説明

流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法

【課題】 作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも対応可能な流れ作業における作業エリア設定装置を提供する。
【解決手段】 ワークWを載置して各作業ステーションS1、S2・・・を経由させて搬送するコンベア1と、前記コンベア1により搬送されるワークWの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションS1、S2・・・に配信する通過位置信号配信手段としてのライン同期盤3と、前記各ステーションS1、S2・・・の作業エリアにおけるワークWへの作業開始位置Soと作業終了位置Eとを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段としての作業コントローラCAと、を備えるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法に関し、特に、変動する作業負荷に対して好適な流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から作業者の作業の進行状態を逐次把握して、作業遅れの発生を未然に防止する流れ作業における作業遅れ検知装置が提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
これは、被作業物品を載置搬送するコンベヤーと、前記物品に対して行う作業者の作業完了を、作業者の作業動作に関連して自動的に検出する検出手段と、コンベヤーが一作業単位を進行する間に検出手段が作業完了を検出しないとき作業遅れ警報を発する警報器とを備え、コンベヤーが定位置に達するまでに作業遅れが解消したときは前記警報を停止するよう構成する一方、定位置に達するまでに作業遅れが解消されないときコンベヤーを停止するよう構成されている。
【特許文献1】特公昭58−39727号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来例では、LS(リミットスイッチ)規制エリア内での作業の始めおよび終りをライン同期LS信号で監視し、作業ポジション毎に作業遅れ警報出力と作業エンド停止出力をして作業不良や作業遅れによる不良を流出させない仕組みであるため、車種毎に作業量のバラツキやオプション作業による作業負荷が変動する複数車種の混流生産等での作業遅れに対応できず、ライン停止が頻発したり、また、作業開始位置が固定されているため、比較的作業負荷が軽い車種に対する作業終了後、次の生産車両が作業開始位置に到来するまで作業開始できず、手待ちが発生する課題があった。
【0005】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも対応可能な流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えるようにした。
【発明の効果】
【0007】
したがって、本発明では、ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えるため、通過位置信号配信手段、例えば、ラインエンコーダーパルス同期信号に基づいて作業開始位置と作業終了位置を作業ステーション毎に設定でき、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも、作業開始位置若しくは作業終了位置を作業ステーション毎およびワーク種別毎に設定することにより、作業ステーションの場所やレイアウトに影響されずに対応させることができ、ライン停止を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法を一実施形態に基づいて説明する。
【0009】
図1〜図5は、本発明を適用した流れ作業における作業エリア設定装置の第1実施形態を示し、図1は作業ラインのライン構成を示す構成図、図2は各ステーションの作業エリアの設定例を示す説明図、図3はワーク種別に対する各ステーションでの作業ピッチおよび遅れ作業ピッチのパラメータ設定例を示す説明図、図4は各ステーションでのシステム構成を示すシステム構成図、図5は各ステーションでの作業エリア設定の状態を示す説明図である。
【0010】
図1において、流れ作業における作業エリア設定装置は、流れ作業ライン、例えば、車両組立ラインの各作業ステーションに設置されるものであり、組立ラインのベルトコンベアライン1を制御するライン制御盤2と、ライン制御盤2からのロータリエンコーダのパルス信号を取込み通信回線を介して各ステーションコントローラC1、C2・・・にラインエンコーダ値を出力するライン同期盤3と、各作業ステーションS1、S2、・・・に配置されてワークWに対する作業可能エリア(作業ピッチ)を設定し、ワークWへの締結部品を指示し、且つ、部品締結等の作業機Lを制御するステーションコントローラC1、C2・・・と、これら各ステーションコントローラC1、C2・・・の動作を監視し、上位の生産管理コンピュータ等との通信により各ステーションコントローラC1、C2・・・およびライン制御盤2を制御するホストコンピュータHとを備える。
【0011】
前記ライン同期盤3は、ライン制御盤2からのロータリエンコーダのパルス信号を取込み通信回線を介して各ステーションコントローラC1、C2・・・にラインエンコーダ値を出力する。また、各ステーションコントローラC1、C2・・・からのライン停止信号、起動信号に基づきライン制御盤2を制御してラインの停止および起動を制御する。
【0012】
前記ライン同期盤3から配信されるロータリエンコーダパルス信号に基づくラインエンコーダ値は、図2に示すように、各ステーションS1、S2・・・に各ワークWが進入する位置をラインエンコーダ値「1」として、各ステーションS1、S2・・・で当該ワークWに対する部品組付け作業が可能となり、当該ワークWのステーションS1、S2・・・内への進行に伴いラインエンコーダ値を増加させるよう設定している。したがって、各ステーションコントローラC1、C2・・・は、このラインエンコーダ値に基づいて、作業開始するラインエンコーダ値および作業終了するラインエンコーダ値を設定することができる。
【0013】
前記ホストコンピュータHは、生産ラインを流れるワークWの種類、例えば、車種毎や4輪駆動車(4WD車)、マニュアルトランスミッション車(M/T車)等の車格毎に各ステーションS1、S2・・・毎に組付ける部品データと、これら部品類を各ステーションS1、S2・・・で組付ける際に必要とする作業ピッチデータLnおよび作業遅れ可能ピッチデータLrnを予め設定して記憶させている。そして、各ステーションコントローラC1、C2・・・から車種データおよび車格データが入力された際には、車種データおよび車格データに対応した部品データ並びに作業ピッチデータLnおよび作業遅れ可能ピッチデータLrnを各ステーションコントローラC1、C2・・・に配信するよう構成している。
【0014】
前記作業ピッチデータLnおよび作業遅れ可能ピッチデータLrnは、例えば、図3に示すように、組立ラインを流れるA車種〜C車種の基準車および4輪駆動車について、夫々その作業可能エリア(ピッチ)が、各ステーションS1、S2・・・毎に設定される。
【0015】
各ステーションコントローラC1、C2・・・は、図4に示すように、各ステーションS1、S2・・・での当該ワークWに対する作業可能エリア(作業ピッチ)を設定し、且つ、部品締結等の作業機Lを制御する作業コントローラCAと、各作業ステーションS1、S2・・・での当該ワークWへの締結部品を指示する部品指示装置CBと、を備える。前記部品指示装置CBは、ライン外から車種および車格に応じた複数種類の供給部品を種類毎に取出し口を異ならせてストックしており、当該ステーションS1、S2・・・を通過するワークWの種類に応じて組付ける部品が収納された取出し口等を表示灯の点滅等により指示し、作業者に組付けるべき部品を指示するよう機能する。また、誤って指示していない取出し口より仕様と異なる部品が取出された場合には、警告表示灯を点滅させて警告する。
【0016】
前記作業コントローラCAは、図示例では、部品指示装置CBにより指示した組付部品をシステムレンチLを用いてワークWにその締付けトルクを管理しつつ組付ける場合を示しており、システムレンチLには、締付けトルクの判定機能と締付けツールの劣化状態を判断して表示する機能とを備えるものを示している。これらの締付けデータおよび劣化データはホストコンピュータHに出力され、車両毎の品質管理データとして蓄積される。
【0017】
前記作業コントローラCAは、ライン同期盤3から配信されたロータリエンコーダ値を基づいて、ホストコンピュータHから配信される、当該ステーションS1、S2・・・を通過するワークWに対応した作業ピッチLnおよび作業遅れ可能ピッチLrnと、付随するタッチパネルで入力され設定された、作業開始基準位置Soとライン停止出力につながる作業終了位置Eおよびその事前警報出力範囲WA、あおり作業可能エリアLf、作業遅れ最大許容値Lrmaxに基づいて、当該ワークWの作業開始位置Soと作業終了位置Eを設定する。
【0018】
前記ステーションコントローラC1、C2・・・により設定される当該ワークWの進行位置(ロータリエンコーダ値)に対する各設定位置は、図2に示すように、設定される。即ち、エンコーダ値「1」で各ステーションS1、S2・・・でのワークWに対する作業を開始可能であり、エンコーダ値「42」となっているE位置までの間の規制エリア内でワークWに対する作業を終了させ、このE位置でワークWに対する作業が終了しない場合には、ラインを停止して作業を完了させる必要がある。図中のE位置は、基準ライン停止出力位置(例えば、基準エンコーダ値:42)、Aは、基準遅れ警報出力開始位置(例えば、基準エンコーダ値:37)、WAは、ライン停止の事前警報出力幅(例えば、エンコーダピッチ:5)を夫々示している。
【0019】
そして、Lnは、前記ホストコンピュータHに記憶されているワークW毎に設定される基準作業時間をラインスピードで除したエンコーダピッチ(例えば、エンコーダピッチ0〜27の間で車種毎に設定されるものであり、図示例ではエンコーダピッチ:16)である車種作業ピッチを示し、Lrnは、同じく前記ホストコンピュータHに記憶されているワークW毎に設定される作業遅れ可能エリアLrnをエンコーダピッチ(例えば、エンコーダピッチ:8)で示す作業遅れ可能範囲を示している。これらLnおよびLrnのピッチはステーションコントローラC1、C2・・・により変更可能であり、また、作業開始位置Soに応じて作業規制規制エリア内で前後に移動される。
【0020】
また、図中のLrmaxは、作業遅れ最大許容値(エリア)であり、エンコーダピッチ(例えば、エンコーダピッチ0〜16の間で設定されるものであり、図示例((B)参照)ではエンコーダピッチ:16)で示す作業遅れ最大許容範囲を示し、作業規制エリアの終端位置Eよりこの作業遅れ最大許容範囲Lrmaxおよび前記車種ピッチLnだけさかのぼったエンコーダ値の位置に、ステーションコントローラC1、C2・・・に設定した基準作業開始位置So(例えば、基準エンコーダ値:10)を設定する。なお、作業遅れ最大許容値Lrmaxは、作業遅れ可能範囲Lrnよりも大きく設定している。(C)は、先行するワークWに対する作業完了が遅れて、次のワークWに対する作業スタートが遅れた状態を示している。
【0021】
また、(A)に示すように、Snは、先行するワークWに対する作業負荷が軽微なものであり、そのワークWに対する作業終了とともに次に到来するワークWに対して作業開始した場合におけるあおり作業開始位置をシリアル更新した瞬間のエンコーダ値であるシリアル更新位置であり、Lfは、前記シリアル更新位置Snから基準開始位置Soまでの範囲をエンコーダピッチ(図示例では、ピッチ値:5)で示すあおり設定範囲を示す。この場合におけるライン停止出力位置Enは、ワークWに対する車種ピッチLnおよび作業遅れ可能範囲Lrnが終了する時点(この位置は作業スタート位置の変動により前後するものであり、図示例では、基準スタート位置Soで作業が開始された場合における可変ライン停止出力位置を示し、基準エンコーダ値:34に設定されている)に設定され、このライン停止出力位置Enより警報出力範囲WAだけ先行して可変作業遅れ警報出力位置An(この位置は作業スタート位置の変動により前後するものであり、図示例では、基準エンコーダ値:29に設定されている)を設定する。
【0022】
以上の構成になる流れ作業における作業エリア設定装置の作動について、以下に説明する。図5はステーションの作業エリアでの作業状態を(A)〜(D)に分けて示したものである。(A)は標準的に作業が開始された場合のエンコーダ値による作業可能エリアを示し、(B)および(C)は作業開始が基準スタート位置Soから遅れて開始された場合のエンコーダ値による作業可能エリアを示し、(D)は作業開始があおり範囲Lfだけ先行して開始された場合のエンコーダ値による作業範囲を示すものである。
【0023】
前記(A)に示す作業状態は、基準スタート位置SoでワークWに対する作業が開始された場合には、コンベアライン1の進行と共にワークWが作業エリア内で進行してゆく。ステーションコントローラC1、C2・・・の作業コントローラCAは、前記ワークWの進行をライン同期盤3より配信されるエンコーダ値の増加により確認する。エンコーダ値が基準スタート位置Soに作業ピッチLnを加算した時点で作業終了信号、例えば、作業終了ボタンを押し作動するか、システムレンチLでの締め付け完了信号、作業終了時に作業者が通過する領域に設けた通過センサにより発信される作業終了信号が入力されると作業は規定の作業ピッチLnで完了したと判断する。作業の習熟度合いによりエンコーダ値が遅れ作業範囲Lrにはいった場合には、その間で作業終了信号が発信されるか判断する。
【0024】
この遅れ作業範囲Lrを終了しても作業終了信号が発信されない場合には、さらに遅れ最大許容範囲Lrmaxまで作業可能エリアを拡大する。また、エンコーダ値がライン停止出力位置Eに事前警報出力幅WAだけ先行した遅れ警報出力位置Aに達した場合には、作業者に作業遅れの警報を発信して作業完了を促す。そして、エンコーダ値が、遅れ最大許容範囲Lrmaxが経過するまでに作業完了信号が発信されない場合には、コンベアライン1を停止させて作業完了させることができる。
【0025】
前記(B)および(C)に示す作業状態は、先行するワークWに対する作業完了が遅れて、次に到来したワークWに対して基準スタート位置Soでの作業開始が遅れた場合を示し、作業ピッチLnの経過後の遅れ作業範囲Lrnの終了時点がライン停止出力位置Eとなった場合を示している。この場合には、作業者はライン停止出力位置Eに事前警報出力幅WAだけ先行した遅れ警報出力位置Aから作業遅れの警報に促されつつ作業を完了させることとなる。
【0026】
前記作業ピッチLnおよびLrnは、作業者の作業負荷、例えば、車種や車格により作業ステーションS1、S2・・・毎に夫々設定しているため、作業者のペースや車種間バラツキに対応してそのピッチ値を変更でき、作業遅れによるライン停止を低減させることができる。
【0027】
前記(A)〜(C)において、作業ピッチ完了を待たずに作業完了信号が発せられたり、作業ピッチLnが比較的短いワークWへの作業が完了した場合には、次に到来するワークWが基準スタート位置Soに到着するのを手待ちすることなく、(D)に示すように、ワークWが基準スタート位置Soに達する以前のあおり範囲Lfのいずれかの位置で作業開始することができる。この場合の最大作業エリアは、あおり範囲Lfと作業ピッチLnと遅れ許容範囲Lrnのトータルのピッチとできる。そして、この場合には、作業遅れ範囲Lrnが終了する時点で作業が完了することを前提として、その位置から事前警報出力幅WAだけ先行した可変遅れ警報出力位置Anから作業遅れの警報を発信し、この警報に促されつつ可変ライン停止出力Enまでに作業を完了させることが望ましい。
【0028】
このようなあおり作業範囲Lfを設定することにより、車種間の作業量バラツキを設定値と演算値で作業開始位置Sや終了位置Eが作業エリア(あおり作業スタート位置Sn〜ライン停止出力位置E)内で前後にフローティング化することができ、作業エリア毎の設定されていた固定ポイント(基準開始位置Soや終了位置E等)とは別に車種毎に設定した車種作業ピッチLnによる設定値と演算値で上記のように開始、終了位置が自動で変化させフローティング化することができる。そして、車種作業ピッチLnが大きい設定の場合や作業遅れが発生する場合は、演算値での作業可能エリアを優先して、遅れ作業可能エリアやライン停止を行い、車種間の作業量バラツキや作業者スキルレベルに合せた細かな設定が可能となる。
【0029】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【0030】
(ア)ワークWを載置して各作業ステーションS1、S2・・・を経由させて搬送するコンベア1と、前記コンベア1により搬送されるワークWの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションS1、S2・・・に配信する通過位置信号配信手段としてのライン同期盤3と、前記各ステーションS1、S2・・・の作業エリアにおけるワークWへの作業開始位置Soと作業終了位置Eとを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段としての作業コントローラCAと、を備える。このため、通過位置信号配信手段3、例えば、ラインエンコーダーパルス同期信号に基づいて作業開始位置Soと作業終了位置Eを作業ステーションS1、S2・・・毎に設定でき、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも、作業開始位置So若しくは作業終了位置Eを作業ステーションS1、S2・・・毎およびワーク種別毎に設定することにより、作業ステーションS1、S2・・・の場所やレイアウトに影響されずに対応させることができ、ライン停止を最小限にすることができる。また、各ステーションS1、S2・・・での作業編成の変更が、リミットスイッチの移設等を必要とせず、設定値の変更のみで対応できる。
【0031】
(イ)設定手段としてのホストコンピュータHおよびステーションコントローラC1、C2・・・に記憶されている前記作業開始位置Soから作業終了位置Eまでの作業ピッチ値は、ワーク種別に応じてパラメータ設定されるため、作業者のペースやワーク種別としての車種間バラツキに応じてピッチ値変更ができ、作業遅れによるライン停止を低減できる。
【0032】
(ウ)先行するワークWの作業終了位置Eの手前で当該ワークWへの作業終了がなされた場合には、前記作業開始位置Soの手前から作業ステーションS1、S2・・・に到来したワークWに対する作業を開始可能としたため、到来するワークWへの作業手待ちが廃止できる。
【0033】
(エ)作業終了位置Eは、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定するため、作業開始位置Sや終了位置Eが作業エリア内でフローティング化でき、車種間の作業量バラツキや作業者スキルレベルに合せた細かな設定が可能となる。
【0034】
(オ)作業ピッチ値は、ワーク種別に応じて設定される標準作業時間および遅れ作業可能時間をコンベア速度で除した範囲に設定され、前記設定手段としての作業コントローラCAは、前記遅れ作業可能範囲Lrnの終了位置En手前に設定した事前警報出力範囲WAにワークWが到達しても作業完了しない場合に警報を出力し、前記遅れ作業可能範囲Lrnの終了位置EnにワークWが到達しても作業完了しない場合にはコンベア1を停止させるため、作業遅れ警報をワーク種別毎に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施形態を示す流れ作業における作業エリア設定装置の作業ラインのライン構成を示す構成図。
【図2】同じく各ステーションの作業エリアの設定例を示す説明図。
【図3】ワーク種別に対する各ステーションでの作業ピッチおよび遅れ作業ピッチのパラメータ設定例を示す説明図。
【図4】各ステーションでのシステム構成を示すシステム構成図。
【図5】各ステーションでの作業エリア設定の状態を示す説明図。
【符号の説明】
【0036】
C1、C2 ステーションコントローラ
CA 作業コントローラ
CB 部品指示装置
H ホストコンピュータ
L 作業機
S1、S2 作業ステーション
W ワーク
1 コンベア
2 ライン制御盤
3 ライン同期盤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、
前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、
前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えることを特徴とする流れ作業における作業エリア設定装置。
【請求項2】
前記設定手段に設定されている前記作業開始位置から作業終了位置までの作業ピッチ値は、ワーク種別に応じてパラメータ設定されることを特徴とする請求項1に記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
【請求項3】
作業終了位置の手前で先行するワークへの作業終了がなされた場合には、前記作業開始位置の手前から作業ステーションに到来したワークに対する作業を開始可能としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
【請求項4】
前記作業終了位置は、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
【請求項5】
前記作業ピッチ値は、ワーク種別に応じて設定される標準作業時間および遅れ作業可能時間をコンベア速度で除した範囲に設定され、
前記設定手段は、前記遅れ作業可能範囲の終了位置手前に設定した事前警報出力範囲にワークが到達しても作業完了しない場合に警報を出力し、前記遅れ作業可能範囲の終了位置にワークが到達しても作業完了しない場合にはコンベアを停止させることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
【請求項6】
通過位置信号配信手段によりコンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信し、
前記各ステーションにおいて前記通過位置信号に基づいて夫々作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを設定することを特徴とする流れ作業における作業エリア設定方法。
【請求項7】
前記作業開始位置から作業終了位置までの作業ピッチ値をワーク種別に応じて変更することを特徴とする請求項6に記載の流れ作業における作業エリア設定方法。
【請求項8】
作業終了位置の手前で先行するワークへの作業が終了した場合には、次に到来するワークに対する作業を作業開始位置の手前で開始可能としたことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の流れ作業における作業エリア設定方法。
【請求項9】
前記作業終了位置は、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定することを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−168847(P2006−168847A)
【公開日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−359753(P2004−359753)
【出願日】平成16年12月13日(2004.12.13)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】