生産設備および生産システム
【課題】生産ラインの構築および構成変更時のプログラム作成および修正の必要がなく、柔軟に切り離しおよび組み替えが可能な生産設備および生産システムを提供する。
【解決手段】生産設備１と生産設備１ａの間でワークを授受する際に、ワーク搬送の協調に必要な情報およびワークに対する作業の動作制御に必要な情報を連携情報として生産設備１と生産設備１ａとの間で授受する。作業制御手段４は他の生産設備１ａから移動してきたワークに対する自生産設備１の作業を、同じく他の生産設備１ａから取得した連携情報を用いて制御する。
【解決手段】生産設備１と生産設備１ａの間でワークを授受する際に、ワーク搬送の協調に必要な情報およびワークに対する作業の動作制御に必要な情報を連携情報として生産設備１と生産設備１ａとの間で授受する。作業制御手段４は他の生産設備１ａから移動してきたワークに対する自生産設備１の作業を、同じく他の生産設備１ａから取得した連携情報を用いて制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象物品に対して所定作業を行う生産設備、および生産設備を複数組み合わせた生産システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工、組立などを行う生産設備において多機能化および効率化が従来から行われている。
例えば、特許文献１に係るロボット加工ラインシステムでは、加工機械と複数のロボットとを組み合わせた加工セルを複数配列すると共に、製品移動の指示を標準化したプログラムをロボットにインストールするサーバを備える。これにより個々のロボットにティーチングする負荷が大幅に減少するので、加工準備を効率的に行うことが可能である。
特許文献１の場合、ロボット同士の配置関係が正三角形のみであり、しかもロボットへのティーチングはプログラムをサーバからダウンロードする方法であることから、ロボットを採用する上で選択幅が狭く、制限のある加工ラインとなってしまう。また、加工ラインを変更する際にはサーバのプログラムを修正し、個々のロボットにティーチングし直す必要があった。
【０００３】
また、特許文献２に係る製品組立システムは、製品属性データが付与された搬送容器と、製品（プリント基板）を載せた搬送容器を流す循環型コンベアなどの搬送設備と、製品属性データを読み取り製品を加工および組立する組立設備群と、搬送容器の競合を回避するための同期化設備とを備える。そしてライン全体を統括的に制御する集中コントローラが、各設備の動作を管理および制御する。
特許文献２の場合、各設備の管理・制御に用いる集中コントローラ用のプログラムの再利用が考慮されていないことから、ライン変更の際にはプログラム修正の負荷が大きい。
【０００４】
また、特許文献３に係るセルシステムでは、コンベアなどの搬送設備に並列して組立設備群を設置すると共に、製品を一時的に仕舞いこむリフトなどの作業ステーションを各組立設備と搬送設備の間に設置する。これにより、作業ステーションが製品を搬送設備から取り上げて一時的に保持できるので、組立設備の作業時間（タクト）が異なっても搬送設備上での製品の流れが滞りなく進むことになる。
特許文献３の場合、組立をスムーズに行うためには作業ステーションを多数設置しなければならないことに起因するコストおよび工数負荷を避けることができない。また、プリント基板などの小型製品に比べ、大型製品には対応が難しいと考えられる。さらに、ライン変更の際には集中コントローラ用のプログラム修正の負荷が大きい。
【０００５】
また、特許文献４に係る生産セルは、加工、組立など異なる単機能作業を行う装置群からなる複数作業が可能な作業設備と搬送作業を行うロボットとをセットにした生産セルを複数並べると共に、作業コマンドの並びである作業単位指示をすべての生産セルに送出する情報処理装置を備え、作業単位指示を実行可能にある生産セルが当該指示に応答して作業を実施する。各生産セルのロボットに事前にティーチングしておくと共に、作業設備に各作業単位指示に応じた動作プログラムを事前に格納しておき、作業単位指示を変更することにより多品種少量生産が実施可能となる。
特許文献４の場合、集中コントローラとして機能する情報処理装置が各生産セルにアクセスして作業単位指示が実行可能か否か問い合わせる必要があると共に、作業内容の変更および作業順番の変更がある都度、人手をかけて作業単位指示を編集および加工しなければならず、上記特許文献１−３と同様に集中コントローラ用のプログラム修正が必要であった。また、作業単位指示は生産セルの複数作業内容を含むので、生産セル毎に専用にせざるをえず一般化した作業単位指示として使いまわしすることは実質難しい。また、製品の移動順番、タイミングなど生産セル間の連携は考慮されていないので、連携実現するためには別の機構を組み込む必要がある。さらに、各生産セルは専用生産ではあるがある程度汎用加工を目指したものなので、コンベアなどの搬送装置に代えて、ある程度無駄な機能を持った装置であるロボットを用いる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５０７７６７号公報
【特許文献２】特開平８−２７９６９２号公報
【特許文献３】特開平１１−４９３４９号公報
【特許文献４】特開２００４−１８５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１〜４のうち、特許文献４が最もフレキシブルな生産システムと思われるが、集中コントローラを用いて各設備を統括的に制御する構成であり、生産システムの変更時には他の特許文献と同様に集中コントローラ用プログラムを修正する工数負荷が依然として高いという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生産システム全体を統括的に制御する集中コントローラとそのプログラムを不要とすることにより、生産ラインの構築および構成変更時のプログラム作成および修正を不要にし、柔軟に切り離しおよび組み替えが可能な生産設備、および生産設備を複数組み合わせてなる生産システム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】
【０００９】
この発明の請求項１に係る生産設備は、他の生産設備との間で対象物品を授受する場合、当該対象物品の常置を表し作業の実行に用いるための連携情報を前記他の生産設備との間で授受する連携情報交換手段と、連携情報交換手段が取得した連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段とを備えるものである。
【００１０】
この発明の請求項２に係る生産設備は、自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出する接続検出手段を備え、連携情報交換手段は、接続検出手段が検出した生産設備との間で連携情報を授受するものである。
【００１１】
この発明の請求項３に係る生産設備は、連携情報が対象物品の有無を表す情報であり、作業制御手段は、後工程の生産設備から取得した連携情報が当該後工程の生産設備に対象物品が無いことを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始するものである。
【００１２】
この発明の請求項４に係る生産設備は、連携情報が対象物品の有無を表す情報であり、作業制御手段は、前工程の生産設備から取得した連携情報が当該前工程の生産設備に対象物品が有ることを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始するものである。
【００１３】
この発明の請求項５に係る生産設備は、連携情報が自生産設備または他の生産設備の位置を基準にした対象物品の搬送位置を表す情報であり、作業制御手段は、連携情報が表す搬送位置に基づいて搬送作業を制御するものである。
【００１４】
この発明の請求項６に係る生産設備は、連携情報交換手段が、自生産設備および他の生産設備にそれぞれ接続した連携情報保持手段を介して連携情報を授受するものである。
【００１５】
この発明の請求項７に係る生産システムは、上記生産設備を複数組み合わせてなるものである。
【００１６】
この発明の請求項８に係る生産システムは、生産設備間で授受する連携情報を保持する連携情報保持手段を備え、生産設備は、連携情報保持手段を介して他の生産設備との間で連携情報を授受するものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の請求項１によれば、自生産設備と他の生産設備との間で対象物品と共に連携情報を授受し、連携情報を用いて作業動作を制御するようにしたので、生産システム全体を統括的に制御する集中コントローラとそのプログラムを不要にできる。このため、生産ラインの構築および構成変更時のプログラム作成および修正の必要がなくなり、他の生産設備との間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産設備を提供することができる。
【００１８】
この発明の請求項２によれば、自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出するようにしたので、生産ラインの構築、生産設備の切り離しまたは組み替えを行った場合に新たな接続を自動的に検出して連携情報の授受を行うことができ、柔軟性を向上できる。
【００１９】
この発明の請求項３および請求項４によれば、対象物品の有無を表す連携情報を用いて作業を実行開始するようにしたので、対象物品の搬送タイミングおよび動作タイミングを生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備のプログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００２０】
この発明の請求項５によれば、対象物品の搬送位置を表す連携情報を用いて搬送作業を制御するようにしたので、対象物品の位置を生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備のプログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００２１】
この発明の請求項６によれば、連携情報保持手段を介して連携情報を授受するようにしたので、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易となる。
【００２２】
この発明の請求項７によれば、上記のような生産設備を複数組み合わせて生産システムを構築するようにしたので、集中コントローラとそのプログラムを不要にでき、生産設備間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産システムを提供することができる。また、生産システム同士の連携も容易にできる。
【００２３】
この発明の請求項８によれば、連携情報保持手段を介して連携情報を授受するようにしたので、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易な生産システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る生産設備の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る生産システムの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る生産設備の接続検出手段の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る生産設備の連携情報保持手段の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る生産設備の変形例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る生産システムのワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プル制御の例を示す。
【図７】実施の形態１に係る生産システムのワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プッシュ制御の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る生産設備１の構成を示すブロック図である。生産設備１は、部品または部品を加工・組立した製品（以下、これらの対象物品をワークと称する）に対して所定作業を実行する装置であって、他の生産設備１ａとの間の製造ライン接続を検出する接続検出手段２と、ワークの状態等を表す情報であって作業実行に用いるための連携情報を他の生産設備１ａとの間で授受する連携情報交換手段３と、連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段４とを備える。また、生産設備１の連携情報交換手段３は、記憶装置５が備える連携情報保持手段６にアクセス可能であり、この連携情報保持手段６が保持する連携情報を読み書きすることによって設備装置１ａとの間で連携情報を授受する。
【００２６】
なお、図１では生産設備１に接続する他の生産設備として１つの生産設備１ａを図示しているが、複数の生産設備と接続可能である。また、これら生産設備１，１ａは同一の構成であるが、説明上呼び分けるために他の生産設備１ａの各手段の符号に「ａ」を付す。
【００２７】
図２は、生産システム（セル）の一例を示す図であり、複数の生産設備が隣接して配置されている。生産設備としては、ワークを供給する部品供給装置１０、ワークの搬送を行うコンベア、ワークの搬送および組立などを行うロボット１１、ワークを加工する半田コテなどの専用作業装置１２などがある。図示例の生産システムでは、部品供給装置１０とロボット１１、およびロボット１１と専用作業装置１２が接続され、製造ラインになっている。そして、部品供給装置１０が隣接するロボット１１へワークを供給する作業を行い、ロボット１１が隣接する専用作業装置１２にワークを搬送する作業を行い、専用作業装置１２は隣接するロボット１１から搬送されたワークの半田付け作業を行う。このとき、生産設備間でのワークの流れに沿って、当該生産設備間で連携情報が授受され、連携情報を用いて各生産設備の作業が実行されることになる。
【００２８】
次に、生産設備１の詳細を説明する。
接続検出手段２は、製造ラインでワーク授受を行う対象となる生産設備１ａとの間の接続を検出し、個体識別および位置特定を行う。
例えば、生産設備１ａに個体識別ＩＤ（バーコード、マーク、模様など）を持たせると共に、接続検出手段２をセンサおよび画像処理などで構成し、隣接する生産設備１ａの個体識別ＩＤを検出し、接続を判断する。
また例えば、接続検出手段２を近接センサ、レーザ変位計、画像処理カメラ等のセンサで構成し、隣接する生産設備１ａの相対位置を検出し、生産設備１ａの位置および距離などの検出情報に基づいて接続を判定すると共に個体識別を行う。
また例えば、接続検出手段２を記憶装置で構成し、生産システムを構築する際にハウジング１に接続させる他の生産設備１ａの識別情報および位置情報などを予め設定しておいてもよい。
【００２９】
また例えば、接続検出手段２を物理的な通信端子で構成し、どの方向に設けた通信端子に他の生産設備１ａが接続されたかによって生産設備１ａの位置を判定すると共に、通信によって個体識別を行う。接続検出手段２を通信端子で構成した場合の接続検出方法を図３に示す。同一構成の生産設備１，１ａ，１ｂ，１ｃは、通信端子の接続が容易になるように外観形状、作業台の高さなどを統一しておく。図３（ａ）に示すように、生産設備１には、ワークの搬送を行う方向の側面に他の生産設備１ａ，１ｂ，１ｃと組み合うような凸部２０，２１および凹部２２を設ける。そして、これら凸部２０，２１と凹部２２にそれぞれ通信端子を配置する。同様に、生産設備１ａ，１ｂ，１ｃにも凹部２３，２４、凸部２５を設け、それぞれ通信端子を配置する。通信の種類としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、近距離無線通信などを用いる。
【００３０】
生産システム構築時には、図３（ｂ）に示すように生産設備１の凸部２０と生産設備１ａの凹部２３の通信端子同士を接続し、生産設備１，１ａの接続検出手段２，６ａ（不図示）間で通信することにより、生産設備１はどの通信端子に接続されたかによって相手の生産設備１ａの相対位置を判定し、また通信路を使って互いの設備情報などを交換することでどのような種類の設備が接続されたか個体認識する。生産設備１は同様に、凸部２１と凹部２４の通信端子同士を接続し、凹部２２と凸部２５の通信端子同士を接続して、各生産設備１ｂ，１ｃの相対位置および種類を検出する。
【００３１】
連携情報交換手段３は、記憶装置５との間で通信を行う通信インタフェースであり、接続検出手段２が検出した生産設備１ａとの間で協調したワーク搬送に必要な状態などを表す属性情報、および当該ワークに付随した作業実行のために必要な制御情報などを含めた連携情報を、連携情報保持手段６を経由して当該生産設備１ａとの間で授受する。この連携情報交換手段３は、具体的には、自生産設備１から隣接する生産設備１ａへ移動するワークに付随する連携情報と自生産設備１の個体識別の情報とを連携情報保持手段６に書き込んで隣接する生産設備１ａが取得できるようにする。反対に、隣接する生産設備１ａから自生産設備１へワークが移動するとき、自生産設備１の連携情報交換手段３は、他の生産設備１ａにより連携情報保持手段６へ書き込まれた連携情報を読み出す。
【００３２】
なお、連携情報の形式を予め規格化しておくことで汎用的な通信プログラムを用意できるので、連携情報交換手段３の通信インタフェースも予め定義できる。また、通信インタフェースを予め定義しておくので、同種の通信インタフェースを実装した他の生産設備１ａとの間で接続して通信が可能である。さらに、同種の通信インタフェースを実装した他の生産システムの生産設備との間で接続して通信が可能である。
【００３３】
記憶装置５は、通信機能および外部から内容を変更できる機能を有する記憶装置であり、例えばコンピュータで構成する。
あるいは、記憶装置５をＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成して、ワークに貼り付けるなどし、ワークと共に生産設備間を移動するようにしてもよい。
【００３４】
図４に、生産システムが２つ以上の生産設備を組み合わせた場合の構成例を示す。図４の例では、生産設備１から生産設備１ｄまでの間をワークが移動していく。そのため、ワークの移動がある２つの生産設備間で１つの連携情報保持手段を設ける。ワークに付随する連携情報は、記憶装置５の連携情報保持手段６を介して生産設備１，１ａ間で授受され、連携情報保持手段６ａを介して生産設備１ａ，１ｂ間で授受され、記憶装置５ａの連携情報保持手段６ｂを介して生産設備１ｂ，１ｃ間で授受され、連携情報保持手段６ｃを介して生産設備１ｃ，１ｄ間で授受される。なお、例えば生産設備１，１ａ間で授受される連携情報と生産設備１ａ，１ｂ間で授受される連携情報が同じ種類の情報であってもよいし、別の種類の情報であってもよい。また、連携情報が２つの生産設備間だけでなく複数の生産設備間で授受されてもよく、例えば生産設備１から生産設備１ａへ流された連携情報がさらに生産設備１ｂ，１ｃ，１ｄへ流れていくように構成してもよい。
【００３５】
また、図４では連携情報保持手段６，６ａを１つの記憶装置５、連携情報保持手段６ｂ，６ｃを１つの記憶装置５ａというように分散させたが、構成は任意でよく、例えば１つの記憶装置５に１つの連携情報保持手段６を設けてもよいし、あるいは１つの記憶装置５に連携情報保持手段６，６ａ，６ｂ，６ｃ全てを設けてもよい。
【００３６】
図１および図４のように構成すれば、連携情報が生産設備１とは異なる記憶装置５上に保持されるので、生産設備１に由来する不具合によって連携情報が消失する可能性を低減できる。また、データ保存、統計データなどデータ活用のための情報収集が容易となる。
【００３７】
なお、生産設備１と連携情報保持手段６とを別々に構成するのではなく、生産設備１内に連携情報保持手段６を設けてもよい。図５に一例を示す。
図５の例では、生産設備１の連携情報交換手段３が連携情報保持手段６を備え、他の生産設備１ａの連携情報交換手段３ａも独自に連携情報保持手段６ａを備える。連携情報の交換の際には直接、生産設備１，１ａの連携情報交換手段３，３ａ同士が通信する。即ち、連携情報交換手段３は、他の生産設備１ａの連携情報交換手段３ａとの間で連携情報をやり取りするための通信インタフェースである。上述のように、連携情報の形式を予め規格化しておくことで汎用的な通信プログラムを用意できるので、連携情報交換手段３の通信インタフェースも予め定義できる。また、通信インタフェースを予め定義しておくので、同種の通信インタフェースを実装した他の生産設備１ａとの間で接続して通信が可能である。
【００３８】
図５のように構成すれば、通信が局所的となるので、通信相手の特定が容易である。また、図１および図４の構成に比べて通信配線が短くなる。また、通信配線あたりの通信データ量も少ない。
ここで、通信データ量について簡単に説明する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなバス方式の通信路の場合、複数の通信は時分割で行われ、発信側から通信路上の全てのノードにデータが送信されることになる。但し、データには宛先が付与されているので、受信側では宛先が自身のアドレスと異なる場合は読み捨てる。
本実施の形態１において、例えば図４に示す構成のようにバス方式とした場合には、１つの連携情報保持手段６（記憶装置５）を生産設備１，１ａ，１ｂ（それぞれ順番に連結されているとする）で共有すると、生産設備１から生産設備１ａに送信されたデータは、直接接続されていない生産設備１ｂでも受信することになる。この間、生産設備１ｂが通信を希望しても待機することになる。そのため、構成する生産設備の数が少なく通信データ量も少ないうちは問題ないが、生産設備の数が増えたり、通信データ量が増えたりすると、通信の衝突および待機の機会が増え、通信の遅延につながる。
これに対し、図５に示す構成のようにローカル通信方式とした場合には、直接接続されている生産設備１，１ａの間だけで通信路を構成することになるので、他の生産設備の通信が発生せず、通信配線あたりの通信データ量が少なくなるメリットがある。また、必然的に通信の衝突および待機も少なくなるので、通信遅延が起こりにくくなるメリットもある。
【００３９】
作業制御手段４は、自生産設備１の作業を制御するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ロボットコントローラなどである。この作業制御手段４は、連携情報交換手段３が取得した連携情報を参照して動作開始、停止、動作方法などを判断し、予め与えられた動作プログラムに従って作業を実行する。また、詳細は後述するが、作業制御手段４は必要に応じて連携情報を作成したり作業を実行した結果に基づいて連携情報を更新したりして、連携情報交換手段３へ出力する。
【００４０】
次に、生産システムの動作を説明する。
ここでは一例として、ワーク搬送タイミング制御方法を説明する。
図６は、生産システムによるワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プル制御の例を示す。３つの生産設備１，１ａ，１ｂの順にワークが搬送されることとし、各生産設備間でワーク有無フラグ（連携情報）が授受される。１つのワークに対して１つのワーク有無フラグを用い、白丸（図中の○）はワークが無い状態、黒丸（図中の●）はワークが有る状態を表す。
【００４１】
ここでは、部品供給装置で構成される生産設備１が生産設備１ａに２つのワークを供給し、ロボットで構成される生産設備１ａがその２つのワークを組み立てて１つのワークにして生産設備１ｂに搬送し、専用作業装置で構成される生産設備１ｂがその１つのワークを加工する。プル制御では、後工程の生産設備との間でワーク有無フラグが「無（○）」の状態になったことをきっかけに作業を開始する。
【００４２】
図６（ａ）の定常状態において、プル制御では予め各生産設備にワークがあり、連携情報保持手段６，６ａにワーク有りのフラグが設定されている。まず、生産設備１ｂがワークを使用して加工を行う。このとき、生産設備１ｂの連携情報交換手段（不図示）が連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグを「無（○）」に設定し、図６（ｂ）の状態に遷移する。
【００４３】
図６（ｂ）の状態において、生産設備１ａの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグが「無（○）」になったことを検出し、２つのワークを組み立てて１つのワークを製造し生産設備１ｂへ供給する。このとき、生産設備１ａの連携情報交換手段は使用した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定すると共に製造したワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図６（ｃ）の状態に遷移する。
【００４４】
図６（ｃ）の状態において、生産設備１の連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６の２つのワーク有無フラグがそれぞれ「無（○）」になったことを検出し、２つのワークを生産設備１ａに供給する。このとき、生産設備１の連携情報交換手段は供給した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図６（ｄ）の状態に遷移する。
【００４５】
図７は、生産システムによるワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プッシュ制御の例を示す。プッシュ制御では、前工程の生産設備との間でワーク有無フラグが「有（●）」の状態になったことをきっかけに作業を開始する。
【００４６】
図７（ａ）の定常状態において、プッシュ制御では各生産設備にワークはなく、連携情報保持手段６，６ａにワーク無しのフラグ（図中の○）が設定されている。まず、生産設備１が２つのワークを生産設備１ａに供給する。このとき、生産設備１の連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６の２つのワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図７（ｂ）の状態に遷移する。
【００４７】
図７（ｂ）の状態において、生産設備１ａの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６のワーク有無フラグが「有（●）」になったことを検出し、生産設備１から供給された２つのワークを組み立てて１つのワークを製造し生産設備１ｂへ供給する。このとき、生産設備１ａの連携情報交換手段は使用した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定すると共に製造した１つのワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図７（ｃ）の状態に遷移する。
【００４８】
図７（ｃ）の状態において、生産設備１ｂの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグが「有（●）」になったことを検出し、生産設備１ａから供給されたワークを使用して加工を行う。このとき、生産設備１ｂの連携情報交換手段は使用したワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定し、図７（ｄ）の状態に遷移する。
【００４９】
生産設備１，１ａ，１ｂは、図６のプル制御、図７のプッシュ制御いずれの方法においても、連携情報保持手段６，６ａのワーク有無フラグが「有」のときにワークを取り出すことができ、「無」のときにワークを搬送することができる。逆に「有」のときに搬送してはならず、「無」のときには取り出せない。このため、フラグの状態に応じて授受のいずれか一方の動作しか行えないようになっている。よって、ワーク有無フラグが生産設備間の搬送制御においてインタロックの機能を担っている。
【００５０】
このように、ワーク有無フラグを生産設備間で授受することによって各生産設備の動作タイミングおよびワークの搬送タイミングが制御できるので、従来のように集中コントローラに予め各生産設備の動作タイミングおよび搬送タイミングを設定する必要がない。また、集中コントローラを用いると生産システムの作業内容および順番等が変わる度に集中コントローラ側の設定を変更する必要があったが、本実施の形態１では集中コントローラ自体を不要にできる。
また本実施の形態１では、生産システムの生産設備構成を変更する場合にも、接続検出手段２が変更後に接続された（または削除された）隣接の生産設備を検出して連携情報交換のための接続関係を定義し直すので、手動での定義変更などは必要ない。また、この連携情報を規格化しておき、部品供給装置、ロボット、専用作業装置などの生産設備の種類によらず標準化しておくことにより、異なる種類の生産設備間の連携情報授受、異なる種類の生産設備への組み換えなどが容易になり、適用範囲が広がる。
さらに、生産システムに新たな生産システムを接続する場合についても、前工程の生産システムの最後の生産設備と後工程の生産システムの最初の生産設備とが接続検出手段２によって互いの接続を検出し、連携情報交換手段３による連携情報の授受によって協調することで連携できる。
【００５１】
連携情報は、ワーク有無の状態を表すワーク有無フラグ以外の情報であってもよい。以下に、連携情報として属性情報および制御情報の例を示す。
ワークに関する属性情報として、生産システム構築時に外部から生産設備１に設定された情報に基づくワークの絶対位置情報、または、隣接する生産設備１ａとの相対位置情報から算出したワークの相対位置情報などがある。このような位置情報は、接続検出手段２で検出した生産設備１ａの位置情報を用いて、作業制御手段４が算出する等すればよい。また、例えば作業制御手段４は、他の生産設備１ａから取得した連携情報に含まれる生産設備１ａのワーク加工位置へワークを搬送するなど、他の生産設備１ａと協調した作業を行うことができる。
また例えば、属性情報としてワークの種類、形状、寸法、重量などの情報がある。
【００５２】
また、ワークに対する作業の制御情報として、組立および加工などの工程の進捗度、または、組立および加工などの優先度または順番の指定などがある。例えば作業制御手段４が、前工程の生産設備から取得した連携情報に含まれる進捗度を示す数値をインクリメントして、ワーク情報交換手段３を通じて後工程の生産設備に渡す等すればよい。
【００５３】
また例えば、制御情報としてワークの搬送方法の指定がある。ハンドによる把持および吸着ノズルによる吸着など、搬送方法の動作プログラムは予め作業制御手段４に設定するが、どの方法で搬送するかの選択は制御情報で指定する。例えば生産設備１がワークを搬送する際、そのワークを製造した他の生産設備１ａから取得した制御情報に従って把持か吸着か搬送方法を選択して搬送するなど、柔軟な搬送制御が可能になる。
【００５４】
また例えば、制御情報として搬送経路（２点間の直線補間、円弧補間、パスポイントなどの情報）、許容動作範囲（外部の搬送ロボットが侵入可能な領域（面積、奥行、高さ、角度）、パスポイントなどの情報）、搬送の速度または加速度などがある。
また例えば、制御情報として搬送前の作業の情報（ワーク取り出し時にねじる、折る、引っ張る、高精度の位置合わせを行うなど）、または搬送後の作業の情報（ワーク配置時にねじる、曲げる、押し込む、所定時間押さえる、高精度の位置合わせを行うなど）がある。
このような連携情報は、例えば作業制御手段４が予め与えられている設定値および動作プログラムに基づいて作成すればよい。また、作業制御手段４は他の生産設備１ａから取得した連携情報に基づいて他の生産設備１ａと協調した搬送動作を行うことができる。
【００５５】
これら属性情報および制御情報を連携情報に含めて授受することにより、生産設備１，１ａ間でワークの搬送位置および搬送経路などを伝え合って調整することができる。よって、生産設備１と他の生産設備１ａとで協調可能となる。そのため、生産システムの生産設備構成を変更する場合に、生産設備１の動作プログラム自体の新規作成および修正が不要となり、動作プログラムを再利用できる。
【００５６】
以上より、実施の形態１に係る生産設備１は、他の生産設備１ａとの間でワークを授受する場合、当該ワークの状態を表し搬送、加工、組立などの作業実行に用いる連携情報を他の生産設備１ａとの間で授受する連携情報交換手段３と、連携情報交換手段３が取得した連携情報を用いて搬送、加工、組立などの作業動作を制御する作業制御手段４とを備えるように構成した。このため、多品種少量生産などを目的として製造ラインを構築または変更する場合、生産設備の組み換え、増加および削減だけで対応できる。この結果、従来の生産システムのような、各生産設備を統括的に制御する集中コントローラおよびそのプログラムを不要にできると共に、生産設備の動作プログラムを再利用できるようになるので、他の生産設備との間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産設備を提供することができる。
さらに、この生産設備１を複数組み合わせて生産システムを構築すれば、集中管理に基づいた従来の生産システムと比べ柔軟性を備え多品種少量生産の適用範囲を広げることができる。そして、生産システム同士の連携も容易にでき、生産システムの再利用も可能になる。
【００５７】
また、実施の形態１によれば、生産設備１は、自生産設備１との間でワークの授受を行う他の生産設備１ａの接続を検出する接続検出手段２を備え、連携情報交換手段３は接続検出手段２が検出した生産設備１ａとの間で連携情報を授受する構成にしたので、製造ラインの構築、生産設備の切り離しまたは組み替えを行った場合に新たな接続を自動的に検出して連携情報の授受を行うことができ、柔軟性を向上できる。
【００５８】
また、実施の形態１によれば、連携情報にワークの有無を表すワーク有無フラグを含めるように構成し、作業制御手段４はワーク有無フラグに応じてプル制御またはプッシュ制御により自生産設備１の搬送、組立、加工などの作業を実行開始するようにしたので、ワークの搬送タイミングおよび動作タイミングを生産設備間で調整して連携できるようになり、製造ラインの構築および構成変更時に生産設備の動作プログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００５９】
また、実施の形態１によれば、連携情報にワークの搬送位置を表す制御情報を含めるように構成し、作業制御手段４は連携情報が表す搬送位置を用いて自生産設備１の搬送作業を制御するようにしたので、ワークの搬送動作などを生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備の動作プログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００６０】
また、実施の形態１によれば、生産設備１，１ａのワーク情報交換手段３，３ａが、自生産設備１および他の生産設備１ａにそれぞれ接続した連携情報保持手段６を介して連携情報を授受するように構成した。このため、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易な生産システムを提供できる。
あるいは、ワーク情報交換手段３，３ａ同士が直接、連携情報を交換する構成にしてもよい。この構成の場合には、上記構成に比べて通信が局所的になるので通信相手の特定が容易になる。また、通信配線を短くでき、通信データ量も少なくできる。
【００６１】
なお、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上述した実施の形態の構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 生産設備
２，２ａ 接続検出手段
３，３ａ 連携情報交換手段
４，４ａ 作業制御手段
５，５ａ 記憶装置
６，６ａ，６ｂ 連携情報保持手段
１０ 部品供給装置
１１ ロボット
１２ 専用作業装置
２０，２１，２５ 凸部
２２，２３，２４ 凹部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象物品に対して所定作業を行う生産設備、および生産設備を複数組み合わせた生産システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工、組立などを行う生産設備において多機能化および効率化が従来から行われている。
例えば、特許文献１に係るロボット加工ラインシステムでは、加工機械と複数のロボットとを組み合わせた加工セルを複数配列すると共に、製品移動の指示を標準化したプログラムをロボットにインストールするサーバを備える。これにより個々のロボットにティーチングする負荷が大幅に減少するので、加工準備を効率的に行うことが可能である。
特許文献１の場合、ロボット同士の配置関係が正三角形のみであり、しかもロボットへのティーチングはプログラムをサーバからダウンロードする方法であることから、ロボットを採用する上で選択幅が狭く、制限のある加工ラインとなってしまう。また、加工ラインを変更する際にはサーバのプログラムを修正し、個々のロボットにティーチングし直す必要があった。
【０００３】
また、特許文献２に係る製品組立システムは、製品属性データが付与された搬送容器と、製品（プリント基板）を載せた搬送容器を流す循環型コンベアなどの搬送設備と、製品属性データを読み取り製品を加工および組立する組立設備群と、搬送容器の競合を回避するための同期化設備とを備える。そしてライン全体を統括的に制御する集中コントローラが、各設備の動作を管理および制御する。
特許文献２の場合、各設備の管理・制御に用いる集中コントローラ用のプログラムの再利用が考慮されていないことから、ライン変更の際にはプログラム修正の負荷が大きい。
【０００４】
また、特許文献３に係るセルシステムでは、コンベアなどの搬送設備に並列して組立設備群を設置すると共に、製品を一時的に仕舞いこむリフトなどの作業ステーションを各組立設備と搬送設備の間に設置する。これにより、作業ステーションが製品を搬送設備から取り上げて一時的に保持できるので、組立設備の作業時間（タクト）が異なっても搬送設備上での製品の流れが滞りなく進むことになる。
特許文献３の場合、組立をスムーズに行うためには作業ステーションを多数設置しなければならないことに起因するコストおよび工数負荷を避けることができない。また、プリント基板などの小型製品に比べ、大型製品には対応が難しいと考えられる。さらに、ライン変更の際には集中コントローラ用のプログラム修正の負荷が大きい。
【０００５】
また、特許文献４に係る生産セルは、加工、組立など異なる単機能作業を行う装置群からなる複数作業が可能な作業設備と搬送作業を行うロボットとをセットにした生産セルを複数並べると共に、作業コマンドの並びである作業単位指示をすべての生産セルに送出する情報処理装置を備え、作業単位指示を実行可能にある生産セルが当該指示に応答して作業を実施する。各生産セルのロボットに事前にティーチングしておくと共に、作業設備に各作業単位指示に応じた動作プログラムを事前に格納しておき、作業単位指示を変更することにより多品種少量生産が実施可能となる。
特許文献４の場合、集中コントローラとして機能する情報処理装置が各生産セルにアクセスして作業単位指示が実行可能か否か問い合わせる必要があると共に、作業内容の変更および作業順番の変更がある都度、人手をかけて作業単位指示を編集および加工しなければならず、上記特許文献１−３と同様に集中コントローラ用のプログラム修正が必要であった。また、作業単位指示は生産セルの複数作業内容を含むので、生産セル毎に専用にせざるをえず一般化した作業単位指示として使いまわしすることは実質難しい。また、製品の移動順番、タイミングなど生産セル間の連携は考慮されていないので、連携実現するためには別の機構を組み込む必要がある。さらに、各生産セルは専用生産ではあるがある程度汎用加工を目指したものなので、コンベアなどの搬送装置に代えて、ある程度無駄な機能を持った装置であるロボットを用いる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５０７７６７号公報
【特許文献２】特開平８−２７９６９２号公報
【特許文献３】特開平１１−４９３４９号公報
【特許文献４】特開２００４−１８５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１〜４のうち、特許文献４が最もフレキシブルな生産システムと思われるが、集中コントローラを用いて各設備を統括的に制御する構成であり、生産システムの変更時には他の特許文献と同様に集中コントローラ用プログラムを修正する工数負荷が依然として高いという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生産システム全体を統括的に制御する集中コントローラとそのプログラムを不要とすることにより、生産ラインの構築および構成変更時のプログラム作成および修正を不要にし、柔軟に切り離しおよび組み替えが可能な生産設備、および生産設備を複数組み合わせてなる生産システム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】
【０００９】
この発明の請求項１に係る生産設備は、他の生産設備との間で対象物品を授受する場合、当該対象物品の常置を表し作業の実行に用いるための連携情報を前記他の生産設備との間で授受する連携情報交換手段と、連携情報交換手段が取得した連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段とを備えるものである。
【００１０】
この発明の請求項２に係る生産設備は、自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出する接続検出手段を備え、連携情報交換手段は、接続検出手段が検出した生産設備との間で連携情報を授受するものである。
【００１１】
この発明の請求項３に係る生産設備は、連携情報が対象物品の有無を表す情報であり、作業制御手段は、後工程の生産設備から取得した連携情報が当該後工程の生産設備に対象物品が無いことを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始するものである。
【００１２】
この発明の請求項４に係る生産設備は、連携情報が対象物品の有無を表す情報であり、作業制御手段は、前工程の生産設備から取得した連携情報が当該前工程の生産設備に対象物品が有ることを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始するものである。
【００１３】
この発明の請求項５に係る生産設備は、連携情報が自生産設備または他の生産設備の位置を基準にした対象物品の搬送位置を表す情報であり、作業制御手段は、連携情報が表す搬送位置に基づいて搬送作業を制御するものである。
【００１４】
この発明の請求項６に係る生産設備は、連携情報交換手段が、自生産設備および他の生産設備にそれぞれ接続した連携情報保持手段を介して連携情報を授受するものである。
【００１５】
この発明の請求項７に係る生産システムは、上記生産設備を複数組み合わせてなるものである。
【００１６】
この発明の請求項８に係る生産システムは、生産設備間で授受する連携情報を保持する連携情報保持手段を備え、生産設備は、連携情報保持手段を介して他の生産設備との間で連携情報を授受するものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の請求項１によれば、自生産設備と他の生産設備との間で対象物品と共に連携情報を授受し、連携情報を用いて作業動作を制御するようにしたので、生産システム全体を統括的に制御する集中コントローラとそのプログラムを不要にできる。このため、生産ラインの構築および構成変更時のプログラム作成および修正の必要がなくなり、他の生産設備との間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産設備を提供することができる。
【００１８】
この発明の請求項２によれば、自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出するようにしたので、生産ラインの構築、生産設備の切り離しまたは組み替えを行った場合に新たな接続を自動的に検出して連携情報の授受を行うことができ、柔軟性を向上できる。
【００１９】
この発明の請求項３および請求項４によれば、対象物品の有無を表す連携情報を用いて作業を実行開始するようにしたので、対象物品の搬送タイミングおよび動作タイミングを生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備のプログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００２０】
この発明の請求項５によれば、対象物品の搬送位置を表す連携情報を用いて搬送作業を制御するようにしたので、対象物品の位置を生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備のプログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００２１】
この発明の請求項６によれば、連携情報保持手段を介して連携情報を授受するようにしたので、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易となる。
【００２２】
この発明の請求項７によれば、上記のような生産設備を複数組み合わせて生産システムを構築するようにしたので、集中コントローラとそのプログラムを不要にでき、生産設備間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産システムを提供することができる。また、生産システム同士の連携も容易にできる。
【００２３】
この発明の請求項８によれば、連携情報保持手段を介して連携情報を授受するようにしたので、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易な生産システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る生産設備の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る生産システムの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る生産設備の接続検出手段の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る生産設備の連携情報保持手段の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る生産設備の変形例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る生産システムのワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プル制御の例を示す。
【図７】実施の形態１に係る生産システムのワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プッシュ制御の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る生産設備１の構成を示すブロック図である。生産設備１は、部品または部品を加工・組立した製品（以下、これらの対象物品をワークと称する）に対して所定作業を実行する装置であって、他の生産設備１ａとの間の製造ライン接続を検出する接続検出手段２と、ワークの状態等を表す情報であって作業実行に用いるための連携情報を他の生産設備１ａとの間で授受する連携情報交換手段３と、連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段４とを備える。また、生産設備１の連携情報交換手段３は、記憶装置５が備える連携情報保持手段６にアクセス可能であり、この連携情報保持手段６が保持する連携情報を読み書きすることによって設備装置１ａとの間で連携情報を授受する。
【００２６】
なお、図１では生産設備１に接続する他の生産設備として１つの生産設備１ａを図示しているが、複数の生産設備と接続可能である。また、これら生産設備１，１ａは同一の構成であるが、説明上呼び分けるために他の生産設備１ａの各手段の符号に「ａ」を付す。
【００２７】
図２は、生産システム（セル）の一例を示す図であり、複数の生産設備が隣接して配置されている。生産設備としては、ワークを供給する部品供給装置１０、ワークの搬送を行うコンベア、ワークの搬送および組立などを行うロボット１１、ワークを加工する半田コテなどの専用作業装置１２などがある。図示例の生産システムでは、部品供給装置１０とロボット１１、およびロボット１１と専用作業装置１２が接続され、製造ラインになっている。そして、部品供給装置１０が隣接するロボット１１へワークを供給する作業を行い、ロボット１１が隣接する専用作業装置１２にワークを搬送する作業を行い、専用作業装置１２は隣接するロボット１１から搬送されたワークの半田付け作業を行う。このとき、生産設備間でのワークの流れに沿って、当該生産設備間で連携情報が授受され、連携情報を用いて各生産設備の作業が実行されることになる。
【００２８】
次に、生産設備１の詳細を説明する。
接続検出手段２は、製造ラインでワーク授受を行う対象となる生産設備１ａとの間の接続を検出し、個体識別および位置特定を行う。
例えば、生産設備１ａに個体識別ＩＤ（バーコード、マーク、模様など）を持たせると共に、接続検出手段２をセンサおよび画像処理などで構成し、隣接する生産設備１ａの個体識別ＩＤを検出し、接続を判断する。
また例えば、接続検出手段２を近接センサ、レーザ変位計、画像処理カメラ等のセンサで構成し、隣接する生産設備１ａの相対位置を検出し、生産設備１ａの位置および距離などの検出情報に基づいて接続を判定すると共に個体識別を行う。
また例えば、接続検出手段２を記憶装置で構成し、生産システムを構築する際にハウジング１に接続させる他の生産設備１ａの識別情報および位置情報などを予め設定しておいてもよい。
【００２９】
また例えば、接続検出手段２を物理的な通信端子で構成し、どの方向に設けた通信端子に他の生産設備１ａが接続されたかによって生産設備１ａの位置を判定すると共に、通信によって個体識別を行う。接続検出手段２を通信端子で構成した場合の接続検出方法を図３に示す。同一構成の生産設備１，１ａ，１ｂ，１ｃは、通信端子の接続が容易になるように外観形状、作業台の高さなどを統一しておく。図３（ａ）に示すように、生産設備１には、ワークの搬送を行う方向の側面に他の生産設備１ａ，１ｂ，１ｃと組み合うような凸部２０，２１および凹部２２を設ける。そして、これら凸部２０，２１と凹部２２にそれぞれ通信端子を配置する。同様に、生産設備１ａ，１ｂ，１ｃにも凹部２３，２４、凸部２５を設け、それぞれ通信端子を配置する。通信の種類としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、近距離無線通信などを用いる。
【００３０】
生産システム構築時には、図３（ｂ）に示すように生産設備１の凸部２０と生産設備１ａの凹部２３の通信端子同士を接続し、生産設備１，１ａの接続検出手段２，６ａ（不図示）間で通信することにより、生産設備１はどの通信端子に接続されたかによって相手の生産設備１ａの相対位置を判定し、また通信路を使って互いの設備情報などを交換することでどのような種類の設備が接続されたか個体認識する。生産設備１は同様に、凸部２１と凹部２４の通信端子同士を接続し、凹部２２と凸部２５の通信端子同士を接続して、各生産設備１ｂ，１ｃの相対位置および種類を検出する。
【００３１】
連携情報交換手段３は、記憶装置５との間で通信を行う通信インタフェースであり、接続検出手段２が検出した生産設備１ａとの間で協調したワーク搬送に必要な状態などを表す属性情報、および当該ワークに付随した作業実行のために必要な制御情報などを含めた連携情報を、連携情報保持手段６を経由して当該生産設備１ａとの間で授受する。この連携情報交換手段３は、具体的には、自生産設備１から隣接する生産設備１ａへ移動するワークに付随する連携情報と自生産設備１の個体識別の情報とを連携情報保持手段６に書き込んで隣接する生産設備１ａが取得できるようにする。反対に、隣接する生産設備１ａから自生産設備１へワークが移動するとき、自生産設備１の連携情報交換手段３は、他の生産設備１ａにより連携情報保持手段６へ書き込まれた連携情報を読み出す。
【００３２】
なお、連携情報の形式を予め規格化しておくことで汎用的な通信プログラムを用意できるので、連携情報交換手段３の通信インタフェースも予め定義できる。また、通信インタフェースを予め定義しておくので、同種の通信インタフェースを実装した他の生産設備１ａとの間で接続して通信が可能である。さらに、同種の通信インタフェースを実装した他の生産システムの生産設備との間で接続して通信が可能である。
【００３３】
記憶装置５は、通信機能および外部から内容を変更できる機能を有する記憶装置であり、例えばコンピュータで構成する。
あるいは、記憶装置５をＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成して、ワークに貼り付けるなどし、ワークと共に生産設備間を移動するようにしてもよい。
【００３４】
図４に、生産システムが２つ以上の生産設備を組み合わせた場合の構成例を示す。図４の例では、生産設備１から生産設備１ｄまでの間をワークが移動していく。そのため、ワークの移動がある２つの生産設備間で１つの連携情報保持手段を設ける。ワークに付随する連携情報は、記憶装置５の連携情報保持手段６を介して生産設備１，１ａ間で授受され、連携情報保持手段６ａを介して生産設備１ａ，１ｂ間で授受され、記憶装置５ａの連携情報保持手段６ｂを介して生産設備１ｂ，１ｃ間で授受され、連携情報保持手段６ｃを介して生産設備１ｃ，１ｄ間で授受される。なお、例えば生産設備１，１ａ間で授受される連携情報と生産設備１ａ，１ｂ間で授受される連携情報が同じ種類の情報であってもよいし、別の種類の情報であってもよい。また、連携情報が２つの生産設備間だけでなく複数の生産設備間で授受されてもよく、例えば生産設備１から生産設備１ａへ流された連携情報がさらに生産設備１ｂ，１ｃ，１ｄへ流れていくように構成してもよい。
【００３５】
また、図４では連携情報保持手段６，６ａを１つの記憶装置５、連携情報保持手段６ｂ，６ｃを１つの記憶装置５ａというように分散させたが、構成は任意でよく、例えば１つの記憶装置５に１つの連携情報保持手段６を設けてもよいし、あるいは１つの記憶装置５に連携情報保持手段６，６ａ，６ｂ，６ｃ全てを設けてもよい。
【００３６】
図１および図４のように構成すれば、連携情報が生産設備１とは異なる記憶装置５上に保持されるので、生産設備１に由来する不具合によって連携情報が消失する可能性を低減できる。また、データ保存、統計データなどデータ活用のための情報収集が容易となる。
【００３７】
なお、生産設備１と連携情報保持手段６とを別々に構成するのではなく、生産設備１内に連携情報保持手段６を設けてもよい。図５に一例を示す。
図５の例では、生産設備１の連携情報交換手段３が連携情報保持手段６を備え、他の生産設備１ａの連携情報交換手段３ａも独自に連携情報保持手段６ａを備える。連携情報の交換の際には直接、生産設備１，１ａの連携情報交換手段３，３ａ同士が通信する。即ち、連携情報交換手段３は、他の生産設備１ａの連携情報交換手段３ａとの間で連携情報をやり取りするための通信インタフェースである。上述のように、連携情報の形式を予め規格化しておくことで汎用的な通信プログラムを用意できるので、連携情報交換手段３の通信インタフェースも予め定義できる。また、通信インタフェースを予め定義しておくので、同種の通信インタフェースを実装した他の生産設備１ａとの間で接続して通信が可能である。
【００３８】
図５のように構成すれば、通信が局所的となるので、通信相手の特定が容易である。また、図１および図４の構成に比べて通信配線が短くなる。また、通信配線あたりの通信データ量も少ない。
ここで、通信データ量について簡単に説明する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなバス方式の通信路の場合、複数の通信は時分割で行われ、発信側から通信路上の全てのノードにデータが送信されることになる。但し、データには宛先が付与されているので、受信側では宛先が自身のアドレスと異なる場合は読み捨てる。
本実施の形態１において、例えば図４に示す構成のようにバス方式とした場合には、１つの連携情報保持手段６（記憶装置５）を生産設備１，１ａ，１ｂ（それぞれ順番に連結されているとする）で共有すると、生産設備１から生産設備１ａに送信されたデータは、直接接続されていない生産設備１ｂでも受信することになる。この間、生産設備１ｂが通信を希望しても待機することになる。そのため、構成する生産設備の数が少なく通信データ量も少ないうちは問題ないが、生産設備の数が増えたり、通信データ量が増えたりすると、通信の衝突および待機の機会が増え、通信の遅延につながる。
これに対し、図５に示す構成のようにローカル通信方式とした場合には、直接接続されている生産設備１，１ａの間だけで通信路を構成することになるので、他の生産設備の通信が発生せず、通信配線あたりの通信データ量が少なくなるメリットがある。また、必然的に通信の衝突および待機も少なくなるので、通信遅延が起こりにくくなるメリットもある。
【００３９】
作業制御手段４は、自生産設備１の作業を制御するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ロボットコントローラなどである。この作業制御手段４は、連携情報交換手段３が取得した連携情報を参照して動作開始、停止、動作方法などを判断し、予め与えられた動作プログラムに従って作業を実行する。また、詳細は後述するが、作業制御手段４は必要に応じて連携情報を作成したり作業を実行した結果に基づいて連携情報を更新したりして、連携情報交換手段３へ出力する。
【００４０】
次に、生産システムの動作を説明する。
ここでは一例として、ワーク搬送タイミング制御方法を説明する。
図６は、生産システムによるワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プル制御の例を示す。３つの生産設備１，１ａ，１ｂの順にワークが搬送されることとし、各生産設備間でワーク有無フラグ（連携情報）が授受される。１つのワークに対して１つのワーク有無フラグを用い、白丸（図中の○）はワークが無い状態、黒丸（図中の●）はワークが有る状態を表す。
【００４１】
ここでは、部品供給装置で構成される生産設備１が生産設備１ａに２つのワークを供給し、ロボットで構成される生産設備１ａがその２つのワークを組み立てて１つのワークにして生産設備１ｂに搬送し、専用作業装置で構成される生産設備１ｂがその１つのワークを加工する。プル制御では、後工程の生産設備との間でワーク有無フラグが「無（○）」の状態になったことをきっかけに作業を開始する。
【００４２】
図６（ａ）の定常状態において、プル制御では予め各生産設備にワークがあり、連携情報保持手段６，６ａにワーク有りのフラグが設定されている。まず、生産設備１ｂがワークを使用して加工を行う。このとき、生産設備１ｂの連携情報交換手段（不図示）が連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグを「無（○）」に設定し、図６（ｂ）の状態に遷移する。
【００４３】
図６（ｂ）の状態において、生産設備１ａの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグが「無（○）」になったことを検出し、２つのワークを組み立てて１つのワークを製造し生産設備１ｂへ供給する。このとき、生産設備１ａの連携情報交換手段は使用した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定すると共に製造したワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図６（ｃ）の状態に遷移する。
【００４４】
図６（ｃ）の状態において、生産設備１の連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６の２つのワーク有無フラグがそれぞれ「無（○）」になったことを検出し、２つのワークを生産設備１ａに供給する。このとき、生産設備１の連携情報交換手段は供給した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図６（ｄ）の状態に遷移する。
【００４５】
図７は、生産システムによるワーク搬送タイミング制御方法を説明する図であり、プッシュ制御の例を示す。プッシュ制御では、前工程の生産設備との間でワーク有無フラグが「有（●）」の状態になったことをきっかけに作業を開始する。
【００４６】
図７（ａ）の定常状態において、プッシュ制御では各生産設備にワークはなく、連携情報保持手段６，６ａにワーク無しのフラグ（図中の○）が設定されている。まず、生産設備１が２つのワークを生産設備１ａに供給する。このとき、生産設備１の連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６の２つのワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図７（ｂ）の状態に遷移する。
【００４７】
図７（ｂ）の状態において、生産設備１ａの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６のワーク有無フラグが「有（●）」になったことを検出し、生産設備１から供給された２つのワークを組み立てて１つのワークを製造し生産設備１ｂへ供給する。このとき、生産設備１ａの連携情報交換手段は使用した２つのワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定すると共に製造した１つのワークに対応するワーク有無フラグを「有（●）」に設定し、図７（ｃ）の状態に遷移する。
【００４８】
図７（ｃ）の状態において、生産設備１ｂの連携情報交換手段（不図示）が、連携情報保持手段６ａのワーク有無フラグが「有（●）」になったことを検出し、生産設備１ａから供給されたワークを使用して加工を行う。このとき、生産設備１ｂの連携情報交換手段は使用したワークに対応するワーク有無フラグを「無（○）」に設定し、図７（ｄ）の状態に遷移する。
【００４９】
生産設備１，１ａ，１ｂは、図６のプル制御、図７のプッシュ制御いずれの方法においても、連携情報保持手段６，６ａのワーク有無フラグが「有」のときにワークを取り出すことができ、「無」のときにワークを搬送することができる。逆に「有」のときに搬送してはならず、「無」のときには取り出せない。このため、フラグの状態に応じて授受のいずれか一方の動作しか行えないようになっている。よって、ワーク有無フラグが生産設備間の搬送制御においてインタロックの機能を担っている。
【００５０】
このように、ワーク有無フラグを生産設備間で授受することによって各生産設備の動作タイミングおよびワークの搬送タイミングが制御できるので、従来のように集中コントローラに予め各生産設備の動作タイミングおよび搬送タイミングを設定する必要がない。また、集中コントローラを用いると生産システムの作業内容および順番等が変わる度に集中コントローラ側の設定を変更する必要があったが、本実施の形態１では集中コントローラ自体を不要にできる。
また本実施の形態１では、生産システムの生産設備構成を変更する場合にも、接続検出手段２が変更後に接続された（または削除された）隣接の生産設備を検出して連携情報交換のための接続関係を定義し直すので、手動での定義変更などは必要ない。また、この連携情報を規格化しておき、部品供給装置、ロボット、専用作業装置などの生産設備の種類によらず標準化しておくことにより、異なる種類の生産設備間の連携情報授受、異なる種類の生産設備への組み換えなどが容易になり、適用範囲が広がる。
さらに、生産システムに新たな生産システムを接続する場合についても、前工程の生産システムの最後の生産設備と後工程の生産システムの最初の生産設備とが接続検出手段２によって互いの接続を検出し、連携情報交換手段３による連携情報の授受によって協調することで連携できる。
【００５１】
連携情報は、ワーク有無の状態を表すワーク有無フラグ以外の情報であってもよい。以下に、連携情報として属性情報および制御情報の例を示す。
ワークに関する属性情報として、生産システム構築時に外部から生産設備１に設定された情報に基づくワークの絶対位置情報、または、隣接する生産設備１ａとの相対位置情報から算出したワークの相対位置情報などがある。このような位置情報は、接続検出手段２で検出した生産設備１ａの位置情報を用いて、作業制御手段４が算出する等すればよい。また、例えば作業制御手段４は、他の生産設備１ａから取得した連携情報に含まれる生産設備１ａのワーク加工位置へワークを搬送するなど、他の生産設備１ａと協調した作業を行うことができる。
また例えば、属性情報としてワークの種類、形状、寸法、重量などの情報がある。
【００５２】
また、ワークに対する作業の制御情報として、組立および加工などの工程の進捗度、または、組立および加工などの優先度または順番の指定などがある。例えば作業制御手段４が、前工程の生産設備から取得した連携情報に含まれる進捗度を示す数値をインクリメントして、ワーク情報交換手段３を通じて後工程の生産設備に渡す等すればよい。
【００５３】
また例えば、制御情報としてワークの搬送方法の指定がある。ハンドによる把持および吸着ノズルによる吸着など、搬送方法の動作プログラムは予め作業制御手段４に設定するが、どの方法で搬送するかの選択は制御情報で指定する。例えば生産設備１がワークを搬送する際、そのワークを製造した他の生産設備１ａから取得した制御情報に従って把持か吸着か搬送方法を選択して搬送するなど、柔軟な搬送制御が可能になる。
【００５４】
また例えば、制御情報として搬送経路（２点間の直線補間、円弧補間、パスポイントなどの情報）、許容動作範囲（外部の搬送ロボットが侵入可能な領域（面積、奥行、高さ、角度）、パスポイントなどの情報）、搬送の速度または加速度などがある。
また例えば、制御情報として搬送前の作業の情報（ワーク取り出し時にねじる、折る、引っ張る、高精度の位置合わせを行うなど）、または搬送後の作業の情報（ワーク配置時にねじる、曲げる、押し込む、所定時間押さえる、高精度の位置合わせを行うなど）がある。
このような連携情報は、例えば作業制御手段４が予め与えられている設定値および動作プログラムに基づいて作成すればよい。また、作業制御手段４は他の生産設備１ａから取得した連携情報に基づいて他の生産設備１ａと協調した搬送動作を行うことができる。
【００５５】
これら属性情報および制御情報を連携情報に含めて授受することにより、生産設備１，１ａ間でワークの搬送位置および搬送経路などを伝え合って調整することができる。よって、生産設備１と他の生産設備１ａとで協調可能となる。そのため、生産システムの生産設備構成を変更する場合に、生産設備１の動作プログラム自体の新規作成および修正が不要となり、動作プログラムを再利用できる。
【００５６】
以上より、実施の形態１に係る生産設備１は、他の生産設備１ａとの間でワークを授受する場合、当該ワークの状態を表し搬送、加工、組立などの作業実行に用いる連携情報を他の生産設備１ａとの間で授受する連携情報交換手段３と、連携情報交換手段３が取得した連携情報を用いて搬送、加工、組立などの作業動作を制御する作業制御手段４とを備えるように構成した。このため、多品種少量生産などを目的として製造ラインを構築または変更する場合、生産設備の組み換え、増加および削減だけで対応できる。この結果、従来の生産システムのような、各生産設備を統括的に制御する集中コントローラおよびそのプログラムを不要にできると共に、生産設備の動作プログラムを再利用できるようになるので、他の生産設備との間の切り離しおよび組み替えを柔軟に行うことのできる生産設備を提供することができる。
さらに、この生産設備１を複数組み合わせて生産システムを構築すれば、集中管理に基づいた従来の生産システムと比べ柔軟性を備え多品種少量生産の適用範囲を広げることができる。そして、生産システム同士の連携も容易にでき、生産システムの再利用も可能になる。
【００５７】
また、実施の形態１によれば、生産設備１は、自生産設備１との間でワークの授受を行う他の生産設備１ａの接続を検出する接続検出手段２を備え、連携情報交換手段３は接続検出手段２が検出した生産設備１ａとの間で連携情報を授受する構成にしたので、製造ラインの構築、生産設備の切り離しまたは組み替えを行った場合に新たな接続を自動的に検出して連携情報の授受を行うことができ、柔軟性を向上できる。
【００５８】
また、実施の形態１によれば、連携情報にワークの有無を表すワーク有無フラグを含めるように構成し、作業制御手段４はワーク有無フラグに応じてプル制御またはプッシュ制御により自生産設備１の搬送、組立、加工などの作業を実行開始するようにしたので、ワークの搬送タイミングおよび動作タイミングを生産設備間で調整して連携できるようになり、製造ラインの構築および構成変更時に生産設備の動作プログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００５９】
また、実施の形態１によれば、連携情報にワークの搬送位置を表す制御情報を含めるように構成し、作業制御手段４は連携情報が表す搬送位置を用いて自生産設備１の搬送作業を制御するようにしたので、ワークの搬送動作などを生産設備間で調整して連携できるようになり、生産ラインの構築および構成変更時に生産設備の動作プログラム作成および修正の必要がなく、再利用可能になる。
【００６０】
また、実施の形態１によれば、生産設備１，１ａのワーク情報交換手段３，３ａが、自生産設備１および他の生産設備１ａにそれぞれ接続した連携情報保持手段６を介して連携情報を授受するように構成した。このため、生産設備由来の不具合によって連携情報が消失する可能性を軽減できると共に、データ活用のための情報収集が容易な生産システムを提供できる。
あるいは、ワーク情報交換手段３，３ａ同士が直接、連携情報を交換する構成にしてもよい。この構成の場合には、上記構成に比べて通信が局所的になるので通信相手の特定が容易になる。また、通信配線を短くでき、通信データ量も少なくできる。
【００６１】
なお、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上述した実施の形態の構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 生産設備
２，２ａ 接続検出手段
３，３ａ 連携情報交換手段
４，４ａ 作業制御手段
５，５ａ 記憶装置
６，６ａ，６ｂ 連携情報保持手段
１０ 部品供給装置
１１ ロボット
１２ 専用作業装置
２０，２１，２５ 凸部
２２，２３，２４ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物品に対して所定作業を実行する生産設備であって、
他の生産設備との間で対象物品を授受する場合、当該対象物品の状態を表し作業の実行に用いるための連携情報を前記他の生産設備との間で授受する連携情報交換手段と、
前記連携情報交換手段が取得した連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段とを備える生産設備。
【請求項２】
自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出する接続検出手段を備え、
連携情報交換手段は、前記接続検出手段が検出した生産設備との間で連携情報を授受することを特徴とする請求項１記載の生産設備。
【請求項３】
連携情報は、対象物品の有無を表す情報であり、
作業制御手段は、後工程の生産設備から取得した連携情報が当該後工程の生産設備に対象物品が無いことを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生産設備。
【請求項４】
連携情報は、対象物品の有無を表す情報であり、
作業制御手段は、前工程の生産設備から取得した連携情報が当該前工程の生産設備に対象物品が有ることを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生産設備。
【請求項５】
連携情報は、自生産設備または他の生産設備の位置を基準にした対象物品の搬送位置を表す情報であり、
作業制御手段は、連携情報が表す搬送位置に基づいて搬送作業を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の生産設備。
【請求項６】
連携情報交換手段は、自生産設備および他の生産設備にそれぞれ接続した連携情報保持手段を介して連携情報を授受することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の生産設備。
【請求項７】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の生産設備を複数組み合わせてなる生産システム。
【請求項８】
生産システムは、生産設備間で授受する連携情報を保持する連携情報保持手段を備え、
前記生産設備は、前記連携情報保持手段を介して他の生産設備との間で連携情報を授受することを特徴とする請求項７記載の生産システム。
【請求項１】
対象物品に対して所定作業を実行する生産設備であって、
他の生産設備との間で対象物品を授受する場合、当該対象物品の状態を表し作業の実行に用いるための連携情報を前記他の生産設備との間で授受する連携情報交換手段と、
前記連携情報交換手段が取得した連携情報を用いて作業動作を制御する作業制御手段とを備える生産設備。
【請求項２】
自生産設備との間で対象物品の授受を行う他の生産設備の接続を検出する接続検出手段を備え、
連携情報交換手段は、前記接続検出手段が検出した生産設備との間で連携情報を授受することを特徴とする請求項１記載の生産設備。
【請求項３】
連携情報は、対象物品の有無を表す情報であり、
作業制御手段は、後工程の生産設備から取得した連携情報が当該後工程の生産設備に対象物品が無いことを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生産設備。
【請求項４】
連携情報は、対象物品の有無を表す情報であり、
作業制御手段は、前工程の生産設備から取得した連携情報が当該前工程の生産設備に対象物品が有ることを表す情報の場合に自生産設備の作業を実行開始することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生産設備。
【請求項５】
連携情報は、自生産設備または他の生産設備の位置を基準にした対象物品の搬送位置を表す情報であり、
作業制御手段は、連携情報が表す搬送位置に基づいて搬送作業を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の生産設備。
【請求項６】
連携情報交換手段は、自生産設備および他の生産設備にそれぞれ接続した連携情報保持手段を介して連携情報を授受することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の生産設備。
【請求項７】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の生産設備を複数組み合わせてなる生産システム。
【請求項８】
生産システムは、生産設備間で授受する連携情報を保持する連携情報保持手段を備え、
前記生産設備は、前記連携情報保持手段を介して他の生産設備との間で連携情報を授受することを特徴とする請求項７記載の生産システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５０６４６（Ｐ２０１２−１５０６４６Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７３５（Ｐ２０１１−８７３５）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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