JP5133721B2 - Production system with work sharing function - Google Patents
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Description
本発明は、組立や加工等の種々の作業工程を含む生産システムに関する。 The present invention relates to a production system including various work processes such as assembly and processing.
従来の少品種大量生産型時代では、生産工程を複数の作業工程に分割した上で、各作業工程を別々の場所に配置してその作業工程に特化した多数の作業者を配置するライン生産方式が主流であった。しかし今般の市場要求の多様化に伴う多品種少量生産型時代においては、一人の作業者が複数の作業工程を担当したり、共通の生産設備において複数種の製品の生産を担当したりする生産形態への移行が進んでいる。特に、電子機器等に代表される複雑な部品の組立を行う生産システムでは、細かな部品同士の嵌合いやケーブルの組付け等、類似する多種又は多数の部品を使用した難易度の高い作業を伴うことが多い。近年のロボットの性能は視覚センサや力センサ等の使用により以前より高度に知能化されつつあるものの、その進歩は未だ途上の段階であり、複雑部品の組立や加工など難易度の高い作業を伴う生産現場では、今なお人間による作業が多く行われている。 In the conventional low-mix, mass-production era, the production process is divided into a plurality of work processes, and then each work process is placed in a separate location and a large number of workers specializing in the work process are placed. The method was mainstream. However, in the era of high-mix low-volume production due to the diversification of market demands, production where one worker is in charge of multiple work processes or multiple types of products in a common production facility. Transition to form is progressing. In particular, in a production system that assembles complex parts typified by electronic devices, etc., high-level tasks using various or many similar parts, such as fitting of fine parts and assembly of cables, are performed. Often accompanied. Although the performance of robots in recent years is becoming more intelligent than before with the use of visual sensors, force sensors, etc., the progress is still in its infancy and involves difficult tasks such as assembly and processing of complex parts. At the production site, there are still many human tasks.
例えば従来の部品供給・配膳システムでは、図16に示すように、部品の誤使用を防止するため、部品収納部101から1つの製品を生産するために必要な部品一式を予め部品トレイ102に集約して、作業者104が作業を行う作業台103に配膳する手法が取られることが多い。この際、部品一式の集約及び作業台103への供給・配膳作業は、作業台103において実作業を行う作業者104が兼務している場合もあれば、図示するように実作業を行う作業者104以外の人間105が専門的に行う場合もある。
For example, in the conventional parts supply / distribution system, as shown in FIG. 16, a set of parts necessary for producing one product from the
また、1人の作業者が多品種の製造を担当できるようにするためには、新しい品種の生産を開始する前には作業者に対する作業教育を十分に施す必要があり、作業者の生産技術の習熟にも時間を要する。このような問題を解消するため、作業者の生産技術の習熟度が未達の場合でも生産作業の手順間違いを防止する目的で、作業者へ生産情報を提示する手法として「デジタル屋台」と呼ばれる生産システムが提案されている。図17に例示するように、そのような生産システムでは、作業エリアである作業台106に図示しない計算機を配置し、現在の組立工程に必要な部品やその組付け方法の情報を計算機からディスプレイ107を介して作業者108に提示している。作業者108は、提示された情報を元に、必要な部品を部品収納部109から取出すことができる。例えば特許文献1には、実作業の進み具合に応じて作業指示情報を作業者に提示する作業支援方法及び装置が開示されている。
In addition, in order for one worker to be able to handle the production of various varieties, it is necessary to provide sufficient training for workers before starting production of new varieties. It takes time to learn. In order to solve such problems, even if the worker's proficiency in production technology has not been achieved, the technique called “digital stall” is used to present production information to the worker in order to prevent mistakes in the production work procedure. A production system has been proposed. As illustrated in FIG. 17, in such a production system, a computer (not shown) is arranged on a work table 106 that is a work area, and information on parts necessary for the current assembly process and its assembly method is displayed from the
組立や加工等の実作業を行う作業者が部品一式の集約・配膳作業を兼務している場合は、作業者が実作業に専念できず、生産効率が低下するという問題があった。また、実作業を行う作業者以外の人間が部品一式の集約・配膳作業を行う場合では、比較的作業難易度が低い部品集約・配膳にまで人間を採用するために生産システム全体として多数の人間が必要となり、人件費が高い工業先進国では生産のランニングコストが高くなるという問題があった。さらに、複雑な部品の組立等の生産においては、短時間で多種又は多数の必要部品一式を集約・配膳する必要があるため、作業難易度が比較的低いにも関わらず配膳作業担当者の肉体的負担が大きいという問題もあった。 When an operator who performs an actual operation such as assembly or processing also serves as an assembly / layout operation for a set of parts, the worker cannot concentrate on the actual operation, and there is a problem that the production efficiency is lowered. In addition, when a person other than the worker who performs the actual work performs the aggregation / distribution work of a set of parts, a large number of humans as a whole production system in order to employ humans for the consolidation / distribution of parts with relatively low work difficulty. In industrialized countries where labor costs are high, production running costs are high. Furthermore, in the production of complex parts, etc., it is necessary to gather and distribute a large number of necessary parts in a short time. There was also a problem that the burden was heavy.
また、上述の「デジタル屋台」と呼ばれる生産システムでは、作業工程毎に好適なタイミングで作業情報が提示されるため、従来の紙媒体による作業情報提示よりも作業の間違いを減らして効率化を図れるものの、依然として作業者は自らの手で必要部品を取出す必要があるため、部品の取出しには相当の時間を要する。また、製品の組立や加工等の作業では、作業効率を向上させるため、対象部品をそれぞれの部品に適した専用の治具に固定する場合も生じるが、作業者が自ら部品を取出す場合、作業者が作業台等の生産作業場に部品毎の専用治具を設置した上で、取出した部品をその治具に固定する必要がある。この生産作業準備に相当するいわゆる段取り替え作業では、作業工程毎に提示される情報から必要な治具を作業者が認識し、さらに治具の設置及び部品の固定を行う必要があるため、作業効率が落ちるとともに、作業を間違える可能性も大きくなるという問題があった。 Further, in the above-described production system called “digital stand”, work information is presented at a suitable timing for each work process, so that work mistakes can be reduced and efficiency can be improved compared to conventional work information presentation using paper media. However, since the worker still needs to take out the necessary parts with his / her hand, it takes a considerable time to take out the parts. In addition, in work such as product assembly and processing, in order to improve work efficiency, the target part may be fixed to a dedicated jig suitable for each part. It is necessary for a person to install a dedicated jig for each part in a production workplace such as a work table and to fix the taken-out part to the jig. In the so-called setup change work corresponding to this production work preparation, it is necessary for the worker to recognize the necessary jig from the information presented for each work process, and to install the jig and fix the parts. There is a problem that efficiency is lowered and the possibility of mistakes is increased.
そこで本発明は、上記問題を解決すべく、生産現場において人間とロボットを混在して配置し、生産作業を人間とロボットに分担させることで生産のランニングコスト削減や生産効率向上を実現する生産システムを提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a production system that realizes reduction of production running cost and improvement of production efficiency by arranging humans and robots in a production site and sharing production work between humans and robots. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、製品を生産する生産システムにおいて、少なくとも1人の作業者及び少なくとも1つのロボットが混在して配置され、生産の主要部分となる実作業を前記作業者が担当し、前記実作業の準備又は段取りを前記ロボットが担当し、前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を前記実作業を担当する作業者に供給することを含み、前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を把持した状態のロボットが、作業者が前記部品に対して実作業を行う間前記部品の固定治具として機能することを含み、前記ロボットが、前記実作業を担当する前記作業者に対し、前記実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給する、生産システムを提供する。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の生産システムにおいて、前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が収容又は配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出し、前記生産作業場に供給する、生産システムを提供する。
The invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の生産システムにおいて、前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが、生産に必要な部品を前記部品収納部から部品集約部に取出し、前記生産作業場に前記部品集約部を供給する、生産システムを提供する。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の生産システムにおいて、前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出すためのロボットアーム部と、前記生産作業場へ供給するための移動手段を備える、生産システムを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the production system according to the second or third aspect , the robot arm unit for taking out parts necessary for production from the component storage unit and the production work place are supplied to the production work place. A production system provided with the moving means is provided .
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか1項に記載の生産システムにおいて、前記部品収納部が、部品を収納した1つ以上の部品箱と前記部品箱を収納するための部品棚から構成されるとともに、前記ロボットが部品取出しを行うための第1及び第2のロボットアームを備え、前記第1のロボットアームが前記部品箱を前記部品棚より引出し、前記第2のロボットアームが前記第1のロボットアームにより引出された前記部品箱より部品を取出すように構成される、生産システムを提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the production system according to any one of the second to fourth aspects, the component storage unit stores one or more component boxes storing components and the component box. The first and second robot arms for picking up the parts, the first robot arm pulls out the parts box from the parts shelf, and the second shelves. A production system is provided in which a robot arm is configured to pick up a part from the part box pulled out by the first robot arm .
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の生産システムにおいて、前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を提示する手段を有する、生産システムを提供する。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の生産システムにおいて、前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を、前記作業者が前記実作業を行う作業台の上面に表示する手段を有する、生産システムを提供する。
Invention according to
本発明に係る生産システムによれば、生産の主要部分となる実作業は主に作業者が担当し、実作業の準備又は段取りはロボットが担当するように作業分担することにより、作業者は難易度の高い実作業に専念でき、生産のランニングコストを削減することが可能となる。 According to the production system of the present invention, the worker is mainly responsible for the actual work that is the main part of the production, and the work is divided so that the preparation or setup of the actual work is handled by the robot. It is possible to concentrate on high-level actual work and to reduce production running costs.
生産に必要な部品をロボットが作業者に供給することにより、作業者の部品取出し時間や段取り替え時間を短縮することができ、作業効率が向上する。 By supplying the parts necessary for production to the worker by the robot, it is possible to shorten the part take-out time and setup change time of the worker, and the work efficiency is improved.
ロボットが部品の固定治具を兼ねることにより、作業者が部品を治具に固定する作業を行う必要がなくなり、作業者の負担をさらに減らして作業効率を向上させることができる。 Since the robot also serves as a component fixing jig, it is not necessary for the operator to perform the operation of fixing the component to the jig, thereby further reducing the burden on the operator and improving the work efficiency.
ロボットが生産に必要な部品の一部または一式を、部品収納部から生産作業場にて実作業を行う作業者へ部品を供給することにより、実作業にて使用する部品の過不足や部品の誤使用がなくなり、製品の品質が向上する。また部品の集約や供給を人間が行う場合に比べ、人件費を削減できる。 By supplying a part or a set of parts necessary for production from the parts storage unit to the worker who performs the actual work at the production workplace, the robot can use parts in the actual work in excess or shortage, Eliminates use and improves product quality. Also, labor costs can be reduced compared to the case where parts are collected and supplied by humans.
またロボットが部品収納部から取出した部品を部品集約部に集約してから、作業者に供給することにより、作業者に対して一度に多数の部品を供給することができる。 In addition, by collecting the components taken out from the component storage unit by the robot into the component aggregating unit and supplying them to the operator, a large number of components can be supplied to the operator at a time.
ロボットが、部品取出しを行うロボットアーム部と部品を生産作業場へ供給するための移動手段を備えたことにより、より多種・多数の部品集約が可能となる。 Since the robot is provided with a robot arm section for picking up parts and a moving means for supplying the parts to the production workplace, it is possible to collect a larger number of parts.
部品収納部を部品箱及び部品棚から構成し、ロボットアーム部が2つ以上のロボットアームを備えることにより、ロボットアームによる部品箱引出し及び部品取出しが可能となる。それにより、部品収納部において部品箱の引出し機構などの特別な細工が不要となり、生産に必要となる部品を追加する際の設備投資コストの増加を抑制することができる。 The component storage unit is composed of a component box and a component shelf, and the robot arm unit includes two or more robot arms, so that the component box can be pulled out and removed by the robot arm. This eliminates the need for special work such as a component box drawing mechanism in the component storage section, and can suppress an increase in capital investment cost when adding components necessary for production.
ロボットが作業者の実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給することにより、作業者の実作業の順番や使用すべき部品の間違いを排除することができ、また段取り時間を短縮することにより、製品品質・生産効率の向上が可能となる。 The robot sequentially supplies necessary parts for each work process of the worker's actual work, so that the order of the worker's actual work and mistakes of parts to be used can be eliminated, and the setup time can be shortened. By doing so, it is possible to improve product quality and production efficiency.
作業工程毎に必要な部品や作業手順情報を作業者に提示することにより、作業間違いの排除による製品品質の向上、作業時間の短縮による作業効率の向上が可能となる。 By presenting necessary parts and work procedure information for each work process to the worker, it is possible to improve product quality by eliminating work mistakes and work efficiency by shortening work time.
作業工程毎に必要な部品や作業手順情報を、作業者が実作業を行う作業台上に表示することにより、作業者は実作業から目を離すことなく情報を確認することができ、作業効率のさらなる向上が図られる。 By displaying the necessary parts and work procedure information for each work process on the work table where the worker performs the actual work, the worker can confirm the information without taking his eyes off the actual work. Can be further improved.
製品を生産する生産システムには、電子部品等に代表される多種・多数の複雑な部品を組合せて1つの製品を生産する組立システムや、部品素材に対して指定図面通りの外形に仕上げ、穴あけやバリ取り等を行う加工システム等、様々な形態が存在する。これら生産システムは、多くの場合、生産する製品の完成に至るまでに複数の工程に分割され、組立や加工等の生産の主要部分となる「実作業工程」と、実作業を行う生産作業場に対して必要部品を供給・配膳する工程や、部品に対して組立や加工を効率的に行うために必要な治具に対象部品を固定する工程等に代表される「準備・段取り工程」とに分類される。 For production systems that produce products, assembly systems that produce a single product by combining various and many complex parts typified by electronic parts, etc., and finishing and drilling the parts material according to the specified drawing There are various forms such as a processing system that performs deburring and the like. In many cases, these production systems are divided into a plurality of processes until the product to be produced is completed, and are used as the “actual work process” that is the main part of production such as assembly and processing, and the production workplace where the actual work is performed. For the "preparation / setup process" typified by the process of supplying and arranging the necessary parts and the process of fixing the target parts to the jigs required to efficiently assemble and process the parts. being classified.
図1は、本発明に係る生産システムの外観を示す。同図に例示するように、生産システムには、作業者1とロボット2、12とが混在して配置され、作業者1が上述の「実作業工程」を担当し、ロボット2や12が「準備・段取り工程」を担当する。ロボット2や12は、実作業を行う作業者1に対する生産に必要な部品の供給や、実作業に必要な治具の供給、生産作業内容に応じた治具の変更等の生産準備や段取りを行う。一方、作業者1はロボット2や12から供給された部品や治具を用いて、組立や加工等の難易度の高い実作業を行う。ここで、作業者とロボットとの位置関係は、図1に示す作業者1及びロボット12の位置関係のように、作業空間が完全に分離されるものであってもよいし、作業者1及びロボット2の位置関係のように、一定の作業空間を共有するものであってもよい。作業空間を完全に分離するためには、光電センサ等のセンサ7を作業者1とロボット12との間に配設し、ロボット12が作業者1の作業空間に入ることを確実に阻止することが好ましい。
FIG. 1 shows the appearance of a production system according to the present invention. As illustrated in the figure, in the production system, the
一方、作業空間を共有する場合は、ロボット2が作業者と接触しても被害が発生しないようロボット2の出力を制限するか、作業者1とロボット2との間に図示しない安全センサを設置する等の安全対策を施すことが望ましい。なお、図1ではロボット2を垂直多関節型の産業用ロボットとして図示しているが、設置するロボット2や12はこの形態に限定されるものではなく、自動制御によるマニピュレーション機能又は移動機能を有し、プログラムによる実行が可能なものであれば、他の形態のロボットも使用可能である。また、作業者及びロボットのそれぞれの配置数は図1で示す限りではなく、1人の作業者に対して1台又は複数台のロボットを設置してもよいし、複数の作業者に対して1台又は複数台のロボットを配置してもよい。
On the other hand, when the work space is shared, the output of the
図2(a)及び(b)は、ロボットが生産作業に必要な部品の供給を行う場合の実施例を示す。図2(a)に示すように、ロボット2′にはハンド4が搭載されており、ロボット2′はハンド4を利用して作業者1′が行う実作業で必要となる部品3を把持する。ハンド4は、1種類以上の部品3を把持可能なハンドとして構成され、また、部品3の種類や形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド4を準備しておき、部品3の形状によりロボット2′がハンド4を交換する構成としてもよい。このように構成されたロボット2′は、ハンド4にて把持した部品3を作業者1′に供給し、作業者1′は供給された部品3に対して組立や加工等の実作業を行う。
FIGS. 2A and 2B show an embodiment in which a robot supplies parts necessary for production work. As shown in FIG. 2 (a), a hand 4 is mounted on the robot 2 ', and the robot 2' uses the hand 4 to hold a
また図2(b)に示すように、ロボット2′が作業者1′に部品3′を供給する際、部品3′を直接ハンド4で把持して供給するのではなく、部品3′が1つ以上含まれた部品集約部5をハンド4′で把持して作業者1′に供給する形態としてもよい。部品集約部5は部品3′を収容又は配置できるものであればどのような形状でもよく、図3に示すような汎用的に入手可能なトレイ状容器がその一例である。
Further, as shown in FIG. 2B, when the robot 2 'supplies the part 3' to the worker 1 ', the part 3' is not directly gripped by the hand 4 and supplied. It is also possible to use a form in which one or more
図4(a)及び(b)は、ロボットが生産実作業の段取りを担当する場合の実施例を示す。図4(a)に示す例では、ロボット2″に治具6を把持するためのハンド4″が搭載されており、ハンド4″を利用して生産に必要な治具6を把持し、生産作業場の作業者1″に治具6を供給する。ハンド4″は、1種類以上の治具6を把持可能なハンドとして構成され、また、治具6の種類・形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド4″を準備しておき、治具6の形状によりロボット2″がハンド4″を交換する構成としてもよい。このような構成によれば、作業者1″に対しロボット2″が必要な治具6を供給することが可能であるだけでなく、生産工程が切り替わる際には、ロボット2″は治具6とは種類・形状が異なる治具6′との交換作業も行うことが可能である。
FIGS. 4A and 4B show an embodiment in the case where the robot is in charge of setting up the actual production work. In the example shown in FIG. 4A, a hand 4 ″ for gripping the
また図4(b)に示すように、ロボット2″が部品3″を作業者1″に供給後もそのまま部品3″の把持を継続し、部品3″固定用の治具の役割を兼ねるようにしてもよい。この場合、生産工程が切り替わる際には、ロボット2″が次に必要な部品3″′を取出して作業者1″に差出して把持し続けることで、作業者1″は部品の取出しだけでなく、生産工程切替えに伴う治具変更などの段取り替えも省くことが可能となり、作業者1″は組立や加工等の実作業に専念することができる。
Further, as shown in FIG. 4B, after the
以上のように、作業者及びロボットを混在して配置し、作業者に「実作業」を分担させ、ロボットに「準備・段取り」を分担させた生産システムを構築することで、作業者は組立や加工等の難易度の高い作業工程に専念することが可能となる。ロボットに準備・段取り作業を担当させて該当部分工程を自動化し、部品配膳を担当する人間を削減することで、人件費が抑えられ、生産のランニングコスト削減が可能となる。また、使用部品や生産に必要な治具がロボットにより供給されるため、人間の作業間違いの可能性が排除又は低減され、生産製品の品質や作業効率の向上も可能となる。 As described above, workers and robots are mixedly arranged. By constructing a production system in which workers are assigned “actual work” and robots are assigned “preparation / setup”, the worker can assemble. It is possible to concentrate on work processes with high difficulty such as machining and processing. By letting the robot take charge of preparation and setup work, automate the corresponding partial processes, and reduce the number of people in charge of parts arrangement, thereby reducing labor costs and reducing production running costs. In addition, since parts used and jigs necessary for production are supplied by the robot, the possibility of human error in work is eliminated or reduced, and the quality of production products and work efficiency can be improved.
図5は、部品収納部と生産作業場とから構成された生産システムの実施例を示す。この生産システムは、実作業に必要な部品53が1種類以上配置された部品収納部57と、作業者51が組立や加工等の実作業を行う生産作業場(図示例では作業台)58と、部品収納部57から生産に必要な部品53を取出して、作業台58の作業者51に供給するロボット52とから構成される。部品53は生産に必要な部品の一部でもよいし、生産に必要な部品一式でもよい。部品収納部57には様々な形態があり、図6(a)に示すように部品53がそのまま載置されている形態、図6(b)に示すように部品53が収容された部品箱59が複数積まれている形態、あるいは図6(c)に示すように部品53が収容された部品箱59が部品棚60に整列されている形態等が例として挙げられる。
FIG. 5 shows an embodiment of a production system composed of a component storage unit and a production workplace. This production system includes a
また図5に示すように、ロボット52には部品53又は部品箱59を取出すためのハンド54が搭載されており、ハンド54は、1種類以上の部品53又は部品箱59を把持可能に構成される。また、部品53や部品箱59の種類・形状が多岐にわたる場合は、予めハンドを複数準備しておき、部品53や部品箱59の種類・形状によりロボット52がハンドを交換又は使い分ける構成とすることもできる。また、ロボット52が部品収納部57から部品53を取出す場合、ロボット52のみで部品53を取出す構成以外にも、図7に示すように、部品棚60から部品箱59がレール等のガイド(図示せず)により矢印56の方向に移動可能となるように部品収納部57を構成し、ロボット52が引出された部品箱59から部品53を取出すようにすることも可能である。
As shown in FIG. 5, the
ロボット52が作業者51の実作業に必要な部品一式を生産作業場58に供給するようにした場合は、生産に必要な部品53全てが過不足なく実作業を行う作業者51に提供される。従って、実作業で使用する部品の漏れや不必要な部品の誤使用がなくなり、生産される製品の品質を向上することが可能となる。
When the
また図8に示すように、ロボット52′が生産に必要な部品53′を部品収納部57′から一旦部品集約部55′に取出し、この部品集約部55′を生産作業場58′の作業者51′に供給するようにすることも可能である。この部品集約部55′は部品53′を収容又は配置できるものであればどのような形状でもよく、図3に示したトレイ状の容器はその一例である。このように、必要部品53′を部品集約部55′に収容することで、実作業に必要な部品が分散することなく作業者51′に供給される。特に、部品53′が複数の部品を含む場合には、部品分散を防止する効果が大きい。また、組立・加工等の実作業における各作業工程において、ロボット52′に取付けたセンサ又は外部センサ(いずれも図示せず)等を用いて部品集約部55′の内部を確認することにより、作業者51′に供給する前に部品集約部55′内に使用すべき部品が全て収容されていることを確認することができるし、さらに各作業工程終了時に使用すべき部品が全て使用されたか否かを確認することもできる。このようにすれば、作業者は各作業工程において使用すべき部品を全て使用したかを別途確認する必要がない。
Further, as shown in FIG. 8, the robot 52 'takes out the parts 53' required for production from the parts storage part 57 'once to the parts collecting part 55', and the parts collecting part 55 'is used as an
図5又は図8の構成では、ロボット52又は52′は生産システムの設置面に固定されているが、ロボット形態はこれに限定されるものではない。例えば図9に示すように、ロボット52″を、部品収納部57″から生産に必要な部品53″を取出すためのロボットアーム部61と、取出した部品53″又は部品が収められた部品集約部55″を、作業者51″が実作業を行う生産作業場58″に供給するための移動手段62とから構成することも可能である。ロボット52″が移動手段を備えることにより、より広い範囲に亘り部品収納部57″を設置することが可能となるため、より多種・多数の部品を取出すことが可能となる。
In the configuration of FIG. 5 or FIG. 8, the
移動手段62としては、図10(a)に示すような、生産システムの設置面63に設置されたレール64等のガイドに沿って走行する手段62や、図10(b)に示すような、レール等のガイドを必要とせず、生産システムの設置面63上を矢印で示すような任意の方向に自在に走行可能な自走式移動手段65が挙げられる。自走式移動手段65を使用することにより、生産システムの生産内容変更に伴って部品収納部57″及び生産作業場58″のレイアウトを変更する場合にも、自走式移動手段65の動作プログラムの変更のみで部品53″や部品が収容された部品集約部55″を生産作業場58″に供給することができ、システムの柔軟性を向上することができる。
As the moving means 62, as shown in FIG. 10A, means 62 that travels along a guide such as a
さらに、ロボットアーム部を複数のロボットアームから構成することにより、部品収納部から部品を取出す際の自由度を向上させることができる。図11(a)及び(b)は、複数のロボットアームから構成されたロボットの実施例を異なる角度から見た図である。ロボット52″′のロボットアーム部61′は、2つのロボットアーム66及び67を含むロボットアーム部61′を備える。一方、部品収納部57″′は、各部品を収納した1つ以上の部品箱68と、部品箱68を収納するための部品棚69とから構成され、部品箱68は部品棚69の棚部に設置されている。特に、図示例では、部品箱68は部品棚69の棚部に整列されている。ロボットアーム部61′は、部品収納部57″′の前面70付近にて生産システムの設置面63′に固定されてもよいし、上述の自走式移動手段65のような移動手段65′によって部品収納部57″′の前面70付近にて移動可能に構成されてもよい。ロボットアーム66及び67のいずれか一方(図示例ではロボットアーム66)には、部品箱68を引出すためのハンド71(図11(a))が搭載され、他方のロボットアーム(図示例ではロボットアーム67)には、部品箱68に収納された部品53″′を取出すためのハンド72(図11(b))が搭載されている。ロボットアーム67に搭載されたハンド72は、1種類以上の部品53″′を把持可能なハンドとして構成される。また部品53″′の種類・形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド72を準備しておき、部品53″′の形状によりロボットアーム67がハンド72を交換する構成としてもよい。上記構成において、ロボットアーム66が、搭載されたハンド71にて部品箱68を矢印の方向に引出し、もう一方のロボットアーム67が引出された部品箱68に収められた部品53″′を取出した後、ロボットアーム66が引出した部品箱68を部品棚69の元の位置に戻す。生産に必要な部品が複数の場合は、上記ロボットアーム部61′による部品取出しを必要回数繰返し、必要部品一式を集約することも可能である。
Further, by configuring the robot arm unit from a plurality of robot arms, it is possible to improve the degree of freedom when taking out the component from the component storage unit. FIGS. 11A and 11B are views of an embodiment of a robot composed of a plurality of robot arms viewed from different angles. The
なお、図11ではロボットアーム部61′は2つのロボットアームから構成されているが、ロボットアーム部の構成要素を3つ以上のロボットアームとして、1つのロボットアームが引出した部品箱から残り2つ以上のロボットアームが同時に部品を取出すようにすることもできる。また、2つのロボットアームが別々の部品箱を引出し、残りのロボットアームが引出された2つの部品箱それぞれから部品を取出すこともできる。さらにに、ロボットアーム部は、双腕ロボットに代表されるような1台のロボットが複数のアーム部を含むものでもよいし、1つのアーム部からなる単腕ロボットを複数台含むものでもよい。 In FIG. 11, the robot arm portion 61 'is composed of two robot arms. However, the robot arm portion is composed of three or more robot arms, and the remaining two from the parts box pulled out by one robot arm. The above robot arm can simultaneously take out the parts. Also, the two robot arms can pull out separate parts boxes, and the parts can be taken out from the two parts boxes from which the remaining robot arms are pulled out. Further, the robot arm unit may include a single robot as represented by a double-arm robot including a plurality of arm units, or may include a plurality of single-arm robots composed of one arm unit.
上述のように、部品53″′が収容された部品箱68が部品棚69の棚部に設置され、ロボットアーム部61′が複数のロボットアームから構成される場合には、部品箱68の引出し及び部品の取出しを行うことにより、部品収納部57″′に対し部品箱68の引出し機構などの特別な細工を施すことなく、部品取出しが可能となる。生産に必要となる部品の種類が追加になる場合にも、新しい部品が収容された部品箱68を部品棚69の棚部に追加するだけで部品取出しが行えるため、設備投資コストの増加を低く抑えることができる。
As described above, when the
本発明に係る生産システムにおいて作業者が担当する実作業が部品の組立作業である場合は、ロボットによる実作業の準備・段取りによる生産効率の向上が顕著となる。例えば電子機器の組立では、1つの製品に必要とされる部品の種類・数量が多く、組立作業場への部品の供給・配膳の負担が大きい。また、部品の種類が多いため、部品組立に必要な治具の段取り替え時間の増加により、生産効率が低下しやすい。ロボットが必要部品の一部または一式を組立作業場に供給し、さらにロボットが必要部品を組立作業中に把持し続けて治具の役割も果たすことで、これら問題は解消され、生産ランニングコストの低減・生産効率の向上が可能となる。 In the production system according to the present invention, when the actual work that the worker is in charge of is an assembly work of parts, the improvement in production efficiency by preparation / setup of the actual work by the robot becomes remarkable. For example, in the assembly of electronic devices, the types and quantities of parts required for one product are large, and the burden of supplying and arranging parts to the assembly work place is large. In addition, since there are many types of parts, production efficiency tends to decrease due to an increase in jig setup time required for parts assembly. Robots supply part or a set of necessary parts to the assembly workshop, and the robot continues to grip the necessary parts during the assembly work and also serves as a jig, eliminating these problems and reducing production running costs.・ Production efficiency can be improved.
また作業者とロボットとを混在して配置した構成によれば、図12に示すように、ロボット82が作業者81の実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給し、作業手順を誘導することで、生産工程における作業者の部品の使用間違いを完全に排除し、より高い製品品質や生産効率を得ることが可能である。例えば、図12に示す作業工程A→B→Cの順に作業を行うべき実作業にて使用する部品の順番が53a→53b→53cである場合、作業工程Aにてロボット82が作業者81に対して部品53aを供給しつつ、必要に応じて部品53aを把持し続け、治具の役割も担う。作業者81が作業工程Aにおける組立や加工等の実作業を完了した後、ロボット82は作業工程Bにて必要となる部品53bを作業者81に供給する。さらに、作業者81が作業工程Bにおける実作業を完了した後、ロボット82は続いて作業工程Cにて必要となる部品53cを作業者81に供給する。このように、ロボット82が作業工程毎に適切なタイミングで適切な部品を作業者81に供給することで、使用部品の間違いを完全に排除することが可能となる。また、必要に応じて、ロボット82が部品53a〜53cの固定治具としも機能するため、作業者81は作業工程毎の段取り替えを行う必要がなく、作業効率も向上する。なお、本実施例は生産システムが組立作業である場合に限定されるものではなく、加工等、他のあらゆる生産作業に適用可能である。
Further, according to the configuration in which the worker and the robot are mixedly arranged, as shown in FIG. 12, the
なお図12に示す例において、作業者81が各工程における所定の作業を完了したことをロボット82が認識する手段としては、図示しないセンサによって作業対象物が所定の形状に組立て又は加工されたことを検知するようにしてもよいし、作業者が上記所定の作業の完了後に図示しないフットスイッチ等を操作し、当該スイッチ操作をロボットが認識できるようにすることもできるし、作業者が上記所定の作業の完了後に所定の領域に手をかざしてそれを図示しないセンサで検知するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 12, as a means for the
さて図13に示すように、作業者81′及びロボット82′が混在した生産システムにおいて、作業者による作業間違いの排除や作業効率の向上のために、必要部品の情報や作業手順の情報を付加情報として作業者に提示することも有効である。実作業の作業を行う作業者81′の目視可能な領域に、ディスプレイやプロジェクタ投影部等の情報提示部83が設置される。情報提示部83は、作業工程毎に必要となる部品の仕様や写真等の外形情報、さらに作業工程毎の作業内容や作業時の注意点等を提示することができる。
As shown in FIG. 13, in a production system in which a worker 81 'and a robot 82' are mixed, information on necessary parts and information on a work procedure are added to eliminate work mistakes by the worker and improve work efficiency. It is also effective to present it to the worker as information. An
或いは図14(a)及び(b)に示すように、作業者81″及びロボット82″が混在した生産システムにおいて、作業者81″が使用する生産作業場すなわち作業台84′の上面(作業を行う領域)85に透明板86を配置し、さらに透明板86の下面にディスプレイ87を配置して、ディスプレイ87から必要部品の情報や作業手順の情報を作業者81″に提示する構成がより効果的である。図14のような構成により、作業者81″は実作業から目を離すことなく情報を確認することができる。また、プロジェクタなどによる上方からの投影による情報提示では、作業者81″の作業姿勢によっては情報を含む投光が遮られてしまう可能性があるが、図13又は図14のような構成であれば作業者81′又は81″の作業姿勢によらず常に作業情報を取得することが可能となる。
Alternatively, as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), in a production system in which
また上述の視覚的情報提示に加え、必要に応じて、作業内容や作業時の注意点などの情報を作業者に音声で提供することも可能である。作業者はこれら作業工程毎に提示される作業情報を視覚又は聴覚により取得し、作業内容を理解した上で、ロボット82′又は82″により供給される部品を使用して組立や加工等の実作業を進める。このような作業者に対する作業支援により、作業間違いが完全に排除されるとともに、作業時間の短縮による作業効率の向上が図られる。
In addition to the visual information presentation described above, it is also possible to provide the worker with information such as work contents and precautions during the work, if necessary. The worker acquires the work information presented for each work process by visual or auditory sense, understands the work contents, and then uses the parts supplied by the
ここで、作業工程毎に提示される作業情報は複数の情報から構成されていてもよいし、単一の情報から構成されていてもよい。特に、作業情報を一つずつ逐次的に視覚又は聴覚により提示するようにすると、より確実に作業間違いを排除することが可能となる。また、次の作業情報へ提示を切り替えるタイミングと連動して、ロボットが実作業の準備・段取りを行うようにすれば、さらなる作業効率の向上が可能であり、作業者の作業熟練度が低い場合には特に効果的である。 Here, the work information presented for each work process may be composed of a plurality of pieces of information, or may be composed of a single piece of information. In particular, if work information is presented one by one in a visual or auditory manner, work mistakes can be more reliably eliminated. In addition, if the robot prepares and sets up the actual work in conjunction with the timing of switching the presentation to the next work information, the work efficiency can be further improved, and the work skill level of the worker is low Is particularly effective.
さらに、作業の準備や段取りを担当するロボットの動作と連動した手段を用いて、実作業を担当する作業者に対して作業手順情報を提示することもできる。図15は、作業者81″′及びロボット82″′が混在した生産システムにおいて、生産作業場84″における作業者81″′の実生産作業において、作業工程A′にて部品93の所定部位93aに対して部品の組付けや加工を施した後に、作業工程B′にて同じ部品93の部位93aとは異なる所定部位93bに対して部品の組付けや加工を施す例を示す。作業工程A′において、ロボット82″′は作業者81″′に対して生産に必要な部品93を供給し、そのまま部品93を把持することで部品固定治具機能も担っている。
Furthermore, the work procedure information can be presented to the worker in charge of the actual work by using means linked to the operation of the robot in charge of the preparation and setup of the work. FIG. 15 shows a production system in which a
この状態において、生産作業場84″に設置された、作業情報を指示するための指示手段(図示例では投光器)94は、部品93の部位93aを視覚的に指し示し、部位93aが作業対象部位であることを作業者81″′に認識させる。指示手段94としては、レーザ光95を投光可能なレーザポインタや映像を投光可能なプロジェクタが使用可能であるが、特定部位を指示できるように可動に構成された棒状又は針状部材を含む手段(図示せず)も使用可能である。部品93の位置及び姿勢はロボットにより一義的かつ正確に規定することができるので、指示手段94は、ロボット82″′の動作と連動した動作をすることにより、高精度に部位93aを指し示すことができる。ここで、指示手段94と部品93との位置関係において、指示手段94を固定して部品93のみがロボット82″′によって移動するようにしてもよいし、部品93を固定して指示手段94が首振り動作等によりレーザ光95の指示部位を変更するようにしてもよいし、部品93及びレーザ光95の双方が移動できるようにしてもよい。
In this state, the instruction means (light projector in the illustrated example) 94 installed in the
指示手段94を適切な位置に配置して使用すれば、作業者81″′の組立や加工等の実作業は妨害されない。先ず作業者81″′は、レーザ光95により指示されている作業対象部位93aに対し組立や加工等の実作業を行う。作業工程A′が完了したら、作業工程B′における作業対象部位93bがレーザ光95により指し示されるように部品93と指示手段94との位置関係が変化し、作業者81″′は作業対象部位93bに対し実作業を行う。
If the instruction means 94 is arranged and used at an appropriate position, the actual work such as assembly or processing of the
ここで、図示するように、作業内容や手順に関する指示又は情報を表示した表示物96を予め作業台84″上の所定箇所に設けておき、指示手段94からのレーザ光95が部品93だけでなく表示物96を指し示すことができるように構成することにより、ロボット82″′の動作と連動して作業手順やその内容を明確に作業者81″′に認識させることが可能となる。このように、作業工程毎に順序立ててロボット82″′が作業者81″′に対して使用部品を供給するだけでなく、指示手段94により作業対象となる部品93の作業対象部位や作業手順・内容を作業者81″′に指し示すことで、作業工程毎のより細かな作業手順の提示が可能となり、作業間違いが排除され、生産効率の向上が図られる。
Here, as shown in the figure, a
1、51、81 作業者
2、12、52、82 ロボット
3、53、93 部品
6 治具
58、84 生産作業場
87 ディスプレイ
94 指示手段
1, 51, 81
Claims (7)
前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を前記実作業を担当する作業者に供給することを含み、
前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を把持した状態のロボットが、作業者が前記部品に対して実作業を行う間前記部品の固定治具として機能することを含み、
前記ロボットが、前記実作業を担当する前記作業者に対し、前記実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給する、生産システム。 In a production system for producing a product, at least one worker and at least one robot are mixedly arranged, and the worker is in charge of actual work that is a main part of production, and prepares or sets up the actual work. The robot is in charge ,
Preparation or setup of actual work handled by the robot includes supplying parts necessary for production to the worker in charge of the actual work,
The preparation or setup of the actual work that the robot is in charge of means that the robot in a state of gripping the parts necessary for production functions as a fixing jig for the parts while the operator performs the actual work on the parts. Including
A production system in which the robot sequentially supplies necessary parts for each work process of the actual work to the worker in charge of the actual work .
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