CN104062949A

CN104062949A - 生产系统及产品生产方法

Info

Publication number: CN104062949A
Application number: CN201410015219.9A
Authority: CN
Inventors: 福田拓也; 安藤慎悟
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-09-24
Also published as: US20140259615A1; JP2014182470A; JP5741616B2; EP2784614A3; EP2784614A2

Abstract

本发明提供一种生产系统及产品生产方法，其采用更合理的系统结构减少机器人的作业延迟。生产系统（1）具有：组装用机器人装置（10～50），对工件分工进行一系列加工作业；系统控制器（60），控制组装用机器人装置的加工作业；及搬运用机器人（70），能在组装用机器人装置之间搬运工件。系统控制器获取加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的组装用机器人装置的作业延迟信息，还获取能代替进行由发生延迟的组装用机器人装置所进行的加工作业的其他组装用机器人装置的作业空闲信息，对照获取的作业延迟信息和作业空闲信息，根据对照结果利用搬运用机器人将工件从发生延迟的组装用机器人装置搬运至能进行代替加工的组装用机器人装置。

Description

生产系统及产品生产方法

技术领域

本发明涉及一种生产系统及产品生产方法。

背景技术

在生产电机产品或电子产品等各种产品时，有时采用所谓单元生产的方法。在利用多个组装用机器人来使该单元生产实现自动化时，有时部分机器人发生作业延迟问题。对此，有人提出如下一种技术：即使发生作业延迟问题，通过使后续的臂式机器人来完成未实施的作业，这样也不会使后续的作业用机器人停止工作（例如参照专利文献1）。

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2012－218093号

但是，对于上述机器人生产系统，在发生了作业延迟问题的情况下，使用后续的作业用机器人来减小该作业延迟所带来的影响，但更期望出现一种技术，其能更合理地减小作业延迟所带来的影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种生产系统及产品生产方法，其采用更合理的系统结构，能够减少机器人的作业延迟问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一所述的生产系统具有：多个生产用机器人，其对工件分工进行一系列加工作业；控制部，其控制多个生产用机器人的各加工作业；以及搬运机构，其能够在多个生产用机器人之间搬运工件。在该生产系统中，控制部获取多个生产用机器人之中、加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的第1生产用机器人的作业延迟信息，并且还获取能够代替进行由第1生产用机器人所进行的加工作业的第2生产用机器人的作业空闲信息，对照所获取的作业延迟信息和作业空闲信息，根据对照结果利用搬运机构将工件从第1生产用机器人搬运至第2生产用机器人。

发明效果

采用本发明时，能够通过更合理的系统结构来减少机器人的作业延迟问题。

附图说明

图1是表示第1实施方式所述的生产系统的大致结构的框图。

图2是表示图1所示的生产系统的控制机构的框图。

图3是表示第2实施方式所述的生产系统的大致结构的框图。

附图标记说明

1，2…生产系统；10，20，30，40，50，110，120，130，140，150…组装用机器人装置；60…系统控制器；70…搬运用机器人。

具体实施方式

下面参照附图详细说明生产系统的实施方式。此外，在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一附图标记，并省略重复说明。

［第1实施方式］

如图1所示，生产系统1具有：多个组装用机器人装置10、20、30、40、50（以下也记载为“组装用机器人装置10～50”）；系统控制器60（控制部），其统一控制多个组装用机器人装置10～50（多个生产用机器人）中的加工作业；以及搬运用机器人70（搬运机构），其能够在各组装用机器人装置10～50之间搬运工件W。如图1所示，在对工件依次进行搬运的工件搬运方向（从组装用机器人装置10朝向组装用机器人装置50的方向）上，各组装用机器人装置10～50并排配置。根据系统控制器60的统一控制，各组装用机器人装置10～50在作为半成品的工件上，安装规定的工件用部件，通过这样一系列组装作业（加工作业）而生产出规定的产品。

在图1所示的例子中，作为一个例子而使用五个组装用机器人装置10～50，但本发明并不限于此，也可以用2～4个组装用机器人装置来构成生产系统1，还可以用6个以上的组装用机器人装置来构成生产系统1。

下面说明构成生产系统1的组装用机器人装置10～50。组装用机器人装置10例如是能够进行6轴控制的组装用机器人，具有：机器人臂12（加工机构），其对工件进行组装作业；作业台14，机器人臂12被固定在该作业台14上，在该作业台14上进行工件W1的组装作业；固定部16，其将工件W1固定在作业台14上；以及计算机即装置控制器18（参照图2），其控制组装用机器人装置10的组装作业。组装用机器人装置20～50的结构与组装用机器人装置10的结构相同，具有：机器人臂22、32、42、52（加工机构）；作业台24、34、44、54；固定部26、36、46、56；以及装置控制器28、38、48、58（参照图2）。

各组装用机器人装置10～50采用以下结构：具有机器人臂12等，能对工件分工进行一系列加工作业而进行各组装作业，所采用的结构还能完成与其他组装用机器人装置10～50共同的组装作业（例如用螺钉紧固安装在工件上的部件等）。即，各组装用机器人装置10～50的结构为：至少对于部分作业，无需进行特定的设定变更或者更换臂前端的手部或部分变更作业功能的设定，也能够通用上述各组装用机器人装置10～50。此外，组装用机器人装置10～50也可以采用以下结构：能够完成与其他组装用机器人装置不同的加工（涂布粘结剂或切断部件等加工）。此时，根据加工种类的不同，机器人臂12等的结构有所不同。另外，在图1所示的例子中，作为组装用机器人装置10～50，例示了单臂作业用机器人，但也可以是双臂机器人等其他组装用机器人。

各装置控制器18、28、38、48、58（以下也记载为“装置控制器18～58”）与系统控制器60连接且能够相互通信，与系统控制器60之间收发以下信息：分别分配给各组装用机器人装置10～50的组装作业所需的时间（作业时间）的信息；各组装用机器人装置10～50的作业进度信息；以及各组装用机器人装置10～50能够完成的作业项目信息等。各装置控制器18～58中内置有能对作业的经过时间进行计时的计时器，由各装置控制器18～58将作为组装用机器人装置10～50的作业进度信息的组装用机器人装置的作业空闲信息、组装用机器人装置的作业延迟信息发送到系统控制器60。

作业空闲信息例如是这样一种信息：其与结束规定的作业而等待加工下一工件为止的时间有关。作业延迟信息例如是这样一种信息：其与分配给规定的作业时间的作业还差多少未完成（或者预测为未完成）有关，即、与所有的作业都完成为止的追加时间有关、或者与在规定的作业时间内未完成的作业项目等有关。

如上所述，具有上述结构的组装用机器人装置10～50并排配置，按组装用机器人装置10、20、30、40、50的顺序对工件进行规定的组装作业以完成产品的加工。关于各组装用机器人装置10～50之间的工件的交接，例如可利用设置在各组装用机器人装置10等上的机器人臂12等来完成，但也可以采用以下结构：沿着组装用机器人装置10～50设置传送带，使用机器人臂12等将加工完成的工件放置在传送带上，或者从传送带上取下待加工的工件。

系统控制器60是这样一种控制部：其与内置在各装置中并进行不同的作业控制的装置控制器18～58互动，对组装用机器人装置10～50的上述组装动作进行统一控制，系统控制器60由具有存储装置、电子运算装置、输入装置及显示装置的计算机构成。从功能上来讲，如图2所示，系统控制器60具有：组装用机器人控制部62，其对组装用机器人装置10～50的组装作业进行统一控制；以及搬运用机器人控制部68，其控制搬运用机器人70。

组装用机器人控制部62控制以下内容：由组装用机器人装置10～50依次对某一工件W进行规定的组装作业时，控制工件在组装用机器人装置10～50之间的交接定时（作业时间）；控制将工件用部件提供给各组装用机器人装置10～50的定时等。另外，组装用机器人控制部62包含空闲信息获取部63、延迟信息获取部64及判定部65，并周期性地监视组装用机器人装置10～50的作业状况，组装用机器人装置10～50被控制成：在规定的定时向相邻的组装用机器人装置10～50交出工件。

空闲信息获取部63获取从各组装用机器人装置10～50周期性地发送的作业空闲信息。空闲信息获取部63使所获取的作业空闲信息与能够完成的组装作业项目数据相关联，对于每个机器人装置10～50，一次性地存储在存储部中。

延迟信息获取部64获取从各组装用机器人装置10～50非周期性地（突发地）发送的作业延迟信息。在获取到作业延迟信息时，延迟信息获取部64将所获取的作业延迟信息，包含延迟的作业项目数据及追加作业时间信息在内，都输出给判定部65。

当有作业延迟信息从延迟信息获取部64输入时，判定部65根据该作业延迟信息，检测多个组装用机器人装置10～50之中组装作业相对于规定的组装时间延迟的组装用机器人装置（在图1的例子中为组装用机器人装置50），还判定有无另一组装用机器人装置能够代替进行由进行上述检测时的组装用机器人装置所进行的组装作业（作业项目）。即，由判定部65对照所获取的作业延迟信息和作业空闲信息，判定能否用能够进行代替加工的其他的组装用机器人，在规定的时间内代替加工发生作业延迟的组装用机器人装置而剩余的组装作业。

这样对能够进行代替加工的机器人装置进行判定：根据由空闲信息获取部63预先获取的作业空闲信息，判定在下一工件交出之前的时间内能否进行作为代替加工的其他的作业、还判定能否实施与发生作业延迟的组装用机器人装置的作业项目相同的作业项目。在图1所示的例子中，例如由判定部65检测出组装用机器人装置20为正在发生作业延迟的组装用机器人装置50的代替机器人。这样，由判定部65判定为某一组装用机器人装置发生作业延迟并且能够使用其他的组装用机器人装置代替该作业时，由判定部65将搬运指示信号输出到搬运用机器人控制部68，用以指示将工件从发生作业延迟的组装用机器人装置搬运至能够进行代替加工的组装用机器人装置。

搬运用机器人控制部68用于控制以下内容：当在组装作业中组装用机器人装置10～50发生了作业延迟时，为了使工件在各装置之间移动并减少延迟问题，控制搬运用机器人70的搬运。具体而言，从被组装用机器人控制部62的判定部65判定为有发生延迟的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置50）中获取未加工完的工件，并将该工件搬运至被判定部65判定为能够代替发生延迟的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置50）的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置20）而进行交接。从系统控制器60向搬运用机器人70发送的指示信号例如通过无线方式等进行发送。

此外，接收到未加工完的工件的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置20），利用空闲时间对未加工完的工件进行组装作业以完成剩余的加工。

在此，返回图1，说明利用了生产系统1的产品生产方法的具体例子。

首先，各组装用机器人装置10～50分别进行一系列组装作业中的预先分配的作业，当作业结束时，用机器人臂12等将加工好的工件W1～W5搬运到相邻的组装用机器人装置20～50等。此外，这种通常的搬运也可以使用传送带或搬运用机器人等进行。

接着，在进行上述一系列组装作业时，对于某个组装用机器人装置（例如组装用机器人装置50），由于没能抓住工件用部件等，发生了工件W5的规定的组装作业被延迟的问题。例如在用于识别工件用部件的位置的图像识别处理中，进行加工作业的车间等的光照情况随着时间发生变化，此时就有可能发生上述的没能抓住工件用部件的问题。系统控制器60通过获取来自各组装用机器人装置（例如机器人装置50）的作业延迟信息，来识别这种工件W5的作业被延迟的问题。

接着，当检测出确定的组装用机器人装置发生了作业延迟时，通过对照从各组装用机器人装置10～50周期性地获取的作业空闲信息和作业延迟信息，检测能够代替发生了作业延迟的组装用机器人装置（例如机器人装置50）所进行的加工作业的组装用机器人装置（例如机器人装置20）。在图1所示的例子中，例如检测出组装用机器人装置20。对于该组装用机器人装置20而言，在与组装用机器人装置50对工件W5进行组装作业的期间相同，组装用机器人装置20在同一期间内对工件W2的组装作业已经结束，工件已经被交接至组装用机器人装置30，另外，接下来要进行组装作业的工件W1，正在靠前的组装用机器人装置10中进行着组装作业，因此，组装用机器人装置20处于发生了作业空闲的状态。

接着，当检测出发生延迟的组装用机器人装置50和能代替它的组装用机器人装置20时，系统控制器60使用搬运用机器人70将未加工完的工件W5从组装用机器人装置50搬运至组装用机器人装置20而交出。此外，搬运用机器人70例如具有机械手，使用机械手来进行工件W5的交出等。

接下来，当组装用机器人装置20接收到来自组装用机器人装置50的工件W5后，组装用机器人装置20对未加工完的工件W5实施剩余的组装作业。然后，组装用机器人装置20将实施了剩余的组装作业的工件W5装载在作为通常的搬运机构的传送带等上，返回通常的加工工序中。另外，由于发生了作业延迟的组装用机器人装置50已经将正在加工的工件W5交给组装用机器人装置20，因此能够对后续的工件W4进行规定的组装作业，这样能够防止系统整体上发生作业延迟问题。

这样，在生产系统1中，系统控制器60获取多个组装用机器人装置10～50中加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置50）的作业延迟信息，还获取能够代替进行由发生了作业延迟的组装用机器人装置所进行的加工作业的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置20）的作业空闲信息，对照所获取的作业延迟信息和作业空闲信息，根据对照结果，利用搬运用机器人，将工件从发生了作业延迟的组装用机器人装置搬运至能够进行代替加工的组装用机器人装置。因此，采用生产系统1时，与是否是制造工序上游或下游的制造装置无关，能够有效利用处于作业空闲状态的组装用机器人装置，因此，本发明能够通过更合理的系统结构来减少机器人的作业延迟问题。

另外，在生产系统1中，系统控制器60对照所获取的作业延迟信息和作业空闲信息，判定能否利用搬运目的地的组装用机器人装置在规定的时间内，对组装用机器人装置中发生延迟而剩余的加工作业进行代替加工，在能够进行代替加工时，利用搬运用机器人70将工件从发生了加工延迟的组装用机器人装置搬运至能够进行代替加工的组装用机器人装置。由于像这样先判断能否进行代替加工之后再进行搬运，因此本发明能够更进一步有效利用处于作业空闲状态的组装用机器人装置。

另外，在生产系统1中，系统控制器60从多个组装用机器人装置10～50分别获取作为加工作业进度信息的作业延迟信息及作业空闲信息。因此本发明能够从整体上把握生产系统1的作业延迟状态和代替作业等，能够通过更加合理的系统结构来减少机器人的作业延迟问题。

此外，系统控制器60也可以仅从多个组装用机器人装置10～50之中预先确定的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置50），获取作为加工作业进度信息的作业延迟信息和/或作业空闲信息。由于发生作业延迟而成为瓶颈的组装用机器人装置能够根据经验来推定，因此，通过仅限定于来自该装置的进度信息，能够减少系统控制器60的处理信息量，从而加快其处理速度。

［第2实施方式］

接下来参照图3说明第2实施方式所述的生产系统。

第2实施方式所述的生产系统2除了具有第1实施方式所述的生产系统1的组装用机器人装置10～50、系统控制器60、搬运用机器人70以外，还具有组装用机器人装置110、120、130、140、150（以下也记载为“组装用机器人装置110～150”）。组装用机器人装置110～150具有与组装用机器人装置10～50相同的结构和配置，分别具有：机器人臂112、122、132、142、152（加工机构），其对工件进行组装作业；作业台114、124、134、144、154，机器人臂112等被固定在这些作业台上，在这些作业台上进行工件的组装作业；固定部116、126、136、146、156，其将工件W11～W14固定在作业台114等上；以及装置控制器，其控制组装用机器人装置110等的组装作业。与组装用机器人装置10～50同样，组装用机器人装置110～150也被系统控制器60统一控制。

这样，本实施方式所述的生产系统2结构为包含以下两个生产系统：分工进行一系列加工作业的第1组组装用机器人装置10～50；有别于第1组组装用机器人装置10～50而分工进行一系列加工作业的第2组组装用机器人装置110～150。

在第2实施方式中，与第1实施方式同样，在上述不同组的组装用机器人装置10～50、110～150之间，也是将工件从发生作业延迟的组装用机器人装置搬运至能够代替它的组装用机器人装置。由于第2实施方式中的代替控制方法与第1实施方式的相同，因此省略其说明，作为一个例子，按照如下方式进行代替。

如图3所示，假定组装用机器人装置40、50发生了组装作业延迟的问题。此时，在第2实施方式所述的生产系统2中，根据判定部65的判定，抽出组装用机器人装置20作为进行组装用机器人装置40的延迟作业的组装用机器人装置，抽出组装用机器人装置150作为进行组装用机器人装置50的延迟作业的组装用机器人装置。然后，在生产系统2中，根据上述判定结果，分别利用2台搬运用机器人70，将在组装用机器人装置40中发生作业延迟的工件W4搬运至组装用机器人装置20搬运，以及将在组装用机器人装置50中发生作业延迟的工件W6搬运至组装用机器人装置150。然后在接收了工件W4、W6的组装用机器人装置20、150中完成剩余的组装作业。

这样，在生产系统2中，与第1实施方式同样，系统控制器60获取多个组装用机器人装置10～50、110～150中加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的组装用机器人装置（例如组装用机器人装置40、50）的作业延迟信息，还获取能够代替由发生了作业延迟的生产用机器人所进行的加工作业的生产用机器人（例如组装用机器人装置20、150）的作业空闲信息，对照所获取的作业延迟信息和作业空闲信息，根据对照结果，利用搬运用机器人70，将工件从发生了作业延迟的生产用机器人搬运至能够进行代替加工的生产用机器人。因此，采用生产系统2时，与是否是制造工序上游或下游的制造装置无关，而且与是否是其他制造组的制造装置无关，能够有效利用处于作业空闲状态的组装用机器人装置，因此本发明能够通过更加合理的系统结构来减少机器人的作业延迟问题。

本发明不限于上述实施方式，能够对其进行各种变形。例如系统控制器60或各装置控制器18等也可以具有用于存储作业履历信息的存储部，该作业履历信息中包含与被检测出有作业延迟的组装用机器人装置、以及被代替了的其他组装用机器人装置的代替加工有关的信息。另外，此时，系统控制器60或各装置控制器18等也可以根据存储在该存储部中的作业履历信息，来控制多个组装用机器人装置10等的代替加工和/或搬运用机器人70对工件的搬运。此时，通过利用履历信息，使系统具有了学习功能，这样能够有效地减小所需的信息量，从而能够获得处理速度更快的生产系统。

另外，在上述实施方式中，作为将未加工完的工件从发生了作业延迟的组装用机器人装置搬运至代替它的组装用机器人装置的搬运机构，使用了搬运用机器人，但也可以使用传送带或各装置的机器人臂12等。另外，在上述实施方式中，由系统控制器60检测发生了作业延迟的组装用机器人装置，并且抽出能够代替发生了作业延迟的组装用机器人的其它组装用机器人装置等处理，但相关的处理的一部分或全部也可以由各组装用机器人装置10等的装置控制器18等来进行。

Claims

1.一种生产系统，其特征在于，具有：

多个生产用机器人，其对工件分工进行一系列加工作业；

控制部，其控制所述多个生产用机器人的各加工作业；以及

搬运机构，其能够在所述多个生产用机器人之间搬运所述工件，

所述控制部获取所述多个生产用机器人之中、加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的第1生产用机器人的作业延迟信息，并且还获取能够代替进行由所述第1生产用机器人所进行的加工作业的第2生产用机器人的作业空闲信息，对照所获取的所述作业延迟信息和所述作业空闲信息，根据对照结果利用所述搬运机构将所述工件从所述第1生产用机器人搬运至所述第2生产用机器人。

2.如权利要求1所述的生产系统，其特征在于，

所述控制部对照所获取的所述作业延迟信息和所述作业空闲信息，判定能否用所述第2生产用机器人在规定的时间内代替加工所述第1生产用机器人发生延迟而剩余的加工作业，在判定为能够代替加工时，利用所述搬运机构将所述工件从所述第1生产用机器人搬运至所述第2生产用机器人。

3.如权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，

所述控制部从所述多个生产用机器人中，获取作为加工作业的进度信息的作业延迟信息和/或作业空闲信息。

4.如权利要求3所述的生产系统，其特征在于，

所述控制部根据从所述多个生产用机器人中分别获取的所述进度信息，检测出发生加工延迟的所述第1生产用机器人和能够进行代替加工的所述第2生产用机器人。

5.如权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，

所述控制部仅从所述多个生产用机器人之中预先确定的生产用机器人，获取作为加工作业的进度信息的作业延迟信息和/或作业空闲信息。

6.如权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，

所述第1生产用机器人和所述第2生产用机器人具有能够共同地进行至少一部分加工作业的加工机构。

7.如权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，

还具有用于存储作业履历信息的存储部，所述作业履历信息中包含与所述第1生产用机器人和所述第2生产用机器人的代替加工有关的信息，

所述控制部根据所述作业履历信息，来控制所述多个生产用机器人的代替加工和/或所述搬运机构对工件的搬运。

8.如权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，

所述搬运机构是搬运用机器人、传送带以及所述多个生产用机器人的臂中的至少任一种。

9.一种产品生产方法，由对工件分工进行一系列加工作业的多个生产用机器人来生产产品，所述产品生产方法具有以下步骤：

由所述多个生产用机器人对所述工件进行规定的加工作业；

由控制部获取所述多个生产用机器人之中、加工作业相对于规定的加工时间发生延迟的第1生产用机器人的作业延迟信息；

由所述控制部获取所述多个生产用机器人之中、能够代替进行由所述第1生产用机器人所进行的加工作业的第2生产用机器人的作业空闲信息；

所述控制部对照所获取的所述作业延迟信息和所述作业空闲信息，根据对照结果来控制搬运机构，从而将所述工件从发生了加工延迟的所述第1生产用机器人搬运至能够进行代替加工的所述第2生产用机器人；以及

由所述第2生产用机器人对搬运来的所述工件进行加工作业。