JP2005352663A - 製造管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトまたはナットの締付け工程における作業誤りを極めて少なくする。またその作業工程の記録を正確に残す。製造工程の品質を向上する。
【解決手段】上位装置から生産指示情報を受信し、その生産指示情報にしたがってナットまたはボルトを締めるための作業に選択すべきソケットを光学的に表示し、ソケットホルダから取り出されたソケットを自動的に認識し、認識されたソケットと表示されたソケットとが不一致であるときに警報を発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は量産品の組立て工程で利用する。本発明は、自動車の製造工程で利用するために行われた発明であるが、自動車に限らず、同一仕様または少しずつ仕様の異なる多数の製品を連続的に製造する作業工程で利用することができる。本発明は、製造工程で利用する多数かつ多種類のボルトおよびまたはナットについて、それぞれ設計されたとおりの規格のものが正しく利用されるように、またこれらがそれぞれ設計された通りの締付け力で正しく締付けられるように、作業者に指示を与えるとともに、指示通りに実行されたか否かを管理するための装置に関する。

自動車その他車両の製造組立て工程では、各種装置や部品の取付けに多数のボルトおよびナットが利用される。装置側にボルトが取付けられている場合には、製造工程でそのボルトに見合うナットを取り出して締付けを行う。装置側にナットが固着されている、あるいは装置側にねじ溝が形成されている場合には、ボルトを取り出し締付け作業を行う。装置側あるいはフレーム側には取付け穴が形成されていて、その穴にボルトを挿通し、別にそのボルトに見合うナットを取り出して締付けを行う場合もある。必要のある場合にはボルトにワッシャが挿通され利用される。いずれの場合にも、設計された通りのボルトまたはナットを正しく選択して、設計された通りの締付けトルクで締付けを行うことが必要である。

近年ひとつの車両製造ラインまたは車両製造設備で製造される車種は、かならずしも一種類ではなくなった。すこしずつ仕様の異なる車種が一つの組立て製造ラインに混在して流れることになる。このような場合によく知られた「かんばん方式」が利用される。これは製造ラインに流れる加工対象の物品に、その製造仕様の特徴を表示した看板を掲げておくものである。各作業エリアの作業者はつぎつぎに到来する作業対象となる加工対象の物品について、この看板を見ることによりその仕様を知り、その仕様に対応して異なる部品、ボルトまたはナットなどを選択する、あるいは異なる締付けトルクを採用するなどの細かい変更を行うことができる。これにより仕様が一部異なる製品についても、相応に組織的かつ継続的に正しい仕様の製品を製造することができる。

物品の組立て作業工程で、ボルトあるいはナットを締付けるための従来例装置として、下記［特許文献１］には、電動ドライバにトルク・センサその他センサを取付け、そのセンサ出力をパーソナル・コンピュータ装置に取込む装置が説明されている。この装置は製品仕様にしたがって作業者に指示を与えるとともに、電動ドライバを制御するものと理解される。この装置のパーソナル・コンピュータは、ねじの本数およびその締付けトルクを管理するなどの説明もある。

下記［特許文献２］には、パーソナル・コンピュータにより電動ドライバを管理するとともに、電動ドライバにトルク・センサを設け、ねじの締付け本数および締付け本数を管理する装置が開示されている。またこの装置には、パーソナル・コンピュータにあらかじめ登録された作業手順と照合させて、組立て品質を向上するとの記載がある。

下記［特許文献３］には、電動工具に供給した電源電流を検出し、その電源電流値が一定値を越えた回数を計数することにより、この電動工具により行われた作業回数を管理する装置が開示されている。
特開平６−４７６３４号公報（特許第２７６５８３８５号、日産） 特開平１１−１２９１６４号公報（兼井） 特開２００３−１２３０５０号公報（杉崎）

上記かんばん方式は有効な方式であり、製造される製品が必ずしも同一仕様ではない場面で広く利用されている。しかし、これを利用しても作業者の誤りや錯誤を皆無にすることはできない。これを補足するために、製品検査を作業者とは別の人間が厳格に行う、想定される誤りに対して注意表示を明確にするなどが行われている。

上記特許文献に記載された内容を総合して考えると、ボルトやナットの締付け回数を検出すること、それを収集すること、締付けトルクを検出すること、また、締付けトルクや締付け回数を指示することなどについて開示がある。しかし、製品の仕様にしたがって利用するボルトまたはナットの種別が異なる場合について、その種別を取り違えるという作業誤りが発生しないようにどのように対応するか、についてはいずれにも記載がない。すなわち上記従来技術は、量産工程で同一仕様の製品製造サイクルが繰り返されていることが前提であり、一つの製造設備で仕様がすこしずつ異なる製品が製造される場合の対応については配慮されていない。

一方本願出願人は、一つの製造設備で従来より多品種の製品を製造することを計画し試験している。関連して本願出願人は、新しい車両の組立て形態を先願（特願２００４−６６５１６号、ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３１３５、いずれも本願出願時において未公開、発明の名称「車両の組立て方法および組立て工場」）に開示した。これは従来からよく知られているような、直線状のコンベアを利用して組立て中の車両を一斉に移動させる形態ではなく、一つの回転形組立て台の上で一台毎または少数台毎の車両組立てを行うものである。すなわちこの先願の形態は、複数の部品の供給作業を一つの放射中心に向かって進行させ、供給される複数の部品をその放射中心に設けた回転形組立て台の上で車両として組み立てるものである。

この先願の回転形組立て台を利用する形態では、部品を投入してから仕掛かり品の状態で工場に滞留する時間をきわめて短くして、製造コストを低減させることができる優れた特徴がある。またこの形態は標準仕様と少しずつ異なる仕様の車両を製造する必要がある場合に有利であり、全体として作業工数、および組立て作業に要する工場面積を小さくすることができる。この作業工程でも従来から利用されている「かんばん方式」が有効に活用される。そしてこの形態による車両組立て工程では、少数の作業者がつぎつぎに異なる要素の組立て作業に係わることになる。したがって、ひとりの作業者が選択する工具またはビス・ナットの規格を取り違える可能性も高くなるから、このための対策が必要であることがわかってきた。

本発明はこのような背景に行われたものであって、一つの製造設備で同一の作業者が、複数の異なる仕様の製品を製造するために有用な管理装置を提供することを目的とする。本発明は、一つの製造設備で製造する製品の種類が多様化する場合に、合理的に対応することができる製造管理装置を提供することを目的とする。とくに製品仕様に対応して、利用するボルトまたはナットの種別が異なる場合について、作業者がその選択を誤ることを回避することができる装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、締付け作業を行う前工程で、選択されるボルトまたはナットの選択を誤っている場合にも、これを適正に発見することができる製造管理装置を提供することを目的とする。本発明はかりに作業誤りが発生した場合にも、あとからそれを追跡することができる管理装置を提供することを目的とする。すなわち本発明は、総じて一つの製造設備で製造することができる製品の仕様を拡大することを目的とする。

本発明は、通信制御系を通じて上位装置から生産指示情報を受信する手段と、その生産指示情報にしたがって特定の工程対応毎にナットまたはボルトを締めるための作業に選択すべきソケットを表示する手段と、ソケットホルダから取り出されたソケットを認識する手段と、その認識する手段により認識されたソケットと前記表示する手段により表示されたソケットとが不一致であるときに警報する手段とを備えたことを特徴とする。上位装置から受信する生産指示情報はこれを例示すると、いわゆる「かんばん方式」のかんばんに表示されている情報、あるいはこのかんばんに表示されている内容をさらに具体的に各作業現場における対応に翻訳した情報である。ソケットとは、ボルトまたはナットを締付けるために電動その他動力工具の先端に装着する部品である。

すなわちこの製造工程では、生産指示情報にしたがって、一つの決まった仕様に限らず多種類の製品を製造する必要があり、この工程の作業対象となる製品の仕様に応じてボルトまたはナットの仕様が異なる。例示すると同じアクスルの締付け作業でも、４トン車と６トン車では利用されているボルトまたはナットの仕様が異なる。このために同一の締付け用工具（例、電動ドライバ、空気圧駆動工具、その他）について、その工具先端に装着するソケットが異なる。このため当該作業位置には、ソケットホルダに複数のソケットが用意されていて、作業者は締付け作業に先だってそのソケットの一つを選択し、これを締付け工具の先端に装着することになる。本発明の装置により、上位装置から指示されている仕様にしたがって正しいソケットを選択することができる。本発明の装置により前工程の作業の誤りも発見することができる。

いま一つの典型的な作業手順の例として、その製造工程で締付け作業を行う対象となるボルトまたはナットが、すでにその前工程（部品の製造工程を含む）で該当位置に取付けられ仮締めされている場合を考える。前工程で選択され仮締めされたボルトまたはナットが仕様通りの規格のものであれば、作業者が本発明装置のソケットホルダから取り出したソケットは、そのボルトまたはナットに適合する規格のものになっている。したがってその締付け工程では、所定のソケットを工具に装着して規定通りの締付けが実行されることになる。大部分の正常な作業はこのようにしてつぎつぎに実行される。

しかし、前工程で選択され、組立て対象物に仮締めされたボルトまたはナットが本来の仕様と異なるものであるとする。すなわち前工程ですでに誤りが発生していた場合を考える。このとき、かりに作業者がすでに作業対象物に取付けられているボルトまたはナットの現物を見て、それに適合するソケットを取り出すと、本発明の装置はそれを警報して規格に合わないことを作業者に知らせる。作業者が仮締めされているボルトまたはナットの種別をあらかじめ認識せずに、本発明装置の指示にしたがってソケットホルダからソケットを取り出し、これを利用して締付け作業を行おうとすると、そのソケットはすでに仮締めされているボルトまたはナットと合わないことになる。このときはその作業者はそのボルトまたはナットの締付けを行うことができない。これによりその作業者は前工程でのボルトまたはナットの選択が誤っていたことを知ることができる。

作業者が本発明の装置により前工程に誤りがあったことを発見した場合には、単純にはその仮締めされているボルトまたはナットを正しい規格のものに交換することになるが、その対応は多様であり、これは本発明の課題または解決手段とは別の性質のものである。これはその交換作業により工程作業に遅れをきたさないように、またその誤りが繰り返されないように配慮すべきものであり、それぞれ所定の工程作業指示（インストラクション）にしたがって処理されることになる。

前記利用すべきソケットを表示する手段は、その利用すべきソケットが収容されている前記ソケットホルダの該当位置に点灯するランプを含む構成とすることができる。また、前記作業指示と不一致であるときに警報する手段は、前記ソケットホルダの該当位置に点灯するランプの表示色を変更する手段を含む構成とすることができる。さらに前記不一致であるときに警報する手段は、前記ソケットホルダの位置および前記ナットまたはボルトを締めるための作業を行う位置からその作業者が認識できる位置に併せて表示することが望ましい。

上記装置は、前記ソケットホルダから取り出されたソケットに係る情報、そのソケットを装着して利用すべき工具が使用された情報、およびその工具により締付けられたナットまたはボルトの締付けトルクに係る情報の一部または全部を時刻情報と対応可能に記録する手段と、この記録する手段に記録された情報を読み出す手段とを備えた履歴記録装置として構成することができる。

本発明により、製造仕様に対応して締付け工具に装着するソケットを正しく選択することができる。かりに作業者がその選択を誤っても、これを警報して短い時間内に、すなわち全体の製造タクトに影響しない時間内にこれを修正することができる。作業者はその締付け工具を利用して作業を行う現場でも、正しいソケットを選択したことを確認することができる。さらにその締付け作業を行う前の工程で、仮締めされているボルトまたはナットの種別に誤りがある場合にも、これを適正に発見することができる。作業者がかりに誤りに気付かずにソケットを取り違えたまま作業を実行してしまったとしても、記録された情報を読み出すことにより後からこれをトレースすることができる。

図１は本発明実施例装置を含む生産管理システムの全体構成図である。生産管理装置１は本発明が実施される製造工場を含む関連工場の生産管理を統括的に制御する情報処理装置である。この生産管理装置１には、通信回線２を介して、オーソライズされた複数の下位装置から随時アクセスすることができる。この生産管理装置１の内部メモリには、関連する製造設備で製造される車両の生産計画が蓄積されている。データ転送盤３は各工場に設けられ、この生産管理装置１への接続制御を行う装置である。本発明はこのデータ転送盤３から通信バス４を介して接続される製造管理装置５に係るものである。通信バス４の一部は無線回線により回転形組立て台１０の上に配置された製造管理装置５にも接続される。

ここでこの回転形組立て台１０を簡単に説明すると、これは上述の先願に開示されたものであり、例示すると直径が数メートルないし十数メートルの円盤状である。その円盤の上に組立て作業中の車両が一台置かれる。その円盤は組立て中の車両を載せた状態でゆっくり回転する。例えばあらかじめ設定された時間（一時間ないし一時間半程度）で一回転する。その回転型組立て台の中心から周囲に放射状にのびる線上の床面に、ほぼ扇状に複数の部品供給エリアが設けられる。この部品供給エリアから、前記回転組立て台の回転にしたがって、組立てに必要な部品やユニットがその円盤上に供給される。この回転組立て台の上では数人の作業者が組立て作業に従事する。この作業者は組立て作業の進行に応じて多種類の作業を行うことになる。すなわち従来の直線状のコンベア方式のように、決められた作業を数分のタクト毎に繰り返すのではない。また放射状に配置される各部品供給エリアでは、各エリアそれぞれ数人の作業者が供給する部品の準備作業に従事している。この実施例装置は、回転形組立て台１０の上で作業を行う者、および放射状に配置された部品供給エリアで利用される工具に係る装置である。

本発明の製造管理装置５には通信線を介して制御盤６が接続されている。この制御盤６はボルトまたはナットの締付け作業を行うことになる複数の位置にそれぞれ配置される。この制御盤６は作業現場にいる作業者から見やすい位置に配置される。この制御盤６には、電気ケーブルにより、ソケットホルダ７およびナットランナ８が接続されている。ソケットホルダ７に保持されているソケットの一つが、作業者により取り出されて、ナットランナ８の先端に装着されて使用される。またこの制御盤６の見やすい位置に表示灯９が設けられている。この表示灯９は三色表示を行うもので、上から「緑」「黄」「赤」のいずれかが点灯される。ちなみに「緑」は良好完了、「黄」は作業開始、「赤」は異常停止、をそれぞれ表す。

回転形組立て台１０の上にも、製造管理装置５、制御盤６、ソケットホルダ７、ナットランナ８および表示灯９が複数配置されている。回転形組立て台１０の上の製造管理装置５に接続するための通信バス４は、配線ケーブルを用いると回転に伴い配線ケーブルが撚れるので上述のように無線接続となる。なお回転形組立て台１０の作業エリアへの電力線は、別途ロータリ・カップラを介して接続されている。これは良く知られた技術であり詳しい説明を省略する。

図２に制御盤６、ソケットホルダ７、表示灯９およびナットランナ８（図外）に接続する電源プラグについてその一系統を例示する。制御盤６にはその作業エリアを識別する番号がディジタル数字で表示されている。それぞれ制御盤６にはソケットホルダ７が一台ずつ接続されている。一つのソケットホルダ７には、その工程で利用されるソケット１３ａ〜１３ｄなどが複数の異なる規格について最大４種類まで載置できる。ソケット１３ａ〜１３ｄが載置される位置には凹部が形成され、その４つの凹部にはそれぞれ、ソケット１３ａ〜１３ｄが載置されているか否かを電気的（または光学的）に識別するセンサが設けられている。そしてソケットホルダ７が保持する各ソケット位置に対応して、緑色および赤色の一対ずつの色ランプが点灯するようになっている。

この装置の動作を説明すると、工程作業の進行に合わせて適当なタイミングに、制御盤６からの制御にしたがってその作業現場でつぎに利用すべきソケットを指示する。これはその作業現場に配置され、つぎに利用すべきソケットが収容されているソケットホルダ７に接続されている制御盤６の表示灯９に黄色（Ｙ）の表示を行う。同時にそのソケットホルダ７に、複数個載置されているソケット１３ａ〜１３ｄのいずれを利用すべきかを示す緑色のランプ（Ｇ）を点灯する。そして作業者が正しいソケット１３をつかみこれをソケットホルダ７から取り出すと、その緑色のランプ（Ｇ）は消灯し、制御盤６の表示灯９の黄色（Ｙ）が緑色（Ｇ）に切り替わる。これにより作業者は正しいソケットを取り出したことを知る。

作業者がこのとき誤って指示されてないソケットを取り出すと、ソケットホルダ７のその位置に設けられた表示ランプは赤（Ｒ）を点灯し、同時に制御盤６の表示灯９にも赤（Ｒ）が点灯する。この表示灯９はこの作業位置からもよく見える位置にあり、作業者がソケットホルダ７の表示灯を確認せずに作業位置に行ってしまっても、ソケットが取り違えられていることを知ることができる。

これは上記［課題を解決するための手段］で説明したように、これから締付け作業を行おうとする組立て中の車両に、前工程で規格を誤って取付けたボルトまたはナットが仮締めされているような場合にも有効である。すなわち当該工程の誤りを防止するたけではなく、前工程の誤りをこの工程で発見し修正することができる。この論理については説明の繰り返しを回避する。

つぎに図３により本発明の装置を利用して、すでに実行処理された過去の締付け作業について、その作業内容を振り返る場合の構成を説明する。すなわち上記説明のように、作業者が指定されたソケットを利用して、ボルトまたはナットの締付けを実行したときに、本発明の製造管理装置５は、その内部メモリに締付け工程の記録を自動的に保持するように構成されている。すなわちこの実施例装置は、上で説明したソケットホルダから取り出されたソケットに係る情報、そのソケットを装着して利用すべき工具が使用された情報、およびその工具により締付けられたナットまたはボルトの締付けトルクに係る情報を、工程番号、製品番号および時刻情報と対応可能に、自動的にその内部メモリに記録するように構成されている。そして随時通信バス４に接続する制御盤１１を介して、この情報をプリンタ１２に適宜数表の形態で読み出し印刷することができる。製品検査の段階であるいは製品検査を経た後の段階で、なんらかの問題が認識されたとしても、この印刷内容から製品について個別にその製造履歴を評価することができる。これによりさらに高度な製造工程管理を行うことができる。

上記実施例は回転形組立て台について説明したが、本発明の思想はこの実施例の形態に限らず、また自動車の製造組立てに限らず、ボルトまたはナットの締付け工程を含むあらゆる製品の製造管理に広く実施することができる。

本発明実施例装置のブロック構成図。 本発明実施例装置について作業現場における構成を説明する図。 本発明実施例装置について記録およびその読み出しを説明する図。

符号の説明

１ 生産管理装置
２ 通信回線
３ データ転送盤
４ 通信バス
５ 製造管理装置
６ 制御盤
７ ソケットホルダ
８ ナットランナ
９ 表示灯
１０ 回転形組立て台
１１ 制御盤
１２ プリンタ
１３ ソケット

Claims (5)

1. 上位装置から生産指示情報を受信する手段と、その生産指示情報にしたがってナットまたはボルトを締めるための作業に選択すべきソケットを表示する手段と、ソケットホルダから取り出されたソケットを認識する手段と、その認識する手段により認識されたソケットと前記表示する手段により表示されたソケットとが不一致であるときに警報する手段とを備えたことを特徴とする製造管理装置。
2. 前記利用すべきソケットを表示する手段は、その利用すべきソケットが収容されている前記ソケットホルダの該当位置に点灯するランプを含む請求項１記載の製造管理装置。
3. 前記不一致であるときに警報する手段は、前記ソケットホルダの該当位置に点灯するランプの表示色を変更する手段を含む請求項２記載に係る請求項１記載の製造管理装置。
4. 前記不一致であるときに警報する手段は、前記ソケットホルダの位置および前記ナットまたはボルトを締めるための作業を行う位置からその作業者が認識できる位置に併せて表示する手段を含む請求項１記載の製造管理装置。
5. 請求項１記載の製造管理装置に係る情報であって、前記ソケットホルダから取り出されたソケットに係る情報、そのソケットを装着して利用すべき工具が使用された情報、およびその工具により締付けられたナットまたはボルトの締付けトルクに係る情報の一部または全部を時刻情報と対応可能に記録する手段と、この記録する手段に記録された情報を読み出す手段とを備えた履歴記録装置。

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