JP2006126931A - 作業支援装置およびその作業支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械工程と手作業工程とが混在する複数の工程を予め定める順序で行う作業者を支援して、作業性を向上させることができる作業支援装置を提供する。
【解決手段】 制御手段３７が、手作業の進捗状態に対応する作業の作業内容をモニタ３３に報知させる。これによって作業者が進捗状態に応じた作業内容を確認することで、工程の順番および作業内容の間違いによるミスを防止することができるとともに、工程毎に作業工程表を確認する回数を少なくすることができ、作業性を向上することができる。
また制御手段３７は、現時点での手作業工程の進捗状態に応じてナットランナ装置２３、組立て装置２２に動作指令を与える。これによって作業者は、それらの機械装置２２，２３に動作指令を与える必要がないので、機械装置２２，２３の操作に関する負担が軽減されて、作業性を向上することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、手作業とともに機械装置を用いて、予め定められる順序で複数の工程を行う作業者を支援する作業支援装置に関し、たとえばセル生産方式現場における作業者の生産作業を支援する作業支援装置に関する。

従来、作業者が予め定められる順序で複数の工程を行う場合、作業者は、前もって配布される作業工程表を確認することで、各工程の順序と、各工程の作業内容とを把握し、把握した順序および作業内容で、各工程の作業を順に行う。作業者は、熟練するにつれて作業工程表を確認する回数が減る。

しかしながら多品種少量製品の生産にあたっては、各工程の順序と、各工程の作業内容とが、製品毎に異なる場合が多い。このような場合、作業者は、熟練しづらく、製品毎に作業工程表を確認する必要がある。作業者が作業工程表を確認しないままで作業を行うと、必要な工程を飛ばすなどのミスが生じるおそれがある。特にセル生産作業では、作業者が複数の工程の作業を担うことになるので、各工程の順序と作業内容との変更による作業者一人当たりの負担が大きい。

このような分野において、作業者を支援する技術が特許文献１と特許文献２とに開示される。特許文献１では、複数のフランジパイプを接続するにあたって、ボルトの締め付け完了時に、締付け完了信号を、管理コンピュータに与える。管理コンピュータは、与えられる締付け完了信号が予め定めるカウント値に達すると、全工程が完了したことを判断する。この場合、ボルトの締め忘れがあれば、管理コンピュータによって全工程が完了したと判断されないので、ボルトの締め忘れを防ぐことができる。

特許文献２では、予め作成される作業計画に基づき、作業の進捗状態に応じた作業指示がスピーカから与えられる。作業者は、各工程において、音声ガイドの指示に従って作業を行うことで、作業ミスを防ぐことができる。

特開平７−１０５４６９号公報 特開２００２−３２８７１６号公報

上述した特許文献１に開示される技術では、作業者は、依然として作業工程表を確認しながら各工程の作業を進める必要がある。作業者は、工程順序および作業内容に変更がある場合、変更前と変更後との違いを作業工程表から確認する必要がある。

また、作業対象に対して、作業者による手作業と、機械装置による機械作業とが混在するような場合、作業者は、手作業のほか機械装置に動作指令を入力する必要がある。作業者が機械装置に動作指令を入力している間は、手作業を行うことができず、作業性が低いという問題がある。このような問題は、特許文献２に開示される技術であっても同様に生じる。

したがって本発明の目的は、機械装置による機械工程と、手作業による手作業工程とが混在し、それらの複数の工程を予め定める順序で行う作業者を支援して、作業性を向上させることができる作業支援装置およびその作業支援方法を提供することである。

本発明は、予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置であって、
各工程の順序と各工程の作業内容とを関連させて記憶する記憶手段と、
少なくとも手作業工程の進捗状態を検出するための検出手段と、
各工程の作業内容を報知する報知手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて手作業工程の進捗状態を判断し、その進捗状態に応じた作業内容を記憶手段から読出し、読出した作業内容を前記報知手段に報知させるとともに、判断した手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与える制御手段とを含むことを特徴とする作業支援装置である。

また本発明は、前記検出手段は、
作業者が手作業工程で用いる手作業器具に接続されて、手作業器具の状態を検出する手作業状態検出手段と、
前記機械装置に接続されて、機械装置の状態を検出する機械状態検出手段とを有することを特徴とする。

また本発明は、前記制御手段は、前記手作業器具の状態と、前記機械装置の状態とがそれぞれ予め定める条件を満たすことを判断して、手作業工程と機械工程とが並行して行われる並行期間における各工程の終了を判断することを特徴とする。

また本発明は、前記検出手段は、前記機械装置の異常状態を検出可能に形成され、
前記制御手段は、前記検出手段によって前記機械装置の異常状態が検出されると、異常状態に対応した作業内容を報知させることを特徴とする。

また本発明は、支援動作を中断する中断指示が作業者から入力される入力手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記入力手段に入力される中断指示に基づいて、前記報知手段による情報の報知と、前記機械装置の制御とを中断することを特徴とする。

また本発明は、以前に支援した支援動作を再開すべき工程が指定される戻り指示が作業者から入力される入力手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記入力手段に入力される戻り指示に基づいて、指定される工程から、前記報知手段による情報の報知と、前記機械装置の制御とを再開することを特徴とする。

また本発明は、前記記憶手段は、各工程に予め設定される設定時間をそれぞれ記憶し、
前記制御手段は、工程を開始してから前記設定時間を超えたことを判断すると、そのことを前記報知手段によって報知させることを特徴とする。

また本発明は、前記制御手段は、工程毎の終了時間を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。

また本発明は、予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置であって、
少なくとも手作業工程の進捗状態を検出するための検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて手作業工程の進捗状態を判断し、判断した手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与える制御手段とを含むことを特徴とする作業支援装置である。

また本発明は、予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置の作業支援方法であって、
手作業工程の進捗状態を判断した後、
手作業工程の進捗状態に応じた作業内容を作業者に報知するとともに、
手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与えることを特徴とする作業支援方法である。

請求項１記載の本発明によれば、制御手段が、検出手段の検出結果に基づいて、現時点での手作業工程の進捗状態を判断する。そして、進捗状態に対応する工程の作業内容を記憶手段から読出し、読出した作業内容を報知手段によって報知させる。作業者は、報知手段によって報知される作業内容を確認することで、各工程の作業内容を容易かつ確実に判断することができる。これによって工程の順序および作業内容の間違いによるミスを防止させるとともに、作業工程表を確認する回数を少なくさせることができ、作業性を向上することができる。

また制御手段は、現時点での手作業工程の進捗状態に応じて、機械装置に動作指令を与える。これによって機械装置は、作業者から動作指令が与えられなくとも、進捗状態に応じた機械作業を行うことができる。したがって作業者は、機械装置に動作指令を与える必要がないので、機械装置の操作に関する負担が軽減されて、作業性を向上することができる。

請求項２記載の本発明によれば、手作業状態検出手段と機械状態検出手段とからの検出結果に基づいて、制御手段が、手作業工程と機械作業工程との進捗状態を判断する。手作業状態検出手段は、作業者の動作にかかわらずに、手作業器具の状態を検出し、制御手段に与える。したがって作業者が、手作業工程の進捗状態を作業支援装置に別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。

同様に、機械状態検出手段は、作業者の動作にかかわらずに、機械装置の状態を検出し、制御手段に与える。したがって作業者が、機械工程の進捗状態を作業支援装置に別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。これによって作業者が手作業を進めるだけで、進捗状態に応じて作業内容が切り替わることとなる。このように作業者の手作業以外の動作を減らすことで、作業者について手作業に専念させやすくすることができる。

請求項３記載の本発明によれば、制御手段は、手作業状態検出手段と機械状態検出手段との検出結果に基づいて、手作業器具と機械装置とがそれぞれ定められる条件を満たしたことを判断すると、並行期間における各工程の終了を判断する。これによって作業者による手作業と、機械装置による機械作業とが並列に行われる場合であっても、同期または非同期させて各工程の終了を判断することができる。たとえば手工程の終了と機械工程の終了とを同期させることによって、機械工程が終わらないうちに、手作業工程だけが先の工程に進むことを防いで、手作業工程のみが先に進んだ場合における不具合を防ぐことができる。

請求項４記載の本発明によれば、制御手段が機械工程において機械装置の異常があった場合に、正常な場合とは異なり、異常に応じた情報を報知させる。これによって作業者は、機械装置の異常状態を容易に判断することができる。また正常な状態とは異なって報知する情報として、異常状態を解消する作業内容を報知させることで、作業者は、作業管理者の助けを借りずに、異常状態を円滑に解消することができる。

請求項５記載の本発明によれば、中断指示が入力手段に入力されると、制御手段は、報知手段による情報の報知と、機械装置の動作とを中断させる。このように作業者からの中断指示に基づいて、報知手段と機械装置との動作を中断することによって、設備の故障や部品損傷などの不慮の事態が発生して作業が中断した状態で、支援動作だけが進行することを防ぐことができる。

請求項６記載の本発明によれば、戻り指示が入力手段に入力されると、制御手段は、入力手段に指定される工程から報知手段と機械装置との動作を再開させる。これによって不慮の事態が生じて、作業者支援装置による支援動作を中断した状態から回復したときに、不慮の事態が生じる前の工程から、作業内容の報知と、機械装置への動作指令を再開することができ、作業者による作業の再開を容易に行わせることができる。

請求項７記載の本発明によれば、制御手段は、検出手段の検出結果に基づいて、現時点での手作業工程の進捗状態を判断し、工程を開始してから設定時間を超えたことを判断すると、そのことを報知手段によって作業者に報知させる。これによって作業者は、作業が設定時間よりも遅れていることを把握して、作業を急ぐことで、各工程で費やす時間が不所望に大きくなることを防ぐことができ、作業性を向上することができる。

請求項８記載の本発明によれば、工程毎の終了時間を記憶手段に記憶させることによって、作業者に負荷を与えることなく、工程毎の作業情報を蓄積することができる。このようにして蓄積された作業情報を、分析することによって、作業性を改善することができる。たとえば蓄積された作業情報から、複数の作業のうちでどの作業が最も時間がかかっているのかを確認することができ、その作業の作業時間を短縮する工夫を図ることによって、作業時間を効果的に短縮することができる。

請求項９記載の本発明によれば、制御手段は、検出手段の検出結果に基づいて、現時点での手作業工程の進捗状態を判断する。そして、判断した進捗状態に応じて、機械装置に動作指令を与える。これによって機械装置は、作業者から動作指令を与えられなくとも、進捗状態に応じた機械作業を行うことができる。したがって作業者は、機械装置の操作に起因する負担が軽減され、作業性を向上することができる。

請求項１０記載の本発明によれば、現時点での手作業工程の進捗状態に応じた作業内容を作業者に報知することによって、作業者は、作業工程表を見なくても作業内容を把握することができる。そして手作業工程の進捗状態に応じた手作業を間違いなく正確に行うことができる。これによって作業工程表を確認する回数を少なくすることができ、作業性を向上することができる。

また現時点での手作業工程の進捗状態に応じた動作指令を機械装置に与えることによって、機械装置は、現時点での手作業工程の進捗状態に応じた機械作業を行うことができる。したがって作業者は、機械装置に動作指令を与える必要がなく、作業性を向上することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である作業支援装置２０が設けられる作業現場１０を示す斜視図である。作業支援装置２０は、作業者が行うべき作業内容を報知するなどして、作業者の作業を支援する。本実施の形態では、作業者は、セル生産方式によって作業対象物２１を組立てる作業を行い、機械装置２２，２３による機械作業を行う機械工程と、作業者自身の手作業による手作業工程とが混在する複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う。作業対象物２１として、たとえばエンジンまたは油圧ポンプなどが想定される。

以下、ナットおよびボルトなどによって、作業対象物２１を組立てる複数の工程を行う場合を例示して、作業者支援装置２０について説明する。作業現場には、作業対象物２１を保持する保持装置である組立て装置２２と、ナットを締結するナット締結装置であるナットランナ装置２３と、作業支援装置２０と、組立て部品および複数の手作業器具２４が陳列される陳列台（図示せず）とがそれぞれ配置される。本実施の形態では、手作業器具２４として、４種類のトルクレンチ２４Ａ〜２４Ｄが設けられる。このような手作業器具２４は、作業者が手作業を行う場合に用いられる。

組立て装置２２は、作業対象物２１を保持した状態で、作業対象物２１の姿勢を変更可能に構成される。組立て装置２２は、予め定める動作プログラムで動作する機械装置であり、状態を示す信号を出力可能に構成される。組立て装置２２は、動作プログラムに従うことによって、作業対象物２１の姿勢を予め定める姿勢に調整する。

ナットランナ装置２３は、作業対象物２１の所定の位置に埋め込まれるナットを締結する。ナットランナ装置２３は、予め定める動作プログラムで動作する機械装置であり、状態を示す信号を出力可能に構成される。ナットランナ装置２３は、動作プログラムで動作する機械装置であって、ナットを締結する締結部分２３ａを、ナットが埋め込まれる位置に向かって移動させて、ナット埋込み位置に達するとナットを締結する。本明細書において、組立て装置２２およびナットランナ装置２３を含んで機械装置２２，２３と称する場合がある。

図２は、作業支援装置２０の構成を示すブロック図である。図１および図２を参照して示すと、作業支援装置２０は、記憶手段３１と、放音手段であるスピーカ３２と、表示手段であるモニタ３３と、入力手段３４と、手作業状態検出手段３５と、機械状態検出手段３６と、バーコードリーダ１９と、制御手段３７とを含んで構成される。本発明において、スピーカ３２とモニタ３３とを含んで、報知手段３２，３３と称する場合がある。

記憶手段３１は、作業対象物２１を組立てるための各工程の順序と、工程毎の作業内容とを記憶し、たとえばハードディスクによって実現される。入力手段３４は、作業者から与えられる情報が入力され、キーボード、ボタンおよびタッチパネルなどによって実現される。たとえば入力手段３４は、作業者から与えられた情報を制御手段３７に与える。

作業者は、バーコードが記載される識別カードを所持する。また作業対象物２１は、バーコードが記載されるタグを有する。バーコードリーダ１９が作業者の所持する識別カードのバーコードを読取ることによって、作業者を識別するための作業者識別情報を取得する。またバーコードリーダ１９が作業対象物２１のタグのバーコードを読取ることによって、製品を識別するための製品識別情報を取得する。バーコードリーダ１９は、取得した情報を、制御手段３７に与える。

手作業状態検出手段３５は、複数の手作業器具２４にそれぞれ接続されて各手作業器具２４の状態を検出する。本実施の形態では、手作業状態検出手段３５は、締め付けトルク計測可能なトルク計測センサを有するトルクレンチ２４に接続される。手作業状態検出手段３５は、トルク計測センサによって、ボルトを締め付けたときの締め付けトルクが所定の値に達すると、制御手段３７に作業実施信号を与える。これによって制御手段３７は、１つのボルトに対する締め付け作業が終了したことを判断する。

機械状態検出手段３６は、機械装置２２，２３にそれぞれ接続される。機械状態検出手段３６は、機械装置２２，２３から出力される信号に基づいて、それらの機械装置２２，２３の状態を検出する。そして機械状態検出手段３６は、それらの機械装置２２，２３の１つの動作が完了したことを示す作業実施信号を制御手段３７に与える。

たとえば組立て装置２２によって、作業対象物２１が予め定める１つの姿勢に調整されると、機械状態検出手段３６は、作業実施信号を制御手段に与える。またナットランナ装置２３によって、作業対象物２１に嵌込まれる１つのナットの締め付けが終了すると、機械状態検出手段３６は、作業実施信号を制御手段３７に与える。本実施の形態では、機械状態検出手段３６は、機械装置２２，２３に接続されるシーケンサ３９によって実現される。

本実施の形態では、作業支援装置２０は、パーソナルコンピュータ３８によって実現され、制御手段３７は、ＣＰＵ（中央演算処理装置：Central Processing Unit）によって実現される。制御手段３７は、インターフェースを介して、記憶手段３１、スピーカ３２、モニタ３３、入力手段３４、バーコードリーダ１９、検出手段３５，３６にそれぞれ接続される。

制御手段３７は、各検出手段３５，３６、入力手段３４およびバーコードリーダ１９から信号が与えられるとともに、記憶手段３１、スピーカ３２、モニタ３３を制御する。また制御手段３７は、組立て装置２２およびナットランナ装置２３に動作指令を与えることによって、それらを制御する。動作指令は、組立て装置２２およびナットランナ２３の動作プログラム、起動指令、および移動速度などの動作条件設定（パラメータ設定）の少なくともいずれかを含む。

制御手段３７は、手作業状態検出手段３５および機械状態検出手段３６から与えられる検出結果に基づいて、手作業による手作業工程と、機械装置２２，２３による機械工程とのそれぞれの進捗状態を判断し、その進捗状態に応じた作業内容を記憶手段３１から読出し、読出した作業内容を報知手段３２，３３に報知させる。また制御手段３７は、判断した進捗状態に応じて機械装置２２，２３に動作指令を与える。

記憶手段３１は、作業者に工程毎の作業内容を報知するための作業報知用データベースを記憶する。表１は、本実施の形態の作業報知用データベースを示す表である。

表１に示すように、記憶手段３１は、作業報知用データベースとして、工程の順番と、工程の名称と、工程作業中に報知すべき作業内容の画像を表わす画像ファイルと、工程の作業内容を意味する文字情報と、工程を完了するまでに必要な工程標準時間と、工程作業中に報知すべき音声を表わす音声ファイルとを、それぞれ工程毎に関連させて記憶する。画像ファイルは、２次元画像のほか３次元画像であってもよい。また、記憶手段３１は、生産すべき製品毎に、このような作業報知用データベースをそれぞれ記憶する。制御手段３７は、工程の進捗状態に応じて、記憶手段３１から対応する報知内容を読出し、読出した作業内容をモニタ３３に表示させる。

図３は、モニタ３３の表示例を示す図である。モニタ３３には、作業対象物２１の型式または品番などの作業対象物名称４０と、各工程の標準時間４１と、現在の工程を開始してから経過した時間を示す工程経過時間４２と、最初の工程から経過した時間を示す総経過時間４３と、現在の工程における画像ファイルが示す画像４４と、作業内容を意味する文字情報４５ａ，４５ｂと、進捗状態４６と、工程表４７とが表示される。これらの表示内容の表示態様は、予め記憶手段３１に記憶される。制御手段３７は、工程が進むにつれて、モニタ３３の表示態様を変化させる。

作業内容を示す文字情報４５は、各作業の手順を示す作業手順４５ａと、作業で使用する手作業機器２４の種類、注意点などを示す注意事項４５ｂとを含む。進捗状態４６は、現時点での状態である作業現時点状態４８と、工程を終えたときの状態である作業終了状態４９とを示す。たとえば８本のボルトを取付ける工程であったら、８本のボルトを取付けることが作業完了状態４９として表示される。また現時点で取付けたボルト数が作業現時点状態４８として表示される。工程表４７は、複数の工程が並べて表示される。表示される複数の工程のうちで現時点での工程がほぼ中央に配置される。そして工程表４７を構成する各工程のうち、既に終了した工程と、これから行うべき工程とで表示態様が変化する。

また記憶手段３１は、工程の進捗状態を監視するための進捗監視用データベースを記憶する。進捗監視用データベースは、工程の進捗状態を監視するとともに、機械工程における機械装置２２，２３の動作プログラムを記憶する。表２は、本実施の形態の進捗監視用データベースを示す表である。

表２に示すように、記憶手段３１は、進捗監視用データベースとして、工程の順番と、工程開始時に実行する処理プログラムの動作番号と、工程の完了を判断するために選択される１または複数の作業確認機器と、その工程において作業確認機器による実施作業がなされる回数である作業確認回数と、その工程が完了したか否かを判断するための作業完了条件と、その工程をスキップするか否かを判断するための作業スキップ条件とをそれぞれ工程毎に関連させて記憶する。なお本実施の形態では、１つの工程において、３つ以下の作業確認機器を選択可能である。

ここで、作業完了条件および作業スキップ条件は、実施作業が作業確認回数、実行された各作業確認機器の組合せで表わされる。表３は、表２の作業完了条件および作業スキップ条件に記載される数の意味を示す表である。

たとえば表２に記載される作業完了条件が「４」であれば、表３に示すように、第１作業確認機器による実施作業が第１作業確認回数、実施されるとともに、第２作業確認機器による実施作業が第２作業確認回数実施されることによって、その工程が完了する。また作業スキップ条件が「３」であれば、第３作業確認機器による実施作業が第３作業確認回数実施されていると、その工程をスキップ、すなわち実行せずに次の工程を実行する。また作業スキップ条件が「１１」であれば、第１作業確認機器が第１作業確認回数実施されるか、第２作業確認機器が第２作業確認回数実施されるか、第３作業確認機器が第３作業確認回数実施されるか、の少なくとも１つが実施されていると、その工程をスキップする。このように表３において「ａｎｄ」は、論理代数における論理積を意味し、「ｏｒ」は、論理代数における論理和を意味する。

進捗監視用データベースは、工程毎に、作業確認機器と、作業確認機器に対応する作業確認回数がそれぞれ設定される。たとえば表２に示すように、第１工程では、第１作業確認機器として、機械装置２２，２３が選択され、第２作業確認機器として第２トルクレンチ２４Ｂが設定される。また第１工程が完了するまでに、第１作業確認機器を用いて実施される第１作業確認回数が５回に設定され、第２作業確認機器を用いて実施される第２作業確認回数が８回に設定される。そして作業完了条件として、「４」が選択されるので、機械装置２２，２３が５回の作業を実施するとともに、第２トルクレンチ２４Ｂによって８回の手作業がともに実施されることによって、第１工程が終了する。

また第２工程では、第１作業確認機器として、第１トルクレンチ２４Ａが選択される。そして第２工程が完了するまでに、第１作業確認機器を用いて実施される第１作業確認回数が４回に設定される。そして作業完了条件として、「１」が選択されるので、第１トルクレンチ２４Ａによって４回の手作業が実施されることによって、第２工程が終了する。

上述したように、制御手段３７は、機械装置２２，２３からシーケンサ３９を介して、作業実施信号が与えられると、１つの実施作業が終了したことを判断する。そして機械装置２２，２３が作業確認機器として選択される工程では、機械装置２２，２３からの作業実施信号が作業確認回数与えられることによって、工程のうちで、機械装置２２，２３の担う１つの工程が終了したことを判断する。

また、制御手段３７は、手作業器具２４であるトルクレンチから作業実施信号が与えられると、１つの実施作業が終了したことを判断する。そしてトルクレンチ２４が作業確認機器として選択される工程では、トルクレンチからの作業実施信号が作業確認回数与えられることによって、工程のうちで、作業者の担う１つの工程が終了したことを判断する。なお、１つの工程において、機械装置２２，２３による機械作業と、作業者による手作業とが混在する工程も有りえる。このようにして制御手段３７は、工程の進捗状態を判断して、報知手段３２，３３および機械装置２２，２３の制御を行って、作業者を支援する支援動作を行う。

図４は、制御手段３７による支援動作を示すフローチャートである。ステップｓ０では、作業者がバーコードリーダ１９を扱うことによって、制御手段３７は、バーコードリーダ１９から作業者の識別情報と、作業対象物２１の識別情報を取得する。制御手段３７は、記憶手段３１から、作業すべき作業対象物２１に対応する作業報知用データベースおよび進捗監視用データベースを読出し、支援動作可能な状態で待機する。そして入力手段３４を介して作業者からの支援動作の開始指令が与えられると、ステップｓ１に進み、支援動作を開始する。

ステップｓ１では、第１工程を、注目する工程Ｉとして抽出し、ステップｓ２に進む。ステップｓ２では、注目する工程Ｉにおいて、作業スキップ条件を満たすか否かを判断し、作業スキップ条件を満たさないとすると、ステップｓ３に進む。また注目する工程Ｉにおいて、作業スキップ条件を満たすと、ステップｓ１１に進み、注目する工程を１つ後の工程に変更してステップｓ２に戻る。

ステップｓ３では、作業報知用データベースから、注目する工程Ｉに関する表示内容を抽出し、抽出した内容をモニタ３３に表示する。同様に、注目する工程Ｉに関する放音内容を抽出し、抽出した内容をスピーカ３２から放音する。たとえばモニタ３３には、図３に示すような表示態様で作業内容が表示される。このように注目する工程Ｉに関する情報を報知すると、ステップｓ４に進む。

ステップｓ４では、進捗監視用データベースから、注目する工程Ｉに設定される動作番号を抽出し、動作番号に対応する処理を実行する。具体的には、確認すべき作業確認機器を設定し、その作業確認機器の作業確認回数をクリアする。また動作番号に対応する動作指令を機械装置２２，２３に与える。このような処理を実行すると、ステップｓ５に進む。

ステップｓ５では、注目する工程Ｉで設定される各作業確認機器からの作業実施信号を収集およびカウントして、作業確認回数を判断し、ステップｓ６に進む。ステップｓ６では、制御手段３７は、注目する工程Ｉを介してからの時間である作業時間が、注目する工程Ｉに予め設定される設定時間を超過したかどうかを判断する。本実施の形態では、設定時間は、標準時間の定数倍、たとえば１．５倍の時間が設定時間として設定される。作業時間が、設定時間を超えていないと判断するとステップｓ７に進み、作業時間が設定時間を超えているとステップｓ８に進む。ステップｓ８では、モニタ３３に警告メッセージを表示するとともに、スピーカ３２から警告音を出力し、ステップｓ７に進む。

ステップｓ７では、進捗監視用データベースから、注目する工程Ｉに設定される作業完了条件を満たすかどうか判断し、作業完了条件を満たさないとステップｓ５に戻る。また作業完了条件を満たすと、ステップｓ９に進む。ステップｓ９では、注目する工程Ｉを終了した終了時間を、注目した工程Ｉに関連付けて、記憶手段３１に記憶する。本実施の形態では、さらに終了時間のほかに、作業者名、製品名、作業内容などの作業に関連する情報を追加して、作業実績情報として記憶手段３１に記憶する。そしてステップｓ１０に進む。

ステップｓ１０では、注目する工程Ｉが、複数の工程のうちで最終の工程であるか否かを判断し、そうでないと、ステップｓ１１に進む。ステップｓ１１では、注目する工程を１つ後の工程に変更して、ステップｓ２に戻る。また、ステップｓ１０において、注目する工程Ｉが、設定される複数の工程のうちで最終の工程であると判断すると、ステップｓ１２に進み、作業支援動作を終了する。

以上のように、本実施の形態に従えば、制御手段３７が、手作業状態検出手段３５から出力される作業実施信号を自動的に収集し、現時点での手作業工程の進捗状態を判断する。そして、進捗状態に対応した工程の作業内容をモニタ３３によって表示するとともに、スピーカ３２によって放音する。

作業者は、モニタ３３およびスピーカ３２によって作業内容を容易かつ確実に確認することができ、手作業工程の進捗状態に応じた手作業を確実に行うことができる。これによって工程の順番および作業内容の間違いによるミスを防止することができるとともに、工程毎に作業工程表を確認する回数を少なくすることができ、作業性を向上することができる。

さらに手作業工程の進捗状態に基づいて作業内容を報知することによって、熟練作業者に対しては、次の工程の作業内容を早く報知することができる。したがって作業者の熟練度が増すにつれて作業時間をさらに短縮することができる。また熟練度の低い作業者についても、その作業者の進捗状態に基づいて作業内容を報知することによって、作業内容を見逃すといった不具合を解消することができる。

特に、少量多品種の製品を生産する場合においては、工程順序と各工程の作業内容とが、製品毎に変更する場合がある。本実施の形態によれば、製品毎の工程順序と各工程の作業内容を、進捗状況に応じて報知する。これによって作業者が、製品毎の工程順序と各工程の作業内容を前もって十分に把握しなくてもよく、報知手段３２，３３の情報を確認することで、各工程が進むごとに次の工程を把握でき、利便性を向上することができる。また、各工程の作業を完了しないと、次の作業内容が報知されないようにすることで、工程を飛ばすなどのミスを防ぐことができ、作業ミスを防ぐことができる。さらに本実施の形態のように、作業支援装置２０が、セル生産方式における作業を支援することで、上述した効果がより顕著となり、作業者のミスの防止、いわゆるポカヨケを達成することができる。

また制御手段３７は、現時点での手作業工程の進捗状態に応じて機械装置２２，２３に動作指令を与える。言い換えると、手作業工程と同期させて、機械装置２２，２３の動作制御を行うことができる。これによって機械装置２２，２３は、作業者から動作指令を与えられなくとも、現時点での進捗状態に応じた機械作業を行うことができる。したがって作業者は、機械装置２２，２３に動作指令を与える必要がないので、機械装置２２，２３の操作に関する負担が軽減されて、作業性を向上することができる。また、機械装置２２，２３による機械作業と手作業とを並行して行うことができ、作業性を向上することができる。

また、手作業状態検出手段３５と機械状態検出手段３６とからの検出結果に基づいて、制御手段３７が、手作業工程の進捗状態を判断する。手作業状態検出手段３５は、作業者の動作にかかわらずに、手作業器具２４の状態を検出し、制御手段３７に伝える。したがって作業者が、手作業工程の進捗状態を入力する必要がなく、利便性を向上することができる。

同様に、機械状態検出手段３５は、作業者の動作にかかわらずに、機械装置２２，２３の状態を検出し、制御手段３７に伝える。したがって作業者が、機械工程の進捗状態を入力手段３４から入力する必要がなく、利便性を向上することができる。これによって作業者が手作業を進めるだけで、報知される作業内容が切り替わることとなり、作業対象物２１の作業に寄与しない動作を減らして、手作業に専念させることができる。

また、ステップｓ８に示すように、制御手段３７は、検出手段３５，３６の検出結果にしたがって手作業工程の進捗状態を判断し、記憶手段３１に記憶される設定時間を超過しても、その工程が継続されていることを判断すると、そのことを報知手段３２，３３によって作業者に報知させる。これによって作業者は、作業が設定時間よりも遅れていることを把握して、作業を急ぐことで、各工程に費やす時間が不所望に大きくなることを防ぐことができ、作業性を向上することができる。

また、ステップｓ９に示すように、工程毎の工程終了時間を記憶手段３１に記憶させることによって、作業者に負荷を与えることなく、工程毎の作業情報を蓄積することができる。このように蓄積された作業情報について、作業時間の分析および不具合原因などの分析を行うことによって、作業性を改善することができる。

たとえば蓄積された作業情報から、複数の作業のうちでどの作業が最も時間がかかっているのかを確認することができ、その作業の作業時間を短縮する工夫を図ることによって、作業時間を効果的に短縮することができる。また、本実施の形態では、作業時間のほかに、作業者名、作業対象物名、機械装置２２，２３からのエラーの有無、中断指示信号の有無、中断指示信号が入力されてから再開指示信号が入力されるまでの時間などを、各工程に対応づけて記憶する。これによって、データ項目を増やすことができ、作業改善をさらに図りやすくすることができる。

このうちバーコードリーダ１９を用いて、作業者の識別情報と作業対象物２１との識別情報をそれぞれ取得することによって、入力手段３４でそれらの識別情報を入力する場合に比べて、入力ミスを防ぐことができるとともに短時間で識別情報を取得することができる。

また図３に示すように、モニタ３３に作業内容を表示することによって、何度も見直すことができ、作業内容を再確認することができる。さらに、作業内容を画像４４で表示することによって、作業者は、作業内容を視覚的にイメージすることができ、作業内容を短時間で理解することができる。また、スピーカ３２によって作業内容を放音することによって、作業者は、作業対象物２１から視線を反らさずに、作業内容を理解することができ、利便性を向上することができる。特に、ミスしやすい工程、新しく変更された工程などの注意を促すべき工程で、スピーカ３２で作業順序および作業内容について注意を促すことによって、作業ミスが生じることをより確実に防ぐことができる。

また工程表４７を表示することによって、現時点の工程に対して、未来の工程を予め知ることができ、作業者がその段取りよく作業を行うことができ、作業性をさらに向上することができる。また工程表４７において、終了した工程と、未終了の工程との表示態様を変化させることによって、全工程のうち、現時点の工程がどのくらい進んでいるのかを作業者が把握することができ、利便性を向上することができる。

図５は、機械装置による作業と、手作業による作業が並列して行われる場合の工程の流れを示す図である。また、表４は、図５に示す並列動作が行われる場合の進捗監視用データベースの一部を示す表である。

上述したように、作業確認機器として複数の機器を選択することができ、さらに手作業器具２４と、機械装置との両方をそれぞれ作業確認機器として選択可能である。図５および表４に示すように、工程Ｎの作業内容をモニタ３３およびスピーカ３２によって報知する。そして作業者によって、第２トルクレンチ２４Ｂを用いた手作業が行われる。作業支援装置２０は、第２トルクレンチ２４Ｂを用いた作業が終了したことを判断すると、工程Ｎ＋１に関する動作を行う。

工程Ｎ＋１では、制御手段３７から動作指令として起動指令が機械装置２３に与えられて、機械作業が開始される。作業支援装置２０は、工程Ｎ＋１の完了条件が「０」であるので、工程Ｎ＋１では、機械装置２３の機械作業の終了を待たずに、工程Ｎ＋２の作業内容をモニタ３３およびスピーカ３２によって報知する。そして機械装置２３の作業の終了にかかわらずに、手作業の進捗状況に基づいて、工程Ｎ＋３と、工程Ｎ＋４の作業をそれぞれ順に報知する。作業支援装置２０は、工程Ｎ＋４の完了条件が「１０」であるので、工程Ｎ＋４では手作業および機械装置２３の機械作業の両方が終了したことを判断すると、工程Ｎ＋５の作業内容を報知する。なお、工程Ｎ＋４では、機械装置２３による動作プログラムの実行が一通り終了したことを示す信号２３Ａが、機械装置２３から与えられて、その信号２３Ａを作業支援装置２０が検出する。これによって作業支援装置２０は、工程Ｎ＋４において、第３作業確認機器の作業が終了したことを判断する。

このように制御手段３７は、並行期間における各工程の終了をそれぞれ判断するので、作業者による手作業と、機械装置による機械作業とが並列に行われる場合であっても、互いの作業に同期または非同期させて、手作業工程と機械工程との終了をそれぞれ判断することができる。

これによって作業者による手作業と、機械装置による機械作業とが並行して行われる並行期間を設けることができ、さらに作業時間を短縮させることができる。また工程Ｎ＋４で、スキップ条件を設けることによって、機械工程が終わらないうちに、工程Ｎ＋５の作業内容を報知することがなく、手作業工程のみが先に進むという不具合を防ぐことができる。言い換えると、工程Ｎ＋５では、機械装置２２，２３と手作業との同期を図ることができる。またスキップ条件を設けることによって、組立て順に自由度を与えることができ、作業者の好みに合わせて工程を進めることができる。

図６は、機械装置の正常・異常の状態における工程の分岐を示す図である。また表５は、図６に示す分岐が行われる場合の進捗監視用データベースの一部を示す表である。機械装置２２，２３は、工具破損などの何らかの理由で作業が正常に遂行されない場合がある。このような場合に、作業者にそれを補うための臨時作業を指示する必要がある。本実施の形態では、機械作業検出手段３６は、機械装置２２，２３の異常状態を検出可能に形成され、制御手段３７は、機械作業検出手段３６によって機械装置２２，２３の異常状態が検出されると、報知すべき作業内容を変更する。本実施の形態では、表５に示すように、工程Ｍで、異常状態が入力された場合とそうでない場合とで、作業内容を変更して報知するといった分岐処理を施している。異常状態としては、設備の故障、部品の損傷、過剰負荷および動力供給停止などの状態である。また異常状態は、入力手段３４によって作業者から入力されてもよい。

図６および表５に示すように、工程Ｍでは、機械装置２２，２３から与えられる情報によって次に報知する工程が分岐する。作業支援装置２０は、工程Ｍの完了条件が「１０」であるので、工程Ｍでは手作業および機械装置２３の機械作業の両方が終了したことを判断すると、工程Ｍ＋１に進む。作業支援装置２０は、工程Ｍ＋１のスキップ条件が「３」であるので、機械装置２３の機械作業における実施結果が正常であれば（すなわち、機械装置２３の作業実施回数が「１２」であれば）、工程Ｍ＋１の作業内容を報知せずに工程Ｍ＋２に進む。逆に、機械装置２３の機械作業における実施結果が異常であれば（すなわち、機械装置２３の作業実施回数が「１２」でなければ）、作業支援装置２０は工程Ｍ＋１の作業内容を報知する。同様に、工程Ｍ＋２、工程Ｍ＋３でも工程Ｍ＋１と同じスキップ条件が設定されているため、作業支援装置２０は、機械装置２３の機械作業における実施結果が正常であれば、工程Ｍ＋２、工程Ｍ＋３の作業内容を報知せずに工程Ｍ＋４に進み、機械装置２３の機械作業における実施結果が異常であれば、工程Ｍ＋２、工程Ｍ＋３の作業内容をそれぞれ順に報知する。

なお、表５において、機械装置２３が出力する作業実施信号２３は２種類ある。工程Ｍでは、機械装置２３による動作プログラムの実行が一通り終了したことを示す信号２３Ａが、機械装置２３から与えられて、その信号２３Ａを作業支援装置２０が検出する。これによって作業支援装置２０は、工程Ｍにおいて、第３作業確認機器の作業が終了したことを判断する。また工程Ｍ＋１、工程Ｍ＋２、工程Ｍ＋３では、機械装置２３の作業で実施された作業実施回数を示す信号２３Ｂが、機械装置２３から与えられて、その信号２３Ｂを作業支援装置２０が検出する。これによって作業支援装置２０は、工程Ｍ＋１、工程Ｍ＋２、工程Ｍ＋３で、機械装置２３における作業回数が、所定の回数行われた
か否かを判断することができる。

このように機械装置２２，２３から与えられる状態を示す信号に基づいて、その結果によって、後の工程を分岐させる。本実施の形態では、機械作業が正常に行われた場合と、機械作業に異常があった場合とで、作業者に報知する作業内容を変更する。作業者は、機械作業に異常があった場合に、異常に応じて報知される情報を確認することによって、異常を容易に判断することができる。また制御手段３７が異常状態を解消するための作業内容を報知することによって、機械装置２２，２３に代わって作業者が機械装置２２，２３の担うべき作業を代わりに行うことができる。またたとえば作業者は、作業管理者の助けを借りずに、異常状態を円滑に解消することができる。

また、前記入力手段３４は、支援動作を中断する中断指示と、支援動作を戻して再開する戻り指示とについて、作業者が入力可能に構成される。制御手段３７は、前記入力手段３４に入力される中断指示に基づいて、モニタ３３およびスピーカ３２による情報の報知と、機械装置２２，２３による動作とを中断させる。また制御手段３７は、前記入力手段３４に入力される戻り指示に基づいて、作業者によって選択された予め定める工程数分戻って、モニタ３３およびスピーカ３２による情報の報知と、機械装置による動作とを再開する。

作業者からの中断指示に基づいて、制御手段３７がモニタ３３、スピーカ３２と機械装置２２，２３との制御を中断することによって、設備の故障や部品損傷などの不慮の事態が発生して作業が中断した状態でも、支援動作だけが進行することを防ぐことができる。また、作業者からの戻り指示に基づいて、制御手段３７は、予め定められる工程分以前に戻って、モニタ３３と、スピーカ３２と機械装置２２，２３との制御を開始する。これによって不慮の事態が生じて、作業者支援装置による支援動作を中断した状態から回復したときに、不慮の事態が生じる前の工程から、作業内容の報知と、機械装置への動作指令を再開することができ、作業者が容易に作業を再開することができる。なお、中断指示および戻り指示は、機械装置２２，２３から与えられてもよい。これによって異常があった場合の支援動作の中断および再開を素早く行うことができる。

たとえば図４のステップｓ１３に示すように、作業者が入力手段３４から中断指示を入力した後、再報知する工程の番号を入力手段３４から入力する。この場合、制御手段３７は、作業者によって選択された工程の作業内容を報知可能である場合には、注目する工程Ｉを作業者が選択した工程Ｋとし、ステップｓ２に進んで、作業支援動作を再開する。

表６は、工程毎の再開条件の一例を示す表である。進捗監視用データベースには、さらに、作業内容の再報知を可能か否かを判断するための再開条件が工程毎に設定される。再開条件は、設備の故障や部品損傷などの不慮の事故が発生した場合に、予め定める工程分以前に戻った場合に、その工程の作業内容が再報知可能か否かを示す情報である。

たとえば表６に記載される再開条件が「１」であれば、その工程における作業内容の報知が可能に設定される。また再開条件が「−２」であれば、その工程では、作業内容の報知が不可能に設定される。また再開条件「−１」であれば、その工程を跨いで、その工程よりも前の工程において、作業内容の報知が不可能に設定される。

図７は、表６において異常があった場合に報知可能な工程の作業内容を示す図である。工程３に達する前には、工程１および工程２の作業内容を再報知可能であるが、工程３を終えた後では、工程１および工程２の作業内容を再報知することができないように設定される。

このように再開条件が設定されることによって、各工程の作業内容を再報知する場合、作業工程によってはやり直しが許されないものや、一連の作業の途中からは報知を再開できない場合についても、予め設定することができ、後戻りできない作業工程についての再報知を防ぐことによって、利便性を向上することができる。

なお、以上のような本実施の形態は、本発明の一例であり、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、作業対象物２１の組立て作業に適用したが、他の作業、たとえば検査作業などにも適用することができる。また報知手段として、スピーカ３２とモニタ３３とが併用して用いられる場合について説明したが、いずれか一方のみが用いられる場合も含む。また、手作業器具としてトルクレンチを示したが、実施完了信号が出力可能であれば他の手作業器具であっても、適用可能である。たとえばインパクトレンチ、電動ドライバー、電動ドリル、エアー噴射器具、デジタルノギス、テスターなどにも適用可能である。同様に、機械装置２２，２３としてナットランナ装置２３と、組立て装置２２とを示したが、予め定めるプログラムで動作すれば、他の装置であってもよい。また手作業器具に新たにセンサをつけることによって、手作業状態検出手段としてもよい。

本発明の実施の一形態である作業支援装置２０が設けられる作業現場１０を示す斜視図である。 作業支援装置２０の構成を示すブロック図である。 モニタ３３の表示例を示す図である。 制御手段３７による支援動作を示すフローチャートである。 機械装置による作業と、手作業による作業が並列して行われる場合の工程の流れを示す図である。 機械装置の正常・異常の状態における工程の流れを示す図である。 異常があった場合に報知可能な工程の作業内容を示す図である。

符号の説明

２０ 作業支援装置
２１ 作業対象物
２２ 組立て装置
２３ ナットランナ装置
２４ 手作業器具
３１ 記憶手段
３２ スピーカ
３３ モニタ
３４ 入力手段
３５ 手作業状態検出手段
３６ 機械状態検出手段
３７ 制御手段

Claims (10)

1. 予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置であって、
   各工程の順序と各工程の作業内容とを関連させて記憶する記憶手段と、
   少なくとも手作業工程の進捗状態を検出するための検出手段と、
   各工程の作業内容を報知する報知手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて手作業工程の進捗状態を判断し、その進捗状態に応じた作業内容を記憶手段から読出し、読出した作業内容を前記報知手段に報知させるとともに、判断した手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与える制御手段とを含むことを特徴とする作業支援装置。
2. 前記検出手段は、
   作業者が手作業工程で用いる手作業器具に接続されて、手作業器具の状態を検出する手作業状態検出手段と、
   前記機械装置に接続されて、機械装置の状態を検出する機械状態検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の作業支援装置。
3. 前記制御手段は、前記手作業器具の状態と、前記機械装置の状態とがそれぞれ予め定める条件を満たすことを判断して、手作業工程と機械工程とが並行して行われる並行期間における各工程の終了を判断することを特徴とする請求項２記載の作業支援装置。
4. 前記検出手段は、前記機械装置の異常状態を検出可能に形成され、
   前記制御手段は、前記検出手段によって前記機械装置の異常状態が検出されると、異常状態に対応した作業内容を報知させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の作業支援装置。
5. 支援動作を中断する中断指示が作業者から入力される入力手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記入力手段に入力される中断指示に基づいて、前記報知手段による情報の報知と、前記機械装置の制御とを中断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の作業支援装置。
6. 以前に支援した支援動作を再開すべき工程が指定される戻り指示が作業者から入力される入力手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記入力手段に入力される戻り指示に基づいて、指定される工程から、前記報知手段による情報の報知と、前記機械装置の制御とを再開することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の作業支援装置。
7. 前記記憶手段は、各工程に予め設定される設定時間をそれぞれ記憶し、
   前記制御手段は、工程を開始してから前記設定時間を超えたことを判断すると、そのことを前記報知手段によって報知させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の作業支援装置。
8. 前記制御手段は、工程毎の終了時間を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の作業支援装置。
9. 予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置であって、
   少なくとも手作業工程の進捗状態を検出するための検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて手作業工程の進捗状態を判断し、判断した手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与える制御手段とを含むことを特徴とする作業支援装置。
10. 予め定める動作プログラムで動作する機械装置による機械工程と、作業者の手作業による手作業工程とを含む複数の工程を、手作業とともに前記機械装置を用いて行う作業者を支援する作業支援装置の作業支援方法であって、
    手作業工程の進捗状態を判断した後、
    手作業工程の進捗状態に応じた作業内容を作業者に報知するとともに、
    手作業工程の進捗状態に応じて前記機械装置に動作指令を与えることを特徴とする作業支援方法。

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