JP2017109289A - 生産装置モジュール、および生産装置ライン - Google Patents

Abstract

【課題】生産装置モジュール間の不要な振動伝達を低減し、生産装置モジュールの設置効率およびそれによって構成される生産ライン（製造設備）の生産効率を向上できるようにする。
【解決手段】生産装置モジュールのベース４００上に、ワーク１１２に対して組立操作を行う組立ヘッド４０２と、組立ヘッド４０２によって組立操作が行われたワーク１１２を後段の生産装置モジュールに対して搬送する搬送装置１１４と、を搭載する。搬送装置１１４は、その搬送始点側が基台に固定され、かつ、搬送装置１１４の搬送終点側が後段の生産装置モジュールのベース上に進入するよう、ベース４００外部に突出して配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数、配列されて生産装置ラインを構成する生産装置モジュール、およびその生産装置モジュールを配列することにより構成された生産装置ラインに関する。

従来より、種々の物品、工業製品の製造現場で、生産装置を複数、例えば直列的に配列して構成された製造設備が知られている。この種の生産装置ラインにおいて、１つの工程を担当する生産装置は、モジュール（あるいはセル、ステーション）などと呼ばれることがある。

生産装置モジュールは、例えばワーク操作を行うロボットハンドやグリッパのような把持装置、作業台を含む。また、把持装置、作業台、またその上のワークなどの相対位置関係を制御するために、いわゆる多軸構成のロボットや、直交（Ｘ、Ｙ、Ｚ）ステージ（直交ロボット）などが設けられる。 多数の生産装置モジュールを配列する場合、前段の工程から後段の後段に、ワークを移送（搬送）する手段が必要になる。このために、生産装置モジュールの間に、ワークの受渡に使用する搬送装置を挟んで配置する構成が知られている。

従来のこの種の搬送装置は、例えば生産装置モジュール間に配置空間を必要とし、また、各モジュールに搬送装置を装着するための装着部が必要であり、生産設備を設置空間の利用効率が低下する問題がある。また、多くの場合、搬送装置を介して前段と後段の生産装置モジュールがリジッドに結合されるため、モジュール間で振動が伝達され、各工程のモジュールの組付けプロセスの精度に影響を与える可能性があった。

上記の振動伝達の問題に鑑み、従来より搬送装置をロボットセルの間に配置する構成において、搬送装置間の干渉を回避するための構成が提案されている（例えば下記の特許文献１）。

特開２００１−２１９３３５号公報

ところが、特許文献１で提案されている構成では、生産装置モジュール間に搬送装置を配置する構成があい変らず採用されており、生産ライン（生産装置ライン）の全長が長大になりがちな問題は解決できていない。また、特許文献１では、ワークの加工部とワークの受渡位置が同じであって、隣接モジュールが加工中の場合、ワークを保持した搬送装置を隣接モジュールに進入させことができない。このため、ある生産装置モジュールについてワーク操作と搬送工程を並列に実行することができず、生産ラインのスループット向上を阻害する問題がある。

そこで、本発明の課題は、上記の諸問題に鑑み、生産装置モジュール間の不要な振動伝達を低減し、生産装置モジュールの設置効率およびそれによって構成される生産ライン（製造設備）の生産効率を向上できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明では、生産ラインを構成する生産装置モジュールにおいて、ワークに対して組立操作を行うワーク操作部と、前記ワーク操作部によって組立操作が行われたワークを後段の生産装置モジュールに対して搬送する搬送装置と、前記ワーク操作部と、前記搬送装置と、を搭載する基台と、を備え、前記搬送装置の搬送始点側が前記基台に固定され、かつ、前記搬送装置の搬送終点側が前記後段の生産装置モジュールの基台の上部に進入するよう前記基台の外部に突出して配置された構成を採用した。

上記構成によれば、生産装置モジュールの基台から突出した搬送装置を後段の生産装置モジュールの基台上のワーク授受空間に進入、収容されるよう、前段、後段の生産装置モジュールを直列配置し、生産ラインを構成することができる。従って、生産装置モジュール間の不要な振動伝達を低減し、各モジュールの組み立て工程の精度を向上することができる。また、生産装置モジュールの設置効率およびそれによって構成される生産ライン（製造設備）の生産効率を大きく向上させることができる。

本発明を採用した生産装置モジュールの構成例を示した斜視図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成、およびモジュール間のワーク搬送の様子を示した側面図である。 図１の生産装置モジュールの制御系の構成を示したブロック図である。 図１の生産装置モジュール間におけるワーク搬送制御の流れを示したフローチャート図である。 図１の生産装置モジュールを複数台配列して成る生産装置ラインの構成を示した斜視図である。

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

＜実施例１＞
図１は、本発明を採用した生産装置モジュール１０１の構成の一例を示している。生産装置モジュール１０１は「組立てロボットセル」などの名称の製品として提供されることがある。

生産装置モジュール１０１はベース４００上に、ワーク１１２に対する組立操作を行うワーク操作部を配置して構成される。このワーク操作部は、垂直あるいはパラレル構成などの多軸多関節ロボットから構成する場合もあるが、本実施例では、ＸＹテーブル４２３や、およびＸＹテーブル４２３により支持された組立ハンド１０７、移載ハンド１１５のような把持装置から構成される。

生産装置モジュール１０１の制御に用いられる直交座標系の３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）をどのように取るかは任意であるが、図１では同図左側に示すようにこの直交座標系の３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が取られている。ベース４００の上面は、このＸ、Ｙ軸と平行な姿勢で、下部の支柱１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆによって設置床面上に設置される。

ＸＹテーブル４２３は、主としてＸテーブル１０６、Ｙテーブル１０５から構成され、例えばＸＹテーブル駆動部１０５１に収容された駆動回路によって駆動される。ＸＹテーブル４２３は、例えば支柱１１３ａ、１１３ｂを介して、ベース４００の上方のベース４００と平行なＸＹ平面内で、組立ハンド１０７、移載ハンド１１５の位置を制御するよう動作する。

上記のＸテーブル１０６（あるいは後述の１１６）、Ｙテーブル１０５は、直線状のガイド部材上で、移送を目的とする部材を支持するスライダ部を直動させ、所定の各座標軸上の座標位置に位置決めする構造を有する。なお、この種の、いわゆる直交ロボットを構成するＸＹテーブルは、ＸＹステージなどと呼ばれることもあるが、便宜上、本実施例では、ＸＹテーブル、Ｘ（Ｙ）テーブル、のような用語を用いる。

Ｘテーブル１０６は、Ｙテーブル１０５のＹスライダ１０５２によって支持され、そのＹ座標上の位置が決定される。Ｘテーブル１０６は、Ｘスライダ４０１を介して組立ヘッド４０２を支持し、この組立ヘッド４０２を介して、組立ヘッド４０２に搭載された組立ハンド１０７、移載ハンド１１５のＸ座標上の位置を決定する。なお、生産装置モジュール１０１に実行させる工程によっては、組立ヘッド４０２上には、ワーク操作部の一部として、例えば電動ドライバのような工具などが配置される場合もある。

なお、組立ハンド１０７、移載ハンド１１５を搭載する組立ヘッド４０２と、ＸＹテーブル４２３の間に、組立ヘッド４０２を昇降させるためにＺ軸昇降手段を配置する場合がある。この場合には、作業台１０９側を昇降させるのではなく、組立ヘッド４０２をＺ軸方向に昇降させて、作業台１０９上のワーク（１１２）と組立ヘッド４０２の位置関係を制御する。

これに対して、本実施例では、組立ヘッド４０２、およびＸＹテーブル４２３の間にはＺ軸昇降手段を設けておらず、ベース４００からＸＹテーブル４２３により懸架された組立ヘッド４０２までのＺ軸方向の高さは固定である。そして、本実施例では、作業台１０９と組立ヘッド４０２の相対位置は、作業台１０９をＺ軸昇降装置４０５、およびスライダ１０８を介して昇降させることにより作業台１０９を下方から組立ヘッド４０２に近接、離間させることによって調節する。

このように、本実施例では、ワーク操作部である組立ハンド１０７、移載ハンド１１５と、作業台１０９の相対位置の調節に必要なＺ軸方向の昇降を組立ヘッド４０２の昇降ではなく、下方から作業台１０９を昇降させることによって実現する。

これにより、ＸＹテーブル４２３によって懸架する部材からＺ軸昇降装置を除き、ＸＹテーブル４２３の懸架する総重量を低減できる。これにより、それ自体位置姿勢を制御する必要があり、組立ヘッド４０２の位置を正確に制御しなければならないＸＹテーブル４２３の強度、剛性に関する設計条件を緩和できる。このため、例えば支柱１１３ａ、１１３ｂより上の構造を軽量化、簡略化できるようになる。また、同じＸＹテーブル４２３の強度、剛性において、動作時の振動や騒音を低減できる可能性があり、組立ハンド１０７、移載ハンド１１５の位置制御の精度を向上できる利点がある。

ワーク操作の対象であるワーク１１２は作業台１０９上に載置されて組立操作を受ける。作業台１０９は、ワーク１１２に組立部品１１１を組み付けるために、ワーク１１２を載置し、位置決め及び保持するユニットである。組立ハンド１０７により保持された組立部品１１１などがワーク１１２に組み付けられ、作業台１０９の上で半完成ないし完成アセンブリに近付いていく。

組立ハンド１０７は、詳細不図示の供給装置から供給される組立部品１１１を保持し、下方から上昇させた作業台１０９上のワーク１１２に対して組立部品１１１を組み付ける。

なお、この生産装置モジュールの工程でワーク１１２に組み付ける組立部品１１１を供給するための供給ユニット（不図示）は、例えば図１中、右方のベース４００に配置することができる。例えば、供給ユニットは、Ｚ軸昇降装置（不図示）によって昇降可能なトレイを有し、組立ハンド１０７の近傍まで上昇させることができるよう構成される。供給ユニットのトレイ上には例えば複数の、ないし異なる組立部品（１１１）を配列しておくことができる。組立ハンド１０７で特定の組立部品１１１を把持させる時、組立ハンド１０７がその組立部品１１１にアクセスできる高さまで供給ユニットのトレイを上昇させる。また、その際の組立ハンド１０７のＸＹ座標位置は、ＸＹテーブル４２３によって制御される。組立部品１１１を把持させた後、組立ハンド１０７は、ＸＹテーブル４２３によって作業台１０９上の組立位置に移動させる。

一方、組み付けを受けるワーク１１２は、後に詳述する授受制御によって、移載ハンド１１５が作業台１０９上の所定位置に載置、固定される。ワーク１１２はワーク保持部１１０によって作業台１０９上の所定位置に位置決め、固定される。ワーク保持部１１０は、例えば詳細不図示のソレノイドやスプリングなどの付勢力を用いてワーク１１２を固定、あるいは開放可能な位置決め固定片などによって構成される。

組立部品１１１を把持した組立ハンド１０７に対して、作業台１０９をＺ軸昇降装置４０５、およびスライダ１０８を介して上昇させて作業台１０９上のワーク１１２に対して組立部品１１１を組み付ける。この時の、ＸＹ軸方向の組み付け位置は、ＸＹテーブル４２３によって制御される。１つの生産装置モジュールでは、ワーク１１２に対して１ないし数（サブ）工程分の組立操作を行なわせる。例えば、１つの生産装置モジュールは、ワーク１１２に対して１ないし数個の組立部品１１１を組み付けるよう、構成することができる。

本実施例では、図１の生産装置モジュール１０１の工程が終了すると、作業台１０９を搬送装置１１４によって図１のＸ方向に配列された後段（次段）生産装置モジュールに搬入する。

図１３は、図１の生産装置モジュール１０１、および生産装置モジュール１０１とほぼ同一構成を有する生産装置モジュール２０１、３０１（…）を製造工程の順で直列的に連結して成る生産ライン（生産装置ライン）を例示している。各々の生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）は、ベース４００外への搬送装置１１４の突出部位を、後段モジュールの授受空間５００に収容するよう直列的に順次、連結されている。なお、図１では、ベース４００の下部の支柱１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆの下方の部位の図示を省略している。しかしながら、図１の支柱１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆの部位は、例えば図１３のように各モジュールの下部フレーム１１３０の部分を構成するものであってよい。

生産装置モジュール１０１のワーク１１２を搭載した作業台１０９は、搬送装置１１４によって、後段モジュール（２０１）の授受空間５００に送り込むことができる。そして、この授受空間５００内で、引き渡し側である生産装置モジュール１０１側のＺ軸昇降装置４０５、スライダ１０８によって作業台１０９を上昇させ、ワーク１１２を後段モジュール（２０１）の移載ハンド（１１５）に引き渡す。

このように、本実施例の特定の生産装置モジュールの作業台１０９は、その生産装置モジュールの生産工程で利用される作業台であるとともに、後段の生産装置モジュールへの搬送およびワーク授受手段の一部を構成する。また、作業台１０９を昇降させるＺ軸昇降装置４０５、スライダ１０８は、その生産装置モジュールの工程で必要な作業台１０９の昇降手段であるとともに、後段モジュールへのワーク引き渡しの際に作業台１０９を昇降させる昇降手段を兼ねている。

このように、本実施例では、作業台１０９は、図１の生産装置モジュール１０１の組立ヘッド４０２に対する位置決め、および、後段の生産装置モジュールの移載ハンド１１５へのワーク授受、の２つの目的でＺ軸方向に昇降できる必要がある。そこで、本実施例では、例えば次のような構造を採用している。

作業台１０９は、支持部１０９ａ、ガイド部４０４を介して搬送装置１１４により支持される。作業台１０９が、搬送装置１１４で移動され、Ｘ軸方向に関する移動範囲内のどこに位置していても、作業台１０９を昇降させることができるよう、搬送装置１１４とほぼ同じ長さを有するスライダ１０８が配置してある。スライダ１０８は、図示のような断面形状に例えばプレス成形などによって構成された、上部平面が低摩擦特性を有する金属板などから構成される。スライダ１０８は、詳細不図示の例えばレールのような支持手段によって、ベース４００のＸＹ平面に対して平行を保ったままＺ軸方向に昇降可能に支持される。

そして、例えばベース４００の下面などに配置したＺ軸昇降装置４０５によりスライダ１０８の上面高を任意に制御することができる。Ｚ軸昇降装置４０５は、モータなどの駆動力によって、例えばラック＆ピニオンのような駆動系を介してスライダ１０８を昇降させることができるよう構成される。

一方、作業台１０９は、支持部１０９ａを介してガイド部４０４にＺ軸（上下）方向に昇降自在に支持されている。ガイド部４０４は、例えば詳細不図示のガイドレールなどを介して作業台１０９の支持部１０９ａをＺ軸に摺動自在に支持する構造である。作業台１０９の支持部１０９ａを支持する。

ガイド部４０４は、搬送装置１１４を構成するＸテーブル１１６によってＸ軸方向に移動させ、Ｘテーブル１１６の長さにほぼ相当する範囲内において、所望のＸ軸座標を占めるよう位置決めすることができる。Ｘテーブル１１６は、例えば図１奥側に配置された駆動部４０３によって、ガイド部４０４を移動させる。駆動部４０３と、ガイド部４０４の間の駆動系の構成は任意であり、この駆動系はラック＆ピニオン、ボールねじ、コッグドベルト＆ホイールなど任意の方式で構成することができる。

上記構成において、作業台１０９の支持部１０９ａをＸテーブル１１６によってＸ軸方向に移動する時、支持部１０９ａはスライダ１０８の上面を滑走しつつ移動する。支持部１０９ａ、従って作業台１０９がＸ軸方向のいずれの位置に移動されていても、Ｚ軸昇降装置４０５によってスライダ１０８のＺ軸方向の高さを制御することにより、作業台１０９の昇降位置を決定することができる。このような構成により、スライダ１０８により下方から支持された作業台１０９、また、それによって載置されたワーク１１２のＺ軸方向の高さを任意に選ぶことができる。

さて、搬送装置１１４は、上記のＸテーブル１１６と、このＸテーブル１１６を支持する固定部４２１を備えている。本実施例の搬送装置１１４は、作業台１０９を生産装置モジュール１０１の主工程の作業位置（例えば図１の位置）から、後段の生産装置モジュールに搬入し、引き渡すために用いられる。

搬送装置１１４は、図示のようにその搬送始点側（図１の左奥側）がベース４００に固定され、かつ、その搬送終点側（図１の右手前側）が後段の生産装置モジュールのベース上に進入するようベース４００の外部に突出して配置される。

Ｘテーブル１１６を支持する固定部４２１は、図１のようにベース４００に対してネジ止めなどの手段によって固定される。これにより、Ｘテーブル１１６がベース４００に対して固定的に装着される。また、Ｘテーブル１１６は、固定部４２１によって、図１の右手前側に配置される（図１では不図示の）後段の生産装置モジュールのベース上に進入するよう、ベース４００から突出した状態で固定されている。

また、搬送装置１１４が、ベース４００上に占める、Ｘ軸方向の範囲は、ベース４００のＸ軸方向の半分（１／２）の寸法以内とする。そして、搬送装置１１４のＸ軸方向に関して後方の領域には、前段生産装置モジュールの搬送装置１１４で搬入されたワーク１１２を授受するためのワーク授受空間５００（図１）が画成される。

即ち、図１の生産装置モジュール１０１においては、左奥側に同様の構成を有する生産装置モジュールを配設した場合、その後段の生産装置モジュールの搬送装置が、が、ワーク授受空間５００が進入するよう、生産装置モジュール同士が位置決めされる。

なお、本実施例では、後段の生産装置モジュールのワーク授受空間５００に進入させる前段側の搬送装置１１４のベースからの突出部分は、好ましくは後段の生産装置モジュールには固定しない。これにより、例えば搬送装置１１４を介して、前段〜後段の生産装置モジュール間で不要な振動が伝達されなくなるため、各段のモジュールの工程の精度を向上することができる。

図１３に示した生産ライン（生産装置ライン）では、生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）は、製造工程の順で直列的に連結して構成されている。この例では、製造工程の後段は、図の右方に相当し、各モジュールの工程を終了したワークないしアセンブリは、生産装置モジュール１０１、２０１、そして３０１へと順次引き渡される。

図１３のように生産ラインを組み上げた状態では、生産装置モジュール１０１、２０１の搬送装置１１４、２１４は、それぞれ後段（図の右方）生産装置モジュール２０１、３０１のワーク授受空間５００の部分に収容される。

上記のような構成により、例えば図１の作業位置では、Ｚ軸昇降装置４０５によってスライダ１０８を上昇させ、作業台１０９上のワーク１１２に対して組立ハンド１０７によるワーク操作を作用させることができる。

例えば、作業台１０９上のワーク１１２に対して、組立ハンド１０７によって、組立部品１１１を組み付けることができる。この時、ワーク１１２と、組立部品１１１の相対位置は、ＸおよびＹ軸方向に関してはＸＹテーブル４２３のスライダ（４０１、１０５２）の駆動制御により調節される。一方、Ｚ軸方向に関しては、Ｚ軸昇降装置４０５でスライダ１０８を昇降させることにより、作業台１０９のＺ軸方向の高さを調節することにより、作業台１０９と組立ヘッド４０２のＺ軸方向に関する相対位置を調節することができる。

一方、生産装置モジュール１０１での工程が終了した場合は、搬送装置１１４のＸテーブル１１６によって、作業台１０９を搬送終点側（図１の右手前側）に搬送させる。この時、作業台１０９の支持部１０９ａは、スライダ１０８の上面を滑走しつつ移動する。これにより、ワーク１１２を搭載した作業台１０９が生産装置モジュール１０１のベース４００の外側に搬出される。

上述のように、搬送装置１１４の搬送終点側（図１の右手前側）は生産装置モジュール１０１のベース４００から突出して配置されている。これにより、ワーク１１２を搭載した作業台１０９を後段の生産装置モジュールのベース（４００）上の領域まで搬入することができる。

この状態で、生産装置モジュール１０１のＺ軸昇降装置４０５によってスライダ１０８を上昇させれば、作業台１０９を後段の生産装置モジュールの移載ハンド（１１５）に近接させ、この後段の移載ハンド（１１５）に対して授受することができる。

以上のように、本実施例では、搬送装置１１４を、その搬送始点側が生産装置モジュール１０１のベース４００に固定され、かつ、その搬送終点側が後段の生産装置モジュールのベース上に進入するようベース４００の外部に突出して配置する。このような構成によれば、生産装置モジュール間に何らかの搬送装置を配置する必要がなくなる。このため、搬送装置で発生する振動がその両側のいずれの生産装置モジュールにも伝達されてしまう問題がなく、また、搬送装置を介して組立操作の精度などに影響する振動が生産装置モジュール間で伝達されてしまう問題がない。

また、本実施例の生産装置モジュール１０１のベース４００上には、前段の搬送装置１１４の突出部位を収容するための授受空間５００内が画成されている。このため、搬送装置１１４が前段の生産装置モジュールから突出した部位を後段の生産装置モジュールの授受空間５００内に収容できる。従って、前段、後段の各ベース（４００）の部位を可能な限り近接した位置関係で隣接するよう、各段（各工程）の生産装置モジュールを隣接配置できる。これにより、生産装置ラインの全長を短縮できる可能性があり、生産設備の設置スペースの空間利用効率を著しく向上することができる。

ここで、図１１に図１の生産装置モジュールの制御装置６００の構成例を示す。同、図に示すように、制御装置６００は、ＣＰＵ６０１（演算部）、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、ＨＤＤ６０４、各種のインタフェース（６０５〜６０８）を備えている。

ＣＰＵ６０１には、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、ＨＤＤ６０４、および各種インタフェース６０５、６０７、６０８が接続される。ＲＯＭ６０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムが格納される。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１の演算処理結果を一時的に記憶する記憶装置である。

ＨＤＤ６０４は、この種の生産装置モジュールでは必須ではないが、配置した場合は、ＨＤＤ６０４はＣＰＵ６０１の演算処理結果である各種のデータ等を記憶する記憶部を構成する。また、ＨＤＤ６０４には、ＣＰＵ６０１に各種演算処理を実行させるためのプログラムを記録したファイルを格納することができる。ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２ないしＨＤＤ６０４に記録（格納）されたプログラムに基づいて後述の生産制御手順を実行する。

次に上記の生産装置モジュールを用いて構成された生産ラインにおける生産処理につき説明する。以下では、図１３のように生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）を直列的に配置して構成された生産ラインを例示する。

図２〜図１０は、生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）を連結して構成された生産ラインを示している。これら各図の図示の方向は、図１のＹ軸の矢印方向に相当し、各モジュールは各図の左から生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）である。また、図２〜図１０において、生産装置モジュール２０１、３０１は、既に図１で生産装置モジュール１０１のものとして説明済みものと同じ構成部材を含む。これらのうちモジュールを特定する必要がある構成部材については、生産装置モジュール１０１で説明済みの構成部材の参照符号の１００番台の数字にそれぞれ１、２、３の数字を用いるか、または参照符号にａ、ｂ、ｃのアルファベットを後置して区別する。

例えば、生産装置モジュール２０１、３０１で、生産装置モジュール１０１の移載ハンド１１５に相当するのは、それぞれ移載ハンド２１５、３１５である。また、図１の生産装置モジュール１０１において、Ｚ軸昇降装置４０５によって昇降されるスライダ１０８は、図２〜図１０の生産装置モジュール１０１、２０１…では、それぞれ１０８ａ、１０８ｂ…の参照符号を付してある。

図２〜図１０に示すように、生産装置モジュール１０１、２０１、３０１（…）は、それぞれの搬送装置１１４（、２１４…）のベース４００（図１）からの突出部位が、隣りのモジュールのワーク授受空間５００に進入するよう連結されている。

図２の状態は、生産装置モジュール１０１における組立作業が完了したワーク１１２が、当該モジュール（１０１）の作業台１０９に搭載された状態である。上述のように、作業台１０９は、スライダ１０８ａによりＺ軸方向に昇降可能であり、また、図３に示すように、搬送装置１１４によって生産装置モジュール２０１のワーク授受空間５００に進入させることができる。

図３の状態は、生産装置モジュール１０１の搬送装置１１４のＸテーブル１１６ａを矢印方向に駆動し、ワーク１１２を搭載した作業台１０９を生産装置モジュール２０１のワーク授受空間５００に進入させた状態である。

いずれの生産装置モジュールにおいても、ワーク授受空間５００は、その内部ではそのモジュールの工程の組立作業には用いないよう、確保された空間である。このため、例えば生産装置モジュール２０１ではそのモジュールの組立作業が続行中であっても、図３のように生産装置モジュール１０１の作業台１０９を生産装置モジュール２０１のワーク授受空間５００に搬入することができる。このように生産装置モジュール２０１のワーク授受空間５００に作業台１０９を進入させても生産装置モジュール２０１の工程作業に支障を生じることがなく、例えば生産装置モジュール２０１側の受け入れ体制が整うまでその位置で待機させることができる。

続いて、図４に示すように、生産装置モジュール２０１の移載ハンド２１５を用いて、生産装置モジュール１０１〜２０１間でワーク授受作業を行う。ここでは、図４のように、生産装置モジュール２０１のＸＹテーブル（４２３：図１）のＸテーブル１０６ｂに懸架された移載ハンド２１５をＹテーブル１０５ｂで矢印の方向に駆動し、移載ハンド２１５をワーク授受空間５００に移動する。

続いて、図５に示すように生産装置モジュール１０１側のＺ軸昇降装置（４０５）を駆動し、スライダ１０８ａを介して、ガイド部（４０４ａ：図１の４０４）に沿って、作業台１０９をワーク授受空間５００内で矢印のように上昇させる。当然ながら、このＺ軸方向の作業台１０９の高さは、移載ハンド２１５で作業台１０９上のワーク１１２を把持できる高さに制御する。

次に、図６に示すように、移載ハンド２１５がワーク１１２を把持可能な高さで生産装置モジュール１０１側のＺ軸昇降装置（４０５）の駆動を停止させる。そして、生産装置モジュール２０１で移載ハンド２１５が駆動され、移載ハンド２１５によって作業台１０９に搭載されているワーク１１２を把持させる。

このように、本実施例の構成では、ワーク授受空間５００内で、生産装置モジュール２０１のＸＹ軸と、生産装置モジュール１０１の搬送装置１１４のＸＺ軸を近接、ないし交差させることができる。これにより、生産装置モジュール１０１、２０１の間でワーク１１２を授受することができる。

なお、図２〜図１０の図示は、理解を容易にするために、並行的に同時進行させることもできる動作を経時的に並べて示しているに過ぎない。従って、図２〜図１０並行的に実行できる動作は、必要に応じて同時に実行させて構わない。例えば、図３の作業台１０９を生産装置モジュール２０１のベース上のワーク授受空間５００への搬入と、図４の生産装置モジュール２０１の移載ハンド２１５のワーク授受空間５００方向への移動などは、制御上の都合などに応じて同時に進行させてよい。このような制御タイミングの変更などについては、後述の各図においても同様である。

移載ハンド２１５がワーク１１２を把持した後、図７に示すように生産装置モジュール１０１側のＺ軸昇降装置（４０５）を駆動し、スライダ１０８ａを介して、ワーク授受空間５００内で矢印のように下降させる。

続いて、図８に示すように、生産装置モジュール２０１で、ＸＹテーブル（４２３：図１）のＸテーブル１０６ｂに懸架された移載ハンド２１５をＹテーブル１０５ｂを矢印方向に駆動する。これにより、移載ハンド２１５で把持されたワーク１１２が、図示のように、生産装置モジュール２０１の工程の作業位置である作業台２０９の上方に移動する。

その後、図９に示すように、生産装置モジュール２０１でＺ軸昇降装置（４０５）を駆動し、スライダ１０８ｂを介して、ガイド部（４０４ｂ：図１の４０４）に沿って、作業台２０９を矢印のように上昇させる。続いて、生産装置モジュール２０１で移載ハンド２１５の把持を解除する。これにより、図示のようにワーク１１２が生産装置モジュール２０１の作業台２０９上に移載される。なお、移載ハンド２１５の把持解除の際、ほぼ同時のタイミングにおいて、図１に示したワーク保持部１１０のソレノイドなどを制御して、ワーク１１２を作業台２０９上の所定位置に載置、固定する。

続いて、図１０に示すように、生産装置モジュール２０１でＺ軸昇降装置（４０５）を駆動し、スライダ１０８ｂを介して、ガイド部（４０４ｂ：図１の４０４）に沿って、作業台２０９を矢印のように下降させる。

以上のようにして、生産装置モジュール１０１〜２０１間でワーク１１２が授受される。その後、作業台２０９上のワーク１１２に対する生産装置モジュール２０１の工程が開始される。例えば、上述のようにして不図示の供給ユニットから組立ハンド１０７に組立部品１１１が供給され、組立ハンド１０７と作業台２０９の相対位置（および姿勢）を制御することにより、組立部品１１１をワーク１１２に組み付けることができる。その際、生産装置モジュール２０１のＸＹテーブル（４２３）と、Ｚ軸昇降装置（４０５）およびスライダ（１０８ｂ）により、生産装置モジュール２０１の作業空間における組立部品１１１とワーク１１２の相対位置関係が制御される。

なお、図８〜図１０において、生産装置モジュール１０１の作業台１０９は、生産装置モジュール２０１のワーク授受空間５００に進入させたままの状態で図示している。しかしながら、生産装置モジュール１０１側での作業工程の進行に応じて、作業台１０９は、図８〜図１０に示した生産装置モジュール２０１側の動作に並行して生産装置モジュール１０１のベース４００上に復動させてよいのはいうまでもない。

その後、生産装置モジュール２０１での作業工程が終了した後は、上述と同様の動作によって、ワーク１１２を生産装置モジュール２０１から３０１に引き渡すことができる。その場合、作業台２０９を搬送装置２１４のＸテーブル１１６ｂを用いて生産装置モジュール３０１のワーク授受空間５００に進入させる。その後は、作業台２０９をＺ軸昇降装置（４０５：図１）とスライダ１０８ｂによって昇降させ、生産装置モジュール３０１の移載ハンド３１５にワーク１１２を引き渡すことができる。生産装置モジュール３０１では、移載ハンド３１５のＸＹ方向の制御には、Ｘテーブル１０６ｃ、Ｙテーブル１０５ｃが用いられる。生産装置モジュール３０１の作業台３０９の昇降には、Ｚ軸昇降装置（４０５：図１）とスライダ１０８ｃが用いられる。また、生産装置モジュール３０１の搬送装置３１４（図１０）およびそのＸテーブル１１６ｃを用いて後段の生産装置モジュール（不図示）のワーク授受空間５００へ作業台３０９移動させ、ワークを搬入することができる。

図１２は、図１１に示した生産装置モジュールの制御系で実行される生産制御、および生産装置モジュール間のワーク授受制御を示している。

以下では、図１２の左列は、例えば前段側の生産装置モジュールの制御系のＣＰＵ６０１によって制御される生産およびワーク授受制御、に相当するものとして説明する。その場合、同図の右列は、例えば後段側の生産装置モジュールの制御系のＣＰＵ６０１によって制御される生産およびワーク授受制御に相当する。

図１２のステップＳ００は、主に同図右列に示したワーク授受手順に相当する。ステップＳ００では、もし、前段側の生産装置モジュールのさらに前段に他の生産装置モジュールが設置されていれば、その前段モジュールから上述ないし後述のワーク授受制御によってワークを引き取る。あるいは、ステップＳ００では、初期状態のワークを、上述のようにしてワーク供給ユニットから作業台（１０９）に供給してもよい。

ステップＳ１０では、前段側の生産装置モジュールで、上述のワーク組立作業を行わせる。前段側の生産装置モジュールの作業工程が終了すると、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、搬送装置（１１４）のＸステージ（１１６）により、作業台（１０９）を後段側の生産装置モジュールのワーク授受空間（５００）に進入させる。

ステップＳ１２では、図１２の右列に示した後段側の生産装置モジュールとの連携により、ワークの授受（Ｓ００）が行なわれる。左列に示した前段側の生産装置モジュールとの連携は、連携制御ＳＣを介して行う。

この連携制御ＳＣは、例えば、ワーク授受空間（５００）中におけるワーク授受を行う座標、そのタイミングを制御するものである。連携制御ＳＣは、前段側、後段側の生産装置モジュールの間で同期制御信号やコマンドを送受信して行うハンドシェイクにより行うことができる。このような同期制御信号やコマンドは、例えば図１１のインターフェース６０７を介して生産装置モジュールの間で送受信する。また、連携制御ＳＣは、前段側、後段側の生産装置モジュールにそれぞれ配置したカメラなどの撮像装置（不図示）で取得した画像データに対して画像認識などの画像処理を行い、その結果に応じて行うこともできる。このような、いわる視覚系を用いたロボット制御によっても、ワーク授受空間（５００）中におけるワーク授受を行う座標や、タイミングを制御することができる。

上記の連携制御ＳＣを介して、作業台（１０９）上のワーク（１１２）と、後段側の生産装置モジュールの移載ハンド（１１５、２１５）と、の位置関係が制御される。これにより、適当なタイミングで後段側の移載ハンド（１１５、２１５）によりワーク（１１２）を把持する（ステップＳ０１）ことができる。その後、後段側の生産装置モジュールでは、ワーク（１１２）を作業台（２１５）に移動（ステップＳ０２）させ、後段側の生産装置モジュールにおける作業工程（ステップＳ０３）が開始される。

一方、前段側の生産装置モジュールでは、連携制御ＳＣを介して後段側の移載ハンド（１１５、２１５）によるワーク（１１２）把持を確認すると、Ｚ軸昇降装置（４０５）とスライダ（１０８）によって、作業台（１０９）を下降させる（ステップＳ１３）。さらに、必要に応じて搬送装置（１１４）のＸステージ（１１６）により、作業台（１０９）を前段側の生産装置モジュール側に復動（ステップＳ１４）させる。

以上のように、本実施例の生産装置モジュールでは、搬送装置（１１４）は、その搬送始点側がベース（基台：４００）に固定され、かつ、搬送終点側が後段の生産装置モジュールのベース（基台）上に進入するようベースの外部に突出して配置される。また、本実施例の生産装置モジュールでは、前段の生産装置モジュールとの間でワークを授受するためのワーク授受空間（５００）を備える。このワーク授受空間は、ベース（基台）の内側の、前段の生産装置モジュールの搬送装置（１１４）の搬送終点側が進入する位置に画成される。

従って、ベース（４００）から突出した搬送装置（１１４）を後段の生産装置モジュールのワーク授受空間（５００）に進入、収容されるよう、前段、後段の生産装置モジュールを直列配置することにより、生産ラインを構成することができる。

このように、本実施例の生産装置モジュールは、搬送装置（１１４）とワーク授受空間（５００）が前段、後段で相補的な構造を有し、複数の生産装置モジュールを近接ないし密接に直列配置して、生産ラインを構成することができる。本実施例の構成によれば、前段、後段のモジュールの間に搬送装置のための空間を必要としない。従って、生産装置モジュールの設置効率を高め、生産ラインを設置する工場の床面など設置空間の利用効率を大きく向上することができる。

また、本実施例は、後段の生産装置モジュールのワーク授受空間（５００）に進入させる前段側の搬送装置（１１４）のベースからの突出部分を後段の生産装置モジュールに固定しない構成である。このような構成により、例えば搬送装置１１４を介して、前段〜後段の生産装置モジュール間で不要な振動が伝達されなくなるため、各段のモジュールの組み立て工程の精度を向上することができる。

また、本実施例では、後段の生産装置モジュールへのワークの搬入は、前段側の生産装置モジュールの搬送装置（１１４）を利用する。また、ワーク（１１２）の授受は、前段の搬送装置（１１４）が進入する後段モジュールのワーク授受空間（５００）を用い、このワーク授受空間（５００）は、後段モジュールの組み立て作業に用いる空間とは別に独立して画成される。このため、前段から後段モジュールのワーク授受空間（５００）へのワーク（１１２）ないし作業台（１０９）の搬入は、後段モジュールの組み立て作業に影響を与えることなく独立して並行的に実施できる。また、例え、後段モジュールの移載ハンドなどを既にワーク授受空間（５００）に進入させていたとしても、搬送装置（１１４）のZ軸移動位置を適宜選ぶことにより、干渉を確実に回避できる位置を設けることが可能である。

従って、本実施例によれば、後段の生産装置モジュールの組み立て工程が進行中であっても、これに影響することなく、並列的に後段のワーク授受空間（５００）へワークを搭載した作業台（１０９）を搬入することができる。これにより、前段〜後段の生産装置モジュールのワーク授受および組み立て工程のサイクルタイムを短縮でき、生産ライン全体の生産効率を大きく向上することができる。

なお、以上では、ワーク（１１２）および移載ハンド（１１５）や組立ハンド（１０７）のＺ軸方向の相対位置制御は、作業台（１０９）をＺ軸昇降装置（４０５）とスライダ（１０８）によって昇降することにより行う構成を示した。しかしながら、先に触れたように、Ｚ軸昇降手段は、移載ハンド（１１５）や組立ハンド（１０７）を備えた組立ヘッド４０２と、ＸＹテーブル４２３の間に配置してもよい。

また、上記実施例では、ＣＰＵ６０１が実行するプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体はＲＯＭ６０２やＨＤＤ６０４である旨、説明した。しかしながら、上述の制御手順を実現するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、上記のＲＯＭ６０２、ＨＤＤ６０４の他、何らかのＩ／Ｏ方式によって構成された記録ディスクなどを用いることができる。具体例を挙げて説明すると、例えば、プログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどを用いることができる。また、この記録媒体は、ＣＤ（ＤＶＤ）−ＲＯＭ、ＣＤ（ＤＶＤ）−Ｒのような光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカードなどであってもよい。また、また、本実施例の制御を実現するプログラムを、ネットワークインターフェース（不図示）を介して、インターネット（イントラネット）などのネットワークからダウンロードしてＣＰＵ６０１に実行させるようにしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、本実施例の機能が実現されるだけに限定するものではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれてもよい。そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって本実施例の機能が実現される場合も含まれる。本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、本発明の制御は、１以上の機能を実現するハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１、２０１、３０１…生産装置モジュール、１０７…組立ハンド、１０８…スライダ、１０９、２０９…作業台、１１０…ワーク保持手段、１１１…組立部品、１１２…ワーク、１１４、２１４…搬送装置、１１５、２１５…移載ハンド、４００…ベース、４０５…Ｚ軸昇降装置。

Claims (7)

1. ワークに対して組立操作を行うワーク操作部と、
   前記ワーク操作部によって組立操作が行われたワークを後段の生産装置モジュールに対して搬送する搬送装置と、
   前記ワーク操作部と、前記搬送装置と、を搭載する基台と、
   を備え、
   前記搬送装置の搬送始点側が前記基台に固定され、かつ、前記搬送装置の搬送終点側が前記後段の生産装置モジュールの基台の上部に進入するよう前記基台の外部に突出して配置された生産装置モジュール。
2. 請求項１に記載の生産装置モジュールにおいて、前記基台の内側の、前段の生産装置モジュールの前記搬送装置の前記搬送終点側が進入する位置に画成され、前段生産装置モジュールより搬送されたワークを前記ワーク操作部に対して授受するためのワーク授受空間を備えた生産装置モジュール。
3. 請求項２に記載の生産装置モジュールにおいて、前記ワーク操作部が組立操作を行うワークを載置する作業台が、前記搬送装置によって支持され、前記搬送装置により前記作業台を移送することにより前記作業台を介して前記ワークを前記後段の生産装置モジュールの前記ワーク授受空間の内側に搬送する生産装置モジュール。
4. 請求項３に記載の生産装置モジュールにおいて、前記作業台を前記搬送装置に対して昇降させる昇降装置を備え、前記昇降装置によって、前記ワーク操作部に対する前記作業台の相対位置を位置決めするとともに、前記後段の生産装置モジュールの前記ワーク授受空間の内側においては前記後段の生産装置モジュールの前記ワーク操作部に対する授受の際、前記後段の生産装置モジュールの前記ワーク操作部に対する位置決めを行う生産装置モジュール。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の生産装置モジュールにおいて、前記ワーク操作部が前記基台の上方に配置されたＸＹテーブル、および把持装置を備えた生産装置モジュール。
6. 請求項３に記載の生産装置モジュールにおいて、前記搬送装置が前記作業台を移送するＸテーブルにより構成された生産装置モジュール。
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載の生産装置モジュールが、前段生産装置モジュールの前記搬送装置の搬送終点側が、後段の生産装置モジュールの前記基台の前記ワーク授受空間の内側に進入するように複数、直列的に配置されて構成された生産装置ライン。

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