JP2021186907A

JP2021186907A - フレキシブル生産システム

Info

Publication number: JP2021186907A
Application number: JP2020092231A
Authority: JP
Inventors: 美歩宝珠山; Miho Hojuyama; 信悟富田; Shingo Tomita; 拓人山盛; Takuto Yamamori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】搬送装置に対して加工装置を締結する際の安定性を高める。【解決手段】フレキシブル生産システム１は、ワークを搬送する搬送装置２に対して加工装置３が複数の電磁石１１の電磁力により締結される。複数の電磁石は、搬送装置に対して加工装置が締結されるべき締結期間において少なくとも何れかが通電状態となるように通電状態と非通電状態とが切替えられる。【選択図】図８

Description

本発明は、フレキシブル生産システムに関する。

例えば自動車産業や電機産業等において、多品種少量生産や製品の短寿命化に伴うフレキシブルな生産計画に対応可能とするように、ワークを搬送する搬送装置と、ワークを加工する加工装置とが分離されたフレキシブル生産システムが供されている。高い精度が求められる精密な加工工程では、従来の視覚装置による補正や低精度の位置決めだけでは高い精度を実現することが困難であるので、搬送装置と加工装置とを機械的に締結する必要がある。搬送装置と加工装置とを機械的に締結する構成として、手動でボルト締めして締結する方法やピンを挿入して締結する方法等の幾つかの方法が挙げられるが、そのうちの一つとして、電磁石を用いて締結する方法が考えられる。加工装置側に電磁石を設けることで、搬送装置側に複雑な機構を設けることなく、短時間で且つ作業者の経験に依存せずに搬送装置に対して加工装置を締結することが可能となる。電磁石を用いて締結する方法として、例えば特許文献１には、加工装置同士を締結する構成が開示されている。

特開２００１−２２４０８号公報

しかしながら、一般的に電磁石を長時間連続使用すると、抵抗により発熱して温度上昇することで、出力の低下、内部のコイルの焼損、発火といった危険が生じる。そのため、電磁石を用いる締結は、吸着チャック等の短時間の用途で使用されることが多い。一方、電磁石を用いて搬送装置に対して加工装置を締結する場合には、電磁石を長時間連続使用することが見込まれ、複数の電磁石を定格で連続使用すると、損失の増大が懸念される。又、複数の電磁石をパルス制御する場合に、締結力にばらつきが生じると、安定した締結を行えなくなることも懸念される。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送装置に対して加工装置を締結する際の安定性を高めることができるフレキシブル生産システムを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、ワークを搬送する搬送装置（２）に対して加工装置（３）が複数の電磁石（１１）の電磁力により締結される。複数の電磁石は、搬送装置に対して加工装置が締結されるべき締結期間において少なくとも何れかが通電状態となるように通電状態と非通電状態とが切替えられる。

搬送装置に対して加工装置を締結するための複数の電磁石が、搬送装置に対して加工装置が締結されるべき締結期間において少なくとも何れかが通電状態となるように通電状態と非通電状態とが切替えられる構成とした。締結期間において常時均等な締結力を確保することができる。これにより、搬送装置に対して加工装置を締結する際の安定性を高めることができる。

フレキシブル生産システムの斜視図安全カバーが装着された態様を示す斜視図安全カバーが装着された態様を示す側面図電磁石の配置態様を示す図電磁石の発熱冷却特性を示す図（その１）電磁石の発熱冷却特性を示す図（その２）電磁石の配置態様の具体例を示す図（その１）通電タイミングを示すタイミングチャート（その２）電磁石の配置態様の具体例を示す図（その２）通電タイミングを示すタイミングチャート（その２）電磁石の配置態様の具体例を示す図（その３）通電タイミングを示すタイミングチャート（その３）

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。フレキシブル生産システムは、例えば自動車産業や電機産業等において、多品種少量生産や製品の短寿命化に伴うフレキシブルな生産計画に対応可能な生産システムである。図１に示すように、フレキシブル生産システム１は、ワークを搬送する搬送装置２と、搬送装置２において搬送されるワークを加工する複数の加工装置３とを備える。搬送装置２は、長尺状に形成されており、その長手方向（図１中矢印Ａ方向）がワークの搬送方向となっている。

加工装置３は、台車４と、台車４の前方側上部に固定設置されているロボット５とを備える。ロボット５は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットであり、それぞれアームとして機能するベース、ショルダ、下アーム、第１上アーム、第２上アーム、手首及びフランジを備える。具体的には、ロボット５は、ベースにＺ方向の軸心を持つ第１軸（Ｊ１）を介してショルダが水平方向に回転可能に連結され、ショルダにＹ方向の軸心を持つ第２軸（Ｊ２）を介して上方に延びる下アームの下端部が垂直方向に回転可能に連結され、下アームの先端部にＹ方向の軸心を持つ第３軸（Ｊ３）を介して第１上アームが垂直方向に回転可能に連結されている。第１上アームの先端部にＸ方向の軸心を持つ第４軸（Ｊ４）を介して第２上アームが捻り回転可能に連結され、第２上アームの先端部にＹ方向の軸心を持つ第５軸（Ｊ５）を介して手首が垂直方向に回転可能に連結され、手首にＸ方向の軸心を持つ第６軸（Ｊ６）を介してフランジが捻り回転可能に連結されている。アームの先端となるフランジには、図示は省略するが、エンドエフェクタとも呼ばれるハンドが接続される。ハンドは、例えばワークを保持して移送したり、ワークを加工する工具等が取付けられたりする。ロボット５に設けられている各軸Ｊ１〜Ｊ６には、それぞれに対応して駆動源となるモータが設けられている。

台車４の後方側上部にはハンドル６及び操作パネル７が設けられている。台車４の内部にはロボット５の動作を制御するコントローラが設けられている。台車の下部には車輪８が取付けられている。

図２及び図３に示すように、搬送装置２及び加工装置３には、それぞれ安全を確保するための安全カバー９，１０が装着される。安全カバー９，１０は、ロボット５の駆動範囲が危険源となり得るので、搬送装置２側から加工装置３側又は加工装置３側から搬送装置２側に例えば作業者の手等が侵入するのを防止するために装着される。搬送装置２に対して加工装置３が接続されていないと安全を確保することができないので、搬送装置２に対して加工装置３が接続されていることを確認するための安全確認センサが配置されている。安全確認センサは、例えばＲＦＩＤタイプのセンサである。

搬送装置２において加工装置３に対して対向する部位には、例えば鉄を材料とする金属板が設けられている。加工装置３において搬送装置２に対向する部位である台車４の前面部４ａには、搬送装置２に締結するための電磁石１１が設けられている。具体的に説明すると、図４に示すように、台車４の前面部４ａには、加工装置３の重心Ｇを中心とする真円上に複数の電磁石１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…が設けられている。図４では、台車４の前面部４ａに４個の電磁石１１ａ〜１１ｄが設けられている構成を例示している。

電磁石１１は、図５及び図６に示すように、非通電状態から通電状態に切替わると発熱して温度が上昇し、通電状態から非通電状態に切替わると放熱して温度が下降する。この場合、電磁石１１の発熱冷却特性について説明すると、温度が上昇し始める温度を初期温度とし、温度が下降し始める温度を到達温度とし、初期温度から到達温度に上昇するまでの発熱時間とし、到達温度から初期温度に下降するまでの冷却時間とすると、図５に示す冷却時間が発熱時間よりも短い特性のタイプと、図６に示す冷却時間が発熱時間よりも長い特性のタイプとがある。そのため、加工装置３に設けられる電磁石１１の個数や通電周期は、採用する電磁石１１の発熱冷却特性に応じて決定される。尚、図５及び図６では、温度が直線的に上昇して下降する特性を例示しているが、温度が曲線的に上昇して下降する特性でも良い。

図５に示した冷却時間が発熱時間よりも短い特性のタイプの電磁石１１を採用する場合であれば、例えば図７に示すように、加工装置３の重心Ｇを中心とする真円上に４個の電磁石１１ａ〜１１ｄが設けられ、図８に示すように、搬送装置２に対して加工装置３が締結されるべき締結期間において、それぞれ対角の関係にある電磁石１１ａ，１１ｃが同期し、電磁石１１ｂ，１１ｄが同期するように通電状態と非通電状態とが切替えられる。

図６に示した冷却時間が発熱時間よりも長い特性のタイプの電磁石１１を採用する場合であれば、例えば図９に示すように、加工装置３の重心Ｇを中心とする真円上に８個の電磁石１１ａ〜１１ｈが設けられ、図１０に示すように、搬送装置２に対して加工装置３が締結されるべき締結期間において、それぞれ対角の関係にある電磁石１１ａ，１１ｅが同期し、電磁石１１ｂ，１１ｆが同期し、電磁石１１ｃ，１１ｇが同期し、電磁石１１ｄ，１１ｈが同期するように通電状態と非通電状態とが切替えられる。

又、電磁石１１は、加工装置３の重心Ｇを中心とする一つの真円上に配置されることに限らず、複数の真円上に配置されても良い。図５に示した冷却時間が発熱時間よりも短い特性のタイプの電磁石１１を採用する場合であれば、例えば図１１に示すように、加工装置３の重心Ｇを中心とする第１真円上に８個の電磁石１１ａ〜１１ｈが設けられると共に、第１真円よりも半径が短い第２真円上に４個の電磁石１１ｉ〜１１ｌが設けられ、図１２に示すように、それぞれ対角の関係にある電磁石１１ａ，１１ｅと、電磁石１１ｂ，１１ｆと、電磁石１１ｉ，１１ｋとが同期し、電磁石１１ｃ，１１ｇと、電磁石１１ｄ，１１ｈと、電磁石１１ｊ，１１ｌとが同期するように通電状態と非通電状態とが切替えられる。

又、図６に示した冷却時間が発熱時間よりも長い特性のタイプの電磁石１１を、第１真円上の８個の電磁石１１ａ〜１１ｈに採用し、図５に示した冷却時間が発熱時間よりも短い特性のタイプの電磁石１１を、第２真円上の４個の電磁石１１ｉ〜１１ｌに採用し、第１真円上の８個の電磁石１１ａ〜１１ｈの通電状態と非通電状態とが切替えられる周期と、第２真円上の４個の電磁石１１ｉ〜１１ｌの通電状態と非通電状態とが切替えられる周期とが異なっても良い。

尚、採用される電磁石１１のタイプや個数は、要求される締結力を考慮して決定されれば良く、例えば加工装置３のサイズ、加工装置３に実装されているロボット５の動作速度や動作条件等により決定されれば良い。例えばロボット５の動作速度が比較的速かったり台車４のサイズに対してロボット５のサイズが比較的小さかったりすれば、比較的大きな締結力が要求されるので、比較的大きな締結力を発揮するように電磁石１１のタイプや個数が選定されれば良い。一方、例えばロボット５の動作速度が比較的遅かったり台車４のサイズに対してロボット５のサイズが比較的大きかったりすれば、比較的小さな締結力で済むので、比較的小さな締結力を発揮するように電磁石１１のタイプや個数が選定されれば良い。

以上に説明したように本実施形態によれば、以下に示す作用効果を得ることができる。フレキシブル生産システム１において、搬送装置２に対して加工装置３を締結するための複数の電磁石１１が通電状態と非通電状態とが切替えられる構成とした。締結期間において常時均等な締結力を確保することができる。これにより、搬送装置２に対して加工装置３を締結する際の安定性を高めることができる。

複数の電磁石１１が加工装置３の重心Ｇを中心とする真円上に設けられ、対角の電磁石１１同士が同期して切替えられる構成とした。回転方向の力を発生させることなく、搬送装置２に対して加工装置３を締結する際の安定性をより一層高めることができる。

複数の電磁石１１が加工装置３の重心Ｇを中心とする半径が異なる複数の真円上に設けられ、対角の電磁石１１同士が同期して切替えられる構成とした。締結力を高めることで、搬送装置２に対して加工装置３を締結する際の安定性をより一層高めることができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はフレキシブル生産システム、２は搬送装置、３は加工装置、１１は電磁石
である。

Claims

ワークを搬送する搬送装置（２）に対して加工装置（３）が複数の電磁石（１１）の電磁力により締結されるフレキシブル生産システム（１）であって、
前記複数の電磁石は、前記搬送装置に対して前記加工装置が締結されるべき締結期間において少なくとも何れかが通電状態となるように通電状態と非通電状態とが切替えられるフレキシブル生産システム。
前記複数の電磁石は、前記加工装置の重心を中心とする真円上に設けられ、対角の電磁石同士が同時に通電状態となるように切替えられる請求項１に記載したフレキシブル生産システム。
前記複数の電磁石は、前記加工装置の重心を中心とする半径が異なる複数の真円上に設けられ、対角の電磁石同士が同時に通電状態となるように切替えられる請求項２に記載したフレキシブル生産システム。