JP2022089359A - 製造装置および製造装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業ロボットを用いる製造ラインにおいて製造ステージの数を削減する。【解決手段】製造ステージ５は、ワーク９の搬送路３と、基台が固定され、搬送路３上のワーク９に対して作業可能な第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇと、ワーク９を保持して搬送路３を搬送方向に移動可能で、かつ、搬送路３の所定の位置で停止しうるシャトル４と、シャトル４を搬送路上の第１の位置に停止させて、かつ、シャトルが第１の位置に停止した状態で第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇにワーク９に対して作業させたのち、シャトル４を搬送路３上の第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、かつ、シャトル４が第２の位置に停止した状態で第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇにワーク９に対して作業させる制御装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、作業ロボットを用いる製造ステージ、製造ラインおよび製造ステージの制御方法に関する。

製品の製造において、部品配置、穿孔加工、溶接、塗装、計測などを行う作業ロボットを用いる製造ラインでは、製造ラインに沿って各工程を行う作業ロボットを配置し、作業ロボットが配置された各ステージで、製造ラインを搬送されてくるワークを停止させて、作業ロボットにそれぞれの作業を行わせる。例えば、特許文献１の自動車車体の製造方法では、プレス加工工程と、該プレス加工工程にて生産された各種パネルを組み立てる組立工程と、を有する自動車車体の製造方法において、プレス加工工程では各種パネルに対しての種別の穿孔加工を行わず、各種パネルを組み立てた後に種別の穿孔加工を行う。

特許文献１に記載されている製造ラインの例では、トランスファ装置を備え、リアフロア・アンド・メンバおよびエンジンコンパートメントをフロントフロアに組み付けるフロアメイン組立ラインに、パネルセットステージ、パネルマリッジステージ、２つの溶接ステージ、組立パネルチェックステージ、後続の加工ステージの各加工ステージが設けられている。

特開昭５９－１４５８４号公報

特許文献１の自動車車体の製造方法に見られるように、作業ロボットを用いる製造ラインでは、同種の加工にも複数の製造ステージが設けられることがある。１つの製造ステージに多くのロボットを配置すると、ロボット同士の干渉のため、作業の待ち時間が発生したり、１つのロボットの作業可能な範囲が限られたりして、作業の効率が低下する。そのため、製造ステージを分けた方が製造ライン全体としての効率が向上することがある。

上述のとおり、作業ロボットを用いる製造ラインでは、作業ロボット同士の干渉を避ける必要と、作業ロボットの配置の制約から、同種の工程であっても複数の製造ステージを設ける必要があった。例えば、自動車の製造ラインにおいて、車体の上側に対して作業を行うロボットと、車体の下側に対して作業を行うロボットを１つの製造ステージに配置することは、困難であった。ロボットを用いる製造ラインでは１つの製造ステージに配置できる作業ロボットの制約から、多くの製造ステージが必要で、製造ラインが長くなる傾向にあった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、作業ロボットを用いる製造ラインにおいて製造ステージの数を削減することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る製造ステージは、
ワーク（例えばワーク９）の搬送路（例えば搬送路３）と、
基台（例えば基台１１，２１）が固定され、前記搬送路上のワークに対して作業可能な作業ロボット（例えば、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ）と、
前記ワークを保持して前記搬送路を搬送方向に移動可能で、かつ、前記搬送路の所定の位置で停止しうるシャトル（例えばシャトル４）と、
前記シャトルを前記搬送路上の第１の位置に停止させて、かつ、前記シャトルが前記第１の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させたのち、前記シャトルを前記搬送路上の前記第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、かつ、前記シャトルが前記第２の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させる制御装置（例えば制御装置５１）と、
を備える。

前記作業ロボットは、
第１の高さに基台（例えば基台１１）が固定された第１作業ロボット（例えば第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）と、
前記第１作業ロボットから離隔して、前記第１の高さより高い第２の高さに基台（例えば基台２１）が固定された第２作業ロボット（例えば第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ）と、
を含んでもよい。

好ましくは、前記シャトルは、前記搬送路を自走する電動搬送装置（例えば電動搬送装置４１）である。

前記シャトルは、前記搬送路の前記ワークの搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置（例えばレシプロ装置４２）であってもよい。

本発明の第２の観点に係る製造ラインは、
シャトル（例えばシャトル４）が電動搬送装置（例えば電動搬送装置４）である第１の観点に係る製造ステージを含み、それぞれが前記電動搬送装置が自走しうる搬送路（例えば搬送路３）を備え、前記搬送路を直列に接続して配置された２以上の製造ステージ（例えば製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）と、
前記搬送路とは別に、前記ワークの搬出側の前記製造ステージ（例えば製造ステージ５Ｂ，５Ｄ）から搬入側の前記製造ステージ（例えば製造ステージ５Ａ，５Ｃ）に前記電動搬送装置が移動しうる戻り経路（例えば戻り経路６０）と、
搬入側で、前記戻り経路から前記搬送路に前記電動搬送装置を移動させる第１トラバーサ（例えば第１トラバーサ６３）と、
搬出側で、前記搬送路から前記戻り経路に前記電動搬送装置を移動させる第２トラバーサ（例えば第２トラバーサ６４）と、
を備える。

本発明の第３の観点に係る製造ラインは、
ワーク（例えばワーク９）を保持可能で、搬送路（例えば搬送路３）の前記ワークの搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置（例えばレシプロ装置４２）をシャトル（例えばシャトル４）とする第１の観点に係る製造ステージを含み、それぞれが前記搬送路の前記ワークの搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置を備え、前記搬送路を直列にして配置された２以上の製造ステージと、
隣り合って配置された２つの前記製造ステージ（例えば製造ステージ５Ａ，５Ｂ）の中間に位置し、前記中間の搬送方向上流側に配置された前記製造ステージ（例えば製造ステージ５Ａ）の前記レシプロ装置から、前記中間の搬送方向下流側に配置された前記製造ステージ（例えば製造ステージ５Ｂ）の前記レシプロ装置に、前記ワークを移載する移載装置（例えば移載装置５３）と、
を備える。

本発明の第４の観点に係る製造ステージの制御方法は、
ワーク（例えばワーク９）の搬送路（例えば搬送路３）と、基台（例えば基台１１，２１）が固定され、前記搬送路上の前記ワークに対して作業可能な作業ロボット（例えば第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ）と、前記ワークを保持して前記搬送路を搬送方向に移動可能で、かつ、前記搬送路の所定の位置で停止しうるシャトル（例えばシャトル４）と、を備える製造ステージ（例えば製造ステージ５）を制御する制御装置（例えば制御装置５１）が行う制御方法であって、
前記シャトルを前記搬送路上の第１の位置に停止させ、
前記シャトルが前記第１の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させたのち、
前記シャトルを前記搬送路上の前記第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、
前記シャトルが前記第２の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させる。

本発明によれば、ワークを製造ステージ内で第１の位置と、搬送方向下流の第２の位置に停止させてそれぞれの位置で作業ロボット作業させるので、作業ロボットを固定したまま作業ロボット同士の干渉を避け、かつ、作業範囲を確保することができる。その結果、複数に分けられていた製造ステージを少ない数の製造ステージに組み替えることができるので、製造ステージの数を削減することができる。

本発明の実施の形態に係る製造ステージの平面図である。 実施の形態に係る製造ステージを搬送方向にみた断面図である。 実施の形態１に係る製造ラインの平面図である。 実施の形態１に係る第１トラバーサの側面図である。 実施の形態１に係る第２トラバーサの側面図である。 本発明の実施の形態２に係る製造ステージの側面図である。（ａ）はワークが製造ステージに搬入される状態、（ｂ）はワークが第１の位置に停止している状態、（ｃ）はワークが第２の位置に停止している状態、（ｄ）はワークが搬出される状態をそれぞれ示す。 実施の形態２に係る製造ラインの平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。実施の形態の図面では、図の煩雑を避け理解を容易にするために、汎用の機械要素および締結部材を省略している。それらは周知の技術を用いて実施できる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態に係る製造ステージの平面図である。以下の図では、ワークの搬送方向をＸ軸、水平面内で搬送方向に直交する方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸とする。製造ステージ５は、搬送路３であるレール３１、３２、レール３１，３２の上を搬送方向に移動しうるシャトル４、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇから構成されている。以下、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを総称して作業ロボットという。図１には他に、作業員がワーク９に対して作業したり、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇに対して保守したりするためのデッキ５２が示されている。

シャトル４はワーク９を保持して、製造ステージ５へのワーク９の搬入位置から製造ステージ５からのワーク９の搬出位置まで、搬送路３を搬送方向に移動可能である。シャトル４はまた、ワーク９を保持した状態で、製造ステージ５内の所定の位置で停止しうる。実施の形態では、ワーク９は図１には示されていないキャリアに保持されている。シャトル４はワーク９をキャリアごと支持する。

図１の製造ステージ５では、４台の第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、３台の第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇが配置されている。第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇの台数はそれぞれ、製造ステージ５によって異なり得る。第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄはそれぞれ、搬送路３から離隔した位置にその基台が固定されている。第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇは搬送路３および第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから離隔した位置にその基台が固定されている。

第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇはワーク９に対して、例えば、部品配置、穿孔加工、溶接、塗装、接着剤の塗布、計測などの作業を行う。作業ロボットが行う作業は、製造ステージ５ごとに異なっている。

図１では、シャトル４が第１の位置で停止している状態が実線で示されている。図１の一点鎖線で示されるワーク９は、第１の位置で停止している状態を示す。シャトル４は第１の位置より搬送方向下流側の二点鎖線で示される第２の位置に移動して停止しうる。

製造ステージ５には、例えば、搬送路３に平行な図示されていないリニアスケールが備えられており、シャトル４の搬送方向の位置を計測する。または、発光素子と受光素子を含む光センサを搬送路に沿って並べて、シャトル４に備えられる遮蔽板で光りが遮られた光センサによってシャトル４の位置を検出してもよい。また、製造ステージ５に搬送方向の位置を計測するレーザ距離計を設置して、シャトル４の搬送方向の位置を計測することもできる。あるいは、搬送路３に直交する方向に撮像するカメラで、シャトル４に付けられたマークを撮像し、画像中のマークの位置でシャトル４の位置を計測することもできる。これらの位置計測手段は組み合わせて用いることができる。例えば、第１の位置をカメラの画像で計測し、レーザ距離計で第１の位置から第２の位置までの変位を計測してもよい。

ワーク９が第１の位置に停止している状態で、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆは、主にワークの中間部分に対して作業し、第１作業ロボット１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｇは、主にワークの搬送方向下流側の部分に対して作業する。シャトルが第２の位置に移動して停止すると、ワークも第２の位置に移動する。ワークが第２の位置に停止している状態で、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆは、主にワークの搬送方向上流側の部分に対して作業し、第１作業ロボット１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｇは、主にワークの中間部分に対して作業する。これらの動作は、図１に示されていない制御装置が、シャトル、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、および、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇに指令して行われる。

第１の位置と第２の位置はそれぞれ、ワーク９の種類によって異なっていてもよい。ワーク９の種類は、例えばワーク９に添付されたバーコード、二次元コードまたはＩＣタグを読み取ることによって、識別される。製造ステージ５の制御装置は、読み取った識別コードからワークの種類を判定し、その種類に応じてシャトル４の停止位置と作業ロボットの作業を選択して実行させる。こうすることによって、異なる種類のワーク９を混在させて製造ステージ５に通すことができる。

図２は、実施の形態に係る製造ステージを搬送方向にみた断面図である。図２では、第１作業ロボット１Ａと第１作業ロボット１Ｃ、第１作業ロボット１Ｂと第１作業ロボット１Ｄ、および、第２作業ロボット２Ｆと第２作業ロボット２Ｇは、それぞれ重なっているので、第１作業ロボット１Ｃ、１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｇは表されていない。図２では、一部のレール３２が省略されている。図２には、製造ステージ５のシャトル４と第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを制御する制御装置５１が示されている。制御装置５１は製造ステージ５で分散配置されている。

第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの基台１１は、床面に近い第１の高さに固定されている。第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇの基台２１は、第１の高さより高い第２の高さに固定されている。第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、主にワーク９の下側に対して作業し、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇは、主にワーク９の上側に対して作業する。

実施の形態では、図２に示されるように、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇは、それぞれ垂直多関節型ロボットが想定されている。製造ステージ５に備えられる作業ロボットは、垂直多関節型ロボットには限らない。例えば、極座標型ロボット、直角座標型ロボット、水平多関節型ロボットまたはパラレルリンク型ロボットなどを用いることができる。作業ロボットは、製造ステージ５で１種類には限らず、異なる型の作業ロボットが混在していてもよい。

第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが固定される第１の高さが、すべての第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで同じとは限らない。また、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇが固定される第２の高さが、すべての第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇで同じとは限らない。例えば、直角座標型ロボットを製造ステージの天井に配置してもよい。第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを上下に段差をつけて配置することによって、ワーク９の上側に対して作業を行うロボットと、ワークの下側に対して作業を行うロボットを１つの製造ステージ５に配置することができる。

１つの製造ステージ５でワーク９を１カ所に停止させたまま作業する場合、作業ロボットの作業範囲を大きくするために、作業ロボットをワーク９の搬送方向に移動可能に設置することが行われている。ところが、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを上下に段差をつけて配置すると、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを移動するための台を第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを避けて設置する必要があり、移動台を片持ち構造にせざるを得ない。移動台を片持ち構造にすると、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇが振動するため加工精度が低下する。第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇの基台を固定したまま作業範囲を確保しようとすると、ロボット同士の干渉が発生する。ロボット同士の干渉を避けるためには待ち時間が発生し、タクトタイムが長くなる。

そこで、図１に示すように、シャトル４が搬送路上の第１の位置に停止した状態で作業ロボットにワーク９に対して作業させたのち、シャトル４を搬送路３上の第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、シャトル４が第２の位置に停止した状態で作業ロボットにワーク９に対して作業させることによって、作業ロボットの基台を固定してもロボット同士の干渉を避けながら作業範囲を確保することができる。その結果、２つ以上に分けられていた製造ステージを１つにすることができる。

製造ステージをまとめることができるのは、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを上下に段差をつけて配置する場合には限られない。製造ステージ５の作業ロボットが同じ高さに配置されていても、製造ステージ５内の第１の位置とそれより下流の第２の位置とでそれぞれ作業ロボットに作業させることによって、作業ロボットを固定したまま作業ロボット同士の干渉を避け、かつ、作業範囲を確保することができる。その結果、複数に分けられていた製造ステージを少ない数の製造ステージ５に組み替えることができるので、製造ステージ５の数を削減することができる。さらに、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇを上下に段差をつけて配置する場合に、それぞれの基台１１，２１を固定してもロボット同士の干渉を避けながら作業範囲を確保することができるので、加工精度を低下させることなく、タクトタイムが長くなるのを回避できる。

図１および図２に示すような製造ステージ５を製造ラインに含むことによって、製造ライン全体の製造ステージ数を削減することができる。図３は、実施の形態１に係る製造ラインの平面図である。実施の形態１では、シャトル４は搬送路を自走する電動搬送装置４１である。図３に示す製造ライン６は、製造ステージ５Ａ、５Ｂを備える第１製造ライン６１と、製造ステージ５Ｃ、５Ｄを備える第２製造ライン６２で構成される。図３では、作業ロボットおよびワーク９が省略されている。ワーク９はキャリア８にそれぞれ保持されている。

図３の製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄはいずれも図１および図２に示されるような製造ステージ５であるが、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇの数と配置は異なる。また、いずれかの製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃまたは５Ｄは、シャトル４が第１の位置と第２の位置に停止する構成ではないこともあり得る。

第１製造ライン６１と第２製造ライン６２の間に、搬送路３とは別にシャトル４が搬出側から搬入側に戻るための戻り経路６０が設けられている。そして、製造ライン６の搬入側で、戻り経路６０から製造ステージ５Ａ，５Ｃの搬送路３に電動搬送装置４１を移動させる第１トラバーサ６３が設置されている。また、搬出側で、製造ステージ５Ｂ，５Ｄの搬送路３から戻り経路６０に電動搬送装置４１を移動させる第２トラバーサ６４が設置されている。

製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの搬送路３、戻り経路６０、第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４には、それぞれのレールに平行に図示されていない給電線が設置されている。電動搬送装置４１であるシャトル４は、給電線から電力を受けてレールの上を自走する。それぞれのシャトル４は、制御装置５１から無線通信を経由して、停止位置と停止または走行の指令が指示される。

それぞれワーク９を保持するキャリア８は、第１トラバーサ６３の搬送方向上流側の搬入経路から、第１トラバーサ６３に送られてくる。キャリア８は例えば、図示しない搬送路に沿って、フリクションローラコンベヤによって搬送される。

第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４はそれぞれ、第１製造ライン６１と第２製造ライン６２との間でＹ軸方向に往復動する移送機６５を備える。移送機６５は２組のレール３３を備え、一方のレール３３が第１製造ライン６１の搬送路３に対応する位置にあるとき、他方のレール３３が戻り経路６０の位置にあり、他方のレール３３が第２製造ライン６２の搬送路３に対応する位置にあるとき、一方のレール３３が戻り経路６０の位置にある。図３では、第１トラバーサ６３の移送機６５のレール３３は第１製造ライン６１と戻り経路６０の位置にあり、第２トラバーサ６４の移送機６５のレール３３は戻り経路６０と第２製造ライン６２の位置にある。

図４Ａは、実施の形態１に係る第１トラバーサの側面図である。図４Ｂは、実施の形態１に係る第２トラバーサの側面図である。図４Ａは、ワーク９を保持するキャリア８を支持する電動搬送装置４１が、第１トラバーサ６３の移送機６５から搬入側の製造ステージ５Ａ，５Ｃに移動する様子を示す。図４Ｂは、ワーク９を保持するキャリア８を支持する電動搬送装置４１が、搬出側の製造ステージ５Ｂ，５Ｄから第２トラバーサ６４の移送機６５に移動する様子を示す。

ワーク９はキャリア８に保持されており、電動搬送装置４１はワーク９をキャリア８ごと支持する。電動搬送装置４１は、ワーク９を保持するキャリア８を支持した状態で、搬送路３を搬送方向に移動可能である。電動搬送装置４１は、搬送路３の所定の位置に停止できる。

第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４はそれぞれ、Ｘ軸方向の搬送路に直交するＹ軸の方向に伸びるレールまたは溝を有する基盤６６を備えている。移送機６５はレールまたは溝に嵌合して回転する車輪６７を備え、Ｙ軸方向に移動しうる。第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４はそれぞれ、移送機６５をＹ軸方向に移動させる駆動機構を備えている。駆動機構は、例えば、ラックアンドピニオン、ねじ送り機構、チェーンとチェーンホイール、ベルトとプーリ、または、圧縮空気もしくは油圧で作動するシリンダ等である。

製造ライン６の搬入側で、第１トラバーサ６３の移送機６５が移動して、移送機６５のレール３３が搬入側の製造ステージ５Ａ、５Ｃの搬送路３の位置に一致すると、図４Ａに示すように、電動搬送装置４１はレールの継ぎ目を乗り越えて、第１トラバーサ６３から製造ステージ５Ａ、５Ｃに移動できる。また、製造ライン６の搬出側では、第２トラバーサ６４の移送機６５が移動して、移送機６５のレール３３が搬出側の製造ステージ５Ｂ，５Ｄの搬送路３の位置に一致すると、図４Ｂに示すように、電動搬送装置４１はレールの継ぎ目を乗り越えて、製造ステージ５Ｂ，５Ｄから第２トラバーサ６４に移動できる。

図３に示す状態では、製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄで電動搬送装置４１がそれぞれ第１の位置にある。この後、電動搬送装置４１がそれぞれ第２の位置に移動して作業が行われる。製造ステージ５Ｂ，５Ｄの作業が完了すると、電動搬送装置４１は第２トラバーサ６４の移送機６５に移動する。移送機６５が移動して、キャリア８を保持する電動搬送装置４１が戻り経路６０の位置に移動すると、電動搬送装置４１はキャリア８を開放し、キャリア８は搬送路下流側の搬出経路に送られる。

キャリア８を開放したのち、電動搬送装置４１は、戻り経路６０を第１トラバーサ６３に向かって自走する。電動搬送装置４１が第１トラバーサ６３の移送機６５に移動すると、搬入経路からワーク９を保持するキャリア８が新たに送り込まれ、電動搬送装置４１は送り込まれたキャリア８を保持する。

一方、製造ステージ５Ａでは、電動搬送装置４１に保持されているワーク９の作業が完了し、次の製造ステージ５Ｂの電動搬送装置４１が第２トラバーサ６４に移動すると、製造ステージ５Ａにあった電動搬送装置４１は、下流側の製造ステージ５Ｂに移動する。製造ステージ５Ａの電動搬送装置４１が製造ステージ５Ｂに移動して製造ステージ５Ａが空くと、製造ステージ５Ａの搬送路上流側で、キャリアを保持して待機している電動搬送装置４１は、製造ステージ５Ａに移動する。

第１製造ライン６１の側の電動搬送装置４１が製造ステージ５Ａに移動し、第２トラバーサ６４から戻った電動搬送装置４１が新たにキャリア８を保持すると、移送機６５は第２製造ライン６２の側に移動し、製造ステージ５Ｃの搬入側で、キャリアを保持する電動搬送装置４１を待機させる。以上のようにして、搬入経路から送られるワーク９は第１製造ライン６１と第２製造ライン６２に振り分けられ、ワーク９への作業が行われる。

図３の例では、製造ライン６は、第１製造ライン６１と第２製造ライン６２の２本であるが、製造ラインは１本であってもよいし、第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４を拡張して、３本以上の製造ラインを並行に配置することもできる。また、それぞれの製造ラインに含まれる製造ステージの数は２に限らず、図１および図２に示す製造ステージを含む２以上の製造ステージから構成することができる。

以上説明したように、実施の形態１の製造ステージ５では、シャトル４が第１の位置に停止した状態で作業ロボットに作業させたのち、シャトル４を搬送方向下流の第２の位置に移動させ、シャトル４が第２の位置に停止した状態で作業ロボットに作業させるので、複数に分けられていた製造ステージを少ない数の製造ステージに組替えることができる。その結果、実施の形態１の製造ステージ５を含む製造ライン６全体で、製造ステージの数を削減できる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る製造ステージの側面図である。（ａ）はワークが製造ステージに搬入される状態、（ｂ）はワークが第１の位置に停止している状態、（ｃ）はワークが第２の位置に停止している状態、（ｄ）はワークが搬出される状態をそれぞれ示す。実施の形態２では、シャトル４は、製造ステージ５の搬送路３上を、ワーク９の搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置４２である。実施の形態２でも製造ライン６は、２つの製造ステージ５Ａ、５Ｂを備える第１製造ライン６１と、２つの製造ステージ５Ｃ，５Ｄを備える第２製造ライン６２から構成される。

レシプロ装置４２は、搬送路３に移動可能に支持される移動機４３と、移動機４３を搬送方向に往復移動させる駆動機４４とを備える。駆動機４４が移動機４３を移動させる機構は例えば、ラックアンドピニオン、ねじ送り機構、チェーンとチェーンホイール、ベルトとプーリ、または、圧縮空気もしくは油圧で作動するシリンダ等である。例えば、機構がラックアンドピニオンの場合、移動機４３に電動機とピニオン、駆動機４４にラックを配置し、繰り返し曲げ伸ばしできる給電線で移動機４３に給電して電動機を作動させ、移動機４３を移動させることができる。あるいは、移動機４３にラックを配置し、駆動機４４に複数のピニオンを配置することもできる。複数のピニオンを同期して回転させると、移動機４３が移動するにつれてラックが次々にピニオンに噛み合い、ラックより長く移動機４３を移動させることができる。

実施の形態２でも、シャトル４は搬送路を自走する電動搬送装置４１であってもよい。実施の形態２では、電動搬送装置４１の戻り経路はなく、電動搬送装置４１は、製造ステージ５の中で、ワーク９の搬入位置と搬出位置との間で往復移動する。

図５（ａ）に示すように、ワーク９を保持するキャリア８が、例えば、フリクションローラコンベヤ等で製造ステージ５Ａ，５Ｃの第１の位置まで送られると、図５（ｂ）に示すように、レシプロ装置４２の移動機４３はキャリア８をリフトアップして支持する。第１の位置で作業が完了すると、図５（ｃ）に示すように、レシプロ装置４２は移動機４３を第２の位置に移動させる。第２の位置で作業が完了すると、図５（ｄ）に示すように、移動機４３はキャリア８をリフトダウンして開放し、キャリア８は搬送路３を次の製造ステージ５Ｂ，５Ｄまたは搬出経路に送られる。キャリア８を開放したレシプロ装置４２は、移動機４３を搬入側の位置に復帰させる。

搬送路上流側の製造ステージ５Ａ，５Ｃのレシプロ装置４２から、搬送路下流側の製造ステージ５Ｂ，５Ｄのレシプロ装置４２までの搬送路とキャリアを搬送するフリクションローラコンベヤなどの機構は、ワーク９を移載する移載装置５３である。移載装置５３は、フリクションローラコンベヤに限らず、例えば、上流側のレシプロ装置４２からキャリア８をリフトアップして下流側のレシプロ装置４２に搬送してリフトダウンする、搬送機でもよい。

図６は、実施の形態２に係る製造ラインの平面図である。図６の製造ラインも、図３の製造ラインと同様に、製造ステージ５Ａ、５Ｂを備える第１製造ライン６１と、製造ステージ５Ｃ，５Ｄを備える第２製造ライン６２から構成される。図６では、作業ロボットおよびワーク９が省略されている。ワーク９はキャリア８にそれぞれ保持されている。

図６の製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄはいずれも図１および図２に示されるような製造ステージ５であるが、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇの数と配置は異なる。また、いずれかの製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃまたは５Ｄは、シャトル４が第１の位置と第２の位置に停止する構成ではないこともあり得る。製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄのシャトル４はそれぞれ、図５に示すように、往復移動するレシプロ装置４２である。

実施の形態２では、搬入経路から第１製造ライン６１と第２製造ライン６２にキャリア８を振り分ける分岐装置６８と、第１製造ライン６１と第２製造ライン６２から搬出されたキャリア８を１つの搬出経路に合流させる合流装置６９が設けられている。分岐装置６８と合流装置６９では、例えば、ポイントを切り替えるようにして、キャリア８を２つの搬送路３に分岐させ、また、２つの搬送路３のキャリア８を合流させる。キャリア８は、例えばフリクションローラコンベヤで、搬入側の搬送路３に沿って搬送され、分岐装置６８で振り分けられて作業ステージ５Ａまたは５Ｃに搬入される。また、作業ステージ５Ｂまたは５Ｄから搬出されたキャリア８は、例えばフリクションローラコンベヤで搬送され、合流装置６９で合流される。

製造ステージ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄではそれぞれ、図５に示すように、搬入されたキャリア８は第１の位置の作業ののち第２の位置の作業が行われ、次の製造ステージまたは搬出経路に送られる。実施の形態２では、シャトル４がレシプロ装置４２なので、製造ステージ５の間の移載装置５３が必要であるが、シャトル４の戻り経路６０は不要である。また、第１トラバーサ６３および第２トラバーサ６４の代わりに、簡易な構造の分岐装置６８および合流装置６９を用いることができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 第１作業ロボット
１１ 基台
２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ 第２作業ロボット
２１ 基台
３ 搬送路
３１，３２，３３ レール
４ シャトル
４１ 電動搬送装置
４２ レシプロ装置
４３ 移動機
４４ 駆動機
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 製造ステージ
５１ 制御装置
５２ デッキ
５３ 移載装置
６ 製造ライン
６１ 第１製造ライン
６２ 第２製造ライン
６０ 戻り経路
６３ 第１トラバーサ
６４ 第２トラバーサ
６５ 移送機
６６ 基盤
６７ 車輪
６８ 分岐装置
６９ 合流装置
８ キャリア
９ ワーク

本発明は、作業ロボットを用いる製造装置および製造装置の制御方法に関する。

本発明の第１の観点に係る製造装置は、
搬入位置と搬出位置とが設けられた搬送路（例えば搬送路３）と、
前記搬入位置から前記搬出位置へ向けてワーク（例えばワーク９）を保持して自走するシャトル（例えばシャトル４）と、
前記シャトルに保持されているワークに対して作業する作業ロボット（例えば、第１作業ロボット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、第２作業ロボット２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ）と、
前記シャトルが前記搬送路の第１の位置に停止している状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させた後、前記シャトルが搬送方向において前記第１の位置よりも下流の第２の位置に停止している状態で前記作業ロボットに当該ワークに対して作業させる制御手段（例えば制御装置５１）と、
を備える製造装置（例えば製造ライン６）において、
前記搬送路とは別に設けられ、前記搬出位置から前記搬入位置へ前記シャトルを戻すための戻り経路（例えば戻り経路６０）と、
前記戻り経路から前記搬入位置へ前記シャトルを移動させるための第１トラバーサ（例えば第１トラバーサ６３）と、
前記搬出位置から前記戻り経路へ前記シャトルを移動させるための第２トラバーサ（例えば第２トラバーサ６４）と、
を備えることを特徴とする。

Claims (7)

1. ワークの搬送路と、
   基台が固定され、前記搬送路上のワークに対して作業可能な作業ロボットと、
   前記ワークを保持して前記搬送路を搬送方向に移動可能で、かつ、前記搬送路の所定の位置で停止しうるシャトルと、
   前記シャトルを前記搬送路上の第１の位置に停止させて、かつ、前記シャトルが前記第１の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させたのち、前記シャトルを前記搬送路上の前記第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、かつ、前記シャトルが前記第２の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させる制御装置と、
   を備える製造ステージ。
2. 前記作業ロボットは、
   第１の高さに基台が固定された第１作業ロボットと、
   前記第１作業ロボットから離隔して、前記第１の高さより高い第２の高さに基台が固定された第２作業ロボットと、
   を含む請求項１に記載の製造ステージ。
3. 前記シャトルは、前記搬送路を自走する電動搬送装置である、請求項１または２に記載の製造ステージ。
4. 前記シャトルは、前記搬送路の前記ワークの搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置である、請求項１から３のいずれか１項に記載の製造ステージ。
5. 請求項３に記載の製造ステージを含み、それぞれが前記電動搬送装置が自走しうる搬送路を備え、前記搬送路を直列に接続して配置された２以上の製造ステージと、
   前記搬送路とは別に、前記ワークの搬出側の前記製造ステージから搬入側の前記製造ステージに前記電動搬送装置が移動しうる戻り経路と、
   搬入側で、前記戻り経路から前記搬送路に前記電動搬送装置を移動させる第１トラバーサと、
   搬出側で、前記搬送路から前記戻り経路に前記電動搬送装置を移動させる第２トラバーサと、
   を備える製造ライン。
6. 請求項４に記載の製造ステージを含み、それぞれが前記搬送路の前記ワークの搬入位置と搬出位置との間で往復移動するレシプロ装置を備え、前記搬送路を直列にして配置された２以上の製造ステージと、
   隣り合って配置された２つの前記製造ステージの中間に位置し、前記中間の搬送方向上流側に配置された前記製造ステージの前記レシプロ装置から、前記中間の搬送方向下流側に配置された前記製造ステージの前記レシプロ装置に、前記ワークを移載する移載装置と、
   を備える製造ライン。
7. ワークの搬送路と、基台が固定され、前記搬送路上の前記ワークに対して作業可能な作業ロボットと、前記ワークを保持して前記搬送路を搬送方向に移動可能で、かつ、前記搬送路の所定の位置で停止しうるシャトルと、を備える製造ステージを制御する制御装置が行う制御方法であって、
   前記シャトルを前記搬送路上の第１の位置に停止させ、
   前記シャトルが前記第１の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させたのち、
   前記シャトルを前記搬送路上の前記第１の位置より搬送方向下流側の第２の位置に移動させ、
   前記シャトルが前記第２の位置に停止した状態で前記作業ロボットに前記ワークに対して作業させる、
   製造ステージの制御方法。

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