JP2611225B2 - 無人搬送車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は各種の製品の生産工程で製品や部品などの
搬送手段として用いられる無人搬送車に関するものであ
る。

従来の技術 一般に、連続多量生産を行なう場合には、コンベヤを
主体としたラインを設け、一定のタクトでコンベヤを駆
動することにより、各種の部品を順次組付ける方式が採
用されている。この所謂定タクト式の生産方法では、ラ
イン構成自体が固定的であるために、生産計画の変更や
製品の変更あるいはレイアウトの変更などの外的要因に
基づく変動に応じてライン構成を変更することが困難で
あって、フレキシビリティに欠ける問題があり、それの
みならず作業者がコンベヤ速度に支配されているイメー
ジがあるために、意欲の喪失やそれに伴う品質の低下な
どの問題があった。

そこで従来、コンベヤに替えて自走機能を備えている
装置や無人搬送車を搬送手段とした生産システムが種々
提案されている。例えば米国特許第4,369,563号明細書
に記載されている方式について説明すると、これは、ト
ランスポータを走行させるトラックに沿って貯蔵ラック
と複数の工作機械とを配列するとともに、トランスポー
タにはワークを載せたパレットのローディング・アンロ
ーディング機構を設けておき、コンピュータ制御するこ
とにより、パレットに載せたワークをトランスポータに
よって貯蔵ラックから予め決められた工作機械に搬送
し、かつそのパレットをローディング・アンローディン
グ機構およびローラコンベヤによって工作機械のホルダ
に送り込む構成である。

また米国で頒布された雑誌「MODERN MATERIAL HANDLI
NG（1985年１月号）」には、電磁誘導方式や光学反射式
のテープガイド方式によってフロアー上を走行する無人
車を用いた生産方式が記載されている。この方式は、工
場内に工具などの小物部品を配置した多数の作業ステー
ションを設けておくとともに、各作業ステーションを通
るよう誘導路を敷設しておき、その誘導路に沿って自走
する無人搬送車の運行制御を中央コンピュータによって
集中的に行ない、必要部品を搭載した無人搬送車をその
部品の組付けに必要なステーションに移動させる。また
部品には予めバーコードによりラインでの連番やオプシ
ョン内容などの生産情報が取付けられており、携帯型バ
ーコード読取器およびCRTターミナルによってこれらの
情報がコンピュータに入力される。そして無人搬送車は
コンピュータの指令に従って所定の作業ステーションに
走行させ、その作業ステーションでは作業者がバーコー
ド読取器を使ってコンピュータから作業情報をCRTに表
示させ、またコンピュータはその作業者による作業時間
を管理するとともに、作業の終了に伴って無人搬送車を
次の作業ステーションに移動させ、このような動作を順
次行なわせることにより製品の組立・生産を行なう方法
である。

この生産方法によれば、フロアー上にコンベヤなどの
固定された障害物がなくなるので作業者の移動や物流が
円滑となり、また搬送経路を必要に応じて容易に変える
ことできるので、生産計画の変更や製品の変更に伴なう
レイアウトの変更に容易に対応することができ、さらに
無人搬送車を停止させた状態での作業となるので、作業
対象物が固定され、そのため手作業による場合には、作
業内容を確認しつつ作業を行なうことができ、またロボ
ットによる自動化も容易である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上述した従来の各生産方式は、加工対象物
（ワーク）をその加工に必要とされるステーションに運
んで加工を行なわせる方式であるが、トランスポータを
用いた前記第１の方式では、各工作機械で行なう加工内
容が定まっているから、多品種混合生産などの場合のよ
うにラインに流す品種が多い場合には、各ワークごとに
加工内容が異なることになるから、設備すべき加工機の
種類が多くなるうえに、それらの加工機を単一のトラッ
クに沿って並べて配置することになるから、ライン長が
長くなるとともに、トランスポータを不必要な加工機を
通過するよう走行させなければならないなどの問題があ
る。

これに対して無人搬送車を用いた前記第２の方式で
は、バーコードによって作業者に作業情報を与えること
になるから、各ステーションで行ない得る作業内容にあ
る程度の幅があり、したがって多品種混合生産の場合で
あっても特にステーションの数を増やす必要がない。ま
た無人搬送車の走行経路を必要に応じて任意に設定でき
るから、ステーションの配置が限定されず、無人搬送車
の走行経路を必要最低限に抑えることができる。しかし
ながらこの方式であっても、各ステーションで作業者に
与えることのできる情報はワークの連番やオプション内
容程度であって、それらに基づく具体的な作業内容は作
業者が記憶しておかなければならず、そのために各ステ
ーションでの実行可能な作業内容には限度があり、した
がって品種の増加に伴って作業内容が複雑化すれば、ス
テーションの数を大幅に増加しなければならず、また作
業者は結局は単調な作業の繰返しを余儀無くされる問題
がある。もしそうでないとすれば、無人搬送車を運行制
御する中央コンピュータが作業者に対して作業内容を逐
一指示することになるが、そのようにすると、各ステー
ションに対してそのステーションに停止しているワーク
に特有の製品情報を送る必要があるから、管理すべき情
報量が膨大になるうえに情報通信網が膨大なものにな
り、さらに不良品発生や生産計画の変更などの予想され
る臨時的な事態に対処するためのシステムをも予め用意
するとすれば、システムが更に膨大なものになり、その
結果、コンピュータの大型化とソフトの複雑化を招来
し、必要とされる設備コストに対する経済的メリットが
低くなって実用性が没却されてしまい、またシステムの
変更が極めて困難になり、却って生産システムのフレキ
シビリティが低くなるなどの問題が生じる。

いずれにしても従来の方式は、無人車をコンピュータ
制御することにより、走行経路の自由度が増し、またコ
ンベヤなどの固定的な設備を削減できるなど、生産シス
テムのフレキシビリティがある程度向上するが、無人車
は飽く迄でも単なる搬送手段であるから、無人車の自由
走行機能を更に生かして生産システムのフレキシビリテ
ィを拡大するとすれば、無人車の運行制御のための情報
のみならず、ワークに関する情報量が極端に増大するた
めに、中央コンピュータを大型化しかつ制御ソフトを複
雑化しなければならなくなり、その結果、実用性に欠け
るものとなる問題があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
生産計画や生産手順の変更に容易に対応できるなどフレ
キシビリティに富み、しかも比較的簡単な設備の生産シ
ステムの構築を可能ならしめる無人搬送車を提供するこ
とを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために、ワークを搭
載して自走する無人搬送車に情報処理機能を付加するこ
とにより、搭載してあるワークに関する加工作業管理を
無人搬送車自体が行なうようにしたものであり、より具
体的には、加工対象物を搭載して自走する無人搬送車で
あって、その加工対象物に施すべき加工内容を記憶する
生産管理情報記憶手段と、加工対象物を特定する情報お
よびその加工対象物に施された加工履歴に関する情報を
記憶する製品履歴情報記憶手段と、走行経路を記憶しか
つ加工を行うべきステーションおよび該ステーションに
至る走行経路を外部機器から与えられた情報に基づいて
自律判断してその走行経路に沿って走行する走行制御手
段と、前記生産管理情報記憶手段から呼び出された加工
作業内容を出力する加工作業指示手段と、前記生産管理
情報記憶手段および製品履歴情報記憶手段ならびに走行
制御手段のいずれかと外部機器との間で情報の授受を行
なう情報通信手段とを備えていることを特徴とするもの
である。

作用 この発明の無人搬送車は、先ず加工対象物（ワーク）
を搭載し、かつ情報通信手段を介して製品情報や生産管
理情報あるいは運行情報などの必要な情報が外部（例え
ば中央コンピュータ）から与えられる。そしてその情報
に基づいて走行制御手段が無人搬送車の幹線経路を判断
し、すなわちその内部に記憶させてある経路から選択的
に判断して、その経路に沿って自走し、その間に所定の
加工ステーションで停止する。各加工ステーションで
は、それぞれの加工ステーションで行なうべき作業内容
を生産管理情報記憶手段から呼出して加工作業指示手段
から出力する。これは、加工ステーションが作業者によ
る加工を行なうステーションであれば、CRTなどの表示
装置によって行ない、また自動機によって加工を行なう
ステーションであれば、データ授受装置によって自動機
との間で信号を送受信することにより行なう。またこれ
らの加工ステーションで実行された作業内容は前記情報
通信手段によって製品履歴情報記憶手段に与えられて記
憶させられる。各加工ステーションで逐時加工を行なっ
ている間に何らかの異常が生じると、走行制御手段の判
断によって幹線経路から外れて調整ゾーンなどの予備的
な経路に入り、そこで手直し作業などの作業が施される
とともに、その作業内容が記憶される。しかる後、幹線
経路から外れた箇所およびそれまでに施された作業内容
に基づいて幹線経路のうち復帰すべき箇所を判断して戻
り、以降予め記憶している情報に従って走行および加工
が行なわれる。このようにしてワークの加工が完了する
と、それまでに施された加工内容が製品履歴として情報
通信手段から中央コンピュータなどの外部機器に出力さ
れる。

実 施 例 つぎにこの発明の実施例を添付の図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明に係る無人搬送車１の外観を示す略
解図であり、第２図はその主要な機構のブロック図であ
って、本体２は車輪３によってフロアー上を自由に走行
するよう構成され、その本体２の上面側の中央部には、
ワーク４を載せで昇降機構５によって上下動させされる
テーブル６が設けられている。また本体２の一方の側部
の上部にはワーク４に組付けるべき各種部品を仕分けし
て入れておく部品棚７が設けられており、さらにワーク
４に対して施すべき作業内容や警報などの表示を行なう
CRTなどからなる表示装置８が本体２に取付けられてい
る。そしてまた高速光通信を行なうための投光受光装置
９と電磁波通信を行なうためのアンテナ10とが本体２に
取付けられている。

走行制御を含む各制御を行なう機構は第２図に示すよ
うに中央処理装置（CPU）11を中心に構成されており、
全体の制御を行なうプログラムを記憶させておくROMを
主体とする第１の記憶装置12と、ワーク４に施すべき加
工内容などの生産管理情報や走行経路あるいはワーク４
に関する各種情報を記憶するRAMを主体とする第２の記
憶装置13とがCPU11に接続され、さらに異常時のバック
アップや非定常運転のための補助記憶装置14がCPU11に
接続されており、これらの記憶装置12,13,14が、生産管
理情報記憶手段および製品履歴情報記憶手段ならびに走
行制御手段となっている。またさらに中央コンピュータ
や自動加工機（それぞれ図示せず）などの外部機器との
間で前記投光受光装置９を介して情報および信号を授受
する高速光通信装置15と前記アンテナ10を介して情報お
よび信号を授受する無線通信装置16とが、CPU11に接続
されており、これらの通信装置15,16が情報通信手段と
なっている。そして運行に関する情報に基づいて動作さ
せられて無人搬送車１を走行させる駆動装置17が設けら
れている。なお、前記表示装置８もCPU11に接続されて
いる。

第３図は上記の無人搬送車１を採用した組立システム
の一例を示す模式図であって、ここに示す例では、部品
の搭載と併せて生産指示を無人搬送車１に対して伝送す
る部品搭載工程20と、作業者による第１組付工程30と、
ロボットによる自動組付工程40と、作業者による第２組
付工程50と、自動機による検査工程60と、出荷工程70と
が設けられている。これらの各工程20,〜70には、生産
計画や品質管理などの全体的な制御を行なうホストコン
ピュータ80に接続された光通信装置21および無線通信装
置31,41,51,61,71が設置され、その通信装置21,〜71に
より、各々工程20,〜70に到達した無人搬送車１との間
で情報の授受を行なうようになっている。

部品搭載工程20では、ワーク４とこれに組付けるべき
一式の部品4aとがテーブルコンベヤ22によって運ばれ、
無人搬送車１に移載される。この場合、無人搬送車１の
投光受光装置９と光通信装置21とがほぼ対向しており、
これらの装置9,21を介して生産指示情報が無人搬送車１
に与えられる。この生産指示情報は、組付ける部品の種
類や作業手順、締付けトルクなどであって、これらの情
報は前記RAMを主体とした第２記憶装置13に記憶させら
れる。なお、無人搬送車１が誘導線に沿わずに記憶して
いるデータに基づいて走行するタイプであれば、走行経
路などの運行情報も同時に受信し、記憶する。

部品搭載工程20の次に位置する作業者による第１の組
付工程30は第１ないし第３のステーション32,33,34を有
しており、各ステーション32,33,34に作業者35,36,37が
配置されている。与えられた情報に基づいて自走するこ
とにより、この第１の組付工程30に到達した無人搬送車
１は、先ず無線通信装置31を介して各ステーション32,3
3,34での作業の進行状況や走行経路の不具合などの情報
を得ることにより、作業の進行が最も早いステーション
を選び、そのステーションに向けて進行する。このよう
な判断は無人搬送車１自体が行ない、その判断結果すな
わち選択したステーションは無線通信装置31を介してホ
ストコンピュータ80に伝送し、後続の無人搬送車１の制
御のためのデータとする。所定のステーションに停止し
た無人搬送車１は、この第１の組付工程30で行なうべき
作業内容を第２の記憶装置13から呼出して表示装置８に
表示し、作業者35,36,37に指示を与える。この表示内容
は、作業の進行に伴って順次変更することもでき、ある
いは全作業内容を同時に表示することもできる。また作
業ペースを適正化するために、標準作業時間と時間の経
過を表示する。組付作業の完了とともに作業者35,36,37
が終了ボタン（図示せず）を押すと、無人搬送車１は次
のロボットによる組付工程40に向けて走行する。

この工程40もそれぞれ組付ロボット42,43,44を配置し
た第１ないし第３のステーション45,46,47を有してお
り、また各組付ロボット42,43,44は複数の動作プログラ
ムを備え、指示された動作プログラムに従って組付動作
を行なうよう構成されている。無人搬送車１は、先の工
程30におけると同様に、先ず無線通信装置41を介してホ
ストコンピュータ80から情報を得て作業の最も速い適正
なステーションを選択し、その選択したステーションに
向けて進行する。所定のステーションで停止した無人搬
送車１はその光通信装置15によってロボット42,43,44に
対して部品の種類や手順などの作業指示を与え、ロボッ
ト42,43,44は与えられた作業指示に適した動作プログラ
ムを選択して動作する。ロボット42,43,44は所定の作業
を完了すると無人搬送車１に対して作業完了信号を出力
し、それにより無人搬送車１は作業者による第２の組付
工程50に向けて走行する。

この作業者による第２の組付工程50も、前述した第１
の組付工程30と同様に、それぞれ作業者52,53,54を配置
した第１ないし第３のステーション55,56,57を備えてお
り、無人搬送車１は無線通信装置51を介してホストコン
ピュータ80から与えられる情報に基づいて最適なステー
ションを選択するとともに、停止したステーションにお
いて表示装置８によって作業者52,53,54に作業指示を与
える。また作業の終了に伴う作業者によるボタン操作に
よって無人搬送車１は更に次の工程60に走行する。

自動機による検査工程60は、それぞれ自動検査機62,6
3,64,65を設置した第１ないし第４のステーション66,6
7,68,69を備えており、無人搬送車１は前述した各工程
におけると同様に、無線通信装置61を介してホストコン
ピュータ80から与えられる情報に基づいて最適なステー
ションを選び出し、そのステーションに向けて走行す
る。また無人搬送車１は自動検査機62,63,64,65に対し
て、予め記憶している検査項目や基準値などの情報を光
通信装置15によって与え、所定の検査を自動検査機62,6
3,64,65に指示する。自動検査機62,63,64,65は検査が完
了すると、検査結果を光通信によって無人搬送車１に伝
送し、かつ検査終了の信号を与える。

以上の各工程30,40,50,60において施された作業内容
およびその作業内容の検査結果ならびに各工程の作業時
間などの製品履歴は、その都度、無人搬送車１に入力さ
れて記憶されており、検査工程60を経て出荷工程70に到
達した無人搬送車１はワーク４を搬出コンベヤ72に移載
すると同時に製品履歴情報を光通信装置73を介してホス
トコンピュータ80に伝送する。

上記の各工程20,〜70のいずれかで何らかの不具合が
生じた場合、無人搬送車１は異常の発生を前記無線通信
装置16によってホストコンピュータ80に伝送するととも
に、上記の通常の走行経路から外れ、図示しない所定の
手直しステーションに自走する。これは第２の記憶装置
13に記憶させてある経路を呼出して駆動装置17をその経
路に沿うよう動作させることにより行なう。手直しステ
ーションでの作業が完了すると、無人搬送車１はその作
業の終了をホストコンピュータ80に無線通信装置16によ
って伝送するとともに、通常の経路から外れた箇所に再
度復帰する。

したがって上記の無人搬送車１は、搭載しているワー
ク４に関する作業情報やその加工の履歴を有していて、
各工程での作業指示などのワーク４ごとの個別的な制御
は無人搬送車１が行ない、ホストコンピュータ80は全体
の流れのみを監視する。

発明の効果 以上説明したようにこの発明によれば、搭載したワー
クに施すべき作業の指示およびその作業内容に適した運
行の制御を無人搬送車自体が行なうことになるから、生
産システムが所謂分散処理システムとなり、そのため制
御用のコンピュータが特に大型化することがないうえ
に、制御プログラムも比較的簡単なものになり、また各
加工工程と管理用のコンピュータとの間で交換すべき情
報量が少なくてよいので、大規模な通信システムは不要
であり、したがってこの発明の無人搬送車によれば、コ
ンベヤなどの固定的な設備を必要とせずにフレキシビリ
ティに富み、また多品種の混合生産の可能な生産システ
ムを実行可能にすることができる。また作業者が直接的
な作業を行なう場合、各工程での作業者には、無人搬送
車がその都度異なる作業内容を指示することになるの
で、作業者を単純作業から解放し、ひいては誤欠品や誤
作業の発生を防止して品質の向上を図ることもできる。
さらにこの発明の無人搬送車では、搭載してあるワーク
の履歴情報を記憶しておくことができるために、無人搬
送車からワークを他の設備に移載する際にそのワークに
関する情報を中央のコンピュータが得ればよく、したが
って無人搬送車がその都度の状況に応じて多様な経路を
通っても中央のコンピュータで処理もしくは管理すべき
情報量が特に多くなることはなく、この点でも設備の簡
素化を図ることができ、また得られた製品の事後的な管
理を充分に行なうことができ、その結果、無人搬送車を
用いた生産システムを実効あらしめるものとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を概略的に示す斜視図、第
２図はその制御機構の概略的なブロック図、第３図はこ
の発明の無人搬送車を用いた組立システムの一例を示す
模式図である。 １……無人搬送車、４……ワーク、６……テーブル、８
……表示装置、11……中央処理装置、12……第１記憶装
置、13……第２記憶装置、14……補助記憶装置、15……
高速光通信装置、16……無線通信装置。

フロントページの続き (72)発明者 砂原 秀一 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 堀 秀樹 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 石黒 恭生 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 麻田 真 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 今野 貞直 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−103215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−189652（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−192456（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工対象物を搭載して自走する無人搬送車
   であって、その加工対象物に施すべき加工内容を記憶す
   る生産管理情報記憶手段と、加工対象物を特定する情報
   およびその加工対象物に施された加工履歴に関する情報
   を記憶する製品履歴情報記憶手段と、走行経路を記憶し
   かつ加工を行うべきステーションおよび該ステーション
   に至る走行経路を外部機器から与えられた情報に基づい
   て自律判断してその走行経路に沿って走行する走行制御
   手段と、前記生産管理情報記憶手段から呼び出された加
   工作業内容を出力する加工作業指示手段と、前記生産管
   理情報記憶手段および製品履歴情報記憶手段ならびに走
   行制御手段のいずれかと外部機器との間で情報の授受を
   行う情報通信手段とを備えていることを特徴とする無人
   搬送車。