JP2625403B2 - 自動生産システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両ボデー等の生産を
ロボットを用いて自動化した自動生産システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両ボデー等の生産設備では、ロボット
が用いられて自動化が図られている。

【０００３】例えば、生産ラインにおいて、被加工物
（車両ボデー等）が治具で固定され、治具に対して位置
決めされて据え付けられたロボットが、治具に固定され
た被加工物に溶接等の加工を施す。

【０００４】この場合、車種が異なり、あるいは、モデ
ルチェンジ等がなされるときには、車種間で、あるい
は、モデルチェンジの前後で製品の形状変更が生ずる。
また、生産量が増減調整される場合もある。

【０００５】形状変更や生産量調整等の生産変動に対処
するのに、生産設備について各動作は変更しないで、被
加工物の搬送速度や搬送タイミングを調整することが可
能である。

【０００６】しかし、設備が稼動しない時間が増えて、
稼動率の低下が考えられる。そこで、生産変動に対処す
るのに、ロボットの動作を変更することがなされる。ロ
ボットの動作変更は、ティーチングデータの変更やプロ
グラムの変更を要する。ティーチングデータの変更やプ
ログラムの変更は、生産ライン内で直接に入力して行う
か、又は、生産ライン外のコンピュータ上で作成した情
報をロボットに転送して行う。

【０００７】しかし、ロボットは据え付け位置が固定さ
れているので、稼動範囲が制限されて自由度が小さく、
所望の動作変更規模に対応できないことが考えられる。

【０００８】更に、ロボットの据え付け位置が固定され
ているために、ロボットの異常時の補修やロボットの保
守点検は、生産ライン領域内において行うことを要し、
他から干渉を受け補修や保守点検の作業スペースに制約
が生ずる等、作業がしづらく、非効率的であり、長時間
を要し、設備の稼動率が低下する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、生産変動への対応自由度を大きくし、また、生産
変動によっても、あるいは、ロボットの異常、ロボット
の保守点検によっても、稼動率を下げることのない自動
生産システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る自動生産システムは、生産ライン領
域外に設けられるターミナルレールと、生産ライン領域
内に複数本設けられ、それらがターミナルレールと直列
に連接された位置から、それぞれが個々に連接方向と直
角の方向へ移動駆動される可動レールと、それぞれが個
々にターミナルレール及び可動レールに沿って移動駆動
される複数のキャリヤと、それぞれが個々に各キャリヤ
に支持され、作業ツールを交換自在とするツールチェン
ジャを有し、取り付けられる作業ツールに応じて作動さ
れる複数のロボットと、前記ロボットを生産ライン領域
外から生産ライン領域内の指定位置へ配するとともに、
指定位置から生産ライン領域外へ戻すべく、可動レー
ル、キャリヤを制御する制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【００１１】

【作用】例えば、製品が車両ボデーである場合、車種が
異なったり、モデルチェンジ等がなされたりすると、車
種間で、あるいは、モデルチェンジの前後で製品の形状
変更が生じ、又は、同じ車種でも、あるいは、同じモデ
ルでも生産量が増減調整されて生産変動が起きる。

【００１２】上記構成によれば、そのような生産変動に
応じて、ロボットの個数やロボットの位置等が指定さ
れ、それに基づき、可動レール、キャリヤが制御され
る。

【００１３】すなわち、可動レールがターミナルレール
と直列に連接された位置で、キャリヤがターミナルレー
ルから可動レールへそれらレールに沿って移動すること
により、キャリヤに支持されたロボットが、生産ライン
領域外から生産ライン領域内へ搬送される。キャリヤが
それぞれ各可動レールに到った後は、各可動レールがレ
ール連接方向と直角の方向へ移動し、また、キャリヤが
対応する可動レールに沿って移動して、ロボットが指定
位置に配される。

【００１４】生産終了後、可動レールがターミナルレー
ルと直列に連接される位置へ移動し、キャリヤが可動レ
ールからターミナルレールへそれらレールに沿って移動
することにより、ロボットが生産ライン領域外へ戻され
る。

【００１５】製品の形状変更や生産量の増減による生産
変動に応じてロボットの動作変更が求められる。ロボッ
トは可動レールの移動範囲内で、また、キャリヤの移動
範囲内で指定位置を変更できるので、ロボットの動作変
更について自由度が大きい。

【００１６】また、生産終了後、ロボットが生産ライン
領域内から生産ライン領域外へ戻された後は、生産ライ
ン領域外で、ロボットの保守点検が可能となる。生産ラ
イン領域外での保守点検作業は他から干渉を受けること
なく十分な作業スペースが得られる等、容易で効率的で
あり、短時間で済み、生産ライン稼動再開までの時間が
短縮化される。なお、保守点検の一方で、別途のロボッ
トを生産ライン領域内の指定位置に配することが直ちに
可能であり、それによれば、生産ライン稼動再開までの
時間は、より短縮化される。

【００１７】更に、生産ライン稼動中に、ロボットが異
常を生じた場合にも、生産終了後にロボットが生産ライ
ン領域外へ戻されるのと同様に、ロボットが生産ライン
領域外へ戻されて、生産ライン領域外でロボットの補修
が可能となる。生産ライン領域外での補修作業は他から
干渉を受けることなく十分な作業スペースが得られる
等、容易で効率的であり、短時間で済み、ロボット異常
に伴う生産ライン停止時間が短縮化される。なお、補修
の一方で、正常な他のロボットを生産ライン領域内中の
指定位置に配することが直ちに可能であり、それによれ
ば、ロボット異常に伴う生産ライン停止時間は、より短
縮化される。

【００１８】このように、生産変動への対応自由度が大
きく、また、生産変動によっても、あるいは、ロボット
の異常、ロボットの保守点検によっても、稼動率を下げ
ることがない。

【００１９】

【実施例】本発明に係る自動生産システムの一実施例
を、図１乃至図５に基づき説明する。

【００２０】図１に示すように、生産ライン領域内１０
（境界線１１を介して矢印１０の側の区域）において、
複数の可動レール１２、１４、１６が延び方向（長手方
向）を同一方向として配置され、生産ライン領域外３４
には、可動レール１２、１４、１６の延び方向と同一の
方向へ延びるターミナルレール１８が設けられる。可動
レール１２、１４、１６は、それらがターミナルレール
と直列に連接された位置（図２、図３に示す位置）を得
るとともに、それぞれが個々に、連接方向と直角の方向
へ延びる固定レール２０に沿って、連接方向と直角の方
向へ案内されて移動可能となる（図１、図４に示すよう
に個々に任意の位置を得る）ようにされる。可動レール
１２、１４、１６の移動方向は矢印Ａで図示される。

【００２１】可動レール１２、１４、１６は、図示を省
略するねじ機構等を介して駆動モータ２２によって駆動
される。

【００２２】可動レール１２、１４、１６、ターミナル
レール１８には、これらに沿って、複数のロボットキャ
リヤ（キャリヤ）２４が移動自在となるように設けられ
る。ロボットキャリヤ２４の移動方向は矢印Ｂで図示さ
れる。各ロボットキャリヤは、図示は省略するが、ロボ
ットキャリヤ２４側の案内ローラが可動レール１２、１
４、１６、ターミナルレール１８の外面を転動すること
により、可動レール１２、１４、１６、ターミナルレー
ル１８に沿って案内移動される。同じく図示は省略する
が、可動レール１２、１４、１６、ターミナルレール１
８にラックが設けられるとともに、ロボットキャリヤ２
４にピニオンが設けられる。ラックとピニオンとは噛合
されてラックピニオン機構を構成し、ピニオンがロボッ
トキャリヤ２４側の駆動モータ２６で回転駆動されて、
ロボットキャリヤ２４が個々に、自走式に駆動される。

【００２３】それぞれのロボットキャリヤ２４にはロボ
ット２８が個々に支持される。各ロボット２８は、下部
に、ツールチェンジャ３０を備え、ツールチェンジャ３
０は溶接ガン３２や図示を省略する搬送具等を交換可能
に取り付けることができる。溶接ガン３２には、溶接タ
イマー３３が接続される。

【００２４】生産ライン領域外３４（境界線１１を介し
て矢印３４の側の区域）では、ターミナルレール１８の
可動レール１２、１４、１６と反対側に、複数に分割さ
れた格納レール３６が延設される。各格納レール３６
は、ターミナルレール１８の延長線上の位置から、格納
レール３６の延び方向と直角の方向へ、その方向に延び
る固定レール３９に沿って案内移動され、図示を省略す
るねじ機構等を介して駆動モータ３８で駆動される。待
機レール３６の移動方向は矢印Ｃで図示される。

【００２５】各ロボットキャリヤ２４は、自走用コント
ローラ４０と、ロボットコントーラ４２とを備える。自
走用コントローラ４０は、図５に示すように、モータド
ライバ４４を介して駆動モータ２６と接続され、また、
駆動モータ２６に設けられたエンコーダ４６と接続され
る。これにより、ロボットキャリヤ２４が位置制御され
る。ロボットコントーラ４２は、作業ツールに応じてロ
ボット２８を作動制御する。

【００２６】また、可動レール１２、１４、１６の駆動
モータ２２に対応して可動レールコントローラ４８が設
けられ、可動レールコントローラ４８は、図５に示すよ
うに、モータドライバ５０を介して駆動モータ２２と接
続され、また、駆動モータ２２に設けられたエンコーダ
５２と接続される。これにより、可動レール１２、１
４、１６が位置制御される。

【００２７】更に、格納レール３６の駆動モータ３８に
対応して格納レールコントローラ５４が設けられ、格納
レールコントローラ５４は、図５に示すように、モータ
ドライバ５６を介して駆動モータ３８と接続され、ま
た、駆動モータ３８に設けられたエンコーダ５８と接続
される。これにより、格納レール３６が位置制御され
る。

【００２８】生産ライン領域外３４にはホストコンピュ
ータ６０が設けられ、ホストコンピュータ６０には、自
走用コントローラ４０、ロボットコントローラ４２、可
動レールコントローラ４８、格納レールコントローラ５
４がそれぞれ接続される。ホストコンピュータ６０と自
走用コントローラ４０とは、トランスミッター６２を用
いて、アンテナ６４、６６間の無線で接続される。ホス
トコンピュータ６０とロボットコントローラ４２とは、
ＬＡＮ（情報通信システム）用の同軸ケーブル６８を用
い、中継ボックス７０を介して接続される。ホストコン
ピュータ６０と可動レールコントローラ４８、待機レー
ルコントローラ５４とは、ＬＡＮ（情報通信システム）
用の同軸ケーブル６８を用いてそれぞれ接続される。ホ
ストコンピュータ６０に予めプログラムを設定入力する
ことにより、それに基づき、ロボット２８を生産ライン
領域外３４から生産ライン領域内１０中の指定位置に配
すべく、また、ロボット２８を指定位置から生産ライン
領域外３４へ戻すべく、可動レール１２、１４、１６、
ロボットキャリヤ２４が制御されるとともに、作業ツー
ルに対応すべく、ロボット２８が制御される。

【００２９】ホストコンピュータ６０、自走用コントロ
ーラ４０、ロボットコントローラ４２、可動レールコン
トローラ４８、格納レールコントローラ５４は、制御手
段を構成する。

【００３０】次に、上記実施例の作用を説明する。例え
ば、製品が車両ボデーである場合、車種が異なったり、
モデルチェンジ等がなされたりすると、車種間で、ある
いは、モデルチェンジの前後で製品の形状変更が生じ、
又は、同じ車種でも、あるいは、同じモデルでも生産量
が増減調整されて生産変動が起きる。

【００３１】上記実施例によれば、そのような生産変動
に応じて、生産情報（車種、生産量等）がホストコンピ
ュータ６０に入力される。生産情報によって、ロボット
２８の個数やロボット２８の位置、ロボットの動作等が
指定され、自走用コントローラ４０、ロボットコントー
ラ４２、可動レールコントローラ４８等を介して、可動
レール１２、１４、１６、ロボットキャリヤ２４、ロボ
ット２８等が制御される。

【００３２】すなわち、生産情報によれば例えば３台の
ロボットが必要である場合、図２に示すように、ロボッ
トキャリヤ２４がターミナルレール１８に一列に待機し
ている状態から、可動レール１２、１４、１６がターミ
ナルレール１８と直列に連接された位置で、３台のロボ
ットキャリヤ２４がターミナルレール１８から可動レー
ル１２、１４、１６へそれらレールに沿って順次に移動
して、ロボットキャリヤ２４に支持されたロボット２８
が、生産ライン領域外３４から生産ライン領域内１０へ
搬送される。図３に示すように、ロボットキャリヤ２８
がそれぞれ各可動レール１２、１４、１６に到った後
は、図４に示すように、各可動レール１２、１４、１６
がレール連接方向と直角の方向（矢印Ａの方向）へ移動
し、また、ロボットキャリヤ２４が対応する可動レール
に沿って（矢印Ｂの方向へ）移動して、ロボット２８が
指定位置に配される。

【００３３】指定位置で、例えば、ひとつのロボット２
８には、溶接ガン３２が取り付けられ、他のロボット２
８には、搬送具が取り付けられる。それら取り付け後、
溶接ガン３２が、図示を省略する治具に固定された被加
工物に溶接を施し、搬送具が、作業工程間で被加工物の
搬送を行うように、ロボット２８が作動制御される。

【００３４】生産終了後、ロボット２８から作業ツール
が外され、可動レール１２、１４、１６がターミナルレ
ール１８と直列に連接される位置へ復帰移動し、ロボッ
トキャリヤ２４が可動レール１２、１４、１６からター
ミナルレール１８へそれらレールに沿って移動すること
により、ロボット２８が生産ライン領域外３４へ戻され
る。

【００３５】製品の形状変更や生産量の増減による生産
変動に応じてロボット２８の動作変更が求められる。ロ
ボット２８は可動レール１２、１４、１６の移動範囲内
で、また、ロボットキャリヤ２４の移動範囲内で指定位
置を変更できるので、ロボット２８の動作変更について
自由度が大きい。

【００３６】また、生産終了後、ロボット２８が生産ラ
イン領域内１０から生産ライン領域外３４へ戻された後
は、生産ライン領域外３４で、ロボット２８の保守点検
が可能となる。ターミナルレール１８において、ロボッ
ト２８の保守点検が可能である他、ロボットキャリヤ２
４を格納レール３６へ移動させた後に格納レール３６を
移動させ（図２に鎖線で示す）、その上で、ロボット２
８の保守点検を行うことも可能である。生産ライン領域
外３４でのロボット２８の保守点検作業は他から干渉を
受けることなく十分な作業スペースが得られる等、容易
で効率的であり、短時間で済み、生産ライン稼動再開ま
での時間が短縮化される。なお、ロボットキャリヤ２４
から保守点検に係るロボット２８を外して別途のロボッ
ト２８を取り付け、あるいは、別途のロボットキャリヤ
２４を用いて、保守点検の一方で、その別途のロボット
２８を生産ライン領域内１０中の指定位置に配すること
が直ちに可能であり、それによれば、生産ライン稼動再
開までの時間は、より短縮化される。

【００３７】更に、生産ライン稼動中に、ロボット２８
が異常を生じた場合にも、生産終了後にロボット２８が
生産ライン領域外３４へ戻されるのと同様に、ロボット
２８が生産ライン領域外３４へ戻されて、生産ライン領
域外３４でロボット２８の補修が可能となる。ロボット
２８の保守点検の場合と同様に、ターミナルレール１８
において、ロボット２８の補修が可能である他、ロボッ
トキャリヤ２４を格納レール３６へ移動させた後に格納
レール３６を移動させ、その上で、ロボット２８の補修
を行うことも可能である。生産ライン領域外３４での補
修作業は他から干渉を受けることなく十分な作業スペー
スが得られる等、容易で効率的であり、短時間で済み、
ロボット異常に伴う生産ライン停止時間が短縮化され
る。なお、ロボットキャリヤから補修に係るロボットを
外して正常のロボット２８を取り付け、あるいは、正常
な他のロボット２８を支持した別途のロボットキャリヤ
２４を用いて、補修の一方で、正常な他のロボット２８
を生産ライン領域内１０の指定位置に配することが直ち
に可能であり、それによれば、ロボット異常に伴う生産
ライン停止時間は、より短縮化される。

【００３８】このように、生産変動への対応自由度が大
きく、また、生産変動によっても、あるいは、ロボット
２８の異常、ロボット２８の保守点検によっても、稼動
率を下げることがない。

【００３９】なお、必要とされるロボット２８が３台で
なく、例えば、２台である場合には、可動レール１２、
１４、１６のうちの１本には、ロボットキャリヤ２４が
位置しないことになる。

【００４０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく種々の変更が可能である。例えば、本発明は、車両
ボデー以外の他の製品についても適用可能であり、ま
た、ロボット２８、ロボットキャリヤ２４、可動レール
１２、１４、１６のそれぞれの個数は上記実施例に限定
されない。

【００４１】

【発明の効果】本発明の自動生産システムによれば、生
産変動への対応自由度を大きくし、また、生産変動によ
っても、あるいは、ロボットの異常、ロボットの保守点
検によっても、稼動率を下げることのない優れた効果が
奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動生産システムの一実施例を示す斜
視図である。

【図２】本実施例の自動生産システムの待機状態を示す
平面図である。

【図３】図２の次の状態を示す図２に対応する図であ
る。

【図４】図３の次の状態を示す図２に対応する図であ
る。

【図５】本実施例の自動生産システムに係るブロック図
である。

【符号の説明】

１０ 生産ライン領域内 １２、１４、１６ 可動レール １８ ターミナルレール ２４ ロボットキャリヤ（キャリヤ） ２８ ロボット ３０ ツールチェンジャ ３２ 溶接ガン（作業ツール） ３４ 生産ライン領域外 ４０ 自走用コントーラ（制御手段） ４２ ロボットコントローラ（制御手段） ４８ 可動レールコントローラ（制御手段） ６０ ホストコンピュータ（制御手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生産ライン領域外に設けられるターミナ
   ルレールと、 生産ライン領域内に複数本設けられ、それらがターミナ
   ルレールと直列に連接された位置から、それぞれが個々
   に連接方向と直角の方向へ移動駆動される可動レール
   と、 それぞれが個々にターミナルレール及び可動レールに沿
   って移動駆動される複数のキャリヤと、 それぞれが個々に各キャリヤに支持され、作業ツールを
   交換自在とするツールチェンジャを有し、取り付けられ
   る作業ツールに応じて作動される複数のロボットと、 前記ロボットを生産ライン領域外から生産ライン領域内
   の指定位置へ配するとともに、指定位置から生産ライン
   領域外へ戻すべく、可動レール、キャリヤを制御する制
   御手段と、 を備えたことを特徴とする自動生産システム。