JP4577000B2 - 流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法に関し、特に、変動する作業負荷に対して好適な流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法に関するものである。

従来から作業者の作業の進行状態を逐次把握して、作業遅れの発生を未然に防止する流れ作業における作業遅れ検知装置が提案されている（特許文献１参照）。

これは、被作業物品を載置搬送するコンベヤーと、前記物品に対して行う作業者の作業完了を、作業者の作業動作に関連して自動的に検出する検出手段と、コンベヤーが一作業単位を進行する間に検出手段が作業完了を検出しないとき作業遅れ警報を発する警報器とを備え、コンベヤーが定位置に達するまでに作業遅れが解消したときは前記警報を停止するよう構成する一方、定位置に達するまでに作業遅れが解消されないときコンベヤーを停止するよう構成されている。
特公昭５８−３９７２７号公報

しかしながら、上記従来例では、ＬＳ（リミットスイッチ）規制エリア内での作業の始めおよび終りをライン同期ＬＳ信号で監視し、作業ポジション毎に作業遅れ警報出力と作業エンド停止出力をして作業不良や作業遅れによる不良を流出させない仕組みであるため、車種毎に作業量のバラツキやオプション作業による作業負荷が変動する複数車種の混流生産等での作業遅れに対応できず、ライン停止が頻発したり、また、作業開始位置が固定されているため、比較的作業負荷が軽い車種に対する作業終了後、次の生産車両が作業開始位置に到来するまで作業開始できず、手待ちが発生する課題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも対応可能な流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを、先行するワークに対する作業終了時における次のワークの当該作業エリア内の通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えるようにした。

したがって、本発明では、ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを、先行するワークに対する作業終了時における次のワークの当該作業エリア内の通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えるため、通過位置信号配信手段、例えば、ラインエンコーダーパルス同期信号に基づいて先行するワークに対する作業終了時における次のワークに対する作業開始位置と作業終了位置を作業ステーション毎に設定でき、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも、作業開始位置若しくは作業終了位置を作業ステーション毎およびワーク種別毎に設定することにより、作業ステーションの場所やレイアウトに影響されずに対応させることができ、ライン停止を最小限にすることができる。

以下、本発明の流れ作業における作業エリア設定装置および作業エリア設定方法を一実施形態に基づいて説明する。

図１〜図５は、本発明を適用した流れ作業における作業エリア設定装置の第１実施形態を示し、図１は作業ラインのライン構成を示す構成図、図２は各ステーションの作業エリアの設定例を示す説明図、図３はワーク種別に対する各ステーションでの作業ピッチおよび遅れ作業ピッチのパラメータ設定例を示す説明図、図４は各ステーションでのシステム構成を示すシステム構成図、図５は各ステーションでの作業エリア設定の状態を示す説明図である。

図１において、流れ作業における作業エリア設定装置は、流れ作業ライン、例えば、車両組立ラインの各作業ステーションに設置されるものであり、組立ラインのベルトコンベアライン１を制御するライン制御盤２と、ライン制御盤２からのロータリエンコーダのパルス信号を取込み通信回線を介して各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・にラインエンコーダ値を出力するライン同期盤３と、各作業ステーションＳ１、Ｓ２、・・・に配置されてワークＷに対する作業可能エリア（作業ピッチ）を設定し、ワークＷへの締結部品を指示し、且つ、部品締結等の作業機Ｌを制御するステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・と、これら各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・の動作を監視し、上位の生産管理コンピュータ等との通信により各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・およびライン制御盤２を制御するホストコンピュータＨとを備える。

前記ライン同期盤３は、ライン制御盤２からのロータリエンコーダのパルス信号を取込み通信回線を介して各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・にラインエンコーダ値を出力する。また、各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・からのライン停止信号、起動信号に基づきライン制御盤２を制御してラインの停止および起動を制御する。

前記ライン同期盤３から配信されるロータリエンコーダパルス信号に基づくラインエンコーダ値は、図２に示すように、各ステーションＳ１、Ｓ２・・・に各ワークＷが進入する位置をラインエンコーダ値「１」として、各ステーションＳ１、Ｓ２・・・で当該ワークＷに対する部品組付け作業が可能となり、当該ワークＷのステーションＳ１、Ｓ２・・・内への進行に伴いラインエンコーダ値を増加させるよう設定している。したがって、各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・は、このラインエンコーダ値に基づいて、作業開始するラインエンコーダ値および作業終了するラインエンコーダ値を設定することができる。

前記ホストコンピュータＨは、生産ラインを流れるワークＷの種類、例えば、車種毎や４輪駆動車（４ＷＤ車）、マニュアルトランスミッション車（Ｍ／Ｔ車）等の車格毎に各ステーションＳ１、Ｓ２・・・毎に組付ける部品データと、これら部品類を各ステーションＳ１、Ｓ２・・・で組付ける際に必要とする作業ピッチデータＬｎおよび作業遅れ可能ピッチデータＬｒｎを予め設定して記憶させている。そして、各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・から車種データおよび車格データが入力された際には、車種データおよび車格データに対応した部品データ並びに作業ピッチデータＬｎおよび作業遅れ可能ピッチデータＬｒｎを各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・に配信するよう構成している。

前記作業ピッチデータＬｎおよび作業遅れ可能ピッチデータＬｒｎは、例えば、図３に示すように、組立ラインを流れるＡ車種〜Ｃ車種の基準車および４輪駆動車について、夫々その作業可能エリア（ピッチ）が、各ステーションＳ１、Ｓ２・・・毎に設定される。

各ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・は、図４に示すように、各ステーションＳ１、Ｓ２・・・での当該ワークＷに対する作業可能エリア（作業ピッチ）を設定し、且つ、部品締結等の作業機Ｌを制御する作業コントローラＣＡと、各作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・での当該ワークＷへの締結部品を指示する部品指示装置ＣＢと、を備える。前記部品指示装置ＣＢは、ライン外から車種および車格に応じた複数種類の供給部品を種類毎に取出し口を異ならせてストックしており、当該ステーションＳ１、Ｓ２・・・を通過するワークＷの種類に応じて組付ける部品が収納された取出し口等を表示灯の点滅等により指示し、作業者に組付けるべき部品を指示するよう機能する。また、誤って指示していない取出し口より仕様と異なる部品が取出された場合には、警告表示灯を点滅させて警告する。

前記作業コントローラＣＡは、図示例では、部品指示装置ＣＢにより指示した組付部品をシステムレンチＬを用いてワークＷにその締付けトルクを管理しつつ組付ける場合を示しており、システムレンチＬには、締付けトルクの判定機能と締付けツールの劣化状態を判断して表示する機能とを備えるものを示している。これらの締付けデータおよび劣化データはホストコンピュータＨに出力され、車両毎の品質管理データとして蓄積される。

前記作業コントローラＣＡは、ライン同期盤３から配信されたロータリエンコーダ値を基づいて、ホストコンピュータＨから配信される、当該ステーションＳ１、Ｓ２・・・を通過するワークＷに対応した作業ピッチＬｎおよび作業遅れ可能ピッチＬｒｎと、付随するタッチパネルで入力され設定された、作業開始基準位置Ｓｏとライン停止出力につながる作業終了位置Ｅおよびその事前警報出力範囲ＷＡ、あおり作業可能エリアＬｆ、作業遅れ最大許容値Ｌｒmaxに基づいて、当該ワークＷの作業開始位置Ｓｏと作業終了位置Ｅを設定する。

前記ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・により設定される当該ワークＷの進行位置（ロータリエンコーダ値）に対する各設定位置は、図２に示すように、設定される。即ち、エンコーダ値「１」で各ステーションＳ１、Ｓ２・・・でのワークＷに対する作業を開始可能であり、エンコーダ値「４２」となっているＥ位置までの間の規制エリア内でワークＷに対する作業を終了させ、このＥ位置でワークＷに対する作業が終了しない場合には、ラインを停止して作業を完了させる必要がある。図中のＥ位置は、基準ライン停止出力位置（例えば、基準エンコーダ値：４２）、Ａは、基準遅れ警報出力開始位置（例えば、基準エンコーダ値：３７）、ＷＡは、ライン停止の事前警報出力幅（例えば、エンコーダピッチ：５）を夫々示している。

そして、Ｌｎは、前記ホストコンピュータＨに記憶されているワークＷ毎に設定される基準作業時間をラインスピードで除したエンコーダピッチ（例えば、エンコーダピッチ０〜２７の間で車種毎に設定されるものであり、図示例ではエンコーダピッチ：１６）である車種作業ピッチを示し、Ｌｒｎは、同じく前記ホストコンピュータＨに記憶されているワークＷ毎に設定される作業遅れ可能エリアＬｒｎをエンコーダピッチ（例えば、エンコーダピッチ：８）で示す作業遅れ可能範囲を示している。これらＬｎおよびＬｒｎのピッチはステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・により変更可能であり、また、作業開始位置Ｓｏに応じて作業規制規制エリア内で前後に移動される。

また、図中のＬｒmaxは、作業遅れ最大許容値（エリア）であり、エンコーダピッチ（例えば、エンコーダピッチ０〜１６の間で設定されるものであり、図示例（（Ｂ）参照）ではエンコーダピッチ：１６）で示す作業遅れ最大許容範囲を示し、作業規制エリアの終端位置Ｅよりこの作業遅れ最大許容範囲Ｌｒmaxおよび前記車種ピッチＬｎだけさかのぼったエンコーダ値の位置に、ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・に設定した基準作業開始位置Ｓｏ（例えば、基準エンコーダ値：１０）を設定する。なお、作業遅れ最大許容値Ｌｒmaxは、作業遅れ可能範囲Ｌｒｎよりも大きく設定している。（Ｃ）は、先行するワークＷに対する作業完了が遅れて、次のワークＷに対する作業スタートが遅れた状態を示している。

また、（Ａ）に示すように、Ｓｎは、先行するワークＷに対する作業負荷が軽微なものであり、そのワークＷに対する作業終了とともに次に到来するワークＷに対して作業開始した場合におけるあおり作業開始位置をシリアル更新した瞬間のエンコーダ値であるシリアル更新位置であり、Ｌｆは、前記シリアル更新位置Ｓｎから基準開始位置Ｓｏまでの範囲をエンコーダピッチ（図示例では、ピッチ値：５）で示すあおり設定範囲を示す。この場合におけるライン停止出力位置Ｅｎは、ワークＷに対する車種ピッチＬｎおよび作業遅れ可能範囲Ｌｒｎが終了する時点（この位置は作業スタート位置の変動により前後するものであり、図示例では、基準スタート位置Ｓｏで作業が開始された場合における可変ライン停止出力位置を示し、基準エンコーダ値：３４に設定されている）に設定され、このライン停止出力位置Ｅｎより警報出力範囲ＷＡだけ先行して可変作業遅れ警報出力位置Ａｎ（この位置は作業スタート位置の変動により前後するものであり、図示例では、基準エンコーダ値：２９に設定されている）を設定する。

以上の構成になる流れ作業における作業エリア設定装置の作動について、以下に説明する。図５はステーションの作業エリアでの作業状態を（Ａ）〜（Ｄ）に分けて示したものである。（Ａ）は標準的に作業が開始された場合のエンコーダ値による作業可能エリアを示し、（Ｂ）および（Ｃ）は作業開始が基準スタート位置Ｓｏから遅れて開始された場合のエンコーダ値による作業可能エリアを示し、（Ｄ）は作業開始があおり範囲Ｌｆだけ先行して開始された場合のエンコーダ値による作業範囲を示すものである。

前記（Ａ）に示す作業状態は、基準スタート位置ＳｏでワークＷに対する作業が開始された場合には、コンベアライン１の進行と共にワークＷが作業エリア内で進行してゆく。ステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・の作業コントローラＣＡは、前記ワークＷの進行をライン同期盤３より配信されるエンコーダ値の増加により確認する。エンコーダ値が基準スタート位置Ｓｏに作業ピッチＬｎを加算した時点で作業終了信号、例えば、作業終了ボタンを押し作動するか、システムレンチＬでの締め付け完了信号、作業終了時に作業者が通過する領域に設けた通過センサにより発信される作業終了信号が入力されると作業は規定の作業ピッチＬｎで完了したと判断する。作業の習熟度合いによりエンコーダ値が遅れ作業範囲Ｌｒにはいった場合には、その間で作業終了信号が発信されるか判断する。

この遅れ作業範囲Ｌｒを終了しても作業終了信号が発信されない場合には、さらに遅れ最大許容範囲Ｌｒmaxまで作業可能エリアを拡大する。また、エンコーダ値がライン停止出力位置Ｅに事前警報出力幅ＷＡだけ先行した遅れ警報出力位置Ａに達した場合には、作業者に作業遅れの警報を発信して作業完了を促す。そして、エンコーダ値が、遅れ最大許容範囲Ｌｒmaxが経過するまでに作業完了信号が発信されない場合には、コンベアライン１を停止させて作業完了させることができる。

前記（Ｂ）および（Ｃ）に示す作業状態は、先行するワークＷに対する作業完了が遅れて、次に到来したワークＷに対して基準スタート位置Ｓｏでの作業開始が遅れた場合を示し、作業ピッチＬｎの経過後の遅れ作業範囲Ｌｒｎの終了時点がライン停止出力位置Ｅとなった場合を示している。この場合には、作業者はライン停止出力位置Ｅに事前警報出力幅ＷＡだけ先行した遅れ警報出力位置Ａから作業遅れの警報に促されつつ作業を完了させることとなる。

前記作業ピッチＬｎおよびＬｒｎは、作業者の作業負荷、例えば、車種や車格により作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・毎に夫々設定しているため、作業者のペースや車種間バラツキに対応してそのピッチ値を変更でき、作業遅れによるライン停止を低減させることができる。

前記（Ａ）〜（Ｃ）において、作業ピッチ完了を待たずに作業完了信号が発せられたり、作業ピッチＬｎが比較的短いワークＷへの作業が完了した場合には、次に到来するワークＷが基準スタート位置Ｓｏに到着するのを手待ちすることなく、（Ｄ）に示すように、ワークＷが基準スタート位置Ｓｏに達する以前のあおり範囲Ｌｆのいずれかの位置で作業開始することができる。この場合の最大作業エリアは、あおり範囲Ｌｆと作業ピッチＬｎと遅れ許容範囲Ｌｒｎのトータルのピッチとできる。そして、この場合には、作業遅れ範囲Ｌｒｎが終了する時点で作業が完了することを前提として、その位置から事前警報出力幅ＷＡだけ先行した可変遅れ警報出力位置Ａｎから作業遅れの警報を発信し、この警報に促されつつ可変ライン停止出力Ｅｎまでに作業を完了させることが望ましい。

このようなあおり作業範囲Ｌｆを設定することにより、車種間の作業量バラツキを設定値と演算値で作業開始位置Ｓや終了位置Ｅが作業エリア（あおり作業スタート位置Ｓｎ〜ライン停止出力位置Ｅ）内で前後にフローティング化することができ、作業エリア毎の設定されていた固定ポイント（基準開始位置Ｓｏや終了位置Ｅ等）とは別に車種毎に設定した車種作業ピッチＬｎによる設定値と演算値で上記のように開始、終了位置が自動で変化させフローティング化することができる。そして、車種作業ピッチＬｎが大きい設定の場合や作業遅れが発生する場合は、演算値での作業可能エリアを優先して、遅れ作業可能エリアやライン停止を行い、車種間の作業量バラツキや作業者スキルレベルに合せた細かな設定が可能となる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）ワークＷを載置して各作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・を経由させて搬送するコンベア１と、前記コンベア１により搬送されるワークＷの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションＳ１、Ｓ２・・・に配信する通過位置信号配信手段としてのライン同期盤３と、前記各ステーションＳ１、Ｓ２・・・の作業エリアにおけるワークＷへの作業開始位置Ｓｏと作業終了位置Ｅとを前記通過位置信号に基づいて設定する設定手段としての作業コントローラＣＡと、を備える。このため、通過位置信号配信手段３、例えば、ラインエンコーダーパルス同期信号に基づいて作業開始位置Ｓｏと作業終了位置Ｅを作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・毎に設定でき、作業負荷が変動する複数車種の混流生産等にも、作業開始位置Ｓｏ若しくは作業終了位置Ｅを作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・毎およびワーク種別毎に設定することにより、作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・の場所やレイアウトに影響されずに対応させることができ、ライン停止を最小限にすることができる。また、各ステーションＳ１、Ｓ２・・・での作業編成の変更が、リミットスイッチの移設等を必要とせず、設定値の変更のみで対応できる。

（イ）設定手段としてのホストコンピュータＨおよびステーションコントローラＣ１、Ｃ２・・・に記憶されている前記作業開始位置Ｓｏから作業終了位置Ｅまでの作業ピッチ値は、ワーク種別に応じてパラメータ設定されるため、作業者のペースやワーク種別としての車種間バラツキに応じてピッチ値変更ができ、作業遅れによるライン停止を低減できる。

（ウ）先行するワークＷの作業終了位置Ｅの手前で当該ワークＷへの作業終了がなされた場合には、前記作業開始位置Ｓｏの手前から作業ステーションＳ１、Ｓ２・・・に到来したワークＷに対する作業を開始可能としたため、到来するワークＷへの作業手待ちが廃止できる。

（エ）作業終了位置Ｅは、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定するため、作業開始位置Ｓや終了位置Ｅが作業エリア内でフローティング化でき、車種間の作業量バラツキや作業者スキルレベルに合せた細かな設定が可能となる。

（オ）作業ピッチ値は、ワーク種別に応じて設定される標準作業時間および遅れ作業可能時間をコンベア速度で除した範囲に設定され、前記設定手段としての作業コントローラＣＡは、前記遅れ作業可能範囲Ｌｒｎの終了位置Ｅｎ手前に設定した事前警報出力範囲ＷＡにワークＷが到達しても作業完了しない場合に警報を出力し、前記遅れ作業可能範囲Ｌｒｎの終了位置ＥｎにワークＷが到達しても作業完了しない場合にはコンベア１を停止させるため、作業遅れ警報をワーク種別毎に設定できる。

本発明の一実施形態を示す流れ作業における作業エリア設定装置の作業ラインのライン構成を示す構成図。 同じく各ステーションの作業エリアの設定例を示す説明図。 ワーク種別に対する各ステーションでの作業ピッチおよび遅れ作業ピッチのパラメータ設定例を示す説明図。 各ステーションでのシステム構成を示すシステム構成図。 各ステーションでの作業エリア設定の状態を示す説明図。

符号の説明

Ｃ１、Ｃ２ ステーションコントローラ
ＣＡ 作業コントローラ
ＣＢ 部品指示装置
Ｈ ホストコンピュータ
Ｌ 作業機
Ｓ１、Ｓ２ 作業ステーション
Ｗ ワーク
１ コンベア
２ ライン制御盤
３ ライン同期盤

Claims (9)

1. ワークを載置して各作業ステーションを経由させて搬送するコンベアと、
   前記コンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信する通過位置信号配信手段と、
   前記各ステーションの作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを、先行するワークに対する作業終了時における次のワークの当該作業エリア内の通過位置信号に基づいて設定する設定手段と、を備えることを特徴とする流れ作業における作業エリア設定装置。
2. 前記設定手段に設定されている前記作業開始位置から作業終了位置までの作業ピッチ値は、ワーク種別に応じてパラメータ設定されることを特徴とする請求項１に記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
3. 作業終了位置の手前で先行するワークへの作業終了がなされた場合には、前記作業開始位置の手前から作業ステーションに到来したワークに対する作業を開始可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
4. 前記作業終了位置は、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
5. 前記作業ピッチ値は、ワーク種別に応じて設定される標準作業時間および遅れ作業可能時間をコンベア速度で除した範囲に設定され、
   前記設定手段は、前記遅れ作業可能範囲の終了位置手前に設定した事前警報出力範囲にワークが到達しても作業完了しない場合に警報を出力し、前記遅れ作業可能範囲の終了位置にワークが到達しても作業完了しない場合にはコンベアを停止させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定装置。
6. 通過位置信号配信手段によりコンベアにより搬送されるワークの作業エリア内の通過位置信号を各ステーションに配信し、
   前記各ステーションにおいて先行するワークに対する作業終了時における次のワークの当該作業エリア内の通過位置信号に基づいて夫々作業エリアにおけるワークへの作業開始位置と作業終了位置とを設定することを特徴とする流れ作業における作業エリア設定方法。
7. 前記作業開始位置から作業終了位置までの作業ピッチ値をワーク種別に応じて変更することを特徴とする請求項６に記載の流れ作業における作業エリア設定方法。
8. 作業終了位置の手前で先行するワークへの作業が終了した場合には、次に到来するワークに対する作業を作業開始位置の手前で開始可能としたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の流れ作業における作業エリア設定方法。
9. 前記作業終了位置は、作業実開始位置に設定した作業ピッチ値を加えた位置に設定することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一つに記載の流れ作業における作業エリア設定方法。

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