JP4823361B2 - ターミナル - Google Patents

Description

本発明は、定形或いは不定形の物品の保管棚に保管している物品の中から、製品の組立てに必要な部品の受け取り、補給指示を表示し、当該部品が引き取られたことを中央制御装置に知らせる入力を行うターミナルにおいて、個々の部品引渡し棚の物品の検知や、有無、引き取り状況を入出力するターミナルに関する。

従来から、組立て生産工程、特にセル生産方式による工程において、製品の構成部品である部品の作業時の引取り指示或いは前記引取り指示に対する引取り後の確認スイッチ入力が行われている。この場合、ホストコンピュータにおいて、部品の引取り指示を制御装置に送信し、制御装置が引取り指示の出された部品引渡し棚に装着されたランプや表示器により指示状態を表すようにしている。一方、指示された部品を引取り完了した作業者或いはロボットや自動搬送車は、引取り完了入力として、レバースイッチを操作し、その操作信号が前記制御装置を経由し、ホストコンピュータに届くようになっており、作業の進捗や、誤作業の防止や、部品引渡し棚への部品の補給、更には部品の在庫管理や、補給部品の発注などが行われる仕組みとなっている。

セル生産方式、すなわち、一人の作業員が複数の工程を担当とする方式は、近年広まっている方式であるが、そこに使用される所謂ピッキングシステムは、以前から知られている。例えば、冷蔵冷凍倉庫の冷凍品について寒冷域における集中表示式商品格納・ピッキングシステムが、特開２００２−１２３０９号公報（特許文献１）に示されている。
このシステムでは、物品保管する商品倉庫や、冷蔵冷凍倉庫の棚に配列された多数の物品について、ホストコンピュータと格納された物品のピッキング作業を、スイッチ入力し、作業内容をホストコンピュータに送り、作業の確認を行うシステムが記載されている。これらのシステムは、比較的規格化されたシステムであり、そのために、これまでは変更の必要がほとんど無かった。しかし、現代における商品寿命の短期化が進行すると、棚の幅、間隔、配列を逐次変更する必要が生じて来た。そこで、これらの対操作者対応のインターフェイスであるスイッチボックスの配置や間隔の自由度を広げる必要が生じて来た。スイッチボックスが安価であれば、或いは取付け間隔の変更の自由度が高ければ、システム全体を低コスト化できること、また、棚間隔を狭め棚数を増やす場合、または棚間隔を広げ棚数を減らす場合の配線機器コスト低減が可能であるが、従来は、安価なスイッチボックスがなく、また、変更対応も難しい難点があった。

更に、従来のスイッチボックスの配線は、配線を省略する所謂省配線技術が十分に反映されておらず、配線量が多く、スイッチボックス数が増加する分、これらのシステムのコストが上昇する欠点もある。なお、ここにいう省配線技術として、例えば、特開平１−７２６２３号公報（特許文献２）に開示された信号の直並列変換方式および特開平１−８９８３９号公報（特許文献３）に開示された並列のセンサ信号の直列伝送方式がある。これらの方式によれば、電源を含むクロック信号の線路に、各クロック対応に１つ（１ビット）の制御信号（またはセンサ信号）を重畳することができるので、制御装置と被制御装置の間の伝送システムや、制御装置とセンサ装置の間の伝送システムの配線を、少ない線路により実現することができる。
また、公知の省配線技術として、更に、特開平３−６９９７（特許文献４）に開示された制御・監視信号伝送方式がある。この方式によれば、親局に入力ユニットと出力ユニットを接続し、親局から電源に重畳したクロック信号を共通のデータ信号線に出力することにより制御部と被制御部およびセンサ部間の双方向の高速な信号伝送を、簡易な構成で実現することができる。即ち、少ない線路により構成することができ配線のコストが安価となり、ユニットの接続配置を簡単にすることができる。更に、この方式によれば、各ユニットに対するアドレスの割り付けを任意に行うことができ、従って、ユニットの追加、削除を必要な位置で自由に行うことができるという利点もある。
特開２００２−１２３０９号公報 特開平１−７２６２３号公報 特開平１−８９８３９号公報 特開平３−６９９７号公報

又、省配線技術が十分に反映されていない従来のようなスイッチボックスの配線方法では、配線量の増加から、配線スペースが大型化し、更に接続中継端子箱を必要とし、配線工数が多くなること、原価高な設備となる欠点があった。大量の配線に配線ダクトを使用する場合、ダクト内部での配線の断線や、断線時の保守時間の増加に繋がり、さらに、棚自身が軌道の上を前後移動可能な場合、可動配線部が必要になるが、そのような対象では、多芯ケーブル配線の断線などの不具合が生じていた。また、同様に、このようなスイッチボックスを使用する用途は、セル生産方式でも広く使用されてきており、前記の部品引渡し棚を使用する組立製造ラインの製品である商品の寿命が短くなる傾向にあり、製品の改良や機種の変更、更には製品そのものの変更を行うため、部品引渡し棚の配列変更や間隔の変更を要することとなり、配線が複雑に取り回されていると、容易に部品引渡し棚の再配置及び配線などの変更を行うことが難しいという問題が有った。

本発明は、セル生産方式において、省配線技術をスイッチボックスに十分に反映することで配線数を減らし、配線スペースの低減、故障の低減、故障時における保守作業の容易化、レイアウト変更の容易化を可能とし、更に子局ターミナルのコストを下げ、設備原価低減を果たすことを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、単価の安いターミナルを提供するものである。

請求項１には、被制御部とセンサ部とで構成される複数の子局ターミナルが、共通データ信号線を介して親局に接続され、前記親局は制御部と制御データを授受するとともに、前記子局ターミナルと共通データ信号線を介して監視信号及び／又は制御信号を授受し、前記監視信号は少なくともセル生産方式のセルにおける組み立て対象部品の有無を示す情報が含まれ、前記制御信号には少なくとも前記対象部品の使用を指示する情報が含まれる、セル生産方式用制御システムにおいて、
相互に連続するアドレスが付与される主局子局ターミナルと従局子局ターミナルからなり、
前記主局子局ターミナルは、アドレス設定スイッチ及び子局入出力回路を備え、
前記子局入出力回路は、アドレス抽出手段、子局入出力部、入力データ部、出力データ部、表示器及び入力スイッチで構成され、
前記入力スイッチは、作業者或いは作業用ロボット又は自動搬送装置ＡＧＶにより操作され、前記操作により引取り完了の信号が前記入力データ部に入力され、
前記入力データ部は、前記引取り完了の信号を前記子局入出力部に引渡し、
前記アドレス抽出手段は、前記親局から送出される一連のパルス信号から前記アドレス設定スイッチで設定された自局アドレスに該当する制御データを得て前記子局入出力部に引き渡し、
前記子局入出力部は、前記親局から送出される一連のパルス信号を前記共通データ信号線から受信し、前記アドレス抽出手段に引き渡し、前記アドレス抽出手段から引き渡された前記制御データを前記出力データ部に引渡すとともに、前記入力データ部から受けた前記引取り完了の信号を前記共通データ信号線に送出し、
前記出力データ部は、前記子局入出力部から前記制御データが引き渡されたとき、前記表示器に点滅信号を引き渡し、
前記従局子局ターミナルは、前記主局子局ターミナルと同じ外観を有し、前記出力データ部に接続された表示器及び前記入力データ部に接続された入力スイッチを備え、前記入力スイッチと前記表示器を除くすべての回路、及び、親局との通信を前記主局子局ターミナルに依存していることを特徴とするターミナルが記載されている。

なお、入力スイッチと表示器を除くすべての回路としては、例えば、電源重畳共通データ信号から電力と制御データ信号を抽出する制御データ信号抽出回路、制御データ信号から自局のアドレスのデータを得るためのアドレス抽出回路、アドレス抽出回路やセンサ部とデータの授受を行う子局入出力回路、アドレス設定回路などが挙げられる。

本発明によれば、主局子局ターミナルと従局子局ターミナルを組合せて使用する場合、親局との通信または、前記入力スイッチと前記表示器を除くすべての回路を主局子局ターミナルに依存している従局子局ターミナルの構造を簡素化できることから、従来のターミナルより単価を抑え、システムコストの低減を実現することができる。また、親局及びターミナル間は、絶縁被覆された導線による共通データ信号線によって繋ぐことで、省配線技術を十分に反映させ配線数を減らすことができる。そのため、システム全体として配線数を減らすことが可能となる。

また、主局子局ターミナルと従局子局ターミナルは、どちらも、セル生産方式における作業員に対し、表示器を介して使用する部品を指示するために同様に用いられるが、この用途においてその外観が異なると、主局と従局ではそれらの指示に違いがあるのではないかという迷いを与える可能性がある。これに対し、本発明のターミナルでは、主局子局ターミナルと従局子局ターミナルとは、外観において同じとなっているため、作業員が外観に惑わされることを防止できるという効果がある。

以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき説明する。

本発明の実施例を図１から図５によって説明する。
図１に本発明に係るターミナルの例を示す。
子局ターミナル２７は、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８に接続しており、自局アドレスを設定する子局アドレス部１１、表示灯１４、入力スイッチ３７からなる。子局ターミナル２７は、パイプラック用パイプ１２に部品寸法や形状を考慮した特定された間隔で固定されている。パイプラックの後方には、部品引渡し棚があり、部品のサイズ、数量に整合した空間を有し、前面からの部品引取り後、棚が空になると後方から当該部品の補充が行われる。
作業者或いは作業用ロボット又は自動搬送装置ＡＧＶは、当該部品引渡し棚から部品を取り出した後、レバースイッチである入力スイッチ３７のレバーを操作し、引取り完了の信号をターミナルに入力する。このように、組立作業ラインの部品の引取りと補給を正確にバランスさせていく上で、子局ターミナル２７の入力情報や出力が重要な役割を果たし、順調な製品の流れを保もつ事ができる。

Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８を介して親局から伝送されてくる伝送信号は、子局アドレス部１１を通して自局のアドレスに従った出力データを取り込み、表示灯１４に出力データを渡す。ここで、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８に用いる配線は、一般的絶縁被覆された導線で良く、ＬＡＮケーブルやシールドケーブルなどの高価な配線を使用する必要はない。

入力スイッチ３７が作業者によって部品の取り出しが行われた後、操作されると、その操作入力データが親局側に伝送される

図２に本発明における主局子局ターミナルと従局子局ターミナルを組合わせて使用する場合の構成例を示す。主局子局ターミナルと従局子局ターミナルの違いは、外観からすれば、子局アドレス部１１が主局子局ターミナルにはあり、従局子局ターミナルには無く、また、主局子局ターミナルは、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８への接続を介して親局と通信するのに対し、従局子局ターミナルは、主局子局ターミナルに３本の配線を接続している違いがある。つまり、主局子局ターミナルは、図５で示す如く、アドレス設定機能から通信インターフェイス、子局入出力回路を有するのに対し、従局子局ターミナルは、入力スイッチ３６と表示灯１３を持つ以外、内部に何も持たず、配線を主局子局ターミナルに接続している違いである。
図２に主局子局ターミナルと従局子局ターミナルを組合せた複数のターミナルで構成される入出力システムの実施例を示す。

Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８に主局子局ターミナルと従局子局ターミナルを組合せた複数の子局ターミナル２７、３５を接続し、各々の主局子局ターミナル２７からの入力スイッチ３７の入力信号と従局子局ターミナル３５の入力スイッチ３６の入力信号が親局６を介して制御入力信号５として制御部１の入力ユニット３に送られる。一方、制御部１の出力ユニット２から親局６に向かって送出された制御出力信号４は、親局６からＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８を介して主局子局ターミナル２７に伝送され、子局入出力回路から主局子局ターミナルの表示灯１４と従局子局ターミナル３５の表示灯１３に出力する。

この時、各々の主局子局ターミナル２７は図１における子局アドレス部１１で設定されている自己のアドレスに該当するデータを伝送データから読み取り、主局子局ターミナル２７の表示灯１４と、従局子局ターミナル３５の表示灯１３に出力表示する。このようにして、制御部１は各々の主局子局ターミナル２７の入力情報を確認する一方、それぞれの主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５の表示灯１３、１４との表示させるべき出力信号を子局に向かって親局６を経由し、データを伝送することができる。

図３に本発明における入出力システムの動作原理を説明するためのタイムチャートを示す。
親局６からＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８を介して子局ターミナル２７に伝送される一連のパルス信号であるデータ信号１５と信号のグランドレベル１６と監視データ信号１７およびＩｓ電流信号１８、電流ゼロレベル１９を経時的に示したものである。

前記一連のパルス信号とは、スタート信号である通常パルス幅より長いオン時間のパルス信号から始まり（図示せず）、規定の主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５のデータ単位のパルスデータ長のパルス数をターミナルのアドレス数分を繋げたものであり、信号の最終を識別するエンドパルスで終了する（図示せず）。スタートパルスからエンドパルスまでの前記一連のパルス信号を繰り返しＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８に送出し、親局８と主局子局ターミナル２７の間で送受信を繰り返す。エンドパルスは、スタートパルスより短く且つ通常データパルスより長い（図示せず）。

図３の動作原理表示の場合、データ信号１５のパルス幅により出力表現をしており、１デューティーサイクルのＬＯＷレベルの時間が短い場合“１”を表し、長い場合は、“０”を表しており、０、１、２、３番地のアドレスのデータが“０”、“０”、“１”、“０”である状態を示す。これに対し監視信号が“０”、“０”、“１”、“０”状態であれば、監視データ信号１７が示すＯＮ状態の間、電流信号Ｉｓ１８が示す電流パルスとして信号に重畳される。つまり、電圧信号に電流信号を重畳して入力信号と出力信号を同時に扱うものである。

図４に本発明における親局６の機能ブロック図を示す。
親局６は、制御部１の入力ユニット３へ子局から受けた直列信号を直列・並列変換し、制御入力信号５として送出する入力データ部２０と、制御部１の出力ユニット２から制御出力信号４として受けた並列信号を並列・直列変換し信号を取込む出力データ部２１とタイミング発生手段２４、制御データ発生手段２５、親局出力部２６を構成する。タイミング発生手段２４は、水晶発振回路２２からクロック信号の基本信号を得てクロック信号を生成し、このクロック信号にスタート信号とエンド信号を加えて制御信号の基本信号を生成する（図示せず）。親局アドレス設定手段２３からタイミング発生手段２４へ親局のデータの送受信タイミングを伝える。親局出力部２６は、制御データ発生手段２５とラインドライバ２８からなり、ＤＣ２４Ｖ電源９と０Ｖ電源１０から電源供給を受け、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７およびＤ−電源重畳共通データ信号線８を経由し、システム全体に電源を供給する。

また、親局６の親局入力部３２は監視信号検出手段３１と監視データ抽出手段３０で構成され、入力データ部２０へ入力データ信号を送出する。監視信号検出手段３１は、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７およびＤ−電源重畳共通データ信号線８を経由して主局子局ターミナル２７から送出された一群の子局入出力部である入出力ターミナルから得られた監視信号であるデータ信号を検出する。また、親局６は、伝送インターフェイス回路として、伝送ブリーダ電流回路２９を有する。

親局６は、インターフェイス回路である伝送ブリーダ電流回路２９が、親局出力部２６内のラインドライバ２８に接続されており、親局６の制御データ発生手段２５から受けた制御データをタイミング発生手段２４から送られるクロック信号と共に外部信号接続部（Ｄ＋側）３３を経由して、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７に又、外部信号接続部（Ｄ−側）３４を経由してＤ−電源重畳共通データ信号線８に送出する。

ラインドライバ２８は、親局入力部３２の監視信号検出手段３１にデータ信号を渡し、監視データ抽手段３０は、タイミング発生手段２４から受けたクロック信号と同期して監視データ信号を得る。この監視データ信号を入力データ部２０に渡し、制御部１の入力ユニット３に親局送信信号５として伝送する。

図５に本発明における主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５の機能ブロック図を示す。
主局子局ターミナル２７は、特に専用の電源を保有していないが、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８から供給される電源を重畳されたパルス信号から子局ターミナル２７内部で使用する電源電圧をダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。このこと自身が配線数を減ずる所謂省配線技術である。
主局子局ターミナル２７は、Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８を介して親局６と接続されている。
主局子局ターミナル２７は、自局のアドレスを設定するアドレス設定スイッチ３９を有し、主局子局ターミナル２７の設置時において、自局のアドレスをアドレス設定スイッチ３９の有する範囲で自由に設定できる。設定されたアドレス設定スイッチ３９により、アドレス設定回路３８は、自局のアドレスを認識し、自局のアドレスをアドレス抽出手段４２に引き渡す。
Ｄ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８から制御データ信号抽出手段４１を経て子局入出力回路４０のアドレス抽出手段４２に制御データ信号を受け渡し、アドレス抽出手段４２により前記の自局のアドレスのデータを得て子局入出力部４３にデータを受け渡し、更に出力データ部４５から主局子局ターミナル２７の表示灯１４と、従局子局ターミナル３５の表示灯１３の点灯又は点滅信号を引き渡す。

また、主局子局ターミナル２７の入力スイッチ３７または、従局子局ターミナル３５の入力スイッチ３６が操作された場合、子局入出力回路４０の入力データ部４４を経て子局入出力部４３からＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８に監視信号を送出する。

本発明のターミナルは、主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５を一対とする複数のターミナルが図２に示すようにＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８である２本の伝送線路に容易に接続できる。図２に示す通り、組立製造ラインの組立部品構成に沿った部品引渡し棚にそれぞれ当該ターミナルを設置し、作業者またはロボットが、部品を取得すると入力スイッチ３６，３７であるレバースイッチを操作し、部品の取得を中央の制御部に情報としてＤ＋電源重畳共通データ信号線７とＤ−電源重畳共通データ信号線８の２本線を経由して監視信号として伝送する。

図２の例において、表示灯１３、１４は、入力スイッチ３６、３７が部品取り出し完了時に操作されたタイミングで点灯し、新たに部品が供給されたことによって、消灯するようにし、部品棚の中の当該部品の有無を示しても良いし、棚位置を確認させるためのアラーム、または中央からの警告として点滅表示させることもできる。この時、部品引渡し棚近傍に警報ブザーを置き、併用することで、一層の注意を喚起し、確実な警告が行うこともできる。

本発明によれば、親局６、主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５の間の信号伝送線路を単価の安価な一般的絶縁被覆された導線を使用することができる。また、従局子局ターミナル３５は、入力スイッチ３６と表示灯１３以外は従局子局ターミナル３５の内部に使用している部品や回路はなく、極めて単純であるが、操作者にとっては、主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５の違いは感じさせず、同じ使い方ができるため、単価の低減を果たしている。本発明は、従局子局ターミナル３５を単純、簡素化したことで、従来に比較し、コストの低減をはかることが実現し、また単純な配線でシステムを構成出来るため、配線工数や配線部品の低減によりコスト削減を可能とするばかりか、システムの立上げ時間を短縮し、又、全体の信頼性を高め、保守が容易に行えることで、保守時間の短縮にも繋がる。

本発明におけるターミナルを示す。 本発明における主局子局ターミナル２７と従局子局ターミナル３５を一対とする複数のターミナルで構成される入出力システムの実施例を示す。 本発明における入出力システムのタイムチャートを示す。 本発明における親局の機能ブロック図を示す。 本発明における子局ターミナル２７の機能ブロック図を示す。

符号の説明

１ 制御部 ２ 出力ユニット ３ 入力ユニット
４ 制御出力信号 ５ 制御入力信号 ６ 親局
７ Ｄ＋電源重畳共通データ信号線 ８ Ｄ−電源重畳共通データ信号線
９ ＤＣ２４Ｖ電源 １０ ０Ｖ電源 １１ 子局アドレス部
１２ パイプラック用パイプ １３、１４ 表示灯 １５ データ信号
１６ グランドレベル １７ 監視データ信号 １８ Ｉｓ電流信号
１９ 電流ゼロレベル ２０ 入力データ部 ２１ 出力データ部
２２ 水晶発振回路 ２３ 親局アドレス設定手段
２４ タイミング発生手段 ２５ 制御データ発生手段
２６ 親局出力部 ２７ 主局子局ターミナル ２８ ラインドライバ
２９ 伝送ブリーダ電流回路 ３０ 監視データ抽出手段
３１ 監視信号検出手段 ３２ 親局入力部
３３ 外部信号接続部（Ｄ＋側） ３４ 外部信号接続部（Ｄ−側）
３５ 従局子局ターミナル ３６、３７ 入力スイッチ
３８ アドレス設定回路 ３９ アドレス設定スイッチ
４０ 子局入出力回路 ４１ 制御データ信号抽出手段
４２ アドレス抽出手段 ４３ 子局入出力部
４４ 入力データ部 ４５ 出力データ部

Claims (1)

1. 被制御部とセンサ部とで構成される複数の子局ターミナルが、共通データ信号線を介して親局に接続され、前記親局は制御部と制御データを授受するとともに、前記子局ターミナルと共通データ信号線を介して監視信号及び／又は制御信号を授受し、前記監視信号は少なくともセル生産方式のセルにおける組み立て対象部品の有無を示す情報が含まれ、前記制御信号には少なくとも前記対象部品の使用を指示する情報が含まれる、セル生産方式用制御システムにおいて、
   相互に連続するアドレスが付与される主局子局ターミナルと従局子局ターミナルからなり、
   前記主局子局ターミナルは、アドレス設定スイッチを備えたアドレス設定回路及び子局入出力回路を備え、
   前記子局入出力回路は、アドレス抽出手段、子局入出力部、入力データ部、出力データ部、表示器及び入力スイッチで構成され、
   前記入力スイッチは、作業者或いは作業用ロボット又は自動搬送装置ＡＧＶにより操作され、前記操作により引取り完了の信号が前記入力データ部に入力され、
   前記入力データ部は、前記引取り完了の信号を前記子局入出力部に引渡し、
   前記アドレス抽出手段は、前記親局から送出される一連のパルス信号から前記アドレス設定スイッチで設定された自局アドレスに該当する制御データを得て前記子局入出力部に引き渡し、
   前記子局入出力部は、前記親局から送出される一連のパルス信号を前記共通データ信号線から受信し、前記アドレス抽出手段に引き渡し、前記アドレス抽出手段から引き渡された前記制御データを前記出力データ部に引渡すとともに、前記入力データ部から受けた前記引取り完了の信号を前記共通データ信号線に送出し、
   前記出力データ部は、前記子局入出力部から前記制御データが引き渡されたとき、前記表示器に点滅信号を引き渡し、
   前記従局子局ターミナルは、前記主局子局ターミナルと同じ外観を有し、前記出力データ部に接続された表示器及び前記入力データ部に接続された入力スイッチを備え、前記入力スイッチと前記表示器を除くすべての回路、及び、親局との通信を前記主局子局ターミナルに依存していることを特徴とするターミナル。

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