JP5741614B2

JP5741614B2 - 製造システム

Info

Publication number: JP5741614B2
Application number: JP2013052051A
Authority: JP
Inventors: 亮介堤; 健大川; 原田　敏行; 敏行原田; 晃大塩田; 健司松藤
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: EP2784613A3; US20140277657A1; CN104044149A; EP2784613A2; JP2014178851A

Description

本発明は、製造システムに関する。

製造システムでは、ロボットを用いて組み立て作業の自動化を図ることが行われている。このようなロボットを用いた製造システムとして、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された製造システムでは、ワークの組み立て作業を、作業者と、ロボットとによって行っている。また、このような製造システムにおいて、例えば、ロボットによる組み立て作業にエラーが生じた等の場合、作業者がワークの補修作業を行うことがある。

特開２００３−６２７２７号公報

このような技術分野においては、ロボットによる組み立て作業にエラーが生じたことで作業者が補修作業を行う等のように、ロボット以外の作業者等が組み立て作業を行った場合であっても、ワークの組み立て状態を管理しておく必要がある。

そこで、本発明は、ワークの組み立て状態を好適に管理可能な製造システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る製造システムは、ワークに対して処理を行うとともに、ワークに対して行った処理内容を含む処理情報を出力可能な複数の処理装置と、ワークに対して行った処理内容を含むバックアップ情報を出力可能な処理工具と、処理情報及びバックアップ情報と、ワークを識別する識別情報とを対応付けて管理情報を作成する管理部とを備える。

本発明によれば、ワークの組み立て状態を好適に管理することができる。

一実施形態に係る製造システムの概略構成を示す図である。図１のロボット制御部の機能構成を示すブロック図である。図１の管理装置の機能構成を示すブロック図である。組み立て作業の流れを示すフローチャートである。補修作業が行われた後、再び組み立て作業を開始する場合の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、製造システム１は、搬送装置１０、管理装置２０、複数のロボット（処理装置）３０、及び、複数のナットランナ（処理工具）４０を含んで構成される。搬送装置１０は、組み立て対象となるワークＷを搬送する。図１において、ワークＷは、矢印Ａの方向に沿って搬送装置１０によって搬送される。搬送装置１０によって搬送されるワークＷに対して、ロボット３０及びナットランナ４０による組み立て作業が行われる。

ロボット３０は、搬送装置１０の延在方向に沿って複数設けられる。ロボット３０として、例えば、組み立て作業を行うアームを有するロボット等を用いることができる。なお、以下の説明において、複数のロボット３０を互いに区別する必要がある場合、これらのロボット３０をワークＷの搬送方向の上流側から順に、ロボット３０Ａ、ロボット３０Ｂ、・・・、と呼ぶ（図１では、複数のロボット３０のうち、ロボット３０Ａ及び３０Ｂのみを示している。）。

ロボット３０Ａは、ロボット作業領域Ｒ１内に搬送されたワークＷに対して組み立て作業を行う。なお、ロボット作業領域Ｒ１は、ロボット３０Ａが組み立て作業を行う領域である。ロボット３０Ｂは、ロボット作業領域Ｒ２内に搬送されたワークＷに対して組み立て作業を行う。なお、ロボット作業領域Ｒ２は、ロボット３０Ｂが組み立て作業を行う領域である。他のロボット３０についても、同様に、各ロボット３０に割り当てられたロボット作業領域内に搬入されたワークＷに対して、組み立て作業を行う。

ロボット３０には、それぞれロボット制御部３１が設けられる。ロボット制御部３１は、ロボット３０が行う組み立て作業の制御を行う。より詳細には、ロボット制御部３１は、図２に示すように、品質情報送信部３２、組立制御部３３、及び、管理情報取得部３４を備える。管理情報取得部３４は、ロボット３０がワークＷに対して組み立て作業を行う前に、作業対象のワークＷについての管理情報を管理装置２０から取得する。この管理情報は、ワークＷの識別情報と、ワークＷに対して行われた組み立て作業毎の作業内容を含む情報とが対応付けられたものである。また、組み立て作業毎の作業内容を含む情報には、ロボット３０が行った作業（処理）内容の品質を示す品質情報（処理情報）と、ナットランナ４０を用いて行われた作業（処理）内容の品質を示すバックアップ情報とが含まれる。

組立制御部３３は、ロボット３０に設けられたアーム等を制御し、ワークＷの組み立て作業を行う。また、組立制御部３３は、ワークＷの組み立て作業の開始前に、管理情報取得部３４で取得された管理情報を参照する。そして、組立制御部３３は、今回行う組み立て作業工程よりも前に行う組み立て作業工程についての品質情報又はバックアップ情報が存在する場合に、組み立て作業を開始する。即ち、以前の組み立て作業工程において、管理情報に品質情報又はバックアップ情報が存在しない場合、組立制御部３３は、組み立て作業を実行しない。

また、製造システム１では、ナットランナ４０を用いてワークＷに対する補修作業が行われた後、再び、ロボット３０を用いて組み立て作業を行う。このため、組立制御部３３は、ナットランナ４０を用いた補修作業が行われた後に、再びロボット３０による組み立て作業を開始する際に、ナットランナ４０を用いた組み立て作業が所定の条件を満たしているか否かを判断する。所定の条件を満たしている場合、組立制御部３３は、ロボット３０によるワークＷの組み立て作業を開始する。

より詳細には、組立制御部３３は、ナットランナ４０を用いてワークＷに対する補修作業が行われた後、再び、ロボット３０を用いた組み立て作業を開始する前に、管理情報取得部３４で取得された管理情報を参照する。そして、組立制御部３３は、直前の作業工程についてナットランナ４０を用いて行われた作業内容を示すバックアップ情報に基づいて、作業内容が所定の条件を満たしているか否かを判断する。所定の条件を満たさない場合とは、例えば、ナットランナ４０によるネジの締め付けトルク不足等の場合がある。

品質情報送信部３２は、管理装置２０に対して品質情報を送信する。この品質情報には、ロボット３０がワークＷに対して行った組み立て作業の作業内容を含む。品質情報の一例として、例えば、ロボット３０がネジ締め作業を行った時のネジ締めのトルク値、シーリング材又はグリスをワークＷに塗布した時の塗布量等がある。品質情報は、組立制御部３３がロボット３０を制御する際の制御値やセンサを用いて実際に測定する等により電気的に得ることができる。

ナットランナ４０は、ワークＷの組み立て作業の際に、ネジ締めを行う。このナットランナ４０は、作業者Ｘによって操作される。作業者Ｘがナットランナ４０を用いてワークＷの組み立て作業を行う場合として、例えば、ロボット３０による組み立て作業にエラーが生じ、作業者Ｘがナットランナ４０を用いて補修作業（バックアップ作業）を行う場合等がある。

各ナットランナ４０には、それぞれナットランナ制御部４１が設けられる。ナットランナ制御部４１は、ナットランナ４０を用いて行われたネジ締め作業の内容を示すトルク値を、バックアップ情報として管理装置２０に送信する。このように、ナットランナ４０は、ワークＷに対して行う作業内容を電気的に管理することができる。

各ロボット３０の間には、それぞれ、バックアップ領域が設けられる。作業者Ｘは、このバックアップ領域内において、ナットランナ４０を用いてワークＷの補修作業を行う。なお、ロボット作業領域Ｒ１とロボット作業領域Ｒ２との間に設けられたバックアップ領域を、バックアップ領域Ｂ１と呼ぶ。また、ロボット作業領域Ｒ２に対し、ワークＷの搬送方向下流側に設けられたバックアップ領域を、バックアップ領域Ｂ２と呼ぶ。

また、複数設けられたナットランナ４０のうち、補修作業時にバックアップ領域Ｂ２内において用いられるナットランナ４０を、ナットランナ４０Ｂと呼ぶ。更に、ナットランナ制御部４１のうち、ナットランナ４０Ｂに設けられたナットランナ制御部４１を、ナットランナ制御部４１Ｂと呼ぶ。

管理装置２０は、ワークＷの識別情報と、ロボット３０が行った作業内容を示す品質情報及びナットランナ４０を用いて行われた作業内容を示すバックアップ情報とを対応付けて管理情報を作成する。この管理情報を確認することで、ワークＷの組み立て状態を把握することができる。より詳細には、管理装置２０は、図３に示すように、品質情報取得部２１、バックアップ情報取得部２２、管理部２３、記憶部２４、及び、管理情報送信部２５を備える。

品質情報取得部２１は、ロボット制御部３１の品質情報送信部３２から送信された品質情報を取得する。バックアップ情報取得部２２は、ナットランナ制御部４１から送信されたバックアップ情報を取得する。管理部２３は、ワークＷの識別情報と、品質情報取得部２１によって取得された品質情報及びバックアップ情報取得部２２によって取得されたバックアップ情報とを対応付けて管理情報を作成する。管理部２３は、作成した管理情報を記憶部２４に記憶させる。これにより、各ワークＷの識別情報に対し、組み立て作業毎に、作業内容を示す品質情報又はバックアップ情報が対応付けられた管理情報が作成される。また、ワークＷの組み立て作業が進むにつれて、ワークＷの識別情報に対し、作業工程毎に品質情報又はバックアップ情報が順次追加される。

記憶部２４は、管理部２３によって作成された管理情報を記憶する。管理情報送信部２５は、ロボット制御部３１の管理情報取得部３４、及び、ナットランナ４０のナットランナ制御部４１からの要求に応じて、記憶部２４に記憶された管理情報を送信する。

次に、ロボット３０が組み立て作業を行う際の処理の流れについて説明する。ここでは、ロボット３０Ｂが組み立て作業を行う場合について説明する。また、ロボット３０Ｂによる組み立て作業にエラーが生じた場合、バックアップ領域Ｂ２内において作業者Ｘが、ナットランナ４０Ｂを用いて補修作業を行うものとする。ここでは、ロボット３０Ｂ及びナットランナ４０Ｂを用いる場合を代表させて処理の流れを説明するが、他のロボット３０及びナットランナ４０を用いる場合であっても、同様の処理を行う。

図４に示すように、ロボット作業領域Ｒ２内に搬入されたワークＷに対して組み立て作業を開始する前に、管理情報取得部３４は、管理装置２０に対して組み立て作業を行うワークＷについての管理情報を要求する（ステップＳ１０１）。そして、組立制御部３３は、取得した管理情報に、ロボット３０Ｂによる組み立て作業よりも前に行う作業についての品質情報又はバックアップ情報が存在するか否かを判断する（ステップＳ１０２）。具体的には、組立制御部３３は、ロボット３０Ａにおいて行われる組み立て作業についての品質情報、及び、作業者Ｘがバックアップ領域Ｂ１内で補修作業を行った場合にはバックアップ情報が含まれているか否かを判断する。

品質情報又はバックアップ情報が含まれていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、組立制御部３３は、ワークＷの組み立て禁止処理を行う（ステップＳ１１０）。ここでは、例えば、ワークＷに対して組み立て作業を行わずに次のロボット３０にワークＷを送る、或は、組み立て作業ができない旨を作業者Ｘや他の装置に知らせる等がある。

一方、品質情報又はバックアップ情報が含まれている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、組立制御部３３は、ロボット３０Ｂのアーム等を制御してロボット３０ＢによるワークＷの組み立て作業を行う（ステップＳ１０３）。ロボット３０ＢによるワークＷの組み立て作業中に組み立てエラーが発生することなく組み立て作業が終了した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、品質情報送信部３２は、ロボット３０Ｂが行った作業についての品質情報を管理装置２０へ送信する（ステップＳ１１１）。管理装置２０の品質情報取得部２１が品質情報を受信すると、管理部２３は、受信した品質情報をワークＷの識別情報に対応付けて管理情報を作成する（ステップＳ１１２）。

一方、ロボット３０ＢによるワークＷの組み立て作業中に組み立てエラーが発生した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、品質情報送信部３２は、エラーが発生するまでの間にロボット３０Ｂが行った作業についての品質情報を管理装置２０へ送信する（ステップＳ１０５）。管理装置２０の品質情報取得部２１が品質情報を受信すると、管理部２３は、受信した品質情報をワークＷの識別情報に対応付けて管理情報を作成する（ステップＳ１０６）。

組み立て作業中にエラーが発生すると、搬送装置１０は、組み立てエラーが発生したワークＷを、バックアップ領域Ｂ２に搬送する。ここでは、ロボット３０Ｂでの組み立て作業中にエラーが発生したため、バックアップ領域Ｂ２にワークＷが搬送される。バックアップ領域Ｂ２において作業者Ｘは、組み立てエラーが生じた作業工程について、ナットランナ４０Ｂを用いて補修作業を行う（ステップＳ１０７）。

補修作業の終了後、ナットランナ４０Ｂのナットランナ制御部４１Ｂは、補修作業中に行った作業についてのバックアップ情報を管理装置２０へ送信する（ステップＳ１０８）。管理装置２０の品質情報取得部２１がバックアップ情報を受信すると、管理部２３は、受信したバックアップ情報をワークＷの識別情報に対応付けて管理情報を作成する（ステップＳ１０９）。これにより、組み立て作業にエラーが生じた工程については、ナットランナ４０を用いて行われた補修作業についてのバックアップ情報が、ワークＷの識別情報に対応付けられる。

次に、作業者Ｘによるナットランナ４０Ｂを用いた補修作業の後、ロボット３０Ｂによる組み立て作業を再開する手順について説明する。なお、作業者Ｘによる補修作業（図４のステップＳ１０７）の後、搬送装置１０は、補修作業が行われたワークＷをロボット作業領域Ｒ２へ搬送する。図５に示すように、補修作業後にロボット作業領域Ｒ２内に搬入されたワークＷに対して再び組み立て作業を開始する前に、管理情報取得部３４は、管理装置２０に対して組み立て作業を行うワークＷについての管理情報を要求する（ステップＳ２０１）。

次に、組立制御部３３は、取得した管理情報を参照し、ナットランナ４０Ｂを用いて行われた補修作業の内容が、所定の条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２０２）。具体的には、組立制御部３３は、管理情報に含まれるバックアップ情報に基づいて判断する。作業内容が所定の条件を満たしている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、組立制御部３３は、ロボット３０Ｂのアーム等を制御してロボット３０ＢによるワークＷの組み立て作業を行う（ステップＳ２０３）。

そして、品質情報送信部３２は、ロボット３０Ｂが行った作業についての品質情報を管理装置２０へ送信する（ステップＳ２０４）。管理装置２０の品質情報取得部２１が品質情報を受信すると、管理部２３は、受信した品質情報をワークＷの識別情報に対応付けて管理情報を作成する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０３における組み立て作業において、組み立てエラーが生じた場合、図４のステップＳ１０５〜ステップＳ１０９の処理を行うこともできる。

一方、補修作業の内容が所定の条件を満たしていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、搬送装置１０は、条件を満たしていないワークＷを、バックアップ領域Ｂ２に再び搬送する。ここでは、ナットランナ４０Ｂを用いて行われた補修作業の作業内容が所定の条件を満たしていないため、再度、作業者Ｘによる補修作業を行うものである。このため、バックアップ領域Ｂ２において作業者Ｘは、作業内容が所定の条件を満たしていないと判断された作業工程について、ナットランナ４０Ｂを用いて再び補修作業を行う（ステップＳ２０６）。

補修作業の終了後、ナットランナ４０Ｂのナットランナ制御部４１Ｂは、補修作業中に行った作業についてのバックアップ情報を管理装置２０へ送信する（ステップＳ２０７）。管理装置２０の品質情報取得部２１がバックアップ情報を受信すると、管理部２３は、受信したバックアップ情報をワークＷの識別情報に対応付けて管理情報を作成する（ステップＳ２０８）。これにより、所定の条件を満たしていなかったバックアップ情報が更新される。

図４及び図５を用いて説明したワークＷの組み立て処理を行うことで、バックアップ情報取得部２２によって、ロボット３０で行われた全ての作業についての品質情報と、ナットランナ４０を用いて行われた全ての作業についてのバックアップ情報とが対応付けられた管理情報が作成される。

本実施形態は以上のように構成され、製造システム１は、ワークＷに対して行った補修作業の内容を示すバックアップ情報を送信可能なナットランナ４０を備える。そして、ナットランナ４０を用いた補修作業が行われた場合、管理装置２０は、ナットランナ４０のナットランナ制御部４１からバックアップ情報を取得し、ワークＷの識別情報とバックアップ情報とを対応付ける。また、管理装置２０は、ワークＷの識別情報と、ロボット３０が行った組み立て作業の内容を示す品質情報とを対応付ける。

これにより、ワークＷの識別情報に対し、ロボット３０で行われた作業内容を示す品質情報と、ナットランナ４０を用いて行われた作業内容を示すバックアップ情報とが対応付けられる。従って、作業者Ｘがナットランナ４０を用いて行った補修作業についてのバックアップ情報も、管理情報に自動的に含まれることとなり、ワークＷの組み立て状態を好適に管理することができる。

組立制御部３３は、取得した管理情報に、今回行う組み立て作業工程よりも前に行う作業工程についての品質情報又はバックアップ情報が存在する場合に、ワークＷに対して組み立て作業を行う。管理情報に品質情報又はバックアップ情報が存在しない作業工程は、何らかのエラーが生じている場合、或は、作業者Ｘがナットランナ４０を用いずに作業を行った場合等が考えられる。この場合には、品質を示す情報が無いため、ワークＷの組み立て状態を好適に管理することができない。このため、取得した管理情報に、今回行う組み立て作業よりも前に行う作業工程についての品質情報又はバックアップ情報が存在する場合に、ワークＷに対して組み立て作業を行うことで、より好適にワークＷの組み立て状態を管理することができる。

作業者Ｘによるナットランナ４０を用いた補修作業の後、再びロボット３０によって組み立て作業を行う際に、組立制御部３３は、管理情報を参照し、ナットランナ４０を用いて行われた直前の補修作業が、所定の条件を満たす場合に、ワークＷの組み立て作業を行う。これにより、ナットランナ４０を用いた補修作業が所定の条件を満たさないままのワークＷに対し、次の組み立て作業が実行されることがない。このため、作業者Ｘが行った補修作業のエラーを容易に見つけることができ、ワークＷの品質をより一層高めることができる。

管理部２３によって、ロボット３０で行われた全ての作業についての品質情報及びナットランナ４０を用いて行われた全ての作業についてのバックアップ情報と、ワークＷの識別情報とが対応付けられた管理情報が作成される。これにより、製造システム１において行われるワークＷの組み立て状態をより一層好適に管理することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、補修作業時に用いる処理工具として、ナットランナ４０を用いたが、ナットランナ４０以外にも、補修作業の内容が電気的に管理可能な塗布装置等を用いてもよい。塗布装置を用いる場合には、グリスやシーリング材等の塗布量をバックアップ情報として管理装置２０に送信することができる。

図１に示すように、ロボット作業領域（Ｒ１，Ｒ２）とバックアップ領域（Ｂ１，Ｂ２）とを交互に配置するものとしたが、これらの配置構成については、図１に示すものに限定されない。

１…製造システム、２３…管理部、３０…ロボット（処理装置）、４０，４０Ｂ…ナットランナ（処理工具）、Ｂ１，Ｂ２…バックアップ領域、Ｗ…ワーク。

Claims

ワークに対して処理を行うとともに、前記ワークに対して行った処理内容を含む処理情報を出力可能な複数のロボットと、
前記ワークに対して行った処理内容を含むバックアップ情報を出力可能であり、作業者によって使用される処理工具と、
前記ロボットが出力した前記処理情報及び前記処理工具が出力した前記バックアップ情報と、前記ワークを識別する識別情報とを対応付けて管理情報を作成する管理部と、
を備え、
前記管理部は、前記ロボットが前記ワークに対して行った全ての処理についての前記処理情報及び作業者が前記処理工具を用いて前記ワークに対して行った全ての処理についての前記バックアップ情報と、前記識別情報とを対応付けて前記管理情報を作成し、
前記ロボットは、前記管理情報に基づき、当該ロボットが行う処理よりも前に前記ワークに対して行う全ての処理についてそれぞれ前記処理情報又は前記バックアップ情報が存在する場合に、前記ワークに対して処理を行う、製造システム。
前記ロボットは、前記管理情報に基づき、当該ロボットが行う処理よりも前に行う処理についての前記バックアップ情報が所定の条件を満たしている場合に、前記ワークに対して処理を行う、請求項１に記載の製造システム。