JP5748452B2

JP5748452B2 - 部品組立システム

Info

Publication number: JP5748452B2
Application number: JP2010254482A
Authority: JP
Inventors: 崇重森; 山本　武; 武山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-11-15
Also published as: US20120123585A1; JP2012101344A; US9102022B2

Description

本発明は、プラスチック製品等の自動生産ラインに設けられる部品組立システムに関するものである。

自動機による生産ラインでは近年、部品の組立の自動化だけではなく、各組立ステーションへの部品の補充の自動化が図られている。この部品補充の自動化の方法として代表的なものはＡＧＶ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓ）であり、自走式の搬送台車を決められた運行プログラムに従って走行させている。

しかし、運行プログラムに従う方法の場合、ラインの規模が大きくなり、搬送台車の数が多くなると、システムが複雑化するという欠点があった。そこで、運行プログラムに沿うのではなく、各組立ステーションから補充の要求を行い、その要求を受けて補充を行うシステムが考えられた（特許文献１参照）。

図９は、このシステムを模式的に示すもので、組立を行う主部品が搬送される生産ライン１０１と、副部品のストッカ１０２を備えた複数の組立ステーション１０３と、ストッカ１０２の残量情報を通知する残量情報ネットワーク１０４と、を有する。各組立ステーション１０３からの補充要求を受けて、制御装置１０５により、副部品を供給する自走式搬送台車１０６を制御する。自走式搬送台車１０６の搬送経路１０７には、自走式搬送台車１０６に部品を投入するための部品投入ステーション１０８が設けられている。

この部品供給システムでは、ストッカ１０２の部品の補充が必要になると、組立ステーション１０３は残量情報ネットワーク１０４を通じて制御装置１０５に部品補充要求を出す。制御装置１０５は、この要求を受け取った順に補充が行われるよう、自走式搬送台車１０６を搬送経路１０７に沿って運行させる。補充する部品は部品投入ステーション１０８で投入され、各組立ステーションに運ばれる。

特許第２９７８０２８号公報

しかしながら、このような部品供給システムの場合、組立ステーション内に設置された部品供給機のストッカは副部品の搬送経路に面していなければならず、組立ステーションに必要な広さは副部品によって異なる。このため、狭い組立ステーションの場合にはストッカまで直接副部品を運ぶことができず、部分的に人が運んだり、別途コンベアを用意する必要があった。また、生産ラインの全長に渡って、自走式搬送台車が走行するためのスペースが生産ラインとは別に必要となる。

本発明は、搬送台車の走行スペースを削減し、装置全体の小型化と低コスト化を促進する部品組立システムを提供することを目的とするものである。

本発明の部品組立システムは、組立ロボットにより、ストッカから取り出した副部品を主部品に組み付ける部品組立システムにおいて、主搬送路に配置された複数の組立ステーションと、前記複数の組立ステーションのそれぞれに配置されたストッカと、前記主搬送路を走行し、前記複数の組立ステーションに主部品を搬送する主部品搬送台車と、副部品を搭載して前記主搬送路を走行する副部品搬送台車と、前記副部品搬送台車に搭載された副部品を前記ストッカへ移載する移載装置と、前記複数の組立ステーションのそれぞれに配置され、前記ストッカへ移載された副部品を、前記主搬送路を走行する前記主部品に組み付けるための組立ロボットと、前記主搬送路から分岐・合流する部品投入路と、前記部品投入路において、前記副部品搬送台車に副部品を供給する副部品供給手段と、前記ストッカにおける副部品情報に基づいて、前記副部品搬送台車を前記主搬送路から前記部品投入路に分岐させ、前記副部品供給手段から供給された副部品を前記副部品搬送台車に積み込んで前記主搬送路に合流させる搬送台車制御装置と、を有することを特徴とする。

副部品を各組立ステーションのストッカに補充するための副部品搬送台車を、主部品搬送台車と同じ軌道を用いて走行させることで、搬送台車の走行のためのスペースを削減し、装置全体の占有面積を縮小するとともに、駆動部を簡素化し、コストを抑える。

さらに、部品残量情報を元に部品供給が可能となるので、各組立ステーションに１回に供給する副部品の個数が異なる場合でも、それぞれの搬送台車の全運行パターンを事前設定することなく、状況に応じた部品供給を行うことができる。副部品の供給が不要な場合には、副部品搬送台車を待機させることが可能となるので、消費電力を削減できると共に、副部品搬送台車の可動部動作用のバッテリを充電する時間を設けることができる。

一実施例による自動生産ラインにおける部品組立システムを示す模式図である。主搬送路と部品供給機の関係を説明する図である。ストッカに副部品を供給するための移載装置の一例を示す図である。副部品搬送台車からストッカへの副部品供給に組立ロボットを用いた例を示す図である。主部品搬送台車と副部品搬送台車を連結した構成を示す図である。副部品供給システムにおいて部品残量管理を行う制御システムを示す図である。副部品搬送台車の制御を説明する図である。部品供給工程を示すフローチャートである。一従来例を示す模式図である。

図１に示すように、本実施例は、部品搬送と組立の双方を行う主搬送路１と、主搬送路１から分岐・合流する部品投入路２と、を備える部品組立システムである。部品組立のための位置決め機能を備えた主部品搬送台車３と、組立に用いる部品を積み込み各組立工程に搬送する副部品搬送台車４とは、それぞれ独立して主搬送路１上を走行し、搬送台車制御装置５から無線通信を用いて動作制御される。主部品搬送台車３は、主搬送路１をＡＢＣＡの順で走行し、副部品搬送台車４は、主部品搬送路１および部品投入路２をＡＤＢＣＡの順で走行する。

本実施例において、プラスチック製品の主部品６は、部品トレイ７より主部品投入ロボット８によって１個ずつ主部品搬送台車３に投入される。主部品６は、主部品搬送台車３により主搬送路１上を搬送される。主搬送路１は、複数の組立ステーション９を順次経由しており、各組立ステーション９では、組立ロボット１０が部品供給機１１より副部品１２ａ〜１２ｆ（１２）を取り出し、主部品６に組み付ける。副部品１２の取り付けが完了した完成品１３は、完成品トレイ１４に、主部品排出ロボット１５によって排出される。

例えば、図２に示すように、主搬送路１に隣接して組立ステーション９ａ〜９ｃの部品供給機１１が配置されている場合を説明する。副部品１２は主部品６に対し様々な形状をしており、組立ステーション９ａにおいては副部品１２の補充時の様子を示し、副部品搬送台車４より補充シュート１６を通じてストッカ１７に副部品１２を補充している。また、組立ステーション９ｂ、９ｃにおいては、組立時の様子を示している。副部品１２を短時間で主部品６に取り付けるために、部品供給機１１は副部品１２の向きを揃えるための整列部１８および副部品１２を１列に並べて組立ロボット１０の近くまで運ぶフィーダ１９を持つ。副部品１２は組立ロボット１０によって取り出され、主部品６に取り付けられる。

図３に示す機構は、ストッカ１７へ副部品１２を移載する移載装置の一例である。副部品搬送台車４は、搬送路を走行する基台２０と、部品投入方向を変更するための回転軸２１と、投入高さを変更するための上下軸２２と、部品投入の際に開閉するシャッタ２３と、ストッカ側の補充シュート１６を連結するための滑り台２４と、を備える。副部品搬送台車４は、電源ラインが接続されていないため、内部にバッテリ２５を持ち、バッテリ２５を充電する電源供給部２６が設けられている。副部品搬送台車４は部品供給機１１に隣接すると、回転軸２１と上下軸２２を駆動させてストッカ１７に滑り台２４の位置を合わせた後、シャッタ２３を開け、副部品１２をストッカ１７に補充する。また、バッテリ切れが発生しないよう、バッテリ２５にて充電を行う。

部品補充方法の別の例として、組立ロボット１０を副部品１２の移載装置として兼用した例を図４に示す。副部品１２の中には、形状や材質が補充シュート１６による補充に適さないものがある。この場合には、組立ロボット１０により架台２８上に置かれたストッカ１７に補充を行う。組立ロボット１０で補充を行うと生産速度に影響を与えてしまう場合には、図１に示す供給ロボット２９を別途準備して補充動作を行わせる。

図５は、主部品搬送台車３と副部品搬送台車４を連結させる連結部３０を用いた場合を示す。駆動部を共通化することで台車間の衝突を防ぐための制御が不要になる。

次に、図６を用いて部品供給システムを説明する。部品供給機１１と組立ロボット１０から構成される組立ステーション９は、副部品１種類に対し１個割り当てられる。部品供給機１１の動作および副部品の主部品への組立動作の制御には、ステーション制御コントローラ３１を用いている。

各組立ステーション９のストッカ１７には、副部品の残量を検知するための残量センサ３２が取り付けられている。ストッカ内の副部品の残量の不足を検知すると、その情報（副部品情報）がステーション制御コントローラ３１に取り込まれる。ステーション制御コントローラ３１では、組立ステーション９の番号と部品残量不足の情報を生成し、稼働情報ネットワーク３３に情報を発信する。稼働情報処理装置３４は、稼働情報データベース３５と接続されており、受信された部品残量不足の情報を受けて、稼働情報データベース３５への書き込みと、搬送台車制御装置５への副部品供給の指示とを行う。同時に、部品庫制御装置３６に対し、投入する部品の指示を行う。搬送台車制御装置５は、副部品搬送台車４と無線通信を行い、現在の場所と動作状態に応じた制御を行う。

副部品搬送台車４の制御方法を、図７および図８を用いて説明する。図７（ａ）は、主部品搬送台車３と副部品搬送台車４が連結されていない場合の、副部品搬送台車４の状態遷移図である。図８（ａ）は、図７（ａ）の場合の部品供給システムの処理フローである。

連結部３０を持たない副部品搬送台車４を用いる場合、図１に示すように、搬送路切替機３７ａ、３７ｂ、３７ｃを備え、主部品搬送台車３と副部品搬送台車４の搬送路の切替を行っている。搬送路切替機３７ａにて副部品搬送台車４を部品投入路２に分岐させ、搬送路切替機３７ｂでは副部品搬送台車４を主搬送路１に合流させている。

副部品搬送台車４は部品投入路２にて搬送路切替機３７ｃによる分岐路で「待機」状態となっている。各ストッカ１７の部品残量不足がセンサによって検知され（Ｓ０１〜Ｓ０３）、搬送台車制御装置５が副部品供給の指示を受けると（Ｓ０４）、搬送台車制御装置５は「待機」中の台車を検索する（Ｓ０５）。「待機」中の台車が見つからない場合には、検知されるまで検索を継続する。「待機」中の台車が見つかると、台車の状態を「待機」から「積込予約」に変更し（Ｓ０６）、その台車は部品供給手段である集中部品庫３８の前まで移動する。移動が完了すると、状態を「積込準備完了」に変更する。部品庫制御装置３６では、「積込準備完了」状態の台車を確認すると、稼働情報処理装置３４より指示された種類の副部品を、集中部品庫３８より指示された数量だけ副部品搬送台車４に積み込む。積み込みが完了すると（Ｓ０７）、台車の状態を「積込完了」に変更する。副部品を搭載した副部品搬送台車４は、部品投入路２から主搬送路１に搬送路切替機３７ｂを通じで合流する。

副部品搬送台車４はそれぞれエンコーダを持ち、現在位置の情報を知ることができる。台車の制御は搬送台車制御装置５と無線で行っている。副部品搬送台車４が指示を受けた組立ステーション９の前に到着すると（Ｓ０８）、供給準備完了信号を出力する。組立ステーション９から準備完了受取確認の信号を受信後、副部品が図３の方法で供給するものに該当する場合には、副部品搬送台車４より部品供給動作を行い（Ｓ０９）、それが完了した際に「供給完了」状態になる（Ｓ１０）。また、図４の方法で供給する場合には、副部品搬送台車４は副部品の取り出しが完了するまで待機し、組立ステーション９より完了信号を受信後「供給完了」状態になる。その後、副部品搬送台車４は部品投入路２まで移動し、「待機」状態に戻る（Ｓ１１）。

一方、図５に示すように、主部品搬送台車３と副部品搬送台車４が連結されている場合は、図７（ｂ）に示す状態遷移と、図８（ｂ）に示す処理フローが適用される。搬送台車制御装置５が副部品供給の指示を受けると（Ｓ２１〜Ｓ２４）、「回送」状態の副部品搬送台車４の検索を行う。「回送」状態の副部品搬送台車４を複数検知した場合（Ｓ２５）、最も集中部品庫３８に近いものを選択し台車の状態を「積込予約」に変更する（Ｓ２６）。集中部品庫３８前まで台車の移動が完了すると、状態を「積込準備完了」に変更し、集中部品庫３８から副部品の積み込みを行う（Ｓ２７）。副部品が積み込まれ（Ｓ２８）、「積込完了」状態（Ｓ２９）となった副部品搬送台車４は、供給対象の組立ステーション９の前に到着すると（Ｓ３０）、「供給準備完了」状態となる。部品供給機１１への副部品投入時の信号のやり取りは、主部品搬送台車３と副部品搬送台車４が連結されていない場合と同様であり、「供給完了」状態に変化後は、同時に行われている組立作業が完了後に「回送」状態に戻る（Ｓ３１〜Ｓ３３）。

１主搬送路
２部品投入路
３主部品搬送台車
４副部品搬送台車
５搬送台車制御装置
６主部品
７主部品ケース
８主部品投入ロボット
９、９ａ、９ｂ、９ｃ組立ステーション
１０組立ロボット
１１部品供給機
１２、１２ａ〜１２ｆ副部品
１７ストッカ
３０連結部
３２残量センサ
３７ａ〜３７ｃ搬送路切替機
３８集中部品庫

Claims

組立ロボットにより、ストッカから取り出した副部品を主部品に組み付ける部品組立システムにおいて、
主搬送路に配置された複数の組立ステーションと、
前記複数の組立ステーションのそれぞれに配置されたストッカと、
前記主搬送路を走行し、前記複数の組立ステーションに主部品を搬送する主部品搬送台車と、
副部品を搭載して前記主搬送路を走行する副部品搬送台車と、
前記副部品搬送台車に搭載された副部品を前記ストッカへ移載する移載装置と、
前記複数の組立ステーションのそれぞれに配置され、前記ストッカへ移載された副部品を、前記主搬送路を走行する前記主部品に組み付けるための組立ロボットと、
前記主搬送路から分岐・合流する部品投入路と、
前記部品投入路において、前記副部品搬送台車に副部品を供給する副部品供給手段と、
前記ストッカにおける副部品情報に基づいて、前記副部品搬送台車を前記主搬送路から前記部品投入路に分岐させ、前記副部品供給手段から供給された副部品を前記副部品搬送台車に積み込んで前記主搬送路に合流させる搬送台車制御装置と、を有することを特徴とする部品組立システム。
前記移載装置が、前記副部品搬送台車に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の部品組立システム。
前記主部品搬送台車と前記副部品搬送台車を連結する連結部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の部品組立システム。