JP7114692B2 - 作業システム及び作業方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して所定の作業を行う作業システムと、この作業システムを用いた作業方法とに関する。

例えば特許文献１に記載されているように、ワークに対して所定の作業を行う作業ユニットを備えた複数の作業ステーションを備え、複数の作業を連続して行う作業システムが知られている。
この種の作業システムでは、作業ステーションでの作業時間が長く、所望のサイクルタイムを満たせない場合がある。このとき、同じ作業を行う作業ステーションを並列に２基、３基、・・・と配置し、複数のワークに同時に作業を行う手法を採ることがある。これによって、単位時間当たりのワークの処理数が増えるため、実質的なサイクルタイムを短くすることができる。

図７は、従来の作業システムの一例を示す平面図である。作業ステーション１００Ａ１でワークＷ－１（Ｗ）に所定の作業を施し、作業後のワークＷは矢印Ｆの搬送方向に沿って次の作業ステーション１００Ｂ、１００Ｃ（次工程）へと搬送される。各作業ステーション１００Ａ～１００Ｃは、ワークＷを搬送方向Ｆに沿って搬送する搬送ライン１１１と、搬送ライン１１１によって搬送されるワークＷを所定の位置に停止させる位置決めユニット１３０ａ～１３０ｃと、位置決めユニット１３０ａ～１３０ｃによって停止させられたワークＷに対して所定の作業を行う作業ユニット１１３ａ～１１３ｃと、を備えている。

各作業ステーション１００Ａ～１００Ｃのうち、サイクルタイムが長い作業ステーション１００（例えば、図７中の作業ステーション１００Ａ）が、２基並列に配置される。具体的に言うと、搬送ライン１１１に対して、搬送ユニット１１２ａ１～１１２ａ３により分岐ラインを形成し、この分岐ラインにおける搬送ユニット１１２ａ２に作業ステーション１００Ａ２が配置される。これにより、第１レーンＬ１（搬送ライン１１１）から第２レーンＬ２（分岐ライン）へのワークＷ－２（Ｗ）の分岐移動と、逆に第２レーンＬ２から第１レーンＬ１へのワークＷ－２（Ｗ）の合流移動とを可能にしている。

国際公開第２００８／０２６２７８号

上記構成を有する従来の作業システムでは、作業ステーション１００Ａ１、１００Ａ２を並列に配置することによって、図７の符号ＤＳに示すように、広いデッドスペース（生産に寄与しない領域）が形成される。作業ステーション１００Ａ１、１００Ａ２を並列に配置するための設置面積や領域ＤＳをなるべく減らすために、第１レーンＬ１及び第２レーンＬ２間の距離を極力、狭めることも考えられる。しかしながら、作業ステーション１００Ａ１、１００Ａ２自体の大きさはほぼ変えられないとともに、メンテナンスなどで作業者が作業ステーション１００Ａ１、１００Ａ２にアクセスする際の通路の確保や作業性を考慮すると、ステーション１００Ａ１、１００Ａ２同士を近付けて省スペース化を図るにも限界がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、良好な生産性を備え、かつ、工場における設備の設置面積およびデッドスペースの低減を図ることができる作業システム、およびこの作業システムを用いた作業方法の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下を採用した。
本発明の一態様は、搬送されるワークに対して所定の作業を行う作業システムであって、前記ワークに対して所定の作業を行う第１作業ステーションと、前記第１作業ステーションの下流に直列配置され、前記ワークに対して所定の作業を行う第２作業ステーションと、を備え、前記第１作業ステーションが、前記ワークを搬送する第１搬送ユニットと、前記第１搬送ユニットに対し並置されて前記ワークを搬送する第２搬送ユニットと、前記第１搬送ユニットにより搬送される前記ワークを前記第１作業ステーション内の所定位置に位置決めする第１位置決めユニットと、前記第１位置決めユニットによって前記第１搬送ユニット上に位置決めされた前記ワークに対して所定の作業を行う第１作業ユニットと、を備え、前記第２作業ステーションが、前記ワークを搬送する第３搬送ユニットと、前記第３搬送ユニットに対し並置され、前記ワークを搬送する第４搬送ユニットと、前記第４搬送ユニットにより搬送される前記ワークを前記第２作業ステーション内の所定位置に位置決めする第２位置決めユニットと、前記第２位置決めユニットによって前記第４搬送ユニット上に位置決めされた前記ワークに対して所定の作業を行う第２作業ユニットと、を備え、前記第１搬送ユニットの下流に前記第３搬送ユニットが接続され、前記第２搬送ユニットの下流に前記第４搬送ユニットが接続されている。

本発明の他の態様は、上記作業システムを用いた作業方法であって、複数の前記ワークのうちの第１のワークを前記第１作業ステーションの前記第１搬送ユニットに搬送し、前記第１のワークを前記第１位置決めユニットにより位置決めし、前記第１のワークに対して前記第１作業ユニットにより前記所定の作業を施す工程と、前記第１搬送ユニットからの前記第１のワークを、前記第３搬送ユニットにより前記第２作業ステーションを通過させる工程と、複数の前記ワークのうちの第２のワークを、前記第２搬送ユニットにより前記第１作業ステーションを通過させる工程と、前記第２搬送ユニットからの前記第２のワークを、前記第２作業ステーションの前記第４搬送ユニットに搬送し、前記第２のワークを前記第２位置決めユニットにより位置決めし、前記第２のワークに対して前記第２作業ユニットにより前記所定の作業を施す工程と、を有する。

本発明の上記態様に係る作業システム及び作業方法によれば、良好な生産性を備え、かつ、工場における設備の設置面積およびデッドスペースの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る作業システム５０を用いた生産ラインの一例を示す平面図である。 同作業システム５０に備わる作業装置１０Ａ，１０Ｂの位置関係を示す斜視図である。 同作業システム５０に備わる作業装置１０Ａの詳細構造を説明するための斜視図であって、仕切り部材１５を取り付けた状態を示す。 同作業装置１０Ａの詳細構造を説明するための斜視図であって、仕切り部材１５を取り外した状態を示す。 同作業装置１０Ａに備わる搬送ユニット１４Ａの斜視図である。 同作業システム５０の変形例を示す平面図である。 従来の作業システムを示す平面図である。

本発明の一実施形態に係る作業システム及び作業方法について、図１～図６を参照しながら以下に説明する。

［作業システム］
図１は、本実施形態に係る作業システム５０を用いた生産ラインの一例を示す平面図である。以下の説明では、図１に矢印で示す搬送方向Ｆにおいて、起点側（図１中では左側）を上流側と称し、終点側（図１中では右側）を下流側と称する場合がある。
この作業システム５０は、主に作業ステーション１０Ａ、１０Ｂで構成される。この作業システム５０に、複数の作業ステーション１０Ｃ、１０Ｄを接続することで、生産ラインが構成される。この生産ラインでは、各搬送ユニット１４Ａ～１４Ｆによって搬送されるワークＷに対して、各作業ステーション１０Ａ～１０Ｄにおいて作業を行う。これら搬送ユニット１４Ａ～１４Ｆとしては、コンベア、例えばフリーフローコンベアやローラコンベアなどを用いることが出来る。

図１に示すように、各作業ステーション１０Ａ～１０Ｄは、ワークＷの搬送方向に沿って直列に配置される。
また、搬送ユニット１４Ａの上流側にターンテーブル２０Ａ、搬送ユニット１４Ｂの上流側にターンテーブル２０Ｂ、搬送ユニット１４Ｃと搬送ユニット１４Ｅとの間にターンテーブル２０Ｃ、搬送ユニット１４Ｄの下流側にターンテーブル２０Ｄが配置されている。
そして、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂにおいては、上流側の作業ステーション１０Ａの搬送ユニット１４Ａ、１４Ｂの下流端と、下流側の作業ステーション１０Ｂの搬送ユニット１４Ｃ、１４Ｄの上流端とが接続され、２基の作業ステーション１０Ａ、１０Ｂが互いに近接して配置されている。

作業ステーション１０Ａには、２台の搬送ユニット１４Ａ、１４Ｂが並置されている。作業ステーション１０Ｂには、２台の搬送ユニット１４Ｃ、１４Ｄが並置されている。一方、作業ステーション１０Ｃ，１０Ｄのそれぞれには、搬送ユニット１４Ｅ、１４Ｆが１台ずつ配置されている。
作業ステーション１０Ａの２台の搬送ユニット１４Ａまたは１４Ｂの一方に、後述する位置決めユニット１２Ａ（１２）が配置されている。また、作業ステーション１０Ｂの２台の搬送ユニット１４Ｄまたは１４Ｃの一方に、後述する位置決めユニット１２Ｂ（１２）が配置されている。
ここで、図１に示すように、作業ステーション１０Ａ，１０Ｂ間では、接続している搬送ユニット１４の一方に位置決めユニット１２が配置されている。すなわち、作業ステーション１０Ａにおいては、ラインＬ１上の搬送ユニット１４Ａに位置決めユニット１２Ａが設けられ、作業ステーション１０Ｂにおいては、ラインＬ２上の搬送ユニット１４Ｄに位置決めユニット１２Ｂが設けられている。また、作業ステーション１０Ｃ，１０Ｄのそれぞれの搬送ユニット１４Ｅ、１４Ｆも、位置決めユニット１２Ｃ，１２Ｄを備えている。

この生産ラインにおけるワークＷの搬送経路は、各作業ステーション１０Ａ～１０Ｄに備わる各搬送ユニット１４Ａ～１４Ｆにより形成されている。
より具体的には、搬送ユニット１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｆが直線上に並ぶことにより、第１搬送レーンＬ１が形成されている。
また、搬送ユニット１４Ｂ、１４Ｄが直線上に並ぶことにより、第２搬送レーンＬ２が形成されている。第２搬送レーンＬ２は、第１搬送レーンＬ１に対して平行に配置されている。

そして、第１搬送レーンＬ１上の２箇所にターンテーブル２０Ａ、２０Ｃが設けられている。同様に、第２搬送レーンＬ２上の２箇所にもターンテーブル２０Ｂ、２０Ｄが設けられている。第１搬送レーンＬ１上の各ターンテーブル２０Ａ、２０Ｃと第２搬送レーンＬ２上の各ターンテーブル２０Ｂ，２０Ｄとは互いに隣接配置されており、両者間でワークＷの搬送が可能になっている。必要に応じて、ターンテーブル２０Ａ、２０Ｂ間、およびターンテーブル２０Ｃ、２０Ｄ間に搬送ユニット（不図示）を設けてもよい。従って、第１搬送レーンＬ１上を搬送される複数のワークＷのうち、任意のワークＷが、第１搬送レーンＬ１から第２搬送レーンＬ２に分岐され、搬送される。このとき、ターンテーブル２０ＡにおいてワークＷの進行方向が９０°転換され、その隣にあるターンテーブル２０ＢにワークＷが乗り移る。そして、ターンテーブル２０Ｂで再びワークＷの進行方向が搬送方向Ｆに沿うように９０°転換され、ワークＷは第２搬送レーンＬ２上を搬送される。第２搬送レーンＬ２から、再びワークＷを第１搬送レーンＬ１に戻す際には、ターンテーブル２０ＤにおいてワークＷの進行方向が第１搬送レーンＬ１に向けて９０°転換され、ターンテーブル２０ＣにワークＷが乗り移る。さらに、ターンテーブル２０Ｃで再びワークＷの進行方向が搬送方向Ｆに沿うように９０°転換されることで、再びワークＷが第１搬送レーンＬ１上を搬送される。

本実施形態の作業システム５０における作業ステーション１０Ａ，１０Ｂの構造は概ね共通しているため、作業ステーション１０Ａに関し、図２～図５を参照しながら以下に説明する。
なお、図２は、作業システム５０における作業ステーション１０Ａ，１０Ｂの位置関係を示す斜視図である。図３及び図４は、作業ステーション１０Ａの詳細構造を説明するための斜視図であって、図３が仕切り部材１５を取り付けた状態を示し、また図４は仕切り部材１５を取り外した状態を示す。図５は、作業ステーション１０Ａに備わる搬送ユニット１４Ａの斜視図である。図２～図５中におけるＸ，Ｙ，Ｚの内、Ｘ，Ｙは水平面における直交する二方向を表し、ＺはＸ，Ｙを含む水平面に対する法線方向を表している。

図３及び図４に示すように、作業ステーション１０Ａは、作業空間Ｓとその外側の外部空間とを区画する複数の仕切り部材１５と、各仕切り部材１５が装着されるフレーム体１１と、フレーム体１１に支持され、作業空間Ｓ内においてワークＷを所定の位置に保持する位置決めユニット１２Ａ（１２）と、フレーム体１１に支持され、位置決めユニット１２Ａに保持されたワークＷに対し作業ツール１３ａを用いて所定の作業を行う作業ユニット１３と、仕切り部材１５に設けられ、仕切り部材１５に形成される開口１５ａｘ（第１の開口）を開け閉めする開閉部材１６と、仕切り部材１５に設けられ、作業ステーション１０Ａで使用される入力機器および出力機器を制御する制御機器１７ａが複数取り付けられる機器取付部材１７と、を備える。
仕切り部材１５のうちＸＺ平面のＸ方向両端に位置する２つのパネル体は、開閉部材１６及び機器取付部材１７が相互選択的に装着される複数の共有装着部１５ａが設けられた共有パネル体である。

作業ステーション１０Ａはさらに、作業ステーション１０Ａに含まれる全ての機器の上位制御を行う制御装置１８と、作業空間Ｓと外部空間との間でワークＷの移送を可能にする２台の搬送ユニット１４Ａ，１４Ｂと、を備える。

図４に示すように、フレーム体１１は、ベース１１ａと、ベース１１ａ上に支持される複数本の柱１１ｂと、柱１１ｂの上端に支持される複数本の梁１１ｃと、を備える。本実施形態では、ベース１１ａは、長方形の水平面を有する平板で構成される。この水平面は、ベース１１ａの上面であり、作業ステーション１０Ａの各部材が設置される設置面とされている。以下の説明において、ベース１１ａの水平面の長手方向をＸ方向といい、短手方向をＹ方向といい、ベース１１ａの水平面（ＸＹ面）に垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向と言う場合がある。

ベース１１ａの水平面上に、鉛直方向に延びる複数本の柱１１ｂが立設されている。本実施形態では、ベース１１ａの水平面の各長辺に沿って２本ずつ柱１１ｂが配置され、合計４本の柱１１ｂが水平面上に立設されている。柱１１ｂの上端において、Ｘ方向に延びる一対の梁１１ｃが、それぞれ２本の柱１１ｂにより支持されている。Ｘ方向に延びる一対の梁１１ｃの両端は、Ｙ方向に延びる一対の梁１１ｃを介して接続されて、長方形の枠が形成されている。Ｘ方向に延びる梁１１ｃの各上面には、Ｘ方向に沿ってＸ軸レール１１ｃ１がそれぞれ設けられている。

フレーム体１１には、各仕切り部材１５が装着される仕切り部材装着部が設けられている。仕切り部材装着部に各仕切り部材１５が装着されることにより、作業空間Ｓとその外側の外部空間とが区画される。本実施形態では、フレーム体１１のベース１１ａ、柱１１ｂ、及び梁１１ｃが仕切り部材装着部に相当する。なお、作業空間Ｓとは、ワークＷに対して所定の作業が行われる空間であり、Ｘ方向及びＹ方向において仕切り部材１５で囲まれる空間である。以下、Ｘ方向において、作業空間Ｓの内方に向かう方向をＸ方向内方と言い、作業空間Ｓより外方に向かう方向をＸ方向外方と言う。また、Ｙ方向において、作業空間Ｓの内方に向かう方向をＹ方向内方と言い、作業空間Ｓより外方に向かう方向をＹ方向外方と言う。また、仕切り部材１５で囲むとは、仕切り部材１５で隙間なく囲む他に、一部が開放された仕切り部材１５で囲むことも含む。

また、ベース１１ａの水平面上には、２台の支持台１１ｘ１、１１ｘ２が併設されている。これら支持台１１ｘ１、１１ｘ２のうちの一方の上に搬送ユニット１４Ａが支持され、他方の上に搬送ユニット１４Ｂが支持されている。
作業ユニット１３は、一対のＸ軸レール１１ｃ１によりＸ方向に沿って移動可能な状態で、一対の梁１１ｃ上に支持されている。なお、作業ユニット１３は搬送ユニット１４Ａ上のワークＷに対して作業を行うため、Ｘ方向における移動範囲を、搬送ユニット１４Ａ上のワークＷに対して作業を行うために必要な範囲に制限してもよい。
また、ベース１１ａの水平面のうち、Ｘ方向に沿った端部（図３，図４の紙面左側）に、制御装置１８を支持する制御装置支持面１１ａ１が形成されている。この制御装置支持面１１ａ１により、作業空間Ｓの外（外部空間）に制御装置１８を設置することができる。

図４に示すように、本実施形態の作業ユニット１３は、作業ツール１３ａと、一対のＸ軸スライダ１３ｂと、Ｙ軸ガイド１３ｃと、Ｙ軸スライダ１３ｄと、Ｚ軸ガイド１３ｅとを備える。一対のＸ軸スライダ１３ｂは、梁１１ｃに設けられたＸ軸レール１１ｃ１に沿って移動可能に支持されている。一対のＸ軸スライダ１３ｂは、駆動源となる不図示のＸ軸駆動モータをそれぞれ備える。一対のＸ軸スライダ１３ｂ上に、Ｙ方向に延びるＹ軸ガイド１３ｃが跨設されている。それぞれのＸ軸駆動モータを同期制御して駆動させることで、一対のＸ軸スライダ１３ｂをＸ軸レール１１ｃ１に沿って同期移動させ、これによってＹ軸ガイド１３ｃを移動させる。Ｙ軸ガイド１３ｃには、Ｙ軸スライダ１３ｄがＹ軸ガイド１３ｃ（Ｙ方向）に沿って移動可能に取り付けられている。Ｙ軸スライダ１３ｄには、Ｚ方向に延びるＺ軸ガイド１３ｅが一体に設けられている。Ｙ軸スライダ１３ｄは、Ｙ軸スライダ１３ｄを移動させる駆動源となる不図示のＹ軸駆動モータを備える。Ｙ軸駆動モータを駆動させることでＹ軸ガイド１３ｃに沿ってＹ軸スライダ１３ｄを移動させ、これによってＺ軸ガイド１３ｅを移動させる。Ｘ軸スライダ１３ｂ、Ｙ軸ガイド１３ｃ、及びＹ軸スライダ１３ｄにより、作業ツール１３ａを水平面（ＸＹ平面）に沿って自在に移動させる平面移動機構が構成される。

作業ユニット１３は、更に、Ｚ軸スライダ１３ｆと、回転機構１３ｇとを備えている。Ｚ軸ガイド１３ｅには、Ｚ軸スライダ１３ｆがＺ方向に沿って移動可能に取り付けられている。Ｚ軸スライダ１３ｆは、不図示のＺ軸駆動モータにより、Ｚ方向に沿って移動される。Ｚ軸スライダ１３ｆのＺ方向下端に、回転機構１３ｇが設けられている。回転機構１３ｇは、Ｚ方向に延びるＺ軸スライダ１３ｆの中心軸（Ｚ軸）回りに回転可能に作業ツール１３ａを保持する。Ｙ軸スライダ１３ｄ、Ｚ軸ガイド１３ｅ、及びＺ軸スライダ１３ｆにより、作業ツール１３ａを垂直面（ＹＺ平面）に沿って自在に移動させる垂直面移動機構が構成される。

平面移動機構、垂直面移動機構および回転機構１３ｇにより、作業ツール１３ａを、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能、且つＺ軸回りに回転可能に保持する移動ユニット１３ｘ（第１移動ユニット、第２移動ユニット）が構成されている。このような作業ユニット１３によれば、位置決めユニット１２Ａにより保持された搬送ユニット１４Ａ上のワークＷに対し、作業ツール１３ａを用いて所定の作業を行うことができる。

作業ツール１３ａとしては、例えば、ワークＷに対してネジ締めをするナットランナーが挙げられる。その他にも、作業ツール１３ａとして、ワークＷに部品を圧入する圧入ヘッド、ワークＷに部品を組み付ける組み付けヘッド、ワークＷに接着剤やシール剤を塗布する塗布ヘッド、ワークＷと他の部品とを組み合わせる組み立てロボット等が挙げられる。作業ツール１３ａが圧入ヘッドのときは、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂは圧入装置として機能する。また、作業ツール１３ａが組み付けヘッドのときは、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂは組み付け装置として機能する。さらに、作業ツール１３ａが塗布ヘッドのときは、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂは塗布装置として機能する。また、作業ツール１３ａが組み立てロボット（例えば、垂直６軸ロボットや双腕ロボットなど）のときは、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂは組み立て装置として機能する。
また、ワークＷの表裏を反転させる反転ユニットを、別の作業ツールとして備えていてもよい。

例えば、ナットランナーを備えた作業ユニットと、反転ユニットを備えた作業ユニットとを備えた作業ステーションにおいて、まず、表面側を上方に向けて位置決めされたワークＷに対して、ワークＷの上方からナットランナーによりねじ締めが行われる。次に反転ユニットでワークＷを反転させてワークＷの裏面側を上面とし、ワークＷの上方からナットランナーによりねじ締めが行われる。そして、反転機でワークＷを再び反転させてワークＷの表面側を上面とした後、ワークＷの位置決めを解除し、再びワークＷの搬送を開始させるようにしてもよい。
このような構成を採用することで、例えば、図２に示すように、搬送ユニット１４Ａ上を搬送されるワークＷを、位置決めユニット１２Ａで位置決めした後、当該ワークＷに対して作業ユニット１３Ａにより作業を行っている際に、搬送ユニット１４Ａに並置された搬送ユニット１４Ｂ上を、別のワークＷを自由に搬送させることができる。これは、作業ユニット１３Ａの作業範囲（可動範囲）が搬送ユニット１４Ｂの上方領域と干渉しないように、制御装置１８が各作業ユニット１３Ａの各移動機構における移動範囲を制限する制御を行っているためである。

図４に示すように、各支持台１１ｘ１、１１ｘ２は、作業空間Ｓ内に収容され、ベース１１ａの水平面上に載置された架台である。２台の支持台１１ｘは、Ｘ方向に並んで設置されている。Ｘ方向奥側の支持台１１ｘ１上には搬送ユニット１４Ａが、Ｘ方向手前側の支持台１１ｘ２には搬送ユニット１４Ｂがそれぞれ設けられている。搬送ユニット１４Ａ及び搬送ユニット１４Ｂはローラコンベアで構成され、ワークＷが載置されたパレットをＹ方向（ワークＷの搬送方向Ｆ）に沿って搬送する。各搬送ユニット１４は、Ｙ方向において、後述する開口１５ｂに対向するように、作業空間Ｓに配置されている。

なお、搬送ユニット１４Ａ及び搬送ユニット１４Ｂのうち、搬送ユニット１４Ａには位置決めユニット１２Ａが設けられており、第１搬送レーンＬ１を搬送されるワークＷは、この位置決めユニット１２Ａにより作業空間Ｓ内に位置決めされる。一方、搬送ユニット１４Ｂ上を搬送される別のワークＷは、位置決めされることなく、第２搬送レーンＬ２をそのまま通過される。すなわち、図示しない作業ステーションの搬送ユニット１４Ｇにて搬送されてきたワークＷを第１搬送レーンＬ１から分岐させ第２搬送レーンＬ２へと導き、搬送ユニット１４Ｂ上を搬送される。その後、作業ステーション１０Ａに搬入された当該ワークＷは、作業ステーション１０Ａにおいて作業が行われることなく、そのまま搬送ユニット１４Ｄ（作業ステーション１０Ｂ）へと搬送される。

図５は、支持台１１ｘ１及び搬送ユニット１４Ａを示す斜視図である。
図５に示すように、支持台１１ｘ１は、搬送ユニット１４Ａと、位置決めユニット１２Ａとを支持している。位置決めユニット１２Ａは、図示しないブラケット等を介して支持台１１ｘ１に固定される。または、位置決めユニット１２Ａは、図４に示すベース１１ａに直接固定するようにしてもよい。

位置決めユニット１２Ａとしては、コンベア等のストッパとして慣用的に用いられる置決めユニットであれば全て適用可能であり、例えばエア駆動ストッパや電動ストッパが挙げられる。好適な位置決めユニット１２Ａとしては、エアホースの配設、取り回し等が不要な電動ストッパである。この位置決めユニット１２Ａを、搬送ユニット１４Ａにより搬送されるパレットＰに当接させることにより、パレットＰが位置決めされる。

パレットＰに載置されているワークＷは、パレットＰの上面に形成される複数のピンＰ１により位置が規定されているので、位置決めユニット１２ＡによりパレットＰが位置決めされることにより、ワークＷも位置決めされることになる。

各仕切り部材１５は、図３に示すように、複数のパネル体１５Ａ～１５Ｄで構成される。各パネル体１５Ａ～１５Ｄは、フレーム体１１に装着され、これにより作業空間Ｓを外部空間から区画する壁面が形成されている。ここで、仕切り部材１５により作業空間Ｓと外部空間とを「区画する」とは、仕切り部材１５を構成する各壁面、各壁面の延長面、及び対向する壁面の端縁間を接続する仮想平面により、作業空間Ｓが特定されることを意味する。

まず、各仕切り部材１５のうち、紙面手前側のＸＺ平面に沿って配置されたものについて説明する。
このＸＺ平面において、Ｘ方向両端に位置する２つのパネル体１５Ａは、開閉部材１６及び機器取付部材１７が相互選択的に装着される共有装着部１５ａが形成されており、共通の外形寸法を有する。なお、ここで言う共通の外形寸法とは、少なくとも作業空間Ｓと外部空間との間を区画する平面上における寸法が同一であることを意味する。また、各共有装着部１５ａも、同一の形状及びサイズを有する。
また、２つのパネル体１５Ａそれぞれの隣に、これらパネル体１５Ａと同一の外形寸法を持つパネル体１５Ｂが配置されている。これら互いに隣り合うパネル体１５Ａ，１５Ｂの上部に、横長のパネル体１５Ｃが配置されている。さらに、一対のパネル体１５Ｂ間に形成された前記開口１５ｂの上に、さらに横長なパネル体１５Ｄが配置されている。

各仕切り部材１５のうち、紙面奥側のＸＺ平面に沿って配置されたものも、上記した紙面手前側のものとほぼ同じ配置構成を有している。ただし、紙面奥側のＸＺ平面は、パネル体１５Ａの代わりにパネル体１５Ｂが設けられている。
各パネル体１５Ａ～１５Ｄは、ベース１１ａ、柱１１ｂ、及び梁１１ｃに装着されている。
前記開口１５ｂは、パネル体１５Ｄの下縁と、一対のパネル体１５Ｂの各側縁と、ベース１１ａの上面とによって形成される横に長い長方形の空間であり、紙面手前側のＸＺ平面と紙面奥側のＸＺ平面との両方に、搬送方向Ｆより見て同位置に形成されている。これら２つの開口１５ｂを通して、作業空間Ｓと外部空間とが連通しており、Ｙ方向（搬送方向Ｆ）に沿って見た場合、搬送ユニット１４Ａ，１４Ｂの双方との間で、ワークＷの出し入れが可能になっている。

続いて、各仕切り部材１５のうち、ＹＺ平面に沿って配置されたものについて説明する。
このＹＺ平面においては、ベース１１ａ上にＹ方向に並べて配置された２枚のパネル体１５Ｂと、これらパネル体１５Ｂ上に配置されたパネル体１５Ｃとが設けられている。ＹＺ平面のこれらパネル体１５Ｂ，１５Ｃは、前記ＸＺ平面のパネル体１５Ｂ，１５Ｃと同じ物である。各パネル体１５Ｂ，１５Ｃは、ベース１１ａ及び梁１１ｃに装着されている。
なお、作業ステーション１０Ａにおける２つのＹＺ平面のうち、制御装置１８が設けられている方にもパネル体１５Ｂ，１５Ｃが設けられているが、制御装置１８により覆われる面でもあるので、この面だけ、パネル体１５Ｂ，１５Ｃを省略してもよい。

相互選択的に共有装着部１５ａに装着される開閉部材１６は、共有装着部１５ａに形成される開口１５ａｘを開け閉めする。この開口１５ａｘは、作業空間Ｓと外部空間とを連通しており、作業者が作業空間Ｓに出入りする際の出入り口となっている。なお、図示の例では開閉部材１６として扉を用いているが、扉の代わりにシャッター等を用いてもよい。

相互選択的に共有装着部１５ａに装着される機器取付部材１７には、作業ステーション１０Ａで使用される不図示の入力機器および出力機器を制御する制御機器１７ａ（例えば、位置決めユニット１２及び作業ユニット１３に含まれる入力機器および出力機器を制御する制御機器）が取り付けられる。制御機器１７ａとして、センサの入力信号を増幅したり動作状態を診断したりする制御機器や、圧力シリンダへの圧力動作を切り替える電磁弁などが挙げられる。作業者は、作業空間Ｓ外で制御機器１７ａを操作することにより、位置決めユニット１２及び作業ユニット１３等の作業ステーション１０Ａに含まれる各種機器を制御する。

制御装置１８は、外部空間においてベース１１ａ上に載置されている。制御装置１８は、作業空間Ｓを外部空間から区画するように、仕切り部材１５または作業空間Ｓと隣接している。制御装置１８は、位置決めユニット１２Ａ、作業ユニット１３、及び搬送ユニット１４Ａ、１４Ｂといった、作業ステーション１０Ａに含まれる全ての機器の上位制御を行う。本実施形態においては、制御装置１８は、作業ステーション１０Ａに含まれる機器に供給される電力を制御するスイッチ、分配器、ブレーカおよび作業ステーション１０Ａの動作プログラムを含むコントローラ等が収納された筐体である。

以上に、作業ステーション１０Ａの詳細構造を説明した。この作業ステーション１０Ａの下流側に配置された作業ステーション１０Ｂも同様の構造を備えているが、次の点で構成が異なっている。すなわち、図４に示すように、作業ステーション１０Ａでは、Ｘ軸奥側の架台１１ｘ１に位置決めユニット１２Ａが配置されるのに対して、作業ステーション１０Ｂでは、Ｘ軸手前側の架台１１ｘ２に位置決めユニット１２Ｂが配置される。

［作業方法］
次に、上述の作業システム５０を用いた作業方法、すなわち複数のワークＷに対して所定の作業を施す手順について以下に説明する。以下の例では、複数のワークＷとして、まず先に第１のワークＷが供給され、続いて第２のワークＷが供給され、これら第１のワークＷ及び第２のワークＷの双方に対して所定の作業を行う場合について説明する。第１のワークＷに対して行われる所定の作業と、第２のワークに対して行われる所定の作業は、多少の時間差を置いて並行して行われるが、まず先に第１のワークＷについて説明し、続いて第２のワークＷについて説明する。

図１に示す第１レーンＬ１の図示しない作業ステーションの搬送ユニット１４Ｇによって、搬送方向Ｆの上流側から搬送されてきた第１のワークＷがターンテーブル２０Ａを通過して、搬送ユニット１４Ａへと導かれる。その後、第１のワークＷは作業ステーション１０Ａ内に搬入され、搬送ユニット１４Ａに設けられた位置決めユニット１２Ａにより位置決めされる。その後、作業ユニット１３Ａ（１３）により、第１のワークＷに対して所定の作業が行われる。

所定の作業が完了後の第１のワークＷは、位置決めユニット１２による位置決めが解除され、搬送ユニット１４Ａによって再び搬送が開始され、作業ステーション１０Ｂの搬送ユニット１４Ｂへと導かれる。第１のワークＷは、作業ステーション１０Ｂ内で位置決めされることなく、そのまま通過され、作業ステーション１０Ｂ外へと搬送される。第１のワークＷはさらに次のターンテーブル２０Ｃを通過し、作業ステーション１０Ｃの搬送ユニット１４Ｅ上に搬送される。作業ステーション１０Ｃにおいて第１のワークＷは位置決めされ、作業ステーション１０Ａで行われた作業とは異なる作業が、第１のワークＷに対して行われる。

作業ステーション１０Ｃでの所定の作業が完了した第１のワークＷは、搬送ユニット１４Ｅを経て搬送ユニット１４Ｆへと導かれる。その後、当該第１のワークＷは、作業ステーション１０Ｄ内に搬入される。第１のワークＷは、作業ステーション１０Ｄにおける位置決めユニット１２Ｄによって位置決めされ、これまで行われた作業とは異なる作業が、第１のワークＷに対して行われる。作業ステーション１０Ｄでの所定の作業が完了した第１のワークＷは、搬送ユニット１４Ｆを介して、搬送方向Ｆに沿って第１レーンＬ１上を搬送される。

第１のワークＷに対して行われた全作業のうち、作業ステーション１０Ａの作業時間が長すぎて、生産のボトルネックとなり、作業ステーション１０Ａ単独では所望のサイクルタイムを満たせないときがある。このとき、本実施形態に係る作業システム５０は、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂを隣接させて並置させている。加えて、作業システム５０においては、２基の作業ステーションがあたかも１台の作業ステーションであるかのように各制御装置１８、１８が、搬送ユニット１４Ａ～１４Ｄ、位置決めユニット１２Ａ、１２Ｂおよび作業ユニット１３Ａ、１３Ｂ等を制御し、稼働させることで、２つのワークＷへの作業をほぼ同時に行うことができる。

これにより、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂにおける各作業時間は同じままであっても、単位時間当たりの作業が完了したワークＷの生産個数は倍になるため、実質的なサイクルタイムは半減されることになる。その結果、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂが、他の作業ステーション１０Ｃ、１０Ｄに対して生産のボトルネックとなるおそれが低減される。すなわち、作業システム５０の生産性は良好である。

また、作業システム５０においては、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂを隣接させて並置（直列配置）させている。これにより、作業システム５０と、図７に示した２基の作業ステーション１００Ａ１、１００Ａ２とを比較すると、工場における設備の設置面積を大幅に低減させることができる。また、図１に示す作業システム５０を用いた生産ラインと、図７に示す生産ラインとを比較すると、工場におけるデッドスペース（図１および図７中の斜線領域）を大幅に低減することができる。

さらに、本実施形態の作業システム５０における作業ステーション１０Ａ、１０Ｂにおいては、その扉位置などを変更することができる。例えば図６に示すように、作業ステーション１０Ａにおける開閉部材１６及び機器取付部材１７の取り付け位置を左右反対（左右対称）にしてもよい。これにより、作業ステーション１０Ａ、１０Ｂ間の距離を更に近づけることができるとともに、扉を互いに干渉させることなく、作業者が作業ステーション１０Ａ、１０Ｂ内に自由にアクセスすることが可能となる。作業ステーション１０Ａ，１０Ｂ間を隙間無く密接配置させてもよい。このような構成を複数基の作業ステーションに対して適用することで、作業システムの設置面積をさらに減らすことができる。
以上に本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、上記構成のみに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

仕切り部材１５は、複数のパネル体１５Ａ～１５Ｄのみに限定されず、例えば、フレーム体１１に装着（支持）されて作業空間Ｓ及び外部空間間を区画する金網等であってもよい。
さらに、フレーム体１１をベース１１ａのみとし、ベース１１ａの設置面上に仕切り部材１５を自立させてもよい。この場合、ベース１１ａが仕切り部材装着部に相当する。また、仕切り部材１５を自立させる場合、ベース１１ａの設置面上に垂直に立設された柱状の支持部材（不図示）を設けてフレーム体１１の一部とし、この柱状の支持部材の側面に仕切り部材１５を装着しても良い。

作業ユニット１３の構成は、上記構成のみに限定されず、行われる作業内容に応じて適宜変更できる。例えば、作業ユニット１３として多関節ロボットを用い、この多関節ロボットが設置されるベース１１ａの一部領域を作業ユニット支持部としてもよい。
また、各搬送ユニット１４Ａ～１４Ｆとしてコンベアを例示したが、コンベアのみに限らず、自走式の運搬車を用いても良い。また、各搬送ユニット１４Ａ～１４Ｆのうち一部のみを、自走式の運搬車としてもよい。
また、上記説明における「所定の作業」は、１つの作業（動作）に限定されず、複数の作業（動作）を含んでもよい。

また、上記実施形態では、第１搬送レーンＬ１からワークＷを分岐ライン（第２搬送レーンＬ２）に分岐させる例、すなわち、平行な搬送レーンが２本ある例を挙げて説明したが、搬送レーンは３本以上（分岐ラインは２本以上）であってもよい。この場合、分岐ラインの本数分だけ作業ステーションを増設し、これら作業ステーションを搬送方向Ｆに沿って、かつ、隣接させて直列配置するとともに、各作業ステーションに、全ての搬送ユニットを挿通可能な単一の開口（第１の開口）を形成するようにすればよい。ただし、作業ステーションの大きさと第１の開口の開口幅とに鑑みて、作業システム５０を構成する作業ステーションの基数は、２基または３基が好適である。

本発明の態様に係る作業システム及び作業方法によれば、良好な生産性を備え、かつ、工場における設備の設置面積およびデッドスペースの低減を図ることができる。

１０Ａ 作業ステーション（第１作業ステーション）
１０Ｂ 作業ステーション（第２作業ステーション）
１１ フレーム体
１１ａ ベース（ベース、仕切り部材装着部）
１１ａ１ 制御装置支持面（制御装置支持部）
１１ｂ 柱（柱、仕切り部材装着部）
１１ｃ 梁（梁、仕切り部材装着部）
１１ｃ１ Ｘ軸レール（第１ガイド、第２ガイド）
１１ｘ 支持台（位置決めユニット支持部）
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 位置決めユニット（第１位置決めユニット、第２位置決めユニット）
１３ａ 作業ツール（第１作業ユニット、第２作業ユニット）
１３ｂ Ｘ軸スライダ（第１スライダ、第２スライダ、作業ユニット支持部）
１３ｃ Ｙ軸ガイド（作業ユニット支持部）
１３ｄ Ｙ軸スライダ（作業ユニット支持部）
１３ｅ Ｚ軸ガイド（作業ユニット支持部）
１３ｇ 回転機構（作業ユニット支持部）
１３ｘ 移動ユニット（第１移動ユニット、第２移動ユニット）
１４Ａ 搬送ユニット（第１搬送ユニット、第３搬送ユニット）
１４Ｂ 搬送ユニット（第２搬送ユニット、第４搬送ユニット）
１５ 仕切り部材
１５Ａ パネル体、共有パネル体
１５ａ 共有装着部
１５ａｘ 開口（第１の開口）
１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ パネル体
１５ｂ 開口（第２の開口、第３の開口、第４の開口、第５の開口）
１６ 開閉部材
１７ 機器取付部材
１７ａ 制御機器（第１制御機器、第２制御機器）
１８ 制御装置
５０ 作業システム
Ｓ 作業空間
Ｗ ワーク、第１のワーク、第２のワーク

Claims (18)

1. 搬送されるワークに対して所定の作業を行う作業システムであって、
   前記ワークに対して所定の作業を行う第１作業ステーションと、前記第１作業ステーションの下流に直列配置され、前記ワークに対して所定の作業を行う第２作業ステーションと、を備え、
   前記第１作業ステーションが、
   前記ワークを搬送する第１搬送ユニットと、
   前記第１搬送ユニットに対し並置されて前記ワークを搬送する第２搬送ユニットと、
   前記第１搬送ユニットにより搬送される前記ワークを前記第１作業ステーション内の所定位置に位置決めする第１位置決めユニットと、
   前記第１位置決めユニットによって前記第１搬送ユニット上に位置決めされた前記ワークに対して所定の作業を行う第１作業ユニットと、
   を備え、
   前記第２作業ステーションが、
   前記ワークを搬送する第３搬送ユニットと、
   前記第３搬送ユニットに対し並置され、前記ワークを搬送する第４搬送ユニットと、
   前記第４搬送ユニットにより搬送される前記ワークを前記第２作業ステーション内の所定位置に位置決めする第２位置決めユニットと、
   前記第２位置決めユニットによって前記第４搬送ユニット上に位置決めされた前記ワークに対して所定の作業を行う第２作業ユニットと、
   を備え、
   前記第１作業ステーションおよび前記第２作業ステーションは、それぞれ、
   前記所定の作業が行われる作業空間と前記作業空間の外側にある外部空間との間を区画する仕切り部材と、
   前記仕切り部材が装着されるフレーム体と、を備え、
   前記フレーム体は、その上端にＸ方向に延びる一対の梁およびＹ方向に延びる一対の梁を備え、
   前記第１作業ユニットおよび前記第２作業ユニットは、
   前記Ｘ方向に延びる一対の梁にそれぞれ設けられたＸ軸レールに沿って前記Ｘ方向に移動する一対のＸ軸スライダと、
   前記一対のＸ軸スライダ上に跨設されるＹ軸ガイドと、
   前記Ｙ軸ガイドに沿って前記Ｙ方向に移動するＹ軸スライダと、
   前記Ｙ軸スライダと一体に設けられるＺ軸ガイドと、
   前記Ｚ軸ガイドに沿ってＺ方向に移動するＺ軸スライダと、
   前記Ｚ軸スライダの下端に設けられる作業ツールと、を備え、
   前記第１搬送ユニットの下流に前記第３搬送ユニットが接続され、
   前記第２搬送ユニットの下流に前記第４搬送ユニットが接続されている
   作業システム。
2. 前記第１作業ステーションが、
   前記第１作業ユニットを移動させる第１移動ユニットと、
   前記第１移動ユニット及び前記第１作業ユニットを制御する第１制御機器と、
   をさらに備え、
   前記第２作業ステーションが、
   前記第２作業ユニットを移動させる第２移動ユニットと、
   前記第２移動ユニット及び前記第２作業ユニットを制御する第２制御機器と、
   をさらに備える、
   請求項１に記載の作業システム。
3. 前記第１移動ユニットが、前記第１搬送ユニット及び前記第２搬送ユニットの上方に設けられた第１ガイドと、前記第１ガイドに沿って移動自在な第１スライダとを備え、
   前記第１スライダに、前記第１作業ユニットが設けられ、
   前記第２移動ユニットが、前記第３搬送ユニット及び前記第４搬送ユニットの上方に設けられた第２ガイドと、前記第２ガイドに沿って移動自在な第２スライダとを備え、
   前記第２スライダに前記第２作業ユニットが設けられている、
   請求項２に記載の作業システム。
4. 前記Ｚ軸スライダの前記下端に回転機構が設けられ、
   前記作業ツールは、前記回転機構に回転自在に保持されている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の作業システム。
5. 前記第１作業ユニットが、前記第１搬送ユニットにより搬送される前記ワークを反転させる第１反転装置と、前記ワークに前記所定の作業を行う第１作業装置とを備え、
   前記第２作業ユニットが、前記第４搬送ユニットにより搬送される前記ワークを反転させる第２反転装置と、前記ワークに前記所定の作業を行う第２作業装置と、を備える
   請求項１～４のいずれか一項に記載の作業システム。
6. 前記第１作業ステーション及び前記第２作業ステーションのそれぞれが、
   前記仕切り部材に設けられ、前記仕切り部材に形成された第１の開口を開け閉めする開閉部材と、
   前記仕切り部材に設けられ、前記第１作業ユニットを移動させる第１移動ユニット及び前記第１作業ユニットを制御する第１制御機器、または、前記第２作業ユニットを移動させる第２移動ユニット及び前記第２作業ユニットを制御する第２制御機器が取り付けられる機器取付部材と、を備え、
   前記仕切り部材が、前記開閉部材または前記機器取付部材が選択的に装着される共有装着部を複数有する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の作業システム。
7. 前記複数の共有装着部が、互いに同一の形状及びサイズを有する、
   請求項６に記載の作業システム。
8. 前記フレーム体が、
   前記作業空間内に前記第１位置決めユニットまたは前記第２位置決めユニットを支持する位置決めユニット支持部と、
   前記作業空間内に前記第１作業ユニットまたは前記第２作業ユニットを支持する作業ユニット支持部と、
   前記仕切り部材が装着される仕切り部材装着部と、
   を備える
   請求項６または７に記載の作業システム。
9. 前記フレーム体が、ベースと、前記ベースに支持される柱とを備え、
   前記Ｘ方向に延びる前記一対の梁と前記Ｙ方向に延びる前記一対の梁とは前記柱に支持され、
   前記ベース又は前記柱に前記位置決めユニット支持部が設けられ、
   前記Ｘ方向に延びる前記一対の梁と前記Ｙ方向に延びる前記一対の梁とのいずれかに前記作業ユニット支持部が設けられている、
   請求項８に記載の作業システム。
10. 前記フレーム体が、ベースと、前記ベースに支持される柱とを備え、
    前記Ｘ方向に延びる前記一対の梁と前記Ｙ方向に延びる前記一対の梁とは前記柱に支持され、
    前記ベース又は前記柱に前記位置決めユニット支持部が設けられ、
    前記ベースに前記作業ユニット支持部が設けられている、
    請求項８に記載の作業システム。
11. 前記フレーム体が、ベースと、前記ベースに支持される柱とを備え、
    前記Ｘ方向に延びる前記一対の梁と前記Ｙ方向に延びる前記一対の梁とは前記柱に支持され、
    前記ベース又は前記柱に前記位置決めユニット支持部が設けられ、
    前記柱に前記作業ユニット支持部が設けられている、
    請求項８に記載の作業システム。
12. 前記第１作業ステーション及び前記第２作業ステーションの少なくとも一方の前記作業ユニット支持部が、前記第１作業ユニットまたは前記第２作業ユニットを平面移動させる平面移動機構をさらに有する、
    請求項８から１１のいずれか一項に記載の作業システム。
13. 前記第１作業ステーション及び前記第２作業ステーションの少なくとも一方が、
    自らに備わる全ての機器の上位制御を行う制御装置と、
    前記フレーム体は、前記外部空間において前記制御装置を支持する制御装置支持部と、
    を備える、
    請求項６～１２のいずれか一項に記載の作業システム。
14. 前記第１作業ステーション及び前記第２作業ステーションの少なくとも一方の前記仕切り部材が、複数のパネル体により構成され、
    前記複数のパネル体が、前記共有装着部が設けられた共有パネル体を含み、
    前記共有パネル体の前記共有装着部に、前記開閉部材または前記機器取付部材が選択的に装着される
    請求項６から１３のいずれか一項に記載の作業システム。
15. 前記共有パネル体が、共通の外形寸法を有して複数設けられている、請求項１４に記載の作業システム。
16. 前記第１作業ステーションの前記仕切り部材に、前記第１搬送ユニット及び前記第２搬送ユニットに通じる第２の開口及び第３の開口が形成され、
    前記第２作業ステーションの前記仕切り部材に、前記第３搬送ユニット及び前記第４搬送ユニットに通じる第４の開口及び第５の開口が形成されている、
    請求項６から１５のいずれか一項に記載の作業システム。
17. 前記第１作業ステーションの前記仕切り部材、前記フレーム体、前記開閉部材、及び前記機器取付部材のそれぞれが、前記第２作業ステーションの前記仕切り部材、前記フレーム体、前記開閉部材、及び前記機器取付部材と同一構造を有する、請求項６から１６のいずれか一項に記載の作業システム。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の作業システムを用いた作業方法であって、
    複数の前記ワークのうちの第１のワークを前記第１作業ステーションの前記第１搬送ユニットに搬送し、前記第１のワークを前記第１位置決めユニットにより位置決めし、前記第１のワークに対して前記第１作業ユニットにより前記所定の作業を施す工程と、
    前記第１搬送ユニットからの前記第１のワークを、前記第３搬送ユニットにより前記第２作業ステーションを通過させる工程と、
    複数の前記ワークのうちの第２のワークを、前記第２搬送ユニットにより前記第１作業ステーションを通過させる工程と、
    前記第２搬送ユニットからの前記第２のワークを、前記第２作業ステーションの前記第４搬送ユニットに搬送し、前記第２のワークを前記第２位置決めユニットにより位置決めし、前記第２のワークに対して前記第２作業ユニットにより前記所定の作業を施す工程と、
    を有する作業方法。

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