JP7123620B2 - 生産システム、生産機器、生産システムの制御方法、制御プログラム、記録媒体 - Google Patents

Description

複数の生産機器が隣接して配置される生産システム、その制御方法およびその生産機器に関する。

近年、製造業において、多品種少量生産化や製品ライフサイクルの短期化が進んでおり、ラインを構成する生産機器にも生産の変動や機種の変更に対応可能な構成が求められている。例えば、サイズや形状、隣接機器と協働するためのインターフェースなどを規格化した汎用的なロボットセル（ロボットステーション）で生産ラインを構成し、生産の変動や機種の変更に対応することが考えられている。例えば、このような生産機器としてのロボットセルのマニピュレータとしては、多関節ロボットなどが用いられる他、いわゆるステージ（テーブル）などと呼ばれる移動装置を組合せて構成した直交ロボットも用いられる。

直交ロボットを用いたセル（ステーション）は、多関節ロボットを用いる場合よりも比較的、簡単安価に実施でき、複数台、配列してラインを構成する場合の規格化も容易に行える。例えば、特許文献１にはこの種の直交ロボットを用いた生産機器を配列して構成された生産ラインが開示されている。

また、直交ロボットを用いたセル（ステーション）により構成された生産機器を複数台配列して生産ラインを構成する場合、生産機器間でワークを授受する搬送装置は、ワークを直線的に進退させる直進ステージ（テーブル）で構成されることがある。このようなステージ（テーブル）は、隣接する生産機器とのワーク授受のための空間に進入／退避するよう、例えば一斉に、同期的に、同一方向に搬送装置を動作させる制御が行われる。

特開２０１６－１９３４８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された生産ラインは、前工程の搬送装置より搬送されたワークを取り出す位置と、自工程の搬送装置に工程完了したワークを置く位置とをそれぞれ確保している。すなわち、隣接する工程の搬送装置同士は干渉しない位置関係に配置する構成を採用している。そのため、各ロボットセルにおける部品搬送のためのスペースが少なくとも２個分以上のワークサイズが必要であり、部品搬送のためのスペースが大きくなるという課題があった。

上記課題を解決するための生産システムは、複数の生産機器が所定の方向に隣接して配置される生産システムであって、前記生産機器の各々が、基台と、ワークを載置して、前記ワークに対して所定の作業を行う、前記基台の上に設けられた作業台と、前記作業台において前記所定の作業が行われた前記ワークを所定の受け渡し位置へ移動させる、前記基台の上に設けられた移動装置と、前記所定の受け渡し位置に移動された前記ワークを隣接する生産機器へ搬送する、前記基台の上に設けられた搬送装置と、前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作を検出する動作検出装置と、前記移動装置を動作して前記作業台の上の前記ワークを前記所定の受け渡し位置に移動させ、前記動作検出装置によって前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作が検出されると前記搬送装置を動作させて前記ワークを前記隣接する生産機器の所定の受け渡し位置へと搬送させる制御を行う制御装置と、を備え、前記作業台が、前記移動装置に対して前記所定の方向と交差する方向に配置され、前記複数の生産機器が、前記生産機器の搬送装置の搬送領域と、前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送領域とが重なり合うように配置されていることを特徴とする。

上記構成により、大きな搬送スペースを必要としない生産ラインを提供することができる。

本発明の実施形態に係る生産システムの全体構成を示した斜視図である。 図１の生産システムにおける搬送装置の状態を示し、（ａ）は搬送前の起動原点位置にある搬送装置、（ｂ）は下流への搬送後の位置にある搬送装置、（c）は下流への搬送開始時の搬送装置の様子をそれぞれ例示した説明図である。 ロボットステーションの搬送装置の制御手順を示したフローチャート図である。 搬送装置で搬送されるワーク台の構成例を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る制御系の構成例を示したブロック図である。 干渉回避制御を含むロボットステーションの搬送装置の制御手順を示したフローチャート図である。 生産ライン中のステーションが異常停止を生じた場合の復旧手順を示したフローチャート図である。 搬送装置で搬送されるワーク台の構成例を示した斜視図である。 図１の生産システムにおける搬送装置の状態を示し、異常停止が起きた後の搬送装置の様子を例示した説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。

（第一の実施形態）
図１は、本発明を実施可能な形態の一例として、生産機器として複数のロボットステーション（以下単にステーション、という）を配列して成る生産システムの生産ライン構成例を示している。図１の生産ラインは、ステーション１０１、ステーション１０２、ステーション１０３を配列して構成されている。尚、以下の説明では３台のステーションを配列した生産システムを例に挙げるが、本発明のいずれの実施形態に関しても、配列するステーションの台数は３台に限られるものではない。ステーション１０１～１０３は、同一ないし類似の構成を有しており、その構成部材には、各ステーションで同一の参照符号を用いている。ただし、図示の便宜上、主にステーション１０３にのみ付してある参照符号があるが、それらに対応する構成部材は、他のステーション１０１、１０２でも同様の参照符号が付されているものとする。また、図１の左下には、この生産システムで用いられる３次元座標系のＸＹＺの各軸の向きを示している。

ステーション１０１～１０３は、例えば図示のようなＬアングル材を組合せるなどして構成される組立ベース２（基台）上に、搬送装置４と組立ロボット５と作業台６を設置して構成されている。

作業台６は、ワークＷを載置して、ワークＷに対して所定の作業を行うための台である。作業台６は、ワークＷの作業位置のＸＹ方向（水平方向）を決めるクランプ機構を有する位置決め機構６２と、この位置決め機構６２の作業位置のＺ方向（鉛直方向）を決める第１の昇降装置（Ｚ軸移動装置６１）と、により構成されている。ここで、位置決め機構６２は、ワークＷの形状に合わせてクランプ機構が水平方向に移動可能であるため、様々な形状のワークＷを保持することが可能である。

移動装置である組立ロボット５は、作業台６上において所定の作業が行われたワークＷを所定の受け渡し位置へ移動させるための装置である。組立ロボット５は、ワークＷを操作する把持装置としてのハンド５３と、このハンド５３を作業位置に位置決めするため、組立ベース２上の稼働範囲中のＸＹ方向（水平方向）に移動させる直交ステージ装置を備えた直交ロボットである。ここで、直交ステージはＸ軸移動装置５１およびＹ軸移動装置５２から成る。

搬送装置４は、受け渡し位置に移動されたワークＷを載せて隣接するステーションに搬送する装置である。受け渡し位置に移動されたワークＷは、搬送装置４によって、例えばＸ方向に沿って、隣接するステーションの組立ベース２上の領域に搬入することができる。搬送装置４は、例えば、図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように例えば複数段（図２（ａ）～図２（ｃ）の例では３段）構成の伸縮可能なレール部材から構成され、最上部の段をワーク台９とよぶ。また、ワーク台９は、ワークＷをＺ方向（鉛直方向）に移動することができる第２の昇降装置（Ｚ軸移動装置４１）を備えている。

隣接するステーションから搬入されたワーク台９上のワークＷは、隣接するステーションのＺ軸移動装置４１によりＺ方向（鉛直方向）に移動され、直交ステージ装置（５１、５２）で位置決めされたハンド５３によって把持される。なお、ここではＺ軸移動装置４１がワーク台９上に備えられた例を示したが、搬送装置４ごと昇降させる機構を採用することもできる。また、作業台６を搬送装置４のＺ方向（鉛直方向）上方に配置させた場合は、第１の昇降装置（Ｚ軸移動装置６１）が昇降し、ハンド５３によりワークＷを把持することが可能である。

ここで、各ステーションは、各ステーションの搬送領域が隣接するステーションの搬送領域と重なり合うように配置されている。このような配置を取ることにより、本発明の生産ラインは大きな搬送スペースを必要としない。

搬送装置４を伸長することによって、ワーク台９を、自機から図１の右隣りあるいは左隣りのステーションの組立ベース２上に進入させることができる。本実施形態では、互いに隣接するステーション１０１～１０３のそれぞれの間にワーク授受のための専用の領域を確保する必要がないため、生産システムをコンパクトに構成している。

図２（ａ）は、ステーション１０１、１０２の搬送装置４がそれぞれ起動原点位置にある状態を示している。この状態では、３段レールの搬送装置４は図示のように縮小されており、ワークＷおよびワーク台９は自機の組立ベース２上の領域にあって、隣接するステーションには進入していない。

図２（ｂ）は、隣接するステーションにワークＷを引き渡すため、搬送装置４を伸長させた状態である。本実施形態では、ワーク授受のための専用の領域を特に確保していない。そのため、ステーション１０１の搬送装置４を伸長させる場合には、ステーション１０２の搬送装置４も伸長させ、ステーション１０１の搬送装置４とステーション１０２の搬送装置４とが干渉しないよう制御する必要がある。

本実施形態では、各ステーション１０１～１０３は図５に示す制御装置３を備えており、各制御装置がそれぞれのステーションの搬送装置４を自律的に制御することにより、搬送装置４の搬送動作を行う。この搬送動作のため、本実施形態では、図４に示すように、ワーク台９に光センサ７を配置している。この光センサ７は隣接する生産機器の搬送装置４の搬送動作を検出するセンサ（動作検出装置）として機能する。光センサ７は、例えばレーザー光により隣接する生産機器の搬送装置４のワーク台９までの距離を測っており、各搬送装置の相対的な距離の変化を検知することにより、搬送装置４の搬送動作を検出できる。

前述したように、ステーション１０１～１０３には、それぞれのステーションを制御する制御装置３が設けられる。制御装置３は、例えば組立ベース２の下部に配置することができる。また、組立ベース２上の組立ロボット５のＸＹ平面（水平方向）上の動作領域内には、部品供給領域１０が配置されている。この部品供給領域１０において、詳細不図示の組付け部品の供給機が部品供給を行う。また、部品供給領域１０は、例えばＺ軸移動装置６１と同様のＺ軸移動装置（詳細不図示）によって、Ｚ方向（鉛直方向）に昇降可能に構成することができる。このような構成により、供給された部品を組立ロボット５に引き渡すことができる。部品を受取った組立ロボット５を、例えば作業台６の上部の位置までＸＹ（水平方向）移動させることができ、そこで作業台６を昇降させてワークＷに組立ロボット５が把持した部品を組付けることができる。

図２（ａ）～図２（ｃ）は、図１のステーション１０１、１０２、１０３から成る生産ラインにおける搬送装置４の異なる状態を示したものである。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）ではステーション１０３の搬送装置４の図示を省略してある。また、図２（ｃ）では組立ロボット５の図示を省略してある。

図２（ａ）は、隣接する下流ステーションへ部品を搬送する前の搬送装置４の状態を示している。この状態では、ステーション１０１、１０２（不図示であるが１０３も同様）の搬送装置４は、それぞれ自機の組立ベース２上に収まるよう縮小されており、搬送装置４のこの姿勢は、ワーク台９が起動原点に位置している状態に相当する。

この状態になるまでには、各ステーションでは、例えば、以下の作業が行われる。まず、部品供給領域１０にあるワークＷを組立ロボット５のハンド５３が把持する。次に、ワークＷはＸ軸移動装置５１およびＹ軸移動装置５２によってＸＹ（水平方向）移動され、作業台６の上部（Ｚ方向）の位置に移動される。そして、Ｚ軸移動装置６１が昇降し、ハンド５３は把持動作を解除することにより、ワークＷが作業台６上に載置される。

続いて、作業台６上に載置されたワークＷに対して所定の作業が行われた後に、組立ロボット５のハンド５３がワークＷ上に移動する。次に、Ｚ軸移動装置６１が上昇することにより、ワークＷをハンド５３が把持可能な高さまで移動させる。そして、ハンド５３に把持されたワークＷがＸ軸移動装置５１およびＹ軸移動装置５２によって、搬送装置４のワーク台９の起動原点位置へ移動される。この起動原点位置が、当該ステーションの工程が完了した（すなわち下流ステーションに搬送すべき）ワークＷを、ハンド５３から搬送装置４に受け渡す受け渡し位置である。

図２（ｂ）は、搬送装置４により、ワーク台９を下流側へ伸長させ、ワークＷを隣接する下流側のステーションに搬入した状態を示している。ここで搬入した後のステーション１０１のワーク台９上のワークＷの位置は、下流側に隣接するステーション１０２のワークＷの受け渡し位置と同じ位置である。ここで、ステーション１０２のハンド５３はワークＷの受け渡し位置にいる。そのため、このような配置を取ることにより、ステーション１０２の組立ロボット５のハンド５３は搬入されたワークＷを速やかに把持することが可能となる。

本実施形態の生産システムでは、複数台のステーションが、各ステーションの搬送装置４の搬送領域が隣接するステーションに重なり合うように、配列されている。下流側へのワークＷの搬送では、まず、図２（ｃ）のよう搬送動作をさせる進行方向側である最下流のステーション１０３の搬送装置４から搬送動作を開始する。次に、最下流のステーション１０３の上流側に隣接するステーション１０２の搬送装置４の光センサ７がステーション１０３の搬送装置４の搬送動作を検知する。そして、その情報を基にステーション１０２の制御装置３がステーション１０２の搬送装置４の搬送動作を開始させる。この一連の動作タイミングを適宜調整することにより、各ステーションの搬送動作を連鎖的に高速度で行うことが可能となる。これにより、例えば、搬送装置４を構成する各レールは、それぞれ、下流側の同じ段のレールが移動して生じた空間に入り込む。従って、図２（ｂ）に示すような搬送装置４の駆動状態を形成できるため、隣接するステーションの搬送装置同士の干渉は生じない。
以下、上記のような搬送装置４の制御系の構成、および制御手順につき図５、および図３のフローチャートを参照して説明する。

図５は、各ステーション１０１～１０３が備える制御装置３の構成例を示している。図５の制御装置３は、主制御手段としてのＣＰＵ６０１、記憶装置としてのＲＯＭ６０２、およびＲＡＭ６０３を備えている。ＲＯＭ６０２には、後述する制御手順を実現するためのＣＰＵ６０１の制御プログラムや定数情報などを格納しておくことができる。また、ＲＡＭ６０３は、後述する制御手順を実行する時にＣＰＵ６０１のワークエリアなどとして使用される。

なお、後述の制御手順を実現するためのＣＰＵ６０１の制御プログラムは、不図示のＨＤＤやＳＳＤなどの外部記憶装置、ＲＯＭ６０２の（例えばＥＥＰＲＯＭ領域）のような記憶部に格納しておくこともできる。その場合、後述の制御手順を実現するためのＣＰＵ６０１の制御プログラムは、ネットワークインターフェース６０６を介して、上記の各記憶部に供給し、また新しい（別の）プログラムに更新することができる。あるいは、後述の制御手順を実現するためのＣＰＵ６０１の制御プログラムは、各種の磁気ディスクや光ディスク、フラッシュメモリなどの記憶手段と、そのためのドライブ装置を経由して、上記の各記憶部に供給し、またその内容を更新することができる。上述の制御手順を実現するためのＣＰＵ６０１の制御プログラムを格納した状態における各種の記憶手段、記憶部、記録媒体は、本発明の制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成することになる。

ＣＰＵ６０１には、インターフェース６０４を介して、当該制御装置３が設けられているステーションの駆動系６１１と検出系６１２が接続される。駆動系６１１には、ハンド５３、Ｘ軸移動装置５１、Ｙ軸移動装置５２、Ｚ軸移動装置６１などの駆動源を構成するモータ、ソレノイド、エアシリンダなどのアクチュエータが含まれる。検出系６１２には、上述のワーク台９に配置された光センサ７の他、駆動系６１１の駆動量や駆動力のフィードバック制御に用いるため、駆動系の各部に配置されたリニア／ロータリーエンコーダなどのセンサや力センサが含まれる。

ＣＰＵ６０１には、インターフェース６０５を介してＵＩ装置６０７（ユーザーインターフェース装置）を接続することができる。ＵＩ装置６０７は、本実施形態のようなステーションでは必ずしも必須ではないが、ハンディターミナルのような端末、あるいはキーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイスなどから成る制御端末によって構成することができる。ＵＩ装置６０７を設けてある場合には、作業者はＵＩ装置６０７を介して例えばステーションの動作を教示したり、あるいは教示済みの制御データを修正することができる。

また、ＣＰＵ６０１には、通信手段としてネットワークインターフェース６０６が接続されている。このネットワークインターフェース６０６を介して、ＣＰＵ６０１は生産制御に必要な制御信号を送受信することができる。その場合、ネットワークインターフェース６０６は、例えばＩＥＥＥ ８０２．３のような有線通信、ＩＥＥＥ ８０２．１１、８０２．１５のような無線通信による通信規格で構成することが考えられる。ネットワークインターフェース６０６は、本実施形態の生産ラインに配置される生産管理を行うＰＬＣのような統轄制御装置や、管理サーバ（いずれも不図示）などとの間の通信に用いることができる。また、ネットワークインターフェース６０６は、各ステーション（１０１～１０３）の制御装置３の間で制御信号を送受信するためにも用いることができる。

図３は、制御装置３のＣＰＵ６０１が、光センサ７の出力に応じて、搬送装置４を制御する制御手順の概略を示している。図３の制御手順は、ＣＰＵ６０１が実行可能な制御プログラムとして、例えば上記のＲＯＭ６０２などの記憶手段に格納しておくことができる。

隣接するステーションへのワークＷの搬送は、搬送装置４によりワーク台９を移動させることにより行う。この動作は、図３のステップＳ１０１～Ｓ１０４によって行われる。

図１および図２に示した構成では、隣接するステーションへワークＷを搬送する場合、ライン内での最下流であるステーション１０３がまず搬送動作を開始する。一つ上流のステーション１０２は自機の搬送装置４のワーク台９の光センサ７を用いて下流側の搬送装置４の動き出しを監視しており（Ｓ１０１）、光センサ７が搬送動作を検知すると（Ｓ１０２）、自機の搬送装置４も搬送動作を開始する（Ｓ１０３）。ステーション１０２の一つ上流のステーション１０１も同様にステーション１０２の搬送装置４の搬送動作を検知して、自機の搬送装置４の搬送動作を開始する。

各ステーションの搬送装置４の駆動は、搬送装置４がワーク台９を、例えば隣接するステーションのハンド５３の下部などの目標位置に到達すると、図３の制御を終了し、搬送装置４の駆動を停止させる。

以上のように、本実施形態の構成および制御手順によれば、各ステーションを統括して制御するＰＬＣなどの集中制御装置などを設けなくても、各ステーション（１０１～１０３…）が独立して、自律的に制御装置３によって搬送装置４を制御することができる。

図３のような搬送動作制御によれば、互いに隣接するステーション１０１～１０３の間にワーク授受のための専用の領域を確保していない省スペースな搬送装置において、疑似的に同期制御のようなステーションの搬送動作を独立して実現することができる。そのため、移動先のステーションが順に搬送動作を終えるまで待機する、ということなく短い時間で搬送装置のワーク授受を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、生産ラインの各ステーションが独立して搬送動作を行うことが可能であり、しかも搬送装置のために大きなスペースを占有することがない。したがって、生産タクトに対する搬送装置のワーク授受に要する時間を短縮して生産ラインの稼働率を向上させ、しかも生産ラインの占有面積をコンパクトにすることができる。

なお、以上では、実施形態として例示した構成に基づいて説明したが、上記実施形態として例示した構成は、本発明をその特有の構成に限定することを意図したものではない。例えば、上記実施形態では、ワーク台９の搬送方向両側に配置する動作検出装置（搬送動作検知センサ）には光センサ７を用いたが、カメラ等の画像処理センサなどのように他の検知センサなどを用いてもよい。搬送動作を検出する光センサ７は、ワーク台９ではなく各ステーションの支柱等に配置させても良い。

また、以上では図１、図２などの右方向を搬送装置４がワークＷを搬送する「下流」側の搬送方向として説明した。しかしながら、その逆方向にもワークＷを搬送可能な構成、例えば、両側の隣接するステーションのいずれにも双方向にワークＷを搬送可能な生産ラインにおいても同様の搬送動作を実施することができる。例えば、２つの特定のステーション間でワークＷを往復させて部品の製造工程を進行させるような生産システムにおいても上述搬送動作を実施することができる。

本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

（第二の実施形態）
第二の実施形態は、各ステーション（１０１～１０３）の１つが異常停止となった場合でも、搬送装置４同士の追突や衝突といった問題を回避するよう動作させることができる形態である。ここで「異常停止」とは、各ステーション（１０１～１０３）が、何らかの理由、例えば物理的な機構ジャムや、何らかのセンサによる異常検出などに起因して、そのステーションが停止状態となる、あるいは停止するように制御されることをいう。

図８に示すように、第二の実施形態は、各ステーション１０１～１０３が、それぞれに隣接するステーションのドグ１８を検出可能な位置に、検出器としての光センサ１７を備える点で第一の実施形態と異なる。尚、ドグとは、光センサが検出するターゲットとなる部材である。本実施形態では、搬送装置４の一部を構成するワーク台９の少なくとも一端、好ましくは図示のように両端に突出するようにドグ１８（１８１または１８２）と、光センサ１７（１７１または１７２）とを並置する。当然ながら、ドグ１８（１８１または１８２）は、隣接するステーションの光センサ１７（１７１または１７２）によって検出可能な位置に配置される。また、光センサ１７（１７１または１７２）は、隣接するステーションのドグ１８（１８１または１８２）を検出可能な位置に配置される。従って、例えば、ドグ１８（１８１または１８２）と、光センサ１７（１７１または１７２）とは、ワーク台９の一端と他端では、図示のように相互に逆になる相補的な位置、この例では回転対称な位置に配置する。

このドグ１８、光センサ１７から成るセンサは、搬送装置４と、隣接する生産機器の搬送装置４と、の干渉を検出するセンサとして機能する。光センサ１７は、例えばドグ１８が入り込める幅だけ離間させた２本の腕に光源と受光部を対向、配置した、いわゆるフォトインタラプタなどから構成することができる。その場合、隣接するステーションのドグ１８が自機の搬送装置４上に配置されたワーク台９の光センサ１７を遮光することにより搬送装置４同士の干渉状態が検出される。

なお、図８には搬送動作を検出するセンサ（動作検出装置）は描かれていないが、光センサ１７にその機能をもたせることも可能である。また、図４のように別途、搬送動作を検出する光センサ７をワーク台９に配置しても良い。また、搬送動作を検出する光センサ７は、ワーク台９ではなく各ステーションの支柱等に配置させても良い。

本実施形態では、各ステーション（１０１～１０３）は、搬送装置４の搬送領域が重なり合うように複数台、配列されている。そのため、各ステーション（１０１～１０３）のうち１つでも、上記の異常停止の状態となると、搬送装置４同士の物理的な干渉（追突、衝突など）が起きる可能性がある。また、この物理的な干渉は、特に工程動作および搬送動作を自律的に制御する場合には、例えばタイミングのずれによって、生じることも考えられる。

これに対して、本実施形態では、搬送装置４の干渉状態を検出するドグ１８および光センサ１７から成るセンサを各ステーション（１０１～１０３）のワーク台９の両端の相補的な位置に配置している。このため、各ステーション（１０１～１０３）の制御装置３は、ドグ１８および光センサ１７から成る干渉センサが、隣接する搬送装置４同士の干渉状態を検出している場合には、このセンサの出力を利用して干渉回避制御を行うことができる。

この干渉回避制御においては、まず、光センサ１７が干渉状態を検出している場合には、一旦、直ちに搬送装置４を停止させる。その後、例えば、ワーク台９の一端の光センサ１７が干渉状態を検出している場合には、当該ステーションの制御装置３は、干渉状態を検出していない方向へ、即ち、その干渉状態が解消される方向へ搬送装置４を移動させる。例えば、ワーク台９の、図１、図２において一端（右側）の光センサ１７が干渉状態を検出しており、他端（左側）の光センサ１７が干渉状態を検出していなければ、ワーク台９を他端（左側）の方向へ移動させる。即ち、本実施形態では、ワーク台９の両端に隣接ステーションのドグ１８を検出する光センサ１７から成る干渉センサを配置しているため、光センサ１７の出力を利用して干渉回避方向を決定することができる。

図９は、図２（ｂ）のような搬送装置４による搬送動作を行う過程で、例えばステーション１０２とステーション１０３とが干渉し、上記の異常停止状態となった場合に、干渉回避制御が行われた後の状態の一例を示している。ここで、もし、例えば異常停止したステーション１０２の搬送装置４と、図中左方に移動していたステーション１０３の搬送装置４と、が干渉状態となったと考える。その場合には、ステーション１０３では、光センサ１７により決定される干渉回避方向がステーション１０４の方向（図中右方）であるため、搬送装置４は図示のようにワークＷをステーション１０４上に搬入した位置まで進む。

また、例えば異常停止したステーション１０２の搬送装置４と、図中右方に移動していたステーション１０１の搬送装置４とが干渉状態となったと仮定する。その場合には、ステーション１０１では、光センサ１７により決定される干渉回避方向が自機の起動原点位置の方向（図中左方）であるため、搬送装置４は図示のように自機の起動原点位置まで進む。

なお、上記のように干渉回避方向へ移動させた搬送装置４については、制御装置３は搬送装置４がその搬送領域の起動原点位置、または隣接ステーションへ進入した位置に到達したら停止するよう制御するものとする。
以下、上記のような搬送装置４の干渉回避制御の制御手順につき図６および図７のフローチャートを参照して説明する。

図６は、制御装置３のＣＰＵ６０１が、ドグ１８および光センサ１７から成る干渉センサの出力に応じて、搬送装置４を制御する制御手順の概略を示している。図６（後述の図７も同様）の制御手順は、ＣＰＵ６０１が実行可能な制御プログラムとして、例えば上記のＲＯＭ６０２などの記憶手段に格納しておくことができる。

隣接するステーションへのワーク（Ｗ）の搬送は、搬送装置４によりワーク台９を移動させることにより行う。この動作は、図６のステップＳ０１、Ｓ０２（Ｓ２１～Ｓ２２）によって行われる。

図１および図２に示した構成では、隣接するステーションへワーク（Ｗ）を搬送する場合、各ステーション（１０１～１０３）が一斉に搬送装置４を動作させ、それぞれ下流に隣接するステーションへの搬送を開始する（Ｓ０１）。すなわち、図２（ａ）から図２（ｂ）の状態に向けて搬送装置を動作させる。搬送装置４の駆動は、搬送装置４がワーク台９を、例えば隣接するステーションのハンド５３の下部などの目標位置に到達したことが検出（Ｓ２２）されるまで続けられる。当該の目標位置に到達したことを検出（Ｓ２２）すると、図６の制御を終了し、搬送装置４の駆動を停止させる。

搬送装置４によるワーク（Ｗ）の搬送中、制御装置３のＣＰＵ６０１はワーク台９に設置された光センサ１７の状態を監視（Ｓ２１）する。もし、自機の搬送装置４の進行方向において隣接する搬送装置４が何らかの理由により途中で異常停止していたような場合には、自機のワーク台９の光センサ１７が、隣接する搬送装置４のワーク台９のドグ１８が光センサ１７を遮光する（干渉センサＯＮ）。これにより自機の搬送装置４と隣接する搬送装置４との干渉状態が検出される。

隣接するステーションの（異常）停止などに起因して生じる搬送装置４と搬送装置４同士の干渉を検出すると、ＣＰＵ６０１は、まず自機の搬送装置４を停止させる（Ｓ０３）。

続いて、ステップＳ０４では、ＣＰＵ６０１は、自機のワーク台９の搬送方向の両側に配置された光センサ１７１、１７２（図８）の出力を両方とも検査する。そして、光センサ１７１、１７２のうち干渉状態＝ＯＦＦを検出している光センサ１７の方向を搬送装置４の干渉回避方向（干渉解消方向）として決定（選択）する。即ち、制御装置３のＣＰＵ６０１は、ワーク台９の両端の干渉センサ（ドグ１８１、１８２を検出する光センサ１７１、１７２）の検出状態に応じて搬送装置の干渉回避動作を決定する。なお、ステップＳ０４は、光センサ１７１、１７２のうちいずれかが干渉状態＝ＯＦＦとなるのを待つような制御ループとして構成されている。そのため、干渉回避方向（干渉解消方向）を決定（選択）できない間は、ステップＳ０３で開始した搬送装置４の停止状態が続行する。

ステップＳ０４で当該の光センサ１７１、１７２のいずれかの干渉検出出力がＯＦＦになった場合には、その後、ステップＳ０５に移行し、その干渉回避方向に搬送装置４を移動開始する。この搬送装置４の干渉回避動作においても、上述のステップＳ０２（Ｓ２１、Ｓ２２）の判定を実行しつつ、搬送装置４の干渉回避方向への駆動を続行する。その過程で、ワーク台９のいずれかの端部に配置された光センサ１７１、１７２（干渉センサ）がＯＮ（Ｓ２１のＹ）となる事象が生じた場合には、上記と同様の制御によって、別の干渉回避動作が起動されることになる。

なお、ステップＳ０４において、搬送装置４を微少量移動させ、干渉回避方向を検知することを試行してもよい。ただし、干渉回避方向が検知されるまで無限回数、連続的に試行する必要はない。例えば、搬送装置４の微少量の移動の試行を所定回数実行しても光センサ１７１、１７２の干渉検出出力がＯＦＦにならない場合は、そこで搬送装置４を異常停止状態とし、待機させるものとする。

なお、複数台配列された各ステーション（１０１～１０３）の搬送装置４を同期的に一斉に動作させるには、それぞれの制御装置３をネットワークで接続し、ＰＬＣなどの上位装置から搬送指令信号を同時に送信することなどによって可能である。しかしながら、本実施形態の構成では、各ステーション（１０１～１０３）の搬送装置４に干渉センサ（ドグ１８と光センサ１７の組合せ）を設けている。そのため、隣接するステーションがワーク（Ｗ）の授受が可能な状態になるまで搬送領域の両端の間を行き来させることで、独立して部品搬送を行うことができる。

以上のように、本実施形態の構成および制御手順によれば、各ステーション（１０１～１０３）が独立して、自律的に制御装置３によって搬送装置４を制御する。そして、自機の干渉センサ（光センサ１７）を用いて、搬送装置４に干渉状態を検知させ、干渉回避方向への回避動作を行わせることができる。そのため、各ステーションを統括して制御するＰＬＣなどの集中制御装置などが設けられていなくても、各ステーションが独立して、自律的に搬送装置４を駆動し、また、搬送装置４に干渉回避動作を行わせることができる。

図６のような干渉回避制御によれば、例えば、ステーション（１０１～１０３）の１つで上記の異常停止が生じた時、他のステーションの搬送装置は起動原点位置か、または隣接ステーションへの進入位置に到達してそこで停止する。また、異常停止したステーションについては、その異常停止位置で異常停止状態が続行する。そのため、本実施形態によれば、オペレータ（作業者ないしラインの管理者）は異常停止したステーションを容易に特定でき、ラインの復旧作業を容易に行うことができる。

例えば、ステーション（１０１～１０３）の１つで上記の異常停止が生じた場合、本実施形態では、図７に示すような手順で、オペレータが作業を行い、生産ラインを復旧する。

図７において、搬送装置４により下流側の隣接ステーションへワーク（Ｗ）を搬送開始（Ｓ１１）した後に、ステーション（１０１～１０３）の１つが上記の異常停止となったものとする。その場合、図６の制御手順に従って、干渉センサ（光センサ１７）によって干渉状態が検出（Ｓ１２）され、さらに他のステーションの搬送装置は停止（Ｓ１３）状態に移行する。即ち、異常停止したステーションについては、その異常停止位置で異常停止状態が続行し、他のステーションの搬送装置は起動原点位置か、または隣接ステーションへの進入位置に到達してそこで停止する。

ここで、例えば、ステーション１０２の搬送装置４が異常停止したとする。その場合、例えば図９のように、下流側のステーション１０３の搬送装置４は、より下流のステーション１０４への搬入位置で停止する。また、ステーション１０２よりも上流側のステーション１０１は自機の組立ベース２上の起動原点位置で停止する。ここで、異常停止を生じたステーション１０２以外のステーション１０１、１０３では、再起動が可能な装置状態になっているものとする。

従って、生産ラインのオペレータ（作業者、あるいは管理者）は、手動作業などによって、異常停止したステーション（例えば１０２）の異常原因を取り除く。ここでは、例えば機構部品の交換、修理、障害物の除去など、異常原因を除去するあらゆる作業を行うことができる。その後、異常停止したステーション（例えば１０２）のみに対して、例えばＵＩ装置６０７（図５）を用いて、搬送装置４を起動原点位置（図２（ａ））に復帰させる原点復帰プログラムを起動（Ｓ１４）する。これに応じて、異常停止したステーション（例えば１０２）の搬送装置４が起動原点位置（図２（ａ））に復帰する（Ｓ１５）と、生産ラインの再起動（Ｓ１６）をかけることができるようになる。

以上のようにして、本実施形態によれば、生産ラインのステーションの１つで搬送装置４が異常停止しても、容易に異常停止した生産機器を特定し、必要な作業を行って迅速に生産ラインを復旧させることができ、生産ラインの稼働率を向上させることができる。

なお、以上では、実施形態として例示した構成に基づいて説明したが、上記実施形態として例示した構成は、本発明をその特有の構成に限定することを意図したものではない。例えば、上記実施形態では、ワーク台９の搬送方向両側に設置する干渉センサには光センサ１７とドグ１８の組合せを用いたが、磁性体と磁気センサなどのように他の干渉（近接）センサなどを用いることができるのはいうまでもない。

１…ステーション（ロボットステーション）、２…組立ベース、３…制御装置、４…搬送装置、５…組立ロボット、６…作業台、７…センサ、９…ワーク台、１０…部品供給領域、１７…センサ、１８…ドグ、４１…Ｚ軸移動装置、５１…Ｘ軸移動装置、５２…Ｙ軸移動装置、５３…ハンド、６１…Ｚ軸移動装置、６２…位置決め機構、Ｗ…ワーク。

Claims (15)

1. 複数の生産機器が所定の方向に隣接して配置される生産システムであって、
   前記生産機器の各々が、
   基台と、
   ワークを載置して、前記ワークに対して所定の作業を行う、前記基台の上に設けられた作業台と、
   前記作業台において前記所定の作業が行われた前記ワークを所定の受け渡し位置へ移動させる、前記基台の上に設けられた移動装置と、
   前記所定の受け渡し位置に移動された前記ワークを隣接する生産機器へ搬送する、前記基台の上に設けられた搬送装置と、
   前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作を検出する動作検出装置と、
   前記移動装置を動作して前記作業台の上の前記ワークを前記所定の受け渡し位置に移動させ、前記動作検出装置によって前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作が検出されると前記搬送装置を動作させて前記ワークを前記隣接する生産機器の所定の受け渡し位置へと搬送させる制御を行う制御装置と、を備え、
   前記作業台が、前記移動装置に対して前記所定の方向と交差する方向に配置され、
   前記複数の生産機器が、前記生産機器の搬送装置の搬送領域と、前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送領域とが重なり合うように配置されていることを特徴とする生産システム。
2. 前記移動装置が、前記ワークを把持する把持装置と、前記把持装置を水平方向に移動させる直交ロボットと、を備える請求項１に記載の生産システム。
3. 前記作業台が、前記作業台の上の前記ワークを鉛直方向に昇降させる第１の昇降装置を備える請求項１または２に記載の生産システム。
4. 前記搬送装置が、前記ワークを鉛直方向に昇降させる第２の昇降装置を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生産システム。
5. 前記搬送装置が、前記搬送装置の端部に前記隣接する生産機器の搬送装置との干渉を検出する干渉検出装置を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生産システム。
6. 前記搬送装置が、前記ワークを前記隣接する生産機器へ搬送する前の前記隣接する生産機器の受け渡し位置と、
   前記搬送装置が、前記ワークを前記隣接する生産機器へ搬送した後の前記隣接する生産機器の受け渡し位置とが、同じ位置である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の生産システム。
7. 基台と、
   ワークを載置して、前記ワークに対して所定の作業を行う、前記基台の上に設けられた作業台と、
   前記作業台において前記所定の作業が行われた前記ワークを所定の受け渡し位置へ移動させる、前記基台の上に設けられた移動装置と、
   前記所定の受け渡し位置に移動された前記ワークを所定の方向に隣接する生産機器へ搬送する、前記基台の上に設けられた搬送装置と、
   前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作を検出する動作検出装置と、
   前記移動装置を動作して前記作業台の上の前記ワークを前記所定の受け渡し位置に移動させ、前記動作検出装置によって前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作が検出されると前記搬送装置を動作させて前記ワークを前記隣接する生産機器の所定の受け渡し位置へと搬送させる制御を行う制御装置と、を備え、
   前記作業台が、前記移動装置に対して前記所定の方向と交差する方向に配置されている、
   ことを特徴とする生産機器。
8. 複数の生産機器が所定の方向に隣接して配置される生産システムの制御方法であって、
   前記生産機器の各々が、
   基台と、
   ワークを載置して、前記ワークに対して所定の作業を行う、前記基台の上に設けられた作業台と、
   前記作業台において前記所定の作業が行われた前記ワークを所定の受け渡し位置へ移動させる、前記基台の上に設けられた移動装置と、
   前記所定の受け渡し位置に移動された前記ワークを隣接する生産機器へ搬送する、前記基台の上に設けられた搬送装置と、
   前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作を検出する動作検出装置と、
   前記搬送装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記作業台が、前記移動装置に対して前記所定の方向と交差する方向に配置され、
   前記複数の生産機器が、前記生産機器の搬送装置の搬送領域と、前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送領域とが重なるように配置され、
   前記制御装置が、前記移動装置を動作して前記作業台の上の前記ワークを前記所定の受け渡し位置に移動させ、前記動作検出装置によって前記隣接する生産機器の搬送装置の搬送動作が検出されると前記搬送装置を動作させて前記ワークを前記隣接する生産機器の所定の受け渡し位置へと搬送するよう制御することを特徴とする生産システムの制御方法。
9. 前記移動装置が、前記ワークを把持する把持装置と、前記把持装置を水平方向に移動させる直交ロボットと、を備え、
   前記制御装置が、前記把持装置を動作して前記作業台の上に載置された前記ワークを前記把持装置に把持させ、前記所定の受け渡し位置に移動するよう制御する請求項８に記載の生産システムの制御方法。
10. 前記作業台が、前記作業台の上の前記ワークを鉛直方向に昇降させる第１の昇降装置を備え、
    前記制御装置が、前記作業台の上に載置された前記ワークを前記把持装置が所定の作業を行うことが可能な高さまで昇降するよう制御する請求項９に記載の生産システムの制御方法。
11. 前記搬送装置が、前記ワークを鉛直方向に昇降させる第２の昇降装置を備え、
    前記制御装置が、前記ワークを前記把持装置が所定の作業を行うことが可能な高さまで昇降するよう制御する請求項９または１０に記載の生産システムの制御方法。
12. 前記搬送装置が、前記搬送装置の端部に前記搬送装置と隣接する生産機器の搬送装置との干渉を検出する干渉検出装置を備え、
    前記干渉検出装置により前記搬送装置と、前記隣接する生産機器の搬送装置と、の干渉が検出されている場合、前記制御装置が、該干渉を回避する干渉回避方向に自機の前記搬送装置を移動させるよう制御する請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の生産システムの制御方法。
13. 前記制御装置は、前記干渉が検出された場合、前記搬送装置を異常停止させ、その後、前記搬送装置を起動原点位置に移動させる請求項１２に記載の生産システムの制御方法。
14. 前記制御装置に、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の制御方法を行わせる制御プログラム。
15. 請求項１４に記載の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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