JPH09305204A - 生産ラインの設備動作制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産ラインの設備の寿命を延ばすとともに設
備の騒音を低減することを目的とする。 【解決手段】 生産ラインに設定するタクト時間を変更
するに際し、生産ラインの各設備の、タクト時間内に実
行すべき全てのステップのうちの動作ステップを実行時
間固定ステップと実行時間可変ステップとに分けて、実
行時間可変ステップの各々につき、最短動作時間を取得
するとともにその動作速度を別途の命令で変更可能と
し、変更後のタクト時間内でかつ可能な限りそのタクト
時間の終了時の近くで前記実行すべき全てのステップが
終了するように各設備の各実行時間可変ステップの動作
速度を所定条件に基づいて変更するための、その動作速
度の変更割合を、速度変更後の動作時間が前記最短動作
時間を下回らない範囲で求め、その求めた変更割合で変
更した動作速度になるように各設備の各実行時間可変ス
テップの動作速度を変更する命令を各設備に一括して与
えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、生産ラインの設
備の動作の制御方法に関し、特には、生産ラインの設備
の寿命を延ばし得るとともに設備の騒音を低減し得る制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に生産ラインの作業ロボットや搬送
装置等の設備の各々の動作速度は、各設備に動作プログ
ラムを与える際に、生産ラインがその生産能力を最大限
に発揮する最短のタクト時間を必要に応じて達成し得る
ように各設備の最高速度に設定されており、生産計画の
変動によりタクト時間をその最短タクト時間より延ばし
ても良い場合でも、従来は動作速度を変更しようとする
と動作プログラムを設備毎に一々与えなおす必要がある
ことから、各設備の動作速度自体はその最高速度のまま
維持して、タクト時間内での必要サイクルの終了後の待
ち時間を延長していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の動作制御方法では、タクト時間を延ばした場合で
も各設備が高速で動作しているので、電気ケーブルやベ
アリング等の負担が大きくレール等の摩耗も激しいこと
から、設備の老朽化が無駄に早められるという問題があ
り、またレール等の摩擦音や動作限位置での搬送設備の
衝突音等が大きく発生し、それらが生産ラインの騒音の
原因になっているという問題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段、その作用および効果】こ
の発明は、上記課題を有利に解決した方法を提供するこ
とを目的とするものであり、この発明の生産ラインの設
備動作制御方法は、生産ラインに設定するタクト時間を
変更するに際し、前記生産ラインの各設備の前記タクト
時間内に実行すべき全てのステップのうちの動作ステッ
プを実行時間固定ステップと実行時間可変ステップとに
分けて、それらのうちの実行時間可変ステップの各々に
つき、最短動作時間を取得するとともにその動作速度を
別途の命令で変更可能とし、前記変更後のタクト時間内
でかつ可能な限りそのタクト時間の終了時の近くで前記
実行すべき全てのステップの実行が終了するように前記
各設備の各実行時間可変ステップの動作速度を一律に変
更するための、その動作速度の変更割合を、速度変更後
の動作時間が前記最短動作時間を下回らない範囲で求
め、前記求めた変更割合で変更した動作速度になるよう
に前記各設備の各実行時間可変ステップの動作速度を変
更する命令を、前記各設備に一括して与えることを特徴
とするものである。

【０００５】かかるこの発明の動作制御方法にあって
は、設備の動作速度を遅らせるという新規な発想に基づ
き、各設備のタクト時間内に実行すべき全てのステップ
のうちの動作ステップを実行時間固定ステップと実行時
間可変ステップとに分けて、それらのうちの実行時間可
変ステップの各々につき、最短動作時間を取得するとと
もに、その動作速度を別途の命令で変更可能とすること
で、簡単に動作速度を変更し得るようにするとともに、
変更後のタクト時間内でかつ可能な限りそのタクト時間
の終了時の近くで前記実行すべき全てのステップの実行
が終了するように前記各設備の各実行時間可変ステップ
の動作速度を所定条件に基づいて変更するための、その
動作速度の変更割合を、速度変更後の動作時間が前記最
短動作時間を下回らない範囲で求めることで、無理な動
作速度設定を防止する一方で可能な限り遅い動作速度を
簡単に設定し得るようにし、これによって求めた変更割
合で変更した動作速度になるように前記各設備の各実行
時間可変ステップの動作速度を変更する命令を、前記各
設備に一括して与える。

【０００６】従ってこの発明の方法によれば、各設備の
動作速度を可能な限り遅くし得るので、従来のように待
ち時間のみ延長する場合と比較して、電気ケーブルやベ
アリング等の負担を減らし、レール等の摩耗も軽減し得
ることから、各設備の寿命を延ばすことができ、またレ
ール等の摩擦音や動作限位置での搬送設備の衝突音等も
低下させ得ることから、生産ラインの騒音も低減するこ
とができる。

【０００７】なお、この発明の方法においては、前記動
作速度の変更割合を求めるに際し、前記各設備の各実行
時間可変ステップの動作速度を一律に変更することとし
てその変更割合を求めることとしても良い。

【０００８】生産ラインの各ステーションに設備が一つ
づつある場合のように、各設備でそれぞれタクト時間内
に実行すべき全てのステップを実行しさえすれば良い情
況では、各実行時間可変ステップの動作速度を一律に変
更しても良い場合が多く、かかる場合に上記のように動
作速度を一律に変更することにすれば、動作速度の変更
割合を求める演算を単純化し得るので、生産ラインが全
体として多数の設備を具える場合や各設備が多数の動作
ステップで動作する場合でもそれらの動作速度を遅らせ
る制御を容易に行うことができる。

【０００９】また、この発明の方法では、前記動作速度
の変更割合を求めるに際し、前記生産ラインの複数の設
備間でインターロックを取るために前記実行すべき全て
のステップのうちに待機ステップが含まれている場合
に、その待機ステップの実行時間の変化を含めて、前記
変更後のタクト時間内で、かつ可能な限りそのタクト時
間の終了時の近くで前記実行すべき全てのステップが終
了するように、前記動作速度の変更割合を求めることと
しても良い。

【００１０】すなわち、複数の設備間でインターロック
を取っている場合には、速度可変動作の動作速度を単純
に一律に遅らせるとそのインターロックによってタクト
時間を守れない場合が生ずる可能性があるが、上記のよ
うに待機ステップの実行時間の変化を含めて動作速度の
変更割合を求めることとすれば、インターロック動作を
保障しつつ、タクト時間内で実行時間可変ステップの動
作速度を遅らせて前述した寿命延長効果および騒音低減
効果をもたらすことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図１は、この発明の生産ラインの設備動作制御方法
の一実施例を適用した、生産ラインとしての自動車の車
体への部品組付けラインの制御システムの構成を示す略
線図であり、このラインでは、ローダ５が所定の搬入ス
テーションでコンベヤ４上に車体をセットすると、コン
ベヤ４がその車体を所定の作業ステーションに搬送して
そこで停止させ、次いでリフタ７がその車体を所定の作
業位置まで持ち上げる。次いでその作業位置に車体が位
置する状態で、上記作業ステーションに備えられたロボ
ット１〜３の三台のロボットが、それぞれハンドを移動
させることで自分の受持ち部品をその車体の所定位置に
スポット溶接等で固定し、その後、リフタ７がその車体
をコンベヤ４上に戻すと、コンベヤ４がその車体を所定
の搬出ステーションに搬送してそこで停止させ、次いで
アンローダ６がその車体をコンベヤ４上から取り上げて
次工程へ引き渡す。

【００１２】これらロボットやコンベヤ等の設備１〜７
の各動作は、各設備が具える図示しないプログラマブル
コントローラがあらかじめそれらの動作ステップを含む
作動プログラムを与えられて、各車体について所定のタ
クト時間内にその作動プログラムの所定数のサイクルが
終了するように（タクト時間内に１サイクルだけ実行す
る場合の他一連のステップを複数サイクル繰り返す場合
もあり得る）サーボコントローラを介して電気あるいは
油圧等の制御系により制御し、それらのプログラマブル
コントローラの作動は、通常のコンピュータからなる生
産管理端末８が統括して、相互の関連を取りながら制御
する。

【００１３】かかる生産ラインの設備の動作を制御する
に際し、この実施例の方法では、図１の生産管理端末８
の枠内に示すように、その生産管理端末８により、あら
かじめ上記各設備１〜７の上記作動プログラムのうちの
各動作ステップの動作に要する最短時間（min.時間）を
取得する処理、すなわち具体的には各設備の各動作ステ
ップを最高速度で実行させてその実行に要する時間を計
測する処理を行って、各設備のそれらのmin.時間を生産
管理端末８内のmin.時間ファイル内に記録しておき、さ
らにその各設備の各動作ステップのmin.時間に基づいて
当該生産ラインの最短タクト時間を求めて、それも生産
管理端末８内に記録しておく。

【００１４】なお、この実施例の場合は、各設備の全て
の動作ステップが動作速度の変更によって実行時間を変
更し得るものであるので、それら全ての動作ステップを
実行時間可変ステップとして、全ての動作ステップにつ
いてmin.時間を取得しているが、一般的な動作ステップ
中には、ロボットによる接着剤の塗布ステップのよう
に、その動作によって実行する作業との関連で動作速度
の変更が好ましくない動作ステップもあり、かかる動作
速度の変更が好ましくない動作ステップは実行時間固定
ステップとして、その動作速度を変更しないこととす
る。

【００１５】上記最短タクト時間での設備稼働状態が、
当該生産ラインが生産能力を最大限発揮している状態で
あり、当該生産ラインでは、必要に応じてその最短タク
ト時間で操業が行われるが、生産計画の変動により生産
能力を最大限発揮する必要がないためタクト時間を上記
最短タクト時間よりも延長した範囲で変更する場合もあ
る。かかるタクト時間の変更の際に、この実施例では、
その生産計画に基づいて変更したタクト時間を生産管理
端末８に入力して、タクト変更処理を生産管理端末８で
行う。

【００１６】上記タクト変更処理では、その変更したタ
クト時間から各設備の上記作動プログラムの１サイクル
の実行時間（１サイクル時間）を新たに求めて、その新
たな１サイクル時間と、各設備の各動作ステップのmin.
時間に基づく最短１サイクル時間とを比較する。そし
て、変更したタクト時間から求めた新たな１サイクル時
間が各設備のmin.時間に基づく最短１サイクル時間より
も短くならない場合に、各設備の１サイクル時間をその
変更したタクト時間から求めた新たな１サイクルの時間
に変更する。

【００１７】しかる後この実施例では生産管理端末８
で、上記新たな１サイクル時間に基づいて各設備の動作
速度の変更割合を演算により求める処理を行って、その
求めた動作速度変更割合を各設備動作速度ファイルに記
録し、その後、その各設備動作速度ファイル内の各設備
の動作速度変更割合のデータを、各設備１〜７が具える
上記プログラマブルコントローラに送って、それらのプ
ログラマブルコントローラに各設備１〜７の各動作ステ
ップの動作速度を上記変更割合で変更させる。かかる動
作速度変更は、作動プログラム中の動作速度のデータを
変数として与え、その変数を別途の命令で変更し得るよ
うにしておくことで容易に達成し得る。

【００１８】ここで上記制御方法に関してさらに具体的
に説明すると、例えばロボット１〜３については図２に
示すような手順となる。すなわちここでは、先ず工程11
で、例えば図３に示すように、ロボット１〜３の各々に
１サイクルの動作を例えばティーチングによって与え
る。これによりロボット１は、ステップ1a，1d, 1f, 1h
の移動ステップと、ステップ1b, 1e, 1gの作業ステップ
と、ステップ1cの待機ステップとを与えられ、またロボ
ット２は、ステップ2a，2d, 2g, 2jの移動ステップと、
ステップ2b, 2e, 2hの作業ステップと、ステップ2c, 2
f, 2i, 2kの待機ステップとを与えられ、そしてロボッ
ト３は、ステップ3a，3d, 3g, 3iの移動ステップと、ス
テップ3b, 3e, 3hの作業ステップと、ステップ3c, 3f,
3jの待機ステップとを与えられる。なお、ロボット１〜
３は各々、それらのステップの内の移動ステップではハ
ンドを所定ポイントまで移動させ、作業ステップではそ
の位置にハンドを停止させて溶接ガンによるスポット溶
接等の所定の作業を行い、待機ステップではその位置に
ハンドを停止させて待機する。従ってここでは移動ステ
ップが、動作速度を変更する動作ステップに相当する。

【００１９】またロボット１〜３は図３に矢印で示すよ
うに互いにインターロックを設定され、これによりステ
ップ2dの開始はステップ1aの終了を待機し、ステップ1d
および3dの開始はステップ2dの終了を待機し、ステップ
2gの開始はステップ3dの終了を待機し、ステップ3gの開
始はステップ2gおよび1fの終了を待機し、そして次のサ
イクルの開始は全てのロボットの前回のサイクルの最後
のステップの終了を待機してなされるというインターロ
ックを取ることになる。

【００２０】次いでここでは図２の工程12で、ロボット
１〜３の各々の上述した１サイクル中の各動作ステップ
についてのmin.時間を取得して、図４に示す如きmin.時
間ファイルに記録する。またこのmin.時間ファイルに
は、図示のように、各ロボットを含む各設備の各動作ス
テップについて、予め定めた上記実行時間可変ステップ
か実行時間固定ステップかの別や、他の設備の動作ステ
ップとのインターロックの有無も記録しておく。なお、
インターロックは、複数の設備の動作終了を待って動作
を開始するような場合もあるので、上記インターロック
の有無にはその対象として複数設備を記載し得るように
してある。

【００２１】そしてその後、タクト時間の変更が必要に
なった際には、図２の工程13で、タクト時間の変更指示
を変更後の新たなタクト時間とともに生産管理端末８に
入力し、その生産管理端末８で、図２の工程14において
その新たなタクト時間からロボット１〜３の各々の新た
な１サイクル時間を演算して求め、具体的にはここでは
タクト時間内に各ロボットは上記作動プログラムを１サ
イクルだけ実行するので、その新たなタクト時間を、そ
れがmin.時間に基づく最短１サイクル時間よりも短くな
らない場合に、新たな１サイクル時間とする。

【００２２】次いでここでは図２の工程15で、生産管理
端末８により、動作速度を変更する割合を演算する。こ
の演算に際しては、インターロックの設定が無い場合に
は、各ロボットの各移動ステップの実行時間を変数とす
るとともに各作業ステップの実行時間（停止時間）およ
び待機ステップの実行時間（待機時間）を定数とし、そ
れらの時間の和をとった１サイクル分の実行時間をロボ
ット毎に求めて、１サイクル分の実行時間が最も長くか
かるロボットのその１サイクル分の実行時間が新たな１
サイクル時間となるように前記変数を求め、それを最短
１サイクル時間あるいは今までの１サイクル時間と比較
して、最高速度の動作速度や今までの動作速度に対して
動作速度を変更する割合を求めれば良い。なお、動作ス
テップのなかに実行時間固定ステップが含まれている場
合には、その実行時間固定ステップの実行時間も定数と
しておけば良い。

【００２３】また図３の作動プログラムのようにインタ
ーロックの設定がある場合には、例えばロボット１につ
いて、ステップ1a, 2d, 1d, 1c, 1f, 1hの各実行時間の
和を取るというように、インターロックを取る必要があ
る他のロボットのステップの実行時間を取り入れ、上記
と同様に各移動ステップの実行時間を変数として１サイ
クル分の実行時間を求めることで、待機ステップの実行
時間の変化を含めて、動作速度の変更割合を求めれば良
い。

【００２４】すなわち、図３（ａ）のタイムチャートに
は、移動ステップの動作速度を最高速度にした場合の各
ロボットの作動プログラムの実行時間が示してあり、こ
れから各移動ステップのみ動作速度を一律に１／２に遅
くしたものが同図（ｂ）に示すもので、これではインタ
ーロックを取るべき動作ステップが他のロボットの対応
する動作ステップの終了を待たずに開始されることにな
る。そこで、インターロックを取るように各待機ステッ
プの実行時間を延長したのが同図（ｃ）に示すタイムチ
ャートであり、この図から明らかなように上述の如くス
テップ1a, 2d,1d, 1c, 1f, 1hの各実行時間の和を取れ
ばロボット１の動作速度変更後の１サイクル分の実行時
間が求まるので、これが新たな１サイクル時間となるよ
うに、各動作ステップの動作速度を変更する割合を一律
に定めれば、その新たな１サイクル時間の終了時点に実
質的に一致させてロボット１の作動プログラムを終了さ
せることができる。

【００２５】そしてロボット２および３については、ロ
ボット１よりも先に動作ステップが終了して最後はイン
ターロックのための待機ステップとなっているので、そ
の待機ステップの実行時間が自動的に変更されて、新た
な１サイクル時間の終了時点に実質的に一致して作動プ
ログラムを終了することになる。なお、かかる演算のた
めには、生産管理端末８にあらかじめ、各ロボットに与
えた作動プログラムに基づく実行時間の上記の如き演算
式を入力しておけば良い。

【００２６】次いでここでは、図２の工程16において、
生産管理端末８で、上記求めた動作速度を変更する割合
を各ロボットの制御のためのプログラマブルコントロー
ラに送って、それらのプログラマブルコントローラにロ
ボット１〜３の各々の各動作ステップの動作速度を一括
して上記変更割合で変更させる。

【００２７】図５は、例えばコンベヤ４についての、上
記実施例の制御方法の具体的な手順を示すものであり、
この場合には、工程21で、ロボットにおけるティーチン
グの代わりに予め作成された作動プログラムを、そのコ
ンベヤ４が備えるプログラマブルコントローラに一括し
て入力し、以後は工程22〜26で、先に説明した図３の工
程12〜16と同様にして、生産管理端末８で動作速度の変
更処理を行う。なお、他の設備、すなわちローダ５，ア
ンローダ６およびリフタ７についても同様にして制御を
行う。

【００２８】従ってこの実施例の制御方法によれば、各
設備の動作速度を可能な限り遅くし得るので、従来のよ
うに待ち時間のみ延長する場合と比較して、電気ケーブ
ルやベアリング等の負担を減らし、レール等の摩耗も軽
減し得ることから、各設備の寿命を延ばすことができ、
またレール等の摩擦音や動作限位置での搬送設備の衝突
音等も低下させ得ることから、生産ラインの騒音も低減
することができる。

【００２９】またこの実施例の制御方法によれば、動作
速度の変更割合を求めるに際し、各設備の各実行時間可
変ステップの動作速度を一律に変更することとしてその
変更割合を求めるので、動作速度の変更割合を求める演
算を単純化し得て、生産ラインが全体として多数の設備
を具える場合や各設備が多数の動作ステップで動作する
場合でもそれらの動作速度を遅らせる制御を容易に行う
ことができる。

【００３０】さらにこの実施例の制御方法によれば、動
作速度の変更割合を求めるに際し、生産ラインの複数の
設備間でインターロックを取るために、実行すべき全て
のステップのうちに待機ステップが含まれている場合
に、その待機ステップの実行時間の変化を含めて、変更
後のタクト時間内で、かつ可能な限りそのタクト時間の
終了時の近くで前記実行すべき全てのステップが終了す
るように動作速度の変更割合を求めるので、インターロ
ック動作を保障しつつ、タクト時間内で実行時間可変ス
テップの動作速度を遅らせて前述した寿命延長効果およ
び騒音低減効果をもたらすことができる。

【００３１】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、生産ラ
インは、もっと多数のステーションを有するものでも良
く、また生産ラインの設備も、タクト時間に基づいて稼
働するものであれば上記例のロボットやコンベヤ等以外
のものでも良い。そして動作速度の変更割合も、所要に
応じて実行時間可変ステップ毎に異ならせても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の生産ラインの設備動作制御方法の一
実施例を適用した生産ラインの制御システムの構成を示
す略線図である。

【図２】上記実施例の方法により上記生産ラインの三台
のロボットの動作速度を変更する手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】上記三台のロボットの１サイクル動作をそれぞ
れ示すタイムチャートであり、（ａ）はmin.時間による
動作、（ｂ）は移動ステップのみ動作速度を１／２に変
更した場合の動作、そして（ｃ）はインターロックを取
るように待機ステップの実行時間も変更した場合の動作
をそれぞれ示している。

【図４】図２に示す手順において取得したmin.時間を記
録しておくmin.時間ファイルの内容を例示する説明図で
ある。

【図５】上記実施例の方法により上記生産ラインのコン
ベヤの動作速度を変更する手順を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１，２，３ ロボット ４ コンベヤ ５ ローダ ６ アンローダ ７ リフタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生産ラインに設定するタクト時間を変更
   するに際し、 前記生産ラインの各設備の前記タクト時間内に実行すべ
   き全てのステップのうちの動作ステップを実行時間固定
   ステップと実行時間可変ステップとに分けて、それらの
   うちの実行時間可変ステップの各々につき、最短動作時
   間を取得するとともにその動作速度を別途の命令で変更
   可能とし、 前記変更後のタクト時間内でかつ可能な限りそのタクト
   時間の終了時の近くで前記実行すべき全てのステップが
   終了するように前記各設備の各実行時間可変ステップの
   動作速度を所定条件に基づいて変更するための、その動
   作速度の変更割合を、速度変更後の動作時間が前記最短
   動作時間を下回らない範囲で求め、 前記求めた変更割合で変更した動作速度になるように前
   記各設備の各実行時間可変ステップの動作速度を変更す
   る命令を、前記各設備に一括して与えることを特徴とす
   る、生産ラインの設備動作制御方法。
2. 【請求項２】 前記動作速度の変更割合を求めるに際
   し、前記各設備の各実行時間可変ステップの動作速度を
   一律に変更することとしてその変更割合を求めることを
   特徴とする、請求項１記載の生産ラインの設備動作制御
   方法。
3. 【請求項３】 前記動作速度の変更割合を求めるに際
   し、前記生産ラインの複数の設備間でインターロックを
   取るために前記実行すべき全てのステップのうちに待機
   ステップが含まれている場合に、その待機ステップの実
   行時間の変化を含めて、前記変更後のタクト時間内で、
   かつ可能な限りそのタクト時間の終了時の近くで前記実
   行すべき全てのステップが終了するように、前記動作速
   度の変更割合を求めることを特徴とする、請求項１また
   は２記載の生産ラインの設備動作制御方法。