(57)【要約】【課題】設備コストを増大させずに、多品種で少量の製品を効率良く製造することができる製造設備を提供することにある。【解決手段】被加工物Ｗを加工する少なくとも２台の工作機械１１，１２が配置される加工セル２１，２２と、加工された被加工物を洗浄する少なくとも２台の洗浄装置１３が配置される洗浄セル２３と、洗浄された被加工物のリークを検査する少なくとも２台の検査装置１４が配置される検査セル２４と、被加工物を把持し、各セル２１，２２，２３，２４間を搬送可能なロボットアーム１５とを有し、ロボットアーム１５の周囲に、各セル２１，２２，２３，２４を配置させた。【選択図】図１
2008149407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工する少なくとも２台の工作機械が配置される加工セルと、
加工された被加工物を洗浄する少なくとも２台の洗浄装置が配置される洗浄セルと、
被加工物のリークを検査する少なくとも２台の検査装置が配置される検査セルと、
被加工物を把持し、各セル間を搬送可能なロボットアームとを有し、
前記ロボットアームの周囲に、前記各セルを配置させた
ことを特徴とする製造設備。
【請求項２】
請求項１に記載された製造設備であって、
前記ロボットアームの周囲に、被加工物を組み立てる少なくとも２台の組立装置を有する組立セルがさらに配置される
ことを特徴とする製造設備。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された製造設備であって、
前記ロボットアームを中心として、前記各セルが放射状に配置される
ことを特徴とする製造設備。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された製造設備であって、
前記ロボットアームが複数台である
ことを特徴とする製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加工物Ｗを加工して製品Ｐを製造する製造設備１００は、図５に示すように、被加工物Ｗを荒加工する荒加工用工作機械１０１と、荒加工された被加工物を洗浄する第１の洗浄装置１０２と、洗浄された被加工物を仕上げ加工する仕上げ加工用工作機械１０３と、仕上げ加工された被加工物を洗浄する第２の洗浄装置１０４と、仕上げ加工後の洗浄がなされた被加工物を検査する検査装置１０５と、被加工物を搬送し、被加工物Ｗの受け渡しを行う搬送装置１１０とを有し、これら機械および装置１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を直線状に配列し、搬送装置１１０により各工程での作業終了後に順次隣の機械または装置に被加工物を搬送していくことで、単一の製品を大量に製造していた。また、このような製造設備１００に他の工作機械や組立機械などを必要に応じて上記装置または機械１０１，１０２，１０３，１０４，１０５の間に配置することで、種々の製品の製造に対応していた。さらに、各工程の機械または装置を複数台からなる装置群とし、この装置群を搬送装置に直線状に配置することで、各工程の装置を効率良く稼動させて生産効率を向上させていた。
【０００３】
また、特許文献１には、産業用ロボットと各工作機械との間のワークの受け渡し方向を水平方向に整合させて配置し、該産業用ロボットに双腕ロボットを用いることで、産業用ロボットの動作を単純化し、ワークのハンドリングに要する時間を短縮して、生産効率を向上させた生産システムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４６９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した図５に示す製造設備１００では、単一の製品を大量に効率良く生産することができるものの、製品の大きさ、その材質、またはその加工条件が一定の範囲（機械や装置の許容範囲）を超えて変化した場合には、そのままでは製品を製造できずこの製造設備１００に新たな工作機械などを配置しなければならなかった。また、このような製造設備１００では、単一の製品の大量生産に適しているため、設備能力に対し生産量が過少になると、設備投資費用が生産量に対し過大になってしまう。さらに、上記機械および装置１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のうちの少なくとも１台が故障すると、製造設備１００の全体を停止しなければならず生産効率を低下させてしまう。搬送装置１１０に沿って各機械および装置１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を配置しているため、搬送装置１１０の小型化や構成の変化を阻害していた。
【０００６】
特許文献１に記載の生産システムでも、少品種の製品を大量に効率良く生産することができるものの、製品の大きさ、その材質、またはその加工条件が一定の範囲（機械や装置の許容範囲）を超えて変化した場合には、そのままでは対応できずこの生産システムに新たな工作機械などを配置しなければならなかった。また、このような生産システムでは、単一の製品の大量生産に適しているため、設備能力に対し生産量が過少になると、設備投資費用が生産量に対し過大になってしまう。さらに、上記各工作機械のうちの少なくとも１台が故障すると、生産システムの全体を停止しなければならず生産効率を低下させてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記実情に鑑みて提案されたもので、設備コストを増大させずに、多品種で少量の製品を効率良く製造することができる製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する第１の発明に係る製造設備は、被加工物を加工する少なくとも２台の工作機械が配置される加工セルと、加工された被加工物を洗浄する少なくとも２台の洗浄装置が配置される洗浄セルと、被加工物のリークを検査する少なくとも２台の検査装置が配置される検査セルと、被加工物を把持し、各セル間を搬送可能なロボットアームとを有し、前記ロボットアームの周囲に、前記各セルを配置させたことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第２の発明に係る製造設備は、第１の発明に係る製造設備であって、前記ロボットアームの周囲に、被加工物を組み立てる少なくとも２台の組立装置を有する組立セルがさらに配置されることを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第３の発明に係る製造設備は、第１または第２の発明に係る製造設備であって、前記ロボットアームを中心として、前記各セルが放射状に配置されることを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第４の発明に係る製造設備は、第１乃至第３の発明の何れか１に係る製造設備であって、前記ロボットアームが複数台であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る製造設備によれば、被加工物を加工する少なくとも２台の工作機械が配置される加工セルと、加工された被加工物を洗浄する少なくとも２台の洗浄装置が配置される洗浄セルと、被加工物のリークを検査する少なくとも２台の検査装置が配置される検査セルと、被加工物を把持し、各セル間を搬送可能なロボットアームとを有し、前記ロボットアームの周囲に、前記各セルを配置させたことで、前記ロボットアーム自体を移動させる必要が無くなり、前記ロボットアームによる被加工物の引渡し作業のみとなるので、被加工物の搬送時間が短縮して、生産効率を向上させることができる。また、被加工物の移動距離も短縮でき、生産速度を増大させることができる。製品の大きさ、材質、加工条件等の変化に応じて、各セルにて使用する装置を適宜に設定することができ、多品種少量の製品を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る製造設備を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明の最良の実施形態に係る製造設備の概略図である。図２は、本発明の最良の実施形態に係る製造設備および従来の製造設備における製品需要と設備コストとの関係を示すグラフであり、図３は、本発明の最良の実施形態に係る製造設備および従来の製造設備における生産数と製造単価との関係を示すグラフである。なお、図２および図３にて、実線は本発明の最良の実施形態に係る製造設備を示し、１点破線は従来の製造設備を示す。
【００１４】
本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０は、図１に示すように、被加工物Ｗを加工する少なくとも２台の工作機械が配置される加工セル２１，２２と、加工された被加工物を洗浄する少なくとも２台の洗浄装置１３が配置される洗浄セル２３と、洗浄された被加工物のリークを検査する少なくとも２台の検査装置１４が配置される検査セル２４と、被加工物を把持し、各セル２１，２２，２３，２４間を搬送可能なロボットアーム１５とを有し、ロボットアーム１５の周囲に、各セル２１，２２，２３，２４が配置される。ただし、このロボットアーム１５は、各セル２１，２２，２３，２４の作業テーブルまで届き、各セル２１，２２，２３，２４間の被加工物Ｗの段取り換え、製品Ｐの送り出しを行う。
【００１５】
上述した工作機械は、被加工物を荒加工する第１の工作機械１１と、被加工物を仕上げ加工する第２の工作機械１２とを有する。なお、各工作機械１１，１２は、被加工物を加工した箇所を検査する検査機能を有する。
【００１６】
以下に、上述した製造設備１０にて被加工物Ｗから製品Ｐを製造する工程について説明する。
【００１７】
最初に、製造設備１０に被加工物Ｗが搬入されると、ロボットアーム１５により第１の加工セル２１の第１の工作機械１１に受け渡される。第１の工作機械１１にて被加工物Ｗの荒加工が終了すると、ロボットアーム１５により洗浄セル２３の洗浄装置１３に受け渡される。洗浄装置１３にて被加工物Ｗの洗浄が終了すると、ロボットアーム１５により第２の加工セル２２の第２の工作機械１２に受け渡される。第２の工作機械１２にて仕上げ加工が終了すると、ロボットアーム１５により洗浄セル２３の洗浄装置１３に受け渡される。洗浄装置１３にて被加工物Ｗの洗浄が終了すると、ロボットアーム１５により検査セル２４の検査装置１４に受け渡される。検査装置１４にて洗浄された被加工物Ｗのリーク検査が終了すると、ロボットアーム１５に受け渡され製品Ｐとして製造設備１０の外へ搬出される。なお、製品Ｐとしては、シリンダヘッドやシリンダブロックなど各種量産金属部品が挙げられる。
【００１８】
［評価］
上述した製造設備１０と、この製造設備１０と同じ装置を有し、直線状に配置した従来の製造設備にて、被加工物の需要と設備コストの関係、および生産数と製造単価との関係について評価を行った。
【００１９】
図２に示すように、上述した製造設備１０では、被加工物の需要数の増大に比例して設備コストが増大するのに対して、従来の製造設備では、被加工物の需要数が所定の量となるまで、設備コストが一定であり、この所定の量を超えると設備コストが増大して再び一定となることが分かった。また、図３に示すように、上述した製造設備１０では、従来の製造設備と比べて少量の生産数であっても製造単価が所定の値になることが分かった。よって、従来の製造設備では、単一の製品を大量に生産するのに適するが、多品種の製品の少量生産に適さないのに対して、上述した製造設備１０では、多品種の製品の少量生産に適することが分かった。
【００２０】
したがって、本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０によれば、ロボットアーム１５を中心にしてこの周囲に各セル２１，２２，２３，２４を配置したことで、ロボットアーム１５自体を移動させる必要が無くなり、ロボットアーム１５による被加工物Ｗの受け渡し作業のみとなるので、被加工物Ｗの搬送時間および段取り換え時間を短縮して、生産効率を向上させることができる。また、被加工物Ｗの移動距離も短縮でき、生産速度を増大させることができる。製品Ｐの大きさ、材質、加工条件等の変化に応じて、各セル２１，２２，２３，２４にて使用する装置１１，１２，１３，１４を適宜に設定することができ、多品種少量の製品Ｐを効率良く製造することができる。装置１１，１２，１３，１４の何れか１台の故障による生産量の変動が、この装置による生産量の変動のみであり、従来の製造設備の場合の生産量の変動と比べて小さくすることができる。また、不良品が発生した場合にも、不良品が発生した装置を特定し易く、保守性を向上させることができる。また、各セル２１，２２，２３，２４の各装置１１，１２，１３，１４の作業負荷を同一にすることができ、これにより、各装置１１，１２，１３，１４間の被加工物Ｗの受け渡す時期を調整することができ、各装置１１，１２，１３，１４での作業待ち時間の発生を抑制して、生産効率を向上させることができる。
【００２１】
また、荒加工用の第１の工作機械１１と仕上げ加工用の第２の工作機械１２とからなる工作機械としたことで、各工程での加工時間を短縮して加工効率が向上し、製品Ｐの生産効率を向上させることができる。
【００２２】
なお、上記では、ロボットアーム１５を中心にしてこの周囲に各装置１１，１２，１３，１４を単に配置した製造設備１０を用いて説明したが、図４に示すように、この製造設備１０にて、ロボットアーム１５を中心にして、このロボットアーム１５の周囲に被加工物を組み立てる少なくとも１台の組立装置３１を有する組立セル４１をさらに配置させ、ロボットアーム１５を中心として、各セル２１，２２，２３，２４，４１を放射状に配置させた製造設備５０としても良い。このような製造設備５０では、上述した本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０と同様な作用効果を奏する他、ロボットアーム１５による被加工物Ｗの受け渡し時間を短縮でき、生産効率をさらに向上させることができる。
【００２３】
上記では、１台のロボットアーム１５を具備する製造装置１０を用いて説明したが、このロボットアームを複数台具備する製造設備としても良く、このような製造設備であっても、上述した本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０と同様な作用効果を奏する他、ロボットアーム同士の干渉を避けることができ、その結果、被加工物Ｗの搬送時間をさらに短縮して、生産効率をさらに向上させることができる。
【００２４】
上記では、各装置１１，１２，１３，１４を２台とした構成の製造設備１０を用いて説明したが、これら各装置１１，１２，１３，１４，１５を３台以上の複数台としても良く、このような製造設備であったとしても、上述した本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０と同様な作用効果を奏する他、多品種で少量の製品を効率良く製造することができる。すなわち、このような製造設備では、製品に合わせて稼動する機械などを選択することができるため、生産効率を向上させることができる。
【００２５】
また、上記では、１つの製造設備１０を用いて説明したが、上記製造設備１０を複数配置してなる製造設備としても良く、このような製造設備であっても、上述した本発明の最良の実施形態に係る製造設備１０と同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、内燃機関などの各種量産金属部品の切削加工を行う工作機械を備えた製造設備に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る製造設備の概略図である。
【図２】本発明の最良の実施形態に係る製造設備および従来の製造設備における製品需要と設備コストとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の最良の実施形態に係る製造設備および従来の製造設備における生産数と製造単価との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態に係る製造設備の概略図である。
【図５】従来の製造設備の概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，５０    製造設備
１１          第１の工作機械
１２          第２の工作機械
１３          洗浄装置
１４          検査装置
１５          ロボットアーム
２１          第１の加工セル
２２          第２の加工セル
２３          洗浄セル
２４          検査セル
３１          組立装置
４１          組立セル
Ｐ            製品
Ｗ            被加工物
【図１】
2008149407.tif 000003
【図２】
2008149407.tif 000004
【図３】
2008149407.tif 000005
【図４】
2008149407.tif 000006
【図５】
2008149407.tif 000007