(57)【要約】【課題】  生産性に優れ、尚且つ製品が変わったときに、新たな製品の生産ラインに簡単に改造することのできる、汎用性に優れた無駄のない生産ラインシステムの提供。【解決手段】  テーブル１上に複数の作業ステーションモジュール２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを直線状に並べて設置して生産ラインを構成するものであって、各作業ステーションモジュールは、ワーク３に対して所定の作業を行う作業ロボットの取付スペース４ａ，４ｂを備えた上部ユニット５及び下部ユニット６と、上部ユニットと下部ユニットとの間に位置し、ワークの搬送手段７を備える搬送ユニット８とに分離可能に構成してあることを特徴とする。【選択図】      図１
2005059180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル（１）上に複数の作業ステーションモジュール（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ）を直線状に並べて設置して生産ラインを構成するものであって、各作業ステーションモジュールは、ワーク（３）に対して所定の作業を行う作業ロボットの取付スペース（４ａ，４ｂ）を備えた上部ユニット（５）及び下部ユニット（６）と、上部ユニットと下部ユニットとの間に位置し、ワークの搬送手段（７）を備える搬送ユニット（８）とに分離可能に構成してあることを特徴とする生産ラインシステム。
【請求項２】
作業ステーションモジュールの搬送ユニット（８）の前側に、作業ロボットの取付スペース（４ｃ）を備えた前部ユニット（９）を取付自在としたことを特徴とする請求項１記載の生産ラインシステム。
【請求項３】
作業ステーションモジュールの搬送ユニット（８）に、ワークを搬送手段（７）から持ち上げ、その上面側を突き当て部（１０）に突き当てて位置決めする位置決め手段（１１）を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の生産ラインシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利便性・汎用性を高めた生産ラインを構成するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、工業製品の生産には、専用の生産ラインが不可欠となっている。生産ラインは、コンベア等によるワークを搬送する一本の連続した搬送手段を備え、その流れ方向に、ワークに対して穴明け等の加工や、部品の組付け、検査、包装等といった種々の作業を行う作業ステーションを並べて設置して構成され、その規模は全長数メートルから数十メートルのものまで様々である。そのような従来型の生産ラインは、一つの製品を大量に生産するのには適しているが、複数の製品に対応させたり、製品の仕様変更に応じてラインを改造したりするのは困難であり、製品が変わると、通常は生産ラインをそっくり新しくしていた。
【０００３】
近年、先端の電子機器等の分野では、熾烈な開発競争の下で製品のライフサイクルは益々短縮化する傾向にあり、需要者のニーズに合致する新製品を次々と市場に提供し、尚且つコストダウンに努めなければ、生き残っていくことは困難な時代となっている。このような状況で、従来のように製品毎に生産ラインを新しくしていたのではあまりにも不経済であり、製品の仕様変更に柔軟に対応できるフレキシブルな生産ラインの出現が切望されている。
【０００４】
特許文献１や特許文献２には、所定の作業を行う作業ユニットを直線状に連結して構成する生産ラインが提案されている。この方式によれば、製品の仕様が変更された際に、必要な作業ユニットをラインの途中に追加したり、既存の作業ユニットを新しいものに交換するなどして、生産ラインの改造を行うことができる。しかし、各作業ユニットは工場の床に据え付けてあるので、改造の際には、後工程の作業ユニットを切り離して移動させたり、新たな作業ユニットを連結して搬送ラインの心出しやレベル調整等を再度行わねばならず、かなり大掛かりな工事が必要であった。また、各作業ユニットを改造してそこで行う作業を変更するのは煩雑であり、改造で不要になる作業ユニットは処分されていた。さらに、この方式では搬送手段が作業ユニットごとに分断されることになるので、作業ユニット間のワークの受け渡しに複雑な機構を必要としたり、サイクルタイムが長くなって生産性が低下するなどの問題があった。
【特許文献１】特開２００３−６２７３９
【特許文献２】特開２００３−８９０３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上に述べた実情に鑑みてなされたものであって、生産性に優れ、尚且つ製品が変わったときに、新たな製品の生産ラインに簡単に改造することのできる、汎用性に優れた無駄のない生産ラインシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を達成するために本発明の生産ラインシステムは、テーブル上に複数の作業ステーションモジュールを直線状に並べて設置して生産ラインを構成するものであって、各作業ステーションモジュールは、ワークに対して所定の作業を行う作業ロボットの取付スペースを備えた上部ユニット及び下部ユニットと、上部ユニットと下部ユニットとの間に位置し、ワークの搬送手段を備える搬送ユニットとに分離可能に構成してあることを特徴とする。ワークとは、完成品になるまでの部品、半製品のことである。ワークは、そのままの状態で生産ラインに流してもよいし、パレットに載せた状態で流してもよい。作業ロボットとは、ワークに対して何らかの一定の作業を繰り返し行うロボット一般を意味し、例えばワークに穴明け等の加工を行うものや、部品の取付けを行うもの、ネジ締めやハンダ付けを行うもの、検査を行うものなど、種々のものを自由に設置できる。搬送ユニットに設ける搬送手段は、例えばローラーコンベア等のコンベアであってもよいし、プッシャーで一気に押し出すようなものでもよいが、ワークに対して下からも作業を行う関係上、ワークの下側が抜けている必要がある。作業ステーションモジュールは、一定の大きさに標準化し、その大きさや重さは、大人の人が一人で持ち運びできる程度とするのが好ましい。
【０００７】
さらに本発明の生産ラインシステムは、作業ステーションモジュールの搬送ユニットの前側に、作業ロボットの取付スペースを備えた前部ユニットを取付自在としたことを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の生産ラインシステムは、作業ステーションモジュールの搬送ユニットに、ワークを搬送手段から持ち上げ、その上面側を突き当て部に突き当てて位置決めする位置決め手段を備えていることを特徴とする。ここで位置決め手段は、ワークをパレットに載せて搬送する場合には、ワークをパレットごと持ち上げて、パレットの上面側を突き当て部に突き当てることによってワークを位置決めするものであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の生産ラインシステムは、テーブルの上に作業ステーションモジュールを並べて設置して生産ラインを構築するので、様々な生産ラインを簡便に構築することができ、作業ステーションモジュールを追加、削除、並べ替えすることによって、生産ラインの改造も極めて容易に行うことができる。各作業ステーションモジュールは、上部ユニットと下部ユニットに任意の作業ロボットを設置して、ワークに対して上方と下方から同時に作業を行うことができ、小さなスペースで生産性の高い生産ラインを構築できる。さらに作業ステーションモジュールは、上部ユニットと、搬送ユニットと、下部ユニットとに分離可能に構成してあるので、上部ユニットや下部ユニットを交換したり、上部ユニットや下部ユニットの中の作業ロボットのみを交換することが可能であり、生産ラインの改造に際して、作業ステーションモジュールをそのまま流用し、必要最小限の設備投資で生産ラインを随時再構築していくことが可能である。
【００１０】
作業ステーションモジュールの搬送ユニットの前側に、作業ロボットの取付スペースを備えた前部ユニットを取付けることによって、ワークに対して上方、下方、前方の三方から同時に作業を行えるので、生産性がさらに向上する。
【００１１】
さらに、作業ステーションモジュールの搬送ユニットに、ワークを搬送手段から持ち上げ、その上面側を突き当て部に突き当てて位置決めする位置決め手段を備えることで、各作業ステーションモジュール毎に、スピーディー且つ正確な作業をワークに対して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の生産ラインシステムの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の生産ラインシステムの一実施形態を示す正面図、図２はその平面図、図３はその側面図である。この生産ラインシステムは、テーブル１の上面に、標準化された作業ステーションモジュール２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを直線状に並べて設置することにより、一定の製品の生産ラインを簡易に且つコンパクトに構成するものである。各作業ステーションモジュール２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、上から順に上部ユニット５、搬送ユニット８、下部ユニット６を備え、搬送ユニット８でワーク３を隣のステーションに順次搬送し、上部ユニット５と下部ユニット６に内蔵した作業ロボットにより、ワークに対して所定の作業を行う。３番目と５番目の作業ステーションモジュール２ｃ，２ｅは、搬送ユニット８の前側に前部ユニット９を取付けてあり、前部ユニットに内蔵した作業ロボットにより、ワーク３に対して前方からも作業を行う。基本となる作業ステーションモジュール２ａ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、横幅ｗ１が約１５０ｍｍ、奥行ｄが約２６０ｍｍ、高さｈが約６００ｍｍの一定の大きさとなっている。二番目の作業ステーションモジュール２ｂは、横幅ｗ２が他のものの約２倍となっており、そこでは他のステーションよりも大きな作業ロボットを内蔵し、より複雑な作業を行うことができる。
【００１３】
ワーク３は、例えば携帯電話器の回路基板であり、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、パレット１２の上に正確に保持されている。パレット１２は、中央部に抜き孔１３を有し、手前側と奥側の縁部のまん中に位置決め用のノック孔１４を有している。パレット１２上には、ワーク保持板１５をボルト１６とノックピン１７により固定してある。ワーク保持板１５は、上面側を掘り込んでワーク３の保持部１８を形成するとともに、ワーク３に対して下方と前方から作業を行えるように、中央部に抜き孔１９を設け、手前側に切り欠き２０を設けてある。ワーク３が変更されたときには、ワーク保持板１５を新しく作り直すことで対応できる。ワーク３は、このようにパレット１２上に保持した状態で上記生産ラインシステムを左から右に搬送され、各作業ステーションモジュール２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅにおいて、上部ユニット５、下部ユニット６、前部ユニット９にそれぞれ内蔵した作業ロボットにより、孔加工、部品の取り付け、ハンダ付け、検査等が順次行われて製品化される。
【００１４】
テーブル１は横長の長方形で、その横幅の寸法Ｗは、基本となる作業ステーションモジュールの横幅ｗ１の約整数倍（実施形態のものは約６倍）となっている。テーブル１の上面には作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅの取付部を有し、作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅをテーブルの長手方向に並べてボルト２１で固定してある。テーブル１の手前側の縁部には、図２と図３に示すように、テーブル上面に突出する形でレール材２２を取付けてあり、作業ステーションモジュールのベース板２３をレール材に突き当てることで、搬送手段７のセンターライン５１を簡易に一致させることができる。図示したものは、テーブル１の手前側半分のスペースにのみ作業ステーションモジュールを設置しているが、奥側のスペースにも作業ステーションモジュールを設置することができる。その場合、奥側に設置する作業ステーションモジュールのワークの搬送方向を手前側のものと逆向きとすれば、テーブル上にワークが循環する形の生産ラインを構成でき、また、ワークの搬送方向を手前側と同一とすれば、テーブル上に２本の生産ラインを並列に構成できる。テーブルの両サイドには補助テーブル２４を取付けてあるが、これを取外して複数のテーブル１を横に連結することも可能であり、そうすることでより大掛かりな生産ラインを構成することができる。
【００１５】
次に、図４と図５に即して作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅの構成について説明する。作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅは、先に述べたように、上部ユニット５、搬送ユニット８、下部ユニット６を上から順に備えており、それらは簡単に分離できる構造となっている。各ユニット５，８，６の基本的な構成は、左右の側板２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各隅角部にフレーム材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを架設し、手前側と奥側の面にカバー２７ａ，２７ｂ，２７ｃを着脱自在に取付けたものとなっており、さらに上部ユニット５の上部に天板２８を取付け、下部ユニット６の下部にベース板２３を取付けて、全体で箱型を構成している。そして、上部ユニット５の下側のフレーム材２６ａと搬送ユニット８の上側のフレーム材２６ｂとをボルト２９で４箇所固定し、搬送ユニット８の下側のフレーム材２６ｂと下部ユニット６の上側のフレーム材２６ｃとをボルト２９で４箇所固定してあり、各ボルト２９を外すことで、上部ユニット５、搬送ユニット８、下部ユニット６とに分離できる。ここで使用しているボルト２９は、図９に示すように、ネジ部３０の根元側にノック部３１を一体に有する特殊なボルトであり、ノック部３１を上下のフレーム材に貫通させることで、ユニットの分離・結合を繰り返しても、ユニット同士を正確に位置決めした状態で固定できる。なお、上部ユニット５の手前下側のフレーム材２６ａと、搬送ユニット８の手前上側のフレーム材２６ｂは、前部ユニット９の作業ロボット３２ｃが干渉しないように、中央部を切除してある。上部ユニット５と下部ユニット６には、前部ユニットの取付部３３を設けてあり、これを利用して前部ユニット９が、搬送ユニット８の前側に、上部ユニット５と下部ユニット６にまたがる格好で取付けられる。
【００１６】
上部ユニット５、下部ユニット６、前部ユニット９の内部は、空洞の作業ロボットの取付スペース４ａ，４ｂ，４ｃとなっている。作業ロボット３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、各ステーションで行う作業に合わせて個別に設計製作されるもので、その形態は種々考えられるが、例えばワークに孔加工を行う加工ヘッドや、ワークに取付ける部品のキャッチ装置を、サーボモータやエアシリンダーを用いた１〜３軸のアクチュエータで移動させるものとすることができる。作業ロボット３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、各ユニットの側板にボルトで取付けてある。下部ユニット６は、内部に仕切り板３４を設けて、作業ロボットの取付スペース４ｂの下側にユーティリティースペース３５を形成してある。ユーティリティースペース３５には、電線のコネクター３６やエアシリンダーの電磁弁などを内蔵している。電線３７は、図４に示すように、作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅ同士を繋ぐようにシリアル式に配線し、一台のシーケンサーに接続してあり、シーケンサーの指令により各作業ステーションモジュールの作業ロボット３２ａ，…や搬送ユニット８等を集中的に制御している。
【００１７】
次に、搬送ユニット８の構成を図６〜図９に即して説明する。搬送ユニット８の内部には、ワーク３を載せたパレット１２を搬送する搬送手段７を備えている。搬送手段７は、手前側と奥側のコンベアフレーム３８ａ，３８ｂの内側に設けた各４個のローラー３９が回転してパレット１２を搬送するローラーコンベアとなっている。４個のローラー３９のうち、後ろ側の一つはモーター４０で直接駆動され、残りのローラー３９は、図８に示すように、コンベアフレーム内に設置したタイミングプーリー４１とタイミングベルト４２を介して間接的に駆動される。ローラー３９で搬送されてきたパレット１２は、エアシリンダー４３で上下するストッパー４４により、所定の位置で停止される。両側のコンベアフレーム３８ａ，３８ｂの内側には、図７と図９に示すように、エアシリンダー４５と揺動アーム４６を介して上下動するノックピン４７を備えており、さらにコンベアフレーム３８ａ，３８ｂの上部から内側に突出してパレット１２の突き当て部１０を備えており、これらがワークの位置決め手段１１を構成している。図中の符号４８はパレットの有無を検地する光センサー、４９はタイミングベルト４２を張るためのテンションプーリーである。
【００１８】
パレット１２がストッパー４４により停止すると、ノックピン４７が上昇してパレットのノック孔１４に差し込まれ、パレット１２はノックピン４７によってコンベアのローラー３９から持ち上げられて上面が突き当て部１０に突き当たり、ワーク３が正確な位置に位置決めされる。この状態で上部ユニット５、下部ユニット６、前部ユニット９に内蔵した作業ロボットが一斉に動作して、ワーク３に対して所定の作業がなされる。作業が終るとノックピン４７とストッパー４４が下降し、ローラーコンベア７が駆動してパレット１２が隣の作業ステーションモジュールへと搬送される。以上に述べた動作は、すべての作業ステーションモジュール２ａ，…，２ｅで同時に行われる。パレット１２には突き当て部１０の逃がし溝５０を設けてあるので、作業中にトラブルが発生した時などには、パレット１２を手で持って搬送方向にずらせば、パレット１２を上方より抜き取ることができる。
【００１９】
本発明の生産ラインシステムは以上のように構成され、新たに生産ラインを構築するにあたり、設計段階では、標準化された作業ステーションモジュールを用いることで設計工数を大幅に削減することができ、組立段階では、テーブル上に作業ステーションモジュールを直線状に並べて設置することで、面倒な調整の手間を省き、短時間で精密な組立が行える。製品が変更されたときには、作業ステーションモジュールを追加・削除・変更することで、生産ラインを容易に改造することができる。また、作業ステーションモジュールが、上部ユニットと、搬送ユニットと、下部ユニットとに分離可能に構成してあるので、上部ユニット、下部ユニットのみを交換したり、ユニット内部の作業ロボットのみを交換ないし改造することも容易である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の生産ラインシステムは、あらゆる製品の生産ラインに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の生産ラインシステムの一実施形態を示す正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】作業ステーションモジュールの正面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図６におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図８】図６におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図９】図６におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図１０（ａ）（ｂ）】（ａ）図はワーク及びパレットの平面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＦ−Ｆ断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  テーブル
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ  作業ステーションモジュール
３  ワーク
４ａ，４ｂ，４ｃ  作業ロボットの取付スペース
５  上部ユニット
６  下部ユニット
７  ローラーコンベア（搬送手段）
８  搬送ユニット
９  前部ユニット
１０  突き当て部
１１  位置決め手段
【図１】
2005059180.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005059180.tif 000007
【図６】
2005059180.tif 000008
【図７】
2005059180.tif 000009
【図８】
2005059180.tif 000010
【図９】
2005059180.tif 000011
【図１０（ａ）（ｂ）】
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