(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を生産する生産システムにおいて、少なくとも１人の作業者及び少なくとも１つのロボットが混在して配置され、生産の主要部分となる実作業を前記作業者が担当し、前記実作業の準備又は段取りを前記ロボットが担当し、
前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を前記実作業を担当する作業者に供給することを含み、
前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を把持した状態のロボットが、作業者が前記部品に対して実作業を行う間前記部品の固定治具として機能することを含み、
前記ロボットが、前記実作業を担当する前記作業者に対し、前記実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給する、生産システム。
【請求項２】
前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が収容又は配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出し、前記生産作業場に供給する、請求項１に記載の生産システム。
【請求項３】
前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが、生産に必要な部品を前記部品収納部から部品集約部に取出し、前記生産作業場に前記部品集約部を供給する、請求項１に記載の生産システム。
【請求項４】
前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出すためのロボットアーム部と、前記生産作業場へ供給するための移動手段を備える、請求項２又は３に記載の生産システム。
【請求項５】
前記部品収納部が、部品を収納した１つ以上の部品箱と前記部品箱を収納するための部品棚から構成されるとともに、前記ロボットが部品取出しを行うための第１及び第２のロボットアームを備え、前記第１のロボットアームが前記部品箱を前記部品棚より引出し、前記第２のロボットアームが前記第１のロボットアームにより引出された前記部品箱より部品を取出すように構成される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の生産システム。
【請求項６】
前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を提示する手段を有する、請求項１に記載の生産システム。
【請求項７】
前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を、前記作業者が前記実作業を行う作業台の上面に表示する手段を有する、請求項１に記載の生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立や加工等の種々の作業工程を含む生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の少品種大量生産型時代では、生産工程を複数の作業工程に分割した上で、各作業工程を別々の場所に配置してその作業工程に特化した多数の作業者を配置するライン生産方式が主流であった。しかし今般の市場要求の多様化に伴う多品種少量生産型時代においては、一人の作業者が複数の作業工程を担当したり、共通の生産設備において複数種の製品の生産を担当したりする生産形態への移行が進んでいる。特に、電子機器等に代表される複雑な部品の組立を行う生産システムでは、細かな部品同士の嵌合いやケーブルの組付け等、類似する多種又は多数の部品を使用した難易度の高い作業を伴うことが多い。近年のロボットの性能は視覚センサや力センサ等の使用により以前より高度に知能化されつつあるものの、その進歩は未だ途上の段階であり、複雑部品の組立や加工など難易度の高い作業を伴う生産現場では、今なお人間による作業が多く行われている。
【０００３】
例えば従来の部品供給・配膳システムでは、図１６に示すように、部品の誤使用を防止するため、部品収納部１０１から１つの製品を生産するために必要な部品一式を予め部品トレイ１０２に集約して、作業者１０４が作業を行う作業台１０３に配膳する手法が取られることが多い。この際、部品一式の集約及び作業台１０３への供給・配膳作業は、作業台１０３において実作業を行う作業者１０４が兼務している場合もあれば、図示するように実作業を行う作業者１０４以外の人間１０５が専門的に行う場合もある。
【０００４】
また、１人の作業者が多品種の製造を担当できるようにするためには、新しい品種の生産を開始する前には作業者に対する作業教育を十分に施す必要があり、作業者の生産技術の習熟にも時間を要する。このような問題を解消するため、作業者の生産技術の習熟度が未達の場合でも生産作業の手順間違いを防止する目的で、作業者へ生産情報を提示する手法として「デジタル屋台」と呼ばれる生産システムが提案されている。図１７に例示するように、そのような生産システムでは、作業エリアである作業台１０６に図示しない計算機を配置し、現在の組立工程に必要な部品やその組付け方法の情報を計算機からディスプレイ１０７を介して作業者１０８に提示している。作業者１０８は、提示された情報を元に、必要な部品を部品収納部１０９から取出すことができる。例えば特許文献１には、実作業の進み具合に応じて作業指示情報を作業者に提示する作業支援方法及び装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０１４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
組立や加工等の実作業を行う作業者が部品一式の集約・配膳作業を兼務している場合は、作業者が実作業に専念できず、生産効率が低下するという問題があった。また、実作業を行う作業者以外の人間が部品一式の集約・配膳作業を行う場合では、比較的作業難易度が低い部品集約・配膳にまで人間を採用するために生産システム全体として多数の人間が必要となり、人件費が高い工業先進国では生産のランニングコストが高くなるという問題があった。さらに、複雑な部品の組立等の生産においては、短時間で多種又は多数の必要部品一式を集約・配膳する必要があるため、作業難易度が比較的低いにも関わらず配膳作業担当者の肉体的負担が大きいという問題もあった。
【０００７】
また、上述の「デジタル屋台」と呼ばれる生産システムでは、作業工程毎に好適なタイミングで作業情報が提示されるため、従来の紙媒体による作業情報提示よりも作業の間違いを減らして効率化を図れるものの、依然として作業者は自らの手で必要部品を取出す必要があるため、部品の取出しには相当の時間を要する。また、製品の組立や加工等の作業では、作業効率を向上させるため、対象部品をそれぞれの部品に適した専用の治具に固定する場合も生じるが、作業者が自ら部品を取出す場合、作業者が作業台等の生産作業場に部品毎の専用治具を設置した上で、取出した部品をその治具に固定する必要がある。この生産作業準備に相当するいわゆる段取り替え作業では、作業工程毎に提示される情報から必要な治具を作業者が認識し、さらに治具の設置及び部品の固定を行う必要があるため、作業効率が落ちるとともに、作業を間違える可能性も大きくなるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題を解決すべく、生産現場において人間とロボットを混在して配置し、生産作業を人間とロボットに分担させることで生産のランニングコスト削減や生産効率向上を実現する生産システム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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、製品を生産する生産システムにおいて、少なくとも１人の作業者及び少なくとも１つのロボットが混在して配置され、生産の主要部分となる実作業を前記作業者が担当し、前記実作業の準備又は段取りを前記ロボットが担当し、前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を前記実作業を担当する作業者に供給することを含み、前記ロボットが担当する実作業の準備又は段取りは、生産に必要な部品を把持した状態のロボットが、作業者が前記部品に対して実作業を行う間前記部品の固定治具として機能することを含み、前記ロボットが、前記実作業を担当する前記作業者に対し、前記実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給する、生産システムを提供する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の生産システムにおいて、前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が収容又は配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出し、前記生産作業場に供給する、生産システムを提供する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の生産システムにおいて、前記生産システムが、前記実作業に必要な部品が配置された部品収納部と、前記実作業を行う生産作業場とから構成され、前記ロボットが、生産に必要な部品を前記部品収納部から部品集約部に取出し、前記生産作業場に前記部品集約部を供給する、生産システムを提供する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の生産システムにおいて、前記ロボットが生産に必要な部品を前記部品収納部から取出すためのロボットアーム部と、前記生産作業場へ供給するための移動手段を備える、生産システムを提供する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の生産システムにおいて、前記部品収納部が、部品を収納した１つ以上の部品箱と前記部品箱を収納するための部品棚から構成されるとともに、前記ロボットが部品取出しを行うための第１及び第２のロボットアームを備え、前記第１のロボットアームが前記部品箱を前記部品棚より引出し、前記第２のロボットアームが前記第１のロボットアームにより引出された前記部品箱より部品を取出すように構成される、生産システムを提供する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の生産システムにおいて、前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を提示する手段を有する、生産システムを提供する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の生産システムにおいて、前記作業者に対し、前記実作業の工程毎に必要部品の情報又は作業手順の情報を、前記作業者が前記実作業を行う作業台の上面に表示する手段を有する、生産システムを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る生産システムによれば、生産の主要部分となる実作業は主に作業者が担当し、実作業の準備又は段取りはロボットが担当するように作業分担することにより、作業者は難易度の高い実作業に専念でき、生産のランニングコストを削減することが可能となる。
【００２０】
生産に必要な部品をロボットが作業者に供給することにより、作業者の部品取出し時間や段取り替え時間を短縮することができ、作業効率が向上する。
【００２１】
ロボットが部品の固定治具を兼ねることにより、作業者が部品を治具に固定する作業を行う必要がなくなり、作業者の負担をさらに減らして作業効率を向上させることができる。
【００２２】
ロボットが生産に必要な部品の一部または一式を、部品収納部から生産作業場にて実作業を行う作業者へ部品を供給することにより、実作業にて使用する部品の過不足や部品の誤使用がなくなり、製品の品質が向上する。また部品の集約や供給を人間が行う場合に比べ、人件費を削減できる。
【００２３】
またロボットが部品収納部から取出した部品を部品集約部に集約してから、作業者に供給することにより、作業者に対して一度に多数の部品を供給することができる。
【００２４】
ロボットが、部品取出しを行うロボットアーム部と部品を生産作業場へ供給するための移動手段を備えたことにより、より多種・多数の部品集約が可能となる。
【００２５】
部品収納部を部品箱及び部品棚から構成し、ロボットアーム部が２つ以上のロボットアームを備えることにより、ロボットアームによる部品箱引出し及び部品取出しが可能となる。それにより、部品収納部において部品箱の引出し機構などの特別な細工が不要となり、生産に必要となる部品を追加する際の設備投資コストの増加を抑制することができる。
【００２６】
ロボットが作業者の実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給することにより、作業者の実作業の順番や使用すべき部品の間違いを排除することができ、また段取り時間を短縮することにより、製品品質・生産効率の向上が可能となる。
【００２７】
作業工程毎に必要な部品や作業手順情報を作業者に提示することにより、作業間違いの排除による製品品質の向上、作業時間の短縮による作業効率の向上が可能となる。
【００２８】
作業工程毎に必要な部品や作業手順情報を、作業者が実作業を行う作業台上に表示することにより、作業者は実作業から目を離すことなく情報を確認することができ、作業効率のさらなる向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
製品を生産する生産システムには、電子部品等に代表される多種・多数の複雑な部品を組合せて１つの製品を生産する組立システムや、部品素材に対して指定図面通りの外形に仕上げ、穴あけやバリ取り等を行う加工システム等、様々な形態が存在する。これら生産システムは、多くの場合、生産する製品の完成に至るまでに複数の工程に分割され、組立や加工等の生産の主要部分となる「実作業工程」と、実作業を行う生産作業場に対して必要部品を供給・配膳する工程や、部品に対して組立や加工を効率的に行うために必要な治具に対象部品を固定する工程等に代表される「準備・段取り工程」とに分類される。
【００３０】
図１は、本発明に係る生産システムの外観を示す。同図に例示するように、生産システムには、作業者１とロボット２、１２とが混在して配置され、作業者１が上述の「実作業工程」を担当し、ロボット２や１２が「準備・段取り工程」を担当する。ロボット２や１２は、実作業を行う作業者１に対する生産に必要な部品の供給や、実作業に必要な治具の供給、生産作業内容に応じた治具の変更等の生産準備や段取りを行う。一方、作業者１はロボット２や１２から供給された部品や治具を用いて、組立や加工等の難易度の高い実作業を行う。ここで、作業者とロボットとの位置関係は、図１に示す作業者１及びロボット１２の位置関係のように、作業空間が完全に分離されるものであってもよいし、作業者１及びロボット２の位置関係のように、一定の作業空間を共有するものであってもよい。作業空間を完全に分離するためには、光電センサ等のセンサ７を作業者１とロボット１２との間に配設し、ロボット１２が作業者１の作業空間に入ることを確実に阻止することが好ましい。
【００３１】
一方、作業空間を共有する場合は、ロボット２が作業者と接触しても被害が発生しないようロボット２の出力を制限するか、作業者１とロボット２との間に図示しない安全センサを設置する等の安全対策を施すことが望ましい。なお、図１ではロボット２を垂直多関節型の産業用ロボットとして図示しているが、設置するロボット２や１２はこの形態に限定されるものではなく、自動制御によるマニピュレーション機能又は移動機能を有し、プログラムによる実行が可能なものであれば、他の形態のロボットも使用可能である。また、作業者及びロボットのそれぞれの配置数は図１で示す限りではなく、１人の作業者に対して１台又は複数台のロボットを設置してもよいし、複数の作業者に対して１台又は複数台のロボットを配置してもよい。
【００３２】
図２（ａ）及び（ｂ）は、ロボットが生産作業に必要な部品の供給を行う場合の実施例を示す。図２（ａ）に示すように、ロボット２′にはハンド４が搭載されており、ロボット２′はハンド４を利用して作業者１′が行う実作業で必要となる部品３を把持する。ハンド４は、１種類以上の部品３を把持可能なハンドとして構成され、また、部品３の種類や形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド４を準備しておき、部品３の形状によりロボット２′がハンド４を交換する構成としてもよい。このように構成されたロボット２′は、ハンド４にて把持した部品３を作業者１′に供給し、作業者１′は供給された部品３に対して組立や加工等の実作業を行う。
【００３３】
また図２（ｂ）に示すように、ロボット２′が作業者１′に部品３′を供給する際、部品３′を直接ハンド４で把持して供給するのではなく、部品３′が１つ以上含まれた部品集約部５をハンド４′で把持して作業者１′に供給する形態としてもよい。部品集約部５は部品３′を収容又は配置できるものであればどのような形状でもよく、図３に示すような汎用的に入手可能なトレイ状容器がその一例である。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）は、ロボットが生産実作業の段取りを担当する場合の実施例を示す。図４（ａ）に示す例では、ロボット２″に治具６を把持するためのハンド４″が搭載されており、ハンド４″を利用して生産に必要な治具６を把持し、生産作業場の作業者１″に治具６を供給する。ハンド４″は、１種類以上の治具６を把持可能なハンドとして構成され、また、治具６の種類・形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド４″を準備しておき、治具６の形状によりロボット２″がハンド４″を交換する構成としてもよい。このような構成によれば、作業者１″に対しロボット２″が必要な治具６を供給することが可能であるだけでなく、生産工程が切り替わる際には、ロボット２″は治具６とは種類・形状が異なる治具６′との交換作業も行うことが可能である。
【００３５】
また図４（ｂ）に示すように、ロボット２″が部品３″を作業者１″に供給後もそのまま部品３″の把持を継続し、部品３″固定用の治具の役割を兼ねるようにしてもよい。この場合、生産工程が切り替わる際には、ロボット２″が次に必要な部品３″′を取出して作業者１″に差出して把持し続けることで、作業者１″は部品の取出しだけでなく、生産工程切替えに伴う治具変更などの段取り替えも省くことが可能となり、作業者１″は組立や加工等の実作業に専念することができる。
【００３６】
以上のように、作業者及びロボットを混在して配置し、作業者に「実作業」を分担させ、ロボットに「準備・段取り」を分担させた生産システムを構築することで、作業者は組立や加工等の難易度の高い作業工程に専念することが可能となる。ロボットに準備・段取り作業を担当させて該当部分工程を自動化し、部品配膳を担当する人間を削減することで、人件費が抑えられ、生産のランニングコスト削減が可能となる。また、使用部品や生産に必要な治具がロボットにより供給されるため、人間の作業間違いの可能性が排除又は低減され、生産製品の品質や作業効率の向上も可能となる。
【００３７】
図５は、部品収納部と生産作業場とから構成された生産システムの実施例を示す。この生産システムは、実作業に必要な部品５３が１種類以上配置された部品収納部５７と、作業者５１が組立や加工等の実作業を行う生産作業場（図示例では作業台）５８と、部品収納部５７から生産に必要な部品５３を取出して、作業台５８の作業者５１に供給するロボット５２とから構成される。部品５３は生産に必要な部品の一部でもよいし、生産に必要な部品一式でもよい。部品収納部５７には様々な形態があり、図６（ａ）に示すように部品５３がそのまま載置されている形態、図６（ｂ）に示すように部品５３が収容された部品箱５９が複数積まれている形態、あるいは図６（ｃ）に示すように部品５３が収容された部品箱５９が部品棚６０に整列されている形態等が例として挙げられる。
【００３８】
また図５に示すように、ロボット５２には部品５３又は部品箱５９を取出すためのハンド５４が搭載されており、ハンド５４は、１種類以上の部品５３又は部品箱５９を把持可能に構成される。また、部品５３や部品箱５９の種類・形状が多岐にわたる場合は、予めハンドを複数準備しておき、部品５３や部品箱５９の種類・形状によりロボット５２がハンドを交換又は使い分ける構成とすることもできる。また、ロボット５２が部品収納部５７から部品５３を取出す場合、ロボット５２のみで部品５３を取出す構成以外にも、図７に示すように、部品棚６０から部品箱５９がレール等のガイド（図示せず）により矢印５６の方向に移動可能となるように部品収納部５７を構成し、ロボット５２が引出された部品箱５９から部品５３を取出すようにすることも可能である。
【００３９】
ロボット５２が作業者５１の実作業に必要な部品一式を生産作業場５８に供給するようにした場合は、生産に必要な部品５３全てが過不足なく実作業を行う作業者５１に提供される。従って、実作業で使用する部品の漏れや不必要な部品の誤使用がなくなり、生産される製品の品質を向上することが可能となる。
【００４０】
また図８に示すように、ロボット５２′が生産に必要な部品５３′を部品収納部５７′から一旦部品集約部５５′に取出し、この部品集約部５５′を生産作業場５８′の作業者５１′に供給するようにすることも可能である。この部品集約部５５′は部品５３′を収容又は配置できるものであればどのような形状でもよく、図３に示したトレイ状の容器はその一例である。このように、必要部品５３′を部品集約部５５′に収容することで、実作業に必要な部品が分散することなく作業者５１′に供給される。特に、部品５３′が複数の部品を含む場合には、部品分散を防止する効果が大きい。また、組立・加工等の実作業における各作業工程において、ロボット５２′に取付けたセンサ又は外部センサ（いずれも図示せず）等を用いて部品集約部５５′の内部を確認することにより、作業者５１′に供給する前に部品集約部５５′内に使用すべき部品が全て収容されていることを確認することができるし、さらに各作業工程終了時に使用すべき部品が全て使用されたか否かを確認することもできる。このようにすれば、作業者は各作業工程において使用すべき部品を全て使用したかを別途確認する必要がない。
【００４１】
図５又は図８の構成では、ロボット５２又は５２′は生産システムの設置面に固定されているが、ロボット形態はこれに限定されるものではない。例えば図９に示すように、ロボット５２″を、部品収納部５７″から生産に必要な部品５３″を取出すためのロボットアーム部６１と、取出した部品５３″又は部品が収められた部品集約部５５″を、作業者５１″が実作業を行う生産作業場５８″に供給するための移動手段６２とから構成することも可能である。ロボット５２″が移動手段を備えることにより、より広い範囲に亘り部品収納部５７″を設置することが可能となるため、より多種・多数の部品を取出すことが可能となる。
【００４２】
移動手段６２としては、図１０（ａ）に示すような、生産システムの設置面６３に設置されたレール６４等のガイドに沿って走行する手段６２や、図１０（ｂ）に示すような、レール等のガイドを必要とせず、生産システムの設置面６３上を矢印で示すような任意の方向に自在に走行可能な自走式移動手段６５が挙げられる。自走式移動手段６５を使用することにより、生産システムの生産内容変更に伴って部品収納部５７″及び生産作業場５８″のレイアウトを変更する場合にも、自走式移動手段６５の動作プログラムの変更のみで部品５３″や部品が収容された部品集約部５５″を生産作業場５８″に供給することができ、システムの柔軟性を向上することができる。
【００４３】
さらに、ロボットアーム部を複数のロボットアームから構成することにより、部品収納部から部品を取出す際の自由度を向上させることができる。図１１（ａ）及び（ｂ）は、複数のロボットアームから構成されたロボットの実施例を異なる角度から見た図である。ロボット５２″′のロボットアーム部６１′は、２つのロボットアーム６６及び６７を含むロボットアーム部６１′を備える。一方、部品収納部５７″′は、各部品を収納した１つ以上の部品箱６８と、部品箱６８を収納するための部品棚６９とから構成され、部品箱６８は部品棚６９の棚部に設置されている。特に、図示例では、部品箱６８は部品棚６９の棚部に整列されている。ロボットアーム部６１′は、部品収納部５７″′の前面７０付近にて生産システムの設置面６３′に固定されてもよいし、上述の自走式移動手段６５のような移動手段６５′によって部品収納部５７″′の前面７０付近にて移動可能に構成されてもよい。ロボットアーム６６及び６７のいずれか一方（図示例ではロボットアーム６６）には、部品箱６８を引出すためのハンド７１（図１１（ａ））が搭載され、他方のロボットアーム（図示例ではロボットアーム６７）には、部品箱６８に収納された部品５３″′を取出すためのハンド７２（図１１（ｂ））が搭載されている。ロボットアーム６７に搭載されたハンド７２は、１種類以上の部品５３″′を把持可能なハンドとして構成される。また部品５３″′の種類・形状が多岐にわたる場合は、予め複数のハンド７２を準備しておき、部品５３″′の形状によりロボットアーム６７がハンド７２を交換する構成としてもよい。上記構成において、ロボットアーム６６が、搭載されたハンド７１にて部品箱６８を矢印の方向に引出し、もう一方のロボットアーム６７が引出された部品箱６８に収められた部品５３″′を取出した後、ロボットアーム６６が引出した部品箱６８を部品棚６９の元の位置に戻す。生産に必要な部品が複数の場合は、上記ロボットアーム部６１′による部品取出しを必要回数繰返し、必要部品一式を集約することも可能である。
【００４４】
なお、図１１ではロボットアーム部６１′は２つのロボットアームから構成されているが、ロボットアーム部の構成要素を３つ以上のロボットアームとして、１つのロボットアームが引出した部品箱から残り２つ以上のロボットアームが同時に部品を取出すようにすることもできる。また、２つのロボットアームが別々の部品箱を引出し、残りのロボットアームが引出された２つの部品箱それぞれから部品を取出すこともできる。さらにに、ロボットアーム部は、双腕ロボットに代表されるような１台のロボットが複数のアーム部を含むものでもよいし、１つのアーム部からなる単腕ロボットを複数台含むものでもよい。
【００４５】
上述のように、部品５３″′が収容された部品箱６８が部品棚６９の棚部に設置され、ロボットアーム部６１′が複数のロボットアームから構成される場合には、部品箱６８の引出し及び部品の取出しを行うことにより、部品収納部５７″′に対し部品箱６８の引出し機構などの特別な細工を施すことなく、部品取出しが可能となる。生産に必要となる部品の種類が追加になる場合にも、新しい部品が収容された部品箱６８を部品棚６９の棚部に追加するだけで部品取出しが行えるため、設備投資コストの増加を低く抑えることができる。
【００４６】
本発明に係る生産システムにおいて作業者が担当する実作業が部品の組立作業である場合は、ロボットによる実作業の準備・段取りによる生産効率の向上が顕著となる。例えば電子機器の組立では、１つの製品に必要とされる部品の種類・数量が多く、組立作業場への部品の供給・配膳の負担が大きい。また、部品の種類が多いため、部品組立に必要な治具の段取り替え時間の増加により、生産効率が低下しやすい。ロボットが必要部品の一部または一式を組立作業場に供給し、さらにロボットが必要部品を組立作業中に把持し続けて治具の役割も果たすことで、これら問題は解消され、生産ランニングコストの低減・生産効率の向上が可能となる。
【００４７】
また作業者とロボットとを混在して配置した構成によれば、図１２に示すように、ロボット８２が作業者８１の実作業の作業工程毎に必要な部品を逐次的に供給し、作業手順を誘導することで、生産工程における作業者の部品の使用間違いを完全に排除し、より高い製品品質や生産効率を得ることが可能である。例えば、図１２に示す作業工程Ａ→Ｂ→Ｃの順に作業を行うべき実作業にて使用する部品の順番が５３ａ→５３ｂ→５３ｃである場合、作業工程Ａにてロボット８２が作業者８１に対して部品５３ａを供給しつつ、必要に応じて部品５３ａを把持し続け、治具の役割も担う。作業者８１が作業工程Ａにおける組立や加工等の実作業を完了した後、ロボット８２は作業工程Ｂにて必要となる部品５３ｂを作業者８１に供給する。さらに、作業者８１が作業工程Ｂにおける実作業を完了した後、ロボット８２は続いて作業工程Ｃにて必要となる部品５３ｃを作業者８１に供給する。このように、ロボット８２が作業工程毎に適切なタイミングで適切な部品を作業者８１に供給することで、使用部品の間違いを完全に排除することが可能となる。また、必要に応じて、ロボット８２が部品５３ａ〜５３ｃの固定治具としも機能するため、作業者８１は作業工程毎の段取り替えを行う必要がなく、作業効率も向上する。なお、本実施例は生産システムが組立作業である場合に限定されるものではなく、加工等、他のあらゆる生産作業に適用可能である。
【００４８】
なお図１２に示す例において、作業者８１が各工程における所定の作業を完了したことをロボット８２が認識する手段としては、図示しないセンサによって作業対象物が所定の形状に組立て又は加工されたことを検知するようにしてもよいし、作業者が上記所定の作業の完了後に図示しないフットスイッチ等を操作し、当該スイッチ操作をロボットが認識できるようにすることもできるし、作業者が上記所定の作業の完了後に所定の領域に手をかざしてそれを図示しないセンサで検知するようにしてもよい。
【００４９】
さて図１３に示すように、作業者８１′及びロボット８２′が混在した生産システムにおいて、作業者による作業間違いの排除や作業効率の向上のために、必要部品の情報や作業手順の情報を付加情報として作業者に提示することも有効である。実作業の作業を行う作業者８１′の目視可能な領域に、ディスプレイやプロジェクタ投影部等の情報提示部８３が設置される。情報提示部８３は、作業工程毎に必要となる部品の仕様や写真等の外形情報、さらに作業工程毎の作業内容や作業時の注意点等を提示することができる。
【００５０】
或いは図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、作業者８１″及びロボット８２″が混在した生産システムにおいて、作業者８１″が使用する生産作業場すなわち作業台８４′の上面（作業を行う領域）８５に透明板８６を配置し、さらに透明板８６の下面にディスプレイ８７を配置して、ディスプレイ８７から必要部品の情報や作業手順の情報を作業者８１″に提示する構成がより効果的である。図１４のような構成により、作業者８１″は実作業から目を離すことなく情報を確認することができる。また、プロジェクタなどによる上方からの投影による情報提示では、作業者８１″の作業姿勢によっては情報を含む投光が遮られてしまう可能性があるが、図１３又は図１４のような構成であれば作業者８１′又は８１″の作業姿勢によらず常に作業情報を取得することが可能となる。
【００５１】
また上述の視覚的情報提示に加え、必要に応じて、作業内容や作業時の注意点などの情報を作業者に音声で提供することも可能である。作業者はこれら作業工程毎に提示される作業情報を視覚又は聴覚により取得し、作業内容を理解した上で、ロボット８２′又は８２″により供給される部品を使用して組立や加工等の実作業を進める。このような作業者に対する作業支援により、作業間違いが完全に排除されるとともに、作業時間の短縮による作業効率の向上が図られる。
【００５２】
ここで、作業工程毎に提示される作業情報は複数の情報から構成されていてもよいし、単一の情報から構成されていてもよい。特に、作業情報を一つずつ逐次的に視覚又は聴覚により提示するようにすると、より確実に作業間違いを排除することが可能となる。また、次の作業情報へ提示を切り替えるタイミングと連動して、ロボットが実作業の準備・段取りを行うようにすれば、さらなる作業効率の向上が可能であり、作業者の作業熟練度が低い場合には特に効果的である。
【００５３】
さらに、作業の準備や段取りを担当するロボットの動作と連動した手段を用いて、実作業を担当する作業者に対して作業手順情報を提示することもできる。図１５は、作業者８１″′及びロボット８２″′が混在した生産システムにおいて、生産作業場８４″における作業者８１″′の実生産作業において、作業工程Ａ′にて部品９３の所定部位９３ａに対して部品の組付けや加工を施した後に、作業工程Ｂ′にて同じ部品９３の部位９３ａとは異なる所定部位９３ｂに対して部品の組付けや加工を施す例を示す。作業工程Ａ′において、ロボット８２″′は作業者８１″′に対して生産に必要な部品９３を供給し、そのまま部品９３を把持することで部品固定治具機能も担っている。
【００５４】
この状態において、生産作業場８４″に設置された、作業情報を指示するための指示手段（図示例では投光器）９４は、部品９３の部位９３ａを視覚的に指し示し、部位９３ａが作業対象部位であることを作業者８１″′に認識させる。指示手段９４としては、レーザ光９５を投光可能なレーザポインタや映像を投光可能なプロジェクタが使用可能であるが、特定部位を指示できるように可動に構成された棒状又は針状部材を含む手段（図示せず）も使用可能である。部品９３の位置及び姿勢はロボットにより一義的かつ正確に規定することができるので、指示手段９４は、ロボット８２″′の動作と連動した動作をすることにより、高精度に部位９３ａを指し示すことができる。ここで、指示手段９４と部品９３との位置関係において、指示手段９４を固定して部品９３のみがロボット８２″′によって移動するようにしてもよいし、部品９３を固定して指示手段９４が首振り動作等によりレーザ光９５の指示部位を変更するようにしてもよいし、部品９３及びレーザ光９５の双方が移動できるようにしてもよい。
【００５５】
指示手段９４を適切な位置に配置して使用すれば、作業者８１″′の組立や加工等の実作業は妨害されない。先ず作業者８１″′は、レーザ光９５により指示されている作業対象部位９３ａに対し組立や加工等の実作業を行う。作業工程Ａ′が完了したら、作業工程Ｂ′における作業対象部位９３ｂがレーザ光９５により指し示されるように部品９３と指示手段９４との位置関係が変化し、作業者８１″′は作業対象部位９３ｂに対し実作業を行う。
【００５６】
ここで、図示するように、作業内容や手順に関する指示又は情報を表示した表示物９６を予め作業台８４″上の所定箇所に設けておき、指示手段９４からのレーザ光９５が部品９３だけでなく表示物９６を指し示すことができるように構成することにより、ロボット８２″′の動作と連動して作業手順やその内容を明確に作業者８１″′に認識させることが可能となる。このように、作業工程毎に順序立ててロボット８２″′が作業者８１″′に対して使用部品を供給するだけでなく、指示手段９４により作業対象となる部品９３の作業対象部位や作業手順・内容を作業者８１″′に指し示すことで、作業工程毎のより細かな作業手順の提示が可能となり、作業間違いが排除され、生産効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る生産システムの外観を示す図である。
【図２】（ａ）ロボットが生産作業で必要な部品そのものを供給している状態を示す図であり、（ｂ）ロボットが部品を収容した部品集約部を供給している状態を示す図である。
【図３】部品集約部の一例を示す図である。
【図４】（ａ）ロボットが生産実作業の段取り替えにおいて治具の供給・交換を担当している状態を示す図であり、（ｂ）ロボットが部品を把持して治具として機能している状態を示す図である。
【図５】ロボットが部品を部品収納部から取出し、生産作業場に供給している状態を示す図である。
【図６】（ａ）部品収納部の具体的形態として、部品がそのまま載置されている形態を示す図であり、（ｂ）部品箱が積まれた形態を示す図であり、（ｃ）部品箱が部品棚に整列された形態を示す図である。
【図７】ロボットが部品箱の引出し機構を有する部品収納部から部品を取出している状態を示す図である。
【図８】ロボットが部品を部品収納部から部品集約部に取出してから生産作業場に供給する流れを示す図である。
【図９】ロボットアーム部及び移動手段から構成されたロボットの一例を示す図である。
【図１０】（ａ）移動手段の具体的形態として、レール等のガイドに沿って移動する手段を示す図であり、（ｂ）任意の方向に自在に走行可能な自走式移動手段を示す図である。
【図１１】（ａ）複数のロボットアームを用いて部品棚から部品を取出す例を示す図であり、（ｂ）（ａ）を異なる角度からみた図である。
【図１２】ロボットが必要な部品を供給している状態を作業工程毎に示す図である。
【図１３】必要部品の情報や作業手順情報を作業者に提示する形態を示す図である。
【図１４】必要部品の情報や作業手順情報を、作業台下面に設置したディスプレイを用いて作業者に提示する形態を示す図である。
【図１５】ロボットと連動した作業情報提示手段の一例を示す図である。
【図１６】従来の、人手による部品供給・配膳の例を示す図である。
【図１７】従来の「デジタル屋台」形式による、作業者への必要情報提示システムの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、５１、８１    作業者
２、１２、５２、８２    ロボット
３、５３、９３    部品
６    治具
５８、８４    生産作業場
８７    ディスプレイ
９４    指示手段
【図１】
0005133721.tif 000002
【図２】
0005133721.tif 000003
【図３】
0005133721.tif 000004
【図４】
0005133721.tif 000005
【図５】
0005133721.tif 000006
【図６】
0005133721.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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