JP2015069218A - 無人搬送車及び無人搬送システムを備えた施設 - Google Patents

Abstract

【課題】混流生産ラインでは、ワークステーションのレイアウトの変更及び搬送車のルートの変更が困難で、ワークステーションにおける待ち行列の発生は避けられなかった。【解決手段】混流生産ラインを有する施設において、複数のワークステーションを混流生産ラインに沿って配置する。所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置を検出しながら走行できる無人搬送車を複数のワークステーション間を走行させる。無人搬送車は、指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成し、迂回ルートに沿って走行する。迂回ルートに沿って無人搬送車を走行させることによって、ワークステーションにおける待ち時間を最小限に留めることができる。【選択図】 図４

Description

本発明は、無人搬送車及び無人搬送システムを備えた施設に関する。

一般に、複数種類の製品を生産するための施設として、単一の生産・組立ラインに複数種類の部品を流す混流組立ラインを設けた施設がある。この混流組立ラインには、単一のワークステーションが配置され、単一のワークステーションにおいて異なる部品を組み立てる作業が行なわれることがある。この場合、部品の組立時間の差によって、ワークステーションにおいて待ち行列が発生することがある。具体的には、組立時間が異なる部品が混流生産ラインに流れると、組立時間が長い部品の作業時間が長くなることになり、組立時間が短い部品はラインの途中で滞留し、待ち行列が発生していた。また、混流生産なので、部品によっては作業工程を一部省くことができる場合もあるが、生産・組立ラインが単一であるため作業の必要のないワークステーションをも経由する必要があり、後続の組立作業を行うためには、前の部品の組立作業が終了するまで待ってから次の工程に進むことしかできなかった。

また、混流生産ラインの途中で待ち行列を発生させない工夫として、生産ラインに流す複数の部品を定型化することも可能ではあるが、部品の量は日ごと或いは時間ごとで変動することもあり、必ずしも満足のいく結果を得ることができなかった。

特開２００３−１４０７２０号公報

特許文献１には、混流生産ラインの途中で待ち行列を発生させない一つの解決方法が開示されている。具体的には、大量生産品たる第１の製品と少量生産品たる第２の製品を混流ラインに流した場合、第２の製品が１ロット以上揃った状態で第１の製品が流れている混流生産ラインに割り込みをかけて、第２の製品を流す方法である。この方法では、第２の製品の出荷量が第１の製品の出荷量より低いという条件に基づいて考案されているため、第１の製品の生産が空いている時期を選んで第２の製品を生産することが可能となり、生産ラインをストップさせずに連続生産が可能となる。更に、ある程度同じ製品をグループ化させて生産することが可能な場合には、この混流生産システムは満足に稼動できると思われる。

しかしながら、特許文献１に示された生産方法は、多品種の部品をイレギュラに流し、多品種の製品を同時に生産する場合には適用することが難しいと云う欠点がある。更に、特許文献1は、混流生産ラインのレイアウトを変更すること等について考慮されていない。

本発明の目的は、多品種の生産を行っている混流生産ラインにおいて、生産ラインの途中で待ち行列を発生させずに円滑な生産を実現することにある。

本発明の他の目的は、混流生産ラインに配置されるワークステーション等のレイアウトを変更できる無人搬送システムを備えた施設を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ワークステーション等のレイアウト変更にも、容易に対処できる無人搬送車を提供することである。

本発明は、種々の部品を流している混流生産ラインにおいて、生産ラインの途中で待ち行列を発生させずに、円滑な生産を実現させる解決手段として、単一のワークステーションで生産を行うのではなく、複数のワークステーションを設置しておき、更に規模や生産内容に応じてワークステーションのレイアウトをフレキシブルに変更ができると共に、レイアウトに応じてワークステーション間を移動できる無人搬送車を用いた無人搬送システム及び無人搬送システムを備えた施設とするものである。

具体的には、本発明の第１の態様によれば、混流生産ラインを有する施設において、複数のワークステーションを混流生産ラインに沿って配置しておき、所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出しながら走行する無人搬送車を複数のワークステーション間に走行させ、更に、前記無人搬送車は、前記ワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを床面から得られた前記位置情報に基づいて検出する手段と、前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、前記迂回ルートに沿って前記無人搬送車を駆動する手段を有することを特徴とする施設が得られる。

本発明の第２の態様によれば、所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出を行ないながら走行する無人搬送車において、複数のワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを床面から得られた前記位置情報に基いて検出する手段と、前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、前記生成された前記迂回ルートに沿って駆動する手段を有することを特徴とする無人搬送車が得られる。

本発明の第３の態様によれば、所定領域内に、ドットパターンを表面に有する複数のパネルを配置した床面と、前記所定領域に沿って配置された複数のワークステーションと、前記ドットパターンを検出することによって得られた位置情報に基づいて、前記所定領域内の前記複数のワークステーション間を走行できる無人搬送車と、を備えたことを特徴とする無人搬送システムが得られる。

本発明によれば、混流生産ラインに配置されるワークステーションのレイアウトを自由に変更できると共に、床面のドットパターンから得られた位置情報に基いて、ワークステーション間に設定された走行ルートに沿って走行する無人搬送車を用いることにより、各ワークステーションにおいて待ち行列の生じない無人搬送システム及び施設が得られる。

本発明の一実施形態に係る無人搬送システムを説明するための平面図である。 本発明において使用される無人搬送車の概略構成を示す図である。 図２に示された無人搬送車の制御部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る無人搬送車の動作を説明するフローチャートである。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る無人搬送システムが示されている。ここでは、無人搬送システムは工場内の混流生産ラインに適用される場合について説明する。

図示された無人搬送システムは、施設内の所定領域を規定する床面１１、当該床面１１上を走行する１台の第１の無人搬送車１３ａ及び３台の第２の無人搬送車１３ｂを備えている。床面１１は、複数のパネル（ここでは、８枚のパネル）で構成されているものとする。この場合、各パネルの表面には、ランダムに配置された複数のドットからなるドットパターンが表示されているものとして説明する。このようにランダムに配置された複数のドットからなるドットパターンをカメラで読み取り、無人搬送車の現在位置を把握する技術としては、出願人らが開発した特許第５１４７０１５号、特許第５２１９２０５号、特開２０１１−２０３２２４号、特開２０１１−２１０１８３号などの技術がある。

したがって、各無人搬送車１３ａ，１３ｂは、各パネルのドットパターンを読み取り、読み取ったドットパターンを予め格納されている床面全体のドットパターンと比較し、自己の現在位置を識別しながら走行することができる。図1では、図の横方向及び縦方向に並べられた８枚のパネルは、ｆ_１１，ｆ_２１，ｆ_３１，ｆ_４１，ｆ_１２，ｆ_２２，ｆ_３２，ｆ_４２によってあらわされている。なお、簡便のため、以下では、各無人搬送車１３ａ，１３ｂの位置を床面のパネル単位で表わして説明するが、特許第５１４７０１５号等の技術を利用することによって、ミリ単位での位置の制御も可能である。

図１に示された無人搬送システムは、床面１１に沿って配置された複数のワークステーション（ここでは、８つのワークステーション）Ａ〜Ｄ，Ａ’〜Ｄ’が床面１１の上下両側に配置され、床面１１と共に混流生産ラインを構成している。図示された例では、床面１１の上下に配置された２つのワークステーションＡとＡ’、ＢとＢ’、ＣとＣ’、ＤとＤ’はそれぞれ同一の作業を行なうワークステーションであり、横方向に配置されたワークステーションＡ〜Ｄ、Ａ’〜Ｄ’は互いに異なる作業を行なうワークステーションであるものとする。

また、第１及び第２の無人搬送車１３ａ，１３ｂは、互いに異なる部品または半製品ｘ₁及びｘ₂を搬送するものとし、ここでは、同一の構成を有しているものとして説明する。第１及び第２の無人搬送車１３ａ，１３ｂは、オペレーションルーム１５からの指令によって設定された走行ルート又は各無人搬送車１３ａ，１３ｂに設定された走行ルートに沿って走行することができる。この場合、第１及び第２の無人搬送車１３ａ，１３ｂは、各パネルに設けられたドットパターンを検出しながら走行することは言うまでもない。

図示された例では、３台の第２の無人搬送車１３ｂが、ワークステーションＢ’，Ｃ、及びＤに滞在して作業を行なっている。この状態で、第１の無人搬送車１３ａは、ワークステーションＡにおける部品または半製品ｘ₁に対する加工を行なった後、ワークステーションＢ（Ｂ’）、Ｃ（Ｃ’）、及びＤ（Ｄ’）を通って移動するものとする。

ここで、混流生産ラインにワークステーションＡ〜Ｄだけが配置されているとすると、第１の無人搬送車１３ａはワークステーションＣで待機することになり待ち行列が発生してしまう。ワークステーションＡ〜Ｄにおける部品または半製品ｘ₁に対する作業時間と部品または半製品ｘ₂に対する作業時間が相違している場合、リードタイムはより長くなってしまう。

図示された無人搬送システムは、前述したように、床面１１の上下に２列のワークステーションＡ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’及びＤ、Ｄ’を混流生産ラインに沿って配置したレイアウトを採用している。このレイアウトを採用することにより、ワークステーションＡ〜Ｄだけを配置したレイアウトに伴う待ち行列の発生を防止することができる。即ち、ワークステーションのレイアウトを変更することにより、混流生産ラインに無人搬送車の迂回走行ルートを設定することができる。

具体的に説明すると、第１の無人搬送車１３ａは、第２の無人搬送車１３ｂが存在しない場合、ワークステーションＡ〜Ｄで順次作業を行なった後、製品を出荷する。この場合、第１の無人搬送車１３ａの走行ルートはワークステーションＡに隣接したパネルｆ_１１からワークステーションＤに隣接したパネルｆ_４１までのルートであり、第１の無人搬送車１３ａはパネルｆ_１１，ｆ_２１，ｆ_３１，ｆ_４１に設けられたドットパターンを識別しながら走行することになる。

しかしながら、図１に示すように、ワークステーションＢ’、Ｃ、及びＤに隣接したパネルｆ_２２，ｆ_３１，ｆ_４１上にそれぞれ第２の無人搬送車１３ｂが滞在し作業を行なっている場合、第１の無人搬送車１３ａは、ワークステーションＢにおける作業を行なうことができるが、ワークステーションＣ，Ｄの位置に移動できないためワークステーションＣ，Ｄと同等の作業を行なうワークステーションＣ’，Ｄ’に走行ルートを変更する必要がある。即ち、第１の無人搬送車１３ａは、ワークステーションにおける第２の無人搬送車１３ｂの滞在状況、及び使用状況を判断して、通常の走行ルートとは異なる迂回走行ルートを探索する必要がある。図示された例では、パネルｆ_２１のドットパターンを検出した後、ワークステーションＣ’に対応したパネルｆ_３２、及びワークステーションＤ’に対応したパネルｆ_４２におけるドットパターンを検出することが必要となる。このような迂回走行ルートへのルート変更は、オペレーションルーム１５からの指令に基いてリアルタイムに行なわれても良いし、第１の無人搬送車１３ａに、ワークステーションの使用状況及び各無人搬送車の位置情報を判断して予測的に行われても良い。

この実施形態では、状況に応じて迂回走行ルートを設定できるため、図示された無人搬送システムは、前の組立作業によって拘束されることなく、後続の組立作業を行なうことができる。

図２には、図１に示された無人搬送システムに使用できる無人搬送車１３の概略構成が示されている。図２に示された無人搬送車１３は、本体部１３１を有し、当該本体部１３１は、内蔵されたプログラムからの指令又はオペレーションルーム１５からの指令に基いて床面１１上を走行できる。本体部１３１の下面には、床面１１を照らす照明部１３２を有し、本体部１３１の内部には、照明部１３２によって照明された床面１１の画像を撮像する撮像部１３３、本体部１３１を駆動する駆動部１３４、及び駆動部１３４を駆動制御する制御部１３５が設けられている。撮像部１３３はＣＣＤカメラ等によって構成され、駆動部１３４はモータ等を含んでいる。

ここで、図３をも参照して本発明の一実施形態に係る制御部１３５の構成を説明する。

図示された無人搬送車１３の制御部１３５は、撮像部１３３からの画像を受け床面１１に設置されたドットパターンを検出処理して位置情報を生成する入力部４、無人搬送車１３を駆動する駆動部１３４に結合された出力部７、各種の情報処理を行なうＣＰＵ等の処理部５、所定領域内の位置情報（例えば、床面全体の位置情報）に関するマップを電子マップとして格納したデータベース９、及び記憶部８を有している。記憶部８は、ＯＳ記憶部、無人搬送車制御用プログラムを格納したプログラム記憶部、及び走行ルート記憶部を有している。なお、走行ルート記憶部に記憶される走行ルート情報は、無人搬送車１３の入力部４に直接入力されても良いし、オペレーションルーム１５からの指示によって設定されても良い。

撮像部１３３で撮像された画像中のドットパターンから得られた位置情報は、入力部４を介して処理部５に出力される。処理部５は、撮像部３から生成された位置情報、走行ルート記憶部に格納された設定ルート情報、及びデータベース９に格納された所定領域内のマップを受け、図１に示された迂回走行ルートを生成する。

ここで、図４をも参照して、図１に示された動作を行なう場合における制御部１３５の処理動作を説明する。まず制御部１３５の処理部５は、プログラム記憶部に格納された無人搬送車制御用プログラムにしたがって、ワークステーション間の設定経由ルートを設定する（ステップＳ１）。無人搬送車１３における経由ルートの設定は、入力部４からの入力情報とデータベース９に格納された電子マップとを用いて行なわれる。経由ルートが設定経由ルートとして設定されると、無人搬送車１３は当該設定経由ルートに沿って走行する（ステップＳ２）。設定経由ルートはオペレーションルーム１５からの指令によって設定されても良い。

無人搬送車１３の走行中、無人搬送車１３は、床面１１から得られた位置情報を検出し検出された位置情報から得られた検出ルートが常に設定経由ルートから指定範囲内になるように制御される（図示せず）。これによって、無人搬送車１３は、設定経由ルートの指定範囲外にでないように制御される。

無人搬送車１３の制御部１３５は、データベース９に格納された所定領域内のマップと床面１１から得られた位置情報を比較対照しながら、無人搬送車１３を走行させる。検出された位置情報とマップ上の位置情報によって当該無人搬送車１３が作業すべき指定ワークステーションに近づいたことを検出すると、制御部１３５は当該指定ワークステーションに他の無人搬送車１３が滞在し使用中かどうかを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３における判定動作は、オペレーションルーム１５で複数の無人搬送車１３の設定経由ルートの位置情報を比較して、比較結果に応じてオペレーションルーム１５から指令を出すことによって行なわれても良い。

また、ステップＳ３における指定ワークステーションの使用状態を判定する動作は以下のような構成によっても可能である。まず、各無人搬送車１３のデータベース９のマップ上に他の無人搬送車１３の位置情報を順次格納する。この場合、無人搬送車１３間では、無線等により相互の位置情報を送受信することによって、各無人搬送車１３のデータベース９に使用される全ての無人搬送車１３の位置情報が格納されることになる。この状態で、各無人搬送車１３は、そのデータベース９における他の無人搬送車１３の位置情報を設定経由ルートと比較することによって、指定ワークステーションにおける使用状況を知ることができる。

ステップＳ３において指定ワークステーションが使用中でないことが判定されると（ステップＳ３：Ｎｏ）、無人搬送車１３は指定ワークステーションに到着するまで走行を続け（ステップＳ４）、指定ワークステーションに到着すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、当該指定ワークステーションに停止して作業を行なう（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ３において指定ワークステーションが使用中であることが判定されると、指定ワークステーションと同じ作業を行なうワークステーションを選択する（ステップＳ７）。例えば、図１において、ワークステーションＢで作業をしていた第１の無人搬送車１３ａで次の指定ワークステーションＣが使用中であることを検出すると、第１の無人搬送車１３ａは指定ワークステーションＣと同じ作業を行なう同格のワークステーションＣ’を選択する。

ステップＳ７において、次のワークステーションが選択・設定されると、処理はステップＳ８に移行する。ステップＳ８では迂回経由ルート生成処理が行なわれる。迂回経由ルート生成処理は、データベース９中のマップにおける無人搬送車１３の位置と、床面１１から検出される実際の検出位置とを比較することによって行なうことができる。図１の例では、ワークステーションＣ’への迂回経由ルートが指定される。この迂回経由ルート生成処理は、次のワークステーションへの迂回経由ルートだけが指定されるものとする。一方、各ワークステーションにおける作業時間等が予測できる場合には、ワークステーションＣ’の後に続くワークステーション（図１におけるワークステーションＤ’）までの迂回経由ルートが予測処理により一括して指定されても良い。

ステップＳ８において迂回経由ルートが指定されると、無人搬送車１３は迂回経由ルートのワークステーション（迂回ワークステーション）に向けて走行する（ステップＳ９）。ステップＳ１０において迂回ワークステーションに到達したことが判明すると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、迂回ワークステーションにおいて作業が行なわれる（ステップＳ１１）。迂回ワークステーションにおいて作業が終了すると、設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了したかどうかが判定される（ステップＳ１２）。設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了すると、処理は終了する（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）。

設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、次のワークステーションが指定ワークステーションとして指定され、ステップＳ１２の処理が行なわれ、以後、上記した動作が繰り返される。

以上の処理動作が設定経由ルート又は迂回経由ルートの全ワークステーションについて行なわれ、全てのワークステーションにおける作業が終了したことが検出されると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、処理動作は終了する。

上記したように、本発明に係る無人搬送システムは、混流生産ラインにおけるワークステーションのレイアウトを自由に変更することができ、変更されたレイアウトに応じたルートで無人搬送車を移動させることができる。更に、本発明では、複数の無人搬送車が無人搬送システムに使用されていても、床面からの位置情報のみを利用して迂回ルートを設定することができる。これによって、混流生産ラインに伴う無人搬送車の待ち時間を大幅に減らすことが可能になる。

上記した実施形態は、床面にランダムに設けられたドットパターンを撮像することによって得られた位置情報から床面のパネル位置、即ち、無人搬送車の位置を識別する場合について説明した。しかしながら、本発明は何等これに限定されることなく、例えば、各パネルにパネル識別情報が付されている場合にも同様に適用できる。

本発明は、混流生産ラインを有する工場に適用できるだけでなく、混流ラインを有する倉庫、物流センター等の施設において使用できる。

１１ 床面
１３、１３ａ，１３ｂ 無人搬送車
Ａ〜Ｄ，Ａ’〜Ｄ’ ワークステーション
１５ オペレーションルーム
１３１ 無人搬送車の本体部
１３２ 照明部
１３３ 撮像部
１３４ 駆動部
１３５ 制御部
４ 入力部
５ 処理部
７ 出力部
８ 記憶部
９ データベース

Claims (7)

1. 複数のワークステーションに沿って搬送を行う混流生産ラインを有する施設において、
   所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置を検出しながら前記混入生産ラインに沿って走行する無人搬送車を有し、
   前記無人搬送車は、前記ワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを前記床面から得られた前記位置情報に基づいて検出する手段と、
   前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、
   前記迂回ルートに沿って前記無人搬送車を駆動する手段を有することを特徴とする施設。
2. 前記無人搬送車は、当該無人搬送車の指定のワークステーションが使用中の場合、空いている同格のワークステーションまでの前記迂回ルートを作成する手段を有することを特徴とする請求項１記載の施設。
3. 所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出しながら混入生産ラインに沿って走行する無人搬送車において、
   複数のワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを前記床面から得られた前記位置情報に基いて検出する手段と、
   前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、
   前記生成された前記迂回ルートに沿って駆動する手段を有することを特徴とする無人搬送車。
4. 更に、前記位置情報から得られた前記無人搬送車の実際のルートと、予め定められたルートとを比較して、所定範囲を超えた場合、前記実際のルートを前記予め定められたルートに近づくように修正する手段を有することを特徴とする請求項３記載の無人搬送車。
5. 所定領域内に、ドットパターンを表面に有する複数のパネルを配置した床面と、
   前記所定領域に沿って配置された複数のワークステーションと、
   前記ドットパターンを検出することによって得られた位置情報に基づいて、前記所定領域内の前記複数ワークステーション間を走行する無人搬送車と、
   を備えたことを特徴とする無人搬送システム。
6. 前記無人搬送車は前記複数のワークステーション間を前記ドットパターンを検出することによって得られた前記無人搬送車の位置情報にしたがって、前記複数のワークステーション間を走行できることを特徴とする請求項５記載の無人搬送システム。
7. 前記ワークステーションには、同一の作業を行なう複数のワークステーションを含んでいることを特徴とする請求項５又は６記載の無人搬送システム。

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