JP7482925B2 - 部品生産ライン - Google Patents

Description

本発明は、部品生産ラインに関する。

例えば、自動車の外装パネル等の大型のプレス部品が次々に生産（成形）される部品生産ラインにおいては、次々に生産されるプレス部品のパレットへの積み込みが、伸縮、起伏、回転及び旋回等の三次元動作が可能なアームを有する多関節（多軸）ロボットを用いて行われる場合が多い（例えば、特許文献１）。これにより、上記の積み込み作業を、人手を要することなく、スムーズに、正確にかつ安全に行うことができる。

上記のような部品生産ラインにおいて、生産するプレス部品が変更されるときには、プレス機及び積み込みロボットのロボットアームにそれぞれ取り付けられているプレス金型及びアタッチメント等を次に生産されるプレス部品（生産予定のプレス部品）に対応したものに変更する、いわゆる段取り替え作業が行われる。この段取り替え作業には、「外段取り替え作業」と「内段取り替え作業」とがある。「外段取り替え作業」は、プレス機や積み込みロボットが自動運転されているライン稼働中であっても、これと並行して危険エリア（ライン稼働中の立ち入りが制限されているプレス機や積み込みロボットの動作範囲）の外側で実施可能な作業であり、「内段取り替え作業」は、ライン停止中に上記危険エリア内で実施される作業である。「外段取り替え作業」としては、例えば、生産予定のプレス部品に対応するプレス金型やアタッチメントを準備し、これらを所定の待機位置に配置する作業を挙げることができる。また、「内段取り替え作業」としては、例えば、現に取り付けられているプレス金型及びアタッチメントを、生産予定のプレス部品に対応するプレス金型及びアタッチメントに交換する作業を挙げることができる。

段取り替え作業のうち、内段取り替え作業は、ライン停止中に実施する必要がある（ライン稼働中に並行して実施できない）ことから、その作業時間が長くなるほどライン停止時間（ダウンタイム）が長くなってライン稼働率が低下する。従って、内段取り替え作業の作業時間はできるだけ短縮することが望まれる。

特開平０７－３０３９２８号公報

上段で例示した内段取り替え作業としてのプレス金型やアタッチメントの交換作業は、プレス機や積み込みロボットがこれらを自動で実施可能な機能を有している場合が多いため、その作業時間は比較的短く、またその作業時に作業者が危険エリアに立ち入る必要も基本的にはない。しかしながら、内段取り替え作業には、危険エリアに作業者が立ち入って実施する必要があるものが依然として存在する。

具体例を挙げると、パレットに積み込まれる（積み込みロボットに取得される）プレス部品が仮置きされる仮置台と、積み込みロボットとは別の搬送ロボットとが危険エリア内に設置され、上記搬送ロボットが生産されたプレス部品を仮置台に搬送すると共に、仮置台に仮置きされたプレス部品が積み込みロボットによってパレットに積み込まれる部品生産ラインであって、仮置台が、床面上に固定的に設置された基台に対し、生産されるプレス部品の形状等に対応した専用の支持治具を人手作業で取り付ける必要があるもの、を挙げることができる。すなわち、このような仮置台が設置された部品生産ラインでは、生産するプレス部品の変更時に、作業者が危険エリアに立ち入って、内段取り替え作業としての支持治具の交換作業（専用の仮置台の作製作業）を実施する必要がある場合がある。この場合には、ダウンタイムが長くなり易く、プレス部品の生産性を高める上での障害となっているのが実情である。

係る実情に鑑み、本発明の主な目的は、プレス部品の生産性を高めるべく、生産ラインの稼働率向上を図ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、プレス部品を次々に生産するプレス部と、生産されたプレス部品が仮置きされる仮置台、及びプレス部で生産されたプレス部品を仮置台に順次搬送する搬送ロボットを有する部品搬送部とを備え、プレス部及び部品搬送部がライン稼働中の立ち入りが規制されている危険エリアに設置された部品生産ラインにおいて、危険エリア外に、プレス部で生産されるプレス部品に応じて人手作業で交換されるプレス部品の支持治具が装着された支持部材の作製用エリアが設けられ、搬送ロボットは、プレス部で生産されるプレス部品の変更に伴う段取り替え作業の実施中に、支持部材の作製用エリアで作製された支持部材を仮置台に搬送可能であることを特徴とする部品生産ラインを提供する。

上記構成を有する本発明に係る部品生産ラインによれば、生産するプレス部品の変更時に、内段取り替え作業として実施する必要があった専用の仮置台の作製・設置作業を、外段取り替え作業として実施することが可能となる。これにより、部品生産ラインのダウンタイムを減じて当該ラインの稼働率を高め、プレス部品の生産性向上に寄与することができる。また、仮置台の作製に際して作業者が危険エリアに立ち入る必要がなくなるので、安全性向上に寄与することもできる。

支持治具には、複数のプレス部品を互いに非接触の状態で支持可能な形状を有するものを好ましく使用することができる。係る構成によれば、例えばパレットにプレス部品を積み込む際、各プレス部品にキズ等の欠陥を生じさせることなく、複数のプレス部品をまとめてパレットに積み込むことが可能となる。これにより、部品生産ラインの一層の生産性向上に寄与することができる。

また、各支持部材には、上記搬送ロボットがこれを搬送するときに掴むための把手を設けることができる。各支持部材に上記の把手を設け、かつこの把手を同一部品で構成しておけば、搬送ロボットによって実施されることになる支持部材の交換作業を効率良く実施することができる。

以上より、本発明に係る部品生産ラインによれば、プレス部品の生産性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るプレス部品の生産ラインの概略平面図である。 （ａ）図は、プレス部品の支持部材の概略平面図、（ｂ）図は、同支持部材の概略側面図、（ｃ）図は、同支持部材に装着される支持治具の概略斜視図である。 段取り替え作業時における搬送ロボットの動作手順の一例を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る部品生産ラインの動作態様、及び当該ラインで実施される段取り替え作業を簡単に時系列表示した参考図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプレス部品の生産ラインの概略平面図である。図１に示す生産ライン１は、次々に生産（成形）される大型のプレス部品（例えば自動車の外装パネル）を順次パレットに積み込んで後工程に向けて払い出すように構成されたものであって、プレス部２と、パレット搬送部３と、プレス部２とパレット搬送部３の間に設けられた部品搬送部４とを備える。そして、上記の各部２～４が制御プログラムに基づいて自動運転されることにより、プレス部品の生産～生産されたプレス部品の後工程に向けての払い出しが自動で行われる。

プレス部２、パレット搬送部３及び部品搬送部４が自動運転されている生産ライン１の稼働中に、作業者が上記の各部２～４を構成する機械装置の動作範囲内に立ち入るのを規制（制限）するため、生産ライン１には、プレス部２、パレット搬送部３及び部品搬送部４を囲う安全柵１１が設置されている。この安全柵１１で囲われた領域が本発明でいう危険エリア１２に相当する。

プレス部２は、プレス用鋼板が平置き姿勢の状態で間欠送りされる直線状の搬送路５ａと、この搬送路５ａに沿って間隔を空けて配設された一又は複数台のプレス金型（図示省略）とを有するプレス装置（例えば、タンデムプレス）５を備える。このプレス装置５（プレス部２）では、搬送路５ａに沿って間欠送りされるプレス用鋼板を一又は複数のプレス金型（に設けられた凹凸形状の型部）に倣って変形させることにより、所定形状のプレス部品が次々に成形される。プレス金型は、生産するプレス部品が変更される毎に交換される。この交換作業は、生産予定のプレス部品に対応したプレス金型を所定の待機位置に準備・配置しておけば、生産するプレス部品が変更されるときに実施される段取り替え作業時に自動で実施される。

パレット搬送部３は、プレス部品が積み込まれる積み込み位置ＬＰまで空のパレットＰを搬送し、この積み込み位置ＬＰでプレス部品が所定数積み込まれたパレットＰを積み込み位置ＬＰから払い出し、後工程に搬送する。図示は省略しているが、プレス部品は、例えば縦姿勢（起立姿勢）でパレットＰに積み込まれる。パレットＰに複数のプレス部品を縦姿勢で積み込む場合、パレットＰとしては、隣り合うプレス部品間に介在して隣り合うプレス部品同士を非接触の状態に維持する受け部が設けられたものが好ましく使用される。これにより、パレットＰに積み込まれたプレス部品同士が接触することによってプレス部品にキズ等の欠陥が形成されるのを防止することができる。

なお、本実施形態の生産ライン１では、上記の積み込み位置ＬＰが、直線状をなすプレス装置５の搬送路５ａの延長線上にある。また、生産されたプレス部品がパレットＰに積み込まれるまでに経由する（仮置きされる）第１仮置台６及び第２仮置台７も搬送路５ａの延長線上に配置されている。このため、プレス部２で生産されたプレス部品は、搬送路５ａの延長線に沿って搬送された後、パレットＰに積み込まれる。

部品搬送部４は、プレス部２で生産されたプレス部品をパレット搬送部３に向けて搬送する部位であり、搬送路５ａの延長線上に間隔を空けて配置された第１仮置台６及び第２仮置台７と、両仮置台６，７の間に設置され、第１仮置台６に仮置きされたプレス部品を第２仮置台７に搬送する搬送ロボット８と、第２仮置台７に平置き姿勢で仮置きされたプレス部品を上記の積み込み位置ＬＰに位置するパレットＰに積み込む二台（左右一対）の積み込みロボット９，１０とを備える。図示は省略しているが、部品搬送部４は、プレス部２と第１仮置台６の間に設置され、プレス部２で生産されたプレス部品を第１仮置台６に搬送するための搬送手段をさらに備える。この搬送手段としては、例えば、上記の搬送ロボット８とは別の搬送ロボット、あるいは搬送コンベアを採用することができる。

搬送ロボット８及び二台の積み込みロボット９，１０には、何れも、伸縮、起伏、回転及び旋回等の三次元動作が可能なロボットアームを有する多関節（多軸）ロボットが使用される。搬送ロボット８のロボットアームの先端部にはロボットハンド等のアタッチメントが取り外し可能に装着され、また、積み込みロボット９，１０のロボットアームの先端部にもアタッチメントが取り外し可能に装着される。積み込みロボット９，１０に装着されるアタッチメントは、第２仮置台７に仮置きされたプレス部品を把持するものであり、プレス部２で生産されるプレス部品に応じて交換される。

安全柵１１を挟んで危険エリア１２の外側、ここでは搬送ロボット８の背面側（図１の紙面右側）には、プレス部品が次々に生産される生産ライン１の稼働中に、作業者がこれと並行して実施可能な外段取り替え作業を行うための作業エリア１３が設けられている。

作業エリア１３で実施される外段取り替え作業としては、搬送ロボット８のロボットアームに装着される種々のアタッチメントを準備（用意）して所定の待機位置に配置する作業があり、当該作業を実施するためのアタッチメント準備エリア１５が作業エリア１３内に設けられている。搬送ロボット８に装着されるアタッチメントには、搬送するプレス部品（プレス部２で生産されるプレス部品）を把持可能な構造を有するプレス部品用アタッチメントがあり、プレス部品用アタッチメントは、生産されるプレス部品に応じて交換される。また、作業エリア１３で実施される外段取り替え作業としては、上記のアタッチメント準備作業以外に、生産されるプレス部品に応じて準備する必要がある支持部材２０を作製する作業があり、当該作業を実施するための支持部材作製エリア１４も作業エリア１３内に設けられている。

上記のとおり、積み込みロボット９，１０に装着されるアタッチメントは、搬送ロボット８に装着されるアタッチメントと同様にプレス部品に応じて交換されるが、そのアタッチメントは上記の作業エリア１３では準備されておらず、例えば図示しない可動台車上に準備・保管されている。

プレス部品が平置き姿勢で仮置きされる第２仮置台７としては、図示しない基台に、図２（ａ）～（ｃ）に示す部材を組み合わせた支持部材２０を取り外し可能に取り付けたものが使用される場合と、この支持部材２０が取り付けられていないものが使用される場合とがある。従って、プレス部品は、第２仮置台７に設置した支持部材２０上に仮置きされる場合と、第２仮置台７上に直置きされる場合とがある。支持部材２０は、プレス部品を平置き姿勢で支持するものであり、図２（ａ）（ｂ）に示す、治具装着部２２及び把手２３が取り付けられた基枠２１の治具装着部２２に、図２（ｃ）に示すような支持治具２４を作業者が装着することで作製される。この支持部材２０の作製作業（支持治具２４の交換作業）が、作業エリア１３に設けられた支持部材作製エリア１４で行われる。

基枠２１は、アルミ合金等の金属材料で形成されたＬ型アングルやコの字アングルを梯子状に連結したもので構成されており、治具装着部２２は、基枠２１の幅方向［図２（ａ）の紙面上下方向］両端部に長手方向に間隔を空けて複数（図示例では計１２個）取り付けられている。把手２３は、搬送ロボット８が支持部材２０を搬送するときに搬送ロボット８に掴まれる部品であり、枠体２１の長手方向中央部であって、かつ幅方向中央部から所定量幅方向外側にシフトした位置に設けられている。これは、プレス部品の搬送時に搬送ロボット８が把手２３に干渉するのを防止するためである。

支持治具２４は、複数の直線状金属部材（金属パイプ等）を管継手を介して接続してなる治具本体２５と、治具本体２５の長手方向一方側の端部に設けられ、治具装着部２２（に形成された孔部）に嵌合される軸部２６と、治具本体２５の長手方向他方側の端部に設けられ、プレス部品を下方側から接触支持する支持部２７とを有する。この支持治具２４は、作業者の人手作業によって軸部２６を治具装着部２２（に設けられた孔部）に嵌合することで基枠２１に装着される。図示例の支持治具２４は、上下に間隔を空けて設けられた二つの支持部２７を有することから、二枚のプレス部品を互いに非接触の状態で支持可能である。

支持部材２０の仕様、例えば、支持治具２４の設置個数や設置位置、及び基枠２１に対する支持部２７の相対位置等は、支持すべきプレス部品（プレス部２で生産されるプレス部品）に応じて変更される。上記のとおり、支持治具２４の治具本体２５は、複数の金属部材を管継手を介して接続することで形成されていることから、支持治具２４の形態、さらに言えば基枠２１に対する支持部２７の相対位置は任意に変更可能である。そのため、基枠２１の治具装着部２２には、作業者の手作業により、支持すべきプレス部品の形状に応じて形態が調整された支持治具２４が装着される。支持治具２４の形態は、治具装着部２２に装着する前に調整しても良いし、治具装着部２２に装着した後に調整しても良い。

以下、図３及び図４も参照しながら、以上の構成を有する本実施形態の生産ライン１において、所定形状のプレス部品（以下、「部品Ａ」と言う）を所定数生産した後、部品Ａとは形状等が異なるプレス部品（以下、「部品Ｂ」と言う）を生産する場合を例にとって、生産ライン１の動作態様と作業者による人手作業の実施態様とを簡単に説明する。

まず、プレス部２で部品Ａが生産（プレス成形）されると、この部品Ａは、搬送ロボット８とは別に設けられた図示しない搬送手段によって仮置台６に搬送されてから、搬送ロボット８によって仮置台７に搬送される。このとき、仮置台７には部品Ａを支持するための支持部材２０が設けられており、仮置台７に搬送された部品Ａは、支持部材２０に設けられた支持治具２４の支持部２７により平置き姿勢で支持（仮置き）される。本実施形態の支持治具２４には上下に間隔を空けて２つの支持部２７が設けられていることから、仮置台７に搬送された部品Ａは、まず下側の支持部２７により平置き姿勢で支持され、続けて仮置台７に搬送される部品Ａが上側の支持部２７により平置き姿勢で支持される。このとき、二枚の部品Ａは、互いに非接触の状態で支持される。係る態様で二枚の部品Ａが支持治具２４に支持（仮置台７に仮置き）されると、一対の積み込みロボット９，１０が作動する。積み込みロボット９，１０は、二枚の部品Ａをまとめて把持して持ち上げた後、二枚の部品Ａの姿勢を平置き姿勢から縦姿勢に変更した上で積み込み位置ＬＰに位置しているパレットＰに二枚の部品Ａを同時に積み込む。以降、上記同様にして、プレス部２で生産された部品ＡがパレットＰに積み込まれる。

生産ライン１で部品Ａが次々に生産されるのと並行して、作業者は、危険エリア１２外の作業エリア１３において、段取り替え作業としての外段取り替え作業を実施する（図４を参照）。外段取り替え作業としては、作業エリア１３に設けられたアタッチメント準備エリア１５で実施される、搬送ロボット８のロボットアームに装着されるアタッチメントの準備作業がある。ここでは、部品Ｂを把持可能な構造を有するプレス部品用アタッチメントが準備される。

また、作業者が作業エリア１３において実施する外段取り替え作業としては、作業エリア１３に設けられた支持部材作製エリア１４で実施される、支持部材２０の作製作業がある。ここでは、部品Ｂに対応した仕様を有する支持治具２４を枠体２０の治具装着部２２に装着することにより、部品Ｂを支持するのに適した支持部材２０が作製される。

そして、部品Ａが予定数生産され、最後に生産された部品ＡがパレットＰに積み込まれて後工程に払い出されると、生産ライン１は停止する。生産ライン１が停止すると、内段取り替え作業として、例えば以下の作業Ｃ１～Ｃ４が自動で実施される。
Ｃ１：プレス部２（プレス装置５）に取り付けられているプレス部品の成形用金型を、部品Ａの成形用金型から部品Ｂの成形用金型に交換する金型交換作業。
Ｃ２：搬送ロボット８のロボットアームに装着されるアタッチメントを、部品Ａの搬送用アタッチメントから部品Ｂの搬送用アタッチメントに交換するアタッチメント交換作業。
Ｃ３：第２仮置台７を構成する（第２仮置台７に設置される）支持部材２０を、部品Ａ用の支持部材から部品Ｂ用の支持部材に交換する支持部材交換作業。
Ｃ４：積み込みロボット９，１０のロボットアームに装着されるアタッチメントを、部品Ａの把持用アタッチメントから部品Ｂの把持用アタッチメントに交換するアタッチメント交換作業。

なお、搬送ロボット８が実施することになる上記の作業Ｃ２，Ｃ３は、例えば図３に示すような手順で実施される。すなわち、まずは、部品Ａ搬送用のアタッチメントを取り外す第１ステップＳ１が実施され、次いで、第２仮置台７（を構成する基台）から部品Ａ用の支持部材２０を撤去する第２ステップＳ２が実施される。撤去された部品Ａ用の支持部材２０は、支持部品作製エリア１４に搬送される。そして、支持部品作製エリア１４で予め作製されていた部品Ｂ用の支持部材２０を第２仮置台７（を構成する基台）に搬送して設置する第３ステップＳ３が実施され、最後に、搬送ロボット８に部品Ｂ搬送用のアタッチメントを取り付ける第４ステップが実施される。

上記の内段取り替え作業（作業Ｃ１～Ｃ４）が終了すると、生産ライン１で部品Ｂの生産が開始される。なお、部品Ｂは、部品Ａを生産する場合と同様にして次々に生産され、パレットＰに積み込まれた上で後工程に払い出される。

以上で説明した本実施形態の部品生産ライン１は、小括すると、プレス部品を次々に生産するプレス２と、生産されたプレス部品が仮置きされる仮置台（第２仮置台７）、及び生産されたプレス部品を第２仮置台７に順次搬送する搬送ロボット８を有する部品搬送部４とを備え、プレス部２及び部品搬送部４がライン稼働中の立ち入りが規制（制限）されている危険エリア１２に設置された部品生産ライン１であって、危険エリア１２の外側に、プレス部２で生産されるプレス部品に応じて人手作業で交換されるプレス部品の支持治具２４が装着された支持部材２０の作製用エリア（支持部材作製エリア）１４が設けられ、搬送ロボット８は、プレス部２で生産されるプレス部品の変更に伴う段取り替え作業の実施中に、支持部材作製エリア１４で作製された支持部材（生産予定のプレス部品の支持部材）２０を第２仮置台７に搬送可能であることを特徴としている。

係る構成を有する本実施形態の部品生産ライン１では、生産するプレス部品の変更時に、内段取り替え作業として実施する必要があった仮置台の作製作業を、外段取り替え作業として実施することが可能となる（図４中に示す「ハ」を参照）。これにより、部品生産ライン１のダウンタイムを減じて当該ラインの稼働率を高め、プレス部品の生産性向上に寄与することができる。また、仮置台（第２仮置台７）の作製に際して作業者が危険エリア１２に立ち入る必要がなくなるので、安全性向上に寄与することもできる。

以上、本発明の一実施形態に係る部品生産ライン１について説明を行ったが、本発明は、以上で説明したものに限定適用されるわけではなく、その要旨を変更しない範囲において種々の変更を施すことが可能である。

例えば、以上で説明した実施形態では、プレス部２で生産するプレス部品の変更（部品Ａ→部品Ｂ）に伴う段取り替え作業の実施時に、第２仮置台７に設置されていた部品Ａ用の支持部材２０を部品Ｂ用の支持部材２０に交換するようにしたが、プレス部２で生産するプレス部品によっては、生産するプレス部品の変更前後で支持部材２０の交換作業が不要な場合等もある。そのため、プレス部２で生産するプレス部品の変更に伴う段取り替え作業の実施時に、搬送ロボット８は、支持部材２０の搬送に関して以下に示すＤ１～Ｄ３のような対応を採る場合もある。
Ｄ１：支持部材作製エリア１４と第２仮置台７との間で支持部材２０を搬送しない。
Ｄ２：第２仮置台７に設置されていた支持部材２０を取り除き、この支持部材２０を支持部材作製エリア１４に搬送する動作のみを実施。
Ｄ３：支持部材作製エリア１４で準備していた支持部材２０を第２仮置台７に搬送する動作のみを実施。

因みに、上記Ｄ１の対応は、生産するプレス部品の変更前後で共通の支持部材２０を使用することができる場合、及び生産するプレス部品の変更前後で支持部材２０を使用する必要がない場合に採られる。また、上記Ｄ２の対応は、プレス部２で生産されるプレス部品が、支持部材２０を使用（支持部材２０で支持）する必要があるものから支持部材２０を使用する必要がないもの（第２仮置台７に直置きされるもの）に変更される場合に採られる。また、上記Ｄ３の対応は、プレス部２で生産されるプレス部品が、支持部材２０を使用する必要がないものから支持部材２０を使用する必要があるものに変更される場合に採られる。

また、以上で説明した実施形態では、部品搬送部４に二台の仮置台６，７を設置しているが、仮置台は一台のみとすることも可能である。この場合、搬送ロボット８は、一台の仮置台と支持部材作製エリア１４との間で支持部材２０を搬送可能とする。

１ 部品生産ライン
２ プレス部
３ パレット搬送部
４ 部品搬送部
７ 第２仮置台（仮置台）
８ 搬送ロボット
１１ 安全柵
１２ 危険エリア
１３ 作業エリア
１４ 支持部材作製エリア
１５ アタッチメント準備エリア
２０ 支持部材
２２ 治具装着部
２３ 把手
２４ 支持治具
２５ 治具本体
２７ 支持部

Claims (1)

1. プレス部品を次々に生産するプレス部と、生産されたプレス部品が仮置きされる仮置台、及び生産されたプレス部品を前記仮置台に順次搬送する搬送ロボットを有する部品搬送部とを備え、前記プレス部及び前記部品搬送部がライン稼働中の立ち入りが規制されている危険エリアに設置された部品生産ラインにおいて、
   危険エリア外に、前記プレス部で生産されるプレス部品に応じて人手作業で交換されるプレス部品の支持治具が装着された支持部材の作製用エリアが設けられ、
   前記搬送ロボットは、前記プレス部で生産されるプレス部品の変更に伴う段取り替え作業の実施中に、前記支持部材の作製用エリアで作製された前記支持部材を前記仮置台に搬送可能であることを特徴とする部品生産ライン。

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