JP7494433B2

JP7494433B2 - 生産システム

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Publication number: JP7494433B2
Application number: JP2022078225A
Authority: JP
Inventors: 秀樹長末; 昌昭中川
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2042-05-11
Also published as: WO2023218987A1; JP2023167219A

Description

本発明は、一台以上の生産装置に対して作業を行う複数の自動作業装置を備えた生産システムに関し、より詳しくは、前記自動作業装置が、前記生産装置に対して作業を行うロボットと、このロボットが搭載され、前記生産装置に対して設定された作業位置に経由する無人搬送車と、前記無人搬送車及びロボットを制御する制御装置と、電力を供給するバッテリーとを備えた生産システムに関する。

従来から、ＦＭＳ（Flexible Manufacturing System）と呼ばれる生産システムが知られている。この生産システムでは、例えば、工場内に複数の工作機械を適宜配設し、無人の搬送車を用いて、各工作機械に加工前のワークや工具などを搬送し、また、この無人搬送車を用いて、各工作機械において加工されたワークや使用済みの工具などが回収される。そして、このような生産システムによって、無人の自動生産が実現される。

上記無人搬送車として、従来、特開２０１９－８３５９号公報に開示された無人搬送車が知られている。この無人搬送車は、投射光を出射する投光部を回転駆動させ、投射光が計測対象物で反射した反射光の受光に基づいて距離測定データを出力する距離測定装置と、距離測定データに基づいてマップ情報を作成するマップ作成部と、障害物を検知する障害物センサとを備え、障害物センサは、距離測定装置の測定有効領域を含んだ円形領域における測定無効領域に配置される。

この無人搬送車によれば、まず、例えば手動操作により当該無人搬送車を操作して、工場の建屋内を走行させた際に、前記距離測定装置により測定される距離測定データに基づいて、工場建屋内の内側の輪郭、並びに建屋内に配置された工作機械や他の装置の外形上の輪郭を画定する平面状のマップ情報が、前記マップ作成部によって作成される。

また、無人搬送車は、前記距離測定装置により測定される距離測定データと、前記マップ作成部によって予め作成されたマップ情報に基づいて、建屋内における自身の現在位置（自己位置）を同定する。そして、無人搬送車は、建屋内のマップ情報及び自己位置情報に基づいて、予め定められた経路に沿って無軌道で自律走行し、上述したワークや工具などの搬送を行う。

そして、近年では、特開２０１７－１３２００２号公報に開示されるように、上述した無人搬送車にロボットを搭載した生産システムが提案されている。この生産システムでは、ロボットを搭載した無人搬送車が、工作機械に対して設定された作業位置に移動し、当該作業位置において、ロボットにより当該工作機械に対してワークの着脱等の作業が実行される。

このような、生産システムでは、無人搬送車によって移動する一台のロボットにより、複数の工作機械に対してワークの着脱等の作業を実施することができるので、工作機械に対してロボットを固定した状態で配設する場合に比べて、工作機械のレイアウトの自由度が増すため、工作機械のレイアウトをより生産効率を高めることが可能なレイアウトに設定することができる。また、ロボットを固定状態で配設した旧来の生産システムに比べて、一台のロボットにより、より多くの工作機械に対して作業を行うことができるので、設備費用の低廉化を図ることができる。

特開２０１９－８３５９号公報特開２０１７－１３２００２号公報

ところで、上述した無人搬送車、ロボット及び制御装置から構成される自動作業装置には、例えば、前記無人搬送車に搭載されるバッテリーから電力が供給され、この電力によって、これら無人搬送車、ロボット及び制御装置が動作するようになっている。

そして、前記バッテリーには、前記自動作業装置が適宜配設された給電装置に経由することで、この給電装置から電力が供給され、充電されるようになっている。このため、予定された生産装置に対して作業を行っているときに、バッテリーの電力残量が所定の基準残量に到達すると、従来、当該自動作業装置を前記給電装置に経由させて、前記バッテリーに充電する態様が採られていた。

ところが、バッテリーの電力残量が所定の基準残量に到達した場合に、対応する生産装置に対して実行していた作業を中断して、バッテリーの充電を行うようにすると、当該生産装置の稼働が停止される可能性があり、このような場合には、当該生産装置の生産効率（稼働率）が低下するという問題を生じる。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、生産装置に対して作業を行う自動作業装置を備えた生産システムにおいて、生産装置の稼働率を、従来に比べて、高めることが可能な生産システムの提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
一台以上の生産装置に対して作業を行う複数の自動作業装置、及び該自動作業装置に作業指示を出して、該自動作業装置の作業を管理する管理装置を備えた生産システムであって、
前記自動作業装置は、前記生産装置に対して作業を行うロボットと、前記ロボットが搭載され、前記生産装置に対して設定された作業位置に経由する無人搬送車と、前記無人搬送車及びロボットを制御する制御装置と、電力を供給するバッテリーとを備えた生産システムにおいて、
前記管理装置は、各自動作業装置のバッテリー残量を監視するとともに、認識されたバッテリー残量で、指示した作業を完了できるかどうかを確認し、作業を完了できないと判断された残量不足の自動作業装置が存在する場合には、該作業を完了可能なバッテリー残量を有する残量十分な自動作業装置を探索し、残量十分な自動作業装置が存在する場合には、残量不足の自動作業装置に指示した作業内容を、残量十分な自動作業装置に指示して、該残量十分な自動作業装置に該作業を引き継がせるように構成された生産システムに係る。

この態様（第１の態様）の生産システムによれば、前記管理装置による管理の下で前記自動作業装置が動作し、当該自動作業装置によって、所定の生産装置に対して所定の作業が実行（提供）される。

そして、前記管理装置は、各自動作業装置のバッテリー残量を監視し、認識されたバッテリー残量で、指示した作業を完了できるかどうかを確認し、作業を完了できないと判断された残量不足の自動作業装置が存在する場合には、当該作業を完了可能なバッテリー残量を有する残量十分な自動作業装置を探索し、作業完了可能なバッテリー残量を有する残量十分な自動作業装置が存在する場合には、前記残量不足の自動作業装置に指示した作業内容を、前記残量十分な自動作業装置に指示して、残量十分な自動作業装置に該作業を引き継がせる。

斯くして、この第１の態様の生産システムによれば、作業を完了できない自動作業装置が存在する場合に、当該作業を完了可能な他の自動作業装置が存在する場合には、当該作業を他の自動作業装置に引き継がせるようにしているので、作業提供対象の生産装置を停止させることなく稼働させことができ、これにより、従来に比べて、当該生産装置の生産効率（稼働率）を高めることができる。

尚、前記第１の態様の生産システムにおいて、前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在しない場合には、前記残量不足の自動作業装置に、充電ステーションに経由させる指示を出して、該残量不足の自動作業装置を充電ステーションに経由させるように構成された態様（第２の態様）を採ることができる。

また、前記第１の態様の生産システムにおいて、前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在する場合に、該残量十分な自動作業装置に作業を引き継がせるとともに、前記残量不足の自動作業装置に、充電ステーションに経由させる指示を出して、該残量不足の自動作業装置を充電ステーションに経由させるように構成された態様（第３の態様）を採ることができる。

また、前記第１の態様の生産システムにおいて、前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在する場合に、前記残量不足の自動作業装置が前記残量十分な自動作業装置に指示された作業を完了可能かどうかを確認し、作業を完了可能であると判断された場合には、前記残量不足の自動作業装置の作業と前記残量十分な自動作業装置の作業とを入れ替えて、前記残量不足の自動作業装置に前記残量十分な自動作業装置の作業を実行させるとともに、前記残量十分な自動作業装置に前記残量不足の自動作業装置の作業を実行させるように構成された態様（第４の態様）を採ることができる。この第４の態様によれば、生産装置の稼働率に加えて、自動作業装置の稼働率を高めることができる。

また、本発明は、一台以上の生産装置に対して作業を行う複数の自動作業装置を備えた生産システムであって、
前記自動作業装置は、前記生産装置に対して作業を行うロボットと、前記ロボットが搭載され、前記生産装置に対して設定された作業位置に経由する無人搬送車と、前記無人搬送車及びロボットを制御する制御装置と、電力を供給するバッテリーとを備えた生産システムにおいて、
前記各自動作業装置の制御装置は、それぞれ自身のバッテリー残量を監視するとともに、認識されたバッテリー残量で、予定された作業を完了できるかどうかを確認し、作業を完了できないと判断された場合には、該作業を完了可能なバッテリー残量を有する他の自動作業装置を相互通信によって探索し、作業完了可能なバッテリー残量を有する他の自動作業装置が存在する場合には、自身の作業を該他の自動作業装置に引き継がせるように構成された生産システムに係る。

この態様（第５の態様）の生産システムによれば、各自動作業装置は、例えば、各生産装置から要請に応じて、所定の作業を実行（提供）する。

そして、各自動作業装置の制御装置は、それぞれ自身のバッテリー残量を監視するとともに、認識されたバッテリー残量で、予定された作業を完了できるかどうかを確認し、作業を完了できないと判断された場合には、該作業を完了可能なバッテリー残量を有する他の自動作業装置を相互通信によって探索し、作業完了可能なバッテリー残量を有する他の自動作業装置が存在する場合には、例えば、自身の作業に係る情報を前記他の自動作業装置に送信して、該他の自動作業装置に作業を引き継がせる。

斯くして、この第５の態様の生産システムによれば、作業を完了できない自動作業装置が存在する場合に、当該作業を完了可能な他の自動作業装置が存在する場合には、当該作業を他の自動作業装置に引き継がせるようにしているので、作業提供対象の生産装置を停止させることなく稼働させことができ、これにより、従来に比べて、当該生産装置の生産効率（稼働率）を高めることができる。

また、前記第５の態様の生産システムにおいて、前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在しない場合には、充電ステーションに経由して、前記バッテリーを充電するように構成された態様（第６の態様）を採ることができる。

また、前記第５の態様の生産システムにおいて、前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在する場合に、自身の作業を前記他の自動作業装置に引き継がせるとともに、充電ステーションに経由して、前記バッテリーを充電するように構成された態様（第７の態様）を採ることができる。

また、前記第５の態様の生産システムにおいて、前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在する場合に、該他の自動作業装置に指示された作業を自身が完了可能かどうかを確認し、作業を完了可能であると判断された場合には、自身の作業と、前記他の自動作業装置の作業とを入れ替えて、自身の作業を前記他の自動作業装置に実行させるとともに、前記他の自動作業装置の作業を自身が実行するように構成された態様（第８の態様）を採ることができる。この第８の態様によれば、生産装置の稼働率に加えて、自動作業装置の稼働率を高めることができる。

以上のように、本発明に係る生産システムによれば、作業を完了できない（第１の）自動作業装置が存在する場合に、当該作業を完了可能な他の（第２の）自動作業装置が存在する場合には、当該作業を他の自動作業装置に引き継がせるようにしているので、作業提供対象の生産装置を停止させることなく稼働させことができ、これにより、従来に比べて、当該生産装置の生産効率（稼働率）を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る生産システムの概略構成を示した説明図である。本実施形態に係る生産システムの装置構成を示した平面図である。本実施形態に係る自動作業装置を構成する制御装置の概要を示したブロック図である。本実施形態に係る自動作業装置を示した平面図である。図４に示した自動作業装置の右側面図である。本実施形態に係る管理装置における処理を示したフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る自動作業装置を構成する制御装置の概要を示したブロック図である。他の本実施形態に係る制御装置の作業管理部における処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施の形態に係る生産システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、本例の生産システム１は、生産装置としての２台の工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）と、加工前の素材Ｗ１を収納する素材ストッカ１０４と、加工後の製品Ｗ２を収納する製品ストッカ１０５と、製品Ｗ２を洗浄する洗浄装置１０６と、洗浄後の製品Ｗ２を収納する製品ストッカ１０７と、前記各工作機械１００，素材ストッカ１０４，製品ストッカ１０５，洗浄装置１０６及び製品ストッカ１０７等に対して作業を行う４台の自動作業装置２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、前記各工作機械１００及び自動作業装置２０に作業指示を出して、各工作機械１００及び自動作業装置２０の作業を管理する管理装置１０などから構成される。そして、管理装置１０、各自動作業装置２０及び各工作機械１００は、インターネットなどのネットワーク１５を介して相互に接続されている。尚、言うまでもなく、図１に示した装置構成は一例であってこれに限定されるものではない。

前記工作機械１００は、ＮＣ旋盤やマシニングセンタなど、前記ネットワーク１５に接続する通信機能を備えた従来公知の全ての工作機械が適用される。尚、図２に示すように、本例では、２台の工作機械１００Ａ，１００Ｂを、適宜間隔を空けて並設しているが、当然のことながら、設ける工作機械１００の台数及びその配置はこれに限られるものではない。

また、各工作機械１００（１００Ａ，１００Ｂ）の近傍には、それぞれ給電装置１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ）、素材Ｗ１を収納する素材ストッカ１０２（１０２，１０２Ｂ）、及び製品Ｗ２を収納する製品ストッカ１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）が配設されている。尚、前記素材ストッカ１０４及び製品ストッカ１０５は、素材ストッカ１０２及び製品ストッカ１０３よりも収容容量が大きいストッカであり、前記工作機械１００から少し離れた位置に配設されている。また、前記素材ストッカ１０４の近傍にも給電装置１０８が配設されている。

図４及び図５に示すように、前記自動作業装置２０は、無人搬送車３０、この無人搬送車３０に搭載されるロボット４０、無人搬送車３０及びロボット４０を制御する制御装置５０、並びにこれら無人搬送車３０、ロボット４０及び制御装置５０に電力を供給するバッテリー７０などから構成される。

前記無人搬送車３０は、その上面である載置面３１上に前記ロボット４０が搭載され、更に、第１パレット３４及び第２パレット３５が当該載置面３１上に並設されている。尚、第１パレット３４及び第２パレット３５には、自動作業装置２０の作業内容に応じて、素材Ｗ１や製品Ｗ２が収容される。

また、無人搬送車３０は、工場内における自身の位置を認識可能なセンサ（例えば、レーザ光を用いた距離計測センサ）を備えており、前記制御装置５０による制御の下で、前記工作機械１００が配設される領域を含む工場内を無軌道で走行するように構成され、本例では、各工作機械１００、前記素材ストッカ１０４、製品ストッカ１０５，１０７及び洗浄装置１０６に対してそれぞれ設定された各作業位置に経由し、また前記給電装置１０８に対して設定された受電位置に経由するようになっている。尚、本例では、前記制御装置５０及びバッテリー７０は、この無人搬送車３０内に配設されている。

前記ロボット４０は、マニュピレータ部である第１アーム４１、第２アーム４２及び第３アーム４３の３つのアームを備え、これら第１アーム４１、第２アーム４２及び第３アーム４３を連設するように関節で接続した多関節型のロボットであり、第３アーム４３の先端部には支持軸４４ａが取り付けられ、また、この支持軸４４ａには、エンドエフェクタとしてのハンド装置４５が装着されている。更に、前記支持軸４４ａには、支持バー４４ｂが取り付けられ、この支持バー４４ｂには、同じくエンドエフェクタとしてのカメラ装置４６が装着されている。そして、ロボット４０は、前記制御装置５０による制御の下で、これらハンド装置４５及びカメラ装置４６を３次元空間内で移動させる。尚、ロボット４０の構造は、このような多関節型の物に限定されるものでは無く、利用可能な公知の全ての構造の物を採用することができる。

前記制御装置５０は、図３に示すように、作業プログラム記憶部５１、移動位置記憶部５２、動作姿勢記憶部５３、マップ情報記憶部５４、手動運転制御部５５、作業制御部５６、マップ情報生成部５７、位置認識部５８、バッテリー残量認識部５９、作業管理部６０及び入出力インターフェース６１などから構成される。そして、制御装置５０は、この入出力インターフェース６１を介して、自身の自動作業装置２０を構成する無人搬送車３０、ロボット４０及びバッテリー７０に接続するとともに、前記ネットワーク１５を介して、前記管理装置１０、前記各工作機械１００、及び他の自動作業装置２０に接続している。

尚、前記制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、前記手動運転制御部５５、作業制御部５６、マップ情報生成部５７、位置認識部５８、バッテリー残量認識部５９、作業管理部６０及び入出力インターフェース６１は、コンピュータプログラムによってその機能が実現され、後述する処理を実行する。また、作業プログラム記憶部５１、移動位置記憶部５２、動作姿勢記憶部５３及びマップ情報記憶部５４はＲＡＭなどの適宜記憶媒体から構成される。

前記手動運転制御部５５は、オペレータにより図示しない操作盤から入力される操作信号に従って、前記無人搬送車３０及びロボット４０を動作させる機能部である。即ち、オペレータは、この手動運転制御部５５による制御の下で、操作盤（図示せず）を用いた、前記無人搬送車３０及びロボット４０（ハンド装置４５及びカメラ装置４６を含む）を手動操作することができる。

前記作業プログラム記憶部５１は、自動運転時に前記無人搬送車３０及びロボット４０を自動運転するための自動運転用プログラム、並びに後述する工場内のマップ情報を生成する際に前記無人搬送車３０を動作させるためのマップ生成用プログラムを記憶する機能部である。自動運転用プログラム及びマップ生成用プログラムは、例えば、前記ネットワーク１５を介して接続された前記管理装置１０から入力され、或いは、前記操作盤（図示せず）に設けられた入出力部から入力されて、当該作業プログラム記憶部５１に格納される。

尚、前記自動運転用プログラムには、無人搬送車３０が移動する目標位置としての移動位置、移動速度及び無人搬送車３０の向きに関する指令コードが含まれ、また、ロボット４０が順次動作する当該動作に関する指令コード、並びに前記ハンド装置４５の操作、及び前記カメラ装置４６の操作に関する指令コードが含まれる。また、前記マップ生成用プログラムは、前記マップ情報生成部５７においてマップ情報を生成できるように、無人搬送車３０を無軌道で工場内を隈なく走行させるための指令コードが含まれる。

前記マップ情報記憶部５４は、無人搬送車３０が走行する工場内に配置される機械、装置、機器など（装置等）の配置情報を含むマップ情報を記憶する機能部であり、このマップ情報は前記マップ情報生成部５７によって生成される。

前記マップ情報生成部５７は、前記制御装置５０の作業制御部５６による制御の下で、前記作業プログラム記憶部５１に格納されたマップ生成用プログラムに従って無人搬送車３０を走行させた際に、前記センサによって検出される距離データから工場内の空間情報を取得するとともに、工場内に配設される装置等の平面形状を認識し、例えば、予め登録された装置等の平面形状を基に、工場内に配設された具体的な装置、本例では、各工作機械１００の位置、平面形状等（配置情報）を認識する。そして、マップ情報生成部５７は、得られた空間情報及び装置等の配置情報を工場内のマップ情報として前記マップ情報記憶部５４に格納する。

前記位置認識部５８は、前記センサによって検出される距離データ、及び前記マップ情報記憶部５４に格納された工場内のマップ情報を基に、工場内における無人搬送車３０の位置及び姿勢を認識する機能部であり、この位置認識部５８によって認識される無人搬送車３０の位置及び姿勢に基づいて、当該無人搬送車３０の動作が前記作業制御部５６によって制御される。

前記移動位置記憶部５２は、前記無人搬送車３０が移動する具体的な目標位置としての移動位置であって、前記プログラム中の指令コードに対応した具体的な移動位置を記憶する機能部であり、この移動位置には、上述した各工作機械１００に対して設定される各作業位置が含まれる。尚、この移動位置は、例えば、前記手動運転制御部７５による制御の下、前記操作盤（図示せず）により前記無人搬送車３０を手動運転して、目標とする各位置に移動させた後、前記位置認識部５８によって認識される位置データを前記移動位置記憶部５２に格納する操作によって設定される。この操作は所謂ティーチング操作と呼ばれる。

前記動作姿勢記憶部５３は、前記ロボット４０が所定の順序で動作することによって順次変化するロボット４０の姿勢（動作姿勢）であって、前記プログラム中の指令コードに対応した動作姿勢に係るデータを記憶する機能部である。この動作姿勢に係るデータは、前記手動運転制御部５５による制御の下で、前記操作盤（図示せず）を用いたティーチング操作により、当該ロボット４０を手動運転して、目標とする各姿勢を取らせたときの、当該各姿勢におけるロボット４０の各関節（モータ）の回転角度データであり、この回転角度データが動作姿勢に係るデータとして前記動作姿勢記憶部５３に格納される。

ロボット４０の具体的な動作姿勢は、各工作機械１００、素材ストッカ１０２、製品ストッカ１０３、素材ストッカ１０４、製品ストッカ１０５，１０７及び洗浄装置１０６において、それぞれ設定される。例えば、工作機械１００に対する作業では、当該工作機械１００に対する素材Ｗ１，及び製品Ｗ２の着脱動作、具体的には、加工済みの製品Ｗ２を工作機械１００から取り外して製品ストッカ１０３に格納した後、素材ストッカ１０２内の素材Ｗ１を取り出して工作機械１００に装着する各動作に係る姿勢が設定される。

また、素材ストッカ１０４から素材Ｗ１を取り出す作業では、素材Ｗ１を素材ストッカ１０４から取り出して、第１パレット３４に格納する各動作に係る姿勢が設定され、また、製品ストッカ１０５に製品Ｗ２を格納する作業では、第２パレット３５に収納した製品Ｗ２を取り出して、製品ストッカ１０５に格納する各動作に係る姿勢が設定される。

また、各素材ストッカ１０２に素材Ｗ１を供給する作業では、第１パレット３４内に格納した素材Ｗ１を取り出して、素材ストッカ１０２に格納する各動作に係る姿勢が設定され、また各製品ストッカ１０３から製品Ｗ２を取り出す作業では、当該製品ストッカ１０３内に収納された製品Ｗ２を取り出して、第２パレット３５に格納する各動作に係る姿勢が設定される。

また、前記製品ストッカ１０５から製品Ｗ２を取り出して洗浄装置１０６に格納する作業では、製品ストッカ１０５から製品Ｗ２を取り出して、第１パレット３４に格納する各動作、及び第１パレット３４内に格納した製品Ｗ２を取り出して、洗浄装置１０６に格納する各動作に係る姿勢が設定される。

また、前記洗浄装置１０６から洗浄後の製品Ｗ２を取り出して製品ストッカ１０７に格納する作業では、洗浄装置１０６から製品Ｗ２を取り出して、第２パレット３５に格納する各動作、及び前記第２パレット３５に格納した製品Ｗ２を取り出して、製品ストッカ１０７に格納する各動作に係る姿勢が設定される。

前記作業制御部５６は、前記作業プログラム記憶部５１に格納された自動運転用プログラム及びマップ生成用プログラムの何れかを用い、当該プログラムに従って無人搬送車３０及びロボット４０を動作させる機能部である。その際、前記移動位置記憶部５２及び動作姿勢記憶部５３に格納されたデータが必要に応じて使用される。

前記作業管理部６０は、前記管理装置１０から作業指示を受信して、受信した作業を前記作業制御部５６に実行させる機能部であり、前記作業制御部５６は、当該作業管理部６０からの作業指示に従い、当該作業に対応したプログラムを前記作業プログラム記憶部５１から読み出して、これを実行する。

バッテリー残量認識部５９は、前記入出力インターフェース６１を介して、前記バッテリー７０からその残量を認識する機能部であり、認識したバッテリー残量に係る情報を所定の時間間隔で、前記入出力インターフェース６１を介して、前記管理装置１０に送信する処理を行う。

前記管理装置１０は、ネットワーク１５を介して、前記各工作機械１００、及自動作業装置２０に接続して、所定の加工スケジュールに従って、その稼働状態を管理する機能を有する。例えば、所定の加工スケジュールに従って、各工作機械１００及び自動作業装置２０にそれぞれ作業を指示する作業指示処理を行う。具体的には、前記加工スケジュールに従って、所定の工作機械１００に対して所定のワークＷを加工するように指令するとともに、所定の自動作業装置２０に対して、対応する工作機械１００に対して加工済みの製品Ｗ２の取り外しと、新たな素材Ｗ１の装着を実行する着脱作業を指令して、各工作機械１００における加工を管理する。

前記着脱作業は、工作機械１００内の加工済みの製品Ｗ２を取り出して、製品ストッカ１０３に格納した後、素材ストッカ１０２内の素材Ｗ１を取り出して、工作機械１００に供給する作業が該当する。尚、この着脱作業を行う場合、本例では、自動作業装置２０は常に対応する工作機械１００の作業位置に位置して、当該着脱作業を行い、この着脱作業中に、給電装置１０１から給電によってバッテリー７０が充電される。

また、管理装置１０は、加工スケジュールに従って、所定の自動作業装置２０に対し、素材ストッカ１０４に収容された素材Ｗ１を当該素材ストッカ１０４から取り出して各工作機械１００の素材ストッカ１０２へ供給する素材供給作業、及び各工作機械１００の製品ストッカ１０３に格納された製品Ｗ２を取り出して製品ストッカ１０５へ回収する製品回収作業を指令する。この素材供給作業及び製品回収作業では、自動作業装置２０は、各工作機械１００に付設される素材ストッカ１０２及び製品ストッカ１０３と、前記素材ストッカ１０４及び製品ストッカ１０５との間を移動して作業を行う。

また、管理装置１０は、加工スケジュールに従って、所定の自動作業装置２０に対し、前記製品ストッカ１０５に格納された製品を取り出して洗浄装置１０６に供給し、当該洗浄装置１０６によって洗浄された製品Ｗ２を製品ストッカ１０７に格納する洗浄作業を指令する。この洗浄作業を行う場合、自動作業装置２０は、製品ストッカ１０５、洗浄装置１０６及び製品ストッカ１０７の間を移動しながら作業を行う。

尚、図２に示した例では、自動作業装置２０Ａによって、工作機械１００Ａに対する素材Ｗ１の供給作業、及び加工後の製品Ｗ２の取出作業が実行され、自動作業装置２０Ｂによって、工作機械１００Ｂに対する素材Ｗ１の供給作業、及び加工後の製品Ｗ２の取出作業が実行される。また、自動作業装置２０Ｃによって、各工作機械１００Ａ，１００Ｂに付設された素材ストッカ１０２Ａ，１０２Ｂ、及び製品ストッカ１０３Ａ，１０３Ｂと、前記素材ストッカ１０４及び製品ストッカ１０５との間で、素材Ｗ１の供給作業及び製品Ｗ２の回収作業が実行される。また、自動作業装置２０Ｃによって、製品ストッカ１０５、洗浄装置１０６及び製品ストッカ１０７の間で洗浄作業が実行される。尚、自動作業装置２０Ａ及び自動作業装置２０Ｂは、それぞれその作業中に給電装置１０１Ａ，１０１Ｂからそれぞれのバッテリー７０に対して、給電が行われており、当該バッテリー７０は、満充電状態が維持されている。

また、管理装置１０は、各自動作業装置２０のバッテリー７０の残量を認識し、その残量に応じて各自動作業装置２０の作業を調整する作業調整処理を実行する。具体的には、管理装置１０は、図６に示した処理を実行する。即ち、管理装置１０は、各自動作業装置２０のバッテリー残量認識部５９から送信されるバッテリー残量を監視し（ステップＳ１）、そのバッテリー残量で、各自動作業装置２０に対して指令した作業が完了されるかどうかを判別する（ステップＳ２）。例えば、管理装置１０は、予め、指示作業に対して必要なバッテリー残量を基準残量としてテーブル形式で保持しておき、自動作業装置２０のバッテリー残量が指示作業に対して設定された基準残量を下回ったとき、作業が完了されないと判断する。

そして、バッテリー残量が基準残量を下回った自動作業装置２０が生じた場合には、管理装置１０は、この基準残量を上回るバッテリー残量を有する自動作業装置２０が存在するか否かを探索し（ステップＳ３）、該当する自動作業装置２０が存在しない場合には、当該自動作業者２０に、給電装置１０８に経由させる指示を出して、残量不足のバッテリー７０に対して充電を行う（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ３において、該当する自動作業装置２０が存在する場合には、その自動作業装置２０が作業中であるか否かを判別し（ステップＳ４）、自動作業装置２０が作業中であると判別された場合には、交代対象の自動作業装置２０の作業を、残量不足の自動作業装置２０が完了可能であるか否かを判別し（ステップＳ５）、作業完了可能であると判別された場合には、管理装置１０は、残量十分な自動作業装置２０と、残量不足の自動作業装置２０との間で、先に指示した作業を交代させる指示を行い（ステップＳ７）、作業完了できないと判別された場合には、残量不足の自動作業装置２０に、給電装置１０８に経由させる指示を出して、残量不足のバッテリー７０に対して充電を行う（ステップＳ８）。

例えば、図２に示した例において、素材Ｗ１の供給作業及び製品Ｗ２の回収作業を行っている自動作業装置２０Ｃが残量不足になった場合に、残量十分な自動作業装置２０として、自動作業装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄが確認されたとすると、管理装置１０はこれらの自動作業装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄが作業中であるか否かを判別し、作業中である場合には、これらの作業を自動作業装置２０Ｃが引き継ぐことができるか否かを判別する。

そして、自動作業装置２０Ｃが、自動作業装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄのいずれかの作業を引き継ぐことができると判断された場合には、管理装置１０は、自動作業装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄのいずれかと、自動作業装置２０Ｃとの間で、先に指示した作業を交代させる指示を行う。例えば、自動作業装置２０Ｃが自動作業装置２０Ｄの作業を引き継ぐことができる場合、管理装置１０は、自動作業装置２０Ｃと自動作業装置２０Ｄとの間で作業を交代させることができる。

一方、自動作業装置２０Ｃが、自動作業装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄのいずれの作業も引き継ぐことができないと判断された場合には、管理装置１０は、自動作業装置２０Ｃに、給電装置１０８に経由させる指示を出して、残量不足のバッテリー７０に対して充電を行う。

また、ステップＳ４において、該当する自動作業装置２０が作業中では無い待機中と判別された場合には、残量十分な自動作業装置２０に、残量不足の自動作業装置２０の作業を引き継がせるとともに、残量不足の自動作業装置２０に、給電装置１０８に経由させる指示を出して、残量不足のバッテリー７０に対して充電を行う（ステップＳ６）。

以降、管理装置１０は、処理を終了する状態になるまで、上述したステップＳ１～Ｓ８の処理を繰り返して実行する（ステップＳ９）。

以上の構成を備えた本例の生産システム１によれば、管理装置１０による管理の下で、各工作機械１００における加工が管理され、管理装置１０に備えられたスケジュールに沿って、各工作機械１００において、必要な加工が実行される。また、各工作機械１００に対する加工前の素材Ｗ１の供給作業、及び加工後の製品Ｗ２の取出作業、並びに、各工作機械１００に付設される素材ストッカ１０２及び製品ストッカ１０３と、前記素材ストッカ１０４及び製品ストッカ１０５との間で行われる素材Ｗ１の供給作業及び製品Ｗ２の回収作業、並びに、製品ストッカ１０５、洗浄装置１０６及び製品ストッカ１０７の間で行われる洗浄作業が、管理装置１０によって選定された自動作業装置２０によって実行される。

そして、前記管理装置１０は、各自動作業装置２０が稼働している間、図６に示した作業調整処理を実行する。即ち、管理装置１０は、各自動作業装置２０のバッテリー７０の残量を監視して、認識された各バッテリー残量で、各自動作業装置２０に対して指令した作業が完了されるかどうかを判別し、作業を完了できない残量不足の自動作業装置２０が生じた場合には、残量不足の自動作業装置２０と残量十分な他の自動作業装置２０との間で作業交代可能であれば相互間で作業を交代させる。

一方、作業交代できる他の自動作業装置２０が存在しない場合に、作業を引き継ぐことができる待機中の他の自動作業装置２０が存在する場合には、管理装置１０は、待機中の自動作業装置２０に当該作業を引き継がせて、残量不足の自動作業装置２０のバッテリー７０に充電させる。また、作業を引き継ぐことができる他の自動作業装置２０が存在しない場合にも、管理装置１０は、残量不足の自動作業装置２０のバッテリー７０に充電させる。

以上のように、本例の生産システム１によれば、作業を完了できない自動作業装置２０が存在する場合に、当該作業を完了可能な他の自動作業装置２０が存在する場合には、当該作業を他の自動作業装置２０に引き継がせるようにしているので、作業提供対象の生産装置を停止させることなく稼働させことができ、これにより、従来に比べて、当該生産装置の生産効率（稼働率）を高めることができる。

例えば、上述した例において、素材Ｗ１の供給作業及び製品Ｗ２の回収作業を行っている自動作業装置２０Ｃのバッテリーが残量不足になった場合に、当該自動作業装置２０Ｃと洗浄作業を行っている自動作業装置２０Ｄとの相互間で作業を交代させるようにすれば、自動作業装置２０Ｃが充電のために離脱することによって、素材ストッカ１０２Ａ，１０２Ｂへの素材Ｗ１の供給遅れや、製品ストッカ１０３Ａ，１０３Ｂからの製品Ｗ２の回収遅れが生じるのを防止することができ、これに起因して工作機械Ａ及びＢの稼働率が低下するのを防止することができる。

また、バッテリーの残量不足の自動作業装置２０と、残量十分な自動作業装置２０との相互間で、それぞれの作業を交代させるようにすれば、自動作業装置２０が充電のために離脱する時間を極力短い時間とすることができ、自動作業装置２０の稼働率を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何ら上例のものに限定されるものではない。

例えば、上例では、自動作業装置２０のバッテリ残量に応じた作業調整を管理装置１０によって実行するように構成されているが、このような構成に限られるものではなく、当該作業調整を各自動作業装置２０において、自律的に行うようにしても良い。

このような自動制御装置２０’を備えた生産システム１’を図７に示す。尚、この生産システム１’は、上例の生産システム１における管理装置１、自動作業装置２０の制御装置５０の処理が異なるのみであり、他の構成については同一である。

具体的には、この例の管理装置１’は、上述した図６に示す作業調整処理を行わない点についてのみ、上例の管理装置１とはその構成が異なる。また、制御装置５０’は、その作業管理部６０’が、上例の作業管理部６０に比べて、図８に示した作業調整処理を追加的に実行するように構成されている点についてのみ、上例の制御装置５０とはその構成が異なる。したがって、この例では、バッテリ残量に応じた作業調整が各自動作業装置２０’において自律的に実行される。

具体的には、本例の作業管理部６０’は、前記管理装置１０から作業指示を受信して、受信した作業を前記作業制御部５６に実行させる処理に加えて、図８に示した自律的作業調整処理を他の自動作業装置２０’との間で実行する。

即ち、各自動作業装置２０’の作業管理部６０’は、バッテリ残量認識部５９によって認識されるバッテリー７０の残量を監視し（ステップＳ１１）、そのバッテリー残量で、管理装置１０’から指令された作業を完了できるかどうかを判別する（ステップＳ１２）。例えば、作業管理部６０’は、予め、指示作業に対して必要なバッテリー残量を基準残量としてテーブル形式で保持しておき、バッテリ残量認識部５９によって認識されるバッテリー残量が指示作業に対して設定された基準残量を下回ったとき、作業が完了されないと判断する。

そして、バッテリー残量が基準残量を下回った場合には、作業管理部６０’は、他の自動作業装置２０’の作業管理部６０’との相互間で通信して、この基準残量を上回るバッテリー残量を有する自動作業装置２０’が存在するか否かを探索し、該当する自動作業装置２０’が存在しない場合には（ステップＳ１３）、前記作業制御部５６に充電動作指示を送信して、給電装置１０８に経由してバッテリー７０に充電する処理を実行させる（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１３において、該当する自動作業装置２０’の存在が確認された場合には、作業管理部６０’は、更に、当該自動作業装置２０’との間の相互通信により、当該対象の自動作業装置２０’が作業中であるか否かを判別し（ステップＳ１４）、作業中であると判別された場合には、更に、当該対象の自動作業装置２０’の作業を自身が完了可能であるか否かを判別し（ステップＳ１５）、作業完了可能であると判別された場合には、対象の自動作業装置２０’との相互間でそれぞれの作業を交代する処理、例えば、それぞれの作業内容に係る情報（作業コード等）を相互間で送信し合う処理を実行した後、受信した相手方の作業を実行するように自身の作業制御部５６に指示する（ステップＳ１７）。他方、作業完了できないと判別された場合には、作業管理部６０’は、自身の作業制御部５６に充電動作指示を送信して、給電装置１０８に経由してバッテリー７０に充電する処理を実行させる（ステップＳ１８）。

また、ステップＳ１４において、該当する自動作業装置２０’が作業中では無く、待機中であると判別された場合には、作業管理部６０’は、当該対象の自動作業装置２０’に、自身の作業を引き継がせるとともに、自身の作業制御部５６に充電動作指示を送信して、給電装置１０８に経由してバッテリー７０に充電する処理を実行させる（ステップＳ１６）。

以降、作業管理部６０’は、処理を終了する状態になるまで、上述したステップＳ１１～Ｓ１８の処理を繰り返して実行する（ステップＳ１９）。

以上のように、本例の生産システム１’によっても、上例の生産システム１と同様に、作業を完了できない自動作業装置２０’が存在する場合に、当該作業を完了可能な他の自動作業装置２０’が存在する場合には、当該作業を他の自動作業装置２０’に引き継がせることができるので、作業提供対象の生産装置を停止させることなく稼働させことができ、これにより、従来に比べて、当該生産装置の生産効率（稼働率）を高めることができる。

また、バッテリーの残量不足の自動作業装置２０’と、残量十分な自動作業装置２０’との相互間で、それぞれの作業を交代するようにすれば、自動作業装置２０’が充電のために離脱する時間を極力短い時間とすることができ、自動作業装置２０’の稼働率を高めることができる。

繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

１生産システム
１０管理装置
２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）自動作業装置
３０無人搬送車
３４第１パレット
３５第２パレット
４０ロボット
５０制御装置
７０バッテリー
１００（１００Ａ，１００Ｂ）工作機械
１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ）充電装置
１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）素材ストッカ
１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）製品ストッカ
１０４素材ストッカ
１０５製品ストッカ
１０６洗浄装置
１０７製品ストッカ
１０８充電装置

Claims

一台以上の生産装置に対して作業を行う複数の自動作業装置、及び該自動作業装置に作業指示を出して、該自動作業装置の作業を管理する管理装置を備えた生産システムであって、
前記自動作業装置は、前記生産装置に対して作業を行うロボットと、前記ロボットが搭載され、前記生産装置に対して設定された作業位置に経由する無人搬送車と、前記無人搬送車及びロボットを制御する制御装置と、電力を供給するバッテリーとを備えた生産システムにおいて、
前記管理装置は、各自動作業装置のバッテリー残量を監視するとともに、認識されたバッテリー残量と、指示作業を完了するために必要とされる基準残量とを比較して、指示作業を完了できるかどうかを確認し、バッテリー残量が基準残量を下回って指示作業を完了できないと判断された残量不足の自動作業装置が存在する場合には、該指示作業を完了可能な前記基準残量を上回るバッテリー残量を有する残量十分な自動作業装置を探索し、残量十分な自動作業装置が存在する場合には、残量不足の自動作業装置に指示した作業内容を、残量十分な自動作業装置に指示して、該残量十分な自動作業装置に該指示作業を引き継がせるように構成されていることを特徴とする生産システム。
前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在しない場合には、前記残量不足の自動作業装置に、充電ステーションに経由させる指示を出して、該残量不足の自動作業装置を充電ステーションに経由させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の生産システム。
前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在する場合に、該残量十分な自動作業装置に作業を引き継がせるとともに、前記残量不足の自動作業装置に、充電ステーションに経由させる指示を出して、該残量不足の自動作業装置を充電ステーションに経由させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の生産システム。
前記管理装置は、前記残量十分な自動作業装置が存在する場合に、前記残量不足の自動作業装置が前記残量十分な自動作業装置に指示された作業を完了可能かどうかを確認し、作業を完了可能であると判断された場合には、前記残量不足の自動作業装置の作業と前記残量十分な自動作業装置の作業とを入れ替えて、前記残量不足の自動作業装置に前記残量十分な自動作業装置の作業を実行させるとともに、前記残量十分な自動作業装置に前記残量不足の自動作業装置の作業を実行させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の生産システム。
一台以上の生産装置に対して作業を行う複数の自動作業装置を備えた生産システムであって、
前記自動作業装置は、前記生産装置に対して作業を行うロボットと、前記ロボットが搭載され、前記生産装置に対して設定された作業位置に経由する無人搬送車と、前記無人搬送車及びロボットを制御する制御装置と、電力を供給するバッテリーとを備えた生産システムにおいて、
前記各自動作業装置の制御装置は、それぞれ自身のバッテリー残量を監視するとともに、認識されたバッテリー残量と、予定された作業を完了するために必要とされる基準残量とを比較して、予定された作業を完了できるかどうかを確認し、バッテリー残量が基準残量を下回って予定された作業を完了できないと判断された場合には、該作業を完了可能な前記基準残量を上回るバッテリー残量を有する他の自動作業装置を相互通信によって探索し、作業完了可能なバッテリー残量を有する他の自動作業装置が存在する場合には、自身の作業を前記他の自動作業装置に引き継がせるように構成されていることを特徴とする生産システム。
前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在しない場合には、充電ステーションに経由して、前記バッテリーを充電するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の生産システム。
前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在する場合に、自身の作業を前記他の自動作業装置に引き継がせるとともに、充電ステーションに経由して、前記バッテリーを充電するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の生産システム。
前記各自動作業装置の制御装置は、前記他の自動作業装置が存在する場合に、該他の自動作業装置に指示された作業を自身が完了可能かどうかを確認し、作業を完了可能であると判断された場合には、自身の作業と、前記他の自動作業装置の作業とを入れ替えて、自身の作業を前記他の自動作業装置に実行させるとともに、前記他の自動作業装置の作業を自身が実行するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の生産システム。