JP2008229738A - 生産システム及び生産システム用汎用セル - Google Patents

Abstract

【課題】セルによるラインレイアウトの自由度を高く維持しつつ、ライン構成の変更等に際しても容易、且つ高能率に対応することのできる生産システム、及び該生産システムに用いられる生産システム用汎用セルを提供する。
【解決手段】この生産システムでは、被加工物であるワークの加工、搬送に汎用的に利用可能な複数のセルＳをその都度の生産計画に応じて再配列して生産ラインを構成する。特にここでは、各セルＳとして当該セルＳの外側まで動作領域を有するロボットを備えるとともに、セル底面には、制御装置を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車が設けられる。そして、通信装置によるそれら各セルＳの走行台車に対する各別の配送指令の送信を通じて生産計画に応じた生産ラインを自動構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産システム用の汎用セルを用いてラインレイアウトされる生産システム、及び該生産システムに用いられる生産システム用汎用セルに関するものである。

近年、小型の電機製品や電子製品等は、多品種少量生産化や製品サイクルの短期間化が進んでおり、これら電機製品や電子製品等を生産する生産ラインも、生産対象となる製品にあわせて、ライン構成の組み替えが頻繁に行われる傾向にある。こうした生産ラインは、他の製品の生産に移行する際のライン変更に時間やコストがかかることから、人手によるセル生産で対応している場合も多いものの、このような場合にあっても製品の品質や生産安定性の面からは生産ラインを自動化することが望まれている。

そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、被加工物（ワーク）をその保持媒体であるパレットに載置した状態でこれを搬送するコンベアと共々、生産システムを複数の組立セルとしてセル化することによって、ライン構成にかかるこうした時間的な、そしてコスト的なロスの削減を狙ったシステムなども提案されている。すなわちこのシステムでは、それら分割した各セルに対し、別途に設けられた複数の部品供給装置からの選択的な部品の供給を可能とし、またそれらセル自体に多品種にわたる被加工物に対応してこれを加工する機能を持たせることによって、上記時間的、並びにコスト的なロスの削減を図るとともに、自動化の促進を図るようにしている。

また従来は、例えば特許文献２に記載のシステムのように、作業台を介して隣接されるセル（ロボット部）の基台上に設置されたロボットを備え、このロボットの組立ツールと被加工物の部品とを共に該当するセルに搬送して、ロボット自身にその組立ツールの着脱及び被加工物の加工を行わせるようにしたシステムも提案されている。このように各セルのロボットに必要とされる組立ツールを被加工物の部品と併せて搬入し、また、使用後の組立ツールについては、当該ロボットによって加工された被加工物と併せて搬出する搬送手段を備えることで、上記自動化のさらなる促進が図られるようになる。

また一方、これも従来の例えば特許文献３に記載のシステムのように、上記ロボットが基台上に設置されることの不都合に鑑み、組立作業台とは別途の支持部材を通じてロボットを天吊り状に支持するとともに、それらロボットの可動範囲内に対して部品供給を行う部品供給ユニットをそれらロボットに対向して配置するようにしたものもある。ロボットをこうして天吊り状に支持することで、組立作業台（基台）上のスペースを広く確保することができ、ひいては組立作業台上での組立動作にかかる自由度もより高く維持することができるようになる。
特許第３３３６０６８号公報 特許第３６７３１１７号公報 特開２００６−４３８４４号公報

このように、生産システムとしてのライン構成の変更にかかる時間的、並びにコスト的なロスの削減、さらには自動化の促進を図るべく、従来より種々のシステムが提案されてはいるものの、上記セルとしての汎用性はもとより、ラインレイアウトにかかる自由度や容易さといった観点からすると、いまだ改良の余地を残すものとなっている。

例えば、上記特許文献１に記載のセルあるいはシステムの場合、まずは生産対象となる複数種の被加工物（製品）の別に上記被加工物を保持するためのパレットを用意する必要があることから、同システムの実用に際しては多量のパレットが必要となり、その設計や製作にかかる時間、並びにコストが無視できない。しかも、それらパレットがコンベアによって搬送されるシステムであることから、該コンベア自体の搬送能力によってラインとしての生産量、生産能力が制限されてしまうとともに、たとえ複数の組立セルとしてセル化されているとはいえ、その組み替え等に要する時間もやはり無視できない。

また、特許文献２に記載のシステムにあっては、上記コンベア等は不要であるものの、生産システムとしてのラインレイアウトに際しては、それぞれ作業台を介して複数のセルが隣接される構造になるとともに、セルを構成する基台上に機能の異なるロボットが設置されるなど、セル自体の汎用性に課題を残すものとなっている。このため、ライン構成の変更等に際してのそれらセルの組み替えも難しい。

そして、上記特許文献３に記載のシステムにしろ、組立作業台上のスペースを広く確保することができるとはいえ、部品供給ユニットがそれら組立作業台に対向配置される構造であることから、ラインレイアウト上の自由度も自ずと制限されることとなり、結局は、ライン構成の変更にかかる時間的、並びにコスト的なロスの削減も難しい。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルによるラインレイアウトの自由度を高く維持しつつ、ライン構成の変更等に際しても容易、且つ高能率に対応することのできる生産システム、及び該生産システムに用いられる生産システム用汎用セルを提供することにある。

本発明の生産システムでは、被加工物の加工、搬送に汎用的に利用可能な複数のセルをその都度の生産計画に応じて再配列して生産ラインを構成する生産システムとして、前記セルには、当該セルの外側まで動作領域を有するロボットを備えるとともに、同セル底面には、制御装置を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車を設け、通信装置によるそれら各セルの走行台車に対する各別の配送指令の送信を通じて前記生産計画に応じた生産ラインを自動構成するようする。

生産システムとしてのこのような構成によれば、その都度の生産計画に応じた生産ラインを構成する上で各セルが採るべき配置情報を例えば外部のコンピュータ等を通じて予めプログラム登録しておき、この登録したプログラムの実行に基づき出力される配置情報をそれら各セルの走行台車に対する配送指令として上記通信装置を介して送信することで、それら走行台車の自律走行により上記各セル自らがそれぞれ採るべき位置に移動し、所望とされる生産ラインが自動構成されるようになる。このため、生産システムとしてのライン構成の変更等に際しても容易、且つ高能率に対応することができるようになる。なお、各セルの移動に際し、それらセル同士の衝突や障害物等を避けるためには、
（イ）各セルにカメラを搭載し、その撮像情報に基づき各セル自らが衝突や障害物等を避けるべく操舵制御される構成とする。
（ロ）上記配送指令として、セル別のルート情報を併せて送信する。
等々の併用も有効である。また、上記通信装置の構成は、有線式であれ、あるいは無線式であれ任意であるが、上記走行台車による自律走行に鑑みれば、実用上は無線式がより望ましい。

またこの生産システムでは、前記セルの各々には当該生産システム内でユニークな識別子が付されるものとし、通信装置による前記各セルの走行台車に対する各別の配送指令が、この識別子で区別されて送信されるものとする。

このような通信方式を採用することで、各セルに対する上記配送指令の送信が容易になるとともに、システム全体としての通信機能も適正に維持されるようになる。
そして同生産システムでは、前記各セルの互いに隣接する位置に配送されるセル同士で前記ロボットの動作領域の一部が共有される態様にて前記生産計画に応じた生産ラインが自動構成されるものとする。

生産ラインを自動構成する上で、このように各セルの互いに隣接する位置に配送されるセル同士でロボットの動作領域の一部が共有されるようにすることにより、少なくとも被加工物の搬送等に関しては、即座に生産ラインとして機能させることが可能となる。

一方この生産システムでは、前記各セルが、平面形状四角形以上の多角形からなって、少なくとも前記被加工物の搬送に用いられるロボットがこの多角形からなる平面領域上を移動可能に支持されてなるベースユニットと、該ベースユニットの内側に設けられた加工エリアとを備え、同ベースユニットに支持されたロボットの動作範囲を、この加工エリアを含めて、当該ベースユニットの内側から外側に至る範囲に設定することとする。

当該生産システムを構成する各セルが、このようにベースユニット、及び加工エリアといった、いわば生産システム用のセルとして被加工物の搬送や加工に最低限必要とされる各要素のセットとして構成されることで、当該セルに対する作業割当の自由度、すなわち汎用性が自ずと高められることとなり、同セルの羅列のみで生産システムに求められる各種生産機能の実現が可能となる。すなわち、生産システムを構成する際のラインレイアウトの自由度が高く維持されるようになる。なお、こうしたセルには被加工物の部品供給に用いられる部品供給ユニット等もセットとして組み込まれることで、セルを単位とした全機能が完結されることとなるが、このような生産ラインにあっては通常、その都度の生産計画に応じて被加工物が変更され、ひいては必要とされる部品もその都度変更されることが普通であるため、こうした部品供給ユニット等をセットとして組み込むことは、ラインレイアウトの自由度を逆に損ねかねない。しかも、このように自動構成される生産ラインにあってはなおさらである。この点、上記セル構造によれば、こうした部品供給ユニット等についてはこれをあえて組み込まないようにしたことで、自動構成される生産ラインとしてのラインレイアウトの自由度も自ずと高く維持される。

また、この生産システムでは、前記各セルにおいて、前記ベースユニットの上方には支柱を介して支持された天井部が設けられ、前記ロボットはこの天井部から吊り下げられる態様にて前記ベースユニットに支持されるようにしている。

このように、ベースユニット内で、ロボットがこうして天上部から吊り下げられる態様にて支持されるようにすることで、同ロボットの動作範囲も、その下方の全領域を含む広い範囲をカバーすることが可能となり、上記加工エリアも含めて、特にベースユニットを構成する領域のさらなる有効利用が図られるようになる。

そしてこの場合、前記ロボットについてはこれを、互いに円形もしくは円弧状の動作領域をもつ第１及び第２のアームを有するとともに、前記第２のアームは、前記第１のアームと重なる位置を通過することが可能なスカラ型ロボットとすることが特に有効である。

当該生産システムとしてのこのようなセルによれば、ロボットは、それぞれ動作範囲が円形もしくは円弧状を基本として、相互に重なり合う位置を通過できる第１及び第２のアームを備える。このことから、同ロボット全体としての動作範囲も、それら第１及び第２のアームの協働により、円形もしくは円弧状を基本として、それら円もしくは円弧状の内部、すなわちベースユニットの内側から外側に至るように設定されているロボットの動作
範囲において、その必要領域を効率よくカバーすることができるようになる。

また、この生産システムにおいては、前記各セルを、前記ベースユニットを含めてその平面形状が四角形以上の多角形からなるものとして構成することも有効である。
このような構成によれば、セル自体の平面形状がベースユニットと同様の多角形をなすことで、生産システムとしてのラインレイアウト設計もより容易となる。そしてこの場合には、「ベースユニットの平面形状＝セル自体の平面形状」といった関係が成立するようになることから、同セル自体の平面的な体格の小型化が促進されることともなり、生産ラインを組む上でのラインレイアウトの自由度のさらなる向上が図られるようになる。

そしてこの生産システムにおいては、各セルの、前記四角形以上の多角形からなる平面形状を正六角形とすることが、ラインレイアウト上、特に有効である。
この生産システムによるように、各セルのベースユニット、あるいはセル自体の平面形状を正六角形とすることで、より自由度が高く、しかもより高密度のセル配列が可能となる。そして特に、セル自体の平面形状が正六角形とされる場合には、いわゆる「ハニカム構造」に見られるような最も効率がよく、しかも最も自由度の高いラインレイアウトが可能ともなる。

また一方、本発明の生産システム用汎用セルでは、上記生産システムに用いられる汎用セルとして、当該セルの外側まで動作領域を有するロボットを備えるとともに、セル底面には、制御装置を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車が設けられてなり、通信装置による前記走行台車に対する配送指令に基づき指令された配送位置まで自律走行する構成とする。

生産システム用汎用セルとしてのこのような構成によれば、その都度の生産計画に応じた生産ラインを構成する上でセル自身が採るべき配置情報を例えば外部のコンピュータ等を通じて予めプログラム登録しておき、この登録したプログラムの実行に基づき出力される配置情報を上記走行台車に対する配送指令として上記通信装置を介して送信することで、同走行台車の自律走行によりセル自らが採るべき位置への移動が可能となる。このため、生産システムとしてのライン構成の変更等に際しても容易、且つ高能率に対応することができるようになる。なお、こうしたセルの移動に際し、セル同士の衝突や障害物等を避けるためには、セル自身にカメラを搭載し、その撮像情報に基づきセル自らが衝突や障害物等を避けるべく操舵制御される構成としてもよい。

そして、この生産システム用汎用セルでは、前記ロボットが、平面形状が四角形以上の多角形からなるベースユニットに対し、この多角形からなる平面領域上を移動可能に支持される構造とするとともに、このベースユニットの内側には加工エリアを設け、該ベースユニットに支持されたロボットの動作範囲が、この加工エリアを含めて、ベースユニットの内側から外側に至る範囲に設定されることとしている。

上記生産システムに用いられる汎用セルが、このようにベースユニット及び加工エリアといった、いわば生産システム用のセルとして被加工物の搬送や加工に最低限必要とされる各要素のセットとして構成されることで、当該セルに対する作業割当の自由度、すなわち汎用性が自ずと高められることとなり、同セルの羅列のみで生産システムに求められる各種生産機能の実現が可能となる。すなわち、生産システムを構成する際のラインレイアウトの自由度が高く維持されるようになる。

また、この生産システム用汎用セルでは、前記ベースユニットの上方には支柱を介して支持された天井部が設けられ、前記ロボットは、この天井部から吊り下げられる態様にて前記ベースユニットに支持されるようにしている。

このように、ベースユニット内で、ロボットがこうして天上部から吊り下げられる態様にて支持されるようにすることで、同ロボットの動作範囲も、その下方の全領域を含む広い範囲をカバーすることが可能となり、上記加工エリアも含めて、特にベースユニットを構成する領域のさらなる有効利用が図られるようになる。

そしてこの場合、前記ロボットについてはこれを、互いに円形もしくは円弧状の動作領域をもつ第１及び第２のアームを有するとともに、前記第２のアームは、前記第１のアームと重なる位置を通過することが可能なスカラ型ロボットとすることが特に有効である。

当該生産システム用汎用セルによれば、ロボットは、それぞれ動作範囲が円形もしくは円弧状を基本として、相互に重なり合う位置を通過できる第１及び第２のアームを備える。このことから、同ロボット全体としての動作範囲も、それら第１及び第２のアームの協働により、円形もしくは円弧状を基本として、それら円もしくは円弧状の内部、すなわちベースユニットの内側から外側に至るように設定されているロボットの動作範囲において、その必要領域を効率よくカバーすることができるようになる。

また、この生産システム用汎用セルにおいては、前記ベースユニットを含めてその平面形状が四角形以上の多角形からなるものとして構成することが有効である。
このような構成によれば、セル自体の平面形状がベースユニットと同様の多角形をなすことで、生産システムとしてのラインレイアウト設計もより容易となる。そしてこの場合には、「ベースユニットの平面形状＝セル自体の平面形状」といった関係が成立するようになることから、同セル自体の平面的な体格の小型化が促進されることともなり、生産ラインを組む上でのラインレイアウトの自由度のさらなる向上が図られるようになる。

そしてこの生産システム用汎用セルにおいては、前記四角形以上の多角形からなる平面形状を正六角形とすることが、ラインレイアウト上、特に有効である。
この生産システム用汎用セルによるように、ベースユニット、あるいはセル自体の平面形状を正六角形とすることで、より自由度が高く、しかもより高密度のセル配列が可能となる。そして特に、セル自体の平面形状が正六角形とされる場合には、いわゆる「ハニカム構造」に見られるような最も効率がよく、しかも最も自由度の高いラインレイアウトが可能ともなる。

以下、本発明にかかる生産システム及び生産システム用汎用セルを具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、この実施形態にかかる生産システムとそれに用いる生産システム用汎用セルについてその全体の斜視構造を示したものである。

図１に示されるように、この生産システムでは、生産ラインの構築のために用意された床面ＦＬには、生産ラインを構成する複数の汎用セルＳが各別の配送指令のもとにその都度の生産計画に応じた生産ラインを構成すべく各々隣接して自動配置される。また、待機スペースＷＳには、当該生産計画では生産ラインの構築に用いられない予備の汎用セルＳが待機するかたちとなる。そして、上記構成された生産ラインは、上記各汎用セルＳのうち、例えばその最も左の汎用セルに被加工物であるワークを供給することによって、その供給されたワークが最も右の汎用セルから完成品もしくは半完成品として順次排出されるようになっている。つまり、ワークを受け取った汎用セルＳは、ワークに対してそれぞれ所定の加工を施してから、同ワークを次の汎用セルＳに受け渡すようにして、供給されたワークを完成品もしくは半完成品として順次組立・加工するようになっている。

ここで、まずは上記汎用セルＳについてその具体的な構成を説明する。
図２に、上記汎用セルＳの斜視構造を示し、図３（ａ）〜（ｄ）には、同汎用セルＳのそれぞれ上面、前面、左側面、後面構造を示す。

まずは図２に示すように、この汎用セルＳは、ロボット６０を支持するベースユニット１０に対して、ベースユニット１０の上面に加工エリア３０を備え、ベースユニット１０下部に走行台車４０を備える構成となっている。

そして図３に示すように、上記走行台車４０の下部であって、左側面前部には左駆動輪４１ａ、右側面前部には右駆動輪４１ｂ、及び後面中央部には従属輪４２が設けられている。すなわちこの汎用セルＳは、走行台車４０の各輪４１ａ，４１ｂ，４２によってその重量が支えられるとともに、これら各輪４１ａ，４１ｂ，４２を通じて床面ＦＬ上での任意の方向への移動、及び任意の位置での停止が可能となっている。具体的には、左駆動輪４１ａは、汎用セルＳを支えるとともに走行台車４０に対して独立して回転するようになっており、左車輪モータＭ５を通じて正転逆転して走行台車４０、つまり汎用セルＳを移動並びに操舵可能とする。そして上記左車輪モータＭ５の回転量すなわち左駆動輪４１ａの回動量は、同じく走行台車４０内に設けられている左車輪エンコーダＥｍ５を通じてモニタされる。また、右駆動輪４１ｂも、汎用セルＳを支えるとともに走行台車４０に対して独立して回転するようになっており、右車輪モータＭ６を通じて正転逆転して走行台車４０、つまり汎用セルＳを移動並びに操舵可能とする。上記右車輪モータＭ６の回転量すなわち右駆動輪４１ｂの回動量は、同じく走行台車４０内に設けられている右車輪エンコーダＥｍ６を通じてモニタされる。そして、従属輪４２も、汎用セルＳを支えるとともに走行台車４０に対して独立して回転するようになっていて、さらに、走行台車４０底面との取り付け部が全方向に自在に回動可能になっており、各駆動輪４１ａ，４１ｂによって操舵される汎用セルＳの移動に従動するようになっている。このように構成される走行台車４０にあっては、左駆動輪４１ａと右駆動輪４１ｂが共に正転方向に同速で回転すれば前進し、左駆動輪４１ａより右駆動輪４１ｂが早く回転すれば左へ曲がり、右駆動輪４１ｂより左駆動輪４１ａが早く回転すれば右へ曲がり、さらに、左駆動輪４１ａと右駆動輪４１ｂが相互に逆方向に回転すれば回転する。このように、走行台車４０、つまり汎用セルＳは、各駆動輪４１ａ，４１ｂの操舵制御によって任意の方向に容易に移動することができるようになっている。またこのとき、汎用セルＳは、左及び右車輪エンコーダＥｍ５，Ｅｍ６によってモニタされた各駆動輪４１ａ，４１ｂの回転量によって、自らの現在の位置を把握することができるようになっている。なお、本実施形態においては、ベースユニット１０の平面形状が正六角形をなしており、こうした汎用セルＳを複数用いて生産システムを構成する際のラインレイアウト設計を容易としている。またこの汎用セルＳにおいて、ベースユニット１０の下方となる部分にはキャビネット１３が設けられており、このキャビネット１３の中に、当該汎用セルＳの上記ロボット６０をはじめとする各部を統括制御する制御装置などが収容されている。

次に上記ベースユニット１０についてその具体的な構成を説明する。
同図３に示されるように、このベースユニット１０には、ベースユニット１０上の一側辺から上方に延出された側壁１１によって支持された天井部１１ｒが設けられており、上記ロボット（ここでの例ではスカラ型ロボット）６０は、この天井部１１ｒから吊り下げられる態様にて当該ベースユニット１０に支持されている。すなわちこのロボット６０は、ベースユニット１０の上面にあたる平面形状正六角形からなる領域１２（加工エリア３０）上を水平及び垂直方向に移動可能に同ベースユニット１０、正確には天井部１１ｒによって支持されている。

図４（ａ）及び（ｃ）は、こうしたロボット６０の底面構造を、図４（ｂ）及び（ｄ）はこうしたロボット６０の側面構造を、また図５は、同ロボット６０を上方から見た動作
範囲をそれぞれ示したものである。以下、これら図４（ａ）〜（ｄ）及び図５を併せ参照して、ロボット６０の構成、並びに機能についてさらに詳述する。

図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、このロボット６０は、上記天井部１１ｒに貫通して設けられて、同天井部１１ｒから垂直方向に延出された第１の軸６１によって支持されるとともに、該第１の軸６１及び第２の軸６３を介してそれぞれ水平方向に各別に回動可能な第１及び第２のアーム６２，６４を有して構成されている。このうち、第２のアーム６４の先端部には、上記第１及び第２の軸６１，６３と同一方向（垂直方向）に延びる第３の軸６５がさらに設けられており、この第３の軸６５中、上記第２のアーム６４の下方に位置する部分には、これも水平方向において第２のアーム６４の回動とは独立して回転可能なヘッドユニット６６が設けられている。このヘッドユニット６６は、その先端にツール取付具６７を有しており、該ツール取付具６７に任意のツールが取り付けられた状態で、上記第３の軸６５内に収納された位置（最短位置）から図４（ｂ）及び（ｄ）中に破線にて示す距離Ｌ１だけ伸長した位置（最長位置）の間で自在に伸縮可能となっている。なお、上記第１の軸６１は、その内部に設けられた第１モータＭ１を通じてその中心線Ｃ１を中心に左右に回転することにより、同軸６１に先端が連結されている上記第１のアーム６２を回動せしめる軸であり、その回転角度すなわち第１のアーム６２の回動角度が同じく第１の軸６１内に設けられている第１エンコーダＥｍ１を通じてモニタされる。また、上記第２の軸６３は、その内部に設けられた第２モータＭ２を通じてその中心線Ｃ２を中心に左右に回転することにより、同軸６３に先端が連結されている上記第２のアーム６４を回動せしめる軸であり、その回転角度すなわち第２のアーム６４の回動角度が同じく第２の軸６３内に設けられている第２エンコーダＥｍ２を通じてモニタされる。また、上記第３の軸６５内で回転、伸縮する上記ヘッドユニット６６は、第２のアーム６４内に設けられた第３モータＭ３を通じてその中心線Ｃ３を中心に左右に回転し、その回転角度が同じく第２のアーム６４内に設けられている第３エンコーダＥｍ３を通じてモニタされる。他方、同ヘッドユニット６６の伸縮は、これも第２のアーム６４内に設けられた昇降モータＭ４を通じてその伸縮度合いが制御され、その制御された伸縮度合いが同じく第２のアーム６４内に設けられている昇降エンコーダＥｍ４を通じてモニタされる。なお、これらモータやエンコーダの制御信号あるいはモニタ信号の各信号線は上記キャビネット１３に収容されている制御装置の各対応する端子に接続されている。

そして、同ロボット６０において、上記第１及び第２のアーム６２，６４は、共にその動作領域が円形を基本とする同一長に設定されており、それら各アームの協働によって、図５に動作範囲Ｒａとして示す円形領域の全領域での動作がカバーされるようにしている。すなわち、図４（ａ）は、上記第１及び第２のアーム６２，６４が「コの字」状に重なり合ったいわゆる原点姿勢にあるロボット６０を下方から見た状態を示したものであり、本実施形態にあっては、この状態において、上記第２のアーム６４が中心線Ｃ２を中心に時計回り及び反時計回りにそれぞれ２２５°だけ回動可能となっている。また同様に、上記第１のアーム６２も、同図４（ａ）の中心線Ｃ１を中心に中心線Ｃ１を時計回り及び反時計回りにそれぞれ２２５°だけ振るかたちで独立に回動可能となっている。このため、結局は上述のように、それら第１及び第２のアーム６２，６４の協働によって、図５に動作範囲Ｒａとして示す円形領域の全領域での動作がカバーされるようになる。なお本実施形態にあっては、上記ヘッドユニット６６も、第２のアーム６４とは独立して、中心線Ｃ３を中心に時計回り及び反時計回りにそれぞれ２２５°だけ回動可能となっている。

ロボット６０としてのこうした動作により、少なくとも上記ベースユニット１０内での死角は全て解消されるようになる。このため、図２にその斜視構造を示した汎用セルＳとしても、ワークの搬送や、図示しない部品供給ユニットを通じて供給される部品のピックアップ等が円滑に実行されるようになる。

また、天井部１１ｒの下部であって汎用セルＳの前面に対応する部分には、図２及び図３に併せて示すように、カメラ１５が設けられている。カメラ１５は、汎用セルＳの周囲の光景を画像として撮像するものであって、そのレンズ部分は汎用セルＳ周囲を広く撮像できるように水平方向に回転可能であるとともに、近傍から遠方までを撮像できるように水平面に対しての傾斜角度も変更可能になっている。そして汎用セルＳは、このカメラ１５を通じて撮像された情報に基づいて、各セルＳ自らが衝突や障害物等を避けるべく操舵制御されるようになっている。なお、本実施形態では、カメラ１５を天井部１１ｒの下部に設けたが、汎用セルＳにとって必要とされる画像情報さえ取得できる位置であれば、汎用セルＳに対するこのカメラ１５の取り付け位置は任意である。

なお、先の図２や図３に示した汎用セルＳにおいて、ベースユニット１０の天井部１１ｒには、その上部に、当該汎用セルＳのその都度の稼働状況等をそれぞれ異なる色の発光器を通じて作業員等に知らしめる装置である状態表示器ＰＬが設けられている。

一方、上記加工エリア３０は、これも先の図２及び図３に示されるように、上記ベースユニット１０、正確にはベースユニット１０の上面にあたる平面形状正六角形からなる領域１２に水平に設けられている。ちなみにこの加工エリア３０は、被加工物（ワーク）などを載置するステージ３１と共にワーク保持エリア３２を備える構造となっている。そして、図５にその平面構造を示すように、このワーク保持エリア３２には、ワークを保持するためのチャック（図示略）が設けられており、このチャックがワーク保持エリア３２内に設けられている切換バルブＢＬ１の駆動を通じて開閉される。また、このチャックを通じてワークが保持されているか否かが、同ワーク保持エリア３２内に設けられているセンサーＵ１を通じてモニタされる。なお、これらバルブやセンサーの信号線も、上記ロボット６０の各モータや各エンコーダの信号線と同様、上記キャビネット１３に収容されている制御装置の各対応する端子に接続されている。

また、同図５に併せて図示しているように、加工エリア３０のステージ３１上の任意の一部分は、給材、除材エリア５０として利用される。この給材、除材エリア５０は、汎用セルＳ間でワークを授受するためのエリアであり、隣接配置された汎用セルのロボット６０の動作範囲と自らのロボット６０の動作範囲とが重なる位置に設定されている。そして、各セル間においては、隣接するセルＳのいずれか一方に設けられた給材、除材エリア５０を用いてワークを授受するようになっている。

ここで、図６を参照して、上記制御装置を中心とする当該汎用セルＳの電気的な構成について説明する。
同図６に示されるように、上記キャビネット１３に収容されている制御装置は基本的に、コンピュータからなって上記各部を統括制御する制御部１１０、並びに該制御部１１０に対してバス接続された各種ドライバ回路やインターフェース回路を含む装置として構成されている。

このうち、制御部１１０は、上述した各種モニタ信号を取り込みつつ、ＣＰＵ１１１を通じてＲＯＭ１１２に格納されているプログラムを実行することによって、各々該当するアクチュエータに対する制御信号を生成出力する部分である。なお、データメモリであるＲＡＭ１１３には、上記取り込まれたモニタ信号や上記制御信号を生成する際の演算結果等が一時的に記憶される。また、通信装置を構成する通信ＩＦ（インターフェース）１１４は、生産システムとして当該汎用セルＳを複数配列して所望とされるラインレイアウトを組む際に、主制御装置となる中央制御部や他の汎用セルとの間でアンテナ１１５を介して無線通信を行う部分である。このような通信ＩＦ１１４を通じて授受される情報に基づき、ライン構成時には、中央制御部から走行台車４０に対して発せられる配送位置や移動経路等の指示を得るとともに、生産ラインとしての稼働中も含めて、他の各汎用セルとの
間でのタイミング的な調整等が図られるようになる。そして、このような通信に際しての便宜を図るため、各汎用セルには、それらセル毎に、その制御部１１０に対して、当該生産システム内でユニークな識別子（ＩＤ）が付与されている。

一方、こうした制御部１１０に対してバス接続されている各種ドライバ回路やインターフェース回路は、それぞれ次のような回路である。
まず、第１モータドライバ１０１は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ１に基づいて生成される駆動信号ＤＭ１によって上記ロボット６０の第１の軸６１内に設けられている第１モータＭ１を駆動する回路である。また、この第１モータドライバ１０１では、同じく第１の軸６１内に設けられている第１エンコーダＥｍ１を通じてモニタされる信号、すなわち第１モータＭ１の駆動量に対応した第１のアーム６２の回転角度を示す信号Ｓ１を取り込み、この取り込んだモニタ信号Ｓ１を上記制御部１１０に対して返信する動作を併せて実行する。

また、第２モータドライバ１０２は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ２に基づいて生成される駆動信号ＤＭ２によって上記ロボット６０の第２の軸６３内に設けられている第２モータＭ２を駆動する回路である。また、この第２モータドライバ１０２では、同じく第２の軸６３内に設けられている第２エンコーダＥｍ２を通じてモニタされる信号、すなわち第２モータＭ２の駆動量に対応した第２のアーム６４の回転角度を示す信号Ｓ２を取り込み、この取り込んだモニタ信号Ｓ２を上記制御部１１０に対して返信する動作を併せて実行する。

また、第３モータドライバ１０３は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ３に基づいて生成される駆動信号ＤＭ３によって上記ロボット６０の同じく第２のアーム６４内に設けられている第３モータＭ３を駆動する回路である。また、この第３モータドライバ１０３では、同第２のアーム６４内に設けられている第３エンコーダＥｍ３を通じてモニタされる信号、すなわち第３モータＭ３の駆動量に対応したヘッドユニット６６の回転角度を示す信号Ｓ３を取り込み、この取り込んだモニタ信号Ｓ３を上記制御部１１０に対して返信する動作を併せて実行する。

また、昇降モータドライバ１０４は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ４に基づいて生成される駆動信号ＤＭ４によって上記ロボット６０の同じく第２のアーム６４内に設けられている昇降モータＭ４を駆動する回路である。また、この昇降モータドライバ１０４では、同第２のアーム６４内に設けられている昇降エンコーダＥｍ４を通じてモニタされる信号、すなわち昇降モータＭ４の駆動量に対応したヘッドユニット６６の伸縮度合いを示す信号Ｓ４を取り込み、この取り込んだモニタ信号Ｓ４を上記制御部１１０に対して返信する動作を併せて実行する。

また、左車輪モータドライバ１０５は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ５に基づいて生成される駆動信号ＤＭ５によって走行台車４０に設けられている左車輪モータＭ５を駆動する回路である。また、この左車輪モータドライバ１０５では、同じく走行台車４０に設けられている左車輪エンコーダＥｍ５を通じてモニタされる信号、すなわち左車輪モータＭ５の駆動量に対応した左駆動輪４１ａの回転量を示す信号Ｓ５を取り込み、この取り込んだモニタ信号Ｓ５を制御部１１０に返信する動作を併せて実行する。

また、右車輪モータドライバ１０６は、制御部１１０からの制御指令ＣＭ６に基づいて生成される駆動信号ＤＭ６によって走行台車４０に設けられている右車輪モータＭ６を駆動する回路である。また、この右車輪モータドライバ１０６では、同じく走行台車４０に設けられている右車輪エンコーダＥｍ６を通じてモニタされる信号、すなわち右車輪モータＭ６の駆動量に対応した右駆動輪４１ｂの回転量を示す信号Ｓ６を取り込み、この取り
込んだモニタ信号Ｓ６を制御部１１０に返信する動作を併せて実行する。

また、バルブドライバ１０７は、制御部１１０からの制御指令ＣＭＢｃに基づいて上記ワーク保持エリア３２内に設けられている切換バルブＢＬ１を駆動する回路である。なお本実施形態において、上記ワーク保持エリア３２においてワークを保持するチャックとしては、圧縮空気の供給の有無に基づいて開閉するタイプのチャックを想定しており、上記切換バルブＢＬ１は、その駆動に基づいてこうした圧縮空気の供給の有無を切換制御するバルブとして構成されている。

また、外部入出力ＩＦ（インターフェース）１０８は、基本的にはティーチングペンダントやパーソナルコンピュータ等の周辺装置と接続されて、それら周辺装置と上記制御部１１０との間で授受される各種情報の仲介を行う回路である。ただし、本実施形態では、上記ワーク保持エリア３２内に設けられているセンサーＵ１を通じてモニタされる情報、すなわち上記チャックを通じてワークが保持されているか否かを示す情報ＳＢｃを取り込み、この取り込んだモニタ情報ＳＢｃを制御部１１０に対して出力する動作も、この外部入出力ＩＦ１０８を通じて行われる。

また、画像処理装置１０９は、その内部に図示しない画像処理プロセッサ、データ記憶装置、及びカメラの撮像方向を選択制御する駆動回路等を備えている。この画像処理装置１０９は、制御部１１０からの制御指令ＣＩＰに基づいて天井部１１ｒの下部に取り付けられたカメラ１５のレンズ部を指示された方向及び角度に向けてから、当該方向角度の撮像を行う。そして、画像処理装置１０９は、この撮像により得られた画像データＳＩＭをデータ記憶装置に格納するとともに、該画像データＳＩＭを画像処理プロセッサによって画像処理する。この画像処理プロセッサは、画像データＳＩＭを処理して該画像データＳＩＭから所望の情報を検出するものであり、本実施形態では、汎用セルＳが移動する際に障害となる他のセルや障害物等の有無を判定するとともに、それら他のセルや障害物等までの距離やその大きさ等も判定するものとする。そして、画像処理装置１０９は、画像処理プロセッサによるそれらの判定結果と、画像データＳＩＭを撮像した方向及び角度の情報とを進路情報ＳＩＰとして上記制御部１１０に対して返信する動作を併せて実行する。

図７は、このように構成された汎用セルＳのセル単体としての動作例を示したものであり、次に、この図７を併せ参照して、当該汎用セルＳを通じて実行される動作の一例について説明する。図７には、汎用セルＳ０１〜Ｓ０３が連続して配置されているが、ここでは汎用セルＳ０２を用いてセル単体としての説明を行なう。

本実施形態では上述のように、加工エリア３０のステージ３１上にワーク保持エリア３２を設けている。そして、当該汎用セルＳ０２としては基本的に、ワークの搬送やその部品のピックアップ、さらには上記ワーク保持エリア３２に設置したワークに対する加工等を上記ロボット６０を通じて行なうものとする。なお、このような汎用セルＳとしての以下の動作は、全て制御装置による上述した制御との協働のもとに実行されることとなる。

すなわちいま、図７（ａ）に示されるように、汎用セルＳ０２のロボット６０の動作範囲に含まれる隣接する汎用セルＳ０１の給材、除材エリア５０に被加工物であるワークＷが載置されたとする。すると、汎用セルＳ０２では、上記ロボット６０を汎用セルＳ０１の給材、除材エリア５０に移動させ、同ロボット６０に取り付けられているワーク搬送用の適宜のツールを通じてこの供給されたワークＷを把持する。

こうしてロボット６０によりワークＷを把持した汎用セルＳ０２は次に、同ワークＷを把持した状態でこれを加工エリア３０内に搬送し、図７（ｂ）に示す態様にてこの搬送したワークＷを上記ワーク保持エリア３２にセットする。

ワークＷをこうしてワーク保持エリア３２にセットすると、当該汎用セルＳ０２の上記制御部１１０からの指示により、以降は上記ロボット６０による加工動作として設定されているプログラムに基づく部品（図示略）の組み込み等をはじめとする専用の加工が行われる。

その後、ロボット６０による加工が終了した旨を判断した汎用セルＳ０２は、ワークＷの保持（セット）を解除するとともに、ワーク保持エリア３２にある加工済みのワークＷを同ロボット６０により再び把持してこれを図７（ｃ）に示す態様にて給材、除材エリア５０に搬送することにより一連の動作を終了する。

このように、汎用セルＳを複数用いて構成される生産システムは、その互いに隣接するセル同士で上記ロボット６０の動作範囲の一部を共有する態様にて配列されている。そして、それら互いに隣接するセル同士でロボット６０の動作範囲を共有する部分として上記給材、除材エリア５０となる部分のいずれか一方が用いられる。具体的には、例えば汎用セルＳ０１と汎用セルＳ０２との間では、汎用セルＳ０１に設けられた給材、除材エリア５０が、セルＳ０１にとっては除材エリアとして用いられ、同時にセルＳ０２にとっては給材エリアとして用いられる。

また図８は、こうして汎用セルＳを複数用いて生産システム（生産ライン）を構成する場合の電気的な構成を模式的に示したものである。この図８に示されるように、実際には図７において図示を割愛している中央制御部１２０との通信を通じて、それら複数の汎用セルＳ（Ｓ０１〜Ｓｎ（ｎ：自然数））間での動作タイミング等の同期が図られるようになる。

ちなみに、この図８に示す中央制御部１２０において、ホストコンピュータ１２１は、当該生産システム全体を統括制御する部分であり、また、データベース１２２は、例えば各種生産対象別の生産管理情報や生産ラインの変更時等に必要とされる各汎用セルＳの制御データや制御プログラム等が格納されている部分である。また、入出力装置１２３は、主にキーボードや表示装置、印字装置等からなる部分であり、これらキーボードや表示装置、印字装置を通じて上記ホストコンピュータ１２１に対する制御情報の入力やシステム全体の稼働状況の表示、印字等が行われる。そして、通信装置を構成する通信ＩＦ（インターフェース）１２４は、同中央制御部１２０と上記各汎用セルＳとの間での通信に際してその仲介を行う部分であり、アンテナ１２５を介した無線通信により先の図６に示した各汎用セルＳの制御部１１０との間での通信を実行する。

つまり、先の図１や図７に例示した生産システムでは、電気的にはこのような態様で通信可能に接続されることで、上記中央制御部１２０による統括制御のもと、各ロボット６０間の干渉を避けつつ、具体的には、以下のような態様でワークに対する加工や搬送が行われるようになる。ここでは、説明の都合上、図７における汎用セルＳ０１が生産ラインの先頭に位置しており、これに隣接するように汎用セルＳ０２が設けられ、以降、順に汎用セルＳｎ（図示略）までが隣接配置されていて、この汎用セルＳｎが当該生産ラインの最後のセルになるとする。

すなわちいま、先頭の汎用セルＳ０１のロボット６０（図示略）の動作範囲内に対してワークＷの搬入が開始されたとすると、同汎用セルＳ０１では上述のように、ロボット６０によってこの搬入されたワークをステージ（加工ステージ）３１、正確にはその上に設置されたワーク保持エリア３２（図示略）に搬送する。そして、これも上述の態様にてワークＷに対する部品の組み込み、並びに加工が行われた後、この加工されたワークＷを給材、除材エリア５０（セルＳ０２にとっての給材エリア）に搬送する。なお、給材、除材
エリア５０へのワークの搬送を終えた汎用セルＳ０１のロボット６０の動作範囲内に対するワークＷの搬入、そして同汎用セルＳ０１によるこうしたワークＷの搬送、加工等にかかる処理は、所定数のワークＷの投入が終了するまで繰り返し実行される。

一方、こうして汎用セルＳ０２のロボット６０の動作範囲内にワークＷが搬入（供給）された汎用セルＳ０２では、これも上述のように、ロボット６０によってこの搬入されたワークＷをステージ３１に搬送し、部品の組み込みや加工を行った後、この加工したワークＷを給材、除材エリア５０（セルＳ０３にとっての給材エリア）に搬送する。そして、当該セルＳ０２によるこうした処理も、そのロボット６０の動作範囲内に対するワークＷの搬入が終了するまで繰り返し実行される。

以下、同様の処理が汎用セルＳ０３〜Ｓｎにおいても実行され、特に生産ラインの最後の汎用セルＳｎからその給材、除材エリア５０に対して搬出されたワークは完成品、もしくは半完成品として図示しないワーク搬出装置などによって取り出されて収容棚等へ順次収容されるようになる。

このように、本実施形態にかかる汎用セルＳを用いた生産システムにあっては、ワークを搬送するためのパレットやコンベア等が不要であることはもとより、互いに隣接するセル間に共通のエリアとして介在する給材、除材エリア５０の設定態様等に応じてラインレイアウトそのものの自由度が高く維持されるようになる。

図９〜図１１は、上述の汎用セルＳを用いたライン構成例を示したものであり、以下、この図９〜図１１を参照して、ライン構成の変更等を容易且つ高能率に行うことのできる当該生産システムによるラインレイアウトの構成方法について説明する。

図９は、工場などの床面ＦＬ上に汎用セルＳを配置する場合にその位置を特定するために必要とされる座標を、正六角形を組み合わせてできるハニカム構造のマス目として便宜的に示した床面マップである。なお、この床面マップも、上記データベース１２２に中央制御部１２０の入出力装置１２３等を通じて予め入力されて記憶されているとする。この床面マップ２００にあって、その座標は、汎用セルＳの平面形状正六角形に対応するように定められていて、横方向には「００」〜「２７」まで、縦方向には「Ａ」〜「Ｌ」までの番号が付与されており、それらの番号の組み合わせによって床面マップ２００中の一つのマス目が特定されるようになっている。つまり、汎用セルＳの配送位置や移動経路は、それらマス目の番号の組み合わせによって指示すればよいようになっている。そして、ホストコンピュータ１２１では、床面ＦＬに汎用セルＳを配列させて生産ラインを構成するための生産ラインマップを設定する際には、床面マップ２００をデータベース１２２から読み出すとともに、入出力装置１２３等から入力される汎用セルＳの配列と合成して、生産ラインマップを生成する。つまり、データベース１２２に記憶されている床面マップ２００の任意の位置にそれぞれ配置したい汎用セルＳを選択設定して、汎用セルＳによる生産ラインを構成するための生産ラインマップを生成する。このとき、各汎用セルＳに設定されている状態あるいは設定すべき動作なども各汎用セルＳの設定データとして、データベース１２２に予め記憶されている。そして、床面マップ２００に各汎用セルＳを配置してその都度の生産計画に応じた生産ラインマップを生成する際には、各汎用セルＳの設定データ、つまり特徴や機能を参照しながら、それら汎用セルＳの配置位置を設定することができるようになっている。また、必要に応じて、生産ラインに配置する各汎用セルＳに対し無線通信を通じてデータベース１２２に記憶された適切な制御データや制御プログラム等を再設定することもできる。なおその際、各汎用セルＳの設定データは、それぞれの汎用セルＳに対応させて管理しなければならないため、ここでは、各汎用セルＳを特定するため付与されている上述のユニークなＩＤを用いてその対応づけを図るようにしている。一方、床面ＦＬの左右両端には、上記床面マップ２００に対応してそれぞれワーク搬入
装置８１、及びワーク搬出装置８２が設けられている。すなわち、この床面ＦＬに配列される生産ラインは、被加工物（ワーク）をワーク搬入装置８１から生産ライン最初の汎用セルＳに供給するとともに、加工されたワークを生産ライン最後の汎用セルＳからワーク搬出装置８２に排出する構成となっている。

図１０及び図１１は、床面マップ２００に汎用セルＳ（Ｓ０１〜Ｓ２８）を配列させた例を示す。ここで図１０は、マップ中のＡ〜Ｄ行に相当する待機スペースＷＳに汎用セルＳを待機させている状態を示しており、この状態から、上述した生産システムにより生産システム用汎用セルを配列させて、図１１に示す、生産計画に応じた生産ラインを自動構成する。

すなわちこの例では、汎用セルＳ０１〜Ｓ２８はその初期状態として、図１０に示すような態様にて待機スペースＷＳに待機しているとする。このとき、データベース１２２から図１１に示すような生産ラインマップを取得した中央制御部１２０のホストコンピュータ１２１は、各汎用セルＳ０１〜Ｓ２８に対して各別に、配送位置の座標情報などからなる配送指令を生成する。そして、この生成した配送指令を、通信ＩＦ１２４からアンテナ１２５を介して、各対応する汎用セルＳ０１〜Ｓ２８に無線通信により送信する。なお、この送信する配送指令としては、各汎用セルＳ０１〜Ｓ２８の前述した各ＩＤ毎に区画されたシリアルデータ等からなるデータ構造を採用することができる。

こうして配送指令を受信した各汎用セルＳ０１〜Ｓ２８では、配送指令に先立って送信される識別子（ＩＤ）から自身のＩＤを検出すると、その該当する配送指令を取得して制御部１１０（図６）内のＲＡＭ１１３に記憶する。そして、同制御部１１０を通じて自身のＣＰＵ１１１にて走行台車４０による走行を制御する制御データや制御プログラム等に対して当該配送指令から取得される配送位置の座標等の各種パラメータを設定する。ちなみに図１１の例では、こうした配送位置の座標として、汎用セルＳ０１には座標「Ｄ００」、汎用セルＳ０２には座標「Ｄ０２」、汎用セルＳ０３には座標「Ｇ０１」が設定される。

すべての汎用セルＳ０１〜Ｓ２８に対して配送指令が伝えられると、ホストコンピュータ１２１はそれぞれの汎用セルＳ０１〜Ｓ２８に対して順次移動指令を与える。まず、ホストコンピュータ１２１から移動指令が与えられた汎用セルＳ０１は、配送指令によって設定された配送位置の座標「Ｄ００」に向かって移動を開始する。このとき、汎用セルＳ０１では、カメラ１５にて撮像される画像データＳＩＭを画像処理装置１０９で処理しつつ、その得られる進路情報ＳＩＰに基づいて進行方向の障害物等の有無を確認しながら走行することとなる。そしてこのとき、上記進路情報ＳＩＰによって障害物等が認識されると、左駆動輪４１ａ及び右駆動輪４１ｂの駆動量をそれぞれ変化させることにより操舵して自動的に該障害物を回避しながら、もしくは一時停止してから自らの配送位置まで走行台車４０を通じて自律走行する。そして、汎用セルＳ０１は、配送位置への所定の向きでの移動が終了したら、同配送位置に対する移動が完了したことを中央制御部１２０に無線通信を介して伝える。

つまり、図１１に示すように、汎用セルＳ０１は座標「Ｃ０１」から座標「Ｄ０１」に移動して、移動配置が完了したら中央制御部１２０に伝える。汎用セルＳ０１の移動が終了したら、中央制御部１２０は次の汎用セルＳ０２に移動指令を発する。すると、汎用セルＳ０２は座標「Ｃ０３」から座標「Ｄ０２」に移動して、同じく移動が完了したら中央制御部１２０に伝える。汎用セルＳ０２の移動が終了したら次に、中央制御部１２０は汎用セルＳ０３に移動指令を発する。そして汎用セルＳ０３は座標「Ｃ０５」から座標「Ｇ０１」に移動して、移動が完了したら中央制御部１２０に伝える。これ以降、中央制御部１２０は、順次生産ラインの形成に好適な順番に、例えば汎用セルＳ０４〜Ｓ０９，Ｓ１
４〜Ｓ１０，Ｓ１７〜Ｓ１９，Ｓ２３〜Ｓ２８、そして最後に汎用セルＳ１６の順に移動指令を与えて所望とされる生産ライン自動構成する。

以上説明したように、本実施形態にかかる生産システム、及び該生産システムに用いられる生産システム用汎用セルによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。

（１）各汎用セルＳには、制御部１１０を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車４０を設け、通信ＩＦ１１４，１２４によるそれら各セルＳの走行台車４０に対する各別の配送指令の送信を通じて生産計画に応じた生産ラインが自動構成されるようにした。このため、生産システムとしてのライン構成の変更等に際しても容易、且つ高能率に対応することができるようになる。

（２）同じく各セルＳには、カメラ１５を搭載し、このカメラ１５を通じて撮像される画像データＳＩＭから障害物等を検出することとした。これにより、セル同士の衝突や障害物等を避けることのできる安定した操舵制御を実現することができるようになる。

（３）前記セルＳの各々にはユニークな識別子（ＩＤ）を付したことで、配送指令の送信に際しても、システム全体としての通信機能が適正に維持されるようになる。
（４）前記各セルＳの互いに隣接する位置に配送されるセル同士で前記ロボット６０の動作範囲Ｒａの一部が共有される位置に給材、除材エリア５０が設けられる態様にて前記生産計画に応じた生産ラインが自動構成されるようにした。これにより、少なくとも被加工物（ワーク）の搬送等に関しては、即座に生産ラインとして機能させることが可能となる。

（５）上記ベースユニット１０、及び加工エリア３０といった、いわば生産システム用のセルとして被加工物（ワークＷ）の搬送や加工に最低限必要とされる各要素のセットとして構成することとした。これにより、当該セルＳに対する作業割当の自由度、すなわち汎用性が自ずと高められることとなり、同セルＳの羅列のみで生産システムに求められる各種生産機能の実現が可能となる。すなわち、生産システムを構成する際のラインレイアウトの自由度が高く維持されるようになる。なお、こうしたセルには被加工物（ワーク）の部品供給に用いられる部品供給ユニット等もセットとして組み込むことで、セルを単位とした全機能が完結されることとなる。しかしながら、このような生産ラインにあっては通常、その都度の生産計画に応じてワークが変更され、ひいては必要とされる部品もその都度変更されることが普通であるため、こうした部品供給ユニット等をセットとして組み込むことは、ラインレイアウトの自由度を逆に損ねかねない。しかも、このように自動構成される生産ラインにあってはなおさらである。この点、上記セル構造によれば、こうした部品供給ユニット等についてはこれをあえて組み込まないようにしたことで、自動構成される生産ラインとしてのラインレイアウトの自由度も自ずと高く維持される。

（６）ベースユニット１０の上方には側壁１１を介して支持された天井部１１ｒが設けられ、前記ロボット６０はこの天井部１１ｒから吊り下げられる態様にて前記ベースユニット１０に支持される構造とした。これにより、同ロボット６０の動作範囲Ｒａも、その下方の全領域を含む広い範囲をカバーすることが可能となり、上記加工エリア３０も含めて、特にベースユニット１０を構成する領域の有効利用が図られるようになる。

（７）特にロボット６０としては、互いに円形の動作領域をもち相互に重なり合う位置を通過することができる同一長の第１及び第２のアーム６２，６４を有するとともに、それら各アーム６２，６４が重なり合った姿勢を原点姿勢として各々「±２２５°」以上旋回可能に構成されたスカラ型ロボットを採用することとした。これにより、円形を基本と
して、それら円の内部の全領域にわたってこれをカバーすることができるようになる。すなわち、ベースユニット１０の内側から外側に至るように設定されているロボットの動作範囲において、その少なくともベースユニット１０内での死角は確実に解消されるようになる。

（８）同汎用セルＳの基本構造として、ベースユニット１０を含めてその平面形状が正六角形からなるようにしたことで、生産システムとしてのラインレイアウト設計もより容易となる。しかも、いわゆる「ハニカム構造」に見られるような最も効率がよく、最も自由度の高いラインレイアウトが可能ともなる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、汎用セルＳは、配送指令を受けてする移動途中のセル同士の衝突防止や障害物の検出を、カメラ１５が撮像した画像データＳＩＭを画像処理装置１０９により処理して求めた進路情報ＳＩＰにより行なった。しかしこれに限らず、予めホストコンピュータ１２１などから上記配送指令として、セル別のルート情報を併せて送信することによりセル同士の衝突を事前に防止するようにすることもできる。

・上記実施形態では、ラインを自動構成する際にはセルの１つずつに移動指令を送信して移動させることとしたが、カメラ１５の撮像に基づく進路情報ＳＩＰやホストコンピュータ１２１から送信されたルート情報などが併用される場合には、移動対象となる全セルに一斉に移動指令を送信することも可能である。この場合であれ、各セルは自らの進行ルート上を自律走行して移動しつつ、そのルート上にある他のセルや障害物などを自ら避けながら配送位置まで移動するようになる。

・上記実施形態では、汎用セルを複数用いた生産システムの構築に際し、図８に例示したような通信回線を介してその電気的な接続を図ることとしたが、その通信形態は有線あるいは無線に限らず任意である。また、中央制御部１２０をあえて設けずに、汎用セルＳのいずれか１つをマスタセルとして同等の通信網を組むこともできる。

・上記実施形態では、汎用セルＳの基本構造として、ベースユニット１０を含めてその平面形状を正六角形にしたが、その平面形状は例えば矩形や正八角形などの四角形以上の多角形であれば、当該セルに対する作業割当の自由度、すなわち汎用性は維持される。そして、同セルの羅列のみで生産システムに求められる各種生産機能の実現が可能となる。また、セル自体の平面形状がベースユニットと同様の多角形をなすことで、「ベースユニットの平面形状＝セル自体の平面形状」といった関係が成立するようになることから、同セル自体の平面的な体格の小型化が促進されることともなり、生産ラインを組む上でのラインレイアウトの自由度のさらなる向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、各セルに部品供給ユニットを組み込まない構成としたが、各セルに対して部品供給ユニットをセットとして組み込む構成としてもよい。
・上記実施形態では、ロボット６０を構成する第１及び第２のアーム６２，６４の各々原点姿勢からの旋回（回動）可能角度を時計回り及び反時計回りに、すなわち「±」方向にそれぞれ「２２５°」に設定した。ただし、これら旋回（回動）可能角度についてはこれを「±１８０°」以上に設定することで、図５に例示した円内部の全領域について死角を作ることなくこれをカバーすることはできる。また、第１及び第２のアーム６２，６４の旋回（回動）可能角度については「±１８０°」以上に設定することに限られず、必要な動作範囲が確保できればそれぞれ「±１８０°」未満に設定してもよい。

・一方、上記実施形態では、ベースユニット１０に対しその基端側から直立する態様にて天井部１１ｒを支持する側壁１１を設けるようにしたが、同天井部１１ｒについては、
これを複数本の支柱によって支持する構造としてもよい。また、いわゆる天吊り型のロボットに代えて、上記側壁１１から突出するタイプのロボットを採用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、給材、除材エリア５０をワークの供給及び排除に用いることとしたが、同給材、除材エリア５０の用途はもとより、その位置、数も任意であり、例えば部品を供給するためのエリアとして用いることもできる。

・上記実施形態では、ロボット６０によってワークの加工をも行なうこととしたが、上記各汎用セルＳにおいて、加工エリア３０をはじめ、ロボット６０の用途は任意であり、例えば次のような態様にて、これら加工エリアやロボットの利用を図ることもできる。

（Ａ）加工エリアには搬送されたワークを加工するための独自のロボットなどを備える専用の加工機を設けることとして、ロボット自身は加工機へのワークの搬送操作のみを行なう。すなわちこの場合、該ロボットは、
ａ．ワークの上記加工機への搬送、及び
ｂ．適宜に供給される部品のピックアップ、及び
ｃ．このピックアップした部品の上記ワークへの組込み、及び
ｄ．この加工機で加工されたワークの送り出し、
の各操作を行うこととなる。この場合には、ライン構成の再構成等に際して加工機の交換等が必要にはなるものの、各ロボットは基本的に、ワークの搬送操作だけを行なえばよいこととなるため、各セルとしての標準化は促進される。

（Ｂ）加工エリアにはロボットが自らのハンド（ツール）を自動付け替えするオートツールチェンジャを設置し、こうしたツールの自動付け替え及びワークの加工も含めてロボット自身が全ての操作を行う。すなわちこの場合、該ロボットは、
ａ．部品供給ユニットを介して供給される部品のピックアップ、及び
ｂ．このピックアップした部品の上記ワークへの組み込み、及び
ｃ．この部品を組み込んだワークの加工、及び
ｄ．この加工したワークの送り出し、及び
ｅ．上記オートツールチェンジャを通じたこれらａ．〜ｄ．の操作に対する必要に応じてのロボットハンドの自動付け替え、
の各操作を行うこととなる。特にこの場合には、上記ｅ．の操作として、加工エリアに設置されたオートツールチェンジャを通じての必要に応じたロボットハンド（ツール）の自動付け替えも併せて行われることから、より多くの種類の作業に対応することが可能となる。もっともこの場合であれ、上記セルの羅列によって生産システムを構成する際には、ロボットが行うべき加工内容をセル毎に設定（プログラム）する必要があるものの、ここでもそれら設定内容さえ予めデータベース１２２（図８）などの記憶装置に登録しておくことで、当該セルとしての必要とされる汎用性は好適に維持される。すなわち、ライン構成の変更等に際しても、セル毎にそれら設定内容の更新を行うことで対応可能となる。

・上記実施形態では、ロボット６０として、スカラ型ロボットを採用することとしているが、特に上記（Ｂ）や先の実施形態のような利用を図る場合には、その型式も任意である。他に例えば、「人間の手」のような機能を有する型式のロボット等も適宜採用することができる。

本発明にかかる生産システム及び生産システム用汎用セルの一実施形態についてその全体の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態の汎用セルについてその全体の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態の汎用セルについて、（ａ）はその上面図、（ｄ）はその正面図、（ｃ）はその左側面図、（ｄ）はその後面図。 （ａ），（ｃ）は同実施形態の汎用セルに採用されるロボットの底面構造を示す底面図、（ｂ），（ｄ）は同じくロボットの側面構造を示す側面図。 同実施形態の汎用セルについてロボットの動作範囲も含めてその平面構造を示す平面図。 同実施形態の汎用セルの電気的な構成例を示すブロック図。 （ａ）〜（ｃ）は同実施形態の汎用セルの動作例を示す平面図。 同実施形態の生産システムとしての電気的な構成例を示すブロック図。 同実施形態の生産システムとしての汎用セルの床面マップ例を示す略図。 同実施形態の生産システムとしての生産ライン構成前のセル配置例を示す略図。 同実施形態の生産システムとしての生産ラインの構成例を示す略図。

符号の説明

１０…ベースユニット、１１…側壁、１１ｒ…天井部、１２…ベースユニット上の平面形状六角形からなる領域、１３…キャビネット、３０…加工エリア、３１…ステージ（加工ステージ）、３２…ワーク保持エリア、４０…走行台車、４１ａ…左駆動輪、４１ｂ…右駆動輪、４２…従属輪、５０…給材、除材エリア、６０…ロボット、６１…第１の軸、６２…第１のアーム、６３…第２の軸、６４…第２のアーム、６５…第３の軸、６６…ヘッドユニット、６７…ツール取付具、８１…ワーク搬入装置、８２…ワーク搬出装置、１０１…第１モータドライバ、１０２…第２モータドライバ、１０３…第３モータドライバ、１０４…昇降モータドライバ、１０５…左車輪モータドライバ、１０６…右車輪モータドライバ、１０７…バルブドライバ、１０８…外部入出力ＩＦ（インターフェース）、１０９…画像処理装置、１１０…制御部、１１１…ＣＰＵ、１１２…ＲＯＭ、１１３…ＲＡＭ、１１４…通信ＩＦ（インターフェース）、１１５，１２５…通信アンテナ、１２０…中央制御部、１２１…ホストコンピュータ、１２２…データベース、１２３…入出力装置、１２４…通信ＩＦ（インターフェース）、Ｓ，Ｓ０１〜Ｓ２８…汎用セル、Ｒａ…動作範囲、Ｍ１…第１モータ、Ｍ２…第２モータ、Ｍ３…第３モータ、Ｍ４…昇降モータ、Ｍ５…左車輪モータ、Ｍ６…右車輪モータ、ＢＬ１…切換バルブ、Ｕ１…センサー、Ｅｍ１…第１エンコーダ、Ｅｍ２…第２エンコーダ、Ｅｍ３…第３エンコーダ、Ｅｍ４…昇降エンコーダ、Ｅｍ５…左車輪エンコーダ、Ｅｍ６…右車輪エンコーダ。

Claims (14)

1. 被加工物の加工、搬送に汎用的に利用可能な複数のセルをその都度の生産計画に応じて再配列して生産ラインを構成する生産システムであって、
   前記セルとして当該セルの外側まで動作領域を有するロボットを備えるとともに、セル底面には、制御装置を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車が設けられてなり、通信装置によるそれら各セルの走行台車に対する各別の配送指令の送信を通じて前記生産計画に応じた生産ラインを自動構成するようにした
   ことを特徴とする生産システム。
2. 前記セルの各々には当該生産システム内でユニークな識別子が付されており、通信装置による前記各セルの走行台車に対する各別の配送指令が、この識別子で区別されて送信される
   請求項１に記載の生産システム。
3. 前記各セルの互いに隣接する位置に配送されるセル同士で前記ロボットの動作領域の一部が共有される態様にて前記生産計画に応じた生産ラインが自動構成される
   請求項１または２に記載の生産システム。
4. 前記各セルは、平面形状が四角形以上の多角形からなって、少なくとも前記被加工物の搬送に用いられるロボットがこの多角形からなる平面領域上を移動可能に支持されてなるベースユニットと、該ベースユニットの内側に設けられた加工エリアとを備え、同ベースユニットに支持されたロボットの動作範囲が、この加工エリアを含めて、当該ベースユニットの内側から外側に至る範囲に設定されてなる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の生産システム。
5. 前記各セルにおいて、前記ベースユニットの上方には支柱を介して支持された天井部が設けられてなり、前記ロボットはこの天井部から吊り下げられる態様にて前記ベースユニットに支持されてなる
   請求項４に記載の生産システム。
6. 前記ロボットは、互いに円形もしくは円弧状の動作領域をもつ第１及び第２のアームを有するとともに、前記第２のアームは、前記第１のアームと重なる位置を通過することが可能なスカラ型ロボットからなる
   請求項５に記載の生産システム。
7. 前記各セルは、前記ベースユニットを含めて、その平面形状が四角形以上の多角形からなる
   請求項４〜６のいずれか一項に記載の生産システム。
8. 前記四角形以上の多角形からなる平面形状が正六角形である
   請求項４〜７のいずれか一項に記載の生産システム。
9. 被加工物の加工、搬送に汎用的に利用可能な複数のセルをその都度の生産計画に応じて再配列して生産ラインを構成する生産システムに用いられる生産システム用汎用セルであって、
   当該セルの外側まで動作領域を有するロボットを備えるとともに、セル底面には、制御装置を通じて操舵されつつ自律走行する走行台車が設けられてなり、通信装置による前記走行台車に対する配送指令に基づき指令された配送位置まで自律走行する
   ことを特徴とする生産システム用汎用セル。
10. 前記ロボットは、平面形状が四角形以上の多角形からなるベースユニットに対し、この多角形からなる平面領域上を移動可能に支持されてなるとともに、このベースユニットの内側には加工エリアが設けられてなり、ベースユニットに支持された前記ロボットの動作範囲が、この加工エリアを含めて、当該ベースユニットの内側から外側に至る範囲に設定されてなる
    請求項９に記載の生産システム用汎用セル。
11. 前記ベースユニットの上方には支柱を介して支持された天井部が設けられてなり、前記ロボットはこの天井部から吊り下げられる態様にて前記ベースユニットに支持されてなる
    請求項１０に記載の生産システム用汎用セル。
12. 前記ロボットは、互いに円形もしくは円弧状の動作領域をもつ第１及び第２のアームを有するとともに、前記第２のアームは、前記第１のアームと重なる位置を通過することが可能なスカラ型ロボットからなる
    請求項１１に記載の生産システム用汎用セル。
13. 前記ベースユニットを含めて、その平面形状が四角形以上の多角形からなる
    請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の生産システム用汎用セル。
14. 前記四角形以上の多角形からなる平面形状が正六角形である
    請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の生産システム用汎用セル。

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