CN101920447A - 生产系统用通用单元及采用该通用单元的生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是实现构成生产系统的通用单元的高通用性以保持生产线布局的较高自由度，且更好地减少因变更生产线构成时在时间、成本上的浪费。本发明提供了一种用于加工并搬运被加工物的生产系统的通用单元，一个通用单元(100)包括：机械臂(60)，用于搬运被加工物，并且能够在平面区域上移动；基本单元(10)，用于支承机械臂(60)；零部件供给单元(20)，对机械臂(60)提供被加工物的零部件；以及加工区域(30)，设置于基本单元(10)，其中，机械臂(60)的动作范围包括加工区域(30)的至少一部分，并在俯视观察基本单元(10)时，包括与基本单元(10)重叠的部分和与基本单元(10)不重叠的部分。

Description

生产系统用通用单元及采用该通用单元的生产系统

本申请是申请号为200810006541.X、申请日为2008年3月6日、发明名称为“生产系统用通用单元及采用该通用单元的生产系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种生产系统通用单元及采用该通用单元进行生产线布局的生产系统。

背景技术

近年来随着小型电机产品和电子产品等的多品种少量化的生产，以及越来越短缩的产品循环周期，生产这些电机产品以及电子产品等的生产线也要结合生产对象产品频繁改变生产线的构成。这种生产线在转向其它产品的生产时需要时间和成本，因此虽然很多时候能用人工生产单元方式来对应，但如果从产品质量与生产稳定性的角度考虑，生产线自动化为最佳。

如专利文献1所示，以往所提案的系统目标是减少时间以及成本上的浪费，通过把被加工物(work)放置于其托盘后进行搬送的传送带，将生产系统进行单元化，形成多个组装单元，从而构成生产线。即该系统可以给分割的各单元从另外设置的多个零部件供给装置中有选择性的提供零部件，这些单元本身具有加工多种被加工物的功能，因此不但减少了时间以及成本上的浪费，并且也促进了自动化。

又如专利文献2记载的系统所示，以往所提案的系统在作业台相邻的单元(机械臂部分)基台上设置的机械臂，把该机械臂的组装工具与被加工物的零部件一起搬入至相应单元中，使机械臂本身可以安装以及拆卸其组装工具，并加工被加工物。把所需要的组装工具与被加工物的零部件一起搬入该各单元的机械臂中。而且使用后的组装工具，具备与该机械臂加工的被加工物一起搬出功能，从而达到促进上述自动化的目的。

而如专利文献3系统所示，鉴于上述机械臂设置在基台上并不合适，组装作业台通过其它支承部件，吊着支承机械臂的同时，在这些机械臂可动的范围内，与这些机械臂相反的方向配置零部件供给组件。通过吊起支承机械臂，可以确保扩大组装作业台(基台)上的空间，也进而提高组装作业台上组装动作的自由度。

【专利文献1】专利第3336068号公报

【专利文献2】专利第3673117号公报

【专利文献3】特开2006-43844号公报

尽管如此，为了减少变更生产系统的生产线结构所花费时间以及成本上的浪费，并且为了促进其自动化，提出过各种系统方案，但是从上述单元的通用性或者生产线布局的自由度等观点来看，现在还有改良的余地。

例如上述专利文献1中记载的单元或系统，首先要按照不同被加工物(产品)，需要准备承接上述被加工物的托盘，因此在使用该系统时，需要大量的托盘，不能忽略其设计以及制作上所花费的时间以及成本。并且该系统的这些托盘是通过传送带搬送的，对该传送带本身的搬运能力对生产线的生产量以及生产能力都会有限制的缺陷。

另外在专利文献2的系统中，虽然不需要上述传送带等，但是其构造如上所述，构成单元的基台上设置机械臂，机械臂本身虽然可以安装拆卸组装工具，但是加工被加工物等时所需要的作业区域受到了限制，并且也不能忽视采用上述搬运手段时，搬送托盘的大小也受到了限制。在该系统中如果要确保这些作业区域或托盘的大小，包括单元在内的整个生产系统就会无法避免地变得很大。

而且，上述专利文献3系统虽然能确保组装作业台上的空间，但是其构造是在这些组装作业台相反方向上配置零部件供给单元，因此肯定会限制生产线布局上的自由度，结果很难减少改变生产线构成时所花费的时间、同时成本损耗的削减也很难。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况所开发出来的，其目的在于提供一种生产系统通用单元以及采用了该通用单元的生产系统，由于作为单元的较高通用性，可以使生产线布局的自由度维持在较高水平，而且能减少改变生产线构成等时所花费的时间及成本损耗。本发明的生产系统通用单元，用于加工、搬运被加工物，所述生产系统通用单元的特征在于，包括：机械臂，用于搬运所述被加工物，并且能够在平面区域上移动；基本单元，用于支承所述机械臂；零部件供给单元，对所述机械臂提供所述被加工物的零部件；以及加工区域，设置于所述基本单元，其中，所述机械臂的动作范围包括所述加工区域的至少一部分，并在俯视观察所述基本单元时，包括与所述基本单元重叠的部分和与所述基本单元不重叠的部分。

根据作为生产系统通用单元的这种结构，由基本单元、零部件供给单元、以及加工区域组成为一个通用单元，其中以上这些是作为生产系统用单元的加工被加工物所需要的最低限度的各个要素。因此提高该单元的作业自由度，即自身的通用性。只须罗列该单元，就可以实现生产系统所需要的各种生产功能。即在构成生产系统时，提高生产线布局的自由度。并且在该通用单元中，上述加工区域延伸至基本单元外侧的同时，设置于基本单元的机械臂动作范围，包括该加工区域的一部分，设定在从同一基本单元内侧至外侧的范围内，所以该加工区域的用途也将会扩大，例如包括用于人手作业的区域。

(1)用于给机械臂所搬送的被加工物进行所需加工，设置专用加工机的区域。

(2)机械臂本身可作为被加工物所需要加工的区域使用。诸如此类可以把同一加工区域用于各种用途。此时通过上述零部件供给单元，加工被加工物所需要的零部件供给于每个单元，因此以该单元为一个单位所分割的作业或生产功能也与每个相同单元相结合。并且由于上述基本单元本身的平面形状是四边形，相互共享机械臂的动作范围内，使单元之间的排列维持较高自由度的同时也使给该基本单元的上述零部件供给单元或加工区域的配备设置的设计维持较高的自由度，并且上述机械臂可以在该四边形平面区域上移动地对同一基本单元提供支承，达到有效利用构成的基本单元区域目的，避免该通用单元的不必要地大型化。并且在该通用单元中，构成该单元的上述加工区域，例如可交换构造体的构造可以延伸至上述基本单元外侧。此时希望起到抑制这些加工区域与基本单元之间的振动等的效果。

并且在所述生产系统通用单元中还包括：供材·除材区域，所述供材·除材区域以包含在所述机械臂的动作范围内的方式，进一步延伸设置于所述基本单元的外侧，其中，所述供材·除材区域至少用于向所述生产系统通用单元提供所述被加工物、以及从所述生产系统通用单元中去除所述被加工物中的一种。

根据这样的生产系统通用单元，例如单元间的被加工物的搬送，也可以通过在机械臂的动作范围内的上述供材·除材区域进行。用所谓组桶(bucket-brigade)方式，使被加工物单元的供给以及从同一被加工物单元的去除变得较为容易。

并且，在这样的生产系统通用单元中，直立于所述基本单元的侧壁与所述加工区域分离设置，并且所述机械臂以从所述侧壁突出的方式被所述基本单元所支承。

在该生产系统通用单元中，所述机械臂可以在四边形的平面区域移动，作为一个支承基本单元的实例，支承在基本单元内的机械臂从所设置的侧壁突出，容易确保基本单元的所需区域，并确保所述加工区域的机械臂的动作范围。

在这样的生产系统通用单元中，所述加工区域在比所述基本单元高的位置处以一高度差从所述基本单元延伸设置成桌子状，并且所述零部件供给单元具有托盘式供料器，其中，所述托盘式供料器将装载有所述被加工物的零部件的零部件托盘从所述侧壁的里面侧经过所述基本单元搬送到所述桌子状的加工区域的下面。

根据该生产系统通用单元，装载于零部件托盘上的零部件从零部件供给单元供给的零部件可以通过上述托盘式供料器，经过基本单元，在加工区域下方，即可以在比加工区域低的位置进行搬送。因此从上述基本单元上的侧壁突出的机械臂捡拾起零部件，采用该捡拾起的零部件的同一机械臂，能更加顺利地搬送至加工区域，同时可以更有效地使用四边形的整个加工区域。

在这样的生产系统通用单元中，在所述基本单元的上面设置有通过支柱支承的顶部，并且所述机械臂以从所述顶部垂下的方式被所述基本单元所支承。

在该生产系统通用单元中，上述机械臂可以在四边形的平面区域移动作为一个支承基本单元的另一个实施例，在基本单元内的机械臂从顶部垂下，通过支承在同一机械臂的动作范围内，可以覆盖包括其下方的整个区域的广阔范围，尤其可以有效使用构成基本单元的区域。

在这样的生产系统通用单元中，所述机械臂是水平多关节型机械臂，其中，所述机械臂包括相互具有圆形或者圆弧状的动作区域的第1臂和第2臂，并且所述第2臂通过与所述第1臂重叠的位置。

在该生产系统通用单元中，机械臂各自的动作范围基本是圆形或者圆弧状，第1以及第2臂能够通过相互重叠的位置。因此同一机械臂整个的动作范围，通过这些第1以及第2臂的协动，基本是圆形或者圆弧状，而这些圆形或者圆弧状的内部，即从基本单元的内侧到外侧的所设置的机械臂的动作范围可以有效地覆盖其所需领域。

在这样的生产系统通用单元中，所述零部件供给单元将所述被加工物的零部件提供到所述加工区域的附近。

以机械臂从顶部垂下的方式进行支承时，零部件供给单元阻止零部件的供给的部分也基本不存在，从而，自身就维持了零部件供给单元的配置设计所需要较高的自由度。即在该生产系统通用单元中，零部件供给单元可以把零部件搬送至加工区域的附近，采用机械臂，可以进行该零部件的捡拾(pick up)动作、以及捡拾零部件的同一机械臂搬送至加工区域的动作等顺利地实行。并且此时机械臂的动作范围可以覆盖把零部件搬送至基本单元的零部件供给单元的搬送区域，例如可以通过增加零部件供给单元本身的大型化，可以减少上述零部件供给单元的零部件供给操作的频度。

另外，在该生产系统通用单元中，包括设置在所述基本单元的所述零部件供给单元以及所述加工区域的所述生产系统通用单元本身的平面形状是四边形。

在该生产系统通用单元中，包括零部件供给单元以及加工区域在内的单元本身的平面形状是四边形，即使该单元可以被多次采用，也可以统一决定其配置，并且也容易设计生产系统的生产线布局。

而另一方面，在该生产系统通用单元中，在所述加工区域设置有进行所述被加工物的加工的专用加工机，并且所述机械臂进行以下各种操作：

a.将所述被加工物向所述加工区域搬送；

b.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

c.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；以及

d.输送出通过所述加工机加工的所述被加工物。

该生产系统通用单元实现了所述(1)所示例的加工区域利用形式。即在此通过设置在加工区域的加工机专门加工被加工物，因此罗列该单元生产如果可以构成系统，则设置于基本单元的机械臂只反复进行上述a.～d.操作即可。由此可以促进通用单元的标准化，很好地维持其通用性。

另外在该生产系统通用单元中，所述机械臂进行以下各种操作，并能进行同一单元的机能设定：

a.将所述被加工物向所述加工区域搬送；

b.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

c.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；

d.在组装有所述零部件的所述被加工物的所述加工区域中进行加工；以及

e.输送出在所述加工区域加工的所述被加工物。

该生产系统通用单元实现了所述(2)所示例的加工区域利用形式。在此通过设置于基本单元的机械臂，可以进行上述a.～e.操作，即该单元应该进行的所有操作。为此同一单元的罗列如构成生产系统时，要把机械臂应该加工内容按照每个单元进行设定(编程)，但是只要这些设定内容预先登录于记忆装置等，例如在改变生产线构成等时，可以对每个单元更新这些设定内容，这样也维持了所需要的通用性。

并且，该生产系统通用单元中，在所述加工区域设置有自动工具转换器，所述自动工具转换器使所述机械臂自动更换自己的机械手，所述机械臂进行以下各种操作：

a.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

b.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；

c.对组装有所述零部件的所述被加工物进行加工；

d.输送出进行了加工的所述被加工物；以及

e.根据使用所述自动工具转换器的所述a.～d.的操作的需要，自动更换机械手。

该生产系统通用单元具体实现了加工区域的不同使用形式，但此时也是基本通过设置在基本单元机械臂进行上述a.～e.操作，即该单元可以进行应该进行的所有操作。在此所述的e.的操作是通过设置在加工区域的自动工具转换器，根据需要自动换上机械臂机械手(工具)，可以进行更多种类的作业。但此时，根据同一单元罗列构成生产系统时，需要把机械臂应该加工内容针对每个单元进行设定(编程)，在这种情况下只要在此把这些设定内容预先登录在记忆装置中，通过更新这些设定内容，很好地维持了该单元所需要的通用性。

在采用了本发明的通用单元的生产系统中，所述多个生产系统通用单元以彼此相邻的所述生产系统通用单元共享所述机械臂的动作范围的一部分的方式排列。

如上所述，在此所用的生产系统通用单元本身包括基本单元、零部件供给单元、以及加工区域，生产系统用的单元由加工被加工物所需的各要素的组合组成，提高了这些单元的作业所分配的自由度，即通用性。因此，多个相邻通用单元之间其机械臂的动作范围部分共享并进行排列的本发明的生产系统，不需要搬送被加工物的托盘或传送带等，维持了较高的生产线布局的自由度，例如直线排列这些单元，或在中途弯曲±90度成“L字”状或“コ字”状等，按照设置该生产系统的空间等，生产线布局非常自由，并且可以降低成本。

并且，在这样的生产系统中还包括被加工物自动搬运单元，所述被加工物自动搬运单元在所述机械臂的动作范围涉及不到的所述生产系统通用单元之间，用于自动搬送所述被加工物，其中，所述被加工物能够在所述机械臂的动作范围内实现所述被加工物的传递和接收。

根据这样的生产系统加上上述情形的生产线布局，通过上述被加工物自动搬送单元，使一部分或全部生产线并列等，可以布局出更加丰富多彩的生产线，并可以较容易地根据各单元之间的被加工物的加工内容等，调整生产线速度以及搬送计时。

附图说明

图1是示出关于本发明的生产系统用通用单元的第1实施例的整体侧视构造的侧视图。

图2是示出在同一实施例的通用单元中所采用的机械臂侧面构造的侧面图。

图3是示出同一实施例的通用单元的整体平面构造的平面图。

图4是示出以同一实施例的通用单元中采用的零部件供给单元为中心的平面构造的平面图。

图5是示出同一实施例的通用单元的电子构成的框图。

图6(a)～(d)是示出同一实施例的通用单元的动作实例的平面图。

图7是示出采用了多个同一实施例的通用单元的生产系统的生产线构成实例的平面图。

图8是示出同一生产系统的电子构成实例的框图。

图9是示出采用了多个同一实施例的通用单元的生产系统的生产线构成其它实例的平面图。

图10是示出采用了多个同一实施例的通用单元的生产系统的生产线构成其它实例的平面图。

图11是示出关于本发明的生产系统用通用单元的第2实施例的整体侧视构造的侧视图。

图12(a)是示出在同一第2实施例的通用单元中采用的机械臂的侧面构造的侧面图。(b)～(d)是从下方分别示出同一机械臂的动作状态的实例以及动作范围。

符号说明

10，10a基本单元         11侧壁

11p支柱                 11r顶部

12基本单元上的平面形状四边形区域

13a，13b侧板            20，20a零部件供给单元

21托盘式供料器          22a，22b轨道

23a，23b，24a，24b  爪  30，30a加工区域

31台(加工台)            32脚部

40下面                  41小脚轮

42脚支承                43外箱

50a供材区域             50b除材区域

60，90机械臂            61基台

62，91第1轴             63，92第1臂

64，93第2轴             65，94第2臂

66，95第3轴             67，96端头单元

68，97工具安装具       70加工机

71被加工物支承区域     81被加工物搬入装置

82加工物搬出装置

100，100A～100I，200通用单元

101第1马达驱动器       102第2马达驱动器

103第3马达驱动器       104升降马达驱动器

105第1梭马达(shuttle motor)驱动器

106第2梭马达驱动器

107阀驱动器            108外部输入输出IF(端口)

110控制部              111CPU

112ROM                 113RAM

114通信IF(端口)        120中央控制部

121主机                122数据库

123输入输出装置        124通信IF(端口)

131，132被加工物自动搬送单元

M1第1马达              M2第2马达

M3第3马达          M4升降马达

MSa第1梭马达       MSb第2梭马达

BL1切换阀          U1传感器

Em1第1编码器       Em2第2编码器

Em3第3编码器       Em4升降编码器

ESa第1梭编码器     ESb第2梭编码器。

具体实施方式

(第1实施例)

以下根据附图，对本发明中的生产系统用通用单元、以及采用了该通用单元的生产系统的具体话的第一实施例进行说明。

图1示出关于第1实施例中的生产系统通用单元的整体侧视构造。

如该图1所示，通用单元100以支持机械臂60的基本单元10为中心，在图中附记的三维坐标中，共同连接X轴方向，形成具备零部件供给单元20、以及加工区域30的结构。然后，在本实施例中，构成通用单元100的这些基本单元10、零部件供给单元20以及加工区域30的各部分，任一个都由刚性金属等制成并相互连接，通过设在其下面40的小脚轮41以及脚支承42，可以实现单元的移动以及设置。即该通用单元100通过其下面40所设置的小脚轮41，可以在地面上按任意方向进行移动，并且同样通过设置于其下面40的脚支承42，可以固定至所希望的设置位置。并且在本实施例中，包括基本单元10在内的通用单元100本身的平面形状形成四边形(长方形)，采用了多个该通用单元100，能轻松布局构成生产系统的生产线。在该通用单元100中，基本单元10下方的部分设有外箱43，在该外箱43中装有该包括通用单元100的上述机械臂60在内的综合控制各个部分的控制装置等。

在此首先说明上述基本单元10的具体结构。

如同图1所示，该基本单元10包括被设置成为与零部件供给单元20的边界直立于同基本单元10的侧壁11。上述机械臂(在此示例水平多关节机械臂)60被该侧壁11所支承，突出到加工区域30。即该机械臂60可以在相当于基本单元10的上方的平面形状四边形区域12上，沿三维坐标X，Y，Z方向移动，给该基本单元10可以准确支承侧壁11。在本实施例中，给被加工物(work)的该单元100供给材料的供材区域50a，以及从同被加工物的该单元100去除材料的材料除材区域50b，在机械臂60的动作范围内，从上述区域12的两侧所设的侧板13a、13b到基本单元10两侧方向(Y方向)延伸设置。图2示出这种机械臂60的侧面构造，接下来参照图2，就机械臂60的结构以及功能进行进一步的详细说明。

如图2所示，该机械臂60可以支承从上述侧壁11向图中X方向突出的基台61，包括分别通过第1以及第2轴62、64沿水平方向(图中X-Y方向)有分别可以转动的第1以及第2臂63、65构成。其中，还在第2臂65的头部设置有与所述第1以及第2轴62、64同方向(图中的Z方向)延伸的第3轴66。在该第3轴66中，位于上述第2臂65下方的部分也在水平方向设置有独立于第2臂65可旋转的端头单元67。在该端头单元67前端设有工具安装器具68，该工具安装器具68可由任意工具安装，从上述第3轴66内所设置的位置(最短位置)到图2中虚线所示距离L1伸长的位置(最长位置)之间可以自由伸缩。另外上述第1轴62通过基台61内所设置的第1马达M1并以其中心线C 1为中心左右旋转。同轴62是使连接基端的上述第1臂63旋转的轴，其旋转角度即第1臂63的旋转角度同样可以通过设置与基台61内的第1编码器Em1进行检测。而，上述第2轴64是使上述第2臂65旋转的轴。即，该第2轴64也与第1臂63的前端连接，通过于第2臂65内设置的第2马达M2并以其中心线C2为中心地使同轴64左右旋转，其反力作用于第2臂65本身且使该第2臂旋转。其旋转角度即第2臂65的旋转角度同样也可以通过设置在第2臂65内的第2编码器Em2进行检测。并且，在上述第3轴66内旋转、伸缩的上述端头单元67可以通过设置在第2臂65内的第3马达M3并以其中心线C3为中心左右旋转，其旋转角度同样也可以通过设置在第2臂65内的第3编码器Em3进行检测。另一方面，而该端头单元67的伸缩，也可以通过设置在第2臂65内的升降马达M4控制其伸缩程度，其控制的伸缩程度同样也可以通过设置在第2臂65内的升降编码器Em4进行检测。并且设置在第2臂65内的这些马达以及编码器的控制信号或检测信号的各信号线通过灵活的配线调节器63t，设置于基台61内，与上述第1马达M1以及第1编码器Em1的信号线一起都连接于设置在上述外箱43中的控制装置的各个对应端子。

图3包括图1中为了便于参考所省略的零部件托盘Tr，示出了该通用单元100的平面构造，而在该通用单元100中所述机械臂60的动作范围如图3中区域Ra(双点划线)所示范围，即包括加工区域30的一部分，设置为从上述基本单元10的内侧到外侧的范围。由此，通过以下说明的零部件供给单元20，从捡拾供给零部件托盘Tr的零部件开始，到在上述材料提供区域50a、除材区域50b以及加工区域30之间搬送(移动)加工物等，很容易地实现了较高的通用性。

图4也与图3相同，示出了该通用单元100的平面构造，特别是重点示出了以上述零部件供给单元20的平面构造，接下来参照该图4，详细阐述零部件供给单元20的构成以及功能，还包括与加工区域30的关系。

同图4所示，该零部件供给单元20在相当于基本单元10上方的上述平面形状四边形的区域12上铺设有一对轨道22a、22b，通过该轨道22a、22b，通过托盘式供料器21，可将设有承载零部件的零部件袋P的零部件托盘Tr按照图中X方向自动搬送。在此，上述一对轨道22a、22b中，在该轨道的全长上的各自内部设置有球形螺丝(图示略)，同时在上述零部件托盘Tr的前后，设有与所述球形螺丝螺合的连合爪23a、23b以及24a、24b。即，该托盘式供料器21通过一对轨道22a、22b内部分别配置的上述球形螺丝转动，与使之螺合的上述爪23a、23b以及24a、24b一起，随时将零部件托盘Tr按照图中X方向进行自动搬运。另外在该托盘式供料器21中，如此球形螺丝的旋转驱动是通过设置在同盘式供料器21基端部的第1以及第2梭马达(shuttle motor)MSa、MSb来进行的。同样，其第1以及第2梭马达MSa、MSb的旋转量，即零部件托盘Tr的移动量可以通过设置在托盘式供料器21基端部的第1以及第2梭编码器ESa、ESb来进行检测。并且这些梭马达以及梭编码器的信号线也与上述机械臂60的各马达以及各编码器的信号线一样，连接于放置于上述外箱43的控制装置的各个对应终端子。

如图1所示，上述一对轨道22a、22b，具有高度刚性的平面形状形成“コ字”形，通过上述侧壁11的开口部11a，即从同侧壁11的里面侧经过上述基本单元10，铺设至加工区域30的下方。并且在图4中用双点虚线标记的上述侧壁11里面装载了所需零部件的零部件托盘Tr通过上述托盘式供料器21，可以随时自动搬送至在图4中箭头F1所表示的位置。这样，由于零部件托盘Tr可以搬送至比上述四边形加工区域30低的位置，机械臂60的零部件捡拾动作、以及搬送至该捡拾了零部件的该机械臂60加工区域30的动作都能顺利进行。因此可以常常有效地利用整个四边形上述加工区域30，弥补机械臂60有限的动作范围，可以依次调整上述零部件托盘Tr的搬送位置(盘式供料器21的供料位置)。

另一方面，加工区域30如上图1所示，在比基本单元10，正确地说是在比基本单元10上面的由上述平面形状四边形形成的区域12高的位置处，以一高度差从基本单元10延伸设置成桌子状。并且该加工区域30是由脚部32支承四边形台31构成，特别是在本实施例中，该台31上设置有分配给每个单元进行专用加工的加工机70。该加工机70本身采用专用机械臂，其结构是任意的，至少把该加工机70设置于加工区域30的台31上，该通用单元100基本上通过上述机械臂60，可以搬送被加工物以及捡拾其零部件，由此可以促进其标准化。并且如图3所示，该加工机70中设有支承被搬送物的被加工物支承区域71。该被加工物支承区域71中有支承被加工物的夹盘(图示略)，通过驱动设置在被加工物支承区域71内的切换阀BL1可以开关该夹盘。并且通过该夹盘，可以通过设置在该被加工物支承区域71内的传感器U1检测是否正在支承被加工物。并且这些阀以及传感器信号线也与上述机械臂60的各马达以及各编码器信号线、上述盘式供料器21的梭马达以及梭编码器的信号线等一样，连接于置于上述外箱43的控制装置的各个对应端子。

结合参照图5，对以上述控制装置为中心的该通用单元100的电子构成进行说明。

如图5所示，置于上述外箱43的控制装置基本上由计算机组成，包括控制上述各个部分的控制部110、以及总线连接于该控制部110的各种驱动器电路以及端口电路的装置。

该控制部110读取上述各种检测信号，通过CPU 111执行ROM112中存储的程序，生成并输出给各个传动器的控制信号。而数据存储器RAM 113可以暂时记录上述读取的检测信号以及生成上述控制信号时的演算结果等。并且，通信IF(端口)114，排列多个生产系统通用单元100，组成所需要的生产线布局时候，该部分负责主控制装置的中央控制部以及其它通用单元之间的通信。根据该通信IF 114所接收的信息，及时与其它各通用单元调整等，为使通信方便，在各通用单元中，给每个单元的控制部110的系统内赋予了特别识别符(ID)。

而总线连接该控制部110的各种驱动器电路以及端口电路分别如下。

首先，第1马达驱动器101的电路是基于来自于控制部110的控制指令CM1所生成的驱动信号DM1驱动上述机械臂60的基台61内的第1马达M1的电路。并且该第1马达驱动器101，同样通过基台61内的第1编码器Em1所检测的信号，即读取对应于第1马达M1的驱动量的第1臂63的旋转角度信号S1，将读取的检测信号S1返回给上述控制部110，并执行其动作。

第2马达驱动器102的电路是基于来自于控制部110的控制指令CM 2所生成的驱动信号DM2驱动上述机械臂60的第2臂65内的第2马达M2的电路。并且该第2马达驱动器102同样通过第2臂65内的第2编码器Em2所检测的信号，即读取对应于第2马达M2的驱动量的第2臂65的旋转角度信号S2，将读取的检测信号S2返回给上述控制部110，并执行其动作。

第3马达驱动器103的电路是根据来自于控制部110的控制指令CM3所生成的驱动信号DM3驱动上述机械臂60的同一第2臂65内的第3马达M3电路。该第3马达驱动器103同样通过同一第2臂65内的第3编码器Em3所检测的信号，即读取对应于第3马达M3的驱动量的端头单元67的旋转角度信号S3，将读取的检测信号S3返回给上述控制部110，并执行其动作。

升降马达驱动器104的电路是根据来自于控制部110的控制指令CM4所生成的驱动信号DM 4驱动上述机械臂60的同一第2臂65内的升降马达M4的电路。该升降马达驱动器104通过同一第2臂65内的升降编码器Em4所检测的信号，即读取对应于升降马达M4的驱动量的端头单元67的伸缩程度信号S4，把该读取的检测信号S4返回给上述控制部110，并执行其动作。

第1梭马达驱动器105的电路是根据来自于控制部110的控制指令CMSa所生的驱动信号DMSa驱动上述盘式供料器21中的第1梭马达MSa的电路。该第1梭马达驱动器105同样通过盘式供料器21的第1梭编码器ESa所检测的信号，即读取对应于第1梭马达MSa的驱动量的零部件托盘Tr的移动量信号SSa，将该读取的检测信号SSa返回给控制部110，并执行其动作。

第2梭马达驱动器106的电路是根据来自于控制部110的控制指令CMSb所生成的驱动信号DMSb驱动上述盘式供料器21中的第2梭马达MSb的电路。该第2梭马达驱动器106同样通过盘式供料器21中的第2梭编码器ESb所检测的信号，即读取对应于第2梭马达MSb的驱动量的零部件托盘Tr的移动量信号SSb，将该读取的检测信号SSb返回给控制部110，并执行其动作。

阀驱动器107的电路是根据来自于控制部110的控制指令CMBc驱动上述加工机70的被加工物支承区域71内的切换阀BL1的电路。另外在本实施例中，在上述被加工物支承区域71，支承被加工物的夹盘假设是根据有无供给压缩空气可开关夹盘，上述切换阀BL1根据其驱动可以切换控制供给压缩空气。

外部输入输出IF(端口)108的电路基本上是各种信息的中介电路，各种信息是连接于选配件及个人计算机等的周边装置与上述控制部110之间接收的各种信息。但是在本实施例中，通过上述被加工物支承区域71内的传感器U1所检测的信息，即读取上述夹盘是否支承被加工物的信息SBc，将该读取的检测信息SBc输出给控制部110的动作也通过该外部输入输出IF 108进行。并且在本实施例中，上述加工机70也作为一个周边装置，其控制部连接与该外部输入输出IF 108，上述控制部110与加工机70之间动作上的同期调整等也通过该外部输入输出IF 108来进行。

图6示出了构成的通用单元100的单元单体动作实施例，接下来参照该图6，就一个该通用单元100所执行的动作实施例进行说明。

如本实施例中所述，通过在加工区域30的台31上设置专用加工机70，该通用单元100基本上通过机械臂60只进行被加工物的搬送以及其零部件捡拾能促进其标准化。该通用单元100基于所有控制装置与上述控制之间的协动而进行以下动作。

即，现在如图6(a)所示，如果给上述供材区域50a供给被加工物W，在同一通用单元100中，使上述机械臂60移动至供材区域50a，通过同一机械臂60所安装的用于搬送被加工物的工具控制所供给的被加工物W。

采用机械臂60控制加工物W的通用单元100接下来在控制同一被加工物W的状态下，将该加工物搬送至加工区域30，如图6(b)的所示状态，将该搬送的被加工物W置于加工机70的上述被加工物支承区域71。

给被加工物支承区域71放置被加工物W结束后，通用单元100在如图6(c)所示的状态下，用机械臂60捡拾零部件托盘Tr的口袋P中所承载的零部件T。承载被加工物W的加工而采用的零部件T的零部件托盘Tr通过上述托盘式供料器21(图4)，如图6(a)所示，被搬送至工程以前既定的位置。并且，机械臂60捡拾的零部件T安装到上述被加工物的支承区域71中设置的被加工物W，可以通过同一机械臂60在该时间同时进行。

如在被加工物W中组装上零部件T，接收来自该通用单元100的上述控制部110的指示之后，可通过上述加工机70进行专门加工。加工机70的加工结束后，通过同一加工机70把其信息送至控制部110，该通用单元100将判断加工机70的加工指令是否结束，并将解除对被加工物的支承(安置)。

通用单元100判断加工机70的加工指令已结束，用机械臂60把在此控制被加工物支承区域71中加工后的被加工物，在如图6(d)所示的状态下，搬送至除材区域50b，结束一系列的动作。

另外，在反复执行动作的过程中，装在上述零部件托盘Tr中的零部件T的上述机械臂60从同一托盘Tr的前端开始，一列一列地捡拾结束后，通过上述托盘式供料器21(图4)，根据零部件T的装载间隔，将该零部件托盘Tr的位置依次换位到前面的位置(加工区域30方向)。如判断同一零部件托盘Tr中装载的零部件T的组装指令全部结束，零部件托盘Tr通过托盘式供料器21返回到图4中双点划线所示的基端位置，促进向同一托盘Tr补给零部件T。

图7示出一个采用了多个该通用单元100(本例为5台100A～100E的通用单元)所构成的生产系统的实施例，以下将就该生产系统构成实施例以及其可能性进行说明。

如图7所示，在该生产系统中，采用了从被加工物搬入装置81到被加工物搬出装置82，上述通用单元100(100A～100E)沿图中Y方向排列成一列的生产线布局。即，此时这些多个单元100A～100E在其相邻单元之间，共享部分在上述机械臂60(60A～60E)的动作范围排列。于是，在这些相邻的单元之间，共享机械臂60的动作范围的部分使用上述供材区域50a以及除材区域50b的任何一部分。具体而言，例如在通用单元100A与通用单元100B之间，在这些单元之间的通用区域50a、50b，对单元100A来说，使用除材区域50b，同时对于单元100B来说使用供材区域50a。

另外图8示出采用多个通用单元100构成生产系统(生产线)的电子构成模式。如该图8所示、实际上在图7中，通过与省略图示的中央控制部120的通信，这些多个通用单元100(100A～100n(n：自然数))之间的动作计时等将趋于同期。

顺便，在图8所示的中央控制部120中，主机121是综合控制整个生产系统的部分，另外数据库122可以储存比如各种生产对象的生产管理信息以及生产线变更时等所需要的各通用单元100的控制数据以及控制程序等。且输入输出装置123主要由键盘以及显示装置、打印装置等组成，这些通过键盘和显示装置、打印装置，输入上述主机121的控制信息并且显示系统整体的运行状态，打印等。通信IF(端口)124是在该中央控制部120与上述各通用单元100之间进行通信时起到中介的作用，通过总线生产线连接于如图5所示的各通用单元100的控制部110中的通信IF 114上。

图7例示的生产系统在该状态下可能进行电子通信连接，由此通过上述中央控制部120的综合控制，避免机械臂60A～60E间的相互干涉，具体而言，可在以下状态下对被加工物进行加工以及搬送。

即，现在通过上述被加工物搬入装置81，如开始为之前的通用单元100A搬入被加工物，那么在同一通用单元100A中，如上所述，机械臂60A把所搬入的被加工物准确地搬送到台(加工台)31上设置的加工机(图示略)被加工物的支承区域。在上述状态下，对被加工物进行零部件的组装，以及加工机加工后，把所加工的被加工物通过机械臂60A搬送到除材区域50b(对单元100B来说的供材区域50a)。另外给除材区域50b搬送被加工物后的通用单元100A，通过上述被加工物搬入装置81，搬入被加工物，并且同一通用单元100A进行这种被加工物的搬送、加工等处理，反复进行这些操作，直到投入了所定数量的被加工物。

另外，向供材区域50a搬入(供给)被加工物的通用单元100B，如上所述把机械臂60B搬入的被加工物搬送到台31，通过专用加工机加工后，机械臂60B把所加工的被加工物搬送到除材区域50b(对于单元100C来说的供材区域50a)。直到向其供材区域50a搬入被加工物结束，并将反复进行该单元100B的处理操作。

以下将在通用单元100C～100E中也进行同样的处理，尤其是从终段的单元100E向被加工物搬出装置82搬出的被加工物是完成品或者半完成品，并将依次保存在无图示的收纳棚等中。

采用了本实施例的通用单元的生产系统，不仅不需要搬运被加工物的托盘以及传送带等，且在互邻的单元之间存在共同的区域，根据除材区域50b以及供材区域50a的配置形式等，使生产线布局保持较高的自由度。图9以及图10示出证明该生产系统的生产线布局的高自由度的其它生产线实施例。

图9示出生产线布局的实施例，将多个通用单元100(此例采用6台100A～100F通用单元)从中间分别弯曲成90度排列成“コ字”状。即，在此通用单元100C与通用单元100E的2个单元，将其各自的台(加工台)31设置在基本单元的侧面的单元构造，同时，在原本设置同一台31的地方作为相邻单元之间共有的区域设有除材区域50b以及供材区域50a。即使是在这种情况下，各通用单元100A～100F的基本功能与之前的通用单元100一样，通过这种简单地改变单元构造，不仅可以作成“L字”状，“コ字”状，还可以作成形状更复杂的的生产线布局。并且在从被加工物搬入装置81到被加工物搬出装置82的生产系统中，以上述中央控制部进行综合控制为基础的各单元的动作基本上与图7所示系统一样，在此就不作重复说明。

图10所示排列多个通用单元100(在此的实例有9台100A～100I通用单元)时，在机械臂60的动作范围涉及不到的单元之间，在这些机械臂60的动作范围内可接受被加工物，并配备了自动搬送同一被加工物的被加工物自动搬送单元131、132的实施例。在同一实例的情况下，通用单元100B与通用单元100E之间，以及通用单元100F与通用单元100G之间，由于机械臂60B、60E或机械臂60F、60G的动作范围分别涉及不到，通常这些单元之间不可能接受被加工物。但在这些各单元之间设置了被加工物自动搬送单元131、132，因此可以接受各单元之间的被加工物，并且如图10所示，可以构筑使被加工物分开的并列生产线。因此可以使用/不使用同一自动搬送单元131、132，可以选择自由度极高的被加工物搬送路径，根据各单元之间的被加工物的加工内容等，可以轻松调整生产线速度以及搬送计时等。另外该被加工物自动搬送单元131、132的被加工物搬送量(移动量)是一定的，因此尽管不需要特别复杂的控制等，其构造本身可以与如图4所示的托盘式供料器21的构造一样。

综上说明所述，本实施例的生产系统通用单元、以及采用该通用单元的生产系统将得到以下所述的效果。

(1)所述基本单元10、零部件供给单元20、以及加工区域30等所谓生产系统的单元是构成了加工被加工物所需的最低限度的生产系统通用单元100的要素。因此提高了各单元100的作业自由度，即通用性，只需要罗列这些单元100，就能实现生产系统所需要的各种生产功能。即可以在构成生产系统时，保持较高的生产线布局自由度。并且上述基本单元10本身的平面形状是四边形，相互共享机械臂60的动作范围，罗列单元时保持较高的自由度，并且保持为该基本单元10配置零部件供给单元20以及加工区域30所需要的较高设计自由度。所述机械臂60可以在该四边形的平面区域移动，并被基本单元10支承，因此有效利用构成基本单元10的区域，不会招致该通用单元100不必要的大型化。

(2)另外，所述通用单元100的所述加工区域30延伸到基本单元10的外侧，并且基本单元10中的机械臂60的动作范围包括部分该加工区域30，设定为从同一基本单元10的内侧到外侧的范围，将扩大加工区域30的用途。例如可将同一加工区域30作为手工作业的区域，在上述通用单元100中，尤其是在构成同一加工区域30的台31上设置专用加工机70，不仅可以对其进行自动化，还能大大促进单元的标准化。即在此时机械臂60基本上进行以下各操作即可结束：搬送到被加工物的上述加工区域30(加工机70的被加工物支承区域71)、捡拾通过零部件供给单元20供给的零部件、组装捡拾的零部件到被加工物、以及输出通过加工机70加工的被加工物，。

(3)供材·除材区域50a、50b以包含在机械臂60的动作范围内的方式，进一步延伸设置于基本单元10的外侧，其中，供材·除材区域50a、50b至少用于向生产系统通用单元100提供被加工物、以及从生产系统通用单元100中去除被加工物中的一种。因此单元之间的被加工物的搬送也可以在机械臂60的动作范围内，通过上述供材·除材区域50a、50b来进行，采用所谓组桶式(bucket relay)方式，可以将被加工物向该通用单元100进行供给，也可以将同一被加工物从该通用单元100中去除。

(4)上述基本单元10中设有直立于同一基本单元10的侧壁11，上述机械臂60从该侧壁11以从基本单元10的平面四边形区域12突出的方式被同一基本单元10支承。由于在基本单元10内，机械臂60以从这样设置的侧壁11突出的方式被支承，从而确保基本单元10所需区域，尤其是确保上述加工区域30侧的机械臂的动作范围。

(5)上述加工区域30被构造成，在比基本单元10，正确地说是在比基本单元10的由上述平面形状四边形形成的区域12高的位置处，以一高度差上述台31从基本单元10延伸设置成桌子状。上述零部件供给单元20被构造成具有将装载被加工物零部件的零部件托盘Tr从上述侧壁11的里面经过基本单元10，搬送到上述桌子状的台31的下方的托盘式供料器21。即从零部件供给单元20装载零部件托盘Tr，并供给零部件，该零部件采用上述托盘式供料器21经过基本单元10，搬送到加工区域30的下方，即在比加工区域30低的位置。因此采用突出于上述基本单元10的侧壁11的机械臂60进行捡拾该零部件的操作，以及搬送该零部件的同一机械臂60的加工区域30的操作等将变得更加顺利。并且能更有效地利用整个桌子状加工区域30。并且此时，可以根据机械臂60地动作范围，使上述零部件托盘Tr向加工区域30(台31)的下方依次进行位移，可以采用更大或者更长的同零部件托盘Tr。

(6)所述通用单元100的基本构造包括基本单元10、零部件供给单元20、以及加工区域30，单元本身是平面四边形结构。由于包括零部件供给单元20以及加工区域30的单元本身的平面形状是四边形，因此即使采用了多个该通用单元100，也可以统一决定其配置，并且更容易设计生产系统的生产线布局。且，如图9所示的通用单元100C以及通用单元100E，关于上述加工区域30，可以延伸设置于基本单元10的侧方，此时，如图9所示的生产线，可以布局为在中途进行±90度弯曲的生产线。

(7)在采用了通用单元的生产系统中排列了多个上述通用单元100，在互邻单元之间共享部分机械臂60的动作范围，因此不仅不需要搬送被加工物的托盘以及传送带等，还可以保持生产线布局的高自由度。因此例如这些单元如图7所示，排成直线形，或如图9所示，中途弯曲成±90度“L字”状、或“コ字”状，按照设置该生产系统的空间等，布局非常自由的生产线，并且可以实现低成本化。

(8)在构筑生产系统时，还包括：被加工物自动搬运单元131、132，该被加工物自动搬运单元在机械臂60的动作范围涉及不到的生产系统通用单元之间，用于自动搬送被加工物，其中，该被加工物能够在机械臂60的动作范围内实现被加工物的传递和接收。因此加上上述生产线布局，通过被加工物自动搬送单元131、132，并列部分或全部生产线等，可以布局出更加丰富多彩的生产线，按照在各单元之间的被加工物的加工内容等，可以轻松调整生产线速度，调整搬送计时等。

(第2实施例)

图11示出涉及本发明的生产系统通用单元的第2实施例的侧视构造。并且该第2实施例是把基本单元的机械臂的支承状态，变为从前侧壁突出的状态，所谓悬挂状态。以下主要以与之前的第1实施例不同的地方为中心，就同一通用单元的具体构成进行说明。

如图11所示，涉及本实施例的通用单元200也以支承机械臂90的基本单元10a为中心，在图中附带的三维坐标中，共同连接于X轴方向配备了零部件供给单元20a、以及加工区域30a。在本实施例中，构成通用单元200的这些基本单元10a、零部件供给单元20a以及加工区域30a的各个部分都是由刚性金属等形成并相互联结，通过其下面40所设置的小脚轮41以及脚支承42，可以移动或设置单元单位。另外在本实施例中，以基本单元10a为首的通用单元200本身的平面形状组成了四边形(长方形)，采用多个这种通用单元200，容易涉及成构成生产系统时的生产线布局。另外在该通用单元200中，在基本单元10a下方部分设置有外箱43，在该外箱43中囊括了综合控制以该通用单元200的上述机械臂90为首的各个部分的控制装置等，与之前的第1实施例的通用单元100一样。

在此，首先说明上述基本单元10a的具体结构。

如图11所示，该基本单元10a有支柱11p所支承的顶部11r，上述机械臂(此例有水平多关节机械臂)90在从该顶部11r下垂的状态下，支承该基本单元10a。即该机械臂90也可以在基本单元10a上面的平面四边形区域12上按照三维坐标X，Y，Z方向移动，同一基本单元10a也可以准确地通过顶部11r来支承。在本实施例中，供给被加工物的该单元200的供材区域50a以及从同一被加工物的该单元200去除的除材区域50b在机械臂90的动作范围内，从设置于上述区域12两侧的侧板13a，13b延伸到基本单元10a的两侧(Y方向)。图12(a)示出这种机械臂90的侧面构造，且图12(b)～(d)分别示出从同一机械臂90下方所见动作状态以及动作范围，以下将参照图12(a)～(d)就机械臂90的构成以及功能进行进一步地详述。

如图12(a)所示，该机械臂90贯通于所述顶部11r设置，被从同一顶部11r延伸至垂直方向的第1轴91支承同时，具有通过第1轴91以及第2轴93分别按水平方向可旋转的第1以及第2臂92、94。其中在第2臂94的前部还配有延伸至与上述第1以及第2轴91、93同一方向(垂直方向)的第3轴95，在该第3轴95中位于上述第2臂94的下方的部分设有在水平方向与第2臂94旋转相独立并可旋转的顶部单元96。该顶部单元96的前部有工具安装器具97，在工具安装器具97中安装任意工具，从置于上述第3轴95内的位置(最短位置)到图12(a)中虚线所示的距离L1伸长的位置(最长位置)之间可以自由伸缩。另外上述第1轴91通过设在其内部的第1马达M1，以其中心线C1为中心左右旋转，是一个使前端连接于同轴91的上述第1臂92旋转的轴，其旋转角度即第1臂92的旋转角度同样可以通过设置在第1轴91内的第1编码器Em1进行检测。上述第2轴93通过设在其内部的第2马达M2，以其中心线C2为中心左右旋转，是一个使前端连接于同轴93的上述第2臂94旋转的轴，其旋转角度即第2臂94的旋转角度同样可以通过设置在第2轴93内的第2编码器Em2进行检测。在上述第3轴95内旋转、伸缩的上述顶部单元96通过设置在第2臂94内的第3马达M3，以其中心线C3为中心左右旋转，其旋转角度同样可以通过设置在第2臂94内的第3编码器Em3进行检测。而同一顶部单元96的伸缩可以通过设置在第2臂94内的升降马达M4来控制器其伸缩程度，其所控制的伸缩程度同样可以通过设置在第2臂94内的升降编码器Em4进行检测。另外这些马达以及编码器的控制信号或检测信号的各信号线连接于置于上述外箱43的控制装置的各个对应终端，这与之前第1实施例相同。

同机械臂90中，上述第1以及第2臂92、94的动作区域都基本是圆形，为了使得能通过相互重叠的位置其臂长设定为同一长度，通过各臂的协动，包括图12(b)中动作范围Ra1所表示的全部圆形区域的动作。即图12(b)表示上述第1以及第2臂92、94重叠为“コ字”状，从下方看处于所谓原点的机械臂90的状态。在本实施例的该状态中，上述第2臂94可以分别以点P 1为中心顺时针旋转以及逆时针旋转225°，同样上述第1臂92也以图12(b)的中心点P1为中心顺时针摆动以及逆时针摆动225°并独立旋转。并且图12(c)表示这些第1以及第2臂92、94的旋转轨迹即动作范围Ra2，第1臂92使第2臂94顺时针旋转225°，那么第2臂94可以从点P1到点P2，以这些点为中心顺时针以及逆时针旋转225°。同样图12(d)表示同一第1以及第2臂92、94的旋转轨迹即动作范围Ra3，第1臂92使第2臂94逆时针旋转225°，第2臂94可以从点P1到点P3，以这些点为中心的顺时针旋转以及逆时针旋转225°，合成这些旋转轨迹如图12(b)所示，最后如上所述，通过第1以及第2臂92、94的协动，包括动作范围Ra1所示的整个圆形区域的动作。并且在本实施例中，上述顶部单元96也与第2臂94独立，并且可以分别顺时针旋转以及逆时针旋转225°。

通过机械臂90的这种动作，至少在上述基本单元10a上，可以准确取消平面四边形区域12上的全部死角。因此如图11所示的通用单元200，通过所述被加工物的搬送以及搬送零部件供给单元20a的托盘式供料器21并捡拾零部件托盘(图示略)中装载的零部件等动作将会更加顺利。

另外，在如图11所示的通用单元200中，基本单元10a的顶部11r设置有操作盘OP，其上部有键盘以及检测用的显示装置等(都省略图示)，通过该操作盘OP，给每单元进行各种所需的设定。并且在同一操作盘OP上设置的状态显示器PL是一种通过各种不同颜色的发光器，让操作人员知道该通用单元200的运行情况的装置。

其它在涉及本实施例的通用单元中，参照图3～图6说明的各事项、即托盘式供料器21的基本构成以及与台(加工台)31的关系，单元内部的电子构成、与加工机70协动的单元动作等，基本上与之前的第1实施例相同。

如图7～图10所示，采用多个通用单元的构造的生产系统以及其变形实施例等也基本的与之前的第1实施例相同，或者在以此为基准的情况下，其内容容易实施。

综上说明所述，涉及本实施例的生产系统通用单元，以及采用该通用单元的生产系统可以得到与之前第1实施例的所述(1)～(8)效果相同或者以此为基准的效果，其中特别在是在所述(4)的效果基础上，并可以得到如下效果。

(9)在基本单元10a的上方设置有支柱11p支承的顶部11r，机械臂90在该顶部11r垂吊的状态下，支承该基本单元10a。由此机械臂90的动作范围也可以覆盖包括其下方全部区域的广泛范围，尤其可以更加有效地利用构成基本单元10a的区域。

(10)尤其是机械臂90具有在圆形动作区域可以通过相互重叠的位置的同一长度的第1以及第2臂92、94。各个臂重叠的状态为原点状态，同第1以及第2臂92、94可以顺时针以及逆时针旋转各225°，采用了水平多关节机械臂。因此根据这些第1以及第2臂92、94的协动，整个机械臂90的动作范围也基本为圆形，可以覆盖这些圆形内部的整个全区域。即机械臂90的动作范围从基本单元10a的内侧设定到外侧，确实可以消除在至少基本单元10a内的死角，例如从零部件托盘捡拾零部件的动作等将会变得更加顺畅。

(11)在更加有效地利用构成基本单元10a的区域，消除同一区域的机械臂90的死角的同时，构成零部件供给单元20的托盘式供料器21搬送的零部件托盘也将变得更大。即增加给该通用单元200可以提供的度零部件数量，从而减少通过构成零部件供给单元20的托盘式供料器21供给零部件所需要的操作频度。

(其它实施例)

另外上述各实施例，例如在以下情况下可以实施。

·尤其是在上述第1实施例中，相对于基本单元10，在其零部件供给单元20的基端直立的状态下，设置了支承机械臂60的侧壁11，但如果基本单元10的空间有富余的话，在从同一基本单元10中途直立的状态下也可以设置同一侧壁11。总之兼顾机械臂60的动作范围，其动作范围涉及至少部分加工区域30，与该加工区域30保持间隔，侧壁11所设置的构造即可。由此如果可以缩短构成零部件供给单元20的托盘式供料器21的线路长度，也可以使通用单元100本身的小型化。

·而在上述第2实施例中，从构成机械臂90的第1以及第2臂92、94的各原点可旋转角度向顺时针以及逆时针即“±”方向分别设定了“225°”。但是把这些可旋转角度设定为“±180°”以上，则如图12(b)所示，的确可以消除圆内部整个区域死角，并覆盖其范围。并且只要不把第1及第2臂92、94的可旋转角度设定为“±180°”以上，如果所需动作范围能确保的话，则可以分别设定为不到“±180°”。

·同样在上述第2实施例中，够成零部件供给单元20a的托盘式供料器21，与第1实施例一样，把装载在零部件托盘的供给零部件经过上述基本单元10a，可以搬送到比加工区域30下方，即比台31低的位置，采用这种单元构造。但是第2实施例的机械臂90从顶部11r下垂支承，阻止上述零部件托盘的移动的部分也基本不存在。因此也可以保持上述托盘式供料器21的配置所需要的较高自由度，托盘式供料器21此时把上述零部件托盘经过基本单元10a，可以搬送到加工区域30a(台31)的附近。即不需要在构成基本单元10a的平面四边形区域12与加工区域30a的台31之间设置距离等。因此机械臂90的捡拾零部件的动作、以及搬送到捡拾了零部件的机械臂90的加工区域30a动作等都能顺畅进行。并且在第2实施例的情况下，机械臂90的动作范围包括搬送到基本单元10a的零部件托盘，大大地覆盖其搬送区域，因此如上所述，通过增大零部件托盘本身的体积，可以减少采用上述托盘式供料器21供给零部件所需的操作频度。

·在上述各实施例中，构成零部件供给单元20、20a的托盘式供料器21或被加工物(work)自动搬送单元131、132具备球形螺丝以及螺合球形螺丝的咬合爪，采用自动搬送各个对象托盘等的结构。但其搬送结构不限于此，而是任意的。这些单元例如可以适当地对搬运对象采用电磁感应，强制移动等机构。

·在上述各实施例中，构成零部件供给单元20、20a的托盘式供料器21通过第1以及第2梭马达MSa、MSb驱动了两根轨道22a、22b，但可以在一个梭马达上驱动两个轨道22a、22b。另外托盘式供料器21也可以由一根轨道构成。

·在上述各实施例中，构成零部件供给单元20、20a的托盘式供料器21通过使2根轨道22a、22b共同运行，搬送零部件托盘Tr。但是不仅如此，还分别驱动各个轨道22a、22b，如果通过各个轨道22a、22b相互搬送大小互不干涉的零部件托盘，那么就可以把零部件不断地供给该单元100、200。

在上述各实施例中，构筑采用多个通用单元的生产系统时，如图8所示通过通信电线进行了电子连接，其通信形态不限于有线或无线，而是任意的。并且不设置中央控制部120，而是把任何一个通用单元100、200作为主单元可以组成同等通信网。

在上述各实施例中，给加工区域30、30a设置专用加工机70，通过加工机70加工被加工物，在上述各通用单元中，以加工区域30、30a为首，机械臂60、90的用途是任意的，例如在如下状态中可以使用这些加工区域以及机械臂。

(A)加工区域中只设置了支承搬送的被加工物的机构等，机械臂本身进行包括加工被加工物在内的所有操作。即在此时，该机械臂进行如下各项操作：

a.将被加工物向上述加工区域搬送；

b.捡拾通过零部件供给单元供给的零部件；

c.将该捡拾的零部件向被加工物组装；

d.在组装有该零部件的被加工物的上述加工区域中进行加工；以及

e.输送出在该加工区域加工的被加工物。

另外此时，通过罗列上述单元构成生产系统时，要针对每个单元，给机械臂应该进行的加工内容进行设定(编程)，只要把这些设定内容预先登录到数据库122(图8)等的记忆装置，比如在变更生产线构成时，可以针对每个单元设定其更新内容。即可以保持该情况所需要的通用性。

(B)在加工区域中设置机械臂自动更换机械手(工具)的自动工具转换器，包括这样的工具自动转换以及加工被加工物在内，进行机械臂本身的所有操作。即在此时，该机械臂进行如下各种操作：

a.捡拾通过零部件供给单元供给的零部件；

b.将该捡拾的零部件向上述被加工物组装；

c.对组装有该零部件的被加工物进行加工；

d.输送出进行了该加工的被加工物；以及

e.根据使用上述自动工具转换器的上述a.～d.的操作的需要，自动更换机械手。

尤其在此时，上述e.的操作通过设置在加工区域的自动工具转换器，按照需要自动转换械臂机械手(工具)，可以对应更多种类的操作。但此时，罗列上述单元构成生产系统要针对每个单元设定(编程)机械臂所需加工内容，在此也要把这些设定内容预先登录到数据库122(图8)等的记录装置，保持该单元所需的通用性。即在变更生产线构成时，可以针对每个单元更新内容来设定。

在上述各实施例中，机械臂60、90都采用水平多关节机械臂，特别是在上述(A)、(B)的情况下，其型式也是任意的。其它例如可以适当地采用具有“人手”功能的机械臂等。

在上述各实施例中，加工区域30、30a分别与基本单元10、10a连为一体，虽然表示了其实例，但构成上述各通用单元100、200的同加工区域30、30a，例如可交换的个别构造体，可以延伸到基本单元10、10a的外侧。在该情况下可以达到在这些加工区域30、30a与基本单元10、10a之间的振动等的传达控制效果。一般容易受到振动影响的检查装置，在加工区域也能进行好检查。并且在这种情况下，组合如上述图9所示的通用单元100C以及100E的单元构造也较容易，并且更加提高了如图9所示的生产线布局的自由度。即作为所谓生产系统通用单元主要要素包括基本单元、零部件供给单元、以及加工区域，只要具有可以构成加工被加工物(work)最低限度所需要的一套要素即可构成通用单元。且在其意义上来说，上述供材区域50a以及除材区域50b的配置对于同一通用单元来说也不需要，例如在相邻单元的机械臂之间可以传递被加工物的情况下，可以省略配置这些供材区域50a以及除材区域50b。

Claims (14)

1.一种生产系统通用单元，用于加工并搬运被加工物，所述生产系统通用单元的特征在于，包括：

机械臂，用于搬运所述被加工物，所述机械臂能够在平面区域上移动；

基本单元，用于支承所述机械臂；

零部件供给单元，对所述机械臂提供所述被加工物的零部件；以及

加工区域，设置于所述基本单元，

其中，所述机械臂的动作范围包括所述加工区域的至少一部分，并在俯视观察所述基本单元时，包括与所述基本单元重叠的部分和与所述基本单元不重叠的部分。

2.根据权利要求1所述的生产系统通用单元，其特征在于：

所述机械臂的平面形状为四边形，

所述机械臂能够在所述四边形构成所述机械臂的平面区域上移动。

3.根据权利要求1所述的生产系统通用单元，其特征在于，所述生产系统通用单元还包括：

供材·除材区域，所述供材·除材区域以包含在所述机械臂的动作范围内的方式，进一步延伸设置于所述基本单元的外侧，其中，所述供材·除材区域至少用于向所述生产系统通用单元提供所述被加工物、以及从所述生产系统通用单元中去除所述被加工物中的一种。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的生产系统通用单元，其特征在于：

在所述基本单元中，直立于所述基本单元的侧壁与所述加工区域分离设置，并且所述机械臂以从所述侧壁突出的方式被所述基本单元所支承。

5.根据权利要求4所述的生产系统通用单元，其特征在于：

所述加工区域在比所述基本单元高的位置处以一高度差从所述基本单元延伸设置成桌子状，并且所述零部件供给单元具有托盘式供料器，其中，所述托盘式供料器将装载有所述被加工物的零部件的零部件托盘从所述侧壁的里面侧经过所述基本单元搬送到所述桌子状的加工区域的下面。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的生产系统通用单元，其特征在于：

在所述基本单元的上面设置有通过支柱支承的顶部，并且所述机械臂以从所述顶部垂下的方式被所述基本单元所支承。

7.根据权利要求6所述的生产系统通用单元，其特征在于：

所述机械臂是水平多关节型机械臂，其中，所述机械臂包括相互具有圆形或者圆弧状的动作区域的第1臂和第2臂，并且所述第2臂通过与所述第1臂重叠的位置。

8.根据权利要求6或7所述的生产系统通用单元，其特征在于：

所述零部件供给单元将所述被加工物的零部件提供到所述加工区域的附近。

9.根据权利要求1、2、3、5或7所述的生产系统通用单元，其特征在于：

包括设置在所述基本单元的所述零部件供给单元以及所述加工区域的所述生产系统通用单元本身的平面形状是四边形。

10.根据权利要求1、2、3、5或7所述的生产系统通用单元，其特征在于：

在所述加工区域设置有进行所述被加工物的加工的专用加工机，并且所述机械臂进行以下各种操作：

a.将所述被加工物向所述加工区域搬送；

b.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

c.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；以及

d.输送出通过所述加工机加工的所述被加工物。

11.根据权利要求1、2、3、5或7所述的生产系统通用单元，其特征在于，所述机械臂进行以下各种操作：

a.将所述被加工物向所述加工区域搬送；

b.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

c.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；

d.在组装有所述零部件的所述被加工物的所述加工区域中进行加工；以及

e.输送出在所述加工区域加工的所述被加工物。

12.根据权利要求1、2、3、5或7所述的生产系统通用单元，其特征在于：在所述加工区域设置有自动工具转换器，所述自动工具转换器使所述机械臂自动更换自己的机械手，所述机械臂进行以下各种操作：

a.捡拾通过所述零部件供给单元供给的零部件；

b.将所述捡拾的零部件向所述被加工物组装；

c.对组装有所述零部件的所述被加工物进行加工；

d.输送出进行了加工的所述被加工物；以及

e.根据使用所述自动工具转换器的所述a.～d.的操作的需要，自动更换机械手。

13.一种生产系统，采用通用单元，其特征在于：所述生产系统包括多个权利要求1～12中任一项所述的生产系统通用单元，所述多个生产系统通用单元以彼此相邻的所述生产系统通用单元共享所述机械臂的动作范围的一部分的方式排列。

14.一种生产系统，采用权利要求13所述的生产系统通用单元，所述生产系统的特征在于，还包括：

被加工物自动搬运单元，所述被加工物自动搬运单元在所述机械臂的动作范围涉及不到的所述生产系统通用单元之间，用于自动搬送所述被加工物，其中，所述被加工物能够在所述机械臂的动作范围内实现所述被加工物的传递和接收。

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