JP5920456B2 - 生産システムおよび加工品の製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、生産システムおよび加工品の製造方法に関する。

従来、たとえば生産ラインにおいて、ロボットにワークを保持させ、保持したワークを他の場所へ移動させる生産システムが知られている。

近年では、バラ積みされた多数のワークをパーツフィーダと呼ばれる装置を用いて自動的に整列させたうえでロボットへ供給することで、ロボットによるワークの保持動作を簡略化する手法も提案されている（特許文献１参照）。

特開平６−１２６５５５号公報

しかしながら、上述した従来技術には、取り扱うワーク種に対する汎用性を向上させるという点で更なる改善の余地がある。

たとえば、従来技術において用いられるパーツフィーダは、ワークが投入されるボウルの内面に形成される段差の形状が、取扱うワークの大きさ等に応じて個別に設計される。このため、従来技術では、取り扱うワーク種を変更する場合には、パーツフィーダのボウルの取替え作業が発生することとなり、生産性の低下等を招く可能性があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、取り扱うワーク種に対する汎用性を高めることのできる生産システムおよび加工品の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る生産システムは、循環装置と、ロボットと、姿勢変更機構とを備える。循環装置は、ワークを所定の経路に沿って循環させる。ロボットは、所定の経路の一部分である保持領域において、循環されるワークを保持して所定の場所へ移動させる。姿勢変更機構は、循環装置に設けられ、循環されるワークの姿勢を異ならせる。

実施形態の一態様によれば、取り扱うワーク種に対する汎用性を高めることができる。

図１は、本実施形態に係る生産システムの模式斜視図である。 図２は、本実施形態に係る生産システムの模式平面図である。 図３Ａは、ボビンの形状を示す模式図である。 図３Ｂは、ボビンの形状を示す模式図である。 図３Ｃは、ボビンの形状を示す模式図である。 図４は、循環装置の模式斜視図である。 図５は、姿勢変更機構をＹ軸負方向から見た場合の模式側面図である。 図６は、姿勢変更機構をＸ軸正方向から見た場合の模式側面図である。 図７Ａは、第１の搬送規制部の模式斜視図である。 図７Ｂは、第１の搬送規制部の模式側面図である。 図７Ｃは、第１の搬送規制部の模式側面図である。 図８Ａは、第２の搬送規制部の模式正面図である。 図８Ｂは、第２の搬送規制部の模式平面図である。 図８Ｃは、第２の搬送規制部の模式平面図である。 図９Ａは、ボビンの供給方法の説明図である。 図９Ｂは、ボビンの排出方法の説明図である。 図１０は、制御装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、排出処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する生産システムおよび加工品の製造方法の実施形態を詳細に説明する。

ここで、本実施形態では、モータの製造に供される巻線用のボビンを巻線装置へ搬送するとともに、巻線が取り付けられた状態のボビンを巻線装置から受け取って収納トレーへ収納する生産システムについて説明する。ただし、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。たとえば、本願の開示する生産システムが取り扱うワークは、ボビン以外のワークであってもよい。

まず、本実施形態に係る生産システムの外観について図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る生産システムの模式斜視図であり、図２は、本実施形態に係る生産システムの模式平面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る生産システム１は、セル１００内に、循環装置２、ロボット３、撮像装置４、受渡ユニット５、搬送装置６、ブラッシング部７、検査装置８、ボビン反転部９、収納トレー１０、制御装置１１等を備える。

セル１００の略中央には、ロボット３が配置される。そして、ロボット３以外の各装置は、ロボット３の周囲にそれぞれ配置される。たとえば、ロボット３のＸ軸正方向側に受渡ユニット５が配置され、Ｙ軸正方向側に循環装置２、ブラッシング部７、検査装置８、ボビン反転部９等が配置され、ロボット３のＸ軸負方向側に収納トレー１０が配置される。

また、ロボット３から見て受渡ユニット５よりも奥側には搬送装置６が配置される。かかる搬送装置６は、生産システム１と隣接して設けられる巻線装置５０（図２参照）と接続される。以下、各装置の構成について個別に説明する。

循環装置２は、ボビンＷ（図３参照）を所定の経路に沿って循環させる装置である。かかる循環装置２の具体的な構成については、後述する。また、ロボット３は、所定の経路の一部分である保持領域において、循環されるボビンＷを保持して受渡ユニット５まで移動させる動作を行う。

ここで、循環装置２によって循環されるボビンＷは、表面、裏面、側面でそれぞれ異なる形状を有しており、これらの面のうち何れかの面をＺ軸正方向へ向けた状態で循環装置２によって循環される。そして、ロボット３は、これらのボビンＷのうち予め設定された条件をみたす姿勢で循環されるボビンＷ、本実施形態では、裏面をＺ軸正方向へ向けて循環されるボビンＷのみを保持する。

かかる点について図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、それぞれ異なる方向から見た場合のボビンＷの形状を示す模式図である。本実施形態では、ボビンＷの各面のうち図３Ａに示す面を「裏面」、図３Ｂに示す面を「表面」、図３Ｃに示す面を「側面」と定義する。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ボビンＷは、裏面、表面および側面がそれぞれ異なる形状に形成される。ロボット３は、これらのボビンＷのうち、図３Ａに示す裏面をＺ軸正方向へ向けて循環されるボビンＷのみを保持して受渡ユニット５まで移動させる。

なお、ロボット３は、たとえば垂直多関節ロボットであり、アームの先端部に設けられた保持部３１を用いてボビンＷの保持を行う。本実施形態では、ボビンＷを把持するタイプの保持部３１をロボット３が備える場合の例について説明するが、ロボットが備える保持部は、把持タイプの保持部に限定されない。たとえば、ロボットは、空気圧を利用してワークを吸着保持する吸着タイプの保持部を備えてもよい。

また、ロボット３は、循環装置２によって循環されるボビンＷを保持して受渡ユニット５まで移動させる動作以外の動作も行う。たとえば、ロボット３は、巻線装置５０によって巻線が取り付けられたボビンＷ（以下、「処理済ボビンＷｐ」と記載する）を受渡ユニット５から受け取り、受け取った処理済ボビンＷｐをブラッシング部７、検査装置８、ボビン反転部９へ順次移動させた後、収納トレー１０へ収容する動作も行う。

撮像装置４は、循環装置２によって循環されるボビンＷを撮像する。撮像装置４によって撮像された画像は、制御装置１１へ送信される。なお、撮像装置４は、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。

受渡ユニット５は、ロボット３と搬送装置６との間で、ボビンＷまたは処理済ボビンＷｐの受け渡しを行う装置である。具体的には、受渡ユニット５は、取付装置５ａと取外装置５ｂとを備える。

取付装置５ａは、ロボット３から受け取ったボビンＷに対して所定の治具を取り付け、治具が取り付けられたボビンＷ（以下、「治具付ボビンＷｊ」と記載する）を搬送装置６の搬出部６ａへ受け渡す処理を行う。また、取外装置５ｂは、搬送装置６の搬入部６ｂによって巻線装置５０から搬入される処理済ボビンＷｐを受け取り、受け取った処理済ボビンＷｐから治具を取り外す処理を行う。

搬送装置６は、治具付ボビンＷｊの搬出および処理済ボビンＷｐの搬入を行う装置である。具体的には、搬送装置６は、搬出部６ａおよび搬入部６ｂを備える。これら搬出部６ａおよび搬入部６ｂは、Ｙ軸方向に沿って延在し、生産システム１のＹ軸正方向側に隣接する巻線装置５０と接続される。

搬出部６ａは、治具付ボビンＷｊをセル１００外の巻線装置５０へ搬出する。また、搬入部６ｂは、処理済ボビンＷｐを巻線装置５０からセル１００内へ搬入する。なお、搬出部６ａおよび搬入部６ｂは、たとえばベルトコンベアである。

ブラッシング部７は、回転ブラシを用いて処理済ボビンＷｐに付着するパーティクルを除去する装置である。検査装置８は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて処理済ボビンＷｐを撮像し、撮像結果に基づいて巻線状態の良否やボビン欠けの有無等の検査を行う装置である。ボビン反転部９は、図３Ｃに示す側面をＺ軸正方向へ向けて載置された処理済ボビンＷｐをＺ軸回りに１８０度回転させることによって、処理済ボビンＷｐを反転させる装置である。収納トレー１０は、ブラッシング部７によるブラッシング工程、検査装置８による検査工程、ボビン反転部９による反転工程を経た処理済ボビンＷｐが収納されるトレーである。

制御装置１１は、生産システム１全体を制御する装置である。かかる制御装置１１は、撮像装置４から取得した画像データに基づき、裏面をＺ軸正方向へ向けて循環されるボビンＷ（図３Ａ参照）を検出する。そして、制御装置１１は、裏面を向けたボビンＷを検出すると、検出されたボビンＷの保持動作の実行をロボット３に対して指示する。なお、制御装置１１は、ボビンＷが検出され、検出されたボビンＷが保持領域に到達した場合に、循環装置２によるボビンＷの循環を停止したうえで、検出されたボビンＷの保持動作の実行をロボット３に対して指示することとしているが、かかる点については、後述する。

なお、ロボット３のＸ軸正方向側には、作業台１３ａが設置され、かかる作業台１３ａ上に、受渡ユニット５および搬送装置６が載置される。また、ロボット３のＹ軸正方向側には、作業台１３ｂが設置され、かかる作業台１３ｂ上に、循環装置２、撮像装置４、ブラッシング部７、検査装置８、ボビン反転部９が載置される。また、ロボット３のＸ軸負方向側には、作業台１３ｃが設置され、かかる作業台１３ｃ上に、収納トレー１０が載置される。また、制御装置１１は、たとえば作業台１３ｃ下部の空きスペースに配置される。

本実施形態に係る生産システム１は、上記のように構成されており、循環装置２やロボット３、受渡ユニット５といった各装置が制御装置１１の制御に従って動作する。ここで、生産システム１の一連の動作について簡単に説明する。

循環装置２によって循環されるボビンＷのうち裏面を向けた状態で循環されるボビンＷが検出されると、ロボット３は、検出されたボビンＷを保持して受渡ユニット５の取付装置５ａへ渡す。取付装置５ａは、ロボット３からボビンＷを受け取ると、受け取ったボビンＷに対して治具を取り付けて搬送装置６の搬出部６ａへ載置する。搬出部６ａへ載置された治具付ボビンＷｊは、搬出部６ａによって巻線装置５０へ搬送され、巻線装置５０によって巻線が取り付けられる。

巻線装置５０によって巻線が取り付けられた処理済ボビンＷｐは、搬送装置６の搬入部６ｂによってセル１００内に再び搬入される。処理済ボビンＷｐは、搬入部６ｂによって取外装置５ｂの手前まで搬送された後、取外装置５ｂによって搬入部６ｂから取り出され、治具が取り外される。なお、取り外された治具は、搬入部６ｂによって取付装置５ａの手前まで搬送された後、取付装置５ａによって新たなボビンＷに取り付けられることとなる。

取外装置５ｂが処理済ボビンＷｐから治具を取り外すと、ロボット３は、処理済ボビンＷｐを取外装置５ｂから受け取り、受け取った処理済ボビンＷｐをブラッシング部７へ搬送する。かかるブラッシング部７では、処理済ボビンＷｐのブラッシング工程が行われる。

ブラッシング部７によるブラッシング工程が完了すると、ロボット３は、処理済ボビンＷｐを検査装置８へ搬送する。かかる検査装置８では、処理済ボビンＷｐの検査工程が行われる。かかる検査工程において処理済ボビンＷｐに異常が発見されなかった場合、ロボット３は、処理済ボビンＷｐをボビン反転部９へ搬送する。かかるボビン反転部９では、処理済ボビンＷｐの反転工程が行われる。なお、反転工程は、ロボット３が処理済ボビンＷｐを所定の向きで収納トレー１０へ収納する動作を行い易くするために行われる。

ボビン反転部９による反転工程が完了すると、ロボット３は、ボビン反転部９から処理済ボビンＷｐを受け取り、受け取った処理済ボビンＷｐを収納トレー１０へ収納する。なお、処理済ボビンＷｐは、収納トレー１０に対して特定の向き（たとえば図３Ｂに示す表向き）で収納される。

このように、本実施形態に係る生産システム１では、循環装置２によって循環されるボビンＷのうち、予め設定された条件を満たす姿勢、具体的には、裏面を向けたボビンＷ（図３Ａ参照）を保持対象とする。

ここで、本実施形態に係る循環装置２は、循環されるボビンＷの姿勢を異ならせる姿勢変更機構を備える。具体的には、本実施形態に係る循環装置２は、ボビンＷを所定の高さから落下させることによってボビンＷの姿勢を異ならせる機構を姿勢変更機構として備える。

これにより、生産システム１では、表向きや横向きで循環していたボビンＷ、すなわち、ロボット３の保持対象でないボビンＷであっても、姿勢変更機構を用いてボビンＷを落下させ、ボビンＷの向きを変化させることで、ロボット３の保持対象とすることができる。

以下では、循環装置２の具体的な構成について図４〜図６を用いて説明する。図４は、循環装置２の模式斜視図である。また、図５は、姿勢変更機構をＹ軸負方向から見た場合の模式側面図であり、図６は、姿勢変更機構をＸ軸正方向から見た場合の模式側面図である。なお、図５および図６は、各搬送部の高さ関係を説明するための図であり、搬送部以外の部材を省略して示している。

図４に示すように、循環装置２は、ボビンＷをＸ軸正方向へ搬送する往路部２ａと、往路部２ａによって搬送されたボビンＷをＺ軸負方向へ搬送して往路部２ａへ戻す復路部２ｂとを備える。このように、ボビンＷは、往路部２ａおよび復路部２ｂによって形成される経路を循環する。また、本実施形態に係る姿勢変更機構７０（図５参照）は、これら往路部２ａおよび復路部２ｂによって構成される。

なお、撮像装置４は、復路部２ｂの上方に設けられており、復路部２ｂ上を搬送されるボビンＷを撮像する。また、制御装置１１は、裏向きの姿勢（図３Ａ参照）で循環されるボビンＷが検出された場合、循環装置２によるボビンＷの循環を停止したうえで、検出されたボビンＷの保持をロボット３に対して指示する。これにより、検出されたボビンＷが往路部２ａへ戻されることを防止することができる。

往路部２ａは、ボビン供給部２１と、第１の搬送部２２とを備える。ボビン供給部２１および第１の搬送部２２は、Ｘ軸正方向へ向けてボビン供給部２１、第１の搬送部２２の順で配置される。すなわち、ボビン供給部２１の上流側に第１の搬送部２２が配置される。

ボビン供給部２１は、図５に示すように、第１の高さ位置において略水平に設けられており、セル１００外部から供給されるボビンＷをＸ軸正方向へ搬送して第１の搬送部２２へ渡す。なお、ボビン供給部２１は、Ｘ軸正方向だけでなくＸ軸負方向へもボビンＷを搬送することができるが、かかる点については、後述する。

第１の搬送部２２は、ボビン供給部２１から搬送されてきたボビンＷをさらにＸ軸正方向へ搬送する。ここで、第１の搬送部２２は、図５に示すように、所定の角度で傾斜しており、ボビン供給部２１から搬送されたボビンＷを第１の高さ位置よりも高い第２の高さ位置まで移動させる。第２の高さ位置まで移動したボビンＷは、その後、第２の高さ位置から落下することとなる。

復路部２ｂは、第２の搬送部２４と、第３の搬送部２３と、第４の搬送部２５とを備える。第２の搬送部２４は、往路部２ａと平行に設けられており、ボビンＷをＸ軸負方向へ搬送する。かかる第２の搬送部２４は、第２の高さ位置よりも低く、かつ、第１の高さ位置よりも高い第３の高さ位置において略水平に設けられる。なお、ロボット３によるボビンＷの保持動作が行われる領域である保持領域は、かかる第２の搬送部２４に形成される。

第３の搬送部２３は、Ｙ軸方向に沿って延在する部材であり、Ｙ軸正方向側の端部が、第１の搬送部２２における下流側端部の下方に配置され、Ｙ軸負方向側の端部が、第２の搬送部２４における上流側端部の上方に配置される。

かかる第３の搬送部２３は、Ｙ軸正方向からＹ軸負方向へ向けて下り勾配となるように設けられており、第１の搬送部２２から落下したボビンＷを受け止め、受け止めたボビンＷを重力に従って移動させ、第２の搬送部２４へと送る。

第４の搬送部２５は、Ｙ軸方向に沿って延在する部材であり、Ｙ軸負方向側の端部が、第２の搬送部２４における下流側端部の下方に配置され、Ｙ軸正方向側の端部が、ボビン供給部２１における上流側端部の上方に配置される。

かかる第４の搬送部２５は、Ｙ軸負方向からＹ軸正方向へ向けて下り勾配となるように設けられており、第２の搬送部２４における下流側端部まで搬送されたボビンＷを重力に従って移動させてボビン供給部２１へ戻す。

このように、ボビンＷは、ボビン供給部２１へ供給された後、第１の搬送部２２、第３の搬送部２３、第２の搬送部２４および第４の搬送部２５を順次経由して再びボビン供給部２１へ戻される。

なお、本実施形態においてボビン供給部２１、第１の搬送部２２および第２の搬送部２４は、たとえばベルトコンベアであり、モータ等の動力源を用いてボビンＷを機械的に搬送する。これに対し、第３の搬送部２３および第４の搬送部２５は、動力源を用いることなく、傾斜を利用してボビンＷを搬送する。本実施形態に係る生産システム１では、第２の搬送部２４をボビン供給部２１よりも高い位置に設けることにより、モータ等の動力源を用いることなく、第２の搬送部２４からボビン供給部２１へボビンＷを戻すことができる。

循環装置２によって循環されるボビンＷは、第１の搬送部２２によって第２の高さ位置まで移動した後、かかる第２の高さ位置から第３の搬送部２３へ向けて落下する。このとき、ボビンＷには、落下によって姿勢が変化する可能性が生じる。

たとえば、図６に示すように、ボビンＷは、第１の搬送部２２上において表向き（図３Ｂ参照）で搬送されていた場合であっても、第２の高さ位置から落下することによって姿勢が裏向き（図３Ａ参照）に変化する場合がある。かかる場合、ボビンＷは、ロボット３による保持対象となる。

このように、本実施形態に係る生産システム１では、循環装置２を用いてボビンＷを途中で落下させながら循環させることによって、最終的には、全てのボビンＷをロボット３に対して保持させることができる。

循環装置２のその他の構成について説明する。図４に示すように、循環装置２は、第１の搬送規制部２０３を備える。ここで、かかる第１の搬送規制部２０３の構成について図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。図７Ａは、第１の搬送規制部２０３の模式斜視図である。また、図７Ｂおよび図７Ｃは、第１の搬送規制部２０３の模式側面図である。

図７Ａに示すように、第１の搬送規制部２０３は、第１の搬送部２２の上方に設けられ、Ｙ軸方向に延在する基部２０３ａと、基部２０３ａに対して一端側が固定され、第１の搬送部２２の搬送面へ向けて垂下する長尺状の垂下部２０３ｂとを備える。

垂下部２０３ｂは、たとえばゴム等であり、基部２０３ａに対して所定の間隔を開けて複数設けられる。各垂下部２０３ｂの他端側と搬送面との間には、ボビンＷが通過できる程度の隙間が形成される。

図７Ｂに示すように、第１の搬送部２２によって搬送されるボビンＷの中には、上下に重なった状態で搬送されるボビンＷが存在する場合がある。このように重なった状態のままでは、保持対象である裏向きのボビンＷを適切に検出できない可能性があり、また、検出できたとしても、ロボット３による保持動作に支障を来たすおそれがある。

一方、本実施形態において、他のボビンＷの上部に重なるボビンＷは、第１の搬送規制部２０３の垂下部２０３ｂと当接することとなる。この結果、他のボビンＷの上部に重なるボビンＷは、第１の搬送部２２の上流側への搬送が規制されることとなるため、他のボビンＷとの重なりが解消される。

このように、本実施形態に係る生産システム１では、第１の搬送規制部２０３を用いてボビンＷ同士の上下の重なりを解消することとした。このため、生産システム１によれば、裏向きのボビンＷを適切に検出することができ、また、ロボット３による保持動作を確実に実行することができる。

なお、第１の搬送部２２自体が傾斜しているため、たとえばボビンＷ上に不安定に重なったボビンＷ等は、重力によって自然落下し易い。すなわち、傾斜を有する第１の搬送部２２を用いてボビンＷを搬送することによっても、ボビンＷ同士の上下の重なりを解消することができる。また、第１の搬送規制部２０３は、第１の搬送部２２の中央よりも下流側に設けられる。これにより、第１の搬送部２２の傾斜によってある程度解消されたボビンＷ同士の重なりを、第１の搬送規制部２０３によってさらに解消させることができる。

図４に戻り、循環装置２のその他の構成についての説明を続ける。循環装置２は、第２の搬送規制部２０４をさらに備える。ここで、かかる第２の搬送規制部２０４の構成について図８Ａ〜図８Ｃを用いて説明する。図８Ａは、第２の搬送規制部２０４の模式正面図である。また、図８Ｂおよび図８Ｃは、第２の搬送規制部２０４の模式平面図である。

図８Ａに示すように、第２の搬送規制部２０４は、第１の搬送規制部２０３と同様、ボビンＷの搬送を規制する部材であり、特に、ボビンＷ同士が近接した状態を解消する。

具体的には、第２の搬送規制部２０４は、第２の搬送部２４の上方に設けられ、Ｙ軸方向に延在する基部２０４ａと、基部２０４ａに対して一端側が固定され、第２の搬送部２４の搬送面へ向けて垂下する長尺状の垂下部２０４ｂとを備える。

垂下部２０４ｂは、たとえば肉薄のプラスチック部材であり、基部２０４ａに対して所定の間隔を開けて複数設けられる。また、垂下部２０４ｂの他端側と搬送面との間には、ボビンＷが通過できない程度の僅かな隙間が形成される。すなわち、垂下部２０４ｂと第２の搬送部２４の搬送面との間の隙間は、垂下部２０３ｂと第１の搬送部２２の搬送面との間の隙間よりも小さく形成される。なお、垂下部２０４ｂの他端側は、第２の搬送部２４の搬送面と接していてもよい。

図８Ｂに示すように、第１の搬送規制部２０３によってボビンＷの上下の重なりが解消されたとしても、ボビンＷ同士が互いに近接した状態で搬送される場合がある。このようにボビンＷ同士が近接している場合、ロボット３による保持動作に支障を来たすおそれがある。

そこで、本実施形態に係る生産システム１では、第２の搬送部２４に対して第２の搬送規制部２０４を設けることにより、第２の搬送部２４を近接した状態で搬送される複数のボビンＷをバラけさせ（図８Ｃ参照）、近接状態を解消することとした。これにより、生産システム１では、ロボット３による保持動作をより確実に実行することができる。

なお、本実施形態では、第１の搬送規制部２０３の基部２０３ａに対して垂下部２０３ｂが４個設けられ、第２の搬送規制部２０４の基部２０４ａに対して垂下部２０４ｂが３個設けられる場合の例について示したが、垂下部２０３ｂ，２０４ｂの個数は、これらに限定されない。また、垂下部２０３ｂ，２０４ｂは、ボビンＷを傷付け難い比較的柔らかい部材であればよく、ゴムやプラスチックに限定されない。

図４に戻り、循環装置２のその他の構成についての説明を続ける。循環装置２は、第１の搬送部２２上のボビンＷを検知する第１の検知部２０１と、第２の搬送部２４上のボビンＷを検知する第２の検知部２０２とを備える。第１の検知部２０１および第２の検知部２０２としては、たとえば透過型のレーザセンサ等を用いることができる。

第１の検知部２０１および第２の検知部２０２によるボビンＷの検知結果は、制御装置１１へ送信される。制御装置１１は、かかる検知結果に基づいて第１の搬送部２２および第２の搬送部２４上のボビンＷの有無を判定する。かかる判定結果は、ボビンＷを循環装置２から排出する場合に用いられる。

ここで、循環装置２に対するボビンＷの供給方法および排出方法について図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。図９Ａは、ボビンＷの供給方法の説明図であり、図９Ｂは、ボビンＷの排出方法の説明図である。

図９Ａに示すように、セル１００には、ボビン供給部２１の近傍、かつ、ボビン供給部２１よりも上方に扉体１０１が設けられている。作業者等は、かかる扉体１０１を開け、ボビン供給部２１の上方からボビンＷをボビン供給部２１へ供給する。

ボビンＷを循環させる場合、ボビン供給部２１は、供給されたボビンＷをＸ軸正方向へ搬送して第１の搬送部２２へ渡す。これにより、ボビンＷは、ロボット３によって保持されるまでの間、第１の搬送部２２、第３の搬送部２３、第２の搬送部２４、第４の搬送部２５およびボビン供給部２１を循環し続ける。

一方、ボビン供給部２１の第１の搬送部２２が設けられる側と反対側には、ボビン排出部１０２が設けられている。ボビン排出部１０２は、セル１００に形成された開口部１０２ａと、かかる開口部１０２ａに設置された受け部１０２ｂとを備える。開口部１０２ａは、ボビン供給部２１の近傍、かつ、ボビン供給部２１よりも下方に形成される。また、受け部１０２ｂは、セル１００の内部および外部に跨って配置される。

図９Ｂに示すように、循環装置２からボビンＷを排出する場合、ボビン供給部２１は、ボビンＷを循環させる場合とは反対側、すなわち、Ｘ軸負方向側に設けられるボビン排出部１０２へ向けてボビンＷを搬送する。これにより、ボビン供給部２１上のボビンＷは、ボビン供給部２１から落下し、ボビン排出部１０２の受け部１０２ｂによって受け止められる。受け部１０２ｂによって受け止められたボビンＷは、その後、作業者等によって回収される。

このように、生産システム１では、ボビン排出部１０２が、ボビン供給部２１の第１の搬送部２２が設けられる側と反対側に設けられる。そして、ボビン供給部２１は、ボビンＷを循環させる場合には、ボビンＷを第１の搬送部２２へ向けて搬送し、ボビンＷを循環装置２から排出する場合には、第１の搬送部２２と反対側に設けられるボビン排出部１０２へ向けてボビンＷを搬送する。

これにより、生産システム１では、循環装置２へ供給されたボビンＷの排出を容易に行うことができる。

次に、制御装置１１の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、制御装置１１の構成を示すブロック図である。なお、図１０では、制御装置１１の特徴を説明するために必要な構成要素を示しており、一般的な構成要素についての記載を適宜省略している。

また、図１０では、第１の検知部２０１および第２の検知部２０２を総称して「検知部」と記載し、ボビン供給部２１、第１の搬送部２２および第２の搬送部２４を総称して「搬送部」と記載している。また、図１０では、生産システム１が備える各装置のうち、循環装置２、ロボット３、撮像装置４および制御装置１１以外の装置を「その他の装置」と記載する。

図１０に示すように、制御装置１１は、制御部１１１と、記憶部１１２とを備える。また、制御部１１１は、循環制御部１１１ａと、ロボット制御部１１１ｂとを備える。また、記憶部１１２は、作業データ１１２ａを記憶する。

制御部１１１は、制御装置１１の全体制御を行う。循環制御部１１１ａは、循環装置２が備える搬送部のうち、動力源を備えるボビン供給部２１、第１の搬送部２２および第２の搬送部２４の動作制御を行う。

たとえば、循環制御部１１１ａは、ボビンＷを循環させる場合には、ボビン供給部２１および第１の搬送部２２をＸ軸正方向へ動作させるとともに、第２の搬送部２４をＸ軸負方向へ動作させる。また、循環制御部１１１ａは、外部からボビンＷの排出指示を受けた場合には、ボビン供給部２１をＸ軸負方向へ動作させる。なお、かかる点については、図１２を用いて後述する。

ロボット制御部１１１ｂは、ロボット３の動作制御を行う。具体的には、ロボット制御部１１１ｂは、撮像装置４によって撮像された画像に基づいて、予め設定された条件のをみたす姿勢、すなわち、裏向きで搬送されるボビンＷを検出し、検出されたボビンＷの保持をロボット３に対して指示する。

記憶部１１２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、作業データ１１２ａを記憶する。作業データ１１２ａは、生産システム１が実行する作業の内容を規定する情報であり、たとえば、ロボット３による保持対象となる裏向きのボビンＷの画像データなどを含む。制御部１１１は、かかる作業データ１１２ａに基づいて循環装置２やロボット３またはその他の装置の制御を行う。

次に、制御装置１１の具体的動作について図１１を用いて説明する。図１１は、制御装置１１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御装置１１の制御部１１１は、外部から排出指示を受けたか否かを判定し（ステップＳ１０１）、排出指示を受けたと判定すると（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、排出処理を行う（ステップＳ１０２）。排出処理は、循環装置２内のボビンＷを循環装置２から排出する処理である。この排出処理の処理手順については、図１２を用いて後述する。

ステップＳ１０１において排出指示を受けていない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、制御部１１１は、裏向きのボビンＷが検出されたか否かを判定し（ステップＳ１０３）、検出されたと判定した場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４において制御部１１１は、ロボット３が他の作業中か否かを判定し、ロボット３が他の作業中である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ロボット３に対して他の作業を実行させた後（ステップＳ１０５）、搬出処理を行う（ステップＳ１０６）。

ここで、搬出処理とは、ステップＳ０１３において検出された裏向きのボビンＷをロボット３を用いて循環装置２から取り出し、取り出したボビンＷに対して取付装置５ａを用いて治具を取り付けて搬出部６ａへ渡す処理のことである。また、他の作業とは、たとえば、ロボット３が、取外装置５ｂから受け取った処理済ボビンＷｐをブラッシング部７、検査装置８、ボビン反転部９を経由しつつ収納トレー１０へ収納する作業等である。

このように、ロボット３は、制御装置１１からボビンＷの保持動作を指示されていない場合には、搬入処理等の他の動作を行っており、かかる他の動作の合間に、制御装置１１からの指示に従ってボビンＷの保持動作を行う。

すなわち、本実施形態に係る生産システム１では、循環装置２が落下を利用してボビンＷの姿勢を変化させるものであるため、裏向きのボビンＷが常に検出されるとは限らない。しかし、仮に、裏向きのボビンＷが長い期間検出されなかったとしても、ロボット３は、単に待機しているのではなくその他の動作を行うため、生産システム１全体としての効率の低下を防止することができる。

なお、制御部１１１は、ロボット３が他の作業中でなければ（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、そのまま搬出処理へ処理を移行する。

一方、ステップＳ１０３において裏向きのボビンＷが検出されない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、制御部１１１は、搬入処理を行う（ステップＳ１０７）。かかる搬入処理は、巻線装置５０から搬入されてきた処理済ボビンＷｐを受け取り、ブラッシングや検査等を行ったうえで収納トレー１０へ収納する処理である。

ステップＳ１０２の排出処理、ステップＳ１０６の搬出処理またはステップＳ１０７の搬入処理を終えると、制御部１１１は、全ての作業が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。たとえば、制御部１１１は、外部から作業を終了すべき旨の指示を受けた場合、あるいは、電源がオフされた場合に、全ての作業が終了したと判定する。制御部１１１は、ステップＳ１０８において全ての作業が終了していない場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０１へ移行し、全ての作業が終了したと判定した場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

次に、ステップＳ１０２に示す排出処理の処理手順について図１２を用いて説明する。図１２は、排出処理の処理手順を示すフローチャートである。

図１２に示すように、制御部１１１の循環制御部１１１ａは、ボビン供給部２１をボビン排出部１０２側へ動作させる（ステップＳ２０１）。これにより、ボビン供給部２１上のボビンＷがボビン排出部１０２へ落下する。

つづいて、循環制御部１１１ａは、第１の検知部２０１によるボビンＷの検知が一定期間なかったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。かかる処理において、第１の検知部２０１によるボビンＷの検知が一定期間なかったと判定すると（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、循環制御部１１１ａは、第１の搬送部２２を停止する（ステップＳ２０３）。

つづいて、循環制御部１１１ａは、第２の検知部２０２によるボビンＷの検知が一定期間なかったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。かかる処理において、第２の検知部２０２によるボビンＷの検知が一定期間なかったと判定すると（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、循環制御部１１１ａは、第２の搬送部２４を停止する（ステップＳ２０５）。

つづいて、循環制御部１１１ａは、第２の搬送部２４を停止してから一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。かかる処理において、第２の搬送部２４を停止してから一定時間が経過したと判定すると（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、循環制御部１１１ａは、ボビン供給部２１を停止して（ステップＳ２０７）、排出処理を終える。

上述してきたように、本実施形態に係る生産システム１は、循環装置２と、ロボット３と、姿勢変更機構７０とを備える。循環装置２は、ボビンＷを所定の経路に沿って循環させる。ロボット３は、所定の経路の一部分である保持領域において、循環されるボビンＷを保持して所定の場所へ移動させる。姿勢変更機構７０は、循環装置２に設けられ、循環されるボビンＷの姿勢を異ならせる。

また、循環装置２の姿勢変更機構７０は、往路部２ａと、復路部２ｂとを備える。往路部２ａは、ボビンＷを第１の高さ位置から第１の高さ位置よりも高い第２の高さ位置へ移動させて第２の高さ位置から落下させる。復路部２ｂは、往路部２ａにおける第２の高さ位置から落下したボビンＷを往路部２ａへ戻す。したがって、本実施形態に係る生産システム１によれば、取り扱うワーク種に対する汎用性を高めることができる。

なお、上述してきた実施形態では、姿勢変更機構が、ワークを落下させることによってワークの姿勢を異ならせる場合の例について説明したが、姿勢変更機構は、他の方法によってワークの姿勢を異ならせてもよい。たとえば、姿勢変更機構は、循環装置に設けられ、いずれかの経路を振動させることによってワークの姿勢を異ならせる機構（振動発生装置）であってもよい。

また、姿勢変更機構は、循環装置によって循環されるワークに対して気体（たとえば、空気）を噴出することによってワークの姿勢を異ならせる機構であってもよい。

また、上述してきた実施形態では、予め設定された条件を満たす姿勢が１つである場合の例について説明したが、予め設定された条件を満たす姿勢は、１つに限らず複数であってもよい。

また、上述してきた実施形態では、ロボット３として垂直多関節ロボットを適用した例について説明したが、ロボットは垂直多関節ロボットに限定されず、たとえばパラレルリンクロボットや直交ロボット等、ワークを保持して搬送できる構成であればよい。

また、上述してきた実施形態では、ロボット３が、処理済ボビンＷｐを収納トレー１０へ収納する動作も行う場合の例について説明したが、ロボット３は、さらに、収納トレー１０が処理済ボビンＷｐで一杯になった場合に、処理済ボビンＷｐ上に図示しない底板部材を載置する動作を行ってもよい。

底板部材は、たとえば段ボールや厚紙であり、ロボット３の保持部３１が届く範囲に置かれる。ロボット３は、エンドエフェクタを把持タイプの保持部３１から吸着タイプの保持部へ持ち替えた後、底板部材を吸着保持して収納トレー１０内に収納された処理済ボビンＷｐの上部に載置する。これにより、収納トレー１０を取り替えることなく、底板部材の上部にあらたな処理済ボビンＷｐを収納することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 生産システム
２ 循環装置
２ａ 往路部
２１ ボビン供給部
２２ 第１の搬送部
２ｂ 復路部
２３ 第３の搬送部
２４ 第２の搬送部
２５ 第４の搬送部
７０ 姿勢変更機構
２０１ 第１の検知部
２０２ 第２の検知部
２０３ 第１の搬送規制部
２０３ａ 基部
２０３ｂ 垂下部
２０４ 第２の搬送規制部
２０４ａ 基部
２０４ｂ 垂下部
３ ロボット
４ 撮像装置
５ 受渡ユニット
６ 搬送装置
７ ブラッシング部
８ 検査装置
９ ボビン反転部
１０ 収納トレー
１１ 制御装置
１００ セル
１０２ ボビン排出部
Ｗ ボビン
Ｗｊ 治具付ボビン
Ｗｐ 処理済ボビン

Claims (9)

1. ワークを所定の経路に沿って循環させる循環装置と、
   前記所定の経路の一部分である保持領域において、循環されるワークを保持して所定の場所へ移動させるロボットと、
   前記循環装置に設けられ、循環される前記ワークの姿勢を異ならせる姿勢変更機構と、
   循環される前記ワークを撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像された画像に基づき、予め設定された条件を満たす姿勢で循環する前記ワークを検出したと判定した場合に、検出された前記ワークの保持を前記ロボットに対して指示し、前記条件を満たす姿勢で循環する前記ワークを検出しないと判定した場合に、前記ワークの保持以外の所定の作業を前記ロボットに行わせる制御装置と
   を備えることを特徴とする生産システム。
2. 前記循環装置の姿勢変更機構は、
   ワークを第１の高さ位置から該第１の高さ位置よりも高い第２の高さ位置へ移動させて該第２の高さ位置から落下させる往路部と、
   前記往路部における前記第２の高さ位置から落下したワークを前記往路部へ戻す復路部と
   を備える請求項１に記載の生産システム。
3. 前記往路部は、
   前記第１の高さ位置に設けられるワーク供給部と、
   所定の角度で傾斜し、前記ワーク供給部へ供給されたワークを前記第２の高さ位置へ移動させて該第２の高さ位置から落下させる第１の搬送部と
   を備え、
   前記復路部は、
   前記第２の高さ位置よりも低い第３の高さ位置に設けられ、前記保持領域を有する第２の搬送部と、
   前記第１の搬送部における前記第２の高さ位置から落下したワークを受け止め、受け止めたワークを前記第２の搬送部へ送る第３の搬送部と、
   前記ロボットによって保持されなかったワークを前記第２の搬送部から前記ワーク供給部へ戻す第４の搬送部と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の生産システム。
4. 前記撮像装置は、前記第２の搬送部上のワークを撮像する
   ことを特徴とする請求項３に記載の生産システム。
5. 前記制御装置は、
   前記予め設定された条件をみたす姿勢で搬送されるワークが検出され、当該ワークが前記保持領域に到達した場合に、前記循環装置によるワークの循環を停止したうえで、検出されたワークの保持を前記ロボットに対して指示することを特徴とする請求項４に記載の生産システム。
6. 前記循環装置は、
   前記第１の搬送部の上方から該第１の搬送部の搬送面へ向けて垂下する第１の搬送規制部
   をさらに備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の生産システム。
7. 前記循環装置は、
   前記ロボットによる前記ワークの保持動作が行われる前記第２の搬送部上の領域よりも上流側に設けられ、前記第２の搬送部の上方から該第２の搬送部の搬送面へ向けて垂下する第２の搬送規制部
   をさらに備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の生産システム。
8. 前記ワーク供給部は、
   前記ワークを循環させる場合には、前記ワークを前記第１の搬送部へ向けて搬送し、前記ワークを前記循環装置から排出する場合には、前記第１の搬送部と反対側に設けられるワーク排出部へ向けて前記ワークを搬送することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の生産システム。
9. 加工品の製造に供されるワークを第１の高さ位置から該第１の高さ位置よりも高い第２の高さ位置へ移動させて該第２の高さ位置から落下させる往路部と、前記往路部における前記第２の高さ位置から落下して姿勢が異ならされた前記ワークを前記往路部へ戻す復路部とを備える循環装置を用いて、前記ワークを循環させる工程と、
   循環する前記ワークを撮像装置によって撮像する工程と、
   制御装置が前記撮像装置によって撮像された画像に基づき、予め設定された条件を満たす姿勢で循環する前記ワークを検出したと判定した場合に、検出された前記ワークをロボットによって保持して所定の場所へ移動させる工程と、
   前記制御装置が前記撮像装置によって撮像された画像に基づき、前記条件を満たす姿勢で循環するワークを検出しないと判定した場合に、前記ワークの保持以外の所定の作業を前記ロボットに行わせる工程と
   を含むことを特徴とする加工品の製造方法。
   

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