特開 2021-109251 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-109251(P2021-109251A)

(43)【公開日】2021年8月2日

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/16 20060101AFI20210705BHJP

   B25J 15/04 20060101ALI20210705BHJP

【ＦＩ】

   B25J9/16

   B25J15/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2020-634(P2020-634)

(22)【出願日】2020年1月7日

(71)【出願人】

【識別番号】520006148

【氏名又は名称】株式会社アイ・モーションテクノロジー

(71)【出願人】

【識別番号】503366841

【氏名又は名称】株式会社アイカムス・ラボ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 寿美男

(72)【発明者】

【氏名】岡田 靖

(72)【発明者】

【氏名】片野 圭二

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS12

3C707AS14

3C707BS10

3C707DS01

3C707GS01

3C707GS15

3C707JS02

3C707MT03

3C707MT10

(57)【要約】

【課題】廉価に構成可能であり、製品の種類に応じて柔軟に対応することのできるロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボットシステム１０では、作業ツールＴが交換可能な複数のロボットＲによって、ワークＷに対して順番に作業をする。走行型のツールキャリアー１６は、複数のロボットＲにそれぞれ対応したツール交換位置Ｐｔに移動可能であり、作業ツールＴを複数種類積載可能ある。ワークＷは複数のロボットＲに対して循環搬送され、複数のロボットＲのうち少なくとも１台に対して複数回搬送される。ワークＷが複数回搬送されるロボットＲは、対応するツール交換位置Ｐｔに着いたツールキャリアー１６との間で作業ツールＴを異なる種類に交換し、ワークＷの複数回搬送にともなって該ワークＷに対して異なる作業をする。ワークＷは、走行型のワークキャリアー１４によって搬送される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業ツールが交換可能な複数の作業ロボットによって、ワークに対して順番に作業をするロボットシステムであって、
複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したツール交換位置に移動可能であり、前記作業ツールを複数種類積載可能なツールキャリアーを備え、
前記ワークは複数の前記作業ロボットに対して循環搬送され、複数の前記作業ロボットのうち少なくとも１台に対して複数回搬送され、
前記ワークが複数回搬送される前記作業ロボットは、対応する前記ツール交換位置に着いた前記ツールキャリアーとの間で前記作業ツールを異なる種類に交換し、前記ワークの複数回搬送にともなって該ワークに対して異なる作業をすることを特徴とするロボットシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のロボットシステムにおいて、
前記ワークは複数が順次搬送され、複数の前記作業ロボットが対応する前記ワークに対して同時に作業をすることを特徴とするロボットシステム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のロボットシステムにおいて、
複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したワーク作業位置に移動可能な走行型のワークキャリアーを備え、
前記ワークは前記ワークキャリアーによって搬送されることを特徴とするロボットシステム。

【請求項4】

請求項１または２に記載のロボットシステムにおいて、
複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したワーク作業位置を含む環状の搬送ラインを備え、
前記ワークは前記搬送ラインによって搬送されることを特徴とするロボットシステム。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業ロボットはそれぞれ個別の作業ステーションに設けられ、
前記ワークは、複数の前記作業ステーション、および作業を受けない待機ステーションを循環するように搬送されることを特徴とするロボットシステム。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業ロボットはそれぞれ個別の作業ステーションに設けられ、
前記ワークは、複数の前記作業ステーション、および作業者によって作業を受ける作業者ステーションを循環するように搬送されることを特徴とするロボットシステム。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記ワークに対して行う作業は、順序付けられた複数の順序作業と、順序付けのない１以上の任意順作業とに分類され、
運転開始時に前記作業ロボットのうち少なくとも１台は前記順序作業のうち最初の作業を行い、同時並行して前記作業ロボットのうち少なくとも他の１台は前記任意順作業のうち１つを行うことを特徴とするロボットシステム。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
運転開始時に、複数の前記作業ロボットの全てが同時並行して自身が受け持つ前記ワークに対して作業を行うことを特徴とするロボットシステム。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業ツールを複数種類格納可能なツールストッカーと、
前記ツールキャリアーと前記ツールストッカーとの間で前記作業ツールを入れ替えるツール入替機と、
を備えることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業ツールが交換可能な複数の作業ロボットによって、ワークに対して順番に作業をするロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的な製造方式にライン生産方式がある。ライン生産方式は１本のワーク搬送路に沿ってロボットが直列的に配置され、それぞれがワークに対して決まった作業を行う。ライン生産方式は少品種多量生産に適している。ところが、近年は消費者ニーズの多様化による多品種少量生産の要請や、タイムリーな製品供給を目的としてライン生産方式に代わる生産形態が求められている。また、ライン生産方式では作業工数に応じた相当数のロボットを必要とするが、ロボットは高価であることからシステム構成が高価になる。

【0003】

このような背景により、特許文献１ではループ状の搬送路に沿ってロボットが配置され、ワークを複数周回させて、ロボットがハンドを交換しながらワークに対して異なる作業をすることが提案されている。このシステムでは比較的少数のロボットで多様な作業をすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−８５０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のシステムでは、ロボットは機能セルと呼ばれるステーションに配置されており、該機能セルにはロボットが使用する複数種類のハンドが予め準備されている。しかし、部品点数が多い製品の場合には所定構成の機能セルでは対応不可の場合もあり、このような場合には機能セルの組替えをする。すなわち、製品の種類に応じてロボットを含む機能セルのスペアを用意しておく必要があり、システムが大規模かつ高価になる。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、廉価に構成可能であり、製品の種類に応じて柔軟に対応することのできるロボットシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるロボットシステムは、作業ツールが交換可能な複数の作業ロボットによって、ワークに対して順番に作業をするロボットシステムであって、複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したツール交換位置に移動可能であり、前記作業ツールを複数種類積載可能なツールキャリアーを備え、前記ワークは複数の前記作業ロボットに対して循環搬送され、複数の前記作業ロボットのうち少なくとも１台に対して複数回搬送され、前記ワークが複数回搬送される前記作業ロボットは、対応する前記ツール交換位置に着いた前記ツールキャリアーとの間で前記作業ツールを異なる種類に交換し、前記ワークの複数回搬送にともなって該ワークに対して異なる作業をすることを特徴とする。

【0008】

このようなロボットシステムでは、ワークは複数の作業ロボットに対して循環搬送され、複数の作業ロボットのうち少なくとも１台に対して複数回搬送される。そして、ワークが複数回搬送される作業ロボットは、対応するツール交換位置に着いたツールキャリアーとの間で作業ツールを異なる種類に交換し、ワークの複数回搬送にともなって該ワークに対して異なる作業をする。したがって、ワークに対して作業をする製造工程は、作業ロボットの数以上の工程数に対応することができ、作業ロボットの数を低減させてシステムを廉価に構成することができる。また、それぞれの作業ロボットは作業ツールを交換可能であることから、ワークの種類に応じて作業内容を柔軟に対応することができ、他品種少量生産に適する。

【0009】

前記ワークは複数が順次搬送され、複数の前記作業ロボットが対応する前記ワークに対して同時に作業をしてもよい。

【0010】

複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したワーク作業位置に移動可能な走行型のワークキャリアーを備え、前記ワークは前記ワークキャリアーによって搬送されてもよい。

【0011】

複数の前記作業ロボットにそれぞれ対応したワーク作業位置を含む環状の搬送ラインを備え、前記ワークは前記搬送ラインによって搬送されてもよい。

【0012】

前記作業ロボットはそれぞれ個別の作業ステーションに設けられ、前記ワークは、複数の前記作業ステーション、および作業を受けない待機ステーションを循環するように搬送されてもよい。

【0013】

前記作業ロボットはそれぞれ個別の作業ステーションに設けられ、前記ワークは、複数の前記作業ステーション、および作業者によって作業を受ける作業者ステーションを循環するように搬送されてもよい。

【0014】

前記ワークに対して行う作業は、順序付けられた複数の順序作業と、順序付けのない１以上の任意順作業とに分類され、運転開始時に前記作業ロボットのうち少なくとも１台は前記順序作業のうち最初の作業を行い、同時並行して前記作業ロボットのうち少なくとも他の１台は前記任意順作業のうち１つを行ってもよい。

【0015】

運転開始時に、複数の前記作業ロボットの全てが同時並行して自身が受け持つ前記ワークに対して作業を行ってもよい。

【0016】

前記作業ツールを複数種類格納可能なツールストッカーと、前記ツールキャリアーと前記ツールストッカーとの間で前記作業ツールを入れ替えるツール入替機と、を備えてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明にかかるロボットシステムは、廉価に構成可能であり、製品の種類に応じて柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施の形態にかかるロボットシステムを示す模式図である。

【図2】図２は、変形例にかかるロボットシステムを示す模式図である。

【図3】図３は、加工済のワークを示す模式図である。

【図4】図４は、ロボットシステムによる第１の生産手順を示す工程チャートである。

【図5】図５は、ロボットシステムによる第２の生産手順を示す工程チャートである。

【図6】図６は、ロボットシステムによる第３の生産手順を示す工程チャートである。

【図7】図７は、ロボットシステムによる第４の生産手順を説明する表であり、（ａ）は工程チャートであり、（ｂ）はツールキャリアーの第１動作チャートであり、（ｃ）はツールキャリアーの第２動作チャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明にかかるロボットシステムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。ロボットシステム１０は、作業ツールＴが交換可能な複数の作業ロボットによって、ワークＷに対して順番に作業をする生産システムである。

【0020】

図１は、本発明の実施形態にかかるロボットシステム１０の模式図である。ロボットシステム１０は、基本的に、ワークＷが循環搬送される２以上のステーションＳを備える。なお、ステーションＳは、後述するワーク循環路１８に沿って環状に配置される。ステーションＳの数が２である場合にも、ステーションＳはワーク循環路１８に沿って環状に配置することが可能である。この場合にも、ワークＷは「往復搬送」ではなくワーク循環路１８に沿った「循環搬送」が可能であることはもちろんである。

【0021】

ステーションＳは作業ステーションＳＯ、作業者ステーションＳＨ、待機ステーションＳＷ（図６参照）および搬入搬出ステーションＳＬ（図２参照）に分けられる。さらに、これらとは別にツール格納ステーションＳＣが設けられてもよい。図１におけるロボットシステム１０は、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３（代表的に作業ステーションＳＯとも呼ぶ）、およびツール格納ステーションＳＣを備えている。なお、本願における「ステーション」とは説明の便宜上で概念的なものであって、ワークＷが搬入されて停止する場所とその周辺部を示すものであり、「ステーション」としての具体的機構は特段必要ないが、例えばワークＷの位置決めをする機構などが設けられていてもよい。

【0022】

作業ステーションＳＯにはそれぞれロボットＲが設けられている。ロボットＲは例えば産業用多関節型の作業ロボットであり、先端にはエンドエフェクタとしての作業ツールＴが取り付けられている。ロボットＲはプログラムやティーチング等の手段で動作の変更が可能であり汎用に用いることができる。ロボットＲはロボット制御部Ｒａによって制御される。

【0023】

作業ツールＴは複数種類が用意されており、ロボットＲでは作業ツールＴの交換が可能である。図１では、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２およびＳＯ３の各ロボットＲに対して、順に作業ツールＴ１，Ｔ２およびＴ３が取り付けられている。作業ツールＴには様々なものがあり、例えばクリーニングツール、接着剤塗布ツール、グリッパ、加圧ツール、刻印ツール、スタンピングツール、ペイントツール、切削ツール、研磨ツール、ネジ止めツール、センサ、カメラなどである。作業ツールＴで行う作業はワークＷに対して直接に加工を加えるものの他に、例えば計測、検査などが含まれる。一般的に１つの作業ツールＴは１台のロボットＲより相当に廉価である。

【0024】

ロボットシステム１０は主制御部１２によって統括的に制御される。主制御部１２は各制御対象（ロボット制御部Ｒａ、後述するワークキャリアー１４、ツールキャリアー１６など）に対して有線または無線により制御を行う。主制御部１２はネットワークを介して制御対象を制御してもよい。主制御部１２は１台でもよいし、複数台によって分散制御をする構成でもよい。

【0025】

ロボットシステム１０は、ワークＷを載置可能なワークキャリアー１４と、作業ツールＴを複数種類積載可能なツールキャリアー１６とを備える。ワークキャリアー１４は、複数のロボットＲにそれぞれ対応したワーク作業位置Ｐｏに移動可能な走行型である。ツールキャリアー１６は、複数のロボットＲにそれぞれ対応したツール交換位置Ｐｔに移動可能な走行型である。ツールキャリアー１６およびワークキャリアー１４は主制御部１２の制御下に走行するが、ある程度の自律性を有する自走型でもよい。自律性を有する場合、ツールキャリアー１６およびワークキャリアー１４は相互間および他の障害物との接触を避けるための自ら判断して回避または一時停止する。ワークキャリアー１４は、基本的には作業ステーションＳＯ、待機ステーションＳＷ、および作業者ステーションＳＨの合計数Ｎ以上である。ツールキャリアー１６は、基本的には１台であるが、条件により複数台設けてもよい。

【0026】

ワークキャリアー１４はワークＷを載置するターンテーブル１４ａを有する。ワークキャリアー１４は、ワークＷを載置した状態で各ワーク作業位置Ｐｏを接続するワーク循環路１８に沿って循環し、ワークＷを循環搬送する。ワークキャリアー１４は、各ワーク作業位置Ｐｏで所定のタスク時間だけ一時停止し、対応する作業ステーションＳＯにおけるロボットＲがワークＷに対して作業を行う。ターンテーブル１４ａは作業中に固定であってもよいし、作業に応じて回転してもよい。ワークＷはワークキャリアー１４によって複数が同時に順次搬送され、複数のロボットＲが対応するワークＷに対して同時に作業可能である。

【0027】

ワークキャリアー１４は外からワーク循環路１８に進入し、該ワーク循環路１８を１周以上循環してから離脱する。つまり、ワーク循環路１８におけるステーションＳの合計数をＮとするとき、ワークＷはＮ＋１以上のステーションＳ間を搬送される。さらに換言すれば、ワークＷは複数のロボットＲに対して循環搬送され、複数のロボットＲのうち少なくとも１台に対して複数回搬送される。ワークＷはワークキャリアー１４によって、基本的にワーク循環路１８を一方向（図１では反時計方向）に搬送される。ワーク循環路１８に入っている複数のワークキャリアー１４は、基本的に順番を維持したまま、追い越しをせずに循環走行する。ワークキャリアー１４がワーク循環路１８に進入する箇所、および離脱する箇所は、生産計画に応じて任意に設定可能である。

【0028】

ツールキャリアー１６は複数の作業ツールＴを収納するツールホルダー１６ａを有する。ツールホルダー１６ａは回転可能な筒体であり、上辺に開口する複数の切欠２２が形成されている。作業ツールＴはロボットＲに対する接続部を外周に向けた状態で切欠２２に嵌まり込んでいる。ツールホルダー１６ａには、各ロボットＲで当面必要とされる作業ツールＴが収納されている。

【0029】

ツールキャリアー１６は複数種類の作業ツールＴを載置した状態で各ツール交換位置Ｐｔを接続するツール搬送路２０に沿って移動し、作業ツールＴを搬送する。ツールキャリアー１６は、ツールホルダー１６ａの各切欠２２の空き状態と、それぞれに収納されている作業ツールＴの種類を記憶し、または適宜検知することができ、ロボットＲに対してツールホルダー１６ａを適切な向きに回転させる。ロボットＲは、対応するツール交換位置Ｐｔに着いたツールキャリアー１６との間で作業ツールＴを異なる種類に交換し、ワークＷの複数回搬送にともなって該ワークＷに対して異なる作業をする。

【0030】

具体的には、ツールキャリアー１６はツール交換位置Ｐｔに着くと、ツールホルダー１６ａを回転させて空き状態の切欠２２をロボットＲの側へ向ける。ロボットＲはその時点で装着されている作業ツールＴを空き状態の切欠２２に挿入し、所定の処理によって現状の作業ツールＴの切り離しを行う。ツールキャリアー１６はツールホルダー１６ａを回転させて、ロボットＲが次に必要とする作業ツールＴを該ロボットＲの側へ向ける。ロボットＲは自身の側に向いている作業ツールＴの装着処理を行う。このようにして、ロボットＲは作業ツールＴを適宜交換することができる。

【0031】

なお、ワーク循環路１８およびツール搬送路２０は概念的なものであり、特段の専用走行路などはなくてもよい。ワーク循環路１８およびツール搬送路２０は固定的なものではなく、例えばワークキャリアー１４およびツールキャリアー１６は障害物を避けて移動してもよい。作業ステーションＳＯは、ワーク循環路１８に対して等間隔に設けられていると効率的であるが、製造現場のレイアウト等によっては適宜不等間隔に設けてもよい。ワーク循環路１８およびツール搬送路２０（後述するワーク循環搬送ライン１８Ａおよびツール搬送ライン２０Ａを含む）は、図示のような円形に限らず、例えば製造区画に応じて矩形にしてもよい。

【0032】

ツールキャリアー１６はツール搬送路２０を走行するが、随時時計方向および反時計方向に走行してよく、また必ずしも循環走行である必要はない。図１ではワーク循環路１８の外周側に各ロボットＲが配置され、さらにその外周側にツール搬送路２０が設定されているが、配置順はこれに限られず、例えばロボットＲがワーク循環路１８の内周側に配置されてもよいし、ツール搬送路２０がロボットＲの内周側に設定されていてもよい。

【0033】

ツール格納ステーションＳＣは複数種類の作業ツールＴを格納するツールストッカー２４と、ロボットＲとを備える。ツールストッカー２４は上下方向または水平方向に並列された複数のストッカー壁２４ａを備えるストッカー壁２４ａには、作業ツールＴが嵌まり込む複数の切欠２２が形成されている。この切欠２２は、ツールキャリアー１６におけるものと同じである。ツールストッカー２４で格納可能な作業ツールＴの数は、ツールキャリアー１６で格納可能な作業ツールＴの数よりも多い。

【0034】

ツール格納ステーションＳＣでは、ツールストッカー２４に作業ツールＴを格納するとともに、該ツールストッカー２４とツールキャリアー１６との間でロボットＲによって作業ツールＴの入れ替えを行う。すなわち、ツール格納ステーションＳＣにおけるロボットＲは、ツールキャリアー１６とツールストッカー２４との間で作業ツールＴを入れ替えるツール入替機として機能する。

【0035】

具体的には、ツールキャリアー１６がツール格納ステーションＳＣのツール格納位置Ｐｃに着くと、ロボットＲはツールストッカー２４の作業ツールＴをツールキャリアー１６に載せ替え、および／またはツールキャリアー１６の作業ツールＴをツールストッカー２４に載せ替える。このとき、ツールキャリアー１６は、適宜ツールホルダー１６ａを回転させて所定の切欠２２をロボットＲの側へ向ける。作業ツールＴの載せ替えが終了したツールキャリアー１６はツール搬送路２０に復帰する。ツールキャリアー１６とツールストッカー２４との間の作業ツールＴの載せ替え処理は、ロボットシステム１０における生産開始時、生産途中、および生産終了後の任意のタイミングで行われる。なお、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２およびＳＯ３には工程の優先順序がなく、生産計画によりいずれの作業ステーションＳＯから作業を開始してもよい。すなわち、ロボットシステム１０には回転対称性があると言える。

【0036】

次に、変形例にかかるロボットシステム１０Ａについて説明する。ロボットシステム１０Ａにおいて、上記のロボットシステム１０と同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。図２は、変形例にかかるロボットシステム１０Ａを示す模式図である。

【0037】

図２に示すように、ロボットシステム１０Ａは、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３、搬入搬出ステーションＳＬ、複数の搬送テーブル（ワークキャリアー）２６、ワーク循環搬送ライン１８Ａ、ツール搬送ライン２０Ａおよびツールストッカー２４を備えている。

【0038】

搬送テールブル２６は、ターンテーブル２６ａにワークＷを載置して該ワークＷを搬送するもので、上記のワークキャリアー１４に相当する。搬送テーブル２６は、ワーク循環搬送ライン１８Ａに複数（例えば４台）が設けられており、該ワーク循環搬送ライン１８Ａをそれぞれ循環し、ワーク作業位置Ｐｏ、搬入搬出位置Ｐｌ、またはその他の箇所で一時停止する。ワーク循環搬送ライン１８Ａは，ワーク作業位置Ｐｏを含む環状の搬送ラインである。

【0039】

ツール搬送ライン２０Ａは、ツールストッカー２４が搬送される経路である。ツールストッカー２４は、ツール搬送ライン２０Ａに沿って搬送される。

【0040】

ツールストッカー２４は複数種類の作業ツールＴを載置した状態で各ツール交換位置Ｐｔを接続するツール搬送ライン２０Ａに沿って循環し、作業ツールＴを循環搬送する。ロボットＲは、対応するツール交換位置Ｐｔに着いたツールストッカー２４との間で作業ツールＴを異なる種類に交換し、ワークＷの複数回搬送にともなって該ワークＷに対して異なる作業をする。すなわち、ロボットシステム１０Ａにおけるツールストッカー２４は、ロボットシステム１０におけるツールキャリアー１６の働きをする。ツールストッカー２４は複数台あってもよい。

【0041】

搬入搬出ステーションＳＬは、対応する搬入搬出位置Ｐｌに着いた搬送テーブル２６に対して、ロボットＲがワークＷの搬入および搬出をする場所である。ワーク循環搬送ライン１８Ａの近傍には、複数のワークＷを搭載可能な搬送台車２８が横付けされる。ロボットＲは搬送台車２８に設けられている。つまり、搬送台車２８が駐車する任意箇所を搬入搬出ステーションＳＬとすることができるが、搬入搬出ステーションＳＬおよびロボットＲをいずれかの箇所に固定してもよい。ロボットＲは、搬送台車２８の所定位置に載置された未加工のワークＷを取り出して搬送テーブル２６のターンテーブル２６ａに載置する。また、ロボットＲは搬送テーブル２６のターンテーブル２６ａに載置された加工済のワークＷ’を取り出して搬送台車２８の所定位置に載置する。

【0042】

搬入搬出ステーションＳＬのロボットＲおよび搬送台車２８は、それぞれ搬入用と搬出用とで分けてもよい。搬入搬出ステーションＳＬは、搬入用ステーションと搬出用ステーションとに分けてもよい。搬入搬出ステーションＳＬのロボットＲは、搬入搬出用の専用機械に置き替えてもよい。ワーク循環搬送ライン１８Ａ、ツール搬送ライン２０Ａは、例えばベルトコンベアやレールなどが挙げられる。ワーク循環搬送ライン１８Ａおよびツール搬送ライン２０Ａがレールである場合には、搬送テーブル２６およびツールストッカー２４は該レールに沿って自走する。

【0043】

なお、ワーク循環路１８およびワーク循環搬送ライン１８Ａには、作業ステーションＳＯおよび搬入搬出ステーションＳＬの他に、作業者ステーションＳＨおよび待機ステーションＳＷが設けられる場合がある。作業者ステーションＳＨは、作業者がワークＷに対して直接的に作業をするステーションである。待機ステーションＳＷは、ワークＷに対する特段の作業がないステーションである。

【0044】

次に、ロボットシステム１０，１０Ａにおいて行われるワークＷの加工例について説明する。

【0045】

図３は、加工済のワークＷ’を示す模式図である。ワークＷ’は母材となるワークＷの上面ＷｔにサブワークＷｓが取り付けられたものである。上面ＷｔにサブワークＷｓを取り付けるには、まずタスクＡとして上面Ｗｔをクリーニングする。次に、タスクＢとして上面Ｗｔに接着剤を塗布する。そして、タスクＣとして上面ＷｔにサブワークＷｓを載せる。その後必要に応じて、タスクＤとしてサブワークＷｓをワークＷに対して加熱圧縮して接着力の強化を図る。タスクＡ，Ｂ，ＣおよびＤは、順に作業ツールＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤによって行われる。これらのタスクＡ〜Ｄは順序付けられた順序作業である。作業ツールＴＡ〜ＴＣはロボットＲに対して着脱可能である。

【0046】

なお、順序作業はなるべく連続して短時間で行うことが望ましい場合がある。例えば、所定のワークＷに対してタスクＡのクリーニングを行った後には、再び汚損が発生しないうちに速やかにタスクＢの接着剤塗布を行うことが望ましい。またタスクＢを行った後には、接着剤が硬化しないうちに速やかにタスクＣのサブワークＷｓの載置を行うことが望ましい。そのため、後述する各作業手順では原則として順序作業は連続して行い、各順序作業の間には、次に説明する任意順作業を行わないこととしている。

【0047】

加工済のワークＷ’にはペイント部Ｗｐが形成されている。図３のドット地はペイント部Ｗｐのペイントを示している。また、ワークＷ’には刻印部Ｗｎが形成されている。さらに、ワークＷ’にはマークＷｍが記されている。ペイント部Ｗｐは、タスクａとしてペイント用の作業ツールＴａによって形成される。刻印部Ｗｎは、タスクｂとして刻印用の作業ツールＴｂによって形成される。刻印部Ｗｎは例えばレーザによってナンバーや製造日が刻印される。マークＷｍは、例えばシール貼り付けにより記される。このシールは、タスクｃとしてマーク用の作業ツールＴｃによって貼り付けされる。貼り付けるシールは作業ツールＴｃに相当数が予めセットされている。

【0048】

これらのタスクａ，ｂ，ｃは特段の優先順位はなく、順序付けのない任意順作業である。作業ツールＴａ〜ＴｃはロボットＲに対して着脱可能である。タスクＡ〜Ｄおよびタスクａ〜ｃは、それぞれ作業時間が概ね等しくなるよう、時間的対称性を考慮して設定されている。もし、いずれかのタスクの時間が比較的長い場合には、該タスクを２以上に分割してもよい。例えば、タスクａによるペイントの面積が広くて時間がかかる場合には、ペイント面を複数に区分けして２以上のステーションで行ってもよい。タスクＡ〜Ｄおよびタスクａ〜ｃは、それぞれ作業ステーションＳＯ１〜ＳＯ３のいずれでも実行可能である。

【0049】

次に、ロボットシステム１０によってワークＷを加工して製品としてのワークＷ’を生産する手順について説明する。図４は、ロボットシステム１０による第１の生産手順を示す工程チャートである。図５は、ロボットシステム１０による第２の生産手順を示す工程チャートである。図６は、ロボットシステム１０による第３の生産手順を示す工程チャートである。図７は、ロボットシステム１０による第４の生産手順を説明する表であり、（ａ）は工程チャートであり、（ｂ）はツールキャリアー１６の第１動作チャートであり、（ｃ）はツールキャリアー１６の第２動作チャートである。

【0050】

図４〜図７では、各ステーションで行われるタスクと、該タスクで用いられる作業ツールを示している。各セルの上段がワークＷの番号であり、下段が作業ツールＴの種類を示す。ワークＷの番号は、「Ｗ」と数字との組み合わせで示している。これらの数字は識別子であり、厳密な処理順序を示すものではない。各図で縦方向にステーション別の作業を示し、横方向に工程順の作業を示す。また、各図における太矢印はツールキャリアー１６を用いた作業ツールＴの交換を示す。細矢印はワークＷ１の搬送経路例を示す。細矢印でチャート外からの進入はワークＷ１がワーク循環路１８に搬入されることを示し、チャート外への進出はワークＷ１がワーク循環路１８から搬出されることを示す。煩雑となることを避けるため、他のワークＷ２，Ｗ３等については搬送経路の矢印を省略する。

【0051】

第１〜第３の作業手順では、ワークＷに対して順序作業であるタスクＡ〜Ｃと、任意順作業であるタスクａ〜ｃを行い、タスクＤは行わない。第４の作業手順では、ワークＷに対して順序作業であるタスクＡ〜Ｃと、任意順作業であるタスクａ〜ｃを行う。

【0052】

図４に示すように第１の生産手順では、まず工程１において、ワークＷ１が作業ステーションＳＯ１に搬入され、ロボットＲが作業ツールＴＡによりタスクＡの処理を行う。なお、第１の生産手順では、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３の各ロボットＲに対して作業ツールＴＡ，ＴＢ，ＴＣが予め装着されているものとする。また、作業ステーションＳＯ２およびＳＯ３は空き状態となっている。

【0053】

次いで、ワークＷ１は、ワーク循環路１８に沿ってワークキャリアー１４により作業ステーションＳＯ２に搬送される。一方、空いた作業ステーションＳＯ１にはワークＷ２が搬入される。そして、工程２において、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴＢによりタスクＢの処理が行われ、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われる。これらの各タスクは同時進行で行われる。この時点では作業ステーションＳＯ３は空き状態となっている。

【0054】

次いで、ワークＷ１，Ｗ２は、ワーク循環路１８に沿ってワークキャリアー１４により作業ステーションＳＯ２，ＳＯ３に搬送される。一方、空いた作業ステーションＳＯ２にはワークＷ３が搬入される。そして、工程３において、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ３で作業ツールＴＣによりタスクＣの処理が行われ、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴＢによりタスクＢの処理が行われ、ワークＷ３は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われる。これらの各タスクは同時進行で行われる。

【0055】

なお、ツールキャリアー１６は、工程３が終了するまでに作業ステーションＳＯ１に対応したツール交換位置Ｐｔ（図１参照）に移動しておく。

【0056】

この時点で、ワークＷ１は順序処理であるタスクＡ〜Ｃが順序通りに終了している。また、ワークＷ２，Ｗ３についても、少なくとも順序処理の最初の処理であるタスクＡは終了している。そうすると、タスクＡの処理をしていた作業ステーションＳＯ１はもはや順序処理を継続する必要はないため、次に任意順処理のタスクを分担することになる。任意順処理であるタスクａ〜ｃは、任意順で処理可能であるが、ここではまずタスクａを行う。

【0057】

そのため、作業ステーションＳＯ１のロボットＲは、それまで装着していた作業ツールＴＡをツールキャリアー１６におけるツールホルダー１６ａの所定の空き部分に取り付け、該作業ツールＴＡを切り離す。そして、ツールホルダー１６ａの所定箇所に取り付けられている作業ツールＴａを装着する。すなわち太矢印で模式的に示すように、作業ツールＴＡを作業ツールＴａに交換する。

【0058】

そして、ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ３，ＳＯ２に搬送される。この時点で、ワークＷ１はすでに３つの作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３を全て経由しているが、循環搬送されることからワーク循環路１８から離脱することはなく、再び作業ステーションＳＯ１に搬入される。工程４では、ワークＷ１，Ｗ３，Ｗ２は、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３において、作業ツールＴａ、ＴＢ、ＴＣによりタスクａ，Ｂ，Ｃの作業を受ける。

【0059】

この後、ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３はワーク循環路１８に沿って作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３に対して反時計方向に循環搬送される。そして、工程４の終了後には作業ステーションＳＯ２では３つのワークＷ１〜Ｗ３に対して作業ツールＴＢによるタスクＢの作業が終了することから、ツールキャリアー１６との間で作業ツールＴＢを作業ツールＴｂに交換し、以後の工程でワークＷ１〜Ｗ３に対してタスクｂの作業を行う。工程５の終了後には作業ステーションＳＯ３では３つのワークＷ１〜Ｗ３に対して作業ツールＴＣによるタスクＣの作業が終了することから、ツールキャリアー１６との間で作業ツールＴＣを作業ツールＴｃに交換し、以後の工程でワークＷ１〜Ｗ３に対してタスクｃの作業を行う。作業ツールＴの交換時には、ツールキャリアー１６は対応するツール交換位置Ｐｔに到着している。作業ツールＴを交換するのは、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３のうち１箇所であることから、ツールキャリアー１６は１台で足りる。

【0060】

このようにして各タスクＡ，Ｂ，Ｃ，ａ，ｂ，ｃの作業が、ワークＷ１は工程１〜６において行われ、ワークＷ２は工程２〜７において行われ、ワークＷ３は工程３〜８において行われる。こうして３つのワークＷ１〜Ｗ３に対する処理は終了して、それぞれワークキャリアー１４によってワーク循環路１８から離脱して搬出される。これが、ロボットシステム１０の第１の作業手順における第１サイクルになる。こののち、必要に応じて別のワークＷ４〜Ｗ６に対して第２サイクル以降を続行してもよい。図４では、第１サイクルと第２サイクルとの境界を二点鎖線で示している。第２サイクル以降は、最初から作業ステーションＳＯ１だけでなく，作業ステーションＳＯ２，ＳＯ３にもいずれかのワークＷが配置されて作業が行われ、システムの稼働率が高くなる。

【0061】

このようなロボットシステム１０では、ワークＷは複数のロボットＲに対して循環搬送され、複数のロボットＲのうち少なくとも１台に対して複数回搬送される。そして、ワークＷが複数回搬送されるロボットＲは、対応するツール交換位置Ｐｔに着いたツールキャリアー１６との間で作業ツールＴを異なる種類に交換し、ワークＷの複数回搬送にともなって該ワークＷに対して異なる作業をする。したがって、ワークＷに対して作業をする製造工程は、作業ステーションＳＯの数つまりロボットＲの数以上の工程数に対応することができ、高価なロボットＲの数を低減させてシステムを廉価に構成することができる。また、それぞれのロボットＲは作業ツールＴを交換可能であることから、ワークＷの種類に応じて作業内容を柔軟に対応することができ、他品種少量生産に適する。

【0062】

なお、図４に示した作業手順では、ロボットＲによって作業が行われる作業ステーションＳＯのうち１または２を作業者によって作業が行われる作業者ステーションＳＨに置き替えてもよい。作業者ステーションＳＨは、例えばロボットＲには困難な作業が作業者によって行われる。作業者ステーションＳＨの作業者はロボットＲとは異なり、常時同じ作業をワークＷに対して行うようにしてもよいし、状況により２以上の作業を順次行うようにしてもよい。

【0063】

図５に示すように第２の作業手順では、最初の工程１において作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３にはワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３がそれぞれワークキャリアー１４によって搬送されている。すなわち、空き状態のステーションはない。第２の生産手順では、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３の各ロボットＲに対して作業ツールＴＡ，Ｔｂ，Ｔｃが予め装着されているものとする。

【0064】

第２の作業手順では、全作業ステーションＳＯのうち、いずれか１つに順序作業のうち最初のタスクＡにかかる作業ツールＴＡがロボットＲに装着され、その他の作業ステーションＳＯには任意順作業にかかる作業ツールＴａ，Ｔｂ，ＴｃのいずれかがロボットＲに装着されているとよい。また、順序作業が複数組ある場合には、それぞれの最初の作業にかかる作業ツールＴが全作業ステーションＳＯのうちいずれかのロボットＲに装着され、その他の作業ステーションＳＯには任意順作業にかかる作業ツールＴがロボットＲに装着されているとよい。こうすると、工程１からいずれかの作業ステーションＳＯで順序作業を開始するとともに、その他の作業ステーションＳＯでは、順序作業の開始前に任意順作業を先行して実行し、空き状態の作業ステーションＳＯが存在せず、または空き状態の作業ステーションＳＯを減らすことができる。

【0065】

第２の作業手順では、ワークＷ１については第１の作業手順（図４参照）と同様の作業ステーションＳＯで同様の作業が順に行われる。一方、工程１において、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴｂによりタスクｂの処理が行われ、ワークＷ３は作業ステーションＳＯ３で作業ツールＴｃによりタスクｃの処理が行われる。

【0066】

そして、各ワークＷは循環してワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、作業ステーションＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ１に搬送される。順序作業のうちタスクＡが終了しているワークＷ１は、次にタスクＢを行うことが望ましいため作業ステーションＳＯ２のロボットＲは、太矢印で模式的に示すように、作業ツールＴｂを作業ツールＴＢに交換する。そして、工程２において、ワークＷ３は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われ、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴＢによりタスクＢの処理が行われ、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ３で作業ツールＴｃによりタスクｃの処理が行われる。

【0067】

そして、ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３は循環して、作業ステーションＳＯ３，ＳＯ１，ＳＯ２に搬送される。順序作業のうちタスクＢが終了しているワークＷ１は、次にタスクＣを行うことが望ましいため作業ステーションＳＯ３のロボットＲは、太矢印で模式的に示すように、作業ツールＴｃを作業ツールＴＣに交換する。そして、工程３において、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われ、ワークＷ３は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴＢによりタスクＢの処理が行われ、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ３で作業ツールＴＣによりタスクＣの処理が行われる。

【0068】

以後、同様に各ワークＷの循環搬送と、いずれかのステーションでの作業ツールＴの交換とを行いながら各ワークＷに対して作業を続ける。そうすると、ワークＷ２は工程５で作業ツールＴＣによるタスクＣが完了した後に作業ステーションＳＯ１に循環搬送されるが、この時点で該作業ステーションＳＯ１のロボットＲには作業ツールＴａが装着されている。ワークＷ２は、作業ツールＴａによるタスクａが未完なので、そのままタスクａが実行される。

【0069】

また、ワークＷ３は工程４で作業ツールＴＣによるタスクＣが完了した後に工程５で作業ステーションＳＯ１に循環搬送され、工程６で作業ステーションＳＯ２に循環搬送されるが、各時点で該作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２のロボットＲには作業ツールＴａ、Ｔｂが装着されている。ワークＷ３は、作業ツールＴａ、Ｔｂによるタスクａ，ｂが未完なので、そのままタスクａ，ｂが実行される。これにより工程６の終了時点で、各ワークＷは、順序作業のタスクＡ〜Ｃおよび任意順作業のタスクａ〜ｃの全てが終了していることになる。したがって、ロボットシステム１０では、ワークＷに対する作業の１サイクルが終了し、各ワークＷはそれぞれワーク循環路１８から搬出される。

【0070】

このように、６工程で終了する第２の作業手順では、８工程を要する第１の作業手順と比較して２工程分短くすることができる。この後、ロボットシステム１０では必要に応じて第２サイクル目以降を続行してもよい。第２サイクルでは、ワークＷ４〜Ｗ６が作業ステーションＳＯ１〜ＳＯ３に搬入された後に、最初の工程１が実行される。この第２サイクルの工程１は、第１サイクルの工程１と比較して、ワークＷ１〜Ｗ３がワークＷ４〜Ｗ６に入れ替わっただけであり、第１サイクルと同様に実行可能である。

【0071】

ここでは各ワークＷに対してタスクＡ〜Ｃおよびタスクａ〜ｃの合計６つの作業が必要であることから、最低限として６つの工程を要する。第２の作業手順では空き状態の作業ステーションＳＯが存在しないことから、最低限の工程数で１サイクルを終えることができる。

【0072】

運転開始時にロボットＲのうち少なくとも１台は順序作業のうち最初の作業を行い、同時並行してロボットＲのうち少なくとも他の１台は任意順作業のうち１つを行うことによって、工程数の削減を図ることができる。すなわち、ロボットシステム１０ではワーク循環路１８によってワークＷが環状に搬送されることから工程順序の柔軟性があって、このような工程数の削減が可能になっている。また、運転開始時に、複数のロボットＲの全てが同時並行して自身が受け持つワークＷに対して作業を行うことにより、空き状態の作業ステーションＳＯがなくなり、工程数をさらに削減するとともにシステム稼働率を向上させることができる。

【0073】

従来技術にかかるライン生産方式（ステーションが直列定期に配置されたもの）では、運転開始時に最初のステーション以外は空き状態となっており、特に少量生産時には空き状態による稼働率の低さが問題となる。これに対して、ロボットシステム１０では、運転開始時の稼働率を向上させることができる。

【0074】

図６に示すように第３の作業手順は、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２と、待機ステーションＳＷとを用いて実行される。待機ステーションは、例えば上記の作業ステーションＳＯ３の代わりに設定されるものであり、ワークＷに対して特段の作業が行われないステーションである。すなわち、この場合ワークＷは、複数の作業ステーションＳＯ、および作業を受けない待機ステーションＳＷを循環するように搬送される。第３の作業手順は、例えばロボットシステム１０で作業ステーションＳＯ３のロボットＲが何らかの理由により使用できない場合に適用される。

【0075】

第３の作業手順では、最初の工程１において作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２にはワークＷ１，Ｗ３がそれぞれワークキャリアー１４によって搬送されている。作業ステーションＳＯ３は、空き状態でもよいし、ワークＷ２が搬入されていてもよい。第３の生産手順では、作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２の各ロボットＲに対して、順に作業ツールＴＡ，Ｔｂが予め装着されているものとする。

【0076】

第３の作業手順では、工程１において、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われ、ワークＷ３は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴｂによりタスクｂの処理が行われる。

【0077】

そして、ワークＷ１，Ｗ３は循環して、作業ステーションＳＯ１，ＳＷに搬送される。ワークＷ２は作業ステーションＳＯ１に搬入される。順序作業のうちタスクＡが終了しているワークＷ１は、次にタスクＢを行うことが望ましいため作業ステーションＳＯ２のロボットＲは、太矢印で模式的に示すように、作業ツールＴｂを作業ツールＴＢに交換する。そして、工程２において、ワークＷ２は作業ステーションＳＯ１で作業ツールＴＡによりタスクＡの処理が行われ、ワークＷ１は作業ステーションＳＯ２で作業ツールＴＢによりタスクＢの処理が行われる。このとき、ワークＷ３はステーションＳＷで待機する。

【0078】

以後、同様に各ワークＷの循環搬送を行う。また、作業ステーションＳＯ１では工程３および工程６の後に作業ツールＴの交換を行い、作業ステーションＳＯ２では工程４および工程７の後に作業ツールＴの交換を行う。図６から了解されるように、ワークＷ１は工程８で全ての作業が終了して搬出される。またワークＷ２およびＷ３は工程９で全ての作業が終了して搬出される。これは、第１の作業手順（図４参照）と比較して１工程増えるだけである。このように、ロボットシステム１０ではロボットＲの数が減っても、柔軟に対応してワークＷに対する作業を行うことができる。

【0079】

次に、図７を参照しながら第４の作業手順について説明する。第４の作業手順についてはツールキャリアー１６の動作についても併せて説明する。

【0080】

図７（ａ）に示すように、第４の作業手順では４つの作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３およびＳＯ４が用いられる。これらの作業ステーションＳＯはそれぞれロボットＲを備え、ワーク循環路１８に等間隔に配置されているものとする。また、第４の作業手順では、任意順作業であるタスクａ〜ｂと、順序作業であるタスクＡ〜Ｄとを実行するものとする。

【0081】

第４の作業手順は、第２の作業手順（図５参照）に対して、構成として作業ステーションＳＯ４が追加され、作業としてタスクＤが追加されたものである。タスクＤは順序作業であることから、タスクＣの後に実行される。第４の作業手順は、第２の作業手順と同様に工程１では、順序作業のタスクＡ（作業ツールＴＡ）に対応する作業ステーションＳＯ１にはワークＷ１が搬入されており、その他の作業ステーションＳＯ２〜ＳＯ４は任意順作業であるタスクａ〜ｃに対応しており、ワークＷ２，Ｗ３，Ｗ４が搬入されている。

【0082】

第４の作業手順においては、順序作業はタスクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順（つまり、作業ツールＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤの順）に行うが、任意順作業についてはタスクｃ，ｂ，ａ（つまり、作業ツールＴｃ，Ｔｂ，Ｔａの順）の順に行う。ただし、ワークＷ１については順序作業の後に任意順作業を行うが、ワークＷ２については順序作業の前に３つの任意順作業を行う。ワークＷ３についてはタスクｃ，ｂを順序作業に先行して行い、順序作業の後にタスクａを行う。ワークＷ４についてはタスクｂを順序作業に先行して行い、順序作業の後にタスクｂ，ａを行う。

【0083】

ここでは各ワークＷに対してタスクＡ〜Ｄおよびタスクａ〜ｃの合計７つの作業が必要であることから、最低限として７つの工程を要する。第４の作業手順では空き状態の作業ステーションＳＯが存在しないことから、最低限の工程数で１サイクルを終えることができる。

【0084】

また、第２サイクルの工程１では、作業ステーションＳＯ１〜ＳＯ３は、第１サイクルの最終段階である工程７の作業ツールＴｃ，ＴｂおよびＴａをそのまま継続して使用する。そして作業ステーションＳＯ４では作業ツールＴＤを作業ツールＴＡに交換する。第４の作業手順では作業ステーションＳＯに関係なく、作業ツールＴは、ＴＡ→Ｔｃ→ＴＢ→Ｔｂ→ＴＣ→Ｔａ→ＴＤ→ＴＡ→…の順で交換される。

【0085】

第１サイクルの工程１における各作業ツールＴと、右端部の第２サイクルの工程１における各作業ツールＴとを比較すると、作業ステーションＳＯが１つずつずれている。ワーク循環路１８には始点や終点が特に規定されてなく、基本的にはエンドレスに利用が可能な回転対称性を有していることから、このように作業ステーションＳＯがずれても主制御部１２のプログラム上で対応関係を１つシフトさせるだけでそのまま次のサイクルを続行することができる。つまり、ロボットシステム１０では、主制御部１２などにおける制御手順を簡便にすることができる。

【0086】

図７（ｂ）に示すように、ツールキャリアー１６は切欠２２（図１参照）が８つ設けられており、＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６，＃７，＃８として識別されている。＃１は作業ツールＴＡが格納される場所であり、＃２は作業ツールＴＢが格納される場所であり、＃３は作業ツールＴＣが格納される場所であり、＃４は作業ツールＴＤが格納される場所であり、＃５は作業ツールＴａが格納される場所であり、＃６は作業ツールＴｂが格納される場所であり、＃７は作業ツールＴｃが格納される場所である。すなわち、第４の作業手順では７種類の作業ツールＴを用いるが、ツールキャリアー１６では各作業ツールＴにそれぞれ専用の格納場所が確保されている。＃８は予備である。

【0087】

ツールキャリアー１６は、まず作業ステーションＳＯ３，ＳＯ４，ＳＯ１，ＳＯ２を巡り、ロボットＲに対して順に作業ツールＴｂ，Ｔａ，ＴＡ，Ｔｃを供給し、装着させる。ツールキャリアー１６はそのまま作業ステーションＳＯ２で待機する。

【0088】

その後工程１が終了すると、作業ステーションＳＯ２のロボットＲは作業ツールＴｃをツールキャリアー１６における＃７の切欠２２に入れて切り離す。そして、＃２に格納されている作業ツールＴＢに交換する。

【0089】

このようにして、ツールキャリアー１６は、ステーション間をＳＯ２→ＳＯ３→ＳＯ４→ＳＯ１→ＳＯ２→…の順で循環移動する。そして、到着した作業ステーションＳＯのロボットＲは、それまで装着されていた作業ツールＴを決められた切欠２２に入れて切り離し、次に必要となる作業ツールＴに交換する。

【0090】

ツールキャリアー１６は、各工程が行われている間に隣接する作業ステーションＳＯに移動するだけでよく、移動距離が短い。なお、ツールキャリアー１６はワークＷ１に伴うように移動している。したがって、条件によってはワークＷ１を搬送するワークキャリアー１４にツールキャリアー１６の機能を併設してもよい。ツールキャリアー１６は、７つの作業ツールＴの格納場所が決まっていることから、ツールホルダー１６ａ（図１参照）の向きは作業ツールＴの種類に応じて一義的に決まり、該ツールホルダー１６ａの回転制御が容易である。

【0091】

また、ツールホルダー１６ａが回転型でない場合（図２のツールストッカー２４を用いるような場合）にはロボットＲ自身が作業ツールＴの載せ替え位置を判断するが、作業ツールＴの格納場所が決まっていると、空き状態の判断処理などが不要で、交換が容易である。

【0092】

図７（ｃ）に示すように、ツールキャリアー１６は切欠２２（図１参照）の数が、＃１，＃２，＃３，＃４の４つであってもよい。この場合、ツールキャリアー１６は、まず作業ツールＴＡ，Ｔｃ，Ｔｂ，Ｔａを格納して作業ステーションＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４を巡り、ロボットＲに対して順に供給し、装着させる。ツールキャリアー１６は、一度ツール格納ステーションＳＣへ行き、ツールストッカー２４から作業ツールＴＢ，ＴＣ，ＴＤを＃１，＃２，＃３の切欠２２に格納する。＃４の切欠２２は空けておく。ツールキャリアー１６は作業ステーションＳＯ２へ移動し待機する。

【0093】

その後工程１が終了すると、作業ステーションＳＯ２のロボットＲは作業ツールＴｃをツールキャリアー１６における空状態の＃４の切欠２２に入れて切り離す。そして＃１に格納されている作業ツールＴＢに交換する。＃１は空状態となる。

【0094】

このようにして、ツールキャリアー１６は、ステーション間をＳＯ２→ＳＯ３→ＳＯ４→ＳＯ１→ＳＯ２→…の順で循環移動する。そして、到着した作業ステーションＳＯのロボットＲは、それまで装着されていた作業ツールＴを空状態の切欠２２に入れて切り離し、次に必要となる作業ツールＴに交換する。ツールキャリアー１６または主制御部１２はツールホルダー１６ａにおける切欠２２の空状態や次に必要とされる作業ツールＴの位置を記憶し、またはセンサによって検出し、所定の切欠２２をロボットＲの側へ向けるとよい。

【0095】

また、ツールホルダー１６ａが回転型でない場合（図２のツールストッカー２４を用いるような場合）には、ロボットＲがツールキャリアー１６または主制御部１２から切欠２２の空状態や次に必要とされる作業ツールＴの位置を取得し、所定の交換処理を行うことができる。

【0096】

ツールキャリアー１６で搭載する作業ツールＴの数Ｎ_Ｃは、ロボットシステム１０で利用する全ての作業ツールＴの数をＮ_Ｔ、作業ステーションＳＯの数をＮ_Ｓとしたとき、Ｎ_Ｃ（４）≧Ｎ_Ｔ（７）―Ｎ_Ｓ（４）＋１にするとよい（括弧内は図７（ｃ）の例である。）。Ｎ_Ｃ＝Ｎ_Ｔ―Ｎ_Ｓ＋１ とすることで、ツールキャリアー１６が搬送する作業ツールＴの数が低減され、該ツールキャリアー１６を小型化することができる。ただしＮ_Ｃがこれ未満であっても、ツールキャリアー１６が適宜ツール格納ステーションＳＣで当面不要となる作業ツールＴを戻し、当面必要な作業ツールＴを補充して、ロボットＲの作業ツール交換処理に供してもよい。

【0097】

図４〜図７では、各作業手順をロボットシステム１０を例にして説明したが、ロボットシステム１０Ａ（図２参照）においてもワークＷの搬入搬出を搬入搬出ステーションＳＬで行うようにすれば、ロボットシステム１０の場合と同様に実行可能である。また、ワークＷはワーク循環路１８またはワーク循環搬送ライン１８Ａに沿って環状に搬送されるが、ここでいう搬送とは相対的なものであり、作業中に各ワークＷを固定し、各ロボットＲが環状に移動してもよい。

【0098】

次に、ロボットシステム１０，１０Ａによる経済的合理性の判断の一例について説明する。まず、必要となるパラメータや式について説明する。

【0099】

Ｅは、決まった台数を何時間で完了する必要があるのかを示す製造期間である。これは、例えば１時間で次の生産にラインを組み替える必要がある場合や、最少人件費で夜間を通して生産する場合など、設定に関わるパラメータとなる。後者の条件において、１時間で生産を終了させると、装置稼働率は１０％以下となり、経済的に不適当と判断できる。後者の場合は翌朝までに終了すればよい作業であり、通常では装置稼働率は８０％以上であることが望ましい。

【0100】

Ｎは、生産台数である。Ｎの生産台数はユーザー要求に合った納期で生産しなければならない。ｎ（α）は、１工程（任意のシステム構成α）で流す生産量である。ΣＦ（α）は、１工程（任意のシステム構成α）の長さである。η（α）を、η（α）＝ｎ（α）／（ΣＦ（α））とおく。ΣＣ（α）は、工程αの総コストである。Ｅ／（ΣＦ（α））は、決まった製造期間Ｅに何回工程を繰り返せるかを示す式である。Ｅ・ｎ（α）／（ΣＦ（α））＝Ｅ・η（α）は、１つのライン（上記の例ではロボットシステム１０）で期間Ｅに生産できる数量である。Ｌｎは、Ｌｎ＝Ｎ／｛Ｅ・η（α）｝で表され、期間Ｅに数Ｎを生産するに要するライン数を示す。Ｌｎ・ΣＣ（α）は、システムを稼働する総コストである。

【0101】

経済的合理性判断基準は、Ｍｉｎ｛Ｌｎ・ΣＣ（α）｝で示される。すなわち、ワークＷをワーク循環路１８やワーク循環搬送ライン１８Ａに沿って環状に搬送することで、ロボットＲの数が同じであれば製造期間Ｅを短縮できるし、同程度の製造期間ＥであればロボットＲの数を削減することができる。

【0102】

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【符号の説明】

【0103】

１０，１０Ａ ロボットシステム
１２ 主制御部
１４ ワークキャリアー
１４ａ ターンテーブル
１６ ツールキャリアー
１６ａ ツールホルダー
１８ ワーク循環路
１８Ａ ワーク循環搬送ライン
２０ ツール搬送路
２０Ａ ツール搬送ライン
２２ 切欠
２４ ツールストッカー
２６ 搬送テーブル
２６ａ ターンテーブル
Ｐｃ ツール格納位置
Ｐｌ 搬入搬出位置
Ｐｏ ワーク作業位置
Ｒ ロボット
ＳＣ ツール格納ステーション
ＳＨ 作業者ステーション
ＳＬ 搬入搬出ステーション
ＳＯ 作業ステーション
ＳＷ 待機ステーション
Ｔ，ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ 作業ツール
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】