搬送被加工物的制造系统的制作方法

本发明涉及在多个制造工序站之间搬送被加工物的制造系统。

背景技术：

通常，制造系统包括对被加工物进行加工的多个制造工序站。为了谋求高效率，期望一种对较少种类的产品进行大量生产的制造系统。因此，在制造系统中，产品的加工以及组装的顺序统一，所有被加工物经由单一的搬送路径在多个制造工序站间依次搬送。具体而言，多个制造工序站利用搬送单元、例如带式传送机连接起来。这样的制造系统能够按一定时间制造出产品。

例如，在日本特开平03-142150号公报中公开了一种将由工作机械等构成的多个制造工序站设置在工厂内、在这些制造工序站之间搬送被加工物的自动加工系统。另外，在日本特开2003-072920号公报中公开了一种利用作为搬送单元的带式传送机来搬送产品的搬送系统。搬送单元有时包括装载机、产业用机器人。

技术实现要素：

对于将来的智能制造系统，为了非常到位地应对顾客的期望，期望能够制造单独定制的产品。在生产按照顾客定制的特别定制品的情况下，不需要进行由大量生产导致的单纯的价格竞争。

为了实现这样的智能制造系统，需要分析顾客的意愿，模拟使用什么样的零部件，以什么样的顺序配置什么样的制造工序站。然后，需要将模拟的结果立即反映到制造系统。由此，针对产品的制造规格的变更、加工设备的增强、设备故障，能够灵活地变更制造工序站的配置、顺序来进行应对。

但是，像目前的制造系统这样多个制造工序站利用搬送单元、例如带式传送机等物理连接起来的情况下，制造工序站的配置、顺序不能根据产品灵活地变更。因此，难以根据顾客的期望来制造单独定制的产品。

本发明是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于提供一种能够自由变更多个制造工序站之间的搬送路径的制造系统。

为了达到上述的目的，根据第1技术方案提供一种制造系统，该制造系统具备：多个制造工序站，其对被加工物进行加工；以及至少一个无人驾驶飞机，其在该多个制造工序站之间搬送所述被加工物。

根据第2技术方案，在第1技术方案的基础上，所述多个制造工序站中的至少一个制造工序站设置在第一层，其余的制造工序站设置在第二层，所述无人驾驶飞机经由所述第一层与所述第二层之间的天井搬送所述被加工物。

根据第3技术方案，在第1技术方案或第2技术方案的基础上，该制造系统还具备：服务器，其对所述至少一个无人驾驶飞机的飞行路径进行集中管理，该服务器利用无线通信向所述至少一个无人驾驶飞机发出指令。

根据第4技术方案，在第3技术方案的基础上，还具备：检测站，其检测所述至少一个无人驾驶飞机的污垢或腐蚀；以及清洗站，其在由所述检测站检测到所述至少一个无人驾驶飞机的污垢或腐蚀的情况下，对所述至少一个无人驾驶飞机进行清洗，所述至少一个无人驾驶飞机根据来自所述服务器的指示移动至所述检测站。

根据第5技术方案，在第1技术方案～第4技术方案的基础上，所述多个制造工序站中的至少一个制造工序站包括：充电站，其对作为所述至少一个无人驾驶飞机的动力源的电池进行充电。

根据第6技术方案，在第1技术方案～第5技术方案的基础上，在所述被加工物贴有无线标签，所述至少一个无人驾驶飞机利用通过所述无线标签的无线通信来确定所述被加工物，并且检测所述被加工物的落下。

根据第7技术方案，在第1技术方案～第6技术方案的基础上，所述至少一个无人驾驶飞机具备照相机，所述至少一个无人驾驶飞机使用所述照相机进行下述动作中的至少一个动作：避免与其他无人驾驶飞机发生碰撞、对着陆地点进行微调整、以及安全确认。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够进一步明确本发明的上述目的、特征和优点以及其他目的、特征和优点。

附图说明

图1是基于本发明的制造系统的概略图。

图2是表示图1所示的制造系统的一例的动作的流程图。

图3是表示无人驾驶飞机的高度位置的图。

图4a是表示制造工序站不包括充电站的情况下的无人驾驶飞机的动作的图。

图4b是表示制造工序站包括充电站的情况下的无人驾驶飞机的动作的图。

图5是基于本发明的其他实施方式的制造系统的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中对同样的构件标注同样的附图标记。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例。

图1是基于本发明的制造系统的概略图。如图1所示，本发明的制造系统10主要包括多个制造工序站21～26以及至少一个无人驾驶飞机11、12。

在图1所示的例子中，多个制造工序站21～26包括使用工件进行层叠造形的层叠造形站21、对工件进行切削的切削站22、对工件进行涂装的涂装站23、对工件进行注射成形的注射成形站24、对工件进行研磨的研磨站25、以及对工件进行组装的组装站26。其中，本发明的工件包括材料、零部件这两者。

在图1所示的例子中，多个制造工序站21～26呈三行两列地配置在各自的预定位置。如图示那样，制造工序站21、切削站22以及涂装站23呈一列地顺次排列。并且，在它们的旁边，注射成形站24、研磨站25以及制造工序站26呈一列地顺次排列。另外，制造系统10可以适当地包括与其他制造工序相关的其它站。

另外，在图1所示的例子中，制造系统10包括：后述的检测无人驾驶飞机11、12的污垢或者腐蚀的检测站31；以及在由检测站31检测出无人驾驶飞机11、12的污垢或者腐蚀的情况下对无人驾驶飞机11、12进行清洗的清洗站32。检测站31以及清洗站32也可以是一体的。

另外，在图1中，对驱动无人驾驶飞机11、12的电池充电的充电站40组装于切削站22以及涂装站23内。充电站40也可以组装于其他制造工序站21、24～26。

无人驾驶飞机11、12是不载人的飞机，利用电池驱动的马达进行例如螺旋桨飞行。但是，无人驾驶飞机11、12也可以使用其他的驱动方式以其他的飞行方式飞行。无人驾驶飞机11、12用于在制造工序站21～26搬送要加工的工件w1、w2，为了实现该目的，无人驾驶飞机11、12具有能将工件w1、w2吊起并释放的机构部。

这些无人驾驶飞机11、12由上位计算机、例如服务器5来控制。服务器5按照预定动作程序，来对无人驾驶飞机11、12的飞行路径、移动速度、高度位置等进行集中管理。其中，无人驾驶飞机11、12的移动速度设定为同一预定速度。

在本发明中，服务器5对被要求的产品的设计规格、制造设备、顾客的要求等信息进行分析。并且，服务器5基于分析结果，来决定使用什么样的工件、例如材料、零部件，以什么样的顺序使用哪个制造工序站21～26。由此，计算工件w1、w2的搬送路径以及无人驾驶飞机11、12的飞行路径。飞行路径由无线通信从服务器5向无人驾驶飞机11、12通知。

在图1所示的例子中，无人驾驶飞机11的飞行路径用黑色箭头表示。从图1可知，无人驾驶飞机11以制造工序站21、切削站22、研磨站25、以及制造工序站26的顺序搬送工件w1，在各站对工件w1进行处理。

同样地，无人机12的飞行路径用白色箭头表示。无人机12以注射成形站24、研磨站25、以及涂装站23的顺序搬送工件w2，在各站对工件w2进行处理。

在计算一个无人驾驶飞机11的飞行路径时，至少需要考虑无人驾驶飞机11与工件w1之间的匹配、制造工序站21～26的各位置。并且，如后述那样，还需要考虑其他无人驾驶飞机12的飞行路径等地来计算飞行路径。这样的计算需要较大的计算能力。因此，在无人驾驶飞机11、12自己计算飞行路径的情况下，无人驾驶飞机11、12可能会很昂贵。因此，在本发明中，服务器5将无人驾驶飞机11、12的飞行路径以及工件w1、w2的搬送路径一起计算，并用无线将计算结果指示给无人驾驶飞机11、12。

另外，为了进行无人驾驶飞机11、12与工件w1、w2之间的匹配，需要识别工件w1、w2的个体。因此，优选工件w1、w2带有各自固有的无线标签。无人驾驶飞机11、12通过无线通信读出无线标签的id并通知服务器5，从而能够进行匹配。由此，无人驾驶飞机11、12能够确定工件w1、w2。

在本发明中，根据来自顾客的期望来变更产品的设计使用等的情况下，与之相应地，服务器5以制造工序站的顺序等发生变更的方式再次决定工件w1、w2的搬送路径以及无人驾驶飞机11、12的飞行路径。

在本发明中，利用无人驾驶飞机11、12来搬送工件，因此能够考虑高度位置地从三维角度选择制造工序站之间的搬送路径。因此，在本发明中，能够根据产品实质上变更制造工序站的配置、顺序，能够容易地变更工件w1、w2的搬送路径等。结果，能够个别地制造根据来自顾客的期望而定制的竞争力高的产品。另外，显然在仅使用单一的无人驾驶飞机11的情况下也能够获得同样的效果。

图5是基于本发明的其他实施方式的制造系统的概略图。在图5所示的制造系统10中，层叠造形站21配置在工厂的厂房的一层。切削站22以及涂装站23分别配置在同一厂房的二层以及三层的与层叠造形站21相对应的位置。另外，为了便于说明，省略了无人驾驶飞机12以及注射成形站24～组装站26。

另外，在层叠造形站21～涂装站23的附近，形成有沿厂房的铅垂方向延伸的天井50。并且，在天井50形成有与层叠造形站21～涂装站23分别相邻的开口部51～53。

如图5中用箭头所示，无人驾驶飞机11能够通过天井50在层叠造形站21～涂装站23之间搬送工件w1并移动。在这样的情况下，无人驾驶飞机11主要沿铅垂方向移动，因此在多层建筑的工厂中容易变更飞行路径并且能够缩短飞行距离。进而，需要的土地面积变少，因此还能够有效地利用工厂的土地。

另外，在无人驾驶飞机11、12飞行时，无人驾驶飞机11、12可能会与周边设备、人等发生碰撞，或者在搬送途中工件w1、w2可能会落下。因此，服务器5需要充分确保安全地计算无人驾驶飞机11、12的飞行路径。

另外，为了无人驾驶飞机11、12识别工件w1、w2，而进行使用了上述无线标签的无线通信的情况下，能够根据能否进行无线通信来检测出工件w1、w2的落下。换言之，不能进行使用了无线标签的无线通信的情况下，可判断为工件w1、w2落下。或者，利用无线通信的响应时间来推定无线距离，在响应时间延迟的情况下可判断为工件w1、w2落下。另外，在利用了被动型的rfid标签的情况下的通信距离，根据频带的不同为数cm～数m。在该情况下，能够进行与工件w1、w2相应的飞行路径的选择，并且能够迅速检测出工件w1、w2的落下，并通知操作人员。

具体而言，在计算飞行路径时，设定以下的条件。

(1)无人驾驶飞机与周边设备等不发生碰撞。

(2)无人驾驶飞机不在人的上空飞行。

(3)无人驾驶飞机与人之间维持预定值以上的距离。

图2是表示图1所示的制造系统的一例的动作的流程图。服务器5在计算无人驾驶飞机11、12的飞行路径等之后，按每预定控制周期实施图2所示的内容。在以下的说明中，无人驾驶飞机11称为第一无人驾驶飞机11，无人驾驶飞机12称为第二无人驾驶飞机12。

首先，在步骤s11a、s11b，使第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12开始沿着由服务器5计算出的各自的飞行路径的动作。然后，在步骤s12a，检测出第一无人驾驶飞机11的当前前进方向为图1所示的横穿方向、纵穿方向以及倾斜方向中的一者。

在图1中，例如将层叠造形站21与注射成形站24连结的方向为横穿方向，例如将层叠造形站21和切削站22连结的方向为纵穿方向。进而，例如将研磨站25和涂装站23连结的方向为倾斜方向。

并且，在第一无人驾驶飞机11的当前前进方向为横穿方向的情况下，在步骤s13a，将第一无人驾驶飞机11控制为在第一高度飞行。这里，图3是表示无人驾驶飞机的高度位置的图。如图3所示，第一高度是预先设定三个高度中的最低的高度。

另外，在第一无人驾驶飞机11的当前前进方向为纵穿方向的情况下，在步骤s14a，将第一无人驾驶飞机11控制为在比第一高度高的第二高度飞行。另外，在第一无人驾驶飞机11的当前前进方向为倾斜方向的情况下，在步骤s15a，将第一无人驾驶飞机11控制为在比第二高度高的第三高度飞行。在步骤s12b～步骤s15b，第二无人驾驶飞机12也同样地进行高度设定。

接着，在步骤s16，判定第一无人驾驶飞机11的高度与第二无人驾驶飞机12的高度是否相同。在判定为第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12不是相同高度的情况下，不存在第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12相互碰撞的可能性，因此结束处理。

对此，在判定为第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12为相同高度的情况下，进入步骤s17。在步骤s17，进一步判定第一无人驾驶飞机11的前进方向和第二无人驾驶飞机12的前进方向是否相同。

在判定为第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12为相同的前进方向的情况下，进入步骤s18，第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12维持当前的高度并维持沿着各自的飞行路径的飞行。这是因为：第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12为同一前进方向的情况下，即使第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12为相同的高度，也不存在它们相互碰撞的可能性。

而在判定为第一无人驾驶飞机11和第二无人驾驶飞机12不是相同方向的情况下，进入步骤s19。即使第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12这两者例如都沿纵穿方向前进，也有进入步骤s19的情况。这样的情况例如是第一无人驾驶飞机11例如从层叠造形站21向切削站22前进，并且第二无人驾驶飞机12例如从切削站22向层叠造形站21前进的情况。

换言之，是这样的情况：第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12为横穿方向、纵穿方向以及倾斜方向中的相同的某一方向，在该相同的某一方向，第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12之间存在正方向和负方向的不同。

在这样的情况下，在步骤s19，临时变更仅第二无人驾驶飞机12的高度。或者，第二无人驾驶飞机12以绕过第一无人驾驶飞机11的方式临时变更其前进方向。换言之，第二无人驾驶飞机12在与第一无人驾驶飞机11碰撞之前向特定方向、例如右方绕行，在第一无人驾驶飞机11通过后，将第二无人驾驶飞机12的前进方向复原即可。由此，避免了第一无人驾驶飞机11以及第二无人驾驶飞机12相互碰撞。

另外，出于进一步确保安全的目的，无人驾驶飞机11、12也可以具有动体检测器、例如照相机。优选每隔预定时间向服务器5发送动体检测器的信息，由服务器5对该信息进行解析。然后，在无人驾驶飞机11、12的前进方向上确认有其他无人驾驶飞机的情况下，临时变更无人驾驶飞机11、12的高度或者前进方向。由此，能够避免某无人驾驶飞机与其他无人驾驶飞机发生碰撞。

在无人驾驶飞机11、12具有照相机的情况下，也可以将照相机用于其他用途。例如，使用无线lan检测出无人驾驶飞机11、12的位置的情况下，该位置精度为1m～数m左右。因此，利用照相机的图像，能够微调整无人驾驶飞机11、12的着陆地点，提高着陆精度。由此，能够抑制无人驾驶飞机11、12的着陆时的碰撞等的危险性。

另外，通过照相机能够检测是否存在设想之外的障碍物，因此还能够确认着陆地点的安全。由此，能够减少无人驾驶飞机11、12的事故，提高制造系统10的运转率。

另外，在参照图1、图2等说明的实施方式中，示出了两个无人驾驶飞机11、12。但也可以是，制造系统10包括多个追加的无人驾驶飞机。在这样的的情况下，对包括追加的无人驾驶飞机在内的无人驾驶飞机分别进行编号。并且，从所有无人驾驶飞机中选择一对无人驾驶飞机，基于选择出的一对无人驾驶飞机的号码进行与利用图2说明的处理同样的处理。

换言之，在步骤s19中，对号码较大的无人驾驶飞机以变更其高度或前进方向的方式进行控制。优选对无人驾驶飞机的所有对进行这样的处理。由此可知，能够避免所有无人驾驶飞机彼此发生碰撞。

另外，存在这样的情况：制造系统10的制造工序站21～26在加工时使用油、例如切削油或润滑油等。这样的油在制造系统10附近呈雾状扩散，有时会附着于无人驾驶飞机11、12。

因此，油可能会附着并粘着于驱动无人驾驶飞机11、12的螺旋桨的马达(未图示)。在这样的情况下，螺旋桨的旋转摩擦增大，存在螺旋桨的转速降低、螺旋桨无法旋转的情况。因而，存在这样的可能性：无人驾驶飞机11、12的移动速度达不到规定速度，制造系统10的制造效率降低。

另外，在无人驾驶飞机11、12包括上述动体检测器、例如照相机的情况下，可视性降低，因此动体检测器无法取得准确的信息。因此，可能难以进行使无人驾驶飞机11、12临时绕行的回避行动。而且，在针对无人驾驶飞机11、12所使用的印刷电路板的渗透性及侵蚀性较高的油扩散的情况下，还存在这样的可能性：印刷电路板上的电路因腐蚀而断线，无人驾驶飞机11及第二无人驾驶飞机12发生故障。

因而，优选无人驾驶飞机11、12根据来自服务器5的指令定期地移动至检测站31。或者也可以是，服务器5在由无人驾驶飞机11、12搬送的工件w1、w2在各自的最后工序、例如涂装站23或制造工序站26的处理结束之后使无人驾驶飞机11、12移动至检测站31。

在检测站31，利用预先设置的照相机等对无人驾驶飞机11、12进行拍摄，检测无人驾驶飞机11、12的污垢或腐蚀。并且，在检测到污垢或腐蚀的情况下，使无人驾驶飞机11、12移动至清洗站32来进行清洗。

另外，即使在没有检测到污垢的情况下，在从上次的清洗之后经过了一定时间的情况下，为了预防维护，服务器5也可以使无人驾驶飞机11、12移动至清洗站32来进行清洗。

此外，在即使清洗也无法去除污垢、腐蚀严重等预计会给无人驾驶飞机11、12的功能带来障碍的情况下，可以将无人驾驶飞机11、12回收，研究进行修理或废弃。

由此，能够避免无人驾驶飞机11、12发生故障、无人驾驶飞机11、12的功能降低。因此，能够防止制造系统10的制造效率降低、安全性能降低。另外，在无人驾驶飞机11、12移动至检测站31或清洗站32时，服务器5也可以使其他无人驾驶飞机(未图示)替代进行动作。

图4a和图4b是表示无人驾驶飞机的动作的图。在这些附图中，以无人驾驶飞机11的动作为例进行说明，但无人驾驶飞机12也是同样的。在这些附图中，对需要对无人驾驶飞机11的电池进行充电的情况进行说明。图4a表示制造工序站不包括充电站40的情况，充电站40位于远离制造系统10的位置(未图示)。

在图4a中，在步骤s21中，无人驾驶飞机11将工件w1搬送至某一制造工序站。之后，在制造工序站处理工件w1的期间，无人驾驶飞机11移动至远离制造系统10的充电站40(步骤s22)。

接着，无人驾驶飞机11利用充电站40对其电池进行充电(步骤s23)。并且，在充电结束时，在步骤s23中，无人驾驶飞机11返回至上述制造工序站。接着，在步骤s24中，再次吊起经制造工序站处理后的工件w1将其搬送至下一制造工序站。

在这样的情况下，需要无人驾驶飞机11从制造工序站移动至充电站40的移动时间(步骤s22)以及在充电结束后从充电站40移动至制造工序站的时间(步骤s24)。

对于这一点，在本发明中，如图1所示，几个制造工序站例如切削站22及涂装站23包括充电站40。于是，如图4b所示，无人驾驶飞机11在步骤s21中移动至制造工序站之后不用移动至其他站，能够利用制造工序站内的充电站40对电池充电(步骤s23)。

换言之，在该情况下，不需要从制造工序站移动至充电站40的移动时间。同样地，在充电结束后，也不用从充电站40移动至制造工序站，能够将工件搬送至下一制造工序站(步骤s25)，因此在充电结束后也不需要移动时间。

这样，在制造工序站包括充电站40的情况下，无人驾驶飞机11不需要离开制造系统10。并且，无人驾驶飞机11能够在制造工序站对工件w1进行处理时对电池充电。因而，能够避免制造系统10的效率降低。并且，无人驾驶飞机11的电池的容量较小即可，因此能够抑制无人驾驶飞机11的价格，并且还能够提高无人驾驶飞机11的可搬重量。

另外，在无人驾驶飞机11、12利用汽油、氢等燃料进行动作的情况下，也可以代替所述充电站而具备填充燃料的填充站。

发明的效果

在第1技术方案中，利用无人机搬送被加工物，因此能够从三维角度选择制造工序站之间的搬送路径。因此，搬送路径的自由度提高，能够容易地变更搬送路径，并且能够根据产品实质上变更制造工序站的配置、顺序。因此，容易根据顾客的期望来单独定制产品。

在第2技术方案中，无人驾驶飞机能够将被加工物从第一层例如下层向第二层例如上层搬送，因此在多层建筑的工厂能够容易地变更搬送路径。并且，能够有效地利用工厂的土地、缩短飞行距离。

在第3技术方案中，服务器能够基于制造工序站的位置等最佳地算出无人驾驶飞机的飞行路径。并且，不需要无人驾驶飞机自身算出飞行路径，因此无人驾驶飞机不需要高度的运算处理能力，能够抑制无人驾驶飞机的价格，并且提高无人驾驶飞机的选择的自由度。

在第4技术方案中，能够避免因制造工序站所使用的油例如切削油、润滑油而导致无人驾驶飞机发生故障、无人驾驶飞机的功能降低。结果，能够防止制造系统的制造效率降低、安全性能降低。

在第5技术方案中，无人驾驶飞机能够在制造工序站对被加工物进行处理时对电池充电，而不需要离开制造系统。因而，能够避免制造系统的效率降低。并且，无人驾驶飞机的电池的容量较小即可，因此能够抑制无人驾驶飞机的价格，并且提高无人驾驶飞机的可搬重量。

在第6技术方案中，能够识别出无人驾驶飞机所搬送的被加工物，因此能够选择与被加工物相对应的飞行路径，并且能够迅速地检测出被加工物的落下而通知操作人员。

在第7技术方案中，无人机能够进行下述动作中的至少一者，即：避免与其他无人驾驶飞机发生碰撞、对着陆地点进行微调整、以及安全确认，因此能够减少无人驾驶飞机的事故、故障，提高制造系统的运转率。

利用典型的实施方式对本发明进行了说明，但对本领域技术人员而言，能够理解能够在不脱离本发明范围的前提下进行上述的变更以及各种其他变更、省略、追加。