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公開番号2024129497
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038737
出願日2023-03-13
発明の名称製造システム
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類B23Q 39/04 20060101AFI20240919BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】デジタルツイン工場を実現することに寄与することができる製造システムを提供する。
【解決手段】全てのモジュール16が床面12に置かれた据付状態では、他方側モジュール163の上側レール部282と下側レール部283は、一方側モジュール162の上側溝342aと下側溝343aとの何れにも嵌まり込まない。据付状態から一方側モジュール162が他方側モジュール163に対し上側へ相対的に所定量LU変位した第1変位状態では、他方側モジュール163の下側レール部283は、一方側モジュール162の下側溝343aに嵌まり込む。そして、据付状態から他方側モジュール163が一方側モジュール162に対し上側へ相対的に所定量LU変位した第2変位状態では、他方側モジュール163の上側レール部282は、一方側モジュール162の上側溝342aに嵌まり込む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
ワーク（８０）が第１方向（Ｄ１）に沿って搬送され、該第１方向の一方側から他方側へ並んで床面（１２）上に置かれる複数のモジュール（１６、１６２、１６３）から構成され、前記ワークに対し所定作業を施す製造システム（１０）であって、
前記複数のモジュールのうちの１つであり、前記所定作業のうちの一工程を実行する一方側モジュール（１６２）と、
前記複数のモジュールのうちの１つであり、前記所定作業のうち前記一工程とは別の他工程を実行し、前記一方側モジュールに対し前記第１方向の前記他方側に隣り合って配置される他方側モジュール（１６３）とを備え、
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記第１方向の前記一方側に向いた一方側側面（６０１）と、前記第１方向の前記他方側に向いた他方側側面（６０２）と、前記一方側側面から突き出た基部（２８１）と該基部に対し上側へ延び前記一方側側面から前記第１方向に離れて設けられ前記第１方向に垂直で且つ前記床面に沿った第２方向（Ｄ２）に延伸する上側レール部（２８２）と前記基部に対し下側へ延び前記一方側側面から前記第１方向に離れて設けられ前記第２方向に延伸する下側レール部（２８３）とを有し前記一方側側面に固定された一方側案内部（２８）と、上側へ窪んだ溝形状を成し前記第２方向に延伸し前記第２方向の一方側が開放された上側溝（３４２ａ）が形成され前記他方側側面に固定された上側溝形成部（３４２）と、下側へ窪んだ溝形状を成し前記第２方向に延伸し前記第２方向の前記一方側が開放された下側溝（３４３ａ）が形成され前記他方側側面に固定された下側溝形成部（３４３）とを有し、
前記一方側モジュールと前記他方側モジュールとが両方とも前記床面に置かれた据付状態では、前記他方側モジュールの前記上側レール部と前記下側レール部は、前記一方側モジュールの前記上側溝と前記下側溝との何れにも嵌まり込まず該上側溝よりも下側かつ該下側溝よりも上側に位置し、
前記据付状態から前記一方側モジュールが前記他方側モジュールに対し上側へ相対的に所定量（ＬＵ）変位した第１変位状態では、前記他方側モジュールの前記下側レール部は、前記一方側モジュールの前記下側溝形成部に対する前記第２方向への相対移動が可能な嵌合で前記一方側モジュールの前記下側溝に嵌まり込み、
前記据付状態から前記他方側モジュールが前記一方側モジュールに対し上側へ相対的に前記所定量変位した第２変位状態では、前記他方側モジュールの前記上側レール部は、前記一方側モジュールの前記上側溝形成部に対する前記第２方向への相対移動が可能な嵌合で前記一方側モジュールの前記上側溝に嵌まり込む、製造システム。
続きを表示（約 4,700 文字）【請求項２】
前記上側溝形成部は、前記上側溝に前記第１方向の前記一方側から面する上側一方溝側面（３４２ｂ）を有し、
前記下側溝形成部は、前記下側溝に前記第１方向の前記一方側から面する下側一方溝側面（３４３ｂ）を有し、
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記上側一方溝側面と前記下側一方溝側面との間に設けられ前記上側一方溝側面と前記下側一方溝側面とのそれぞれにつながり前記第１方向の前記一方側へ窪んだ凹形状を成す中間側面（３４１ａ）を有し、
前記据付状態では、前記他方側モジュールの前記上側レール部のうち前記第１方向の最も前記一方側に位置する部位（２８２ｂ）と、前記下側レール部のうち前記第１方向の最も前記一方側に位置する部位（２８３ｂ）は、前記一方側モジュールの前記中間側面の前記凹形状が上下方向に占める範囲（Ｒ２ｇ）内に入る、請求項１に記載の製造システム。
【請求項３】
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記一方側側面から突き出て前記第１方向に移動可能に支持され前記一方側側面から突き出る向きに付勢された突出ピン（４２）と、上側第１突部（４６２）と上側第２突部（４６３）と下側第１突部（４６４）と下側第２突部（４６５）とを有し前記他方側側面に固定されたピン係合部（４６）とを有し、
前記上側第１突部は、前記他方側側面から突き出るように形成され、
前記上側第２突部は、前記他方側側面から突き出るように形成され、前記上側第１突部に対し間隔をあけて前記第２方向の他方側に並んで配置され、
前記下側第１突部は、前記他方側側面から突き出るように形成され、前記上側第１突部に対し間隔をあけて下側に並んで配置され、
前記下側第２突部は、前記他方側側面から突き出るように形成され、前記下側第１突部に対し間隔をあけて前記第２方向の前記他方側に並んで配置され且つ前記上側第２突部に対し間隔をあけて下側に並んで配置され、
前記上側第１突部と前記下側第１突部はそれぞれ、前記第２方向の前記一方側ほど前記他方側側面に近づく一方側傾斜面（４６２ａ、４６４ａ）を前記第２方向の前記一方側に有し、
前記上側第２突部と前記下側第２突部はそれぞれ、前記第２方向の前記他方側ほど前記他方側側面に近づく他方側傾斜面（４６３ａ、４６５ａ）を前記第２方向の前記他方側に有し、
前記一方側傾斜面と前記他方側傾斜面はそれぞれ、前記ピン係合部に嵌まり込む相手側の前記突出ピンが前記第１方向の前記一方側へ最も突き出たときの該突出ピンの先端（４２１）よりも前記第１方向の前記一方側の位置にまで延設され、
前記第１変位状態では、前記他方側モジュールの前記突出ピンは、前記一方側モジュールの前記下側第１突部と前記下側第２突部との間に嵌まり込み、
前記第２変位状態では、前記他方側モジュールの前記突出ピンは、前記一方側モジュールの前記上側第１突部と前記上側第２突部との間に嵌まり込み、
前記据付状態では、前記他方側モジュールの前記突出ピンは、前記一方側モジュールの前記上側第１突部および前記上側第２突部よりも下側かつ前記一方側モジュールの前記下側第１突部および前記下側第２突部よりも上側に位置する、請求項１に記載の製造システム。
【請求項４】
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記他方側側面から突き出て前記第１方向に移動可能に支持され前記他方側側面から突き出る向きに付勢された突出ピン（４２）と、上側第１突部（４６２）と上側第２突部（４６３）と下側第１突部（４６４）と下側第２突部（４６５）とを有し前記一方側側面に固定されたピン係合部（４６）とを有し、
前記上側第１突部は、前記一方側側面から突き出るように形成され、
前記上側第２突部は、前記一方側側面から突き出るように形成され、前記上側第１突部に対し間隔をあけて前記第２方向の他方側に並んで配置され、
前記下側第１突部は、前記一方側側面から突き出るように形成され、前記上側第１突部に対し間隔をあけて下側に並んで配置され、
前記下側第２突部は、前記一方側側面から突き出るように形成され、前記下側第１突部に対し間隔をあけて前記第２方向の前記他方側に並んで配置され且つ前記上側第２突部に対し間隔をあけて下側に並んで配置され、
前記上側第１突部と前記下側第１突部はそれぞれ、前記第２方向の前記一方側ほど前記一方側側面に近づく一方側傾斜面（４６２ａ、４６４ａ）を前記第２方向の前記一方側に有し、
前記上側第２突部と前記下側第２突部はそれぞれ、前記第２方向の前記他方側ほど前記一方側側面に近づく他方側傾斜面（４６３ａ、４６５ａ）を前記第２方向の前記他方側に有し、
前記一方側傾斜面と前記他方側傾斜面はそれぞれ、前記ピン係合部に嵌まり込む相手側の前記突出ピンが前記第１方向の前記他方側へ最も突き出たときの該突出ピンの先端（４２１）よりも前記第１方向の前記他方側の位置にまで延設され、
前記第１変位状態では、前記一方側モジュールの前記突出ピンは、前記他方側モジュールの前記下側第１突部と前記下側第２突部との間に嵌まり込み、
前記第２変位状態では、前記一方側モジュールの前記突出ピンは、前記他方側モジュールの前記上側第１突部と前記上側第２突部との間に嵌まり込み、
前記据付状態では、前記一方側モジュールの前記突出ピンは、前記他方側モジュールの前記上側第１突部および前記上側第２突部に対し下側かつ前記他方側モジュールの前記下側第１突部および前記下側第２突部に対し上側に位置する、請求項１に記載の製造システム。
【請求項５】
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記突出ピンが嵌まり込む相手側の前記ピン係合部の前記上側第１突部と前記上側第２突部と前記下側第１突部と前記下側第２突部との何れからも前記突出ピンが前記第１方向に間隔（ＧＰ）をあけた状態で該突出ピンの位置を保持できるピンロック機構（４０１）を有している、請求項３または４に記載の製造システム。
【請求項６】
前記複数のモジュールはそれぞれ、搬送機器（８２）によって持ち上げられた状態で搬送可能なものであり、
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記搬送機器が該モジュールを上側へ持ち上げる際に接触するモジュール下端部（６０３）を該モジュールの下側に有し、
前記複数のモジュールのそれぞれにおいて、前記上側溝形成部、前記下側溝形成部、および前記一方側案内部は、前記突出ピンと前記ピン係合部とに対し下側に配置されている、請求項３または４に記載の製造システム。
【請求項７】
前記複数のモジュールはそれぞれ、該モジュールのうち前記第１方向の前記他方側に設けられた上下位置決め部（５５）と、該モジュールの中で上下方向の位置が拘束されながら前記第１方向に移動可能に設けられた連結シャフト（５７）と、該モジュールの中で前記ワークを前記第１方向に搬送する搬送装置（５１）とを有し、
前記搬送装置は、前記第１方向の前記一方側に設けられた搬送一端部（５１２）と前記第１方向の前記他方側に設けられ上側へ付勢された搬送他端部（５１３）とを有し、前記搬送一端部にて揺動可能に支持され、
前記複数のモジュールのそれぞれにおいて、前記上下位置決め部は、前記搬送他端部と共に上下に移動し、
前記連結シャフトは、前記第１方向の前記他方側ほど下側に位置するシャフト傾斜面（５７１）と、該シャフト傾斜面の下端（５７１ａ）から前記第１方向に沿って前記第１方向の前記他方側へ延伸するシャフト下面（５７２）とを有し、
前記据付状態において、前記他方側モジュールの前記連結シャフトは前記一方側モジュール内へ進入するように前記第１方向の前記一方側へ突き出され、その場合、前記一方側モジュールの前記上下位置決め部と前記搬送他端部は、該上下位置決め部が前記他方側モジュールの前記シャフト傾斜面に接触しながら下側へ移動し、該上下位置決め部が前記他方側モジュールの前記シャフト下面に接触した状態で上下方向に位置決めされる、請求項１に記載の製造システム。
【請求項８】
前記複数のモジュールはそれぞれ、該モジュールのうち前記第１方向の前記一方側に設けられた上下位置決め部（５５）と、該モジュールの中で上下方向の位置が拘束されながら前記第１方向に移動可能に設けられた連結シャフト（５７）と、該モジュールの中で前記ワークを前記第１方向に搬送する搬送装置（５１）とを有し、
前記搬送装置は、前記第１方向の前記一方側に設けられ上側へ付勢された搬送一端部（５１２）と前記第１方向の前記他方側に設けられた搬送他端部（５１３）とを有し、前記搬送他端部にて揺動可能に支持され、
前記複数のモジュールのそれぞれにおいて、前記上下位置決め部は、前記搬送一端部と共に上下に移動し、
前記連結シャフトは、前記第１方向の前記一方側ほど下側に位置するシャフト傾斜面（５７１）と、該シャフト傾斜面の下端（５７１ａ）から前記第１方向に沿って前記第１方向の前記一方側へ延伸するシャフト下面（５７２）とを有し、
前記据付状態において、前記一方側モジュールの前記連結シャフトは前記他方側モジュール内へ進入するように前記第１方向の前記他方側へ突き出され、その場合、前記他方側モジュールの前記上下位置決め部と前記搬送一端部は、該上下位置決め部が前記一方側モジュールの前記シャフト傾斜面に接触しながら下側へ移動し、該上下位置決め部が前記一方側モジュールの前記シャフト下面に接触した状態で上下方向に位置決めされる、請求項１に記載の製造システム。
【請求項９】
前記複数のモジュールはそれぞれ、互いに隣り合うモジュールの前記搬送装置同士の間で前記ワークの搬送を中継する中継部（５２）を有し、
前記複数のモジュールのそれぞれにおいて、前記中継部は、該中継部を有するモジュール内に収まった姿勢から、前記連結シャフトが進入する相手側のモジュール内へ部分的に入り込んだ姿勢へと、前記連結シャフトが前記第１方向に突き出す動作に連動して姿勢変化する、請求項７または８に記載の製造システム。
【請求項１０】
前記搬送装置は、前記ワークが固定されたパレット（８０１）が載る搬送面（５１１ａ）を有し、
前記複数のモジュールはそれぞれ、前記所定作業に含まれる所定の工程を実行する動作機器（２２）と、前記動作機器のうちの基部（２２１）が固定されたモジュール基礎部（６０）と、前記搬送面に対し下側に設けられ前記モジュール基礎部に対する前記第１方向および前記第２方向への変位を阻止されながら上下方向に移動可能に前記モジュール基礎部に支持されたリフタ部（６２）とを有し、
前記所定作業の実行中に前記動作機器が前記所定の工程を実行する場合には、前記リフタ部は、前記パレットが前記搬送面から離れるまで前記パレットを持ち上げる、請求項７または８に記載の製造システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対し所定作業を施す製造システムに関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の製造システムとして、例えば特許文献１に記載された製造システムが知られている。この特許文献１の製造システムは、ワークに対して自動的に作業を施す複数のユニットセルを備えている。
【０００３】
その複数のユニットセルは、ワークの搬送方向に並んで配置されている。そして、各ユニットセルはそれぞれワーク搬送機能を備えており、複数のユニットセルの物理的なつなぎ方を変えることにより、製造システムにおける搬送ラインを変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１５１７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、コンピュータ上で工程・ラインの仮想設計・構築を行いそれを現実の工場で即座に再現するデジタルツイン工場を実現することの要請が高まっている。そのデジタルツイン工場の実現のためには、例えば、コンピュータ上で設計したものを現実の工場に転写するように、特段の技能を要することなく現実の工場に再現できる技術が必要になる。
【０００６】
ここで、発明者は、特許文献１の製造システムのように、複数のユニットセル（別言すると、モジュール）から構成される製造システムを用いて、デジタルツイン工場を実現することを想定した。
【０００７】
しかしながら、製造システムのモジュールのような生産設備の入れ替えを行う場合には、一般的に、その入れ替えた生産設備の水平出しや芯出しなど専門的な熟練作業が必要とされる。このような専門的な熟練作業が必要とされることは、コンピュータ上で設計された工程・ライン等を即座に現実の工場に再現する上で妨げとなる。要するに、そのような熟練作業が必要とされることは、デジタルツイン工場を実現する上で妨げとなる。
【０００８】
これに対し、特許文献１には、モジュールを入れ替える際に必要とされる専門的な熟練作業を如何に無くし又は軽減するかについて一切記載されていない。発明者の詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、デジタルツイン工場を実現することに寄与することができる製造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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の製造システムは、
ワーク（８０）が第１方向（Ｄ１）に沿って搬送され、その第１方向の一方側から他方側へ並んで床面（１２）上に置かれる複数のモジュール（１６、１６２、１６３）から構成され、ワークに対し所定作業を施す製造システム（１０）であって、
複数のモジュールのうちの１つであり、所定作業のうちの一工程を実行する一方側モジュール（１６２）と、
複数のモジュールのうちの１つであり、所定作業のうち一工程とは別の他工程を実行し、一方側モジュールに対し第１方向の他方側に隣り合って配置される他方側モジュール（１６３）とを備え、
複数のモジュールはそれぞれ、第１方向の一方側に向いた一方側側面（６０１）と、第１方向の他方側に向いた他方側側面（６０２）と、一方側側面から突き出た基部（２８１）とその基部に対し上側へ延び一方側側面から第１方向に離れて設けられ第１方向に垂直で且つ床面に沿った第２方向（Ｄ２）に延伸する上側レール部（２８２）と基部に対し下側へ延び一方側側面から第１方向に離れて設けられ第２方向に延伸する下側レール部（２８３）とを有し一方側側面に固定された一方側案内部（２８）と、上側へ窪んだ溝形状を成し第２方向に延伸し第２方向の一方側が開放された上側溝（３４２ａ）が形成され他方側側面に固定された上側溝形成部（３４２）と、下側へ窪んだ溝形状を成し第２方向に延伸し第２方向の一方側が開放された下側溝（３４３ａ）が形成され他方側側面に固定された下側溝形成部（３４３）とを有し、
一方側モジュールと他方側モジュールとが両方とも床面に置かれた据付状態では、他方側モジュールの上側レール部と下側レール部は、一方側モジュールの上側溝と下側溝との何れにも嵌まり込まずその上側溝よりも下側かつその下側溝よりも上側に位置し、
据付状態から一方側モジュールが他方側モジュールに対し上側へ相対的に所定量（ＬＵ）変位した第１変位状態では、他方側モジュールの下側レール部は、一方側モジュールの下側溝形成部に対する第２方向への相対移動が可能な嵌合で一方側モジュールの下側溝に嵌まり込み、
据付状態から他方側モジュールが一方側モジュールに対し上側へ相対的に所定量変位した第２変位状態では、他方側モジュールの上側レール部は、一方側モジュールの上側溝形成部に対する第２方向への相対移動が可能な嵌合で一方側モジュールの上側溝に嵌まり込む。
（【００１１】以降は省略されています）

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