JP6448836B2

JP6448836B2 - 台車搬送システム

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Publication number: JP6448836B2
Application number: JP2018088853A
Authority: JP
Inventors: 山本　武; 武山本
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-04-15
Also published as: JP2018158723A

Description

本発明は、台車の搬送に関し、より具体的にはムービングマグネット型リニアモータ（ＭＭ型リニアモータ）技術を用いた台車搬送システムに関する。

一般にファクトリーオートメーション化された工業製品を組み立てる為の生産ラインでは、生産ライン内あるいは生産ラインの間の複数のステーションの間で部品などを搬送する搬送システムが用いられる。

近年、この搬送システムとして搬送ラインを複数の制御ゾーンに分割し、制御ゾーン毎に制御装置を配置し台車を制御ゾーン間で走行させる搬送システムが生産効率の上で優れており多用されている。

このような搬送システムは、一般的に、各制御ゾーンを制御する複数の下位コントローラと、その複数の下位コントローラとの間を結ぶ通信システムで接続される上位コントローラとから構成される。

特許文献１の搬送システムでは、搬送車を走行させるガイドレールに沿って所定の間隔でリニアモータの固定子を配設すると共に、搬送車にリニアモータの可動側を装着し、モータ駆動装置によって固定子を励磁して搬送車に推進力又は制動力を発生させている。

特許文献２の搬送システムでは、複数の制御ゾーンで制御される搬送路を走行する複数の搬送車を統括制御する上位制御部と、制御ゾーンを走行する搬送車を制御する下位制御部を備えている。下位制御部は、自己の制御ゾーンを走行する搬送車の目標平均速度及び自己の制御ソーンの距離情報に基づき、自己の制御ゾーンの搬送車の速度を制御する。

特許第２６３７０８８号特許第３２４９６２０号

特許文献１の技術では、各台車に固有番号が付され、固有番号に対する制御指令が上位制御部から下位制御部に送信され格納される。各下位制御部は、各台車の固有番号を識別した上で、識別した固有番号に対応する制御指令に応じて各台車を制御する。そのため、各下位制御部は、識別装置等を備えている必要がある。

また、特許文献１の技術では、台車の固有番号を識別した上で台車の制御が行われるため、各台車の搬送タイミングを同期させて搬送することは難しい。そのため、一群の複数の台車を高密度で高速に搬送制御することは困難である。

さらに、特許文献２の技術では、制御ゾーンに台車の通過後次の台車が進入する僅かの時間に、台車の通過の確認及び次の搬送指令を通知する必要がある。そのため、高速に台車を搬送する場合には高速な通信手段が必要になり、そのような通信手段は通常非常に高価である。

例えば、１つの制御ゾーンの長さが２００ｍｍ、台車の幅が１００ｍｍ、複数の台車の間隔がその中心間の距離で３１０ｍｍ、各々を２ｍ／ｓで搬送する場合を考える。この場合では、一つの制御ゾーンを１台目が完全に離れて２台目の台車が進入するまでの時間はわずか５ｍｓｅｃとなる。この５ｍｓｅｃの間に、下位制御部は、１台目の台車の通過を上位制御部に通知し、二台目の駆動方法を受信しさらにその受信完了を返信するなど一連の通信を行う必要がある。

また、複数の制御ゾーンを通信路で連結する場合、一つの通信路を複数の制御ゾーンで共有することになり、このわずか５ｍｓｅｃの間に、複数の制御ゾーン間の通信の衝突が起こると台車の搬送制御を正しく行えないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、台車群を高速かつ高密度に搬送することを可能にする搬送手段を提供する事を目的とする。

本発明の一実施形態は、複数の搬送モジュールからなる搬送路と、前記搬送路を移動する複数の台車と、送指令を受信する受信部とを備える台車搬送システムであって、前記複数の搬送モジュールのそれぞれは、コントローラと、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納するメモリとを備え、前記複数の搬送モジュールの少なくとも１つに対応する前記コントローラは、前記搬送指令の受信に応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する、ことを特徴とする台車搬送システムを提供する。
本発明の他の実施形態は、複数の搬送モジュールからなる搬送路と、搬送指令を受信する受信部とを備え、前記搬送指令に応じて前記搬送路上の複数の台車を搬送する台車搬送システムであって、前記複数の搬送モジュールのそれぞれは、コントローラと、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納するメモリとを備え、前記複数の搬送モジュールの少なくとも１つに対応する前記コントローラは、前記搬送指令の受信に応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する、ことを特徴とする台車搬送システムを提供する。
本発明の他の実施形態は、複数の搬送モジュールからなる搬送路と、前記搬送路を移動する複数の台車と、搬送指令を受信する受信部とを備え、さらに前記複数の搬送モジュールのそれぞれはコントローラとメモリとを備える台車搬送システムの制御方法であって、前記メモリに、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納する工程と、前記コントローラが、前記搬送指令を受信する工程と、前記搬送指令を受信したことに応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する工程と、を有することを特徴とする台車搬送システムの制御方法を提供する。

本発明によれば台車群を高速かつ高密度に搬送することが可能になる。

第１実施形態の搬送制御システムの概略構成図である。第１実施形態の搬送モジュール及び台車の構成の概略構成図である。第１実施形態の一つの台車の搬送プロファイルである。第１実施形態の複数の台車に関する搬送プロファイルである。第１実施形態のサイクル動作のタイミングチャートである。第２実施形態の複数の台車に関する搬送プロファイルである。第２実施形態のサイクル動作のタイミングチャートである。第３実施形態の製造システムの概略構成図である。

［第１実施形態］
図１は、搬送路、台車、下位コントローラ及び上位コントローラ等を備えた台車搬送システム１の一部の概略図である。ここで、図１乃至３において、台車の搬送方向に沿ってＸ軸をとり、搬送モジュールを載せる架台に対して鉛直方向をＺ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する軸をＹ軸とする。

台車搬送システム１は、架台上に互いに連結して配置された複数の搬送モジュール１０１からなる搬送路１００と、複数の搬送モジュール１０１それぞれに接続され、接続先の搬送モジュール１０１を制御する複数の下位コントローラ１０２とを有する。また、台車搬送システム１は、ネットワーク１０３を介して複数の下位コントローラ１０２を制御する上位コントローラ１０４と、搬送路１００上でワーク１０９を運ぶ複数の台車１０５とを有する。

複数の下位コントローラ１０２は、ネットワーク１０３を介して上位コントローラ１０４と通信可能に接続され、それぞれ上位コントローラ１０４から送られてきた駆動指令を格納するメモリ１１０を備えている。下位コントローラ１０２は、それぞれ接続先の搬送モジュール１０１の制御を担当し、メモリ１１０に格納されている駆動指令に基づき、担当する搬送モジュール１０１上の又は進入してきた台車１０５順に駆動制御を行う。

台車搬送システム１は、複数の工程装置からなる工程装置群１０６とともに用いられ、複数の台車１０５が、搬送モジュール１０１から動力を受けて搬送路１００に沿って移動し、処理対象物（ワーク）１０９を各工程装置に運ぶ。ここで、工程装置群１０６の各工程装置は、工程装置用のネットワーク１０７で互いに接続され、工程装置コントローラ１０８により制御される。また、工程装置コントローラ１０８は、上位コントローラ１０４と接続され、互いに情報のやりとりを行う。

なお、図１に示す搬送路１００は、全体の搬送路の一部であり、説明を簡単にするために５つの搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｅ及び下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｅ、並びに３つの台車１０５ａ〜１０５ｃのみを抜き出して説明している。搬送モジュール、下位コントローラ及び台車の数は、何らこれに限定されるものではない。

詳細には後述するが、搬送モジュール１０１に進入してきた台車１０５を下位コントローラ１０２により制御するための駆動指令は、順番をともない下位コントローラ１０２のメモリ１１０に格納される。例えば、図１において、最初に台車１０５ｃが搬送モジュール１０２ｃ上に停止しており、その後台車１０５ｂが搬送モジュール１０２ｃ上を通過し、そして台車１０５ａが搬送モジュール１０２ｃ上で停止するとする。また、下位コントローラ１０２ｃのメモリ１１０ｃが順に「１：排出」、「２：通過」、「３：停止」との駆動指令を格納しているとする。下位コントローラ１０２ｃは、搬送モジュール１０１ｃ上の台車１０５ｃに「１：排出」の駆動指令を適用して台車１０５ｃを排出し、次に搬送モジュール１０１ｃに進入してきた台車１０５ｂに「２：通過」の駆動指令を適用して台車１０５ｂを通過させる。そして、下位コントローラ１０２ｃは、次に搬送モジュール１０１ｃに進入してきた台車１０５ｃに「３：停止」の駆動指令を適用して台車１０５ｃを停止させる。

図２は、２つの搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂ及び１つの台車１０５を示し、図２を用いて、搬送モジュール及び台車の構成についてより詳細に説明する。

図２（Ａ）は、台車１０５及び搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂをＹ軸方向から見た図であり、図２（Ｂ）は、台車１０５だけをＹ軸方向から見た図である。また、図２（Ｃ）は、搬送モジュール１０１ａ及び台車１０５をＸ軸方向から見た図である。

図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、搬送モジュール１０１ａは、モジュール筺体２０１、エンコーダ２０２ａ〜２０２ｃ、コイル群２０３、及びガイドレール２０４を備え、下位コントローラ１０２ａに接続されている。下位コントローラ１０２ａには図示しない電源が接続されている。エンコーダ２０２ａ〜２０２ｃの数及び取り付け位置は、台車１０５や搬送モジュール１０１ａの大きさや、台車１０５の位置検出の精度等に応じて適宜調節される。なお、他の搬送モジュール１０１の構成についても同様である。

図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、台車１０５は、天板２０５、スケール２０６、複数の永久磁石２０７、永久磁石ブラケット２０８、ワーク把持機構２０９、スケールブラケット２１０、及びガイドブロック２１１を備える。

永久磁石ブラケット２０８、ワーク把持機構２０９、スケールブラケット２１０及びガイドブロック２１１は、天板２０５に取り付けられ、複数の永久磁石２０７は、永久磁石ブラケット２０８の片面又は両面に取り付けられている。また、スケール２０６は、スケールブラケット２１０に取り付けられ、ワーク把持機構２０９は、天板２０５上でワーク１０９を把持する。

台車１０５のガイドブロック２１１は、搬送モジュール１０１のガイドレール２０４に案内され、台車１０５は、モジュール筺体２０１に取り付けられたコイル群２０３との間に発生する電磁力により駆動され、搬送路１００（Ｘ軸）に沿って搬送される。

搬送モジュール１０１のエンコーダ２０２ａ〜２０２ｃは、台車１０５のスケール２０６との間のギャップが一定となるようにモジュール筺体２０１の複数の位置に取り付けられている。エンコーダ２０２ａ〜２０２ｃは、台車１０５が搬送モジュール１０１中のどこに位置していても台車１０５を検出できるように適当な間隔をあけて取り付けられている。

エンコーダ２０２ａ〜２０２ｃは、台車１０５のスケール２０６のパターンを読み取り、台車１０５のＸ方向の位置（Ｘ位置）をエンコーダ２０２ａ〜２０２ｃからの相対位置として検出する。そして、エンコーダ２０２ａ〜２０２ｃは、台車１０５ａの位置に関する情報を下位コントローラ１０２ａに出力し、下位コントローラ１０２はこの情報を基に担当する搬送モジュール１０１上のどこに台車１０５が位置しているかを知ることができる。なお、下位コントローラ１０２は、この情報を上位コントローラ１０４に送信してもよい。

下位コントローラ１０２は、自己のメモリ１１０に格納されている駆動指令に基づき、担当する搬送モジュール１０１のコイル群２０３に電流を印加し、その電流量を制御する。それにより、下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュール１０１上において台車１０５を所定の位置に所定の速度で搬送し、又は停止させる。

また、下位コントローラ１０２は、台車１０５が隣接する搬送モジュール１０１から担当する搬送モジュール１０１に進入したことを、担当する搬送モジュール１０１のエンコーダ２０２ａ〜２０２ｃによって検知することができる。そして、進入した台車１０５が担当する搬送モジュール１０１の所定の位置に到達した時から、下位コントローラ１０２は、メモリ１１０ａ〜１１０ｅ内の制御指令を基に台車１０５ａ〜１０５ｅの搬送制御を行う。該所定の位置は、搬送モジュール１０１間の境界であってもよい。また、下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュール１０１のエンコーダ２０２が台車１０５のスケール２０６を読み取った時に該台車１０５に対する制御を行うようにしてもよい。

例えば、図２（Ａ）で紙面左から右に台車１０５が動くとし、搬送モジュール１０１ａのエンコーダ２０２ａが台車１０５のスケール２０６を読み取ると、下位コントローラ１０２ａが、搬送モジュール１０１ａ上の台車１０５に対する制御を行う。また、台車１０５が搬送モジュール１０１ｂに進入し、搬送モジュール１０１ｂのエンコーダ２０２ａが台車１０５のスケール２０６を読み取ると、下位コントローラ１０２ｂが、搬送モジュール１０１ｂ上の台車１０５の制御を行う。

ここで、「一群搬送指令」について説明する。一群搬送指令は、上位コントローラ１０４から、複数の台車１０５からなる台車群のうちの全部又は一部を制御する複数の下位コントローラ１０２の全部又は一群に対して同じタイミングで一斉に送られる駆動指令である。言い換えると、一群搬送指令は、それを受信した複数の下位コントローラ１０２の稼働（台車の駆動制御）を一斉に開始させるための合図である。

複数の下位コントローラ１０２は、上位コントローラ１０４から一群搬送指令を受信すると、担当する搬送モジュール１０１上の又は進入してきた台車１０５に対して、順にメモリ１１０に格納されている駆動指令を適用し、台車１０５の駆動制御を開始する。

次に、図３を用いて、１つの台車１０５を複数の搬送モジュール１０１の間で搬送する方法について説明する。図３（Ａ）は、１つの台車１０５が３つの搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃにわたり搬送されることを示す概略構成図である。また、図３（Ｂ）は、横軸に台車１０５のＸ位置、縦軸に時間ｔをとった台車１０５の搬送プロファイルであり、図３（Ｃ）は、横軸に台車１０５の速度ｖ、縦軸に時間ｔをとった台車１０５の速度プロファイルである。

この構成では、台車１０５の搬送の制御には、３つの搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃに接続された下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｃが関与する。台車１０５は最初に搬送モジュール１０１ａ上で停止しており、下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｃは、上位コントローラ１０４から一群搬送指令を受信し、台車１０５の搬送制御を開始するとする。なお、下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｃのメモリ１１０ａ〜１１０ｃには、それぞれ「１：排出」、「１：通過」、「１：停止」という駆動指令が予め格納されているとする。

下位コントローラ１０２ａは、メモリ１１０に格納されている「１：排出」の駆動指令を台車１０５に適用し、台車１０５を隣の搬送モジュール１０１ｂに向けて搬送する。なお、この時点では下位コントローラ１０２ｂ、１０２ｃは一群搬送指令を受信しているが、担当する搬送モジュール１０１ｂ、１０１ｃ上に台車１０５が進入してきていないため、動作を起こしていない。

その後、台車１０５が搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂ間の境界にくると、又は搬送モジュール１０１ｂのエンコーダ２０２ａが台車１０５のスケール２０６を読み取ると、台車１０５の制御は下位コントローラ１０２ａから下位コントローラ１０２ｂに移る。

その後、下位コントローラ１０２ｂは、メモリ１１０に格納されている「１：通過」の駆動指令を台車１０５に適用し、台車１０５を隣の搬送モジュール１０１ｃに向けて搬送する。

その後、同様に、台車１０５が搬送モジュール１０１ｂ、１０１ｃ間の境界にくると又は搬送モジュール１０１ｃのエンコーダ２０２ａが台車１０５のスケール２０６を読み取ると、台車１０５の制御は下位コントローラ１０２ｃに移る。

その後、下位コントローラ１０２ｃは、メモリ１１０に格納されている「１：停止」の駆動指令を台車１０５に適用し、台車１０５を所定の位置で停止させる。このようにして、台車１０５は搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃにわたり搬送される。

次に、１つの台車１０５に関する搬送プロファイル３０１について説明する。搬送プロファイル３０１は、１つの台車１０５が停止した状態から移動を開始して再び停止するまでの１つ又は複数の下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｃによる駆動制御に関するプロファイルである。

例として、図３（Ｂ）に１つの台車１０５に関する搬送プロファイル３０１を示す。台車１０５は、最初に搬送モジュール１０１ａ上で停止しており、その後搬送モジュール１０１ｃに搬送されて停止する。図３（Ｂ）に示すように、搬送プロファイル３０１は、点３０１ａから始まり、点３０１ｆで終了する。

まず、台車１０５は、時刻ｔ０において停止した状態から速度ｖ０で移動を開始し、時刻ｔ１に速度ｖ１（＞ｖ０）に到達し、そして時刻ｔ２に２つの搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂ間の境界に達する。

台車１０５は、時刻ｔ２に搬送モジュール１０１ｂに進入すると、速度ｖ１で時刻ｔ３まで速度ｖ１を維持し、その後減速しながら時刻ｔ４に搬送モジュール１０１ｂ、１０１ｃ間の境界を速度ｖ２（＜ｖ１）で通過する。

そして、台車１０５は、速度ｖ２で搬送モジュール１０１ｂ、１０１ｃ間の境界を通過してからさらに減速し時刻ｔ５に速度ｖ０で停止する。

図３（Ｂ）において点３０１ａは時刻ｔ０、点３０１ｂは時刻ｔ１、点３０１ｃは時刻ｔ２、点３０１ｄは時刻ｔ３、点３０１ｄは時刻ｔ４、点３０１ｅは時刻ｔ４、点３０１ｆは時刻ｔ５における搬送プロファイル３０１上の点である。

ここで、図３（Ｂ）において、Ｘは、搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃで一つの共通の座標系で見た場合の位置の座標系であり、Ｘａ、Ｘｂ及びＸｃは、それぞれ搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ内部における位置の座標系である。そして、ｖは、台車１０５の速度を表す。

Ｘ、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、ｖは、それぞれ搬送プロファイル３０１上の点を引数としてその属性を表すことができる。例えば、「X(301a)」は搬送プロファイル３０１上の点３０１ａにおける台車１０５のＸ座標を、「Xa(301a)」は搬送プロファイル３０１上の点３０１ａにおける台車１０５のＸａ座標を表す。同様に、「V(301a)」は、搬送プロファイル３０１上の点３０１ａにおける台車１０５の速度を表す。

次に、台形駆動プロファイルについて説明する。「台形駆動プロファイル」は、各搬送モジュール１０１内に台車１０５が進入して以降の各搬送モジュール１０１内における台車１０５の駆動制御を、１つ又は複数の台形駆動要素で表したものである。

ここで、「台形駆動要素」とは、台車１０５の搬送状態を開始位置、終了位置、開始位置速度及び終了位置速度の組み合わせで表したものである。１つの台形駆動要素は、簡略化して記述するために丸括弧（）で括り、（開始位置，終了位置，開始位置速度，終了位置速度）で表される。また、１つの台車１０５に関する台形駆動要素を時間順に並べて波括弧｛｝で括ったものを該台車１０５に対する台形駆動プロファイルとする。

さらに、上位コントローラ１０４から１つの一群搬送指令が送信されると、１つの搬送モジュール１０１上を１つ又は複数の台車１０５が通過したり停止したりする。そのため、１つの搬送モジュール１０１に対する１つ又は複数の台形駆動プロファイルを角括弧［］で括り、該搬送モジュール１０１に対する「モジュール駆動指令」若しくは単純に「駆動指令」又は「モジュール搬送指令」とする。

モジュール駆動指令は、上位コントローラ１０４から下位コントローラ１０２に送信され、メモリ１１０内に格納される。その後、下位コントローラ１０２は、上位コントローラ１０４から一群搬送指令を受信すると、メモリに格納されているモジュール駆動指令の台形駆動プロファイルに従って、台車の駆動制御を行う。

例えば、図３（Ｂ）で、一群搬送指令が送信される前に、上位コントローラ１０４から搬送モジュール１０１ａの下位コントローラ１０２ａに送られるモジュール駆動指令は、
[{(Xa(301a), Xa(301b), v0, v1), (Xa(301b), Xa(301c), v1, v1)}] …式１
と記述される。下位コントローラ１０２ａはこのモジュール駆動指令を受信すると、メモリ１１０ａに格納する。

同様に搬送モジュール１０１ｂの下位コントローラ１０２ｂに送られるモジュール駆動指令は、
[{(Xb(301c), Xb(301d), v1, v1), (Xb(301d), Xb(301e), v1, v2)}] …式２
と記述される。下位コントローラ１０２ｂはこのモジュール駆動指令を受信すると、メモリ１１０ｂに格納する。

また、搬送モジュール１０１ｃの下位コントローラ１０２ｃに送られるモジュール駆動指令は、
[{(Xc(301e), Xc(301f), v2, v0)}] …式３
と記述される。下位コントローラ１０２ｃはこのモジュール駆動指令を受信すると、メモリ１１０ｃに格納する。

下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｃが上位コントローラ１０４から一群搬送指令を受信すると、台車１０５の搬送が開始され、台車１０５は、搬送モジュール１０１ａ上を出発して搬送モジュール１０１ｂ上を通過し、搬送モジュール１０１ｃ上で停止する。

次に、図４を用いて、複数の台車１０５ａ〜１０５ｃを搬送する際のモジュール駆動指令及び一群搬送指令について説明する。

図４（Ａ）は、図１と同様に、搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｅのうち搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃ上にそれぞれ台車１０５ａ〜１０５ｃが最初停止しており、搬送モジュール１０１ｄ、１０１ｅには台車が無い状態を表す。

その後、下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｅは、上位コントローラ１０４から送信された一群搬送指令に応じて、台車１０５ａ〜１０５ｃの搬送が行われる。ここでは最終的に、台車１０５ａ〜１０５ｃは、それぞれ搬送モジュール１０１ｃ〜１０１ｅ上に搬送され停止する。

図４（Ｂ）は、台車１０５ａ〜１０５ｃの搬送プロファイル４０１〜４０３であり、横軸は時刻ｔ、縦軸は台車１０５ａ〜１０５ｃのＸ位置である。図４（Ｂ）において、時刻ｔ０は、後述する一群搬送指令が上位コントローラ１０４から各搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｅの下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｅに対して送出された時刻である。

搬送プロファイル４０１は、搬送モジュール１０１ａにある台車１０５ａが位置Ｐ（ａ）から搬送モジュール１０１ｃの位置Ｐ（ｃ）まで搬送される搬送プロファイルである。同様に、搬送プロファイル４０２は、搬送モジュール１０１ｂにある台車１０５ｂが位置Ｐ（ｂ）から搬送モジュール１０１ｄの位置Ｐ（ｄ）まで搬送される搬送プロファイルである。また、搬送プロファイル４０３は、搬送モジュール１０１ｃにある台車１０５ｃが位置Ｐ（ｃ）から搬送モジュール１０１ｅの位置Ｐ（ｅ）まで搬送される搬送プロファイルである。

この場合、搬送モジュール１０１ａの下位コントローラ１０２ａに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xa(401a), Xa(401b), V(401a), V(401b)), (Xa(401b), Xa(401c), V(401b), V(401c))}] …式４
である。

また、搬送モジュール１０１ｂの下位コントローラ１０２ｂに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xb(402a), Xb(402b), V(402a), V(402b)), (Xb(402b), Xb(402c), V(402b), V(402c))}, {(Xb(401c), Xb(401d), V(401c), V(401d)), (Xb(401d), Xb(401e), V(401d), V(401e))}] …式５
である。

また、搬送モジュール１０１ｃの下位コントローラ１０２ｃに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xc(403a), Xc(403b), V(403a), V(403b))}, {(Xc(402c), Xc(402d), V(402c), V(402d))}, {(Xc(401e), Xc(401f), V(401e), V(401f)}] …式６
である。

また、搬送モジュール１０１ｄの下位コントローラ１０２ｄに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xd(403b), Xc(403c), V(403b), V(403c)), (Xd(403c), Xb(403d), V(403c), V(403d))}, {(Xd(402d), Xd(402e), V(402d), V(402e)}] …式７
である。

そして、搬送モジュール１０１ｅの下位コントローラ１０２ｅに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xe(403d), Xe(403e), V(403d), V(403d)), (Xe(403e), Xe(403f), V(403e), V(403f))}] …式８
である。

このようなモジュール搬送指令が下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｅのメモリ１１０ａ〜１１０ｅ内に格納された上で、時刻ｔ０に上位コントローラ１０４から一群搬送指令が送信される。すると、下位コントローラ１０２ａ〜１０２ｅは、それぞれのモジュール搬送指令に応じて台車１０５ａ〜１０５ｃを駆動制御し、それぞれ目標位置Ｐ（ｃ）、Ｐ（ｄ）、Ｐ（ｅ）まで搬送する。

その後、下位コントローラ１０２ａは、モジュール搬送指令中の全ての台形駆動プロファイルを処理した時刻ｔ１１に、駆動終了信号を上位コントローラ１０４に送信する。同様に下位コントローラ１０２ｂは時刻ｔ１２に、下位コントローラ１０２ｃはｔ１３に、下位コントローラ１０２ｄは時刻ｔ３２に、下位コントローラ１０２ｅは時刻ｔ３３にそれぞれ駆動終了信号を上位コントローラ１０４に送信する。

ここで、図１及び図４（Ａ）において、下位コントローラ１０２ａのメモリ１１０ａの１番目に「１：排出」指令が格納されているが、その実体は式４の波括弧｛｝の項である。また、下位コントローラ１０２ｂのメモリ１１０ｂの１番目に「１：排出」、２番目に「２：通過」が格納されているが、その実体は、それぞれ式５の第１の波括弧｛｝の項及び第２の波括弧｛｝の項である。また、下位コントローラ１０２ｃのメモリ１１０ｃの１番目に「１：排出」、２番目に「２：通過」、３番目に「３：停止」が格納されており、その実体は、それぞれ式６の第１の波括弧｛｝の項、第２の波括弧｛｝の項、及び第３の波括弧｛｝の項である。また、下位コントローラ１０２ｄのメモリ１１０ｄの１番目に「１：通過」、２番目に「２：停止」が格納されており、その実体は、それぞれ式７の第１の波括弧｛｝の項及び第２の波括弧｛｝の項である。そして、下位コントローラ１０２ｅのメモリ１１０ｅの１番目に「１：停止」が格納されており、その実体は式８の波括弧｛｝の項である。

このように、複数の下位コントローラのうちのある下位コントローラに対して送信されたモジュール駆動指令は、該ある下位コントローラが担当する搬送モジュール上にある又は進入してくる台車順に台形駆動プロファイルを並べたものである。また、該台形駆動プロファイルは、該ある下位コントローラが担当する搬送モジュール上にある又は進入してくる台車に対する台形駆動要素を時間順に並べたものである。

図５は、工程コントローラ１０８、上位コントローラ１０４及び下位コントローラ１０２間の動作のタイミングチャートである。

一般に、工業製品の製造工程は、複数のワーク１０９を搬送路１００上で搬送すると同時に、搬送路１００に沿って工程順に並べられた複数の工程装置１０６がワーク１０９に対して順次加工を行う形態をとる。

ここで、ワーク１０９の搬送及び工程装置による加工の作業単位を「サイクル動作」と呼び、そのサイクル動作を繰り返し行う事で製品を生産する。

まず、ステップＳ５０２で、工程コントローラ１０８は、各台車１０５上のワーク１０９及び工程装置１０６の状態に関する工程情報の収集を行う。ステップＳ５０３で、工程コントローラ１０８は、収集した工程情報に応じて台車の搬送方法を生成する。例えば、複数の台車１０５からなる台車群上のワークに加工が不十分なものがあれば、追加的に加工を行う工程にワークを搬送したり、回収を目的とした工程に搬送したり等があるため、１サイクル動作ごとに台車１０５の搬送方法を見直している。ステップＳ５０４で、工程コントローラ１０８は、上位コントローラ１０４に複数の台車１０５からなる台車群の搬送方法を送信する。

ステップＳ５０５で、上位コントローラ１０４は、台車群の搬送方法を受信する。ステップＳ５０６で、上位コントローラ１０４は、台車群の搬送方法を基に、台車１０５ごとに台形駆動プロファイルを生成する。ステップＳ５０７で、上位コントローラ１０４は、台車ごとの駆動プロファイルをモジュールごとにまとめて、モジュール搬送指令を生成する。ステップＳ５０８で、上位コントローラ１０４は、各下位コントローラ１０２に台形駆動プロファイルを有するモジュール搬送指令を送信する。

ステップＳ５０９で、下位コントローラ１０２は、モジュール搬送指令を受信し、メモリに格納する。下位コントローラ１０２は、上位コントローラ１０４からの一群搬送指令を待つ状態になる。ステップＳ５１０で、上位コントローラ１０４は、各下位コントローラ１０２に一群搬送指令を送信する。ステップＳ５１１で、各下位コントローラ１０２は、一群搬送指令を受信すると、一斉に台車の駆動制御を開始する。下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュール１０１上にある台車１０５の搬送を開始したり、進入してきた台車１０５に対して台形駆動プロファイルを適用して台車１０５を搬送したり停止させたりする。

ステップＳ５１２で、下位コントローラ１０２は、各自、上位コントローラ１０４から送信されたモジュール搬送指令の全ての台形駆動プロファイルの適用を完了すると、上位コントローラ１０４に駆動終了信号を送信する。上位コントローラ１０４は、ステップＳ５１３で各下位コントローラ１０２から駆動終了信号を受信すると、ステップＳ５１４で一群搬送完了の通知を工程コントローラ１０８に送信する。

ステップＳ５１５で、工程コントローラ１０８は、上位コントローラ１０４から一群搬送完了の通知を受信する。ステップＳ５１６で、工程コントローラ１０８は、工程装置群１０６の対応する工程装置に対して制御指令を送信し、ワーク１０９の処理を行わせる。このようにして、一回のサイクル動作が完了する（Ｓ５１７）。一度のサイクル動作が完了すると工程コントローラ１０８は、次のサイクル動作を開始する（Ｓ５０１〜Ｓ５１７）。

本実施形態は、搬送路上の複数の台車を高速かつ高密度に搬送することが出来、全体として工程装置の生産性を向上させることが可能になる。

［第２実施形態］
図６を用いて本発明の第２実施形態に係る台車搬送システムについて説明する。本実施形態は、搬送路１００上に複数の台車１０５からなる台車群が複数あり、台車群ごとに一群搬送指令を送出する場合に関する。なお、本実施形態に係る台車搬送システムの構成は、第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

本実施形態においては、台形駆動プロファイルが複数ある一群搬送指令のどれに対応するかを指定する必要があるので、一群搬送プロファイルを表す波括弧｛｝の最後に一群搬送指令の番号を付加する。図６では二つの一群搬送指令、即ち一群搬送指令ａ及び一群搬送指令ｂを定義する。

図６において、４つの台車１０５が、最初に搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｄ上に停止しており、それぞれ隣接する搬送モジュールに搬送される場合を想定している。

図６では、搬送モジュール１０１ａの下位コントローラ１０２ａに送られるモジュール搬送指令は、
[ {(Xa(601a), Xa(601b), V(601a), V(601b)), (Xa(601b), Xa(601c), V(601b), V(601c)), (Xa(601c), Xa(601d), V(601c), V(601d)), b}] …式９
である。この式から、下位コントローラ１０２ａは、一群搬送指令ｂを受信すると式９に基づき台車１０５の搬送を制御することになる。

また、搬送モジュール１０１ｂの下位コントローラ１０２ｂに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xb(602a), Xb(602b), V(602a), V(602b)), (Xb(602b), Xb(602c), V(602b), V(602c)), b}, {(Xb(601d), Xb(601e), V(601e), V(601e)), b}] …式１０
である。この式から、下位コントローラ１０２ｂは、一群搬送指令ｂを受信すると式１０に基づき台車１０５の搬送を制御することになる。

また、搬送モジュール１０１ｃの下位コントローラ１０２ｃに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xc(603a), Xc(603b), V(603a), V(603b)), (Xc(603b), Xc(603c), V(603b), V(603c)), a}, {(Xc(602c), Xc(602d), V(602c), V(602d)), (Xc(602d), Xc(602e), V(602d), V(602e)), b}] …式１１
である。この式では、異なる一群搬送指令の番号ａ、ｂが記載されている。つまり、下位コントローラ１０２ｃは、一群搬送指令ａを受信すると式１１の第１の波括弧｛｝の項に基づき台車１０５の駆動を制御し、一群搬送指令ｂを受信すると式１１の第２の波括弧｛｝の項に基づき台車１０５の駆動を制御することになる。

また、搬送モジュール１０１ｄの下位コントローラ１０２ｄに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xd(604a), Xd(604b), V(604a), V(604b)), (Xd(604b), Xd(604c), V(604b), V(604c)), a}, {(Xd(603c), Xd(603d), V(603c), V(603d)) ,(Xd(603d), Xd(603e), V(603d), V(603e)), a}] …式１２
である。この式から、下位コントローラ１０２ｄは、一群搬送指令ａを受信すると式１２に基づき台車１０５の搬送を制御することになる。

そして、搬送モジュール１０１ｅの下位コントローラ１０２ｅに送られるモジュール搬送指令は、
[{(Xe(604c), Xe(604d), V(604c), V(604d)), (Xe(604d), Xe(604e), V(604d), V(604e)), a}] …式１３
である。この式から、下位コントローラ１０２ｅは、一群搬送指令ａを受信すると式１３に基づき台車１０５の搬送を制御することになる。

ここで、上位コントローラ１０４が時刻ｔ０に一群搬送指令ａを搬送モジュール１０１ｃ〜１０１ｅに送信すると、駆動プロファイル６０３、６０４が実行され台車１０５の搬送が開始される。同様に、上位コントローラ１０４が時刻ｔ１１に一群搬送指令ｂを搬送モジュール１０１ａ〜１０１ｃに送信すると、駆動プロファイル６０１、６０２が実行され台車１０５の搬送が開始される。

その後、搬送モジュール１０１ａの下位コントローラ１０２ａは、時刻ｔ１２に、一群搬送指令ｂの番号ｂに対応させた駆動終了信号ｂを上位コントローラ１０４に送信する。同様に搬送モジュール１０１ｂの下位コントローラ１０２ｂは、時刻ｔ１３に駆動終了信号ｂを上位コントローラ１０４に送信する。

また、搬送モジュール１０１ｃの下位コントローラ１０２ｃは、時刻ｔ３２に、一群搬送指令ａの番号ａに対応させた駆動終了信号ａを、時刻ｔ２３に一群搬送指令ｂの番号ｂに対応させた駆動終了信号ｂを上位コントローラ１０４に送信する。また、搬送モジュール１０１ｄの下位コントローラ１０２ｄは時刻ｔ３３に、搬送モジュール１０１ｅの下位コントローラ１０２ｅは時刻ｔ４２に、それぞれ駆動終了信号ａを上位コントローラ１０４に送信する。

図７は、工程コントローラ１０８、上位コントローラ１０４及び下位コントローラ１０２間の動作のタイミングチャートである。本実施形態では、工程コントローラ１０８が一群搬送指令ａ、ｂを下位コントローラ１０２に送信する点が第１実施形態と異なる。なお、説明を簡単にするために、図７ではステップＳ５０１〜Ｓ５０３の図示が省略されており、ステップＳ５０１〜Ｓ５０７は第１実施形態と同様である。

ステップＳ７０１で、上位コントローラ１０４は、各下位コントローラ１０２に台形駆動プロファイルを有するモジュール搬送指令を送信し、該モジュール搬送指令の送信完了を工程コントローラ１０８に通知する。ステップＳ７０２で、下位コントローラ１０２は、モジュール搬送指令を受信し、メモリに格納する。ステップＳ７０３で、工程コントローラ１０８は、モジュール搬送指令の送信完了の通知を受信する。

ステップＳ７０４ａで、工程コントローラ１０８は、一群搬送指令ａを下位コントローラ１０２に送信する。ステップＳ７０５ａで、一群搬送指令ａに係る台形駆動プロファイルを有する下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュール１０１上にある又は進入してきた台車１０５に対して順に台形駆動プロファイルを適用し、台車１０５の駆動制御を行う。前述の例では、下位コントローラ１０２ｃは、式１１の第１の波括弧｛｝の項に基づき、搬送モジュール１０１ｃ上の台車１０５の駆動制御を行う。また、下位コントローラ１０２ｄ、１０２ｅは、それぞれ式１２及び式１３の台形駆動プロファイルに基づき、搬送モジュール１０１ｄ、１０１ｅ上の台車１０５の駆動制御を行う。

同様に、ステップＳ７０４ｂで、工程コントローラ１０８は、一群搬送指令ｂを下位コントローラ１０２に送信する。ステップＳ７０５ｂで、一群搬送指令ｂに係る台形駆動プロファイルを有する下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュール１０１上にある又は進入してきた台車１０５に対して順に台形駆動プロファイルを適用し、台車１０５の駆動制御を行う。前述の例では、下位コントローラ１０２ｃは、式１１の第２の波括弧｛｝の項に基づき、搬送モジュール１０１ｃ上の台車１０５の駆動制御を行う。また、下位コントローラ１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ式９及び式１０の台形駆動プロファイルに基づき、搬送モジュール１０１ａ、１０１ｂ上の台車１０５の駆動制御を行う。

なお、ステップＳ７０４ａとＳ７０４ｂは同時に行われてもよいし、間隔をあけて行われてもよい。例えば、工程コントローラ１０８が一群搬送指令ａに関する一群搬送完了の通知をステップＳ７０９ａで受信した後に、一群搬送指令ｂに関するステップＳ７０４ｂ〜Ｓ７０９ｂを行うようにしてもよい。

ステップＳ７０６ａで、下位コントローラ１０２は、一群搬送指令ａに関する台形駆動プロファイルの適用を完了すると、上位コントローラ１０４に駆動終了信号ａを送信する。ステップＳ７０７ａで、上位コントローラ１０４は、下位コントローラ１０２から駆動終了信号ａを受信する。ステップＳ７０８ａで、上位コントローラ１０４は、一群搬送完了の通知ａを工程コントローラ１０８に送信する。ステップＳ７０９ａで、工程コントローラ１０８は、上位コントローラ１０４から一群搬送完了の通知ａを受信する。なお、ステップＳ７０６ｂ〜７０９ｂについても同様であり説明を省略する。

ステップＳ７１０ａ、Ｓ７１０ｂで、工程コントローラ１０８は、工程装置群１０６の対応する工程装置に対して制御指令を送信し、工程装置にワーク１０９の処理を行わせる。このようにして、一回のサイクル動作が完了する（Ｓ７１１）。一度のサイクル動作が完了すると工程コントローラ１０８は、次のサイクル動作を開始する（Ｓ５０１〜Ｓ５０７及びＳ７０１〜Ｓ７１１）。

本実施形態は、第１実施形態の利点に加えて、搬送路上に複数の台車からなる台車群が複数ある場合でも、台車群ごとに別々のタイミングで一群搬送を行うことが出来、生産装置をより効率的に向上させることが可能になる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る物品の製造システム８００について図８を用いて説明する。物品の製造システム８００は、第１又は第２実施形態に係る台車搬送システム１と工程装置８１０、８１１とを有し、台車搬送システム１は、工程装置８１０、８１１間のワーク８０１の搬送を行う。ここで、物品とは、例えばインクジェットプリンタやコピー機用のトナーカートリッジ、カメラ用の部品、半導体製品等である。なお、工程装置８１０、８１１の数はこれに限定されない。

製造システム８００による物品の製造方法について説明する。上位コントローラ１０４は、同じタイミングで一斉に一群搬送指令を複数の下位コントローラ１０２に送信し、下位コントローラ１０２は、該一群搬送指令を受信する。それに応じて、下位コントローラ１０２は、担当する搬送モジュールにある又は進入してきた台車１０５順に、上位コントローラ１０４から予め受信しておいた駆動指令を適用し、台車１０５を第１及び第２の工程装置８１０、８１１に向けて搬送する。台車１０５上にはワーク８０１が把持されており、台車１０５が搬送されてきた工程装置８１０、８１１は、ワーク８０１に対して所定の工程を行う。

例えば、製造されるべき物品が、インクジェットプリンタのトナーカートリッジである場合、ワーク８０１は、トナー粉末を入れるためのカートリッジである。そして、工程装置８１０は、カラーインク用のトナー粉末をワーク８０１に投入する工程を行い、工程装置８１１は、ブラックインク用のトナー粉末をワーク８０１に投入する工程を行う。最終的に、物品８０２としてインクカートリッジ製品が製造される。

このように、本実施形態に係る物品の製造システムは、第１及び第２の実施形態に係る搬送システムの利点を伴って物品を製造することができ、その結果、物品の製造効率の向上ひいては製造コストの低減につながる。

１台車搬送システム
１００搬送路
１０１搬送モジュール
１０２下位コントローラ
１０４上位コントローラ
１０５台車
１０６工程装置群
１０８工程コントローラ

Claims

複数の搬送モジュールからなる搬送路と、
前記搬送路を移動する複数の台車と、
搬送指令を受信する受信部とを備える台車搬送システムであって、
前記複数の搬送モジュールのそれぞれは、コントローラと、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納するメモリとを備え、
前記複数の搬送モジュールの少なくとも１つに対応する前記コントローラは、前記搬送指令の受信に応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する、ことを特徴とする台車搬送システム。
前記複数の駆動指令のそれぞれは、前記台車に対する台形駆動プロファイルである、ことを特徴とする請求項１に記載の台車搬送システム。
前記搬送モジュールの前記コントローラとは異なり、前記搬送指令を送信する第２のコントローラを備え、
前記搬送モジュールの前記コントローラは、全ての前記駆動指令の適用を完了すると、駆動終了信号を前記第２のコントローラへ送信する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の台車搬送システム。
前記複数の台車のそれぞれは、永久磁石を備え、
前記複数の搬送モジュールのそれぞれは、コイル群を備え、
前記搬送モジュールそれぞれの前記コントローラは、前記コントローラそれぞれに対応する前記搬送モジュールの前記コイル群に流れる電流量を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の台車搬送システム。
前記コントローラに格納された前記複数の駆動指令は、前記搬送モジュールの前記コントローラとは異なる第２のコントローラから予め送信される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の台車搬送システム。
前記搬送モジュールに進入してきた前記台車を検知するセンサを備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の台車搬送システム。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の台車搬送システムと、少なくとも１つの工程装置とを用いた物品の製造方法であって、
前記複数の搬送モジュールの少なくとも１つに対応する前記コントローラが、前記搬送指令の受信に応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行するステップと、
前記工程装置が、前記台車の上のワークに対して所定の工程を行うステップと、を具備する製造方法。
複数の搬送モジュールからなる搬送路と、
搬送指令を受信する受信部とを備え、
前記搬送指令に応じて前記搬送路上の複数の台車を搬送する台車搬送システムであって、
前記複数の搬送モジュールのそれぞれは、コントローラと、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納するメモリとを備え、
前記複数の搬送モジュールの少なくとも１つに対応する前記コントローラは、前記搬送指令の受信に応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する、ことを特徴とする台車搬送システム。
前記搬送モジュールの前記コントローラとは異なり、前記搬送指令を送信する第２のコントローラを備え、
前記搬送モジュールの前記コントローラは、全ての前記駆動指令の適用を完了すると、駆動終了信号を前記第２のコントローラへ送信する、ことを特徴とする請求項８に記載の台車搬送システム。
複数の搬送モジュールからなる搬送路と、前記搬送路を移動する複数の台車と、搬送指令を受信する受信部とを備え、さらに前記複数の搬送モジュールのそれぞれはコントローラとメモリとを備える台車搬送システムの制御方法であって、
前記メモリに、予め定められた順番に実行される複数の駆動指令を格納する工程と、
前記コントローラが、前記搬送指令を受信する工程と、
前記搬送指令を受信したことに応じて、当該コントローラに対応する前記搬送モジュールに進入してきた前記複数の台車の少なくとの一部について順次、格納された前記複数の駆動指令を前記予め定められた順番に１つずつ実行する工程と、
を有することを特徴とする台車搬送システムの制御方法。