JP6768764B2 - 搬送システム、搬送システムの制御方法、物品の製造方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

搬送システム、搬送システムの制御方法、物品の製造方法、プログラムおよび記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、台車駆動中に駆動指令を変更して、台車の停止位置を変更可能とする台車搬送システム及び物品の製造方法に関する。
近年、工業製品の生産ラインに用いられる部品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用いられている。
前述の搬送システムは、一般的に、各制御ゾーンを制御する複数の下位制御部と、前記複数の下位制御部との間を結ぶ通信システムで接続される上位制御部とから構成される。
特許文献1の搬送システムでは、搬送台車が有する固有の移動誤差を補正するための位置補正用データを予め各搬送台車に記憶しておく。そして、読み取り手段が位置補正用データを読み取ることにより、各モータ制御装置が位置補正用データを用いて、担当する区間の電磁石の通電制御を行う技術について開示されている。
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。そして下位制御部が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ゾ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技術について開示されている。
特開2013−102562 特開平06−261425
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、台車毎に移動誤差補正を行うため、台車上の搬送物が置かれた位置が誤差を持つ場合は、所望の目標位置に停止することが困難となる課題が生じる。さらには、同一台車で異なる搬送物を搬送し、搬送物の種類に応じて位置補正データを変更することが必要な場合において、台車の停止位置を変更することが困難となる課題が生じる。
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、導入コストが高くなる課題が生じる。
上述した課題を達成するために、本発明の搬送システムは、ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、前記台車および前記ワークの位置をそれぞれ検出する状態検出部と、を有し、前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の停止位置を補正することを特徴とする。
上述した課題を達成するために、本発明の搬送システムは、ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、前記台車および前記ワークの位置をそれぞれ検出する状態検出部と、を有し、前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の速度および/または加速度を補正することを特徴とする。
本発明の搬送システムの制御方法は、ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、前記台車および前記ワークの位置を検出する状態検出部と、を有する搬送システムの制御方法であって、前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の停止位置を補正することを特徴とする。
本発明によれば、台車上の搬送対象物の位置がずれている場合においても、搬送対象物を目標位置に高精度に停止させることが可能となる。
本発明の実施例1に係る台車搬送システムを備えた加工システムの概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施例1に係る搬送モジュールと、搬送モジュールの制御を行う下位制御部および上位制御部の概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施例1に係る台車の概略構成図である。 本発明の実施例1に係る搬送対象物の概略構成図である。 本発明の実施例1に係る台車の搬送プロファイル、速度プロファイルと台車の移動状態を表す模式図である。 本発明の実施例1に係る搬送対象物搬送時の撮像位置および穿孔位置と台車停止位置を表す模式図である。 本発明の実施例1に係るプロファイル変更が必要な場合の、搬送対象物に対する撮像位置および穿孔位置と台車停止位置の関係を表す模式図である。 本発明の実施例1に係る台車搬送およびプロファイル変更処理を表すシーケンス図である。 本発明の実施例1に係る搬送プロファイル、速度プロファイルの変更結果を表す模式図である。 本発明の実施例1に係るプロファイル変更が必要な場合の、搬送対象物に対する撮像位置および穿孔位置と台車停止位置の関係の別例を表す模式図である。 本発明の実施例1に係る搬送プロファイル、速度プロファイルの変更結果の別例を表す模式図である。 本発明の実施例1に係る搬送プロファイル、速度プロファイルの変更結果の別例を表す模式図である。 本発明の実施例2に係る台車の搬送プロファイル、速度プロファイルと台車の移動状態を表す模式図である。 本発明の実施例2に係る搬送モジュールにおける、台車の搬送プロファイル変更前後の位置関係を示した模式図である。 本発明の実施例2に係る搬送プロファイル、速度プロファイルの変更結果を表す模式図である。 本発明の実施例3に係る搬送モジュールと、搬送モジュールの制御を行う下位制御部および上位制御部の概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施例3に係る速度プロファイルの変更結果を表す模式図である。
以下、本発明の実施形態1に係る台車搬送システム及び台車搬送システムの制御方法について図1、図2を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る台車搬送システム100を備えた加工システム1の概略構成を示すブロック図である。図2は、台車搬送システム100の一部分を抜き出して説明する図であり、本実施形態における搬送モジュール101aと、搬送モジュール101aの制御を行う下位制御部102aおよび上位制御部103の概略構成を示す。
図1に記載の加工システム1は、撮像装置107および加工機108が所定の間隔をおいて設置され、台車搬送システム100によって搬送される搬送対象物106に対して加工を行なう。本実施形態における加工機108は、搬送対象物106に穴をあけ加工を行なう、穿孔機である例を示すがこれに限るものではなく、搬送対象物106に対して加工を行なう加工機等、どのようなものであってもよい。
台車搬送システム100は、複数の搬送モジュール101、下位制御部(第一制御部)102、上位制御部(第二制御部)103、工程コントローラ104、搬送対象物106を載置する台車105から構成される。ここで、図1に記載の台車搬送システム100は、説明を簡単にするため、5つの搬送モジュール101a〜101e、下位制御部102a〜102e、1つの台車105を抜き出して説明する。しかし、搬送モジュール101、下位制御部102、台車105の数はこれに限定されない。また、下位制御部102、上位制御部103、工程コントローラ104は、一つの制御部であってもよい。
本実施形態においては、台車105の搬送方向に沿った方向をX軸、搬送モジュール101を載せる架台に対して鉛直方向をZ軸、X軸およびZ軸と直交する軸をY軸として説明する。
搬送モジュール101a〜101eは、架台207上に互いに連結して搬送路を構成するモジュールであり、台車105は、この搬送モジュール101a〜101eに沿って移動する。搬送モジュール101a〜101eの詳細な構成については後述する。
下位制御部102a〜102eは、ネットワークを介して上位制御部103と通信可能に接続される。また、上位制御部103から取得した駆動指令をメモリ215に格納する。そして、取得した駆動指令に基づき接続先の搬送モジュール101a〜101eの制御を行い、搬送モジュール101a〜101e上の台車105に対して駆動制御を行う。
上位制御部103は、駆動指令を下位制御部102a〜102eに出力する。
工程コントローラ104は、上位制御部103、撮像装置107、穿孔機108の制御を行う。撮像装置(状態検出部と称する場合がある)107から取得した検出結果(例えば撮像画像)から、台車上の搬送対象物の指標の位置を検出し、台車の基準位置に対する指標の位置を上位制御部103へ出力する。つまり撮影装置の撮影画像から求めた台車の基準の位置と搬送対象物の指標の位置との差、あるいは、台車の基準の位置と搬送対象物の指標の位置との差の基準値からの差を制御部へ出力する。
台車105は、搬送モジュール101a〜101eから動力を受けて、搬送モジュール101a〜101eに沿って移動する。
搬送対象物106は、台車105の搬送物把持部206に把持された状態で、搬送モジュール101a〜101eに沿って移動する。
撮像装置107は、台車105上の搬送対象物106を撮像する。画角は、搬送対象物全体を撮像可能に設定することが好ましい。また、台車105が所定の位置にセンサ(不図示)を配置し、そのセンサによって台車が通過したことを示す値を工程コントローラ104に出力する。工程コントローラ104は、出力されたセンサの値を取得し、撮像装置に撮像を開始する指令を出力するように設定されている。このように工程コントローラ104を介して台車105の位置と、撮像するタイミングを同期させる。撮像した画像は、工程コントローラ104に出力される。
なお、台車105が特定の位置にあるタイミングで搬送対象物位置を測定できる方法であれば、これに限定されない。例えば、台車105が特定の位置に来たタイミングで、搬送対象物の形状と、不図示の距離センサから得られる距離データとを照合して位置を測定する方法であってもよい。
穿孔機108は、工程コントローラ104から取得した駆動情報(工程コントローラ104からの指令)に基づき、台車が搬送する搬送対象物106に対して穿孔を行い、物品を製造する。本実施形態における台車搬送システム100では、搬送対象物106に配置された指標の位置を加工位置とする例を示す。つまり、穿孔機108が穿孔する位置に搬送対象物106の指標を設け、その指標の位置が穿孔機108が穿孔する位置に台車105が位置するように、下位制御部102は、搬送モジュール101を制御する。本実施形態では、指標の位置を加工位置とする例を示したが、指標の位置から加工位置を求め、求めた加工位置に穿孔するようにしてもよい。
図2に、本実施形態における搬送モジュール101aと、搬送モジュール101aの制御を行う下位制御部102aおよび上位制御部103の概略図を示す。
搬送モジュール101は、モジュール筐体201に取り付けられたエンコーダ202a〜202cとコイル群203、ガイドレール204、架台207を備え、下位制御部104と接続されている。
エンコーダ202は、台車105のスケール301との間のギャップが一定となるようにモジュール筐体201に取り付けられ、下位制御部102と通信可能に接続されている。ここで、エンコーダ202は、台車105が搬送モジュール101の任意の位置で台車105を検出できるような間隔をもって取り付けられている。
また、エンコーダ202は、スケール301のパターンを読み取ることにより、台車105のX方向の位置(位置X)をエンコーダ202からの相対位置として検出し、台車105の位置情報を下位制御部102に出力する。また、下位制御部102は、ネットワークを介して、上位制御部103と情報をやり取りし、エンコーダ202からの台車105の位置情報等を上位制御部103に送信する。
ここで、本実施形態では、台車105の中心座標の位置を台車105の位置情報としている。
また、エンコーダ数及び取り付け位置は、台車長、搬送モジュール長、台車の位置検出精度等に応じて適宜変更される。
下位制御部102aは、入出力処理部210、電流制御部211、プロファイル補正部(駆動指令補正部と称する場合がある)212、位置検出部213、CPU214、メモリ215で構成される。
入出力部210は、上位制御部103から、台車105に関する制御指令を取得する。また、下位制御部102の各機能部の処理結果を上位制御部103へ出力する。
電流制御部211は、電源(不図示)に接続され、担当する搬送モジュール101のコイル群203に印加する電流量を制御し、永久磁石303とコイル群203との間に発生する電磁力を調整する。このようにして、下位制御部102は、台車105を所定位置まで所定速度で搬送して停止することが可能となる。
プロファイル補正部212は、穿孔機108が穿孔する位置に指標が位置するよう搬送プロファイルを補正する。プロファイル補正部212の詳細な説明は後述する。
位置検出部213は、担当する搬送モジュール101のエンコーダ202の出力、及びエンコーダ202の位置から担当する搬送モジュール101上における台車105の位置を算出する。
CPU(Central Processing Unit)214は、下位制御部102が有する各機能部を制御する。具体的には、メモリ215に格納されたプログラムがRAM(Random Access Memory)などのワークメモリ(不図示)に展開され、これをCPU214が実行することにより、上述の各機能部が制御される。なお、本実施形態では上述の各機能部は専用の回路により実現されたが、CPU214の動作として実現されてもよい。その場合、メモリ215に格納されたプログラムは、上述の各機能部の機能を含む。
メモリ215は、下位制御部102の各機能部で使用する制御パラメータやCPU214により実行される下位制御部102の制御プログラムを保存する。
上位制御部103は、入出力処理部220、位置差分算出部221、プロファイル生成部(駆動指令設定部と称する場合がある)222、CPU223、メモリ224で構成される。
入出力部220は、下位制御部102に、台車105に関する駆動指令である搬送プロファイルを出力する。また、工程コントローラ104から、撮像装置107が撮像した画像を取得する。
位置差分算出部221は、工程コントローラ104から取得した撮像装置107が撮像した画像の指標位置と、事前にメモリ224に保存された指標の基準位置との差分から、搬送対象物106の位置のずれを算出する。
プロファイル生成部222は、工程コントローラ104から取得した、複数の下位制御部102の全部または一部に対して同一タイミングで一斉に送られる駆動指令(搬送プロファイル)を生成する。プロファイル生成部222の詳細処理については後述する。
CPU223は、上位制御部103が有する各機能部を制御する。詳細動作はCPU213と同様であるとする。
メモリ224は、上位制御部103の各機能部で使用する制御パラメータや、CPU223により実行される上位制御部103の制御プログラムを保存する。
図3(a)、(b)に台車105の概略構成を示す。台車105は、天板205、搬送物把持機構206、スケール301、永久磁石ブラケット302、複数の永久磁石303、スケールブラケット304、ガイドブロック305を備える。
搬送物把持機構206、永久磁石ブラケット302、スケールブラケット304、ガイドブロック305は、天板205に取り付けられる。複数の永久磁石207は、永久磁石ブラケット302の両側に取り付けられている。複数の永久磁石207は、なお、永久磁石ブラケット302の片側に取り付けられてもよい。またスケール301は、スケールブラケット304に取り付けられ、搬送物把持機構206は、天板205の上で搬送対象物を把持する。
台車105は、モジュール筐体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、複数の搬送モジュール(X軸)で構成される搬送路に沿って搬送される。この時、台車105のガイドブロック305は、搬送モジュール101のガイドレール204に沿って移動する。なお、後述の図6に示した通り、台車105の大きさは、X方向2S、Y方向2S(以下、2S×2Sと表記)の大きさとする。図4(a)、(b)に本実施形態における搬送対象物106の概略構成を示す。
本実施形態では、2種類の搬送対象物を扱う。図4(a)に記載の搬送対象物400(以下、搬送対象物Aとする)は、2W×2Wの大きさとし、加工位置を表す指標401を有する。なお、Z方向は本実施形態の主題ではないためその説明を省略する。
また、搬送対象物Aの中心座標を(0、0)とした場合、指標401は座標(XS1、0)の位置にあるとする。
一方、図4(b)に記載の搬送対象物410(以下、搬送対象物Bとする)は、2L×2Lの大きさとし、加工位置を表す指標411を有する。ここで、搬送対象物Bの中心座標を(0、0)とした場合、指標411は座標(XS2、0)の位置にあるとする。
次に、撮像位置、穿孔位置および台車停止位置の関係が基準搬送状態である場合の搬送プロファイル生成処理について説明する。
図5(a)は、台車105が搬送モジュール101aのエンコーダ202bが検出する位置Xから、搬送モジュール101dのエンコーダ202bが検出する位置Xへの移動を表す概略模式図である。位置Xに、撮像装置107が設置され、位置Xに穿孔機108が設置されている。
ここで、位置X、X、X、Xは、搬送モジュール101a〜101dで一つの共通の座標(以下、共通座標とする)系で見た場合の位置である。また、搬送モジュール101a、101b、101c、101d内部における座標(以下、モジュール座標とする)をX、X、XおよびXとする。また、各モジュール座標の原点は、モジュール座標内の中心位置を表すX=0、X=0、X=0、X=0であるとする。
なお、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301とのギャップが一定となるように、モジュール筐体201に取り付けられている。本実施形態では、台車105が搬送モジュール101中の任意位置において台車105が検出可能な位置および間隔で取り付けられているものとする。
ここで、台車移動開始位置Xはモジュール座標Xa1=0、撮像装置位置Xはモジュール座標Xb1=0であるとする。この時、基準搬送状態の場合は、台車停止位置Xはモジュール座標Xd2=0、穿孔機位置Xはモジュール座標Xd1=−XS1となる。なお、台車搬送時にプロファイル変更による停止位置の補正が不要な状態を、基準搬送状態と定義する。
図5(b)に、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501を示す。搬送プロファイル501は、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、複数の下位制御部102a〜102dによる駆動制御に関するプロファイルである。
まず、台車105は、時刻tにおいて停止した状態から移動を開始する。時刻tに速度v(>v)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tに搬送モジュール101bに進入すると、速度vを維持したまま、時刻tに2つの搬送モジュール101c、101d間の境界に達する。
台車105は、時刻tに搬送モジュール101cに進入すると、速度vを維持したまま、時刻tに2つの搬送モジュール101c、101d間の境界に達する。
その後、速度vを維持したまま搬送モジュール101dに進入する。時刻tに減速を開始し、時刻tに位置Xに停止する。
なお、図5(b)において点501a〜501dは、それぞれ時刻t、t、t、tにおける台車105の搬送路上の位置Xを指す。
図5(c)に、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510を示す。速度プロファイル510は、台車105の搬送プロファイル501の各時刻t〜tにおける、台車105の速度vを示したプロファイルである。
搬送プロファイル501および速度プロファイル510により、台車105は、時刻tに位置Xから速度vで動作を開始し、時刻tに速度vに到達し、時刻tに減速を開始し、そして時刻tに位置Xに停止する。
本実施形態では、ユーザが、速度プロファイル510を表すグラフを作成し、工程コントローラ104に設定するものとする。なお、設定データに関してはこれに限定されない。例えば、時刻と速度を表す値の組み合わせを羅列したファイルを工程コントローラ104に読み込ませることが考えられる。
そして、工程コントローラ104は速度プロファイル510を上位制御部103に出力し、上位制御部103が、速度プロファイル510から搬送プロファイル501を生成する。
図6は、搬送対象物A搬送時の撮像位置および穿孔位置と台車停止位置の基準搬送状態を表す概略模式図である。台車105の中心位置と搬送対象物Aの中心位置が一致した状態で、搬送対象物Aが搬送物把持機構206によって把持されている。なお、説明を簡単にするためY座標は常に0とする。また、台車位置の補正は、台車端と搬送対象物A端の位置を用いて行うものとする。
まず、台車105が位置Xに到達すると、撮像装置107は台車105を撮像する。この時、台車の測定点は、XY座標の正方向に存在する台車端601としている。基準搬送状態の場合は、台車の大きさが2S×2Sであるため、台車端601の位置は(S、S)となる。一方、搬送対象物Aの測定点も、XY座標の正方向に存在する搬送対象物A端602としている。搬送対象物Aの大きさが2W×2Wであるため、搬送対象物A端602の位置は(W、W)となる。
台車端601と搬送対象物A端602が基準搬送状態である場合の位置差分(Xbase、Ybase)は、以下の式(1)、(2)にて算出される。
base=S−W・・・・(1)
base=S−W・・・・(2)
上式を満たす位置差分を有する場合、台車105の位置Xの停止時には、穿孔機位置Xはモジュール座標Xd1=−XS1の位置となるため、本実施形態の主題であるプロファイルの変更は不要となる。
次に、本実施形態におけるプロファイル変更処理について説明する。
図7に、プロファイル変更が必要な場合における、搬送対象物Aに対する撮像位置X、穿孔位置X、プロファイル変更前の台車停止位置X、プロファイル変更後の台車停止位置X の関係を表す模式図を示す。搬送対象物Aの中心位置が台車の中心位置とΔXずれた状態で、搬送物把持機構206によって把持されている。
まず、プロファイル変更しない場合と同様に、台車105が位置Xに到達すると、撮像装置107は台車105を撮像する。台車端601の位置は、プロファイル変更しない場合と同様に、(S、S)となる。
一方、搬送対象物A端612の位置を(W 、W )で表わすと、台車端601と搬送対象物A端612の位置差分(Xdiff、Ydiff)は、以下の式(3)、(4)にて算出される。
diff=S−W ・・・・(3)
diff=S−W ・・・・(4)
ここで、図5(b)に記載した搬送プロファイル501を台車105に適応すると、図7(b)に示すように、台車105は台車の中心位置が位置Xとなるように停止する。この時、指標401は、図6の穿孔位置と台車停止位置の基準搬送状態の指標401の位置からΔXずれて停止する。この状態では、穿孔機108は、指標401に対して穿孔することができない。
このため、下位制御部102dは、指標401に対する穿孔が可能となる位置に台車105を停止させるため、搬送プロファイル501の変更を行う。
本実施形態では、台車端601と搬送対象物A端602が基準搬送状態である場合の位置差分(Xbase、Ybase)と、台車端601と搬送対象物A端612の位置差分(Xdiff、Ydiff)を用いて、停止位置の変更を行う。
具体的には、式(5)、(6)で表される前述の位置差分XbaseとXdiffの差分ΔX、ΔYだけ台車停止位置を補正する。その結果、台車停止位置は位置Xから位置X に変更され、指標401に対する穿孔が可能となる。
ΔX=Xbase−Xdiff・・・・(5)
ΔY=Ybase−Ydiff・・・・(6)
図8に台車搬送および搬送プロファイル501変更処理を表すシーケンス図を示す。なお、当該シーケンス図は、台車105の停止に関与する搬送モジュール101dに対する処理について、一部抜粋している。
まず、不図示の電源を入れ、台車搬送システム100を含む加工システム1を起動する。
搬送モジュール101のエンコーダ202a、202b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方向の位置をエンコーダ202a、202bからの相対位置として検出する(S801)。
そして、前述の相対位置を下位制御部102に出力する(S802)。
下位制御部102の位置検出部213は、前記相対位置から搬送モジュール101上のどこに台車が位置しているか位置を算出する(S803)。
下位制御部102は、前記台車位置情報を上位制御部103に出力する(S804)。
なお、S801〜S804は、一定間隔で常に実施されているものとする。
工程コントローラ104は、上位制御部103に速度プロファイル510を出力する(S805)。
上位制御部103は、取得した速度プロファイル510から搬送プロファイル501を生成する(S806)。
上位制御部103は、生成した搬送プロファイル501を各下位制御部102が担当する搬送プロファイル501に分割する。そして、入出力処理部220を介して下位制御部102の入出力処理部に出力する(S807)。
下位制御部102は、上位制御部103から取得した搬送プロファイル501をメモリ215に格納する。そして、電流制御部211は、前記搬送プロファイル501から制御電流を決定する(S808)。この時点で、下位制御部102b〜102dは搬送プロファイル501を受信しているが、対応する搬送モジュール101b〜101d上に台車105が進入していないため、搬送制御を行わない。
下位制御部102aの電流制御部211は、算出した制御電流をコイル群203に印加する(S809)。それにより、台車105は搬送モジュール101bが存在する方向(+X方向)に搬送される(S810)。
その後、台車105が搬送モジュール101aと101b間の境界に進み、搬送モジュール101bのエンコーダ202aが台車105のスケールを読み取ると、下位制御部102bは搬送制御を開始する。下位制御部102bは、メモリ215に格納されている搬送プロファイル501を台車105に適用し、台車105を搬送モジュール101cが存在する方向に搬送する。
一方、工程コントローラ104は、速度プロファイル510から算出した、台車105が位置X2への到達予想時間毎に、撮像装置107を動作させ、台車105を撮影する。そして撮像画像を工程コントローラ104経由で、上位制御部103に出力する(S811)。
位置差分算出部221は、メモリ224に予め保存された、台車端601と搬送対象物A端602が基準搬送状態である場合の位置差分(Xbase、Ybase)を取得する。またS811で取得した撮像画像から、台車端601と搬送対象物A端612の位置差分(Xdiff、Ydiff)を検出する。その後、前述の位置差分XbaseとXdiffの差分ΔXを算出する(S812)。
そして、算出した差分ΔXを下位制御部102dに出力する(S813)。
次に、プロファイル補正部212は、図7(c)のように、指標401に対して穿孔可能な位置X に台車105を停止させるよう、搬送プロファイル501を変更する(S814)。
本実施形態では、図9に示した通り、tにおける台車105の搬送路上の位置Xを指す501dを901bに変更する。この時搬送プロファイルは、台車が減速開始する位置を501cからΔX変更して901aとし、減速時の加速度は一定となるよう変更する。
なお、501cから901bまでの搬送プロファイルの変更方法に関しては、速度変動の不連続点がない、システムが許容しない減速値にならないよう設定されれば、これに限定されない。
そして、補正後の位置901bを含んだ搬送プロファイル501を用いて、制御電流を算出する(S815)。
その後、下位制御部102dの電流制御部211は、算出した制御電流をコイル群203に印加する(S816)。
最後に、印加された電流で台車駆動を行うことで、台車停止位置がXからX に変更され、穿孔機108は、指標401に対して穿孔することが可能となる(S817)
次に、図4に記載した搬送対象物AとBを混載して搬送する場合について説明する。本実施形態では、搬送対象物の種類に依存しない台車共通の搬送プロファイルを台車105に設定する。ここで、台車共通の搬送プロファイルは、図5に記載の501a〜501dで示される搬送プロファイル501を用いる。また、台車位置の補正には、搬送対象物Aの指標401の位置と、搬送対象物Bの指標411の位置を用いる。
図10に、搬送対象物Bに対する、撮像位置および穿孔位置と台車停止位置の関係を表す模式図を示す。なお、台車105の中心位置と搬送対象物Bの中心位置が一致した状態で、搬送対象物Bが搬送物把持機構206によって把持されているものとする。
まず、台車105が位置Xに到達すると、撮像装置107は台車105を撮像する。この時、搬送対象物Bの指標位置は(Xs2、0)となる。
図6に示したとおり、搬送対象物Aの基準搬送状態における指標位置は(Xs1、0)である。従って、搬送対象物Aの指標位置と搬送対象物Bの指標位置の差分ΔXは、以下の式(7)にて算出される。
ΔX=XS1−XS2・・・・(7)
次に、プロファイル補正部212は、図10(c)に示す通り、台車105の停止位置XをΔX変更した位置X’’4とするよう搬送プロファイル501を補正する。ここで、搬送プロファイル501の変更を行わない場合、図10(b)に示す通り、穿孔位置と指標411がずれることになる。本実施形態では、図11に示す通り、tにおける台車105の搬送路上の位置を指す501dを1101bに変更する。この時搬送プロファイルは、台車が減速開始する位置を501cからΔX変更して1101aとし、減速時の加速度は一定となるよう変更する。
その結果、穿孔機108は指標411に対して穿孔することが可能となる。
さらには、搬送対象物を識別する情報を速度プロファイルに付加し、搬送対象物を識別すると、搬送対象物毎に搬送基本パターンを設定することが可能となる。その結果、搬送対象物毎に搬送速度を変更して加工システム1を運用する場合にも、本発明は適応可能となる。
また、本実施形態では、下位制御部102にプロファイル補正部212を設けて、搬送プロファイル501の変更を行ったが、プロファイルの変更を行う機能部はこれに限定されない。例えば、上位制御部103にプロファイル補正部を設けることも可能である。この場合は、工程コントローラ104から取得した速度プロファイル510に対して変更を行う。本実施形態の場合には、図9の速度プロファイル510aを910aに変更することや、図11の速度プロファイル510aを1110aに変更することで、停止位置を変更することが可能となる。
また、本実施形態では、下位制御部102と搬送モジュール101を一対一で接続したが、これに限定されない。下位制御部102が複数の搬送モジュール101の制御を行うことも可能である。この場合は、下位制御部102に接続する搬送モジュール101の数量に応じて、各機能部の数量を増やすことで対応可能である。
以上により、搬送対象物の把持位置が異なる場合や異なる搬送対象物を搬送する場合において、台車の移動中に台車の停止位置を補正することで、搬送対象物の所定の位置に対する加工処理が可能となる。
次に、穿孔機108が異常を起こした場合のプロファイル変更処理について説明する。
本説明では、上位制御部103のプロファイル生成部222がプロファイル補正機能を有しているものとし、工程コントローラ104から取得した速度プロファイルに対して変更を行う。ここで、工程コントローラ104から取得する速度プロファイルは、図5に記載の速度プロファイル510であるとする。また、台車搬送が完了するまで、速度プロファイルはメモリ224に保持されているものとする。
まず初めに、穿孔機108が異常を起こしたことを、工程コントローラ104が検知する。そして、工程コントローラ104は異常を検知したことを表す信号(以下、異常信号とする)を上位制御部103へ出力する。
次に、上位制御部103の入出力部220が工程コントローラ104から異常信号を取得すると、上位制御部103のCPU223は、プロファイル生成部222のプロファイル変更処理を実施する。
まず、CPU223は、現在実行中の速度プロファイル510をメモリ224から読み出し、プロファイル生成部222に出力する。
次に、プロファイル生成部222は、現在移動中の台車の位置から、速度プロファイルのどの点で台車搬送しているかを把握する。本説明では、図12(b)に示した通り、異常信号を取得した時間をTerrとした場合、異常信号を取得した時点では、速度プロファイル510上の点1211aを用いて、台車搬送をしている。
次に、台車の停止位置Xstopを変更した速度プロファイルおよび搬送プロファイルの生成を行う。本説明では、Terrからプロファイル生成に必要な時間以上経過した時間Tappから搬送プロファイルが変更されるように、速度プロファイル510の変更を行う。具体的には、速度プロファイル上の時間Tappに該当する点1211bから台車搬送速度を変化させ、台車を停止する時間をTstopに変更した速度プロファイル1210を生成する。本説明では、台車停止までの時間が式(8)を満たす速度プロファイルを生成している。
stop−Tapp=t−t・・・・(8)
図12(b)に示したとおり、速度プロファイル1210から生成される搬送プロファイルは、位置Xstop1に停止するように位置501dを1201bに変更した搬送プロファイルとなる。
次に、生成した搬送プロファイルを、下位制御部102a〜102eに出力する。
なお、台車の停止完了時間を基準搬送状態から変更しないように速度プロファイルを生成することも考えられる。この場合は、速度プロファイル1210から生成される搬送プロファイルは、位置Xstop2に停止するよう位置501dを1201cに変更した、速度プロファイル1220を生成する。
なお、穿孔機108が異常を起こした場合に、台車が停止する位置Xstop1を予め教示してもよい。
以上により、加工システム1内で動作異常が発生した場合においても、台車移動中に台車の停止位置を、搬送モジュールをまたいで変更することが可能となる。
[実施形態2]
以下、本発明の実施形態2に係る台車搬送システム及び台車搬送システムの制御方法について説明する。
本実施形態では、台車2台搬送時のプロファイル変更処理について説明する。
なお、実施形態1と説明が重複する個所については説明を割愛する。
本実施形態に係る台車搬送システムを備えた加工システムの概略構成は図1に記載の加工システムと同様である。また、搬送モジュールおよび台車の構成も実施形態1と同様である。ここで、実施形態1との差分はプロファイル補正部212の処理となる。
プロファイル補正部212は、各台車に適用する搬送プロファイルを補正する。実施形態1との差分は、制御を行うすべての台車の搬送プロファイルを参照して、搬送プロファイルの変更を行う点である。
図13は、台車1350、台車1351の台車移動に関する概略模式図である。本実施形態では、図13(a)に示した通り、台車1350は搬送モジュール101a上の位置Xから、搬送モジュール101d上の位置Xへ移動する。また、台車1351は搬送モジュール101a上の位置Xから、搬送モジュール101d位置Xへ移動する。なお、搬送対象物は、図4(a)に示した搬送対象物Aであるとする。
次に、図13(b)に、図13(a)に記載した台車移動を行う場合の、台車1350、1351に対する搬送プロファイル1301、1321を示す。また、図13(c)に、台車1350、1351に対する速度プロファイル1310、1330を示す。
ここで、実施形態1と同様に、搬送対象物Aの把持位置がΔXずれた場合を考える。
図14は、搬送モジュール101dにおける、台車1350、1351の搬送プロファイル変更前後の位置関係を示した模式図である。搬送プロファイル1301、1321は、搬送モジュール101dに進入する台車の順番に搬送プロファイルが適用されるように搬送モジュール101dを制御する下位制御部102dのメモリ215に保存される。
図14に示した通り、実施形態1と同様に搬送プロファイルを変更して、穿孔機108が指標401に対して穿孔を行う位置X に変更する。このとき、台車1350、台車1351の長さをSなので、位置Xが下記に示す式(9)を満たさない場合、台車が衝突することになる。
+S <X −S ・・・・(9)
従って、位置Xを位置X に変更するよう、台車1351に対する搬送プロファイルも変更する必要がある。
図15に、変更前後の搬送プロファイルと速度プロファイルを示す。台車1350の搬送プロファイル1301の停止位置を1301dから1501aに変更することで、穿孔位置Xに指標401が存在するように停止させる。そして、式(9)を満たさない場合は、台車1351の搬送プロファイル1321の停止位置を1321dから1521aに変更する。その結果、変更前の位置Xが変更後の位置X に変更され、台車の衝突を防ぐことが可能になる。
また、上位制御部104で速度プロファイルを変更する場合は、図14の台車1250の速度プロファイル1210aを1410aに変更する。さらに、台車1251の速度プロファイル1230aを1430aに変更することで、台車の衝突を防ぐことが可能となる。
以上により、台車が複数搬送される場合においても、台車を所望の停止位置に変更し、搬送対象物の所定の位置に対して加工することが可能となる。
[実施形態3]
以下、本発明の実施形態3に係る台車搬送システム及び台車搬送システムの制御方法について説明する。
本実施形態では、台車1台搬送時に搬送モードを表す搬送情報に応じたプロファイル変更処理について説明する。なお、実施形態1における図5に記載された速度プロファイル510を用いて台車105を搬送するものとする。
まず、本実施形態にかかる加工システムは、実施形態1に記載の加工システム1における撮像装置107が、搬送モジュール101aを撮像する位置に設置されている。ここで、撮像装置107の設置位置と台車105が停止している位置は同じであるとする。
また、ユーザは、実施形態1の工程コントローラ104に対する速度プロファイルの設定に追加して、搬送モードを設定する。本実施形態では、ユーザは、通常搬送モード(通常モード)、加速度維持モード、最高速度維持モード、低負荷モードの4種類から搬送モードを選択することで搬送モードの設定を行う。また、前記搬送モードを搬送モード情報として、工程コントローラ104を介して、上位制御部1601のメモリ224に保存する。上記以外のブロックに対しては、実施形態1と同様である。また、各搬送モードの説明については後述する。
次に、図16に本実施形態における搬送モジュール101aと、搬送モジュール101aの制御を行う下位制御部1600および上位制御部1601の概略構成を示す。
下位制御部1600は、実施形態1に記載の下位制御部102からプロファイル補正部212を除いた構成となっている。各機能部の機能は実施形態1に記載の下位制御部102と同様である。
上位制御部1601は、実施形態1に記載の上位制御部103に加えて、搬送対象物判定部1602およびプロファイル補正部1603を有する。
搬送対象物判定部1602は、工程コントローラ104経由で取得した撮像装置107が撮像した画像から、台車105が搬送する搬送対象物を判定する。本実施形態では、搬送対象物A、搬送対象物B、搬送対象物なしのいずれかに判定される。
プロファイル補正部1603は、工程コントローラ104から取得した速度プロファイルを、搬送対象物判定部1602の判定結果とメモリ224に保存された搬送モード情報に応じて変更する。
図17は、本実施形態における速度プロファイルの変更結果である。以下、各図に記載された速度プロファイル510は、通常搬送モードを設定した際の速度プロファイルである。
図17(a)は、最高速度維持モードにおける速度プロファイル1701である。最高速度はvを維持したまま、速度プロファイルの傾きを変更することで加速度の変更を行う。最高速度維持モードを選択した場合は、搬送対象物Aと搬送対象物Bの判定結果に応じて、速度プロファイルの変更を行い、搬送対象物の重さに応じて安定した搬送を可能にしている。
図17(b)は、加速度維持モードにおける速度プロファイル1702である。速度プロファイルの傾きを維持したまま、最高速度をvからvに変更することで加速度を維持したまま最高速度の変更を行う。加速度維持モードを選択した場合は、搬送対象物の有無に応じて、速度プロファイルの変更を行う。ここで、搬送対象物がない場合に速度プロファイルの変更することで、搬送システムのタクトを小さくすることを可能にしている。
図17(c)は、低負荷モードにおける速度プロファイル1703である。搬送システム101が許容可能な搬送限界時間Tを満たすよう、加速度(速度プロファイルの傾き)と最高速度を小さくする。その結果、コイルの寿命を延ばす等、搬送モジュールの各機能ブロックの負荷を削減することを可能にしている。
なお、前述の速度プロファイルが表す台形の面積をプロファイル変更前後で変化させないことで、台車の停止位置を変化させないよう、速度プロファイルを変更している。
以上により、搬送モードと搬送対象物の種類に応じて、駆動プロファイルを変更することが可能となる。その結果、台車停止時以外にも駆動プロファイルを変更し、システム要求に沿った台車搬送を行うことが可能となる。
1 加工システム
100 台車搬送システム
101 搬送モジュール
102、1600 下位制御部
103、1601 上位制御部
104 工程コントローラ
105 台車
106 搬送対象物
107 撮像装置
108 穿孔機
210、220 入出力部
211 電流制御部
212、1503 プロファイル補正部
213 位置検出部
214、223 CPU
215、224 メモリ
221 位置差分産出部
222 プロファイル生成部
1602 把持対象物判定部

Claims (12)

  1. ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、
    駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、
    前記台車および前記ワークの位置をそれぞれ検出する状態検出部と、を有し、
    前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の停止位置を補正することを特徴とする搬送システム。
  2. 前記搬送路には、第一の台車と第二の台車が存在し、
    前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記第一の台車の位置と前記第一の台車が搬送するワークの位置との差を用いて、前記第一の台車が搬送するワークを目標位置に停止するように、前記第一の台車の停止位置を補正し、
    前記制御部は、前記第一の台車の補正した停止位置と前記第一の台車の長さおよび前記第二の台車の長さに基づいて、前記第二の台車が前記第一の台車に衝突しないように、前記第二の台車の停止位置を補正することを特徴とする請求項1に記載の搬送システム。
  3. 前記制御部は、搬送情報を予め記憶しておき、
    前記搬送情報および前記状態検出部の検出結果から前記駆動指令を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の搬送システム。
  4. 前記搬送情報は、通常モード、速度維持モード、加速度維持モード、低負荷モードのうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項に記載の搬送システム。
  5. ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、
    駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、
    前記台車および前記ワークの位置をそれぞれ検出する状態検出部と、を有し、
    前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の速度および/または加速度を補正することを特徴とする搬送システム。
  6. ワークを搬送する台車が走行する搬送路を構成する複数の搬送モジュールと、駆動指令に基づいて前記複数の搬送モジュールの上の前記台車の位置を制御する制御部と、前記台車および前記ワークの位置を検出する状態検出部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
    前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記台車の位置と前記ワークの位置との差を用いて、前記ワークを目標位置に停止するように、前記台車の停止位置を補正することを特徴とする搬送システムの制御方法。
  7. 前記搬送路には、第一の台車と第二の台車が存在し、
    前記制御部は、前記状態検出部が検出した前記第一の台車の位置と前記第一の台車が搬送するワークの位置との差を用いて、前記第一の台車が搬送するワークを目標位置に停止するように、前記第一の台車の停止位置を補正し、
    前記制御部は、前記第一の台車の補正した停止位置と前記第一の台車の長さおよび前記第二の台車の長さに基づいて、前記第二の台車が前記第一の台車に衝突しないように、前記第二の台車の停止位置を補正することを特徴とする請求項に記載の搬送システムの制御方法。
  8. 前記制御部は、搬送情報を予め記憶しておき、
    前記搬送情報および前記状態検出部の検出結果から前記駆動指令を補正することを特徴とする請求項6または7に記載の搬送システムの制御方法。
  9. 前記搬送情報は、通常モード、速度維持モード、加速度維持モード、低負荷モードのうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項に記載の搬送システムの制御方法。
  10. 請求項から9のいずれか一項に記載の搬送システムの制御方法を用いて、前記ワークを搬送し、前記ワークを前記目標位置に停止させて前記ワークに加工を行うことを特徴とする物品の製造方法。
  11. 請求項からのいずれか1項に記載の制御方法または請求項10に記載の物品の製造方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  12. 請求項11に記載のプログラムを記録した記録媒体。
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