JP7260956B2 - 資材の搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、資材の搬送方法に関する。

工場の製造ラインでは、各マシンへの資材搬送に台車を使用したり、搬送装置を用いている。搬送装置を開示する文献として下記の特許文献１がある。特許文献１は、天井搬送式であり、天井に設けた走行レールに沿って搬送車が走行することにより、資材を供給する構成となっている。

特開２０１３－３０００３公報

天井搬送式の装置は、設備が大がかりである。また、台車を使用する場合、マシンを避けるような搬送径路となることから、搬送径路が長いという課題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、マシンを迂回する場合に比べて、資材の搬送径路を短くして、資材の搬送時間を短くすることを目的とする。

本発明は、工場内において資材を搬送する搬送装置であって、前記資材の高さのデータに基づいて、前記工場内に設置されているマシンのマシン下部を通行可能か否かを判断し、マシン下部の通行が可能な場合、前記工場内に設置されているマシン下部を通る第１の走行ルートを選択し、マシン下部の通行が不可能な場合、前記工場内に設置されているマシン間の通路を通る第２の走行ルートを選択する。尚、工場内に設置されているマシンには、工場内に設置されている各種の処理装置や工作機器、産業用ロボット等が含まれる。例えば、プリント基板を製造する工場の場合、プリント基板の生産ラインを構成する各処理装置（印刷機、表面実装機、リフロー装置、検査装置）が含まれる。また、部品を製造する工場の場合、部品を製造するための工作機器（金型や各種の加工機器）などが含まれる。

本発明の実施態様として、以下の構成が好ましい。
前記第１の走行ルートの走行中に、センサを用いて障害物の有無を検出し、障害物を検出した場合、前記第１の走行ルートの一部を、前記障害物を避けた経路に変更する。このようにすることで、例えば、マシン下部のケーブル類等の位置が変更されていても、それに衝突することなく、資材を搬送することが出来る。

本発明によれば、マシンを迂回する場合に比べて、搬送距離を短くして、資材の搬送時間を短くすることが出来る。

実施形態１に係る工場の平面図 表面実装機の正面図 表面実装機の側面図 表面実装機の平面図 ヘッドユニットの支持構造を示す図 フィーダの側面図 搬送ロボットの電気的構成を示すブロック図 通路中の搬送ロボットを示す図 リールの種類と高さの関係を示す図 走行ルートの自動選択処理の流れを示すフローチャート図 実施形態２に係る搬送ロボットの電気的構成を示すブロック図 走行ルートの変更・更新処理の流れを示すフローチャート図 障害物を迂回するように走行ルートの一部を変更した状態を示す図

＜実施形態１＞
１．実装ラインＬの説明
本発明の実施形態１を図１～図１０によって説明する。図１はプリント基板を生産する工場１の平面図である。工場１内には、図１に示すＹ方向に実装ラインが３ライン設けられている。各実装ラインＬ１～Ｌ３はプリント基板Ｐに電子部品を搭載する処理を行うものであり、各実装ラインＬ１～Ｌ３は７台の表面実装機Ｍ１～Ｍ７から構成されている。尚、表面実装機Ｍ１～Ｍ７が本発明の「マシン」に相当する。

７台の表面実装機Ｍ１～Ｍ７は、図１に示すＸ方向に一列状に配置されており、Ｘ方向にプリント基板Ｐを搬送しながら、各表面実装機Ｍ１～Ｍ７にて、プリント基板Ｐに対して電子部品を搭載する処理を行う。

図２は表面実装機Ｍの正面図、図３は表面実装機Ｍの側面図である。表面実装機Ｍは、機器本体１１と、機器カバー１７を備える。図３に示すように、機器カバー１７には、隣接する装置間で、プリント基板Ｐを受け渡すための開口１８が設けられている。また、機器本体１１は、底面１２の４隅に、支持脚１５を有している。

機器本体１１は、図４、５に示すように、プリント基板ＰをＸ方向に搬送するコンベア２１、プリント基板Ｐに搭載する電子部品を供給するフィーダ２３、機器本体１１に対してＸ方向、Ｙ方向に移動可能なヘッドユニット３０などを備えている。フィーダ２３は、図６に示すように、リール２５に巻かれた部品供給テープＴＰを利用して電子部品を供給する装置である。また、リール２５の側面にはバーコード２６が設けられている。

図５に示すように、ヘッドユニット３０は複数の実装ヘッド３５を有している。実装ヘッド３５は、ヘッドユニット３０に一列状に配置されている。各実装ヘッド３５は、昇降自在であり、電子部品を負圧により吸着保持することが出来る。

ヘッドユニット３０をフィーダ２３の上方に移動した後、実装ヘッド３５を所定の高さに下降し、負圧により吸着保持することで、フィーダ２３から電子部品を取り出すことが出来る。そして、ヘッドユニット３０をプリント基板Ｐ上に移動した後、実装ヘッド３５を所定の高さに下降し、負圧による吸着を解除することで、フィーダ２３から取り出した電子部品を、プリント基板Ｐ上に搭載することが出来る。

図２、図３に示すように、実装ラインＬ１～Ｌ３を構成する各表面実装機Ｍ１～Ｍ７の機器本体１１は、底面１２の位置が、工場１の床面Ｆよりも支持脚１５の高さ分だけ高くなっており、工場１の床面Ｆとの間に支持脚１５の高さ分のスペースＳが存在している。

そして、機器本体１１の下部には、高さスペースＳを利用して通路カバー４０が設置されている。通路カバー４０は、断面がコの字形状であり、その内部は、次に説明する搬送ロボット５０の通路Ｇとなっている。尚、通路カバー４０は、図１に示すように、実装ラインＬ１と実装ラインＬ２の両ラインに設けられており、それぞれ、表面実装機Ｍ３～Ｍ７をＸ方向に貫通するように設置されている。

２．資材の搬送システム
図７は、搬送システムＵの電気的構成を示すブロック図である。搬送システムＵは、搬送ロボット５０と、サーバ７０と、バーコードリーダ９０とから構成されている。搬送ロボット５０は、本発明の「搬送装置」に相当する。

搬送ロボット５０は、概ね円盤形状をしている。搬送ロボット５０は、コントローラ５１と、記憶部５３と、通信部５５と、駆動部６１と、位置センサ６３とを備える。

駆動部６１は、搬送ロボット５０を走行するためのモータである。位置センサ６３は、搬送ロボット５０の位置を認識するためのセンサであり、例えば、ＧＰＳセンサである。搬送ロボット５０は、位置センサ６３で位置を認識しつつ、コントローラ５１の制御により、後述する走行ルートＲ１又はＲ２に従って、工場１内において資材を搬送する。本実施形態において、搬送ロボット５０は、図８に示すように、上面５０Ａに、資材であるリール２５を、横にして重ねた状態で搬送する。

サーバ７０には、搬送ロボット５０の走行マップ７１と、資材の情報と、通路Ｇの情報が記憶されている。走行マップ７１は、搬送ロボット５０の走行ルートＲのデータである。走行ルートＲには、後述する第１の走行ルートＲ１と、第２の走行ルートＲ２の２ルートが設定されている。

資材の情報としては、リール２５の高さＨ１のデータが記憶されている。リール２５の高さＨ１は、リール２５の種類に応じて異なることから、リール２５の種類Ａ～Ｃごとに、それと関連付けて、高さＨａ～Ｈｃの情報が記憶されている（図９参照）。リール２５の高さＨ１は、図８に示すように、リール２５を搬送ロボット５０の搬送面（上面５０Ａ）に載せた時のリール高さである。また、通路Ｇの高さ情報としては、図８に示す通路カバー４０の天井面の高さＨｇのデータを記憶されている。

バーコードリーダ９０は、リール２５のバーコード２６を読み取るために設けられている。バーコード２６を読み取ることで、リール２５の種類Ａ～Ｃを認識することが出来る。

２．走行ルートの説明
第１の走行ルートＲ１は、図１にて実線で示すルートであり、リール２５の格納場所１００から、工場内に設置されている表面実装機Ｍの下部を通りつつ、目標位置Ｑ１、Ｑ２を順に経由して、リール２５の受け渡しを行い、リール２５の格納場所１００に戻るルート（Ｒ１ａ⇒Ｒ１ｂ⇒Ｒ１ｃ）である。

具体的には、第１の走行ルートＲ１は、格納場所１００から実装ラインＬ１の表面実装機Ｍ３～Ｍ７の下部（通路カバー４０の内部）を通って、実装ラインＬ１とＬ２の間に設定された第１目標位置Ｑ１に至る（Ｒ１ａ）。その後、実装ラインＬ２の表面実装機Ｍ２の下部を通って、実装ラインＬ２と実装ラインＬ３の間の通路上に設けられた第２目標位置Ｑ２に至る（Ｒ１ｂ）。第１目標位置Ｑ１、Ｑ２では、作業者が待機しており、搬送されるリールが作業者に受け渡される。そして、第２目標位置Ｑ２でリール２５の受け渡しが完了すると、実装ラインＬ２の表面実装機Ｍ３～Ｍ７の下部（通路カバー４０の内部）を通って、リール２５の格納場所１００に戻るルートとなっている（Ｒ１ｃ）。

一方、第２の走行ルートＲ２は、図１にて一点鎖線で示すルートであり、リール２５の格納場所１００から、工場内に設置されている実装ライン間の通路を通りつつ、目標位置Ｑ１、Ｑ２を順に経由して、リール２５の受け渡しを行い、リール２５の格納場所１００に戻るルートである（Ｒ２ａ⇒Ｒ２ｂ⇒Ｒ２ｃ）。

具体的には、第２の走行ルートＲ２は、格納場所１００から実装ラインＬ１と実装ラインＬ２の間の通路を通って、実装ラインＬ１とＬ２の間に設定された第１目標位置Ｑ１に至る（Ｒ２ａ）。その後、実装ラインＬ２を迂回して、実装ラインＬ２と実装ラインＬ３の間の通路上に設けられた第２目標位置Ｑ２に至る（Ｒ２ｂ）。第１目標位置Ｑ１、Ｑ２では、作業者が待機しており、搬送されるリール２５が作業者に受け渡される。そして、第２目標位置Ｑ２でリール２５の受け渡しが完了すると、実装ラインＬ２と実装ラインＬ３の間の通路を通って、リール２５の格納場所１００に戻るルートとなっている（Ｒ２ｃ）。

第２の走行ルートＲ２は、第１目標位置Ｑ１から第２目標位置Ｑ２に移動する時に、実装ラインＬ２を迂回する必要があることから（Ｒ２ｂ）、両走行ルートＲ１、Ｒ２の搬送距離を比較すると、第１の走行ルートＲ１の方が、第２の走行ルートＲ２よりも搬送距離が短い。

３．走行ルートＲの自動選択
図１０は、コントローラ５１による走行ルートＲの自動選択処理の流れを示すフローチャート図である。Ｓ１０では、格納場所１００にて、作業者により、搬送対象となるリール２５のバーコード２６を、バーコードリーダ９０により読み取る作業が行われる。例えば、２本のリール２５を搬送する場合、搬送対象である２本のリール２５のそれぞれについて、バーコード２６を読み取る処理が行われる（Ｓ１０）。

各リール２５のバーコード２６の情報は、バーコードリーダ９０から通信部５５を通じてコントローラ５１に入力される。これにより、コントローラ５１は、搬送対象となるリール２５の本数と、リール２５の種類を認識することが出来る。

次にコントローラ５１は、サーバ７０にアクセスして、リール２５の種類の情報から、各リール２５の高さＨ１のデータを取得する。例えば、リール２５の種類が「Ａ」の場合、リール２５の高さＨ１はＨａであり、リール２５の種類が「Ｂ」の場合はＨｂ、リール２５の種類が「Ｃ」の場合はＨｃである（Ｓ２０）。

続いて、コントローラ５１は、搬送するリール２５の合計高さＨｓを算出する（Ｓ３０）。上記例では、リール２５を重ねて搬送するため、２本のリール２５の高さの合計が合計高さＨｓである。

その後、コントローラ５１は、サーバ７０にアクセスして、表面実装機Ｍの下部に設置された通路Ｇの高さＨｇのデータ、すなわち、図８に示す通路カバー４０の天井面の高さのデータを取得する（Ｓ４０）。

次にコントローラ５１は、リール２５を搭載した搬送ロボット５０が、表面実装機Ｍの下部の通路Ｇを通行できるか、否か判定する処理を行う（Ｓ５０）。具体的には、下記の（１）式より、通路Ｇを通行できるか否か判定する。

Ｈｇ－Ｈｓ＞Ｈｍ・・・・・（１）式
「Ｈｇ」は通路Ｇの高さ、「Ｈｓ」は搬送するリール２５の合計高さ、「Ｈｍ」は搬送ロボットの高さである。

通路Ｇの高さＨｇとリール２５の合計高さＨｓの差（Ｈｇ－Ｈｓ）が、搬送ロボット５０の高さＨｍより大きい場合、コントローラ５１は、リール２５を搭載した搬送ロボット５０は、通路Ｇを通行できると判断する（Ｓ５０：ＹＥＳ）。この場合、コントローラ５１は、サーバ７０にアクセスして、第１の走行ルートＲ１のデータを取得する。それ以降、搬送ロボット５０は、第１の走行ルートＲ１を走行して、格納場所１００から各目標位置Ｑ１、Ｑ２へリール２５を搬送する（Ｓ６０）。

一方、通路Ｇの高さＨｇとリール２５の合計高さＨｓの差（Ｈｇ－Ｈｓ）が、搬送ロボット５０の高さＨｍより小さい場合、コントローラ５１は、リール２５を搭載した搬送ロボット５０は、通路Ｇを通行できない判断する（Ｓ５０：ＮＯ）。この場合、コントローラ５１は、サーバ７０にアクセスして、第２の走行ルートＲ２のデータを取得する。それ以降、搬送ロボット５０は、第２の走行ルートＲ２を走行して、格納場所１００から各目標位置Ｑ１、Ｑ２へリール２５を搬送する（Ｓ１６０）。

４．効果説明
第１の走行ルートＲ１は、表面実装機Ｍの下部を通ることから、実装ラインＬ２を迂回する第２の走行ルートＲ２に比べて、搬送距離が短い。そのため、資材であるリール２５の搬送時間を短くすることが出来る。また、搬送ロボット５０が通路Ｇを通行できない場合、第２の走行ルートＲ２を自動的に選択することから、走行ルートＲ１を無理に通行しようとして、リール２５が通路カバー４０に衝突することを未然に抑制することが出来る。

＜実施形態２＞
実施形態２の搬送ロボット１５０は、実施形態１に対して、図１１に示すように、近接センサ６５と、赤外線センサ６７が追加されている。近接センサ６５は、搬送ロボット１５０の前部にあって、走行ルートＲ上における、障害物の有無を検出する。赤外線センサ６７は、搬送ロボット１５０の前部にあって、走行ルートＲ上における作業者の有無を検出する。

実施形態２では、走行ルートＲ１の走行中に障害物を検出した場合に、走行ルートＲ１の一部を、障害物を迂回する経路に変更する処理が追加されている。図１２を参照して、具体的に説明すると、コントローラ５１は、実施形態１と同様に、リール２５を搭載した搬送ロボット１５０が表面実装機Ｍの下部の通路Ｇを通行できると判断した場合、サーバ７０にアクセスして、第１の走行ルートＲ１のデータを取得する（Ｓ６０）。その後、コントローラ５１は、第１の走行ルートＲ１に従って、搬送ロボット５０の走行を開始する（Ｓ７０）。

コントローラ５１は、走行開始後、近接センサ６５により、走行ルートＲ１上における障害物の有無を検出する（Ｓ８０）。そして、障害物が検出されない場合（Ｓ９０：ＹＥＳ）、走行ルートＲ１に従って、走行を続ける。

一方、走行ルートＲ１上に障害物が検出された場合（Ｓ９０：ＮＯ）、コントローラ５１は、図１３に示すように、走行ルートＲ１の一部を、障害物を迂回するように変更する（Ｓ１００）。また、コントローラ５１は、変更したデータを、サーバ７０に送り、走行マップ７１として、登録されている走行ルートＲ１を更新する（Ｓ１１０）。図１３に示す一点鎖線は迂回前の経路を示し、図１３に示す太線は迂回後の経路を示している。また、図中の×印は、走行ルートＲ１上の障害物を示している。

その後は、走行ルートＲ１に従って、走行が続けられ、ルートの走行が完了すると、一連の処理は終了する（Ｓ１２０）。

実装ラインＬに接続されるケーブル類は、実装ラインＬの下部の床面Ｆから引き出されていることが多く、そうしたケーブル類の位置が、変更されることがある。走行ルートＲ１は、実装ラインＬ１、Ｌ２の下部を通るため、ケーブル類の位置が当初から変更されて、走行ラインＲ１に重なると、搬送ロボット５０がケーブル類に衝突する。この構成では、走行ルートＲ１上の障害物を迂回するように、走行ルートＲ１の一部が変更されるため、ケーブル等の障害物に衝突することなく、資材であるリール２５を搬送することが出来る。

また、走行ルートＲ１を変更すると、そのデータは、サーバ７０に送られ、走行マップ７１として、登録されている走行ルートＲ１が更新される。そのため、次に走行する際は、更新後の走行ルートＲ１が適用されることになるので、それ以降は、ケーブル等の障害物に衝突することなく、資材であるリールを常に搬送できる。

また走行中、赤外線センサ６７が、ルートＲ１、Ｒ２上において作業者を検知した場合、コントローラ５１は搬送ロボット５０を減速又は停止させる。このようにすることで、搬送ロボット５０が作業者に衝突することを未然に防止することが出来る。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１では、工場１に設置されているマシンの一例として、表面実装機Ｍを例示した。工場内に設置されているマシンには、工場内に設置されている各種の処理装置や工作機器、産業用ロボット等が含まれる。例えば、プリント基板を製造する工場の場合、プリント基板の生産ラインを構成する各処理装置（印刷機、表面実装機、リフロー装置、検査装置）が含まれる。また、部品を製造する工場の場合、部品を製造するための工作機器（金型や各種の加工機器）などが含まれる。

（２）実施形態１では、搬送装置の一例として、ＧＰＳなどの位置センサ６３を備えた搬送ロボット５０を例示した。搬送装置は、搬送ロボット５０に限定されるものではなく、工場の床面上に設けられた走行ラインに沿って走行するライントレーサー等でもよい。

（３）実施形態１では、資材の一例として、リール２５を例示した。資材は、リール２５に限定されるものでは、機器の備品などでもよい。

（４）実施形態１では、表面実装機Ｍ３～Ｍ７の下部に、通路カバー４０を設けた例を示した。通路カバー４０は必ずしも必要ではなく、無くてもよい。すなわち、表面実装機Ｍ２の場合と同様に、図３に示す表面実装機Ｍの底面１２と床面Ｆとの間のスペースＳを、搬送ロボット５０の通路として、そのまま用いるようにしてもよい。

（５）実施形態１では、搬送ロボット５０でリール２５を搬送するにあたり、２つの走行ルートＲ１、Ｒ２を選択的に使い分ける例を示したが、走行ルートＲ１、Ｒ２により、走行スピードを変えるようにしてもよい。具体的には、作業者と衝突する可能性が小さい走行ルートＲ１は、高速で走行し、作業者と衝突する可能性が、走行ルート１に比べて大きい走行ルートＲ２は、低速で走行するようにしてもよい。また、より好ましくは、走行ルートＲ１において、搬送ロボット５０が表面実装機Ｍの下部を通行中は、高速にし、それ以外は低速にするとよい。

（６）実施形態１では、走行マップのデータ、資材の高さのデータ、通路Ｇの高さのデータを全てサーバ７０に保持する構成を例示したが、これらのデータを、搬送ロボット５０の記憶部５３に予め保持しておくようにしてもよい。

１...工場
１１...機器本体
２５...リール（本発明の「資材」に相当）
５０...搬送ロボット（本発明の「搬送装置」に相当）
７０...サーバ
１００...格納場所
Ｌ１～Ｌ３...実装ライン
Ｍ...表面実装機
Ｒ１...第１の走行ルート
Ｒ２...第２の走行ルート

Claims (3)

1. 工場内において資材を搬送する搬送装置であって、
   前記工場内の複数の生産ライン毎に複数のマシンが設置されており、前記複数のマシンはマシン下部に通路カバーを有して、前記生産ライン毎に通路カバー下の通路を構成するとともに、マシン間にも通路を構成しており、
   当該搬送装置は、
   サーバにアクセスして、前記通路カバーの高さのデータを取得し、前記通路カバー下の通路の高さと前記資材の合計高さの差が、当該搬送装置の高さより大きい場合、前記通路を通行できると判断し、前記サーバにアクセスして、前記通路を通る第１の走行ルートのデータを取得し、前記通路の高さと前記資材の合計高さの差が、当該搬送装置の高さより小さい場合、前記通路を通行できないと判断し、前記サーバにアクセスして、前記マシン間の通路を通る第２の走行ルートのデータを取得し、
   前記通路カバー下の通路の通行が可能と判断された場合、前記第１の走行ルートを選択し、
   前記通路カバー下の通路の通行が不可能と判断された場合、前記第２の走行ルートを選択し、
   前記第１の走行ルートを走行するときは前記第２の走行ルートを走行するときに比べて高速で走行する、搬送装置。
2. 請求項１に記載の搬送装置であって、
   前記第１の走行ルートにおいて、当該搬送装置が前記通路を通行中のときは、それ以外のときに比べて高速で走行する、搬送装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の搬送装置であって、
   前記第１の走行ルートの走行中に、センサを用いて障害物の有無を検出し、
   障害物を検出した場合、前記第１の走行ルートの一部を、前記障害物を避けた経路に変更する、搬送装置。

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