WO2022118380A1 - 生産システム - Google Patents

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WO2022118380A1
WO2022118380A1 PCT/JP2020/044744 JP2020044744W WO2022118380A1 WO 2022118380 A1 WO2022118380 A1 WO 2022118380A1 JP 2020044744 W JP2020044744 W JP 2020044744W WO 2022118380 A1 WO2022118380 A1 WO 2022118380A1
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WO
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work
loader
range
production system
feeder
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/044744
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English (en)
French (fr)
Inventor
真一 藤井
Original Assignee
株式会社Fuji
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Fuji filed Critical 株式会社Fuji
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Priority to JP2022566530A priority patent/JP7464753B2/ja
Priority to US18/252,807 priority patent/US20230415998A1/en
Priority to PCT/JP2020/044744 priority patent/WO2022118380A1/ja
Priority to CN202080107065.XA priority patent/CN116391451A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G1/00—Storing articles, individually or in orderly arrangement, in warehouses or magazines
    • B65G1/02—Storage devices
    • B65G1/04—Storage devices mechanical
    • B65G1/137—Storage devices mechanical with arrangements or automatic control means for selecting which articles are to be removed
    • B65G1/1373—Storage devices mechanical with arrangements or automatic control means for selecting which articles are to be removed for fulfilling orders in warehouses
    • B65G1/1375—Storage devices mechanical with arrangements or automatic control means for selecting which articles are to be removed for fulfilling orders in warehouses the orders being assembled on a commissioning stacker-crane or truck
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/02—Feeding of components
    • H05K13/021—Loading or unloading of containers

Definitions

  • the present invention relates to a production system.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a loader and a self-propelled work robot execute their respective tasks with respect to the production apparatus constituting the production line.
  • the loader detects an intruder in the detection range around the own machine by the area sensor, the loader is restricted from stopping or moving to prevent interference with the intruder. Therefore, in Patent Document 1, when an obstacle exists in the movable range of the loader, a configuration is adopted in which the work is preferentially executed within the range that does not interfere with the obstacle.
  • the present specification includes a loader that is movably provided along a transfer direction of a board for a plurality of production devices constituting a production line for a board product and executes a first operation for the predetermined production device.
  • the self-propelled work robot for the predetermined production device executes the second work
  • the movement of the loader is limited to the preset first range, and the second work is being executed by the work robot.
  • Production including a control unit that limits the movement of the loader to a second range that is set wider than the first range when the loader finishes the first work that can be performed by the movement in the first range. Disclose the system.
  • the production system 1 is applied to a production line Ln that produces a substrate product.
  • the production system 1 includes a production line Ln, a loader 30, and a management device 70.
  • the management device 70 is configured to be able to communicate with each other via a network with a plurality of production devices constituting the production line Ln, a loader 30, and a self-propelled work robot 60 described later.
  • the production line Ln is configured by installing a plurality of production devices side by side in the transport direction of the substrate 91 (see FIG. 3).
  • the plurality of production devices include a plurality of component mounting machines 10 for mounting components on the substrate 91, and a feeder 41 used by the component mounting machines 10 for supplying components.
  • a buffer device 20 held in the production line Ln is included. The buffer device 20 is used for storing the cassette type feeder 41.
  • the buffer device 20 is installed on the upstream side (left side of FIGS. 1 and 4) of the plurality of component mounting machines 10 in the transport direction of the substrate 91 (left-right direction of FIGS. 1 and 4).
  • the production line Ln may include, for example, a screen printing machine, an inspection machine, a reflow furnace, or the like as a production device.
  • a loader 30 as a work device for performing predetermined work on each of the plurality of component mounting machines 10 and the buffer device 20 is applied to the production line Ln. The detailed configuration of the loader 30 will be described later.
  • the plurality of component mounting machines 10 constituting the production line Ln include a substrate transfer device 11, a component supply device 12, and a head drive device 15.
  • the horizontal width direction of the component mounting machine 10 is the X direction
  • the horizontal depth direction of the component mounting machine 10 is the Y direction
  • the vertical direction perpendicular to the X direction and the Y direction is the Z direction.
  • the board transfer device 11 is composed of a belt conveyor, a positioning device, and the like.
  • the board transfer device 11 sequentially conveys the board 91 in the transfer direction, and positions the board 91 at a predetermined position in the machine.
  • the board transfer device 11 carries out the board 91 to the outside of the component mounting machine 10 after the mounting process by the component mounting machine 10 is completed.
  • the component supply device 12 supplies components to be mounted on the board 91.
  • the component supply device 12 has an upper slot 13 and a lower slot 14 to which the feeder 41 can be equipped.
  • the upper slot 13 is arranged in the upper part on the front side of the component mounting machine 10 and holds the equipped feeder 41 operably. That is, the operation of the feeder 41 installed in the upper slot 13 is controlled in the mounting process by the component mounting machine 10, and the components are supplied by the take-out section provided at the specified position on the upper part of the feeder 41.
  • the lower slot 14 is arranged below the upper slot 13 and stocks the equipped feeder 41. That is, the lower slot 14 preliminarily holds the feeder 41 used for production, or temporarily holds the used feeder 41 used for production.
  • the feeder 41 is replaced between the upper slot 13 and the lower slot 14 by automatic replacement by the loader 30, which will be described later, or manual replacement by the operator.
  • the feeder 41 when the feeder 41 is installed in the upper slot 13 or the lower slot 14 of the component supply device 12, power is supplied from the component mounting machine 10 via the connector. Then, the feeder 41 is in a state of being able to communicate with the component mounting machine 10.
  • the feeder 41 installed in the upper slot 13 controls the feeding operation of the carrier tape accommodating the parts based on a control command or the like by the parts mounting machine 10. As a result, the feeder 41 supplies the parts so that the parts can be collected by the holding member of the mounting head 17, which will be described later, at the take-out portion provided on the upper portion of the feeder 41.
  • the head drive device 15 transfers the parts supplied by the parts supply device 12 to a predetermined mounting position on the board 91 carried into the machine by the board transfer device 11.
  • the head drive device 15 moves the moving table 16 in the horizontal direction (X direction and Y direction) by a linear motion mechanism.
  • the mounting head 17 is interchangeably fixed to the moving table 16 by a clamp member (not shown).
  • the mounting head 17 collects parts and adjusts the vertical position and angle of the parts to mount the parts on the substrate 91.
  • a holding member for holding the parts supplied by the feeder 41 is attached to the mounting head 17.
  • a suction nozzle that holds the component by the supplied negative pressure air, a chuck that grips and holds the component, and the like can be applied.
  • the mounting head 17 movably holds the holding member in the Z direction and rotatably around the ⁇ axis parallel to the Z axis.
  • the mounting head 17 is moved in the XY directions by the linear motion mechanism of the head driving device 15.
  • the component mounting machine 10 having the above configuration executes a mounting process for mounting the component on the board 91.
  • the component mounting machine 10 sends a control signal to the head drive device 15 based on the result of image processing, the detection result by various sensors, the control program stored in advance, and the like.
  • the positions and angles of the plurality of suction nozzles supported by the mounting head 17 are controlled.
  • the suction nozzle held by the mounting head 17 is appropriately changed according to the type of the component mounted on the substrate 91 in the mounting process.
  • the component mounting machine 10 causes the mounting head 17 to hold the suction nozzle housed in the nozzle station (not shown).
  • the nozzle station is detachably mounted at a predetermined position in the component mounting machine 10.
  • the buffer device 20 has a first storage unit 21 and a second storage unit 22.
  • a magazine 40 for the feeder 41 is detachably set in the first storage unit 21 and the second storage unit 22.
  • the magazine 40 is configured so that a plurality of slots are formed and a feeder 41 can be held in each slot. In this way, the buffer device 20 holds the feeder 41 by the set magazine 40.
  • the first storage unit 21 and the second storage unit 22 are provided side by side in order from the upstream side in the transport direction of the substrate 91.
  • the first storage unit 21 and the second storage unit 22 are configured so that one magazine 40 can be set in each.
  • the feeder 41 mounted on the magazine 40 set in the buffer device 20 is in a state of being able to communicate with the management device 70 via the control device of the buffer device 20.
  • the slot of the buffer device 20 and the identification code (ID) of the feeder 41 installed in the slot are associated with each other and recorded in the management device 70.
  • the loader 30 is provided so as to be movable along the transport direction of the substrate 91 with respect to a plurality of production devices (component mounting machine 10, buffer device 20).
  • the loader 30 executes the first operation on a predetermined production device (part mounting machine 10, buffer device 20).
  • the above-mentioned "first work” includes a work of exchanging a replacement element detachably equipped on a board-to-board work machine such as a component mounting machine 10 with a board-to-board work machine.
  • the loader 30 replaces the feeder 41 between the plurality of component mounting machines 10 and the buffer device 20 as the first operation described above.
  • the loader 30 moves along a traveling path composed of a plurality of component mounting machines 10 and rails 51 (see FIGS. 1 and 4) provided at the front of the buffer device 20.
  • the rail 51 extends over substantially the entire area of the substrate 91 in the transport direction on the production line Ln.
  • the loader 30 is non-contactly supplied with electric power from a production device facing the loader 30 via a rail 51 according to the position of the own machine.
  • the loader 30 has a main body 31.
  • the main body 31 is provided so as to be able to travel along the traveling path formed by the rail 51.
  • the body 31 has a traveling roller and a guide roller that rotatably engage the rail 51.
  • the main body 31 is maintained in a posture, is movable in the X direction, and is restricted from moving in the Y direction and the Z direction.
  • the main body 31 is provided with a feeder holding portion 32 capable of holding a plurality of feeders 41.
  • the feeder holding unit 32 holds a plurality of feeders 41 in a state of being arranged in the X direction.
  • the loader 30 has a loader moving device 33.
  • the loader moving device 33 is driven by electric power supplied from the outside to drive the main body 31.
  • the loader moving device 33 may be driven by the electric power supplied from the battery.
  • the loader moving device 33 is combined with the rail 51, for example, to form a linear motor.
  • the loader moving device 33 generates a propulsive force in the X direction with the rail 51 by supplying power to the moving coil (not shown), and moves the loader 30 in the X direction.
  • the loader 30 has a feeder exchange device 34.
  • the feeder exchange device 34 exchanges the feeder 41 with the plurality of component mounting machines 10 constituting the production line Ln and with the buffer device 20. Replacing the feeder 41 by the feeder switching device 34 includes at least one of recovery and replenishment of the feeder 41.
  • the feeder changing device 34 conveys the feeder 41 from the buffer device 20 to the upper slot 13 or the lower slot 14 of the component mounting machine 10.
  • the feeder changing device 34 replaces the feeder 41 between the upper slot 13 and the lower slot 14 of the component mounting machine 10. Further, the feeder changing device 34 conveys the used feeder 41 from the component mounting machine 10 to the buffer device 20.
  • the feeder exchange device 34 is configured to be able to move the feeder 41 in the attachment / detachment direction (Y direction in the present embodiment) and the vertical direction (Z direction) of the feeder 41 with respect to the main body 31.
  • the loader 30 has a first sensor 35 and a second sensor 36.
  • the first sensor 35 and the second sensor 36 detect the presence of an intruder (including an operator) in the detection range Rs around the loader 30, and send a signal based on the detection to the loader control device 37.
  • the first sensor 35 and the second sensor 36 detect an intruder by using infrared rays, ultrasonic waves, or the like.
  • the first sensor 35 is provided on one side of the main body 31 (upstream side in the transport direction of the substrate 91) in the Y direction, and invades the upstream side range Ru which is a part of the detection range Rs. Detect the presence of an object.
  • the second sensor 36 is provided on the other side of the main body 31 (downstream side in the transport direction of the substrate 91) in the Y direction, and detects the presence of an intruder in the downstream side range Rd which is a part of the detection range Rs.
  • the loader 30 has a loader control device 37.
  • the loader control device 37 is a controller mainly composed of a CPU, various memories, and a control circuit.
  • the loader control device 37 is communicably connected to a plurality of component mounting machines 10, a buffer device 20, and a management device 70.
  • the loader control device 37 controls the operation of the loader moving device 33, the feeder switching device 34, and the like.
  • a detection unit 38 is incorporated in the loader control device 37.
  • the detection unit 38 detects an intruder that has invaded the detection range Rs around the loader 30 based on the signals transmitted by the first sensor 35 and the second sensor 36.
  • the detection unit 38 recognizes whether the detected intruder exists on the upstream side or the downstream side in the transport direction of the substrate 91. be able to. Further, the detection unit 38 may recognize the distance between the loader 30 and the intruder based on the strength of the signal or the like.
  • the loader control device 37 When an intruder is detected by the detection unit 38, the loader control device 37 promptly stops the loader 30 if it is running. Further, the loader control device 37 maintains the stopped state of the loader 30 during the period when the intruder is detected by the detection unit 38. At this time, if it is possible to recognize whether the intruder exists on the upstream side or the downstream side in the transport direction of the substrate 91 as in the present embodiment, the loader 30 is moved to the side opposite to the intruder. You may move it.
  • the loader control device 37 detects the current position of the main body 31 on the traveling path based on the detection signal by the position detection sensor (not shown).
  • the position detection sensor is arranged so as to face the linear scale provided on the rail 51, for example, and detects the scale of the linear scale.
  • an optical detection method or a detection method using electromagnetic induction can be applied to the position detection of the main body 31.
  • the loader 30 is configured to move to a predetermined position along the rail 51 and to replace the feeder 41 at the stop position.
  • the movable range Nm of the loader 30 is set to a range that substantially matches the total length of the rail 51 and is in contact with the stoppers at both ends in the moving direction.
  • the movable range Nm of the loader 30 may be appropriately set to avoid interference between the loader 30 and other members provided on the production line Ln, or to the maximum required range according to the application.
  • the loader control device 37 follows a command from the upper management device 70 regarding the operation processing when the above-mentioned intruder is detected and the movement restriction in the movable range Nm.
  • the loader 30 stores the contents preset at the start of operation for the operation process according to the presence or absence of an intruder, for example. In some cases.
  • the loader control device 37 sequentially executes the first work requested from the outside, and notifies the management device 70 of the current work position of the first work being executed and the progress of the work content. As a result, the management device 70 updates the first work information M1 including these information.
  • the management device 70 monitors the operating status of the production line Ln and controls the production device including the component mounting machine 10, the buffer device 20, and the loader 30. As shown in FIG. 2, the management device 70 has a storage unit 71.
  • the storage unit 71 stores various data for controlling each of the plurality of production devices.
  • the management device 70 appropriately sends out various data and commands according to the situation when the component mounting machine 10 manages the feeder 41, the buffer device 20 manages the feeder 41, and the loader 30 executes the replacement process.
  • the management device 70 has a control unit 72.
  • the control unit 72 works with the loader 30 when the self-propelled work robot 60 invades the movable range Nm of the loader 30 on the production line Ln and performs a predetermined work (hereinafter referred to as “second work”).
  • the operations of the loader 30 and the working robot 60 are controlled in order to prevent the robot 60 from interfering with each other.
  • the work robot 60 executes the second work for any of a plurality of production devices (parts mounting machine 10, buffer device 20) constituting the production line Ln.
  • the second work described above includes the work of exchanging the feeder 41 with the component mounting machine 10 or the buffer device 20. Further, the second operation includes the operation of exchanging the magazine 40 equipped with the plurality of feeders 41 with the buffer device 20 or the component mounting machine 10.
  • the magazine 40 is supplied to the first storage unit 21 or the second storage unit 22 of the buffer device 20, and the first storage unit 21 or the first storage unit 21 or the first storage unit 22 is supplied with the magazine 40. (Ii) It is assumed that the work is to collect the magazine 40 from the storage unit 22.
  • the work robot 60 that performs the second work as described above includes, for example, a storage warehouse (not shown) for storing the buffer device 20 and a large number of feeders 41, and a workbench (not shown) for loading the carrier tape into the feeder 41. A reel around which a magazine 40, a feeder 41, and a carrier tape are wound is conveyed between them.
  • the work robot 60 has a plurality of types depending on the content of the second work to be executed and the transfer target as described above. Then, a plurality of work robots 60 may be applied to the production system 1 in parallel to execute each work in parallel.
  • the control unit 72 limits the movement of the loader 30 to the preset first range N1 when the work robot 60 executes the second work.
  • the first range N1 is preset for each work position or work content of the second work so that the work robot 60 is always outside the detection range Rs while the second work is being executed. .. Specifically, when the work content of the second work is the replacement of the magazine 40 for the buffer device 20, the fixed work area Wf is first assigned to the work robot 60 as shown in FIG.
  • the fixed work area Wf is the second regardless of the type of the work robot 60 and the detailed work position (for example, the position targeting the first storage unit 21 or the position targeting the second storage unit 22). It is a fixed area for the work content of the work.
  • the fixed work area Wf is preset in position and size according to the position of the component mounting machine 10, for example, when the work robot 60 replaces the feeder 41 with the predetermined component mounting machine 10. Will be done.
  • the fixed work area Wf is an area in which the work robot 60 does not go out during the execution of the second work.
  • the first range N1 is set so that the detection range Rs of the loader 30 does not overlap with the fixed work area Wf.
  • the first range N1 is set to a range in which the movable range Nm is narrowed so that one end is a position separated by a safety margin from the position of the loader 30 when the fixed work area Wf and the detection range Rs are in contact with each other.
  • the loader 30 is restricted to move inside the first range N1 based on a command from the control unit 72 of the upper management device 70, at least during the period when the work robot 60 executes the second work.
  • the loader 30 sequentially executes the first work requested to be executed, which can be executed by moving inside the first range N1. Under such restrictions, depending on the time required for the second work by the work robot 60, the loader 30 may finish all the first work that can be executed. In such a case, although there is actually a first work that can be performed outside the first range N1 without the loader 30 interfering with the work robot 60, it cannot be performed due to the above movement restriction. There is a state.
  • the control unit 72 adopts a configuration that improves the workability of the loader 30 by appropriately changing the range that restricts the movement of the loader 30. Specifically, the control unit 72 moves the loader 30 when the loader 30 finishes the first work that can be executed by moving in the first range N1 while the work robot 60 is executing the second work. It is limited to the second range N2 which is set wider than the one range N1.
  • the distance T1 between the parts closest to each other becomes a predetermined value or more. Is set to. That is, while the first range N1 is set by the positional relationship between the fixed work area Wf and the detection range Rs, in the first aspect of the range setting, it is safer than the position of the loader 30 that is close to the work robot 60 until it comes into contact with it.
  • the first range N1 is set to an extended range so that the position separated by the margin is one end.
  • the second range N2 includes at least one of the current work position of the second work being executed by the work robot 60, the progress of the work content, and the type of the work robot 60. It is set based on the work information M2. Further, the second range N2 may be dynamically updated based on the second work information M2 which is updated according to the progress of the second work while the work robot 60 is executing the second work. ..
  • the first range N1 is set using the fixed work area Wf, in the second aspect of the range setting, it is based on the current work area Wc assigned according to the current state of the current work robot 60. Is set.
  • This current work area Wc is assigned and fixed based on the type of the work robot 60 and the detailed work position (for example, the position targeting the first storage unit 21 or the position targeting the second storage unit 22).
  • the range is narrower than the work area Wf.
  • the second range N2 is set so as to allow at least the difference between the fixed work area Wf and the current work area Wc to move further to the work robot 60 side.
  • the second range N2 may be set according to the above other aspects.
  • the second range N2 can be set by simply reducing the safety margin or fixed work area Wf used in setting the first range N1.
  • each range is widened in the order of the first range N1, the second range N2, and the movable range Nm, and the loader 30 is allowed to move inside the range.
  • the control unit 72 allows the loader 30 to move in the movable range Nm of the loader 30 wider than the first range N1 when the intruder is not detected by the detection unit 38 of the loader 30, and the intruder is detected by the detection unit 38. Is detected, the movement of the loader 30 is restricted. Further, the control unit 72 stops the loader 30 when an intruder is detected by the detection unit 38, and maintains the stopped state of the loader 30 during the period when the intruder is detected by the detection unit 38, or the intruder. Only the movement of the loader 30 to the opposite side is allowed.
  • control unit 72 may limit the movement of the loader 30 to the first range N1 or the second range N2 as described above. At this time, when the buffer device 20 is not included in the first range N1, that is, the first operation for the buffer device 20 may not be executed by moving inside the first range N1. In such a case, the control unit 72 reserves the loader 30 to hold the feeder 41 to be collected from the component mounting machine 10 to the buffer device 20 in a plurality of component mounting machines 10 close to the buffer device 20. Have the collection carried out as the first task.
  • control unit 72 is requested to collect the feeder 41 from the target machine, which is one of the plurality of component mounting machines 10 included in the first range N1, and move it to the buffer device 20. If the buffer device 20 is not included in one range N1, the first operation cannot be executed. Therefore, if there is an empty slot in the upper slot 13 or the lower slot 14 of the component mounting machine 10 included in the first range N1 and upstream of the target machine, the control unit 72 collects it from the target machine in the empty slot. Hold the feeder 41.
  • the loader 30 later moves the feeder 41 to the buffer device 20 after the movement restriction is released.
  • the moving distance of the loader 30 is shorter than the moving distance from the target machine to the buffer device 20, so that the time required for the collection work is shortened.
  • the empty slot that is the same as or close to the component mounting machine 10 to be the target of the first work to be executed is given priority. You may choose.
  • the feeder 41 can be collected in a series with the first work scheduled to be executed, and the work efficiency of the loader 30 can be improved.
  • the work robot 60 is configured to be able to travel on the floor surface of the production facility where the production line Ln is installed.
  • the work robot 60 is used for transporting articles such as the magazine 40 and the feeder 41 in cooperation with the buffer device 20, the storage warehouse of the feeder 41, the workbench for setup, and the worker.
  • the work robot 60 has a traveling device 61 that travels on the floor while recognizing the position of its own machine.
  • the traveling device 61 is provided with a working device 62 that executes a predetermined work such as delivering an article to and from a predetermined target object.
  • the work robot 60 has a robot control device 63 that is communicably connected to an external management device 70 and controls the operation of the traveling device 61 and the work device 62.
  • the work robot 60 having the above configuration sequentially executes the second work requested from the outside.
  • the work robot 60 notifies the management device 70 that manages the target production line Ln of a work notice to the effect that the second work is to be executed, and starts the second work after receiving permission from the management device 70. do.
  • the work robot 60 notifies the management device 70 of the current work position and the progress of the work content while the second work is being executed. As a result, the management device 70 updates the second work information M2 including these information.
  • the working robot 60 exchanges a magazine capable of holding a plurality of feeders 41 with the buffer device 20 or the component mounting machine 10.
  • the movement restriction processing of the loader 30 by the production system 1 will be described with reference to FIG.
  • the production system 1 includes a loader 30 and a control unit 72 incorporated in the management device 70, and further includes a detection unit 38 incorporated in the loader 30 in the present embodiment.
  • the control unit 72 monitors whether or not the work robot 60 has notified the work notice that the second work is to be executed (S11). When there is no notification of work notice (S11: No), the control unit 72 allows the loader 30 to move within the movable range Nm (S22).
  • the control unit 72 commands the work robot 60 to stand by at a predetermined standby position (S12).
  • the standby position is set to a position where the working robot 60 is outside the detection range Rs of the loader 30 regardless of the position of the loader 30 in the movable range Nm on the production line Ln.
  • the control unit 72 commands the loader 30 to move inside the preset first range N1 (S13). As a result, the movement of the loader 30 is restricted to the inside of the first range N1 until there is a release command.
  • the control unit 72 monitors the current position of the loader 30 based on the notification from the loader control device 37 (S14).
  • the control unit 72 maintains the standby state of the work robot 60 when the loader 30 has not moved to the inside of the first range N1 (S14: No). Further, when the loader 30 moves to the inside of the first range N1 (S14: Yes), the control unit 72 permits the work robot 60 to execute the second work (S15).
  • the control unit 72 monitors whether or not the second work by the work robot 60 is being executed based on the updated second work information M2 (S16).
  • the control unit 72 monitors whether all the first work that can be executed inside the first range N1 by the loader 30 is completed (S17). If all the first operations have not been completed (S17: No), the control unit 72 continues the above monitoring (S16, S17).
  • the control unit 72 sets the second range N2 (S18).
  • the second range N2 is set by a method selected from various aspects as described above. For example, the control unit 72 acquires the external dimensions of the work robot 60 based on the type of the work robot 60 that has notified the work notice, and further, based on the work position, the work robot 60 is executing the second work.
  • the second range N2 that fits may be set.
  • the control unit 72 can dynamically set the second range N2 by recognizing the progress of the second work or the like based on the second work information M2.
  • the control unit 72 restricts the loader 30 to move inside the second range N2 (S19). In other words, the control unit 72 relaxes the limitation by extending from the first range N1 to the second range N2, and allows the loader 30 to move inside the second range N2.
  • the control unit 72 monitors whether or not the work robot 60 is separated from the production line Ln from the above standby position when the execution of the second work by the work robot 60 is completed (S16: No) (S16: No). S21).
  • the control unit 72 maintains a state in which the movement of the loader 30 is restricted to the second range N2.
  • the control unit 72 allows the loader 30 to move within the movable range Nm in order to release the movement restriction of the loader 30 (S22). ..
  • the range for restricting the movement of the loader 30 is gradually changed. (S13, S19).
  • the workable range of the loader 30 is expanded in the movable range Nm of the loader 30, so that the workability of the loader 30 is improved.
  • the productivity in the production line Ln can be improved.
  • the second work by the working robot 60 exemplifies the exchange of the magazine 40 or the feeder 41 with the buffer device 20.
  • the article may be replenished or collected with the predetermined component mounting machine 10.
  • the first range N1 and the second range N2 are set on the upstream side or the downstream side of the working position of the working robot 60.
  • the control unit 72 may set the first range N1 and the second range N2 based on the content of the first work scheduled to be executed by the loader 30 and the work position of the work robot 60.
  • the exchange element to be exchanged by the loader 30 and the work robot 60 is assumed to be the magazine 40 or the feeder 41 as described above.
  • the loader 30 and the working robot 60 may use something other than the feeder 41 as an exchange element.
  • a tape reel, a nozzle station, a waste tape collection container, etc. which are replaceably equipped in the component mounting machine 10, can be exchange elements.
  • the loader 30 automatically replaces the tape reel of the feeder, so that the tape reel can be delivered accurately.
  • the nozzle station needs to hold a suction nozzle corresponding to the type of parts used in the production of the substrate product. Therefore, by arranging a storage device for the nozzle station on the production line Ln and making it possible to automatically replace the nozzle station between the storage device and the component mounting machine 10, the production efficiency on the production line Ln can be improved.
  • the above-mentioned waste tape collection container is, for example, a container equipped below the upper slot 13 of the parts mounting machine 10 to collect waste tape generated when each feeder 41 supplies parts.
  • This waste tape is, for example, a carrier tape obtained by cutting a portion of a carrier tape from which a component has been taken out to an appropriate length.
  • the capacity of the waste tape collection container is limited. Therefore, it is useful to maintain the amount of waste tape collected by the waste tape collection container, for example, below a certain level by using the loader 30 from the viewpoint of maintaining a good production state.
  • the loader 30 may be configured to supply sticks and collect empty sticks. Further, when the feeder 41 is a bulk feeder, the loader 30 may be configured to supply bulk parts, supply a part case for accommodating the bulk parts, and collect an empty part case. Even in such a configuration, the replacement element can be automatically replenished and recovered, and the production efficiency in the production line Ln can be improved.

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Abstract

生産システムは、所定の生産装置に対して第一作業を実行するローダと、所定の生産装置を対象とした自走式の作業ロボットによる第二作業の実行に際してローダの移動を予め設定された第一範囲に制限し、作業ロボットによる第二作業の実行中においてローダが第一範囲での移動により実行可能な第一作業を終了した場合にローダの移動を第一範囲より広く設定される第二範囲に制限する制御部と、を備える。

Description

生産システム
　本発明は、生産システムに関するものである。
　生産システムは、基板製品を生産する生産ラインに適用される。特許文献１には、生産ラインを構成する生産装置に対して、ローダおよび自走式の作業ロボットがそれぞれの作業を実行する構成が開示されている。上記のローダは、エリアセンサにより自機の周辺の検出範囲において侵入物を検出した場合に、停止または移動を規制されて侵入物との干渉が防止される。そのため、特許文献１では、ローダの可動範囲に障害物が存在する場合に、障害物と干渉しない範囲での作業を優先的に実行する構成を採用する。
国際公開第２０１７／０３３２６８号
　このようなローダや作業ロボットが適用された生産ラインには、基板製品の生産を補助するそれぞれの機器が協働して、生産性を向上させることの要請がある。
　本明細書は、ローダの移動を制限する範囲を適宜変更することによりローダの作業性を向上させて、生産ラインにおける生産性の向上を図ることができる生産システムを提供することを目的とする。
　本明細書は、基板製品の生産ラインを構成する複数の生産装置に対して基板の搬送方向に沿って移動可能に設けられ、所定の前記生産装置に対して第一作業を実行するローダと、所定の前記生産装置を対象とした自走式の作業ロボットによる第二作業の実行に際して前記ローダの移動を予め設定された第一範囲に制限し、前記作業ロボットによる前記第二作業の実行中において前記ローダが前記第一範囲での移動により実行可能な前記第一作業を終了した場合に前記ローダの移動を前記第一範囲より広く設定される第二範囲に制限する制御部と、を備える生産システムを開示する。
　このような構成によると、自走式の作業ロボットがローダの可動範囲において作業を実行している場合に、ローダの移動を制限する範囲が段階的に変更される。これにより、ローダの可動範囲においてローダが作業可能な範囲が拡張されるので、ローダの作業性が向上する。結果として、生産ラインにおける生産性を向上できる。
実施形態における生産システムを示す斜視図である。 図１の生産システムの機能を示すブロック図である。 図１のローダと部品装着機の構成の概略を示す斜視図である。 生産システムの構成および各範囲を模式的に示す平面図である。 ローダの移動制御処理を示すフローチャートである。
　１．生産システム１の概要
　以下、生産システム１を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。生産システム１は、基板製品を生産する生産ラインＬｎに適用される。本実施形態において、図１に示すように、生産システム１は、生産ラインＬｎ、ローダ３０、および管理装置７０を備える。管理装置７０は、生産ラインＬｎを構成する複数の生産装置、ローダ３０、および後述する自走式の作業ロボット６０とネットワークを介して互いに通信可能に構成される。
　２．生産ラインＬｎの構成
　生産ラインＬｎは、複数の生産装置が基板９１（図３を参照）の搬送方向に並んで設置されて構成される。本実施形態において、複数の生産装置には、図１および図４に示すように、基板９１に部品を装着する複数の部品装着機１０と、部品装着機１０が部品の供給に用いるフィーダ４１を生産ラインＬｎにおいて保持するバッファ装置２０とが含まれる。バッファ装置２０は、カセット式のフィーダ４１の保管に用いられる。
　バッファ装置２０は、基板９１の搬送方向（図１および図４の左右方向）において、複数の部品装着機１０の上流側（図１および図４の左側）に設置される。また、生産ラインＬｎには、例えば生産装置としてスクリーン印刷機や検査機、リフロー炉などが含まれ得る。また、生産ラインＬｎには、複数の部品装着機１０およびバッファ装置２０のそれぞれに対して所定の作業を行う作業装置としてのローダ３０が適用される。ローダ３０の詳細構成については後述する。
　３．部品装着機１０の構成
　生産ラインＬｎを構成する複数の部品装着機１０は、図３に示すように、基板搬送装置１１と、部品供給装置１２と、ヘッド駆動装置１５とを備える。以下の説明において、部品装着機１０の水平幅方向であり基板９１の搬送方向をＸ方向とし、部品装着機１０の水平奥行き方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な鉛直方向（図３の上下方向）をＺ方向とする。
　基板搬送装置１１は、ベルトコンベアおよび位置決め装置などにより構成される。基板搬送装置１１は、基板９１を搬送方向へと順次搬送するとともに、機内の所定位置に基板９１を位置決めする。基板搬送装置１１は、部品装着機１０による装着処理が終了した後に、基板９１を部品装着機１０の機外に搬出する。
　部品供給装置１２は、基板９１に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、フィーダ４１を装備可能な上部スロット１３および下部スロット１４を有する。上部スロット１３は、部品装着機１０の前部側の上部に配置され、装備されたフィーダ４１を動作可能に保持する。つまり、上部スロット１３に装備されたフィーダ４１は、部品装着機１０による装着処理において動作を制御され、当該フィーダ４１の上部の規定位置に設けられた取り出し部において部品を供給する。
　下部スロット１４は、上部スロット１３の下方に配置され、装備されたフィーダ４１をストックする。つまり、下部スロット１４は、生産に用いられるフィーダ４１を予備的に保持し、または生産に用いられた使用済みのフィーダ４１を一時的に保持する。なお、上部スロット１３と下部スロット１４との間でのフィーダ４１の交換は、後述するローダ３０による自動交換、または作業者による手動交換によりなされる。
　また、フィーダ４１は、部品供給装置１２の上部スロット１３または下部スロット１４に装備されると、コネクタを介して部品装着機１０から電力が供給される。そして、フィーダ４１は、部品装着機１０との間で通信可能な状態となる。上部スロット１３に装備されたフィーダ４１は、部品装着機１０による制御指令などに基づいて、部品を収容するキャリアテープの送り動作を制御する。これにより、フィーダ４１は、フィーダ４１の上部に設けられた取り出し部において、後述する装着ヘッド１７の保持部材によって部品を採取可能に供給する。
　ヘッド駆動装置１５は、部品供給装置１２により供給された部品を、基板搬送装置１１により機内に搬入された基板９１上の所定の装着位置まで移載する。ヘッド駆動装置１５は、直動機構により移動台１６を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。移動台１６には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド１７が交換可能に固定される。装着ヘッド１７は、部品を採取するとともに、部品の上下方向位置および角度を調整して基板９１に装着する。
　詳細には、装着ヘッド１７には、フィーダ４１により供給される部品を保持する保持部材が取り付けられる。上記の保持部材には、例えば供給される負圧エアにより部品を保持する吸着ノズルや、部品を把持して保持するチャックなどが適用され得る。装着ヘッド１７は、保持部材をＺ方向に移動可能に、且つＺ軸に平行なθ軸周りに回転可能に保持する。装着ヘッド１７は、ヘッド駆動装置１５の直動機構によりＸＹ方向に移動される。
　上記のような構成からなる部品装着機１０は、部品を基板９１に装着する装着処理を実行する。装着処理において、部品装着機１０は、画像処理の結果や各種センサによる検出結果、予め記憶された制御プログラムなどに基づき、ヘッド駆動装置１５に制御信号を送出する。これにより、装着ヘッド１７に支持された複数の吸着ノズルの位置および角度が制御される。
　なお、装着ヘッド１７に保持される吸着ノズルは、装着処理において基板９１に装着される部品の種別に応じて適宜変更される。部品装着機１０は、実行する装着処理にて用いる吸着ノズルが装着ヘッド１７に保持されていない場合に、図略のノズルステーションに収容されている吸着ノズルを装着ヘッド１７に保持させる。上記のノズルステーションは、部品装着機１０の機内の所定位置に着脱可能に装備される。
　４．バッファ装置２０の構成
　バッファ装置２０は、本実施形態において、第一保管部２１および第二保管部２２を有する。第一保管部２１および第二保管部２２には、フィーダ４１用のマガジン４０が着脱可能にセットされる。マガジン４０は、複数のスロットを形成され、それぞれのスロットにフィーダ４１を保持可能に構成される。このように、バッファ装置２０は、セットされたマガジン４０によりフィーダ４１を保持する。
　第一保管部２１および第二保管部２２は、基板９１の搬送方向の上流側から順に並んで設けられる。本実施形態において、第一保管部２１および第二保管部２２は、それぞれ１つのマガジン４０をセット可能に構成される。バッファ装置２０にセットされたマガジン４０に装備されたフィーダ４１は、バッファ装置２０の制御装置を介して管理装置７０との間で通信可能な状態となる。これにより、バッファ装置２０のスロットと当該スロットに装備されたフィーダ４１の識別符号（ＩＤ）が関連付けられて、管理装置７０に記録される。
　５．ローダ３０の構成
　ローダ３０は、複数の生産装置（部品装着機１０，バッファ装置２０）に対して基板９１の搬送方向に沿って移動可能に設けられる。ローダ３０は、所定の生産装置（部品装着機１０，バッファ装置２０）に対して第一作業を実行する。上記の「第一作業」には、部品装着機１０などの対基板作業機に着脱可能に装備される交換要素を対基板作業機との間で交換する作業が含まれる。本実施形態において、ローダ３０は、上記の第一作業として、複数の部品装着機１０とバッファ装置２０との間でフィーダ４１を交換する。
　ローダ３０は、複数の部品装着機１０およびバッファ装置２０の前部に設けられたレール５１（図１および図４を参照）により構成される走行路に沿って移動する。レール５１は、生産ラインＬｎにおいて、基板９１の搬送方向の概ね全域に亘って延伸している。ローダ３０は、自機の位置に応じて対向する生産装置からレール５１を介して電力を非接触で供給される。
　ローダ３０は、本体３１を有する。本体３１は、レール５１により形成される走行路に沿って走行可能に設けられる。詳細には、本体３１は、レール５１に転動可能に係合する走行ローラおよびガイドローラを有する。これにより、本体３１は、姿勢を維持されるとともに、Ｘ方向に移動可能に且つＹ方向およびＺ方向の移動を規制される。また、本体３１には、複数のフィーダ４１を保持可能なフィーダ保持部３２が設けられる。フィーダ保持部３２は、複数のフィーダ４１をＸ方向に並んだ状態で保持する。
　ローダ３０は、ローダ移動装置３３を有する。ローダ移動装置３３は、外部から供給された電力により駆動して本体３１を走行させる。なお、ローダ移動装置３３は、本体３１にバッテリが搭載されている場合に、このバッテリから供給される電力により駆動してもよい。また、ローダ移動装置３３は、例えばレール５１と組み合わせられてリニアモータを構成する。このとき、ローダ移動装置３３は、図略のムービングコイルへの給電によりレール５１との間にＸ方向の推進力を生成して、ローダ３０をＸ方向に移動させる。
　ローダ３０は、フィーダ交換装置３４を有する。フィーダ交換装置３４は、生産ラインＬｎを構成する複数の部品装着機１０との間、およびバッファ装置２０との間でフィーダ４１を交換する。フィーダ交換装置３４によるフィーダ４１の交換には、フィーダ４１の回収および補給の少なくとも一方が含まれる。本実施形態において、フィーダ交換装置３４は、バッファ装置２０から部品装着機１０の上部スロット１３または下部スロット１４にフィーダ４１を搬送する。
　また、フィーダ交換装置３４は、部品装着機１０の上部スロット１３と下部スロット１４との間でフィーダ４１を入れ換える。さらに、フィーダ交換装置３４は、使用済みのフィーダ４１を部品装着機１０からバッファ装置２０に搬送する。フィーダ交換装置３４は、本体３１に対して、フィーダ４１の着脱方向（本実施形態においてＹ方向）および上下方向（Ｚ方向）に、フィーダ４１を移動可能に構成される。
　ローダ３０は、第一センサ３５および第二センサ３６を有する。第一センサ３５および第二センサ３６は、ローダ３０の周辺の検出範囲Ｒｓへの侵入物（作業者を含む）の存在を検出し、ローダ制御装置３７に検出に基づく信号を送出する。第一センサ３５および第二センサ３６は、赤外線や超音波などを用いて、侵入物を検出する。
　第一センサ３５は、図４に示すように、Ｙ方向において本体３１の一方側（基板９１の搬送方向の上流側）に設けられ、検出範囲Ｒｓの一部である上流側範囲Ｒｕへの侵入物の存在を検出する。第二センサ３６は、Ｙ方向において本体３１の他方側（基板９１の搬送方向の下流側）に設けられ、検出範囲Ｒｓの一部である下流側範囲Ｒｄへの侵入物の存在を検出する。
　ローダ３０は、ローダ制御装置３７を有する。ローダ制御装置３７は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成されるコントローラである。ローダ制御装置３７は、複数の部品装着機１０、バッファ装置２０、および管理装置７０と通信可能に接続される。ローダ制御装置３７は、ローダ移動装置３３やフィーダ交換装置３４などの動作を制御する。
　ローダ制御装置３７には、検出部３８が組み込まれている。本実施形態において、検出部３８は、第一センサ３５および第二センサ３６が送出した信号に基づいて、ローダ３０の周辺の検出範囲Ｒｓに侵入した侵入物を検出する。検出部３８は、第一センサ３５および第二センサ３６のそれぞれの信号を用いることによって、検出された侵入物が基板９１の搬送方向の上流側に存在するのか下流側に存在するのかを認識することができる。また、検出部３８は、信号の強弱などに基づいて、ローダ３０と侵入物との距離を認識してもよい。
　ローダ制御装置３７は、検出部３８により侵入物が検出された場合には、ローダ３０が走行中であれば速やかに停止させる。また、ローダ制御装置３７は、検出部３８により侵入物が検出されている期間においてローダ３０の停止状態を維持させる。このとき、本実施形態のように、侵入物が基板９１の搬送方向の上流側に存在するか下流側に存在するかを認識できている場合には、侵入物とは反対側へローダ３０を移動させてもよい。
　また、ローダ制御装置３７は、図略の位置検出センサによる検出信号に基づいて、本体３１の走行路上の現在位置を検出する。具体的には、上記の位置検出センサは、例えばレール５１に設けられたリニアスケールに対向して配置され、リニアスケールの目盛りを検出する。その他に、位置検出センサには、本体３１の位置検出に、光学的な検出方式や、電磁誘導を用いた検出方式を適用できる。
　上記の構成のように、ローダ３０は、レール５１に沿って所定位置まで移動するとともに、停止位置においてフィーダ４１を交換可能に構成される。ここで、ローダ３０の可動範囲Ｎｍは、例えばレール５１の全長に概ね一致し、移動方向両端のストッパに接触する範囲に設定される。なお、ローダ３０の可動範囲Ｎｍは、ローダ３０と生産ラインＬｎに設けられた他部材との干渉を回避するように、または用途に応じた必要最大範囲に適宜設定されてもよい。
　また、ローダ制御装置３７は、上記の侵入物が検出された場合の動作処理、および可動範囲Ｎｍにおける移動制限について、上位の管理装置７０による指令に従う。管理装置７０の指令は、ローダ３０などの動作状況に応じて送出される場合の他に、例えば侵入物の有無に応じた動作処理については運転開始時に予め設定された内容をローダ３０が記憶している場合もある。また、ローダ制御装置３７は、外部から要求された第一作業を順次実行し、実行中の第一作業の現在の作業位置、および作業内容の進行度を管理装置７０に通知する。これにより、管理装置７０は、これらの情報を含む第一作業情報Ｍ１を更新する。
　６．管理装置７０の構成
　管理装置７０は、生産ラインＬｎの動作状況を監視し、部品装着機１０やバッファ装置２０、ローダ３０を含む生産装置の制御を行う。管理装置７０は、図２に示すように、記憶部７１を有する。記憶部７１には、複数の生産装置をそれぞれ制御するための各種データが記憶されている。管理装置７０は、部品装着機１０による装着処理やバッファ装置２０によるフィーダ４１の管理、ローダ３０による交換処理の実行に際して、各種データや状況に応じた指令を適宜送出する。
　管理装置７０は、制御部７２を有する。制御部７２は、生産ラインＬｎにおけるローダ３０の可動範囲Ｎｍに自走式の作業ロボット６０が侵入して所定の作業（以下、「第二作業」と称する）をする場合に、ローダ３０と作業ロボット６０の干渉を防止すべくローダ３０および作業ロボット６０の動作を制御する。上記の作業ロボット６０は、生産ラインＬｎを構成する複数の生産装置（部品装着機１０，バッファ装置２０）の何れかを対象として第二作業を実行する。
　上記の第二作業には、フィーダ４１を部品装着機１０またはバッファ装置２０との間で交換する作業が含まれる。さらに、第二作業には、複数のフィーダ４１を装備されたマガジン４０を、バッファ装置２０または部品装着機１０との間で交換する作業が含まれる。以下では、説明を簡易にするために、作業ロボット６０による第二作業は、バッファ装置２０の第一保管部２１または第二保管部２２にマガジン４０を補給し、また第一保管部２１または第二保管部２２からマガジン４０を回収する作業であるものとする。
　上記のような第二作業を行う作業ロボット６０は、例えばバッファ装置２０と多数のフィーダ４１を保管する保管倉庫（図示しない）や、フィーダ４１にキャリアテープを装填する作業台（図示しない）との間でマガジン４０やフィーダ４１、キャリアテープが巻回されたリールを搬送するものである。なお、作業ロボット６０には、上記のように実行する第二作業の内容や搬送対象に応じて複数の種類がある。そして、生産システム１には、複数の作業ロボット６０が並行してそれぞれの作業を実行可能に適用されることがある。
　制御部７２は、作業ロボット６０による第二作業の実行に際してローダ３０の移動を予め設定された第一範囲Ｎ１に制限する。本実施形態において、上記の第一範囲Ｎ１は、第二作業の実行中における作業ロボット６０が常に検出範囲Ｒｓの外側となるように、第二作業の作業位置または作業内容ごとに予め設定される。具体的には、第二作業の作業内容がバッファ装置２０を対象としたマガジン４０の交換である場合に、図４に示すように、まず作業ロボット６０に固定作業領域Ｗｆが割り当てられる。
　上記の固定作業領域Ｗｆは、作業ロボット６０の種類や詳細な作業位置（例えば、第一保管部２１を対象とする位置、または第二保管部２２を対象とする位置）に関わらず、第二作業の作業内容に対して固定された領域である。その他に、固定作業領域Ｗｆは、例えば作業ロボット６０が所定の部品装着機１０との間でフィーダ４１を交換する場合には、当該部品装着機１０の位置に応じて位置および大きさを予め設定される。換言すると、固定作業領域Ｗｆは、第二作業の実行中において作業ロボット６０が外部に出ることのない領域である。
　そして、第一範囲Ｎ１は、上記の固定作業領域Ｗｆにローダ３０の検出範囲Ｒｓが重複しないように設定される。例えば、第一範囲Ｎ１は、固定作業領域Ｗｆと検出範囲Ｒｓが接する際のローダ３０の位置より安全マージンだけ離間させた位置を一端とするように可動範囲Ｎｍを狭めた範囲に設定される。ローダ３０は、少なくとも作業ロボット６０が第二作業を実行する期間において、上位の管理装置７０の制御部７２からの指令に基づいて、第一範囲Ｎ１の内側での移動に制限される。
　つまり、ローダ３０は、実行要請のあった第一作業のうち第一範囲Ｎ１の内側での移動によって実行可能なものを順次実行する。このような制限下では、作業ロボット６０による第二作業の所要時間によっては、ローダ３０が実行可能な全ての第一作業を終了することがある。このような場合に、実際には、第一範囲Ｎ１の外側において作業ロボット６０にローダ３０が干渉することなく実行可能な第一作業が存在するにも関わらず、上記の移動制限により実行不能な状態がある。
　これは、固定作業領域Ｗｆが種々の作業ロボット６０にも対応可能とするためなどの事情によって、必要十分な広さに対して広めに設定されていることに起因する。そこで、制御部７２は、ローダ３０の移動を制限する範囲を適宜変更することによりローダ３０の作業性を向上させる構成を採用する。具体的には、制御部７２は、作業ロボット６０による第二作業の実行中においてローダ３０が第一範囲Ｎ１での移動により実行可能な第一作業を終了した場合に、ローダ３０の移動を第一範囲Ｎ１より広く設定される第二範囲Ｎ２に制限する。
　上記の第二範囲Ｎ２の設定には、種々の態様を採用し得る。範囲設定の第一態様において、第二範囲Ｎ２は、第二作業の実行中における作業ロボット６０に向かってローダ３０が移動したときに互いの最接近する部位同士の距離Ｔ１が所定以上となるように設定される。つまり、第一範囲Ｎ１が固定作業領域Ｗｆと検出範囲Ｒｓの位置関係によって設定されたのに対して、範囲設定の第一態様では、作業ロボット６０に接触するまで接近したローダ３０の位置より安全マージンだけ離間させた位置を一端とするように第一範囲Ｎ１を拡張した範囲に設定される。
　範囲設定の第二態様において、第二範囲Ｎ２は、作業ロボット６０により実行中の第二作業の現在の作業位置、作業内容の進行度、および作業ロボット６０の種別の少なくとも一つを含む第二作業情報Ｍ２に基づいて設定される。さらに、第二範囲Ｎ２は、作業ロボット６０による第二作業の実行中において、第二作業の進行に応じて更新される第二作業情報Ｍ２に基づいて動的に更新されるようにしてもよい。
　つまり、第一範囲Ｎ１が固定作業領域Ｗｆを用いて設定されたのに対して、範囲設定の第二態様では、現在の作業ロボット６０の現在の状態に応じて割り当てられる現状作業領域Ｗｃに基づいて設定される。この現状作業領域Ｗｃは、作業ロボット６０の種類や詳細な作業位置（例えば、第一保管部２１を対象とする位置、または第二保管部２２を対象とする位置）に基づいて割り当てられ、固定作業領域Ｗｆより狭い範囲となる。これにより、第二範囲Ｎ２は、少なくとも固定作業領域Ｗｆと現状作業領域Ｗｃの差分だけ、さらに作業ロボット６０側に移動することを許容するように設定される。
　第二範囲Ｎ２は、上記の他の態様により設定されてもよい。例えば、第二範囲Ｎ２は、第一範囲Ｎ１を設定する際に用いられた上記の安全マージンや固定作業領域Ｗｆを単に小さくすることによって設定され得る。何れの態様において、各範囲は、第一範囲Ｎ１、第二範囲Ｎ２、および可動範囲Ｎｍの順に広く、その内側においてローダ３０の移動が許容される。
　上記の制御部７２は、ローダ３０の検出部３８により侵入物が検出されていない場合にローダ３０の移動を第一範囲Ｎ１より広いローダ３０の可動範囲Ｎｍで許容し、検出部３８により侵入物が検出された場合にローダ３０の移動を制限する。また、制御部７２は、検出部３８により侵入物が検出された場合にローダ３０を停止させ、検出部３８により侵入物が検出されている期間においてローダ３０の停止状態を維持させ、または侵入物とは反対側へのローダ３０の移動に限り許容する。
　ここで、制御部７２は、上記のようにローダ３０の移動を第一範囲Ｎ１または第二範囲Ｎ２に制限することがある。このとき、第一範囲Ｎ１にバッファ装置２０が含まれない場合、つまり第一範囲Ｎ１の内側での移動ではバッファ装置２０に対する第一作業を実行できないことがある。このような場合に、制御部７２は、ローダ３０に対して部品装着機１０からバッファ装置２０に回収する予定のフィーダ４１を複数の部品装着機１０のうちバッファ装置２０に近いものに保持させる予備回収を第一作業として実行させる。
　詳細には、制御部７２は、第一範囲Ｎ１に含まれる複数の部品装着機１０の一つである対象機からフィーダ４１を回収してバッファ装置２０に移動させるように要請があるものの、第一範囲Ｎ１にバッファ装置２０が含まれないと当該第一作業を実行できない。そこで、第一範囲Ｎ１に含まれ且つ対象機よりも上流側の部品装着機１０の上部スロット１３または下部スロット１４に空きスロットがあれば、制御部７２は、その空きスロットに対象機から回収したフィーダ４１を保持させる。
　そして、ローダ３０は、後に移動制限が解除された後に、上記フィーダ４１をバッファ装置２０に移動させる。このとき、ローダ３０の移動距離は、対象機からバッファ装置２０までの移動距離に比べて短くなるので、当該回収作業の所要時間が短縮される。また、対象機よりも上流側の部品装着機１０において複数の空きスロットがある場合には、例えば実行予定の第一作業の対象となる部品装着機１０と同一または近いものの空きスロットを優先的に選択してもよい。これにより、実行予定の第一作業と一連でフィーダ４１の回収などを行うことが可能となり、ローダ３０の作業効率を向上できる。
　７．作業ロボット６０の構成
　作業ロボット６０は、生産ラインＬｎが設置されている生産施設の床面を走行可能に構成される。作業ロボット６０は、バッファ装置２０、フィーダ４１の保管倉庫、段取り用の作業台、および作業者と連携してマガジン４０やフィーダ４１などの物品の搬送に用いられる。作業ロボット６０は、自機の位置を認識しつつフロアを走行する走行装置６１を有する。走行装置６１には、所定の目標物との間で物品を受け渡すなど所定作業を実行する作業装置６２が設けられる。
　また、作業ロボット６０は、外部の管理装置７０と通信可能に接続され、走行装置６１および作業装置６２の動作を制御するロボット制御装置６３を有する。上記のような構成からなる作業ロボット６０は、外部から要求された第二作業を順次実行する。このとき、作業ロボット６０は、対象の生産ラインＬｎを管理する管理装置７０に対して第二作業を実行する旨の作業予告を通知し、管理装置７０による許可を受けてから第二作業を開始する。
　また、作業ロボット６０は、第二作業の実行中において現在の作業位置、および作業内容の進行度を管理装置７０に通知する。これにより、管理装置７０は、これらの情報を含む第二作業情報Ｍ２を更新する。本実施形態において、作業ロボット６０は、第二作業として、複数のフィーダ４１を保持可能なマガジンを、バッファ装置２０または部品装着機１０との間で交換する。
　８．生産システム１によるローダ３０の移動制限処理
　生産システム１によるローダ３０の移動制限処理について図５を参照して説明する。なお、生産システム１は、ローダ３０および管理装置７０に組み込まれた制御部７２を備え、本実施形態においてローダ３０に組み込まれた検出部３８をさらに備える。制御部７２は、作業ロボット６０から第二作業を実行する旨の作業予告の通知がないか監視する（Ｓ１１）。制御部７２は、作業予告の通知がない場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、ローダ３０の移動を可動範囲Ｎｍで許容する（Ｓ２２）。
　制御部７２は、作業ロボット６０から作業予告の通知があった場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、作業ロボット６０に対して所定の待機位置にて待機するように指令する（Ｓ１２）。上記の待機位置は、生産ラインＬｎにおいてローダ３０が可動範囲Ｎｍの何れの位置に存在しても作業ロボット６０がローダ３０の検出範囲Ｒｓの外側となる位置に設定される。制御部７２は、ローダ３０に対して予め設定された第一範囲Ｎ１の内側に移動するように指令する（Ｓ１３）。これにより、ローダ３０の移動は、解除指令があるまで第一範囲Ｎ１の内側に制限される。
　制御部７２は、ローダ制御装置３７からの通知に基づいて、ローダ３０の現在位置を監視する（Ｓ１４）。制御部７２は、ローダ３０が第一範囲Ｎ１の内側まで移動していない場合に（Ｓ１４：Ｎｏ）、作業ロボット６０の待機状態を維持させる。また、制御部７２は、ローダ３０が第一範囲Ｎ１の内側まで移動した場合に（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、作業ロボット６０に対して第二作業の実行を許可する（Ｓ１５）。
　続いて、制御部７２は、更新される第二作業情報Ｍ２に基づいて、作業ロボット６０による第二作業が実行中であるか監視する（Ｓ１６）。第二作業が実行中の場合に（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御部７２は、ローダ３０による第一範囲Ｎ１の内側において実行可能な全ての第一作業が終了したかを監視する（Ｓ１７）。全ての第一作業が終了していない場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、制御部７２は、上記の監視（Ｓ１６，Ｓ１７）を継続する。
　ここで、第二作業が実行中であり（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、且つ全ての第一作業が終了した場合に（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、制御部７２は、第二範囲Ｎ２を設定する（Ｓ１８）。第二範囲Ｎ２は、既述のように種々の態様から選択された手法により設定される。例えば、制御部７２は、作業予告を通知した作業ロボット６０の種類に基づいて、この作業ロボット６０の外形寸法を取得し、さらに作業位置に基づいて、作業ロボット６０が第二作業の実行中に収まる第二範囲Ｎ２を設定してもよい。
　また、例えば作業ロボット６０による第二作業がバッファ装置２０の第二保管部２２へマガジン４０を補給するとともに、第一保管部２１からマガジン４０を回収することであるとする。このような場合には、第二作業の実行中に作業ロボット６０は、第二保管部２２に対向する位置から第一保管部２１に対向する位置まで上流側へと移動する。そこで、制御部７２は、第二作業の進行度などを第二作業情報Ｍ２に基づいて認識することにより、第二範囲Ｎ２を動的に設定することができる。
　上記のように第二範囲Ｎ２の設定および更新を行った後に、制御部７２は、ローダ３０に対して第二範囲Ｎ２の内側での移動に制限する（Ｓ１９）。換言すると、制御部７２は、第一範囲Ｎ１から第二範囲Ｎ２に拡張することで制限を緩和し、第二範囲Ｎ２の内側でのローダ３０の移動を許容する。
　続いて、制御部７２は、作業ロボット６０による第二作業の実行が終了した場合に（Ｓ１６：Ｎｏ）、作業ロボット６０が上記の待機位置よりも生産ラインＬｎから離間したか否か監視する（Ｓ２１）。作業ロボット６０が待機位置よりも生産ラインＬｎに近い場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、制御部７２は、ローダ３０の移動を第二範囲Ｎ２に制限した状態を維持する。制御部７２は、作業ロボット６０が待機位置よりも生産ラインＬｎから離間した場合に（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、ローダ３０の移動制限を解除すべくローダ３０の移動を可動範囲Ｎｍで許容する（Ｓ２２）。
　上記のような構成のよると、自走式の作業ロボット６０がローダ３０の可動範囲Ｎｍにおいて第二作業を実行している場合に、ローダ３０の移動を制限する範囲が段階的に変更される（Ｓ１３，Ｓ１９）。これにより、ローダ３０の可動範囲Ｎｍにおいてローダ３０が作業可能な範囲が拡張されるので、ローダ３０の作業性が向上する。結果として、生産ラインＬｎにおける生産性を向上できる。
　９．実施形態の変形態様
　実施形態において、作業ロボット６０による第二作業は、バッファ装置２０との間でマガジン４０またはフィーダ４１を交換するものを例示した。これに対して、作業ロボット６０による第二作業は、所定の部品装着機１０との間で物品を補給または回収するものとしてもよい。このような場合に、第一範囲Ｎ１および第二範囲Ｎ２は、作業ロボット６０の作業位置の上流側または下流側に設定されることになる。制御部７２は、ローダ３０により実行予定の第一作業の内容や、作業ロボット６０の作業位置に基づいて、第一範囲Ｎ１および第二範囲Ｎ２を設定してもよい。
　また、ローダ３０および作業ロボット６０が交換の対象とする交換要素は、上記のようにマガジン４０またはフィーダ４１であるものとした。これに対して、ローダ３０および作業ロボット６０は、フィーダ４１以外のものを交換要素としてもよい。具体的には、例えば部品装着機１０に交換可能に装備されるテープリールやノズルステーション、廃棄テープ回収容器などが交換要素となり得る。
　フィーダには、テープリールを保持するリールホルダが外部に配置された種類がある。そこで、ローダ３０がフィーダのテープリールを自動交換することで、テープリールの正確な配送が可能となる。また、ノズルステーションは、基板製品の生産に用いられる部品の種別に対応した吸着ノズルを保持する必要がある。そこで、生産ラインＬｎにノズルステーション用の保管装置を配置し、当該保管装置と部品装着機１０との間でノズルステーションを自動交換可能とすることで、生産ラインＬｎにおける生産効率を向上できる。
　また、上記の廃棄テープ回収容器は、例えば部品装着機１０の上部スロット１３の下方に装備され、それぞれのフィーダ４１が部品を供給した際に発生する廃棄テープを回収する容器である。この廃棄テープは、例えばキャリアテープのうち部品を取り出された部位を適宜長さにカットしたものである。廃棄テープ回収容器の容量には限りがある。そのため、ローダ３０を用いて、例えば廃棄テープ回収容器が回収した廃棄テープの量を一定以下に維持することは良好な生産状態を維持する観点から有用である。
　その他に、ローダ３０は、フィーダ４１がスティックフィーダである場合には、スティックの供給および空のスティックの回収を行う構成としてもよい。また、ローダ３０は、フィーダ４１がバルクフィーダである場合には、バルク部品の供給、またはバルク部品を収容する部品ケースの供給および空の部品ケースの回収を行う構成としてもよい。このような構成においても、交換要素の自動的な補給および回収が可能となり、生産ラインＬｎにおける生産効率を向上できる。
　１：生産システム、　Ｌｎ：生産ライン、　１０：部品装着機（生産装置）、　２０：バッファ装置（生産装置）、　３０：ローダ、　３５：第一センサ、　３６：第二センサ、　３８：検出部、　４０：マガジン、　４１：フィーダ、　６０：作業ロボット、　７０：管理装置、　７１：記憶部、　７２：制御部、　Ｍ１：第一作業情報、　Ｍ２：第二作業情報、　９１：基板、　Ｒｓ：検出範囲、　Ｎｍ：可動範囲、　Ｎ１：第一範囲、　Ｎ２：第二範囲

Claims (11)

  1. 　基板製品の生産ラインを構成する複数の生産装置に対して基板の搬送方向に沿って移動可能に設けられ、所定の前記生産装置に対して第一作業を実行するローダと、
    　所定の前記生産装置を対象とした自走式の作業ロボットによる第二作業の実行に際して前記ローダの移動を予め設定された第一範囲に制限し、前記作業ロボットによる前記第二作業の実行中において前記ローダが前記第一範囲での移動により実行可能な前記第一作業を終了した場合に前記ローダの移動を前記第一範囲より広く設定される第二範囲に制限する制御部と、
    　を備える生産システム。
  2. 　前記生産システムは、前記ローダの周辺の検出範囲に侵入した侵入物を検出する検出部をさらに備える、請求項１に記載の生産システム。
  3. 　前記制御部は、前記検出部により前記侵入物が検出されていない場合に前記ローダの移動を前記第一範囲より広い前記ローダの可動範囲で許容し、前記侵入物が検出された場合に前記ローダの移動を制限する、請求項２に記載の生産システム。
  4. 　前記第一範囲は、前記第二作業の実行中における前記作業ロボットが常に前記検出範囲の外側となるように、前記第二作業の作業位置または作業内容ごとに予め設定される、請求項２または３に記載の生産システム。
  5. 　前記制御部は、前記検出部により前記侵入物が検出された場合に前記ローダを停止させ、前記検出部により前記侵入物が検出されている期間において前記ローダの停止状態を維持させ、または前記侵入物とは反対側への前記ローダの移動に限り許容する、請求項２－４の何れか一項に記載の生産システム。
  6. 　前記第二範囲は、前記第二作業の実行中における前記作業ロボットに向かって前記ローダが移動したときに互いの最接近する部位同士の距離が所定以上となるように設定される、請求項１－５の何れか一項に記載の生産システム。
  7. 　前記第二範囲は、前記作業ロボットにより実行中の前記第二作業の現在の作業位置、作業内容の進行度、および前記作業ロボットの種別の少なくとも一つを含む第二作業情報に基づいて設定される、請求項１－６の何れか一項に記載の生産システム。
  8. 　前記第二範囲は、前記作業ロボットによる前記第二作業の実行中において、前記第二作業の進行に応じて更新される前記第二作業情報に基づいて動的に更新される、請求項７に記載の生産システム。
  9. 　複数の前記生産装置には、前記基板に部品を装着する複数の部品装着機と、前記部品装着機が前記部品の供給に用いるフィーダを前記生産ラインにおいて保持するバッファ装置とが含まれ、
    　前記ローダは、前記第一作業として、複数の前記部品装着機と前記バッファ装置との間で前記フィーダを交換する、請求項１－８の何れか一項に記載の生産システム。
  10. 　前記制御部は、前記ローダの移動を前記第一範囲または前記第二範囲に制限し、且つ前記第一範囲に前記バッファ装置が含まれない場合に、前記ローダに対して前記部品装着機から前記バッファ装置に回収する予定の前記フィーダを複数の前記部品装着機のうち前記バッファ装置に近いものに保持させる予備回収を前記第一作業として実行させる、請求項９に記載の生産システム。
  11. 　前記作業ロボットは、前記第二作業として、複数の前記フィーダを保持可能なマガジンを、前記バッファ装置または前記部品装着機との間で交換する、請求項９または１０に記載の生産システム。
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