特許 7464753 生産システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-01

(45)【発行日】2024-04-09

(54)【発明の名称】生産システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/02 20060101AFI20240402BHJP

   H05K 13/00 20060101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

H05K13/02 Z

H05K13/00 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022566530

(86)(22)【出願日】2020-12-01

(86)【国際出願番号】 JP2020044744

(87)【国際公開番号】W WO2022118380

(87)【国際公開日】2022-06-09

【審査請求日】2023-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 真一

【審査官】松江川 宗

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１７６０３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０３３２６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１７９２５７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３０，１３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生産システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／０３３２６８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【発明の効果】

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態における生産システムを示す斜視図である。

【図2】図１の生産システムの機能を示すブロック図である。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】ローダの移動制御処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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）。

【0058】

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。

【0059】

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）。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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）。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】