JP7344373B2 - 基板製造システムおよびその自律走行車 - Google Patents

Description

この発明は、基板製造システムおよびその自律走行車に関し、特に、駆動部を制御する制御部が設けられる基板製造システムおよびその自律走行車に関する。

従来、駆動部を制御する制御部が設けられる基板製造システムが知られている。このような基板製造システムは、たとえば、特開２０１７－１１７３５３号公報に開示されている。

上記特開２０１７－１１７３５３号公報には、モータ（駆動部）を制御する制御部が設けられる移動体プラットフォームシステム（基板製造システム）が開示されている。この移動体プラットフォームシステムは、サービス機器と、汎用移動体とを備えている。

上記特開２０１７－１１７３５３号公報のサービス機器は、周囲の状況を検知するように構成されている。サービス機器は、検知した周囲の状況に基づいて、汎用移動体に所定の作業を行わせる指令を通知するように構成されている。汎用移動体は、バッテリモジュールと、上記制御部とを含んでいる。制御部は、サービス機器から通知された指令に基づいて、バッテリモジュールから供給される電力により汎用移動体の移動を制御することによって、所定の作業を行なわせる制御を行うように構成されている。

上記特開２０１７－１１７３５３号公報の移動体プラットフォームシステムでは、バッテリモジュールの電力がしきい値を下回った場合に、充電ステーションにおいてバッテリモジュールが交換される。

特開２０１７－１１７３５３号公報

ここで、上記特開２０１７－１１７３５３号公報の移動体プラットフォームシステムでは、明記されていないが、バッテリモジュールから制御部に電力が供給されていると考えられる。この場合、充電ステーションにおいてバッテリモジュールを交換する際、制御部への電力の供給が一時的に停止するので、制御部での処理も一時的に停止すると考えられる。この際、制御部は、サービス機器から検知した周囲の状況に基づく所定の作業の情報を取得することができない。したがって、汎用移動体は、バッテリ交換後、サービス機器から上記所定の作業の情報を取得しなければ、周囲の状況に応じた移動を行うことができないので、速やかに所定の作業に戻ることができないと考えられる。このため、上記特開２０１７－１１７３５３号公報の移動体プラットフォームシステムでは、バッテリ交換の際に、制御部において処理を行わせることができないので、作業効率が悪いという問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、バッテリ交換の際に、制御部において継続して処理を行わせることにより、作業効率を向上させることが可能な基板製造システムおよびその自律走行車を提供することである。

この発明の第１の局面による基板製造システムは、基板に部品を実装する部品実装装置を含む実装ラインと、実装ラインの実装作業を補助する自律走行車とを備え、自律走行車は、自律走行するための駆動部と、自律走行時に、駆動部を制御する制御部と、自律走行車に内蔵され、駆動部および制御部に電力を供給する据置型の非交換用内蔵バッテリと、据置型の非交換用内蔵バッテリとは別個に自律走行車に交換可能に設けられた交換用バッテリとを含み、制御部は、交換した交換用バッテリが充電済みか否かを確認する自己診断を行った場合に、交換用バッテリにより据置型の非交換用内蔵バッテリを充電しつつ据置型の非交換用内蔵バッテリにより走行させる制御を行うように構成されている。

この発明の第１の局面による基板製造システムでは、上記のように、自律走行車に、自律走行車に内蔵され、駆動部に電力を供給する内蔵バッテリと、内蔵バッテリとは別個に自律走行車に交換可能に設けられた交換用バッテリとを設ける。これにより、交換用バッテリを交換する際、制御部への電力の供給を内蔵バッテリにより継続することができるので、制御部での処理を継続させることができる。したがって、バッテリ交換中であっても、制御部が実装ラインの実装作業を補助するための自律走行車の作業の情報を取得することができるので、自律走行車はバッテリ交換後に速やかに作業を行うことができる。その結果、バッテリ交換の際に、制御部において継続して処理を行わせることにより、作業効率を向上させることができる。また、交換用バッテリのバッテリ残量が低下して交換用バッテリからの電力の供給が停止した場合でも、内蔵バッテリにより駆動部に電力を供給することができるので、駆動部による自律走行車の移動を継続することができる。

上記第１の局面による基板製造システムにおいて、好ましくは、制御部は、交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になったことに基づいて、交換用バッテリによる据置型の非交換用内蔵バッテリに対する充電を停止するとともに、据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行を行いながら、交換用バッテリの交換のための動作制御を行うように構成されている。このように構成すれば、据置型の非交換用内蔵バッテリにより、自律走行および交換用バッテリの交換のための動作制御を行うことにより、交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になった場合でも、作業者により手動で交換用バッテリの交換を行う必要がないので、作業者の作業を増加させないようにすることができる。

この場合、好ましくは、基板製造システムは、交換用バッテリを充電するための充電ステーションをさらに備え、制御部は、据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行により充電ステーションに向かって自律走行する制御を行うとともに、充電ステーションにおいて、交換用バッテリと充電ステーションにおいて充電された充電済みの交換用バッテリとの交換のための動作制御を行うように構成されている。このように構成すれば、据置型の非交換用内蔵バッテリによる充電ステーションへの自律走行および交換用バッテリの交換を行うことによって、自律走行車が単独でバッテリ残量が所定値以下になった交換用バッテリを交換することができるので、自律走行車の自律動作を長時間にわたって継続することができる。

上記充電ステーションを備える基板製造システムにおいて、好ましくは、自律走行車は、交換用バッテリを充電ステーションに搬入するとともに、充電ステーションにおいて充電された充電済みの交換用バッテリを搬出する際に用いるアームをさらに含む。このように構成すれば、アームにより交換用バッテリまたは充電済みの交換用バッテリを把持することにより、充電ステーションへの交換用バッテリの搬入、および、充電ステーションからの充電済みの交換用バッテリの搬出をより確実に行うことができるので、自律走行車によるバッテリ交換作業の確実性を向上させることができる。また、自律走行車にアームを設けることにより、充電ステーション側に、自律走行車の交換用バッテリを搬入するとともに、充電された充電済みの交換用バッテリを搬出する構成を設ける必要がない。その結果、上記構成を設けない分だけ、充電ステーションの構成を簡略化することができる。

上記アームを備える基板製造システムにおいて、好ましくは、アームは、交換用バッテリを充電ステーションにおいて充電された充電済みの交換用バッテリに交換する交換用アームである。このように構成すれば、専用の交換用アームを用いることにより、交換用バッテリと充電済みの交換用バッテリとの交換を円滑に行うことができるので、自律走行車によるバッテリ交換作業の作業効率を向上させることができる。

上記第１の局面による基板製造システムにおいて、好ましくは、実装ラインの実装作業を補助する自律走行車の作業内容を記憶する記憶部を含むとともに、自律走行車に通信可能に接続されたサーバをさらに備え、制御部は、交換用バッテリを交換する際、サーバから送信されて取得した作業内容を実行可能である場合に、作業内容を受ける作業受託信号をサーバに送信する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、交換用バッテリを交換している間でも、自律走行車からサーバに作業受託信号を送信することができるので、バッテリ交換をした後に速やかに自律走行車が次の作業を行うことができる。その結果、自律走行車の作業効率をより向上させることができる。

上記第１の局面による基板製造システムにおいて、好ましくは、制御部は、交換用バッテリのバッテリ残量が所定残量以上であることに基づいて、自律走行車に第１作業を行わせる制御を行うように構成されているとともに、交換用バッテリのバッテリ残量が所定残量未満であることに基づいて、第１作業よりも電力消費が小さい第２作業を行わせる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、交換用バッテリのバッテリ残量に応じて自律走行車の作業を切り替えることができるので、自律走行車が作業途中でバッテリ交換を行う必要が生じることを抑制することができる。その結果、自律走行車が作業途中でバッテリ交換を行うことに起因する作業効率の低下を抑制することができる。

上記第１の局面による基板製造システムにおいて、好ましくは、交換用バッテリとは別個に設けられており、据置型の非交換用内蔵バッテリに電力を供給する電力供給部をさらに備える。このように構成すれば、交換用バッテリによる据置型の非交換用内蔵バッテリの充電をする頻度を抑えることができるので、交換用バッテリをより長時間使用することができる。その結果、交換用バッテリの交換頻度を減少させることができる。

上記第１の局面による基板製造システムにおいて、好ましくは、交換用バッテリのバッテリ容量は、据置型の非交換用内蔵バッテリのバッテリ容量よりも大きい。このように構成すれば、交換用バッテリの交換頻度を抑制することができるので、自律走行車の作業効率の低下を抑制することができる。

この発明の第２の局面による自律走行車は、基板に部品を実装する部品実装装置を含む実装ラインの実装作業を補助するために自律走行する駆動部と、自律走行時に、駆動部を制御する制御部と、内蔵されるとともに、駆動部および制御部に電力を供給する据置型の非交換用内蔵バッテリと、据置型の非交換用内蔵バッテリとは別個に、交換可能に設けられた交換用バッテリとを備え、制御部は、交換した交換用バッテリが充電済みか否かを確認する自己診断を行った場合に、交換用バッテリにより据置型の非交換用内蔵バッテリを充電しつつ据置型の非交換用内蔵バッテリにより走行させる制御を行うように構成されている。

この第２の局面による自律走行車では、上記のように、内蔵され、駆動部に電力を供給する内蔵バッテリと、内蔵バッテリとは別個に交換可能に設けられた交換用バッテリとを設ける。これにより、交換用バッテリを交換する際、制御部への電力の供給を内蔵バッテリにより継続することができるので、制御部での処理を継続させることができる。したがって、バッテリ交換中であっても、制御部が実装ラインの実装作業を補助するための自律走行車の作業の情報を取得することができるので、自律走行車はバッテリ交換後に速やかに作業を行うことができる。その結果、バッテリ交換の際に、制御部において継続して処理を行わせることにより、作業効率を向上させることが可能な自律走行車を得ることができる。

上記第２の局面による自律走行車において、好ましくは、制御部は、交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になったことに基づいて、交換用バッテリによる据置型の非交換用内蔵バッテリに対する充電を停止するとともに、据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行を行いながら、交換用バッテリの交換のための動作制御を行うように構成されている。このように構成すれば、内蔵バッテリにより、自律走行および交換用バッテリの交換のための動作制御を行うことにより、交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になった場合でも、作業者により手動で交換用バッテリの交換を行う必要がないので、作業者の作業を増加させないようにすることができる。
上記第１の局面による基板製造システムは、実装ラインの実装作業を補助する複数の自律走行車をさらに備え、複数の自律走行車は、部品倉庫から部品を取り出して他の自律走行車に移載する移載用の自律走行車を含む。

本発明によれば、上記のように、バッテリ交換の際に、制御部において継続して処理を行わせることにより、作業効率を向上させることができる。

一実施形態による基板製造システムを示したブロック図である。 一実施形態による基板製造システムの充電ステーションを示した正面図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車において、交換用バッテリにより内蔵バッテリを充電しつつ走行する状態を示した図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車において、内蔵バッテリにより走行する状態を示した図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車が充電ステーションの空いている箇所を認識した状態を示した平面図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車が充電ステーションの空いている箇所に交換用バッテリを搬入した状態を示した平面図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車が充電ステーションに接続された充電済みの交換用バッテリを認識した状態を示した平面図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車が充電ステーションから充電済みの交換用バッテリを搬出した状態を示した平面図である。 一実施形態による基板製造システムの一例において、サーバから作業内容が送信された状態を示した模式図である。 一実施形態による基板製造システムの一例において、サーバに作業受託信号を送信した状態を示した模式図である。 一実施形態による基板製造システムの一例において、自律走行車が作業内容を実行した状態を示した模式図である。 一実施形態による基板製造システムの移載用の自律走行車が第１作業を行っている状態を示した図である。 一実施形態による基板製造システムの移載用の自律走行車が第２作業を行っている状態を示した図である。 一実施形態による基板製造システムの自律走行車の自律動作処理を示したフローチャートである。 一実施形態の第１変形例による基板製造システムの電力供給部を示した図である。 一実施形態の第２変形例による基板製造システムの電力供給部を示した図である。 一実施形態の第３変形例による基板製造システムの自律走行車を示した平面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（基板製造システムの構成）
図１～図１３を参照して、本発明の実施形態による基板製造システム１００の構成について説明する。

図１に示すように、基板製造システム１００は、基板に部品を実装して、部品が実装された生産品を製造するように構成されている。基板製造システム１００は、図１に示すように、実装ライン１と、サーバ２と、充電ステーション３と、自律走行車４とを備えている。

実装ライン１は、複数（２つ）設けられている。実装ライン１は、ローダ１１と、印刷機１２と、印刷検査機１３と、ディスペンサ装置１４と、複数（３つ）の部品実装装置１５と、外観検査装置１６と、リフロー装置１７と、外観検査装置１８と、アンローダ１９とを含んでいる。また、実装ライン１では、上流側から下流側に向かって基板が搬送されるように構成されている。なお、実装ライン１は、１つ、または、３つ以上設けられてもよい。また、部品実装装置１５は、１つ、２つ、または、４つ以上設けられてもよい。

図１の２つの実装ライン１は同じ構成を有しているので、一方の実装ライン１の構成についてのみ以下において説明する。なお、複数の実装ライン１は、互いに異なる構成を有していてもよい。

（実装ラインの構成）
次に、実装ライン１を構成する各装置の構成について説明する。

ローダ１１は、部品が実装される前の基板を保持するとともに実装ライン１に基板を搬入する役割を有する。なお、部品は、ＬＳＩ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗器などの小片状の電子部品を含む。

印刷機１２は、スクリーン印刷機であり、クリーム半田を基板の実装面上に塗布する機能を有する。印刷検査機１３は、印刷機１２により印刷したクリーム半田の状態を検査する機能を有する。ディスペンサ装置１４は、基板にクリーム半田や接着剤などを塗布する機能を有する。複数の部品実装装置１５は、クリーム半田が印刷された基板の所定の実装位置に部品を実装（搭載）する機能を有する。外観検査装置１６は、複数の部品実装装置１５の下流に設けられている。外観検査装置１６は、複数の部品実装装置１５により部品が実装された基板の外観を検査する機能を有する。リフロー装置１７は、加熱処理を行うことにより半田を溶融させて部品を基板の電極部に接合する機能を有する。リフロー装置１７は、レーン上の基板を搬送しながら、加熱処理を行うように構成されている。外観検査装置１８は、リフロー装置１７の下流に設けられている。外観検査装置１８は、リフロー装置１７により加熱処理が行われた後の基板の外観を検査する機能を有する。アンローダ１９は、部品が実装された後の基板を実装ライン１から排出する役割を有する。

サーバ２は、実装ライン１に関する情報を管理する制御装置である。サーバ２は、制御部２１と、記憶部２２となどを含んでいる。制御部２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成されている。記憶部２２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリを有する記憶装置である。記憶部２２には、実装ライン１により基板に部品が実装された生産品の基板の種類、枚数、実装する部品の種類、部品の在庫量、実装に関するデータを管理するデータ管理プログラムが記憶されている。また、記憶部２２には、実装ライン１の実装作業を補助する自律走行車４の作業内容２２ａが記憶されている。

サーバ２は、実装ライン１の各装置（ローダ１１、印刷機１２、印刷検査機１３、ディスペンサ装置１４、部品実装装置１５、外観検査装置１６、リフロー装置１７、外観検査装置１８、アンローダ１９）と通信可能に構成されている。また、サーバ２は自律走行車４と通信可能に接続されている。

ここで、サーバ２は、自律走行車４の実装ライン１における実装作業を補助するために、自律走行車４の現在位置、充電ステーション３の位置、実装ライン１の装置の位置、部品倉庫の位置、組立部品倉庫の位置、および、他の自律走行車４の位置の情報などを取得する機能を有している。また、サーバ２は、自律走行車４の目的位置（作業場所）の情報を取得する機能を有している。サーバ２は、自律走行車４の現在位置から自律走行車４の目的位置（作業場所）までの走行経路を作成する機能を有している。

（充電ステーション）
図１および図２に示すように、充電ステーション３は、後述する交換用バッテリ４４を充電する機能を有している。すなわち、充電ステーション３は、接続された交換用バッテリ４４に、外部から供給される電力を供給するように構成されている。充電ステーション３は、外部から供給される電力を交換用バッテリ４４に適した電力に変換する。充電ステーション３は、実装ライン１の回りに複数（４つ）配置されている。なお、充電ステーション３は、１つ以上３つ以下、または、５個以上実装ライン１の回りに配置されてもよい。

充電ステーション３は、複数（４つ）の交換用バッテリ４４が接続可能に構成されている。なお、図２においては、充電ステーション３には、３つの交換用バッテリ４４が接続されている。充電ステーション３には、交換用バッテリ４４が接続可能な１つの空きが設けられている。充電ステーション３において、空きの接続箇所３１には、自律走行車４に搭載されている交換用バッテリ４４が接続される。

充電ステーション３は、サーバ２との通信を行う機能を有していない。具体的には、充電ステーション３は、制御部、記憶部および通信部を有していない。

充電ステーション３は、接続された交換用バッテリ４４が充電済み否かを自律走行車４に認識させるための発光部３２を含んでいる。発光部３２は、複数の交換用バッテリ４４の接続箇所の各々に配置されている。充電ステーション３では、充電済みの交換用バッテリ４４に対応する発光部３２が、たとえば、緑色（図２に濃いハッチングで記載）に発光する。充電ステーション３では、充電中の交換用バッテリ４４に対応する発光部３２が、たとえば、赤色（図２に薄いハッチングで記載）に発光する。なお、充電ステーション３では、空きの接続箇所３１に対応する発光部３２は、たとえば、点灯しない。

なお、充電ステーション３は、発光部３２ではなく、他の構成により、接続された交換用バッテリ４４が充電済み否かを自律走行車４に認識させてもよい。

（自律走行車）
自律走行車４は、実装ライン１の実装作業を補助するように構成されている。

たとえば、自律走行車４は、部品実装装置１５により実装される部品を搬送して補給するように構成されていてもよい（搬送用の自律走行車４ｆ（図９参照））。

また、たとえば、自律走行車４は、部品倉庫（図９参照）から部品を取り出して、部品を搬送する搬送用の自律走行車４ｆに移載するように構成されていてもよい（移載用の自律走行車４ａおよび移載用の自律走行車４ｂ（図９参照））。

また、たとえば、自律走行車４は、搬送用の自律走行車４ｆから部品を取り出して、部品実装装置１５に移載するように構成されていてもよい（移載用の自律走行車４ｃおよび移載用の自律走行車４ｄ（図９参照））。

また、たとえば、自律走行車４は、組み立て済みの組立部品を収容した組立部品倉庫（図９参照）から部品を取り出して、部品を搬送する自律走行車４に移載するように構成されていてもよい（移載用の自律走行車４ｅ（図９参照））。

また、たとえば、自律走行車４は、他の自律走行車４に交換用バッテリ４４を受け渡すように構成されていてもよい（供給用の自律走行車４ｇ（図９参照））。

自律走行車４は、上記したような与えられた役割（たとえば、部品を搬送する、部品を取り出すなど）を記憶するように構成されている。

自律走行車４は、現在位置から目的位置（作業場所）までの走行経路をサーバ２から取得する機能を有している。なお、自律走行車４は、走行経路をサーバ２から取得することなく、走行経路を自身で作成するように構成されていてもよい。

図３および図４に示すように、本実施形態の自律走行車４は、容量の異なる２つのバッテリを用いて実装作業を補助するように構成されている。なお、以下の説明では、自律走行車４の基本的な構成について説明する。ここで、自律走行車４は、基本的な構成に加えて外部機器を取り付けることが可能である。たとえば、自律走行車４は、外部機器として牽引アームと台車とを加えることにより、搬送用の自律走行車４ｆになる。また、たとえば、自律走行車４は、外部機器としてロボットアームを備えるモバイルロボットを加えることにより、移載用の自律走行車４ａ～４ｅになる。

具体的には、自律走行車４は、駆動部４１と、撮像部４２と、内蔵バッテリ４３と、交換用バッテリ４４と、アーム４５と、制御部４６とを含んでいる。

駆動部４１は、モータである。駆動部４１は、自律走行するために設けられている。駆動部４１は、自律走行車４を自律走行させるために複数の車輪を駆動させる。撮像部４２は、カメラである。撮像部４２は、自律走行車４の周囲の状態を撮影するように構成されている。撮像部４２は、作業状態を記録するために撮影を行うように構成されている。撮像部４２は、自律走行車４の自律走行および作業に必要な情報を得るために撮影を行う。

内蔵バッテリ４３は、交換用バッテリ４４よりも小容量のバッテリである。内蔵バッテリ４３は、充電および放電を繰り返し行うことが可能な二次電池である。内蔵バッテリ４３は、鉛蓄電池である。内蔵バッテリ４３は、自律走行車４に、交換できないように内蔵されている。内蔵バッテリ４３は、駆動部４１に電力を供給する。内蔵バッテリ４３は、制御部４６に電力を供給する。

交換用バッテリ４４は、内蔵バッテリ４３よりも大容量のバッテリである。すなわち、交換用バッテリ４４のバッテリ容量は、内蔵バッテリ４３のバッテリ容量よりも大きい。交換用バッテリ４４は、内蔵バッテリ４３よりも約１．５倍以上約３倍以下のバッテリ容量を有していることが好ましい。特に、交換用バッテリ４４は、内蔵バッテリ４３よりも約２倍のバッテリ容量を有していることがより好ましい。交換用バッテリ４４は、充電および放電を繰り返し行うことが可能な二次電池である。交換用バッテリ４４は、リチウムイオン電池である。交換用バッテリ４４は、内蔵バッテリ４３とは別個に自律走行車４に交換可能に設けられている。交換用バッテリ４４は、内蔵バッテリ４３および外部機器に電力を供給する。

アーム４５は、ロボットアームである。アーム４５は、制御部４６により制御される。アーム４５は、交換用バッテリ４４を充電ステーション３に搬入するとともに、充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４を搬出する際に用いられる。このように、アーム４５は、交換用バッテリ４４を充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４に交換する交換用アームである。

〈制御部〉
図３および図４に示すように、制御部４６は、自律走行車４の各部を制御するように構成されている。制御部４６は、ＣＰＵと、メモリを有する記憶部４６ａとを有する。制御部４６は、駆動部４１を制御して、自律走行車４の自律走行を制御するように構成されている。制御部４６は、アーム４５を制御して、交換用バッテリ４４の交換を制御するように構成されている。

制御部４６は、交換用バッテリ４４により内蔵バッテリ４３を充電しつつ内蔵バッテリ４３により走行させる制御を行うように構成されている。すなわち、自律走行車４では、小容量の内蔵バッテリ４３による駆動部４１の走行距離を長くするために、大容量の交換用バッテリ４４が取り付けられている。このように、制御部４６は、交換用バッテリ４４を利用して、内蔵バッテリ４３による通常走行をさせる制御を行うように構成されている。

制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下になったことに基づいて、交換用バッテリ４４による内蔵バッテリ４３に対する充電を停止するとともに、内蔵バッテリ４３による自律走行を行いながら、交換用バッテリ４４の交換のための動作制御を行うように構成されている。すなわち、制御部４６は、内蔵バッテリ４３による自律走行により充電ステーション３に向かって自律走行する制御を行うとともに、充電ステーション３において、交換用バッテリ４４と充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４との交換のための動作制御を行うように構成されている。

詳細には、制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下になったことに基づいて、自律走行車４に最も近い位置にある充電ステーション３までの走行経路をサーバ２から取得する制御を行うように構成されている。制御部４６は、サーバ２から取得した走行経路に基づいて、内蔵バッテリ４３により駆動部４１を駆動させて最も近い位置にある充電ステーション３まで移動する制御を行うように構成されている。

また、図５および図６に示すように、制御部４６は、最も近い位置にある充電ステーション３まで移動したことに基づいて、撮像部４２により空きの接続箇所３１を認識する制御を行うように構成されている。制御部４６は、空きの接続箇所３１を認識しことに基づいて、アーム４５により空きの接続箇所３１に交換用バッテリ４４を搬入する制御を行うように構成されている。制御部４６は、空きの接続箇所３１に交換用バッテリ４４が接続されるまで、アーム４５を移動させる制御を行うように構成されている。

また、図７および図８に示すように、制御部４６は、交換用バッテリ４４を接続させたことに基づいて、撮像部４２により充電済みの交換用バッテリ４４を認識する制御を行うように構成されている。すなわち、制御部４６は、撮像部４２により緑色に発光している発光部３２を探索する制御を行うように構成されている。制御部４６は、充電済みの交換用バッテリ４４を認識したことに基づいて、アーム４５により充電ステーション３から充電済みの交換用バッテリ４４を搬出する制御を行うように構成されている。

制御部４６は、充電済みの交換用バッテリ４４を搬出した後、自律走行車４に充電済みの交換用バッテリ４４を装填させる制御を行うように構成されている。制御部４６は、充電済みの交換用バッテリ４４を装填したことに基づいて、装填した交換用バッテリ４４が充電済みか否かを確認する自己診断を行う制御を行うように構成されている。制御部４６は、交換用バッテリ４４が充電済みであることを確認したことに基づいて、交換用バッテリ４４により内蔵バッテリ４３を充電しつつ内蔵バッテリ４３により走行させる制御を再度行うように構成されている。

次に、図９～図１１を参照して、サーバ２から送信される作業内容２２ａの情報に基づく自律走行車４の制御について説明する。

図９および図１０に示すように、制御部４６は、サーバ２から送信されて取得した作業内容２２ａを実行可能である場合に、作業内容２２ａを受ける作業受託信号をサーバ２に送信する制御を行うように構成されている。

詳細には、サーバ２は、複数の自律走行車４に作業を行わせる場合、実装ライン１に対応する複数の自律走行車４全てに作業内容２２ａを送信する制御を行うように構成されている。複数の自律走行車４の各々の制御部４６は、サーバ２から送信された作業内容２２ａを取得したことに基づいて、作業内容２２ａに関連する情報をサーバ２から取得する制御を行うように構成されている。すなわち、作業内容２２ａに関連する情報とは、自律走行車４の現在位置、作業内容２２ａに関連する実装ライン１の装置の位置、および、作業内容２２ａに関連する部品倉庫の位置などを示す。

複数の自律走行車４の各々の制御部４６は、与えられた役割および作業内容２２ａに関連する情報に基づいて、作業内容２２ａを受けるか否かを判断する制御を行うように構成されている。すなわち、一例として、複数の自律走行車４のうち、作業内容２２ａに関連する実装ライン１の装置の位置に近い、または、作業内容２２ａに関連する部品倉庫の位置に近い自律走行車４が、作業受託信号をサーバ２に送信する制御を行うように構成されている。

ここで、図９には、一例として、実装ライン１のうち第１部品実装装置１５ａ、第２部品実装装置１５ｂおよび第３部品実装装置１５ｃが示されている。また、一例として、第１部品倉庫５および第２部品倉庫６が示されている。また、一例として、第１組立部品倉庫７および第２組立部品倉庫８が示されている。また、一例として、第１移載用の自律走行車４ａ、第２移載用の自律走行車４ｂ、第３移載用の自律走行車４ｃ、第４移載用の自律走行車４ｄおよび第５移載用の自律走行車４ｅが示されている。また、一例として、搬送用の自律走行車４ｆが示されている。また、一例として、第１供給用の自律走行車４ｇおよび第２供給用の自律走行車４ｈが示されている。また、一例として、第１充電ステーション３ａ、第２充電ステーション３ｂ、第３充電ステーション３ｃおよび第４充電ステーション３ｄが示されている。

図９～図１１を参照して、サーバ２から送信される作業内容２２ａの情報に基づく自律走行車４の制御の一例を示す。

図９および図１０に示すように、サーバ２が、第１部品倉庫５の部品を第３部品実装装置１５ｃに供給するという作業内容２２ａを送信した場合、第１部品倉庫５に近い第１移載用の自律走行車４ａが作業受託信号をサーバ２に送信する。また、第３部品実装装置１５ｃに近い第４移載用の自律走行車４ｄが作業受託信号をサーバ２に送信する。また、搬送用の自律走行車４ｆが作業受託信号をサーバ２に送信する。サーバ２は、第１移載用の自律走行車４ａ、第２移載用の自律走行車４ｂおよび搬送用の自律走行車４ｆに許可信号を送信する。

そして、図１１に示すように、第１移載用の自律走行車４ａから搬送用の自律走行車４ｆに部品が移載される。搬送用の自律走行車４ｆは、第３部品実装装置１５ｃまで部品を搬送する。第４移載用の自律走行車４ｄは、搬送用の自律走行車４ｆから第３部品実装装置１５ｃに部品を移載する。

ここで、自律走行車４が交換用バッテリ４４を交換している最中であっても、制御部４６は、内蔵バッテリ４３から電力供給がされているので、作業内容２２ａを受けることが可能である。すなわち、制御部４６は、交換用バッテリ４４を交換する際、サーバ２から送信されて取得した作業内容２２ａを実行可能である場合に、作業内容２２ａを受ける作業受託信号をサーバ２に送信する制御を行うように構成されている。この場合でも、サーバ２は、自律走行車４に許可信号を送信する。自律走行車４は、許可信号を取得したことに基づいて、充電済みの交換用バッテリ４４を装填した後、すみやかに作業内容２２ａを実行する。

また、図１２および図１３に示すように、制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量に基づいて、電力消費量が大きい第１作業Ｗ１を行うか、または、電力消費量が小さい第２作業Ｗ２を行うかを選択する制御を行うように構成されている。詳細には、制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定残量Ｄ２以上であることに基づいて、自律走行車４に第１作業Ｗ１を行わせる制御を行うように構成されている。制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定残量Ｄ２未満であることに基づいて、第１作業Ｗ１よりも電力消費が小さい第２作業Ｗ２を行わせる制御を行うように構成されている。

ここで、第１作業Ｗ１としては、図１２に示すように、学習制御に基づく移載用の自律走行車４のロボットアームを用いたばら積みの部品の移載作業が一例である。なお、第１作業Ｗ１としては、搬送用の自律走行車４ｆによる長距離の走行、および、搬送用の自律走行車４ｆによる重い部品を載せた場合の走行などの作業がある。第２作業Ｗ２としては、図１３に示すように、エッジ処理に基づく移載用の自律走行車４のロボットアームを用いた整列された部品の移載作業が一例である。ここで、エッジ処理により制御部４６にかかる処理負荷は、学習制御により制御部４６にかかる処理負荷より小さい。なお、第２作業Ｗ２としては、搬送用の自律走行車４ｆによる短距離の走行、および、搬送用の自律走行車４ｆによる軽い部品を載せた走行などの作業がある。

（自律動作処理）
以下に、図１４を参照して、制御部４６による自律走行車４の自律動作処理について説明する。自律動作処理は、サーバ２から送信される作業内容２２ａに基づく自律走行車４の動作に関する処理である。

図１４に示すように、ステップＳ１において、制御部４６では、作業内容２２ａを取得したか否かが判断される。作業内容２２ａを取得した場合はステップＳ２に進み、作業内容２２ａを取得していない場合はステップＳ９に進み現在の作業を継続した後、ステップＳ５に進む。ステップＳ２において、制御部４６では、作業内容２２ａを受けるか否かが判断される。すなわち、制御部４６では、自律走行車４の役割および現在位置などに基づいて、作業内容２２ａを受けるか否かが判断される。作業内容２２ａを受ける場合はステップＳ３に進み、作業内容２２ａを受けない場合はステップＳ９に進み現在の作業を継続した後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ３において、制御部４６では、サーバ２に作業受託信号が送信される。ステップＳ４において、制御部４６では、自律走行車４による作業が開始される。ステップＳ５において、制御部４６では、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下か否かが判断される。交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下の場合は、ステップＳ６に進み、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１を超える場合は、ステップＳ１０に進み現在の作業を継続した後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ６において、制御部４６では、制御部４６および駆動部４１への電力供給が、内蔵バッテリ４３のみによる電力供給に切り替えられる。また、制御部４６では、サーバ２から最も近くに配置されている充電ステーション３までの走行経路が取得される。ステップＳ７において、制御部４６では、最も近くに配置されている充電ステーション３に到着したか否かが判断される。充電ステーション３に到着した場合は、ステップＳ８に進み、充電済みの交換用バッテリ４４に交換用バッテリ４４を交換した後、ステップＳ１に戻る。また、充電ステーション３に到着していない場合は、ステップＳ７を繰り返す。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、自律走行車４に、自律走行車４に内蔵され、駆動部４１に電力を供給する内蔵バッテリ４３と、内蔵バッテリ４３とは別個に自律走行車４に交換可能に設けられた交換用バッテリ４４とを設ける。これにより、交換用バッテリ４４を交換する際、制御部４６への電力の供給を内蔵バッテリ４３により継続することができるので、制御部４６での処理を継続させることができる。したがって、バッテリ交換中であっても、制御部４６が実装ライン１の実装作業を補助するための自律走行車４の作業の情報を取得することができるので、自律走行車４はバッテリ交換後に速やかに作業を行うことができる。この結果、バッテリ交換の際に、制御部４６において継続して処理を行わせることにより、作業効率を向上させることができる。また、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が低下して交換用バッテリ４４からの電力の供給が停止した場合でも、内蔵バッテリ４３により駆動部４１に電力を供給することができるので、駆動部４１による自律走行車４の移動を継続することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４６を、交換用バッテリ４４により内蔵バッテリ４３を充電しつつ内蔵バッテリ４３により走行させる制御を行うように構成する。これにより、自律走行車４を内蔵バッテリ４３のみにより走行させる場合と比較して、交換用バッテリ４４のバッテリ容量の分だけ、自律走行車４の走行距離を長くすることができるので、自律走行車４による作業の継続時間を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４６を、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下になったことに基づいて、交換用バッテリ４４による内蔵バッテリ４３に対する充電を停止するとともに、内蔵バッテリ４３による自律走行を行いながら、交換用バッテリ４４の交換のための動作制御を行うように構成する。これにより、内蔵バッテリ４３により、自律走行および交換用バッテリ４４の交換のための動作制御を行うことによって、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値Ｄ１以下になった場合でも、作業者により手動で交換用バッテリ４４の交換を行う必要がないので、作業者の作業を増加させないようにすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板製造システム１００に、交換用バッテリ４４を充電するための充電ステーション３を設ける。制御部４６を、内蔵バッテリ４３による自律走行により充電ステーション３に向かって自律走行する制御を行うとともに、充電ステーション３において、交換用バッテリ４４と充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４との交換のための動作制御を行うように構成する。これにより、内蔵バッテリ４３により充電ステーション３への自律走行および交換用バッテリ４４の交換を行うことによって、自律走行車４が単独でバッテリ残量が所定値Ｄ１以下になった交換用バッテリ４４を交換することができるので、自律走行車４の自律動作を長時間にわたって継続することができる。

また、本実施形態では、上記のように、自律走行車４に、交換用バッテリ４４を充電ステーション３に搬入するとともに、充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４を搬出する際に用いるアーム４５を設ける。これにより、アーム４５により交換用バッテリ４４または充電済みの交換用バッテリ４４を把持することにより、充電ステーション３への交換用バッテリ４４の搬入、および、充電ステーション３からの充電済みの交換用バッテリ４４の搬出をより確実に行うことができるので、自律走行車４によるバッテリ交換作業の確実性を向上させることができる。また、自律走行車４にアーム４５を設けることにより、充電ステーション３側に、自律走行車４の交換用バッテリ４４を搬入するとともに、充電された充電済みの交換用バッテリ４４を搬出する構成を設ける必要がない。この結果、上記構成を設けない分だけ、充電ステーション３の構成を簡略化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、アーム４５を、交換用バッテリ４４を充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４に交換する交換用アームとして設ける。これにより、専用の交換用アームを用いることにより、交換用バッテリ４４と充電済みの交換用バッテリ４４との交換を円滑に行うことができるので、自律走行車４によるバッテリ交換作業の作業効率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板製造システム１００に、実装ライン１の実装作業を補助する自律走行車４の作業内容２２ａを記憶する記憶部２２を含むとともに、自律走行車４に通信可能に接続されたサーバ２を設ける。制御部４６を、交換用バッテリ４４を交換する際、サーバ２から送信されて取得した作業内容２２ａを実行可能である場合に、作業内容２２ａを受ける作業受託信号をサーバ２に送信する制御を行うように構成する。これにより、交換用バッテリ４４を交換している間でも、自律走行車４からサーバ２に作業受託信号を送信することができるので、バッテリ交換をした後に速やかに自律走行車４が次の作業を行うことができる。この結果、自律走行車４の作業効率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４６を、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定残量Ｄ２以上であることに基づいて、自律走行車４に第１作業Ｗ１を行わせる制御を行うように構成する。また、制御部４６を、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定残量Ｄ２未満であることに基づいて、第１作業Ｗ１よりも電力消費が小さい第２作業Ｗ２を行わせる制御を行うように構成する。これにより、交換用バッテリ４４のバッテリ残量に応じて自律走行車４の作業を切り替えることができるので、自律走行車４が作業途中でバッテリ交換を行う必要が生じることを抑制することができる。この結果、自律走行車４が作業途中でバッテリ交換を行うことに起因する作業効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、交換用バッテリ４４のバッテリ容量は、内蔵バッテリ４３のバッテリ容量よりも大きい。これにより、交換用バッテリ４４の交換頻度を抑制することができるので、自律走行車４の作業効率の低下を抑制することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記本実施形態では、自律走行車４は、交換用バッテリ４４により内蔵バッテリ４３を充電する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自律走行車４の内蔵バッテリ４３は、交換用バッテリ４４とは別個に設けられており、内蔵バッテリ４３に電力を供給する電力供給部により充電されてもよい。すなわち、図１５に示す第１変形例のように、自律走行車４の内蔵バッテリ４３は、電力供給部としてのロボットアームのロボットアーム用バッテリ２１０により充電されてもよい。また、図１６に示す第２変形例のように、自律走行車４の内蔵バッテリ４３は、電力供給部としての非接触給電部３１０により充電されてもよい。これにより、交換用バッテリ４４による内蔵バッテリ４３の充電の頻度を抑えることができるので、交換用バッテリ４４をより長時間使用することができる。この結果、交換用バッテリ４４の交換頻度を減少させることができる。

また、上記本実施形態では、自律走行車４は、交換用バッテリ４４を充電ステーション３に搬入するとともに、充電ステーション３において充電された充電済みの交換用バッテリ４４を搬出する際に用いられるアーム４５を含んでいる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１７に示す第３変形例のように、自律走行車４は、台車を把持するアーム４４５により交換用バッテリ４４の交換を行ってもよい。この場合、自律走行車４は、台車に載せている部品の種類を識別可能に構成されているとともに、部品の種類に応じて速度を変化可能に構成されていてもよい。また、この場合、自律走行車４ではなく、台車に交換用バッテリ４４を設けていてもよい。また、自律走行車４では、交換用バッテリ４４が設けられた台車ごと交換されてもよい。

また、上記本実施形態では、制御部４６は、バッテリ残量に基づいて、電力消費量の大きい第１作業Ｗ１および電力消費量の小さい第２作業Ｗ２を選択する制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、バッテリ残量とは関係なく、通常は第２作業Ｗ２を行い、必要な場合にだけ第１作業Ｗ１を行う制御を行うように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部４６は、交換用バッテリ４４のバッテリ残量が所定値以下になったことに基づいて、交換用バッテリ４４から内蔵バッテリ４３への充電を停止する制御を行うように構成された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になった後も、内蔵バッテリの充電を継続しながら、交換用バッテリの交換のための動作制御を行ってもよい。

また、上記実施形態では、内蔵バッテリ４３は、鉛蓄電池である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内蔵バッテリは、鉛蓄電池以外のリチウム電池などの二次電池であってもよい。

また、上記実施形態では、交換用バッテリ４４は、リチウムイオン電池である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内部バッテリは、リチウムイオン電池以外の鉛蓄電池などの二次電池であってもよい。

また、上記実施形態では、自律走行車４は、アーム４５を有している例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、充電ステーションが、アームを有していてもよい。

１ 実装ライン
２ サーバ
３ 充電ステーション
４ 自律走行車
１５ 部品実装装置
２２ 記憶部
２２ａ 作業内容
４１ 駆動部
４３ 内蔵バッテリ
４４ 交換用バッテリ
４５、４４５ アーム
４６ 制御部
１００ 基板製造システム
２１０、３１０ 電力供給部
Ｄ１ 所定値
Ｄ２ 所定残量
Ｗ１ 第１作業
Ｗ２ 第２作業

Claims (12)

1. 基板に部品を実装する部品実装装置を含む実装ラインと、
   前記実装ラインの実装作業を補助する自律走行車とを備え、
   前記自律走行車は、
   自律走行するための駆動部と、
   自律走行時に、前記駆動部を制御する制御部と、
   前記自律走行車に内蔵され、前記駆動部および前記制御部に電力を供給する据置型の非交換用内蔵バッテリと、
   前記据置型の非交換用内蔵バッテリとは別個に前記自律走行車に交換可能に設けられた交換用バッテリとを含み、
   前記制御部は、交換した前記交換用バッテリが充電済みか否かを確認する自己診断を行った場合に、前記交換用バッテリにより前記据置型の非交換用内蔵バッテリを充電しつつ前記据置型の非交換用内蔵バッテリにより走行させる制御を行うように構成されている、基板製造システム。
2. 前記制御部は、前記交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になったことに基づいて、前記交換用バッテリによる前記据置型の非交換用内蔵バッテリに対する充電を停止するとともに、前記据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行を行いながら、前記交換用バッテリの交換のための動作制御を行うように構成されている、請求項１に記載の基板製造システム。
3. 前記交換用バッテリを充電するための充電ステーションをさらに備え、
   前記制御部は、前記据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行により前記充電ステーションに向かって自律走行する制御を行うとともに、前記充電ステーションにおいて、前記交換用バッテリと前記充電ステーションにおいて充電された充電済みの前記交換用バッテリとの交換のための動作制御を行うように構成されている、請求項２に記載の基板製造システム。
4. 前記自律走行車は、前記交換用バッテリを前記充電ステーションに搬入するとともに、前記充電ステーションにおいて充電された充電済みの前記交換用バッテリを搬出する際に用いるアームをさらに含む、請求項３に記載の基板製造システム。
5. 前記アームは、前記交換用バッテリを前記充電ステーションにおいて充電された充電済みの前記交換用バッテリに交換する交換用アームである、請求項４に記載の基板製造システム。
6. 前記実装ラインの実装作業を補助する前記自律走行車の作業内容を記憶する記憶部を含むとともに、前記自律走行車に通信可能に接続されたサーバをさらに備え、
   前記制御部は、前記交換用バッテリを交換する際、前記サーバから送信されて取得した前記作業内容を実行可能である場合に、前記作業内容を受ける作業受託信号を前記サーバに送信する制御を行うように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板製造システム。
7. 前記制御部は、前記交換用バッテリのバッテリ残量が所定残量以上であることに基づいて、前記自律走行車に第１作業を行わせる制御を行うように構成されているとともに、前記交換用バッテリのバッテリ残量が前記所定残量未満であることに基づいて、前記第１作業よりも電力消費が小さい第２作業を行わせる制御を行うように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板製造システム。
8. 前記交換用バッテリとは別個に設けられており、前記据置型の非交換用内蔵バッテリに電力を供給する電力供給部をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の基板製造システム。
9. 前記交換用バッテリのバッテリ容量は、前記据置型の非交換用内蔵バッテリのバッテリ容量よりも大きい、請求項１～８のいずれか１項に記載の基板製造システム。
10. 基板に部品を実装する部品実装装置を含む実装ラインの実装作業を補助するために自律走行する駆動部と、
    自律走行時に、前記駆動部を制御する制御部と、
    内蔵されるとともに、前記駆動部および前記制御部に電力を供給する据置型の非交換用内蔵バッテリと、
    前記据置型の非交換用内蔵バッテリとは別個に、交換可能に設けられた交換用バッテリとを備え、
    前記制御部は、交換した前記交換用バッテリが充電済みか否かを確認する自己診断を行った場合に、前記交換用バッテリにより前記据置型の非交換用内蔵バッテリを充電しつつ前記据置型の非交換用内蔵バッテリにより走行させる制御を行うように構成されている、自律走行車。
11. 前記制御部は、前記交換用バッテリのバッテリ残量が所定値以下になったことに基づいて、前記交換用バッテリによる前記据置型の非交換用内蔵バッテリに対する充電を停止するとともに、前記据置型の非交換用内蔵バッテリによる自律走行を行いながら、前記交換用バッテリの交換のための動作制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の自律走行車。
12. 前記実装ラインの実装作業を補助する複数の前記自律走行車をさらに備え、
    複数の前記自律走行車は、部品倉庫から部品を取り出して他の前記自律走行車に移載する移載用の自律走行車を含む、請求項１に記載の基板製造システム。

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