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 工場内の狭い通路を、製作途中のプリント配線基板(PCB)を載せた自律型無人搬送ロボット(AMR、Autonomous Mobile Robot)が走る。出発したのは2号館1階の中間検査工程、行き先は5号館2階の印刷工程――。PCBメーカーのOKIサーキットテクノロジー(OTC、山形県鶴岡市)は工場内でAMRの運用を開始、2022年6月にはエレベーターを経由して階をまたいだ自動搬送を実現した(図1)。2台のAMRが10ルートを走り、2022年8月には3台目を追加する予定だ(図2)。

図1 OKIサーキットテクノロジーの正門付近
図1 OKIサーキットテクノロジーの正門付近
右の3階建てのビルが5号館。(写真:OKI)
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図2 OKIサーキットテクノロジーのAMR運行ルート
図2 OKIサーキットテクノロジーのAMR運行ルート
5号館の2、3階にもAMRが走る。(OKIサーキットテクノロジーの資料を基に日経クロステックが作成)
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 ビル警備用ロボットなど、自らエレベーターに乗って移動するロボットの稼働例はしばしば見られるようになった。しかし工場内の搬送用AMRがエレベーターに乗る例は、新設の工場以外ではまだそれほど多くはない。OTCはエレベーターメーカー、AMRメーカーの両方と調整してエレベーターを改修し、AMRを導入してエレベーターに乗せる運用までを数千万円の費用で実現(図3)。1日合計47kmに及ぶ作業者の歩行をAMRが代替するようになった。

図3 エレベーターを待つAMR
図3 エレベーターを待つAMR
5号館1階から上階に移動する途中。(写真:日経クロステック)
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離れた場所にある次工程

 OTCが得意とする多層基板は、層を重ねる途中で穴開けや銅めっき、露光やエッチングを何回か実施し、その回数が基板の仕様によって異なる。したがって、直線状に並んだ工程を1回通れば製品ができあがるという工場ではない。例えば、エッチングの後には中間検査を実施するが、中間検査工程はエッチング工程の隣にはない。工場建屋の増築を重ねてきたという歴史的な事情に加え、設備は配水などの配管を伴って簡単に動かせないものも多く、配置の改善は進めているものの次工程までの距離が数十m程度になる場合が少なくない。

 そこで、仕掛かり中のPCBを台車に載せて作業者が押して運ぶ、という風景が日常のものになっている。例えば、エッチングを終えたPCBは、エッチング工程の担当者が中間検査の部屋まで運んでいた。さまざまな工程間の歩行距離を積み重ねると1日当たり数十kmにも及ぶ。この歩行による搬送をなくすのがAMR導入の目的だ。

 AMRは、LiDAR(レーザーレーダー)などで周囲の物体を測定しながら走る搬送ロボットで、人や物体を検知してよけたり、止まったりしながら目的地点まで到達する。測定で得た周囲の情報を、事前測定で得た地図と照らし合わせて、自分がどこを走行しているかを常に把握している。ルートは事前に大まかに地図上で指定すればよく、床に線や2次元バーコード、RFID(Radio Frequency IDentification)チップなどルートを示すものを設置する必要がない。OTCの工場内では、作業者が普通に通る場所を走行させる必要があるため、場所を譲ったり脇によけたりできるAMRを採用した。

作業者が押す台車の通過を待って通路に入る
「エッチング」を出発して「中間検査/整面」方面へ向かう途中。(出所:日経クロステック)

 AMRはオムロン製の「LD-90」を採用。上部に20㎜ほど上下する昇降機構を取り付けるカスタマイズを施してあり、専用台車を下から持ち上げて運ぶ。時速4km(OTC実測値)と、速足の作業者と同じくらいのスピードで動き、90kgまでの荷を運べる。5mm(OTC実測値)までの段差、15mm(同)までの溝を越えられ、積載状態で3度(同)の坂を上れる。

 導入に当たって特に課題になったのが、3階建ての5号館(2000年竣工)だった。5号館の2階には、基板表面保護用の液体ソルダーレジストを塗る工程(OTCでの略称は「液レジ」)、基板の表層に熱硬化インクで印字する工程(略称「熱硬」)、回路形成などが終わって完成間近の基板の外形をルーターで切り出して整える工程(同「外形」)があり、3階には通電検査工程(略称は歴史的事情などにより「布線(ふせん)」)がある。これらの工程と、1~5号館1階にある工程との間の搬送が日常的に生じており、ここを自動化しなければ作業員の歩行移動を減らす効果は限られたものになってしまう。