JP4172464B2 - 搬送台車システム - Google Patents

Description

本発明は、半導体や液晶表示装置などの製造工場のクリーンルームで、処理対象物（半導体ウエハや、液晶表示装置のガラス基板）を多数のステーション（処理対象物に種々の処理、加工を行う場所）間で無人状態で自動走行する台車によって搬送する搬送台車システムに関する。

搬送台車システムは、半導体、液晶産業の進展に伴い、より高度で、効率がよく、迅速に処理対象物を目的のステーションに搬送できるものが要求されている。

このような要求に応じるものとして、特許文献１のものが提案されている。

この搬送台車システムは、それまでイントラベイ（特許文献１では、走行ループ２０〜２５）とインターベイ（特許文献１では、走行ループ２〜３）がそれぞれ閉じた搬送路であって、両者間の処理対象物の移送はバッファとしての移送倉庫（特許文献１では、ストッカー）を介していたものを、双方のベイ間を台車が相互に行き来可能として、移送倉庫を介した処理対象物の移し替えを省いて搬送のスピードアップ、また、移送倉庫が不要になることによるシステムのコストダウンを可能とするものである。

しかしながら、多数の台車が、複数のベイ（ループ）を相互に行き来するようなこの搬送台車システムにおいては、他のベイから乗り入れる台車も考慮して、搬送要求に最適に対応する台車に搬送指令を行うことが必要となるが、そのような考慮はされていなかった。
特許第３５０８１３０号公報

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、多数の台車が複数のベイ（ループ）を相互に行き来するようなシステムにおいて、他のベイから乗り入れる台車も考慮して、搬送要求に最適に対応する台車に搬送指令を行う搬送台車システムを提供することを目的としている。

請求項１記載の搬送台車システムは、複数のゾーンを有する搬送台車システムであって、各ゾーン毎にゾーンコントローラを設け、各ゾーンコントローラが、その管理するゾーン内で物品の搬送が必要なステーションが発生した場合に、該ゾーン内に在席している、最先に該ステーションに到着し荷掴み可能な台車に搬送指令を割り付ける台車割付手段を備えていることを特徴とする。

請求項１記載の搬送台車システムは、更に、前記台車割付手段は、その台車割り付け作業を所定の期間毎に繰り返し行うことを特徴とする。

請求項１記載の搬送台車システムは、更に、前記台車割付手段は、前記搬送指令を、目的のステーションへの到着と、該ステーションからの物品の搬送とに分けて行い、更に、最先に該ステーションに到着し荷掴み可能な台車が新たに発生した場合、既に別の台車に割付済みの移動指令を新たな台車に対して重複して割り付けることを特徴とする。

請求項１記載の搬送台車システムは、更に、前記台車割付手段は、その管理するゾーン内に新たに乗り入れた台車も、割り付け可能な台車とすることを特徴とする。

請求項１に記載の搬送台車システムよれば、台車割付手段という簡単な構成で搬送要求を迅速に処理することができる。

請求項１記載の搬送台車システムによれば、更に、刻々と変化するシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、適切な台車割り付けができ、システムをより効率よく運用することができる。

請求項１記載の搬送台車システムによれば、更に、指令を細かく行うことによって、刻々と変化するシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、指令し直しを必要とせず、システムをより効率よく運用することができる。

請求項１記載の搬送台車システムによれば、更に、他のゾーンからの台車の乗り入れがあるシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、適切な台車割り付けができ、システムをより効率よく運用することができる。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の搬送台車システムの一例を示す全体配置図、図２（ａ）は、図１の搬送台車システムの制御系統を概念的に示す図、（ｂ）は（ａ）のフィーダ無線手段の要部詳細図、（ｃ）は（ａ）のゾーンコントローラの要部詳細図、図３は、図２（ｃ）の台車割付手段の機能についての説明図である。

この搬送台車システム１０は、半導体や液晶表示装置などの製造工場のクリーンルームで、処理対象物（半導体ウエハや、液晶表示装置のガラス基板）を多数のステーション（処理対象物に種々の処理、加工を行う場所）間で無人状態で自動走行する台車によって搬送するのに用いられる。

その構成は、少なくとも、処理対象物を移送する多数の台車１、この台車１がそれに従って移動する搬送路２、一定範囲（これをこれより「ゾーン」という。図１において、点線で囲った範囲である。）の搬送路２を走行している複数の台車１を制御するゾーンコントローラ（ＺＣＵ）３、このゾーンコントローラ３から台車に無線通信を行うための通信線４を備えるものである。

さらにまた、この搬送台車システム１０は、通信線４によるゾーンコントローラ３と複数の台車１間の無線通信を可能とするフィーダ無線手段５（図２参照）、走行する台車１に電源を供給する非接触電源供給手段６（図２参照）、複数台のゾーンコントローラ３を制御する統合コントローラ７を備えるものである。

処理対象物は、上述したように、半導体ウエハや、液晶表示装置のガラス基板であるが、実際には、半導体ウエハなどを所定枚数収容可能なカセットを単位として搬送され、これより、台車１の搬送対象物を処理対象物という代わりに、カセットということがある。

台車１は、地上走行型、天井走行型の２種類に大きく分類されるが、ここでは、天井走行型を例として説明する。天井走行型とすると、走行ルート付近に人が存在する可能性がなく、より高速で走行でき、搬送の高速化が可能である。

搬送路２は、この例では天井に設置され、複数のループ（一周可能な搬送路）をより大きなループを介して、相互に台車１が乗り入れ可能なように構成されている。この搬送路２の要所要所に、処理対象物に種々の処理を施すためのステーションＳＴが設置されている。

この図１では、例示的に台車１の台数、搬送路２の形状、ステーションＳＴの数を限定されたものとして示しているが、実施には、非常に多数のものが複雑に設置されているものである。また、搬送路２には、多数のショートカット（近道）２ａが設けられ、状況に応じた走行ルートの選択が可能となっている。

通信線４は、図１に示すように、搬送路２に完全に沿うように設けられ、この搬送路２を走行する台車１との間で、台車１の停止中、走行中にかかわらす、ごく近接状態で無線通信を可能とするものである。

図２（ａ）、（ｂ）により、この搬送台車システム１０の通信制御系について説明する。

台車１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含み、独立して種々の制御、処理が可能な台車コントローラ（ＤＣＵ）１ａを備えている。

台車１とゾーンコントローラ３との間の通信を可能とするフィーダ無線手段５は、平行２線式のフィーダ線で構成された通信線４、ゾーンコントローラ３と通信線４との間の通信を処理する親側モデム（Ｍ）５ａ、台車１と通信線４との間の通信を処理する子側モデム（Ｍ）５ｂ、通信線４に対して一定の近接距離を保つように台車１に設置されたアンテナ５ｃを備えている。

このフィーダ無線手段５で用いられている通信線４は、実用上は、一つのチャンネルの通信線４の長さが限定されており、図では示していないが、実際は、相互に切断された異なるチャンネルの所定長さの通信線４が一定の隙間を介して、搬送路２の形状に沿うように設置されているものである。

また、一つのゾーンは、この所定長さの通信線４を３本用いて通信をカバーできる範囲とされ、この３つのチャンネルの通信線４を１台のゾーンコントローラ３で制御するようにしている。

フィーダ無線手段５は、上記のような制限はあるものの、近接通信を行うため、異なるチャンネルの通信線４を通信が途絶えることがない程度に近接して搬送路２に沿って設置することができるとともに、他のチャンネルの通信線４を通過中の台車１との混信が生ぜず、常に、そのチャンネルの通信線４上を通過中の台車１との間だけで通信できるという特性があり、このような搬送台車システム１０における、台車１とゾーンコントローラ３との間の通信手段として適している。

なお、通信手段としては、同様の特性を持つものであれば、このフィーダ無線手段５に限定されるものではない。

非接触電源供給手段６は、電源供給用の電源供給線６ａと制御盤（ＳＣＰＳ盤）６ｂ、さらに台車１側に設けられた受電コイル（不図示）を備えている。

電源供給線６ａは搬送路２に完全に沿うように設置されている。この電源供給線６ａに交流電流を流して、この電源供給線６ａに非接触で近接するように台車１に設けられた受電コイルによって電磁誘導により、電源を受けることができる。

このような非接触電源供給手段６は、従来のトロリー受電に比べ、電源線６ａと台車１との間で接触部分がなく、接触による塵埃の発生がないので、クリーンルームに適している。

しかしながら、一本の電源供給線６ａの長さが一定長さ（この例では、８０メータ）に限定され、また、一本の電源供給線６ａで供給できる台車１の台数が所定台数（この例では、２０台から３０台）という制限がある。

したがって、このような制限を考慮してシステム１０は構築されている。つまり、ゾーンコントローラ３は、各台車がどの電源供給線６ａを走行しているかを把握し、一本の電源供給線６ａ上を走行する台車の数が上記所定台数を越えないように制御している。

なお、電源供給線６ａも所定長さのものが搬送路２に沿って、一定間隔の継ぎ目を介して設置されており、この継ぎ目部分では、台車１が電源の供給を受けることができない場合がある。

そのため、本システム１０では、電源供給線６ａは搬送路２に沿って左右一対で布設され、これに対応して、台車１側の受電コイルも左右一対で設けられ、この左右の電源供給線６ａの継ぎ目が同じ走行位置に来ないようにして、電源が途切れることを防止している。

台車１は、図２（ｂ）に図示した以外に、走行駆動手段を備え、マップデータ（搬送路２を自走するために必要なデータ）を不揮発メモリに保存して、この搬送路２のあるステーションＳＴから他のステーションＳＴへの搬送を指令された場合には、自分で、走行ルートを決めて、走行することができるようになっている。

この際、台車１は、搬送路２に設けられた位置マーカを読み取って、自己が全体の搬送路２のどのゾーンのどの位置に居るかを把握しつつ走行する。

このように、台車１には搬送の始点と終点のみを与えて、走行ルートの決定等の制御を台車１側に委ねるような分散処理システムとしたのは、ゾーンコントローラ３などの負荷を小さくするためと、台車１が自由に自己判断でゾーン渡りをする本システム１０においては、その方が、システムの自由度、融通性が高いからである。

また、かかる分散処理的なシステムとしたのは、全てを例えば、ゾーンコントローラ３側で行うとすると、それぞれ独立して高速で走行し、ゾーンに出入りすることもある多数の台車１のコントロールには、いわゆるスーパーコンピュータのようなものが必要となるが、この上記の方法であれば、それぞれ、いわゆる、パーソナルコンピュータ程度のものでコントロールが可能となるからである。

ここで、本システム１０における各ゾーンを図示したようにゾーンＡ〜Ｈと名付ける。
これらのゾーンＡ〜Ｈの内、ゾーンＡ〜Ｆは従来のイントラベイあるいは工程内搬送路に相当し、ゾーンＧ、Ｈは従来のインターベイあるいは工程間搬送路に相当する。

この搬送台車システムにおいては、上記のようなシステム条件において、多数の台車が上記複数のゾーンＡ〜Ｈ間を行き来することができるのが大きな特徴であるが、それゆえに、各ゾーンコントローラ３は、搬送要求に対して最適な台車１の割り付けをする場合、他のゾーンから乗り入れる台車１も考慮して台車割り付けをすることが必要となっている。

このため、図２（ｃ）に示すように、ゾーンコントローラ３には、必須の中央演算処理装置（ＣＰＵ）３ａに加え、台車割付手段３ｂを備えている。以下、この台車割付手段３ｂについて説明する。

なお、図２（ｃ）では、台車割付手段３ｂを中央演算処理装置３ａとは別個のハード要素として記載しているが、実際には、一般的に、台車割付手段３ｂの機能を発揮するプログラムがゾーンコントローラ３に保持され、それが中央演算処理装置３ａによって実行されることによって、台車割付手段３ｂの機能が実行されるものである。

まず、この基本機能の概要を纏めると以下のようになる。

（１）台車割付手段３ｂは、ゾーンコントローラ３の管理するゾーン内で搬送が必要なステーションＳＴが発生した場合に、該ゾーン内に在席している、最先に該ステーションに到着し荷掴み可能な台車１に搬送指令を割り付ける。

（２）台車割付手段３ｂは、その台車割り付け作業を所定の期間毎に繰り返し行う。

（３）台車割付手段３ｂは、前記搬送指令を、該目的ステーションＳＴへの移動と、該ステーションＳＴからの物品の搬送とに分けて行う。

（４）台車割付手段３ｂは、その管理するゾーン内に新たに乗り入れた台車も、割り付け可能な台車とする。

以下、図３を用いて詳しく説明する。この図３は、図１の搬送路２のゾーンＧ（工程間搬送路）とゾーンＤ（工程内搬送路）間の連結部分を拡大表示したものであり、図１に比べて、説明の必要上、追加された部分、省略された部分がある。

また、図３においては、半導体ウエハなどの処理対象物を収容したカセットを符号Ｋで表している。よって、カセットＫを積んでいる台車１（＃２）、台車１（＃３）は原則として新たにカセットＫを搬送できず、カセットＫを積んでいない台車１（＃１）は空き台車であり、新たにカセットＫを搬送できる。

まず、台車割付は、ゾーン内の制御の問題であるので、各ゾーンに設けられたゾーンコントローラ３が行うのが基本である。

図３のような台車１の走行状態において、ステーションＳＴ（＃２）への搬送要求が統合コントローラ７からゾーンコントローラ３へ送られてくる。これに対して、ゾーンコントローラ３の台車割付手段３ｂは、ステーションＳＴ（＃２）から図に一点鎖線の矢印で示すように上流方向へ割付可能な台車を検索する。

その結果、台車割付手段３ｂは、管理するゾーンＤ内に在席している台車１（＃１）、台車１（＃３）、・・・の内、台車１（＃１）が空き台車であり、最先にステーションＳＴ（＃２）に到着すると判断して、台車１（＃１）にステーションＳＴ（＃２）への搬送指令の内、移動指令のみを与える。

この移動指令を受けた台車１（＃１）は、ステーションＳＴ（＃２）を目的地としての走行を開始する。

台車割付手段３ｂは定期的に台車割り付けを繰り返しており、その繰り返しの台車割り付けの際、この図の状態に比べ、ゾーンＧから台車１（＃２）がゾーンＤに乗り入れて来て、ステーションＳＴ（＃１）を目的地とすることが解ったとする。

この場合、台車割付手段３ｂは、この新規参入の台車１（＃２）も自己のゾーンＤ内の台車であり、割付可能な対象とする。そして、台車１（＃２）がステーションＳＴ（＃１）で荷降ろしして、空き台車となり、台車１（＃１）より先に、ステーションＳＴ（＃２）に到着することが解れば、新たに台車１（＃２）へも移動指令を割り付ける。

一方、台車１（＃２）がステーションＳＴ（＃２）より下流のステーションＳＴ（不図示）を目的としている場合には、台車１（＃２）への移動指令の割付は行わない。

台車割付手段３ｂは、定期的に台車割り付けを繰り返しているので、刻々と変化するゾーン内の台車走行状態にタイムリーに対応させた台車割り付けが可能となり、搬送要求をより迅速に処理することができる。

このような台車割り付けの方法によれば、何かの事故で台車１が停止した場合、いずれかのショートカット２ａが渋滞した場合などの走行状況の刻々の変化にも対応して、台車割り付けをすることができる。

さて、台車割付手段３ｂの搬送指令の内、ステーションＳＴ（＃２）からの物品の搬送（荷掴み、目的のステーションへの搬送、そのステーションでの荷おろし）指令は、ステーションＳＴ（＃２）への移動指令とは別個に行うようにしている。

つまり、台車１（＃２）から、間もなくステーションＳＴ（＃２）に到着する旨、あるいは、すでに到着した旨の報告があってから、台車１（＃２）にステーションＳＴ（＃２）からの物品の搬送指令を行う。

ステーションＳＴ（＃２）への移動指令と、ステーションＳＴ（＃２）からの物品の搬送指令とを一度に台車１（＃１）に割り付けるようにした場合、指令を実行する台車１（＃１）を台車１（＃２）に変更する際には、台車１（＃１）に割り付けた指令を必ず取り消す必要があり、通信シーケンスが複雑となる。

しかしながら、別個に指令を割り付けるようにした場合、台車１（＃１）がステーションＳＴ（＃２）に到着しても搬送指令は割り付けないで、別の移動指令などを割り付けるようにして、台車１（＃２）に重複して移動指令を割り付けるようにするだけでよく、通信シーケンスを単純にすることができる。

こうして、この搬送台車システムによれば、上記（１）、（２）、（３）、（４）に対応して、以下の効果が得られる。

なお、搬送要求を受けたステーションＳＴに対して、台車１が到着しない度合い（待ち時間など）に応じて、そのステーションＳＴに優先度を設け、複数の搬送要求に対して、より優先度の高いステーションＳＴについての搬送指令を優先させて行うようにすると、ステーションＳＴ単位での待ち時間を最適化でき、搬送要求をより迅速に処理することができる。

（１）台車割付手段という簡単な構成で搬送要求を迅速に処理することができる。

（２）刻々と変化するシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、適切な台車割り付けができ、システムをより効率よく運用することができる。

（３）指令を細かく行うことによって、刻々と変化するシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、指令し直しを必要とせず、システムをより効率よく運用することができる。

（４）刻々と変化し、他のゾーンからの台車の乗り入れがあるシステムの特性に対応して、最新の状態に応じて、適切な台車割り付けができ、システムをより効率よく運用することができる。

上述した具体的な構成は、ここに記載されたものに限定されるものではなく、等価あるいは均等なもの、あるいは、当業者に取って容易に代替可能なものが含まれるものである。

本発明の搬送台車システムは、半導体や液晶表示装置などの製造工場のクリーンルームで、処理対象物を多数のステーション間で無人状態で自動的に搬送する際に、より高い効率での台車割付が求められる、あらゆる産業分野に用いることができる。

本発明の搬送台車システムの一例を示す全体配置図 （ａ）は、図１の搬送台車システムの制御系統を概念的に示す図、（ｂ）は（ａ）のフィーダ無線手段の要部詳細図、（ｃ）は（ａ）のゾーンコントローラの要部詳細図 図２（ｃ）の台車割付手段の機能についての説明図

符号の説明

１ 台車
２ 搬送路
２ａ ショートカット
３ ゾーンコントローラ
３ｂ 台車割付手段
４ 通信線
５ フィーダ無線手段
６ 非接触電源供給手段
７ 統合コントローラ
１０ 搬送台車システム
ＳＴ ステーション

Claims (1)

1. 複数のゾーンを有する搬送台車システムであって、各ゾーン毎にゾーンコントローラを設け、各ゾーンコントローラが、その管理するゾーン内で物品の搬送が必要なステーションが発生した場合に、該ゾーン内に在席している、最先に該ステーションに到着し荷掴み可能な台車に搬送指令を割り付ける台車割付手段を備え、
   前記台車割付手段は、その台車割り付け作業を所定の期間毎に繰り返し行い、その管理するゾーン内に新たに乗り入れた台車も、割り付け可能な台車としつつ、前記搬送指令を、目的のステーションへの到着と、該ステーションからの物品の搬送とに分けて行い、
   更に、最先に該ステーションに到着し荷掴み可能な台車が新たに発生した場合、既に別の台車に割付済みの移動指令を新たな台車に対して重複して割り付ける搬送台車システム。

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