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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übergabe bzw. Übertragung eines Gegenstandes in einem Overhead-Transportsystem nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
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Ein Problem von Overhead-Transportsystemen besteht darin, dass dann, wenn ein Overhead-Shuttle (OHS: Over Head Shuttle) auf einer Bewegungsbahn angehalten wird, um einen Gegenstand zu übertragen, die Bewegungsbahn durch das Overhead-Shuttle blockiert wird, und ein Stau auftreten kann. In diesem Zusammenhang werden gemäß der Offenbarung der
JP 2006-224944 A Zwischenspeicher unterhalb einer Laufschiene eines ersten Overhead-Shuttles vorgesehen, und das erste Overhead-Shuttle überträgt Gegenstände nur zu oder von den Zwischenspeichern. Darüber hinaus überträgt ein zweites Overhead-Shuttle, das sich entlang einer anderen Laufschiene bewegt, Gegenstände zwischen den Zwischenspeichern und Stationen. In diesem Fall wird, da der Gegenstand zwischen dem ersten Overhead-Shuttle und dem Speicher durch Heben und Senken eines Hubrahmens übertragen wird, das erste Overhead-Shuttle oberhalb des Zwischenspeichers für einen lange Zeitraum angehalten. In der Zwischenzeit wird die Laufbahn durch das erste Overhead-Shuttle blockiert.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Zeitdauer der Haltezeit, die ein Overhead-Shuttle braucht, um einen Gegenstand zu übertragen, zu verkürzen, um Störungen in der Bewegung nachfolgender Overhead-Shuttles zu vermeiden.
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Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Overhead-Transportsystem eine Station, die auf einem Boden angeordnet ist, und ein Overhead-Shuttle-System, das an einer Decke angeordnet ist. Das Overhead-Shuttle-System umfasst ein Overhead-Shuttle, das so gestaltet ist, dass es einen Boden eines Gegenstandes tragen kann, während sich das Overhead-Shuttle fortbewegt, und eine Laufschiene, die auf einer Unterseite des Overhead-Shuttles angeordnet ist.
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Das Overhead-Transportsystem umfasst des weiteren eine Transfervorrichtung, um den Gegenstand von oben lösbar zu halten, um den Gegenstand zwischen der Transfervorrichtung und dem Overhead-Shuttle zu übertragen, den Gegenstand seitlich zwischen einer Position oberhalb des Overhead-Shuttles und einer Position oberhalb der Station, die auf einer Seite der Laufschiene angeordnet ist, zu bewegen, und den Gegenstand zu heben und zu senken, um ihn zwischen der Transfervorrichtung und der Station zu übertragen.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Übertragen eines Gegenstandes zwischen einer Station, die auf einem Boden angeordnet ist, und einem Overhead-Shuttle, das auf einer Decke angeordnet ist, in einem Overhead-Transportsystem geschaffen. Dieses Verfahren umfasst u. a. die folgenden Schritte:
Steuern des Overhead-Shuttles, um einen Boden eines Gegenstandes zu tragen und sich entlang einer Laufschiene fortzubewegen;
Steuerung einer Transfervorrichtung, um den Gegenstand von oberhalb des Overhead-Shuttles zu halten und loszulassen, um den Gegenstand zwischen der Transfervorrichtung und dem Overhead-Shuttle zu übertragen;
Steuern der Transfervorrichtung, um den Gegenstand seitlich zwischen einer Position oberhalb des Overhead-Shuttles und einer Position oberhalb der Station, die auf einer Seite der Laufbahn vorgesehen ist, zu bewegen; und
Steuern der Transfervorrichtung, um den Gegenstand zu heben und zu senken, um den Gegenstand zwischen der Transfervorrichtung und der Station zu übertragen.
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In der nachfolgenden Beschreibung sind Erläuterungen, die das Overhead-Transportsystem betreffen, direkt auf das Übertragungsverfahren im Overhead-Transportsystem anwendbar, und umgekehrt sind Erläuterungen, die das Übertragungsverfahren betreffen, direkt auf das Overhead-Transportsystem anwendbar. Das Overhead-Shuttle kann sich während der Übertragung des Gegenstandes zwischen dem Overhead-Shuttle und der Transfervorrichtung bewegen oder es kann angehalten sein.
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Der Arbeitsablauf der Erfindung wird unter der Annahme beschrieben, dass der Gegenstand von dem Overhead-Shuttle zur Station übertragen wird. Für den Fall, dass der Gegenstand von der Station an das Overhead-Shuttle übertragen wird, sind die entsprechenden Schritte in umgekehrter Reihenfolge auszuführen. In der vorliegenden Erfindung wird der Gegenstand auf dem Overhead-Shuttle durch die Transfervorrichtung von oberhalb des Gegenstandes gehalten, und die Transfervorrichtung bewegt den Gegenstand auf dem Overhead-Shuttle in Richtung einer Seite der Laufschiene, um Beeinträchtigungen mit den nachfolgenden Overhead-Shuttles und anderen Gegenständen auf Overhead-Shuttles zu vermeiden. Dann hebt und senkt die Transfervorrichtung den Gegenstand, um den Gegenstand an die Station zu übertragen. Das Overhead-Shuttle muss den Hubrahmen nicht heben oder senken, um den Gegenstand zu übertragen, und die Übertragung kann in einem sehr kurzen Zeitraum abgeschlossen werden. Des weiteren können, da die Transfervorrichtung verwendet wird, um den Gegenstand in Richtung der Seite der Laufschiene zu bewegen, die nachfolgenden Overhead-Shuttles zügig die Position durchqueren, an der die Übertragung des Gegenstandes durchgeführt wird. Damit können die Arbeitsabläufe im Overhead-Transportsystem hocheffizient durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Overhead-Shuttle einen einfachen Aufbau haben, da es nicht mit der Transfervorrichtung ausgestattet sein muss, und es kann mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden.
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Dabei umfasst die Transfervorrichtung einen Hubrahmen, um den Gegenstand von oberhalb zu halten, einen Hubantrieb, um den Hubrahmen zu heben und zu senken, und einen Querantrieb, um den Hubantrieb zwischen einer Position oberhalb der Laufschiene und einer Position oberhalb der Station seitlich zu bewegen. In diesem Aufbau kann der Gegenstand schnell auf die Seite der Laufschiene übertragen werden, und zwischen der Laufschiene und der Station angehoben und abgesenkt werden.
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Zusätzlich umfasst das Overhead-Transportsystem eine Laufschiene für die Transfervorrichtung, um es der Transfervorrichtung zu ermöglichen, sich parallel zu der Laufschiene des Overhead-Shuttles zu bewegen. In dem Aufbau kann das Overhead-Shuttle an jeder Position den Gegenstand von oder zu der Transfervorrichtung übertragen. Darüber hinaus wird es möglich, den Gegenstand zu übertragen, ohne das Overhead-Shuttle anzuhalten, und den Gegenstand mit noch höherer Geschwindigkeit zu transportieren.
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In dem Fall, in dem ein Zwischenspeicher vorgesehen ist, der es der Transfervorrichtung ermöglicht, den Gegenstand von oder zu dem Zwischenspeicher frei zu übertragen, kann die Transfervorrichtung den Gegenstand unabhängig davon, ob die Station verfügbar ist oder nicht, von oder zum Overhead-Shuttle übertragen. Gleichermaßen kann die Transfervorrichtung den Gegenstand von oder zu der Station unabhängig davon, ob das Overhead-Shuttle verfügbar ist oder nicht, übertragen.
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Die Anordnung des Zwischenspeichers betreffend, ist die Laufschiene für das Overhead-Shuttle unterhalb der Laufschiene für die Transfervorrichtung vorgesehen, und sie überlappt sich mit der Laufschiene für die Transfervorrichtung in Draufsicht. Darüber hinaus ist der Zwischenspeicher auf entweder der linken oder der rechten Seite der Laufschiene der Transfervorrichtung vorgesehen, und die Station ist auf der jeweils anderen Seite der Laufschiene der Transfervorrichtung angeordnet. In dieser Anordnung ist der Querantrieb der Transfervorrichtung so ausgebildet, dass der Gegenstand seitlich sowohl nach links als auch nach rechts bewegt werden kann. Wenn der Gegenstand von oder zum Overhead-Shuttle übertragen wird, kann er zuverlässig übertragen werden, da es nicht erforderlich ist, den Querantrieb zu betätigen.
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Die Laufschiene für das Overhead-Shuttle kann unterhalb der Laufschiene für die Transfervorrichtung entweder auf der rechten oder der linken Seite vorgesehen sein, und die Station kann unterhalb der Laufschiene für die Transfervorrichtung vorgesehen sein und sich mit der Laufschiene für die Transfervorrichtung in Draufsicht überlappen. In dieser Anordnung kann eine Beeinträchtigung zwischen dem Gegenstand, der von der Transfervorrichtung gehalten wird, und dem Overhead-Shuttle verhindert werden, wenn der Gegenstand durch den Querantrieb zu einer Position unterhalb der Laufschiene der Transfervorrichtung verbracht wird. Damit wird das Zeitintervall einer Beeinträchtigung zwischen dem Gegenstand, der durch die Transfervorrichtung gehalten wird, und dem Overhead-Shuttle verkürzt. Demgemäß kann eine Verbesserung in der Leistungsfähigkeit des Transportes durch das Overhead-Shuttle-System erzielt werden.
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Vorzugsweise ist der Zwischenspeicher auf der jeweils anderen Seite der Laufschiene der Transfervorrichtung angeordnet. Auf diese Weise kann die Transfervorrichtung den Gegenstand zwischen dem Zwischenspeicher und der Station übertragen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung mit dem Overhead-Shuttle kommt.
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Vorzugsweise ist der Zwischenspeicher unterhalb der Laufschiene der Transfervorrichtung angeordnet, zwischen einer und der nächsten Station, und er überlappt mit der Laufschiene der Transfervorrichtung in Draufsicht. Auch bei dieser Anordnung kann die Transfervorrichtung den Gegenstand zwischen dem Zwischenspeicher und der Station übertragen, ohne dass es zu einer gegenseitigen Beeinträchtigung mit dem Overhead-Shuttle-System kommt.
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Der Zwischenspeicher ist vorzugsweise unterhalb der Laufschiene des Overhead-Shuttles angeordnet, und er überlappt mit dem Overhead-Shuttle in Draufsicht. Auch in dieser Anordnung kann die Transfervorrichtung den Gegenstand zwischen dem Zwischenspeicher und der Station ohne gegenseitige Beeinträchtigung mit dem Overhead-Shuttle-System übertragen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
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1 zeigt die Hauptkomponenten eines Overhead-Transportsystems nach einer Ausführung in der Draufsicht.
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2 zeigt Hauptkomponenten des Overhead-Transportsystems nach der Ausführung in einer vergrößerten Vorderansicht.
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3 zeigt einen Pantographen zwischen einem Hubantrieb und einem Hubrahmen einer veränderten Ausführung in der Vorderansicht.
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4 zeigt ein Overhead-Shuttle und eine dem Overhead-Shuttle benachbarte Laufschiene nach der Ausführung in Draufsicht.
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5 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuerungssystems der Ausführung.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ablaufs der Übertragung zwischen einem Overhead-Shuttle und einem Transferwagen nach der Ausführung.
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7 zeigt ein Diagramm des zeitlichen Ablaufs des Transfers zwischen dem Overhead-Shuttle und dem Transferwagen,
wobei der Graph 1) die Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles zeigt;
Graph 2) die Geschwindigkeit des Transferwagens;
Graph 3) die Höhe des Hubrahmens; und
Graph 4) das Öffnen und Schließen einer Spannvorrichtung zeigt.
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8 zeigt die Hauptkomponenten in einer zweiten Ausführung in vergrößerter Vorderansicht.
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9 zeigt die Hauptkomponenten in einer dritten Ausführung in vergrößerter Vorderansicht.
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10 zeigt die Hauptkomponenten in einer vierten Ausführung in vergrößerter Vorderansicht.
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11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Richtung XI-XI in 10.
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1 bis 7 zeigen eine erste Ausführung und ihre Abwandlung. Ein Overhead-Transportsystem umfasst ein Overhead-Shuttle-System 2, ein Transferwagen-System 4, und ein Zwischenspeicher-System 6. Das Overhead-Transportsystem ist beispielsweise im Reinraum einer Fabrik zur Herstellung von Halbleitern, einer Fabrik zur Herstellung von Flachbildschirmen oder ähnlichem vorgesehen. Bezugszeichen 8 bezeichnen Fertigungseinrichtungen zur Fertigung von Halbleitern, Flachbildschirmen oder ähnlichem. Bezugszeichen 10 bezeichnen Ladeeingänge. Die Ladeeingänge 10 sind Beispiele von Stationen. Das Overhead-Shuttle-System 2 und das Transferwagen-System 4 werden entlang einer Linie der Fertigungseinrichtungen 8 angeordnet. Vom Transferwagen-System 4 aus gesehen ist das Zwischenspeicher-System 6 der Linie der Fertigungseinrichtungen 8 gegenüberliegend angeordnet. Im Zwischenspeicher-System 6 ist eine Vielzahl von Zwischenspeichern 7 vorgesehen.
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Wie z. B. 2 zeigt, umfasst das Overhead-Shuttle-System 2 eine Linearmotor-Schiene 12 und ein Overhead-Shuttle (OHS) 14. Die Linearmotor-Schiene 12 enthält eine Primärseite eines Linearmotors (nicht dargestellt), und das Overhead-Shuttle 14 enthält eine Sekundärseite des Linearmotors. Des weiteren bezeichnet eine Bezugsziffer 16 einen Gegenstand, zum Beispiel Kassetten, von denen jeder eine oder eine Vielzahl von Halbleitersubstraten oder Flachbildschirmsubstraten enthält. Das Transferwagen-System 4 hat eine Laufschiene in der Nähe einer Decke des Reinraumes. Die Linearmotor-Schiene 12 des Overhead-Shuttle-Systems 2 ist unterhalb der Laufschiene 18 angeordnet, um es dem Overhead-Shuttle 14 zu ermöglichen, sich oberhalb der Linearmotor-Schiene 12 zu bewegen. Die Linearmotor-Schiene 12 ist unterhalb der Laufschiene 18 angeordnet und überlappt sich in einer Draufsicht mit der Laufschiene 18. Zwischenspeicher sind entweder auf der linken oder auf der rechten Seite der Laufschiene 18 vorgesehen, und Ladeeingänge 10 sind jeweils auf der anderen Seite der Laufschiene 18 angeordnet.
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Nachfolgend wird die Linearmotor-Schiene 12 des Overhead-Shuttle-Systems 2 als untere Laufschiene, die Laufschiene 18 der Transferwagen 20 als obere Laufschiene bezeichnet.
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Des Weiteren kann für die Overhead-Shuttles 14 auch ein Drehantrieb vorgesehen werden. Für den Fall jedoch, in dem die Primärseite des Linearmotors in der unteren Laufschiene 12 angeordnet ist, und die Sekundärseite des Linearmotors in dem Overhead-Shuttle 14, kann eine zentralisierte Steuerung einer großen Zahl an Overhead-Shuttles 14 auch bodenseitig implementiert werden, so dass sich die Overhead-Shuttles 14 mit hohen Geschwindigkeiten und geringem Abstand zwischen den Overhead-Shuttles 14 bewegen können. Wie später beschrieben wird, können die Overhead-Shuttles 14 und die Transferwagen 20 darüber hinaus in einfacher Weise so gesteuert werden, dass sie sich mit denselben Geschwindigkeiten bewegen.
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20 bezeichnet die Transferwagen. Bekannte Overhead-Shuttles können als die Transferwagen 20 verwendet werden. Die obere Laufschiene 18 umfasst eine Laufbahn 22 und eine Energiezuführung 23. Jeder der Transferwagen 20 umfasst, von oben nach unten, eine Laufeinheit 24, eine Energieaufnahme-Einheit 25, eine Querantriebseinheit 26, einen Drehantrieb 27, einen Hubantrieb 28, und einen Hubrahmen 30. Die Laufeinheit 24 des Transferwagens 20 auf der Laufbahn 22 ist innerhalb der Laufschiene 18 gestützt, um die autonome Bewegung des Transferwagens 20 zu ermöglichen. Alternativ kann sich der Transferwagen 20 auch aufgrund von Kräften, die über Riemen, Ketten, Schraubspindeln oder ähnlichem übertragen werden, bewegen. Darüber hinaus hat die Laufeinheit 24 den Drehantrieb. Alternativ kann die Laufeinheit 24 auch einen Linearmotor haben. Die Energieaufnahme-Einheit 25 nimmt elektrische Energie von der Energiezuführung 23 auf, und sie kommuniziert mit einer Steuerung (nicht dargestellt), die sich auf dem Boden befindet, durch ein drahtloses Netzwerk (wireless LAN) oder ähnlichem. Elektrische Energie kann durch die Energieempfangs-Einheit 25 in kontaktloser Weise aufgenommen werden. Alternativ kann die Elektrizität auch durch eine Stromleitung wie zum Beispiel eine Kabelrolle übertragen werden.
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Die Querantriebseinheit 26 bewegt den Drehantrieb 27, den Hubantrieb 28 und den Hubrahmen 30 unterhalb des Hubantriebs 28 seitlich in Richtung sowohl der rechten und der linken Seite bezogen auf die Bewegungsrichtung des Transferwagens 20. Der Drehantrieb 27 dreht den Hubantrieb 28 und den Hubrahmen 30 in einer horizontalen Ebene. Der Drehantrieb 27 kann wahlweise auch nicht vorgesehen werden. Der Hubantrieb 28 hebt und senkt den Hubrahmen 30, indem Aufhängungselemente 31 genutzt werden. Ein Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Spannvorrichtung, die in dem Hubrahmen 30 vorgesehen ist. Die Spannvorrichtung 32 kann ein Eingriffselement 34, das oberhalb des Gegenstandes 16 vorgesehen ist, halten und loslassen.
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Die Querantriebseinheit 26 bewegt den Hubantrieb 28 seitlich. Alternativ kann der Hubantrieb 28 die Querantriebseinheit 26 und den Hubrahmen 30 seitlich bewegen. 33 bezeichnet einen Relativpositions-Sensor, um eine Relativposition eines Transferwagens 20 relativ zum Overhead-Shuttle 14 in einer Bewegungsrichtung zu messen, und er bestimmt eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Transferwagen 20 und dem Overhead-Shuttle 14 mit Hilfe von Änderungen der Relativposition.
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Der Gegenstand 16 wird übergeben, indem das Overhead-Shuttle 14 und der Transferwagen 20 so gesteuert werden, dass sie sich zueinander benachbart mit derselben Geschwindigkeit bewegen, und indem der Hubrahmen 30 durch den Hubantrieb 28 zum Beispiel um den Hub von mehreren Millimetern gehoben und gesenkt wird. Zu diesem Zeitpunkt verändert sich eine Kraft, die dem Winddruck auf dem Gegenstand 16 entspricht, abhängig davon, ob der Gegenstand 16 vom Hubrahmen 30 gehalten wird oder nicht. Um Vibrationen des Hubrahmens 30 entlang der Bewegungsrichtung zu verhindern, ist ein Stift entweder für den Hubrahmen oder den Hubantrieb 28 vorgesehen, und der Stift 35 greift in ein Stiftloch des jeweils anderen Teils, d. h. entweder des Hubrahmens oder des Hubantriebs ein, um die Position des Hubrahmens 30 relativ zum Hubantrieb in der Bewegungsrichtung zu fixieren. Der Stift 35 und das Stiftloch 36 sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Es kann jedes Mittel angewandt werden, solange es dazu geeignet ist, den Hubrahmen 30 in der Bewegungsrichtung relativ zum Hubantrieb 28 zu positionieren. Um den Gegenstand 16 zu oder vom Ladeeingang 10 zu übergeben oder zu übernehmen, wird der Hubrahmen 30 um einen großen Hub gesenkt, um den Stift 35 aus dem Stiftloch 36 zu ziehen, und der Hubrahmen 30 wird angehoben, um den Stift 35 in das Stiftloch 36 zurückzuführen.
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Das Overhead-Shuttle 14 hat eine Verfahreinheit 40, und die Sekundärseite eines Linearmotors (nicht dargestellt) ist in der Verfahreinheit 40 angeordnet. Darüber hinaus hat das Overhead-Shuttle 14 eine Trägereinheit 41, die über die untere Laufschiene 12 hinausragt, um den Boden des Gegenstandes 16 zu tragen. Beispielsweise ist eine Markierung 42 auf einer oberen Oberfläche der Trägereinheit 41 vorgesehen. Die Markierung 42 wird durch den Relativpositions-Sensor 33 des Transferwagens 20 gelesen, um die Relativposition zu bestimmen. 44 und 45 bezeichnen Stützen. Die Stütze 44 trägt die untere Laufschiene 12 von der Decke des Reinraumes oder ähnlichem aus. Gleichermaßen trägt die Stütze 45 ein Zwischenspeicher-System 6 von der Decke des Reinraumes oder ähnlichem aus. Alternativ kann das Zwischenspeicher-System auch durch die untere Laufschiene 12 gestützt werden.
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3 zeigt eine abgewandelte Ausführung, bei der ein Pantograph 38 zwischen dem Hubantrieb 28 und dem Hubrahmen 30 angeordnet ist. Durch Heben und Senken des Pantographen 38 durch Aufhängungselemente 31 wird der Hubrahmen 30 durch einen kleinen Hub gehoben und gesenkt. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Gegenstand von dem Overhead-Shuttle 14 übernommen oder an ihn übergeben wird, wird der Pantograph 38 genutzt, um den Hubrahmen 30 zu heben und zu senken. Auf diese Weise vibriert der Hubrahmen 30 nicht einfach in der Bewegungsrichtung hin und her, während der Gegenstand 16 vom Overhead-Shuttle 14 übernommen oder an ihn übergeben wird, auch nicht dann, wenn die Kraft, die auf den Hubrahmen 30 wirkt, abhängig vom Winddruck, der auf den Gegenstand 16 wirkt, verändert wird. Damit kann der Gegenstand 16 noch sanfter übergeben werden.
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4 zeigt die Markierung 42 auf dem Overhead-Shuttle 14. Die Markierung 42 ist ein eindimensionaler oder zweidimensionaler Barcode. Der Relativpositions-Sensor 33 enthält einen optischen Sensor wie zum Beispiel einen Zeilensensor oder einen CCD-Sensor und Bildverarbeitungsvorrichtungen. Beispielsweise wird angenommen, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Transferwagen und dem Overhead-Shuttle 14 1 mm/sec oder weniger beträgt, und der Positionsfehler in der Bewegungsrichtung 0,1 mm oder weniger ist. In diesem Fall sollte der Relativpositions-Sensor 33 eine Auflösung von ungefähr 0,33 mm haben, und die Markierung 42 wird durch den Sensor 33 zum Beispiel mit Intervallen von 0,03 Sekunden gelesen, und die Differenz zwischen dem vorhergehenden Bild und dem momentanen Bild wird bestimmt. Wenn die Relativgeschwindigkeit 1 mm/sec oder weniger ist, ist die Verschiebung der Bilder, die mit Intervallen von 0,03 Sekunden erfasst werden, geringer als die Auflösung, und die Differenz ist beinahe Null. Wenn die Relativgeschwindigkeit einen breiten Toleranzbereich hat, kann die Sensorauflösung verringert werden, und für den Fall, in dem die Messzeit durch den Sensor verkürzt ist, muss eine höhere Auflösung angewendet werden.
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Dieser Anordnung ist es möglich, zu bestimmen, dass die Relativgeschwindigkeit ausreichend klein ist, und eine Positionsausrichtung zur selben Zeit vorgenommen werden kann. Indem eine ID oder ähnliches des Overhead-Shuttles 14 in dem Barcode enthalten ist, kann der Transferwagen 20 die ID des Overhead-Shuttles 14 bestätigen. Die Positionsausrichtung des Transferwagens 20 mit dem Overhead-Shuttle 14 kann durchgeführt werden, in dem eine beliebige optische Markierung und ein beliebiger optischer Sensor ohne Nutzung des Barcodes verwendet wird. Für den Fall, in dem der Toleranzfehler der Relativgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt der Übergabe oder dergleichen groß ist, können der Relativpositions-Sensor 33 und die Markierung 42 unwesentlich sein.
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5 zeigt ein Steuerungssystem des Overhead-Transportsystems. Eine Bewegungssteuerung 50 führt die Gesamtsteuerung des Overhead-Transportsystems durch, und die Linearmotor-Steuerung 52 steuert einen Linearmotor in einer Linearmotor-Schiene, um die Bewegung der Overhead-Shuttles 14 zu steuern. Eine Onboard-Steuerung 54 der Transferwagen steuert die Transferwagen, und sie steuert einen Verfahrantrieb 55, um es dem Transferwagen zu ermöglichen, sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Overhead-Shuttles zu bewegen, um den Gegenstand zwischen dem Transferwagen und dem Overhead-Shuttle zu übertragen.
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Zum Zeitpunkt der Übertragung des Gegenstandes zwischen dem Overhead-Shuttle und dem Transferwagen gibt die Bewegungssteuerung 50 einen Übertragungsanweisung aus. Die Übertragungsanweisung zeigt eine Position an, an der die Übertragung ausgeführt werden soll, und welcher Overhead-Shuttle und welcher Transferwagen für die Übertragung verwendet werden sollen. Zu dem Zeitpunkt, in dem die Übertragung durchgeführt wird, haben Overhead-Shuttle und der Transferwagen konstante Geschwindigkeitsmuster. Die Steuerungen 52 und 54 steuern diese Geschwindigkeitsmuster und sie steuern den Linearmotor 53 und den Verfahrantrieb 55 entsprechend der Übertragungsanweisung. Darüber hinaus übergibt die Steuerung 52 des Linearmotors an den Transferwagen eine Position und eine Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles (OHS) als Widerpart der Übertragung zum Transferwagen. Auf der Basis dieser Daten reduziert der Transferwagen seine Relativgeschwindigkeit relativ zum Overhead-Shuttle und steuert die Relativposition, um eine genaue Positionsausrichtung zwischen dem Transferwagen und dem Overhead-Shuttle durchzuführen, und um es dem Transferwagen und dem Overhead-Shuttle zu ermöglichen, sich für die Übergabe des Gegenstandes mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen.
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6 und 7 zeigen einen Algorithmus, um einen Gegenstand von einem Overhead-Shuttle zu einem Transferwagen zu übergeben. Wenn sich der Overhead-Shuttle einer Position, an der die Übergabe ausgeführt wird, nähert, verzögert das Overhead-Shuttle, und der Transferwagen wird beschleunigt. Das Geschwindigkeitsmuster des Overhead-Shuttles ist dem Transferwagen bekannt. Solange die Spannvorrichtung nicht betätigt wird, behindern sich der gehobene oder gesenkte Hubrahmen und der Gegenstand auf dem Overhead-Shuttle nicht gegenseitig. Deshalb wird der Hubrahmen gesenkt, bevor die Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles mit der Geschwindigkeit des Transferwagens übereinstimmt. Der Sensor des Transferwagens überwacht die Relativgeschwindigkeit und die Relativposition, damit das Overhead-Shuttle und der Transferwagen sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Nachdem die Position der Spannvorrichtung mit der Position des Eingriffselements ausgerichtet ist, wird der Hubrahmen langsam gesenkt, und der Gegenstand wird übergeben. Das Overhead-Shuttle und der Transferwagen bewegen sich mit derselben Geschwindigkeit, um durch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Overhead-Shuttle und dem Transferwagen hervorgerufene Stöße auf den Gegenstand zu dem Zeitpunkt, an dem die Gegenstände übergeben werden, zu verhindern. „Gleiche Geschwindigkeit” bedeutet hier, dass die Geschwindigkeitsdifferenz beispielsweise 30 mm/sec oder geringer ist, vorzugsweise 10 mm/sec oder weniger und noch eher 3 mm/sec oder weniger sind vorzuziehen. In der Ausführung beträgt die Geschwindigkeitsdifferenz 1 mm/sec oder weniger. Das Overhead-Shuttle und der Transferwagen müssen sich in dem Zeitabschnitt, in dem der Hubrahmen langsam gesenkt wird, mit derselben Geschwindigkeit bewegen, und der Halt des Gegenstandes wird vom Overhead-Shuttle auf den Transferwagen übertragen.
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Wenn der Gegenstand übertragen wird, verändert sich die Kraft, die auf den Hubrahmen wirkt. Daher wird das Vibrieren des Hubrahmens durch den Stift, den Pantographen oder Gleichwirkendes verhindert. Der Abschluss der Übertragung wird durch einen Lastsensor (nicht dargestellt), der in der Spannvorrichtung des Hubrahmens vorgesehen ist, festgestellt, und das Heben des Hubrahmens wird beschleunigt, und der Transferwagen benachrichtigt die Steuerung 52 des Linearmotors über die Beendigung der Übergabe. Demzufolge wird das Overhead-Shuttle beschleunigt. Nachdem das Anheben des Hubrahmens abgeschlossen wurde, beginnt der Transferwagen zu verzögern, und bewegt sich zu einem Zwischenspeicher oder zu einem Ladeeingang, an dem der Gegenstand abgeladen wird, und dann wird der Transferwagen angehalten. Für den Fall, dass der Gegenstand von dem Transferwagen zum Overhead-Shuttle übergeben wird, werden Transferwagen und Overhead-Shuttle so gesteuert, dass sie sich nahezu mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Dann, während der Hubrahmen gesenkt wird, werden Transferwagen und Overhead-Shuttle so gesteuert, dass sie miteinander ausgerichtet sind, und sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Nachdem die Geschwindigkeit des Transferwagens mit der Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles übereinstimmt und der Transferwagen mit dem Overhead-Shuttle ausgerichtet ist, wird der Hubrahmen geringfügig gesenkt, und das Halten des Gegenstandes wechselt vom Transferwagen auf das Overhead-Shuttle. Dann, wenn der Lastsensor den Abschluss der Übergabe feststellt, wird das Overhead-Shuttle wieder beschleunigt. Der Transferwagen öffnet die Spannvorrichtung, und senkt den Hubrahmen weiter, um gegenseitige Beeinträchtigung mit dem Gegenstand zu vermeiden. Dann wird das Heben des Hubrahmens und die Verzögerung des Transferwagens eingeleitet.
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Wieder auf die 2 bezugnehmend, bewegt die Querantriebseinheit 26 Komponenten wie den Hubantrieb 28 seitlich zwischen dem Zwischenspeicher 7 und dem Transferwagen 20. Darüber hinaus bewegt die Querantriebseinheit 26 an dem Zeitpunkt, an dem der Gegenstand zwischen dem Zwischenspeicher 7 und dem Ladeeingang 10 übertragen wird, Komponenten wie den Hubantrieb 28 seitlich, und der Hubantrieb 28 hebt und senkt den Hubrahmen 30, um den Gegenstand zu übertragen. Ein Bezugszeichen 29 in 2 bezeichnet ein Oberteil der Querantriebseinheit 26. In der Querantriebseinheit 26 bewegt sich das Oberteil 29 nach rechts und nach links. Der Transferwagen 20 bewegt sich nicht, und der Transferwagen 20 wird zum dem Zeitpunkt, an dem der Gegenstand von oder zu dem Zwischenspeicher 7 und dem Ladeeingang 8 übernommen oder übergeben wird, angehalten.
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Die obere Laufschiene 18 des Transferwagen-Systems 4 ist parallel zu und oberhalb der unteren Laufschiene 12 des Overhead-Shuttle-Systems 2 angeordnet. Das Zwischenspeicher-System 6 und der Ladeeingang 10 sind auf der rechten und der linken Seite der oberen Laufschiene 18 angeordnet. Darüber hinaus ist eine obere Laufschiene 18 zu einer Vielzahl von Fertigungseinrichtungseinheiten 8 zugeordnet. Vorzugsweise wird die Bewegung einer Vielzahl von Transferwagen 20 entlang einer oberen Laufschiene 18 gesteuert, und Gegenstände werden an die Fertigungseinrichtungs-Einheiten 8 angeliefert und abgeholt. Auf diese Weise, durch Nutzung der Transferwagen 20, werden Gegenstände an die Fertigungseinrichtungen, in denen intensiver Betrieb stattfindet, angeliefert und abgeholt.
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In der Ausführung werden die folgenden Wirkungen und Vorteile erzielt.
- (1) Das Overhead-Shuttle 14 kann den Gegenstand 16 übertragen, ohne anzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt blockiert es, obwohl das Overhead-Shuttle 14 verzögert wurde, im Vergleich zu dem Fall, in dem das Overhead-Shuttle 14 angehalten wird, um den Gegenstand 16 zu übertragen, nicht die Bewegungsbahn und unterbricht nicht die Bewegung nachfolgender Overhead-Shuttles. Anstelle das Overhead-Shuttle 14 zu verzögen, kann der Transferwagen 20 bis zur normalen Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles 14 beschleunigt werden, um den Gegenstand 16 zu übertragen. In diesem Fall ist das Übertragen des Gegenstandes jedoch schwierig.
- (2) Der Transferwagen 20 kann den Gegenstand 16 an den Ladeeingang 10 anliefern und ihn von diesem abholen. Durch Verwendung des Zwischenspeicher-Systems 6 kann der Gegenstand 16 vorübergehend gelagert werden.
- (3) Im Overhead-Shuttle 14 wird die Trägereinheit 41 an einer oberen Position angeordnet. Im Transferwagen 20 ist der Hubrahmen 30 nach unten gerichtet. In der Struktur kann die Übertragung des Gegenstandes 16 ohne Beeinträchtigung zwischen dem Overhead-Shuttle 14 und dem Transferwagen 20 durchgeführt werden. Der Hubrahmen 20 kann das Eingriffselement 34 durch die Anziehungskraft eines Elektromagneten anstelle der Verwendung der Spannvorrichtung 32 halten.
- (4) Der Transferwagen 20 hebt und senkt den Hubrahmen 30 um einen kleinen Hub, um den Gegenstand 16 von dem Overhead-Shuttle 14 zu übernehmen oder ihn an dieses zu übergeben. Der Zeitabschnitt, in dem der Transferwagen 20 und das Overhead-Shuttle 14 sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen müssen, liegt in der Größenordnung von zum Beispiel 0,1 sec. Da das Overhead-Shuttle 14 nicht angehalten werden muss, beträgt die Beschleunigungszeit und die Verzögerungszeit zum Beispiel jeweils weniger als 1 Sekunde. Zum Beispiel, wenn angenommen wird, dass die Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles 14 5 m/sec beträgt, die Beschleunigung des Overhead-Shuttles 14 2,5 m/sec2 ist, und die Geschwindigkeit des Overhead-Shuttles 14 zu dem Zeitpunkt der Übertragung des Gegenstandes 3 m/sec ist, und der Zeitabschnitt, in dem sich der Transferwagen 20 und der Overhead-Shuttle 14 mit derselben Geschwindigkeit bewegen, 0,1 sec lang ist, ist der Abstand zwischen einzelnen Fahrzeugen zur Übertragung des Gegenstandes, ohne eine Verzögerung des nachfolgenden Overhead-Shuttles zu erfordern, 1,8 m. Wird angenommen, dass die Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt der Übertragung des Gegenstandes 16 4 m/sec beträgt, ist der erforderliche Abstand zwischen den Fahrzeugen 0,5 m. Wenn dieselben Bedingungen angenommen werden, und das Overhead-Shuttle 14 dagegen für eine Sekunde angehalten werden muss, um den Gegenstand 16 zu übertragen, ist ein Abstand von 15 m zwischen den Fahrzeugen erforderlich, um das Verzögern des nachfolgenden Overhead-Shuttles 14 zu vermeiden.
- (5) Zu dem Zeitpunkt, an dem der Gegenstand 16 übertragen wird, ist der Winddruck, der auf den Gegenstand 16 wirkt, proportional der zweiten bis dritten Potenz der Geschwindigkeit. Des weiteren ist der Weg, der für die Beschleunigung oder Verzögerung des Transferwagens 20 benötigt wird, proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit. Deshalb ist es vorteilhaft, dass das Overhead-Shuttle 14 verzögert wird, gegenüber dem Fall, in dem der Transferwagen 20 auf die normale Bewegungsgeschwindigkeit des Overhead-Shuttles 14 beschleunigt wird.
- (6) Da das Overhead-Shuttle 14 keine Übertragungsmechanismen benötigt, kann die Steuerung einfach umgesetzt werden, indem ein Linearmotor auf der Primärseite auf dem Boden verwendet wird. Damit kann eine zentralisierte Steuerung für eine große Zahl von Overhead-Shuttles 14 mit einem geringen Abstand zwischen den einzelnen Fahrzeugen ausgeführt werden, und der Transferwagen 20 und das Overhead-Shuttle 14 können in einfacher Weise so gesteuert werden, dass sie sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen.
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In der ersten bis siebten Ausführung wird die Bewegung des Overhead-Shuttles 14 blockiert, wenn sich der Hubrahmen 30, der den Gegenstand 16 hält, oberhalb der Linearmotor-Schiene 12 bewegt. 8 bis 11 zeigen Ausführungen, mit denen ein derartiges Problem gelöst wird. Die Anordnung des Zwischenspeicher-Systems in diesen Ausführungen kann in Verbindung mit der Anordnung des Zwischenspeicher-Systems 6 in 2 übernommen werden. In 8 ist das Zwischenspeicher-System 6 oberhalb der Fertigungseinrichtung 6 angeordnet, und der Ladeeingang 10 ist unmittelbar unterhalb des Transferwagen-Systems 4 und mit der oberen Laufschiene 18 in einer Draufsicht überlappend angeordnet. Das Overhead-Shuttle-System 2 ist entweder auf der rechten oder der linken Seite der oberen Laufschiene 18 angeordnet, und das Zwischenspeicher-System 6 ist auf der jeweils anderen Seite der oberen Laufschiene 18 angeordnet. Darüber hinaus verwendet der Transferwagen die Querantriebseinheit 26, um den Gegenstand zwischen dem Transferwagen 20 und dem Overhead-Shuttle 14 zu übertragen. In anderen Gesichtspunkten ist die Ausführung in 8 dieselbe wie die Ausführung in den 1 bis 7. In der Ausführung 8 kann ein leerer Raum oberhalb der Fertigungseinrichtung 8 verwendet werden, um das Zwischenspeicher-System 6 anzuordnen.
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Auch in der Ausführung aus 9 wird die Querantriebseinheit 26 verwendet, um den Gegenstand 16 vom oder zum Overhead-Shuttle 14 zu übertragen. In diesem Fall ist es ausreichend, den Gegenstand 16 seitlich von oder zur unteren Laufschiene 12 zu bewegen. Es ist nicht erforderlich, den Gegenstand sowohl zur rechten als auch zur linken Seite zu bewegen. Der Ladeeingang 10 und ein Zwischenspeicher-System 86 sind unterhalb des Transferwagen-Systems 4 angeordnet, und der Ladeeingang 10 und das Zwischenspeicher-System 86 überlappen sich in Draufsicht mit der oberen Laufschiene 18. Entsprechende Zwischenspeicher 86a sind in Zwischenräumen zwischen den Ladeeingängen 10 angeordnet. Bezugszeichen 87 bezeichnen Stützen zum Stützen des Zwischenspeicher-Systems 86. Alternativ kann das Zwischenspeicher-System gestützt werden, indem das Overhead-Shuttle-System 2 oder ähnliches dafür genutzt wird.
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In den Ausführungen der 10 und 11 ist ein Zwischenspeicher-System 96 in einem Zwischenraum unterhalb der unteren Laufschiene 12 angeordnet, und das Zwischenspeicher-System 96 überlappt sich in der Draufsicht mit der unteren Laufschiene 12. Bezugsziffern 97 bezeichnen Stützen, um das Zwischenspeicher-System 96 zu stützen. In den Ausführungen der 10 und 11 ist der Hubantrieb unterhalb des Drehantriebes des Transferwagens angeordnet, um die Querantriebseinheit 26 zu heben und zu senken, und der Hubrahmen 30 ist an einen Oberteil 29 der Querantriebseinheit 26 angeordnet. In der Struktur kann in einem Zustand, in dem die Aufhängungselemente 31 erheblich ausgefahren sind, die Querantriebseinheit 26 in unerwünschter Weise in der Bewegungsrichtung in Richtung der linken oder der rechten Seite geneigt sein. Deshalb werden zum Beispiel ein Paar vordere und hintere Führungen 90, die nach unten gerichtet sind, an dem Hubantrieb 28 oder ähnlichem befestigt, und geführte Elemente 92 werden für die Querantriebseinheit 26 vorgesehen, um die Querantriebseinheit 26 zu führen, wenn sie angehoben oder abgesenkt wird/ist. Da die Führungen 90 nicht benutzt werden, wenn der Gegenstand von oder an den Ladeeingang 10 übertragen wird, enden die Führungen 90 an Positionen, die höher als der Ladeeingang 10 sind, so dass die geführten Elemente 92 der Querantriebseinheit 26 das untere Ende der Führungen 90 frei passieren können. Es ist ausreichend, dass die Querantriebseinheit 26 den Gegenstand 16 seitlich zwischen der unteren Laufschiene 12 und dem Zwischenspeicher-System 96 bewegt.
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Das Overhead-Shuttle 14 kann angehalten werden, um den Gegenstand zwischen dem Overhead-Shuttle 14 und dem Transferwagen 20 zu übertragen. In einem derartigen Fall kann der Transferwagen 20 eine stationäre Übertragungsvorrichtung ohne eine Laufeinheit 24 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Overhead-Shuttle-System
- 4
- Transferwagen-System
- 6
- Zwischenspeicher-System
- 7
- Zwischenspeicher
- 8
- Fertigungseinrichtung
- 10
- Ladeeingang
- 12
- untere Laufschiene
- 14
- Overhead-Shuttle
- 16
- Gegenstand
- 18
- obere Laufschiene
- 20
- Transferwagen
- 22
- Laufbahn
- 23
- Energiezuführung
- 24
- Laufeinheit
- 25
- Energieaufnahme-Einheit
- 26
- Querantriebseinheit
- 27
- Drehantrieb
- 28
- Hubantrieb
- 29
- Oberteil
- 30
- Hubrahmen
- 31
- Aufhängungselement
- 32
- Spannvorrichtung
- 33
- Relativpositions-Sensor
- 34
- Eingriffselement
- 35
- Stift
- 36
- Stiftloch
- 38
- Pantograph
- 40
- Verfahreinheit
- 41
- Trägereinheit
- 42
- Markierung
- 44, 45
- Stütze
- 50
- Bewegungssteuerung
- 52
- Linearmotor-Steuerung
- 53
- Linearmotor
- 54
- Onboard-Steuerung
- 55
- Verfahrantrieb
- 86
- Zwischenspeicher-System
- 87
- Stütze
- 90
- Führung
- 92
- geführtes Element
- 96
- Zwischenspeicher-System
- 97
- Stütze
