JP2006313767A - 搬送台車システム - Google Patents

Abstract

【課題】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、システム全体で台車を効率よく運用できる搬送台車システムを提供する。
【解決手段】複数の工程内搬送路を相互に台車が乗り入れ可能に接続した搬送台車システムであって、工程内搬送路ごとに必要な台車数を求め、台車１が余剰している工程内搬送路から台車１が不足している工程内搬送路へ台車１を供給する配車管理手段７Ｂを設けた。
【選択図】図２

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、それぞれのベイでの台車の台数を好適なものとして、台車を効率よく使い回すことが必要とされるが、このシステムでは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、システム全体で台車を効率よく運用できる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、複数の工程内搬送路を相互に台車が乗り入れ可能に接続した搬送台車システムであって、工程内搬送路ごとに必要な台車数を求め、台車が余剰している工程内搬送路から台車が不足している工程内搬送路へ台車を供給する配車管理手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の搬送台車システムは、請求項１に従属し、前記複数の工程内搬送路を工程間搬送路で接続した搬送台車システムであって、前記配車管理手段は、前記工程内搬送路の余剰台車を前記工程間搬送路へ払い出すようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の搬送台車システムは、請求項２に従属し、前記配車管理手段は、前記工程内搬送路及び前記工程間搬送路の最高保有台数及び最低保有台数を定め、その範囲内で台車を配車するようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の搬送台車システムよれば、システム全体において台車を効率よく運用することができる。

請求項２記載の搬送台車システムによれば、請求項１の効果に加え、工程間搬送路は工程内搬送路へ直結しているものなので、台車が不足する工程内搬送路へ素早く台車を供給することができる。

請求項３記載の搬送台車システムによれば、請求項２の効果に加え、あるゾーンにおいて台車が過多となって渋滞が発生したり、過少となってすぐに台車１の供給が必要となる状態を避けることができ、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）の統合コントローラの要部詳細図である。

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は従来のイントラゾーンあるいは工程内搬送路に相当し、ゾーンＧ、Ｈは従来のインターゾーン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１０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Ａ〜Ｈに限られた台数の台車１を最適な状態に配車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、統合コントローラ７には、必須の中央演算処理装置（ＣＰＵ）７ａに加え、配車管理手段７ｂを備えている。以下、この配車管理手段７ｂについて説明する。

なお、図２（ｃ）では、配車管理手段７ｂを中央演算処理装置７ａ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、配車管理手段７ｂの機能を発揮するプログラムが統合コントローラ７に保持され、それが中央演算処理装置７ａによって実行されることによって、配車管理手段７ｂの機能が実行されるものである。

まず、この配車管理手段７ｂの基本機能の概要を纏めると以下のようになる。

（１）工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）ごとに必要な台車数を求め、台車１が余剰している工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）から台車１が不足している工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）へ台車１を供給する。

（２）工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）の余剰台車１を工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）へ払い出す。

（３）工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）及び工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）の最高保有台数及び最低保有台数を定め、その範囲内で台車１を配車する。

以下、詳しく説明する。

まず、配車管理は、ゾーン間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を統合している統合コントローラ７が行うのが基本である。

この統合コントローラ７の配車管理手段７ｂは、配車管理に先だって、台車待機位置を決定し、その結果を各ゾーンコントローラ３に与える。

この台車待機位置とは、カセットを搬送しておらず、余剰な、つまり、搬送指令が来た場合には荷下ろしをすることなく、その指令に応ずることができる台車１を待機させる位置である。図１の搬送路２では、例えば、あまり用いられる頻度の少ないショートカット２ａ（＃１）や、また、工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）の適当な部分がこれに相当する。

ついで、配車管理手段７ｂは、ゾーンコントローラ３から送信される台車情報（搬送中の台車の数、搬送中でない台車の数）と、統合コントローラ７が受けた搬送指示要求の件数とを参照して、各ゾーン毎に必要台車数を算出し、それぞれのゾーンコントローラ３へ空き台車の移動指令を行う。

より、詳しくは以下の手順である。

基本として、配車管理手段７ｂは、一定間隔で状況を見直し、配車の移動指令を行うようにしている。これは、配車状況は刻々と変化するものであるので、状況の変化に応じて、最適の対応をするためである。

また、工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）を空き台車１の待機位置と見立てて、工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）の余剰な台車１は工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）へ出し、一方、不足の場合は、工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）の余剰な台車１を工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）へ供給するのが原則である。

１）工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）内での空き台車１の数Ｋ１を算出する。

２）各ゾーンＡ〜Ｆ内の搬送負荷状況を算出する。つまり、ゾーン内に存在する空き台車の数から、そのゾーンに指令された搬送指令の数を差し引いた数Ｋ２を算出する。

３）工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）内に空き台車１がある場合、その台数Ｋ１を、台車１が不足している（数Ｋ２がマイナス）ゾーンＡ〜Ｆに１台づつ繰り返して割り振る。

ただし、たとえ不足していても、配車管理手段７ｂが保持している各ゾーンが保有し得る台車１の最大保有可能台数までとする。

４）まだ、不足している工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）がある場合には、数Ｋ２がプラスとなっているゾーンから、そのゾーンに定義された最低保有台数を除いた台数の台車１を工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）へ供給する。

５）数Ｋ２がプラスの場合、上記３）の割り振りは行わない。

このようにすると、上記（１）、（２）、（３）に対応して、以下の効果が得られる。

（１）システム１０全体において台車１を効率よく運用することができる。

（２）工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）は工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）へ直結しているものなので、台車１が不足する工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）へ素早く台車１を供給することができる。

（３）あるゾーンにおいて台車が過多となって渋滞が発生したり、過少となってすぐに台車１の供給が必要となる状態を避けることができ、システムをより効率よく運用することができる。

なお、上記の例では、工程内搬送路（ゾーンＡ〜Ｆ）が工程間搬送路（ゾーンＧ、Ｈ）によて、台車の相互乗り入れが可能なように接続されている場合について説明したが、本発明の（１）の手法は、工程内搬送路が工程間搬送路を介さずに相互に台車の乗り入れ可能となっているようなシステムにおいても適用可能であり、同様の効果を発揮する。

最後に配車管理に関連して、ルートダウン管理について説明する。

これは、統合コントローラ７において、搬送路２の一部のダウン（通行不可）登録を可能として、全てのゾーンコントローラ３へその旨を送信するものである。すると、各ゾーンコントローラ３は、ゾーン内の全台車１にこのダウン情報を送信し、台車１は、ダウン登録された部分を通行しないようになる。

例えば、図１のショートカット２ａ（＃２）を何らかの理由（修理など）で一定期間通行不能にしたい場合、このダウン登録を行うと、台車１は、この迂回路２ａを使用せずに、他の搬送路２を使って、走行することになる。

このようなダウン登録は、図１のショートカット２ａのような迂回路が沢山ある場合には、搬送路２の一部分に生じた障害などが回復されるまでの間、システム１０全体の台車１の走行にあまり影響を与えず、また、通行不可の搬送路２の部分を誤って通過するといった事故をなくして、システム１０全体の稼働を確保できる、という効果を発揮する。

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運用が求められる、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）の統合コントローラの要部詳細図

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
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
７ｂ 配車管理手段
１０ 搬送台車システム
ＳＴ ステーション

Claims (3)

1. 複数の工程内搬送路を相互に台車が乗り入れ可能に接続した搬送台車システムであって、工程内搬送路ごとに必要な台車数を求め、台車が余剰している工程内搬送路から台車が不足している工程内搬送路へ台車を供給する配車管理手段を設けた搬送台車システム。
2. 前記複数の工程内搬送路を工程間搬送路で接続した搬送台車システムであって、前記配車管理手段は、前記工程内搬送路の余剰台車を前記工程間搬送路へ払い出すようにした請求項１記載の搬送台車システム。
3. 前記配車管理手段は、前記工程内搬送路及び前記工程間搬送路の最高保有台数及び最低保有台数を定め、その範囲内で台車を配車するようにした請求項２記載の搬送台車システム。

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