JP2021054552A - 位置関係検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】より簡単な構成で物品搬送車の物品保持部と移載箇所との位置関係を検出する。【解決手段】センサユニットによる検出対象の被検出ユニット４には、センサユニットにおける検出基準点からの距離が検出される複数の被検出点Ｒが設定されている。被検出ユニット４は、基準面Ｐ０に沿った第１方向Ｄ１及び基準面Ｐ０に沿うと共に第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２における、移載箇所に対する物品保持部の相対位置を示す平面相対位置、基準面Ｐ０に対する物品保持部の傾き、基準面Ｐ０に直交する基準軸Ｃ周りの物品保持部の回転角度、の内の少なくとも２つを検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面４０を備えて立体的に形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、搬送元と搬送先との間で物品を搬送する物品搬送車を備えた物品搬送設備において、搬送元及び搬送先の移載箇所との間で物品を移載する移載装置が備える物品保持部の移載箇所に対する位置関係を検出する位置関係検出システムに関する。
物品を物品搬送車により自動的に搬送する物品搬送設備では、物品搬送車と搬送対象箇所との間で高い精度で物品を移載することが好ましい。具体的には、物品の搬送元において物品を精度良く保持し、搬送して、物品の搬送先の所定の位置に精度良く載置するためには、物品搬送車の停止位置や物品を保持する物品保持部が保持動作をする位置や姿勢が精度良く調整されていることが好ましい。特許第６１４６５３７号公報には、このような調整（ティーチング）を行う技術が開示されている。以下、背景技術において括弧内の符号は参照する文献のものである。
物品搬送車にはティーチングユニット（２０）が搭載され、搬送対象箇所に対応するロードポートにはターゲットユニット（３０）が設置されている。ティーチングユニット（２０）には、複数の距離センサ（２３Ｘ１，２３Ｙ１，２３Ｙ２，２３Ｚ１，２３Ｚ２，２３Ｚ３）が搭載されている。複数の距離センサは、ＸＹＺ軸３次元直交座標系におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿った方向を検出方向としている。ターゲットユニット（３０）には、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向を検出方向とするそれぞれの距離センサの検出対象となるターゲットプレート（３２，３３，３４）が備えられている。ティーチングユニット（２０）は、複数の距離センサによるこれらのターゲットプレート（３２，３３，３４）の検出結果に基づいて、物品搬送車の走行方向に平行な第一方向、基準面に平行且つ第一方向に直交する第二方向、基準面に平行な面内での回転方向、基準面の傾きを求める。
特許第６１４６５３７号公報
上記によれば、距離センサを備えたティーチングユニットとターゲットユニットとを用いたティーチングにより、物品搬送車の物品保持部の位置を精度良く検出することができる。しかし、検出精度を確保するためには、複数の距離センサの全てを精度よくティーチングユニットに取付ける必要がある。また、複数の異なる方向をそれぞれ検出するために複数の距離センサを用いているため、ティーチングユニットのコストが高くなり易い問題がある。
上記背景に鑑みて、より簡単な構成で適切に物品搬送車の物品保持部と移載箇所との位置関係を検出する技術の提供が望まれる。
１つの態様として、上記に鑑みた位置関係検出システムは、搬送元及び搬送先の移載箇所との間で物品を移載する移載装置を備えて前記搬送元と前記搬送先との間で物品を搬送する物品搬送車を備えた物品搬送設備において、前記移載装置が備える物品保持部の前記移載箇所に対する位置関係を検出する位置関係検出システムであって、前記物品保持部に保持される第１ユニットと、前記移載箇所に設置される第２ユニットと、を備え、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの一方はセンサユニットであり、他方は前記センサユニットによる検出対象を備えた被検出ユニットであり、前記センサユニットは、当該センサユニットにおける検出基準点から前記被検出ユニットに設定された複数の被検出点までの距離を検出し、前記被検出ユニットは、前記移載箇所において前記センサユニットに対向するように設定された基準面に沿った第１方向及び前記基準面に沿うと共に前記第１方向に直交する第２方向における、前記移載箇所に対する前記物品保持部の相対位置を示す平面相対位置、前記基準面に対する前記物品保持部の傾き、前記基準面に直交する基準軸周りの前記物品保持部の回転角度、の内の少なくとも２つを前記検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面を備えて立体的に形成されている。
この構成によれば、１つのセンサユニットによって検出基準点から複数の被検出点までの距離が検出される。複数のセンサを取り付ける必要がないため、複数のセンサ同士の取り付け精度等を考慮する必要もなく、簡単な構成で検出精度を確保することができる。また、立体的に形成された被検出ユニットには、平面相対位置、傾き、回転角度の内の少なくとも２つを検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面を備えている。従って、１つのセンサユニットによって、物品保持部の移載箇所に対する位置関係を示す平面相対位置、傾き、回転角度の内の少なくとも２つを検出することができる。このように、本構成によれば、より簡単な構成で適切に物品搬送車の物品保持部と移載箇所との位置関係を検出する技術を提供することができる。
位置関係検出システムのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。
物品搬送設備の構成を模式的に示す図 物品搬送車の側面図 物品搬送設備及び物品搬送車のシステム構成を模式的に示すブロック図 物品搬送車及び載置台を示す側面図 センサユニットの一例を示すブロック図 被検出ユニットの一例を示す斜視図 被検出ユニットに設定された被検出点の一例を示す平面図 被検出ユニットに設定された被検出点の一例を示す側面図 容器に設置されたセンサユニットと載置台に設置された被検出ユニットの一例を示す斜視図 センサユニットが設置された容器の断面図 検出基準点と被検出点との距離に位置ずれが生じている例を示す図 基準面に対して物品保持部が傾いている例を示す図 センサユニットの他の例を示すブロック図
以下、位置関係検出システムの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、位置関係検出システム１００（図５等参照）が用いられる物品搬送設備２００の構成例を模式的に示している。本実施形態では、半導体基板に対して、薄膜形成、フォトリソグラフィー、エッチングなどの種々の処理を行う複数の半導体処理装置（処理装置２０２）の間で、走行経路ＬＴに沿って一方向（走行方向Ｙ）に物品Ｗ（図２等参照）を搬送する物品搬送車２０を備えた物品搬送設備２００を例として説明する。本実施形態では、走行経路ＬＴは、支持ブラケット２０５（図４参照）によって支持されて天井側に設置された走行レールＲＬ（図２、図４参照）によって形成されており、物品搬送車２０は、走行レールＲＬに吊り下げ支持された天井搬送車である。
図１に示すように、物品搬送設備２００には、少なくとも２つの異なる属性の領域（第１エリアＥ１及び第２エリアＥ２）が設けられている。第１エリアＥ１には、相対的に大きな環状の主経路Ｌｐと、相対的に小さな環状の副経路Ｌｓとが形成されている。第１エリアＥ１は、上述した処理装置２０２が備えられて、各処理装置２０２（後述する載置台２０３）の間を、物品搬送車２０によって物品Ｗが搬送される領域である。第２エリアＥ２は、第１エリアＥ１とは別の領域に設けられ、後述する位置関係検出システム１００を用いて物品搬送車２０の調整が行われる領域である。第２エリアＥ２には、後述する被検出ユニット４が備えられた調整用載置台２０４が床面上に設置されている。尚、調整用載置台２０４と処理装置２０２に備えられた載置台２０３とは、床面から載置面までの高さが同一であり、それぞれの載置台２０３に対する調整が調整用載置台２０４を用いて実行される。
本実施形態では、物品Ｗは、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）と称され、複数枚の半導体基板を収容する容器である。図２は、物品保持部２４により物品Ｗを保持した状態の物品搬送車２０の側面図（走行方向Ｙに直交する方向に見た図）を示している。図２に示すように、物品Ｗは、フランジ部１６と、収容部１５とを有しており、収容部１５の前面（例えば走行方向Ｙの側）には、半導体基板を出し入れするための挿抜口１２（図９参照）が形成されている。この挿抜口１２は着脱可能な蓋部１４（図９参照）によって閉じることが可能である。収容部１５の内部には、複数の半導体基板（基板）のそれぞれを保持する複数のスリット１３が形成されている（図９参照）。
処理装置２０２は、容器（物品Ｗ）に収容されている基板（半導体基板）に対して上述したような種々の処理を行う。容器（物品Ｗ）を各処理装置２０２の間で搬送するため、各処理装置２０２には、それぞれの処理装置２０２に隣接する状態で、床面上に載置台２０３が設置されている。これらの載置台２０３は、物品搬送車２０による物品Ｗの搬送対象箇所（搬送元及び搬送先）である。物品搬送車２０は、搬送元及び搬送先における移載箇所と物品搬送車２０との間で物品Ｗを移載する移載装置２８を備えている。物品搬送車２０は、搬送元の載置台２０３から移載装置２８により物品搬送車２０に物品Ｗを移載し、走行経路ＬＴを走行して、物品搬送車２０から移載装置２８により搬送先の載置台２０３に物品Ｗを移載することにより、搬送元と搬送先との間で物品Ｗを搬送する。
図３のブロック図は、物品搬送設備２００及び物品搬送車２０のシステム構成を模式的に示している。図４は、物品Ｗを保持する前の当該物品Ｗが載置された載置台２０３と物品搬送車２０との関係を示している。図２及び図４に示すように、物品搬送車２０は、走行経路ＬＴに沿って走行する走行部２２と、走行レールＲＬの下方に位置するように走行部２２に吊り下げ支持され且つ物品Ｗを保持する物品保持部２４を備えた本体部２３とを備えている。
走行部２２には、走行経路ＬＴに沿って設置された走行レールＲＬ上を転がる走行車輪２２ａと、その走行車輪２２ａを回転させる走行用モータ２２ｍとが備えられている。本体部２３は、物品保持部２４と、昇降部２５と、スライド部２６と、回転部２７と、カバー体２３ｃとを備えている。物品保持部２４と、昇降部２５と、スライド部２６と、回転部２７とは、移載装置２８を構成している。移載装置２８は、搬送元及び搬送先の載置台２０３における移載箇所と物品搬送車２０との間で物品Ｗを移載し、物品保持部２４によって物品Ｗを保持した状態で物品Ｗを搬送する機構である。図２に示すように、物品Ｗのフランジ部１６は、物品Ｗの上端部（収容部１５よりも上方）に設けられており、物品保持部２４によって支持される。物品搬送車２０は、物品保持部２４によってフランジ部１６を吊り下げ支持した状態で物品Ｗを搬送する。
昇降部２５は、物品保持部２４を走行部２２に対して昇降移動させる駆動部である。スライド部２６は、物品保持部２４を走行部２２に対して横方向Ｘ（水平面に沿い、走行方向Ｙに直交する）にスライド移動させる駆動部である。回転部２７は、物品保持部２４を走行部２２に対して縦軸心Ｚ（垂直方向の軸心）周りに回転させる駆動部である。カバー体２３ｃは、図２に示すように、物品Ｗを支持した物品保持部２４が、上昇基準位置まで上昇している状態で、物品Ｗの上方側及び経路前後側を覆う部材である。尚、上昇基準位置とは、物品Ｗを支持した状態で物品搬送車２０が走行レールＲＬに沿って走行する際に、物品保持部２４が位置する上下方向（垂直方向）の位置として予め規定された位置である。
以下、物品搬送設備２００及び物品搬送車２０のシステム構成を模式的に示す図３も参照して物品搬送車２０の構成について説明する。物品保持部２４には、一対の把持爪２４ａと、把持用モータ２４ｍ（図３参照）とが備えられている。図２に示すように、一対の把持爪２４ａのそれぞれは、各把持爪２４ａの下端部にて物品Ｗのフランジ部１６を下方から支持するように、側面から見て（Ｘ方向に見て）Ｌ字状に形成されている。一対の把持爪２４ａは、把持用モータ２４ｍの駆動力によって、水平方向に沿って、互いに接近及び離間する。物品保持部２４は、支持状態と支持解除状態とに切換可能に構成されており、一対の把持爪２４ａが、接近することで支持状態となり、離間することで支持解除状態となる。
図２に示すように、物品Ｗを吊り下げ支持する物品保持部２４は、物品保持部２４と同じく移載装置２８を構成する昇降部２５により走行部２２に対して昇降可能に支持されている。昇降部２５には、巻回体２５ａと、巻き取りベルト２５ｂと、昇降用モータ２５ｍ（図３参照）とが備えられている。巻回体２５ａは、後述する回転体２７ａに支持されている。巻き取りベルト２５ｂは、巻回体２５ａに巻回されており、先端部には物品保持部２４が連結支持されている。昇降用モータ２５ｍは、巻回体２５ａを回転させるための動力を与える。昇降用モータ２５ｍが巻回体２５ａを正方向に回転させることによって、巻き取りベルト２５ｂを巻き取り、昇降用モータ２５ｍが巻回体２５ａを逆方向に回転させることによって、巻き取りベルト２５ｂを繰り出す。これによって、物品保持部２４及び物品保持部２４に支持された物品Ｗが昇降移動される。尚、昇降部２５には、巻回体２５ａの繰り出し量をパルス数により計測するエンコーダ（不図示）も備えられている。作動制御部２１（図３参照）は、このパルス数に基づいて物品保持部２４の昇降高さを制御する。
同じく本体部２３を構成するスライド部２６には、中継部２６ａと、スライド用モータ２６ｍ（図３参照）とが備えられている。中継部２６ａは、走行部２２に対して横方向Ｘに沿ってスライド移動可能なように、走行部２２に支持されている。スライド用モータ２６ｍは、中継部２６ａを横方向Ｘに沿ってスライド移動させるための動力を与える。スライド部２６は、スライド用モータ２６ｍの駆動により中継部２６ａを横方向Ｘに沿ってスライド移動させることで、物品保持部２４及び昇降部２５を横方向Ｘに沿って移動させる。
同じく移載装置２８を構成する回転部２７には、回転体２７ａと、回転用モータ２７ｍ（図３参照）とが備えられている。回転体２７ａは、垂直方向（上下方向）に沿った縦軸心Ｚ周りに回転可能に、中継部２６ａに対して支持されている。回転用モータ２７ｍは、回転体２７ａを縦軸心周りに回転させるための動力を与える。回転部２７は、回転用モータ２７ｍの駆動により回転体２７ａを回転させることで、物品保持部２４及び昇降部２５を縦軸心Ｚ周りに沿って回転させる。
図３に示すように、物品搬送車２０は、プロファイル記憶部２９を備えている。プロファイル記憶部２９は、メモリ等の記憶媒体により構成され、各載置台２０３において物品Ｗを移載するための位置や作動量の情報を含むプロファイル情報を記憶する。プロファイル情報には、各載置台２０３において物品Ｗを搬送及び移載するために走行経路ＬＴにおいて物品搬送車２０を停止させる停止目標位置の情報及び移載基準作動量の情報を含む。移載基準作動量は、例えば、走行部２２に対する物品保持部２４の縦軸心Ｚ周りの回転量を規定する回転作動量、走行部２２に対する物品保持部２４の横方向Ｘでの移動量を規定するスライド作動量、及び、走行部２２に対する物品保持部２４の上下方向での作動量を規定する下降作動量を含む。移載基準作動量は、走行部２２が走行レールＲＬを走行する際の物品保持部２４の姿勢を基準としている。例えば、走行部２２が走行レールＲＬを走行する際の物品保持部２４の縦軸心周りの位置を回転基準位置とし、走行部２２が走行する際の物品保持部２４の横方向Ｘでの位置をスライド基準位置とし、走行部２２が走行する際の物品保持部２４の上下方向での位置を上昇設定位置とする。
物品搬送車２０が物品搬送設備２００に導入される際には適切なプロファイル情報が設定される。しかし、物品搬送車２０の経年変化や消耗等によって、誤差が大きくなると、物品Ｗなどの物品が適正に移載できなくなる場合がある。例えば、走行車輪２２ａの摩耗等により、停止目標位置が、理想的な位置からずれる場合がある。また、昇降部２５（昇降用モータ２５ｍや巻き取りベルト２５ｂ）の経年劣化や消耗に伴って移載基準作動量と理想的な作動量とのずれが徐々に大きくなる場合もある。このため、例えば期間を定めて定期点検等が行われ、その際に調整が実施される。また、移載エラーが増加した場合などでは、個々の物品搬送車２０に応じた適切な時期に調整が行われる場合がある。詳細は後述するが、位置関係検出システム１００は、移載基準作動量に基づいて物品保持部２４が作動した後の物品保持部２４と移載箇所に対する位置関係を検出するシステムである。検出された位置関係に基づいて、移載基準作動量の設定や更新が行われる。
搬送設備制御装置Ｈは、物品搬送設備２００の中核となるシステムコントローラである。搬送設備制御装置Ｈは、物品搬送車２０に対する上位コントローラであり、第１エリアＥ１における物品搬送車２０の作動を制御して、物品Ｗを搬送するための搬送制御を実行する。また、搬送設備制御装置Ｈは、第２エリアＥ２における物品搬送車２０の作動を制御して、物品搬送車２０の調整を行う調整制御も実行する。尚、ここでは、搬送制御と調整制御とを共通の搬送設備制御装置Ｈが中核となって実行する形態を例示したが、それぞれ別の制御装置によって実行される形態であってもよい。
図３に示すように、物品搬送車２０と搬送設備制御装置Ｈとは、例えば無線ＬＡＮ等によってワイヤレス通信を行う。また、物品搬送車２０と位置関係検出システム１００のセンサユニット３とは、例えば近距離無線通信や無線ＬＡＮによるワイヤレス通信や、ケーブル等を介した有線通信を行う。作動制御部２１は、マイクロコンピュータ等によって構成され、搬送制御では、搬送設備制御装置Ｈからの指令に基づいて物品搬送車２０を自律制御により作動させる。また、調整制御では、位置関係検出システム１００と協働して、物品搬送車２０の調整（プロファイル情報の設定や更新）を行う。
以下、図５〜図１２も参照して説明する。位置関係検出システム１００は、物品保持部２４に保持される第１ユニット１と、移載箇所に設置される第２ユニット２とを備えている。第１ユニット１及び第２ユニット２の一方はセンサユニット３であり、他方はセンサユニット３による検出対象を備えた被検出ユニット４である。本実施形態では、第１ユニット１がセンサユニット３であり、第２ユニット２が被検出ユニット４である。
センサユニット３は、当該センサユニット３における検出基準点Ｑから被検出体（ここでは被検出ユニット４）の複数箇所までの距離Ｋを検出することができる。即ち、センサユニット３は、検出基準点Ｑから被検出ユニット４に設定された複数の被検出点Ｒまでの距離Ｋを検出する。ここでは、センサユニット３は、センサユニット３に設定された検出基準面ＱＰに直交する方向における距離Ｋを検出するものとする。従って、検出基準点Ｑは、それぞれの被検出点Ｒに対応して、検出基準面ＱＰ上に複数設定されている。当然ながら、１つの検出基準点Ｑからそれぞれの被検出点Ｒまでの距離が検出され、三角測量の原理を用いて距離Ｋが検出される形態であってもよい。
被検出ユニット４には、センサユニット３に対向するように基準面Ｐ０が設定されている。本実施形態では、被検出ユニット４は、基準面Ｐ０が水平面と平行となる状態で調整用載置台２０４に設置されている。被検出ユニット４は、基準面Ｐ０に沿った第１方向Ｄ１及び基準面Ｐ０に沿うと共に第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２を基準とした基準位置に設置されている。つまり、被検出ユニット４は、調整用載置台２０４に対して基準姿勢で基準位置に設置されている。ここで、物品保持部２４と調整用載置台２０４との位置関係が規定の位置関係となるように調整されているとき、センサユニット３と被検出ユニット４との相対位置及び相対姿勢は、基準位置関係にある。
図５に示すように、センサユニット３は、画像センサ３１とレーザー３２とを備えたセンサ本体部３０と、センサ本体部３０からの出力信号を増幅するアンプユニット３４と、プログラマブルコントローラ３６（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）と、ディスプレイ３５とを備えている。センサユニット３は、画像センサ３１により検出対象（ここでは被検出ユニット４）を撮影することができる。撮影画像は、ディスプレイ３５に表示される。作業者は、物品保持部２４と調整用載置台２０４との位置関係が規定の位置関係（基準位置関係）となるように調整されており、センサユニット３と被検出ユニット４とが基準位置関係にある状態で、ディスプレイ３５に表示された撮影画像（被検出ユニット４）上に被検出点Ｒを設定する。例えば、図７の平面図及び図８の側面図に示すように、撮影画像上の被検出ユニット４に対して被検出点Ｒが設定される。つまり、レーザー３２は、これらの被検出点Ｒまでの距離Ｋを測定するように設定される。プログラマブルコントローラ３６は、測定された被検出点Ｒまでの距離Ｋを、搬送設備制御装置Ｈへ送信する。
図６の斜視図に示すように、被検出ユニット４は、移載箇所に対する物品保持部２４の相対位置を示す平面相対位置（図１１参照）、移載箇所に設定された基準面Ｐ０に対する物品保持部２４の傾きφ（図１２参照）、基準面Ｐ０に直交する基準軸Ｃの周りの物品保持部２４の回転角度θ、の内の少なくとも２つを、センサユニット３が検出基準点Ｑからの距離Ｋに応じた値として検出可能な複数の被検出面４０を備えている。尚、平面相対位置は、移載箇所においてセンサユニット３に対向するように設定された基準面Ｐ０に沿った第１方向Ｄ１及び基準面Ｐ０に沿うと共に第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２における、移載箇所に対する物品保持部２４の相対位置を示している。
図６，図８等に示すように、第１方向Ｄ１における平面相対位置を検出する被検出面４０は、第１方向Ｄ１の一方側へ向かうに従って検出基準点Ｑからの距離Ｋが一定の割合で増加するように配置された傾斜平面（第１傾斜平面４１）である。また、第２方向Ｄ２における平面相対位置を検出する被検出面４０は、第２方向Ｄ２の一方側へ向かうに従って検出基準点Ｑからの距離が一定の割合で増加するように配置された傾斜平面（第２傾斜平面４２）である。
傾きを検出する被検出面４０は、少なくとも３箇所に設けられている。これら３つの被検出面４０（５１，５２，５３）は、傾きが無い場合に検出基準点Ｑからの距離が同じとなるように配置され、基準面Ｐ０に平行な面（非傾斜平面５０）である。３つの非傾斜平面５０のそれぞれを区別する場合には、第１非傾斜平面５１、第２非傾斜平面５２、第３非傾斜平面５３と称する。第１非傾斜平面５１と第２非傾斜平面５２とは、第２方向Ｄ２に沿って配置され、第２非傾斜平面５２と第３非傾斜平面５３とは第１方向Ｄ１に沿って配置されている。
基準軸Ｃ周りの回転角度θを検出する被検出面４０は、基準軸Ｃ周りに一方側に旋回するに従って検出基準点Ｑからの距離が一定の割合で増加するように配置された螺旋状面４３である。
尚、基準面Ｐ０に沿う各方向における被検出面４０の幅は、移載箇所と物品保持部２４との理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。具体的には、第１傾斜平面４１は、少なくとも基準面Ｐ０に沿うと共に第１方向Ｄ１に直交する方向（第２方向Ｄ２）の幅が、移載箇所と物品保持部２４との第２方向Ｄ２における理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。なお、当然ながら、第１傾斜平面４１の第１方向Ｄ１の幅（長さ）は、移載箇所と物品保持部２４との第１方向Ｄ１における理論上のずれの最大値より大きい。同様に、第２傾斜平面４２は、少なくとも基準面Ｐ０に沿うと共に第２方向Ｄ２に直交する方向（第１方向Ｄ１）における幅が、移載箇所と物品保持部２４との第１方向Ｄ１における理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。なお、当然ながら、第２傾斜平面４２の第２方向Ｄ２の幅（長さ）は、移載箇所と物品保持部２４との第２方向Ｄ２における理論上のずれの最大値より大きい。
また、螺旋状面４３は、旋回方向Ｄ３に直交する方向における幅が、移載箇所と物品保持部２４との基準面Ｐ０に沿う方向における理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。旋回方向Ｄ３は、基準軸Ｃを中心とする円の円周に対応させることができるので、旋回方向Ｄ３に直交する方向は、当該円周の接線に直交する方向、即ち基準軸Ｃを中心とする円の径方向に相当する。従って、螺旋状面４３は、基準軸Ｃを中心とする円の径方向における幅が、移載箇所と物品保持部２４との当該径方向における理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。また、非傾斜平面５０は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における幅が、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における理論上のずれの最大値より大きくなるように設定されている。
ところで、調整制御に際しては、搬送制御と同様の条件で行われることが好ましい。上述したように、本実施形態では、搬送対象の物品Ｗは複数の基板（半導体基板）を収容する収納容器（ＦＯＵＰ）であるから、ＦＯＵＰにセンサユニット３が設置されていると好適である。図９に示すように、収納容器としてのＦＯＵＰは、複数の基板のそれぞれを保持する複数のスリット１３と、当該スリット１３に基板を出し入れするための挿抜口１２と、挿抜口１２を閉じる蓋部１４とを備えている。センサユニット３は、基板と同様の厚みを有する支持基板７１に支持され、支持基板７１がスリット１３により支持されることによってＦＯＵＰに設置される。
センサユニット３の中核となるセンサ本体部３０は、ブラケット７２を介して支持基板７１に吊り下げ支持されている。センサ本体部３０による検出方向は、下方（ＦＯＵＰの底に向かう方向）であるから、ＦＯＵＰの底部には、貫通孔１７が形成されている。センサユニット３は、貫通孔１７を挟んで被検出ユニット４と対向し、センサユニット３と被検出ユニット４の各被検出点Ｒとの間の距離Ｋを検出する。尚、ＦＯＵＰの底部の一部又は低部の全面が調整用載置台２０４の上面に接触した状態で、距離Ｋの検出が行われてもよい。このため、貫通孔１７は、物品保持部２４と調整用載置台２０４との位置関係が、理想的な位置関係から最大誤差範囲までずれた場合であっても、貫通孔１７の内側にセンサユニット３の全体が収まる大きさに設定されている。
図９に示すように、支持基板７１には、アンプユニット３４も吊り下げ支持されている。また、図示は省略しているが、例えば、バッテリーやＤＣ−ＤＣコンバータなどの電源ユニットや、通信ユニット、プログラマブルコントローラ３６等も、支持基板７１の上面に載置され、または下面に吊り下げ支持されている。また、ＦＯＵＰには、挿抜口１２の反対側に窓部１８が形成されている。ディスプレイ３５は、窓部１８を介してＦＯＵＰの外部から作業者が視認可能に、支持基板７１に吊り下げ支持されている。尚、窓部１８は取り外し可能に構成されており、窓部１８を取り外すことによって、作業者はディスプレイ３５のタッチパネルを操作することができ、例えば上述したように基準位置関係において撮影された被検出ユニット４の撮影画像上において被検出点Ｒを設定することができる。
図９及び図１０に示すように、支持基板７１には、挿抜口１２の方向、即ち蓋部１４の方向に突出した突出部７３が形成されている。また、蓋部１４には、挿抜口１２を閉じた状態で突出部７３に対向する位置に凹部１４ａが形成されている。センサユニット３を支持する支持基板７１は、ＦＯＵＰのスリット１３によって支持されると共に、突出部７３が凹部１４ａによって規制されることによって、支持基板７１のスリット１３に沿う方向の位置決めが行われている。つまり、センサユニット３は、スリット１３によって支持されると共に、蓋部１４によってスリット１３に沿う方向の位置決めが行われている。
以下、図１１及び図１２を参照して、検出された距離Ｋと相対位置関係との対応について説明する。下記に説明するように、距離Ｋに基づいて、相対位置関係を示す平面相対位置、傾きφ、回転角度θを求めることができる。距離Ｋに基づく演算は、例えばセンサユニット３のアンプユニット３４や不図示のコントローラによって実行されても良いし、搬送設備制御装置Ｈなど、センサユニット３とは別のコントローラによって実行されても良い。
基準面Ｐ０に沿う方向に物品保持部２４と被検出ユニット４との相対位置が基準位置関係からずれている場合、物品保持部２４とセンサユニット３との相対位置も基準位置関係からずれている。図１１の傾斜面は、第１傾斜平面４１、第２傾斜平面４２、螺旋状面４３を示している。例えば、相対位置が基準位置関係に対して第１方向Ｄ１にずれている場合、検出基準点Ｑからの第１傾斜平面４１における被検出点は、設定された被検出点Ｒからずれた点Ｒ’となる。同様に、相対位置が基準位置関係に対して第２方向Ｄ２にずれている場合、検出基準点Ｑからの第２傾斜平面４２における被検出点は、設定された被検出点Ｒからずれた点Ｒ’となる。また、相対位置が基準軸Ｃ周りに基準位置関係に対して旋回している場合には、検出基準点Ｑからの螺旋状面４３における被検出点は、設定された被検出点Ｒからずれた点Ｒ’となる。
このようなずれが生じている場合、第１傾斜平面４１、第２傾斜平面４２、螺旋状面４３と検出基準点Ｑとの間の距離Ｋは、誤差ΔＫを含む値となる。第１方向Ｄ１へのずれ量をｄとし、第１傾斜平面４１の基準面Ｐ０に対する傾斜角度をＳとすれば、誤差ΔＫとずれ量ｄとの関係は三角関数の正接により“ｔａｎＳ＝ΔＫ／ｄ”と表すことができる。従って、第１方向Ｄ１へのずれ量ｄは、第１傾斜平面４１の基準面Ｐ０に対する傾斜角度Ｓに基づいて演算することができる。同様に、第２方向Ｄ２へのずれ量ｄも、第２傾斜平面４２の基準面Ｐ０に対する傾斜角度Ｓに基づいて演算することができる。このようにして、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における相対位置を求めることで、平面相対位置を求めることができる。尚、傾斜角度Ｓは、第１傾斜平面４１と第２傾斜平面４２とで同じであっても良いし、異なっていても良い。
また、螺旋状面４３におけるずれ量ｄは、基準面Ｐ０に平行な面上において基準軸Ｃと被検出点Ｒとを結ぶ線分を半径ｒとした円の円周に沿った長さに相当する。このずれ量ｄは、 旋回方向Ｄ３における変位量（回転角度θ）を用いて“ｄ＝２ｒπ・（θ／２π）＝ｒθ”と表すことができる（π：円周率）。ずれ量ｄは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と同様に、誤差ΔＫと、螺旋状面４３の傾斜角度Ｓとに基づいて求めることができる。そして、半径ｒと円周上のずれ量ｄとに基づいて旋回方向Ｄ３における変位量（回転角度θ）を演算することができる。
上述したように、傾きを検出する３つの非傾斜平面５０は、傾きが無い場合に検出基準点Ｑからの距離Ｋが同じとなるように配置されている。しかし、図１２に示すように、物品保持部２４と基準面Ｐ０との位置関係に傾きφが生じていると、検出基準点Ｑから第１非傾斜平面５１までの距離Ｋと検出基準点Ｑから第２非傾斜平面５２までの距離Ｋとの間、及び、検出基準点Ｑから第２非傾斜平面５２までの距離Ｋと検出基準点Ｑから第３非傾斜平面５３までの距離Ｋとの間、の一方または双方に誤差ΔＨが生じる。第２方向Ｄ２に沿って配置された第１非傾斜平面５１及び第２非傾斜平面５２における誤差ΔＨ（ΔＨ１）は、第１非傾斜平面５１における被検出点Ｒと第２非傾斜平面５２における被検出点Ｒとの基準面Ｐ０に沿った方向における距離Ｌ（第１距離Ｌ１）を半径とする円の円周上における長さに近似することができる。そして、基準面Ｐ０に対する傾きφ（φ１）と、誤差ΔＨ（ΔＨ１）と、距離Ｌ（第１距離Ｌ１）との関係は、“ｔａｎφ１＝Ｌ１／ΔＨ１”と表すことができる。従って、誤差ΔＨ（ΔＨ１）に基づいて、第２方向Ｄ２における基準面Ｐ０に対する傾きφ（φ１）を演算することができる。
同様に、第１方向Ｄ１に沿って配置された第２非傾斜平面５２及び第３非傾斜平面５３における誤差ΔＨ（ΔＨ２）は、第２非傾斜平面５２における被検出点Ｒと第３非傾斜平面５３における被検出点Ｒとの基準面Ｐ０に沿った方向における距離Ｌ（第２距離Ｌ２）を半径ｒとする円の円周上における長さに近似することができる。そして、基準面Ｐ０に対する傾きφ（φ２）と、誤差ΔＨ（ΔＨ２）と、距離Ｌ（第２距離Ｌ２）との関係は、“ｔａｎφ２＝Ｌ２／ΔＨ２”と表すことができる。従って、誤差ΔＨ（ΔＨ２）に基づいて、第２方向Ｄ２における基準面Ｐ０に対する傾きφ（φ２）を演算することができる。そして、第２方向Ｄ２における傾きφ１と、第１方向Ｄ１における傾きφ２とに基づいて、基準面Ｐ０に対する物品保持部２４の傾きφを演算することができる。
ところで、平面相対位置（第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における相対位置）が基準位置関係からずれている場合には、回転角度が基準位置関係に一致していても、螺旋状面４３に対する距離Ｋに誤差ΔＫが生じる可能性がある。逆に、回転角度θが基準位置関係からずれている場合には、第１傾斜平面４１及び第２傾斜平面４２に対する距離Ｋに誤差ΔＫが生じる可能性がある。傾きφとの関係についても同様のことが言える。従って、上述したように、平面相対位置、回転角度θ、傾きφを求める際には、それぞれの被検出面４０に対する距離Ｋの検出結果を考慮することが好ましい。
〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記においては、センサユニット３に撮影画像が表示されるディスプレイ３５を備え、作業者が、ディスプレイ３５に表示された撮影画像（被検出ユニット４）上に被検出点Ｒを設定する形態を例示して説明した。しかし、図１３に例示するように、ディスプレイ３５を備えることなく、パーソナルコンピュータやタブレットなどのコンピュータ３７をアンプユニット３４に接続しコンピュータ３７のモニタ上において被検出点Ｒが設定される形態であってもよい。また、アンプユニット３４とコンピュータ３７との接続形態は、ケーブル等による有線接続に限らず、近距離無線通信などを用いたワイヤレス接続であってもよい。
（２）上記においては、物品保持部２４に保持される第１ユニット１がセンサユニット３であり、移載箇所に設置される第２ユニット２が被検出ユニット４である形態を例示した。しかし、物品保持部２４に保持される第１ユニット１が被検出ユニット４であり、移載箇所に設置される第２ユニット２がセンサユニット３であってもよい。例えば、調整用載置台２０４にセンサユニット３が設置され、物品保持部２４に保持されるＦＯＵＰに被検出ユニット４が設置されていてもよい。
（３）上記においては、センサユニット３が物品ＷとしてのＦＯＵＰに設置される形態を例示した。しかし、物品ＷがＦＯＵＰではなく、レチクルを収容するレチクルポッドの場合には、当該レチクルポッドを利用して位置関係検出システム１００が構成されていてもよい。尚、一般的にレチクルポッドはＦＯＵＰよりも薄型であり、上記において例示した形態のように、センサユニット３を収容することが困難な場合がある。従って、物品搬送設備２００が搬送する対象の物品Ｗがレチクルポッドの場合には、物品保持部２４に保持される第１ユニット１が被検出ユニット４であり、移載箇所に設置される第２ユニット２がセンサユニット３であると好適である。当然ながら、物品Ｗがレチクルポッドの場合であっても、第１ユニット１がセンサユニット３であり、第２ユニット２が被検出ユニット４であってもよい。
（４）上記においては、物品保持部２４の移載箇所に対する位置関係として、平面相対位置、傾きφ、及び、回転角度θの３つを求める構成を例として説明したが、これら３つの内のいずれか２つのみを求める構成であっても良い。この場合、被検出ユニット４は、第１傾斜平面４１及び第２傾斜平面４２と、３つの非傾斜平面５０と、螺旋状面４３と、のいずれかを備えない構成とされる。
（５）上記においては、センサユニット３を支持する支持基板７１が、ＦＯＵＰのスリット１３によって支持されると共に、蓋部１４の凹部１４ａによってスリット１３に沿う方向の位置決めが行われている構成を例として説明した。しかしこれには限らず、センサユニット３が他の方法によって物品保持部２４に対して支持及び位置決めされた構成であっても良い。
（６）上記においては、物品搬送車２０として天井搬送車を例示したが、物品搬送車２０は、床面上に敷設されたレール上を走行する地上搬送車やスタッカークレーン等であってもよい。
〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した位置関係検出システムの概要について簡単に説明する。
１つの態様として、位置関係検出システムは、搬送元及び搬送先の移載箇所との間で物品を移載する移載装置を備えて前記搬送元と前記搬送先との間で物品を搬送する物品搬送車を備えた物品搬送設備において、前記移載装置が備える物品保持部の前記移載箇所に対する位置関係を検出する位置関係検出システムであって、前記物品保持部に保持される第１ユニットと、前記移載箇所に設置される第２ユニットと、を備え、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの一方はセンサユニットであり、他方は前記センサユニットによる検出対象を備えた被検出ユニットであり、前記センサユニットは、当該センサユニットにおける検出基準点から前記被検出ユニットに設定された複数の被検出点までの距離を検出し、前記被検出ユニットは、前記移載箇所において前記センサユニットに対向するように設定された基準面に沿った第１方向及び前記基準面に沿うと共に前記第１方向に直交する第２方向における、前記移載箇所に対する前記物品保持部の相対位置を示す平面相対位置、前記基準面に対する前記物品保持部の傾き、前記基準面に直交する基準軸周りの前記物品保持部の回転角度、の内の少なくとも２つを前記検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面を備えて立体的に形成されている。
この構成によれば、１つのセンサユニットによって検出基準点から複数の被検出点までの距離が検出される。複数のセンサを取り付ける必要がないため、複数のセンサ同士の取り付け精度等を考慮する必要もなく、簡単な構成で検出精度を確保することができる。また、立体的に形成された被検出ユニットには、平面相対位置、傾き、回転角度の内の少なくとも２つを検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面を備えている。従って、１つのセンサユニットによって、物品保持部の移載箇所に対する位置関係を示す平面相対位置、傾き、回転角度の内の少なくとも２つを検出することができる。このように、本構成によれば、より簡単な構成で適切に物品搬送車の物品保持部と移載箇所との位置関係を検出する技術を提供することができる。
ここで、前記第１方向における前記平面相対位置を検出する前記被検出面は、前記第１方向の一方側へ向かうに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された傾斜平面であり、前記第２方向における前記平面相対位置を検出する前記被検出面は、前記第２方向の一方側へ向かうに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された傾斜平面であると好適である。
この構成によれば、第１方向において物品保持部と移載箇所との相対位置が規定された位置からずれていた場合には、検出基準点からの距離が正常な場合と異なる値となる。検出された検出基準点からの距離と規定の距離との差分と、傾斜面の傾斜角度とに基づけば、第１方向におけるずれ量を求めることができる。同様に、第２方向においても、検出された検出基準点からの距離と規定の距離との差分と、傾斜面の傾斜角度とに基づけば、第２方向におけるずれ量を求めることができる。
また、前記傾きを検出する前記被検出面は、少なくとも３箇所に設けられ、前記傾きが無い場合に前記検出基準点からの距離が同じとなるように配置された、前記基準面に平行な面であると好適である。
この構成によれば、傾きが生じている場合には、少なくとも１つの被検出面についての検出基準点からの距離が、他の被検出面についての検出基準点からの距離と異なる値となる。従って、その距離の差分と、差分が生じている２つの被検出面の基準面に沿った方向の距離とに基づいて傾きの程度（角度）を求めることができる。３箇所以上の検出面が設定されることにより、異なる２つの方向における傾きを求めることができるので、物品保持部の基準面に対する傾きをより精度よく求めることができる。
また、前記回転角度を検出する前記被検出面は、前記基準軸周りに一方側に旋回するに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された螺旋状面であると好適である。
この構成によれば、基準軸周りに旋回する方向において物品保持部と移載箇所との相対位置が規定された位置からずれていた場合には、検出基準点からの距離が正常な場合と異なる値となる。検出された検出基準点からの距離と規定の距離との差分と、螺旋状面の傾斜角度とに基づけば、旋回方向におけるずれ量を求めることができる。そして、例えば、当該ずれ量と、基準軸周りに１周する場合の旋回距離とに基づけば、物品保持部の回転角度を求めることができる。
また、前記基準面に沿う各方向における前記被検出面の幅は、前記移載箇所と前記物品保持部との理論上のずれの最大値より大きいと好適である。
被検出点が被検出面から外れるほど、移載箇所と物品保持部とのずれが大きくなると、移載箇所と物品保持部との相対位置や姿勢を検出することができなくなる。被検出面の幅が、移載箇所と物品保持部との理論上のずれの最大値より大きいと、被検出点が被検出面から外れる可能性を低減でき、精度良く移載箇所と物品保持部との位置関係を検出することができる。
また、前記物品は、複数の基板を収容する収納容器であり、前記収納容器は、複数の前記基板のそれぞれを保持する複数のスリットと、当該スリットに前記基板を出し入れするための挿抜口と、前記挿抜口を閉じる蓋部と、を備え、前記センサユニットは、前記スリットによって支持されると共に、前記蓋部によって前記スリットに沿う方向の位置決めが行われていると好適である。
物品保持部と移載箇所との位置関係は、実際に物品搬送設備の搬送対象の物品の形状や重量に対応した検査用のユニットを用いることで、より精度良く検出できる可能性が高くなる。従って、搬送対象の物品が収納容器である場合には、当該収納容器を用いて検査用のユニットが構成されると好適である。例えば、物品保持部に保持される第１ユニットがセンサユニットの場合には、本構成のように、基板を保持するスリットを利用してセンサユニットを保持し、収納容器の挿抜口を閉じる蓋部を利用して、センサユニットの位置決めが行われる。従って、搬送対象の収納容器に、適切にセンサユニットを設置して、物品保持部と移載箇所との位置関係を精度良く検出することができる位置関係検出システムを構築することができる。
１ ：第１ユニット
２ ：第２ユニット
３ ：センサユニット
４ ：被検出ユニット
１２ ：挿抜口
１３ ：スリット
１４ ：蓋部
２０ ：物品搬送車
２４ ：物品保持部
２８ ：移載装置
４０ ：被検出面
４１ ：第１傾斜平面（傾斜平面）
４２ ：第２傾斜平面（傾斜平面）
４３ ：螺旋状面
５０ ：非傾斜平面（傾きを検出するための被検出面で基準面に平行な面）
５１ ：第１非傾斜平面（被傾斜平面）
５２ ：第２非傾斜平面（被傾斜平面）
５３ ：第３非傾斜平面（被傾斜平面）
１００ ：位置関係検出システム
２００ ：物品搬送設備
Ｃ ：基準軸
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
Ｋ ：距離
Ｌ ：距離
Ｐ０ ：基準面
Ｑ ：検出基準点
Ｒ ：被検出点
Ｗ ：物品
θ ：回転角度
φ ：傾き

Claims (6)

  1. 搬送元及び搬送先の移載箇所との間で物品を移載する移載装置を備えて前記搬送元と前記搬送先との間で物品を搬送する物品搬送車を備えた物品搬送設備において、前記移載装置が備える物品保持部の前記移載箇所に対する位置関係を検出する位置関係検出システムであって、
    前記物品保持部に保持される第１ユニットと、
    前記移載箇所に設置される第２ユニットと、を備え、
    前記第１ユニット及び前記第２ユニットの一方はセンサユニットであり、他方は前記センサユニットによる検出対象を備えた被検出ユニットであり、
    前記センサユニットは、当該センサユニットにおける検出基準点から前記被検出ユニットに設定された複数の被検出点までの距離を検出し、
    前記被検出ユニットは、前記移載箇所において前記センサユニットに対向するように設定された基準面に沿った第１方向及び前記基準面に沿うと共に前記第１方向に直交する第２方向における、前記移載箇所に対する前記物品保持部の相対位置を示す平面相対位置、前記基準面に対する前記物品保持部の傾き、前記基準面に直交する基準軸周りの前記物品保持部の回転角度、の内の少なくとも２つを前記検出基準点からの距離に応じた値として検出可能な複数の被検出面を備えて立体的に形成されている、位置関係検出システム。
  2. 前記第１方向における前記平面相対位置を検出する前記被検出面は、前記第１方向の一方側へ向かうに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された傾斜平面であり、
    前記第２方向における前記平面相対位置を検出する前記被検出面は、前記第２方向の一方側へ向かうに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された傾斜平面である、請求項１に記載の位置関係検出システム。
  3. 前記傾きを検出する前記被検出面は、少なくとも３箇所に設けられ、前記傾きが無い場合に前記検出基準点からの距離が同じとなるように配置された、前記基準面に平行な面である、請求項１又は２に記載の位置関係検出システム。
  4. 前記回転角度を検出する前記被検出面は、前記基準軸周りに一方側に旋回するに従って前記検出基準点からの距離が一定の割合で増加するように配置された螺旋状面である、請求項１から３の何れか一項に記載の位置関係検出システム。
  5. 前記基準面に沿う各方向における前記被検出面の幅は、前記移載箇所と前記物品保持部との理論上のずれの最大値より大きい、請求項１から４の何れか一項に記載の位置関係検出システム。
  6. 前記物品は、複数の基板を収容する収納容器であり、
    前記収納容器は、複数の前記基板のそれぞれを保持する複数のスリットと、当該スリットに前記基板を出し入れするための挿抜口と、前記挿抜口を閉じる蓋部と、を備え、
    前記センサユニットは、前記スリットによって支持されると共に、前記蓋部によって前記スリットに沿う方向の位置決めが行われている、請求項１から５の何れか一項に記載の位置関係検出システム。
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