JP4293974B2

JP4293974B2 - 無人搬送システムの最適搬送制御方法

Info

Publication number: JP4293974B2
Application number: JP2004312969A
Authority: JP
Inventors: ▲ぎ▼ 相姜; 燦斗鄭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: JP2005209161A

Description

本発明は、無人搬送システムに関し、特に、ストッカと工程装備との間で、ウェーハやＬＣＤ基板などをあらかじめ定められた作業スケジュールにしたがって搬送する無人搬送システムの制御方法に関する。

一般に、無人搬送システムは、荷物の積載及び運搬を自動化するためのものであって、無人搬送車を使用する。無人搬送車、すなわちＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle)は、床に敷設されたガイドラインに沿って移動したり、別途の位置測定システムを使ってターゲット位置に移動しつつ積載物を搬送する。ここで、ガイドラインは、床に連続して磁気テープを敷設してなるものであり、ＡＧＶは、磁気センサーを使用してこのガイドラインからの磁気を検出することによって、ガイドラインの位置を確認し、このガイドラインに沿って走行するようになる。これに対し、ＲＧＶ(Rail Guided Vehicle)は、床に敷設されたレールに沿って移動しながら積載物を搬送する。

半導体製造工程でウェーハやＬＣＤ基板などを搬送する無人搬送車には、ウェーハやＬＣＤ基板を把持するためのハンドが備えられるが、従来の無人搬送車にはハンドが一つのみ備えられてきた。このため、従来の無人搬送車は、工程装備とストッカとの間を往復しながらウェーハをローディング及びアンローディングする際に、一つのハンドのみを使用することから、自在にそのローディング及びアンローディング動作を遂行し難く、かつ、同一の位置でローディング及びアンローディングを同時に遂行することが不可能なために、工程装備とストッカ間を往復する回数とその移動距離が極めて大きい、という問題があった。特に、従来の無人搬送車は、ローディングとアンローディング作業を別個に遂行しなければならないために、作業時間の増加はもとより、主制御装置と無人搬送車間の通信回数及び通信量が増加する、という問題もあった。

本発明は、二つのハンド付き無人搬送車を運用する無人搬送システムにおいて、最適化した搬送スケジューリングを通じて無人搬送車の移動量と通信量を大きく減少させ、より効率よい無人搬送システムを実現することをその目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による無人搬送システムは、二つのハンドを持つ無人搬送車を備え、該無人搬送車は、同一の目的地を持つ少なくとも二つの作業命令を、該当の目的地で二つのハンドを使って同時に遂行する。

主制御装置が、バッファー及び二つのハンドを持つ無人搬送車に第１の作業位置又は第２の作業位置を目的地とするローディング命令又はアンローディング命令を含む作業命令を転送し、前記バッファーに余裕空間があるときに、前記転送された作業命令の中から、同一の作業位置を目的地とするローディング命令及びアンローディング命令の組合せと、前記同一の作業位置を目的地とする二つのローディング命令の組合せの中で、少なくとも一つの命令の組合せが含まれるように第１のパターンを設定してメモリに格納し、前記バッファーに余裕空間があり、かつ、前記第１のパターンの前記ローディング命令が遂行されないときに、前記転送された作業命令の中から、前記第１のパターンに含まれない単一の作業命令それぞれを、第２のパターンと設定して前記メモリに格納し、前記バッファーに余裕空間がないときに、前記バッファーに積み込まれている物体を、前記転送された作業命令の中から、該当の目的地にローディングするためのローディング命令のみを検索して前記メモリに格納し、前記無人搬送車が前記格納された前記第１のパターン又は前記第２のパターンによって前記第１の作業位置又は第２の作業位置に移動してローデンィグ又はアンローディングを含む作業を遂行することを特徴とする。

本発明による無人搬送システムは、作業命令を発生させる主制御装置と、作業命令を受信して作業を遂行する無人搬送車とを備えるが、かかる本発明による無人搬送システムの制御方法は、まず、主制御装置から発生する作業命令の組合せからなる複数のパターンの中で、使用するパターンを選択し、選択された各パターンの遂行順序と全体実施時間を決定し、選択されたパターンを一つのパターンセットとして登録し、登録されたそれぞれのパターンセット間の実施順序を決定し、この決定された実施順序にしたがって作業を実施する。

本発明によれば、二つのハンドを備えた無人搬送車を使って搬送作業を遂行するため、ローディングとアンローディングがより効率よく遂行され、したがって、無人搬送車の移動距離と移動時間、主制御装置との通信回数及び通信量を大幅に減少させ、より効率よい無人搬送システムを実現することが可能になる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図１ないし図５を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に従う二つのハンドを備えた無人搬送車を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に従う無人搬送車のＲＧＶ１００は、工程装備１２４とストッカ１２６との間で基板１２８やウェーハ(図示せず)を搬送する。このＲＧＶ１００は、レール１０２に沿って直線運動自在に設置され、Ｘ−Ｙ平面上で３６０°回転が可能である。レール１０２の長さは、必要に応じて延長可能である。ＲＧＶ１００に装着される二つのハンド１１４，１１８を使用すると、１周期の動作で２枚の基板またはウェーハをローディングまたはアンローディングすることができるため、より効率的である。このＲＧＶ１００には、臨時格納空間であるバッファー(図示せず)が装着され、このバッファーに多数枚のウェーハまたはＬＣＤ基板などが積み込まれて運搬されることになる。

図２は、本発明の実施の形態に従う無人搬送システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＲＧＶ２０４が、あらかじめ敷設されたレール２０６に沿って移動し、レール２０６周辺に工程装備２０２ａ〜２０２ｊ、ストッカ２０８、及びストッカテーブル２１０などが配設される。ＲＧＶ２０４は、レール２０６に沿って移動しながら工程装備２０２ａ〜２０２ｊとストッカ２０８との間でウェーハまたは基板などを搬送する。

図３は、本発明の実施の形態に従う無人搬送システムの最適搬送制御方法を示すフローチャートである。図３に示すように、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間があるか確認し(ステップ３０２)、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間があれば、少なくともアンローディング作業(すなわち、工程装備２０２ａ〜２０２ｊまたはストッカ２０８の荷物を持ち上げてＲＧＶ２０４のバッファーに搭載する動作)を遂行しうる条件となるので、アンローディング命令及びローディング命令(すなわち、ＲＧＶ２０４のバッファーにある荷物をターゲットの工程装備２０２ａ〜２０２ｊまたはストッカ２０８に降ろしておく動作命令)を検索し、相互に関連している構成要素についてアンローディング−ローディングパターンを設定する(ステップ３０４)。

一方、ＲＧＶ２０４のバッファーがウェーハで一杯となっていて余裕空間がなければ、これ以上のアンローディング作業は不可能なために、現在ＲＧＶ２０４のバッファーにあるウェーハを、工程装備２０２ａ〜２０２ｊまたはストッカ２０８にローディングするためのローディング命令を検索し貯蔵する(ステップ３２４)。

アンローディング−ローディングパターン設定(ステップ３０４)の後に、ローディング−ローディングパターンを設定する(ステップ３０６)。上に述べたアンローディング−ローディングパターン設定の際にパターンと設定されなかったＥＱ−ローディング命令(ＥＬ)のうち、同一の目的地(工程装備)を持つＥＱ−ローディング命令(ＥＬ)を検索してローディング−ローディングパターンを設定する(ステップ３０６)。ここで、ＥＱは、工程装備(Equipment)を意味する。

続いて、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間があるか再度確認し(ステップ３０８)、ローディング作業が既に始まったか否か確認する(ステップ３１０)。もし、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間がある状態で、未だローディング作業が開始されなかった場合には、ＲＧＶ２０４のバッファーの余裕空間にウェーハをさらに積み込むために、ストッカテーブル２１０からウェーハをアンローディングするためのＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)が存在するか否かを検索し、メモリに格納する(ステップ３１２)。ここで、ＳＴは、ストッカテーブルを意味する。

このときに、メモリに格納されるＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の数は、あらかじめ設定された最大値までに制限され、メモリのＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の数が、次の条件のどれか一つでも満足すれば、ＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の検索及び格納は中断される。
（１）nSU=nMax(SU)：格納されたＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の数が、あらかじめ設定された最大許容格納数(nMaxSU)に到達した場合
（２）nSU=nBufferLeft：格納されたＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の数が、空いているバッファー空間の数(nBufferLeft)に到達した場合
（３）nSU=nTCQty：格納されたＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の数が、主制御装置から送られてきた作業命令の数(nTCQty)に到達した場合
もし、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間がないか、工程装備２０２ａ〜２０２ｊまたはストッカテーブル２１０へのローディングが既に始まった場合に、ストッカテーブル２１０からの追加アンローディングを遂行することは不可能または非効率的であるので、上述の如く、ストッカテーブル２１０または工程装備２０２ａ〜２０２ｊにウェーハをローディングするためのローディング命令が存在するか否かを検索して格納する(ステップ３２４)。

一方、ＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)が存在するか否かを検索して格納する間にメモリに余裕がある場合、すなわち、メモリに格納される作業命令の数(nMemoryJob)が、あらかじめ設定された最大ウィンド値(nMaxWindow)以下であり(ステップ３１４)、かつ、主制御装置から送られてきた作業命令の数(nTCQty)に到達しない場合には(ステップＳ３１６)、ＥＱ−アンローディング命令(ＥＵ)、ＥＱ−ローディング命令(ＥＬ)、ＳＴ−ローディング命令(ＳＬ)を順に追加検索して格納する(ステップ３１８、ステップ３２０、ステップ３２２)。

一方、メモリに余裕がない場合、すなわちメモリに格納される作業命令の数(nMemoryJob)が、あらかじめ設定された最大ウィンド値(nMaxWindow)を超過し、主制御装置から送られてきた作業命令の数(nTCQty)に到達した場合には、ＥＱ-アンローディング命令(ＥＵ)の検索は省き、ＥＱ−ローディング命令(ＥＬ)とＳＴ−ローディング命令(ＳＬ)のみを検索して格納する(すなわち、ステップ３１４及び３１６で“いいえ”と判断される場合には、ステップ３２０及び３２２のみ遂行する)。

また、ローディング命令検索及び格納動作(ステップ３２４)の後に、主制御装置から送られてきた作業命令の中に、パターンと設定されなかったＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)が存在するか否かを検索する(ステップ３２６)。もし、パターンと設定されなかったＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)が存在しなければ、スケジューリングを終了する。一方、パターンと設定されなかったＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)が存在すれば、ＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)の検索を遂行して再度作業スケジューリングを実施する。このリスケジューリングは一度のみ実施すべきであるので、現在のリスケジューリングが最初のリスケジューリングなのかを判別し、最初のリスケジューリングであれば、ＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)検索動作(ステップ３１２)に進行し、既にリスケジューリングが実施されたと判断されると、これ以上のリスケジューリングを実施することなくスケジューリングを終了する(ステップ３２８)。

図４は、図３に示した無人搬送システムの最適搬送制御方法においてアンローディング−ローディングパターンの設定を説明するための図であって、より効率高い搬送作業のために主制御装置から送られてきた作業命令を分析し、相互に関連した構成要素どうしを少なくとも一つのパターンと設定し、この設定されたパターンによって作業を遂行するための方法を示す図である。

図４に示すように、ＲＧＶ２０４のバッファーに余裕空間があるときに、主制御装置からＲＧＶ２０４に送られてきた全てのウェーハ搬送命令の中に、工程装備２０２ａ〜２０２ｊからウェーハを引き出すためのＥＱ−アンローディング命令(EU_a〜EU_j)が存在するか否かをまず検索する(例えば、図４で、工程装備２０２ｂに搭載されたウェーハＷ１をアンローディングするためのＥＱ−アンローディング命令(EU_b)が検索されたと仮定する)。

続いて、この工程装備２０２ｂにウェーハを搬送してローディングするためのＥＱ−ローディング命令(EL_b)が存在するか否かを検索する。すなわち、工程装備２０２ｂからウェーハＷ１をアンローディングした後に、空いている工程装備２０２ｂにローディングする新規のウェーハ(例えば、図４のウェーハＷ２またはＷ３に対するＥＱ−ローディング命令(EL_b))が存在するか否かを検索する。このように検索されたＥＱ−アンローディング命令(ＥＵ)とＥＱ−ローディング命令(ＥＬ)を、一つのアンローディング−ローディングパターンと設定する。

工程装備２０２ｂにウェーハＷ２またはＷ３をローディングするためには、まず、ストッカテーブル２１０または工程装備２０２ｊからウェーハＷ２またはＷ３をアンローディングすべきである。したがって、ウェーハＷ２またはＷ３をアンローディングするためのアンローディング命令を検索し、これを、既に設定したアンローディング−ローディングパターンとセットにしてメモリに格納する。ウェーハをアンローディングするための命令は、ストッカテーブル(stocker table)２１０からウェーハＷ２をアンローディングするためのＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)、または、工程装備２０２ｊからウェーハＷ３をアンローディングするためのＥＱ−アンローディング命令(EU_J)となる。

作業命令のパターンを設定すべく、EU_b‐EL_b‐SU(EU_j)の順に作業命令を検索するが、実際の作業は、SU(EU_j)‐EL_b‐EU_bの順に遂行される。すなわち、ＲＧＶ２０４が、ストッカテーブル２１０に近接してウェーハＷ２をアンローディングするか、工程装備２０２ｊに近接してウェーハＷ３をアンローディングし、これらアンローディングされたウェーハＷ２またはＷ３を工程装備２０２ｂまで搬送する。工程装備２０２ｂに近接したＲＧＶ２０４は、二つのハンドを備えているため、ウェーハＷ２またはＷ３をホールディングしているハンド以外の、空いているハンドを使って工程装備２０２ｂからウェーハＷ１をアンローディングした後に、搬送したウェーハＷ２またはＷ３を工程装備２０２ｂにローディングする(EL_b)。このようにローディングとアンローディングが、ＲＧＶ２０４の二つのハンドにより遂行されるので、作業時間と移動距離を大幅に減少させることができ、かつ、アンローディングとローディングを一つのパターンとして作業を遂行するので、主制御装置へ作業結果を送る上で発生する通信量も大きく減少する。

図５は、図３に示した無人搬送システムの最適搬送制御方法において、ローディング−ローディングパターンの設定を説明するための図であって、より効率高い搬送作業のために、与えられた作業命令を分析して相互に関連した構成要素どうしを一つのパターンと設定し、この設定されたパターンにしたがって作業を遂行するためのスケジューリング方法を示す図である。

図５に示すように、工程装備２０２ｅに、二つのウェーハＷ４，Ｗ５をローディングするための二つのＥＱ−ローディング命令(EL_e1、EL_e2)が検索されると、該２つのローディング命令を一つのローディング−ローディングパターンと設定する。

また、ストッカテーブル２１０からウェーハＷ４をアンローディングするためのＳＴ−アンローディング命令(ＳＵ)と、工程装備２０２ｈからウェーハＷ５をアンローディングするためのＥＱ−アンローディング命令(EU_h)を検索し、これを、既に設定したローディング−ローディングパターンとセットにしてメモリに格納する。

この場合に、ＲＧＶ２０４は、作業優先順位にしたがってストッカテーブル２１０のウェーハＷ４と工程装備２０２ｈのウェーハＷ５をアンローディングして自分のバッファーに積み込んだ後に、目的地の工程装備２０２ｅに移動して自分のバッファーに積み込まれている二枚のウェーハＷ４，Ｗ５を、工程装備２０２ｅにローディングする。

本発明の実施の形態に従うＲＧＶ２０４は、二つのハンドを備えているので、二枚のウェーハＷ４，Ｗ５を工程装備２０２ｅに同時にローディングすることが可能となる。したがって、一つのハンドを使用するＲＧＶに比べて、ローディング時間が大幅に短縮され、かつ、全体搬送時間も大幅に短縮される。

図６は、本発明の実施の形態に従う無人搬送システムのパターンセット運用方法を示すフローチャートであって、使用するパターンを決定して一つのパターンセットとして登録し、これらのパターンセットを順に運用することによって、搬送効率を向上させるための方法を示している。本発明の実施の形態に従うパターン設定は、それぞれの作業命令を優先順位別に分類し、同一の優先順位を持つ作業命令の中で、互いに関連した作業命令を一つのパターンと設定する。また、最も近い所の作業をまず遂行し、次に主制御装置が強制指定する作業を遂行するが、各パターンの順序及び各パターンセットの順序もこれを満足するように決定される。

図６に示すように、まず、作業命令のパターン(ＵＬ、ＬＬ、Ｕ、Ｌ)の中から、使用するパターンを選択する(ステップ６０２)。使用するパターンを選択すると、それぞれのパターンセット内で各パターンをどの順序で運用するかを決定するとともに、このパターンセットの実施時間も決定する(ステップ６０４)。ここで、パターンセットの実施時間は、一つのパターンセットを実施する全体時間であって、システム運営者が、最も効率高いと予想される時間と決定する。例えば、いずれか一つのパターンセットが決定され、その実施時間を２０分と決定すれば、物流の搬送が該当のパターンセットにしたがって２０分間実施される。このようにパターンセット内でのパターン順序と実施時間が決定されると、該当のパターンセットをシステムに登録する(ステップ６０６)。パターンセットの登録が完了すると、各パターンセットの順序を決定してシステムに適用する(ステップ６０８)。これにより、それぞれのパターンセットは、設定された固有の実施時間の間に、定められた順序にしたがって実施される。このときに、現在実施されているパターンセットの固有の実施時間が経過するか否かを一定時間の間隔(例えば、１秒の間隔)でチェックし(ステップ６１０)、固有の実施時間が経過すれば、次の順序のパターンセットを、該当の設定時間の間に実施する(ステップ６１２)。

本発明の実施の形態に従う二つのハンドを備えた無人搬送車を示す斜視図である。本発明の実施の形態に従う無人搬送システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に従う無人搬送システムの最適搬送制御方法を示すフローチャートである。図３に示した無人搬送システムの最適搬送制御方法においてアンローディング−ローディングパターンの設定を説明するための図である。図３に示した無人搬送システムの最適搬送制御方法においてローディング−ローディングパターンの設定を説明するための図である。本発明の実施の形態に従う無人搬送システムのパターンセット運用方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００、２０４ＲＧＶ
１０２、２０６レール
１１４、１１８ハンド
１２４、２０２ａ〜２０２ｊ工程装備
１２６、２０８ストッカ
１２８基板
２１０ストッカテーブル
２５０主制御装置

Claims

主制御装置が、バッファー及び二つのハンドを持つ無人搬送車に第１の作業位置又は第２の作業位置を目的地とするローディング命令又はアンローディング命令を含む作業命令を転送し、
前記バッファーに余裕空間があるときに、前記転送された作業命令の中から、同一の作業位置を目的地とするローディング命令及びアンローディング命令の組合せと、前記同一の作業位置を目的地とする二つのローディング命令の組合せの中で、少なくとも一つの命令の組合せが含まれるように第１のパターンを設定してメモリに格納し、
前記バッファーに余裕空間があり、かつ、前記第１のパターンの前記ローディング命令が遂行されないときに、前記転送された作業命令の中から、前記第１のパターンに含まれない単一の作業命令それぞれを、第２のパターンと設定して前記メモリに格納し、
前記バッファーに余裕空間がないときに、前記バッファーに積み込まれている物体を、前記転送された作業命令の中から、該当の目的地にローディングするためのローディング命令のみを検索して前記メモリに格納し、
前記無人搬送車が前記格納された前記第１のパターン又は前記第２のパターンによって前記第１の作業位置又は第２の作業位置に移動してローデンィグ又はアンローディングを含む作業を遂行することを特徴とする無人搬送システムの制御方法。
前記バッファーに余裕空間があり、かつ、前記第１のパターンの前記ローディング命令が遂行されないときに、
前記転送された作業命令の中から、前記第１の作業位置を目的地とするアンローディング命令を検索して格納し、
作業命令の前記メモリに余裕があるときに、前記転送された作業命令の中から、前記第２の作業位置を目的地とするアンローディング命令及びローディング命令と、前記第１の作業位置を目的地とするローディング命令を順に検索して格納することを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システムの制御方法。
前記メモリに格納された作業命令の数が、あらかじめ設定された最大値以下であり、かつ、前記主制御装置から送られてきた総作業命令の数よりも小さいときに、前記メモリに余裕があると判定することを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システムの制御方法。
前記メモリに余裕がないときに、前記転送された作業命令の中から、前記第２の作業位置を目的地とするローディング命令と、前記第１の作業位置を目的地とするローディング命令を順に検索して格納することを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システムの制御方法。
前記バッファーに余裕空間がないときに、前記転送された作業命令の中から、前記バッファーに積み込まれている物体を、該当の目的地にローディングするためのローディング命令のみを検索して前記メモリに格納した後に、第１の作業位置を目的地とする前記転送された作業命令の中に前記第１のパターン又は前記第２のパターンと設定されなかった作業命令が存在すると、前記転送された作業命令の中から、前記第１の作業位置を目的地とするアンローディング命令を検索して格納し、作業命令の前記メモリに余裕があるときに、前記転送された作業命令の中から、前記第２の作業位置を目的地とするアンローディング命令及びローディング命令と、前記第１の作業位置を目的地とするローディング命令を順に検索して格納することによって、前記第１の作業位置を目的地とするアンローディング命令を検索して格納することを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システムの制御方法。