JP4441931B2 - 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、走行ルートには複数の選択枝があり、走行ルートの渋滞状況を的確に把握して、最も早く到着することができる走行ルートが選択できるようにすることが必要となるが、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、走行ルートに複数の選択枝があるような場合に、走行ルートの渋滞状況を的確に把握して、最も早く到着することができる走行ルートが選択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に記載の搬送台車システムは、各台車に、走行速度に基づく走行状況をコントローラに報告する走行状況報告手段を設け、コントローラに、各台車の走行状況報告手段からの報告を集約して渋滞情報を生成する渋滞情報生成手段を設けたものである。

請求項１記載の搬送台車システムは、更に、前記コントローラに、生成した渋滞情報を各台車に送信する渋滞情報送信手段を設け、各台車に該渋滞情報送信手段から受信した渋滞情報に基づいて走行ルートを再検索する走行ルート再検索手段を設け、
前記走行状況報告手段は、実走行速度が自分が走行しているルートに決められた標準速度の何％であるかによって、走行状況＝良、中、悪といった簡単なデータとして前記走行状況を前記コントローラに報告し、前記渋滞情報生成手段は前記走行状況に含まれる「悪」及び「中」の個数に応じて前記渋滞情報の渋滞度を生成するものである。

請求項２記載の搬送台車システムは、請求項１に従属し、前記走行ルート再検索手段は、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応させて、より早く訪れる分岐点で該渋滞情報に基づいた走行ルートの再検索をするものである。

請求項３記載の搬送台車システムは、請求項１に従属し、前記走行ルート再検索手段は、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応した各ルート毎の重みを加算して走行ルートの再検索をするものである。

請求項１に記載の搬送台車システムよれば、各台車に走行状況報告手段を設け、コントローラに渋滞情報生成手段を設けたので、機械的にかつ正確、的確に搬送路の渋滞状況を把握することができる。

請求項１記載の搬送台車システムによれば、更に、コントローラに渋滞情報送信手段を設け、各台車に走行ルート再検索手段を設けたので、渋滞ルートを避けて台車を走行させることができ、台車を効率よく運行させることができる。

請求項２、３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、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応させて、より早く訪れる分岐点で該渋滞情報に基づいた走行ルートの再検索をするようにし、あるいは、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応した各ルート毎の重みを加算して走行ルートの再検索をするようにしたので、かかる最適な走行ルートの検索を機械で自動的に行うことができる。

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）の台車コントローラ、ゾーン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）１ｄ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たシステム１０の構築が必要となっている。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への搬送を司令された場合には、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。

さて、このような特質をもつこの搬送台車システム１０において、注目すべき特徴は、これまで提案されたことのない渋滞判断が可能としたことである。

この渋滞判断を可能とするため、図２（ｃ）に示したように、各台車１の台車コントローラ１ａに、走行速度に基づく走行状況をゾーンコントローラ３に報告する走行状況報告手段１ｂが設けられ、コントローラ３に、各台車１の走行状況報告手段１ｂからの報告を集約して渋滞情報を生成する渋滞情報生成手段３ｂが設けられている。

また、ゾーンコントローラ３に、生成した渋滞情報を各台車に送信する渋滞情報送信手段３ｃが設けられ、各台車１に該渋滞情報送信手段３ｃから受信した渋滞情報に基づいて走行ルートを再検索する走行ルート再検索手段１ｃが設けられている。

なお、図２（ｃ）では、台車コントローラ１ａにおいて、走行状況報告手段１ｂ、走行ルート再検索手段１ｃを中央演算処理装置１ｄとは別個のハード要素、また、ゾーンコントローラ３において渋滞情報生成手段３ｂ、渋滞情報送信手段３ｃ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、各手段１ｂ、１ｃ、３ｂ、３ｃの機能を発揮するプログラムが台車コントローラ１ａ、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１ｄ、３ａによって実行されることによって、それぞれの手段１ｂ、１ｃ、３ｂ、３ｃの機能が実行されるものである。

図３は、この搬送台車システムの特徴である渋滞判断の概念説明図であり、この図３を用いて、上記、台車１に備えられた走行状況報告手段１ｂ、走行ルート再検索手段１ｃ、ゾーンコントローラ３に備えられた渋滞情報生成手段３ｂ、該渋滞情報送信手段３ｃによって、どのように渋滞判断を可能としているかを説明する。

図３は、図１の搬送路２の一部分を切り取って拡大表示したものであり、二つの直線状の搬送路４の間を半円状の搬送路４が接続している。

左側の搬送路４を台車１（＃１）が図の上へ向かって進んでいるが、まだ、半円状の搬送路４への分岐点には到達していない。半円状の搬送路４を三台の台車１（＃２）、台車１（＃３）、台車１（＃４）が図の右へ向かって進んでいるが、まだ、直線状の搬送路４への合流点に達示ていない。

左右の直線状の搬送路４と半円状の搬送路４との間の分岐点、合流点を挟むようにポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設定され、台車１（＃１）はまだポイントＡを通過していない。

各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで区切られた搬送路４の区間を、図示したようにルートＲ１〜Ｒ７と名付ける。

半円状の搬送路４を渡るルートＲ４は、台車１（＃１）にとっては、通常の状態では、ルートＲ２、Ｒ３、図示されないルート、ルートＲ７、ルートＲ６を通過してポイントＤに到達するのに比べて、より短時間にポイントＤに到達することができるショートカットとなっている。

さて、それぞれの台車１に備えられた走行状況報告手段１ｂは、自分が走行しているルートに決められた標準速度のデータ（マップデータの一部である。）を持ち、実際に走行している実走行速度を自判して、その実走行速度が標準速度の何％であるかによって、走行状況＝良、中、悪といった簡単なデータとして、このデータをゾーンコントローラ３に送る。

具体的には、例えば、台車１（＃１）は「ルートＲ１は良」、台車１（＃２）、台車１（＃３）、台車１（＃４）は「ルートＲ４は悪」といった走行状況をゾーンコントローラ３に送る。

なお、台車１は、搬送路４に設置された位置マーカを読み取って、その保持しているマップデータ上の自己の位置（どのルートに居るか）と、実走行速度を自判できる。また、前後の台車１との間隔を自判して、走行速度を決めることもできる。

それぞれの台車１の走行状況報告手段１ｂから各ルートの走行状況を受けとったゾーンコントローラ３では、渋滞情報生成手段３ｂは、あるルートについての走行状況＝良、中、悪の個数から、つまり、そのような走行状況を報告する台車１の台数から、そのルートの渋滞情報である渋滞度を生成する。

例えば、以下のような基準で渋滞度を生成する。

渋滞度＝大：悪の個数が３以上
渋滞度＝中：悪の個数が２以下 中の個数が３以下
渋滞度＝小：悪の個数０ 中の個数２以下
渋滞度＝無：悪の個数０ 中の個数０
渋滞度＝∞（無限大）：そのルートが通行不可
（この渋滞度の生成判断基準は、一例であり、悪の走行状況の継続時間で判断するようなものであっても良く、基本的には、試行錯誤により経験的に決められるものである。）
なお、上記渋滞度＝∞という情報は、台車１から与えられるものではなく、上位コントローラから統合コントローラ７を介してゾーンコントローラ３に与えられるものである。

こうして、渋滞情報生成手段３ｂでそれぞれのルートの渋滞度が生成されると、ゾーンコントローラ３は他のゾーンコントローラ３にこの渋滞情報をブロードキャストで送信し、この渋滞情報を受けたゾーンコントローラ３は、自己のゾーンにある全ての台車１に対して、該渋滞情報送信手段３ｃを用いてブロードキャスト（この場合、クロストークとも言う。）で渋滞情報を配信する。

こうして、ゾーンコントローラ３から各ルート毎の渋滞度を含んだ刻々の渋滞情報を受けとった台車１は、その走行ルート再検索手段１ｃで、渋滞情報を考慮した上で、目的地への走行ルートを再検索して、最短時間で到達できる走行ルートを選択して、走行を進める。

図３の具体例で説明すると、ルートＲ６の三台の台車１（＃２）〜（＃４）が、「ルートＲ４は悪」という走行状況を報告したとすると、ゾーンコントローラ３の渋滞情報生成手段３ｂは、ルートＲ５の渋滞度＝大として、その渋滞情報が台車１（＃１）にも配信される。

これを受けた台車１（＃１）では、走行ルート再検索手段１ｃで、ショートカットであるルートＲ４が却って時間が掛かると判断した場合には、ルートＲ２、Ｒ３・・・の走行ルートを選択することで、ルートＲ４での渋滞を避けることができ、より短時間でポイントＤに到達することができる。

この台車１に保持された渋滞情報は、一定時間（３０分〜６０分）更新されない場合、解消されたものとして扱う。というのは、渋滞状況は刻々と変化するものであるため、通信の確実度が１００％でなく渋滞情報の配信を受けることがない場合に、古い渋滞情報を保持していると、却って渋滞状況が改善されたのに渋滞と判断して、遅いルートを選択することになるからである。

一方、台車１の立ち上がり時には、ゾーンコトローラ３から渋滞情報の送信を受け、台車１はこれを保持するようにする。また、渋滞度＝∞の渋滞情報については、状況が改善されないものなので、渋滞度＝無の情報が来るまで保持するようにすると良い。

走行ルート再検索手段１ｃでの判断手法は具体的には以下のようにすると、コンピュータ処理による自判が可能である。

１）渋滞情報の渋滞度の大きさに対応させて、より早く訪れる分岐点で該渋滞情報に基づいた走行ルートの再検索をする。

例えば、渋滞度＝大の場合は、そのルートに近寄らないルート再検索を行う。つまり、最初の分岐点から、その渋滞ルートを迂回するような走行ルートを選択する。

渋滞度＝中の場合、目的地への中間地点まで走行して、その後に出会う分岐点から、その渋滞ルートを迂回するような走行ルートを選択する。

渋滞度＝小の場合、目的地に到達する直前の最終分岐点で、その渋滞ルートを迂回するような走行ルートを選択する。

２）渋滞情報の渋滞度の大きさに対応した各ルート毎の重みを加算して走行ルートの再検索をする。

これは、各ルートの長さ、標準速度に更に渋滞度を考慮して各ルート毎の所要時間の大きさ、つまり、重みを加算して、その加算値が最も小さくなる走行ルートを選択する方法である。

こうしてこの搬送台車システム１０においては、各台車１に走行状況報告手段１ｂを設け、ゾーンコントローラ３に渋滞情報生成手段３ｂを設けたので、機械的にかつ正確、的確に搬送路２の渋滞状況を把握することができる。

また、コントローラ３に渋滞情報送信手段３ｃを設け、各台車１に走行ルート再検索手段１ｃを設けたので、渋滞ルートを避けて台車１を走行させることができ、台車を効率よく運行させることができる。

また、走行ルート再検索手段１ｃは、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応させて、より早く訪れる分岐点で該渋滞情報に基づいた走行ルートの再検索をするようにし、あるいは、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応した各ルート毎の重みを加算して走行ルートの再検索をするようにしたので、かかる最適な走行ルートの検索を機械で自動的に行うことができる。

また、かかる分散処理的な手法を用いたのは、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。

なお、渋滞情報生成手段、渋滞情報送信手段は、ゾーンコントローラ３ではなく、統合コントローラ７に設けてもよく、その場合には、各台車１からの走行状況報告は、ゾーンコントローラ３を介して、統合コントローラ７に送られ、ここで渋滞情報が生成され、送信されることとなる。

また、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）の台車コントローラ、ゾーンコントローラの要部詳細図 図１の搬送台車システムの特徴である渋滞判断の概念説明図

符号の説明

１ 台車
１ｂ 走行状況報告手段
１ｃ 走行ルート再検索手段
２ 搬送路
２ａ ショートカット
２ｂ 分岐点
３ ゾーンコントローラ
３ｂ 渋滞情報生成手段
３ｃ 渋滞情報送信手段
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 (3)

1. 各台車に、走行速度に基づく走行状況をコントローラに報告する走行状況報告手段を設け、コントローラに、各台車の走行状況報告手段からの報告を集約して渋滞情報を生成する渋滞情報生成手段を設け、
   前記コントローラに、生成した渋滞情報を各台車に送信する渋滞情報送信手段を設け、各台車に該渋滞情報送信手段から受信した渋滞情報に基づいて走行ルートを再検索する走行ルート再検索手段を設け、
   前記走行状況報告手段は、実走行速度が自分が走行しているルートに決められた標準速度の何％であるかによって、走行状況＝良、中、悪といった簡単なデータとして前記走行状況を前記コントローラに報告し、前記渋滞情報生成手段は前記走行状況に含まれる「悪」及び「中」の個数に応じて前記渋滞情報の渋滞度を生成する搬送台車システム。
2. 前記走行ルート再検索手段は、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応させて、より早く訪れる分岐点で該渋滞情報に基づいた走行ルートの再検索を する請求項１記載の搬送台車システム。
3. 前記走行ルート再検索手段は、前記渋滞情報の渋滞度の大きさに対応した各ルート毎の重みを加算して走行ルートの再検索をする請求項１記載の搬送台車システム。

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