JP5288338B2 - 無限駆動媒体を備えた搬送システムとそのキャリアの識別方法並びにキャリア - Google Patents

無限駆動媒体を備えた搬送システムとそのキャリアの識別方法並びにキャリア Download PDF

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Description

この発明は、無限駆動媒体に取り付けたキャリアによって半導体基板等を搬送する搬送システムに関し、特に半導体基板等の物品を保持するキャリアの識別に関する。
特許文献1(US7234584)では、エンドレスベルトに複数のキャリアを取り付けて周回させる。キャリアは半導体カセットのフランジなどを支持する支承面を備え、ステーションのハンドでキャリアにカセットをロードあるいはアンロードする。搬送システムのコントローラは各キャリアの位置を管理しており、ステーションにロードやアンロード対象のキャリアを指定する。ステーションでキャリアを識別するためには、キャリアにIDを取り付け、ステーション側にIDリーダを設けると良い。しかしこのようにすると、キャリアの識別のためにIDリーダが必要になる。
US7234584
この発明の課題は、無限駆動媒体と複数個のキャリアとを用いた搬送システムにおいて、キャリアの位置検出用のセンサを用いてキャリアを識別することにある。
この発明の搬送システムは、周回動作する無限駆動媒体と、
前記無限駆動媒体に取り付けられ、物品を保持して搬送し、かつ前記無限駆動媒体への取付部からなるキャリア識別用の被識別部(マーク)を備えた複数個のキャリアと、
前記キャリアとの間で物品を受け渡しするハンドと、無限駆動媒体の周回方向に沿ってハンドの上流側の所定位置で前記被識別部を検出することにより、キャリアの検出信号とキャリアの識別信号とを出力するセンサとを備え、前記キャリアの検出信号を前記ハンドの受け渡し動作を開始するためのタイミング信号とする複数個のステーション、とを備えている。そして前記複数個のキャリアを識別するために、前記無限駆動体の周回方向に沿って、前記取付部の幅をキャリア間で変えてある。
この発明の搬送システムでのキャリアの識別方法は、周回動作する無限駆動媒体に、物品を保持して搬送し、かつ前記無限駆動媒体への取付部からなるキャリア識別用の被識別部(マーク)を備えた複数個のキャリアを取り付けて周回させ、
前記複数個のキャリアを識別するために、前記無限駆動体の周回方向に沿って、前記取付部の幅をキャリア間で変え、
前記キャリアとの間で物品を受け渡しするハンドと、無限駆動体の周回方向に沿ってハンドの上流側の所定位置で前記被識別部を検出することにより、キャリアの検出信号とキャリアの識別信号とを出力するセンサ、とを備えたステーションを複数個設けて、
前記キャリアの識別信号によりキャリアを識別すると共に、前記キャリアの検出信号によりキャリアが所定位置に出現したことを認識して、所望のキャリアに対して前記ハンドを動作させる。
この発明のキャリアは、半導体基板を収容するカセットを支持するためのキャリア本体と、
該キャリア本体の上部に設けられた無限駆動媒体への取付部とからなり、
前記無限駆動媒体の運動方向に沿った前記取付部の幅によりキャリアを識別自在にする。
特に好ましくは、前記取付部は前記無限駆動媒体の下端に取り付けられ、前記取付部の下側に、無限駆動媒体の下端との間に高さ方向に隙間を置いて、キャリア本体が設けられ、
前記センサは前記無限駆動媒体の下端とキャリア本体の上部との間の高さ位置で、前記取付部を検出する。
また好ましくは、所定個数のキャリア毎に他のキャリアの被識別部とは異なる被識別部を設けると共に、前記異なる被識別部を検出した後に検出した被識別部の数をカウントすることにより、キャリアを識別する。ここで、異なる被識別部で0とカウントし、次の被識別部を1とカウントするか、異なる被識別部を1,次の被識別部を2とカウントするか等は任意である。
この明細書において、搬送システムに関する記載は搬送方法や用いるキャリアにもそのまま当てはまる。
この発明では、センサで被識別部(マーク)を検出することにより、キャリアが所定の位置に出現したことを認識すると共に、キャリアを識別できる。このためキャリア識別用のセンサを、キャリア位置の検出用のセンサで兼用できる。なおキャリアの識別信号と検出信号は物理的に別の信号とする必要はなく、例えば検出信号に識別信号を付加して1つの信号としても良い。
また無限駆動媒体へのキャリアの取付部の幅を変えてキャリアを識別すると、簡単にキャリアを識別できる。
特に、無限駆動媒体の下端とキャリア本体との間に高さ方向に隙間を置いて、この隙間の高さで無限駆動媒体の周回方向に沿った取付部の幅を検出すると、搬送中の物品に妨げられず、被識別部を検出できる。
所定個数のキャリア毎に他のキャリアの被識別部とは異なる被識別部を設けると共に、前記異なる被識別部からの被識別部の数をカウントすることにより、キャリアを識別すると、キャリアの識別が正しいかどうか、所定個数のキャリア毎にチェックできる。
実施例の搬送システムのレイアウトを示す平面図 実施例での制御系を示すブロック図 実施例でのステーションの制御系を示すブロック図 実施例でのキャリアとステーションのハンドとを示す要部側面図 実施例でのキャリアとステーションのハンドとを示す要部平面図 実施例でのステーションを示す要部背面図 実施例でのキャリアの識別を示す図 変形例のキャリアを示す図 第2の変形例のキャリアを示す図 実施例でのロード時のタイミングチャート 実施例でのアンロード時のタイミングチャート 実施例でのロードとアンロードアルゴリズムの前半を示すフローチャート 実施例でのロードとアンロードアルゴリズムの後半を示すフローチャート
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
図1〜図13に実施例とその変形とを示す。各図において、2は搬送システムで、エンドレスベルト4を周回させ、6はその駆動用プーリで、個別のプーリを6a,6bとして示す。またベルト4に代えて、チェーンやワイヤ、ロープなどを用いてもよい。エンドレスベルト4の周回方向は一定で、ベルト4に沿って複数個のステーション8が設けられ、各ステーション8には図示しないバッファと処理装置10などを接続する。ベルト4には例えば一定の間隔でキャリア12を取り付け、半導体基板などを収容したカセット14などを搬送する。搬送物品の種類は任意である。
図2に搬送システムの制御系を示すと、20は生産管理コントローラで、処理装置などを管理し、カセットの搬送を搬送管理コントローラ22に依頼する。搬送管理コントローラ22はエンドレスベルトドライバ24とステーションコントローラ26とを制御し、ステーション毎にステーションコントローラ26が設けられている。エンドレスベルトドライバ24は一定速度でエンドレスベルト4を駆動する。ステーションコントローラ26への入力は、搬送管理コントローラ22からの搬送指令で、これは所定のアドレスのキャリアに対して、カセットをロードする、もしくはアンロードすることからなる。なお各キャリアにはエンドレスベルトの周回方向に沿って一意にアドレスが付与されており、実施例ではアドレスは10〜16ビット長程度のデータで、アドレスは2進法で表現されている。またロードはキャリアに物品を支持させること、アンロードはキャリアから物品をハンドで取り出すことを意味する。
ステーションコントローラ26には、2つの光電センサs1,s2からのキャリアの検出信号が入力され、このうち光電センサs1はキャリアの識別信号もステーションコントローラ26へ入力する。エンドレスベルトの走行量は、エンコーダencからコントローラ26へ入力される。コントローラ26はステーションの上流側の所定位置にキャリアが出現したことを光電センサs1の信号で認識し、キャリアの種別を例えば光電センサs1の信号の持続時間で認識する。
光電センサs1でキャリアを検出した際のエンコーダのデータをラッチし、このラッチ値を基準とする差分で、光電センサs1の監視位置を基準点とするキャリアの位置を認識する。またエンコーダのデータの妥当性を、後述のように光電センサs2で確認する。エンコーダのデータを元にハンドドライバ27を駆動し、ステーションに設けたハンド28を駆動して、キャリアとの間でカセットのロード及びアンロードを行う。
ハンドはロード専用のハンドと、アンロード専用のハンドとしても、ロード及びアンロード兼用のハンドとしてもよい。ハンド28は移載手段の手先で、その形状や構造は任意で、例えばその左右両側に先入品センサ29R,29Lを設け、キャリアにカセットをロードする場合、キャリアに別のカセットが支持されていないかどうか、あるいはキャリアからカセットをアンロードする場合、キャリアにカセットがロードされているかどうかを確認する。ハンド28はエンドレスベルトと等速で移動し、キャリアの前方側もしくは後方側からキャリアに接近するので、接近方向に応じて左右一対の先入品センサ29R,29Lを使い分ける。
図3に、ステーションコントローラ26の構成を示す。31,32は整形回路で、センサs1,s2からの信号を整形し、カウンタ33はエンコーダの出力パルスをカウントする。カウンタ33の出力をe0とする。キャリアカウンタ34の信号はキャリアのアドレスを表している。キャリアカウンタ34はセンサs1によるキャリアの検出信号でキャリア番号を1加算し、例えばセンサ8個毎に1個現れるチェック信号、即ちキャリアの識別信号により、キャリアカウンタ34の値の妥当性をチェックする。即ち何らかの理由によりキャリアカウンタ34のデータが誤っている場合、チェック信号とキャリアカウンタの出力とが整合しなくなる。
比較器35は受け渡しを行うことを指定されたキャリアのアドレスと、キャリアカウンタ34の出力とを比較し、これらが一致すると、ラッチ36にその時点でのカウンタ33の出力を記憶させる。ラッチ36の出力をL0とし、センサs1の信号がオンした瞬間のカウンタ33の出力を記憶する。キャリアカウンタ34や比較器35での処理が遅い場合、整形回路31の出力の立ち上がりエッジでラッチ動作がなされるように処理を修正する。37は加算器で、ラッチ36の出力にパラメータ記憶部41で記憶している校正済みの移載用のパラメータK0〜K2,P1〜P7を加算し、比較器38で加算器37の信号とカウンタ33の信号が一致すると、それに応じてハンドドライバ27によりハンドを動作させる。
ハンドはここではM1,M2,M3の3個のモータで動作し、このうちモータM1,M2はハンドを高さ方向に沿って昇降させるためのモータで、モータM3はエンドレスベルトの周回方向(Y方向)に沿ってハンドを動作させるためのモータである。なお以下では高さ方向をZ方向とする。実施例ではハンドをY方向とZ方向の2軸に沿って駆動するが、これ以外にX方向などを加えて、3軸に沿って駆動しても良い。またモータM1〜M3の回転量はエンコーダ43〜45で監視し、ハンドドライバ27はハンドをフィードバック制御する。なおエンコーダ43〜45の出力は、物品の受け渡しを終える毎にリセットされる。
ラッチ36とカウンタ33の信号は、エンコーダチェッカ40へ入力され、エンコーダencの妥当性の検査に用いられる。即ち光電センサs1と光電センサs2の検出位置の間隔は既知で、この間隔に対するエンコーダの出力パルス数をパラメータ記憶部41が記憶している。そこでセンサs2が動作した時点でのカウンタ33の信号とラッチ36の出力の差が、センサs1,s2の間隔に対応するか否かから、エンコーダencの妥当性をチェックできる。また後述のように、センサs2が動作した時点でハンドは動作を開始している。ハンドが目標動作パターン通りに動作していると、この時点でのエンコーダ43〜45の出力は所定の範囲にあるはずである。そこでセンサs2がオンした時点でのエンコーダ43〜45の信号から、ハンドの動作をチェックする。これらのデータに許容値以上の誤差があると、トラブル信号Troubleをチェッカ40から出力し、ハンドの動作を停止する。
通信インタフェース42は搬送管理コントローラと通信し、カセットをロードもしくはアンロードすべきキャリアのアドレスと、ロードかアンロードかの種類を入力される。そして搬送結果を通信インタフェース42から搬送管理コントローラ22へ送信する。またトラブル信号Troubleがチェッカ40から出力され、移載動作を中断すると、その旨を搬送管理コントローラへ報告する。
図4〜図6に、ステーション8でのハンド28とエンドレスベルト4との関係を示す。図4に示すように、ベルト4の周回方向をY方向、これに水平面内で直角な向きをX方向、高さ方向をZ方向とする。またハンド28はY方向とZ方向とに動作する。プーリ6は駆動モータ46などで動作し、キャリア12には前後例えば一対の取付部48があり、そのうち前方の取付部を48f,後方の取付部を48rとする。キャリア12はキャリア本体51と取付部48とからなる。エンドレスベルト4の下端と、キャリア本体51の上端との間の隙間が監視ライン60となり、この高さで光電センサs1,s2が取付部48f,48rを監視する。キャリア本体51の支承面49にカセット14のフランジ50を載置して、カセット14を支持する。ステーション8の左右には一対の支柱52があり、ガイド溝54に沿って図示しないモータM1,M2により昇降レール56を昇降させる。ハンド基部58の上部にモータM3が設けられ、車輪59,59により昇降レール56内をY方向に沿って走行する。
図7に、キャリア12の検出と識別とを示す。エンドレスベルト4が図の左から右へ一定速度で走行しているものとし、キャリア12は前方に取付部48fが、後方に取付部48rがあり、ベルト4の走行方向に沿って取付部48f,48rは幅が異なる。また例えばキャリア8個毎に1個の割合で、ベルト4の走行方向に沿った幅を変えた取付部48f'を設ける。取付部48f,48rを光電センサ、ここでは光電センサs1で検出すると、図7の下側の信号が得られる。70は検出信号のベースライン、71〜73は検出信号で、取付部48fと48rは幅が異なるため、信号71,73の幅が異なる。次に取付部48fと48f'の幅が異なるため、信号71,72の幅が異なり、取付部48f'を検出できる。そして例えば8個に1個の割合で取付部48f'を設けると、キャリア12のアドレスの下位3ビットをチェックできる。また図7の右下に拡大して示すように、取付部48fや48rなどに対する監視ライン60は、ベルト4の下端とキャリア本体51との高さ方向の隙間に配置してある。
図8に変形例のキャリア80を示す。キャリア80の前方の取付部の幅を変えて2種類の取付部48f,48f'とし、後方の取付部も幅を変えて取付部48r,48r'とする。前後の取付部間の間隔に比べてキャリア80間の間隔が大きいので、光電センサの信号からいずれが前方の取付部で、いずれが後方の取付部であるかは容易に認識できる。そしてキャリア80では、キャリアの種類を4種類に識別できる。また取付部の幅を3種類以上に変えると、識別し得るキャリアの種類をさらに増すことができる。他の点では、キャリア80は図1〜図7の実施例と同様である。
図9に第2の変形例のキャリア90を示し、キャリア90の例えば走行方向前端に光学マーク94を設け、取付部91,92は検出対象としない。そして光学マーク94の例えば最初のエッジでキャリア90を検出し、この後のエッジでキャリア90の種類を識別する。この手法でもカセット14に妨害されずに、光電センサによりキャリアの種類を識別し得るが、取付部の他に光学マークを別途に設けねばならない。他の点では、キャリア90は図1〜図7の実施例と同様である。
図10〜図13に、実施例でのロード動作(図10)及びアンロード動作(図11)を示を示し、それらのアルゴリズムを図12,図13に示す。光電センサs1でキャリアを検出すると、その時点でのエンコーダ出力のカウント値をラッチする。ラッチされた出力をL0とする。ラッチ後、ハンドを動作させるまでの準備時間を設けるため、ロードの場合にはエンコーダ出力のパルス数でK0だけ待機し、アンロードの場合にはパルス数でK2だけ待機する。ロードの際の加速度はアンロードの際の加速度よりも小さいので、パルス数K0をパルス数K2より小さくする。この結果、後述のロード運動やアンロード運動をステーションに対して同じ位置で開始することができる。そして光電センサs2がオンするよりも前に、ロードの場合もアンロードの場合も、ハンドのY方向の走行を開始する。
光電センサs2がオンした時点で、光電センサs1がオンしてからのエンコーダの出力パルス数を求め、これを所定値K1と比較し、所定値K1からの誤差が大きい場合、エンコーダに滑りなどが生じているものとして移載を中止する。さらに光電センサs2がオンした時点で、ハンドの駆動用モータのエンコーダの値をチェックし、ハンドが所定の動作パターンに従って動作しているかどうかをチェックする。光電センサs2がオンしてから、ロードの場合もアンロードの場合も共通の出力パルス数が得られた時点で、ハンドの昇降動作を開始する。ハンドの昇降動作の開始から終了までを、ロード運動やアンロード運動とする。そしてロード運動やアンロード運動を開始する時点でのエンコーダの出力パルスのカウント値は、ラッチした値L0に対してP1だけ大きい。P1はロードに対してもアンロードに対しても共通で、ステーションに対しキャリアが同じ位置に達した時点で、ロード運動やアンロード運動を開始する。このためロード運動やアンロード運動が行われるエリアは、ステーションに対してほぼ共通となる。
ロードの場合、ハンドを上昇させ、ラッチした値L0からカウンタの出力値がP2だけ増加すると、ハンドをY方向に加速し、Y方向に沿ってハンドとキャリアとを上下に重ねる。カウンタの値がL0+P3でハンドの下降を開始して、この間にZ方向速度が0となった時点で、カセットをハンドからキャリアに受け渡しする。エンコーダ出力のカウント値がL0+P4となった時点で、ハンドの昇降動作を停止すると共に、Y方向に沿って減速してハンドをキャリアの後方へ脱出させる。カウント値がL0+P7でキャリアをステーションの所定の位置に復帰させる。
アンロードの場合、エンコーダ出力のカウント値がL0+P1でハンドの上昇を開始し、この間にZ方向速度を一度0とし、この時点でキャリアからハンドへカセットを受け渡しする。次いでカウント値がL0+P5でハンドを減速してキャリアの後方へ脱出させ、カウント値がL0+P6でハンドを下降させ、カウント値がL0+P7でキャリアをステーションの所定の位置に復帰させる。
実施例では以下の効果が得られる。
(1) キャリアの検出用の光電センサを用いて、キャリアのアドレスの妥当性を確認できる。
(2) 検出ラインをキャリア本体とエンドレスベルトとの間の隙間の高さに配置すると、キャリアの取付部を、識別用のマークに兼用でき、しかもキャリア本体等に妨げられずに、マークを検出できる。
(3) 搬送物品のカセットなどにより、キャリアの識別が妨げられない。
実施例では光電センサと光学マークとの組み合わせを用いたが、マークは磁気的なマークでも良い。その場合例えばキャリア本体の上部に磁気マークを貼り付け、これを磁気センサで検出することにより、キャリアの位置と種別とを識別しても良い。実施例では透過型の光電センサを用いたが、反射型の光電センサを用いてもよい。またこれ以外にレーザセンサなどを用いてもよい。
2 搬送システム 4 エンドレスベルト 6, 6a,6b プーリ
8 ステーション 10 処理装置 12 キャリア
14 カセット 20 生産管理コントローラ
22 搬送管理コントローラ 24 エンドレスベルトドライバ
26 ステーションコントローラ 27 ハンドドライバ
28 ハンド 29R,L 先入品センサ 31,32 整形回路
33 カウンタ 34 キャリアカウンタ 35 比較器
36 ラッチ 37 加算器 38 比較器
40 エンコーダチェッカ 41 パラメータ記憶部
42 通信インターフェース 43〜45 エンコーダ
46 駆動モータ 48,48f,48r 取付部 49 支承面
50 フランジ 51 キャリア本体 52 支柱
54 ガイド溝 56 昇降レール 58 ハンド基部
59 車輪 60 監視ライン 70 ベースライン
71〜73 検出信号 80,90 キャリア
91,92 取付部 94 光学マーク
s1,s2 光電センサ enc エンコーダ M1〜M3 モータ
P1〜P7 パラメータ K0〜K2 パラメータ

Claims (5)

  1. 周回動作する無限駆動媒体と、
    前記無限駆動媒体に取り付けられ、物品を保持して搬送し、かつ前記無限駆動媒体への取付部からなるキャリア識別用の被識別部を備えた複数個のキャリアと、
    前記キャリアとの間で物品を受け渡しするハンドと、無限駆動媒体の周回方向に沿ってハンドの上流側の所定位置で前記被識別部を検出することにより、キャリアの検出信号とキャリアの識別信号とを出力するセンサとを備え、前記キャリアの検出信号を前記ハンドの受け渡し動作を開始するためのタイミング信号とする複数個のステーション、とを備え、
    前記複数個のキャリアを識別するために、前記無限駆動体の周回方向に沿って、前記取付部の幅をキャリア間で変えてある搬送システム。
  2. 前記取付部は前記無限駆動媒体の下端に取り付けられ、前記取付部の下側に、無限駆動媒体の下端との間に高さ方向に隙間を置いて、キャリア本体が設けられ、
    前記センサは前記無限駆動媒体の下端とキャリア本体の上部との間の高さ位置で、前記取付部を検出する、請求項1に記載の搬送システム。
  3. 所定個数のキャリア毎に他のキャリアの被識別部とは異なる被識別部を設けると共に、前記異なる被識別部を検出した後に検出した被識別部の数をカウントすることにより、キャリアを識別する請求項1に記載の搬送システム。
  4. 周回動作する無限駆動媒体に、物品を保持して搬送し、かつ前記無限駆動媒体への取付部からなるキャリア識別用の被識別部を備えた複数個のキャリアを取り付けて周回させ、
    前記複数個のキャリアを識別するために、前記無限駆動体の周回方向に沿って、前記取付部の幅をキャリア間で変え、
    前記キャリアとの間で物品を受け渡しするハンドと、無限駆動体の周回方向に沿ってハンドの上流側の所定位置で前記被識別部を検出することにより、キャリアの検出信号とキャリアの識別信号とを出力するセンサ、とを備えたステーションを複数個設けて、
    前記キャリアの識別信号によりキャリアを識別すると共に、前記キャリアの検出信号によりキャリアが所定位置に出現したことを認識して、所望のキャリアに対して前記ハンドを動作させる、搬送システムでのキャリアの識別方法。
  5. 半導体基板を収容するカセットを支持するためのキャリア本体と、
    該キャリア本体の上部に設けられた無限駆動媒体への取付部とからなり、
    前記無限駆動媒体の運動方向に沿った前記取付部の幅によりキャリアを識別自在にした、キャリア。
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