JP5388045B2

JP5388045B2 - 搬送台車及び光測距装置

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Publication number: JP5388045B2
Application number: JP2007192475A
Authority: JP
Inventors: 洋治前嶋
Original assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Current assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: JP2009029529A

Description

本発明は、上部空間に設置された走行レールに沿って自走し、搬送対象物を掴むチャック機構を備えた昇降体を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構が組み込まれた搬送台車、及び、測距装置に関する。

半導体デバイスの製造設備では、各製造装置間で半導体ウェハを自動搬送するために、各製造装置に設けられたロードポート上に載置された複数枚の半導体ウェハが収容されたウェハキャリア装置を搬送する上述の搬送台車が用いられている。

特許文献１や特許文献２に記載されているように、このような搬送台車では、吊り下げ時の搬送物が人や不用意に置かれた物などの障害物と接触する前に検知して接触事故を避けるべく、ホイスト付台車と各製造装置のロードポートとの間の昇降経路を光探索して障害物の有無を検知する障害物検知センサが、各製造装置よりも台数の少ないホイスト付台車側に設けられている。

このような障害物検知センサは、障害物検知センサの下方に向かって且つホイスト付台車の走行方向に監視範囲を広げるべく、昇降経路に光の膜を形成するように構成されていた。具体的には、前記障害物検知センサを中心とする扇型形状の走査範囲を走査するとともに、該走査範囲を２枚の互いに平行な鉛直方向仮想平面で区切って形成した略五角形状の光の膜となるように構成されていた。

そして、上述した障害物検知センサはホイスト付台車に取り付けられていたために、少なくとも当該障害物検知センサとロードポートとの間の昇降経路内の障害物を確実に検出できるように、当該障害物検知センサによる光探索範囲が、製造装置のロードポート高さに応じて可変に設定されるように構成されていた。

特許第３３７１８９７号公報特許第３３７５１２７号公報特開２００１−２８０２８４号公報

しかし、上述した従来の搬送台車に取り付けられた障害物検知センサでは、障害物検知センサに近接した光探索範囲と離隔した光探索範囲では検出分解能が異なり、近接した光探索範囲では反射光の強度が強く、且つ、走査密度が相対的に大きいため反射率が小さな僅かな大きさの障害物でも確実に検出できるが、離隔した光探索範囲では反射光の強度が弱く、且つ、走査密度が相対的に小さくなるため反射率が大きく十分に大きな障害物しか検出できないという問題があった。

例えば、近接した光探索範囲では人の指程度の障害物まで検出できるが、離隔した光探索範囲では人の腕程度の障害物しか検出できないという問題があった。

このため、走査速度を上げるとそのための部品コストの上昇を来たし、また、安全性の観点から検出光量の上昇にも制限が伴うという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来の問題に鑑み、部品コストの上昇を回避しながらも、僅かな大きさの障害物であっても精度よく検出でき、事故の発生を未然に回避できる搬送台車及び光測距装置を提供する点にある。

この目的達成をするため、本発明による搬送台車の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、上部空間に設置された走行レールに沿って自走し、搬送対象物を掴むチャック機構を備えた昇降体を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構が組み込まれた搬送台車であって、前記昇降経路上の障害物の有無を検出する光測距装置が前記昇降体に取り付けられるとともに、前記昇降体の昇降に伴なって、前記昇降体と前記搬送対象物の載置面との間に設定される一定の検出対象空間が移動するように、前記光測距装置による障害物の探索距離が前記光測距装置と前記載置面との距離よりも短い距離に設定されている点にある。

上述の構成によれば、光測距装置による障害物の探索距離を光測距装置と搬送対象物の載置面との距離よりも短い距離に設定しても、昇降体の降下作動に伴って昇降体に取り付けられた光測距装置も同様に降下するため、当該短い距離を探索すれば昇降動作に支障を来たす虞のある小さな障害物であっても確実に検出できる。そして、探索距離が短い距離に設定されているので、光測距装置の光源の強度をそれほど強い値に設定しなくとも十分に障害物を検出できるのである。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記光測距装置が、単一の光源から出力された測定光を前記昇降経路上の測定対象空間に向けて走査する走査部と、前記測定対象空間に存在する障害物からの反射光を検出する単一の受光部を備え、前記受光部で検出された前記反射光に基づいて前記障害物までの距離を測定する走査式光測距装置で構成されている点にある。

上述の構成によれば、探索距離が短い距離に設定されているので測定光の走査速度を大きくしなくとも十分な精度で障害物までの距離を測定することができるようになるのである。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記光測距装置が、測定光を前記昇降経路上の測定対象空間に向けて照射する光源と前記測定対象空間に存在する障害物からの反射光を検出する受光部を備えてなるセンサユニットを所定間隔で水平方向に配列し、走査部により各光源を所定順序で走査したときに対応する受光部で検出された前記反射光に基づいて前記障害物までの距離を測定する走査式光測距装置で構成されている点にある。

上述の構成によれば、一つの光源からの測定光を光学的に走査する機構を備えなくとも、走査部により各光源を所定順序で走査することにより、隣接する光源から照射された測定光による迷光が他の受光部で検出されないように走査することができ、上述と同様に、光源の強度をそれほど強い値に設定しなくとも十分に障害物を検出できるのである。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二または第三の特徴構成に加えて、前記光測距装置は、前記走査部により走査される測定光の照射方向が鉛直方向より前記昇降体の外側に傾斜した傾斜姿勢で前記昇降体の外枠に取り付けられている点にある。

上述の構成によれば、光測距装置による昇降経路上の測定対象空間から搬送対象物の載置面を除去することができ、光測距装置により検出され障害物から当該載置面を除去するための煩雑な演算処理を行なう必要が無くなる。

本発明による光測距装置の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上部空間に設置された走行レールに沿って自走する搬送台車に組み込まれた昇降機構を介して搬送対象物を掴むチャック機構を備えた昇降体が昇降自在に取り付けられ、前記昇降体の昇降経路上の障害物の有無を検出する光測距装置であって、前記昇降体に取り付けられるとともに、前記昇降体の昇降に伴なって、前記昇降体と前記搬送対象物の載置面との間に設定される一定の検出対象空間が移動するように、障害物の探索距離が前記光測距装置と前記載置面との距離よりも短い距離に設定されている点にある。

以上説明したように、本発明によれば、部品コストの上昇を回避しながらも、僅かな大きさの障害物であっても精度よく検出でき、事故の発生を未然に回避できる搬送台車及び光測距装置を提供することができるようになった。

本発明による搬送台車及び光測距装置の実施形態を説明する。

図１に示すように、半導体デバイスの製造設備では、通路１３に沿って配設された半導体ウェハに順次所定の処理を施すための各種の製造装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）等の間または保管設備と前記製造装置１０の間で半導体ウェハ２１を自動搬送するために、製造装置１０に設けられたロードポート１１上に載置された複数枚の半導体ウェハが収容されたウェハキャリア装置２０を搬送する搬送台車３０が走行自在に設けられている。

図２に示すように、前記搬送台車３０は、製造装置１０の上部空間に設置された走行レール１２に沿って自走する走行機構３２を備えた基台３１に、ウェハキャリア装置２０を掴持するためのチャック機構３６を備えた昇降体３５を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構３３が組み込まれている。

前記昇降機構３３は、昇降体３５と、昇降体３５の上面の所定の箇所に一端が固着された複数のベルト３４と、基台３１にベルト３４の夫々の他端が固着された巻取軸を回転駆動する図示しない昇降用モータを備え、前記昇降用モータの駆動によりベルト３４が巻き上げまたは繰り出され、昇降体３５が昇降可能に構成されている。なお、ベルト３４には基台３１から昇降体３５への給電ラインが組み込まれている。

前記チャック機構３６は、ウェハキャリア装置２０の上面の被掴持部２２を掴持するための一対の爪３７を備え、前記昇降体３４内部に備えた図示しない掴持用ソレノイドまたはモータ８１の駆動により、前記爪３７が掴持姿勢３７ａまたは開放姿勢３７ｂとなることでウェハキャリア装置２０を掴持又は開放するように構成されている。

図３に示すように、前記昇降体３５の外カバーのうち通路１３側の側面中央には、昇降体３５及び前記昇降体３５により掴持されたウェハキャリア装置２０の昇降経路上の障害物６１の有無を検出する光測距装置４０が取り付けられている。

前記光測距装置４０による障害物６１の探索距離Ｌａは、前記光測距装置４０とロードポート１１との距離Ｌｂ（例えば３ｍ）よりも短い距離（例えば１ｍ）に設定され、測定対象空間６０は光測距装置４０を中心する中心角９０度、且つ、半径１ｍの扇状に画定される形状に設定されている。

前記光測距装置４０は、単一の光源から出力された測定光が前記障害物６１により反射した反射光に基づいて障害物６１までの距離を測定し、探索距離が短い距離に設定されていることで、測定光の走査速度を大きくしなくとも十分な精度で障害物６１を検出することができるよう構成されている。以下に、詳細を説明する。尚、以下の光測距装置は一例であり、本発明に用いられる測距装置はこのような構成に限るものではない。

図４は、光測距装置４０の全体構成を示す概略縦断面図である。同図に示すように、この光測距装置４０は、ハウジング４２を備えると共に、このハウジング４２の内部に、投光部４３と、走査部４４と、受光部４５を主たる構成要素として備えている。

前記ハウジング４２は、径の異なる円筒が段差部４２ａ２を介して、図４中の上下方向に二つ重なり、さらに上下が閉じられた形状で、段差部４２ａ２部を含む周壁部４２ａの全周から一部を除いた側壁（図４では右側壁に示している）に亘って上下方向に一定の幅を有する透光窓４２ａ１が形成され、この透光窓４２ａ１を介して、後述する投光部４３から出力される測定光と、障害物６１で反射して受光部４５に至る反射光とが往来可能となっている。透光窓４２ａ１に後述する天板部４８ｂと略同一の面位置に前記段差部４２ａ２が形成されていることで、測定光が透光窓４２ａ１を介して受光部４５に検出されるような漏れ光を効果的に減衰させることができるように構成されている。

また、前記ハウジング４２における前記透光窓４２ａ１以外の部分は、光の完全な遮光かつ反射防止のために、表面に凹凸を設けた暗幕等の吸光部材で被覆される光吸収壁で構成されている。

投光部４３は、例えば発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子と、発光素子の駆動回路を備えて構成され、発光素子は図中の下向きに測定光を出力するように配置されている。この投光部４３から下向きに出力された測定光が通る投光入射光路Ｌ１上には、光のビーム径を一定にする光学レンズ４７が配置されている。

走査部４４は、投光部４３から出力された測定光をハウジング４２の透光窓４２ａ１を介して外部の測定対象空間６０に走査するもので、回転体４８と、前記測定対象空間６０に存在する障害物６１からの反射光を前記受光部４５に導く反射部材４９と、回転機構としてのモータ５１とから構成されている。

回転体４８は、筒状の周壁部４８ａと、周壁部４８ａの上端を塞ぐ天板部４８ｂとから構成されている。周壁部４８ａの下端部は縮径され、その内周面に軸受５２を介して中空軸５３が挿入されており、この中空軸５３によって回転可能に支承されている。

回転体４８を回転駆動するモータ５１は、固定子側にコイル５１ａを、回転子側にマグネット５１ｂをそれぞれ備え、マグネット５１ｂが、回転体４８の周壁部４８ａの下端部の外周面に取り付けられ、コイル５１ａとの相互作用により、回転体４８が、前記反射部材４９を所定の回転軸心周りで回転させるように構成されている。

走査部４４の回転軸心と投光部４３から出力される測定光の光軸とが平行となるように投光部４３と走査部４４が配置され、回転軸心上に受光部４５が配置されている。具体的には、走査部４４の回転軸心が、図４の破線で示すように、反射部材４９における投光入射光路Ｌ１の光軸から所定距離ｘ離れた位置に設定されている。つまり、前記反射部材４９は、所定の回転軸心を中心として円を描いて回転するように構成されている。

反射部材４９は、対向配置される投光部４３と受光部４５の間に配置され、投光部３から出力された測定光を測定対象空間６０に伝播させる第一反射部材４９ａとしての投光ミラーと、障害物からの反射光を受光部４５に導く第二反射部材４９ｂとしての受光ミラーの一対で構成されている。

回転体４８の天板部４８ｂの上下面には、回転軸から所定距離の位置に、第一反射部材４９ａと、第二反射部材４９ｂとがそれぞれ傾斜姿勢で取り付けられ、投光部３から出射された測定光が、投光入射光路Ｌ１によって第一反射部材４９ａに入射した後、反射して水平な投光出射光路Ｌ２に導かれるとともに、ハウジング４２の外方に形成される測定対象空間６０である走査領域内に存在する物体、つまり障害物６１からの反射光が、回転体４８の周壁部４８ａの一部に形成されている開口部４８ａ１を介して、受光入射光路Ｌ３によって第二反射部材４９ｂに入射した後、反射して受光出射光路Ｌ４に導かれる。この受光出射光路Ｌ４上には、受光レンズ５４が取り付けられており、物体からの反射光が受光部４５で集束されるようになっている。

また、測定光の光軸と回転体４８の回転軸心に対して対称の位置に、投光部４３より出射された測定光を回転体４８の天板部４８ｂの上面から下面へ導くための基準光孔５０が設けられており、回転体４８が回転して、前記基準光孔５０が投光部４３の真下に位置したときには、測定光の一部が基準光として装置の外部に出射されることなく前記基準光孔５０を通過して受光部４５へ導かれるように構成されている。

なお、第一反射部材４９ａ及び第二反射部材４９ｂは、回転体４８の回転軸に対してそれぞれ４５度で傾斜しており、投光出射光路Ｌ２及び受光出射光路Ｌ３とが、投光入射光路Ｌ１の光軸（受光入射光路Ｌ４の光軸）と直交する光軸をそれぞれ有し、互いに平行となるように設定されている。これにより、投光出射光路Ｌ２により物体に照射されて反射する反射光を、受光入射光路Ｌ３から取り込むことが可能となる。さらに、回転体４８の走査角度を検出する走査角度検出部５５が、回転体４８の外周面に固定された光学的スリットを有するスリット板５５ａと、スリット板５５ａの回転経路上に配置されたフォトインタラプタ５５ｂとから構成されている。

受光部４５は、前記障害物６１からの反射光を検出するように構成されており、例えばアバランシェフォトダイオードなどの受光素子と、光電変換された信号を増幅する増幅回路を備えて構成され、回転体４８の内部に収容された状態で、投光部４３と対向するように配置されている。詳述すると、受光部４５は、回転体４８を支承する中空軸５３の上端面に配置されており、モータ５１による回転体４８の回転動作とは無関係に、常に静止状態を維持するようになっている。また、受光部４５からの出力信号は、図示していないが、中空軸５３の内部空間に挿通された信号線により後述の信号処理回路に接続されている。

回転体４８を回転させると、投光部４３から出力された測定光は、回転体８の回転軸を中心とした扇状となる測定対象空間６０を走査する。

しかし、反射部材４９が回転体４８によって回転させられて、特定回転位置、つまり、走査部４４から出力される測定光が透光窓４２ａ１を外れてハウジング４２の光吸収壁に向けて出力される位置であって、基準光孔１０が投光部４５及び光学レンズ４７の真下にくるような位置に走査部４４が位置している場合は、投光部４３から出力された測定光の一部が基準光として基準光孔５０を介して受光部４５に導かれる。このとき、第一反射部材４９ａに入射した測定光の一部は、ハウジング４２の光吸収壁で吸収されるために装置外部に出射されることがない。特定回転位置は、走査部４４から出力される測定光が透光窓４２ａ１の左右中心位置に対して反対側に向けられる位置とすることが望ましい。

なお、測定光が外部に走査される透光窓４２ａ１の形成範囲は、投光入射光路Ｌ１の光軸周りに１２０度から１８０度前後の角度範囲に設定されている。

つまり、走査部４４の回転軸心と投光部４３から出力される測定光の光軸とが平行となるように投光部４３と走査部４４が配置され、走査部４４の特定回転位置で投光部４３から出力された測定光の一部が基準光として反射部材４９を介することなく受光部４３に導かれるように構成されている。

図５（ａ）に示すように、光測距装置４０は、走査部４４が特定回転位置に位置しているときに、投光部４３から測定光Ｓ２が出射されてから受光部４５に基準光Ｓ３が到達するまでの時間ｔ１を算出しておき、前記走査部４４が特定回転位置以外に位置しているときに、投光部４３から測定光Ｓ２が出射されてから障害物６１からの反射光Ｓ４が受光部４５に到達するまでの時間ｔ２を算出する。

算出した時間ｔ１は、光測距装置４０の内部のみを通って投光部３から受光部４５へ到った場合の時間であり、一方、算出した時間ｔ２は、光測距装置４０の内部および外部を通って投光部４３から受光部４５へ到った場合の時間であることから、算出した時間ｔ２から時間ｔ１を減じる演算を行なうことで、装置外部のみを通って投光部４３から受光部４５へ到った時間、つまり、光測距装置４０の内部の不安定要素の変動の影響を的確に低減した時間を算出することができる。

以下に、図５（ａ）で説明した時間の算出と、前記時間に基づいた光測距装置４０と障害物６１の距離の算出の詳細について説明する。

上述した光測距装置４０において、測定光の出力タイミングに同期して受光部４５により検出される基準光に基づいて障害物までの距離を補正する補正値を算出する補正値算出部７４と、測定光の出力タイミングに同期して受光部４５により検出される反射光と前記補正値に基づいて障害物６１までの距離を算出する演算部７５を備えている信号処理回路７０について説明する。

図６に示すように、信号処理回路７０は、走査角度検出部５５から出力された走査角度を示す角度信号に基づいて前記角度信号に同期した発光駆動信号を出力する発光制御部７１と、走査部４４が特定回転位置でない場合に、受光部４５から出力された電気信号を測定光信号として検出する測定光検出部７２と、走査部４４が特定回転位置である場合に、受光部４５から出力された電気信号を基準光信号として検出する基準光検出部７３と、前記基準光検出部７３で検出された基準光信号に基づいて当該光測距装置４０と障害物６１との探索距離に対する補正値を算出する補正値算出部７４と、前記測定光検出部７２で検出された測定光信号に基づいて探索距離を算出し、前記探索距離と前記補正値に基づいて最終探索距離を算出する演算部７５と、前記角度信号と前記最終探索距離から障害物の位置を演算し、測定対象空間６０の範囲内であるか否かを判断する信号制御部７６とを備えて構成されている。

光測距装置４０を駆動するために、昇降体側制御部８０から信号制御部７６に昇降体３５の昇降動作開始信号が出力され、前記信号制御部７６によりモータ５１が所定速度で駆動される。モータ５１の回転駆動に伴って走査角度検出部５５から出力されるパルス信号が発光制御部７１に入力され、当該パルス信号に基づいて前記発光制御部７１では走査部４４による測定光の出力方向が把握される。尚、前記走査角度検出部５５を構成するスリット板５５ａのスリット間隔が予め設定された回転体の基準位置で他と異なるように形成されているため、パルス信号の波形に基づいて基準位置が検出され、基準位置からのパルス数をカウントすることにより基準位置からの回転角度が算出される。

図５（ｂ）に示すように、走査角度検出部５５から出力される角度信号であるパルス信号に基づいて計測タイミングを算出した信号制御部７６から、発光制御部７１に計測タイミング信号が入力されると、発光制御部７１から当該計測タイミング信号を基準とする所定タイミングで投光部４３に所定デューティ比の発光駆動信号Ｓ１が出力される。

発光駆動信号Ｓ１を受け取った投光部４３では、変調回路８１がレーザ光またはＬＥＤ光をパルス状の測定光に変調し、図示しない駆動回路が前記発光駆動信号Ｓ１に同期して発光素子８２を駆動させて、発光素子８２が測定光Ｓ２を装置外部に出射させる。つまり、測定光Ｓ２の発光強度は当該発光駆動信号Ｓ１のデューティ比及び発光素子８２の駆動電流により制御され、所定周期で出力される計測タイミング信号と同周期で発光素子が間歇駆動される。

走査部４４が特定回転位置に位置しない場合は、出力された測定光Ｓ２ａのうち障害物で反射した反射光Ｓ４が受光素子８３で検出され、増幅回路８４において反射光Ｓ４の光電変換が行なわれて変換後の電気信号が信号解析可能なレベルまで増幅されて出力される。

測定光検出部７２は、当該電気信号を反射信号Ｓ５ａとして検出して、補正値算出部７４へ出力する。なお、走査部４４が特定回転位置に位置する場合は、測定光検出部７２は信号を検出しないように構成されている。

一方、走査部４４が特定回転位置に位置する場合は、出力された測定光Ｓ２ｂの一部が基準光Ｓ３として装置外部に出射されることなく上述の基準光路を介して受光部４５で検出され、増幅回路８４において基準光Ｓ３の光電変換が行なわれて変換後の電気信号が信号解析可能なレベルまで増幅させられて出力される。

基準光検出部７３は、当該電気信号を基準信号Ｓ５ｂとして検出して、演算部７５へ出力する。なお、走査部４４が特定回転位置でない場合は、基準光検出部７３は信号を検出しないように構成されている。

なお、光源から障害物までの距離Ｌは、光の飛行時間Δｔ，光速Ｃより、以下の〔数１〕に基づいて計算される。

Ｌ＝Δｔ・Ｃ／２

補正値算出部７４では、測定光Ｓ２ｂに対応する発光駆動信号Ｓ１と基準信号Ｓ５ｂの時間差ｔ１が算出され、時間差ｔ１より当該光測距装置４０と障害物６１との探索距離に対する補正値ΔＬを〔数１〕より算出する。なお、補正値ΔＬの算出では、〔数１〕において時間差ｔ１をＴに代入して、Ｌとしての前記補正値ΔＬを算出する。

演算部７５では、測定光Ｓ２ａに対応する発光駆動信号Ｓ１と反射信号Ｓ５ａの時間差ｔ２が算出され、時間差ｔ２より探索距離Ｌ１を〔数１〕より算出する。なお、探索距離Ｌ１の算出では、〔数１〕において時間差ｔ２をΔｔに代入して、Ｌとしての前記探索距離Ｌ１を算出する。

また、前記演算部７５では、算出された前記探索距離Ｌ１から前記補正値ΔＬを減算することで最終探索距離Ｌ２を算出する。

信号制御部７６は、前記角度信号と前記最終探索距離から障害物６１の位置を演算する。つまり、前記角度信号から光測距装置４０に対する障害物６１の方向が算出され、前記最終探索距離から光測距装置４０から障害物６１の距離が算出される。

前記信号処理部７６は前記障害物６１の位置のデータを信号処理部７６の内部に備えたメモリに記憶し、前記測定対象空間６０の範囲内であるか否かを判断する。

次に前記搬送台車３０の各機能ブロックを説明する。図７に示すように、前記昇降体３５は、チャック機構３６の爪３７を掴持姿勢３７ａ又は開放姿勢３７ｂにするための掴持用モータ８１と、前記チャック機構３６の爪３７がウェハキャリア装置２０を掴持又は開放したことを検出する等の各種昇降体側センサ８２と、前記光測距装置４０で障害物６１を検出したときに、その検出信号を処理する信号制御部７６を備える信号処理回路７０と、基台３１との通信を行うため昇降体側送受信部８３と、昇降体３５に備えた前記各部を統括制御する昇降体側制御部８０とを備えている。

基台３１は、前記昇降体３５を昇降動作するためのベルト３４を巻き上げ又は繰り出しするための昇降用モータ９１と、基台３１が図示しない搬送指示部より指定された製造装置１０のロードポート１１上であることを検出する等の各種基台側センサ９２と、昇降体３５との通信を行うため基台側送受信部９３と、走行レール１２を走行するための走行機構３２を駆動するための走行用モータ９４とを備えている。

なお、前記昇降体側送受信部８３と基台側送受信部９３は、一対の発光素子と受光素子を夫々に備えた光通信ユニットで構成され、送受信される信号は８ビットのシリアルデータで構成され、測定対象空間６０の範囲内に障害物６１が検出されると、昇降体側送信部８３ａから基台側受信部９３ｂに障害物検出データを送信するように、前記昇降体側制御部８０により制御されている。

上述の構成を備える搬送台車３０の昇降体３５がウェハキャリア装置２０を昇降する動作及び昇降経路上に障害物６１が存在する場合の動作について説明する。

図８は搬送台車３０、昇降体３５、ウェハキャリア装置２０の位置関係を示す概略側面図である。

図８（ａ）に示すように、まず製造装置１０のロードポート１１に載置されたウェハキャリア装置２０を搬送するため、搬送台車３０は前記搬送指示部により指示されたロードポート１１上で停止する。搬送台車３０の昇降体３５に備えられた光測距装置４０は、昇降体３５の昇降経路上の障害物を検出するために走査を開始する。次に基台側制御部９０は昇降用モータ９１を駆動し、ベルト３４を繰り出して、昇降体３５を下降する。

昇降体３５が昇降動作するとき、光測距装置４０から照射された測定光はロードポート１１で反射し、光測距装置４０は前記反射光を検出している。しかし、上述のように算出された光測距装置４０からの距離が所定の距離以上、つまり光測距装置４０の下方の扇状の測定対象空間６０内にないものは障害物として検出しない。よって、ロードポート１１は昇降体３５の昇降動作に影響のある障害物とは検出されず、昇降体３５はさらに下降する。

図８（ｂ）に示すように、昇降体３５がさらに下降しても光測距装置４０により測定対象空間６０内に障害物が検出されないので、引き続き昇降体３５は下降する。

図８（ｃ）に示すように、昇降体３５がウェハキャリア装置２０付近の所定位置まで下降すると、前記昇降体制御部８０は掴持用モータ８１を駆動し、チャック機構３６に備えられた爪３７を開放姿勢から掴持姿勢に切替作動し、ウェハキャリア装置２０の被掴持部２２を掴持する。

なお、測定対象空間６０は、予め前記信号処理部７６内部のメモリにインプットされた製造装置の種類に応じたロードポート１１までの距離に対応し設定されている。製造装置の種類により、走行レール１２とロードポート１１の距離が異なる場合には、探索距離及び探索角度を変更することで、測定対象空間６０は製造装置に応じた最適な測定対象空間に設定される。

なお、製造装置の種類に応じた走行レールからロードポート１１の距離のデータを予め信号処理部７６内部のメモリにインプットしなくても、製造装置１０ごとに搬送台車３０が前記搬送指示部からデータを得るように構成してもよい。

図８（ｄ）に示すように、昇降体３５がウェハキャリア装置２０を掴持すると、基台側制御部９０は、昇降用モータを駆動してベルト３４を巻き上げる。図８（ｅ）に示すように、昇降体３５及びウェハキャリア装置２０が基台３１に取り込まれると、光測距装置４０は走査を停止し、搬送台車３０は前記搬送指示部の指示に従い目的の製造装置へとウェハキャリア装置２０を搬送する。

上述の昇降体３５の昇降動作において、光測距装置４０が昇降経路上の測定対象空間６０内に障害物６１を検出した場合の搬送台車３０の動作について説明する。

図８（ｆ）に示すように、昇降経路上に障害物６１が存在するが、まだ昇降体３５との距離が充分に離間している場合、つまり障害物６１が測定対象空間６０内に位置していない場合は昇降体３５の下降動作に影響はないので、昇降体３５の下降動作を継続する。しかし、図８（ｇ）に示すように、昇降体３５がさらに下降し、障害物６１が測定対象空間６０の内に位置すると、昇降体３５に備えられた昇降体側制御部８０は昇降体側送信部８３ａから障害物検出データを送信し、基台側受信部９３ｂが当該障害物検出データを受信すると、基台側制御部９０は昇降用モータ９１を停止し、ベルト３４の繰り出しが停止し、昇降体３５の下降動作が停止する。

このように障害物６１を検出すると、周囲の安全のために昇降体３５の動作は停止するが、このとき警報を報知したり、障害物６１が取り除かれると自動的に昇降体３５の動作が再開したりする等の制御は、搬送台車３０の用途に応じ適宜定められる。

上述ように、光測距装置４０による障害物６１の測定対象空間６０を光測距装置４０とウェハキャリア装置２０の載置面であるロードポート１１との距離よりも短い距離に設定しても、昇降体３５の降下作動に伴って昇降体３５に取り付けられた光測距装置４０も同様に降下するため、当該所定の短い距離を探索すれば昇降動作に支障を来たす虞のある障害物６１を確実に検出できる。そして、探索距離が短い距離に設定されているので、障害物６１の表面反射率が小さな場合でも、光測距装置４０の光源の強度をそれほど強い値に設定しなくとも十分に障害物を検出できるのである。

図９（ａ）に示すように、光測距装置４０ａを基台３１に備えた場合と、図９（ｂ）に示すように、光測距装置４０ｂを昇降体３５に備えた場合を比較すると、光測距装置４０ａ及び４０ｂがいずれも同じ構成で、角度分解能が等しくθであるときには、最大探索距離を３ＬからＬに短くすると、検出可能な障害物６１の走査方向サイズが３ｄからｄに小さくなり、検出分解能が向上する。

例えば、離隔した光探索範囲では人の腕程度の障害物しか検出できないが、近接した光探索範囲では人の指程度の障害物まで検出できることになる。

上述のように、搬送台車３０の基台３１に光測距装置４０ａを設けて、測定対象空間を走査する場合、走査速度を上げる必要があり、そのための部品コストの上昇を来たし、また、安全性の観点から検出光量の上昇にも制限が伴うことになるが、昇降体３５に光測距装置４０ｂを備えると、部品コストの上昇を回避しながらも、僅かな大きさの障害物６１であっても精度よく検出でき、事故の発生を未然に回避できる搬送台車３０及び光測距装置４０を提供することができる。

上述の実施形態では、光測距装置４０の一例として、探索距離を補正するために、走査部４４の回転軸心が、反射部材４９における投光入射光路Ｌ１の光軸から所定距離ｘ離れた位置に設定され、測定光の光軸と回転体４８の回転軸心に対して対称の位置に、投光部４３より出射された測定光を回転体４８の天板部４８ｂの上面から下面へ導くための基準光孔５０が設けられた構成について説明したが、補正の為の基準光路はこのような構成に限るものではない。

上述の実施形態では、光測距装置４０がレーザ光またはＬＥＤ光をパルス光に変調した測定光を出力し、障害物で反射して帰ってきた反射信号と測定光との時間差に基づいて、距離を算出する構成について説明したが、光測距装置の測距方式として、レーザ光またはＬＥＤ光を正弦波で変調した測定光を出力し、測定対象物で反射して帰ってきた反射信号と測定光の位相差に基づいて、距離を算出する構成であってもよい。なお、光源から障害物までの距離Ｌは、φは計測された位相差、Ｃは光速、Ｆは変調周波数より、以下の〔数２〕に基づいて計算される。

Ｌ＝（１／２）×（φ／２π）×Ｃ／Ｆ

この場合、発光制御部７１から発光駆動信号を受け取った投光部４３からは、変調回路３１においてレーザ光またはＬＥＤ光が正弦波で変調された測定光が出射される。

上述の実施形態では、図１０（ａ）に示すように、光測距装置４０を昇降体３５の通路側の側面中央部に、その測距方向が図中鉛直下方向になるように設置した場合について説明したが、前記光測距装置４０は、前記走査部４４により走査される測定光の照射方向が鉛直方向より前記昇降体３５の通路側方向へ、つまり測定対象空間６０にロードポート１１が入らないように測距方向が鉛直下方向に対し角度α傾斜するような傾斜姿勢で前記昇降体３５の通路側の側面に取り付けてもよい。これにより、図１０（ｂ）に示すように、光測距装置４０１による昇降経路上の測定対象空間６０１からウェハキャリア装置２０の載置するロードポート１１を除去することができ、光測距装置４０１により検出されなくなり、測距方向が鉛直下方向の場合のようなロードポート１１をからの反射光を検出したときに障害物として誤検出しないための煩雑な演算処理を行なう必要が無くなる。

図１１に、上述のように光測距装置４０１を測距方向が図中鉛直下方向に対し角度α傾斜するような傾斜姿勢で昇降体３５の通路１３側に取り付けた場合の搬送台車３０１の昇降体３５１がウェハキャリア装置２０を昇降する昇降動作を示す。なお搬送台車３０１、昇降体３５１、ウェハキャリア装置２０の位置関係は図８と同様である。図１１（ｇ）に示すように、光測距装置４０１を傾斜姿勢で備えることにより、測距方向が鉛直下方向に対し角度α傾斜するので、ロードポート１１のより通路側の障害物６１を検出できる。

上述の実施形態では、測定対象空間６０が中心角９０度、且つ、半径１ｍの扇状に画定する場合を説明したが、測定対象空間６０の形状はこれに限られるものではなく、中心角及び半径を適宜設定することができる。例えば、中心角１２０度、且つ、半径０．５ｍの扇状に画定する等、その形状は必要に応じ任意に設定されるものである。

また、測定対象空間６０は扇状に限られず三角形や任意の多角形のように、必要に応じて任意の形状に設定することができるのは言うまでもない。所定の走査角度毎に探索距離が異なるように設定することで、測定対象空間を任意の形状に設定することができる。例えば図３（ｄ）に示すように、測定対象空間６０を光測距装置４０から下方向に略五角形となるように設定することで、測定対象空間６０の下端がロードポート１１の載置面と平行になるようにすることもできる。

以下に本発明の別実施形態について説明する

上述の実施形態では光測距装置４０が、単一の光源から出力された測定光が前記障害物６１により反射した反射光に基づいて障害物６１までの距離を測定し、探索距離が短い距離に設定されていることで、測定光の走査速度を大きくしなくとも十分な精度で障害物６１までの距離を測定することができるよう構成されている場合について説明したが、図１２に示すように、光測距装置が、測定光を前記昇降経路上の測定対象空間６０２に向けて照射する光源と前記測定対象空間６０２に存在する障害物６１からの反射光を検出する受光部を備えてなるセンサユニットを所定間隔で水平方向に配列し、走査部により各光源を所定順序で走査したときに対応する受光部で検出された前記反射光に基づいて前記障害物６１までの距離を測定する光測距装置４０２で構成されてあってもよい。

図１３は、前記光測距装置４０２を備える搬送台車３０２の各機能ブロック図である。なお、図７に示す、光測距装置４０の各機能ブロックと同じ機能のブロックは説明を省略する。

ここで前記光測距装置４０２は、信号処理回路７０２に備えた信号処理部７６２が切替信号を各センサユニットに送信することで、走査部により各光源を互いの迷光が干渉しない所定順序で走査することにより、隣接する光源から照射された測定光による迷光が他の受光部で検出されないように走査する。

具体的には、図１２中の光測距装置４０２の左端から奇数個目と偶数個目に配置されたセンサユニットを交互に走査したり、前記左端から一個目から五個目までと、六個目から十個目までをグループ化し、各グループの左端のセンサユニットから順番に走査する構成であってもよい。これは光測距装置４０２を構成するセンサユニットの数及び配置する間隔に応じ、互いに迷光が干渉しないように適宜選択されればよい。

また、当該光測距装置４０２の場合も、上述の光測距装置４０の場合と同様に、光測距装置４０２による障害物６１の測定対象空間６０２を光測距装置４０２とウェハキャリア装置２０の載置面であるロードポート１１との距離よりも短い距離に設定しても、昇降体３５の降下作動に伴って昇降体３５に取り付けられた光測距装置４０２も同様に降下するため、当該所定の短い距離を探索すれば昇降動作に支障を来たす虞のある障害物６１を確実に検出できる。そして、探索距離が短い距離に設定されているので、障害物６１の表面反射率が小さな場合でも、光測距装置４０２の光源の強度をそれほど強い値に設定しなくとも十分に障害物を検出できる。

つまり障害物６１までの距離が違うと、検出分解能が異なり、同じ光量であれば、離隔した光探索範囲では反射光の強度が弱く、且つ、走査密度が相対的に小さくなるため反射率が大きく十分に大きな障害物しか検出できないのに対して、近接した光探索範囲では反射光の強度が強く、且つ、走査密度が相対的に大きいため反射率が小さな僅かな大きさの障害物でも確実に検出できるようになる。

具体的には、前記検出分解能は距離の二乗に反比例するので、仮に探索距離が３分の１であれば検出分解能は９倍となり反射率の悪い物体でも検出可能となる。

なお、光測距装置４０２も、上述した図１０（ｂ）に示す光測距装置４０１と同様に、走査部により走査される測定光の照射方向が鉛直方向より前記昇降体３５の通路側方向へ、つまり測定対象空間６０２にロードポート１１が入らないように測距方向が鉛直下方向に対し所定の角度傾斜するような傾斜姿勢で前記昇降体３５の通路側の側面に取り付けてもよい。これにより、光測距装置４０２による昇降経路上の測定対象空間６０２からウェハキャリア装置２０の載置するロードポート１１を除去することができ、光測距装置４０２により検出されなくなり、測距方向が鉛直下方向の場合のようなロードポート１１をからの反射光を検出したときに障害物として検出しないための煩雑な演算処理を行なう必要が無くなる。

上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。

半導体デバイスの製造設備における製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車等の概略斜視図搬送台車及びウェハキャリア装置の説明図製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車及び測定対象空間の位置関係を説明する（ａ）平面図（ｂ）正面図（ｃ）側面図（ｄ）別実施形態における製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車及び測定対象空間の位置関係を説明する正面図光測距装置の概略断面図（ａ）投光部から受光部に基準光が到達するまでの時間と、障害物からの反射光が受光部に到達するまでの時間の説明図（ｂ）発光駆動信号の説明図光測距装置及び信号処理回路のブロック図搬送台車の各機能ブロック図昇降体の昇降動作を説明するための（ａ）第一の側面図（ｂ）第二の側面図（ｃ）第三の側面図（ｄ）第四の側面図（ｅ）第五の側面図（ｆ）第六の側面図（ｇ）第七の側面図光測距装置の位置による検出分解能の説明図（ａ）光測距装置が測距方向が鉛直下方向であるように設置されている場合の測距対象空間を説明するための側面図（ｂ）光測距装置の測距方向が鉛直下方向に対し角度α傾斜するように傾斜姿勢で設置されている場合の測定対象空間を説明するための側面図別実施形態における昇降体の昇降動作を説明するための（ａ）第一の側面図（ｂ）第二の側面図（ｃ）第三の側面図（ｄ）第四の側面図（ｅ）第五の側面図（ｆ）第六の側面図（ｇ）第七の側面図別実施形態における搬送台車の説明図別実施形態における搬送台車の各機能ブロック図

１０：製造装置
１１：ロードポート
１２：走行レール
１３：通路
２０：ウェハキャリア装置
２１：ウェハ
２２：被掴持部
３０：搬送台車
３０２：搬送台車
３１：基台
３２：走行機構
３３：昇降機構
３４：ベルト
３５：昇降体
３６：チャック機構
３７：爪
４０：光測距装置
４０１：光測距装置
４０２：光測距装置
６０：測定対象空間
６０１：測定対象空間
６０２：測定対象空間
６１：障害物

Claims

上部空間に設置された走行レールに沿って自走し、搬送対象物を掴むチャック機構を備えた昇降体を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構が組み込まれた搬送台車であって、
前記昇降経路上の障害物の有無を検出する光測距装置が前記昇降体に取り付けられるとともに、前記昇降体の昇降に伴なって、前記昇降体と前記搬送対象物の載置面との間に設定される一定の検出対象空間が移動するように、前記光測距装置による障害物の探索距離が前記光測距装置と前記載置面との距離よりも短い距離に設定されている搬送台車。
前記光測距装置が、単一の光源から出力された測定光を前記昇降経路上の測定対象空間に向けて走査する走査部と、前記測定対象空間に存在する障害物からの反射光を検出する単一の受光部を備え、前記受光部で検出された前記反射光に基づいて前記障害物までの距離を測定する走査式光測距装置で構成されている請求項１記載の搬送台車。
前記光測距装置が、測定光を前記昇降経路上の測定対象空間に向けて照射する光源と前記測定対象空間に存在する障害物からの反射光を検出する受光部を備えてなるセンサユニットを所定間隔で水平方向に配列し、走査部により各光源を所定順序で走査したときに対応する受光部で検出された前記反射光に基づいて前記障害物までの距離を測定する走査式光測距装置で構成されている請求項１記載の搬送台車。
前記光測距装置は、前記走査部により走査される測定光の照射方向が鉛直方向より前記昇降体の外側に傾斜した傾斜姿勢で前記昇降体の外枠に取り付けられている請求項２または３記載の搬送台車。
上部空間に設置された走行レールに沿って自走する搬送台車に組み込まれた昇降機構を介して搬送対象物を掴むチャック機構を備えた昇降体が昇降自在に取り付けられ、前記昇降体の昇降経路上の障害物の有無を検出する光測距装置であって、
前記昇降体に取り付けられるとともに、前記昇降体の昇降に伴なって、前記昇降体と前記搬送対象物の載置面との間に設定される一定の検出対象空間が移動するように、障害物の探索距離が前記光測距装置と前記載置面との距離よりも短い距離に設定されている光測距装置。