JP6256783B2 - 一時保管システムと、これを用いた搬送システム、及び一時保管方法 - Google Patents

一時保管システムと、これを用いた搬送システム、及び一時保管方法 Download PDF

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Description

この発明はカセット等の物品の一時保管と、これを用いた搬送方法、及び一時保管方法に関する。
天井走行車システムでのロードポートの付近に、ローカルな台車とバッファとを備える一時保管システムを増設することが提案されている(特許文献1:JP2012-111635)。しかしながら限られたスペースに大容量のバッファを設けることは難しく、仮にこの点が実現されても、複数台のローカル台車を配備して搬出入能力を高めることは難しい。
JP2012-111635
この発明の課題は、大容量でかつ物品をスムーズに搬出入できる一時保管システムと、搬送方法と、一時保管方法とを提供することにある。
この発明は、天井走行車と処理装置のロードポートとの間で物品を一時保管する一時保管システムであって、
処理装置の上部でかつロードポートの直上部を除く位置に、縦方向のレールと横方向のレールとが、物品が通過できる開口が形成されるように間隔をあけて配置される走行レールと、
前記走行レールの開口の下部に設けられるバッファと、
前記走行レールの上部を走行する走行部と、走行部により支持される移載部とを備えるローカル台車とから成り、
前記走行部は、縦方向に走行するための走行ユニットと、横方向に走行するための走行ユニットと、縦横いずれかの走行ユニットを前記走行レールに支持される位置に選択的に進出させる出退機構、とを備えて、前記走行レール上を縦横に走行自在に構成され、
前記移載部は、物品を昇降させるホイストと、このホイストを横方向に移動させるホイスト移動部とを備え、
前記ローカル台車は、ロードポートに対応する位置に停止し、ホイスト移動部をロードポート側に進出させることにより、ロードポートに対して物品を移載するように構成されていることを特徴とする。
またこの発明は、上記の一時保管システムと天井走行車と天井走行車の走行レールとから成り、天井走行車の走行レールは、共通の走行レールから、ロードポートの直上部を通過する走行レールと、中間バッファの直上部を通る走行レールとに分岐した後に合流するように構成されている、搬送システムにある。分岐した後に合流するとは、天井走行車の走行方向に沿って分岐した後に合流することである。このようにすると、一時保管システムと天井走行車との間の物品の受け渡しを容易にできる。また天井走行車システムでは、物品の移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は迂回できる。さらに2つのルートの一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。
この発明はさらに、上記の一時保管システムを用いて、ローカル台車により、ロードポートとバッファとの間で物品を搬送すると共に、バッファに物品を一時保管する、一時保管方法にある。
この発明では、処理装置上のスペースに走行レールを配置でき、走行レールのセルの下部が物品の載置位置となるので、大容量の一時保管システムが得られる。ローカル台車は走行レール上を縦横に走行でき、個々のセル単位で走行方向を変更できるので、目的地までの走行経路を自由に選択し、他のローカル台車を回避できる。このため迅速かつ柔軟に物品を搬出入できる一時保管システムが得られる。またローカル台車は、走行部と移載部とを結ぶ方向に対して、物品を横移動させて移載できるので、ロードポートの上部には走行レールを設ける必要がなく、天井走行車は一時保管システムの走行レールを無視して作業できる。この明細書では、一時保管システムに関する記載は、そのまま搬送システム及び一時保管方法にも当てはまる。またホイストは例えば巻き上げ機構を備える昇降装置と昇降台から成り、ホイスト移動部は例えばスライドフォーク、あるいはスカラアーム等から成る。
好ましくは、ローカル台車は、走行レール上の走行と並行して、スライドフォーク、あるいはスカラアーム等のホイスト移動部によって、ホイストを移動させるように構成されている。走行と、スライドフォーク、あるいはスカラアーム等のアームの進退とを並行して同時に行うと、搬送のサイクルタイムを短縮できる。
好ましくはローカル台車は、
縦方向のレールと横方向のレールとの交差部を検出する交差部センサと、
縦方向のレールまたは横方向のレールに設けられかつ停止位置を指示するマークを読み取るマーク検出センサ、とを備え、
前記ローカル台車は、
交差部を交差部センサが検出する位置で停止することにより、移載部が目的の開口の直上部に位置し、
かつマーク検出センサが読み取った、マークにより指示される位置に停止することにより、移載部がロードポートに対応する位置に位置する、ように構成されている。
このようにすると、セルの直上部とロードポートに対応する位置とに容易にかつ正確に停止できる。
好ましくは走行レールは、平面視で走行レールに関してロードポートとは反対側でかつ走行レールの直下を除く位置に、天井走行車とローカル台車が共に物品を移載可能な中間バッファを備えている。この場合、天井走行車システムは、ロードポートの上部を通過する走行ルートと、中間バッファの上部を通過する走行ルートとを備えるようにし、2つの走行ルートの間で分岐及び合流させる。このようにすると、一時保管システムと天井走行車との間の物品の受け渡しを容易にできる。また天井走行車システムでは、物品の移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は迂回できる。さらに2つの走行ルートの一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送用に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。
移載部は好ましくは、ホイスト移動部のアーム等に支持されかつホイストを回転させるターンテーブルをさらに備えている。ターンテーブルにより、物品を所望の向きに回転できる。また好ましくは、ホイスト移動部は、移載部の直下及び前記直角な方向に沿って移載部の両側の3位置に対し、物品を移載自在に構成されている。このようにすると、格子状の走行レールに対しロードポートを配置できる範囲が増す。
好ましくは、出退機構は縦横少なくともいずれかの走行ユニットを昇降させるように構成されている。縦横の走行ユニットを相対的に昇降させ、使用する走行ユニットを選択する。ここで縦横の走行ユニットを共に昇降させると、走行ユニットを切り替えてもローカル台車の高さを一定に保つことができる。しかし、一方の走行ユニットのみを昇降させ、他方の走行ユニットの高さを固定すると、出退機構が簡単になる。
実施例の一時保管システムの要部側面図 実施例の格子状の走行レールの要部平面図 変形例の格子状の走行レールの要部平面図 実施例のローカル台車の底面図 実施例のローカル台車がスライドフォークを伸張した際の底面図 実施例の搬送システムの要部平面図 変形例の搬送システムの要部平面図 実施例のローカル台車の制御アルゴリズムを示すフローチャート 変形例のローカル台車の側面図
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
図1〜図9に、この発明の実施例とその変形とを示す。図1は、一時保管システム2の、格子状の走行レール4と、バッファ6,及びローカル台車8を示す。格子状でローカル台車8が縦横に走行できる格子状の走行レール4の下方にバッファ6が設けられ、半導体ウェハーを収納するFOUP等のカセット50を一時保管する。格子状の走行レール4を図示しない支柱により、例えばクリーンルームの天井に支持させ、支柱20によりバッファ6を格子状の走行レール4に支持させる。
図2は格子状の走行レール4の構造を示す。横方向のC字状の走行レール9には溝状のガイド10が設けられ、縦方向のC字状の走行レール11には溝状のガイド12が設けられ、走行レール9,10が縦横に接続されて格子状の走行レール4を構成する。ガイド10,12がクロスする位置がクロスポイント14で、ローカル台車の車輪32(図1参照)が通過でき、走行レール9,11によりセル16が仕切られている。図1に示すように、バッファ6でのセル16の下方のスペースをバッファセル22と呼び、例えばバッファセル22毎にカセット50を1個ずつ収納し、セル16を通すように、カセット50を出し入れする。なおカセット50は前面に蓋52を備え、カセット50には前後の向きがある。また図1に示すように、ローカル台車8は走行部24と移載部26とを備え、セル2個分のサイズである。さらにバッファセル22当たりのカセット50の収納個数を2個、4個等としても良い。
図2の格子状の走行レール4では、隣接したセル16,16を2台のローカル台車8,8が同時に走行することはできない。隣接したセル16,16を2台のローカル台車8,8が同時に走行できるようにした、格子状の走行レール17を図3に示す。18は横方向の走行レールで、2本のガイド10,10を備え、19は縦方向の走行レールで、2本のガイド12,12を備えている。分離帯21はガイド10,10、ガイド12,12を分離し、分離帯21の形状は突条である。
図1,図4,図5にローカル台車8の構造を示す。セル1個分のサイズの走行部24により、隣接するセル上へ延びる移載部26が支持されている。走行部24の4辺に各々複数の車輪32が設けられ、セル16の4辺のガイド10,10,12,12によりガイドされると共に、走行モータ34により駆動される。なお車輪32と走行モータ34等を全体として走行ユニット35と呼び、セル16の4辺上に4個の走行ユニット35が有る。パンタグラフ、あるいはカム等から成る上下機構28,30により、車輪32と走行モータ34等を上下させ、走行部24では車輪32がガイド10,10もしくはガイド12,12に選択的に接触し、走行部24は縦横に走行する。なお車輪32以外のガイドローラを、走行部24に追加しても良い。走行部24は、例えば底面の4隅にセンサ36(交差部センサ)を備え、クロスポイント14を検出し、セル16の中心と走行部24の中心とが上下に重なる位置で停止できるようにする。またバーコードリーダ38(マーク検出センサ)を走行部24の底面の例えば4周に設けて、走行レール9,11に配置したバーコードを読み取ることができるようにする。このバーコードは後述のロードポート54に対する停止位置に取り付けられ、磁気マーク、光学マーク、リニアスケール等でも良く、その場合、バーコードリーダ38に替えて、マークに応じたセンサを設ける。
移載部26は、スライドフォーク40を備え、41は固定のベース部、42はミドル部、43はトップ部である。トップ部43は、ベース部41に対し、例えばセル16の1辺の長さに相当するストロークで、移載部26の両側に進出でき、スライドフォーク40を伸張した状態を図5に示す。スライドフォーク40に代えて、スカラアーム等の水平方向に進退するアームを用いても良い。スライドフォーク40のトップ部43の下部にターンテーブル44が設けられ、昇降装置45と昇降台46及びカセット50を例えば180°回動させ、カセット50の向きを整える。昇降装置45はターンテーブル44の下部に取り付けられ、ベルト、あるいはロープ、あるいはワイヤ等により昇降台46を昇降させ、カセット50のフランジ51をチャックし、バッファセル22等との間で移載する。47,48はルックダウンセンサで、図6,図7のロードポート54との間でカセット50を移載する際に、ロードポート54付近の人などの干渉物を検出する。ルックダウンセンサ47,48は例えばトップ部43の長手方向の両端部付近に設けて、昇降台46にチャックされているカセット50に妨げられずに下方を検出できるようにする。
ルックダウンセンサ47,48以外に、バッファ22等でのカセットの有無を検出するセンサ、あるいはカセット50のID等を読み込むIDリーダ等を設けても良い。さらに、ローカル台車8は、走行しながら、スライドフォーク40を進出させることができる。このため、図6,図7に示す天井走行車56から下降している昇降台等と干渉する恐れがある。そこでこのような干渉物を検出するセンサを設けても良い。また49はカウンターウェイトで、移載部26から車輪32に加わる力のモーメントを相殺し、ローカル台車の重心が複数の車輪32で囲まれる範囲内に保たれるようにする。
図6は、実施例での一時保管システム2と天井走行車システム57の配置を示す。格子状の走行レール4の下部に図示しない処理装置が配置され、処理装置のロードポート54が平面視で格子状の走行レール4から突き出し、ロードポート54の上部を天井走行車システム57の走行レール58が通過している。なお実際の格子状の走行レール4は図6よりもセルの数が多く、格子状の走行レール4の下部に処理装置を配置できるものとする。格子状の走行レール4に沿ってローカル台車8が縦横に走行し、ローカル台車8は縦横に走行できるが、回転、及び周回走行等はできず、その姿勢は一定のままである。ローカル台車8は、格子状の走行レール4の下部のバッファセル22との間でのカセットの受け渡しを行なう際にはスライドフォークを伸張させず、移載部26の直下のバッファセル22と受け渡しする。ロードポート54は、格子状の走行レール4とは独立して配置されているので、ローカル台車8は、移載部26がロードポート54に面する位置で停止し、スライドフォークを伸張させてカセットを受け渡しし、あるいは移載部26を格子状の走行レール4からロードポート54上へ突き出させて移載する。
図7は、変形例での一時保管システム2と処理装置53及び天井走行車システム60の配置を示す。天井走行車システム60の走行ルート61は、一時保管システム2の付近で、メインルート62とバイパスルート63とに分岐した後に合流する。そして格子状の走行レール4は、処理装置53の上部でルート62,63に挟まれる位置に設けられ、スライドフォーク40を進出させることにより、ローカル台車8はルート62,63の下方の位置との間で、カセット50を移載できる。メインルート62の下部で、かつ平面視で格子状の走行レール4の開口と重ならない位置に、処理装置53はロードポート54を備えている。バイパスルート63の下部で例えば処理装置53の上部の位置に、一時保管システム2は中間バッファ64を備え、天井走行車56とローカル台車8間のバッファとする。ここで中間バッファ64の上部には走行レール4を設けず、天井走行車56による移載が走行レール4と干渉しないようにすることが好ましい。66は一時保管システム2のコントローラ、68は天井走行車システム60のコントローラで、コントローラ66,68間の通信により、天井走行車56の移載動作と、ローカル台車8でのスライドフォーク40の進出間の干渉、等を防止する。図示しない走行レールから成るルート62,63は天井付近の最も高い高さにあり、格子状の走行レール4とバッファ6、及び中間バッファ64は処理装置53の上部の中間の高さにある。ローカル台車8は天井走行車56よりも低い高さを走行するが、同じ高さでも良く、ロードポート54は作業者がアクセス可能な最も低い高さにある。
図8は、ローカル台車8の機上コントローラによる制御アルゴリズムを示す。ローカル台車8はコントローラ66から指令を受信し、例えばこのとき、スライドフォークを進出させても良い範囲のデータも受信する(ステップ1)。このデータは、ローカル台車の位置(走行部24の位置をセル16の番号で示すもの)毎の、スライドフォークの進出可能な距離のデータから成る。ローカル台車8はコントローラ66から指示された経路に沿って走行し(ステップ2)、これと同時にスライドフォーク40を許可された範囲内で進出させる(ステップ3)。またカセットの向きが不適な場合(ステップ4)、走行中にターンテーブル44を回転させて、カセットの向きを整える(ステップ5)。そして目的地へ到着するように走行するのと並行して、スライドフォークを進出させ、またカセットの向きを整える(ステップ6)。
目的のセルに到着し、必要に応じてスライドフォークを進出させ終わり、かつカセットの向きが整っていると、移載の準備が整っていることになる。すると昇降台を下降させ(ステップ7)、チャックを動作させてカセットをチャック、またはチャックを解除し(ステップ8)、昇降台を上昇させる(ステップ9)。このようにして、バッファ6のバッファセル22,あるいはロードポート54,あるいは中間バッファ64との間で、カセットを移載する。移載後の走行先等の指令を受信していない場合は、次の走行先等の指令を受信し、走行中にスライドフォークを進出させても良い範囲のデータを受信する(ステップ10)。そして走行(ステップ11)と同時に、スライドフォークの進退(ステップ12)、及び必要に応じてのカセットの回転(ステップ13)を行い、ステップ6〜ステップ9と同様の処理を行う。例えばスライドフォークを進出させた位置で移載を行い、次の目的地でスライドフォークを逆向きに進出させる必要がある場合、走行中にスライドフォークを逆向きに進出させる。
ローカル台車8の停止制御について説明する。ローカル台車8はセンサ36によりセル16の4隅のクロスポイント14を検出し、センサ36がクロスポイント14を検出している位置で停止すると、走行部24はセル16の直上部等で停止できる。また中間バッファ64は格子状の走行レール4により支持されているので、バッファセル22及び中間バッファ64との間の移載でも、格子状の走行レール4の1個のセル16の直上部に走行部24が停止する。ロードポート54と格子状の走行レール4のセル16との位置を揃えることは難しいので、ローカル台車8は、ロードポート54との移載時に、ロードポート54に応じてセル6の中心とは異なる位置に停止する。これらのため、セル16の4周の走行レール9,11に、停止位置を示すバーコード、あるいは光学的マーク、あるいは磁気マーク、あるいはリニアセンサ用のスケール等を取り付ける。そして、バーコードリーダ38等のマーク検出センサがバーコード等のマークにより指示される位置で停止すると、ロードポート54との移載に適した位置に停止できる。
ローカル台車8と天井走行車56との干渉回避について説明する。同じロードポート54に、あるいは同じ中間バッファ64に、ローカル台車8と天井走行車56とが同時に移載を試みると干渉が生じる。そこで排他制御を行うため、ロードポート54あるいは中間バッファ64側の端末に、ローカル台車8及び天井走行車56は移載の許可を要求し、許可後に移載する。天井走行車56は走行中に昇降台を横移動させることもなく、また昇降台を昇降させることもない。しかし天井走行車56が停止して昇降台を昇降中に、ローカル台車8がスライドフォークをルート62,63側へ進出させると、干渉が生じ得る。そこでコントローラ66,68間の通信により、あるいはローカル台車8に設けたセンサ等により、スライドフォークの進出可能な範囲を決定する。
実施例のローカル台車8は、走行部24と移載部26とで少なくとも2個分のセル16,16を必要とする。1個のセル16を大きくすることにより、走行部72の上部にスライドフォーク40を配置したローカル台車70を図9に示す。走行部72は複数の車輪32とその駆動用の走行モータ、及びこれらの上下機構を備え、支柱74により移載部26を支持している。移載時にカセットが上下機構28等を乗り越える必要があるので、ローカル台車70は背が高くなる。図9の鎖線で、スライドフォーク40を伸張した状態を示す。
実施例の搬送システム及び一時保管システム2の運用について説明する。
1) 天井走行車システム60はメインルート62とバイパスルート63とを持ち、天井走行車56はロードポート54と中間バッファ64とにアクセスできる。このためカセットの移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は他方のルートを走行して迂回できる。またルート62,63の一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送用に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。
2) 処理装置53上の広いスペースに格子状の走行レール4を配置できる。ローカル台車8は格子状の走行レール4上を縦横に走行でき、例えば縦方向にセル5個分の走行レールでは、3台のローカル台車8が平行に横方向に移動できる。ローカル台車8はセル16単位で走行方向を変更できるので、目的地までの走行経路を自由に選択できる。これらのため周回走行とは異なり、他のローカル台車を追い越すように迂回し、他のローカル台車が作業を終えるのを待たずに目的のセル16まで移動できる。そして各セル16毎にカセットを1個以上保管できるので、カセットを保管できる容量が大きい。このため大容量で、迅速にカセットを搬出入できる一時保管システム2が得られる。
3) 走行部24から隣接するセル上へ突き出すように、移載部26を設ける。そしてスライドフォーク40により、ローカル台車8は1つの停止位置から3つの位置に対してカセット50を移載できる。このため、ロードポート54及び中間バッファ64の上部には格子状の走行レール4を設ける必要がない。また目的のセルとの間でカセットを移載できる停止位置が、原則として3個所となるので、ローカル台車8は走行経路を柔軟に選択できる。
4) ローカル台車8は、走行と同時にスライドフォーク40の進退、及びカセット50の回転ができる。走行距離が短いので、走行とスライドフォークの進退とは同程度の時間を要し、これらを同時に行えるので、搬送のサイクルタイムを短縮できる。
2 一時保管システム 4,17 格子状の走行レール
6 バッファ 8 ローカル台車 9,11 走行レール
10,12 ガイド 14 クロスポイント 16 セル
18,19 走行レール 20 支柱 21 分離帯
22 バッファセル 24 走行部 26 移載部
28,30 上下機構 32 車輪 34 走行モータ
35 走行ユニット 36 センサ 38 バーコードリーダ
40 スライドフォーク 41 ベース部 42 ミドル部
43 トップ部 44 ターンテーブル 45 昇降装置
46 昇降台 47,48 ルックダウンセンサ
49 カウンターウェイト 50 カセット 51 フランジ
52 蓋 53 処理装置 54 ロードポート
56 天井走行車 57 天井走行車システム 58 走行ルート
60 天井走行車システム 61 走行ルート 62 メインルート
63 バイパスルート 64 中間バッファ
66,68 コントローラ 70 ローカル台車 72 走行部
74 支柱

Claims (9)

  1. 天井走行車と処理装置のロードポートとの間で物品を一時保管する一時保管システムであって、
    処理装置の上部でかつロードポートの直上部を除く位置に、縦方向のレールと横方向のレールとが、物品が通過できる開口が形成されるように間隔をあけて配置される走行レールと、
    前記走行レールの開口の下部に設けられるバッファと、
    前記走行レールの上部を走行する走行部と、走行部により支持される移載部とを備えるローカル台車とから成り、
    前記走行部は、縦方向に走行するための走行ユニットと、横方向に走行するための走行ユニットと、縦横いずれかの走行ユニットを前記走行レールに支持される位置に選択的に進出させる出退機構、とを備えて、前記走行レール上を縦横に走行自在に構成され、
    前記移載部は、物品を昇降させるホイストと、このホイストを横方向に移動させるホイスト移動部とを備え、
    前記ローカル台車は、ロードポートに対応する位置に停止し、ホイスト移動部をロードポート側に進出させることにより、ロードポートに対して物品を移載するように構成されていることを特徴とする、一時保管システム。
  2. 前記ローカル台車は、前記走行レール上の走行と並行して、前記ホイスト移動部によってホイストを移動させるように構成されていることを特徴とする、請求項1の一時保管システム。
  3. 前記ローカル台車は、
    縦方向のレールと横方向のレールとの交差部を検出する交差部センサと、
    縦方向のレールまたは横方向のレールに設けられかつ停止位置を指示するマークを読み取るマーク検出センサ、とを備え、
    前記ローカル台車は、
    交差部を交差部センサが検出する位置で停止することにより、移載部が目的の開口の直上部に位置し、
    かつマーク検出センサが読み取った、マークにより指示される位置に停止することにより、移載部がロードポートに対応する位置に位置する、ように構成されていることを特徴とする、請求項1または2の一時保管システム。
  4. 前記走行レールは、平面視で走行レールに関してロードポートとは反対側でかつ前記走行レールの直下を除く位置に、天井走行車とローカル台車が共に物品を移載可能な中間バッファを備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの一時保管システム。
  5. 前記移載部は前記ホイスト移動部に支持されかつ前記ホイストを回転させるターンテーブルをさらに備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかの一時保管システム。
  6. 前記ホイスト移動部は、移載部の直下及び前記直角な方向に沿って移載部の両側の3位置に対し、物品を移載自在に構成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの一時保管システム。
  7. 請求項4の一時保管システムと天井走行車と天井走行車の走行レールとから成り、
    天井走行車の走行レールは、共通の走行レールから、ロードポートの直上部を通過する走行レールと、中間バッファの直上部を通る走行レールとに分岐した後に合流するように構成されている、搬送システム。
  8. 前記出退機構は縦横少なくともいずれかの走行ユニットを昇降させるように構成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかの搬送システム。
  9. 請求項1〜7のいずれかの一時保管システムを備え、
    ローカル台車により、ロードポートとバッファとの間で物品を搬送すると共に、バッファに物品を一時保管する、一時保管方法。
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