KR20050074256A - 반송대차 시스템 - Google Patents

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KR20050074256A
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무라타 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

정지위치의 바로 앞에 도그를 배치하여 ID태그 데이터의 판독을 예고한다. ID태그 데이터를 바코드 리더로 판독하여, 마크기준에서의 정지위치를 구한다. 마크에 대한 천정주행차의 절대위치를 구하고, 감속하여 목표위치에서 정지한다.
크리프 주행 없이 정지할 수 있다.

Description

반송대차 시스템{TRANSPORT CARRIAGE SYSTEM}
본 발명은 천정주행차나 유궤도대차, 스택커 크레인(Stacker Crane) 등의 반송대차 시스템에 관한 것이다. 특히, 크리프 주행없이, 스테이션에 정지할 수 있도록 하여 주행시간을 단축하는 것에 관한 것이다.
특허문헌 1은 자동창고의 스택커 크레인의 주행제어에 대하여, 선반의 각 폭(Prontage)에 마크를 설치하고, 폭을 통과할 때마다 스택커 크레인의 위치를 보정하는 것을 개시하고 있다. 스택커 크레인이 갖는 자기의 위치 좌표를 내부좌표라고 부르면, 특허문헌 1에서는 폭의 통과시마다 내부 좌표가 보정되기 때문에, 주행차륜의 미끄러짐이나 주행차륜의 직경의 불규칙의 영향을 제외하고, 정확한 주행제어를 할 수 있다.
그런데, 천정주행차 등의 반송대차에서는 정지위치의 바로 앞에서부터 크리프 주행(미속주행)을 행하도록 하여, 목적정지 위치에 정지할 수 있도록 하고 있다. 예를 들면, 크리프 주행속도를 0.4cm/sec, 크리프 주행거리 2cm로 하면, 주행시간은 5초 정도 연장되게 된다.
이것과는 별도로 위치센서의 예로서, 특허문헌 2~4는, 자성체나 반자성체 등의 자기적 마크와 코일의 자기적인 결합을 이용한, 리니어 센서를 개시하고 있다. 복수의 검출 코일을 직렬로 접속하여 교류를 가하면, 자기적 마크와 검출코일의 위치에 의해, 각 검출코일의 전압이 변화한다. 이 전압으로부터, 자기적 마크에 대한 검출코일의 위치의 위상을 θ, 검출코일을 흐르는 교류의 각속도를 ω로하여, sinθㆍsinωt나 cosθㆍcosωt에 비례하는 신호를 얻을 수 있다.
(특허문헌 1) 일본 실용신안 공고 평7-2553호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허공개 2001-174206호 공보
(특허문헌 3) 일본 특허공개 2003-139563호 공보
(특허문헌 4) 일본 특허공개 2003-156364호 공보
본 발명의 과제는, 크리프 주행 없이 정지위치에 반송대차가 정지할 수 있는 반송대차 시스템을 제공하는데 있다. 청구항 2의 발명에서의 추가의 과제는 마크의 설치를 용이하게 하고, 또한 정지위치의 부근에서 높은 마크의 판독 정밀도가 얻어지도록 하는데 있다. 청구항 3의 발명에서의 추가의 과제는, 마크의 설치 정밀도를 낮게 하여도 좋도록 하고, 또한 정치위치를 변경하여도, 마크를 변경하거나, 반송대차의 주행제어계의 데이터를 변경하거나 할 필요가 없도록 하는데 있다.
본 발명의 반송대차 시스템은 지상측에, 정지위치의 바로 앞과 정지위치에 걸쳐서 피검출용의 마크를 설치하고, 반송대차에, 상기 마크를 검출하여 마크를 기준으로 하는 위치를 구하기 위한 센서와, 구해진 마크기준 위치에 따라서 정지위치를 목표위치로 하는 감속제어를 행하고, 정지위치에 반송대차를 정지시키기 위한 주행제어계를 설치한 것이다. 또한, 마크를 기준으로 하는 위치를, 인코더로 구한 종래의 위치와 구별하기 위해, 마크 기준의 절대위치라고 부르는 경우가 있다.
바람직하게는 정지위치간에, 상기 마크를 설치하지 않는 구역을 설치함과 아울러, 상기 영역에서는 상기 주행제어계의 인코더 등의 내부센서에 의해 구해진 위치에 따라서, 반송대차를 주행제어한다.
또, 바람직하게는 지상측에는, 상기 마크의 바로 앞에 상기 마크를 기준으로 하는 정지위치의 좌표를 나타내는 지표를 설치하고, 반송대차에는 상기 지표를 판독하기 위한 수단을 설치하고, 상기 주행제어계에서는 판독한 정지위치의 좌표를 목표위치로해서 감속제어를 행한다.
이하에 본 발명의 실시를 위한 최적 실시예를 나타낸다.
(실시예)
도1~도5에 실시예와 그 특성을 나타낸다. 실시예는 천정주행차를 예로 하는데, 다른 반송대차라도 좋다. 도1에 천정주행차 시스템(2)의 레이아웃을 나타낸다. 천정주행차의 주행루트에는 인터베이 루트(4)와 인트라베이 루트(6)가 있다. 루트(4,6)를 따라서 스테이션이나 반도체 처리장치의 로드 포트 등의 정지위치(8)가 설정된다. 도면부호 10은 예를 들면, 광학적인 도그, 도면부호 12는 지표로서의 ID태그이며, 도면부호 14는 피검출용의 마크, 도면부호 16은 지상측 컨트롤러이다. 루트(4,6)를 따라서, 클린룸의 천정 등의 높은 곳을 따라, 천정주행차(20)의 주행레일이 부설된다. 천정주행차(20)는 레일로부터 급전을 받음과 아울러, 지상측 컨트롤러(16) 등과 통신한다. 도그(10), 태크(12), 마크(14)는 주행레일을 따라서 설치되어 있다.
천정주행차(20)는 루트(4,6)를 예로 들면 일방통행으로 주행한다. 본 명세서에서는 정지위치(8)의 상류측을 바로 앞이라고 부른다. 도그(10)~마크(14)는 정지위치(8)에 대하여 바로 앞측으로부터, 도그(10), ID태그(12), 마크(14)의 순으로 배치되어 있다. 도그(10)는 광학적인 마크 혹은 자기적인 마크로, 다음으로 ID태그(12)가 나타나는 것을 예고한다. ID태그(12)에는 마크(14)를 기준으로 하는 정지위치(8)의 좌표를 기재한다. 또한 여기서 좌표로 하는 것은, 장소로서의 정지위치(8)로부터 구별하기 위한 것이며, 좌표와 위치는 동의어로, 좌표의 단위는 임의이다. ID태그(12)에는, 정지위치(8)의 절대좌표와 마크(14)의 절대좌표를 기술하도록 해도 좋은데, 이렇게 하면, 정지위치(8)나 마크(14)의 절대위치를 구할 필요가 생기고, 불편하다. 그래서 ID태그(12)에는, 마크(14)를 기준으로 하는 정지위치(8)의 좌표를 기술하는 것이 바람직하다. 또한, 마크(14)는, 정지위치(8)의 바로 앞으로부터 정지위치 자체에 걸쳐서 판독이 가능하게 배치되고, 정지위치와 정지위치의 사이에는 설치할 필요가 없다. 천정주행차(20)는 주행제어 외에, 정지위치(8)에서의 도시하지 않은 승강대의 횡이동, 회동, 승강동작이 필요하며, ID태그(12)에는 정지위치(8)마다, 이들 데이터를 기술해 둔다. 또한 ID태그(12)의 데이터 표현은 바코드 외의 것으로 행하고, 천정주행차(20)에서의 판독의 방법은 광학적인 판독이나 전자적인 판독 등을 행한다.
천정주행차(20)의 예를 들면 좌우방향 양측에, 도그센서(22), 바코드 리더(BCR)(24) 및, 절대위치 센서(26)를 설치한다. 이것은 도그(10), ID태그(12), 마크(14)를 주행레일의 좌우 어느 측에도 배치할 수 있고, 분기부를 포함하는 임의의 위치에서 정지제어를 할 수 있도록 하기 위해서이다. 단, 천정주행차(20)의 좌우한측에만 이들 마크와 센서를 설치해도 좋다. 도그센서(22)는 도그(10)의 종류에 따라 포토인터럽터 등의 광학센서나 자기센서 등을 이용한다. 절대위치 센서(26)에는, 도3의 리니어 센서나 도4의 광학센서 등을 이용한다. 그리고 천정주행차(20)는 도그센서(22)로 도그(10)를 검출하면, 바코드 리더(24)에 의해 ID태그(12)의 데이터 판독의 준비를 행한다. 그리고, ID태그(12)의 데이터에 의해, 마크(14)의 원점(마크(14)내의 소정의 위치)으로부터 정지위치(8)까지의 좌표를 구한다. 마크(4)를 판독할 수 있는 영역에서는, 마크(14)로부터 판독한 위치와 마크(14)를 기준으로 하는 정지위치(8)의 좌표를 이용하여, 풀클로즈드의 피드백제어를 행하고, 정지위치(8)에 크리프주행 없이 정지한다. 천정주행차(20)에는 이외에, 지상측 컨트롤러(16)와의 통신을 위해 통신부(28)를 설치한다.
도2에 천정주행차(20)에서의 주행제어계를 나타낸다. 맵(30)에는 정지위치(8)의 좌표가 기술되고, 반송지령을 받으면, 현재위치로부터 정지위치까지의 거리를 구하고, 속도패턴을 발생부(32)에 입력한다. 속도패턴 발생부(32)는 정지위치까지의 주행속도 패턴을 발생한다. 도면부호 34는 오차증폭부, 도면부호 36은 PID제어부로, 오차증폭부(34)에서 구한 오차에 기인하여 PID제어 등을 행한다. 도면부호 38은 앰프로, 서보모터(40)로의 전류증폭 등을 행한다. 서보모터(40)의 회전축이나 주행차륜의 회전축의 회전수를 인코더(42)로 검출하고, 내부센서로서의 인코더(42)로 구한 천정주행차(20)의 현재위치와 속도를, 속도패턴 발생부(32)나 오차증폭부(34)에 입력한다. 또한, 서보모터(40)를 대신하여 펄스모터 등을 이용해도 좋다. 인코더의 종류나 ID제어부(36)에서의 제어의 내용 등은 임의이다.
천정주행차(20)는 예를 들면 출발위치로부터 목표로 하는 정지위치의 마크(14)를 검출하기 까지의 사이, 맵(30)으로부터 구한 소요 주행거리와, 인코더(42)로부터 구한 현재위치 및, 현재속도에 의해 주행제어를 행한다. 이 주행제어는 일종의 추측제어이다. 이것에 대하여, 정지위치의 바로 앞에서 도그(10)를 검출하면, 바코드 리더(24)로 ID태그(12)의 데이터를 판독하도록 한다. 이 데이터로부터 마크(14)내에서의 정지위치의 좌표를 구하고, 속도패턴 발생부(32)에 입력한다. 절대위치 센서(26)는 마크에 대한 천정주행차(20)의 절대위치, 바꿔 말하면 마크(14)를 기준으로 하는 위치를 구하고, 속도패턴 발생부(32)에 입력한다. ID태그(12)의 데이터로부터, 속도패턴 발생부(32)에서는 마크 기준에서의 정지위치를 판명되어 있고, 절대위치 센서(26)로부터 마크 기준에서의 현재위치가 판명되므로, 남은 주행거리가 판명된다. 그리고 절대위치 센서(26)로부터 얻어지는 신호의 간격이 도3의 리니어 센서와 같이 짧은 경우, 절대위치 센서(26)로부터 자기의 속도도 판명된다. 도4의 광학센서와 같이, 절대위치의 검출간격이 긴 경우, 인코더(42)의 신호로부터 정밀도는 낮은 것의 속도가 얻어진다.
남은 주행거리와 속도가 얻어지면, 크리프 주행 없이, 예를 들면, 직선적으로 감속해서, 정지위치에 예를 들면, 1mm이하의 오차로 정지할 수 있다. 정지시에 진동없이 원활하게 정지하는 것을 중시하는 경우, 사인 커브제어 등에 의해 정지 직전에서의 속도를 제진용으로 직선적인 제어로부터 변경해도 좋다. 또한, 크리프 주행은 일반적으로 수초 이상의 시간 행하여 지는데, 제진용의 사인 커브제어에서는, 최후의 미속주행 구간은 예를 들면 1초 이하이다.
도3에 절대위치 센서의 예로서의 리니어 센서(50)의 구성을 나타낸다. 급전선 등으로부터의 노이즈를 방지하기 위해 자기실드(52)를 설치하고, 복수의 검출코일(54)을 자기실드(52)내에 배치하고, 교류전원(56)으로부터 교류를 가한다. 각 검출코일(54)의 전압을 신호처리부(58)에서 처리하여, sinθㆍsinωtㆍcosθㆍcosωt등의 신호를 얻는다. 여기에 ω는 교류전원(56)의 각(角)주파수로, θ는 자기마크(60)에 대한 리니어 센서(50)의 위상이다. θ로부터 자기마크(60)에 대한 위치가 판명된다.
자기마크(60)는 강(鋼) 등의 자성체나, 동이나 알루미늄 등의 반자성체로 구성되고, 지상측에 고정으로 설치하여, 자기실드(52)의 양단과 상부에 설치한 간극을 통과할 수 있도록 한다. 또한, 자기마크(60)는 예를 들면 길이가 10cm정도로 하고, 정지위치의 바로 앞에서부터 정지위치 자체에 걸쳐서 설치하고, 정지위치의 근방에서 천정주행차의 위치를 정확하게 검출할 수 있도록 한다. 또한, 자기마크(60)를 이용하여 위치를 검출하기에는, 위상(θ)이 완만하게 변화되는 것이 필요하며, 천정주행차가 고속주행하고 있으면, 위치의 검출정밀도가 저하된다. 이에 비하여 정지위치의 부근에만 자기마크를 설치하면, 정지위치 부근에서는 천정주행차가 저속주행하고 있으므로, 자기마크(60)를 정확하게 검출하는 것도 용이하다.
도4의 광학센서(62)에서는, 예를 들면 한쌍의 포토인터럽터(64,65) 등을 광센서로서 이용하고, 예를 들면, 빗모양의 형상 등의 모서리가 규칙적으로 나타나는 광학적 마크(66)를 포토인터럽터(64, 65)로 판독한다. 그리고 카운터(68)로 광학적 마크(66)의 모서리 수를 적산하여 현재위치를 구한다. 포토인터럽터(64,65)는, 광학적 마크(66)에 대하여 위상을 예를 들면 90°, 혹은 270°어긋나게 배치한다. 포토인터럽터(64)로 검출하는 모서리의 방향과, 포토인터럽터(65)로 검출하는 모서리의 방향의 비교에 의해, 진행방향이 도4의 우방향인지 좌방향인지를 판별할 수 있다. 또, 한쌍의 포토인터럽터(64,65)를 이용하기 때문에, 광학적 마크(66)에서의 모서리 간격의 2배의 정밀도로 위치를 검출할 수 있다. 이 경우도, 광학적 마크(66)를 정확하게 판독하기 위해서는, 천정주행차가 저속일 필요가 있고, 정지위치의 바로 앞에서부터 정지위치 자체에 걸쳐서 광학적 마크(66)를 설치하면, 정확하게 위치를 구할 수 있다.
도5에, 실시예에서의 정지위치 제어의 속도패턴을 나타낸다. 도그를 검출함으로써 ID태그의 데이터의 판독을 준비하고, ID태그의 데이터를 판독하면 마크기준에서의 정지위치가 판명된다. 그리고 마크를 검출할 때까지는 인코더에 의한 추측제어로 주행한다. 마크는 예를 들면 길이가 40cm정도이므로, 천정주행차가 양방향으로부터 마크에 진입해 올 경우, 마크 검출후 정지까지의 남은 주행거리는 마크중앙까지의 20cm정도의 오더가 된다. 또한, 천정주행차가 일방통행일 경우에는, 남은 주행거리는 40cm가 되고, 보다 고속으로의 진입이 가능하게 된다. 이 남은 주행거리에서 정지할 수 있도록, 마크 검출전에 천정주행차가 감속하도록 주행속도패턴을 정해둔다. 마크를 검출하면, 마크기준에서의 현재위치와 정지위치가 판명되므로, 이들에 기인하여 정지위치까지 등감속도로 감속하여, 크리프 주행 없이 정지할 수 있도록 한다. 또한, 정지위치의 직전에서, 감속도가 작아지는 사인 커브제어를 행하여도 좋다.
실시예는 천정주행차에 대하여 나타냈는데, 지상주행의 유궤도 대차나 스택커 크레인 등에서도 좋고, 또한 무궤도의 무인반송차 등에서도 좋다.
실시예에서는 이하의 효과가 얻어진다. (1)크리프 주행없이 정지할 수 있으므로, 1회의 주행시간을 예를 들면 수초 정도 단축할 수 있다. (2)리니어 센서를 이용하는 경우, 예를 들면, 1mm정도의 정밀도로 정지할 수 있다. 또한 리니어 센서로부터 속도의 신호도 얻어지므로, 인코더로부터의 저정밀도의 속도신호에 의지할 필요가 없다. (3)마크는 정지위치의 바로 앞으로부터 정지위치 자체에 걸쳐 설치하면 좋고, 주행 루트의 전 길이에 걸쳐서 설치할 필요가 없다. 또한, 마크와 마크 사이에서는, 인코더에 의한 추측제어로 충분한 주행제어를 할 수 있다. (4)마크는 정지위치의 바로 앞에서 정지위치 자체에 걸쳐서 배치되어 있으므로, 천정주행차는 마크의 부근을 저속으로 주행하고, 정확히 마크를 판독할 수 있다. (5)ID태그로 마크에 대한 정지위치의 좌표를 나타내므로, 마크의 부착정밀도는 낮아도 좋다. 즉, 정지위치의 약간 앞측 등을 중심으로 하여 러프에 마크를 부착하고, 천정주행차를 시험주행시켰을 때의 데이터 등으로부터, 마크에 대한 정지위치의 좌표를 구하고, 이것을 ID태그에 써넣도록 해도 좋다. 그 결과, 마크의 부착이 용이해진다. 또한 정지위치를 변경한 경우, ID태그의 데이터를 변경하는 것만으로도 좋고, 천정주행차의 맵의 데이터는 반드시 수정할 필요는 없다. (6)도4의 광학센서를 이용하면, 진행방향을 구할 수 있음과 아울러, 광학적 마크에 대한 위치의 검출정밀도를 2배로 할 수 있다.
본 발명에서는, 정지위치의 바로 앞에서부터 정지위치 자체에 걸쳐 지상측에 설치한 마크로부터 반송대차의 위치를 구하고, 이것에 기인하여 남은 주행거리를 구하여 주행제어하고, 정지위치에서 정지한다. 이 때문에 크리프 주행 없이 정지할 수 있고, 주행시간을 예를 들면 1회당 수초 정도의 오더로 단축할 수 있다.
청구항 2의 발명에서는 또한 정지위치와 정지위치 사이에는 마크를 설치할 필요가 없기 때문에, 마크의 설치가 용이해진다. 또한 정지위치 부근의 마크를 반송대차가 저속으로 주행하면서 마크를 판독하므로, 마크의 판독 정밀도를 높게 할 수 있다.
청구항 3의 발명에서는 또한, 마크 기준의 정지위치의 좌표를 지표로부터 판독하고, 이 좌표를 향해서 정지한다. 이 때문에 마크는 설치 정밀도를 높게 할 필요가 없고, 러프(luff)에 설치하면 좋다. 또, 정지위치를 변경할 경우도 단순히 지표를 바꿔 쓰기만 하면 좋기 때문에, 정지위치의 변경도 용이해진다.
도1은 실시예의 반송대차 시스템의 레이아웃을 모식적으로 나타낸 도이다.
도2는 실시예에서 이용한 반송대차의 주행제어계를 나타내는 블록도이다.
도3은 실시예에서 이용한 리니어 센서를 나타내는 도이다.
도4는 절대위치 검출용의 광학센서의 예를 나타내는 도이다.
도5는 실시예에서의 정지패턴을 나타내는 특성도이다.
[부호의 설명]
2:천정주행차 시스템 4:인터베이 루트 6:인트라베이 루트
8:정지위치 10:도그 12:ID태그
14:마크 16:지상측 컨트롤러 20:천정주행차
22:도그센서 24:바코드 리더(BCR) 26:절대위치센서
28:통신부 30:맵 32:속도패턴 발생부
34:오차증폭부 36:PID제어부 38:앰프
40:서보모터 42:인코더 50:리니어 센서
52:자기실드 54:검출코일 56: 교류전원
58:신호처리부 60:자기마크 62:광학센서
64,65:포토인터럽터 66:광학적 마크 68:카운터

Claims (3)

  1. 지상측에, 정지위치의 바로 앞과 정치위치에 걸쳐서 피검출용의 마크를 설치하고, 반송대차에, 상기 마크를 검출하여 마크를 기준으로 하는 위치를 구하기 위한 센서와, 구해진 마크기준의 위치에 따라서 정지위치를 목표위치로 하는 감속제어를 행하고, 정지위치에 반송대차를 정지시키기 위한 주행제어계를 설치한 것을 특징으로 하는 반송대차 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 정지위치 간에 상기 마크를 설치하지 않는 영역을 설치함과 아울러, 상기 영역에서는 상기 주행제어계의 내부센서에 의해 구해진 위치에 따라서 반송대차를 주행제어하도록 한 것을 특징으로 하는 반송대차 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 지상측에는, 상기 마크의 바로 앞에 상기 마크를 기준으로 하는 정지위치의 좌표를 나타내는 지표를 설치하고, 반송대차에는, 상기 지표를 판독하기 위한 수단을 설치하고, 상기 주행제어계에서는 판독한 정지위치의 좌표를 목표위치로해서 감속제어를 행하도록 한 것을 특징으로 하는 반송대차 시스템.
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