WO2015166738A1

WO2015166738A1 - ティーチングユニット及びティーチング方法

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Publication number: WO2015166738A1
Application number: PCT/JP2015/058095
Authority: WO
Inventors: 小林　誠; 純一伊藤
Original assignee: 村田機械株式会社
Priority date: 2014-05-01
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2015-11-05
Also published as: JPWO2015166738A1; JP6146537B2; TW201546588A

Abstract

　移載部の基準面に対する傾きによらず、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を正確に求めることができるティーチングユニットを提供する。　ティーチングユニットは、天井走行車（１０）、及び天井走行車（１０）によって被搬送物の移載が行われるロードポート（３）のうちの一方に搭載される。ティーチングユニットは、天井走行車（１０）及びロードポート（３）のうちの他方から離間した状態で、ロードポート（３）の基準位置に対する天井走行車（１０）の位置を検出する距離センサ（２３Ｘ１，２３Ｙ１，２３Ｙ２）と、天井走行車（１０）及びロードポート（３）のうちの他方から離間した状態で、ロードポート（３）の基準面に対する距離センサ（２３Ｘ１，２３Ｙ１，２３Ｙ２）の傾きを検出する距離センサ（２３Ｚ１，２３Ｚ２，２３Ｚ３）と、を備える。

Description

ティーチングユニット及びティーチング方法

　本発明は、例えば天井走行車等に搭載されるティーチングユニット、及びそのようなティーチングユニットによって実施されるティーチング方法に関する。

　従来のティーチングユニットとして、天井走行車によって被搬送物の移載が行われる移載部（例えば、ロードポート等）の上方から、移載部の所定部（例えば、位置決めピン等）を含む画像を取得し、当該画像に基づいて、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１２２５２１号公報

　しかしながら、上述したようなティーチングユニットでは、移載部の基準面に対して撮像装置が傾いた状態で移載部の上方から画像が取得されると、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置の検出結果が不正確になるおそれがある。

　そこで、本発明は、移載部の基準面に対する傾きによらず、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を正確に求めることができるティーチングユニット及びティーチング方法を提供することを目的とする。

　本発明の一側面のティーチングユニットは、天井走行車、及び天井走行車によって被搬送物の移載が行われる移載部のうちの一方に搭載されるティーチングユニットであって、天井走行車及び移載部のうちの他方から離間した状態で、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を検出する位置検出部と、天井走行車及び移載部のうちの他方から離間した状態で、移載部の基準面に対する天井走行車の傾きを検出する傾き検出部と、を備える。天井走行車及び移載部のうちの一方が天井走行車であり、天井走行車及び移載部のうちの他方が移載部である場合には、位置検出部は、移載部の上方において、基準位置に対する位置を検出し、傾き検出部は、移載部の上方において、基準面に対する傾きを検出してもよい。

　このティーチングユニットでは、移載部の基準面に対する天井走行車の傾きが傾き検出部によって検出されるため、移載部の基準面に対して天井走行車が傾いていたとしても、検出された天井走行車の傾きに基づいて、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を正確に求めることができる。

　本発明の一側面のティーチングユニットでは、位置検出部は、基準位置と所定の位置関係を有するターゲットとの距離を測定する距離センサを含んでもよい。この構成によれば、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を簡単な構成で検出することができる。

　本発明の一側面のティーチングユニットでは、位置検出部は、位置として、天井走行車の走行方向に平行な第一方向における天井走行車の第一位置、及び基準面に平行且つ走行方向に垂直な第二方向における天井走行車の第二位置を検出すると共に、基準面に平行な面内での回転方向における天井走行車の回転角度を検出してもよい。この構成によれば、基準面に平行な面内における天井走行車の位置及び回転角度を正確に求めることができる。

　本発明の一側面のティーチングユニットでは、位置検出部は、第一方向、第二方向及び回転方向のそれぞれの座標成分に測定値を変換し、変換した測定値のそれぞれに基づいて、第一位置、第二位置及び回転角度を検出してもよい。この構成によれば、移載部の上方においてティーチングユニットが揺れていたとしても、基準面に平行な面内における天井走行車の位置及び回転角度を正確に求めることができる。

　本発明の一側面のティーチング方法は、天井走行車、及び天井走行車によって被搬送物の移載が行われる移載部のうちの一方に搭載されるティーチングユニットによって実施されるティーチング方法であって、天井走行車及び移載部のうちの他方から離間した状態で、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を検出する位置検出工程と、天井走行車及び移載部のうちの他方から離間した状態で、移載部の基準面に対する天井走行車の傾きを検出する傾き検出工程と、を備える。

　このティーチング方法によれば、上記ティーチングユニットと同様の理由により、移載部の基準面に対する傾きによらず、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を正確に求めることができる。

　本発明によれば、移載部の基準面に対する傾きによらず、移載部の基準位置に対する天井走行車の位置を正確に求めることができるティーチングユニット及びティーチング方法を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態のティーチングユニットが搭載された天井走行車を含む天井搬送システムをＹ軸方向から見た図である。図１のティーチングユニットとターゲットユニットとの位置関係を示す斜視図である。図２のティーチングユニット及びターゲットユニットをＺ軸方向から見た図である。図２のティーチングユニット及びターゲットユニットをＹ軸方向から見た図である。図２のティーチングユニット及びターゲットユニットをＸ軸方向から見た図である。実施例における保持部のＸ座標、Ｙ座標、角度θの時間変化を示すグラフである。比較例における保持部のＸ座標、Ｙ座標、角度θの時間変化を示すグラフである。

　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

　図１に示されるように、天井搬送システム１は、走行レール２と、ロードポート（移載部）３と、天井走行車１０と、を備えている。走行レール２は、例えば、半導体デバイスが製造されるクリーンルーム内の天井付近に敷設されている。ロードポート３は、例えば、半導体ウェハに各種処理を施す処理装置に設けられている。天井走行車１０は、走行レール２に沿って走行し、例えば、複数枚の半導体ウェハが収容されたカセット（いわゆるＦＯＵＰ（Front　Opening　Unified　Pod））を被搬送物として搬送すると共に、ロードポート３において被搬送物の移載を行う。以下、天井走行車１０の走行方向に平行な方向をＸ軸方向とし、水平面に平行且つ天井走行車１０の走行方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、鉛直方向に平行な方向をＺ軸方向とする。

　天井走行車１０は、走行部１１と、横送り部１２と、回動部１３と、昇降部１４と、保持部１５と、を備えている。走行部１１は、走行レール２に沿って敷設された高周波電流線から無接触で電力の供給を受けることで、走行レール２に沿って走行する。横送り部１２は、回動部１３、昇降部１４及び保持部１５をＹ軸方向に沿って移動させる。回動部１３は、昇降部１４及び保持部１５を水平面内において回動させる。昇降部１４は、下端部に保持部１５が取り付けられた複数本のベルト１４ａを繰り出し又は巻き取ることで、ロードポート３に対して保持部１５を昇降させる。保持部１５は、カセットのフランジ部を把持することで、被搬送物を保持する。

　以上のように構成された天井搬送システム１においては、天井搬送システム１の構築時にティーチング（ティーチング方法）を実施する必要がある。ティーチングとは、天井走行車１０がロードポート３において被搬送物の移載を行うために走行部１１が走行レール２の所定位置に停止して保持部１５が所定距離下降させられた状態で、保持部１５の位置が目標位置からどれだけずれるかを知得し、天井搬送システム１の稼働時に目標位置からのずれがなくなるように、天井走行車１０に実施すべき動作を記憶させることである。

　天井搬送システム１においては、ティーチングの実施時に、天井走行車１０にティーチングユニット２０が搭載され、ロードポート３にターゲットユニット３０が搭載される。そして、走行部１１が走行レール２の所定位置に停止して保持部１５が所定距離下降させられ、ティーチングユニット２０がロードポート３の上方においてターゲットユニット３０から離間した状態で、ティーチングが実施される。

　ティーチングユニット２０は、本体部２１と、制御部２２と、を備えている。本体部２１は、下方に開口する箱状に形成されている。天井走行車１０の保持部１５は、本体部２１のフランジ部２１ａを把持することで、ティーチングユニット２０を保持している。制御部２２は、本体部２１内に収容されており、電気的な各種処理を行う。

　図２に示されるように、ティーチングユニット２０は、複数の距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２，２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３を更に備えている。各距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２，２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３は、レーザ式の距離センサであり、本体部２１内に取り付けられている。距離センサ２３Ｘ_１は、Ｘ軸方向に沿って本体部２１の内方に向かってレーザ光を出射することで、対象物との距離を測定する。距離センサ２３Ｙ_１，２３Ｙ_２は、Ｙ軸方向に沿って本体部２１の内方に向かってレーザ光を出射することで、対象物との距離を測定する。距離センサ２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３は、Ｚ軸方向に沿って下方に向かってレーザ光を出射することで、対象物との距離を測定する。なお、図２では、本体部２１及び制御部２２の図示が省略されている。

　ターゲットユニット３０は、ベースプレート３１と、複数のターゲットプレート（ターゲット）３２，３３，３４と、を備えている。ベースプレート３１は、ロードポート３に位置決めされた状態でロードポート３に取り付けられている。ベースプレート３１において距離センサ２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３と対向する表面３１ａは、Ｚ軸方向に垂直な面であり、ロードポート３の基準面（例えば、被搬送物が載置されるロードポート３の載置面）に平行となっている。

　各ターゲットプレート３２，３３，３４は、ベースプレート３１の所定位置に固定されている。ターゲットプレート３２において距離センサ２３Ｘ_１と対向する表面３２ａは、Ｘ軸方向に垂直な面であり、ロードポート３の基準位置（ロードポート３の載置面の中心位置）と所定の位置関係を有している。ターゲットプレート３３において距離センサ２３Ｙ_１と対向する表面３３ａ、及びターゲットプレート３４において距離センサ２３Ｙ_２と対向する表面３４ａは、Ｙ軸方向に垂直な面であり、ロードポート３の基準位置と所定の位置関係を有している。

　以上により、ティーチングユニット２０の制御部２２は、距離センサ２３Ｘ_１による測定距離Ｘ_１、距離センサ２３Ｙ_１による測定距離Ｙ_１、距離センサ２３Ｙ_２による測定距離Ｙ_２、距離センサ２３Ｚ_１による測定距離Ｚ_１、距離センサ２３Ｚ_２による測定距離Ｚ_２及び距離センサ２３Ｚ_３による測定距離Ｚ_３を取得することができる。そして、制御部２２は、取得した複数の測定距離Ｘ_１，Ｙ_１，Ｙ_２，Ｚ_１，Ｚ_２，Ｚ_３に基づいて、ロードポート３の基準位置を原点とした場合の保持部１５の実位置（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）、並びに、角度θ、角度αｘ及び角度αｙを算出することができる。

　ここで、角度θは、図３に示されるように、ターゲットユニット３０に対してティーチングユニット２０がＺ軸回りに回転している回転角度（すなわち、ロードポート３に対して保持部１５がＺ軸回りに回転している回転角度）である。距離センサ２３Ｙ_１と距離センサ２３Ｙ_２との距離をＬ_１とすると、角度θは、θ＝tan^－１［（Ｙ_１－Ｙ_２）／Ｌ_１］と表される。なお、図３では、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３等の図示が省略されている。

　また、角度αｘは、図４に示されるように、ターゲットユニット３０のベースプレート３１の表面３１ａに対してティーチングユニット２０がＹ軸回りに傾いている傾斜角度（すなわち、ロードポート３の基準面に対して保持部１５がＹ軸回りに傾いている傾斜角度）である。距離センサ２３Ｚ_１と距離センサ２３Ｚ_３との距離をＬ_２とすると、角度αｘは、αｘ＝tan^－１［（Ｚ_３－Ｚ_１）／Ｌ_２］と表される。なお、図４では、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２及びターゲットプレート３２，３３，３４等の図示が省略されている。

　また、角度αｙは、図５に示されるように、ターゲットユニット３０のベースプレート３１の表面３１ａに対してティーチングユニット２０がＸ軸回りに傾いている傾斜角度（すなわち、ロードポート３の基準面に対して保持部１５がＸ軸回りに傾いている傾斜角度）である。距離センサ２３Ｚ_１による測定距離Ｚ_１と距離センサ２３Ｚ_３による測定距離Ｚ_３との平均値（すなわち、（Ｚ_１＋Ｚ_３）／２）をＺ_１３とし、距離センサ２３Ｚ_１と距離センサ２３Ｚ_３とを結ぶ直線と距離センサ２３Ｚ_２との距離をＬ_３とすると、角度αｙは、αｙ＝tan^－１［（Ｚ_２－Ｚ_１３）／Ｌ_３］と表される。なお、図５では、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２及びターゲットプレート３２，３３，３４等の図示が省略されている。

　更に、天井搬送システム１では、制御部２２によって次のような処理が行われる。すなわち、制御部２２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回りの回転方向のそれぞれの座標成分に測定値を変換し、変換した測定値のそれぞれに基づいて、保持部１５のＸ座標及びＹ座標並びにＺ軸回りの保持部１５の角度θを検出する。これにより、ロードポート３の上方においてティーチングユニット２０が揺れていたとしても、図６に示されるように、Ｘ座標、Ｙ座標、角度θの時間的変化が規則的になるため、例えば、それぞれの振幅の中心値を求めることで、保持部１５のＸ座標、Ｙ座標、角度θを正確に求めることができる。制御部２２が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回りの回転方向のそれぞれの座標成分に測定値を変換しないと、互いに周期が異なることから、図７に示されるように、測定距離Ｘ_１，Ｙ_１，Ｙ_２の時間的変化が不規則になり、保持部１５のＸ座標、Ｙ座標、角度θを正確に求めることが困難になる。

　以上、説明したように、ティーチングユニット２０では、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２及び制御部２２が、ロードポート３の上方においてロードポート３から離間した状態で、ロードポート３の基準位置に対する天井走行車１０の位置（本実施形態では、ロードポート３の基準位置を原点とした場合の保持部１５の実位置）を検出する位置検出部（すなわち、位置検出工程を実施する位置検出部）として機能する。更に、距離センサ２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３及び制御部２２が、ロードポート３の上方においてロードポート３から離間した状態で、ロードポート３の基準面に対する距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２の傾き（換言すれば、天井走行車１０の傾き（本実施形態では、ロードポート３の基準面に対する保持部１５の傾き））を検出する傾き検出部（すなわち、傾き検出工程を実施する傾き検出部）として機能する。このように、ティーチングユニット２０では、ロードポート３の基準面に対する距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２の傾きが距離センサ２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３によって検出されるため、ロードポート３の基準面に対して距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２が傾いていたとしても、検出された距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２の傾きに基づいて、ロードポート３の基準位置に対する保持部１５の実位置を正確に求めることができる。このように、ティーチングユニット２０（及びティーチングユニット２０によって実施されるティーチング方法）によれば、ロードポート３の基準面に対する傾きによらず、ロードポート３の基準位置に対する保持部１５の実位置を正確に求めることができる。

　また、ティーチングユニット２０では、上述した位置検出部として距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２を用いることで、ロードポート３の基準位置に対する保持部１５の実位置を簡単な構成で検出することができる。

　また、ティーチングユニット２０では、上述した位置検出部が、保持部１５の実位置として、保持部１５のＸ座標（第一方向における保持部１５の第一位置）及び保持部１５のＹ座標（第二方向における保持部１５の第二位置）を検出すると共に、Ｚ軸回りの回転方向における保持部１５の角度θ（保持部１５の回転角度）を検出する。これにより、保持部１５のＸ座標、Ｙ座標、角度θを正確に求めることができる。

　また、ティーチングユニット２０では、制御部２２が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回りの回転方向のそれぞれの座標成分に測定値を変換し、変換した測定値のそれぞれに基づいて、保持部１５のＸ座標及びＹ座標並びにＺ軸回りの保持部１５の角度θを検出する。これにより、ロードポート３の上方においてティーチングユニット２０が揺れていたとしても、保持部１５のＸ座標、Ｙ座標、角度θを正確に求めることができる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のティーチングユニット２０は、ティーチングの実施時に天井走行車１０に保持されたが、本発明のティーチングユニットは、天井走行車に組み込まれていてもよい。また、上記実施形態では、位置検出部として、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２が用いられたが、移載部の上方から、移載部の所定部を含む画像を取得する撮像装置が用いられてもよい。

　また、本発明のティーチングユニットは、天井走行車及び移載部のうちの一方に搭載可能である。その場合、ターゲットは、天井走行車及び移載部のうちの他方に搭載される。一例として、ティーチングユニット２０がロードポート３に搭載される場合、ターゲットユニット３０は、天井走行車１０に搭載される。そして、距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２は、天井走行車１０から離間した状態で、ロードポート３の基準位置に対する天井走行車１０の位置を検出し（すなわち、位置検出工程を実施し）、距離センサ２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３は、天井走行車１０から離間した状態で、ロードポート３の基準面に対する距離センサ２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２の傾きを検出する（すなわち、傾き検出工程を実施する）。

　３…ロードポート（移載部）、１０…天井走行車、２０…ティーチングユニット、２２…制御部、２３Ｘ_１，２３Ｙ_１，２３Ｙ_２，２３Ｚ_１，２３Ｚ_２，２３Ｚ_３…距離センサ。

Claims

　天井走行車、及び前記天井走行車によって被搬送物の移載が行われる移載部のうちの一方に搭載されるティーチングユニットであって、
　前記天井走行車及び前記移載部のうちの他方から離間した状態で、前記移載部の基準位置に対する前記天井走行車の位置を検出する位置検出部と、
　前記天井走行車及び前記移載部のうちの前記他方から離間した状態で、前記移載部の基準面に対する前記天井走行車の傾きを検出する傾き検出部と、を備えるティーチングユニット。
　前記天井走行車及び前記移載部のうちの前記一方が前記天井走行車であり、前記天井走行車及び前記移載部のうちの前記他方が前記移載部である場合には、
　前記位置検出部は、前記移載部の上方において、前記基準位置に対する前記位置を検出し、
　前記傾き検出部は、前記移載部の上方において、前記基準面に対する前記傾きを検出する、請求項１記載のティーチングユニット。
　前記位置検出部は、前記基準位置と所定の位置関係を有するターゲットとの距離を測定する距離センサを含む、請求項１又は２記載のティーチングユニット。
　前記位置検出部は、前記位置として、前記天井走行車の走行方向に平行な第一方向における前記天井走行車の第一位置、及び前記基準面に平行且つ前記走行方向に垂直な第二方向における前記天井走行車の第二位置を検出すると共に、前記基準面に平行な面内での回転方向における前記天井走行車の回転角度を検出する、請求項１～３のいずれか一項記載のティーチングユニット。
　前記位置検出部は、前記第一方向、前記第二方向及び前記回転方向のそれぞれの座標成分に測定値を変換し、変換した前記測定値のそれぞれに基づいて、前記第一位置、前記第二位置及び前記回転角度を検出する、請求項４記載のティーチングユニット。
　天井走行車、及び前記天井走行車によって被搬送物の移載が行われる移載部のうちの一方に搭載されるティーチングユニットによって実施されるティーチング方法であって、
　前記天井走行車及び前記移載部のうちの他方から離間した状態で、前記移載部の基準位置に対する前記天井走行車の位置を検出する位置検出工程と、
　前記天井走行車及び前記移載部のうちの前記他方から離間した状態で、前記移載部の基準面に対する前記天井走行車の傾きを検出する傾き検出工程と、を備えるティーチング方法。