JP2005202463A - 搬送台車システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】地上側に各ステーション１０における搬送台車８の停止に関する制御データや荷物を移載するデータの記憶手段２２を設けると共に、搬送台車に記憶手段からのデータを受取る手段１６を設け、各ステーションごとにその手前側でそのステーションに関する停止の必要性の有無や荷物移載量などの制御データをＩＤタグ等に読込み、そのデータに基づき天井走行車の停止と荷物の移載を制御する。
【効果】ステーション毎の停止や荷移載の制御データを天井走行車が記憶する必要が無く、また天井走行車の停止の必要性と荷物移載量の追加や変更なども容易にできる。
【選択図】図１

Description

この発明は天井走行車や有軌道台車、スタッカークレーンなどの搬送台車システムに関し、特に停止位置や移載などの制御データの教示に関する。なおこの明細書では、ステーションでの停止位置のデータを停止用の制御データといい、ステーションとの間の移載での移載装置の各部の移動量などのデータを移載用の制御データという。地上側は搬送台車側と対比するための用語で、ステーション（停止位置）や走行レールなどと搬送台車システムの地上コントローラなどを意味する。

特許文献１は、天井走行車システムでの天井走行車やステーションのキャリブレーションを開示している。大規模なシステムでは天井走行車の数も１００台以上に達し、ステーション（停止位置）の数も数百に達する。個別の天井走行車とステーションとの組み合わせ毎に停止や移載の制御データをキャリブレーションすると負担が大きいので、１台の基準となる天井走行車を用いてキャリブレーションする。そして他の天井走行車では、キャリブレーションに用いた基準の天井走行車からのシフト（偏差）を記憶して、キャリブレーションデータを補正する。

ところで各天井走行車が、数百のステーションに対する停止や移載の制御データを記憶すると、これらの記憶にかなりの記憶容量が必要になる。またステーションの配置等を変更する毎に、多数の天井走行車の記憶を更新する必要があり、ステーションの配置の変更や増設、削除が面倒になる。

これとは別に工作機械などに用いる位置センサの例として、特許文献２〜４は、磁性体や反磁性体などの磁気的マークとコイルとの磁気的な結合を用いた、リニアセンサを開示している。複数の検出コイルを直列に接続して交流を加えると、磁気的マークと検出コイルとの位置により、各検出コイルの電圧が変化し、この電圧から、磁気的マークに対する検出コイルの位置の位相をθ、検出コイルを流れる交流の角速度をωとして、sinθ・sinωｔやcosθ・cosωｔに比例する信号を得ることができる。
特許３３６７３８９号公報 特開２００１−１７４２０６号公報 特開２００３−１３９５６３号公報 特開２００３−１５６３６４号公報

この発明の課題は、停止用の制御データを、停止位置毎に搬送台車が記憶する必要を無くし、また停止位置の追加や変更などを容易にすることにある。
請求項２の発明での追加の課題は、搬送台車が必要なときにその場で、かつ一々通信せずに、停止用の制御データを得られるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、搬送台車の位置センサをティーチングなしで交換できるようにすることにある。

この発明の搬送台車システムは、所定の停止位置の間を搬送台車が走行して物品を搬送するシステムにおいて、地上側に、各停止位置での搬送台車の停止用の制御データを記憶するための記憶手段を設けると共に、搬送台車に、前記記憶手段から停止用の制御データを受信もしくは読み取るための手段と、該制御データを用いて搬送台車を停止位置に停止させるための走行制御手段とを設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記停止位置の手前側に、かつ搬送台車で読み取り自在に、前記制御データの記憶手段を設ける。特に好ましくは、記憶手段には停止制御用のデータと移載制御用のデータの双方を記憶する。さらに好ましくは記憶手段を停止位置毎に設けて、各記憶手段には、その後ろ側の１つの停止位置の、停止制御用のデータと移載制御用のデータとを記憶する。

また好ましくは、前記搬送台車に位置センサを設けて、該位置センサの補正データを記憶するための手段を前記位置センサ内に設ける。位置センサは好ましくは磁気的マークと検出用コイル間の磁気的結合を用いたリニアセンサとし、特に好ましくはリニアセンサの、検出コイルなどのセンサヘッドと、センサヘッドからの信号を位置に変換する変換部とを別体にし、センサヘッドに記憶手段を設けて該センサヘッドの補正データを記憶する。

この発明では、地上側に各停止位置での搬送台車の停止用の制御データを記憶するので、搬送台車でこれらのデータを記憶する必要がない。このため搬送台車の記憶容量を節減できると共に、搬送台車の記憶を意識せずに、ステーションの配置などを変更できる。

請求項２の発明ではさらに、停止位置の手前側に制御データの記憶手段を設けて搬送台車で読み取るので、その場でかつ地上側コントローラなどと交信せずに、停止位置を求めることができる。

請求項３の発明ではまた、位置センサの補正データを位置センサ内に記憶するので、位置センサを交換する都度にキャリブレーションを行う必要がない。

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５に実施例を示す。実施例は天井走行車を例にするが、他の搬送台車でも良い。図１に天井走行車システム２のレイアウトを示すと、天井走行車８の走行ルートには、例えばインターベイルート４とイントラベイルート６とがあり、ルート４，６に沿って半導体処理装置のロードポートなどのステーション１０が設けられ、１２はＩＤタグで、バーコードなどを用いて、後述の被検出用のマーク１４を基準とする停止用の制御データと、移載用の制御データとを記述する。また被検出用のマーク１４は、ステーション１０の手前から停止位置にかけて設ける。天井走行車８にはバーコードリーダ１６を設けて、ＩＤタグ１２の停止用や移載用の制御データを読み取リ、リニアセンサ１８でマーク１４に対する自己の絶対位置を検出する。また２０は地上側コントローラである。

ルート４，６に沿って、クリーンルームの天井などの高所に沿い、天井走行車８の走行レールが敷設され、天井走行車８はこのレールから給電を受けると共に、地上側コントローラ２０や他の天井走行車などと通信し、タグ１２やマーク１４は走行レールに沿って設けられている。天井走行車８はルート４，６を例えば一方通行で走行し、この明細書ではステーション１０の上流側を手前と呼び、ステーション１０に対して手前側からＩＤタグ１２，マーク１４の順に配置されている。なおＩＤタグ１２の手前側に、ＩＤタグ１２が現れることを予告するためのドグなどを配置しても良い。

マーク１４は、ステーション１０の手前から停止位置自体にかけて読取が可能に配置され、停止位置と停止位置との間には設ける必要はない。天井走行車８は停止制御のためにマーク１４を基準とする停止位置のデータ（停止用の制御データ）が必要で、ステーション１０での昇降台の横移動（ラテラル移動）、チャック部の回動、昇降動作などのために移載用の制御データ（例えばこれらの移動量のデータ）が必要である。ＩＤタグ１２にはステーション１０毎のこれらの制御データを、理想的な台車（理想台車）に対するデータとして、バーコードで制御データ記憶部２２に光学的あるいは磁気的に記憶する。

天井走行車８の左右両側あるいは片側に、バーコードリーダ１６並びにリニアセンサ１８を設ける。リニアセンサ１８に代えて光学センサを用い、ステーション１０の手前側から停止位置にかけて配置した櫛の歯状などの光学的マークを読み取り、該マークに対する絶対位置を求めても良い。そして天井走行車８は、バーコードリーダ１６によりＩＤタグ１２から制御データを読み取り、このデータに従って、リニアセンサ１８でマーク１４に対する絶対位置を検出して、クリープ走行無しで停止する。また制御データに従い、ステーション１０との移載を行う。

天井走行車８には、天井走行車補正データ記憶部２４を設けて、理想台車に対する自己の補正データＴmを記憶し、これには昇降や回動，ラテラル動作などの移載制御用のデータが含まれている。またリニアセンサ１８にはリニアセンサ補正データ記憶部２６を設けて、リニアセンサ１８のセンサヘッドの補正データを記憶する。さらにルート４，６の何れかに沿ってメンテナンスゾーン２８を設けて、天井走行車８の移載などに関するキャリブレーションを行えるようにする。そしてメンテナンスゾーン２８に対して、補正量０で移載できる天井走行車が理想台車である。なおメンテナンスゾーン２８でのキャリブレーションは、移載用の制御データの他に、停止用の制御データを含めても良い。地上側コントローラ２０にはバックアップデータ記憶部３０，３１を設け、記憶部３０では天井走行車８の補正データＴmを記憶し、バックアップデータ記憶部３１ではステーション１０毎の停止用や移載用の制御データＤnを記憶する。

図２に天井走行車８の構成を示すと、通信部４０はルート４，６などに沿って敷設された給電線兼用の通信線を利用し、他の天井走行車や地上側コントローラ２０などと通信し、天井走行車補正データ記憶部２４は理想台車に対する移載用の制御データの補正量Ｔmを記憶する。リニアセンサ１８は補正データを記憶済みで、補正後のデータを出力するので、Ｔm中の停止制御のデータは（１，１，１…）などになっている。補正演算部４２は、補正データＴmとバーコードリーダ１６で読み取ったステーション毎の制御データＤnとを用いて、停止並びに移載用の実際の制御データを算出する。例えばデータＴm，Ｄnが行列形式で記載されているものとして、実際の制御データはＴm・Ｄnで表される。リニアセンサ１８は前記のようにマーク１４を検出して、マーク１４に対する絶対位置を求める。バーコードリーダ１６は、マーク１４の手前側に配置されたＩＤタグ１２から制御データＤnを読み取る。

天井走行車８の機構系として、走行駆動部４４とラテラル駆動部４６並びに昇降駆動部４８，回動部５０，チャック部５２がある。これらに対する制御量は、Ｔm・Ｄnの形で供給され、走行駆動部４４はステーション１０に対してクリープ走行無しで所定位置に停止できるように停止制御する。ラテラル駆動部４６はルート４，６から所定方向横側に昇降駆動部４８を左右動させ、昇降駆動部４８はチャック部５２をデータＴm・Ｄnに従って所定量だけ昇降させる。回動部５０は同様にデータＴm・Ｄnに従って、チャック部５２を所定角度回動させる。

図３に、リニアセンサ１８の構成を示すと、センサヘッド５４では複数の検出コイル５６が１列に配列され、磁性体などのカバーで覆われている。検出コイル５６には交流電源５８から交流電流が加えられ、例えば各検出コイルへの電圧が出力として変換部６４に供給される。前記のマーク１４は鋼などの磁性体や、銅やアルミニウムなどの反磁性体で構成されている。マーク１４がカバー内に進入して検出コイル５６に面した位置に現れると、その位置により検出コイル５６とマーク１４との磁気的な結合が変化するので、マーク１４を基準とするリニアセンサ１８の絶対位置を求めることができる。６０はEEPROMやFlashROMなどを用いた不揮発メモリで、前記のリニアセンサ補正データ記憶部２６と、これ以外に履歴記憶部６２とを設けて、リニアセンサ１８の使用開始時期や延べ使用時間、エラーなどのトラブルが生じた際のエラーなどの種類（エラーコード）並びにエラーなどの発生時期などを記憶する。そしてリニアセンサ補正データ記憶部２６は、センサヘッド５４毎の補正データを変換部６４に組み付ける前に記憶している。

変換部６４では、例えばＡＤコンバータ６６により各検出コイル５６の電圧をＡＤ変換し、デジタルシグナルプロセッサなどを用いたＣＰＵ６８などにより、マーク１４に対するリニアセンサ１８の絶対位置などを求める。例えば交流電源５８の角周波数をω、マーク１４に対する検出コイル５６の位相をθとすると、特許文献２〜４などに記載のように、sinθ・sinωｔやcosθ・cosωｔの信号を得ることができ、これから位相θを求めることができる。リニアセンサ補正データ記憶部２６のデータ量を小さくするため、リニアセンサ補正データ記憶部２６では、数点〜１０点程度の比較的少数の点について、検出コイル５６から得られた位相と実際の位相との補正表を記憶し、電源投入時などにこのデータをＣＰＵ６８で処理して補間し、補間済みの補正データをＲＡＭ７０などに記憶して用いる。またＣＰＵ６８は、トラブルなどの発生の都度、エラーコードと発生時期などをＲＡＭ７０に記憶し、ＲＡＭ７０から図示しないインターフェースなどを介して、履歴記憶部６２に書き込む。

図４に、天井走行車システムのシステム全体のキャリブレーションを示す。なお天井走行車のみをキャリブレーションする場合、その部分の処理のみを行えば良く、またステーションを追加する場合、追加したステーションに対するキャリブレーションのみを行えばよい。天井走行車の号機番号をmで表し、ステーションの番号をnで表すものとする。実際の制御データは天井走行車とステーションとの組合せで定まり、これをＤnmとすると、前記のように Ｄnm＝Ｔm・Ｄn の関係がある。

各天井走行車をメンテナンスゾーンでキャリブレーションする。キャリブレーションは少なくとも移載用の制御データについて行い、これ以外に停止用の制御データもキャリブレーションしても良い。そして理想的な天井走行車の場合、補正データが０、即ち行列Ｔmが０行列となるものとして、これからの偏差を行列Ｔmで各天井走行車毎に記憶する。多数の天井走行車から適宜に１台を選び、各ステーションをキャリブレーションする。各ステーションに対して天井走行車が正確に停止し、正確に移載を行うための制御データを求め、このデータは天井走行車とステーションとの組合せによる制御データなので、例えば行列Ｄnmで表される。理想台車からの天井走行車の偏差を表す行列Ｔmの逆行列Ｔm^-1を用いることにより、理想台車に対する各ステーションの制御データＤn（Ｄn＝Ｔm^-1・Ｄnm）が得られ、これをＩＤタグに記憶する。制御データＤnはキャリブレーションに用いた天井走行車に依存しないデータである。バックアップ用に地上側コントローラにも天井走行車毎の補正データＴmとステーション毎の制御データＤnを記憶する。

ステーションからステーションへの搬送アルゴリズムを図５に示す。搬送指令を受信すると、天井走行車は、目的のステーションまでの走行距離を図示しないマップなどから算出して、走行車輪の回転数や走行用のサーボモータの回転数などをエンコーダで監視して、残走行距離を求めながら推測走行する。ＩＤタグを検出すると、ステーション毎の制御データＤnを読み出し、理想台車に対する自己の補正用の行列Ｔmを用いて、データＴm・Ｄnを算出し、データＤnから求めた停止位置（マークを基準とする停止位置）とリニアセンサとの信号を用いて、クリープ走行無しで停止する。リニアセンサ１８の場合、クリープ走行無しで例えば±１mm程度の精度で停止でき、クリープ走行に要する５秒程度の時間を短縮できる。データＴm・Ｄnにより移載を制御し、昇降駆動部のラテラル移動（横移動）、チャック部の昇降並びに回動を制御して移載を行う。移載を行うと、ラテラル移動や昇降動作、回動動作の移動量分だけ、向きを反転して復帰し、搬送を終了する。

実施例は天井走行車について示したが、地上走行の有軌道台車やスタッカークレーンなどでもよく、また無軌道の無人搬送車などでも良い。また天井走行車は移載装置を備えたものとしたので、各ＩＤタグに停止用の制御データと移載用の制御データとを記憶させたが、移載装置のない搬送台車の場合は停止用の制御データのみを記憶すればよい。さらに制御データは、地上側コントローラに天井走行車から問い合わせて受信するようにしても良い。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 停止用の制御データや移載用の制御データを、ＩＤタグに記憶してステーション毎に天井走行車で読み取る。このため、これらのデータを天井走行車で記憶する必要が無く、また天井走行車の記憶を意識せずにこれらのデータを変更でき、さらに停止前に地上側コントローラに制御データを問い合わせる必要がない。
(2) ＩＤタグには理想台車に対する制御データを記憶し、天井走行車は理想台車に対する自己の補正データを記憶する。このためステーションと天井走行車毎の組み合わせについて、制御データを記憶する必要がない。理想台車に対する制御データは、個々の天井走行車から独立したデータで、例えばキャリブレーションに用いた天井走行車を廃棄しても、理想台車に対する制御データは引き続き有効である。
(3) リニアセンサのセンサヘッドのみを変換部と別に交換でき、かつセンサヘッドを交換した際に、天井走行車を試験走行させて補正用のデータを取り直す必要がない。
(4) リニアセンサなどの位置センサを用いて、ステーション付近に設けたマークに対する絶対位置を検出しながら停止制御する。このためクリープ走行無しで停止でき、１回の走行時間を例えば数秒程度短縮できる。
(5) リニアセンサにより例えば１mm程度の精度で停止でき、かつリニアセンサから速度の信号も得られるので、エンコーダからの低精度の速度信号に頼る必要がない。
(6) マークは停止位置の手前から停止位置自体にかけて設ければ良く、走行ルートの全長にわたって設ける必要がない。またマークとマークの間では、エンコーダによる推測制御で十分な走行制御ができる。
(7) マークは停止位置の手前から停止位置自体にかけて配置されているので、天井走行車はマークの付近を低速で走行し、正確にマークを読み取ることができる。
(8) ＩＤタグはマークを基準とする停止用の制御データを記憶するので、マークの取り付け位置の精度は停止用の制御データに影響しない。このためマークの設置が容易になる。

実施例の搬送台車システムのレイアウトを模式的に示す図 実施例で用いた搬送台車のブロック図 実施例で用いたリニアセンサのブロック図 天井走行車システムをキャリブレーションする際のアルゴリズムを示すフローチャート ステーション間の走行制御アルゴリズムを示すフローチャート

符号の説明

２ 天井走行車システム
４ インターベイルート
６ イントラベイルート
８ 天井走行車
１０ ステーション
１２ ＩＤタグ
１４ マーク
１６ バーコードリーダ
１８ リニアセンサ
２０ 地上側コントローラ
２２ 制御データ記憶部
２４ 天井走行車補正データ記憶部
２６ リニアセンサ補正データ記憶部
２８ メンテナンスゾーン
３０，３１ バックアップデータ記憶部
４０ 通信部
４２ 補正演算部
４４ 走行駆動部
４６ ラテラル駆動部
４８ 昇降駆動部
５０ 回動部
５２ チャック部
５４ センサヘッド
５６ 検出コイル
５８ 交流電源
６０ 不揮発メモリ
６２ 履歴記憶部
６４ 変換部
６６ ＡＤコンバータ
６８ ＣＰＵ
７０ ＲＡＭ

Claims (3)

1. 所定の停止位置の間を搬送台車が走行して物品を搬送するシステムにおいて、
   地上側に、各停止位置での搬送台車の停止用の制御データを記憶するための記憶手段を設けると共に、搬送台車に、前記記憶手段から停止用の制御データを受信もしくは読み取るための手段と、該制御データを用いて搬送台車を停止位置に停止させるための走行制御手段とを設けたことを特徴とする、搬送台車システム。
2. 前記停止位置の手前側に、かつ搬送台車で読み取り自在に、前記制御データの記憶手段を設けたことを特徴とする、請求項１の搬送台車システム。
3. 前記搬送台車に位置センサを設けて、該位置センサの補正データを記憶するための手段を前記位置センサ内に設けたことを特徴とする、請求項１または２の搬送台車システム。

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