JP3627506B2

JP3627506B2 - 台車運行システム

Info

Publication number: JP3627506B2
Application number: JP09196698A
Authority: JP
Inventors: 茂之榊
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JPH11288314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クリーンルーム内に敷設した無端軌道上を走行する台車を、搬送制御装置との通信による運行制御下で走行させる台車運行システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クリーンルーム内で行われる半導体のウエハプロセスは、数百工程にも及ぶバッチ処理であり、このバッチ処理のため、従来は、人がウエハカセットを各処理装置へ運搬していた。しかし、作業者は最大の汚染源であるため、生産の歩留りを向上することを目的に、クリーンルーム内搬送を自動化することが一般に行われている。そして、このクリーンルーム内の工程間搬送では、リニアモータを使用してウエハカセットを載せた台車を高速搬送する搬送システムが提案され、そのウエハカセットをストッカを介して自動搬送することが行われるようになった。
【０００３】
しかし、このリニアモータにより走行する台車を用いた自動搬送システムのうち、台車側に設けた集電子を電力線に接触させて電力を供給するものでは、クリーンルームで最もきらう集電子等の摩耗粉や塵埃の発生があるため、非接触式の集電機構を採用することが望まれている。
【０００４】
一方、台車の軌道に沿った搬送制御は、この台車から離れた搬送制御装置からの指令にもとづいて行われ、このため、搬送制御装置は台車との間で搬送制御に必要な通信を無線で行っている。そして、この通信を、台車がいずれの移動位置にあっても行えるようにするため、搬送制御装置の無線機を台車が作業を行うステーションなどの複数箇所に設置し、しかも台車との通信のためのケーブルをその無線機と搬送制御装置との間に敷設していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる自動搬送制御のための通信方法では、確実な通信を行えるようにするためには、前記搬送制御装置の無線機を設置する位置の選定作業に労力と時間を要し、例えばその無線機がステーションに設置される場合などには、台車はそのステーションに一旦停止して指令を受ける必要があるなどの制約があり、また、防火壁や付近の障害物によって電波（マイクロ波）が遮蔽され、台車に対し確実に指令が伝えられない場合があるという課題があった。なお、指令が光で行われる場合も、前記障害物による影響をさらに頻繁に受ける。
【０００６】
一方、前記電波や光の遮蔽による通信不良を回避するため、前記搬送制御装置からの指令信号を供給する通信線を、この搬送制御装置の電力線と平行に案内レールに沿って敷設し、この通信線を介して台車が搬送制御装置と通信を行う方法も提案されているが、この場合には電力線のほかに通信線が敷設されるため、その敷設作業や保守作業などが面倒であるほか、コスト高になるという課題があった。
【０００７】
この発明は前記のような課題を解決するものであり、軌道上のあらゆる位置にある複数の台車のいずれとも、搬送制御装置との通信が障害なく確実に行えるとともに、これを極めて簡単な構成にてローコストに実現できる台車運行システムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる台車運行システムは、クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、該電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、前記軌道上を走行する台車と、該台車との間で通信を行って、該台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置とを備え、前記電力線に供給される電力に対し、該電力の周波数とは異なるディジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳することで、前記台車および搬送制御装置間で前記台車の搬送に関する情報の送受信を行い、前記ループ状の電力線には、この電力線長の４倍以上および電力波の１／２以下の波長を持った通信信号が流されるようにしたものである。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる台車運行システムは、クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、該電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、前記軌道上を走行する台車と、該台車との間で通信を行って、該台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置とを備え、前記電力線に供給される電力に対し、該電力の周波数とは異なるディジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳することで、前記台車および搬送制御装置間で前記台車の搬送に関する情報の送受信を行い、前記軌道上には複数の台車が走行自在に設けられ、前記搬送制御装置と通信する各台車の送信回路に、送信時以外は送信用のピックアップコイルを短絡するスイッチが設けたものである。
【００１１】
また、請求項３の発明にかかる台車運行システムは、前記ピックアップコイルを、前記電力線を１次側とする電流変成器の２次側コイルとしたものである。
【００１２】
また、請求項４の発明にかかる台車運行システムは、１つの無端軌道に沿って複数のループ状の電力線を設け、前記搬送制御装置を、前記各電力線に対し、これらの電力線の電源の近傍に接続されたディジタル／アナログ変換部を介してマルチドロップ接続したものである。
【００１３】
また、請求項５の発明にかかる台車運行システムは、前記電力線を、台車の左右に設けられた前記ピックアップコイルの近傍に敷設し、これらの左右のピックアップコイルを並列接続したものである。
【００１４】
また、請求項６の発明にかかる台車運行システムは、前記電力線を、台車の左右に設けられた前記ピックアップコイルの近傍に敷設し、信号強度判別器に、これらの左右のピックアップコイルから得られた信号のうち信号強度の大きい方の信号を判別して出力させるようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図について説明する。図１はこの発明の台車運行システムを概念的に示すブロック接続図である。同図において、１は例えば５０アンペア（Ａ），１０キロヘルツ（ＫＨｚ）の交流電源であり、これには例えば３００メートルの電力線（給電線）２がループ状に接続されている。この電力線２は１台または複数台の台車９が走行する軌道（図示しない）に沿って配線されている。
【００１６】
また、３は搬送制御装置で、これが、電力線２に対して無接触で接続されて、この電力線２上の電力に通信信号の搬送波を重畳させる送信用のピックアップコイル４および受信用のピックアップコイル５と、ホストコンピュータ６からの通信信号をディジタル変調して送信用のピックアップコイル４へ出力する変調器７と、電力線２から受信用のピックアップコイル５に誘導された通信信号を復調してホストコンピュータ６へ入力する復調器８とから構成されている。
【００１７】
さらに、９は軌道に沿って走行する複数の台車であり、ここでは、２台のみを示してある。これらの台車９は、電力線２に対して無接触で接続されて、電力線２上の電力に通信信号の搬送波を重畳させる送信用のピックアップコイル１０および受信用のピックアップコイル１１と、台車側コンピュータ１２からの通信信号をディジタル変調して送信用のピックアップコイル１０へ出力する変調器１３と、受信用のピックアップコイル１１に誘導された通信信号を復調して台車側コンピュータ１２へ入力する復調器１４とから構成されている。
【００１８】
なお、前記ホストコンピュータ６が変調器７から送信用のピックアップコイル４へ出力する通信信号の周波数は、例えば３００ＫＨｚとされ、一方、台車側コンピュータ１２が変調器１３で通信信号のディジタル変調を行い、送信用のピックアップコイル１０を通して電力線２上の電力に重畳させる通信信号の周波数は、例えば３５０ＫＨｚとされる。そして、これらの各周波数は、前記交流電源１の周波数とは異なる高い周波数に設定されている。従って、ホストコンピュータ６側の復調器８は３５０ＫＨｚの通信信号を復調し、台車側コンピュータ１２側の復調器１４は３００ＫＨｚの通信信号を復調する。このため、各復調器８，１４には特定周波を分離して通過させるバンドパスフィルタが設けられる。
【００１９】
なお、この図１では、通信信号の送受信のために、搬送制御装置３および台車９に独自の送信用ピックアップコイル４，５，１０，１１を設けた場合のみを図示してあるが、実際には電力を無接触で誘導する電力用ピックアップコイルを、搬送制御装置３および台車９ごとに電力線２にそれぞれ接続して、前記送信用ピックアップコイル４，５，１０，１１をこれらの電力用ピックアップコイルで兼用させている。すなわち、この電力用ピックアップコイルを通じて搬送制御装置３および台車９は電力の供給を受けるとともに、前記通信信号の送受信を行うこととなる。この結果、システムを構成する使用部品数の低減，構成の簡素化とともに、コストの大幅な低減を図ることができる。
【００２０】
また、前記変調器７，１３から電力線２に供給する通信信号の周波数は、電波法との対応から、また、電力線２の全長（例えば４００メートル）から、波長が短くなり過ぎることによって、反射や位相差によって通信ができなくなることがないように、なるべく低く、しかも電力線の電源周波数の影響を受けない、例えば前記の３００ＫＨｚとする。
【００２１】
すなわち、このような１つの閉回路の電力線２においては、前記通信信号は、折り返し信号との干渉回避のため、電力線の長さの４倍以上の最低波長から、ろ波器との関係から決まる電力波の１／２波長以下の最大波長までの信号を選んで使用する。
【００２２】
図２および図３はそれぞれ台車９の送信側回路および受信側回路を示す。これらのうち、図２に示す送信側回路は、台車側コンピュータで自己判定した台車９の位置や積載の情報を、フェーズロックドループ（ＰＬＬ）を使った周波数変位キーング装置（変調装置）２１に入力して、ディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ伝送路で通信できるように変調し、さらにゲートドライバ２２を通じて、例えば、ＤＣ２４Ｖの直流電源２３に２個ずつ直列接続したスイッチ素子を２組並列接続してなるインバータ２４を駆動する。
【００２３】
すなわち、ゲートドライバ２２はインバータ２４を構成するスイッチ素子２４ａ，２４ｃとスイッチ素子２４ｂ，２４ｄとを同期的にオン，オフ制御し、このオン，オフ動作に応じた信号を抵抗２５を介して共振用のコンデンサ２６およびコイル２７に入力して所定周波の通信信号を取り出し、これを送信用のピックアップコイル１０を通じて電力線２へ出力する。このピックアップコイル１０には常時は閉じているスイッチ素子２８が並列接続されている。
【００２４】
ところで、各台車９は、このようなコンデンサ２６およびコイル２７からなる共振回路を持つため、一方の台車からの送信信号が電力線２を介して他方の台車の送信回路に回り込むことが考えられる。例えば、一方の台車から１．７Ｖの通信信号が印加されると、他方の台車の共振回路には８５Ｖの誘起電圧が発生し、従って、インバータ２４の出力電圧も、例えば２４Ｖから２００Ｖにも上昇してしまう。
【００２５】
そこで、この発明では、搬送制御装置３のホストコンピュータ６が指定した台車９が通信信号を送信する瞬間のみ、常時はオフとなっている前記スイッチ素子２８をオンにして、この台車から搬送制御装置３への搬送管理に関する通信信号の送信を可能にしている。また、その通信信号の送信時以外はピックアップコイル１０を短絡して、前記他の台車からの通信信号の廻り込みを阻止する。
【００２６】
また、図３に示す受信回路では、電力線２に無接触で電気的に接続された受信用のピックアップコイル１１から受信信号を得て、これを、昇圧器２９，リミッタ３０，並列抵抗３１を介してバンドパスフィルタ３２に通し、所定周波領域の送信信号を取り出し、さらにＰＬＬを使用した復調装置３３にて復調した３５０ＫＨｚの送信信号を取り出し、台車用コンピュータ１２に入力している。
【００２７】
なお、ここでは、前記の各ピックアップコイル１０，１１は送信用および受信用に分けて設けられており、共通化されていない。これにより、受信側回路での受信の待ち受けを常時可能にするとともに、前記スイッチ２８により、送信回路への他の台車９などからの送信信号の廻り込みを防止可能にしている。また、ピックアップコイル１０，１１には、電流変成器ＣＴの２次側コイルを用いることができる。
【００２８】
すなわち、前記のような電力線２を利用する搬送通信では、電力線２上の電力にディジタル情報を重畳したり、電力線２からディジタル情報を取り出すのにコンデンサカップリングやパルストランスを使用せずに、電流変成器ＣＴを前記各ピックアップコイルとして用いることができる。この電流変成器ＣＴは、コアにコイルを巻装したものであるため、十分な電力検出作用が得られ、従って、台車９と電力線２との非接触の間隔を十分に大きくすることができる。この結果、搬送システムの設計や設置条件などが大きく緩和されるという利点が得られる。
【００２９】
一方、クリーンルーム内での搬送距離、すなわち、軌道長が大きくなる場合には、電力線２もこれに応じて長くなり、ディジタルの通信信号の反射や損失が大きくなる場合が考えられる。このために、軌道が長くなった場合には、図４に示すように、１つの無端の軌道に沿って、複数組のループ状の電力線２を配置し、各電力線２の電源１の近傍に接続された、前記変調器７および復調器８に対応するディジタル／アナログ変換部３５を介して、各電力線を搬送制御装置３にマルチドロップ接続している。
【００３０】
このようにすれば、搬送制御装置３からのディジタルの通信信号を平行線を用いて各電力線２の電源１近くまで伝送し、さらにディジタル／アナログ変換部（変復調器）３５を通して変復調し、増幅した後各電力線２に供給できる。従って、台車９がいずれの電力線２上にあっても、搬送制御装置３との間で同一の条件で通信信号の送受信が行えることとなる。
【００３１】
また、前記軌道を走行する台車９は、例えば、図５に示すように構成されている。図５はその構成を概念的に示し、４１は軌道Ｃを構成する略Ｕ字状断面の軌道枠で、これの底部中央には、台車９の走行方向に短冊状の複数の磁石４４が埋設されている。さらに、軌道枠４１の対向する各側板内面には、中位レベルに、先端がＬ字状に屈曲成形されたガイド片４２ａを有するガイドレール４２が対称設置されている。
【００３２】
さらに、これらのガイドレール４２上方の前記側板内面には、絶縁材からなる電線支持部材４３が上下２本ずつ突設されている。そして、これらのうち、上方の左右の電線支持部材４３には、例えば、図６に示すように、電源１Ａを持った電力線２Ａの平行な２線が支持されており、下方の左右の電源支持部材４３には、その電力線２Ａに隣合う電源１Ｂを持った他の電力線２Ｂの平行な２線が、それぞれ支持されている。ここで、Ｇは各電力線２Ａ，２Ｂ間の間隙である。
【００３３】
一方、軌道枠４１内には、これの底部に接して転動するキャスタ４５を下部に持った台車９が、軌道Ｃ方向に沿って走行自在に設けられている。この台車９は、中央部の下面に複数の電機子コイル４６を、磁石４４に対向するようにして軌道Ｃ方向に並設しており、これらの電機子コイル４６および前記磁石４４はインダクションタイプのリニアモータを構成している。
【００３４】
また、この台車９上には左右に支持アーム４７が突設され、これらの支持アーム４７上端に、軌道枠４１の両側板に突設されたガイドレール４２のガイド片４２ａに対し、離接自在かつ転動自在となるガイドローラ４８が設けられている。従って、台車９が軌道枠４１内を走行するとき、その走行方向が２つのガイド片４２ａによって決められる。
【００３５】
さらに、前記台車９上の中央部には支持棒４９が垂直方向に突設され、この支持棒４９の、軌道枠４１の上方開口部から突出する上端には、ウエハカセット５０を載置する荷台５１が取り付けられている。また、前記支持棒４９のうち、軌道枠４１内に臨む位置には、ピックアップ手段５２が取り付けられている。
【００３６】
このピックアップ手段５２は、前記電力線２Ａ，２Ｂに近接して設けられたピックアップコイル（図示しない）およびこのピックアップコイルを巻装して、電流変成器ＣＴを形成するコア５３とからなる。なお、このコア５３には、前記各電力線２Ａ，２Ｂをピックアップコイルに接近した状態にてガイドする切欠５４が、図示のように設けられている。つまり、各電力線２Ａ，２Ｂはピックアップコイルに近接した状態にて各切欠５４内に挿通されている。従って、電力線２Ａ，２Ｂから、電力および通信信号が高感度でピックアップコイルに誘導可能になる。
【００３７】
ところで、電力線２Ａ，２Ｂは、軌道Ｃの状況により、図５に示すように台車９の両側に設けられたり、台車９の左側および右側の一方に設けられたりする場合がある。従って、電力搬送通信では電力線から通信信号を誘導するためには、台車９の左右にそれぞれの前記のようなピックアップコイルが必要になる。
【００３８】
そして、前記のように、台車９の左側または右側にのみ電力線２Ａまたは２Ｂが配設される場合には、搬送制御装置３からの指令によって、前記各ピックアップコイルの切り換えを行って、これに誘導される通信信号を取り出す必要があり、このため切換手段を設置する必要が生じる。しかし、このような場合には左右の各ピックアップコイルを互いに並列接続しておくことで、いずれのピックアップコイルに誘導される通信信号も、確実に台車９の台車側コンピュータ１２に取り込むことができ、前記ピックアップコイルの切換手段が不要になる。
【００３９】
なお、左右のピックアップコイルにそれぞれろ波器や増幅器を設けて、増幅段において左右のピックアップコイルに得られる通信信号を加算しても、前記並列接続の場合と同様に、左側または右側の電力線から誘導される通信信号を確実に取り出すことができる。
【００４０】
また、左右の各ピックアップコイルから得られた通信信号のうち、信号レベルの高い一方のピックアップコイルを信号強度判別器により判別し、信号強度の大きいピックアップコイル上の通信信号を自動選択して取り出すようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、この電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、前記軌道上を走行する台車と、この台車との間で通信を行って、この台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置とを備え、前記電力線に供給される電力に対し、該電力の周波数とは異なるディジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳することで、前記台車および搬送制御装置間で前記搬送に関する情報の送受信を行うように構成したので、軌道上の全ての位置にある複数の台車のいずれとも、搬送制御装置との通信が障害なく確実に行えるとともに、これを極めて簡単な構成にてローコストに実現できるという効果が得られる。
【００４２】
また、この発明によれば、前記軌道上に複数の台車を走行自在に設け、前記搬送制御装置と通信する各台車の送信回路に、送信時以外は送信用のピックアップコイルを短絡するスイッチを設けたので、台車から搬送制御装置への通信信号の送信を支障なく行うことができるとともに、搬送制御装置が指定した台車以外の台車からの通信信号の廻り込みを防止できるという効果が得られる。また、前記ループ状の電力線には、この電力線長の４倍以上および電力波の１／２以下の波長を持った通信信号を流すようにしたので、電力線上における通信信号の反射，干渉を未然に回避できるほか、前記ピックアップコイルを、電力線を１次側とする電流変成器の２次側コイルとしたので、台車と電力線との非接触間隔を大きくとることによっても、各ピックアップコイルによる送受信感度を十分に確保でき、従って、台車運行システムの設計や設置条件が緩和されるという効果が得られる。
【００４３】
また、この発明によれば、１つの無端軌道に沿って複数のループ状の電力線を設け、前記搬送制御装置を、各電力線に対し、これらの電力線の電源の近傍に接続されたディジタル／アナログ変換部を介してマルチドロップ接続するように構成したので、無端軌道の距離が長い場合に、複数の電力線のいずれを介しても台車と搬送制御装置との通信品質を均等に維持できる。また、前記電力線を、台車の左右に設けられたピックアップコイルの近傍に敷設し、これらの左右のピックアップコイルを並列接続するように構成したので、電力線上の通信信号を少なくとも左右いずれかのピックアップコイルを通じて台車側に、確実に取り出すことができる。さらに、前記電力線を、台車の左右に設けられたピックアップコイルの近傍に敷設し、信号強度判別器に、これらの左右のピックアップコイルから得られた信号のうち信号強度の大きい方の信号を選択して出力させるように構成したので、常に、電力線を通じて伝送される高レベルの通信信号のみを、台車側に確実に取り出すことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態による台車運行システムを示すブロック接続図である。
【図２】図１における台車の送信側回路を示す回路図である。
【図３】図１における台車の受信側回路を示す回路図である。
【図４】この発明による複数の電力線を持つ台車運行システムを示すブロック接続図である。
【図５】この発明の台車および軌道の構成を示す概念図である。
【図６】この発明による複数の電力線の配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ電源
２，２Ａ，２Ｂ電力線
３搬送制御装置
４，５，１０，１１ピックアップコイル
９台車
２８スイッチ素子
３５ディジタル／アナログ変換部
Ｃ軌道

Claims

クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、
該電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、前記軌道上を走行する台車と、
該台車との間で通信を行って、該台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置とを備え、
前記電力線に供給される電力に対し、該電力の周波数とは異なるディジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳することで、前記台車および搬送制御装置間で前記台車の搬送に関する情報の送受信を行い、前記ループ状の電力線には、この電力線長の４倍以上および電力波の１／２以下の波長を持った通信信号が流されることを特徴とする台車運行システム。
クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、
該電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、前記軌道上を走行する台車と、
該台車との間で通信を行って、該台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置とを備え、
前記電力線に供給される電力に対し、該電力の周波数とは異なるディジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳することで、前記台車および搬送制御装置間で前記台車の搬送に関する情報の送受信を行い、前記軌道上には複数の台車が走行自在に設けられ、前記搬送制御装置と通信する各台車の送信回路に、送信時以外は送信用のピックアップコイルを短絡するスイッチが設けられていることを特徴とする台車運行システム。
前記ピックアップコイルが、前記電力線を１次側とする電流変成器の２次側コイルであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の台車運行システム。
１つの無端軌道に沿って複数のループ状の電力線が設けられ、前記搬送制御装置が、前記各電力線に対し、これらの電力線の電源の近傍に接続されたディジタル／アナログ変換部を介してマルチドロップ接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の台車運行システム。
前記電力線が、台車の左右に設けられた前記ピックアップコイルの近傍に敷設され、これらの左右のピックアップコイルが並列接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の台車運行システム。
前記電力線が、台車の左右に設けられた前記ピックアップコイルの近傍に敷設され、これらの左右のピックアップコイルから得られた信号のうち信号強度の大きい方の信号を判別して出力する信号強度判別器を設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の台車運行システム。