JP3627506B2 - 台車運行システム - Google Patents
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Description
【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 (6)
- 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。
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