JP3975981B2 - 移動体 - Google Patents

Description

本発明は、移動方向前側と後側に駆動輪を備えた移動体に関し、詳しくは、移動体の移動速度又は移動距離を精確に計測する技術に関する。

半導体製造工場などでは、処理装置等に沿って移動経路が敷設されおり、該移動経路上に無人搬送車を自動走行させて、該搬送車によりワークを搬送する無人搬送車システムが知られている。このような技術は、例えば、特許文献１で開示されており、次のように構成されている。
図６に示すように、搬送車１０１は前輪１１９Ｆ・１１９Ｆと後輪１１９Ｒ・１１９Ｒを備え、駆動輪である前輪１１９Ｆ・１１９Ｆにエンコーダ１１７が取り付けられている。また、搬送車１０１は、移動経路に沿って貼られたマーカを検出するためのマーカ検出センサ１１３と、搬送車１０１の走行を制御するコントローラ１１０とを備えている。
搬送車１０１の移動経路に沿ってステーションなどの停止位置の手前には停止マーカが貼られており、また、移動経路の所定位置に第１検査マーカと第２検査マーカが貼られている。停止位置と停止マーカとの間は停止距離Ｌだけ離れており、第１検査マーカと第２検査マーカとの間は検査距離Ｋだけ離れている。
以上のような構成で、搬送車１０１のコントローラ１１０は、マーカ検出センサ１１３が第１検査マーカを検出してから第２検査マーカを検出するまでの間にエンコーダ１１７で出力されたパルスの数をカウントして、これを検査カウント数Ｎｋとして記憶するとともに、マーカ検出センサ１１３が停止マーカを検出すると、エンコーダ１１７で新たにパルスのカウントを開始して、このカウント数が（Ｌ／Ｋ）・Ｎｋになったら搬送車１０１を停止させている。

実開平５−８７６０７号公報

ところで、エンコーダ１１７を用いて移動距離を計測する場合、搬送車１０１が加速しているときと、減速しているときとで、搬送車１０１の走行特性が異なることから、次のような不具合が生じる。
搬送車１０１が加速しているときは、搬送車１０１の進行方向に対して、後側の車輪に重心が掛かって、前側の車輪が浮き上がろうとするため、該前側の車輪と移動経路との間で滑りが生じる可能性が高く、搬送車１０１が減速しているときは、進行方向に対して、前側の車輪に重心が掛かって、後側の車輪が浮き上がろうとするため、該後側の車輪と移動経路との間で滑りが生じる可能性が高い。
このために前輪１１９Ｆ・１１９Ｆに取り付けたエンコーダ１１７で搬送車１０１の移動距離を計測していたのでは、搬送車１０１の走行に加速／減速が伴う以上、該エンコーダ１１７の出力パルスから得られる移動距離と実際の移動距離とに誤差が生じることなる。
さらに、搬送車１０１は前後進可能に構成されていることも多く、前輪１１９Ｆ・１１９Ｆに取り付けたエンコーダ１１７での移動距離の計測は、停止位置に対して後方から接近して減速する場合は精度が高いが、停止位置に対して前方から接近して減速する場合は精度が低くなり、実際の移動距離との間に誤差が生じている可能性が高い。

そこで、本発明では、このような点を鑑み、搬送車や、スッタカクレーンその他移動体に関し、移動速度又は移動距離の計測精度の向上を図った移動体を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

まず、請求項１に記載のように、
移動方向前側と後側に駆動輪を備えた移動体であって、
移動方向前側の駆動輪の回転数を検出する第１回転数検出手段と、
移動方向後側の駆動輪の回転数を検出する第２回転数検出手段と、
移動体の加速時には、移動方向後側の駆動輪のトルク指令値を、移動方向前側の駆動輪のトルク指令値よりも多くし、移動体の減速時には、移動方向前側の駆動輪のトルク指令値を、移動方向後側の駆動輪のトルク指令値よりも多くする制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
移動体の走行状態が加速又は減速時であるときは、第１回転数検出手段又は第２回転数検出手段のうち、トルク指令値の配分の大きい方の駆動輪の回転数を検出する回転数検出手段で検出した回転数を参照して、前記移動体の移動速度又は移動距離を計測し、
移動体の走行状態が加速時又は減速時から等速移動時に移行した際には、加速または減速時であった前の走行状態において参照していた、第１回転数検出手段又は第２回転数検出手段のいずれか一方の回転数を同じく参照して、前記移動体の移動速度又は移動距離を計測する。

また、請求項２に記載のように、
前記制御手段は、それぞれの回転数検出手段で参照していた回転数を足し合わせて移動距離を算出する。

請求項１に記載の発明では、
トルク指令値の配分により、前後の車輪に滑りが発生しにくい。
また、滑りが生じる可能性の低い車輪の回転数を参照して、移動速度又は移動距離の計測を行うので、移動速度又は移動距離の計測精度が向上する。
また、回転数検出手段の切り換え回数を少なくすることができて、制御構成が簡素化される。

請求項２に記載の発明では、
制御手段は、それぞれの回転数検出手段で参照していた回転数を足し合わせて移動距離を算出することで、この算出した移動距離と実際の移動距離との間の誤差は小さくなり、移動距離の計測精度が向上する。

以下では、本発明に係る移動体システムの一例として無人搬送車システムを参照しながら説明する。
図１は無人搬送車システムの概略構成であり、半導体製造工場等のクリーンルーム内には、無人搬送車１の移動経路となる走行レール２・２が敷設され、該走行レール２・２に沿って処理装置４・４・・・等が配置されている。また、走行レール２に沿って、被検出部材２０が敷設されており、走行レール２・２上を走行している搬送車１は、この被検出部材２０を検出しながら、その走行位置を大まかに把握するように構成されている。

前記被検出部材２０には搬送車１の移動方向に多数の目印部材２１・２１・・・が設けられており、各目印部材２１は搬送車１に搭載した第１検出センサ１１又は第２検出センサ１２（図４参照）によって検出され得る被検出部２１ｂと、該第１検出センサ１１又は第２検出センサ１２によって検出されない非検出部２１ｃとを備えている。
図２は被検出部材２０の一例を示し、この被検出部材２０は櫛歯状に構成されていて、櫛歯部分が被検出部２１ｂ、櫛歯と櫛歯の間の間隙が非検出部２１ｃとなっており、搬送車１の移動方向における、被検出部２１ｂの幅と、該非検出部２１ｃの幅とが等しく構成されている。この構成では、搬送車１の第１検出センサ１１又は第２検出センサ１２で被検出部２１ｂの一端を検出したときのＯＮ信号から被検出部２１ｂの他端（非検出部２１ｃの一端）を検出したときのＯＦＦ信号までと、被検出部２１ｂの他端（非検出部２１ｃの一端）を検出したときのＯＦＦ信号から隣りの被検出部２１ｂの一端（非検出部２１ｃの他端）を検出したときのＯＮ信号までとは同じ距離となって制御構成が簡単になり、単純にＯＮ信号とＯＦＦ信号の数をカウントするだけで、移動距離を大まかに把握することができる。

次に、搬送車１について説明する。
図３は搬送車１の構成を示す平面図であり、移動体である搬送車１は、車体本体１Ｂが前輪１９Ｆ・１９Ｆと後輪１９Ｒ・１９Ｒとにより支持されている。この搬送車１は、スリップを減らすために四輪駆動で構成されており、前輪１９Ｆ・１９Ｆと後輪１９Ｒ・１９Ｒにそれぞれ駆動源１８Ｆ、１８Ｒが取り付けられている。これらの駆動源１８Ｆ・１８Ｒは、正逆回転可能なサーボモータなどで構成されており、搬送車１は前後進可能に構成されている。

また、図４は搬送車１の制御構成を示し、搬送車１にはその走行及び荷の移載を制御するコントローラ１０が搭載されており、該コントローラ１０には、前輪１９Ｆ・１９Ｆの駆動源１８Ｆを制御する走行制御部１６Ｆと、後輪１９Ｒ・１９Ｒの駆動源１８Ｒを制御する走行制御部１６Ｒとがそれぞれ通信接続されている。そして、各駆動源１８Ｆ、１８Ｒの駆動軸には搬送車１の移動距離を計測するエンコーダ１７Ｆ、１７Ｒが取り付けられおり、各エンコーダ１７Ｆ、１７Ｒはそれぞれコントローラ１０に通信接続されている。搬送車１が移動中、回転数検出手段であるエンコーダ１７Ｆ・１７Ｒは、ともにその車輪１９Ｆ・１９Ｆ、１９Ｒ・１９Ｒの回転数を検出しており、制御手段であるコントローラ１０は、搬送車１が加速するとき、及び等速走行するときには、進行方向に対して後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）の駆動源１８Ｒ（又は１８Ｆ）のエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）からの検出値を参照し、搬送車１が減速するときは、進行方向に対して前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）の駆動源１８Ｆ（又は１８Ｒ）のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）からの検出値を参照するように構成されている。

この理由は、図５及び図４に示すように、加速時には、進行方向に対して、後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に重心が掛かって、前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）が浮き上がろうとするため、すなわち、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）と走行レール２・２との間の滑りが、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）と走行レール２・２との間の滑りに比べて小さいため、従って、この場合は、コントローラ１０は移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）の駆動源１８Ｒ（又は１８Ｆ）のエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）からの計測値に基づき移動速度又は移動距離を把握している。
一方、減速時には、進行方向に対して、前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に重心が掛かって、後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）が浮き上がろうとするため、すなわち、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）と走行レール２・２との間の滑りが、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）と走行レール２・２との間の滑りに比べて小さいため、この場合は、コントローラ１０は移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）の駆動源１８Ｆ（又は１８Ｒ）のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）からの計測値に基づき移動速度又は移動距離を把握している。

なお、本実施の形態では、等速移動時には、コントローラ１０は、進行方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）の駆動源１８Ｒ（又は１８Ｆ）のエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）からの計測値に基づいて移動速度又は移動距離を把握するように構成しているが、進行方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）の駆動源１８Ｆ（又は１８Ｒ）のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）からの計測値に基づいて移動速度又は移動距離を把握するように構成してもよい。
あるいは、この等速移動時に参照する車輪のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）は固定とはせずに、適宜変更するように構成してもよい。例えば、加速又は減速へ移行したときにのみ、参照する車輪のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）を切り換えるように構成し、等速走行へ移行した場合は、その前の走行状態（加速又は減速）で参照していた車輪のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）のままとして切り換えは行わないものとする。この構成では、搬送車１は加速した後、等速走行し、再び加速するような場合や、搬送車１は減速した後、等速走行し、再び減速するような場合には、参照する車輪のエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）の切り換えは行われず、エンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）の切り換え回数を少なくすることができて、制御構成が簡素化される。

次に、エンコーダ１７Ｆ／１７Ｒの切換制御について説明する。
搬送車１のコントローラ１０では目的地（処理装置４等）が指定されると、加速・減速のタイミング等が書き込まれた走行プログラムが組まれ、該走行プログラムに従って走行が制御される。
この制御手段であるコントローラ１０は、前輪１９Ｆ・１９Ｆに対応する走行制御部１６Ｆへ出力するトルク指令値と、後輪１９Ｒ・１９Ｒに対応する走行制御部１６Ｒへ出力するトルク指令値との大きさを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果に基づいて、計測データの参照先を、トルク指令値の配分が大きい方の走行制御部１６Ｆ／１６Ｒに対応するエンコーダ１７Ｆ／１７Ｒに切り換える切換手段と、を備えている。

コントローラ１０から各走行制御部１６Ｆ・１６Ｒへ出力するトルク指令値の配分は、車輪１９Ｆ・１９Ｆ・１９Ｒ・１９Ｒと走行レール２・２との間で極力滑りが発生しないように、搬送車１が加速するときは、重心が掛かる進行方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応する走行制御部１６Ｒ（又は１６Ｆ）へのトルク指令値を、前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応する走行制御部１６Ｆ（又は１６Ｒ）へのトルク指令値よりも大きくし、搬送車１が減速するときには、重心が掛かる進行方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応する走行制御部１６Ｆ（又は１６Ｒ）へのトルク指令値を、後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応する走行制御部１６Ｒ（又は１６Ｆ）へのトルク指令値よりも大きくし、等速移動時には前輪１９Ｆ・１９Ｆに対応する走行制御部１６Ｆへのトルク指令値と、後輪１９Ｒ・１９Ｒに対応する走行制御部１６Ｒへのトルク指令値とは等しくしている。

例えば、進行方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応する走行制御部１６Ｆ（又は１６Ｒ）へのトルク指令値と、後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応する走行制御部１６Ｒ（又は１６Ｆ）へのトルク指令値とは、加速時には４対６に、減速時には６対４、等速走行時には５対５に配分される。
なお、このトルク値の配分比は固定に限らず、エンコーダ１７Ｆ又は１７Ｒからの回転数に基づいて変動させるように構成してもよい。

走行開始前、搬送車１のコントローラ１０では、目的地までの走行プログラムが作成されて、走行制御部１６Ｆ・１６Ｒへ出力するトルク指令値の配分が決定されると、前記判断手段でこの配分されたトルク指令値の大きさが比較される。比較手段では、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応する走行制御部１６Ｒ（又は１６Ｆ）へのトルク指令値の方が、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応する走行制御部１６Ｆ（又は１６Ｒ）へのトルク指令値よりも大きいと判断されて、前記切換手段では、計測データの参照先が、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応したエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）に切り換えられる。

搬送車１は走行を開始して、被検出部材２０上の所定の目印部材２１（第１の目印部材２１）まで加速が行われ、搬送車１の検出センサ１１又は１２で該第１の目印部材２１が検出されると、前輪１９Ｆ・１９Ｆに対応する走行制御部１６Ｆへのトルク指令値と、後輪１９Ｒ・１９Ｒに対応する走行制御部１６Ｒへのトルク指令値とが等しく配分されて、搬送車１の走行が等速走行に切り換えられる。この等速走行は被検出部材２０上の所定の目印部材２１（第２の目印部材２１）まで行われ、搬送車１のコントローラ１０は、加速時と等速走行時には、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応したエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）を参照しながら、移動速度又は移動距離を計測している。そして、検出センサ１１又は１２で該第２の目印部材２１が検出されると、走行制御部１６Ｆ・１６Ｒへ出力するトルク指令値の配分が変更され、前記比較手段では、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応する走行制御部１６Ｆ（又は１６Ｒ）へのトルク指令値の方が、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応する走行制御部１６Ｒ（又は１６Ｆ）へのトルク指令値よりも大きいと判断されて、前記切換手段では、計測データの参照先が、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応したエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）に切り換えられる。こうして、搬送車１のコントローラ１０は、減速時には、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応したエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）を参照しながら、移動速度又は移動距離を計測している。この搬送車１の減速制御は、検出センサ１１又は１２で目印部材２１・２１・・・を数えながら、停止目標位置の直手前の目印部材２１にちょうど合わせて停止寸前速度になっているように制御されている。この停止直前速度は、搬送車１がいつでも直ぐに停止可能な速度であり、搬送車１は該停止目標位置の直手前の目印部材２１上の目印位置から該停止目標位置までは、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応したエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）により該目印位置からの移動距離を小刻み（例えば、０．０１〔ｍｍ〕単位）に計測しながら該停止目標位置で精確に停止するように制御されている。

以上の構成では、コントローラ１０から走行制御部１６Ｆ・１６Ｒへ出力されるトルク指令値の大小に基づいて、計測データの参照先を、トルク指令値の配分が大きい方の走行制御部１６Ｆ／１６Ｒに対応するエンコーダ１７Ｆ／１７Ｒに切り換えるように構成しているが、エンコーダ１７Ｆ／１７Ｒの切換制御はこの構成に限定するものではなく、制御手段であるコントローラ１０に、エンコーダ１７Ｆ又は１７Ｒで参照している回転数の単位時間当たりの時間変化が正である場合、加速と判定し、該回転数の単位時間当たりの時間変化が負である場合、減速と判定する判定手段を設けて、該判定手段により加速と判定された場合は、計測データの参照先を、移動方向後側の車輪１９Ｒ・１９Ｒ（又は１９Ｆ・１９Ｆ）に対応したエンコーダ１７Ｒ（又は１７Ｆ）に切り換え、減速と判断された場合は、計測データの参照先を、移動方向前側の車輪１９Ｆ・１９Ｆ（又は１９Ｒ・１９Ｒ）に対応したエンコーダ１７Ｆ（又は１７Ｒ）に切り換える構成などとしてもよい。

以上のような構成で、搬送車１のコントローラ１０は、搬送車１の加速／減速に応じて、滑りが生じる可能性の少ない車輪１９Ｆ・１９Ｆ又は１９Ｒ・１９Ｒに対応するエンコーダ１７Ｆ／１７Ｒに切り換えて、より精確に移動速度又は移動距離を計測するように構成されており、信頼性の向上が図られている。

本実施の形態では、搬送車１は、検出センサ１１又は１２で被検出部材２０の目印部材２１・２１・・・を検出することで、起動距離を大まかに計測することができるように構成されているが、コントローラ１０の方でも、走行中、それぞれのエンコーダ１７Ｆ・１７Ｒで参照していた回転数を足し合わせることで、移動距離を算出することできる。この算出した移動距離と実際の移動距離との間の誤差はかなり小さくなり、コントローラ１０の方でも精度良く移動距離を計測することができる。

以上、無人搬送車システムを一例に取って、移動体が水平方向に移動する移動体システムについて説明したが、本発明は移動体が斜面などに沿って斜上方又は斜下方へ移動する移動体システムなどにも適用することができ、移動体の移動方向については特に限定はしないものとする。
また、移動体の移動経路は直線経路に限らず、曲線部分を含む経路であってもよいものとする。

無人搬送車システムの概略構成を示す平面図。 被検出部材２０の側面図。 搬送車１の平面図。 搬送車１の制御構成を示すブロック図。 搬送車１の加速・減速の様子を説明する図。 従来の搬送車１０１の制御構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 無人搬送車
２ 走行レール
４ 処理装置
１０ コントローラ
１１ 第１検出センサ
１２ 第２検出センサ
１６Ｆ 走行制御部
１６Ｒ 走行制御部
１７Ｆ エンコーダ
１７Ｒ エンコーダ
１８Ｆ 駆動源
１８Ｒ 駆動源
１９Ｆ 前輪
１９Ｒ 後輪
２０ 被検出部材
２１ 目印部材
２１ｂ 被検出部
２１ｃ 非検出部

Claims (2)

1. 移動方向前側と後側に駆動輪を備えた移動体であって、
   移動方向前側の駆動輪の回転数を検出する第１回転数検出手段と、
   移動方向後側の駆動輪の回転数を検出する第２回転数検出手段と、
   移動体の加速時には、移動方向後側の駆動輪のトルク指令値を、移動方向前側の駆動輪のトルク指令値よりも多くし、移動体の減速時には、移動方向前側の駆動輪のトルク指令値を、移動方向後側の駆動輪のトルク指令値よりも多くする制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   移動体の走行状態が加速又は減速時であるときは、第１回転数検出手段又は第２回転数検出手段のうち、トルク指令値の配分の大きい方の駆動輪の回転数を検出する回転数検出手段で検出した回転数を参照して、前記移動体の移動速度又は移動距離を計測し、
   移動体の走行状態が加速時又は減速時から等速移動時に移行した際には、加速または減速時であった前の走行状態において参照していた、第１回転数検出手段又は第２回転数検出手段のいずれか一方の回転数を同じく参照して、前記移動体の移動速度又は移動距離を計測する、
   ことを特徴とする移動体。
2. 前記制御手段は、それぞれの回転数検出手段で参照していた回転数を足し合わせて移動距離を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体。

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