JP6256783B2 - 一時保管システムと、これを用いた搬送システム、及び一時保管方法 - Google Patents

Description

この発明はカセット等の物品の一時保管と、これを用いた搬送方法、及び一時保管方法に関する。

天井走行車システムでのロードポートの付近に、ローカルな台車とバッファとを備える一時保管システムを増設することが提案されている（特許文献１：JP2012-111635）。しかしながら限られたスペースに大容量のバッファを設けることは難しく、仮にこの点が実現されても、複数台のローカル台車を配備して搬出入能力を高めることは難しい。

JP2012-111635

この発明の課題は、大容量でかつ物品をスムーズに搬出入できる一時保管システムと、搬送方法と、一時保管方法とを提供することにある。

この発明は、天井走行車と処理装置のロードポートとの間で物品を一時保管する一時保管システムであって、
処理装置の上部でかつロードポートの直上部を除く位置に、縦方向のレールと横方向のレールとが、物品が通過できる開口が形成されるように間隔をあけて配置される走行レールと、
前記走行レールの開口の下部に設けられるバッファと、
前記走行レールの上部を走行する走行部と、走行部により支持される移載部とを備えるローカル台車とから成り、
前記走行部は、縦方向に走行するための走行ユニットと、横方向に走行するための走行ユニットと、縦横いずれかの走行ユニットを前記走行レールに支持される位置に選択的に進出させる出退機構、とを備えて、前記走行レール上を縦横に走行自在に構成され、
前記移載部は、物品を昇降させるホイストと、このホイストを横方向に移動させるホイスト移動部とを備え、
前記ローカル台車は、ロードポートに対応する位置に停止し、ホイスト移動部をロードポート側に進出させることにより、ロードポートに対して物品を移載するように構成されていることを特徴とする。

またこの発明は、上記の一時保管システムと天井走行車と天井走行車の走行レールとから成り、天井走行車の走行レールは、共通の走行レールから、ロードポートの直上部を通過する走行レールと、中間バッファの直上部を通る走行レールとに分岐した後に合流するように構成されている、搬送システムにある。分岐した後に合流するとは、天井走行車の走行方向に沿って分岐した後に合流することである。このようにすると、一時保管システムと天井走行車との間の物品の受け渡しを容易にできる。また天井走行車システムでは、物品の移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は迂回できる。さらに２つのルートの一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。

この発明はさらに、上記の一時保管システムを用いて、ローカル台車により、ロードポートとバッファとの間で物品を搬送すると共に、バッファに物品を一時保管する、一時保管方法にある。

この発明では、処理装置上のスペースに走行レールを配置でき、走行レールのセルの下部が物品の載置位置となるので、大容量の一時保管システムが得られる。ローカル台車は走行レール上を縦横に走行でき、個々のセル単位で走行方向を変更できるので、目的地までの走行経路を自由に選択し、他のローカル台車を回避できる。このため迅速かつ柔軟に物品を搬出入できる一時保管システムが得られる。またローカル台車は、走行部と移載部とを結ぶ方向に対して、物品を横移動させて移載できるので、ロードポートの上部には走行レールを設ける必要がなく、天井走行車は一時保管システムの走行レールを無視して作業できる。この明細書では、一時保管システムに関する記載は、そのまま搬送システム及び一時保管方法にも当てはまる。またホイストは例えば巻き上げ機構を備える昇降装置と昇降台から成り、ホイスト移動部は例えばスライドフォーク、あるいはスカラアーム等から成る。

好ましくは、ローカル台車は、走行レール上の走行と並行して、スライドフォーク、あるいはスカラアーム等のホイスト移動部によって、ホイストを移動させるように構成されている。走行と、スライドフォーク、あるいはスカラアーム等のアームの進退とを並行して同時に行うと、搬送のサイクルタイムを短縮できる。

好ましくはローカル台車は、
縦方向のレールと横方向のレールとの交差部を検出する交差部センサと、
縦方向のレールまたは横方向のレールに設けられかつ停止位置を指示するマークを読み取るマーク検出センサ、とを備え、
前記ローカル台車は、
交差部を交差部センサが検出する位置で停止することにより、移載部が目的の開口の直上部に位置し、
かつマーク検出センサが読み取った、マークにより指示される位置に停止することにより、移載部がロードポートに対応する位置に位置する、ように構成されている。

このようにすると、セルの直上部とロードポートに対応する位置とに容易にかつ正確に停止できる。

好ましくは走行レールは、平面視で走行レールに関してロードポートとは反対側でかつ走行レールの直下を除く位置に、天井走行車とローカル台車が共に物品を移載可能な中間バッファを備えている。この場合、天井走行車システムは、ロードポートの上部を通過する走行ルートと、中間バッファの上部を通過する走行ルートとを備えるようにし、２つの走行ルートの間で分岐及び合流させる。このようにすると、一時保管システムと天井走行車との間の物品の受け渡しを容易にできる。また天井走行車システムでは、物品の移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は迂回できる。さらに２つの走行ルートの一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送用に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。

移載部は好ましくは、ホイスト移動部のアーム等に支持されかつホイストを回転させるターンテーブルをさらに備えている。ターンテーブルにより、物品を所望の向きに回転できる。また好ましくは、ホイスト移動部は、移載部の直下及び前記直角な方向に沿って移載部の両側の３位置に対し、物品を移載自在に構成されている。このようにすると、格子状の走行レールに対しロードポートを配置できる範囲が増す。

好ましくは、出退機構は縦横少なくともいずれかの走行ユニットを昇降させるように構成されている。縦横の走行ユニットを相対的に昇降させ、使用する走行ユニットを選択する。ここで縦横の走行ユニットを共に昇降させると、走行ユニットを切り替えてもローカル台車の高さを一定に保つことができる。しかし、一方の走行ユニットのみを昇降させ、他方の走行ユニットの高さを固定すると、出退機構が簡単になる。

実施例の一時保管システムの要部側面図 実施例の格子状の走行レールの要部平面図 変形例の格子状の走行レールの要部平面図 実施例のローカル台車の底面図 実施例のローカル台車がスライドフォークを伸張した際の底面図 実施例の搬送システムの要部平面図 変形例の搬送システムの要部平面図 実施例のローカル台車の制御アルゴリズムを示すフローチャート 変形例のローカル台車の側面図

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

図１〜図９に、この発明の実施例とその変形とを示す。図１は、一時保管システム２の、格子状の走行レール４と、バッファ６，及びローカル台車８を示す。格子状でローカル台車８が縦横に走行できる格子状の走行レール４の下方にバッファ６が設けられ、半導体ウェハーを収納するＦＯＵＰ等のカセット５０を一時保管する。格子状の走行レール４を図示しない支柱により、例えばクリーンルームの天井に支持させ、支柱２０によりバッファ６を格子状の走行レール４に支持させる。

図２は格子状の走行レール４の構造を示す。横方向のＣ字状の走行レール９には溝状のガイド１０が設けられ、縦方向のＣ字状の走行レール１１には溝状のガイド１２が設けられ、走行レール９，１０が縦横に接続されて格子状の走行レール４を構成する。ガイド１０，１２がクロスする位置がクロスポイント１４で、ローカル台車の車輪３２（図１参照）が通過でき、走行レール９，１１によりセル１６が仕切られている。図１に示すように、バッファ６でのセル１６の下方のスペースをバッファセル２２と呼び、例えばバッファセル２２毎にカセット５０を１個ずつ収納し、セル１６を通すように、カセット５０を出し入れする。なおカセット５０は前面に蓋５２を備え、カセット５０には前後の向きがある。また図１に示すように、ローカル台車８は走行部２４と移載部２６とを備え、セル２個分のサイズである。さらにバッファセル２２当たりのカセット５０の収納個数を２個、４個等としても良い。

図２の格子状の走行レール４では、隣接したセル１６，１６を２台のローカル台車８，８が同時に走行することはできない。隣接したセル１６，１６を２台のローカル台車８，８が同時に走行できるようにした、格子状の走行レール１７を図３に示す。１８は横方向の走行レールで、２本のガイド１０，１０を備え、１９は縦方向の走行レールで、２本のガイド１２，１２を備えている。分離帯２１はガイド１０，１０、ガイド１２，１２を分離し、分離帯２１の形状は突条である。

図１，図４，図５にローカル台車８の構造を示す。セル１個分のサイズの走行部２４により、隣接するセル上へ延びる移載部２６が支持されている。走行部２４の４辺に各々複数の車輪３２が設けられ、セル１６の４辺のガイド１０，１０，１２，１２によりガイドされると共に、走行モータ３４により駆動される。なお車輪３２と走行モータ３４等を全体として走行ユニット３５と呼び、セル１６の４辺上に４個の走行ユニット３５が有る。パンタグラフ、あるいはカム等から成る上下機構２８，３０により、車輪３２と走行モータ３４等を上下させ、走行部２４では車輪３２がガイド１０，１０もしくはガイド１２，１２に選択的に接触し、走行部２４は縦横に走行する。なお車輪３２以外のガイドローラを、走行部２４に追加しても良い。走行部２４は、例えば底面の４隅にセンサ３６（交差部センサ）を備え、クロスポイント１４を検出し、セル１６の中心と走行部２４の中心とが上下に重なる位置で停止できるようにする。またバーコードリーダ３８（マーク検出センサ）を走行部２４の底面の例えば４周に設けて、走行レール９，１１に配置したバーコードを読み取ることができるようにする。このバーコードは後述のロードポート５４に対する停止位置に取り付けられ、磁気マーク、光学マーク、リニアスケール等でも良く、その場合、バーコードリーダ３８に替えて、マークに応じたセンサを設ける。

移載部２６は、スライドフォーク４０を備え、４１は固定のベース部、４２はミドル部、４３はトップ部である。トップ部４３は、ベース部４１に対し、例えばセル１６の１辺の長さに相当するストロークで、移載部２６の両側に進出でき、スライドフォーク４０を伸張した状態を図５に示す。スライドフォーク４０に代えて、スカラアーム等の水平方向に進退するアームを用いても良い。スライドフォーク４０のトップ部４３の下部にターンテーブル４４が設けられ、昇降装置４５と昇降台４６及びカセット５０を例えば１８０°回動させ、カセット５０の向きを整える。昇降装置４５はターンテーブル４４の下部に取り付けられ、ベルト、あるいはロープ、あるいはワイヤ等により昇降台４６を昇降させ、カセット５０のフランジ５１をチャックし、バッファセル２２等との間で移載する。４７，４８はルックダウンセンサで、図６，図７のロードポート５４との間でカセット５０を移載する際に、ロードポート５４付近の人などの干渉物を検出する。ルックダウンセンサ４７，４８は例えばトップ部４３の長手方向の両端部付近に設けて、昇降台４６にチャックされているカセット５０に妨げられずに下方を検出できるようにする。

ルックダウンセンサ４７，４８以外に、バッファ２２等でのカセットの有無を検出するセンサ、あるいはカセット５０のＩD等を読み込むＩＤリーダ等を設けても良い。さらに、ローカル台車８は、走行しながら、スライドフォーク４０を進出させることができる。このため、図６，図７に示す天井走行車５６から下降している昇降台等と干渉する恐れがある。そこでこのような干渉物を検出するセンサを設けても良い。また４９はカウンターウェイトで、移載部２６から車輪３２に加わる力のモーメントを相殺し、ローカル台車の重心が複数の車輪３２で囲まれる範囲内に保たれるようにする。

図６は、実施例での一時保管システム２と天井走行車システム５７の配置を示す。格子状の走行レール４の下部に図示しない処理装置が配置され、処理装置のロードポート５４が平面視で格子状の走行レール４から突き出し、ロードポート５４の上部を天井走行車システム５７の走行レール５８が通過している。なお実際の格子状の走行レール４は図６よりもセルの数が多く、格子状の走行レール４の下部に処理装置を配置できるものとする。格子状の走行レール４に沿ってローカル台車８が縦横に走行し、ローカル台車８は縦横に走行できるが、回転、及び周回走行等はできず、その姿勢は一定のままである。ローカル台車８は、格子状の走行レール４の下部のバッファセル２２との間でのカセットの受け渡しを行なう際にはスライドフォークを伸張させず、移載部２６の直下のバッファセル２２と受け渡しする。ロードポート５４は、格子状の走行レール４とは独立して配置されているので、ローカル台車８は、移載部２6がロードポート５４に面する位置で停止し、スライドフォークを伸張させてカセットを受け渡しし、あるいは移載部２６を格子状の走行レール４からロードポート５４上へ突き出させて移載する。

図７は、変形例での一時保管システム２と処理装置５３及び天井走行車システム６０の配置を示す。天井走行車システム６０の走行ルート６１は、一時保管システム２の付近で、メインルート６２とバイパスルート６３とに分岐した後に合流する。そして格子状の走行レール４は、処理装置５３の上部でルート６２，６３に挟まれる位置に設けられ、スライドフォーク４０を進出させることにより、ローカル台車８はルート６２，６３の下方の位置との間で、カセット５０を移載できる。メインルート６２の下部で、かつ平面視で格子状の走行レール４の開口と重ならない位置に、処理装置５３はロードポート５４を備えている。バイパスルート６３の下部で例えば処理装置５３の上部の位置に、一時保管システム２は中間バッファ６４を備え、天井走行車５６とローカル台車８間のバッファとする。ここで中間バッファ６４の上部には走行レール４を設けず、天井走行車５６による移載が走行レール４と干渉しないようにすることが好ましい。６６は一時保管システム２のコントローラ、６８は天井走行車システム６０のコントローラで、コントローラ６６，６８間の通信により、天井走行車５６の移載動作と、ローカル台車８でのスライドフォーク４０の進出間の干渉、等を防止する。図示しない走行レールから成るルート６２，６３は天井付近の最も高い高さにあり、格子状の走行レール４とバッファ６、及び中間バッファ６４は処理装置５３の上部の中間の高さにある。ローカル台車８は天井走行車５６よりも低い高さを走行するが、同じ高さでも良く、ロードポート５４は作業者がアクセス可能な最も低い高さにある。

図８は、ローカル台車８の機上コントローラによる制御アルゴリズムを示す。ローカル台車８はコントローラ６６から指令を受信し、例えばこのとき、スライドフォークを進出させても良い範囲のデータも受信する（ステップ１）。このデータは、ローカル台車の位置（走行部２４の位置をセル１６の番号で示すもの）毎の、スライドフォークの進出可能な距離のデータから成る。ローカル台車８はコントローラ６６から指示された経路に沿って走行し（ステップ２）、これと同時にスライドフォーク４０を許可された範囲内で進出させる（ステップ３）。またカセットの向きが不適な場合（ステップ４）、走行中にターンテーブル４４を回転させて、カセットの向きを整える（ステップ５）。そして目的地へ到着するように走行するのと並行して、スライドフォークを進出させ、またカセットの向きを整える（ステップ６）。

目的のセルに到着し、必要に応じてスライドフォークを進出させ終わり、かつカセットの向きが整っていると、移載の準備が整っていることになる。すると昇降台を下降させ（ステップ７）、チャックを動作させてカセットをチャック、またはチャックを解除し（ステップ８）、昇降台を上昇させる（ステップ９）。このようにして、バッファ６のバッファセル２２，あるいはロードポート５４，あるいは中間バッファ６４との間で、カセットを移載する。移載後の走行先等の指令を受信していない場合は、次の走行先等の指令を受信し、走行中にスライドフォークを進出させても良い範囲のデータを受信する（ステップ１０）。そして走行（ステップ１１）と同時に、スライドフォークの進退（ステップ１２）、及び必要に応じてのカセットの回転（ステップ１３）を行い、ステップ６〜ステップ９と同様の処理を行う。例えばスライドフォークを進出させた位置で移載を行い、次の目的地でスライドフォークを逆向きに進出させる必要がある場合、走行中にスライドフォークを逆向きに進出させる。

ローカル台車８の停止制御について説明する。ローカル台車８はセンサ３６によりセル１６の４隅のクロスポイント１４を検出し、センサ３６がクロスポイント１４を検出している位置で停止すると、走行部２４はセル１６の直上部等で停止できる。また中間バッファ６４は格子状の走行レール４により支持されているので、バッファセル２２及び中間バッファ６４との間の移載でも、格子状の走行レール４の１個のセル１６の直上部に走行部２４が停止する。ロードポート５４と格子状の走行レール４のセル１６との位置を揃えることは難しいので、ローカル台車８は、ロードポート５４との移載時に、ロードポート５４に応じてセル６の中心とは異なる位置に停止する。これらのため、セル１６の４周の走行レール９，１１に、停止位置を示すバーコード、あるいは光学的マーク、あるいは磁気マーク、あるいはリニアセンサ用のスケール等を取り付ける。そして、バーコードリーダ３８等のマーク検出センサがバーコード等のマークにより指示される位置で停止すると、ロードポート５４との移載に適した位置に停止できる。

ローカル台車８と天井走行車５６との干渉回避について説明する。同じロードポート５４に、あるいは同じ中間バッファ６４に、ローカル台車８と天井走行車５６とが同時に移載を試みると干渉が生じる。そこで排他制御を行うため、ロードポート５４あるいは中間バッファ６４側の端末に、ローカル台車８及び天井走行車５６は移載の許可を要求し、許可後に移載する。天井走行車５６は走行中に昇降台を横移動させることもなく、また昇降台を昇降させることもない。しかし天井走行車５６が停止して昇降台を昇降中に、ローカル台車８がスライドフォークをルート６２，６３側へ進出させると、干渉が生じ得る。そこでコントローラ６６，６８間の通信により、あるいはローカル台車８に設けたセンサ等により、スライドフォークの進出可能な範囲を決定する。

実施例のローカル台車８は、走行部２４と移載部２６とで少なくとも２個分のセル１６，１６を必要とする。１個のセル１６を大きくすることにより、走行部７２の上部にスライドフォーク４０を配置したローカル台車７０を図９に示す。走行部７２は複数の車輪３２とその駆動用の走行モータ、及びこれらの上下機構を備え、支柱７４により移載部２６を支持している。移載時にカセットが上下機構２８等を乗り越える必要があるので、ローカル台車７０は背が高くなる。図９の鎖線で、スライドフォーク４０を伸張した状態を示す。

実施例の搬送システム及び一時保管システム２の運用について説明する。
1) 天井走行車システム６０はメインルート６２とバイパスルート６３とを持ち、天井走行車５６はロードポート５４と中間バッファ６４とにアクセスできる。このためカセットの移載のために天井走行車が停止していても、後続の天井走行車は他方のルートを走行して迂回できる。またルート６２，６３の一方を通常搬送用に、他方を緊急搬送等の非通常型の搬送用に割り当てると、非通常型の搬送では天井走行車の追い越しができる。
2) 処理装置５３上の広いスペースに格子状の走行レール４を配置できる。ローカル台車８は格子状の走行レール４上を縦横に走行でき、例えば縦方向にセル５個分の走行レールでは、３台のローカル台車８が平行に横方向に移動できる。ローカル台車８はセル１６単位で走行方向を変更できるので、目的地までの走行経路を自由に選択できる。これらのため周回走行とは異なり、他のローカル台車を追い越すように迂回し、他のローカル台車が作業を終えるのを待たずに目的のセル１６まで移動できる。そして各セル１６毎にカセットを1個以上保管できるので、カセットを保管できる容量が大きい。このため大容量で、迅速にカセットを搬出入できる一時保管システム２が得られる。
3) 走行部２４から隣接するセル上へ突き出すように、移載部２６を設ける。そしてスライドフォーク４０により、ローカル台車８は１つの停止位置から３つの位置に対してカセット５０を移載できる。このため、ロードポート５４及び中間バッファ６４の上部には格子状の走行レール４を設ける必要がない。また目的のセルとの間でカセットを移載できる停止位置が、原則として３個所となるので、ローカル台車８は走行経路を柔軟に選択できる。
4) ローカル台車８は、走行と同時にスライドフォーク４０の進退、及びカセット５０の回転ができる。走行距離が短いので、走行とスライドフォークの進退とは同程度の時間を要し、これらを同時に行えるので、搬送のサイクルタイムを短縮できる。

２ 一時保管システム ４，１７ 格子状の走行レール
６ バッファ ８ ローカル台車 ９，１１ 走行レール
１０，１２ ガイド １４ クロスポイント １６ セル
１８，１９ 走行レール ２０ 支柱 ２１ 分離帯
２２ バッファセル ２４ 走行部 ２６ 移載部
２８，３０ 上下機構 ３２ 車輪 ３４ 走行モータ
３５ 走行ユニット ３６ センサ ３８ バーコードリーダ
４０ スライドフォーク ４１ ベース部 ４２ ミドル部
４３ トップ部 ４４ ターンテーブル ４５ 昇降装置
４６ 昇降台 ４７，４８ ルックダウンセンサ
４９ カウンターウェイト ５０ カセット ５１ フランジ
５２ 蓋 ５３ 処理装置 ５４ ロードポート
５６ 天井走行車 ５７ 天井走行車システム ５８ 走行ルート
６０ 天井走行車システム ６１ 走行ルート ６２ メインルート
６３ バイパスルート ６４ 中間バッファ
６６，６８ コントローラ ７０ ローカル台車 ７２ 走行部
７４ 支柱

Claims (9)

1. 天井走行車と処理装置のロードポートとの間で物品を一時保管する一時保管システムであって、
   処理装置の上部でかつロードポートの直上部を除く位置に、縦方向のレールと横方向のレールとが、物品が通過できる開口が形成されるように間隔をあけて配置される走行レールと、
   前記走行レールの開口の下部に設けられるバッファと、
   前記走行レールの上部を走行する走行部と、走行部により支持される移載部とを備えるローカル台車とから成り、
   前記走行部は、縦方向に走行するための走行ユニットと、横方向に走行するための走行ユニットと、縦横いずれかの走行ユニットを前記走行レールに支持される位置に選択的に進出させる出退機構、とを備えて、前記走行レール上を縦横に走行自在に構成され、
   前記移載部は、物品を昇降させるホイストと、このホイストを横方向に移動させるホイスト移動部とを備え、
   前記ローカル台車は、ロードポートに対応する位置に停止し、ホイスト移動部をロードポート側に進出させることにより、ロードポートに対して物品を移載するように構成されていることを特徴とする、一時保管システム。
2. 前記ローカル台車は、前記走行レール上の走行と並行して、前記ホイスト移動部によってホイストを移動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１の一時保管システム。
3. 前記ローカル台車は、
   縦方向のレールと横方向のレールとの交差部を検出する交差部センサと、
   縦方向のレールまたは横方向のレールに設けられかつ停止位置を指示するマークを読み取るマーク検出センサ、とを備え、
   前記ローカル台車は、
   交差部を交差部センサが検出する位置で停止することにより、移載部が目的の開口の直上部に位置し、
   かつマーク検出センサが読み取った、マークにより指示される位置に停止することにより、移載部がロードポートに対応する位置に位置する、ように構成されていることを特徴とする、請求項１または２の一時保管システム。
4. 前記走行レールは、平面視で走行レールに関してロードポートとは反対側でかつ前記走行レールの直下を除く位置に、天井走行車とローカル台車が共に物品を移載可能な中間バッファを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの一時保管システム。
5. 前記移載部は前記ホイスト移動部に支持されかつ前記ホイストを回転させるターンテーブルをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの一時保管システム。
6. 前記ホイスト移動部は、移載部の直下及び前記直角な方向に沿って移載部の両側の３位置に対し、物品を移載自在に構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの一時保管システム。
7. 請求項４の一時保管システムと天井走行車と天井走行車の走行レールとから成り、
   天井走行車の走行レールは、共通の走行レールから、ロードポートの直上部を通過する走行レールと、中間バッファの直上部を通る走行レールとに分岐した後に合流するように構成されている、搬送システム。
8. 前記出退機構は縦横少なくともいずれかの走行ユニットを昇降させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの搬送システム。
9. 請求項１〜７のいずれかの一時保管システムを備え、
   ローカル台車により、ロードポートとバッファとの間で物品を搬送すると共に、バッファに物品を一時保管する、一時保管方法。

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