JP3832745B2 - 天井走行車システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、物品を一時的に保管するためのストッカと天井走行車とを組み合わせた、天井走行車システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】
特許第３０６７６５６号公報
特許文献１は、天井走行車の走行レールからラックを吊り下げて、物品を一時保管することを開示している。しかしながら走行レールに吊り下げたラックでは、多数の物品を保管することは困難である。ところで、天井走行車システムの設置後に、生産設備を増強したり、設備の稼働率を増したりして、生産能力を増加させることがある。このような場合、物品の保管能力の増強も必要であるが、生産設備の増強等に残ったスペースを取られ、ストッカを増設する余地が無いことが多い。そこで走行レールに吊り下げたラックを導入することも考えられるが、収容能力が小さいことが問題となる。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、天井走行車との間で物品の受け渡しができ、かつ狭いスペースに多数の物品を保管できるストッカを用いて、天井走行車システムの物品保管能力を向上させることにある（請求項１〜３）。
請求項２の発明での追加の課題は、移載手段の係合突起に物品底面のくぼみを位置決めでき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、移載手段を小型・軽量化することにある。
【０００４】
【発明の構成】
この発明の天井走行車システムは、物品を保持した状態で昇降自在なチャックを備えた天井走行車を、走行レールに沿って走行させて、処理装置間で物品を搬送するようにしたシステムにおいて、移載手段を備えた昇降台と、該昇降台が昇降するための昇降スペースで、上部が開口したものと、物品を保管するための複数の棚を上下１列に備えた保管スペース、とを備えたストッカを設けて、該ストッカを、前記昇降スペースから保管スペースへの向きが平面視で走行レールと直交し、かつ前記チャックが、前記昇降スペース上部の開口を介して、前記昇降台との間で物品を移載自在なように配設したことを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記昇降台の左右に、前記物品の左右をガイドするためのガイド部材を設け、該昇降台の左右方向中央部に係合突起を備えた移載手段を設けて、前記ガイド部材で前記物品の左右をガイドして、前記係合突起を前記物品底面のくぼみに係合させ、該係合突起を昇降台上と棚との間で前後進させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
特に好ましくは、前記昇降台の、前記ガイド部材の左右方向での内側に、物品の底面を支持するためのローラを設けると共に、前記棚の左右にも、物品の底面を支持するための従動ローラを設ける。
また好ましくは、ストッカは底部に車輪などを設けて移動自在にし、物品の保管能力が不足する位置に適宜に設置できるようにする。
【０００７】
【発明の作用と効果】
この発明では、ストッカは長手方向が走行レールと直交し、１ストッカ当たりの物品の保管個数も多いので、走行レールの下部の僅かな余地に多数の物品を保管できる。このため、搬送対象物品の生産能力を向上させる際などに、例えば既設の天井走行車システムの物品保管能力を向上させて、天井走行車システムの搬送能力や物品の生産能力を向上させることができる（請求項１）。
【０００８】
請求項２の発明では、チャックと昇降台との間で物品を移載する際に、昇降台の左右のガイド部材を用いて、物品底面のくぼみを移載手段の係合突起に位置決めできる。
【０００９】
請求項３の発明では、物品の重量をローラで支持するので、係合突起は物品を前後進できるだけの力を伝えられれば良く、移載手段を小型・軽量化できる。
【００１０】
【実施例】
図１〜図６に実施例を示し、図１〜図５に天井走行車システムに用いるストッカ２を示す。図６に天井走行車システム１０２のレイアウトを示し、図７に変形例のストッカ２’を示す。これらの図において、３はストッカ２のフレームで、４，５，６は支柱で、例えば左右各一対設けられている。８は昇降スペースで、１０は保管スペースで、複数の棚を上下に１列に配置したものである。昇降スペース８は保管スペース１０に沿って設けられ、保管スペース１０に沿って、昇降台１２を昇降させる。また１４はカセットで、ここでは半導体の基板などを収容したカセットとし、ストッカ２で保管する物品の例である。そしてストッカ２は、例えばクリーンルーム内に配置され、天井走行車システムに対する物品の保管用のバッファとして用いる。昇降台１２の例えば４隅、あるいは３隅に、ベルトやロープなどの吊持材１６の端部を固定し、ローラ１７，１８，１９により吊持材１６を案内し、昇降スペース８の下部に設けたドラム２０に巻き取ることにより、昇降台１２を昇降させる。この内でローラ１９は、ドラム２０への吊持材１６の巻き付け角が、支柱４寄り吊持材１６と支柱５寄りの吊持材１６とで等しくなるようにするためのローラである。２２はドラム２０を回転させるための昇降モータで、例えば４本の吊持材に対して共通のモータである（図２）。
【００１１】
この明細書では、図１の左右の方向を前後方向と呼び、特に昇降スペース８側を前側、保管スペース１０側を後側と言うことがある。また図２の左右方向を単に左右方向と呼び、これは水平面内でストッカ２での前後方向に直角な方向である。昇降台１２の４隅に取り付けられた吊持材１６は、左右一対のドラム２０，２０で巻き取られ、図１に示すように、１つのドラム２０で前後一対の吊持材１６，１６を巻き取る。またドラム２０，２０を駆動する昇降モータ２２は単一のモータで、左右のドラム２０，２０の回転数は共通の昇降モータ２２の回転数で定まり共通で、さらに前後一対の吊持材１６，１６が同じドラム２０に共通の巻き付け角で巻き取られる。これらのため、４本の吊持材１６は全て巻き取り長さや繰り出し長さが共通となり、かつ巻き取りの状態が１重目から２重目に変化するタイミングなども同じになる。従って、メカニカルな機構で昇降台１２が、前後左右何れにも傾くのを防止できる。
【００１２】
図４に示すように、昇降台１２の例えば４隅にガイドローラ２４を設け、支柱４，５などをガイドレールとして用いて、昇降台１２の左右方向位置を規制する。昇降台１２の前後方向位置を正確に規制する必要がある場合、例えば支柱４，５の他の面にも、昇降台１２からガイドローラを接触させて案内するとよい。２６，２６は昇降台１２の左右に設けたガイド部材で、その材質には潤滑性のあるジュラコンやポリウレタンあるいはテフロン（登録商標）などの樹脂が好ましい。２８はガイドローラで、ここでは従動ローラとするが、動力ローラとしてもよく、ガイド部材２６の内側の側面に列状に配置する。３０は保管スペース１０側での支持体で、支柱５，６により支持され、１つの棚位置の左右に配置され、各支持体３０の内側の側面に、同様に従動ローラ２９を一列に配列する。
【００１３】
図１，図２に示すように、昇降スペース８の上部には移載口としての開口３２を設けて、天井走行車と昇降台１２との間で物品を直接移載できるようにする。図１の４０は天井走行車側のチャックで、４２はチャック４０を支持した昇降台である。このように、ストッカ２では昇降スペース８の上部を開けて開口３２とし、保管スペース１０側の天井部は例えば蓋をしてある。さらにストッカ２の底部には例えばキャスター車輪３４を設け、ストッカ２を適宜の位置に移動できるようにする。このためストッカ２は、物品の保管能力が不足する場所に、適宜に移動して配置できる。そしてこの場合に、ストッカ２を全体として省スペースにして、処理装置と処理装置の隙間で天井走行車の走行レールの下部などの、限られた狭いスペースにストッカ２を設置できるようにする。
【００１４】
図３に、カセット１４の底面を示す。カセット１４の底部には、例えば３つのくぼみ４４〜４６が設けられ、４８は左右一対の突条で、カセット１４の前面には開閉自在の蓋５０が設けてある。そして実施例では、カセット１４の左右方向中心のくぼみ４４に、移載手段に設けた係合突起を係合させ、突条４８，４８の両外側の平坦部を昇降台１２のローラ２８と棚側の従動ローラ２９で支持する。このためカセット１４の重量は、昇降台１２上では大部分ローラ２８により支持され、保管スペース１０内では従動ローラ２９により支持される。そして昇降台での移載手段はローラ２８とは別個に設けられているので、移載手段側ではカセット１４の重量を支持する必要はなく、移載手段を軽量化できる。
【００１５】
カセット１４を天井走行車から積み降ろす際には、昇降台１２の両側のガイド部材２６，２６により、カセット１４を左右方向に案内して、くぼみ４４に移載手段側の係合突起を係合させることにより、左右の位置決めを行う。ローラ２８の内側の下方に、カセット１４の突条４８が突き出し、カセット１４の左右両端がガイド部材２６により規制され、ローラ２８の内側には突条４８があるので、カセット１４はローラ２８上に安定に支持される。なおこの点は、棚の支持体３０側でも同様で、支持体３０の高さは、従動ローラ２９の上面よりもやや高く、支持体３０とカセット１４の突条４８で、カセット１４の脱落を防止する。
【００１６】
図４，図５に、昇降台１２に設けた移載手段５１を示す。昇降台１２の床板やフレームなどにリニアガイド（直動ガイド）５２を固定する。リニアガイド５２上に別途のリニアガイド５４を、上下に重なるように配置し、下側のリニアガイド５２で上側のリニアガイド５４の前後進を案内する。５６は移載用のモータで、タイミングベルト５８を駆動し、上側のリニアガイド５４は取付板６０によりタイミングベルト５８に固定されている。以上のようにして、モータ５６を駆動すると、リニアガイド５４はリニアガイド５２上を前後進する。
【００１７】
上側のリニアガイド５４の両端にプーリ６２，６４を取り付け、プーリ６２でタイミングベルト６６を、プーリ６４でタイミングベルト６８を案内し、これらのタイミングベルト６６，６８の端部を、昇降台１２の床板やフレームなどに固定部７０，７２で固定する。タイミングベルト６６，６８の他端は、移載部８０に連結した取付板７４に固定する。そして移載部８０の上面には、２つのリアガイド５２，５４と上下方向に重なる位置に、係合突起８２を設けて、カセット１４の底面のくぼみ４４に係合させる。なお図５の８４，８６は、リニアガイド５２，５４でガイドされて直線移動する被ガイド部で、上側のリニアガイド５４を被ガイド部８４で案内し、移載部８０を被ガイド部８６で案内する。タイミングベルト５８，６６，６８に代えてチェーンを用いても良いが、発塵が増加し好ましくはない。
【００１８】
移載部８０は、係合突起８２で天井走行車から積み降ろされたカセット１４を左右方向に位置決めすると共に、タイミングベルト５８，６６，６８を動作させて移載する際に、カセット１４を前後進させることができればよい。そしてカセット１４からの荷重は、ローラ２８，２９で支持される。このため、モータ５６は低出力のモータで良く、リニアガイド５２，５４もカセット１４を移載する際の偏荷重に耐えるだけの剛性は不要である。さらにカセット１４を移載部８０に載置することにより、傾かないようにするのではないため、移載部８０はカセット１４の底面に比べて小さなもので良く、例えば長さや幅をカセット１４の長さや幅の１／３以下とすることができる。カセット１４から移載部８０に加わる左右方向の力のモーメントを考える必要がないので、リニアガイド５２，５４も左右の幅が狭いものでよい。これらのために移載手段５１を軽量化できる。なおタイミングベルト５８はリニアガイド５２，５４に平行で、タイミングベルト６６，６８はリニアガイド５４に平行である。
【００１９】
天井走行車からカセット１４が昇降台１２上に積み降ろされると、ガイド部材２６により左右方向の位置を規制するように案内し、係合突起８２をカセット１４の底面のくぼみ４４に係合させて位置決めする。そしてカセット１４の重量は、ローラ２８により支持される。物品を移載する場合、所望の位置まで昇降台１２を昇降させ、ここでは４本の吊持材１６を、共通の昇降モータ２２により、かつ同じ巻き付け角で、ドラム２０，２０により巻き取りあるいは繰り出すようにして、昇降台１２が左右や前後に傾くのを防止する。
【００２０】
昇降台１２が所望の位置まで昇降すると、モータ５６によりタイミングベルト５８を駆動し、これに伴って上側のリニアガイド５４は下側のリニアガイド５２に対して前後進する。タイミングベルト６６，６８は一端を固定部７０，７２で昇降台１２に固定され、中間をリニアガイド５４に取り付けられたプーリ６２，６４で案内されるので、移載部８０は、リニアガイド５４に対して前後進する。リニアガイド５４のストロークと、移載部８０とのストロークの比は、例えば１：２となる。そしてプーリ６２とタイミングベルト６６で移載部８０を前進させ、プーリ６４とタイミングベルト６８で移載部８０を後退させる。移載時の荷重はローラ２８，２９で支持されるので、移載手段に偏荷重が加わって、昇降台１２が前後に傾くことが無く、そのため昇降台１２の前後方向の案内も簡単にできる。なお実施例の移載手段５１に代えて、通常のスライドフォークなどを、タイミングベルトやチェーンなどで駆動するようにしてもよい。
【００２１】
ストッカ２の動作を説明する。ストッカ２にはキャスター車輪３４を設けたので、天井走行車の走行レールの下部の適宜の位置に配置して、物品の保管能力を増すことができる。そして天井走行車との間の物品の移載は、昇降スペース８の上部の開口３２を用いて行われ、ストッカ２から突き出したステーションがなく、より省スペースとなる。またストッカ２では循環棚などのように棚全体を運動させるのではなく、昇降台１２と昇降台上の移載手段とを運動させるので、機構部分が少なく、小型・軽量かつ省スペースにできる。ここで単一の昇降モータ２２を用いて、例えば４本の吊持材１６を巻き取り、あるいは繰り出すことにより、昇降台１２が前後左右に傾くことを防止する。これらのため、昇降台１２の昇降機構を簡単なものにできる。
【００２２】
天井走行車からカセット１４を荷下ろしする場合、物品をガイド部材２６で滑らかにガイドし、係合突起８２をくぼみ４４に係合させて位置決めする。カセット１４の荷重はローラ２８で支持し、保管スペース１０内では従動ローラ２９で支持するので、係合突起８２からはカセット１４を前後進できるだけの力を伝えられればよく、移載手段を小型・軽量にすることができる。特に移載時の偏荷重が昇降台１２に加わらない。これらのため、昇降台１２を軽量化でき、簡単に昇降させることができる。なお移載手段５１からの発塵をより少なくするには、タイミングベルト５８，６６，６８を適宜のカバーで覆い、カバーの側面に設けたスリットに沿って連結板６０，７４が移動するようにすればよい。またリニアガイド５４や移載部８０は、ボールネジなどで前後進させても良い。
【００２３】
図６に、天井走行車システム１０２のレイアウトを示す。天井走行車システム１０２は、半導体工場や液晶ディスプレイ工場、薬品工場などのクリーンルームなどに設けられているものとし、１０４は基幹となるメインルートで、１０６はメインルート１０４から分岐器１０８で分岐したベイルートで、１０９はバイパスルートである。各ルート１０４，１０６，１０９は、クリーンルームの天井などに取り付けた走行レールからなり、天井走行車１１０は分岐器１０８を利用して、ルート１０４，１０６，１０９を走行する。メインルートは幹線となり複数のベイルート１０６間を接続し、ベイルート１０６は例えば１つの工程内で物品を搬送するためのルートである。そしてルート１０４，１０６，１０９は一方通行である。
【００２４】
各ベイルート１０６での処理装置やストッカ２の配置を、ベイルート１０６’に示すと、１１１〜１１４は処理装置で、１１１は標準的な処理時間の処理装置を、１１２は処理時間が短い処理装置を、１１４は処理時間が長い処理装置を示す。そしてストッカ２は、ベイルート１０６などのルートの下部に配設し、昇降スペース８がルート１０６などの直下に来るようにし、昇降スペース８と保管スペース１０とからなる列が、ルート１０６などと直交するように配置する。またストッカ２の好ましい配設位置は、処理装置と処理装置の隙間である。ストッカ２はキャスター車輪３４などにより移動できるので、設置も撤去も容易である。
【００２５】
ストッカ２は、例えば処理装置の増設や改造、生産計画の変更などで生産能力を増す際に、仕掛かり物品の保管能力を増すためなどに用いる。このため、処理装置と処理装置の隙間に配設できることが重要である。また天井走行車システム１０２の導入後に設置する場合が多いため、ストッカ２を容易に設置かつ撤去できることが重要である。生産能力を増すため、処理時間が相対的に短く、物品を速やかに供給できないと生産のボトルネックとなりやすい処理装置１１２に対して、ストッカ２を優先的に設置し、特にその上流側に設置する。これは天井走行車１０が速やかに物品を荷下ろしできて、次の搬送指令を実行できるとのメリットもある。この他に、処理時間が相対的に長い処理装置１１４は、１回に処理する物品の個数が多い場合が多いことや、設備的に見て貴重な資源で多数の台数を増設することが難しい場合が多いことから、ストッカ２を優先的に配置することが好ましい。この場合も、処理時間が相対的に長い処理装置１１４の上流側に、ストッカ２を配設することが好ましい。
【００２６】
図６の１１６は天井走行車コントローラで、天井走行車１１０に対して、ステーションの位置や高さなどのステーション情報を送出する。１１８はマップで、ステーションの位置や高さなどを記憶し、１２０は入出力である。ストッカ２は適宜に設置し適宜に撤去するので、ストッカ２を設置する際には、例えば１台の天井走行車１１０を用いて昇降台１２との間の移載をマニュアルでティーチングし、その結果得られた移載条件（移載する位置や高さ）を、マップ１１８に登録する。ティーチングなしでマップ１１８にストッカ２の位置や移載の高さなどを登録しても良い。また撤去時には、マップ１１８からそのストッカ２に関するデータを抹消する。このようにして適宜に設置したストッカ２と天井走行車１１０との間の、物品の受け渡しができるようになる。
【００２７】
実施例では、クリーンルームなどで処理装置などを増設した際に残る、処理装置と処理装置との隙間などに、ストッカ２を配設できる。また１つのストッカ２で複数の物品を保管でき、かつストッカ２の設置や撤去が容易である。ストッカ２は処理時間が相対的に短い処理装置１１２や相対的に長い処理装置１１４の上流側などに設けて、これらの処理装置が生産のボトルネックとなることを防止する。
【００２８】
図７に参考例のストッカ２’を示す。このストッカ２’では、天井走行車１１０との間の受け渡し用のステーション１２２を、昇降スペース８から見て、保管スペース１０の反対側に設ける。そして昇降台には、スカラアームやスライドフォークなどの移載手段を、前後両方向に物品を移載できるように配置し、ステーション１２２との間の物品の移載と、保管スペース１０との間の移載とを行う。他の点では、図１〜図５のストッカ２と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例で用いたストッカの側面図
【図２】 実施例で用いたストッカの正面図
【図３】 カセットの底面図
【図４】 実施例で用いたストッカでの昇降台の平面図
【図５】 実施例で用いたストッカでの、移載手段を模式的に示す側面図
【図６】 実施例の天井走行車システムのレイアウトを示す図
【図７】 参考例のストッカを示す側面図

Claims (3)

1. 物品を保持した状態で昇降自在なチャックを備えた天井走行車を、走行レールに沿って走行させて、処理装置間で物品を搬送するようにしたシステムにおいて、
   移載手段を備えた昇降台と、該昇降台が昇降するための昇降スペースで、上部が開口したものと、物品を保管するための複数の棚を上下１列に備えた保管スペース、とを備えたストッカを設けて、
   該ストッカを、前記昇降スペースから保管スペースへの向きが平面視で走行レールと直交し、かつ前記チャックが、前記昇降スペース上部の開口を介して、前記昇降台との間で物品を移載自在なように配設したことを特徴とする、天井走行車システム。
2. 前記昇降台の左右に、前記物品の左右をガイドするためのガイド部材を設け、該昇降台の左右方向中央部に係合突起を備えた移載手段を設けて、
   前記ガイド部材で前記物品の左右をガイドして、前記係合突起を前記物品底面のくぼみに係合させ、該係合突起を昇降台上と棚との間で前後進させるようにしたことを特徴とする、請求項１の天井走行車システム。
3. 前記昇降台の、前記ガイド部材の左右方向での内側に、物品の底面を支持するためのローラを設けると共に、前記棚の左右にも、物品の底面を支持するための従動ローラを設けたことを特徴とする、請求項２の天井走行車システム。

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