JP6168476B2

JP6168476B2 - 搬送台車と搬送台車システム

Info

Publication number: JP6168476B2
Application number: JP2015056365A
Authority: JP
Inventors: 孝憲泉
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: US20160272468A1; CN105984701B; TW201637982A; TWI676589B; US10065840B2; JP2016175506A; CN105984701A

Description

この発明は搬送台車と搬送台車システムとに関する。

クリーンルーム等での搬送では、天井走行車システムが用いられ、特許文献１（JP2012-162096A）は走行ルートに分岐部と合流部とを設けることを記載している。特許文献２（JP2012-40961A）は、天井走行車の走行ルートを縦横に交差させることを記載している。しかし特許文献２では、交差部でレールを機械的に回転させるので、天井走行車は自律的に走行方向を転換できない。

JP2012-162096A JP2012-40961A

搬送台車が縦横の軌道を自律的に方向転換しながら走行できるようにすると、軌道の交差部を多数設けることができる。すると軌道を密に配置でき、軌道のレイアウトも自由になる。従って搬送台車は走行経路の選択肢が増し、渋滞箇所等を迂回でき、目的地まで短い距離で到達できるように走行経路を選択できる。また軌道の中央に開口を、その両側に踏面を設け、開口を通過する支柱により搬送部を支持すると、懸垂式の搬送台車を実現でき、軌道の直下との間で物品をやり取りできる。

しかしながらそのためには、軌道が交差する箇所に生じる開口を、搬送台車が安定して走行でき、かつ縦方向の走行と横方向の走行とを、搬送台車が自律的にかつ確実に切り換える機構が必要である。

この発明の課題は、縦横の軌道上を自律的に懸垂走行できる搬送台車とそのシステムとを提供することにある。

この発明は、共に中央に開口をその両側に踏面を備え、直交あるいは斜めに交差する第１の軌道と第２の軌道とを走行する搬送台車であって、
上部の台車部と、物品を保持する下部の搬送部と、台車部から搬送部へ下向きに伸びる支柱とを備え、
前記台車部は、
第１の軌道の踏面を走行するための第１の走行輪と、第１の軌道に沿ってその前後の第１の補助輪とを備える、第１の走行ユニットを、第１の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
第２の軌道の踏面を走行するための第２の走行輪と、第２の軌道に沿ってその前後の第２の補助輪とを備える、第２の走行ユニットを、第２の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
さらに、少なくとも一対の第１の走行ユニットと少なくとも一対の第２の走行ユニット中の一方を昇降させる昇降機構、とを備えていることを特徴とする。

この発明の搬送台車システムは、中央に開口をその両側に踏面を備える第１の軌道と、第１の軌道と直交あるいは斜めに交差し、中央に開口をその両側に踏面を備える第２の軌道とから成る走行軌道と、
第１の軌道上及び第２の軌道上を走行しかつ上部に位置する台車部と、物品を保持しかつ下部に位置する搬送部と、開口を通って台車部から搬送部へ伸びる支柱とを備える搬送台車とを備え、
前記台車部は、
第１の軌道の踏面を走行するための第１の走行輪と、第１の軌道に沿ってその前後の第１の補助輪とを備える、第１の走行ユニットを、第１の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
かつ第２の軌道の踏面を走行するための第２の走行輪と、第２の軌道に沿ってその前後の第２の補助輪とを備える、第２の走行ユニットを、第２の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
さらに、少なくとも一対の第１の走行ユニットと少なくとも一対の第２の走行ユニット中の一方を昇降させる昇降機構、とを備えていることを特徴とする。

この発明では、支柱の前後の走行ユニットあるいは左右の走行ユニットが軌道に支持され、前後の走行ユニットと左右の走行ユニットは昇降機構により切り換えられる。昇降機構は、前後の走行ユニットと左右の走行ユニットに対し、例えば一方を上昇、他方を下降させても良い。またこれらの一方のみを昇降させて、他方を固定しても良い。そして各走行ユニットでは、走行輪の前後に補助輪があり、走行輪が開口を通過する間、前後の補助輪により走行ユニットを支持する。このため搬送台車は開口を安定して通過でき、開口を通る支柱により搬送部を支持できる。第１の軌道と第２の軌道は縦横に自由に配置できるので、軌道配置の自由度が高い。また第１の軌道と第２の軌道を密に配置できる。そして第１の軌道の直下及び第２の軌道の直下等との間で、搬送台車は物品をやり取りできる。

好ましくは、少なくとも一対の第１の走行ユニットは、第１の軌道の中央の開口内に位置し、第１の軌道の方向とは水平面内で直角な方向に沿って、開口の中央からの位置が異なる少なくとも２個のガイドローラと、少なくとも２個のガイドローラの間隔を拡縮する第１の拡縮機構とを、さらに備え、少なくとも一対の第２の走行ユニットは、第２の軌道の中央の開口内に位置し、第２の軌道の方向とは水平面内で直角な方向に沿って、開口の中央からの位置が異なる少なくとも２個のガイドローラと、少なくとも２個のガイドローラの間隔を拡縮する第２の拡縮機構とを、さらに備え、第１の走行ユニットと第２の走行ユニットの内の、下降している側の走行ユニットのガイドローラの間隔を拡げるように構成されている。下降している側の走行ユニットのガイドローラの間隔を拡げることにより、開口に面した軌道の側面等のガイド面でガイドローラがガイドされ、ガイドローラの間隔を狭めると、ガイド面との間の摺動を回避しながら、ガイドローラを上昇させることができる。

好ましくは、第１の走行輪と第１の補助輪との車軸間隔が、前後いずれの第１の補助輪に対しても、第２の走行軌道の開口の幅よりも広く、第２の走行輪と第２の補助輪との車軸間隔が、前後いずれの第２の補助輪に対しても、第１の走行軌道の開口の幅よりも広い。このようにすると、第１の走行輪が開口を通過するとき、その前後の第１の補助輪が踏面に支持され、第２の走行輪が開口を通過するとき、その前後の第２の補助輪が踏面に支持される。従って、開口をより安定して走行できる。

好ましくは、第１の走行ユニットと第２の走行ユニットとが、支柱を中心に十字状に配置されている。このようにすると、搬送部から支柱を介して台車部に加わる荷重を安定して支持でき、交差部ではその前後左右に走行ユニットがあって、確実に走行方向を転換できる。

好ましくは、第１の走行輪と第２の走行輪は駆動輪で、第１の補助輪と第２の補助輪は従動輪で、第１の走行輪と第１の補助輪とは、踏面に沿っての第１の軌道の短辺方向位置が異なり、第２の走行輪と第２の補助輪とは、踏面に沿っての第２の軌道の短辺方向位置が異なり、かつ、第１の軌道と第２の軌道とが交差する交差部から所定の範囲で、第１の補助輪が第１の軌道の踏面に接触し、第２の補助輪が第２の軌道の踏面に接触し、他の範囲では第１の補助輪及び第２の補助輪が踏面から浮くように、前記他の範囲で、第１の軌道の踏面の第１の補助輪と向き合う位置に溝が設けられ、第２の軌道の踏面の第２の補助輪と向き合う位置に溝が設けられている。走行輪と補助輪とが共に踏面に接触すると、駆動輪である走行輪に加わる荷重が減少し、加減速性能を制限する。そこで交差部の周囲から外れた箇所で踏面に溝を設けて補助輪を浮かすと、加減速性能への制約が生じない。なお交差部の周囲から外れた箇所の大部分で踏面に溝があれば良く、溝のない箇所が一部に存在しても良い。

実施例の搬送台車の要部底面図実施例の搬送台車の側面図実施例での走行軌道の平面図図３のIV-IV方向断面図実施例の搬送台車システムのレイアウトを示す平面図実施例の搬送台車システムのレイアウトを示す正面図実施例での走行方向の切換を示すタイミングチャートで、1)は縦方向の走行速度を、2)は縦方向のガイドローラの拡縮を、3)は縦方向の走行ユニットの昇降を、4)は横方向の走行ユニットの昇降を、5)は横方向のガイドローラの拡縮を、6)は横方向の走行速度を示す。

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７に実施例の搬送台車２と搬送台車システムとを示し、図２は搬送台車２を実線で、走行軌道５を鎖線で示す。図３，図４は走行軌道５０を実線で、搬送台車２を鎖線で示す。搬送台車２は、走行軌道５０上を走行する台車部４と、支柱８を介して台車部４から吊り下げられ、走行軌道５０の下部を移動する搬送部６とを備える、懸垂走行式の台車である。台車部４と搬送部６との間に受電部１０があり、磁性コア１１ａによりリッツ線６０から非接触で受電し、通信部１１ｂにより通信線６２を介して図示しない地上側の設備と通信する。なお２次電池、キャパシタ等を搭載して、搬送台車２が停止した際に充電すると、受電部１０は設けなくても良い。また支柱８に台車部４と搬送部６とを固定するのではなく、それらの一方が支柱８回りに回動するようにしても良い。

台車部４は、縦方向に前後一対の走行ユニット１２，１２を備え、横方向に左右一対の走行ユニット１３，１３を備え、走行ユニット１２，１３の構造は同じで、台車部４の中央に支柱８がある。走行ユニット１２，１３は昇降部１４を備え、これはパンタグラフ、カム、ボールネジ等の公知の昇降機構からなる。走行方向に沿って、各走行ユニット１２，１３の底部中央に一対の駆動輪１６が設けられ，その両側に各一対の補助輪２０，２１が設けられ、さらに駆動輪１６の両側に各一対のガイドローラ２２が設けられている。駆動輪１６はモータと減速機等からなる走行駆動部１８により駆動され、補助輪２０，２１は従動輪で、ガイドローラ２２は一対のバー２５，２５に取り付けられている。拡縮機構２４はカム、４節リンク等から成り、バー２５，２５の間隔を拡縮する。なお駆動輪１６を従動輪とし、別に駆動輪を設けても良い。また昇降部１４は駆動輪１６〜バー２５までの走行に必要な部材を昇降させ、そのストロークは例えば２０ｍｍ程度である。

搬送部６は、回転機構３０とホイスト３２及び昇降台３４を備え、物品３６を保持して搬送する。回転機構３０はホイスト３０を鉛直軸回りに回転させ、特に±１８０度の回転で物品３６の向きを１８０度回転させ、これ以外に±１０度程度の回転により物品３６の向きをロードポート、バッファ等に合わせることが好ましい。ホイスト３２はベルト等により昇降台３４を昇降させ、昇降台３４はチャック３５により物品３６の頭部を把持する。物品３６は例えばＦＯＵＰで、扉３７と半導体ウェハーを収容する本体３８とから成り、向きがある。このため回転機構３０により物品３６の向きを調整する。なお昇降台３４に回転機構を設けて物品３６を回転させても良い。台車部６は例えば一対のカバー４０，４０を備え、その底部から進退自在な一対のサポート４２を物品３６の底部に進出させ、物品３６の落下を防止する。なお搬送する物品３６はＦＯＵＰに限らず任意である。搬送部６には、横送り機構を設けて、回転機構３０等を走行軌道５０の直下から離れた位置へ横送りできるようにしても良い。

搬送台車２はこれ以外にコントローラ２８を備え、台車部４と搬送部６を制御し、地上側の設備及び他の搬送台車２、あるいはこれらに加えて後述の天井走行車７０との間で通信する。搬送部６はホイストにより物品３６を昇降させると共に保持するが、少なくとも物品３６を保持して搬送できればよい。走行ユニット１２，１３の状態は、一方が下降して走行、他方が上昇して退避であり、下降している側ではバー２５の間隔を広げてガイドローラ２２がガイドされるようにし、上昇している側ではバー２５の間隔を狭めてガイドローラ２２を後述の開口５２に挿入する準備をしておく。

走行軌道５０は、縦方向の軌道５１ａと横方向の軌道５１ｂとが、例えば水平面内で、縦横にかつ格子状に配置されたもので、軌道５１ａ，５１ｂは各々一対の軌道とその間の開口５２ａ，５２ｂとを備えている。なお軌道５１ａ，５１ｂは縦横に直交するが、斜めに交わっても良い。また走行軌道５０にカバーを設けて、外部への発塵を防止することが好ましいが、図示を省略する。開口５２ａ，５２ｂは交差部５４で交差し、搬送台車２は交差部５４で走行方向を縦方向と横方向との間で変更できる。軌道５１ａ，５１ｂは開口５２ａ、５２ｂの両側に各一対の踏面５４を備えて、搬送台車２の駆動輪１６が走行し、交差部５４の前後左右で補助踏面５６が設けられ、補助輪２０，２１が走行する。補助輪２０，２１が常時軌道５１ａ，５１ｂと接触すると、駆動輪１６に加わる荷重が低下し、加減速を制限する。このため交差部５４から離れた位置では、軌道５１ａ，５１ｂに溝５７を設けて、補助輪２０，２１が軌道５１ａ、５１ｂに接触しないようにする。軌道５１ａ、５１ｂの開口５２ａ，５２ｂ側の面はガイド面５８を構成し、ガイドローラをガイドする。なお溝５７は設けなくても良く、またガイドローラ２２を設けず、駆動輪１６等にフランジを設けて、軌道５１ａ、５１ｂに設けた図示しないガイド面でガイドしても良い。

走行ユニット１２，１３の一方が軌道５１ａ，５１ｂと接触する高さへ下降する。他方の走行ユニットは上昇し、特にガイドローラ２２は軌道５１ａ、５１ｂよりも高い位置にある。開口５２ａ，ｂの幅（軌道５１ａ，５１ａ間等のギャップ）をＧ、駆動輪１６と補助輪２０，２１との車軸間隔をＤ、補助踏面５６の長さをＨとする。ギャップＧは支柱８の直径よりも大きく、交差部５４は例えば一辺がＧの正方形である。ここでＨ＞Ｄ＞Ｇとする。Ｈ＞Ｄ＞Ｇであることにより、１個の走行ユニット１２，１３で、駆動輪１６が交差部５４にある際に、両側の補助輪２０，２１は補助踏面５６に接触し、走行ユニット１２，１３を安定に支持する。

ガイドローラ２２は拡縮機構２４によりガイド面５８に押し付けられ、走行ユニット１２，１３当たりで前後に各一対以上設けることにより、交差部５４の付近でいずれか一対のガイドローラ２２がガイド面５８に接触して、走行ユニット１２，１３をガイドする。

走行ユニット１２，１３の一方を軌道５１ａ、５１ｂに接触する高さに下降させ、前後の駆動輪１６，１６により走行し、ガイドローラ２２によりガイドする。そして溝５７により、補助輪２０，２１と軌道５１ａ、５１ｂとの接触を防止する。他方の走行ユニットは上昇させ、ガイドローラの間隔は例えば縮めておく。

図５，図６は搬送台車システムをクリーンルームのベイに設置し、天井走行車システムと共存させたレイアウトを示す。７０は天井走行車、７１は天井走行車７０のインターベイルート、７２は天井走行車７０のイントラベイルートである。７３は半導体等の処理装置、７４はそのロードポートで、物品３６を処理装置７３に出し入れするポートである。例えば走行軌道５０を上段に、イントラベイルート７２を中段に、バッファ７５を下段に配置し、これらのいずれよりも下方にロードポート７４がある。なおイントラベイルート７２を走行軌道５０よりも上部に配置して良い。そしてイントラベイルート７２と走行軌道５０の高さを変えて、天井走行車７０と搬送台車２との干渉を回避する。

天井走行車７０はホイストと横送り機構を備えて、物品をバッファ３６に荷下ろしあるいは荷積みし、搬送台車２はバッファ５０とロードポート７４との間で物品を搬送する。図５に示すように、走行軌道５０はチェス盤状等に規則的に配置する必要はなく、レイアウトの自由度が高い。また走行軌道５０の三叉路あるいは直角に折れ曲がる位置でも、図３の交差点２４のように、その縦横の四方に軌道５１ａ、５１ｂを配置し、搬送台車２が方向転換できるようにする。

搬送台車２は交差部５４毎に方向転換でき、退避あるいは迂回できる、走行経路を自由に選択でき、かつ搬送台車２が渋滞する恐れは少ない。またイントラベイルート７２のようにカーブによって軌道の向きを変更するのではないので、走行軌道５０を密に配置できる。このためバッファ７５も密に多数配置できる。

図７は、交差点２４での方向転換を、平面視で縦方向の走行から横方向への走行への転換を例に示す。交差点２４の手前から搬送台車２は減速し、支柱８が交差点２４の中心部にあるように停止する。縦方向の走行ユニット１２，１２は、例えば停止後に、ガイドローラ２２，２２の間隔を縮め、走行ユニット１２，１２を上昇させる。例えば走行ユニット１２，１２の上昇と同時に、横方向の走行ユニット１３，１３を下降させ、例えば下降後にガイドローラ２２，２２の間隔を拡げる。そして走行ユニット１３，１３の下降が完了し、ガイドローラ２２がガイド面５８にガイドされる位置まで、間隔を広げると、横方向の走行ユニット１３，１３による走行を開始する。

なお方向転換をより慎重に行う場合、以下のようにすることが好ましい。走行停止後に次に走行する側の走行ユニットを下降させ、次いでガイドローラの間隔を拡げる。この後、走行を停止する側の走行ユニットのガイドローラの間隔を縮め、最後にこの走行ユニットを上昇させる。また方向転換しない場合、走行ユニット１２，１３の切り換え、及び拡縮機構２４によるガイドローラ２２の切り換え無しで、例えば減速せずに交差部５４を通過すればよい。そして駆動輪１６が踏面５５から浮く位置では、前後の補助輪２０，２１が走行ユニット１２，１３を支持し、前後のガイドローラ２２のいずれかがガイド面５８でガイドされているので、交差部５４を安定走行できる。

２搬送台車
４台車部
６搬送部
８支柱
１０受電部
１１ａ磁性コア
１１ｂ通信部
１２，１３走行ユニット
１４昇降部
１６駆動輪
１８走行駆動部
２０，２１補助輪
２２ガイドローラ
２４拡縮機構
２５バー
２８コントローラ
３０回転機構
３２ホイスト
３４昇降台
３５チャック
３６物品（ＦＯＵＰ）
３７扉
３８本体
４０カバー
４２サポート
５０走行軌道
５１ａ，ｂ軌道
５２ａ，ｂ開口
５４交差部
５５踏面
５６補助踏面
５７溝
５８ガイド面
６０リッツ線
６２通信線
７０天井走行車
７１，７２ルート
７３処理装置
７４ロードポート
７５バッファ

Ｇギャップ
Ｄ車軸間隔
Ｈ補助踏面の長さ

Claims

共に中央に開口をその両側に踏面を備え、直交あるいは斜めに交差する第１の軌道と第２の軌道とを走行する搬送台車であって、
上部の台車部と、物品を保持する下部の搬送部と、台車部から搬送部へ下向きに伸びる支柱とを備え、
前記台車部は、
第１の軌道の踏面を走行するための第１の走行輪と、第１の軌道に沿ってその前後の第１の補助輪とを備える、第１の走行ユニットを、第１の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
第２の軌道の踏面を走行するための第２の走行輪と、第２の軌道に沿ってその前後の第２の補助輪とを備える、第２の走行ユニットを、第２の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
さらに、少なくとも一対の第１の走行ユニットと少なくとも一対の第２の走行ユニット中の一方を昇降させる昇降機構、とを備えていることを特徴とする、搬送台車。
少なくとも一対の第１の走行ユニットは、第１の軌道の中央の開口内に位置し、第１の軌道の方向とは水平面内で直角な方向に沿って、開口の中央からの位置が異なる少なくとも２個のガイドローラと、少なくとも２個のガイドローラの間隔を拡縮する第１の拡縮機構とを、さらに備え、
少なくとも一対の第２の走行ユニットは、第２の軌道の中央の開口内に位置し、第２の軌道の方向とは水平面内で直角な方向に沿って、開口の中央からの位置が異なる少なくとも２個のガイドローラと、少なくとも２個のガイドローラの間隔を拡縮する第２の拡縮機構とを、さらに備え、
第１の走行ユニットと第２の走行ユニットの内の、下降している側の走行ユニットのガイドローラの間隔を拡げるように構成されていることを特徴とする、請求項１の搬送台車。
第１の走行輪と第１の補助輪との車軸間隔が、前後いずれの第１の補助輪に対しても、第２の走行軌道の開口の幅よりも広く、
第２の走行輪と第２の補助輪との車軸間隔が、前後いずれの第２の補助輪に対しても、第１の走行軌道の開口の幅よりも広いことを特徴とする、請求項１または２の搬送台車。
第１の走行ユニットと第２の走行ユニットとが、支柱を中心に十字状に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの搬送台車。
中央に開口をその両側に踏面を備える第１の軌道と、第１の軌道と直交あるいは斜めに交差し、中央に開口をその両側に踏面を備える第２の軌道とから成る走行軌道と、
第１の軌道上及び第２の軌道上を走行しかつ上部に位置する台車部と、物品を保持しかつ下部に位置する搬送部と、開口を通って台車部から搬送部へ伸びる支柱とを備える搬送台車とを備え、
前記台車部は、
第１の軌道の踏面を走行するための第１の走行輪と、第１の軌道に沿ってその前後の第１の補助輪とを備える、第１の走行ユニットを、第１の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
かつ第２の軌道の踏面を走行するための第２の走行輪と、第２の軌道に沿ってその前後の第２の補助輪とを備える、第２の走行ユニットを、第２の軌道に沿って前記支柱の前後に少なくとも一対備え、
さらに、少なくとも一対の第１の走行ユニットと少なくとも一対の第２の走行ユニット中の一方を昇降させる昇降機構、とを備えていることを特徴とする、搬送台車システム。
第１の走行輪と第２の走行輪は駆動輪で、第１の補助輪と第２の補助輪は従動輪で、
第１の走行輪と第１の補助輪とは、踏面に沿っての第１の軌道の短辺方向位置が異なり、
第２の走行輪と第２の補助輪とは、踏面に沿っての第２の軌道の短辺方向位置が異なり、
かつ、第１の軌道と第２の軌道とが交差する交差部から所定の範囲で、第１の補助輪が第１の軌道の踏面に接触し、第２の補助輪が第２の軌道の踏面に接触し、他の範囲では第１の補助輪及び第２の補助輪が踏面から浮くように、前記他の範囲で、第１の軌道の踏面の第１の補助輪と向き合う位置に溝が設けられ、第２の軌道の踏面の第２の補助輪と向き合う位置に溝が設けられていることを特徴とする、請求項５の搬送車システム。