JP7306596B2 - 天井搬送車 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、天井搬送車に関する。

天井搬送車に関する技術として、例えば特許文献１に記載された搬送車が知られている。特許文献１に記載された搬送車は、本体部と、物品を保持する保持部を有する昇降台（保持ユニット）と、可撓性を有する吊持部材の繰出し及び巻取りにより昇降台を昇降させる昇降駆動部と、昇降駆動部に設けられレーザ光等の指向性を有する検出波を照射するルックダウンセンサと、を備える。特許文献１に記載された搬送車では、ルックダウンセンサから昇降台の降下先の近傍に向けて検出波を照射して、異物（障害物）の有無を判定することが図られている。

国際公開第２０１７／１９９５９３号

上述したような天井搬送車では、例えば昇降する保持ユニットに近接する周辺装置の突出部分等を障害物として誤判定してしまう可能性がある。また、上述した天井搬送車では、ルックダウンセンサの検知範囲が狭いことから、障害物を確実に検知できない可能性がある。

そこで、本発明の一側面は、障害物の有無を正確且つ確実に判定することが可能な天井搬送車を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る天井搬送車は、昇降可能に設けられ、物品を保持する保持ユニットと、保持ユニットで保持した物品の直下に形成される下方空間の周囲を検知範囲に含む三次元測距センサと、三次元測距センサの検知結果に基づいて、障害物の有無を判定する制御装置と、を備える。

この天井搬送車では、三次元測距センサにより、ルックダウンセンサ等に比べて広い検知範囲で物体を検知することができる。また、三次元測距センサにより検知範囲に存在する物体を三次元で検知することができるため、例えば高い位置にある周辺装置等の突出部分を障害物とするような誤判定を抑制することが可能となる。したがって、障害物の有無を正確且つ確実に判定することが可能となる。

本発明の一側面に係る天井搬送車では、三次元測距センサは、保持ユニット及び保持ユニットで保持した物品の少なくとも一方を検知範囲に含み、制御装置は、三次元測距センサの検知結果に基づいて、保持ユニットで保持した物品の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定してもよい。この場合、物品の移載時において、例えば物品の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つの判定結果を利用して保持ユニットの昇降等を制御することができ、これにより、物品の移載ミス等を防止することが可能となる。

本発明の一側面に係る天井搬送車では、保持ユニット及び保持ユニットで保持した物品の少なくとも一方は、発光器を有し、三次元測距センサは、発光器の発光を検知してもよい。これにより、発光器の発光を利用して、物品の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。

本発明の一側面に係る天井搬送車では、保持ユニット及び保持ユニットで保持した物品の少なくとも一方は、ＡＲマーカを有し、三次元測距センサは、ＡＲマーカを検知してもよい。これにより、ＡＲマーカを利用して、物品の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。

本発明の一側面に係る天井搬送車では、三次元測距センサは、ステレオカメラを含んでいてもよい。この場合、天井搬送車の周囲に他の赤外線センサ等を利用した装置が存在したとしても、ステレオカメラは当該他の赤外線センサ等と相互干渉しないため、当該他の赤外線センサ等に三次元測距センサによる悪影響が及ぶことを抑制することが可能となる。

本発明の一側面に係る天井搬送車では、ステレオカメラは、保持ユニットよりも上方の位置に保持ユニットを俯瞰可能に設けられ、最降下時の保持ユニットを画角に含んでいてもよい。この場合、三次元測距センサとしてステレオカメラを有効に用いることができる。

本発明の一側面に係る天井搬送車は、保持ユニットを昇降させる昇降駆動ユニットを備え、三次元測距センサは、昇降駆動ユニットにおいて保持ユニットで保持した物品の直上の位置に配置されていてもよい。この場合、三次元測距センサの有効な配置構成を実現することができる。

本発明の一側面に係る天井搬送車は、三次元測距センサの揺れ及び傾きを検出するジャイロセンサ及び加速度センサを備えてもよい。この場合、障害物の有無をより正確且つ確実に判定することが可能となる。

本発明の一側面によれば、障害物の有無を正確且つ確実に判定することが可能な天井搬送車を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る天井搬送車を示す側面図である。 図２は、図１の天井搬送車においてステレオカメラの検知範囲を示す正面図である。 図２は、図１の天井搬送車においてステレオカメラの検知範囲を示す正面図である。 図４は、変形例に係る発光器を含む画像を示す図である。 図５は、変形例に係るＡＲマーカを含む画像を示す図である。

以下、図面を参照して、一実施形態を詳細に説明する。同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、一実施形態の天井搬送車１は、半導体デバイスが製造されるクリーンルームの天井付近に敷設された軌道２０に沿って走行する。天井搬送車１は、複数の半導体ウェハが収容されたＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）（物品）２００の搬送、及び、半導体ウェハに各種処理を施す処理装置に設けられたロードポート（移載部）３００等に対するＦＯＵＰ２００の移載を行う。

天井搬送車１は、フレームユニット２と、走行ユニット３と、ラテラルユニット４と、シータユニット５と、昇降駆動ユニット６と、保持ユニット７と、搬送車コントローラ（制御部）８と、通信部９と、を備える。フレームユニット２は、センターフレーム１５と、フロントフレーム１６と、リアフレーム１７と、を有する。フロントフレーム１６は、センターフレーム１５における前側（天井搬送車１の走行方向における前側）の端部から下側に延在している。リアフレーム１７は、センターフレーム１５における後側（天井搬送車１の走行方向における後側）の端部から下側に延在している。

走行ユニット３は、センターフレーム１５の上側に配置されている。走行ユニット３は、例えば、軌道２０に沿って敷設された高周波電流線から非接触で電力の供給を受けることで、軌道２０に沿って走行する。ラテラルユニット４は、センターフレーム１５の下側に配置されている。ラテラルユニット４は、シータユニット５、昇降駆動ユニット６及び保持ユニット７を横方向（天井搬送車１の走行方向における側方）に移動させる。シータユニット５は、ラテラルユニット４の下側に配置されている。シータユニット５は、昇降駆動ユニット６及び保持ユニット７を水平面内において回動させる。

昇降駆動ユニット６は、シータユニット５の下側に配置されている。昇降駆動ユニット６は、保持ユニット７を昇降させる。昇降駆動ユニット６は、保持ユニット７に接続されたベルトＢの巻取りないし繰出しによって保持ユニット７を昇降させる。保持ユニット７は、昇降可能に設けられている。保持ユニット７は、昇降駆動ユニット６の下側に配置されている。保持ユニット７は、複数のベルトＢで吊り下げられている。保持ユニット７は、昇降駆動ユニット６によるベルトＢの巻取りないし繰出しによって昇降する。保持ユニット７は、ＦＯＵＰ２００のフランジ２０１を保持（把持）する。保持ユニット７は、一対のグリッパ１２，１２を有する。一対のグリッパ１２，１２は、例えば駆動モータ及びリンク機構によって開閉させられる。

搬送車コントローラ８は、例えばセンターフレーム１５に配置されている。搬送車コントローラ８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read only memory）及びＲＡＭ(Random access memory)等によって構成された電子制御ユニットである。搬送車コントローラ８は、天井搬送車１の各部を制御する。

以上のように構成された天井搬送車１は、一例として、次のように動作する。ロードポート３００から天井搬送車１にＦＯＵＰ２００を移載する場合には、まず、ＦＯＵＰ２００を保持していない天井搬送車１をロードポート３００に対応する位置に停止させる。このとき、下降させる保持ユニット７の位置がロードポート３００に対する所定位置からずれている場合、ラテラルユニット４及びシータユニット５を駆動することにより、保持ユニット７の水平位置及び水平角度を調整する。続いて、昇降駆動ユニット６により保持ユニット７を下降させ、ロードポート３００に載置されているＦＯＵＰ２００のフランジ２０１を保持ユニット７で保持する。続いて、昇降駆動ユニット６により保持ユニット７を最上昇位置まで上昇させる。

一方、天井搬送車１からロードポート３００にＦＯＵＰ２００を移載する場合には、まず、ＦＯＵＰ２００を保持した天井搬送車１をロードポート３００に対応する位置に停止させる。このとき、下降させる保持ユニット７の位置がロードポート３００に対する所定位置からずれる場合、ラテラルユニット４及びシータユニット５を駆動することにより、保持ユニットの水平位置及び水平角度を調整する。続いて、昇降駆動ユニット６により保持ユニット７を下降させ、ロードポート３００にＦＯＵＰ２００を載置し、保持ユニット７によるフランジ２０１の保持を解放する。続いて、昇降駆動ユニット６により保持ユニット７を最上昇位置まで上昇させる。

ここで、本実施形態の天井搬送車１は、図２及び図３に示されるように、発光器７Ｋと、ステレオカメラＳＣと、を備える。発光器７Ｋは、保持ユニット７に設けられている。発光器７Ｋは、ステレオカメラＳＣの画角に入る位置に配置されている。発光器７Ｋは、保持ユニット７の上側に設けられている。発光器７Ｋは、直進性の良いレーザ光を上方に出射する。発光器７Ｋは、赤外線を発光する。例えば発光器７Ｋとしては、赤外線ＬＥＤが用いられる。発光器７Ｋが設けられる位置は特に限定されず、ステレオカメラＳＣの検知範囲内であればよい。

ステレオカメラＳＣは、複数のカメラを用いて複数の異なる方向から同時に撮影することにより、その検知範囲の物体を認識すると共に当該物体までの距離情報を取得可能な装置である。ここでのステレオカメラＳＣとしては、周辺光を撮像するパッシブ方式のステレオカメラが用いられている。ステレオカメラＳＣは、三次元測距センサを構成する。なお、物体の認識としては、公知の種々の画像認識手法及び画像処理手法を用いることができる。本実施形態における物体の距離情報は、物体の高さ情報に対応する。

ステレオカメラＳＣは、保持ユニット７よりも上方の位置に保持ユニット７を俯瞰可能に設けられている。ステレオカメラＳＣは、昇降駆動ユニット６において保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の直上の位置に配置されている。図示する一例では、ステレオカメラＳＣは、昇降駆動ユニット６の中央部分に、下方に向けて設けられている。

このようなステレオカメラＳＣは、保持ユニット７と、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００と、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の直下に形成される下方空間Ｒの周囲とを、検知範囲ＤＡに少なくとも含んでいる。下方空間Ｒは、三次元的にＦＯＵＰ２００をロードポート３００に降ろすルートを構成する。下方空間Ｒは、保持ユニット７を昇降させてＦＯＵＰ２００を移載する際の当該ＦＯＵＰ２００の昇降経路を構成する。ステレオカメラＳＣは、ロードポート３００の周辺を俯瞰するように撮像可能である。ステレオカメラＳＣは、最降下時の保持ユニット７（ロードポート３００に載置されたＦＯＵＰ２００を保持する高さ位置にある保持ユニット７）を画角に含む。ステレオカメラＳＣは、発光器７Ｋの発光（赤外線）を検知可能である。

搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣの検知結果に基づいて、障害物の有無を判定する。障害物としては、例えばロードポート３００の周辺の人、吊棒、脚立天板、ローリングタワー等が挙げられる。一例として、搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣで認識された物体及びその距離情報に基づいて、当該物体が下方空間Ｒに干渉している又はその可能性が高いと判断した場合に、当該物体を障害物と判定する。物体が下方空間Ｒに干渉しているか否か（その可能性が高いか否か）の判断は、公知の種々の判断手法を用いることができる。

搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣの検知結果に基づいて、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転を判定する。一例として、搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣで検知した発光器７Ｋの発光の挙動から、ＦＯＵＰ２００が所定量以上揺れているか否か及びその揺れ速度を判定する。ＦＯＵＰ２００の揺れは、発光器７Ｋから出射されたレーザ光が目標軸からどれだけずれいているかに基づき、判定することができる。また一例として、搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣで検知した発光器７Ｋの発光の位置から、ＦＯＵＰ２００が所定量以上傾いているか否かを判定する。また一例として、搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣで検知した発光器７Ｋの発光の位置から、ＦＯＵＰ２００が鉛直方向の軸周りに所定量以上回転した位置にあるか否かを判定する。

搬送車コントローラ８は、障害物の有無に関する判定結果情報を上位制御装置（不図示）等に送信する。上位制御装置は、障害物の有無に関する判定結果情報を作業者に報知する。また、搬送車コントローラ８は、障害物が有ると判定した場合、保持ユニット７の昇降を停止又は禁止する。また、搬送車コントローラ８は、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転に関する判定結果情報に基づいて、ＦＯＵＰ２００の移載動作を制御する。例えば搬送車コントローラ８は、ＦＯＵＰ２００の揺れが小さくなるように、ＦＯＵＰ２００の傾きが小さくなるように、及び、ＦＯＵＰ２００の回転が小さくなるように、保持ユニット７の昇降、ラテラルユニット４の駆動及びシータユニット５の駆動の少なくとも何れかを制御する。なお、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の何れか一つが所定量を超えた場合には、搬送車コントローラ８は、保持ユニット７の昇降を停止又は禁止し、上位制御装置は、揺れ、傾き及び回転に関するエラー情報を作業者に報知する。

以上、天井搬送車１では、ステレオカメラＳＣにより、ルックダウンセンサ等に比べて広い検知範囲ＤＡで物体を検知することができる。ステレオカメラＳＣにより、範囲検出を面で行うことができる。また、ステレオカメラＳＣにより検知範囲に存在する物体を三次元で検知することができるため、例えば高い位置にある周辺装置４００等の突出部分４００Ｔ（図２及び図３参照）を障害物とするような誤判定を抑制することが可能となる。したがって、天井搬送車１によれば、障害物の有無を正確且つ確実に判定することが可能となる。

天井搬送車１では、ステレオカメラＳＣは、保持ユニット７及び保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００を検知範囲に含む。搬送車コントローラ８は、ステレオカメラＳＣの検知結果に基づいて、保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転を判定する。この場合、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の検出の広範囲化及び高精度化が実現可能となる。また、ＦＯＵＰ２００の移載時において、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の判定結果を利用して保持ユニット７の昇降等を制御することができ、ＦＯＵＰ２００の移載ミス等を未然に防止することが可能となる。

天井搬送車１では、保持ユニット７が発光器７Ｋを有しており、ステレオカメラＳＣはこの発光器７Ｋの発光を検知する。これにより、発光器７Ｋの発光を利用して、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転を判定することが可能となる。

天井搬送車１では、三次元測距センサとしてステレオカメラＳＣを用いている。この場合、天井搬送車１の周囲に他の赤外線センサ等を利用した装置が存在したとしても、ステレオカメラＳＣは当該他の赤外線センサ等と相互干渉しないため、当該他の赤外線センサ等にステレオカメラＳＣによる悪影響が及ぶことを抑制することが可能となる。また、三次元測距センサとしてステレオカメラＳＣを用いることで、周囲の他の赤外線センサの影響を受けずに、障害物の有無の判定が可能となる。また、三次元測距センサとしてステレオカメラＳＣを用いることで、障害物を簡易に認識することが可能となる。

天井搬送車１では、ステレオカメラＳＣは、保持ユニット７よりも上方の位置に保持ユニット７を俯瞰可能に設けられており、最降下時の保持ユニット７を画角に含む。この場合、三次元測距センサとしてステレオカメラＳＣを有効に用いることができる。

天井搬送車１は、保持ユニット７を昇降させる昇降駆動ユニット６を備える。ステレオカメラＳＣは、昇降駆動ユニット６において保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の直上の位置に配置されている。この場合、ステレオカメラＳＣの有効な配置構成を実現することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明の一態様は、上記実施形態に限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態では、物品としてＦＯＵＰ２００を対象としているが、物品は特に限定されず、天井搬送車１で搬送される物体であれば、様々な物体であってもよい。上記実施形態では、三次元測距センサとしてステレオカメラＳＣを用いているが、三次元測距センサは特に限定されない。三次元測距センサとしては、例えばＴＯＦ（Time of Flight）カメラを用いてもよいし、赤外投光部と受光部とを有する赤外線測距センサを用いてもよいし、複数のレーザレンジファインダ又は３ＤＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）を用いてもよい。

上記実施形態では、ステレオカメラＳＣが設けられる位置は特に限定されず、下方空間Ｒの周囲を検知範囲に含むように配置されていればよい。上記実施形態では、搬送車コントローラ８によりＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転を判定したが、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つのみを判定してもよい。

上記実施形態では、保持ユニット７が発光器７Ｋを有しているが、これに代えてもしくは加えて、例えば図４に示されるように、ＦＯＵＰ２００が発光器２００Ｋを有していてもよい。この場合、ステレオカメラＳＣは、発光器２００Ｋの発光を検知する。発光器２００Ｋは、ＦＯＵＰ２００の上部においてステレオカメラＳＣで撮像された画像Ｇに映り込むように配置される。この場合、ステレオカメラＳＣで検知した発光器２００Ｋの発光を利用して、発光器２００Ｋの揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。発光器２００Ｋが設けられる位置は特に限定されず、ステレオカメラＳＣの検知範囲内であればよい。なお、発光器７Ｋ、２００Ｋは、複数配置してもよく、発光形状がユニークなものとしてもよい。

上記実施形態では、保持ユニット７及び保持ユニット７で保持したＦＯＵＰ２００の少なくとも一方がＡＲ（Augmented Reality）マーカを有し、ステレオカメラＳＣがＡＲマーカを検知してもよい。例えば図５に示されるように、ＦＯＵＰ２００の上部にＡＲマーカ２００Ｍが貼り付けられていてもよい。ＡＲマーカ２００Ｍは、二次元コードの一種であり、ステレオカメラＳＣで撮像された画像Ｇに映り込むように配置される。この場合、ＡＲマーカ２００Ｍを利用して、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。ＡＲマーカ２００Ｍが貼り付けられる位置は特に限定されず、ステレオカメラＳＣの検知範囲内であればよい。

上記実施形態では、ステレオカメラＳＣの検知結果から保持ユニット７及びＦＯＵＰ２００の形状を認識してもよい。この場合、認識した保持ユニット７及びＦＯＵＰ２００の形状を利用して、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。つまり、保持ユニット７及びＦＯＵＰ２００の少なくとも一方を検知範囲に含むステレオカメラＳＣの検知結果に基づくことで、ＦＯＵＰ２００の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定することが可能となる。

上記実施形態では、天井搬送車１にジャイロセンサ及び加速度センサを搭載し、天井搬送車１の揺れ及び傾き（つまり、ステレオカメラＳＣの揺れ及び傾き）を検出してもよい。この場合、ジャイロセンサ及び加速度センサで検出した揺れ及び傾きに応じて、ステレオカメラＳＣの検知結果を適宜に補正してもよい。上記実施形態では、搬送車コントローラ８を制御装置として備えているが、これに代えて、搬送車コントローラ８とは別の１又は複数のコントローラを制御装置として備えていてもよい。

上記実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。上記実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。上記実施形態又は変形例における各構成の一部は、本発明の一態様の要旨を逸脱しない範囲で適宜に省略可能である。

１…天井搬送車、６…昇降駆動ユニット、７…保持ユニット、７Ｋ，２００Ｋ…発光器、８…搬送車コントローラ（制御装置）、２００…ＦＯＵＰ（物品）、２００Ｍ…ＡＲマーカ、ＤＡ…検知範囲、Ｒ…下方空間、ＳＣ…ステレオカメラ（三次元測距センサ）。

Claims (7)

1. 昇降可能に設けられ、物品を保持する保持ユニットと、
   前記保持ユニットで保持した前記物品の直下に形成される下方空間の周囲を検知範囲に含む三次元測距センサと、
   前記三次元測距センサの検知結果に基づいて、障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、
   前記三次元測距センサは、前記保持ユニット及び前記保持ユニットで保持した前記物品の少なくとも一方を検知範囲に含み、
   前記制御装置は、前記三次元測距センサの検知結果に基づいて、前記保持ユニットで保持した前記物品の揺れ、傾き及び回転の少なくとも何れか一つを判定する、天井搬送車。
2. 前記保持ユニット及び前記保持ユニットで保持した前記物品の少なくとも一方は、発光器を有し、
   前記三次元測距センサは、前記発光器の発光を検知する、請求項１に記載の天井搬送車。
3. 前記保持ユニット及び前記保持ユニットで保持した前記物品の少なくとも一方は、ＡＲマーカを有し、
   前記三次元測距センサは、前記ＡＲマーカを検知する、請求項１又は２に記載の天井搬送車。
4. 前記三次元測距センサは、ステレオカメラを含む、請求項１～３の何れか一項に記載の天井搬送車。
5. 前記ステレオカメラは、前記保持ユニットよりも上方の位置に前記保持ユニットを俯瞰可能に設けられ、最降下時の前記保持ユニットを画角に含む、請求項４に記載の天井搬送車。
6. 前記保持ユニットを昇降させる昇降駆動ユニットを備え、
   前記三次元測距センサは、前記昇降駆動ユニットにおいて前記保持ユニットで保持した前記物品の直上の位置に配置されている、請求項１～５の何れか一項に記載の天井搬送車。
7. 前記三次元測距センサの揺れ及び傾きを検出するジャイロセンサ及び加速度センサを備える、請求項１～６の何れか一項に記載の天井搬送車。

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