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JP2005194009A - 懸垂型搬送台車 - Google Patents

懸垂型搬送台車 Download PDF

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JP2005194009A
JP2005194009A JP2004000152A JP2004000152A JP2005194009A JP 2005194009 A JP2005194009 A JP 2005194009A JP 2004000152 A JP2004000152 A JP 2004000152A JP 2004000152 A JP2004000152 A JP 2004000152A JP 2005194009 A JP2005194009 A JP 2005194009A
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Tatsuya Kumehashi
達也 久米橋
Senzo Kutoku
千三 久徳
Masanao Murata
正直 村田
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Abstract

【課題】被把持物の回転モーメントに伴う震動及び上下方向、左右方向の震動を抑制可能な懸垂型搬送台車を提供することである。
【解決手段】走行レールを走行する走行部3と、前記走行部3に設けられ、FOUP1の上面に形成されたFOUP被把持部12を把持して懸垂状態で昇降可能な把持機構部2と、前記把持機構部2により前記FOUP1が上昇されたときに、前記FOUP被把持部12の形成位置とは異なる前記FOUP1の上面の所定位置に圧接するように前記把持機構部2に固設された緩衝部材18a,18b,18c,18dと、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体製造工程等の搬送システムにおける懸垂型搬送台車に関するものである。
例えば半導体製造工程では、シリコンウエハはFOUPなど塵埃の影響を受けないクリーンな保管箱に収納されて製造装置間を搬送される。その搬送手段としては、OHT(Over head Hoist Transport)やOHS(Over Head Shuttle)等といった軌道上を走行する台車による無人搬送システムが主流となってきている。
従来、図8に示すように、天井から懸垂された軌道である走行レール6と、把持機構部2のフィンガー部16の接触面全体で被把持物であるFOUP1の突出部12を一様に支えることにより把持し、走行レール6内部に収納された走行部3により走行レール6上を矢印方向Aに走行することで、FOUP1を工程間搬送するOHT搬送台車5からなるOHT搬送システムが知られている。
上記のOHT搬送システムにおいて、OHT搬送台車5の矢印方向Aへの移動加速が緩やかな場合、FOUP1に作用する慣性力に起因する回転モーメントが十分小さいため、回転モーメントが問題になることはない。しかし、OHT搬送台車5の搬送効率向上が強く求められる現状では、OHT搬送台車5に高速搬送機能が不可欠である。このため、OHT搬送台車5には急加速が強いられる。その結果、OHT搬送台車5がFOUP1を吊上げ、進行方向へ走行を急加速する場合、又はその逆に、OHT搬送台車5の走行をトップスピードから急減速して停止させる場合、FOUP1の突出部12がフィンガー部16の接触面全体で一様に支えられているだけであるため、FOUP1に回転モーメントに伴う震動が発生する。
また、走行レール6には、継ぎ目段差や、レール分岐部の段差が存在し、これら段差は走行レール6自身の老朽化、或いはクリーンルーム建て屋のひずみと老朽化により拡大される場合が多い。走行レール6上に存在する段差や、レール分岐部に存在する溝等の段差は、FOUP1に対して上下方向の震動を発生させる。また、走行レール6のカーブ部などは、FOUP1に対して左右方向の震動を発生させる。また、FOUP1を把持して持上げる時、逆にFOUP1を荷受け台8に載置する時にも、FOUP1に対して上下方向の震動を発生させる。
これら震動は震動エネルギーとして徐々に減衰するが、震動初期の段階では、FOUP1内部に保管された製造途中のシリコンウエハに問題となる震動が伝播する。シリコンウエハの震動はシリコンウエハとシリコンウエハを支えるカセット等との接触面での滑り摩擦を誘発する。この滑り摩擦で滑り面にパーティクルが発生し、さらに発生したパーティクルが飛散してシリコンウエハ表面に付着し、パターン欠陥を誘発し、製品の歩留りを低下させる。
特許文献1には、外枠に水平に嵌挿した、四方向にエアーバネを介して自由に動く中枠の上にエアーバネを介して上板を設け、この上板の上にシリコンウエハ等の入ったカセットを載置して搬送することで、被載置物に対して上下左右、及び前後方向に防震性を持たせた、床上を走る無人搬送車が開示されている。
特開平05−165524号公報
しかしながら、特許文献1のような構成は、防震対象が床上を走る搬送車に載置された、回転モーメントが負荷されることのない被載置物であり、防震対象が懸垂型搬送台車に懸垂された回転モーメントが負荷される被把持物である本構成とは解決課題が異なる。
本発明は上記問題を鑑みなされたものであって、その目的とするところは、被把持物の回転モーメントに伴う震動及び上下方向、左右方向の震動を抑制可能な懸垂型搬送台車を提供することである。
課題を解決するための手段及び効果
本発明の懸垂型搬送台車は、走行レールを走行する走行手段と、前記走行手段に設けられ、被把持物の上面に形成された突出部を把持して懸垂状態で昇降可能な把持手段と、前記把持手段により前記被把持物が上昇されたときに、前記突出部の形成位置とは異なる前記被把持物の上面の所定位置に圧接するように前記把持手段に固設された緩衝手段と、を有することを特徴とする。
本発明によると、緩衝手段が被把持物に負荷される回転モーメントに伴う震動及び上下方向の震動を抑えるため、懸垂型搬送台車の搬送効率を向上できる。
本発明においては、前記所定位置は、前記突出部を中心として対称配置されることが好ましい。これによると、被搬送物は突出部から両側の等距離離れた位置において圧接されるため、懸吊したときにおける被搬送物の傾きを抑えることができる。
本発明においては、走行方向に一致する直線上の複数個所に前記所定位置が存在するように配置されていることが好ましい。これによると、被搬送物は走行方向に一致する直線上の複数個所に存在する所定位置において圧接されるため、被把持物に負荷される走行方向の震動を抑えることができる。
本発明においては、走行方向に直交する直線上の複数個所に前記所定位置が存在するように配置されていることが好ましい。これによると、被搬送物は走行方向に直交する直線上の複数個所に存在する所定位置において圧接されるため、走行レールのカーブ部を走行する時などにおいて被把持物に負荷される走行方向に直交する方向の震動を抑えることができる。
本発明においては、前記緩衝手段は、前記把持手段の下面の外周全体に設けられることが好ましい。これによると、被把持物に負荷されるすべての方向の震動を抑えることができる。
本発明においては、前記緩衝手段は、ゲル状物、スポンジ状ゴム、バネ、粘弾性体材料の何れか1種、又はこれらを2種以上組合せたものから構成されることが好ましい。これによると、所望の硬度とダンピングを持たせた緩衝手段とすることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る懸垂型搬送台車の実施形態例について説明する。
本発明の懸垂型搬送台車の構成を図1乃至図4に基づいて説明する。図1はOHT搬送台車5及びその周辺を示した側面図であり、走行部3のみ断面図である。図2は図1に於ける把持機構部とFOUPを正面方向より拡大した正面図である。図3(a)、図3(b)は図1に於ける把持機構部を下面方向からみた下面図である。図4は本発明の緩衝手段の一実施形態の構成を表した斜視図である。
図1において、5は懸垂型搬送台車であるOHT搬送台車であり、天井9に敷設された走行レール6に懸垂され、被把持物であるFOUP1を把持して懸垂状態で昇降可能な把持手段である把持機構部2を有する。18a,18b,18c,18dは緩衝手段である緩衝部材であり、FOUP1の上面の所定位置に圧接するように把持機構部2に固設される。
懸垂型搬送台車5は、把持機構部2と、位置調整部4と、走行部3とからなる。
図2において、把持機構部2はベルト昇降機構13、ベルト14、把持部15、フィンガー部16、スペーサ17等から構成される。
ベルト昇降機構13は、ベルト14を巻き戻すことで把持部15を降下させ、ベルト14を巻き上げることで把持部15を上昇させる。フィンガー部16は把持部15の先端に取り付けられ、後述するFOUP1のFOUP被把持部12を把持・開放する。スペーサ17はフィンガー部16とFOUP被把持部12との接触面に設けられ、FOUP被把持部12とフィンガー部16の滑りを抑える。
図1において、位置調整部4は、停止したOHT搬送台車5の位置を微調整して、荷受け台8に対してOHT搬送台車5の位置を正確に位置合わせする。
走行部3は走行手段であり、1次側積層鉄心コイル23と、台車懸垂部材24と、2次側鉄心コイル25と、分岐ローラ29と、走行ローラ30とからなる。
1次側積層鉄心コイル23は、走行レール6に敷設された2次側永久磁石22を固定子として、2次側永久磁石22とでリニアモータを構成する。台車懸垂部材24は、位置調整部4に結合して把持機構部2と位置調整部4を懸垂する。2次側鉄心コイル25は、走行レール6に敷設された1次側電源線27とで非接触給電を構成しており、1次側電源線27に印加される高周波電力が2次側鉄心コイル25に誘導されることで、非接触で電力伝達が行われる。OHT搬送台車5に必要な電力はすべてこの非接触給電で賄われる。走行ローラ30は走行レール6を走行し、分岐部では走行レール6の左右に配置された分岐用ガイド28のいずれか一方を分岐ローラ29が選択することで走行レール6の軌道が選択される。
FOUP1はFOUP収納部11とFOUP被把持部12から構成される。FOUP収納部11には、図示しないシリコンウエハが収納される。FOUP被把持部12はOHT搬送台車5のフィンガー部16により拘束され、把持されるFOUP1の上面に形成された突出部である。FOUP被把持部12の形成位置とは異なるFOUP収納部11の上面には、後述する緩衝部材18a,18b,18c,18dが圧接する所定位置が存在する。
緩衝部材18a,18b,18c,18dは、把持機構部2を下面方向からみた図3(a)のように、ベルト昇降機構13の下面が進行方向である矢印方向Aに平行な矩形であれば、走行方向に一致する直線上に緩衝部材18aと緩衝部材18dが配置され、同じく走行方向に一致する直線上に緩衝部材18bと緩衝部材18cが配置される。また、走行方向に直交する直線上に緩衝部材18aと緩衝部材18bが配置され、同じく走行方向に直交する直線上に緩衝部材18cと緩衝部材18dが配置される。配置関係は以上のようになっており、ここでは、ベルト昇降機構13の下面四隅に設けられている。また、緩衝部材18a,18b,18c,18dの配置位置は上述のFOUP収納部11の上面に設けられた所定位置に対向する位置である。ここで、緩衝部材18a,18b,18c,18dは4つに限られず、矩形の外周全体に設けられても良い。
また、ベルト昇降機構13の下面形状は矩形に限られず、例えば図3(b)のような円形であれば、緩衝部材18a,18b,18c,18dはFOUP被把持部12から等距離隔てたFOUP収納部11の上面の4箇所の所定位置に対向する位置に配置され、その4つの緩衝部材18a,18b,18c,18dの配置関係は上述の矩形の場合と同じである。ここで、緩衝部材18a,18b,18c,18dは4つに限られず、円形の外周全体に設けられても良いことはいうまでもない。
緩衝部材18a,18b,18c,18dは、所望の硬度とダンピングを持ち、耐久性があり、変形可能であり、発塵しない構造であるゲル状物、スポンジ状ゴム、バネ、粘弾性体材料の何れか1種、又はこれらを2種以上組合せたものから構成されることが好ましい。ここでは図4のような、円筒状のゴム容器40にシータゲル等のゲル状物44を流し込み、加熱してゲル状物44を硬化させた後、ベルト昇降機構13に取り付けるための取り付け穴42と空気抜き穴43が穿孔されたアルミ蓋41で蓋をした構成からなる。ここで、空気抜き穴43が外気と連通した状態でベルト昇降機構13に取り付けられることはいうまでもない。また、緩衝材18a,18b,18c,18dの形状は円筒状に限られない。
次に、本発明の懸垂型搬送台車の作動について図1を用いて説明する。
OHT搬送台車5は天井9に懸垂状態に取り付けられた走行レール6上を走行する。OHT搬送台車5には、走行レール6に敷設された1次側電源線27とOHT搬送台車5の走行部3の2次側鉄心コイル25で構成される非接触給電方式により電力供給がなされる。1次側電源線27は、後述する搬送コントローラとOHT搬送台車5との通信線としても使われる。
OHT搬送台車5はFOUP1を積載せず空の状態で、半導体製造装置7の荷受け台8に位置決めして停止する。次いで位置調整部4がOHT搬送台車5の位置を微調整し、FOUP1が載置された荷受け台8に対してOHT搬送台車5の位置を正確に位置合せする。
次に、ベルト昇降機構13が動作し、巻上げているベルト14を巻き戻すことで、把持部15の先端に取付けられた図示しないセンサーが把持部15の先端とFOUP被把持部12との接触を検知するまでベルト14を降下させ、接触した時点でベルト14の巻き戻しを停止させる。
次に、フィンガー部16が水平方向(図1においては紙面左右方向)にスライドし、FOUP被把持部12の左右両端をスペーサ17に当接させる。これによりFOUP被把持部12はフィンガー部16で把持される。
次に、ベルト昇降機構13はベルト巻取モータの回転をベルト巻上げ方向に切り替え、ベルト14を巻上げ、把持部15を最上部まで吊上げる。これによりOHT搬送台車5はFOUP1を懸垂状態で把持する。図1はこの状態を図示している。
次に、OHT搬送台車5は、FOUP1を把持した状態で、システムコントローラの指令を受けて目的ポイントまで走行する。途中分岐部がある部位では走行レール6に敷設された分岐ガイドレール28のいずれか一方を選び、分岐ローラ29を選定した分岐ガイドレール28に押し当て、ルートを選択する。
次に、OHT搬送台車5は目的地に到達後、FOUP1の移載作業を行う。OHT搬送台車5は移載位置に到着して停止し、位置調整部4で正確に位置合わせされ、次に、最上部まで巻き上げられたベルト14を巻き降ろし、FOUP1を半導体製造装置7の荷受け台8まで下ろす。FOUP1底面が荷受け台8上面に接触すると、荷受け台8に取り付けられた図示しないリミットスイッチが作動してFOUP1の着地を検知することでベルト14の巻き降ろしが止まる。その後、把持部15はフィンガー部16を開放しFOUP1を荷受け台8上に載置する。このFOUP1積み下ろし作業が終了した後、OHT搬送台車5はベルト14を巻上げ、把持部15が最上部に到達した時点で、次の指令に従って次の目的地に向かう。
次に、従来技術の構成におけるOHT搬送台車が震動する場合について図5を用いて説明する。図5は図8に於ける把持機構部2とFOUP1を拡大した正面図である。
図5において、把持部15はベルト14により最上部までタイトに巻上げられているので、ベルト14にはたるみは殆どなく把持部15はベルト14を巻き取るプーリを介してベルト昇降機構下面19と一体化している。このためOHT搬送台車5が静止状態から矢印方向Aに走行を加速させる段階においてもベルト14部で震動は起こらない。しかし、スペーサ17を当接させてフィンガー部16で把持した、FOUP1を拘束する拘束力Pはごく弱く殆どゼロに近い。従ってOHT搬送台車5本体が矢印方向Aに動く瞬間、FOUP1をOHT搬送台車5と伴に矢印方向Aに移動させようとする力がFOUP1とフィンガー部16の接触面に於ける摩擦力として、FOUP1の重心P1に作用する。一方、FOUP1には慣性力が働き、この慣性力は前記摩擦力より大きいため、フィンガー部16とFOUP被把持部12の接触面に滑りが起こる。FOUP被把持部12の滑りはフィンガー部16の右端部のスペーサ17により止められるが、OHT搬送台車5本体は矢印方向Aに速度を加速するのでFOUP1にはFOUP1の重心P1を中心に回転モーメント33が作用する。
図5では、FOUP1がFOUP被把持部12の被把持板10のみからなり、被把持板10がFOUP1の全質量を持ったと仮定し、回転モーメント33によるFOUP1の回転がP2点を中心に起こる場合を図示している。P2点を中心とするFOUP1の回転モーメント33はFOUP1の重量をWとした場合[式1]で表せる。
[式1](回転モーメント)=W×L2
ここで、LはP2点からP3点までの距離、つまり被把持板10の長さである。
P2点を中心とする回転モーメント33が[式1]の値以下である場合、P3部において、スペーサ17を介して接触するフィンガー部16とFOUP被把持部12が回転により離隔することはないが、OHT搬送台車5が高速運動する現状では、スペーサ17を介して接触するフィンガー部16とFOUP被把持部12が回転により離隔し、FOUP1に回転を原因とする震動が発生する。
また、走行レール6上に存在する段差や、軌道分岐部に存在する溝に起因して発生する上下方向の震動や、走行レール6のカーブ部を走行する時などにおいて発生する左右方向の震動や、FOUP1を把持し持上げる時、逆にFOUP1を荷受け台8に載置する時の上下方向の震動が、FOUP1に作用する。
次に、本発明の構成における懸垂型搬送台車の作動と効果について図2を用いて説明する。図2は図1に於ける把持機構部2とFOUP1を正面方向より拡大した正面図である。
図2は、ベルト昇降機構13がベルト14を巻上げ、把持部15を最上部まで吊上げることで、OHT搬送台車5がFOUP1を懸垂状態で把持した状態を示している。このとき、FOUP1と対向するベルト昇降機構13の下面周辺部に設けられた緩衝部材18a,18b,18c,18dがFOUP収納部11の所定位置に当接する。これにより、FOUP被把持部12はP2,P3の2点でスペーサ17を介してフィンガー部16に把持・密着し、S1,S2の2つの面で接触・密着し、FOUP収納部11は所定位置であるP4,P5の2点及び図示しない所定位置2点で緩衝部材18a,18b,18c,18dに接触・密着する。
特に、P4,P5と図示しない2点においては、緩衝材18a,18b,18c,18dを挟んだ状態であるため、OHT搬送台車5が停止状態から急加速走行した場合であっても、緩衝部材18a,18b,18c,18dが回転モーメントを吸収する。これにより、フィンガー部16とFOUP被把持部12の接触面S1,S2は維持され、FOUP1は防震される。
また、走行レール6上の継ぎ目段差や、軌道分岐部の段差、継ぎ目や軌道分岐部にできた溝に起因して発生する上下方向の震動や、走行レール6のカーブ部を走行する時などにおいて発生する左右方向の震動や、FOUP1を把持し持上げる時、逆にFOUP1を荷受け台8に載置する時の上下方向の震動も緩衝部材18a,18b,18c,18dに吸収される。これにより、FOUP1は防震される。
また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、緩衝部材18a,18b,18c,18dは、図6に示すような、バネ45をゴムチューブ46で覆ったものでも良い。この場合には、図4と同様なアルミ蓋41を用いてベルト昇降機構13に取り付ければ、同様の防震効果が得られる。また、緩衝部材18a,18b,18c,18dはオリフィス等で内部のオイルの流量を調整する構造のショックアブゾーバであっても良い。
また、上述した実施形態例では緩衝部材を4つ用いたが、走行方向に一致する直線上に存在する緩衝部材が4つ以上あっても良く、例えば緩衝部材18aと18dとを結ぶ直線と同一の直線上に別途緩衝部材が1つ以上設けられていても良い。同様に、走行方向に直交する直線上に存在する緩衝部材が4つ以上あっても良く、例えば緩衝部材18aと18bとを結ぶ直線と同一の直線上に別途緩衝部材が1つ以上設けられていても良い。これら緩衝部材がFOUP収納部11の所定位置に当接することはいうまでもない。
また、上述した実施形態例では同種の緩衝部材18a,18b,18c,18dを複数用いたが、図7のように異なる種類の緩衝手段を同時に使用することも可能である。ここで他種の緩衝手段20は、緩衝部材18a,18dに代えて走行方向に一致する直線上に横長に設けられたシリコンスポンジである。
本発明の防震機構を有する懸垂型搬送台車及びその周辺を示した側面図であり、走行部のみ断面図である。 図1に於ける把持機構部とFOUPを正面方向より拡大した正面図である。 図1に於ける把持機構部の一形態例を下面方向からみた下面図である。 図1に於ける把持機構部の別の形態例を下面方向からみた下面図である。 本発明の緩衝手段の一実施形態の構成を表した斜視図である。 図8に於ける把持機構部とFOUPを拡大した正面図である。 本発明の緩衝手段の別の実施形態の構成を表した斜視図である。 図1に於ける把持機構部を下面方向からみた別の下面図である。 従来の懸垂型搬送台車及びその周辺を示した正面図である。
符号の説明
1 FOUP
2 把持機構部
3 走行部
4 位置調整部
5 OHT搬送台車
6 走行レール
7 半導体製造装置
8 荷受け台
9 天井
10 被把持板
11 FOUP収納部
12 FOUP被把持部
13 ベルト昇降機構
14 ベルト
15 把持部
16 フィンガー部
17 スペーサ
18a,18b,18c,18d 緩衝部材
19 ベルト昇降機構下面
24 台車懸垂部材
25 2次側鉄心コイル
26 1次側導体
27 1次側電源線
28 分岐ガイドレール
29 分岐ローラ
30 走行ローラ
33 回転モーメント

Claims (6)

  1. 走行レールを走行する走行手段と、
    前記走行手段に設けられ、被把持物の上面に形成された突出部を把持して懸垂状態で昇降可能な把持手段と、
    前記把持手段により前記被把持物が上昇されたときに、前記突出部の形成位置とは異なる前記被把持物の上面の所定位置に圧接するように前記把持手段に固設された緩衝手段と、
    を有することを特徴とする懸垂型搬送台車。
  2. 前記所定位置は、前記突出部を中心として対称配置されることを特徴とする請求項1に記載の懸垂型搬送台車。
  3. 走行方向に一致する直線上の複数個所に前記所定位置が存在するように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の懸垂型搬送台車。
  4. 走行方向に直交する直線上の複数個所に前記所定位置が存在するように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の懸垂型搬送台車。
  5. 前記緩衝手段は、前記把持手段の下面の外周全体に設けられることを特徴とする請求項1に記載の懸垂型搬送台車。
  6. 前記緩衝手段は、ゲル状物、スポンジ状ゴム、バネ、粘弾性体材料の何れか1種、又はこれらを2種以上組合せたものから構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の懸垂型搬送台車。
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