JP2010013009A - 走行車システム - Google Patents

Abstract

【課題】給電線からの磁界の漏洩を抑えることができる非接触給電方式の走行車システムを提供する。
【解決手段】 天井走行車システムは、受電ピックアップを有する走行車を走行させるためのシステムであって、一対の給電線１７，１７と、非磁性の導電体からなるプレート部材６２とを備えている。一対の給電線１７，１７は、天井走行車の走行経路に沿って配置され受電ピックアップに給電するための部材である。プレート部材６２は、走行路に沿って延びる主面部６９と、主面部６９から延び一対の給電線１７，１７を挟んで対向する一対の側面部７１，７３とを有する。一対の給電線１７，１７のそれぞれから近い側の一対の側面部７１，７３までの距離Ｌ１，Ｌ２が同一である。
【選択図】図５

Description

本発明は、走行車システム、特に、非接触給電方式により走行車に給電する走行車システムに関する。

従来、半導体製造工場等、塵埃の発生が問題となるクリーンルームでは、物品を搬送するために、軌道上に搬送台車を走行させるようにした技術が知られている。これら搬送台車の駆動源としては、通常はモータが使用される。また、モータへの電力供給は、搬送台車の軌道に沿って架設された２本の給電線からの電磁誘導によって行われる。

以下、電磁誘導による非接触給電方式について説明する。
２本の給電線は、軌道に沿って設けられた給電レールの給電線ホルダに保持されている。搬送台車の電力受電ユニットには、断面がほぼ「Ｅ」字型したフェライト製のコアが固定されている。コアの中央の突出片は、コイルが巻かれており、２本の給電線の間に非接触で挿入されている。給電線に高周波電流を流すことで、そこに発生する磁界がコアに巻かれたコイルに作用して、その結果、コイルに誘導電流が流れる。以上のようにして、給電線から搬送台車の電力受電ユニットに非接触で電力が供給され、その電力がモータや制御機器で利用される（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００２−２３４３６６号公報

以上に述べたように、走行車システムの非接触給電方式の給電線から磁界が発生しており、この磁界の一部が給電レールから外部に漏洩している。そして、走行車システムが半導体工場に採用されている場合は、給電レールからの漏れ磁界が電子ビーム式検査装置に影響して誤測定を生じさせることがある。特に、半導体デザインルールにおける微小ノード化が進むにつれて誤測定の問題が懸念されている。

本発明の課題は、給電線からの磁界の漏洩を抑えることができる非接触給電方式の走行車システムを提供することにある。

本発明に係る走行車システムは、受電ピックアップを有する走行車を走行させるためのシステムであって、一対の給電線と、非磁性の導電体からなるプレート部材とを備えている。一対の給電線は、走行車の走行経路に沿って配置され受電ピックアップに給電するための部材である。プレート部材は、走行路に沿って延びる主面部と、主面部から延び一対の給電線を挟んで対向する一対の側面部とを有する。一対の給電線のそれぞれから近い側の一対の側面部までの距離が同一である。

このシステムでは、プレート部材が非磁性体であるため、給電線から発生する磁界が外部に漏れにくい。プレート部材に渦電流が発生することで、磁気シールドを構成するからである。そのため、漏洩磁界による悪影響を他の装置に与えにくい。また、一対の給電線のそれぞれから近い側の一対の側面部までの距離を同一にすることにより、一対の給電線からそれぞれ生じる磁界のバランスを保つことができる。これにより、他の装置に漏洩磁界による悪影響を与えにくいという効果が高くなる。

一対の側面部が主面部から延びる長さが同一であり、一対の側面部の先端は一対の給電線を覆う位置まで延びていることが好ましい。この場合は、一対の側面部が主面部から延びる長さが同一であるため、一対の給電線からそれぞれ生じる磁界のバランスを保つことができる。これにより、漏洩磁界による悪影響を他の装置に与えにくいという効果が高くなる。さらに、一対の側面部の先端は一対の給電線を覆う位置まで延びているため、給電線から発生する磁界が外部により漏れにくくなる。

走行車システムは、走行経路に沿って連続して設けられ、一対の給電線を保持する樹脂製のホルダをさらに備えており、プレート部材はホルダに対して一対の給電線側に配置されていることが好ましい。この場合は、プレート部材がホルダの内側に配置されているため、走行車システムに他の部材が衝突しても、プレート部材からの塵が外部に出にくくなっている。この結果、走行車システムをクリーンルーム内に適用しても問題が生じにくい。

ホルダは、走行経路に沿って連続しておりプレート部材を内側に保持していることが好ましい。走行車システムは、ホルダに保持されてプレート部材をホルダに固定するとともに一対の給電線を保持する内側ホルダをさらに備えている。この場合は、内側ホルダがプレート部材の保持機能と給電線の保持機能とを有しているため、部品点数が少なくなる。

さらに、内側ホルダは複数のホルダ部材を有していることが好ましい。この場合は、内側ホルダは複数の部材からなるため、組立・分解作業性が向上する。つまり、ホルダ部材は外側のホルダやプレート部材に対して小さな部材であり、嵌め込むときには、外側ホルダやプレート部材に対して厳密な位置決めをすることなく嵌め込み作業ができる。また、取り外すときにも小さな部材を一つずつ外すだけで良いため、作業性がよい。さらに、複数のホルダ部材が部分的に配置されることによって、プレート部材の主面部の多くの部分が露出した状態になる。したがって、内側ホルダによる磁束の低減作用が発生しにくい。

一対の給電線とプレート部材の組は、合計二組あり、走行路の両側にそれぞれ配置されていることが好ましい。プレート部材の主面部は一対の給電線の側方外側に配置され、一対の側面部は他の銅製のプレート部材側に延びている。

本発明に係る走行車システムでは、一対の給電線からそれぞれ生じる磁界のバランスを保つことができるため、他の装置に漏洩磁界による悪影響を与えにくいという効果が高くなる。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（１）天井走行車システム
図１は、給電線を用いた非接触給電供給方式による天井走行車システム１の模式図である。天井走行車システム１は、半導体工場などのクリーンルームなどに設けられ、後述するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を搬送する。天井走行車システム１は、主に、レール３と、レール３に沿って走行する天井走行車５とを有している。

半導体工場内の構成について説明する。半導体工場は、複数のベイ（工程）を有しており、遠隔のベイ同士を接続するためにインターベイルート５１が設けられており、さらに各ベイはイントラベイルート５３を有している。各ルート５１，５３はレール３により構成されている。

イントラベイルート５３に沿って、半導体処理装置などの複数の処理装置５５，５５が配置されている。さらに、処理装置５５，５５の近傍には、ロードポート５７が設けられている。ロードポート５７は、イントラベイルート５３の直下に設けられている。以上の構成において、天井走行車５はレール３を走行してロードポート５７間で後述するＦＯＵＰを搬送する。
（２）レール
レール３は、図２に示すように、複数の支柱７によって天井９から吊り下げられている。レール３は、主に、走行レール１１と、走行レール１１の下部に設けられた給電レール１３とを有している。
（ａ）走行レール
走行レール１１は、例えばアルミ製であり、図３に示すように、断面視逆Ｕ字状に構成されており、上面部１１ａと、両側面部１１ｂとを有している。両側面部１１ｂの下には、内側に延びる一対の第１走行面１１ｃが形成されている。さらに、両側面部１１ｂの内側面の上部には第２走行面１１ｄが形成され、上面部１１ａの下側面に第３走行面１１ｅが形成されている。
（ｂ）給電レール
給電レール１３は、走行レール１１の下部両側に設けられた一対の給電線ホルダ１５，１５から主に構成されている。給電線ホルダ１５，１５には、銅線などの導電線を絶縁材料で被覆したリッツ線からなる一対の給電線１７，１７が配置されている。給電線１７の一端には電力供給装置（図示せず）が設けられ、一対の給電線１７，１７に高周波電流が供給されるようになっている。
（３）天井走行車
天井走行車５は、主に、走行部２１と、受電部２３と、昇降駆動部２５とを有している。走行部２１は、走行レール１１内に配置され、レール３上を走行するための機構である。受電部２３は、給電レール１３内に配置され、一対の給電線１７，１７から電力を供給されるための機構である。昇降駆動部２５は、給電レール１３の下方に配置され、ＦＯＵＰ４を保持すると共に上下に昇降させるための機構である。
（ａ）走行部
走行部２１は、主に、走行レール１１内に配置されており、一対の第１ガイド輪１８，１８と、一対の第２ガイド輪１９，１９と、走行駆動輪２０と、モータ（図示せず）とを有している。一対の第１ガイド輪１８，１８は、走行部２１の下部両側に配置され、左右方向に延びる車軸に回転自在に支持されている。第１ガイド輪１８，１８は、走行レール１１の第１走行面１１ｃ上に載置されている。

第２ガイド輪１９，１９は、走行部２１の上部両側に配置され、垂直方向に延びる車軸に回転自在に支持されている。第２ガイド輪１９，１９は、走行レール１１の第２走行面１１ｄをガイド面として、横方向（進行方向の左右方向）の位置ズレを防止している。

走行駆動輪２０は、走行部２１の略中央に配置され、走行レール１１の第３走行面１１ｅに、スプリングなどの押圧手段により押圧されている。走行駆動輪２０は、モータ（図示せず）によって駆動される。その結果、天井走行車５はレール３上を走行する。
（ｂ）受電部
受電部２３は、一対の給電線１７，１７から電力を得るための一対のピックアップユニット２７を有している。具体的には、一対のピックアップユニット２７，２７は、給電レール１３内で左右に並んで配置されている。各ピックアップユニット２７は、断面が略Ｅ字型をしたフェライト製のコア２９と、コア２９に巻かれたピックアップコイル３１とを有している。具体的には、コア２９は、両側の突出部２９ａと、その間の中央の突出部２９ｂとを有しており、ピックアップコイル３１は中央の突出部２９ｂに巻かれている。

給電線ホルダ１５に保持された一対の給電線１７，１７が、両側の突出部２９ａと中央の突出部２９ｂとの間に、それぞれ配置されている。この一対の給電線１７，１７に高周波電流を流すことによって発生する磁界がピックアップコイル３１に作用して、ピックアップコイル３１に誘導電流が発生する。このようにして、一対の給電線１７，１７からピックアップユニット２７に非接触で電力を供給し、走行用のモータ（図示せず）を駆動したり、制御機器に電力を供給したりする。このように給電レール１３の一対の給電線１７，１７と天井走行車５の受電部２３とによって、非接触給電部３３が構成されている。
（ｃ）昇降駆動部
昇降駆動部（ホイスト）２５は、図２に示すように、主に、本体フレーム３５と、横送り部３７と、θドライブ３９と、ホイスト本体４１と、昇降台４３とを備えている。

本体フレーム３５は、受電部２３の下部に固定された部材である。本体フレーム３５の前後には、前後フレーム４５，４７が設けられている。

横送り部３７は、θドライブ３９、ホイスト本体４１および昇降台４３を例えば側方に横送りし、走行レール３の側方に設けたサイドバッファ（図示せず）との間で、ＦＯＵＰ４を受け渡しできる。θドライブ３９は、ホイスト本体４１を水平面内で回動させて、ＦＯＵＰ４の受け渡しを容易にする。ホイスト本体４１内には、昇降台４３を昇降させるための昇降手段（図示せず）が設けられている。昇降手段は、例えば、４組の巻き取りドラムであり、巻き取りドラムにはベルト５９が巻きかけられている。ベルト５９の端部には昇降台４３が取り付けられている。図４に、ベルト５９が巻き取りドラムから繰り出されて、昇降台４３がＦＯＵＰ４と共に下降している状態を示している。

ＦＯＵＰ４は、内部に複数の半導体ウェハを収容しており、前面に開閉自在の蓋が設けられている。ＦＯＵＰ４の上部にはフランジ４９が設けられており、フランジ４９は昇降台４３でチャックされている。
（４）給電線ホルダ
図５〜図８を用いて、給電線ホルダ１５の構造について説明する。なお、一対の給電線ホルダ１５，１５の構造は概ね同じであるため、一方の構造のみを説明する。

給電線ホルダ１５は、外側ホルダ６１と、プレート部材６２と、内側ホルダ６３とから構成されている。外側ホルダ６１とプレート部材６２は共に所定の対応長さを有しており、その一対の組合せに対して内側ホルダ６３は複数個が対応している。

外側ホルダ６１は、樹脂製の一体成形部材であり、主に、主面部６５と、主面部６５の端部から側方に延びる一対の側面部６７，６８とを有している。主面部６５は、図５，図６の紙面奥行き方向に延びており、断面では上下方向に延びている。側面部６７，６８も主面部６５に沿って紙面奥行き方向に延びており、断面では主面部６５の端部から右方向に水平に延びている。側面部６７は、根元側の第１部分６７ａと、そこから延びる第２部分６７ｂとを有している。第２部分６７ｂは第１部分６７ａより薄くなっており、可撓性が高くなっている。第２部分６７ｂの先端には外側にフック状のフック部６７ｃが形成されている。側面部６８は、根元側の第１部分６８ａと、そこから延びる第２部分６８ｂとを有している。第１部分６８ａと第２部分６８ｂは、側面部６７の第２部分６７ｂと同様に薄くなっており、可撓性が高くなっている。第２部分６８ｂの先端には外側にフック状に曲がったフック部６８ｃが形成されている。

なお、外側ホルダ６１の側面部６７の第１部分６７ａには係合部６７ｄが形成され、それに対して走行レール１１の下面に形成された係合部１１ｆ（図３）が係合している。この構造により、給電レール１３は走行レール１１に固定されている。

プレート部材６２は、銅製の薄いプレートであり、主に、主面部６９と、主面部６９の端部から側方に延びる一対の側面部７１，７３とを有している。プレート部材６２の厚みは、例えば、０．３ｍｍであり、０．２〜０．４ｍｍの範囲にあることが好ましい。主面部６９は、図５，図６の紙面奥行き方向に延びており、断面では上下方向に延びている。側面部７１，７３も主面部６９に沿って紙面奥行き方向に延びており、断面では主面部６９の端部から右方向に水平に延びている。プレート部材６２は、外側ホルダ６１の内側の面と同様の形状になっており、外側ホルダ６１の内側の面に密着した状態で保持されている。つまり、プレート部材６２の主面部６９は、外側ホルダ６１の主面部６５の内側面に密着している。プレート部材６２の側面部７１は、外側ホルダ６１の側面部６７の内側面に密着している。プレート部材６２の側面部７３は、外側ホルダ６１の側面部６８の内側面に密着している。

次に、プレート部材６２の側面部７１，７３を外側ホルダ６１の側面部６７，６８に密着した状態を保たせるための構造について説明する。図５に示すように、側面部７１および側面部６７の先端にはキャップ９１が装着され、側面部７３および側面部６８の先端にはキャップ９２が装着されている。キャップ９１，９２は、プレート部材６２に沿って連続的に形成されていても良いし、断続的にすなわち複数箇所に配置されていても良い。以下、図５を用いて、キャップ９２の断面構造について詳細に説明する。なお、キャップ９１の構造はキャップ９２と同様であるので、説明を省略する。

キャップ９２は、例えば樹脂製であり、可撓性が高い。キャップ９２は、図８に示すように、断面でＵ字状に折り曲げられた形状であり、側面部７３および側面部６８の先端はキャップ９２内に収容されている。キャップ９２の外側部分の先端には、キャップ９２が側面部６８から脱落しないようにフック部６８ｃに係合するフック部９３が形成されている。さらに、キャップ９２の内側部分の先端には、側面部７３に当接する突部９４が形成されている。このようにして、キャップ９２の両端が側面部７３，６８を挟みつけることで、側面部６８が側面部７３から離れることがない。さらに、キャップ９２の中間の折り曲げ部分には、内側に突出する突部９５が形成されている。突部９５が側面部６８の先端に当接することで、フック部６８ｃ、９３の係合が維持される。

内側ホルダ６３は、樹脂製の一体成形部材であり、図７に示すように、外側ホルダ６１およびプレート部材６２の組合せに対して所定の間隔で複数配置されている。内側ホルダ６３のピッチは例えば１５０〜２００ｍｍである。各内側ホルダ６３は、主面部７５と、主面部７５の中間２箇所から側方に延びる一対の給電線保持部７７，７９とから構成されている。内側ホルダ６３の主面部７５は、外側ホルダ６１の内側に嵌め込まれ、主面部６５に当接している。

次に、外側ホルダ６１に内側ホルダ６３を固定している手段について説明する。外側ホルダ６１の主面部６５には、内側に開いた複数の溝８１が形成され、そこにはナット８２が配置されている。さらに、内側ホルダ６３の主面部７５には、ザグリ付きの孔８３が形成されている。孔８３内には、ボルト８４が内側から挿入され、ボルト８４は、プレート部材６２の主面部６９に形成された孔（図示せず）を通ってナット８２に螺合している。

一対の給電線１７は、図３に示すように、給電線保持部７７，７９の先端に保持された状態で、コア２９の突出部２９ａと突出部２９ｂの間の空間内の奥深い位置に配置されている。

複数の内側ホルダ６３が部分的に配置されることによって、プレート部材６２の主面部６９の多くの部分が露出した状態になる。したがって、内側ホルダ６３による磁束の低減作用が発生しにくい。

図５から明らかなように、一対の給電線１７，１７と、それぞれから近い側のプレート部材６２の一対の側面部７１，７３までの距離Ｌ１，Ｌ２が同一である。なお、図では、Ｌ１，Ｌ２は、両者の最短距離である。プレート部材６２が非磁性体であるため、一対の給電線１７，１７から発生する磁界が外部に漏れにくい。プレート部材６２に渦電流が発生することで、磁気シールドを構成するからである。そのため、漏洩磁界による悪影響を他の装置に与えにくい。特に、プレート部材６２が銅製である（導電性が高い）ため、漏れ磁束の低減効果が高い。また、プレート部材６２を配置することで、電磁誘導による給電の際にコア２９の磁気回路が閉ループとなるため、給電効率が向上する。

また、それぞれから近い側のプレート部材６２の一対の側面部７１，７３までの距離Ｌ１，Ｌ２を同一にすることにより、一対の給電線１７，１７からそれぞれ生じる磁界のバランスを保つことができる。これにより、他の装置に漏洩磁界による悪影響を与えにくいという効果が高くなる。

さらに、プレート部材６２の一対の側面部７１，７３が主面部６９から延びる長さＬ３，Ｌ４が同一であり、一対の側面部７１，７３の先端は一対の給電線１７を覆う位置まで延びている。一対の側面部７１，７３が一対の給電線１７，１７を覆うとは、一対の給電線１７，１７の側方最外側部分よりも一対の側面部７１，７３の先端がさらに側方外側にあることを意味する。この場合は、一対の側面部６７，６８が主面部６９から延びる長さが同一であるため、一対の給電線１７，１７からそれぞれ生じる磁界のバランスを保つことができる。これにより、漏洩磁界による悪影響を他の装置に与えにくいという効果が高くなる。さらに、プレート部材６２の一対の側面部７１，７３の先端は一対の給電線１７，１７を覆う位置まで延びているため、一対の給電線１７，１７から発生する磁界が外部により漏れにくくなる。

プレート部材６２が外側ホルダ６１の一対の給電線１７，１７側、つまり外側ホルダ６１の内側に配置されているため、天井走行車システム１に他の部材が衝突しても、プレート部材６２からの塵が外部に出にくくなっている。この結果、本発明の一実施形態としての天井走行車システムをクリーンルーム内に適用しても問題が生じにくい。

さらに、内側ホルダ６３がプレート部材６２の保持機能と一対の給電線１７，１７の保持機能とを有しているため、部品点数を少なくできる。

次に、給電線ホルダ１５の組立・分解作業について説明する。最初に、外側ホルダ６１の内側にプレート部材６２を嵌め込む。次に、キャップ９１，９２を両部材の側面部先端に装着する。この状態でプレート部材６２は外側ホルダ６１に仮止め固定された状態になっている。次に、複数の内側ホルダ６３を外側ホルダ６１の内側つまりプレート部材６２の内側に嵌めていく。さらに、ボルト８４をナット８２に螺合する。以上で、給電線ホルダ１５が組み立てられる。分解作業は、上述の組み立て作業と反対の作業を行う。

内側ホルダ６３は複数の部材からなるため、組立・分解作業性が向上する。つまり、内側ホルダ６３は外側ホルダ６１やプレート部材６２に対して小さな部材であり、嵌め込むときには、外側ホルダ６１やプレート部材６２に対して厳密な位置決めをすることなく嵌め込み作業ができる。また、内側ホルダ６３を取り外すときにも小さな部材を一つずつ外すだけで良いため、作業性がよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

前記実施形態では、プレート部材は銅製であったが、アルミプレートやステンレスプレートであっても良い。

前記実施形態では、内側ホルダを外側ホルダに固定するためにボルトとナットを用いたが、固定方法はこれに限定されない。例えば、内側ホルダにも外側のホルダの側面部に沿った側面部を設けて、内側ホルダの側面部をわずかに弾性変形することで、自らの弾性力によって外側ホルダに固定されているようにしても良い。

前記実施形態では、プレート部材は３面を有する一枚のプレートから構成されていたが、例えば、３枚のプレートを組み合わせて構成されても良い。

前記実施形態では、天井走行車システムを説明したが、本発明は床上走行車等の他の軌道走行車システムにも適用可能である。

前記実施形態では、半導体製造工場のクリーンルーム内の走行車システムを説明したが、本発明は他の種類の工場にも適用可能である。

一対の給電線は、両方の給電線ホルダに設けられていても良いし、いずれか一方の給電線ホルダのみに設けられていても良い。

本発明は、軌道上を走行する走行車システムに広く適用可能である。

クリーンルーム内の天井走行車システムの概略模式図。 天井走行車システム及び天井走行車の部分側面図。 レール内の縦断面概略図。 天井走行車システム及び天井走行車の部分側面図。 給電ユニットの縦断面図。 給電ユニットを各部品に分解した状態の縦断面図。 レールの部分斜視図。 キャップの係合状態を示す部分断面図。

符号の説明

１ 天井走行車システム
３ レール
４ ＦＯＵＰ
５ 天井走行車
１１ 走行レール
１３ 給電レール
１５ 給電線ホルダ
１７ 給電線
２３ 受電部
２７ ピックアップユニット
２９ コア
３１ ピックアップコイル
３３ 非接触給電部
６１ 外側ホルダ（ホルダ）
６２ プレート部材
６３ 内側ホルダ
６５ 主面部
６７，６８ 側面部
６９ 主面部
７１，７３ 側面部
７５ 主面部
７７，７９ 給電線保持部

Claims (6)

1. 受電ピックアップを有する走行車を走行させるための走行車システムであって、
   前記走行車の走行経路に沿って配置され前記受電ピックアップに給電するための一対の給電線と、
   前記走行経路に沿って延びる主面部と、前記主面部から延び前記一対の給電線を挟んで対向する一対の側面部とを有する、非磁性の導電体からなるプレート部材とを備え、
   前記一対の給電線のそれぞれから近い側の前記一対の側面部までの距離が同一である、
   走行車システム。
2. 前記一対の側面部が前記主面部から延びる長さが同一であり、
   前記一対の側面部の先端は前記一対の給電線を覆う位置まで延びている、請求項１に記載の走行車システム。
3. 前記走行経路に沿って連続して設けられ、前記一対の給電線を保持する樹脂製のホルダをさらに備え、
   前記プレート部材は前記ホルダに対して前記一対の給電線側に配置されている、請求項１または２に記載の走行車システム。
4. 前記ホルダは、走行経路に沿って連続しており前記プレート部材を内側に保持しており、
   前記ホルダに保持されて前記プレート部材を前記ホルダに固定するとともに前記一対の給電線を保持する内側ホルダをさらに備えている、請求項３に記載の走行車システム。
5. 前記内側ホルダは複数のホルダ部材を有している、請求項４に記載の走行車システム。
6. 前記一対の給電線と前記プレート部材の組は、合計二組あり、前記走行経路の両側にそれぞれ配置され、
   前記プレート部材の前記主面部は前記一対の給電線の側方外側に配置され、前記一対の側面部は他のプレート部材側に延びている、請求項１〜５のいずれかに記載の走行車システム。
   
   

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