JP2010013260A - 搬送システム、走行車 - Google Patents

Abstract

【課題】単数の測距装置で走行車の位置と姿勢を測定する。
【解決手段】ステーション１１０と、目標位置に目標姿勢で停止する走行車１４０と、荷物を移載する移載手段１７０とを備える搬送システム１００であって、ステーション１１０と走行車１４０との距離を測定する測距手段１４１を単数と、測距手段１４１の測距対象となる第一測距部１１１、及び、第二測距部１１２と、第一測距部１１１との第一距離を取得し、走行車１４０を所定距離かつ所定方向に走行させ、第二測距部１１２との第二距離を取得する制御部１５１と、前記第一距離と前記第二距離とに基づき走行車１４０の目標姿勢からの傾きである傾き値を算出する算出部１５２と、傾き値に基づき移載手段１７０の移載条件を決定する移載条件決定部１５３とを備える。
【選択図】図５

Description

本願発明は、固定的な複数のステーションとこれらステーションの間で荷物を搬送する走行車と、ステーションと走行車との間で荷物を移載する移載手段とを備える搬送システムに関し、特に、走行車が走行する軌条のない搬送システムであって、荷物を正確な積載位置や正確な積載姿勢で移載する搬送システムに関する。また、前記搬送システムに使用される走行車に関する。

例えば、自動倉庫などにおいて荷物を搬入や搬出するような搬送システムの場合、次のような工程が採用されている。（１）ステーションに荷物が載置される。（２）当該ステーションの近傍に自律走行により到着した走行車に前記荷物が移載される。（３）走行車は、前記荷物を別のステーションにまで自律走行で搬送する。（４）別のステーションに走行車が到着し、荷物が移載される。

以上のように、搬送システムにおいて走行車が自律走行する場合、倉庫全体における走行車の位置を走行車自身が認識するために、倉庫に位置を示す指標が分散状に設けられることがある。そして、指標と指標との間を走行車が走行する際は、走行車自身が有しているエンコーダを用いて自身の位置を認識している。

従って、一のステーションから他のステーションに走行車が移動する場合、走行車は、前記指標でエンコーダのずれを補正しつつ正確に他のステーションの近傍で停止するものとなっている。そして、他のステーションと走行車との間で荷物が移載される。

しかし、表示装置用のガラス基板などを荷物として搬送する搬送システムの場合、ステーションと走行車との間でより正確な位置やより正確な姿勢でガラス基板を移載する必要がある。そのため、このような搬送システムに採用される走行車は、走行基台の上に走行基台に対してＹ方向（走行車からステーションに向かう方向）、Ｘ方向（Ｙ方向と交差し、水平面内の方向）、θ方向（回転方向）に移動する載置台を備えている。さらに、当該走行車は、ステーションとの位置や姿勢を走行車が備えるエンコーダよりも精密に測定できる測定手段を備えている。以上により搬送システムは、測定システムの測定結果に基づいて載置台を正確に移動させ、ガラス基板を正確な位置、正確な姿勢でステーションと走行車との間で移載できるようになっている（特許文献１参照）。
特開２０００−１９４４１８号公報

ところが、従来の搬送システムにおいては、ステーションと走行車との姿勢関係を測定するためには、複数のセンサを備える必要がある。加えて、ステーションと走行車との相対的位置関係を測定するためには、さらに他のセンサを備える必要がある。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ステーションと走行車との姿勢関係を単数の測距手段で測定可能とし、正確な姿勢で移載を実現できる搬送システムの提供を目的とする。さらに、ステーションと走行車との相対的位置関係を前記測距手段で測定可能とし、正確な位置での移載を実現できる搬送システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明にかかる搬送システムは、ステーションと、ステーション近傍の目標位置に目標姿勢で停止する走行車と、ステーションと走行車との間で荷物を移載する移載手段とを備える搬送システムであって、前記ステーションと前記走行車との一方に設けられ、前記ステーションと前記走行車との距離を測定する測距手段と、前記ステーションと前記走行車との他方に設けられ、前記測距手段の測距対象となる第一測距部、及び、第二測距部と、前記第一測距部との第一距離を前記測距手段から取得し、前記走行車を所定距離かつ所定方向に走行させ、前記第二測距部との第二距離を前記測距手段から取得する制御部と、取得された前記第一距離と前記第二距離とに基づき前記走行車の前記目標姿勢からの傾きである傾き値を算出する算出部と、算出された前記傾き値に基づき前記移載手段の移載条件を決定する移載条件決定部とを備えることを特徴とする。

これによれば、単数の測距手段で目標位置に到達した走行車の目標姿勢からの傾きである傾き値を取得することができる。そして、ステーションと走行車との間を正確な姿勢で移載することが可能となる。

さらに、前記ステーションと前記走行車との他方に設けられ、前記走行車を前記所定方向に移動させた場合に前記測距手段との距離が徐々に変化する第三測距部を備え、前記制御部はさらに、前記第三測距部との第三距離を前記測距手段から取得し、前記算出部はさらに、測定された前記第一距離または前記第二距離と前記第三距離とに基づき前記目標位置からのずれであるずれ値を算出し、前記移載条件決定部は、算出された前記ずれ値に基づき前記移載手段の移載条件を決定することが望ましい。

これによれば、単数の測距手段で走行車のステーションに対する姿勢と位置とを取得することができ、より正確に荷物を移載することが可能となる。

また、前記制御部は、前記走行車を走らせながら前記第一距離と前記第二距離とを取得することが好ましい。

これにより、走行車の移動と傾き値の取得を同時期に行うことができ、荷物の搬送時間を短縮することが可能となる。また、減速や加速を繰り返す必要がないため、慣性により走行距離の誤差が生じることもなく、また、バックラッシュなどによる誤差を抑制することも可能となる。

さらに、前記制御部は、前記第一測距部と前記第二測距部とを結ぶ線と前記走行車と前記目標位置とを結ぶ線とが平行で、前記走行車と前記目標位置との距離が閾値となった時点で前記走行車を減速させ、前記第一測距部と前記第二測距部とは前記走行車の減速する位置と目標位置との間に配置されることが好ましい。

これによれば、低い速度で測距を行うため、高い移送精度を確保することが可能となる。

本願発明によれば、単数の測距手段で走行車のステーションに対する姿勢や位置を測定することが可能となり、ステーションと走行車との間の荷物の移載を正確な姿勢や正確な位置で行うことが可能となる。

次に、本願発明に係る実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態である搬送システムの一部を模式的に示す斜視図である。

同図に示すように、搬送システム１００は、荷物としてのガラス基板２００を走行車１４０を用いて搬送し、移載手段１７０を用いてステーション１１０と走行車１４０との間で荷物を移載するシステムであり、測距手段（図示せず）と、第一測距部１１１と、第二測距部１１２と、第三測距部１１３とを備えている。また、走行車１４０が走行する床面には、指標１０１が取り付けられている。なお、本実施の形態の場合、移載手段１７０は、ステーション１１０と走行車１４０とに分かれて備えられている。

図２は、走行車を示す図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図である。

同図（ａ）に示すように、走行車１４０は、移載手段１７０の一部である載置台１７１が上部に設けられ、載置台１７１の上に載置されるガラス基板２００を自律的に搬送する装置であり、電子計算機１５０が搭載されている。走行車１４０の角部には測距手段１４１が取り付けられている。また、同図（ｂ）に示すように、走行車１４０は、二つの駆動輪１４２と四つの補助輪１４３とが底面に取り付けられている。

測距手段１４１は、第一測距部１１１、第二測距部１１２、第三測距部１１３との距離を測定する装置である。本実施の形態の場合、測距手段１４１としてレーザ光線を用いた反射型のレーザ測距センサが採用されている。レーザ測距センサは、指向性が高いため、走行車１４０にレーザ測距センサを固定することにより、走行車１４０に対し所定の方向にある物体とレーザ測距センサとの距離を正確に測定することができる。また、測距に要する時間は、走行車１４０を走行させながら測定を行った場合でもレーザ測距センサとの距離を測定する部位を１点と見なせるほどに短い。従って、走行車１４０の姿勢や位置を正確に測定するにはレーザ測距センサを測距手段１４１として好適に採用できる。同図中破線矢印は、測距手段１４１の測距方向を表している。

なお、測距手段１４１としては、レーザ測距センサばかりでなく、アームを伸ばして第一測距部１１１等と接触させ、距離を測定する装置でも良い。その他、超音波による測距など特に測距方式は限定されない。また、分離した二つの機器を用い、当該機器間の距離を測定する場合、距離に関するデータを送信する方を本願発明に関しては測距手段１４１とする。

駆動輪１４２は、走行車１４０を走行させるために駆動源（図示せず）と接続され水平な軸回りで回転駆動する車輪であり、走行車１４０の幅方向の両端部にそれぞれ設けられている。また、駆動輪１４２は、駆動輪１４２を垂直な軸回りで回動させるための回動台１４４を回して走行車１４０に取り付けられている。また、二つの駆動輪１４２は、相互に独立に垂直軸回りで回動可能である。以上により、二つの駆動輪１４２を同一直線状または平行とすることにより、走行車１４０を所望の方向に直進させることが可能となる。また、二つの駆動輪１４２を交差する方向に配置することで、所望の曲率の線上を走行させることが可能となる。

また、駆動輪１４２と回動台１４４とはエンコーダが設けられており、当該エンコーダにより走行車１４０の移動距離と移動方向とを出力することができるものとなっている。

補助輪１４３は、走行車１４０を走行可能としつつ走行車１４０を水平に維持するための車輪であり、走行車１４０の下面の四隅近傍に取り付けられている。補助輪１４３は、駆動源とは接続されておらず走行車１４０の走行状況に追随して回転する車輪である。

載置台１７１は、移載手段１７０を構成する要素の一つであり、ガラス基板２００が載置される台である。また、載置台１７１は、走行車１４０に回動可能に取り付けられており、取得した信号に基づいた角度で走行車１４０に対し回動することができるものとなっている。

図３は、電子計算機の機能構成を示すブロック図である。

同図に示すように電子計算機１５０は、演算装置や記憶装置やインターフェースを備え、記憶装置に記憶されるプログラムやデータに基づいて、計算や機器の制御などを行うことのできるコンピュータであって、処理機能のとして、制御部１５１と、算出部１５２と、移載条件決定部１５３と、送信部１５４とを備えている。

制御部１５１は、外部の機器から信号を取得し、外部の機器を制御することができる処理部である。本実施の形態の場合、制御部１５１は、測距手段１４１から距離に関するデータを取得することができる。また、制御部１５１は、駆動輪１４２を制御して走行車１４０を走行させることができるとともに、駆動輪エンコーダ１４５からの信号に基づき走行車１４０の走行距離を取得することが可能である。また、制御部１５１は、回動台１４４を駆動すると共に回動台エンコーダ１４６からの信号をフィードバックして駆動輪１４２の回動角度を制御し、走行車１４０を所定方向に向かわせることが可能である。

また制御部１５１は、測距手段１４１から距離に関するデータ（第一距離）を取得するステップと、走行車１４０を所定の距離、所定の方向に走行させるステップと、その後に再度測距手段１４１から距離に関するデータ（第二距離）を取得するステップとを、前記記載順に実行することが可能となっている。さらに、制御部１５１は、第二距離を取得した後、走行車１４０を所定の距離、所定の方向に走行させるステップと、測距手段１４１から距離に関するデータ（第三距離）を取得するステップとを前記記載順に実行することが可能となっている。

算出部１５２は、制御部１５１により取得された第一距離、第二距離と、第一距離を取得してから第二距離を取得するまでの走行車１４０の走行距離（予め定められている）とに基づき走行車１４０の目標姿勢（後述）からの傾きである傾き値を算出する処理部である。

また、算出部１５２は、第一距離、または、第二距離と第三距離とに基づき、目標位置（後述）からのずれであるずれ値を算出することもできる処理部である。

移載条件決定部１５３は、算出部１５２で算出された結果に基づき移載手段１７０の移載条件（例えば、載置台１７１を走行車１４０に体して何度回動させるか、移載爪１７２（後述）を何ミリ移動させるか、移載爪１７２を何ミリ突出させて移載するか）を決定する処理部である。

送信部１５４は、移載条件決定部１５３で決定された移載条件を移載手段１７０に送信する処理部である。

図４は、ステーションを示す上面図である。

同図（ａ）に示すように、ステーション１１０は、移載手段１７０の一部である移載爪１７２が上部に設けられ、移載爪１７２の上に載置されるガラス基板２００が載置される設備である。ステーション１１０は、第一測距部１１１と第二測距部と第三測距部１１３とを備えるターゲットプレート１１４が側面に取り付けられている。また、ステーション１１０の上面には、ターゲットプレート１１４が取り付けられた側面と平行にレール１１５が敷設されている。

なお、ステーション１１０は、走行車１４０と荷物であるガラス基板を移載するために、一時的にガラス基板２００が保管（載置）される領域や場所であって、具体的な形状などは特に限定されるものではない。

ターゲットプレート１１４は、一端部が斜めに切り取られて第三測距部１１３が形成された板状の部材であり、測距手段１４１の測距対象となる部材である。ターゲットプレート１１４は、測距手段１４１から照射されるレーザ光線を十分に反射しうる表面を有している。ターゲットプレート１１４の第三測距部１１３以外の部分は、対向する面がそれぞれ平行であり、交差する面は垂直に交差している。従って、ターゲットプレート１１４の
一面（以下「取り付け面」と記す。）をステーション１１０の側面に沿わせて取り付けると、取り付け面と平行な面（以下「反射面」と記す。）は、ステーション１１０の側面と平行となる。

なお、ターゲットプレート１１４の反射面には第一測距部１１１と第二測距部１１２が設けられるが、第一測距部１１１、及び、第二測距部１１２の位置は、測距手段１４１測距した位置であり、制御部１５１によりソフトウエア的に決定されるため、具体的に領域を限定できるものではない。

移載爪１７２は、移載手段１７０を構成する要素の一つであり、ガラス基板２００が載置される装置である。また、移載爪１７２は、ステーション１１０の上面に敷設されるレール１１５に対し取り付けられており、取得した信号に基づいた位置にレール１１５に沿って移動できるものとなっている。また、移載爪１７２は、ガラス基板２００を載置した状態でレール１１５に対して垂直に出没可能となっており、移載爪１７２を突出させた状態で最上面部を上下動可能となっている。従って、ガラス基板２００を載置した状態で移載爪１７２を突出させ、走行車１４０側の載置台１７１の上方にガラス基板２００を配置し、移載爪１７２の最上面部を下げることで、ガラス基板２００をステーション１１０側から走行車１４０側に移載することが可能となる。また、上記と逆の工程を行えば、ガラス基板２００を走行車１４０側からステーション１１０側に移載することも可能である。

図５は、搬送システムにおける走行車の位置と姿勢の測定工程を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）は、時間の経過順に示されている。

なお、同図に示される破線で描かれた矩形は、走行車１４０が到着すべき目標位置、及び、目標姿勢を示している。

同図（ａ）に示されるように、第一測距部１１１と前記第二測距部１１２とを結ぶ線と走行車１４０と目標位置とを結ぶ線とが平行で、走行車１４０と目標位置との距離が閾値となった時点で制御部１５１は、走行車１４０を所定の速度（クリープ速度）まで減速させ、目標位置に向かってまっすぐに走行車１４０を走行させる。ただし、駆動輪エンコーダ１４５や回動台エンコーダ１４６の精度等により、走行車１４０は、所望の移載精度が満たされるほど正確な距離、かつ、正確な方向に走行することは困難である。

次に、同図（ｂ）に示すように、走行車１４０が所定の位置に到達したことを制御部１５１が判断すると、制御部１５１は、測距手段１４１から第一距離を取得する。

次に、同図（ｃ）に示すように、制御部１５１は、予め与えられた距離だけ今までと同じ方向に走行車１４０を走行させる。その後、制御部１５１は、測距手段１４１から第二距離を取得する。なお、走行車１４０が走行する距離は、駆動輪エンコーダ１４５から取得しても良く、駆動輪エンコーダ１４５からのデータに基づき走行車１４０の速度を統計的に算出し、第一距離取得から第二距離取得までの時間により特定してもかまわない。

以上により、第一距離と第二距離と、これらの間の走行車１４０の走行距離とに基づき、ターゲットプレート１１４の反射面に対する走行車１４０の姿勢、すなわち目標姿勢からの傾きである傾き値が算出部１５２により算出される。

なお、具体的な算出方法は限定されるものではないが、例えば、走行車１４０の進行方向と測距手段１４１の測距方向とは垂直であると仮定すれば、走行車１４０の走行距離を分母とし、第一距離と第二距離との差分を分子とすれば傾き値が算出できる。

次に、同図（ｄ）に示すように、制御部１５１は、予め与えられた距離だけ今までと同じ方向に走行車１４０を走行させる。その後、制御部１５１は、測距手段１４１から第三距離を取得する。

制御部１５１が取得した第三距離は、第三測距部１１３と測距手段１４１との距離であり、反射面に対して斜めの面と測距手段１４１との距離になる。従って、第二距離（または第一距離）と第三距離との差分と、斜めの面の反射面に対する角度とに基づき、走行車１４０のターゲットプレート１１４に対する反射面と平行な方向（同図（ｅ）中ｘ方向）の位置関係、すなわち目標位置とのずれ値が算出部１５２により算出される。

次に、算出部１５２により算出された傾き値、及び、ずれ値を取得し、移載条件決定部１５３は、移載条件を決定する。この移載条件は、移載爪１７２をレール１１５に沿って移動させる距離、移載爪１７２を突出させる（同図中ｙ方向）距離、及び、載置台１７１を走行車１４０に対して回動させる回動角度である。

そして、送信部１５４は、移載条件を移載爪１７２と載置台１７１とに送信する。

移載条件を取得した移載爪１７２と載置台１７１とは、同図（ｅ）に示すように、移載条件に合致するようにレール１１５に沿ってスライドし、走行車１４０に対して回動する。

そして、移載条件に従ってガラス基板２００の移載を行う。

以上のような構成、及び、工程によれば、走行車１４０の目標姿勢に対する傾き値、及び、目標位置に対するずれ値を単数の測距手段１４１を用いて算出することが可能となり、搬送システム１００のコスト、特に走行車１４０のコストを低下させることが可能となる。

なお、上記実施の形態では、第一距離と第二距離とを走行車１４０を走行させた状態で取得したが、本願発明は、走行車１４０を停止させて第一距離や第二距離を取得する場合も含む。

また、第一測距部１１１と第二測距部１１２とは同一面内に存在していたが、これに限定されるわけではない。第一測距部１１１と第二測距部１１２との位置関係が事前に把握可能であれば、当該位置関係を用いて走行車１４０の姿勢を算出することが可能である。

また、図６に示すように、移載手段１７０は、ステーション１１０か走行車１４０の一方に設けられているものでもかまわない。同図に示す移載手段１７０は、ガラス基板２００を吸引により吊り下げて保持し、ガラス基板２００を水平面内で移動できると共に、ガラス基板２００を回動させることも可能である。

本願発明は、自動倉庫や半導体製造工場、ディスプレイ製造工場などに利用可能である。

実施の形態である搬送システムの一部を模式的に示す斜視図である。 走行車を示す図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図である。 電子計算機の機能構成を示すブロック図である。 ステーションを示す上面図である。 搬送システムにおける走行車の位置と姿勢の測定工程を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）は、時間の経過順に示されている。 搬送システムの他の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１００ 搬送システム
１０１ 指標
１１０ ステーション
１１１ 第一測距部
１１２ 第二測距部
１１３ 第三測距部
１１４ ターゲットプレート
１１５ レール
１４０ 走行車
１４１ 測距手段
１４２ 駆動輪
１４３ 補助輪
１４４ 回動台
１４５ 駆動輪エンコーダ
１４６ 回動台エンコーダ
１５０ 電子計算機
１５１ 制御部
１５２ 算出部
１５３ 移載条件決定部
１５４ 送信部
１７０ 移載手段
１７１ 載置台
１７２ 移載爪
２００ ガラス基板

Claims (5)

1. ステーションと、ステーション近傍の目標位置に目標姿勢で停止する走行車と、ステーションと走行車との間で荷物を移載する移載手段とを備える搬送システムであって、
   前記ステーションと前記走行車との一方に設けられ、前記ステーションと前記走行車との距離を測定する測距手段と、
   前記ステーションと前記走行車との他方に設けられ、前記測距手段の測距対象となる第一測距部、及び、第二測距部と、
   前記第一測距部との第一距離を前記測距手段から取得し、前記走行車を所定距離かつ所定方向に走行させ、前記第二測距部との第二距離を前記測距手段から取得する制御部と、
   取得された前記第一距離と前記第二距離とに基づき前記走行車の前記目標姿勢からの傾きである傾き値を算出する算出部と、
   算出された前記傾き値に基づき前記移載手段の移載条件を決定する移載条件決定部と
   を備える搬送システム。
2. さらに、
   前記ステーションと前記走行車との他方に設けられ、前記走行車を前記所定方向に移動させた場合に前記測距手段との距離が徐々に変化する第三測距部を備え、
   前記制御部はさらに、前記第三測距部との第三距離を前記測距手段から取得し、
   前記算出部はさらに、測定された前記第一距離または前記第二距離と前記第三距離とに基づき前記目標位置からのずれであるずれ値を算出し、
   前記移載条件決定部は、算出された前記ずれ値に基づき前記移載手段の移載条件を決定する
   請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記制御部は、前記走行車を走らせながら前記第一距離と前記第二距離とを取得する請求項１に記載の搬送システム。
4. 前記制御部は、前記第一測距部と前記第二測距部とを結ぶ線と前記走行車と前記目標位置とを結ぶ線とが平行で、前記走行車と前記目標位置との距離が閾値となった時点で前記走行車を減速させ、
   前記第一測距部と前記第二測距部とは前記走行車の減速する位置と目標位置との間に配置される
   請求項３に記載の搬送システム。
5. ステーション近傍に目標姿勢で停止する走行車であって、
   前記ステーションとの距離を測定する測距手段と、
   前記ステーションが有する第一測距部との第一距離を前記測距手段から取得し、当該走行車を所定距離かつ所定方向に走行させ、前記ステーションが有する第二測距部との第二距離を前記測距手段から取得する制御部と、
   取得された前記第一距離と前記第二距離とに基づき前記ステーションに対する当該走行車の前記目標姿勢からの傾きである傾き値を算出する算出部と、
   前記ステーションと当該走行車との間で荷物を移載する移載手段に算出された前記傾き値を送信する送信部と
   を備える走行車。

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