TW200524814A - Carriage system - Google Patents

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200524814 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是天車或有軌台車、堆高式起重機等的搬運台 車系統。特別是有關可無須潛移（creep )行進即可停靠 於工作站之可縮短搬運時間的搬運台車系統。 【先前技術】 專利文獻1中，是揭示一種針對自動倉儲之堆高式起 重機的運行控制，在貨架的各個正面（frontage)設置標 誌，對通過每個正面的堆高式起重器的位置進行修正。當 將堆高式起重機本身所具有的位置座標稱爲內部座標時， 由於在專利文獻1中會對每個通過正面的內部座標進行修 正，因此可去除因運轉車輪之滑動或運轉車輪直徑的參差 不齊所造成的影響，故可正確地控制運轉。 因此，天車之類的搬運台車，是在停止位置之前開始 潛移行進，而能在預期的停止位置處停止。舉例來說，倘 若潛移行進的速度爲〇.4cm/sec、潛移行進距離爲2cm時 ，行進時間將延遲約5秒左右。 以另一個位置感應器爲例，專利文獻2〜4，是揭示採 用磁性體或反磁性體之類的標誌與線圈所形成之磁性結合 的線性感應器。當將複數個偵測線圈連接成直列並施以交 流電時，可藉由磁性標誌與偵測線圈的位置，使各偵測線 圈的電壓產生變化。根據該電壓，可將相對於磁性標誌之 偵測線圈的位置位相Θ當成流經偵測線圈之交流電的角速 •5- 200524814 (2) 度ω，而獲得 s i n 0 · s i η ω t或c o s 0 · c 〇 s ω t比例的訊號 〔專利文獻1〕 曰本實開平7 -2 5 52號公報 〔專利文獻2〕 曰本特開2001-174206號公報 〔專利文獻3〕 曰本特開2003-139563號公報 〔專利文獻4〕 曰本特開2003-156364號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決的課題〕 本發明的課題在於：提供一種無須潛移行進即可停靠 於工作站之可縮短搬運時間的搬運台車系統。在申請專利 範圍第2項中所追加的課題，是容易設置標誌，並且可在 停止位置附近獲得極高的標誌讀取精度。申請專利範圍第 3項中所追加的課題，即是降低標誌的設置精度亦無妨， 或即使變更停止位置，也無須變更標誌、或變更搬運台車 運轉控制系統的資料。 〔解決課題之手段〕 本發明的搬運台車系統，是於地面側的停止位置前與 停止位置處設置偵測用標誌，並於搬運台車設置：用來偵 -6- 200524814 (3) 測前述標誌並以該標誌最爲基準來求取位置的感應器；及 根據所求得之標誌基準位置，將停止位置設成目標位置以 執行減速控制，而使搬運台車停止於停止位置的運轉控制 系統。而爲了區分以標誌作爲基準的位置與編碼器所求得 的原有位置，因此將標誌基準稱爲絕對位置。 最好在停止位置間設置不具前述標誌的區域，並且在 該區域內根據前述運轉控制系統的編碼器等內界感應器所 求得的位置對搬運台車進行運轉控制。 此外，地面側最好在前述標誌的前方，設置可指出以 前述標誌作爲基準之停止位置座標的指標，並在搬運台車 設置用來讀取該指標的手段，進而在前述運轉控制系統內 以經讀取後的停止位置座標當作目標位置進行減速控制。 本發明中，是求取停止位置前方到停止位置本體間， 從設置於地面側的標誌到搬運台車的位置，再根據前述所 得結果求出剩餘的行進距離來進行運轉控制，而停止於停 止位置。因此可在無須潛移行進的狀態下停止，譬如可以 每回數秒左右的指令縮短行進時間。 在申請專利範圍第2項的發明中，由於無須在停止位 置與停止位置間設置標誌，可進一步簡化標誌的設置。不 僅如此，由於搬運台車可採低速一邊運轉一邊讀取停止位 置附近的標誌，故可提高標誌的讀取準確度。 在申請專利範圍第3項中，可由指標讀取標誌基準的 停止位置座標，並朝向該座標形成停止。因此，無須提高 標誌設置精度，只需大略地設置即可。此外’在變更停止 200524814 (4) 位置的狀態中，由於僅需單純地重新標示指標即可，故可 輕易地進行停止位置的變更。 【實施方式】 〔用以實施發明的最佳形態〕 以下是用來實施本發明的最佳實施範例。 〔實施例〕 第1〜5圖中顯示實施例及其特性。雖然實施例中是以 天車作爲範例，但亦可爲其他的搬運台車。第1圖中顯示 搬運台車系統2的配置。天車的行進路線中，包含跨區域 輸送線（interbay route) 4與區域內輸送路線（intrabay route ) 6。沿著路線4、6設有工作站或半導體處理裝置 之晶圓載入機（load port)之類的停止位置8。圖號10爲 光學掣子，12是作爲指標的ID標籤，14是偵測用標籤， 1 6則爲地面側控制器。沿著路線4、6，將天車2 0的運轉 軌道架設於無塵室之天井等高處。天車20接受由該軌道 所提供的電力，並與地面側控制器】6等形成通信。掣子 1 〇、標籤1 2、標誌1 4則是沿著運轉軌道設置。 天車20是根據譬如路線4、6的其中一種來運轉。在 本案的說明書中 ，是將停止位置8的上流側稱爲「跟前」。而掣子 1 〇、標籤1 2及標誌1 4是從相對於停止位置8的跟前側， 依據掣子1 0、標籤1 2、標誌14的順序配置。掣子1 〇爲 -8 - 200524814 (5) 光學標誌或磁性標誌，接著出現的是ID標籤1 2。ID標籤 1 2中記載以標誌〗4作爲基準之停止位置8的座標。而這 裡所稱的座標，只是爲了與場所的停止位置8作區分，故 「座標」與「位置」的含義相同，且座標的單位爲任意單 位。在ID標籤1 2中，雖然亦可記述停止位置8的絕對座 .標與標誌1 4的絕對座標，旦倘若如此，則必須求出停止 位置8及標誌14的絕對位置因此極爲不便。故ID標籤 1 2內最好是記述以標誌1 4作爲基準之停止位置8的座標 。此外，標誌1 4是配置成可在停止位置8的跟前至停止 位置本身之間的範圍內被讀取，故無須配置於停止位置與 停止位置之間。天車20除了運轉控制之外，必須可在停 止位置8處執行圖面未顯示之升降臺的橫移、轉動、升降 動作，並預先於ID標籤12中記述每個停止位置8的上述 資料。而ID標籤1 2的資料是以條碼之類方式表示，天車 20的讀取方法可採用光學讀取或電磁讀取等方式。 天車20譬如於左右方向的兩側，設置有掣子感應器 22、條碼讀取器（BCR ) 24及絕對位置感應器26。而上 述的掣子10、ID標籤12、標誌14也能配置於運轉軌道 之左右兩側的其中一側，這是爲了可在含有分歧部的任意 位置進行停止控制之故。但亦可將上述的標誌及感應器設 置於天車20的左右其中一側。掣子感應器22可依掣子 1 〇的種類採用光遮斷器之類的光學感應器或磁性感應器 。絕對位置感應器26可採用第3圖的線性感應器或第4 圖的光學感應器。接下來，當天車20利用掣子感應器22 -9 - 200524814 (6) 偵測出掣子10，可由條碼讀取器24進行ID標籤12之資 料的讀取準備。接著，根據ID標籤12的資料，求取從標 誌14之原點（標誌14內的特定位置）到停止位置8爲止 的座標。在可讀取標誌1 4的區域內，是採用從標誌1 4所 讀取的位置與將標誌1 4作爲基準之停止位置8的座標， 執行全閉式（full-closed )的回饋控制，可無須潛移運轉 地停止於停止位置8。除此之外，天車20還設有用來與 地控制器1 6通信的通信部2 8。 第2圖中顯示天車20的運轉控制系統。地圖30中記 述著停止位置8的座標，當收到搬運的指令時，將求取從 現在位置至停止位置爲止的距離，再將其輸入速度圖形產 生部32。速度圖形產生部32將形成至停止位置爲止的運 轉速度圖形。3 4是誤差放大部，3 6是PID控制部，根據 誤差放大部所求得的誤差進行PID控制。3 8是放大器， 用來執行對伺服馬達4 0的電流放大。利用編碼器4 2偵測 伺服馬達4 0之轉動軸與運轉車輪之轉動軸的旋轉數，並 將作爲內部感應器之編碼器42所求得的天車20的現在速 度與位置，輸入速度圖形產生部32及誤差放大部34。而 亦可以脈波馬達（p u 1 s e m 〇 t 〇 r )來取代伺服馬達4 0。編 碼器的種類及PID控制器3 6的控制內容則無特殊限制。 天車2 0譬如從出發位置起直到偵測出作爲目標的停 止位置之標誌1 4爲止的期間，是根據由地圖3 〇所獲得的 所需行進距離、及由編碼器42所求得的現在位置與現在 速度來執行運轉控制。上述的運轉控制是一種模擬控制。 -10- 200524814 (7) 相對於此，當於停止位置的跟前偵測掣子10, 讀取器24讀取ID標籤12的資料。根據該資料 14內之停止位置的座標，並輸入速度圖形產生f 對位置感應器26是用來求出天車20相對於標誌 置，也就是以標誌1 4作爲基準的位置，並將其 圖形產生部3 2。根據ID標籤1 2的資料，可預 速度圖形產生部32中以標誌爲基準的停止位置 由絕對位置感應器26判斷出以標誌爲基準的現 故可判斷出剩餘的行進距離。接著，當由絕對位 26所獲得的訊號間隔如第3圖所示之線性感應 ，也能由絕對位置感應器26判斷出本身的速度 圖的光學感應器，當絕對位置的偵測距離較長時 碼器42的訊號獲得精確度較低者的速度。 當獲得剩餘行進距離與速度，可無須潛移行 譬如直線的減速，並能以譬如1 mm以下的誤差停 位置。當停止之際需要沒有振動地形成平滑的停 可利用正弦曲線控制等，使停止前的速度由直線 成制振用控制。雖然潛移行進一般是執行數秒以 ，但在制振用的正弦曲線控制中，最後的低速行 如爲1秒以下。 第3圖示顯示作爲絕對位置感應器之範例的 器5 0的結構。其中設有用來防止來自於供電線 的磁屏52，並在該磁屏52內配置有複數個偵測) 再由交流電源56供給交流電。各偵測線圈54的 並於條碼 求出標誌 $ 32。絕 的絕對位 輸入速度 先判斷出 ，由於可 在位置， 置感應器 器般短時 。如第4 ，可由編 進地形成 止於停止 止時，亦 控制變更 上的時間 進區間譬 線性感應 等之雜訊 泉圈54， 電壓是由 -11 · 200524814 (8) 訊號處理部58處理，而獲得sin0*sin6；t及cos0 · cosot等的訊號。在此ω爲交流電源56的角周波數，0 是線性感應器5 0相對於磁性標誌6 0的相位。由0可判斷 出相對於磁性標誌60的位置。 磁性標誌60，是由鋼之類的磁性體、或銅及鋁之類 的反磁性體所構成，並設成固定於地面側’形成可通過設 於磁屏5 2兩端與上部的間隙。此外，譬如將磁性標誌6 0 的長度形成數1 〇 cm，並將其設於停止位置跟前到停止位 置本身之間的範圍內，將可於停止位置的附近正確地偵測 出天車的位置。在利用磁性標誌60偵測位置時，必須使 相位形成緩慢的變化，一旦天車高速運轉將降低位置的偵 測精度。相對於此，倘若僅將磁性標誌設置於停止位置的 附近，由於天車在停止位置附近形成低速行進，故可輕易 且正確地偵測出磁性標誌60。 在第4圖的光學感應器62中，譬如採用一對光遮斷 器64、65作爲光學感應器，並利用光遮斷器64、65來讀 取規律地呈現如梳子之齒狀邊緣的光學標誌66。接著’ 利用記數器68計算光學標誌66的齒狀邊緣數來求取現在 位置。光遮斷器64、65，是配置在對光學標誌66偏移90 度或270度的相位。藉由比對利用光遮斷器64所偵測之 邊緣的方向與利用光遮斷器65所偵測的邊緣方向’可判 別出行進方向爲第4圖所示的左方或者右方。此外’由於 採用一對光遮斷器64、65故能以光學標誌66之邊緣間隔 的2倍精度來偵測位置。在上述的場合中，當正確地讀取 -12- 200524814 (9) 光學標誌6 6時，天車也必須形成低速行進，只需將光學 標誌66設於停止位置跟前到停止位置本身之間的範圍內 ，便可正確地求出位置。 第5圖，顯示實施例中停止圖形的特性圖。藉由偵測 掣子的方式來準備讀取ID標籤的資料，一旦讀取ID標籤 的資料便可判斷出以標誌爲基準的停止位置。而在偵測標 誌之前是利用編碼器進行模擬控制。標誌的長度譬如爲 40 cm左右，當天車從兩側進入標誌時，偵測標誌後停止 所剩餘的行進距離，成爲到標誌中央爲止之20 cm左右的 指令。此外，當天車從其中一側通行時，剩餘的距離則成 爲40 cm，並能以更高的速度進入。預先將運轉速度圖形 設定成在偵測標誌前令天車減速，以便能使天車停止於上 述的剩餘行進距離。 雖然實施例中是以天車爲範例，但亦可爲於地面運轉 的有軌台車或堆高式起重機等，此外，亦可爲無人搬運車 〇 實施例可獲得以下的效果。（1 )由於無須潛移行進 便可停止，故每一次的行進時間可縮短數秒左右。（2 ) 當採用線性感應器時，能以譬如1 mm左右的精度停止。此 外’由於能從線性感應器或得速度的訊號，故無需仰賴編 碼器所提供的低精度速度訊號。（3 )標誌只需設置於停 止位置跟前到停止位置本身之間的範圍內即可，並不需沿 著運轉路線的全長設置。此外，在標誌與標誌之間，可利 用編碼器的模擬控制來充分執行運轉控制。（4 )由於標 •13- 200524814 (10) 誌是配置於停止位置跟前到停止位置本身之間的範圍內’ 天車可在標誌附近以低速行進並正確地讀取標誌。（5) 由於在ID標籤處顯示相對於標誌的停止位置座標’因無 即使標誌的安裝精度不佳也無妨。也就是說可大略地以停 止位置的略前方側作爲中心來安裝標誌’並根據天車試運 轉之際的資料求取相對於標誌的停止位置座標’再將該座 標寫入ID標籤即可。（6)當採用第4圖的光學感應器， 可求出行進的方向，並以2倍的偵測精度來偵測相對於光 學感應器的位置。 【圖式簡單說明】 第1圖：實施例之搬運台車系統的配置示意圖。 第2圖：顯示實施例中所使用搬運台車之運送系統的 流程圓。 第3圖：顯示實施例中所使用之線性感應器的範例圖 第4圖：顯示絕對位置偵測用光學感應器的範例圖。 第5圖：顯示實施例中停止圖形的特性圖。 【主黎元件符號說明】 2 :天車系統 4·跨區域輸送路線（interbay route) 6:區域內輸送路線（intrabay route) 8 :停止位置 1 0 :掣子 -14 - 200524814 (11) 12 : ID標籤 1 4 :標誌 1 6 :地面側控制器 20 :天車 22 :掣子感應器 24 :條碼讀取器 26 :絕對位置感應器 2 8 :通信部 3 0 :地圖 3 2 :速度圖形產生部 34 :誤差放大部 3 6 : P ID控制部 3 8 :地圖 40 :伺服馬達 42 :編碼器 5 0 :線性感應器 5 2 :磁屏 5 4 :偵測線圈 5 6 :父流電源 5 8 :訊號處理部 6 0 :磁性標誌 62 :光學感應器 64、65 :光遮斷器 66 :光學標誌 -15- 200524814 (12) 6 8 :記數器 -16-

Claims (1)

1. 200524814 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種搬運台車系統，是於地面側上停止位置跟前到 停止位置本身之間的範圍內設置供偵測用的標誌，並於搬 運台車上設有：可偵測前述標誌，並求取以該標誌作爲基 準之位置的感應器；及根據所求出之標誌基準位置，將停 止位置.作爲目標位置來執行減速控制，並使搬運台車停止 於停止位置的運轉控制系統。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的搬運台車系統，其 中在停止位置之間設有不設置前述標誌的區域，並且在該 區域內根據前述運轉控制系統所求得的位置對搬運台車進 行運轉控制。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載的搬運台車系統，其 中於地面側的前述標誌跟前，設置有可指示以前述標誌爲 基準之停止位置座標的指標’並於搬運台車設置用來讀取 該指標的手段，再以前述運轉控制系統所讀取的停止位置 座標作爲目標座標來執行減速控制。 -17-