(57)【要約】【課題】高い搬送効率を維持しつつ安定した走行を実現する。【解決手段】搬送台車３０は、搬送台車３０に取り付けられた１次側鉄心３４と、軌道１０に取り付けられた２次側永久磁石３とで構成されるリニアモータにより駆動され、軌道１０の内部下面１２と当接しつつ回転する走行ローラ４９、５０によって走行する。軌道１０における湾曲部分２６の内部下面１２、及び湾曲部分２６に取り付けられた２次側永久磁石３の１次側鉄心３４との対向平面３ａは、それらの水平面とのなす角が、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０の遠心力と重力との合力の向きの鉛直方向となす角度と等しくなるように傾斜している。【選択図】図３
2009029228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送台車に取り付けられた１次側磁石と、前記搬送台車を支持しつつ案内する軌道に取り付けられており、前記１次側磁石と対向する対向平面を有する２次側磁石とで構成されるリニアモータにより前記搬送台車を駆動し、被搬送物を搬送する搬送装置であって、
前記搬送台車が、前記軌道の上方を向いた当接面に当接しつつ回転する車輪を備えており、
前記軌道におけるカーブしている湾曲部分の前記当接面、及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面が、いずれもカーブの外側部分の高さ位置がカーブの内側部分の高さ位置よりも高くなるように傾斜しており、前記搬送台車が前記軌道の直線部分を走行する場合と、前記車輪が傾斜した前記当接面に当接することで前記搬送台車が前記湾曲部分を傾斜しつつ走行する場合との、前記１次側磁石の変位による前記１次側磁石と前記２次側磁石との間の隙間の変化量が、前記湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面が傾斜していない際の前記変化量と比べて少ないことを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記湾曲部分の前記当接面の傾斜度合いと、該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面の傾斜度合いとが等しいことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記軌道の前記湾曲部分が、該湾曲部分の前記当接面及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面がいずれもカーブの外側部分の高さ位置がカーブの内側部分の高さ位置よりも高くなるように、全体として傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記湾曲部分の前記当接面及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面の少なくとも一部分の水平面となす角が、該湾曲部分を走行する前記搬送台車に加わる遠心力と重力との合力の向きの鉛直方向となす角度と等しいことを特徴とする請求項２または３に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータにより駆動されて軌道を走行する搬送台車で被搬送物を搬送する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶表示パネルの製造工場等に設置されており、工場内に敷設された軌道に支持された搬送台車によって被搬送物（例えば、半導体基板を収納したカセット）を搬送する搬送装置が知られている。かかる搬送装置により工場内に設置された種々の装置間で被搬送物を搬送し、順次処理を施すことができるようになっている。特許文献１には、搬送台車の駆動源としてリニアモータが採用された搬送装置が開示されている。すなわち、特許文献１の搬送装置においては、搬送台車に取り付けられた１次側部材と、１次側部材と対向するように軌道に取り付けられた２次側部材とでリニアモータが構成されている。
【０００３】
上述のリニアモータ式の搬送装置においては、通常、互いに対向する搬送台車の１次側部材と軌道の２次側部材とは、これらの間の隙間が一定となるように備えられている。これにより、リニアモータの出力が一定となるので、搬送台車は一定の推進力及び制動力により安定して走行することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００１−２７０４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、製造工場等に設置される搬送装置は、搬送効率を上げて生産性を向上させるために、高速化が望まれている。しかしながら、上述のように軌道に支持されつつ走行する搬送台車が高速でカーブを走行する際には、搬送台車に対して遠心力が加わる。その結果、搬送台車の車輪が軌道から浮き上がり搬送台車ががたつくので、被搬送物が破損する虞がある。また、搬送台車が軌道に対して傾くことによって、搬送台車の１次側部材と軌道の２次側部材との間の隙間の大きさが変化するので、リニアモータの出力が変化する。これにより、搬送台車の安定した走行が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高い搬送効率を維持しつつ安定した走行を実現することができる搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の搬送装置は、搬送台車に取り付けられた１次側磁石と、前記搬送台車を懸垂状態で支持しつつ案内する軌道に取り付けられており、前記１次側磁石と対向する対向平面を有する２次側磁石とで構成されるリニアモータにより前記搬送台車を駆動し、被搬送物を搬送する搬送装置であって、前記搬送台車が、前記軌道の上方を向いた当接面に当接しつつ回転する車輪を備えている。また、前記軌道におけるカーブしている湾曲部分の前記当接面、及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面が、いずれもカーブの外側部分の高さ位置がカーブの内側部分の高さ位置よりも高くなるように傾斜している。そして、前記搬送台車が前記軌道の直線部分を走行する場合と、前記車輪が傾斜した前記当接面に当接することで前記搬送台車が前記湾曲部分を傾斜しつつ走行する場合との、前記１次側磁石の変位による前記１次側磁石と前記２次側磁石との間の隙間の変化量が、前記湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面が傾斜していない際の前記変化量と比べて少ない。
【０００７】
この構成によると、搬送台車が高速で湾曲部分を走行した場合であっても、遠心力によって搬送台車の車輪が軌道の当接面から浮き上がるのを防ぐことができる。したがって、車輪の浮き上がりに起因する搬送台車のがたつきを抑制し、被搬送物の破損を防ぐことができる。また、搬送台車が湾曲部分において傾きつつ走行する際に、１次側磁石と２次側磁石との間の隙間の変化に起因してリニアモータの出力が変動するのを抑制することができる。よって、高い搬送効率を維持しつつ安定した走行を実現することができる。
【０００８】
本発明の搬送装置では、前記湾曲部分の前記当接面の傾斜度合いと、該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面の傾斜度合いとが等しいことが好ましい。この構成によると、搬送台車に取り付けられた１次側磁石は、湾曲部分において搬送台車が傾くことによって２次側磁石の対向平面の傾き度合いと等しくなるように傾く。したがって、１次側磁石と２次側磁石との間の隙間の変化に起因するリニアモータの出力の変動を確実に抑制することができる。
【０００９】
本発明の搬送装置では、前記軌道の前記湾曲部分が、該湾曲部分の前記当接面及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面がいずれもカーブの外側部分の高さ位置がカーブの内側部分の高さ位置よりも高くなるように、全体として傾斜していることが好ましい。この構成によると、搬送台車が湾曲部分において傾斜しつつ走行する際に、搬送台車が軌道の当接面以外の部分と接触して損傷するのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の搬送装置では、前記湾曲部分の前記当接面及び該湾曲部分に取り付けられた前記２次側磁石の前記対向平面の少なくとも一部分の水平面となす角が、該湾曲部分を走行する前記搬送台車に加わる遠心力と重力との合力の向きの鉛直方向となす角度と等しいことが好ましい。この構成によると、確実に安定した走行を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
本実施の形態にかかる搬送装置は、半導体製造設備において基板が収納されたＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搬送する搬送装置であって、ＦＯＵＰを保持した状態で天井に敷設された軌道に支持された台車を搬送させる懸垂式搬送装置（ＯＨＴ:Over head Hoist Transport）である。図１は、本実施の形態にかかるＯＨＴが適用されたＯＨＴ搬送システムの概略構成を示す上面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態のＯＨＴ１の軌道１０は、複数の工程内軌道２１と、分岐軌道２２を介して工程内軌道２１に連結されており、全ての工程内軌道２１を接続する工程間軌道２３とを備えている。工程内軌道２１及び工程間軌道２３は、いずれも環状であり、直線部分２５及び湾曲部分２６から構成されている。工程内軌道２１の直下近傍には複数の半導体製造装置９１が配置されている。搬送台車３０は、軌道１０に懸垂状態で支持されていると共に、軌道１０に案内されて走行する。そして、搬送台車３０は、ＦＯＵＰ６０を保持して半導体製造装置９１の間を走行し、これらにＦＯＵＰ６０を載置したり、また、これらからＦＯＵＰ６０を回収したりする。
【００１４】
次に、図２及び図３を用いて、ＯＨＴ１の構成についてより詳細に説明する。図２は軌道１０の直線部分２５の縦断面図及び該直線部分２５を走行する搬送台車３０の概略構成図であり、図３は、軌道１０の湾曲部分２６の縦断面図及び該曲線部分２６を走行する搬送台車３０の概略構成図である。なお、図３においては、図中右側が軌道１０のカーブの外側であり、図中左側がカーブの内側である。
【００１５】
図２及び図３に示すように、軌道１０は、略矩形の断面を有するダクト状の部材であり、天井９７に吊り下げるように敷設されている。軌道１０は、図２に示すように、直線部分２５においては、軌道１０の内部上面１１及び内部下面１２が水平となるように、天井９７に取り付けられている。また、軌道１０は、図３に示すように、湾曲部分２６においては、軌道１０の内部上面１１及び内部下面１２が傾斜するように、全体として傾けて天井９７に取り付けられている。より詳細には、湾曲部分２６における軌道１０の内部上面１１及び内部下面１２は、カーブの外側（図３中右側）部分の高さ位置が、カーブの内側（図３中左側）部分の高さ位置よりも高くなるように傾斜している。
【００１６】
なお、湾曲部分２６における軌道１０の傾き度合いは、該湾曲部分２６のカーブの曲率半径ｒ及び該湾曲部分２６における搬送台車３０の走行速度ｖによって決定されている。すなわち、搬送台車３０及び該搬送台車３０によって搬送されるＦＯＵＰ６０の合計質量をｍ、重力加速度をｇとすると、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０に加わる遠心力Ｆ１及び重力Ｆ２は、以下の（式１）、（式２）で表すことができる。
【００１７】
【数１】
2009029228.tif 000003
【００１８】
【数２】
2009029228.tif 000004
【００１９】
上述の（式１）、（式２）から、遠心力Ｆ１及び重力Ｆ２の合力Ｆ３の向きの鉛直方向となす角度θ１は、以下の（式３）で表すことができる。
【数３】
2009029228.tif 000005
【００２０】
ここで、図３に示すように、湾曲部分２６を走行する搬送台車３０に加わる合力Ｆ３の向きの鉛直方向となす角度θ１は、遠心力の影響により該湾曲部分２６において傾いて走行する搬送台車３０の水平面とのなす角度θ２に等しい。そして、本実施の形態では、湾曲部分２６における軌道１０は、該軌道１０の内部上面１１及び内部下面１２の水平面とのなす角度θ３が、上記（式３）で求まるθ１と等しくなるように全体として傾いている。つまり、搬送台車３０の傾き度合いと、軌道１０の傾き度合いとが等しくなっている。なお、直線部分２５と湾曲部分２６との境界近傍においては、軌道１０の傾き度合いは、水平な状態からθ３がθ１と等しくなる状態まで徐々に増加するようになっている。
【００２１】
ダクト状の軌道１０の下壁には、搬送台車３０の後述する台車部３１を懸垂するためのスリット２が、その伸延方向（図２、３における紙面表裏方向）に沿って形成されている。
【００２２】
軌道１０における分岐箇所には、搬送台車３０の後述するガイドローラ４１、４２が係合するガイド部材１５、１６が設けられている。ガイド部材１５、１６は、軌道１０の伸延方向に沿って延びていると共に、軌道１０の内部上面１１に対して略平行な部材であり、軌道１０の内部側面１３、１４にそれぞれ設けられている。ガイド部材１５、１６の幅方向の一端部は内部側面１３、１４と一体となり、他端部は下方向に折り曲げられるように成形されている。
【００２３】
軌道１０の内部上面１１には、２次側永久磁石３が設けられている。２次側永久磁石３は、搬送台車３０を走行させる駆動源であるリニアモータの２次側部材であり、所定の形状に加工された多数の永久磁石が、その極性を反転させながら軌道１０の伸延方向（図２、３における紙面表裏方向）に沿って順に配置されたものである。２次側永久磁石３の表面は、後述する１次側鉄心３４と対向する対向平面３ａとなっている。なお、図２に示すように、軌道１０の直線部分２５に設けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａは水平となっている。また、図３に示すように、軌道１０の湾曲部分２６に設けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａは、湾曲部分２６における内部上面１１及び内部下面１２と同様に傾斜している。すなわち、湾曲部分２６に設けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａは、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０の傾き度合いと同程度に傾いている。
【００２４】
また、軌道１０の内部側面１３、１４には、折り返し往復路で一組となっており、軌道１０の伸延方向（図２、３における紙面表裏方向）に沿って延びる１次側給電線４が設けられている。１次側給電線４には、高周波電力が印加されるようになっており、後述するように搬送台車３０に設けられた２次側鉄心３５と共に搬送台車３０への非接触給電を実現するものである。なお、１次側給電線４は、搬送台車３０の動きを制御するコントローラ（図示せず）と搬送台車３０との通信線としても利用される。
【００２５】
搬送台車３０には、コイルが巻回されており、２次側永久磁石３と共にリニアモータを構成する１次側鉄心３４が設けられている。１次側鉄心３４は、図２、３に示すように、軌道１０の内部上面１１に設けられた２次側永久磁石３と所定間隔を隔てつつ対向するように設けられている。ここで、上述のように、軌道１０に設けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａは、直線部分２５においては水平となっており、湾曲部分２６においては、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０の傾き度合いと同程度に傾いている。したがって、２次側永久磁石３と１次側鉄心３４との間の隙間は、直線部分２５においても湾曲部分２６においても一定である。
【００２６】
また、搬送台車３０は、断面形状が略Ｅ状であり、その２つの凹部に軌道１０の内部側面１３、１４に設けられた一組の１次側給電線４が挿通される２次側鉄心３５を備えている。そして、１次側給電線４に高周波電力が印加されると、２次側鉄心３５に巻回されたコイル（図示せず）に１次側の高周波電力が誘導され、非接触で電力伝達が行われるようになっている。なお、搬送台車３０に必要な電力は、全てこの非接触給電で賄われる。
【００２７】
ここで、搬送台車３０の駆動源であるリニアモータの駆動方法について説明する。まず、上述のように非接触給電方式により２次側鉄心３５に誘導された高周波電力は、整流部（図示せず）において全波整流により直流に変換され、さらに電源制御部（図示せず）においてＰＷＭ方式の３相交流電力に変換された後、リニアモータを構成する１次側鉄心３４に巻回されたコイルに供給される。このとき、１次側鉄心３４には直線状に移動する進行磁界が発生し、対向配置されている２次側永久磁石３との間の磁気作用によって、１次側鉄心３４に推進力が発生する。本実施の形態においては、上述のように、２次側永久磁石３と１次側鉄心３４との間の隙間は、直線部分２５においても湾曲部分２６においても一定であるので、リニアモータの出力も一定となる。
【００２８】
さらに、搬送台車３０は、上述の１次側鉄心３４が接続されている走行ユニット４０及び走行ユニット４０に接続されており、ＦＯＵＰ６０を保持する台車部３１を備えている。図２、３に示すように、走行ユニット４０は、ダクト状の軌道１０内に位置しており、上述のリニアモータによって軌道１０の伸延方向に沿う駆動力が付与され、軌道１０内を走行するようになっている。台車部３１は、軌道１０のスリット２を介して軌道１０の内部から外部へ延びる吊下げ部材３３によって走行ユニット４０と接続されており、軌道１０の下方において懸垂状態で保持されている。
【００２９】
走行ユニット４０は、搬送台車３０の走行方向を選択させるためのガイドローラ４１、４２と、搬送台車３０を走行させるための２つの走行ローラ４９、５０とを備えている。ガイドローラ４１、４２は、走行ユニット４０の幅方向両端にそれぞれ設けられた水平方向に回転自在なローラであり、軌道１０の分岐箇所において上述のガイド部材１５、１６のいずれかに係合することで、搬送台車３０の直進または分岐、合流を選択させることができるようになっている。
【００３０】
走行ローラ４９、５０は、走行ユニット４０の幅方向両端にそれぞれ１対ずつ回転自在に設けられており、図２、３に示すように、軌道１０の内部下面１２と当接している。すなわち、図２に示すように、搬送台車３０が軌道１０の直線部分２５を走行する際には、走行ユニット４０の走行ローラ４９、５０は、軌道１０の水平な内部下面１２と当接しつつ回転する。また、図３に示すように、搬送台車３０が軌道１０の湾曲部分２６を走行する際には、走行ユニット４０の走行ローラ４９、５０は、軌道１０の傾斜した内部下面１２と当接しつつ回転する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態のＯＨＴ１では、搬送台車３０は、搬送台車３０に取り付けられた１次側鉄心３４と、軌道１０に取り付けられた２次側永久磁石３とで構成されるリニアモータにより駆動される。そして、軌道１０における湾曲部分２６の内部下面１２、及び該湾曲部分２６に取り付けられた２次側永久磁石３の１次側鉄心３４との対向平面３ａは、カーブの外側部分の高さ位置がカーブの内側部分の高さ位置よりも高くなるように傾斜している。したがって、搬送台車３０が高速で湾曲部分２６を走行した場合であっても、遠心力によって走行ローラ４９、５０が軌道１０の内部下面１２から浮き上がるのを防ぐことができる。よって、走行ローラ４９、５０の浮き上がりに起因する搬送台車３０のがたつきを抑制し、ＦＯＵＰ６０内に収納された基板の破損を防ぐことができる。また、搬送台車３０が湾曲部分２６において傾きつつ走行する際に、１次側鉄心３４と２次側永久磁石３との間の隙間の変化に起因してリニアモータの出力が変動するのを抑制することができる。その結果、高い搬送効率を維持しつつ安定した走行を実現することができる。
【００３２】
また、本実施の形態のＯＨＴ１では、湾曲部分２６の内部下面１２の傾斜度合いと、湾曲部分２６に取り付けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａの傾斜度合いとが等しい。したがって、搬送台車３０に取り付けられた１次側鉄心３４は、湾曲部分２６において搬送台車３０が傾くことによって２次側永久磁石３の対向平面３ａの傾斜度合いと等しくなるように傾く。よって、１次側鉄心３４と２次側永久磁石３との間の隙間の変化に起因するリニアモータの出力の変動を確実に抑制することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態のＯＨＴ１では、軌道１０の湾曲部分２６が全体として傾斜している。したがって、搬送台車３０が湾曲部分２６において傾斜しつつ走行する際に、搬送台車３０が軌道１０の内部側面１３、１４等に接触して破損するのを防ぐことができる。
【００３４】
加えて、本実施の形態のＯＨＴ１では、軌道１０の湾曲部分２６の傾き度合いは、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０に加わる遠心力と重力との合力の鉛直方向に対する傾き度合いと等しい。したがって、搬送台車３０の安定した走行を確実に実現することができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、軌道１０の湾曲部分２６における内部下面１２の傾き度合いと、湾曲部分２６に取り付けられた次側永久磁石３の対向平面３ａの傾き度合いとが等しい場合について説明したが、両者は異なっていてもよい。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、軌道１０が湾曲部分２６において全体として傾いている場合について説明したが、これには限定されない。軌道１０の湾曲部分２６における内部下面１２、及び湾曲部分２６に取り付けられた２次側永久磁石３の対向平面３ａのみが傾斜していてもよい。
【００３７】
さらに、上述の実施の形態では、軌道１０の湾曲部分２６の傾き度合いが、該湾曲部分２６を走行する搬送台車３０に加わる遠心力と重力との合力の鉛直方向に対する傾き度合いと等しい場合について説明したが、これには限定されない。軌道１０は、遠心力が加わった搬送台車３０の走行ローラ４９、５０が内部下面１２から浮き上がらない程度に傾斜していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかるＯＨＴが適用されたＯＨＴ搬送システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す軌道の直線部分の縦断面図及び該直線部分を走行する搬送台車の概略構成図である。
【図３】図１に示す軌道の曲線部分の縦断面図及び該曲線部分を走行する搬送台車の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＯＨＴ（搬送装置）
３  ２次側永久磁石（２次側磁石）
３ａ  対向平面
１０  軌道
１２  内部下面（当接面）
２５  直線部分
２６  湾曲部分
３０  搬送台車
３４  １次側鉄心（１次側磁石）
４９、５０  走行ローラ
【図１】
2009029228.tif 000006
【図２】
2009029228.tif 000007
【図３】
2009029228.tif 000008