专利名称：堆垛起重机及其驱动控制方法
技术领域：
本发明涉及堆垛起重机，在半导体制造、液晶显示板等的制造工厂中，这种堆垛起重机设置于因工序时间调整等而对制造过程中的中间产品进行临时保管、收纳的堆垛机中。其中，尤其涉及设置于高层堆垛机中的高层堆垛起重机。
背景技术：
在典型的半导体工厂无尘车间的布局中，会铺设多个工序内环状轨道、以及连接这些多个工序内环状轨道的工序间轨道，与该工序内环状轨道和工序间轨道邻接配置着对晶片等基板进行一系列处理加工(形成薄膜、光刻法、清洗、蚀刻、检查等)的半导体处理装置、对加工过程中的基板等进行临时保管的堆垛机。通常情况下，将晶片等基板收纳于FOUP(Front Opening Unified Pod晶圆传送盒)等可保护其免受灰尘污染的专用收纳容器中，从而在半导体处理装置、堆垛机间进行输送。
另外，晶片等基板的处理工序由收纳该基板的FOUP上所安装的电缆终端进行管理，统一控制工序的控制器根据电缆终端信息来辨认基板、发出加工处理的指示。
FOUP是为了保护基板免受灰尘污染，从而将多个基板插入狭缝中进行收纳保管的容器；为了保护基板免受灰尘污染，在输送过程中要保持气密状态。另外，FOUP的前门仅在各半导体装置中进行处理时打开，由基板移送机构将基板逐个取出，在经过必要处理后再度由基板移送机构收纳于FOUP内，前门关闭。
其中，无尘车间内的FOUP输送机构中多采用OHT(OverheadHoist Transport高架提升传输)输送台车、无人输送车、辊式输送机输送系统等。
然而，在一系列的半导体制造程序中，却会因接受处理的处理站的处理种类不同而使收纳于FOUP中的基板的处理时间也各不相同。因此，收纳有接受过某种处理的基板的FOUP往往不能被立即送入下一步的处理装置中而及时进行下一步处理。这种情况下即意味着会产生收纳有接受过某种处理的基板的FOUP在供给到下一工序的处理装置中之前的等待时间，更意味着需要有对等待工序的该FOUP进行临时保管的保管机构。通常，因此目的而设置的FOUP保管机构为堆垛机。
堆垛机具有在整个高度方向上呈棋盘格状设置的货架和堆垛起重机，堆垛起重机与配置在整个高度方向上的各个货架对位，进行将FOUP送入、送出货架的装运动作。将FOUP向堆垛机内的送入，是在某半导体制造装置中的处理完毕、等待进入下一工序的半导体处理装置之前的等待时间内进行的；将FOUP从堆垛机内的送出，则是在半导体制造装置发出对保管于堆垛机内的FOUP进行处理的要求时进行的。
该堆垛起重机具有主体，其接受沿着在水平方向上铺设的轨道行走的控制；升降体，其在作为该主体主要部分的立柱上接受沿上下方向的移动控制，在上述升降体上设置有机械手，由该机械手将FOUP送入上述货架或从上述货架送出。
然而，对应于堆垛机内的货架层数，用于对上述堆垛机中的货物进行装卸的堆垛起重机也要增加必要的高度，贯穿多层而设置的高层堆垛机通常会很高。在使用高层堆垛机时，行走时立柱的弯曲、停止时要稳定立柱的上端的振动的稳定时间就会成为问题。即，立柱的弯曲会对堆垛起重机的对位精度产生较大影响，另外由于堆垛起重机必须在振动衰减后进行送入送出作业，所以振动的稳定时间会对作业效率产生较大影响。作为解决这些问题的方法，惯用的技术就是提高立柱刚性的方法，但这种惯用技术会导致立柱的大型化，导致立柱行走时所需的动力增大，因此该惯用技术的适用余地有限。
为解决上述惯用技术所无法达到的目的，谋求改善上述问题，在日本专利公开公报2005-212919号(JP2005-212919A)、平6-100109号(JP6-100109A)公开了以下现有技术。
JP2005-212919A中所公开的技术是关于堆垛起重机的技术，并以如下结构为基础在作为该堆垛起重机主要部分结构的立柱的上部、下部分别设置有上部行走驱动装置和下部行走驱动装置，由下部行走驱动装置对堆垛起重机进行行走控制、位置控制。而且，该技术特征为根据上述下部行走驱动装置的速度信号(可理解为包括速度为0的制动信号)，对上部行走驱动装置进行驱动及制动，由该上部行走驱动装置来抑制立柱的振动。
JP6-100109A中所公开的技术是一种机体特别高的堆垛起重机，其结构以谋求抑制行走停止时产生的振动以及在该堆垛起重机上端部的准确定位为主要目的。而且，该技术特征为将固定于堆垛起重机上架端部的推压辊向沿堆垛起重机支柱的上部行走方向配置的顶棚导轨进行推压，以谋求堆垛起重机的稳定行走。
此外，当堆垛起重机在规定位置停止，升降体启动时，就会由上部脉冲编码器检测出堆垛起重机上下端部间的偏移量，为校正偏移量，通过电磁离合器传递上部电机动力，由此来驱动上述推压辊。由此来切实地防止堆垛起重机在规定停止位置发生倾斜，并在停止时抑制立柱上部的振动。
如上所述，随着近年来对半导体元件需求的急剧增加，堆垛机内的FOUP放置用货架的数量也一直趋向于增加，进而货架的层数也有增长的趋势。随之而来，堆垛机内将FOUP送入规定的货架、或将FOUP送出规定的货架的堆垛起重机的高度也在增加。因此，若仅通过堆垛起重机底部的驱动，则为抑制止在行走过程中因受到应力而发生倾斜、或停止时上方产生振动，就需要增大堆垛起重机的立柱的刚性，进而导致堆垛起重机的大型化、重量增大化。于是要在不会这样增大上述立柱的刚性的情况下使堆垛起重机在堆垛机内的规定路径上行走，就只有不断地降低行走速度，因此无法达到所期望的输送效率。
为解决这种问题的JP2005-212919A中所公开的技术是通过在堆垛起重机的立柱的上部、下部分别设置上部行走驱动装置和下部行走驱动装置来抑制使立柱产生变形的力，从而无需刻意提高立柱的刚性，即可避免立柱的大型化和重量增大化。另外，还同时对上部行走驱动装置和下部行走驱动装置施加制动作用，从而防止立柱上部的振动。
然而上部行走驱动装置的驱动轮会因磨损或其他原因导致外径发生变化，此时即使其在下部行走驱动装置的驱动/制动信号下动作，也会在上部行走距离和下部行走距离之间产生错位，在堆垛起重机停止时，堆垛起重机的立柱并不一定能够维持垂直状态。因此，可能会因该立柱的倾斜状况导致被沿着该立柱上下方向引导的升降体无法相对于规定货架正常定位。
另一方面，JP-100109A中所公开的技术的优点在于根据上述机构，堆垛起重机停止在规定位置上时，主柱可被限制为始终处于直立状态。然而，从堆垛起重机启动时到由电磁离合器通电使辊作为制动器动作为止，一直仅由下部电机驱动，因此尤其在堆垛起重机启动时会有较大惯性作用于主柱上，加速度会受到限制，进而会导致启动率降低。另外，用于在堆垛起重机停止时调节其主柱垂直的结构及控制较繁琐，成本趋于升高。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种堆垛起重机的驱动控制装置，其不局限于堆垛起重机的高度，无须提高堆垛起重机的刚性，在该堆垛起重机行走时不会产生弯曲，且在停止时堆垛起重机上端部的振动衰减时间显著缩短，在堆垛起重机停止后，能够没有延迟地使升降体沿堆垛起重机的立柱的上下方向行走，使设置于该升降体上的机械手开始启动。
为解决上述问题，本发明为一种堆垛起重机，其可沿上侧导轨及下侧导轨移动，其中，其具有主体上部，其与上述上侧导轨卡合，并可相对其移动；主体下部，其与上述下侧导轨卡合，并可相对其移动；立柱，其沿垂直方向延伸设置，并将上述主体上部和上述主体下部连接起来；升降体，其可沿上述立柱上下移动；上侧驱动装置，其设置于上述主体上部，相对上述上侧导轨限制该主体上部，并使其沿该上侧导轨移动；下侧驱动装置，其设置于上述主体下部，并使该主体下部沿上述下侧导轨移动；以及控制部，其将表示目标速度或目标位置的第1信号输入到上述上侧驱动装置和上述下侧驱动装置，以使上述主体上部和上述主体下部的移动速度相等；并在上述主体上部移动结束后、上述升降体停止期间，向上述上侧驱动装置输入第2信号，该第2信号解除该上侧驱动装置对上述上侧导轨的限制。
采用上述结构，即使立柱的高度增加，也不必刻意强化其刚性，由此堆垛起重机整体的重量得到抑制，降低了行走时所需的动力。因此，当堆垛起重机从特定的停止位置行走到规定位置时，能够提高正、负加速度，从而能够谋求堆垛起重机启动率的提高。
此外，由于控制下侧驱动装置和上侧驱动装置为同一速度，所以行走时产生的立柱的弯曲微乎其微，当堆垛起重机停止于规定位置时，在上侧驱动装置的限制解除前所产生的主体下部和主体上部的行走距离错位所引起的立柱的倾斜也很微小，因立柱倾斜而产生的立柱上部的振动也被抑制到最小限度，在极短时间内即消失，因此不会妨碍到沿立柱升降的升降体的正常升降动作。
另外，随着移动结束后的限制解除，会通过立柱自身的刚性来消除在解除前所产生的因下部与上部行走距离错位所引起的立柱的倾斜，从而能够准确对位到目标货架位置。
也可以是上述上侧驱动装置具有驱动源、压接在上述上侧导轨上的车轮以及电磁离合器，该电磁离合器可进行动作，从而将由该驱动源供给的动力传递给上述车轮；上述第2信号用于阻断上述电磁离合器对上述动力的传递。
也可以是上述上侧驱动装置具有伺服电机和压接在上述导轨上的车轮，上述第2信号用于关闭上述伺服电机的励磁。
采用上述结构，几乎在瞬时之间即可进行上述行走驱动装置的动力解除动作，而不会有时间延迟。
上述控制部也可以在上述主体上部移动结束时将第2信号输入到该上侧驱动装置，以解除上述上侧驱动装置对上述上侧导轨的限制。
在这种情况下，能够在抑制堆垛起重机的立柱上部振动的适当时机进行上侧驱动装置的动力解除动作。
也可以是上述下侧驱动装置具有伺服电机作为驱动源；上述上侧驱动装置具有压接在上述上侧导轨上的由橡胶弹性体制成的车轮。
通过使用伺服电机作为下侧驱动装置的驱动源，能够实现堆垛起重机从规定输送原地到规定输送目的地的高精度移动，上侧驱动装置则可选用精度要求不高的由聚氨酯橡胶等橡胶弹性体制成的车轮，造价较低。
堆垛起重机还可以具有检测上述主体上部振动的检测器、以及驱动上述升降体的升降体驱动装置，在输入上述第2信号后，当上述检测器检测出的上述振动小于等于规定值时，上述控制部向上述升降体驱动装置输入驱动控制上述升降体的第3信号。
根据本发明，提供一种堆垛起重机的驱动控制方法，该堆垛起重机具有主体上部，其与上述上侧导轨卡合，并可相对其移动；主体下部，其与上述下侧导轨卡合，并可相对其移动；立柱，其沿垂直方向延伸设置，并将上述主体上部和上述主体下部连接起来；升降体，其可沿上述立柱上下移动；上侧驱动装置，其设置于上述主体上部，相对上述上侧导轨限制该主体上部，并使其沿该上侧导轨移动；以及下侧驱动装置，其设置于上述主体下部，并使该主体下部沿上述下侧导轨移动；该驱动控制方法包括将表示目标速度或目标位置的第1信号输入到上述上侧驱动装置和上述下侧驱动装置，以使上述主体上部和上述主体下部的移动速度相等的步骤；以及在上述主体上部移动结束后，向上述上侧驱动装置输入第2信号，以解除该上部驱动装置对上述上侧导轨的限制的步骤。
也可以在上述主体上部移动结束时将上述第2信号输入到该上侧驱动装置，以解除上述上侧驱动装置对上述上侧导轨的限制。
也可以具有在输入上述第2信号后，检测上述主体上部振动的步骤；以及当检测出上述振动小于等于规定值时，向驱动上述升降体的升降体驱动装置输入驱动控制该升降体的第3信号的步骤。
图1是本发明一实施例的堆垛起重机的主视图。
图2是上述堆垛起重机的主要部分放大图。
图3是用于说明上述堆垛起重机动作的流程图。
图4是表示上述堆垛起重机停止时的振动状态的特性图。
具体实施例方式
以下参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
在图1中，1是堆垛起重机行走用导轨，2是堆垛起重机上部框架导向用导轨，它们分别沿着堆垛机内的规定路径铺设，该堆垛机中纵横排列有收纳着晶片等基板的FOUP保管用货架。3是堆垛起重机，其主体包括沿上下方向延伸的立柱3a、分别设置于该立柱3a上下两端的上部框架3b和下部框架3c。
31是行走轮，其包括驱动轮31a和惰轮31b，其被上述下部框架3c所支承，能够在堆垛起重机行走用导轨1上行走。32是第1驱动机构，具有电机、减速机构和制动器，由链轮和链条连接等公知的动力传递机构向驱动轮31a传递动力，使堆垛起重机3沿水平方向从规定的输送原地移动到规定的输送目的地。另外，沿导轨设置有未图示的齿条，与此相对，在堆垛起重机主体上设置有小齿轮。
33是下部导向辊，夹持上述行走用导轨1的两侧设有一对辊，限制着行走轮31，以防止其完全从行走用导轨1脱离。34是升降体，其被可沿立柱3a的上下方向自由滑动的导向部件34a支承，从而可维持水平状态。35是第2驱动机构，具有电机、减速机构、制动器、卷轴，用于卷绕、放出金属线35a。
而且，被上述第2驱动机构35卷绕、放出的金属线35a经定滑轮35b转换方向后，该金属线35a的端部固定在上述导向部件34a上。通过该结构来对升降体34进行如下的上下移动控制当金属线35a被第2驱动机构35放出时，升降体34下降；当金属线35a被第2驱动机构35卷绕时，升降体34上升。
36是第3驱动机构。37、38是上部辊，被压接在堆垛起重机3的上部框架导向用导轨2的两侧。而且，一侧的辊37由上述第3驱动机构36驱动。
如图2所示，第3驱动机构36包括电机36a、减速机构36b、电磁离合器36c，且被固定在堆垛起重机3的上部框架3b的行走方向上的一端。而且，电磁离合器36c的输入轴36cy与减速机构36b的输出侧连接；输出轴36cx与上述辊37连接。
其中，上述电磁离合器36c的输入轴36cy的内端上固定有端面36cu，输出轴36cx的内端部上通过花键连接而设置有电枢36cv。
而且，例如无励磁动作型电磁离合器中，该电枢36cv未向未图示的线圈进行励磁时，该电枢36cv被未图示的弹簧的回复力压接在上述端面36cu上，上述端面36cu和上述电枢36cv的彼此相对的面相互压接，于是电磁离合器36c从输入轴36cy向输出轴36cx传递动力。
另一方面，在向未图示的线圈励磁时，电磁力克服未图示的弹簧的回复力，于是电枢36cv移动到虚线所示位置，于是电磁离合器36c从输入轴36cy向输出轴36cx的动力传递解除。
39(参照图1)是脉冲编码器，每当堆垛起重机3的行走距离增加一定量时就计数，根据该计数来测算从规定输送原地到规定输送目的地的距离。
上述上部辊37、38采用聚氨酯橡胶来制成与上述导向导轨2相接的轮胎部件，因此在成本、耐久性方面的效果优良。
参照图3的流程来说明上述结构的动作。
第1步骤(S1)向第1、第3驱动装置32、36所具有的各电机发送大致同步的控制信号，来驱动各电机。
第2步骤(S2)伴随着第1、第3驱动装置32、36的动作，堆垛起重机3的上、下各框架3b、3c受到驱动力，从而使该堆垛起重机3从规定的输送原地行走到规定的输送目的地。此时，当堆垛起重机3未到达输送目的地(脉冲编码器39未达到规定计数值)时，使上述第1、第3驱动装置32、36动作，使堆垛起重机3向前行走；当堆垛起重机3到达输送目的地(脉冲编码器39达到规定计数值)时，使上述第1、第3驱动装置32、36停止动作。
第3步骤(S3)使堆垛起重机3停止。
第4步骤(S4)作为第3驱动装置36的构成要素的电磁离合器36c的动力传递作用被解除，使驱动辊37、38处于自由状态。
第5步骤(S5)在堆垛起重机3即将停止、上述电磁离合器36c的动力传递作用即将解除之前，堆垛起重机3略微倾斜。其原因在于利用齿条和小齿轮来准确地维持用于对堆垛起重机3的移动距离进行限制的第1驱动装置32的位置精度，而第3驱动装置36的行走距离精度却因该第3驱动装置所驱动的驱动辊37与上部框架导向用导轨的接触状态的变化、该驱动辊37的磨损等而产生变化。
因此，在堆垛起重机3停止以后，上述离合器36c的动力传递作用刚刚解除之后，从微观看来，堆垛起重机3仍会留有微小的振动。
堆垛起重机3的该振动要比未设置用于对堆垛起重机3的上部框架3b进行驱动的第3驱动装置36的情况(参照图4中的虚线)小(参照图4中的实线)，因此即使在堆垛起重机3刚刚停止以后，也可以确认升降体34处于可升降状态、即、可以为了启动而对升降体34进行升降。
第6步骤(S6)在第5步骤中，当得到确认上部框架的振动处于升降体34可动作范围内时，升降体34开始动作。该上部框架的振动状态可由公知的检测器(光电检测装置等)测出。
其中，图4的横轴、纵轴分别表示从堆垛起重机3停止时刻开始的时间(t)、堆垛起重机3振动的振幅(w)，以L1、L2表示升降体34的可允许启动的振动范围。
以上对本发明的一实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，不言而喻，其可在其技术思想的范围内进行各种不同形式的实施。
例如，如图1所示的第3驱动机构36包括电机36a、减速机构36b、电磁离合器36c，电机36a对辊37的驱动力的传递和断开由电磁离合器36c实施，但在不使用电磁离合器36c的情况下也可实现同样的效果。此时，在图2中的电机36c可采用伺服电机，并将减速机构36b的输出侧与辊37连接。另外，辊37的驱动限制力的解除可由伺服电机的伺服关闭来实施。
上述脉冲编码器39能够准确地对堆垛起重机3进行定位，但也可以采用伺服电机作为第1驱动装置32的驱动电机，来代替上述脉冲编码器39，或与之一同使用。
权利要求
1.一种堆垛起重机，其可沿上侧导轨及下侧导轨移动，其特征在于，具有主体上部，其与所述上侧导轨卡合，并可相对其移动；主体下部，其与所述下侧导轨卡合，并可相对其移动；立柱，其沿垂直方向延伸设置，并将所述主体上部和所述主体下部连接起来；升降体，其可沿所述立柱上下移动；上侧驱动装置，其设置于所述主体上部，相对所述上侧导轨限制该主体上部，并使其沿该上侧导轨移动；下侧驱动装置，其设置于所述主体下部，并使该主体下部沿所述下侧导轨移动；以及控制部，其将表示目标速度或目标位置的第1信号输入到所述上侧驱动装置和所述下侧驱动装置，以使所述主体上部和所述主体下部的移动速度相等；并在所述主体上部移动结束后、所述升降体停止期间，向所述上侧驱动装置输入第2信号，该第2信号解除该上侧驱动装置对所述上侧导轨的限制。
2.根据权利要求1所述的堆垛起重机，其特征在于，所述上侧驱动装置具有驱动源、压接在所述上侧导轨上的车轮、以及电磁离合器，该电磁离合器可进行动作，从而将由该驱动源供给的动力传递给所述车轮，所述第2信号阻断所述电磁离合器对所述动力的传递。
3.根据权利要求1所述的堆垛起重机，其特征在于，所述上侧驱动装置具有伺服电机和压接在所述上侧导轨上的车轮，所述第2信号关闭所述伺服电机的励磁。
4.根据权利要求1所述的堆垛起重机，其特征在于，所述控制部在所述主体上部移动结束时将所述第2信号输入到该上侧驱动装置，以解除所述上侧驱动装置对所述上侧导轨的限制。
5.根据权利要求1所述的堆垛起重机，其特征在于，所述下侧驱动装置具有伺服电机作为驱动源；所述上侧驱动装置具有压接在所述上侧导轨上的由橡胶弹性体制成的车轮。
6.根据权利要求1所述的堆垛起重机，其特征在于，还具有检测所述主体上部振动的检测器、以及驱动所述升降体的升降体驱动装置，在输入所述第2信号后，当所述检测器检测出的所述振动小于等于规定值时，所述控制部向所述升降体驱动装置输入用于驱动控制所述升降体的第3信号。
7.一种堆垛起重机的驱动控制方法，该堆垛起重机具有主体上部，其与上侧导轨卡合，并可相对其移动；主体下部，其与下侧导轨卡合，并可相对其移动；立柱，其沿垂直方向延伸设置，并将所述主体上部和所述主体下部连接起来；升降体，其可沿所述立柱上下移动；上侧驱动装置，其设置于所述主体上部，相对所述上侧导轨限制该主体上部，并使其沿该上侧导轨移动；以及下侧驱动装置，其设置于所述主体下部，并使该主体下部沿所述下侧导轨移动，其特征在于，该驱动控制方法包括将表示目标速度或目标位置的第1信号输入到所述上侧驱动装置和所述下侧驱动装置，以使所述主体上部和所述主体下部的移动速度相等的步骤；以及在所述主体上部移动结束后，向所述上侧驱动装置输入第2信号，以解除该上侧驱动装置对所述上侧导轨的限制的步骤。
8.根据权利要求7所述的驱动控制方法，其特征在于，在所述主体上部移动结束时将第2信号输入到该上侧驱动装置，以解除所述上侧驱动装置对所述上侧导轨的限制。
9.根据权利要求7所述的驱动控制方法，其特征在于，具有在输入所述第2信号后，检测所述主体上部振动的步骤；以及当检测出的所述振动小于等于规定值时，向驱动所述升降体的升降体驱动装置输入用于驱动控制该升降体的第3信号的步骤。
全文摘要
本发明提供一种堆垛起重机及其驱动控制方法。堆垛起重机可沿上侧导轨及下侧导轨移动。主体上部与上侧导轨卡合，并可相对其移动。主体下部与下侧导轨卡合，并可相对其移动。立柱沿垂直方向延伸设置，并将主体上部和主体下部连接起来。升降体可沿立柱上下移动。上侧驱动装置设置于主体上部，相对上侧导轨限制该主体上部，并使其沿上侧导轨移动。下侧驱动装置设置于主体下部，并使主体下部沿下侧导轨移动。控制部将表示目标速度或目标位置的第1信号输入到上侧驱动装置和下侧驱动装置，使得主体上部和主体下部的移动速度相等，并在主体上部移动结束后、升降体停止期间，向上部驱动装置输入第2信号，该第2信号解除该上侧驱动装置对上侧导轨的限制。
文档编号B66F9/24GK101037180SQ200710086849
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月17日
发明者村田正直, 山路孝, 椿达雄 申请人:亚仕帝科技股份有限公司