CN102874534B - 自动化物料输送系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化物料输送系统及其方法，属于物料输送领域。该系统包括：存储设备，包括至少两个存储单元，每个所述存储单元中分层存储有物料；导轨，与所述物料的生产区域的主导轨一体，并设置在所述存储设备中每相邻两个所述存储单元之间；物料输送单元，用于在所述存储设备中进出和存取所述物料，并沿着所述导轨行驶以输送存取的所述物料；位置传感器，用于确定所述物料输送单元在所述导轨上的第一位置；传动单元，用于将存取的所述物料在存放位置与第二位置之间推送传递，所述第二位置与所述第一位置在竖直方向上对应。本发明简化了系统复杂度，提高了可靠性，降低了物料的生产成本。

Description

自动化物料输送系统及其方法

技术领域

本发明属于物料输送领域，具体地说，涉及一种自动化物料输送系统及其方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，300mm的硅片已经取代200mm的硅片成为主流，每个装载了硅片的容器重量由原来的约4公斤变成了约9公斤。因此，如果借助于人力来在各个制造模块之间来进行输送的话，会导致效率比较低，同时还可能导致人员被伤害的危险。而由于可以有效提高厂房利用率、缩短产品的生产周期，自动化物料输送系统(AutomatedMaterial Handling Systems，以下简称：AMHS)相对于人力化的物料输送来说，成为在300mm硅片制造过程中各个制造模块之间来进行输送硅片的主要纽带。

图8为现有技术中自动化物料输送系统的结构示意图。如图8所示，该自动化物料输送系统主要包括：存储单元STOCKER 801和升降机子系统802。其中，存储单元STOCKER801设有至少一个输入口811、至少一个输出口821，存储单元STOCKER 801中放置有盒式容器803，在盒式容器803存放有物料(Work In Product，以下简称WIP)如硅片。升降机子系统802包括设置在存储单元STOCKER 801外围的悬空轨道812，以及可在悬空轨道812上行驶的输送车822。每个输送车822还连接有一机械手832，通过该机械手832来拾取或者卸载盒式容器803，再控制输送车822沿着悬空轨道812行驶，从而使得硅片在制造区域的各个制造模块之间自动输送。比如拾取了一盒式容器803的输送车822在悬空轨道812上行驶，并停在可以把其拾取的盒式容器803卸载到其停靠位置处输入口811的位置，或者可以从输出口821拾取一盒式容器803的位置，并最终完成盒式容器803到存储单元STOCKER 801的卸载或者装入。当该输送车822完成卸载或者装入后，另一停靠在悬空轨道812输送车822再通过其停靠位置处输入口811或者输出口821卸载或者装入其他的盒式容器803。

卸载或者装入盒式容器803是通过与输送车822连接的、设置在存储单元801中的机械臂832完成的，为此，该机械臂832通常需要设置3个或更多的运动轴线，从而将存储单元STOCKER 801中的物料WIP推送到输出口811或将输送车822中的物料WIP推送到输入口821。然而，3个或更多的运动轴线使得机械手832的运动过程较为复杂，增加了从存储单元STOCKER 801拾取即装入或者卸载盒式容器803的最小时间量，从而导致输送效率较低。如果采用增加输入口811和输出口821来提高搬送效率的话，由于受到机械臂832数量的限制，以及悬空轨道排布的限制，在每次只能允许有一个输送车822进行卸载或者装入的情况下，由于存在装入、卸载过程中的滞时，搬送效率并不会有效地得到提高。另外，存储单元801中三轴或更多轴的机械臂832与分别具有1～3个运动轴线的若干输入口811/输出口821相结合，从而导致存储单元801中可能具有5～16个轴线的运动，因此，导致系统复杂度提高，可靠性降低，成本增加，从而也进一步增加了硅片的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化物料输送系统、自动化物料输送台及其方法，以降低生产成本，提高物料在不同制造模块之间输送的搬送效率，简化系统复杂度，提高可靠性，降低物料的生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动化物料输送系统，该系统包括：

存储设备，包括至少两个存储单元，每个所述存储单元中分层存储有物料，每个所述存储单元中设置有存储位，用于存放装载物料的容纳单元；

导轨，与所述物料的生产区域的主导轨一体，并悬空设置在所述存储设备中每相邻两个所述存储单元之间；

物料输送单元，用于在所述存储设备中进出和存取所述物料，并沿着所述导轨行驶以输送存取的所述物料；所述物料输送单元包括输送车和拾取单元，其中，所述输送车用于带动所述拾取单元沿着所述导轨行驶以输送所述物料；所述拾取单元设置在所述输送车前端，用于通过升降存取所述物料；

位置传感器，用于确定所述物料输送单元在所述导轨上的停靠位置，作为第一位置；

传动单元，将存取的容纳单元向左或者向右推送到导轨上停靠位置处所述物料输送单元的正下方位置，作为第二位置，用于将存取的所述物料在存放位置与第二位置之间推送传递，所述第二位置与所述第一位置在竖直方向上对应；

其中，每个所述存储单元中同层的所有所述存储位共享设置一所述传动单元，或者每个所述存储单元中同层的每个所述存储位单独设置一所述传动单元；所述拾取单元根据第一位置和第二位置抓放容纳单元。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种自动化物料输送台，该输送台包括：

导轨，与物料的生产区域的主导轨一体，并设置在存储设备中每相邻两个存储单元之间；

物料输送单元，用于存取存储设备中的物料并沿着所述导轨行驶以输送所述物料；

位置传感器，用于确定所述物料输送单元在所述导轨上的第一位置；

传动单元，用于将存取的所述物料在存放位置与第二位置之间推送传递，所述第二位置与所述第一位置在竖直方向对应。

为了解决上述技术问题，本发明又提供了一种自动化物料输送方法，该输送方法包括：

步骤1、物料分层存储在存储设备的每个存储单元中；

步骤2、位置传感器确定物料输送单元在导轨上的第一位置，导轨与所述物料的生产区域的主导轨一体，并设置在所述存储设备中相邻两个存储单元之间；

步骤3、传动单元将存取的所述物料在存放位置与第二位置之间推送传递，所述第二位置与所述第一位置在竖直方向对应；

步骤4、物料输送单元存取所述物料并沿着所述导轨行驶进出所述存储设备以输送存取的所述物料。

与现有的方案相比，本发明中以硅片制造过程中，在不同的制作模块之间自动输送硅片为例进行说明，硅片从上到下分层存储在存储设备的存储单元中，而每相邻两个存储单元之间设置有一导轨，该导轨与生产区域的主轨道一体，在存取硅片的过程中，物料输送单元进出存储设备，并通过位置传感器控制将物料输送单元在导轨上的具体停靠位置，再通过传动单元将存取硅片推送到物料输送单元的正下方，此时物料输送单元对硅片完成存取动作并沿着导轨行驶进出存储设备，以使硅片在不同的制造模块之间输送。对于本领域的普通技术来说，根据其理解，也可以将本发明运用到其他产品的加工制造过程中，从而实现在不同的制作模块之间物料的输送。与现有技术相比，本发明简化了系统复杂度，提高了可靠性，降低了物料的生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例一的自动化物料输送系统俯视结构示意图；

图2为本发明实施例一的自动化物料输送系统工作过程俯视示意图；

图3为本发明实施例一的自动化物料输送系统工作过程侧视示意图；

图4为本发明实施例二的自动化物料输送系统俯视结构示意图；

图5为本发明实施例二的自动化物料输送系统工作过程俯视示意图；

图6为本发明实施例二的自动化物料输送系统工作过程侧视示意图；

图7为本发明实施例自动化物料输送方法的流程示意图；

图8为现有技术中自动化物料输送系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明的下述实施例中，以硅片制造过程中，在不同的制作模块之间自动输送硅片为例进行说明，硅片从上到下分层存储在存储设备的存储单元中，而每相邻两个存储单元之间设置有一导轨，该导轨与生产区域的主轨道一体，在存取硅片的过程中，物料输送单元进出存储设备，并通过位置传感器控制将物料输送单元在导轨上的具体停靠位置，再通过传动单元将存取硅片推送到物料输送单元的正下方，此时物料输送单元对硅片完成存取动作并沿着导轨行驶进出存储设备，以使硅片在不同的制造模块之间输送。对于本领域的普通技术来说，根据其理解，也可以将本发明运用到其他产品的加工制造过程中，从而实现在不同的制作模块之间物料的输送。本发明下述实施例简化了系统复杂度，提高了可靠性，降低了物料的生产成本。

系统实施例一

图1为本发明实施例一的自动化物料输送系统俯视结构示意图。图2为本发明实施例一的自动化物料输送系统工作过程俯视示意图。图3为本发明实施例一的自动化物料输送系统工作过程侧视示意图。如图1、图2、图3所示，本实施例中，自动化物料输送系统包括：存储设备100、存储单元STOCKER 101、导轨102、物料输送单元103、位置传感器104、传动单元105。

存储设备100包括至少两个个存储单元STOCKER 101，存储设备100的每个存储单元STOCKER 101设置有多层，用来分层存储硅片。在本实施例中，可以使用一容纳单元111来装载硅片，而将该容纳单元111分层放置在存储单元STOCKER 101的存储位中。具体的，本实施例中的容纳单元111可以为前端开口片盒(Front OpeningUnified Pod，以下简称FOUP)或者标准机械界面盒(Stand Mechanical Interface，以下简称SMIF)。为了便于存取，在所述存储设备100一侧或相对的两侧设置了一个存取门121，当需要存取存储设备100任意一个存储单元STOCKER 101中某层中某特定的容纳单元111时，该存取门121打开使物料输送单元103进出存储设备100；否则，则该存取门关闭，以保持存储单元101中的加工区域的隔绝，从而保证存储单元STOCKER 101内部的洁净度。

导轨102设置在存储设备100中每相邻两个存储单元STOCKER 101中间，这样，针对这两个相邻存储单元STOCKER 101可以共享设置同一个物料输送单元103，即物料输送单元103可以分时对相邻存储单元STOCKER101中的任意一个进行操作。本实施例中，如图1所示，该导轨102可以采用悬空的方式设置在每两个存储单元100之间。该导轨102与生产区域的主轨道(图中未示出)位于同一竖直高度上从而形成了一个整体，从而使容纳单元111从存储单元STOCKER 101中完成存取，通过该导轨106送到不同的制造模块，或者通过驶入主轨道进入物料的其他生产区域。在具体设置时，可以将该导轨102穿设在在存储设备的两个侧壁上本领域普通技术人员可以理解，在本发明的另外一实施例中，也可以给在每相邻的两个存储单元101之间设置两条导轨102，以及对应的两个物料输送单元103，每一条导轨102和每一个物料输送单元103针对一个存储单元STOCKER 101,比如在图1中，左边的存储单元STOCKER 101有一套针对其操作的导轨102和物料输送单元103，右边的存储单元STOCKER101有一套针对其操作的导轨102和物料输送单元103。物料输送单元103用于在所述存储设备中进出和存取物料，并沿着导轨102行驶以输送存取的物料。本实施例中，物料输送单元103可以包括输送车113和拾取单元123，拾取单元123设置在输送车113前端。输送车113用于带动拾取单元123沿着导轨102行驶以输送硅片，该输送车113具体可以为在竖直方向行进的高架提升输送车OHT；拾取单元123用于通过升降存取容纳单元111，该拾取单元具体可以为机械手。另外，本实施例中，为了有效确定机械手133是否完成容纳单元111的抓放，可以在机械手133前端设置有拾取传感器143，通过该拾取传感器143确定机械手133是否完成抓放容纳单元111，从而最终完成容纳单元111中硅片的存取。拾取传感器143可以选自电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光电传感器。

参见图3，位置传感器104用于确定物料输送单元103中输送车113在导轨上的停靠位置A，该停靠位置作为第一位置。本实施例中，如图1所示，每个存储单元STOCKER 101中不同层且位于同一竖直方向的若干个存储位共享设置一位置传感器103，即将位置传感器103设置在不同层且在同一竖直方向上的存储位的上方。为了节省系统成本，两个存储单元STOCKER 101之间可以共享同一位置传感器103，此时，为了减少拾取单元123的升降动作，可以使相邻两个所述存储单元STOCKER 101之间物料的存放位置对准，即保证两个存储单元STOCKER 101中对应的层完全处于同一竖直高度上。本领域普通技术人员可理解，在不考虑系统成本的情况下，也可以给每一个存储单元STOCKER101单独设置各自的位置传感器，此时，相邻两个所述存储单元STOCKER 101之间物料的存放位置对准，或者错位，即两个存储单元STOCKER 101中对应的层可以在同一竖直高度，也可以不在同一竖直高度，在此不再赘述。该位置传感器为104可以具体为一维条码传感器，或光栅尺位置传感器。如图1所示，本实施例中，对于某一个存储单元STOCKER 101来说，如果为其同层的每一个容纳单元111配置一个存储位的话，从俯视图上看，如果每层有6个存储位，则就需要在导轨102上设置6个位置传感器。在另外一实施例中，也可以给同层的所有容纳单元111共享配置一存储位，此时，同层的所有容纳单元111可以共享设置一传动单元105，详细过程在此不再赘述。

传动单元105用于将存取的物料在存放位置与第二位置之间推送传递，第二位置与上述第一位置在竖直方向对应。该传动单元105可以具体包括传送带(图中未示出)和用于驱动传送带动作的驱动单元(图中未示出)，传送带上放置有容纳单元111。具体地，如图2、图3所示，传动单元105将存取的容纳单元111向左或者向右推送到导轨上停靠位置处输送车113前端机械手133的正下方位置B，该正下方位置作为第二位置。机械手133根据第一位置和第二位置抓放容纳单元111。为了减少传动单元105数量，降低系统成本，可以为同一层的所有存储位共享设置有一传动单元105。如图1所示，存储单元STOCKER 101同一层中所有容纳单元111共享设置一传动单元105。本发明的另外一实施例中，也可以为存储单元STOCKER 101同层的每个容纳单元111单独设置一传动单元105。

如图1和图2所示，本实施例中，以每个存储单元STOCKER 101中放置容纳单元111的层数为6层，每层放置的容纳单元111为6个，由此，按照不同层但位于同一竖直方向上的容纳单元111共享配置一位置传感器104，如果两个存储单元STOCKER 101共享位置传感器的话，从俯视图上共计6个位置传感器104。另外，在导轨102上设置一输送车113和一拾取单元123。以右侧存储单元STOCKER 101中从上到下的第3层从后往前第3个容纳单元111为存取对象。参见图2和图3所示，则在将容纳硅片的容纳单元111按照从上到下、分层放置的方式置于存储单元STOCKER 101之后，本实施例中的自动化物料输送系统的后续工作过程可如下：

打开存取门121，输送车113沿着导轨102进入存储设备100中；

位置传感器104确定出输送车113在导轨102的水平停靠位置；

传动单元105将水平停靠位置处整层的容纳单元111推送到输送车113前端机械手133的正下方位置，根据水平停靠位置和正下方位置，使机械手133抓放容纳单元111。

机械手133下降并通过其前端的拾取传感器143确定完成抓放容纳单元111；

机械手133回升到顶部，输送车113带动机械手133沿着导轨102通过存取门121离开存储单元STOCKER 101，以完成不同制作模块之间硅片的输送，或者驶入主轨道。

在上述实施例一中，由于为处于同一层的所有容纳单元111共享设置了一传动单元105，所以，当需要对某层中任意一个容纳单元111存取时，如图3所示，使整层容纳单元111被推送到机械手133的正下方位置，使该层所有的容纳单元111处于存取位置，从而暂时将该层中所有的存储位未被占用。当完成对某容纳单元111存取时，传送单元105将整层剩余的的容纳单元111推送回存储单元STOCKER 101内部，以与外界隔离，从而使该层剩余的容纳单元111处于空闲位置。

本领域普通技术人员可以理解，如果给每一个存储单元STOCKER 201都设置一套导轨102和物料输送单元103的话，可以实现同时对每一个存储单元STOCKER 201中的物料进行操作，详细过程在此不再赘述。

系统实施例二

图4为本发明实施例二的自动化物料输送系统俯视结构示意图。图5为本发明实施例二的自动化物料输送系统工作过程俯视示意图。图6为本发明实施例二的自动化物料输送系统工作过程侧视示意图。如图4、图5、图6所示，与上述实施例一相同之处在于，自动化物料输送系统包括：存储单元200、存储单元STOCKER 201、导轨202、物料输送单元203、位置传感器204、传动单元205。可以使用一容纳单元211来装载硅片，而将该容纳单元211分层放置在存储单元STOCKER 201的存储位中。

导轨202设置在每相邻存储单元STOCKER 201之间。该导轨202可以采用悬空的方式设置在存储单元STOCKER201的对侧壁上。该导轨202与生产区域的主轨道位于同一竖直高度上从而形成了一个整体。物料输送单元203可以包括输送车213和拾取单元223。该拾取单元具体可以为机械手233。另外，可以在机械手133前端设置有拾取传感器243。拾取传感器243可以选自电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光电传感器中之一，或者其中至少两种的任意组合。

位置传感器204用于确定物料输送单元203中输送车213在导轨上的停靠位置A，该停靠位置作为第一位置。如图4所示，每一个存储单元STOKCER201不同层且位于同一竖直方向的若干个容纳单元211共享设置一位置传感器203。该位置传感器为104可以具体为一维条码传感器，或光栅尺位置传感器。

传动单元205用于将存取的容纳单元211向左或者向右推送到导轨上停靠位置处输送车213前端机械手233的正下方位置B，该正下方位置作为第二位置。根据第一位置和第二位置B使机械手233存取容纳单元211。该传动单元205可以具体包括传送带(图中未示出)和用于驱动传送带动作的驱动单元(图中未示出)，传送带上放置有容纳单元211。

与上述实施例一不同之处在于，为同一层的每一个容纳单元211单独设置一传动单元205。

因此，参见图4和图5所示，本实施例二与上述实施例一自动化物料输送系统的工作过程不同之处在于，传动单元205在存取容纳单元211时，由于每一个容纳单元211单独配置有传动单元205，因此，在推送存取的容纳单元211时，仅是将存取的容纳单元211从存放位置推送到机械手233的正下方位置，该存取的容纳单元211所在层的其余容纳单元211仍保留在原存储位不动。其他与实施例一相同的过程在此不再赘述。

本发明的上述实施例中，传动单元也可以采用现有技术中的机械臂，该机械臂可以在竖直方向上的滑轨上下滑动上述每个实施例中，由导轨、物料输送单元、位置传感器、传动单元可以组成一自动化物料输送台。

方法实施例

图7为本发明实施例自动化物料输送方法的流程示意图。如图1所示，本实施例自动化物料输送方法的流程可以包括：

步骤1、物料分层存储在存储设备的每个存储单元中；

步骤2、位置传感器确定物料输送单元在导轨上的第一位置，导轨与物料的生产区域的主导轨一体，并设置在存储设备中相邻两个存储单元之间；

步骤3、传动单元将存取的物料在存放位置与第二位置之间推送传递，第二位置与所述第一位置在竖直方向对应；

步骤4、物料输送单元存取所述物料并沿着所述导轨行驶进出所述存储设备以输送存取的所述物料。

本实施例中，步骤1可以包括：

步骤101、将物料装载到容纳单元中；

步骤102、将容纳单元分层放置在每个存储单元中。

本实施例中，所述步骤4可以包括：

所述物料输送单元的拾取单元根据所述第一位置和第二位置存取所述物料；

所述物料输送单元的输送车带动所述拾取单元沿着所述导轨行驶进出所述存储设备以输送存取的所述物料。

上述实施例虽然介绍了如何通过物料输送单元的升降来进行硅片在不同制造模块之间的输送，但是，对于本领域的普通技术人员来说，其也可以完全将上述实施例应用于通过物料输送单元的水平移动来进行物料的输送。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种自动化物料输送系统，其特征在于，包括：

存储设备，包括至少两个存储单元，每个所述存储单元中分层存储有物料，每个所述存储单元中设置有存储位，用于存放装载物料的容纳单元；

导轨，与所述物料的生产区域的主导轨一体，并悬空设置在所述存储设备中每相邻两个所述存储单元之间；

物料输送单元，用于在所述存储设备中进出和存取所述物料，并沿着所述导轨行驶以输送存取的所述物料；所述物料输送单元包括输送车和拾取单元，其中，所述输送车用于带动所述拾取单元沿着所述导轨行驶以输送所述物料；所述拾取单元设置在所述输送车前端，用于通过升降存取所述物料；

位置传感器，用于确定所述物料输送单元在所述导轨上的停靠位置，作为第一位置；

传动单元，将存取的容纳单元向左或者向右推送到导轨上停靠位置处所述物料输送单元的正下方位置，作为第二位置，用于将存取的所述物料在存放位置与第二位置之间推送传递，所述第二位置与所述第一位置在竖直方向上对应；

其中，每个所述存储单元中同层的所有所述存储位共享设置一所述传动单元，或者每个所述存储单元中同层的每个所述存储位单独设置一所述传动单元；所述拾取单元根据第一位置和第二位置抓放容纳单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：存取门，用于使所述物料输送单元在存取所述物料时进出所述存储设备，设置在所述存储设备一侧或相对的两侧。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述存储单元中同层的所有所述容纳单元共享设置一所述存储位，或者，每个所述存储单元中同层的每个所述容纳单元单独设置一所述存储位。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容纳单元为前端开口片盒和/或标准机械界面盒。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传动单元包括传送带和用于驱动所述传送带动作的驱动单元，所述传送带上放置有所述容纳单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传动单元包括机械臂。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拾取单元为机械手。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述机械手前端设置有拾取传感器，用于确定所述机械手是否抓放所述物料。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述拾取传感器选自电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光电传感器。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述存储单元中不同层且位于同一竖直方向的若干个所述物料共享设置一所述位置传感器。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻两个所述存储单元之间共享设置所述位置传感器。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻两个所述存储单元之间物料的存放位置对准。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻两个所述存储单元单独设置所述位置传感器。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，相邻两个所述存储单元之间物料的存放位置对准，或者错位。

15.根据权利要求10-14任意所述的系统，其特征在于，所述位置传感器为一维条码传感器，或光栅尺位置传感器。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每个存储单元单独配置有一导轨和一物料输送单元，或者，相邻两个存储单元共享设置一导轨和一物料输送单元。

17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物料为硅片。