CN107250006A - 用于清洁环境的高容量输送传送装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于在清洁环境中使用的分段的皮带驱动的输送系统。通过每个具有一起转动的驱动轮的皮带驱动的输送段实现工件载体的高速度、高密度、无碰撞吞吐。驱动轮具有圆柱形轮廓。可以通过马达控制器使用预先限定的加速/减速曲线来使得工件载体跨越相应的驱动段的速度最优地改变。

Description

用于清洁环境的高容量输送传送装置

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用

背景技术

许多制造工厂环境由空间分布的加工工具组成，而非沿着线性地布置的装配线定位的连续工具。对于在制品或者“工作实体”在被另一个工具或多个工具加工后重新进入工具的制造环境，尤其如此。重新进入同一工具避免了工具重复，这在工具的资本成本高昂的环境中尤为重要。

半导体制造环境是由于工具成本高昂使得工作实体多次进入给定工具或给定类型的工具的环境的示例。半导体制造环境中的加工工具通常根据功能空间地分布在工厂中。因此，工作流程类似于工作实体的混沌运动。由于同时在多个工具上操作多个工作实体并同时在多个工具之间移动多个工作实体，各个工作流程相交。

在现代工厂中，通过传送网络实现多个工作实体通过大量制造步骤和关联的工具的过程。同时加工若干工作实体对最大化利用工厂工具和最大化产品产量是必要的，这产生了高度复杂的物流。因此，需要在工作实体运动中的高效率和高度协调。没有能够快速、实时响应的高效传送网络，在进入或离开某些加工工具的工作流程中会出现瓶颈(流量密度)，同时其它加工工具缺乏工作。因此，这种高效传送网络必须具有高递送能力、高速度、和异步能力，通过这些能力，工作载体可以彼此独立地运动。传送基础设施是这种高效物流的技术支撑。

在递归的加工流程环境中，例如在半导体制造环境中，同时利用多达数百个独立的加工工具需要能够在正确的时间将正确的工作实体递送至所述工具中的每个的物流网络。每个加工工具的利用率越高，工厂产量越高，同时也转化为企业资本的效率提升。

输送系统是当代工厂环境中使用的传送系统的一种具体类型。输送网络可以由同时分派至各种工具的数百台移动式工作载体共享。递送能力取决于流量密度和输送速度。然而，流量密度和速度受到对于输送系统中的工作实体之间的碰撞的零容忍的附加要求和无颗粒化环境的附加要求的限制。因此，上述要求之间产生冲突。

工厂中的输送网络通常具有到多个位置的交叉点、节点和分支。在工作加工位置处的敞开的输送机末端是用于输送机传送范围的输入和输出端口。在这些端口处，工作实体进入和离开输送范围。在现有技术中当工作实体需要从这些端口中的一个行进至另一个时，需要为了转移而畅通路径以满足避免碰撞的要求。通常地，外部的或集中的调度软件布置成通过同时控制所有其它工作实体的运动来实现这种转移，否则所有其它工作实体的运动会干扰所涉及的工作实体。由于上述吞吐量的要求，这种调度软件是复杂的。需要彼此同时并以无碰撞的最大速率移动工作实体。

除了在密集制造环境中高度复杂控制的挑战外，在清洁室环境中输送系统产生的颗粒物也备受关注。因此，传送系统在这种环境中的效率必须与污染的机会相权衡。

传统的辊式输送机已经实现了极低的颗粒物产生。然而，这种布置不能够实现在其上传送的物品或载体(在此一般简称为“载体”)从停止状态的高加速度。这不是由于缺少用于驱动辊的有效转矩，而是由于当施加高起动转矩时滚轮可能滑动和啸叫。这类似于汽车从停止状态过快加速时汽车轮胎的啸叫。

在特定的实施例中，磁滞离合器已经根据实施例与同步或步进马达驱动的辊或轮结合使用，以消除载体和驱动器之间的这种滑动。磁滞离合器实现异步软缓冲，异步软缓冲是用于将载体相对彼此独立地移动并以平滑的方式起动和停止载体的过程。然而，尽管磁滞离合器成功地防止滑动，但是其难以实现包括在多个g范围内的高加速速率。需要非常快的加速和减速，以便提升吞吐量并因此增加在必须没有载体碰撞的软缓冲输送机上行进的载体的密度。由于载体异步地移动，它们需要快速且与下游载体无碰撞地停止，以在输送环境中实现密度增加和快速起动，以便最小化对上游载体的干扰。优选地，起动和停止应当发生在稍大于载体的线路段中。

物理原理规定在表面上移动物体所需的摩擦力取决于法向力和材料的摩擦系数。换言之，在表面上移动物体所需的摩擦力与接触面积无关。然而，可以通过使用压缩材料选择性地增加表面接触来实现更大的摩擦力。这种实现的结果是提升了用于传送载体的皮带的利用率，而非提升了具有与载体接触的橡胶驱动表面的轮的利用率。这种表面面积接触的增加实际上增大了驱动表面和受驱动表面之间的摩擦力。

遗憾的是，就颗粒物产生而言，特别是对于单独使用从动轮和惰轮所造成的颗粒物产生，简单地将驱动皮带放置在轮的相应的组上是不清洁的。皮带的粒化主要是由皮带与皮带下方的轮的相互作用引起的，即支撑载体的重量的那些轮。以前对颗粒物产生源的研究确定，在许多情况下由于轮、相应的轴和/或支撑轮的轨道中的加工公差，皮带与其下方的轮的接触不是连续、完全的。例如，某些支撑惰轮被发现持续地与上覆的皮带接触并且因此与皮带同步转动，而其它惰轮的起动和停止取决于皮带何时接触它们。后者的接触是偶然的，产生摩擦引起的支撑惰轮的起转和停止。这种效应有时取决于载体是否高于皮带式输送机的相应部分。

为了在包括惰轮的相应的输送部分中的皮带和全部轮之间施加持续接触，提出将皮带编织在轮之间的蛇形路径中，例如将皮带编织在两个惰轮上面并随后在下一个惰轮下面向下编织。在成功地保持皮带和全部轮之间的接触的同时，这提升了马达转矩要求，提升马达转矩需要增大电流并因此增加运行成本。

仍然需要一种用于清洁室环境的优化的传送解决方案，可以实现高密度、快速、灵活且异步的工作实体传送、高递送能力、避免工作实体碰撞、及低颗粒化。

发明内容

为了解决高速工件输送的需要和避免工件碰撞之间的固有冲突并提高吞吐量，根据实施例的基础设施输送线路被分成多个段，每段具有与工作实体或工件载体的长度类似的长度。如果输送段已经被工件载体占用，则阻止另外的工件载体进入该段。由于嵌入在输送元件中，这种碰撞避免是自主的，以允许受调度的工件载体的自然、独立的流动，这种碰撞避免是不同于现有技术中实施的集中控制模型的方法。通过将现有技术的较长的输送行程分成离散的分段，并且通过实现工件载体在段之间转移的的智能的局部控制，避免了保留运行用于所调度的工件载体的整个输送线路的容量限制程序。

可以将工件载体以高流量密度端口到端口地自动发送。通过使用局部化的基于段的感测和输送控制，如果需要，载体可以占用相邻段并且可以根据先到先得或“自然”原则通过节点。

一般将形容工件载体在连续的输送段上的接近程度如何的概念称为“堆垛”，其部分取决于工件载体的行进速度，即输送速度。在现有技术中，禁止工件载体进入已经被另一个工件载体所占用的区域需要将行进的载体的宽间距地隔开，以使得有足够的停止距离来避免碰撞。速度越高，停止距离越大，使得流量密度越小。现有技术中对于停止(或起动)距离的限制是在无颗粒化输送机上使用辊驱动工件载体的结果。然而，这种辊以前被认为是实现清洁、无颗粒物的运动的唯一手段。为寻求清洁传送，辊式输送机采用适中的传送速度来避免当需要突然停止时工件载体在辊上的滑动，以便避免与下游静止的工件载体碰撞。因此，工件载体和驱动输送辊之间有限的接触表面的物理学需要这种适中的速度。

通过弹性的表面接触，摩擦力随着表面接触的增大而增大。因此，为增大输送机驱动器和工件载体之间的驱动表面接触，各种实施例中的输送机的轮或辊中的一些被补充有高摩擦系数的皮带。然而，在改进工件载体和分段输送机之间的摩擦接合时，皮带的引入可能引入新的颗粒物来源，特别是对于如上所述的惰轮。通过在此描述的发展克服这些困难，以允许引入在清洁制造环境中提供工件载体加速和减速的高速率的高速度、皮带式、局部控制的分段输送机。因此，在高速度下实现了高流量密度。

当工件载体速度高且停止和起动距离必须短时，必须限制工件载体的加速和减速的速率，以避免皮带上的滑动，皮带上的滑动是能够产生污染颗粒物的状态。通过将磁滞离合器与输送段驱动轮或驱动辊结合使用，可以通过受限的加速和减速速率实现颗粒化的在先控制。该离合器作为驱动辊转矩的限制装置，并且其可以设定成当高速马达突然开始加速或快速停止时脱离，否则将引起输送机和工件载体之间的摩擦力超出限制。这种离合器的应用允许工件载体的质量和速度在不超出最大惯量值的情况下可变(例如，满载工件载体与空载工件载体之间的重量差)。

然而，已经发现的是，在输送机受驱动皮带和工件载体之间使用弹性表面接触提供了改进的摩擦接合，从而消除了对用于限制摩擦力的基于离合器的技术的需要。可以采用编程至局部的段控制器中的更高的加速和减速速率，从而提升吞吐量并同时避免碰撞。可以通过伺服动作或通过预先限定和限制开环步进马达的加速或减速速率实现这种马达控制。因此，在无颗粒物的清洁制造环境中，具有皮带的分段输送机由具有受控的高加速和减速速率的开环步进马达或伺服马达驱动，使得工作载体以高密度和高速无碰撞地流动，从而提升了输送机的吞吐量。

在一种具体的非限制性实施例中，为实现改善驱动皮带和位于相应输送段内的轮(特别是惰轮)之间的接触，在被布置在皮带下方的每个轮中形成外周凹槽。随后将软且柔韧的材料环布置在凹槽中。该环突起并稍微超出惰轮的冠。

柔韧环的稍微突起提升了驱动皮带在不平坦的惰轮上通过时惰轮与驱动皮带接触的可靠性。惰轮始终与驱动皮带协同转动。因此，与之前描述的蛇形皮带的实施例相比，本实施例显著地减少了颗粒化，并且降低了驱动马达转矩的要求。

每个柔韧环构造成当在载体从该柔韧环的上覆皮带卸载时实现与上覆皮带持续接触。当被传送的载体或其它物品邻近相应的轮或在相应的轮上时，柔韧环被压缩并且皮带与相对硬的轮冠或轮外周本身接触，从而增大了皮带和轮之间接触的面积。因此，选择柔韧环的材料和柔韧环在轮冠上突起的程度，以在载体卸载时实现柔韧环和皮带之间高度的皮带接触，并且在载体装载时实现轮冠和皮带之间的直接接触。以相对低度的要求转矩和最小化的颗粒化，实现载体的快速加速和减速。

另一种实施例提供了皮带和惰轮之间颗粒化的减少。这种非限制性实施例在皮带和惰轮的界面处不是使用高摩擦系数且软的材料(例如，确保它们的相对速度同步的环)，而是使用低摩擦系数且硬的惰轮材料，例如尼龙，并且忽略速度同步的缺乏。在这种实施例中，除了位于皮带环的两端处的具有定心轮冠的的惰轮外，其它惰轮是圆柱形形状的。皮带可以在所有惰轮和驱动器上被弹性地拉伸(消除了对额外的张紧轮的需要)。

附图说明

图1是根据本发明的相距支撑轨道框架布置的轮的剖面图；

图2是图1的轮的详细视图；

图3是进一步示出有冠形状的端部惰轮的剖面图；

图4是图3的轮的详细视图；

图5是输送器驱动段的透视图，在其中示出了根据本发明的驱动皮带、至少一个驱动轮和多个惰轮；

图6是图3的轮在负载状态下的详细视图；

图7是图5所示的在相对端上具有平面突起的驱动轴的一端的平面图；

图8是根据本发明的一种实施例的驱动轮的侧向透视图；

图9是根据另一种实施例的圆柱形的轮的详细视图；

图10是图9的圆柱形的惰轮与弹性皮带的详细视图；

图11是根据进一步实施例的轮的详细视图；

图12是根据实施例的输送线路的框图；

图13是根据一种实施例的用于局部控制器的逻辑的流程图。

具体实施方式

本专利申请是2014年10月22日提交的专利申请号为14/520,977的美国专利申请的部分继续申请，其要求2013年10月22日提交的申请号为61/894,079的美国临时专利申请的优先权的权益，其公开内容通过引用结合于此。

图1示出了相对于支撑轨道框架20布置的惰轮轮毂10。该轮毂在此也简称为“轮”，其可以由抗颗粒化的硬的弹性材料例如聚氨酯形成。轮10的一种优选的实施例采用硬度为75D(邵尔D硬度)浇注的静电放电(ESD)聚氨酯棒，其铸型后被加工至想要的形状和尺寸。替代地，可以采用67D的聚酯型热塑性聚氨酯(TPU)，例如ESTANE(位于Cleveland,OH的Lubrizol Advanced Materials,Inc.的商标)58137 TPU。在示出的实施例中，尽管轮大体上是圆柱形的，但可以从图2中更清楚地看出，轮具有相对于对称轴线24倾斜的外周，对称轴线24居中地位于相应的轴18内。具体地，轮在前边缘11或后边缘13处的半径小于更靠近轮的中部测得的半径。半径的这种差异可以是线性的或者曲线的，后者被在附图中示出。

轮10布置在常规设计和构造的轴承组件16上。轴承组件16绕着从驱动轨道20伸出的轴18布置。轴在附图中被示出为有螺纹，并且可以与位于驱动轨道中的互补的螺纹钻孔配合。然而，轴可以以任何常规的方式相对于驱动轨道机械地配合。尽管驱动轨道在图1中被示出为L形，但是其可以被以各种形状提供。

狭槽12绕着轮的外周表面布置。如图2所示，狭槽绕着轮的周边是连续的以形成将柔韧材料环14设置在其中的环形或圆形狭槽。尽管在第一示出的实施例中，狭槽和柔韧材料环的横截面是矩形的，但在其它实施例中，它们可以使用不同的几何形状。例如，在另一种实施例中，柔韧环可以具有圆形或卵形的横截面，而狭槽具有互补的半圆形或半卵形的横截面。柔韧环优选地构造成具有在轮的径向方向上测量的最大厚度，其稍大于槽的最大深度。因此，柔韧环通常以距离x延伸超出车轮本身的近侧表面。尽管在第一实施例中，柔韧环被提供成由聚氨酯制成，但是柔韧环还可以使用其它软的、可压缩的、不易碎的材料。这种其它材料可以包括硅胶和橡胶。在优选的实施例中，柔韧环被拉伸并且压在轮的外周上并被压入狭槽中。在一种实施例中，柔韧环在原状时的直径可以小于狭槽的直径，使得柔韧环通过摩擦配合保持在位。在其它实施例中，柔韧环通过粘合剂粘合或通过机械装置保持在位，包括在柔韧环的侧壁和狭槽的侧壁(未示出)之间的摩擦配合。

在图3中，驱动皮带22以剖面示出，其跨越柔韧环14的顶部布置。这也在图4中更详细地示出。当没有载体或其它物品在相应的轮上传送或者邻近相应的轮传送时，皮带下表面至少与柔韧环14的上表面或外表面保持接触，以便使相应的轮可以立即并且无滑动地响应皮带的运动。如果轮在其外部范围内具有缺陷，或者如果轴18被弯曲或以其它方式不与驱动轨道正交，则皮带有时也可能与轮本身的外表面接触。然而，柔韧环旨在使得皮带始终能直接地或间接地与相应的轮接触，以避免由于皮带和轮之间的间歇接触而产生的颗粒化。

用于驱动皮带22的材料的选择部分地取决于对于硬度和电导率的期望值。Pyrathane 83ASD和Stat-Rite S-1107是典型的皮带材料。由Pyrathane制成的皮带稍软且更具弹性，但同时导电性较差。由Stat-Rite制成的皮带较硬且更具刚性，但同时更具导电性。优选地，弹性体皮带被拉伸到轮上并用于通过与所有的惰轮和驱动轮的相互作用直接地传送位于其上的工件载体。

一旦载体(未示出)位于在特定的轮10上方或邻近特定的轮10的皮带22上时，载体的重量足以压缩柔韧环14，使得皮带22的下表面与轮外表面的相对硬的表面直接接触，如图6所示。轮的硬度使得皮带不会在载体的重量经过每个轮时下沉，而是为载体提供一个平坦且平滑的过渡。此外，与皮带下部范围和柔韧环周边之间的接触面积相比，皮带下部范围和轮外周之间的接触面积的增大使得有足够的摩擦力来实现皮带和轮之间精确的转动跟踪。

图5中示出了驱动段的一种实施例的透视图。输送段的长度是由其包括的若干个驱动段确定的。驱动段被限定为工件载体的长度加上一定的自由空间余量。因此，取决于实施例，可以将输送段构造成容纳一个、两个或多个驱动段。通过这种模块化方法，输送机应用的设计者随后使用标准预制模块构建输送布局，每个标准预制模块的长度容纳整数个驱动段。这种方法允许输送网络的简单设计和装配。

在附图中，轮10的线性阵列相对于驱动轨道20设置。在示出的实施例中，阵列中的每个这种轮10设置有周边布置的柔韧环14，以改善轮和上覆的连续皮带22之间的转动接触的程度。在该示出的实施例中，跨越输送段的线性阵列中的每个轮10均为惰轮。换言之，线性阵列的每个轮均为无动力的，并且通过与上覆皮带的连续接触而转动。注意，在其它更简化的实施例中，惰轮是有冠的，如图1和图2所示，但是并未设置有狭槽12或柔韧环14。进一步在其它实施例中，惰轮中的某些或全部具有相应的皮带22在其上滚动并且平行于轴18的平坦的外表面。

在线性阵列的相对端，皮带22绕着相应的端部轮10以大体上相反的方向朝着两个下部返回惰轮26稍小于180度地延伸。皮带绕着这些返回轮大约90度延伸，并且因此绕着驱动杆28的上表面。在替代的实施例中，每个返回轮26和驱动杆28也可以设置有相应的柔韧环14，而在其它实施例中，每个返回轮26和驱动杆28中的两者之一或全部不具有相应的柔韧环。

在该示出的实施例中，驱动杆28选择性地由根据本领域已知技术的马达56(图8)转动。通过马达的运行转动驱动杆的一端，位于输送段相对侧上的相配合的皮带一致地转动，从而导致布置在两条皮带的上表面上的载体的线性均匀的传送。在一种实施例中，驱动轴是轴和万向联轴器的组合，以便允许在输送轨道的两侧之间的一定程度的未对准。例如，对于图7，驱动轴28在每个端部上设置有平坦突起，图中位于近端上的突起40与位于相对的远端上的突起42正交。如图8所示，位于驱动轴的一端上的平坦突起装入位于安装在一个轨道框架20(未在图8中示出)上并通过主轴54安装至马达56的相应的驱动轮50的中心处的狭槽52中，而相对的平坦突起装入位于在另一个平行的轨道框架上的相应的从动轮的中心处的相应槽中。从动轮能够通过本领域中已知的轴承装置绕着相应的主轴转动。

通过使用共同的驱动轴，输送段两侧上的输送带以相同的速度同步运行，从而避免了工件载体跨越输送段行进时在皮带的顶部上的扭转。如图8所示，驱动轮50和位于驱动轴的相对端上的从动的驱动轮具有相同的圆柱形形状。重要的是，每个驱动轮的半径R是相同的。这使得左右皮带能以相同的速度被驱动，而不管皮带到每个驱动轮的正常趋向是通过将它们自身定位在惰轮的冠的最高点来寻找它自身的最大张力。

由于材料的变化、输送机负载的增加、摩擦系数不同、皮带尺寸，并且主要是轮轴对准中的缺陷，使得并非所有的转动轮轴是彼此完全平行的，所以左右皮带通常将以略微不同的速度运行。这种会引起摩擦和颗粒化的速度差在清洁环境中会有问题。圆柱形形状的驱动轮抵消了这种趋向，并使两侧上的皮带速度相等。

在替代的方法中，输送带是同步皮带，其具有朝着在其上行进的工件载体向上呈现的平坦表面。驱动皮带的内表面设置有机械特征，该机械特征与位于惰轮的外周上的互补的机械特征配合。具体地，在这种同步皮带的第一实施例中，皮带的内表面设置有凸起(例如锥形或截头锥形突起)的线性且连续的阵列，并且惰轮设置有形状互补的孔眼的线性阵列，每个孔眼构造成当相应的皮带凸起在惰轮上通过时接纳相应的皮带凸起。在第二实施例中，突起(例如锥形或截头锥形突起)形成在绕着惰轮的外周的线性带中，而皮带设置有当皮带在惰轮上行进时适于接纳惰轮突起的互补地成形和隔开的孔眼。在该第二实施例中，皮带孔眼可以穿过皮带延伸至工件载体接触表面，或者如果皮带足够厚，则皮带孔眼可以仅延伸穿过部分皮带。然而在任何这种实施例中，同步皮带使得惰轮与上覆皮带能同步连续转动，并且通过避免间歇的皮带/轮接触来避免颗粒化。

在示出的实施例中，设置定心轮30以使载体在皮带上居中。还可以在由于驱动杆28的放置而在线性阵列中相邻的惰轮10之间产生的间隙处采用一个或多个中间惰轮32。如所公开的，这种中间惰轮可以设置成有或者没有柔韧环。

在其它实施例中，位于线性阵列的任一端处的轮10中的一个可以是有动力的，或者返回轮26中的一个可以是有动力的，而非示出的驱动杆。然而，这将在输送段的相对侧上需要驱动元件(例如马达)。保持两个这种马达在起动或停止时间以及转速方面上的完全同步是技术挑战。

替代地，驱动杆28可以替换位于输送段的相对侧上的成对的轮10，例如位于轮的线性阵列的一端处的成对的轮10，或者一对返回轮26。如图5所示的驱动杆随后将被位于输送机的相对侧上的惰轮替代。此外，还可以使用多个驱动杆，尽管又将需要与每个这种驱动杆相关联的驱动元件的精确同步。

在示出的实施例中，磁滞离合器不与马达56结合使用，以避免工件载体和皮带之间的滑动。此外，每个驱动段设置有用于检测输送段中一个或多个工件载体的存在的至少一个传感器60，并且优选地设置有至少两个传感器。使用至少两个传感器，一个传感器可以设置成邻近相应的驱动段的每个端部，使得相应的控制器能够识别工件载体是否占用该驱动段。这种传感器是常规设计的传感器，并且可以包括使用光学、磁性、无源谐振电路、重量、机械干扰、和感应传感器。

与一个输送机驱动段相关联的一个或多个传感器优选地和与相应的输送段驱动马达56相关联的局部控制器58通信。控制器优选地设置有通信接口，并且与位于至少一个输送段的任一侧上的该至少一个输送段的相应的控制器通信，例如通过常规设计和构造的通信总线。在一种实施例中，该总线是工业控制器局域网(CAN)总线。显然，如果输送段是端口(例如到加工工具的界面)，则相应的控制器将仅与一个相邻的输送段控制器通信。

多个特定段控制器与相应的更高级别的控制器通信。该更高级别的控制器具有其负责的输送段的地图，并且被编程成能够指导该输送机域内的每个载体如何被路由。这种信息用于控制单独的特定段控制器的响应。取决于整个输送机系统的复杂程度和尺寸，可以采用多级上位控制器。

因此，用于每个驱动段的控制器能够检测相邻驱动段中工件载体的存在，并且可以相应地响应以便接纳新的工件载体，例如通过使该工件载体减速并使其停止以避免与下游载体的碰撞。控制器还能够检测相邻驱动段中之前静止的工件载体的运动，并且可以通过使包括在相应段中的工件载体从停止的状态加速来响应，或者可以继续将该工件载体传送通过该驱动段并传送至下一个驱动段。

加速和减速曲线优选地存储在与局部输送段控制器相关联的存储器62中。这些曲线可以是用于改变工件载体速度的标准曲线，或者可以是最大值，由此控制器被编程成具有根据相应的输送机驱动段内和/或相邻的输送机驱动段内载体的存在或不存在来调节工件载体速度的灵活性。

如上所限定的，驱动段的长度大约是工件载体的长度加上少量的自由空间。因此，对于半导体制造环境中的300mm晶片载体，驱动段的长度为0.5米。半导体制造环境中的典型载体的质量约8.5kg，并且能够以大约1米每秒的速度行进。必须选择减速曲线，以便在该质量进入下游被占用的驱动段之前使得该质量能减速至停止。在第一实施例中，减速曲线通常是线性的。

然而，也可以在进一步的实施例中预见到使用指数减速曲线，速度变化的速率在开始时较小，而在结束、接近停止点时较大。这充分利用了步进马达的速度-转矩特性：一般来说，步进马达中的马达转矩在低速下较高。

尽管在前文中已经讨论了减速曲线，但是可以采用类似的曲线用于加速，以实现无滑动的最大加速。这种控制器的加速和减速曲线使得工件载体能在非常密集的流动环境中以高速行进，并且不会发生碰撞。

尽管在前文中仅将相邻的驱动段和/或输送段描述为相互通信，但是更大范围的邻近的驱动器或输送段的控制器可以相互通信，以实现更快地响应于段占用变化，并且实现预测响应。

在进一步的实施例中，可以使用低摩擦系数和硬的惰轮材料，例如尼龙，同时仍然提供皮带和惰轮之间颗粒化的减少。与在它们的界面处使用高摩擦系数和软的材料(例如使它们的相对速度能同步的环)的某些前述实施例相反，这种非限制性实施例忽略了速度同步的缺乏，并允许皮带和硬的惰轮之间的一定滑动。在这种实施例中，惰轮中的许多是圆柱形形状的。皮带环的两个端部惰轮可以具有定心冠。皮带可以在全部惰轮和驱动轮上弹性地拉伸，从而可以省略额外的张紧轮。

图9是根据另一种实施例的惰轮910的详细视图。惰轮910类似于图4所示的惰轮10，并且包括前边缘911和后边缘913。在图9中，以剖面示出了跨越圆柱形惰轮910的顶部布置的驱动皮带22。在该实施例中，没有载体或其它物品在惰轮910上或邻近惰轮910传送。相应地，皮带22的下表面可以提离惰轮的上表面以极小的距离x，以便防止与惰轮接触。一旦载体(未示出)在位于惰轮910上方的或邻近惰轮910的皮带22上，载体的重量足以迫使皮带22的下表面直接接触惰轮910的相对硬的表面。皮带22和轮910之间的低摩擦系数允许皮带22在轮910上清洁地滑动，并且不产生不希望的颗粒。因此，皮带22和惰轮910不需要同步。

图10是图9的惰轮910的详细视图，皮带922是被拉伸到轮上的弹性体皮带。皮带922用于通过与全部的惰轮和驱动轮的相互作用直接地传送上覆的工件载体。弹性体皮带922除了确保与惰轮910的接触之外，还允许输送段省略张紧轮。这降低了驱动段的成本，并且避免了潜在的故障点。此外，安装弹性体皮带922的过程被极大地简化。

如上面关于图6所讨论的，轮910的硬度使得当载体的质量跨越轮910时皮带922不下沉，而是为载体提供了平坦且平滑的过渡。再次，由于低摩擦系数，皮带922能够以无颗粒物的方式在轮910的表面上滑过。此外，可以选择轮910和皮带922的材料，以便进一步降低产生颗粒物的可能性。

图11是根据进一步的实施例的惰轮1010的详细视图。在该非限制性实施例中，惰轮1010包括两个定心凸缘1012和1014，即靠近前边缘1011的前凸缘1012和靠近后边缘1013的后凸缘1014。这些定心凸缘1012和1014限定允许皮带22的有限区域。这防止了皮带22漂移至侧面并使皮带22保持居中。凸缘1012和1014的尺寸设计成使得它们不接触位于皮带22上的载体的底部表面。这也可能引起皮带22由于载体的质量的任何压缩。

在另一种非限制性实施例中，惰轮1010可以包括单个定心凸缘1012或1014，例如，仅包括前凸缘1012，以防止皮带22朝着前边缘1011移动。

尽管图11所示的定心凸缘1012和1014的形状为方形，定心凸缘1012和1014可以具有适合它们的目的的任何形状(例如，具有倾斜的侧面、半圆形等)。此外，各个定心凸缘1012和1014可以具有相同的形状(如示出的)或具有不同的形状。

图12是根据实施例的输送段1200的框图。输送段1200包括一系列驱动段1210、1220、1230、1240。为了说明的目的，仅示出了驱动段1210、1220、1230、1240；然而，输送段1200可以包括用于加工载体1202和1204的附加部件和/或以重定向载体1202和1204的流动的部件(例如，沿着输送段1200形成环路和/或分流)。类似地，驱动段1210、1220、1230、1240可以具有变化的长度和形状。

每个驱动段1210、1220、1230、1240由相应的段控制器1215、1225、1235、1245管理。这些段控制器1215、1225、1235、1245进而可以由中央控制器1250操作。在一种非限制性实施例中，段控制器1215、1225、1235、1245实际上独立于接收有限控制和有限反馈的中央控制器1250运行。替代地，中央控制器1250可以操作成更严格地协调各种驱动段1210、1220、1230、1240的运行。

图13是根据独立运行的实施例的用于局部控制器1215、1225、1235、1245的逻辑的流程图。该逻辑允许对提供无碰撞载体流动的各个驱动段1210、1220、1230、1240的分段控制。使用局部逻辑，段控制器1215、1225、1235、1245可以以避免碰撞同时保持高流量密度的方式独立于全局逻辑运行。

从步骤1310开始，该逻辑进行至步骤1320，并检查下一个驱动段(段N+1)是否畅通。这可以通过直接感测该段是否畅通、通过以下一个驱动段的段控制器进行检查和/或通过以中央控制器进行检查来完成。如果下一个驱动段畅通(是)，根据步骤1330，段控制器打开驱动段的马达(M_N)(或保持其运行)并将载体移动至下一个驱动段上。另一方面，如果下一个驱动段不畅通(否)，段控制器进入步骤1340并关闭马达(或保持其关闭)。随后，段控制器返回至步骤1320，并且继续检查下一个驱动段是否畅通。

一旦驱动段准备好将载体移动至下一个驱动器段上，或者驱动段可以连续运行以便尽快推进载体，则该过程开始。此外，该逻辑可以包括额外的步骤，例如，一旦载体通过则自动关闭马达(不检查载体在下一个驱动段上)、在步骤1340之后且在步骤1320中的重新检查之前的延迟等。

在替代的实施例中，中央控制器1250可以执行在图13的1320中描述的逻辑，并且相应地指示本地控制器1215、1225、1235、1245。

回到图12，使用图13的逻辑，段控制器1215将关闭用于驱动段1210的马达直到载体1204从驱动段1220离开为止。同时，段控制器1225将感测到驱动段1230是畅通的并且打开驱动段1220的马达，使得载体1204前进。一旦载体1204离开驱动段1220，段控制器1215将检测到驱动段1220是畅通的，并且开始将载体1202移动至驱动段1220上。

因此，各个驱动段1210、1220、1230、1240能够保持载体流的运动同时防止碰撞。通过选择性地驱动驱动段1210、1220、1230、1240，输送段1200能够使得载体能被快速且高效地向前移动，以便保持载体的高密度。随着将滞后载体沿输送段1200向前移动直到载体位于相邻的驱动段上，可以迅速地消除载体之间的任何间隙。

相应地，输送段1200将保持最大可能的载体。由于载体加工元件不需要将载体保持直到输送段1200准备再次移动，这进而允许载体加工元件更高效地操作。

在节能的实施例中，一旦载体已经从相应的段离开，局部控制器1215、1225、1235、1245关闭马达。响应载体移动至相应的段上、移动至紧邻在前的驱动段上或移动至进一步上游的段上，控制器1215、1225、1235、1245能够随后打开马达。

所描述的各种操作仅是示例性的，并且意味着没有特定的顺序。此外，操作可以适当地以任何顺序使用并且可以被部分使用。考虑到上述实施例，应当理解的是，额外的实施例可以采用涉及在计算机系统中传输或存储数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理操纵物理量的操作。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够以电信号、磁信号、或光学信号的形式被存储、传输、组合、比较、和以其它方式操纵。

构成当前所公开的实施例的一部分的所描述的任何操作可以是有用的机器操作。各种实施例还涉及用于执行这些操作的设备或装置。所述装置可以是为所需目的而特别地构造的，或者所述装置可以是由存储在计算机中的计算机程序选择性地启动或配置的通用计算机。具体地，使用耦接至一个或多个计算机可读介质的一个或多个处理器的各种通用机器可以与根据本文的教导编写的计算机程序一起使用，或者可以更便捷地构建更专门的装置以执行所需操作。

本文描述的步骤、过程和/或模块可以在硬件、软件、体现为具有程序指令的计算机可读介质、固件、或者它们的组合中实现。例如，本文描述的功能可以由执行来自存储器或其它存储设备的程序指令的处理器执行。

实施例提供了一种用于在清洁制造环境中沿着输送路径的高密度在制品(WIP)单元流的输送传送装置。输送传送装置包括用于限定传送WIP单元的输送路径的装置(举例来说，例如驱动段)。限定装置包括沿着输送路径的两个或多个段。两个或多个段被分别驱动。输送传送装置进一步包括用于选择性地驱动两个或多个段中的受驱动段以沿着受驱动段和在两个或多个段之间选择性地传送WIP单元的装置(举例来说，例如马达)。输送传送装置包括用于感测WIP单元何时位于两个或多个段中的特定段上的装置(举例来说，例如传感器)。输送传送装置还包括用于控制选择性驱动装置的装置(举例来说，例如数据处理器)。控制装置被布置成响应感测装置的输出来操作，使得WIP单元的位置被相对彼此控制且彼此没有碰撞。受驱动段以受控的方式选择性地起动和停止以平稳运行。在受驱动段的起动和停止期间，受驱动段的加速和减速被控制，使得加速或减速WIP单元的力小于选择性驱动装置和WIP单元之间的摩擦力，以便防止WIP单元在选择性驱动装置上滑动。

在上述输送传送装置的进一步实施例中，WIP单元在受驱动段内被加速至全速输送速度或者从全速输送速度被减速。

在上述输送传送装置中的任何一个的另一种实施例中，两个或多个段中的每个包括横向隔开的平行的受驱动的输送带和圆柱形驱动轮。每个输送带可以在由输送带形成的环的两个最末端处绕着有冠惰轮缠绕。

输送传送装置还可以包括位于每个输送带下的定心惰轮。定心惰轮可以位于有冠惰轮之间，并且定心惰轮是圆柱形形状的。定心惰轮可以包括构造成提供WIP单元的横向引导的倾斜的侧凸缘。

定心惰轮可以布置成一列，使得输送带的返回腿位于该列下。返回腿可以由构造成使得两个输送带中的每个的速度相同的圆柱形共用驱动轴驱动。驱动轴可以包括构造成适应输送轨道的侧向错位的内部万向联轴器。

输送带可以包括弹性材料，并且输送带中的每个可以在相应的圆柱形驱动轮上拉伸。

在上述输送传送装置中的任何一个的进一步实施例中，所有的构造材料都是静电消散的。

在上述输送传送装置中的任何一个的另一种实施例中，限定装置进一步用于限定用于：一序列WIP单元和/或可同时传送的WIP单元的输送路径。

进一步的实施例提供了一种用于在清洁制造环境中沿着输送路径的高密度在制品(WIP)单元流的输送传送装置。输送传送装置包括构造成传送WIP单元的一个或多个输送路径。一个或多个输送路径包括两个或多个段。两个或多个段被分别驱动。输送传送装置进一步包括一个或多个马达，一个或多个马达构造成选择性地驱动两个或多个段中的受驱动段的一个或多个皮带，以便沿着受驱动段和在两个或多个段之间选择性地传送WIP单元。两个或多个段中的每个可以是具有它们本身马达的受驱动段。输送传送装置包括一个或多个传感器，一个或多个传感器构造成感测WIP单元何时位于两个或多个段中的特定段上。输送传送装置还包括构造成控制马达的控制器。控制器被构造成响应传感器的输出来操作，使得WIP单元的位置被相对彼此控制且彼此没有碰撞。受驱动段以受控的方式选择性地起动和停止以平稳运行。在受驱动段的起动和停止期间，受驱动段的加速和减速被控制，使得加速或减速WIP单元的力小于一个或多个皮带和WIP单元之间的摩擦力，以便防止WIP单元在一个或多个皮带上滑动。

在上述输送传送装置的另一种实施例中，WIP单元在受驱动段内被加速至全速输送速度或者从全速输送速度被减速。

在上述输送传送装置中的任何一个的进一步实施例中，至少一个皮带包括横向隔开的平行的受驱动的输送带，受驱动段包括输送带和圆柱形驱动轮。每个输送带可以在由输送带形成的环的两个最末端处绕着有冠惰轮缠绕。输送传送装置还可以包括位于每个输送带下的定心惰轮，定心惰轮位于有冠惰轮之间。定心惰轮是圆柱形形状的。定心惰轮可以包括构造成提供WIP单元的横向引导的倾斜的侧凸缘。

定心惰轮可以布置成一列。输送带的返回腿可以位于该列下，并且返回腿可以由构造成使得两个输送带中的每个的速度相同的圆柱形共用驱动轴驱动。驱动轴可以包括构造成适应输送轨道的侧向错位的内部万向联轴器。

在上述输送传送装置中的任何一个的另一种实施例中，输送带可以包括弹性材料，并且输送带中的每个可以在相应的圆柱形驱动轮上拉伸。

在上述输送传送装置中的任何一个的进一步实施例中，所有的构造材料都是静电消散的。

在上述输送传送装置中的任何一个的另一种实施例中，一个或多个输送路径构造成传送：一序列WIP单元和/或可同时传送的WIP单元。

本领域技术人员可以根据上文所述的教导，对本文描述和示出的部件和步骤的细节、材料和布置作出许多改变。相应地，应当理解的是，任何所附权利要求不限于本文所公开的实施例，并且可以包括除了那些被具体描述的实施例之外的实践，并被解释为在法律允许下的最宽泛范围。

Claims (22)

1.一种用于在清洁制造环境中沿着输送路径的高密度在制品(WIP)单元流的输送传送装置，所述输送传送装置包括：

用于限定输送路径以传送所述WIP单元的装置，所述限定装置包括沿着所述输送路径的至少两个段，所述至少两个段被分别驱动；

用于选择性地驱动所述至少两个段中的受驱动段以沿着所述受驱动段和在所述至少两个段之间选择性地传送所述WIP单元的装置；

用于感测所述WIP单元何时位于所述至少两个段中的特定段上的装置；和

用于控制所述选择性驱动装置的装置，所述控制装置被布置成响应所述感测装置的输出来操作，使得所述WIP单元的位置被相对彼此控制且彼此没有碰撞，

其中，所述受驱动段以受控的方式选择性地起动和停止以平稳运行，在所述受驱动段的起动和停止期间，所述受驱动段的加速和减速被控制，使得加速或减速所述WIP单元的力小于所述选择性驱动装置和所述WIP单元之间的摩擦力，以防止所述WIP单元在所述选择性驱动装置上滑动。

2.根据权利要求1所述的输送传送装置，其特征在于，所述WIP单元在所述受驱动段内被加速至全速输送速度或者从所述全速输送速度被减速。

3.根据权利要求1所述的输送传送装置，其特征在于，所述至少两个段中的每个包括横向隔开的平行的受驱动的输送带和圆柱形驱动轮。

4.根据权利要求3所述的输送传送装置，其特征在于，每个所述输送带在由所述输送带形成的环的两个最末端处绕着有冠惰轮缠绕。

5.根据权利要求4所述的输送传送装置，进一步包括位于每个所述输送带下的定心惰轮，所述定心惰轮位于所述有冠惰轮之间，所述定心惰轮是圆柱形形状的。

6.根据权利要求5所述的输送传送装置，其特征在于，所述定心惰轮包括构造成提供所述WIP单元的横向引导的倾斜的侧凸缘。

7.根据权利要求5所述的输送传送装置，其特征在于，所述定心惰轮布置成一列，所述输送带的返回腿位于所述列下，并且所述返回腿由构造成使得所述两个输送带中的每个的速度相同的圆柱形共用驱动轴驱动。

8.根据权利要求7所述的输送传送装置，其特征在于，所述驱动轴包括构造成适应输送轨道的侧向错位的内部万向联轴器。

9.根据权利要求3所述的输送传送装置，其特征在于，所述输送带包括弹性材料，并且所述输送带中的每个在相应的所述圆柱形驱动轮上被拉伸。

10.根据权利要求1所述的输送传送装置，其特征在于，所有的构造材料都是静电消散的。

11.根据权利要求1所述的输送传送装置，其特征在于，所述限定装置进一步用于限定用于一序列WIP单元和可同时传送的WIP单元中的一种的输送路径。

12.一种用于在清洁制造环境中沿着输送路径的高密度在制品(WIP)单元流的输送传送装置，所述输送传送装置包括：

构造成传送所述WIP单元的至少一个输送路径，所述至少一个输送路径包括至少两个段，所述至少两个段被分别驱动；

构造成选择性地驱动所述至少两个段中的受驱动段的至少一个皮带以沿着所述受驱动段和在所述至少两个段之间选择性地传送所述WIP单元的至少一个马达；

构造成感测所述WIP单元何时位于所述至少两个段中的特定段上的至少一个传感器；和

构造成控制所述马达的控制器，所述控制器被构造成响应所述传感器的输出来操作，使得所述WIP单元的位置被相对彼此控制且彼此没有碰撞，

其中，所述受驱动段以受控的方式选择性地起动和停止以平稳运行，在所述受驱动段的起动和停止期间，所述受驱动段的加速和减速被控制，使得加速或减速所述WIP单元的力小于所述至少一个皮带和所述WIP单元之间的摩擦力，以便防止所述WIP单元在所述至少一个皮带上滑动。

13.根据权利要求12所述的输送传送装置，其特征在于，所述WIP单元在所述受驱动段内被加速至全速输送速度或者从所述全速输送速度被减速。

14.根据权利要求12所述的输送传送装置，其特征在于，所述至少一个皮带包括横向隔开的平行的受驱动的输送带，所述受驱动段包括所述输送带和圆柱形驱动轮。

15.根据权利要求14所述的输送传送装置，其特征在于，每个所述输送带在由所述输送带形成的环的两个最末端处绕着有冠惰轮缠绕。

16.根据权利要求15所述的输送传送装置，进一步包括位于每个所述输送带下的定心惰轮，所述定心惰轮位于所述有冠惰轮之间，所述定心惰轮是圆柱形形状的。

17.根据权利要求16所述的输送传送装置，其特征在于，所述定心惰轮包括构造成提供所述WIP单元的横向引导的倾斜的侧凸缘。

18.根据权利要求16所述的输送传送装置，其特征在于，所述定心惰轮布置成一列，所述输送带的返回腿位于所述列下，并且所述返回腿由构造成使得所述两个输送带中的每个的速度相同的圆柱形共用驱动轴驱动。

19.根据权利要求18所述的输送传送装置，其特征在于，所述驱动轴包括构造成适应输送轨道的侧向错位的内部万向联轴器。

20.根据权利要求14所述的输送传送装置，其特征在于，所述输送带包括弹性材料，并且所述输送带中的每个在相应的所述圆柱形驱动轮上被拉伸。

21.根据权利要求12所述的输送传送装置，其特征在于，所有的构造材料都是静电消散的。

22.根据权利要求12所述的输送传送装置，其特征在于，所述至少一个输送路径构造成传送一序列WIP单元和可同时传送的WIP单元中的至少一种。