CN109018907A - 一种架空运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种架空运输系统，包括：固设的架空轨道；沿架空轨道设置的至少一个工作站，工作站设置于架空轨道正下方；于架空轨道上运行的运输装置，运输装置中包括：固定在基板上表面的两对独立控制的车轮，每个车轮内配置有带驱动的轮毂电机，运输装置通过车轮在架空轨道上滚动运行；固定在基板下表面的夹持机构，包括：夹持部，用于夹持和释放待运输物体；夹持驱动单元，用于驱动夹持部动作；夹持升降单元，用于控制夹持部的上升和下降；升降驱动单元，用于驱动夹持升降单元动作；夹持机构通过夹持升降单元控制放置于夹持部上待运输物体的重量。有效解决现有技术中轨道小车在转弯中与轨道打滑摩擦产生的颗粒会对环境造成污染的问题。

Description

一种架空运输系统

技术领域

本发明涉及架空运输技术领域，尤其涉及一种轨道小车的架空运输系统。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，货物运输已经成为现代社会的重要组成部分，为了节约占地资源，架空运输系统广泛应用于各制造行业，包括半导体生产行业，如，美国专利第8,977,387号公开的用于架空跨系统运输的系统和方法。

在半导体生产行业中，通常对生产环境要求非常严格，对于应用于其中的架空运输系统，要求其在运行过程中尽可能不对生产环境造成影响。但是，现有的架空运输系统都是以轨道的方式运行的，而轨道小车的转向一般通过其硬件机构的导向强行转弯或在转弯时车轮转好固定的角度经过弯道，因在转向时内外轮行走的距离外弯大于内弯，从而导致内弯车轮与轨道打滑，打滑产生的摩擦不仅会加速车轮和轨道的磨损，而且磨损产生的颗粒会对使用环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种架空运输系统，有效解决现有技术中轨道小车在转弯中与轨道打滑摩擦产生的颗粒会对环境造成污染的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种架空运输系统，包括：

固设的架空轨道；

沿所述架空轨道设置的至少一个工作站，所述工作站设置于所述架空轨道正下方；

于所述架空轨道上运行的运输装置，所述运输装置中包括：

固定在基板上表面的两对独立控制的车轮，每个车轮内配置有带驱动的轮毂电机，所述运输装置通过所述车轮在架空轨道上滚动运行；

固定在基板下表面的夹持机构，包括：夹持部，用于夹持和释放待运输物体；与所述夹持部连接的夹持驱动单元，用于驱动所述夹持部动作；一端与所述夹持部连接、另一端固定在基板下表面的夹持升降单元，用于控制所述夹持部的上升和下降；与所述夹持升降单元连接的升降驱动单元，用于驱动所述夹持升降单元动作；所述夹持机构通过所述夹持升降单元控制放置于所述夹持部上待运输物体的重量。

进一步优选地，在所述夹持升降单元中包括多根导电输送带，用于控制待运输物体的上升操作及测量导电输送带中的张力，所述夹持机构根据导电输出带测量的张力控制放置于所述夹持部上待运输物体的重量。

进一步优选地，所述升降驱动单元为旋转马达，所述夹持升降单元中还包括滑轮系统和传动带，所述滑轮系统中包括多个上滑轮和多个下滑轮，上滑轮固设于基板下表面，下滑轮固设于夹持部，导电输送带设置于上滑轮和下滑轮之间；旋转马达通过设置于上滑轮间的传动带将动能输出至上滑轮，带动导电输送带通过滑轮系统。

进一步优选地，在所述夹持升降单元中，包括4个下滑轮，分别设置于夹持部的四角；每个下滑轮对应设置两个上滑轮，传动带设置于两个上滑轮之间。

进一步优选地，所述架空轨道中包括一对平行的水平轨道，每个水平导轨由一垂直侧壁和一水平凸缘组成呈铁脚状，两个水平导轨相向设置，中间间距与车轮间距匹配，且车轮运行于水平凸缘上。

进一步优选地，在所述运输装置中，还包括与车轮对应设置的两对车轮转向机构，固设置于车轮周围，带动所述车轮转向；所述车轮导向机构的一端设置有导向轮，相抵于架空轨道的垂直侧壁设置，确保车轮在运行过程中与垂直侧壁之间保留一定间距。

进一步优选地，所述车轮的表面经过橡胶化处理。

进一步优选地，所述夹持部中包括左夹持件和右夹持件，分别由一垂直侧壁和一水平凸缘组成呈铁脚状，两个夹持件相向设置，通过水平凸缘卡持待运输物体。

进一步优选地，所述夹持驱动单元中包括一对可反转的线性步进电机，控制左夹持件和右夹持件相向移动或背向移动。

进一步优选地，所述运输装置中还包括设置于车轮附近的光学传感器，用于检测工作站的位置，进而控制运输装置运行。

在本发明提供的架空运输系统中，其在每个车轮内设置轮毂电机，同时在每个车轮上设置转向机构，进而分别控制每个车轮的转速和旋转角度，实现对车轮的独立控制，使得车轮不会在轨道上产生滑动，保证轨道小车平稳的通过弯道；另外，车轮表面橡胶化，以此在运行过程中不会因为出现打滑产生磨损和颗粒，减少对生产环境的污染。

此外，在夹持升降单元中除了设置滑轮系统和传动带实现待运输物体的上升操作之外，同时在滑轮之间设置导电输送带，以此在工作过程中能够随时测量导电输送带中的张力，进而夹持机构根据该张力控制放置于夹持部上待运输物体的重量，大大简化了运输的操作，简单方便。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中架空运输系统一种实施方式立体结构示意图；

图2为本发明中一对车轮在架空轨道上运行的侧面结构示意图；

图3为本发明中夹持机构示意图；

图4为本发明一实例中滑动机构示意图；

图5为本发明中夹持部夹持待运输物体示意图。

图6为本发明中架空运输系统另一种实施方式立体结构示意图；

图7为本发明中滑块驱动单元部分示意图；

图8为本发明中滑动机构侧面结构示意图；

图9为本发明中滑块伸出箱体时曲柄和连杆相对位置示意图；

图10为本发明中滑块退回箱体时曲柄和连杆相对位置示意图；

图11为本发明中滑动机构移除箱体外抓取待运输物体时的立体示意图。

附图标号说明：

20-架空运输系统，22-架空轨道，22a/22b-平行轨道，22a1/22b1垂直侧壁，22a2/22b2-水平凸缘，24-运输装置，26-机架，28a/28b/28c/28d-车轮，29a/29b-导向轮，30-电池，31a/31b/31c/31d-光学传感器，32-箱体，34-待运输物体，38-基板，42-滑块，44-旋转部件，46-滑块驱动单元，48-驱动电机，50-齿带，52-齿轮，54-曲柄，56-连杆，58a-第二线性导向件，58b-第一线性导向件，60-夹持部，64a-左夹持件，64b-右夹持件，68a/68b/68c/68d-导电输送带，70a/70b-旋转马达，72a/72b/74a/74b-上滑轮，76a/76b/78a-下滑轮，73a/73b-传动带，80a/80b-线性步进电机，80a1/80b1-输出轴。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

如图1所示为本发明提供的架空运输系统20一种实施方式立体示意图，在该架空运输系统中包括：固设的架空轨道22；沿架空轨道22设置的至少一个工作站WS，工作站WS设置于架空轨道22正下方；于架空轨道22上运行的运输装置24。

运输装置中包括：固定在基板38(固定在机架26上)上表面的两对独立控制的车轮(如图示的28a、28b、28c及28d)，每个车轮内配置有带驱动的轮毂电机(该轮毂驱动电机由设置于运输装置24表面的电池30供电)，运输装置通过车轮在架空轨道上滚动运行，如图2所示为一对车轮在架空轨道上运行的侧面示意图；固定在基板下表面的夹持机构，包括：夹持部60，用于夹持和释放待运输物体；与夹持部60连接的夹持驱动单元，用于驱动夹持部60动作；一端与夹持部60连接、另一端固定在基板下表面的夹持升降单元，用于控制夹持部60的上升和下降；与夹持升降单元连接的升降驱动单元，用于驱动夹持升降单元动作；夹持机构通过夹持升降单元控制放置于夹持部60上待运输物体的重量。如图1所示，在该架空运输系统中，基板38下表面夹持机构的外侧还设置有保护框在其他实施方式中，可以有选取的对该保护框进行设置。

在该实施方式中，架空运输系统20具体应用于正面开口标准箱(Front OpeningUnified Pod，以下简称FOUP)系统，FOUP为半导体制造行业中晶圆加工车间用于放置并保护晶圆片的专用外壳。在一实例中，该FOUP为美国马萨诸塞州INTEGRIS公司生产的SpectraTM FOUP，尺寸为宽416mm(毫米)、深333mm、高335mm、重7.3公斤、可放置25片晶圆，中间顶部有凸缘顶部中心位置设置有便于夹持部60夹持的凸缘结构36(如图3示)。在其他实施方式中，该架空运输系统20还可以应用于运输无尘室中其他的物体，这里不做具体限定，以下以运输FOUP队该架空运输系统进行描述。

在运输FOUP的过程中，当架空运输系统20通过车轮运行至一工作站WS所在位置需要加载FOUP时，首先，夹持部60通过自身重力的作用下降至FOUP所在的位置；之后，夹持部60在夹持驱动单元的驱动下对FOUP进行夹持操作；之后，夹持升降单元在升降驱动单元的控制下将FOUP上升至预设位置；最后，控制车轮运行至用于放置FOUP的工作站。当需要卸载FOUP时，采用与加载FOUP类似的动作将其放下即可。

在工作站WS装载或卸载FOUP时，运输装置24停止的位置由预先设定的对位标记确定，通过设置在车轮附件的光学传感器31a、31b、31c及31d确定，当达到对位标记时，设置在运输装置24中的电触点与设置于工作站WS中的电触点对齐，控制升降驱动单元、滑动驱动单元等停止运行，将运输装置24精确控制在指定位置进行工作。

在该实施方式中，沿架空轨道22的运输路径上设置有至少一个或几个工作站WS，具体数量根据车间的具体情况而定。在工作站WS中，除了用于执行FOUP的装载和卸载操作之外，还可以进行电池30更换、使用充电桩充电等操作。对于运输装置24的供电，在运行的过程中，运输装置24由电池供电提供动力；在停止并保持静止时，运输装置24中的滑动机构、夹持机构等均由外部电源供电，如通过固定在工作站WS上的电力线供电等。

架空轨道22中包括一对平行的水平轨道22a和22b，每个水平导轨由一垂直侧壁22a1和22b1和一水平凸缘组成22a2和22b2，呈铁脚状设置，两个水平导轨22a和22b相向设置(由空间23隔开)，中间间距与车轮间距匹配，且车轮运行于水平凸缘22a2和22b2上，引导运输装置24在架空轨道22之间的空间23中运行。工作站WS横向设置于架空轨道22的下方，超出架空轨道22的边界，于运输装置24可达的位置。在实际应用中，架空轨道22可固定于工厂的天花板上或其他固定位置，工作站WS可以设置于工厂地板上等。

在其他实施方式中，为了防止在车轮28a、28b、28c、及28d在平行轨道22a和22b上滚动的期间形成摩擦颗粒，车轮的外表面被橡胶化；再有，每个车轮对应设置有车轮转向机构，设置于车轮周围，带动车轮转向，且车轮导向机构的一端设置有导向轮29a、29b等，相抵于架空轨道22的垂直侧壁22b1和22a1设置，确保车轮在运行过程中与垂直侧壁之间保留一定间距。

在夹持升降单元中包括多根导电输送带，用于控制待运输物体的上升操作(带动夹持部60升降)及测量导电输送带中的张力，夹持机构根据导电输出带测量的张力控制放置于夹持部60上待运输物体的重量；还用于通过该多根导电输送带为夹持驱动单元供电，及将控制信息发送至驱动单元供电。另外，夹持升降单元中还包括滑轮系统和传动带，滑轮系统中包括多个上滑轮和多个下滑轮，上滑轮固设于旋转部件44下表面，下滑轮固设于夹持部60，导电输送带设置于上滑轮和下滑轮之间(导电输送带上端与传动带连接，下端固定于下滑轮表面)；旋转马达通过设置于上滑轮间的传动带将动能输出至上滑轮，带动导电输送带通过滑轮系统进而带动夹持机构和下滑轮上升。升降驱动单元为旋转马达，且每组上滑轮中配置一个旋转马达。

在一实例中，如图4所示，在滑轮系统中包括4个下滑轮(如图示中的76a、76b及78a等)，分别设置于夹持部60的四角；每个下滑轮对应设置两个上滑轮(如图示中的72a、72b、74a及74b等，其中，下滑轮76a对应上滑轮72a和74a，下滑轮76b对应上滑轮72b和74b)，传动带(如图示中的73a和73b等)设置于两个上滑轮之间(如图示，传动带73a设置于上滑轮72a和74a之间，传动带73b设置于上滑轮72b和74b之间)。在工作过程中，旋转马达70a和70b等通过传动带73a、73b等旋转动力传递到上滑轮72a、72b、74a及74b等中，与上滑轮对应设置的导电输送带68a、68b、68c及68d被引导通过上滑轮，带动下滑轮76a、76b及78a和夹持部60上升，或夹持部60在自身重力的作用下降，实现夹持部60的升降操作。

在该实例中，导电输送带68a、68b、68c及68d可由芬兰EMFIT有限公司生产的R系列宽带式传感器制备而成，能够导电、测量输送带中的张力及带动夹持件上升，其由EMFIT公司的铁电驻极体薄膜及三层聚酯薄膜电极(铝或铜电极)组成，电极间通过压接连接器连接，其中，铜电极可以通过焊丝直接焊接。

如图5所示，夹持部60中包括左夹持件64a和右夹持件64b，分别由一垂直侧壁和一水平凸缘组成，呈铁脚状设置，两个夹持件相向设置(水平凸缘相向设置)，通过水平凸缘卡持待运输物体，夹持件64a和64b卡持在FOUP顶端的凸缘结构形成的缝隙36a和36b中。夹持驱动单元中包括一对可反转的线性步进电机80a和80b，控制左夹持件和右夹持件相向移动或背向移动。在该夹持部60中还包括分别与线性步进电机和夹持件连接的输出轴，其中，左侧线性步进电机80a与左侧输出轴80a1连接，通过左侧输出轴80a1带动左夹持件64a运动；右侧线性步进电机80b与右侧输出轴80b1连接，通过右侧输出轴80b1带动右夹持件64b运动。在工作过程中，当线性步进电机通电，两个线性步进电机的轴朝向相反的方向运动，带动左夹持件64a和右夹持件64b相向运动夹持FOUP或背向运动释放FOUP(待运输物体)。

在另一实施方式中，如图6所示，在运输装置中，在基板38下表面还固定有一侧开口的箱体32，用于在运输过程中放置待运输物体24，待运输物体通过箱体的开口侧放入和取出箱体；还包括固定在基板下表面箱体内的滑动机构，滑动机构中包括：滑块及滑块驱动单元，滑块在滑块驱动单元的驱动下朝向或背向工作站的方向横向线性移动，控制滑块伸出或退回箱体。

在运输FOUP的过程中，当架空运输系统20通过车轮运行至一工作站WS所在位置需要加载FOUP时，首先，滑块驱动单元驱动滑块运动，朝向工作站WS所在的位置伸出箱体32(由运输装置24下方的壳体形成，包括放置待运输物体的空间32a)；之后，夹持部60通过自身重力的作用下降至FOUP所在的位置；接着，夹持部60在夹持驱动单元的驱动下对FOUP进行夹持操作；之后，夹持升降单元在升降驱动单元的控制下将FOUP上升至箱体32所在的位置；最后，滑块驱动单元驱动滑块运动，背向工作站WS所在的位置退回箱体32，将FOUP放置于箱体32内进行运输。当需要卸载FOUP时，采用与加载FOUP类似的动作将其放下即可。

沿架空轨道22的运输路径上至少设置有至少一个或几个工作站WS，具体数量根据车间的具体情况而定，具体的设置位置同样根据车间的具体情况而定，在架空轨道22的下方，通过滑动机构和夹持机构可达到即可。

如图7所示，滑块驱动单元46中包括驱动电机48、曲柄54、连杆56、齿带50及齿轮52，曲柄54的一端固定在齿轮52上，另一端与连杆56连接，连杆56的另一端固定连接在滑块42上，驱动电机48通过齿带50将旋转动能传递至齿轮52，依此带动曲柄54和连杆56动作，进而带动滑块42动作。此外，如图8所示，滑块驱动单元46中还包括第一线性导向件58b和第二线性导向件58a，第一线性导向件58b固定于基板下表面，第二线性导向件58a固定于滑块42表面，第二线性导向件58a在第一线性导向件58b的引导下带动滑块42线性移动(如图11所示中的方向A)。在实例中，第一线性导向件58b为一线性导向杆，第二线性导向件58a中包括一与线性导向杆匹配的线性凹槽，在线性导向杆的引导下运动。在工作过程中，曲柄54、连接杆和滑块42构成一曲柄机构，配合第一线性导向件58b和第二线性导向件58a，曲柄机构带动滑块42朝向或背向工作站WS的方向横向线性移动(箱体32朝向架空轨道22侧边开口，滑块42沿箱体32开口方向横向线性移动，伸出箱体32或退回箱体32，如图9和10所示)。

在另一实施方式中，夹持机构中除了包括上述滑块42、滑块驱动单元46、夹持升降单元及升降驱动单元之外，还包括旋转部件44及旋转驱动单元，旋转部件44于箱体32开口侧固定在滑块42上的，旋转部件44在旋转驱动单元的驱动下绕Z轴转动，如图11所示；夹持机构固定在旋转部件44下方，在旋转部件44的带动下转动，以精确控制运输装置24的位置。

该架空运输系统中还包括运输控制系统，控制车轮内的驱动电机48、滑块驱动单元46、夹持驱动单元、升降驱动单元、旋转驱动单元等动作，自动控制运输装置24在架空轨道22上的运动、滑块42伸出或退回箱体32、夹持部60的升降操作，及控制电池的更换和充电。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种架空运输系统，其特征在于，所述架空运输系统中包括：

固设的架空轨道；

沿所述架空轨道设置的至少一个工作站，所述工作站设置于所述架空轨道正下方；

于所述架空轨道上运行的运输装置，所述运输装置中包括：

固定在基板上表面的两对独立控制的车轮，每个车轮内配置有带驱动的轮毂电机，所述运输装置通过所述车轮在架空轨道上滚动运行；

固定在基板下表面的夹持机构，所述夹持机构中包括：夹持部，用于夹持和释放待运输物体；与所述夹持部连接的夹持驱动单元，用于驱动所述夹持部动作；一端与所述夹持部连接、另一端固定在基板下表面的夹持升降单元，用于控制所述夹持部的上升和下降；与所述夹持升降单元连接的升降驱动单元，用于驱动所述夹持升降单元动作；所述夹持机构通过所述夹持升降单元控制放置于所述夹持部上待运输物体的重量。

2.如权利要求1所述的架空运输系统，其特征在于，在所述夹持升降单元中包括多根导电输送带，用于控制待运输物体的上升操作及测量导电输送带中的张力，所述夹持机构根据导电输出带测量的张力控制放置于所述夹持部上待运输物体的重量。

3.如权利要求2所述的架空运输系统，其特征在于，所述升降驱动单元为旋转马达，所述夹持升降单元中还包括滑轮系统和传动带，所述滑轮系统中包括多个上滑轮和多个下滑轮，上滑轮固设于基板下表面，下滑轮固设于夹持部，导电输送带设置于上滑轮和下滑轮之间；旋转马达通过设置于上滑轮间的传动带将动能输出至上滑轮，带动导电输送带通过滑轮系统。

4.如权利要求3所述的架空运输系统，其特征在于，在所述夹持升降单元中，包括4个下滑轮，分别设置于夹持部的四角；每个下滑轮对应设置两个上滑轮，传动带设置于两个上滑轮之间。

5.如权利要求1-4任意一项所述的架空运输系统，其特征在于，所述架空轨道中包括一对平行的水平轨道，每个水平导轨由一垂直侧壁和一水平凸缘组成呈铁脚状，两个水平导轨相向设置，中间间距与车轮间距匹配，且车轮运行于水平凸缘上。

6.如权利要求5所述的架空运输系统，其特征在于，

在所述运输装置中，还包括与车轮对应设置的两对车轮转向机构，固设置于车轮周围，带动所述车轮转向；所述车轮导向机构的一端设置有导向轮，相抵于架空轨道的垂直侧壁设置，确保车轮在运行过程中与垂直侧壁之间保留一定间距。

7.如权利要求1或2或3或4或6所述的架空运输系统，其特征在于，所述车轮的表面经过橡胶化处理。

8.如权利要求1或2或3或4或6所述的架空运输系统，其特征在于，所述夹持部中包括左夹持件和右夹持件，分别由一垂直侧壁和一水平凸缘组成呈铁脚状，两个夹持件相向设置，通过水平凸缘卡持待运输物体。

9.如权利要求8所述的架空运输系统，其特征在于，所述夹持驱动单元中包括一对可反转的线性步进电机，控制左夹持件和右夹持件相向移动或背向移动。

10.如权利要求1或2或3或4或6或9所述的架空运输系统，其特征在于，所述运输装置中还包括设置于车轮附近的光学传感器，用于检测工作站的位置，进而控制运输装置运行。