CN110520371A - 高密度储料器 - Google Patents

Abstract

提供一种物品存储装置，用于保持多个标准化容器。标准化容器在大致水平延伸的底面和与底面间隔开并大致平行的顶面之间延伸。标准化容器还包括垂直于顶面和底面的开口侧和沿着开口侧延伸并超出顶面的门凸缘。标准化容器还包括连接到顶面的提升凸缘，用于接收提升工具。标准化容器设置在存储架中，其相应的开口侧背对着进入空间，以允许回收运输设备在进入空间之间的基本水平的平面内移动，从而接合提升凸缘，而不会被门凸缘阻挡。

Description

高密度储料器

相关申请的交叉引用

本PCT国际专利申请要求2017年4月20日提交的题为“High Density Stocker”的美国临时专利申请序列号62/487,757的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并通过引用结合于此。

技术领域

一种用于存储多个标准化容器的物品存储装置的系统和方法。更具体地，一种物品存储装置，包括用于存储标准化容器的存储架和用于将标准化容器移入和移出存储架的存储和回收运输设备。

背景技术

物品存储装置(也称为储料器(STK))在许多行业中用于保持标准化容器制品或其部件。专用版本的物品存储装置可以包括用于特定应用的特殊特征。例如，用于在半导体制造厂中保持前开式晶圆传送盒(FOUP)的储料器可以包括用于保存受控大气的外壳和用于与自动物料搬运系统(AMHS)交互的专用接口，该自动物料搬运系统可以包括高架穿梭器(OHS)和/或高架轨道(OHT)车辆。AMHS系统的普遍的标准做法是交付开口朝向目的机器的FOUP。如图1所示，现有技术的物品存储装置1通常包括存储和回收运输设备2，该设备在进入空间3中移动，并且以开口5朝向进入空间3的方式存储FOUP 4。

工厂的占地面积(尤其是AMHS可进入的占地面积)是非常昂贵的，因此，能够在给定量的空间内存储更多标准化容器的物品存储装置可以显著节约成本。此外，通过使标准化容器彼此更接近地存储，可以在更短的时间内回收或存储标准化容器，从而提高一个或多个相关系统的效率。

鉴于上述情况，仍然需要改进物品存储装置，以在给定空间内保持更多标准化的容器。

发明内容

提供了一种物品存储装置，用于保持多个标准化容器。标准化容器可以限定用于保持多个半导体晶圆的内部空间。每个标准化容器可以在大致水平延伸的底面和与底面间隔开并大致平行的顶面之间延伸。标准化容器可以包括垂直于顶面和底面的用于进入内部空间的开口侧，并且还可以包括沿着开口侧延伸并超过顶面的门凸缘。标准化容器还可以包括连接到顶面的提升凸缘，用于接收提升工具，也称为卡盘，用于提升标准化容器。

可以提供进入空间，用于允许标准化容器的移动。物品存储装置可以包括第一存储架，其邻近进入空间并且包括多个位置，每个位置被配置为保持一个标准化容器。存储和回收运输设备也可以称为机架主机(RM)，可以在进入空间内移动，并且可以包括臂，该臂被配置为将卡盘移动到存储架内，以接合标准化容器，从而将标准化容器移动到存储架内的位置或从存储架内的位置移动。

根据本发明的一个方面，标准化容器可以均设置在存储架中，其相应的开口侧背对着进入空间，以允许回收运输设备的卡盘在进入空间之间的基本水平的平面内移动，以接合一个标准化容器的提升凸缘，而不会被门凸缘阻挡。

根据本发明的另一方面，存储和回收运输设备的臂可以包括多个节段，每个节段之间具有接头，总共具有至少三个接头，用于将提升工具定位成与架中的任何标准化容器接合，而不接触所述架中的任何其他标准化容器。

通过将开口侧和相关联的门凸缘定向为远离进入空间，卡盘可以水平滑动到位，以接合标准化容器的提升凸缘，同时在标准化容器上方需要最小的间隙，这可以允许架被配置为具有较低的垂直存储间距，从而减小保持给定数量的标准化容器所需的架的垂直高度。如图4-5所示，垂直存储间距可以减小，例如，从453mm减小到380mm。

通过将存储和回收运输设备的臂构造成包括多个节段，每个节段之间具有接头，总共具有三个或更多个铰接接头，本发明的臂可以允许架具有三层或更多层深，并且横向存储间距低于现有技术的间距，从而允许架能够在给定的占用空间中保持更多数量的标准化容器。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的其他优点将变得更好理解，其中：

图1是现有技术的物品存储装置的侧剖视图；

图2是根据本公开的一个方面的物品存储装置的侧剖视图；

图3是标准化容器的侧剖视图；

图4是现有技术的物品存储装置的侧剖视图；

图5是根据本公开的一个方面的物品存储装置的侧剖视图；

图6是根据本公开的另一方面的物品存储装置的侧剖视图；

图7A是根据本公开的另一方面的存储和回收运输设备的臂的俯视图；

图7B是图7A的存储和回收运输设备的臂的侧视图；

图7C是处于图7A的另一种配置中的存储和回收运输设备的臂的俯视图；

图7D是处于图7C的配置中的存储和回收运输设备的臂的侧视图；

图8A是现有技术的存储和回收运输设备的俯视示意图，该设备包括处于部分延伸位置并妨碍了存储架中的标准化容器的臂；

图8B是图8A的存储和回收运输设备的另一顶部示意图，其中，臂处于完全延伸位置；

图9A是根据本公开的另一方面的存储和回收运输设备的俯视示意图，包括处于部分延伸位置的臂；

图9B是图9A的存储和回收运输设备的另一顶部示意图，其中，臂处于完全延伸位置；

图10是将标准化容器移动到物品存储装置内的目的地位置的方法的流程图；以及

图11是将标准化容器从物品存储装置内的可进入位置移动到目的地位置的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的数字在几个视图中表示相应的部分，提供物品存储装置20，用于保持多个标准化容器22。标准化容器22可以是通常在半导体制造厂中用于保持和运输半导体晶圆的前开式晶圆传送盒(FOUP)，并且可以限定用于保持多个半导体晶圆的内部空间。如图3中最佳示出的，每个标准化容器22可以在大致水平的底面24和与底面24间隔开并大致平行的顶面26之间延伸。标准化容器22可以包括垂直于顶面26和底面24的开口侧27，用于进入内部空间，并且还可以包括门凸缘28，其沿着开口侧27延伸超过与底面24相对的顶面26。换言之，门凸缘28可以延伸到顶面26上方。标准化容器22还可以包括提升凸缘30，该提升凸缘30附接为以大致平行于顶面26延伸并与顶面26间隔开，用于接收用于提升标准化容器22的提升工具32。

如图4和5中最佳示出的，可以提供进入空间34，用于允许标准化容器22的移动。进入空间34可以封闭在物品存储装置20内。物品存储装置20可以包括第一存储架36，该第一存储架36包括多个位置38，每个位置38被配置为接收和保持一个标准化容器22。每个位置可以包括一个或多个搁架39，用于保持容器22。

如图5中最佳示出的，第一存储架36可以包括布置在第一排46和第二排48中的多个位置38，第一排46和第二排48垂直堆叠在彼此顶部并且相邻，并且将垂直存储间距定义为设置在第一排46中的一个标准化容器22的底面24和下一垂直相邻排中的另一标准化容器22的底面24之间的垂直距离。第一存储架36还可以包括布置在至少两个不同层级50、52中的多个位置38，包括与进入空间34隔开第一水平深度的第一层级50以及与进入空间34隔开大于第一深度的第二水平深度的第二层级52。此外，多个位置38也可以在垂直于排46、48和层级50、52的方向的宽度上分层。如图6所示，存储架36、38可以包括额外层级55，使得有三个层级50、52、53。应当理解，可以使用任意数量的排、层级和宽度。如图9A-9B中最佳示出的，第一存储架36可以包括设置在第一列40和与其横向相邻的第二列42中的多个位置38，并且将横向存储间距定义为设置在第一列40中的一个标准化容器22上的给定位置(例如，其中心)和设置在第二列42中的另一标准化容器22的相同给定位置之间的横向距离。

如图2、5和6所示，本公开的物品存储装置20可以包括第二存储架54，该第二存储架54与第一存储架36大致相同，并且以镜像取向设置，进入空间34在第一存储架36和第二存储架54之间延伸。根据一个方面，当位置38没有被同一给定架、列和行中的以及在该位置38和进入空间34之间的层级中的一个标准化容器22阻挡时，具有相关联的存储架、列和行的给定一个位置38可以被指定为可进入位置。

存储和回收运输设备56(也称为机架主机(Rack Master，RM))可以在进入空间34内移动，并且可以包括一个或多个臂58，臂58被配置为将提升工具32移动到存储架36、54中的任一个中，以接合标准化容器22，从而允许回收运输设备在存储架36、54内的位置38和进入空间34之间移动标准化容器22。根据一个方面，存储和回收运输设备56的提升工具32可以是卡盘型装置，其可以称为卡盘32。存储和回收运输设备56还可以将标准化容器22移动到另一目的地，例如，存储架36、54之一内的不同位置38，或者移动到另一地方，例如，要从存储和回收运输设备56传送出去的码头。如图6所示，物品存储装置20可以包括大于一个的存储和回收运输设备56。

根据本公开的一个方面，标准化容器22可以各自设置在存储架36、54中，其相应的开口侧27背对着进入空间34，用于允许回收运输设备的卡盘32在进入空间34之间的基本水平的平面内移动，以接合一个标准化容器22的提升凸缘30，而不会被门凸缘28阻挡。例如，如图2和图6中最佳示出的，标准化容器22可以各自设置在存储架36、54中，其相应的开口侧27离进入空间34最远，从而将门凸缘28定位成与存储和回收运输设备56相对。标准化容器22也可以定向为使其相应的开口侧27垂直或侧向面对进入空间34，这也可以提供对提升凸缘30的无障碍水平进入。根据一个方面，回收运输设备的卡盘32可以被配置为包括一对大致平行构件的叉，并且标准化容器22的水平接合可以称为“分叉”或“卡紧”。如图3的右上侧所示，如果标准化容器22定向为使门凸缘28朝向进入空间34，则门凸缘28会引起机械干涉并阻止卡盘32水平移动到提升凸缘30。

在门凸缘28定向为允许无障碍地水平进入提升凸缘30的情况下，本公开的物品存储装置20允许使用提升凸缘将标准化容器22移入和移出存储架36、54，如图5所示，而不是像现有技术中通常所做的和如图4所示的那样要求从其底面24提升标准化容器。以这种方式，存储和回收运输设备56的臂58可以与要移动的标准化容器22大致位于同一排内，从而允许垂直存储间距减小，例如，从453mm减小到380mm，如图4-5所示。

根据一个方面，并且如图7A-7D中最佳示出的，存储和回收运输设备56的臂58可以包括选择顺应性关节机器人臂58(SCARA)，该机器人臂58包括四个或更多个节段60，每个节段60之间具有铰接接头62。换言之，臂58可以包括节段60之间的三个以上的接头62。根据一个方面，臂58可以由两个以上的马达64驱动，每个马达64使得由接头62分开的两个节段60相对于彼此移动。以这种方式，臂58可以使得卡盘32接合机架36、54中的任何标准化容器22，而不接触架36、54中的任何其他标准化容器22。如图7A-7B中最佳示出的，节段60可以成对设置，每对由马达64驱动。如图7B中最佳示出的，可以提供卡盘致动器33，以使得卡盘32接合或脱离标准化容器22的提升凸缘30。

同样，如图7A所示，最靠近存储和回收运输设备56的卡盘32的一对第一节段60的长度可以比离卡盘32最远的第二节段60的长度长。例如，最靠近卡盘32的节段60可以在节段60的相对端上的相应接头配件的中心之间具有320mm的中心到中心长度，而远离卡盘32的节段60可以具有270mm的中心到中心长度。如图9A-9B所示，包括三个或更多个节段60的臂58需要较小的横向占用空间，从而允许标准化容器22以比现有技术的臂58可能的横向间距更小的横向间距设置在架36、54中，现有技术的臂58需要列之间额外的横向空间来防止机械干扰，如图8A所示。这种具有三个或更多个接头的臂58的布置也可以允许存储架36、54具有三个或更多个层级，其中，现有技术的存储架36、54可能已经限于两个层级，这是因为增加横向存储间距是不切实际的，如图8A所示，增加横向存储间距是在没有机械干扰的情况下容纳致动臂58所需要的。

提供了一种用于将标准化容器22移动到物品存储装置20内的目的地位置38的方法100。如图10的流程图中所述，方法100可以包括以下步骤中的一个或多个：102，将设置在标准化容器22的顶面26上的提升凸缘30与存储和回收运输设备56的卡盘32接合；104，由存储和回收运输设备56在物品存储装置20内的进入空间34内将标准化容器22移动到进入空间34邻近目的地位置38的部分；106，由存储和回收运输设备56对标准化容器22进行定向，使门凸缘28朝向远离存储和回收运输设备56的方向，例如，该方向可以垂直于存储和回收运输设备56或者与存储和回收运输设备56相对，并且朝向目的地位置38；108，由存储和回收运输设备56的臂58将标准化容器22移动到物品存储装置20的目的地位置38。步骤108可以由例如存储和回收运输设备56的臂58(例如，图7A-7D所示的臂58)来进行。方法100可以进入步骤：110，使存储和回收运输设备56的卡盘32脱离标准化容器22的提升凸缘30；以及112，将述存储和回收运输设备56的臂58收回到进入空间34中。

还提供了一种用于将标准化容器22从物品存储装置20内的可进入位置38移动到目的地位置38的方法200。如图11的流程图中所描述的，方法200可以包括以下一个或多个步骤：202，将物品存储装置20内的进入空间34内的存储和回收运输设备56移动到标准化容器22附近；204，延伸存储和回收运输设备56的臂58；206，将设置在标准化容器22的顶面26上的提升凸缘30与设置在存储和回收运输设备56的臂58上的卡盘32接合；208，收回存储和回收运输设备56的臂58，以将标准化容器22移动到进入空间34中；以及210，由存储和回收运输设备56将进入空间34内的标准化容器22移动到目的地。目的地可以是存储架36、54之一内的位置38。目的地可以是另一位置，包括例如另一存储位置或用于离开物品存储装置20的码头。

显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式实施。这些先前的叙述应该被解释为涵盖发明新颖性发挥其效用的任何组合。在设备权利要求中使用的单词“所述”是指意在包括在权利要求的覆盖范围内的正面叙述的先行词，而单词“该”在不打算包括在权利要求的覆盖范围内的单词之前。

Claims (15)

1.一种物品存储装置，其特征在于，包括：

标准化容器，所述标准化容器限定内部空间、并在大致水平延伸的底面和与所述底面隔开并大致平行的顶面之间延伸，并且所述标准化容器包括垂直于所述顶面和所述底面的用于进入所述内部空间的开口侧，以及门凸缘，所述门凸缘沿着所述开口侧延伸并超过与所述底面相对的所述顶面，并且具有附接到所述顶面的提升凸缘，所述提升凸缘用于接收提升所述标准化容器的提升工具，

进入空间，所述进入空间用于允许所述标准化容器的移动；

至少一个存储架，所述至少一个存储架包括多个位置，每个位置被配置为保持一个标准化容器；

存储和回收运输设备，所述存储和回收运输设备可在所述进入空间内移动并且包括臂，所述臂被配置为在所述至少一个存储架内移动所述提升工具，以接合位于一个所述位置的标准化容器，从而允许所述回收运输设备将所述标准化容器移动到所述位置或从所述位置移动；并且

其中，所述标准化容器各自设置在所述至少一个存储架中，其相应的开口侧背对着所述存储和回收运输设备，从而将所述门凸缘定位在所述进入空间和标准化容器的所述提升凸缘之间的路径之外，以允许所述回收运输设备的所述提升工具在所述进入空间之间的基本水平的平面内移动，从而接合一个所述标准化容器的所述提升凸缘，而不会被所述门凸缘阻挡。

2.根据权利要求1所述的物品存储装置，其特征在于，所述存储和回收运输设备的所述臂包括多个节段，每个所述节段之间具有接头，并且其中，所述臂包括至少三个接头，用于将所述提升工具定位成与所述至少一个存储架中的任何所述标准化容器接合，而不接触所述至少一个存储架中的任何其他标准化容器。

3.根据权利要求2所述的物品存储装置，其特征在于，所述多个节段包括连接到所述提升工具的至少一个第一节段和与所述提升工具间隔开的至少一个第二节段，并且其中，所述第一节段比所述第二节段长。

4.根据权利要求2所述的物品存储装置，其特征在于，所述臂包括四个节段，每个节段之间有一个接头，并且其中，所述存储和回收运输设备还包括至少两个马达，每个马达使由一个所述接头分开的两个节段相对于彼此移动。

5.根据权利要求2所述的物品存储装置，其特征在于，所述提升工具被布置为具有一对大致平行的构件的叉。

6.根据权利要求1所述的物品存储装置，其特征在于，所述至少一个存储架包括第一存储架和第二存储架，并且其中，所述进入空间限定在所述第一存储架和所述第二存储架之间。

7.根据权利要求1所述的物品存储装置，其特征在于，所述至少一个存储架包括用于接收所述标准化容器的多个位置，所述位置包括垂直堆叠在彼此顶部的多个排。

8.根据权利要求7所述的物品存储装置，其特征在于，所述位置还包括相对于彼此水平布置的多个层级。

9.一种用于将包括门凸缘的标准化容器移动到物品存储装置内的目的地位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将设置在标准化容器的顶面上的提升凸缘与存储和回收运输设备的提升工具接合；

由所述存储和回收运输设备在所述物品存储装置内的进入空间内将所述标准化容器移动到所述进入空间邻近目的地位置的部分；

由所述存储和回收运输设备对所述标准化容器进行定向，使所述门凸缘朝向所述目的地位置；

由所述存储和回收运输设备的臂将所述标准化容器移动到所述物品存储装置的所述目的地位置；

使所述存储和回收运输设备的所述提升工具脱离所述标准化容器的所述提升凸缘；并且

将所述存储和回收运输设备的所述臂收回到所述进入空间中。

10.根据权利要求9所述的用于移动标准化容器的方法，其特征在于，所述存储和回收运输设备的所述臂包括多个节段，每个所述节段之间具有接头，并且其中，所述臂包括至少三个接头，用于将所述提升工具定位成与任何所述标准化容器接合，而不接触所述存储架中的任何其他标准化容器。

11.根据权利要求10所述的用于移动标准化容器的方法，其特征在于，所述多个节段包括连接到所述提升工具的至少一个第一节段和与所述提升工具间隔开的至少一个第二节段，并且其中，所述第一节段比所述第二节段长。

12.根据权利要求9所述的用于移动标准化容器的方法，其特征在于，所述提升工具被布置为具有一对大致平行的构件的叉。

13.一种用于将标准化容器从物品存储装置内的可进入位置移动到目的地的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将所述物品存储装置内的进入空间内的存储和回收运输设备移动到所述标准化容器附近；

延伸所述存储和回收运输设备的臂，以将设置在所述标准化容器的顶面上的提升凸缘与设置在所述存储和回收运输设备的所述臂上的提升工具接合；

收回所述存储和回收运输设备的所述臂，以将所述标准化容器移动到所述进入空间中；并且

由所述存储和回收运输设备将所述进入空间内的所述标准化容器移动到目的地。

14.根据权利要求13所述的用于移动标准化容器的方法，其特征在于，所述存储和回收运输设备的臂包括多个节段，每个所述节段之间具有接头，并且其中，所述臂包括至少三个接头，用于将所述提升工具定位成与任何所述标准化容器接合，而不接触所述存储架中的任何其他标准化容器。

15.根据权利要求14所述的用于移动标准化容器的方法，其特征在于，所述多个节段包括连接到所述提升工具的至少一个第一节段和与所述提升工具间隔开的至少一个第二节段，并且其中，所述第一节段比所述第二节段长。