CN116281188A - 一种自走型可变向装置、晶圆盒搬运装置及搬运方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自走型可变向装置、晶圆盒搬运装置及搬运方法。该自走型可变向装置包括连接部件、驱动部件和变向部件。连接部件的尾端与一个晶圆盒运输车相连。驱动部件包括驱动件和行走轮。驱动件的底部与连接部件的首端相连，驱动件水平两侧的输出轴连接有行走轮，行走轮与一个搬运轨道相接触。变向部件包括控制件和导向轮一。控制件设置在驱动件上，以驱动导向轮一线性往返移动。导向轮一与控制件活动连接且位于驱动件的上方，导向轮一的线性移动方向与行走轮的轴线方向相平行。本发明将取电模块、变向部件及驱动部件集为一体，简化结构的同时缩小了体积，动作流程简便，节省空间；满足运行需求的同时也保障了运行的精准度及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体搬运加工设备技术领域，具体为一种自走型可变向装置、基于自走型可变向装置的晶圆盒搬运装置以及用于晶圆盒搬运装置的搬运方法。
背景技术
晶圆盒在半导体生产中主要起到放置和输送晶圆的作用，为了简化运输和尽可能降低被污染的风险，在制造过程中利用晶圆盒来搬运和储存晶圆。对于晶圆盒的搬运，有的采用搬运机器人，该方式虽也实现自动化，但是对于生产规模大的厂家而言，该搬运方式效率低，影响生产效率。若是采用过多搬运机器人，易出现机器人运行轨道重叠，影响到正常搬运。因而为满足高产能的需求，自动化物料搬运系统AMHS应运而生。
该系统架设在工厂车间天花板的下方，生产设备的上方，可以使得晶圆的搬送过程不会影响到地面上人员的走动。AMHS系统由软硬件共同组成，对于硬件部分，主要有存储部分和搬运部分构成。存储部分通过机械手、存储架等组成。搬运部分通过空中运输车、空中轨道等构成。因此，运输车是实现系统搬运不可或缺的一部分。
空中运输车的支撑依赖于支撑转向架，现有的支撑转向架通过行走轮和导向轮在轨道上行走以及导向来引导运输车，对于运输车运行的驱动以及驱动电源，需依赖其它结构，这便造成该运输车结构繁多，且由于不同的机构位于运输车不同的位置，驱动过程动作流程大，也因结构繁多，运输车整体的体积也大，在过多结构的干扰下影响整个运输车的运行稳定性，也影响后续的维护维修操作。
发明内容
基于此，有必要针对现有运输车结构复杂导致的动作流程多、运行不稳定的问题，提供一种自走型可变向装置、基于自走型可变向装置的晶圆盒搬运装置以及用于晶圆盒搬运装置的搬运方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种自走型可变向装置，其包括连接部件、驱动部件和变向部件。
连接部件的尾端与一个晶圆盒运输车相连。
驱动部件包括驱动件和行走轮。驱动件的底部与连接部件的首端相连，驱动件水平两侧的输出轴连接有行走轮，行走轮与一个搬运轨道相接触。
变向部件包括控制件和导向轮一。控制件设置在驱动件上，以驱动导向轮一线性往返移动。导向轮一与控制件活动连接且位于驱动件的上方，导向轮一的线性移动方向与行走轮的轴线方向相平行。
进一步的，控制件包括直线导轨、凸轮随动机构和位检测传感器。直线导轨的活动端与导向轮一的中轴通过轴承连接，直线导轨活动端的一侧部设置有凸起。凸轮随动机构设置在驱动件靠向凸起的一侧且与凸起相接触，以推动凸起线性往返移动。位检测传感器位于直线导轨靠向凸起的侧部两端，用以检测导向轮一的位置情况。
进一步的，控制件还包括限位块和缓冲块。直线导轨的两端设置有限位块。缓冲块安装在限位块的内侧。
进一步的，驱动件包括伺服电机、行星减速器和联轴器。伺服电机的输出轴与行星减速器相连，行星减速器水平两侧输出轴朝向行走轮，行走轮的中轴与行星减速器的输出轴通过联轴器相连。
进一步的，行星减速器的顶部连接有支撑板，直线导轨和位检测传感器分别安装在支撑板的顶壁和侧壁。
进一步的，行走轮中轴外周面设有稳固块，稳固块与行走轮中轴通过轴承连接，稳固块的顶端与支撑板连接。
进一步的，连接部件包括底部轴承、连接转轴、支架和取电模块。底部轴承设置在连接转轴的尾端外壁，连接转轴的首端与行星减速器相连。支架安装在连接转轴的外周面，支架侧壁且靠向其中一个行走轮处安装有取电模块。
进一步的，连接转轴的外周面连接有固定板，固定板的四角与导向轮二转动连接，导向轮二的轮外侧与搬运轨道的侧壁相接触。
本发明还涉及一种晶圆盒搬运装置，包括搬运轨道和运输部件。
运输部件包括运输车和自走型可变向机构。自走型可变向机构的底端与运输车活动连接。自走型可变向机构位于搬运轨道内且与搬运轨道相接触。其中，自走型可变向机构为前述自走型可变向装置。
本发明还涉及一种晶圆盒搬运装置的搬运方法，晶圆盒搬运装置为前述晶圆盒搬运装置，搬运方法包括以下步骤：
获取搬运轨道的地图信息，根据运输车的目标位置驱动伺服电机，进而使自走型可变向机构携运输车向目标位置前行。
实时获取运输车在搬运轨道上的位置，根据地图信息获取运输车前方预设距离的行车轨道，进而判断运输车前方是否需弯曲变向。
是则获取导向轮一的位置信号，根据位置信号确定导向轮一的位置，并在运输车驶入弯曲变向的行车轨道时驱动控制件，令导向轮一向指定位置线性移动，变更运输车前行方向。
否则维持导向轮一的位置状态，直至运输车前行至目标位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明设计的自走型可变向装置将取电模块、变向部件及驱动部件集为一体，简化结构的同时缩小了整体体积，动作流程简便，转弯半径小，节省空间；导向轮一和导向轮二能够实现导向功能的同时导向轮一的线性移动还可满足变向的需求，进而在满足运行需求的同时也保障了运行的精准度及稳定性，提高整条产线的生产效率及良品率；
2、本发明通过取电模块与相应的励磁线配合，实现非接触模式取电，保证不产生灰尘的同时，可以做到长期持续运行免维护保养，节约保养停机造成的时间浪费及人工成本；
2、本发明通过自走型可变向装置配合运输车进行圆晶的搬运输送，结构简单，便于安装维护及调试；此外，由于整个装置基本上采用标准件，无需额外定制非标件，维护成本小。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中：
图1为本发明介绍的一种自走型可变向装置的结构示意图；
图2为基于图1的沿行走轮径向方向视角的自走型可变向装置的结构示意图；
图3为基于图1的自走型可变向装置立体示意图；
图4为基于图1的自走型可变向装置与搬运轨道的连接示意图；
图5为基于图1的沿行走轮轴向视角的自走型可变向装置的机构示意图；
图6为基于图1的自走型可变向装置的俯视图。
图中标注说明：1、连接部件；11、底部轴承；12、连接转轴；13、支架；14、取电模块；15、固定板；16、导向轮二；2、驱动部件；21、驱动件；211、伺服电机；212、行星减速器；213、联轴器；214、支撑板；215、稳固块；22、行走轮；3、变向部件；31、控制件；311、直线导轨；312、凸轮随动机构；313、位检测传感器；314、限位块；315、缓冲块；32、导向轮一。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
实施例1
请参阅图1，本实施例介绍了一种自走型可变向装置，其包括连接部件1、驱动部件2和变向部件3。
首先对连接部件1进行说明。请参阅图2，连接件主要由底部轴承11、连接转轴12、支架13、取电模块14、固定板15和导向轮二16构成。底部轴承11的下侧用于安装在运输车上，上侧与连接转轴12的尾端相连。取电模块14通过支架13安装在连接转轴12的外表面，支架13与连接转轴12可拆卸连接，例如通过螺栓、螺钉等方式锁紧在连接转轴12的外表面，若取电模块14出现故障，可从连接转轴12上取下。取电模块14用于与励磁线配合，因此会在搬运轨道上设置相应的励磁线，在运输车行走在搬运轨道上时进行无接触取电，为自走型可变向装置及运输车进行供电操作。对于取电模块14，可以采用U型取电器U150-140，也可以采用其它的取电器，只要能够实现与励磁线配合取电即可。
固定板15和导向轮二16组成了防倾斜结构，固定板15也安装在连接转轴12上，固定板15与连接转轴12可以采用焊接、粘接等固定连接方式，也可以采用螺栓锁紧等可拆卸的连接方式，固定板15位于连接转轴12外周面的位置取决于相应的搬运轨道。导向轮二16位于固定板15的四角，导向轮二16的中轴贯穿固定板15，导向轮二16的中轴与固定板15之间可通过轴承连接，也可直接贯穿固定板15，只要不阻碍导向轮二16的转动即可。导向轮二16的轴向与连接转轴12的轴向相平行，且导向轮二16的部分轮外侧位于固定板15的边缘外侧，可与搬运轨道的侧壁相切，在起到导向定位运输车位置的同时，保证运输车在吊装晶圆盒时，起到防止倾斜的作用。
请参阅图1，其次对驱动部件2进行说明。驱动部件2主要由驱动件21和行走轮22构成。本实施例中，每个自走型可变向装置采用两个行走轮22，水平面对称设置，行走轮22的轮外侧也可与搬运轨道相接触，但行走轮22的轴向与导向轮二16的轴向处于错开垂直。因此行走轮22的转动方向与导向轮二16的转动方向不同。
请参阅图3，驱动件21主要包括伺服电机211、行星减速器212、联轴器213和支撑板214。伺服电机211采用正反向电机，满足运输车的前进或者后退。行星减速器212安装在伺服电机211的输出轴上，且行星减速器212的输出轴位于面向行走轮22的两侧，为方便行星减速器212与行走轮22之间的连接，也方便后续的维修操作，采用联轴器213将行走轮22与行星减速器212相连。为进一步稳定行走轮22与行星减速器212的连接稳定性，可在行走轮22的中轴外表面连接轴承，轴承嵌入在稳固块215中部，稳固块215的顶部通过螺栓与支撑板214可拆卸连接，支撑板214安装在行星减速器212的顶部，彼此相连，进一步提高连接稳定性。支撑板214的顶部还安装着变向部件3。实际上为令驱动部件2、连接部件1和导向部件集为一体，行星减速器212的底部也安装底板，变向部件3和连接部件1对应安装在支撑板214和底板上，但又不干扰驱动部件2的正常运转，实现彼此配合但互不干扰。
请参阅图1，再者对变向部件3进行说明。变向部件3主要由控制件31和导向轮一32构成。导向轮一32的轴向与导向轮二16的轴向相匹配，因此导向轮一32的旋转方向与导向轮二16的旋转方向相同。导向轮一32的轮外侧也可与搬运轨道侧壁相接触。
控制件31主要由直线导轨311、凸轮随动机构312和位检测传感器313构成。直线导轨311安装在支撑板214顶面上，且直线导轨311的长度方向即导向轮一32的线性移动方向与行走轮22的轴向相平行。导向轮一32的中轴设置在直线导轨311的活动端。对于直线导轨311，由滑轨和滑块组成，滑块即为直线导轨311的活动端，滑块可在滑轨上滑动，导向轮一32的中轴可以通过轴承或者其它器件与滑块转动连接，本实施例的自走型可变向装置，导向轮一32的数量优选两个。滑块的其中一端连接有与凸轮随动机构312相配合的凸起，凸轮随动机构312可推动凸起，从而推动滑块上的导向轮一32线性移动，当运输车需要变向时，通过改变导向轮一32的位置，配合运输车专用轨道，即可实现运输车变更进行方向的目的。
在凸轮随动机构312进行推动时，会将滑块推动至滑轨端部，为避免滑块脱离滑轨，在滑轨的端部设置了限位滑块的限位块314。限位块314可安装在滑轨端部，也可安装在支撑板214上。同时为保证导向轮一32改变位置时的稳定性，避免滑块与限位块314接触时撞击造成运输车的不稳定，在限位块314的内壁安装了缓冲块315，起到缓冲撞击力的作用。
为了能够知晓滑块的位置状态，即滑块的左右位置是否到位，在支撑板214的一侧或者滑轨的一侧设置感应滑块左右位置的位检测传感器313，用于检测滑块是否活动到位。滑块的活动到位决定着导向轮一32是否到位，防止因不到位导致运行故障及机械损坏。
对于凸轮随动机构312，主要包括电磁铁、连接板、凸轮随动器。电磁铁安装在底板上或者行星减速器的侧部，电磁铁的活动轴与连接板的尾端连接，受外部控制可令电磁铁带动连接板的正反转，正反转双向角度为30°-100°的往复高速旋转，凸轮随动器安装在连接板的首端，与滑块的凸起接触并可将滑块推动，进而实现导向轮一32的移动。由于凸轮随动器自身的可转动性，能够减少推动的阻力。对于实现凸轮随动器令滑块在滑轨上的往复移动。可以采用两个凸轮随动器分别位于滑块凸起的两侧，两个凸轮随动器间距较大，当其中一个与滑块凸起接触时，另一个不接触，进而实现两侧的推动。或者采用伸缩的凸轮随动器，可受外部控制沿其轴向或者径向伸缩移动，需将滑块凸起向另一侧推动时，通过凸轮随动器的伸缩可越过滑块凸起并位于滑块凸起的另一侧，此时可将滑块向滑轨的另一侧推动。或者采用可伸缩的连接板，依旧可以实现该操作。
对于凸轮随动机构312的具体结构设置，不局限于上述举例，只要能够实现推动滑块往复移动即可。
为了实现导向轮一32的线性移动，控制件31还可采用丝杆滑台模组，通过将导向轮一32设置在丝杆滑台模组的活动端，驱动丝杆滑台模组即可改变导向轮一32的位置。由于丝杆滑台模组体积稍大，若采用则会扩大自走型可变向装置的体积。
对于控制件31的选取，不局限于上述描述的两种结构，还可以采用其它结构的控制件31，只要能够满足改变导向轮一32的位置的目的即可。
两个中心对称设置的自走型可变向装置相互配合，安装在搬运晶圆盒的运输车上，可在与运输车匹配的搬运轨道上实现跨设备、跨区域的晶圆盒调度运输功能。经过试验，自走型可变向装置最大运行速度为4.8m/s，运送货物震动值0.5G以下，通过运输车的搬运输送，提升整条产线的生产效率及良品率。采用非接触式电源方式供电，在保证不产生灰尘的同时，可以做到长期持续运行免维护保养，节约保养停机造成的时间浪费及人工成本。
实施例2
本实施例介绍了一种晶圆盒搬运装置，包括搬运轨道和运输部件。
运输部件包括运输车和自走型可变向机构。自走型可变向机构的底端与运输车活动连接。自走型可变向机构位于搬运轨道内且与搬运轨道相接触，搬运轨道与自走型可变向机构相适配。其中，自走型可变向机构为前述自走型可变向装置。
本实施例与实施例1具有相同的有益效果。
实施例3
本实施例介绍了一种晶圆盒搬运装置的搬运方法，晶圆盒搬运装置为前述晶圆盒搬运装置，搬运方法包括以下步骤：
步骤1.获取搬运轨道的地图信息，根据运输车的目标位置驱动伺服电机211，进而使自走型可变向机构携运输车向目标位置前行。
步骤2.实时获取运输车在搬运轨道上的位置，根据地图信息获取运输车前方预设距离的行车轨道，进而判断运输车前方是否需弯曲变向。
步骤3.是则获取导向轮一32的位置信号，根据位置信号确定导向轮一32的位置，并在运输车驶入弯曲变向的行车轨道时驱动控制件31，令导向轮一32向指定位置线性移动，变更运输车前行方向。
步骤4.否则维持导向轮一32的位置状态，直至运输车前行至目标位置。
本实施例的方法可以设计成计算机程序输入至运输车相应的控制器内，以控制相应器械进行工作。本实施例的方法在应用时，也可以以软件的形式进行应用，如设计成计算机可读存储介质可独立运行的程序，计算机可读存储介质可以是U盘，设计成U盾，通过U盘设计成通过外在触发启动整个方法的程序。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自走型可变向装置，其用于晶圆盒的搬运，其特征在于，其包括：
连接部件(1)，其尾端与一个晶圆盒运输车相连；
驱动部件(2)，其包括驱动件(21)和行走轮(22)；驱动件(21)的底部与连接部件(1)的首端相连，驱动件(21)水平两侧的输出轴连接有行走轮(22)，行走轮(22)与一个搬运轨道相接触；
变向部件(3)，其包括控制件(31)和导向轮一(32)；控制件(31)设置在驱动件(21)上，以驱动导向轮一(32)线性往返移动；导向轮一(32)与控制件(31)活动连接且位于驱动件(21)的上方，导向轮一(32)的线性移动方向与行走轮(22)的轴线方向相平行。
2.根据权利要求1所述的自走型可变向装置，其特征在于，控制件(31)包括直线导轨(311)、凸轮随动机构(312)和位检测传感器(313)；直线导轨(311)的活动端与导向轮一(32)的中轴通过轴承连接，直线导轨(311)活动端的一侧部设置有凸起；凸轮随动机构(312)设置在驱动件(21)靠向所述凸起的一侧且与所述凸起相接触，以推动所述凸起线性往返移动；位检测传感器(313)位于直线导轨(311)靠向所述凸起的侧部两端，用以检测导向轮一(32)的位置情况。
3.根据权利要求2所述的自走型可变向装置，其特征在于，控制件(31)还包括限位块(314)和缓冲块(315)；直线导轨(311)的两端设置有限位块(314)；缓冲块(315)安装在限位块(314)的内侧。
4.根据权利要求1所述的自走型可变向装置，其特征在于，驱动件(21)包括伺服电机(211)、行星减速器(212)和联轴器(213)；伺服电机(211)的输出轴与行星减速器(212)相连，行星减速器(212)水平两侧输出轴朝向所述行走轮(22)，行走轮(22)的中轴与所述行星减速器(212)的输出轴通过联轴器(213)相连。
5.根据权利要求4所述的自走型可变向装置，其特征在于，所述行星减速器(212)的顶部连接有支撑板(214)，直线导轨(311)和位检测传感器(313)分别安装在支撑板(214)的顶壁和侧壁。
6.根据权利要求5所述的自走型可变向装置，其特征在于，行走轮(22)中轴外周面设有稳固块(215)，稳固块(215)与行走轮(22)中轴通过轴承连接，稳固块(215)的顶端与支撑板(214)连接。
7.根据权利要求4所述的自走型可变向装置，其特征在于，连接部件(1)包括底部轴承(11)、连接转轴(12)、支架(13)和取电模块(14)；底部轴承(11)设置在连接转轴(12)的尾端外壁，连接转轴(12)的首端与行星减速器(212)相连；支架(13)安装在连接转轴(12)的外周面，支架(13)侧壁且靠向其中一个行走轮(22)处安装有取电模块(14)。
8.根据权利要求7所述的自走型可变向装置，其特征在于，所述连接转轴(12)的外周面连接有固定板(15)，所述固定板(15)的四角与导向轮二(16)转动连接，导向轮二(16)的轮外侧与所述搬运轨道的侧壁相接触。
9.一种晶圆盒搬运装置，其包括：
搬运轨道；
运输部件，其包括运输车和自走型可变向机构；所述自走型可变向机构的底端与运输车活动连接；所述自走型可变向机构位于所述搬运轨道内且与所述搬运轨道相接触；
其特征在于，
所述自走型可变向机构为如权利要求1-8中任意一项所述的自走型可变向装置。
10.一种晶圆盒搬运装置的搬运方法，所述晶圆盒搬运装置为权利要求9所述的晶圆盒搬运装置，其特征在于，所述搬运方法包括以下步骤：
获取搬运轨道的地图信息，根据运输车的目标位置驱动伺服电机(211)，进而使自走型可变向机构携运输车向所述目标位置前行；
实时获取运输车在搬运轨道上的位置，根据所述地图信息获取运输车前方预设距离的行车轨道，进而判断运输车前方是否需弯曲变向；
是则获取导向轮一(32)的位置信号，根据所述位置信号确定导向轮一(32)的位置，并在运输车驶入弯曲变向的行车轨道时驱动控制件(31)，令导向轮一(32)向指定位置线性移动，变更运输车前行方向；
否则维持导向轮一(32)的位置状态，直至运输车前行至所述目标位置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310294217.7A CN116281188A (zh) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 一种自走型可变向装置、晶圆盒搬运装置及搬运方法 |
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| CN202310294217.7A CN116281188A (zh) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 一种自走型可变向装置、晶圆盒搬运装置及搬运方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117373976A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 沈阳富创精密设备股份有限公司 | 一种用于晶圆盒运输车的行程限位解锁装置 |
-
2023
- 2023-03-24 CN CN202310294217.7A patent/CN116281188A/zh active Pending
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| CN117373976A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 沈阳富创精密设备股份有限公司 | 一种用于晶圆盒运输车的行程限位解锁装置 |
| CN117373976B (zh) * | 2023-12-07 | 2024-02-02 | 沈阳富创精密设备股份有限公司 | 一种用于晶圆盒运输车的行程限位解锁装置 |
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