DE60131895T2 - Vorrichtung zur beladung eines behälters, der in einem fims-system verwendung findet - Google Patents

Vorrichtung zur beladung eines behälters, der in einem fims-system verwendung findet Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein System mit mechanischer standardisierter Frontöffnungs-Zugangsstelle (Front-Opening Interface Mechanical Standard – FIMS) und insbesondere eine FIMS-Transportbehälter-Beladungszugangsstelle, die eine richtige Ausrichtung und exakte, sichere Positionierung eines Transportbehälters erleichtert, während die Proben, die dieser enthält, zwischen einem "Mini-Environment" und einem separaten umschlossenen Probentransportssystem befördert werden.
  • Ein System, das mit einem FIMS gestaltet ist, ermöglicht die Handhabung von Halbleiterwafern innerhalb und außerhalb von Reinraumeinrichtungen durch Überführen eines reinen Halbleiterwaferkassetten-Transportbehälters (auch "Pod" genannt) in eine Reinraumkammer für Halbleiterbearbeitungsvorrichtungen oder in andere Reinräume. Das Konzept des Systems beinhaltet das Zusammenpassen einer Behältertür an einer FOUP (Front-Opening Unified Pod – standardisierte Kassette mit Frontbeladung) oder einem Kassettentransportbehälter mit einer Durchgangsöffnungstür an einem Vorrichtungsgehäuse sowie das Befördern der Kassette in die und aus der Bearbeitungsvorrichtung, ohne die Halbleiterwafer, die von dem Behälter oder der Waferkassette gehalten werden, einer äußeren Verunreinigung auszusetzen.
  • Für Kassettentransportbehälter ist eine Standardschnittstelle notwendig, wenn die Transportumgebung für Kassetten, die Halbleiterwafer enthalten, kontrolliert werden soll. Die Standardschnittstelle bezieht sich auf die richtige Ausrichtung des Transportbehälters für einen Materialtransfer und hält eine Kontinuität zwischen dem Transportbehälter und der Umgebung der Halbleiterbearbeitungsvorrichtung aufrecht, um Partikel zu kontrollieren. Die FIMS-Spezifikationen sind in dem Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI) Standard SEMI E47-, E57, E62- und E63.0298 (1966–1998) definiert.
  • Ein FIMS-System enthält abgedichtete Behälter mit minimalem Volumen und Frontöffnung, die zum Lagern und Transportieren von Halbleiterwaferkassetten verwendet werden, sowie Schutzhauben, die über Waferbearbeitungsflächen einer Halbleiterbearbeitungsvorrichtung anbracht sind, so dass der Raum innerhalb der Behälter und Schutzhauben in Verbindung mit Reinluftquellen zu einem Miniaturreinraum wird. Die Behälter bestehen aus einem Kunststoffmaterial mit Ausrichtungsstrukturmerkmalen, die relativ zueinander innerhalb von relativ weiten Toleranzen angeordnet sind und Größen aufweisen, die durch relativ weite Toleranzen gekennzeichnet sind, die eine Ausrichtungspräzision des Gerätes beeinflussen können. Bedarf besteht an einer Behälterladeschnittstelle, die als Teil eines Beförderungsmechanismus ausgeführt ist, für eine präzise Behälterausrichtung während des Ladens und Entladens von Waferkassetten aus einem dichten Behälter ohne Verunreinigung der Wafer, die von der Waferkassette gehalten werden, durch die äußere Umgebung.
  • US 6082951 von Nering et al, veröffentlicht am 4. Juli 2000, offenbart eine Waferkassetteladestation zum Entfernen der Behältertür von einer Waferbox unter Verwendung einer Behältertüraufnahme.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System mit mechanischer standardisierter Frontöffnungs-Zugangsstelle (FIMS) bereitgestellt, das einen Transportbehälter und eine Behälterladeschnittstelle enthält, wobei der Transportbehälter Folgendes umfasst: eine nach vorne öffnende Behälterabdeckung und eine abnehmbare Behältertür, welche die Frontöffnung des Behälters öffnet und schließt, einen Behältertürverriegelungsmechanismus, der mit einem Riegelbetätigungskoppler wirkverbunden ist, um die Behältertür lösbar an der Behälterabdeckung zu sichern, wenn in die Behältertür eingesetzte externe Drücker gedreht werden, um den Riegelbetätigungskoppler zu betätigen, und einen Behälterboden, der eine physische Ausrichtungsschnittstelle umfasst, die Pass-Strukturmerkmale aufweist, die Gegenflächen in Passeingriff nehmen, an denen der Transportbehälter montiert werden soll; und wobei die Behälterladeschnittstelle Folgendes umfasst: eine zurückziehbare Durchgangsöffnungstür, die an der Behältertür angebracht werden kann, um die Behältertür wahlweise zu der Behälterabdeckung hin oder von der Behälterabdeckung weg zu bewegen, um sie dadurch zu schließen oder zu öffnen, eine Durchgangsöffnungsplatte mit einer Vorderseite und einer Durchgangsöffnungsplattenöffnung, durch die hindurch sich die Behältertür bewegen kann, wenn die Durchgangsöffnungstür die Behältertür zu der Behälterabdeckung hin oder von der Behälterabdeckung weg bewegt, und einen Träger, der quer zu der Durchgangsöffnungsplatte angeordnet ist, gekennzeichnet durch
    einen mehrachsigen Durchgangsöffnungstür-Positionierungsmechanismus, um die Durchgangsöffnungstür entlang eines ersten und eines zweiten Querbewegungspfades wahlweise zu der Durchgangsöffnungsplattenöffnung hin oder von der Durchgangsöffnungsplattenöffnung weg zu bewegen, wobei der Positionierungsmechanismus Folgendes enthält:
    einen Verbindungsschlitten, der mit einem Antriebsmechanismus wirkverbunden ist, der einen Antriebsschlitten entlang eines ersten Bewegungspfades relativ zu einem räumlichen Bezugspunkt bewegt;
    eine Schwenkverbindungskonstruktion mit einer Schwenkverbindung, die an gegenüberliegenden Enden an dem Verbindungsschlitten und dem Antriebsschlitten angelenkt ist, wobei die Schwenkverbindungskonstruktion bewirkt, dass sich der Verbindungsschlitten und der Antriebsschlitten als eine Einheit um eine Distanz entlang des ersten Bewegungspfades bewegen; und
    eine Führung, die in einer festen Beziehung relativ zu dem Bezugspunkt positioniert ist, um zu verhindern, dass sich der Verbindungsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades über einen Punkt hinaus bewegt, der einer Position der Durchgangsöffnungstür nahe der Durchgangsöffnungsplattenöffnung entspricht, so dass, wenn der Antriebsmechanismus den Antriebsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades bewegt, während die Führung verhindert, dass sich der Verbindungsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades bewegt, die Schwenkverbindung so schwenkt, dass der Verbindungsschlitten veranlasst wird, sich in Abhängigkeit von einer Bewegungsrichtung des Antriebsschlittens entlang des ersten Bewegungspfades relativ zu dem Verbindungsschlitten entlang des zweiten Bewegungspfades zu bewegen und dadurch die Durchgangsöffnungstür zu der Durchgangsöffnungsplattenöffnung hin oder von der Durchgangsöffnungsplattenöffnung weg zu bewegen.
  • Das Behälterladeschnittstellensystem umfasst auch einen Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus, der mit der Durchgangsöffnungstür wirkverbunden ist, um diese in eine Vorwärtsrichtung zu der Durchgangsöffnungsplattenöffnung hin vorzuschieben, um die Durchgangsöffnungstür an der Behältertür zu befestigen und diese und die befestigte Behältertür dann in die entgegen gesetzte Richtung, weg von der Behälterabdeckung und durch die Durchgangsöffnungsplattenöffnung, zurückzuziehen. Eine Durchgangsöffnungstür-Hebeanordnung wirkt mit dem Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus zusammen, um die Durchgangsöffnungstür in eine Richtung im Allgemeinen parallel zu der Vorderseite der Durchgangsöffnungsplatte zu bewegen, nachdem die Behältertür von der Behälterabdeckung weg und durch die Durchgangsöffnungsplattenöffnung hindurch bewegt wurde.
  • In einer ersten Ausführungsform sind der Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus und die Durchgangsöffnungstür-Hebeanordnung unabhängige Systeme, die unter der koordinierten Steuerung getrennter Motorantriebsanordnungen arbeiten. In einer zweiten Ausführungsform sind der Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus und die Durchgangsöffnungstür-Hebeanordnung als einheitlicher Mechanismus kombiniert. Der einheitliche Mechanismus ist mit einer Schwenkverbindungskonstruktion ausgeführt, die unter der Steuerung eines motorgetriebenen Gewindespindelmechanismus arbeitet, um die Durchgangsöffnungstür der Reihe nach in Querbewegungsrichtungen zu bewegen, die dieselben wie jene sind, die von dem Parallelverschiebungsmechanismus und der Hebeanordnung der ersten Ausführungsform verfolgt werden.
  • Der Transportbehälter hält einen Behälter, in dem mehrere Waferproben in einer beabstandeten gestapelten Anordnung gelagert sind. Der Behälter hat eine offene Vorderseite, von der die Proben entnommen werden, oder in die die Proben eingesetzt werden. Die Behälterladeschnittstelle umfasst eine optische Differenzialabtastungsanordnung zum Erfassen der Positionen der Waferproben. Die Abtastanordnung tastet die Waferproben in einer Richtung parallel zu einer seitlichen Bezugsebene ("facial datum plane") ab, die als eine vertikale Ebene definiert ist, die die Waferproben in zwei Teile teilt und parallel zu der offenen Vorderseite verläuft, wo die Waferproben entnommen oder eingesetzt werden. Die Abtastanordnung enthält zwei beabstandete angelenkte Abtastfinger, die betätigbar sind, um verschobene Proben zu zentrieren und zurückzuschieben, bevor deren Orientierung in der Kassette bestimmt wird.
  • Eine Roboteranordnung wird von einer sich linear bewegenden Anordnung zwischen benachbarten Durchgangsöffnungsplattenöffnungen gehalten, um Waferproben von dem Transportbehälter zu entnehmen und einzusetzen. Die sich lineare bewegende Anordnung enthält einen Mutternmechanismus, der in einem Gehäuse aufgenommen ist, das an einem Schlitten befestigt ist, der die Roboteranordnung trägt. Der Schlitten bewegt sich entlang einer Gewindespindel zwischen den Durchgangsöffnungsplattenöffnungen und wird von dem Mutternmechanismus angetrieben, der eine Spindelmutter enthält, die mit der Gewindespindel in Eingriff steht und durch einen Antriebsmotor über eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung gedreht wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 und 2 sind eine perspektivische Vorder- beziehungsweise Rückansicht eines Wafertransportsystems, in dem eine Behälterladeschnittstelle der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem FIMS-System ausgeführt ist.
  • 3A bis 3G zeigen verschiedene Ansichten eines sich nach vorne öffnenden Waferträgerbehälters und seiner Komponenten und Strukturmerkmale.
  • 4 ist eine Draufsicht auf den sich nach vorne öffnenden Trägerbehälter auf der Gleitschale, die auf der Schnittstellensystemauflage montiert ist, wobei deren obere Abdeckung entfernt ist, um die Komponenten des Gleitschalenpositionierungsmechanismus zu zeigen.
  • 5 ist eine Seitenansicht des sich nach vorne öffnenden Trägerbehälters, der auf dem Schnittstellensystem positioniert ist, wie in 4 dargestellt ist, wobei aber die Seitenabdeckung der Schnittstellensystemauflage entfernt ist.
  • 6 ist eine Vorderseitenansicht der Gleitschale und der Auflage, wobei der Transportbehälter und die Vorderabdeckung entfernt sind.
  • 7A und 7B sind eine Draufsicht beziehungsweise eine Seitenansicht der Klemmstrukturmerkmale des Trägerbehälters, die in 4, 5 und 6 dargestellt sind.
  • 8 ist eine vergrößerte Vorderansicht der Behälterladeschnittstelle, wobei die Blechabdeckung entfernt ist, um die Hebeanordnung zu zeigen.
  • 9 ist eine linke Seitenansicht der Behälterladeschnittstelle von 8.
  • 10 ist eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht und 11A, 11B und 11C sind eine Seiten-, Vorder- beziehungsweise Rückansicht der Drückeranordnung.
  • 12 ist eine Rückansicht des Drückermotormechanismus, der in der Durchgangsöffnungstür montiert ist, und des Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus, der an der Innenfläche der Frontplatte montiert ist.
  • 13, 14 und 15 sind Seitenansichten (wobei 13 teilweise im Querschnitt dargestellt ist) einer Vier-Stangen-Schlittenanordnung der einheitlichen Konstruktion, die die Funktionen der Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungs- und Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismen kombiniert, die in 8, 9 und 12 dargestellt sind.
  • 16 ist eine fragmentarische Vorderseitenansicht, die die Anordnung der Komponenten der Vier-Stangen-Schlittenanordnung zeigt, die an der Außenfläche der Frontplatte des Wafertransportsystems montiert ist.
  • 17 ist eine vergrößerte fragmentarische isometrische Ansicht eines Paares von Stangenverbindungen, die an der rechten Seitenfläche des Z angelenkt sind und Schlitten verbinden, die in 16 dargestellt sind.
  • 18 und 19 sind vergrößerte fragmentarische isometrische Ansichten eines Paars von Stangenverbindungen, die an der linken Seitenfläche des Z angelenkt sind und Schlitten verbinden, die in 16 dargestellt sind.
  • 20 ist eine Seitenansicht eines vertikalen/horizontalen, fluidgesteuerten Durchgangsöffnungstürverschiebungs-Gegengewichtsmechanismus der Vier-Stangen-Schlittenanordnung von 13 bis 19.
  • 1 und 2 zeigen ein Wafertransportsystem 10, das einen Montagerahmen 12 aufweist, an dem zwei Vorder- oder Durchgangsöffnungsplatten 14 befestigt sind. Jede Frontplatte 14 trägt eines von zwei im Wesentlichen identischen Behälterladeschnittstellensystemen 16 für sich nach vorne öffnende Halbleiterwaferträgerbehälter 18 und eine sich linear bewegende Roboteranordnung 20, die so positioniert ist, dass sie Zugang zu den Wafern hat, die in den Trägerbehältern 18 gelagert werden, sobald diese geöffnet sind. Ein rechtes Schnittstellensystem 16 ist dargestellt, das eine Auflage 22 mit einer Gleitschale 24 aufweist, die einen Trägerbehälter 18 trägt; und ein linkes Schnittstellensystem 16 ist dargestellt, das teilweise demontiert, ohne Trägerbehälter 18, Auflage 22 und Blechabdeckung 26 ist, um die Komponenten einer Hebeanordnung 28 zu zeigen.
  • 3A bis 3G zeigen verschiedene Ansichten des Trägerbehälters und seiner Komponenten und Strukturmerkmale.
  • 3A zeigt den Trägerbehälter 18 mit abgenommener Behältertür 30, um im Inneren des Trägerbehälters 18 eine Waferkassette 32 zu zeigen, mit beabstandeten Schlitzen zur Aufnahme von Halbleiterwafern mit 300 mm Durchmesser. Der Trägerbehälter 18 hat einen vertieften, stufenförmigen inneren Seitenrand 34, gegen den der Umfang einer Innenfläche 36 der Behältertür 30 liegt, wenn der Trägerbehälter 18 geschlossen ist.
  • 3B und 3C zeigen den geschlossenen Trägerbehälter 18 mit unverriegelter Behältertür 30 beziehungsweise die Innenfläche 36 der Behältertür 30 in ihrem unverriegelten Zustand; und 3D und 3E zeigen den geschlossenen Trägerbehälter 18 mit verriegelter Behältertür 30 beziehungsweise die Innenfläche 36 der Behältertür 30 in ihrem verriegelten Zustand. 3C zeigt vier Verriegelungsscharniere 38, die vollständig zurückgezogen sind, so dass ihre Endlaschen 40 innerhalb der Innenseite der Behältertür 30 bleiben, und 3E zeigt Verriegelungsscharniere 38, die vollständig ausgefahren sind, so dass ihre Endlaschen 40 sich von den oberen und unteren Seitenrändern der Behältertür 30 nach außen erstrecken.
  • 3B zeigt die Endlaschen 40 außerhalb von Schlitzen 42 positioniert, die sich im äußersten Abschnitt des vertieften Seitenrandes 34 befinden, wenn die Behältertür 30 unverriegelt ist, und 3D zeigt die Endlaschen, die in Schlitzen 42 sitzen, wenn die Behältertür 30 in Position verriegelt ist. 3B und 3D zeigen auch zwei Positionierstiftausnehmungen 44 und zwei Behälterverriegelungsbetätigungsmechanismusschlitze 46, die laut SEMI-Spezifikation für eine FIMS-Behältertür erforderlich sind.
  • 3F und 3G zeigen eine Bodenfläche 48 beziehungsweise ein Behältervorderseiten-Haltestrukturmerkmal 50 an der Bodenfläche 48 eines sich nach vorne öffnenden Trägerbehälters 18. 3F zeigt auch ein Mittelpunkt-Haltestrukturmerkmal 52, das eine Alternative zu dem Behältervorderseiten-Haltestrukturmerkmal 50 zum Sichern des Trägerbehälters 18 in Position auf der Gleitschale 24 ist. Ein bevorzugter Behälter 18 ist ein F300 Wafer-Träger, der von Integris, Inc., Chaska, Minnesota, hergestellt wird. Unter Bezugnahme auf 3F hat der Behälter an seiner Bodenfläche 48 fünf Trägererfassungskontakte 54, zwei Behältervorschuberfassungskontakte 56, einen Trägerkapazitätserfassungskontakt 58 (für die Anzahl von Wafern), einen Behälter- oder Kas setteninformationskontakt 60 und jeweils einen Informationskontakt 62 für das vordere Ende der Linie (FOEL) und das hintere Ende der Line (BOEL), die laut SEMI B47-1 (5. März 1998) erforderlich sind. Drei längliche, nach innen geneigte Ausnehmungen in der Bodenfläche 48 bilden kinematische Stiftaufnahmestrukturmerkmale 64, die mit kinematischen Kupplungsstiften 66 (4) zusammenpassen, die an entsprechenden Stellen auf der Gleitschale 24 befestigt sind, wenn der Behälter 18 richtig eingesetzt ist. Die kinematischen Kupplungsstifte 66 haben vorzugsweise Gewindezapfenabschnitte, die mit Gewindelöchern in der Gleitschale 24 in Eingriff gelangen, so dass Beilagscheiben als Höheneinstellung für die kinematischen Kupplungsstifte 66 verwendet werden können und dadurch die korrekte Ausrichtung des Behälters 18 erleichtern. Wenn der Behälter 18 in richtiger Ausrichtung auf der Gleitschale 24 angeordnet ist, gelangen die Erfassungskontakte 54 und 58 und die Informationskontakte 60 und 62 mit Schaltern in Kontakt, die an entsprechenden Positionen auf der Gleitschale 24 montiert sind, und Behältervorschuberfassungskontakte 56 gelangen mit Schaltern in Kontakt, die an entsprechenden Positionen auf der Auflage 22 montiert sind.
  • Unter Bezugnahme auf 3F und 3G bildet eine Ausnehmung 68, die teilweise von einem Fortsatz 70 mit einer abgeschrägten Fläche 72 bedeckt ist, das Vorderseitenhalte- oder Vorderseitenklemmstrukturelement 50. Die abgeschrägte Fläche 72 stellt eine Rampe bereit, entlang der ein Rad oder eine Rolle rollen kann, während die Schale 24 den Behälter 18 zu einer Öffnung 74 in der Frontplatte schiebt, um diesen mit einer Durchgangsöffnungstür 76 auszurichten (4, 5, 8, 9 und 12), die an der Innenfläche 78 der Frontplatte 14 gesichert ist.
  • 4, 5, 6, 7A und 7B zeigen einen Trägerbehälter 18, der auf der Gleitschale 24 angeordnet ist, wobei Abschnitte in Phantomlinien dargestellt sind, um den Betrieb eines Gleit schalenpositioniermechanismus 88 zu zeigen. Unter besonderer Bezugnahme auf 4 und 6 hat die Gleitschale 24 eine Bodenfläche 90 an der zwei U-förmige Führungsschienen 92 durch Schrauben 94 befestigt sind. Die Führungsschienen 92 erstrecken sich nahe den Seitenrändern der Gleitschale 24 in eine Richtung senkrecht zu einer Außenfläche 96 der Frontplatte 14. Zwei Führungsbahnen 98 sind an die Auflage 22 an Positionen festgeschraubt, um die Führungsschienen 92 aufzunehmen, so dass sich die Gleitschale 24 in eine Richtung zu der Außenfläche 96 der Frontplatte 14 hin und von dieser weg als Reaktion auf die Betätigung des Schalenpositioniermechanismus 88 bewegen kann.
  • Der Schalenpositioniermechanismus 88 ist an der Auflage 22 montiert und enthält einen Schalenmotor 100, aus dem eine Welle 102 zu einem Koppler 104 verläuft, der mit der Welle 102 wirkverbunden ist, um eine Gewindespindel 106 zu drehen, die durch eine Mutternanordnung 108 geht. Die Gewindespindel 106 hat eine Achse 110 und wird an einem proximalen Ende in einem Heckkugellager 112 gehalten und an einem distalen Ende in einem vorgespannten Lager 114. Die Mutternanordnung 108 ist an der Bodenfläche 90 der Gleitschale 24 befestigt, so dass sie sich in eine Richtung entlang der Gewindespindelachse 110 bewegt.
  • Die Gleitschale 24 hat an ihrer Bodenseite einen offenen Bereich 120, in den sich zwei Stützelemente 122 in eine Richtung parallel zu der Schalenbodenfläche 90 erstrecken, um an ihren Enden einen Steckstift 124 zu halten, der ein zylindrisches Kugellager 126 trägt. Eine Ausführungsform einer Schwenkverriegelung 130 enthält einen Klemmfinger 132, der an einem Drehzapfen 134 montiert ist, der zwischen Schwenkmontageblöcken 136 gehalten wird, die sich von der Auflage 22 und durch die offenen Region 120 der Schale 24 nach oben erstrecken. Der Klemmfinger 132 hat eine vertiefte Fläche 138, die eine erste Kontaktfläche 140 und eine zweite Kontaktfläche 142 bildet, die winkelig zueinan der versetzt sind, und ein hakenförmiges Ende 144, an dem eine zylindrische Rolle 146 montiert ist. Der Steckstift 124 ist an einer Position in Kontakt mit der ersten und zweiten Kontaktfläche 140 und 142 angebracht, wenn sich die Gleitschale 24 als Reaktion auf die Betätigung des Schalenpositionierungsmechanismus 88 bewegt, so dass er nach der folgenden Betriebssequenz das Klemmstrukturmerkmal 68 mit dem hakenförmigen Ende 144 des Klemmfingers 132 in Eingriff bringt beziehungsweise das Klemmstrukturmerkmal 68 aus dem Eingriff mit diesem löst.
  • Sobald der Trägerbehälter 18 gegen die Frontplatte 14 positioniert ist, um die Behältertür 30 mit der Durchgangsöffnungstür 76 auszurichten, dreht der Schalenmotor 100 die Gewindespindel 106 in eine erste Gewindespindeldrehrichtung, um die Mutternanordnung 108 vorzuschieben und somit die Gleitschale 24 entlang der Auflage 22 in eine Richtung zu der Frontplatte 14 zu verschieben. Diese Bewegung der Gleitschale 24 bewirkt, dass das Kugellager 126 mit der ersten Kontaktfläche 140 in Kontakt gelangt und dadurch der Klemmfinger 132 um den Drehzapfen 134 dreht. Während die Gleitschale 24 weiter zu der Frontplatte 14 vorgeschoben wird, dreht der Klemmfinger 132 kontinuierlich in einer ersten Klemmfingerdrehrichtung, so dass das hakenförmige Ende 144 die abgeschrägte Fläche 72 hoch rollt und in dem Behälterklemmstrukturmerkmal 68 sitzt und dass das Kugellager 126 in der vertieften Fläche 138 sitzt. Die Distanzen, die das Kugellager 126, den Drehzapfen 134 und die Frontplatte 14 trennen, sind so eingestellt, dass die Behältertür 30 mit der Durchgangsöffnungstür 65 zusammengepasst ist und ein Vorderseitenrand 148 (3A) eines Trägerbehälters 18 in einer dichten Beziehung mit der Außenfläche 96 der Frontplatte 14 steht, wenn das hakenförmige Ende 144 vollständig mit dem Klemmstrukturmerkmal 68 in Eingriff steht. Der volle Eingriff des Klemmstrukturmerkmals 69 presst den Trägerbehälter 18 gegen die kinematischen Kupplungsstifte 66, so dass er nicht verschoben wird, wenn Drücker 150, die von der Durchgangsöffnungstür 76 abstehen, entriegelt werden und die Behältertür 30 abgenommen wird.
  • Wenn der Trägerbehälter 18 von der Frontplatte 14 zurückgezogen werden soll, nachdem die Behältertür 30 von der Durchgangsöffnungstür 76 und dem abgedichteten Trägerbehälter 18 getrennt wurde, dreht der Schalenmotor 100 die Gewindespindel 106 in eine zweite Gewindespindeldrehrichtung, die der ersten Gewindespindeldrehrichtung entgegengesetzt ist, um die Mutternanordnung 108 zurückzuziehen und dadurch die Gleitschale 24 entlang der Auflage 22 in eine Richtung weg von der Frontplatte 14 zu verschieben. Diese Bewegung der Gleitschale 24 bewirkt, dass das Kugellager 126 aus der vertieften Fläche 138 rollt und mit der zweiten Kontaktfläche 142 in Kontakt gelangt, und bewirkt infolgedessen, dass der Klemmfinger 132 um den Drehzapfen 134 dreht. Während die Gleitschale 24 sich weiter von der Frontplatte 14 zurückzieht, dreht der Klemmfinger 132 kontinuierlich in eine zweite Klemmfingerdrehrichtung, die der ersten Klemmfingerdrehrichtung entgegengesetzt ist, so dass sein hakenförmiges Ende 144 die abgeschrägte Fläche 72 nach unten rollt und sich von dem Behälterklemmstrukturmerkmal 68 trennt. Ein vollständiges Lösen des Klemmstrukturmerkmals 68 löst die Presskraft, die auf den Trägerbehälter 18 gegen die kinematischen Kupplungsstifte 66 ausgeübt wird, so dass der Trägerbehälter 18 und sein Inhalt (ein Halbleiterwafer 152, wie in 4 dargestellt ist) von der Gleitschale 24 entfernt werden können.
  • 8 und 9 sind eine Vorderansicht beziehungsweise Seitenansicht eines Behälterladeschnittstellensystems 16, die das räumliche Verhältnis der Durchgangsöffnungstür 76 und anderen Systemkomponenten zeigen, wenn sich die Durchgangsöffnungstür 76 in einer vollständig angehobenen Position befindet, in der sie mit der Öffnung 74 der Frontplatte 14 ausgerichtet ist und in dieser sitzen kann. Unter Bezugnahme auf 8 hat die Durchgangsöffnungstür 76 eine Vorderseite 160 an der zwei Positionierstifte 162 positioniert so sind, dass sie in Positionierstiftvertiefungen 44 (3B und 3D) in der Behältertür 30 passen, wenn diese und die Durchgangsöffnungstür 76 durch die Betätigung des Schalenpositionierungsmechanismus 88 in Kontakt gebracht werden. Ein Behälteranwesenheitsschalter 164 kann wahlweise unter jedem Positionierstift 162 positioniert sein, um ein elektrisches Signal bereitzustellen, das anzeigt, dass die Behältertür 30 richtig mit der Durchgangsöffnungstür 76 ausgerichtet ist, wenn sich diese in einer Passverbindung befinden. Zwei Durchgangsöffnungstürdrückeranordnungen 166 sind drehbar innerhalb der Durchgangsöffnungstür 76 positioniert. Die Drückeranordnungen 166 enthalten seitlich elastische Drücker 150, die sich durch die Vorderfläche 160 erstrecken, um in räumlich ausgerichteten Schlitzen 46 (3B und 3D) in der Behältertür 30 zu sitzen, um deren Verriegelungsmechanismus zu betätigen.
  • 10 ist eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht und 11A, 11B und 11C sind eine Seitenansicht (teilweise im Querschnitt), eine Vorderansicht beziehungsweise eine Rückansicht der Drückeranordnung 166. Unter Bezugnahme auf 10 und 11A und 11C enthält die Drückeranordnung 166 ein Drückergehäuse 168, das in einer Komponente entweder eines Drückermotormechanismus 172 (12) oder eines durch Fluiddruck gesteuerten Drückerbetätigungsmechanismus 242 (nicht dargestellt), die hinter der Vorderfläche 160 und innerhalb der Durchgangsöffnungstür 176 positioniert ist, sitzt und an dieser durch Schrauben befestigt ist, die durch gegengebohrte Schraubenlöcher 170 hindurchgehen. Das Drückergehäuse 168 weist eine zylindrische Form auf, mit einem Halsabschnitt 174 und einem Basisabschnitt 176 von größerem Durchmesser. An einem Ende des Drückerkörpers 178 ist ein Drücker 150 positioniert, der mit einer Welle verbunden ist, die aneinander hängende zylindrische Abschnitt 180, 182 und 184 unterschiedlichen Durchmessers enthält. Zwischen den Enden des zylindrischen Abschnitts 184 ist ein sechseckiger Abschnitt 186 angeordnet. Das Drückergehäuse 168 weist eine zentral angeordnete, abgestufte Bohrung 188 auf, die den Drückerkörper 178 aufnimmt und einen sechseckigen Abschnitt 190 komplementärer Form zu der Form und von derselben Länge wie die Länge des sechseckigen Abschnitts 186 enthält. Der Halsabschnitt 174 und der zylindrische Abschnitt 180 haben denselben Durchmesser, so dass sie aneinander stoßen, und die Breite (d. h., der Abstand zwischen gegenüberliegenden Seiten) des sechseckigen Abschnitts 190 ist etwas größer als die Breite (d. h., der Abstand zwischen gegenüberliegenden Flächen) des sechseckigen Abschnitts 186, so dass eine seitliche Bewegung des Drückerkörpers 178 innerhalb des Drückergehäuses 168 möglich ist. Eine Schraubenfeder 192, die in einer Gegenbohrungsregion 194 in dem Drückergehäuse 168 sitzt, und ein Klemmring 196, der in einer ringförmigen Ausnehmung 198 in dem zylindrischen Abschnitt 184 sitzt, halten die Drückeranordnung 166 als eine einzige Einheit zusammen.
  • Das Drückergehäuse 168 und der Drückerkörper 178 sind mit entsprechenden komplementären sechseckigen Abschnitten 190 und 186 bereitgestellt, um eine wechselseitige Drehung zwischen ihnen zu verhindern. Beide Drückeranordnungen 166 werden zwischen einer ersten und zweiten Winkelposition gedreht, um die Behältertür 30 zu öffnen und zu schließen. Die Breiten der sechseckigen Abschnitte 190 und 186 sind geringfügig unterschiedlich, um einen elastischen Drücker 168 zu bilden, der seitlich "wackeln" kann, um den Toleranzbereich des entsprechenden Schlitzes 46 in der Behältertür 30 aufzunehmen und dadurch eine korrekte Ausrichtung mit diesem zu garantieren.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 9 ist die Durchgangsöffnungstür 76 in einer Passverbindung mit der Behältertür 30 dargestellt, wobei der Drücker 150 in die sichere Position innerhalb des Behältertürschlitzes 46 gedreht ist. Jedes Drückergehäuse 168 trägt an einem Halsabschnitt 174 ein Lager 210, das an einer Innenfläche 212 der Durchgangsöffnungstür 76 gehalten wird.
  • Sobald die Behältertür 30 entriegelt ist, bleiben die Drücker 150 in den Behältertürschlitzen 46 und die vordere Durchgangsöffnungstür 76 bewegt sich von dem Trägerbehälter 18 weg, während die Behältertür 30 gehalten wird. Die Behältertür 30 wird an der Durchgangsöffnungstür 76 nur durch Drücker 150 gehalten. Der lose Toleranzbereich der Dimensionen der Behältertürschlitze 64 und die Konstruktion der Drücker 150, die diesen ermöglicht zu "wackeln", lassen die Behältertür 30 unter ihrem eigenen Gewicht gegen die Vorderfläche 160 der Behältertür 76 rutschen. Diese Änderung in der anfänglichen Ausrichtung zwischen der Behältertür 30 und der Durchgangsöffnungsplatte 14 erschweren, wenn die Behältertür 30 wieder eingebaut wird, das Einsetzen ihrer Innenfläche 36 in den vertieften, stufenförmigen Innenseitenrand 34 des Trägerbehälters 18.
  • 8, 9 und 12 zeigen einen Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250, der an einem Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus 252 montiert ist, mit dem eine Hebeanordnung 28 wirkverbunden ist. Die Durchgangsöffnungstür 76 hat Führungsbahnen 254, die entlang Führungsschienen 256 an dem Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus gleiten, so dass dieser die Durchgangsöffnungstür 76 zu der Innenfläche 78 der Frontplatte 14 hin oder von dieser weg bewegen kann, wenn die Durchgangsöffnungstür 76 mit der Öffnung 74 ausgerichtet ist.
  • Die Durchgangsöffnungstür 76 enthält einen oberen rechteckigen Abschnitt 258, der den Drückermotormechanismus 172 aufnimmt, und einen unteren rechteckigen Abschnitt 260, der den Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250 aufnimmt. Der obere Abschnitt 258 der Durchgangsöffnungstür 76 enthält eine stufenförmige Region 262 mit einer Höhe, die einen Oberflächenabschnitt 264 definiert und bewirkt, dass die Durchgangsöffnungstür 76 eine dichte Verbindung gegen die Innenfläche 78 der Frontplatte 14 bildet, wenn der Oberflächenabschnitt 264 innerhalb der Öffnung 74 sitzt, so dass die Drücker 150 mit den Schlitzen 46 in der Behältertür 30 zusammengepasst werden. Der untere Abschnitt 260 der Durchgangsöffnungstür 76 trägt einen Motor 170, der an eine Spindel 272 und eine Gewindespindel 274 gekoppelt ist, die an einem Ende mit einer Riemenscheibe 276 verbunden ist und an dem anderen Ende in einem vorgespannten Lager 278 gehalten wird. Ein Riemen 280, der die Spindel 272 mit der Riemenscheibe 276 verbindet, bewirkt, dass die Gewindespindel 274 dreht und eine Mutternanordnung 282 antreibt, so dass die Durchgangsöffnungstür 76 entlang Führungsschienen 256 zu der Innenfläche 78 hin oder von dieser weg gleitet, abhängig von der Richtung der Gewindespindeldrehung.
  • Da der Oberflächenabschnitt 264 eine derartige Größe aufweist, dass er in der Öffnung 74 sitzt, wird der Motor 270 erst betrieben, wenn die Hebeanordnung 28 den Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus 252 in die oberste Position bewegt hat. Die Hebeanordnung 28 bewegt den Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus 252 in seine unterste Position, nachdem der Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250 die Durchgangsöffnungstür 76 vollständig von der Innenfläche 78 der Durchgangsöffnungsplatte 14 weg bewegt hat.
  • Bei jeder der zuvor beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen eines Klemmmechanismus zum Niederhalten des Behälters kann das Behälterladeschnittstellensystem 16 mit Instrumenten ausgestattet sein, die Informationen über das Vorhandensein und die Ausrichtung eines Trägerbehälters auf der Gleitschale 24 anzeigen.
  • 1, 8, 9 und 12 zeigen eine Hebeanordnung 28, die die Durchgangsöffnungstür 76 trägt. 12 zeigt die Durch gangsöffnungstür 76 in einer vollständig angehobenen Position (Volllinien) 350 und einer vollständig abgesenkten Position (in Phantomlinien schematisch dargestellt) 352. Die Hebeanordnung 28 umfasst einen Gewindespindelmechanismus 354 mit seitlichem Antrieb, der eine Gewindespindel 356 enthält, die an einem unteren Ende durch einen reibungslos laufenden Gleichstrommotor 358 mit hohem Drehmoment angetrieben wird, und an einem oberen Ende von vorgespannten Endlagern 360 zur Drehung um eine Längsachse 362 gehalten wird. In der Technik sind zahlreiche Servomotoren bekannt, die im Handel erhältlich sind und geeignet wären. Der Motor 358 steht mit einer Eingangssteuerung in Verbindung und wird von dieser gesteuert, die Eingangsbefehlsspannungssignale erzeugt. Die Eingangssteuerung bildet Teil eines zentralen Steuersystems 349, das den Betrieb des Schnittstellensystems der vorliegenden Erfindung lenkt. Die Eingangssteuersignale, die an den Motor 358 abgegeben werden, werden in eine Drehung der Motorantriebsausgangswelle 364 umgesetzt. Der Motor 358 stellt einen zweiseitig gerichteten Drehausgang bereit, der die Polarität des Spannungseingangssignals wiedergibt. Die Motorantriebsausgangswelle 364 ist mit der Gewindespindel 356 wirkverbunden. Die Drehung der Motorantriebsausgangswelle 364 führt zu einer entsprechenden Drehung der Gewindespindel 356. Eine Spindelmutternanordnung 366 ist auf die Gewindespindel 356 geschraubt und mit dem Durchgangsöffnungstürschlitten 344 wirkverbunden, der mit einer Seitenfläche der Durchgangsöffnungstür 76 und der Gewindespindel 356 verbunden ist. Die Drehung der Gewindespindel 356 führt daher zu einer linearen Verschiebung der Spindelmutternanordnung 366 entlang der Länge der Gewindespindel 356. Dies führt zu einer linearen Verschiebung eines Durchgangsöffnungstürschlittens 344, so dass die Durchgangsöffnungstür 76 angehoben oder abgesenkt wird, um einen Wafer-Abtastungsvorgang auszuführen.
  • Ein optischer Positionskodierer 342 überwacht kontinuierlich die Position der Spindelmutternanordnung 366 und liefert eine Rückmeldung bezüglich derselben, und somit der Positionen von Wafern 152, die in der Waferkassette 32 gelagert sind, in Bezug auf Abtastfinger 292l und 292r, die an der Durchgangsöffnungstür 76 montiert sind. Ein Kodiererschlitten 372 ist in einer festgesetzten Beziehung zu der Spindelmutternanordnung 366 montiert und bewegt sich somit gemeinsam mit dieser. Der Kodiererschlitten 372 stellt ein Gehäuse für bewegliche Komponenten des optischen Positionskodierers 342 bereit. Die Abtastanordnung 290 wird infolge der Verschiebung des Kodiererschlittens 372 verschoben, die durch Drehung der Gewindespindel 356 verursacht wird.
  • Ein alternativer Mechanismus zur Überwachung der Position der Spindelmutternanordnung kann erreicht werden, indem ein Drehkodiererpaar, wie ein Modell 110514 Kodierer, der von Maxon verkauft wird, zur Verwendung mit einem Modell 137540 (35 Millimeter) oder Modell 148877 (40 Millimeter) Maxon-Motor, an einem ihrer Enden montiert wird.
  • Die Durchgangsöffnungstür 76 und der Kodiererschlitten 372 sind gleitfähig auf feststehenden vertikalen Trägerplatten 374 mit Hilfe von reibungsarmen Hochpräzisionslageranordnungen 378 montiert, die parallel zu der Längsachse 362 angeordnet sind. Lineare Lageranordnungen 378 erstrecken sich vorzugsweise über die volle Bewegungslänge der Spindelmutternanordnung 366 und führen somit definitiv den Kodiererschlitten 372 über die volle Länge seines Bewegungspfades. Es sind verschiedene Arten von Positionskodierern und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Überwachung und zur Bereitstellung einer Rückmeldung bezüglich der Verschiebung der Spindelmutternanordnung 366 und des Kodiererschlittens 372 in der Technik bekannt, die geeignet wären. Optische Kodiereranordnungen sind im Allgemeinen bevorzugt, und Kodierer, die unter Anwendung von Moire-Randmusterprinzipien arbeiten, um die Position des Kodie rerschlittens 372 kontinuierlich zu überwachen, sind besonders bevorzugt.
  • Der optische Positionskodierer 342 enthält ein Lesekopfmontageelement 380, auf dem eine Gruppe von Leuchtdioden montiert ist. Ein Referenzgitter ist starr an dem Lesekopfmontageelement 380 montiert, und ein feststehendes Gitter 382 erstreckt sich über die volle Bewegungslänge des Kodiererschlittens 372. Die strukturelle Konstruktion und Funktionen des Lesekopfmontageelements 380 und des feststehenden Gitters 382, die unter Anwendung von Moire-Randmusterprinzipien arbeiten, sind bekannt und in dem gemeinschaftlich übertragenen U.S. Patent Nr. 5,382,806 von Bacchi et al, veröffentlicht am 17.01.1995, beschrieben.
  • In der Folge ist der Betriebsablauf des Wafertransportsystems 10 kurz zusammengefasst. Ein Bediener oder Robotormechanismus stellt einen Trägerbehälter 18 auf die Gleitschale 24 und alle der elf Sensoren, die nach den SEMI-Spezifikationenen erforderlich sind, prüfen die richtige Ausrichtung des Trägerbehälters 18 auf den kinematischen Kupplungsstiften 66. Der Bediener oder die Programmsteuerung veranlasst die Gleitschale 24, den Trägerbehälter 18 relativ rasch zu der Öffnung 74 in der Frontplatte 14 zu bewegen. Eine Steuerung verlangsamt die Bewegung des Schalenmotors 100 auf eine konstante Drehzahl, wenn die Behältertür 30 den Durchdringungspunkt der Drücker 150 relativ zu den Schlitzen 46 in dem Behälter 30 erreicht. Die Steuerung ist mit einem Kraftrückkopplungssystem ausgeführt, das entweder durch Erfassen des Schalenmotorstroms oder durch Verfolgen eines gespeicherten Gleitschalenpositionsprofils ein Hindernis oder eine Kunststoffkomponente erfasst, die außerhalb der Toleranzvariation liegt, und eine Übersteuerung der Gleitschale 24 unter Bedingungen verhindert, die einen richtigen Eingriff des Behälters 30 mit den Drückern 150 verhindern würden. Das Erfassen des Motorstroms bedeutet das Erfassen einer Menge an elektrischem Strom für eine Zeit relativ zu einer Distanz, die von der Gleitschale 24 zurückgelegt wurde. Das Verfolgen des Schalenpositionsprofils bedeutet einen Vergleich eines gespeicherten Positionsprofils einer aktuellen Position, die von einem Drehpositionskodierer abgeleitet wird, der in dem Schalenmotor 100 eingebaut ist. Das Kraftrückkopplungssystem erstellt für eine gültige Eingriffszone ein geringes Kraftkriterium, das an den Trägerbehälter 18 angelegt wird, das, wenn es überschritten wird, den Schalenmotor 100 zum Halten bringt und dadurch eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Gleitschale 24 ermöglicht, bevor ein Durchdringen der Drücker 150 versucht werden könnte.
  • Wenn die Behältertür 30 mit der Durchgangsöffnungstür 76 zusammengepasst ist und der vordere Seitenrand 148 eine Dichtung mit dem abgeschrägten Seitenrand der Öffnung 74 in der Frontplatte 154 bildet, hat der Klemmfinger 132 den Trägerbehälter 18 vollständig gegen die Gleitschale 24 gesichert und der Drückermotormechanismus 172 dreht die Drücker 150, um die Tür 30 an der Durchgangsöffnungstür 76 zu verriegeln. Der Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250 zieht die Behältertür 30 und Durchgangsöffnungstür 76 über die Innenfläche 78 der Frontplatte 14 hinaus. Der Anwesenheitssensor 346a bestimmt, ob einer der Wafer 152 aus der Waferkassette 32 herausragt. Ein zweiter Anwesenheitssensor 347a, der nahe der Fingerschwenkachse 298l und 298r der Abtastfinger 292l und 292r positioniert ist, erfasst ein übermäßiges Vorstehen eines Wafers 152 und verhindert eine weitere Abwärtsbewegung durch die Hebeanordnung 28.
  • Die Hebeanordnung 28 bewirkt, dass der Durchgangsöffnungstürschlitten 344 und somit die Durchgangsöffnungstür 76 etwa 3 cm gesenkt werden, und die Abtastfinger 292l und 292r springen aus der Durchgangsöffnungstür 76 in ihre vollständig ausgefahrenen Positionen. Die Hebeanordnung 28 veranlasst dann eine Senkung des Durchgangsöffnungstür schlittens 344, um den Inhalt der Waferkassette 32 abzutasten. Wenn der Anwesenheitssensor 346a anzeigt, dass mindestens ein Wafer 152 von der Waferkassette 32 vorsteht, ziehen sich die Abtastfinger 292l und 292r an jeder Waferposition zurück und springen nach außen, um den vorstehenden Wafer 152 zurück in seinen Schlitz in der Waferkassette 32 zu schieben. Die Abtastfinger 292l und 292r wiederholen diese Sprungbewegung für jede Waferposition, bis der Sensor 346a anzeigt, dass kein Hindernis mehr vorhanden ist.
  • Nach Vollendung der Abtastung ziehen sich die Abtastfinger 292l und 292r zurück, die Hebeanordnung 28 bewegt den Durchgangsöffnungstürschlitten 344 in seine unterste Position und die Durchgangsöffnungstür 76 bleibt geparkt, während die Waferbearbeitung durch eine Rotoranordnung 20 stattfindet. Nach Beendigung der Waferbearbeitung stellt die Hebeanordnung 28 die Durchgangsöffnungstür 76 in ihre oberste Position zurück, um die Behältertür 30 von der Durchgangsöffnungstür 76 zu trennen, und den Trägerbehälter 18 von der Frontplatte 14 zurückzuziehen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Robotoranordnung 20 entlang einer sich linear bewegenden Robotoranordnung 400 positionierbar. Die sich linear bewegende Anordnung 400 enthält eine feststehende Gewindespindel 402, die an einem Ende von einem Lagerblock 404 gehalten wird, der an einer Gestellbasis 406 montiert ist. Jeder Lagerblock 404 ist an die Gestellbasis 406 geschraubt oder auf andere Weise an dieser gesichert. Ein motorgetriebener, drehender Mutternmechanismus 408 ist an der Roboteranordnung 20 montiert, um sich entlang der Gewindespindel 402 zwischen Öffnungen 74 Seite an Seite liegender Frontplatten 14 zu bewegen. Der Mutternmechanismus 408 ist in einem Gehäuse 422 aufgenommen, das an einem Schlitten 424 befestigt ist. Der Schlitten 424 ist mit einer Robotormontageplatte 425 verbunden, die die Robotoranordnung 20 so stützt, dass die Robotoranordnung 20 sich gemeinsam mit dem Schlitten 424 entlang der Gewindespindel 402 zwischen den Öffnungen 74 bewegt. Der Schlitten 424 enthält obere und untere Bahnen 426 und 428, die sich entlang den oberen und unteren Schienen 430 und 432 bewegen, die an die Gestellbasis 406 geschraubt oder auf andere Weise an ihr gesichert sind. Die Gestellbasis 406 ist unbeweglich an den Frontplatten 14 durch Ausrichtungsbefestigungselemente 434 befestigt, die an jedes Ende geschraubt oder auf andere Weise an diesem gesichert sind. Das Gehäuse 422 enthält eine Blechabdeckung 426, um eine Ansammlung von Schmutz und Staub auf dem Mutternmechanismus 408 zu verhindern, und dient auch als Sicherheitsabdeckung, um eine Verletzung zu verhindern, die sich daraus resultieren könnte, dass sich ein Tuch oder ähnliches in dem Mutternmechanismus 408 verfängt, während er sich entlang der Gewindespindel 402 bewegt.
  • 13 bis 20 zeigen eine Vier-Stangen-Schlittenanordnung 510, die eine alternative Ausführungsform einer einheitlichen Konstruktion ist, die die Funktionen des Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250 und des Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus 252 verbindet. Komponenten, die beiden Ausführungsformen gemein sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Unter Bezugnahme auf 13 bis 19 verwendet die Hebeanordnung 28 vorzugsweise einen Gewindespindelmechanismus 354 mit seitlichem Antrieb gemeinsam mit einem Vier-Stangen-Verbindungsmechanismus 512, um die Durchgangsöffnungstür 76 zu heben und zu senken und die Durchgangsöffnungstür 76 zu der Öffnung 74 der Frontplatte 14 hin und von dieser weg zu bewegen. Der Verbindungsmechanismus 512 koppelt die Durchgangsöffnungstür 76 an den Gewindespindelmechanismus 354. Der Verbindungsmechanismus 512 umfasst zwei Paare von Schwenk- oder Stangenverbindungen 516, die an einen Z-Schlitten 518 und einen H-förmigen Verbindungsschlitten angelenkt sind und diese zusammenkuppeln. Der Z-Schlitten 518 ist starr an der Spindelmutternanordnung 366 montiert, die proximal zu der Außenfläche 96 der Frontplatte 14 angeordnet ist, und der Verbindungsschlitten 520 ist starr an der Durchgangsöffnungstür 76 befestigt, die proximal zu der Innenfläche 78 der Frontplatte 14 angeordnet ist. Die Gewindespindel 356, die von dem Motor 358 angetrieben wird, bewegt den Z-Schlitten 518 vertikal auf Schienen 522, die an einer Gerüststruktur 524 befestigt sind, die an der Außenfläche 96 der Frontplatte 14 gesichert ist. Die Enden der zwei Paare von Stangenverbindungen 516 sind an verschiedenen gegenüber liegenden Seitenflächen des Z-Schlittens 518 und des Verbindungsschlittens 520 angelenkt, wobei letztgenannter einen Abschnitt enthält, der sich durch eine längliche vertikale Öffnung in der Gerüststruktur 524 erstreckt. 17 und 18 und 19 zeigen die verschiedenen Paare von Stangenverbindungen 516, die an der rechten Seitenfläche beziehungsweise linken Seitenfläche des Z-Schlittens 518 und Verbindungsschlittens 520 angelenkt sind, die in 16 dargestellt sind. Die Stangenverbindungen 516 sind so positioniert, dass sie ein Parallelogramm veränderlicher Höhe bilden, wenn sie als Reaktion auf eine lineare Verschiebung des Z-Schlittens 518 geschwenkt werden. Eine Bewegungsführungsrolle 530, die an der Gerüststruktur 524 montiert ist, wirkt teilweise als mechanischer Anschlag, der die vertikale Bewegung des Verbindungsschlittens 520 und der Durchgangsöffnungstür 76 begrenzt. Die maximale Höhe des Verbindungsschlittens 520, die von der Führungsrolle 530 eingestellt ist, richtet die Durchgangsöffnungstür 76 mit der Öffnung 74 der Frontplatte 14 aus. Die Führungsrolle 530 dient daher als Nockenfläche und Kurvenrollenvorrichtung.
  • Die Vier-Stangen-Schlittenanordnung 510 arbeitet auf folgende Weise. Die Hebeanordnung 28 bewirkt eine Drehung der Gewindespindel 356 und eine entsprechende lineare Verschiebung der Spindelmutternanordnung 366 entlang der Länge der Gewindespindel 356. Dies führt zu einer linearen Verschiebung des Z-Schlittens 518, um diesen zu heben oder zu senken. Sobald die Drehrichtung der Gewindespindel 356 den Z-Schlitten 518 veranlasst, sich aus seiner untersten Position nach oben zu bewegen, wie in 39 dargestellt ist, bewegt sich der Verbindungsschlitten 520 gemeinsam mit dem Z-Schlitten 518 nach oben, da Stangenverbindungen 516, die an jeder Seite positioniert sind, parallel zueinander in einer horizontalen Richtung durch den Betrieb eines Fluidgegengewichtsmechanismus ausgerichtet werden, dessen Konstruktion und Betrieb in der Folge unter Bezugnahme auf 20 beschrieben ist.
  • Stangenverbindungen 516 halten ihre horizontale Lage, bis eine obere Oberfläche 532 des Verbindungsschlittens 520 mit der Führungsrolle 530 in Kontakt gelangt, wobei diese Position in Phantomlinie in 15 dargestellt ist. Der Verbindungsschlitten 520 liegt gegen die Führungsrolle 530, während der Z-Schlitten 518 seine Aufwärtsbewegung fortsetzt. Die anhaltende Aufwärtsbewegung des Z-Schlittens 518, die eintritt, während der Verbindungsschlitten 520 in Richtung der Aufwärtsbewegung stationär bleibt, bewirkt, dass die Stangenverbindungen 516 als Parallelogramm mit abnehmender Höhe schwenken, um den Verbindungsschlitten 520, und daher die Durchgangsöffnungstür 76 in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Z-Schlittens 518 zu ziehen. Eine Bodenlenkrolle 534 ist an der Gerüststruktur 524 zur Aufnahme einer Bodenfläche 536 des Verbindungsschlittens 520 montiert, während sie sich zu der Innenfläche 78 bewegt und die Durchgangsöffnungstür 76 sich zu und in die Ausrichtung mit der Öffnung 74 der Frontplatte 14 bewegt. Die Bodenlenkrolle 534 verhindert eine Drehbewegung des Verbindungsschlittens 520 und hält dadurch dessen geradlinige Bewegungsrichtung nach innen senkrecht zu jener des Z-Schlittens 518 aufrecht, während dieser zu der Innenfläche 78 vorgeschoben wird. Die Lenkrolle 534 verhindert auch, dass der Verbindungsschlitten 520 unter Fluiddruckverlustbedingungen fällt, die mit dem Fluidgegengewichtsmechanismus zusammenhängen. Der Z-Schlitten 518 erreicht seine höchste Position, die in Volllinien in 15 dargestellt ist, wenn die Durchgangsöffnungstür 76 in die Öffnung 74 der Frontplatte 14 eingesetzt wird und in dichtem Eingriff mit dieser gelangt.
  • Sobald die Drehrichtung der Gewindespindel 356 bewirkt, dass sich der Z-Schlitten 518 aus seiner höchsten Position nach unten bewegt, schwenken die Stangenverbindungen 516, um ein Parallelogramm mit zunehmender Höhe zu bilden, um den Verbindungsschlitten 520 von der Innenfläche 78 weg zu bewegen, und veranlassen dadurch, dass die Durchgangsöffnungstür 76 von der Öffnung 74 der Frontplatte 14 zurückgezogen wird. Stangenverbindungen 516, die an jeder Seite positioniert sind, nehmen eine horizontale Lage parallel zueinander ein, nachdem die obere Oberfläche 532 des Verbindungsschlittens 520 keinen Kontakt mehr mit der Führungsrolle 530 hat, während der Z-Schlitten 518 und der Verbindungsschlitten 520 die Abwärtsbewegung in die unterste Position des Z-Schlittens 518 fortsetzen.
  • Unter besonderer Bezugnahme auf 18 und 19 ist ein harter Anschlagblock 540 an einer Seitenfläche 542 des Verbindungsschlittens 520 an einer Stelle unterhalb einer Oberfläche 544 der Stangenverbindung 516 montiert, die näher zu der Führungsrolle 530 an der linken Seitenfläche des Z-Schlittens 518 und des Verbindungsschlittens 520 positioniert ist. Der harte Anschlagblock 540 stellt eine Aufprallfläche 546 bereit, gegen die die Oberfläche 544 der Stangenverbindung 516 gleitet, um diese (und die übrigen drei Stangenverbindungen 516) an einer Drehung zu hindern, die über die horizontale Position im Gegenuhrzeigersinn hinaus geht, wenn sich die obere Oberfläche 532 des Verbindungsschlittens 520 nicht mit der Führungsrolle 530 in Kontakt befindet, wie in 19 dargestellt ist. Die Neigung der Stangenverbindungen 516 zu einer Überdrehung resultiert aus dem Betrieb des Gegengewichtmechanismus 550, der dazu bestimmt ist, den Verbindungsschlitten 520 übermä ßig auszugleichen und dadurch die Durchgangsöffnungstür 76, wie in der Folge beschrieben, anzuheben.
  • Die Vier-Stangen-Schlittenanordnung 510 ist eine bevorzugte Ausführung einer einheitlichen Struktur, die die Funktionen des Durchgangsöffnungstür-Parallelverschiebungsmechanismus 250 und des Durchgangsöffnungstür-Schlittenmechanismus 252 kombiniert. Dem Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass die Verwendung nur einer Stangenverbindung 516 in einer Schlittenanordnung in Verbindung mit einem geeigneten Führungsmechanismus möglich ist, um eine Bewegung der Durchgangsöffnungstür 76 in die zwei vorgeschriebenen (d. h. vertikale und horizontale) Richtungen zu veranlassen. Zum Beispiel könnten alternative Ausführungsformen ein Paar von Stangenverbindungen enthalten, von welchen eines an jeder der oberen und unteren Seiten eines Z-Schlittens und eines Verbindungsschlittens angeordnet ist, oder eine einzige Stangenverbindung, die mit einem Nocken- und Kurvenrollenmechanismus ausgestattet ist, der zur Beschreibung der gewünschten Bewegung konstruiert ist. Ferner kann ein zweizylindriger Fluidantriebsmechanismus anstelle des Gewindespindelmechanismus 354 mit seitlichem Antrieb verwendet werden. Zwei Fluidzylinder mit ausrückbaren Stangen geeigneter Länge, die in Serie verbunden sind, können die Richtungsverschiebungen bereitstellen, die wie zuvor beschrieben ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 20 gleicht ein fluidgesteuerter Vertikal/Horizontal-Durchgangsöffnungstürverschiebungs-Gegengewichtsmechanismus 550 das Gewicht der Durchgangsöffnungstür 76 während ihrer folgenden Parallelverschiebungsbewegung in die Aufwärts- und Abwärts- (d. h., vertikale) und Einwärts- und Auswärts (d. h., horizontale) Richtung aus. In seiner bevorzugten Ausführung führt der Gegengewichtsmechanismus 550 einen geringfügigen übermäßigen Ausgleich des Gewichts der Durchgangsöffnungstür 76 aus, um eine geringe Hebekraft auf diese auszuüben. Der Gegenge wichtsmechanismus 550 enthält einen Fluid-, vorzugsweise pneumatischen, Zylinder 552 konstanter Kraft mit einem Körperabschnitt 554, von dem ein geschlossenes Ende von einem unteren Stützelement 556 gehalten wird, das an der Gerüststruktur 524 befestigt ist, und mit einem offenen Ende, durch das eine ausrückbare Stange 558 ragt. Der Zylinderkörperabschnitt 554 ist in Bezug auf die Gerüststruktur 524 stationär und die ausrückbare Stange 558 ändert ihre Ausrücklänge von dem Körperabschnitt 554 als Reaktion auf die vertikale Bewegung des Verbindungsschlittens 520 und daher der Durchgangsöffnungstür 76. Die ausrückbare Stange 558 ist mit der Durchgangsöffnungstür 76 durch einen Riemen 560 wirkverbunden, von dem ein Ende an einem oberen Stützelement 562 befestigt ist, das an der Gerüststruktur 524 befestigt ist, und das andere Ende an einem freiem Ende 564 einer Schwenkplatte 566 befestigt ist, das an den inneren Seitenflächen des Verbindungsschlittens 520 angelenkt ist. Zwischen seinen Enden ist der Riemen 560 um eine Rolle 572 geschlungen, die an dem distalen Ende der ausrückbaren Stange 558 befestigt ist, und um zwei beabstandete Rollen 574 und 576, die an dem oberen Stützelement 562 montiert sind. Die Positionen der festen Endpunkte des Riemens 560 und der Rollen 574 und 576 erzeugen eine gefaltete Riemenkonfiguration, die ein Betriebsverhältnis herstellt, in dem 1,0 Einheiten einer vertikalen Bewegung des Z-Schlittens 518 0,5 Einheiten einer linearen Ausrückung der ausrückbaren Stange 558 erzeugen.
  • Der Gegengewichtsmechanismus 550 arbeitet auf Folgende Weise. Ein pneumatischer Zylinder 552 stellt eine konstante Kraft Flift in die Bewegungsrichtung (d. h., vertikale Richtung) des Z-Schlittens bereit, wenn sich der Verbindungsschlitten 520 nicht mit der Anschlagrolle 530 in Kontakt befindet. Während sich der Z-Schlitten 518 entlang den Schienen 522 bewegt, ändert der pneumatische Zylinder 552 die Ausrücklänge der ausrückbaren Stange 558 um entsprechende Maße, um das Durchhängen des Riemens aufzunehmen, und eine zusätzliche Riemenlänge herauszuführen, während sich die Durchgangsöffnungstür 76 zu der Öffnung 74 hin oder von dieser weg bewegt. Sobald der Verbindungsschlitten 520 mit der Führungsrolle 530 in Kontakt gelangt und der Z-Schlitten 518 die nach oben gerichtete Bewegung fortsetzt, schwenkt die Schwenkplatte 556 durch einen Betrieb der vier Stangenverbindungen 516, in die Uhrzeigerrichtung um eine Schwenkachse 580, um eine Verschlusskraft Fclose = Fliftsinθ zu erzeugen, wobei θ der eingeschlossene Winkel zwischen der Schwenkplatte 566 und einem Segment 582 des Riemens 560 ist. Der Riemen 560 zieht die Schwenkplatte 566 in eine Richtung, die bewirkt, dass er sich nach oben faltet, mit einer Kraftkomponente, die zu der Innenfläche 78 der Frontplatte 14 gerichtet ist, um die Durchgangsöffnungstür 76 in der Öffnung 74 einschnappen zu lassen. 20 (oben) zeigt den Verbindungsschlitten 520 in Phantomlinien, um das Ausmaß der horizontalen Verschiebung des Verbindungsschlittens 520 und somit der Durchgangsöffnungstür 76 für den Minimal- und Maximalwert von θ zu zeigen. Die Schwenkbewegung der Schwenkplatte 566 stellt ein positives Selbstverriegelungs-Strukturmerkmal für die Durchgangsöffnungstür 76 bereit. Sobald der Verbindungsschlitten 520 mit der Führungsrolle 530 in Kontakt gelangt, und der Z-Schlitten 518 die nach unten gerichtete Bewegung fortsetzt, schwenkt die Schwenkplatte 566 in die Gegenuhrzeigersinnrichtung, um eine Öffnungskraft derselben Größe, aber mit entgegen gesetzter Richtung zu der Verschlusskraft Fclose bereitzustellen, um die Durchgangsöffnungstür 76 von der Öffnung 74 weg zurückzuziehen. 20 (unten) zeigt in Phantomlinien die Positionen des Verbindungsschlittens 520 und der Schwenkplatte 566, wenn sich der Z-Schlitten 520 in seiner untersten Position befindet.
  • Der Gegengewichtsmechanismus 550 weist mehrere nennenswerte Strukturmerkmale und Vorteile auf. Es muss keine Kraft ausgeübt werden, wenn sich die Durchgangsöffnungstür 76 in einer vollständig offenen Position (in der sich der Z- Schlitten 518 in der untersten Position befindet) oder in einer vollständig geschlossenen Position (in der die Schwenkplatte 766 die Durchgangsöffnungstür 76 gegen die Frontplatte 14 einschnappen lässt) befindet. Der pneumatische Zylinder 552, nicht der Motor 358, trägt das Gewicht der Durchgangsöffnungstür 76. Die Gegengewichtsausführung erzeugt einen Hubmultiplikator, bei dem die Länge des Riemens wegen der gefalteten Riemenkonfiguration zweimal die lineare Distanz beträgt, die vom Z-Schlitten zurückgelegt wird.
  • Eine Abtastanordnung einer Art, die durch die Abtastanordnung 290 als Beispiel dargestellt ist, die schwenkbare Abtastfinger 292l und 2092r enthält und entweder mit reflektierenden oder durchlässigen Strahlscannern konstruiert ist, kann auch mit der Vier-Stangen-Schlittenanordnung 510 ausgeführt sein.

Claims (7)

  1. System (10) mit mechanischer standardisierter Frontöffnungs-Zugangsstelle (Front-opening Interface Mechanical Standard – FIMS), das einen Transportbehälter (18) und eine Behälterladeschnittstelle (16) enthält, wobei der Transportbehälter Folgendes umfasst: eine nach vorn öffnende Behälterabdeckung (34) und eine abnehmbare Behältertür (30), welche die Frontöffnung des Behälters öffnet und schließt, einen Behältertürverriegelungsmechanismus (38), der mit einem Riegelbetätigungskoppler (46) wirkverbunden ist, um die Behältertür lösbar an der Behälterabdeckung zu sichern, wenn in die Behältertür eingesetzte externe Drücker (150) gedreht werden, gedreht werden, um den Riegelbetätigungskoppler zu betätigen, und einen Behälterboden (48), der eine physische Ausrichtungsschnittstelle umfasst, die Pass-Strukturmerkmale (64) aufweist, die Gegenflächen (66) in Passeingriff nehmen, an denen der Transportbehälter montiert werden soll; und wobei die Behälterladeschnittstelle Folgendes umfasst: eine zurückziehbare Durchgangsöffnungstür (76), die an der Behältertür angebracht werden kann, um die Behältertür wahlweise zu der Behälterabdeckung hin oder von der Behälterabdeckung weg zu bewegen, um sie dadurch zu schließen oder zu öffnen, eine Durchgangsöffnungsplatte (14) mit einer Vorderseite (96) und einer Durchgangsöffnungsplattenöffnung (74), durch die hindurch sich die Behältertür bewegen kann, wenn die Durchgangsöffnungstür die Behältertür zu der Behälterabdeckung hin oder von der Behälterabdeckung weg bewegt, und einen Träger (22), der quer zu der Durchgangsöffnungsplatte angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen mehrachsigen Durchgangsöffnungstür-Positionierungsmechanismus (510), um die Durchgangsöffnungstür entlang eines ersten und eines zweiten Querbewegungspfades wahlweise zu der Durchgangsöffnungsplattenöffnung hin oder von der Durchgangsöffnungsplattenöffnung weg zu bewegen, wobei der Positionierungsmechanismus Folgendes enthält: einen Verbindungsschlitten (520), der mit einem Antriebsmechanismus (354) wirkverbunden ist, der einen Antriebsschlitten (518) entlang eines ersten Bewegungspfades relativ zu einem räumlichen Bezugspunkt (358) bewegt; eine Schwenkverbindungskonstruktion (512) mit einer Schwenkverbindung (516), die an gegenüberliegenden Enden an dem Verbindungsschlitten und dem Antriebsschlitten angelenkt ist, wobei die Schwenkverbindungskonstruktion bewirkt, dass sich der Verbindungsschlitten und der Antriebsschlitten als eine Einheit um eine Distanz entlang des ersten Bewegungspfades bewegen; und eine Führung (530), die in einer festen Beziehung relativ zu dem Bezugspunkt positioniert ist, um zu verhindern, dass sich der Verbindungsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades über einen Punkt hinaus bewegt, der einer Position der Durchgangsöffnungstür nahe der Durchgangsöffnungsplattenöffnung entspricht, so dass, wenn der Antriebsmechanismus den Antriebsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades bewegt, während die Führung verhindert, dass sich der Verbindungsschlitten entlang des ersten Bewegungspfades bewegt, die Schwenkverbindung so schwenkt, dass der Verbindungsschlitten veranlasst wird, sich in Abhängigkeit von einer Bewegungsrichtung des Antriebsschlittens entlang des ersten Bewegungspfades relativ zu dem Verbindungsschlitten entlang des zweiten Bewegungspfades zu bewegen und dadurch die Durchgangsöffnungstür zu der Durchgangsöffnungsplattenöffnung hin oder von der Durchgangsöffnungsplattenöffnung weg zu bewegen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsschlitten eine erste (532) und eine zweite (536) Fläche aufweist und die Führung eine erste Rolle (530) enthält, welche die erste Fläche des Verbindungsschlitten berührt, um seine Bewegung entlang des ersten Bewegungspfades zu verhindern, wobei die Behälterladeschnittstelle des Weiteren eine zweite Rolle (534) umfasst, die in einer festen Beziehung zu der ersten Rolle so montiert ist, dass sie die zweite Fläche des Verbindungsschlittens berührt, wenn er sich entlang des zweiten Bewegungspfades bewegt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsschlitten eine erste und eine zweite gegenüberliegende Seite (542) aufweist und die Schwenkverbindungskonstruktion ein erstes und ein zweites Paar Schwenkverbindungen (516) enthält, die an der ersten bzw. der zweiten Seite des Verbindungsschlittens angelenkt sind, wobei eine der Schwenkverbindungen des ersten und des zweiten Paares mit einem Schwenkbewegungsbeschränkungs-Strukturmerkmal (540) wirkverbunden ist, um eine Schwenkbewegung der Schwenkverbindungen zu verhindern, wenn sich der Verbindungsschlitten und der Antriebsschlitten als eine Einheit entlang des ersten Bewegungspfades bewegen.
  4. System nach Anspruch 3, wobei das Schwenkbewegungsbeschränkungs-Strukturmerkmal einen mechanischen Endanschlag (546) enthält, der die Schwenkbewegung der Schwenkverbindung, der das Schwenkbewegungsbeschränkungs-Strukturmerkmal zugeordnet ist, in einer Richtung blockiert.
  5. System nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Bewegungspfad orthogonal zueinander verlaufen.
  6. System nach Anspruch 1, wobei der Antriebsmechanismus einen motorgetriebenen Gewindespindelmechanismus (354) enthält.
  7. System nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Gegengewichtsmechanismus (550) umfasst, der an dem Verbindungsschlitten angelenkt ist und auf eine Bewegung des Verbindungsschlittens entlang des zweiten Bewegungspfades reagiert.
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