TW201842617A - 物品收納裝置及移動標準容器的方法 - Google Patents

Abstract

提供用於保持複數標準容器的一種物品收納裝置。標準容器係於一底面與一頂面之間延伸，底面係大致上水平地延伸，頂面係間隔於底面且大致上平行於底面。標準容器更包括開口側及門凸緣，開口側係垂直於頂面及底面，門凸緣係沿著開口側延伸且越過頂面。標準容器更包括附接至頂面之升降凸緣，此升降凸緣係用以接收升降工具。標準容器係以各自的開口側背朝一進入空間而各自設置在收納架內，用於容許一收納取回運輸設備沿著位在進入空間之間之實質水平面移動以接合升降凸緣而不受到門凸緣所阻擋。

Description

物品收納裝置及移動標準容器的方法 【相關申請案的交互參照】

本專利申請案主張於2017年4月20所提出申請之標題為“高密度倉儲系統”之美國臨時專利申請第62/487,757號案，此案之完整揭露係被視為本申請案之部分的揭露且藉此併入參照文件。

一種用於物品收納裝置之系統及方法，用於儲存複數標準容器。更具體來說，一種包括用於儲存複數標準容器之一收納架及用於將複數標準容器移動進入及移出收納架的物品收納裝置。

應用於一些工業之物品收納裝置(亦稱為貯藏庫(stockers，STKs))係用於保持製作之標準容器物品或其零件。特化版本的物品收納裝置樣式可包括用於特定應用之特別功能。舉例而言，用於在半導體製造廠中保持前開式晶圓傳送盒(front opening unified pods，FOUPs)之倉儲系統可包括複數外殼，這些外殼係用於維持一受控環境及特化介面，如此用於與包括架空梭動機構(overhead shuttles，OHS)及/或架空軌道(overhead track，OHT)之一自動化物料搬運系統(automated material handling system，AMHS)互動。AMHS系統通常的標準 做法是以面向目標機器的開口傳遞FOUPs。如第1圖所示，習知技術之物品收納裝置1通常包括一收納取回運輸設備2，此收納取回運輸設備2係於一進入空間3內移動，並且物品收納裝置1係以開口5面向進入空間3對於FOUPs 4進行儲存。

工廠地面空間，特別是可進入至AMHS之地面空間的成本高，因此可在一給定空間量中儲存更多標準容器之物品收納裝置可顯著節省成本。再者，藉由將標準容器以彼此緊靠方式進行儲存，如此可在較少的時間內對於標準容器進行收回或儲存，藉此以增加相關一或多個系統之效率。

有鑒於此，改良用於在給定空間內可保持更多標準容器之物品收納裝置的需求是尚待解決的。

提供一種物品收納裝置，用於保持複數標準容器。標準容器可定義用於保持複數半導體晶圓之一內部空間。各標準容器可於底面與頂面之間延伸，底面係大致上水平地延伸，頂面係與底面隔開且大致上平行於底面。標準容器可包括一開口側，此開口側係垂直於頂面及底面且用於提供進入至內部空間的入口，並且標準容器亦可包括一門凸緣，此門凸緣係沿著開口側延伸且越過頂面。標準容器更可包括附接至頂面、用以接收升降工具(亦可稱為夾具)之升降凸緣，藉此用以升降標準容器。

提供用於容許標準容器之移動的一進入空間。物品收納裝置可包括鄰接於進入空間之第一收納架，第一收納架包括複數位置，各位置係配置用於保持標準容器的其中一者。 收納取回運輸設備(亦稱為架主機(Rack Master,RM))係可在進入空間內移動且可包括一臂，臂係配置用於將一夾具移動至收納架中以接合標準容器，且藉此將標準容器移動至收納架內之位置或自收納架內之位置移動標準容器。

根據發明之一方面，標準容器可以各自的開口側背朝進入空間而各自設置在收納架內，以容許收納取回運輸設備之夾具沿著位在進入空間之間之實質水平面移動以接合標準容器的其中一者之升降凸緣而不受到門凸緣所阻擋。

根據發明之另一方面，收納取回運輸設備之臂包括複數區段，於各區段之間具有一接頭，以及至少三個接頭，用於將升降工具定位成與收納架中之任一標準容器接合，而不會接觸收納架內之任何其它標準容器。

藉由使開口側及相關門凸緣背朝進入空間，只要在標準容器上方具有可容許收納架以一較低垂直收納節距進行配置之一最小間隙，夾具可水平滑移進入位置而接合標準容器之升降凸緣，並且藉此可以減少保持已知數量的標準容器之收納架的所需垂直高度。如第4-5圖所示，垂直收納節距可由例如453毫米減少至380毫米。

藉由將收納取回運輸設備之臂建構為包括複數區段且在於各區段之間具有一接頭，以及包括至少三個鉸接接頭，本發明之臂可容許收納架具有三或更多層深且具有低於習知技術之一橫向收納節距，藉此容許收納架可在一已知覆蓋區中保持更多數量的標準容器。

1‧‧‧物品收納裝置

100‧‧‧方法

102、104、106、108、110、112‧‧‧步驟

2‧‧‧收納取回運輸設備

20‧‧‧物品收納裝置

200‧‧‧方法

202、204、206、208、210‧‧‧步驟

22‧‧‧標準容器

24‧‧‧底面

26‧‧‧頂面

27‧‧‧開口側

28‧‧‧門凸緣

3‧‧‧進入空間

30‧‧‧升降凸緣

32‧‧‧升降工具

33‧‧‧夾具致動器

34‧‧‧進入空間

36‧‧‧第一收納架

38‧‧‧位置

39‧‧‧架子

4‧‧‧FOUPs(前開式晶圓傳送盒，front opening unified pods)

40‧‧‧第一行

42‧‧‧第二行

46‧‧‧第一列

48‧‧‧第二列

5‧‧‧開口

50、52、53‧‧‧層

54‧‧‧第二收納架

56‧‧‧收納取回運輸設備

58‧‧‧臂

60‧‧‧區段

62‧‧‧接頭

64‧‧‧馬達

RM‧‧‧架主機

藉由參考以下詳細說明及考慮相關所附圖式下可容易察知本發明之其它優點，其中：第1圖係為習知技術之物品收納裝置之側剖面圖；第2圖係為根據本揭露之一方面之物品收納裝置之側剖面圖；第3圖係為一標準容器之側剖面圖；第4圖係為習知技術之物品收納裝置之側剖面圖；第5圖係為根據本揭露之一方面之物品收納裝置之側剖面圖；第6圖係為根據本揭露之另一方面之物品收納裝置之側剖面圖；第7A圖係為根據本揭露之另一方面之收納取回運輸設備之臂之一上視圖；第7B圖係為第7A圖之收納取回運輸設備之臂之側視圖；第7C圖係為第7A圖之收納取回運輸設備之臂之一替代組態中之上視圖；第7D圖係為第7C圖之組態中之收納取回運輸設備之臂之側視圖；第8A圖係為根據習知技術之一收納取回運輸設備之上視示意圖，此收納取回運輸設備包括位在局部延伸位置之臂且會干涉收納架內之標準容器；第8B圖係為第8A圖之收納取回運輸設備之另一上視示意圖，此收納取回運輸設備之臂係位在完全延伸位置； 第9A圖係為根據本揭露之另一方面之收納取回運輸設備之上視示意圖，此收納取回運輸設備包括位在一局部延伸位置之一臂；第9B圖係為第9A圖之收納取回運輸設備之另一上視示意圖，此收納取回運輸設備之臂係位在完全延伸位置；第10圖係為用於將一標準容器移動至物品收納裝置內部之目的地位置之一方法之流程圖；以及第11圖係為用於將一標準容器自物品收納裝置中之可進入位置移動至目的地位置之一方法之流程圖。

參考圖式，相同標號在數個圖式處是表示對應的零件，提供用於保持複數標準容器22的物品收納裝置20。標準容器22可為通常應用在半導體製造廠之前開式晶圓傳送盒(FOUPs)，此FOUPs係用於保持及搬運半導體晶圓且可定義用於保持複數半導體晶圓之內部空間。如第3圖最佳所示，各標準容器22可於大致上水平的底面24與頂面26之間延伸，此頂面26係間隔於且大致上平行於底面24。標準容器22可包括開口側27，此開口側27係垂直於頂面26及底面24且用於提供進入至內部空間的入口，並且標準容器22亦可包括門凸緣28，此門凸緣28係沿著開口側27延伸且相對於底面24而越過頂面26。換句話說，門凸緣28可延伸至頂面26上方。標準容器22可更包括附接在標準容器22上的升降凸緣30，此升降凸緣30係以大致上平行延伸且間隔於頂面26而用以接收一升降工具32，藉此用以升降標準容器22。

如第4、5圖最佳所示，可設置容許標準容器22之移動的進入空間34。進入空間34可被包圍在物品收納裝置20之中。物品收納裝置20可包括第一收納架36，第一收納架36包括複數位置38，各位置38係配置用於接收及保持標準容器22的其中一者。各位置38係可包括用於保持標準容器22之一或多個架子39。

如第5圖最佳所示，第一收納架36可包括複數位置38，複數位置38係以第一列46及第二列48進行排列，第一列46及第二列48垂直疊置且鄰接彼此之頂部，且定義垂直收納節距，此垂直收納節距係作為位在第一列46之標準容器22中之一者的底面24、與設置在下一列垂直鄰接列之複數標準容器22中之另一者的底面24之間的垂直距離。第一收納架36亦可包括設置在至少兩層不同層50、52中之複數位置38，此兩不同層50、52包括第一層50與第二層52，第一層50係以第一水平深度與進入空間34隔開，第二層52係以大於第一水平深度之第二水平深度與進入空間34隔開。再者，複數位置38亦可在一寬度內分層，此寬度係位在垂直於列46、48及層50、52之方向的一方向上。如第6圖所示，收納架36可包括一額外的層53，如此便可具有三層50、52、53。應理解的是，可使用任何數量的列、層及寬度。如第9A-9B圖最佳所示，第一收納架36可包括設置在橫向相鄰之第一行40及第二行42內且定義橫向收納節距之複數位置38，此橫向收納節距係作為位在設置在第一行40內之標準容器22中之一者之給定位置(例如其中心)與設置在第二行42內之標準容器22中之另一者之相同給定位置之間的橫向距離。

如第2、5、6圖所示，本揭露之物品收納裝置20可包括一第二收納架54，此第二收納架54於實質上係相同於第一收納架36，且以鏡像方向排列，且進入空間34在第一收納架36及第二收納架54之間延伸。根據一方面可知，位置38中之具有一相關收納架、行及列之已知位置可指定為可進入位置，只要是那個位置38在相同已知收納架、行及列內及在那個位置38及進入空間34之間的一層內不受到標準容器22中之一者所阻擋。

收納取回運輸設備56(亦稱為架主機(RM))係可在進入空間34內移動且包括一或多個臂58，臂58係配置用於將升降工具32移動至收納架36、54之任何一者之中，以接合一標準容器22，並且藉此容許收納取回運輸設備56可於收納架36、54內之位置38與進入空間34之間移動標準容器22。根據一方面可知，收納取回運輸設備56之升降工具32可為夾持類型裝置，此夾持類型裝置可稱為夾具32。收納取回運輸設備56亦可將標準容器22移動至另一目的地(例如位在收納架36、54之其中一者內之不同位置38)或移動至另一地方(舉例而言，像是被搬運至收納取回運輸設備56之外的碼頭)。如第6圖所示，物品收納裝置20可包括一個以上的收納取回運輸設備56。

根據本揭露之一方面，複數標準容器22可各自設置在收納架36、54內，各自的開口側27背向進入空間34，以容許收納取回運輸設備56之夾具32沿著位在進入空間34之間之一實質水平面移動，以接合標準容器22的其中一者之升降凸緣30，而不受到門凸緣28所阻擋。舉例而言，如第2、6圖最佳所 示，標準容器22係以它們的個別開口側27距離於進入空間34最遠的方式下各自設置在收納架36、54內，並且藉此將門凸緣28定位在收納取回運輸設備56的對面。標準容器22亦可定向成使其個別的開口側27垂直地或側向地面向進入空間34，藉此亦可提供無阻擋的水平入口給升降凸緣30。根據一方面可知，收納取回運輸設備56之夾具32可設置為一對大致上平行的元件之叉狀物，並且標準容器22之水平接合可稱為“分叉(forking)”或“夾持(chucking)”。如第3圖之右上側所圖示，當標準容器22以門凸緣28面向進入空間34下進行定向時，門凸緣28可能會造成機械性干涉及阻擋夾具32，使夾具32無法水平地移動至升降凸緣30。

在具有定向之門凸緣28容許無阻礙地水平進入升降凸緣30，本揭露之物品收納裝置20係可利用第5圖所示之複數升降凸緣30以容許標準容器22移動進入及移出收納架36、54，而不是採用習知技術中通常所需使用及第4圖所示之自升降凸緣之底面24進行提升的方式。藉由這種方式，收納取回運輸設備56之臂58於實質地上可被定位在與所欲移動之標準容器22之相同列之中，藉此可減少垂直收納節距，例如在第4-5圖中之垂直收納節距由453毫米減少至380毫米。

根據一方面及如第7A-7D圖最佳所示，收納取回運輸設備56之臂58可包括選擇順應性關節機械手臂(Selective Compliance Articulated Robot Arm,SCARA)58，此臂58包括至少四個區段60，於各區段60之間具有一鉸接接頭62。換句話說，臂58可在區段60之間包括至少三個接頭62。根據一方面，臂58 可藉由至少兩個馬達64所致動，藉由各馬達64使得經由一接頭62所分離之兩區段60彼此相對移動。在此方式作用下，臂58可造成夾具32接合至收納架36、54中之標準容器22之任一者，而不會接觸於收納架36、54中之其它標準容器22。如第7A-7B圖最佳所示，區段60可成對設置，每一成對區段60係藉由馬達64所致動。如第7B圖最佳所示，可提供夾具致動器33使得夾具32接合或分離於標準容器22之升降凸緣30。

此外，如第7A圖所示，最接近收納取回運輸設備56之夾具32之成對第一區段60所具長度係可大於離夾具32最遠之第二區段60之長度。舉例而言，最接近夾具32之區段60可具有320毫米之一中心對中心長度，此中心對中心長度係為位在區段60之相對端部上之個別接頭配件之中心之間的距離，而離夾具32最遠之區段60可具有270毫米之一中心對中心長度。如第9A-9B圖所示，包括至少三個區段60之臂58係需要較小橫向覆蓋區且藉此使得標準容器22可用比習知技術之臂58小的橫向節距設置在收納架36、54內，其中位於複數行之間之所需額外橫向空間可防止例如第8A圖所示之機械性干涉的發生。此種與至少三個接頭排列之臂58亦可容許具有至少三個層之收納架36、54，因增加橫向收納節距是不可行的，如第8A圖所示，因需在無機械性干涉下容納致動臂58，習知技術中之收納架36、54受限在兩層。

提供一種方法100，此方法100係用於將標準容器22移動至物品收納裝置20內部之目的地位置38。如第10圖之流程圖中所述，方法100可包括一或更多步驟：於步驟102中，將 收納取回運輸設備56之夾具32接合至設置在一標準容器22之頂面26上之升降凸緣30；於步驟104中，藉由收納取回運輸設備56將位在物品收納裝置20內之進入空間34內的標準容器22移動至鄰接於目的地位置38之進入空間34之一部分；於步驟106中，藉由收納取回運輸設備56定向標準容器22，其中門凸緣28背朝收納取回運輸設備56之一方向，其中此方向可為例如垂直至或相對於收納取回運輸設備56且面向目的地位置38；於步驟108中，藉由收納取回運輸設備56之臂58將標準容器22移入物品收納裝置20之目的地位置38。步驟108可藉由例如收納取回運輸設備56之臂58來執行，例如第7A-7D圖中之臂58。可繼續執行方法100之步驟110，步驟110係將收納取回運輸設備56之夾具32分離於標準容器22之升降凸緣30；於步驟112中，將收納取回運輸設備56之臂58縮回進入空間34內。

亦提供一種方法200，此方法200係用於將標準容器22自物品收納裝置20內部之可進入位置移動至目的地位置38。如第11圖之流程圖中所述，方法200可包括一或更多步驟：於步驟202中，將位在物品收納裝置20內之進入空間34內之收納取回運輸設備56移動鄰接於標準容器22；於步驟204中，延伸收納取回運輸設備56之臂58；於步驟206中，將設置在標準容器22之頂面26上之升降凸緣30接合於設置在收納取回運輸設備56之臂58上之夾具32；於步驟208中，縮回收納取回運輸設備56之臂58而將標準容器22移動至進入空間34內；以及於步驟210中，藉由收納取回運輸設備56將進入空間34內之標準容器22移動至目的地。目的地可為收納架36、54其中一者內之位 置38。目的地可為包括例如另一收納位置或用於退出物品收納裝置20之碼頭。

明顯地，本發明之許多修正及變化在根據上述教導下是可行的且可在所附之申請專利範圍內採取不同於特定說明方式而實施。這些前置引用應解釋為包含任何組合，於這些組合中之發明新穎性係運用其功用。在設備請求項中所使用的文字“該(said)”係指一先行詞，此先行詞係為表示被包含在請求項的範圍內之一正面引用，而位於一文字之前之文字“該(the)”不表示是被包含在請求項的範圍內。

Claims (15)

1. 一種物品收納裝置，包括：一標準容器，定義一內部空間且於一底面與一頂面之間延伸，該底面係大致上水平地延伸，該頂面係間隔於該底面且大致上平行於該底面，該標準容器包括一開口側及一門凸緣，該開口側係垂直於該頂面及該底面而用於提供進入至該內部空間之入口，該門凸緣係沿著該開口側延伸且越過相對於該底面之該頂面，並且藉由附加至該頂面之一升降凸緣用以接收一升降工具，藉此用以升降該標準容器；一進入空間，用於容許該標準容器之移動；至少一收納架，包括複數位置，該等位置之每一者係配置用於保持該等標準容器的其中一者；一收納取回運輸設備，於該進入空間內可移動且包括一臂，該臂係配置用於將該升降工具移動至該至少一收納架內，以接合位在該等位置的其中一者之一標準容器，且藉此容許該收納取回運輸設備將該標準容器移動至該位置或自該位置移動該標準容器；以及其中該等標準容器係以各自的開口側背朝該收納取回運輸設備而各自設置在該至少一收納架內，且藉此將該等門凸緣定位在該進入空間與該標準容器之該升降凸緣之間之路徑之外，以容許該收納取回運輸設備之該升降工具沿著位在該進入空間之間之一實質水平面移動以接合該等標準容器的其中一者之該升降凸緣，而不受到該門凸緣所阻擋。
2. 如申請專利範圍第1項所述之物品收納裝置，其中該收納取 回運輸設備之該臂包括複數區段，於該等區段每一者之間具有一接頭，且其中該臂包括用於在至少一收納架中將該升降工具定位到與該等標準容器之任一者接合的至少三接頭，而不會接觸於該等收納架至少一者內之任何其它該等標準容器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之物品收納裝置，其中該等區段包括至少一第一區段及至少一第二區段，該第一區段係連接至該升降工具，該第二區段與該升降工具隔開，並且其中該第一區段比該第二區段長。
4. 如申請專利範圍第2項所述之物品收納裝置，其中該臂包括四區段，於該等區段之每一者之間具有一接頭，並且該收納取回運輸設備更包括至少兩馬達，該等馬達之每一者使得經由該等接頭的其中一者所分離之兩區段彼此相對移動。
5. 如申請專利範圍第2項所述之物品收納裝置，其中該升降工具係排列如同具有一對大致上平行元件之一叉狀物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之物品收納裝置，其中該至少一收納架包括一第一收納架及一第二收納架，並且其中該進入空間係定義在該第一收納架與第二收納架之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之物品收納裝置，其中該至少一收納架包括用於接收該等標準容器之複數位置，該等位置包括複數列，該等列垂直疊置於彼此之頂部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之物品收納裝置，其中該等位置更包括複數層，該等層相對彼此水平地排列。
9. 一種用於移動標準容器的方法，用於將具有一門凸緣之一標準容器移動至一物品收納裝置內部之一目的地位置，包括：接合一收納取回運輸設備之一升降工具至設置在一標準容器之一頂面上之一升降凸緣；藉由該收納取回運輸設備將位在該物品收納裝置內之該進入空間內的該標準容器移動至鄰接於該目的地位置之該進入空間之一部分；藉由該收納取回運輸設備定向具有該門凸緣之該標準容器面向該目的地位置；藉由該收納取回運輸設備之一臂將該標準容器移入該物品收納裝置之該目的地位置；將該收納取回運輸設備之該升降工具與該標準容器之該升降凸緣分離；以及將該收納取回運輸設備之該臂縮回該進入空間內。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於移動標準容器之方法，其中該收納取回運輸設備之該臂包括複數區段，於該等區段之每一者之間具有一接頭，且其中該臂包括用於將該升降工具定位到與該等標準容器之任一者接合的至少三接頭，而不會接觸於該等收納架內之任何其它該等標準容器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之用於移動標準容器之方法，其中該等區段包括至少一第一區段及至少一第二區段，該第一區段係連接至該升降工具，該第二區段與該升降工具隔開，並且其中該第一區段比該第二區段長。
12. 如申請專利範圍第9項所述之用於移動標準容器之方法，其中該升降工具係排列為如同具有一對大致上平行元件之一叉狀物。
13. 一種用於移動標準容器的方法，用於將一標準容器自一物品收納裝置內部之一可進入位置移動至一目的地，包括：將位在該物品收納裝置內之該進入空間內之該收納取回運輸設備移動鄰接於該標準容器；藉由設置在該收納取回運輸設備之一臂上的一升降工具將該收納取回運輸設備之該臂進行延伸以接合於設置在該標準容器之一頂面上之一升降凸緣；縮回該收納取回運輸設備之該臂而將該標準容器移動至該進入空間內；以及藉由該收納取回運輸設備將該進入空間內之該標準容器移動至該目的地。
14. 如申請專利範圍第13項所述之用於移動標準容器之方法，其中該收納取回運輸設備之該臂包括複數區段，於該等區段每一者之間具有一接頭，且其中該臂包括用於將該升降工具定位到與該等標準容器之任一者接合的至少三接頭，而不會接觸於該等收納架至少一者內之任何其它該等標準容器。
15. 如申請專利範圍第14項所述之用於移動標準容器之方法，其中該等區段包括至少一第一區段及至少一第二區段，該第一區段係連接至該升降工具，該第二區段與該升降工具隔開，並且其中該第一區段比該第二區段長。