TWI653702B - 用於潔淨環境之大體積輸送機運輸系統 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種用於潔淨環境之分段、皮帶驅動的輸送機系統。工件載體之高速度、高密度、無碰撞生產量係透過各具有協同旋轉驅動輪之皮帶驅動輸送機分段來實現。該等驅動輪具有一圓柱形輪廓。一馬達控制器可採用預界定加速/減速量變曲線，以實現跨各自驅動分段之工件載體速度的最佳變更。

Description

用於潔淨環境之大體積輸送機運輸系統

諸多製造工廠環境由與沿一線性配置之組裝線定位之循序工具相對之空間分佈式處理工具組成。此尤其適於其中在製品或一「工作實體」在由另一工具處理之後重新進入一工具之製造環境。重新進入至相同工具中避免工具重複，其在高工具資本成本之環境中特別重要。

一半導體製造環境為其中歸因於高工具成本而致使一工作實體多次進入一給定工具或一給定類型之工具之一環境之一實例。一半導體製造環境中之處理工具通常根據功能空間地分佈於工廠中。因此，工作流類似該工作實體之一混亂移動。在多個工作實體同時在多種工具上操作且在多個工具之間移動之情況下，各自工作流交叉。

在現代工廠中，藉由運輸網路而實現多個工作實體通過大量製造步驟及相關聯工具之進展。最大化工廠工具之使用及最大化產品輸出所必需之複數個工作實體之同時處理導致高度複雜物流。因此，要求工作實體移動方面的高效率及高度協調。在不具有能夠快速、即時回應之一有效運輸網路之情況下，可出現工作流進入或離開一些製程工具方面的瓶頸(流密度)，而其他製程工具工作不足。因此，此一有效運輸網路必須具有高遞送容量、高速度及非同步能力，藉此工作載體可獨立於彼此移動。運輸基礎結構為用於實現此有效物流之技術。

在諸如一半導體製造環境內之一遞迴製程流環境中，同時利用多達幾百之個別製程工具要求能夠在正確時間將正確工作實體遞送至該等工具之各者之一物流網路。各處理工具之利用率越高，工廠輸出越高，其同時轉化成商業資本效率提高。

輸送機系統為用於當代工廠環境之一種特定類型之運輸系統。一輸送機網路可供同時分派至各種工具之數百個移動工作載體共用。遞送容量將取決於流密度及輸送機速度。然而，流密度及速度受限於對輸送機系統內之工作實體之間的碰撞之零容限及一無集塵環境之額外要求。因此，在上述要求之間出現一衝突。

一輸送機網路通常具有交叉點、節點及至一工廠中之多個位置之分支。工作處理位置處之開口輸送機端為用於輸送機運輸域之輸入埠及輸出埠。在此等埠處，工作實體進入及離開輸送機域。在先前技術中，當一工作實體需要從此等埠之一者行進至另一者時，需要清理一運輸路徑以滿足碰撞避免之要求。通常，外部或集中分派軟體藉由同時控制所有其他工作實體之移動而為此一運輸做準備，否則將干擾所討論工作實體。歸因於前述生產量要求，此分派軟體係複雜的。工作實體需要彼此同時地且以最大速率移動而不發生碰撞。

除密集製造環境中之高度複雜控制之挑戰外，輸送機系統之微粒產生在潔淨室環境中亦極受關注。因此，必須對此等環境中之運輸系統之效率與污染機會進行衡量。

傳統滾筒輸送機已達成極低微粒產生。然而，此等配置已無法使在其上運輸之物品或載體(本文中一般簡稱為「載體」)從一停止狀態達成高加速度。此非歸因於缺乏可用於驅動滾筒之轉矩，而是歸因於當應用高起動轉矩時，滾筒輪可能滑動及發出尖銳聲之事實。此類似於在從一停止狀態過快地加速時汽車輪胎發出尖銳聲。

在某些實施例中，已結合同步或步進馬達驅動之滾筒或輪(取決 於實施例)利用一磁滯離合器，以消除載體與驅動器之間的此滑動。磁滯離合器實現非同步軟緩衝，其為用於獨立於彼此移動載體且以一平穩方式起動及停止載體之一製程。然而，雖然成功阻止滑動，但磁滯離合器可能仍難以達成包含在多個g範圍中之高加速率。要求非常快速加速及減速，以便增加生產量且因此增大在其中載體必須從不碰撞之軟緩衝輸送機上行進之載體之密度。由於載體非同步地移動，故其等需要快速停止且不足以與一下游載體發生碰撞以在一輸送機環境中達成密度增大以及快速起動，以便最小化對上游載體之干擾。較佳地，起動及停止應發生於稍大於載體之一線分段內。

物理學原理指示在一表面上移動一物體所要之摩擦力取決於材料之法向力及摩擦係數。換言之，摩擦力無關於接觸面積。然而，運用壓縮材料，可藉由選擇性地增加表面接觸達成更高摩擦力。此實現之一結果為增加利用載體運輸皮帶，而非具有與載體接觸之一橡膠驅動表面之輪。此表面區域接觸增加實際上增大驅動表面與受驅動表面之間的摩擦係數。

不幸地，在(特別關於起因於受驅動輪及惰輪之單獨使用)微粒產生方面，簡單地安置一驅動皮帶在一各自輪組上係非潔淨的。皮帶之集塵主要起因於皮帶與皮帶下方輪(即，支撐一載體之重量之輪)之互動。對微粒產生之來源之先前調查判定在諸多情況下，歸因於輪、各自軸及/或支撐輪之軌道之加工容限，皮帶與其下方輪不持續、全接觸。例如，已發現，一些支撐惰輪與上覆皮帶持續接觸且因此配合皮帶轉動，而其他支撐惰輪取決於皮帶何時碰觸其等而起動及停止。後一接觸係偶然的，其導致支撐惰輪之摩擦引發之旋轉加速及停止。此效應有時取決於一載體是否在皮帶傳動輸送機之各自部分上方。

為了在包含惰輪之一各自輸送機區段中之皮帶與所有輪之間賦予連續接觸，提議將皮帶編織於輪之間的一蛇形路徑中，諸如在兩個 惰輪上方且接著在下兩個惰輪下方。儘管成功維持皮帶與所有各自輪之間的接觸，但此導致增加馬達轉矩之要求，其亦要求增大電流且因此增加操作成本。

始終需求一種導致高密度、快速、靈活且非同步的工作實體運輸、高遞送容量、工作實體碰撞之避免、及低集塵(用於潔淨室環境)之最佳化運輸解決方案。

為了解決對高速工件運輸之需要與工件碰撞之避免之間的固有衝突且為了增大生產量，將根據一實施例之一基礎結構輸送機線劃分成諸個分段，各分段之一長度類似於一工作實體或工件載體之長度。若一輸送機分段已被另一工件載體佔據，則阻止一工件載體進入該分段。此碰撞避免係自發的、嵌入於輸送機元件中、允許所分派工件載體之一自然、獨立流，為與在先前技術中實踐之集中控制模型不同之一方法。藉由將先前技術之較長輸送機運轉劃分成離散分段且藉由使能夠智慧、局域地控制在分段之間運輸的工件載體，避免為所分派工作載體保留整個輸送機線運轉之容量限制程序。

在高流密度下，可自發地在埠之間發送工件載體。運用局域化、基於分段之感測及輸送機控制，載體可佔據鄰近分段(若需要)，且可在先到先得或「自然」基礎上通過節點。

工件載體在連貫輸送機分段上有多接近彼此(稱為「堆疊」之一概念)部分取決於工件載體行進速度，即，輸送機速度。在先前技術中，禁止一工件載體進入已被另一工件載體佔據之一區中要求行進中載體具大間隔，以確保足夠停止距離來避免碰撞。速度越高，停止距離越大，其導致更小流密度。在先前技術中，對停止(或起動)距離之限制為使用滾筒來驅動一無集塵輸送機上之工件載體之一結果。又此等滾筒先前被認為係達成潔淨、無微粒移動之唯一方式。在追求潔淨 運輸中，當有必要突然停止以避免與一下游、固定工件載體發生碰撞時，滾筒輸送機利用適中運輸速度以避免滾筒上工件載體之滑動。因此，工件載體與驅動輸送機滾筒之間的受限接觸表面之物理現象要求此等適中速度。

運用彈性表面接觸件，摩擦力隨著表面接觸增加而增加。因此，為了增加輸送機驅動器與工件載體之間的驅動表面接觸，各項實施例中之一輸送機之輪或滾筒之一些補充有高摩擦係數之皮帶。然而，雖然改良工件載體與分段輸送機之間的摩擦囓合，但皮帶之引入可尤其對如上文所論述之惰輪引入新微粒源。透過本文中所描述之發展克服此等困難允許引入在潔淨製造環境中提供工件載體高加速率及減速率之高速、皮帶傳動、局域控制的分段輸送機。因此，在高速度下產生高流密度。

當速度為高且停止距離及起動距離必須為短時，必須限制工件載體之加速率及減速率以避免皮帶上之滑動，其為可產生污染微粒之一條件。運用結合輸送機分段驅動輪或滾筒使用一磁滯離合器，透過限制加速率及減速率達成先前集塵控制。離合器充當限制驅動滾筒轉矩之一裝置且可經設定以在一高速度馬達之突然起動加速或快速停止將以其他方式致使超過輸送機與工件載體之間的摩擦力時脫離。當未超過一最大慣性值時，此一離合器之應用允許工件載體之質量及速度可變(例如，一滿工件載體與一空工件載體之間的重量差)。

然而，已發現，在一驅動輸送機皮帶與一工件載體之間使用彈性表面接觸件提供改良之摩擦囓合，因此消除對用於限制摩擦力之基於離合器之技術之需要。可採用程式化至局域分段控制器中之較高加速率及減速率，因此改良生產量同時避免碰撞。可透過伺服作用或藉由預界定且限制開口環步進馬達加速率或減速率，達成此馬達控制。因此，在一無微粒潔淨製造環境中，具有由具有受控制高加速率及減 速率之開口環步進馬達或伺服馬達驅動之皮帶之分段輸送機導致在高密度及高速度下工作載體無碰撞流，其導致輸送機生產量增大。

在一項特定非限制性實施例中，為了改良一各自輸送機區段內之一驅動皮帶與輪(尤其係惰輪)之間的接觸，在安置於皮帶下方之各輪中形成一周邊凹槽。接著，將材料之一柔軟、易彎環安置於該凹槽中。該環突出略微超過該惰輪之冠部。

當驅動皮帶在非平坦惰輪上方行進時，易彎環之略微突出導致改良與驅動皮帶接觸之可靠性。惰輪始終與驅動皮帶協調地轉動。因此，顯著地減少集塵且相較於先前所描述之蛇形皮帶實施例亦減少驅動馬達轉矩要求。

各易彎環經結構設計以當被一載體卸載時，達成與上覆皮帶持續接觸。當一載體或其他運輸中物品鄰近一各自輪或在一各自輪上方時，壓縮該易彎環，且皮帶與相對較硬輪冠部或周邊本身接觸，其增加皮帶與輪之間的接觸面積。因此，易彎環材料及在輪冠部上方突出的延伸區經選擇，以當卸載時在易彎環與皮帶之間達成一高度皮帶接觸，且當裝載時，在輪冠部與皮帶之間達成直接接觸。藉由一相對較低程度之所要轉矩及最小化集塵，可達成快速載體加速及減速。

另一實施例提供皮帶與惰輪之間之集塵的減少。此非限制性實施例利用一低摩擦係數及堅硬惰輪材料(諸如尼龍)，而非在其介面處使用高摩擦係數及柔軟材料(諸如確保其相對速度同步之環)，且忽略同步速度之缺乏。在此實施例中，惰輪呈圓柱形形狀，但皮帶環之兩端(其等具有居中冠部)除外。皮帶可有彈性地伸展遍及所有惰輪及驅動器(消除對額外張緊輪之需要)。

10‧‧‧惰輪轂/惰輪/輪

11‧‧‧前邊緣

12‧‧‧狹槽

13‧‧‧後邊緣

14‧‧‧易彎材料環/易彎環

16‧‧‧軸承總成

18‧‧‧軸

20‧‧‧支撐軌道框架/驅動軌道

22‧‧‧驅動皮帶/皮帶

24‧‧‧對稱軸

26‧‧‧回程惰輪/回程輪

28‧‧‧驅動棒/驅動軸件

30‧‧‧居中輪

32‧‧‧中間惰輪

40‧‧‧突出部

42‧‧‧突出部

50‧‧‧驅動輪

52‧‧‧狹槽

54‧‧‧主軸

56‧‧‧輸送機分段驅動馬達/馬達

58‧‧‧局域控制器

60‧‧‧感測器

62‧‧‧記憶體

910‧‧‧惰輪/輪

911‧‧‧前邊緣

913‧‧‧後邊緣

922‧‧‧彈性體皮帶

1010‧‧‧惰輪

1011‧‧‧前邊緣

1012‧‧‧前凸緣

1013‧‧‧後邊緣

1014‧‧‧後凸緣

1200‧‧‧輸送機分段

1202‧‧‧載體

1204‧‧‧載體

1210‧‧‧驅動分段

1215‧‧‧分段控制器/局域控制器

1220‧‧‧驅動分段

1225‧‧‧分段控制器/局域控制器

1230‧‧‧驅動分段

1235‧‧‧分段控制器/局域控制器

1240‧‧‧驅動分段

1245‧‧‧分段控制器/局域控制器

1250‧‧‧中心控制器

1310‧‧‧步驟

1320‧‧‧步驟

1330‧‧‧步驟

1340‧‧‧步驟

圖1為根據本發明之從一支撐軌道框架安置之一輪之一剖視圖；圖2為圖1之輪之一詳細視圖； 圖3為一端惰輪之一剖視圖，其進一步繪示冠狀形狀。

圖4為圖3之輪之一詳細視圖。

圖5為根據本發明之一輸送機驅動分段之一透視圖，其中繪示一驅動皮帶、至少一個驅動輪，及複數個惰輪；圖6為在裝載條件下圖3之輪之一詳細視圖；圖7為圖5中所展示、在對置端上具有平面突出部之一驅動軸件之一端之一平面視圖；圖8為根據本發明之一項實施例之一驅動輪之一側透視圖；圖9為根據另一實施例之一圓柱形輪之一詳細視圖；圖10為具有一彈性皮帶之圖9之一圓柱形惰輪之一詳細視圖；圖11為根據一進一步實施例之一輪之一詳細視圖；圖12為根據一實施例之一輸送機線之一方塊圖；及圖13為根據一項實施例之一局域控制器之邏輯之一流程圖。

本專利申請案為2014年10月22日申請之第14/520,977號美國專利申請案之一部分接續案，主張2013年10月22日申請之第61/894,079號美國臨時專利申請案之優先權的權益，該案之揭示內容之全文以引用的方式併入本文中。

圖1繪示相對於一支撐軌道框架20安置之一惰輪轂10。本文中亦簡稱為「輪」之輪轂可由耐受集塵(諸如聚氨酯)之一堅硬、彈性材料形成。輪10之一項較佳實施例採用75 Shore D鑄件靜電放電(ESD)聚氨酯棒，其在鑄造後加工至所要形狀及大小。替代地，諸如ESTANE(俄亥俄州克里夫蘭市(Cleveland,OH)Lubrizol Advanced Materials公司之註冊商標)58137 TPU之一67D聚酯型熱塑性聚氨酯(TPU)。在所繪示實施例中，輪實質上呈圓柱形，但如圖2中可更清楚地所見，其具有相對於居中於各自軸18內之一對稱軸24傾斜之一外周邊。特定言 之，在一前邊緣11或後邊緣13處輪半徑小於更接近輪中間之所量測半徑。此半徑差可為線性或彎曲，後者在圖中予以繪示。

輪10安置於習知設計及結構設計之一軸承總成16上。圍繞從一驅動軌道20突出之一軸18安置軸承總成16。該軸在圖中展示為螺紋式，且可與驅動軌道中之一互補螺紋孔匹配。然而，該軸可按任何習知方式與驅動軌道機械地匹配。該驅動軌道在圖1中展示為L型，但其可按各種形狀提供。

圍繞輪外周邊表面安置一狹槽12。如圖2中所展示，該狹槽持續圍繞輪周邊以形成其中提供一易彎材料環14之一環形或圓形狹槽。在一第一繪示之實施例中，該易彎材料狹槽及環之橫截面呈矩形，但在其他實施例中可利用不同幾何形狀。例如，在另一實施例中，該易彎環可具有一圓形或一卵形橫截面，而該狹槽具有一互補半圓形或半卵形橫截面。該易彎環較佳地經結構設計以具有在輪之徑向方向中量測之一最大厚度，其略微大於該狹槽之最大深度。因此，該易彎環通常延伸超過該輪本身之近表面達一距離x。在一第一實施例中，該易彎環具有聚氨酯，但可使用其他柔軟、可壓縮、非易碎材料。此等其他材料可包含聚矽氧及橡膠。在一較佳實施例中，伸展該易彎環且迫使該易彎環在輪外周邊上方並至該狹槽中。靜止易彎環之直徑可小於狹槽之直徑，使得在一項實施例中透過摩擦配合將該易彎環固持於原位。在其他實施例中，透過一黏劑結合或透過機械方式(包括易彎環之側壁與狹槽之側壁之間的摩擦配合(未展示))將該易彎環固持於原位。

在圖3中，展示跨易彎環14頂部安置之一驅動皮帶22之橫截面。此亦在圖4中更詳細地描繪。當無載體或其他物品在各自輪上或近接各自輪運輸時，皮帶下表面至少與易彎環14之上表面或外表面保持接觸，藉此各自輪可立即且在不滑動之情況下回應於皮帶移動。若一輪 在其外延伸區中具有一缺陷或若一軸18彎曲或以其他方式非垂直於一驅動軌道，則皮帶有時亦可與該輪本身之外表面接觸。然而，該易彎環意欲於確保皮帶始終與各自輪直接地或間接地接觸，以便避免起因於皮帶與輪之間的間歇接觸之集塵。

對驅動皮帶22之材料之挑選部分取決於硬度計及導電率之所期望值。Pyrathane 83ASD及Stat-Rite S-1107為典型皮帶材料。Pyrathane皮帶有點柔軟且較有彈性，但同時不易導電。Stat-Rite皮帶較堅硬且較不易彎曲，但同時較易導電。較佳地，彈性皮帶伸展至輪上且透過與所有惰輪及驅動輪之互動用於直接地運輸上覆工件載體。

一旦一載體(未展示)在位於一特定輪10上方或近接一特定輪10之皮帶22上，則該載體之重量足以壓縮易彎環14使得皮帶22下表面與輪外表面之相對較堅硬表面直接接觸，如圖6中所展示。輪硬度確保隨著載體之重量遍及各輪且替代地對該載體提供一水平、平穩運輸，皮帶不下沈。此外，相較於皮帶低延伸區與易彎環周邊之間的接觸面積，皮帶低延伸區與輪周邊之間的接觸面積增加確保足夠摩擦力來達成皮帶與輪之間的精確旋轉追蹤。

在圖5中，可見一驅動分段之一項實施例之一透視圖。藉由一輸送機分段所包括之驅動分段之數目來判定該輸送機分段之長度。一驅動分段界定為一工件載體之長度加上自由空間之某個邊界。因此，取決於該實施例，一輸送機分段可經結構設計以固持一個、兩個或更多個驅動分段。運用此模組化方法，接著一輸送機應用之設計者使用各固持整數數目之驅動分段之一定長度之標準、預製作模組構造輸送機佈局。此方法允許簡單的輸送機網路設計及組裝。

在圖中，相對於一驅動軌道20提供一輪10線性陣列。在所繪示實施例中，該陣列之各此輪10具有一安置於周邊之易彎環14，以改良輪與一上覆、連續皮帶22之間的旋轉接觸之程度。在此所繪示實施例 中，跨輸送機分段之線性陣列中之輪10之各者為惰輪。換言之，該線性陣列之輪之各者未被供電且透過與上覆皮帶之連續接觸而旋轉。應注意，在其他、較簡化實施例中，惰輪為冠狀(如圖1及2中所展示)，但不具有一狹槽12或易彎環14。又此外，在又其他實施例中，惰輪之一些或所有具有平行於軸18之一平整外表面，一各自皮帶22在其上滾動。

在該線性陣列之對置端處，皮帶22圍繞各自端輪10在朝向兩個低回程惰輪26之實質上相反方向上成略微小於180度延伸。該皮帶圍繞此等回程輪且因此圍繞一驅動棒28之上表面成近似90度延伸。在一替代實施例中，回程輪26及驅動棒28之各者亦可具有一各自易彎環14，而在其他實施例中，回程輪26及驅動棒28之一者或兩者不具有一各自易彎環。

在此所繪示實施例中，根據此項技術中之教示，藉由一馬達56(圖8)使驅動棒28選擇性地旋轉。藉由透過馬達操作使該驅動棒之一端旋轉，輸送機分段之對置側上之協作皮帶一致地旋轉，因此導致安置於兩個皮帶之一上表面上之一載體之線性、平坦運輸。在一項實施例中，驅動軸件為允許輸送機軌道之兩側之間的一定程度未對準之軸件及萬向聯軸器之一組合。例如，關於圖7，在圖式中，驅動軸件28在各端上具有一平整突出部，在垂直於對置遠端上之突出部42之近端上具有突出部40。該驅動軸件之一端上之平整突出部裝配至安裝於一個軌道框架20(圖8中未展示)之一各自驅動輪50之中心中之一狹槽52中且藉由一主軸54裝配至一馬達56(如圖8中所展示)，而對置平整突出部裝配至另一平行軌道框架上之一各自從屬輪之中心中之一各自狹槽中。該從屬輪可透過此項技術中已知之軸承構件圍繞一各自主軸旋轉。

運用一共同驅動軸件，輸送機分段之兩側上之輸送機皮帶經同 步以按相同速度運轉，因此當皮帶跨輸送機分段行進時，避免工件載體纏繞於皮帶頂部上。如圖8中所展示，該驅動軸件之對置端上之驅動輪50及從屬驅動輪具有相同圓柱形形狀。重要地，各驅動輪之半徑R相同。此確保按相同速度驅動左皮帶及右皮帶，儘管各皮帶通常趨向於藉由將其等定位於惰輪之冠部之最高點上來尋求其本身之最高張力。

歸因於材料變動、輸送機負載加速度、摩擦係數差、皮帶大小及(主要地)輪軸件之不完全對準，使得非所有輪旋轉軸彼此完全平行，左皮帶及右皮帶通常將以其他方式按略微不同的速度運轉。此在其中此等速度差可導致摩擦及集塵之潔淨環境中將係有問題的。圓柱形形狀的驅動輪抵消此趨向且使兩側上之皮帶速度相等。

在一替代方法中，輸送機皮帶為具有朝向在其上行進之工件載體向上呈現之一平整表面之一定時皮帶。該驅動皮帶之內表面之機械特徵與惰輪之外周邊上之互補機械特徵協作。特定言之，在此一定時皮帶之一第一實施例中，該皮帶之內表面具有諸如錐形或截頭錐形突出部之突出部之一線性且連續的陣列，且惰輪具有互補形狀孔隙之一線性陣列，各孔隙經結構設計以當皮帶在惰輪上方行進時接收一各自皮帶突出部。在一第二實施例中，在圍繞惰輪之外周邊之一線性帶中形成諸如錐形或類似錐形突出部之突出部，同時該皮帶具有經調適以當該皮帶在惰輪上方行進時接收惰輪突出部之互補形狀且間隔的孔隙。在此第二實施例中，皮帶孔隙可延伸通過皮帶至工件載體接觸表面，或若皮帶具有足夠厚度，則可僅部分地延伸通過該皮帶。然而，在任何此類實施例中，該定時皮帶確保惰輪與上覆皮帶同步連續旋轉，且透過避免間歇皮帶/輪接觸來避免微粒。

在所繪示實施例中，居中輪30經提供以將載體居中於皮帶上。在驅動棒28之放置導致在線性陣列中之鄰近惰輪10之間有一間隙之情 況下，亦可採用一或多個中間惰輪32。如所揭示，此等中間惰輪可或可不具有易彎環。

在其他實施例中，可供電給線性陣列之任一端處之輪10之一者或回程輪26之一者而非所展示驅動棒。然而，此將要求驅動元件，諸如輸送機分段之對置側上之馬達。保持此兩個馬達在起動或停止時間及旋轉速度方面完全同步可係一技術挑戰。

替代地，驅動棒28可取代在輸送機分段之對置側上(諸如在輪之線性陣列之一端處)之多對輪10或一對回程輪26。接著，將用輸送機分段之對置側上之惰輪取代如圖5中所描繪之驅動棒。又此外，可採用複數個驅動棒，儘管此又將要求與各此驅動棒相關聯之驅動元件之精確同步。

在所繪示實施例中，為了避免一工件載體與皮帶之間的滑動，未結合馬達56採用一磁滯離合器。此外，各驅動分段具有用於偵測該輸送機分段內之一或多個工件載體之存在之至少一感測器60，且較佳地至少兩個感測器。運用至少兩個感測器，一個感測器可經提供以近接各自驅動分段之各端，使得各自控制器可知道一工件載體是否佔據該驅動分段。此等感測器具有習知設計且可包含光學、磁性、被動諧振電路、砝碼、機械干擾及導電感測器之使用。

與一個輸送機驅動分段相關聯之一或多個感測器較佳與相關聯於各自輸送機分段驅動馬達56之一局域控制器58通信。該控制器較佳具有一通信介面且諸如經由習知設計及結構設計之一通信匯流排來與其任一側上之至少一個輸送機分段之各自控制器通信。在一項實施例中，該匯流排為一工業控制器區域網路(CAN)匯流排。顯然，若該輸送機分段為一埠(諸如至一處理工具之一介面)，則該各自控制器將僅與一個鄰近輸送機分段控制器通信。

多個分段特有控制器與一各自更高層級控制器通信。此更高層 級控制器具有其所負責之輸送機分段之一映射，且經程式化以能夠指引如何投送此輸送機域內之各載體。此資訊係用以控制個別分段特有控制器之回應。取決於整個輸送機系統之複雜性及大小，可採用多層級更高階控制器。

因此，各驅動分段之控制器能夠偵測一鄰近驅動分段中之一工件載體的存在，且據此可諸如藉由使該工件載體減速並促使其至一停止狀態以避免與一下游載體發生一碰撞而對一新工件載體之接收作出反應。該控制器亦能夠偵測一鄰近驅動分段中之一先前固定工件載體之移動，且可藉由使包含於各自分段內之一工件載體從一停止狀態加速來作出回應，或可繼續運輸該工件載體使其通過該驅動分段至下一驅動分段。

加速及減速量變曲線宜經儲存於與局域輸送機分段控制器相關聯之一記憶體62中。此等量變曲線可為用於變更工件載體速度之標準量變曲線，或可為最大值，藉此該控制器經程式化以在根據各自輸送機驅動分段及/或鄰近輸送機驅動分段內是否存在載體而調整工件載體速度時具有靈活性。

如上所定義，驅動分段係與一工件載體近似相同之長度加上自由空間之一小尺寸。因此，對於存在於半導體製造環境中之一300mm晶圓載體，一驅動分段為0.5米長。一半導體製造環境中之一典型載體具有近似8.5kg之一質量，且可按每秒近似1米之速度行進。一減速量變曲線必須經選擇以在此質量進入一下游、經佔據驅動分段之前，使其能夠減速至一停止狀態。在一第一實施例中，此減速量變曲線大體上呈線性。

然而，亦應預想，在一進一步實施例中使用一指數減速量變曲線，其中開始時速度變更率係緩慢的，但結束時(接近停止點)係較快的。此利用步進馬達之速度轉矩特性：大體上，在低速度下步進馬達 中之馬達轉矩較高。

儘管在前文中已論述減速量變曲線，但類似量變曲線可用於加速以在不滑動的情況下達成最大加速度。此控制器加速及減速量變曲線使工件載體在不可能碰撞的情況下，於非常密集流環境中按高速度行進。

儘管在前文中僅將鄰近驅動分段及/或輸送機分段描述為互相通信，但一更大範圍之相鄰驅動或輸送機分段的控制器可互相通信，以使能夠更快地回應於分段佔據變更及預測回應。

在一進一步實施例中，可使用一低摩擦係數及堅硬惰輪材料(諸如尼龍)，同時仍在皮帶與惰輪之間提供一集塵的減少。相較於使用高摩擦係數及柔軟材料之一些先前所描述實施例(諸如確保其相對速度同步之環)，此非限制性實施例忽略同步速度之缺乏，且允許在皮帶與堅硬惰輪之間有一定滑動。在此實施例中，諸多惰輪呈圓柱形形狀。皮帶環之兩端惰輪可具有居中冠部。皮帶可有彈性地伸展遍及所有惰輪及驅動輪，使得可省略額外張緊輪。

圖9為根據另一實施例之一惰輪910之一詳細視圖。惰輪910類似於圖4中所展示之惰輪10且包含一前邊緣911及後邊緣913。在圖9中，展示跨圓柱形惰輪910頂部安置之一驅動皮帶22之橫截面。在此實施例中，無載體或其他物品在惰輪910上或近接惰輪910運輸。據此，皮帶22之下表面可升離惰輪之上表面達一極小距離x，以防止與惰輪接觸。一旦一載體(未展示)在位於惰輪910上方或近接惰輪910之皮帶22上，則該載體之重量足以迫使皮帶22之下表面與惰輪910之相對較堅硬表面直接接觸。皮帶22與輪910之間的低摩擦係數允許皮帶22在不產生不良微粒之情況下在輪910上乾淨地滑動。因此，皮帶22及惰輪910不要求同步。

圖10為圖9之惰輪910之一詳細視圖，其中皮帶922為伸展至輪上 之一彈性體皮帶。皮帶922透過與所有惰輪及驅動輪之互動用於直接地運輸上覆工件載體。除確保與惰輪910接觸外，彈性體皮帶922亦允許輸送機皮帶分段省略張緊輪。此降低驅動分段之成本並且避免一潛在故障點。此外，安裝彈性體皮帶922之製程相對不太複雜。

如上文關於圖6所論述，輪910之硬度確保隨著載體之重量遍及各輪皮帶922不下沈，且反而對該載體提供一水平、平穩運輸。此外，歸因於低摩擦係數，皮帶922能夠在輪910之表面上按一無微粒方式滑行。此外，輪910及皮帶922之材料可經挑選，以便進一步減小產生微粒之可能性。

圖11為根據一進一步實施例之一惰輪1010之一詳細視圖。在此非限制性實施例中，惰輪1010包含：兩個居中凸緣1012、1014：接近前邊緣1011之一前凸緣1012及接近後邊緣1013之一後凸緣1014。此等居中凸緣1012、1014界定其中允許有皮帶22之一受限區域。此防止皮帶22漂移至側面且保持皮帶22居中。凸緣1012、1014經定大小使得其等不接觸皮帶22上之一載體之底表面。此亦可負責歸因於載體重量所致之皮帶22之任何壓縮。

在另一非限制性實施例中，惰輪1010可包含一單一居中凸緣1012、1014(例如，僅前凸緣1012)，以便防止皮帶22朝向前邊緣1011移動。

雖然在圖11中將居中凸緣1012、1014之形狀展示為正方形形狀，但居中凸緣1012、1014可具有適於其目的之任何形狀(例如，具有一傾斜側、半圓形等)。此外，個別居中凸緣1012、1014可呈相同形狀(諸如所展示)或不同形狀。

圖12為根據一實施例之一輸送機分段1200之一方塊圖。輸送機分段1200由一系列驅動分段1210、1220、1230、1240組成。出於闡釋目的，僅展示驅動分段1210、1220、1230、1240；然而，輸送機分段 1200可包含用於處理載體1202、1204之額外組件及/或用於重新引導載體1202、1204之流(例如，以沿輸送機分段1200形成環及/或裂縫)之組件。同樣地，驅動分段1210、1220、1230、1240可具有不同長度及形狀。

由一各自分段控制器1215、1225、1235、1245管理各驅動分段1210、1220、1230、1240。轉而可由一中心控制器1250操作此等分段控制器1215、1225、1235、1245。在一項非限制性實施例中，分段控制器1215、1225、1235、1245獨立於中心控制器1250接收受限控制及受限回饋而虛擬地操作。替代地，中心控制器1250可操作以更嚴格地協調各個驅動分段1210、1220、1230、1240之操作。

圖13為根據一獨立運作實施例之一局域控制器1215、1225、1235、1245之邏輯之一流程圖。該邏輯允許個別驅動分段1210、1220、1230、1240之分段控制，以提供一無碰撞載體流。使用局域邏輯，分段控制器1215、1225、1235、1245可獨立於全域邏輯按避免碰撞同時維持高流密度之一方式操作。

從步驟1310開始，該邏輯進入步驟1320，並檢查下一驅動分段(分段N+1)是否乾淨。此可藉由直接地感測該分段是否乾淨、運用該分段控制器檢查該下一驅動分段及/或運用一中心控制器進行檢查來完成。若下一驅動分段乾淨(是)，則根據步驟1330，該分段控制器開啟該驅動分段(M_N)之馬達(或保持其運轉)並將載體移動至該下一驅動分段上。另一方面，若該下一驅動分段不乾淨(否)，則該分段控制器移至步驟1340並關閉該馬達(或保持其關閉)。接著，該分段控制器返回至步驟1320並繼續檢查該下一驅動分段是否乾淨。

製程可在該驅動分段準備好將一載體移動至該下一驅動分段上時開始，或製程可連續運轉，以便儘快推動載體。此外，該邏輯可包含例如用於在該載體乾淨時自動關閉該馬達(而不檢查該載體是否在 該下一驅動分段上)之額外步驟，在步驟1340之後且在於步驟1320中重新檢查之前包含一延遲等。

在一替代實施例中，中心控制器1250可執行圖13之1320中所描述之邏輯且據此指示局域控制器1215、1225、1235、1245。

返回至圖12，使用圖13之邏輯，分段控制器1215將關閉用於驅動分段1210之馬達，直至載體1204擺脫驅動分段1220為止。同時，分段控制器1225將感測到驅動分段1230係乾淨的且開啟用於驅動分段1220之馬達使得推動載體1204。一旦載體1204離開驅動分段1220，則分段控制器1215將偵測到驅動分段1220係乾淨的且開始將載體1202移動至驅動分段1220上。

因此，驅動分段1210、1220、1230、1240能夠保持載體流移動同時防止碰撞。藉由選擇性地驅動驅動分段1210、1220、1230、1240，輸送機分段1200能夠確保快速地且有效地向前移動載體，以便保持高載體密度。隨著滯後載體沿輸送機分段1200向上移動可很快地消除載體之間的任何間隙直至載體在相鄰驅動分段上為止。

據此，輸送機分段1200將固持最大可行載體。此轉而允許載體處理元件更有效地操作，此係因為直至輸送機分段1200準備好再次移動才要求其等固持載體。

在一節能實施例中，一旦已從各自分段清除一載體，則局域控制器1215、1225、1235、1245可關閉馬達。局域控制器1215、1225、1235、1245接著可回應於一載體移動至各自分段、前一驅動分段或一較上游分段上而開啟馬達。

各種所描述操作僅為例示性且暗示無特定次序。此外，該等操作在適當情況下可按任何順序被使用且可部分被使用。記住以上實施例，應瞭解，額外實施例可採用涉及在電腦系統中傳送或儲存之資料之各種電腦實施操作。此等操作為要求實體量之實體操控之操作。通 常，雖然非必要，但此等量採取能夠經儲存、經傳送、經組合、經比較及以其他方式經操控之電信號、磁信號或光學信號之形式。

形成當前所揭示實施例之部分之任何所描述操作可為有用機器操作。各項實施例亦係關於一種用於執行此等操作之器件或裝置。該裝置可經特殊建構用於所要目的，或該裝置可為藉由儲存於電腦中之一電腦程式選擇性地啟動或組態之一通用電腦。特定言之，採用耦合至下文所描述之一或多個電腦可讀媒體之一或多個處理器之各種通用機器可結合根據本文教示撰寫之電腦程式予以使用，或其可更便於建構一更專業裝置以執行所要操作。

本文中所描述之程序、製程及/或模組可在硬體、軟體中實施，體現為具有程式指令、韌體或其組合之一電腦可讀媒體。例如，可由執行一記憶體或其他儲存裝置外之程式指令之一處理器執行本文中所描述之功能。

一實施例提供一種用於一潔淨製造環境中沿輸送機路徑之高密度在製品(WIP)單元流之輸送機運輸系統。該輸送機運輸系統包含用於界定輸送機路徑以運輸WIP單元之構件(舉例而言，諸如驅動分段)。該界定構件包含沿該等輸送機路徑之兩個或更多個兩個片段。個別地驅動該兩個或更多個片段。該輸送機運輸系統進一步包含用於選擇性地驅動該兩個或更多個片段之一受驅動片段以沿該受驅動片段且在該兩個或更多個片段之間選擇性地運輸該等WIP單元之構件(舉例而言，諸如一馬達)。包含用於感測該等WIP單元何時定位於該兩個或更多個片段之特定片段上之構件(舉例而言，諸如一感測器)。該輸送機運輸系統亦包含用於控制(舉例而言，諸如一資料處理器)該選擇性驅動構件之構件。該控制構件經配置以回應於該感測構件之一輸出而操作，使得在無碰撞之情況下控制該等WIP單元之相對於彼此位置。按一平穩控制方式選擇性地起動及停止該受驅動片段。在該受驅 動片段之起動及停止期間，該受驅動片段之加速及減速經控制使得用於使該等WIP單元加速或減速之一力小於該選擇性驅動構件與該等WIP單元之間的一摩擦力，且使得防止該等WIP單元在該選擇性驅動構件上滑動。

在以上輸送機運輸系統之一進一步實施例中，該等WIP單元在該受驅動片段內加速至全輸送機速度或從全輸送機速度減速。

在以上輸送機運輸系統之任一者之另一實施例中，該兩個或更多個片段各包含橫向隔開的平行受驅動輸送機皮帶及圓柱形驅動輪。各輸送機皮帶可環繞在由該輸送機皮帶形成之一環之兩個末端處之冠狀惰輪周圍。

該輸送機運輸系統亦可包含該等輸送機皮帶之各者下方之中心惰輪。該等中心惰輪可定位於該等冠狀惰輪之間且該等中心惰輪呈圓柱形形狀。該等中心惰輪可包含經結構設計以提供該等WIP單元之橫向引導之一成角側凸緣。

該等中心惰輪可配置成一列，使得一輸送機皮帶之一回程腿部定位於該列下方。可藉由經結構設計以確保該兩個輸送機皮帶之各者之速度相同之一圓柱形共同驅動軸件來驅動該回程腿部。該驅動軸件可包含經結構設計以適應輸送機軌道之側對側未對準之一內部萬向聯軸器。

該等輸送機皮帶可包含彈性材料，且該等輸送機皮帶之各者可在該等各自圓柱形驅動輪上伸展。

在以上輸送機運輸系統之任一者之一進一步實施例中，所有構造材料係靜電耗散的。

在以上輸送機運輸系統之任一者之另一實施例中，該界定構件進一步用於界定以下單元之輸送機路徑：一系列WIP單元、及/或可同時運輸的WIP單元。

一進一步實施例提供一種用於一潔淨製造環境中沿輸送機路徑之高密度在製品(WIP)單元流之輸送機運輸系統。該輸送機運輸系統包含一或多個輸送機路徑，其(等)經結構設計以運輸WIP單元。該一或多個輸送機路徑包含兩個或更多個片段。個別地驅動該兩個或更多個片段。該輸送機運輸系統進一步包含一或多個馬達，其(等)經結構設計以選擇性地驅動該兩個或更多個片段之一受驅動片段之一或多個皮帶，以沿該受驅動片段且在該兩個或更多個片段之間選擇性地運輸該等WIP單元。該兩個或更多個片段之各者可為本身具有馬達之受驅動分段。包含一或多個感測器，其(等)經結構設計以感測該等WIP單元何時定位於該兩個或更多個片段之特定片段上。該輸送機運輸系統亦包含一控制器，其經結構設計以控制該馬達。該控制構件經結構設計以回應於該感測器之一輸出而操作，使得在無碰撞之情況下控制該等WIP單元之相對於彼此位置。按一平穩控制方式選擇性地起動及停止該受驅動片段。在該受驅動片段之起動及停止期間，該受驅動片段之加速及減速經控制使得用於使該等WIP單元加速或減速之一力小於該一或多個皮帶與該等WIP單元之間的一摩擦力，且使得防止該等WIP單元在該一或多個皮帶上滑動。

在以上輸送機運輸系統之另一實施例中，該等WIP單元在該受驅動片段內加速至全輸送機速度或從全輸送機速度減速。

在以上輸送機運輸系統之任一者之一進一步實施例中，該至少一個皮帶包含橫向隔開的平行受驅動輸送機皮帶且該受驅動分段包含該等輸送機皮帶及圓柱形驅動輪。各輸送機皮帶可環繞在由該輸送機皮帶形成之一環之兩個末端處之冠狀惰輪周圍。該輸送機運輸系統亦可包含該等輸送機皮帶之各者下方之中心惰輪，該等中心惰輪可定位於該等冠狀惰輪之間。該等中心惰輪呈圓柱形形狀。該等中心惰輪可包含經結構設計以提供該等WIP單元之橫向引導之一成角側凸緣。

該等中心惰輪可配置成一列。一輸送機皮帶之一回程腿部可定位於該列下方，且可藉由經結構設計以確保該兩個輸送機皮帶之各者之速度相同之一圓柱形共同驅動軸件來驅動該回程腿部。該驅動軸件可包含經結構設計以適應輸送機軌道之側對側未對準之一內部萬向聯軸器。

在以上輸送機運輸系統之任一者之另一實施例中，該等輸送機皮帶可包含彈性材料，且該等輸送機皮帶之各者可在該等各自圓柱形驅動輪上伸展。

在以上輸送機運輸系統之任一者之一進一步實施例中，所有構造材料係靜電耗散的。

在以上輸送機運輸系統之任一者之另一實施例中，該一或多個輸送機路徑經結構設計以運輸：一系列WIP單元、及可同時運輸的WIP單元。

鑑於上文所含之教示，可由熟習此項技術者本文中所描述及所闡釋之細節、材料、及部件配置及步驟排列作出諸多變更。藉此，應瞭解，任何下文請求項不限於本文中所揭示之實施例且可包含非具體描述之實務且將在法律允許下進行儘可能廣泛地解釋。

Claims (22)

1. 一種用於一潔淨製造環境中沿輸送機路徑之高密度在製品(WIP)單元流之輸送機運輸系統，該輸送機運輸系統包括：用於界定輸送機路徑以運輸WIP單元之構件，該界定構件包括沿該等輸送機路徑之至少兩個片段，其中個別地驅動該至少兩個片段；用於選擇性地驅動該至少兩個片段之一受驅動片段以沿該受驅動片段且在該至少兩個片段之間選擇性地運輸該等WIP單元之構件；用於感測該等WIP單元何時經定位於該至少兩個片段之特定片段上之構件；及用於控制該選擇性驅動構件之構件，其中該控制構件經配置以回應於該感測構件之一輸出而操作，使得在無碰撞之情況下控制該等WIP單元之相對於彼此的位置，其中，藉由該用於控制之該構件以一平穩控制方式選擇性地啟動及停止該受驅動片段，其中在該受驅動片段之起動及停止期間，該受驅動片段之加速及減速經控制使得用於使該等WIP單元加速或減速之一力小於該選擇性驅動構件與該等WIP單元之間之一摩擦力，且使得防止該等WIP單元在該選擇性驅動構件上滑動。
2. 如請求項1之輸送機運輸系統，其中該等WIP單元在該受驅動片段內被該用於控制之該構件加速至全輸送機速度或從全輸送機速度減速。
3. 如請求項1之輸送機運輸系統，其中該至少兩個片段各包括橫向隔開的平行受驅動輸送機皮帶及由該用於選擇性驅動之該構件 驅動之驅動棒，用於一致地旋轉該平行受驅動輸送機皮帶。
4. 如請求項1之輸送機運輸系統，其中各輸送機皮帶係環繞在由該輸送機皮帶形成之一環之兩個末端處的冠狀惰輪周圍。
5. 如請求項4之輸送機運輸系統，進一步包括該等輸送機皮帶之各者下方的中心惰輪，該等中心惰輪經定位於該等冠狀惰輪之間，其中該等中心惰輪呈圓柱形形狀。
6. 如請求項5之輸送機運輸系統，其中該等中心惰輪包括經結構設計以提供該等WIP單元之橫向引導之一成角側凸緣。
7. 如請求項5之輸送機運輸系統，其中該等中心惰輪經配置成一列，一輸送機皮帶之一回程腿部經定位於該列下方，且藉由經結構設計以確保該兩個輸送機皮帶之各者之速度相同之一圓柱形共同驅動軸件來驅動該回程腿部。
8. 如請求項7之輸送機運輸系統，其中該驅動軸件包括經結構設計以適應輸送機軌道之側對側未對準之一內部萬向聯軸器。
9. 如請求項3之輸送機運輸系統，其中該等輸送機皮帶包括彈性材料，且該等輸送機皮帶之各者係在該驅動棒之一各自端上伸展。
10. 如請求項1之輸送機運輸系統，其中所有構造材料係靜電耗散的。
11. 如請求項1之輸送機運輸系統，其中該界定構件係進一步用於界定以下一者之輸送機路徑：一系列WIP單元及可同時運輸的WIP單元。
12. 一種用於一潔淨製造環境中沿輸送機路徑之高密度在製品(WIP)單元流之輸送機運輸系統，該輸送機運輸系統包括：至少一個輸送機路徑，其(等)經結構設計以運輸WIP單元，該至少一個輸送機路徑包括至少兩個片段，其中個別地驅動該至 少兩個片段；至少一個馬達，其(等)經結構設計以選擇性地驅動該至少兩個片段之一受驅動片段之至少一個皮帶，以便沿該受驅動片段且在該至少兩個片段之間選擇性地運輸該等WIP單元；至少一個感測器，其(等)經結構設計以感測該等WIP單元何時經定位於該至少兩個片段之特定片段上；及一控制器，其經結構設計以控制該選擇性驅動構件，其中該控制構件經結構設計以回應於該感測器之一輸出而操作，使得在無碰撞之情況下控制該等WIP單元之相對於彼此的位置，其中，藉由該控制器以一平穩控制方式選擇性地起動及停止該受驅動片段，其中在該受驅動片段之起動及停止期間，該受驅動片段之加速及減速經控制，使得用於使該等WIP單元加速或減速之一力小於該至少一個皮帶與該等WIP單元之間之一摩擦力，且使得防止該等WIP單元在該至少一個皮帶上滑動。
13. 如請求項12之輸送機運輸系統，其中該等WIP單元係在該受驅動片段內由控制該各自受驅動片段之該至少一馬達之該控制器加速至全輸送機速度或從全輸送機速度減速。
14. 如請求項12之輸送機運輸系統，其中該至少一個皮帶包括橫向隔開的平行受驅動輸送機皮帶，且該受驅動片段包括該等輸送機皮帶及由被該至少一馬達驅動之驅動棒，用於一致地旋轉該平行受驅動輸送機皮帶。
15. 如請求項12之輸送機運輸系統，其中各輸送機皮帶係環繞在由該輸送機皮帶形成之一環之兩個末端處之冠狀惰輪周圍。
16. 如請求項15之輸送機運輸系統，進一步包括該等輸送機皮帶之各者下方的中心惰輪，該等中心惰輪經定位於該等冠狀惰輪之間，其中該等中心惰輪呈圓柱形形狀。
17. 如請求項16之輸送機運輸系統，其中該等中心惰輪包括經結構設計以提供該等WIP單元之橫向引導之一成角側凸緣。
18. 如請求項16之輸送機運輸系統，其中該等中心惰輪經配置成一列，一輸送機皮帶之一回程腿部經定位於該列下方，且藉由經結構設計以確保該兩個輸送機皮帶之各者之速度相同之一圓柱形共同驅動軸件來驅動該回程腿部。
19. 如請求項18之輸送機運輸系統，其中該驅動軸件包括經結構設計以適應輸送機軌道之側對側未對準之一內部萬向聯軸器。
20. 如請求項14之輸送機運輸系統，其中該等輸送機皮帶包括彈性材料，且該等輸送機皮帶之各者係在該驅動棒之一各自端上伸展。
21. 如請求項12之輸送機運輸系統，其中所有構造材料係靜電耗散的。
22. 如請求項12之輸送機運輸系統，其中該至少一個輸送機路徑經結構設計以運輸以下之至少一者：一系列WIP單元及可同時運輸的WIP單元。