自动化物料传送系统的制作方法

本发明涉及物料传输领域，具体涉及一种自动化物料传送系统。

背景技术：
随着半导体技术的发展，300mm的硅片已经取代200mm的硅片成为主流，每个装载了硅片的容器重量由原来的约4公斤变成了约9公斤。因此，如果借助于人力来在各个制造模块之间来进行传输的话，会导致效率比较低，同时还可能导致人员被伤害的危险。而由于可以有效提高厂房利用率、缩短产品的生产周期，自动化物料传输系统(AutomatedMaterialHandlingSystems，以下简称：AMHS)相对于人力化的物料传输来说，成为在300mm硅片制造过程中各个制造模块之间来进行输送硅片的主要纽带。图1为现有技术中为针对某一具体制造模块配置的自动化物料传输系统的结构示意图。如图1所示，该自动化物料传输系统主要包括：存储单元STOCKER101和升降机子系统102。其中，存储单元STOCKER101设有至少一个输入口111、至少一个输出口121，存储单元STOCKER801中放置有盒式容器103，在盒式容器103存放有物料(WorkInProduct，以下简称WIP)如硅片。升降机子系统102包括设置在存储单元STOCKER801外围的悬空轨道112，以及可在悬空轨道112上行驶的输送车122。每个输送车122还连接有一机械手132，通过该机械手132来拾取或者卸载盒式容器103，再控制输送车122沿着悬空轨道112行驶，从而使得硅片在制造区域的各个制造模块之间自动传输。比如拾取了一盒式容器103的输送车122在悬空轨道112上行驶，并停在可以把其拾取的盒式容器103卸载到其停靠位置处输入口111的位置，或者可以从输出口121拾取一盒式容器103的位置，并最终完成盒式容器103到存储单元STOCKER101的卸载或者装入。当该输送车122完成卸载或者装入后，另一停靠在悬空轨道112输送车122再通过其停靠位置处输入口111或者输出口121卸载或者装入其他的盒式容器103。卸载或者装入盒式容器103容器是通过与输送车122连接的机械手132完成的，为此，该机械手132通常需要设置3个或更多的运动轴线，从而将STOCKER101中的物料WIP推送到输出口111或将输送车122中的WIP推送到输入口121。然而，3个或更多的运动轴线使得机械手132的运动过程较为复杂，增加了从存储单元STOCKER101拾取即装入或者卸载盒式容器103的最小时间量，从而导致传输效率较低。由于受到机械手132数量的限制，以及悬空轨道排布的限制，在每次只能允许有一个输送车122进行卸载或者装入的情况下，由于存在装入、卸载过程中的滞时，搬送效率并不会有效地得到提高。并且，由于悬空轨道的布置，机械手132是采用向上提取盒式容器103的方式，在提升过程中，需要克服盒式容器103中物料带来的重量，并且提升的过程还需要一定的时间，因此，由于机械手132的向上提取方式，以及悬空轨道的排布，不仅消耗了更多的能量，而且增加了运输时间，这无形中增加了不必要的成本；此外，如果盒式容器103内的物料过重，机械手向上提取盒式容器103的过程中存在盒式容器103落下的危险。

技术实现要素：
为了克服上述问题，本发明旨在提供一种自动化物料传输系统，改进物料的传输方式，从而减小传输中的功耗，提高传输效率，降低成本。本发明的自动化物料输送系统中，所采用的储物架为多层，其中，每一层储物架的结构包括：层物料出口和层物料进口，位于所述每一层储物架的末端；双层隔层结构，位于所述每一层储物架的底部或顶部，所述隔层结构的上层构成所述当层储物架的底部，所述隔层结构的下层构成所述下一层储物架的顶部；可伸缩支架，位于所述每层储物架的顶部末端；可伸缩抓取装置，悬挂于所述可伸缩支架下方，用于抓取物料；层移动单元，位于所述隔层结构的上层结构的上表面，用于将所述每层储物架上的物料传送至所述层物料出口，或将进入所述层物料进口的物料传送至所述每层储物架的内部；其中，所述移动单元为传送带，在所述每层储物架的底部的两端分别设置有滑轮，用于带动所述传送带绕所述滑轮滚动；层控制单元，用于控制所述可伸缩支架的前后伸缩，和/或控制所述可伸缩抓取装置的伸缩和抓取所述物料。优选地，所述隔层结构的下层结构为滑槽结构，所述可伸缩支架的顶部卡在所述滑槽结构中且沿着所述滑槽结构移动。优选地，所述可伸缩支架为滑槽结构，所述隔层结构的下层结构底部卡在所述滑槽结构中且沿着所述滑槽结构移动。优选地，所述自动化物料输送系统还包括：层传送单元，所述层传送单元的传送面位于或高于所述隔层结构的上层结构的上表面所在平面上，所述层传送单元的底部位于或高于所述隔层结构上层结构的底部所在平面上。优选地，所述自动化物料输送系统还包括机台，所述机台上设置有可升降基座，以及位于所述可升降基座上的多个可伸缩机械手，用于夹取从不同层传送单元输送来的物料。优选地，所述自动化物料输送系统还包括层感应装置，所述层感应装置用于向所述层控制单元发送触发信号。优选地，所述层传送单元为滚筒式输送或传带式输送。优选地，所述层物料传送单元的轨迹为光滑曲线。优选地，所述层传送单元上设置有夹持装置。本发明还提供一种采用上述任意一项所述的自动化物料传送系统进行物料传送的方法，其中，包括物料送出和物料送进两个过程，所述物料送出过程和所述物料送进过程可同时进行或交替进行：所述物料送出过程，包括：步骤S01：物料在每一层储物架中，由层移动单元将所述物料输送到层物料出口位置，所述层移动单元停止；步骤S02：层感应装置感应到所述物料的位置，并向层控制单元发送触发信号；步骤S03：在所述层控制单元的调控下，可伸缩支架上的可伸缩抓取装置向下移动，并抓取物料，然后向上移动；步骤S04：在所述层控制单元的调控下，所述可伸缩支架向外部伸出，使所述物料位于层传送单元的上方；步骤S05：在所述层控制单元的调控下，所述可伸缩抓取装置向下移动，将所述物料放置在所述层传送单元上，所述可伸缩抓取装置向上收缩；步骤S06：所述可伸缩支架缩回所述储物架内部，同时，所述层传送单元将所述物料进行传送；所述物料送进过程，包括：步骤S11：所述层传送单元将物料传送至与所述层物料进口相对应的位置；步骤S12：所述层感应装置感应到所述物料的位置，并向层控制单元发送触发信号；步骤S13：在所述层控制单元的控制下，可伸缩支架向外伸出，然后可伸缩抓取装置向下移动，抓取所述物料，然后向上移动；步骤S14：在所述层控制单元的控制下，所述可伸缩支架缩回所述储物架内部，然后所述可伸缩抓取装置向下移动，将所述物料放置在停止层移动单元上；步骤S15：所述可伸缩抓取装置向上移动，同时，所述层移动单元将所述物料进行输送至所述储物架内部。优选地，所述步骤S05中，所述可伸缩抓取装置将所述物料放置在所述层传送单元的夹持装置上，所述夹持装置将所述物料夹紧。优选地，所述步骤S13中，所述层传送单元的夹持装置松开后，所述伸缩抓取装置向下移动抓取所述物料。优选地，所述步骤S06之后，还包括：首先，所述层传送单元将所述物料传送至机台前，所述机台上的可升降基座进行上、下移动，使所述可伸缩机械手高于或等于所述层传送单元的高度；然后，可伸缩机械手抓取所述物料并将其放到所述机台上。优选地，所述步骤S11之前，还包括：首先，所述机台上的可伸缩机械手从所述机台上抓取所述物料；然后，所述机台上的可升降基座进行上、下移动，使所述可伸缩机械手高于或等于所述层传送单元的高度，所述可伸缩机械手将所述物料放置于所述层传送单元上。本发明的自动化物料传输系统，通过在每层储物架设置双层隔层结构，并在双层隔层结构的下层的末端设置可伸缩支架，在可伸缩支架上设置可伸缩抓取装置，此外，在双层隔层结构的上层结构中设置有层移动单元即传送带，传送带绕该上层结构两端设置的滑轮进行传动，这样，可以使物料从储物架内部持续的运输到层物料出口处，或者从层物料进口处运输到储物架内部，保证了整个自动化物料传输系统的连续性；并在层物料出口或进口处配合有层传送单元，物料不是悬挂运输，而是放置在层传送单元上运输，这样可以利用可伸缩支架的向前或向后伸缩来带动可伸缩抓取装置向前移动到层传送单元的上方或向后从层传送单元的上方移动至储物架内，不仅避免了机械手向上提取物料的过程消耗的时间和能量，还确保了在物料增加重量的情况下，物料从高处落下的危险。附图说明图1为现有技术中为针对某一具体制造模块配置的自动化物料传输系统的结构示意图图2为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统的结构示意图图3为本发明的一个较佳实施例的储物架的截面结构示意图图4为本发明的一个较佳实施例的隔层结构的下层结构与可伸缩支架的配合结构示意图图5为本发明的一个较佳实施例的层传送单元的夹持装置夹持晶圆的结构示意图图6为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统传送物料的方法的物料送出过程的流程示意图图7-14为本发明的上述较佳实施例的传送物料的方法的物料送出过程各步骤中所对应的截面结构示意图图15为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统传送物料的方法的物料送进过程的流程示意图具体实施方式体现本发明特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本发明。以下结合附图2-5，通过具体实施例对本发明的自动化物料传输系统作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、明晰地达到辅助说明本发明实施例的目的。请参阅图2和3，图2为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统的结构示意图，图3为本发明的一个较佳实施例的储物架的截面结构示意图，本发明的本实施例的自动化物料传输系统，采用的储物架为多层储物架200，其中，每一层储物架200的结构包括：层物料出口202和层物料进口203，位于每一层储物架200的末端；双层隔层结构201，位于每一层储物架的底部或顶部，隔层结构201的上层结构210构成当层储物架的底部，隔层结构201的下层结构209构成下一层储物架的顶部；可伸缩支架204，位于隔层结构201的下层结构209的末端；可伸缩支架204相对于隔层结构201的下层结构209可进行向前或向后滑移；这里，请参阅图4，图4为本发明的一个较佳实施例的隔层结构沿着滑槽结构移动，请参阅图4A，可伸缩支架204为滑槽结构，隔层结构201的下层结构209的底部卡在滑槽结构中且沿着滑槽结构移动，如图，隔层结构201的下层结构209为“工”字型，工字型下端可以卡在滑槽结构中进行滑移，并且工字型的下端具有一定的重力承载能力，不至于在滑槽结构载有重物的情况下，使滑槽结构从工字型结构上脱离；当然，在本发明的另一个较佳实施例中，请参阅图4B，隔层结构201的下层结构209为滑槽结构，可伸缩支架204的顶部卡在滑槽结构中且沿着滑槽结构移动，如图，可伸缩支架204为工字型结构，工字型结构的上部可以卡在滑槽结构中继续进行滑移，并且滑槽结构的下端具有一定的重力承载能力，不至于在工字型结构载有重物的情况下，使工字型结构从滑槽结构上脱离。下面继续介绍本发明的自动化物料传输系统，请参阅图3：可伸缩抓取装置205，悬挂于可伸缩支架204下方，用于抓取物料206；这里，本实施例中，可伸缩抓取装置205在未工作状态下，呈收缩状态，这样便于物料的存放和移动；当处于工作状态时，可伸缩抓取装置205向下伸出，并可以向水平方向伸展开来，例如，可伸缩抓取装置为机械手，当未工作时，机械手呈收缩状态，当工作时，机械手向下伸出，并向水平方向伸展开来，这样，可以将物料包裹并进行抓取。层移动单元208，位于隔层结构201的上层结构210的上表面，也即是位于每层储物架的底部，用于将每层储物架上的物料传送至层物料出口202，或将进入层物料进口203的物料传送至每层储物架的内部；其中，层移动单元208为传送带，在上层结构210的上表面的两端，也即是每层储物架的底部的两端，分别设置有滑轮(未画出)，用于带动传送带绕滑轮滚动；层控制单元，用于控制可伸缩支架204的前后伸缩，和/或控制可伸缩抓取装置205的伸缩和抓取物料。这里，具体的，当需要向外传送物料时，层控制单元控制可伸缩抓取装置205向下伸出抓取物料206，并向上收缩，然后，层控制单元控制可伸缩支架204的向前伸出；当可伸缩支架204伸到层传送单元207的上方时，层控制单元控制可伸缩抓取装置205向下移动，将物料206放在层传送单元207上，并向上收缩，然后，层控制单元控制可伸缩支架204向后收缩。当需要向内传送物料时，层控制单元控制可伸缩支架204的向前伸出，然后，层控制单元控制可伸缩抓取装置205向下伸出抓取物料，并向上收缩；当可伸缩支架204收缩到层物料进口203内时，层控制单元控制可伸缩抓取装置205向下移动，将物料放在层移动单元208上，并向上收缩。在本发明的本实施例中，自动化物料输送系统中，与储物架200相配合的还有层传送单元207，层传送单元207可以为滚筒式输送或传带式输送，这样可以将物料放置在层传送单元207上，由层传送单元207将物料载到其它地方；为了在运输物料的过程中，避免物料的滑落或移动，在本发明的本实施例中，可以在层传送单元207上设置夹持装置，比如夹盘等，将物料牢固的夹持在层传送单元上，防止物料滑落或移动，请参阅图5，图5为本发明的一个较佳实施例的层传送单元的夹持装置夹持晶圆的结构示意图。当然，在本发明的另一个较佳实施例中，为了减小传送物料过程中的摩擦力，层传送单元207的轨迹应为光滑曲线，也即是，层传送单元207在拐角位置应设为圆滑结构而不是尖角结构。层传送单元207的设置是一是为了避免现有技术中悬挂的机械手抓取物料沿着导轨运动时，机械手的晃动，或导致的物料滑落；二是为了避免现有技术中悬挂机械手将物料从物料出口提升到导轨位置的过程所消耗的能量和时间。因此，本发明的本实施例中的层传送单元207与储物架200具有一定的配合关系，层传送单元207的传送面位于或高于隔层结构201的上层结构210的上表面所在平面上，层传送单元207的底部位于或高于隔层结构201上层结构210的底部所在平面上。较佳地，层传送单元207的传送面位于隔层结构201的上层结构210的上表面所在平面上，层传送单元207的底部位于隔层结构201的上层结构210的底部所在平面上，这样，可以使物料在移动到层传送单元上的过程中，不用消耗更多的能量，减小该过程的传送时间；而且，层传送单元可以同时工作，在某一层传送单元工作时，不影响其它层传送单元工作。在本实施例中，层传送单元207相配合的结构还有机台，机台上设置有可升降基座，以及位于可升降基座上的多个可伸缩抓取装置，用于夹取从不同层传送单元输送来的物料。当然，机台中还可以包括感应装置，用于感应物料的位置，从而可以使机台准确的控制可升降基座和可伸缩抓取装置的移动或伸缩。当然，对应每层储物架都设置层传送单元看起来是增加了成本，但是，大大节约了传送时间，提高了传送效率，在单位时间内，可以同时传送更多的物料，并且降低了现有技术中物料从高处掉落的危险性。考虑到整个自动化物料输送系统工作的准确性和连续性，在本发明的本实施例中，为了便于准确控制可伸缩支架204的前后伸缩和可伸缩抓取装置205的伸缩和抓取物料，本实施例的自动化物料传输系统中，还设置有层感应装置层感应装置用于向层控制单元发送触发信号，从而控制可伸缩支架204和可伸缩抓取装置205做出相应动作。以下结合附图6-14，通过具体实施例对本发明的自动化物料传输系统的传送物料的方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、明晰地达到辅助说明本发明实施例的目的。本发明的本实施例的传送物料的方法中，采用上述的自动化物料传输系统进行物料传送，包括物料送出和物料送进两个过程，物料送出过程和物料送进过程可同时进行或交替进行，下面单独对两个过程进行描述:请参阅图6-14，其中，图6为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统传送物料的方法的物料送出过程的流程示意图，图7-14为本发明的上述较佳实施例的传送物料的方法的物料送出过程各步骤中所对应的截面结构示意图。请参阅图6，本发明的本实施例的物料送出过程，包括：步骤S01：请参阅图7，物料206在每一层储物架中，由层移动单元208将物料206输送到层物料出口位置，层移动单元208停止；步骤S02：层感应装置感应到物料206的位置，并向层控制单元发送触发信号；步骤S03：请参阅图8-10，在层控制单元的调控下，如图8所示，可伸缩支架204上的可伸缩抓取装置205向下移动；然后，如图9所示，可伸缩抓取装置205抓取物料206；接着，如图10所示，可伸缩抓取装置205抓着物料206向上移动；步骤S04：请参阅图11，在层控制单元的调控下，可伸缩支架204向外部伸出，使物料206位于层传送单元207的上方；步骤S05：请参阅图12和13，在层控制单元的调控下，可伸缩抓取装置205向下移动，将物料206放置在层传送单元207上，如图12所示；然后，可伸缩抓取装置205向上收缩，如图13所示；这里，在本发明的本实施例中，可伸缩抓取装置205将物料206放置在层传送单元207的夹持装置(未画出)上，夹持装置将物料206夹紧。步骤S06：请参阅图14，可伸缩支架204缩回到储物架200内部，同时，层传送单元207将物料206进行传送。在本发明的本实施例中，该步骤还包括：首先，层传送单元207将物料206传送至机台前，机台上的可升降基座进行上、下移动，使可伸缩抓取装置高于或等于层传送单元的高度；然后，可伸缩抓取装置抓取物料206并将其放到机台上。这里需要说明的是，由于层传送单元为多层，为了便于将每个层传送单元输送的物料进行拾取，在机台中可以设置有感应装置，用于感应物料的位置，从而使机台准确地控制可升降基座和可伸缩抓取装置的移动，使可伸缩抓取装置对准物料，并且把物料放置在机台的相应位置上，例如，机台上可以有多个放置位置，可伸缩抓取装置将抓取的物料分别放置在相应的放置位置上。接下来，请参阅图15，图15为本发明的一个较佳实施例的自动化物料传输系统传送物料的方法的物料送进过程的流程示意图。本发明的本实施例的物料送进过程，包括：步骤S11：层传送单元将物料传送至与层物料进口相对应的位置；具体的，本实施例中，首先，机台上的可伸缩抓取装置从机台上抓取物料；然后，机台上的可升降基座进行上、下移动，使可伸缩抓取装置高于或等于层传送单元的高度，可伸缩抓取装置将物料放置于层传送单元上；接着，层传送单元将物料传送至层物料进口相对应的位置。这里需要说明的是，由于层传送单元为多层，为了便于向每个层传送单元输送物料，在机台中可以设置有感应装置，用于感应物料的位置，从而使机台准确地控制可升降基座和可伸缩抓取装置的移动，使可伸缩抓取装置对准物料，并且把物料从机台的相应位置上拾取，然后放置在层传送台上，例如，机台上有多个放置位置，每个可伸缩抓取装置分别从相应的放置位置上抓取物料然后放置在层传送单元上。步骤S12：层感应装置感应到物料的位置，并向层控制单元发送触发信号；步骤S13：在层控制单元的控制下，可伸缩支架向外伸出，然后可伸缩抓取装置向下移动，抓取物料，然后向上移动；这里，在本发明的本实施例中，层传送单元的夹持装置将物料松开后，伸缩抓取装置向下移动抓取物料。步骤S14：在层控制单元的控制下，可伸缩支架缩回储物架内部，然后可伸缩抓取装置向下移动，将物料放置在停止的层移动单元上；步骤S15：可伸缩抓取装置向上移动，同时，层移动单元将物料进行输送至储物架内部。本发明的自动化物料传输系统，通过在每层储物架设置双层隔层结构，并在双层隔层结构的下层的末端设置可伸缩支架，在可伸缩支架上设置可伸缩抓取装置，此外，在双层隔层结构的上层结构中设置有层移动单元即传送带，传送带绕该上层结构两端设置的滑轮进行传动，这样，可以使物料从储物架内部持续的运输到层物料出口处，或者从层物料进口处运输到储物架内部，保证了整个自动化物料传输系统的连续性；并在层物料出口或进口处配合有层传送单元，物料不是悬挂运输，而是放置在层传送单元上运输，这样可以利用可伸缩支架的向前或向后伸缩来带动可伸缩抓取装置向前移动到层传送单元的上方或向后从层传送单元的上方移动至储物架内，不仅避免了机械手向上提取物料的过程消耗的时间和能量，还确保了在物料增加重量的情况下，物料从高处落下的危险。以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。