专利名称：输入/输出装载口的输送机构的制作方法
本申请要求申请日为1998年12月18日的美国临时专利申请第60/112,947号的优先权，该篇文件在本说明书中作为参考引用。
本发明整体上涉及一种将物品运送至装载口的装置，具体而言，本发明涉及一种在输送机和装载口之间移动物品的装置。
自动输送装置已在许多不同的领域用于输送物品。这些物品通常被控制物品流量的自动设备装载到输送装置上。自动设备还用于在出口位置搬移物品，而输送装置和/或搬移装置被设计成能够使几个物品积聚在接触点附近，以防止相邻物品之间产生撞击。对于包括半导体加工的某些应用领域而言，必须将物品从输送装置临时移动到一个类似工作站这样的场所内，这些工作站沿输送装置的路线定位于一个或多个位置上。接着，物品被送回输送装置，而输送装置又继续将物品运送到下一个工作站或出口位置。沿上述路线在输送装置和工作站之间移动物品可能十分复杂，因此必须非常小心，以保证在没有明显中断输送装置工作的前提下完成输送操作。因此，就需要提供一种能够在不与输送装置的操作产生干涉的条件下有效、方便地在输送装置和工作站之间移动物品的设备。
将物品临时搬离位于中间位置上的输送装置的一个实例就是半导体加工领域。在该领域内，输送装置可用于将半导体晶片或其它基片运送到几个不同加工机器。晶片必须被运送到用于加工处理的机器内，当完成处理操作后，物品将返回输送装置，以将其输送至下一个加工机器内。这些晶片通常被保存在一个保护性容器内，例如一个密封的运送装置或容器，以使基片暴露于加工机器之外部环境的机会最少并防止基片受到颗粒的污染。每个加工机器的入口都设置有一装载口，该装载口被设计成能够在一个受到保护的环境中将晶片自动搬离运送舱的结构形式。在加工设备的操作过程中，运送舱必须时常在装载口和输送装置之间移动。
一般情况下，半导体制造设备被编排成多个隔间，每个隔间内都包括多个加工机器。各种不同的装置被用来在隔间内的机器之间移动运送舱。例如，许多装置还要依赖于工人用手推车装载口对装载口地移动运送舱。工人通常操纵着一个手控链或其它提升装置将容器移向装载口，而且当完成加工操作后，将容器送回手推车。在下一个机器中重复进行上述操作步骤。另一种隔间内部的运送装置依赖于可在机器之间运送舱并自动将容器移动到装载口内的自动导向车辆(AGVs)。人力推车和AGV避开了在不中断输送装置工作的情况下将容器运送到装载口内的问题。但是，手推车和AGV还不具备自动输送装置所产生的许多优点，因为自动输送装置能够沿是装置的路线有效而快捷地移动物品。
顶置的输送装置还用于沿隔间内部的环路运送舱。容器被升降装置或能够将容器下降到装载口内的类似设备运送到装载口内。为能够成功地将容器从输送装置运送到加工机器内，必须使容器和装载口精确对准并以一种受控制的方式将容器下放到装载口内，从而使容器的摆动最小。当完成加工后，升降装置或其它装置必须与容器接合并将容器提升到输送装置上，用于将容器运送至下一机器内。使用升降装置或类似设备将容器输送至装载口是一项很复杂的工作，而且仅当输送装置位于装载口上方时才可使用这种方法。顶置的输送装置还难于维修。此外，对于这种顶置的输送装置而言，由输送装置所携带或产生的任何颗粒污染或碎片都将被引入位于机器和装载口上方的隔舱环境内。这样，这些污染物就可能落入或飘入到机器的装载口或其它敏感区域内。将输送装置设置于装载口所在的水平高度上或设置于该高度下方降低了这种可能性。但是，升降装置不能用于将容器从位于装载口水平高度上或位于装载口水平高度下方的输送装置运送至装载口。因此，就需要提供一种用于将物品从设置于装载口前方的输送装置运送至一工作站内的装置。
半导体晶片是易碎的，而且是在后面的加工阶段中，半导体晶片也会变得很昂贵。集成电路是通过在一个半导体晶片或其它基片上形成多个层而制造成形的。随着技术的进步，集成电路已变得越来越复杂，而且通常包括多层错综复杂的布线。由于集成电路的体积在不断变小，因此设置于一个晶片上的集成电路之数量越来越多。近年来，半导体晶片的标准尺寸将从200mm增加到300mm或者更大，而且还增加了单个晶片上集成电路的数量。由于集成电路的结构越来越复杂，体积也越来越小，因此当晶片通过各个不同的加工阶段后，半导体晶片的价值将会有很大的提高。因此，在搬运半导体晶片时，尤其是在后面的加工阶段中，必须格外小心，因为晶片的损坏可能会产生巨大的经济损失。加工晶片所需的基本不存在颗粒状污染物的清洁室温环境对可用于输送容器的装置作出了进一步的限制。这样，就需要提供一种适合于在清洁的室温环境下在输送装置和装载口之间输送物品的装置。
目前还需要提供一种用于在运送装置和一装载口或其它工作站之间移动类似半导体晶片这样的物品，携带有半导体晶片的运送舱，或其它容器的输送装置。而且，还需要提供一种可用于除半导体加工领域之外的其它领域内的输送装置，包括用于药品、医疗设备、平板显示器、类似磁盘驱动装置、调制解调器这样的计算机硬件、半导体晶片和平板等领域内的输送装置，但并非仅限于这些。
本发明的一个主要目的在于提供一种用于在一输送机和一工作站之间运送物品的装置。
本发明的另一目的在于提供一种用于在清洁的室温环境下在一输送机和一工作站之间运送物品的装置。
本发明的又一目的在于提供一种可用于在输送机和工作站之间自动运送物品而且又不明显中断输送机工作的输送装置。
本发明的再一目的在于提供一种用于在一输送机和加工机器的装载口之间移动运送舱或其它存放有多个半导体晶片的容器的输送装置。
本发明的一个更概括的目的在于提供一种使制造、操作和维修经济高效并可与各种标准装载口兼容的输送装置。
简言之，本发明提供一种用于在一输送机和一站点之间移动物品的输送装置。例如，物品可以是一个运送装置，例如运送舱或其它容纳有一个或多个象半导体晶片这样的物品(在本文中既包括单数，又包括复数)的容器，而站点可以是一个半导体加工机器或工作站。或者，输送装置用于运送空容器。该输送装置包括一个用于移动物品的输送部件。该输送部件大体上包括一个提升机构，该提升机构被构造成能够与由输送机运送的物品相接合并将物品提升到位于输送机上方的升高位置上的结构形式。该提升还可被构造成当物品返回时能够将物品从升高位置下放到输送机上的结构形式。这种输送装置还包括一个位移装置，该位移装置被构造成能够将物品从位于输送机上方的升高位置移动到一个使物品定位于工作站内的站点上并能够将物品从该站点送回位于输送机上方的升高位置上的结构形式。
本发明的输送系统还包括在一个设置有一对间隔开的轨道的输送机和一个定位于输送机一侧的站点之间运送物品的方法。该方法包括与位于轨道之间的物品的底面相接合并将物品提升到一升高位置上的步骤和将物品从升高位置上移动到一个靠近站点的位置上的步骤。
结合附图，从以下的说明和所附的权利要求书中可以更加清楚本发明的其它目的和特征。
图1为设置有根据本发明之输送装置的输送机系统的示意图；图2a为根据本发明的一个实施例如图1所示的输送机系统的局部视图；图2b为根据本发明另一实施例如图1所示的输送机系统的局部视图；图3a为沿图2a之剖面线3a-3a的剖视图；图3b为沿图2b之剖面线3b-3b的剖视图；图4为根据本发明的一对输送装置的示意图；图5至8为图4所示的输送装置的剖视图，图中示出了运送舱从输送机移动到工作站的情形；图9为根据本发明另一实施例的输送装置的示意图，在该图中输送装置处于缩回的位置上；图10为图9所示的输送装置的侧视图，在该图中输送装置处于升高的位置上；图11为图9所示的输送装置的示意图，在该图中示出了在将输送装置提离装载口之前其处于伸出位置上；图12为图9所示的输送装置的侧视图，该输送装置处于图11所示的位置上；图13为图9的输送装置的侧视图，在该图中输送装置处于支承运送舱的升高位置上；图14为图9的输送装置的侧视图，图中输送装置处于缩回的位置上，同时运送舱定位于输送机上；图15为图9的输送装置的示意图，图中输送装置处于伸出位置上；图16为根据本发明另一实施例的输送装置的俯视图，图中的输送装置处于缩回位置上；图17为图16的输送装置的侧视图，图中的输送装置处于支承着运送舱的伸出位置上。
现参照在附图中示出的最佳实施例对本发明作出详细的说明。参照附图，其中在所有的附图中，相同的部件由相同的附图标记表示，现参阅图1至3。
本发明的输送装置10尤其适合于在一输送机14和一个类似工作站这样的站点16之间运送一个或多个物品12。在本发明实施例所描述的应用领域内，输送装置10用于在一输送机和一加工机器之间移动运送舱或其它容纳有半导体晶片W的容器。但，应该理解输送装置10并非仅限于半导体加工。这种输送装置除能够运送晶片外还可用于在一输送机和一站点之间运送其它类型的材料，尤其是在搬运过程中必须非常小心的易碎材料，例如药品、医疗设备、平板显示器、硬盘驱动器及其它类型的计算机设备及平版。在本说明书中，为方便起见，使用了术语“运送设备”或“运送舱”；但是，应该理解本发明的输送装置可与任何物品一起使用，包括运送舱，容纳有半导体晶片或其它产品的容器、集装箱、或不需要单独的运送装置可直接由输送机运送的物品，及空容器等，但并非仅限于这些。
在半导体加工领域，制造设备通常被编排成多个隔间，每个隔间内都包括若干个加工机器。图1示出了一个设置有若干个加工机器16的隔间18的一个可能的实例，其中加工机器包括用于将薄膜涂敷在晶片上的设备，用于在各个不同的阶段清洁和/或调制晶片的设备等，但并非仅限于此。与现有技术一样，加工机器的入口处通常设置有一装载口22，通过该装载口22晶片可在受到保护的环境下自动从运送舱或其它容器内移出。如下所述，本发明的输送装置10将运送舱放置在装载口22上。一旦运送舱正确定位于装载口内，那么运送舱将自动打开并通过机械手设备将晶片取出。应该理解假如工作站包括一个可使物品定位的托架、表面或其它支架，那么本发明的输送装置也可与不包括装载口的工作站一起使用。或者，输送装置10可用于将物品12支承在工作站内的合适位置上，在这种情况下，物品12不会被放置在工作站内。
输送机14将物品从一个加工机器16移向另一加工机器16。在图示的实施例中，输送机14沿一条包围隔间18的连续路线设置。但在其它的路线结构中，输送机14可包括一个或多个交叉部分，交叉部分可被用作通向隔间18其它区域的捷径，或者被用作保存区域，以在不妨碍主回路上输送流量的前提下，将运送舱从输送机主回路上临时移开。输送机14的结构形状要根据具体制造设备的约束条件而作出相当大的变化。一个隔间内部的输送机在隔间之间移动运送舱，同时存放装置24在隔间内部输送机和输送机14之间移动运送舱。
输送装置10尤其适合与未审结的美国专利申请第09/103,479中所示的那种输送机一起使用，该申请在本文中参考引用。如图1至3所示，输送机14大体上包括一对轨道32、34，这对轨道用于支承沿输送线路移动的运送舱。轨道32起到驱动轨道的作用，其能够沿轨道32、34推动运送舱12并为运送舱12有选择地导向。用于移动运送舱12的所有推动力都是由驱动轨道32供给的。电力可通过常规的装置输送给驱动轨道32。或者，电力可由一电力总线21(如图3a所示)供给驱动轨道32。轨道34是一个支持或支承轨道，其主要作用是支承运送舱，从而当运送舱沿输送机线路移动时，将运送舱保持在一个水平的方位上。与驱动轨道32相对的支承轨道34还可被用于为沿输送机移动的运送舱导向。输送机装置14还包括一个用于移动晶片或其它材料的运送装置。在如图2和3所示的实施例中，运送装置为运送舱的一部分。在本发明的另一实施例中，运送装置可以是另一容器或物品的一部分，或者运送装置可以是一个用于沿输送机运送材料的独立装置。
驱动轨道32包括一个整体上由36表示的驱动装置，用于沿轨道32、34推动运送舱12。在图示的实施例中，驱动装置36包括多个从驱动轨道32之上表面凸出的轮子38。驱动轮38通过摩擦与运送舱的底面相接合，以沿驱动轨道32推动运送舱。驱动装置36还包括用于驱动轮子的装置，例如与轮子相连接的电机和皮带。电机最好独立地工作，以形成多个独立控制的区域，从而可以独立地控制每个区域的传动速度和方向(向前或向后)。相邻操作区域的轮子38以同样的速率加速和减速，从而在输送过程中，由相邻区域内的轮子作用于运送舱上的速度在区域之间移动时保持同步。当运送舱沿输送机被推动时，仅有恰好位于运送舱下方的操作区域和邻近运送舱的一个或多个区域同时动作。这就减少了系统的电力损耗并延长了驱动装置36之组成部件的工作寿命。位于其它容器下方或邻近其它容器的传动区域可处于静止或停止状态下，以允许多个运送舱积聚在输送机的一个区域内，例如积聚在一个加工机器16的前方。运送舱可被至少一个未被运送舱占用的空出区域隔开，或者运送舱可位于相邻的区域内。驱动装置36的操作受控制装置的控制。控制装置最好还包括一个或多个监视运送舱沿输送机移动情况的传感器。对控制装置更完整的说明见未审结的美国专利申请第09/212,002号，该申请在本文中参考引用。
如图3所示，驱动轮38与在本实施例中作为运送舱一部分的运送装置相互配合，以推动运送舱并沿输送机路线有选择地为运送舱导向。驱动轮38与形成于运送舱底面上的沟槽40或其它合适的表面相接合。沟槽40限定了一个使运送舱支承在驱动轮38上的水平面。驱动轮38和沟槽40之间的接合控制着运送舱的侧向移动及垂直移动。尽管沟槽40和驱动轮38的组合是最佳的，但是应该理解如果运送装置，驱动轨道32或支承轨道34包括一个为沿轨道32、34移动的运送舱导向的导向装置，那么可以完全省去沟槽40。在另一实施例中，支承轨道34为运送装置导向，就是说，支承轨道34与运送装置相配合，以限制运送装置沿垂直方向和侧向的移动，在这种情况下，驱动轨道32仅对运送装置的垂直移动产生限制。
支承轨道34平行于驱动轨道32并与驱动轨道32间隔一定的距离设置。一个或多个连接件44被安装于驱动轨道和支承轨道32、34上，以保持轨道之间的预定间隔并易于输送机的安装。驱动轨道32和连接件44可被安装到一个合适的框架上或通过一个顶置的框架(未示出)悬挂在天花板上，或者被加工工具或工作站直接或间接支撑。运送舱跨接在支承轨道34的上表面上，而且支持轨道34与运送装置相配合，以支撑运送舱的一个侧面。在图示的实施例中，沿轨道34的上表面设置有一衬垫或垫片材料46，以使运送舱更平滑地跨接在轨道上，尽管如果需要，也可省去衬垫46并使容器12直接跨接在轨道34的上表面上。或者，可将一垫片、衬垫或弹性材料安装到驱动轮的外圆周上。至少一个安装在运送装置(在该实施例中为运送舱)上的滑瓦48跨接在支持轨道34的上表面上。滑瓦48最好由轮构成，但滑瓦也可采用其它的形式，例如其可以一个设置有耐磨塑料表面的固定托架，一个空气轴承和一个磁悬浮轴承，但并非局限于此。当运送舱沿输送机14被推动时，滑瓦48跨接在支持轨道34上，从而以运送舱的撞击、摇晃或摆动最小的形式支撑运送舱，以允许运送舱以平滑受控制的方式移动。
在图2b和3b所示的又一实施例中，滑瓦48由一个固定的托架49构成。在该实施例中，支持轨道34包括多个用于支承轨道托架49的辊410当运送舱沿支承轨道34移动时，辊41支撑着位于运送舱底面上的轨道托架49。轨道托架49最好设置有耐磨的塑料表面。在另一实施例中，支持轨道34为运送舱导向并支撑着运送舱。为提供导向，滑瓦48或支持轨道34包括一导向装置。将一导向装置安装到支持轨道上的实例是使用了一个V形轨道。或者，可在滑瓦上设置一个导向装置。例如，滑瓦48可由一个固定托架构成，而该固定托架内(未示出)设置有一能够与支持轨道34上的辊41相接合的沟槽。应该理解尽管已对滑瓦的特定实施例作出了说明，但是滑瓦48也可采用其它能够支撑运送装置，或支撑运送装置并为其导向的结构形式。
尽管在最佳实施例中输送装置10与未审结的专利申请第09/103,479号所示的输送机装置14一起使用，但应该理解输送装置10还可与其它类型的输送机一起使用。
运送舱12自动从输送机14移动到用于加工、测量和/或简单存放的工作站16内，然后通过输送装置10返回输送机14。如上所述，输送装置10尤其适合应用于半导体加工领域，但在本发明的范围内，其还可以应用于其它领域。在图示的实施例中，输送装置10与输送机14一起使用，运送舱12必须与输送机脱开；即，运送舱12必须被升高到位于驱动轨道和支持轨道32、34上方的足够高的位置上，以使沟槽40清理驱动轨道32，滑瓦48清理驱动轨道和支持轨道32、34。当运送舱12返回输送机后，运送舱必须与输送机14精确对准，以使沟槽40或其它合适的表面安置在驱动轮38上，滑瓦48支承在支持轨道34上。运送舱12与装载口22的对准必须得到精确控制。与现有技术相同，装载口22包括多个与运送舱底面上的狭槽(未示出)相接合的运动销23(图4)。有关运动销或用来与运送舱对准的连接件的使用和说明请参阅某些“国际半导体设备和材料”(SEMI)工业标准，例如SEMI E47.1-0298，SEMI E57-0298，SEMI E15.1-0298及SEMIE19.4-94，相关的条款在本文中参考引用，但并非局限于这些标准。在将运送舱12下降到装载口22内之前，狭槽必须与装载口上的运动销精确对准。一个或多个设置于输送机上的传感器(未示出)证实输送机上的运送舱12已精确放置在装载/卸载位置上，以通过输送装置10在输送机和装载口之间移动运送舱。现参照图4至8，对输送装置10进行详细说明。
输送装置10大体上包括一个与一升降机构62相连接的托架60。在图4至8所示的实施例中，托架60在输送机14和工作站16之间延伸。托架60包括一个与运送舱12的底面相接合并将运送舱从输送机14上提起的第一部分64和有关支承着下放到装载口22内的第二部分66。第一部分64被加工成与输送机14的结构互补的形状；即，第一部分64被加工成当托架60相对输送机升高时能够容纳驱动轨道和支持轨道32、34的结构形状。在图示的实施例中，第一部分64基本定位于驱动轨道32和支持轨道34之间。容器70(pocket)被加工成能够容纳驱动轨道和支持轨道32、34的形状，而且最好不与轨道接触，从而使第一部分64在位于轨道之间的区域内与运送舱12的底面相接合。但是，在本发明的其它实施例中，托架的第一部分64可延伸到支持轨道34的外侧，以提升延伸到支持轨道34之外的运送舱部分。当驱动轨道和支持轨道32、34定位在非常接近的位置上，或者运送舱12或其它装置大体上宽于轨道32、34之间的间距时，就需要这种结构。应该理解托架60之第一部分64的形状大体上决定于轨道之间的间距和运送舱12支撑在轨道上的方式。
托架60的第二部分66被加工成与装载口22的结构互补的形状。在图示的实施例中，尤其是图4所示的实施例中，第二部分66由一对分别设置于装载口22之相对两侧的悬臂部分构成。当运送舱从输送机移向加工机器时，这种结构允许托架66的第二部分升高到位于装载口表面的上方位置上。当运送舱12沿垂直方向与装载口22对准时，运送舱12可通过下放托架60而放置在装载口上，以将第二部分66的表面移动到装载口表面的下方。在图示的实施例中，第二部分66的结构具有特殊的优点如果现有的装载口窄于运送舱12的宽度，那么也不需要对现有的装载口作出很大的改动。但是，应该理解在本发明的范围内，第二部分66还可具有其它结构形状，而且本发明并非仅限于上述的实施例。例如，装载口可设置有一个或多个向里延伸的狭槽，第二部分66可定位于上述狭槽内。
在图示的实施例中，具体参照图5，第二部分66与托架60的第一部分一体制成。如果需要，第一和第二部分可由用合适安装装置固定到一起的独立部件或分别安装到提升机构62上的独立部件构成，从而仅用一个升降机构就可同时升降第一和第二部分64、66。或者，第一和第二部分64、66可以是分别由不同升降机构提升的独立部件。这种可选方案可用于运送舱或其它物品被托架60的第二部分而不是装载口或类似结构保持在工作站上的领域，以允许托架的第一部分下降，从而使第一部分不与输送机的操作产生干涉。
该升降机构62控制着托架60相对输送机14和装载口的升高和降低。该升降机构大体上包括一对安装在合适框架(未示出)上的固定板72。板72可被安装到支撑着输送机14的同一框架上或安装到一个独立的框架上。板72包括一个水平导向槽74和一个垂直导向槽76。具体如图5至8所示，升降机构62还包括一个用于提升托架60的凸轮部件78。凸轮部件78包括一对间隔一定距离并安装到托架60上的转子80和一个凸轮连杆82，该连杆在转子80之间延伸并通过设置在转子80上的销84与转子80相连接。销84穿过形成于固定板72上的水平导向槽74延伸。当销84通过转子80的转动而沿一环形路线移动时，销84沿导向槽74滑动。一个支承在托架上的导向销86沿垂直导向槽76滑动，以确保托架60沿垂直方向以略有侧向摆动或没有侧向摆动的方式上下移动。另外，升降机构62也可包括若干个由一个电机驱动(未示出)的同步螺杆。此外，升降机构还可用其它合适的部件来替代在特定实施例中给出的部件，例如连杆装置或气缸装置。
图5示出了处于降低位置上的托架60，同时转子80以下述方式定位使销84定位于转子之中心轴线的上方。转子沿任一方向转动180°都会将销84移动到位于转子80之轴线下方的位置上，如图6所示。当销84在图5和6所示的位置之间移动时，销84沿狭槽74移动并相对固定板72提升托架60，以将运送舱12提升到输送机14所在高度的上方。托架60通过使转子转动180°而被降低，从而使销84返回到位于转子轴线上方的位置上，如图8所示。
输送装置10还包括一个位移装置90，该位移装置用于将运送舱12从输送机14移动到一个位于装载口上方的位置上并在完成加工或其它操作后使运送舱12返回输送机14。在图示的实施例中，沿托架60设置有多个轮子92。如图6和7所示，运送舱12直接支承在轮子92上。轮子92被排列成平行的两排，以支承运送舱12的相对两侧。轮子92通过一减速齿轮96和一个驱动轮子92的环形皮带98与电机94相连接，以穿过托架60将运送舱12推向托架的第二部分66。电机94还可反向运转，以沿相反的方向驱动轮子92并使运送舱12返回托架60的第一部分64。位于托架60之两侧的轮子92可由同一电机或由不同的电机所驱动。应该理解还可以使用其它装置驱动轮子92或推动运送舱12穿过托架60。
尽管未具体示出，但是转子80及电机94与一个控制着升降机构和位移装置的起动和操作的控制装置相连接。该控制装置最好与输送机14的控制装置相连接，以使输送装置和输送机同步工作。此外，还可设置一个或多个传感器(未示出)，以检测运送舱12在托架上的位置。
在图示的实施例中，输送装置10的操作顺序如图5至8所示。在图5中，运送舱12已被输送机14移动到位于装载口22之前方的位置上。转子80开始运转，以将托架60提升到图6所示的位置上。当托架60向上移动时，该托架与运送舱12的底面相接合并将运送舱12提升到位于输送机14之上方的位置上。一旦处于升高位置上，那么电机94开始工作，以沿向前的方向旋转轮子92，从而使运送舱12从图6所示的位置穿过托架60移动到图7所示的位置上，在该位置上，运送舱12基本与装载口22上的运动销对准。当运送舱12定位于托架60的第二部分66上时，转子80开始工作，以使托架60下降并将运送舱12放置在装载口22上，如图8所示。
当运送舱12已被移动到装载口22上之后，托架60保持在图8所示的下降位置上，以允许一个或多个运送舱12沿输送机14无干涉地移动。这样，输送装置10就可在不中断输送机14之操作的前提下为将运送舱移动至工作站提供了一种方便而有效的装置。该特征在下述情况下尤其有利当运送舱12经过位于装载口上的运送舱移向空载位置或下一加工机器时，一个加工机器包括多个如图4所示的装载口。该特征在制造设备包括两个并排设置在加工隔间内的机器的情况下也非常有利。
当通过运送舱12运送的晶片被加工后，升降机构62开始工作，以升高托架60，从而使托架将运送舱12提离装载口22。一旦运送舱位于升高的位置上，那么电机94开始运转，以沿反方向转动轮子并穿过输送机送回运送舱。当电机停止工作以中断运送舱的移动时，运送舱位于一个使运送舱底面上的沟槽40或其它合适的表面及滑瓦大体沿垂直方向与驱动轨道和支承轨道32、34对准的位置上。接着，升降机构开始工作，以下放托架60并将运送舱12放置在输送机14上，而且输送机开始将运送舱12推向下一加工机器。
由于设置有图4至8所示的输送装置，因此运送舱12可通过一个从输送机14延伸到装载口22的托架被提升到输送机的上方。接下来，运送舱12从输送机14移向装载口22并通过跨越托架推动运送舱而使运送舱返回。图9至15示出了用于在一输送机14和一工作站之间移动运送舱12的输送装置10之另一实施例。图9示出了在运送舱12已被下放到装载口22上之后，输送装置10处于缩回位置上。在该位置上，输送装置10位于驱动轨道和支持轨道32、34所在水平高度的下方，从而使一个或多个运送舱12移过装载口22，同时运送舱12定位于一个装载口内。这样，输送装置10就不会与输送机14的运行产生干涉。在本发明的某些应用领域，例如运送舱12或其它物品不允许跃过工作站或移过其它运送舱12的情况，或输送装置10还起到在工作站支承物品的作用的情况下，输送装置10未必缩回到输送机14的下方。
输送装置110大体上包括一个托架112和一个位移部件114，该位移部件可通过相对输送机14和装载口22的水平高度升高和降低托架112而移动托架112并可在输送机14和装载口22之间伸出和缩回托架112。为使运送舱12返回输送机，位移部件114被启动，以将托架112从图9所示的缩回位置移动到图10所示的升高位置上。接着，位移部件将托架112移动到图11和12所示的伸出位置上，从而使托架112定位在位于装载口22之任一侧的运送舱12的下方。接下来，位移部件114相对装载口22升高托架112，从而使托架112与运送舱12的底面相接合并将运送舱提升到装载口22的上方。然后，托架112被位移部件114缩回到图13所示的位置上，接着下降到图14所示的位置上，同时输送装置110缩回到位于输送机14所在高度的下方，而运送舱12定位于驱动轨道和支承轨道32、34上。
为将运送舱12移动至装载口22，托架112从图14所示的缩回位置移动到图13所示的升高位置，以将运送舱12从输送机14上提起。与图10所示的位置不同，在该位置上，托架112被提升到一个充分升高的位置上，以使运送舱12位于装载口22所在高度的上方。在图10中，托架112被提升至一个较低的高度上，以使托架112低于支承在装载口上的运送舱12之高度。位移部件114将已被升高的托架112和运送舱12伸出，以使运送舱12位于装载口22的上方。接着，托架112被下降，以使运送舱12定位于装载口22上，如图11和12所示。一旦移动到位，那么运送舱12将返回输送机14，如图10所示，并且缩回到位于驱动轨道和支承轨道32、34所在高度的下方位置上，如图9所示。
具体如图10所示，托架112大体上包括一对隔开的托架构件116。托架构件116各包括一个L形的凸缘118，凸缘118被加工成能够支撑运送舱12之外边缘的形状。一小珠120从凸缘118向上突出并安装在运送舱底板124上的孔122内，以当运送舱12在输送机14和装载口22之间移动时提高运送舱12的稳定性并防止其移位。除了小珠120和L形凸缘118外，还也可采用其它装置将运送舱12固定在托架构件116上，或者也可采用其它能够将运送舱12固定在托架构件116上的装置替代小珠120和L形凸缘118。应该理解托架构件116的结构会有相当大的变化，而且部分决定于运送舱12之底部的结构。
位移部件114大体上包括一对隔开的滑动部件126，其中一个滑动件已在图15中示出，滑动部件126用于在装载口22和输送机14之间伸出和缩回托架。滑动部件126包括多个链节132a-f，这些链节设置于壳体128、130及托架构件116内，具体如图11和12所示。链节132b-e只能沿箭头所示的直线方向滑动。每个链节132a-d都包括一对设置于链节132a-d之两端的皮带轮134和一条围绕皮带轮134延伸的连续皮带136。皮带136最好由耐拉伸的材料制成，从而在滑动部件126的反复操作过程中使滑动部件126可靠工作。一电机138与两个滑动部件126中的一个皮带轮134相连接，最好与链节132a上的第一皮带轮134相连接。在图示的实施例中，电机138与滑动部件126的第一皮带轮134相连接，但应该理解在本发明的其它实施例中，还可以采用独立的电机。电机138被安装在U形壳体128内，具体如图11所示。
一第一块体140安装于链节132b的底面上并与安装在链节132a上的皮带136a相连接。一第二块体142从链节132a向上延伸并与安装在链节132b上的皮带136b相连接。类似地，每个链节132c-e都包括一个从链节132b-e向下延伸并与下面的链节皮带136相连接的块体140。链节132b-d也包括一个从链节132b-d向上延伸并与上面的链节皮带136相连接的块体142。块体140、142与链节132a-e连接在一起，以使链节132a-e产生相对的线性运动。现请注意链节132a，电机138沿向前和向后的方向交替移动皮带轮134，以围绕皮带轮134顺时针和逆时针移动皮带136a。皮带136a的移动使块体140沿链节132a前后移动，同时块体140带动链节132b相对链节132a来回移动。当链节132b相对链节132b来回移动时，块体142使安装在链节132b上的皮带136b围绕链节132b移动。每个链节132b-132d都重复上面的过程。端部链节132e通过块体140相对链节132d移动，而且不需要皮带轮134或皮带136。
壳体128与链节132a相连接，而两个链节132a均停留在驱动轨道32和支持轨道34之间。壳体130与链节132c相连接，以使壳体130与链节132c一起来回移动。链节132e被连接到托架构件116上，以使托架构件116与链节一起移动。壳体128、130及托架构件被加工成当其缩回时能够使这些构件套装在一起的结构形状，如图10所示。
位移部件114还包括一个用于升降滑动部件126的提升部件148。如图15所示，提升部件148包括一个安装在支架152和链节132a上的线性滑动件150。一个螺母154被安装到滑动件150上并与一个螺杆156相连接。一电机158通过一根皮带160驱动螺杆156，以使滑动件150相对支架152伸出和缩回，从而升高和降低滑动部件126。提升部件148可包括一个与支架162相连接的滑动件150，而支架162又与两个滑动部件126的链节132a相连接。或者，提升部件148包括一对分别与滑动部件126相连接的滑动件150。当采用多个滑动件150时，滑动件150最好由一个公共电机158所驱动，以确保滑动件的移动严格同步并使提升部件148的零件最少。但是，应该理解也可以采用独立的电机和其它合适的组成部分。
图9至15所示的输送装置110尤其适合与包括多个装载口22的加工机器一起使用。与前面每个装载口22都需要一个独立输送装置的实施例不同，输送装置110可用于一个加工机器上的多个装载口。输送装置110还包括一个滑动部件168，该滑动部件168可沿一个平行于输送机14的方向移动托架112和位移部件114，以使托架112定位在选定的一个装载口22的前方。当托架112定位于所选装载口的前方时，位移部件114提升托架112，以将运送舱从输送机上提起，接着朝向工作站移动托架112和运送舱12，以将运送舱12移动至上述的装载22内。
滑动部件168可大体上由一个标准的通用线性传动机构构成。线性传动机构可以是被驱动的皮带或螺杆。具体而言，滑动部件168可以从Parker Motion & Control公司生产的HLE系列线性传动机构中选出。如图9至12所示，输送装置10还包括一个用于支承X轴上的轮117的支承轨道115，而轮117安装在板119的底面上。参照图10和12，支承轨道115被安装在输送机14上并支承着安装到板119之底面上的一个轮子117。板119被安装到从左向右滑动的位移部件114上。当输送装置10位于图11所示的伸出位置上时，这种设置为作用于滑动部件168上的悬臂载荷提供了支承。滑动部件168和支承轨道115的长度可根据具体的应用条件而变化。
当运送装置110与包括有若干个装载口22的加工机器一起使用时，滑动部件168提供了相当大的柔韧性。当与单装载口的机器一起使用时，滑动部件168可以省去，以降低输送装置10的成本并减小其体积。
图16和17示出了根据本发明之又一实施例的输送装置220。输送装置220包括一个可将运送舱12提升到输送机14之上方的升降机构202。在本实施例中，升降机构202包括多个销204，这些销204以与将运送舱12连接到装载口22上的运动销相同的模式定位。当升降机构202通过传动机构206升高时，这些销与形成于运送舱12之底面上的运动槽相接合。
一伸展部件216安装在输送机14和装载口22之间。在图示的实施例中，伸展部件216安装在装载口22的底面上，但应该理解该伸展部件216可被安装到支撑输送机14的机架上或安装到另一机架或支架上。伸展部件216大体上包括一个托架218，该托架被一对机械手臂220、222所支撑，这对机械手臂220、222在图16所示的缩回位置和图17所示的伸出位置之间移动托架218。机械手臂220、222可被一驱动部件224所移动，而驱动部件224又包括一个固定在壳体226内的电机(未示出)。该电机与一个齿轮228相连接，而齿轮228又与一齿轮230相互啮合，这样齿轮228的转动将使齿轮230沿相反的方向同步旋转。
每个机械手臂220、222都包括一个第一链环232，该链环232的一端与齿轮228、230中的一个刚性连接。链环232的另一端通过一枢轴236可回转地连接到一第二链环234的近端上。每个机械手臂220、222之第二链环234的远端与齿轮238、240刚性连接。齿轮238、240相互啮合，以沿相反的方向同步转动。当电机驱动齿轮228时，链环232、234将以受控制、同步的方式回转，以沿一直线在伸出位置和缩回位置之间移动托架218。或者，也可以采用其它装置来实现所需的运动，例如皮带，条带及回转链环，但并非局限于此。
一旦托架218从位于装载口22上方的初始位置移动到恰好位于升高的运送舱12下方的位置上，那么升降机构202开始工作，以将运送舱12下放到托架218上。或者，伸展部件216可被传动机构242所升高，以将运送舱12从销204上提起。接下来，臂220、222返回位于装载口上方的初始位置。然后，伸展部件216被传动机构242降低，以将运送舱12放置在装载口22上。可通过下述步骤将运送舱12容易地送回输送机升高伸展部件216，以将运送舱12从装载口22上提起；并驱动伸展部件216，以将托架218移动到位于输送机14上方的位置上。可通过升高提升机构202和/或降低伸展部件216而将运送舱12放置在提升机构202上。当伸展部件216缩回时，提升机构202将运送舱12下放到输送机上。或者，也可以将传统的Scara/Bifold型机械手臂用作机械手部件。
出于解释和说明的目的，上面已对本发明的特定实施例作出了说明。本发明并非仅限于上述的结构形式，很明显，在本发明的启示下可对其作出各种修改和变化。为更好地说明本发明的原理及其应用领域而选择和描述了实施例，因此对于本领域的技术人员而言，可以更好地将本发明及作出各种不同变型的实施例应用于具体的领域内。本发明的保护范围由所附权利要求书及其等同替换所限定。
权利要求
1.一种用于在一输送机和一站点之间移动至少一个物品的输送装置，包括一个升降机构，该升降机构能够与被输送机所运送的物品相接合并将物品提升至一个位于托架上方的升高位置上，而且还能够将物品从升高位置上下降到输送机上；一位移装置，该位移装置能够将物品从升高的位置上移动到站点，以将物品定位在站点内并能够使物品从站点返回到位于输送机上方的升高位置上。
2.根据权利要求1所述的输送装置，其特征在于所述升降机构包括一个能够在升高位置上支撑物品的托架，所述位移装置被所述托架所支承，以促使物品从输送机穿过所述托架移动到工作站内。
3.根据权利要求2所述的输送装置，其特征在于所述托架包括多个用于支撑物品的轮子，所述位移装置包括一个与所述轮子相连接的驱动装置，该驱动装置用于驱动轮子以促使物品横穿所述托架。
4.根据权利要求3所述的输送装置，其特征在于所述驱动装置通过至少一根皮带与所述的轮子相连接。
5.根据权利要求2所述的输送装置，其特征在于所述升降机构包括一个或多个从下面选出的构件一凸轮装置，螺杆装置，连杆机构及气动缸体，用于在一升高位置和一降低位置之间移动托架。
6.根据权利要求1所述的输送装置，其特征在于所述升降机构包括一个能够在升高位置上支撑物品的托架，所述位移装置与所述托架相连接，以在所述托架悬挂于输送机上方的第一位置和所述托架定位于工作站附近的第二位置之间移动所述托架。
7.根据权利要求5所述的输送装置，其特征在于所述位移装置被构造成能够沿平行于输送机移动的方向移动所述托架的结构形式，以在站点的多个装载口之间移动所述托架。
8.根据权利要求1所述的输送装置，其特征在于所述位移装置包括一个能够在升高位置上支撑物品的托架和一个与所述托架相连接的伸展部件，以在所述托架悬挂于输送机上方的第一位置和所述托架定位于站点附近的第二位置之间移动所述托架。
9.根据权利要求8所述的输送装置，其特征在于所述升降机构包括多个销，所述的销被构造成具有能够与物品相接合并在升高位置上支撑物品的结构形式。
10.根据权利要求9所述的输送装置，其特征在于所述多个销按照下述SEMI标准中的至少一个被制成SEMI E47.1-0298，SEMIE57-0298，SEMI E15.1-0298及SEMI E19.4-94。
11.根据权利要求1所述的输送装置，其特征在于所述位移装置被构造成具有能够将物品放置在站点内的结构形式。
12.一种用于在一输送机和一工作站之间输送至少一个物品的装置，包括一个托架，该托架被构造成具有能够在一个位于输送机上方的升高位置上支撑物品的结构形式；一升降机构，该升降机构能够在一第一位置和一第二位置之间移动所述托架，其中在第一位置上所述托架定位于使物品沿输送机通过所述托架的位置上，在第二位置上所述托架升高到输送机的上方；一输送装置，该输送装置用于将由所述托架支撑着的物品从升高位置移动到工作站。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述托架包括多个用于支承物品的轮子，所述输送装置包括一个与所述轮子相连接的驱动装置，所述驱动装置用于推动所述轮子以穿过所述托架朝工作站移动物品。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述驱动装置被构造成能够有选择地沿向前的方向旋转所述轮子以朝向工作站移动物品和沿相反的方向旋转所述轮子以朝向输送机移动物品。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述升降机构包括一个或多个从下述组中选出的部件凸轮装置、螺杆装置、连杆机构和气缸装置，用于在一升高位置和一降低位置之间移动托架。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述输送装置与所述托架相连接以在输送机和工作站之间移动所述托架。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于所述输送装置被构造成能够有选择地沿平行输送机的方向移动所述托架。
18.根据权利要求12所述的装置和一输送机的组合，其中输送机包括一对隔开的轨道，所述托架被构造成能够与介于所述轨道之间的部分物品相接合。
19.一种用于在一输送机和一工作站之间输送一个物品的装置，包括一升降机构，该机构能够在物品被输送机所支承的第一位置和物品被提升到输送机上方的第二位置之间移动物品；一输送装置，该输送装置用于将由所述托架支承的物品从升高位置移向工作站，所述输送装置包括一个当物品通过所述升降机构定位在第二位置上时用于接收物品的托架和一个与所述托架相连接的伸展机构，所述伸展机构能够在输送机和工作站之间移动所述托架以将物品输送至工作站。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述升降机构可在第一位置和一第二位置之间移动，其中在第一位置上所述升降机构定位于输送机表面的下方，以使物品穿过所述升降机构；在第二位置上所述升降机构将与其接合的物品提升到输送机的上方。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述升降机构包括多个销，所述的销被加工成能够与物品相接合并将物品保持在第二位置上的形状并定位于合适的位置上。
22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述升降机构能够在第二位置和使物品支承在所述托架上的第三位置之间移动物品。
23.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述伸展机构能够将物品下放到工作站的装载口上。
24.根据权利要求23所述的装置、一输送机和一个与所述输送机隔开的工作站的组合，所述输送装置设置于所述输送机和所述工作站之间。
25.一种用于在一设置有一对隔开的轨道的输送机和一个设置于输送机一侧的站点之间输送至少一件物品的方法，所述方法包括以下步骤与介于轨道之间的物品底面相接合并将物品提升至一个升高的位置上；沿垂直输送机的方向在升高位置和一个靠近站点的位置之间移动物品；将物品放置在站点内。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于以相反的顺序执行接合、移动和放置步骤。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于所述接合和提升步骤包括提升托架，直到托架将物品提升到输送机的上方；所述移动步骤包括推动物品跃过托架。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于所述接合和提升步骤包括提升托架，直到托架将物品提升到输送机的上方；所述移动步骤包括在输送机和工作站之间移动托架。
29.根据权利要求25所述的方法，其特征在于所述接合和提升步骤包括起到提升设备以将物品提升到输送机的上方，所述移动步骤包括将已升高的物品定位在托架上并在输送机和站点之间移动托架。
30.根据权利要求25所述的方法，其特征在于还包括将物品下降到工作站的装载口上。
31.根据权利要求25所述的方法，其特征在于还包括从装载口提升物品的步骤，将物品送回输送机的步骤和将物品下放到输送机上的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种输送系统(10),用于在输送机(14)和工作站(16)之间移动一个或多个物品(12)。该系统(10)包括一输送装置(10),该输送装置设置有一升降机构(62),该升降机构能够与被输送机(14)运送的物品(12)相接合,将物品(12)提升到一个位于托架(60)上方的升高位置上并将物品(12)从升高位置上下放到输送机(14)上。该装置(10)还包括一位移装置(114),该位移装置能够将物品(12)从升高位置移向一站点(16),并将物品(12)定位于站点(16)内,而且能够使物品(12)从站点(16)返回位于输送机(14)上方的升高位置上。该输送系统(10)还包括提供一种在一输送机(14)和一个设置于输送机(14)一侧的站点(16)之间运送物品(12)的方法,其中输送机(14)设置有一对隔开的轨道(116)。该方法包括:与位于轨道(116)之间的物品(12)之底面相接合的步骤,将物品(12)提升到一升高位置上的步骤,和沿一垂直输送机(14)的方向在升高位置和一个靠近站点(16)的位置之间移动物品(12)的步骤。
文档编号B65G49/07GK1333732SQ99815721
公开日2002年1月30日 申请日期1999年12月13日 优先权日1998年12月18日
发明者安东尼·C·布诺拉, 理查德·H·古尔德 申请人:阿赛斯特技术公司