用于傳送托盤的托盤發動機的制作方法
【專利說明】
[0001]發明人:A.C.博諾拉、B.康皮安、J.P.亨德森、R.W.卡爾森
【背景技術】
[0002]托盤(tray)用來在制造設施中運送(transport)許多的裝置和材料。例如，托盤用來運送脫氧核糖核酸(DNA)樣品，半導體晶圓裸片(wafer die)，藥品等。托盤可在建筑物內或穿過建筑物被運送。
[0003]有時托盤被放置在托盤堆支架中以保護托盤防止在運送期間掉落。多個這樣的托盤堆支架用來運送所述托盤。并且，托盤在托盤堆支架之間傳送。例如，一托盤堆支架可被指定發送到實體A且另一個托盤堆支架可被指定發送到實體B。包括具有由實體A提供的技術規格的晶圓裸片的托盤要在托盤堆支架中從一堆支架被傳送到指定要發送到實體A的托盤堆支架。類似地，包括用于實體B的晶圓裸片的托盤要在指定用于實體B的托盤堆支架中被傳送。
[0004]然而，托盤在托盤堆之間以將托盤傳送到指定用于具體實體的托盤堆的這樣的傳送(transfer)未必是可用的(available)。

【發明內容】

[0005]在一些實施例中，分類器(sorter)被提供以在盒子和指示器(indexer)之間傳送托盤。分類器包括托盤發動機(tray engine)，托盤發動機進一步包括豎直驅動機構。豎直驅動機構使用電機是可旋轉的。而且，豎直驅動機構被連接到末端執行器。末端執行器包括夾持(grip)托盤并在盒子和指示器之間傳送托盤的夾具組件。豎直驅動機構被旋轉以旋轉末端執行器從而面對盒子或者指示器。例如，當托盤要被取回或者被輸送到指示器時，末端執行器被旋轉以面對指示器，當托盤要被取回或者被輸送到盒子時，末端執行器被旋轉以面對盒子。所述夾具組件在水平方向線性地運動以從盒子或者指示器夾持托盤或者輸送托盤到盒子或者指示器。
[0006]在各個實施例中，識別托盤的信息在當托盤在指示器和分類器之間傳送或者在盒子和分類器之間傳送時被閱讀。信息和分類器的標識允許托盤的排序，特征化和分類，用于傳送托盤到指定被發送到希望的實體的盒子。
[0007]在各個實施例中，用于傳送托盤的分類器被描述。分類器包括用于從盒子裝載或者卸載托盤的裝載端口側，用于從指示器裝載或者卸載托盤的指示器側，以及用于傳送托盤(當出現時)在裝載端口側和指示器側之間的托盤發動機。指示器側和裝載端口側位于托盤發動機的相反側上。托盤發動機包括旋轉機構，附連到旋轉機構的豎直驅動柱，和附連到豎直驅動柱的末端執行器。末端執行器包括末端執行器底座和附連到末端執行器底座的滑動件。末端執行器進一步包括耦連到末端執行器底座的線性驅動機構和附連到線性驅動機構的夾具組件。線性驅動機構用于沿著滑動件水平地運動從而使夾具組件在水平方向上運動。夾具組件在水平方向運動以在裝載端口側或者在指示器側處裝載或卸載一個或更多個托盤(當出現時)。
[0008]在一些實施例中，托盤發動機被描述。托盤發動機可以是分類器、工具、或裝備前端模塊(EFEM)的一部分。托盤發動機包括豎直驅動柱，用于旋轉豎直驅動柱的旋轉機構，和附連到豎直驅動柱的末端執行器。末端執行器包括附連到豎直驅動柱的末端執行器底座。末端執行器進一步包括附連到末端執行器底座以支撐托盤(當出現時)的滑動件。滑動件能使托盤沿著末端執行器底座的長度滑動。托盤發動機包括驅動機構，其附連到末端執行器底座，用于沿著末端執行器底座運動以能使托盤(當出現時)沿著所述長度線性地滑動并且裝載托盤到滑動件或者從滑動件卸載托盤。
[0009]用于傳送托盤的末端執行器被描述。末端執行器可以是托盤發動機的一部分。末端執行器包括末端執行器底座，位于末端執行器底座內的滑動底座，經由滑動底座相對于末端執行器底座是可滑動的線性驅動機構，和附連到末端執行器底座以支撐托盤(當出現時)的滑動件。線性驅動機構被構造為使托盤在滑動件上運動。其他的方面將從以下與附圖結合的詳細描述變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]圖1A是根據在本公開內容中描述的各個實施例的用于在盒子和指示器之間傳送托盤的分類器的示意圖；
[0011]圖1B是根據在本公開內容中描述的一些實施例的分類器的頂視圖；
[0012]圖1C是根據在本公開內容中描述的若干實施例的具有用于在盒子和指示器之間傳送托盤的一個滑動件的分類器的示意圖；
[0013]圖2是根據在本公開內容中描述的一些實施例的用來在多個盒子和多個指示器之間傳送托盤的分類器的頂視圖；
[0014]圖3是根據在本公開內容中描述的各個實施例的用于識別托盤在制造實驗室內的位置的系統的頂視圖；
[0015]圖4A-4C是根據在本公開內容中描述的若干實施例的裝備前端模塊(EFEM)的各個側面的等距視圖；
[0016]圖5A和5B是根據在本公開內容中描述的一些實施例的所述分類器的托盤發動機的等距視圖；
[0017]圖6A是根據在本公開內容中描述的各個實施例的示出使用照相機和傳感器獲得與托盤有關的信息的EFEM的一部分的等距視圖；
[0018]圖6B是根據在本公開內容中描述的一些實施例的示出不同類型的用來識別托盤的信息識別標記的EFEM的裝載端口側的示意圖；
[0019]圖6C和6D是根據在本公開內容中描述的各個實施例的不出使用照相機和傳感器的EFEM的一部分的等距視圖；
[0020]圖7A-7H是根據在本公開內容中描述的若干實施例的示出托盤在EFEM和指示器之間傳送的EFEM的指示器側的視圖；
[0021]圖8A-8H是根據在本公開內容中描述的各個實施例的為位于所述分類器內的末端執行器的一部分的夾具組件的視圖；
[0022]圖9A-9F是根據在本公開內容中描述的一些實施例的示出托盤在圖8A-8H的夾具組件和存儲裝置之間的傳送的視圖；
[0023]圖10A-10G是根據在本公開內容中描述的各個實施例的為位于所述分類器內的末端執行器的一部分的夾具組件的視圖；
[0024]圖11A-11D是根據在本公開內容中描述的若干實施例的示出托盤在圖10A-10G的夾具組件和存儲裝置之間傳送的視圖；
[0025]圖12是根據在本公開內容中描述的各個實施例的為位于所述分類器內的末端執行器的一部分的夾具組件的等距視圖；
[0026]圖13是根據在本公開內容中描述的一些實施例的為位于分類器內的末端執行器的一部分的夾具組件的等距視圖；
[0027]圖14A是根據在本公開內容中描述的各個實施例的夾具組件的等距視圖；
[0028]圖14B是根據在本公開內容中描述的若干實施例的當夾具組件已經夾持托盤時圖14A的夾具組件的等距視圖；
[0029]圖14C是根據在本公開內容中描述的一些實施例的在其中夾具組件也許已經錯過夾持托盤的位置中圖14A的夾具組件的等距視圖；
[0030]圖14D是根據在本公開內容中描述的若干實施例的圖14A的夾具組件的右臂的等距視圖；
[0031]圖14E是根據在本公開內容中描述的若干實施例的圖14D的右臂的等距視圖；
[0032]圖14F是根據在本公開內容中描述的各個實施例的其中所述夾具組件將要夾持托盤或者剛釋放托盤的圖14A的夾具組件的夾具主體的實施例的底部等距視圖；
[0033]圖14G是根據在本公開內容中描述的一些實施例的其中所述夾具組件已經夾持托盤的圖14F的夾具主體的實施例的底部等距視圖。
【具體實施方式】
[0034]在以下描述中，許多具體的細節被闡述以便提供對在本公開內容中描述的各個實施例的徹底的了解。然而，對本領域內的技術人員將顯而易見的是在本公開內容中描述的各個實施例可被實施為沒有一些或所有的這些具體細節。在其他情況下，眾所周知的工藝操作沒有被詳細描述以便不致使在本公開內容中描述的若干實施例不必要地晦澀。
[0035]雖然各個實施例在下面被描述為在盒子和指示器之間傳送托盤，但是在若干實施例中，托盤可從工具上卸下來或者裝載到工具上，可從架子上卸下來或者裝載到架子上，可從箱上卸下來或者裝載到箱上，可從容器上卸下來或者裝載到容器上，可從機器人上卸下來或者裝載到機器人上，可從運輸帶上卸下來或者裝載到運輸帶上，可從高架運輸車輛上卸下來或者裝載到高架運輸車輛，或者它們的組合等。
[0036]圖1是用于在盒子102和指示器104之間傳送托盤的系統100的實施例的示意圖。盒子102保持一個或更多個托盤，例如，托盤T，托盤T5等，在支架之間。例如，托盤T2被支撐在支架盒子102的支架CS21和CS22之間。
[0037]在一些實施例中，托盤，例如，載體等，在隔間內，或者在托盤內的一個單個隔間內，儲存半導體晶圓裸片。在各個實施例中，托盤在隔間內儲存發光二極管(LED)，藥品，生物標本，脫氧核糖核酸(DNA)樣品，微型機電系統(MEMS)等。在若干實施例中，托盤不包括儲存晶圓裸片、藥品、生物標本、DNA樣品、MEMS等的隔間，而是凝膠被用在托盤上以保持晶圓裸片，LED，藥品，生物標本，DNA樣品，MEMS等。
[0038]在各個實施例中，盒子102包括一個或更多個凹槽(slot)。例如，盒子102包括兩個凹槽，每個凹槽包括支撐托盤的多排支架。作為另一個例子，盒子102包括三個或更多的凹槽。盒子102的凹槽與盒子102的另一個凹槽通過在盒子102內的壁分開。
[0039]在一些實施例中，盒子102的每個支架沿著盒子102的側面延伸。例如，支架CS21基本上平行于且鄰近于盒子102的側面，支架CS22基本上平行于且鄰近于盒子102的相反偵U。該相反側面對與支架CS21鄰近的一側。
[0040]在一些實施例中，當兩個裝置之間的角度在-1度和+1度之間的范圍內時兩個裝置基本上彼此平行。在各個實施例中，當兩個裝置之間的角度在-2度和+2度之間時兩個裝置基本上彼此平行。
[0041]在各個實施例中，支撐托盤的支架被定位為彼此平行。例如，支架CS21平行于支架 CS22。
[0042]在若干實施例中，盒子102的基本上彼此平行的支架形成在盒子102內的一水平。例如，支架CS21和CS22形成一水平。
[0043]在若干實施例中，盒子102缺乏一個或更多個蓋，例如，前蓋，頂蓋等。蓋提供了到盒子102內部的入口。一個或更多個托盤被支撐在盒子102的內部區域中。在各個實施例中，盒子102不是在所有側上閉合的閉合容器并且可經由前側上的門進入。
[0044]系統100包括分類器106，該分類器從被放置在分類器106的架子107上的盒子102接收一個或更多個托盤。架子107位于分類器106的裝載端口側。在若干實施例中，分類器106同時從盒子102接收多個托盤。
[0045]分類器106包括托盤發動機108，其被固定到分類器106的底座110。在一個實施例中，如在圖1B中所示的，托盤發動機108沿著軌道是可動的。托盤發動機108包括Θ電機112，該Θ電機經由連接機構，例如，齒輪，帶，等，被連接到豎直驅動柱114。Θ電機112操作以使豎直驅動柱114旋轉角度Θ。例如，Θ電機112使豎直驅動柱114旋轉在零和360度之間的角度。Θ電機112是旋轉機構的例子。
[0046]在若干實施例中，電機可以是步進電機或連續電機。
[0047]在一些實施例中，當Θ電機112使豎直驅動柱114旋轉到180度時，末端執行器，進一步如下所述的，面對裝載端口側，當Θ電機112使豎直驅動柱114旋轉到O度時，末端執行器面對指示器側。
[0048]末端執行器116位于分類器106內并且被連接到豎直驅動柱114。例如，末端執行器106經由附連機構，例如，螺釘，緊固件等，被附連到豎直驅動柱114。末端執行器116包括末端執行器底座118，其被固定成基本垂直于所述豎直驅動柱114。例如，末端執行器118經由附連機構，其中的例子如上所提供的，被附連到豎直驅動柱114。末端執行器116進一步包括支撐和滑動托盤的上部滑動件120。末端執行器116還包括支撐和滑動托盤的下部滑動件122。
[0049]在各個實施例中，兩個裝置在當該兩個裝置之間的角度在89度和91之間的范圍內時基本上彼此垂直。在若干實施例中，兩個裝置在當該兩個裝置之間的角度在88度和92之間的范圍內時基本上彼此垂直。
[0050]在一些實施例中，滑動件120和122由低摩擦材料，例如，金屬，金屬合金等，制成。
[0051]在各個實施例中，替代滑動件120和122，帶被用作用于托盤的支撐表面。帶被電機驅動以使支撐在該帶上的托盤滑動。此外，帶的運動與夾具組件的運動是協調的，其進一步如下所描述的。例如，帶的運動與接合和/或鎖定托盤是協調的。所述接合和鎖定是通過夾具組件執行的并且進一步如下所解釋的。
[0052]在其中帶被用作支撐表面的實施例中，夾持器用來將托盤從盒子102或指示器104夾持到帶。在若干實施例中，帶的頂部表面被附連到夾持器。
[0053]滑動件120和122 二者都定位成基本上平行于末端執行器底座118。例如，滑動件120和120形成相對于末端執行器底座118的在-1度和I度之間的角度。每個滑動件120和122的例子包括導軌，軌道等。
[0054]在一些實施例中，上部滑動件120豎直地定位在下部滑動件122上方。滑動件120和122經由附連機構被附連到末端執行器底座118。末端執行器116通過豎直驅動柱114的豎直運動而豎直地上下運動。例如，豎直驅動電機(未示出)經由連接機構被連接到所述豎直驅動柱114以經由連接機構上下地驅動末端執行器116和豎直驅動柱114。
[0055]在一些實施例中，滑動件120和122 二者都同時使兩個托盤沿著末端執行器底座118滑動。
[0056]在各個實施例中，末端執行器116包括同時使任何其他數目的托盤滑動的任何其他數目的滑動件。例如，末端執行器116包括三個或更多個滑動件以滑動三個或更多個托盤。
[0057]分類器106包括門124，其允許進入到分類器106。門124沿著分類器106的側壁Wl向下滑動。門124由位于底座110內的門電機(未示出)和連接門124到門電機的連接機構驅動。
[0058]在一些實施例中，裝載端口側包括側壁Wl和架子107。
[0059]在各個實施例中，分類器106包括許多門。例如，分類器106包括沿著側壁Wl定位的兩個或六個門。
[0060]在一些實施例中，替代沿著側壁Wl向下滑動，門124沿著側壁Wl向上滑動。在其中門124沿著側壁Wl向上滑動而不是向下滑動的實施例中，一個或更多個照相機被固定到門124的底部。
[0061]照相機Cl，例如，數字照相機，圖像捕捉裝置，Z-深度照相機等被定位在門124的頂部上。照相機Cl經由附連機構，例如，螺釘，緊固件等，被固定到門124。
[0062]在各個實施例中，許多照相機被固定在門124的頂部上。例如，兩個或三個照相機被附連到門124的頂部上。
[0063]在一些實施例中，替代捕捉圖像的照相機，掃描器，例如，使用了位于托盤