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Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter-Greifer, aufweisend einen Greifergrundkörper, der eine Anschlusseinrichtung zum Befestigen des Transportbehältergreifers an einem Flansch eines Roboterarms umfasst.
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Die
US 6,579,052 B1 beschreibt ein Regalbediengerät mit einer Rückwand, an der eine Vielzahl von Regalen angebracht ist, die eine oder mehrere Waferträgerkapseln tragen können. Die Struktur umfasst ferner ein Paar vertikale Schienen, die in einer Ebene liegen, die von der Regalstützwand beabstandet und im Wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist. Eine horizontale Schiene erstreckt sich zwischen den vertikalen Schienen und ist translatorisch an diesen montiert, wobei die horizontale Schiene einen Greifer trägt, der sich entlang der horizontalen Schiene bewegen kann. Durch die Bewegung der horizontalen Schiene entlang der vertikalen Schienen und die Bewegung des Greifers entlang der horizontalen Schiene kann der Greifer an einer beliebigen Stelle in einer XZ-Ebene positioniert werden einschließlich der Lagerregale.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transportbehältergreifer zu schaffen, der Transportbehälter besonders flexibel und zuverlässig handhaben kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Transportbehältergreifer, aufweisend:
- - einen Greifergrundkörper, der eine Anschlusseinrichtung zum Befestigen des Transportbehältergreifers an einem Flansch eines Roboterarms umfasst,
- - eine an dem Greifergrundkörper angeordnete Greifgabel, die eine erste Gabelzinke, eine zweite Gabelzinke und einen die erste Gabelzinke mit der zweiten Gabelzinke verbindenden Brückenabschnitt umfasst, der mit dem Greifergrundkörper verbunden ist und der die erste Gabelzinke in einem solchen Abstand zur zweiten Gabelzinke anordnet, dass ein Transportbehälter zwischen der ersten Gabelzinke und der zweiten Gabelzinke positioniert durch den Transportbehältergreifer aufnehmbar ist,
- - eine an der ersten Gabelzinke angeordnete erste Greifeinrichtung, die ausgebildet ist, zum Greifen des Transportbehälters an einem ersten Griffabschnitt an einer ersten Seitenwand des Transportbehälters,
- - eine an der zweiten Gabelzinke angeordnete zweite Greifeinrichtung, die ausgebildet ist, zum Greifen des Transportbehälters an einem dem ersten Griffabschnitt gegenüberliegenden zweiten Griffabschnitt einer zweiten Seitenwand des Transportbehälters, wobei
die erste Greifeinrichtung und die zweite Greifeinrichtung ausgebildet sind, zum Greifen des Transportbehälters wahlweise in einer ersten Orientierung der Greifgabel, in welcher der Brückenabschnitt der Greifgabel eine dritte Seitenwand des Transportbehälters umgreift oder in einer aus der ersten Orientierung gedrehten zweiten Orientierung der Greifgabel, in welcher der Brückenabschnitt der Greifgabel eine Deckenwand des Transportbehälters umgreift.
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Die mittels eines erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers handzuhabenden Behälter können generell in beliebigen Handhabungsanwendungen eingesetzt werden. Die mittels eines erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers handzuhabenden Behälter finden in einem speziellen Anwendungsfall beispielsweise in der Halbleiterindustrie Anwendung und dort speziell für den Transport von Halbleitermaterialscheiben (Wafern) zwischen verschiedenen Bearbeitungsplätzen, insbesondere Reinräumen einer Produktionsstätte der Halbleiterindustrie. Insoweit kann der erfindungsgemäße Transportbehältergreifer in diesem Fall auch als Reinraum-Transportbehältergreifer bezeichnet werden.
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Derartige Transportbehälter werden in der Fachwelt auch als SMIF-Pods (Engl.: „Standard Mechanical Interface“) bezeichnet. Innerhalb eines solchen Transportbehälters kann eine Kassette angeordnet sein, die mehrere Aufnahmetaschen für jeweils eine Halbleitermaterialscheibe, d.h. jeweils einen Wafer aufweist. Die Transportbehälter weisen üblicherweise eine Bodenöffnung auf, d.h. eine Bodenwand des Transportbehälters ist lösbar von einer Haube des Transportbehälters, wobei die Haube die vorzugsweise vier Seitenwände und die Deckenwand umfasst. Im geöffneten Zustand des Transportbehälters kann die Kassette entfernt und/oder ein bzw. mehrere Halbleitermaterialscheiben aus der Kassette entnommen oder in die Kassette eingesetzt werden. Im geschlossenen Zustand des Transportbehälters wird unter der Haube ein luftdicht abgeschlossenes Mikroreinraumklima erhalten. Ein geschlossener Transportbehälter kann somit beispielsweise aus einem ersten Reinraum entnommen und in einer anderen Umgebung, insbesondere in einer Umgebung mit geringen Reinheitsanforderungen, zu einem zweiten Reinraum transportiert werden.
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Der Vorgang des Transports der Transportbehälter ist bisher meist manuell d.h. durch Personen erfolgt. Mittels Automatisierungseinrichtungen, wie automatische, insbesondere fahrerlose Transportsysteme, Roboter und insbesondere autonome Roboter d.h. mobile Roboter kann der Transport von Transportbehältern automatisiert erfolgen. Um einen Transportbehälter durch einen Roboter automatisch handhaben zu können, ist ein erfindungsgemäßer Transportbehältergreifer vorgesehen. Der Transportbehältergreifer ist ausgebildet, von einem Roboter automatisch im Raum bewegt zu werden. Mittels des Transportbehältergreifers kann somit der Roboter, insbesondere ein Roboterarm den Transportbehälter automatisch erfassen, bewegen und auch wieder loslassen.
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Der Roboter weist insoweit einen Roboterarm und eine Robotersteuerung auf. Der Roboterarm kann zur Bildung eines mobilen Roboters bzw. eines autonomen Roboters auf einer Fahrplattform angeordnet sein. Die Fahrplattform kann einen Zwischenlagerplatz, insbesondere ein Zwischenlagerregal für ein oder mehrere Transportbehälter aufweisen. Der Roboterarm umfasst an seinem distalen Ende einen Flansch, an dem der Transportbehältergreifer befestigt ist. Zu seiner Befestigung an dem Flansch des Roboterarms weist der Transportbehältergreifer eine Anschlusseinrichtung auf. Die Anschlusseinrichtung bildet insoweit ein Kopplungsmittel, um den Transportbehältergreifer an dem Flansch des Roboterarms befestigen zu können.
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Die Anschlusseinrichtung ist verbunden mit einem Greifergrundkörper des Transportbehältergreifers. Der Greifergrundkörper ist außerdem ausgebildet, die Anschlusseinrichtung mit einer Greifgabel des Transportbehältergreifers zu verbinden. Der Greifergrundkörper kann beispielsweise ein länglicher Stab oder eine längliche Leiste sein. Der Stab bzw. die Leiste kann sich insbesondere in einer Ebene längserstrecken, die rechtwinkelig zu derjenigen Ebene angeordnet ist, innerhalb der sich die Greifgabel des Transportbehältergreifers erstreckt.
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Die Greifgabel kann beispielsweise zwei Gabelzinken aufweisen, die über einen Brückenabschnitt der Greifgabel verbunden sind. Der Brückenabschnitt bildet insoweit eine feste Verbindungsstrebe, um die eine Gabelzinke mit der anderen Gabelzinke starr zu verbinden. Die beiden Gabelzinken sind dabei insbesondere in einem festen Abstand zueinander angeordnet und erstrecken sich insbesondere parallel zueinander.
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Die Transportbehälter können im Allgemeinen eine ersten Griffabschnitt an einer ersten Seitenwand und einen zweiten Griffabschnitt an einer zweiten Seitenwand aufweisen. Eine dritte Seitenwand des Transportbehälters erstreckt sich zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand. Die Transportbehälter können in einer speziellen Ausführung beispielsweise gemäß dem Standard SEMI E19 ausgebildet sein. Die Transportbehälter können somit eine zumindest annähernde quaderartige Grundgestalt aufweisen und insoweit zwei Paare von gegenüberliegenden, voneinander beabstandeten Seitenwänden aufweisen, sowie eine Deckenwand und eine Bodenwand. Die Bodenwand kann dabei lösbar ausgebildet sein. Die vier Seitenwände können zusammen mit der Deckenwand eine Haube bilden.
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Eine der vier Seitenwände (erste Seitenwand) weist einen ersten Griffabschnitt auf. Eine gegenüberliegende Seitenwand (zweite Seitenwand) weist einen zweiten Griffabschnitt auf. Die beiden anderen Seitenwände (dritte und vierte Seitenwand) der insgesamt vier Seitenwände bilden eine Vorderwand und eine Rückwand. Als Vorderwand wird dabei eine der vier Seitenwände definiert, die eine Halterung für ein separates Sensorgerät aufweist. Die Rückwand ist der Vorderwand gegenüberliegend angeordnet. Wahlweise kann somit die Vorderwand oder die Rückwand als die dritte Seitenwand gelten.
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Der erste Griffabschnitt und der zweite Griffabschnitt sind Bauteile des Transportbehälters. Der erste Griffabschnitt und der zweite Griffabschnitt können direkt an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Transportbehälters ausgebildet sein. Alternativ können der erste Griffabschnitt und der zweite Griffabschnitt als separate Griffe hergestellt und an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Transportbehälters befestigt sein, insbesondere lösbar befestigt sein.
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Die Orientierung der Greifgabel definiert sich erfindungsgemäß durch die Ebene, in welcher sich die beiden Gabelzinken und ggf. auch der Brückenabschnitt längserstrecken. Die erste Orientierung der Greifgabel unterscheidet sich somit von der zweiten Orientierung der Greifgabel durch eine Drehung der Greifgabel um eine Drehachse, die sich innerhalb der Ebene erstreckt, welche von den beiden Gabelzinken aufgespannt wird.
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Die erste Greifeinrichtung ist ausgebildet, den Transportbehälter an seinem ersten Griffabschnitt aufnehmen zu können und zwar in zwei unterschiedlichen Orientierungen. Die zweite Greifeinrichtung ist ausgebildet, den Transportbehälter an seinem gegenüberliegenden zweiten Griffabschnitt aufnehmen zu können und zwar in den zwei unterschiedlichen Orientierungen, so dass in einer ersten Orientierung die Greifgabel, insbesondere der Brückenabschnitt die dritte Seitenwand umgreift und in einer verschiedenen zweiten Orientierung die Greifgabel, insbesondere der Brückenabschnitt die Deckenwand umgreift. Mit „Umgreifen“ ist bereits gemeint, dass die Greifgabel, insbesondere der Brückenabschnitt lediglich an der Seitenwand bzw. der Deckenwand wandnah vorbeigeführt ist. Dies muss somit nicht notwendiger Weise bedeuten, dass die Greifgabel, insbesondere der Brückenabschnitt diese dritte Seitenwand bzw. die Deckenwand berühren muss oder sogar eine gewisse Klemmfunktion aufweisen müsste.
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Indem die erste Greifeinrichtung und die zweite Greifeinrichtung ausgebildet sind, zum Greifen des Transportbehälters wahlweise in einer ersten Orientierung der Greifgabel, in welcher der Brückenabschnitt der Greifgabel eine dritte Seitenwand des Transportbehälters umgreift oder in einer aus der ersten Orientierung gedrehten zweiten Orientierung der Greifgabel, in welcher der Brückenabschnitt der Greifgabel eine Deckenwand des Transportbehälters umgreift, kann ein Transportbehälter mittels desselben Transportbehältergreifers auf unterschiedliche Weise aufgenommen und/oder abgesetzt werden. Optional kann an einer Zwischenlagerposition für den Transportbehälter ein Umgreifen des Transportbehältergreifers erfolgen. So können Transportbehälter besonders flexibel gehandhabt werden.
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In einer besonderen Weiterbildung des Transportbehältergreifers kann die erste Greifeinrichtung eine erste Aufnahme aufweisen, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des ersten Griffabschnitts des Transportbehälters in der ersten Orientierung der Greifgabel, die zweite Greifeinrichtung eine zweite Aufnahme aufweisen, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des zweiten Griffabschnitts des Transportbehälters in der ersten Orientierung der Greifgabel, wobei die erste Greifeinrichtung außerdem eine von der ersten Aufnahme separate dritte Aufnahme aufweist, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des ersten Griffabschnitts des Transportbehälters in der zweiten Orientierung der Greifgabel, und die zweite Greifeinrichtung eine von der zweiten Aufnahme separate vierte Aufnahme aufweist, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des zweiten Griffabschnitts des Transportbehälters in der zweiten Orientierung der Greifgabel.
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Die erste Aufnahme kann eine Vertiefung oder Aussparung in der ersten Gabelzinke sein. Die Vertiefung oder Aussparung kann dabei eine Innenkontur aufweisen, die zumindest im Wesentlichen mit der Außenkontur des ersten Griffabschnitts des Transportbehälters übereinstimmt, so dass der erste Griffabschnitt, insbesondere in einer Richtung von oben nach unten in die Vertiefung oder Aussparung formschlüssig einsetzbar ist. Der Transportbehälter hängt insoweit mittels seines ersten Griffabschnitts in der Vertiefung oder der Aussparung der ersten Gabelzinke und ist seitlich gegen Herausrutschen gesichert, insbesondere aufgrund der hochgezogenen Seitenwandungen der Vertiefung oder der Aussparung.
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In gleicher Weise kann die zweite Aufnahme eine analoge Vertiefung oder Aussparung in der zweiten Gabelzinke sein. Die Vertiefung oder Aussparung kann dabei eine Innenkontur aufweisen, die zumindest im Wesentlichen mit der Außenkontur des zweiten Griffabschnitts des Transportbehälters übereinstimmt, so dass der zweite Griffabschnitt, insbesondere in einer Richtung von oben nach unten in die Vertiefung oder Aussparung formschlüssig einsetzbar ist. Der Transportbehälter hängt insoweit mittels seines zweiten Griffabschnitts in der Vertiefung oder der Aussparung der zweiten Gabelzinke und ist seitlich gegen Herausrutschen gesichert, insbesondere aufgrund der hochgezogenen Seitenwandungen der Vertiefung oder der Aussparung.
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Die dritte Aufnahme weist eine erste Tragfläche auf, die sich in einer Tragebene erstreckt, die zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig zur Ebene angeordnet ist, in der sich die beiden Gabelzinken erstrecken. Die erste Tragfläche kann sich außerdem rechtwinkelig zur Anschlusseinrichtung, d.h. im montierten Zustand des Transportbehältergreifers an dem Flansch des Roboterarms, zur Z-Achse bzw. zur Stoßrichtung des Flansches des Roboterarms erstrecken. Dies bedeutet, dass die Flächennormale der ersten Tragfläche parallel zur Z-Achse bzw. zur Stoßrichtung des Flansches des Roboterarms verlaufen kann. Dies kann eine feste d.h. starre Anordnung sein.
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In gleicher Weise kann die vierte Aufnahme eine analoge zweite Tragfläche aufweisen, die sich in einer Tragebene erstreckt, die zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig zur Ebene angeordnet ist, in der sich die beiden Gabelzinken erstrecken. Die zweite Tragfläche kann sich außerdem rechtwinkelig zur Anschlusseinrichtung, d.h. im montierten Zustand des Transportbehältergreifers an dem Flansch des Roboterarms, zur Z-Achse bzw. zur Stoßrichtung des Flansches des Roboterarms erstrecken. Dies bedeutet, dass die Flächennormale der zweiten Tragfläche parallel zur Z-Achse bzw. zur Stoßrichtung des Flansches des Roboterarms verlaufen kann. Dies kann eine feste d.h. starre Anordnung sein.
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Das formschlüssige Aufnehmen kann bereits alleine dadurch realisiert sein, dass der jeweilige Griffabschnitt des Transportbehälters von oben auf einer Stützfläche der ersten Aufnahme, der zweiten Aufnahme, der dritten Aufnahme und/oder der vierten Aufnahme aufliegt und insoweit alleine aufgrund des Schwerkrafteinflusses gehalten ist. Es kann jedoch insbesondere vorgesehen sein, dass der jeweilige Griffabschnitt des Transportbehälters auch innerhalb der (horizontalen) Auflageebene, d.h. nach vorne, nach hinten, nach links und/oder nach rechts durch entsprechende Anschläge zusätzlich formschlüssig gesichert ist.
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Die erste Aufnahme kann eine in die erste Gabelzinke eingetiefte erste Tasche aufweisen, die in ihrer Form und Größe an den ersten Griffabschnitt des Transportbehälters formergänzend angepasst ist und die zweite Aufnahme kann dabei eine in die zweite Gabelzinke eingetiefte zweite Tasche aufweisen, die in ihrer Form und Größe an den zweiten Griffabschnitt des Transportbehälters formergänzend angepasst ist.
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Die eingetiefte erste Tasche kann beispielsweise von einer aus der ersten Gabelzinke herausgefrästen Aussparung gebildet werden. Die eingetiefte zweite Tasche kann beispielsweise von einer aus der ersten Gabelzinke herausgefrästen Aussparung gebildet werden. Die erste Tasche und/oder die zweite Tasche kann ein oder mehrere elastische Auflagen aufweisen. Die ein oder mehreren elastische Auflagen können ausgebildet sein Vibrationen zu dämpfen, wenn ein Transportbehälter an dem Transportbehältergreifer gehalten ist.
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Die Ausbildung der ersten Tasche und der zweiten Tasche in Form und Größe formergänzend zu dem jeweiligen ersten Griffabschnitt bzw. zweiten Griffabschnitt bedeutet insbesondere, dass der jeweilige Griffabschnitt ohne besonderen Kraftaufwand, d.h. ohne Pressung in die jeweilige Tasche eingeführt bzw. eingefügt werden kann, und der Transportbehälter in dem eingefügten Zustand jedoch kein wesentliches Spiel am Transportbehältergreifer aufweist, d.h. am Transportbehältergreifer nicht mehr deutlich verschoben werden kann, sondern innerhalb der aufgabengemäßen Bedingungen positionsgenau am Transportbehältergreifer gehalten ist.
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In einer speziellen Weiterbildung kann die dritte Aufnahme eine sich von der ersten Gabelzinke wegerstreckende erste Lasche aufweisen, die einen ersten Laschenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, den ersten Griffabschnitt des Transportbehälters in der zweiten Orientierung der Greifgabel tragend aufzunehmen, und die vierte Aufnahme kann dabei eine sich von der zweiten Gabelzinke wegerstreckende zweite Lasche aufweisen, die einen zweiten Laschenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, den zweiten Griffabschnitt des Transportbehälters in der zweiten Orientierung der Greifgabel tragend aufzunehmen.
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Der erste Laschenabschnitt kann von einem umgebogenen Abschnitt eines ersten Bleches gebildet werden, das an der ersten Gabelzinke befestigt ist.
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Der zweite Laschenabschnitt kann von einem umgebogenen Abschnitt eines zweiten Bleches gebildet werden, das an der zweiten Gabelzinke befestigt ist.
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Der erste Laschenabschnitt kann einen ersten Vorsprung aufweisen, der ausgebildet ist mit einer ersten Kerbe an dem ersten Griffabschnitt des Transportbehälters formschlüssig zusammenzuwirken, wenn der Transportbehälter in der zweiten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist und der zweite Laschenabschnitt kann dabei einen zweiten Vorsprung aufweisen, der ausgebildet ist mit einer zweiten Kerbe an dem zweiten Griffabschnitt des Transportbehälters formschlüssig zusammenzuwirken, wenn der Transportbehälter in der zweiten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist.
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Der erste Vorsprung kann beispielsweise ein erster Stift sein, der aus der Auflageebene des ersten Laschenabschnitts in Richtung des aufzunehmenden ersten Griffabschnitts des Transportbehälters herausragt.
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Der zweite Vorsprung kann beispielsweise ein zweiter Stift sein, der aus der Auflageebene des zweiten Laschenabschnitts in Richtung des aufzunehmenden zweiten Griffabschnitts des Transportbehälters herausragt.
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Die erste Lasche kann einen dritten Laschenabschnitt aufweisen, der sich in einem Abstand zum ersten Laschenabschnitt erstreckt, so dass der erste Laschenabschnitt und der dritte Laschenabschnitt den ersten Griffabschnitt des Transportbehälters von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter in der zweiten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist, und die zweite Lasche kann dabei einen vierten Laschenabschnitt aufweisen, der sich in einem Abstand zum zweiten Laschenabschnitt erstreckt, so dass der zweite Laschenabschnitt und der vierte Laschenabschnitt den zweiten Griffabschnitt des Transportbehälters von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter in der zweiten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist.
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Der dritte Laschenabschnitt kann von einem weiteren umgebogenen Abschnitt des ersten Bleches gebildet werden, das an der ersten Gabelzinke befestigt ist.
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Der vierte Laschenabschnitt kann von einem weiteren umgebogenen Abschnitt des zweiten Bleches gebildet werden, das an der zweiten Gabelzinke befestigt ist.
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Die erste Lasche kann einen fünften Laschenabschnitt aufweisen, der sich in einem Abstand zur ersten Tasche erstreckt, so dass der fünfte Laschenabschnitt und die erste Tasche den ersten Griffabschnitt des Transportbehälters von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter in der ersten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist, und die zweite Lasche kann einen sechsten Laschenabschnitt aufweisen, der sich in einem Abstand zur zweiten Tasche erstreckt, so dass der sechste Laschenabschnitt und die zweite Tasche den zweiten Griffabschnitt des Transportbehälters von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter in der ersten Orientierung der Greifgabel an dem Transportbehältergreifer aufgenommen ist.
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Der fünfte Laschenabschnitt kann von einem zusätzlichen umgebogenen Abschnitt des ersten Bleches gebildet werden, das an der ersten Gabelzinke befestigt ist.
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Der sechste Laschenabschnitt kann von einem zusätzlichen umgebogenen Abschnitt des zweiten Bleches gebildet werden, das an der zweiten Gabelzinke befestigt ist.
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In allen Ausführungsvarianten des Transportbehältergreifers kann die Greifgabel wenigstens einen Anwesenheitssensor aufweisen, der ausgebildet ist, ein die Richtigkeit der Aufnahme des Transportbehälters an der Greifgabel kennzeichnendes Signal bereitzustellen, sowohl in der ersten Orientierung der Greifgabel, wenn der Transportbehälter in die erste Aufnahme und in die zweite Aufnahme formschlüssig eingefügt ist, als auch in der zweiten Orientierung der Greifgabel, wenn der Transportbehälter in die dritte Aufnahme und in die vierte Aufnahme formschlüssig eingefügt ist.
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Der Anwesenheitssensor dient dazu, automatisch feststellen zu können, ob die Greifgabel momentan einen Transportbehälter aufweist d.h. hält, oder ob die Greifgabel frei von einem Transportbehälter ist, so dass die Greifgabel bereit ist, einen Transportbehälter aufzunehmen. Der Anwesenheitssensor kann insbesondere auch dazu dienen, feststellen zu können, ob der an der Greifgabel aufgenommene Transportbehälter sich in der richtigen Position und Lage an der Greifgabel befindet, um den Transportbehälter durch Bewegen der Greifgabel sicher handhaben zu können.
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Der Anwesenheitssensor kann ein Sensorsystem darstellen, das ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen kann. Der Anwesenheitssensor kann insoweit ausgebildet sein zur Feststellung, ob der Transportbehälter an der ersten Aufnahme aufgenommen ist oder an der zweiten Aufnahme aufgenommen ist. Der Anwesenheitssensor kann von einer einzelnen Einheit gebildet werden, die derart an der Greifgabel angeordnet ist, dass aus derselben Position des Anwesenheitssensors an der Greifgabel, sowohl in der ersten Orientierung des Transportbehältergreifers die Anwesenheit des Transportbehälters in der ersten Aufnahme und in der zweiten Aufnahme feststellbar ist, als auch in der zweiten Orientierung des Transportbehältergreifers die Anwesenheit des Transportbehälters in der dritten Aufnahme und in der vierten Aufnahme feststellbar ist.
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In der einfachsten Ausführung kann der Anwesenheitssensor beispielsweise von einem bloßen Schaltkontakt gebildet werden, insbesondere einem elektro-mechanischen Schaltkontakt gebildet werden, der die korrekte Anwesenheit des Transportbehälters an der Greifgabel durch mechanische Berührung des Transportbehälters mit dem Schaltkontakt erfasst und dann beispielsweise ein elektrisches Signal erzeugt, wenn der Schaltkontakt durch die mechanische Berührung geschlossen bzw. geöffnet wird. Der Anwesenheitssensor kann jedoch auch mit einem anderen physikalischen Prinzip erfassen. Beispielsweise kann der Anwesenheitssensor eine Lichtschranke, einen Ultraschallsensor, einen Lasersensor und/oder eine optische Kamera umfassen.
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In allen Ausführungsvarianten des Transportbehältergreifers kann die Greifgabel einen Näherungssensor aufweisen, der ausgebildet ist, ein Signal bereitzustellen, welches eine Information darüber liefert, ob an einer Ablagestelle für den Transportbehälter bereits ein die Ablagestelle besetzender Transportbehälter vorhanden ist oder die Ablagestelle zum Ablegen eines Transportbehälters frei ist, wenn der Transportbehältergreifer sich in der Nähe der Ablagestelle befindet.
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Der Näherungssensor kann somit vorzugsweise ohne direkten Kontakt berührungsfrei die Ablagestelle erfassen. Insoweit erfasst der Näherungssensor die Ablagestelle über eine gewisse Distanz des Transportbehältergreifers von der Ablagestelle hinweg. Der Näherungssensor kann auf Basis unterschiedlicher physikalischer Prinzipien erfassen. Beispielsweise kann der Näherungssensor ein induktiver Näherungsschalter, ein kapazitiver Näherungsschalter, ein magnetischer Näherungsschalter, ein Ultraschall-Sensor und/oder ein optischer Näherungsschalter, wie eine Kamera oder eine Lichtschranke sein.
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Die Ablagestelle kann eine Zwischenlagerstelle sein, insbesondere eine Zwischenlagerstelle auf einer mobilen Plattform, die den Roboterarm trägt, der den Transportbehältergreifer bewegt. Die Ablagestelle kann aber auch eine Ladestation (Engl.: „Loadport“) sein. Die Ladestation kann eine Schnittstelle zu einem Arbeitsplatz sein, an der beispielsweise im Bereich einer Schleuse der Transportbehälter abgestellt bzw. übergeben wird, so dass die in dem Transportbehälter vorhandene Kassette mit Halbleitermaterialscheiben d.h. mit Wafern befüllt werden kann oder diese aus der Kassette entnommen werden können. Ein Entnehmen und/oder Befüllen kann an der Ablagestelle insbesondere automatisiert erfolgen.
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In allen Ausführungsvarianten des Transportbehältergreifers kann die Greifgabel einen Scanner aufweisen, der ausgebildet ist, einen Code einer Markierung an einer Ablagestelle für den Transportbehälter auszulesen, wenn der Transportbehältergreifer sich in der Nähe der Ablagestelle befindet.
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Der Scanner kann beispielsweise ein Codelesegerät zum optischen Abtasten von grafischen Codes, wie beispielsweise Strichcodes oder QR-Codes sein. Der Scanner kann beispielsweise ein CCD-Scanner, ein Laserscanner oder ein Kamera-Scanner (Engl.: „Imager“), wie ein Smartphone-Scanner sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers in einer Vorderansicht,
- 2 eine perspektivische Darstellung des Transportbehältergreifers gemäß 1 in einer Rückansicht,
- 3 eine perspektivische Darstellung des Transportbehältergreifers gemäß 1 mit einem Transportbehälter in einer Greifsituation von hinten,
- 4 eine perspektivische Darstellung des Transportbehältergreifers gemäß 1 mit einem Transportbehälter in einer Greifsituation von vorne,
- 5 eine perspektivische Darstellung des Transportbehältergreifers gemäß 1 mit einem Transportbehälter in einer Greifsituation von oben,
- 6 ein beispielhaftes Szenario mit einem mobilen Roboter, der den erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers gemäß 1 bewegt, während eines Entfernens des Transportbehälters von einer Ablagestelle,
- 7 ein beispielhaftes Szenario mit dem mobilen Roboter, der den erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers gemäß 1 bewegt, während eines Zwischenlagerns des Transportbehälters an der mobilen Plattform des Roboters,
- 8 ein beispielhaftes Szenario mit dem mobilen Roboter, der den erfindungsgemäßen Transportbehältergreifers gemäß 1 bewegt, während eines Umorientierens des Transportbehälters um eine vertikale Drehachse,
- 9 eine Seitenansicht eines Lagerregals, in dem mehrere Transportbehälter in mehreren Ebenen übereinander in Einzelreihen abgestellt sind, und
- 10 eine Ansicht von oben auf einen Lagertisch, auf dem mehrere Transportbehälter in mehreren Reihen und Spalten matrixartig abgestellt sind.
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Der in 1 dargestellte Transportbehältergreifer 1 weist einen Greifergrundkörper 2 auf, der eine Anschlusseinrichtung 3 zum Befestigen des Transportbehältergreifers 1 an einem Flansch 4 eines Roboterarms 5 umfasst.
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An dem Greifergrundkörper 2 ist ein Greifgabel 6 angeordnete, die eine erste Gabelzinke 6.1, eine zweite Gabelzinke 6.2 und einen die erste Gabelzinke 6.1 mit der zweiten Gabelzinke 6.2 verbindenden Brückenabschnitt 6.3 umfasst. Der Brückenabschnitt 6.3 ist mit dem Greifergrundkörper 2 verbunden. Der Greifergrundkörper 2 ordnet die erste Gabelzinke 6.1 in einem solchen Abstand zur zweiten Gabelzinke 6.2 an, dass ein Transportbehälter 7 (3-5) zwischen der ersten Gabelzinke 6.1 und der zweiten Gabelzinke 6.2 positioniert werden kann, so dass dadurch der Transportbehälter 7 durch den Transportbehältergreifer 1 aufnehmbar ist.
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An der ersten Gabelzinke 6.1 ist eine erste Greifeinrichtung 8.1 angeordnet, die ausgebildet ist, zum Greifen des Transportbehälters 7 an einem ersten Griffabschnitt 7.1 an einer ersten Seitenwand S1 des Transportbehälters 7. An der zweiten Gabelzinke 7.2 ist eine zweite Greifeinrichtung 8.2 angeordnet, die ausgebildet ist, zum Greifen des Transportbehälters 7 an einem dem ersten Griffabschnitt 7.1 gegenüberliegenden zweiten Griffabschnitt 7.2 einer zweiten Seitenwand S2 des Transportbehälters 7.
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Die erste Greifeinrichtung 8.1 und die zweite Greifeinrichtung 8.2 sind ausgebildet, zum Greifen des Transportbehälters 7 wahlweise in einer ersten Orientierung der Greifgabel 6, in welcher der Brückenabschnitt 6.3 der Greifgabel 6 eine dritte Seitenwand S3 des Transportbehälters 7 umgreift ( 3, 4) oder in einer aus der ersten Orientierung gedrehten zweiten Orientierung der Greifgabel 6, in welcher der Brückenabschnitt 6.3 der Greifgabel 6 eine Deckenwand D des Transportbehälters 7 umgreift (5).
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Die erste Greifeinrichtung 8.1 weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels eine erste Aufnahme 9.1 auf, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des ersten Griffabschnitts 7.1 des Transportbehälters 7 in der ersten Orientierung der Greifgabel 6. Die zweite Greifeinrichtung 8.2 weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels eine zweite Aufnahme 9.2 auf, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des zweiten Griffabschnitts 7.2 des Transportbehälters 7 in der ersten Orientierung der Greifgabel 6, wobei die erste Greifeinrichtung 8.1 außerdem eine von der ersten Aufnahme 9.1 separate dritte Aufnahme 9.3 aufweist, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des ersten Griffabschnitts 7.1 des Transportbehälters 7 in der zweiten Orientierung der Greifgabel 6, und wobei die zweite Greifeinrichtung 8.2 eine von der zweiten Aufnahme 9.2 separate vierte Aufnahme 9.4 aufweist, die ausgebildet ist zum formschlüssigen Aufnehmen des zweiten Griffabschnitts 7.2 des Transportbehälters 7 in der zweiten Orientierung der Greifgabel 6.
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Die erste Aufnahme 9.1 kann dabei eine in die erste Gabelzinke 6.1 eingetiefte erste Tasche 10.1 aufweisen, die in ihrer Form und Größe an den ersten Griffabschnitt 7.1 des Transportbehälters 7 formergänzend angepasst ist und die zweite Aufnahme 9.2 kann dabei eine in die zweite Gabelzinke 6.2 eingetiefte zweite Tasche 10.2 aufweisen, die in ihrer Form und Größe an den zweiten Griffabschnitt 7.2 des Transportbehälters 7 formergänzend angepasst ist.
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Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels weist die dritte Aufnahme 9.3 eine sich von der ersten Gabelzinke 6.1 wegerstreckende erste Lasche 11 auf, die einen ersten Laschenabschnitt 11.1 aufweist, der ausgebildet ist, den ersten Griffabschnitt 7.1 des Transportbehälters 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 tragend aufzunehmen, und die vierte Aufnahme 9.4 weist dabei eine sich von der zweiten Gabelzinke 6.2 wegerstreckende zweite Lasche 12 auf, die einen zweiten Laschenabschnitt 12.2 aufweist, der ausgebildet ist, den zweiten Griffabschnitt 7.2 des Transportbehälters 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 tragend aufzunehmen.
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Der erste Laschenabschnitt 11.1 weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels einen ersten Vorsprung 17.1 auf, der ausgebildet ist mit einer ersten Kerbe an dem ersten Griffabschnitt 7.1 des Transportbehälters 7 formschlüssig zusammenzuwirken, wenn der Transportbehälter 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 an dem Transportbehältergreifer 1 aufgenommen ist und der zweite Laschenabschnitt 12.2 weist dabei einen zweiten Vorsprung 17.2 auf, der ausgebildet ist mit einer zweiten Kerbe an dem zweiten Griffabschnitt 7.2 des Transportbehälters 7 formschlüssig zusammenzuwirken, wenn der Transportbehälter 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 an dem Transportbehältergreifer 1 aufgenommen ist.
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Die erste Lasche 11 kann einen dritten Laschenabschnitt 11.3 aufweisen, der sich in einem Abstand zum ersten Laschenabschnitt 11.1 erstreckt, so dass der erste Laschenabschnitt 11.1 und der dritte Laschenabschnitt 11.3 den ersten Griffabschnitt 7.1 des Transportbehälters 7 von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 an dem Transportbehältergreifer 1 aufgenommen ist. Die zweite Lasche 12 weist dabei einen vierten Laschenabschnitt 12.4 auf, der sich in einem Abstand zum zweiten Laschenabschnitt 12.2 erstreckt, so dass der zweite Laschenabschnitt 12.2 und der vierte Laschenabschnitt 12.4 den zweiten Griffabschnitt 7.2 des Transportbehälters 7 von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter 7 in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6 an dem Transportbehältergreifer 1 aufgenommen ist.
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Die erste Lasche 11 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen fünften Laschenabschnitt 11.5 auf, der sich in einem Abstand zur ersten Tasche 10.1 erstreckt, so dass der fünfte Laschenabschnitt 11. 5 und die erste Tasche 10.1 den ersten Griffabschnitt 7.1 des Transportbehälters 7 von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter 7 in der ersten Orientierung (3, 4) der Greifgabel 6 an dem Transportbehälter-greifer 1 aufgenommen ist. Die zweite Lasche 12 weist dabei einen sechsten Laschenabschnitt 12.6 auf, der sich in einem Abstand zur zweiten Tasche 10.2 erstreckt, so dass der sechste Laschenabschnitt 12.6 und die zweite Tasche 10.2 den zweiten Griffabschnitt 7.2 des Transportbehälters 7 von zwei gegenüberliegenden Seiten formschlüssig begrenzen, wenn der Transportbehälter 7 in der ersten Orientierung (3, 4) der Greifgabel 6 an dem Transportbehältergreifer 1 aufgenommen ist.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Greifgabel 6 außerdem wenigstens einen Anwesenheitssensor 14 auf, der ausgebildet ist, ein die Richtigkeit der Aufnahme des Transportbehälters 7 an der Greifgabel 6 kennzeichnendes Signal bereitzustellen, sowohl in der ersten Orientierung (3, 4) der Greifgabel 6, wenn der Transportbehälter 7 in die erste Aufnahme 9.1 und in die zweite Aufnahme 9.2 formschlüssig eingefügt ist, als auch in der zweiten Orientierung (5) der Greifgabel 6, wenn der Transportbehälter 7 in die dritte Aufnahme 9.3 und in die vierte Aufnahme 9.4 formschlüssig eingefügt ist.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Greifgabel außerdem einen Näherungssensor 15 auf, der ausgebildet ist, ein Signal bereitzustellen, welches eine Information darüber liefert, ob an einer Ablagestelle 13 für den Transportbehälter bereits ein die Ablagestelle 13 besetzender Transportbehälter 7 vorhanden ist oder die Ablagestelle 13 zum Ablegen eines Transportbehälters 7 frei ist, wenn der Transportbehältergreifer 1 sich in der Nähe der Ablagestelle 13 befindet.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Greifgabel 6 außerdem einen Scanner 16 auf, der ausgebildet ist, einen Code einer Markierung 18 an der Ablagestelle 13 für den Transportbehälter 7 auszulesen, wenn der Transportbehältergreifer 1 sich in der Nähe der Ablagestelle 13 befindet.
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Wie in beispielhaften Ausführungen in 7 bis 10 dargestellt ist, kann die Ablagestelle 13 eine Zwischenlagerstelle 13.1 sein, insbesondere eine Zwischenlagerstelle auf einer mobilen Plattform 19, die den Roboterarm 5 trägt, der den Transportbehältergreifer 1 bewegt. Die Ablagestelle 13 kann aber auch eine Ladestation 13.2 sein. Die Ladestation 13.2 kann eine Schnittstelle zu einem Arbeitsplatz sein, an der beispielsweise im Bereich einer Schleuse der Transportbehälter 7 abgestellt bzw. übergeben wird, so dass die in dem Transportbehälter 7 vorhandene Kassette mit Halbleitermaterialscheiben d.h. mit Wafern befüllt werden kann oder diese aus der Kassette entnommen werden können. Ein Entnehmen und/oder Befüllen kann an der Ablagestelle 13 insbesondere automatisiert erfolgen.
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In der Halbleiterindustrie werden nämlich zum Transport von Siliziumscheiben (Wafer) spezielle Transportbehältnisse verwendet. Ein weit verbreiteter Typ sind sogenannte SMIF-Pods. Die Halbleiterindustrie versucht vermehrt den bisher größtenteils manuellen Transportprozess zu automatisieren. Dies kann beispielsweise über Hängebahnen, lineargeführte Robotersysteme oder mobile Roboter erfolgen. Eines haben alle Systeme gemeinsam. Die Transportbehältnisse müssen mittels automatischer Greifsysteme aufgenommen werden. Als Belade- und Entladevorrichtung kann jeder Bearbeitungsmaschine ein sogenannter Loadport (Ladestation 13.2) dienen.
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Durch drei unterschiedliche Greiforientierungen, nämlich frontseitiges Greifen (4), rückseitiges Greifen (3) und Überkopfgreifen (5) können nahezu alle Loadporttypen bedient werden. Außerdem ist es nun möglich die Transportbehältnisse sowohl vertikal (9) als auch horizontal (10) zu stapeln bzw. in Regalsystemen zu ordnen. Im konkreten Fall eines mobilen Roboterarms 5 bedeutet das, dass während des Transports die Transportbehälter 7 vertikal und nebeneinander deponiert werden können. Am Zielort, beispielsweise einem Lagerregal werden die Transportbehälter 7 dann horizontal, nebeneinander und/oder übereinander gestapelt. Ein weiterer Vorteil ist die Beschickung der Ladestationen 13.2 und/oder Zwischenlagerstellen 13.1, in denen die Transportbehälter 7 beispielsweise um 180° entgegen der Standardposition gedreht eingelegt werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Transportbehältergreifer 1 ist es möglich, die Transportbehälter 7 aus der Ladestation 13.2 und/oder der Zwischenlagerstelle 13.1 zu entnehmen, zwischenzupuffern, wieder um 180° zu drehen, um sie dann wieder in der Standardposition beispielsweise in einem Regal 20 (9) übereinander gelagert oder auf einem Tisch 21 (10) nebeneinander und/oder in Tiefenrichtung hintereinander abzulegen.
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Die 6, 7 und 8 zeigen demgemäß die verschiedenen möglichen Greifpositionen, sowie die möglichen Lagerungsmöglichkeiten der Transportbehälter 7.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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