TWI440119B - 具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法 - Google Patents

Description

具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法

本發明係有關於一種具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法，尤指一種用於半導體生產製程，而可提升搬運系統之效率的具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法。

在IC的生產流程中，生產物料可能停留在不同的生產單位(又稱BAY)或是多次停留在相同的生產單位內，而在生產設備中的不同製程階段，IC製造工廠可利用自動化控制生產物料輸送系統，以輔助傳送物料到達生產單位，或是將完成製程之物料由生產單位中移出；此外，上述物料輸送系統亦用於傳送存放於各個儲存位置或是儲存位置之間等待處理的物料。

目前，懸樑式輸送(Over Head Transport，OHT)系統可用於輸送每個生產單位內的生產物料，亦即將位於儲存櫃之生產物料以及位於生產工具(即機台)之生產物料/產品進行輸送。典型的懸樑式輸送系統通常依賴生產設備及作業區域上方之軌道，而依附在上述軌道來移動平台或台車。

又例如，一種稱做Overhead Shuttle的懸樑式運送(OHS)系統相較於OHT系統為高速、高運量之輸送系統，以輔助OHT系統之物料輸送。典型OHS系統的軌道高度與OHT系統的軌道高度不同，通常是高於OHT系統的軌道高度。

然而，為了使OHT、OHS兩種不同軌道高度的系統可以交換前述之生產物料或產品，一般會設置固定式的轉運站(亦稱Stocker)，其為一種類似電梯的設計，固定式轉運站對搬運效能上有很大的限制，因任何需要在兩系統間傳送之生產物料或產品都必須經過轉運站，降低台車行進的速率，且隨著搬運量的增加，導致搬送效率大幅降低；另外，傳送路徑通常不會是最短路徑，使得整體的搬運系統效能低落。再者，由於跨越不同BAY搬運物料，使得單條BAY出現空台車的情況，導致搬送命令的負荷量受限的問題。

再一方面，由於OHS系統屬於較高速的搬運系統，故其軌道旁並無法設置儲存櫃以存放生產物料或產品，換言之，傳統的儲存櫃僅以OHT為主，故生產物料或產品的儲存空間受到限制。

本案發明人有鑑於上述習用的技術於實際施用時的缺失，且積累個人從事相關產業開發實務上多年之經驗，精心研究，終於提出一種設計合理且有效改善上述問題之結構。

本發明之主要目的，在於提供一種具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法，其係利用上下層軌道之搬運台車可相互連結固定的設計，使不同軌道上的物料可以直接垂直地在系統中傳送，以提高半導體生產之搬運系統的效能及減少搬運時間。

本發明之另一目的，在於提供一種具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法，其可控制上下層軌道之搬運台車在最有效率的地點進行連結動作，例如以最短距離為條件、或選擇一不阻礙其他台車的位置等因素進行連結，故可提升搬運系統的效能。

本發明之再一目的，在於提供一種具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法，其可利用多層軌道旁的位置裝設物料儲存櫃，故可提高物料的儲存空間。

為了達到上述目的，本發明係提供一種具有多層式軌道結構之台車系統，包含：一底層軌道；至少一設於該底層軌道上之上層軌道；以及多個沿著該底層軌道與該上層軌道行進以運輸物料的搬運台車。每一搬運台車分別具有：一具有開口的本體部，該本體部中設有一容置空間；設於該本體部的行走單元；設於該本體部中以搬移物料輸入、輸出之搬動單元；一設於該本體部上端的第一卡合部；及一設於該本體部下端的第二卡合部；其中位於該底層軌道之該搬運台車的該第一卡合部係卡合於位於該上層軌道之該搬運台車的該第二卡合部，以將所承載之物料在該底層軌道與該上層軌道之間運送。

為了達到上述目的，本發明係提供一種具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，包括以下步驟：步驟一：提供一種如前段述之具有多層式軌道結構之台車系統，該台車系統主要包括一底層軌道；至少一設於該底層軌道上之上層軌道；以及多個沿著該底層軌道與該上層軌道行進以運輸物料的搬運台車，且位於該底層軌道之該搬運台車的該第一卡合部係卡合於位於該上層軌道之該搬運台車的該第二卡合部，使上述兩台車可彼此連結固定，以將所承載之物料在該底層軌道與該上層軌道之間運送；步驟二：利用一控制單元輸入一傳送指令；步驟三：依據該傳送指令進行一連結步驟，使一個沿著該底層軌道行進的所述之搬運台車與一個沿著該上層軌道行進的所述之搬運台車進行連結，其中位於該底層軌道之該搬運台車的該第一卡合部係卡合於位於該上層軌道之該搬運台車的該第二卡合部；步驟四：將所述之兩個進行連結的該搬運台車的其中之一所承載之物料傳送至其中另一，以將所承載之物料在該底層軌道與該上層軌道之間運送。

本發明具有以下有益的效果：本發明不需利用傳統之固定式的轉運站，而利用位於上下層軌道之搬運台車直接進行連結的方式，將兩者之間達到相對的固定態樣，藉此直接將物料在垂直方向上傳送，故可提高搬運的效能；且本發明不受限於搬送量的多寡，換言之，本發明之台車系統可負荷相當大的物料傳送需求。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

本發明提出一種具有多層式軌道結構之台車系統及其控制方法，多層式軌道結構之台車系統可大幅增加物料搬運系統的效能、減少搬運時間(即以最短路徑進行物料的傳送)，並可增加物料/產品的庫存量。

請先參考第一A圖，本發明之具有多層式軌道結構之台車系統包括一底層軌道10、至少一設於該底層軌道10上之上層軌道20及多個沿著該底層軌道10與該上層軌道20行進以運輸物料30的搬運台車11、21。而在本具體實施例中，本發明僅以單一的上層軌道20與底層軌道10之配合進行說明，兩個以上之上層軌道20在控制上類似於本具體實施例之內容。另外，本發明並不限制底層軌道10、上層軌道20的軌道設計，換言之，底層軌道10與上層軌道20可為完全相同的軌道設計，或為部分相同、部分不同的軌道設計。

由於搬運台車11、21在結構上的特徵大致相同，故以下先針對沿著該底層軌道10行進之搬運台車11進行說明，本實施例之搬運台車11可為藉由舖設於例如廠房頂棚的軌道等的裝置上行走的車輛、懸掛式搬運系統(Overhead Hoist Transport，OHT)、懸樑式運送(Overhead Shuttle，OHS)等之搬運車，使FOUP(即一種前開口式通用容器，亦稱Front Opening Unified Pod)等的被搬運物被其所搬運，而本發明所述之物料30可代表任何原料、物料、產品或FOUP等等相類似的物件。

搬運台車11包括一具有開口的本體部111，該本體部111中設有一容置空間110，所述之物料30即由開口輸入、輸出該搬運台車11，以儲存於容置空間110中；再者，搬運台車11具有設於該本體部111的行走單元112、設於該本體部111中之搬動單元113、設於該本體部111上端的第一卡合部114及設於該本體部111下端的第二卡合部115，其中，行走單元112可為對應底層軌道10的滾輪；搬動單元113可為抓取手臂，其用於搬移物料30，且搬動單元113係可活動地裝設於該本體部111；第一卡合部114與第二卡合部115係相互對應，故可達到固定卡合的效果，後文將詳述第一卡合部114與第二卡合部115的特徵。

而搬運台車21之構件，包括容置空間210、本體部211、行走單元212、第一卡合部214、第二卡合部215等結構特徵可參考前文，在此不予贅述。

請配合第一A圖至第一F圖；其中本發明所提出的具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法至少包括以下步驟：

首先，提供一種具有多層式軌道結構之台車系統；如前文所述，本發明之具有多層式軌道結構之台車系統包括一底層軌道10、至少一設於該底層軌道上之上層軌道20及多個沿著該底層軌道10與該上層軌道20行進以運輸物料30的搬運台車11、21，在本具體步驟中，係以一底層軌道10與一設於該底層軌道10上之上層軌道20進行說明，且所述之物料30係存放於沿著上層軌道20行進之搬運台車21中，而沿著該底層軌道10行進之搬運台車11則為一空台車，本發明以此具體狀況說明本發明之控制方法，但不限制本發明。

接著，利用一控制單元(圖未示)輸入一傳送指令；例如，使用者利用中央控制系統輸入一傳送指令，要求將原本存放於沿著上層軌道20行進之搬運台車21中的物料30傳送至底層軌道10。

接下來，如第一A圖所示，一個沿著該底層軌道10行進的搬運台車11與一個沿著該上層軌道20行進的搬運台車21依據該傳送指令進行連結步驟；在本具體實施例中，搬運台車11與載有物料30之搬運台車21在收到上述傳送指令後，則可自動尋找最有效率的地點進行此一連結步驟，例如計算兩者之間的距離，以距離的中點為一較佳的連結位置；或是考慮其他台車的位置，以選擇不阻礙其他台車的運作之位置為一較佳的連結位置等等，更或是根據中央控制系統所指定的位置進行連結步驟，換言之，連結步驟可根據不同的情況自動或手動的方式決定較佳的連結位置。

請參考第一B圖，在連結步驟中，位於該底層軌道10之該搬運台車11的該第一卡合部114係卡合於位於該上層軌道20之該搬運台車21的該第二卡合部215；換言之，搬運台車11與搬運台車21到達連結位置後，即以第一卡合部114與第二卡合部215的相互配合，使搬運台車11與搬運台車21達到相互連結固定的態樣。在本具體實施例中，第二卡合部215係為樞接於該本體部211下端的擋臂，其上可具有凸塊，該第一卡合部114係為設於該本體部111上端且對應該凸塊的連接部(如定位孔)，故擋臂會由水平位置樞轉至垂直位置，並與連接部形成固定連接之態樣，即可將搬運台車11與搬運台車21加以固定，亦即利用沿著該上層軌道20行進的搬運台車21的擋臂樞轉而連接至沿著該底層軌道10行進的搬運台車11的該連接部，以將所述之兩個沿著該底層軌道10與該上層軌道20行進的該搬運台車11、21相互連接固定，以穩定地進行物料30的傳送。

值得注意的是，在此連結步驟中，相互固定連結的搬運台車11、21可靜止於上述的連結位置，亦可於連結完成後，同步沿著軌道行進。更具體的說，當底層軌道10與上層軌道20相同時，連結完成之搬運台車11、21可於軌道上同時移動，但當底層軌道10與上層軌道20僅有部分軌道設計相同時，控制單元則控制連結完成之搬運台車11、21可於相同的軌道設計之範圍中同時進行移動。

如第一D圖，下一步驟係將所述之兩個進行連結的該搬運台車11、21的其中之一所承載之物料30傳送至其中另一，以將所承載之物料30在該底層軌道10與該上層軌道20之間運送。在本具體實施例中，係將承載於上層軌道20之搬運台車21的物料30傳送至底層軌道10之搬運台車11。具體而言，在起始狀態下，搬運台車21之搬動單元213係抓取所述之物料30，故在此步驟中，係將抓取該物料30之該搬動單元213移動至未承載該物料30之該搬運台車11中，換言之，如圖所示，搬動單元213連同物料30向下滑動至搬運台車11之容置空間110，即可將物料30由上層軌道20運送至底層軌道10。反之，物料30亦可由底層軌道10運送至上層軌道20，或是在多層的上層軌道20與底層軌道10之間運送。據此，藉由上述控制方法即可將物料30在不同高度之軌道上傳送，且可彈性地改變垂直傳送的位置，故可大幅提高搬運系統的效率。

請參考第一C圖，每一個搬運台車11、21之該本體部111、211的下緣可設有支撐件116、216，在第一D圖所示之將所承載之物料30傳送至另一個台車的步驟之前，更包括將該支撐件116、216由一支撐位置改變至一開啟位置的步驟；具體而言，在一般狀態下，支撐件116、216係為一延伸態樣(即支撐位置)，以較佳的保護物料30，而在進行傳送物料30的步驟之前，更將支撐件116、216調整為收納態樣(即開啟位置)，使物料30可在垂直方向上由上層軌道20與底層軌道10之間運送。故在本具體實施例中，支撐件216則由突出之支撐位置移動至收納之開啟位置，使物料30可通過搬運台車21的底面運送至底層軌道10之搬運台車11，且運送至搬運台車11的物料30同樣可利用支撐位置之支撐件116加以保護。

請參考第一E圖，在第一D圖所示之將所承載之物料30傳送至另一個台車的步驟之後，更包括將原本未承載物料30之搬運台車11的該搬動單元113移動至原本承載該物料30之該搬運台車21中的步驟。在本具體實施例中，由於原本承載該物料30之該搬運台車21的搬動單元213連同物料30下移至搬運台車11中，故原本設於搬運台車11之搬動單元113則可沿著本體部111、211向上移動至搬運台車21中，例如利用滑軌等機構的設計，使搬動單元113、213可相互交換，藉此，搬運台車11、21仍可保持具有搬移物料30的能力。

另一方面，如第二圖所示，由於底層軌道10與上層軌道20之旁側分別設有多個物料儲存櫃40(又稱ZFB)，相較於傳統的設計僅能在單一軌道旁設置物料儲存櫃40，本發明更大幅提高物料儲存櫃40的數量，以節省廠房空間，並增加物料30之儲存空間。而在本發明之控制方法中，更包括一利用該控制單元輸入一卸載/裝載指令，使沿著該底層軌道10行進的搬運台車11與沿著該上層軌道20行進的搬運台車21針對其所對應之該些物料儲存櫃40進行物料30的卸載/裝載，換言之，搬運台車11、21均可針對機台或是物料儲存櫃40進行物料30的卸載/裝載。

另一方面，請參考第二圖，其為本發明之多層式軌道結構之台車系統的俯視示意圖，由於視角關係，第二圖僅顯示出上層軌道20與搬運台車21的配合模式；如圖所示，搬運台車21係跨設於上層軌道20之兩軌道上，而上層軌道20在轉角處設有轉盤22(底層軌道10亦可設有轉盤12)，故可使搬運台車21達到轉向的效果，故在搬運台車11、21相連結的狀態下，同樣可藉由轉盤12、22達到將搬運台車11、21變換方向的功效，但轉盤12的應用僅為一種實施態樣，其他例如軌道的切換設計，亦可應用於本發明。

綜上所述，本發明利用位於上下層軌道(即底層軌道10與上層軌道20)之搬運台車11、21可相互連結固定的設計，使不同軌道上的物料30可以直接垂直地在系統中傳送，而不需使用傳統轉運站，故可大幅提高物料30的傳送效率。

本發明更具有下列諸項優點：

1、本發明可規劃出多層的軌道(即一個底層軌道與多個上層軌道)，且每一層軌道旁側均可裝設有物料儲存櫃，故可提升物料之儲存空間；且可省去傳統轉運站的情況下，更達到節省廠房空間的效果。

2、另外，本發明可解決傳統跨區運送物料，造成空台車所導致之搬送命令的負荷量受限的問題(因為本發明不會出現空台車的情況)。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

10．．．底層軌道

20．．．上層軌道

11、21．．．搬運台車

110、210．．．容置空間

111、211．．．本體部

112、212．．．行走單元

113、213．．．搬動單元

114、214．．．第一卡合部

115、215．．．第二卡合部

116、216．．．支撐件

12、22．．．轉盤

30．．．物料

40．．．物料儲存櫃

第一A圖至第一F圖係顯示本發明之控制方法將物料由上層軌道傳送之底層軌道的流程示意圖。

第二圖係為本發明之具有多層式軌道結構之台車系統的俯視圖(僅繪製出上層軌道)。

10．．．底層軌道

20．．．上層軌道

11、21．．．搬運台車

110、210．．．容置空間

111、211．．．本體部

112、212．．．行走單元

113、213．．．搬動單元

114、214．．．第一卡合部

115、215．．．第二卡合部

116、216．．．支撐件

30．．．物料

Claims (10)

1. 一種具有多層式軌道結構之台車系統，其係用於半導體生產製程，該台車系統包含：一底層軌道；至少一設於該底層軌道上之上層軌道；以及多個沿著該底層軌道與該上層軌道行進以運輸物料的搬運台車，該些搬運台車分別具有：一具有開口的本體部，該本體部中設有一容置空間；設於該本體部的行走單元；設於該本體部中以搬移物料輸入、輸出之搬動單元；一設於該本體部上端的第一卡合部；及一設於該本體部下端的第二卡合部；其中位於該底層軌道之該搬運台車的該第一卡合部係卡合於位於該上層軌道之該搬運台車的該第二卡合部，以將所承載之物料在該底層軌道與該上層軌道之間運送。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有多層式軌道結構之台車系統，其中該底層軌道與該上層軌道之旁側分別設有多個物料儲存櫃。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有多層式軌道結構之台車系統，其中該第二卡合部係為樞接於該本體部下端的擋臂。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有多層式軌道結構之台車系統，其中該第一卡合部係為設於該本體部上端且對應該擋臂的連接部。
5. 一種具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其係用於半導體生產製程，該控制方法包括以下步驟：提供一種如申請專利範圍第1項所述之具有多層式軌道結構之台車系統；一控制單元輸入一傳送指令；一個沿著該底層軌道行進的所述之搬運台車與一個沿著該上層軌道行進的所述之搬運台車依據該傳送指令進行一連結步驟，其中位於該底層軌道之該搬運台車的該第一卡合部係卡合於位於該上層軌道之該搬運台車的該第二卡合部；以及將所述之兩個進行連結的該搬運台車的其中之一所承載之物料傳送至其中另一，以將所承載之物料在該底層軌道與該上層軌道之間運送。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其中每一個所述之搬運台車之該本體部的下緣設有支撐件，在將所述之兩個進行連結的該搬運台車的其中之一所承載之物料傳送至其中另一的步驟之前更包括將該支撐件由一支撐位置改變至一開啟位置的步驟。
7. 如申請專利範圍第5項所述之具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其中，在將所述之兩個進行連結的該搬運台車的其中之一所承載之物料傳送至其中另一的步驟中，係將抓取該物料之該搬動單元移動至未承載該物料之該搬運台車中。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其中，在將抓取該物料之該搬動單元移動至未承載該物料之該搬運台車中的步驟之後，更包括一將原本未承載該物料之該搬運台車的該搬動單元移動至原本承載該物料之該搬運台車中的步驟。
9. 如申請專利範圍第5項所述之具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其中該第二卡合部係為樞接於該本體部下端的擋臂，該第一卡合部係為設於該本體部上端且對應該擋臂的連接部，在進行連結步驟中，沿著該上層軌道行進的所述之搬運台車的該擋臂係樞轉而連接至沿著該底層軌道行進的所述之搬運台車的該連接部，以將所述之兩個沿著該底層軌道與該上層軌道行進的該搬運台車相互連結固定。
10. 如申請專利範圍第5項所述之具有多層式軌道結構之台車系統的控制方法，其中該底層軌道與該上層軌道之旁側分別設有多個物料儲存櫃，該控制方法更包括一利用該控制單元輸入一卸載/裝載指令，使沿著該底層軌道行進的所述之搬運台車與沿著該上層軌道行進的所述之搬運台車針對其所對應之該些物料儲存櫃進行物料的卸載/裝載之步驟。