一种晶圆空中自动搬送小车系统

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路物料输送设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆空中自动搬送小车系统。

背景技术

随着半导体行业的发展，为了提高半导体生产效率，越来越多的运输装备企业投入研发配套的转运生产线，即半导体晶圆洁净自动搬送系统(AMHS)，该系统可以快速准确的将晶圆洁净搬送到目的地，能够大幅提高效率、缩短时间、增加产能、提升稳定性，是满足半导体的细微化及液晶显示器的精细化加工要求的关键搬送设备。

该系统的关键机构分别是搬运小车、提升装置、抓取机构、行驶轨道。通过调研及自主研究发现：现有的晶圆搬运小车，主要存在以下不足：第一，单轨高速运输时，重心不能始终处于小车与轴中心所在面，导致小车晃动和倾斜；第二，小车在岔道换轨时，小车不得不降低速度，降低了小车运输效率；第三，小车在过圆弧轨道时，因内外侧速度不一致，导致小车晃动，严重时侧压轮与轨道产生严重摩擦，磨损严重；第四，现有的搬运小车，主要采用单轨道+小车前后单轮行走的组合模式，导致运输路径单一、搬运小车速度较低，严重限制晶圆及相应电子设备的搬运效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种晶圆空中自动搬送小车系统，以解决上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种晶圆空中自动搬送小车系统，包括搬送小车、行走轨道和空中引导轨道，所述空中引导轨道包括转弯导引轨道、直线导引轨道和导引轨道公共段，所述搬送小车由一个底壳和分别固定连接于所述底壳顶部前后端的两个小车模块组成，所述底壳的底部固定连接有载物框架，晶圆部件装载于所述载物框架内，每个所述小车模块上均设有换轨机构和单头驱动机构，所述单头驱动机构驱动所述搬送小车在所述行走轨道上行进，所述换轨机构使得所述搬送小车在所述转弯导引轨道或所述直线导引轨道的引导下转弯或直行。

进一步，所述转弯导引轨道和所述直线导引轨道均平滑过渡地衔接于所述导引轨道公共段的末尾。

进一步，所述换轨机构包括固定连接于所述小车模块顶部的换轨驱动电机和滑条板，所述滑条板的长度方向与所述小车模块的前进方向垂直，所述滑条板上滑动连接有滚轮安装滑架，所述导引滚轮转动连接于所述滚轮安装滑架的顶部，所述换轨驱动电机的输出轴竖直向上设置且其上固定连接有曲柄，所述曲柄的一端转动连接有换轨驱动滚轮，所述滚轮安装滑架靠近所述换轨驱动电机的一侧固定连接有开口结构，所述滚轮安装滑架嵌设于所述开口结构内且与其内侧壁滚动接触，所述滚轮安装滑架在所述开口结构内转动和滑动，所述换轨驱动电机带动所述曲柄摆动，所述曲柄带动所述滚轮安装滑架和所述导引滚轮同步沿所述滑条板的长度方向移动。

进一步，所述导引滚轮滑动至最左端时，所述导引滚轮的右轮缘在所述转弯导引轨道和所述导引轨道公共段的左侧滚动并导引所述搬送小车转弯；所述导引滚轮滑动至最右端时，所述导引滚轮的左轮缘在所述直线导引轨道和所述导引轨道公共段的右侧滚动并导引所述搬送小车直行。

进一步，所述单头驱动机构包括左右对称转动连接于所述小车模块两侧的行走轮、安装于所述小车模块上的机械差速器、行走驱动电机和减速机，所述机械差速器、所述行走驱动电机和所述减速机驱动两侧的行走轮轮轴传动连接并实现两侧的行走轮差速调节，所述行走轮在所述行走轨道上滚动。

进一步，所述行走轨道包括行走轨道公共段、直行行走轨道和转弯行走轨道，所述直行行走轨道和所述转弯行走轨道均平滑过渡地衔接于所述行走轨道公共段的末端。

进一步，每个所述小车模块的前后端部均安装有两个并排设置的支撑压轮，两个所述支撑压轮分别在两侧的所述行走轨道内侧壁上滚动应以限定所述搬送小车行进过程中的左右位置。

进一步，所述底壳的底部固定连接有多个竖直设置的螺栓杆，所述螺栓杆的底端与所述载物框架的顶部固定连接。

进一步，所述载物框架为长方体框架结构。

本发明的有益效果是：1.本发明中的换轨机构可以确保小车按既定直线轨道形式进行运行，同时又可以确保小车在岔道换轨运行时更加稳定，快速，无需减速即可实现岔道换轨转弯运行。

2.本发明中的搬送小车，两端各设置有一套单头驱动机构的组合驱动模式，可以实现小车的智能急停与加速，快速响应的前进与后退，同时搬送小车整体结构紧凑，降低了轨道的空间布局。

3.四个行走轮、八个支撑压轮加双轨模式，可以保证小车运输的稳定性和高效性，可以确保小车运行时重心处于垂直于小车的轴距的中心面，该中心面处于轨道的中心面，因此小车可以高速稳定运行。

4.两组机械差速器的使用，可满足小车在圆弧轨道的稳定转向，防止小车在转弯时的打滑，机械差速器配合轨道上方空中的转弯导引轨道，可以满足小车较高速的转弯，提高保运效率。

附图说明

图1是本发明的总体结构轴侧示意图；

图2是本发明的主视方向结构示意图；

图3是本发明的俯视方向结构示意图；

图4是本发明的侧视方向结构示意图；

图5是图3中A处结构放大示意图；

图6是本发明中单头驱动机构示意图；

图7是本发明中单头驱动机构中间剖开示意图；

图8是本发明中搬送小车换轨运行示意图；

图9是本发明中搬送小车空中引导轨道的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、转弯导引轨道；2、直线导引轨道；3、行走轨道；4、载物框架；5、晶圆部件；6、搬送小车；7、行走轮；8、导引滚轮；9、减速机；10、换轨驱动电机；11、支撑压轮；12、底壳；13、螺栓杆；14、行走驱动电机；15、滑条板；16、换轨驱动滚轮；17、曲柄；18、开口结构；19、滚轮安装滑架；20、机械差速器；21、导引轨道公共段；31、行走轨道公共段；32、直行行走轨道；33、转弯行走轨道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-9所示，一种晶圆空中自动搬送小车系统，包括搬送小车6、行走轨道3和空中引导轨道，所述空中引导轨道包括转弯导引轨道1、直线导引轨道2和导引轨道公共段21，所述搬送小车6由一个底壳12和分别固定连接于所述底壳12顶部前后端的两个小车模块组成，所述底壳12的底部固定连接有载物框架4，晶圆部件5装载于所述载物框架4内，每个所述小车模块上均设有换轨机构和单头驱动机构，所述单头驱动机构驱动所述搬送小车6在所述行走轨道3上行进，所述换轨机构使得所述搬送小车6在所述转弯导引轨道1或所述直线导引轨道2的引导下转弯或直行。

所述转弯导引轨道1和所述直线导引轨道2均平滑过渡地衔接于所述导引轨道公共段21的末尾。

所述换轨机构包括固定连接于所述小车模块顶部的换轨驱动电机10和滑条板15，所述滑条板15的长度方向与所述小车模块的前进方向垂直，所述滑条板15上滑动连接有滚轮安装滑架19，所述导引滚轮8转动连接于所述滚轮安装滑架19的顶部，所述换轨驱动电机10的输出轴竖直向上设置且其上固定连接有曲柄17，所述曲柄17的一端转动连接有换轨驱动滚轮16，所述滚轮安装滑架19靠近所述换轨驱动电机10的一侧固定连接有开口结构18，所述滚轮安装滑架19嵌设于所述开口结构18内且与其内侧壁滚动接触，所述滚轮安装滑架19在所述开口结构18内转动和滑动，所述换轨驱动电机10带动所述曲柄17摆动，所述曲柄17带动所述滚轮安装滑架19和所述导引滚轮8同步沿所述滑条板15的长度方向移动。

所述导引滚轮8滑动至最左端时，所述导引滚轮8的右轮缘在所述转弯导引轨道1和所述导引轨道公共段21的左侧滚动并导引所述搬送小车6转弯；所述导引滚轮8滑动至最右端时，所述导引滚轮8的左轮缘在所述直线导引轨道2和所述导引轨道公共段21的右侧滚动并导引所述搬送小车6直行。

所述单头驱动机构包括左右对称转动连接于所述小车模块两侧的行走轮7、安装于所述小车模块上的机械差速器20、行走驱动电机14和减速机9，所述机械差速器20、所述行走驱动电机14和所述减速机9驱动两侧的行走轮7轮轴传动连接并实现两侧的行走轮7差速调节，所述行走轮7在所述行走轨道3上滚动。

所述行走轨道3包括行走轨道公共段31、直行行走轨道32和转弯行走轨道33，所述直行行走轨道32和所述转弯行走轨道33均平滑过渡地衔接于所述行走轨道公共段31的末端。

每个所述小车模块的前后端部均安装有两个并排设置的支撑压轮11，两个所述支撑压轮11分别在两侧的所述行走轨道3内侧壁上滚动应以限定所述搬送小车6行进过程中的左右位置。

所述底壳12的底部固定连接有多个竖直设置的螺栓杆13，所述螺栓杆13的底端与所述载物框架4的顶部固定连接。

所述载物框架4为长方体框架结构。

本申请所提及的固定连接可为螺纹连接、焊接或粘接。

工作原理：

运动时，行走轮7在行走驱动电机14和减速机9的驱动下转动，从而带动搬送小车6运动，搬送小车6在特定工位，接受提前设置好的传感器的信息，反馈到控制中心，实现电机的正转和反转，实现搬送小车6的前进和后退；进一步地，前后设置的单头驱动机构中都设置有机械差速器20，机械差速器20容许搬送小车6转弯时内外侧的行走轮7速度不一致，从而实现搬送小车6过转弯道时不打滑，不需要特意减速通过，提高输送效率。

对于搬送小车6从行走轨道公共段31进入转弯行走轨道33的时候需要进行换轨运行，其换轨原理是：当搬送小车6接近需要变轨的位置时，传感器会给控制系统反馈信息，控制系统给换轨驱动电机10下达指令，驱动换轨机构运动，换轨驱动电机10的转动带动曲柄17摆动从而带动滚轮安装滑架19及其上的导引滚轮8移动到转弯导引轨道1的内侧(也即是导引轨道公共段21的左侧)，此时导引滚轮8与转弯导引轨道1的弧线部分相切，引导搬送小车6整体做转弯运动，同理，若搬送小车6想直行，换轨机构移动至最右边即将导引滚轮8驱动至直线导引轨道2的右侧，使导引滚轮8与直线导引轨道2的直边部分相切，引导搬运小车6做直线运动，具体参见如图8所示的附图，这样就能保证搬送小车6按照正常的运行速度行驶，不管是直行还是转弯均可。

本实施例中的转弯导引轨道1、直线导引轨道2和导引轨道公共段21，以及行走轨道公共段31、直行行走轨道32和转弯行走轨道33如附图8和9所示，在其接头分叉部位是留有一段直线相切的过渡导引段的，是平滑过渡地衔接的，同时直线导引轨道2和导引轨道公共段21共线，行走轨道公共段31、直行行走轨道32共线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。