具有锁定功能的天车及其控制方法

技术领域

本申请涉及晶圆自动化搬运技术领域，尤其涉及一种具有锁定功能的天车及其控制方法。

背景技术

在晶圆料盒的自动化搬运系统中，经常采用OHT（高架空中运载车，简称天车）来对晶圆料盒进行搬运，其中搬运过程中的稳定性是确保晶圆安全运输的很重要的一项参数。

一般天车的结构中包括升降驱动部，其通过皮带连接抓取部，抓取部通过夹子夹住晶圆料盒的顶部蘑菇头。现有技术中，天车运输晶圆料盒的过程中，夹爪以及料盒一般都是通过皮带来与升降驱动部以及料盒本体连接的，由于皮带是柔性的，因此，天车在加速与减速的过程中，皮带连接就会造成夹爪与料盒的晃动，尤其是目前天车的运输速度越来越快的情况下，晃动的幅度进一步加剧，稳定性较差；此外，现有技术中的这种连接方式使得运输过程中皮带始终承受夹爪与料盒的重力，再加上加速与减速过程中的拉力变化，导致皮带的使用寿命以及可靠性降低；另外，随着天车皮带的使用，其中可能出现被拉长的情况，从而造成夹爪以及料盒倾斜的状态。

发明内容

本申请的目的在于提供了一种具有锁定功能的天车及其控制方法，以解决在天车运输过程中容易造成抓取部及晶圆料盒晃动，稳定性较差的技术问题。

第一方面，本申请提供的一种具有锁定功能的天车，包括：

升降驱动部，其底部安装有至少两根可纵向伸缩的皮带，和至少两个具有贯通于顶部开口和底部开口的纵向通槽的导向结构件，及至少两个可横向伸缩的锁定件，所述皮带由所述顶部开口进入并穿过所述纵向通槽设置，所述导向结构件还具有沿横向相对两侧至少一侧开口为第一侧壁通孔的横向凹槽，所述第一侧壁通孔与所述纵向通槽相通设置，所述锁定件与所述导向结构件相邻设置，且其伸出端相对所述第一侧壁通孔设置，各所述锁定件位于同一水平面上；

位于所述升降驱动部下方的抓取部，其顶部向上伸出设有至少两个刚性的皮带连接件，各所述皮带连接件的顶部连接端与各所述皮带上下一一对齐连接设置，所述皮带连接件的所述顶部连接端与底端之间设有沿横向贯穿或沿横向至少一侧内凹的锁孔；

当所述皮带缩回至指定位置时，所述皮带连接件的所述顶部连接端和所述锁孔能够进入至所述纵向通槽内，所述锁孔、所述第一侧壁通孔及所述伸出端依次相对，所述伸出端可横向伸出穿过所述第一侧壁通孔至所述锁孔内锁定。

进一步的，所述横向凹槽为沿横向贯通于所述第一侧壁通孔和第二侧壁通孔的横向通槽；所述锁孔为横向贯穿的锁孔，其相对两孔洞分别能够与所述第一侧壁通孔和所述第二侧壁通孔相对设置，所述锁定件的所述伸出端相对所述第一侧壁通孔或所述第二侧壁通孔设置，使所述伸出端能够横向伸出穿过所述第一侧壁通孔至所述锁孔内锁定，或能够横向伸出穿过所述第二侧壁通孔至所述锁孔内锁定。

进一步的，所述锁孔的第一纵向间距大于所述锁定件的所述伸出端的第二纵向间距。

进一步的，当所述皮带缩回至指定位置，所述锁定件的所述伸出端插入至所述锁孔内时，所述锁孔的内顶面和内底面分别与所述伸出端的上顶面和下底面均具有预定间距。

更进一步的，当所述锁定件的伸出端插入至所述锁孔内后，所述升降驱动部控制所述皮带向下伸出预定距离，所述预定距离与所述预定间距大小相同，使所述锁孔内的所述锁定件的所述伸出端的上顶面与所述锁孔的内顶面相抵接，此时，所述皮带处于放松状态。

更进一步的，在所述锁定件的伸出端缩回解锁前，所述升降驱动部控制所述皮带向上缩回预定距离，使所述锁孔内的所述锁定件的所述伸出端的上顶面与所述锁孔的内顶面分开具有预定间距，此时，所述皮带处于拉紧状态。

进一步的，所述皮带的上方设有用于检测所述皮带拉力的压敏传感器；

当所述锁定件的所述伸出端伸入至所述锁孔内时，所述锁孔的内顶面与所述伸出端的上顶面之间的所述预定间距为0时，所述伸出端的上边缘直接与所述锁孔的边缘相抵接，此时所述皮带的拉力消失，所述压敏传感器感测到此时皮带拉力为0的警示信号，并将所述警示信号传递给控制终端。

进一步的，所述锁定件为伸缩杆结构或电磁杆结构。

进一步的，多个所述皮带沿所述天车的运输方向依次设置，且在所述天车的运输方向上，所述升降驱动部的相对两侧分别设有向下伸出的挡块；

当所述皮带缩回至指定位置时，所述挡块朝向所述抓取部的一侧与所述抓取部的侧壁相抵接。

进一步的，所述升降驱动部的底面设有至少一个定位凹槽，对应的，所述抓取部的顶面上设有至少一个能够插入至所述定位凹槽内的定位凸起。

第二方面，本申请提供的一种天车的控制方法，基于前述中任一项所述的具有锁定功能的天车，包括：

步骤S1，控制终端控制皮带带动与其相连接的抓取部向下伸出至晶圆料盒上方，并控制所述抓取部底部的夹爪抓住所述晶圆料盒；

步骤S2，控制终端控制所述皮带缩回至指定位置，此时，锁孔和锁定件的伸出端相对，控制终端控制启动所述锁定件，使锁定件的伸出端横向伸出至所述锁孔内使二者锁定；

步骤S3，控制终端启动所述天车沿其运输方向运动。

进一步的，在所述步骤S2之后还包括步骤S21，所述锁定件的伸出端插入至所述锁孔内时，所述锁孔的内顶面与所述伸出端的上顶面之间的预定间距为0时，即此时所述伸出端的上边缘直接与所述锁孔的边缘相抵接，所述皮带的拉力消失，压敏传感器感测到此时皮带拉力为0的警示信号，并将所述警示信号传递给所述控制终端，所述控制终端发出报警维护信号或在先矫正信号。

与现有技术相比，本申请提供的具有锁定功能的天车及其控制方法，天车中的抓取部顶部用于与皮带相连接的刚性的皮带连接件上设有沿横向方向贯穿或一侧内凹的锁孔，升降驱动部的对应位置设有可沿横向伸出及缩回的锁定件，以及皮带可穿过的导向结构件，且导向结构件横向至少一侧具有开口，即为第一侧壁通孔；当抓取部的夹爪抓到晶圆料盒，升降驱动部驱动皮带缩回至指定位置后，锁定件的伸出端与锁孔相对，锁定件的伸出端横向伸出穿过第一侧壁通孔至锁孔内锁定，此时锁定件通过穿过皮带连接件上的锁孔与该刚性的皮带连接件锁定连接，二者为刚性连接，后续天车行进运输过程中，抓取部与升降驱动部为刚性连接，天车依靠刚性连接的结构提拉抓取部及其抓取的晶圆料盒，而不是依靠柔性连接的皮带提拉，并且由于晶圆料盒一般重量都比较大，依靠刚性连接更可靠，并且刚性连接更稳固，有效避免了现有技术中天车在运输过程中皮带造成的晃动，提高运输过程中的稳定性，也降低了对皮带的损耗。同时，导向结构件的设置，对皮带连接件的锁定位置进行定位限定，进一步提升刚性锁定连接过程的可靠性。并且，设置各锁定件位于同一水平面上，确保天车在运输过程中，晶圆料盒不会发生倾斜。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的天车的整体结构示意图一；

图2为本申请实施例所提供的天车的整体结构示意图二；

图3为本申请实施例所提供的天车的抓取部抓取晶圆料盒状态的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的天车的抓取部取回晶圆料盒状态的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的锁定件、皮带连接件和导向结构件三者配合锁定的第一状态的截面示意图；

图6为本申请实施例所提供的锁定件、皮带连接件和导向结构件三者配合锁定的第二状态的截面示意图；

图7为本申请实施例所提供的导向结构件的立体图；

图8为本申请实施例所提供的皮带连接件的正视图；

图9为本申请实施例所提供的皮带连接件的侧视图；

图10为本申请实施例所提供的皮带连接件的立体图；

图11为本申请实施例所提供的驱动部的内部结构示意图；

图12为本申请实施例所提供的驱动部的底部示意图。

附图标记：

1000-天车；

100-升降驱动部；

200-抓取部；

10-皮带；

11-皮带驱动机构；

111-主动轮；

112-从动轮；

20-锁定件；

21-伸出端；

211-上顶面；

212-下底面；

30-导向结构件；

31-纵向通槽；

311-顶部开口；

312-底部开口；

32-横向通槽；

321-第一侧壁通孔；

322-第二侧壁通孔；

40-皮带连接件；

41-顶部连接端；

411-第一固定螺栓；

42-锁孔；

421-内顶面；

422-内底面；

43-固定端；

431-第二固定螺栓；

51-夹爪；

52-夹爪驱动电机；

53-夹爪位置传感器；

61-电源管理器；

62-变压器；

63-储能模块；

64-晶圆料盒抓取定位固定头；

70-挡块；

81-定位凹槽；

82-定位凸起；

301-主体框架；

302-行进部；

303-行进轨道；

304-滑出部；

305-角度调节部；

400-晶圆料盒。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种具有锁定功能的天车1000，该天车1000包括主体框架301，安装与该主体框架301顶板上方的控制天车1000行进的行进轨道303和行进部302，位于该主体框架301下方的滑出部304，和与该滑出部304固定连接的升降驱动部100，和位于该升降驱动部100下方的抓取部200，该升降驱动部100的顶部还安装有角度调节部305，该抓取部200的底部具有用于夹取晶圆料盒400的夹爪51，如图2至图4所示，天车1000沿图中所示运输方向a运动。

如图3至图12所示，前述升降驱动部100的底部安装有至少两根可沿纵向伸缩的皮带10及至少两个可沿横向伸缩的锁定件20，各锁定件20与各皮带10一一对应相邻近设置，为了确保在晶圆料盒400的运输过程中其不会发生倾斜，设置各锁定件20位于同一水平面上，这样即使皮带在多次使用后可能存在长度不一致的情况，也都会通过锁定件20达到同一水平面，保证晶圆料盒400在运输过程中不会发生倾斜；该升降驱动部100内还可包括控制皮带10伸缩运动的皮带驱动机构11，该皮带驱动机构11可包括皮带驱动电机、主动轮111和与各皮带10一一对应设置的至少两个从动轮112，各皮带10分别通过各从动轮112传动连接于主动轮111，主动轮111与皮带驱动电机的主动轴同轴转动连接。

前述抓取部200的顶部向上伸出设有至少两个刚性的皮带连接件40，各皮带连接件40的顶部连接端41与各皮带10上下一一对齐连接设置，盖皮带连接件40的顶部连接端41与底端之间设有沿横向贯穿的锁孔42或沿横向内凹的锁孔42，如图8至图10所示，该顶部连接端41可通过第一固定螺栓411与皮带10的底端固定连接，该皮带连接件40的底端可具有固定端43，该固定端43可通过第二固定螺栓431固定连接于抓取部200的顶部。该皮带连接件40通过其顶部连接端41与皮带10的底端固定连接，使升降驱动部100能够通过控制皮带10纵向伸缩带动抓取部200纵向升降，以下降伸出抓取晶圆料盒400，然后带动晶圆料盒400上升缩合至指定位置锁定好后，天车1000行进运输。该抓取部200的底部可设置有用于抓取晶圆料盒400的夹爪51，如图11和图12所示，该抓取部200内部可安装有控制该夹爪51运动的夹爪驱动电机52以及随时感知夹爪51位置的夹爪位置传感器53，该抓取部200内还可包括电源管理器61、变压器62和储能模块63，该抓取部200的底部还可设有晶圆料盒抓取定位固定头64。

当皮带10缩回至指定位置时，前述皮带连接件40的锁孔42和前述锁定件20的伸出端21彼此相对，该锁定件20的伸出端21可横向伸出至该锁孔42内锁定，该锁孔42与该锁定件20一一对应设置，具体该锁定件20可为伸缩杆结构或电磁杆结构，优选该锁定件20为电磁杆结构，具体可通过电磁铁与复位弹簧的配合来实现对锁定件20的伸出端的伸缩控制，电磁杆结构与伸缩杆结构相比，电磁杆结构的控制反应更灵敏，驱动机构整体体积更小，更方便灵活放置，占用空间小。

与现有技术相比，本申请实施例提供的具有锁定功能的天车1000及其控制方法，天车1000中的抓取部200顶部用于与皮带10相连接的刚性的皮带连接件40上设有沿横向方向贯穿或一侧内凹的锁孔42，升降驱动部100的对应位置设有可沿横向伸出及缩回的锁定件20；当抓取部200的夹爪51抓到晶圆料盒400，升降驱动部100驱动皮带10缩回后，锁定件20的伸出端21与锁孔42相对，锁定件20的伸出端21横向伸出至锁孔42内锁定，此时锁定件20通过穿过皮带连接件40上的锁孔42与该刚性的皮带连接件40锁定连接，二者为刚性连接，后续天车1000行进运输过程中，抓取部200与升降驱动部100为刚性连接，天车1000依靠刚性连接的结构提拉抓取部200及其抓取的晶圆料盒400，而不是依靠柔性连接的皮带10提拉，并且由于晶圆料盒400一般重量都比较大，依靠刚性连接更可靠，并且刚性连接更稳固，有效避免了现有技术中天车1000在运输过程中皮带10造成的晃动，提高运输过程中的稳定性，也降低了对皮带10的损耗。同时，设置各锁定件20位于同一水平面上，以确保天车1000在运输过程中，晶圆料盒400不会发生倾斜。

进一步的，如图5和图6所示，前述皮带连接件40的锁孔42的第一纵向间距h1大于前述锁定件20的伸出端21的第二纵向间距h2，这样能够进一步保证伸出端21能够伸进至锁孔42内，且使锁孔42和伸出端21之间留有一定的高度裕量，使伸出端21进出于锁孔42时，二者边缘不易发生摩擦，不仅保证锁定结果可靠性，还减少磨损，延长零件的使用寿命。

优选的，当前述皮带10缩回至指定位置，该伸出端21插入至该锁孔42内时，该锁孔42的内顶面421与伸出端21的上顶面211之间具有第一预定间距h3，该锁孔42的内底面422和该伸出端21的下底面212之间具有第二预定间距h4，这样锁孔42的上下的内顶面421和内底面422与伸出端21上下的上顶面211和下底面212之间均具有高度裕量，进一步保证锁定结果可靠性及减少磨损，优选该第二预定间距h4大于或等于该第一预定间距h3。

为了进一步方便滑进滑出，锁孔42和伸出端21均可具有导向设置结构，具体的，该锁孔42的边缘可设置成倒圆角结构，该伸出端21的边缘可设置成梯形结构或斜坡结构。

一种优选的实施例是，如图5和图6所示，当锁定件20的伸出端21插入至锁孔42内后，即如图5中所示的第一状态，升降驱动部100内的皮带驱动机构11控制皮带10向下伸出预定距离，该预定距离与前述第一预定间距h3大小相同，使锁孔42内的锁定件20的伸出端21的上顶面211与该锁孔42的内顶面421相抵接，此时，皮带10完全处于放松状态，即如图6中所示的第二状态，至此，抓取部200及其抓取的晶圆料盒400与升降驱动部100实现完全不用皮带10受力，完全依靠锁定件20与皮带连接件40的刚性连接受力提拉，最大程度的避免了皮带10柔性连接带来的晶圆料盒易晃动的情况，且最大程度的减少皮带10损耗。

对应的，在前述实施例的基础上，在抓取部200需要下降取放晶圆料盒400时，锁定件20与皮带连接件40需要先解锁，而为了避免锁定件20解锁时，皮带10突然被绷直而出现抖动，在锁定件20的伸出端21缩回解锁前，升降驱动部100内的皮带驱动机构11控制皮带10向上缩回前述预定距离，使锁孔42内的锁定件20的伸出端21的上顶面211与锁孔42的内顶面421分开且彼此仍具有前述第一预定间距h3，此时，皮带10重回拉紧状态，即如图5中所示的第一状态，方便皮带10伸出带动抓取部200下降运动，同时在第一状态下，锁孔42的上下的内顶面421和内底面422与伸出端21上下的上顶面211和下底面212之间均具有高度裕量，这样方便锁定件20的伸出端21缩回解锁时，锁孔42的上下边缘和伸出端21的上下边缘不易发生摩擦，也就不易发生磨损，延长零件的使用寿命。

一种需要提出警示的情况是，当前述锁定件20的伸出端21伸入至前述锁孔42内时，锁孔42的内顶面421与伸出端21的上顶面211直接抵接，二者的预定间距为0，皮带10的拉力直接消失，对应这种情况，于皮带10的上方设有用于检测皮带10拉力的压敏传感器，该压敏传感器可感测到皮带的拉力，当压敏传感器感测到在锁定件20的伸出端21刚伸入至锁孔42内时，皮带拉力为0的警示信号，压敏传感器将该警示信号传递给控制终端，控制终端可进行后续的报警维护或者在先校正的流程。这种情况也就是本应处于如图5所示的第一状态的各部件，直接处于如图6所示的第二状态了，这属于非正常状态，可能是由于皮带10随着使用增多，出现变长的情况，那么皮带缩回至指定位置，第一预定间距h3会变小，但只要第一预定间距h3的值在0~h3之间，都属于合理容许的范围，而当h3为0时，伸出端21在嵌入锁孔42后，两者上表面直接接触，对应皮带10的拉力会出现明显变化或者直接消失，此时为防止皮带10进一步变长，影响后续正常工作，设置压敏传感器感测这一情况并告知给控制终端，控制终端可进行后续的报警维护或者在先校正的流程，以尽快解决这一问题。

另一种优选的实施例是，如图3至图7所示，前述升降驱动部100的底部还可安装有至少两个与前述皮带连接件40上下一一对应的导向结构件30，该导向结构件30具有贯通于顶部开口311和底部开口312的纵向通槽31，及沿横向相对两侧至少一侧开口为第一侧壁通孔321的横向凹槽，或贯通于相对两侧的第一侧壁通孔321和第二侧壁通孔322的横向通槽32，前述锁定件20与该导向结构件30相邻设置，且该锁定件20的伸出端21相对该第一侧壁通孔321或该第二侧壁通孔322设置；前述皮带10由该顶部开口311进入并穿过该纵向通槽31设置，当皮带10缩回至指定位置时，如图5所示，该皮带连接件40的顶部连接端41和锁孔42进入至该纵向通槽31内，锁孔42与该第一侧壁通孔321相对，使伸出端21能够横向伸出穿过该第一侧壁通孔321至锁孔42内锁定，该锁孔42为横向贯通的锁孔42，其相对两孔洞分别与该第一侧壁通孔321和第二侧壁通孔322相对设置，该锁定件20的伸出端21面向该第一侧壁通孔321或该第二侧壁通孔322并与其相对设置，该伸出端21能够横向伸出穿过该第一侧壁通孔321或该第二侧壁通孔322至锁孔42内锁定。导向结构件30的设置，可对皮带连接件40的锁定位置进行定位限定，进一步提升刚性锁定连接过程的可靠性。

一种可选的实施例是，如图3和图4所示，多个皮带10沿天车1000的运输方向a依次设置，且在天车1000的运输方向a上，升降驱动部100的相对两侧分别设有向下伸出的挡块70；当皮带10缩回至指定位置时，挡块70朝向抓取部200的一侧与该抓取部200的侧壁相抵接，优选的，挡块70朝向抓取部200的一侧采用导向设置，具体该导向设置可为斜坡形结构。在天车1000的运输过程中，在其前进后退的方向上，抓取部200的前后两侧均抵接有挡块70，使天车1000在加速减速时，均可以通过挡块70来向抓取部200传递作用力，避免了对前述锁定件20的过度损耗。

另一种可选的实施例是，如图3和图4所示，前述升降驱动部100的底面可设有至少一个定位凹槽81，对应的，前述抓取部200的顶面上可设有至少一个能够插入至该定位凹槽81内的定位凸起82。这样当两者对接后，定位结构（定位凹槽81和定位凸起82）在天车1000的行进运输过程中，对抓取部200起到进一步固定稳定的作用，进一步防止在天车急停或突然启动或加速减速时，给到锁定件20较大的冲击力，避免其过度损耗。

基于前述天车1000的实施例基础上，本申请实施例还提供了天车的控制方法，包括：

步骤S1，控制终端控制皮带带动与其相连接的抓取部向下伸出至晶圆料盒上方，并控制抓取部底部的夹爪抓住所述晶圆料盒；

步骤S2，控制终端控制皮带缩回至指定位置，此时，锁孔和锁定件的伸出端相对，控制终端控制启动锁定件，使锁定件的伸出端横向伸出至锁孔内使二者锁定；

步骤S21，锁定件的伸出端插入至锁孔内时，锁孔的内顶面与伸出端的上顶面之间的预定间距为0时，即此时伸出端的上边缘直接与所述锁孔的边缘相抵接，皮带的拉力消失，压敏传感器感测到此时皮带拉力为0的警示信号，并将警示信号传递给控制终端，控制终端发出报警维护信号或在先矫正信号。

步骤S3，控制终端启动天车沿其运输方向运动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。