在受限空间内移动真空系统部件的运输装置和方法与流程

1.本发明的领域涉及用于在受限空间内运输负载、或者运输在工作区域中的其他负载的运输装置，所述负载诸如是辅助生产层（次洁净区，sub fab）中的真空系统部件，辅助生产层为半导体制造工厂下方的区域。


背景技术：

2.在辅助生产层内移动真空泵是一种具有挑战性的过程。真空泵和真空系统内的其他部件可能很重，几百甚至超过1,000kg，并且辅助生产层内的空间有限。
3.传统上，泵的移动已经是手动完成的。实际上，这意味着维修人员需要弯腰，将双手放在泵上，并将泵推到需要的位置。泵通常安装在轮上。这对背部和腿部可能是非常紧张的。此外，有时地板上的特征导致轮卡住并停止泵的动量。当这种情况发生时，泵可能翻倒。
4.另一种方法是使用一个或多个推车来运输泵。这具有在可以运输泵之前需要将泵提升到推车上的缺点。有时需要两个或三个不同的推车来完成该任务。需要人的交互来推动该推车，并且这会带来相关的受伤风险。此外，将泵放到工具上可能需要许多小时，浪费工具和技术人员的时间，并且增加了对人员造成伤害的不必要风险。
5.将期望提供一种能够在受限空间内高效地运输负载的运输装置。


技术实现要素：

6.第一方面提供了一种用于在受限空间中运输负载的运输装置，所述运输装置包括：可滚动元件，其被配置为在表面上支撑和移动所述运输装置；用于驱动所述可滚动元件的驱动机构；负载承载机构，其安装成可在邻近所述表面的降低位置与至少一个升高位置之间移动；支撑框架，其被配置成支撑所述负载承载机构，并且包括前壁、两个侧壁和一敞开背部，所述负载承载机构被安装成使得所述支撑框架的所述侧壁和前壁在所述升高位置和所述降低位置中的至少一个位置围绕所述负载承载机构延伸；至少一个致动器，其安装在所述支撑框架的所述壁中的一者上，用于可控制地升高和降低所述负载承载机构；其中，所述可滚动元件邻近所述支撑框架的所述侧壁安装，并且在四个位置处支撑所述两个侧壁，使得所述运输装置的重心在所述四个位置之间。
7.在受限空间内运输负载是具有挑战性的过程。可以安装在轮上的负载的手动移动束缚人员，可能导致伤害并且可能不是有效的。使用提升装置需要相当大的配重来防止装置倾斜，所述提升装置是诸如叉车，其提升在伸出所述装置前面的叉子或货叉上的负载。这又使得叉车难以在狭小空间内操纵。本发明已经通过提供一种具有可驱动的可滚动元件的运输装置来解决这些问题，所述可驱动的可滚动元件安装在c形支撑框架的两侧上。该c形支撑框架具有敞开背部，通过该敞开背部可以拉动或推动负载。支撑框架支撑负载承载机构，该负载承载机构能够在降低位置和升高位置之间移动并且当负载位于支撑框架内时能够提升负载。
8.支撑框架的配置使得带有或不带有负载的运输装置的重心位于可滚动元件之间。
这意味着不需要从运输装置的一侧突出的配重。实际上，提供了一种紧凑的稳定的运输装置，其可在有限的空间内提升和运输大量的负载。
9.在一些实施例中，支撑框架内的负载承载区域超过运输装置的水平面中的总横截面区域的40%，并且在一些实施例中超过其60%。实际上，带有安装在其中的负载承载机构的支撑框架的c形配置提供了一种运输装置，其中负载承载表面占整个装置的区域的相当大的比例。
10.尽管负载承载机构可以具有多种形式，但是其可以例如包括钩装置，该钩装置被配置成延伸到支撑框架的敞开背面并且抓持负载，然后将其拉入并将其提升，在一些实施例中，所述负载承载机构包括基板。在一些实施例中，所述基板被安装为使得所述支撑框架的所述侧壁和前壁延伸超过所述基板的周界。
11.基板提供了一种支撑机构，其适于支撑可装配到基板上的任何类型的负载，并且易于从其装载和卸载负载。
12.在一些实施例中，基板包括与支撑框架的敞开背面相邻的倾斜边缘。
13.倾斜边缘提供了斜坡状表面，允许负载以相对平滑的方式被推动或拉动到基板上。
14.在一些实施例中，负载承载机构被配置成支撑超过120kg的负载，在一些实施例中支撑超过230kg的负载，并且在其他实施例中支撑超过1000kg的负载。
15.在这方面，实施例特别适用于例如在辅助生产层的受限空间内运输用于真空系统的部件，诸如真空泵。这种泵通常可能是几百千克重的，并且需要在它们被维修的位置和它们被安装的位置之间运输。在辅助生产层中安装这些部件的区域是非常宝贵的，并且因此安装地点之间的空间通常非常紧凑。根据一实施例的运输装置被配置成支撑重负载，具有围绕支撑负载的区域延伸的相对小的横截面区域，并且当支撑负载时是稳定的并且能够提升负载，该运输装置提供了用于运输这些装置的特别有效的解决方案。
16.尽管可滚动元件可以包括多种物体，例如它们可以是履带或全向轮，但是在一些实施例中它们包括四个轮。在其他实施例中，它们可以包括多于四个轮。
17.在一些实施例中，四个轮朝向两个侧壁的两端定位，从而提供不容易倾斜的稳定装置。在一些实施例中，可滚动元件支撑侧壁的位置在侧壁的从侧壁的端部起的长度的30%内，在一些实施例中在其20%内。
18.在一些实施例中，所述四个轮中的每一个都是可独立驱动的，从而允许所述运输装置的平移和旋转运动。
19.提供可独立驱动的轮导致能够进入和行进通过受限空间的灵活运输装置。
20.在一些实施例中，所述运输装置包括装载机构，所述装载机构被配置成当所述负载承载机构处于所述降低位置时拉动负载通过所述支撑框架的所述敞开背部。
21.尽管，负载可以被手动地安装到运输装置中，但是优选地，运输装置具有其自己的装载机构，该装载机构可以拉动负载通过支撑框架的敞开背部。
22.在一些实施例中，所述侧壁各自包括水平延伸的引导件以及致动器，所述水平延伸的引导件被配置成支撑所述装载机构并将所述装载机构从朝向所述前壁的位置引导至朝向所述支撑框架的所述敞开背面的位置，所述致动器被配置成沿着所述引导件驱动所述装载机构。
23.将装载机构移动到邻近支撑框架的敞开背面的装载位置的一种方式是使用引导件，该引导件可以呈沿着侧壁水平延伸的轨道的形式，并且该引导件将装载机构从前壁引导到敞开背面。然后，该机构可以附接到负载，并且当装载机构沿着引导件朝向前壁向后移动时，负载被拉入支撑框架中。
24.尽管装载机构可以包括多种物体，但是其可以例如是闩锁机构，诸如被配置为闩锁到负载上的接收机构的钩，或者其可以被配置为围绕负载缠绕，在一些实施例中，装载机构包括用于拉动负载通过支撑框架的敞开背部的磁体。
25.磁体的优点是它不需要负载具有磁体所附接到的任何相应装置，它仅仅需要由被吸引到磁体的诸如钢的材料形成。此外，这种装载机构不需要接近装置的侧部或背部，并且如果装置由磁性材料制成，则其将提供将负载拉到支撑框架上的有效方式。在这点上，负载可以安装在轮上和/或地板可以是光滑的地板或具有光滑的低摩擦涂层，诸如teflon，当被拉动时，负载可以在其上滑动。
26.在一些实施例中，所述磁体包括永磁体，诸如稀土磁体。
27.如果磁体是永磁体，其允许装载机构是故障安全的并且如果存在电力故障则不释放负载，则这可能是有利的。
28.在一些实施例中，所述运输装置包括：传感器，其被配置为感测所述运输装置周围的体积；以及控制电路，所述控制电路被配置成控制所述驱动机构，所述控制电路被配置成接收来自所述传感器的信号，并且响应于所述信号来控制所述驱动机构，以抑制所述运输装置与由所述传感器感测到的物体碰撞。
29.如果运输装置包括传感器，所述传感器能够感测运输装置周围，并且当与控制驱动机构的控制电路相关联时，能够抑制运输装置与物体碰撞，则是有利的。这可以是有效的安全机构，并且在运输装置在受限空间内承载重且贵重的负载的情况下也可能是特别有利的。
30.在一些实施例中，运输装置是半自主装置，其可使用远程控制器来控制，而在其他实施例中，运输装置是自主运输装置，其能够被编程以根据需要在不同位置之间自动地收集、移动和卸载负载。
31.在一些实施例中，所述运输装置包括至少三个引导件，一个引导件安装在包括所述侧壁和前壁的所述平面中的每一个中，并且每个引导件竖直地延伸并且被配置成在所述升高位置和所述降低位置之间引导所述负载承载机构。
32.为了能够稳定地在升高和降低位置之间移动负载承载机构，在一些情况下，运输装置可以装配有引导件，当装载机构在这些位置之间移动时，所述引导件可以引导装载机构，并且因此水平地保持装载机构并且防止装载机构倾斜，从而允许安全地升高或降低负载。
33.在一些实施例中，存在四个引导件，并且这四个引导件可以朝向基板的角部定位。
34.在一些实施例中，所述至少一个致动器被配置成能够在降低位置和多个不同的升高位置之间可控地移动所述负载承载机构。
35.致动器能够控制负载承载机构在几个不同的升高位置之间移动，并且这在负载被移动到可能将其安装在地面上方的支撑框架中的位置的情况下是有利的。
36.在一些实施例中，所述运输装置包括两个致动器，所述运输装置的壁的每侧上安装一个致动器。
37.尽管可以仅有一个致动器，并且在这种情况下，致动器可以安装在前壁上并且提供驱动机构以移动负载承载机构，同时引导件提供帮助保持负载承载机构水平的支撑件，但是在其他实施例中，可以在每个侧壁上都有致动器。
38.在一些实施例中，所述运输装置还包括框架，所述框架包括从所述运输装置的所述支撑框架竖直向上延伸的角部构件，其中所述运输装置包括四个所述引导件，所述四个所述引导件附接到所述框架的所述角部构件并且被配置成将所述负载承载机构从所述降低位置引导到所述多个升高位置。
39.在一些情况下，运输装置不仅可用于在地板高度处的位置之间运输负载，而且可用于将负载运输到负载可被安装在不同高度的位置。在这种情况下，可能是有利的是，运输装置具有框架，使得负载承载机构能够在不同的升高位置之间移动，其中一些升高位置达到相对高的高度。在这种情况下，引导件可以附接到框架的四个角部构件，并且可以用于在每个角部处保持负载承载机构并保持它以及因此保持负载的基部水平。
40.在一些实施例中，所述基板包括从所述基板的前部和侧部竖直向上延伸的障碍构件。
41.在负载承载机构是基板并且运输装置具有允许其将基板提升到相当大的高度的框架的情况下，可能有利的是，基板具有从基板的前部和侧部竖直向上延伸的障碍构件，以将负载保持在适当位置并且防止负载除了根据需要从敞开的背面出来之外掉出和离开运输装置。
42.第二方面提供了一种在辅助生产层内移动真空系统部件的方法，所述方法包括：将所述运输装置移动到邻近真空系统部件；降低所述运输装置的负载承载机构；使用所述运输装置的所述装载机构拉动所述真空系统部件通过所述运输装置的支撑框架的敞开背面，使得所述真空系统部件由所述负载承载机构支撑；升高所述负载承载机构；将所述运输装置驱动到所述辅助生产层中的不同位置；执行降低或升高所述负载承载机构中的一者；以及卸载所述真空系统部件。
43.第一方面的运输装置特别适用于在辅助生产层内移动真空系统部件。这些部件是贵重的，可能是笨重的并且可能重到相当大的量。此外，它们需要在有限的空间内移动，并且由于中断辅助生产层的操作是非常昂贵的，因此如果可以快速和有效地完成部件的移动，则是有利的。提供紧凑的、能够至少半自主地并且在一些情况下自主地被驱动的、能够承载相当大的负载并且擅长在紧凑的圆中和紧凑的空间中移动的运输装置使得它们对于该目的特别有效。此外，在真空系统部件安装在堆叠框架内的情况下，将负载升高到多个不同高度中的一者的能力可能是有效的。
44.在所附独立和从属权利要求中阐述了进一步的特定和优选方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地组合，并且可以与除了在权利要求中明确阐述的那些组合之外的组合进行组合。
45.在设备特征被描述为可操作以提供功能的情况下，将理解，这包括提供该功能或者被适配或配置成提供该功能的设备特征。
附图说明
46.现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：图1示出了根据实施例的在装载之前的运输装置和负载；图2示出了具有安装在基板上的负载的运输装置；图3示出了基板被升高并且负载就位的运输装置；图4示出了具有就位的负载的运输装置的平面图；图5示出了根据实施例的运输装置；图6示出了没有负载就位的运输装置的平面图；图7示出了运输装置的平面图，其中装载机构处于即将装载负载的位置；图8示出了具有附接到负载的装载机构的运输装置的侧视图；图9示出了装载负载的运输装置；图10示出了具有就位的负载的运输装置；图11示出了根据一实施例的多层运输装置；图12示意性地示出了用于控制运输机构的操作的驱动和控制电路；以及图13示意性地示出了说明根据实施例的方法中的步骤的流程图。
具体实施方式
47.在任何更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。
48.在受限空间内移动重物，诸如在辅助生产层内移动真空泵，是非常具有挑战性的任务，并且由于泵的重量(通常可能为1200 kg)及其尺寸，可能导致人员受伤。泵通常需要被推到它们将被安装的位置。地板可具有各种地形变化，并且这些会损坏泵轮，或者泵轮会被卡住并阻止泵移动。如果使用推车来移动泵，则装配在需要遵循以进入安装位置/框架的走廊/路径中变得具有挑战性。此外，首先将需要使用其他装置来提升推车上的泵。
49.实施例提供了一种具有c形框架的自主地面车辆(agv)，该c形框架允许泵被拉入框架的中心到板上。这又允许agv提升泵，然后最终经由电动轮和控制器移动泵。这消除了使用人力的需要。在一些实施例中，运输装置可以在传感器的帮助下完全自主地移动，所述传感器被配置成感测物体并且抑制与路径中的机器、人和/或碎屑的任何碰撞。在其他实施例中，运输装置可以用远程控制器以半自主模式移动。通过使用传感器，碰撞仍然被抑制。
50.图1示出了根据实施例的运输装置10，其移动到运输负载60的位置，在该实施例中，该负载包括真空泵。运输装置10以敞开背部面向负载的方式移动靠近负载60。在该实施例中包括基板50的负载承载机构被降低到地板附近，以准备接收负载60。基板50具有面向泵60的倾斜表面，使得泵60在被装载机构(在该实施例中为磁体72)抓持时沿倾斜表面滚动。
51.运输装置10包括四个轮12，它们基本上朝向运输装置的支撑框架20的角部定位。这提供了一种稳定的运输装置，其中重心位于四个轮12之间，并且在水平面中基本上朝向运输装置的中心。
52.在该实施例中，负载承载机构是基板50，并且可以使用附接到支撑框架20的任一侧壁的致动器40来升高和降低该基板。基板50的运动由四个引导件30引导，每个中的两个布置在任一侧壁上。因此，致动器40提供升高和降低力，同时引导件限制向竖直平面的运动，从而抑制基板50的任何倾斜。
53.图2示出了安装在运输装置10内的基板上的负载60。一旦负载60位于支撑框架20内，致动器40被致动并将基板50升高到升高位置，其中任何水平运动都受到引导件30的限制(见图3)。此时，运输装置10准备移动到目的地位置。
54.每个轮12都是可单独驱动的，从而形成一种非常灵活的装置，并且可以进入受限空间并在受限空间之间移动。
55.图4示出了运输装置10的俯视平面图，并且特别是支撑框架20和装载机构70的俯视平面图。支撑框架20具有两个侧壁22和一前壁24。有一个敞开的背部26，通过它可以装载和卸载负载60。该图更详细地示出了装载机构70，在该实施例中，该装载机构包括水平杆和稀土磁体72。装载机构70沿着导轨74被驱动，该导轨沿着侧壁22水平延伸。装载机构可以在图4中所示的已装载位置（loaded position）和图7所示的装载位置（loading position）之间移动，在已装载位置处，装载机构邻近前壁24。
56.图5示出了运输装置5的替代视图，在运输装置中没有负载，并且其中装载机构处于静止位置。在磁体72附近布置有马达，该马达配置成当要装载负载时使装载机构沿着轨道移动到运输装置的敞开背部。
57.图6示出了处于静止位置的装载机构的平面图，该静止位置是在运输装置的运动期间所采用的位置，并且图7示出了其中装载装置已经沿着轨道运动使得其邻近运输装置的敞开的背部以准备与负载接合并将其拉入装置中的相同视图。
58.图8示出了在图9中在泵被拉入运输装置之前由装载机构保持的泵60。在该实施例中，用于在竖直运动期间引导基板的引导件30朝向基板50的角部，这使得对基板的支撑更坚固和稳定。运输装置10在控制电路的控制下已经被移动到图8中所示的位置中，使得运输装置的敞开的背部邻近负载60。具有磁体(未示出)的装载机构70已经朝向运输装置的敞开背部移动并且接触负载。然后，装载机构70沿着支撑框架20的侧壁朝向前壁水平移动，将负载60拉到基板50上并进入支撑框架20。
59.一旦在运输装置内，基板50就如图10中所示的那样被提升，于是运输装置准备通过驱动被独立地驱动的轮12而移动。
60.图11示出了包括框架80的替代实施例，该框架具有四个角部支撑构件82，每个角部支撑构件具有沿其延伸的引导件84。在该实施例中，基板包括两个侧壁52和一后壁，它们用作障碍以阻止负载60从基板上倾倒。如可以看到的，在该实施例中，框架80允许负载60移动到相当大的高度，并且在一些实施例中，它能够将负载升高到若干不同高度之一，并且因此，负载可以在不同的集成真空系统中被卸载和装载到堆叠位置。这允许单个装置将大量负载装载到若干不同位置之一和若干不同高度之一以及从其卸载。
61.在所有这些实施例中，轮12由未示出的驱动机构独立地驱动。此外，存在与该驱动机构和传感器相关联的控制电路，该传感器感测运输装置10周围的区域，并且与控制所述轮12的驱动的控制电路结合来抑制运输装置10与物体碰撞。
62.在一些实施例中，控制电路和驱动机构使得运输装置10的移动完全自主，而在其
他实施例中，存在用于从远程控制器接收信号的接收器，并且运输装置的移动可由远程控制器控制，因此是半自主的。
63.图12示意性地示出了用于控制运输机构10的驱动的控制电路。存在用于独立控制驱动轮12的驱动电路90。存在控制电路92，其接收来自远程装置的指示运输要求的指令，或者用特定的运输指令编程。控制电路92接收来自检测运输装置周围区域的传感器94的信号，并根据运输指令和来自传感器的信号将控制信号发送到驱动电路90，该驱动电路又控制各个轮12的运动。
64.图13示意性地示出了根据实施例的使用运输装置移动泵的方法中的步骤。最初在步骤s10处，在控制所述轮的驱动的控制电路的控制下，运输装置移动到泵附近，其中敞开背部面向泵。当在步骤s20处处于适当位置时，运输装置降低基板，且在步骤s30处，移动装载机构以抓持泵并将其拉到基板上。一旦就位，负载将继续由装载机构保持，并且基板将在步骤s40处被升高。然后，在步骤s50处，在控制电路的控制下，运输装置可以移动到目的地位置，并且在该新位置，在步骤s60处，基板将被降低，并且在步骤s70处，通过装载机构在相反方向上移动以将泵推离前壁并推出敞开背部，从而进行泵卸载。
65.总之，实施例提供了一种运输装置，其被配置用于：将泵从地面提升到装置的c形框架中，将其提升离开地面并将其牢固地保持在c形框架中。
66.在实施例中，工作流管理器将使用控制电路92来给运输装置分派任务以进行必要的工作规划和工作负载优先级。类似地，对于返回修理，运输装置将在控制电路92的控制下将其返回到商店的位置以进行维修。
67.尽管在此已经参考附图详细公开了本发明的说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于该精确的实施例，并且本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围的情况下在其中实现各种改变和修改。
68.附图标记10
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运输装置12
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轮20
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支撑框架22
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侧壁24
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前壁30
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引导件40
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致动器50
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负载承载机构60
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负载70
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装载机构72
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磁体74
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导轨80
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框架82
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角部支撑构件84
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引导件
90
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驱动控制电路92
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控制电路94
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传感器。