(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハーを収容する容器を移送するための統合システムであって、
垂直方向に沿って移動するように構成された配送ロボットと、
前記配送ロボットに取付けられ且つ水平方向に沿って移動するように構成された移送アームと、を有し、
前記移送アーム及び前記配送ロボットは、半導体ウエハーを収容する容器を貯蔵支持アセンブリとワークステーション支持アセンブリとの間で移送するための移動平面内で、前記容器の２次元移動を行い、前記貯蔵支持アセンブリは、前記容器を前記移動平面の内側のバッファゾーン内で支持し、前記ワークステーション支持アセンブリは、前記容器を前記移動平面の内側のワークステーションゾーン内で支持し、
前記移動平面内の前記容器の障害のない移動を可能にする移動ゾーンが設けられ、
更に、前記移送アームに取付けられ且つ前記容器の頂部のハンドルを前記容器の上方から把持するように構成されたグリッパを有する、統合システム。
【請求項２】
前記移動ゾーンは、その中における障害のない垂直方向移動を可能にするチムニーゾーンを含む、請求項１に記載の統合システム。
【請求項３】
前記ワークステーションゾーンは、ロードポートを含み、
前記バッファゾーンは、前記ロードポートよりも上の上部バッファゾーン内に貯蔵ステーションを含む、請求項１に記載の統合システム。
【請求項４】
前記バッファゾーンは、更に、前記ロードポートと同じ高さのところに貯蔵ステーションを含む、請求項３に記載の統合システム。
【請求項５】
前記ワークステーションゾーンは、いくつかの貯蔵ステーションよりも上に位置するロードポートを含む、請求項１に記載の統合システム。
【請求項６】
局所的な前記移動ゾーンにより、互いに近接して位置する２つのステーションの間の局所的な搬送を可能にする、請求項１に記載の統合システム。
【請求項７】
前記移送アームの移動はそれぞれ、第一のアクチュエータおよび第二のアクチュエータによって制御される、請求項１に記載の統合システム。
【請求項８】
更に、前記第一のアクチュエータおよび前記第二のアクチュエータを制御するためのコントローラを有し、水平方向及び垂直方向内の前記移送アームの選択的な移動により、容器をバッファゾーンとワークステーションゾーンとの間で移送する、請求項７に記載の統合システム。
【請求項９】
更に、移送アームフレームと、
前記移送アームフレームに動作可能に連結された移送アームフレームベルトと、
前記移送アームフレームベルトおよび前記移送アームフレームを水平方向に移動させるための移送アームフレームベルトアクチュエータと、を有する請求項１に記載の統合システム。
【請求項１０】
更に、固定部材と、
前記固定部材に移動可能に取付けられた可動部材と、を有し、
前記可動部材は、水平方向及び垂直方向に対して垂直な第三の方向に移動可能である、請求項９に記載の統合システム。
【請求項１１】
前記グリッパは、前記容器のハンドルの下に嵌合するように構成され、且つ、前記容器を前記ハンドルによって上昇させるように構成される、請求項１に記載の統合システム。
【請求項１２】
前記移送アームを前記容器のハンドルの側部から適所に移動させ、その後、前記移送アームが前記ハンドルに係合するように前記移送アームを上昇させることによって、前記グリッパは、前記ハンドルの周囲に嵌合される、請求項１１に記載の統合システム。
【請求項１３】
半導体ウエハーを収容する容器を移送するための統合システムであって、
垂直方向に移動するように構成された配送ロボットと、
前記配送ロボットに取付けられ且つ水平方向に移動するように構成された移送アームと、を有し、
前記移送アーム及び前記配送ロボットは、半導体ウエハーを収容する容器を貯蔵支持アセンブリとワークステーション支持アセンブリとの間で移送するための移動平面内で、前記容器の２次元移動を行い、前記貯蔵支持アセンブリは、前記容器を前記移動平面の内側のバッファゾーン内で支持し、前記ワークステーション支持アセンブリは、前記容器を前記移動平面の内側のワークステーションゾーン内で支持し、前記移動平面内の前記容器の障害のない移動を可能にする移動ゾーンが設けられ、
更に、前記移送アームに取付けられ且つ前記容器の頂部のハンドルを前記容器の上方から把持するように構成されたグリッパを有し、
前記ワークステーションゾーンは、ロードポートを含み、各ロードポートは、前記容器の下面のスロットに係合する複数のキネマティックピンを含み、バッファゾーンは、ロードポートよりも上の上側バッファゾーン内に貯蔵ステーションを含む、統合システム。
【請求項１４】
前記移動ゾーンは、その中における障害のない垂直方向移動を可能にするチムニーゾーンを含む、請求項１３に記載の統合システム。
【請求項１５】
前記ワークステーションゾーンは、いくつかの貯蔵ステーションよりも上に位置するロードポートを含む、請求項１３に記載の統合システム。
【請求項１６】
更に、歯付き駆動ホイールと、
前記歯付き駆動ホイールに動作可能に係合する歯付きガイドと、を有する請求項１３に記載の統合システム。
【請求項１７】
ケーブルによって前記移送アームに動作可能に結合されたアクチュエータが、移送アームスレッドに取付けられる、請求項１３に記載の統合システム。
【請求項１８】
更に、移送フレームアクチュエータによって動作可能に駆動される駆動ホイールと、
前記駆動ホイールに動作可能に係合する可撓性ガイドと、を有する請求項１３に記載の統合システム。
【請求項１９】
更に、移送フレームアクチュエータによって動作可能に駆動される駆動ホイールと、
ベアリング表面と、を有し、
前記駆動ホイールは、前記ベアリング表面に動作可能に且つ摩擦的に係合する、請求項１３に記載の統合システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の表示】
この出願は、1998年12月18日に出願された、統合ポッド移送システムと題する米国暫定出願60/112,947号に基づく優先権を主張するものであり、この先の出願の全内容を本明細書の一部として本願に援用する。
【０００２】
この出願は、1998年6月24日に出願された米国特許出願09/103,479号、および1998年12月14日に出願された米国特許出願09/212,002号を援用するものであり、これら先の出願の全内容を本明細書の一部として本願に組込む。
【０００３】
【発明の背景】
＜発明の分野＞
本発明は、一般には物品を輸送するためのシステムに関し、更に特定すれば、物品をコンベア経路に沿って移動させるコンベアと該物品を貯蔵棚に貯蔵する貯蔵棚との間で物品を移送し、かつ該物品をワークステーションへ配送するための統合イントラベイ移送・貯蔵・配送システムに関する。
【０００４】
＜関連技術の説明＞
種々の分野において、デリケートな物品または有価物品を、損傷または破壊を伴わずに、ワークステーション等の間で安全に移送しなければならない。注意深い取扱いを必要とする物品には、医薬、医療システム、フラットパネルディスプレー、ディスクドライブシステムおよびモデム等のようなコンピュータハードウエア、並びに半導体ウエハーが含まれるが、これらに限定されない。これらの物品は、ワークステーション等のステーションからステーションへとコンベアによって移送されることが多い。多くの状況において、これらの物品は、処理のために一時的にコンベアから取出されなければならない。好ましくは、物品がコンベアから取出される間もコンベアの動作は中断されない。処理が完了した後、次のワークステーションへの移送のために、物品は注意深くコンベアに戻されなければならない。
【０００５】
例えば半導体処理の分野において、製造施設は、典型的には各ベイに幾つかの処理機械を含んだ複数のベイに組織される。図１は、幾つかの処理機械16を有する公知のベイ8の例を示しており、この処理機械には、ウエハーに膜を堆積するための装置および種々の段階でウエハーを洗浄および／またはコンディショニングするための機械等が含まれるが、これらに限定されない。当該技術で知られているように、処理機械の入口には屡々ロードポート22が設けられており、ここで、半導体ウエハーは保護された環境において、移送ポッド12または他のコンテナから自動的に取出される。公知のロードアセンブリ10は、ロードポート22にポッド12をロードする。ポッド12がロードポート22に適切に配置されると、ポッド12は自動的に開き、ロボット装置によってウエハーがポッド12から取出される。コンベア14は、ポッド12を処理機械16から処理機械16へと移動させる。インターベイコンベアポッド12はベイの間にあり、またストッカー24は、インターベイコンベアとコンベア14との間でポッド12を移送する。
【０００６】
多くの適用について、物品の価値は、物品が夫々のワークステーションで処理された後に増大する。例えば、集積回路は、半導体ウエハーのような基板上に複数の層を形成することによって製造される。集積回路を形成するために使用されるワークステーションは、個々の層を堆積するための機械、並びに種々の段階で基板を洗浄および／またはコンディショニングするための機械を含んでいる。技術の進歩と共に、集積回路は益々複雑になってきており、典型的には複数の複雑な配線層を含んでいる。集積回路のサイズは小さくなっており、単一のウエハー上にあるこのような装置の数は著しく増大している。集積回路の複雑さが増大し、かつサイズが小さくなった結果として、半導体ウエハーの価値は、ウエハーが種々の処理段階を通って進行すると共に大幅に増大する。半導体ウエハーの標準サイズは次の数年のうちに200 mmから300 mmへと増大し、単一のウエハーに形成され得る集積回路の数、従って各ウエハーの価値は更に増大するであろう。半導体ウエハーのような物品については、該物品の損傷および著しい時間ロスをこうむる危険を低減するように、該物品を取扱うときには著しい注意を払わなければならない。この物品を取扱う時の作業員の安全性に対する脅威および材料破損の危険は、半導体ウエハーのサイズが増大するに伴って増大することは容易に明かである。
【０００７】
半導体ウエハーのような幾つかの物品は、ウエハーに堆積される層の純度を維持するために、処理の間はクリーンルーム環境内に保持されなければならない。クリーンルーム環境の要件は、これらの物品の取扱いに対して更なる制約を課す。汚染物質に対する追加の保護のために、半導体ウエハーは、それらが製造設備を通して移動されるときに、処理機械の外部環境への露出を最小限にするために、典型的にはシールされたポッド等の装置内に保持される。該ポッドは、当該物品をコンベアに沿って移送するために使用される。
【０００８】
半導体処理機械の入口は、保護された環境においてウエハーをポッドから自動的に取出すためのロードポートを含んでいることが多い。このロードポートの棚は、該ポッドを機械入口のロードポートシールに対して相対的に前後に移動させるために、約2インチの制限された距離だけ移動することができる。ポッドのこの水平移動は最小限であり、該ポッドのロードポートへの移動、またはコンベアとロードポートとの間でのポッドの移送においては如何なる機能も提供しない。
【０００９】
上記で述べたように、ツールベイ内には一般に複数の処理機械が配置される。幾つかの処理機械の間でポッドが移動されるときには、ポッド処理の前後、または処理の間でポッドを貯蔵するために、屡々ストッカーシステムが使用される。このストッカーは、ポッドを貯蔵し得る複数の棚を有し、且つポッドをストッカーの中へ移動し、該ストッカーの中で移動し、および該ストッカーから外へ移動させるための移送システムをもった、典型的には大きなユニットである。従って、一般に、ストッカーはベイ空間のかなりの部分を占有しており、それがなければ追加の処理機械のための空間を提供できるであろう。このようなストッカーシステムもまた、図１に示すように、インターベイコンベアからイントラベイコンベアへポッドを移送するために使用される。物品がストッカー内で費す時間、並びに該物品をストッカーに対して出し入れするために要する時間は、当該物品処理のロス時間に相当することが理解されるであろう。
【００１０】
William J. Fosnightに付与された米国特許第5,980,183号は、統合イントラベイバッファ配送およびストッカーシステムを開示している。これは、ウエハーを運ぶパッドを、半導体ウエハーのベイ内における種々の処理ツールの間で移送し、ストックする。Fosnight特許によって開示されたシステムは、シャトルに依存して、インターベイ輸送、種々の処理ツールおよび貯蔵棚の間でポッドを移送する。Fosnightによって開示されたシステムの処理スループットは、シャトルがインターベイ輸送との間でポッドを移送する部分に形成されるボトルネックによって制限される可能性がある。
【００１１】
コンベアシステムとワークステーションの間で、ストッカーなしに、輸送ポッドまたは他の物品を安全且つ正確に移動させるための単純化されたシステムが望まれている。また、輸送システムの連続した動作を著しく破壊せずに、物品を移動およびバッファするために使用できる物品移送システムが望まれている。
【００１２】
【発明の概要】
本発明の統合イントラベイ移送・貯蔵および配送システムは、上記で明かにされた制限を克服し、コンベアシステムと一以上のワークステーション（例えばワークステーションのロードポート）の間で物品を移動させることができる統合システムを提供する。特に、本発明の統合システムは、物品がコンベアシステムとワークステーションの間で移動されるときに、該コンベアシステムによって輸送される他の物品に影響することなく、物品の一時的貯蔵のために、該物品を一以上の貯蔵またはバッファステーションへ移動させることができる。ワークステーションに近接して位置する貯蔵またはバッファステーションは、集中化されたストッカに対して物品を出し入れするために費される時間が少ないので、インターベイ移送に隣接して配置された従来の集中化されたストッカーよりも効率的である。
【００１３】
本発明の統合システムは、コンベアシステムとバッファステーションとの間で物品を移送する移送アセンブリを含んでいる。このバッファステーションには、バッファステーションとワークステーションとの間で物品を移動する配送ロボットが物品をワークステーションに配送するまで、当該物品が貯蔵される。本発明の移送アセンブリは、コンベアシステムとワークステーションとの間で物品を直接移動し、その後に配送ロボットが一以上のワークステーションと一以上のバッファステーションとの間で物品を移送するように構成することもできると思われる。
【００１４】
当該移送アセンブリは、コンベアシステムからポッドを持ち上げて、それを貯蔵ステーションへ移動するための、統合昇降機構および変位アセンブリを含んでいる。或いは、当該移送アセンブリは、ポッドをコンベアシステムから持ち上げるための昇降アセンブリ、およびポッドを貯蔵ステーションに移動させるための別の摺動アセンブリを含んでいる。
【００１５】
配送ロボットは、垂直移動機構および水平移動機構を含んでいる。屡々、各物品は標準の形状（例えば、マッシュルーム形状のハンドルを頂部に有する半導体輸送ポッド）を有しているから、ロボットは、該物品に係合するために適合されたロボットアームを含んでいる。ロボットアームはハンドルに係合して、貯蔵ステーションとワークステーションとの間で該物品を輸送する。例えば、ロボットアームを使用して、輸送ポッドをワークステーションのロードポートへと移動し、ワークステーションのツールが、集積回路の製造のために輸送ポッド内のウエハーにアクセスすることを可能にしてもよい。一つの実施形態において、該アームは、一方の側から物品のハンドルの中に受動的に嵌合するＣ字型のアダプタを含む。他の実施形態において、該アームは、ハンドルを上方から把持する能動的グリッパを含む。
【００１６】
本発明の一つの目的は、コンベアシステムから一以上のワークステーションへと物品を移送することができる統合システムであって、前記ワークステーションは、前記物品の配送に利用できる時まで該物品を一以上の貯蔵ステーションに貯蔵またはバッファする能力を有する統合システムを提供することである。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、コンベアシステム、貯蔵ステーション、およびワークステーションの間で物品を安全に移動させるための統合システムを提供することである。
【００１８】
本発明のもう一つの目的は、コンベアシステム、貯蔵ステーション、およびワークステーションの間で物品を効率的移動させるための統合システムを提供することである。
【００１９】
本発明のもう一つの目的は、ワークステーションのローディングまたはＩ／Ｏゾーンに占有されない何れかの位置において物品をバッファすることができ、これによって従来のストッカーを不要にし、床空間を追加のワークステーションのために自由にすることができる統合システムを提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的および特徴は、図面と共に考慮することにより、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【００２１】
【好ましい実施形態の説明】
次に、添付の図面に図示した本発明の実施形態を詳細に参照する。図面を参照するときは、種々の図を通して、同様の部品は同様の参照番号によって指定される。
【００２２】
図２〜図５を参照すると、本発明による統合システム10は、半導体ウエハーを収容した輸送器具、輸送ポッド12または他の容器のような一以上の物品を、コンベアシステム14と、ポッド12により輸送されたシリコンウエハーを処理するためのワークステーションまたは処理機械のようなステーション16との間で移送するために、特に適している。コンベアシステム14と、一以上の物品12がコンベアシステムから一時的に取出されて貯蔵される貯蔵またはバッファステーションとの間で物品を移動するために、移送アセンブリ18が設けられている。他の機能のために、他のステーションが物品を受け取ってもよいことを理解すべきである。配送ロボット20は、貯蔵ステーション19とワークステーション16との間で物品12を移送する。以下で詳細に説明するように、貯蔵ステーション19はバッファゾーンに位置し、ロードポート22はI/Oゾーンまたは入力／出力ゾーンに位置しているのが望ましい。本発明の統合システムは、半導体処理に限定されないことが理解されるべきである。この統合システムは、ウエハー輸送の代りに、他のタイプの材料、特に、医薬品、医療システム、フラットパネルディスプレー、ハードディスクドライブおよび他のタイプのコンピュータ装置、およびリソグラフィーレチクルのような取り扱いにかなりの注意を要するデリケートな材料を、コンベアシステムとステーションとの間で輸送するために使用してもよい。「輸送器具」または「輸送ポッド」の用語は、便宜的に説明の全体を通して使用するが、本発明の統合システムは如何なる物品と共に使用してもよいことを理解すべきである。このような物品にはウエハー輸送ポッド、半導体ウエハーもしくは他の品目を保持する容器、パレット、または別の輸送器具を必要とせずに直接コンベアシステムにより輸送され得る物品、および空の容器が含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
上記で述べたように、典型的には、製造設備は各ベイが幾つかのワークステーションを含んだ複数のベイに組織される。図２は、ウエハーに膜を堆積するための装置、種々の段階でウエハーを洗浄および／またはコンディショニングするための装置（これらに限定されない）を含む二つのワークステーション16を収容したベイの一部を示している。当該技術において公知のように、ワークステーション16の入口には、保護された環境において、ウエハーをポッド12または他の容器から自動的に取り出すことができるロードポート22が設けられることが多い。以下で更に詳細に説明するように、本発明の移送アセンブリ18は、コンベアシステム14と貯蔵ステーション19との間で、物品または輸送ポッド12を移送する。次いで、配送ロボット20が、貯蔵ステーション19から選択されたワークステーション16のロードポート22へと、ポッド12を移送する。輸送ポッドがロードポート22に適正に配置されたら、ポッド12が自動的に開かれ、ウエハーはロボット装置によって該輸送されたポッドから取出されるが、該ロボット装置は本発明に関係ないので図示していない。ワークステーションが、パッドを配置するための棚、表面または他の支持体を含むときには、本発明の統合システムは、ロードポートを含まないワークステーション16と共に使用してもよいことが理解されるべきである。好ましくは、ポッド12は、予め定められた反復可能な位置のワークステーションにおいてピックアップされ、載置される。
【００２４】
コンベアシステム14は、輸送ポッド12をワークステーション16の近傍の位置まで高速で移動する。貯蔵ステーション19を含むバッファ位置もまたワークステーション16の近傍にあり、提供されたポッドを受け取るためにワークステーションが利用可能になる時までポッド12を貯蔵する。図２〜図５にはコンベアシステム14の位置のみが示されているが、一般に、コンベアシステム14は、インターベイ配送システム（図示せず）から該ベイの末端まで走る連像的な経路またはループに配置することができ、また該ベイの両側にサービスを提供することが理解されるであろう。該ベイの夫々の側における二方向性コンベアのような他の構成も使用することができる。コンベアシステム14は、ベイの他のアークに対するショートカットとして使用し得る一以上の横断スパー (cross-spurs) または横断ブランチ (cross-branches) を含んでいてもよい。
【００２５】
コンベアシステム１４の構成は、特定の製造設備の拘束（天井の高さ、ベイの長さ、ベイの幅、およびワークステーションの数が含まれるが、これに限定されない）に応じて著しく変化し得る。好ましくは、人間がワークステーションに容易にアクセスするのを可能にするために、コンベアシステム14は、床から略７フィートだけ隆起している。図４に示すように、コンベアシステム14は貯蔵ステーション19の正面に配置されるのが好ましいが、ベイの天井高さによって、ワークステーションの上方にコンベアシステムのための充分な空間が提供されるならば、貯蔵ステーション19の後に配置してもよい。以下で詳細に述べるバッファ、トラベル、およびI/Oゾーンの数は、ベイの天井高さに応じて変化し得ることが理解されるべきである。
【００２６】
移送アセンブリ18は、同時係属の米国特許出願09/103,479号（その開示を本明細書の一部として援用する）に示されたタイプのコンベアシステム共に使用するのに特に適している。図２および図６の例について示したように、一般に、コンベアシステム14は、それがコンベア経路に沿って移動するときにポッド12を支持するために、一対のレール32，34を含んでいる。レール32は、ポッド12をレール32，34に沿って推進し、任意に案内する駆動レールとして機能する。移送ポッド12を移動させるための全ての推進力は、駆動レール32を介して供給される。従来の手段を介して電力を駆動レール32に供給すればよい。或いは、パワーバス（図示せず）によって駆動レール32に電力を供給してもよい。レール34は、ポッド12がコンベア経路に沿って移動するときに、その水平な配向を維持するように支持することを主な機能とするアイドラーレールまたは支持レールである。駆動レール32とは異なり、支持レール34は必要に応じて、輸送ポッドがコンベアシステムに沿って移動するときに輸送ポッドを案内するために使用されてもよい。また、コンベアシステム14は、ウエハーまたは他の材料を移動するためのカート様の輸送器具を含んでいてもよい。図６に示した実施形態において、輸送器具はポッド12の一部である。本発明の他の実施形態において、該輸送器具は、もう一つの容器または物品の一部であってもよい。或いは、該輸送器具は、コンベアシステム14に沿って材料を輸送するために使用し得る別の器具であってもよい。
【００２７】
駆動レール32は、レール32，34に沿ってポッドを推進するための駆動システムを含んでおり、これは一般に36で示される。図示の本発明の実施形態において、駆動システム36は、駆動レール34の上面から突出した複数のホイール38を含んでいる。駆動ホイール38は、ポッド12の下面と摩擦により係合し、それを駆動レール32に沿って推進する。また、駆動システム36は、モータおよびホイール38に結合したベルトのような、ホイール38を駆動するための手段を含んでいる。好ましくは、このモータを独立に動作させて複数の独立に制御された駆動ゾーンを与え、各ゾーンの駆動速度および方向（前方および後方）を独立に制御する。隣接するゾーンのホイール38が同じ速度で加速および減速される結果、移送の時間において、隣接ゾーンのホイールによりポッド12に加えられる速度は、ゾーン間の移送時間において同期する。ポッドがコンベアシステムに沿って推進されるときには、移送ポッドの直下の動作ゾーンおよび移送ポッドに隣接する一以上のゾーンのみが常に活性である。これは、統合システム10の電力消費を低減し、駆動システム36の部品の動作寿命を延長し、ベイのクリーンルーム環境における特別な事故の発生を減少させる。
【００２８】
駆動システム36の動作は制御システムによって制御される。本発明の例示制御システムが図５に示されている。制御システム33は、好ましくはコンピュータを含んでおり、該コンピュータはコンベアシステム、移送システム、ワークステーションのロードポート、およびワークステーションの動作を制御する。制御システムはまた、好ましくは、コンベアシステムに沿ってポッドの進行をモニターするための一以上のセンサ類を含んでいる。このような制御システムは、1998年12月14日に出願された同時係属の米国特許出願09/212,002号に更に完全に記載されており、その全体の開示を本明細書の一部として本願に援用する。また、本発明の制御システム33は、以下で述べるように、配送ロボット20の動作を制御する配送ロボットコントローラを含んでいる。
【００２９】
図６に示したように、駆動ホイール38は、ポッド12の下面に形成された溝40または他の適切な表面に係合し、コンベア経路に沿ってポッドを推進し、また任意に案内する。溝40は、ポッドが駆動ホイール38に着座する水平面を決定する。駆動ホイール38および溝40の間の係合は、ポッドの横方向またはサイド・ツー・サイドの移動、並びにポッド12の垂直移動を制御する。溝40および駆動ホイール38の組合せが好ましいが、レール32，34に沿って移動するときにポッド12を案内するための案内器具が輸送器具、駆動レール32またはアイドラーレール34に含まれるときは、溝40を完全に省略してもよいことを理解すべきである。
【００３０】
アイドラレール３４は駆動レール３２と平行し、また、これと離間している。レール３２、３４には１つまたはそれ以上のコネクタ４４が取付けてあるため、レール間に所定の間隔が維持され、コンベアシステム１４の設置が容易になる。図２〜図５と以下の説明で詳細に示すように、レール３２、３４とコネクタ４４は、天井からオーバーヘッドフレームまたはスーパーストラクチャで懸吊した適当な取付けフレームに取付けることができる。あるいは、レール３２、３４およびコネクタ４４を、加工工具またはワークステーション（図示せず）によって直接または間接的に支持してもよい。アイドラレール３４の上面に沿ってポッド１２が乗っている。この際、アイドラレール３４は配送装置と関連してポッド１２の片側を支持している。
【００３１】
ポッド１２の滑動をスムーズにするために、レール３４の上面に沿ってパッドまたはクッション材料４６を設けてもよいが、所望であれば、パッド４６を省略し、ポッド１２をレール３４の上面に直接乗せることもできる。図６に示す好ましい実施形態では、ポッド１２の滑動をスムーズにするために、レール３４はアイドラホイール３７を備えている。あるいは、駆動ホイール（図示せず）の外周にポッド、クッションまたは弾性材料を組入れることもできる。さらにポッド１２の配送装置は、アイドラレール３４の上面に沿って搭載される、ポッドの衝突、衝撃、振動を最小限に抑制しながらポッドをスムーズで制御された方法で移動できるようにするためのくつ（図示せず）を備えていてもよい。当業者には、ポッドをスムーズで制御された方法で移動させるために、他の適当な手段を採用できることが理解されるであろう。
【００３２】
ある実施形態では、統合システム１０は、係属中の米国特許明細書第０９/１０３、４７９号のコンベアシステムに使用されている移送アセンブリ１８を備えているが、移送アセンブリ１８を別タイプのコンベアと共に使用しても、本発明による統合システムを得られることが理解されるべきである。
【００３３】
移送ポッド１２は移送アセンブリ１８によって、貯蔵のためにコンベア１４から貯蔵ステーション１９へ自動的に移動されるか、または、配送ロボット２０がポッド１２をワークステーション１６へ、あるいは逆に、バッファリングする。上述したように、移送アセンブリ１８は半導体処理の分野での使用に特に適しているが、本発明の範囲内の別の用途に使用することもできる。
【００３４】
コンベアシステム１４に移送アセンブリ１８を使用した、図８〜図１１に示すある実施形態では、溝４０が駆動レール３２をクリア（clear）し、ポッド１２の残部がレール３２、３４をクリアできるように、ポッド１２をコンベアシステム１４から取外す必要がある。すなわち、ポッド１２をレール３２、３４の上に適当に持上げる必要がある。ポッドがコンベアシステムへ戻る際に、溝４０または他の適当な面が駆動ホイール３８の上に位置し、ポッド１２がレール３２、３４の上に正確に位置することができるようにするために、ポッド１２をコンベアシステム１４と正確に整列させなければならない。同様に、ポッドと貯蔵ステーション１９の整列も正確に制御される必要がある。
【００３５】
従来より公知であるように、一般に積荷ポート（load port）は、スロットを移送ポッドの下面と係合させるための複数のキネマティックピン２３を備えている。図８に示すように、貯蔵ステーション１９も、スロット（図示せず）をポッド１２の下面と係合させるための同様のキネマティックピン２３を設けている。ポッド１２が貯蔵ステーション１９の上へ下降される前に、スロットを貯蔵ステーション１９上のキネマティックピン２３と整列させておく必要がある。コンベアシステム上の１つまたはそれ以上のセンサ（図示せず）が、移送アセンブリ１８によるコンベアと積荷ポート間での、ポッド１２の移送の積荷/降荷位置におけるコンベアシステム１４上への正確な配置を確認する。移送アセンブリ１８については、図８〜図１１に関連してさらに詳細に説明する。
【００３６】
図８は、格納した状態の移送アセンブリ１８を示す。この位置では、移送アセンブリ１８はレール３２、３４の高さよりも下にあるため、ポッド１２が貯蔵ステーション１９に配置された状態で、１つまたはそれ以上の移送ポッド１２を、貯蔵ステーション１９の先まで移動することができる。そのため、移送アセンブリ１８がコンベアシステム１４の動作を妨害することはない。
【００３７】
一般に、移送アセンブリ１８は支持部１１２と変位アセンブリ１１４を備えており、変位アセンブリ１１４は、支持部１１２をコンベアシステム１４と貯蔵ステーション１９の高さに対して上下させ、同様にコンベアシステム１４と貯蔵ステーション１９間で格納させることにより移動するものである。ポッド１２をコンベアシステム１４に戻すには、変位アセンブリ１１４を作動し、支持部１１２を図８の格納位置から図９の上昇位置へ移動する。次に、変位アセンブリを作動して支持部１１２を図１０、図１１の拡張位置へ移動し、支持部１１２を、貯蔵ステーションのどちらかの側のポッド１２の下に配置する。次に、変位アセンブリ１１４を作動し、支持部１１２を貯蔵ステーション１９に対して上昇させ、これにより支持部１１２がポッド１２の下面と係合し、ポッド１２を貯蔵ステーション１９の上に上昇させる。続いて、変位アセンブリ１１４によって支持部１１２が図９の位置へ戻され、次に、移送アセンブリ１８をコンベアシステム１４の高さの下にまで格納させ、ポッド１２がレール３２、３４上に配置された状態で、支持部１１２が図８の位置へ下降される。
【００３８】
特に図１１にあるように、支持部１１２は１対の離間した支持部材１１６を備えている。支持部材１１６の各々は、ポッド１２の外縁を支持するように成形されたＬ字型フランジ１１９を具備している。フランジ１１９から上方へ突出したビード（図示せず）が、ポッド１２のベースプレートに設けられた開口部１２２内に案内されることで、ポッド１２が、コンベアシステム１４と貯蔵ステーション１９間における移送の際のシフティングに強くなる。ビードとＬ字型フランジ１１９の代わりとして、またはこれに追加して、別の手段を用いてポッド１２を支持部材１１６に固定してもよい。支持部材１１６の形状に相当な変更を加えることができ、また支持部材１１６の形状の１部分はポッド１２の底部形状に依存するものであることが理解されるべきである。
【００３９】
一般に、変位アセンブリ１１４は、貯蔵ステーション１９とコンベア１４間で支持部を拡張および格納するための離間した１対の滑動アセンブリを備えている。特に図１１に示すように、ハウジング１２８、１３０と支持部材１１６内に配置された複数のリンクを備えた滑動アセンブリ（図示せず）が設けられている。ハウジング１２８、１３０と支持部材１１６の形状は、図８、図９に示すように格納した際に入れ子式になるようになっている。滑動アセンブリ（図示せず）は、モータによって駆動される、滑動アセンブリを拡張および格納するためのリンク、滑車、ベルトを設けていてもよい。これ以外の適当な構成要素と同様に、共用のモータまたは複数の個別モータを採用してもよいことが理解されるべきである。このような滑動アセンブリについての十分な説明は、    日付けで提出された米国特許明細書第    /      号（アトーニー・ドケット番号第Ａ−６５８２４/ＤＣＡ/ＭＳＳ）に記載されており、本願明細書中でも援用している。さらに制御システムを、支持部１１２が拡張した位置にある際に配送ロボットと変位アセンブリ１１４間の接触を防ぐように構成できることを特筆すべきである。
【００４０】
次に、図１２〜図１７に示す応用形の実施形態では、改良した移送アセンブリ１８は、コンベアシステム１４からポッド１２またはその他の物品を昇降するための昇降またはエレベータアセンブリ１３２と、貯蔵ステーション１９において物品を支持するための支持アセンブリ１３８とを備えている。このような移送アセンブリについての十分な説明は、    日付けで提出された米国特許明細書第    /      号（アトーニー・ドケット番号第Ａ−６６２４４/ＤＣＡ/ＭＳＳ）に記載されており、本願明細書中でも援用している。この実施形態においてエレベータアセンブリ１３２は、レール３２、３４間の、コンベアシステム１４の下に配置されているため、物品は、コンベアシステム１４に沿って移動する際にエレベータアセンブリ１３２の直上を通過することができる。しかし移送アセンブリは、コンベアの片側に配置された昇降システムを備えた本発明による別タイプの昇降システムを具備できることが理解されるべきである。さらに、コンベアシステム１４から物品を引上げるために物品の頂部と係合するホイストタイプの昇降システムを採用してもよい。
【００４１】
特に図１３、図１４に示すように、昇降またはエレベータアセンブリ１３２は物品１２がコンベアシステム１４の上に引上げられた際にこれを支持する昇降支持部材１３４を少なくとも１つ備えている。例証した実施形態では、エレベータアセンブリ１３２は離間した２つの昇降支持部材１３４を設けており、これらは移送ポッドまたは物品１２の側縁に沿ってその底縁部と係合するべく配置されており、また、昇降支持部材１３４間に大きな隙間を形成する。昇降支持部材１３４は、ポッドが昇降支持部材により運ばれて移動する際に、ポッドが昇降支持部材１３４から外れることを防止するための、上方にのびたリップ部またはフランジ１３６を備えている。所望であれば、リップ部１３６の高さまたは形状を調整して保護を増減することができる。例証した実施形態では２つの昇降支持部材１３４を使用しているが、本発明の別の実施形態では昇降支持部材の数を増減できることが理解されるべきである。以下に述べるように、昇降支持部材（単数または複数）は、昇降支持部材から支持アセンブリ１３８へ物品を効率的に移送するために、支持アセンブリ１３８の形態に改良された貯蔵ステーション１９と協働する形状であることが好ましい。
【００４２】
昇降支持部材１３４は、レール３２、３４の下に配置されたフレーム本体１４０によって移動される。この実施形態においてフレーム本体１４０は、レール３２、３４のフレーム構造に固定された紐（図示せず）を支持するために取付けられている。しかし、これ以外の手段を使用して、フレーム本体をコンベアシステム１４に固定してもよい。フレーム本体１４０をコンベアシステム１４に取付ける代わりに、コンベアシステムを設備ドアまたは個別のフレーム構造に固定することもできる。
【００４３】
フレーム本体１４０は、エレベータアセンブリ１３２の構成要素を収容する着脱可能なカバー（図示せず）を具備している。図１３、図１４に示すように、昇降支持部材１３４は、昇降支持部材１３４をフレーム本体１４０に対して垂直且つ線形に移動するために、フレーム本体１４０の側壁と滑動可能に結合している。別の改良例では、両方の昇降支持部材１３４を共通の滑動レールアセンブリと結合してもよい。さらに、滑動レールアセンブリを、昇降指示部材１３４を垂直且つ線形に移動する別タイプのシステムで代用することもできる。このような応用形システムの例には、空気シリンダ昇降装置、空気昇降装置、はさみ脚形態を具備した装置が含まれるが、これらに限定されることはない。駆動システム（図示せず）は、線形滑動部の垂直運動を制御する。例えば、ステッパーモータ（図示せず）または別タイプのモータを使用して、線形駆動部の垂直動作を制御してもよい。
【００４４】
モータを作動することにより、昇降支持部材１３４がフレーム本体１４０とコンベアのレール３２、３４に対して昇降される。図１３は、昇降支持部材１３４がレール３２、３４上面の下に配置された、下降位置にある状態を示す。図１４に示すように、昇降支持部材１３４は上方へ移動されると物品１２の下面と係合する。昇降支持部材１３４の上昇をさらに続けると、ポッドを十分にコンベアシステム１４の上に上昇するまでコンベアユニットから持上げ、以下に詳細に述べるように、移送が完了するまで昇降支持部材１３４がポッドの重量を担いながら、ポッドを支持アセンブリ１３８まで移送することができる。ポッドの移送が終了したら、昇降支持部材１３４をコンベアシステム１４の面よりも下に降下させ、別の物品がエレベータアセンブリを通過できるようにすることが好ましい。しかし所望であれば、ポッドがエレベータアセンブリ１３２に戻されるまで、昇降支持部材１３４を上昇位置に保持しておくこともできる。以下の説明のようにポッドを昇降支持部材１３４上に再配置したら、ポッドをコンベアシステム１４に沿ってさらに移送するために、モニタを作動し、滑動部と関連する昇降支持部材１３４を下降させ、ポッドをレール３２、３４上に置く。
【００４５】
例証した実施形態では、１つまたはそれ以上の半導体ウェーハを積荷したポッドを移動するために移送アセンブリ１８を使用している。ポッドの内容物の壊れやすい性質を考慮して、移送前に移送ポッドの適切な位置を決定するためにセンサを使用している。本発明のこの実施形態では、コンベアシステム１４の、貯蔵ステーション１９の反対側の場所から上流の位置に1つまたはそれ以上のセンサ（図示せず）を設けている。コンベアシステム１４に沿って移動する移送ポッドは、この上流位置で停止する。単数または複数のセンサが、この上流位置において移送ポッドの存在を検出し、次に、移送ポッドが、上流位置と貯蔵ステーション１９のすぐ前の位置と、昇降支持部材の直上位置の間の正確な距離だけ前進した所で指標付け（indexed）される。さらに、支持部材１３４の少なくとも１つ、好ましくは両方に、昇降支持部材１３４が移送ポッドの下面と接触する時を検出するためにセンサ１４４が設けられている。この方法においてセンサは、昇降支持部材１３４がポッドをコンベアシステム１４の上まで上昇させる前に、ポッドが昇降支持部材上に適切に配置される時を検出する。例証した実施形態では光センサを使用しているが、所望であれば別タイプのセンサを使用しても構わない。昇降支持部材１３４によって移動されたピン１４６はポッド１２の下面と係合することで、ポッド１２が昇降支持部材１３４上でさらに安定する。他の用途では、物品の昇降支持部材１３４に対する位置にかけてのこのような正確な制御が不要なものもある。
【００４６】
この実施形態では図１４に示すように、支持アセンブリ１３８は貯蔵ステーション（図示せず）を備えている。コンベアシステム１４と移送アセンブリ１８を半導体処理の分野で使用する例証の用途では、支持部材１３８をワークステーション１６または処理機械に、機械のドアまたはポートから離れた位置、また、ワークステーション１６付近のＩ/Ｏゾーンの外側、移動ゾーンの外側において取付けることができる。これについては以下で詳細に説明する。しかし、支持アセンブリ１３８も、処理機械のすぐ前あるいは側部に配置されたフレームに取付け可能であることが理解されるべきである。
【００４７】
図１５〜図１７では、支持アセンブリ１３８は、物品を支持するためのシェルフ部材または支持部材１４８を備えている。半導体処理に移送アセンブリ１８を使用した例証の実施形態では、シェルフ支持部材１４８は、ポッドの正確な位置決めを行うために移送ポッド（図示せず）の下面に設けられたキネティックスロットと協働する、複数の上方に突出した保持部１５０（一般にキネティックピンと呼ばれる）を備えている。
【００４８】
シェルフ支持部材１４８はフレーム本体１５２と結合しているため、シェルフ支持部材１４８がフレーム本体１５２から横方向に支持されるためにシェルフ支持部材１４８がコンベアシステム１４の上に配置される状態で、シェルフ支持部材１４８が図１５の閉鎖位置と、図１５、図１６のオープンまたは拡張位置との間で滑動することができる。シェルフ支持部材１４８の合計移動距離は、貯蔵ステーションに対するコンベアの位置によって増減できることが理解されるべきである。
【００４９】
シェルフ支持部材１４８は、フレーム本体１５２によって移動される可動キャリッジ１５４と結合しており、閉鎖位置と拡張位置間で可動キャリッジにより移動される。可動キャリッジ１５４は、フレーム本体１５２の固定上部シールドプレート１５６の下に配置されている。シールドプレート１５６は、支持アセンブリ１３８の内部構成部品を保護する。可動キャリッジ１５４の内部構成部品は第２シールドプレート１５８で覆われるため、可動キャリッジのトラッキング（tracking）がさらに安定（stiff）する。可動キャリッジ１５４は、可動キャリッジ１５４に取付けられた離間した１対の入れ子式の滑動部１６０を備えている。例証の実施形態では、滑動部の拡張および格納を促進するために、各滑動部１６０が複数のボールベアリング１６２を備えている（図１７）。
【００５０】
可動キャリッジ１５４の動作は、第２シールドプレート１５８に設けられた駆動システム（図示せず）によって制御される。駆動システムは、可動キャリッジ１５４に取付けられたモータを備えていることが好ましいが、当業者は、このモータをフレーム本体１５２またはシェルフ支持部材１４８のいずれかに取付けられることが理解できるはずである。モータは前進または後退が可能で、このうちの一方は滑動部１６０を拡張するためのものであり、もう一方は滑動部１６０を格納するためのものである。ケーブルアセンブリ１６４は、シェルフ支持部材を閉鎖位置に移動するために、シェルフ支持部材１４８の拡張と、滑動部１６０の格納を促進する。例証の実施形態では、各滑動部を制御するために２つのケーブル１６６ａ、１６６ｂが設けられている。滑動部１６０をフレーム本体１５２内に引込むために、ケーブルアセンブリ１６４の代わりに、またはこれに追加して、別の手段を使用できることが理解されるべきである。
【００５１】
モータ１４６の作動は制御システムによって制御される。制御システムは、シェルフ支持部材が拡張位置にある際に、配送ロボットと支持アセンブリ１３８間の接触を防ぐように構成できることも記述すべきである。制御手段はエレベータアセンブリ１３２も制御することが好ましい。さらに支持アセンブリ１３８は、シェルフ支持部材１４８の動作を監視し、これが完全な拡張位置へ移動した時を検出するために使用されるリミットスイッチ（図示せず）を備えている。
【００５２】
動作において、移送ポッドまたは別の物品はコンベアシステム１４に沿って移動され、適切な位置に配置される。コンベアシステム１４の駆動システム３６の正確な制御により、ポッドまたはその内容物への衝撃を最小限に抑えながら、ポッド１２を正確な移送位置に配置することが可能である。しかし、本発明の移送アセンブリは、これ以外の、ポッドを支持アセンブリのすぐ前で停止させるための別手段に依存したコンベアシステムと共に使用できる点を理解すべきである。
【００５３】
ポッドが適切な移送位置に配送されると、ポッド１２をコンベアシステム１４の上に上昇させるために、制御システムがエレベータアセンブリ１３２を作動する。ポッドが支持部材１３４上に適切に配置されたことがセンサによって検出されると、ポッド１２が上昇位置へ移動されるまで昇降支持部材１３４が上昇を続ける。例えば、エレベータアセンブリ１３２は、ポッド１２をコンベアシステム１４の上面よりも７．６２ｃｍ（３ｉｎ）〜１２．７ｃｍ（５ｉｎ）上、好ましくは１０．１６ｃｍ（４ｉｎ）上に上昇させるが、所望であればこの距離を増減することができる。ポッドは、所望の高さに上昇されると、支持部材１３４によってその場所に保持される。
【００５４】
支持アセンブリ１３８が、ポッド１２が上昇位置へ上昇されたことを示す信号を制御システムから受信すると、可動キャリッジ１５４がフレーム本体１５２からのびることにより、ポッド１２の下面とコンベアシステム１４の間でシェルフ支持部材１４８が移動する。従って、ポッドのコンベア上最小限の上昇が、シェルフ支持部材１４８の高さによって一部決定される。シェルフ支持部材１４８が完全にのび切ると、キネティックピン１５０が移送装置の下面に設けられたキネティックスロット（図示せず）と実質的に整列する。すると、シェルフ支持部材１４８が完全にのび切った位置にあることを示すフィードバック信号が制御システムへ送信される。
【００５５】
ポッド１２をシェルフ支持部材１４８上に配置するために、支持部材１３４が下降される。例証した実施形態では、支持部材１３４の下方への移動は、支持部材１３４がレール３２、３４の上面よりも下に移動するまで継続するため、エレベータアセンブリがコンベアシステム１４に沿って移動する別のポッドの通過を妨害することがない。
【００５６】
センサ１４６は、ポッド１２がシェルフ上に配置された後に、支持部材１３４上にポッド１２がないことを検出する。制御システムが駆動システムを作動することにより、可動キャリッジ１５４が格納され、シェルフ支持部材１４８が閉鎖位置に移動するため、ポッド１２が貯蔵位置またはバッファゾーンに配置される。この時点で、ポッド１２は、ワークステーション１６が処理目的で利用可能になった時に、配送ロボット２０によってワークステーション１６へ移動される。
【００５７】
ポッドのウェーハの処理が終了し、ポッドがロボット２０によって貯蔵ステーション１９へ戻されると、ポッド１２をコンベアに戻すために工程が逆行する。特に、シェルフ支持部材１４８をコンベアシステム１４の上に拡張した位置へ移動するために駆動システムが作動する。次に、エレベータアセンブリ１３２が作動し、支持部材１３４をポッド１２直下の所定の位置へ上昇させる。次に、エレベータアセンブリ１３２が、昇降支持部材１３４がポッド１２の下面と接触するまで、支持部材３４を徐々に上昇させる。センサが、ポッドが昇降支持部材１３４上に正確に配置されたことを検出すると、シェルフ支持部材１４８からポッドを上昇させるために支持部材１３４が上昇する。シェルフ支持部材１４８が格納され、支持部材１３４が、コンベアの高さのすぐ上の所定位置へと下降される。次に、ポッド１２がコンベア上に配置されるまで支持部材１３４が降下される。センサ１４４が、ポッドがもう支持部材１３４と接触していないことを検出すると、エレベータが支持部材１３４を完全な格納位置へ下降する。
【００５８】
再び図２〜図５へ戻ると、貯蔵ステーション１９は、配送ロボット２０によってコンベアシステム１４とワークステーション１６間で移動する最中に、ポッド１２の貯蔵に使用されるバッファ位置を提供する。既に詳細に説明したように、移送アセンブリ１８は、ポッド１２をコンベアシステム１４から移動し、貯蔵ステーション１９の貯蔵またはバッファ位置に、配送ロボット２０がポッド１２に到達できる形で配置される。図４を参照すると、貯蔵ステーション１９は、コンベアシステム１４のコンベア路付近のバッファゾーン内に配置されることが好ましい。例えば図４に示すように、貯蔵ステーション１９は上部バッファゾーン内に配置されている。さらに、追加の貯蔵ステーション１９′を１つまたはそれ以上のバッファゾーン内に配置することもできる。例えば図５は、コンベアシステム１４の高さよりも下、また、貯蔵ステーション１９の高さよりも下に配置された貯蔵ステーション１９′を示している。
【００５９】
ワークステーション１６の各積荷ポート２２は、ワークステーション積荷ゾーン、入力/出力ゾーン、Ｉ/Ｏゾーンとしても知られるワークステーションゾーンを画定している。例えば図５は、コンベア１４よりも下、追加の貯蔵ステーション１９′の高さよりも下において同じ高さに配置された積荷ポート２２を示している。そのため、ワークステーション積荷ゾーンまたはＩ/Ｏゾーンは、バファゾーンを画定し、その中に配置される追加貯蔵ステーション１９′の高さよりも下に配置されている。Ｉ/Ｏゾーンの位置は、ワークステーションの形態およびその使用によって異なる。例えばＩ/Ｏゾーンを、図４の上部Ｉ/Ｏゾーンに示すように、追加貯蔵ステーション１９′の高さよりも上に配置できる点を理解すべきである。さらに、積荷ポート２２は、実質的に水平な距離で相互に離間しており、この距離内に、追加貯蔵ステーション１９”がＩ/Ｏゾーンと同じ高さで、しかし積荷ポート２２間に配置されている。図５を参照のこと。従って、Ｉ/Ｏゾーンとバッファゾーンは１つの高さ上に存在しているが、各ゾーンが特別な目的専用のものであるため、Ｉ/Ｏゾーンとバッファゾーンが相互に関与することはない。
【００６０】
配送ロボット２０は２本の動作軸を備えている。第１軸、つまりｘ軸は、コンベアシステム１４に沿ってのび、実質的に水平である。配送ロボットは、ｘ軸に沿った動作のためのスーパーストラクチャ４５によって支持されている。１つのベイ内に２つおよびそれ以上のワークステーション１６が入る形態にするために、スーパーストラクチャ４５の長さはモジュラー式（ modular in length）になっている。１つのベイの長さは３０．４８ｍ（１００ｆｔ）またはこれ以上であり、この長さに沿っていくつかの配送ロボットを装備できることを記すべきである。しかし、１つの配送ロボットが最少で１つのワークステーション１６に対応していてもよい。図２、図２０（ａ）〜（ｄ）に示すように、ｘ軸の動作は、上述の制御システムから命令を受けるｘ軸アクチュエータ１６８により制御される。この制御システムはさらに、コンベアシステム１４、移送アセンブリ、ワークステーション１６を対等にするべく機能する。スーパーストラクチャ４５は、天井に取付けられ、配送ロボット２０を支持することが好ましい。図２０（ａ）を参照すると、コンピュータ制御システムで制御されたｘ軸アクチュエータ１６８と自由ホイール１７７の間で引張されたベルト１７５に、ロボットフレーム１７４が取付けられている。ｘ軸アクチュエータ１６８がベルト１７５を移動する際に、ロボットフレーム１７４がｘ軸において移動する。フレーム１７４は、図２、図５に示すようにスーパーストラクチャ４５によって支持され、スーパーストラクチャ４５のトラック１７９と結合したベアリング（図示せず）上に乗っている。
【００６１】
配送ロボット２０と移動するフレーム１７４のｘ軸動作を制御するための応用形態を使用してもよい。例えば、図２０（ｂ）は、スーパーストラクチャのトラック１７９ｂに沿ってフレームと共に移動するように、ロボットフレーム１７４に取付けられたギアモータ２２５と複数のローラ２２７を示す。歯付き滑車２２８ｂまたは歯付きギアのような歯付き駆動ホイールが、ギアモータ２２５の出力シャフトに動作可能に取付けられていることが好ましい。歯付き滑車２２８は、相対運動が全く生じない状態で出力シャフトに堅固に取付けられていることが好ましい。フレーム１７４、ロボットアーム、物品グリッパ、ギアモータ２２５を含む配送ロボットの重量と、物品の重量とが移送され、ローラ２２７を介してスパーストラクチャによって支持される。フレーム１７４をｘ軸方向のみに移動するために、少なくとも２つのローラ２２７が使用されている。歯付き滑車２２８ｂは、固定具でスーパーストラクチャのトラック１７９に固定された歯付きベルト２２６ｂのような歯付きガイドと係合する。この固定具は、クランプ、リベット、ネジ、接着結合または他の適当な手段を含む１つまたはそれ以上の様々な手段であってよい。当業者は、歯付きベルト２２６ｂの代わりにピニオンラックまたは他の適切な手段を使用できる点を理解すべきである。ギアモータ２２５の回転によってロボットフレーム１７４が移動し、配送ロボットがｘ軸に沿って１方向に向かって移動する一方で、ギアモータ２２５の逆回転によって配送ロボットが逆方向に移動する。
【００６２】
図２０（ｂ）と類似した別の実施形態を図２０（ｃ）に示す。上述した歯付きギアとベルトの形態の代わりに、プレロードされたケーブル２２６ｃのようなプレロードされた可撓性ガイドが、駆動滑車２２８ｃのような駆動ホイール周囲で動作可能に案内され、これと係合し、スーパーストラクチャのトラック１７９ｃにプレロード形式で固定される。滑車２２８ｃがギアモータ２２５の出力シャフトに、上述の歯付き滑車２２８ｂと同じ方法で取付けられている。駆動滑車２２８ｂとの望ましい係合を得るために、アイドラホイール２２９が、固定ケーブル２２６を駆動滑車２２８ｂに対して拘束する。ケーブル２２６ｃと駆動滑車２２８ｃの係合は、矢印２３０で示すように、駆動滑車２２８ｂの周囲少なくとも１８０°でのびていることが好ましい。あるいは歯付き滑車は、ケーブル２２６ｃと同様の方法で歯付き滑車周囲に這わせたプレロードされた歯付きベルト２２６と係合してもよい。
【００６３】
ｘ軸動作のさらに別の実施形態を図２０（ｄ）に示す。クッション付き駆動ホイール２２８ｄのような駆動ホイールが、ギアモータ２２５の出力シャフトに取付けられている。駆動ホイール２２８ｄは、スーパーストラクチャのトラック１７９ｄ上のベアリング表面２３０と摩擦的に係合する。さらにトラック１７９は、ロボットフレーム１７４がｘ軸内の動作を拘束する形でローラ２２７を支持する。ローラ２２７は、フレーム１７４および他の構成要素を含む移送ロボットの重量を、上述の方法と類似した方法で、スーパーストラクチャ４５ｃのトラック１７９ｄへ伝達する。ギアモータ２２６を作動すると駆動ホイール２２８ｄが選択的に回転し、これによりロボットフレーム１７４がトラック１７９ｃに沿ってｘ軸方向に移動する。駆動ホイール２２８ｄの円周がトラック１７９ｄのベアリング表面２３０と摩擦係合する場合には、実際に駆動ホイール２２８ｄにクッションを設ける必要はない。例えば、ゴムまたはプラスチック製ホイールを、ベアリング表面２３０と摩擦係合するように設けてもよい。
【００６４】
図２０（ｂ）、２０（ｃ）、２０（ｄ）のｘ軸駆動形態は、これらの実施形態が、移動距離が異なる場合でもその構成が容易であるので好ましい。例えば、図２０（ｄ）に示す装置の移動距離を増加する上で必要な唯一顕著な改良は、トラック１７９ｄの長さを変えることである。図２０（ｂ）と図２０（ｄ）のｘ軸駆動は他形態のものよりも単純である。例えば、関連する滑車またはローラ周囲にベルトまたはケーブルを這わせることなく、図２０（ｂ）のロボットフレーム１７４を交換（replaced）することができる。図２０（ｂ）のｘ軸駆動は、ロボットフレーム１７４の位置を正確に決定および制御する上で、協働する歯によって位置に有効に指標付けすることができるために好ましい。従って、図２０（ｂ）に示すx軸駆動は好ましい実施形態である。しかし当業者は、これ以外の、ロボットフレーム１７４用の適当なx軸駆動を使用できる点を理解すべきである。
【００６５】
図５を参照すると、ロボット２０によって障害のないポッド１２の動作が可能な移動ゾーンが設けられている。ｘ軸に沿ったポッドの比較的高速な移送を可能にするべく高速移動ゾーンを設けてもよい。例えば配送ロボット２０は、相当な距離で相互に離間した２つのワークステーション１６間、ワークステーション１６と貯蔵ステーション１９間、または２つの貯蔵ステーション１９間に設けられた通路ＥＴＺに沿って、ポッド１２を高速に移送することができる。また、比較的付近に配置された２つのステーション間の局所的な移送を可能にするために、局所的な移動ゾーンを設けてもよい。例えば配送ロボットは、ポッドを、通路ＬＴＺに沿って貯蔵ステーション１９”から隣接したワークステーションへ移送する。
【００６６】
さらに配送ロボット２０は第２軸、つまりｚ軸に沿って移動する。ｚ軸は、ｘ軸に対して角度付けされている。ｚ軸は、ｘ軸と実質的に直角を成し、実質的に垂直であることが好ましい。ｘ軸とｚ軸が整列していることで、移動平面内で配送ロボット２０が２次元移動できる場合には、ｘ軸、ｚ軸、または両方が水平および垂直軸に対して角度付けされることが理解されるべきである。ｚ軸に沿った動作により、配送ロボット２０は下部積荷ポートの高さと上部貯蔵ステーション１９上の上部上昇の間でポッド１２を移動することができる。バッファゾーン間、移動ゾーン間、Ｉ/Ｏゾーン間でポッドを垂直方向に移送するために、ｚ軸に沿った障害のない垂直方向移動が可能なチムニーゾーンを設けることができる。例えば配送ロボットは、図５中に経路ＣＺで示すチムニーゾーンに沿ってポッド１２を移送することができる。ロボット２０のｘ軸移動によって、ワークステーション１６間でポッド１２を水平且つ安全に移動することができる場合には、ｚ軸の移動ゾーンは実質的に一定の高さにある。図２、図１９に示すように、ロボット２０のｚ軸移動は、やはり制御システムから命令を受けるサーボシステム１７６によって制御することができる。
【００６７】
配送ロボット２０はアーム１７０を備えており、アーム１７０は、ｚ軸に沿って移動し、移送ポッド頂部上のきのこ型ハンドルＨと係合する形態の物品グリッパを設けている。グリッパは不動または可動であってよい。図１８（ｂ）は、不動グリッパを備えた本発明の１実施形態を示す。配送ロボット２０は、ｘ軸に沿った移動をスーパーストラクチャ４５で支持されたロボットフレーム１７４を備えている。フレーム１７４にはｚ軸サーボシステムまたはアクチュエータ１７６が配置されており、サーボモータまたは制御システムによる制御が可能な別タイプのモータを設けている。ｚ軸アクチュエータ１７６は、ロボットスレッド１８０と接続したケーブル１７８を制御する。ロボットスレッド１８０は、ｚ軸アクチュエータ１７６の制御下で、ベアリング１８２上をｚ軸方向に自由に移動する。ロボットスレッド１８０から、アーム１７０が斜めにのびている。ロボットスレッド１８０からのびるアーム１７０の角度は垂直であってもよい。図１８（ａ）、図１８（ｂ）では、アーム１７０はＣ字型の不動グリッパ１７２である。グリッパ１７２の形状は、ポッド１２のきのこ型ハンドルの下に嵌合し、また、そのハンドルによってポッド１２を上昇させるものである。アーム１７０をハンドルの側部から適所に移動し、アーム１７０を移送ポッドと係合するべく上昇させることで、グリッパ１７２がハンドル周囲に嵌合する。この技術に付随する危険は、制御システムが、アーム１７０をハンドルと係合させるべく不動グリッパ１７２の側部から移動する際に十分な注意が必要なことである。この技術の利点は、移送ポッドがグリッパと物理係合し、移送ポッドを落としてしまう可能性がないことである。
【００６８】
図２２〜図２６は、不動グリッパ１７２の代わりにロボットスレッド１８０を設けることができる、アーム１７０可動グリッパ１８４の様々な実施形態を示す。電力の妨害によってポッド１２から外れてしまわないように、可動グリッパ１８４の形状はフェ―ルセーフであることが好ましい。可動グリッパ１８４は、フェ―ルセーフグリッパ機構を採用しているために機械的により複雑であるが、アーム１７０の移動は複雑ではない。可動グリッパは、上から移送ポッド１２と係合することができ、アーム１７０の側部移動は必要ない。作業中、配送ロボット２０は、可動グリッパ１８４がまず移送ポッドハンドルの上に位置し、次いでｚ軸アクチュエータ１７６によって降下されるように配置される。次に、アクティブグリッパ１８４がハンドルと係合し、ロボットスレッド１８０がポッドと共に上昇される。そして、ロボットスレッド１８０が移送ポッドを所望の場所へ移動する。
【００６９】
図２２は、モータ１８６がケーブル１８８と結合している状態の可動グリッパ１８４の詳細を示す。ケーブル１８８は、ガイド１９２ａ〜１９２ｄ周囲を通り、それぞれの角でバネ１９４a〜１９４ｄによって保持されている。モータ１８６がケーブル１８８を緩和する際に、バネ１９４ａ〜１９４ｄがケーブル１８８を、可動グリッパ１８４を移送ポッドハンドルＨ上へと下降することができるオープン位置へと付勢する。モータ１８６がケーブル１８８を引張する際に、ケーブル１８８がガイド１９２周囲できつく引かれて閉鎖位置になり、移送ポッドハンドルＨと係合し、配送ロボット２０によってポッド１２がある場所から別の場所へ移送される際に、ポッド１２を支持する。
【００７０】
図２３は、ガイドケーブル２０２、２０４によって相互接続した複数の滑動ブレード１９８を備えた改良型の可動グリッパ１８４を示す。ガイドケーブル２０２、２０４は互いに対向しているため、滑動ブレード１９８が同等且つ対向した動作を有する。ケーブル２０２は滑車２０６周囲に巻着し、ケーブル２０４は滑車２０８周囲に巻着し、この２つが滑動カム１９８の動作を一致させる。モータ２０４の作動により、滑動ブレード１９８が実質的に同量だけ相互に引寄せ合い、ポッド１２のハンドルＨと係合する。
【００７１】
図２４は、ハンドルＨと係合するために、ソレノイド２１２によって可動に制御されたピン２１０を具備した改良型の可動グリッパ１８４ｂを示す。バネ２１４がピン２１０を係合位置へと付勢することにより、電力不良が生じた際にハンドルＨが外れてしまうことを防止するレールセーフ形態が得られる。
【００７２】
図２５は、１対の滑動カム被駆動ブレード２１６を具備した改良型の可動グリッパ１８４ｃを示す。モータ２１８または他の適当なリニアアクチュエータがピンを矢印Ａの方向に変位することにより、ブレード２１６が矢印Ｂの方向に移動し、ハンドルＨと係合および係合解除される。
【００７３】
図２６は、ウォームネジ２２４、２２６を駆動するモータ２２２を備えた改良型の可動グリッパ１８４ｄを示す。ネジ２２４、２２６は対向するねじ切りを設けているため、モータ２２２が１方向に作動することでナット２２８、２３０が相互に離間する。モータ２２２を逆方向に作動することで、ナット２２８、２３０が相互に接近する。ナット２２８、２３０は、ジョー２３２がポッド１２のハンドルＨを掴持および解放する係合および係合解除位置間で旋回する方法で、可動グリッパ１８４ｄのハウジング２３４上に旋回的に取付けられたジョー２３２と動作可能に接続している。可動グリッパ１８４ｄは、ロボットアーム１７０に対する可動グリッパ１８４ｄの制限された動作を（ここから支持されている任意の移送ポッドと共に）許容する浮動シャフト２３６を介して、ロボットアーム１７０上に取付けられていることが好ましい。グリッパ１８４ｄは、グリッパ１８４ｄの相対整列を示すためにセンサ１８５を、また、ロボットアームおよびその他所望の測定の加速を決定するためにロボットアーム１７０を備えていることが好ましい。例えばセンサ１８５は、キネマティックピン２３上へのポッド１２の正確且つ安定した配置を示すことができる。
【００７４】
再び配送ロボット２０に注目すると、図５は、統合システム１０による移送中の異なる場所にある状態の様々な移送ポッド１２を示している。簡素化するために、ポッド１２を対応する位置に関連させる。作業中、コンベアポッド位置１２ａでは、ポッド１２はコンベアシステム１４上をコンベア路に沿って前進する。バッファポッド位置１２ｂにおいて移送ポッドを貯蔵ステーション１９に移送するために、既に詳細に説明した移送アセンブリ１８が使用される。次にロボットは、ロボットスレッド１８０を可動グリッパ１８４によってきのこ型移送ポッドハンドルＨよりも上の位置に上昇させるために、垂直ｚ軸アクチュエータ１７６と水平ｘ軸アクチュエータ１６８を採用する旨の指示をコンピュータ制御システムから受ける。スレッド１８０が若干降下され、可動グリッパ１８４が移送ポッドハンドルＨと係合する。スレッド１８０がｚ軸アクチュエータ１７６によって上昇され、移送ポッド位置１２において、ｚ軸アクチュエータ１７６とｘ軸アクチュエータ１６８が移送ポッドと共に動作する。目的は、ポッド１２をワークステーション１６へ配送し、積荷ポート２２に配置することである。特に、制御システムが、ワークステーションポッド位置１２ｄで示すように、ポッド１２をワークステーション１６の積荷ポート２２へ配送するべくロボット２０を制御することである。グリッパ１８４内のセンサ１８５は、ワークステーション１６に対するポッド１２の正確な配置を示すことが好ましい。可動グリッパ１８４が解放され、移送ポッドハンドルＨとの係合が解除される。次に、ロボットスレッド１８０が上昇され、ロボット１８０が別の移送タスクへと進む。ワークステーションポッド位置１２ｄから移送ポッドを回収するには、上述の段階を逆に実行する。
【００７５】
当業者は、上述の方法でポッドを同時移送するべく、スーパーストラクチャの共通トラック上で動作するために、複数の配送ロボットを設けることが可能である点を理解すべきである。１セットのワークステーションによるスループット要求がより低い場合には、コンベア、貯蔵ステーション、ワークステーション間でポッドを移送するためには１つの配送ロボットで十分である。スループット要求がより高い場合には、２つまたはそれ以上の配送ロボットを設け、スーパーストラクチャの共通トラック上で動作するようにする。ロボットを複数設けた場合には、１つのロボットが故障しても追加のロボットがバックアップとして機能するという利点がある。例えば、１つのトラック上に設けられた複数のロボットの１つが故障し、そのロボットが担当するワークステーションのスループットが減少しても、バックアップロボットがそのワークステーションを担当するためそのワークステーションを引続き使用することができる。複数のロボットを使用する場合は、複数のロボットを制御し、ロボット間の事故を防止するように制御システムを構成する必要がある。
【００７６】
コンベアシステム１４付近に配置された貯蔵ステーション１９に加えて、積荷ポート２２間またはその付近のＩ/Ｏゾーンの高さに、追加の貯蔵ステーション１９′の形態で追加のバッファ位置を設けることができる。例えば、ワークステーション１６付近の積荷ポート２２間に、貯蔵ステーション１９”を配置することが可能である。このため図４、図５に示すように、バッファゾーンとＩ/Ｏゾーンが床に対して、または１つのベイのコンベアシステムに対して同じ高さに設けられる。このような追加のバッファ貯蔵位置１９”にコンベアシステム１４が直接接触することはできないが、配送ロボット２０による接触は可能である。
【００７７】
図２７は、配送ロボット２０がｙ軸において異動するべく設計された追加の実施形態を示す。さらに、コンベアシステム１４から移送ポッドをピックアップし、移送ポッドを貯蔵ステーション１９またはワークステーション１６へ配送するために、少なくとも１つのアーム１７２ａがｙ軸において移動可能である実施形態を示している。このようなアームは、固定部材２３８と可動部材２４２によって２つの部品に構成されている。可動部材２４２は可動グリッパ上に固定されるグリッパ２４４を備えており、移送ポッドをピックアップし、これを貯蔵ステーションまたはワークステーションに配送するべくｙ軸において移動可能である。可動部材２４２はアクチュエータとベルト駆動（図示せず）によって駆動される。ベルト駆動の構造は図２０に示したものと類似している。可動部材２４２は固定部材２４４内に配置され、サーボモータのようなアクチュエータ（図示せず）によって制御されるレール（図示せず）上のベアリングの上に乗っていることが好ましい。この方法では、図２７に示す３軸配送ロボット２０ａを備えた統合システム１０の１実施形態を、上述の移送アセンブリと共に、またはこれを用いずに使用することができる。
【００７８】
本発明による統合システムは、上昇したバッファまたは貯蔵ステーション間、ワークステーションの積荷ポート間、追加のバッファまたは貯蔵ステーション間において、移送ポッドのような（しかし、これに限定されることはない）物品を安全に移動する機能を含む多くの利点を提供する。
【００７９】
例証的な実施形態と最良モードについて説明してきたが、請求項で定義される本発明の範囲内にある限り、開示した実施形態に改良および応用を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、公知のコンベアシステムの例を示す概略図である。
【図２】  図２は、本発明による移送システムの斜視図であり、本発明の一実施形態に従うコンベアシステム、ポッド、ロードポート、貯蔵棚およびロボットを示している。
【図３】  図３は、図２の移送システムの頂面図である。
【図４】  図４は、図２に示したシステムに類似した改良移送システムの側面図である。
【図５】  図５は、図２に示したシステムに類似したもう一つの改良移送システムの正面図である。
【図６】  図６は、本発明の一実施形態による図２に示したコンベアシステムの一区画を示す斜視図である。
【図７】  図７は、本発明に従うコントロールシステムの概略図である。
【図８】  図８は、本発明に従う別の移送アセンブリの側面図であり、輸送ポッドを支持する上昇位置で示されている。。
【図９】  図９は、図８の移送アセンブリの側面図であり、コンベアシステム上に配置された輸送ポッドと共に後退位置で示されている。
【図１０】  図１０は、図８の移送アセンブリの側面図であり、輸送ポッドを支持する伸びた位置で示されている。
【図１１】  図１１は、図８の移送アセンブリの斜視図であり、輸送ポッドをロードポートから持ち上げる前の伸びた位置で示されている。
【図１２】  図１２は、上昇位置にあるエレベータアセンブリおよび伸びた位置にある棚アセンブリをもった、本発明に従う別の移送アセンブリの斜視図である。
【図１３】  図１３は、昇降装置が下方位置に示された、図１２の移送アセンブリにおけるエレベータアセンブリの斜視図である。
【図１４】  図１４は、昇降装置が上昇位置に示された、図１２の移送アセンブリにおけるエレベータアセンブリの斜視図である。
【図１５】  図１５は、棚アセンブリが閉鎖位置で示された、図１２の支持アセンブリの斜視図である。
【図１６】  図１６は、棚アセンブリが伸びた位置で示された、図１２の支持アセンブリの斜視図である。
【図１７】  図１７は、棚アセンブリが伸びた位置で示された、図１２の支持アセンブリの底面斜視図である。
【図１８（ａ）】  図１８（ａ）は、本発明の一実施形態に従う垂直移動機構を有するロボットアームの正面図である。
【図１８（ｂ）】  図１８（ｂ）は、本発明の一実施形態に従う垂直移動機構を有するロボットアームの側面図である。
【図１８（ｃ）】  図１８（ｃ）は、本発明の一実施形態に従う垂直移動機構を有するロボットアームの頂面図である。
【図１９】  図１９は、図１８（ａ）に示したロボットアームにおけるｚ軸アクチュエータの斜視図である。
【図２０（ａ）】  図２０（ａ）は、本発明に従うロボットアームｘ軸アクチュエータの種々の実施形態を示す概略図である。
【図２０（ｂ）】  図２０（ｂ）は、本発明に従うロボットアームｘ軸アクチュエータの種々の実施形態を示す概略図である。
【図２０（ｃ）】  図２０（ｃ）は、本発明に従うロボットアームｘ軸アクチュエータの種々の実施形態を示す概略図である。
【図２０（ｄ）】  図２０（ｄ）は、本発明に従うロボットアームｘ軸アクチュエータの種々の実施形態を示す概略図である。
【図２１】  図２１は、図２１（ａ）の線２１に沿ったロボットアームの断面図である。
【図２２（ａ）】  図２２（ａ）は、本発明に従う改良グリッパアセンブリの平面図である。
【図２２（ｂ）】  図２２（ｂ）は、本発明に従う改良グリッパアセンブリの側面図である。
【図２３（ａ）】  図２３（ａ）は、本発明に従うもう一つの改良グリッパアセンブリの平面図である。
【図２３（ｂ）】  図２３（ｂ）は、本発明に従うもう一つの改良グリッパアセンブリの側面図である。
【図２４】  図２４は、本発明に従うもう一つの改良グリッパアセンブリの側面図である。。
【図２５（ａ）】  図２５（ａ）は、本発明に従うもう一つの改良グリッパアセンブリの平面図である。
【図２５（ｂ）】  図２５（ｂ）は、本発明に従うもう一つの改良グリッパアセンブリの側面図である。
【図２６（ａ）】  図２６（ａ）は、本発明に従う更にもう一つの改良グリッパアセンブリの平面図である。
【図２６（ｂ）】  図２６（ｂ）は、本発明に従う更にもう一つの改良グリッパアセンブリの側面図である。
【図２７】  図２７は、本発明に従う改良ロボットアームの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０（ａ）】
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【図２０（ｂ）】
0005147149.tif 000024
【図２０（ｃ）】
0005147149.tif 000025
【図２０（ｄ）】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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