KR101492886B1 - 모노레일 공장 운송 시스템의 차량 이용률 및 처리량을 개선하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
모노레일 공장 운송 시스템의 차량 이용률 및 처리량을 개선하기 위한 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
청정 분위기에서 재공품(work-in-progress)을 포함하는 모노레일-형 차량의 이용률을 최적화하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 방법은 네트워크 또는 루프의 매 순환마다 차량당 픽업 및 드롭 이벤트의 수 및 빈도수를 높이기 위해서, 주 또는 보조 모노레일 운송 네트워크 상의 픽업 및 드롭 지점들의 수를 증대시킨다. 픽업 및 드롭 이벤트의 수를 증대시킴으로써, 대응 차량의 빈 상태의 주행 또는 공회전 시간이 감소될 것이고, 이는 이용률 및 처리량을 높인다.
Description
2007년 7월 9일자로 출원된 가명세서 특허 출원 제 60/958,773 호를 기초로 우선권을 주장한다.
본 발명은 재공품(work-in-progress)을 포함하는 모노레일 차량의 이용률(utilization) 및 처리량(throughput)을 개선하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서; 특히, 비동기식(asynchronous) 컨베이어 라인 세그먼트(segments)를 이용하여 모노레일 공장 시스템 상에서 재공품을 포함하는 차량을 논리적으로-운송하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 분위기에서, 재공품 로트(lots)는 해당 프로세스에 특정된 툴(tool) 즉, 프로세스 툴에 의해서 실행되는 하나 이상의 프로세스 단계들을 순차적으로 통과해야 할 것이다. 필요한 프로세스 툴로의 그리고 그러한 프로세스 툴을 통한 각각의 로트의 시퀀싱(sequencing)은 대부분 순환적인(recursive) 것이고, 다시 말해서, 로트는 동일한 프로세스 툴로 수차례 복귀될 것이다.
지난 십년간, 반도체 제조 산업은 큰 기술적 변화를 격었다. 예를 들어, 생산성을 높이기 위해서, 실리콘 웨이퍼의 직경이 200 mm 로부터 300 mm로 커졌다. 그 결과, 웨이퍼 로트 캐리어의 증대된 크기 및 중량으로 인해서, 웨이퍼를 안전하고 확실하게 고정(hold)하기 위해서 그리고 또한 로보트 핸들링 시스템을 이용한 저장된 웨이퍼로의 접근로를 제공하기 위해서 FOUP (front opening unified pod)이라고 지칭되는 플라스틱 외장(enclosure)이 디자인되었다.
또한, 반도체 제조업자들은 표준화된 물류 하드웨어(logistics hardware)에 합의하였으며, 천장-장착형 모노레일 차량을 기초로 하는 프로세스 단계들 사이의 웨이퍼 로트 이송 기술을 선택하였다. 그러나, 모노레일 차량 및 모노레일 운송 시스템을 이용하는 것으로 반도체 제조를 표준화한 결정은 몇 가지 고유의 단점을 가진다.
예를 들어, 하나의 균일화된 기술은 현대의 이송 요구 요건을 모두 효율적으로 만족시킬 수 없을 것이다. 결과적으로, 산업계 및 반도체 제조업자들이 하나의 균일화된 운송 기술을 적용함으로써, 모노레일 운송장치 공급업자들이 보다 높은 성능에 대한 산업계의 요구에 따르기 위한 노력을 기울이면서 그러한 기술 범위 내에서 비용절감 방안을 모색하여야 했다.
예를 들어, 유발되는 개량 비용이 상당한데, 이는 공장 자산, 예를 들어 청정 설비 및 프로세스 설비가 매우 고가이기 때문이다. 또한, 적용되는 차량 기술은 공작물을 전달하기 위한 것으로 그 용량(capacity)이 한정된다. 사실상, 모노레일 운송 시스템의 디자인의 고유한 문제점은 차량 이용률에 대한 제한이다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 현재, 각각의 차량은 하나의 FOUP만을 운송할 수 있을 뿐이다. 또한, 모노레일 운송 시스템의 영역 내에서, 각 차량이 차랑 루프(1)의 회로를 주항(周航; circumnavigates)할 때, 그 차량은 단지 FOUP의 순차적인 픽업(2) 및 전달 또는 드롭(drop off)(4)을 하도록 계획(scheduled)될 수 있을 것이다. 픽업 지점(2)과 드롭 지점(4) 사이에서, 차량은 유용한 주행(useful run; 3)을 한다. 그러나, 전달(4) 후에 그리고 다음 픽업(2) 이전에, 차량은 비사용(unused) 상태가 된다.
결과적으로, 이러한 2-단계의 선형 또는 준(quasi)-선형 프로세스에서, 차량들은 드롭(4) 후에 그리고 다음 픽업(2) 전에 종종 비어 있는 상태(6)로 주행할 것이고, 및/또는 드롭(4) 후에 다음 픽업 할당 이전에 차량이 기다리는 시간에 상당하는 시간 동안 차량은 종종 공회전(idle; 8)할 것이다. 차량이 공회전하거나 빈 상태일 때는 언제나, 시스템의 전체적인 이용률이 낮아질 것이며, 이는 시스템의 전달 용량에 영향을 미칠 것이다. 그러한 제한에 따른 부정적인 효과는 반도체 프로세스 설비, 예를 들어, 프로세스 툴의 이용까지, 그리고 모든 공장 프로세스를 통과하여 최종 반도체 제품이 되기까지 소요되는 시간, 또는 보다 구체적으로 사이클 시간까지 영향을 미치게 된다.
이러한 단점들을 해소하기 위해서, 표준화된 모노레일 기술의 이용에 있어서, 보다 많은 차량을 제공하는 것과 차량 속도를 높이는 것 사이의 적절한 균형점을 찾는 것이 요구된다 할 것이다. 그러나, 이러한 해결책은 비용이 많이 소요되고 또한 실제 적용상에서 제한되는 점이 있다. 그러한 제한들 중에 중요한 것으로서, 차량 숫자나 양 그리고 차량 속도가 반비례한다는 것이다.
예를 들어, 일정 시점에서, 수확 체감의 법칙(law of diminishing returns)에 따라 운송 시스템에 부가될 수 있는 차량의 수가 감소될 것이다. 부가될 수 있는 차량의 수는 운송 시스템의 가용 길이, 각 차량의 이송 속도, 및 충돌방지를 위한 정지-및-진행 작동에 필요한 요건에 따라서 달라질 수 있을 것이다. 차량의 가장 많은 수가 공통 트랙 상에 도입되었을 때, 차량들 사이의 거리가 짧아진다. 결과적으로, 차량들 사이의 결과적인 거리가 감속에 필요한 적절한 공간을 제공하여 충돌방지를 위한 정지-및-진행 작동을 보장할 수 있기 위해서는, 차량 속도를 반드시 줄여야 할 것이다. 간단히 말해서, 속도가 높을 수록 정지 거리가 보다 길어질 것인데, 이는 실질적으로 감속에 제한이 있기 때문이다. 만약, 필요 정지 거리가 길어진다면, 운송 시스템 상에서는 보다 적은 수의 차량이 운전될 것이다.
그에 따라, 주변 컨베이어 라인 세그먼트(peripheral conveyor line segments)를 표준화된 모노레일 운송 시스템에 통합시킴으로써, 표준화된 모노레일 운송 시스템 상에서 운전되는 개별적인(discrete) 차량들의 효율을 최대화하는 것이 바람직할 것이다. 바람직하게, 주변 컨베이어 라인 세그먼트를 현존하는 운송 기술에 통합시킴으로써, 현존하는 시스템의 성능이 개선될 수 있을 것이고 그리고 차량 이용률(utilization) 및 처리량이 증대될 수 있을 것이다. 보다 구체적으로, 컨베이어 라인 세그먼트는 차량 이용률 및 처리량을 최대화하는데 이용될 수 있는 동적이고(dynamic), 비동기적인 차량 이송 및 버퍼링(buffering) 지점들을 제공한다.
청정한 제조 분위기 내의 재공품을 포함하는 모노레일 차량을 포함하는 현존하는 모노레일 운송 시스템의 성능을 개선하기 위한 수단 및 방법이 개시된다. 그러한 수단 및 방법은, 차량의 그리고 전체 운송 시스템의 효율 및 이용을 최적화하기 위한, 표준형 모노레일 운송 시스템 상의 복수의 동적인 비동기적 이송 지점들 및 제어 로직(logic)을 제공하는 것을 포함한다. 특히, 그러한 수단 및 방법은 메인(main) 모노레일 운송 루프와 원격(remote) 모노레일 운송 베이(bay) 루프 사이의 소통(communication)을 제공하기 위한 동적인 비동기적 이송 지점들을 제공하는 것을 포함한다.
첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 모노레일 운송 루프를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 인터-베이(inter-bay) 및 인트라-베이 라인들을 가지는 모노레일 운송 루프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 통합형 운송 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인터-베이 션트(shunt)를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 동적 툴 버퍼를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 동적 스토커 포트(stocker port)를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동화된 또는 레일-안내형 차량 시스템에 모노레일 운송 시스템을 연결하기 위한 컨베이어 라인 브릿지를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 복수의 모노레일 운송 시스템을 연결하기 위한 인트라-베이 컨베이어 루프를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 인터-베이(inter-bay) 및 인트라-베이 라인들을 가지는 모노레일 운송 루프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 통합형 운송 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인터-베이 션트(shunt)를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 동적 툴 버퍼를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 동적 스토커 포트(stocker port)를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동화된 또는 레일-안내형 차량 시스템에 모노레일 운송 시스템을 연결하기 위한 컨베이어 라인 브릿지를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 복수의 모노레일 운송 시스템을 연결하기 위한 인트라-베이 컨베이어 루프를 도시한 도면이다.
청정한 반도체 분위기 에서의 운송 요건에 대한 분석으로부터, 재공품 로트 목적지(work-in-progress lot destinations)의 공간적으로 그리고 순차적으로 무질서한 분포(spatially and sequentially chaotic distribution)를 확인할 수 있을 것이다. 또한, 프로세싱은 필수적으로 순환적이다. 결과적으로, 공장 레벨(factory level)에서, 효율을 최적화하기 위해서, 선형적인 그리고 순차적인 제조 라인과 같이 제조 라인이 정렬되어야 할 것이다.
표준화된 모노레일 운송 시스템은 본질적으로 비효율적인 선형 또는 준-선형의 순차적인 제조 라인이다. 공작물 캐리어, 예를 들어 FOUP를 포함하는 모노레일을 기초로 하는 차량이 모노레일 운송 네트워크의 회로를 통과하여, 이하의 2가지 작업 중 하나 즉: 프로세싱을 위해서 공작물 캐리어를 드롭하는 작업 또는 프로세싱 후에 공작물 캐리어를 픽업하는 작업 중 하나를 수행한다. 따라서, 청정한 제조 분위기 내에서 모노레일 운송 네트워크의 회로를 따라서 공작물 캐리어를 운송하는 차량의 효율 및 이용을 최적화하기 위한 수단 및 방법이 바람직할 것이다.
도 2를 참조하면, 청정한 제조 분위기(20)가 도시되어 있다. 그러한 분위기(20)는 복수의 베이(29)와 조합된 주(primary) 모노레일 운송 네트워크 또는 메인 인터-베이 루프(10)를 포함한다. 각각의 베이(29)는 폐쇄형의 인트라-베이, 모노레일-형 루프(25)를 따라서 배치된 하나 이상의 그리고, 바람직하게, 복수의 프로세스 툴을 포함한다. 대형 스토커가 인터-베이 루프(10)를 인트라-베이 루프(25)에 연결한다.
작동 중에, 제 1 인트라-베이 루프(25a) 상의 제 1 위치(22)로부터 제 2 인트라-베이 루프(25b)까지 재공품을 이송하기 위해서, 공작물 캐리어가 제 1 인트라-베이 루프(25a)로부터 제 1 스토커(21a)로 순차적으로 이송되고, 그 후에 공작물 캐리어가 인터-베이 루프(10)를 따라서 제 2 스토커(21b)로 이송된다. 제 2 스토커(21b)에서, 공작물 캐리어가 제 2 인트라-베이 루프(25b)를 따라서 제 2 위치(24)까지 이송된다.
전술한 바와 같이, 모노레일을 기초로 하는 운송의 선형성은 소속된(captive) 각각의 개별적인 차량을 홀딩(holding)한다. 사실상, 인터-베이 루프(10) 상의 각각의 차량 또는 인트라-베이 루프(25) 상의 각각의 차량은 비어 있는 로트를 이송하거나 또는 빈 채로 운행한다. 그에 따라, 차량 이용률은 메인 인터-베이 루프(10) 또는 인트라-베이 루프(25)를 주항하는데 필요한 전체 시간 중에서 한 지점으로부터 다른 지점까지 로트를 운송하는데 할당되는 시간이 얼마나 많은 부분을 차지하는가 또는 전체 시간 중에서 사용되지 않는 시간 즉, 공회전하거나 빈 상태로 주행하는 시간이 얼마나 많은 부분을 차지하는가에 따라서 달라진다.
요약하면, 기능적 그래뉼러티(functional granularity)를 높이기 위해서, 각각의 인터-베이 루프(10) 및 인트라-베이 루프(25)를 따라서 많은 수의 공급원(source)(픽업; pick up)과 목적지 지점들을 할당함으로써, 개선된 차량 효율 및 최적화된 처리량이 달성될 수 있을 것이다. 복수의 부가적인 픽업 및 드롭 지점들을 인터-베이 루프(10) 및 인트라-베이 루프(25) 상에 제공함으로써, 루프(10 또는 25)의 한번의 주항 동안에 복수의 픽업 및 드롭 작업을 실시하기 위한 각 차량의 용량이 증대된다. 대응 차량이 공작물 캐리어를 이송하고 전달하는데 사용되는 시간의 양 대 이용되지 않는 시간의 양을 최적화함으로써 차량 이용률이 높아진다.
이러한 것을 달성할 수 있는 예시적인 일부 수단에는, 하나 이상의 그리고 바람직하게는 복수의 인트라-베이 루프(25)와 관련하여 비동기적인 컨베이어 라인 세그먼트를 제공하는 것(도 7 및 도 8 참조); 인터-베이 루프(10) 또는 인트라-베이 루프(25)를 가로질러 하나 이상의 컨베이어 션트를 제공하는 것(도 4 참조); 인터-베이 루프(10) 또는 인트라-베이 루프(25)의 일부 또는 일부분들을 따라서 하나 이상의 평행한 컨베이어 라인 세그먼트를 제공하는 것(도 5 및 도 6 참조); 및/또는 인트라-베이 루프(25)와 프로세스 장비(프로세스 툴), 저장 장치(스토커) 등의 사이에 복수의 멀티-지점(multi-point) 인터페이스 연결 지점을 제공하는 것을 포함한다. 이러한 수단들에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다. 이른바 당업자는 이러한 예들이 본 명세서에서 개시된 모노레일 운송 네트워크의 차량 이용률 및 처리량을 개선하는 방법론의 가능한 적용에 불과하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러나, 본 발명의 특정의 예시적인 적용에 대한 설명에 앞서서, 컨베이어 시스템에 대해서 간략히 설명한다.
비동기적인 컨베이어 시스템
본 시스템(20)은 시스템(20)의 도메인(domain) 내에서 공작물 캐리어, 예를 들어, FOUPs를 버퍼링 및/또는 이송하기 위한, 모노레일을 기초로 하는 차량의 공회전 또는 빈 상태의 시간을 최소화하기 위한, 그리고, 역으로, 차량의 이용률을 최적화하기 위한, 제어부 및 동적인 자체-추진형의 소프트웨어 또는 하드웨어-제어형 경로를 필요로 한다. 공작물 캐리어들의 보다 빈번한 그리고 논리적인 교환을 촉진하도록 구조화되고 정렬된 복수의 이송 지점들을 제공함으로써, 각각의 모노레일을 기초로 하는 차량의 이송 용량이 개선되고, 이는 차량의 이용률 및 효율을 증대시킨다. 그러한 하나의 경로가 비동기적인 소프트 컨베이어 시스템이다.
미국 매사추세츠 우번에 소재하는 Middlesex General Industries, Inc.(MGII)에 양도된 "Asynchronous Soft Conveyor System" 라는 명칭의 미국 특허 제 6,047,812 호(이하에서는, "'812 특허"라 함)에는, 개별적인 섹션들로 분할된 경로를 따라서 아이템 또는 물체, 예를 들어, 공작물, 재공품, 공작물 캐리어, 로트 등을 이송하기 위한 논리적으로-제어되는 컨베이어 시스템이 개시되어 있다. 바람직하게, 컨베이어 운송 시스템은 충돌방지 운송을 위한 "소프트 버퍼링(soft buffering)"을 제공한다.
보다 구체적으로, 본원 명세서에 참조로서 포함되는 '812 특허는 아이템들이 서로 부딪히거나 충돌하는 것을 방지하기 위해서 아이템 또는 물체를 독립적으로 운송하기 위한 그리고 매끄러운(smooth) 방식으로 아이템들을 스타팅(시작) 및 스톱핑(정지)하기 위한 비동기적인 소프트 컨베잉을 개시한다. 특허된 MGII 컨베이어 시스템은 컨베이어 경로를 따라서 아이템 또는 물체를 이동시키기 위한 이송 수단 및 아이템 또는 물체가 임의의 컨베이어 섹션 상에 위치되는 때 또는 그 여부를 감지하기 위한 수단을 포함한다.
각 컨베이어 섹션은 복수의 컨베이어 세그먼트, 하나 이상의 센서, 하나 이상의 드라이브 요소, 그리고 하나 이상의 컨베이어 섹션 제어부를 포함한다. 컨베이어 섹션 및 세그먼트들은 소프트 버퍼링을 제공하기 위해서 그리고 감지된 데이터를 중앙 제어부로 제공하기 위해서 구조화되고 정렬된다. 드라이브 요소는 각 컨베이어 섹션 내에 매립된 자기 이력 드라이브(magnetic hysteresis drive)일 수 있다. 매립형 컨베이어 인쇄회로기판(PCB)과 같은 컨베이어 섹션 제어부는 감지된 위치적 데이터, 툴 이용가능성 데이터, 및 기타 데이터를 기초로 하여 드라이브 요소의 작동 상태, 예를 들어, 전진, 후진, 공회전, 및 정지를 제어한다.
'812 특허의 기술적 사상에 따른 컨베이어 시스템은 각 섹션 상에 위치된 센서들을 가지는 복수의 컨베이어 섹션들로 분할된다. 컨베이어의 각 섹션에 대한 센서 그리고 각 컨베이어 섹션을 위한 드라이브는 주어진 시간에 하나의 아이템만이 개별적인 컨베이어 섹션을 점유하도록 하는 방식으로 작동된다. 결과적으로, 제 1 아이템이 하나의 컨베이어 섹션을 점유할 때, 만약 제 2 아이템이 다음의 또는 후속하는 컨베이어 섹션을 점유하고 있다면, 컨베이어 섹션을 위한 드라이브는 정지되거나 공회전된다.
전술한 특징들을 가지는 컨베이어 요소들, 또는 컨베이어 요소들의 누적체는, 모노레일 운송 시스템(들)과 함께 이용되는 경우에, 운송 차량들의 편리성을 위해서 공작물 캐리어들을 지향시키기 위한 동적인 자체-추진형의 소프트웨어- 또는 하드웨어-제어형 경로를 포함하며, 이때 적재물을 운반하지 않는 동안에는 차량들이 목적지들 사이에서 이송할 필요성을 최소화한다. 그러한 효과는 차량 시스템 운송 용량의 증가가 된다.
션트 방법론(Shunt Methodology)
도 4를 참조하면, 인터-베이 션트(40)가 메인 인터-베이 루프(10)에 통합되어 도시되어 있다. 바람직하게, 인터-베이 션트(40)는 캐리어 차량의 효율 증대를 목적으로 현존하는 모노레일 운송 시스템으로 통합될 수 있을 것이다. 보다 구체적으로, 인터-베이 루프(10) 상에서의 각 차량(15)의 이용률을 최적화하기 위해서 인터-베이 션트(40)는 공작물 캐리어가 드롭 또는 픽업될 수 있는 부가적인 교환 지점들을 제공한다.
그에 따라, 인터-베이 션트(40)는 여분의(redundant) 동적 교환 지점(42 및 48)을 제공함으로써 인터-베이 차량(15)의 이용률을 높이도록 디자인된다. 인터-베이 션트(40)는 인터-베이 루프(10)의 하나의 부분 또는 측부(side)를 인터-베이 루프(10)의 다른 부분 또는 측부에 연결하도록 구조화되고 정렬되어, 인터-베이 루프(10)의 각 부분 또는 측부 사이의 컨베이어 라인 세그먼트를 추가로 제공한다. 드롭 지점 및 픽업 지점 그리고 지름길을 제공함으로써, 션트(40)는 하나의 차량(15)이 인터-베이 루프(10)의 한번의 주항 또는 이송 동안에 복수의 적재물 운반 작업을 실시할 수 있게 만든다. 션트(40)의 이용이 메인 인터-베이 루프(10)와 관련하여 설명되었지만, 당업자는 션트(40)가 각 베이(29)의 인트라-베이 루프(25)에 포함될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
각 션트(40)는 동적인 교환 지점(42 및 48)들의 쌍을 포함한다. 동적인 교환 지점(42)은 제 1 적재(load) 포인트(41) 및 제 2 적재 포인트(43)를 포함한다. 동적인 교환 지점(48)은 제 1 적재 지점(47) 및 제 2 적재 지점(49)을 포함한다. 차량(15)이 공작물 캐리어를 픽업할 때, 영향을 받는 적재 지점이 공급원(source) 지점으로 지칭된다. 차량(15)이 공작물 캐리어를 드롭할 때, 영향을 받는 적재 지점은 목적지 지점으로 지칭된다.
단지 설명을 위해서 그리고 편리함을 위해서, 도 4에 도시된 화살표에 따라서 일방향으로 공작물들을 운송하도록 동적인 교환 지점(42 및 48)이 구성된다고 가정한다. 바람직하게, 드롭(목적지) 지점(41 및 49)들이 픽업(공급원) 지점(43 및 47)의 상류에 각각 배치되며, 그에 따라 목적지 지점(41 및 49)에서 공작물 캐리어를 드롭하는 차량(15)이 가장 가까운 하류의 공급원 지점(43 및 47)에서 이용가능한 공작물 캐리어를 즉각적으로 픽업할 수 있게 된다.
당업자는, 동적인 교환 지점(42 및 48)이 또한 양방향적이 될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 동적인 교환 지점(42 및 48)들이 서로 인접하여 또는 근접하여 위치될 필요는 없고, 인터-베이 루프(10)의 부분들 또는 측부들을 따라서 일정한 또는 불규칙적인 간격으로 배치될 수 있을 것이다. 그러나, 동적인 교환 지점(42 및 48)들을 서로 인접 또는 근접하게 위치시킴으로써, 드롭 이벤트(drop off event)의 바로 하류에서 픽업 이벤트가 이루어진다면, 공회전 및 빈 상태의 운행 시간이 추가적으로 최소화될 수 있을 것이다.
인터-베이 션트(40)의 작동 예가 이하에서 설명된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 공작물 캐리어(A)를 스토커(2)로부터 스토커(1)로 운송하고 그리고 공작물 캐리어(B)를 스토커(4)로부터 스토커(3)로 운송하기 위한 과제의 경우에, 인터-베이 루프(10)의 한번의 주항 동안에 단일 차량(15)이 상기 운송 모두를 실행할 수 있도록 인터-베이 션트(40)를 이용할 수 있을 것이다. 그렇지 않고, 션트(40)가 없다면, 제 1 차량(15)이 공작물 캐리어(A)를 픽업하여 스토커(1)에서 하역하도록 제어될 수 있을 것이고 그리고 제 2 차량은 공작물 캐리어(B)를 픽업하여 스토커(3)에서 하역하도록 제어될 수 있을 것이다.
보다 구체적으로, 차량 제어부는 가장 가까우면서도 이용가능한 빈 차량(15)이 스토커(2)의 I/O 포트(44)에서 공작물 캐리어(A)를 픽업하도록 그리고 그 캐리어를 교환 지점(42)의 목적지 지점(41)으로 운송하도록 그 차량에 대해 지시할 수 있으며, 상기 목적지 지점에서 공작물 캐리어(A)가 컨베이어 션트(40) 상으로 하역될 수 있을 것이다. 이어서, 차량 제어부는 인터-베이 루프(10)를 가로질러 동적인 교환 지점(48)의 공급원 지점(47)까지 공작물 캐리어(A)를 운송하도록, 특히, 목적지 지점(41)으로부터 공급원 지점(47)까지 컨베이어 라인 세그먼트(45)를 경유하여 운송하도록, 동적인 교환 지점(42)에 대해 지시할 수 있다.
공작물 캐리어(A)의 배향 방향(orientation)을 교정하기 위해서, 공급원 지점(47)과 목적지 지점(41) 중 하나 이상이 공작물 캐리어를 180도 회전시키도록 구조화되고 정렬되어야 할 것이고, 또는 공작물 캐리어를 90도 회전시키도록 각각 구조화되고 정렬되어야 할 것이다. 이러한 목적을 위해서, 목적지 지점(41)이 공작물 캐리어를 컨베이어 라인 세그먼트(45) 상으로 이송하기 위한 승강 및 이송 섹션을 포함할 수 있고 그리고 공급원 지점(47)이 컨베이어 라인 세그먼트(45)로부터 공급원 지점(47) 상으로 공작물 캐리어를 이송하기 위한 승강 및 이송 섹션을 포함할 수 있다.
차량(15)이 목적지 지점(41)에서 공작물 캐리어(A)를 성공적으로 하역한 후에, 차량(15)은 스토커(4)의 I/O 포트(44)에서 공작물 캐리어(B)를 픽업할 때까지는 계속 비사용 상태로 유지된다. 당업자는, 교환 지점(42)의 목적지 지점(41) 하류의 공급원 지점(43)에서 공작물 캐리어가 있다면, 차량(15)은 그 공작물 캐리어를 픽업하도록 지시를 받을 수 있다는 것을 이해할 것이며, 이는 차량의 비사용 상태의 지속시간을 추가적으로 감소시킨다는 것을 이해할 것이다.
이어서, 차량(15)이 공작물 캐리어(B)를 스토커(3)의 I/O 포트(44)로 운송하도록 지시받을 수 있으며, 그 곳에서 공작물 캐리어(B)가 하역될 수 있을 것이다. 차량(15)이 스토커(3)의 I/O 포트(44)에서 공작물 캐리어(B)를 성공적으로 하역한 후에, 공급원 지점(47)에서 공작물 캐리어(A)를 픽업할 때까지 차량(15)은 비사용 상태로 운행한다. 마지막으로, 차량(15)은 공작물 캐리어(A)를 스토커(1)의 I/O 포트(44)로 운송할 수 있으며, 그 곳에서 공작물 캐리어(A)가 하역되어, 해당 과업을 완료할 수 있을 것이다. 다시, 당업자는, 공작물 캐리어를 드롭한 동일한 차량(15)이 공작물 캐리어를 픽업하기 위해서 대기할 필요가 없이, 다른 차량(15)이 공급원 지점(47)에서 공작물 캐리어(A)를 픽업할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어, 하나의 차량(15)을 이용하여 2가지 개별적인 이벤트, 즉, 공작물 캐리어(A) 및 공작물 캐리어(B)의 운송을 실시하는 경우에, 비사용 시간은 교환 지점(42)과 스토커(4) I/O 포트(44) 사이의 그리고 스토커(3) I/O 포트(44)와 교환 지점(48) 사이의 짧은 갭을 포함한다. 대조적으로, 2개의 이벤트가 2개의 분리되고 구분되는 차량(15)에 의해서 실시된다면, 비사용 시간은 스토커(2)의 I/O 포트(44)와 스토커(4)의 I/O 포트(44) 사이의 그리고 스토커(3)의 I/O 포트(44)와 스토커(1)의 I/O 포트(44) 사이의 갭을 포함할 것이다. 또한, 한번의 주항에 대비하여 2번의 주항이 요구된다. 간단히 설명하면, 션트(40)를 제공함으로써, 시스템(20)은 관련되지 않은 작업에 투입되는 전체 차량(15)들을 제한으로부터 해방시킬 수 있고(free up) 그리고, 또한, 스토커(A)의 I/O 포트(44)와 교환 지점(42) 사이의 그리고 교환 지점(48)과 스토커(1)의 I/O 포트(44) 사이의 짧은 이송 레그(legs)에 상응하는 비사용시간을 가용 시간으로 변환시킬 수 있다.
결과적으로, 복수의 상호연결된 교환 지점(42 및 48)을 인터-베이 루프(10) 상에 제공함으로써, 추가적인 차량을 부가하지 않더라도 차량 이용률, 차량 가용도, 및 시스템 처리량이 개선될 수 있을 것이다. 사실상, 전술한 작업에 필요한 차량의 개체수는 절반으로 감소되었고 그리고 여전히 보다 효율적으로 사용되었다.
평행 컨베이어 라인 세그먼트 방법론
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 컨베이어 라인 세그먼트는 또한 바람직하게 인터-베이 루프(10)를 따라서, 즉 인터-베이 루프(10)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 구조화되고 정렬될 수 있을 것이다. 이러한 평행 컨베이어 라인 세그먼트는 공작물 캐리어들의 일시적인 큐잉(queuing; 대기 행렬화) 및 리오더링(reordering; 재정렬)을 허용하며, 이는 인터-베이 루프(10)의 단일 차량(15) 이송을 보다 효과적으로 만들기 위한 것이다. 당업자는, 평행 라인 세그먼트들이 또한 각 베이(29)의 인트라-베이 루프(25)들을 따라서, 예를 들어, 각 프로세스 툴(19)에 인접하여 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어, 도 5는 동적인 툴 버퍼(50)를 제공하도록 구조화되고 정렬된 평행 컨베이어 라인 세그먼트들을 도시한다. 동적인 툴 버퍼(50)는 프로세스 툴(19)에 인접하여 또는 근접하여 통합될 수 있을 것이다.
동적인 툴 버퍼(50)는 세그먼트화된 컨베이어 버퍼 라인(55)에 의해서 상호연결된 하역(deposit) 지점(52) 및 픽업 지점(54)을 포함한다. 바람직하게, 하역 지점(52)은 프로세스 툴(19) 및 픽업 지점(54) 내외로의 출입을 제공하는 I/O 포트(56 및 58)의 하류에서 인터-베이 루프(10) 상에 위치된다.
동적인 툴 버퍼(50)는 공작물 캐리어(12)의 전체적인 배향 방향에는 영향을 미치지 않고 공작물 캐리어(12)의 이동 방향을 역전시키도록 구성된다. 따라서, 동적인 툴 버퍼(50)는 공작물 캐리어를 하역 지점(52)으로부터 컨베이어 버퍼 라인(55) 상으로 이동시키기 위한 제 1 승강 및 이송 장치, 컨베이어 버퍼 라인(55) 상에서 공작물 캐리어(12)의 이송 방향을 90 도 만큼 변화시키도록 구성된 제 1의 90-도 선회 장치(51), 공작물 캐리어(12)의 이송 방향을 또 90 도 만큼 변화시키도록 구성된 제 2의 90-도 선회 장치(53), 그리고 공작물 캐리어(12)를 컨베이어 버퍼 라인(55)으로부터 픽업 지점(54)으로 이동시키기 위한 제 2 승강 및 이송 장치를 포함할 수 있다.
90-도 선회 장치(51 및 53)는 또한 메인 인터-베이 루프(10)와 관련한 공작물 캐리어(12)의 배향 방향을 변화시키지 않고 공작물 캐리어(12)의 이동 방향을 변화시키도록 구성될 수 있을 것이다. 그 대신에, 도 5에 도시된 바와 같이, 공작물 캐리어(12)의 이동 방향이 90 도 변화되는 각각의 시간마다, 공작물 캐리어(12)의 배향 방향 역시 변화될 수 있을 것이다. 이러한 대안적인 해결 방법에 대한 유일한 요건은 하역 지점(52)에서의, I/O 포트(56 및 58)에서의, 그리고 픽업 지점(54)에서의 공작물 캐리어(12)의 배향 방향이 동일하여야 한다는 것이다.
메인 인터-베이 루프(10) 상에서 많은 수의 픽업 지점들 및 목적지 지점들을 제공하는 것의 효과 그리고 인터-베이 루프(10) 상에서 하나의 차량(15)의 하나의 순환 내에서 발생하는 일련의 픽업 및 드롭 이벤트들의 수를 증대시키는 것의 효과를 설명하기 위해서, 이하에서는 동적인 툴 버퍼(50)의 작동에 대해서 설명한다. 상기 작동의 효과는 제 1 픽업 및 드롭 이벤트와 후속하는 픽업 및 드롭 이벤트 사이의 빈 상태의 주행 시간 및/또는 공회전 시간을 줄이기 위한 것이고 그리고 그에 상응하는 차량(15)의 이용률을 개선하기 위한 것이다.
접근 I/O 포트(들)(56 및 58)이 점유된 또는 이용가능하지 않은 특정 프로세스 툴(19)에서의 프로세싱을 위해서 다음에 예정된(next scheduled) 공작물 캐리어(12)를 차량(15)이 운반할 때, 차량 제어부는 I/O 포트(56 및 58)의 바로 하류에 배치될 수 있는 툴 버퍼 하역 지점(52)에서 대응 차량(15)이 공작물 캐리어(12)를 하역하도록 지시할 수 있을 것이다. 이어서, 제어부는 하역된 공작물 캐리어(12)를 컨베이어 버퍼 라인(55) 상으로 이송하도록 동적인 툴 버퍼(50)에 지시할 수 있으며, 프로세스 툴(19)로의 적절한 접근 I/O 포트(56 또는 58)를 이용할 수 있을 때까지 공작물 캐리어(12)가 상기 컨베이어 버퍼 라인에서 큐잉 상태로 유지될 수 있을 것이다.
접근 I/O 포트(56 또는 58)가 이용가능하게 되면, 제어부는 공작물 캐리어(12)를 픽업 지점(54)으로 이송하도록 동적인 툴 버퍼(50)에 지시할 수 있고, 그러한 픽업 지점에서 다음으로 이용가능한 차량(15)이 공작물 캐리어(12)를 픽업하도록 지시받을 수 있으며; 공작물 캐리어(12)를 접근 I/O 포트(56 또는 58)로 운송하고; 그리고 동시에 공작물 캐리어(12)를 하역한다.
우선적인(priority) 공작물이 특정 프로세스 툴(19)에 신속하게 접근하길 원한다면, 차량 제어부는 인터-베이 루프(10) 상의 다음의 이용가능한 빈 차량(15)이 접근 I/O 포트(56)의 라인 내의 현재 상태에서 다음의 공작물 캐리어(12)를 픽업하도록 지시할 수도 있을 것이다. 충돌된(bumped) 공작물 캐리어(59)가 하역 지점(52)에서 하역될 수 있을 것이며, 여기에서 컨베이어 버퍼 라인(55) 상으로 들어가거나 또는 큐잉을 시작하게 될 것이다. 이어서, 차량 제어부는 우선적인 공작물 캐리어(12)를 운송하는 차량(15)이 접근 I/O 포트(56)에서 우선적인 공작물을 하역하도록 지시할 수 있을 것이다.
필요하다면, 픽업 지점(54) 및 하역 지점(52) 각각에서 충돌된 공작물 캐리어(59) 앞쪽의(ahead) 공작물 캐리어(12) 전부를 연속적으로 픽업하고 드롭하도록 빈 차량(15)을 지향(directing)시킴으로써, 충돌된 공작물 캐리어(59)가 컨베이어 버퍼 라인(55) 상의 대기 행렬(queue)의 전방부 또는 도입부로 이동될 수 있을 것이다. 이는, 우선적인 공작물 캐리어가 대기 행렬 내로 도입되기 이전에 존재하는 공작물 캐리어(12)들의 프로세싱 순서를 재-설정할 것이다.
특정 프로세스 툴(19)로의 접근 I/O 포트(56 및/또는 58)가 점유되거나 또는 이용가능하지 않은 시간 동안에 공작물 캐리어(12)를 버퍼링함으로써, 이용가능한 상태가 되기 위해서는 통상적으로 I/O 포트(56 및/또는 58)를 위해서 대기하였어야 할 차량(15)이 공작물 캐리어(12)로부터 자유로워지고 그리고 다른 과업을 처리할 수 있을 것이며, 이는 인터-베이 루프(10) 상의 차량(15)의 개체수를 증대시키지 않고도 차량(15)의 이용가능성을 높일 수 있을 것이다. 다시, 당업자는, 평행 툴 버퍼(50)가 또한 메인 인터-베이 루프(10) 보다는 인트라-베이 루프(25) 상에 배치된 프로세스 툴(19)에서 또는 그에 인접하여 구조화되고 정렬될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6은 동적인 스토커 포트(60)를 제공하기 위한 평행 컨베이어 라인 세그먼트의 다른 적용예를 도시한다. 스토커(18)는 장래의 하역 또는 이용을 위해서 일시적으로 공작물 캐리어들을 저장하는데 이용된다. 종래의 스토커(18)는 스토커(18)의 외부에 배치되는 하나의 SEMI 표준 I/O 포트(69)를 포함하며, 그러한 포트를 통해서 스토커(18)에 저장된 모든 아이템들이 출입하게 된다. 통상적으로, 하나의 차량(15)이 I/O 포트(69)에서 공작물 캐리어를 드롭할 수 있고 또는 I/O 포트(69)에서 공작물 캐리어를 픽업할 수 있을 것이다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 평행 컨베이어 라인 세그먼트(65)를 I/O 포트(69)와 통합시킴으로써, 결과적인 동적 스토커 포트(60)는 하나의 차량(15)이 비사용 시간을 최소화하면서 하역 작업 및 픽업 작업을 실시할 수 있게 만든다. 그러한 것의 효과는 드롭 이벤트와 후속하는 동일 차량(15)에 의한 픽업 사이의 빈 상태의 주행 시간 및/또는 공회전 시간을 줄이는 것이며, 이는 대응 차량(15)의 이용률을 개선한다.
예를 들어, 차량 제어부는 I/O 포트(69)의 상류에 위치된 하역 지점(62)에 저장되어야 하는 제 1 공작물 캐리어를 스토커(18)로 하역하도록 차량(15)에 지시할 수 있을 것이다. 이어서, 동일한 I/O 포트(69)의 하류에서, 동일한 차량(15)이 픽업 지점(64)에서 제 2 공작물 캐리어를 픽업할 수 있다. 또한, 컨베이어 라인 세그먼트(65)가 하역 지점(62) 단부의 바로 밑 하류에 및/또는 픽업 지점(64) 단부의 바로 위 상류에 버퍼링 대기 행렬(66)을 제공할 수 있을 것이다. 동적인 스토커 포트(60)가 스토커 교환기들에서의 차량 대기 시간을 감소시키도록 구조화되고 정렬된다. 비록 도 6에 명료하게 도시하지는 않았지만, I/O 포트(69) 및 동적인 스토커 포트(60)가 메인 인터-베이 루프(10)의 높이 보다 낮은 높이에 배치된다.
비-표준형 시스템 방법론과의 통합
선택적으로, 통합형 모노레일 운송 시스템(10)은 폐쇄형의 모노레일 운송 루프들이 아닌 인트라-베이 루프(25), 예를 들어, 당업계에 주지된 자동화된 또는 레일-가이드형 차량(AGV/RGV) 시스템을 포함하는 베이(29)들을 포함할 수 있다. AGV/RGV 시스템(80)을 구비하는 시스템(70)이 도 7에 도시되어 있다.
시스템(70)은 AGV/RGV 시스템(80)을 구비하는 베이(29) 및 메인 인터-베이 루프(10)를 포함한다. 베이(29) 내의 AGV/RGV 시스템(80)은 AGV/RGV 시스템(80)이 프로세싱을 위해서 또는 운송을 위해서 공작물 캐리어를 하역하고 픽업하는 I/O 포트(85)를 각각 포함하는 복수의 프로세스 툴(19)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
인터-커넥팅(inter-connecting) 컨베이어 링킹 시스템(75)은 모노레일 운송 시스템(10)과 AGV/RGV 시스템(80) 사이에서 공작물 캐리어를 운송하도록 구조화되고 정렬된다. 당업자는, 비록 이하의 설명이 AGV/RGV 시스템(80)에 관한 것이지만, 그 내용이 임의의 비-표준형 또는 통상적이지 않은 베이 이송 시스템에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
필수적으로, 컨베이어 링킹 시스템(75)은 상부 컨베이어 라인 시스템(73) 및 하부 컨베이어 라인 시스템(79)을 포함한다. 상부 컨베이어 라인 시스템(73)은 모노레일 운송 시스템(10)과 작동적으로 소통(commuicate)되고 하부 컨베이어 라인 시스템(79)은 AGV/RGV 시스템(80)과 작동적으로 소통된다. 수직 운송 수단(77), 예를 들어, 컨베이어 엘리베이터 등이 상부 컨베이어 라인 시스템(73)과 하부 컨베이어 라인 시스템(79)을 링크시킨다.
상부 컨베이어 라인 시스템(73)은 드롭 인터페이스(72) 및 픽업 인터페이스(78)를 포함하며, 그러한 인터페이스들에 의해서 공작물 캐리어들이 모노레일 운송 시스템(10) 상에서 순환하는 차량(15)들에 의해서 픽업 또는 하역된다. 바람직하게, 드롭 이벤트와 픽업 이벤트 사이의 일반 차량(15)의 비사용 시간을 단축하기 위해서, 드롭 지점(72)이 픽업 지점(78)의 상류에 배치된다.
U-형상의 컨베이어 라인 세그먼트(71)가 드롭 인터페이스(72)를 픽업 인터페이스(78)와 연결시킨다. 컨베이어 세그먼트의 이송 방향이 도 7에서 화살표로 도시되어 있다. 드롭 인터페이스(72)과 픽업 인터페이스(78) 사이의 일부 지점에서, 컨베이어 라인(71)을 따라서 수평방향으로 또는 수직 운송 수단(77)을 이용하여 수직방향으로 공작물 캐리어들을 이동시킬 수 있는 수직 이송용 인터페이스(82)가 위치된다.
유사한 수직 이송 인터페이스(84)가 하부 컨베이어 라인 시스템(79)의 픽업 인터페이스(78)와 드롭 인터페이스(72) 사이의 일부 지점에 배치되고 그리고 수직 운송 수단(77)을 이용하여 수직방향으로 또는 하부 컨베이어 라인(83)을 따라서 수평방향으로 공작물 캐리어들을 이동시키도록 유사하게 구성된다. 공작물 캐리어들이 AGV/RGV 시스템(80)에 의해서 하역되거나 픽업될 수 있게 하는 드롭 인터페이스(72) 및 픽업 인터페이스(78)에 부가하여, 하부 컨베이어 라인 시스템(79)은 또한 드롭 인터페이스(72)와 픽업 인터페이스(78)를 연결하는 컨베이어 라인(83)을 포함한다. 컨베이어 라인 세그먼트의 이송 방향이 도 7에서 화살표로 도시되어 있다.
드롭 인터페이스(72) 및 힉를 인터-베이 루프(10) 상에 제공하는 것의 효과는, 픽업과 드롭 이벤트 사이의 빈 상태의 주행 시간 및/또는 공회전 시간을 감소시키는 것이고; 차량(15)을 자유롭게(free-up)하는 것이며; 그리고 대응 차량(15)의 이용률을 개선하기 위한 것이다.
인터-대-인트라-베이 루프 상호연결 방법론
도 8을 참조하면, 차량 이용률 및 시스템 효율을 개선하기 위해서, 공장 시스템(20)은 복수의 베이(29)를 포함하도록 구조화되고 정렬된다. 각 베이(29)는 페쇄형의 인트라-베이 모노레일 차량 루프(25) 및 하나 이상의 프로세스 툴(19)을 추가로 포함할 수 있다. 인트라-베이 루프(25)의 차량(15)은 표준형의 작업 과정에 따라서 다양한 프로세스 툴(19)의 I/O 포트(44)에서 공작물 캐리어들을 픽업하고 드롭한다.
메인 인터-베이 루프(10) 도메인과 인트라-베이 루프(25) 도메인을 상호연결하기 위한 목적으로, 복수의 교환 지점들을 구비하는 컨베이어 라인 세그먼트(98)가 시스템(20) 내로 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 인트라-베이 컨베이어 라인 세그먼트(98)는 교환 지점(81 및 86)을 포함하며, 그러한 교환 지점에서는 메인 인터-베이 루프(10) 상에서 작동하는 차량(15)들이 공작물 캐리어(12)를 하역하거나 및/또는 공작물 캐리어(12)를 픽업할 수 있을 것이다. 선택적으로, 도 8에는 도시되지 않았지만, 공작물 캐리어(12)를 하역하기 위한 그리고 공작물 캐리어(12)를 픽업하기 위한 교환 지점들(드롭 교환 지점(81) 및 픽업 교환 지점(86)과 유사) 역시 인터-베이 루프(10)의 다른 측부 상에 제공될 수 있을 것이다.
교환 지점(81 및 86)은 하나 이상의 승강 및 이송 정크션(junction)을 포함할 수 있다. 승강 및 이송 정크션은 고정된 드라이브 부분 및 승강 장치를 포함한다. 고정된 드라이브 부분들은 컨베이어 라인 세그먼트(87 및 88) 상의 유동 방향을 따라서 공작물 캐리어(12)를 추진하기 위한 추력을 제공한다.
캐리어의 바닥 표면이 고정된 드라이브 부분의 영향권 위쪽에 있도록, 승강 장치는 공작물 캐리어를 수직방향으로 충분히 상승시킨다. 승강 장치는 공작물 캐리어를 상승시킴으로써 그러한 공작물 캐리어를 버퍼링할 수 있고 그리고 그러한 상태에서 소정 시간 동안 홀딩할 수 있고, 또는 공작물 캐리어의 이동 또는 유동 방향을 변경할 수 있을 것이다.
일-방향의 제 1 컨베이어 라인 세그먼트(87)는 드롭 교환 지점(81)에서 하역된 공작물 캐리어(12)를 베이(29)의 컨베이어 루프(95) 상의 픽업 교환 지점(91)으로 운송한다. 일-방향의 제 2 컨베이어 라인 세그먼트(88)는 베이(29)의 컨베이어 루프(95) 상의 드롭 교환 지점(93)으로부터 메인 인터-베이 루프(10)의 픽업 교환 지점(86)으로 공작물 캐리어를 운송한다. 제 1 및 제 2 컨베이어 라인 세그먼트(87 및 88) 상의 화살표는 각각의 이동 방향을 나타낸다.
컨베이어 라인 세그먼트들의 복수의 컨베이어 세그먼트가 자동적인(autonomous) 충돌방지 캐리어 운송 및 큐잉에 맞춰 구성된다. 컨베이어 세그먼트는 직선형의 세그먼트, 선회부 세그먼트, 엘리베이터 세그먼트, 회전 세그먼트, 교차 노드(node) 세그먼트, 및/또는 승강 및 이송 세그먼트를 포함할 수 있다. 따라서, 컨베이어 섹션 작업은 선형 드라이브, 승강 및 이송, 90-도 회전, 180-도 회전, 수직 상승, 및 수직 하강을 포함하도록 구조화되고 정렬될 수 있다.
인트라-베이 루프(25) 상에서 작동하는 차량에 의해서 공작물 캐리어(12)가 픽업 또는 드롭될 수 있는 픽업 및 드롭 교환 지점(91 및 93)이 베이(29)의 컨베이어 루프(95) 상의 하나 이상의 위치에 제공된다. 컨베이어 루프(95)는 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 션트(40) 및 동적인 툴 버퍼(50)와 같은 컨베이어 라인 세그먼트 피쳐(features)를 추가로 포함할 수 있다.
제어부
복수의 교환 지점들 및 주변 컨베이어 라인 세그먼트들이 부가되었기 때문에, 모노레일 운송 시스템(10)을 위한 제어 시스템은 복수의 교환 지점 및 컨베이어 라인 세그먼트에 의해서 달성될 수 있는 새로운 기능을 제어하도록 구성되어야 할 것이고, 또는 별도의 제어부(30)가 상기와 같은 역할을 하도록 현존하는 제어부에 결합될 수 있을 것이다.
대량 제조 작업의 경우에, 공작물 캐리어의 복수성(multiplicity)은 시스템(20) 상에서 동시적으로 그리고 비동기적으로 복수의 여러 목적지들, 예를 들어, 인트라-베이 루프(25), 인터-베이 루프(10), 프로세스 툴(19), 동적인 버퍼(50), 입력 포트, 출력 포트 등으로 유동(flow)한다. 적절한 제어 수단이 없다면, 그러한 유동은 무질서한 상태에 불과할 것이다. 그러나, 이러한 정렬에 대한 통계학적인 유효성(statistical efficiency)이 존재한다.
도 3을 참조하면, 시스템(20)은 메인 인터-베이 루프(10), 인트라-베이 루프(25), 및 컨베이어 라인 세그먼트 상의 차량(15)의 이송을 조정하고 제어하도록 그리고 차량(15)들과 교환 지점들 사이의 공작물 캐리어의 교환을 조정하고 제어하도록 구성되거나 추가로 구성된 제어부(30)를 포함한다. 그러한 조정 및 제어는 픽업 및 드롭 작업의, 션팅(shunting) 작업의, 큐잉 작업의, 버퍼링 작업의, 재-정렬 작업의, 툴 프로세싱 등의 타이밍을 제어하도록 차량(15) 및 컨베이어 라인 세그먼트를 할당하는 것을 포함하며, 상기 작업들은 단지 예시적인 것으로서 그러한 것으로 한정되지 않는다.
시스템 제어부(30)는 메인 인터-베이 루프(10) 상의 차량(15)의 이용 및 효율을 최대화하기 위해서 차량(15), 프로세스 툴(19), 및 메인 인터-베이 루프(10)로부터의 주변장치의 운동 및 타이밍을 논리적으로 제어하도록 구조화되고 정렬된 인텔리전트(intelligent) 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 시스템 제어부(30)는 단일형 제어부 또는 복수의 하위-시스템 제어부(32 및 34)일 수 있고, 상기 복수의 하위-시스템 제어부 각각은 하나의 하위-시스템, 예를 들어, 인터-베이 루프(10) 및 인트라-베이 루프(25) 상의 차량(15), 교환 지점들, 컨베이어 라인 세그먼트 등을 제어하도록 구성될 수 있을 것이다.
메인 인터-베이 루프(10)와 주변 장치들, 예를 들어, 션트(40), 평행부(50), 및 인트라-베이 루프(25) 사이의 교환 프로토콜은 SEMI 인터페이스 표준에 따라서 실시된다. 따라서, 공작물 캐리어들이 컨베이어 라인 시스템 또는 요소의 도메인 내에서 작동되는 동안에, 그 공작물 캐리어들의 운동은 컨베이어 제어부(34)에 의해서 전체적으로 제어된다. 그러나, 공작물 캐리어가 인터-베이 루프(10) 또는 인트라-베이 루프(25)의 도메인 내에 있을 때, 그 공작물 캐리어의 운동은 차량 제어 시스템(32)에 의해서 제어된다. 제어 기능을 설명하기 위한 예시적인 이송 순서가 이하에 기재되어 있다.
공작물 캐리어를 운송하는 차량(15)이 인터-베이 루프(10)와 인트라-베이 루프(25) 사이의 교환 지점에 접근하거나 그러한 교환 지점에 나타났을 때, 차량 제어 시스템(32)은 알고 있는 수의 로트를 이송하는 공작물 캐리어를 지정된 차량-대-컨베이어 교환 지점에서 이송하고자 하는 의도를 그리고 인트라-베이 루프(25)의 도메인 내의 해당 공작물 캐리어의 목적지, 예를 들어, 프로세스 툴(19)을 컨베이어 시스템 제어부(34)로 알린다.
후속하여, 컨베이어 제어부(34)는 표준형 프로토콜 시퀀스를 실행하여, 차량(15)이 지정된 차량-대-컨베이어 교환 지점에서 이송을 실행하도록 지시한다. 이송 시퀀스의 완료시에, 컨베이어 라인 세그먼트는 공작물 캐리어를 대응하는 인트라-베이 루프(25)으로 그리고 대응하는 인트라-베이 루프(25)로부터 프로세싱을 위한 미리-지정된 프로세스 툴(19)로 운송한다. 미리-지정된 프로세스 툴(19)이 작업중인 경우에, 컨베이어 제어부(34)는 그 대신에 공작물 캐리어를 동적인 툴 버퍼(50)로 운송함으로써, 미리-지정된 프로세스 툴(19)을 이용할 수 있을 때까지 임시로 저장할 수 있을 것이다.
프로세싱이 완료되면, 컨베이어 제어부(34)는 인트라-베이 루프(25) 상에서 작동하는 다음의 이용가능한 빈 차량(15)에게 완료된 재공품(work-in-progress)을 픽업하도록 그리고 공작물 캐리어를 지정된 컨베이어-대-차량 교환 지점으로 운송하도록 지시한다. 공작물 캐리어가 지정된 교환 지점에 도달하였을 때, 컨베이어 제어부(34)는 지정된 컨베이어-대-차량 교환 지점에서의 공작물 캐리어의 이용가능성을 차량 시스템 제어부(32)로 알린다.
차량 시스템 제어부(32)는 다음의 이용가능한 차량(15)이 지정된 교환 지점에서 공작물 캐리어를 픽업하도록 조정할 수 있을 것이며, 이때 전술한 이송 프로토콜 시퀀스가 반대로 실행될 것이다. 이어서, 공작물이 다음의 프로세스 툴(19)로 운송될 수 있을 것이다.
각 차량(15) 및 각 컨베이어 라인 세그먼트에 대한 공작물 위치 데이터 신호를 중앙 제어부(30)로 제공함으로써 네트워크(20)의 전체적인 작업 제어가 달성된다. 중앙 제어부(30)는 이들 데이터를 컴파일링하고, 제어 알고리즘을 적용하며, 각 공작물 로트의 하역을 위해서 각 차량(15) 및 각 컨베이어 라인 세그먼트로 신호를 제공한다. 프로세스 툴(19) 및 그들의 I/O 포트들 역시 프로세스 툴(19)의 I/O 포트가 점유되어 있는지 또는 자유로운지의 여부, 프로세싱 시간, 등과 같이 공작물 로트의 최종 하역에 영향을 미칠 수 있는 툴-특정형의 데이터를 중앙 제어부(30)로 제공한다. 간단히 말해서, 주 모노레일 운송 네트워크(10) 상의 픽업 지점들 및 목적지 지점들의 수를 증대시킴으로써 그리고 모노레일 운송 네트워크 상의 각 차량의 단일 순환 내에서 발생되는 픽업 및 드롭 이벤트의 수를 증대시킴으로써, 차량의 한번의 순환 중에 발생되는 제 1 픽업 및 제 1 드롭 이벤트와 후속하는 픽업 및 드롭 이벤트 사이의 빈 상태의 주행 시간 및/또는 공회전 시간이 감소될 수 있을 것이며, 이는 차량의 이용률을 최적화함으로써 처리량을 증대시킨다.
이상에서 설명되고 도시된 상세한 부분, 재료, 그리고 부분들과 단계들의 정렬에 대한 많은 변화들은 전술한 내용으로부터 당업자가 용이하게 도출해 낼 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 이상에서 설명된 실시예들로 한정되는 것이 아니며 특정하여 설명된 것 이외의 실시예를 포함할 수 있을 것이고, 그리고 법이 허용하는 한 가능한 한 넓게 해석되어야 할 것이다.
Claims (25)
- 주 모노레일 운송 네트워크 상에서 작동하고 공작물 캐리어를 이송하는 차량의 이용률을 개선하기 위한 방법으로서,
주 모노레일 운송 네트워크 상의 픽업 지점들 및 목적지 지점들의 수를 증대시킴으로써,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량의 단일 순환 내에서 발생되는 후속 픽업 및 드롭 이벤트의 수를 증대시킴으로써,
복수의 픽업 및 목적지 지점들에서 복수의 보조(secondary) 운송 루프와 통합시킴으로써,
그리고 복수의 이송 지점들을 이용하여 상기 공작물을
(i) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로, 또는
(ii) 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로, 또는
(iii) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로 그리고 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로 이송함으로써,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 상에서의 상기 차량의 한번의 순환 중에 발생되는 제 1 픽업 및 드롭 이벤트와 후속하는 픽업 및 드롭 이벤트 사이의 빈 상태의 주행 시간 및 공회전 시간 중 하나 이상을 감소시키는 단계를 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 1 항에 있어서,
자동적인 충돌방지 캐리어 운송 및 큐잉에 맞춰 구성된 복수의 컨베이어 섹션을 포함하는 하나 이상의 비동기식 컨베이어 네트워크를 상기 주 모노레일 운송 네트워크와 통합시키는 단계; 그리고
결과적인 모노레일 운송 시스템의 기능적 그래뉼러티를 높이기 위해서, 복수의 이송 지점들 및 컨베이어 네트워크를 이용하여 상기 공작물을
(i) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로, 또는
(ii) 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로, 또는
(iii) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로 그리고 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로
이송하는 단계; 를 더 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 결과적인 모노레일 운송 시스템의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
상기 비동기식 컨베이어 네트워크가 없는 경우에 이용가능한 것보다 더 많은 수의 이송 지점들을 상기 주 모노레일 운송 네트워크에 포함시키는 것 그리고 상기 이송 지점들로 공작물들을 인텔리전트하게 할당하는 것(intelligently allocating)을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 모노레일 운송 시스템의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 일 측부 또는 부분으로부터 주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 다른 측부 또는 부분으로 인터-베이 션트를 제공하도록 상기 복수의 컨베이어 섹션을 구성하는 것을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
동적인 버퍼 라인을 제공하도록 상기 복수의 컨베이어 섹션을 구성하는 것을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
동적인 스토커 라인을 제공하도록 상기 복수의 컨베이어 섹션을 구성하는 것을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
동적인 션트를 제공하도록 상기 복수의 컨베이어 섹션을 구성하는 것을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 기능적 그래뉼러티를 증대시키는 것은,
상기 주 모노레일 운송 네트워크와 상기 복수의 보조 운송 루프의 각각의 사이에서 소통하도록 상기 복수의 컨베이어 섹션을 구성하는 것을 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 네트워크, 픽업 지점, 및 목적지 지점 상에서 작동하는 각 차량이 대응하는 차량의 빈 상태의 주행 시간 또는 공회전 시간을 줄이도록, 상기 주 모노레일 운송 네트워크, 픽업 지점, 및 목적지 지점을 구성하는 것을 추가로 포함하는
차량의 이용률 개선 방법.
- 청정 제조 분위기 내에서 재공품을 포함하는 복수의 캐리어를 차량의 도움에 의해 운송하기 위한 통합형 시스템으로서:
주 모노레일 운송 시스템;
하나 이상의 프로세스 툴과 각각 소통하는 복수의 보조 운송 루프; 그리고
복수의 이송 지점들을 이용하여 상기 재공품을
(i) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로, 또는
(ii) 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로, 또는
(iii) 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량으로부터 상기 보조 운송 루프로 그리고 상기 보조 운송 루프로부터 상기 주 모노레일 운송 네트워크로
이송함으로써 주 모노레일 운송 네트워크 상의 차량의 단일 순환 중에 발생하는 제 1 픽업 및 드롭 이벤트와 후속하는 픽업 및 드롭 이벤트 사이의 빈 상태의 주행 시간 및 공회전 시간 중 하나 이상을 감소시키기 위한 감소 수단; 을 포함하는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 감소 수단이 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상에 증대된 수의 픽업 지점들 및 목적지 지점들을 제공하도록 구조화되고 정렬되며, 그에 따라 상기 주 모노레일 운송 네트워크 상의 상기 차량의 상기 단일 순환 중에 발생하는 후속 픽업 및 드롭 이벤트의 수가 증대되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 감소 수단이:
자동적인 충돌방지 캐리어 운송 및 큐잉에 맞춰 각각 구성된 복수의 컨베이어 섹션을 포함하는 하나 이상의 비동기식 컨베이어 네트워크; 그리고
재공품을
(i) 상기 주 모노레일 운송 시스템 상에서 작동하는 차량으로부터 상기 복수의 보조 운송 루프 중 하나로, 또는
(ii) 상기 복수의 보조 운송 루프 중 하나로부터 상기 주 모노레일 운송 시스템으로, 또는
(iii) 상기 주 모노레일 운송 시스템 상에서 작동하는 차량으로부터 상기 복수의 보조 운송 루프 중 하나로 그리고 상기 복수의 보조 운송 루프 중 하나로부터 상기 주 모노레일 운송 시스템으로
이송하기 위해서, 상기 주 모노레일 운송 네트워크에 그리고 상기 복수의 보조 운송 루프에 작동적으로 연결된(operatively coupled) 복수의 이송 지점들; 을 포함하는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수의 컨베이어 섹션들이 상기 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 제 1 위치 또는 측부와 상기 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프의 제 2 위치 또는 측부 사이에 인터-베이 션트를 제공하도록 구조화되고 정렬되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 13 항에 있어서,
상기 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프 상에서 작동하는 각각의 차량이 상기 모노레일 운송 네트워크 또는 보조 운송 루프 상에서 상기 차량이 단일 순환하는 동안에 복수의 적재물 이송 과제를 수행할 수 있도록, 상기 인터-베이 션트가 구성되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 14 항에 있어서,
상기 적재물 이송 과제가 픽업 이벤트, 드롭 이벤트, 그리고 주 모노레일 운송 시스템 또는 보조 운송 루프의 제 1 위치 또는 측부로부터 주 모노레일 운송 시스템 또는 보조 운송 루프의 제 2 위치 또는 측부로의 운송으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수의 컨베이어 섹션들은 스토커 라인을 제공하기 위해서 스토커로의 입력/출력 포트와 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 구조화되고 정렬되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수의 컨베이어 섹션들은 동적인 버퍼를 제공하기 위해서 상기 주 모노레일 운송 시스템 또는 보조 운송 루프와 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 구조화되고 정렬되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 시스템 또는 보조 운송 루프와 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 구조화되고 정렬된 각각의 컨베이어 섹션들이 하역 지점, 픽업 지점, 그리고 제 1의 기저단부(proximal end)에서 상기 하역 지점과 소통하고 그리고 제 2 말단부에서 상기 픽업 지점과 소통하는 컨베이어 라인 세그먼트를 포함하는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 하역 지점이 개별적인 프로세스 툴과 연관된 입력/출력 포트의 하류에 배치되고 그리고 상기 픽업 지점이 개별적인 프로세스 툴과 연관된 입력/출력 포트의 상류에 배치되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 복수의 컨베이어 섹션이 인트라-베이 컨베이어 루프를 제공하도록 구조화되고 정렬되며, 상기 인트라-베이 컨베이어 루프 상에서 하나 이상의 프로세스 툴이 작동적으로 소통되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 보조 운송 루프가 자동화된 또는 레일-안내형 차량 시스템(AGV/RGV)인
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 21 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비동기식 컨베이어 네트워크가 상기 AGV/RGV 및 상기 주 모노레일 운송 시스템과 연관된 상기 이송 지점들 중 하나를 상호연결시키는 컨베이어 라인 세그먼트를 제공하도록 구조화되고 정렬되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 22 항에 있어서,
상기 비동기식 컨베이어 네트워크가 상부 컨베이어 라인 시스템, 하부 컨베이어 라인 시스템, 그리고 상기 상부 컨베이어 라인 시스템으로부터 상기 하부 컨베이어 라인 시스템으로 또는 그 반대로 공작물 캐리어를 운송하기 위한 수직 운송 수단을 포함하는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 주 모노레일 운송 시스템 또는 보조 운송 루프 상에서의 차량의 이송을 제어하도록 그리고 비동기식 컨베이어 네트워크 상에서 정적인 이송 지점들로의 그리고 정적인 이송 지점으로부터의 공작물 캐리어의 이송을 제어하도록 구조화되고 정렬된 제어부를 더 포함하는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
- 제 24 항에 있어서,
상기 제어부가 복수의 이송 지점 및 복수의 비동기식 컨베이어 네트워크를 통해서 공작물을 이송함으로써 차량 효율을 개선하도록 구성되는
복수의 캐리어를 운송하기 위한 통합형 시스템.
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