CN107214724A - 一种晶硅棒搬运移栽机器人和搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搬运设备，特别是一种晶硅棒搬运移栽机器人。包括通过立柱架设在空中的三维方向轨道和沿轨道运行的夹具，所述三维方向轨道包括水平方向的X轴轨道、垂直架设在X轴轨道上能沿X轴轨道水平运行的Y轴轨道和垂直架设在Y轴轨道上能沿Y轴轨道水平运行的Z轴轨道，所述夹具设置在Z轴轨道上，能沿Z轴轨道升降运行和开合夹取、放置物料。本发明的技术方案具有大跨度、大负载等优点，适合长距离、重物料的平移搬运；齿轮齿条传动方式拼接紧密、搬运过程平稳，运行流畅；液压油缸控制夹具开合，抓握力强，夹具夹取物料后保持时间长；模块化设计，分段安装，可根据不同工作需求进行模块化定制，使之更加适合现场搬运需要。

Description

一种晶硅棒搬运移栽机器人和搬运方法

技术领域

本发明涉及搬运设备，特别是一种晶硅棒搬运移栽机器人和搬运方法。

背景技术

目前越来越多的生产加工厂、物流仓库涉及到物料搬运。对于半导体生产厂家来说，由于单晶硅沿着垂直方向生长结晶，结晶完毕后需要将晶硅棒进行搬运移栽，由于晶硅棒的比重大，脆性强，单根硅棒重量都在100公斤以上，在硅棒取出和搬运的过程中不仅劳动强度大，而且风险性大，操作稍不小心就很容易造成硅棒摔倒断裂，需要借助于自动化设备对晶硅棒进行搬运移栽。

发明内容

针对以上需求，本发明的晶硅棒搬运移栽机器人，针对晶硅棒搬运的跨度大、负载重、易碎裂等特点，以自动化搬运替代人工搬运，节省了人工，提高了搬运效率。

本发明的技术方案为：

一种晶硅棒搬运移栽机器人，包括通过立柱架设在空中的三维方向轨道和沿轨道运行的夹具，所述三维方向轨道包括水平方向的X轴轨道、垂直架设在X轴轨道上能沿X轴轨道水平运行的Y轴轨道和垂直架设在Y轴轨道上能沿Y轴轨道水平运行的Z轴轨道，所述夹具设置在Z轴轨道上，能沿Z轴轨道升降运行和开合夹取、放置物料。

所述晶硅棒搬运移栽机器人还包括电控箱、电机和减速机，所述电控箱用于接收外部指令，通过电机和减速机控制Y轴轨道和Z轴轨道的运行。

所述X轴轨道和Y轴轨道、Y轴轨道和Z轴轨道均采用齿轮齿条方式传动，即，在Y轴轨道上、Z轴轨道上设有滚轮箱，所述滚轮箱内部设置有齿轮，在X轴轨道上的与Y轴轨道滚轮箱相接触面、Y轴轨道上的与Z轴轨道滚轮箱相接触面设有导轨板和齿条，所述齿轮与齿条相互啮合实现传动。

所述夹具通过升降气缸和夹紧油缸控制其升降运行或开合，所述升降气缸用于使夹具升降运行，所述夹紧油缸用于使夹具开合。

所述夹具还包括夹板、限位开关和设置于夹板上的数个耐磨片，所述夹板和耐磨片用于夹取物料，所述限位开关用于感应当物料到达数个耐磨片组成的中心位置，发出信号使夹具执行夹取物料动作。

所述X轴轨道有两根，所述Y轴轨道有两根，所述Z轴轨道有四根，每根Y轴轨道上分别设置两根Z轴轨道。

所述X轴轨道长度为10-50米，Y轴轨道长度为5-15米，Z轴轨道长度为2.5-3.4米。

所述Y轴轨道的运行速度为400--712mm/s，Z轴轨道的运行速度为400--712mm/s，夹具的运行速度为400--474.7mm/s。

利用上述的晶硅棒搬运移栽机器人的搬运方法，包括以下步骤：

步骤1：在电控箱中输入物料的提取点和放置点在三维方向上的位置；

步骤2：电控箱发出Y轴轨道运行信号，Y轴轨道沿X轴轨道运行到物料提取点的斜上方停下；

步骤3：电控箱发出Z轴轨道运行信号，Z轴轨道沿Y轴轨道运行到物料提取点的正上方停下；

步骤4：电控箱发出夹具下行信号，夹具沿Z轴轨道向下运行到物料提取点高度停下；

步骤5：夹具夹取物料；

步骤6：电控箱发出夹具上行信号，夹具沿Z轴轨道向上运行到指定高度停下，所述指定高度高于放置点高度；

步骤7：电控箱发出Z轴轨道运行信号，Z轴轨道沿Y轴轨道运行到物料放置点斜上方停下；

步骤8：电控箱发出Y轴轨道运行信号，Y轴轨道沿X轴轨道运行到物料放置点正上方停下；

步骤9：电控箱发出夹具下行信号，夹具沿Z轴轨道向下运行到物料放置点高度停下；

步骤10：夹具放置物料；

步骤11：电控箱发出返回信号，夹具上升至初始位置高度，Z轴轨道、Y轴轨道依次返回到初始位置。

所述夹具夹取物料的具体步骤为：夹具下降至物料位于数个耐磨片组成的中心位置，触发限位开关发出夹料信号，夹紧油缸动作，带动两边夹板夹紧物料；所述夹具放置物料的具体步骤为：当物料到达放置点时，电控箱发出放料信号，夹紧油缸动作，带动两边夹板松开物料。

本发明的技术方案具有以下优点：

1、具有大跨度、大负载等优点，适合长距离、重物料的平移搬运；

2、齿轮齿条传动方式拼接紧密、搬运过程平稳，运行流畅，减少晶硅棒等敏感物料损伤；

3、液压油缸控制夹具开合，抓握力强，夹具夹取物料后保持时间长，保持力矩时间长达1小时；

4、模块化设计，分段安装，可根据不同工作需求进行模块化定制，改变长宽高尺寸，使之更加适合现场搬运需要。

附图说明

图1为本发明晶硅棒搬运移栽机器人整体结构图；

图2为本发明X轴轨道结构图；

图3为本发明Y轴轨道架设于X轴轨道上的结构图；

图4为本发明Z轴轨道架设于Y轴轨道上的结构图；

图5为本发明夹具结构图；

图6为本发明晶硅棒搬运移栽机器人吊起晶硅棒的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1-图6为本发明的实施例。

参考图1，本发明的晶硅棒搬运移栽机器人，包括通过12根立柱11架设在空中的三维方向轨道和沿轨道运行的夹具31，所述三维方向轨道包括水平方向的两根X轴轨道10，X1、X2，垂直跨架于X1、X2上的两根Y轴轨道20，Y1、Y2，和分别垂直架设在Y1、Y2上的四根Z轴轨道30，Z1、Z2、Z3、Z4，每根Z轴轨道30下方设置有夹具31，能沿Z轴轨道30升降运行和开合夹取、放置物料。为了使夹具31能沿Z轴轨道30流畅地滑动，每个Z轴上都有一套润滑系统。

晶硅棒搬运移栽机器人还包括两个电控箱40，电控箱A和电控箱B，电控箱A为辅电控箱，控制Y1及对应的Z1、Z2，电控箱B为主电控箱，控制Y2及对应的Z3、Z4，每根Y轴轨道、Z轴轨道上设置有电机41和减速机42，所述电控箱40用于接收外部指令，通过电机41和减速机42控制Y轴轨道20和Z轴轨道30的运行。如图6，当本发明的晶硅棒搬运移栽机器人吊起较长的晶硅棒或其它物料时，Y轴轨道20上的两套夹具31同时抓取；当吊起较短的晶硅棒或其它物料时，单个夹具31来抓取。

所述X轴轨道10、Y轴轨道20、Z轴轨道30均采用齿轮齿条方式传动，参考图2、图3和图4，在Y轴轨道20上、Z轴轨道20上设有滚轮箱50，所述滚轮箱50内部设置有齿轮，在X轴轨道10上的与Y轴轨道20滚轮箱50相接触面、Y轴轨道20上的与Z轴轨道30滚轮箱50相接触面设有导轨板52和齿条53，所述齿轮与齿条53相互啮合实现传动。

参考图5，所述夹具31通过升降气缸431和夹紧油缸432控制其升降运行或开合，所述升降气缸431用于使夹具31升降运行，所述夹紧油缸432用于使夹具31开合。所述夹具31还包括夹板311、限位开关313和设置于夹板311上的四个耐磨片312，所述夹板311和耐磨片312用于夹取物料，所述限位开关313用于感应当物料到达四个耐磨片312组成的中心位置，发出信号使夹具31执行夹取物料动作。

本发明的晶硅棒搬运移栽机器人各项具体参数如下：

本发明的晶硅棒搬运移栽机器人的搬运方法，包括以下步骤：

步骤1：在电控箱40中输入物料的提取点和放置点在三维方向上的位置；

步骤2：电控箱40发出Y轴运行信号，Y轴轨道20上的电机41驱动Y轴轨道20沿X轴轨道10运行，到位后，减速电机42驱动Y轴轨道20停止运行；此时，夹具31位于物料提取点斜上方；

步骤3：电控箱40发出Z轴运行信号，Z轴轨道30上的电机41驱动Z轴轨道30沿Y轴轨道20运行，到位后，减速电机42驱动Z轴轨道30停止运行；此时，夹具31位于物料提取点的正上方；

步骤4：电控箱40发出夹具31下行信号，夹具31上的升降气缸431驱动夹具31沿Z轴轨道30向下运行；

步骤5：当夹具31下降至物料位于四个耐磨片312组成的中心位置，触发限位开关313发出夹料信号，夹紧油缸432动作，带动两边夹板311夹紧提取物料；

步骤6：电控箱40发出夹具31上行信号，夹具31上的升降气缸431驱动夹具31沿Z轴轨道30向上运行到指定高度停下，所述指定高度高于放置点高度；

步骤7：电控箱40发出Z轴轨道30运行信号，Z轴轨道30上的电机41驱动Z轴轨道30沿Y轴轨道20运行，到位后，减速电机42驱动Z轴轨道30停止运行；此时，物料位于放置点斜上方；

步骤8：电控箱40发出Y轴轨道20运行信号，Y轴轨道20上的电机41驱动Y轴轨道20沿X轴轨道10运行，到位后，减速电机42驱动Y轴轨道20停止运行；此时，物料位于放置点正上方；

步骤9：电控箱40发出夹具31下行信号，夹具31上的升降气缸431驱动夹具31沿Z轴轨道30向下运行到物料放置点高度停下；

步骤10：电控箱40发出放料信号，夹紧油缸432动作，带动两边夹板311松开放置物料。

步骤11：电控箱40发出返回信号，夹具31上升至初始位置高度，Z轴轨道30、Y轴轨道20依次返回到初始位置。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，包括通过立柱(11)架设在空中的三维方向轨道和沿轨道运行的夹具(31)，所述三维方向轨道包括水平方向的X轴轨道(10)、垂直架设在X轴轨道(10)上能沿X轴轨道(10)水平运行的Y轴轨道(20)和垂直架设在Y轴轨道(20)上能沿Y轴轨道(20)水平运行的Z轴轨道(30)，所述夹具(31)设置在Z轴轨道(30)上，能沿Z轴轨道(30)升降运行和开合夹取、放置物料。

2.根据权利要求1所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述晶硅棒搬运移栽机器人还包括电控箱(40)、电机(41)和减速机(42)，所述电控箱(40)用于接收外部指令，通过电机(41)和减速机(42)控制Y轴轨道(20)和Z轴轨道(30)的运行。

3.根据权利要求2所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述X轴轨道(10)和Y轴轨道(20)、Y轴轨道(20)和Z轴轨道(30)均采用齿轮齿条方式传动，即，在Y轴轨道(20)上、Z轴轨道(20)上设有滚轮箱(50)，所述滚轮箱(50)内部设置有齿轮，在X轴轨道(10)上的与Y轴轨道(20)滚轮箱(50)相接触面、Y轴轨道(20)上的与Z轴轨道(30)滚轮箱(50)相接触面设有导轨板(52)和齿条(53)，所述齿轮与齿条(53)相互啮合实现传动。

4.根据权利要求2所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述夹具(31)通过升降气缸(431)和夹紧油缸(432)控制其升降运行或开合，所述升降气缸(431)用于使夹具(31)升降运行，所述夹紧油缸(432)用于使夹具(31)开合。

5.根据权利要求4所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述夹具(31)还包括夹板(311)、限位开关(313)和设置于夹板(311)上的数个耐磨片(312)，所述夹板(311)和耐磨片(312)用于夹取物料，所述限位开关(313)用于感应当物料到达数个耐磨片(312)组成的中心位置，发出信号使夹具(31)执行夹取物料动作。

6.根据权利要求1所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述X轴轨道(10)有两根，所述Y轴轨道(20)有两根，所述Z轴轨道(30)有四根，每根Y轴轨道(20)上分别设置两根Z轴轨道(30)。

7.根据权利要求6所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述X轴轨道(10)长度为10-50米，Y轴轨道(20)长度为5-15米，Z轴轨道(30)长度为2.5-3.4米。

8.根据权利要求6所述的晶硅棒搬运移栽机器人，其特征在于，所述Y轴轨道(20)的运行速度为400--712mm/s，Z轴轨道(30)的运行速度为400--712mm/s，夹具(31)的运行速度为400--474.7mm/s。

9.利用权利要求1-8中任一项所述的晶硅棒搬运移栽机器人的搬运方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在电控箱(40)中输入物料的提取点和放置点在三维方向上的位置；

步骤2：电控箱(40)发出Y轴轨道(20)运行信号，Y轴轨道(20)沿X轴轨道(10)运行到物料提取点的斜上方停下；

步骤3：电控箱(40)发出Z轴轨道(20)运行信号，Z轴轨道(30)沿Y轴轨道(20)运行到物料提取点的正上方停下；

步骤4：电控箱(40)发出夹具(31)下行信号，夹具(31)沿Z轴轨道(30)向下运行到物料提取点高度停下；

步骤5：夹具(31)夹取物料；

步骤6：电控箱(40)发出夹具(31)上行信号，夹具(31)沿Z轴轨道(30)向上运行到指定高度停下，所述指定高度高于放置点高度；

步骤7：电控箱(40)发出Z轴轨道(30)运行信号，Z轴轨道(30)沿Y轴轨道(20)运行到物料放置点斜上方停下；

步骤8：电控箱(40)发出Y轴轨道(20)运行信号，Y轴轨道(20)沿X轴轨道(10)运行到物料放置点正上方停下；

步骤9：电控箱(40)发出夹具下行信号，夹具(31)沿Z轴轨道(30)向下运行到物料放置点高度停下；

步骤10：夹具(31)放置物料；

步骤11：电控箱(40)发出返回信号，夹具(31)上升至初始位置高度，Z轴轨道(30)、Y轴轨道(20)依次返回到初始位置。

10.根据权利要求9所述的晶硅棒搬运移栽机器人的搬运方法，其特征在于，所述夹具(31)夹取物料的具体步骤为：夹具(31)下降至物料位于数个耐磨片(312)组成的中心位置，触发限位开关(313)发出夹料信号，夹紧油缸(432)动作，带动两边夹板(311)夹紧物料；所述夹具(31)放置物料的具体步骤为：当物料到达放置点时，电控箱(40)发出放料信号，夹紧油缸(432)动作，带动两边夹板(311)松开物料。