CN110491814A - 一种工件自动传输装置及其自动传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工件自动传输装置及其自动传输方法，工件自动传输装置包括上料部分、传送部分和下料部分。所述上料部分包括升降机构、翻转机构、气缸推杆机构、平滑导轨和内层叠装置有工件的第一晶舟盒；所述传送部分包括皮带运输机和光学传感器；所述下料部分包括导向机构、往复移动装载机构和用于装置工件的第二晶舟盒。它具有如下优点：能自动上料‑传送‑下料，提高生产过程自动化，减少生产过程中的劳动力需求，提高传片效率，有利于降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及工件自动加工辅助设施技术领域，尤其涉及一种工件自动传输(上料--传送--下料)装置及其自动传输方法。
背景技术
随着社会的高速发展，绿色、环保、节能成为了人类可持续发展的方向，造就了新能源的产生与替代。发光二极管(LED)是一种能够发光的半导体电子元件，是继白炽灯、钠灯、荧光灯之后的第四代新型固体发光光源，被广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明、路灯照明、室内装饰灯、汽车照明、特种照明和军用等领域。LED灯主要由灯珠、芯片、铝基板、散热器和驱动模块等部分组成。其中，芯片是最核心的部分。然而，衬底片作为整个芯片的最底层，影响着后续整个外延加工，同时对LED灯的透光率、导热性及晶格匹配性等指标有着重要的影响。结合LED市场对半导体衬底材料的各性能要求，衬底材料主要有蓝宝石、碳化硅和硅等。
然而，在衬底加工过程中，由于自动化程度低，导致衬底片崩边等缺陷，加工效率降低且大大提高了生产成本。以蓝宝石衬底为例，为了提高加工效率和衬底质量，自动化和智能化是蓝宝石衬底加工发展的必然趋势。目前蓝宝石衬底加工过程中，衬底片的装盒和取出主要依靠手工操作，即每道工序完成需要人工将衬底片装入晶舟盒中，并将装盒后的衬底片运送到下一道工序加工区域，再通过人工将晶舟盒里的衬底片放到各个加工工位上。由于手工操作将蓝宝石衬底的装盒和取出，不仅增加了衬底片在装盒与取出时破损的风险，且自动化程度低影响衬底片的生产效率。
发明内容
本发明提供了一种工件自动传输装置及其自动传输方法，其克服了背景技术中一种工件传输方法所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
一种工件自动传输装置，包括上料部分、传送部分和下料部分；
所述上料部分包括升降机构、翻转机构、气缸推杆机构、平滑导轨和内层叠装置有工件的第一晶舟盒，所述翻转机构装接在升降机构且通过升降机构能升降翻转机构，所述第一晶舟盒装接在翻转机构且通过翻转机构能翻转第一晶舟盒，所述气缸推杆机构包括气缸和滑动连接气缸的推杆，所述推杆对应第一晶舟盒以能推出第一晶舟盒内的工件；
所述传送部分包括皮带运输机和光学传感器，所述光学传感器固定布置且位于皮带运输机之上，所述平滑导轨倾斜布置，所述平滑导轨上端对应第一晶舟盒且不高于推杆所处高度，所述平滑导轨下端对应皮带运输机输入端且不低于皮带运输机，使被推杆推出的工件经平滑导轨能滑至皮带运输机上；
所述下料部分包括导向机构、往复移动装载机构和用于装置工件的第二晶舟盒，所述第二晶舟盒装接在往复移动装载机构上且通过往复移动装载机构带动第二晶舟盒水平移动，所述导向机构设置于往复移动装载机构的上方以使从皮带运输机输出端输出的工件经导向机构能落入第二晶舟盒内。
一实施例之中：所述翻转机构包括底板、安装板和驱动机构，所述底板装接在升降机构上，所述安装板能转动连接在底板，该安装板开设有长槽，所述第一晶舟盒适配装设在安装板的长槽内，所述驱动机构传动连接安装板以带动第一晶舟盒在平放位置和垂直位置之间摆动翻转，位于垂直位置的第一晶舟盒内的工件上下层叠设置，所述推杆水平滑动且所述推杆和最上层的工件对齐。
一实施例之中：所述平滑导轨呈上宽下窄结构且平滑导轨具有平滑平面，所述工件在平滑导轨的平滑平面上利用重力滑行。
一实施例之中：所述导向机构包括重力导向滑轨、主动皮带和从动皮带，所述主动皮带和从动皮带都竖直布置且二者之间形成有间隙，所述重力导向滑轨上端对应皮带运输机输出端且不高于皮带运输机，所述重力导向滑轨下端对应间隙上端口，所述间隙下端口位于第二晶舟盒之上，以使从皮带运输机输出端输出的工件经重力导向滑轨滑至间隙，再从间隙落插入第二晶舟盒内。
一实施例之中：所述重力导向滑轨内部上宽下窄，所述工件在重力导向滑轨上利用重力滑行。
一实施例之中：所述间隙和工件厚度适配。
一实施例之中：所述主动平带上端高于从动平带上端，所述主动平带下端高于从动平带下端。
一实施例之中：所述皮带运输机水平布置。
一实施例之中：所述第二晶舟盒设有多个，多个第二晶舟盒分别用于装置合格工件和不合格工件。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
上述工件自动传输装置的自动传输方法，包括上料步骤、传送步骤和下料步骤；
(1)上料步骤：将装满工件的第一晶舟盒装设在翻转机构上，翻转机构将平放的第一晶舟盒旋转至垂直位置，最上层的工件与推杆水平等高，推杆将工件推出第一晶舟盒，工件通过平滑滑轨滑行至皮带运输机；
所述推杆回到原点，推杆完成一次上料后，升降机构带动翻转机构上升，使推杆与最上层工件片水平等高，重新进行上料过程；完成一盒工件上料后，翻转机构复位，升降机构复位，更换第一晶舟盒；
(2)传送步骤：皮带运输机运输工件，当工件经过光学传感器时，通过光学传感器确定工件的位置和运输速度，取下工件以进行加工或检测，加工或检测后的工件放置回皮带运输机上；
(3)下料步骤：皮带运输机输出端输出的工件经导向机构落入第二晶舟盒内，成自动下料过程；
往复移动装载机构水平移动，重新进行上述下料步骤，待第二晶舟盒装满工件后取出第二晶舟盒，并更换第二晶舟盒。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
能自动上料-传送-下料，提高生产过程自动化，减少生产过程中的劳动力需求，提高传片效率，有利于降低生产成本。
滑轨内部上宽下窄，滑动平滑且起导向定位作用。
附图说明
下面结合附图和较佳的实施例对本发明做一步说明。
图1为本实施例的衬底自动传输装置的结构示意图。
图2为本实施例的上料部分的结构示意图。
图3为本实施例的下料部分的结构示意图。
图4为本实施例的上料部分的升降机构的结构示意图。
图5为本实施例的上料部分的气缸推杆机构的静态结构示意图。
图6为本实施例的上料部分的气缸推杆机构的工作状态的结构示意图。
图7为本实施例的上料部分的翻转机构工作状态的结构示意图。
图8为本实施例的上料部分的翻转机构静态的结构示意图。
图9为本实施例的下料部分的导向装置结构示意图。
图10为本实施例的一种自动化检测线的结构示意图。
标记说明：上料部分1，翻转机构10，晶舟盒安装板100；气缸推杆机构12，气缸121，推杆125；升降机构13，皮带130，固定装置131，安装槽132，第一步进电机133，支架134，平滑导轨14；皮带运输机2，蓝宝石衬底20，光学传感器21，皮带22，第二步进电机23，皮带挡板24；下料部分3，重力导向滑轨300，主动皮带301，第三步进电机302，传送带303，从动皮带304；往复移动装载机构31，固定板310，第二晶舟盒311，312，313。
具体实施方式
请查阅图1至图9，一种工件自动传输(上料-传送-下料)装置，包括上料部分1、传送部分和下料部分3。
所述上料部分1包含翻转机构10、第一晶舟盒11、气缸推杆机构12、升降机构13、平滑导轨14和蓝宝石衬底15。所述第一晶舟盒11内层叠装置有工件，所述工件可以是2寸、4寸和6寸等不同尺寸的圆形工件，也可以是方形或其他形状的零件，本具体实施方式之中所述工件如为蓝宝石衬底15。
所述升降机构13包括第一步进电机133、支架134、皮带130和安装槽132，所述第一步进电机133固接在支架134底部，所述皮带130连接支架134以能相对支架134活动，所述第一步进电机133的输出轴与皮带130一端连接以能带动皮带130活动，所述安装槽132通过固定装置131固接在皮带130一边，则第一步进电机133的旋转能带动皮带运动，同时带动安装槽132沿支架134在竖直方向往复运动，实现升降。
所述翻转机构10包括底板、晶舟盒安装板100和驱动机构，所述晶舟盒安装板100能转动连接在底板，所述驱动机构传动连接晶舟盒安装板100以能带动晶舟盒安装板100相对底板摆动翻转，以带动第一晶舟盒在平放位置和垂直位置之间摆动翻转。所述底板紧固连接在安装槽132上以将底板固定安装在于安装槽132，以能通过升降机构带动翻转机构升降。所述安装板100开设有长槽，所述第一晶舟盒适配装设在安装板的长槽内，以将所述第一晶舟盒11安装在晶舟盒安装板100上。其中：位于垂直位置的第一晶舟盒内的工件上下层叠设置。
所述第一晶舟盒11内腔装满层叠布置待品检的蓝宝石衬底15；所述气缸推杆机构12包括气缸121和推杆125，气缸121固定设置，如相对支架134固定，所述气缸121具有能滑动的推杆125，所述推杆125与竖直晶舟盒14内最上层的蓝宝石衬底15在同一水平高度上(升降机构13能通过安装槽132、翻转机构10带动第一晶舟盒11升降)；所述平滑导轨14固定设置，所述平滑导轨14倾斜布置，且平滑导轨14上端稍低于推杆125，下端稍高于皮带运输机2输入端，具体结构中，所述平滑导轨呈上宽下窄结构且平滑导轨具有平滑平面，所述工件在平滑导轨的平滑平面上利用重力滑行，滑行平稳。所述推杆对应第一晶舟盒以能推出第一晶舟盒内的工件，被推杆推出的工件经平滑导轨能滑至皮带运输机上。所述推杆前端为圆弧型、Y型或阶梯型，且所述推杆前端贴一层橡胶或其他软质材料。
所述传送部分包括皮带运输机2和光学传感器21，所述皮带运输机水平布置。所述皮带运输机2包含宝石衬底20、皮带22、第二步进电机23和皮带挡板24。所述光学传感器21具有多个且固定设置，位于皮带上方，蓝宝石衬底20在皮带22上运输，皮带22一端与第二步进电机23配合以能在电机23带动下活动，皮带挡板24固定设置。
所述下料部分包括导向机构、往复移动装载机构31和用于装置工件的第二晶舟盒311，312，313，所述第二晶舟盒311，312，313装接在往复移动装载机构31上且通过往复移动装载机构31带动第二晶舟盒311，312，313水平移动，所述导向机构设置于往复移动装载机构31的上方以使从皮带运输机20输出端输出的工件经导向机构能落入第二晶舟盒内。
所述导向机构包括重力导向滑轨300、主动皮带301、第三步进电机302、传动带303、从动皮带304，所述主动皮带和从动皮带都竖直布置且二者之间形成有间隙，所述间隙和工件厚度适配；所述重力导向滑轨300上端对应皮带运输机20输出端且低于皮带运输机20输出端，所述重力导向滑轨300下端对应间隙上端口，所述间隙下端口位于第二晶舟盒之上，以使从皮带运输机输出端输出的工件经重力导向滑轨滑至间隙，再从间隙落插入第二晶舟盒内。第三步进电机302通过传动带303与主动皮带301连接。往复移动装载机构31结构与升降机构13类似，区别为固定板310上放置晶舟盒311，晶舟盒312，晶舟盒313，多个第二晶舟盒分别用于装置合格工件和不合格工件。所述重力导向滑轨内部上宽下窄，所述工件在重力导向滑轨上利用重力滑行，滑行平稳。所述主动平带与从动平带驱动转轴不在同一高度，以使得工件在两平带之间平稳传送。
在皮带运输机2中间可设置若干加工或检测设备，以对工件进行不同工序的加工或检测。
自动传输方法，包括上料步骤、传送步骤和下料步骤；
(1)上料步骤：通过设置升降机构13、翻转机构10、气缸推杆机构12、皮带运输机2和第二步进电机23，晶舟盒安装板100中放置第一晶舟盒，翻转机构10将平放的第一晶舟盒11旋转90度至垂直位置，此时最上层衬底15与推杆125在同一高度，平滑导轨14略低于最上层衬底15。气缸推杆机构12将衬底15推出摆放盒14，衬底15通过平滑导轨14经重力滑行传送至皮带运输机2；
上料部分1的气缸推杆机构12回到原点，升降机构13完成一次上料后，步进电机带动齿形带运转带动翻转机构10向上升，使得气缸推杆机构12与最上层蓝宝石衬底水平等高，重新进行上料过程；
完成一盒衬底的上料后，翻转机构10复位，升降机构13随后复位，更换上料部分1上的第一晶舟盒。
(2)传送步骤：第二步进电机23驱动皮带运输机22运输衬底15。当衬底15经过光学传感器21时，该光学传感器可用于感应皮带上工件所在位置、传送速度以及工件数量等。之后通过真空吸盘机械臂等运输装置或手工连接加工设备或检测设备进行加工或/和检测，使得上料机构1通过运输带连接加工或/和检测设备，后将加工或/和检测后的蓝宝石衬底放置回皮带运输机2，使得加工或/和检测设备通过运输带连接下料部分3。
(3)下料步骤：经过加工或检测后的衬底再通过传送带运输至末端，通过重力导向滑轨300滑到主动皮带301和从动皮带304之间。主动皮带301的第三步进电机302运作，使得蓝宝石衬底15平稳的插入晶舟盒311-313中完成自动下料过程。
往复移动装载机构31每次水平移动至于主动皮带301与从动皮带302之间，重新进行上述下料过程；待下料部分3的晶舟盒311-313装满蓝宝石衬底后取出晶舟盒，并更换晶舟盒。
本具体实施方式的自动传输装置及方法具有如下技术效果：衬底自动上料-传送-下料部分使得衬底在运输带与晶舟盒之间平稳过渡传递，且衬底上下料的过程中导向定位准确，不容易造成衬底的崩边等缺陷，提高传片效率。传送部分可在传送的同时确定工件在皮带上的运动速度与位置等，且带有一定的储存缓冲功能，可连接不同加工生产效率的设备，具有一定容错空间，适用于自动化生产线的搭建。该衬底自动上料-传送-下料部分在工作过程中，只需工作人员将晶舟盒放至上料部分的槽中，上料部分自动上料，衬底运输机使得上下料部分与加工检测设备连接，下料部分向晶舟盒自动插片下料，衬底自动上料-传送-下料部分极大的提高衬底生产效率，并且降低了生产成本。该衬底自动上料-传送-下料部分使得运输带与晶舟盒之间衬底平稳过渡传递，且衬底上下料的导向定位准确，不容易造成衬底的崩边等缺陷，提高传片效率。衬底运输机可确定衬底在皮带的的速度与位置等，且带有一定的储存缓冲功能，可连接不同加工生产效率的设备，具有一定容错空间，适用于自动化生产线的搭建。该衬底自动上料-传送-下料部分设置于加工设备或检测设备周边，通过真空吸盘机械臂或手工使得运输带与设备连接，不需要对原始的加工设备、检测设备的结构和工艺进行改变即可进行作用，可广泛的应用辅助于现有设备的加工生产。
应用本实施例对一种蓝宝石衬底的自动化上料-传送-下料检测线进行搭建，可如下进行。
如图10所示，真空吸盘机械臂均匀分布于皮带运输机2后方；检测分析仪对应真空吸盘机械臂设置。具体上料-传送-下料：
在上料部分1中通过气缸推杆机构12将晶舟盒内的衬底按照设定节奏一片一片地推送到传送带22上。
第二步进电机23驱动皮平带22运输衬底。当衬底经过光学传感器21时，确定衬底的所在位置和速度。此时真空吸盘机械臂工作将皮带22上的蓝宝石衬底15吸附到吸盘上，并运送至检测分析仪进行品检，品检包括厚度分析，宏观缺陷检测和表面微观检测等。后将品检后的蓝宝石衬底15吸附放置回平皮平带22。
蓝宝石衬底15运输到皮带运输机2末端时，通过下料部分3，蓝宝石衬底15平稳的运输到摆放盒301-304中完成自动下料的工作。
本具体实施方式之中：自动化检测线的搭建极大的提高衬底检测生产效率，并且降低了检测生产成本。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种工件自动传输装置，其特征在于：包括上料部分、传送部分和下料部分；
所述上料部分包括升降机构、翻转机构、气缸推杆机构、平滑导轨和内层叠装置有工件的第一晶舟盒，所述翻转机构装接在升降机构且通过升降机构能升降翻转机构，所述第一晶舟盒装接在翻转机构且通过翻转机构能翻转第一晶舟盒，所述气缸推杆机构包括气缸和滑动连接气缸的推杆，所述推杆对应第一晶舟盒以能推出第一晶舟盒内的工件；
所述传送部分包括皮带运输机和光学传感器，所述光学传感器固定布置且位于皮带运输机之上，所述平滑导轨倾斜布置，所述平滑导轨上端对应第一晶舟盒且不高于推杆所处高度，所述平滑导轨下端对应皮带运输机输入端且不低于皮带运输机，使被推杆推出的工件经平滑导轨能滑至皮带运输机上；
所述下料部分包括导向机构、往复移动装载机构和用于装置工件的第二晶舟盒，所述第二晶舟盒装接在往复移动装载机构上且通过往复移动装载机构带动第二晶舟盒水平移动，所述导向机构设置于往复移动装载机构的上方以使从皮带运输机输出端输出的工件经导向机构能落入第二晶舟盒内。
2.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述翻转机构包括底板、安装板和驱动机构，所述底板装接在升降机构上，所述安装板能转动连接在底板，该安装板开设有长槽，所述第一晶舟盒适配装设在安装板的长槽内，所述驱动机构传动连接安装板以带动第一晶舟盒在平放位置和垂直位置之间摆动翻转，位于垂直位置的第一晶舟盒内的工件上下层叠设置，所述推杆水平滑动且所述推杆和最上层的工件对齐。
3.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述平滑导轨呈上宽下窄结构且平滑导轨具有平滑平面，所述工件在平滑导轨的平滑平面上利用重力滑行。
4.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述导向机构包括重力导向滑轨、主动皮带和从动皮带，所述主动皮带和从动皮带都竖直布置且二者之间形成有间隙，所述重力导向滑轨上端对应皮带运输机输出端且不高于皮带运输机，所述重力导向滑轨下端对应间隙上端口，所述间隙下端口位于第二晶舟盒之上，以使从皮带运输机输出端输出的工件经重力导向滑轨滑至间隙，再从间隙落插入第二晶舟盒内。
5.根据权利要求4所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述重力导向滑轨内部上宽下窄，所述工件在重力导向滑轨上利用重力滑行。
6.根据权利要求4所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述间隙和工件厚度适配。
7.根据权利要求4所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述主动平带上端高于从动平带上端，所述主动平带下端高于从动平带下端。
8.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述皮带运输机水平布置。
9.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置，其特征在于：所述第二晶舟盒设有多个，多个第二晶舟盒分别用于装置合格工件和不合格工件。
10.根据权利要求1所述的一种工件自动传输装置的自动传输方法，其特征在于：包括上料步骤、传送步骤和下料步骤；
(1)上料步骤：将装满工件的第一晶舟盒装设在翻转机构上，翻转机构将平放的第一晶舟盒旋转至垂直位置，最上层的工件与推杆水平等高，推杆将工件推出第一晶舟盒，工件通过平滑滑轨滑行至皮带运输机；
所述推杆回到原点，推杆完成一次上料后，升降机构带动翻转机构上升，使推杆与最上层工件片水平等高，重新进行上料过程；完成一盒工件上料后，翻转机构复位，升降机构复位，更换第一晶舟盒；
(2)传送步骤：皮带运输机运输工件，当工件经过光学传感器时，通过光学传感器确定工件的位置和运输速度，取下工件以进行加工或检测，加工或检测后的工件放置回皮带运输机上；
(3)下料步骤：皮带运输机输出端输出的工件经导向机构落入第二晶舟盒内，成自动下料过程；
往复移动装载机构水平移动，重新进行上述下料步骤，待第二晶舟盒装满工件后取出第二晶舟盒，并更换第二晶舟盒。
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