CN113830664B - 一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，具体涉及自动化物料运输设备领域，包括两个行走装置，所述行走装置底部设有智能旋转装置，所述智能旋转装置底部设有智能升降装置，所述智能升降装置底部设有抱夹装置。本发明利用数据终端获取小车位置信息和所装载晶圆卡的加工信息，通过路径规划算法实现小车在当前运输环境下自主选择以防堵塞为前提的最优路径并运动至目的地，根据数据终端获得的小车位置信息及路径规划信息，可以实现数据终端对小车运动状态和轨道负载情况进行实时跟踪和监控，以便调节各个小车及轨道的平均利用率，大大减少了运输成本及小车等的维护成本，提高了整体的生产效率。

Description

一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车
技术领域
本发明涉及自动化物料运输设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车。
背景技术
近年来，随着晶圆制造行业的不断发展，OHT(Overhead Hoist Transport)，即悬挂式自动搬运小车，是指一种能够在空中轨道上行驶，并能够通过起重装置“直接”进入保管设备或工艺设备的装卸口的自动化搬运装置，由于其节省空间，不受地面设备影响，逐渐在行业中普及开来。其设计本体结构、传感技术以及信息处理等多研究领域知识。相对于在常规车间内的搬运小车，OHT要充分考虑搬运对象的生产加工方式及生产工序之间的联系等多方面因素。因此，OHT技术是晶圆制造行业的重要研究方向，是提高生产效率、节省总体加工成本及制造业信息化的一种趋势。
目前，许多国家的晶圆制造行业均开展OHT的研究工作。我国的晶圆制造行业起步较晚，但近两年受到国家重视，晶圆制造行业发展迅速，因此OHT研究也开始成为现实需求。纵观现有的技术，目前行业应用的OHT主要存在如下问题：1、搬运数量少，即每次最多只能搬运一个晶圆卡，一个晶圆卡为一个批次。对于可同时加工两个及以上晶圆卡的设备，不能够一次性满足设备的加工需求，降低了生产效率；2、没有定位功能，在轨道中行驶，不能够将自身位置上传至终端系统，导致无法合理的进行路径规划，最终造成车辆拥堵现象，增加了总的加工时间和降低了生产效率。3、不能进行信息预处理，当记录了车上装载晶圆卡的信息后，不能够对信息进行预处理，将信息分类并删除冗余信息。当信息上传至终端，由于信息量大且存在冗余，就会降低终端处理数据的能力，增长数据处理时间，从而最终降低生产效率。
所以，研究和开发一种以搬运效率高及增加信息处理能力为切入点，把先进性、经济型和实用性融为一体的多载智能化悬挂式搬运小车，对实现我国晶圆制造行业发展有着非常重大的实际意义，也有着广阔的应用前景和良好的经济前景。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，利用数据终端获取小车位置信息和所装载晶圆卡的加工信息，分析得到小车的起点和终点位置信息，然后通过路径规划算法实现小车在当前运输环境下自主选择以防堵塞为前提的最优路径并运动至目的地，再根据数据终端中对晶圆卡加工信息的处理结果，控制智能旋转装置和智能升降装置完成晶圆盒的升降，实现晶圆卡的拾取和派发任务，同时，根据数据终端获得的小车位置信息及路径规划信息，可以实现数据终端对小车运动状态和轨道负载情况进行实时跟踪和监控，以便调节各个小车及轨道的平均利用率，大大减少了运输成本及小车等的维护成本，提高了整体的生产效率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，包括两个行走装置，所述行走装置底部设有智能旋转装置，所述智能旋转装置底部设有智能升降装置，所述智能升降装置底部设有抱夹装置，所述抱夹装置顶部设有钢丝平皮带，所述行走装置与智能旋转装置之间设有对半法兰，所述智能旋转装置、智能升降装置和抱夹装置外侧均设有多个外壳，所述抱夹装置底部设有晶圆盒；
两个所述行走装置为前后对称设置，所述行走装置包括驱动轮组件，所述驱动轮组件一侧设有万向轮组件，所述万向轮组件底部设有防撞轮组件，所述防撞轮组件底部设有升降连接组件，所述驱动轮组件和万向轮组件背面均设有行走底盘，所述升降连接组件设置在行走底盘底部，所述驱动轮组件包括两个普通伺服电机，所述普通伺服电机一侧设有第一直角减速器，所述第一直角减速器一侧设有车轮轴轴承座，所述车轮轴轴承座一侧设有驱动轮，所述驱动轮内侧设有车轮轴轴套，所述车轮轴轴套内侧设有车轮轴，所述普通伺服电机通过内六角圆柱头螺钉与第一直角减速器连接，所述第一直角减速器通过开槽盘头螺钉与行走底盘固定连接，所述车轮轴自第一直角减速器伸出与车轮轴轴承座内部相配合，且通过平键与车轮轴轴套配合固定，所述车轮轴轴套通过螺栓固定在驱动轮上，所述车轮轴轴承座通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘固定连接，所述万向轮组件包括万向轮，所述万向轮顶部设有万向轮支座，所述万向轮通过开槽盘头螺钉与万向轮支座转动连接，所述万向轮支座通过开槽盘头螺钉与行走底盘固定连接，所述防撞轮组件包括防撞轮支座安装板，所述防撞轮支座安装板底部设有防撞轮，所述防撞轮一侧设有防撞轮支座所述防撞轮支座安装板通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘固定连接，所述防撞轮支座通过开槽盘头螺栓与防撞轮支座安装板固定连接，所述防撞轮通过开槽盘头螺钉与防撞轮支座转动连接，所述升降连接组件包括轴承端盖，所述轴承端盖底部设有第一轴承座，所述第一轴承座内部设有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承内部设有行走升降连接轴，所述行走底盘表面开设有行走升降连接轴孔；
所述智能旋转装置包括第一直流伺服电动机，所述第一直流伺服电动机一侧设有第二直角减速器，所述第二直角减速器一侧设有数据终端、智能旋转模块，所述第二直角减速器底部设有第一联轴器，所述第一联轴器底部设有支撑轴，所述第一直流伺服电动机底部设有支撑板。
所述智能升降装置包括第二直流伺服电动机，所述第二直流伺服电动机一侧设有第三直角减速器，所述第三直角减速器输出端设有第二联轴器，所述第二联轴器一侧设有升降带卷筒，所述升降带卷筒一侧设有升降装置转轴，所述升降装置转轴一侧设有第二轴承座，所述第二轴承座背面设有两个惰轮组，所述惰轮组一侧设有升降智能控制器，所述第二轴承座底部设有升降载板，所述升降载板底部设有升降带夹紧块，所述升降带夹紧块一侧设有升降侧板；
所述抱夹装置包括步进电机支座，所述步进电机支座顶部设有直流步进电机，所述直流步进电机一侧设有第三联轴器，所述第三联轴器外侧设有轴承座，所述第三联轴器输出端设有丝杠，所述丝杠外侧设有丝杠螺母，所述丝杠螺母底部设有滑动横板，所述滑动横板一侧设有抱夹升降轮，所述步进电机支座背面设有导向轴支座支架，所述导向轴支座支架正面设有导向轴支座，所述导向轴支座正面设有导向轴，所述导向轴外侧设有导向轴滑块，所述导向轴滑块一侧设有夹爪支座，所述夹爪支座内部设有夹爪，所述夹爪一侧设有夹板，所述导向轴支座支架外侧设有抱夹载板。
在一个优选地实施方式中，所述钢丝平皮带一端内嵌在所述智能升降装置的升降带卷筒上，且与惰轮组和抱夹装置升降轮缠绕设置，所述钢丝平皮带另一端固定设置在升降带夹紧块内部，且通过螺栓固定连接。
在一个优选地实施方式中，所述行走升降连接轴底端与支撑板通过对半法兰螺栓固定。
在一个优选地实施方式中，多个所述外壳通过螺栓分别固定在升降载板、升降侧板和抱夹载板上。
在一个优选地实施方式中，所述行走升降连接轴与圆锥滚子轴承相配合，且与行走底盘表面的行走升降连接轴孔相匹配，所述圆锥滚子轴承通过轴承端盖和第一轴承座固定连接，所述轴承端盖和第一轴承座均通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘固定连接。
在一个优选地实施方式中，所述第一直流伺服电动机通过螺钉固定设置在第二直角减速器的侧方，所述第二直角减速器通过螺栓固定设置在所述支撑板的上方，所述支撑板中间设有开孔，所述支撑轴上端穿过所述支撑板中间的开孔，并通过所述第一联轴器与第二直角减速器相连接，所述支撑轴下端与智能升降装置固定连接，所述数据终端和智能旋转模块均通过螺栓固定设置在所述支撑板的上方。
在一个优选地实施方式中，所述第二直流伺服电动机通过内六角圆柱螺钉与第三直角减速器连接，所述第三直角减速器通过开槽盘头螺钉固定设置在升降载板上，所述升降带卷筒内部设有第一深沟球轴承，所述升降装置转轴与第一深沟球轴承相配合，且所述第二联轴器与第三直角减速器相连接，所述第一深沟球轴承固定设置在第二轴承座内部，所述第二轴承座通过内六角圆柱头螺栓固定设置在升降载板上，所述升降带卷筒通过平键与升降装置转轴固定连接，所述惰轮组、升降智能控制器、升降侧板和升降带夹紧块均通过六角头螺栓与升降载板固定连接。
在一个优选地实施方式中，所述抱夹升降轮通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述直流步进电机通过内六角圆柱头螺栓固定设置在步进电机支座内部，所述步进电机支座通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述轴承座内部设有第二深沟球轴承，所述丝杠两端均与第二深沟球轴承相配合，且中间与丝杠螺母连接，所述靠近电机的丝杠一端通过第三联轴器与直流步进电机相连接，所述第二深沟球轴承固定设置在轴承座内，所述轴承座通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述丝杠螺母和夹爪支座均通过开槽盘头螺栓固定设置在滑动横板上，所述夹爪通过六角头螺栓固定设置在夹爪支座上，所述夹板通过六角头螺栓固定设置在夹爪上，所述导向轴滑块和导向轴支座支架均通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述导向轴支座通过六角头螺栓固定设置在导向轴支座支架上，所述导向轴穿过导向轴滑块且两端通过导向轴支座固定设置在导向轴支座支架上。
一种采用权利要求1所述的双工位智能化悬挂式自动搬运小车对物体进行搬运的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
首先，OHT拾取晶圆卡，数据终端中RFID检测模块感知OHT行驶至晶圆卡拾取点，控制行走装置中驱动轮组件停止工作，完成OHT的刹车，然后信息处理单元将晶圆盒装载晶圆情况信息传递给智能旋转模块和升降智能控制器，智能旋转模块会做出反应控制，然后发出指令，将空载晶圆盒旋转至晶圆卡拾取点上方，升降智能控制器控制智能升降装置中的第二直流伺服电动机启动，然后将动力通过第三直角减速器、第二联轴器、升降带卷筒和升降装置转轴传递给钢丝平皮带，钢丝平皮带通过旋转放松降下抱夹装置，当降到目标位置后，升降智能控制器控制抱夹装置中直流步进电机启动，通过第三联轴器带动丝杠旋转，从而使两个丝杠螺母做相向运动，再将动力传递给滑动横板，从而实现夹爪的分开，完成晶圆盒的释放，待晶圆卡装载完成后，升降智能控制器控制抱夹装置中直流步进电机和智能升降装置中的第二直流伺服电动机反向旋转，进而控制夹爪夹紧晶圆盒和钢丝平皮带旋转收紧升起抱夹机构，完成拾取晶圆卡的动作，其次，OHT派送晶圆卡，待完成拾取动作后，数据终端中RFID检测模块感知当前晶圆卡加工信息并将信息储存到信息处理单元中，信息处理单元对信息进行分析并消除冗余数据；数据终端对接收到的其他OHT位置信息进行分析，提取出每个OHT当前运输的起点和终点位置信息，生成车间轨道网络及OHT路线拓扑图；最后将当前每个轨道上的OHT数量设为惩罚因子，用以优化堵塞现象，利用改进A*算法规划OHT运输的防堵塞路径，通过形成的拓扑图及生成的防堵塞路径信息得到的一系列节点，分别设为A1，A2，…Ai，Aj，Ak，…，其坐标设置为(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xi，yi)，(xj，yj)，(xk，yk)…，两节点之间的距离采用欧氏距离：
Figure BDA0003270207130000061
数据终端将防堵塞路径信息以数组的形式存储，通过共享变量的方式传递给每个OHT的数据终端，实现每个OHT实时调整路径，减少车辆拥堵现象。最后根据规划的路径派送晶圆卡，数据终端中RFID检测模块感知到OHT运输终点时，OHT停止，信息处理单元将信息传递给智能旋转模块及升降智能控制器，然后控制OHT完成动作，将对应晶圆盒旋转至运输终点上方，并重复步骤一中的动作，降落晶圆盒，完成派送工作，将信息上传至数据终端，在整个晶圆卡运输过程中，数据终端通过无线信号传递，实时采集车间各个OHT的信息，并对信息进行处理，然后将信息传递给智能旋转装置和智能升降装置，完成旋转和升降动作，实现晶圆卡的拾取和派发工作；同时，在得到车间内各个OHT位置信息及装载情况时，数据终端可以基于最近原则、最少时间原则等实时的完成OHT的任务调度；最后，数据终端还可以根据当前装载晶圆卡的加工工序信息，控制智能旋转装置和智能升降装置完成对两个晶圆盒进行协调配合，进行同时降落，实现一取一放，节省多次升降的时间。
本发明的技术效果和优点：
1、通过智能旋转装置和智能升降装置的双工位设置，可以同时拾取和派送两个晶圆卡，节省运输成本，提高了整体的运输效率和加工效率。
2、通过设置包含RFID监测装置和信息处理单元的数据终端，数据终端不仅可以记录本OHT的运输信息，而且可以与车间内其他OHT完成信息共享，实时完成OHT的任务调度和路径规划，以此减少OHT的堵塞现象；OHT拾取晶圆卡，数据终端中RFID检测模块感知OHT行驶至晶圆卡拾取点，控制行走装置中驱动轮组件停止工作，完成OHT的刹车，然后信息处理单元将晶圆盒装载晶圆情况信息传递给智能旋转模块和升降智能控制器，智能旋转模块会做出反应控制，然后发出指令。
3、通过设置智能旋转装置和智能升降装置，可以通过这两个模块控制两个晶圆盒的配合，实现一取一放，节省升降时间，提高晶圆卡的拾取派发和效率。
附图说明
图1为本发明的内部剖视图。
图2为本发明的外部结构示意图。
图3为本发明的行走装置正视图。
图4为本发明的行走装置俯视图。
图5为本发明的行走装置仰视图。
图6为本发明的智能旋转装置正视图。
图7为本发明的智能升降装置俯视图。
图8为本发明的智能升降装置仰视图。
图9为本发明的抱夹装置俯视图。
图10为本发明的抱夹装置仰视图。
图11为本发明的智能升降装置剖视图。
附图标记为：1、行走装置；1-1、驱动轮组件；1-2、万向轮组件；1-3、防撞轮组件；1-4、升降连接组件；1-5、行走底盘；1-1-1、普通伺服电机；1-1-2、第一直角减速器；1-1-3、车轮轴轴承座；1-1-4、驱动轮；1-1-5、车轮轴轴套；1-1-6、车轮轴；1-2-1、万向轮；1-2-2、万向轮支座；1-3-1、防撞轮支座安装板；1-3-2、防撞轮；1-3-3、防撞轮支座；1-4-1、轴承端盖；1-4-2、第一轴承座；1-4-3、行走升降连接轴；2、智能旋转装置；2-1、第一直流伺服电动机；2-2、第二直角减速器；2-3、数据终端；2-4、智能旋转模块；2-5、第一联轴器；2-6、支撑轴；2-7、支撑板；3、智能升降装置；3-1、第二直流伺服电动机；3-2、第三直角减速器；3-3、第二联轴器；3-4、升降带卷筒；3-5、升降装置转轴；3-6、第二轴承座；3-7、惰轮组；3-8、升降智能控制器；3-9、升降侧板；3-10、升降载板；3-11、升降带夹紧块；4、抱夹装置；4-1、步进电机支座；4-2、直流步进电机；4-3、第三联轴器；4-4、轴承座；4-5、丝杠；4-6、丝杠螺母；4-7、抱夹升降轮；4-8、滑动横板；4-9、导向轴支座支架；4-10、导向轴支座；4-11、导向轴；4-12、导向轴滑块；4-13、夹爪支座；4-14、夹爪；4-15、夹板；5、钢丝平皮带；6、对半法兰；7、外壳；8、晶圆盒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1-1所示的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，包括两个行走装置1，所述行走装置1底部设有智能旋转装置2，所述智能旋转装置2底部设有智能升降装置3，所述智能升降装置3底部设有抱夹装置4，所述抱夹装置4顶部设有钢丝平皮带5，所述行走装置1与智能旋转装置2之间设有对半法兰6，所述智能旋转装置2、智能升降装置3和抱夹装置4外侧均设有多个外壳7，所述抱夹装置4底部设有晶圆盒8；
两个所述行走装置1为前后对称设置，所述行走装置1包括驱动轮组件1-1，所述驱动轮组件1-1一侧设有万向轮组件1-2，所述万向轮组件1-2底部设有防撞轮组件1-3，所述防撞轮组件1-3底部设有升降连接组件1-4，所述驱动轮组件1-1和万向轮组件1-2背面均设有行走底盘1-5，所述升降连接组件1-4设置在行走底盘1-5底部，所述驱动轮组件1-1包括两个普通伺服电机1-1-1，所述普通伺服电机1-1-1一侧设有第一直角减速器1-1-2，所述第一直角减速器1-1-2一侧设有车轮轴轴承座1-1-3，所述车轮轴轴承座1-1-3一侧设有驱动轮1-1-4，所述驱动轮1-1-4内侧设有车轮轴轴套1-1-5，所述车轮轴轴套1-1-5内侧设有车轮轴1-1-6，所述普通伺服电机1-1-1通过内六角圆柱头螺钉与第一直角减速器1-1-2连接，所述第一直角减速器1-1-2通过开槽盘头螺钉与行走底盘1-5固定连接，所述车轮轴1-1-6自第一直角减速器1-1-2伸出与车轮轴轴承座1-1-3内部相配合，且通过平键与车轮轴轴套1-1-5配合固定，所述车轮轴轴套1-1-5通过螺栓固定在驱动轮1-1-4上，所述车轮轴轴承座1-1-3通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘1-5固定连接，所述万向轮组件1-2包括万向轮1-2-1，所述万向轮1-2-1顶部设有万向轮支座1-2-2，所述万向轮1-2-1通过开槽盘头螺钉与万向轮支座1-2-2固定连接，所述万向轮支座1-2-2通过开槽盘头螺钉与行走底盘1-5固定连接，所述防撞轮组件1-3包括防撞轮支座安装板1-3-1，所述防撞轮支座安装板1-3-1底部设有防撞轮1-3-2，所述防撞轮1-3-2一侧设有防撞轮支座1-3-3所述防撞轮支座安装板1-3-1通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘1-5固定连接，所述防撞轮支座1-3-3通过开槽盘头螺栓与防撞轮支座安装板1-3-1固定连接，所述防撞轮1-3-2通过开槽盘头螺钉与防撞轮支座1-3-3固定连接，所述升降连接组件1-4包括轴承端盖1-4-1，所述轴承端盖1-4-1底部设有第一轴承座1-4-2，所述第一轴承座1-4-2内部设有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承内部设有行走升降连接轴1-4-3，所述行走底盘1-5表面开设有行走升降连接轴孔；
所述智能旋转装置2包括第一直流伺服电动机2-1，所述第一直流伺服电动机2-1一侧设有第二直角减速器2-2，所述第二直角减速器2-2一侧设有数据终端2-3、智能旋转模块2-4，所述第二直角减速器2-2底部设有第一联轴器2-5，所述第一联轴器2-5底部设有支撑轴2-6，所述第一直流伺服电动机2-1底部设有支撑板2-7。
所述智能升降装置3包括第二直流伺服电动机3-1，所述第二直流伺服电动机3-1一侧设有第三直角减速器3-2，所述第三直角减速器3-2输出端设有第二联轴器3-3，所述第二联轴器3-3一侧设有升降带卷筒3-4，所述升降带卷筒3-4一侧设有升降装置转轴3-5，所述升降装置转轴3-5一侧设有第二轴承座3-6，所述第二轴承座3-6背面设有两个惰轮组3-7，所述惰轮组3-7一侧设有升降智能控制器3-8，所述第二轴承座3-6底部设有升降载板3-10，所述升降载板3-10底部设有升降带夹紧块3-11，所述升降带夹紧块3-11一侧设有升降侧板3-9；
所述抱夹装置4包括步进电机支座4-1，所述步进电机支座4-1顶部设有直流步进电机4-2，所述直流步进电机4-2一侧设有第三联轴器4-3，所述第三联轴器4-3外侧设有轴承座4-4，所述第三联轴器4-3输出端设有丝杠4-5，所述丝杠4-5外侧设有丝杠螺母4-6，所述丝杠螺母4-6底部设有滑动横板4-8，所述滑动横板4-8一侧设有抱夹升降轮4-7，所述步进电机支座4-1背面设有导向轴支座支架4-9，所述导向轴支座支架4-9正面设有导向轴支座4-10，所述导向轴支座4-10正面设有导向轴4-11，所述导向轴4-11外侧设有导向轴滑块4-12，所述导向轴滑块4-12一侧设有夹爪支座4-13，所述夹爪支座4-13内部设有夹爪4-14，所述夹爪4-14一侧设有夹板4-15，所述导向轴支座支架4-9外侧设有抱夹载板。
根据图11所示的，所述钢丝平皮带5一端内嵌在所述智能升降装置3的升降带卷筒3-4上，且与惰轮组3-7和抱夹装置升降轮4-7缠绕设置，所述钢丝平皮带5另一端固定设置在升降带夹紧块3-11内部，且通过螺栓固定连接。
根据图5所示的，所述行走升降连接轴1-4-3底端与支撑板2-7通过对半法兰6螺栓固定。
根据图8所示的，多个所述外壳7通过螺栓分别固定在升降载板3-9、升降侧板3-9和抱夹载板上。
根据图4所示的，所述行走升降连接轴1-4-3与圆锥滚子轴承相配合，且与行走底盘1-5表面的行走升降连接轴孔相匹配，所述圆锥滚子轴承通过轴承端盖1-4-1和第一轴承座1-4-2固定连接，所述轴承端盖1-4-1和第一轴承座1-4-2均通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘1-5固定连接。
根据图6所示的，所述第一直流伺服电动机2-1通过螺钉固定设置在第二直角减速器2-2的侧方，所述第二直角减速器2-2通过螺栓固定设置在所述支撑板2-7的上方，所述支撑板2-7中间设有开孔，所述支撑轴2-6上端穿过所述支撑板2-7中间的开孔，并通过所述第一联轴器2-5与第二直角减速器2-2相连接，所述支撑轴2-6下端与智能升降装置3固定连接，所述数据终端2-3和智能旋转模块2-4均通过螺栓固定设置在所述支撑板2-7的上方。
根据图7所示的，所述第二直流伺服电动机3-1通过内六角圆柱螺钉与第三直角减速器3-2连接，所述第三直角减速器3-2通过开槽盘头螺钉固定设置在升降载板3-10上，所述升降带卷筒3-4内部设有第一深沟球轴承，所述升降装置转轴3-5与第一深沟球轴承相配合，且所述第二联轴器3-3与第三直角减速器3-2相连接，所述第一深沟球轴承固定设置在第二轴承座3-6内部，所述第二轴承座3-6通过内六角圆柱头螺栓固定设置在升降载板3-10上，所述升降带卷筒3-4通过平键与升降装置转轴3-5固定连接，所述惰轮组3-7、升降智能控制器3-8、升降侧板3-9和升降带夹紧块3-11均通过六角头螺栓与升降载板3-10固定连接。
根据图9所示的，所述抱夹升降轮4-7通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述直流步进电机4-2通过内六角圆柱头螺栓固定设置在步进电机支座4-1内部，所述步进电机支座4-1通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述轴承座4-4内部设有第二深沟球轴承，所述丝杠4-5两端均与第二深沟球轴承相配合，且中间与丝杠螺母4-6连接，所述靠近电机的丝杠4-5一端通过第三联轴器4-3与直流步进电机4-2相连接，所述第二深沟球轴承固定设置在轴承座4-4内，所述轴承座4-4通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述丝杠螺母4-6和夹爪支座4-13均通过开槽盘头螺栓固定设置在滑动横板4-8上，所述夹爪4-14通过六角头螺栓固定设置在夹爪支座4-13上，所述夹板4-15通过六角头螺栓固定设置在夹爪4-14上，所述导向轴滑块3-12和导向轴支座支架4-9均通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述导向轴支座4-10通过六角头螺栓固定设置在导向轴支座支架4-9上，所述导向轴4-11穿过导向轴滑块4-12且两端通过导向轴支座4-10固定设置在导向轴支座支架4-9上。
本发明工作原理：首先，OHT拾取晶圆卡，数据终端2-3中RFID检测模块感知OHT行驶至晶圆卡拾取点，控制行走装置1中驱动轮组件1-1停止工作，完成OHT的刹车，然后信息处理单元将晶圆盒8装载晶圆情况信息传递给智能旋转模块2-4和升降智能控制器3-8，智能旋转模块2-4会做出反应控制，然后发出指令，将空载晶圆盒8旋转至晶圆卡拾取点上方，升降智能控制器3-8控制智能升降装置3中的第二直流伺服电动机3-1启动，然后将动力通过第三直角减速器3-2、第二联轴器3-3、升降带卷筒3-4和升降装置转轴3-5传递给钢丝平皮带5，钢丝平皮带5通过旋转放松降下抱夹装置4，当降到目标位置后，升降智能控制器3-8控制抱夹装置4中直流步进电机4-2启动，通过第三联轴器4-3带动丝杠4-5旋转，从而使两个丝杠螺母4-6做相向运动，再将动力传递给滑动横板4-8，从而实现夹爪4-14的分开，完成晶圆盒8的释放，待晶圆卡装载完成后，升降智能控制器3-8控制抱夹装置4中直流步进电机4-2和智能升降装置3中的第二直流伺服电动机3-1反向旋转，进而控制夹爪4-14夹紧晶圆盒8和钢丝平皮带5旋转收紧升起抱夹机构4，完成拾取晶圆卡的动作，其次，OHT派送晶圆卡，待完成拾取动作后，数据终端2-3中RFID检测模块感知当前晶圆卡加工信息并将信息储存到信息处理单元中，信息处理单元对信息进行分析并消除冗余数据；数据终端2-3对接收到的其他OHT位置信息进行分析，提取出每个OHT当前运输的起点和终点位置信息，生成车间轨道网络及OHT路线拓扑图；最后将当前每个轨道上的OHT数量设为惩罚因子，用以优化堵塞现象，利用改进A*算法规划OHT运输的防堵塞路径，通过形成的拓扑图及生成的防堵塞路径信息得到的一系列节点，分别设为A1，A2，…Ai，Aj，Ak，…，其坐标设置为(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xi，yi)，(xj，yj)，(xk，yk)…，两节点之间的距离采用欧氏距离：
Figure BDA0003270207130000131
数据终端2-3将防堵塞路径信息以数组的形式存储，通过共享变量的方式传递给每个OHT的数据终端，实现每个OHT实时调整路径，减少车辆拥堵现象。最后根据规划的路径派送晶圆卡，数据终端2-3中RFID检测模块感知到OHT运输终点时，OHT停止，信息处理单元将信息传递给智能旋转模块2-4及升降智能控制器3-8，然后控制OHT完成动作，将对应晶圆盒8旋转至运输终点上方，并重复步骤一中的动作，降落晶圆盒8，完成派送工作，将信息上传至数据终端2-3，在整个晶圆卡运输过程中，数据终端2-3通过无线信号传递，实时采集车间各个OHT的信息，并对信息进行处理，然后将信息传递给智能旋转装置2和智能升降装置3，完成旋转和升降动作，实现晶圆卡的拾取和派发工作；同时，在得到车间内各个OHT位置信息及装载情况时，数据终端2-3可以基于最近原则、最少时间原则等实时的完成OHT的任务调度；最后，数据终端2-3还可以根据当前装载晶圆卡的加工工序信息，控制智能旋转装置2和智能升降装置3完成对两个晶圆盒8进行协调配合，进行同时降落，实现一取一放，节省多次升降的时间。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：包括两个行走装置(1)，所述行走装置(1)底部设有智能旋转装置(2)，所述智能旋转装置(2)底部设有智能升降装置(3)，所述智能升降装置(3)底部设有抱夹装置(4)，所述抱夹装置(4)顶部设有钢丝平皮带(5)，所述行走装置(1)与智能旋转装置(2)之间设有对半法兰(6)，所述智能旋转装置(2)、智能升降装置(3)和抱夹装置(4)外侧均设有多个外壳(7)，所述抱夹装置(4)底部设有晶圆盒(8)；
两个所述行走装置(1)为前后对称设置，所述行走装置(1)包括驱动轮组件(1-1)，所述驱动轮组件(1-1)一侧设有万向轮组件(1-2)，所述万向轮组件(1-2)底部设有防撞轮组件(1-3)，所述防撞轮组件(1-3)底部设有升降连接组件(1-4)，所述驱动轮组件(1-1)和万向轮组件(1-2)背面均设有行走底盘(1-5)，所述升降连接组件(1-4)设置在行走底盘(1-5)底部，所述驱动轮组件(1-1)包括两个普通伺服电机(1-1-1)，所述普通伺服电机(1-1-1)一侧设有第一直角减速器(1-1-2)，所述第一直角减速器(1-1-2)一侧设有车轮轴轴承座(1-1-3)，所述车轮轴轴承座(1-1-3)一侧设有驱动轮(1-1-4)，所述驱动轮(1-1-4)内侧设有车轮轴轴套(1-1-5)，所述车轮轴轴套(1-1-5)内侧设有车轮轴(1-1-6)，所述普通伺服电机(1-1-1)通过内六角圆柱头螺钉与第一直角减速器(1-1-2)连接，所述第一直角减速器(1-1-2)通过开槽盘头螺钉与行走底盘(1-5)固定连接，所述车轮轴(1-1-6)自第一直角减速器(1-1-2)伸出与车轮轴轴承座(1-1-3)内部相配合，且通过平键与车轮轴轴套(1-1-5)配合固定，所述车轮轴轴套(1-1-5)通过螺栓固定在驱动轮(1-1-4)上，所述车轮轴轴承座(1-1-3)通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘(1-5)固定连接，所述万向轮组件(1-2)包括万向轮(1-2-1)，所述万向轮(1-2-1)顶部设有万向轮支座(1-2-2)，所述万向轮(1-2-1)通过开槽盘头螺钉与万向轮支座(1-2-2)转动连接，所述万向轮支座(1-2-2)通过开槽盘头螺钉与行走底盘(1-5)固定连接，所述防撞轮组件(1-3)包括防撞轮支座安装板(1-3-1)，所述防撞轮支座安装板(1-3-1)底部设有防撞轮(1-3-2)，所述防撞轮(1-3-2)一侧设有防撞轮支座(1-3-3)，所述防撞轮支座安装板(1-3-1)通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘(1-5)固定连接，所述防撞轮支座(1-3-3)通过开槽盘头螺栓与防撞轮支座安装板(1-3-1)固定连接，所述防撞轮(1-3-2)通过开槽盘头螺钉与防撞轮支座(1-3-3)转动连接，所述升降连接组件(1-4)包括轴承端盖(1-4-1)，所述轴承端盖(1-4-1)底部设有第一轴承座(1-4-2)，所述第一轴承座(1-4-2)内部设有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承内部设有行走升降连接轴(1-4-3)，所述行走底盘(1-5)表面开设有行走升降连接轴孔；
所述智能旋转装置(2)包括第一直流伺服电动机(2-1)，所述第一直流伺服电动机(2-1)一侧设有第二直角减速器(2-2)，所述第二直角减速器(2-2)一侧设有数据终端(2-3)、智能旋转模块(2-4)，所述第二直角减速器(2-2)底部设有第一联轴器(2-5)，所述第一联轴器(2-5)底部设有支撑轴(2-6)，所述第一直流伺服电动机(2-1)底部设有支撑板(2-7)；
所述智能升降装置(3)包括第二直流伺服电动机(3-1)，所述第二直流伺服电动机(3-1)一侧设有第三直角减速器(3-2)，所述第三直角减速器(3-2)输出端设有第二联轴器(3-3)，所述第二联轴器(3-3)一侧设有升降带卷筒(3-4)，所述升降带卷筒(3-4)一侧设有升降装置转轴(3-5)，所述升降装置转轴(3-5)一侧设有第二轴承座(3-6)，所述第二轴承座(3-6)背面设有两个惰轮组(3-7)，所述惰轮组(3-7)一侧设有升降智能控制器(3-8)，所述第二轴承座(3-6)底部设有升降载板(3-10)，所述升降载板(3-10)底部设有升降带夹紧块(3-11)，所述升降带夹紧块(3-11)一侧设有升降侧板(3-9)；
所述抱夹装置(4)包括步进电机支座(4-1)，所述步进电机支座(4-1)顶部设有直流步进电机(4-2)，所述直流步进电机(4-2)一侧设有第三联轴器(4-3)，所述第三联轴器(4-3)外侧设有轴承座(4-4)，所述第三联轴器(4-3)输出端设有丝杠(4-5)，所述丝杠(4-5)外侧设有丝杠螺母(4-6)，所述丝杠螺母(4-6)底部设有滑动横板(4-8)，所述滑动横板(4-8)一侧设有抱夹升降轮(4-7)，所述步进电机支座(4-1)背面设有导向轴支座支架(4-9)，所述导向轴支座支架(4-9)正面设有导向轴支座(4-10)，所述导向轴支座(4-10)正面设有导向轴(4-11)，所述导向轴(4-11)外侧设有导向轴滑块(4-12)，所述导向轴滑块(4-12)一侧设有夹爪支座(4-13)，所述夹爪支座(4-13)内部设有夹爪(4-14)，所述夹爪(4-14)一侧设有夹板(4-15)，所述导向轴支座支架(4-9)外侧设有抱夹载板。
2.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述钢丝平皮带(5)一端内嵌在所述智能升降装置(3)的升降带卷筒(3-4)上，且与惰轮组(3-7)和抱夹装置升降轮4-7缠绕设置，所述钢丝平皮带(5)另一端固定设置在升降带夹紧块(3-11)内部，且通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述行走升降连接轴(1-4-3)底端与支撑板(2-7)通过对半法兰(6)螺栓固定。
4.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：多个所述外壳(7)通过螺栓分别固定在升降载板(3-10)、升降侧板(3-9)和抱夹载板上。
5.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述行走升降连接轴(1-4-3)与圆锥滚子轴承相配合，且与行走底盘(1-5)表面的行走升降连接轴孔相匹配，所述圆锥滚子轴承通过轴承端盖(1-4-1)和第一轴承座(1-4-2)固定连接，所述轴承端盖(1-4-1)和第一轴承座(1-4-2)均通过内六角圆柱头螺栓与行走底盘(1-5)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述第一直流伺服电动机(2-1)通过螺钉固定设置在第二直角减速器(2-2)的侧方，所述第二直角减速器(2-2)通过螺栓固定设置在所述支撑板(2-7)的上方，所述支撑板(2-7)中间设有开孔，所述支撑轴(2-6)上端穿过所述支撑板(2-7)中间的开孔，并通过所述第一联轴器(2-5)与第二直角减速器(2-2)相连接，所述支撑轴(2-6)下端与智能升降装置(3)固定连接，所述数据终端(2-3)和智能旋转模块(2-4)均通过螺栓固定设置在所述支撑板(2-7)的上方。
7.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述第二直流伺服电动机(3-1)通过内六角圆柱螺钉与第三直角减速器(3-2)连接，所述第三直角减速器(3-2)通过开槽盘头螺钉固定设置在升降载板(3-10)上，所述升降带卷筒(3-4)内部设有第一深沟球轴承，所述升降装置转轴(3-5)与第一深沟球轴承相配合，且所述第二联轴器(3-3)与第三直角减速器(3-2)相连接，所述第一深沟球轴承固定设置在第二轴承座(3-6)内部，所述第二轴承座(3-6)通过内六角圆柱头螺栓固定设置在升降载板(3-10)上，所述升降带卷筒(3-4)通过平键与升降装置转轴(3-5)固定连接，所述惰轮组(3-7)、升降智能控制器(3-8)、升降侧板(3-9)和升降带夹紧块(3-11)均通过六角头螺栓与升降载板(3-10)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种双工位智能化悬挂式自动搬运小车，其特征在于：所述抱夹升降轮(4-7)通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述直流步进电机(4-2)通过内六角圆柱头螺栓固定设置在步进电机支座(4-1)内部，所述步进电机支座(4-1)通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述轴承座(4-4)内部设有第二深沟球轴承，所述丝杠(4-5)两端均与第二深沟球轴承相配合，且中间与丝杠螺母(4-6)连接，靠近电机的丝杠(4-5)一端通过第三联轴器(4-3)与直流步进电机(4-2)相连接，所述第二深沟球轴承固定设置在轴承座(4-4)内，所述轴承座(4-4)通过内六角圆柱头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述丝杠螺母(4-6)和夹爪支座(4-13)均通过开槽盘头螺栓固定设置在滑动横板(4-8)上，所述夹爪(4-14)通过六角头螺栓固定设置在夹爪支座(4-13)上，所述夹板(4-15)通过六角头螺栓固定设置在夹爪(4-14)上，所述导向轴滑块(4-12)和导向轴支座支架(4-9)均通过六角头螺栓固定设置在抱夹载板上，所述导向轴支座(4-10)通过六角头螺栓固定设置在导向轴支座支架(4-9)上，所述导向轴(4-11)穿过导向轴滑块(4-12)且两端通过导向轴支座(4-10)固定设置在导向轴支座支架(4-9)上。
9.一种采用权利要求1所述的双工位智能化悬挂式自动搬运小车对物体进行搬运的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1:首先，OHT拾取晶圆卡，数据终端(2-3)中RFID检测模块感知OHT行驶至晶圆卡拾取点，控制行走装置(1)中驱动轮组件(1-1)停止工作，完成OHT的刹车，然后信息处理单元将晶圆盒(8)装载晶圆情况信息传递给智能旋转模块(2-4)和升降智能控制器(3-8)，智能旋转模块(2-4)会做出反应控制，然后发出指令，将空载晶圆盒(8)旋转至晶圆卡拾取点上方，升降智能控制器(3-8)控制智能升降装置(3)中的第二直流伺服电动机(3-1)启动，然后将动力通过第三直角减速器(3-2)、第二联轴器(3-3)、升降带卷筒(3-4)和升降装置转轴(3-5)传递给钢丝平皮带(5)，钢丝平皮带(5)通过旋转放松降下抱夹装置(4)，当降到目标位置后，升降智能控制器(3-8)控制抱夹装置(4)中直流步进电机(4-2)启动，通过第三联轴器(4-3)带动丝杠(4-5)旋转，从而使两个丝杠螺母(4-6)做相向运动，再将动力传递给滑动横板(4-8)，从而实现夹爪(4-14)的分开，完成晶圆盒(8)的释放，待晶圆卡装载完成后，升降智能控制器(3-8)控制抱夹装置(4)中直流步进电机(4-2)和智能升降装置(3)中的第二直流伺服电动机(3-1)反向旋转，进而控制夹爪(4-14)夹紧晶圆盒(8)和钢丝平皮带(5)旋转收紧升起抱夹机构(4)，完成拾取晶圆卡的动作；
S2:其次，OHT派送晶圆卡，待完成拾取动作后，数据终端(2-3)中RFID检测模块感知当前晶圆卡加工信息并将信息储存到信息处理单元中，信息处理单元对信息进行分析并消除冗余数据；数据终端(2-3)对接收到的其他OHT位置信息进行分析，提取出每个OHT当前运输的起点和终点位置信息，生成车间轨道网络及OHT路线拓扑图；最后将当前每个轨道上的OHT数量设为惩罚因子，用以优化堵塞现象，利用改进A*算法规划OHT运输的防堵塞路径，通过形成的拓扑图及生成的防堵塞路径信息得到的一系列节点，分别设为A1，A2，…Ai，Aj，Ak，…，其坐标设置为(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xi，yi)，(xj，yj)，(xk，yk)…，两节点之间的距离采用欧氏距离：
Figure FDA0004237460380000041
数据终端(2-3)将防堵塞路径信息以数组的形式存储，通过共享变量的方式传递给每个OHT的数据终端，实现每个OHT实时调整路径，减少车辆拥堵现象；之后根据规划的路径派送晶圆卡，数据终端(2-3)中RFID检测模块感知到OHT运输终点时，OHT停止，信息处理单元将信息传递给智能旋转模块(2-4)及升降智能控制器(3-8)，然后控制OHT完成动作，将对应晶圆盒(8)旋转至运输终点上方，并重复步骤一中的动作，降落晶圆盒(8)，完成派送工作，将信息上传至数据终端(2-3)，在整个晶圆卡运输过程中，数据终端(2-3)通过无线信号传递，实时采集车间各个OHT的信息，并对信息进行处理，然后将信息传递给智能旋转装置(2)和智能升降装置(3)，完成旋转和升降动作，实现晶圆卡的拾取和派发工作；同时，在得到车间内各个OHT位置信息及装载情况时，数据终端(2-3)可以基于最近原则、最少时间原则等实时的完成OHT的任务调度；
S3:最后，数据终端(2-3)还可以根据当前装载晶圆卡的加工工序信息，控制智能旋转装置(2)和智能升降装置(3)完成对两个晶圆盒(8)进行协调配合，进行同时降落，实现一取一放，节省多次升降的时间。
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