CN113871335A - 横向移载装置、空中运输设备及自动物料搬送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种横向移载装置、空中运输设备及自动物料搬送系统，应用于自动控制技术领域，其中横向移载装置包括：取货固定机构，固定连接于所述空中运输车的行走基板下；水平调整机构，安装于所述取货固定机构的下表面；所述水平调整机构包括同步调整机构和滑动机构，所述同步调整机构分设于所述滑动机构侧面，用于将所述滑动机构在第一方向上相对于行走基板滑动调整到预定水平位置，所述第一方向为与所述侧面垂直的水平方向上，所述预定水平位置为待搬运目标物的上方的空中位置。通过水平调整机构，可快速、准确地将运输车中部件调整到待搬运目标物的正上方空间位置，可提高产品的生产效率，更好地对接工厂需求。
Description
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，更确切的说涉及半导体制造设备，尤其涉及一种横向移载装置、空中运输设备及自动物料搬送系统。
背景技术
近年来半导体产业蓬勃发展，半导体芯片生产技术的飞速发展也对半导体晶圆代工厂(简称晶圆厂，Fab厂等)提出了更高的要求。
目前，晶圆厂会大规模采用AMHS(Automatic Material Handling System，自动物料搬送系统)，以基于AMHS快速准确地将装有wafer(晶圆)物料的Carrier(载具)搬送到目的地，以减少wafer的空闲时间(idle time)，减少错误操作(miss operation)，提高生产效率。
基于以上，本申请提供了解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
本发明提供一种横向移载装置、空中运输设备及自动物料搬送系统，以更简便、精准的设计结构构成空中运输设备，实现更轻量化的车体，搬运中更安全、稳定，提高了空中运输设备的通用性，更好地对接晶圆厂需求，以便在晶圆厂中快速部署应用。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种横向移载装置，应用于空中运输车，包括：
取货固定机构，固定连接于所述空中运输车的行走基板下；
水平调整机构，安装于所述取货固定机构的下表面；
其中，所述水平调整机构包括同步调整机构和滑动机构，所述同步调整机构分设于所述滑动机构侧面，用于将所述滑动机构在第一方向上相对于行走基板滑动调整到预定水平位置，所述第一方向为与所述侧面垂直的水平方向上，所述预定水平位置为待搬运目标物的上方的空中位置。
可选地，所述滑动机构包括二级板、三级板、角度调整基板、若干滑块以及滑块联轴器；
所述二级板通过滑块连接于所述取货固定机构的内部下方；
所述三级板通过滑块连接于所述二级板下侧；
所述角度调整基板通过滑块连接于所述三级板下侧；
所述滑块联轴器与所述同步调整机构连接，用于在所述同步调整机构的驱动下，带动所述二级板移动，使得所述二级板带动所述三级板移动，所述三级板带动所述角度调整基板移动，以在水平方向上将所述角度调整基板调整到预定水平位置。
可选地，所述同步调整机构包括第一同步轮同步带、第二同步轮同步带和第一驱动机构；
所述第一驱动机构设置于所述滑动机构的一侧，用于驱动所述滑块联轴器；
所述第一同步轮同步带和所述第二同步轮同步带分设于所述滑动机构两侧；
所述第一同步轮同步带的同步轮固定连接于所述三级板，所述第一同步轮同步带的上侧皮带装有第一皮带座，所述第一皮带座的一侧固定连接于所述二级板，所述第一皮带座的另一侧固定连接于所述滑块联轴器，所述第一同步轮同步带的下侧皮带装有第二皮带座，所述第二皮带座固定连接于所述角度调整基板；
所述第二同步轮同步带的同步轮固定连接于所述二级板，所述第二同步轮同步带的上侧皮带装有第三皮带座，所述第三皮带座固定连接于所述取货固定机构的下表面，所述第二同步轮同步带的下侧皮带装有第四皮带座，所述第四皮带座固定连接于所述三级板。
可选地，所述第一驱动机构包括第一丝杆和第一电机，所述滑块联轴器套设于所述第一丝杆上，所述第一电机的输出轴与所述第一丝杆的一段连接以驱动所述第一丝杆。
可选地，所述水平调整机构还包括第一检测部，所述第一检测部设置于所述滑动机构的一侧，用于对所述滑块联轴器的位置进行检测。
可选地，所述第一检测部包括沿所述滑动机构的滑动方向依次间隔设置的第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中所述第一传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向左滑动的最大位置，所述第二传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上的初始位置，所述第三传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始位置为所述滑动机构归位的初始位置。
可选地，所述水平调整机构还包括转动机构，所述转动机构安装于所述角度调整基板上，用于转动所述空中运输车的角度；
其中，所述转动机构包括蜗轮蜗杆组件和旋转轴，所述蜗轮蜗杆组件与所述旋转轴啮合以驱动所述旋转轴转动到预设角度。
可选地，所述转动机构还包括第二检测部，所述第二检测部用于限位所述旋转轴的转动角度；
其中，所述第二检测部包括沿所述旋转轴的圆周方向依次间隔设置的第一检测器、第二检测器和第三检测器，其中所述第一检测器用于限位所述旋转轴在水平面内逆时针转动的最大角度，所述第二检测器用于限位所述旋转轴在水平面内的初始角度，所述第三检测器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始角度为所述滑动机构归位的初始角度。
本发明还提供一种空中运输设备，包括：
行走基板；
安装于所述行走基板上表面的行走机构；
安装于所述行走基板下表面的横向移载机构，所述横向移载机构为前述任意一项所述的横向移载装置；
连接于所述横向移载机构下表面的升降机构；
通过吊装带与所述升降机构连接的夹持机构；
其中，所述行走机构用于带动所述行走基板沿布设的行进轨道按预设行进路径到达第一预设位置，所述第一预设位置为待搬运目标物所在位置的上方；所述横向移载机构用于在水平面内将所述升降机构调整到所述目标物的正上方；所述升降机构用于升降所述夹持机构，所述夹持机构用于抓取所述目标物，并夹持住所述目标物，以将所述目标物搬运到第二预设位置。
可选地，所述空中运输设备还包括车身本体，所述车身本体的顶部固定连接于所述行走基板的下表面，所述横向移载机构、所述升降机构和所述夹持机构均置于所述车身本体的内部。
可选地，所述空中运输设备还包括位置检测部，所述位置检测部安装于所述车身本体的第一顶部位置，用于检测位置标识以检测所述车身本体的位置，其中所述第一顶部位置为垂直于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置，所述位置标识为布设于行进轨道上的位置标识。
可选地，所述空中运输设备还包括防障条，所述防障条安装于所述车身本体的第二顶部位置，用于前后两个行走机构之间的防碰撞，其中所述第二顶部位置为平行于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置。
可选地，所述空中运输设备还包括第一雷达，所述第一雷达安装于所述车身本体的底面，用于对所述车身本体的下方空间中的第一障碍物进行检测；
和/或，所述空中运输设备还包括第二雷达，所述第二雷达安装于所述车身本体的侧面，用于对所述车身本体的前方空间中第二障碍物进行检测，所述前方空间为所述车身本体在行进方向上的前方空间。
可选地，所述空中运输设备还包括防掉落机构，所述防掉落机构安装于所述车身本体的内部；
所述防掉落机构包括第一联动支架，其中在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第一联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第一联动支架从所述车身本体的内部伸展后位于所述目标物的下方以防止所述目标物掉落。
可选地，所述防掉落机构还包括所述第二联动支架，所述第二联动支架与所述第一联动支架同步联动，在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第二联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第二联动支架从所述车身本体的内部伸展后抵接于所述目标物的侧面以防止所述目标物晃动。
可选地，所述升降机构通过转轴连接于所述横向移载机构下表面。
可选地，所述夹持机构包括定位导向轴，所述定位导向轴用于与所述升降机构中的升降定位位置进行定位导向，以使所述升降机构将所述夹持机构升降到指定位置。
本发明还提供一种自动物料搬送系统，包括：前述任意一项所述的空中运输设备和安装于天花板下的轨道；其中，所述空中运输设备沿所述轨道按预设行进轨迹行进。
本发明提供的一种横向移载装置、空中运输设备及自动物料搬送系统，能够带来以下至少一种有益效果：
通过新型的横向移载装置，即通过取货固定机构稳定、可靠地固定连接于空中运输车的行走基板下表面，通过水平调整机构，可快速、准确地将运输车中的升降机构和夹持机构调整到待搬运目标物的上方空间位置，可提高产品的生产效率，更好地对接工厂需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种横向移载装置的轴侧视图示意图；
图2为本发明提供的一种横向移载装置的顶视图示意图；
图3为本发明提供的一种横向移载装置的顶视图示意图；
图4为本发明提供的一种横向移载装置的剖面视图示意图；
图5为本发明提供的一种横向移载装置中转动机构的结构示意图；
图6为本发明提供的一种空中运输设备的剖面视图示意图；
图7为本发明提供的一种空中运输设备中车身的结构示意图；
图8为本发明提供的一种空中运输设备中横向移载机构通过转轴连接升降机构的结构示意图；
图9为本发明提供的一种空中运输设备中行走机构的结构示意图；
图10为本发明提供的一种空中运输设备中行走机构行进的结构示意图；
图11为本发明提供的一种空中运输设备中行走机构行进的结构示意图；
图12为本发明提供的一种空中运输设备中行走机构无线取电的结构示意图；
图13为本发明提供的一种空中运输设备中行走机构无线取电的结构示意图；
图14为本发明提供的一种空中运输设备中夹持机构的结构示意图；
图15为本发明提供的一种空中运输设备中夹持机构的结构示意图；
图16为本发明提供的一种空中运输设备中夹持机构的结构示意图；
图17为本发明提供的一种空中运输设备中防掉落机构伸展状态的结构示意图；
图18为本发明提供的一种空中运输设备中防掉落机构收缩状态的结构示意图；
图19为本发明提供的一种自动物料搬送系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等描述的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本说明书实施例提供的一种横向移载装置(也可称为横向移载机构，下面不作区分)，可应用于空中运输设备中，可在水平方向快速、准确地将空中运输设备中抓取设备(如升降机构、夹持机构、车身等)调整到待搬运目标物(如晶圆盒)的上方空间，便于快速、准确地抓取目标物，提高生产效率。
如图1至图5所示，该横向移载装置包括取货固定机构200-8和水平调整机构。
实施中，取货固定机构200-8可固定连接于所述空中运输车的行走基板下侧。例如，采用货叉固定板作为取货固定机构200-8，其中该货叉固定板可为滑轨式的货叉结构，即货叉固定板的上部为滑轨连接座，货叉固定板的下部为滑轨结构，这时可将取货固定机构200-8的上部(如滑轨连接座)固定安装于空中运输车的行走基板下表面(图中未示出)，而取货固定机构200-8的下部(如滑轨结构)用于安装水平调整机构，既可通过滑轨连接座牢靠地将横向移载机构的整体固定于行走基板下方，又可通过滑轨结构使得水平调整机构可根据调整需要滑动到指定位置。
所述水平调整机构安装于取货固定机构200-8的下表面，其中所述水平调整机构可包括同步调整机构和滑动机构，所述同步调整机构可分设于所述滑动机构的侧面(如图1中的左上、右下两个方向侧)，用于将所述滑动机构在第一方向上相对于行走基板滑动调整到预定水平位置，所述第一方向为与所述两侧垂直的水平方向上，所述预定水平位置为待搬运目标物的上方的空中位置。
实施中，同步调整机构可在第一方向上相对于行走基板移动，以带动所述滑动机构在第一方向上滑动调整到预定水平位置。比如，前述取货固定机构200-8为滑轨式货叉机构，这时取货固定机构200-8上部为滑轨连接座，连接于行走基板的下表面，而取货固定机构200-8下部为可滑动的滑轨结构，滑动机构可安装于取货固定机构200-8下部，以在同步调整机构的调整下使得水平调整机构的整体可相对于行走基板在水平面内滑动。
实施中，可在所述滑动机构下方吊装空中运输车的其他部件，比如直接吊装抓取部(如夹持机构)，比如用于升降抓取部的升降机构，比如车身等等，这里不作限定。
实施中，所述第一方向可设置为与空中运输车行进方向相同，这样可通过在第一方向上的简单调整，可快速调整到放置于地面的待搬运目标物的上方空间。
例如，Fab厂中晶圆盒放置于行进轨道下方的地面上，空中运输设备沿着行进轨道行进途中，经过晶圆盒的上方。若空中运输车需要搬运该晶圆盒时，空中运输车将按既定的路线行进到该晶圆盒上方后停留在轨道上。实际生产中，晶圆盒可能并非准确地放置于预定的地面位置，这时空中运输车可能是恰好位于晶圆盒的正上方位置，又或者是稍微偏离于晶圆盒的正上方位置。
若空中运输设备恰好处于晶圆盒的正上方时，横向移载机构可以无须水平调整作业，即内部的水平调整机构无需作业，如图1至图2中所示，横向移载机构中的水平调整机构没有左、右伸开的状态，如图中位于取货固定机构200-8下方的移载支撑板(如前述示例的滑轨结构)未见相对于行走基板进行向左或向右移动；而若晶圆盒未在空中运输车的正下方时，此时水平调整机构将根据晶圆盒的位置在水平面内调整位置，如图3所示的同步调整机构在驱动下带动滑动机构向左侧移动，因而挂载在该横向移载机构下方空中运输车的其他部件(如升降机构、夹持单元、车身等)将随之向左移动，使得用于抓取及夹持晶圆盒的部件移动到晶圆盒的正上方空间位置。
需要说明的是，在此只列举水平调整机构向左侧移动后视图，但右侧移动的运动原理相同，这里不对右侧移动作展开。
在一些实施方式中，可采用多级滑动结构构成滑动机构。
如图4所示，所述滑动机构可包括二级板200-9、三级板200-10和角度调整基板200-11(也可称为角度调整组件基板，下面不作区分)、若干滑块200-6以及滑块联轴器200-3。
实施中，二级板200-9可通过对应的滑块200-6连接于取货固定机构200-8的内部下方，例如二级板200-9通过对应的滑块200-6连接于前述示例中滑轨结构的下表面，即二级板200-9和滑轨结构作为整个滑动机构的移载支撑结构，加强结构强度和滑动效果；
三级板200-10通过对应的滑块200-6连接于二级板200-9下方，以及角度调整基板200-11通过对应的滑块200-6连接于三级板200-10下方；
滑块联轴器200-3与所述同步调整机构连接，用于在所述同步调整机构的驱动下，带动二级板200-9移动，使得二级板200-9带动三级板200-10移动，三级板200-10带动角度调整基板200-11移动，以在水平方向上将角度调整基板200-11调整到预定水平位置。
实施中，滑块联轴器200-3在所述同步调整机构的驱动下，使得多级板构成的滑动机构进行联动移动，实现水平位置得调整目的。
在一些实施方式中，所述同步调整机构可采用同步轮同步带结构为核心，通过简易结构实现多基板联动移动。
如图1至图4所示，所述同步调整机构可包括第一同步轮同步带200-12、第二同步轮同步带200-13和第一驱动机构。
实施中，所述第一驱动机构设置于所述滑动机构的一侧(比如图中的下部位置)，用于驱动所述滑块联轴器200-3。
第一同步轮同步带200-12和第二同步轮同步带200-13分设于所述滑动机构两侧(比如图中的上下两侧方向)。
其中，第一同步轮同步带200-12的同步轮固定连接于所述三级板200-10，该第一同步轮同步带200-12的上侧皮带装有第一皮带座，所述第一皮带座的一侧固定连接于所述二级板200-9，所述第一皮带座的另一侧固定连接于所述滑块联轴器200-3，所述第一同步轮同步带200-12的下侧皮带装有第二皮带座，所述第二皮带座固定连接于所述角度调整基板200-11；
所述第二同步轮同步带200-13的同步轮固定连接于所述二级板200-9，所述第二同步轮同步带200-13的上侧皮带装有第三皮带座，所述第三皮带座固定连接于所述取货固定机构200-8的下表面，所述第二同步轮同步带200-13的下侧皮带装有第四皮带座，所述第四皮带座固定连接于所述三级板200-10。
这时，当滑块联轴器200-3在所述第一驱动机构驱动下，第一同步轮同步带200-12转动，即带动第一同步轮同步带200-12的上侧皮带的皮带座向移动，由于第一同步轮同步带200-12的上侧皮带的皮带座一侧固定在二级板200-9上，所以二级板200-9也随之向移动；同时，由于二级板200-9上固定有第二同步轮同步带200-13，且其同步带的下侧皮带由皮带座固定在三级板200-10上，因此二级板200-9会带动三级板200-10移动；以及，由于三级板200-10上固定有第一同步轮同步带200-12，且其同步带的下侧皮带由皮带座固定在角度调整基板200-11上，因此三级板200-10的移动会带动角度调整基板200-11移动，从而在水平方向上将角度调整基板200-11调整到预定水平位置。
需要说明的是，图3为向左侧(相对于视图方向)移动的示意说明，但向右侧运动原理一样，这里不再赘述。
在一些实施方式中，可采用丝杆驱动结构作为第一驱动机构的核心，使得结构合理，占用空间小。
如图1至图4所示，所述第一驱动机构可包括第一丝杆200-14和第一电机(比如第一电机安装于图中下侧右部位置)，所述滑块联轴器套设于所述第一丝杆200-14上，所述第一电机的输出轴与所述第一丝杆的一段连接以驱动所述第一丝杆。
在一些实施方式中，可采用检测部对作检测。
如图1至图4所示，所述水平调整机构还可包括第一检测部，所述第一检测部设置于所述滑动机构的一侧(比如第一检测部设置于图中的下部位置)，用于对所述滑块联轴器的位置进行检测，以对横向移载装置在水平方向上的位置调整进行检测。
在一些实施方式中，可通过在第一检测部中设置多个检测器，对水平位置的最大调整位置进行限位检测。
如图1至图4所示，所述第一检测部可包括沿所述滑动机构的滑动方向依次间隔设置的第一传感器200-4、第二传感器200-1和第三传感器200-5，其中所述第一传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向左滑动的最大位置，所述第二传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上的初始位置，所述第三传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始位置为所述滑动机构归位的初始位置。
实施中，可在所述滑块联轴器上设置检测片200-2，通过检测片200-2与各个传感器配合工作进行检测。
在一些实施方式中，可采用转动机构以在水平面内调整运输车的其他部件(如抓取机构、升降机构、车身等)的角度，以使运输车以准确的角度抓取到未按正确角度摆放的目标物。
如图1至图5所示，所述水平调整机构还包括转动机构200-7，所述转动机构200-7安装于所述角度调整基板200-11上，用于转动所述空中运输车的角度。
实施中，所述转动机构200-7可包括蜗轮蜗杆组件和旋转轴200-7-8，所述蜗轮蜗杆组件与所述旋转轴200-7-8啮合以驱动所述旋转轴200-7-8转动到预设角度，从而将吊装于所述旋转轴200-7-8下方的运输车其他部件调整到合适角度，便于对目标物进行抓取。
实施中，如图5所示，所述蜗轮蜗杆组件可采用电机配合蜗杆实施转动驱动的结构，即所述蜗轮蜗杆组件可包括电机200-7-1、第三同步轮同步带200-7-2和蜗轮蜗杆200-7-3，其中电机200-7-1驱动第三同步轮同步带200-7-2和蜗轮蜗杆200-7-3，带动旋转轴200-7-8转动。
在一些实施方式中，可通过在所述转动机构200-7中设置多个检测器，对转动角度的最大调整位置进行限位检测。
如图5所示，所述转动机构200-7还可包括第二检测部，所述第二检测部用于限位所述旋转轴的转动角度。
实施中，所述第二检测部可包括沿所述旋转轴的圆周方向依次间隔设置的第一检测器200-7-5、第二检测器200-7-6和第三检测器200-7-7，其中所述第一检测器用于限位所述旋转轴在水平面内逆时针转动的最大角度，所述第二检测器用于限位所述旋转轴在水平面内的初始角度，所述第三检测器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始角度为所述滑动机构归位的初始角度。
实施中，可在旋转轴200-7-8设置检测板200-7-4，以配合各个检测器进行限位检测，比如当调整检测板200-7-4位于第一检测器200-7-5或第三检测器200-7-7时，此时为转动的最大角度。
基于相同的发明构思，本说明书实施例还提供一种空中运输设备，以基于前述任意一个实施例提供的横向移载机构(也叫横向移载装置)，在水平面内将运输车对准正下方的目标物。
如图6所示，该空中运输设备可包括：行走基板6；安装于所述行走基板上表面的行走机构200；安装于所述行走基板下表面的横向移载机构300，其中所述横向移载机构300为如前述任意一个实施例中所述的横向移载装置；连接于所述横向移载机构下表面的升降机构400；以及，通过吊装带与所述升降机构连接的夹持机构500。
其中，所述行走机构200用于带动所述行走基板6沿布设的行进轨道1(如布设于天花板100下方的轨道)按预设行进路径到达第一预设位置，所述第一预设位置为待搬运目标物所在位置的上方；所述横向移载机构300用于在水平面内将所述升降机构400调整到所述目标物的正上方；所述升降机构400用于升降所述夹持机构500，所述夹持机构500用于抓取所述目标物，并夹持住所述目标物，以将所述目标物搬运到第二预设位置。
在行走机构按预定行进路线到达目标物上方后，通过横向移载机构在水平方向预先将升降机构以及夹持机构调整到目标物正上方位置，让后下放进行目标物抓取并夹持搬运，系统结构简单，灵活性高，生成效率高，非常容易对接工厂需求。
需要说明的是，行走基板、行走机构、升降机构、夹持机构等部件可根据实际应用需求进行设计，这里不作限定。
在一些实施方式中，可将运输设备中的各个部件机构放置于车身内部。
如图6所示，所述空中运输设备还可包括车身本体700，所述车身本体700的顶部固定连接于所述行走基板6的下表面，所述横向移载机构300、所述升降机构400和所述夹持机构500均置于所述车身本体700的内部。
在一些实施方式中，可在运输设备中安装响应的检测部，对布设于轨道上的传感标识进行检测以准确地行进位置。
如图7所示，所述空中运输设备还可包括位置检测部700-4、700-5等，所述位置检测部安装于所述车身本体的第一顶部位置，用于检测位置标识以检测所述车身本体的位置，其中所述第一顶部位置为垂直于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置，所述位置标识为布设于行进轨道上的位置标识。
在一些实施方式中，可在车身上安装防障条，降低前后车之间的碰撞、车身与周边物体之间的碰撞等对生产安全带来的影响。
如图7所示，所述空中运输设备还可包括防障条700-1，所述防障条安700-1装于所述车身本体的第二顶部位置，用于前后两个行走机构之间的防碰撞，其中所述第二顶部位置为平行于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置。
在一些实施方式中，可采用雷达对车辆行进中的障碍物(比如运动或静止的物体、人等)进行检测，提高生产安全性。
如图7所示，所述空中运输设备还可包括第一雷达，所述第一雷达安装于所述车身本体的底面，用于对所述车身本体的下方空间(如图中示意的区域700-3)中的第一障碍物进行检测；
和/或，所述空中运输设备还可包括第二雷达，所述第二雷达安装于所述车身本体的侧面，用于对所述车身本体的前方空间中第二障碍物进行检测，所述前方空间为所述车身本体在行进方向上的前方空间(如图中示意的区域700-2)。
在一些实施方式中，可采用防掉落机构在搬运中对目标物进行保护，避免目标物掉落而影响生产安全。
如图6至图7所示，所述空中运输设备还可包括防掉落机构600，所述防掉落机构600安装于所述车身本体的内部(比如图7中右侧车身下部空间的示意位置)。其中，所述防掉落机构可包括第一联动支架(比如图7中伸展于目标物下方的支架)，其中在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第一联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第一联动支架从所述车身本体的内部伸展后位于所述目标物的下方以防止所述目标物掉落。
需要说明的是，所述第一联动支架可为单臂结构、三角形结构、四边形结构甚至多边形结构，这里不作限定。
在一些实施方式中，在采用防掉落机构在搬运中对目标物进行保护时，还可通过在防掉落机构采用夹持结构对目标物扶持，降低目标物晃动，提高生产安全性。
实施中，所述防掉落机构还可包括所述第二联动支架，所述第二联动支架与所述第一联动支架同步联动，在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第二联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第二联动支架从所述车身本体的内部伸展后抵接于所述目标物的侧面以防止所述目标物晃动。
需要说明的是，所述第二联动支架可为单臂结构、三角形结构、四边形结构甚至多边形结构，这里不作限定。另外，所述第二联动支架与目标物进行接触的结构可为圆柱、球状、平面状等结构，这里不作限定。
在一些实施方式中，可在升降机构400和横向移载机构300之间采用转轴连接，方便横向移载机构300在水平内进行角度调整来调整升降机构400的角度，以快速、平稳、准确地将升降机构400调整到目标物的正上方位置。
如图8所示，所述升降机构通过转轴(如图中的两者中部连接处示意)连接于所述横向移载机构下表面。
为便于理解本说明实施例提供的空中运输设备，下面对行走机构、夹持机构、防掉落机构等进行示意说明。
如图9至图11所示，行走机构中，减速电机9、伺服电机、行进轮组13、辅助轮组12等通过转轴8安装于行走基板6上，通过行走轮组13、辅助轮组12可沿预设的直行轨道1行进，还通过导向轮组23根据导向轨道15的导向沿着弯轨道14-1、弯轨道14-2行进，实现整个空中运输设备按指定路径行走搬送物品的目的。
如图12至图13所示，行走机构可以通过非接触方式获取电力，即取电器2从布线的高频电缆5获取电力，其中取电器2可为E型取电器，通过切割高频电缆5的磁场获得电力给行走机构提供电力。
其中，高频电缆5由线槽4和高频线支架7固定在轨道1上，取电器2由取电器安装支架3固定在行走基板6上，取电器2采用和转轴8分离式的结构，使取电结构更简单，空间利用率更高，也远离周围的金属部件，降低发热，安装方式更灵活。
如图14至图16所示，夹持机构500可通过吊装用的皮带调整组件500-1连接于升降机构400下方。
如图14所示，夹持机构500可包括定位导向轴500-2，所述定位导向轴用于与所述升降机构中的升降定位位置进行定位导向，以使所述升降机构将所述夹持机构升降到指定位置。通过导向轴对升降过程进行垂直方向的定位导向，提高生产安全性。
当横向移载机构300和升降机构400都运行到位后，此时夹持机构中的电机500-3可以驱动左右旋丝杆500-4使两侧夹爪500-7在滑轨500-5上平移完成夹爪500-7的开、合实现抓取、释放目标物的动作。
夹持机构中可设计有定位导向块500-6，比如四个定位导向块500-6位于四周，在下降中可通过导向块500-6与目标物的顶部接触，方便对下降中的垂直方向进行粗导向定位，防止物品在夹取前出现倾斜等情况。
在夹爪500-7对物品进行夹取时，夹爪下端的结构设计可根据物品的外形结构尺寸做斜面500-7-1处理，可通过斜面500-7-1对抓取目标物时进行水平方向的粗导向定位。
夹爪500-7下部中间可根据物品的外形结构尺寸进行设计，比如做V型定位块500-7-2，可通过V型定位块500-7-2对抓取目标物时进行水平方向的精导向定位。
通过定位导向结构设计，可确保产品被精准、平稳的夹持，保护了产品被抓取时稳定性、安全性。
夹爪500-7下部中间可安装有传感检测器500-8，以便于夹爪500-7夹持目标物后，通过该传感检测器500-8确认夹持有目标物，提高生产安全性。
升降机构400上可设有传感器(图中未示出)，与夹持机构500工作中的反射板500-10配合检测，即升降机构400上该传感器结合夹持机构500中的反射板500-10，用于检测下方夹持机构500的晃动幅度，当该传感器检测不到来自反射板500-10的反射信号(如光束)时，说明此时下方夹持机构500的晃动幅度较大，不在适合夹持单元夹取物品的范围内，升降机构的伺服电机将调整夹持机构下放速率或停止运转等。
图中，夹持机构中还可设计有弹簧定位组件500-9和第一对射传感器500-11、第二对射传感器500-12，进行下降位置的检测及限位保护。
例如，当夹持机构下降到指定高度时，弹簧定位组件下端的定位块500-9-1受到物品向上的力使弹簧组件中的弹簧上移，致使弹簧组件中的弹片500-15离开弹簧结构的上表面一定距离，可通过距离进行检测，比如采用采用螺钉500-14配合两组对射传感器进行检测及限位保护；此此时对射传感器500-11的光束被遮挡由on变为off状态，当夹持单元继续下降，弹簧定位组件下端的定位块500-9-1受到物品向上的力使弹簧组件中的弹簧继续上移，对射传感器500-12的光束被遮挡由on变为off状态，此时物品有可能会因夹持单元的下放过量而受到来自弹簧定位组件下端的定位块500-9-1的压力而损坏，这种情况是不充许的，因此当对射传感器500-11为on状态时，说明夹持单元下降高度不够，当对射传感器500-12为off状态时说明夹持单元下降过量，通过检测和限位保护可使夹爪下降到精准的高度且不破坏产品。
如图17至图18所示，防掉落机构600可采用四边形联动结构的防掉落结构。当夹持机构500精准、平稳地夹取物品后，车身内侧的防掉落机构600中的电机600-1使滚珠丝杆带动滑块600-2驱使第一联动机构的各连接臂600-3转动，处于伸开状态，以伸展于目标物下方，即使目标物从夹持机构中掉落时，防掉落机构600可稳定可靠地接住目标物，避免目标物掉落影响生产安全性。
如图17至图18所示，可采用第二联动机构扶持目标物，降低目标物晃动幅度，比如通过第二联动机构上的夹紧块600-7，牢牢地扶持住物品，防止被夹取的物品晃动、掉落。
如图17至图18所示，可采用检测部对防掉落机构的伸展或收缩进行检测和限位保护，比如通过传感器600-4、传感器600-5和检测板600-6相互配合工作实现检测，如检测板600-6遮挡传感器600-4，表明收缩到位，如检测板600-6遮挡传感器600-5，表明伸展到位。
基于相同的发明构思，本说明书实施例还提供一种自动物料搬送系统，以基于前述任意一个实施例提供的空中运输设备(也叫天车)抓取并搬运目标物。
实施中，本说明书提供的一种自动物料搬送系统，可包括：前述任意一个实施例中所述的空中运输设备和安装于天花板下的轨道。
如图19所示，所述空中运输设备(比如图中的运输车)可以沿着行走轨道按预设行进轨迹行进，以实现目标物的搬运目的。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种横向移载装置，其特征在于，应用于空中运输车，包括：
取货固定机构，固定连接于所述空中运输车的行走基板下；
水平调整机构，安装于所述取货固定机构的下表面；
其中，所述水平调整机构包括同步调整机构和滑动机构，所述同步调整机构分设于所述滑动机构侧面，用于将所述滑动机构在第一方向上相对于行走基板滑动调整到预定水平位置，所述第一方向为与所述侧面垂直的水平方向上，所述预定水平位置为待搬运目标物的上方的空中位置。
2.根据权利要求1所述的横向移载装置，其特征在于，所述滑动机构包括二级板、三级板、角度调整基板、若干滑块以及滑块联轴器；
所述二级板通过滑块连接于所述取货固定机构的内部下方；
所述三级板通过滑块连接于所述二级板下侧；
所述角度调整基板通过滑块连接于所述三级板下侧；
所述滑块联轴器与所述同步调整机构连接，用于在所述同步调整机构的驱动下，带动所述二级板移动，使得所述二级板带动所述三级板移动，所述三级板带动所述角度调整基板移动，以在水平方向上将所述角度调整基板调整到预定水平位置。
3.根据权利要求2所述的横向移载装置，其特征在于，所述同步调整机构包括第一同步轮同步带、第二同步轮同步带和第一驱动机构；
所述第一驱动机构设置于所述滑动机构的一侧，用于驱动所述滑块联轴器；
所述第一同步轮同步带和所述第二同步轮同步带分设于所述滑动机构两侧；
所述第一同步轮同步带的同步轮固定连接于所述三级板，所述第一同步轮同步带的上侧皮带装有第一皮带座，所述第一皮带座的一侧固定连接于所述二级板，所述第一皮带座的另一侧固定连接于所述滑块联轴器，所述第一同步轮同步带的下侧皮带装有第二皮带座，所述第二皮带座固定连接于所述角度调整基板；
所述第二同步轮同步带的同步轮固定连接于所述二级板，所述第二同步轮同步带的上侧皮带装有第三皮带座，所述第三皮带座固定连接于所述取货固定机构的下表面，所述第二同步轮同步带的下侧皮带装有第四皮带座，所述第四皮带座固定连接于所述三级板。
4.根据权利要求3所述的横向移载装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一丝杆和第一电机，所述滑块联轴器套设于所述第一丝杆上，所述第一电机的输出轴与所述第一丝杆的一段连接以驱动所述第一丝杆。
5.根据权利要求2所述的横向移载装置，其特征在于，所述水平调整机构还包括第一检测部，所述第一检测部设置于所述滑动机构的一侧，用于对所述滑块联轴器的位置进行检测。
6.根据权利要求5所述的横向移载装置，其特征在于，所述第一检测部包括沿所述滑动机构的滑动方向依次间隔设置的第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中所述第一传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向左滑动的最大位置，所述第二传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上的初始位置，所述第三传感器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始位置为所述滑动机构归位的初始位置。
7.根据权利要求2所述的横向移载装置，其特征在于，所述水平调整机构还包括转动机构，所述转动机构安装于所述角度调整基板上，用于转动所述空中运输车的角度；
其中，所述转动机构包括蜗轮蜗杆组件和旋转轴，所述蜗轮蜗杆组件与所述旋转轴啮合以驱动所述旋转轴转动到预设角度。
8.根据权利要求7所述的横向移载装置，其特征在于，所述转动机构还包括第二检测部，所述第二检测部用于限位所述旋转轴的转动角度；
其中，所述第二检测部包括沿所述旋转轴的圆周方向依次间隔设置的第一检测器、第二检测器和第三检测器，其中所述第一检测器用于限位所述旋转轴在水平面内逆时针转动的最大角度，所述第二检测器用于限位所述旋转轴在水平面内的初始角度，所述第三检测器用于限位所述滑块联轴器在所述第一方向上向右滑动的最大位置，所述初始角度为所述滑动机构归位的初始角度。
9.一种空中运输设备，其特征在于，包括：
行走基板；
安装于所述行走基板上表面的行走机构；
安装于所述行走基板下表面的横向移载机构，所述横向移载机构为如权利要求1-8中任意一项所述的横向移载装置；
连接于所述横向移载机构下表面的升降机构；
通过吊装带与所述升降机构连接的夹持机构；
其中，所述行走机构用于带动所述行走基板沿布设的行进轨道按预设行进路径到达第一预设位置，所述第一预设位置为待搬运目标物所在位置的上方；所述横向移载机构用于在水平面内将所述升降机构调整到所述目标物的正上方；所述升降机构用于升降所述夹持机构，所述夹持机构用于抓取所述目标物，并夹持住所述目标物，以将所述目标物搬运到第二预设位置。
10.根据权利要求9所述的空中运输设备，其特征在于，所述空中运输设备还包括车身本体，所述车身本体的顶部固定连接于所述行走基板的下表面，所述横向移载机构、所述升降机构和所述夹持机构均置于所述车身本体的内部。
11.根据权利要求10所述的空中运输设备，其特征在于，所述空中运输设备还包括位置检测部，所述位置检测部安装于所述车身本体的第一顶部位置，用于检测位置标识以检测所述车身本体的位置，其中所述第一顶部位置为垂直于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置，所述位置标识为布设于行进轨道上的位置标识。
12.根据权利要求10所述的空中运输设备，其特征在于，所述空中运输设备还包括防障条，所述防障条安装于所述车身本体的第二顶部位置，用于前后两个行走机构之间的防碰撞，其中所述第二顶部位置为平行于行进轨道延伸方向的车身本体顶部两侧位置处。
13.根据权利要求10所述的空中运输设备，其特征在于，所述空中运输设备还包括第一雷达，所述第一雷达安装于所述车身本体的底面，用于对所述车身本体的下方空间中的第一障碍物进行检测；
和/或，所述空中运输设备还包括第二雷达，所述第二雷达安装于所述车身本体的侧面，用于对所述车身本体的前方空间中第二障碍物进行检测，所述前方空间为所述车身本体在行进方向上的前方空间。
14.根据权利要求10所述的空中运输设备，其特征在于，所述空中运输设备还包括防掉落机构，所述防掉落机构安装于所述车身本体的内部；
所述防掉落机构包括第一联动支架，其中在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第一联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第一联动支架从所述车身本体的内部伸展后位于所述目标物的下方以防止所述目标物掉落。
15.根据权利要求14所述的空中运输设备，其特征在于，所述防掉落机构还包括第二联动支架，所述第二联动支架与所述第一联动支架同步联动，在所述夹持机构未抓取所述目标物时，所述第二联动支架收缩于所述车身本体的内部，在所述夹持机构夹持住所述目标物时，所述第二联动支架从所述车身本体的内部伸展后抵接于所述目标物的侧面以防止所述目标物晃动。
16.根据权利要求9所述的空中运输设备，其特征在于，所述升降机构通过转轴连接于所述横向移载机构下表面。
17.根据权利要求9所述的空中运输设备，其特征在于，所述夹持机构包括定位导向轴，所述定位导向轴用于与所述升降机构中的升降定位位置进行定位导向，以使所述升降机构将所述夹持机构升降到指定位置。
18.一种自动物料搬送系统，其特征在于，包括：
如权利要求9-17中任意一项所述的空中运输设备；
安装于天花板下的轨道；
其中，所述空中运输设备沿所述轨道按预设行进轨迹行进。
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