CN115261971B - 一种单晶炉副室管道清扫机器人 - Google Patents

一种单晶炉副室管道清扫机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单晶炉副室管道清扫机器人，包括攀爬装置、安装于攀爬装置上的清洁装置、电源及控制装置、跟随照明及云台相机检测部件。该清扫机器人通过攀爬装置在管道内壁上攀爬。同时，在管道的攀爬过程中，通过清洁装置对管道内可以攀爬到的各个位置进行。该清扫机器人能够代替人力人工远程操作控制，避免使用人力在管道内部爬高的安全隐患，实现对管道内的无人自动化清扫。

Description

一种单晶炉副室管道清扫机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域。
背景技术
由于半导体产业中对单晶太阳能长晶炉的需求持续大量增长，使长晶炉的使用频率增加，随着长晶炉的大量使用，副室清洁的工作量也大幅增加。现有技术中，单纯依靠人力对副室清洁已经无法满足要求，且由于人的因素会因体力、情绪、责任心等诸多因素而变动，清洁质量无法实效控制。
通过目前人工清洁情况的了解，存在人工攀爬、喷洒无水酒精、手工用无尘纸擦拭、观察表面清洁情况等，重复这几个步骤直到目测清洁干净为止。现有技术须要人力全手工操作，爬到高空拆装检修孔洞盖板，以及采用不够规范的工具和手段，费时费力。即使这样还无法防止氧化物等污染物散落到无尘洁净的厂房内。无法均匀连续清洁副室内表面，无法观察和检查内壁表面的氧化物沉积情况和清洁的质量。无法保障清洁质量。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种单晶炉副室管道清扫机器人，目的是避免使用人力在管道内部爬高的安全隐患，实现对管道内的无人自动化清扫，同时提高对管道内的清洁质量。
技术方案：为解决上述问题，本发明可采用以下技术方案：
一种单晶炉副室管道清扫机器人，包括攀爬装置及安装于攀爬装置上的清洁装置；所述攀爬装置包括上基体、下基体、若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆；所述若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆均安装于上基体与下基体之间；第一攀爬部件包括第一伸缩杆、与第一伸缩杆配合的第一攀爬腿；第一伸缩杆伸长时，第一攀爬腿向内收；第一伸缩杆缩短时，第一攀爬腿向外扩张；第二攀爬部件包括第二伸缩杆、与第二伸缩杆配合的第二攀爬腿；第二伸缩杆伸长时，第二攀爬腿向内收；第二伸缩杆缩短时，第二攀爬腿向外扩张；所述第一攀爬腿位于第二攀爬腿的上方；所述清洁装置包括周向设置的若干清洁刷。
进一步的，所述第一攀爬部件包括安装于上基体并向下基体方向延伸的第一收容杆，所述第一收容杆具有上下延伸的第一收容槽，所述第一伸缩杆的一端安装于第一收容槽的底部，第一伸缩杆的另一端与第一攀爬腿的中间位置铰接，第一攀爬腿位于第一伸缩杆上方，第一攀爬腿的后端铰接于第一收容槽内，第一攀爬腿的前端延伸出第一收容槽，第一伸缩杆与第一攀爬腿的铰接处为第一攀爬腿的杠杆支点；所述第二攀爬部件包括安装于下基体并向上基体方向延伸的第二收容杆，所述第二收容杆具有上下延伸的第二收容槽，所述第二伸缩杆的一端安装于第二收容槽的底部，第二伸缩杆的另一端与第二攀爬腿的中间位置铰接，第二攀爬腿位于第二伸缩杆下方，第二攀爬腿的后端铰接于第二收容槽内，第二攀爬腿的前端延伸出第二收容槽，第二伸缩杆与第二攀爬腿的铰接处为第二攀爬腿的杠杆支点。
进一步的，所述清洁装置包括安装于上基体上的主体、通过轴承安装于主体外围上端并围绕主体转动的转动部、位于转动部下方的套筒、通过轴承安装于套筒外侧的旋转齿轮、安装于套筒底部的升降齿轮、驱动升降齿轮转动的第一电机、驱动旋转齿轮转动的第二电机；所述旋转齿轮与清洁刷底部之间连接有第一连杆，第一连杆的底部与旋转齿轮铰接，第一连杆的顶部与清洁刷底部铰接，清洁刷内侧与转动部外侧之间连接有第二连杆，第二连杆的一端与清洁刷内侧铰接而另一端与转动部外侧铰接；当升降齿轮上升而靠近转动部时，清洁刷相对转动部向外移动。
进一步的，所述主体内安装有风机、位于风机上方的过滤器、位于风机下方的流道，所述主体外侧周向设有一圈吹气口，该吹气口与流道连通；风机工作时，风机上方形成负压。
进一步的，所述主体上还设有围绕主体周向设置的进气口，所述转动部上设有围绕转动部周向设置的吸入通道，吸入通道位于清洁刷内侧，吸入通道与进气口连通；所述进气口位于过滤器上方且与过滤器进口连通。
进一步的，所述主体的顶端设有喷剂喷嘴，主体内设有存贮壶、连接存贮壶的微型泵及电动阀，通过微型泵及电动阀将喷剂输送到喷剂喷嘴。
进一步的，所述主体顶部设有光源及云台相机，云台相机配备无线视频连接模块用以将采集图像传输至管道外的监视器。
进一步的，所述上基体为环状；若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆围成一圈的排列于上基体与下基体之间；所述主体的下半部分自上基体向下延伸至若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆围成的中空空间内。
进一步的，所述主体中间位置设有向外凸出的环状台阶，该环状台阶安装于上基体的上表面，所述升降齿轮设置于环状台阶的上表面，所述环状台阶的外缘周向设置吹气口。
进一步的，所述第一电机、第二电机设置于上基体下表面，且第一电机的输出轴、第二电机的输出轴自下向上穿过上基体及环状台阶，第一电机的输出轴顶端设有与升降齿轮啮合的第一输出齿轮，第二电机的输出轴顶端设有与旋转齿轮啮合的第二输出齿轮。
有益效果：本发明提供的单晶炉副室管道清扫机器人是能够在单晶炉副室管道内移动并进行清扫作业的专用机器人。该清扫机器人通过第一攀爬部件与第二攀爬部件交替支撑于单晶炉副室管道内壁，并通过攀爬伸缩杆的伸缩使清扫机器人能够在管道内壁上攀爬。同时，在管道的攀爬过程中，通过清洁装置对管道内可以攀爬到的各个位置进行。该清扫机器人能够代替人力人工远程操作控制，避免使用人力在管道内部爬高的安全隐患，实现对管道内的无人自动化清扫。并且清扫机器人的清扫装置为机械标准化设备，对每个方向的清扫作业程度均相同，以提高清洁质量。
附图说明
图1为本发明单晶炉副室管道清扫机器人的立体图。
图2为本发明单晶炉副室管道清扫机器人的剖视示意图。
图3为清洁装置的立体图。
图4为清洁装置的剖视示意图。
图5为攀爬装置的立体图。
图6为攀爬装置中攀爬伸缩杆伸长时的立体图。
图7为攀爬装置中第一攀爬腿、第二攀爬腿同时向外展开的立体图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明,所述实例仅是发明的一部分实施例，并不是全部实施例。
本实施方式提供一种单晶炉副室管道清扫机器人。如图1及图2所示，包括攀爬装置100、安装于攀爬装置上的清洁装置200、电源及控制装置300、跟随照明及云台相机检测部件400。
请参阅图5至图7所示，所述攀爬装置100包括上基体101、下基体102、若干第一攀爬部件120、若干第二攀爬部件130、若干攀爬伸缩杆110；所述若干第一攀爬部件120、若干第二攀爬部件130、若干攀爬伸缩杆110均安装于上基体101与下基体102之间。
第一攀爬部件120包括第一伸缩杆121、与第一伸缩杆121配合的第一攀爬腿122、安装于上基体101并向下基体102方向延伸的第一收容杆123。所述第一收容杆123具有上下延伸的第一收容槽124。所述第一伸缩杆121的一端安装于第一收容槽124的底部，第一伸缩杆121的另一端与第一攀爬腿122的中间位置铰接。第一攀爬腿122位于第一伸缩杆121上方。第一攀爬腿122的后端铰接于第一收容槽124内。第一攀爬腿122的前端延伸出第一收容槽124。第一伸缩杆121与第一攀爬腿122的铰接处为第一攀爬腿122的杠杆支点，并通过杠杆作用，第一伸缩杆121伸长时，第一攀爬腿122向内收；第一伸缩杆121缩短时，第一攀爬腿122向外扩张。
第二攀爬部件130包括第二伸缩杆131、与第二伸缩杆131配合的第二攀爬腿132、安装于下基体102并向上基体101方向延伸的第二收容杆133。所述第二收容杆133具有上下延伸的第二收容槽134。所述第二伸缩杆131的一端安装于第二收容槽134的底部，第二伸缩杆131的另一端与第二攀爬腿132的中间位置铰接。第二攀爬腿132位于第二伸缩杆131下方。第二攀爬腿132的后端铰接于第二收容槽134内。第二攀爬腿132的前端延伸出第二收容槽134。第二伸缩杆131与第二攀爬腿132的铰接处为第二攀爬腿132的杠杆支点。第二伸缩杆131伸长时，第二攀爬腿132向内收；第二伸缩杆131缩短时，第二攀爬腿132向外扩张。所述第一攀爬腿122位于第二攀爬腿132的上方。第一攀爬腿及第二攀爬腿的外端均设置有硅胶套以增大与副室管道内壁的摩擦。在本实施方式中，所述攀爬伸缩杆110、第一伸缩杆121、第二伸缩杆131选用电缸。
如图5所示，第二攀爬腿132向外撑开时，通过第二攀爬腿132与副室管道内壁的摩擦力使攀爬装置100与副室管道内壁相对固定。此时第一攀爬腿122向内收而不与副室管道内壁接触，然后如图6所示，通过攀爬伸缩杆130伸长使上基体101相对下基体102向上移动。然后使第一攀爬腿122向外撑开与副室管道内壁的摩擦力使攀爬装置100与副室管道内壁相对固定，而第二攀爬腿132回收，再使攀爬伸缩杆130缩短使下基体102向上移动。如此往复，使攀爬装置可以在副室管道中一直向上移动。反过来操作，攀爬装置也可以向下移动，在此不在赘述。当攀爬装置100攀爬到预定位置时，可以使第一攀爬腿122、第二攀爬腿132同时打开与副室管道内壁固定，如图7所示，使攀爬装置100处于一个固定位置而开始进行清扫作业。
如图3及图4所示，所述清洁装置200包括安装于上基体101上的主体201、通过轴承202安装于主体201外围上端并围绕主体201转动的转动部202、位于转动部202下方的套筒203、通过轴承204安装于套筒203外侧的旋转齿轮205、安装于套筒203底部的升降齿轮206、驱动升降齿轮206转动的第一电机207、驱动旋转齿轮205转动的第二电机208。转动部202外侧设有围绕转动部202周向排列的若干清洁刷209。
所述旋转齿轮205与清洁刷209底部之间连接有第一连杆210，第一连杆210的底部与旋转齿轮205铰接。第一连杆210的顶部与清洁刷209底部铰接。清洁刷209内侧与转动部202外侧之间连接有第二连杆211。第二连杆211的一端与清洁刷209内侧铰接而另一端与转动部202外侧铰接。当升降齿轮206上升而靠近转动部202时，清洁刷209相对转动部202向外移动，从而使围成一圈的清洁刷209能够向外扩或者向内收缩以与副室管道内壁的直径适配，当清洁刷209与副室管道内壁相互触碰后，通过旋转齿轮205的转动使转动部202带动清洁刷209转动而清扫副室管道内壁。
如图2及图5所述，所述上基体101为环状。若干第一攀爬部件120、若干第二攀爬部件130、若干攀爬伸缩杆110围成一圈的排列于上基体101与下基体102之间。所述主体101的下半部分自上基体101向下延伸至若干第一攀爬部件120、若干第二攀爬部件130、若干攀爬伸缩杆110围成的中空空间内以利用该空间使整体的机器人结构小型化。所述主体201中间位置设有向外凸出的环状台阶220。该环状台阶220安装于上基体101的上表面。所述升降齿轮206设置于环状台阶220的上表面。所述环状台阶220的外缘周向设置吹气口215。
所述第一电机207、第二电机208设置于上基体101下表面。且第一电机207的输出轴、第二电机208的输出轴自下向上穿过上基体101及环状台阶220。第一电机207的输出轴顶端设有与升降齿轮206啮合的第一输出齿轮。第二电机208的输出轴顶端设有与旋转齿轮205啮合的第二输出齿轮。
同时，所述主体201内安装有风机212、位于风机212上方的过滤器213、位于风机212下方的流道214。所述主体201外侧周向设有一圈所述吹气口215在环状台阶220处。该吹气口215与流道214连通。高速风机工作往流道214内加压空气，从流道214内加速流向吹风口215喷出，用于吹扫副室管道内壁。主体201上还设有围绕主体201周向设置的进气口216，所述转动部202上设有围绕转动部202周向设置的吸入通道217，吸入通道217位于清洁刷209内侧。吸入通道217与进气口216连通。所述进气口216位于过滤器213上方且与过滤器213进口连通。
风机212工作时，风机212上方形成负压，使清洁刷209附近带尘粒的空气流经吸入通道，再经进气口216进入过滤器213内，过滤器213过滤后的干净空气进入高速风机212后压缩吹出。如此循环，实现吹风吸尘的功用。
所述主体201的顶端还设有喷剂喷嘴218，主体201内设有存贮壶、连接存贮壶的微型泵及电动阀(未图示)，通过微型泵及电动阀将喷剂输送到喷剂喷嘴218。喷剂可以选用无水酒精等清洁溶剂，用以对副室管道内进行清洁作业。
跟随照明及云台相机检测部件400包括设于主体201顶部的光源及云台相机，云台相机配备无线视频连接模块用以将采集图像传输至管道外的监视器。

Claims (10)

1.一种单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于：包括攀爬装置及安装于攀爬装置上的清洁装置；
所述攀爬装置包括上基体、下基体、若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆；所述若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆围成一圈的安装于上基体与下基体之间；
第一攀爬部件包括第一伸缩杆、与第一伸缩杆配合的第一攀爬腿；第一伸缩杆伸长时，第一攀爬腿向内收；第一伸缩杆缩短时，第一攀爬腿向外扩张；
第二攀爬部件包括第二伸缩杆、与第二伸缩杆配合的第二攀爬腿；第二伸缩杆伸长时，第二攀爬腿向内收；第二伸缩杆缩短时，第二攀爬腿向外扩张；所述第一攀爬腿位于第二攀爬腿的上方；
所述清洁装置包括周向设置的若干清洁刷。
2.根据权利要求1所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述第一攀爬部件包括安装于上基体并向下基体方向延伸的第一收容杆，所述第一收容杆具有上下延伸的第一收容槽，所述第一伸缩杆的一端安装于第一收容槽的底部，第一伸缩杆的另一端与第一攀爬腿的中间位置铰接，第一攀爬腿位于第一伸缩杆上方，第一攀爬腿的后端铰接于第一收容槽内，第一攀爬腿的前端延伸出第一收容槽，第一伸缩杆与第一攀爬腿的铰接处为第一攀爬腿的杠杆支点；
所述第二攀爬部件包括安装于下基体并向上基体方向延伸的第二收容杆，所述第二收容杆具有上下延伸的第二收容槽，所述第二伸缩杆的一端安装于第二收容槽的底部，第二伸缩杆的另一端与第二攀爬腿的中间位置铰接，第二攀爬腿位于第二伸缩杆下方，第二攀爬腿的后端铰接于第二收容槽内，第二攀爬腿的前端延伸出第二收容槽，第二伸缩杆与第二攀爬腿的铰接处为第二攀爬腿的杠杆支点。
3.根据权利要求1或2所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述清洁装置包括安装于上基体上的主体、通过轴承安装于主体外围上端并围绕主体转动的转动部、位于转动部下方的套筒、通过轴承安装于套筒外侧的旋转齿轮、安装于套筒底部的升降齿轮、驱动升降齿轮转动的第一电机、驱动旋转齿轮转动的第二电机；
所述旋转齿轮与清洁刷底部之间连接有第一连杆，第一连杆的底部与旋转齿轮铰接，第一连杆的顶部与清洁刷底部铰接，清洁刷内侧与转动部外侧之间连接有第二连杆，第二连杆的一端与清洁刷内侧铰接而另一端与转动部外侧铰接；当升降齿轮上升而靠近转动部时，清洁刷相对转动部向外移动。
4.根据权利要求3所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述主体内安装有风机、位于风机上方的过滤器、位于风机下方的流道，所述主体外侧周向设有一圈吹气口，该吹气口与流道连通；风机工作时，风机上方形成负压。
5.根据权利要求4所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述主体上还设有围绕主体周向设置的进气口，所述转动部上设有围绕转动部周向设置的吸入通道，吸入通道位于清洁刷内侧，吸入通道与进气口连通；所述进气口位于过滤器上方且与过滤器进口连通。
6.根据权利要求5所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述主体的顶端设有喷剂喷嘴，主体内设有存贮壶、连接存贮壶的微型泵及电动阀，通过微型泵及电动阀将喷剂输送到喷剂喷嘴。
7.根据权利要求1所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述主体顶部设有光源及云台相机，云台相机配备无线视频连接模块用以将采集图像传输至管道外的监视器。
8.根据权利要求3所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述上基体为环状；若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆围成一圈的排列于上基体与下基体之间；所述主体的下半部分自上基体向下延伸至若干第一攀爬部件、若干第二攀爬部件、若干攀爬伸缩杆围成的中空空间内。
9.根据权利要求8所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述主体中间位置设有向外凸出的环状台阶，该环状台阶安装于上基体的上表面，所述升降齿轮设置于环状台阶的上表面，所述环状台阶的外缘周向设置吹气口。
10.根据权利要求9所述的单晶炉副室管道清扫机器人，其特征在于，所述第一电机、第二电机设置于上基体下表面，且第一电机的输出轴、第二电机的输出轴自下向上穿过上基体及环状台阶，第一电机的输出轴顶端设有与升降齿轮啮合的第一输出齿轮，第二电机的输出轴顶端设有与旋转齿轮啮合的第二输出齿轮。
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