CN118248608A - 自动化物料搬送系统 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例公开了一种自动化物料搬送系统。中继车沿轨道的延伸方向位于第一天车和第二天车之间，且分别相对第一天车和第二天车处于预定位置时，中继车用于分别承接第一天车释放的物料以及第二天车释放的配重件，并交换物料和配重件的位置，以供第一天车抓取配重件，以及供第二天车抓取物料。其中，物料的重力对中继车产生第一力矩，配重件的重力对中继车产生第二力矩，第二力矩能够抵消至少部分的第一力矩。由此，降低了个别天车的停止运行对整体运行效率的影响。另外，通过设置配重件，中继车在转移物料过程中更有利于保持稳定，从而降低了物料意外脱离中继车的风险。
Description
技术领域
本申请涉及物料搬运天车技术领域，特别涉及一种自动化物料搬送系统。
背景技术
在半导体行业中，自动化物料搬送系统（AMHS，Automatic Material HandlingSystem）是提高半导体制造产率、成品率以及设备利用率的重要保证。对于全自动化半导体工厂，一个安全且高效的自动化物料搬送系统可以大幅缩短在制品的等待时间，进而缩短晶圆产品的生产周期。物料搬运天车（OHT，Overhead Hoist Transport）是自动化物料搬送系统中的核心部分。物料搬运天车沿着安装在天花板上的轨道将料盒（ FOUP ，FrontOpening Unified Pod ）中的晶圆运送到预定的生产设备。
在物料搬运天车的运行中，可能发生各种错误。当物料搬运天车在运行中发生错误时，物料搬运天车停止运行。在自动化物料搬送系统中，几十到几百台的物料搬运天车同时工作的状况下，个别物料搬运天车的错误带来的停止会导致相邻着运行的其它物料搬运天车也低速运行甚至停止，由此会引起自动化物料搬送系统的整体运行效率下降。
发明内容
本申请的实施例提供一种自动化物料搬送系统，降低个别物料搬运天车的停止运行对整体运行效率的影响。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：
一方面，提供了一种自动化物料搬送系统，自动化物料搬送系统包括轨道、第一天车、第二天车以及中继车。轨道用于挂设于天花板下方。第一天车设置于轨道并行走，用于搬运物料。第二天车设置于轨道并行走，用于搬运与物料的重量相匹配的配重件。中继车设置于轨道并行走，中继车沿轨道的延伸方向位于第一天车和第二天车之间，且分别相对第一天车和第二天车处于预定位置时，中继车用于分别承接第一天车释放的物料以及第二天车释放的配重件，并交换物料和配重件的位置，以供第一天车抓取配重件，以及供第二天车抓取物料。其中，在中继车交换物料和配重件的位置的过程中，物料的重力对中继车产生第一力矩，配重件的重力对中继车产生第二力矩，第二力矩能够抵消至少部分的第一力矩。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，中继车具有间隔设置的第一承载表面以及第二承载表面，并能够在第一状态和第二状态间切换以交换第一承载表面和第二承载表面的位置。第一承载表面用于承载物料，第二承载表面用于承载配重件。其中，在中继车分别相对第一天车和第二天车处于预定位置且处于第一状态时，第一承载表面位于第一天车的正下方，第二承载表面位于第二天车的正下方。在中继车分别相对第一天车和第二天车处于预定位置且处于第二状态时，第二承载表面位于第一天车的正下方，第一承载表面位于第二天车的正下方。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，中继车包括车主体、载台以及驱动组件。车主体设置于轨道并沿轨道行走。载台以竖向为轴线方向可转动地设置于车主体，载台的顶面具有第一承载表面以及第二承载表面，第一承载表面和第二承载表面分别位于载台的转动轴线的相对两侧。驱动组件用于驱动载台转动。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，载台为长条状，第一承载表面以及第二承载表面分别位于载台的长度方向的相对两端，载台的转动轴线位于载台的长度方向的中间区域。其中，中继车处于第一状态或第二状态时，载台的长度方向与轨道的延伸方向一致。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，中继车包括车主体、第一传送件、第二传送件以及驱动组件。车主体设置于轨道并沿轨道行走。第一传送件沿轨道的延伸方向滑动配合于车主体，第一传送件的顶面为第一承载表面。第二传送件沿轨道的延伸方向滑动配合于车主体，第二传送件的顶面为第二承载表面。驱动组件用于分别驱动第一传送件和第二传送件移动。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，驱动组件包括第一螺杆、第二螺杆、第一齿轮、第二齿轮、电机以及第三齿轮。第一螺杆的延伸方向与轨道的延伸方向一致，第一螺杆可转动地设置于车主体，第一螺杆与第一传送件螺旋传动配合，以使得第一螺杆的旋转运动能够转换为第一传送件的直线运动。第二螺杆的延伸方向与轨道的延伸方向一致，第二螺杆可转动地设置于车主体，第二螺杆与第二传送件螺旋传动配合，以使得第二螺杆的旋转运动能够转换为第二传送件的直线运动。第一齿轮同轴地设置于第一螺杆。第二齿轮同轴地设置于第二螺杆。第三齿轮同轴地设置于电机的输出轴，并分别与第一齿轮以及第二齿轮啮合传动。其中，第一螺杆的螺纹旋向与第二螺杆的螺纹旋向相反，第一螺杆的螺距与第二螺杆的螺距相等。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第二传送件的顶面开设有避让槽，避让槽沿轨道的延伸方向贯穿第二传送件，以轨道的延伸方向为投影方向，第一传送件的投影位于避让槽的投影内，以使得第一传送件和第二传送件相对运动的过程中，第一传送件通过避让槽穿过第二传送件。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一承载表面和第二承载表面共面设置。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，中继车还具有第一定位部和/或第二定位部。第一定位部设置于第一承载表面，用于与物料限位配合，从而固定物料在水平面内的位置。第二定位部设置于第二承载表面，用于与配重件限位配合，从而固定配重件在水平面内的位置。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，自动化物料搬送系统，还包括连接臂组件，连接臂组件设置于中继车，用于连接第一天车或第二天车，以固定中继车和第一天车或第二天车的相对位置。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
自动化物料搬送系统中设置有中继车，在第一天车发生异常时，通过中继车将第一天车的物料转移至正常运行的第二天车上，第二天车继续搬运物料，由此，降低了第一天车的停止运行对运行效率的影响。另外，通过设置配重件，在中继车交换物料和配重件的位置的过程中，物料的重力对中继车产生第一力矩，配重件的重力对中继车产生第二力矩，第二力矩能够抵消至少部分的第一力矩，由此，更有利于保持中继车稳定，从而降低了物料意外脱离中继车的风险。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本申请自动化物料搬运系统一实施例的俯视图；
图2是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车设置于轨道的三维结构示意图；
图3是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车的三维结构示意图；
图4是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车的侧视图；
图5是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车设置于轨道的侧视图；
图6是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车设置于轨道的侧视图；
图7是本申请自动化物料搬运系统一实施例中行走部的三维结构示意图；
图8是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车设置于轨道的俯视图；
图9是图8中的局部视图A的放大图；
图10是本申请物料搬运系统一实施例中天车直行经过分岔路口的示意图；
图11是本申请物料搬运系统一实施例中天车转弯经过分岔路口的示意图；
图12是本申请自动化物料搬运系统一实施例中中继车转移物料的示意图；
图13是本申请自动化物料搬运系统一实施例中料盒的三维结构示意图；
图14是图12中的H1-H1剖视图；
图15是本申请自动化物料搬运系统一实施例中中继车的主视图；
图16是图15的俯视图；
图17是图15的左视图；
图18是本申请自动化物料搬运系统一实施例中驱动组件分别驱动第一传送件和第二传送件的示意图；
图19是本申请物料搬运系统一实施例中中继车分别与第一天车、第二天车连接的示意图；
图20是本申请自动化物料搬运系统一实施例中第一连接臂分别连接第一天车的颈轴和中继车的颈轴的示意图。
附图标记说明：100-天车；110-车身主体；111-防护壳；112-横移组件；113-纵移组件；114-抓取组件；120-行走部；121-支座；123-行走轮；125-行走驱动器；126-导向轮；127-转向切换组件；128-取电器；129-导轨；131-移动件；133-换向轮；135-换向轴；137-换向驱动器；139-摆臂；1391-贯穿孔；140-颈轴；100A-第一天车；100B-第二天车；200-中继车；210-车主体；211-车身；212-连接轴；213-运行部；220-载台；221-第一承载表面；222-第二承载表面；230-驱动组件；231-第一螺杆；232-第二螺杆；233-第一齿轮；234-第二齿轮；235-电机；236-第三齿轮；241-第一传送件；242-第一导轨；243-第二传送件；244-第二导轨；245-避让孔；300-轨道；301-承载表面；302-引导表面；400-控制器；500A-第一连接臂；501-连接主体；502-第一抓手；503-第二抓手；500B-第二连接臂；600-换向件；601-第一引导面；602-第二引导面；901-机台；902-维修区域；903-物料；9031-料盒；904-配重件；X-横宽方向；Y-前后方向。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请，并不是为了限定本申请。
请参阅图1。图1是本申请自动化物料搬运系统一实施例的俯视图。
自动化物料搬运系统包括轨道300、多个天车100、中继车200以及控制器400。
轨道300附接于厂房天花板（图未示）下方。轨道300沿预定路径延伸。预定路径经过多个机台901。多个机台901分布于厂房地面，用于对物料903进行加工。
每一个天车100与控制器400控制连接，在控制器400控制下沿轨道300行走，以在机台901间搬运物料903。天车100即物料搬运天车（OHT，Overhead Hoist Transport）。
中继车200与控制器400控制连接，在控制器400控制下沿轨道300行走。中继车200用于将异常的天车100的物料903转移至正常的天车100。
预定路径还经过维修区域902。维修区域902用于对异常的天车100进行维修。通常，中继车200位于维修区域902。
为方便描述，下文中，第一天车100A指代发生异常的天车100，第二天车100B指代正常运行的天车100。
在一些实施例中，第一天车100A不能够自主行走。控制器400控制一个中继车200和一个第二天车100B移动至第一天车100A处。在控制器400的控制下，第一天车100A上的物料903通过中继车200转移至第二天车100B，并且，第一天车100A的身份信息被转移至第二天车100B。第二天车100B替代第一天车100A，继续搬运物料903。在控制器400的控制下，中继车200将第一天车100A牵引至维修区域902。
在另外一些实施例中，第一天车100A能够自主行走。控制器400控制第一天车100A和一个第二天车100B移动至维修区域902。在控制器400的控制下，第一天车100A上的物料903通过中继车200转移至第二天车100B，并且，第一天车100A的身份信息被转移至第二天车100B。第二天车100B替代第一天车100A，继续搬运物料903。
自动化物料搬运系统中，当一个天车100发生异常时，其所搬运的物料903能够被及时转移至另一个正常的天车100，由此，降低了个别天车100的停止运行对整体运行效率的影响。
请参阅图2。图2是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车100设置于轨道300的三维结构示意图。
两条轨道300在天车100的横宽方向X间隔设置，以形成位于两条轨道300间的行驶通道。
天车100分别架设于两条轨道300上，沿前后方向Y行驶。
请参阅图3和图4。图3和图4分别是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车100的三维结构示意图以及侧视图。
天车100包括车身主体110、两个行走部120以及两个颈轴140。
车身主体110用于搬运物料903，还用于将物料903升降以与机台901之间交接物料903。
两个行走部120在前后方向Y间隔地设置，并分别通过颈轴140与车身主体110转动连接。具体地，颈轴140的顶端与行走部120固定连接，颈轴140的底端与车身主体110转动连接，行走部120能够绕颈轴140的轴线相对车身主体110转动。在其它实施例中，颈轴140的顶端与行走部120转动连接，颈轴140的底端与车身主体110固定连接，行走部120能够绕颈轴140的轴线相对车身主体110转动。
行走部120分别架设于两条轨道300上，沿前后方向Y行驶。
请参阅图5。图5是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车100设置于轨道300的侧视图。
具体地，车身主体110包括防护壳111、横移组件112、纵移组件113以及抓取组件114。
防护壳111用于对物料903进行防护。在一些实施例中，防护壳111大体上“门”字形。防护壳111的底端敞开，以便于物料903在竖向进、出防护壳111。防护壳111在横宽方向X的两侧敞开，以便于物料903在横宽方向X进、出防护壳111。行走部120通过颈轴140与防护壳111转动连接。
横移组件112设置于防护壳111。纵移组件113设置于横移组件112。抓取组件114设置于纵移组件113。横移组件112用于带动纵移组件113沿横宽方向X往复移动。纵移组件113用于带动抓取组件114沿竖向往复移动。抓取组件114用于抓取或释放物料903。
具体地，在一应用场景中，晶圆装载于料盒中。料盒承载于机台901的预定区域。纵移组件113带动抓取组件114下降，在抓取组件114抓取料盒后，再带动抓取组件114上升，并使得料盒位于防护壳111内。天车100移动至预定工位后，纵移组件113带动抓取组件114下降，在抓取组件114释放料盒于下一工位后，纵移组件113复位。在该应用场景中，物料903为装载有晶圆的料盒。
在一应用场景中，横移组件112带动纵移组件113沿横宽方向X伸出防护壳111，纵移组件113带动抓取组件114下降，在抓取组件114释放料盒于下一工位后，横移组件112和纵移组件113复位。
请参阅图6和图7。图6是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车100设置于轨道300的侧视图。图7是本申请自动化物料搬运系统一实施例中行走部120的三维结构示意图。
行走部120包括支座121、行走轮123、导向轮126、行走驱动器125、取电器128以及转向切换组件127。
支座121与上述的颈轴140连接。
行走轮123可转动地设置于支座121。行走轮123在天车100的横宽方向X的两端各装配有一个。一个行走轮123压设于一侧的轨道300上，另一个行走轮123压设于另一侧的轨道300上。支座121通过行走轮123支撑于轨道300的承载表面301。
行走驱动器125设置于支座121，用于驱动行走轮123转动，使得行走轮123在轨道300的承载表面301上滚动，以带动支座121移动。
导向轮126可转动地设置于支座121，用于使得支座121在轨道300的引导下移动。导向轮126在横宽方向X的两端各装配有一个。轨道300的内侧具有引导表面302。一个导向轮126在横宽方向X滚压于一侧的轨道300的引导表面302上，另一个导向轮126滚压于另一侧的轨道300的引导表面302上。通过设置两个导向轮126，支座121在横宽方向X的位置被限定，支座121仅能够沿轨道300的延伸路径移动。
取电器128用于从沿轨道300铺设的利兹线（图未示）取电，以供天车100使用，例如，对行走驱动器125供电。
转向切换组件127用于在分岔路口引导行走部120直行或转弯。
请一并参阅图8和图9。图8是本申请自动化物料搬运系统一实施例中天车100设置于轨道300的俯视图。图9是图8中的局部视图A的放大图。
转向切换组件127包括导轨129、移动件131、换向轮133、换向轴135、摆臂139以及换向驱动器137。
导轨129设置于支座121。
移动件131在天车100的横宽方向X滑动配合于导轨129。
两个换向轮133分别绕自身轴线可转动地设置于移动件131。
换向轴135可转动地设置于支座121。换向轴135与颈轴140平行设置。
摆臂139的一端与换向轴135连接，另一端与移动件131传动配合。具体地，摆臂139上设置有贯穿孔1391，贯穿孔1391在换向轴135的径向延伸。移动件131的一部分插设于贯穿孔1391中，能够沿贯穿孔1391的延伸方向相对摆臂139移动。换向轴135转动时能够带动摆臂139摆动，摆臂139摆动能够带动移动件131在横宽方向X移动。
换向驱动器137设置于支座121。换向驱动器137用于驱动换向轴135转动。
换向轮133在横宽方向X具有第一极限位置以及第二极限位置。在换向驱动器137的驱动下，换向轮133在第一极限位置和第二极限位置之间切换，并引导行走部120直行或转弯。
请参阅图10和图11。图10是本申请物料搬运系统一实施例中天车100直行经过分岔路口的示意图。图11是本申请物料搬运系统一实施例中天车100转弯经过分岔路口的示意图。图中箭头表示天车100的行走方向。
在分岔路口处，天车100可根据调度指令选择直行或转弯。具体地，在换向驱动器137的驱动下，换向轮133在第一极限位置和第二极限位置之间切换，并引导行走部120直行或转弯。
在分岔路口处，设置有换向件600。换向轮133与换向件600配合引导天车100在分岔路口115处沿主路或支路行走。
换向轮133处于第一极限位置时，能够滚压于第一引导面601，并在第一引导面601的引导下直行。换向轮133处于第二极限位置时，能够滚压于第二引导面602，并在第二引导面602的引导下转弯。
上述天车100的具体结构仅为一示例，本申请对此不作限定，天车100也可以采用其它合理结构。
请参阅图12。图12是本申请自动化物料搬运系统一实施例中中继车200转移物料903的示意图。
在一些实施例中，自动化物料903搬送系统包括轨道300、第一天车100A、第二天车100B以及中继车200。轨道300用于挂设于天花板下方。第一天车100A设置于轨道300并沿轨道300行走。第一天车100A用于搬运物料903。第二天车100B设置于轨道300并沿轨道300行走。第二天车100B用于搬运与物料903的重量相匹配的配重件904。中继车200设置于轨道300并沿轨道300行走。中继车200沿轨道300的延伸方向位于第一天车100A和第二天车100B之间，且分别相对第一天车100A和第二天车100B处于预定位置时，中继车200用于分别承接第一天车100A释放的物料903以及第二天车100B释放的配重件904，并交换物料903和配重件904的位置，以供第一天车100A抓取配重件904，以及供第二天车100B抓取物料903。其中，在中继车200交换物料903和配重件904的位置的过程中，物料903的重力对中继车200产生第一力矩，配重件904的重力对中继车200产生第二力矩，第二力矩能够抵消至少部分的第一力矩。
请参阅图13。图13是本申请自动化物料搬运系统一实施例中料盒9031的三维结构示意图。
在一些实施例中，物料903包括料盒9031以及承载于料盒9031内的晶圆（图不可见）。料盒9031采用预定结构设计，以便于第一天车100A或第二天车100B抓取。随着料盒9031内的晶圆的重量不同，物料903的重量也会不同。
在第一天车100A将物料903放置于中继车200上时，物料903的重力对中继车200产生第一力矩，在图12所示状态下，第一力矩使得中继车200具有围绕第一位置Q1沿D1方向转动的趋势。当然，随着物料903在中继车200上改变位置，第一力矩是不断变化的。
在一应用场景中，物料903的重量为10kg左右。由于物料903较重，需要通过特定结构使得中继车200在轨道300上维持稳定。
在一些实施例中，在维修区域902存放多个不同重量的配重件904。当需要中继车200转移物料903时，第二天车100B运行至维修区域902，抓取与第一天车100A上物料903重量相匹配的配重件904，并搬运至第一天车100A处。在一些实施例中，物料903与配重件904重量相等。在其它实施例中，物料903与配重件904的重量也可以成预定比例。
在第二天车100B将配重件904放置于中继车200上时，配重件904的重力对中继车200产生第二力矩，在图12所示状态下，第二力矩使得中继车200具有围绕第二位置Q2沿D2方向转动的趋势。当然，随着配重件904在中继车200上改变位置，第二力矩是不断变化的。
在物料903和配重件904位于中继车200的任一时刻，第二力矩能够抵消至少部分的第一力矩，从而使得中继车200更容易相对轨道300保持稳定。
在一应用场景中，自动化物料搬运系统中，通过中继车200将第一天车100A的物料903转移至第二天车100B的过程如下：
响应于第一天车100A发生异常的告警信息，控制器400控制第一天车100A停止运行，并控制第一天车100A锁固于轨道300。
控制器400获取第一天车100A所搬运的物料903的重量信息、第一天车100A的位置信息以及第一天车100A的身份信息。
控制器400控制中继车200从维修区域902移动至第一天车100A处，使得中继车200沿轨道300的延伸方向位于第一天车100A的一侧，并相对第一天车100A处于预定位置，控制器400控制中继车200锁固于轨道300。
控制器400控制第二天车100B运行至维修区域902，并将与第一天车100A上物料903重量相匹配的配重件904搬运至第一天车100A处，使得第二天车100B沿轨道300的延伸方向位于中继车200背离第一天车100A一侧，并使得第二天车100B相对中继车200处于预定位置，控制器400控制第二天车100B锁固于轨道300。
控制器400控制第一天车100A将物料903释放于中继车200，同时，控制器400控制第二天车100B将配重件904释放于中继车200。
控制器400控制中继车200交换物料903和配重件904的位置。
控制器400控制第一天车100A抓取中继车200上的配重件904，同时，控制器400控制第二天车100B抓取中继车200上的物料903。
控制器400将第一天车100A的身份信息赋予第二天车100B，并控制第二天车100B继续搬运物料903。
控制器400消除第一天车100A的身份信息，并控制中继车200将第一天车100A牵引至维修区域902；或者，控制器400分别控制第一天车100A以及中继车200移动至维修区域902。
下面详细描述中继车200的具体结构，以清楚展示中继车200如何交换物料903和配重件904位置，并使得第二力矩抵消至少部分第一力矩。
请继续参阅图12。在一些实施例中，中继车200具有间隔设置的第一承载表面221以及第二承载表面222，并能够在第一状态和第二状态间切换以交换第一承载表面221和第二承载表面222的位置。图12中，通过双点划线示意第一承载表面221以及第二承载表面222的位置。图12中，中继车200处于第一状态。
第一承载表面221用于承载物料903。第二承载表面222用于承载配重件904。
其中，在中继车200 分别相对第一天车100A和第二天车100B处于预定位置且处于第一状态时，第一承载表面221位于第一天车100A的正下方，并用于承接第一天车100A释放的物料903，第二承载表面222位于第二天车100B的正下方，并用于承接第二天车100B释放的配重件904。在中继车200 分别相对第一天车100A和第二天车100B处于预定位置且处于第二状态时，第二承载表面222位于第一天车100A的正下方，以供第一天车100A抓取配重件904，第一承载表面221位于第二天车100B的正下方，以供第二天车100B抓取物料903。
进一步地，第一承载表面221和第二承载表面222共面设置。共面设置：第一承载表面221和第二承载表面222位于同一平面内，在竖向具有相同高度。
如此设置，在第一承载表面221和第二承载表面222交换位置后，第一天车100A可以在相同高度抓取配重件904，第二天车100B可以在相同高度抓取物料903。
进一步地，中继车200还具有第一定位部（图未示），第一定位部设置于第一承载表面221，用于与物料903限位配合，从而固定物料903在水平面内的位置。具体地，在一些实施例中，第一定位部为第一承载表面221上的凸起，与物料903底面上的凹陷在竖向嵌套配合，从而对物料903限位。在另一些实施例中，第一定位部也可以为第一承载表面221上的凹陷，物料903底面设置有对应的凸起。
同样地，中继车200还具有第二定位部（图未示），第二定位部设置于第二承载表面222，用于与配重件904限位配合，从而固定配重件904在水平面内的位置。第二定位部的具体结构形式可参照第一定位部，此处不再赘述。
在其它实施例中，中继车200也可以设置有两个机械手臂，一个机械手臂抓取第一天车100A释放的物料903，另一个机械手臂抓取第二天车100B释放的配重件904，两个机械手臂交换物料903和配重件904的位置，以供第一天车100A抓取配重件904，以及供第二天车100B抓取物料903。
下面详述中继车200实现交换第一承载表面221和第二承载表面222位置的具体实现方式。
请参阅图12和图14。图14是图12中的H1-H1剖视图。
在一些实施例中，中继车200包括车主体210、载台220以及驱动组件230。车主体210设置于轨道300并沿轨道300行走。载台220以竖向为轴线方向可转动地设置于车主体210。载台220的顶面具有第一承载表面221以及第二承载表面222，第一承载表面221和第二承载表面222分别位于转动轴线L1的相对两侧。驱动组件230用于驱动载台220转动，以交换第一承载表面221和第二承载表面222的位置，进而交换物料903和配重件904的位置。
具体地，第一承载表面221和第二承载表面222距离转动轴线L1的距离相等。转动轴线L1在轨道300的延伸方向上位于车主体210的中间位置，并经过车主体210的重心。在物料903和配重件904的重量相等的情况下，第二力矩能够完全抵消第一力矩，从而有利于中继车200保持平衡。
具体地，驱动组件230驱动载台220旋转180°，以交换第一承载表面221和第二承载表面222的位置。
在一些实施例中，载台220大体上呈长条状，中继车200处于第一状态或第二状态时，载台220的长度方向与轨道300的延伸方向一致。第一承载表面221和第二承载表面222分别位于载台220的长度方向的相对两端。载台220的转动轴线L1位于其长度方向的中间区域。载台220能够围绕转动轴线L1沿D3方向或D4方向旋转。
相比于采用圆盘状，载台220采用长条状，在中继车200未交换第一承载表面221和第二承载表面222位置的时候，载台220在横宽方向X占用的空间较小，能够减小载台220对其余正常运行的天车100的干扰。
在一应用场景中，第一承载表面221位于第一天车100A下方，并承接物料903后，以及第二承载表面222位于第二天车100B下方，并承接配重件904后，驱动组件230驱动载台220围绕转动轴线L1沿D3方向旋转180°，使得第一承载表面221旋转至第二天车100B下方，以及使得第二承载表面222旋转至第一天车100A下方。控制器400控制第一天车100A抓取第二承载表面222上的配重件904，同时，控制器400控制第二天车100B抓取第一承载表面221上的物料903。
在一应用场景中，控制器400获取第一天车100A的位置，以及预存的轨道300的布局方案，判断第一天车100A所处位置处是否有其余天车100运行，并依此决定转移第一天车100A的物料903的时机。例如，第一天车100A所处位置处，除供第一天车100A运行的轨道300外，还具有并排的其余轨道300以供其余天车100运行。载台220旋转时，可能会对其余天车100的运行造成干扰。在该情况下，控制器400可以在第一天车100A处无天车100运行的时候，控制载台220旋转，或者，控制器400在控制载台220旋转前，控制其余天车100在对应第一天车100A处停车避让。又例如，第一天车100A所处位置处，仅具有供第一天车100A运行的轨道300，无其余天车100运行，对此，控制器400可以随时控制载台220旋转。
通过载台220旋转的方式来交换第一承载表面221以及第二承载表面222的位置的实施例中，物料903和配重件904可以采用相同形状和大小，从而更便于天车100抓取或释放。
为避免载台220旋转对其余正常运行的天车100造成干扰，本申请实施例还提供了另外一种交换物料903和配重件904的位置的方案。
请参阅图15至图17。图15是本申请自动化物料搬运系统一实施例中中继车200的主视图。图16是图15的俯视图。图17是图15的左视图。
在一些实施例中，中继车200包括车主体210、第一传送件241、第二传送件243以及驱动组件230。车主体210设置于轨道300并沿轨道300行走。第一传送件241和第二传送件243分别沿轨道300的延伸方向滑动配合于车主体210。第一传送件241的顶面为第一承载表面221。第二传送件243的顶面为第二承载表面222。驱动组件230用于分别驱动第一传送件241和第二传送件243移动，以交换第一传送件241和第二传送件243的位置，进而交换物料903和配重件904的位置。
具体地，第一传送件241通过两条第一导轨242滑动配合于车主体210。第二传送件243通过两条第二导轨244滑动配合于车主体210。
在一些实施例中，第一传送件241和第二传送件243在轨道300的延伸方向相对设置。第二传送件243的顶面开设有避让槽246，避让槽246沿轨道300的延伸方向贯穿第二传送件243，以轨道300的延伸方向为投影方向，第一传送件241的投影位于避让槽246的投影内，以使得第一传送件241和第二传送件243相对运动的过程中，第一传送件241通过避让槽246穿过第二传送件243。
在一应用场景中，第一传送件241位于第一天车100A下方，并承接物料903后，以及第二传送件243位于第二天车100B下方，并承接配重件904后，驱动组件230驱动第一传送件241移动至第二天车100B下方，以及驱动第二传送件243移动至第一天车100A下方。控制器400控制第一天车100A抓取第二传送件243上的配重件904，同时，控制器400控制第二天车100B抓取第一传送件241上的物料903。
在一些实施例中，配重件904设置有避让结构，以避让物料903。例如，配重件904设置有沿轨道300延伸方向贯穿的避让孔245，以避让物料903。
请参阅图18。图18是本申请自动化物料搬运系统一实施例中驱动组件230分别驱动第一传送件241和第二传送件243的示意图。
驱动组件230包括第一螺杆231、第二螺杆232、第一齿轮233、第二齿轮234、电机235以及第三齿轮236。
第一螺杆231的延伸方向与轨道300的延伸方向一致，第一螺杆231可转动地设置于车主体210，第一螺杆231与第一传送件241螺旋传动配合，以使得第一螺杆231的旋转运动能够转换为第一传送件241的直线运动。
第二螺杆232的延伸方向与轨道300的延伸方向一致，第二螺杆232可转动地设置于车主体210，第二螺杆232与第二传送件243螺旋传动配合，以使得第二螺杆232的旋转运动能够转换为第二传送件243的直线运动；
第一齿轮233同轴地设置于第一螺杆231。
第二齿轮234同轴地设置于第二螺杆232。
第三齿轮236同轴地设置于电机235的输出轴，并分别与第一齿轮233以及第二齿轮234啮合传动。
其中，第一螺杆231的螺纹旋向与第二螺杆232的螺纹旋向相反，第一螺杆231的螺距与第二螺杆232的螺距相等。
电机235驱动第三齿轮236转动，第三齿轮236分别带动第一螺杆231以及第二螺杆232同步转动。由于第一螺杆231的螺纹旋向与第二螺杆232的螺纹旋向相反，第一传送件241与第二传送件243能够同步反向移动。另外，由于第一螺杆231的螺距与第二螺杆232的螺距相等，第一传送件241的移动速度与第二传送件243的移动速度相等。
除了采用图18所示结构外，在另外一些实施例中，驱动组件230还可以包括电机、换向轮以及同步带。同步带呈环形，绕设于换向轮，电机带动同步带循环运动。同步带分别与第一传送件241以及第二传送件243连接。
请参阅图19。图19是本申请物料搬运系统一实施例中中继车200分别与第一天车100A、第二天车100B连接的示意图。
在一些实施例中，自动化物料搬运系统还包括连接臂组件。连接臂组件设置于中继车200，用于连接第一天车100A或第二天车100B，以固定中继车200和第一天车100A或第二天车100B的相对位置。
具体地，在一些实施例中，连接臂组件的数量为两个，两个连接臂组件分别为第一连接臂组件500A以及第二连接臂组件500B。第一连接臂组件500A和第二连接臂组件500B分别设置于中继车200。在中继车200沿轨道300的延伸方向位于第一天车100A和第二天车100B之间，且分别相对第一天车100A和第二天车100B处于预定位置时，第一连接臂组件500A连接第一天车100A以固定中继车200和第一天车100A的相对位置，第二连接臂组件500B连接第二天车100B以固定中继车200和第二天车100B的相对位置。
在一应用场景中，控制器400控制中继车200靠近第一天车100A，当中继车200相对第一天车100A处于预定位置时，第一连接臂组件500A抓取第一天车100A，从而固定第一天车100A和中继车200的相对位置。控制器400控制第二天车100B靠近中继车200，当中继车200相对第二天车100B处于预定位置时，第二连接臂组件500B抓取第二天车100B，从而固定第二天车100B和中继车200的相对位置。控制器400控制中继车200将第一天车100A上的物料903转移至第二天车100B。在物料903转移后，第二连接臂组件500B释放第二天车100B，第二天车100B继续搬运物料903。中继车200通过第一连接臂组件500A带动第一天车100A移动，并将第一天车100A转移至维修区域902。
通过第一连接臂组件500A和第二连接臂组件500B，第一天车100A、中继车200以及第二天车100B在轨道300的延伸方向的相对位置被固定。一方面，在中继车200转移物料903时，能够避免中继车200相对第一天车100A或第二天车100B移动，导致物料903或配重件904意外坠落的情况发生。另一方面，进一步提高了中继车200相对轨道300的稳定性。
在一些实施例中，第一连接臂组件500A和第二连接臂组件500B结构相同。下面详细介绍第一连接臂组件500A的相关结构，第二连接臂组件500B可参照执行。
在一些实施例中，中继车200的车主体210包括车身211、两个运行部213以及两个连接轴212。运行部213与连接轴212一一对应，每个运行部213通过相对应的连接轴212连接于车身211。两个运行部213沿轨道300的延伸方向间隔设置。中继车200中运行部213以及连接轴212的具体结构可参照天车100中行走部120以及颈轴140的具体结构，此处不再赘述。在中继车200具有载台220的实施例中，载台220可转动地设置于车身211。在中继车200具有第一传送件241和第二传送件243的实施例中，第一传送件241和第二传送件243分别滑动配合于车身211。
第一连接臂组件500A大体上沿轨道300的延伸方向延伸。第一连接臂组件500A的一端连接于中继车200的连接轴212，第一连接臂组件500A的另一端能够抓取或释放第一天车100A的颈轴140。
请一并参阅图13。图13是本申请自动化物料搬运系统一实施例中第一连接臂组件500A分别连接第一天车100A的颈轴140和中继车200的连接轴212的示意图。
在一些实施例中，第一连接臂组件500A包括连接主体501、弹性件（图不可见）、第一抓手502和第二抓手503。
连接主体501可转动地套设于中继车200的连接轴212。弹性件被配置为使得连接主体501处于预定姿态。在外力作用下，连接主体501能够克服弹性件的弹力而绕中继车200的连接轴212旋转。
第一抓手502和第二抓手503分别活动设置于连接主体501，具有锁定状态和解锁状态。在中继车200沿轨道300的延伸方向靠近第一天车100A的过程中，第一天车100A的颈轴140分别抵接第一抓手502和第二抓手503，并分别与第一抓手502和第二抓手503形成传动配合结构，以使得第一抓手502和第二抓手503由解锁状态切换至锁定状态，从而抓取第一天车100A的颈轴140。第一抓手502和第二抓手503抓取第一天车100A的颈轴140状态下，能够绕第一天车100A的颈轴140旋转。
中继车200沿轨道300的延伸方向靠近第一天车100A，直至移动至预定位置时，第一连接臂组件500A能够自动抓取第一天车100A，如此，更有利于控制中继车200相对第一天车100A处于预定位置。另外，第一连接臂组件500A分别能够绕第一天车100A的颈轴140和中继车200的连接轴212旋转，在中继车200牵引第一天车100A经过轨道300的弯曲段时，更容易通过。
在另外一些实施例中，第一连接臂组件500A也可以设置有驱动件（图未示），驱动件驱动第一抓手502和第二抓手503在锁定状态和解锁状态间切换。
综上所述，本申请自动化物料搬送系统实施例，能够降低个别天车的停止运行对整体运行效率的影响。
以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化物料搬送系统，其特征在于，包括：
轨道，所述轨道用于挂设于天花板下方；
第一天车，所述第一天车设置于所述轨道并行走，用于搬运物料；
第二天车，所述第二天车设置于所述轨道并行走，用于搬运与所述物料的重量相匹配的配重件；
中继车，所述中继车设置于所述轨道并行走，所述中继车沿所述轨道的延伸方向位于所述第一天车和所述第二天车之间，且分别相对所述第一天车和所述第二天车处于预定位置时，所述中继车用于分别承接所述第一天车释放的所述物料以及所述第二天车释放的所述配重件，并交换所述物料和所述配重件的位置，以供所述第一天车抓取所述配重件，以及供所述第二天车抓取所述物料；
其中，在所述中继车交换所述物料和所述配重件的位置的过程中，所述物料的重力对所述中继车产生第一力矩，所述配重件的重力对所述中继车产生第二力矩，所述第二力矩能够抵消至少部分的所述第一力矩。
2.根据权利要求1所述自动化物料搬送系统，其特征在于，
所述中继车具有间隔设置的第一承载表面以及第二承载表面，并能够在第一状态和第二状态间切换以交换所述第一承载表面和所述第二承载表面的位置，所述第一承载表面用于承载所述物料，所述第二承载表面用于承载所述配重件；
其中，在所述中继车分别相对所述第一天车和所述第二天车处于所述预定位置且处于所述第一状态时，所述第一承载表面位于所述第一天车的正下方，所述第二承载表面位于所述第二天车的正下方；在所述中继车分别相对所述第一天车和所述第二天车处于所述预定位置且处于所述第二状态时，所述第二承载表面位于所述第一天车的正下方，所述第一承载表面位于所述第二天车的正下方。
3.根据权利要求2所述自动化物料搬送系统，其特征在于，所述中继车包括：
车主体，所述车主体设置于所述轨道并沿所述轨道行走；
载台，所述载台以竖向为轴线方向可转动地设置于所述车主体，所述载台的顶面具有所述第一承载表面以及所述第二承载表面，所述第一承载表面和第二承载表面分别位于所述载台的转动轴线的相对两侧；
驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述载台转动。
4.根据权利要求3所述自动化物料搬送系统，其特征在于，
所述载台为长条状，所述第一承载表面以及所述第二承载表面分别位于所述载台的长度方向的相对两端，所述载台的转动轴线位于所述载台的长度方向的中间区域；
其中，所述中继车处于所述第一状态或所述第二状态时，所述载台的长度方向与所述轨道的延伸方向一致。
5.根据权利要求2所述自动化物料搬送系统，其特征在于，所述中继车包括：
车主体，所述车主体设置于所述轨道并沿所述轨道行走；
第一传送件，所述第一传送件沿所述轨道的延伸方向滑动配合于所述车主体，所述第一传送件的顶面为所述第一承载表面；
第二传送件，所述第二传送件沿所述轨道的延伸方向滑动配合于所述车主体，所述第二传送件的顶面为所述第二承载表面；
驱动组件，所述驱动组件用于分别驱动所述第一传送件和所述第二传送件移动。
6.根据权利要求5所述自动化物料搬送系统，其特征在于，所述驱动组件包括：
第一螺杆，所述第一螺杆的延伸方向与所述轨道的延伸方向一致，所述第一螺杆可转动地设置于所述车主体，所述第一螺杆与所述第一传送件螺旋传动配合，以使得所述第一螺杆的旋转运动能够转换为所述第一传送件的直线运动；
第二螺杆，所述第二螺杆的延伸方向与所述轨道的延伸方向一致，所述第二螺杆可转动地设置于所述车主体，所述第二螺杆与所述第二传送件螺旋传动配合，以使得所述第二螺杆的旋转运动能够转换为所述第二传送件的直线运动；
第一齿轮，所述第一齿轮同轴地设置于所述第一螺杆；
第二齿轮，所述第二齿轮同轴地设置于所述第二螺杆；
电机；
第三齿轮，所述第三齿轮同轴地设置于所述电机的输出轴，并分别与所述第一齿轮以及所述第二齿轮啮合传动；
其中，所述第一螺杆的螺纹旋向与所述第二螺杆的螺纹旋向相反，所述第一螺杆的螺距与所述第二螺杆的螺距相等。
7.根据权利要求5所述自动化物料搬送系统，其特征在于，
所述第二传送件的顶面开设有避让槽，所述避让槽沿所述轨道的延伸方向贯穿所述第二传送件，以所述轨道的延伸方向为投影方向，所述第一传送件的投影位于所述避让槽的投影内，以使得所述第一传送件和所述第二传送件相对运动的过程中，所述第一传送件通过所述避让槽穿过所述第二传送件。
8.根据权利要求2所述自动化物料搬送系统，其特征在于，
所述第一承载表面和所述第二承载表面共面设置。
9. 根据权利要求2所述自动化物料搬送系统，其特征在于，
所述中继车还具有第一定位部，所述第一定位部设置于所述第一承载表面，用于与所述物料限位配合，从而固定所述物料在水平面内的位置；和/或
所述中继车还具有第二定位部，所述第二定位部设置于所述第二承载表面，用于与所述配重件限位配合，从而固定所述配重件在水平面内的位置。
10.根据权利要求1所述自动化物料搬送系统，其特征在于，还包括：
连接臂组件，所述连接臂组件设置于所述中继车，用于连接第一天车或第二天车，以固定所述中继车和所述第一天车或第二天车的相对位置。
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