本發明涉及搬運設備，特別是一種晶硅棒搬運移栽機器人和搬運方法。

背景技術：

目前越來越多的生產加工廠、物流倉庫涉及到物料搬運。對于半導體生產廠家來說，由于單晶硅沿著垂直方向生長結晶，結晶完畢后需要將晶硅棒進行搬運移栽，由于晶硅棒的比重大，脆性強，單根硅棒重量都在100公斤以上，在硅棒取出和搬運的過程中不僅勞動強度大，而且風險性大，操作稍不小心就很容易造成硅棒摔倒斷裂，需要借助于自動化設備對晶硅棒進行搬運移栽。

技術實現要素：

針對以上需求，本發明的晶硅棒搬運移栽機器人，針對晶硅棒搬運的跨度大、負載重、易碎裂等特點，以自動化搬運替代人工搬運，節省了人工，提高了搬運效率。

本發明的技術方案為：

一種晶硅棒搬運移栽機器人，包括通過立柱架設在空中的三維方向軌道和沿軌道運行的夾具，所述三維方向軌道包括水平方向的x軸軌道、垂直架設在x軸軌道上能沿x軸軌道水平運行的y軸軌道和垂直架設在y軸軌道上能沿y軸軌道水平運行的z軸軌道，所述夾具設置在z軸軌道上，能沿z軸軌道升降運行和開合夾取、放置物料。

所述晶硅棒搬運移栽機器人還包括電控箱、電機和減速機，所述電控箱用于接收外部指令，通過電機和減速機控制y軸軌道和z軸軌道的運行。

所述x軸軌道和y軸軌道、y軸軌道和z軸軌道均采用齒輪齒條方式傳動，即，在y軸軌道上、z軸軌道上設有滾輪箱，所述滾輪箱內部設置有齒輪，在x軸軌道上的與y軸軌道滾輪箱相接觸面、y軸軌道上的與z軸軌道滾輪箱相接觸面設有導軌板和齒條，所述齒輪與齒條相互嚙合實現傳動。

所述夾具通過升降氣缸和夾緊油缸控制其升降運行或開合，所述升降氣缸用于使夾具升降運行，所述夾緊油缸用于使夾具開合。

所述夾具還包括夾板、限位開關和設置于夾板上的數個耐磨片，所述夾板和耐磨片用于夾取物料，所述限位開關用于感應當物料到達數個耐磨片組成的中心位置，發出信號使夾具執行夾取物料動作。

所述x軸軌道有兩根，所述y軸軌道有兩根，所述z軸軌道有四根，每根y軸軌道上分別設置兩根z軸軌道。

所述x軸軌道長度為10-50米，y軸軌道長度為5-15米，z軸軌道長度為2.5-3.4米。

所述y軸軌道的運行速度為400--712mm/s，z軸軌道的運行速度為400--712mm/s，夾具的運行速度為400--474.7mm/s。

利用上述的晶硅棒搬運移栽機器人的搬運方法，包括以下步驟：

步驟1：在電控箱中輸入物料的提取點和放置點在三維方向上的位置；

步驟2：電控箱發出y軸軌道運行信號，y軸軌道沿x軸軌道運行到物料提取點的斜上方停下；

步驟3：電控箱發出z軸軌道運行信號，z軸軌道沿y軸軌道運行到物料提取點的正上方停下；

步驟4：電控箱發出夾具下行信號，夾具沿z軸軌道向下運行到物料提取點高度停下；

步驟5：夾具夾取物料；

步驟6：電控箱發出夾具上行信號，夾具沿z軸軌道向上運行到指定高度停下，所述指定高度高于放置點高度；

步驟7：電控箱發出z軸軌道運行信號，z軸軌道沿y軸軌道運行到物料放置點斜上方停下；

步驟8：電控箱發出y軸軌道運行信號，y軸軌道沿x軸軌道運行到物料放置點正上方停下；

步驟9：電控箱發出夾具下行信號，夾具沿z軸軌道向下運行到物料放置點高度停下；

步驟10：夾具放置物料；

步驟11：電控箱發出返回信號，夾具上升至初始位置高度，z軸軌道、y軸軌道依次返回到初始位置。

所述夾具夾取物料的具體步驟為：夾具下降至物料位于數個耐磨片組成的中心位置，觸發限位開關發出夾料信號，夾緊油缸動作，帶動兩邊夾板夾緊物料；所述夾具放置物料的具體步驟為：當物料到達放置點時，電控箱發出放料信號，夾緊油缸動作，帶動兩邊夾板松開物料。

本發明的技術方案具有以下優點：

1、具有大跨度、大負載等優點，適合長距離、重物料的平移搬運；

2、齒輪齒條傳動方式拼接緊密、搬運過程平穩，運行流暢，減少晶硅棒等敏感物料損傷；

3、液壓油缸控制夾具開合，抓握力強，夾具夾取物料后保持時間長，保持力矩時間長達1小時；

4、模塊化設計，分段安裝，可根據不同工作需求進行模塊化定制，改變長寬高尺寸，使之更加適合現場搬運需要。

附圖說明

圖1為本發明晶硅棒搬運移栽機器人整體結構圖；

圖2為本發明x軸軌道結構圖；

圖3為本發明y軸軌道架設于x軸軌道上的結構圖；

圖4為本發明z軸軌道架設于y軸軌道上的結構圖；

圖5為本發明夾具結構圖；

圖6為本發明晶硅棒搬運移栽機器人吊起晶硅棒的示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

圖1-圖6為本發明的實施例。

參考圖1，本發明的晶硅棒搬運移栽機器人，包括通過12根立柱11架設在空中的三維方向軌道和沿軌道運行的夾具31，所述三維方向軌道包括水平方向的兩根x軸軌道10，x1、x2，垂直跨架于x1、x2上的兩根y軸軌道20，y1、y2，和分別垂直架設在y1、y2上的四根z軸軌道30，z1、z2、z3、z4，每根z軸軌道30下方設置有夾具31，能沿z軸軌道30升降運行和開合夾取、放置物料。為了使夾具31能沿z軸軌道30流暢地滑動，每個z軸上都有一套潤滑系統。

晶硅棒搬運移栽機器人還包括兩個電控箱40，電控箱a和電控箱b，電控箱a為輔電控箱，控制y1及對應的z1、z2，電控箱b為主電控箱，控制y2及對應的z3、z4，每根y軸軌道、z軸軌道上設置有電機41和減速機42，所述電控箱40用于接收外部指令，通過電機41和減速機42控制y軸軌道20和z軸軌道30的運行。如圖6，當本發明的晶硅棒搬運移栽機器人吊起較長的晶硅棒或其它物料時，y軸軌道20上的兩套夾具31同時抓?。划數跗疠^短的晶硅棒或其它物料時，單個夾具31來抓取。

所述x軸軌道10、y軸軌道20、z軸軌道30均采用齒輪齒條方式傳動，參考圖2、圖3和圖4，在y軸軌道20上、z軸軌道20上設有滾輪箱50，所述滾輪箱50內部設置有齒輪，在x軸軌道10上的與y軸軌道20滾輪箱50相接觸面、y軸軌道20上的與z軸軌道30滾輪箱50相接觸面設有導軌板52和齒條53，所述齒輪與齒條53相互嚙合實現傳動。

參考圖5，所述夾具31通過升降氣缸431和夾緊油缸432控制其升降運行或開合，所述升降氣缸431用于使夾具31升降運行，所述夾緊油缸432用于使夾具31開合。所述夾具31還包括夾板311、限位開關313和設置于夾板311上的四個耐磨片312，所述夾板311和耐磨片312用于夾取物料，所述限位開關313用于感應當物料到達四個耐磨片312組成的中心位置，發出信號使夾具31執行夾取物料動作。

本發明的晶硅棒搬運移栽機器人各項具體參數如下：

本發明的晶硅棒搬運移栽機器人的搬運方法，包括以下步驟：

步驟1：在電控箱40中輸入物料的提取點和放置點在三維方向上的位置；

步驟2：電控箱40發出y軸運行信號，y軸軌道20上的電機41驅動y軸軌道20沿x軸軌道10運行，到位后，減速電機42驅動y軸軌道20停止運行；此時，夾具31位于物料提取點斜上方；

步驟3：電控箱40發出z軸運行信號，z軸軌道30上的電機41驅動z軸軌道30沿y軸軌道20運行，到位后，減速電機42驅動z軸軌道30停止運行；此時，夾具31位于物料提取點的正上方；

步驟4：電控箱40發出夾具31下行信號，夾具31上的升降氣缸431驅動夾具31沿z軸軌道30向下運行；

步驟5：當夾具31下降至物料位于四個耐磨片312組成的中心位置，觸發限位開關313發出夾料信號，夾緊油缸432動作，帶動兩邊夾板311夾緊提取物料；

步驟6：電控箱40發出夾具31上行信號，夾具31上的升降氣缸431驅動夾具31沿z軸軌道30向上運行到指定高度停下，所述指定高度高于放置點高度；

步驟7：電控箱40發出z軸軌道30運行信號，z軸軌道30上的電機41驅動z軸軌道30沿y軸軌道20運行，到位后，減速電機42驅動z軸軌道30停止運行；此時，物料位于放置點斜上方；

步驟8：電控箱40發出y軸軌道20運行信號，y軸軌道20上的電機41驅動y軸軌道20沿x軸軌道10運行，到位后，減速電機42驅動y軸軌道20停止運行；此時，物料位于放置點正上方；

步驟9：電控箱40發出夾具31下行信號，夾具31上的升降氣缸431驅動夾具31沿z軸軌道30向下運行到物料放置點高度停下；

步驟10：電控箱40發出放料信號，夾緊油缸432動作，帶動兩邊夾板311松開放置物料。

步驟11：電控箱40發出返回信號，夾具31上升至初始位置高度，z軸軌道30、y軸軌道20依次返回到初始位置。

以上公開的僅為本發明的實施例，但是，本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。