一種裝卸矽棒用滑動機構的製作方法
2023-07-23 06:54:21
本發明屬於光伏新能源設備領域，尤其是涉及一種裝卸矽棒用滑動機構。
背景技術：
矽的單晶體是一種具有基本完整的點陣結構的晶體，是一種良好的半導材料，用於製造半導體器件、太陽能電池等，隨著科技生產力的進步，其使用範圍的使用量越來越高，佔各種產品的比重逐漸增加，而目前所使用的各個領域的單晶矽，一般均是由較大的矽棒進行切割加工，切割成不同尺寸來應用到各個領域，而現有的在對矽棒進行加工時，均是通過人力進行搬運，放置在相應的存放架或加工設備上，由於矽棒的重量較大，且存放架較高，在上下搬運時難免會碰撞到架子，造成矽棒的損壞，產生浪費，而且在高的架子上上下人工搬運矽棒，浪費人力物力，且效率較低，不利於提高生產成本。針對此種情況，本發明提出了一種裝卸矽棒用滑動機構，通過此滑動機構的使用能夠快速實現矽棒的自動裝卸，無需人工操作，實現控制的自動化，減輕工作人員的工作量。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明旨在提出一種裝卸矽棒用滑動機構，以自動化的控制簡單機構的滑動機構實現矽棒自動裝卸，提高了工作效率。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種裝卸矽棒用滑動機構，包括第二電動機和與其同軸心配合的第二減速器，所述第二減速器的輸出端通過同步帶輪轉動連接第二絲槓螺母副，所述第二絲槓螺母副的第二螺母底部固定卡爪，所述第二絲槓螺母副的絲槓通過第二固定架設有同步編碼器，所述卡爪靠近支架的一側設有水平放置的雙向電缸。
進一步的，所述第二電動機固定在懸臂上，所述懸臂的兩側壁對稱設有多個均勻分布的第一導向凸輪和第二導向凸輪，所述第一導向凸輪的軸線與所述第二導向凸輪的軸線相互垂直。
進一步的，所述第一導向凸輪的軸線水平且與與所述第二螺母的滑動方向垂直，所述雙向電缸的軸線垂直於所述第二螺母的滑動方向。
進一步的，所述第二電動機和所述雙向電缸分別與控制單元電連接。
相對於現有技術，本發明所述的一種裝卸矽棒用滑動機構具有以下優勢：
(1)本發明所述的一種矽棒自動裝卸機器人，高精度高效率的控制夾爪對矽棒的夾緊或放鬆，通過此設備的使用能夠實現矽棒的自動裝卸，無需人工操作，能夠高效的實現精準的定位以對矽棒進行自動裝卸，實現控制的自動化，減輕工作人員的工作量，提高工作效率且降低了成本。
(2)本發明所述的底座上設有定位機構，所述定位機構分為第一級定位機構和第二級定位機構，所述第一級定位機構為置於所述底部的AGV控制系統，所述第二級定位機構包括固定座和置於其上的定位塊，所述固定座遠離所述定位塊的一端與所述機械手遠離所述支架的一端固定，所述定位塊通過所述固定座固定在所述懸臂上表面，所述定位塊為U形結構，且所述定位塊的側面與所述懸臂上表面相互垂直，所述固定座上還設有前端雷射測距傳感器，所述前端雷射測距傳感器對稱置於所述定位塊兩側，且其高度與所述定位塊高度相同，所述定位塊的U形外壁光滑無毛刺，且設有與其外壁間隙配合的U形塊，所述U形塊和所述定位塊的配合精度在±0.5mm。通過AGV控制系統實現轉運過程中的固定位置的初步定位，停止精度±5MM，負載500KG，反應時間≦2MS，定位塊和與其配合的U形塊進一步的精度控制定位及前端雷射測距傳感器的應用，前端雷射測距傳感器調整精度±0.2MM，保證了該設備轉運過程中高效穩定及高精度的定位，便於矽棒的裝卸，定位精度較高。
(3)本發明所述的轉動機構分為第一轉動機構和第二轉動機構，所述懸臂上設有水平儀，所述水平儀置於所述第一轉動機構和所述第二轉動機構之間，所述第一轉動機構包括固定在所述懸臂上的第一支座，所述第一支座上鉸接有轉動環，所述機械手底部固定有吊環，所述吊環置於所述轉動環內，所述第一支座和所述轉動環通過第一銷軸鉸接，所述第一銷軸的軸線垂直於所述懸臂，所述第二轉動機構包括固定在所述懸臂上的第二支座，所述第二支座上鉸接有轉動塊，所述轉動塊的另一端通過第三滑動機構與所述機械手滑動連接，所述第二支座與所述轉動塊通過第二銷軸鉸接，所述第二銷軸的軸線與所述第一銷軸的軸線相互垂直，所述第三滑動機構包括固定在所述懸臂底部的固定板，所述固定板上設有兩條相互平行的第三導軌，所述第三導軌上設有與其配合的第三滑塊，兩條所述第三導軌之間還設有第三絲槓螺母副，所述第三絲槓螺母副的第三螺母和所述第三滑塊上共同固定有支板，所述轉動塊固定在所述支板上，所述第三絲槓螺母副的軸線與所述第三滑塊的滑動方向平行，所述第二銷軸的軸線與所述第三滑塊的滑動方向垂直，所述第三絲槓螺母副第三電動機驅動，所述第三電動機的輸出軸和所述第三絲槓螺母副的第三絲槓通過第三皮帶輪轉動連接，所述第三電動機的輸出軸的軸線與所述第三絲槓的軸線平行。通過兩個轉動機構的配合實現機械手與懸臂的柔性連接，使其在定位過程中方便對不同的自由度進行調整，水平儀的設置保證了懸臂的水平度，在定位過程中不會使其偏離既定軌跡，有效提高了定位精度。
(4)本發明所述的第二滑動機構包括第二電動機和與其同軸心配合的第二減速器，所述第二減速器的輸出端通過同步帶輪轉動連接第二絲槓螺母副，所述第二絲槓螺母副的第二螺母底部固定所述卡爪，所述第二絲槓螺母副的絲槓通過第二固定架設有同步編碼器，所述懸臂為底部開口的U形架，所述懸臂的兩側壁對稱設有多個均勻分布的第一導向凸輪和第二導向凸輪，所述第一導向凸輪的軸線與所述第二導向凸輪的軸線相互垂直，所述第一導向凸輪的軸線與所述第二螺母的滑動方向垂直，所述第一導向凸輪和所述第二導向凸輪的軸線相互垂直，所述卡爪靠近所述支架的一側設有水平放置的雙向電缸，所述雙向電缸的軸線垂直於所述第二螺母的滑動方向。通過第二電動機輸出的動力驅動第二絲槓螺母副運動，進而使卡爪前後移動以對矽棒裝卸，同步編碼器的設置保證了第二絲槓螺母副的工作進度，實現控制的高效性，通過兩個相垂直的兩組導向凸輪的設置保證了對裝卸過程中矽棒提供支撐力和導向力，節省驅動力，提高裝卸的效率。
(5)本發明所述的懸臂兩側還設有對稱的夾緊機構，所述夾緊機構包括穿過所述懸臂與其固定連接的磁鐵固定座，所述磁鐵固定座的中心開有階梯型通孔，所述通孔內通過彈簧彈性連接有銅柱，電磁鐵固定在所述磁鐵固定座上，穿過所述電磁鐵間隙配合有滑柱，所述滑柱靠近所述電磁鐵的一端固定有鐵塊，所述滑柱的另一端伸入所述銅柱的中心孔內與其側壁間隙配合，所述鐵塊到所述電磁鐵之間的距離大於所述滑柱到所述中心孔底部的距離，所述彈簧的最大壓縮量大於所述鐵塊到所述電磁鐵的距離，所述銅柱的高度小於所述磁鐵固定座的深度。通過對電磁鐵的通斷電實現對矽棒的進一步的夾緊，保證轉運過程中安全穩定，防止發生安全事故，此種夾緊機構結構簡單，實現效果較好，節約生產成本。
(6)本發明所述的第一滑動機構包括第一電動機和與其同軸心連接的第一絲槓螺母副，所述第一絲槓螺母副的第一絲槓兩側設有對稱的第一導軌滑塊，第一固定板固定在所述第一絲槓螺母副的第一螺母頂部和所述第一導軌滑塊的第一滑動塊頂部上，所述機械手固定在所述第一固定板上，所述第一絲槓的軸線與所述第一滑塊的滑動方向平行，所述第一絲槓的軸線與所述底座的上表面垂直。通過簡單的結構實現對機械手的滑動連接，能夠使其自由上下移動，移動距離控制較精確，保證機械手的高精度和高效率的定位。
(7)本發明所述的底座上可拆卸連接泥沙接盤，所述泥沙接盤的寬度大於所述矽棒的寬度和所述第三滑塊的滑動距離之和，所述泥沙接盤兩側對稱設有把手。防止運動過程中比較顛簸時矽棒的碎屑掉入底座，影響其內控制系統的清潔度要求，降低各部分機構的使用壽命，且維修不方便，生產成本增加。
(8)本發明所述的支架遠離所述機械手的一端設有雙觸控螢幕，所述支架頂部設有警示燈，所述底座上還設有120AH鋰電池，所述底部四角處均勻分布有萬向輪，所述底座上設有控制單元，所述AGV控制系統、所述萬向輪、所述第一電動機、所述第二電動機、所述第三電動機、所述雙觸控螢幕、所述電磁鐵、所述水平儀、所述警示燈、前端雷射測距傳感器和所述雙向電缸分別與所述控制單元電連接。實現控制的自動化，鋰電池的使用實現設備的快速充電，保證設備持續穩定高效的工作，提高工作效率，降低成本。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人整體結構示意圖；
圖2為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人第一滑動機構部分結構示意圖；
圖3為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人懸臂部分結構示意圖；
圖4為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人轉動機構部分結構示意圖；
圖5為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人滑動機構部分結構示意圖；
圖6為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人夾緊機構部分結構示意圖；
圖7為本發明實施例所述的一種矽棒自動裝卸機器人用夾緊機構部分結構示意圖。
附圖標記說明：
1-底座；2-泥沙接盤；3-矽棒；4-夾緊機構；5-轉動機構；6-懸臂；7-第二級定位機構；8-機械手；9-支架；10-萬向輪；11-AGV控制系統；12-鋰電池；13-雙觸控螢幕；14-第一電動機；15-第一固定板；16-第一導軌滑塊；17-第一絲槓螺母副；18-警示燈；19-第二滑動機構；20-水平儀；201-把手；401-磁鐵固定座；402-通孔；403-彈簧；404-銅柱；405-電磁鐵；406-滑柱；407-鐵塊；408-中心孔；501-第一支座；502-轉動環；503-吊環；504-第二銷軸；505-固定板；506-支板；507-轉動塊；508-第二支座；509-第三導軌；510-第三絲槓螺母副；511-第三滑塊；512-第三皮帶輪；513-第三電動機；514-第一銷軸；601-第一導向凸輪；602-第二導向凸輪；701-前端雷射測距傳感器；702-定位塊；703-固定座；704-U形塊；1901-第二電動機；1902-第二減速器；1903-第二固定架；1904-同步編碼器；1905-同步帶輪；1906-第二絲槓螺母副；1907-第二螺母；1908-雙向電缸；1909-卡爪。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
如圖1所示一種矽棒自動裝卸機器人，包括底座1和置於其上固定連接的支架9，所述支架9側壁通過第一滑動機構滑動連接機械手8，所述機械手8底部通過轉動機構5柔性連接有懸臂6，所述懸臂6底部設有夾爪1909，所述夾爪1909通過第二滑動機構19在所述懸臂6上滑動連接。高精度高效率的控制夾爪1909對矽棒3的夾緊或放鬆，通過此設備的使用能夠實現矽棒3的自動裝卸，無需人工操作，能夠高效的實現精準的定位以對矽棒3進行自動裝卸，實現控制的自動化，減輕工作人員的工作量，提高工作效率且降低了成本。
其中，所述底座1上設有定位機構，所述定位機構分為第一級定位機構和第二級定位機構7，所述第一級定位機構為置於所述底部的AGV控制系統11，所述第二級定位機構包括固定座703和置於其上的定位塊702，所述固定座703遠離所述定位塊702的一端與所述機械手8遠離所述支架9的一端固定，所述定位塊702通過所述固定座703固定在所述懸臂6上表面，所述定位塊702為U形結構，且所述定位塊702的側面與所述懸臂6上表面相互垂直，所述固定座703上還設有前端雷射測距傳感器701，所述前端雷射測距傳感器701對稱置於所述定位塊702兩側，且其高度與所述定位塊702高度相同，所述定位塊702的U形外壁光滑無毛刺，且設有與其外壁間隙配合的U形塊704，所述U形塊704和所述定位塊702的配合精度在±0.5mm。通過AGV控制系統實現轉運過程中的固定位置的初步定位，停止精度±5MM，負載500KG，反應時間≦2MS，定位塊702和與其配合的固定在其他架子上的U形塊704進一步的精度控制定位及前端雷射測距傳感器701的應用，前端雷射測距傳感器701調整精度±0.2MM，保證了該設備轉運過程中高效穩定及高精度的定位，便於矽棒3的裝卸，定位精度較高。
其中，所述轉動機構5分為第一轉動機構和第二轉動機構，所述懸臂6上設有水平儀20，所述水平儀20置於所述第一轉動機構和所述第二轉動機構之間，所述第一轉動機構包括固定在所述懸臂6上的第一支座501，所述第一支座501上鉸接有轉動環502，所述機械手8底部固定有吊環503，所述吊環503置於所述轉動環502內，所述第一支座501和所述轉動環502通過第一銷軸514鉸接，所述第一銷軸514的軸線垂直於所述懸臂6，所述第二轉動機構包括固定在所述懸臂6上的第二支座508，所述第二支座508上鉸接有轉動塊507，所述轉動塊507的另一端通過第三滑動機構與所述機械手8滑動連接，所述第二支座508與所述轉動塊507通過第二銷軸504鉸接，所述第二銷軸504的軸線與所述第一銷軸514的軸線相互垂直，所述第三滑動機構包括固定在所述懸臂6底部的固定板505，所述固定板505上設有兩條相互平行的第三導軌509，所述第三導軌509上設有與其配合的第三滑塊511，兩條所述第三導軌509之間還設有第三絲槓螺母副510，所述第三絲槓螺母副510的第三螺母和所述第三滑塊上共同固定有支板506，所述轉動塊507固定在所述支板506上，所述第三絲槓螺母副510的軸線與所述第三滑塊511的滑動方向平行，所述第二銷軸504的軸線與所述第三滑塊511的滑動方向垂直，所述第三絲槓螺母副510通過第三電動機513驅動，所述第三電動機513的輸出軸和所述第三絲槓螺母副510的第三絲槓通過第三皮帶輪512轉動連接，所述第三電動機513的輸出軸的軸線與所述第三絲槓的軸線平行。通過兩個轉動機構的配合實現機械手8與懸臂6的柔性連接，使其在定位過程中方便對不同的自由度進行調整，水平儀20的設置保證了懸臂6的水平度，在定位過程中不會使其偏離既定軌跡，有效提高了定位精度。
其中，所述第二滑動機構19包括第二電動機1901和與其同軸心配合的第二減速器1902，所述第二減速器1902的輸出端通過同步帶輪1905轉動連接第二絲槓螺母副1906，所述第二絲槓螺母副1906的第二螺母1907底部固定所述卡爪1909，所述第二絲槓螺母副1906的絲槓通過第二固定架1903設有同步編碼器1904，所述懸臂6為底部開口的U形架，所述懸臂6的兩側壁對稱設有多個均勻分布的第一導向凸輪601和第二導向凸輪602，所述第一導向凸輪601的軸線與所述第二導向凸輪602的軸線相互垂直，所述第一導向凸輪601的軸線水平且與與所述第二螺母1907的滑動方向垂直，所述第一導向凸輪601和所述第二導向凸輪602的軸線相互垂直，所述卡爪1909靠近所述支架9的一側設有水平放置的雙向電缸1908，所述雙向電缸1908的軸線垂直於所述第二螺母1907的滑動方向。通過第二電動機1901輸出的動力驅動第二絲槓螺母副1906運動，進而使卡爪1909前後移動以對矽棒3裝卸，同步編碼器1904的設置保證了第二絲槓螺母副1906的工作進度，實現控制的高效性，通過兩個相垂直的兩組導向凸輪的設置保證了對裝卸過程中矽棒3提供支撐力和導向力，節省驅動力，提高裝卸的效率。
其中，所述懸臂6兩側還設有對稱的夾緊機構4，所述夾緊機構4包括穿過所述懸臂6與其固定連接的磁鐵固定座401，所述磁鐵固定座401的中心開有階梯型通孔402，所述通孔402內通過彈簧403彈性連接有銅柱404，電磁鐵405固定在所述磁鐵固定座401上，穿過所述電磁鐵405間隙配合有滑柱406，所述滑柱406靠近所述電磁鐵405的一端固定有鐵塊407，所述滑柱406的另一端伸入所述銅柱404的中心孔408內與其側壁間隙配合，所述鐵塊407到所述電磁鐵405之間的距離大於所述滑柱406到所述中心孔408底部的距離，所述彈簧403的最大壓縮量大於所述鐵塊407到所述電磁鐵405的距離，所述銅柱404的高度小於所述磁鐵固定座401的深度。通過對電磁鐵405的通斷電實現對矽棒3的進一步的夾緊，保證轉運過程中安全穩定，防止發生安全事故，此種夾緊機構4結構簡單，實現效果較好，節約生產成本。
其中，所述第一滑動機構包括第一電動機14和與其同軸心連接的第一絲槓螺母副17，所述第一絲槓螺母副17的第一絲槓兩側設有對稱的第一導軌滑塊16，第一固定板15固定在所述第一絲槓螺母副17的第一螺母頂部和所述第一導軌滑塊16的第一滑動塊頂部上，所述機械手8固定在所述第一固定板15上，所述第一絲槓的軸線與所述第一滑塊的滑動方向平行，所述第一絲槓的軸線與所述底座1的上表面垂直。通過簡單的結構實現對機械手8的滑動連接，能夠使其自由上下移動，移動距離控制較精確，保證機械手8的高精度和高效率的定位。
其中，所述底座1上可拆卸連接泥沙接盤2，所述泥沙接盤2的寬度大於所述矽棒3的寬度和所述第三滑塊511的滑動距離之和，所述泥沙接盤2兩側對稱設有把手201。防止運動過程中比較顛簸時矽棒3的碎屑掉入底座1，影響其內控制系統的清潔度要求，降低各部分機構的使用壽命，且維修不方便，生產成本增加。
其中，所述支架9遠離所述機械手8的一端設有雙觸控螢幕13，所述支架9頂部設有警示燈18，所述底座1上還設有120AH鋰電池12，所述底部1四角處均勻分布有萬向輪10，所述底座1上設有控制單元，所述AGV控制系統11、所述萬向輪10、所述第一電動機14、所述第二電動機1901、所述第三電動機513、所述雙觸控螢幕13、所述電磁鐵405、所述水平儀20、所述警示燈18、所述前端雷射測距傳感器701、和所述雙向電缸1908分別與所述控制單元電連接。實現控制的自動化，鋰電池12的使用實現設備的快速充電，保證設備持續穩定高效的工作，提高工作效率，降低成本。
本發明的工作原理：如圖1所示一種矽棒自動裝卸機器人，在本設備使用前，首先需要將U形塊704固定在存放矽棒3的存放架側壁，靠近其帶有U形塊704的空地上設置AGV的定位裝置，使AGV控制系統11能夠尋跡進入其定位範圍內，將鋰電池12充滿電後固定在底座1上，工作人員通過雙觸控螢幕13分別輸入AGV控制系統11和機械手8的控制流程，完畢後，啟動控制單元，控制單元控制各部分與其電連接的機構分別運動，首先通過AGV控制系統11驅動萬向輪10運動到固定的位置上，在萬向輪10運動的過程中，警示燈18亮起，此時停止精度±5MM，負載500KG，反應時間≦2MS，實現機器人的粗略定位，同時通過第一滑動機構控制機械手8上下運動，使U形塊704和定位塊702相對保持同一直線，然後通過轉動機構5多自由度柔性調整懸臂的位置，同時通過前端雷射測距傳感器701的共同作用提高懸臂上的定位塊702和存放架上的U形塊704配合精度，使機械人的定位精度進一步提高在±0.2MM之間，完成定位後，控制單元控制第二滑動機構19工作，通過第二電動機1901驅動同步帶輪1905進而控制第二絲槓螺母副1906運動，同步編碼器1904的使用控制了第二絲槓螺母副1906的工作精度，第二螺母1907上的卡爪1909隨之向前運動，卡爪1909為現有常用結構，後部通過雙向電缸1908控制其水平夾緊或放鬆，此時雙向電缸1908的頂杆伸出，使卡爪1909開口變大，當前進到卡爪1909頭部與矽棒3上的通孔對其時停止運動，控制雙向電缸1908的頂杆回收，卡爪1909夾緊，使其卡爪1909頭部伸入矽棒3的通孔內進行夾緊，夾緊完成後，控制第二電動機1901反向運轉，使矽棒3進入懸臂6底部的導軌，第一導向凸輪601在支撐矽棒3的同時與第二導向凸輪602一起帶動矽棒3向內滑動，減小摩擦力，直至第二絲槓螺母副1906的第二螺母1907復位，然後對電磁鐵405進行通電，鐵塊407隨之吸附在電磁鐵405表面，與其固定的滑柱406向下運動，從而推動與磁鐵固定座401彈性連接的銅柱404向懸臂6內的矽棒3壓緊，進而實現對矽棒3的進一步的夾緊，提高了轉運過程中的安全性，此時矽棒3的裝載完成，底部的泥沙接盤2的設置保證了矽棒3粉末進入底座1的控制系統內，然後控制系統發出命令，開始對矽棒3進行轉運，轉運的另一位置的要求同樣是地下具有AGV定位裝置和相應的架子上設有U形塊704，重複上述的步驟進行轉運，定位後，電磁鐵405斷電，卡爪1909帶動矽棒3移出，打開卡爪1909，即可完成矽棒3卸載，機器人再回到原位置重複以上操作即可自動高效完成矽棒3的裝卸。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。