一种用于晶棒装卸的多功能机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及晶体生长炉领域，旨在提供一种用于晶棒装卸的多功能机械手。该用于晶棒装卸的多功能机械手包括水平移动装置、竖直移动装置、夹持装置和底座。本实用新型可夹持不同规格的晶棒，如6英寸和8英寸的圆棒和方棒；夹持可靠，定位精度高；夹持晶棒长度分布范围广，可夹持700mm以内所有晶棒；载重量大，载重量高达100Kg；所有动作由程序自动控制，不需人工参与，适用于单晶硅棒流水线加工车间的全自动控制。
【专利说明】—种用于晶棒装卸的多功能机械手
【技术领域】
[0001]本实用新型是关于晶体生长炉领域，特别涉及一种用于晶棒装卸的多功能机械手。
【背景技术】
[0002]在太阳能电池组件生产过程中，用单晶硅作为太阳能电池组件的原材料，因其具有光电转换效率高的特点而得到越来越多的应用。
[0003]在生产太阳能电池片时，首先要将单晶生长炉生长的单晶硅棒切割成一定长度的短圆棒，然后再把短圆棒经过切方、磨削工序后加工成四角为圆弧的方棒，最后再将方棒切成薄片，这些薄片经过后续处理后就成了太阳能电池片。目前，在加工过程中都需要人工将单晶硅棒搬入切方机，切方完成的方棒还需人工中转到磨床，磨削过后的方形硅棒也需人工卸下后保存，这样既费时又不便于管理，还浪费人力。今后，流水线作业将成为一种趋势，当流水线车间建成以后，所有工序全自动控制，无需人工参与，这时需要一个能够将圆晶棒装入切方机，同时能够将切好的方晶棒转入磨床以及将磨削好的方晶棒卸下的搬运机械手。该机械手需要包括水平移动、竖直移动和夹持三个动作，要能够将6英寸和8英寸的圆棒从晶棒储存装置中送入切方工序，然后把切好的方棒转到磨削工序，最后把磨削完成的6英寸和8英寸的方棒取下送回晶棒储存装置。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于晶棒加工流水线车间，进行晶棒上料、中转和下料的机械手。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是:
[0005]提供一种用于晶棒装卸的多功能机械手，包括水平移动装置、竖直移动装置、夹持装置和底座，所述水平移动装置包括水平导轨安装座、水平导轨、水平滑块、水平丝杆、水平移动驱动电机、同步带和同步带轮；水平导轨安装座水平固定在底座上，水平导轨设有两根，且两根水平导轨对称安装在水平导轨安装座上；水平丝杆与水平导轨平行设置，且位于两根水平导轨中间，水平丝杆的头部与水平移动驱动电机连接，水平移动驱动电机的输出端安装有一个同步带轮，水平丝杆的尾部也安装有一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带相连；水平滑块共设有四个，在两根水平导轨上分别各安装有两个；
[0006]所述竖直移动装置包括水平移动滑座、水平丝杆螺母座、竖直电机安装座、竖直导轨、竖直滑块、竖直丝杆、竖直移动驱动电机、竖直联轴器、竖直滑板和竖直丝杆螺母座；竖直滑板垂直固定在竖直丝杆螺母座上，竖直导轨设有两根，且对称安装在竖直滑板上；竖直滑块设有四块，对称固定在水平移动滑座上，水平移动滑座通过竖直滑块安装在竖直导轨上，使竖直滑块在两根竖直导轨上分别各安装有两个；水平丝杆螺母座固定在水平移动滑座上，用于实现竖直移动装置与水平移动装置连接，竖直电机安装座安装在水平移动滑座的上方，竖直移动驱动电机固定在竖直电机安装座上；竖直丝杆通过竖直丝杆螺母座安装在竖直滑板上，竖直移动驱动电机通过竖直联轴器与竖直丝杆相连；
[0007]所述夹持装置包括手爪托架、夹持导轨安装板、夹持导轨、夹持滑块、手爪固定座、手爪、左旋丝杆、右旋丝杆、丝杆联轴器、夹持电机、夹持电机固定座、电机联轴器；夹持导轨安装板安装在手爪托架上，夹持导轨与夹持电机固定座安装在夹持导轨安装板上；夹持滑块设有三个，分别安装在夹持导轨上，手爪固定座和手爪各设有两个，分别为手爪A、手爪B、手爪固定座A和手爪固定座B，手爪固定座A固定在一个夹持滑块上，并使手爪固定座A与左旋丝杆的尾部相连，手爪固定座B固定在另外两个夹持滑块上，并使手爪固定座B与右旋丝杆相连，手爪A安装手爪固定座A上，手爪B安装在手爪固定座B上；夹持电机安装在夹持电机固定座上，夹持电机输出轴通过电机联轴器与右旋丝杆的头部相连，右旋丝杆的尾部通过丝杆联轴器与左旋丝杆的头部相连；
[0008]当夹持电机顺时针旋转,带动左旋丝杆和右旋丝杆顺时针旋转,左旋丝杆顺时针旋转，带动手爪安装座A和手爪A向右移动，右旋丝杆顺时针旋转，带动手爪安装座B和手爪B向左移动，实现手爪A与手爪B的夹持；当夹持电机逆时针旋转，带动左旋丝杆和右旋丝杆逆时针旋转，左旋丝杆逆时针旋转，带动手爪安装座A和手爪A向左移动，右旋丝杆逆时针旋转，带动手爪安装座B和手爪B向右移动，实现手爪A与手爪B的松开；
[0009]夹持装置中的手爪托架与竖直移动装置中的竖直滑板相连，竖直移动装置中的水平移动滑座与水平移动装置中的水平滑块固定。
[0010]作为进一步的改进，所述水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机和夹持电机都采用伺服电机。
[0011]作为进一步的改进，所述水平丝杆、竖直丝杆、左旋丝杆和右旋丝杆都采用(精密)滚珠丝杆，且水平丝杆、竖直丝杆、左旋丝杆和右旋丝杆上都分别带有丝杆螺母。
[0012]作为进一步的改进，所述水平导轨、竖直导轨、夹持导轨都采用(精密)直线导轨。
[0013]作为进一步的改进，所述手爪包括四个夹持面，两个夹持面成120度，用于夹持圆单晶棒，另外两个夹持面成90度，用于夹持方单晶棒。
[0014]作为进一步的改进，所述手爪上还设有手爪垫块，手爪垫块是用于防止晶棒被夹坏的尼龙板。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0016]可夹持不同规格的晶棒，如6英寸和8英寸的圆棒和方棒；夹持可靠，定位精度高；夹持晶棒长度分布范围广，可夹持700mm以内所有晶棒；载重量大,载重量高达10Kg ;所有动作由程序自动控制，不需人工参与，适用于单晶硅棒流水线加工车间的全自动控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的三维轴测图。
[0018]图2为本实用新型水平移动装置示意图。
[0019]图3为本实用新型竖直移动装置主视图。
[0020]图4为实用新型竖直移动装置左视图。
[0021 ]图5为本实用新型夹持装置示意图。
[0022]图6为本实用新型夹持装置夹持圆棒示意图。
[0023]图7为本实用新型夹持装置夹持方棒示意图。[0024]图中的附图标记为:100水平移动装置；200竖直移动装置；300夹持装置；101底座；102水平导轨安装座；103水平导轨；104水平滑块；105水平丝杆；106水平移动驱动电机；107同步带轮；201竖直滑板；202竖直滑块；203竖直丝杆螺母座；204竖直导轨；205竖直电机安装座；206竖直移动驱动电机；207竖直联轴器；208水平移动滑座；209竖直丝杆；210水平丝杆螺母座；301手爪垫块；302手爪；303手爪固定座；304夹持滑块；305夹持导轨安装板；306夹持导轨；307左旋丝杆；308丝杆联轴器；309右旋丝杆；310手爪托架；311夹持电机固定座；312夹持电机；313电机联轴器；314圆单晶棒；315方单晶棒。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0026]如图1所示，一种用于晶棒装卸的多功能机械手包括水平移动装置100、竖直移动装置200、夹持装置300和底座101，该种用于晶棒装卸的多功能机械手可以把6英寸和8英寸的圆单晶棒314从晶棒储存装置中送入切方工序，然后把切好的方单晶棒315转到磨削工序，最后把磨削完成的6英寸和8英寸的方单晶棒315取下送回晶棒储存装置。
[0027]如图2所示，水平移动装置100包括水平导轨安装座102、水平导轨103、水平滑块104、水平丝杆105、水平移动驱动电机106、同步带和同步带轮107。水平导轨安装座102水平固定在底座101上，水平导轨103设有两根，且两根水平导轨103对称安装在水平导轨安装座102上。水平丝杆105与水平导轨103平行设置，且位于两根水平导轨103中间，水平丝杆105的头部与水平移动驱动电机106连接，水平移动驱动电机106的输出端安装有一个同步带轮107，水平丝杆105输入端也安装有一个同步带轮107，同步带轮107与同步带轮107通过同步带相连。水平滑块104共设有四个，在两根水平导轨103上分别各安装有两个。
[0028]如图3和图4所示，竖直移动装置200包括水平移动滑座208、水平丝杆螺母座210、竖直电机安装座205、竖直导轨204、竖直滑块202、竖直丝杆209、竖直移动驱动电机206、竖直联轴器207、竖直滑板201和竖直丝杆螺母座203。竖直滑板201垂直固定竖直丝杆螺母座203上，两根竖直导轨204对称安装在竖直滑板201上。竖直滑块202设有四块，对称固定在水平移动滑座208上，水平移动滑座208通过竖直滑块202安装在竖直导轨204上，使竖直滑块202在两根竖直导轨204上分别各安装有两个。水平丝杆螺母座210固定在水平移动滑座208上，竖直电机安装座205安装在水平移动滑座208的上方，竖直移动驱动电机206固定在竖直电机安装座205上。竖直丝杆209通过竖直丝杆螺母座203安装在竖直滑板201上，竖直移动驱动电机206通过竖直联轴器207与竖直丝杆209相连。
[0029]如图5所示，夹持装置300包括手爪托架310、夹持导轨安装板305、夹持导轨306、夹持滑块304、手爪固定座303、手爪302、左旋丝杆307、右旋丝杆309、丝杆联轴器308、夹持电机312、夹持电机固定座311、电机联轴器313。手爪托架310固定在竖直滑板201上，夹持导轨安装板305安装在手爪托架310上，夹持导轨306与夹持电机固定座311安装在夹持导轨安装板305上。夹持滑块304设有三个，分别安装在夹持导轨306上，手爪固定座303和手爪302各设有两个，分别为手爪A、手爪B、手爪固定座A和手爪固定座B，手爪固定座A固定在一个夹持滑块304上，并使手爪固定座A与左旋丝杆307的尾部相连，手爪固定座B固定在另外两个夹持滑块304上，并使手爪固定座B与右旋丝杆309相连，手爪A安装手爪固定座A上，手爪B安装在手爪固定座B上。夹持电机312安装在夹持电机固定座311上，夹持电机312输出轴通过电机联轴器313与右旋丝杆309的头部相连，右旋丝杆309的尾部通过丝杆联轴器308与左旋丝杆307的头部相连，夹持电机312顺时针旋转，带动左旋丝杆307和右旋丝杆309顺时针旋转，左旋丝杆307顺时针旋转，带动手爪安装座A和手爪A向右移动，右旋丝杆309顺时针旋转，带动手爪安装座B和手爪B向左移动，实现手爪A与手爪B的夹持；相反地，夹持电机312逆时针旋转，实现手爪A与手爪B的松开。
[0030]手爪302包括四个夹持面，两个夹持面成120度，用于夹持圆单晶棒314，如图6所示；另外两个夹持面成90度，用于夹持方单晶棒315，如图7所示。手爪302上还设有手爪垫块301，手爪垫块301是用于防止晶棒被夹坏的尼龙板，尼龙板材料可采用MC901尼龙。
[0031]夹持装置300中的手爪托架310与竖直移动装置200中的竖直滑板201相连，竖直移动装置200中的水平移动滑座208与水平移动装置100中的水平滑块104固定。
[0032]所述水平移动驱动电机106、竖直移动驱动电机206和夹持电机312都采用伺服电机；所述水平丝杆105、竖直丝杆209、左旋丝杆307和右旋丝杆309都采用精密滚珠丝杆，且水平丝杆105、竖直丝杆209、左旋丝杆307和右旋丝杆309上都分别带有丝杆螺母；所述水平导轨103、竖直导轨204、夹持导轨306都采用精密直线导轨。
[0033]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于晶棒装卸的多功能机械手，包括水平移动装置、竖直移动装置、夹持装置和底座，其特征在于，所述水平移动装置包括水平导轨安装座、水平导轨、水平滑块、水平丝杆、水平移动驱动电机、同步带和同步带轮；水平导轨安装座水平固定在底座上，水平导轨设有两根，且两根水平导轨对称安装在水平导轨安装座上；水平丝杆与水平导轨平行设置，且位于两根水平导轨中间，水平丝杆的头部与水平移动驱动电机连接，水平移动驱动电机的输出端安装有一个同步带轮，水平丝杆的尾部也安装有一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带相连；水平滑块共设有四个，在两根水平导轨上分别各安装有两个； 所述竖直移动装置包括水平移动滑座、水平丝杆螺母座、竖直电机安装座、竖直导轨、竖直滑块、竖直丝杆、竖直移动驱动电机、竖直联轴器、竖直滑板和竖直丝杆螺母座；竖直滑板垂直固定在竖直丝杆螺母座上，竖直导轨设有两根，且对称安装在竖直滑板上；竖直滑块设有四块，对称固定在水平移动滑座上，水平移动滑座通过竖直滑块安装在竖直导轨上，使竖直滑块在两根竖直导轨上分别各安装有两个；水平丝杆螺母座固定在水平移动滑座上，用于实现竖直移动装置与水平移动装置连接，竖直电机安装座安装在水平移动滑座的上方，竖直移动驱动电机固定在竖直电机安装座上；竖直丝杆通过竖直丝杆螺母座安装在竖直滑板上，竖直移动驱动电机通过竖直联轴器与竖直丝杆相连； 所述夹持装置包括手爪托架、夹持导轨安装板、夹持导轨、夹持滑块、手爪固定座、手爪、左旋丝杆、右旋丝杆、丝杆联轴器、夹持电机、夹持电机固定座、电机联轴器；夹持导轨安装板安装在手爪托架上，夹持导轨与夹持电机固定座安装在夹持导轨安装板上；夹持滑块设有三个，分别安装在夹持导轨上，手爪固定座和手爪各设有两个，分别为手爪A、手爪B、手爪固定座A和手爪固定座B，手爪固定座A固定在一个夹持滑块上，并使手爪固定座A与左旋丝杆的尾部相连，手爪固定座B固定在另外两个夹持滑块上，并使手爪固定座B与右旋丝杆相连，手爪A安装手爪固定座A上，手爪B安装在手爪固定座B上；夹持电机安装在夹持电机固定座上，夹持电机输出轴通过电机联轴器与右旋丝杆的头部相连，右旋丝杆的尾部通过丝杆联轴器与左旋 丝杆的头部相连； 当夹持电机顺时针旋转，带动左旋丝杆和右旋丝杆顺时针旋转，左旋丝杆顺时针旋转，带动手爪安装座A和手爪A向右移动，右旋丝杆顺时针旋转，带动手爪安装座B和手爪B向左移动，实现手爪A与手爪B的夹持；当夹持电机逆时针旋转，带动左旋丝杆和右旋丝杆逆时针旋转，左旋丝杆逆时针旋转，带动手爪安装座A和手爪A向左移动,右旋丝杆逆时针旋转，带动手爪安装座B和手爪B向右移动，实现手爪A与手爪B的松开； 夹持装置中的手爪托架与竖直移动装置中的竖直滑板相连，竖直移动装置中的水平移动滑座与水平移动装置中的水平滑块固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶棒装卸的多功能机械手，其特征在于，所述水平移动驱动电机、竖直移动驱动电机和夹持电机都采用伺服电机。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶棒装卸的多功能机械手，其特征在于，所述水平丝杆、竖直丝杆、左旋丝杆和右旋丝杆都采用滚珠丝杆，且水平丝杆、竖直丝杆、左旋丝杆和右旋丝杆上都分别带有丝杆螺母。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶棒装卸的多功能机械手，其特征在于，所述水平导轨、竖直导轨、夹持导轨都采用直线导轨。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶棒装卸的多功能机械手，其特征在于，所述手爪包括四个夹持面，两个夹持面成120度，用于夹持圆单晶棒，另外两个夹持面成90度，用于夹持方单晶棒。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶棒装卸的多功能机械手，其特征在于，所述手爪上还设有手爪垫块，手爪 垫块是用于防止晶棒被夹坏的尼龙板。
【文档编号】B25J9/10GK203818143SQ201420128390
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】曹建伟, 傅林坚, 石刚, 沈文杰, 陈明杰, 叶欣, 周建灿, 孙明, 董熔成 申请人:浙江晶盛机电股份有限公司