本发明涉及多晶硅加工领域，尤其是翻转式料盒自动卸料设备及其卸料方法。
背景技术：
随着太阳能电池、太阳能发电产业的飞速发展，太阳能级多晶硅的前景与市场的份额需求日益壮大，而在多晶硅加工过程中，需要将多晶硅棒破碎后形成颗粒再进行装袋包装。
在进行多晶硅棒破碎前，需要先将多晶棒通过料盒输送到破碎设备上进行破碎，现有的设备是通过气缸将装有多晶硅棒的料盒从低位移到高位后，再水平移动到破碎设备的工作幅面内，最后通过气缸顶升料盒使其倾斜将多晶硅棒倾倒到破碎设备上。
但是，由于料盒的提升、水平移动和倾倒都是由气缸驱动，由于气缸在气压不足的情况下使用不是特别稳定，这就可能造成在提升过程中，料盒两端的气缸的驱动力存在差异时易出现料盒两端出现高低差导致卡止的问题以及水平移动不到位或倾斜不到位的情况，影响整个卸料的稳定度、精度和效率。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种翻转式料盒自动卸料设备及其卸料方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
翻转式料盒自动卸料设备，包括
一对夹持装置，它们的夹爪可沿第二方向往复移动并可配合将料盒夹持，
一对旋转驱动装置，分别连接一夹持装置，每个旋转驱动装置通过第一电机驱动与其连接的一个所述夹持装置的夹爪转动；
一对平移装置，分别用于安装一夹持装置和旋转驱动装置，它们分别通过第二电机驱动其上的夹持装置和旋转驱动装置沿第一方向移动。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述夹持装置包括一由所述旋转驱动装置驱动的支撑轴，所述支撑轴的一端设置有夹爪，所述夹爪包括至少两个与所述料盒侧面的插接槽匹配的插接柱的，所述支撑轴的另一端连接一传动杆，且所述支撑轴可相对所述传动杆转动，所述传动杆连接驱动其沿第二方向往复移动的动力装置。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述旋转驱动装置包括与所述第一电机连接的第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮传动连接，所述第二齿轮套设在一插接于轴承内圈中的套筒，所述套筒的内孔为与所述支撑轴外轮廓匹配的仿形孔。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述平移装置包括一用于安装所述夹持装置和旋转驱动装置安装架，所述安装架通过滑块可滑动地设置于导轨上，所述安装架上还设置有驱动所述安装架沿所述导轨滑动且以所述第二电机为动力源的驱动结构。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述驱动结构包括与所述第二电机的连接的齿轮，所述齿轮与一沿第一方向延伸的齿条啮合。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述安装架上还设置有位于所述滑块两侧的导向轮，两侧的导向轮与位于所述导轨下方的导向杆的两个相对的侧壁贴合。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，还包括料盒提升机构，所述料盒提升机构包括与所述第一输送线配接的第二输送线，所述第二输送线的两端分别连接由第三电机驱动的链式提升装置中的链条。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述第一输送线和第二输送线为辊筒输送线，每个辊筒为卷轴状且它们形成可收容所述料盒的输送槽。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，所述第二输送线的四周侧壁位置还设置有与竖向导向杆贴合以限制所述第二输送线在第一方向和第二方向移动的滚轮。
优选的，所述的翻转式料盒自动卸料设备中，还包括围设在在料盒升降路径外周的防护板，所述防护板为洁净材料。
料盒翻转式卸料方法，包括如下步骤：
s1，第二输送线承接第一输送线输送的装有物品的料盒并通过第三电机驱动其移动到一对夹持装置的位置；
s2，两个夹持装置的夹爪伸入到料盒两侧的插接槽中实现料盒夹持；
s3，一对平移装置的第二电机启动使所述夹持装置和旋转驱动装置移动到下料点位置；
s4，一对旋转驱动装置分别通过第一电机驱动两个所述夹持装置的夹爪同步同向转动,完成卸料。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本方案设计精巧，结构简单，通过夹持机构将料盒夹持，并且以电机进行料盒的水平移动和翻转，相对气缸而言，电机作为动力源的动力更加稳定，启停效率更高，既保证了料盒平移和卸料的稳定度和精度，同时改进了工作效率。
通过对夹持机构和旋转驱动装置结构的巧妙设计，满足了电机驱动的要求，同时是夹持机构既能相对旋转驱动装置进行伸缩又能由旋转驱动装置驱动转动，从而实现夹持和翻转功能的结合。
料盒提升机构以电机作为动力源，避免了以气缸作为动力源易受气源影响导致料盒卡止的问题，保证了料盒提升的稳定性和可靠性。
在料盒移动过程中，通过设置洁净材料的防护罩，能够有效的减少料盒中多晶硅棒在提升过程中可能存在的污染，有利于保证材料的洁净度，改善产品品质。
附图说明
图1是本发明的立体图，图中隐去了一侧的第一输送线及壳体的局部结构；
图2是图1中a区域的放大图；
图3是本发明的侧视图，图中隐去第一输送线及壳体的局部结构;
图4是本发明显示防护板的立体图；
图5是本发明的俯视图,图中隐去了壳体的顶盖及一侧的第一输送线。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。
下面结合附图对本发明揭示的翻转式料盒自动卸料设备，如附图1所示，包括内部为空腔的壳体5，所述壳体5的一面侧壁上具有至少一道可开闭的门6，用于将装有多晶硅棒的料盒10输送到壳体5内或由壳体5内移出，所述料盒10的两个短侧面具有插接槽101。
所述壳体1内设置有位于其中间高度区域且一端延伸到其外的加工线7，所述壳体5内位于所述加工线7上方且位于加工线7的至少一侧设置有
一对相对设置的夹持装置1，它们的夹爪14可沿第二方向x往复移动并可配合将料盒10夹持；
一对旋转驱动装置2，分别连接一夹持装置1，它们分别通过第一电机21驱动一个所述夹持装置1的夹爪14转动；
一对平移装置3，分别用于安装一夹持装置1和旋转驱动装置2，它们分别通过第二电机341驱动其上的夹持装置1和旋转驱动装置2沿第一方向y移动。
其中，如附图2所示，所述夹持装置1包括一由所述旋转驱动装置2驱动的支撑轴13，所述支撑轴13的外轮扩可以是除圆形的任何形状，优选其外轮扩近似为齿轮状，所述支撑轴13朝向另一夹持装置1的一端设置有夹爪14，所述夹爪14包括至少两个与所述料盒10侧面的插接槽101匹配的插接柱15，优选为两个且等高的圆柱体，所述支撑轴13的另一端连接一传动杆12，且所述支撑轴13可相对所述传动杆12转动，结合附图1所示，所述支撑轴13连接传动杆12的一段设置有一卷轴状连接器131，所述传动杆12套装在所述连接器131的主轴上，所述传动杆12的另一端连接驱动其沿第二方向x往复移动的动力装置11，所述动力装置11可以是气缸，也可以是由电机驱动的丝杠等，优选为气缸，从而可以满足整体空间结构的要求，所述动力装置11设置在所述平移装置3上。
同时，如附图2、附图3所示，所述旋转驱动装置2包括与所述第一电机21的转轴通过减速器26连接的第一齿轮22，所述第一齿轮22与第二齿轮23传动连接，它们之间的连接可以通过链条或齿轮（图中未示出）来实现，在此不再赘述，一保护罩27将它们遮盖，所述第二齿轮23套设在一插接于轴承24内圈中的套筒25外周，所述轴承24的外圈固定在所述平移装置3上，所述套筒25的内孔为与所述支撑轴13外轮廓匹配的仿形孔（图中未示出），所述支撑轴13可伸缩地插接在套筒25的内孔中，从而所述支撑轴13即可以通过所述动力装置驱动相对所述套筒25进行第二方向x的移动，同时，当所述套筒25由第一电机21驱动转动时，所述支撑轴13可以同步转动，实现两种运动的结合。
在卸料时，通过每个夹持装置1的两个插接柱15插入到料盒10一侧的插接槽101中，将料盒10固定，接着通过旋转两个所述支撑轴13，即可带动所述料盒10转动，从而实现卸料。
但是在实际结构中，为了能够提高多晶硅棒的卸料效率，设计可以从所述加工线7的两个长边方向进行卸料，即在所述加工线7的长边方向两侧分别设置所述夹持装置1和旋转驱动装置2，并且，为了避免两侧的卸料产生干扰，每一侧的所述夹持装置1和旋转驱动装置2都要与所述加工线7保持一定的间距，此时，料盒10也会与加工线7保持间距，此时卸料，就不能保证多晶硅棒准确的落入到加工线7的输送幅面内，于是，需要先使料盒能够移动到所述加工线7的输送幅面内。
所述平移装置3即用于上述目的，如附图2所示，其包括一用于安装所述夹持装置1和旋转驱动装置2的安装架31，所述安装架31可以根据需要进行设置，所述安装架31通过滑块32可滑动地设置于一沿第一方向y延伸的导轨33上，如附图1、附图5所示，所述导轨33的延伸长度满足加工线两侧的所述平移装置3能够公用一条导轨33，所述导轨33设置于与壳体5连接的支架51上，所述安装架31上还设置有驱动所述安装架31沿所述导轨33滑动且以所述第二电机341为动力源的驱动结构34。
具体来说，如附图2所示，所述驱动结构34包括与所述第二电机341的连接的齿轮342，所述齿轮342与一沿第一方向y延伸且位置固定的齿条343啮合，所述齿条343的延伸长度与所述导轨33相同，当所述第二电机341驱动所述齿轮342转动时，所述齿轮342即可沿所述齿条343往复移动，从而实现所述安装架31的整体移动。
进一步，由于整个安装架31自身的重力及夹持装置1和旋转驱动装置2的重力都承载在导轨33上，因此导轨33的负重较大，仅靠其作为支撑和导向强度不足，于是，如附图2所示，在所述安装架31上还设置有位于所述滑块32两侧的导向轮35，两侧的导向轮35与一位于所述导轨33下方的导向杆36的两个相对的侧壁贴合，从而两侧的导向轮35卡在所述导向杆36的两侧上并能够跟随移动，提供一定的支撑，提高支撑强度。
另外，在实际结构中，如附图1所示，用于输送料盒10的第一输送线20的输送面位于加工线7的顶平面的下方，这样就需要先把料盒输送到更高位置的夹持装置1处，对应的，所述翻转式料盒自动卸料设备还包括料盒提升机构4，所述料盒提升机构4包括与所述第一输送线20配接的第二输送线41，所述第二输送线41的两端分别连接由第三电机（图中未示出）驱动的链式提升装置42中的链条421。
其中，如附图1所示，所述第一输送线20和第二输送线41可以是已知的各种具有输送功能的结构，优选为辊筒输送线，它们可以是有动力的辊筒也可以是无动力辊筒或是有动力辊筒和无动力滚筒的结合，并且每个辊筒411为卷轴状，从而它们形成可收容所述料盒10的输送槽，当料盒10在所述第一输送线20和第二输送线41上输送时，其底部区域能够嵌入到输送槽中，从而保证输送的稳定性，避免从输送线上掉落的问题。
并且，如附图1、附图3所示，在所述第二输送线41远离所述第一输送线20的一端还设置有限位杆44，所述限位杆44架设在所述第二输送线41的输送槽的槽口上，用于限制所述料盒10在所述第二输送线41上的最大移动位置，当所述料盒移动到所述限位杆44是被阻挡无法继续移动，此时整个料盒处于第二输送线41上。
另外，在所述第二输送线41整体沿第三方向z升降过程中，由于振动且没有限制的原因，其可能会出现在第一方向y和第二方向x上的摆动，对应的，所述第二输送线41的四周侧壁位置还设置有与竖向导向杆贴合以限制所述第二输送线在第一方向y和第二方向x移动的滚轮412、413。
具体来看，如附图3所示，在所述第二输送线41的两端的侧壁位置设置有四组与竖向导向杆（图中未示出）的朝向所述第二输送线41的侧壁贴合的滚轮412，从而在抬升时，四组滚轮412分别沿一竖向（第三方向z）导向杆滚动同时使第二输送线41在第一方向y上被限定无法摆动，从而保证了升降的稳定性；在所述第二输送线41长边两侧壁上还设置有四组用于限制所述第二输送线沿第二方向移动的滚轮413，它们分别与一沿第三方向延伸的立杆（图中未示出）的侧壁贴合。
如附图3所示，所述链式提升装置42包括与第三电机（图中未示出）连接并由其驱动自转的主动轴422，所述主动轴422沿第一方向y延伸且位于所述第二输送线41的下方，所述主动轴422的两端分别设置有主动齿轮423，两端的主动齿轮423分别通过链条421连接一从动齿轮424，两个从动齿轮424设置于一从动轴425的两端，所述从动轴425与所述主动轴422平行且位于所述夹爪14的上方，其设置在所述支架51上，并且为了使链条可转动，所述从动齿轮424可以转动的设置在从动轴425，所述从动轴415固定，当然，也可以使从动轴415可转动的设置在支架51上，所述从动齿轮424固定在从动轴425上，两个所述链式提升装置42的四条链条421分别通过一连接件43连接所述第二输送线41的侧壁。
从而，当第三电机启动时，带动所述主动轴422自转，所述主动轴自转带动其两端的主动齿轮423自转，由于从动齿轮424或从动轴425可转动，从而带动四条链条421同步转动，链条421转动从而使所述第二输送线42整体抬升或下移。
并且，为了减少多晶硅棒在输送过程中可能产生的污染，如附图4所示，所述壳体5内还包括围设在料盒升降路径外周的防护板45，所述防护板为洁净材料，位于所述第二输送线41的长边两侧的防护板45设置于与所述第二输送线41保持间隙的框架46上，位于所述料盒10短边方向的防护板45设置于位于相邻两个辊筒411之间的框架46上。
最后，在整个设备的运行过程中，各电机和电气设备的启停及电机的正转反转可以通过各种传感器发信号来控制也可以通过软件编程来实现，优选的通过各种传感器结合plc控制系统来控制，并且两套翻转式料盒自动卸料设备分别通过各自的plc系统来控制。
所述翻转式料盒自动卸料设备卸料时，其过程如下：
所述第一输送线20向所述翻转式料盒自动卸料设备输送装有多晶硅棒的料盒，当其移动到所述翻转式料盒自动卸料设备的门时，所述门打开，让所述第一输送线20上的料盒输送到所述第二输送线41上。
s1，所述第二输送线41承接第一输送线20输送的装有多晶硅棒的料盒10，当料盒10移动到位时，所述第三电机启动驱动链条241转动并驱动所述第二输送线41携带所述料盒10整体移动到一对夹持装置1的位置时停止，此时一对夹持装置1的插接柱15与料盒上的插接槽对应。
s2，此时，两个夹持装置1的动力装置驱动它们的插接柱15分别插入到料盒10上的一个插接槽中实现料盒10夹持。
s3，接着，一对平移装置3的第二电机341启动，驱动所述齿轮342转动，从而使所述安装架31整体向所述加工线7方向移动，从而所述夹持装置1和旋转驱动装置2向所述加工线7方向移动，进而使料盒10移动到所述加工线7的输送幅面内停止。
s4，此时，一对旋转驱动装置2的第一电机21启动，驱动两个所述夹持装置1的支撑轴13同步同向转动,位于支撑轴13上的插接柱15也转动，从而驱动所述料盒10翻转，当料盒的开口朝下倾斜时，其中的多晶硅棒在重力作用下滑落到所述加工线7上，完成卸料。
完成卸料后，各部件反向动作恢复，空置的料盒从第二输送线41上移出，进行下一个料盒的卸料。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。