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一、要求： 滿足單晶硅爐產(chǎn)品夾取——翻轉(zhuǎn)90°——水平放置動(dòng)作。! K$ b O- K; S( A! u+ E- x
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二、單晶硅爐分類以及硅棒特性：
. q4 W( t! O! C" h 1、大開(kāi)門(mén)式：門(mén)寬280mm，硅棒直徑110-210mm，大部分直徑在160mm，硅棒最大重量100KG；) a4 Y2 t4 Q5 A; H
2、小開(kāi)門(mén)式：門(mén)寬200mm，硅棒直徑80-108mm，硅棒最大重量40KG；) y# t0 D$ i( M: \4 Z) a9 `. w
3、升降式：硅棒最大重量150KG；
* u% E8 B; W$ @( c5 M4 b0 l 4、硅棒表面比較光滑，硅棒出爐時(shí)的溫度在350-400℃，硅棒徑向受力有限。1 X4 o- G) } h% l' i8 r* a
- C- o! I3 J, u# E三、深入分析：5 P4 B+ V- B; x% x# Y4 K0 m# `6 V
按硅爐的形式做了如下分析：& b9 a/ ^# U# H+ v
1、開(kāi)門(mén)式硅爐取棒：硅棒存在爐內(nèi)，需要機(jī)械手伸進(jìn)硅爐內(nèi)夾緊硅棒后平移取出，由于晶棒下端沒(méi)有空間，難以形成硅棒中間夾緊下方托舉的動(dòng)作，這樣就會(huì)需要機(jī)械手末端的夾緊力與硅棒表面產(chǎn)生的摩擦力來(lái)平衡整個(gè)硅棒的重量，這樣對(duì)夾緊力要求比較高，而且硅棒表面粗糙度值低。另外一個(gè)難點(diǎn)在于開(kāi)門(mén)式硅爐門(mén)的寬度有限，硅棒的最大直徑比較接近門(mén)寬，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，大開(kāi)門(mén)式硅棒最大尺寸210mm，門(mén)寬只有280mm，意思就是單側(cè)間隙只有35mm，這個(gè)35mm得包含機(jī)械手末端手指的厚度以及機(jī)械手夾緊的單側(cè)行程，這種情況下以本人目前的認(rèn)知是做不了（希望牛人指點(diǎn)一二先撇開(kāi)這種情況，大部分硅棒直徑情況下單側(cè)間隙在50-60mm之間，這種情況下留給機(jī)械手的空間也非常有限，隨之而來(lái)帶來(lái)的問(wèn)題是機(jī)械手的定位，意思就是如何做定位導(dǎo)向使得機(jī)械手伸入硅爐時(shí)位置在硅棒外沿和硅爐內(nèi)壁之間的間隙，這是一個(gè)難點(diǎn)。3 n; \* Q' w- M9 S& L, D; o
2、升降式硅爐取棒：升降式硅爐在硅棒成型后，上面的爐室會(huì)帶著硅棒一起上升到一定高度，達(dá)到一定高度后整體向外旋轉(zhuǎn)，然后硅棒再爐室下端慢慢降下來(lái)。這樣一來(lái)，硅棒的底部是有空間實(shí)現(xiàn)托舉，可以承受硅棒的大部分重量，此時(shí)機(jī)械手主要作用就是扶穩(wěn)硅棒防止其傾倒，但是夾緊力還需需要的，因?yàn)榉D(zhuǎn)90°時(shí)還是需要夾緊力來(lái)維持硅棒不滑落。對(duì)比開(kāi)門(mén)式硅爐，個(gè)人認(rèn)識(shí)升降式的更好做，至少不需要機(jī)械手伸長(zhǎng)，不需要機(jī)械手定位導(dǎo)向伸進(jìn)爐室。" [/ G: }! T- |$ S* _
% ?9 \" F3 t0 d/ M# {& }) y( u% M! W四、總體方案：
1 _; E3 Y! j! q$ V 1、開(kāi)門(mén)式：車體部分借用現(xiàn)有的液壓推高叉車，可以考慮找廠家定制（支撐架和操作臺(tái)位置做調(diào)整保證單人操作不影響視線）。堆高叉車可以實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，載重在1000KG左右，滿足工況要求。通過(guò)轉(zhuǎn)接板融合機(jī)械手部分結(jié)構(gòu)。液壓推高車的液壓系統(tǒng)可以給后端機(jī)械手的伸縮和夾緊提供動(dòng)力源。
6 n8 Z' g# c' A! b+ [a、機(jī)械手的上下移動(dòng)——通過(guò)液壓推高叉車來(lái)實(shí)現(xiàn)/ b3 O; m/ v8 n0 [0 }
b、機(jī)械手的伸縮——通過(guò)液壓缸和導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)
: f1 ^8 Y4 S, j: o" x' X# uc、翻轉(zhuǎn)90°——通過(guò)旋轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)
3 W: X# Z, j/ qd、夾緊力大小保證——通過(guò)溢流閥控制壓力從而保證夾緊力最大值
0 \3 Q- L- m& xe、托舉動(dòng)作——由于開(kāi)門(mén)式爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無(wú)法先托后夾，考慮先夾后托？還是想辦法從托盤(pán)結(jié)構(gòu)上做文章？還式不托只靠夾？擔(dān)心夾緊力太大把硅棒夾壞
! ~/ h+ W6 {6 Y2 y% \. y3 Pf、最難的機(jī)械手定位我暫時(shí)還沒(méi)有想到很好的方案，僅通過(guò)機(jī)械做導(dǎo)向感覺(jué)比較困難，估計(jì)得需要借助視覺(jué)、傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，不知道對(duì)不對(duì)，請(qǐng)大佬指導(dǎo)指導(dǎo)。
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' ~4 b1 R: A1 @. ^/ j8 B 2、升降式：車體部分也是借用現(xiàn)有的液壓推高叉車，大致和上面一樣，機(jī)械手不需要伸縮動(dòng)作。
- F% s8 k+ y3 B5 e: f. c% Ta、機(jī)械手的上下移動(dòng)——通過(guò)液壓推高叉車來(lái)實(shí)現(xiàn)
8 X8 b1 j7 A+ D8 mb、托舉動(dòng)作——通過(guò)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)托盤(pán)的移動(dòng)和定位（適應(yīng)不同長(zhǎng)度晶棒）( C+ R' w& O9 X, A
c、翻轉(zhuǎn)90°——通過(guò)旋轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)
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. c, J1 |% t e! u) Od、夾緊力大小保證——通過(guò)溢流閥控制壓力從而保證夾緊力最大值
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本人16年碩士畢業(yè)一直在大型安防公司做結(jié)構(gòu)工程師，今年年中剛跳槽去了一家有機(jī)器人部門(mén)的公司，先從省力搬運(yùn)機(jī)器人做起，之前這方面的經(jīng)驗(yàn)有限，也不知道上面分析的合不合理，另外還請(qǐng)路過(guò)的大佬給點(diǎn)建議，本人非常感謝！�。�
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發(fā)表于 2022-8-4 13:54:43
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