一种晶棒自动化运输装置及其系统

1.本实用新型涉及衬底自动加工辅助设施技术领域，具体涉及一种晶棒自动化运输装置及其系统。


背景技术：

2.led是利用半导体芯片作为发光材料的新型照明技术，具有能耗低、寿命长和亮度高等优点；目前led广泛应用于建筑景观照明、指示标识照明、屏幕显示、车辆照明等各类场景，在碳中和的大背景下，led照明被各国投入大量资源进行相关技术研发，已经成为最具前景的领域之一。
3.当前led主要的衬底材料为蓝宝石，蓝宝石具有晶格系数失配率较小、机械强度高和价格低廉等特点。蓝宝石衬底由氧化铝作为原料，经长晶炉配合籽晶长成晶锭，经过一系列的加工成为蓝宝石晶棒，晶棒经过线切、研磨、抛光等工序最终成为所需衬底。线切作为蓝宝石衬底制造的主要工序之一，线切的主要目的是将蓝宝石晶棒切成一定厚度的晶片。在线切前需将晶棒进行装订，即将晶棒和载料台固定，然后将载料台运送到多线切割机进行多线切割，最后将切割后的晶片进行清洗。其中，需要切割的上下料搬运主要靠人工，而随着蓝宝石晶棒的直径和长度的增大，使其重量变得越来越重，人工难以进行搬运。
4.有鉴于此，提出本技术。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种晶棒自动化运输装置及其系统，能有效解决现有技术中的晶棒线切方案由于线切前需将晶棒进行装订，然后将载料台运送到多线切割机进行多线切割，最后将切割后的晶片进行清洗，而晶棒的搬运主要靠人工，但随着蓝宝石晶棒的直径和长度的增大，使其重量变得越来越重，人工难以进行搬运的问题。
6.本实用新型提供了一种晶棒自动化运输装置,包括：第一传输机构、第二传输机构、配置在所述第一传输机构和所述第二传输机构之间的上下料机械臂机构、以及控制机构；
7.其中，所述上下料机械臂机构包括旋转机构、配置在所述旋转机构上的升降机构、可升降地配置在所述升降机构上的伸缩机构、以及配置在所述伸缩机构端部的夹取机构；
8.所述旋转机构，用于带动所述升降机构在所述第一传输机构、所述第二传输机构以及晶棒多线切割机之间进行旋转；
9.所述升降机构，用于带动所述伸缩机构和所述夹取机构进行垂直升降；
10.所述伸缩机构，用于伸出和收回所述夹取机构；
11.所述夹取机构，用于夹取放置在所述第一传输机构上的待加工晶棒并放置在切割机内部，以及夹取切割机内部已加工晶棒放置在第二传输机构上；
12.其中，所述第一传输机构的数据端、所述第二传输机构的数据端与所述控制机构的数据端电气连接，所述上下料机械臂机构的数据端与所述控制机构的数据端电气连接，
所述控制机构用于与外部远程终端无线连接。
13.优选地，所述旋转机构包括底座、旋转台、以及旋转电机；所述旋转台可旋转地配置在所述底座上，所述旋转电机配置在所述底座上，所述旋转台与所述旋转电机的输出轴连接。
14.优选地，所述升降机构包括滚珠丝杆、导轨电机、第一滚珠丝杠导轨、以及第二滚珠丝杠导轨，所述滚珠丝杆可转动地配置在所述旋转台上，所述滚珠丝杆与所述导轨电机的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠导轨配置在所述旋转台左侧，所述第二滚珠丝杠导轨配置在所述旋转台右侧，所述导轨电机的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。
15.优选地，所述伸缩机构包括配置在所述升降机构上的箱体、配置在所述箱体内部的法兰盘、滑块、推杆、推杆电机；
16.其中，所述滑块配置在所述法拉盘的孔眼上，所述滚珠丝杆贯穿所述滑块，所述第一滚珠丝杠导轨和所述第二滚珠丝杠导轨贯穿所述箱体，所述推杆与所述推杆电机的输出轴连接，所述推杆的连接端与所述夹取机构的连接端连接，所述推杆电机的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。
17.优选地，所述夹取机构包括翻转模块、夹具、以及配置在所述夹具上的微型电机，所述翻转模块配置在所述推杆的连接端上，所述夹具配置在所述翻转模块上，所述微型电机的输出轴与所述夹具连接，所述微型电机的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。
18.优选地，所述夹取机构还包括角度编码器，所述角度编码器配置在所述翻转模块上，所述角度编码器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。
19.优选地，所述夹取机构还包括光学摄像头，所述光学摄像头配置在所述滚珠丝杆的顶端，所述光学摄像头的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。
20.优选地，所述第一传输机构包括第一电箱、第一电机、以及第一传输带组件，所述第一电箱的输出端与所述第一电机的输入端电气连接，所述第一电机与所述第一传输带组件连接。所述第二传输机构包括第二电箱、第二电机、以及第二传输带组件，所述第二电箱的输出端与所述第二电机的输入端电气连接，所述第二电机与所述第二传输带组件连接。
21.优选地，所述第一传输机构还包括多个光学传感器，光学传感器依次配置在所述第一传输带组件的传送带侧面，光学传感器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接；所述第二传输机构还包括多个光学传感器，光学传感器依次配置在所述第二传输带组件的传送带侧面，光学传感器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。
22.本实用新型还提供了一种晶棒自动化运输系统，包括远程终端以及如上任意一项所述的晶棒自动化运输装置，所述控制机构用于与所述终端无线连接，进行数据交互。
23.综上所述，本实施例提供的一种晶棒自动化运输装置及其系统，操作人员将完成订装后的载料台放置在所述第一传输机构上，并通过所述第一传输机构的传送带送入所述上下料机械臂机构的抓取位置，当检测到抓取位置上的载料台后，所述上下料机械臂机构对其进行夹取翻转，运送至多线切割机工位进行安装，随后进行切割，切割后所述上下料机械臂机构将载料台取出，放置在所述第二传输机构上，并通过所述第二传输机构的传送带上运输到清洗机工位进行清洗，从而解决了现有技术中的晶棒线切方案由于线切前需将晶棒进行装订，然后将载料台运送到多线切割机进行多线切割，最后将切割后的晶片进行清洗，而晶棒的搬运主要靠人工，但随着蓝宝石晶棒的直径和长度的增大，使其重量变得越来
越重，人工难以进行搬运的问题。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的结构示意图。
25.图2是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的上下料机械臂机构的结构示意图。
26.图3是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的旋转机构和升降机构的结构示意图。
27.图4是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的伸缩机构的结构示意图。
28.图5是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的夹取机构的结构示意图。
29.图6是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的第一传输机构的结构示意图。
30.图7是本实用新型实施例提供的晶棒自动化运输装置的第二传输机构的结构示意图。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
32.以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
33.请参阅图1至图2，本实用新型第一实施例提供了一种晶棒自动化运输装置,包括：第一传输机构1、第二传输机构2、配置在所述第一传输机构1和所述第二传输机构2之间的上下料机械臂机构3、以及控制机构；
34.其中，所述上下料机械臂机构包括旋转机构31、配置在所述旋转机构31上的升降机构32、可升降地配置在所述升降机构32上的伸缩机构33、以及配置在所述伸缩机构33端部的夹取机构34；
35.所述旋转机构31，用于带动所述升降机构32在所述第一传输机构1、所述第二传输机构2以及晶棒多线切割机之间进行旋转；
36.所述升降机构32，用于带动所述伸缩机构33和所述夹取机构34进行垂直升降；
37.所述伸缩机构33，用于伸出和收回所述夹取机构34；
38.所述夹取机构34，用于夹取放置在所述第一传输机构1上的待加工晶棒并放置在切割机内部，以及夹取切割机内部已加工晶棒放置在第二传输机构2上；
39.其中，所述第一传输机构1的数据端、所述第二传输机构2的数据端与所述控制机构的数据端电气连接，所述上下料机械臂机构3的数据端与所述控制机构的数据端电气连
接，所述控制机构用于与外部远程终端无线连接。
40.具体地，在本实施例中，操作人员将装有两根晶棒的载料台放置在订装平台上进行订装，并将完成订装的工件放在所述第一传输机构1的传送带上，传送带上的传感器会获取晶棒的运输位置信息，进而控制传送带，从上一道工序订装的工位运输晶棒到抓取位置，以垂直地面的方向为轴，由所述上下料机械臂机构3的旋转机构31进行轴向转动，将所述夹取机构34整体转到所述第一传送机构1的待夹取晶棒的方位，所述升降机构32进行垂直方向的位移，将所述夹取机构34位移到夹取晶棒的高度，所述伸缩机构33能够进行垂直轴向方向的位移，将所述夹取机构34位移到晶棒的位置，所述夹取机构34进行夹取动作，夹取晶棒；所述上下料机械臂机构3通过所述旋转机构31的轴向旋转，所述升降机构32的上升，所述伸缩机构33的伸缩，所述夹取机构34的翻转夹取，将晶棒及载料台放置到多线切割机的线切工位上；于切割工序完成后，通过所述上下料机械臂机构3进行一个下料动作，将切割后的晶棒放置于所述第二传输机构2上，输送到下一个清洗工位，并有操作人员放置于清洗机中清洗。
41.在本实施例中，所述晶棒自动化运输装置在工作过程中，只需工作人员将检测后的载料台放至在传送带的初始位置中，传送带会自动将载料台送入机械臂加工范围内，机械臂将会自动对工件进行上下料，晶棒线切割自动传送及上下料装置极大的提高线切割生产效率，并且降低了生产成本。
42.请参阅图3至图4，在本实用新型一个可能的实施例中，所述旋转机构31包括底座311、旋转台312、以及旋转电机；所述旋转台312可旋转地配置在所述底座311上，所述旋转电机配置在所述底座311上，所述旋转台312与所述旋转电机的输出轴连接。
43.具体地，在本实施例中，所述上下料机械臂机构3的轴向旋转依靠所述旋转机构31；当所述控制机构检测到待加工晶棒传送至所述第一传输机构1的抓取位置时，所述控制机构会发送第一旋转信号给所述旋转电机，当所述旋转电机接收到第一旋转信号后，所述旋转电机带动与所述底座311进行轴向旋转，使所述夹取机构34整体转到所述第一传送机构1的待夹取晶棒的方位，所述夹取机构34对待加工晶棒进行夹取；当所述旋转电机接收到所述控制机构发送的第二旋转信号后，所述旋转电机带动与所述底座311进行轴向旋转，使所述夹取机构34整体转到切割机方位，所述夹取机构34将待加工晶棒送入切割机内部；当所述旋转电机接收到所述控制机构发送的第三旋转信号后，所述旋转电机带动与所述底座311进行轴向旋转，使所述夹取机构34整体转到所述第二传输机构2的放置晶棒的方位，所述夹取机构34将切割机内部的已加工晶棒放置在所述第二传输机构2的传送带上。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型结构的旋转电机，这里不做具体限定，但这些方案均在本实用新型的保护范围内。
44.在本实用新型一个可能的实施例中，所述升降机构32包括滚珠丝杆321、导轨电机322、第一滚珠丝杠导轨323、以及第二滚珠丝杠导轨324，所述滚珠丝杆321可转动地配置在所述旋转台312上，所述滚珠丝杆321与所述导轨电机322的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠导323轨配置在所述旋转台312左侧，所述第二滚珠丝杠导轨324配置在所述旋转台右侧，所述导轨电机322的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。所述伸缩机构33包括配置在所述升降机构32上的箱体331、配置在所述箱体331内部的法兰盘332、滑块333、推杆334、推杆电机；其中，所述滑块333配置在所述法拉盘332的孔眼上，所述滚珠丝杆321贯穿所述滑
块333，所述第一滚珠丝杠导轨323和所述第二滚珠丝杠导轨324贯穿所述箱体331，所述推杆334与所述推杆电机的输出轴连接，所述推杆334的连接端与所述夹取机构34的连接端连接，所述推杆电机的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。
45.具体地，在本实施例中，所述上下料机械臂机构3的上下移动主要依靠垂直摆放的滚珠丝杠321导轨实现，所述导轨电机322驱动所述滚珠丝杆321转动，带动所述滑块333按给定速度上下运动，以实现精准的升降。所述推杆334固定装在所述箱体331内，所述推杆334与所述夹取机构34的后端部连接，当所述上下料机械臂机构3轴向旋转至合适位置时，所述推杆334推出，将所述夹取机构34推至设定好的工位，有效的实现所述夹取机构34的伸缩。
46.请参阅图5，在本实用新型一个可能的实施例中，所述夹取机构34包括翻转模快341、夹具342、以及配置在所述夹具上的微型电机，所述翻转模块341配置在所述推杆334的连接端上，所述夹具342配置在所述翻转模块341上，所述微型电机的输出轴与所述夹具连接，所述微型电机的输入端与所述控制机构的输出端电气连接。
47.具体地，在本实施例中，对晶棒的装夹主要依靠所述夹取机构34，所述夹具342的两端可按照给定尺寸张开和收紧，用于对载料台的装夹，所述翻转模块341用于进行在垂直与所述轴向的平面内0-90
°
的翻转，以实现将载料台放入多线切割机和取出时调整合适的角度，所述微型电机用于实现所述夹具342的张开和收紧。所述夹具342可以为夹钳式手爪，夹钳式的形状和夹取方式依据所要夹取的蓝宝石晶棒及载根据具体情况而定，工作的方式可以采用平移式夹爪、连杆杠杆式夹爪。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型结构的夹具342，这里不做具体限定，但这些方案均在本实用新型的保护范围内。
48.在本实用新型一个可能的实施例中，所述夹取机构34还包括角度编码器，所述角度编码器配置在所述翻转模块341上，所述角度编码器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。所述夹取机构34还包括光学摄像头，所述光学摄像头配置在所述滚珠丝杆321的顶端，所述光学摄像头的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。
49.具体地，在本实施例中，所述角度编码器用于对所述夹取机构34进行准确的旋转角度的定位；所述光学摄像头用于在所述夹取机构将晶棒送入和取出夹取切割机内部的过程中实现准确的定位。
50.具体地，现有技术中的晶棒线切方案，存在操作人员可能会忘记将装有两根晶棒的载料台放置在订装平台上进行订装就直接放置在传送带上进行传送，且人工将待上料的晶棒送入切割机内部时，容易造成待上料晶棒的摆放位置不准确的问题。
51.在本实施例中，所述晶棒自动化运输装置在工作过程中，只需工作人员将检测后的载料台放至在传送带的初始位置中，传送带会自动将载料台送入机械臂加工范围内，机械臂将会自动对工件进行上下料，晶棒线切割自动传送及上下料装置极大的提高线切割生产效率，并且降低了生产成本；且所述晶棒自动化运输装置使得传送带定位精准，且通过光学摄像头进行了上下料的准确定位，不容易造成工件的摆放位置不准确等缺陷，提高了加工容错率。
52.请参阅图6至图7，在本实用新型一个可能的实施例中，所述第一传输机构1包括第一电箱11、第一电机12、以及第一传输带组件13，所述第一电箱11的输出端与所述第一电机12的输入端电气连接，所述第一电机12与所述第一传输带组件13连接。所述第二传输机构2
包括第二电箱21、第二电机22、以及第二传输带组件23，所述第二电箱21的输出端与所述第二电机22的输入端电气连接，所述第二电机22与所述第二传输带组件23连接。
53.具体地，在本实施例中，所述第一传输机构1还包括多个光学传感器，光学传感器依次配置在所述第一传输带组件1的传送带侧面，光学传感器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接；所述第二传输机构2还包括多个光学传感器，光学传感器依次配置在所述第二传输带组件的传送带侧面，光学传感器的数据端与所述控制机构的数据端电气连接。
54.具体地，在本实施例中，传送带的所有电气结构集装在电箱中，进步电机按照预设速度驱动传送带运送经过订装后的载料台，当载料台经过光学传感器时，可确定载料台的位置和运输速度等，当最前方的工件进入机械臂工作范围内时，传送带停止移动，待上料完成再继续移动并放上新的载料台。其中，传输带用于工件的传送，其上装有的光学传感器设置在传送带的侧面，用于感应传送带上工件的所在位置、传送速度以及工件数量。
55.具体地，在本实施例中，当载料台进入工作范围，机械臂下降，所述推杆334推动机械臂前进，所述夹具342对准载料台并收紧将其夹起，接着机械臂缓慢上升，同时所述推杆334收回且机械臂向上旋转90
°
，所述旋转台312轴向旋转将所述夹具342对准机床，导轨上方的所述光学摄像头采集信息，确认完成订装后，所述推杆334再次推出将工件送入机床加工，待加工完毕机械臂伸入机床内部将工件取出，并轴向旋转至另一侧导轨上方，同时所述翻转机构341复位，所述升降机构32下降，将加工完毕的工件并放置在所述第二传输机构2的传送带上，加工完的工件进入通过传送带输送至传送带侧面的清洗机中进行清洗。所述晶棒自动化运输装置可进行线切割加工过程中的自动上料、传送、下料，一定程度上提高了生产过程的自动化，减少生产过程中的劳动力需求，提高了生产效率，有利于降低生产成本。
56.本实用新型第二实施例一种晶棒自动化运输系统，包括远程终端以及如上任意一项所述的晶棒自动化运输装置，所述控制机构用于与所述终端无线连接，进行数据交互。
57.综上所述，本实施例提供的一种晶棒自动化运输装置及其系统，操作人员将完成订装后的载料台放置在所述第一传输机构1上，并通过所述第一传输机构1的传送带送入所述上下料机械臂机构3的抓取位置，当检测到抓取位置上的载料台后，所述上下料机械臂机构3对其进行夹取翻转，运送至多线切割机工位进行安装，随后进行切割，切割后所述上下料机械臂机构3将载料台取出，放置在所述第二传输机构2上，并通过所述第二传输机构2的传送带上运输到清洗机工位进行清洗，从而解决了现有技术中的晶棒线切方案由于线切前需将晶棒进行装订，然后将载料台运送到多线切割机进行多线切割，最后将切割后的晶片进行清洗，而晶棒的搬运主要靠人工，但随着蓝宝石晶棒的直径和长度的增大，使其重量变得越来越重，人工难以进行搬运的问题。
58.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。