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一、要求： 满足单晶硅炉产品夹取——翻转90°——水平放置动作。0 g# X; w3 X) F; R
S1 B3 W& m( U" t+ T二、单晶硅炉分类以及硅棒特性：; j& c* }* {+ n
1、大开门式：门宽280mm，硅棒直径110-210mm，大部分直径在160mm，硅棒最大重量100KG；% M, K* r7 B" g" E" A8 k2 S
2、小开门式：门宽200mm，硅棒直径80-108mm，硅棒最大重量40KG；
6 m, l8 i1 j7 Q& P' P% ^/ D 3、升降式：硅棒最大重量150KG；0 n2 b$ v) l% L
4、硅棒表面比较光滑，硅棒出炉时的温度在350-400℃，硅棒径向受力有限。2 X: Q/ p: S! a3 K- P$ I1 j
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三、深入分析：9 I3 E' x q9 K9 h1 a
按硅炉的形式做了如下分析：$ f* O& I$ p9 ~: g# k& r
1、开门式硅炉取棒：硅棒存在炉内，需要机械手伸进硅炉内夹紧硅棒后平移取出，由于晶棒下端没有空间，难以形成硅棒中间夹紧下方托举的动作，这样就会需要机械手末端的夹紧力与硅棒表面产生的摩擦力来平衡整个硅棒的重量，这样对夹紧力要求比较高，而且硅棒表面粗糙度值低。另外一个难点在于开门式硅炉门的宽度有限，硅棒的最大直径比较接近门宽，根据上面的数据，大开门式硅棒最大尺寸210mm，门宽只有280mm，意思就是单侧间隙只有35mm，这个35mm得包含机械手末端手指的厚度以及机械手夹紧的单侧行程，这种情况下以本人目前的认知是做不了（希望牛人指点一二先撇开这种情况，大部分硅棒直径情况下单侧间隙在50-60mm之间，这种情况下留给机械手的空间也非常有限，随之而来带来的问题是机械手的定位，意思就是如何做定位导向使得机械手伸入硅炉时位置在硅棒外沿和硅炉内壁之间的间隙，这是一个难点。* P6 J/ K1 p( ?& K
2、升降式硅炉取棒：升降式硅炉在硅棒成型后，上面的炉室会带着硅棒一起上升到一定高度，达到一定高度后整体向外旋转，然后硅棒再炉室下端慢慢降下来。这样一来，硅棒的底部是有空间实现托举，可以承受硅棒的大部分重量，此时机械手主要作用就是扶稳硅棒防止其倾倒，但是夹紧力还需需要的，因为翻转90°时还是需要夹紧力来维持硅棒不滑落。对比开门式硅炉，个人认识升降式的更好做，至少不需要机械手伸长，不需要机械手定位导向伸进炉室。! }$ d' _# W1 S4 v; @- b: k
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四、总体方案：
$ [1 H3 r- Q1 P. N d5 M$ n- n 1、开门式：车体部分借用现有的液压推高叉车，可以考虑找厂家定制（支撑架和操作台位置做调整保证单人操作不影响视线）。堆高叉车可以实现上下移动，载重在1000KG左右，满足工况要求。通过转接板融合机械手部分结构。液压推高车的液压系统可以给后端机械手的伸缩和夹紧提供动力源。; ^7 q: c4 _ B0 @" I2 s, U
a、机械手的上下移动——通过液压推高叉车来实现
# f. S ]7 v+ A+ I' q5 B5 ~b、机械手的伸缩——通过液压缸和导杆实现/ o4 P) v6 Q. ~; H4 S
c、翻转90°——通过旋转器实现
. `; j0 g: A$ @9 \+ L/ `d、夹紧力大小保证——通过溢流阀控制压力从而保证夹紧力最大值% k( S" c) P: {) g% w1 x# ^
e、托举动作——由于开门式炉的结构特点，无法先托后夹，考虑先夹后托？还是想办法从托盘结构上做文章？还式不托只靠夹？担心夹紧力太大把硅棒夹坏
0 W/ {8 ]: q& Lf、最难的机械手定位我暂时还没有想到很好的方案，仅通过机械做导向感觉比较困难，估计得需要借助视觉、传感器来实现，不知道对不对，请大佬指导指导。. l/ b& n8 U0 {& w; O, v7 i3 n
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2、升降式：车体部分也是借用现有的液压推高叉车，大致和上面一样，机械手不需要伸缩动作。
8 c7 ^/ Y: X- s# Ba、机械手的上下移动——通过液压推高叉车来实现
6 q$ M0 w! p, i3 A7 q6 Nb、托举动作——通过齿轮齿条实现托盘的移动和定位（适应不同长度晶棒）, R5 e: l- V6 K) B3 {6 x
c、翻转90°——通过旋转器实现
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d、夹紧力大小保证——通过溢流阀控制压力从而保证夹紧力最大值2 X" H7 t* v, J' X- i! I; U
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* k8 ^+ }6 @: d6 h; K7 E' m 本人16年硕士毕业一直在大型安防公司做结构工程师，今年年中刚跳槽去了一家有机器人部门的公司，先从省力搬运机器人做起，之前这方面的经验有限，也不知道上面分析的合不合理，另外还请路过的大佬给点建议，本人非常感谢！！！ 2 X/ w% z0 R" ?$ V! p
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发表于 2022-8-4 13:54:43
