一种多尺寸单晶硅棒智能转运车及单晶硅棒转运方法与流程

本发明属于半导体制造，具体来说，是涉及一种夹持尺寸自适应、自主运输的单晶硅棒转运车及单晶硅棒转运方法。

背景技术：

1、目前12英寸大尺寸单晶硅片正逐渐成为半导体行业的主流，一根拉制完好的12英寸单晶硅棒具有总长度可达2.5m、重量可达400kg、外形不规则等特点。单晶硅棒的转运作为制作硅片的关键环节，目前常见的单晶硅棒转运方式由人工操控吊装车及单晶车完成，单晶硅棒由拉晶工序转运至滚磨、截断工序加工需要将其由竖直状转换为水平状，整体转运过程危险系数高、耗时费力、单晶硅棒易受损。因此，迫切需要研发一种外形尺寸自适应、单晶硅棒状态自由切换并能实现自主运输的单晶硅棒智能转运车，以提升生产效率、降低转运风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多尺寸单硅棒智能转运车，通过多构件的相互配合结合多传感器的智能控制系统，实现单晶硅棒的自适应夹持、姿态调节及自主转运，以弥补现有硅片生产线上的空缺，实现由拉制工序转运单晶硅棒至滚磨、截断工序的无人化作业，规避由人员操作不当带来的风险及损失。

2、本发明的另一目的在于提供一种利用所述转运车转运单晶硅棒的方法。

3、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种多尺寸单晶硅棒智能转运车，包括夹持装置、升降及翻转装置、agv转运底盘和包含plc控制器的控制装置；

5、所述夹持装置包括多个夹爪、固定夹爪支架、滑动夹爪支架和夹爪台；夹爪的前端夹持处采用梯形槽式缺口设计，且夹爪前端缺口内侧均设置压力传感器，实时监测压力值以自适应夹持不同尺寸的单晶硅棒，同侧夹爪的后端使用丝杆与滑动夹爪支架固定，夹爪与丝杠连接处采用螺纹联接，经安装于丝杠端部的24v直流减速电机驱动调节同侧夹爪开闭；两侧夹爪相互独立，一侧夹爪固定于夹爪台，另一侧夹爪与夹爪台之间布置有直动电机，与直动电机采用t型槽连接，提供调整两侧夹爪间距的动力，滑动夹爪支架与夹爪台间使用孔轴滑动配合提供支撑力；电动转盘输出轴与夹爪台中心固结，带动夹持装置绕轴心旋转；

6、所述agv转运底盘包括底盘、驱动器、电磁感应器、电池仓，所述驱动器由差速电机驱动前置主动万向轮，后侧为从动单向轮，电磁感应器位于底盘前侧中心处，用于检测地面电磁引导线信号；所述电池仓内嵌于底盘，且底盘的前侧、左侧、右侧分别布置有两个超声波雷达，用于检测行进过程中转运车周围的障碍物信息；

7、所述升降及翻转装置包括电动升降缸、转杆、转轴、连杆、背支撑架、升降转动电缸，所述电动升降缸底端垂直固定于agv转运底盘；转杆两端固结于电动升降缸伸缩杆顶端，随电动升降缸同升同降；升降转动电缸铰接于底盘表面的铰接架，背支撑架的一端固结于电动转盘背面，另一端设置非对称式通孔与转杆同轴连接，并且两个背支撑架对称布置于转杆中心两侧；连杆与转杆同轴连接且设置于转杆中心，上端铰接于电动转盘背面，下端与升降转动电缸上端铰接，连杆仅可绕转轴同轴旋转，通过升降转动电缸伸缩与电动升降缸差降配合实现电动转盘绕转轴偏心旋转，可实现夹持装置在0°～90°间的绕转杆旋转。

8、一种利用所述的转运车转运单晶硅棒的方法，包括以下步骤：

9、(1)单晶硅棒拉制完成后悬挂于待转运区域，启动单晶硅棒转运车，使用手持控制面板输入工艺加工路线，依靠底盘(5)下方的主动万向轮(18)调节控制前进方向，自主移动至单晶硅棒接收点，执行夹持单晶硅棒的作业；

10、(2)电动升降缸(4)以及升降转动电缸(12)上升，夹爪(23)闭合夹取竖直状单晶硅棒，夹紧后电动转盘(16)动作，将单晶硅棒旋转至水平状，升降及翻转装置动作，电动升降缸(4)以及升降转动电缸(12)差速收缩，降低车辆重心的同时将单晶硅棒翻转至托举状态，并使其位于车辆竖直方向中心位置；

11、(3)agv转运底盘依据规划路线移动至指定定位点，车载无线信号传输器(10)实时传输信号至数据处理中心，数据处理中心根据工序状态，发送移动目标点指令，实现单晶硅棒由拉晶工序转运至滚磨、截断工序。

12、本发明与现有手动转运车相比具有的有益效果是：

13、本发明减少了人员操作，实现了多尺寸单晶硅棒的自主转运；特殊设计的夹持装置、升降及翻转装置可针对不同单晶的不规则外形及长度进行自适应调节，实现了长度为400-3000mm单晶硅棒自主转运；特殊设计的升降翻转装置，采用四杆结构设计实现了小范围动作即可实现单晶硅棒姿态的调节，适用于更多的作业场景；控制系统智能化设计可自动地夹取、转移和运输单晶硅棒，有效地提高了生产效率、减少成本和降低风险，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，包括夹持装置、agv转运底盘、升降及翻转装置；

2.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述电池仓(8)内嵌于底盘(5)前端，采用无线充电模式，无线充电端口(6)可与外置充电底座对接。

3.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，还包括控制装置；所述控制装置包括plc控制器(9)、手持式控制面板、无线通信模块(10)，控制装置用于手动和自动控制agv转运底盘移动、电动升降缸(4)及升降转动电缸(12)升降、夹爪(23)的开闭及平移、电动转盘(16)的转动。

4.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述夹爪(23)夹紧表面布设牛皮毡，同时内置压力传感器(24)，其压力值设为1500n以上。

5.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述电动升降缸(4)为整体式二级行星滚珠丝杠电动缸，其伸缩长度范围为1-1.5m；升降转动电缸(12)为整体式三级行星滚珠丝杠电动缸，其伸缩长度范围为1-2m。

6.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述底盘(5)采用前叉式外形，且在夹紧单晶硅棒转运过程中其移动速度上限为0.5m/s。

7.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述电动转盘(16)采用涡轮蜗杆式，输出低转速范围为0.5-10r/s，输出扭矩范围为1000-2000n·m。

8.如权利要求1所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于，所述超声波雷(11)达检测范围下边界与水平面平行，且与上边界呈60°夹角，检测长度范围为0.1-2m。

9.如权利要求1至8中任一项所述所述的多尺寸单晶硅棒智能转运车，其特征在于所述单晶硅棒的长度为400-3000mm，单晶硅棒直径范围为100-340mm。

10.一种利用权利要求1至9中任一项所述的转运车转运单晶硅棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种多尺寸单晶硅棒智能转运车及单晶硅棒转运方法。单晶硅棒智能转运车包含：夹持装置、AGV转运底盘、升降及翻转装置，夹持装置包括夹爪和直动电机，单侧夹爪依靠后置直动电机平动调节两侧夹爪间距，夹爪内置压力传感器自适应夹紧尺寸，电动转盘与后置的升降及翻转装置相互配合实现夹持单晶硅棒的多姿态调节，同时AGV转运底盘可依照控制指令及预设轨迹在各个工序间定点移动。本发明特殊设计的夹持装置适用于多尺寸单晶硅棒，可灵活调节单晶硅棒的夹持位置与姿态，实现了单晶硅棒由拉晶工序至滚磨、截断工序的自主转运与对接，提升了转运过程的稳定性及便宜性。

技术研发人员：豆志伟,梁鹏飞,李军营,闫志瑞,肖清华,蔡强
受保护的技术使用者：山东有研艾斯半导体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23