CN108974940A - 一种单晶硅棒转运系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单晶硅棒转运系统，属于单晶硅片加工技术领域，其包括：承托单元，所述承托单元至少用于承托一根所述单晶硅棒；起吊单元，所述起吊单元用于将所述承托单元由第一位置吊送至第二位置；以及夹持输送单元，所述夹持输送单元用于夹持所述承托单元内的单晶硅棒并将其输送至第三位置。本申请实现了对单晶硅棒的自动输送，节省了人工成本和劳动强度。

Description

一种单晶硅棒转运系统

技术领域

本申请属于硅片加工技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒转运系统。

背景技术

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，近几十年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓等方面均获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。

单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域，在军事电子设备中也粘有重要地位。

在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用单晶硅所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。

单晶硅片的制作工艺一般要经历铸锭、切方、小方棒加工、粘胶、切片、脱胶、硅片加工、插片清洗和热处理等步骤，即在单晶硅棒加工完成后，首先需将单晶硅棒送至粘胶机进行粘胶后才能放入切片机进行切片。单晶硅棒非常昂贵，很重且脆，易于在外力作用下崩边。

然而，现有技术中大多采用人力将单晶硅棒搬运至粘胶机进行粘胶，一般而言，500mm长度的单晶硅棒重量就达40.16kg，人工搬运的方式不仅加大了操作人员的劳动强度，而且搬运过程中容易造成单晶硅棒的崩边，从而降低了良率，增加了损失。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本申请为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种单晶硅棒转运系统，以降低人工强度，减少搬运过程中的崩边。

本申请所采用的技术方案为：

一种单晶硅棒转运系统，包括：承托单元，所述承托单元至少用于承托一根所述单晶硅棒；起吊单元，所述起吊单元用于将所述承托单元由第一位置吊送至第二位置；以及夹持输送单元，所述夹持输送单元用于夹持所述承托单元内的单晶硅棒并将其输送至第三位置。

所述承托单元包括箱体，所述箱体的顶端敞口，且所述箱体内至少设置有一个托具，所述托具呈倒置的梯形槽状；所述箱体的顶端两侧均设置有吊耳，所述吊耳用于实现与所述起吊单元的连接。

所述托具可拆卸地安装在所述箱体的底板上。

所述托具的内侧壁上设有第一柔性保护垫。

所述起吊单元包括：吊钩，所述吊钩用于实现与所述承托单元的连接；吊钩升降驱动机构，所述吊钩升降驱动机构用于带动所述吊钩升降；以及吊钩水平移位驱动机构，所述吊钩水平移位机构用于带动所述吊钩的水平移位，并与所述吊钩升降驱动机构一起带动所述吊钩在第一位置和第二位置之间往复移动。

所述夹持输送单元被配置为，能够夹持不同尺寸的单晶硅棒。

所述夹持输送单元包括：两个相对设置的夹爪，两个夹爪相互配合形成对所述单晶硅棒的夹持；夹爪升降驱动机构，所述夹爪升降驱动机构用于带动所述夹爪升降；以及夹爪水平移位驱动机构，所述夹爪水平移位驱动机构用于带动所述夹爪及所述夹爪升降驱动机构一起在第四位置和第五位置之间往复移动。

所述夹持输送单元还包括：间隙调节机构，所述间隙调节机构用于调节两个所述夹爪之间的夹持间隙，以夹持不同尺寸的单晶硅棒。

各所述夹爪的内侧面均设置有第二柔性护垫。

所述转运装置还包括：检测单元，所述检测单元分别用于检测所述承托单元和所述单晶硅棒的位置信息；以及控制单元，所述检测单元与所述控制单元通信连接，所述检测单元将检测到的位置信息传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述位置信息控制所述起吊单元的起吊行程和所述夹持输送单元的动作。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

本申请实现了对单晶硅棒的自动输送，节省了人工成本和劳动强度，且输送过程中用于与单晶硅棒接触的各部件上均设置有柔性保护垫，避免了对单晶硅棒的金属元素污染，有效减少了输送过程中单晶硅棒的崩边，增强了输送过程的稳定性，降低了单晶硅棒的损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例1中承托单元的结构示意图。

图2为本申请实施例1中承托单元的俯视示意图。

图3为本申请实施例1中承托单元的侧视示意图。

图4为本申请实施例1中托具的主视示意图。

图5为本申请实施例1中所述夹持输送单元除去夹爪水平移位机构的示意图。

其中，

1、箱体 2、托具 3、减震结构 4、第一柔性保护垫 5、吊耳 6、单晶硅棒 7、夹爪 8、夹爪升降驱动机构 9、左丝杠 10、右丝杠 11、第二电机

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1：

如图1至图5所示，一种单晶硅棒转运系统，包括：承托单元，所述承托单元至少用于承托一根所述单晶硅棒6；起吊单元，所述起吊单元用于将所述承托单元由第一位置吊送至第二位置；以及夹持输送单元，所述夹持输送单元用于夹持所述承托单元内的单晶硅棒6并将其输送至第三位置。

所述承托单元包括箱体1，所述箱体1的顶端敞口，且所述箱体1内至少设置有一个托具2。为提高单晶硅棒6的转运效率，优选的，所述箱体1内设置有多个所述托具2，各所述托具2均呈倒置的梯形槽状。

为了适应不同长度尺寸、不同直径尺寸的单晶硅棒6的转运，本申请具有多套不同规格尺寸的托具2，各所述托具2与所述箱体1的底板均为可拆卸式连接，当需要转运不同尺寸的单晶硅棒6时，可在所述箱体1内安装与其相适配的不同尺寸的托具2，以增大其应用范围。

为了避免转运过程中，单晶硅棒6因碰触所述托具2而造成崩边，在各所述托具2的内侧壁上均设有第一柔性保护垫4。

为了进一步提高转运过程的稳定性，避免因碰撞或颠簸造成所述单晶硅棒6的崩边，在各所述托具2与所述箱体1之间设置减震结构3。

在本实施例中，所述箱体1的顶端两侧均设置有吊耳5，所述吊耳5用于实现与所述起吊单元的连接。

所述起吊单元包括：吊钩，所述吊钩用于实现与所述承托单元的连接；吊钩升降驱动机构，所述吊钩升降驱动机构用于带动所述吊钩升降；以及吊钩水平移位驱动机构，所述吊钩水平移位机构用于带动所述吊钩的水平移位，并与所述吊钩升降驱动机构一起带动所述吊钩在第一位置和第二位置之间往复移动。

使用时，吊钩在所述吊钩升降驱动机构的带动下下降，并勾住所述箱体1上的吊耳5，之后所述吊钩在所述吊钩升降驱动机构的带动下上升，将所述箱体1连同箱体1内的托具2、单晶硅棒6一起由第一位置起升至第六位置。所述第一位置为所述承托单元所在的初始位置。所述第六位置为高于所述第一位置的位置，且所述第六位置为吊钩在由第一位置向第二位置运动的过程中，吊钩水平运动的起始位置。所述承托单元被吊至所述第六位置后，所述吊钩水平移位机构开始动作，所述吊钩水平移位机构将所述吊钩升降驱动机构连同吊钩及承托单元一起，由所述第六位置水平移动至第七位置，所述第七位置为高于第二位置的区域，且所述第七位置为吊钩在由第一位置向第二位置运动的过程中，吊钩水平运动的终点位置。到达第七位置后，所述吊钩升降驱动机构开始动作，通过带动所述吊钩，将承托单元下吊至第二位置。所述第二位置为靠近粘胶工序的粘胶机处的位置，例如，可以在所述粘胶机的一侧设置用于放置所述承托单元的暂存区域，该暂存区域即为所述的第二位置。当所述承托单元内的单晶硅棒6均被所述夹持输送单元移走后，所述吊钩升降驱动机构和吊钩水平移位机构再次动作并相互配合，完成箱体1及其内的托具2由第二位置复位至第一位置的传送。以此类推，循环往复。

本申请中，所述吊钩升降驱动机构的结构形式有多种，例如，可以采用电葫芦起吊的方式，将所述吊钩连接所述电葫芦的钢丝绳，由所述电葫芦带动所述吊钩升降。需要说明的是，所述吊钩升降驱动机构还可采用其它的驱动方式，其并不仅仅局限于如上例举的电葫芦的方式。

在本实施例中，可将所述吊钩升降驱动机构安装在一根悬臂上，所述吊钩水平移位驱动机构通过所述悬臂带动所述吊钩升降驱动机构的水平移位。

所述吊钩水平移位机构的结构形式有多种，例如，可以采用第一电机与滚珠丝杠副配合的形式，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠及与滚珠丝杠相适配的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述悬臂相连，所述第一电机带动所述滚珠丝杠旋转，从而通过所述丝杠螺母带动所述悬臂做直线运动。当然，本申请中的所述吊钩水平移位机构还可以采用其它的结构形式，只要能够带动所述吊钩升降驱动机构做直线运动即可。

所述夹持输送单元包括：两个相对设置的夹爪7，两个夹爪7相互配合形成对所述单晶硅棒6的夹持；夹爪升降驱动机构8，所述夹爪升降驱动机构8用于带动所述夹爪7升降；以及夹爪水平移位驱动机构，所述夹爪水平移位驱动机构用于带动所述夹爪7及所述夹爪升降驱动机构一起在第四位置和第五位置之间往复移动。

因单晶硅棒6多为圆柱状，因此，本实施例中，所述夹爪7优选为板状结构，两个夹爪7用于夹持所述单晶硅棒6的两个平面端部。

为了避免两个所述夹爪7在夹持所述单晶硅棒6的过程中，造成单晶硅棒6的崩边，在各所述夹爪7的内侧面均设置有第二柔性护垫。

为了能够适应不同尺寸的单晶硅棒6的夹持需求，所述夹持输送单元还包括：间隙调节机构，所述间隙调节机构用于调节两个所述夹爪7之间的夹持间隙。

使用时，两个夹爪7在所述夹爪升降驱动机构8的带动下下降至需要夹取的单晶硅棒6位置处，由所述间隙调节机构调节两个夹爪7之间的夹持间隙，使两个夹爪7形成对所述单晶硅棒6的有效夹持。之后，夹爪升降驱动机构8带动所述夹爪7连同所述单晶硅棒6一起上升至第四位置，所述第四位置为单晶硅棒6由所述托具2内向第三位置移动的过程中，单晶硅棒6水平运动的起始位置。再之后，所述夹爪水平移位驱动机构开始动作，带动所述单晶硅棒6、夹爪7、夹爪升降驱动机构8连同所述间隙调节机构一起，由所述第四位置运动至第五位置，所述第五位置为所述单晶硅棒6由所述托具2内向第三位置移动的过程中，单晶硅棒6水平运动的终点位置。之后，所述夹爪升降驱动机构8动作，带动所述夹爪7连同所述单晶硅棒6由所述第五位置下降至第三位置。然后，所述夹爪7在间隙调节机构的带动下背向运动，松开对所述单晶硅棒6的夹持，完成对所述单晶硅棒6自托具2内至第三位置的输送。以此类推，循环往复。

在本实施例中，所述夹爪升降驱动机构8优选液压缸或气缸，且一个夹爪对应由一个液压缸或气缸驱动，所述液压缸或气缸的顶端安装在一个缸座上。

所述间隙调节机构用于带动两个缸座做相向运动或背向运动，从而实现带动所述夹爪7相互靠拢或相互分离。在本实施例中，优选的，所述间隙调节机构包括一根丝杠，所述丝杠分两部分，分别为左丝杠9和右丝杠10，所述左、右丝杠的一端相连，且所述左、右丝杠上的螺纹旋向相反，上述其中一个液压缸或气缸的缸座套置在左丝杠9上，另一个液压缸或气缸的缸座套置在右丝杠10上，且所述缸座内设置有与所述左、右丝杠上的螺纹相适配的内螺纹，以使左、右丝杠旋转时，所述缸座能够沿所述左、右丝杠的轴向做直线运动。所述间隙调节机构还包括用于驱动所述丝杠旋转的第二电机11，所述第二电机11的输出轴可以与所述左丝杠9相连，也可以与所述右丝杠10相连。因左、右丝杠的螺旋旋向相反，因此，分别用于驱动两个夹爪动作的两个液压缸或气缸的缸座能够同步运动，且同步运动的过程中，要么相互靠拢，要么相互分离，从而实现对所述单晶硅棒6的夹持或松开。

在本实施例中，所述间隙调节机构安装在一个支架上，所述夹爪水平移位驱动机构通过带动所述支架做水平移动带动所述间隙调节机构、夹爪升降调剂机构、夹爪连同所述单晶硅棒一起，在所述第四位置和第五位置之间做水平往复移动。

所述夹爪水平移位驱动机构的结构形式有多种，只要能够实现带动所述支架做直线运动即可。

所述转运装置还包括：检测单元，所述检测单元分别用于检测所述承托单元和所述单晶硅棒的位置信息；以及控制单元，所述检测单元与所述控制单元通信连接，所述检测单元将检测到的位置信息传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述位置信息控制所述起吊单元的起吊行程和所述夹持输送单元的动作。

具体来说，所述检测单元包括用于检测上述第一、第二、第三、第四、第五、第六及第七位置的检测原件，所述检测原件有多种，例如，可以是位移传感器，当然，还可以采用其它用于检测位置信息的传感类器件。各所述检测原件将检测到的位置信息传输至所述控制单元，所述控制单元根据检测到的位置信息控制各驱动部件的运动行程。

实施例2：

本实施例与实施例1的结构和原来基本相同，不同的地方在于：

不同于实施例1中所述起吊单元和所述承托单元通过吊钩和吊耳实现勾挂连接的方式，本申请中的起吊单元和所述承托单元通过电磁吸附的方式实现连接。

具体地来说，可在所述箱体的顶部两侧分别设置多块铁块，所述起吊单元包括与所述铁块数量相同的电磁铁，电磁铁通电时产生强大的吸附力，完成对多数箱体的吊装，当箱体移至第二位置时，电磁铁断电，吸附力消失，从而实现起吊单元与所述承托单元的分离。

当然，本申请中所述起吊单元和所述承托单元之间的连接方式可以有多种，其并不仅仅局限于上述例举的勾挂式和磁吸式两种方式，还可以采用其它的结构形式，只要能够实现两者之间的稳定连接和相互脱离即可。

本申请中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，包括：

承托单元，所述承托单元至少用于承托一根所述单晶硅棒；

起吊单元，所述起吊单元用于将所述承托单元由第一位置吊送至第二位置；以及

夹持输送单元，所述夹持输送单元用于夹持所述承托单元内的单晶硅棒并将其输送至第三位置。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

所述承托单元包括箱体，所述箱体的顶端敞口，且所述箱体内至少设置有一个托具，所述托具呈倒置的梯形槽状；

所述箱体的顶端两侧均设置有吊耳，所述吊耳用于实现与所述起吊单元的连接。

3.根据权利要求2所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

所述托具可拆卸地安装在所述箱体的底板上。

4.根据权利要求2所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

所述托具的内侧壁上设有第一柔性保护垫。

5.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，所述起吊单元包括：

吊钩，所述吊钩用于实现与所述承托单元的连接；

吊钩升降驱动机构，所述吊钩升降驱动机构用于带动所述吊钩升降；以及

吊钩水平移位驱动机构，所述吊钩水平移位机构用于带动所述吊钩的水平移位，并与所述吊钩升降驱动机构一起带动所述吊钩在第一位置和第二位置之间往复移动。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

所述夹持输送单元被配置为，能够夹持不同尺寸的单晶硅棒。

7.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，所述夹持输送单元包括：

两个相对设置的夹爪，两个夹爪相互配合形成对所述单晶硅棒的夹持；

夹爪升降驱动机构，所述夹爪升降驱动机构用于带动所述夹爪升降；以及夹爪水平移位驱动机构，所述夹爪水平移位驱动机构用于带动所述夹爪及所述夹爪升降驱动机构一起在第四位置和第五位置之间往复移动。

8.根据权利要求7所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

所述夹持输送单元还包括：间隙调节机构，所述间隙调节机构用于调节两个所述夹爪之间的夹持间隙，以夹持不同尺寸的单晶硅棒。

9.根据权利要求7所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，

各所述夹爪的内侧面均设置有第二柔性护垫。

10.根据权利要求1至9任一项权利要求所述的一种单晶硅棒转运系统，其特征在于，所述转运装置还包括：

检测单元，所述检测单元分别用于检测所述承托单元和所述单晶硅棒的位置信息；以及

控制单元，所述检测单元与所述控制单元通信连接，所述检测单元将检测到的位置信息传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述位置信息控制所述起吊单元的起吊行程和所述夹持输送单元的动作。