CN114093547B - 单晶硅装取平台及装硅、取硅方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了单晶硅装取平台及装硅、取硅方法，所述晶硅装取平台包括升降装置、硅桶、转运桶和装取装置；所述装取装置包括支承板、导向桶、定位块和横向滑移机构；所述支承板安装在升降装置的传动机构上；通过升降装置实现装取装置的升降；所述转运桶和硅桶均能放入导向桶内，所述硅桶的外径小于转运桶的内径，通过转运桶和硅桶，以及装取装置的相互配合，能够实现将无放射性的转运桶内单晶硅装入放射性硅桶内，也能实现将带放射性的硅桶内单晶硅装入无放射性转运桶内。本发明解决了单晶硅装入硅桶和辐照后从硅桶中取出过程操作人员劳动强度大、受剂量高的问题。

Description

单晶硅装取平台及装硅、取硅方法

技术领域

本发明涉及核技术应用技术领域，具体涉及单晶硅装取平台及装硅、取硅方法。

背景技术

目前单晶硅辐照过程采用的是纯人工把单晶硅装入硅桶内，硅桶经起升平台放入硅水池。由于硅桶需要重复使用，入堆辐照后的铝制硅桶带有一定的放射性。目前为了减少人员的受照剂量，需等待放射性物质衰变一定时间后，硅桶剂量水平降低至人员可接受的水平；但是由于操作时间较长，人员长期与低辐射的硅桶接触，受到的累计辐射剂量也较大，同时硅桶的利用率较低。

MJTR未改造前辐照单桶硅的最大重量为25kg，改造后辐照单桶硅的最大重量为40kg，按照原有操作方式，将使操作人员的劳动强度大幅度增加。

发明内容

本发明的目的在于提供单晶硅装取平台，解决单晶硅装入硅桶和辐照后从硅桶中取出过程操作人员劳动强度大、受剂量高的问题。

此外，本发明还提供基于上述单晶硅装取平台的装取方法。

本发明通过下述技术方案实现：

单晶硅装取平台，包括升降装置、硅桶、转运桶和装取装置；

所述装取装置包括支承板、导向桶、定位块和横向滑移机构；

所述支承板安装在升降装置的传动机构上；所述导向桶安装在支承板的上端面，所述支承板的上端面在导向桶的内侧设置对称设置两个硅支撑板，所述硅支撑板为二级阶梯结构，所述导向桶的侧壁上在两个硅支撑板之间设置有第一壁向通槽；所述定位块设置在横向滑移机构上；

所述转运桶包括转运桶桶体，所述转运桶桶体的底部设置有用于支承单晶硅的转运桶底座，所述转运桶底座的两侧与转运桶桶体之间形成两个用于穿过硅支撑板的通槽，所述转运桶桶体的外径小于导向桶的内径，所述转运桶桶体上设置有与第一壁向通槽向对应的第二壁向通槽；

所述硅桶包括硅桶桶体，所述硅桶桶体的底部为开端结构，所述硅桶桶体的侧壁上可拆卸式设置有用于支承单晶硅的硅桶底座，所述硅桶底座上设置有与定位块相配合的定位结构，所述硅桶底座在横向滑移机构的驱动下能够穿过第一壁向通槽和第二壁向通槽实现横向移动，所述硅桶的外径小于转运桶的内径，所述硅支撑板的一级台阶面和二级台阶面分别用于支承硅桶桶体和单晶硅。

本发明所述一级台阶面设置在二级台阶面下方，所述定位结构可以是卡槽或通孔，所述定位块能够嵌入卡槽或通孔，进而通过定位块移动实现硅桶底座的可拆卸式连接。

本发明所述硅桶桶体的侧壁上设置有台阶孔，所述硅桶底座可拆卸式设置在台阶孔内，所述台阶孔为上大下小的结构，且所述台阶孔的下端贯穿硅桶桶体的侧壁。

本发明通过转运桶和硅桶，以及装取装置的相互配合，能够实现将无放射性的转运桶内单晶硅装入放射性硅桶内，也能实现将带放射性的硅桶内单晶硅装入无放射性转运桶内，即通过本发明所述装置能够实现单晶对的自动装入硅桶或转运桶，避免了人工操作导致的劳动强度大、受剂量高的问题。

优选地，所述硅支撑板为弧形板(或月牙形板)，即硅支撑板的俯视结构为弧形结构，两个硅支撑板设置在同一圆周上，该圆周与导向桶具有相同中心轴，所述通槽为弧形槽。

进一步地，硅桶桶体的顶部设置有桶盖，所述桶盖上端面设置有连杆，所述连杆的顶部设置有硅桶吊环。

所述连杆焊接在桶盖上，所述硅桶通过硅桶吊环与外部驱动结构(例如机械手)实现硅桶的上下移动。

进一步地，转运桶桶体的上端为开口端，所述转运桶桶体的外壁上转动设置有转运桶靶鞭。

所述转运桶桶体开口端用于转入单晶硅，所述转运桶靶鞭用于与外部驱动结构(例如机械手)实现转运桶的上下移动。

进一步地，升降装置包括支撑底板、和固定顶板，所述支撑底板和固定顶板之间设置有滑杆，所述滑杆上设置有滑套，滑套上设置有支撑平台，所述支承板安装在支撑平台上，所述支撑底板和固定顶板上分别设置有链条齿轮和电机齿轮，所述链条齿轮和电机齿轮之间设置有链条，所述电机齿轮与电机的动力输出轴连接，所述链条的两端分别与两个滑套连接。

进一步地，固定顶板上设置有硅桶导向定位板，所述硅桶导向定位板用于对硅桶的放置位置进行定位，所述硅桶导向定位板上设置有用于横向卡入连杆的半圆形孔；所述固定顶板上设置有挡块和操作杆导向块，所述挡块用于对滑套的上移位置进行限位，所述操作杆导向块用于对横向滑移机构的操作单元进行定位。

进一步地，硅支撑板的二级台阶面上设置有保护垫。

所述保护垫具有一定弹性，可以采用硅胶垫，用于硅支撑板支承单晶硅时保护单晶硅。

进一步地，横向滑移机构设置在导向桶外侧，所述横向滑移机构包括操作杆、齿轮齿条机构和齿条滑槽；

所述操作杆的下端通过齿轮齿条机构与滑块连接，所述滑块滑动设置在齿条滑槽内，所述定位块设置在滑块上端面。

进一步地，包括用于支承齿条滑槽的齿轮齿条支撑板。

基于单晶硅装取平台的装硅方法，包括以下步骤：

S1、将硅桶放入导向桶中，硅桶桶体的底部与硅支撑板的一级台阶面接触，硅桶底座落在定位块上；

S2、驱动横向滑移机构，使硅桶底座横向移动脱离于硅桶桶体；

S3、将不带硅桶底座的硅桶向上移出导向桶；

S4、启动升降装置的传动机构，使装取装置上移至水面以上；

S5、将装有单晶硅的转运桶放入导向桶内，此时转运桶置于硅支撑板和导向桶之间，硅支撑板穿过通槽，此时，转运桶内的单晶硅被所述硅支撑板的二级台阶面支承；

S6、启动升降装置的传动机构，使装取装置下移至水面内回到初始位置；

S7、将不带硅桶底座的硅桶放入转运桶内，使硅桶桶体的底部与硅支撑板的一级台阶面接触；

S8、驱动横向滑移机构，使硅桶底座横向移动安装于硅桶桶体，此时，硅桶底座置于单晶硅下方，提升硅桶，使得单晶硅装入硅桶内，实现将无放射性转运桶内的单晶硅装入放射性硅桶内。

基于单晶硅装取平台的取硅方法，包括以下步骤：

步骤一、将转运桶放入导向桶内；

步骤二、装有单晶硅的硅桶放入转运桶中，使单晶硅落在硅支撑板的二级台阶面上，继续下放硅桶，硅桶底座落在横向滑移机构上，当硅桶桶体的底部与硅支撑板的一级台阶面接触时，驱动横向滑移机构，使硅桶底座横向移动脱离于硅桶桶体；

步骤三、将不带硅桶底座的硅桶向上移出导向桶；

步骤四、启动升降装置的传动机构，使装取装置上移至水面以上；

步骤五、提升转运桶，使得被硅支撑板的二级台阶面支承的单晶硅被转运桶底座支承，实现将放射性硅桶内单晶硅装入无放射性的转运桶内。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过转运桶在装备间装硅，通过升降装置把装有单晶硅的转运桶运输至水下，硅桶桶体放入转运桶，装取装置的齿轮齿条机构把硅桶底座旋入硅桶桶体，提升硅桶，将硅桶底座装入硅桶台阶孔内，继续提升将单晶硅带走，进行入堆辐照，或者相逆的过程将硅桶内单晶硅取出，装入转运桶内，实现了单晶硅的水下装取和机械化操作过程。水下装取单晶硅避免了操作人员与带有放射性的硅桶直接接触，可以有效降低操作人员的受照量；操作过程中操作人员只需操作设备，减少了操作人员的劳动强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明装取平台的整体结构示意图；

图2为硅桶的结构示意图；

图3为转运桶的结构示意图；

图4为升降装置的结构示意图；

图5为装取装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-8英寸单晶硅升降装置、2-6英寸单晶硅升降装置、3-硅桶、4-转运桶、5-装取装置、6-硅桶吊环、7-连杆、8-桶盖、9-硅桶桶体、10-硅桶底座、11-转运桶靶鞭、12-转运桶桶体、13-转运桶底座、14-电机、15-电机齿轮、16-链条、17-滑杆、18-滑套、19-支撑底板、20-支撑平台、21-硅桶导向定位板、22-挡块、23-操作杆导向块、24-齿轮齿条支撑板、25-硅支撑板、26-支承板、27-导向桶、28-定位块、29-操作杆、30-齿轮齿条机构、31-齿条滑槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图5所示，单晶硅装取平台，包括升降装置、硅桶3、转运桶4和装取装置5；

所述装取装置5包括支承板26、导向桶27、定位块28和横向滑移机构；

所述支承板26安装在升降装置的传动机构上；所述导向桶27安装在支承板26的上端面，所述支承板26的上端面在导向桶27的内侧设置对称设置两个硅支撑板25，所述硅支撑板25为二级阶梯结构，所述导向桶27的侧壁上在两个硅支撑板25之间设置有第一壁向通槽；所述定位块28设置在横向滑移机构上；

所述转运桶4包括转运桶桶体12，所述转运桶桶体12的底部设置有用于支承单晶硅的转运桶底座13，所述转运桶底座13的两侧与转运桶桶体12之间形成两个用于穿过硅支撑板25的通槽，所述转运桶桶体12的外径小于导向桶27的内径，所述转运桶桶体12上设置有与第一壁向通槽向对应的第二壁向通槽；

所述硅桶3包括硅桶桶体9，所述硅桶桶体9的底部为开端结构，所述硅桶桶体9的侧壁上可拆卸式设置有用于支承单晶硅的硅桶底座10，具体地，所述硅桶桶体9的侧壁对称设置有两个台阶孔，所述台阶孔为上大下小的结构，且硅桶桶体9上朝向横向滑移机构一侧的台阶孔开有缺口，所述定位块28能够横向移动穿过该台阶孔，所述硅桶底座10上设置有与定位块28相配合的定位结构，所述硅桶底座10在横向滑移机构的驱动下能够穿过第一壁向通槽和第二壁向通槽实现横向移动，所述硅桶3的外径小于转运桶4的内径，所述硅支撑板25的一级台阶面和二级台阶面分别用于支承硅桶桶体9和单晶硅。

在本实施例中，为了便于硅桶3的上下移动，所述硅桶桶体9的顶部设置有桶盖8，所述桶盖8上端面设置有连杆7，所述连杆7的顶部设置有硅桶吊环6。

在本实施例中，所述转运桶桶体12的上端为开口端，所述转运桶桶体12的外壁上转动设置有转运桶靶鞭11。

在本实施例中，所述升降装置包括支撑底板19、和固定顶板，所述支撑底板19和固定顶板之间设置有滑杆17，所述滑杆17上设置有滑套18，滑套18上设置有支撑平台20，所述支承板26安装在支撑平台20上，所述支撑底板19和固定顶板上分别设置有链条齿轮和电机齿轮15，所述链条齿轮和电机齿轮15之间设置有链条16，所述电机齿轮15与电机14的动力输出轴连接，所述链条16的两端分别与两个滑套18连接。

在本实施例中，所述横向滑移机构设置在导向桶27外侧，所述横向滑移机构包括操作杆29、齿轮齿条机构30和齿条滑槽31；

所述操作杆29的下端通过齿轮齿条机构30与滑块连接，所述滑块滑动设置在齿条滑槽31内，所述定位块28设置在滑块上端面；还包括用于支承齿条滑槽31的齿轮齿条支撑板24。

本实施例通过转运桶4和硅桶3，以及装取装置5的相互配合，能够实现将无放射性的转运桶4内单晶硅装入放射性硅桶3内，也能实现将带放射性的硅桶3内单晶硅装入无放射性转运桶4内。

本实施例所述装取平台的装硅方法，包括以下步骤：

S1、将硅桶3放入导向桶27中，硅桶桶体9的底部与硅支撑板25的一级台阶面接触，硅桶底座10落在定位块28上；

S2、驱动横向滑移机构，使硅桶底座10横向移动脱离于硅桶桶体9；

S3、将不带硅桶底座10的硅桶3向上移出导向桶27；

S4、启动升降装置的传动机构，使装取装置5上移至水面以上；

S5、将装有单晶硅的转运桶4放入导向桶27内，此时转运桶4置于硅支撑板25和导向桶27之间，硅支撑板25穿过通槽，此时，转运桶4内的单晶硅被所述硅支撑板25的二级台阶面支承；

S6、启动升降装置的传动机构，使装取装置5下移至水面内回到初始位置；

S7、将不带硅桶底座10的硅桶3放入转运桶4内，使硅桶桶体9的底部与硅支撑板25的一级台阶面接触；

S8、驱动横向滑移机构，使硅桶底座10横向移动安装于硅桶桶体9，此时，硅桶底座10置于单晶硅下方，提升硅桶3，使得单晶硅装入硅桶3内，实现将无放射性转运桶4内的单晶硅装入放射性硅桶3内。

本实施例所述装取平台的取硅方法，包括以下步骤：

步骤一、将转运桶4放入导向桶27内；

步骤二、装有单晶硅的硅桶3放入转运桶4中，使单晶硅落在硅支撑板25的二级台阶面上，继续下放硅桶3，硅桶底座10落在横向滑移机构上，当硅桶桶体9的底部与硅支撑板25的一级台阶面接触时，驱动横向滑移机构，使硅桶底座10横向移动脱离于硅桶桶体9；

步骤三、将不带硅桶底座10的硅桶3向上移出导向桶27；

步骤四、启动升降装置的传动机构，使装取装置5上移至水面以上；

步骤五、提升转运桶4，使得被硅支撑板25的二级台阶面支承的单晶硅被转运桶底座13支承，实现将放射性硅桶3内单晶硅装入无放射性的转运桶4内。

本实施例所述装取平台特别适用于大尺寸单晶硅的装取，例如：8英寸单晶硅和6英寸单晶硅，也可以将适用于不同尺寸单晶硅的装取平台并列使用，如图1所示，在图1中，包括8英寸单晶硅升降装置1和6英寸单晶硅升降装置2，所述8英寸单晶硅升降装置1和6英寸单晶硅升降装置2对应的装取平台的结构一致，区别在于导向桶27、硅桶3和转运桶4的尺寸，所述导向桶27、硅桶3和转运桶4的尺寸根据具有装取单晶硅的尺寸确定。

实施例2：

如图1-图5所示，本实施例基于实施例1，所述固定顶板上设置有硅桶导向定位板21，所述硅桶导向定位板21上设置有与连杆7相配合的半圆形孔，通过将连杆7横向卡入半圆形孔再上下移动，能够对硅桶3的上下移动进行定位，确保硅桶3准确无误的放入导向桶27内；

所述固定顶板上设置有挡块22和操作杆导向块23；

所述挡块22用于对滑套18的上移位置进行限位，所述操作杆导向块23用于对横向滑移机构的操作杆29进行定位，所述操作杆导向块23可以为圆筒结构，所述操作杆29插入操作杆导向块23内。

所述硅支撑板25的二级台阶面上设置有保护垫。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.单晶硅装取平台，其特征在于，包括升降装置、硅桶(3)、转运桶(4)和装取装置(5)；

所述装取装置(5)包括支承板(26)、导向桶(27)、定位块(28)和横向滑移机构；

所述支承板(26)安装在升降装置的传动机构上；所述导向桶(27)安装在支承板(26)的上端面，所述支承板(26)的上端面在导向桶(27)的内侧设置对称设置两个硅支撑板(25)，所述硅支撑板(25)为二级阶梯结构，所述导向桶(27)的侧壁上在两个硅支撑板(25)之间设置有第一壁向通槽；所述定位块(28)设置在横向滑移机构上；

所述转运桶(4)包括转运桶桶体(12)，所述转运桶桶体(12)的底部设置有用于支承单晶硅的转运桶底座(13)，所述转运桶底座(13)的两侧与转运桶桶体(12)之间形成两个用于穿过硅支撑板(25)的通槽，所述转运桶桶体(12)的外径小于导向桶(27)的内径，所述转运桶桶体(12)上设置有与第一壁向通槽向对应的第二壁向通槽；

所述硅桶(3)包括硅桶桶体(9)，所述硅桶桶体(9)的底部为开端结构，所述硅桶桶体(9)的侧壁上可拆卸式设置有用于支承单晶硅的硅桶底座(10)，所述硅桶底座(10)上设置有与定位块(28)相配合的定位结构，所述硅桶底座(10)在横向滑移机构的驱动下能够穿过第一壁向通槽和第二壁向通槽实现横向移动，所述硅桶(3)的外径小于转运桶(4)的内径，所述硅支撑板(25)的一级台阶面和二级台阶面分别用于支承硅桶桶体(9)和单晶硅。

2.根据权利要求1所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述硅桶桶体(9)的顶部设置有桶盖(8)，所述桶盖(8)上端面设置有连杆(7)，所述连杆(7)的顶部设置有硅桶吊环(6)。

3.根据权利要求1所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述转运桶桶体(12)的上端为开口端，所述转运桶桶体(12)的外壁上转动设置有转运桶靶鞭(11)。

4.根据权利要求1所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述升降装置包括支撑底板(19)、和固定顶板，所述支撑底板(19)和固定顶板之间设置有滑杆(17)，所述滑杆(17)上设置滑套(18)，滑套(18)上设置有支撑平台(20)，所述支承板(26)安装在支撑平台(20)上，所述支撑底板(19)和固定顶板上分别设置有链条齿轮和电机齿轮(15)，所述链条齿轮和电机齿轮(15)之间设置有链条(16)，所述电机齿轮(15)与电机(14)的动力输出轴连接，所述链条(16)的两端分别与两个滑套(18)连接。

5.根据权利要求4所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述固定顶板上设置有硅桶导向定位板(21)，所述硅桶导向定位板(21)用于对硅桶(3)的放置位置进行定位；所述固定顶板上设置有挡块(22)和操作杆导向块(23)，所述挡块(22)用于对滑套(18)的上移位置进行限位，所述操作杆导向块(23)用于对横向滑移机构的操作单元进行定位。

6.根据权利要求1所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述硅支撑板(25)的二级台阶面上设置有保护垫。

7.根据权利要求1所述的单晶硅装取平台，其特征在于，所述横向滑移机构设置在导向桶(27)外侧，所述横向滑移机构包括操作杆(29)、齿轮齿条机构(30)和齿条滑槽(31)；

所述操作杆(29)的下端通过齿轮齿条机构(30)与滑块连接，所述滑块滑动设置在齿条滑槽(31)内，所述定位块(28)设置在滑块上端面。

8.根据权利要求7所述的单晶硅装取平台，其特征在于，包括用于支承齿条滑槽(31)的齿轮齿条支撑板(24)。

9.基于权利要求1-8任一项所述的单晶硅装取平台的装硅方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将硅桶(3)放入导向桶(27)中，硅桶桶体(9)的底部与硅支撑板(25)的一级台阶面接触，硅桶底座(10)落在定位块(28)上；

S2、驱动横向滑移机构，使硅桶底座(10)横向移动脱离于硅桶桶体(9)；

S3、将不带硅桶底座(10)的硅桶(3)向上移出导向桶(27)；

S4、启动升降装置的传动机构，使装取装置(5)上移至水面以上；

S5、将装有单晶硅的转运桶(4)放入导向桶(27)内，此时转运桶(4)置于硅支撑板(25)和导向桶(27)之间，硅支撑板(25)穿过通槽，此时，转运桶(4)内的单晶硅被所述硅支撑板(25)的二级台阶面支承；

S6、启动升降装置的传动机构，使装取装置(5)下移至水面内回到初始位置；

S7、将不带硅桶底座(10)的硅桶(3)放入转运桶(4)内，使硅桶桶体(9)的底部与硅支撑板(25)的一级台阶面接触；

S8、驱动横向滑移机构，使硅桶底座(10)横向移动安装于硅桶桶体(9)，此时，硅桶底座(10)置于单晶硅下方，提升硅桶(3)，使得单晶硅装入硅桶(3)内，实现将无放射性转运桶(4)内的单晶硅装入放射性硅桶(3)内。

10.基于权利要求1-8任一项所述的单晶硅装取平台的取硅方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将转运桶(4)放入导向桶(27)内；

步骤二、装有单晶硅的硅桶(3)放入转运桶(4)中，使单晶硅落在硅支撑板(25)的二级台阶面上，继续下放硅桶(3)，硅桶底座(10)落在横向滑移机构上，当硅桶桶体(9)的底部与硅支撑板(25)的一级台阶面接触时，驱动横向滑移机构，使硅桶底座(10)横向移动脱离于硅桶桶体(9)；

步骤三、将不带硅桶底座(10)的硅桶(3)向上移出导向桶(27)；

步骤四、启动升降装置的传动机构，使装取装置(5)上移至水面以上；

步骤五、提升转运桶(4)，使得被硅支撑板(25)的二级台阶面支承的单晶硅被转运桶底座(13)支承，实现将放射性硅桶(3)内单晶硅装入无放射性的转运桶(4)内。