CN114999974A - 一种叠舟装置、包含其的立式炉及石英舟搬运控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式炉的叠舟装置，包括：安装底板、隔热挡板、抓手组件和驱动组件；所述安装底板设置在隔热挡板顶部，用于实现叠舟装置安装固定；所述隔热挡板内部设有驱动组件，两组所述抓手组件对称安装在隔热挡板侧部，且驱动组件与抓手组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，以实现夹持堆叠石英舟或松开石英舟。本发明还公开了包含上述叠舟装置的立式炉以及石英舟搬运控制方法。本发明具有结构紧凑、操作简单、运行可靠等优点，通过叠舟装置的设计，在增加产能的情况下，只需增加恒温区和石英舟放置区的长度，减少了石英舟的取放空间，降低了设备整体的高度，节省了生产成本。

Description

一种叠舟装置、包含其的立式炉及石英舟搬运控制方法
技术领域
本发明属于太阳能电池设备技术领域，具体涉及一种叠舟装置、包含其的立式炉及石英舟搬运控制方法。
背景技术
随着社会高速发展，能源需求日益增长，常规能源的有限性和日益严重的环境污染，使得人类需要寻找一些相对比较清洁的可再生能源作为替代。太阳能作为最具潜力的可再生能源之一，随着太阳能发电池技术日趋成熟，经过不同工艺路线和设备技术的不断更新换代，太阳能电池的转换效率也在不断提升和突破。
扩散炉是光伏电池生产工艺中的关键设备，低压硼扩散工作时，液态或气态硼源经载气携带进入高温低压环境下的石英管中，在硅片表面与硅反应生成硼原子，硼原子扩散进入硅片，形成PN结。
在立式硼扩散设备使用过程中，由于设备反应腔采用竖直布局的结构方式，当需要增长恒温区长度时，设备高度也对应不断增加。而反应腔恒温区的长度直接决定设备单次工艺的载片量和产能。采用传统的石英舟结构方式，恒温区加长对应的取舟空间也对应增加，反应腔的高度问题严重制约了设备产能，降低了设备性价比。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、换热面积大、冷却效果显著且便于维护的立式炉的叠舟装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种立式炉的叠舟装置，包括：安装底板、隔热挡板、抓手组件和驱动组件；所述安装底板设置在隔热挡板顶部，用于实现叠舟装置安装固定；所述隔热挡板内部设有驱动组件，两组所述抓手组件对称安装在隔热挡板侧部，且驱动组件与抓手组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，以实现夹持堆叠石英舟或松开石英舟。
作为本发明的进一步改进，所述抓手组件包括：抓手关节板、第一限位块、第二限位块、第三限位块、承载板和旋转板；所述抓手关节板与驱动组件传动连接，所述旋转板的一端与抓手关节板连接，旋转板的另一端安装有承载板，所述承载板上安装有第一限位块、第二限位块和第三限位块，所述第一限位块、第二限位块和第三限位块围合成限位凹槽；在驱动组件的驱动下，抓手关节板带动旋转板移动，以实现限位凹槽夹持堆叠石英舟或松开石英舟。
作为本发明的进一步改进，所述抓手组件还包括旋转轴和第四限位块；所述旋转板的端部通过旋转轴与抓手关节板转动连接；所述第四限位块设置于抓手关节板底部，用于限制旋转板的转动。
作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括：导轨安装板、导轨、抓手连接板和驱动元件；所述导轨安装板设置在隔热挡板侧部，所述导轨安装在导轨安装板上，所述抓手连接板滑动安装在导轨上，且抓手连接板的一端与抓手关节板连接，抓手连接板的另一端与驱动元件的输出端连接；在驱动元件的驱动下，抓手关节板在导轨上往复移动，以带动旋转板移动，实现限位凹槽夹持堆叠石英舟或松开石英舟。
作为本发明的进一步改进，所述抓手连接板底部安装有开关支架。
作为本发明的进一步改进，还包括电磁阀安装板和固定板，所述固定板安装在隔热挡板上，固定板底部安装有电磁阀安装板，电磁阀安装板上安装有电磁阀和端子排，所述电磁阀用于控制驱动元件的启闭。
作为本发明的进一步改进，所述固定板顶部安装有支撑侧板和第一调节块，固定板两侧部均安装有第二调节块；所述第一调节块和第二调节块用于调整叠舟装置与石英舟对中。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种立式炉，包括：下柜体、炉门组件、反应腔室、机械手以及上述的叠舟装置；所述反应腔室设置在下柜体上方，多个所述叠舟装置设置在下柜体中，用于实现多个石英舟在反应腔室外侧进行堆叠；所述炉门组件和机械手均设置在下柜体中，炉门组件用于将石英舟运送至反应腔室内，机械手用于搬运石英舟。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种基于上述立式炉的石英舟搬运控制方法，包括以下步骤：
S1、机械手将一号石英舟搬运至炉门组件，炉门组件将石英舟向上传送至反应腔室外侧预设的位置，由叠舟装置对一号石英舟进行固定；
S2、炉门组件再次运行至下位，机械手将二号石英舟搬运至炉门组件，炉门组件将二号石英舟搬运至反应腔室外侧预设的位置，叠舟装置松开对一号石英舟的夹持，实现两个石英舟堆叠；
S3、由炉门组件继续将两个堆叠在一起的石英舟传送至反应腔室内进行工艺；工艺结束后，由炉门组件将堆叠在一起的两个石英舟往下运送至反应腔室外侧预设的位置，利用叠舟装置对一号石英舟进行夹持后，炉门组件继续向下运动至下柜体中的预设位置，由机械手将炉门组件上的石英舟搬离；
S4、炉门组件再次向上运动至反应腔室外侧预设的位置，叠舟装置松开对一号石英舟的夹持，由炉门组件将一号石英舟向下传送至下柜体中的预设位置，由机械手将炉门组件上的石英舟搬离，即完成一次完整的工艺生产过程。
作为本发明的进一步改进，重复所述步骤S2，以实现多个石英舟在反应腔室外侧进行堆叠；
所述步骤S2和步骤S3中，炉门组件将石英舟传送至反应腔室外侧预设的位置后，控制系统将信号传递给电磁阀，以控制驱动元件的启闭；当驱动元件启动时，与抓手连接板连接的抓手组件跟随抓手连接板在导轨上一起运动，对石英舟执行夹持和松开的动作，从而完成叠舟的取放过程。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的叠舟装置，通过在隔热挡板顶部设置安装底板，实现了叠舟装置与立式炉进行可拆卸连接；通过将驱动组件设置在隔热挡板内部，将两组抓手组件对称设置在隔热挡板侧部，并且将抓手组件与驱动组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，即实现了夹持堆叠石英舟或松开石英舟，既简单又可靠；进一步地，通过将抓手连接板与导轨滑动连接，同时，抓手连接板的一端与抓手组件连接，抓手连接板的另一端与驱动元件的输出端连接，设置电磁阀对驱动元件进行启闭控制，在驱动元件的驱动下，精准控制了抓手连接板在导轨上往复移动，进而带动抓手组件往复移动，提高了对石英舟夹持的精准性和稳定性。
2、本发明的立式炉，通过将上述的叠舟装置设置在下柜体中，再通过炉门组件和机械手的配合，很好地实现了多个石英舟在反应腔室外侧进行堆叠；当需要增加产能时，只需要增加反应腔室的高度尺寸，下柜尺寸则无需要额外增高，降低了设备整体高度尺寸、减少了运输成本，便于安装，同时也降低了厂房高度、减少了净化空间、降低了建厂成本。
3、本发明的石英舟搬运控制方法，通过机械手将石英舟搬运至炉门组件，利用炉门组件将石英舟运送至反应腔室外侧预设的位置，由叠舟装置对石英舟进行固定，既实现了多个石英舟在反应腔室外侧进行堆叠，又可以在取放石英舟的过程中节省了下柜体的高度尺寸，提高生产效率的同时也有利于促进产能增加。
附图说明
图1为本发明中立式炉的结构原理示意图。
图2为本发明中立式炉另一视角的结构原理示意图。
图3为本发明中石英舟的结构原理示意图。
图4为本发明中叠舟装置的结构原理示意图之一。
图5为本发明中叠舟装置的结构原理示意图之二。
图6为本发明中叠舟装置的结构原理示意图之三。
图7为本发明中叠舟装置的结构原理示意图之四。
图8为本发明中叠舟装置与石英舟的连接结构原理示意图。
图9为本发明中叠舟装置与石英舟另一视角的连接结构原理示意图。
图10为本发明中石英舟搬运控制方法的流程示意图。
图例说明：100、叠舟装置；101、安装底板；102、导轨安装板；103、抓手关节板；104、旋转轴；105、第一限位块；106、第二限位块；107、第三限位块；108、第四限位块；109、承载板；110、旋转板；111、隔热挡板；112、支撑侧板；113、第一调节块；114、电磁阀；115、电磁阀安装板；116、端子排；117、安装背板；118、第二调节块；119、固定板；120、开关支架；121、导轨；122、抓手连接板；123、驱动元件；200、下柜体；300、炉门组件；400、石英舟；401、耳板；500、反应腔室；600、机械手。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
如图4至图7所示，本发明的立式炉的叠舟装置，包括：安装底板101、隔热挡板111、抓手组件和驱动组件。安装底板101设置在隔热挡板111顶部，用于实现叠舟装置安装固定在立式炉中。隔热挡板111内部设有驱动组件，两组抓手组件对称安装在隔热挡板111侧部，且驱动组件与抓手组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，以实现夹持堆叠石英舟400或松开石英舟400。隔热挡板111的设置，可以有效防止立式炉的反应腔室中产生的热量传导到驱动组件上，以提高驱动组件的使用寿命。
本实施例中，通过在隔热挡板111顶部设置安装底板101，实现了叠舟装置与立式炉进行可拆卸连接；通过将驱动组件设置在隔热挡板111内部，将两组抓手组件对称设置在隔热挡板111侧部，并且将抓手组件与驱动组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，即实现了夹持堆叠石英舟或松开石英舟，既简单又可靠。
如图4和图5所示，本实施例中，抓手组件包括：抓手关节板103、第一限位块105、第二限位块106、第三限位块107、承载板109和旋转板110。抓手关节板103与驱动组件传动连接，旋转板110的一端与抓手关节板103连接，旋转板110的另一端安装有承载板109，承载板109上安装有第一限位块105、第二限位块106和第三限位块107，第一限位块105、第二限位块106和第三限位块107围合成限位凹槽。在驱动组件的驱动下，抓手关节板103带动旋转板110移动，以实现限位凹槽夹持堆叠石英舟400或松开石英舟400。
进一步地，如图3所示，在石英舟400底部两侧均设有耳板401。如图8和图9所示，在进行夹持时，两组限位凹槽分别从耳板401两侧进行夹持固定，避免石英舟400出现偏移，以提高石英舟400堆叠的安全性和可靠性。
本实施例中，抓手组件还包括旋转轴104和第四限位块108。旋转板110的端部通过旋转轴104与抓手关节板103转动连接，实现旋转板100在竖直方向的转动。第四限位块108设置于抓手关节板103底部，用于限制旋转板110在竖直方向的转动。
如图6和图7所示，本实施例中，驱动组件包括：导轨安装板102、导轨121、抓手连接板122和驱动元件123。导轨安装板102设置在隔热挡板111侧部，导轨121安装在导轨安装板102上，抓手连接板122滑动安装在导轨121上，且抓手连接板122的一端与抓手关节板103连接，抓手连接板122的另一端与驱动元件123的输出端连接。在驱动元件123的驱动下，抓手关节板103在导轨121上往复移动，以带动旋转板110移动，实现限位凹槽夹持堆叠石英舟400或松开石英舟400。可以理解，驱动元件123具体可以采用气缸或是电机的形式，只要能够驱动抓手组件平稳移动，实现对石英舟400的精准夹持和松开即可。
进一步地，如图7所示，抓手连接板122底部安装有开关支架120。通过在开关支架120上安装行程开关，以检测驱动元件123是否运动至预设位置，并将驱动元件123的位置信息反馈至外部控制系统。
本实施例中，还包括电磁阀安装板115、安装背板117和固定板119，安装背板117设置在隔热挡板111背部，即抓手组件设置在隔热挡板111前部，安装背板117和抓手组件分别设置在隔热挡板111相对的两侧；固定板119安装在安装背板117上，固定板119底部安装有电磁阀安装板115，电磁阀安装板115上安装有电磁阀114和端子排116，电磁阀114用于控制驱动元件123的启闭，端子排116用于电磁阀等元器件接线。
本实施例中，固定板119顶部安装有支撑侧板112和第一调节块113，固定板119两侧部均安装有第二调节块118。由于加工精度误差和安装位置误差的存在，叠舟装置100无法完美对中石英舟400，通过第一调节块113和第二调节块118的调整校正，可以很好地实现叠舟装置100与石英舟400微调对中。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例中，还提供了一种立式炉，包括下柜体200、炉门组件300、反应腔室500、机械手600以及实施例1中所述的叠舟装置100。反应腔室500设置在下柜体200上方，装载了硅片的石英舟400在反应腔室500内完成相应的扩散工艺；多个叠舟装置100设置在下柜体200中，用于实现多个石英舟400在反应腔室500外侧进行堆叠。炉门组件300和机械手600均设置在下柜体200中。炉门组件300用于将石英舟400运送至反应腔室500内，并实现反应腔室500密封。机械手600在下柜体200中设置的滑轨上往复移动，以搬运石英舟400。叠舟装置100与石英舟400之间的连接关系如图8和图9中所示，通过叠舟装置100的夹持作用，以实现多个石英舟400进行平稳堆叠，进而提高立式炉设备的整体产能。
本实施例中，通过将叠舟装置100设置在下柜体200中，再通过炉门组件300和机械手600的配合，很好地实现了多个石英舟400在反应腔室500外侧进行堆叠。当需要增加产能时，只需要增加反应腔室500的高度尺寸，下柜体200的尺寸则无需要额外增高，降低了设备整体高度尺寸、减少了运输成本，便于安装，同时也降低了厂房高度、减少了净化空间、降低了建厂成本。
实施例3
如图10所示，本实施例中，还提供了基于实施例2所述的立式炉的石英舟搬运控制方法，包括以下步骤：
S1、利用机械手600将一号石英舟400搬运至炉门组件300，炉门组件300将石英舟400向上传送至反应腔室500外侧预设的位置，由叠舟装置100对一号石英舟400进行夹持固定。
S2、炉门组件300再次运行至下位，机械手600将二号石英舟400搬运至炉门组件300，炉门组件300将二号石英舟400搬运至反应腔室500外侧预设的位置，叠舟装置100松开对一号石英舟400的夹持，以实现两个石英舟400堆叠。
S3、由炉门组件300继续将两个堆叠在一起的石英舟400传送至反应腔室500内进行扩散工艺。扩散工艺结束后，由炉门组件300将堆叠在一起的两个石英舟400往下运送至反应腔室500外侧预设的位置，利用叠舟装置100对一号石英舟400进行夹持后，炉门组件300继续向下运动至下柜体200中的预设位置，由机械手600将炉门组件300上的二号石英舟400搬离。
S4、炉门组件300再次向上运动至反应腔室500外侧预设的位置，叠舟装置100松开对一号石英舟400的夹持，由炉门组件300将一号石英舟400向下传送至下柜体200中的预设位置，由机械手600将炉门组件300上的一号石英舟400搬离，即完成了一次完整的工艺生产过程。
进一步地，根据实际的生产需要，在下柜体200中设置多个叠舟装置100，并重复步骤S2，增加相应的搬运次数，即可以实现多个石英舟400在反应腔室500外侧进行堆叠。
本实施例中，在步骤S2和步骤S3中，炉门组件300将石英舟400传送至反应腔室500外侧预设的位置后，外部控制系统(图中未示出)将信号传递给电磁阀114，以控制驱动元件123的启闭。当驱动元件123启动时，与抓手连接板122连接的抓手组件跟随抓手连接板122在导轨121上一起运动，对石英舟400执行夹持和松开的动作，从而完成叠舟的取放过程。
本实施例中，通过机械手600将石英舟400搬运至炉门组件300中，利用炉门组件300将石英舟400运送至反应腔室500外侧预设的位置，由叠舟装置100对石英舟400进行固定，既实现了多个石英舟400在反应腔室500外侧进行堆叠，又可以在取放石英舟400的过程中节省了下柜体200的高度尺寸，提高生产效率的同时也有利于促进产能增加。
虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种叠舟装置，其特征在于，包括：安装底板(101)、隔热挡板(111)、抓手组件和驱动组件；所述安装底板(101)设置在隔热挡板(111)顶部，用于实现叠舟装置安装固定；所述隔热挡板(111)内部设有驱动组件，两组所述抓手组件对称安装在隔热挡板(111)侧部，且驱动组件与抓手组件传动连接，在驱动组件的驱动下，两组抓手组件相互靠近或相互远离，以实现夹持堆叠石英舟(400)或松开石英舟(400)。
2.根据权利要求1所述的叠舟装置，其特征在于，所述抓手组件包括：抓手关节板(103)、第一限位块(105)、第二限位块(106)、第三限位块(107)、承载板(109)和旋转板(110)；所述抓手关节板(103)与驱动组件传动连接，所述旋转板(110)的一端与抓手关节板(103)连接，旋转板(110)的另一端安装有承载板(109)，所述承载板(109)上安装有第一限位块(105)、第二限位块(106)和第三限位块(107)，所述第一限位块(105)、第二限位块(106)和第三限位块(107)围合成限位凹槽；在驱动组件的驱动下，抓手关节板(103)带动旋转板(110)移动，以实现限位凹槽夹持堆叠石英舟(400)或松开石英舟(400)。
3.根据权利要求2所述的叠舟装置，其特征在于，所述抓手组件还包括旋转轴(104)和第四限位块(108)；所述旋转板(110)的端部通过旋转轴(104)与抓手关节板(103)转动连接；所述第四限位块(108)设置于抓手关节板(103)底部，用于限制旋转板(110)的转动。
4.根据权利要求3所述的叠舟装置，其特征在于，所述驱动组件包括：导轨安装板(102)、导轨(121)、抓手连接板(122)和驱动元件(123)；所述导轨安装板(102)设置在隔热挡板(111)侧部，所述导轨(121)安装在导轨安装板(102)上，所述抓手连接板(122)滑动安装在导轨(121)上，且抓手连接板(122)的一端与抓手关节板(103)连接，抓手连接板(122)的另一端与驱动元件(123)的输出端连接；在驱动元件(123)的驱动下，抓手关节板(103)在导轨(121)上往复移动，以带动旋转板(110)移动，实现限位凹槽夹持堆叠石英舟(400)或松开石英舟(400)。
5.根据权利要求4所述的立式炉的叠舟装置，其特征在于，所述抓手连接板(122)底部安装有开关支架(120)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的立式炉的叠舟装置，其特征在于，还包括电磁阀安装板(115)和固定板(119)，所述固定板(119)安装在隔热挡板(111)上，固定板(119)底部安装有电磁阀安装板(115)，电磁阀安装板(115)上安装有电磁阀(114)和端子排(116)，所述电磁阀(114)用于控制驱动元件(123)的启闭。
7.根据权利要求6所述的立式炉的叠舟装置，其特征在于，所述固定板(119)顶部安装有支撑侧板(112)和第一调节块(113)，固定板(119)两侧部均安装有第二调节块(118)；所述第一调节块(113)和第二调节块(118)用于调整叠舟装置(100)与石英舟(400)对中。
8.一种立式炉，其特征在于，包括：下柜体(200)、炉门组件(300)、反应腔室(500)、机械手(600)以及权利要求1至7中任意一项所述的叠舟装置(100)；所述反应腔室(500)设置在下柜体(200)上方，多个所述叠舟装置(100)设置在下柜体(200)中，用于实现多个石英舟(400)在反应腔室(500)外侧进行堆叠；所述炉门组件(300)和机械手(600)均设置在下柜体(200)中，炉门组件(300)用于将石英舟(400)运送至反应腔室(500)内，机械手(600)用于搬运石英舟(400)。
9.一种基于权利要求8所述的立式炉的石英舟搬运控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、机械手(600)将一号石英舟(400)搬运至炉门组件(300)，炉门组件(300)将石英舟(400)向上传送至反应腔室(500)外侧预设的位置，由叠舟装置(100)对一号石英舟(400)进行固定；
S2、炉门组件(300)再次运行至下位，机械手(600)将二号石英舟(400)搬运至炉门组件(300)，炉门组件(300)将二号石英舟(400)搬运至反应腔室(500)外侧预设的位置，叠舟装置(100)松开对一号石英舟(400)的夹持，实现两个石英舟(400)堆叠；
S3、由炉门组件(300)继续将两个堆叠在一起的石英舟(400)传送至反应腔室(500)内进行工艺；工艺结束后，由炉门组件(300)将堆叠在一起的两个石英舟(400)往下运送至反应腔室(500)外侧预设的位置，利用叠舟装置(100)对一号石英舟(400)进行夹持后，炉门组件(300)继续向下运动至下柜体(200)中的预设位置，由机械手(600)将炉门组件(300)上的二号石英舟(400)搬离；
S4、炉门组件(300)再次向上运动至反应腔室(500)外侧预设的位置，叠舟装置(100)松开对一号石英舟(400)的夹持，由炉门组件(300)将一号石英舟(400)向下传送至下柜体(200)中的预设位置，由机械手(600)将炉门组件(300)上的一号石英舟(400)搬离。
10.根据权利要求9所述的立式炉的石英舟搬运控制方法，其特征在于，重复所述步骤S2，以实现多个石英舟(400)在反应腔室(500)外侧进行堆叠；
所述步骤S2和步骤S3中，炉门组件(300)将石英舟(400)传送至反应腔室(500)外侧预设的位置后，控制系统将信号传递给电磁阀(114)，以控制驱动元件(123)的启闭；当驱动元件(123)启动时，与抓手连接板(122)连接的抓手组件跟随抓手连接板(122)在导轨(121)上一起运动，对石英舟(400)执行夹持和松开的动作，从而完成叠舟的取放过程。
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