CN116461903B - 一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单晶硅棒废料贮存技术领域，提出了一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，用于贮存单晶硅棒头尾切下的圆锥形边角料，包括机架、理料输送机构、机械手臂和贮存架，理料输送机构设于机架上且连接单晶硅棒切割设备，用于输送圆锥形边角料且调整其姿态，贮存架位于理料输送机构的输出端，机械手臂设于机架上，机械手臂的执行端抓取贮存架；贮存架具有上层板和下层板，上层板上具有若干通孔，下层板上具有若干卡位槽，通孔与卡位槽交错分布。通过上述技术方案，解决了现有技术中废料形状特殊，贮存时排放杂乱，占用空间的问题。

Description

一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置及方法

技术领域

本发明涉及单晶硅棒废料贮存技术领域，具体的，涉及一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置及方法。

背景技术

单晶硅棒是通过区熔或直拉工艺在炉膛中整形或提拉形成的硅单晶体棒，用于制造半导体器件、太阳能电池。

单晶硅棒的生产流程为石头加工、酸洗、拉晶和切方，其中在拉晶时需要用拉晶炉把多晶硅加热融化，再用子晶向上拉引，子晶从上面下降，点到锅的中心液面点，也慢慢反方向转，锅下面同时电加热，液面上加冷，子晶点到液面上就会出现一个光点，慢慢旋转，向上拉引，放肩、转肩，正常拉棒，收尾，最终完成单晶棒的生产。在放肩和收尾时，会在单晶硅棒的头尾各形成一个圆锥体，而在切方工序中，又需要将头尾的圆锥体切下成为边角料，因为边角料形状为特殊的圆锥体，切下时边角料以随机角度落地，然后贮存在箱中，而圆锥形边角料在箱中杂乱排放，会在箱中产生很多空隙，十分占用空间，若人工摆放又费时费力，容易造成工时延误。针对以上问题的出现，现有技术并没有很好的解决，给本领域工作的正常进行带来了麻烦，因此亟需一种可自动整理废料且规整贮存废料的装置。

发明内容

本发明提出一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置及方法，解决了相关技术中废料形状特殊，贮存时排放杂乱，占用空间的问题。

本发明的技术方案如下：一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，用于贮存单晶硅棒头尾切下的圆锥形边角料，包括机架、理料输送机构、机械手臂和贮存架，所述理料输送机构设于所述机架上且连接单晶硅棒切割设备，用于输送圆锥形边角料且调整其姿态，所述贮存架位于所述理料输送机构的输出端，所述机械手臂设于所述机架上，所述机械手臂的执行端抓取所述贮存架；所述贮存架具有上层板和下层板，所述上层板上具有若干通孔，所述下层板上具有若干卡位槽，所述通孔与所述卡位槽交错分布。

作为进一步的技术方案，

所述理料输送机构包括带轮、输送带、理料组件、出料板和推料组件，所述带轮为多个且转动设于所述机架上，所述输送带套设于所述带轮上，所述输送带位于单晶硅棒切割设备的下方，用于承接被切下的圆锥形边角料；

所述理料组件设于所述机架上，用于调整所述输送带上圆锥形边角料的姿态，所述出料板设于所述机架上，与所述输送带的输出端连接，所述贮存架借助所述机械手臂使所述上层板的通孔或所述下层板的卡位槽连接所述出料板的输出端，所述推料组件设于所述机架上且位于所述出料板处，用于将圆锥形边角料输送至所述贮存架上。

作为进一步的技术方案，

所述输送带中部开设有通槽，所述通槽宽度小于圆锥形边角料底圆的直径，所述通槽用于容纳圆锥形边角料倒置时的尖端，所述输送带上具有若干隔板。

作为进一步的技术方案，

所述输送带两侧具有护板，所述出料板两侧均具有导向板，两侧的所述导向板之间形成导向通道，所述导向通道的出口宽度等于圆锥形边角料底圆的直径。

作为进一步的技术方案，

所述理料组件包括理料架、理料部和成对设置的弹簧、滑块，两个所述滑块分别沿竖向滑动设于所述机架两侧，所述弹簧连接于所述滑块上，所述理料架两端分别连接两侧的所述弹簧，所述理料部设于所述理料架中部，所述滑块滑动后，所述理料部进出所述通槽，所述理料组件设置有多组。

作为进一步的技术方案，

推料组件包括伸缩缸、推板和滑轨，所述滑轨沿横向设于所述机架上，所述伸缩缸滑动设于所述滑轨上，所述推板固设于所述伸缩缸的伸缩端，所述伸缩缸伸缩后，所述推板进出圆锥形边角料的输送路径。

作为进一步的技术方案，

所述上层板上还具有若干导向开口槽，所述导向开口槽为锥形，所述导向开口槽位于所述卡位槽的正上方。

作为进一步的技术方案，

所述通孔为倒锥形孔，用于放置倒置的圆锥形边角料。

作为进一步的技术方案，

所述卡位槽为圆形，用于放置正置的圆锥形边角料，正置的圆锥形边角料顶端探出所述导向开口槽。

作为进一步的技术方案，

一种用于单晶硅棒生产的废料贮存方法，包括以下步骤：

S1废料承接：所述输送带承接上方的单晶硅棒切割设备切下的圆锥形边角料，圆锥形边角料落到所述输送带上；

S2理料输送：根据落到所述输送带上的圆锥形边角料的姿态，借助所述理料组件将圆锥形边角料调整为正置状态或倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架的状态；

S3废料上架：所述机械手臂控制所述卡位槽连接所述出料板，借助所述推料组件将正置状态的圆锥形边角料推入所述卡位槽；或所述机械手臂控制所述通孔连接所述出料板，借助所述推料组件将倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架状态的圆锥形边角料推入所述通孔；

S4废料收集：所述机械手臂以上下堆叠方式抓取所述贮存架放入贮存箱，且放置时用上层所述贮存架的底面下压下层所述贮存架顶面倒置的圆锥形边角料。

本发明的工作原理为：废料贮存装置设置在单晶硅棒切割设备一旁，其中的理料输送机构连接单晶硅棒切割设备，用于承接被切下的圆锥形边角料，且在输送过程中可以调整圆锥形边角料的姿态，从而适配上层板的通孔或下层板上的卡位槽，通过机械手臂来控制贮存架移动，使卡位槽或通孔对接到理料输送机构的输出端。其中通孔和卡位槽交错分布，卡位槽用于放置正置的圆锥形边角料，卡位槽形状为圆弧形，且直径大于等于圆锥形边角料底圆，从而更好的适配其尺寸，保证放置的稳定性；通孔用于放置倒置的圆锥形边角料；倒置的圆锥形边角料的尖端扣放在通孔内，通孔的直径小于圆锥形边角料底圆的直径，从而可以卡住圆锥形边角料；通孔和卡位槽交错分布，可使下层板和上层板上的圆锥形边角料的尖端交错设置，从而减少其占用的空间，本能贮存一层圆锥形边角料的空间实现可以贮存两层，并且贮存时排布规整，更便于后续处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明贮存装置一角度的结构示意图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为本发明图1中C处的放大图；

图4为本发明贮存装置另一角度的结构示意图；

图5为本发明图4中B处的放大图；

图6为本发明贮存架的结构示意图；

图7为本发明中理料组件进行理料时第一种情况的示意图；

图8为本发明中理料组件进行理料时第二种情况的示意图；

图9为本发明中理料组件进行理料时第三种情况的示意图；

图10为本发明中理料组件进行理料时第四种情况的示意图；

图11为本发明中理料组件进行理料时第五种情况的示意图；

图12为本发明中理料组件进行理料时第六种情况的示意图。

图中： 1、机架，2、机械手臂，3、贮存架，4、单晶硅棒切割设备，5、上层板，6、下层板，7、通孔，8、卡位槽，9、带轮，10、输送带，11、出料板，12、通槽，13、隔板，14、护板，15、导向板，16、导向通道，17、理料架，18、弹簧，19、滑块，20、伸缩缸，21、推板，22、滑轨，23、导向开口槽，24、理料部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

如图1~图6所示，本实施例提出了一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，用于贮存单晶硅棒头尾切下的圆锥形边角料，包括机架1、理料输送机构、机械手臂2和贮存架3，所述理料输送机构设于所述机架1上且连接单晶硅棒切割设备4，用于输送圆锥形边角料且调整其姿态，所述贮存架3位于所述理料输送机构的输出端，所述机械手臂2设于所述机架1上，所述机械手臂2的执行端抓取所述贮存架3；所述贮存架3具有上层板5和下层板6，所述上层板5上具有若干通孔7，所述下层板6上具有若干卡位槽8，所述通孔7与所述卡位槽8交错分布。

本实施例中，废料贮存装置设置在单晶硅棒切割设备4一旁，其中的理料输送机构连接单晶硅棒切割设备4，用于承接被切下的圆锥形边角料，且在输送过程中可以调整圆锥形边角料的姿态，从而适配上层板5的通孔7或下层板6上的卡位槽8，通过机械手臂2来控制贮存架3移动，使卡位槽8或通孔7对接到理料输送机构的输出端。其中通孔7和卡位槽8交错分布，卡位槽8用于放置正置的圆锥形边角料，卡位槽8形状为圆弧形，且直径大于等于圆锥形边角料底圆，从而更好的适配其尺寸，保证放置的稳定性；通孔7用于放置倒置的圆锥形边角料；倒置的圆锥形边角料的尖端扣放在通孔7内，通孔7的直径小于圆锥形边角料底圆的直径，从而可以卡住圆锥形边角料；通孔7和卡位槽8交错分布，可使下层板6和上层板5上的圆锥形边角料的尖端交错设置，从而减少其占用的空间，本能贮存一层圆锥形边角料的空间实现可以贮存两层，并且贮存时排布规整，更便于后续处理。

进一步，还包括，

所述理料输送机构包括带轮9、输送带10、理料组件、出料板11和推料组件，所述带轮9为多个且转动设于所述机架1上，所述输送带10套设于所述带轮9上，所述输送带10位于单晶硅棒切割设备4的下方，用于承接被切下的圆锥形边角料；

所述理料组件设于所述机架1上，用于调整所述输送带10上圆锥形边角料的姿态，所述出料板11设于所述机架1上，与所述输送带10的输出端连接，所述贮存架3借助所述机械手臂2使所述上层板5的通孔7或所述下层板6的卡位槽8连接所述出料板11的输出端，所述推料组件设于所述机架1上且位于所述出料板11处，用于将圆锥形边角料输送至所述贮存架3上。

本实施例中，输送带10位于单晶硅棒切割设备4的下方，当单晶硅棒切割设备4头尾的圆锥形边角料被切下后，向下掉落，落到输送带10上的圆锥形边角料会有正置或倒置两种状态，正置的圆锥形边角料输送至下层板6的卡位槽8内，倒置的圆锥形边角料输送至上层板5的通孔7内，借助机械手臂2来切换卡位槽8或通孔7与出料板11的对接，当需要改变圆锥形边角料正置或倒置的状态时，借助理料组件来实现；出料板11位于输送带10的输出端且高度略低于输送带10的输送面，便于收集从输送带10上输出的圆锥形边角料。

进一步，还包括，

所述输送带10中部开设有通槽12，所述通槽12宽度小于圆锥形边角料底圆的直径，所述通槽12用于容纳圆锥形边角料倒置时的尖端，所述输送带10上具有若干隔板13。

本实施例中，通槽12用来容纳倒置状态圆锥形边角料的尖端部位，起到定位和导向作用，通槽12的宽度小于圆锥形边角料底圆的直径，保证能卡住圆锥形边角料，防止其掉落；多个隔板13均匀分布在输送带10上，用来分隔相邻的圆锥形边角料，且在圆柱形边角料从输送带10上向出料板11上转运时起到推动作用。

进一步，还包括，

所述输送带10两侧具有护板14，所述出料板11两侧均具有导向板15，两侧的所述导向板15之间形成导向通道16，所述导向通道16的出口宽度等于圆锥形边角料底圆的直径。

本实施例中，出料板11上也开设有与通槽12相连通的开口槽，用于承接倒置的圆锥形边角料，同时起到导向作用，导向通道16用于输送正置的圆锥形边角料，圆锥形边角料的底圆直径与导向通道16的出口宽度是相等的，从而使圆锥形边角料经过导向通道16后可以找正其输送方向，出料板11又与卡位槽8相接，便于准确的进入卡位槽8。

进一步，还包括，

所述理料组件包括理料架17、理料部24和成对设置的弹簧18、滑块19，两个所述滑块19分别沿竖向滑动设于所述机架1两侧，所述弹簧18连接于所述滑块19上，所述理料架17两端分别连接两侧的所述弹簧18，所述理料部24设于所述理料架17中部，所述滑块19滑动后，所述理料部24进出所述通槽12，所述理料组件设置有多组。

本实施例中，理料组件用于调整输送带10上圆锥形边角料的姿态，理料架17两端连接弹簧18，弹簧18提供弹性力，通过理料架17升降可使理料部24与圆锥形边角料产生接触，当理料部24与圆锥形边角料发生接触时，因为理料架17借助弹簧18的弹性力存在一定的活动量，所以可以防止硬性接触对圆锥形边角料造成损坏，当圆锥形边角料被切下后，下落姿态是随机的，掉落到输送带10上时，会呈正置或倒置状态，具体的，包括以下几种情况：

如图7-图10所示，当圆锥形边角料没有落到两个隔板13之间（即圆锥形边角料一侧搭在隔板13上）时，可以通过理料架17下降，控制理料部24抵接圆锥形边角料搭在隔板13上的部位，从而将圆锥形边角料拨到两个隔板13之间；

如图11所示，当圆锥形边角料落到两个隔板13之间且呈正置状态时，可直接将圆锥形边角料输送进卡位槽8内，也可通过理料架17下降，将理料部24探入通槽12内，理料部24为水平设置的杆件，使理料部24承托圆锥形边角料一侧并上升，从而使圆锥形边角料进行翻转，切换为倒置状态，翻转过程中隔板13可卡住圆锥形边角料的另一侧，便于翻转动作的进行；

如图12所示，当圆锥形边角料落到两个隔板13之间且呈倒置状态时，可直接将圆锥形边角料输送进通孔7内，也可通过理料架17下降，将理料部24探入通槽12内，使理料部24承托圆锥形边角料一侧并上升，从而使圆锥形边角料进行翻转，切换为正置状态，翻转过程中隔板13可卡住圆锥形边角料的另一侧，便于翻转动作的进行；

理料组件设置为多组，可对输送带10上的同一圆锥形边角料进行多次调整姿态，从而灵活控制输送带10输出的圆锥形边角料的姿态，灵活的对接下层板6的卡位槽8或上层板5的通孔7。

进一步，还包括，

推料组件包括伸缩缸20、推板21和滑轨22，所述滑轨22沿横向设于所述机架1上，所述伸缩缸20滑动设于所述滑轨22上，所述推板21固设于所述伸缩缸20的伸缩端，所述伸缩缸20伸缩后，所述推板21进出圆锥形边角料的输送路径。

本实施例中，推板21借助伸缩缸20可灵活进出圆锥形边角料的输送路径，输送带10出料时，圆锥形边角料前端首先搭接到出料板11上，并借助隔板13向前推动一段距离，此时推板21上升，进入通槽12，推板21位于圆锥形边角料的后端，随后伸缩缸20沿滑轨22向贮存架3方向移动，借助推板21将圆锥形边角料推动至贮存架3上。

进一步，还包括，

所述上层板5上还具有若干导向开口槽23，所述导向开口槽23为锥形，所述导向开口槽23位于所述卡位槽8的正上方。

进一步，还包括，

所述通孔7为倒锥形孔，用于放置倒置的圆锥形边角料。

进一步，还包括，

所述卡位槽8为圆形，用于放置正置的圆锥形边角料，正置的圆锥形边角料顶端探出所述导向开口槽23。

本实施例中，导向开口槽23用于容纳贮存架3上正置的圆锥形边角料的尖端，在正置的圆锥形边角料进入卡位槽8时，其尖端会进入导向开口槽23，从而起到导向作用，导向开口槽23为锥形，可以更加贴合尖端正置时的圆锥形轮廓，提高其贮存时的稳定性；通孔7为倒锥形，可以更加贴合其尖端倒置时的轮廓，进一步提高其贮存时的稳定性；卡位槽8一端开口且与导向通道16连通，另一端为圆弧形，圆弧直径等于圆锥形边角料底圆的直径，保证其贮存时的稳定性，并且正置的圆锥形边角料顶端会卡在导向开口槽23内，实现双重的定位。

进一步，还包括，

一种用于单晶硅棒生产的废料贮存方法，包括以下步骤：

S1废料承接：所述输送带10承接上方的单晶硅棒切割设备4切下的圆锥形边角料，圆锥形边角料落到所述输送带10上；

S2理料输送：根据落到所述输送带10上的圆锥形边角料的姿态，借助所述理料组件将圆锥形边角料调整为正置状态或倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架3的状态；

S3废料上架：所述机械手臂2控制所述卡位槽8连接所述出料板11，借助所述推料组件将正置状态的圆锥形边角料推入所述卡位槽8；或所述机械手臂2控制所述通孔7连接所述出料板11，借助所述推料组件将倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架3状态的圆锥形边角料推入所述通孔7；

S3废料收集：所述机械手臂2以上下堆叠方式抓取所述贮存架3放入贮存箱，且放置时用上层所述贮存架3的底面下压下层所述贮存架3顶面倒置的圆锥形边角料。

本实施例中，通过输送带10直接承接圆锥形边角料，不需要额外再去管理圆锥形边角料；借助理料组件灵活调整圆锥形边角料的姿态，使其精确位于两个隔板13之间，并且可灵活切换圆锥形边角料的正置或倒置的状态，从而灵活的对接上层板5的通孔7或下层板6的卡位槽8；通过机械手臂2与推料组件的配合，精准的将正置的圆锥形边角料推至卡位槽8内，将倒置的圆锥形边角料推至通孔7内，代替人工，进一步提高自动化；机械手臂2可抓取贮存架3直接装箱，装箱时上层的贮存架3下压下层贮存架3，从而将下层贮存架3上倒置的圆锥形边角料下压平整，巧妙的提高其稳定程度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，用于贮存单晶硅棒头尾切下的圆锥形边角料，其特征在于，包括机架（1）、理料输送机构、机械手臂（2）和贮存架（3），所述理料输送机构设于所述机架（1）上且连接单晶硅棒切割设备（4），用于输送圆锥形边角料且调整其姿态，所述贮存架（3）位于所述理料输送机构的输出端，所述机械手臂（2）设于所述机架（1）上，所述机械手臂（2）的执行端抓取所述贮存架（3）；所述贮存架（3）具有上层板（5）和下层板（6），所述上层板（5）上具有若干通孔（7），所述下层板（6）上具有若干卡位槽（8），所述通孔（7）与所述卡位槽（8）交错分布；

所述理料输送机构包括带轮（9）、输送带（10）、理料组件、出料板（11）和推料组件，所述带轮（9）为多个且转动设于所述机架（1）上，所述输送带（10）套设于所述带轮（9）上，所述输送带（10）位于单晶硅棒切割设备（4）的下方，用于承接被切下的圆锥形边角料；

所述理料组件设于所述机架（1）上，用于调整所述输送带（10）上圆锥形边角料的姿态，所述出料板（11）设于所述机架（1）上，与所述输送带（10）的输出端连接，所述贮存架（3）借助所述机械手臂（2）使所述上层板（5）的通孔（7）或所述下层板（6）的卡位槽（8）连接所述出料板（11）的输出端，所述推料组件设于所述机架（1）上且位于所述出料板（11）处，用于将圆锥形边角料输送至所述贮存架（3）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述输送带（10）中部开设有通槽（12），所述通槽（12）宽度小于圆锥形边角料底圆的直径，所述通槽（12）用于容纳圆锥形边角料倒置时的尖端，所述输送带（10）上具有若干隔板（13）。

3.根据权利要求2所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述输送带（10）两侧具有护板（14），所述出料板（11）两侧均具有导向板（15），两侧的所述导向板（15）之间形成导向通道（16），所述导向通道（16）的出口宽度等于圆锥形边角料底圆的直径。

4.根据权利要求3所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述理料组件包括理料架（17）、理料部（24）和成对设置的弹簧（18）、滑块（19），两个所述滑块（19）分别沿竖向滑动设于所述机架（1）两侧，所述弹簧（18）连接于所述滑块（19）上，所述理料架（17）两端分别连接两侧的所述弹簧（18），所述理料部（24）设于所述理料架（17）中部，所述滑块（19）滑动后，所述理料部（24）进出所述通槽（12），所述理料组件设置有多组。

5.根据权利要求4所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，推料组件包括伸缩缸（20）、推板（21）和滑轨（22），所述滑轨（22）沿横向设于所述机架（1）上，所述伸缩缸（20）滑动设于所述滑轨（22）上，所述推板（21）固设于所述伸缩缸（20）的伸缩端，所述伸缩缸（20）伸缩后，所述推板（21）进出圆锥形边角料的输送路径。

6.根据权利要求5所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述上层板（5）上还具有若干导向开口槽（23），所述导向开口槽（23）为锥形，所述导向开口槽（23）位于所述卡位槽（8）的正上方。

7.根据权利要求6所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述通孔（7）为倒锥形孔，用于放置倒置的圆锥形边角料。

8.根据权利要求7所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，所述卡位槽（8）为圆形，用于放置正置的圆锥形边角料，正置的圆锥形边角料顶端探出所述导向开口槽（23）。

9.一种用于单晶硅棒生产的废料贮存方法，应用于权利要求8所述的一种用于单晶硅棒生产的废料贮存装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1废料承接：所述输送带（10）承接上方的单晶硅棒切割设备（4）切下的圆锥形边角料，圆锥形边角料落到所述输送带（10）上；

S2理料输送：根据落到所述输送带（10）上的圆锥形边角料的姿态，借助所述理料组件将圆锥形边角料调整为正置状态或倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架（3）的状态；

S3废料上架：所述机械手臂（2）控制所述卡位槽（8）连接所述出料板（11），借助所述推料组件将正置状态的圆锥形边角料推入所述卡位槽（8）；或所述机械手臂（2）控制所述通孔（7）连接所述出料板（11），借助所述推料组件将倒置且圆锥尖端朝向所述贮存架（3）状态的圆锥形边角料推入所述通孔（7）；

S4废料收集：所述机械手臂（2）以上下堆叠方式抓取所述贮存架（3）放入贮存箱，且放置时用上层所述贮存架（3）的底面下压下层所述贮存架（3）顶面倒置的圆锥形边角料。