CN118372386B - 一种单晶硅棒上料装置及切段系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅棒上料装置及切段系统，属于物料运输设备领域；本发明上料装置中通过在输送线一侧设置侧定位装置使得运输车与输送线平行，之后通过两个侧锁定机构卡在运输车限位件上，限定运输车的平行位置，避免车体转动；运输车平行停靠后，通过悬吊转移装置将运输车上的硅棒吊起并横向转移至输送线上；输送线上设置线切割装置，通过线切割装置将硅棒切段。

Description

一种单晶硅棒上料装置及切段系统

技术领域

本发明涉及物料运输设备领域，特别涉及一种单晶硅棒上料装置及切段系统。

背景技术

现有技术中硅片的制备工艺主要包括如下几个步骤：硅原料的准备，熔炉的准备，熔化、引晶、长单晶硅，冷却与检验，切段、切片、抛光。从熔炉中取出的硅棒温度较高，需要放置在专门的运输车上静置冷却，之后转移至切段厂区进行切段、分级入库。

硅棒切段是指硅棒通过截断机(也称作切割机、切断机等)将其切割成段的工艺过程。该过程中需要将硅棒从运输车转移至输送线上，再通过输送线将硅棒运输至切段设备处进行切段作业。硅棒长度一般为3~4米，硅棒从运输车转移至输送线上的过程中，由于运输车摆放不正，硅棒被悬吊转移装置抓取吊起后会摆动，存在安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶硅棒上料装置及切段系统，至少解决现有技术中硅棒从运输车转移至输送线上的过程中，由于运输车摆放不正，硅棒被悬吊转移装置抓取吊起后会摆动的问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种单晶硅棒上料装置，包括输送线、运输车、定位装置，所述定位装置包括侧定位装置，所述侧定位装置包括导向板和侧锁定机构；所述导向板设置在第一基座上，并与输送线平行设置；导向板的背面设有至少一个侧锁定机构；所述侧锁定机构包括锁头和第一升降机构，锁头向前延伸超过导向板；锁头通过第一升降机构驱动进行上下移动，锁头用于卡在运输车侧面的限位件上；所述输送线包括底部的矩形支架，矩形支架底部设置车轮；矩形支架上表面通过立柱支撑两根平行的横向支撑杆，两根横向支撑杆之间设置多个M型的固定支撑架，固定支撑架中间形成V型槽；矩形支架朝向输送线的一侧突出于立柱，其上表面设有限位件；所述限位件的截面具有第一斜切面，第一斜切面上形成第一凹槽；第一斜切面背向输送线；所述锁头由锁本体和锁舌组成，锁本体上形成对应第一斜切面的倒梯形凸起，倒梯形凸起上形成有朝向输送线的第二斜切面；锁头向下移动，锁头下表面的第二斜切面与限位件上的第一斜切接触并叠压在一起；锁本体下表面设置凸出的锁舌，锁舌可以伸入限位件的第一凹槽内。

在一种可能的设计中，所述第一升降机构包括第一升降驱动、第一导轨、第一支架；第一升降驱动设置在导向板的背面；第一升降驱动的活塞杆向上延伸，顶部安装锁头；第一支架设置在第一升降驱动的后方；第一支架前侧面竖向设置第一导轨，第一导轨上设置第一滑块，锁头的后端与第一滑块连接。

一种可能的设计中，所述运输车的矩形支架前侧中部设置向前突出的第一导向轮，第一导向轮上方的两根立柱之间设置定位横杆。

一种可能的设计中，所述定位装置还包括端部定位装置，端部定位装置包括导向座、第二支架、缓冲器；导向座朝向运输车的面上形成有V形导向槽；导向座的上方、通过第二支架安装缓冲器，缓冲器朝向运输车的立柱。

一种可能的设计中，所述第二支架中间设有前锁定机构，所述前锁定机构包括转动驱动和夹持臂；转动驱动的驱动轴上安装夹持臂，夹持臂向上旋转夹持运输车上的定位横杆。

一种可能的设计中，所述运输车两根横向支撑杆之间还设有M型的升降支撑架，升降支撑架通过第二升降驱动升高或降低，升降支撑架与固定支撑架交替支撑硅棒。

一种可能的设计中，所述输送线的上料侧平行设置两个龙门架，两个龙门架顶部设置可以横向移动的移动轨道，移动轨道与输送线平行设置；移动轨道两侧设置第二驱动电机，第二驱动电机的驱动轴上设置第一齿轮，两个龙门架的两个横梁的相对面上各设置一根第一齿条，第一齿轮和第一齿条构成齿轮齿条机构；两根横梁的上表面各设置一根第二导轨，第二导轨上设置第二滑块，移动轨道的两端连接在第二滑块上；移动轨道的底部设有截面为工字型的纵移轨道，纵移轨道上安装可移动的电葫芦，电葫芦的吊钩上连接硅棒吊运夹具。

一种可能的设计中，所述输送线采用滚轮输送线，包括第一机架、滚轮架、滚轮驱动；第一机架上设置滚轮架，滚轮架上对称设置两排滚轮，两排滚轮倾斜设置，两排滚轮中间形成硅棒放置区；两排滚轮各自配置滚轮驱动，滚轮驱动带动每排滚轮中的部分滚轮或全部滚轮同步转动。

第二方面，本发明提供一种切段系统，包括上述任一所述的单晶硅棒上料装置，还包括线切割装置，所述线切割装置包括门型升降架、线切割机，门型升降架内安装可以上下移动的线切割机，线切割机中央形成有第一通道，线切割机的切割线经过第一通道；所述输送线垂直穿过第一通道；硅棒通过输送线输送经过第一通道，第一通道内的切割线垂直切割输送线上的硅棒。

一种可能的设计中，所述输送线末端设置转运装置，转运装置包括第一承接输送机、升降旋转输送机、第二承接输送机、回收车；第一承接输送机安装在输送线末端，输送线上切割后的硅棒首先输送至第一承接输送机，第一承接输送机将硅棒输送至升降旋转输送机上，升降旋转输送机升高至高于第一承接输送机的位置，之后旋转90°与第二承接输送机对接，并将其上的硅棒输送至第二承接输送机上；第二承接输送机与第一承接输送机垂直设置，且第二承接输送机的输送面高度高于第一承接输送机；升降旋转输送机的旁边设置回收车，硅棒切段后头部和尾部经第一承接输送机和升降旋转输送机直接送回收车内临时存储。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种单晶硅棒上料装置及切段系统，通过在输送线一侧设置侧定位装置使得运输车与输送线平行，之后通过两个侧锁定机构卡在运输车限位件上，限定运输车的平行位置，避免车体转动；运输车平行停靠后，通过悬吊转移装置将运输车上的硅棒吊起并横向转移至输送线上；输送线上设置线切割装置，通过线切割装置将硅棒切段。

附图说明

图1所示是本申请切段系统的整体空间布局展示图。

图2所示是本申请定位装置的空间布局展示图。

图3所示是本申请侧锁定机构的立体结构展示图。

图4所示是本申请运输车被定位装置固定住的展示图。

图5所示是本申请运输车的立体结构展示图。

图6所示是本申请中侧锁定机构向下移动，锁头卡在运输车侧面限位件上的示意图。

图7所示是本申请一种改进的锁头的剖切图。

图8所示是本申请端部定位装置的立体结构图。

图9所示是本申请端部定位装置锁定运输车端部的状态展示图。

图10所示是本申请提供的一种改进的运输车的立体结构图。

图11所示是图10的左视图。

图12所示的图10的前视图。

图13所示是本申请一种改进的硅棒支撑架。

图14所示是本申请硅棒转移至输送线上的展示图。

图15所示是移动轨道背面的结构展示图。

图16所示是本申请提供的第一种硅棒吊运夹具的立体结构展示图。

图17所示是本申请第一种硅棒吊运夹具夹持硅棒的示意图。

图18所示是本申请提供的第二种硅棒吊运夹具的立体结构展示图。

图19所示是本申请输送线的立体结构图。

图20所示是本申请滚轮架的内部结构展示图。

图21所示是链传动机构的连接示意图。

图22所示是第一个滚轮的中心轴上安装两个链轮的结构展示图。

图23所示是本申请定位缓冲装置的安装位置展示图。

图24所示是本申请定位缓冲装置的结构展示图。

图25所示是本申请滚筒支架的结构展示图。

图26所示是本申请线切割装置的结构展示图。

图27所示是第一硅棒夹具夹住硅棒的示意图。

图28所示是本申请输送线上在切割区域设置的冷却装置的立体结构展示图。

图29所示是本申请冷却装置的侧面结构展示图。

图30所示是本申请淋洗盒底部冷却液出口的展示图。

图31所示是本申请纤维簇遮挡面的结构展示图。

图32所示是本申请气囊的结构展示图。

图33所示是本申请一种淋洗盒的内部结构展示图。

图34所示是本申请螺纹顶杆的结构展示图。

图35所示是本申请一种冷却液供液设备的结构展示图。

图36所示是本申请排污管、进液管道的连接示意图。

图37所示是本申请冷却液供液设备连接结构展示图。

图38所示是本申请清洁装置的安装位置展示图。

图39所示是本申请清洁装置的细节结构展示图。

图40所示是本申请输送线末端的设备连接展示图。

图41所示是本申请升降旋转输送机将升降架分离后的展示图。

图42所示是升降旋转机构的结构展示图。

图43所示是本申请第二齿条的连接结构展示图。

图44所示是本申请一种滚轮支撑组件的布置图。

附图标记说明：输送线1，第一机架101，滚轮架102，第一弯折面102.1，第二弯折面102.2，第一传动链103，第一链轮104，第二链轮105，滚轮驱动电机106，第三链轮107，第二传动链108；运输车2，矩形支架201，立柱202，横向支撑杆203，车轮204，固定支撑架205，限位件206，第一斜切面207，第一凹槽208，第一导向轮209，定位横杆210，升降支撑架211，蜗轮丝杆升降机212，第一支撑板213，第一驱动电机214，导向管215，弧形支撑面216；侧定位装置3，导向板301，锁头302，第一升降机构303，锁本体304，锁舌305，倒梯形凸起306，第二斜切面307，伸缩槽308，第一导向杆309，第一弹簧310，第一螺母311；第一升降驱动312，第一导轨313，第一支架314，第一位置传感器315，第一基座316，第一滑块317；端部定位装置4，导向座401，V形导向槽402，第二支架403，缓冲器404，转动驱动405，夹持臂406；悬吊转移装置5，龙门架501，移动轨道502，第二驱动电机503，第一齿轮504，第一齿条505，第二导轨506，第二滑块507，纵移轨道508，电葫芦509；硅棒吊运夹具6，吊环601，第一连杆602，J型连杆603，第一铰接点604，第二铰接点605，第三铰接点606，弧形夹持部607，连接转轴608；定位缓冲装置7，第三支架701，滚筒支架702，方形底座703，第二导向杆704，缓冲弹簧705，缓冲滚筒706，橡胶块707；线切割装置8，门型升降架801，线切割机802，第一通道803，切割线804；第一硅棒夹具9，第二机架901，第一液压缸902，第一弧形压板903；冷却装置10，集液盒1001，淋洗盒1002，冷却液出口1003，导流板1004，横隔板1005，通水狭缝1006，上腔室1007，下腔室1008，调节轴1009，拉簧1010，螺纹顶杆1011，侧立板1012，圆形通道1013，纤维簇遮挡面1014，气囊1015，收缩通孔1016，排污管1016；储液箱1101，冷却器1102，过滤罐1103，输液泵1104，废液收集箱1105；清洁装置12，第三机架1201，第二液压缸1202，第二弧形压板1203，第一伸缩缸1204，清洁座1205，擦拭盘1206，旋转驱动电机1207，海绵擦拭体1208；第一承接输送机13，升降旋转输送机14，第四机架1401，升降架1402，支撑平台1403，第二伸缩缸1404，旋转支撑底座1405，旋转座1406，旋转轴1407，第二齿轮1408，第二齿条1409，第三伸缩缸1410，第三导轨1411，定位滑块1412；第二承接输送机15，回收车16，滚轮支撑组件17。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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发明和简化描述，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术，硅棒从运输车2转移至输送线1上的过程中，由于运输车2摆放不正，硅棒被悬吊转移装置5抓取吊起后会摆动，存在安全风险。为了解决这一技术问题，本申请实施例首先提供一种单晶硅棒上料装置，该装置包括输送线1、运输车2、定位装置、悬吊转移装置5，本发明中通过设置专门的定位装置用于运输车2的停靠和定位，使得运输车2能够与输送线1平行停靠、定位；之后通过悬吊转移装置5将运输车2上的硅棒吊起并横向转移至输送线1上。下面详细介绍各部分的详细构造和工作原理。

如图1所示是本申请切段系统的整体空间布局展示图，如图中所示，本申请一种具体实施方式中，输送线1的右侧端为上料侧，输送线1向左侧延伸；上料侧平行设置两个龙门架501，两个龙门架501顶部设置可以横向移动的悬吊转移装置5；悬吊转移装置5可以沿着垂直于输送线1的方向移动。图1中，输送线1上料侧的前方地面上设置定位装置，定位装置包括侧定位装置3，侧定位装置3用于运输车2侧面停靠和定位。

如图2所示是本申请定位装置的空间布局展示图，本发明中侧定位装置3靠近输送线1设置，包括导向板301和侧锁定机构；导向板301固定在地面上的第一基座316上，并与输送线1平行设置；导向板301的前侧面为运输车2的停靠接触面，导向板301的背面设有至少一个侧锁定机构，图中展示的实施方式中设置了两个侧锁定机构。如图3所示是本申请侧锁定机构的立体结构展示图，本申请一种具体实施方式中，侧锁定机构包括锁头302和第一升降机构303，锁头302通过第一升降机构303驱动进行上下移动，锁头302用于卡在运输车2侧面的限位件206上。

如图6中所示，本申请一种具体实施方式中，第一升降机构303包括第一升降驱动312、第一导轨313、第一支架314，第一位置传感器315；第一升降驱动312可以采用气缸、电缸、伸缩杆等，第一升降驱动312设置在导向板301的背面；第一升降驱动312的活塞杆向上延伸，顶部安装锁头302，锁头302向前延伸超过导向板301；第一支架314固定在第一基座316上，位于第一升降驱动312的后方；第一支架314前侧面竖向设置第一导轨313，第一导轨313上设置第一滑块317，锁头302的后端与第一滑块317连接；第一支架314的顶部设置朝下的第一位置传感器315，第一位置传感器315用于检测锁头302的高度位置，第一位置传感器315连接控制器，控制器连接报警显示灯；当锁头302向下移动位于锁住运输车2高度位置时，报警显示灯显示为红色。

如图4所示是本申请运输车2被定位装置固定住的展示图，如图5所示是本申请运输车2的立体结构展示图；本申请一种具体实施方式中，运输车2采用方管搭建而成，包括底部的矩形支架201，矩形支架201底部四个角设置车轮204，例如万向轮；矩形支架201上表面四个角设置四根立柱202，四根立柱202顶部设置两根平行的横向支撑杆203，两根横向支撑杆203之间设置多个M型的固定支撑架205，固定支撑架205中间形成V型槽，硅棒可以卡在V型槽内。此外，四根立柱202之间通过若干拉杆连接在一起。

如图5中所示，矩形支架201朝向输送线1的一侧突出于立柱202，其上表面设有一根限位件206；如图6所示是本申请中侧锁定机构向下移动，锁头302卡在运输车2侧面限位件206上的示意图，本申请一种具体实施方式中，限位件206的截面形状为异型，限位件206的截面具有一个第一斜切面207，第一斜切面207上形成一个第一凹槽208；限位件206的第一斜切面207背向输送线1。如图6中展示，限位件206的第一斜切面207面向左侧的运输车本体；锁头302由锁本体304和锁舌305组成，锁本体304上形成有对应限位件206上第一斜切面207的倒梯形凸起306，倒梯形凸起306上形成有朝向输送线1的第二斜切面307；如图6中所示，锁头302向下移动，锁头302下表面的第二斜切面307与限位件206上的第一斜切接触并叠压在一起；锁本体304下表面设置凸出的锁舌305，锁舌305可以伸入限位件206的第一凹槽208内。

进一步的，如图7所示是本申请一种改进的锁头302的剖切图，本申请一种具体实施方式中，锁本体304上设置伸缩槽308，伸缩槽308朝下形成开口，锁舌305可伸缩的设置在伸缩槽308内。具体的，锁舌305整体呈长方体状，其上表面设有两根第一导向杆309，第一导向杆309上套设第一弹簧310，并向上穿过锁本体304上的通孔延伸超出锁本体304上表面；第一导向杆309的顶端设有外螺纹，并安装第一螺母311。如图7中所示，第一导向杆309上的第一弹簧310被限制在伸缩槽308内，向下推长方体状的锁舌305，使其能够伸出伸缩槽308；长方体状的锁舌305受压可以向上缩回伸缩槽308内。锁舌305的底面优选设计为圆弧形，锁舌305可以顺着限位件206的第一斜切面207滑动。

本申请装置的工作原理如下：运输车2朝向输送线1一侧的矩形支架201抵靠在导向板301上，使得运输车2与输送线1平行，之后通过两个侧锁定机构卡在限位件206上，限定运输车2的平行位置，避免车体转动。运输车2平行停靠后，通过悬吊转移装置5将运输车2上的硅棒吊起并横向转移至输送线1上。

如图5中所示，本申请运输车2的矩形支架201前侧中部还设置有向前突出的第一导向轮209，第一导向轮209上方的两根立柱202之间设置一根截面为圆形的定位横杆210。该结构用于配合本申请后续的端部定位装置4进行导向和定位。

如图2中所示，本申请一种具体实施方式中，定位装置还包括端部定位装置4，端部定位装置4用于运输车2的端部停靠和定位。如图8所示是本申请端部定位装置4的立体结构图，如图9所示是本申请端部定位装置4锁定运输车2端部的状态展示图；本申请端部定位装置4包括导向座401、第二支架403、缓冲器404、前锁定机构；导向座401朝向运输车2的面上形成有V形导向槽402；如图9中所示，运输车2的矩形支架201前侧的第一导向轮209滚动至V形导向槽402最深处，使得运输车2的端部停靠在指定的位置；导向座401的上方、通过第二支架403安装两个缓冲器404，两个缓冲器404朝向运输车2的两根立柱202，缓冲器404用于缓解运输车2停靠过程中冲击；第二支架403中间设有前锁定机构，前锁定机构包括转动驱动405和夹持臂406。如图9中所示，转动驱动405的驱动轴上安装夹持臂406，夹持臂406可以向上旋转夹持运输车2上的定位横杆210。通过两个缓冲器404和夹持臂406限定运输车2的端部位置。

本申请中端部定位装置4和侧定位装置3共同配合，可以辅助运输车2平稳的、平行停靠在输送线1一侧，并对其进行位置锁定，使得硅棒在转移过程中运输车2位置不会移动。

进一步的，现有技术中用于支撑硅棒的支撑架是不可调节的，硅棒与支撑架接触的局部区域散热与未接触区域不相同，造成该局部的硅棒切段时容易产生碎片和月牙片，影响硅片质量。为此本申请进一步提供一种改进的运输车2。

如图10所示是本申请提供的一种改进的运输车2的立体结构图；图11所示是图10的左视图，图12所示的图10的前视图；在上述运输车2的结构基础上本申请进一步增加若干升降支撑架211；升降支撑架211的形状同样为M型，中间形成V型槽；优选的，升降支撑架211的V型槽的夹角B小于等于固定支撑架205的V型槽的夹角A（图12中所示）。若干升降支撑架211通过第二升降驱动进行驱动升高或降低。升降支撑架211升高将固定支撑架205上的硅棒托起，使其与固定支撑架205分离；这样固定支撑架205支撑部位就能进行有效散热；散热一段时间，升降支撑架211降低将硅棒再次放置在固定支撑架205上，升降支撑架211与硅棒分离；如此按照固定间隔时间控制升降支撑架211进行升降动作，使得升降支撑架211与固定支撑架205交替支撑硅棒的不同位置，这样可以有效对固定支撑架205支撑部位进行散热。

如图10至图12中所示，本申请一种具体实施方式中，相邻两个固定支撑架205之间设置一个升降支撑架211，每个升降支撑架211中央底部设置一个蜗轮丝杆升降机212，所有蜗轮丝杆升降机212安装在运输车2内部中央的一个第一支撑板213上，且所有蜗轮丝杆升降机212布置在同一直线上，相邻蜗轮丝杆升降机212之间通过传动轴串联在一起；通过设置在一侧的第一驱动电机214同时驱动所有蜗轮丝杆升降机212同步动作。

进一步的，如图12中所示，升降支撑架211两侧的竖直杆部穿过导向管215，导向管215固定在运输车2的两根横向支撑杆203上。

进一步的，如图13中所示是本申请一种改进的硅棒支撑架，其形状为M型，中间形成V型槽；V型槽内设置相对的两个弧形支撑面216，使得硅棒与V型槽为相切接触，减少接触面积。

如图14所示是本申请硅棒转移至输送线1上的展示图，本申请一种具体实施方式中，输送线1的上料侧平行设置两个龙门架501，两个龙门架501顶部设置可以前后移动的悬吊转移装置5；悬吊转移装置5可以沿着垂直于输送线1的方向移动。具体的，两个龙门架501顶部各设置一根横梁，两根横梁垂直设置在输送线1上方；两根横梁之间架设可移动的移动轨道502，移动轨道502与输送线1平行。

如图15所示是移动轨道502背面的结构展示图，本申请一种具体实施方式中，移动轨道502两侧设置第二驱动电机503，第二驱动电机503的驱动轴上设置第一齿轮504，两根横梁的相对面上各设置一根第一齿条505，第一齿轮504和第一齿条505构成齿轮齿条机构；此外，两根横梁的上表面各设置一根第二导轨506，第二导轨506上设置第二滑块507，移动轨道502的两端连接在第二滑块507上。由第二驱动电机503驱动移动轨道502移动。移动轨道502的底部设有截面为工字型的纵移轨道508，纵移轨道508上安装可移动的电葫芦509，例如环链电动葫芦；电葫芦509的吊钩上连接硅棒吊运夹具6。

如图16所示，是本申请提供的第一种硅棒吊运夹具6的立体结构展示图，该硅棒吊运夹具6包括顶部的吊环601，吊环601下方设置夹持组件，夹持组件包括两个对称设置的第一连杆602、两个对称且交叉设置的J型连杆603；两个第一连杆602的顶端通过一根销轴铰接在吊环601上（该处铰接位置本申请中命名为第一铰接点604），两个第一连杆602的另一端分别铰接在J型连杆603的上端（该两处铰接位置本申请中命名为第二铰接点605）；两个J型连杆603交叉设置，交叉点处采用销轴铰接（该处铰接位置本申请中命名为第三铰接点606）；两个J型连杆603的自由端分别设置一个弧形夹持部607；两个弧形夹持部607相对设置，中间形成圆形的夹持空间。如图17所示，是本申请第一种硅棒吊运夹具6夹持硅棒的示意图，两个弧形夹持部607分别夹持在硅棒左右半圆面上；硅棒吊起后，两个弧形夹持部607分别夹紧硅棒左右侧面。优选的，两个弧形夹持部607接触硅棒的面设置防滑橡胶层。

如图18所示，是本申请提供的第二种硅棒吊运夹具6的立体结构展示图，与第一种硅棒吊运夹具6相比，该硅棒吊运夹具6包括两组平行的夹持组件，两组夹持组件安装在四根平行的连接转轴608两侧，四根转轴对应四个铰接点。吊环601安装在最高处连接转轴608的中间位置。

由于硅棒长度为3m-4m，单个夹持组件需要准确的夹取硅棒的中间位置，否则夹持组件两侧重量不同，导致硅棒两端出现高低差，不能保持水平搬运。两组夹持组件可以夹持硅棒的不同位置，硅棒的中间位置位于两组夹持组件中间即可基本保持硅棒水平吊起。相较于单个夹持组件，两组夹持组件的设计操作更为安全。

如图19所示是本申请输送线1的立体结构图，本申请一种具体实施方式中，输送线1采用滚轮输送线，包括第一机架101、滚轮架102、滚轮驱动；第一机架101上设置滚轮架102，滚轮架102上对称设置两排滚轮，两排滚轮倾斜设置，两排滚轮中间形成硅棒放置区，硅棒放置在两排滚轮中间的放置区，通过两排滚轮进行支撑传送；两排滚轮各自配置滚轮驱动，滚轮驱动带动每排滚轮中的部分滚轮或全部滚轮同步转动。滚轮优选采用橡胶轮或包裹橡胶层。

如图20所示是本申请滚轮架102的内部结构展示图，本申请一种具体实施方式中，滚轮架102顶部开口，滚轮架102两侧面向中央弯折两次形成第一弯折面102.1和第二弯折面102.2，第一弯折面102.1和第二弯折面102.2之间的夹角为钝角，两个第二弯折面102.2上各自安装一排滚轮；本申请中滚轮驱动采用链传动机构。如图21所示是链传动机构的连接示意图；一排滚轮采用一根第一传动链103连接在一起，每个滚轮的中心轴上安装一个第一链轮104；当然也可以相邻两个滚轮中间的滚轮不安装第一链轮104，及部分滚轮驱动转动；一排滚轮中第一个或最后一个滚轮的中心轴上还安装一个第二链轮105作为驱动轮，即一排滚轮中第一个或最后一个滚轮的中心轴上安装了两个链轮，如图22所示是第一个滚轮的中心轴上安装两个链轮的结构展示图。如图22中所示，第一机架101侧面设置滚轮驱动电机106，滚轮驱动电机106的驱动轴上安装第三链轮107；通过第二传动链108连接滚轮驱动电机106上的第三链轮107和驱动轮上的第二链轮105。

进一步的，本申请一种具体实施方式中，滚轮架102一侧还设有一排定位缓冲装置7，如图23所示是本申请定位缓冲装置7的安装位置展示图，如图24所示是本申请定位缓冲装置7的结构展示图；硅棒通过悬吊转移装置5放置在两排滚轮中间需要一个导向缓冲结构，本申请中定位缓冲装置7就发挥了该作用。

如图24中所示，定位缓冲装置7设置在滚轮架102右侧，与运输车2停靠位置相对；定位缓冲装置7包括第三支架701、滚筒支架702、缓冲滚筒706，第三支架701的顶部向外弯折形成倾斜支撑面，倾斜支撑面上安装橡胶块707。如图25所示是本申请滚筒支架702的结构展示图，滚筒支架702倾斜安装在倾斜支撑面上，滚筒支架702由方形底座703、四个第二导向杆704、缓冲弹簧705组成，四个第二导向杆704垂直穿过橡胶块707上的通孔连接在倾斜支撑面上；方形底座703四个角滑动连接在四个第二导向杆704上，方形底座703与倾斜支撑面中间的第二导向杆704上套设有缓冲弹簧705；方形底座703朝向滚轮架102一侧通过两个相对的支撑板设置可转动的缓冲滚筒706。如图24中所示，缓冲滚筒706与放置在滚筒支架702上的硅棒相切。缓冲滚筒706优选采用橡胶滚筒或包裹橡胶层。

进一步的，本申请实施例提供一种切段系统，该切段系统包括上述单晶硅棒上料装置，还包括线切割装置8，如图1中所示，线切割装置8设置在输送线1上，用于输送线1上硅棒的切段作业。

如图26所示是本申请线切割装置8的结构展示图，线切割装置8包括门型升降架801、线切割机802，门型升降架801内安装可以上下移动的线切割机802，线切割机802中央形成有第一通道803，线切割机802的切割线804经过第一通道803；输送线1垂直穿过第一通道803。线切割装置8的工作过程如下：硅棒通过输送线1输送经过第一通道803，第一通道803内的切割线804垂直切割输送线1上的硅棒。

本申请一种具体实施方式中，线切割机802前侧的输送线1上还设有第一硅棒夹具9，第一硅棒夹具9用于将硅棒压在输送线1上，防止切割过程中硅棒移动。如图27所示是第一硅棒夹具9夹住硅棒的示意图，第一硅棒夹具9包括第二机架901，第二机架901上设有第一液压缸902；第一液压缸902的活塞杆底部设有第一弧形压板903。

进一步的，线切割机802的切割线804高速切割硅棒时会持续产生大量的热量，在切割区域需进行冷却降温，以带走切割硅棒产生的热量。为此，本申请一种具体实施方式中，输送线1上在切割区域设置冷却装置10。

如图28所示，是本申请输送线1上在切割区域设置的冷却装置10的立体结构展示图。如图29所示是本申请冷却装置10的侧面结构展示图。本申请中切割区域指的是切割线804竖直向下移动从开始接触硅棒，至将硅棒完全切断走过的竖直面形成的区域。本申请一种具体实施方式中，冷却装置10包括集液盒1001，两个相对设置的淋洗盒1002。如图29中所示，集液盒1001嵌在输送线1内，其顶部开口，集液盒1001上边缘低于输送线1上硅棒最低点，切割区所在的竖直面位于集液盒1001上方；优选的，切割区所在的竖直面位于集液盒1001上方中央。两个相对设置的淋洗盒1002通过两块相对设置的侧立板1012架设在输送线1上方，如图29中所示，两块侧立板1012位于切割区所在的竖直面两侧，两个淋洗盒1002位于切割区所在的竖直面两侧。如图28中所示，两块侧立板1012中央设置圆形通道1013，允许硅棒通过。两个淋洗盒1002上设置冷却液出口1003，用于向硅棒上切割区淋洒冷却液。

如图30所示，是本申请淋洗盒1002底部冷却液出口1003的展示图。本申请一种具体实施方式中，淋洗盒1002底面设置矩形状的冷却液出口1003，冷却液出口1003内延伸出一块倾斜设置的导流板1004，导流板1004延伸靠近切割区所在的竖直面，两块导流板1004中间留有允许切割线804通过的缝隙。优选的，矩形状的冷却液出口1003和导流板1004的宽度大于硅棒的直径。两个淋洗盒1002内冷却液顺着导流板1004上表面向中间的切割区流淌，对切割区进行冲洗，使得切割区冷却降温。

进一步的，切割过程中冷却液会被高速运动的切割线804带出，造成冷却液四处溅射；为此，本申请一种具体实施方式中，两块侧立板1012的两侧边缘设置纤维簇遮挡面1014，每一侧的纤维簇遮挡面1014由两块长方形的纤维簇相对设置而成，两块长方形的纤维簇中间形成允许切割线804移动的狭缝。切割线804切割产生的溅射液体大部分会被阻挡在两块侧立板1012中间形成的区域内，减少冷却液四处溅射。如图31所示是本申请纤维簇遮挡面1014的结构展示图。

此外，两块侧立板1012的圆形通道1013处也会流出冷却液；为此，本申请一种具体实施方式中，两块侧立板1012的圆形通道1013处设置可收缩贴合硅棒表面的气囊1015；如图32所示是本申请气囊1015的结构展示图；气囊1015外边缘固定在侧立板1012圆形通道1013的内壁上，气囊1015中央形成圆形的收缩通孔1016；气囊1015连接充气设备，气囊1015充气后，收缩通孔1016缩小并贴合硅棒表面，使得侧立板1012的圆形通道1013封闭，这样冷却液只能顺着硅棒流入集液盒1001。切割完成，气囊1015排气，收缩通孔1016扩大，硅棒能够顺畅移动。

如图33所示是本申请一种淋洗盒1002的内部结构展示图，淋洗盒1002通过横隔板1005将内部分隔为上下两个腔室，上腔室1007设有进液口，进液口通过进液管道连接冷却液供液设备，下腔室1008底面设置矩形状的冷却液出口1003，下腔室1008内倾斜设置的导流板1004穿过冷却液出口1003延伸指向切割区所在的竖直面。横隔板1005上设置多条长条状通水狭缝1006，通水狭缝1006朝向导流板1004；冷却液通过进液管道送入上腔室1007，之后通过通水狭缝1006落在导流板1004的正面，并顺着导流板1004的正面流向切割区。

进一步的，本申请一种具体实施方式中，导流板1004设置为可调节式结构，使得导流板1004能够调节对准切割区域。如图33中所示，导流板1004的背面顶部转动连接在调节轴1009上，调节轴1009两端固定在下腔室1008侧壁上；导流板1004的背面通过拉簧1010与下腔室1008底面连接，导流板1004的背面通过螺纹顶杆1011支撑调节；具体的，螺纹顶杆1011穿过淋洗盒1002背板上的螺纹通孔伸入下腔室1008内，并顶在导流板1004的背面。如图34所示是本申请螺纹顶杆1011的结构展示图。螺纹顶杆1011的外侧端设置旋钮，螺纹顶杆1011的内侧端为斜切面，斜切面与导流板1004的背面贴合。本申请中通过拉簧1010将导流板1004向淋洗盒1002背板一侧牵拉，通过转动螺纹顶杆1011使得导流板1004旋转，从而对准切割区域。

如图35所示是本申请一种冷却液供液设备的结构展示图，冷却液供液设备包括储液箱1101，储液箱1101上表面设置冷却器1102、过滤罐1103、输液泵1104，储液箱1101用于存储冷却液，冷却器1102的进口端通过管道伸入储液箱1101液面以下，冷却器1102的出口端通过管道连接过滤罐1103的进口端，过滤罐1103的出口端通过管道连接输液泵1104的进口端，输液泵1104的出口端通过进液管道连接上腔室1007；本申请中，储液箱1101内的冷却液首先吸入冷却器1102进行冷却降温，接着送入过滤罐1103过滤固体杂质，之后经输液泵1104送淋洗盒1002对切割区域进行淋洗降温；淋洗后的冷却液落入集液盒1001，集液盒1001底部设置排污管1016，排污管1016连接废液收集箱1105。如图36所示是本申请排污管1016、进液管道的连接示意图。如图37所示是本申请冷却液供液设备连接结构展示图。

进一步的，切割后硅棒的切割面留有切割渣和冷却液，为此，本申请一种具体实施方式中，在线切割装置8后方的输送线1上设有清洁装置12，如图38所示是本申请清洁装置12的安装位置展示图，如图39所示是本申请清洁装置12的细节结构展示图；本申请清洁装置12包括第三机架1201、第二硅棒夹具、端面清洁机构，第三机架1201架设在输送线1上，第三机架1201中央设置朝下的第二硅棒夹具，第二硅棒夹具包括第二液压缸1202，第二液压缸1202的活塞杆底部设有第二弧形压板1203。第二弧形压板1203可以向下移动扣住切割下的硅棒段的弧形面，将其压在输送线1上。第二硅棒夹具两侧各设置一个端面清洁机构，两个端面清洁机构相对设置。

如图39所示，每个端面清洁机构包括一个第一伸缩缸1204，第一伸缩缸1204朝下的活塞杆底部安装清洁座1205，清洁座1205上朝向硅棒端面设置圆形的擦拭盘1206，擦拭盘1206连接在清洁座1205的旋转驱动电机1207上。擦拭盘1206上安装圆形的海绵擦拭体1208。清洁机构工作时，首先通过上下往复移动将硅棒端面的切割渣和冷却液向下推，之后海绵擦拭体1208与硅棒端面重叠，旋转擦拭。

进一步的，硅棒切段后头部和尾部需要回收破碎后作为原料使用，中间切割的硅棒段用于后续切片。本申请中在输送线1末端设置转运装置将硅棒切段后头部和尾部单独进行收集，将中间切割的硅棒段向后端继续输送经检测后入库存储。

如图40所示是本申请输送线1末端的设备连接展示图，本申请一种具体实施方式中，输送线1末端设置转运装置，包括第一承接输送机13、升降旋转输送机14、第二承接输送机15、回收车16。第一承接输送机13、升降旋转输送机14、第二承接输送机15采用相对设置的锥形滚轮组对硅棒进行输送。其中，第一承接输送机13安装在输送线1末端，输送线1上切割后的硅棒首先输送至第一承接输送机13，第一承接输送机13将硅棒输送至升降旋转输送机14上，升降旋转输送机14可以升高至高于第一承接输送机13的位置，之后旋转90°与第二承接输送机15对接，并将其上的硅棒输送至第二承接输送机15上。第二承接输送机15与第一承接输送机13垂直设置，且第二承接输送机15的输送面高度高于第一承接输送机13。升降旋转输送机14的旁边设置回收车16，硅棒切段后头部和尾部经第一承接输送机13和升降旋转输送机14直接送回收车16内临时存储。

本申请中，第一承接输送机13和第二承接输送机15结构相同，高度不同，包括机架和其上表面设置的若干排锥形滚轮组，锥形滚轮组通过驱动电机驱动转动进行输送。升降旋转输送机14包括第四机架1401、升降架1402、升降旋转机构，升降架1402上表面设置若干排锥形滚轮组；升降架1402通过升降旋转机构安装在第四机架1401上。

如图41所示是本申请升降旋转输送机14将升降架1402分离后的展示图，如图42所示是升降旋转机构的结构展示图。本申请一种具体实施方式中，第四机架1401包括四根支撑腿，四根支撑腿中间设置支撑平台1403，支撑平台1403上设置升降旋转机构，升降旋转机构包括两个第二伸缩缸1404、旋转支撑底座1405、旋转座1406、齿轮齿轮机构，旋转支撑底座1405两侧通过两个第二伸缩缸1404水平设置在支撑平台1403上；旋转座1406可转动的安装在旋转支撑底座1405上方，旋转座1406通过齿轮齿轮机构驱动旋转。具体的，如图42中所示，旋转座1406底面中央设置旋转轴1407，旋转轴1407穿过旋转支撑底座1405，旋转轴1407底部设置第二齿轮1408；旋转支撑底座1405底部设置第二齿条1409，第二齿条1409的一端连接在第三伸缩缸1410上。如图43所示是本申请第二齿条1409的连接结构展示图，第二齿条1409的背面设有第三导轨1411，第三导轨1411滑动连接在定位滑块1412上，定位滑块1412固定在旋转支撑底座1405下表面的支架上；第二齿条1409的正面与第二齿轮1408啮合。由第三伸缩缸1410推动第二齿条1409移动，从而驱动第二齿轮1408及与之连接的旋转座1406转动90°。

进一步的，为了减少旋转支撑底座1405与旋转座1406之间的摩擦，旋转支撑底座1405上表面设置多个滚轮支撑组件17，如图44所示是本申请一种滚轮支撑组件17的布置图，图中设有四个滚轮支撑组件17，四个滚轮支撑组件17阵列设置在旋转轴1407四周，滚轮支撑组件17包括相对设置的两个轴承座和中间夹持的滚轮，滚轮支撑在旋转座1406的下表面。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种单晶硅棒上料装置，包括输送线（1）、运输车（2）、定位装置，其特征在于，所述定位装置包括侧定位装置（3），所述侧定位装置（3）包括导向板（301）和侧锁定机构；所述导向板（301）设置在第一基座（316）上，并与输送线（1）平行设置；导向板（301）的背面设有至少一个侧锁定机构；所述侧锁定机构包括锁头（302）和第一升降机构（303），锁头（302）向前延伸超过导向板（301）；锁头（302）通过第一升降机构（303）驱动进行上下移动，锁头（302）用于卡在运输车（2）侧面的限位件（206）上；所述输送线（1）包括底部的矩形支架（201），矩形支架（201）底部设置车轮（204）；矩形支架（201）上表面通过立柱（202）支撑两根平行的横向支撑杆（203），两根横向支撑杆（203）之间设置多个M型的固定支撑架（205），固定支撑架（205）中间形成V型槽；矩形支架（201）朝向输送线（1）的一侧突出于立柱（202），其上表面设有限位件（206）；所述限位件（206）的截面具有第一斜切面（207），第一斜切面（207）上形成第一凹槽（208）；第一斜切面（207）背向输送线（1）；所述锁头（302）由锁本体（304）和锁舌（305）组成，锁本体（304）上形成对应第一斜切面（207）的倒梯形凸起（306），倒梯形凸起（306）上形成有朝向输送线（1）的第二斜切面（307）；锁头（302）向下移动，锁头（302）下表面的第二斜切面（307）与限位件（206）上的第一斜切接触并叠压在一起；锁本体（304）下表面设置凸出的锁舌（305），锁舌（305）可以伸入限位件（206）的第一凹槽（208）内。

2.根据权利要求1所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述第一升降机构（303）包括第一升降驱动（312）、第一导轨（313）、第一支架（314）；第一升降驱动（312）设置在导向板（301）的背面；第一升降驱动（312）的活塞杆向上延伸，顶部安装锁头（302）；第一支架（314）设置在第一升降驱动（312）的后方；第一支架（314）前侧面竖向设置第一导轨（313），第一导轨（313）上设置第一滑块（317），锁头（302）的后端与第一滑块（317）连接。

3.根据权利要求1所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述运输车（2）的矩形支架（201）前侧中部设置向前突出的第一导向轮（209），第一导向轮（209）上方的两根立柱（202）之间设置定位横杆（210）。

4.根据权利要求3所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述定位装置还包括端部定位装置（4），端部定位装置（4）包括导向座（401）、第二支架（403）、缓冲器（404）；导向座（401）朝向运输车（2）的面上形成有V形导向槽（402）；导向座（401）的上方、通过第二支架（403）安装缓冲器（404），缓冲器（404）朝向运输车（2）的立柱（202）。

5.根据权利要求4所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述第二支架（403）中间设有前锁定机构，所述前锁定机构包括转动驱动（405）和夹持臂（406）；转动驱动（405）的驱动轴上安装夹持臂（406），夹持臂（406）向上旋转夹持运输车（2）上的定位横杆（210）。

6.根据权利要求1所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述运输车（2）两根横向支撑杆（203）之间还设有M型的升降支撑架（211），升降支撑架（211）通过第二升降驱动升高或降低，升降支撑架（211）与固定支撑架（205）交替支撑硅棒。

7.根据权利要求1所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述输送线（1）的上料侧平行设置两个龙门架（501），两个龙门架（501）顶部设置可以横向移动的移动轨道（502），移动轨道（502）与输送线（1）平行设置；移动轨道（502）两侧设置第二驱动电机（503），第二驱动电机（503）的驱动轴上设置第一齿轮（504），两个龙门架（501）的两个横梁的相对面上各设置一根第一齿条（505），第一齿轮（504）和第一齿条（505）构成齿轮齿条机构；两根横梁的上表面各设置一根第二导轨（506），第二导轨（506）上设置第二滑块（507），移动轨道（502）的两端连接在第二滑块（507）上；移动轨道（502）的底部设有截面为工字型的纵移轨道（508），纵移轨道（508）上安装可移动的电葫芦（509），电葫芦（509）的吊钩上连接硅棒吊运夹具（6）。

8.根据权利要求1所述的单晶硅棒上料装置，其特征在于，所述输送线（1）采用滚轮输送线（1），包括第一机架（101）、滚轮架（102）、滚轮驱动；第一机架（101）上设置滚轮架（102），滚轮架（102）上对称设置两排滚轮，两排滚轮倾斜设置，两排滚轮中间形成硅棒放置区；两排滚轮各自配置滚轮驱动，滚轮驱动带动每排滚轮中的部分滚轮或全部滚轮同步转动。

9.一种切段系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的单晶硅棒上料装置，还包括线切割装置（8），所述线切割装置（8）包括门型升降架（801）、线切割机（802），门型升降架（801）内安装可以上下移动的线切割机（802），线切割机（802）中央形成有第一通道（803），线切割机（802）的切割线（804）经过第一通道（803）；所述输送线（1）垂直穿过第一通道（803）；硅棒通过输送线（1）输送经过第一通道（803），第一通道（803）内的切割线（804）垂直切割输送线（1）上的硅棒。

10.根据权利要求9所述的切段系统，其特征在于，所述输送线（1）末端设置转运装置，转运装置包括第一承接输送机（13）、升降旋转输送机（14）、第二承接输送机（15）、回收车（16）；第一承接输送机（13）安装在输送线（1）末端，输送线（1）上切割后的硅棒首先输送至第一承接输送机（13），第一承接输送机（13）将硅棒输送至升降旋转输送机（14）上，升降旋转输送机（14）升高至高于第一承接输送机（13）的位置，之后旋转90°与第二承接输送机（15）对接，并将其上的硅棒输送至第二承接输送机（15）上；第二承接输送机（15）与第一承接输送机（13）垂直设置，且第二承接输送机（15）的输送面高度高于第一承接输送机（13）；升降旋转输送机（14）的旁边设置回收车（16），硅棒切段后头部和尾部经第一承接输送机（13）和升降旋转输送机（14）直接送回收车（16）内临时存储。