CN205928720U - 一种硅棒用机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅棒用机械臂，其包括支架、设置在支架上的夹具、以及动力机构，所述夹具包括夹爪，所述夹爪包括相对设置并能作相对运动的两夹板，其中，所述两夹板的长度大于硅棒的两个支臂之间的距离，以使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂。采用该机械臂，能够安全、快捷地拆卸大型还原炉中的蜂窝状硅棒和同心圆状硅棒这两种炉型的硅棒，以提高多晶硅生产中的拆炉效率。

Description

一种硅棒用机械臂

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种硅棒用机械臂。

背景技术

在多晶硅生产过程中，由于多晶硅棒重量非常重，使得拆装炉部分工序成为最耗费人力的工序之一，在自动化工业的大环境要求下，国内外各多晶硅生产厂家都在拆装炉这一环节上积极开发各种自动化的拆棒装置，以减少人力消耗，提高劳动效率。

目前，国内外的多晶硅生产厂家在还原炉拆炉过程中大部分已实现机械化。比如，国外的瓦克公司采用先进的一体化拆棒装置，但该拆棒装置成本较高，且受还原炉设备构造的限制，应用较少；而国内的多晶硅生产厂家均采用机械臂进行拆棒，所采用的机械臂结构基本类似，其结构简单实用，但是目前大多数多晶硅生产厂家所使用的机械臂与其实际使用工况均会存在一些不匹配的现象，且与用户实际需求的设备之间存在较大的差距。比如，在拆棒过程中机械臂中的夹具不能从多个方向对多晶硅棒进行拆除、夹具的下翻高度可调幅度小等等。

具体来说，由于多晶硅棒(简称硅棒)的形状为倒置的U型，一根硅棒包括两个平行的支臂和设于两支臂顶部以用于连接两支臂的横梁，硅棒的摆放方式既有横向摆放的，也有竖向摆放的，其中当硅棒横向摆放时，面对硅棒的操作者此时看到的硅棒呈倒置的U型；当硅棒竖向摆放时，面对硅棒的操作者此时看到的硅棒呈数字“1”字型。现有的大型还原炉中一般存在同心圆状硅棒(硅棒的排列方式为同心圆状)和蜂窝状硅棒(硅棒的排列方式为蜂窝状)两种炉型的硅棒，其中同心圆状硅棒为横向摆放，蜂窝状硅棒为竖向摆放，对于上述两种排列方式的硅棒来说，由于受机械臂中夹具长度的限制，现有的机械臂往往只能拆除横向摆放的硅棒，而无法拆除竖向摆放的硅棒，即蜂窝状硅棒只能采取人工拆卸的方式来拆除，可见现有的机械臂不能从多个方向对硅棒进行拆除。

由于现有的机械臂只能拆除横向摆放的硅棒，因此在拆除蜂窝状排列的还原炉中的硅棒时，必须先人工拆卸前6对蜂窝状硅棒，以留出转变机械臂位置的空间，使硅棒相对于机械臂横置，才可以拆除剩下的其它硅棒。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够拆除竖向摆放的硅棒的硅棒用机械臂。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该硅棒用机械臂包括支架、设置在支架上的夹具、以及动力机构，所述夹具包括夹爪，所述夹爪包括相对设置并能作相对运动的两夹板，其中，所述两夹板的长度大于硅棒的两个支臂之间的距离，以使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂。

优选的是，所述夹板的长度为230mm～450mm。进一步优选所述夹板的长度为385mm。

优选的是，所述夹板的宽度为130mm～200mm。进一步优选所述夹板的宽度为185mm。

更优选的是，所述夹具还包括能够压持硅棒中横梁的压帽，压帽采用可旋转结构。

优选的是，所述夹爪采用多个，多个夹爪分别设置在不同的竖直高度上。

优选的是，所述夹板包括支撑板和设置在支撑板上用于与硅棒接触的内衬，所述内衬采用聚氨酯甲基酸酯制成。

优选的是，所述动力机构采用气动机构。

进一步优选的是，动力机构还包括翻转机构，所述翻转机构能够驱使夹爪翻转，从而使夹爪夹持的硅棒从立态翻转为卧态。

现有的机械臂中夹爪的长度仅为150mm，而单个硅棒的两个支臂之间的距离为220mm，可见对于竖向摆放的硅棒，现有的机械臂因夹爪的长度不够，不足以将硅棒的两个支臂同时夹持住，因此现有的机械臂无法拆除竖向摆放的硅棒；而本实用新型的机械臂，其夹爪的长度较现有的机械臂增加了很多(从150mm增加到230mm～450mm)，使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂，可以用于夹持竖向摆放的硅棒的两个支臂，因此该机械臂是一种能满足硅棒横置和竖置两种摆放方式的“两用式”机械臂。由于该机械臂中的夹具能同时拆除蜂窝状硅棒和同心圆状硅棒，因此对于蜂窝状排列的还原炉，不需要先人工拆除前6对硅棒或人工更换夹具。

该机械臂还可以通过进一步增加夹爪的宽度(从125mm加宽到130～200mm)，能够增大夹爪与硅棒的接触面积，使夹具可以更牢固的夹持硅棒。

由于该机械臂的夹具中还具有压帽，使得压帽在任何位置都能固定住硅棒的横梁，与此同时，由夹爪夹持住硅棒的两个支臂，由压帽夹持硅棒的横梁，在夹爪与压帽的配合下，使得夹具可以满足在任何位置都能紧固地夹持住硅棒，从而进一步加强了机械臂对硅棒的夹紧力和夹持稳定性。

另外，由于该机械臂具有翻转机构，使得其成为一种“平行、垂直”型的机械臂，因而能够将多晶硅棒顺利放入多晶硅棒的箱底。

本实用新型的有益效果如下：

采用该机械臂，能够安全、快捷地拆卸大型还原炉中的蜂窝状硅棒和同心圆状硅棒这两种炉型的硅棒。通过采用该机械臂，能够提高多晶硅生产中的拆炉效率，进而提高了自动化程度，同时能够节约劳动力，并缩短非在线生产时间，增加多晶硅的产量。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机械臂的支架的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中机械臂的夹具的结构示意图(此时硅棒处于立态)；

图3是本实用新型实施例中机械臂的夹具翻转后的结构示意图(此时硅棒处于卧态)；

图4是本实用新型实施例中机械臂夹持横向摆放的硅棒的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中机械臂夹持竖向摆放的硅棒的结构示意图。

图中：1-起吊导链 2-支腿 3-压帽 4-夹板 5-线性滑轨 6-夹具 7-支臂 8-横梁

具体实施方式

下面结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，下面所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种硅棒用机械臂，其包括支架、设置在支架上的夹具、以及控制夹具运动的动力机构，所述夹具包括夹爪，所述夹爪包括相对设置并能作相对运动的两夹板，所述两夹板的长度大于硅棒的两个支臂之间的距离，以使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂。

实施例：

如图1-3所示，本实用新型硅棒用机械臂包括支架、设置在支架上的夹具、以及控制夹具运动的动力机构。

所述支架包括支腿2和设置在支腿上的立柱。立柱上还设有起吊导链1，通过使用行车的吊钩吊起起吊导链1，从而可以吊起整个机械臂。通过在支架上设置起吊导链1，以方便使用行车移动设备，从而可节约人力，减少维修工作量。

其中，立柱固定在支腿2上，支腿2的底部包裹有保护套，以防止支腿划伤还原厂房中的环氧自流坪地面。本实施例中，保护套采用厚度为10mm的聚氨酯材料制成。

夹具的表面采用喷塑处理，以保证不污染多晶硅产品，并且也能保证夹具不会被多晶硅生产现场的腐蚀性气体所腐蚀。

夹具包括夹爪，夹爪设于立柱上。本实施例中，夹具包括6个夹爪，6个夹爪分别设置在不同的立柱高度上。每个夹爪包括一个线性滑动机构和相对设置并能作相对运动的两个夹板4。所述线性滑动机构包括沿水平方向设置的线性滑轨5和设置在线性滑轨5上的两滑块，两个夹板分别设置在两滑块上，这样两滑块就能够分别带动两夹板在线性滑轨上作相对滑动。

本实施例中，滑块采用台湾上银的线性滑块。通过使用304L不锈钢来制作滑块的密封压盖，能够有效解决因磨损造成的钢珠脱落、油脂污染情况，以提高易损件的耐用性。

优选的，每个夹板4包括支撑板和设置在支撑板上用于与硅棒接触的内衬，所述内衬采用高分子材料制成。本实施例中，内衬采用聚氨酯甲基酸酯制成，该材料具有较好的分子稳定性，抗氧化能力强，且耐腐蚀，可长期与硅棒接触而不产生污染，并且具有耐磨损的优点。

优选的，所述夹具还包括压帽3。由于硅棒包括两个支臂7和连接两支臂的横梁8，夹爪用于夹持两个支臂7，而压帽3则用于压持横梁8。通过夹爪与压帽的共同配合，使得整个夹具可以在任何位置都能紧固地夹持住硅棒。本实施例中，压帽3采用可旋转结构，即压帽3可自由旋转，以保障硅棒的横梁与压帽的长边平行，进一步加强机械臂对硅棒的夹紧力和夹持稳定性。

所述动力机构用于为机械臂中的夹具提供驱动力以及控制力。优选的，动力机构还包括翻转机构，所述翻转机构能够驱使夹爪从竖直方向翻转为水平方向，即可使夹具从图2的竖直位置翻转为图3的水平位置，也就是说，使6个夹爪从处于不同的竖直高度上翻转为处于同一水平高度上，从而使夹爪夹持的硅棒从立态翻转为卧态。

本实施例中，动力机构采用气动机构。即使得夹具可采用气动夹持方式进行定位、夹紧。由于多晶硅产品的特殊性，对产品的洁净度要求很高，对油性物质的污染尤为敏感，而普通的动力机构通常需要采用油性物质，因此，通过采用气动机构作为动力机构，可以很好地规避油性污染的风险。

本实施例中，设计该动力机构时，需要充分考虑多晶硅生产企业中还原厂房的CT4氢气防爆等级和10万级空气净化洁净要求，使整个动力机构均利用仪表空气采用气动操作，以提高安全性。具体的，本实施例中的动力源是全部采用大于0.7MPa仪表气供气，对气体的要求如下：(1)固态颗粒—最大颗粒尺寸5(μm)，最大颗粒密度5(mg/m³)；(2)含水量—最大压力露点-20(℃)；(3)含油量—最大含油浓度1(mg/m³)。采用气源管连通气体源与夹具。其中，不同功能的气源管使用不同的颜色进行区分，比如，可将深蓝色的气源管作为总进气源，气体源通过机械臂自带的过滤器和缓冲罐后，进入各支线的气源管路进行做功；将浅蓝色的气源管作为动力气源，为机械臂的驱动力提供能量，使动力气源通过浅蓝色的气源管到达机械臂中的各运动副；将白色的气源管作为控制气源，通过气动阀门控制机械臂中各运动副的运动，从而使机械臂可以完成各项操作指令。各气源管上可标有线号，以方便检修和维修。气源管的选用应保证所有气源管两年内不能老化，并且，对于外露的气源管，应使用可拆卸式外套对其进行保护，以防止砸坏或划坏。

本实施例中，翻转机构能够使夹爪翻转后离地面仅为0.2m。这样，多晶硅棒就能顺利地放入硅棒箱的箱底，从而可以减少对硅棒箱的PU材质的冲击，以延长硅棒箱的使用寿命，并避免硅棒相互之间的碰撞摩擦，以提高产品表面的外观品质。具体来说，通过增大主臂气缸行程，从而可使机械臂夹爪翻转后离地面0.2m，通过调整主臂气缸的锁紧螺母，可以改变夹爪离地的高度，用以满足各类情况的发生。

本实施例中，单个夹爪中，两夹板的长度大于硅棒的两个支臂之间的距离，以使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂。由于单个硅棒的两个支臂之间的距离为220mm，因此将夹板的长度设置在230mm～450mm的范围内。本实施例中，可将夹板的长度设置为385mm。这样，该夹爪就能同时夹持住硅棒的两个支臂，即该机械臂可以用于夹持竖向摆放的硅棒的两个支臂，因此该机械臂是一种能满足硅棒横置和竖置两种摆放方式的“两用式”机械臂。

优选的，为了增大夹爪与硅棒的接触面积，使夹具可以更牢固的夹持硅棒，将夹板的宽度设置在130mm～200mm的范围内，以增大夹爪与硅棒的接触面积。本实施例中，可将夹板的宽度设置为185mm。

使用该机械臂的步骤如下：

首先，使用行车的吊钩吊起机械臂的起吊导链1，以将机械臂放置于还原炉底盘跟前的预定位置；

然后，将机械臂的支腿2固定于地面，并确认机械臂的下方无异物，再通过用专用扳手拧动螺纹将支腿的四个角调整至平行状态；

再进行空载操作(空载操作在每次使用机械臂时必须进行一次，以确保气路通畅、控制准确，防止机械臂在正式使用中发生意外)，确认空载正常后，负载的实际操作步骤为：硅棒对焦-夹紧-盖帽-提起-移动-翻转-开盖-释放，检查有无漏气，关节活动是否灵活；

将夹具6移至硅棒前；

调节夹板4和线性滑轨5，将夹板4置于硅棒两侧，通过动力机构控制夹紧硅棒，并下压压帽3，以使压帽利用气动压力压持住硅棒的横梁8，再提起夹具6，从而可将硅棒从还原炉底盘上取下。具体的，如图4所示，当采用夹具夹持横向摆放的硅棒时，处于不同高度的夹爪分别夹持硅棒的一个支臂7，对于本实施例中的6个夹爪来说，其中3个夹爪夹持硅棒的一个支臂，另外3个夹爪夹持硅棒的另一个支臂；如图5所示，当采用夹具夹持竖向摆放的硅棒时，每个夹爪均同时夹持住硅棒的两个支臂；

最后，将夹具6翻转90度之后(图3所示的位置)下移放入料箱(硅棒箱)，再通过气动控制操作以卸下硅棒。

然后，重复上述步骤，直至还原炉中所有硅棒均拆除完毕。

由于本实施例中的机械臂的夹爪的长度较原机械臂的夹爪长度增加了156％，即由原来的150mm增长至385mm，因此既可以用来夹持横向摆放的硅棒，也可用来夹持竖向摆放的硅棒，即能够满足两种不同方向摆放的夹紧；而夹爪的宽度较原机械臂的夹爪的宽度增加了48％，由原来的125mm加宽至185mm，从而能够增大夹具与硅棒的接触面积，使夹具可以更牢固地夹持硅棒。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅棒用机械臂，包括支架、设置在支架上的夹具、以及动力机构，所述夹具包括夹爪，所述夹爪包括相对设置并能作相对运动的两夹板，其特征在于，所述两夹板的长度大于硅棒的两个支臂之间的距离，以使得夹爪能同时夹持住硅棒的两个支臂。

2.根据权利要求1所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹板的长度为230mm～450mm。

3.根据权利要求2所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹板的长度为385mm。

4.根据权利要求2所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹板的宽度为130mm～200mm。

5.根据权利要求4所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹板的宽度为185mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹具还包括能够压持硅棒中横梁的压帽，压帽采用可旋转结构。

7.根据权利要求6所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹爪采用多个，多个夹爪分别设置在不同的竖直高度上。

8.根据权利要求6所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述夹板包括支撑板和设置在支撑板上用于与硅棒接触的内衬，所述内衬采用聚氨酯甲基酸酯制成。

9.根据权利要求6所述的硅棒用机械臂，其特征在于，所述动力机构采用气动机构。

10.根据权利要求9所述的硅棒用机械臂，其特征在于，动力机构还包括翻转机构，所述翻转机构能够驱使夹爪翻转，从而使夹爪夹持的硅棒从立态翻转为卧态。