一种晶棒取晶车的制作方法

本实用新型涉及晶棒的运输领域，特别是涉及一种晶棒取晶车。

背景技术：

单晶硅的制作工艺其中一步是拉晶，所谓拉晶就是用单晶炉把多晶硅加热融化，再用籽晶向上拉引，慢慢形成一个长筒状的晶棒，晶棒从单晶炉中取出时需要利用取晶车接送。随着拉晶技术的快速发展，晶棒的长度越来越长，在可预见的未来，晶棒长度还会继续增加，长晶棒所占的比重将会越来越大。

在单晶硅制造技术领域中，由于单晶炉炉台的高度有限，在取晶棒的过程中，晶棒要下降到单晶炉工作平台以下方能取出，晶棒的长度越长，下降到工作平台以下的长度就越长，当晶棒完全离开单晶炉副室减掉籽晶以后需要将晶棒再提升到单晶炉工作平台以上，然后旋转成水平状态转运，对于长晶棒而言，取晶车需要有足够的提升行程才能满足取晶棒要求。

随着晶棒长度的大幅变化，晶棒的取运早已不是早期简单工装所能完成的工作，而现有的取晶车，晶棒的升降是通过堆高车的液压缸推动夹具以实现夹具的升降，但是堆高车的升降行程有限，所以能取的晶棒长度也因此受到了限制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种晶棒取晶车。

本实用新型提供的一种晶棒取晶车包括堆高车和取晶装置，堆高车与取晶装置连接，堆高车带动取晶装置实现上升或下降；取晶装置包括夹具组件和提升架组件；夹具组件实现对晶棒的夹紧和转动；提升架组件包括基板、升降驱动件、导向机构和提升架；夹具组件、升降驱动件和导向机构均连接在基板上；升降驱动件的末端连接提升架，带动提升架上升或下降；导向机构的末端连接提升架，实现对提升架的导向和支撑。

采用了上述技术方案，在堆高车能够实现升降行程的基础上，通过提升架组件中的基板固定升降驱动件和导向机构，升降驱动件能够驱动提升架实现上升和下降，导向机构能够对提升架进行导向和支撑，以此加大晶棒取晶车的升降行程，进而适应晶棒长度的变化。

优选地，升降驱动件包括支架、动力单元、联轴器、蜗轮蜗杆减速机和齿轮；支架连接在基板的一侧，动力单元连接在支架上，动力单元的动力输出端依次连接联轴器、蜗轮蜗杆减速机和齿轮；联轴器与蜗轮蜗杆减速机的蜗杆轴连接；齿轮与蜗轮蜗杆减速机的蜗轮连接，齿轮用于驱动提升架上升或下降。

采用了上述技术方案，动力单元产生动力，并经由联轴器输出给蜗轮蜗杆减速机，经蜗轮蜗杆减速机缓冲、减振和提高轴系动态，将平稳的动力输出给齿轮，确保为提升架提供稳定的动力，使得提升架升降更加平稳，确保取晶过程中，晶棒的稳定性；将升降驱动件紧固于基板上，使得晶棒取晶车的结构更加紧凑。

优选地，动力单元为液压电机或气缸。

采用了上述技术方案，液压电机具有体积小、重量轻、结构简单等优点，选液压电机为提升架提供动力，具有较好的动力性能，并使得取晶装置整体结构简单、重量轻，减轻升降运动时的压力，而且液压电机可以提供较大的驱动力，传动稳定，同时具有良好的自我润滑效果，降低了维修成本；气缸通过膨胀将热能转化为机械能为提升架整体的升降提供动力，具有结构简单、构件整体干净无油污和成本低的优点。

优选地，提升架包括提升架本体、晶棒固定件和齿条；晶棒固定件一端与提升架本体的底端连接，另一端悬空；齿条连接在提升架本体的一侧，齿条与升降驱动件中的齿轮啮合。

采用了上述技术方案，晶棒固定件实现对晶棒的支撑，晶棒固定件与夹具组件配合，实现对晶棒的夹紧和转运，一方面确保了晶棒在转运过程中的稳定性，另一方面确保了晶棒的受力均匀；提升架本体上连接齿条，并与升降驱动件中的齿轮啮合，实现提升架组件的上升和下降的同时，结构相对简单。

优选地，提升架本体为槽钢，齿条紧固连接于槽钢的靠近基板的腹板上；槽钢的另一腹板上紧固连接防金属垫板；导向机构的末端卡装在槽钢的槽内。

采用了上述技术方案，槽钢具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能，可以将齿条、晶棒固定件等构件更好地固定在提升架本体上，且槽钢具有较高的硬度、不易变形使得提升架在取晶过程中具有较好的机械性能；防金属垫板能够防止高温晶棒在降落到晶棒取晶车后直接接触提升架本体而造成的金属污染，提高晶棒的品质。

优选地，晶棒固定件包括开设有通孔的底板，以及紧固连接于底板且与底板垂直的侧板。

采用了上述技术方案，晶棒固定件不仅可以承托晶棒，还可以将晶棒末端承插于通孔内，并且增添紧固连接于底板且与底板垂直的侧板，避免晶棒运输时在晶棒固定件上滑动，起到防护作用。

优选地，导向机构包括导向固定架和导向轮；导向固定架连接在基板上，导向轮一端连接在导向固定架的末端，另一端卡装在槽钢的槽内。

采用了上述技术方案，导向轮连接在槽钢的槽内保证了提升架在运动过程中不会发生偏移，避免因提升架偏移导致接住晶棒位置的偏差，以及晶棒下降过程的损坏，且导向轮可自由转动减少因导向机构与槽钢接触的摩擦力，提高工作效率，避免构件因接触损伤；将导向固定架固定连接至基板使得提升架更加稳定，以及在减掉籽晶，副室归位时，夹具组件通过导向固定架等构件将晶棒旋转成横向位置，使得旋转过程得以完成。

优选地，导向机构的数量为2个，分别连接于基板的上、下两端。

采用了上述技术方案，使得提升架组件的纵向或旋转运动更加稳定，且2个导向机构在满足工作要求的同时，不会因导向机构设置过多而减少提升架整体升降的行程，保证了长晶棒的取运工作。

优选地，夹具组件包括旋转件、夹紧件和抱爪；旋转件一侧与堆高车连接，另一侧与基板连接，旋转件实现对基板的转动；夹紧件和抱爪分别连接在基板上，且夹紧件与抱爪连接，夹紧件用于带动抱爪实现对晶棒的夹紧或松开。

采用上述技术方案，夹紧件和抱爪的配合使用下，使得晶棒在提升架上的位置固定，一方面可避免晶棒在转运过程中损坏，另一方面可在旋转件的作用下带动晶棒旋转。

综上所述，本实用新型采用了上述技术方案，通过设计可升降的取晶装置，不同于现有晶棒取晶车中升降行程只限于堆高车的升降行程，设计后的提升架组件可单独进行升降，实现长晶棒的取运工作，解除了堆高车升降行程不足的困扰，并且与高温晶棒接触的部位添加了防金属垫板，避免晶棒被金属污染，保证晶棒品质。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的晶棒取晶车正视示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的取晶装置正视示意图；

图3为本实用新型的一个实施例的夹具组件俯视示意图；

图4为本实用新型的一个实施例的升降驱动件示意图；

图5为本实用新型的一个实施例的齿轮结构主视示意图；

图6为本实用新型的一个实施例的齿轮结构右视示意图；

图7为本实用新型的一个实施例的提升架示意图；

图8为本实用新型的一个实施例的齿条示意图；

图9为本实用新型的一个实施例的槽钢示意图；

图10为本实用新型的一个实施例的晶棒固定件示意图；

图11为本实用新型的一个实施例的导向机构示意图。

其中，1为堆高车；2为取晶装置，20为夹具组件，200为旋转件，201为夹紧件，202为抱爪，21为提升架组件，210为基板，211为升降驱动件，2110为支架，2111为动力单元，2112为联轴器，2113为蜗轮蜗杆减速机，2114为齿轮，212为导向机构，2120为导向固定架，2121为导向轮，213为提升架，2130为提升架本体，2131为晶棒固定件，21310为底板，21311为侧板，2132为齿条，2133为防金属垫板；3为晶棒。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本实用新型的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

为了解决堆高车升降高度对取晶长度的限制问题，本实用新型提供了一种晶棒取晶车。

如图1、图2所示，本实用新型涉及的一种晶棒取晶车，包括堆高车1和取晶装置2，堆高车1与取晶装置2连接，堆高车1带动取晶装置2实现上升或下降；取晶装置2包括夹具组件20和提升架组件21；夹具组件20实现对晶棒3的夹紧和转动；提升架组件21包括基板210、升降驱动件211、导向机构212和提升架213；夹具组件20、升降驱动件211和导向机构212均连接在基板210上；升降驱动件211的末端连接提升架213，带动提升架213上升或下降；导向机构212的末端连接提升架213，实现对提升架213的导向和支撑。

采用上述技术方案，在堆高车能够实现的升降行程的基础上，通过提升架组件中的基板固定升降驱动件和导向机构，升降驱动件能够驱动提升架实现上升和下降，导向机构能够对提升架进行导向和支撑，以此加大晶棒取晶车的升降行程，进而适应晶棒长度的变化。

在另一优选实施例中，可以采用液压缸、油缸、电机等驱动中的一种为堆高车1提供转动力，夹具组件20、升降驱动件211和导向机构212与基板210的连接方式为焊接、螺栓、螺纹等方式中的一种。

如图1和图2所示，升降驱动件211的动力输出端连接提升架213；提升架213的规格可以根据实际生产晶棒3的长度和直径来确定。

如图2、图4所示，进一步地，作为优选实施例，升降驱动件211包括支架2110、动力单元2111、联轴器2112、蜗轮蜗杆减速机2113和齿轮2114；支架2110连接在基板210的一侧，动力单元2111连接在支架2110上，动力单元2111的动力输出端依次连接联轴器2112、蜗轮蜗杆减速机2113和齿轮2114；联轴器2112与蜗轮蜗杆减速机2113的蜗杆轴连接；齿轮2114与蜗轮蜗杆减速机2113的蜗轮连接，齿轮2114用于驱动提升架213上升或下降。

采用上述技术方案，动力单元产生动力，并经由联轴器输出给蜗轮蜗杆减速机，经蜗轮蜗杆减速机缓冲、减振和提高轴系动态，将平稳的动力输出给齿轮，确保为提升架提供稳定的动力，使得提升架升降更加平稳，确保取晶过程中，晶棒的稳定性。将升降驱动件紧固于基板上，使得晶棒取晶车的结构更加紧凑。

在另一优选实施例中，升降驱动件211的支架2110与基板210连接方式可以为螺栓、螺纹、焊接方式中的一种；动力单元2111的动力输出的具体过程为：动力单元2111产生动力通过联轴器2112与蜗轮蜗杆减速机2113的蜗杆轴连接，蜗轮蜗杆减速机2113的蜗轮通过齿轮2114的传动轴将动力传递给齿轮2114。

进一步地，作为优选实施例，动力单元2111为液压电机或气缸。

采用上述技术方案，液压电机具有体积小、重量轻、结构简单等优点，选液压电机为提升架提供动力具有较好的动力性能，并使得取晶装置整体结构简单、重量轻，减轻升降运动时的压力，而且液压电机可以提供较大的驱动力，传动稳定，同时具有自我润滑效果，降低了维修成本；气缸通过膨胀将热能转化为机械能为提升架整体的升降提供动力，具有结构简单、构件整体干净无油污和成本低的优点。

在另一优选实施例中，动力单元2111还可以为电机等动力源。

如图7、图8、图9所示，进一步地，作为优选实施例，提升架213包括提升架本体2130、晶棒固定件2131和齿条2132；晶棒固定件2131一端与提升架本体2130的底端连接，另一端悬空；齿条2132连接在提升架本体2130的一侧，齿条2132与升降驱动件211中的齿轮2114啮合。

采用上述技术方案，晶棒固定件实现对晶棒的支撑，晶棒固定件与夹具组件配合，实现对晶棒的夹紧和转运，一方面确保了晶棒在转运过程中的稳定性，另一方面确保了晶棒的受力均匀；提升架本体上连接齿条，并与升降驱动件中的齿轮啮合，实现提升架组件的上升和下降，实现提升架组件上升和下降功能的同时，结构相对简单。

在另一优选实施例中，晶棒固定件2131与提升架本体2130的夹晶面相垂直，使晶棒3下落后可以顺利地降落在晶棒固定件2131上；晶棒固定件2131的形状和大小可以结合晶棒3的端面形状和大小具体设置；晶棒固定件2131、齿条2132与提升架213的连接方式可以为螺栓、螺纹、焊接等方式中的一种；除了采用齿条2132与齿轮2114啮合传递动力的方式，还可以采用齿轮2114与链条、皮带等传动方式中的一种。

进一步地，作为优选实施例，提升架本体2130为槽钢，齿条2132紧固连接于槽钢的靠近基板210的腹板上；槽钢的另一腹板上紧固连接防金属垫板2133；导向机构212的末端卡装在槽钢的槽内。

采用上述技术方案，槽钢具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能，可以将齿条、晶棒固定件等构件更好的固定在提升架本体上，且槽钢具有较高的硬度、不易变形使得提升架在取晶过程中具有较好的机械性能；防金属垫板能够防止高温晶棒在降落到晶棒取晶车后直接接触提升架本体而造成的金属污染，提高晶棒的品质。

在另一实施例中，提升架本体2130还可以采用铝合金、镁合金等高硬度易连接的材料中的一种；防金属垫板2133与槽钢远离基板210的另一腹板连接，且连接方式可以为机械臂固定等现在有技术中的一种；除了采用防金属垫板2133来防止高温晶棒3被金属污染外，还可以直接在腹板上涂覆无机耐高温涂料，这样不会增添取晶装置2的重量，也可以保证晶棒3的品质。

如图10所示，进一步地，作为优选实施例，晶棒固定件2131包括开设有通孔的底板21310，以及紧固连接于底板21310且与底板21310垂直的侧板21311。

采用上述技术方案，晶棒固定件不仅可以承托晶棒，还可以将晶棒末端承插于通孔内，并且增添紧固连接于底板且与底板垂直的侧板，避免晶棒运输时在晶棒固定件上滑动，起到防护作用。

在另一实施例中，通孔以及侧板21311的规格根据实际生产晶棒3的规格具体设置；侧板21311与底板21310的紧固方式可以为焊接、螺栓等方式中的一种；且可在晶棒固定件2131与晶棒3接触的部位涂覆无机耐高温涂料，以防止高温晶棒3金属污染，保证晶棒3品质。

进一步地，作为优选实施例，导向机构212包括导向固定架2120和导向轮2121（如图11所示）；导向固定架2120连接在基板210上，导向轮2121一端连接在导向固定架2120的末端，另一端卡装在槽钢的槽内。

采用上述技术方案，导向轮连接在槽钢的槽内保证了提升架在运动过程中不会发生偏移，避免因提升架偏移导致接住晶棒位置的偏差，以及晶棒下降过程的损坏，且导向轮可自由转动减少因导向机构与槽钢接触的摩擦力，提高工作效率，避免构件因接触损伤；将导向固定架固定连接至基板使得提升架更加稳定，以及在减掉籽晶，副室归位时，夹具组件通过导向固定架等构件将晶棒旋转成横向位置，使得旋转过程得以完成。

在另一实施例中，导向轮2121卡装在槽钢左、右两端的槽内，使得导向机构212可以从左、右两侧约束提升架213的行程。

如图2所示，进一步地，作为优选实施例，导向机构212的数量为2个，分别连接于基板210的上、下两端。

采用上述技术方案，使得提升架组件的纵向或旋转运动更加稳定，且2个导向机构在满足工作要求的同时，不会因导向机构设置过多而减少提升架整体升降的行程，保证了长晶棒的取运工作。

在另一实施例中，可以根据传动方式的不同设置导向机构212的数量及位置来保证提升架213的升降过程；导向机构212与基板210的连接方式可为焊接、螺栓、螺纹等方式中的一种。

如图1、图3所示，进一步地，作为优选实施例，夹具组件20包括旋转件200、夹紧件201和抱爪202；旋转件200一侧与堆高车1连接，另一侧与基板210连接，旋转件200实现对基板210的转动；夹紧件201和抱爪202分别连接在基板210上，且夹紧件201与抱爪202连接，夹紧件201用于带动抱爪202夹紧或松开。

采用上述技术方案，夹紧件和抱爪的配合使用下，使得晶棒在提升架上的位置固定，一方面可避免晶棒在转运过程中损坏，另一方面可在旋转件的作用下与其它构件一起带动晶棒旋转。

在另一实施例中，旋转件200、抱爪202通过螺栓的方式紧固连接于基板210，当然，除了螺栓还可以选择现有技术中的焊接、螺纹、机械臂固定等方式中的一种；抱爪202可以为机械手装置和固定夹棒装置组成，更适合夹取不同规格的晶棒3；采用油缸为旋转件200提供动力；旋转件200通过转轴连接并带动取晶装置2旋转；采用减速电机为夹紧件201提供动力，并通过正反丝杆与抱爪202连接，除了采用油缸、减速电机分别为旋转件200、夹紧件201提供动力外，还可以采用液压电机、气缸等动力源。

综上所述，本实用新型采用了上述技术方案，通过设计可升降的取晶装置，不同于现有取晶车中升降行程只限于堆高车的升降行程，设计后的提升架组件可单独进行升降，实现长晶棒的取运工作，解除了堆高车升降行程不足的困扰，并且与高温晶棒接触的部位添加了防金属垫板，避免晶棒被金属污染，保证晶棒品质。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。