[發明專利]多晶硅熔煉自動搗渣機械臂

有效

• 申請號: 201310731173.6
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103803553A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 薛文東;洪永強;馮吳俊
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及多晶硅熔煉設備，尤其是涉及一種多晶硅熔煉自動搗渣機械臂。

背景技術

半導體硅的優點很多，其中高可靠性、高效、耐高溫高壓等特性特別適合作為太陽能電池的材料。目前，世界上大部分太陽能電池都采用多晶硅制造，從轉化效率上來說，光電轉換的效率與所用硅原料的純度成正比關系。所以多晶硅的重要性不言而喻，它在全球的光伏產業中占有舉足輕重的地位。在多晶硅熔煉造渣過程中，硅水液面易氧化，在硅水表面形成硅渣，不僅影響到多晶硅的產品質量，而且容易造成安全事故。因此需要人工搗渣，現階段常需要搗渣工作人員近距離地用搗爐棒進行搗渣，但是由于周圍環境溫度很高，工作人員的工作條件十分惡劣，整套搗渣流程也無法進行定量控制，從而導致產品質量難以保證。

發明內容

本發明的目的在于提供可提高產品質量和工人工作效率，改善工人工作環境，降低安全事故發生率的一種多晶硅熔煉自動搗渣機械臂。

本發明設有控制器、工作臺、底座旋轉控制伺服電動機、旋轉控制轉臺、旋轉控制臺防護底座、機械臂升降調整機構、機械臂連接裝置、第一機械臂、機械臂螺桿控制伺服電動機、伸縮螺桿、機械臂連接螺栓、第二機械臂、反復氣缸、彈簧、夾具和段接式石墨棒；

所述控制器與底座旋轉控制伺服電動機和機械臂螺桿控制伺服電動機電連接，以實現第一機械臂和第二機械臂在坩堝圓面范圍內的自由移動搗渣；用于控制底座旋轉的底座旋轉控制伺服電動機安裝于工作臺下方，底座旋轉控制伺服電動機與旋轉控制轉臺相連，在工作時帶動旋轉控制轉臺轉動；旋轉控制轉臺外部設有防護底座；機械臂升降調整機構固定在旋轉控制轉臺上，第一機械臂通過焊接固定在機械臂連接裝置上，第一機械臂的上端放置動力裝置機械臂螺桿控制伺服電動機，安裝時將第一機械臂與伸縮螺桿相連；第二機械臂的一端通過機械臂連接螺栓與第一機械臂連接，第二機械臂的另一端通過焊接與反復氣缸相連；反復氣缸內部設有活塞和彈簧，彈簧的一端固定于反復氣缸底部，用于支撐活塞，在彈簧露出反復氣缸的末端固定有夾具，連接在活塞末端的夾具夾著段接式石墨棒。

在多晶硅熔煉過程中，中頻爐爐口輻射范圍溫度較高，不適于操作人員直接近距離操作，所以需要所述整體裝置來實現自動坩堝硅水搗渣控制；所述控制器由技術操作人員在控制器上通過編程控制所述兩臺伺服電動機，以實現所述機械臂在坩堝圓面范圍內的自由移動搗渣；所述底座旋轉控制伺服電動機可以安裝于工作臺下方，并可通過齒輪等機構與旋轉控制轉臺相連；所述旋轉控制轉臺強度需足夠支撐所述機械臂升降調整機構，在所述的機械臂升降調整機構的特定區域，具有一系列鉆孔，這一系列鉆孔呈垂直排列方式，機械臂的高低可以通過插銷或其他裝置，配合這些鉆孔來實現高度調整；所述的兩段機械臂連接處采用類似鉸鏈的連接方式；在鉸鏈連接處，安裝有可以精確控制機械臂彎曲動作的伸縮螺桿和機械臂螺桿控制伺服電動機，所述伸縮螺桿與機械臂螺桿控制伺服電動機可通過齒輪等相關裝置相連接，機械臂螺桿控制伺服電動機可以為伸縮螺桿提供動力支持，從而精確地調整機械臂的張角；所述兩臺伺服電機由控制器精確控制，配合實現機械臂末端石墨棒在坩堝圓面范圍內的自由移動；在遠離機械臂升降調整機構的機械臂末端，可通過一些固定裝置來對所述氣缸進行固定；所述氣缸與所述彈簧配合，實現活塞的反復運動；可將一定數量的所述段接式石墨棒通過螺紋鎖緊機構首尾相連，形成合適長度的搗渣棒，實現無損耗補充，并通過相關鎖緊機構鎖緊到活塞末端，從而實現搗渣棒的反復運動。

以下給出本發明的工作原理：

本發明主要設有控制器，工作臺，底座旋轉控制伺服電動機，旋轉控制轉臺，旋轉控制臺防護底座，機械臂升降調整機構，機械臂連接裝置，第一機械臂，第二機械臂，機械臂螺桿控制伺服電動機，伸縮螺桿，機械臂連接螺栓，反復氣缸，彈簧，夾具，段接式石墨棒等部分；底座旋轉控制伺服電動機連接旋轉控制轉臺，通過底座旋轉轉控制伺服電動機實現機械臂圓周范圍內的移動，旋轉控制轉臺上固定機械臂升降調整機構，機械臂和機械臂連接裝置一起固定于升降調整機構上，機械臂可通過升降調整機構上的鉆孔來調整高度，兩段機械臂的連接處裝有由機械臂螺桿控制伺服電動機控制的伸縮螺桿，可以精確地控制機械臂的張角，機械臂的末端裝有氣動裝置，氣缸里活塞的反復運動帶動石墨棒的反復運動進行搗渣。搗渣機械臂裝置工作時，工人在升降調整轉軸設定好高度，通過兩個伺服電機調整好末端執行石墨棒的坐標位置，啟動空壓機就能通過活塞使石墨棒進行搗渣工作；