一种用于装卸超大多晶硅棒的夹持工装
技术领域
本发明涉及西门子法制造硅棒技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于装卸超大多晶硅棒的夹持工装。
背景技术
多晶硅具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，在电子工业中被广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等产品。随着多晶硅生产技术进步提高多晶硅沉积速度，各多晶硅生产企业更大程度考虑提产增效，多晶硅成品棒径越来越大，生产领域当中逐渐出现了一些棒体沉积平均直径在200mm以上的超大多晶硅棒。
这些超大多晶硅棒在提高企业生产效率的同时，也对夹持工装提出了一个难题，具体而言，多晶硅棒在还原炉成型后大致类似倒U型，其两侧棒体之间间隙沿从下至上的方向逐步缩小。而当多晶硅棒的棒体沉积平均直径达到200mm以上后，两侧棒体之间的间距被大幅度缩小了。此时，由于传统的夹持工装当中的夹爪厚度一致，所以处于最上侧的夹爪往往难以伸入至两侧棒体之间的上部间隙当中，从而造成了装夹困难。
而如果采用削减夹爪厚度以适应间隙大小变化的技术方案，则又因为超大多晶硅棒的棒体沉积平均直径增加，整体重量荷载有所增加；当夹持工装中机械臂活动端带动整个多晶硅棒翻转至水平状态后，较薄的夹爪往往难以承受多晶硅棒的荷载，所以很容易出现硅棒脱离、夹爪破坏等失效。
所以，如何实现对于棒体沉积平均直径达到200mm以上的超大多晶硅棒的稳定夹持成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种用于装卸超大多晶硅棒的夹持工装，其可实现对其上部棒体间间隙较小、整体重量较大的超大多晶硅棒的稳定夹持。
本发明的实施例是这样实现的：
一种用于装卸超大多晶硅棒的夹持工装，所述多晶硅棒主要由两个分置于左右两侧的棒体所构成，所述夹持工装包括有基座，其固定端连接在基座上的机械臂，以及沿棒体延伸方向依次设于机械臂活动端上的若干组夹持组；每组夹持组均包括有两个分置于左右两侧，且用于夹持住多晶硅棒左右两侧对应侧棒体的夹持结构；每个夹持结构均包括有两个分置于左右两侧，且可相向或相背移动以夹持住对应侧棒体左右两侧或释放对应侧棒体的夹爪，以及用于带动夹爪移动的驱动气缸组件；其中，沿从下至上的方向，每组夹持组中的所述夹爪在左右方向上的厚度逐组减少。
优选的，所述夹持组的组件数为三组。
优选的，处于最上方的夹持组中的夹爪在左右方向上的厚度为10mm至20mm；和/或，处于中间的夹持组中的夹爪在左右方向上的厚度为10mm至20mm；和/或，处于最下方的夹持组中的夹爪在左右方向上的厚度在30mm以上。
优选的，所述夹爪呈采用聚氨酯材料制成的一体结构。
优选的，所述夹持结构包括有与所述机械臂活动端固定连接的固定部，以及形成于固定部上且沿左右方向延伸的第一滑槽，所述夹持结构中的两个夹爪与第一滑槽滑动连接，以使两个夹爪可相向或相背移动。
优选的，所述夹爪主要由用于与第一滑槽滑动连接的移动钢架，以及用于接触棒体对应侧侧壁的弹性接触层所构成；所述移动钢架上形成有连接板，所述弹性接触层覆盖在连接板上，且通过螺栓与所述连接板固定连接。
优选的，所述连接板上还开设有沿前后方向延伸的第二滑槽，所述夹爪还包括有两个可沿第二滑槽延伸方向滑动地容置于所述第二滑槽之内的移动头，两个移动头的一端嵌入在弹性接触层中，两个移动头沿第二滑槽延伸方向之间的间距可锁定，所述弹性接触层通过其处于两个移动头嵌入端之间的部位而与棒体相接触。
优选的，所述夹爪还包括有设于有两个分别与对应的移动头相连接的螺纹杆，以及设置于两个移动头之间的套筒，相连的螺纹杆和移动头间在垂直于第二滑槽延伸方向的方向上被固定住，两个螺纹杆分别插入在套筒的两端当中且与套筒螺纹连接，两个螺纹杆的螺纹旋向相反，所述套筒的轴向沿第二滑槽的延伸方向设置。
优选的，所述移动头的嵌入端上形成有倒扣凸缘。
优选的，所述弹性接触层采用聚氨酯材料制成。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括有：
(1)本发明主要优化改进了夹爪的厚度，使得沿从下至上方向上，各个夹持组中的夹爪厚度逐组减少，这种结构样式在使上侧的夹爪能有效适应于上部棒体间隙较小的多晶硅棒的同时，还保障了下侧的夹爪的厚度能有效承载多晶硅棒的荷载，实现了对于超大多晶硅棒的稳定夹持。
(2)本发明还对夹爪构成设计做出了优化，夹爪主要由移动钢架和弹性接触层所构成，相较于采用聚氨酯材料制成的一体样式的夹爪，本发明所提供的夹爪的结构性能更为优秀。
(3)同时，为实现对于弹性接触层与棒体之间接触贴合面积的微调，使得弹性接触层能在挤压动力所带来形变的基础上能进一步提升其与棒体之间的接触贴合面积；本发明对应设置了移动头，实施人员通过扩大并锁定两个移动头的间距，即可带动弹性接触层略微弯曲形变，以贴合棒体外表，进一步的提升弹性接触层与棒体之间的接触贴合面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1夹持多晶硅棒的夹持示意图；
图3为本发明实施例1中夹持结构的结构示意图；
图4为本发明实施例2中夹持结构的结构示意图；
图5和图6为本发明实施例2中夹爪的结构示意图；
图7为图6中A-A处的剖面示意图。
【具体符号说明】
100-棒体，200-夹持组，210-夹持结构，220-夹爪，221-连接板，222-弹性接触层，223-移动头，224-螺纹杆，225-套筒，226-倒扣凸缘，227-第二滑槽，228-容纳槽，230-固定部，231-第一滑槽，300-机械臂活动端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
实施例1
请参阅图1、图2和图3，分别为本实施例1所提供的一种用于装卸超大多晶硅棒的夹持工装的结构示意图，以及夹持超大多晶硅棒时的示意图。
其中，多晶硅棒主要由两个分置于左右两侧的棒体100所构成，其在还原炉内处于竖直状态，夹持工装主要用于夹持住处于还原炉内的多晶硅棒，然后在其机械臂活动端300的带动下，翻转至水平状态，进行输送。
本实施例1中的夹持工装包括有基座(未图示)，其固定端连接在基座上的机械臂(未图示)，以及沿棒体100延伸方向依次设于机械臂活动端300上的若干组夹持组200；每组夹持组200均包括有两个分置于左右两侧，且用于夹持住多晶硅棒左右两侧对应侧棒体100的夹持结构210；每个夹持结构210均包括有两个分置于左右两侧，且可相向或相背移动以夹持住对应侧棒体100左右两侧或释放对应侧棒体100的夹爪220，以及用于带动夹爪220移动的驱动气缸组件；其中，沿从下至上的方向，每组夹持组200中的所述夹爪220在左右方向上的厚度逐组减少。
本实施例1主要优化改进了夹爪220的厚度，使得沿从下至上方向上，各个夹持组200中的夹爪220厚度逐组减少，这种结构样式在使上侧夹持组200中的夹爪220能适用于上部棒体100间隙较小的多晶硅棒的同时，还保障了下侧夹持组200的夹爪220能有效承载多晶硅棒的荷载，实现了对于超大多晶硅棒的稳定夹持。
上述的基座、机械臂以及驱动气缸组件属于成熟的现有技术，本实施例1的主要改进点在于连接在机械臂活动端300上的夹爪220的形态结构，并没有对基座、机械臂及驱动气缸组件的结构和连接关系做出改进，所以本实施例1不再对其进行累述。
更为具体的，在本实施例1中，所述夹持组200的组件数为三组，而处于最上方的夹持组200中的夹爪220在左右方向上的厚度为10mm至20mm；处于中间的夹持组200中的夹爪220在左右方向上的厚度为10mm至20mm；处于最下方的夹持组200中的夹爪220在左右方向上的厚度在30mm以上。
关于每个夹持结构210当中，实现两个夹爪220可相向或相背移动功能的具体结构，请参阅图3，所述夹持结构210包括有与所述机械臂活动端300固定连接的固定部230，以及形成于固定部230上且沿左右方向延伸的第一滑槽231，所述夹持结构210中的两个夹爪220与第一滑槽231滑动连接，以使两个夹爪220可相向或相背移动。
实施人员还可以采用例如滑轨滑块等其他直线滑动结构替代上述的滑槽结构，以实现使单个夹持结构210当中，其两个夹爪220可相背或相向移动的功能。另外，在本实施例1中，上述的夹爪220为一体式结构，其具体采用聚氨酯材料制成。
实施例2
实施例2与实施例1大致相同，两者的主要区别点在于夹爪220的结构细节。
请参阅图4至图7，在实施例2中，所述夹爪220主要由用于与第一滑槽231滑动连接的移动钢架，以及用于接触棒体100对应侧侧壁的弹性接触层222所构成；所述移动钢架上形成有连接板221，所述弹性接触层222覆盖在连接板221上，且通过螺栓与所述连接板221固定连接。与采用聚氨酯材料制成一体式结构的夹爪220相比，这种将夹爪220分隔为与第一滑槽231滑动连接的移动钢筋及专门用于与棒体100相接触的弹性接触层222的设置方式，由于移动钢架上的连接板221为钢结构，其在传递荷载时，稳定性、可靠性更为优秀。
其中，弹性接触层222主要依靠驱动气缸组件所带来的挤压动力的作用下，接触、形变并贴合在棒体100的外表上。在实施例2中，弹性接触层222主要采用聚氨酯材料制成。可以理解的是：在棒体100的周向上，两侧的弹性接触层222与棒体100外表面接触面积越大，越接近包裹住棒体100，对于多晶硅棒的限位作用也更为明显，对应的夹持稳定性也更为优秀。
对于超大多晶硅棒而言，其直径跨度较大，棒体100不同截面处的直径差异较大。在部分地方，受限于驱动气缸组件推力的大小，弹性接触层222的形变量有限，与棒体100的贴合面积较小，多晶硅棒容易出现脱落意外。
所以在实施例2中，为实现对于弹性接触层222与棒体100之间接触贴合面积的微调，使得弹性接触层222能在挤压动力所带来的形变基础上能进一步提升其与棒体100之间的接触贴合面积，所述连接板221上还开设有沿前后方向延伸的第二滑槽227，所述夹爪220还包括有两个可沿第二滑槽227延伸方向滑动地容置于所述第二滑槽227之内的移动头223，两个移动头223的一端嵌入在弹性接触层222中，两个移动头223沿第二滑槽227延伸方向之间的间距可锁定，所述弹性接触层222通过其处于两个移动头223嵌入端之间的部位而与棒体100相接触。
其中，实施人员通过扩大并锁定两个移动头223的间距，移动头223嵌入在弹性接触层222中的部位即开始向整个弹性接触层222施加使弹性接触层222具有沿前后方向拉长趋势的力，而又因为弹性接触层222与连接板221之间通过螺栓固定；
所以此时，弹性接触层222处于两个移动头223嵌入端之间的部位处于拉伸状态，其用于与棒体100相接触的部位微微向内凹陷呈弧面状，以贴合棒体100外表，提升弹性接触层222与棒体100之间的接触贴合面积。
上述的移动头223的嵌入端即指移动头223嵌入在弹性接触层222中的端部，在实施例2中，嵌入端上还形成有倒扣凸缘226，以避免移动头223的嵌入端从弹性接触层222中脱离。
更为具体的，请再次参阅图6和图7，关于两个移动头223沿第二滑槽227延伸方向之间的间距可锁定的实现：在本实施例2中，所述夹爪220还包括有设于有两个分别与对应的移动头223相连接的螺纹杆224，以及设置于两个移动头223之间的套筒225，相连的螺纹杆224和移动头223间在垂直于第二滑槽227延伸方向的方向上被固定住，两个螺纹杆224分别插入在套筒225的两端当中且与套筒225螺纹连接，两个螺纹杆224的螺纹旋向相反，所述套筒225的轴向沿第二滑槽227的延伸方向设置。
实施人员围绕套筒225轴线，沿顺时针或逆时针方向微微转动套筒225，即可使穿入在套筒225两端中的螺纹杆224沿套筒225轴向相背或相向微调，从而让两个移动头223及其嵌入端微微移动，以调整弹性接触处于两个移动头223嵌入端之间部位的形变状态。
可以理解的是，在本实施例2中，套筒225内孔壁面上开设有两段分别用于于对应的螺纹杆224螺纹连接的内螺纹，两段内螺纹的旋向相反。
另外，更为具体的，为避免上述移动头223、螺纹杆224、套筒225等部件的设置造成夹爪220在左右厚度方向上的外扩，在本实施例2中，连接板221上形成有用于容纳移动头223、螺纹杆224和套筒225的容纳槽228。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
