专利名称：一种多工位自动抓取卸放机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子专用设备技术领域，涉及一种多工位自动抓取卸 放机构。
背景技术：
随着全球对绿色能源充分利用的渴求，光伏产业得以迅猛发展。而光伏
产业链中的上游产品原材料-高纯多晶硅95%以上依赖进口，多晶硅又是单 晶硅生产企业必不可少的主要原料，多晶硅原料的供给成为制约我国太阳能 光伏电池发展的瓶颈。
早在上世纪70年代，我国研制生产的硅芯炉，每炉只能生产l根硅芯。 目前的硅芯炉设备己经可以实现多根硅芯的生产，硅芯是多晶硅生产过程中 生长多晶的载体，生长硅芯的设备即硅芯炉是光伏产业链中多晶硅原料生产 的一种主要设备，它是在一个密闭的容器里，采用高频感应加热，区熔法生 长硅芯的设备。硅芯晶体生长一般采用垂直区熔法。原料棒固定在下轴上， 籽晶装在上轴，上下轴同轴。用高频感应线圈在惰性气氛下或其它气氛下加 热，使原料棒的顶部和在其上部靠近的同轴固定的单晶籽晶间形成熔滴，随 着硅芯晶体的不断生长，硅芯晶体向上作慢速提拉，与此同时，原料棒以与 之匹配的速度向上作慢速移动，需要时原料棒可以转动。硅芯生长设备的运 行工艺过程如下抽空-充气-高频加热-硅芯生长-自动卸放硅芯-下一工位-自动抓取籽晶-硅芯生长-......-开炉-结束。因整个设备运行过程中是在一个
密闭的容器中进行，人不宜直接对其操作，所以每炉的开启准备时间及重新
化料时间长，能耗浪费大，生产效率低。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种自动抓取卸放机构，来解决现有技术存在 的自动化程度低，生产效率低的问题。
本实用新型所采用的技术方案是， 一种多工位自动抓取卸放机构，其特 点是包括夹头体、转盘和导向装置，所述的夹头体中间开有通气孔，夹头 体外周面的上端装有挡圈A，夹头体外周的上段开有半圆锥槽，夹头体外周
的下段开有锥槽G，锥槽G中安装有滚珠F，夹头体外周面的下端装有挡圈 D;夹头体外周套装有内压环，内压环的外周面的上段装有挡圈B，内压环 的中段开有锥槽H，锥槽H里安装有滚珠E，内压环的外周面的下段装有挡 圈C，内压环的内周面的上缘开有一个上斜面，内压环的内周面的下缘开有 一个下斜面；内压环的外周套装有外压环，外压环的内表面的下缘开有一个 下斜面；
所述的转盘上，沿同一圆周依次排列有籽晶抓取位、拉晶位和硅芯放置 位，在籽晶抓取位的边缘设有抓取槽沿，在硅芯放置位的边缘设有卸放槽沿;
所述的导向装置包括支架，支架的底部两端安装在导向滑轨上，导向滑 轨沿转盘的垂直平面安装，支架上安装有夹头体，支架带动夹头体落下时与 籽晶抓取位、拉晶位、硅芯放置位的其中一个工位相对正。
所述的籽晶抓取位有四到六个位置。
所述的硅芯放置位有四到六个位置。
本实用新型的有益效果是，实现了自动化控制操作，开关炉准备时间明
显縮短。
本实用新型的特点还有，工作人员不直接对其操作，保证了安全操作；
能耗明显降低，生产效率明显得到提高，可根据用户需要一次生长4-6根硅
芯，实现了一炉次多根硅芯生长。
图1是本实用新型装置夹头体的结构示意图； 图2是本实用新型装置转盘及导向装置的俯视结构示意图； 图3是本实用新型装置在工件提起状态时各部件的相对位置示意图； 图4是本实用新型装置在工件卸放状态时各部件的相对位置示意图； 图5是本实用新型装置在工件抓取状态时各部件的相对位置示意图。 图中，1.夹头体，2.挡圈A， 3.挡圈B， 4.内压环，5.外压环，6.滚 珠E， 7.挡圈C， 8.滚珠F， 9.挡圈D， 10.工件，11.转盘，12.卸放槽 沿，13.抓取槽沿，14.半圆锥槽，15.锥槽G， 16.锥槽H， 17.籽晶抓取 位，18.拉晶位，19.硅芯放置位，20.导向滑轨，21.支架，22.通气孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 如图1所示，本实用新型的夹头体1中间开有通气孔22，夹头体1外周 面的上端装有挡圈A2，夹头体1外周的上段开有半圆锥槽14，夹头体l外 周的下段开有锥槽G15，锥槽G15中安装有滚珠F8，夹头体1外周面的下 端装有挡圈D9;夹头体1外周套装有内压环4，内压环4的外周面的上段装 有挡圈B3，内压环4的中段开有锥槽H16，锥槽H16里安装有滚珠E6，内 压环4的外周面的下段装有挡圈C7，内压环4的内周面的上缘开有一个上 斜面，内压环4的内周面的下缘开有一个下斜面；内压环4的外周套装有外 压环5，外压环5的内表面的下缘开有一个下斜面。 挡圈A2、挡圈B3起向上限位的作用。
挡圈C7、挡圈D9起向下限位的作用。
内压环4可受自身重力的作用向下移动，并受挡圈D9的向下限位，内 压环4的上移由卸放槽沿12顶动或由挡圈A2向上限位。
外压环5可受自身重力的作用向下移动，并受滚珠E6的向下限位，外 压环5的上移由抓取槽沿13顶动或由挡圈C7向上限位。
通气孔22是夹头体1工件室的均压孔，保证工件IO的正常散热和通气。
如图2所示，本实用新型的导向装置包括固定在拉晶位18上方的支架 21，支架21的两端安装在导向滑轨20上，导向滑轨20沿垂直平面安装， 支架21只能沿导向滑轨20在垂直方向做上下动作。转盘11水平安装，由 控制装置驱动，沿同一圆周依次排列有籽晶抓取位17、拉晶位18和硅芯放 置位19，在籽晶抓取位17的边缘安装有抓取槽沿13，在硅芯放置位19的 边缘设置有卸放槽沿12。
夹头体1和转盘11由驱动装置统一自动控制，共同协调工作，夹头体1 安装在支架21上，夹头体1每次落下时的位置，与籽晶抓取位17、拉晶位 18、硅芯放置位19的其中一个相对，来完成一个抓取、保持成形或卸放动 作。
拉晶位18是硅芯的生长工位。
籽晶抓取位17是原料硅芯籽晶的放置工位。
硅芯放置位19是生长成形的硅芯放置工位。
如图3所示，本实用新型的夹头体1提起工件10，内压环4在自身的重 力作用下自然落下，内压环4的内侧下斜面卡在挡圈D9上不能继续下降， 内压环4的内周压住锥槽G15中的滚珠F8，滚珠F8又卡入工件10的环行 槽，外压环5在自身重力作用下自然落下并卡在滚珠E6上不能继续下降，
因此工件IO、内压环4和外压环5都被锁住，夹头体1就可以提起工件10， 等待转盘11转动到下一个相应的工位。
如图4所示，本实用新型卸放工件10时，内压环4落在转盘11的两条 弧形卸放槽沿12上不能继续下移，而夹头体1带动工件10 —起继续下移， 当夹头体1下部的滚珠F8下移至内压环4的下斜面时，工件10在自身重力 的作用下下移，滚珠F8沿锥槽G15脱出至内压环4的下斜面，从而解除工 件10的锁住状态；与此同时，内压环4中间的滚珠E6与夹头体1的半圆锥 槽14位置相对时，外压环5在自身重力的作用下利用下斜面将滚珠E6压进 内压环4的锥槽H16，并且将滚珠E6卡入半圆锥槽14内，外压环5在自身 重力的作用下，下移至挡圈C7后停止下移。导向支架21向上提起夹头体l， 则工件10自动卸放在转盘11的卸放工位上，完成卸放动作。
如图5所示，本实用新型抓取工件时，夹头体l向下移动，外压环5被 转盘11上的抓取槽沿13卡住不能再下移，而夹头体1带动内压环4继续下 移，当滚珠E6下移至外压环5下斜面时，滚珠E6从锥槽H16脱出至外压 环5下斜面，夹头体l、内压环4继续下移，当夹头体l的锥槽G15下移至 工件10的环行槽时，内压环4下斜面下移，将滚珠F8压入工件10环行槽 内，锁住工件IO，同时内压环4行至下限位挡圈D9，导向支架21向上提起 夹头体1及工件10，完成抓取动作。
本实用新型的工作过程是，转盘11自动将拉晶位18转至夹头体1的下 方，夹头体1带着工件10落下至高频线圈适当位进行硅芯生长；生长过程 结束硅芯成形后，夹头体1带动工件IO抬起，转盘11自动将硅芯放置位19 转至夹头体1的下方，夹头体1落下完成工件10的卸放动作；卸放动作完 成后，夹头体1单独抬起，转盘11将籽晶抓取位17转至夹头体1的下方，
夹头体1落下又完成工件10的抓取动作，然后又进行拉晶位18的拉晶生长。 如此往复，可根据用户需要一次生长多根硅芯，节省了每炉的开启准备时间 及重新化料时间，实现了一炉次多根硅芯生长。
本实用新型在具体实施时，转盘控制系统可由步进电机及其控制器、精 密减速器、角位移传感器、单片机等组成闭环控制系统。为了保证转盘上每 个工位定位的准确性及重复性，在转盘轴上加装了一个角位移传感器，从而 消除了机械间隙等因素对多工位重复精度的影响，保证了多工位硅芯生长过 程中工位的重复精度。
本实用新型在人手不能直接操作情况下，通过夹头体的内压环和外压环 的自重及滚珠的自如运动实现工件的自动抓取及卸放动作，实现了多工位自 动抓取卸放操作。该机构使用可靠，操作方便，可广泛应用于一些人手不可 及的工作场所，实现对工件的自动抓取卸放和移动等动作。
权利要求1.一种多工位自动抓取卸放机构，其特征在于包括夹头体(1)、转盘(11)和导向装置，所述的夹头体(1)中间开有通气孔(22)，夹头体(1)外周面的上端装有挡圈A(2)，夹头体(1)外周的上段开有半圆锥槽(14)，夹头体(1)外周的下段开有锥槽G(15)，锥槽G(15)中安装有滚珠F(8)，夹头体(1)外周面的下端装有挡圈D(9)；夹头体(1)外周套装有内压环(4)，内压环(4)的外周面的上段装有挡圈B(3)，内压环(4)的中段开有锥槽H(16)，锥槽H(16)里安装有滚珠E(6)，内压环(4)的外周面的下段装有挡圈C(7)，内压环(4)的内周面的上缘开有一个上斜面，内压环(4)的内周面的下缘开有一个下斜面；内压环(4)的外周套装有外压环(5)，外压环(5)的内表面的下缘开有一个下斜面；所述的转盘(11)上，沿同一圆周依次排列有籽晶抓取位(17)、拉晶位(18)和硅芯放置位(19)，在籽晶抓取位(17)的边缘设有抓取槽沿(13)，在硅芯放置位(19)的边缘设有卸放槽沿(12)；所述的导向装置包括支架(21)，支架(21)的底部两端设置有导向滑轨(20)，导向滑轨(20)沿转盘(11)的垂直平面安装，支架(21)上安装有夹头体(1)，支架(21)带动夹头体(1)落下时与籽晶抓取位(17)、拉晶位(18)、硅芯放置位(19)的其中一个工位相对正。
2. 如权利要求1所述的一种多工位自动抓取卸放机构，其特征在于 所述的籽晶抓取位(17)有四到六个位置。
3. 如权利要求1所述的一种多工位自动抓取卸放机构，其特征在于 所述的硅芯放置位(19)有四到六个位置。
专利摘要本实用新型公开了一种多工位自动抓取卸放机构，包括了夹头体、转盘和导向装置。夹头体安装在导向装置的支架上沿导向钢丝上下活动，夹头体包括有挡圈、内压环、外压环、滚珠等机件。转盘上沿同一圆周依次排列有籽晶抓取位、拉晶位和硅芯放置位。夹头体和转盘一起协调工作，保证夹头体落下时的位置与籽晶抓取位、拉晶位、硅芯放置位的其中一个相对，本机构利用夹头体的内压环和外压环的自重及滚珠的自如运动，通过驱动装置的自动控制，实现了工件的自动抓取及卸放动作。本实用新型使用于新型的硅芯炉中，可一次生长4-6根硅芯，实现了一炉次多根硅芯生长，结构简单，节省了每炉的开启准备时间及重新化料时间，提高了效率。
文档编号C30B29/06GK201065442SQ20072003213
公开日2008年5月28日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者董淑梅 申请人:西安理工大学