一种高效的管式炉上下料系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池或半导体制造技术领域，尤其涉及一种高效的管式炉上下料系统。

背景技术：

管式炉用于半导体行业和光伏行业的扩散、镀膜工艺。目前卧式管式炉的上料方式发展很快，效率高，产能高；立式管式炉，由于上下料方式发展相对缓慢而相对落后。但立式管式炉相对于卧式管式炉有厂房面积占用小、碎片率极低、绕镀小、无卡槽印等优点。在硅片越来越薄，电池效率要求越来越高的趋势下，立式管式炉的市场越来越大。

相对于卧式管式炉而言，目前立式管式炉的产能一般，其中上下料系统的工作效率不高是其主要原因。大部分上下料装置由一个机械手一片一片抓取硅片放入炉管或从炉管内取出。这种上下料装置能实现功能，但相对的成本高，产能效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高效的管式炉上下料系统，多列硅片同时上下料，缩短上下料时间，机械手一次取放，增加了上下料的产能，一套上下料系统可满足更多数量的炉管，提高自动化上下料效率，增大了设备产能。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种高效的管式炉上下料系统，包括若干上料装置、若干下料装置、机械手；所述上料装置、下料装置均包括导片花篮装置、缓存花篮装置、中转花篮装置、传送带装置；同一上料装置或下料装置中的导片花篮装置、缓存花篮装置、中转花篮装置分布在第一方向的一条直线上；所述传送带装置用于将硅片在导片花篮装置、缓存花篮装置、中转花篮装置之间传送，且传送带装置的一端可从中转花篮装置的第一侧伸缩进出其内部；所述机械手用于沿垂直于第一方向的第二方向从每一上料装置或下料装置的中转花篮装置第一侧的相邻一侧插入，一次性将若干中转花篮装置中的硅片取出上料或将硅片放入若干中转花篮装置下料。

较佳地，所述传送带装置包括传送带、伸缩驱动机构、至少两纠偏机构；所述传送带沿第一方向运动，伸缩驱动机构用于驱动传送带一端进出中转花篮装置内部；所述纠偏机构设于中转花篮装置与缓存花篮装置之间的传送带两侧。

较佳地，所述纠偏机构包括纠偏皮带、纠偏旋转柱、纠偏驱动电机；所述纠偏旋转柱用于张紧及导向纠偏皮带，纠偏驱动电机用于驱动纠偏皮带沿纠偏旋转柱的导向方向运动，且其运动速度与传送带的运动速度一致。

较佳地，所述中转花篮装置包括中转花篮、第一驱动机构；所述中转花篮在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述第一驱动机构安装于中转花篮顶部，用于驱动中转花篮移动。

较佳地，所述第一驱动机构包括第一驱动杆、第一X轴驱动模组、第一Y轴驱动模组、第一Z轴驱动模组；所述第一驱动杆设于中转花篮的顶部，第一X轴驱动模组用于驱动第一驱动杆沿平行于传送带的运动方向移动，第一Y轴驱动模组用于驱动第一驱动杆沿垂直于传动带的运动方向移动，第一Z轴驱动模组用于驱动第一驱动杆在竖直方向上升降。

较佳地，所述中转花篮装置还包括拨片机构；所述拨片机构包括四拨片杆、四拨片杆驱动机构；所述四拨片杆分别布置于中转花篮的四侧，每一拨片杆驱动机构用于驱动一拨片杆拨动以纠正中转花篮的硅片位置。

较佳地，所述中转花篮装置还包括四探测器，分别设于中转花篮的四侧，用于检测硅片的到位状况。

较佳地，所述导片花篮装置包括第二驱动机构、导片花篮；所述导片花篮在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述传送带的另一端置于导片花篮内，第二驱动机构用于驱动导片花篮升降以使导片花篮内的硅片适应传送带的高度。

较佳地，所述缓存花篮装置包括第三驱动机构、缓存花篮；所述缓存花篮在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述传送带穿过缓存花篮布置，第三驱动机构用于驱动缓存花篮升降以使缓存花篮内的硅片适应传送带的高度。

较佳地，所述机械手包括机械臂驱动机构、机械臂、若干扁平吸盘；所述机械臂驱动机构用于驱动机械臂带动扁平吸盘运动；所述扁平吸盘的数量与中转花篮中的水平承载槽数量一致，若干扁平吸盘平行布置，且吸嘴方向一致。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

一次可上多列硅片，每列硅片数量取决于机械手中的扁平吸盘数量。每列硅片上料或下料需要一传送带装置、一缓存花篮装置、一中转花篮装置、一导片花篮装置完成，多列硅片同时上下料，缩短上下料时间，机械手一次取放，增加了上下料的产能，一套上下料系统可满足更多数量的炉管，提高自动化上下料效率，增大了设备产能。相比单片上料，本实用新型结构简单、效率高、成本低、占用空间小，更适合立式粗炉管(高产能)型设备使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的上料装置与机械手的立体图；

图3为本实用新型的机械手插入中转花篮装置的立体图；

图4为本实用新型的中转花篮与硅片的立体图；

其中，附图标识说明：

1—上料装置， 2—下料装置，

3—机械手， 4—硅片，

11—导片花篮装置， 12—缓存花篮装置，

13—中转花篮装置， 14—传送带装置，

31—机械臂， 32—扁平吸盘，

131—中转花篮， 132—第一驱动机构，

133—拨片机构， 134—探测器，

141—传送带， 142—纠偏机构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至4所示，本实用新型提供一种高效的管式炉上下料系统，包括若干上料装置1、若干下料装置2、机械手3；所述上料装置1、下料装置2均包括导片花篮装置11、缓存花篮装置12、中转花篮装置13、传送带装置14；同一上料装置1或下料装置2中的导片花篮装置11、缓存花篮装置12、中转花篮装置13分布在第一方向(如图1所示)的一条直线上；所述传送带装置14用于将硅片4在导片花篮装置11、缓存花篮装置12、中转花篮装置13之间传送，且传送带装置14的一端可从中转花篮装置13的第一侧伸缩进出其内部；所述机械手3用于沿垂直于第一方向的第二方向从每一上料装置1或下料装置2的中转花篮装置13第一侧的相邻一侧插入，一次性将若干中转花篮装置13中的硅片4取出上料或将硅片4放入若干中转花篮装置13下料。

其中，所述传送带装置14包括传送带141、伸缩驱动机构(图中未示出)、至少两纠偏机构142；所述传送带141沿第一方向运动，伸缩驱动机构用于驱动传送带141一端进出中转花篮装置13内部；所述纠偏机构142设于中转花篮装置13与缓存花篮装置12之间的传送带141两侧。所述纠偏机构142包括纠偏皮带、纠偏旋转柱、纠偏驱动电机；所述纠偏旋转柱用于张紧及导向纠偏皮带，纠偏驱动电机用于驱动纠偏皮带沿纠偏旋转柱的导向方向运动，且其运动速度与传送带141的运动速度一致。

所述中转花篮装置13包括中转花篮131、第一驱动机构132；所述中转花篮131在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述第一驱动机构132安装于中转花篮131顶部，用于驱动中转花篮131移动。所述第一驱动机构132包括第一驱动杆、第一X轴驱动模组、第一Y轴驱动模组、第一Z轴驱动模组；所述第一驱动杆设于中转花篮131的顶部，第一X轴驱动模组用于驱动第一驱动杆沿平行于传送带141的运动方向移动，第一Y轴驱动模组用于驱动第一驱动杆沿垂直于传动带141的运动方向移动，第一Z轴驱动模组用于驱动第一驱动杆在竖直方向上升降。所述中转花篮装置13还包括拨片机构133；所述拨片机构133包括四拨片杆、四拨片杆驱动机构；所述四拨片杆分别布置于中转花篮131的四侧，每一拨片杆驱动机构用于驱动一拨片杆拨动以纠正中转花篮131的硅片位置。所述中转花篮装置13还包括四探测器134，分别设于中转花篮131的四侧，用于检测硅片4的到位状况。

所述导片花篮装置11包括第二驱动机构(图中未示出)、导片花篮；所述导片花篮在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述传送带141的另一端置于导片花篮内，第二驱动机构用于驱动导片花篮升降以使导片花篮内的硅片4适应传送带141的高度。

所述缓存花篮装置12包括第三驱动机构(图中未示出)、缓存花篮；所述缓存花篮在竖直方向上间隔设有若干花篮齿，形成若干放置硅片的水平承载槽；所述传送带141穿过缓存花篮布置，第三驱动机构用于驱动缓存花篮升降以使缓存花篮内的硅片4适应传送带141的高度。

所述机械手3包括机械臂驱动机构、机械臂31、若干扁平吸盘32；所述机械臂驱动机构用于驱动机械臂31带动扁平吸盘32运动；所述扁平吸盘32的数量与中转花篮131中的水平承载槽数量一致，若干扁平吸盘32平行布置，且吸嘴方向一致。

本实用新型工作原理：

本实用新型中，缓存花篮装置12主要用于缓存硅片4，如上料过程中，硅片4经过缓存花篮的作用主要分为以下几种：

1)硅片4经过缓存花篮(硅片4未停留)直接流向中转花篮131；

2)当机械手3没有及时将中转花篮131中的硅片4取走时，从导片花篮过来的硅片4就暂时缓存在缓存花篮中；

3)导片花篮中的硅片4上完后，在更换满载的导片花篮过程中，缓存花篮中的硅片4继续流向中转花篮131，以保证上料的连续作业；

4)当中转花篮131中的硅片4被检测器134检测到异常插片时，中转花篮装置13报警等待人工处理异常片，从导片花篮过来的硅片4暂时缓存在缓存花篮。

导片花篮、缓存花篮为正面或背面进料，背面或正面出料；中转花篮131为正面进料，侧面出料，如图4所示，中转花篮131为正面的两花篮杆的间距大于硅片4的长度，背面的两花篮杆的间距小于硅片4的长度，以防止硅片4被误传送出中转花篮131，但是中转花篮131的侧面可供硅片4进出，中转花篮131上下料时各自独立。

扁平吸盘21的长度为2～5个硅片4的长度，相应可取放2～5列硅片4，与并排使用的中转花篮131数量一致；机械手3中的多层扁平吸盘32数量与一中转花篮131的水平承载槽的数量一致。其中，扁平吸盘32可使用真空吸孔或伯努利吸盘两种方式。

第一驱动机构132、第二驱动机构、第三驱动机构能驱动对应的花篮升降，以使传送带装置14能逐一将硅片4传送至花篮的水平承载槽或将硅片从花篮的水平承载槽中逐一传送出。第二驱动机构、第三驱动机构可采用类似于第一驱动机构132的结构，也可以采用升降台的结构，只要能满足驱动导片花篮、缓存花篮升降即可。

该上下料系统中一般采用1～5上料装置1或下料装置2，中转花篮131的水平承载槽为5～100个。本实施例中以3个上料装置1、3个下料装置2为例，3个上料装置1平行布置，3个下料装置2亦平行布置。

上料过程：

1)硅片4经传送带141传送，从导片花篮经过缓存花篮到达中转花篮131；其中在中转花篮131与缓存花篮之间的传送带141两侧设有纠偏机构142，当硅片4在传送带141上有偏移时，纠偏机构142与硅片4逐渐触碰以纠正硅片4的位置，纠偏皮带的转速与传送带141速度一致，减少硅片4与纠偏皮带的摩擦；

2)伸缩驱动机构驱动传送带141退出中转花篮131内部，以方便第一驱动机构132驱动中转花篮131移动；

3)中转花篮131中每流入一硅片4，探测器134(可采用红外传感器)探测是否有硅片4异常插入并将检测信号反馈给主控，如探测到有硅片4异常插入时报警暂停插片，等待人工处理；

4)待中转花篮131满载后，主控控制拨片机构133(如图2所示，拨片杆驱动机构可驱动拨片杆沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动)将中转花篮131里的硅片4(正常的插片在偏差范围内，但不整齐)拨到正确位置；如果没有上一步骤的检测即进行拨片，拨片杆难以根据需要控制沿X轴方向或Y轴方向的位移，在沿Z轴方向移动过程中可能会把异常插入的硅片4压碎；

5)第一X轴驱动模组、第一Y轴驱动模组驱动对应的中转花篮131沿X轴方向、Y轴方向移动，以使三个中转花篮131靠近并对齐；

6)扁平吸盘32的吸嘴朝上，从中转花篮131的上片相邻一侧插入三个中转花篮131；

7)机械手3将硅片4由下往上托起一小段距离使硅片4脱离中转花篮131的花篮齿后吸住退出；

8)机械臂31带动扁平吸盘32上下翻转，使硅片4的待处理面朝上插入反应炉管的多层结构中。

下料过程(与上料过程类似，下料装置2中可有纠偏机构142，也可没有纠偏机构142)：

炉管工序完成后，由机械手3将从完成工序的高产能炉管中取出三列硅片4，插入下料装置2的三个中转花篮131中，关闭扁平吸盘32的气阀，放下硅片4后退出，第一驱动机构132驱动中转花篮131移动至相应的传送带141，由对应的传送带141依次传送到缓存花篮、导片花篮中。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。