CN102364668A - 硅片料盒以及硅片上料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅片料盒和硅片上料装置。所述硅片上料装置包括承载硅片的硅片料盒、气刀和供气装置，所述气刀安装在硅片料盒的相对的侧部上，气刀内部具有孔型通道，孔型通道的上端具有面向硅片的气体排放口，气刀下端与供气装置连通，供气装置为气刀供应气体，气体通过气刀上端的气体排放口吹出，以使硅片料盒内叠置的硅片分离。

Description

硅片料盒以及硅片上料装置

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别是用于来料硅片上料用的硅片料盒以及采用该硅片料盒的硅片上料装置。

背景技术

目前，太阳能电池的产量逐年大规模增长，整个光伏产业的技术水平也在逐步提高，产业规模持续扩大。因此，对太阳能电池生产线工艺设备提出很高的要求，低破片率地高良品率的产出是核心竞争力。对于太阳电池生产企业而言，外购的硅片为了运输安全都是采用硅片堆叠的包装形式。随着自动化技术水平的提高，硅片的上料工序，已经由人工逐片上料，发展为机械手自动上料作业。解决了人工上料可能产生的污染、人为破片和效率低下等系列问题。然而要实现堆叠硅片自动化高效率的上料作业，对于承载料盒提出了特殊的要求，其中堆叠硅片的有效分离是关键因素之一。

然而，目前太阳能电池生产线上应用的料盒，仅具备承载硅片的作用，不能提供有效的硅片分离效果。通常采用在料盒之外的装备台面上独立配置气刀，来解决这一问题。这样，对于多工位上料装备来说，台面上气刀安装支架、气刀及进气管道、光电传感器等布置繁杂，装备制造成本高，使用和维护不便。

发明内容

本发明提供一种太阳能电池生产线用多功能硅片料盒，有效集成气刀硅片吹气分离、硅片料盒承载和料盒定位等功能于一体，使用简单，维护方便。

根据本发明的另一方面，提供了一种硅片上料装置，所述硅片上料装置包括承载硅片的硅片料盒、气刀和供气装置，所述气刀安装在硅片料盒的相对的侧部上，气刀内部具有孔型通道，孔型通道的上端具有面向硅片的气体排放口，气刀下端与供气装置连通，供气装置为气刀供应气体，气体通过气刀上端的气体排放口吹出，以使硅片料盒内叠置的硅片逐片浮起。

用于安装气刀的气刀安装孔可对称地设置在硅片料盒的料盒底板的四个侧边处。

用于安装气刀的气刀安装孔可对称地设置在硅片料盒的料盒底板的相对的一对侧边上，硅片料盒的料盒底板的相对的另一对侧边上安装有侧部挡板。

所述料盒底板内部可具有气体通道，用于安装气刀的气刀安装孔设置在料盒底板的侧边的上部，气刀安装孔可使气刀内部的孔型通道与料盒底板内部的气体通道连通。

料盒底板上可设置有使料盒底板内部的气体通道与供气装置连通的进气孔。

进气孔可设置在料盒底板的侧边的下部并与气刀安装孔中的至少一个气刀安装孔对应。

所述硅片上料装置还可包括输送系统，用于将承载硅片的硅片料盒输送到指定位置。

所述硅片上料装置还可包括顶升机构，硅片料盒包括可上下移动地设置在料盒底板上方用于承载硅片的硅片托板，所述顶升机构设置在硅片料盒下部，以控制硅片托板的升降。

料盒底板上可设置有通孔，所述顶升机构可穿过所述通孔顶升所述硅片托板。

顶升机构可包括顶升托板以及连接在顶升托板下部的丝杆。

所述硅片上料装置还可包括限位装置，用于将硅片料盒固定在指定位置处。

限位装置可为半回字形限位挡板。

供气装置还可包括定位销以及与定位销连接的进气管，定位销安装在料盒底板上，定位销的内部具有中空通道，使得从进气管供应的气体进入料盒底板的内部并供应给气刀。

料盒底板内部的气体通道可为井字形、工字形或十字形。

料盒底板可为被对称地切削去除部分材料的方形形状。

气刀可通过螺纹连接方式安装在硅片料盒上。

所述硅片上料装置还可包括拾取装置，用于拾取因气刀吹出的气流而浮起的硅片。

所述硅片上料装置还可包括传感器，用于感测硅片料盒的位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种硅片料盒，所述硅片料盒包括料盒底板和硅片托板，硅片托板可上下移动地设置在料盒底板上方，用于承载硅片，料盒底板的内部具有气体通道，料盒底板的相对的侧部具有安装气刀的气刀安装孔，气刀安装孔与料盒底板的内部的气体通道连通。

气刀安装孔可对称地设置在料盒底板的四侧。

气刀安装孔可对称地设置在料盒底板的相对的一对侧部中，料盒底板的相对的另一对侧部上安装有侧部挡板。

料盒底板上可设置有使料盒底板的内部的气体通道与外部气源连通的进气孔。

料盒底板的内部的气体通道可为井字形、十字形或工字形，气刀安装孔为螺纹孔，进气孔开设在在料盒底板的侧部的下侧的与一个螺纹孔对应的位置处。

料盒底板可为被对称地切削去除部分材料的方形形状。

料盒底板中部可开设有通孔。

附图说明

通过下面结合示例性地示出的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出采用根据本发明示例性实施例的硅片上料装置的结构示意图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的硅片料盒的底板的二维视图；

图3是沿图2中A-A线截取的局部剖视图；

图4是示出图1中的气刀的主视图、侧视图和截面图；

图5是示出了气刀、供气装置和料盒底板装配在一起后的局部剖视图；

图6是根据本发明示例性实施例的硅片上料装置中的气流流向示意图；

图7是根据本发明示例性实施例的硅片上料装置与移载机械手组合结构示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明示例性实施例的硅片上料装置的结构示意图。如图1所示，根据本发明示例性实施例的硅片上料装置包括承载硅片的料盒10、气刀2、料盒输送系统8、供气装置20、料盒限位装置6和硅片顶升装置30。下面，将参照图2至图7对硅片上料装置的各个部件进行详细描述。

根据本发明示例性实施例的硅片料盒10包括料盒底板5、侧部挡板3、硅片托板4。硅片托板4可上下移动地设置在料盒底板5上方，用于承载硅片。侧部挡板3安装在料盒底板5的一对相面对的侧边上，用于稳固硅片，防止硅片滑落。如图所示，承载硅片的硅片料盒10与外部供气装置20以及输送系统8相配合，实现硅片的上料。

图2示出了图1中的料盒底板5的示例性结构。如图2所示，料盒底板5为方形结构板。为了减轻料盒质量，可以局部对称地铣削去除料盒底板5的部分材料。图2示出了铣削去除部分材料的例子，即料盒底板5的安装侧部挡板3的一对侧边对称地开有凹槽。

料盒底板5的侧边设有螺纹(502)，用于通过螺钉安装侧部挡板3。当然，侧部挡板3的安装方式不限于螺钉方式安装，侧部挡板3的数量和形状也不限于如图1所示的4片。例如，位于每一侧的侧部挡板3可为4片，也可为一整体结构，还可以以插入料盒底板5上的方式安装。

料盒底板5的内部开设有井字形气体通道503。为了加工井字形通道而在料盒底板5的侧部形成的气体通道端口506通过密封螺钉7进行密封。

料盒底板5的另一对侧边上方中心位置开设有用于安装气刀2的螺纹孔504，用于安装气刀2。两个螺纹孔504中的其中一个下方开有与供气装置的料盒底板定位销9相配合的锥面508，锥面508与螺纹孔504之间为连通上下通道的圆柱通孔507，且三者保持同轴。另一个螺纹孔504为螺纹盲孔。使得通过供气装置供应气体通过料盒底板5中的井字形气体通道供应给另一侧安装的气刀2。在本示例性实施例中，通过螺纹孔504安装一对气刀2，这种可拆卸的连接方式便于气刀2的拆卸和使用，因此维护方便。

图4示出了气刀的结构示意图。如图1和图4所示，气刀2的上端铣削有面对硅片的气刀工作平面204，气刀工作平面204上开设有面向硅片的气体排气口201。气刀2的内部开设有孔型气道202，孔型气道202可为圆柱形孔道。气道2的下端为螺纹连接端203，用于与料盒底板5上的螺纹孔504进行固定连接。当气刀2的螺纹连接端203与料盒底板5上的螺纹孔504相配合之后，气刀2内部的孔型气道202与井字形气体通道503连通。

为了使气刀2在吹起硅片的同时还能起到固定硅片的作用，气刀2的面对硅片的侧面205为与气刀工作平面204平行的平面结构，可以起到侧部挡板3的功能。

供气装置20包括料盒底板定位销9和进气管12。定位销9的上端被处理为具有锥面结构，以与料盒底板5的螺纹孔504下端的锥面508相配合，定位销9的内部开设有定位销气道902，通过与进气管12的进气通道904连通引进气体，从而通过料盒底板5上的气流管道为气刀2供气。

料盒底板定位销9的下端与下方的气缸11紧固连接，通过气缸11推动料盒底板定位销9的升降。为了使定位销9与气缸11连接，可在定位销9的下端开设螺纹孔903，以与气缸11通过螺纹方式进行固定。气缸11可以通过安装支撑板10与工艺装备相连接。

在本示例性实施例中，所述料盒限位装置6为半回字形挡板，料盒底板5的一对侧边底部具有向外侧延伸的限位侧板501。料盒限位装置6的内侧宽度稍大于料盒底板5的宽度，并小于两侧限位侧板501之间的宽度，从而使得半回字形挡板6能够与料盒底板5进行卡接。显然，料盒限位装置6可以变换为多种形式，限位侧板501也不是必不可少的。例如，限位装置6可以采用类似卡钳的结构，此时可以不具有限位侧板这样的结构。

硅片顶升装置30位于硅片料盒10的下方，用于控制承载硅片的硅片托板4的升降。在实施例性实施例中，硅片顶升装置30包括顶升托板15和连接在其下面的顶升丝杆16。料盒底板5的中心开设有使顶升丝杆16通过的方形通孔505。顶升丝杆16可由伺服电机18驱动，通过顶升托板15推动硅片托板4的向上运动。

在附图所示出的实施例中，在料盒底板的一对侧边上设置了一对气刀2，在料盒底板的另一对侧边上设置了侧部挡板3，但是，作为可选方式，也可以在料盒底板的四侧均设置气刀，而取消侧部挡板3。此时，另一对气刀的安装方式与图中所示出的气刀的安装方式相同，这里不在详细描述。

在上述实施例中，虽然在料盒底板内部设置的气体通道为井字形，但是，所述气体通道的形状不限于此。例如，当气刀安装在一对侧边上的情况下，气体通道可以设置为工字形，当气刀安装在四侧的情况下，气体通道可以设置为十字形。此时，料盒底板中部可以不开设方形通孔505，顶升丝杆16可绕过气体通道对硅片托板4进行顶升，例如，顶升丝杆16的上端为爪状，可通过料盒底板上的其他类型的通孔对硅片托板4进行顶升。

在上述实施例中，虽然在料盒底板的一侧设置了供气装置，但是也可以在料盒多侧设置供气装置，从而可以在料盒底板内部不开设气体通道，而是使每个气刀直接通过料盒底板与供气装置连通。

下面，结合图6和图7，描述根据本发明示例性实施例的硅片上料装置的操作方式。

工作时，装载硅片1的硅片料盒10随着传输系统8(在本示例性实施例中，为传输带)的输送，逐步插入半回字形限位挡板6，直至料盒10停止向前行进。光电检测传感器拾取到来料信号，控制系统发送信号停止传输带8的动作。同时，控制系统开启气缸11的电磁阀13、14，推动定位锥销9向上行进，直至定位销9的锥面901与料盒底板5的锥面508相配合。定位销9通过进气管12的通道904引进气源，连通料盒底板5中的气流管道，从而为气刀2供气。定位销9可以同时与半回字形限位挡板6有效地对硅片料盒10进行限位和稳固。

然后，丝杆16由伺服电机18驱动，穿过料盒底板5的方形通孔505，并通过丝杆托板15推动硅片托板4向上运动。

所述的气刀2通过气体排放口201产生一定厚度和流速的气幕150，吹动位于料盒上部的硅片1，可以轻松使其相互分离，控制系统驱动工艺装备的移载机械手19拾取分离的硅片1，对其进行移载工作。之后，顶升机构30推动硅片托板4上升一个硅片厚度的距离，从而逐一完成硅片分离-拾取-移载的工作，直至光电传感器检测到料盒中已无硅片，控制系统驱动顶升机构30下降，使得丝杆顶板15与硅片托板4分离。启动气缸11的电磁阀13和14，收回定位锥销9。再启动传输系统8反方向运动退出料盒10。由此，完成此料盒硅片的上料工作。

对比现有下料装备中采用的在下料区域硅片的上方布置中心吸盘或者呈硅片四角分布的笔式吸盘，或者两者的组合来完成硅片的吸取等技术，本发明具有如下积极进步的技术效果：

多功能硅片料盒集硅片承载、硅片吹气分离和料盒限位等多种功能于一体，配合移载装备的皮带传输系统、料盒的伺服驱动顶升装置和上位硅片移载机械手等功能装置，可以实现料盒的稳固定位、硅片的快速分离、可靠和连续地硅片上料工作。

料盒设计结构紧凑，使用操作方便，便于产线应用，特别是来料分选设备和制绒设备用上料硅片承载器。解决了工艺装备台面上风刀安装支架、风刀及进气管道、光电传感器等布置繁杂，制造成本高，使用和维护不便等问题，有效提高产率，降低破片率，从而降低生产成本。

虽然结合特定实施例描述本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对所述实施例进行各种变型，这些变型均落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种硅片上料装置，其特征在于，所述硅片上料装置包括承载硅片的硅片料盒、气刀和供气装置，所述气刀安装在硅片料盒的相对的侧部上，气刀内部具有孔型通道，孔型通道的上端具有面向硅片的气体排放口，气刀下端与供气装置连通，供气装置为气刀供应气体，气体通过气刀上端的气体排放口吹出，以使硅片料盒内叠置的硅片分离。

2.如权利要求1所述的硅片上料装置，其特征在于，用于安装气刀的气刀安装孔对称地设置在硅片料盒的料盒底板的四个侧边处。

3.如权利要求2所述的硅片上料装置，其特征在于，用于安装气刀的气刀安装孔对称地设置在硅片料盒的料盒底板的相对的一对侧边上，硅片料盒的料盒底板的相对的另一对侧边上安装有侧部挡板。

4.如权利要求2所述的硅片上料装置，其特征在于，所述料盒底板内部具有气体通道，用于安装气刀的气刀安装孔设置在料盒底板的侧边的上部，气刀安装孔使气刀内部的孔型通道与料盒底板内部的气体通道连通。

5.如权利要求4所述的硅片上料装置，其特征在于，料盒底板上设置有使料盒底板内部的气体通道与供气装置连通的进气孔。

6.如权利要求5所述的硅片上料装置，其特征在于，进气孔设置在料盒底板的侧边的下部并与气刀安装孔中的至少一个气刀安装孔对应。

7.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的硅片上料装置，其特征在于，所述硅片上料装置还包括输送系统，用于将承载硅片的硅片料盒输送到指定位置。

8.如权利要求2-4中的任一项权利要求所述的硅片上料装置，其特征在于，所述硅片上料装置还包括顶升机构，硅片料盒包括可上下移动地设置在料盒底板上方用于承载硅片的硅片托板，所述顶升机构设置在硅片料盒下部，以控制硅片托板的升降。

9.如权利要求8所述的硅片上料装置，其特征在于，料盒底板上设置有通孔，所述顶升机构穿过所述通孔顶升所述硅片托板。

10.一种硅片料盒，其特征在于，所述硅片料盒包括料盒底板和硅片托板，硅片托板可上下移动地设置在料盒底板上方，用于承载硅片，料盒底板的内部具有气体通道，料盒底板的相对的侧部具有安装气刀的气刀安装孔，气刀安装孔与料盒底板的内部的气体通道连通。

Images