CN104538328B - 一种硅片真空吸附机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶硅太阳能电池自动化生产设备技术领域，具体涉及一种硅片真空吸附机械手。本发明为在线自动生产提供一种能够平稳高效的运送硅片的机械手；本发明中梳齿形真空吸附手指的梳齿形凹槽的侧面采用凹凸状吸附面设计，增加吸附面积的同时还具有防止硅片破碎的作用效果；本发明所述机械手能够实现平稳的真空吸附多片硅片并将硅片精确的安照预先设定的角度做水平旋转；进一步的，本发明能够一次性吸附50片硅片并旋转180°，自动化的实现将100片硅片背对背的放置在一起。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池自动化生产设备技术领域，具体涉及一种硅片真空吸附机械手。
背景技术
太阳能光伏的快速发展对硅片自动倒片类设备提出了越来越高的要求，尤其在核心工艺设备扩散炉环节，如何解决石英舟自动装卸硅片变为生产企业越来越迫切的要求，目前在光伏电池生产线石英舟装卸片主要靠人工采用真空吸笔单片插入方式完成，石英舟上有250个卡槽，槽距4.76mm，硅片厚度180μm，需要将硅片以背对背方式插入扩散石英舟卡槽内，一次完成500片装卸，对工人熟练程度要求很高，整个过程单调重复，人员流动性很大，对生产管理带来很大的难度，而且装片时间长、破损率高、生产成本高，不利于整个电池片生产的大规模推广。规模较大的企业采用离线式倒片机，但也无法与在线自动生产线实现装配操作上的无缝对接，进而无法实现高效率的在线自动生产。如何解决扩散石英舟在线自动装卸片就变成电池生产扩散环节自动化的核心，扩散炉在线自动倒片机中如何设计可靠、高效、精确的柔性机械手就变为整个研发设计的核心。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明为在线自动生产提供一种能够平稳高效的运送硅片的机械手；本发明所述机械手能够实现平稳的真空吸附多片硅片并将硅片精确的安照预先设定的角度做水平旋转。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片真空吸附机械手，包括：转动动力装置、安装支架、检测装置、内部布有抽真空管道的真空腔室和梳齿形真空吸附手指；
所述转动动力装置和检测装置通过紧固装置紧固在所述安装支架上；
所述转动动力装置的输出轴，与所述真空腔室的上端面紧固连接；
所述检测装置包括若干个为精确定位所述浮动支座的旋转运动而反馈位置信息的位置传感器；
所述真空腔室上设置有与所述抽真空管道相连通的管接头；
所述梳齿形真空吸附手指内部设置有与梳齿间隙数量相一致的彼此互不连通的独立抽真空管路；所述真空腔室的下端面与所述梳齿形真空吸附手指的上端面均设置有与彼此尺寸相适配，实现彼此内部抽真空管路通道贯通连接的真空抽气孔；所述真空腔室和梳齿形真空吸附手指紧固密封连接；所述梳齿形真空吸附手指的梳齿形凹槽的底端设置有与其内部相应的独立抽真空管路相连通的吸附气孔。
优选地，所述真空腔室内的抽真空管道为在其内部刻画出的U形凹槽，所述真空腔室还包括：紧固在其上端面，密封所述U形凹槽的密封盖板。
优选地，还包括：旋转机构，所述旋转机构内紧固设置有减速器；所述转动动力装置的输出轴与所述减速器的输入轴实现传动连接；所述减速器的输出轴，与所述真空腔室的上端面紧固连接。
优选地，所述减速器为精密谐波齿轮减速器。
优选地，所述梳齿形真空吸附手指由两个半片梳齿形壁板扣合而成。
优选地，所述梳齿形真空吸附手指的数量为两个，两个所述梳齿形真空吸附手指的梳齿彼此平行对正。
优选地，还包括：浮动支座；所述浮动支座包括：具有上端面固定件的移动导向杆和具有下端面固定件的套挂在所述导向杆上的重力体；所述重力体在受到来自其下端面向上的推力时产生相对所述移动导向杆向上的位移；所述精密减速器的输出轴同所述上端面固定件紧固连接；所述密封盖板同所述下端面固定件紧固连接。
优选地，所述梳齿形真空吸附手指的梳齿形凹槽的侧面为凹凸状吸附面。
优选地，所述检测装置还包括检测所述重力体是否发生相对所述移动导向杆向上的位移的碰撞传感器。
优选地，所述位置传感器的数量为两个，分别设置在检测所述浮动支座的重力体旋转0°和180°时的位置处。
优选地，所述真空腔室内设置的抽真空管路通道为三组并列的，彼此独立工作的管路通道，所述密封盖板上端面设置有分别与所述三组管路通道相连通的管路接头。
优选地，所述梳齿形真空吸附手指的梳齿形凹槽的数量为50个。
(三)有益效果
本发明为在线自动生产提供一种能够平稳高效的运送硅片的机械手，与在线自动生产线实现装配操作上的无缝对接；本发明利用机械手实现平稳的真空吸附多片硅片和将硅片精确的安照预先设定的角度做水平旋转；
梳齿形真空吸附手指的梳齿形凹槽的侧面采用凹凸状吸附面设计，增加吸附面积的同时还具有防止硅片破碎的作用效果；
所述梳齿形真空吸附手指采用两个半片梳齿形壁板扣合而成，既能保证硅片间距精度，又能在间距很小的情况下设计出足够大的气体通道；
真空腔室采用三组并列的彼此独立工作的管路通道设计，确保即使在部分硅片碎裂或损缺的情况下机械手仍能够正常运行，提高了在线运行的生产效率，保证了真空吸附的可靠性；
本发明一种硅片真空吸附机械手，能够一次性吸附50片硅片并旋转180°，自动化的实现将100片硅片背对背的放置在一起；
浮动支座的设置，当机械手位置不准，硅片无法入槽或者机械手在下降过程中遇到障碍时为梳齿形真空吸附手指预留部分上升的活动空间，对梳齿形真空吸附手指形成柔性的碰撞保护，减缓了刚性冲击，对吸附中的硅片也间接形成保护；同时，紧固在安装支架上的碰撞传感器能及时感知浮动支座的重力体上移的运动信息，触发系统报警，通过及时停止机械手进一步的动作，使机械手避免发生进一步的碰撞损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例的结构分解示意图；
图2是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例组装后的结构示意图；
图3是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例的装置结构轴侧图；
图4是在本发明一种硅片真空吸附机械手的一个实施例中抓取硅片后的工作示意图；
图5是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例的梳齿形真空吸附手指结构示意图；
图6是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例中精密减速器结构示意图；
图7是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例的真空腔室内部三组并列的彼此独立工作的管路通道结构示意图；
图8是根据本发明一种硅片真空吸附机械手一个实施例的装有浮动支座重力体的密封盖板结构俯视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1：
本发明提供一种硅片真空吸附机械手，包括：转动动力装置1、安装支架2、检测装置6、内部布有抽真空管道的真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8；
所述转动动力装置1和检测装置6通过紧固装置紧固在所述安装支架2上；
所述转动动力装置1的输出轴，与所述真空腔室7的上端面紧固连接；
所述检测装置6包括若干个为精确定位所述浮动支座4的旋转运动而反馈位置信息的位置传感器12；
所述真空腔室7上设置有与所述抽真空管道相连通的管接头17；
所述梳齿形真空吸附手指8内部设置有与梳齿间隙数量相一致的彼此互不连通的独立抽真空管路；所述真空腔室7的下端面与所述梳齿形真空吸附手指8的上端面均设置有与彼此尺寸相适配，实现彼此内部抽真空管路通道贯通连接的真空抽气孔；所述真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8紧固密封连接；所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿形凹槽18的底端设置有与其内部相应的独立抽真空管路相连通的吸附气孔。
进一步的，所述真空腔室7内的抽真空管道为在其内部刻画出的U形凹槽，具体结构如图7所示，所述真空腔室7还包括：紧固在其上端面，密封所述U形凹槽的密封盖板5；
进一步的，还包括：旋转机构3，所述旋转机构3内紧固设置有减速器9；所述转动动力装置1的输出轴与所述减速器9的输入轴实现传动连接；所述减速器9的输出轴，与所述真空腔室7的上端面紧固连接。
进一步的，所述减速器9为精密谐波齿轮减速器。
进一步的，所述梳齿形真空吸附手指8由两个半片梳齿形壁板扣合而成。
实施例2：
本发明提供一种硅片真空吸附机械手，包括：转动动力装置1、安装支架2、旋转机构3、检测装置6、内部布有抽真空管道的真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8；
所述转动动力装置1、旋转机构3和检测装置6通过紧固装置紧固在所述安装支架2上；
所述旋转机构3内紧固设置有减速器9；所述转动动力装置1的输出轴通过传动装置与所述减速器9的输入轴实现传动连接；
所述减速器9的输出轴，通过连接件与所述真空腔室7的上端面紧固连接；
所述检测装置6包括若干个为精确定位所述浮动支座4的旋转运动而反馈位置信息的位置传感器12；
所述真空腔室7上设置有与所述抽真空管路通道相连通的管接头17；
所述梳齿形真空吸附手指8内部设置有与梳齿间隙数量相一致的彼此互不连通的独立抽真空管路；所述真空腔室7的下端面与所述梳齿形真空吸附手指8的上端面均设置有与彼此尺寸相适配，实现彼此内部抽真空管路通道贯通连接的真空抽气孔；所述真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8，在端面压合密封后通过紧固装置实现紧固连接；所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿形凹槽的底端设置有与其内部相应的独立抽真空管路相连通的吸附气孔；
进一步的，所述转动动力装置1为精密转动动力装置。
进一步的，所述减速器9为精密减速器。
实施例3：
图1～4所示，本发明提供一种硅片真空吸附机械手包括：精密转动动力装置1、安装支架2、旋转机构3、密封盖板5、检测装置6、真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8；
所述精密转动动力装置1、旋转机构3和检测装置6通过紧固装置紧固在所述安装支架2上；
所述旋转机构3内紧固设置有精密减速器9；所述精密转动动力装置1的输出轴通过传动装置与所述精密减速器9的输入轴实现传动连接；
所述精密减速器9的输出轴，通过连接件与所述密封盖板5的上端面紧固连接；
所述检测装置6包括若干个为精确定位所述浮动支座4的旋转运动而反馈位置信息的位置传感器12；其结构示意如图3和图8所示；
所述密封盖板5上端面设置有真空管路接口；其结构示意如图8所示；所述真空腔室7内设置有抽真空管路通道；所述密封盖板5或真空腔室7上设置有与所述抽真空管路通道相连通的管接头17；所述真空腔室7与所述密封盖板5通过紧固装置及密封垫实现紧固密封连接；
所述梳齿形真空吸附手指8内部设置有与梳齿间隙数量相一致的彼此互不连通的独立抽真空管路；所述真空腔室7的下端面与所述梳齿形真空吸附手指8的上端面均设置有与彼此尺寸相适配，实现彼此内部抽真空管路通道贯通连接的真空抽气孔；所述真空腔室7和梳齿形真空吸附手指8，在端面压合密封后通过紧固装置实现紧固连接；所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿形凹槽的底端设置有与其内部相应的独立抽真空管路相连通的吸附气孔。
优选的，所述精密转动动力装置为伺服电机。
优选的，所述梳齿形真空吸附手指8由两个半片梳齿形壁板，左侧手指10和右侧手指11扣合而成。
优选的，所述梳齿形真空吸附手指8的数量为两个，两个所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿彼此平行对正后，紧固在所述真空腔室7的下端面。
优选的，所述精密减速器9为精密谐波齿轮减速器，其结构示意如图6所示。
优选的，所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿形凹槽的侧面为凹凸状吸附面。所述梳齿形真空吸附手指8的结构如图5所示。
优选的，还包括：浮动支座4；所述浮动支座4包括：具有上端面固定件的移动导向杆和具有下端面固定件的套挂在所述导向杆上的重力体；所述重力体在受到来自其下端面向上的推力时产生相对所述移动导向杆向上的位移；所述精密减速器9的输出轴同所述上端面固定件紧固连接；所述密封盖板5同所述下端面固定件紧固连接。
优选的，所述检测装置6还包括检测所述重力体是否发生相对所述移动导向杆向上的位移的碰撞传感器13。
优选的，所述位置传感器12的数量为两个，分别设置在检测所述浮动支座4的重力体旋转0°和180°时的位置处。
优选的，所述真空腔室7内设置的抽真空管路通道为三组并列的，彼此独立工作的管路通道14,15,16，其结构示意图如图7所示；所述密封盖板5上端面设置有分别与所述三组管路通道14,15,16相连通的管路接头17。
优选的，所述梳齿形真空吸附手指8的梳齿形凹槽的数量为50个。
优选的，所述精密谐波齿轮减速器的减速比为1:100。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (12)
1.一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，包括：转动动力装置(1)、安装支架(2)、浮动支座(4)、检测装置(6)、内部布有抽真空管道的真空腔室(7)和梳齿形真空吸附手指(8)；
所述转动动力装置(1)和检测装置(6)通过紧固装置紧固在所述安装支架(2)上；
所述转动动力装置(1)的输出轴，与所述真空腔室(7)的上端面紧固连接；
所述检测装置(6)包括若干个为精确定位所述浮动支座(4)的旋转运动而反馈位置信息的位置传感器(12)；
所述真空腔室(7)上设置有与所述抽真空管道相连通的管接头(17)；
所述梳齿形真空吸附手指(8)内部设置有与梳齿间隙数量相一致的彼此互不连通的独立抽真空管路；所述真空腔室(7)的下端面与所述梳齿形真空吸附手指(8)的上端面均设置有与彼此尺寸相适配，实现彼此内部抽真空管路通道贯通连接的真空抽气孔；所述真空腔室(7)和梳齿形真空吸附手指(8)紧固密封连接；所述梳齿形真空吸附手指(8)的梳齿形凹槽(18)的底端设置有与其内部相应的独立抽真空管路相连通的吸附气孔。
2.根据权利要求1所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述真空腔室(7)内的抽真空管道为在其内部刻画出的U形凹槽，所述真空腔室(7)还包括：紧固在其上端面，密封所述U形凹槽的密封盖板(5)。
3.根据权利要求2所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，还包括：旋转机构(3)，所述旋转机构(3)内紧固设置有减速器(9)；所述转动动力装置(1)的输出轴与所述减速器(9)的输入轴实现传动连接；所述减速器(9)的输出轴，与所述真空腔室(7)的上端面紧固连接。
4.根据权利要求3所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述减速器(9)为精密谐波齿轮减速器。
5.根据权利要求1所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述梳齿形真空吸附手指(8)由两个半片梳齿形壁板扣合而成。
6.根据权利要求1所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述梳齿形真空吸附手指(8)的数量为两个，两个所述梳齿形真空吸附手指(8)的梳齿彼此平行对正。
7.根据权利要求3或4所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述浮动支座(4)包括：具有上端面固定件的移动导向杆和具有下端面固定件的套挂在所述导向杆上的重力体；所述重力体在受到来自其下端面向上的推力时产生相对所述移动导向杆向上的位移；所述减速器(9)的输出轴同所述上端面固定件紧固连接；所述密封盖板(5)同所述下端面固定件紧固连接。
8.根据权利要求1～6项，任一项所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述梳齿形真空吸附手指(8)的梳齿形凹槽的侧面为凹凸状吸附面(14)。
9.根据权利要求7所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述检测装置(6)还包括检测所述重力体是否发生相对所述移动导向杆向上的位移的碰撞传感器(13)。
10.根据权利要求9所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述位置传感器(12)的数量为两个，分别设置在检测所述浮动支座(4)的重力体旋转0°和180°时的位置处。
11.根据权利要求10所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述真空腔室(7)内设置的抽真空管路通道为三组并列的，彼此独立工作的管路通道(14,15,16)，所述密封盖板(5)上端面设置有分别与所述三组管路通道(14,15,16)相连通的管路接头(17)。
12.根据权利要求11所述的一种硅片真空吸附机械手，其特征在于，所述梳齿形真空吸附手指(8)的梳齿形凹槽的数量为50个。
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