CN109676812A - 晶棒单线开方机及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及单晶硅单棒开方机及其使用方法。一种晶棒单线开方机，机架上依次安装有晶向检测装置的晶向检测区，安装有储料台装置的储料区，及安装有开方装置和边皮取料装置的晶棒开方区；机架在储料区与晶棒开方区侧边设有机架导轨，机架导轨上设有将储料区的单晶硅棒送至检测区检测，然后送至开方区开方，并由边皮取料装置将切割后边皮料回收的机械手装置，机械手装置可沿机架导轨在储料区与晶棒开方区之间左右移动；机械手装置安装于机架导轨上，并通过机械手横向移动装置在机架上水平移动；机械手可通过水平进给装置在在机架上进行进给移动；可通过竖直移动装置进行竖直方向移动。本发明能实现自动化单晶硅棒开方作业，提高效率并节省人工成本。

Description

晶棒单线开方机及其使用方法
技术领域
本发明适用于晶硅切割技术领域，特别涉及一种单晶硅单棒开方机及其使用方法。
技术背景
开方机承担着将截断的圆棒加工成方棒的任务。随着工业4.0的到来，工厂自动化流水线作业已经成为大趋势。而开方机对于制造单晶硅的自动化生产线有着重要的意义。
发明内容
本发明为提高工作效率，减少人工成本，适应工厂自动化流水线作业的趋势，提供了一种单晶硅单帮开方机的解决方案。
一种晶棒单线开方机，包括机架，机架上依次分布安装有晶向检测装置的晶向检测区，安装有储料台装置的储料区，及安装有开方装置和边皮取料装置的晶棒开方区；机架在储料区与晶棒开方区侧边设有机架导轨，机架导轨上设有将储料区的单晶硅棒送至检测区检测，然后送至开方区开方，并由边皮取料装置将切割后边皮料回收的机械手装置，机械手装置可沿机架导轨在储料区与晶棒开方区之间左右移动；机械手装置安装于机架导轨上，并通过机械手横向移动装置在机架上水平移动；机械手可通过水平进给装置在在机架上进行进给移动；可通过竖直移动装置进行竖直方向移动。
所述晶向检测装置包括：安装于机架上晶向检测中转工作台；安装于晶向检测中转工座台上的中转台竖直移动导轨；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测气缸；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测工作台上底座，且上底座可在气缸的带动下，在中转台竖直移动导轨上上下移动；安装于晶向检测中转工作台以及安装于晶向检测工作台上底座的两个晶棒楞测量装置。
所述开方装置包括：安装于机架上的切方工作台底座，安装于机架的开方龙门架，安装于开方龙门架上的顶紧浮动头装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动；安装于龙门架上的硅棒进刀开方装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动。
所述边皮取料装置包括：安装于机架上的边皮取料支撑架，安装于支撑架上的边皮夹持装置，安装于支撑架上的边皮夹持进给装置，安装于支撑架上的边皮夹持旋转装置。
料台可由气缸通过推动固定在机架上的连杆装置将水平放置的硅棒改变为竖直放置；机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将储料台上竖直放置的单晶硅棒放置至硅棒检测区。
通过机械手装置通过晶向检测中转工作台上由气缸带动导轨上的晶向检测工作台上底座对晶棒夹持，电机带动晶向检测工作台旋转动作检测硅棒的切割线并确定其位置。
通过机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将检测区的硅棒放置至晶棒开方区。
放置于切方工作台底座晶棒，顶紧浮动头装置由电机带动丝杆向下移动，顶紧晶棒，再由切方工作台底座气缸带动底座进一步加紧硅棒；开方装置由电机带动丝杆由上至下移动对晶棒进行切割。
由气缸带动的边皮夹持装置对开放后的边皮夹持，由气缸带动的进给动作，已经电机齿轮带动的旋转动作将开方后的边皮取出，放入废料盒。
另外本发明还提供了一种晶棒单线开方机的使用方法：包括如下步骤：
1)储料台由气缸通过推动固定在机架上的连杆装置将水平放置的硅棒改变为竖直放置。机械手装置通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将储料台上竖直放置的单晶硅棒放置至硅棒检测区；
2)通过机械手装置通过晶向检测中转工作台上由气缸带动导轨上的晶向检测工作台上底座对晶棒夹持，电机带动晶向检测工作台旋转动作检测硅棒的切割线并确定其位置；
3)通过机械手装置通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将检测区的硅棒放置至晶棒开方区；
4)放置于切方工作台底座晶棒，顶紧浮动头装置由电机带动丝杆向下移动，顶紧晶棒，再由切方工作台底座气缸带动底座进一步加紧硅棒；开方装置由电机带动丝杆由上至下移动对晶棒进行切割；
5)由气缸带动的边皮夹持装置对开放后的边皮夹持，由气缸带动的进给动作，已经电机齿轮带动的旋转动作将开方后的边皮取出，放入废料盒。
本发明提供的一种单晶硅单棒开方机，包括：机架，具有晶向检测区，储料区，晶棒开方区。
设于机架上且位于晶向检测区的晶向检测装置，用于检测晶棒晶向，设于机架上且位于储料区的储料装置，用于放置未加工与已加工晶棒。设于机架位于储料区与晶棒开方区之间且可左右移动的机械手装置用于搬运晶棒。设于晶棒开方区的开方装置用于单晶硅棒的开方。设于机架且位于晶棒开方区的边皮取料装置用于回收晶棒开方后的边皮料。
所述设于机架且位于晶向检测区的晶向检测装置包括：安装于机架上晶向检测中转工作台；安装于晶向检测中转工座台上的中转台竖直移动导轨；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测气缸；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测工作台上底座，且上底座可在气缸的带动下，在中转台竖直移动导轨上上下移动。安装于晶向检测中转工作台以及安装于晶向检测工作台上底座的两个晶棒楞测量装置。
所述设于机架且位于储料区与晶棒开方区之间且可左右移动的机械手装置包括：安装于机架导轨上机械手进给导轨座。安装于机械手进给导轨座上的机械手提升装置。安装于机械手进给导轨座上的进给装置。
所述设于机架上且位于开方区的开方装置包括：安装于机架上的切方工作台底座，安装于机架的开方龙门架，安装于开方龙门架上的顶紧浮动头装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动。安装于龙门架上的硅棒进刀开方装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动。
所述设于机架且位于晶棒开方区的边皮取料装置包括：安装于机架上的边皮取料支撑架，安装于支撑架上的边皮夹持装置，安装于支撑架上的边皮夹持进给装置，安装于支撑架上的边皮夹持旋转装置。
作为进一步的改进，储料台可由气缸通过铰链将水平放置硅棒改变为竖直放置。
作为进一步的改进机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将储料台上竖直放置的单晶硅棒放置至硅棒检测区。
作为进一步的改进可通过晶向检测中转工作台上由气缸带动导轨上的晶向检测工作台上底座对晶棒夹持，电机带动晶向检测工作台旋转动作检测硅棒的切割线并确定其位置。
通过机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将检测区的硅棒放置至晶棒开方区。
作为进一步的改进放置于切方工作台底座晶棒，顶紧浮动头装置由电机带动丝杆向下移动，顶紧晶棒，再由切方工作台底座气缸带动底座进一步加紧硅棒。开方装置由电机带动丝杆由上至下移动对晶棒进行切割。
作为进一步的改进由气缸带动的边皮夹持装置对开放后的边皮夹持，由气缸带动的进给动作，已经电机齿轮带动的旋转动作将开方后的边皮取出，放入废料盒。
本发明较现有技术，本开方机利用机械手将储料区的单晶硅棒送至检测区检测，然后送至开方区开方，并由边皮取料装置将切割后边皮料回收，能实现自动化单晶硅棒开方作业，提高效率并节省人工成本。
附图说明
图1-图2为本发明的结构示意图。
图3为晶向检测装置结构示意图。
图4为机械手装置结构示意图。
图5为开方装置结构示意图。
图6为边皮取料装置结构示意图。
图中附图标记为:100晶向检测装置；200机械手装置；300储料台装置；400开方装置； 500边皮取料装置；6硅棒；101上底座；102晶棒楞测量装置；103晶向检测气缸；104下底座；105下底座旋转电机；106气缸。201竖直移动电机；201竖直移动导轨；203进给电机；204进给导轨；205进给丝杆；206机械手横向移动装置；207手抓气缸；208竖直导轨； 401顶紧浮动头装置；402边皮顶紧气缸；403切割装置；404切方工作台底座；405切方工作台底座气缸。406、407电机。501边皮夹持装置；502张闭装置；503进给装置；504提升装置；505旋转装置。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明专利作进一步说明：
如图1所示，单晶硅单棒开方机分为晶向检测区、储料区、晶棒开方区。
如图2所示，单晶硅单帮开方机包括100晶向检测装置、200机械手装置、300储料台装置、400晶棒开方装置。位于储料区的300储料台装置其中一个放置未切割圆硅棒，由200机械手装置将硅棒送至晶向检测区，由100晶向检测装置检测硅棒楞线，并确定其位置，检测完成后再由200机械手装置将硅棒送至开方区由400开方装置根据检测到的楞线确定位置进行切割。切割完成后，由500边皮取料装置将变皮废料取走，机械手将切割后的硅棒送至储料区。
如图3所示，100晶向检测装置包括101上底座、102晶棒楞测量装置、103晶向检测气缸，104下底座，105下底座旋转电机，106气缸。6硅棒由机械手装置从储料区放置在100晶向检测装置104下底座。101上底座可由106气缸带动在导轨107上移动，以适合不同长度硅棒。硅棒在105电机的带动改下旋转，由102晶棒楞测量装置对单晶硅棒切割线检测。
如图4所示，200机械手装置可由水平进给装置、竖直移动装置组成机械手抓组成。水平进给由203进给电机、204进给导轨、205进给丝杆完成动作。竖直移动装置由201竖直移动电机通过齿轮齿条机构带动机械手上下移动。200机械手装置在机架上的水平移动是由206机械手横向移动装置完成的。
如图5所示，400开方装置包括：401顶紧浮动头装置，402边皮顶紧装置，403切割装置，404切方工作台底座。晶棒放置在404切方工作台底座上，401顶紧浮动头装置可在406电机的带动下对硅棒压紧。再由403切割装置在407电机的带动下至上而下进行硅棒的切割。切割完成后，由402边皮顶紧装置对边皮进行顶紧，方便进行边皮废料的夹持回收。
如图6所示，500边皮取料装置包括：501边皮加持装置；502张闭装置；503进给装置； 504提升装置；505旋转装置。硅棒切割完成后，500边皮取料装置将边皮取走，其中，501边皮夹持装置由吸盘将切割下的边皮硅料吸附，503进给装置，505旋转装置执行进给，旋转动作，将硅料放入废料盒。作为进一步改进，添加504提升装置，500边皮取料装置与机架护罩干涉。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶棒单线开方机，包括机架，其特征在于：机架上依次分布安装有晶向检测装置的晶向检测区，安装有储料台装置的储料区，及安装有开方装置和边皮取料装置的晶棒开方区；机架在储料区与晶棒开方区侧边设有机架导轨，机架导轨上设有将储料区的单晶硅棒送至检测区检测，然后送至开方区开方，并由边皮取料装置将切割后边皮料回收的机械手装置，机械手装置可沿机架导轨在储料区与晶棒开方区之间左右移动；机械手装置安装于机架导轨上，并通过机械手横向移动装置在机架上水平移动；机械手可通过水平进给装置在在机架上进行进给移动；可通过竖直移动装置进行竖直方向移动。
2.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：所述晶向检测装置包括：安装于机架上晶向检测中转工作台；安装于晶向检测中转工座台上的中转台竖直移动导轨；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测气缸；安装于晶向检测中转工作台上的晶向检测工作台上底座，且上底座可在气缸的带动下，在中转台竖直移动导轨上上下移动；安装于晶向检测中转工作台以及安装于晶向检测工作台上底座的两个晶棒楞测量装置。
3.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：所述开方装置包括：安装于机架上的切方工作台底座，安装于机架的开方龙门架，安装于开方龙门架上的顶紧浮动头装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动；安装于龙门架上的硅棒进刀开方装置，且由电机丝杆带动可在龙门架上上下移动。
4.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：所述边皮取料装置包括：安装于机架上的边皮取料支撑架，安装于支撑架上的边皮夹持装置，安装于支撑架上的边皮夹持进给装置，安装于支撑架上的边皮夹持旋转装置。
5.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：储料台可由气缸通过推动固定在机架上的连杆装置将水平放置的硅棒改变为竖直放置；机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将储料台上竖直放置的单晶硅棒放置至硅棒检测区。
6.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：通过机械手装置通过晶向检测中转工作台上由气缸带动导轨上的晶向检测工作台上底座对晶棒夹持，电机带动晶向检测工作台旋转动作检测硅棒的切割线并确定其位置。
7.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：通过机械手装置可通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将检测区的硅棒放置至晶棒开方区。
8.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：放置于切方工作台底座晶棒，顶紧浮动头装置由电机带动丝杆向下移动，顶紧晶棒，再由切方工作台底座气缸带动底座进一步加紧硅棒；开方装置由电机带动丝杆由上至下移动对晶棒进行切割。
9.根据权利要求1所述的晶棒单线开方机，其特征在于：由气缸带动的边皮夹持装置对开放后的边皮夹持，由气缸带动的进给动作，已经电机齿轮带动的旋转动作将开方后的边皮取出，放入废料盒。
10.权利要求1-9任一所述的晶棒单线开方机的使用方法：包括如下步骤：
1)储料台由气缸通过推动固定在机架上的连杆装置将水平放置的硅棒改变为竖直放置。机械手装置通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将储料台上竖直放置的单晶硅棒放置至硅棒检测区；
2)通过机械手装置通过晶向检测中转工作台上由气缸带动导轨上的晶向检测工作台上底座对晶棒夹持，电机带动晶向检测工作台旋转动作检测硅棒的切割线并确定其位置；
3)通过机械手装置通过气缸带动手爪的夹持动作、电机带动丝杆的进给动作、电机带动齿轮齿条的上下移动将检测区的硅棒放置至晶棒开方区；
4)放置于切方工作台底座晶棒，顶紧浮动头装置由电机带动丝杆向下移动，顶紧晶棒，再由切方工作台底座气缸带动底座进一步加紧硅棒；开方装置由电机带动丝杆由上至下移动对晶棒进行切割；
5)由气缸带动的边皮夹持装置对开放后的边皮夹持，由气缸带动的进给动作，已经电机齿轮带动的旋转动作将开方后的边皮取出，放入废料盒。
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