CN110153812B - 一种半导体滚圆开槽磨锥一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体滚圆开槽磨锥一体机，该设备包括机座和上下料机械手，机座上设置有下端固连于机座上的头架组件、与头架组件相对设置且沿机座长度方向进给的尾架组件以及设置于头架组件和尾架组件一侧且沿机座长度方向和宽度方向均可进给的磨锥组件和滚圆开槽机构，上下料机械手可180°翻转的设置于机座临近头架组件和尾架组件的侧面上且其沿机座长度方向和宽度方向均可进给，上下料机械手的旁边设置有上下料工作台；滚圆开槽机构包括滚圆组件和置于滚圆组件上方且可上下进给的开槽组件。该设备的加工集成度和加工精度较高，具备自动上料、自动对中、自动尺寸检测功能，其可对棒料进行滚圆外圆、开槽和磨锥。

Description

一种半导体滚圆开槽磨锥一体机

技术领域

本发明涉及硅棒加工设备技术领域，特别是涉及一种半导体滚圆开槽磨锥一体机。

背景技术

单晶硅是一种良好的半导体材料，其是用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成的，单晶硅经拉制生长完成后呈圆棒状，而太阳电池需要利用硅片，因此，单晶硅生长完成后需要进行机械加工。对于不同的器件，单晶硅需要不同的机械加工程序。对于大规模集成电路所用单晶硅而言，一般需要对单晶硅棒进行切断、滚圆、切片、倒角、磨片、化学腐蚀和抛光等一系列工艺，在不同的工艺间还需进行不同程度的化学清洗。而对于太阳电池用单晶硅而言，硅片的要求比较低，通常应用前几道加工工艺，即切断、滚圆、切片、倒角、磨片和化学腐蚀等。目前国内各生产厂家会使用双端面磨面机、倒角机、滚圆机三种设备来分别进行磨面、倒角、滚圆加工，但是使用这三种设备其磨削加工工序比较多，需要中转棒料和相对较多数量的操作员工来完成，劳动强度大，从而直接影响了企业的生产成本和经济效益。

针对上述问题，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体滚圆开槽磨锥一体机，该设备的加工集成度和加工精度较高，具备自动上料、自动对中、自动尺寸检测功能，其可对棒料进行滚圆外圆、开槽和磨锥。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半导体滚圆开槽磨锥一体机，包括机座和上下料机械手，所述机座上设置有下端固连于机座上的头架组件、与头架组件相对设置且沿机座长度方向进给的尾架组件以及设置于头架组件和尾架组件一侧且沿机座长度方向和宽度方向均可进给的磨锥组件和滚圆开槽机构，所述上下料机械手可180°翻转的设置于所述机座临近头架组件和尾架组件的侧面上且其沿机座长度方向和宽度方向均可进给，所述上下料机械手的旁边设置有上下料工作台；

所述滚圆开槽机构包括滚圆组件和置于滚圆组件上方且可上下进给的开槽组件。

优选的，所述机座的上端面上沿其长度方向设置有相互平行的第一纵向进给组件和第二纵向进给组件，所述第一纵向进给组件上滑动连接有纵向进给滑台，所述纵向进给滑台上沿机座长度方向的两端固定连接有第一横向进给组件和第二横向进给组件，所述磨锥组件可沿机座的宽度方向进给的连接于所述第一横向进给组件上，所述滚圆开槽机构可沿机座的宽度方向进给的连接于所述第二横向进给组件上，所述尾架组件滑动连接于第二纵向进给组件一端，所述头架组件固定连接于第二纵向进给组件另一端外侧的机座上。

优选的，所述第一横向进给组件和第二横向进给组件上均滑动连接有横向进给滑台，所述磨锥组件和滚圆开槽机构分别固连于所述第一横向进给组件和第二横向进给组件上的横向进给滑台上。

优选的，所述机座临近第二纵向进给组件的侧面上沿其长度方向设置有第三纵向进给组件，所述第三纵向进给组件上滑动连接有第三横向进给组件，所述上下料机械手可沿机座的宽度方向进给的连接于第三横向进给组件上。

优选的，所述滚圆开槽机构还包括开槽进给组件，所述开槽进给组件设置于所述滚圆组件的上方，所述开槽进给组件上连接有可上下进给的开槽进给滑台，所述开槽组件固定连接于所述开槽进给滑台上。

优选的，所述第一纵向进给组件、第二纵向进给组件、第一横向进给组件、第二横向进给组件、第三横向进给组件和开槽进给组件均包括电机、导轨、丝杠和滑块，所述第三纵向进给组件包括电机、导轨、齿轮、齿条和滑块。

优选的，所述滚圆开槽机构的侧面上设置有用于测量棒料直径和待加工量的尺寸检测组件。

优选的，所述尾架组件包括顶紧工装和中空结构的三爪卡盘，所述顶紧工装可拆卸的置于三爪卡盘内，所述三爪卡盘的三个卡爪用于夹紧棒料的一面上设置有避免夹伤棒料的垫块。

优选的，所述上下料工作台的上端面上平行设置有两排支撑垫块。

优选的，所述机座上设置有一侧开口的防护罩，防护罩的开口面向上下料工作台。

优选的，所述磨锥组件包括电机以及与电机连接的磨锥砂轮，所述滚圆组件包括电机以及与电机连接的滚圆砂轮，所述开槽组件包括电机以及与电机连接的开槽砂轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本申请将滚圆、开槽、磨锥工序整合在一体机上进行加工，对棒料滚圆、开槽、磨锥一次加工成型，大大减少了以往对棒料磨削加工的工序和操作人员，降低了劳动强度。

2、该设备可通过更换滚圆砂轮、开槽砂轮和磨锥砂轮三个位置的砂轮形状来改变磨削加工的槽形，应用范围广。

3、该设备的加工集成度和加工精度较高，具备自动上料、自动对中、自动尺寸检测功能。

4、该设备的经济性高，将滚圆、开槽、磨锥工序整合在一体机上进行加工，可大大降低客户的采购成本，也可节省客户的车间布局。

附图说明

为了更清楚地说明本新型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为本发明半导体滚圆开槽磨锥一体机的结构示意图。

图2为本发明半导体滚圆开槽磨锥一体机的俯视图。

图3为本发明半导体滚圆开槽磨锥一体机对棒料磨锥状态的结构示意图。

图中：1—机座，11—第一纵向进给组件，12—第二纵向进给组件，13—第三纵向进给组件，14—头架组件，15—尾架组件，151—三爪卡盘，16—第一横向进给组件，17—第二横向进给组件，18—第三横向进给组件，19—纵向进给滑台，2—磨锥组件，21—磨锥砂轮，3—滚圆开槽机构，31—滚圆组件，32—开槽进给组件，321—开槽组件，322—开槽进给滑台，33—尺寸检测组件，4—顶紧工装，5—上下料工作台，51—支撑垫块，6—上下料机械手，7—棒料。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种半导体滚圆开槽磨锥一体机，该设备的加工集成度和加工精度较高，具备自动上料、自动对中、自动尺寸检测功能，其可对棒料进行滚圆外圆、开槽和磨锥。

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

如图1和2所示，本具体实施例中提供的半导体滚圆开槽磨锥一体机包括机座1、磨锥组件2、滚圆开槽机构3、上下料机械手6、头架组件14、与头架组件14相对设置的尾架组件15以及设置于机座1旁边的上下料工作台5。机座1的上端面上沿其长度方向设置有相互平行的第一纵向进给组件11和第二纵向进给组件12，第一纵向进给组件11和第二纵向进给组件12均包括电机、导轨、丝杠和滑块，机座1临近第二纵向进给组件12的侧面上沿其长度方向设置有第三纵向进给组件13，第三纵向进给组件13包括电机、导轨、齿轮、齿条和滑块。

第一纵向进给组件11上滑动连接有纵向进给滑台19，纵向进给滑台19通过导轨、丝杠和滑块滑动连接于第一纵向进给组件11上，在电机的驱动下纵向进给滑台19在第一纵向进给组件11的导轨、丝杠上实现纵向（机座1的长度方向）进给。

纵向进给滑台19上沿机座1长度方向的两端固定连接有第一横向进给组件16和第二横向进给组件17，第一横向进给组件16和第二横向进给组件17均包括电机、导轨、丝杠和滑块，第一横向进给组件16和第二横向进给组件17的导轨和丝杠的设置方向垂直于第一纵向进给组件11的导轨和丝杠的设置方向。第一横向进给组件16和第二横向进给组件17上均滑动连接有横向进给滑台，第一横向进给组件16和第二横向进给组件17的横向进给滑台分别通过导轨、丝杠和滑块滑动连接于第一横向进给组件16和第二横向进给组件17上。

磨锥组件2和滚圆开槽机构3分别固连于所述第一横向进给组件16和第二横向进给组件17的横向进给滑台上。在电机的驱动下，磨锥组件2随着其下端的横向进给滑台在第一横向进给组件16的导轨、丝杠上实现横向（机座1的宽度方向）进给，滚圆开槽机构3随着其下端的横向进给滑台在第二横向进给组件17的导轨、丝杠上实现横向进给。由此，磨锥组件2和滚圆开槽机构3实现了横向进给和纵向进给。

滚圆开槽机构3包括滚圆组件31、开槽组件321、开槽进给组件32和尺寸检测组件33，开槽进给组件32设置于滚圆组件31的上方，开槽进给组件32包括电机、导轨、丝杠和滑块，开槽进给滑台322通过丝杠、导轨滑动连接于开槽进给组件32上，开槽组件321固定连接于开槽进给滑台322上，开槽组件321随着开槽进给滑台322的上下滑动而实现上下进给，以实现对棒料7的开槽加工。尺寸检测组件33设置于滚圆开槽机构3的侧面上用于测量棒料7直径和待加工量。

滚圆组件31包括电机以及与电机连接的滚圆砂轮，开槽组件321包括电机以及与电机连接的开槽砂轮，磨锥组件2包括电机以及与电机连接的磨锥砂轮，在本具体实施例中，开槽组件321设置为矩形槽磨削组件用于对棒料7开矩形槽。进一步的，该设备可通过更换滚圆砂轮、开槽砂轮和磨锥砂轮三个位置的砂轮形状来改变磨削加工的槽形，应用范围广。

第二纵向进给组件12上滑动连接有滑台，滑台通过第二纵向进给组件12的导轨、丝杠和滑块滑动连接于第二纵向进给组件12上，尾架组件15固定于滑台上，尾架组件15和滑台的初始位置设置于第二纵向进给组件12的一端，头架组件14固定连接于第二纵向进给组件12另一端外侧的机座1上且与尾架组件15相对设置。在电机的驱动下，尾架组件15能够随其下端的滑台在第二纵向进给组件12上实现纵向进给，由此，尾架组件15和头架组件14配合夹紧棒料7，尾架组件15的纵向进给实现了该设备对不同长度的棒料7的加工。

头架组件14包括前端的夹头和后端的减速机、电机，夹头可设置为浮动夹头，夹头在电机的驱动下实现旋转，进而实现棒料7的旋转。尾架组件15包括顶紧工装4、中空结构的三爪卡盘151和电机，三爪卡盘151实现夹紧不同直径的棒料7，三爪卡盘151的三个卡爪用于夹紧棒料7的一面上设置有避免夹伤棒料7的垫块，顶紧工装4可拆卸的置于三爪卡盘151内。

第三纵向进给组件13上滑动连接有第三横向进给组件18，第三横向进给组件18的侧面通过导轨、齿轮、齿条和滑块能够左右滑动的连接于第三纵向进给组件13上，第三横向进给组件18包括电机、导轨、丝杠和滑块，第三横向进给组件18的导轨和丝杠的设置方向垂直于第三纵向进给组件13的导轨、齿条的设置方向。第三横向进给组件18上滑动连接有横向进给滑台，上下料机械手6固连于第三横向进给组件18上的横向进给滑台的上端，上下料机械手6能够翻转180°实现上下料。

上下料工作台5设置于上下料机械手6的旁边，上下料工作台5的上端面上平行设置有两排支撑垫块51，待加工的棒料7置于支撑垫块51上，支撑垫块51对棒料7起到了辅助支撑的作用。机座1上设置有一侧开口的防护罩，防护罩的开口面向上下料工作台5，防护罩能够避免机座1上的各部件落入灰尘等，延长设备的使用寿命。

该设备的加工过程为：

1、棒料7首先置于上下料工作台5上，上下料机械手6夹取上下料工作台5上棒料7后旋转180°将棒料7置于头架组件14和尾架组件15之间。

2、当该设备对棒料7进行滚圆加工和开槽加工时，尾架组件15的三爪卡盘151夹着顶紧工装4向左进给，头架组件14和尾架组件15配合夹紧棒料7，上下料机械手6的夹爪松开，并退回到初始位置，如图1所示。

3、滚圆开槽机构3中的尺寸检测组件33随滚圆开槽机构3下端的横向进给滑台横向进给，尺寸检测组件33的探针接触棒料7的表面对棒料7的直径以及待加工量进行测量，测量完成后退回原始位置。

4、头架组件14后端的电机驱动头架夹头旋转，进而带动棒料7旋转，滚圆开槽机构3随其下端的横向进给滑台向前移动到加工位置后随第二横向进给组件17纵向进给进行滚圆加工动作，加工完成后退回到初始位置。

5、滚圆完成后，开槽组件321随其后端的开槽进给滑台322向下移动，使开槽组件321的开槽砂轮接触棒料7而滚圆组件31的滚圆砂轮不接触棒料7，开槽组件321在滚圆开槽机构3上随其纵向进给进行开槽加工，加工完成后退回到初始位置。

6、开槽加工完成后，由上下料机械手6动作重新夹住棒料7，然后头架组件14、尾架组件15松开7，如图3所示，撤掉三爪卡盘151内的顶紧工装4，尾架组件15向左移动，使棒料7穿过三爪卡盘151的中空区域，三爪卡盘151的卡爪夹住棒料7露出棒料7的尾部，由尾架组件15的电机驱动三爪卡盘151带动棒料7旋转，磨锥组件2随其下端的横向进给滑块向前移动到加工位置后随第一横向进给组件16纵向进给进行磨锥加工动作，加工完成后退回到初始位置。

7、棒料7经滚圆、开槽、磨锥加工后，再由上下料机械手6夹住棒料，三爪卡盘151松开棒料7并退回到初始位置，上下料机械手6夹住棒料7并翻转180°将棒料7放回到上下料工作台5上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种半导体滚圆开槽磨锥一体机，其特征在于，包括机座（1）和上下料机械手（6），所述机座（1）上设置有下端固连于机座（1）上的头架组件（14）、与头架组件（14）相对设置且沿机座（1）长度方向进给的尾架组件（15）以及设置于头架组件（14）和尾架组件（15）一侧且沿机座（1）长度方向和宽度方向均可进给的磨锥组件（2）和滚圆开槽机构（3），所述上下料机械手（6）可180°翻转的设置于所述机座（1）临近头架组件（14）和尾架组件（15）的侧面上且其沿机座（1）长度方向和宽度方向均可进给，所述上下料机械手（6）的旁边设置有上下料工作台（5）；

所述滚圆开槽机构（3）包括滚圆组件（31）和置于滚圆组件（31）上方且可上下进给的开槽组件（321）；

所述机座（1）的上端面上沿其长度方向设置有相互平行的第一纵向进给组件（11）和第二纵向进给组件（12），所述第一纵向进给组件（11）上滑动连接有纵向进给滑台（19），所述纵向进给滑台（19）上沿机座（1）长度方向的两端固定连接有第一横向进给组件（16）和第二横向进给组件（17），所述磨锥组件（2）可沿机座（1）的宽度方向进给的连接于所述第一横向进给组件（16）上，所述滚圆开槽机构（3）可沿机座（1）的宽度方向进给的连接于所述第二横向进给组件（17）上，所述尾架组件（15）滑动连接于第二纵向进给组件（12）一端，所述头架组件（14）固定连接于第二纵向进给组件（12）另一端外侧的机座（1）上；

所述第一横向进给组件（16）和第二横向进给组件（17）上均滑动连接有横向进给滑台，所述磨锥组件（2）和滚圆开槽机构（3）分别固连于所述第一横向进给组件（16）和第二横向进给组件（17）上的横向进给滑台上；

所述机座（1）临近第二纵向进给组件（12）的侧面上沿其长度方向设置有第三纵向进给组件（13），所述第三纵向进给组件（13）上滑动连接有第三横向进给组件（18），所述上下料机械手（6）可沿机座（1）的宽度方向进给的连接于第三横向进给组件（18）上；

所述机座（1）上设置有一侧开口的防护罩，防护罩的开口面向上下料工作台（5）。

2.根据权利要求1所述的半导体滚圆开槽磨锥一体机，其特征在于，所述滚圆开槽机构（3）还包括开槽进给组件（32），所述开槽进给组件（32）设置于所述滚圆组件（31）的上方，所述开槽进给组件（32）上连接有可上下进给的开槽进给滑台（322），所述开槽组件（321）固定连接于所述开槽进给滑台（322）上。

3.根据权利要求2所述的半导体滚圆开槽磨锥一体机，其特征在于，所述第一纵向进给组件（11）、第二纵向进给组件（12）、第一横向进给组件（16）、第二横向进给组件（17）、第三横向进给组件（18）和开槽进给组件（32）均包括电机、导轨、丝杠和滑块，所述第三纵向进给组件（13）包括电机、导轨、齿轮、齿条和滑块。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体滚圆开槽磨锥一体机，其特征在于，所述滚圆开槽机构（3）的侧面上设置有用于测量棒料（7）直径和待加工量的尺寸检测组件（33）。

5.根据权利要求4所述的半导体滚圆开槽磨锥一体机，其特征在于，所述尾架组件（15）包括顶紧工装（4）和中空结构的三爪卡盘（151），所述顶紧工装（4）可拆卸的置于三爪卡盘（151）内，所述三爪卡盘（151）的三个卡爪用于夹紧棒料（7）的一面上设置有避免夹伤棒料（7）的垫块。