CN110154256A - 一种切方切棱磨抛一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种切方切棱磨抛一体机，属于晶硅加工设备技术领域，包括底座，所述底座上设有滑轨，所述滑轨上沿着晶硅的传输方向依次设有上料工作台机构、对中机构、开方机构、落边皮机构和至少2个磨抛机构，上料工作台机构用于承载晶硅并带动晶硅沿着滑轨移动，切割线绕过开方机构的开方线网形成平行线，落边皮机构用于吸住开方机构切割下的边皮，所述至少2个磨抛机构沿着滑轨对称设置，本发明将开方机构与磨抛机构集成为一体，一次加工成型，晶硅可直接进入切片工序，同时，开方机构采用两线开方的形式，实现晶硅开方棒和去棱角的切割，减少了磨削工序的磨削余量，节省了粗磨工序，晶棒开方后进行一次磨抛即到棱角加工，显著提高磨削效率。
Description
技术领域
本发明属于晶硅加工设备技术领域，具体地说涉及一种切方切棱磨抛一体机。
背景技术
制作太阳能电池板所用硅片的制造工序分为：拉晶、截断、开方、磨倒、切片等几个步骤。拉晶是在拉晶炉内通过化学沉积的方式生成圆柱体型的单晶硅棒，长度最大可达6米；截断是指把拉晶出来的单晶硅棒截成长度不等(100～700mm)的小段；开方是指把截断出的不同长度的单晶硅棒切成长方体型；磨倒是指用磨具把开方后长方体型的单晶硅棒的四个表面进行磨抛，以及四个棱边进行倒圆的过程。切片是指把磨倒后的长方体型的单晶硅棒切成0.15mm左右厚的硅片用于最后的太阳能电池板的制作。其中开方的过程是把圆柱体型的单晶硅棒切成长方体型，则会产生四块形状不规则(截面呈弧形⌒)的余料(行业内称为边皮)。
目前，市场上在用的截断机、开方机、磨抛一体机都是单台加工棒料，然后人工搬运到另外一台设备加工，需要经常调整上棒、下棒位置，操作非常不便，且劳动强度高、需用操作工数量多；随着光伏拉晶技术的不断提升，截、开、磨设备的加工质量和效率也越来越高，开方尺寸精度误差由±0.3mm可以提升到±0.1mm以内，尺寸极差0.05-0.1mm，刚好是精磨余量，可为下道磨削工序节省了不少磨削量。因此，为进一步提升开方、磨抛效率，企业势必要寻求新的生产设备，进行装备升级、更新换代。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种切方切棱磨抛一体机。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种切方切棱磨抛一体机，包括底座，所述底座上设有滑轨，所述滑轨上沿着晶硅的传输方向依次设有：
上料工作台机构，其用于承载晶硅并带动晶硅沿着滑轨移动；
对中机构，其位于上料工作台机构处，实现上料工作台机构放置晶硅后进行对中校正，使晶硅长度方向与滑轨平行；
开方机构，其包括放线筒、收线筒和开方线网，切割线绕过开方线网围成供晶硅通过并切割晶硅边皮及棱角的切割通道，且切割线呈平行线，切割线使用但不限于环线或超细金刚线，实现高精密开方，确保尺寸和表面质量；
落边皮机构，其位于开方机构处，用于吸住开方机构切割下的边皮；
以及至少2个磨抛机构，至少2个磨抛机构沿着滑轨对称设置以围成供晶硅通过并磨削晶硅表面的磨削通道，所述切割通道、磨削通道与滑轨平行。
进一步，所述上料工作台机构包括上料工作台、支撑座、上料压紧气缸和上料压板，所述上料压紧气缸沿着竖直方向设置，其缸体端与上料工作台固连，其活塞端与上料压板连接，用于压紧晶硅的顶部，所述上料压板上设有呈V型结构的上料压块，且V型结构的开口正对晶硅设置。
进一步，所述上料工作台机构由横进给驱动电机驱动，以沿着滑轨依次移动至切割通道、磨削通道，所述横进给驱动电机的输出端连接有齿轮，所述底座上设有与齿轮形成传动副的齿条，且齿条与滑轨平行设置。
进一步，所述对中机构包括对中支架、平行卡爪气缸和夹紧板，所述对中支架沿着竖直方向设置，其底部与底座固连，所述平行卡爪气缸沿着垂直于滑轨方向设置，其缸体端与对中支架固连，其活塞端与夹紧板连接，所述夹紧板沿着竖直方向设置。
进一步，所述平行卡爪气缸和夹紧板均设有对称的设有2个，且夹紧板与晶硅的切割面相贴。
进一步，所述开方线网位于线网支架上，所述线网支架跨设于滑轨上，且线网支架上开设与切割通道对应的开槽，所述开方线网包括第一导向轮、第二导向轮和切割轮，所述第一导向轮位于线网支架的底部，用于将切割线引入或引出开方线网，所述第二导向轮位于线网支架的顶部，用于改变开方线网中切割线的走向，且第一导向轮与第二导向轮的轮面平行，所述切割轮的轮面与滑轨平行，且切割轮的轮面与第一导向轮的轮面垂直。
进一步，所述落边皮机构沿滑轨对称设置，其包括安装板、锁紧气缸和吸盘，吸盘固定在安装板上且沿滑轨方向可设置多个，以适应不同长度的晶硅，所述安装板与锁紧气缸的活塞端连接，以带动吸盘前后移动。
进一步，所述底座上设有与滑轨垂直的进给滑轨，且磨抛机构通过固定座与进给滑轨滑动连接，所述磨抛机构包括旋转电机、主轴和砂轮，所述主轴的一端与旋转电机的输出端连接，其另一端连接正对磨削通道的砂轮。
进一步，还包括检测单元组件，所述检测单元组件位于磨抛机构的侧面，且与固定座连接，所述检测单元组件包括检测气缸和探针，所述检测气缸平行于进给滑轨设置，且探针与检测气缸的活塞端连接，以实现前后移动。
本发明的有益效果是：
将开方机构与磨抛机构集成为一体，一体机可以联合开方和磨削工序，一次加工成型，晶硅可直接进入切片工序，同时，开方机构采用两线开方的形式，不仅可实现晶硅边皮的切割，而且还可以实现晶硅棱角的切除，减少了磨削工序的磨削余量，加之，开方机构采用精密开方，开方后的晶硅边距尺寸在±0.1mm以内，可直接进入精磨加工，节省了粗磨工序，晶棒开方后进行一次磨抛即到棱角加工，显著提高磨削效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的右视图；
图4是上料工作台机构的结构示意图；
图5是对中机构的结构示意图；
图6是落边皮机构的结构示意图。
附图中：1-底座、2-滑轨、3-上料工作台机构、4-放线筒、5-开方线网、6-收线筒、7-磨抛机构、8-晶硅、9-绕线电机、10-绕线支座、11-排线导轨、12-排线电机、13-线网支架、14-第一导向轮、15-第二导向轮、16-切割轮、17-切割线、18-调节滑轨、19-滑块、20-条形槽、21-进给滑轨、22-磨抛进给电机、23-旋转电机、24-落边皮机构、25-砂轮、26-对中机构、27-支撑座、28-上料压紧气缸、29-上料压板、30-上料工作台、31-支撑架、32-靠板、33-横进给驱动电机、34-上料压块、35-支撑压块、36-齿条、37-对中支架、38-平行卡爪气缸、39-夹紧板、40-探针、41-安装板、42-锁紧气缸、43-吸盘、44-落边皮滑轨、45-落边皮支架、46-边皮滑板、47-边皮收集盒。
具体实施方式
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。
实施例一：
如图1-图3所示，一种切方切棱磨抛一体机，包括底座1，所述底座1上设有滑轨2，所述滑轨2上沿着晶硅8的传输方向依次设有上料工作台机构3、对中机构26、开方机构、落边皮机构24和至少2个磨抛机构7，也就是说，所述一体机可以联合开方和磨削工序，晶硅8开方后进行一次磨抛及到棱角加工，一次加工成型，节省了粗磨工序，可以直接进入切片工序。
如图4和图5所示，所述上料工作台机构3用于承载晶硅8并带动晶硅8沿着滑轨2移动，具体的，所述上料工作台机构3包括上料工作台30、支撑座27、上料压紧气缸28和上料压板29，所述上料压紧气缸28沿着竖直方向设置，其缸体端通过支撑架31与上料工作台30固连，其活塞端与沿着晶硅8长度方向设置的上料压板29连接，用于压紧晶硅8的顶部，所述上料压板29上设有上料压块34。也就是说，伴随着上料压紧气缸28的伸长或回缩，上料压块34压紧或松开晶硅8，可对不同直径的晶硅8进行压紧，避免晶硅8在后续进行加工动作时不稳定。为了适应不同形状(圆形、方形和菱形)晶硅8的夹持操作，所述上料压块34设为V型结构，且V型结构的开口正对晶硅8，相对应的，所述支撑座27上方设有与上料压块34结构相同的支撑压块35。此外，所述支撑架31上沿着竖直方向设置有靠板32，用于与晶硅8的端面相抵，也就是说，靠板32作为放置晶硅8时的起始位置。
所述上料工作台机构3由横进给驱动电机33驱动，以沿着滑轨2依次移动至切割通道、磨削通道，所述横进给驱动电机33的输出端连接有齿轮，所述底座1上设有与齿轮形成传动副的齿条36，且齿条36与滑轨2平行设置。也就是说，启动横进给驱动电机33，在齿条36与齿轮配合作用下，上料工作台机构3移动，实现晶硅8的开方及磨削操作。
具体的，所述齿轮包括纵向间隙齿轮和横向间隙齿轮，纵向间隙齿轮通过固定板一与上料工作台30连接，且固定板一上设有纵向条形槽，横向间隙齿轮通过固定板二与上料工作台30连接，且固定板二上设有横向条形槽，固定板一、固定板二与上料工作台30的相对位置可调，且纵向间隙齿轮、横向间隙齿轮分别与齿条36相啮合。所述横进给驱动电机33通过减速机与纵向间隙齿轮传动连接。通过纵向调节固定板一，调节纵向间隙齿轮与齿条36的间距，实现传动，但单个齿轮与齿条啮合时会有齿隙，影响传动精度，造成进给实际位置与理论位置存在偏差，因此，通过横向调节固定板二，调节横向间隙齿轮与纵向间隙齿轮的间距，能够消除单个齿轮和齿条传动时的齿隙，达到提高齿轮、齿条传动精度的效果，降低误差。
实施例二：
如图1和图5所示，所述对中机构26包括对中支架37、平行卡爪气缸38和夹紧板39，所述对中支架37沿着竖直方向设置，其底部与底座1固连，所述平行卡爪气缸沿着垂直于滑轨2方向设置，其缸体端与对中支架37固连，其活塞端与夹紧板39连接，所述夹紧板39沿着竖直方向设置。所述平行卡爪气缸38和夹紧板39均设有对称的设有2个，且夹紧板与晶硅8的切割面相贴。
所述对中机构26沿着晶硅8的长度方向至少设置1个。本实施例中，对中机构26设有2个。伴随着平行卡爪气缸38的伸长或回缩，夹紧板39贴紧或远离晶硅8的切割面，保证加工晶硅8时切割面与滑轨2平行。当支撑座27放置圆形晶棒和菱形晶硅8时，由于上料压块34设为V型结构，晶硅8可自定心，不需要对中机构26工作。放置开完2个侧面的圆形晶硅8时，晶硅8需要翻转90°开另2个侧面，依靠平行卡爪气缸38校正晶硅8，使晶硅8长度方向平行于滑轨2方向，确保开方垂直度，平行卡爪气缸38对中重复精度可达±0.1mm。
实施例三：
如图1和图3所示，所述开方机构包括放线筒4、收线筒6和开方线网5，切割线17绕过开方线网5围成供晶硅8通过并切割晶硅8边皮及棱角的切割通道，且切割线呈平行线。本实施例中，切割线17使用但不限于环线或超细金刚线，实现高精密开方，确保尺寸和表面质量，以便于通过快速磨削完成晶硅8加工。所述放线筒4、收线筒6均沿着滑轨2平行设置。同时，所述放线筒4、收线筒6处均设有绕线驱动组件和排线驱动组件，所述绕线驱动组件用于带动放线筒4或收线筒6旋转，所述排线驱动组件用于带动绕线驱动组件、放线筒4、收线筒6沿着平行于滑轨2的方向移动，实现切割线17在放线筒4、收线筒6圆周上按一定间距均匀排布。
优选地，所述绕线驱动组件包括绕线电机9和绕线支座10，所述绕线电机9的输出端与收线筒6或放线筒4连接，以带动收线筒6、放线筒4旋转，实现收放线，绕线电机9位于绕线支座10上。所述排线驱动组件包括排线电机12、排线导轨11、排线丝杠和排线螺母，所述排线导轨11与滑轨2平行设置，所述绕线支座10跨设于排线导轨11上，所述排线丝杠与排线电机12的输出端连接，所述排线螺母位于绕线支座10的底部并与排线丝杠形成传动副，以驱动绕线支座10沿着排线导轨11移动。
所述开方线网5位于线网支架13上，所述线网支架13跨设于滑轨2上，且线网支架13上开设与切割通道对应的开槽，供晶硅8通过。具体的，所述开方线网5包括第一导向轮14、第二导向轮15和切割轮16，所述第一导向轮14位于线网支架13的底部，用于将切割线17引入或引出开方线网5，所述第二导向轮15位于线网支架13的顶部，用于改变开方线网5中切割线17的走向，且第一导向轮14与第二导向轮15的轮面平行，所述切割轮16的轮面与滑轨2平行，且切割轮16的轮面与第一导向轮14的轮面垂直。本实施例中，第一导向轮14、第二导向轮15均对称的设有2个，切割轮16对称的设有4个。
此外，所述线网支架13上设有与滑轨2垂直的调节滑轨18，所述调节滑轨18上设有与其滑动连接的滑块19，所述滑块19上开设与调节滑轨18平行的条形槽20，所述切割轮16通过安装座滑动安装于条形槽20内。也就是说，通过滑动安装座或滑动滑块19均可达到调节呈平行线的切割线间距，促使切割线间距在150-300mm内任意可调，切割线使用环线或超细金刚线，但不限于这两种切割工具，实现精密开方。开方时，借助上料工作台机构3的反复移动，并结合机械手调整晶硅8的方位，以切割晶硅8的边皮及棱角，避免反复进行上料及下料操作，降低劳动强度。
实施例四：
如图2和图3所示，所述至少2个磨抛机构7沿着滑轨2对称设置以围成供晶硅8通过并磨削晶硅8表面的磨削通道，所述切割通道、磨削通道与滑轨2平行。所述底座1上设有与滑轨2垂直的进给滑轨21，磨抛机构7通过固定座与进给滑轨21滑动连接，在磨抛进给电机22的驱动作用下，固定座与磨抛机构7沿着进给滑轨21移动，以改变2个相对设置的磨抛机构7的间距，适应不同规格的晶硅8磨削加工。同时，所述磨抛机构7包括旋转电机23、主轴和砂轮25，所述主轴的一端与旋转电机23的输出端连接，其另一端连接正对磨削通道的砂轮25，在旋转电机23的驱动作用下，砂轮25完成磨削操作，保证晶硅8的表面光洁度和尺寸精度。
现在的磨抛机构分为粗磨和精磨两道工序，开方后的晶硅表面弧形较大，先进行粗磨加工，磨掉表面的不平整度，再进行精磨加工，将晶硅表面粗糙度和边距尺寸达到较高的光洁度和较高的尺寸精度。由于本发明能够实现精密开方，开方后的晶硅边距尺寸在±0.1mm以内，可直接进入精磨加工，节省一道工序，既提升了设备产能又节省了设备投资。
同时，位于磨抛机构7的侧面设有检测单元组件，所述检测单元组件与固定座连接，其包括检测气缸和探针40，所述检测气缸平行于进给滑轨21设置，且探针40与检测气缸的活塞端连接，以实现前后移动。
实施例五：
如图2和图6所示，所述落边皮机构24沿滑轨2对称设置，其包括安装板41、锁紧气缸42和吸盘43，吸盘43固定在安装板41上且沿滑轨2方向可设置多个，以适应不同长度的晶硅8，所述安装板41与锁紧气缸42的活塞端连接，以带动吸盘43前后移动，所述锁紧气缸42通过落边皮支架45与底座1连接。同时，落边皮支架45上方设有与滑轨2相垂直的落边皮滑轨44，安装板41与落边皮滑轨44可滑动连接。
此外，所述落边皮机构24下方设有边皮收集盒47，开方形成的边皮经边皮滑板46滑落至边皮收集盒47，其中，边皮滑板46呈弧状。当晶硅8开方操作接近尾声时，吸盘43通气形成负压，吸住边皮，避免边皮掉落，同时，锁紧气缸42锁住位置，稳定住吸盘43，避免出现边皮晃动，造成崩边。开方操作结束后，锁紧气缸42带动吸盘43和边皮复位，吸盘43松开边皮，边皮自然下落到边皮滑板46上，进入到下方的边皮收集盒47内。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (9)
1.一种切方切棱磨抛一体机，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上设有滑轨(2)，所述滑轨(2)上沿着晶硅(8)的传输方向依次设有：
上料工作台机构(3)，其用于承载晶硅(8)并带动晶硅(8)沿着滑轨(2)移动；
对中机构(26)，其位于上料工作台机构(3)处，实现上料工作台机构(3)放置晶硅后进行对中校正，使晶硅长度方向与滑轨(2)平行；
开方机构，其包括放线筒(4)、收线筒(6)和开方线网(5)，切割线(17)绕过开方线网(5)围成供晶硅(8)通过并切割晶硅(8)边皮及棱角的切割通道，且切割线呈平行线，切割线使用但不限于环线或金刚线，实现高精密开方，确保尺寸和表面质量；
落边皮机构(24)，其位于开方机构处，用于吸住开方机构切割下的边皮；
以及至少2个磨抛机构(7)，至少2个磨抛机构(7)沿着滑轨(2)对称设置以围成供晶硅(8)通过并磨削晶硅(8)表面的磨削通道，所述切割通道、磨削通道与滑轨(2)平行。
2.根据权利要求1所述的一体机，其特征在于，所述上料工作台机构(3)包括上料工作台(30)、支撑座(27)、上料压紧气缸(28)和上料压板(29)，所述上料压紧气缸(28)沿着竖直方向设置，其缸体端与上料工作台(30)固连，其活塞端与上料压板(29)连接，用于压紧晶硅(8)的顶部，所述上料压板(29)上设有呈V型结构的上料压块(34)，且V型结构的开口正对晶硅(8)设置。
3.根据权利要求2所述的一体机，其特征在于，所述上料工作台机构(3)由横进给驱动电机驱动(33)，以沿着滑轨(2)依次移动至切割通道、磨削通道，所述横进给驱动电机(33)的输出端连接有齿轮，所述底座(1)上设有与齿轮形成传动副的齿条，且齿条与滑轨(2)平行设置。
4.根据权利要求2所述的一体机，其特征在于，所述对中机构(26)包括对中支架、平行卡爪气缸和夹紧板，所述对中支架沿着竖直方向设置，其底部与底座(1)固连，所述平行卡爪气缸沿着垂直于滑轨(2)方向设置，其缸体端与对中支架固连，其活塞端与夹紧板连接，所述夹紧板沿着竖直方向设置。
5.根据权利要求4所述的一体机，其特征在于，所述平行卡爪气缸和夹紧板均设有对称的设有2个，且夹紧板与晶硅(8)的切割面相贴。
6.根据权利要求1所述的一体机，其特征在于，所述开方线网(5)位于线网支架(13)上，所述线网支架(13)跨设于滑轨(2)上，且线网支架(13)上开设与切割通道对应的开槽，所述开方线网(5)包括第一导向轮(14)、第二导向轮(15)和切割轮(16)，所述第一导向轮(14)位于线网支架(13)的底部，用于将切割线(17)引入或引出开方线网(5)，所述第二导向轮(15)位于线网支架(13)的顶部，用于改变开方线网(5)中切割线(17)的走向，且第一导向轮(14)与第二导向轮(15)的轮面平行，所述切割轮(16)的轮面与滑轨(2)平行，且切割轮(16)的轮面与第一导向轮(14)的轮面垂直。
7.根据权利要求1所述的一体机，其特征在于，所述落边皮机构(24)沿滑轨(2)对称设置，其包括安装板、锁紧气缸和吸盘，吸盘固定在安装板上且沿滑轨(2)方向可设置多个，以适应不同长度的晶硅(8)，所述安装板与锁紧气缸的活塞端连接，以带动吸盘前后移动。
8.根据权利要求2-7任一所述的一体机，其特征在于，所述底座(1)上设有与滑轨(2)垂直的进给滑轨(21)，且磨抛机构(7)通过固定座与进给滑轨(21)滑动连接，所述磨抛机构(7)包括旋转电机(23)、主轴和砂轮(25)，所述主轴的一端与旋转电机(23)的输出端连接，其另一端连接正对磨削通道的砂轮(25)。
9.根据权利要求8所述的一体机，其特征在于，还包括检测单元组件，所述检测单元组件位于磨抛机构(7)的侧面，且与固定座连接，所述检测单元组件包括检测气缸和探针(40)，所述检测气缸平行于进给滑轨(21)设置，且探针(40)与检测气缸的活塞端连接，以实现前后移动。
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