CN114523409B - 一种装夹定心方法及硅棒加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装夹定心方法及硅棒加工设备，所述装夹定心方法应用于方形硅棒抛光前的装夹定心，所述方法包括：将所述方形硅棒放置于上料台上；获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长；基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数；根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合。本发明的方法可以使方形硅棒各部位处的磨削量趋于一致，磨削更为均匀，预留的磨削余量可以充分被磨削，不容易加工出不合格的硅棒成品，同时能够避免硅料的浪费，有效节约加工成本。

Description

一种装夹定心方法及硅棒加工设备

技术领域

本发明涉及硅棒加工技术领域，特别是涉及一种装夹定心方法及硅棒加工设备。

背景技术

光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展能源的一种，备受人们青睐，随着光伏产业的不断发展，硅料需求量愈渐增加，硅料价格也随之升高，因而在硅棒加工过程中，控制硅成本、减少硅料浪费逐渐受到重视。

目前，硅棒加工一般包括截断、切方和抛光三个工序，首先需要将体积较大的硅料截断，后将其切割成为方形硅棒，进而对方棒表面进行打磨抛光。通常情况下，在切方工序切方完成的硅棒会留有一定的磨削余量，供抛光装置进行打磨抛光。然而，由于抛光装置夹持定位偏差的存在，容易出现过度磨削或不充分磨削的情况，增加硅棒成品的不合格率，同时造成硅料的浪费，增加硅棒加工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种装夹定心方法及硅棒加工设备，以至少解决现有硅棒加工方法容易导致硅棒成品合格率低，同时造成硅料浪费的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种装夹定心方法，应用于方形硅棒抛光前的装夹定心，所述方法包括：将所述方形硅棒放置于上料台上；获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长；基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数；根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合。

可选地，所述待测边为所述方形硅棒轴向截面上相邻的两边。

可选地，至少两个所述位置包括所述方形硅棒两个端面的位置，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，包括：获取所述方形硅棒待测边在第一端面位置的第一边长，以及所述方形硅棒待测边在第二端面位置的第二边长。

可选地，至少两个所述位置还包括所述方形硅棒轴向中心截面的位置，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，还包括：获取所述方形硅棒待测边在所述方形硅棒轴向中心截面位置的第三边长。

可选地，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，包括：确定所述待测边的第一端点和第二端点；获取所述抛光装置的轴心至所述第一端点的第一距离，以及所述抛光装置的轴心至所述第二端点的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离，确定所述待测边的边长。

可选地，所述基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数，包括：确定所述目标边长的中值；确定所述第一距离与所述中值的第一差值，以及所述第二距离与所述中值的第二差值；基于所述第一差值和所述第二差值，确定补偿参数。

可选地，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，还包括：在每个所述位置处，获取至少三组所述方形硅棒待测边的边长。

可选地，所述将所述方形硅棒放置于上料台上之前，所述方法还包括：沿垂直于所述方形硅棒轴线方向，获取所述方形硅棒相邻两边的初始尺寸；根据所述初始尺寸，将所述方形硅棒放置于所述上料台的中心。

可选地，所述上料台包括平移机构和升降机构，所述根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，包括：根据所述补偿参数，调整所述平移机构和/或所述升降机构的位置，以使所述方形硅棒的轴线与所述抛光装置的轴心重合。

本发明还公开了一种硅棒加工设备，所述硅棒加工设备应用于前述任一项所述的装夹定心方法。

相对于现有技术，本发明所述的装夹定心方法具有以下优势：

本发明通过获取方形硅棒的待测边在硅棒不同位置处的边长，可以检测方形硅棒是否存在着夹持定位偏差，在存在夹持定位偏差的情况下，可以基于不同位置处待测边边长与目标边长的差值，得到补偿参数，并依据该补偿参数重新调整上料台的位置，使方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，在抛光装置的中心位置对方形硅棒进行抛光，使方形硅棒各部位处的磨削量趋于一致，磨削更为均匀，预留的磨削余量可以充分被磨削，有助于提高硅棒磨削良率，同时能够避免硅料的浪费，有效节约加工成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中一种装夹定心方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种方形硅棒的示意图；

图3是本发明实施例中另一种装夹定心方法的流程图；

图4是本发明实施例中一种方形硅棒沿A-A剖切的截面示意图；

图5是本发明实施例中一种方形硅棒沿D-D剖切的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，说明书通篇中提到的“一种实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一种实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

下面通过列举具体的实施例详细介绍本发明提供的一种装夹定心方法及硅棒加工设备。

实施例一

硅棒在机加工过程主要包括三个工序：截断工序、切方工序和抛光工序，通过截断工序将体积较大的硅棒原料截断为体积合适的待加工硅棒，之后通过切方工序将待加工硅棒切割成为方形硅棒，最后通过抛光工序对方形硅棒的表面进行磨削，使方形硅棒的表面会更为光滑、平整。抛光工序中会将方形硅棒表面的硅料磨削掉，导致硅棒整体体积有所减小，因而在切方工序加工形成的方形硅棒通常会预留有一定的磨削余量进入到抛光工序，以使在抛光工序中对该磨削余量进行磨削，避免造成方形硅棒目标尺寸的减少。方形硅棒的目标尺寸指规定的方形硅棒的标准尺寸，若加工出来的方形硅棒未达到目标尺寸，则为不合格的残次品。然而，由于抛光工序可能存在夹持定位偏差，导致硅棒抛光前的初始固定位置偏离抛光工序的中心，造成方形硅棒不同位置处的磨削量不一致，容易加工出不合格的硅棒成品，同时容易造成硅料浪费。因此，需要降低抛光工序的夹持定位偏差，尽可能使方形硅棒不同位置处的磨削量一致，使切方工序预留的磨削余量恰好充分被磨削。基于此，参照图1，示出了本发明实施例的一种装夹定心方法的流程图，应用于方形硅棒抛光前的装夹定心，所述方法包括：

步骤S101：将所述方形硅棒放置于上料台上。

硅棒在切方工序经过切方后形成方形硅棒，继而将该方形硅棒运送至抛光工序进行打磨抛光，可以利用机械夹爪将方形硅棒运送至抛光工序的上料台上，进行抛光作业。需要注意的是，需要将方形硅棒放置在上料台中心，便于方形硅棒在抛光工序进行后续的尺寸测量及装夹位置调整。

步骤S102：获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长。

方形硅棒的待测边是指垂直于方形硅棒轴线的截面上的任一边，优选地，选择与上料台表面贴合的边作为待测边，以使待测边的测量结果更为准确。通过检测方形硅棒的待测边在方形硅棒不同位置处的尺寸的方式，确定方形硅棒的夹持定位偏差。优选地，应选择方形硅棒轴向距离较远的两个或多个位置作为待测边的测量位置，以提高检测的准确性。进一步地，本实施例的待测边可以为垂直于方形硅棒轴线的截面上相邻的两边，如图4中的边M和边N，通过相邻两个待测边的测量，可以检测方形硅棒宽度和高度两个方向上的夹持定位偏差，进一步提高检测精度。

如图2所示，一种实施方式中，获取方形硅棒待测边在方形硅棒两个端面位置处的边长，若指定方形硅棒的两个端面分别为第一端面A和第二端面B，则获取待测边在第一端面A位置的第一边长，以及在第二端面B位置的第二边长。例如，在方形硅棒的第一端面A处，测量得到的待测边的第一边长L1为168mm，在方形硅棒的第二端面B处，测量得到的待测边的第二边长L2为170mm，第一边长L1和第二边长L2不同，说明方形硅棒不是规则的等截面立方体，其轴线位置并非是方形硅棒的中心位置，此时需要对方形硅棒的夹持位置进行调整。当然，若在方形硅棒第一边长L1和第二边长L2相等，则说明方形硅棒是规则的立柱结构，此时可以直接夹持方形硅棒，使其轴线与抛光装置的中心对准重合，进行抛光作业。

另一种实施方式中，在前述实施方式的基础上，获取方形硅棒轴向中心截面C位置处的第三边长L3，方形硅棒的轴向中心截面C指方形硅棒轴向中点位置的截面，该截面与第一端面A和第二端面B的最短距离相等。例如，在方形硅棒的轴向中心截面C处，测量得到的待测边的第三边长L3为169mm，即第一边长L1、第二边长L2和第三边长L3均不同，且沿方形硅棒轴向呈依次增大的趋势，说明方形硅棒呈棱台结构，此时需要对方形硅棒的夹持位置进行调整。

步骤S103：基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数。

目标边长指方形硅棒需要被磨削后的设计边长，将测量得到的待测边在两个或多个位置的边长与目标边长进行比较，根据二者的差值，确定抛光装置的补偿参数。例如，方形硅棒的目标边长为166mm，而实际测量得到的待测边在方形硅棒轴向上两个位置的边长分别为：168mm和170mm，和目标边长分别相差2mm和4mm，则可以取其最小值2mm作为补偿参数，对方形硅棒的夹持位置进行重新调整。当然，在获取的差值较多时，也可以根据其它方式确定补偿参数，对此，本实施例不作限制。

步骤S104：根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合。

抛光装置的轴心指抛光装置两端用于夹持方形硅棒的部分所形成的虚拟轴的位置，该虚拟轴需要和方形硅棒的轴线重合，才能使抛光装置对方形硅棒进行适度抛光。例如，补偿参数为2mm，在夹持方形硅棒时，可以对其尺寸较短的夹持部位补偿2mm进行夹持，以使方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，在该位置对方形硅棒进行抛光作业，可以使方形硅棒各位置处的磨削量接近，磨削更为均匀，避免硅料的浪费。

本发明实施例中，通过获取方形硅棒的待测边在硅棒不同位置处的边长，可以检测方形硅棒是否存在着夹持定位偏差，在存在夹持定位偏差的情况下，可以基于不同位置处待测边边长与目标边长的差值，得到补偿参数，并依据该补偿参数重新调整上料台的位置，使方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，在抛光装置的中心位置对方形硅棒进行抛光，使方形硅棒各部位处的磨削量趋于一致，磨削更为均匀，预留的磨削余量可以充分被磨削，有助于提高硅棒磨削良率，同时能够避免硅料的浪费，有效节约加工成本。

实施例二

参照图3，示出了本发明实施例的另一种装夹定心方法的流程图，所述方法包括：

步骤201：沿垂直于所述方形硅棒轴线方向，获取所述方形硅棒相邻两边的初始尺寸。

初始尺寸指硅棒经切方工序加工后所形成的方形硅棒的尺寸。在方形硅棒被送入抛光工序进行抛光之前，可以先获取方形硅棒相邻两边的初始尺寸，该相邻两边为垂直于方形硅棒轴线的截面上相邻的边，相当于沿垂直于方形硅棒轴线的方向，获取垂直于方形硅棒轴线的截面上相邻两边的尺寸。

步骤202：根据所述初始尺寸，将所述方形硅棒放置于所述上料台的中心。

根据该初始尺寸，控制机械夹爪夹取方形硅棒，将方形硅棒放置在上料台中心的位置，便于后续的测量及调整。

步骤203：将所述方形硅棒放置于上料台上。

本步骤的具体实施方法与步骤101类似，在此不再赘述。

步骤204：确定所述待测边的第一端点和第二端点。

如图4和图5所示，第一端点和第二端点分别指方形硅棒待测边两端的端点。本步骤分别确定方形硅棒在第一端面A、第二端面B和轴向中心截面C三个位置的第一端点和第二端点，记为A1、A2、B1、B2、C1、C2。

步骤205：获取所述抛光装置的轴心至所述第一端点的第一距离，以及所述抛光装置的轴心至所述第二端点的第二距离。

第一距离和第二距离即待测边分别在抛光装置轴心两侧的距离，获取抛光装置的轴心至A1、A2、B1、B2、C1、C2各点的距离，分别记为a1、a2、b1、b2、c1、c2。其中，a1、b1、c1为第一距离，a2、b2、c2为第二距离。

本步骤中，在每个位置处，可以分别获取至少三组数据，进一步确保测量结果的准确性。试验测量的结果如下表1：

步骤206：根据所述第一距离和所述第二距离，确定所述待测边的边长。

a1和a2组成待测边在第一端面A位置的第一边长L1，b1和b2组成待测边在第二端面B位置的第二边长L2，c1和c2组成待测边在轴向中心截面C位置的第三边长L3。

步骤204～步骤206通过获取方形硅棒待测边在抛光装置的轴心两侧的距离，来确定待测边的边长，可以判断方形硅棒在抛光装置上的夹持位置是否发生偏移，若抛光装置的轴心一侧的距离逐渐增大，另一侧逐渐减小，则说明方形硅棒在抛光装置上的夹持位置存在偏移，需要再次调整。同时，将待测边的边长以两个更短的距离测量，可以有效减小测量误差，提高待测边边长的测量精度。

步骤207：确定所述目标边长的中值。

第一距离和第二距离需要和目标边长的一半进行比较，若目标边长为166mm，则目标边长的中值为83mm。

步骤208：确定所述第一距离与所述中值的第一差值，以及所述第二距离与所述中值的第二差值。

基于表1，计算得到的结果如下表2：

步骤209：基于所述第一差值和所述第二差值，确定补偿参数。

在数据量较多的情况下，选取第一距离和第二距离与目标距离的差值最小的值确定补偿参数，其差值越小，说明方形硅棒表面允许被磨削的量越小，因此选择最小值确定补偿参数，能够避免方形硅棒被过度磨削，出现局部尺寸小于目标尺寸的现象。基于表2，选取第一差值为0.273mm，第二差值为0.165mm，若以x表示第一差值，y表示第二差值，z表示补偿参数，则采用如下公式计算补偿参数，z＝(x+y)/2-min(x,y)，将数据代入该公式，得到补偿参数为0.054mm。当然，也可以依据其其它方式计算补偿参数，对此本实施例不作限制。

步骤210：根据所述补偿参数，调整所述平移机构和/或所述升降机构的位置，以使所述方形硅棒的轴线与所述抛光装置的轴心重合。

抛光工序的上料台包括平移机构和升降机构，平移机构可以控制上料台进行水平方向的移动，实现方形硅棒的宽度调整，升降机构可以控制上料台进行竖直方向的移动，实现方形硅棒的高度调整。基于补偿参数，可以单独调整平移机构或升降机构运动，也可以同时调整平移机构和升降机构运动，使方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合。

本发明实施例中，基于方形硅棒的初始尺寸将方形硅棒放置于上料台中心位置，便于后续的调整。获取第一距离和第二距离，既可以判断方形硅棒在抛光装置上的夹持位置是否发生偏移，又可以有效减小测量误差，提高待测边边长的测量精度。基于第一距离和第二距离，确定与目标边长中值的第一差值和第二差值，进而确定补偿参数，并调整上料台的平移机构和/或所述升降机构运动，使方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，在该位置对方形硅棒进行抛光，使方形硅棒各部位处的磨削量趋于一致，有助于提高硅棒磨削良率，同时能够避免硅料的浪费，有效节约加工成本。

本发明还提供了一种硅棒加工设备，所述硅棒加工设备应用于前述任一项装夹定心方法。

具体而言，通过本实施例的硅棒加工设备对方形硅棒进行抛光作业的过程中，其抛光装置可以对待抛光的方形硅棒进行合适的装夹定心，有助于降低硅棒残次品的产生，减少抛光过程中的硅料浪费，有效节省加工成本。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种装夹定心方法，应用于方形硅棒抛光前的装夹定心，其特征在于，所述方法包括：

将所述方形硅棒放置于上料台上；

获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长；

基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数；

根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合；

所述待测边为所述方形硅棒轴向截面上相邻的两边；

所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，包括：

确定所述待测边的第一端点和第二端点；

获取所述抛光装置的轴心至所述第一端点的第一距离，以及所述抛光装置的轴心至所述第二端点的第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离，确定所述待测边的边长；

所述基于所述边长与目标边长的差值，确定补偿参数，包括：

确定所述目标边长的中值；

确定所述第一距离与所述中值的第一差值，以及所述第二距离与所述中值的第二差值；

基于所述第一差值和所述第二差值，确定补偿参数。

2.根据权利要求1所述的装夹定心方法，其特征在于，至少两个所述位置包括所述方形硅棒两个端面的位置，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，包括：

获取所述方形硅棒待测边在第一端面位置的第一边长，以及所述方形硅棒待测边在第二端面位置的第二边长。

3.根据权利要求2所述的装夹定心方法，其特征在于，至少两个所述位置还包括所述方形硅棒轴向中心截面的位置，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，还包括：

获取所述方形硅棒待测边在所述方形硅棒轴向中心截面位置的第三边长。

4.根据权利要求1所述的装夹定心方法，其特征在于，所述获取所述方形硅棒待测边在至少两个位置的边长，还包括：

在每个所述位置处，获取至少三组所述方形硅棒待测边的边长。

5.根据权利要求1所述的装夹定心方法，其特征在于，所述将所述方形硅棒放置于上料台上之前，所述方法还包括：

沿垂直于所述方形硅棒轴线方向，获取所述方形硅棒相邻两边的初始尺寸；

根据所述初始尺寸，将所述方形硅棒放置于所述上料台的中心。

6.根据权利要求1所述的装夹定心方法，其特征在于，所述上料台包括平移机构和升降机构，所述根据所述补偿参数，调整所述上料台的位置以使所述方形硅棒的轴线与抛光装置的轴心重合，包括：

根据所述补偿参数，调整所述平移机构和/或所述升降机构的位置，以使所述方形硅棒的轴线与所述抛光装置的轴心重合。

7.一种硅棒加工设备，其特征在于，所述硅棒加工设备应用于权利要求1至6任一项所述的装夹定心方法。

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