CN115097468A - 转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，解决了如何对每个吸盘片上的三个真空吸附陶瓷吸嘴的装配精度进行检验校准的难题；设计一个可承载移动梳齿式吸盘的测试工装架体，在该架体上设置有可精确控制水平位移丝杠模组和上下垂直位移的模组，真实模拟梳齿式吸盘传送硅片进入石墨舟的场景，将一片硅片依次吸附在梳齿式吸盘中的每片吸盘片上，通过三个激光测距仪，对其位置进行测定，根据测量结果，判断该吸盘片装配位置的精度是否达到要求，并对其进行调整；通过控制水平位移丝杠模组的向左和向右移动，真实模拟硅片挂接过程，测量硅片在此过程中的位移，来检测三个吸嘴安装精度是否符合设计要求，并及时进行调整和校准。

Description

转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法

技术领域

本发明涉及一种检测校准机构，特别涉及一种在生产太阳能电池片工艺过程中所使用的转载一组硅片的梳齿式吸盘的装配精度的检测校准机构及其检测校准方法。

背景技术

太阳能电池片是太阳能电池的核心部件，其原料为硅片，硅片通过制绒、扩散、激光、刻蚀、背钝化、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、丝网等工艺过程，完成太阳能电池片的制作；其中的等离子体增强化学气相沉积（简称PECVD）工艺，是通过等离子沉积的方法，在硅片表面形成一层减反射膜，该减反射膜的形成质量直接关系到太阳能电池片的光学和电学性能；PECVD具体工艺为：将一组硅片间隔地放置到长方体形石墨舟中，再将载有硅片的石墨舟放入石英管内，采用氨气和硅烷作为反应气体，工艺气体通过电磁场被激发成等离子体，再利用等离子中电子的动能激活气相化学反应，从而快速地在每片硅片上沉积出减反射薄膜；在此过程中，石墨舟中各硅片之间的定位间距，对反射薄膜的成型质量至关重要；因此，石墨舟中等间距地设置有承载硅片的石墨舟板，各石墨舟板是通过陶瓷杆串接在一起，在相邻的两石墨舟板之间设置有陶瓷环和固定陶瓷螺母，相邻两石墨舟板的间距是通过陶瓷环限位的，在每片石墨舟片上，设置有多个卡点，硅片通过卡点挂接在石墨舟板上。

在全自动化生产线中，石墨舟中的一组硅片，是由梳齿式吸盘传送而来的，梳齿式吸盘是由梳齿式吸盘顶板和一组吸盘片组成的，在梳齿式吸盘顶板的下底面上，等间隔地设置有梳齿式凹槽，在梳齿式凹槽中装配有吸盘片，吸盘片通过螺钉和垫片被吊接在梳齿式吸盘顶板上，在每片吸盘片同一方向侧面上，设置有三个真空吸附陶瓷吸嘴，三个真空吸附陶瓷吸嘴通过各自的气路与设置在每片吸盘片顶端的真空气路接入头连通在一起；在石墨舟中等间距地设置的石墨舟板，起挂接承载硅片的作用，在同一片石墨舟板的相对两个面上，均挂接有硅片，也就是说在同一片石墨舟板的相对两立面上，均设置有硅片的挂点，被挂接的两片硅片是由梳齿式吸盘分两次被传送到石墨舟板上的；在第一次传送中，梳齿式吸盘上吸附有一组硅片，这组硅片被插入到相邻两石墨舟板之间的空间中后，再向左移动一定的距离，将硅片挂接在石墨舟板的左立面上；第二次传送中，梳齿式吸盘吸附另一组硅片，这组硅片被插入到相邻两石墨舟板之间的同一空间内后，再向右移动一定距离，将硅片挂接在石墨舟板的右立面上；以上两移动误差需要控制在0.3-0.5毫米的误差范围内，控制精度要求很高；一组被传送硅片一对一地吸附在对应的梳齿式吸盘的吸盘片上，吸附有一组硅片的梳齿式吸盘，被传送到石墨舟的正上方，通过机器手将其下放到石墨舟中，使各硅片对应插入到石墨舟中等间距的设置的两相邻的石墨舟板之间；在每个石墨舟板的侧立面上，均设置有卡接硅片的卡柱（卡点），卡柱中心轴垂直于石墨舟板面，在卡柱的柱体上，设置有卡接硅片的环形凹槽，当硅片插入到石墨舟的相邻两石墨舟片的间隙中后，机械手控制梳齿式吸盘横向移动，将硅片移动到卡柱上的环形凹槽的正上方，切断梳齿式吸盘中的真空气路，硅片自由下沉，被嵌入到支撑它的环形凹槽中，机械手再将梳齿式吸盘抬升，完成硅片从梳齿式吸盘到石墨舟的转载；在此转载过程中，一组插入石墨舟两相邻石墨舟板中的硅片的精准定位，非常重要，其尺寸偏差直接关系到其能否成功转载，若硅片与其正下方卡柱上的环形凹槽存在定位偏差，当切断真空时，会导致硅片不能进入到环形凹槽中，而是直接掉落到石墨舟底部发生碎裂，造成碎片损失；或发生硅片在进入环形凹槽的过程中与石墨舟片发生磕碰，造成硅片表面划伤；由于梳齿式吸盘是由梳齿式吸盘顶板与一组吸盘片，通过组装而成的，梳齿式吸盘顶板上的凹槽，存在加工时的误差，吸盘片上的真空吸附陶瓷吸嘴是通过弹簧连接机构装配弹性安装在吸盘片上的，也存在一定的装配误差，两误差叠加后会造成吸附在吸盘片上的硅片定位出现较大的偏差，当梳齿式吸盘装配完成后，如何对每个吸盘片上的三个真空吸附陶瓷吸嘴的装配精度进行检验，成为现场需要解决的一个问题。

发明内容

本发明提供了转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，解决了如何对每个吸盘片上的三个真空吸附陶瓷吸嘴的装配精度进行检验校准的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思为：设计一个可承载移动梳齿式吸盘的测试工装架体，在该架体上设置有可精确控制水平位移丝杠模组和上下垂直位移的模组，真实模拟梳齿式吸盘传送硅片进入石墨舟的场景，将装配完成的梳齿式吸盘，安装在模组上，在模组前侧设置三个激光测距仪，将一片硅片依次吸附在梳齿式吸盘中的每片吸盘片上，通过三个激光测距仪，对其位置进行测定，根据测量结果，判断该吸盘片装配位置的精度是否达到要求，并对其进行调整；通过控制水平位移丝杠模组的向左和向右移动，来实是模拟硅片挂接过程，测量硅片在此过程中的位移，来检测三个吸嘴安装精度是否符合设计要求，并及时进行调整和校准。

一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准机构，包括长方形底座框架和梳齿式吸盘，在梳齿式吸盘的顶端板下底面上设置有梳齿状凹槽，在梳齿状凹槽中吊接有吸盘片，在吸盘片上分别设置有后吸嘴、下吸嘴和前吸嘴，在长方形底座框架上，设置有左右方向上的水平丝杠安装架，在水平丝杠安装架上，设置有水平丝杠模组，在水平丝杠模组的滑块上，设置有垂直立柱，在垂直立柱上设置有可上下调整移动的横梁，在横梁上吊接有梳齿式吸盘，在吸盘片上分别设置的后吸嘴、下吸嘴和前吸嘴上，吸附有硅片；在长方形底座框架左端，分别设置有后激光测距仪安装立柱、中激光测距仪安装立柱和前激光测距仪安装立柱，在后激光测距仪安装立柱上设置有后激光测距仪，在中激光测距仪安装立柱设置有中下激光测距仪，在前激光测距仪安装立柱上设置有前激光测距仪，三个激光测距仪是面向硅片设置的。

在长方形底座框架的左后端设置有伺服电机控制器，伺服电机控制器与水平丝杠模组中的丝杠控制伺服电机电连接在一起；在长方形底座框架的前侧端上分别设置有滑块前进控制按钮和滑块后退控制按钮。

一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，包括长方形底座框架和梳齿式吸盘，在梳齿式吸盘的顶端板下底面上设置有梳齿状凹槽，在梳齿状凹槽中吊接有吸盘片，在吸盘片上分别设置有后吸嘴、下吸嘴和前吸嘴，在长方形底座框架上，设置有左右方向上的水平丝杠安装架，在水平丝杠安装架上，设置有水平丝杠模组，在水平丝杠模组的滑块上，设置有垂直立柱，在垂直立柱上设置有可上下调整移动的横梁，在横梁上吊接有梳齿式吸盘，在长方形底座框架左端，分别设置有后激光测距仪安装立柱、中激光测距仪安装立柱和前激光测距仪安装立柱，在后激光测距仪安装立柱上设置有后激光测距仪，在中激光测距仪安装立柱设置有中下激光测距仪，在前激光测距仪安装立柱上设置有前激光测距仪，三个激光测距仪是面向硅片设置的，其特征在于以下步骤：

第一步、接通梳齿式吸盘中最左侧吸盘片上的后吸嘴、下吸嘴和前吸嘴的真空吸附管路，将硅片吸附到三个吸嘴上；

第二步、启动后激光测距仪，读取硅片后端立面与后激光测距仪的后初始距离；启动中下激光测距仪，读取硅片中端立面与中下激光测距仪的中初始距离；启动前激光测距仪，读取硅片前端立面与前激光测距仪之间的前初始距离；

第三步、根据梳齿式吸盘在吸附一组硅片，并将硅片插入到石英舟中相邻两石英板之间后，向左移动将硅片挂接在石英板侧立面挂点时所移动的间距，通过控制水平丝杠模组中的丝杠控制伺服电机，使其向左移动该间距后，再分别读取硅片后端立面与后激光测距仪的后二次距离，读取硅片中端立面与中下激光测距仪的中二次距离，读取硅片前端立面与前激光测距仪之间的前二次距离；

第四步、将第三步获得的数据与第二步获得的数据进行比较，得到硅片三点处向左移动距离，根据三点处向左移动距离，可判断出硅片所吸附的梳齿式吸盘中最左侧的吸盘片的安装位置误差，以及三个吸嘴的安装误差，是否在允许范围内，若超过允许范围，则对吸盘片，以及三个吸嘴的安装位置进行调整；

第五步、将硅片吸附在梳齿式吸盘中从左向右数的第二个吸盘片上，重复第二到第四步的步骤，判断出齿式吸盘中从左向右数的第二个吸盘片的安装位置误差，以及其三个吸嘴的安装误差，并作相应的调整；如此反复，完成梳齿式吸盘中全部吸盘片的校准工作。

本发明实现了对装配好的梳齿式吸盘的检测和校准，保证了梳齿式吸盘将成组硅片转载到石墨舟中时硅片的准确入位，避免了硅片的划伤和碎片现象的发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在激光测距时的结构示意图；

图3是本发明的工装架体的结构示意图；

图4是本发明的梳齿式吸盘16的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准机构，包括长方形底座框架1和梳齿式吸盘16，在梳齿式吸盘16的顶端板下底面上设置有梳齿状凹槽，在梳齿状凹槽中吊接有吸盘片，在吸盘片上分别设置有后吸嘴17、下吸嘴19和前吸嘴18，在长方形底座框架1上，设置有左右方向上的水平丝杠安装架2，在水平丝杠安装架2上，设置有水平丝杠模组3，在水平丝杠模组3的滑块4上，设置有垂直立柱，在垂直立柱上设置有可上下调整移动的横梁6，在横梁6上吊接有梳齿式吸盘16，在吸盘片上分别设置的后吸嘴17、下吸嘴19和前吸嘴18上，吸附有硅片20；在长方形底座框架1左端，分别设置有后激光测距仪安装立柱8、中激光测距仪安装立柱9和前激光测距仪安装立柱10，在后激光测距仪安装立柱8上设置有后激光测距仪11，在中激光测距仪安装立柱9设置有中下激光测距仪12，在前激光测距仪安装立柱10上设置有前激光测距仪13，三个激光测距仪是面向硅片20设置的。

在长方形底座框架1的左后端设置有伺服电机控制器7，伺服电机控制器7与水平丝杠模组3中的丝杠控制伺服电机5电连接在一起；在长方形底座框架1的前侧端上分别设置有滑块前进控制按钮14和滑块后退控制按钮15。

一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，包括长方形底座框架1和梳齿式吸盘16，在梳齿式吸盘16的顶端板下底面上设置有梳齿状凹槽，在梳齿状凹槽中吊接有吸盘片，在吸盘片上分别设置有后吸嘴17、下吸嘴19和前吸嘴18，在长方形底座框架1上，设置有左右方向上的水平丝杠安装架2，在水平丝杠安装架2上，设置有水平丝杠模组3，在水平丝杠模组3的滑块4上，设置有垂直立柱，在垂直立柱上设置有可上下调整移动的横梁6，在横梁6上吊接有梳齿式吸盘16，在长方形底座框架1左端，分别设置有后激光测距仪安装立柱8、中激光测距仪安装立柱9和前激光测距仪安装立柱10，在后激光测距仪安装立柱8上设置有后激光测距仪11，在中激光测距仪安装立柱9设置有中下激光测距仪12，在前激光测距仪安装立柱10上设置有前激光测距仪13，三个激光测距仪是面向硅片20设置的，其特征在于以下步骤：

第一步、接通梳齿式吸盘16中最左侧吸盘片上的后吸嘴17、下吸嘴19和前吸嘴18的真空吸附管路，将硅片20吸附到三个吸嘴上；

第二步、启动后激光测距仪11，读取硅片20后端立面与后激光测距仪11的后初始距离；启动中下激光测距仪12，读取硅片20中端立面与中下激光测距仪12的中初始距离；启动前激光测距仪13，读取硅片20前端立面与前激光测距仪13之间的前初始距离；

第三步、根据梳齿式吸盘16在吸附一组硅片，并将硅片插入到石英舟中相邻两石英板之间后，向左移动将硅片挂接在石英板侧立面挂点时所移动的间距，通过控制水平丝杠模组3中的丝杠控制伺服电机5，使其向左移动该间距后，再分别读取硅片20后端立面与后激光测距仪11的后二次距离，读取硅片20中端立面与中下激光测距仪12的中二次距离，读取硅片20前端立面与前激光测距仪13之间的前二次距离；

第四步、将第三步获得的数据与第二步获得的数据进行比较，得到硅片20三点处向左移动距离，根据三点处向左移动距离，可判断出硅片20所吸附的梳齿式吸盘16中最左侧的吸盘片的安装位置误差，以及三个吸嘴的安装误差，是否在允许范围内，若超过允许范围，则对吸盘片，以及三个吸嘴的安装位置进行调整；

第五步、将硅片20吸附在梳齿式吸盘16中从左向右数的第二个吸盘片上，重复第二到第四步的步骤，判断出齿式吸盘16中从左向右数的第二个吸盘片的安装位置误差，以及其三个吸嘴的安装误差，并作相应的调整；如此反复，完成梳齿式吸盘16中全部吸盘片的校准工作。

在长方形底座框架1的左后端设置有伺服电机控制器7，伺服电机控制器7与水平丝杠模组3中的丝杠控制伺服电机5电连接在一起；在长方形底座框架1的前侧端上分别设置有滑块前进控制按钮14和滑块后退控制按钮15；通过操作滑块前进控制按钮14和滑块后退控制按钮15，来实现对梳齿式吸盘16的向左移动和向右移动。

Claims (2)

1.一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，包括长方形底座框架（1）和梳齿式吸盘（16），在梳齿式吸盘（16）的顶端板下底面上设置有梳齿状凹槽，在梳齿状凹槽中吊接有吸盘片，在吸盘片上分别设置有后吸嘴（17）、下吸嘴（19）和前吸嘴（18），在长方形底座框架（1）上，设置有左右方向上的水平丝杠安装架（2），在水平丝杠安装架（2）上，设置有水平丝杠模组（3），在水平丝杠模组（3）的滑块（4）上，设置有垂直立柱，在垂直立柱上设置有可上下调整移动的横梁（6），在横梁（6）上吊接有梳齿式吸盘（16），在长方形底座框架（1）左端，分别设置有后激光测距仪安装立柱（8）、中激光测距仪安装立柱（9）和前激光测距仪安装立柱（10），在后激光测距仪安装立柱（8）上设置有后激光测距仪（11），在中激光测距仪安装立柱（9）设置有中下激光测距仪（12），在前激光测距仪安装立柱（10）上设置有前激光测距仪（13），三个激光测距仪是面向硅片（20）设置的，其特征在于以下步骤：

第一步、接通梳齿式吸盘（16）中最左侧吸盘片上的后吸嘴（17）、下吸嘴（19）和前吸嘴（18）的真空吸附管路，将硅片（20）吸附到三个吸嘴上；

第二步、启动后激光测距仪（11），读取硅片（20）后端立面与后激光测距仪（11）的后初始距离；启动中下激光测距仪（12），读取硅片（20）中端立面与中下激光测距仪（12）的中初始距离；启动前激光测距仪（13），读取硅片（20）前端立面与前激光测距仪（13）之间的前初始距离；

第三步、根据梳齿式吸盘（16）在吸附一组硅片，并将硅片插入到石墨舟中相邻两石墨板之间后，向左移动将硅片挂接在石墨板侧立面挂点时所移动的间距，通过控制水平丝杠模组（3）中的丝杠控制伺服电机（5），使其向左移动该间距后，再分别读取硅片（20）后端立面与后激光测距仪（11）的后二次距离，读取硅片（20）中端立面与中下激光测距仪（12）的中二次距离，读取硅片（20）前端立面与前激光测距仪（13）之间的前二次距离；

第四步、将第三步获得的数据与第二步获得的数据进行比较，得到硅片（20）三点处向左移动距离，根据三点处向左移动距离，可判断出硅片（20）所吸附的梳齿式吸盘（16）中最左侧的吸盘片的安装位置误差，以及三个吸嘴的安装误差，是否在允许范围内，若超过允许范围，则对吸盘片，以及三个吸嘴的安装位置进行调整；

第五步、将硅片（20）吸附在梳齿式吸盘（16）中从左向右数的第二个吸盘片上，重复第二到第四步的步骤，判断出齿式吸盘（16）中从左向右数的第二个吸盘片的安装位置误差，以及其三个吸嘴的安装误差，并作相应的调整；如此反复，完成梳齿式吸盘（16）中全部吸盘片的校准工作。

2.根据权利要求1所述的一种转载一组硅片的梳齿式吸盘装配精度的检测校准方法，其特征在于，在长方形底座框架（1）的左后端设置有伺服电机控制器（7），伺服电机控制器（7）与水平丝杠模组（3）中的丝杠控制伺服电机（5）电连接在一起；在长方形底座框架（1）的前侧端上分别设置有滑块前进控制按钮（14）和滑块后退控制按钮（15）；通过操作滑块前进控制按钮（14）和滑块后退控制按钮（15），来实现对梳齿式吸盘（16）的向左移动和向右移动。

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