CN115537934B - 一种新型的硅锭半自动拼棒设备及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅锭半自动拼棒设备及其生产工艺，其结构包括围绕硅锭的六个面分别设置有工装承重底板、侧面定位装置、背面定位装置、侧面压紧装置、正面压紧装置和顶部下压装置；其中，所述的侧面定位装置、背面定位装置和侧面压紧装置分别与工装承重底板固定连接；所述的侧面压紧装置和正面压紧装置上均设置有用于压紧硅锭的若干气缸；所述的正面压紧装置能沿水平方向位移，所述顶部下压装置能沿垂直方向位移。该设备能完全代替现有的手工操作，有利于提高小硅锭的拼棒效率、提升拼棒的质量、节省后续磨倒的工作量。非常有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于晶体硅加工技术领域，具体涉及一种新型的硅锭半自动拼棒设备及其生产工艺。
背景技术
光伏发电是太阳能能源利用中最重要的组成部分，它是一种环保的，用之不竭的可再生能源，符合光伏行业高效率、低成本的追求。
对于单晶硅片，在单晶硅片的生产中需要先将进厂的硅锭进行开方截断处理，但是对于硅锭来说，需得先拼成整棒再进行磨倒，拼棒过程如图8，要求将硅块一块一块叠起，一般总共12块，每块中间点胶水，放透明薄膜。目前的拼棒工作只能依靠人工，拼棒的效率很低而且质量不高，因此，亟需研发出一种新型的适用于小硅锭拼棒的工装。
发明内容
针对现有技术中的 不足之处，本发明提供了一种新型的硅锭半自动拼棒设备及其生产工艺。该设备解决了硅锭在拼棒时效率低且质量差的技术问题，其工艺简单，方便操作，有利于节省工时，极大的提高了产品质量和工作效率。
本发明第一方面提供了一种硅锭半自动拼棒设备，包括围绕硅锭的六个面分别设置有如下结构：工装承重底板、侧面定位装置、背面定位装置、侧面压紧装置、正面压紧装置和顶部下压装置；其中，所述的侧面定位装置、背面定位装置和侧面压紧装置分别与工装承重底板固定连接；所述的侧面压紧装置和正面压紧装置上均设置有用于压紧硅锭的压紧装置构件；所述的正面压紧装置能沿水平方向位移，所述顶部下压装置能沿垂直方向上位移。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述的侧面压紧装置由侧面压紧支架和沿垂直方向上固定在侧面压紧支架上的压紧装置构件。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，还包括框架和两条平行设置在框架上的滑行导轨，且所述的框架用于放置工装承重底板；所述的正面压紧装置安装于框架的滑行导轨上，以实现在水平方向的位移。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述的正面压紧装置包括：设置有若干个压紧装置构件的正面压紧面板、正面压紧加强筋、平移气缸；所述平移气缸一端固定于框架上，另一端与正面压紧加强筋连接固定；正面压紧面板上下两端分别与固定在框架上的两条平行设置的滑行导轨连接，以便使正面压紧装置能够通过平移气缸的伸缩实现正面压紧装置中正面压紧面板连同压紧装置构件的整体水平方向的移动。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述的压紧装置构件包括：压紧滚轮架、压紧尼龙滚轮、压紧气缸、压紧气缸调速；所述的压紧尼龙滚轮安装在压紧滚轮架上；压紧滚轮架固定在压紧气缸上，可通过压紧气缸缸杆的伸缩实现压紧其对应的硅锭的目的；压紧气缸调速可实现控制压紧气缸缸杆的伸缩速度。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述顶部下压装置包括：尼龙压块、下压气缸、下压气缸支撑板；所述尼龙压块固定在下压气缸的伸缩缸杆端部；下压气缸的伸缩缸杆端穿过并固定在下压气缸支撑板上；下压气缸支撑板固定在框架的顶部，可通过下压气缸向下伸出伸缩缸杆，带动尼龙压块实现对硅锭组的向下压紧。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述的背面定位装置包括背面定位支架、背面定位档条；若干个背面定位档条呈垂直方向上、有一定间隙的固定在背面定位支架上，定位档条为U型，所述定位档条与硅块大小相适应，方便人工放取硅块，同时定位档条之间的间隙便于擦除多余的胶水。
本发明第二方面提供了一种硅锭半自动拼棒设备的生产工艺，其包括如下步骤：将待拼棒的硅锭置于工装承重底板上，且在侧面定位装置、背面定位装置、侧面压紧装置之间后，进行侧向压紧；再将正面压紧装置平移至硅锭正面进行压紧；最后利用顶部下压装置对硅锭顶面进行向下的压紧。
对于上文所述的技术方案，优选的情况下，所述生产工艺其包括如下步骤：
①在工装承重底板上，位于侧面定位装置、背面定位装置、侧面压紧装置、正面压紧装置缸杆伸出时的压紧装置四者所合围的居中位置，为硅锭放置点；当设备初始状态时，正面压紧装置的平移气缸及压紧装置构件、侧面压紧装置的压紧装置构件、顶部下压装置的下压气缸的气缸伸缩缸杆均处于收缩状态；
② 将第一块上表面已点胶的硅锭水平放置在①中所述的硅锭放置点上，且与背面定位装置和侧面定位装置接触；
③将上表面已点胶的透明薄板水平放置在②中所放置的硅锭居中正上方；
④ 将第二块上表面已点胶的硅锭水平放置在③中所放置的透明薄板上，且与背面定位装置和侧面定位装置接触；
⑤ 开启设备开关；侧面压紧装置最下方的第1、2两个压紧装置构件推动气缸缸杆对所放置的硅锭实施侧面压紧，此时第1、2压紧装置构件上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；正面压紧装置中装有压紧装置构件的正面压紧面板由平移气缸推到硅锭合围位置，并推动最下方第1、2两个压紧装置构件对所放置的硅锭实施正面压紧，第1、2压紧装置构件上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；设备上方顶部下压装置的下压气缸缸杆伸出，向下压紧硅块；侧面、正面、顶部三个压紧动作持续一定时间，之后在侧面压紧装置保持不动的情况下，顶部下压气缸缸杆缩回，正面压紧装置的压紧装置构件松开，平移气缸缸杆缩回，使正面压紧装置退回一旁；
⑥ 按照上述③、④步骤的内容，再次放置已点胶的透明薄板和硅锭，并再次开启设备开关，侧面压紧装置下方的第3个压紧装置构件，连同正面压紧装置、顶部下压装置，共同作用实现对新放入的薄膜和硅锭的压紧，重复操作；
⑦ 当放上最后的硅锭并实现合围压紧后，正面压紧装置、顶部下压装置不再松开，保持压紧一段时间，等待胶水固化后，所有夹紧松开，取出硅棒。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.能提高小硅锭的拼棒效率；
2.提升拼棒的质量；
3.有两面可以对齐，节省后续磨倒的工作量，减少了硅材料损耗。
附图说明
图1是根据本发明的硅锭半自动拼棒设备正视图；
图2是根据本发明的硅锭半自动拼棒设备核心构件；
图3是根据本发明的侧面定位装置；
图4是根据本发明的背面定位装置；
图5是根据本发明的侧面压紧装置；
图6是根据本发明的压紧装置构件；
图7是根据本发明的正面压紧装置；
图8是根据本发明的顶部下压装置；
图9是现有技术中的硅锭拼棒方式图；
主要附图标记说明：
1框架、2.工装承重底板、3.侧面定位装置、4.背面定位装置、5.侧面压紧装置、6.正面压紧装置、7.顶部下压装置、8.硅锭拼棒；
4-1.背面定位支架、4-2.背面定位档条；
5-1.侧面压紧支架、5-2.压紧装置构件；
5-2-1.压紧滚轮架、5-2-2.压紧尼龙滚轮、5-2-3.压紧气缸、5-2-4.压紧气缸调速；
6-1.正面压紧面板、6-2.正面压紧加强筋、6-3.平移气缸、5-2.压紧装置构件；
7-1.尼龙压块、7-2.下压气缸、7-3.下压气缸支撑板；
8-1.小硅锭、8-2.透明薄膜、8-3.胶水。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细地描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
所述的硅锭半自动拼棒设备，包括框架1、工装承重底板2、侧面定位装置3、背面定位装置4、侧面压紧装置5、正面压紧装置6和顶部下压装置7；
其连接方式为：所述的框架1用于放置工装承重底板2；在工装承重底板2上设置有用于三个方向上固定硅锭的紧固装置；分别为两个定位装置和一个压紧装置；其中，所述的侧面定位装置3、背面定位装置4和侧面压紧装置5分别与工装承重底板2固定连接；所述的正面压紧装置6安装于框架1上。
其中，所述的侧面压紧装置5包括：侧面压紧支架5-1、压紧装置构件5-2，其中压紧装置构件5-2在本案例中采用的是规格为20mm的行程气缸，型号为亚德客TCL16*20，也可根据实际需要更换为其他规格或型号；
其连接方式为：若干个压紧装置构件5-2沿垂直方向上固定在侧面压紧支架5-1上，组成一组，形成侧面压紧装置5。
所述的压紧装置构件5-2包括：压紧滚轮架5-2-1、压紧尼龙滚轮5-2-2、压紧气缸5-2-3、压紧气缸调速5-2-4；
其连接方式为：压紧尼龙滚轮5-2-2通过带轴承的滚轮轴安装在压紧滚轮架5-2-1上；压紧滚轮架5-2-1固定在压紧气缸5-2-3的伸缩缸杆上，可通过压紧气缸5-2-3缸杆的伸缩实现压紧其对应的硅锭的目的；压紧气缸调速5-2-4可实现控制压紧气缸缸杆的伸缩速度。
其中，所述的正面压紧装置6包括：若干个压紧装置构件5-2、正面压紧面板6-1、正面压紧加强筋6-2、平移气缸6-3；
其连接方式为：平移气缸6-3一端固定于框架1上，另一端与正面压紧加强筋6-2连接固定；正面压紧面板6-1上下两端分别与固定在框架1上的两条平行设置的滑行导轨连接，以便使正面压紧装置6能够通过平移气缸6-3的伸缩实现正面压紧装置6中正面压紧面板连同压紧装置构件的整体水平方向的移动。
所述顶部下压装置7包括：尼龙压块7-1、下压气缸7-2、下压气缸支撑板7-3；
其连接方式为：尼龙压块7-1固定在下压气缸7-2的伸缩缸杆端部；下压气缸7-2的伸缩缸杆端穿过并固定在下压气缸支撑板7-3上；下压气缸支撑板7-3固定在框架1的顶部，可通过下压气缸7-2向下伸出气缸杆，带动尼龙压块7-1实现对硅锭组的向下压紧。
所述的背面定位装置4包括：背面定位支架4-1、背面定位档条4-2；
其连接方式为：若干个背面定位档条4-2呈垂直方向上、有一定间隙的固定在背面定位支架4-1上，定位档条为U型，所述定位档条与硅块大小相适应，方便人工放取硅块，同时定位档条之间的间隙便于擦除多余的胶水。
该装置工作方式为：
①当设备初始状态时，正面压紧装置6的平移气缸6-3及压紧装置构件5-2、侧面压紧装置5的压紧装置构件5-2、顶部下压装置7的下压气缸7-2的气缸伸缩缸杆均处于收缩状态；在工装承重底板2上，位于侧面定位装置3、背面定位装置4、侧面压紧装置5、正面压紧装置6缸杆伸出时的压紧装置四者所合围的居中位置，为硅锭放置点；
② 将第一块上表面已点胶的硅锭水平放置在①中所述的硅锭放置点上，且与背面定位装置4和侧面定位装置3接触；
③将上表面已点胶的透明薄板水平放置在②中所放置的硅锭居中正上方；
④ 将第二块上表面已点胶的硅锭水平放置在③中所放置的透明薄板上，且与背面定位装置4和侧面定位装置3接触；
⑤ 开启设备开关。侧面压紧装置5最下方的第1、2两个压紧装置构件5-2推动气缸缸杆对所放置的硅锭实施侧面压紧，此时第1、2压紧装置构件5-2上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；正面压紧装置6中装有压紧装置构件5-2的正面压紧面板6-1由平移气缸6-3推到硅锭合围位置，并推动最下方第1、2两个压紧装置构件5-2的气缸缸杆对所放置的硅锭实施正面压紧，第1、2压紧装置构件5-2上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；设备上方顶部下压装置7的下压气缸7-2缸杆伸出，向下压紧硅块；侧面、正面、顶部三个压紧动作持续一定时间，一般设定为3秒，之后在侧面压紧装置5保持不动的情况下，顶部下压气缸7-2缸杆缩回，正面压紧装置的压紧装置构件5-2松开，平移气缸6-3缸杆缩回，使正面压紧装置6退回一旁；
⑥ 参考③、④步骤的内容，再次放置已点胶的透明薄板和硅锭，并再次开启设备开关，侧面压紧装置6下方的第3个压紧装置构件5-2，连同正面压紧装置6、顶部下压装置7，共同作用实现对新放入的薄膜和硅锭的压紧，以此类推；
⑦ 当放上最后的硅锭并实现合围压紧后，正面压紧装置、顶部下压装置不再松开，保持压紧一段时间，等待胶水固化后，所有夹紧松开，取出硅棒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种硅锭半自动拼棒设备，其特征在于，包括围绕硅锭的六个面分别设置有如下结构：工装承重底板（2）、侧面定位装置（3）、背面定位装置（4）、侧面压紧装置（5）、正面压紧装置（6）和顶部下压装置（7）；其中，所述的侧面定位装置（3）、背面定位装置（4）和侧面压紧装置（5）分别与工装承重底板（2）固定连接；所述的侧面压紧装置（5）和正面压紧装置（6）上均设置有用于压紧硅锭的压紧装置构件（5-2）；所述的正面压紧装置（6）能沿水平方向位移，所述顶部下压装置（7）能沿垂直方向位移；
所述的压紧装置构件（5-2）包括：压紧滚轮架（5-2-1）、压紧尼龙滚轮（5-2-2）、压紧气缸（5-2-3）、压紧气缸调速（5-2-4）；所述的压紧尼龙滚轮（5-2-2）安装在压紧滚轮架（5-2-1）上；压紧滚轮架（5-2-1）固定在压紧气缸（5-2-3）上；
所述的硅锭半自动拼棒设备，还包括框架（1）和两条平行设置在框架上的滑行导轨，且所述的框架（1）用于放置工装承重底板（2）；所述的正面压紧装置（6）安装于框架（1）的滑行导轨上；
所述的正面压紧装置（6）包括：设置有若干个压紧装置构件（5-2）的正面压紧面板（6-1）、正面压紧加强筋（6-2）、平移气缸（6-3）；所述平移气缸（6-3）一端固定于框架（1）上，另一端与正面压紧加强筋（6-2）连接固定；正面压紧面板（6-1）上下两端分别与固定在框架（1）上的滑行导轨连接。
2.根据权利要求1所述的硅锭半自动拼棒设备，其特征在于，所述的侧面压紧装置（5）由侧面压紧支架（5-1）以及沿垂直方向上固定在侧面压紧支架（5-1）上的压紧装置构件（5-2）。
3.根据权利要求1所述的硅锭半自动拼棒设备，其特征在于，所述顶部下压装置（7）包括：尼龙压块（7-1）、下压气缸（7-2）、下压气缸支撑板（7-3）；所述尼龙压块（7-1）固定在下压气缸（7-2）的伸缩缸杆端部；下压气缸（7-2）的伸缩缸杆端穿过并固定在下压气缸支撑板（7-3）上；下压气缸支撑板（7-3）固定在框架（1）的顶部，下压气缸（7-2）向下伸出伸缩缸杆，带动尼龙压块（7-1）实现对硅锭组的向下压紧。
4.根据权利要求1所述的硅锭半自动拼棒设备，其特征在于，所述的背面定位装置（4）包括背面定位支架（4-1）、背面定位档条（4-2）；若干个背面定位档条（4-2）呈垂直方向上、有一定间隙的固定在背面定位支架（4-1）上，定位档条为U型，所述定位档条与硅块大小相适应。
5.如权利要求1所述的硅锭半自动拼棒设备的生产工艺，其包括如下步骤：将待拼棒的硅锭置于工装承重底板（2）上，且置于侧面定位装置（3）、背面定位装置（4）、侧面压紧装置（5）之间后，进行侧向压紧；再将正面压紧装置（6）平移至硅锭正面进行压紧；最后利用顶部下压装置（7）对硅锭顶面进行向下的压紧。
6.根据权利要求5所述的硅锭半自动拼棒设备的生产工艺，其包括如下步骤：
①在工装承重底板（2）上，位于侧面定位装置（3）、背面定位装置（4）、侧面压紧装置（5）、正面压紧装置（6）缸杆伸出时的压紧装置四者所合围的居中位置，为硅锭放置点；当设备初始状态时，正面压紧装置（6）的平移气缸（6-3）及压紧装置构件（5-2）、侧面压紧装置（5）的压紧装置构件（5-2）、顶部下压装置（7）的下压气缸（7-2）的气缸伸缩缸杆均处于收缩状态；
②将第一块上表面已点胶的硅锭水平放置在①中所述的硅锭放置点上，且与背面定位装置（4）和侧面定位装置（3）接触；
③将上表面已点胶的透明薄板水平放置在②中所放置的硅锭居中正上方；
④将第二块上表面已点胶的硅锭水平放置在③中所放置的透明薄板上，且与背面定位装置（4）和侧面定位装置（3）接触；
⑤开启设备开关；侧面压紧装置（5）最下方的第1、2两个压紧装置构件（5-2）推动气缸缸杆对所放置的硅锭实施侧面压紧，此时第1、2压紧装置构件（5-2）上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；正面压紧装置（6）中装有压紧装置构件（5-2）的正面压紧面板（6-1）由平移气缸（6-3）推到硅锭合围位置，并推动最下方第1、2两个压紧装置构件（5-2）对所放置的硅锭实施正面压紧，第1、2压紧装置构件（5-2）上部的其他压紧装置构件的气缸不会弹出；设备上方顶部下压装置（7）的下压气缸（7-2）缸杆伸出，向下压紧硅块；侧面、正面、顶部三个压紧动作持续一定时间，之后在侧面压紧装置（5）保持不动的情况下，顶部下压气缸（7-2）缸杆缩回，正面压紧装置的压紧装置构件（5-2）松开，平移气缸（6-3）缸杆缩回，使正面压紧装置（6）退回一旁；
⑥按照上述③、④步骤的内容，再次放置已点胶的透明薄板和硅锭，并再次开启设备开关，侧面压紧装置（6）下方的第3个压紧装置构件（5-2），连同正面压紧装置（6）、顶部下压装置（7），共同作用实现对新放入的薄膜和硅锭的压紧，重复操作；
⑦当放上最后的硅锭并实现合围压紧后，正面压紧装置（6）、顶部下压装置（7）不再松开，保持压紧一段时间，等待胶水固化后，所有夹紧松开，取出硅棒。
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