CN205631053U - 硅棒组合加工机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硅棒组合加工机，包括：机座；硅棒开方设备；硅棒输送设备；磨面设备，用于对所述硅棒进行磨面作业；滚圆及抛光设备，用于对经所述磨面设备磨面后的所述硅棒进行滚圆及抛光作业；硅棒移送设备，用于将经所述硅棒开方设备开方后的所述硅棒从所述硅棒开方设备移送至所述硅棒输送设备以及将经所述磨面设备及所述滚圆及抛光设备进行加工后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。本实用新型的硅棒组合加工机，集合了多个作业设备，包括有相互邻近的硅棒开方设备、磨面设备、滚圆及抛光设备，并可利用硅棒移送设备将待加工的硅棒在各个作业设备之间进行转移，能自动化实现硅棒加工的多个工序作业，节省人工成本且提高生产效率。

Description

硅棒组合加工机

技术领域

本实用新型涉及工件加工技术领域，特别是涉及应用于硅棒的硅棒组合加工机。

背景技术

目前，随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放，光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏发电领域中，通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭后通过多线锯切割而成。

现有硅片的制作流程，一般是先将多晶硅脆状材料提拉为单晶硅棒，然后采用开方机进行开方；此时，切割机构沿硅棒长度方向进给并在硅棒周向上切割出四个两两平行的平面，使得硅棒整体呈类长方体形；开方完毕后，对硅棒进行磨面、滚圆及抛光等处理；最后，再采用多线切片机沿长度方向对开方后的硅棒进行切片。

一方面，现有的开方机，均是一次性能够完成多根硅棒开方切割的结构设计，但是这种现有的开方机，虽然切割机构一次进给能够完成多根硅棒的切割，但是由于硅棒根数较多，切割机构中切割线在布置走线时需要经过很多导线轮转向，使其工作时能耗损失较大，降低了切割效率，为了保证切割效果，切割机构进给速度通常很慢，故整体切割效率实际并不高。同时，目前传统的开方机由于切割单晶硅棒的数量多，导致切割导轮的间距越来越大，带来的效率低下，截断面与中心线偏差大，崩边，且需要人工进行搬运，存在安全隐患。随着单晶硅棒的成本不断降低，对切割中产生无谓的损耗要求越来越高，以往的切割方式已不能满足对现有单晶硅棒截断的要求。

另一方面，现有技术中，开方机与后续工序中的磨面设备、滚圆及抛光设备不在同一工作区，因此，当通过开方机完成硅棒开方作业之后，需将硅棒转移至其他工作区、其他车间甚至是其他单位进行其他的工序作业，相对而言，操作繁琐，效率低下，且在硅棒转移过程中提高了硅棒损伤的风险。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种硅棒组合加工机，用于解决现有技术中存在的开方质量欠佳及各个工序作业间效率低下等问题。

为实现上述目的及其他目的，本实用新型提供一种硅棒组合加工机，包括：机座；用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角的多边形硅棒的硅棒开方设备，设于所述机座上，所述多边形硅棒包括有由所述硅棒开方设备切割而成的多个竖切面和位于相邻两个竖切面之间的倒角面；硅棒输送设备，设于所述机座上，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送经开方后的硅棒；磨面设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第一区位上；滚圆及抛光设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第二区位上；以及硅棒移送设备，设于所述机座上，，具有硅棒移送功能，所述硅棒移送功能包括将经所述硅棒开方设备开方后的所述硅棒从所述硅棒开方设备移送至所述硅棒输送设备以及将经所述磨面设备及所述滚圆及抛光设备进行加工后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。

可选地，所述硅棒开方设备包括：座体，具有一开方切割区；用于承载竖直放置的硅棒的承载台，设于所述座体上且位于所述开方切割区；设于所述座体上切割机构，包括：切割机架，设于所述座体上且邻近于所述承载台；切割单元，设于所述切割机架且可升降地设于所述承载台上方，所述切割单元中包括有形成切割线网的切割线。

可选地，所述切割单元包括：支架，通过一升降机构可升降地设于所述切割机架；至少一对切割轮组，对向设置于所述支架的相对两侧；每一个所述切割轮组包括相对设置的至少两个切割轮和缠绕于至少两个所述切割轮上的切割线。

可选地，所述硅棒组合加工机还包括用于定位所述硅棒的定位结构。

可选地，所述硅棒输送设备的输送行程上还设置有中转区位，所述中转区位上设有测量及清洗设备；所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳所述硅棒移送设备所移送来的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量；所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经所述滚圆及抛光设备进行滚圆及抛光作业的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量。

可选地，所述硅棒输送设备包括：圆盘形或圆环形输送本体，其圆弧形的周侧表面设有齿带；驱动电机及连接所述驱动电机而受所述驱动电机驱动的联动结构，所述联动结构包括啮合所述齿带的转动齿轮。

可选地，第一容纳空间，用于接纳由所述硅棒输送设备输送来的所述硅棒；至少一砂轮组件，设置于所述第一容纳空间内；所述砂轮组件能相对纵向运动，用于研磨所述第一容纳空间中所述硅棒的各个竖切面。

可选地，所述砂轮组件包括：内外套接在同一单轴或双轴的粗磨砂轮及精磨砂轮，所述粗磨砂轮和精磨砂轮中的至少一者是能相对另一者沿所述单轴或双轴作轴向运动的；或者，所述砂轮组件包括：第一转动式底盘；设置于所述第一转动式底盘上的第一双头主轴，所述第一双头主轴的第一端设有粗磨砂轮，所述第一双头主轴的第二端设有精磨砂轮；驱动所述第一转动式底盘进行转动的第一驱动电机。

可选地，所述滚圆及抛光设备包括：第二容纳空间，用于接纳输送来的硅棒；至少一滚圆及抛光组件，设置于所述第二容纳空间内；所述滚圆及抛光组件能相对纵向运动。

可选地，所述滚圆及抛光组件包括：第二转动式底盘；设置于所述第二转动式底盘上的第二双头主轴，所述第二双头主轴的第一端设有磨削轮，所述第二双头主轴的第二端设有抛光机；用于驱动所述第二转动式底盘进行转动的第二驱动电机。

本实用新型的硅棒组合加工机，集合了多个作业设备，包括有相互邻近的硅棒开方设备、磨面设备、滚圆及抛光设备，并可利用硅棒移送设备将待加工的硅棒在各个作业设备之间进行转移，能自动化实现硅棒加工的的多个工序作业，节省人工成本且提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型硅棒组合加工机在第一视角下的立体结构示意图。

图2为本实用新型硅棒组合加工机的俯视图。

图3为本实用新型硅棒组合加工机中硅棒开方设备的立体结构示意图。

图4为本实用新型硅棒组合加工机中硅棒开方设备的定位结构的结构示意图。

图5为本实用新型硅棒组合加工机中硅棒开方设备的定位结构中底部定位件的结构示意图。

图6为本实用新型硅棒组合加工机中磨面设备的结构示意图。

图7为本实用新型硅棒组合加工机中滚圆及抛光设备的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1和图2，显示了本实用新型硅棒组合加工机在一个实施方式中的结构示意图，其中，图1为本实用新型硅棒组合加工机在第一视角下的立体结构示意图，图2为本实用新型硅棒组合加工机的俯视图。

如图1和图2所示，本实用新型硅棒组合加工机包括：座体1、硅棒开方设备2、硅棒输送设备3、磨面设备4、滚圆及抛光设备5、以及硅棒移送设备。

以下对本实用新型硅棒组合加工机进行详细说明。

座体1，作为本实用新型硅棒组合加工机的主体框架，各个作业设备(例如：硅棒开方设备2、硅棒输送设备3、磨面设备4、滚圆及抛光设备5)均设于座体1上。

硅棒开方设备2，设于座体1上，用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角的多边形硅棒。由于一般晶棒为圆柱形，所述硅棒开方设备2的作用是将其切割成截面为多边形(例如为类矩形)的形状，而硅棒整体呈类长方体形，包括四个竖切面和位于相邻两个竖切面之间的倒角面，以供后续各作业设备将对竖切面和倒角面进行研磨及抛光以保证平整；当然需说明的是，在其他实施例中，所述截面可不必为类矩形，可以是更多边或更少边的形状，并非以本实施例为限。

请继续参阅图3，为本实用新型硅棒组合加工机中硅棒开方设备的立体结构示意图。如图3所示，硅棒开方设备2更具体包括机座21、承载台22、以及线切割设备24。

机座21，作为本实用新型硅棒开方机的主体框架，承载台22和线切割设备24等均设于机座21上。在本实施例中，机座21的前部具有一开方切割区。

承载台22，设于机座21上且位于所述开方切割区的承载台，用于承载硅棒20。在本实施例中，所述承载台22为矩形的台面结构，其截面大致呈︻型，枕于机座21上。硅棒20是由多晶硅脆状材料提拉而成单晶硅棒，一般为圆柱形结构，在实际应用中，呈圆柱形结构的硅棒20是圆形截面接触的方式竖直放置于承载台22上。

另外，为使得竖直放置的硅棒20能稳固于承载台22，本实用新型硅棒开方机还包括有定位结构。

所述定位结构包括供定位硅棒20底部的底部定位件，较佳地，在一实际应用中，所述底部定位件可以是固设于承载台22上的硅棒夹具，该硅棒夹具包括底托251和设于底托251外周的夹爪253(请参阅图4和图5)，底托251与需限位的硅棒20相适配，夹爪253为多个(在本实施例中，由于是需要将硅棒由初始的圆形截面切割为类矩形截面，如此，要将硅棒沿着硅棒长度方向切割出四个两两平行的切割平面，因此，各个夹爪253的数量优选为四个，分别自底托251的底部向上延伸出)。在一种情形下，对于夹爪253的设置，夹爪253可设计为具有弹性的弹性夹爪且夹爪253是啮合连接于底托251的底部(夹爪253的连接端设置有齿盘2531，底托251的底部设有与齿盘2531啮合的齿盘调节柱2532，齿盘调节柱2532上设计有多节调节齿。通过齿盘调节柱2532的上下运动即可控制夹爪253的开合)。如此，当硅棒20置放于底托251时，硅棒20抵靠于底托251且确保硅棒20与底托251同心，这时，夹爪253可很好地夹固住硅棒20底部。再有，为了防止夹爪253剐蹭划伤硅棒20，夹爪253与硅棒20接触的部位为圆滑设计或者在夹爪253中要与硅棒接触的内表面增设缓冲垫。当然，硅棒夹具仅是一种较佳实施例，但底部定位件并不以此为限，在其他实施例中，底部定位件也可以是气动吸盘或者涂覆有粘结剂的粘结连接面，应同样具有将硅棒20稳固于承载台22上的效果。

此外，所述定位结构还可包括顶部压紧件，用于压紧硅棒20的顶部。在本实施中，顶部压紧件可包括：活动设置的轴承261以及设置于轴承261底部的压紧块263，轴承261受一驱动装置驱动(未在图式中予以标示)而上下活动，压紧块263与硅棒20适配(压紧块263可以是与硅棒20的截面尺寸相适配的圆饼形压块)。

这样，通过所述定位结构中的底部定位件和顶部压紧件的相互配合，可将待切割的硅棒20稳固于承载台22上，确保了硅棒20在开方切割作业中的稳定性及切割面的平整度。

线切割设备24，设于机座21上，包括：切割机架241和线切割单元。

切割机架241设于机座21的后部且邻近于承载台22。

线切割单元，设于切割机架且可升降地设于承载台22上方。进一步地，线切割单元包括：支架243和至少一对切割轮组。支架243通过一升降机构可升降地设于切割机架241，在一实施例中，所述升降机构可设于切割机架241和对应的支架243的左右两侧，所述升降机构可包括：上下设置的滑轨、设于所述切割机架241上且顺着所述滑轨的导向柱、以及设于支架243上导向板，所述导线板带有供穿设于导向柱的导向孔。所述导向柱可以起到导向的作用，保证了支架243在进行升降运动时的运动稳定度及竖直精度。

所述至少一对切割轮组，对向设置于支架243的相对两侧。每一个切割轮组包括相对设置的至少两个切割轮245和缠绕于至少两个切割轮245上的切割线246，一对切割轮组中分属不同所述切割轮组中的两条切割线246相互平行。每一个切割轮组中的两个切割轮245之间的间距与硅棒20的截面尺寸相对应。具体来讲，在一种情形下，线切割单元包括第一对切割轮组，所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组，分列于支架243的左右两侧，第一切割轮组包括前后设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第一切割线246，第二切割轮组也包括前后设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第二切割线246，第一切割线246与第二切割线246相互平行；在另一种情形下，线切割单元包括第二对切割轮组，所述第二对切割轮组包括第三切割轮组和第四切割轮组，分列于支架243的前后两侧，第三切割轮组包括左右设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第三切割线246，第四切割轮组也包括左右设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第四切割线246，第三切割线246与第四切割线246相互平行。在又一种情形下，线切割单元包括两对切割轮组，即，第一对切割轮组和第二对切割轮组。所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组，分列于支架243的左右两侧，第一切割轮组包括前后设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第一切割线246，第二切割轮组也包括前后设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第二切割线246，第一切割线246与第二切割线246相互平行；所述第二对切割轮组包括第三切割轮组和第四切割轮组，分列于支架243的前后两侧，第三切割轮组包括左右设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第三切割线246，第四切割轮组也包括左右设置的两个切割轮245，两个切割轮245之间缠绕有第四切割线246，第三切割线246与第四切割线246相互平行。这样，第一切割轮组中的第一切割线246、第二切割线246和第二切割轮组中的第三切割线、第四切割线中的任意相邻两条切割线相互垂直，四条切割线所圈定就是矩形形状。

需特别说明的是，在前述说明中，线切割单元中既可以包括一对切割轮组(左右设置的第一对切割轮组或者前后设置的第二对切割轮组)也可以包括两对切割轮组(左右设置的第一对切割轮组和前后设置的第二对切割轮组)，不过，针对一对切割轮组和两对切割轮组而言，承载台22以及定位结构的设置略有不同。特别地，针对一对切割轮组，要将硅棒20进行开方就需要两次切割步骤，且在第一次切割之后，再次调整硅棒20的切割位置。在一较佳实施例中，可将承载台及定位结构设置为旋转式结构，例如：所述承载台为可旋转的转盘，所述定位结构中的底部定位件固定于所述承载台并跟随所述承载台转动，所述定位结构中的顶部压紧件中的轴承可受控而旋转从而带动压紧块旋转。这样，通过将承载台及定位结构设置为旋转式结构，就可顺利地将硅棒20进行旋转(例如旋转90°)，从而使得那一对切割轮组中的两条切割线能对旋转后的硅棒20进行第二次切割，完成硅棒20的开方。

线切割单元还包括：绕线轮2471，设于切割机架241上，用于缠绕切割线；张力轮2472，设于切割机架241上，用于进行切割线的张力调整；导线轮2473，设于支架243上，用于实现切割线的导向。

工作转移设备，用于完成硅棒20的转移工作。具体地，所述工作转移设备用于将硅棒20转移至承载台22以及将硅棒20从承载台22转移出。在一实施例中，所述工作转移设备为一体式机械手。例如，所述一体式机械手包括：设于机座21或机座21壳体上的安装柱(所述安装柱在必要时可设计为上下活动式)，转动设于所述安装柱上的转动臂，转动连接于所述转动臂的延伸臂，所述延伸臂的末端设有机械抓具。所述机械抓具，用于抓住待转移的硅棒。在一实施例中，机械抓具为机械抓手，具有用于夹住硅棒的夹手，为防止机械抓手剐蹭划伤硅棒，机械抓手与硅棒接触的部位为圆滑设计或者在机械抓手中要与硅棒接触的内表面增设缓冲垫。在一实施例中，机械抓具的端部具有真空吸附腔，据此吸附住待转移的硅棒(例如，机械抓具中的真空吸附腔正对硅棒20的其中一个竖切面并吸附住硅棒20以硅棒竖直放置的方式进行转移)。

为提升切割的精准度，本实用新型硅棒开方机还包括硅棒检位设备，用于对承载台上承载的所述硅棒进行检位。优选地，所述硅棒检位设备包括CCD摄像单元及图像识别单元。所述CCD摄像单元，用于采集硅棒20的图像；所述图像识别单元，与所述CCD摄像单元连接，用于识别所述CCD摄像单元采集到的硅棒图像中的棱线(硅棒20上设有棱线)。线切割单元，则可沿所述硅棒图像中的棱线而切割硅棒20并将硅棒20切割为截面为具有倒角的类矩形。具体地，所述图像识别单元可通过例如微处理器系统(如单片机系统等)实现。

还有，本实用新型硅棒开方机还可包括硅棒清洗设备(未在图式中予以显示)，用于对经线切割设备24切割开方后的硅棒20进行清洗。一般，硅棒20经线切割设备24切割开方后，在切割过程中产生的切割碎屑会附着于硅棒20表面，因此，需要对硅棒20进行必要的清洗。一般地，所述硅棒清洗设备包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒装置，在清洗时，由所述清洗液喷洒装置对着硅棒20喷洒清洗液(例如为纯水)，同时，由电机驱动清洗刷头(优选为旋转式刷头)作用于硅棒20，完成清洗作业。

硅棒转移设备6设于所述机座上，用于完成硅棒20的转移工作。具体地，硅棒转移设备6用于将经硅棒开方设备2开方后的硅棒20从硅棒开方设备2移送至硅棒输送设备3以及将经磨面设备4及滚圆及抛光设备5进行加工后的硅棒20移出硅棒输送设备3。在一实施例中，所述硅棒转移设备6为一体式机械手。例如，所述一体式机械手包括：设于机座21或机座21壳体上的安装柱(所述安装柱在必要时可设计为上下活动式)，转动设于所述安装柱上的转动臂，转动连接于所述转动臂的延伸臂，所述延伸臂的末端设有机械抓具。所述机械抓具，用于抓住待转移的硅棒。在一实施例中，机械抓具为机械抓手，具有用于夹住硅棒的夹手，为防止机械抓手剐蹭划伤硅棒，机械抓手与硅棒接触的部位为圆滑设计或者在机械抓手中要与硅棒接触的内表面增设缓冲垫。在一实施例中，机械抓具的端部具有真空吸附腔，据此吸附住待转移的硅棒(例如，机械抓具中的真空吸附腔正对硅棒20的其中一个竖切面并吸附住硅棒20以硅棒竖直放置的方式进行转移)。

硅棒输送设备3，设于机座21上，用于输送经开方后的硅棒。

在本实施例中，硅棒输送设备3更具体包括：圆盘形或圆环形输送本体(优选为圆环形)、驱动电机及连接所述驱动电机的联动结构，所述联动结构联动于所述圆盘形或圆环形输送本体，如此，所述联动结构联动在所述驱动电机驱动下带动所述圆盘形或圆环形输送本体旋转以输送硅棒20。关于硅棒输送设备3的旋转结构，在一实例中，硅棒输送设备3在其圆盘形或圆环形输送本体的圆弧形的周侧表面(若为圆环形则可为内表面或外表面，若为圆盘形则为外表面)设有齿带，所述齿带与联动结构连接；所述联动结构包括啮合所述齿带的转动齿轮，且还可包括与该转动齿轮啮合的齿轮组。所述旋转结构可受例如电机驱动从而带动圆盘形或圆环形输送本体转动。另外，硅棒输送设备3还可包括锁止机构，用于锁定圆盘形或圆环形输送本体。在一优选实施例中，所述锁止机构可包括锁止插销和与锁止插销连接的锁止气缸，其中，锁止插销的数量可以是多个，均匀分布于锁定圆盘形或圆环形输送本体边缘(例如，锁止插销的数量为三个，以120°角的方式均匀分布)，在实际应用中，当需要锁定圆盘形或圆环形输送本体时(例如：当需要通过硅棒转移设备6将经硅棒开方设备2开方后的硅棒20从硅棒开方设备2移送至硅棒输送设备3的时候，或者是当需要通过硅棒转移设备6将经磨面设备4及滚圆及抛光设备5进行加工后的硅棒20移出硅棒输送设备3的时候，或者是各个硅棒20在相对应的腔室内被各个作业设备执行作业的过程中)，所述锁止机构中的锁止气缸就驱动锁止插销伸出并作用于圆盘形或圆环形输送本体，锁定圆盘形或圆环形输送本体，确保硅棒20转移的稳定进行；待硅棒20转移完成后，再由锁止气缸驱动锁止插销收缩，解锁圆盘形或圆环形输送本体，从而使得圆盘形或圆环形输送本体能旋转。

所述硅棒20在硅棒输送设备3上是至少可自转运动地设置的(当然还可以升降、平移等，此处不作展开)，在本实施例中，硅棒输送设备3中的圆盘形或圆环形输送本体在对应硅棒20的承载表面(向上表面)上设有供承载各个硅棒20且与各个区位(如第一区位，第二区位等)一一对应的多个承载台22，即若如图1和图2所示，本实用新型硅棒组合加工机设计了有三个区位，则圆盘形或圆环形输送本体可有三个承载台22，从而同时可进行三个硅棒20中的两个进行加工作业，剩下的一个则为待加工，当然，承载台22的数量可根据实际需求加以变化并非以此为限。另外，承载台22还可设计为能自转运动(例如固定轴为受驱动电机驱动的转轴等来实现)，承载台22与硅棒20的接触面具有阻尼，以提供带动硅棒20自转的摩擦力。

再有，为使得承载的硅棒20更好地稳固于承载台22，承载台22上还可设计有相应的硅棒限位结构，所述限位结构至少包括有类似于前述硅棒开方设备2的定位结构中的顶部压紧件，在本实施中，顶部压紧件可包括：活动设置的轴承以及设置于轴承底部的压紧块，轴承受一驱动装置驱动(未在图式中予以标示)而上下活动，压紧块与硅棒适配(压紧块可以是与硅棒的截面尺寸相适配的圆饼形压块)。更进一步地，所述顶部件中的压紧块活动连接于所述轴承并可相对所述轴承而能自转运动，因此，所述压紧块联动于一旋转电机。在实际应用中，所述压紧块可与其下的承载台22相互配合，具体地，所述压紧块受控于所述旋转电机而转动并顺势带动硅棒20及承载台22也一并旋转，实现硅棒20的调整。另外，必要时，所述限位结构还可包括类似于前述硅棒开方设备2的定位结构中的顶部定位件，具体可参见前述硅棒开方设备2的定位结构中的顶部定位件，在此不再赘述。

硅棒输送设备3的输送行程上设有第一区位和第二区位，即可例如沿圆周方向设置。具体地，磨面设备4设置于所述第一区位中，滚圆及抛光设备5设于所述第二区位中，硅棒输送设备3的输送行程上还可设有中转区位，对应所述中转区位设有测量及清洗设备7。所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳硅棒移送设备所移送来的硅棒20并通过测量及清洗设备7进行清洗和测量，以供硅棒输送设备3将进行清洗和测量后的硅棒20向第一区位的磨面设备4输送；所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经滚圆及抛光设备5进行滚圆及抛光作业的硅棒20并通过测量及清洗设备7进行清洗和测量，以供硅棒移送设备将进行清洗和测量后的硅棒20移出硅棒输送设备3。

测量及清洗设备7，设于机座21上且位于硅棒输送设备3的输送行程的中转区位上，用于对硅棒20进行测量及清洗。因此，测量及清洗设备7中包括有硅棒定位测量装置及硅棒清洗装置。

现对硅棒定位测量装置及硅棒清洗装置分别进行详述。

现有的硅棒在进行加工作业(例如切割、表面研磨、抛光等)之前和/或之后，均需要定位硅棒及测量硅棒的尺寸，因此，硅棒定位测量装置可进一步分为硅棒定位机构和硅棒测量机构。

所述硅棒定位机构包括一次定位机构和二次定位机构，所述一次定位机构包括一次定位件和与所述一次定位件连接的一次定位气缸，所述二次定位机构包括二次定位件和与所述二次定位件连接的二次定位气缸。在一优选实施例中：一次定位件为一定位限框，一次定位件位于硅棒输送设备中的圆盘形或圆环形输送本体上方且对应于放置于圆盘形或圆环形输送本体上的硅棒20的底部；二次定位件为由一对气脚构成的气夹，二次定位件可进行上下滑移。在实际应用中，首先，一次定位机构中的一次定位气缸驱动一次定位件(例如定位线框)伸出，然后，硅棒转移设备将经硅棒开方设备2开方后的硅棒20从硅棒开方设备2移送至硅棒输送设备3中的圆盘形或圆环形输送本体上(例如，硅棒开方设备2中的机械抓具的真空吸附腔正对硅棒20的其中一个竖切面并吸附住硅棒20以硅棒竖直放置的方式进行转移)，由于一次定位机构的定位作用，可确保硅棒开方设备2能可靠地放置于圆盘形或圆环形输送本体的承载台22上；接着，一次定位机构中的一次定位气缸驱动一次定位件收缩，二次定位机构中的二次定位件(例如一对气脚)沿着支撑立柱下移直至一预定位置(该预定位置的高度设定为相当于硅棒20的中部区域)，由二次定位机构中二次定位气缸驱动二次定位件作用于硅棒20以使得硅棒20在二次定位件的作用下进行微调(例如驱动一对气脚收缩并带动硅棒20微调位置)，从而确保硅棒20调整到位；最后，二次定位机构中二次定位气缸驱动二次定位件退位(例如驱动一对气脚张开)，二次定位机构中的二次定位件(例如一对气脚)沿着支撑立柱上移至初始位置。

硅棒测量机构，用于测量硅棒20的尺寸以判定是否符合要求。具体地，硅棒测量机构，包括：驱动装置；沿一水平方向设置的转轴，连接所述驱动装置并受其驱动而能进行正转或反转运动；一对测量臂，固定连接所述转轴，每一个测量臂的端部弯折形成有一测量段，一对所述测量臂中的一对测量段之间形成有供设置工件的容纳空间；所述一对测量臂的一对测量段至少能随所述转轴的正转或反转而运动至抵触于硅棒20而令所述转轴的转矩变化。进一步地，所述驱动装置中至少设有伺服电机、转矩传感器、运动量检测器及控制器。所述伺服电机，连接并驱动所述转轴。所述转矩传感器，用于采集所述转轴的转矩值。所述运动量检测器，用于采集所述转轴从初始位置转动至目标位置的运动量值。所述控制器，连接所述转矩传感器和运动量检测器，用于接收所述转矩传感器采集的转矩值并将所述转矩值和预设转矩阈值比较：在比较结果为所采集转矩值大于所述预设转矩阈值时，控制所述运动量检测器采集所述转轴从初始位置到达当前位置的运动量值。所述控制器用于将所述运动量值与预设运动量下限阈值和预设运动量上限阈值比较以分别输出对应信息，包括：若所述运动量值在预设运动量下限阈值和预设运动量上限阈值之间，则输出表示工件尺寸正常的信息；若所述运动量值小于所述预设运动量下限阈值，则输出表示所述工件尺寸过大的第一错误信息；若所述运动量值大于所述预设运动量上限阈值，则输出表示所述工件尺寸过小的第二错误信息。

针对硅棒清洗装置而言，一般，硅棒20经磨面设备4的磨面作业和滚圆及抛光设备5的滚圆及抛光作业后，作业过程中产生的切割碎屑会附着于硅棒20表面，因此，需要对硅棒20进行必要的清洗。一般地，所述硅棒清洗设备包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒装置，在清洗时，由所述清洗液喷洒装置对着硅棒20喷洒清洗液(例如为纯水)，同时，由电机驱动清洗刷头(优选为旋转式刷头)作用于硅棒20，完成清洗作业。

磨面设备4，设于机座21上且位于硅棒输送设备3的输送行程的第一区位上，用于对硅棒20进行磨面(即，表面研磨)作业。在本实施例中，磨面设备4，具有第一容纳空间，用于接纳通过硅棒输送设备3中的圆盘形或圆环形输送本体输送来的硅棒20。磨面设备4，还包括至少一砂轮组件(如图6)，于所述第一容纳空间中至少可纵向上下运动地设置，且可旋转以研磨所述第一容纳空间中硅棒20的各个竖切面。在本实施例中，硅棒20为类矩形，具有四个竖切面，因此，所述砂轮组件优选为相对设置的至少一对，两者间留有供容纳所述硅棒的第一容纳空间，当硅棒20被送至所述第一容纳空间中的一对砂轮组件之间后，砂轮组件即可接触硅棒20中相对的一对竖切面，然后上、下活动进行研磨。

如图6所示，磨面设备4中的每个砂轮组件设计为双头结构，具体地，每个砂轮组件包括：转动式底盘41(优选为圆形底盘)；设置于转动式底盘41上的双头主轴42，双头主轴42的第一端设有粗磨砂轮43，双头主轴42的第二端设有精磨砂轮44；驱动电机，用于驱动转动式底盘41进行转动以使双头主轴42中的粗磨砂轮43和精磨砂轮44调换位置。在实际应用中，在研磨时，先使得一对砂轮组件中双头主轴42的粗磨砂轮43正对于硅棒20的竖切面并进入作业区；使用粗磨砂轮43旋转来进行粗磨(粗磨作业可例如为：先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20底部之后并穿过硅棒20之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20顶部之后并穿过硅棒20之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；……；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20的竖切面研磨至预设的尺寸)；粗磨完成后，将砂轮组件停留于上限位使得粗磨砂轮43回退以退出作业区，由驱动电机驱动转动式底盘41进行转动(例如为转动180°角)，使得双头主轴42中的粗磨砂轮43和精磨砂轮44调换位置，这样，双头主轴42中的精磨砂轮44正对于硅棒20的竖切面；驱动双头主轴42，精磨砂轮44进入作业区；使用精磨砂轮44旋转来进行精磨(精磨作业可例如为：先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20底部之后并穿过硅棒20之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20顶部之后并穿过硅棒20之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；……；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20的竖切面研磨至预设的尺寸)；精磨完成后，将砂轮组件停留于上限位使得精磨砂轮44回退以退出作业区。更进一步地，砂轮组件的可研磨面的宽度至少要大于硅棒20，如此，砂轮组件仅需相对硅棒20的竖切面上、下活动(纵向)而无需左、右活动即可完成磨面作业。

上述仅为一较佳实施例，但砂轮组件的结构并不以此为限，在其他实施例中，砂轮组件的结构仍可有其他变化。例如，在另一变化例中，砂轮组件设计为能旋转的单轴结构，所述单轴与所述第一容纳空间的竖侧壁设有的纵向滑动导引结构(例如滑轨、滑道等，未图示)间能相对滑动地结合以令各个砂轮组件能纵向运动。具体地，每个砂轮组件包括：内外套接在所述单轴的粗磨砂轮及精磨砂轮(并不限定哪一者在外或在内)，所述粗磨砂轮和精磨砂轮中的至少一者是可以相对另一者沿轴向运动的。举例来说，在研磨时，先使用粗磨砂轮旋转来进行粗磨(粗磨作业可例如为：先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20底部之后并穿过硅棒20之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20顶部之后并穿过硅棒20之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；……；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20的竖切面研磨至预设的尺寸)，粗磨完成后，再令粗磨砂轮后缩而露出精磨砂轮，令精磨砂轮旋转进行精磨(精磨作业基本类似于粗磨作业，即，精磨作业可例如为：先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20底部之后并穿过硅棒20之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20；一对砂轮组件研磨到硅棒20顶部之后并穿过硅棒20之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20；……；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20的竖切面研磨至预设的尺寸)。更进一步地，砂轮组件的可研磨面的宽度至少要大于硅棒20，如此，砂轮组件仅需相对硅棒20的竖切面上、下活动(纵向)而无需左、右活动即可完成磨面作业。

为了可以通过较少的砂轮组件即可完成较多硅棒20竖切面的研磨，可配合所述硅棒20的自转实现，仍以硅棒20为类矩形为例，硅棒20具有四个竖切面，在研磨完相对两个竖切面之后，令所述硅棒20自转90°角(如前所述，顶部压紧件中的压紧块受控于旋转电机而转动并顺势带动硅棒20及承载台22也一并旋转，实现硅棒20的调整)而使得另外两个竖切面对应于所述一对砂轮组件，然后再进行研磨，以完成整个表面研磨过程。当然，在其他实施例中，所述砂轮组件亦可仅需一个，而类矩形的硅棒20执行自转90°角三次即可研磨各个竖切面，也是可以实施但效率相对低一些。需说明的是，此处加以举例只为了说明砂轮组件的数量可以根据实际需求设定，而非以本实施例为限。

滚圆及抛光设备5，设于机座21上且位于硅棒输送设备3的输送行程的第二区位上，用于对经磨面设备4磨面后的硅棒20进行滚圆及抛光作业。

滚圆及抛光设备5，包括：第二容纳空间，用于接纳通过硅棒输送设备3中的圆盘形或圆环形输送本体输送来的硅棒20。硅棒滚圆设备，还包括滚圆及抛光组件，设置于所述第二容纳空间中。在本实施例中，硅棒20为类矩形，具有四个竖切面及四个倒角面，因此，所述滚圆及抛光组件优选为相对设置的至少一对，两者间留有供容纳所述硅棒的第二容纳空间，当硅棒20被送至所述第二容纳空间中的一对滚圆及抛光组件之间后，滚圆及抛光组件上、下活动以对硅棒20的各个倒角面进行研磨滚圆以及对硅棒20整个表面进行抛光。

如图7所示，滚圆及抛光设备5中的每个滚圆及抛光组件设计为双头结构，具体地，每个滚圆及抛光组件包括：转动式底盘51(优选为圆形底盘)；设置于转动式底盘51上的双头主轴52，双头主轴52的第一端设有磨削轮，双头主轴52的第二端设有抛光机54；驱动电机，用于驱动转动式底盘51进行转动以使双头主轴52中的磨削轮和抛光机54调换位置。

在实际应用中，在滚圆时，先使得一对滚圆及抛光组件中双头主轴52的磨削轮53正对于硅棒20的竖切面并进入作业区；所述至少一对磨削轮53下降至磨削位置(此时，至少一对磨削轮53之间的间距是要小于硅棒20当前的对角间距，这两个间距的差距即为这至少一对磨削轮53的进给量)，硅棒20在所述第二容纳空间中被驱动自转，至少一对磨削轮53将所述旋转中的硅棒20截面的一对倒角对应的一对倒角面磨削成圆弧状(硅棒20在被磨削轮53接触磨削时转速较慢，硅棒20在其倒角面被磨削轮53磨削后通过磨削轮53后转速较快)，并且，硅棒20继续旋转并使得其另一对倒角对应的另一对倒角面接触磨削轮53并被磨削轮53磨削成圆弧状；至少一对磨削轮53继续向下，，如同前述步骤，对硅棒20的下一段的各个倒角面进行磨削滚圆，直至磨削滚圆到硅棒20的底部，完成硅棒20的单次倒角面磨削滚圆；继续增加一进给量，驱动一对滚圆及抛光组件从上往下运动，由磨削轮53磨削硅棒20的各个倒角面；……；如此，磨削，增加进给量，反向磨削，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20的倒角面研磨至预设的尺寸并整体磨圆(倒角面与竖切面圆滑过渡)。磨削完成后，将滚圆及抛光组件停留于上限位使得磨削轮53回退以退出作业区，由驱动电机驱动转动式底盘51进行转动(例如为转动180°角)，使得双头主轴52中的磨削轮和抛光机54调换位置，这样，双头主轴52中的抛光机54正对于硅棒20的竖切面；驱动双头主轴52，抛光机54进入作业区；使用抛光机54(包括能自转的圆盘及设于所述圆盘上的毛刷)来进行抛光，抛光时，硅棒20受控旋转(如前所述，顶部压紧件中的压紧块受控于旋转电机而转动并顺势带动硅棒20及承载台22也一并旋转，实现硅棒20的调整)，抛光机54中的圆盘转动带动毛刷持续地接触并抛光硅棒20的整体表面(包括被磨面后的各个竖切面和被滚圆后的各个倒角面)。

以下针对本实用新型硅棒组合加工机在实际应用中的操作流程进行详细描述。

首先，将圆柱形硅棒转移至硅棒开方设备内，由硅棒开方设备对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角的类矩形硅棒，所述类矩形硅棒包括有四个竖切面和位于相邻两个竖切面之间的倒角面；

利用硅棒移送设备将类矩形硅棒转移至硅棒输送设备的中转区位的承载台上，锁定硅棒输送设备，由测量及清洗设备对类矩形硅棒进行测量；

完成测量，解锁硅棒输送设备，利用硅棒输送设备将通过测量的类矩形硅棒由中转区位转移至第一区位上的磨面设备，锁定硅棒输送设备，由磨面设备对类矩形硅棒进行磨面作业；此时，在中转区位上，测量及清洗设备正在对下一个类矩形硅棒进行测量；

完成磨面作业，解锁硅棒输送设备，利用硅棒输送设备将经过磨面的类矩形硅棒由第一区位转移至第二区位上的滚圆及抛光设备，锁定硅棒输送设备，由磨面设备对类矩形硅棒进行滚圆及抛光作业；此时，在第一区位上，由磨面设备正在对下一个类矩形硅棒进行磨面作业；在中转区位上，测量及清洗设备正在对下下一个类矩形硅棒进行测量；

完成滚圆及抛光作业，解锁硅棒输送设备，利用硅棒移送设备将类矩形硅棒移出硅棒输送设备。

本实用新型的硅棒组合加工机，集合了多个作业设备，包括有相互邻近的硅棒开方设备、磨面设备、滚圆及抛光设备，并可利用硅棒移送设备将待加工的硅棒在各个作业设备之间进行转移，能自动化实现硅棒加工的的多个工序作业，节省人工成本且提高生产效率。

本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种硅棒组合加工机，其特征在于，包括：

机座；

用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角的多边形硅棒的硅棒开方设备，设于所述机座上，所述多边形硅棒包括有由所述硅棒开方设备切割而成的多个竖切面和位于相邻两个竖切面之间的倒角面；

硅棒输送设备，设于所述机座上，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送经开方后的硅棒；

磨面设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第一区位上；

滚圆及抛光设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第二区位上；以及

硅棒移送设备，设于所述机座上，具有硅棒移送功能，所述硅棒移送功能包括将经所述硅棒开方设备开方后的所述硅棒从所述硅棒开方设备移送至所述硅棒输送设备以及将经所述磨面设备及所述滚圆及抛光设备进行加工后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。

2.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述硅棒开方设备包括：

座体，具有一开方切割区；

用于承载竖直放置的硅棒的承载台，设于所述座体上且位于所述开方切割区；以及

设于所述座体上切割机构，包括：切割机架，设于所述座体上且邻近于所述承载台；

切割单元，设于所述切割机架且可升降地设于所述承载台上方，所述切割单元中包括有形成切割线网的切割线。

3.根据权利要求2所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述切割单元包括：

支架，通过一升降机构可升降地设于所述切割机架；以及

至少一对切割轮组，对向设置于所述支架的相对两侧；每一个所述切割轮组包括相对设置的至少两个切割轮和缠绕于至少两个所述切割轮上的切割线。

4.根据权利要求2所述的硅棒组合加工机，其特征在于，还包括用于定位所述硅棒的定位结构。

5.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述硅棒输送设备的输送行程上还设置有中转区位，所述中转区位上设有测量及清洗设备；

所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳所述硅棒移送设备所移送来的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量；

所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经所述滚圆及抛光设备进行滚圆及抛光作业的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量。

6.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述硅棒输送设备包括：

圆盘形或圆环形输送本体，其圆弧形的周侧表面设有齿带；以及

驱动电机及连接所述驱动电机而受所述驱动电机驱动的联动结构，所述联动结构包括啮合所述齿带的转动齿轮。

7.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述磨面设备包括：

第一容纳空间，用于接纳由所述硅棒输送设备输送来的所述硅棒；以及

至少一砂轮组件，设置于所述第一容纳空间内；所述砂轮组件能相对纵向运动，用于研磨所述第一容纳空间中所述硅棒的各个竖切面。

8.根据权利要求7所述的硅棒组合加工机，其特征在于，

所述砂轮组件包括：内外套接在同一单轴或双轴的粗磨砂轮及精磨砂轮，所述粗磨砂轮和精磨砂轮中的至少一者是能相对另一者沿所述单轴或双轴作轴向运动的；或者

所述砂轮组件包括：第一转动式底盘；设置于所述第一转动式底盘上的第一双头主轴，所述第一双头主轴的第一端设有粗磨砂轮，所述第一双头主轴的第二端设有精磨砂轮；驱动所述第一转动式底盘进行转动的第一驱动电机。

9.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述滚圆及抛光设备包括：

第二容纳空间，用于接纳输送来的硅棒；以及

至少一滚圆及抛光组件，设置于所述第二容纳空间内；所述滚圆及抛光组件能相对纵向运动。

10.根据权利要求1所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述滚圆及抛光组件包括：

第二转动式底盘；

设置于所述第二转动式底盘上的第二双头主轴，所述第二双头主轴的第一端设有磨削轮，所述第二双头主轴的第二端设有抛光机；

用于驱动所述第二转动式底盘进行转动的第二驱动电机。