CN211305759U - 一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于硅棒加工技术领域，特别涉及一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，包括机身底座，所述机身底座上沿着晶硅输送方向上设有上下料单元和切割单元。所述上下料单元包括上下料机械手和设置在机身底座一侧上料平台；所述切割单元包括回转工作台、切割组件、绕排线组件、磨削组件和抛光组件；所述上下料机械手、切割组件、磨削组件和抛光组件成圆形布置在所述回转工作台外围。本实用新型通过将开方、磨削、抛光组件围绕回转工作台设置，所有工序集中在一台设备上，可节省硅棒转运、操作设备的人工成本，增加设备集成化程度，提高加工效率，大大提高产能。

Description

一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机

技术领域

本实用新型属于硅棒加工技术领域，具体地说涉及一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机。

背景技术

全球化石能源(石油、煤炭)越来越接近枯竭的严峻能源形势和污染日趋验证、气候日益变暖的生态环境压力下，太阳能发电技术不断进步，产业化技术基本成熟，太阳能光伏行业硅片环节的主要工序分拉晶、截断、开方、磨削、切片等环节。

目前国内外对硅棒加工的开方、磨削工序分为两种，传统的加工方式分为开方、磨面、滚圆、毛刷抛光等工序；另外最新主流的是开方、磨抛一体机。不管是传动的加工方式还是最新主流的加工方式，开方、磨削工序都存在硅棒频繁上料、下料、转运、重复装夹等问题，增加了人工，并且增加了物料转运的成本，硅棒重复装夹又造成新的装夹误差，特别是为了保证磨削工序磨削余量足够，开方往往留有较大的加工余量，磨削工序每刀去除硅棒的加工量较小，造成磨削工序需要加工的刀数增加，造成磨削工序效率低下，另外加工余量大，造成硅料的损失。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，包括机身底座，所述机身底座上沿着晶硅输送方向上设有上下料单元和切割单元。所述上下料单元包括上下料机械手和设置在机身底座一侧上料平台；所述切割单元包括回转工作台、切割组件、绕排线组件、磨削组件和抛光组件；所述上下料机械手、切割组件、磨削组件和抛光组件成圆形布置在所述回转工作台外围。

进一步地，所述绕排线组件有2个，分别设置在所述切割组件两侧。

进一步地，所述回转工作台包括工作台底座和设置在工作台底座上的工作台升降座，所述工作台升降座上部设有数个活动端夹头，活动端夹头通过活动端夹头支座滑动设置在所述工作台升降座上；所述活动端夹头下方设有固定端夹头，固定端夹头通过固定端夹头固定座与固定端夹头驱动装置连接。

进一步地，所述活动端夹头顶部连接活动端电机；所述固定端夹头驱动装置底部固定在工作台底座上；所述工作台底座一侧还设有限位装置。

进一步地，所述上下料机械手包括机械手底座和机械手支架，机械手支架设置在机械手底座上方，其通过纵向进给丝杠与机械手底座滑动连接；所述机械手支架上设置有夹爪和夹爪气缸，夹爪和夹爪气缸均对称的设置两个；所述夹爪一端与所述夹爪气缸的活塞端固连，其另一端为自由端；所述机械手支架上固设有晶线检测装置，晶线检测装置位于两所述夹爪之间。

进一步地，所述切割组件包括切割升降座和滑动设置在切割升降座上的线网框架；所述线网框架下方垂直交错设置有切割轮组，切割轮组包括经向轮组和纬向轮组；所述线网框架的上方设有导向轮组；所述经向轮组和所述纬向轮组分别由线网驱动装置驱动；所述线网框架上设有一进线轮和一出线轮。

进一步地，所述绕排线组件包括绕线模组和排线模组，绕线模组包括绕线电机和与绕线电机输出端相连的绕线辊；所述排线模组包括设置在所述绕线模组底部的排线驱动装置；所述排线驱动装置由排线驱动电机、排线滚珠丝杠和排线导轨组成。

进一步地，所述磨削组件包括磨削升降座和滑动设置在磨削升降座上的磨削机构；所述磨削机构包括对称设置的2个磨轮组件；所述磨轮组件包括磨削主轴座和分别连接磨削主轴座两端的磨削磨轮和磨削电主轴；所述磨削磨轮通过主轴与所述磨削电主轴内的电机输出端连接；所述磨轮组件上还设有磨削尺寸检测组件。

进一步地，所述抛光组件包括抛光升降座和滑动设置在抛光升降座上的抛光机构；所述抛光机构包括对称设置的2个抛光磨轮组件；所述抛光磨轮组件包括抛光主轴座和分别连接抛光主轴座两端的抛光磨轮和抛光电主轴；所述抛光磨轮组件上还设有抛光尺寸检测组件。

进一步地，所述机身底座上还设有边皮下料组件和边皮盒；所述边皮下料组件包括边皮升降座和通过支撑杆滑动设置在边皮升降座上的边皮抓取机构。

本实用新型的有益效果是：

1)通过将开方、磨削、抛光组件围绕回转工作台设置，所有工序集中在一台设备上，可节省硅棒转运、操作设备的人工成本，增加设备集成化程度，提高加工效率，大大提高产能。

2)通过回转工作台的设置，活动端夹头和固定端夹头对硅棒端面进行一次定位即可，留给磨削组件的硅棒加工余量较小，节约了硅棒材料的同时，磨削余量降低，磨削刀数减少，提高了加工效率，可大大提高产能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型回转工作台的结构示意图；

图3是本实用新型上下料机械手的结构示意图；

图4是本实用新型切割组件的的结构示意图；

图5是本实用新型切割轮组和导向轮组的示意图；

图6是本实用新型切割轮组和导向轮组另一视角的示意图；

图7是本实用新型绕排线组件的结构示意图；

图8是本实用新型磨削组件的结构示意图；

图9是本实用新型抛光组件的结构示意图。

附图中：

1-机身底座、101-边皮盒、102-限位装置；

2-回转工作台、201-工作台升降座、202-活动端电机、203-活动端夹头、204-固定端夹头、205-固定端夹头驱动装置；

3-上下料机械手、301-机械手底座、302-机械手支架、303-夹爪、304-晶线检测装置、305-上料平台；

4-切割组件、401-线网框架、402-进线轮、403-出线轮、404-伺服电机、405-切割升降座；

5-切割轮组、501-第一经向轮组、502-第二经向轮组、503-第一纬向轮组、504-第二纬向轮组；

6-导向轮组、601-第一导向轮、602-第二导向轮；

7-边皮下料组件、701-边皮升降座、702-边皮抓取机构；

8-绕排线组件、801-绕线模组、802-绕线电机、803-绕线辊、804-排线模组；

9-磨削组件、901-磨削升降座、902-磨削主轴座、903-磨削磨轮、904-磨削防水罩、905-磨削防护罩、906-磨削电主轴；

10-抛光组件、1001-抛光升降座、1002-抛光主轴座、1003-抛光磨轮、1004-抛光防水罩、1005-抛光防护罩、1006-抛光电主轴。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型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，以下实施方式中提到的方向用词，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实用新型创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1，本实用新型的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，包括机身底座1，机身底座1上沿着晶硅的输送方向上设置有上下料单元和切割单元。

上下料单元包括上下料机械手3和设置在机身底座一侧上料平台305，切割单元包括回转工作台2、切割组件4、绕排线组件8、磨削组件9和抛光组件10。绕排线组件8有2个，分别设置在切割组件4两侧。上下料机械手3、切割组件4、磨削组件9和抛光组件10成圆形布置在回转工作台2外围。

参见图1、图2，回转工作台2包括工作台底座和设置在工作台底座上的工作台升降座201，工作台升降座201上部设有数个活动端夹头203，本实施例活动端夹头203有4个，成圆形均匀分布在工作台升降座201上。

活动端夹头203通过活动端夹头支座可滑动的设置在工作台升降座201上，活动端夹头203通过活动端夹头支座可在工作台升降座201上上下滑动。活动端夹头203顶部连接活动端电机202，为活动端夹头203夹紧硅棒提供动力。

在每一个活动端夹头203下方均设有固定端夹头204，固定端夹头204通过固定端夹头固定座与固定端夹头驱动装置205连接，固定端夹头驱动装置205底部固定在工作台底座上，为固定端夹头204夹紧硅棒提供动力。

在工作台底座一侧还设有限位装置102，限位装置102固定在机身底座1上，用于保证每个固定端夹头204的定位精度，实现硅棒的精确夹持。

另外，工作台底座上设有回转转轴，因此工作台底座可在机身底座1上进行360度旋转，带动其上的组件移动到需要位置，进行硅棒的上下料、开方、磨削和抛光。

参见图1和图3，上下料机械手3包括机械手底座301和机械手支架302。机械手支架302设置在机械手底座301的上方，其通过纵向进给丝杠与机械手底座301滑动连接，且机械手支架302可沿机械手底座301进行180度旋转，实现硅棒的上下料运输。

机械手支架302上设置有夹爪303和夹爪气缸，夹爪303和夹爪气缸均对称的设置两个，且夹爪气缸和夹爪303均沿着水平方向设置，夹爪303的一端与夹爪气缸的活塞端固连，其另一端为自由端，且夹爪303的横截面成V形，两个夹爪303相对设置以形成容纳晶硅的空间。

此外，在机械手支架302上固设有晶线检测装置304，晶线检测装置304位于两夹爪303之间，用于对硅棒的晶向进行检测。夹爪303既可通过纵向进给丝杠沿着硅棒的输送方向滑动，用于硅棒的输送，也可用于对硅棒进行晶线检测。

另外，上料平台305设置在上下料机械手3的一侧，上料时，通过人工或机械手将硅棒放置在上料平台305上，上料平台305上的输送带输送硅棒至上下料机械手305处供上下料机械手305夹取硅棒；下料时，开方完的硅棒由上下料机械手305夹取输送至上料平台305处，再由人工或机械手取走。

参见图4～图6，切割组件4包括切割升降座405和可滑动设置在切割升降座405上的线网框架401。线网框架401下方垂直交错设置有切割轮组5，切割轮组5包括经向轮组和纬向轮组，经向轮组和纬向轮组均平行于线网框架401设置。经向轮组和纬向轮组的数量相同，且两者不位于同一平面内。同时，在线网框架401的上方设有导向轮组6。

经向轮组和纬向轮组分别由线网驱动装置驱动，线网驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置驱动、第四驱动装置，本实施例驱动装置为伺服电机404。

为便于切割线进出线网，在线网框架401上设有一进线轮402和一出线轮403，切割线由进线轮402进入切割轮组5并经过导向轮组6的导向作用形成井字形切割线框来切割硅棒。

具体地，经向轮组包括平行设置的第一经向轮组501和第二经向轮组502，经向轮组中均包括间隔设置的第一切割轮和第二切割轮。第一经向轮组501和第二经向轮组502中两个第一切割轮的轮轴和两个第二切割轮的轮轴通过转轴相连接，且两者的第一切割轮通过第一驱动装置驱动，两者的第二切割轮通过第二驱动装置驱动。

纬向轮组包括平行设置的第一纬向轮组503和第二纬向轮组504，纬向轮组中均包括间隔设置的第三切割轮和第四切割轮。第一纬向轮组503和第二纬向轮组504中两个第三切割轮的轮轴和两个第四切割轮的轮轴通过转轴相连接，且两者的第三切割轮通过第三驱动装置驱动，两者的第四切割轮通过第四驱动装置驱动。

为便于切割线更好的在线网框架401上变换方向，在经向轮组的第二切割轮的上方均设有一个第一导向轮601，同时，在纬向轮组的第四切割轮的上方均设置一个第一导向轮601。本实施例中，第一导向轮601轮轴与经向轮组中的第二切割轮以及纬向轮组中的第四切割轮轮轴的夹角均为45度。在经向轮组的第一切割轮的上方均设有一个第二导向轮602，同时，在纬向轮组的第三切割轮的上方均设有一个第二导向轮602。本实施例中，第二导向轮602轮轴与经向轮组中的第一切割轮以及纬向轮组中的第三切割轮轮轴的夹角均为45度。也就是说，第一导向轮601和第二导向轮602的轮轴相平行设置。此外，第一导向轮601和第二导向轮602均通过导轮固定座与线网框架401固连。

进线轮402和与出线轮403均通过导轮固定座固定于线网框架401的侧边，且进线轮402位于靠近第一经向轮组501中第一切割轮的一侧，同时，出线轮403位于靠近第二纬向轮组504中第四切割轮的一侧。

切割线由进线轮402，依次经过第一经向轮组501、第一导向轮601、第二导向轮602、绕至第一纬向轮组503，经第一导向轮601、第二导向轮602绕至第二经向轮组502，经第一导向轮601、第二导向轮602绕至第二纬向轮组506，经出线轮403离开线网框架401，也就是说，切割线经过经向轮组和纬向轮组后形成井字形切割线框对硅棒进行开方。

参见图1、图7，绕排线组件8包括绕线模组801和排线模组804，绕线模组801包括绕线电机802和与绕线电机802输出端相连的绕线辊803，绕线辊803在绕线电机802驱动下进行旋转。排线模组804包括设置在绕线模组801底部的排线驱动装置，排线驱动装置由排线驱动电机、排线滚珠丝杠和排线导轨组成，排线滚珠丝杠上的丝杠螺母与绕线模组801底部相连，排线驱动电机驱动排线滚珠丝杠旋转，绕线模组801沿排线导轨前后移动，将高速运转的切割线均匀排布在旋转的绕线辊803上或者将绕线辊803上的切割线放出，实现收线或放线过程。

参见图8，磨削组件9包括磨削升降座901和滑动设置在磨削升降座901上的磨削机构，磨削机构包括对称设置的2个磨轮组件，磨轮组件包括磨削主轴座902和分别连接磨削主轴座902两端的磨削磨轮903和磨削电主轴906，磨削磨轮903通过主轴与磨削电主轴906内的电机输出端连接，由电机带动旋转。

在磨削磨轮903外套设有磨削防水罩904，防止磨削磨轮903被水溅湿，在磨削磨轮903与磨削电主轴906之间的主轴外套设有磨削防护罩905，用于保护主轴及磨轮组件内部元件，防止碎屑和水进入磨轮组件内部。

在磨轮组件上还设有磨削尺寸检测组件，用于检测硅棒尺寸并传输给控制箱计算磨削尺寸。

参见图9，抛光组件10的结构与磨削组件9一样，包括抛光升降座1001和滑动设置在抛光升降座1001上的抛光机构，抛光机构包括对称设置的2个抛光磨轮组件，抛光磨轮组件包括抛光主轴座1002和分别连接抛光主轴座1002两端的抛光磨轮1003和抛光电主轴1006，抛光磨轮1003通过主轴与抛光电主轴1006内的电机输出端连接，由电机带动旋转。

在抛光磨轮1003外套设有抛光防水罩1004，防止抛光磨轮1003被水溅湿，在抛光轮903与抛光电主轴1006之间的主轴外套设有抛光防护罩1005，用于保护主轴及抛光磨轮组件内部元件，防止碎屑和水进入抛光磨轮组件内部。

在抛光磨轮组件上还设有抛光尺寸检测组件，用于检测硅棒尺寸并传输给控制箱计算抛光尺寸。

参见图1，在机身底座1上还设有边皮下料组件7和边皮盒101，边皮下料组件7设置在切割组件4一侧，夹取开方后的硅棒的边皮并送至边皮盒101。边皮下料组件7包括边皮升降座701和通过支撑杆滑动设置在边皮升降座701上的边皮抓取机构702，边皮升降座701底部设有转轴，可在机身底座1上进行360度旋转，当硅棒开方时，边皮升降座701旋转带动边皮抓取机构702移动至切割组件4上方后，边皮抓取机构702下降至硅棒顶部，夹住硅棒，当硅棒开方完后，边皮抓取机构702夹取硅棒边皮，边皮升降座701旋转带动边皮抓取机构702移动至边皮盒101处，将边皮放入边皮盒101。

回转工作台2、上下料机械手3、切割组件4、边皮下料组件7、绕排线组件8、磨削组件9和抛光组件10均通过数据传输线与控制箱相连接，将测量数据和切割数据传输并储存，建立切割数据库。

当使用本实用新型的回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机时，首先人工或机械手将硅棒放在上料平台305上，上料平台305将硅棒输送至上下料机械手3处，上下料机械手3夹取硅棒并将硅棒输送至回转工作台2处，回转工作台2旋转使硅棒处于活动端夹头203和固定端夹头204之间，此时，活动端夹头203下降至硅棒顶部，与固定端夹头204一起夹紧硅棒；然后回转工作台2旋转将硅棒移动至切割组件4处，活动端夹头203上升，线网框架401下降至硅棒顶部，边皮升降座701旋转带动边皮抓取机构702至切割组件4处，边皮抓取机构702下降至硅棒顶部夹紧硅棒，切割组件4开始对硅棒进行开方；开方完毕，边皮抓取机构702夹紧边皮并上升，边皮升降座701旋转带动边皮抓取机构702至边皮盒101处收集边皮；同时，线网框架401上升，离开硅棒，活动端夹头203下降夹紧硅棒，回转工作台2继续旋转将硅棒移动至磨削组件9处，活动端夹头203上升离开硅棒，磨削机构下降至硅棒顶端，开始对硅棒进行磨削；磨削完毕，活动端夹头203下降夹紧硅棒，回转工作台2继续旋转将硅棒移动至抛光组件10处，活动端夹头203上升离开硅棒，抛光机构下降至硅棒顶端，开始对硅棒进行抛光；抛光完毕后，活动端夹头203下降夹紧硅棒，回转工作台2继续旋转将硅棒移动至下料位置等待上下料机械手夹取硅棒。

本实用新型回转工作台2上可同时放置多个硅棒，依次进行硅棒开方、磨削和抛光，前一个硅棒开方完毕进行磨削时下一个硅棒可及时开始开方，依次循环，不用等一个硅棒完成所有工序再进行下一个硅棒的开方作业，可大大提高硅棒开方效率。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，包括机身底座(1)，其特征在于，所述机身底座(1)上沿着晶硅输送方向上设有上下料单元和切割单元；所述上下料单元包括上下料机械手(3)和设置在机身底座一侧上料平台(305)；所述切割单元包括回转工作台(2)、切割组件(4)、绕排线组件(8)、磨削组件(9)和抛光组件(10)；所述上下料机械手(3)、切割组件(4)、磨削组件(9)和抛光组件(10)成圆形布置在所述回转工作台(2)外围。

2.根据权利要求1所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述绕排线组件(8)有2个，分别设置在所述切割组件(4)两侧。

3.根据权利要求2所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述回转工作台(2)包括工作台底座和设置在工作台底座上的工作台升降座(201)，所述工作台升降座(201)上部设有数个活动端夹头(203)，活动端夹头(203)通过活动端夹头支座滑动设置在所述工作台升降座(201)上；所述活动端夹头(203)下方设有固定端夹头(204)，固定端夹头(204)通过固定端夹头固定座与固定端夹头驱动装置(205)连接。

4.根据权利要求3所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述活动端夹头(203)顶部连接活动端电机(202)；所述固定端夹头驱动装置(205)底部固定在工作台底座上；所述工作台底座一侧还设有限位装置(102)。

5.根据权利要求1所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述上下料机械手(3)包括机械手底座(301)和机械手支架(302)，机械手支架(302)设置在机械手底座(301)上方，其通过纵向进给丝杠与机械手底座(301)滑动连接；所述机械手支架(302)上设置有夹爪(303)和夹爪气缸，夹爪(303)和夹爪气缸均对称的设置两个；所述夹爪(303)一端与所述夹爪气缸的活塞端固连，其另一端为自由端；所述机械手支架(302)上固设有晶线检测装置(304)，晶线检测装置(304)位于两所述夹爪(303)之间。

6.根据权利要求5所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述切割组件(4)包括切割升降座(405)和滑动设置在切割升降座(405)上的线网框架(401)；所述线网框架(401)下方垂直交错设置有切割轮组(5)，切割轮组(5)包括经向轮组和纬向轮组；所述线网框架(401)的上方设有导向轮组(6)；所述经向轮组和所述纬向轮组分别由线网驱动装置驱动；所述线网框架(401)上设有一进线轮(402)和一出线轮(403)。

7.根据权利要求1所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述绕排线组件(8)包括绕线模组(801)和排线模组(804)，绕线模组(801)包括绕线电机(802)和与绕线电机(802)输出端相连的绕线辊(803)；所述排线模组(804)包括设置在所述绕线模组(801)底部的排线驱动装置；所述排线驱动装置由排线驱动电机、排线滚珠丝杠和排线导轨组成。

8.根据权利要求1所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述磨削组件(9)包括磨削升降座(901)和滑动设置在磨削升降座(901)上的磨削机构；所述磨削机构包括对称设置的2个磨轮组件；所述磨轮组件包括磨削主轴座(902)和分别连接磨削主轴座(902)两端的磨削磨轮(903)和磨削电主轴(906)；所述磨削磨轮(903)通过主轴与所述磨削电主轴(906)内的电机输出端连接；所述磨轮组件上还设有磨削尺寸检测组件。

9.根据权利要求8所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述抛光组件(10)包括抛光升降座(1001)和滑动设置在抛光升降座(1001)上的抛光机构；所述抛光机构包括对称设置的2个抛光磨轮组件；所述抛光磨轮组件包括抛光主轴座(1002)和分别连接抛光主轴座(1002)两端的抛光磨轮(1003)和抛光电主轴(1006)；所述抛光磨轮组件上还设有抛光尺寸检测组件。

10.根据权利要求1所述的一种回转式全自动晶棒开方磨削抛光一体机，其特征在于，所述机身底座(1)上还设有边皮下料组件(7)和边皮盒(101)；所述边皮下料组件(7)包括边皮升降座(701)和通过支撑杆滑动设置在边皮升降座(701)上的边皮抓取机构(702)。

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