CN212018330U - 一种自动喷涂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动喷涂系统，包括控制主机(1)，与控制主机(1)分别连接的控温单元(2)、喷涂单元(3)和测温单元(4)，控温单元(2)包括温度控制柜(21)和加热器(22)，温度控制柜(21)与加热器(22)数量相同，加热器(22)分别连接在温度控制柜(21)上；喷涂单元(3)包括喷涂控制柜(31)和喷涂机器人(32)，喷涂控制柜(31)与喷涂机器人(32)数量相同，喷涂机器人(32)分别连接在喷涂控制柜(31)上；测温单元(4)包括红外热成像仪，红外热成像仪与加热器(22)的数量相同、位置对应。本实用新型能够对坩埚进行整面温度的监控，节约人工成本，自动喷涂且涂层均匀。

Description

一种自动喷涂系统

技术领域

本实用新型涉及多晶铸锭设备技术领域，具体涉及一种自动喷涂系统。

背景技术

目前，太阳能多晶铸锭的铸锭方法一般都是将多晶硅料放置于坩埚内并在真空状态下进行加热，当坩埚内的温度超过硅料的熔点时，硅料受热融化而形成硅液，随后逐渐降低炉内温度，提升隔热笼进行冷却，使坩埚内硅液顺着温度梯度从底部逐渐向上长晶，当硅液完全凝固后，形成多晶硅锭，再经过退火冷却等步骤后，硅锭出炉。

由于坩埚为石英材质，硅料在坩埚内受热熔融形成硅液时，石英会与硅发生反应，使坩埚受到硅液侵蚀，导致坩埚与硅锭粘在一起。在坩埚脱模时，容易引起硅锭裂锭。为了避免这种问题，通常需要对坩埚进行喷涂，在坩埚的表面涂上一层氮化硅，以起到保护坩埚和硅锭的作用。

目前坩埚的涂层的喷涂包括人工手动刷涂和机器人自动喷涂两种方式。一般坩埚的底部和边部先进行人工操作刷涂，等涂层凝结后再进行喷枪喷涂。但是人工喷涂效率低，车间工作人员的手法存在差异，导致刷涂和喷涂的次数不一致，涂层的稳定性差，因此越来越多的厂家开始使用自动喷涂。

自动喷涂生产效率高，但是如果在喷涂过程中控制不好温度，坩埚不同区域温度差异大，容易造成涂层不牢固，在铸锭过程中，容易出现坩埚与硅锭粘在一起的现象，因此需要对坩埚温度进行调节和监控。

现在的生产厂家在坩埚喷涂前，一般会使用红外测温枪对坩埚面及坩埚角部进行温度测量。当各个测试点的温度达到要求后，才开始进行喷涂。公开号为 CN110067020A的发明专利申请公开了一种低应力SiC单晶的制备装置，所述坩埚顶部设置有红外测温探头，所述红外测温探头通过导线连接外面的显示控制器。

但是这种方法存在以下缺点：

(1)测温时每次测试位置会有不同；

(2)喷涂过程中无法进行全面地测试，坩埚不同区域温度不均匀无法及时发现；

(3)测温计测试的是某一点的温度，而喷涂时，需要对整个面温度进行监控，如果某一点温度偏高或者偏低，容易出现涂层裂纹或者起泡鼓包。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种自动喷涂系统，能够对坩埚进行整面温度的监控，节约人力，系统自动调节加热器温度，自动喷涂，涂层均匀。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自动喷涂系统，包括控制主机，与控制主机分别连接的控温单元、喷涂单元和测温单元。控温单元包括至少一个温度控制柜和至少一个加热器，温度控制柜与加热器数量相同，加热器分别连接在温度控制柜上。温度控制柜用于接收来自控制主机的第一控制信号，用于控制加热器的启闭，用于调节加热温度，用于向控制主机反馈温度数据。

喷涂单元包括至少一个喷涂控制柜和至少一个喷涂机器人，喷涂控制柜与喷涂机器人数量相同，喷涂机器人分别连接在喷涂控制柜上。喷涂控制柜用于接收来自控制主机的第二控制信号，用于控制喷涂机器人的启闭，用于向喷涂机器人发送喷涂程序、喷涂步骤和喷涂位置，用于向控制主机反馈喷涂数据。喷涂机器人为喷涂机械手，可以对坩埚进行面喷涂，也可以进行点喷涂。

测温单元包括至少一个红外热成像仪，红外热成像仪与加热器的数量相同、位置对应。红外热成像仪对坩埚喷涂前、喷涂中、喷涂后的温度状态分别进行测量和监控。喷涂前红外热成像仪测量坩埚的面温度获得第一温度信息，并将第一温度信息反馈给控制主机；喷涂中红外热成像仪监控坩埚的面温度获得第二温度信息，并将第一温度信息反馈给控制主机；喷涂后进行烘干，红外热成像仪监控坩埚的面温度获得第三温度信息，并将第三温度信息反馈给控制主机。在本实用新型中红外热成像仪和加热器为一一对应的关系，一个红外热成像仪监控一个加热器。但是也可以设置成两个甚至多个红外热成像仪监控一个加热器，以保证全方面的监控，提高温度测量精度。

优选地，控制主机包括计算机和显示器，显示器用于显示红外热成像仪的热图像和温度值。计算机用于记录喷涂控制柜所反馈的喷涂数据或温度控制柜、红外热成像仪所反馈的温度数据，并根据温度变化情况计算坩埚冷却速度或涂层干燥速度。坩埚冷却速度根据温度的梯度变化和所用时间的比值即可得出。涂层的干燥速度有两种计算方法，第一种为在计算机内设定涂层干燥时的温度，当该点温度下降到设定温度时即认为涂层已经干燥，根据耗时计算干燥速度；第二种为外接干燥时间测定仪进行测量。

优选地，加热器包括设在坩埚上的若干个加热模块，加热模块分布在坩埚外表面并将坩埚外表面全部覆盖。在喷涂过程中容易发生某一区域温度低于或高于其他区域温度的情况，可以通过控制对单个或多个加热模块升温或降温的方式来调节局部区域的温度。

优选地，在喷涂机器人上设有位移模块和定位模块，位移模块用于控制喷涂机器人的运动，定位模块用于定位喷涂位置。一个喷涂机器人对应多个坩埚进行喷涂时，可以通过位移模块来进行喷涂机器人或喷头位置的调节和变换。当喷涂过程需要对某一区域进行补喷或停喷时，喷涂控制柜控制定位模块锁定该区域并由喷涂机器人做出相应的反应。

本实用新型的使用方法如下：

喷涂前，温度控制柜控制加热器对坩埚进行加热，红外热成像仪测量坩埚的面温度获得第一温度信息，并将第一温度信息反馈给控制主机，当坩埚的面温度达到预设喷涂温度时，喷涂控制柜控制将喷涂程序、喷涂步骤和喷涂位置信息发送给喷涂机器人开始喷涂。

喷涂过程中，红外热成像仪持续监控坩埚的面温度获得第二温度信息，并将第二温度信息持续反馈给控制主机，若喷涂期间坩埚局部的温度偏高或偏低，温度控制柜控制加热模块降温或升温直至温度平衡，若某一区域温度变化快于其他区域，则喷涂控制柜控制喷涂机器人的位移模块和定位模块在此区域增加喷涂量，若某一区域温度变化慢于其他区域，则喷涂控制柜控制喷涂机器人的位移模块和定位模块在此区域减少喷涂量。在喷涂时红外热成像仪接收喷涂机器人的喷涂程序、喷涂步骤和喷涂位置信息，其温度信息采集过程与喷涂机器人的喷涂过程同步。在此过程中的温度数据和喷涂数据全部反馈到计算机进行记录。

喷涂后由烘箱进行烘干，红外热成像仪监控坩埚的面温度获得第三温度信息，并将第三温度信息反馈给控制主机进行记录，得到量化的数据。

本实用新型的有益效果在于：

(1)喷涂过程只需要预先设定好相应的参数，启动自动喷涂系统后，实现完全自动化，无需人工的介入，能够大大的节约人工成本，提高加工效率；

(2)使用红外热成像仪对坩埚进行整面的温度测量和监控，提高了温度测量精度和对坩埚加热、喷涂状态的把控，使温度控制更为精准；

(3)喷涂前、喷涂中和喷涂后均可监控坩埚的温度，且为整面监控，不会存在局部温度偏高或偏低的情况，使得喷涂更加均匀；

(4)由于喷涂温度较高，喷涂时间较短，若采用人工目测涂层烘干速度，则只能定性观测；若采用热成像仪，则分析过程迅速全面，且整个过程中可以对数据进行完整记录；

(5)将加热器拆分为多个加热模块，可以对坩埚进行全面地整体加热和更加精准的局部加热，减小和弥补坩埚质量对喷涂结果的影响；

(6)计算机将喷涂前、喷涂过程中的喷涂数据和温度数据存储起来，便于工艺的分析和改进。

附图说明

图1是本实用新型设备的连接示意图；

图2是本实用新型加热模块在坩埚上的分布示意图。

附图标记：

1、控制主机；11、计算机；12、显示器；2、控温单元；21、温度控制柜；22、加热器；221、加热模块；3、喷涂单元；31、喷涂控制柜；32、喷涂机器人； 4、测温单元；5、坩埚。

具体实施方式

下面将结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例公开了一种自动喷涂系统，如图1所示，包括控制主机1，与控制主机1分别连接的控温单元2、喷涂单元3和测温单元4。

如图1所示，控温单元2包括两个温度控制柜21和两个加热器22，加热器 22分别连接在温度控制柜21上。如图2所示，加热器22包括设在坩埚5上的若干个加热模块221，加热模块221分布在坩埚5的外表面并将坩埚5的外表面全部覆盖。

如图1所示，喷涂单元3包括一个喷涂控制柜31和一个喷涂机器人32，喷涂机器人32连接在喷涂控制柜31上，喷涂机器人同时为两个加热器22上的坩埚5进行喷涂。在喷涂机器人32上设有位移模块和定位模块，位移模块用于控制喷涂机器人32的运动，定位模块用于定位喷涂机器人32的喷涂位置。若喷涂期间坩埚5某一区域温度变化快于其他区域，则喷涂控制柜31控制喷涂机器人 32的位移模块和定位模块在此区域增加喷涂量，若某一区域温度变化慢于其他区域，则喷涂控制柜31控制喷涂机器人32的位移模块和定位模块在此区域减少喷涂量。

如图1所示，测温单元4包括两个红外热成像仪，红外热成像仪与加热器 22的数量相同、位置对应。每个红外热成像仪用于测量和监控其对应位置的坩埚5的面温度。

如图1所示，控制主机1包括计算机11和显示器12，显示器12用于显示红外热成像仪的热图像和温度值。车间工作人员可通过显示器12上的热图像观察坩埚5整面的温度状态。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动喷涂系统，包括控制主机(1)，与所述控制主机(1)分别连接的控温单元(2)、喷涂单元(3)和测温单元(4)，其特征在于，

所述控温单元(2)包括至少一个温度控制柜(21)和至少一个加热器(22)，所述温度控制柜(21)与所述加热器(22)数量相同，所述加热器(22)分别连接在所述温度控制柜(21)上；

所述喷涂单元(3)包括至少一个喷涂控制柜(31)和至少一个喷涂机器人(32)，所述喷涂控制柜(31)与所述喷涂机器人(32)数量相同，所述喷涂机器人(32)分别连接在所述喷涂控制柜(31)上；

所述测温单元(4)包括至少一个红外热成像仪，所述红外热成像仪与所述加热器(22)的数量相同、位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种自动喷涂系统，其特征在于，所述控制主机(1)包括计算机(11)和显示器(12)，所述显示器(12)用于显示所述红外热成像仪的热图像和温度值。

3.根据权利要求1所述的一种自动喷涂系统，其特征在于，所述加热器(22)包括设在坩埚(5)上的若干个加热模块(221)，所述加热模块(221)分布在坩埚(5)的外表面并将所述坩埚(5)的外表面全部覆盖。

4.根据权利要求1所述的一种自动喷涂系统，其特征在于，在所述喷涂机器人(32)上设有位移模块和定位模块，所述位移模块用于控制所述喷涂机器人(32)的运动，所述定位模块用于定位所述喷涂机器人(32)的喷涂位置。

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