环形切方制造岛的制作方法

1.本实用新型涉及硅棒加工技术领域，具体而言是一种环形切方制造岛。


背景技术：

2.现有的单硅棒开方机多数为卧式单根开方，切割精度不够好，而且现有的立式开方机中均具有自己的机械手，此种机械手单独安装在立式开方机上，但是其移动位置有限，且操作误差大，而且现有的晶线检测误差太大，造成废品率过高。而且现有的多个开方机设置在厂区内每个开方机都具有上下料机械手、晶线检测系统、十字滑台等结构，严重浪费了资源。


技术实现要素：

3.根据上述提出的技术问题，而提供一种单硅棒金刚线开方机。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种环形切方制造岛，包括设置在中心点的装卸机器人，且所述装卸机器人能够围绕所述中心点周向转动，围绕所述装卸机器人设有多个立式开方机、一个上料工位、一个下料工位和一个晶线检测系统；
6.所述装卸机器人用于所述立式开方机的上料和下料；所述晶线检测系统用于检测硅棒的晶线。
7.所述立式开方机用于切割硅棒。
8.所述晶线检测系统为视觉检测系统，其包括分别设置在立杆顶部和底部的拍摄装置和信息处理系统；
9.所述拍摄装置用于拍摄硅棒的底部端面信息和顶部端面信息，所述拍摄装置设有标定基准；
10.所述信息处理系统用于硅棒的端面信息与标定基准相对比，根据对比结果向所述装卸机器人发出调整硅棒垂直度和调整硅棒端面与标定基准重合的信号，且所述拍摄装置拍摄调整后的硅棒端面信息，得到硅棒的晶线。
11.所述装卸机器人包括机器人本体和安装在所述机器人本体输出端上的硅棒夹具。
12.所述立式开方机包括床身，所述床身上设有竖直承载硅棒的承载区；所述床身在所述承载区的上方设有用于切割硅棒的金刚线切割系统。
13.进步一地，所述床身上设有多个竖直承载硅棒的承载区。
14.所述床身上安装有回转台和驱动所述回转台的回转台驱动机构，所述回转台上设有加工工位和备用工位，所述加工工位经过所述回转台旋转后处于所述金刚线切割系统正下方，且所述备用工位处于所述床身靠近所述装卸机器人一侧；所述备用工位经过所述回转台旋转后处于所述金刚线切割系统正下方，且所述加工工位处于所述床身靠近所述装卸机器人一侧；
15.所述承载区设置在所述加工工位上，且所述备用工位上设置有与所述加工工位相
同的备用承载区。
16.所述金刚线切割系统包括：
17.切割头，所述切割头顶部设有多个过轮，且底部设有多个切割轮：
18.放线系统，设置在所述床身的一侧，用于放出切割头所用的金刚线；
19.收线系统，设置在所述床身的另一侧，用于回收所述切割头所用的所述金刚线；所述金刚线从所述放线系统中放出并经过多个所述过轮和多个所述切割轮形成与所述承载区数量相匹配的切割网，后回到所述收线系统；
20.驱动所述切割头上下运动的进给系统。所述进给系统包括与所述床身固定连接的立柱，所述立柱上安装有切割头安装架，所述切割头与所述切割头安装架固定连接，所述切割头安装架与固定在所述立柱上的进给丝杠的输出端固定连接，且所述进给丝杠的输入端与固定在所述立柱顶部的进给电机通过进给减速器连接。
21.去边皮系统，设置在所述切割头上方，用于去除硅棒切割后剩余边皮；
22.所述去边皮系统，包括：
23.与承载区数量相匹配的边皮夹取机械手，位于所述切割头上方用于夹取硅棒切割后剩余边皮；
24.边皮回收系统，位于所述床身，用于回收所述剩余边皮；以及，
25.输送系统，位于所述边皮回收系统与所述边皮夹取机械手之间，用于移动所述边皮夹取机械手。
26.所述输送系统包括固定在所述床身上的输送架，所述输送架的顶端设置有输送轨道，所述输送轨道上安装有与所述输送轨道滑动连接的输送滑台，且所述输送架在所述输送轨道的一侧固定有输送齿条，所述输送滑台的侧壁上固定有输送电机，且所述输送电机的输出端上安装有与所述输送齿条相配合的输送齿轮，所述输送滑台上安装有所述边皮夹取机械手。
27.所述边皮夹取机械手包括固定在所述输送滑台上且竖直设置的边皮气缸，所述边皮气缸的输出端与穿过所述输送滑台的夹爪固定架固定连接，所述夹爪固定架具有双层结构，包括上层和下层，所述上层内固定有夹爪气缸，所述夹爪气缸的输出端穿过所述上层并与设置在所述下层内的限位卡槽固定连接，所述限位卡槽的底端固定有夹紧头，所述下层具有四个侧壁，且所述四个侧壁围成正方形；所述侧壁内固定有边皮夹爪，所述边皮夹爪与所述限位卡槽之间设有卡头，所述卡头包括水平段和竖直段，所述水平段与所述竖直段之间固定连接，且其连接处与所述夹紧头铰接，所述水平段靠近所述限位卡槽的一端卡接在所述限位卡槽内；
28.所述承载区和所述备用承载区上均设有晶托；
29.所述晶托上安装有驱动所述边皮向上抬起的抬起装置。
30.使用状态下：装卸机器人夹取上料工位的待切割硅棒，之后到视觉检测系统处检测晶线，并将待切割硅棒放置在晶托上，金刚线切割系统对硅棒进行切割，切割完成后装卸机器人将切割好的硅棒取走，放入下料工位，完成工作循环。
31.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
32.1、采用装卸机器人进行上下料，增加了操作精度，且采用视觉检测系统与装卸机器人相配合，实现了晶线的速度检测和精准检测，减少了人工操作。
33.2、整个制造岛使用一个装卸机器人和一个视觉检测系统即可实现所有开方机的上下料。
34.3、传统机械手靠机械精度调整,可以保证每次夹紧硅棒后硅棒的中心位置精度和与机床水平面的垂直度。但在工作当中，与硅棒长期接触的夹持件会磨损严重，需要定期更换夹持件并重新调整夹爪精度，避免不了会浪费人工，减少产能；并且在每次调整之前，夹持精度会不断降低，只有方棒检测不合格时才会发现夹爪精度有偏差，浪费硅料且性能不稳定。但机器人配合视觉检测系统就不会有这样的缺点；因为硅棒的摆放精度并不是靠机械夹爪来保证的，而是靠视觉检测系统，即便夹持件有磨损也不会影响硅棒的定位精度，由于此特点，对机械手的精度调整所消耗的产能基本降为0，并且由于此特点，硅棒的夹持精度可以长期稳定的保持不变。
35.4、装卸机器人和视觉检测系统每根硅棒上下料及晶线检测时间总共不会大于40秒，比传统上下料时间至少降低2分钟。
36.5、占地面积小，去除了机床上的机械手，检晶线机构，机械手转台，十字滑台，上下料台，可以减少每台机床的占地面积大约2.5平米。
37.6、节约机床制造成本，由于去除了机械手及上下料台部分，单台机床成本可以降低大概10％。虽然增加了装卸机器人和视觉检测系统，但1套装卸机器人和视觉检测系统可以匹配12台立式开方机，总成本还是可以降低很多。而且机器人是车间自动化系统原本就会用到的机械部件，本方案将机器人配合视觉系统增加了检晶线功能并入了制造岛中，为车间自动化系统进一步降低了成本。
38.7、定位精度高，由于每上一根硅棒都会进行一次视觉检测，相当于每次上料都会进行一次精度校核，所以装卸机器人和视觉检测系统可长期稳定的保证上料精度不变，而且基本不受夹持件磨损的影响。
39.基于上述理由本实用新型可在硅棒切割等领域广泛推广。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本实用新型具体实施方式中环形切方制造岛俯视图。
42.图2为本实用新型具体实施方式中晶线检测系统结构示意图。
43.图3为本实用新型具体实施方式中晶线检测系统原理图。
44.图4为本实用新型具体实施方式中立式开方机主视图(不具有回转台，只具有一个承载区)。
45.图5为本实用新型具体实施方式中立式开方机俯视图(不具有回转台，只具有一个承载区，去除边皮夹取机械手和输送系统)。
46.图6为本实用新型具体实施方式中输送系统主视图。
47.图7为图4中a部放大图。
48.图8为本实用新型具体实施方式中边皮夹取机械手和输送系统俯视图。
49.图9为本实用新型具体实施方式中立式开方机俯视图(具有回转台和两个承载区)
50.图10为本实用新型具体实施方式中立式开方机俯视图(不具有回转台，具有四个承载区)。
51.图11为本实用新型具体实施方式中立式开方机主视图(具有回转台和一个承载区)
52.图12为本实用新型具体实施方式中装卸机械手主视图。
53.图中：
54.1、立式开方机；101、床身；102、承载区；103、晶托；104、抬起装置；
55.2、装卸机器人；201、机器人本体；202、硅棒夹具；
56.3、上料工位；
57.4、下料工位；
58.5、金刚线切割系统；51、切割头；501、过轮；502、切割轮；52、放线系统；53、收线系统；54、金刚线；55、进给系统；551、立柱；552、切割头安装架；553、进给丝杠；554、进给电机；56、边皮夹取机械手；561、边皮气缸；562、夹爪固定架；563、夹爪气缸；564、限位卡槽；565夹紧头；566、边皮夹爪；567、卡头；57、边皮回收系统；58、输送系统；581、输送架；582、输送轨道；583、输送滑台；584、输送齿条；585、输送电机；586、输送齿轮；
59.6、晶线检测系统；601、立杆；602、拍摄装置。
60.7、回转台；701、回转台驱动电机；702、加工工位；703、备用工位；704、备用承载区。
具体实施方式
61.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
62.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
63.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
64.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随
后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
65.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
66.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
67.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
68.如图1～8所示，一种环形切方制造岛(附图1)，包括设置在中心点的装卸机器人2，且所述装卸机器2人能够围绕所述中心点周向转动，围绕所述装卸机器人2设有多个立式开方机1、一个上料工位3、一个下料工位4和一个晶线检测系统6；
69.所述装卸机器人2用于所述立式开方机1的上料和下料；所述晶线检测系统6用于检测硅棒的晶线。
70.所述立式开方机1用于切割硅棒。
71.所述立式开方机1包括床身101，所述床身101上设有一个或多个竖直承载硅棒的承载区102(如图所示4、5和11，具有一个承载区，如图9所示具有两个承载区，如图10所示具有四个承载区)；所述床身101在所述承载区102的上方设有用于切割硅棒的金刚线切割系统5。
72.具有多个承载区102的立式开方机可以实现一次性切割多根硅棒，如附图9和附图10所示能够同时切割两根和四根硅棒。
73.如图9和11所示，所述床身101上安装有回转台7和驱动所述回转台7的回转台驱动电机701，所述回转台7上设有加工工位702和备用工位703，所述加工工位702经过所述回转台7旋转后处于所述金刚线切割系统5正下方，且所述备用工位处于所述床身101靠近所述装卸机器人2的一侧；所述备用工位703经过所述回转台7旋转后处于所述金刚线切割系统5正下方，且所述加工工位处于所述床身101靠近所述装卸机器人2的一侧；
74.所述承载区102设置在所述加工工位702上，且所述备用工位703上设置有与所述加工工位702相同数量的备用承载区704。所述承载区102和备用承载区704上均设有用于承载硅棒的晶托103。
75.具有回转台的立式切方机1可以实现在装入新的硅棒时，切割好的硅棒移动到靠
近装卸机器人2的一侧，进行下料，加快了工作流程。
76.所述装卸机器人2包括机器人本体201和安装在所述机器人本体201输出端上的硅棒夹具202。本实施中采用的装修机器人的型号为：那智不二越sra166
‑
01fd11
‑
0000。
77.所述晶线检测系统6为视觉检测系统，如图2所示，其包括分别设置在立杆601顶部和底部的拍摄装置602和信息处理系统；
78.所述拍摄装置602用于拍摄硅棒的底部端面信息和顶部端面信息，所述拍摄装置602设有标定基准；拍摄装置可为工业相机及镜头和环形光。
79.所述信息处理系统用于硅棒的端面信息与标定基准相对比，根据对比结果向所述装卸机器人2发出调整硅棒垂直度和调整硅棒端面与标定基准重合的信号，且所述拍摄装置602拍摄调整后的硅棒端面信息，得到硅棒的晶线。
80.如图3所示，可得到底部的拍摄装置602拍摄端面中心位置为(x1，y1)，顶部的拍摄装置602拍摄端面中心位置为(x2，y2)，利用(x2
‑
x1,y2
‑
y1)结合圆棒长度，可以计算出圆棒相对于z轴的倾斜角度，之后反馈给装卸机器人2，使之进行调整，使硅棒保持垂直。之后使硅棒的中心与标定基准的中心重合，之后拍出晶线。
81.所述金刚线切割系统5包括：
82.所述金刚线切割系统5包括：
83.切割头51，所述切割头51顶部设有多个过轮501和且底部设有多个切割轮502：
84.放线系统52，设置在所述床身101的一侧，用于放出切割头51所用的金刚线54；
85.收线系统53，设置在所述床身101的另一侧，用于回收所述切割头51所用的所述金刚线54；
86.金刚线54从所述放线系统52中放出并经过多个所述过轮501和多个所述切割轮502形成与所述承载区102数量相匹配的切割网，后回到所述收线系统53，每个所述切割网在所述床身101上的正投影呈正方形。同时切割四根硅棒的切割头51可参照专利一种可同时切割四根硅棒的切割头；申请号：cn201921458651.x；公开(公告)号：cn211054149u。
87.驱动所述切割头51上下运动的进给系统55；所述进给系统55包括与所述床身101固定连接的立柱551，所述立柱551上安装有切割头安装架552，所述切割头51与所述切割头安装架552固定连接，所述切割头安装架552与固定在所述立柱551上的进给丝杠553的输出端固定连接，且所述进给丝杠553的输入端与固定在所述立柱551顶部的进给电机554通过进给减速器连接。
88.去边皮系统，设置在所述切割头51上方，用于去除硅棒切割后剩余边皮，去边皮系统包括：与承载区102数量相匹配的边皮夹取机械手56，位于所述切割头51上方用于夹取硅棒切割后剩余边皮；边皮回收系统57，位于所述床身101，用于回收所述剩余边皮；以及，输送系统58，位于所述边皮回收系统57与所述边皮夹取机械手56之间，用于移动所述边皮夹取机械手56。
89.所述输送系统58包括固定在所述床身101上的输送架581，所述输送架581的顶端设置有输送轨道582，所述输送轨道582上安装有与所述输送轨道582滑动连接的输送滑台583，且所述输送架581在所述输送轨道582的一侧固定有输送齿条584，所述输送滑台583的侧壁上固定有输送电机585，且所述输送电机585的输出端上安装有与所述输送齿条584相配合的输送齿轮586，所述输送滑台583上安装有所述边皮夹取机械手56。
90.所述边皮夹取机械手56包括固定在所述输送滑台583上且竖直设置的边皮气缸561，所述边皮气缸561的输出端与穿过所述输送滑台583的夹爪固定架562固定连接，所述夹爪固定架562具有双层结构，包括上层和下层，所述上层内固定有夹爪气缸563，所述夹爪气缸563的输出端穿过所述上层并与设置在所述下层内的限位卡槽564固定连接，所述限位卡槽564的底端固定有夹紧头565，所述下层具有四个侧壁，且所述四个侧壁围成正方形；所述侧壁内固定有边皮夹爪566，所述边皮夹爪566与所述限位卡槽564之间设有卡头567，所述卡头567包括水平段和竖直段，所述水平段与所述竖直段之间固定连接，且其连接处与所述夹紧头565铰接，所述水平段靠近所述限位卡槽564的一端卡接在所述限位卡槽564内；
91.所述晶托103上安装有驱动所述边皮向上抬起的抬起装置104，可为气缸。
92.环形切方制造岛中的多个立式开方机1可以采用不具有回转台7且只具有一个承载区102的，也可以采用不具有回转台7但具有多个承载区102的，还可以采用具有回转台7且只具有一个承载区102的、更可以采用具有回转台7且具有多个承载区102的，甚至可以采用上面四种方案的组合。
93.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。