一种全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备的制作方法

本实用新型是关于多晶硅块加工设备领域，特别涉及一种全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备。

背景技术：

多晶硅是用于太阳能光伏发电的重要材料。多晶铸锭从多晶硅铸锭炉生成之后需开方、截断、磨平面、倒角、切片等工序加工，多晶硅块倒角磨面一体机成为多晶硅生产加工过程中不可或缺的的一环，其加工效率也是提高整个生产链效率的关键因素。

目前，国内外针对多晶硅块的平面磨削和边角磨削的加工过程通常是单独的二道工序，需在二种不同的设备间流转以完成整个加工过程。实际操作时，通常先采用平面磨床对多晶硅块进行表面磨削，再将磨面后的硅块单独由倒角机进行边角磨削。整个加工过程需要二种不同功能的设备配合，而且硅块需频繁地在设备间进行搬运和装夹定位操作。硅块的搬运、夹装，即带来了定位误差又增加了物流的工作，而且二种设备的加工精度都会影响加工过程。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备，包括底架组件、磨削动力头组件、尺寸检测单元、磨削工作台组件、机械手组件及储料台组件，所述底架组件包括底架本体、主导轨、主丝杆、主驱动电机，底架本体的中部设有两根平行的主导轨，两根主导轨上安装有磨削工作台组件；所述主驱动电机设置在底架本体上，主驱动电机能通过主丝杆驱动磨削工作台组件，使磨削工作台组件能沿着主导轨移动；

所述磨削工作台组件包括尾座、工作台底板、气缸、对刀传感器、尺寸检测基准块、头座、行星减速机和分度电机；所述尾座和头座分别安装在工作台底板的两端，工作台底板内设有气缸，尾座能在气缸的驱动下沿着工作台底板向头座离开或靠拢移动，用于夹紧和松开硅块；头座中面向尾座的一端设有对刀传感器和尺寸检测基准块，用于在硅块加工前做为测量基准；头座的另一端设有行星减速机和分度电机，分度电机(在硅块夹紧时)能通过精度分度控制硅块旋转并停止于所需的角度位置(这里分度电机的精度分度一般能控制在3～5弧分的高精度)；所述底架组件中的主驱动电机驱动主丝杆，从而驱动磨削工作台组件进给，在两根对称安装的主导轨导向下，能使磨削工作台组件运动在底架本体上的各工位之间；

所述底架组件的两侧各设有一个延伸平台，延伸平台用于安装磨削动力头组件；所述磨削动力头组件包括两个粗磨动力头组件和两个精磨动力头组件，即在两侧延伸平台上各安装一组精磨动力头组件和一组粗磨动力头组件；

所述粗磨动力头组件包括粗磨动力头、粗磨变频电机、粗磨动力头固定座、粗磨进给组件、粗磨砂轮安装座和粗磨杯型砂轮；所述粗磨进给组件安装在延伸平台上，通过丝杠螺母副、导轨滑块副与粗磨动力头固定座相连，用于驱动粗磨动力头实现前后进给移动；所述粗磨动力头的一头安装粗磨变频电机，另一头安装粗磨砂轮安装座，粗磨砂轮安装座上安装粗磨杯型砂轮；所述粗磨变频电机通过联轴器与动力头内部主轴联接，用于驱动粗磨杯型砂轮进行旋转；

所述精磨动力头组件包括精磨动力头、精磨变频电机、精磨动力头固定座、精磨进给组件、精磨砂轮安装座和精磨杯型砂轮；所述精磨进给组件安装在延伸平台上，通过丝杠螺母副、导轨滑块副与精磨动力头固定座相连，用于驱动精磨动力头实现前后进给移动；所述精磨动力头的一头安装精磨变频电机，另一头安装精磨砂轮安装座，精磨砂轮安装座上安装精磨杯型砂轮；所述精磨变频电机通过联轴器与动力头内部主轴联接，用于驱动粗磨杯型砂轮进行旋转；

所述机械手组件及储料台组件、尺寸检测单元分别安装在底架组件的侧面；

所述机械手组件用于将放在储料台组件上的多晶硅块装入磨削工作台组件的工作台底板上，以及将磨削完成的多晶硅块从工作台底板上取下放置在储料台组件上；

所述尺寸检测单元包括底座、驱动电机、直线运动单元、支撑座和接触式传感器；所述底座安装在底架本体上，所述驱动电机和直线运动单元安装在底座上，且驱动电机与直线运动单元相连；所述支撑座上设有支撑臂，接触式传感器通过支撑臂安装在支撑座上，支撑座安装在直线运动单元上；驱动电机能支撑座在直线运动单元上移动，用于带动接触式传感器进行尺寸检测。

在本实用新型中，所述底架组件中，底架本体上还设有水道，用于排出硅块加工过程中混合硅粉的冷却水。

在本实用新型中，所述底架组件中，底架本体上还设置有废油箱，用于存储润滑丝杆导轨后废弃的润滑油。

在本实用新型中，所述磨削工作台组件中，头座和尾座的回转中心位于同一高度。

在本实用新型中，所述粗磨杯型砂轮的颗粒度为100～200目。

在本实用新型中，所述精磨杯型砂轮的颗粒度为400～1000目。

在本实用新型中，所述全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备还包括外罩钣金组件，外罩钣金组件安装在底架组件的上端，用于保护设备。

在本实用新型中，所述外罩钣金组件上方还设有水气路通道和排气管道，水气路通道用于水气路输送，排气管道用于排出设备内的废气。

在本实用新型中，所述底架组件中，底架本体是Q235钢板焊接而成的底架。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、多晶硅块的磨面倒角加工能在本实用新型中全自动进行，无需在不同设备间转运，节约加工耗时；此外，磨削动力头采用对称布局，同时进行双面加工，成倍地提高加工效率。

2、多晶硅块上下料均由机械手自动完成，既有效减少了人工操作，又能充分保证装夹的一致精度，可合理配置各加工工序的加工余量，减少加工工作量，节省硅料损耗。

3、多晶硅块加工动力头的水平进给，工作台的移动等均由伺服电机驱动，并由高精度的滚珠丝杆传动，可保证足够的加工精度，同时底架采用高刚度的部件，能保证设备长久及稳定的高精度运行。

4、设备生产过程中，密闭的罩壳将硅粉通过抽气管道排出，又将加工产生的噪音显著降低，有效减少生产加工对车间环境的影响。

附图说明

图1为本实用新型的外形示意图。

图2为本实用新型去除罩壳后的俯视图。

图3为本实用新型中底架组件的示意图。

图4为本实用新型中磨削工作台组件的示意图。

图5为本实用新型中粗磨动力头组件的示意图。

图6为本实用新型中精磨动力头组件的示意图。

图7为本实用新型中机械手组件及储料台组件的示意图。

图8为本实用新型中尺寸检测单元的示意图。

图中的附图标记为：100底架组件；200磨削动力头组件；300外罩钣金组件；400尺寸检测单元；500磨削工作台组件；600机械手组件及储料台组件；700粗磨动力头组件；800精磨动力头组件；101底架本体；102主丝杆；103主导轨；104主驱动电机；401底座；402驱动电机；403直线运动单元；404支撑座；405接触式传感器；501尾座；502工作台底板；503气缸；504对刀传感器；505尺寸检测基准块；506头座；507行星减速机；508分度电机；601机械手组件；602储料台组件；701粗磨变频电机；702粗磨动力头固定座；703粗磨砂轮安装座；704粗磨杯型砂轮；705粗磨进给组件；801精磨变频电机；802精磨动力头固定座；803精磨砂轮安装座；804精磨杯型砂轮；805精磨进给组件。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1、图2所示的一种全自动多晶硅块倒角磨面加工一体设备，包括底架组件100、磨削动力头组件200、尺寸检测单元400、磨削工作台组件500、机械手组件及储料台组件600、外罩钣金组件300。

如图3所示，所述底架组件100包括底架本体101、主导轨103、主丝杆102、主驱动电机104，底架本体101的中部设有两根平行的主导轨103，两根主导轨103上安装有磨削工作台组件500；所述主驱动电机104设置在底架本体101上，主驱动电机104能通过主丝杆102驱动磨削工作台组件500，使磨削工作台组件500能沿着主导轨103移动。底架本体101由Q235钢板焊接而成，保证了底架的强度及其刚性；且底架本体101上还设有水道，能有效地排出硅块加工过程中混合硅粉的冷却水；底架本体101上还搁置有废油箱，存储润滑丝杆导轨后废弃的润滑油。

如图4所示，所述磨削工作台组件500包括尾座501、工作台底板502、气缸503、对刀传感器504、尺寸检测基准块505、头座506、行星减速机507和分度电机508。所述尾座501和头座506分别安装在工作台底板502的两端，工作台底板502内设有气缸503，尾座501能在气缸503的驱动下沿着工作台底板502向头座506离开或靠拢移动，用于夹紧和松开硅块。头座506中面向尾座501的一端设有对刀传感器504和尺寸检测基准块505，用于在硅块加工前做为测量基准；头座506的另一端设有行星减速机507和分度电机508，头座506和尾座501的回转中心位于同一高度，且在硅块夹紧时，分度电机508能通过高精度分度控制控制硅块旋转并停止于所需的角度位置，一般能控制在3-5弧分的精度；所述底架组件100中的主驱动电机104驱动主丝杆102，从而驱动磨削工作台组件500进给，在两根对称安装的主导轨103导向下，能使磨削工作台组件500平稳并精确地运动在底架主体上的各工位之间。

所述底架组件100的两侧各设有一个延伸平台，用于安装磨削动力头组件200。所述磨削动力头组件200包括两个粗磨动力头组件700和两个精磨动力头组件800，即在两侧延伸平台上各安装一组精磨动力头组件800和一组粗磨动力头组件700。如图5所示，粗磨动力头组件700包括粗磨动力头、粗磨变频电机701、粗磨动力头固定座702、粗磨进给组件705、粗磨砂轮安装座703和粗磨杯型砂轮704；所述粗磨进给组件705安装在延伸平台上，通过丝杠螺母副、导轨滑块副与粗磨动力头固定座702相连，用于驱动粗磨动力头实现前后进给移动；所述粗磨动力头的一头安装粗磨变频电机701，一头安装粗磨砂轮安装座703，粗磨砂轮安装座703上安装粗磨杯型砂轮704；所述粗磨变频电机701通过联轴器与动力头内部主轴联接，用于驱动粗磨杯型砂轮704进行旋转。粗磨杯型砂轮704的颗粒度为100～200目，用于硅块粗磨工序。在具体实现中，两个粗磨动力头700对称的安装于底架组件100两侧，可在粗磨进给组件705的作用下在水平方向上精确移动；粗磨变频电机701，安装粗磨动力头固定座702上，可带动粗磨杯型砂轮704高速旋转，实现硅块两侧同时进行的平面磨削及边角磨削，成倍提高加工效率；磨削动力头腔体内通有0.1～0.3Mpa的正压气体，可有效防止灰尘、加工冷却水等进入，造成动力头内部损伤。

如图6所示，所述精磨动力头组件800包括精磨动力头、精磨变频电机801、精磨动力头固定座802、精磨进给组件805、精磨砂轮安装座803和精磨杯型砂轮804；所述精磨进给组件805安装在延伸平台上，通过丝杠螺母副、导轨滑块副与精磨动力头固定座802相连，用于驱动精磨动力头实现前后进给移动；所述精磨动力头的一头安装精磨变频电机801，一头安装精磨砂轮安装座803，精磨砂轮安装座803上安装精磨杯型砂轮804；所述精磨变频电机801通过联轴器与动力头内部主轴联接，用于驱动粗磨杯型砂轮704进行旋转。精磨杯型砂轮804的颗粒度为400～1000目，用于硅块精磨工序。在具体实现中，两个精磨动力头800对称的安装于底架组件100的两侧，可在精磨进给组件805的作用下在水平方向上精确移动；精磨变频电机801，安装于精磨动力头固定座802上，可带动精磨杯型砂轮804高速旋转，实现硅块两侧同时进行的平面磨削及边角磨削，成倍提高加工效率；磨削动力头腔体内通有0.1～0.3Mpa的正压气体，可有效防止灰尘、加工冷却水等进入，造成动力头内部损伤。

机械手组件及储料台组件600、尺寸检测单元400分别安装在底架组件100的侧面。

如图7所示，所述机械手组件601用于将放在储料台组件602上的多晶硅块装入磨削工作台组件500的工作台底板502上，以及将磨削完成的多晶硅块从工作台底板502上取下放置在储料台组件602上。在具体实现中，机械手组件601包括水平移动、竖直移动，夹持三个动作，储料台组件602可以放置上下料的方棒。

如图8所示，所述尺寸检测单元400包括底座401、驱动电机402、直线运动单元403、支撑座404和接触式传感器405；所述底座401安装在底架本体101上，所述驱动电机402和直线运动单元403安装在底座401上，且驱动电机402与直线运动单元403相连；所述支撑座404上设有支撑臂，接触式传感器405通过支撑臂安装在支撑座404上，支撑座404安装在直线运动单元403上；驱动电机402能驱动支撑座404在直线运动单元403上移动，用于带动接触式传感器405进行尺寸检测。在具体实现中，当硅块位于尺寸检测工位后，直线运动单元403带动支撑座404伸出直至接触式传感器405探头接触硅块表面后停下，再缩回进行下一次触碰，待所需的测量点全部触碰完成后，系统将会根据基准和触碰位移等数据计算出测量的硅块尺寸；所述尺寸检测单元400用于检测硅块尺寸并计算加工量。

所述外罩钣金组件300，外罩钣金组件300安装在底架组件100的上端，用于保护设备。在具体实现中，所述外罩钣金组件300拆分为4段组成，包括1扇自动移门以及3扇手动开门，所有门合理分布于粗磨动力头700及精磨动力头800附近，方便工作人员进行观察、调试、维护等动作；自动移门位于硅块上下料位置，与机械手及储料台组件600所在位置对应，自动移门通过气缸503驱动打开或关闭，并由系统控制协助硅块上下料动作。外罩钣金组件300上方还设有水气路通道和排气管道，水气路通道用于水气路输送，排气管道用于排出设备内的废气，可通过外部吸气装置把硅块加工过程的水、尘排出，减少机器内部的粉尘堆积。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。