一种晶硅粗磨精磨一体机的制作方法

本实用新型属于晶硅加工设备技术领域，具体地说涉及一种晶硅粗磨精磨一体机。

背景技术：

现有市场上的设备基本都是对面及圆弧的加工粗磨、精磨是分开分工序进行的，每次只能加工两个面，磨削效率低。粗磨及精磨由于处于两个位置，导致粗磨后精磨余量大，效率低，因此怎样能够快速的对切方后的晶硅进行需粗磨和精磨加工是我们需要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，现提出一种对切方后的单晶硅棒，进行磨面抛光倒角，满足不同规格单晶硅方棒进行弧、面一体抛光，四面磨削、单面、单弧单独加工控制功能的粗磨精磨一体机，可在同台设备自动完成硅锭的磨面和滚圆。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种晶硅粗磨精磨一体机，包括底座和滑轨，滑轨设置在底座上，沿着滑轨的长度方向依次设置：粗磨区、晶硅转移机构和精磨区，所述粗磨区和精磨区均设有用于夹持晶硅的磨削进给工作台机构和至少两组磨头进给组件，所述磨削进给工作台机构与滑轨滑动连接，用于夹持并输送晶硅，位于粗磨区和精磨区的至少两组磨头进给组件对称的设置于滑轨两侧，形成供晶硅通过并磨削晶硅的磨削通道。

进一步，所述粗磨区还包括粗磨头组件、上料工作台机构和对中机构；所述粗磨头组件通过粗磨主轴与所述磨头进给组件连接；所述上料工作台机构设置在滑轨的一侧，其用于承载晶硅，并将晶硅输送至滑轨上方；所述对中机构设置在所述上料工作台机构与滑轨之间，以对位于上料工作台机构上的晶硅进行对中操作，使晶硅的长度方向与滑轨平行；

所述晶硅转移机构沿着与滑轨相垂直的方向设置，用于将粗磨完毕的晶硅转移至精磨区；

所述精磨区还包括精磨头组件和下料工作台机构；所述精磨头组件通过精磨主轴与所述磨头进给组件连接；所述下料工作台机构设置在滑轨的一侧，用于承载精磨完毕的晶硅。

进一步，所述上料工作台机构包括上料支撑座、上料支撑板、上料工作台和上料竖直升降丝杠，所述上料支撑座的底部与底座固连，所述上料支撑座上竖直设置有上料竖直滑轨，且所述上料支撑板沿水平方向设置，其通过上料竖直升降丝杠与上料支撑座在竖直方向滑动连接，所述上料支撑板上设有水平向的上料工作台，所述上料工作台通过水平向的上料丝杠与上料支撑板滑动连接，且其上部固设有晶硅支撑板，用于支撑晶硅，所述晶硅支撑板靠近滑轨的一侧设有靠板，其另一侧设有晶硅夹紧板，所述靠板和晶硅夹紧板均沿竖直方向设置，且晶硅夹紧板与水平驱动气缸的活塞端固连，以推动晶硅夹紧板与晶硅相贴并与晶硅夹紧板相配合将晶硅调整至与导轨相平行。

进一步，所述对中机构包括对中支撑柱、对中夹紧板和对中夹紧滑轨，所述对中夹紧板相对的设置两个，且其竖直设置，所述对中支撑柱的底部与底座固连，所述对中夹紧滑轨固设于对中支撑柱的上部并与滑轨相平行，两个对中夹紧板通过齿轮齿条相啮合并沿对中夹紧滑轨滑动以夹持晶硅，使晶硅的中心与晶硅支撑板中心位于同一竖直线上。

进一步，所述磨削进给工作台机构包括磨削进给底座、头架组件、尾架组件和尾架进给丝杠，所述磨削进给底座设置在滑轨上，其通过磨削进给丝杠与滑轨滑动连接，所述头架组件和尾架组件相对的设置于所述磨削进给底座上，且所述头架组件与磨削进给底座固连，所述尾架组件通过尾架进给丝杠与磨削进给底座滑动连接；

所述头架组件包括头架夹头和头架旋转电机，所述头架夹头与头架旋转电机驱动连接，所述尾架组件包括尾架夹头和尾架旋转电机，所述尾架夹头与尾架旋转电机连接，所述头架夹头和尾架夹头均位于同一直线上，且两者均与滑轨相平行，所述头架夹头和尾架夹头同时转动用于将晶硅进行旋转；

所述头架组件设置于靠近所述晶硅转移机构的一端，所述尾架组件设置于远离所述晶硅转移机构的一端。

进一步，所述磨头进给组件包括磨头进给底座、磨头工作台、磨头竖直滑轨和磨头水平滑轨，所述磨头进给底座的底部与底座固连，磨头水平滑轨位于所述磨头进给底座上，磨头工作台通过磨头水平进给丝杠与磨头水平滑轨滑动连接，所述磨头水平滑轨沿水平方向设置且其与滑轨相垂直，所述磨头工作台上固设有磨头竖直滑轨和余量检测装置，磨头竖直滑轨沿竖直方向设置且磨头竖直滑轨上设置有磨头滑台，磨头滑台沿竖直方向设置并与磨头竖直滑轨滑动连接，所述余量检测装置位于靠近滑轨的一侧，用于对晶硅进行余量检测。

进一步，所述粗磨头组件包括粗磨旋转电机、粗磨主轴和粗磨砂轮，粗磨主轴贯穿磨头滑台，其一端与粗磨旋转电机的输出端固连，其另一端与粗磨砂轮固连；

所述精磨头组件包括精磨旋转电机、精磨主轴和精磨砂轮，精磨主轴贯穿磨头滑台，其一端与精磨旋转电机的输出端固连，其另一端与精磨砂轮固连；

所述粗磨砂轮和精磨砂轮均沿竖直方向设置。

进一步，所述晶硅转移机构包括转移支撑立柱、相对设置的转移夹爪组件、竖直转移气缸、水平转移气缸、竖直转移导柱、水平转移导轨和转移固定台，所述转移支撑立柱的底部与底座固连，竖直转移导柱与转移支撑立柱的上部固连，转移夹爪组件通过竖直转移气缸与转移支撑立柱滑动连接，转移夹爪组件通过水平转移气缸驱动产生相对位移，用于对晶硅进行夹持和放松。

进一步，所述下料工作台机构包括下料支撑座、下料支撑板、下料工作台、下料竖直升降丝杠，所述下料支撑座的下部与底座固连，所述下料支撑板沿水平方向设置，所述下料竖直升降丝杠沿竖直方向竖直，用于驱动下料支撑板沿竖直方向运动，所述下料支撑板的上方设置有水平向的下料工作台，所述下料工作台通过水平进给丝杠与下料支撑板滑动连接，且其上部设有下料固定板，用于承接已经精磨完毕的晶硅。

本实用新型的有益效果是：

对开方后的晶硅进行磨面抛光倒角，满足不同规格单晶硅方棒进行弧、面一体抛光。在同台设备自动完成晶硅的磨面和滚圆，晶硅粗磨完后转换到精磨区工位进行精磨加工，同时，空闲着的粗磨工位上料可同时进行粗磨，实现硅棒粗磨及精磨同时加工，提高磨面和滚圆效率，提高效率近1倍以上。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的另一整体结构示意图；

图3是上料工作台机构的结构示意图；

图4是对中机构的结构示意图；

图5是磨削进给工作台机构的结构示意图；

图6是磨头进给组件的结构示意图；

图7是晶硅转移机构的结构示意图；

图8是下料工作台机构的结构示意图。

附图中：1-底座；2-滑轨；

3-晶硅转移机构、301-转移支撑立柱、302-转移夹爪组件、303-竖直转移导柱、304-水平转移导轨、305-转移固定台；

4-磨削进给工作台机构、401-磨削进给底座、402-头架组件、403-尾架组件、404-尾架进给丝杠；

5-磨头进给组件、501-磨头进给底座、502-磨头工作台、503-磨头竖直滑轨、504-磨头水平滑轨、505-磨头水平进给丝杠、506-磨头升降气缸；

6-粗磨头组件、601-粗磨砂轮；

7-上料工作台机构、701-上料支撑座，702-上料支撑板、703-上料工作台、704-晶硅支撑板、705-靠板、706-晶硅夹紧板；

8-对中机构、801-对中支撑柱、802-对中夹紧板、803-对中夹紧滑轨、804-齿轮、805-齿条；

9-精磨头组件、901-精磨砂轮；

10-下料工作台机构、1001-下料支撑座、1002-下料支撑板、1003-下料工作台、1004-下料固定板。

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，以下实施例中提到的方向用词，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。

一种晶硅粗磨精磨一体机，包括底座1和滑轨2，所述滑轨2设置在底座1上，沿着滑轨2的长度方向依次设置有粗磨区、晶硅转移机构3和精磨区，所述粗磨区和精磨区均设有用于夹持晶硅的磨削进给工作台机构4和至少两组磨头进给组件5，所述磨削进给工作台机构4位于所述滑轨2上并与滑轨2滑动连接，位于粗磨区和精磨区的至少两组磨头进给组件5对称的设置于滑轨2两侧。

所述粗磨区还包括粗磨头组件6、上料工作台机构7和对中机构8，所述粗磨头组件6通过粗磨头气缸与所述磨头进给组件5活动连接，位于滑轨2两侧的粗磨头组件6相对设置形成供晶硅通过的粗磨通道。所述上料工作台机构7设置在滑轨2的一侧，其用于承载晶硅，并将晶硅输送至滑轨2的上方。所述对中机构8设置在所述上料工作台机构7与滑轨2之间，用于对上料工作台机构7上的晶硅进行对中操作，使已经进行切棱开方后的晶硅的长度方向与滑轨2相平行。所述晶硅转移机构3沿着与滑轨2相垂直的方向设置，用于将粗磨完毕的晶硅转移至精磨区。

所述精磨区还包括精磨头组件9和下料工作台机构10。所述精磨头组件9与所述磨头进给组件5活动连接，位于滑轨2两侧的精磨头组件9相对设置形成供晶硅通过并磨削晶硅的精磨通道。所述下料工作台机构10位于滑轨2的一侧，用于承载精磨完毕的晶硅。

已经开方完毕的晶硅被放置到上料工作台机构7上，经对中机构8对中，上料工作台机构7将晶硅输送至滑轨2上方，磨削进给工作台机构4夹持晶硅至粗磨头组件6处，对晶硅进行粗磨，晶硅转移机构3将粗磨后的晶硅夹持至位于精磨区的磨削进给工作台机构4处，实现对晶硅的夹持，便于精磨组件9对晶硅进行精磨，下料工作台机构10移动至滑轨2上方，用于承载已经精磨完毕的晶硅，实现晶硅粗磨和精磨的一体化。

实施例一

参照图1、图2、图3，所述上料工作台机构7包括上料支撑座701，上料支撑板702、上料工作台703和上料竖直升降丝杠。所述上料支撑座701的底部与底座1固连，且上料支撑座701上设置有上料竖直滑轨，同时，所述上料支撑板702沿水平方向设置，所述上料竖直升降丝杠沿着竖直方向设置，其通过上料竖直升降丝杠支架与上料支撑座701固连，所述上料竖直升降丝杠的丝杠螺母与上料支撑板702固连，所述上料竖直升降丝杠与伺服电机的输出端固连，用于驱动上料支撑板702沿着上料竖直滑轨滑动，用于在竖直方向上输送晶硅。同时在上料支撑板702的上部设置有上料水平滑轨和上料丝杠，所述上料水平滑轨和上料丝杠均沿水平方向且与滑轨2相垂直设置，所述上料工作台703位于上料水平滑轨的上方，其通过上料丝杠的带动沿上料水平滑轨滑动。也就是说上料工作台703可通过上料竖直升降丝杠沿竖直方向产生位移，又可通过上料丝杠沿着与滑轨2相垂直的方向产生水平位移。

为了便于放置晶硅，在上料工作台703上固设有晶硅支撑板704，所述晶硅支撑板704沿水平方向设置且其与所述滑轨2相平行设置。此外，所述上料工作台703上沿着竖直方向设置有靠板705，所述靠板705位于晶硅支撑板704的一侧，用于与晶硅的端面相抵，所述晶硅支撑板704的另一侧竖直的设有晶硅夹紧板706，所述晶硅夹紧板706远离靠板705的一侧与夹紧板驱动气缸的活塞端固连，所述夹紧板驱动气缸沿着水平方向固设在上料工作台703上，用于推动晶硅保证晶硅与靠板705相贴。也就是说，晶硅放置在晶硅支撑板704上，晶硅夹紧板706将其调整至与靠板705相贴，上料竖直升降丝杠驱动上料工作台703产生竖直方向的位移，上料丝杠带动上料工作台703在沿着与滑轨2相垂直的方向产生水平位移，将晶硅输送至磨削进给工作台机构4处。

实施例二

参照图4、图1、图2，所述对中机构8包括对中支撑柱801、两个相对设置的对中夹紧板802和两个平行设置的对中夹紧滑轨803。所述对中夹紧板802沿着竖直方向设置，所述对中支撑柱801的底部与底座1固连，所述对中夹紧滑轨803与滑轨2相平行设置，且其通过固定板设置于对中支撑柱801的上部，且所述对中夹紧滑轨803上设置有对中夹紧滑块与对中夹紧滑轨803滑动配合，所述对中夹紧板802与对中夹紧滑块固连，同时，所述固定板上设置有齿轮804以及与齿轮804形成传动副的齿条805，且所述齿条805沿着滑轨2的方向设置，对中夹紧滑块与齿条805固连，所述齿轮804与对中电机的输出端固连。也就是说，两个对中夹紧板802通过齿条805与齿轮804相啮合，当对中电机正转，实现两个对中夹紧板802的相互靠近，当对中电机反转，两个对中夹紧板802相互远离，在两个对中夹紧板802相互靠近的过程中，实现将晶硅调整至晶硅支撑板704中心位置的目的。

所述晶硅夹紧板706将晶硅调整至与靠板705相贴合，对中机构8调整晶硅与晶硅支撑板704在滑轨2方向上两者的中心位于同一竖直线上。便于后续磨削进给工作台机构4对晶硅进行夹持，防止晶硅被夹偏。

实施例三

参照图5、图1、图2，所述磨削进给工作台机构4包括磨削进给底座401、头架组件402、尾架组件403和尾架进给丝杠404。所述磨削进给底座401设置在滑轨2上，其底部设置有滑轨槽，且其通过固定于底座1上的磨削进给丝杠与滑轨2滑动配合。所述头架组件402固设在磨削进给底座401上，且其位于靠近晶硅转移机构3的一端，所述尾架组件403位于远离所述晶硅转移机构3的一端，同时，所述尾架组件403的下方设置有尾架进给丝杠404，且所述尾架进给丝杠404沿着滑轨2的方向设置，所述尾架组件403通过尾架进给丝杠404沿着滑轨2的方向滑动，实现对不同长度晶硅的夹持。

具体地，所述头架组件402包括头架固定架、头架夹头、头架转轴和头架旋转电机，所述头架固定架与磨削进给底座401固连，其上部设置有头架旋转电机，所述头架旋转电机的输出端与头架转轴的一端相连，所述头架转轴的另一端与头架夹头固连，所述头架转轴与滑轨2相平行设置，且所述头架夹头沿竖直方向设置，用于与被夹持晶硅的一端相抵。

所述尾架组件403包括尾架固定架、尾架夹头、尾架转轴和尾架旋转电机，尾架进给丝杠404通过尾架进给丝杠支撑架与磨削进给底座401固连，所述尾架固定架的底部与尾架进给丝杠404相连，其上部设置有尾架旋转电机，所述尾架旋转电机的输出端与尾架转轴的一端相连，所述尾架转轴的另一端与尾架夹头固连，所述尾架转轴与滑轨2相平行设置，且所述尾架夹头沿竖直方向设置，用于与被夹持晶硅的另一端。

也就是说，尾架组件403通过尾架进给丝杠404驱动，以沿滑轨2方向上滑动，用于调整尾架组件与头架组件402的间距，以夹持不同长度的晶硅，当头架夹头与尾架夹头均与被夹持晶硅相抵时，晶硅被顺利夹持。当头架旋转电机和尾架旋转同时向相同方向转动时，实现被夹持晶硅的旋转。

实施例四

参照图6、图1、图2，所述磨头进给组件5包括磨头进给底座501、磨头工作台502、磨头竖直滑轨503、磨头水平滑轨504、磨头水平进给丝杠505、磨头升降气缸506。所述磨头进给底座501的底部与底座1固连，磨头进给底座501上固设有磨头水平滑轨504和磨头水平进给丝杠505，磨头水平进给丝杠505用于驱动磨头工作台502产生位移。具体地，所述磨头水平滑轨504和磨头水平进给丝杠505沿水平方向设置且与滑轨2相垂直，磨头水平进给丝杠505的丝杠螺母与磨头工作台502固连，且其与伺服电机的输出端连接，用于驱动磨头工作台502沿磨头水平滑轨504产生位移。

此外，磨头工作台502上还设置有磨头竖直滑轨503和余量检测装置，所述磨头竖直滑轨503沿竖直方向设置，所述磨头竖直滑轨503上设置有磨头滑台，磨头滑台沿竖直方向设置。同时，在磨头工作台502上固设有磨头升降气缸506，且所述磨头升降气缸506沿竖直方向设置，磨头升降气缸506的活塞端与磨头滑台固连，用于驱动磨头滑台沿磨头竖直滑轨503滑动。所述余量检测装置用于对晶硅进行余量检测。

也就是说，磨头滑台既可以沿水平方向产生位移，又可以沿着竖直方向产生位移。

实施例五

参照图1、图2，位于粗磨区的粗磨头组件6通过粗磨主轴与磨头滑台活动连接。具体地，所述粗磨头组件6包括粗磨旋转电机和粗磨砂轮601，所述粗磨主轴贯穿所述磨头滑台，其一端与粗磨旋转电机的输出端固连，其另一端与粗磨砂轮601固连，通过粗磨旋转电机驱动粗磨砂轮601转动。

位于精磨区的精磨头组件9通过精磨主轴与磨头滑台活动连接。具体地，所述精磨头组件9包括精磨旋转电机和精磨砂轮901，所述精磨主轴贯穿磨头滑台，其一端与精磨旋转电机的输出端固连，其另一端与精磨砂轮901固连，通过精磨旋转电机驱动精磨砂轮901转动。同时，所述粗磨砂轮601和精磨砂轮901均沿竖直方向设置。

实施例六

参照图7、图1、图2，所述晶硅转移机构3包括转移支撑立柱301、相对设置的转移夹爪组件302、竖直转移气缸、水平转移气缸、竖直转移导柱303、水平转移导轨304和转移固定台305。所述转移支撑立柱301的底部与底座1固连，所述竖直转移导柱303与转移支撑立柱301的上部固连，且其沿着竖直方向设置，同时，所述竖直转移气缸沿竖直方向设置，其缸体与转移支撑立柱301固连，其活塞端与转移固定台305固连，所述转移固定台305沿水平方向设置，所述竖直转移导柱303设置四根，四根竖直转移导柱303分别与转移固定台305的四角相连接，具体的，所述竖直转移导柱303包括导套和位于导套内的导柱芯体，所述导柱芯体与导套滑动连接，所述导套与转移支撑立柱301固连，导柱芯体与转移固定台305固连，在转移固定台305上下移动的过程中起导向作用。

转移固定台305靠近滑轨2的一侧固设有水平转移导轨304和至少两组相对设置的水平转移气缸，所述水平转移导轨304和水平转移气缸均沿滑轨2的方向设置。所述转移夹爪组件302包括多个平行固定的夹爪，多个平行固定的夹爪均沿水平方向设置，且所述夹爪的纵截面呈v形，相对设置的夹爪组件之间形成用于夹持硅棒的空间。本实施例中，转移夹爪组件302包括3个夹爪。同时所述移动夹爪组件上设置有移动夹爪固定槽，用于和水平转移导轨304相配合，两个移动夹爪组件与水平转移气缸的活塞端固连。也就是说，两组移动夹爪组件通过水平转移气缸驱动产生相对位移以夹紧和松开晶硅。

实施例七

参照图8、图1、图2，所述下料工作台机构10设置于底座1的一侧，其包括下料支撑座1001，下料支撑板1002、下料工作台1003和下料竖直升降丝杠，所述下料支撑板1002沿水平方向设置，所述下料工作台1003的底部与底座1固连，所述下料支撑座1001上设置有下料竖直滑轨，同时，所述下料支撑板1002沿水平方向设置，且所述下料竖直升降丝杠和下料竖直滑轨沿着竖直方向设置，下料竖直升降丝杠通过竖直升降丝杠支架与下料支撑座1001固连，且下料竖直升降丝杠的丝杠螺母与下料支撑板1002固连，所述下料竖直升降丝杠与伺服电机的输出端相连，用于驱动下料支撑板1002沿着下料竖直滑轨滑动，在竖直方向上输送晶硅。同时，在下料支撑板1002的上部设置有下料水平滑轨和下料进给丝杠，所述下料水平滑轨和下料进给丝杠均沿着水平方向设置且与滑轨2相垂直，所述下料工作台1003位于下料水平滑轨的上方，其通过下料进给丝杠的带动沿着下料水平滑轨滑动。也就是说下料工作台1003可通过下料竖直升降丝杠沿竖直方向产生位移，又可通过下料进给丝杠沿着与滑轨2相垂直的方向产生水平位移，用于在水平方向和竖直方向输送晶硅。此外，在下料工作台1003的上部设置有下料固定板1004，用于承载精磨完毕的晶硅。

具体操作时，人工或者机械手将已开方完毕的晶硅输送至上料工作台机构7，晶硅夹紧板706将晶硅推至与靠板705相贴，对中夹紧板802对晶硅进行夹紧对中操作，上料工作台机构7将晶硅输送至粗磨区的滑轨2上方；粗磨区的磨削进给工作台机构4移动至与晶硅相对处，其头架组件402和尾架组件403夹紧晶硅并将晶硅移动至磨头进给组件5处；位于粗磨区的余量检测装置对晶硅进行粗磨前余量检测，粗磨头组件6对晶硅进行面粗磨，头架夹头和尾架夹头同时顺时针或逆时针转动45度，粗磨头组件6对晶硅的棱边进行粗磨，头架夹头和尾架夹头再同时顺时针或逆时针转动45度，重复上述操作对晶硅的四面和四条棱边均进行粗磨；粗磨区的磨削进给工作台机构4移动至晶硅转移机构3处，竖直转移气缸驱动转移固定台305竖直向下运动，转移夹爪组件302从晶硅的侧面对晶硅进行夹持，竖直转移气缸驱动转移固定台305竖直向上运动，为粗磨区的磨削进给工作台机构4复位至粗磨区提供空间，同时，精磨区的磨削进给工作台机构4沿滑轨2移动至转移夹爪组件302处，此时，转移气缸驱动转移固定台305竖直向下运动，与精磨区的磨削进给工作台机构4相配合，夹持晶硅并至将晶硅输送至精磨区磨头进给组件5处；位于精磨区的余量检测装置对晶硅进行精磨前余量检测，精磨头组件9对晶硅进行面精磨，头架夹头和尾架夹头同时顺时针或逆时针转动45度，对晶硅的棱边进行精磨，头架夹头和尾架夹头同时顺时针或逆时针转动45度，重复上述操作对晶硅的四面和四条棱边均进行精磨；精磨完毕后，下料工作台机构10移动至精磨区的磨削进给工作台机构4上方，精磨区磨削进给工作台机构4将精磨完毕的晶硅放置到下料工作台机构10上，即可。

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。