一种硅片载盘推齐定位装置及载板输送系统的制作方法

本实用新型涉及硅片输送设备技术领域，更具体地说，涉及一种硅片载盘推齐定位装置及载板输送系统。

背景技术：

在太阳能电池生产过程中，常通过运输载板在各工序之间实现硅片的输送。当空载板进入上料工位后，上料装置将工位内成组的硅片同时进行真空吸附，然后载有硅片的真空吸盘在机械臂的驱动下移动至运输载板内硅片载盘的上方，最后将硅片放入载盘后对真空吸盘进行真空破坏并完成硅片的上料，上料完成后的载板继续输送。其中，由于运输轨道与载板间配合的限制，载板进入上料工位时不一定处于正位，从而不能确保硅片准确地进入载盘内。

实用新型创造名称为一种硅片的定位输送装置(申请号为2018116185792)的中国专利文件提供了一种解决方案，该方案的定位输送装置包括机架，机架顶部设置有传送链板，传送链板顶部设置有两条平行的x轴导轨，x轴导轨顶部通过电动滑块安装有两条平行的y轴导轨，y轴导轨顶部通过电动滑块安装有硅片定位板，硅片定位板顶部设置有若干定位吸盘，硅片定位板顶部中心位置设置有正位吸盘，正位吸盘底部连接有竖直升降柱，竖直升降柱底端安装有转位马达，转位马达固定设置在硅片定位板内。

然而，对于非固定载具式的硅片载板，硅片载板间的尺寸存在差异，且载具与载板间，以及载具与载具间均存在活动间隙，因而即使已经对载板进行定位调整，机械臂按照预设程序直接将硅片放入载具中时，硅片相对于载具的位置也不一定准确，进而使得硅片的边沿容易与载具或载板发生接触和磕碰，导致硅片发生损坏。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中硅片上料过程中其相对于载板内载具不能准确定位的不足，提供一种硅片载盘推齐定位装置。本方案通过载板推齐单元对载板进行推齐操作，并通过载盘定位单元对载盘进行推齐和定位操作，使得载板内的载盘均处于上料位正位，从而防止硅片在上料的过程中其边沿与载盘发生接触或磕碰而发生损坏。

本分明的另一个目的在于提供一种硅片载板输送系统，利用本实用新型的输送系统对硅片进行输送，其上料效率和输送效率较高，所输送的硅片不易发生损坏。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种硅片载盘推齐定位装置，其包括，

载板推齐单元，载板推齐单元包括输送轨和升降机构，输送轨上设置有阻挡机构和载板推齐机构；输送轨用于沿第一方向输送载板，阻挡机构具有阻挡件，载板推齐机构包括第一驱动件和第一推齐件；以及，

载盘定位单元，载盘定位单元包括载盘推齐机构、载盘定位机构和安装架，载盘推齐机构包括第二驱动件和第二推齐件；

硅片载盘推齐定位装置被配置为：阻挡件阻挡载板停下，第一驱动件驱使第一推齐件沿第二方向移动以将载板推齐，升降机构驱使输送轨沿第三方向运动以使载板支撑在安装架上；之后，第二驱动件驱使第二推齐件移动以将载盘推齐，载盘定位机构调整载盘相对于输送轨的角度和位置。

进一步地，输送轨包括平行设置的第一轨道和第二轨道，载板推齐机构设置在第一轨道上，第一推齐件的自由端朝向第二轨道设置。

进一步地，载板推齐机构至少设置有两个，至少两个载板推齐机构中的至少一个位于第一轨道上靠近前端的位置，至少两个载板推齐机构中的至少一个位于第一轨道上靠近后端的位置；和/或，

阻挡机构设置为两个，两个阻挡机构分别设置在第一轨道和第二轨道上。

进一步地，阻挡件具有阻挡部，阻挡件由第三驱动件驱动以使阻挡部旋转至阻挡位；或者，

阻挡件的阻挡部连接在第三驱动件的运动端上，阻挡部由第三驱动件驱动以伸长至阻挡位。

进一步地，载盘推齐机构还包括第四驱动件，第四驱动件用于驱使第二推齐件沿第三方向运动。

进一步地，载盘定位机构包括二维移动平台和旋转平台，二维移动平台用于调整载盘推齐机构相对于输送轨在第一方向和第二方向上的位置，旋转平台用于调整载盘推齐机构相对于输送轨的角度；或者，

载盘定位机构为高精度回转定位平台。

进一步地，载盘推齐机构设置有多个，多个载盘推齐机构沿第一方向排列。

进一步地，输送轨上方设置有多个拍摄相机，多个拍摄相机用于采集载盘的位置信息和角度信息。

本实用新型的一种硅片载板输送系统，包括上料装置和载盘推齐定位装置，载盘推齐定位装置为上述的载盘推齐定位装置，上料装置的上料机构能够沿第二方向将硅片输送至上料位。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的硅片载盘推齐定位装置，其载板推齐单元包括输送轨和升降机构，输送轨上设置有阻挡机构和载板推齐机构；载板推齐机构包括第一驱动件和第一推齐件；载盘定位单元包括载盘推齐机构和载盘定位机构，载盘推齐机构包括第二驱动件和第二推齐件。载板推齐机构用于推齐载板；第二推齐件用于推齐载盘；载盘定位机构调整载盘位置和角度，使载盘能够准确定位在上料位，方便于将硅片放入相应的载盘，且能有效地防止硅片的边沿与载盘发生接触和磕碰而损坏。

(2)本实用新型中，所输送的载板具有多个并列设置的载具，每个载具上相应的阵列设有多个载盘，载盘推齐机构可以设置有多个，且载盘推齐机构与载具一一对应，因而对载盘进行推齐时实际为将多个载盘中的一个载盘进行推齐，然后找出该载盘与上料位之间的偏差，最后通过调整载板的方式，对所有的载盘进行整体的定位操作，简化了载具的定位过程，同时载具的定位效果较好，硅片在上料过程中不易发生损坏。

(3)本实用新型的硅片载板输送系统，包括载盘推齐定位装置和上料装置，载盘推齐定位装置能够将载板上的载具进行推齐和定位，上料装置的上料机构能够沿第二方向将硅片输送至上料位，从而使得硅片能够准确放入载盘中，本实用新型的硅片载板输送系统的上料效率和输送效率较高，所输送的硅片不易发生损坏。

附图说明

图1为本实用新型中载板推齐单元的结构示意图；

图2为本实用新型中载盘定位单元的结构示意图；

图3为本实用新型的硅片载板输送系统结构示意图；

图4为本实用新型的硅片载板输送系统俯视结构示意图。

示意图中的标号说明：100、上料装置；110、上料机构；111、真空吸盘；120、滑轨；130、支架；140、拍摄相机；200、载板推齐单元；210、输送轨；211、输送轮；212、限位件；220、升降机构；230、阻挡机构；240、载板推齐机构；300、载盘定位单元；310、载盘推齐机构；320、载盘定位机构；330、安装架；400、载板；410、载具；420、载盘；500、硅片。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参照图1，在本实施方式中，所要输送的载板400，其为四条边框围成的框体结构，且载板400上与载板轨道配合的边框具有凸缘。凸缘搭设在载板轨道上设置的输送轮上，并通过凸缘与输送轮的配合实现传输。输送轮可以是光滑的滚轮，输送轮与凸缘之间依赖于摩擦力实现传动；输送轮也可以是齿轮，凸缘的下侧设有齿条，输送轮与凸缘之间相互啮合从而实现传动。

载板400的边框结构内设置有载具410，载具410可以设置为多个。载板400的边框上设置有内缘，载具410的两侧边搭设在内缘上。其中，载具与载具之间，以及载具与边框之间均具有活动间隙，即载具与载具之间，以及载具与载板之间能够相对运动。

载具410上阵列设置有多个载盘420，同一载具410上的多个载盘420之间的相对位置可以发生改变。载盘420的形状与硅片500的形状相对应，用于承载硅片500。

而在太阳能电池的生产过程中，常需要向空的载板400内装载硅片500，硅片500一般厚度较薄且易碎，其在装载或上料的过程中若与载具或载盘之间发生接触和磕碰，容易发生损坏，从而降低产品的良率。本实施方式中的多个载板400之间存在尺寸差异，载具410与载具410之间，以及载具410与载板400之间存在活动间隙，同时载具420之间相对可移动，因而载板400进入上料工位时，载盘420的位置很难与上料机构110的上料位对正。本实施方式所称的上料位指的是，上料机构110按照预设的程序将硅片500运送至特定的用于上料的位置。上料位相对于输送轨210在第一方向和第二方向的空间位置是不变的。

在本实施方式中，第一方向指的是载板400的输送方向；第二方向垂直于第一方向，且平行于载板400的输送平面；第三方向垂直于第一方向，且垂直于载板400的输送平面。

为解决上述问题，本实施方式在载板轨道上上料工位所对应的位置处设置一硅片载盘推齐定位装置，旨在推齐并定位载板400上的载盘420。

具体的，参照图1和图2，本实施方式的硅片载盘推齐定位装置，其包括载板推齐单元200和载盘定位单元300。其中，载板推齐单元200用于将载板400推齐，作为对载盘420的初步推齐和定位，克服不同载板400间尺寸差异，以及载板400输送过程中产生的偏移或错位；载盘定位单元300用于将载盘420推齐并进行精确定位，克服载板400与载具410之间，以及载具410与载具410之间因活动间隙而产生的载具410偏移或错位，以及消除载盘420之间的位置偏移。

参照图1，载板推齐单元200包括输送轨210、升降机构220、阻挡机构230和载板推齐机构240。其中，输送轨210能够与载板轨道相接通，使得载板400可以在输送轨210和载板轨道间沿第一方向相输送。

输送轨210可以包括平行设置的第一轨道和第二轨道。第一轨道的内侧和/或第二轨道的内侧设置有若干输送轮211，输送轮211由输送驱动件进行驱动，用于输送载板400。输送驱动件可以是电机，例如伺服电机，或是步进电机。位于同一轨道上的多个输送轮211可以共用一个输送驱动件，多个输送轮211与输送驱动件之间可以是齿轮传动，或是链传动，或是带传动。

第一轨道和/或第二轨道上还可以设置有限位件，该限位件212由轨道引出，且限位件212的自由端朝向载板400设置。限位件用于限制载板400在第三方向上的位移，防止载板400从输送轨210上脱出。

阻挡机构230和载板推齐机构240设置在输送轨210上。其中，阻挡机构230的阻挡件能够阻挡输送轨210上输送的载板400，使其停留在输送轨210内，同时完成对载板400在第一方向上的定位。

阻挡机构230可以包括阻挡件和第三驱动件。阻挡件在第三驱动件驱动下，采用伸缩的方式，或是采用旋转的方式，在阻挡位和放行位进行切换。

阻挡件可以具有一阻挡部，阻挡部可以突出于阻挡件的侧壁设置，阻挡件设置在第三驱动件转动轴的轴线上，使得阻挡部能够围绕于第三驱动件的转动轴转动。当需要对载板400进行阻挡时，阻挡件旋转至阻挡位并与载板400的边框相抵，实现阻挡限位。此时，第三驱动件可以是电机，例如步进电机，或是伺服电机。

阻挡部也可以是阻挡件的自由端，阻挡件设置在第三驱动件的运动端上，并能够在第三驱动件的驱动下相对于载板伸缩。当需要对载板400进行阻挡时，第三驱动件的运动端伸长，使得阻挡部与载板400的边框相抵，实现阻挡限位。此时，第三驱动件可以是气缸、或是液压缸，或是轴向电机。

载板推齐机构240包括第一驱动件和第一推齐件，第一驱动件能够驱动第一推齐件的自由端朝着载板400移动，以提供给载板400朝向第二方向的推力，使得载板400被推齐。

当输送轨210包括第一轨道和第二轨道时，载板推齐机构240可以设置在第一轨道上，具体是第一驱动件设置在第一轨道上，第一推齐件连接在第一驱动件的运动端上，且第一推齐件的自由端朝向第二轨道设置。

载板推齐机构240对载板400进行推齐时，第一推齐件在第一驱动件的驱动下朝向载板400运动，第一推齐件的自由端与载板400的其中一条边框相抵后继续推动载板400，使得与该边框相对的边框与第二轨道相齐平，从而实现载板400的推齐。

第一驱动件可以是气缸，或是液压缸，或是轴向电机，其只要能够实现第一推齐件的自由端相对于载板400伸缩移动即可，具体结构没有限制。

为了提高载板推齐单元200对于载板400的阻挡和推齐效果，阻挡机构230和载板推齐机构240均可以设置为两个或是两个以上。具体的，阻挡机构230设置为两个时，两个阻挡机构230可以分别位于第一轨道和第二轨道上。两个阻挡机构230的阻挡件可以作用在载板400的同一边框上。此外，两个阻挡机构230所对应的阻挡位可以分别位于同一边框的两侧。例如，当两个阻挡机构230的阻挡件均为旋转阻挡时，位于边框外侧的阻挡件可以向边框内侧旋转，位于边框内侧的阻挡件可以向边框外侧旋转，使得两个阻挡机构230的阻挡件对于载板400的边框具有夹紧的趋势，从而限制载板400在第一方向上的自由度，方便于载板400的推齐。

载板推齐机构240设置为两个或两个以上时，至少有一个载板推齐机构240设置在第一轨道上靠近前端的位置，即设置在第一轨道的入口端，同时至少有一个载板推齐机构240设置在第一轨道上靠近后端的位置，即设置在第一轨道的出口端。因而，在载板推齐单元200对载板400进行推齐操作时，两个或两个以上的载板推齐机构240的第一推齐件同时作用在载板400上，从而能够稳定地将载板400推齐。

升降机构220设置在底座上，其用于控制载板推齐单元200在第三方向上的位置，具体是升降机构220的运动端与输送轨210连接，从而控制输送轨210在第三方向上的位置。当升降机构220的运动端伸出时，输送轨210与载板轨道相接通时，载板推齐单元200处在运输位；当升降机构220的运动端缩回时，输送轨210与载板轨道相脱离，载板推齐单元200处在工作位。当载板推齐单元200处在工作位时，载盘定位单元300可以对载板400的载盘420进行推齐和定位。

参照图2，载盘定位单元300包括载盘推齐机构310、载盘定位机构320和安装架330。载盘推齐机构310可以设置在安装架330上，载盘推齐机构310包括第二推齐件和第二驱动件，当载板推齐单元200下降至工作位时，载板400支撑在安装架330上，第二推齐件的自由端位于载具410中部的一载盘420内并突出于载盘420所在平面，同时第二推齐件的自由端朝向该载盘420的边沿设置。推齐载盘时，第二驱动件驱使第二推齐件的自由端朝向载盘420的边沿移动并与载盘420的边沿相抵，使得载盘420相对于驱动轨发生位移，当第二推齐件达到最大位移距离时，完成对于载盘420的推齐。

此处，应当理解的是，推齐载盘具体指的是推齐载具内多个载盘中的一个载盘，而不是所有载盘，其原因在于，载盘420本身就具有引导部，该引导部能够引导硅片准确进入载盘420内，因而即使同一载具410上的载盘420之间能够相对运动，其带来的偏差也是可以接受的。

当载盘420由多个载具410组成时，为了使得多个载具410内的载盘420之间的位置对正，可以设置有多个载盘推齐机构310。载盘推齐机构310的数量可以与载具410的数量相对应，同时多个载盘推齐机构310沿着第一方向排列。推齐载盘时，第二推齐件的自由端的运动方向不与第一方向垂直，即载盘420可以同时沿第一方向和第二方向移动，从而使得载具410中的一个载盘420与载板400位置对正。

为了防止硅片500在上料过程中，第二推齐件的自由端对硅片500造成损坏，载盘推齐机构还可以包括第四驱动件，该第四驱动件用于驱使第二推齐件的自由端沿第三方向移动。具体的，可以将第二推齐件和第二驱动件设置在安装座上，同时将该安装座与第四驱动件的运动端连接。推齐载盘420时，第四驱动件先将安装座沿第三方向推升，使得第二推齐件的自由端突出于载盘420所在平面，然后再进行推齐。第二驱动件和第四驱动件可以是气缸、或是液压缸、或是轴向电机。

载盘定位机构320可以设置在底座上，其运动端与安装架330连接，载盘定位机构320能够驱使安装架330相对于输送轨210沿第一方向和第二方向移动，以及相对于输送轨210转动，从而能够带动支撑在安装架330上的载板400移动和转动。

应当指出的是，将载盘420推齐后，载板400整体以及载板400内的载盘420相对于输送轨210的位置已相对固定，但由于载板400间尺寸的差异，以及不同载板400的载具410尺寸、位置、活动间隙的差异，使得载盘420不一定与上料位对正，因而需要载盘定位机构320对载板400进行定位操作，从而对载板400上的载盘420进行定位操作。

载盘定位机构320可以包括二维移动平台和旋转平台。二维移动平台用于驱使安装架330在第一方向和第二方向上移动，从而调整载板400内载盘420相对于输送轨210的位置；旋转平台用于驱使安装架330相对于输送轨210旋转，从而纠正载板400相对于输送轨210的角度。

具体的，载盘定位机构320可以是二维移动平台安装在底座上，二维移动平台的运动端与定位座连接，旋转平台安装在定位座上，旋转平台的运动端与安装架330连接；载盘定位机构320也可以是旋转平台安装在底座上，旋转平台的运动端与定位座连接，二维移动平台安装在定位座上，二维移动平台的运动端与安装架330连接。二维移动平台和旋转平台可以是相关领域中常用的功能模块，其具体结构以及使用方法可按现有技术中披露或厂家建议的方式实施，例如申请号为2019111049476的中国专利文件所公开的二维运动平台，以及申请号为2016104872376的中国专利文件所公开的旋转平台。

此外，载盘定位机构320也可以是高精度回转定位平台。该高精度回转定位平台可以是相关领域中常用的用于对位的平面机器人，例如全研科技有限公司生产销售的xxy-65系列的平面机器人，其具体实施方法可按厂家建议的方式施行。

为了方便于载盘定位机构320对载盘420的定位效果，可以在输送轨210的上方设置多个拍摄相机140。拍摄相机140能够对载板400上载盘420的位置信息和角度信息进行采集，从而方便于计算出载盘420定位至上料位所需载板400的移动距离和转动角度，并据此控制载盘定位机构320进行载盘420的定位操作。

例如，在载具410设置为三个的情景下，每个载具410中均有一个载盘420被推齐，此时计算被推齐的总共三个载盘420与上料位之间的偏差，该偏差包括第一方向上的偏差、第二方向上的偏差和角度的偏差，然后计算三个载盘420与上料位之间的偏差的均值，并据此控制载盘定位机构320进行载盘420的定位操作，从而最大可能地整体消除所有载盘420与上料位间的位置和角度偏差。

参照图3和图4，本实施方式还提供了一种载板输送系统，该输送系统包括上料装置100、载盘推齐定位装置，以及两段载板轨道。上料装置100依附于载板轨道设置，载盘推齐定位装置的输送轨210能够连通两段载板轨道。载板400进入载盘推齐定位装置后，载板400上的载盘420能够被推齐定位，上料装置100能够将硅片500放入载盘420内以完成上料操作，之后载板400能够继续沿着载板轨道输送。

上料装置100包括支架130，以及设置在支架130上的滑轨120，滑轨120上滑动设置有上料机构110，上料机构110上设置有多个真空吸盘111，真空吸盘111用于吸附硅片500。上料操作时，上料机构110能够在滑轨120上沿着第二方向移动，以将真空吸盘111上的硅片500运送至上料位。

利用本实施方式的载板输送系统，对载板400进行输送的输送方法，其具体包括以下步骤：

步骤一、载板400沿着输送轨210进入载盘推齐定位装置，即载板400从载板轨道输送入输送轨210；阻挡机构230的阻挡件完成对载板400的阻挡，载板推齐机构240完成对载板400的推齐。

其中，阻挡件对载板400的阻挡时，其阻挡部在第三驱动件的驱动下相对于载板伸缩或旋转，并处于阻挡位，载板400沿着输送轨210进入载盘推齐定位装置后，阻挡部与载板400的边框接触后能够迫使载板400在输送轨210上停下；

载板推齐机构240对载板400进行推齐时，第一推齐件在第一驱动件的驱动下朝向载板400运动，第一推齐件的自由端与载板400的其中一条边框相抵后继续推动载板400，使得与该边框相对的边框与第二轨道相齐平，从而实现载板400的推齐。

步骤二、升降机构220驱动输送轨210下降，使得载板400支撑在载盘推齐机构310上。载盘推齐机构310的第四驱动件驱使第二推齐件沿第三方向顶升，第二驱动件驱使第二推齐件将载具410上的一个载盘420推齐。

其中，载盘推齐机构310对载盘推齐时，第二驱动件驱使第二推齐件的自由端朝向载盘420的边沿移动并与载盘420的边沿相抵，从而带动整个载具410移动，当第二推齐件的运动端达到最大移动范围时，该载盘420与载板400位置对正。

步骤三、输送轨210上方的多个拍摄相机140对载盘420的位置信息和角度信息进行采集，具体是步骤二中被推齐的载盘420，同时计算出载盘420相对于输送轨210的偏移距离和偏移角度，即载盘420相对于上料位的偏移距离和偏移角度。

步骤四、第四驱动件驱使第二推齐件沿第三方向缩回，载盘定位机构320完成对载盘420相对于输送轨210位置和角度的调整。上料装置100对载板400进行硅片500的上料。

其中，载盘定位机构320调整载盘420的位置和角度时，载盘定位机构320分别相对于输送轨210移动和旋转安装架，从而对位于安装架上的载板400相对于输送轨210进行位置调整和角度调整，进而完成对载板400上所有载盘420整体的位置调整和角度调整。

步骤五、载板400完成硅片500的上料后，继续向下游工序输送。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。