一种硅锭或硅棒的自动检测分拣系统的制作方法

本实用新型属于机械自动化设备领域，尤其涉及一种硅锭或硅棒的自动检测分拣系统。

背景技术：

硅锭、硅棒为半导体原料加工领域的重要中间产品，其在切片之前，需要做表面的初步检测，如外观检测、红外探伤、称重等检测。外观检测主要对外观尺寸和表面缺陷进行检测，红外探伤主要对内部杂质和缺陷、少子寿命进行检测。在对硅锭或硅棒的检测过程中，传统方式是依赖进口设备组合，以人工作业方式实现。此种方式，硅锭本身很重，人工搬运过程中难免会发生磕碰，磕碰、划痕，增加了产品风险；劳工工作强度大、劳动密集，工作效率低，且进口设备的配件售后周期长，服务昂贵，核心的软件没有自主知识产权，受制于人。

针对以上问题，必须开发一种全线自动作业的检测设备，以实现国产化。因此迫切需要开发一种全部配件国产化、软件也具有自主产权的硅锭或硅棒自动检测设备。并且，对于硅锭或硅棒的外观尺寸检测、红外探伤、重量测试组合的检测设备，目前国内尚属于欠缺，开发此类组合检测设备可突破传统模式，大大提高工作效率。

技术实现要素：

实用新型目的：为了提高硅锭或硅棒的自动化检测能力，开发一种集成外观、红外探伤、称重的一体自动化设备，本实用新型提出一种硅锭或硅棒的自动检测分拣系统，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容：一种硅锭或硅棒的自动检测分拣系统，用于硅锭或硅棒的红外检测、外观检测、称重、贴标及分级的自动化操作，具有外部的自动控制系统，依次包括上料机构、组合检测工段、动态称重工段、打标工段、分拣工段和贯穿各工段的流水运输部，流水运输部的延伸方向为X向；所述上料机构包括吊机和上料头，所述吊机包括支柱、起吊驱动部、起吊臂，所述起吊驱动部带动起吊臂旋转、起吊和降落操作，所述上料头安装于起吊臂末端并设置有起吊操作面板；

所述组合检测工段包括主支架、抬升机构、抓取定位机构、外观检测机构、红外探伤机构，所述流水运输部包括初运输段、主运输段、第三运输段、第四运输段，所述初运输段位于起吊臂一侧，主支架安装于主运输段外围，所述流水运输部包括运输机架，运输机架上安装有运输部和驱动运输部运动的运输驱动部，所述主运输段的运输部分为分布在两侧的侧运输滚轮、中间隔开有抬升槽，所述抬升机构设置于抬升槽内；所述抬升机构包括安装于主运输段的运输机架底部的抬升底架、安装于抬升底架上的抬升气缸和抬升气缸上的抬升主架，所述抬升机构用于对硅锭或硅棒进行抬升操作；所述抓取定位机构位于主支架上部，用于对硅锭或硅棒进行抓取操作；所述外观检测机构包括安装于主支架上部、抓取定位机构前端的外观支架，外观支架上设置有外观检测摄像头，用于对硅锭或硅棒进行外观尺寸、缺陷检测操作；所述红外探伤机构设置于主支架前端侧面，用于对硅锭或硅棒进行内部缺陷红外检测操作；

所述流水运输部在动态称重工段为第三运输段，所述动态称重工段包括动态称重模块，用于对硅锭或硅棒进行称重操作；

所述流水运输部在打标工段和分拣工段为第四运输段，所述打标工段包括打标支架、储存箱、YZ移动机构、打标头，所述储存箱、YZ移动机构固定于打标支架上，所述打标头配合于YZ移动机构上、位于储存箱一侧；

所述分拣工段包括若干组沿着第四运输段分布的分拣机构，每个分拣机构包括设置于第四运输段两侧的一个推料机构和一个分拣运输部，所述分拣运输部包括分拣机架，分拣机架上安装有运输部和驱动运输部运动的运输驱动部。

作为优选，所述主运输段及第四运输段的上部还包括辅助夹持机构，所述辅助夹持机构包括一对夹持条以及传动块、夹持气缸，所述夹持气缸的活塞杆固定于主运输段或第四运输段的运输机架两侧，夹持气缸的缸筒固定传动块，传动块内侧固定夹持条。辅助夹持机构用于辅助夹取硅锭或硅棒，以利于抬升机构或者打标工段工作，具有节省空间、操作灵活，无需频繁启停输送驱动部的优势。

作为优选，所述抬升主架上部包括齐平的长段、短段，分别用于承载和操作两类规格的硅锭或硅棒；所述短段包括翻转板、边缘气缸、翻转气缸，所述边缘气缸可对硅锭或硅棒实现夹紧或释放操作，所述翻转气缸可对翻转板进行90°翻转操作。抬升主架的长短段设计可以使长悬殊短规格的硅锭或硅棒一并进入抬升主架操作，按照流程进度一并处理，方便快捷，无需手工辅助，工作效率高。

进一步，所述翻转板内侧铰接于抬升主架，翻转板内端和外端具有限位边、下端与边缘气缸的缸体连接，所述边缘气缸的活塞杆与翻转板外端的限位边连接，所述翻转气缸的缸体铰接于抬升主架、活塞杆末端铰接于翻转板底部。翻转板、翻转气缸和边缘气缸的结构设计紧凑高效，操作过程简易，响应及时，对短规格的硅锭或硅棒的翻转操作可具有简单、紧凑、方便的操作优势。

作为优选，所述红外探伤机构设置于主支架的四周，相邻两侧分别设置一组红外发射装置，另两侧对应位置分别设置一组信号接收装置。红外发射和接收的配合可以最快得到探伤结果，结构简单、检测高效。

作为优选，所述动态称重模块设置于第三运输段的下方，第三运输段的运输部为运输带，所述初运输段、第四运输段的运输部为运输滚轮，所述运输驱动部为运输电机。运输部和运输驱动部的选择根据各个运输段不同情形而调整，既提高了可靠性，又保证了效率。

进一步，所述运输电机与运输滚轮或侧运输滚轮之间，通过链条传动，所述运输电机与运输带之间，以运输轴传动。

作为优选，所述YZ移动机构包括作为电动直线滑轨机构的Y移动机构和Z移动机构，Z移动机构由Y移动机构带动往Y向移动，打标头由Z移动机构带动往Z向移动。电动直线滑轨机构的Y、Z向移动精准可靠，打码贴标操作迅速。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的硅锭或硅棒的自动检测分拣系统，设备各工段之间层次分明，结构紧凑，自动化程度高，检测高效。上料机构的人工辅助操作可以精准放入，其余全程自动化入料，操作简便高效；组合检测工段为整个自动化生产线的核心，其中抬升机构设置于侧运输滚轮之间为紧凑、高效的设计，使外观检测和红外探伤检测得以顺利实现；而长段和短段分设，且短段翻转的结构，可以适用于长短不同的硅锭或硅棒，大大提高了设备的产品适用性；动态称重工段在运输过程中实施称重，操作高效；打标工段定位精准，打码贴标高效；分拣工段实现了硅锭、硅棒的等级分类。本实用新型的检测分拣系统全部配件国产化，且软件具有自主产权，突破了传统模式，采用水平(卧式)结构，动态传输实现外观缺陷尺寸检测、内部缺陷红外探伤、重量测试等检测，并实现硅锭或硅棒产品的等级分类；中间环节无人化，产能效率相当于传统模式的3～5倍；具有突出的工程应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构一个角度的示意图，图2是本实用新型实施例的整体结构另一个角度的示意图，图3是本实用新型实施例的上料机构的具体结构示意图，图4是本实用新型实施例的流水运输部的初运输段的结构示意图，图5是本实用新型实施例的主运输段及组合检测工段的总体结构示意图；图6是本实用新型实施例的主运输段及抬升机构、辅助夹持机构的详细结构示意图，图7是本实用新型实施例的抬升主架短部翻转过程节点详细结构示意图，图8是本实用新型实施例的抬升主架短部翻转前后演示示意图，图9是本实用新型实施例的抓取定位机构的结构示意图；图10是本实用新型实施例的动态称重工段的结构示意图，图11是本实用新型实施例的打标工段、分拣工段及第四运输段的结构示意图，图12是本实用新型实施例的打标工段具体结构示意图，图13是本实用新型实施例的分拣运输部的具体结构示意图。

图中：1-上料机构，100-流水运输部，101-初运输段，1011-限位条，102-主运输段，103-第三运输段，104-第四运输段，11-吊机，111-支柱，112-起吊驱动部，113-起吊臂，12-上料头，13-起吊操作面板，140-运输机架，141-运输部，1410-抬升槽，142-运输驱动部，1411-运输滚轮，1412-侧运输滚轮，1413-运输带；15-辅助夹持机构，151-夹持条，152-传动块，153-夹持气缸；

2-组合检测工段，21-主支架，22-抬升机构，221-抬升底架，222-抬升气缸，223-抬升主架，2231-长段，2232-短段，2233-翻转板，2234-边缘气缸，2235-翻转气缸，2236-限位边，23-抓取定位机构，231-双向气缸，232-夹爪，24-外观检测机构，240-外观支架，241-外观检测摄像头，25-红外探伤机构，251-红外发射装置，252-信号接收装置；

3-动态称重工段，31-动态称重模块；4-打标工段，41-打标支架，42-储存箱，43-YZ移动机构，431-Y移动机构，432-Z移动机构，44-打标头；5-分拣工段，51-分拣机构，511-推料机构，512-分拣运输部，5121-分拣机架，6-自动控制系统，7-硅锭或硅棒堆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单的介绍。

如图1～13，一种硅锭或硅棒的自动检测分拣系统，用于硅锭或硅棒的红外检测、外观检测、称重、贴标及分级的自动化操作，具有外部的自动控制系统6，依次包括上料机构1、组合检测工段2、动态称重工段3、打标工段4、分拣工段5和贯穿各工段的流水运输部100，流水运输部100的延伸方向为X向；所述上料机构1包括吊机11和上料头12，所述吊机11包括支柱111、起吊驱动部112、起吊臂113，所述起吊驱动部112带动起吊臂113旋转、起吊和降落操作，所述上料头12安装于起吊臂113末端并设置有起吊操作面板13；

所述组合检测工段2包括主支架21、抬升机构22、抓取定位机构23、外观检测机构24、红外探伤机构25，所述流水运输部100包括初运输段101、主运输段102、第三运输段103、第四运输段104，所述初运输段101位于起吊臂113一侧，初运输段101两侧安装有限位条1011防止硅锭或硅棒滑落，起吊臂113一侧的限位条1011半开，主支架21安装于主运输段102外围，所述流水运输部100包括运输机架140，运输机架140上安装有运输部141和驱动运输部141运动的运输驱动部142，所述主运输段102的运输部141分为分布在两侧的侧运输滚轮1412、中间隔开有抬升槽1410，所述抬升机构22设置于抬升槽1410内；所述初运输段101的运输部141为运输滚轮1411，所述运输驱动部142为运输电机；所述运输电机与运输滚轮1411或侧运输滚轮1412之间，优选通过链条传动；

所述抬升机构22包括安装于主运输段102的运输机架140底部的抬升底架221、安装于抬升底架221上的抬升气缸222和抬升气缸222上的抬升主架223，所述抬升机构22用于对硅锭或硅棒进行抬升操作；所述抬升主架223上部包括齐平的长段2231、短段2232，分别用于承载和操作两类规格的硅锭或硅棒；所述短段2232包括翻转板2233、边缘气缸2234、翻转气缸2235，所述边缘气缸2234可对硅锭或硅棒实现夹紧或释放操作，所述翻转气缸2235可对翻转板进行90°翻转操作；所述翻转板2233内侧铰接于抬升主架223，翻转板2233内端和外端具有限位边2236、下端与边缘气缸2234的缸体连接，所述边缘气缸2234的活塞杆与翻转板2233外端的限位边2236连接，所述翻转气缸2235的缸体铰接于抬升主架223、活塞杆末端铰接于翻转板2233底部；

所述抓取定位机构23位于主支架21上部，用于对硅锭或硅棒进行抓取操作，抓取定位机构23包括分布在两侧的双向气缸231和固结于双向气缸的活塞杆并向下延伸构成的夹爪232；所述外观检测机构24包括安装于主支架21上部、抓取定位机构22前端的外观支架240，外观支架240上设置有外观检测摄像头241，用于对硅锭或硅棒进行外观尺寸、缺陷检测操作；所述红外探伤机构25设置于主支架21前端侧面，用于对硅锭或硅棒进行内部缺陷红外检测操作；所述红外探伤机构25设置于主支架21前端的四周，相邻两侧分别设置一组红外发射装置251，其对侧对应位置分别设置一组信号接收装置252；

所述主运输段102的上部还包括辅助夹持机构15，所述辅助夹持机构15包括一对夹持条151以及传动块152、夹持气缸153，所述夹持气缸153的活塞杆固定于主运输段102或第四运输段104的运输机架140两侧，夹持气缸153的缸筒固定传动块152，传动块152内侧固定夹持条151；

所述流水运输部100在动态称重工段3为第三运输段103，所述动态称重工段3包括动态称重模块31，用于对硅锭或硅棒进行称重操作；所述动态称重模块31设置于第三运输段103的下方，第三运输段103的运输部141为运输带1413，所述运输电机与运输带1413之间，以运输轴传动；

所述流水运输部100在打标工段4和分拣工段5为第四运输段，所述第四运输段104在打标工段的上部也包括辅助夹持机构15；所述打标工段4包括打标支架41、储存箱42、YZ移动机构43、打标头44，所述储存箱42、YZ移动机构43固定于打标支架41上，所述打标头44配合于YZ移动机构43上、位于储存箱42一侧；所述第四运输段104的运输部141也为运输滚轮1411；所述YZ移动机构43包括作为电动直线滑轨机构的Y移动机构431和Z移动机构432，Z移动机构432由Y移动机构431带动往Y向移动，打标头44由Z移动机构432带动往Z向移动；

所述分拣工段5包括若干组沿着第四运输段后段104分布的分拣机构51，优选为5组，每个分拣机构51包括设置于第四运输段104两侧的一个推料机构511和一个分拣运输部512，推料机构511为气缸推动一块推料板的结构，所述分拣运输部512包括分拣机架5121，分拣机架5121上也安装有运输部141和驱动运输部运动的运输驱动部142。

各个执行机构如各气缸，运输驱动部142、起吊驱动部112、起吊操作面板13，外观检测摄像头241、红外发射装置251、信号接收装置252，动态称重模块31，Y移动机构431、Z移动机构432，与自动控制系统6电连接并受其控制；

操作方法具体包括以下步骤：

(1)、入料：在上料头以人工操作起吊操作面板13，控制起吊驱动部112的操作，自硅锭或硅棒堆7，将指定规格的硅锭或硅棒放置入初运输段101；

(2)、外观检测：随着流水运输部100的运输，硅锭或硅棒来到主运输段102的抬升主架223的上方；如硅锭或硅棒呈长条形，在辅助夹持机构15的辅助操作下，则在长段2231停留，抬升气缸222推动抬升主架223上升，抓取定位机构23抓取硅锭或硅棒停留，前方的外观检测摄像头241进行外观检测；如硅锭或硅棒呈短柱形，在辅助夹持机构15的辅助操作下，则在短段2232停留，抬升气缸222推动抬升主架223上升，边缘气缸2234辅助下，翻转板2233在翻转气缸2235作用下翻转，抓取定位机构23抓取硅锭或硅棒停留，进行外观检测，外观检测内容包含外观缺陷和外观尺寸即长、宽、高、对角线、倒角及垂直度的检测；外观尺寸检测结果存入自动控制系统6；

(3)、红外检测：外观检测毕，下降抬升主架223，硅锭或硅棒落下主运输段102，向前移动，位于主支架21前端侧面的一组红外发射装置251发出红外线网，透过硅锭或硅棒，透过后的红外光信号由对侧的信号接收装置252接收，其检测结果存入自动控制系统6；红外检测内容包含硅块内部杂质、缺陷以及少子寿命的检测；

(4)、动态称重：硅锭或硅棒继续前进至第三运输段103，此过程中动态称重模块31对硅锭或硅棒即时进行称重，结果存入自动控制系统6；

(5)、打码贴标：根据外观检测、红外检测、动态称重的结果，判断打码的内容和分拣的区域，在辅助夹持机构15的操作下，硅锭或硅棒暂时停留，在YZ移动机构43和打标头44的操作下，对硅锭或硅棒进行打码贴标；

(6)、分拣：硅锭或硅棒移动到第四运输段104的指定分拣机构对应位置时，推料机构511将硅锭或硅棒推入对应分拣运输部512。

以上实施例仅用以说明本实用新型的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本实用新型的保护范围，仍应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。