一种立式上料插片一体机的制作方法

本实用新型属于光伏硅片制造技术领域，尤其是涉及一种立式上料插片一体机。

背景技术：

随着传统化石能源枯竭，可再生能源研究收到重视，太阳能储量大、安全清洁等优势成为未来主要能源之一。产业高速发展、政策利好以及技术进步等因素的共同助力下，国内光伏发电产业的成长势头迅猛，产业维持高速增长。

在光伏硅片的制造过程中，硅片清洗是整个硅片制作流程的关键环节，发挥着重大作用。硅片插片也是提高硅片清洗效率的重要流程。传统插片方式为水平分片方式，此方式为立式分片方式，有效降低碎片率。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种立式上料插片一体机。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种立式上料插片一体机，包括架体及设置在架体上的硅片传送设备；

所述架体的一端设有用于承载转运硅片的承运水箱；所述架体上还设有用于将承运水箱内硅片输送至硅片传送带的上料单元；所述硅片传送设备远离上料单元的一端设有用于将硅片插入片篮的插片单元，插片单元的另一端设有片篮整列机构；

所述架体上还对应设有用于将成组片篮转移至清洗工序的清洗机机械手。

进一步的，所述承运水箱，包括水箱本体、硅片弹夹、弹夹托架；

所述水箱本体为顶部开口的槽体结构，两侧设有用于向槽体内部排水的排水块；两个所述排水块之间设有用于放置硅片弹夹的弹夹托架；所述硅片弹夹用于承载硅片。

进一步的，所述架体上还设有用于将承运水箱运送至上料单元的升降货叉；所述升降货叉，包括主体框架及竖直设置在主体框架一侧的平行导轨；所述平行导轨上对应设有滑台，滑台上设有与平行导轨垂直的矩形货叉；所述主体框架顶部还设有用于驱动滑台移动的驱动组件；

所述水箱本体的底板上设有用于与升降货叉对接的对中机构；所述对中机构包括定位块、导向板；所述导向板固定在水箱本体底部两端，定位块设置在两个导向板之间；所述导向板朝外的一侧还设有若干导向轮；所述定位块中部设有脱胶机中设备定位用的圆形定位孔；

所述矩形货叉上还设有与对中机构对应的对中底座；所述架体上还设有用于将硅片弹夹取出放至上料单元的上料机械手。

进一步的，所述上料单元，包括一级上料机构、二级上料机构；所述一级上料机构设置在水面以下，与硅片弹夹的硅片出口相邻；所述一级上料机构竖直设置，位于轮状结构的切线方向，上端部与二级上料机构相邻；所述一级上料机构用于吸附硅片弹夹中的硅片并上传至二级上料机构；所述二级上料为轮状结构，与架体转动连接，上部位于水面以上；所述二级上料机构用于将硅片由竖直状态翻转成水平状态，进入硅片传送设备；

所述二级上料机构的轮状结构的径向且与一级上料机构垂直的面上设有压片机构；所述压片机构与二级上料机构之间留有缝隙；

所述压片机构为圆柱状结构，轴心处设有转轴孔，转轴孔内对应设有安装轴；所述安装轴与架体转动连接。

进一步的，所述一级上料机构包括安装板、吸水板；

所述安装板为矩形体结构，竖直设置，与架体固定连接；所述吸水板固定在矩形体上部一侧靠近端部的位置；

所述吸水板内部设有容置空间，外部靠近硅片的一侧设有若干吸水孔；所述吸水板远离安装板的一侧设有出水孔，出水孔通过管路与吸水泵连通；所述吸水孔和出水孔均连通吸水板内部的容置空间；

所述安装板固定吸水板的一面还设有若干安装孔，安装孔内对应设有转轴；所述转轴与安装孔转动连接，两端与架体转动连接；所述转轴上固定设有若干滚轮，滚轮与转轴固定连接；一个及以上的转轴端部对应设有用于驱动转轴转动的驱动电机。

进一步的，所述硅片弹夹和一级上料机构之间还设有用于将成垛硅片进行间隔吹散的侧喷分片机构；所述侧喷分片机构包括安装底板和若干侧喷喷头；

所述安装底板主体为圆矩形，中部上下两侧向外侧延伸形成固定板，固定板上设有固定用的螺钉孔；

所述安装底板内部中空，靠近水池的一侧设有若干用于安装侧喷喷头的安装孔，安装孔贯穿至安装底板的内部空间；所述安装板一侧设有贯穿至内部空间的进水口；所述进水口用于连接外部进水管路和水泵。

进一步的，所述上料单元还包括到位检测组件；所述到位检测组件，包括接近传感器、旋转臂、安装杆、安装块，所述安装杆的一端贯穿于所述安装块的下部，另一端安装于架体上，所述安装杆靠近所述安装块的一端与所述旋转臂转动连接，所述接近传感器固定于所述安装块上，朝向所述旋转臂方向设置。

进一步的，所述插片单元，包括插片组件、搬运组件；

所述插片组件，包括垂直升降设备、片篮；所述垂直升降设备的滑块上设有与片篮对应的夹具，片篮与夹具可拆卸连接；所述片篮内设有多个置片凹槽；所述片篮一侧开有硅片入口，远离硅片入口的一侧还设有缓冲机构；

所述缓冲机构包括旋转气缸、缓冲条、摆杆，所述旋转气缸与摆杆连接，所述缓冲条安装在摆杆上，通过旋转气缸旋转将缓冲条置于片篮内；

所述搬运组件，包括三轴机械手和夹具；所述三轴机械手安装在架体上位于硅片传送带上方；所述夹具用于夹紧片篮，与三轴机械手固定连接；所述搬运组件用于搬运转移片篮。

进一步的，所述硅片传送带上还设有排废组件；所述排废组件，包括顶升排片机、视觉检测器；

所述视觉检测器用于检测传送带上的硅片；

所述硅片传送设备为若干个与架体转动连接的传送轴，所述架体上对应设有用于驱动传送轴运动的驱动电机和传送带；

所述顶升排片机安装在硅片传送设备下方，两个传送轴之间；所述顶升排片机包括排片机支架；所述排片机支架底部设有用于驱动排片机向上运动的气缸，顶部设有若干输送轮；所述输送轮对应设有用于驱动其运动的驱动设备；

所述输送轮的输送方向与硅片传送设备的输送方向垂直；所述硅片传送设备外侧，输送轮输送方向还设有异常片收纳盒。

进一步的，所述片篮整列机构，包括上料槽体、水下传送设备、满蓝翻转组件；

所述上料槽体安装在架体上，水下传送设备安装在上料槽体内底部；所述满蓝翻转组件通过翻转将满片蓝放置到水下传送设备上传送至下一工序；

所述满蓝翻转组件包括翻转背板、翻转电机、翻转底板，所述翻转背板固定在翻转底板上，所述翻转电机与翻转底板固定连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

采用立式分片方式，有效降低碎片率；弹夹上料机、立式插片机、花篮上料机，三机合一，有效减少控制成本及材料成本，缩减占地面积。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种立式上料插片一体机示意图；

图2为本实用新型实施例所述的承运水箱正面示意图；

图3为本实用新型实施例所述的承运水箱背面示意图；

图4为本实用新型实施例所述的对中机构剖视图；

图5为本实用新型实施例所述的弹夹托架安装示意图；

图6为本实用新型实施例所述的导向组件示意图；

图7为本实用新型实施例所述的升降货叉示意图；

图8为本实用新型实施例所述的上料单元示意图；

图9为本实用新型实施例所述的侧喷分片机构示意图；

图10为本实用新型实施例所述的一级上料机构示意图；

图11为本实用新型实施例所述的一级上料机构、二级上料机构、压片机构位置关系示意图；

图12为本实用新型实施例所述的硅片弹夹示意图；

图13为本实用新型实施例所述的到位检测组件安装位置示意图；

图14为本实用新型实施例所述的到位检测示意图；

图15为本实用新型实施例所述的排废组件示意图；

图16为本实用新型实施例所述的缓冲机构示意图；

图17为本实用新型实施例所述的搬运组件示意图；

图18为本实用新型实施例所述的片篮整列机构示意图。

附图标记说明：

1、承运水箱；2、上料机械手；3、升降货叉；4、插片单元；5、搬运组件；6、翻转组件；7、片篮整列机构；8、排水块；9、弹夹托架；10、硅片弹夹；11、导向板；12、定位块；13、导向轮；14、主体框架；15、平行导轨；16、滑台；17、矩形货叉；18、导向组件；181、支撑座；182、导向辊；19、一级上料机构；191、吸水板；192、滚轮；20、压片机构；21、侧喷分片机构；211、侧喷喷头；212、安装底板；22、二级上料机构；23、到位检测组件；231、接近传感器；232、固定杆；233、固定块；234、旋转臂；24、顶升排片机；25、视觉检测器；26、异常片收纳盒；27、传送轴；28、缓冲条；29、摆杆；30、旋转气缸；31、x轴机械手；32、y轴机械手；33、z轴机械手；34、满篮夹具；35、空篮夹具；36、上料槽体；37、水下传送设备；38、翻转背板；39、翻转电机；40、翻转底板。

具体实施方式

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种立式上料插片一体机,包括架体及设置在架体上的硅片传送设备；

所述架体的一端设有用于承载转运硅片的承运水箱1；所述架体上还设有用于将承运水箱1内硅片输送至硅片传送带的上料单元；所述硅片传送设备远离上料单元的一端设有用于将硅片插入片篮的插片单元4，插片单元4的另一端设有片篮整列机构7；

所述架体上还对应设有用于将成组片篮转移至清洗工序的清洗机械手。

如图2-7所示，所述承运水箱1，包括水箱本体、硅片弹夹10；定中架体、弹夹托架9；

所述水箱本体为顶部开口的槽体结构，两侧设有第一排水块8和第二排水块8；所述第一排水块8顶部设有凹槽；所述第一排水块8和第二排水块8之间设有用于放置硅片弹夹10的弹夹托架9；所述硅片弹夹10用于承载硅片，硅片弹夹10上还设有用于上料的机械手吊取点。

所述架体上还设有升降货叉3；包括主体框架14及竖直设置在主体框架14一侧的平行导轨15；所述平行导轨15上对应设有滑台16，滑台16上设有与平行导轨15垂直的矩形货叉17；所述主体框架14顶部还设有用于驱动滑台16移动的驱动组件；

所述水箱的底板上设有用于与升降货叉3对接的对中机构；所述对中机构包括定位块12、导向板11；所述导向板11固定在水箱本体底部两端，定位块12设置在两个导向板11之间；所述导向板11朝外的一侧还设有若干导向轮13；

所述定位块12中部设有脱胶机中设备定位用的圆形定位孔；所述定位块12的厚度小于导向板11的厚度；

所述矩形货叉17上还设有与对中机构对应的对中底座。

所述对中底座包括底座本体及设置在底座本体上的若干导向组件18；

所述导向组件18包括固定板、支撑座181、导向辊182；所述固定板上设有若干螺钉孔，固定板固定于底座本体上；所述支撑座181顶部两侧设有转轴安装板；所述导向辊182设于两个转轴安装板之间，与转轴安装板转动连接。所述导向辊182的宽度与导向板11的宽度对应。

其中水箱定位架体由角钢焊接而成，起到来料位置不定时，自动寻中功能。水箱本体由钢板焊接而成，内部填充水，防止硅片氧化。弹夹托架9与水平方向呈5°夹角，在硅片运输时，保证硅片不散落。硅片弹夹10用于承载硅片，进入上料单元；硅片弹夹10上有机械手吊取点，用于自动化上料。

硅片承载转运水箱进入脱胶机内部，将硅片弹夹10内部装满硅片，此时通过升降货叉3将硅片承载转运水箱转运至二楼对接位置，由搬运机器人进行驮负，与弹夹上料模组进行对接。由于agv运输精度不高，导致弹夹无法正常上料，再此基础上，开发了水箱定中架体机构，该机构可以在agv行进误差(左右)±20mm时，进行定中校正。弹夹托架9使弹夹与水平面呈5°夹角，有利于水箱运输时，硅片不发生侧翻。硅片承载转运水箱上载至弹夹上料机后，机械手勾取硅片弹夹10上勾取点，进行上料。

如图8-12所示，所述上料单元，包括一级上料机构19、二级上料机构22；所述一级上料机构19设置在水面以下，与硅片弹夹10的硅片出口相邻；所述一级上料机构19竖直设置，位于轮状结构的切线方向，上端部与二级上料机构22相邻；所述一级上料机构19用于吸附硅片弹夹10中的硅片并上传至二级上料机构22；所述二级上料为轮状结构，与架体转动连接，上部位于水面以上；所述二级上料机构22用于将硅片由竖直状态翻转成水平状态，进入硅片传送设备。

所述一级上料机构19包括安装板、吸水板191；

所述安装板为矩形体结构，竖直设置，与架体固定连接；所述吸水板191固定在矩形体上部一侧靠近端部的位置；

所述吸水板191内部设有容置空间，外部靠近硅片的一侧设有若干吸水孔；所述吸水板191远离安装板的一侧设有出水孔，出水孔通过管路与吸水泵连通；所述吸水孔和出水孔均连通吸水板191内部的容置空间；

所述安装板固定吸水板191的一面还设有若干安装孔，安装孔内对应设有转轴；所述转轴与安装孔转动连接，两端与架体转动连接；所述转轴上固定设有若干滚轮192，滚轮192与转轴固定连接；一个及以上的转轴端部对应设有用于驱动转轴转动的驱动电机。

所述二级上料机构22的轮状结构的径向且与一级上料机构19垂直的面上设有压片机构20；所述压片机构20与二级上料机构22之间留有缝隙；

所述压片机构20为圆柱状结构，轴心处设有转轴孔，转轴孔内对应设有安装轴；

包括用于固定安装轴的l型连接件；所述l型连接件两端分别设有安装孔；所述l型连接件一端与安装轴转动连接，另一端通过转轴孔与架体固定连接。

所述硅片弹夹10和一级上料机构19之间还设有用于将成垛硅片进行间隔吹散的侧喷分片机构21；所述侧喷分片机构21包括安装底板212和若干侧喷喷头211；

所述安装底板212主体为圆矩形，中部上下两侧向外侧延伸形成固定板，固定板上设有固定用的螺钉孔；

所述安装底板212内部中空，靠近水池的一侧设有若干用于安装侧喷喷头211的安装孔，安装孔贯穿至安装底板212的内部空间；所述安装板一侧设有贯穿至内部空间的进水口；所述进水口用于连接外部进水管路和水泵。

所述架体上还设有用于将硅片弹夹10内硅片推出的机械手。

硅片弹夹10承载硅片至上料单元，硅片弹夹10在推进机械手的作用下进行步进前进；由侧喷分片机构21将成垛硅片进行间隔吹散，吸水板191将硅片进行吸附，由一级上料机构19进行上料。一级上料方式为间隔式上料。硅片与二级上料机构22进行对接，靠水的张力进行粘附，经过翻转后，将竖直状态翻转成水平状态，然后进入硅片传送设备。

如图13-14所示，所述上料单元还包括到位检测组件23；所述到位检测组件23，包括接近传感器231、旋转臂234、安装杆、安装块，所述安装杆的一端贯穿于所述安装块的下部，另一端安装于架体上，所述安装杆靠近所述安装块的一端与所述旋转臂234转动连接，所述接近传感器231固定于所述安装块上，朝向所述旋转臂234方向设置。包括控制单元，所述接近传感器231连接控制单元；

所述插片单元4，包括插片组件、搬运组件5；

所述插片组件，包括垂直升降设备、片篮；所述垂直升降设备的滑块上设有与片篮对应的夹具，片篮与夹具可拆卸连接；所述片篮内设有多个置片凹槽；所述片篮一侧开有硅片入口，远离硅片入口的一侧还设有缓冲机构；

如图16所示，所述缓冲机构包括旋转气缸30、缓冲条28、摆杆29，所述旋转气缸30与摆杆29连接，所述缓冲条28安装在摆杆29上，通过旋转气缸30旋转将缓冲条28置于片篮内；

如图17所示，所述搬运组件5，包括三轴机械手和夹具；所述三轴机械手安装在架体上位于硅片传送带上方；所述夹具用于夹紧片篮，与三轴机械手固定连接；所述搬运组件5用于搬运转移片篮。所述三轴机械手设有x轴机械手31、y轴机械手32、z轴机械手33；所述夹具包括满篮夹具34和空篮夹具35；

所述垂直升降模块包括滑块、滑轨，所述滑块一端固定在第一定位侧板的外壁上，所述滑块另一端安装在滑轨上。

如图15所示，所述硅片传送带上还设有排废组件；所述排废组件，包括顶升排片机24、视觉检测器25；

所述视觉检测器25用于检测传送带上的硅片；

所述硅片传送设备为若干个与架体转动连接的传送轴27，所述架体上对应设有用于驱动传送轴27运动的驱动电机和传送带；

所述顶升排片机24安装在硅片传送设备下方，两个传送轴27之间；所述顶升排片机24包括排片机支架；所述排片机支架底部设有用于驱动排片机向上运动的气缸，顶部设有若干输送轮；所述输送轮对应设有用于驱动其运动的驱动设备；

所述输送轮的输送方向与硅片传送设备的输送方向垂直；所述硅片传送设备外侧，输送轮输送方向还设有异常片收纳盒26。

如图18所示，所述片篮整列机构7，包括上料槽体36、水下传送设备37、满蓝翻转组件6；

所述上料槽体36安装在架体上，水下传送设备37安装在上料槽体36内底部；所述满蓝翻转组件6通过翻转将满片蓝放置到水下传送设备37上传送至下一工序；

所述满蓝翻转组件6包括翻转背板38、翻转电机39、翻转底板40，所述翻转背板38固定在翻转底板40上，所述翻转电机39贯穿支架与翻转底板40固定连接。

搬运机器人驮负硅片承载转运水箱至弹夹上料机接驳位，立式升降叉车将水箱与搬运机器人分离，搬运机器人驶离接驳位，水箱上料完成。双弹夹上料机械手2，将空弹夹从插片机内退出，放置在空水箱内，然后另一机械手抓一满弹夹进行上料。插片机采用立式插片方式，有效减少碎片率。弹夹在推进机械手的作用下进行步进前进；通过到位检测组件23，进行硅片到位检测。到位后由侧喷机构将成垛硅片进行间隔吹散，一级上料机构19的吸水板191将硅片进行吸附，由一级上料机构19进行上料。一级上料方式为间隔式上料。硅片与二级上料机构22进行对接，靠水的张力进行粘附，经过翻转后，将竖直状态翻转成水平状态，然后进入硅片传送设备，进行入篮插片。相机识别硅片的完整度，当有不合格硅片时，通过排废组件排入废料筐中。搬运组件5先将工位内满片篮取出，在上载空片篮；此搬运组件5为双头机械手，有效节省机械手往复时间。满片篮放入满篮翻转组件6内，将片篮由竖位变为横位，横位片篮直接上载至片篮平移线上，片篮进行整列，片篮达到设定数量后，清洗机机械手将成组片篮进行移栽，进行清洗工序。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。