一种单晶硅棒输送装置及切割机的制作方法

本实用新型涉及硬脆材料切割技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒输送装置及切割机。

背景技术：

中国专利文献中，公开号CN107443601A，其公开了一种单晶硅棒截断切割设备，其包括机架、可以在底架上滑动运行的单晶硅棒送料装置、安装在底架上的切割机架、安装在切割机架上的线锯切割机构、可以在底架上滑动的单晶硅棒托顶装置、取送料机器人和料车，其要点在于：支撑滚轮组件固定底座上，两个可移动的夹持单元的夹爪位于支撑滚轮的上方，夹持单元可穿过切割机架下方的空间，线锯切割机构是单段切割，伺服电机驱动减速机带动齿轮与齿条啮合实现棒料浮动托顶装置运动，取料机器人位于棒料浮动托顶装置的侧面。该设备具有以下不足：

单晶硅棒通过两组可移动夹持单元的夹爪实现自定心夹紧，每执行一个切割动作都必须重复以下步骤：夹持单元松开单晶硅棒放置在滚轮组件上、移动夹持单元到指定位置、再重新夹紧单晶硅棒脱离滚轮组件、再带动单晶硅棒至指定切割位置，繁琐的操作，会大大降低设备的工作效率，降低产量。

此外该设备中并未公开如何保证单晶硅棒的切割精度，而传统的硅晶棒截断机都是通过送料机构将硅晶棒移送到切割工位，然后通过人工观察或者拉线定位的方式确定切割位置，而采用这种方式确定切割长度，误差较大，切割精度低。

技术实现要素：

为此，需要提供一种单晶硅棒输送装置及切割机，来解决现有技术中单晶硅棒送料繁琐效率低，单晶硅棒切割长度误差大、加工精度低的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种单晶硅棒输送装置，所述输送装置包括工作台、滚轮机构和对刀移料机构；

所述滚轮机构设置于工作台上，滚轮机构沿工作台设置成两排；

所述对刀移料机构包括吸盘、移料机构和检测机构，所述移料机构包括移料架和驱动机构，所述驱动机构用于带动移料架沿工作台轴向运动，所述吸盘固定在移料架上，吸盘用于贴吸在单晶硅棒的一端面上，所述检测机构包括连接座、圆螺母、滑动销轴、复位弹簧、感应开关和感应板，所述连接座与移料架之间螺纹连接，所述圆螺母套设于连接座外，连接座上开设有容置孔，所述复位弹簧位于容置孔中，所述滑动销轴一端连接复位弹簧，另一端连接感应板，所述感应开关固定在连接座上，感应开关的感应端与连接座的侧壁相齐平，所述感应板与吸紧单晶硅棒后的吸盘面相齐平。

作为本实用新型的一种优选结构，所述连接座包括固定座和滑动座，所述固定座与移料架之间螺纹连接，所述滑动座与固定座之间滑动套接，所述固定座与滑动座内部均开设有容置孔，滑动座与固定座连通，所述复位弹簧位于固定座的容置孔中，所述滑动销轴一端与复位弹簧连接，另一端连接感应板，所述感应开关固定在滑动座上。

作为本实用新型的一种优选结构，所述对刀移料机构还包括装夹工件，所述装夹工件固定在移料架上，装夹工件分别位于吸盘的两侧，所述装夹工件包括装夹座、第一气缸和第二气缸，所述第一气缸的缸体固定在装夹座的侧壁上，第一气缸的伸缩杆贯穿装夹座，伸缩杆穿过装夹座一端固定有顶紧块，所述顶紧块与装夹座侧壁之间的伸缩杆外部套设有圆形伸缩护罩，所述第二气缸的缸体固定在装夹座的侧壁上，第二气缸的伸缩杆伸缩实现与第一气缸伸缩杆的抵靠或者分离，位于吸盘两侧的装夹工件的第一气缸的伸缩杆均朝向吸盘设置。

作为本实用新型的一种优选结构，所述输送装置还包括送料机构，所述送料机构包括夹持机构和输送机构，所述夹持机构用于夹紧单晶硅棒，所述输送机构包括输送架和驱动机构，所述夹持机构固定在输送架上，所述驱动机构用于带动输送架沿工作台轴向运动。

作为本实用新型的一种优选结构，所述驱动机构包括伺服电机、传动齿轮和传动齿条，所述传动齿条设置在工作台的侧壁上，所述传动齿轮与传动齿条相啮合，所述伺服电机的输出轴与传动齿轮连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述夹持机构包括第一卡爪座、第二卡爪座、卡爪和伸缩件，所述第一卡爪座、第二卡爪座均呈弧形结构，第一卡爪座的一端与伸缩件的一端铰接，第一卡爪座的另一端固定有卡爪，第二卡爪座的一端与伸缩件的另一端铰接，第二卡爪座的另一端固定有卡爪，第一卡爪座与第二卡爪座均通过支撑柱连接输送架，第一卡爪座与第二卡爪座均可绕与支撑柱连接处转动。

作为本实用新型的一种优选结构，所述滚轮机构包括U型滚轮支撑架、连接杆和滚轮，所述U型滚轮支撑架与工作台顶面固定连接，所述滚轮经由连接杆固定在滚轮支撑架的U形槽内，滚轮可绕连接杆转动。

作为本实用新型的一种优选结构，两排滚轮机构中滚轮中心线的延长线形成预设夹角β，所述β角为30-60°。

发明人还提供了一种单晶硅棒切割机，所述切割机包括线锯切割运行机构和单晶硅棒输送装置，所述单晶硅棒输送装置为上述述的单晶硅棒输送装置。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本实用新型单晶硅棒输送装置，使用对刀移料机构移动的吸盘吸住单晶硅棒的一端面，并通过移料机构将单晶硅棒沿着滚轮机构拖动到指定切割位置，送料过程更加简单，单晶硅棒运送速度快，加工效率高；此外在吸盘完全吸住单晶硅棒的端面时，确定单晶硅棒的切割原点，并通过增设的检测机构保证确保单晶硅棒和原点定位的准确性，从而减小单晶硅棒切割长度误差，保证其加工精度。

附图说明

图1为本实用新型单晶硅棒输送装置一实施例的斜视结构示意图；

图2为本实用新型单晶硅棒输送装置的工作台一实施例的斜视结构示意图；

图3为本实用新型单晶硅棒输送装置的工作台一实施例的主视示意图；

图4为本实用新型单晶硅棒输送装置的对刀移料机构一实施例的斜视结构示意图；

图5为本实用新型单晶硅棒输送装置的检测机构一实施例的斜视结构示意图；

图6为本实用新型单晶硅棒输送装置的检测机构一实施例的剖视结构示意图；

图7为本实用新型单晶硅棒输送装置的装夹工件一实施例的斜视结构示意图；

图8为本实用新型单晶硅棒输送装置的送料机构一实施例的斜视结构示意图；

图9为本实用新型单晶硅棒输送装置的滚轮机构一实施例的斜视结构示意图；

图10为本实用新型单晶硅棒切割机一实施例的斜视结构示意图。

附图标记说明：

1、工作台；

2、对刀移料机构；

21、吸盘；

221、移料架；

2221、伺服电机；2222、传动齿轮；2223、传动齿条；2224、减速机；2225、直线导轨；2226、滑块；

23、检测机构；231、固定座；232、滑动座；233、圆螺母；234、滑动销轴；235、复位弹簧；236、感应开关；237、感应板；

24、装夹工件；241、装夹座；242、第一气缸；243、第二气缸；244、顶紧块；245、圆形伸缩护罩；

3、送料机构；

311、第一卡爪座；312、第二卡爪座；313、卡爪；314、伸缩件；315、支撑柱；316、支撑板；

321、输送架；

4、滚轮机构；41、U型滚轮支撑架；42、连接杆；43、滚轮；

5、单晶硅棒；

6、线锯切割运行机构。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图10，本实用新型提供了一种单晶硅棒输送装置，所述输送装置包括工作台1、滚轮机构4和对刀移料机构2。所述工作台1作为待加工单晶硅的承载结构，单晶硅棒5的移动与加工均在工作台1上完成。

所述滚轮机构4设置于工作台1上，滚轮机构4沿工作台1设置成两排；所述滚轮机构4直接与单晶硅棒5接触，单晶硅棒5沿滚轮机构4中滚轮43面进行滑动，使得单晶硅棒5的运动更加的顺畅。在实际使用中，所述单晶硅棒5沿滚轮机构4的进给，既可以是通过人工推动，也可以通过专门的送料机构3来实现。

所述对刀移料机构2作为本装置的一进给移料机构，其既起到移动单晶硅棒5到指定加工位置的作用，又起到对刀校准的作用，保证单晶硅棒5加工原点的准确性，以确保其加工精度。具体的，所述对刀移料机构2包括吸盘21、移料机构和检测机构23，所述移料机构包括移料架221和驱动机构，所述驱动机构用于带动移料架221沿工作台1轴向运动，所述吸盘21固定在移料架221上，吸盘21用于贴吸在单晶硅棒5的一端面上，所述检测机构23包括连接座、圆螺母233、滑动销轴234、复位弹簧235、感应开关236和感应板237，所述连接座与移料架221之间螺纹连接，所述圆螺母233套设于连接座外，连接座上开设有容置孔，所述复位弹簧235位于容置孔中，所述滑动销轴234一端连接复位弹簧235，另一端连接感应板237，所述感应开关236固定在连接座上，感应开关236的感应端与连接座的侧壁相齐平，所述感应板237与吸紧单晶硅棒5后的吸盘21面相齐平。

请参阅图4，在本实施例中，对刀移料机构2的吸盘21吸住单晶硅棒5的前端面贴住吸盘21，当吸盘21完全吸紧单晶硅棒5前端面的位置作为切割计长的原点，通过移料机构运动带动吸紧在吸盘21上的单晶硅棒5向前移动，移料机构运动到指定的位置时，开始切割工作。单晶硅棒5作为切割计长的原点确定，再保证刀位的准确性，那么单晶硅棒5的切割长度完全是精确的，而且采用此结构对于切割长度的确定更加高效，从而提供了整个装置的加工效率。请参阅图5和图6，为了进一步提高单晶硅棒5的切割长度精度，对刀移料机构2中还设置了检测机构23，以确保切割计长原点的准确性，具体的在检测机构23中感应板237与吸盘21在吸紧单晶硅棒5后的吸盘21面相齐平，在吸盘21未吸紧单晶硅棒5时感应板237应该在吸盘21的前方，单晶硅棒5首先撞击到感应板237上，感应板237向后运动，单晶硅棒5的前端面撞击到吸盘21上被吸盘21完全吸紧时，感应板237与吸盘21面相齐平，此时感应板237向后触碰到接触式感应开关236，感应开关236亮起以保证单晶硅棒5和原点定位的准确性，从而减小单晶硅棒5切割长度误差，保证其加工精度，在单晶硅棒5脱离吸盘21之后，在复位弹簧235的作用下，感应板237回复到初始状态，以进行下次校准工作。而当感应开关236亮起而吸盘21未带动单晶硅棒5移动，或者单晶硅棒5在被吸盘21拖动，而感应开关236无反应，说明单晶硅棒5和原点定位出现误差，那么切割长定精度则会受到降低，此时调整连接座的位置，调整连接螺杆锁入移料架221的深度以调节感应板237的位置，使得吸盘21在吸紧单晶硅棒5后的吸盘21面与感应板237相齐平，确定单晶硅棒5切割计长原点的准确性，在旋转连接座调节好感应板237的位置后，再通过套设在连接座外的圆螺母233进行锁固。优选的，所述吸盘21为圆形，设置在移料架221上的吸盘21的中心与单晶硅棒5的中心相对应。

如图5和图6所示的实施例中，所述连接座包括固定座231和滑动座232，所述固定座231与移料架221之间螺纹连接，所述滑动座232与固定座231之间滑动套接，所述固定座231与滑动座232内部均开设有容置孔，滑动座232与固定座231连通，所述复位弹簧235位于固定座231的容置孔中，所述滑动销轴234一端与复位弹簧235连接，另一端连接感应板237，所述感应开关236固定在滑动座232上。固定座231作为检测机构23与移料架221的直接连接结构，将连接座分割成固定座231与滑动座232的目的在于：当检测到切割计长原点存在误差时，则需要对感应板237的前后位置进行调整，也就是调整固定座231上螺纹锁入移料架221的深度，因为滑动座232与固定座231之间采用的滑动连接，在固定座231进行旋转调整锁入深度时，滑动座232在径向上的位置时不变的，那么固定在滑动座232上的感应开关236则会保持与感应板237相对位置不变，以防对感应开关236正常的检测工作造成影响。在具体的实施例中，所述的滑动销轴234与复位弹簧235的连接可以是滑动销轴234的一端直接与复位弹簧235的一端抵靠，或者滑动销轴234伸入到复位弹簧235的内旋空腔中，滑动销轴234上设置的限位凸起与复位弹簧235一端抵靠。优选的，所述感应板237塑料材质制成，其在于感应板237对单晶硅棒5的品质造成影响，因为硅晶和铁质材料直接接触，铁质材料极有可能带有含有导磁性物质，导致硅片磁场边缘效应的复杂化，从而影响切割后硅晶块的品质。

请参阅图4和图7，作为本实用新型的一种优选结构，所述对刀移料机构2还包括装夹工件24，所述装夹工件24固定在移料架221上，装夹工件24分别位于吸盘21的两侧，所述装夹工件24包括装夹座241、第一气缸242和第二气缸243，所述第一气缸242的缸体固定在装夹座241的侧壁上，第一气缸242的伸缩杆贯穿装夹座241，伸缩杆穿过装夹座241一端固定有顶紧块244，所述顶紧块244与装夹座241侧壁之间的伸缩杆外部套设有圆形伸缩护罩245，所述第二气缸243的缸体固定在装夹座241的侧壁上，第二气缸243的伸缩杆伸缩实现与第一气缸242伸缩杆的抵靠或者分离，位于吸盘21两侧的装夹工件24的第一气缸242的伸缩杆均朝向吸盘21设置。在待加工的单晶硅棒5质量过重，可以通过装夹工件24配合吸盘21拖动单晶硅棒5移动，装夹工件24还可用于在单晶硅棒5进行切割时，对单晶硅棒5的夹持固定。在实际使用时，第一气缸242伸缩杆伸长带动顶紧块244抵靠在单晶硅棒5上，然后第二气缸243伸缩杆伸缩对第一气缸242的伸缩缸造成压迫，通过吸盘21两侧的装夹工件24对单晶硅棒5进行夹持，保证单晶硅棒5切割时的稳定性。优选的，吸盘21两侧的装夹工件24两伸缩杆所形成的夹角为60-100°。优选的，所述装夹座241用于安装第一气缸242伸缩杆的通孔中心偏离装夹座241的中心，并位于第二气缸243安装面的远端，第二气缸243伸缩杆与第一气缸242伸缩杆相互垂直，第二气缸243的安装位置靠近顶出端，该结构使得第二气缸243施加给第一气缸242伸缩杆的压力更大，摩擦力更加稳定。采用以上结构的装夹工件24，装夹工件24第二气缸243能够以较小的顶出压力转换为第一气缸242伸缩杆上的较大的摩擦力，能够大大降低因气缸气源压力不稳定造成单晶硅棒5在切割过程中发生晃动，进而出现崩边或者波浪面的发生，以保证单晶硅棒5的切割质量；单晶硅棒5切断后，收回的装夹工件24的顶紧块244，单晶硅棒5落在滚轮机构4上，通过自动对刀移料机构2上的吸盘21带动单晶硅棒5移动到出料区域，自动化程度高，加工品质高。

如图1和图8所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述输送装置还包括送料机构3，所述送料机构3包括夹持机构和输送机构，所述夹持机构用于夹紧单晶硅棒5，所述输送机构包括输送架321和驱动机构，所述夹持机构固定在输送架321上，所述驱动机构用于带动输送架321沿工作台1轴向运动。输送架321作为夹持机构的安装架第一驱动机构带动输送架321运动带动输送架321运动，以带动夹取单晶硅棒5的夹持机构运动，达到移动待加工单晶硅棒5的作用。

请参阅图1至图4，作为本实用新型的一种优选实施例，所述驱动机构包括伺服电机2221、传动齿轮2222和传动齿条2223，所述传动齿条2223设置在工作台1的侧壁上，所述传动齿轮2222与传动齿条2223相啮合，所述伺服电机2221的输出轴与传动齿轮2222连接。在本实用新型中，所述驱动机构为两套驱动机构，分别作为对刀移料机构2和送料机构3的动力源。

在送料机构3中，所述伺服电机2221的输出轴贯穿输送架321与传动齿轮2222连接，所述伺服电机2221启动，伺服电机2221的输出轴带动与其啮合的传动齿轮2222发生转动，传动齿轮2222转动带动输送架321沿着传动齿条2223进行直线运动。在对刀移料机构2中，所述伺服电机2221的输出轴贯穿移料架221与传动齿轮2222连接，所述伺服电机2221启动，伺服电机2221的输出轴带动与其啮合的传动齿轮2222发生转动，传动齿轮2222转动带动移料架221沿着传动齿条2223进行直线运动。优选的，所述伺服电机2221与传动齿轮2222之间还设置有减速机2224，所述减速机2224用于将伺服电机2221输出的高转速降低后通过输出轴输出。采用此种驱动机构，结构巧妙，制造更加的简单，驱动机构整个设置于工作台11的侧边上，便于维护。优选的，第一驱动机构与第二驱动机构分别设置于工作台1的两个侧面上。优选的，所述工作台11上还设置有直线导轨2225，与之相适配的移料架221以及输送架321上设置有导轨滑块2226，以保证移料架221与输送架321移动的更加稳定。

请参阅图8，作为本实用新型的一种优选实施例，所述夹持机构包括第一卡爪座311、第二卡爪座312、卡爪313和伸缩件314，所述第一卡爪座311、第二卡爪座312均呈弧形结构，第一卡爪座311的一端与伸缩件314的一端铰接，第一卡爪座311的另一端固定有卡爪313，第二卡爪座312的一端与伸缩件314的另一端铰接，第二卡爪座312的另一端固定有卡爪313，第一卡爪座311与第二卡爪座312均通过支撑柱315连接输送架321，第一卡爪座311与第二卡爪座312均可绕与支撑柱315连接处转动。在本实施例中，伸缩件314伸长会带动固定在输送架321上的第一卡爪座311与第二卡爪座312绕支撑柱315向内转动，第一卡爪313与第二卡爪313相互靠近以收缩夹持机构的夹持内腔，同时固定在卡爪313座开口端的卡爪313收缩，使得夹持机构能够夹住工作台1上的单晶硅棒5，当伸缩件314收缩时，第一卡座与第二卡爪座312就会相互分离，以放开单晶硅棒5，采用该结构夹持机构对单晶硅棒56的夹取固定非常的简单便捷。优选的，所述伸缩件314可以为电动气缸、液压缸或者直线电机均可。优选的，所述卡爪313与单晶硅棒5的接触面上还设置有软垫，软垫采用聚氨酯材料制成。优选的，所述的夹持机构还包括支撑板316，所述支撑板316的两端分别与第一卡爪座311与第二卡爪座312侧壁铰接固定，所述支撑板316用于提高整个夹持机构的结构刚性，增强起牢固度。

如图9所示的实施例中，所述滚轮机构4包括U型滚轮支撑架41、连接杆42和滚轮43，所述U型滚轮支撑架41与工作台1顶面固定连接，所述滚轮43经由连接杆42固定在滚轮43支撑架的U形槽内，滚轮43可绕连接杆42转动。将工作台1上的滚轮43设置成以上述结构，滚轮43的安装比较简单，无需在工作台1上开设滚轮43安装孔，省去复杂的安装过程，在滚轮43发生磨损只需要将磨损滚轮43所在的滚轮43支撑架拆掉进行更换即可，更换简单简约成本，而且采用滚轮43支撑架来安装滚轮43，只需要控制好滚轮43支撑架的倾斜角度，即可很方便的滚轮43中心线的延长线所形成的夹角，也就是对单晶硅棒5的夹持角。优选的，两组滚轮机构45中滚轮43中心线的延长线所形成的夹角为30-60°，滚轮43设置成这种角度在单晶硅棒5进行切割时，对单晶硅棒5的限位更加稳固。

请参阅图10，本实用新型还提供了一种单晶硅棒切割机，所述切割机包括线锯切割运行机构6和单晶硅棒输送装置，所述单晶硅棒输送装置为上述述的单晶硅棒输送装置。所述的线锯切割运行机构6用于单晶硅棒5的切片或者截断工作。具体的，所述线锯切割运行机构6包括机架、线锯切割单元和提升机构，所述线锯切割单元位于工作台1的上方，线锯切割单元经由提升机构与机架固定，所述提升机构带动线锯切割单元对单晶硅晶进行加工。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。