一种单多晶硅棒自动粘棒系统的制作方法

本发明属于硅棒加工技术领域，具体地说涉及一种单多晶硅棒自动粘棒系统。

背景技术：

硅片工厂粘棒工艺都是人工完成的，劳动强度和人工成本高，工作效率低，不便于物料统一管理与信息追踪，这也是目前绝大多数企业面临的现状。并且，目前人工粘棒过程中需要在树脂板和晶棒倒角边处贴纸胶带，存在用胶水量浪费，因人而异，粘的成品棒一致性较差的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种单多晶硅棒自动粘棒系统，提升硅片工厂自动化水平，解决粘棒自动化，梳理现场人流、物流，提高生产效率，减少人为因素造成的损耗，降低企业生产成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单多晶硅棒自动粘棒系统，包括粘胶平台单元和六轴机器人单元。所述粘胶平台单元一侧设有板材输送单元和晶棒输送单元；所述粘胶平台单元远离所述板材输送单元一侧设有晶托输送单元和工装输送单元；所述工装输送单元远离所述晶托输送单元一侧设有半成品加压固化单元；所述板材输送单元一侧设有成品工装分离单元和成品加压固化单元。

进一步地，所述粘胶平台单元包括2个粘胶平台，对称设置在粘棒输送线两侧；所述六轴机器人单元包括2个六轴机器人；所述半成品加压固化单元包括两个半成品加压固化装置，分别设置在所述粘棒输送线两侧。

进一步地，所述成品工装分离单元和所述成品加压固化单元设置在所述粘棒输送线两侧；所述粘棒输送线位于所述成品工装分离单元一端设有成品输送提升机单元。

进一步地，所述板材输送单元包括板材移载装置、板材缓存库和板材输送线；所述板材移载装置设置在所述板材缓存库一侧；所述板材输送线上设有板材输送定位线体和板材清洁单元。

进一步地，所述晶棒输送单元包括晶棒输送线，所述晶棒输送线上设有晶棒清洁单元、晶棒移载单元和晶棒定位单元。

进一步地，所述晶托输送单元包括晶托输送线，所述晶托输送线上设有两个晶托抓取工位；所述晶托抓取工位上设有晶托定位单元和晶托挡停止回单元。

进一步地，所述工装输送单元包括双层倍速链输送单元和工装输送提升单元；所述双层倍速链输送单元上设有第一工装抓取工位和第二工装抓取工位；所述第一工装抓取工位和第二工装抓取工位一侧均设有挡停二次定位单元。

进一步地，所述粘胶平台包括平台机架，所述平台机架上设置有工装升降单元、对中单元和检测单元；所述工装升降单元包括竖直升降组件、水平输送组件和固定板；所述对中单元固设在所述工装升降单元的两侧；所述检测单元位于所述工装升降单元的一端，其包括升降气缸和传感器。

进一步地，所述六轴机器人包括设置在底部的机器人底座总成、设置在机器人底座总成顶部的机器人本体、以及设置在机器人本体上的机器人治具单元。

进一步地，所述粘棒系统还包括打胶机单元，打胶机单元的胶枪安装在所述六轴机器人治具单元上。

进一步地，所述半成品加压固化单元包括半成品机架、套设在半成品机架外的半成品护罩和设置在半成品机架上的半成品输送线；所述半成品输送线上设有半成品加压单元。

进一步地，所述成品工装分离单元包括成品输送线、分离平台单元和桁架机械手单元；所述成品加压固化单元包括成品机架、套设在成品机架外的成品防护罩和设置在成品机架上的成品固化输送线；所述成品固化输送线上设有成品加压单元。

本发明的有益效果是：

1)通过多条输送单元与机器人相配合，机器人从各输送单元上抓取粘棒所需粘棒工装、晶托、树脂板和晶棒，再放到粘胶平台上进行粘胶，可实现自动化粘棒，提高了粘棒效率。

2)每一个晶棒在入库前其物理信息均被录入控制系统，可实时监测每一个晶棒状态，实现信息化，方便生产过程中对物料的追溯、读取、查询，自动化控制粘棒工序，可减少人为因素造成的成品棒一致性较差的问题，提高粘棒精度，降低企业生产成本。

附图说明

图1是本发明粘棒系统的结构示意图；

图2是本发明板材输送单元的结构示意图；

图3是本发明晶棒输送单元的结构示意图；

图4是本发明晶托输送单元的结构示意图；

图5是本发明晶托输送单元a处局部放大图；

图6是本发明工装输送单元的结构示意图；

图7是本发明粘胶平台的结构示意图；

图8是本发明粘胶平台除粘棒工装的结构示意图；

图9是本发明粘棒平台工装升降单元的结构示意图；

图10是本发明六轴机器人的结构示意图；

图11是本发明半成品加压固化单元的结构示意图；

图12是本发明成品加压固化单元的结构示意图；

图13是本发明成品工装分离单元的结构示意图。

附图中：

1-板材输送单元、101-板材输送定位线体、102-板材清洁单元、103-板材缓存库、104-板材移栽装置；

2-晶棒输送单元、201-晶棒输送线、202-晶棒清洁单元、203-晶棒移栽单元、204-晶棒定位单元；

3-晶托输送单元、301-晶托输送线、302-第一晶托抓取工位、303-第二晶托抓取工位、304-晶托定位单元、305-晶托挡停止回单元；

4-工装输送单元、401-挡停二次定位单元、402-第一工装抓取工位、403-双层倍速链输送单元、404-第二工装抓取工位、405-工装输送提升单元；

5-粘胶平台、501-检测单元、502-粘棒工装、503-升降气缸、504-传感器、505-防溢胶单元、506-硅棒夹紧板、507-挡胶板、508-工装升降单元、5081-水平输送组件、5082-固定板、5083-皮带机、5084-伸摆气缸组件、5085-皮带机固定座、5086-定位销、5087-导向柱、5088-阻挡器、5089-升降电缸、509-竖直升降组件、510-对中单元、511-夹紧气缸；

6-六轴机器人、601-机器人治具单元、602-机器人本体、603-机器人底座总成；

7-成品工装分离单元、701-第一成品输送线、702-第二成品输送线、703-成品硅棒、704-桁架机械手单元、705-分离平台单元；

8-半成品加压固化单元、801-第二半成品输送线、802-第一半成品输送线、803-半成品加压单元、804-半成品防护罩、805-半成品机架；

9-成品加压固化单元、901-成品防护罩、902-第一成品固化输送线、903-第二成品固化输送线、904-第三成品固化输送线、905-第四成品固化输送线、906-成品机架、907-成品加压单元；

10-打胶机单元、11-成品输送提升机单元、12-粘棒输送线。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明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，以下实施方式中提到的方向用词，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发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明的一种单多晶硅棒自动粘棒系统，包括粘胶平台单元和六轴机器人单元。粘胶平台单元包括2个粘胶平台5，对称设置在粘棒输送线12两侧。六轴机器人单元包括2个六轴机器人6，分别设置在其中一个粘胶平台5一旁，方便为粘胶平台5抓取所需构件。本发明两个六轴机器人6对称设置在粘棒输送线12两侧。

在粘胶平台单元一侧设有板材输送单元1和晶棒输送单元2，为粘胶平台单元提供板材和晶棒，待六轴机器人6抓取。在粘胶平台单元远离板材输送单元1一侧设有晶托输送单元3和工装输送单元4，为粘胶平台单元提供晶托和粘棒工装502，待六轴机器人6抓取。

在工装输送单元4远离晶托输送单元3一侧设有半成品加压固化单元8，半成品加压固化单元包括两个半成品加压固化装置，设置在粘棒输送线12两侧。

在板材输送单元1一侧还设有成品工装分离单元7和成品加压固化单元9。成品工装分离单元7和成品加压固化单元9设置在粘棒输送线12两侧，粘棒输送线12位于成品工装分离单元7一端设有成品输送提升机单元11，用来将从成品加压固化单元9完成的成品转运到成品工装分离单元7。

实施例1

参见图2，板材输送单元1包括板材移载装置104、板材缓存库103和板材输送线。板材移载装置104设置在板材缓存库103旁，输送线与板材缓存库103出口连通。树脂板的上料通过板材移载装置104，树脂板采用堆栈形式储存在板材缓存库103里，需要上料时，通过板材移载装置104,采用出栈形式输出到输送线上。

输送线上设有板材输送定位线体101和板材清洁单元102。本实施例板材输送定位线体101有两个。所需树脂板在输送线上先通过板材清洁单元102，将树脂板待粘胶两面通过酒精溶剂喷洒、无纺布轮清洁、自清洁轮粘附、离子风机去静电风干步骤清理干净。其中，去静电作用是为了防止清洁后的树脂板吸附车间内的粉尘。经过板材清洁单元102后的树脂板被输送至板材输送定位线体101处，等待六轴机器人6抓取，由于本实施例板材输送定位线体101有两个，供两套六轴机器人单元6独立使用。

实施例2

参见图3，晶棒输送单元2包括晶棒输送线201，晶棒输送线201上设有晶棒清洁单元202、晶棒移载单元203和晶棒定位单元204。晶棒先通过晶棒移载单元203的专用治具夹取，然后在晶棒清洁单元202对晶棒进行清洁，包括酒精溶剂喷洒待粘胶面、无纺布轮清洁、自清洁轮粘附、离子风机去静电风干步骤，其中去静电作用是为了防止清洁后的晶棒吸附车间内的粉尘。待晶棒清理干净后，晶棒通过晶棒移载单元203移载至晶棒定位单元204，通过晶棒定位单元204二次精确定位，待六轴机器人6夹取。晶棒输送线201上有两组晶棒移载单元203、两组晶棒定位单元204，对应两组六轴机器人6抓取工位。

实施例3

参见图4、图5，晶托输送单元3包括晶托输送线301，晶托输送线301上设有两个晶托抓取工位，本实施例晶托抓取工位包括第一晶托抓取工位302和第二晶托抓取工位303。每个晶托抓取工位均设有晶托定位单元304和晶托挡停止回单元305，用于晶托的准确定位，避免向输送反方向滑动。

晶托由水煮槽处理完成后，清理残胶并由桁架机械手上料到晶托输送线301，晶托输送线将晶托输送至晶托抓取工位处定位，待六轴机器人6夹取。

实施例4

参见图6，工装输送单元4包括双层倍速链输送单元403和工装输送提升单元405，工装输送提升单元405设置在双层倍速链输送单元403的两层输送线转弯处，用来辅助将下层输送线上的工装提升至上层输送线。

在双层倍速链输送单元403上设有第一工装抓取工位402和第二工装抓取工位404，在第一工装抓取工位402和第二工装抓取工位404一侧均设有挡停二次定位单元401，挡停二次定位单元401由挡停机构、二次定位机构组成，用于粘棒工装的准确定位，避免向输送反方向滑动。

工装输送单元4主要用于粘棒工装的缓存、输送、精确定位，待六轴机器人6的治具夹取到粘胶平台5。粘棒工装定期清理后，由桁架机械手上料到双层倍速链输送单元403的底层，由输送提升单元405将粘棒工装输送到上层，粘棒工装运行到指定的第一工装抓取工位402和第二工装抓取工位404处等待被抓取。

实施例5

参见图7、图8、图9，粘胶平台5包括平台机架，平台机架上设置有工装升降单元508、对中单元510和检测单元501。工装升降单元508上可放置粘棒工装502，工装升降单元508用于承载粘棒工装502并在水平方向和竖直方向上输送粘棒工装502。

对中单元510固设在工装升降单元508的两侧，用于对位于粘棒工装502中的晶托进行对中操作。检测单元501固设于工装升降单元508的一端，用于对粘棒工装502进行定位操作。

粘棒工装502包括底座固定单元和防溢胶单元505，晶托放置在底座固定单元上，并通过锁紧组件将晶托与底座固定单元固定为一体。防溢胶单元505对称的设置于晶托的两侧，且其与底座固定单元固定连接。

防溢胶单元505包括硅棒夹紧板506和挡胶板507。硅棒夹紧板506和挡胶板507均沿着晶托的长度方向设置，且硅棒夹紧板506位于挡胶板507的上方。

工装升降单元508包括竖直升降组件509、水平输送组件5081和固定板5082，固定板5082固设在平台机架的下方，且固定板5082与平台机架相平行设置。

同时，平台机架上设置有供工装升降单元508贯穿的安装口，固定板5082固设在安装口的正下方。水平输送组件5081和竖直升降组件509分别固设在固定板5082的上方和下方，且水平输送组件5081沿着晶托的长度方向设置。

具体地，水平输送组件5081包括的皮带机5083、伸摆气缸组件5084、皮带机固定座5085、定位销5086、导向柱5087和阻挡器5088。皮带机固定座5085通过导向柱5087与固定板5082固连，且其与固定板5082相平行设置。皮带机固定座5085的上表面固设有皮带机5083和阻挡器5088，皮带机5083沿着晶硅的长度方向设置。

在本实施例中，皮带机5083包括两条平行设置的同步带，且其沿着晶托的长度方向设置。阻挡器5088设置在皮带机5083的一端，用于对粘棒工装502进行限位。伸摆气缸组件5084包括伸摆气缸和套筒，伸摆气缸的缸体端与固定板5082固连，套筒与伸摆气缸相配合，实现将晶托与底座固定单元锁紧的目的。

定位销5086与通过定位销气缸与固定板5082垂直固连，且定位销5086的另一端贯穿皮带机固定座5085，用于对皮带机固定座5085进行导向。

竖直升降组件509包括升降电缸5089，升降电缸5089的缸体端与固定板5082固连，升降电缸5089的活塞端贯穿固定板5082后与皮带机固定座5085固定连接，用于驱动皮带机固定座5085上升和下降，即在竖直方向上调整工装升降单元508的位置。

检测单元501位于工装升降单元508的一端，其包括升降气缸503和传感器504，升降气缸503与平台机架垂直固连，检测气缸503的缸体端与平台机架固连，传感器504固设于检测气缸503的活塞端，用于检测粘棒工装502是否输送到位。

为防止工装在打胶过程中产生位移，在平台机架上设置有夹紧气缸511用于夹紧粘棒工装502，具体地，夹紧气缸511位于工装升降单元508的不同侧并与平台机架固定连接，夹紧气缸511的缸体沿着与工装的长度方向相垂直的方向设置，且其活塞端朝向靠近工装升降单元508的一侧设置。位于工装升降单元508不同侧的夹紧气缸511的活塞端朝向晶托的一侧设置，用于夹紧粘棒工装502，工装夹紧定位后，进一步的也可以防止晶托和晶硅在打胶过程中发生位移。

在使用该粘棒平台时，分为以下两个步骤：

1)粘树脂板：

固定粘棒工装502：竖直升降组件509启动，工装升降单元508上升，六轴机器人6抓取粘棒工装502并放置到皮带机5083上，皮带机5083带动粘棒工装502沿水平方向运动，当粘棒工装502撞到阻挡器5088，同时，检测单元501检测到粘棒工装502已经到位，皮带机5083即停止运行，然后，工装升降单元508下降，定位销5086上升，定位销5086引导所述粘棒工装502与平台机架的上表面准确定位后，夹紧气缸511从粘棒工装502的底部两侧夹紧粘棒工装502，确保在后续的打胶过程中，工装不发生偏移。

与粘棒工装502相连接的气源接通，防溢胶单元505的驱动组件启动，硅棒夹紧板506和挡胶板507打开，六轴机器人6将晶托放置到底座固定单元上，对中单元510启动，检测晶托是否对中，伸摆气缸组件5084运行，晶托与粘棒工装502锁紧，然后开始打胶，打胶完毕后，放入树脂板，并将树脂板与晶托上表面粘合。此时断开与粘棒工装502相连接的气源，挡胶板507闭合，将树脂板夹紧，此时，夹紧气缸511打开，释放粘棒工装502，工装升降单元508上升，皮带机5083反向运行，将粘棒工装502送出粘棒平台，粘树脂板工作流程完成。

2)粘硅棒：

重复上述固定粘棒工装502的操作，将已经粘合了树脂板的粘棒工装502与平台机架固定后。与粘棒工装502相连接的气源接通，防溢胶单元505的驱动组件启动，硅棒夹紧板506和挡胶板507打开，树脂板上表面开始打胶，打胶完毕后，六轴机器人6将晶棒棒放置在树脂板的上表面，然后，断开与粘棒工装502相连接的气源，挡胶板507和硅棒夹紧板506闭合，挡胶板507夹紧树脂板，硅棒夹紧板506夹紧方棒，此时，夹紧气缸511打开，释放所述粘棒工装502，工装升降单元508上升，皮带机5083反向运行，将粘棒工装502送出粘棒平台到成品加压固化单元，粘硅棒工作流程完成。

实施例6

参见图10，六轴机器人单元主要用于粘棒工装、晶托、树脂板、晶棒物料抓取，以及打胶轨迹控制。六轴机器人6包括设置在底部的机器人底座总成603、设置在机器人底座总成603顶部的机器人本体602、以及设置在机器人本体602上的机器人治具单元601。

本实施例粘棒系统还包括打胶机单元10，打胶机单元10的胶枪安装在六轴机器人治具单元601上，打胶机单元10主要负责为系统供胶及精确计量，打出的胶经胶枪出胶，在打胶作业时机器人按照预设轨迹运动，带动胶枪运动，打出预设轨迹的胶。

在使用六轴机器人时，主要按照以下步骤进行：

1)将粘棒工装由工装输送单元4抓取至粘胶平台；

2)将晶托由晶托输送单元3抓取至上一步的粘棒工装上定位夹紧；

3)由打胶机单元10精确计量用胶量，六轴机器人6按照预设轨迹给晶托打树脂板胶；

4)将树脂板由板材输送单元1抓取至已打胶的晶托表面，粘树脂板，得到半成品；

5)半成品从粘胶平台输送出，经粘棒输送线12输送至半成品加压固化单元8，加压固化后，再次输送到粘胶平台处，由打胶机单元精确计量用胶量，六轴机器人6按预设轨迹给树脂板打胶；

6)将晶棒由晶棒输送单元2抓取至已打胶的树脂板上，完成粘棒动作，得到成品。

实施例7

参见图11，半成品加压固化单元8包括半成品机架805、套设在半成品机架805外的半成品护罩804和设置在半成品机架805上的半成品输送线。本实施例半成品输送线包括第一半成品输送线802和第二半成品输送线801。在每一条半成品输送线上均设有半成品加压单元803，用于给半成品加压固化。

半成品加压单元803包括加压气缸、挡停气缸和举升机构，半成品由半成品输送线输送至半成品加压单元803处时，设置在半成品输送线上的到位检测装置识别半成品，挡停气缸启动，半成品输送线停止运行，此时，设置在半成品加压单元803底部的举升机构启动将半成品举起，同时设置在半成品加压单元803顶部的加压气缸启动，气缸活塞端向下伸出，向下压半成品直至完成半成品加压固化作业，完成后，加压气缸活塞端升起，举升机构下降将半成品放在半成品输送线上，半成品输送线启动将加压完的半成品送出至粘棒输送线12。

半成品通过半成品输送线，采用堆栈方式输送至半成品加压固化单元8，进行加压固化，按照工艺要求当固化到指定时间时，通过输送线输送到粘胶平台5，半成品输出顺序是进入半成品加压固化单元的逆序。

实施例8

参见图12，成品加压固化单元9包括成品机架906、套设在成品机架906外的成品防护罩901和设置在成品机架906上的成品固化输送线。本实施例成品固化输送线包括第一成品固化输送线902、第二成品固化输送线903、第三成品固化输送线904和第四成品固化输送线905。在每一条成品固化输送线上均设有成品加压单元907，用于给成品加压固化。

成品加压单元907结构与半成品加压单元一致，也包括加压气缸、挡停气缸和举升机构，成品由成品输送线输送至成品加压单元907处时，设置在成品输送线上的到位检测装置识别成品，挡停气缸启动，成品输送线停止运行，此时，设置在成品加压单元907底部的举升机构启动将成品举起，同时设置在成品加压单元907顶部的加压气缸启动，气缸活塞端向下伸出，向下压成品直至完成成品加压固化作业，完成后，加压气缸活塞端升起，举升机构下降将成品放在成品输送线上，成品输送线启动将加压完的成品送出至粘棒输送线12。

成品通过成品固化输送线，采用堆栈方式输送至成品加压固化单元9，进行加压固化，按照工艺要求当固化到指定时间时，通过输送线输送到成品工装分离单元7，成品输出顺序是进入成品加压固化单元的逆序。

实施例9

参见图13，成品工装分离单元7包括成品输送线、分离平台单元705和桁架机械手单元704。本实施例成品输送线包括第一成品输送线701和第二成品输送线702。分离平台单元705设置在成品输送线的始端，成品经过加压固化后输送至分离平台单元705处。桁架机械手单元704设置在分离平台单元705顶部，用来将成品硅棒703与粘棒工装分离。分离后的粘棒工装502和成品硅棒703通过成品输送线输送至下一环节，粘棒工装502经过清胶后送至工装输送单元4，成品硅棒703经过检测，若无残胶则通过控制系统将每个硅棒的物理信息存入系统内，然后后入库储存，若有残胶则先清胶再入库。

本发明的自动粘棒系统，当使用时，首先，板材输送单元1输送树脂板至指定位置等待抓取，晶托输送单元3输送晶托至指定位置等待抓取，工装输送单元4输送粘棒工装至指定位置等待抓取；然后，六轴机器人6依次抓取粘棒工装和晶托，晶托打胶后，六轴机器人抓取树脂板与晶托粘接，得到半成品；之后，将半成品输送至半成品加压固化单元，按照工艺要求当固化到指定时间后，再将半成品输送至粘胶平台处；接着，晶棒输送单元2输送晶棒至指定位置等待抓取，六轴机器人6在树脂板上打胶，然后抓取晶棒与树脂板粘接，得到成品；得到成品后将成品输送至成品加压固化单元，按照工艺要求当固化到指定时间后，成品被输送至成品工装分离单元7进行粘棒工装和晶棒的分离作业，分离后，粘棒工装经清胶后被输送回工装输送单元4，晶棒则经检测清胶、录入系统后储存。

本发明实现了单多晶粘棒的自动化、晶棒信息化，方便生产过程中对物料的追溯、读取、查询。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。