硅棒流水作业系统及硅棒流水作业方法

硅棒流水作业系统及硅棒流水作业方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅棒流水作业系统及硅棒流水作业方法，硅棒流水作业系统包括：送料设备，用于将待切割的硅棒输送至待上料区域；截断设备，衔接送料设备，用于对由送料设备自上料区域输送过来的待切割的硅棒进行截断作业以切割为多段硅棒截段；硅棒传送设备，衔接截断设备，用于传送硅棒截段；硅棒组合加工机，设于硅棒传送设备旁侧，用于对从硅棒传送设备上获取的硅棒截段执行切方作业、磨面作业、滚圆及抛光作业。本发明的硅棒流水作业系统，待切割的硅棒通过送料设备输送至待上料区域，通过截断设备将待切割的硅棒切割成多段硅棒截段，硅棒截段由硅棒传送设备进行依序卸料，通过硅棒组合加工机对硅棒截段执行切方、磨面作业、滚圆及抛光作业。
【专利说明】
硅棒流水作业系统及硅棒流水作业方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及硅棒截断技术领域，特别是涉及一种硅棒流水作业系统及硅棒流水作 业方法。
【背景技术】
[0002] 硅棒截断技术是目前世界上比较先进的开方加工技术，它的原理是通过高速运动 的金刚线对待加工工件(例如:硅棒、蓝宝石、或其他半导体硬脆材料)进行摩擦，切出方锭， 从而达到切割目的。在对工件的切割过程中，金刚线通过导线轮的引导，在主线辊上形成一 张线网，而待加工工件通过工作台的上升下降实现工件的进给，在压力栗的作用下，装配在 设备上的冷却水自动喷洒装置将冷却水喷洒至金刚线和工件的切削部位，由金刚线往复运 动产生切削，以将半导体等硬脆材料一次同时切割为多块。线切割技术与传统的刀锯片、砂 轮片及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。
[0003] 但是，目前的硅棒截断机仍然存在不足，例如目前的硅棒截断机一次只能对一个 待切割物进行切割，若要加工多个工件只能反复执行多次，效率非常低下。再例如，现有的 硅棒截断机不能有效处理开方、磨圆等操作。

【发明内容】

[0004] 有鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可以依序将多个待 切割硅棒切割成多段硅棒截断，并且可以对硅棒截断执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及 抛光作业的硅棒流水作业系统及硅棒流水作业方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种硅棒流水作业系统，包括：
[0006] 送料设备，用于将待切割的硅棒输送至待上料区域；以及
[0007]截断设备，衔接所述送料设备，用于对由所述送料设备自所述上料区域输送过来 的待切割的硅棒进行截断作业以切割为多段硅棒截段；
[0008] 硅棒传送设备，衔接所述截断设备，用于传送所述硅棒截段；以及
[0009] 硅棒组合加工机，设于所述硅棒传送设备旁侧，用于对从所述硅棒传送设备上获 取的所述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
[0010] 本发明的硅棒流水作业系统，待切割的硅棒可以通过送料设备输送至待上料区 域，通过截断设备可以将待切割的硅棒切割成多段硅棒截段，切割速度快，还可以保证两个 面的切割质量，切割完不用剪线，切割完的硅棒截段由硅棒传送设备分段移出到收料台进 行依序卸料，保证每个硅棒截段不碰撞，通过硅棒组合加工机对从所述硅棒传送设备上获 取的所述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
[0011] 本发明硅棒流水作业系统的进一步改进在于，所述送料设备包括：
[0012] 上料机构，位于所述上料区，用于将待切割的所述硅棒自所述上料区域输送至所 述截断设备；以及
[0013]送料机构，邻设于所述上料机构，用于将待切割的所述硅棒输送至待上料区域的 所述上料机构上。
[0014] 本发明硅棒流水作业系统的进一步改进在于，所述截断设备包括：
[0015] 机座；
[0016] 硅棒输送台，设于所述机座，用于承载待切割的所述硅棒并驱动所述硅棒沿着所 述娃棒的轴向进行输送；以及
[0017] 线切割单元，设于所述机座上且可升降地设于所述硅棒输送台的上方，用于将所 述硅棒切割为多段硅棒截段。
[0018] 本发明硅棒流水作业系统的进一步改进在于，所述截断设备还包括:轴心调节机 构，设于所述硅棒输送台上，用于将所述硅棒的轴心调成水平状态。
[0019] 本发明硅棒流水作业系统的进一步改进在于，所述硅棒输送台包括用于承载待切 割的硅棒并驱动切割后的多个所述硅棒截段沿轴向进行输送的滚轮组件以及用于控制所 述滚轮组件的电机组件，所述滚轮组件根据切割的硅棒截段而划分为多个滚轮组件区段， 每一个滚轮组件区段内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴相连的两个滚 轮，所述电机组件包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚 轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机。
[0020] 本发明硅棒流水作业系统的进一步改进在于，还包括:工作转移设备，设于所述截 断设备和所述硅棒传送设备之间，用于将所述硅棒截段转移至所述硅棒传送设备。
[0021 ]本发明还提供了 一种硅棒组合加工机，包括：
[0022]机座；
[0023] 硅棒开方设备，设于所述机座上，用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角 的多边形棒体；
[0024] 硅棒输送设备，设于所述机座上，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送经开方 后的娃棒；
[0025] 磨面设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第一区位上， 用于对所述硅棒进行磨面作业；
[0026] 滚圆及抛光设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第二区 位上，用于对经所述磨面设备磨面后的所述硅棒进行滚圆及抛光作业；以及
[0027] 硅棒移送设备，设于所述机座上，用于将经所述硅棒开方设备开方后的所述硅棒 从所述硅棒开方设备移送至所述硅棒输送设备以及将经所述磨面设备及所述滚圆及抛光 设备进行加工后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。
[0028] 本发明的硅棒组合加工机，通过硅棒开方设备对硅棒进行开方作业形成截面呈具 有倒角的多边形棒体，通过硅棒输送设备输送经开方后的硅棒，通过磨面设备对所述硅棒 进行磨面作业。
[0029] 本发明硅棒组合加工机的进一步改进在于，所述硅棒开方设备包括：
[0030] 座体，具有一开方切割区；
[0031] 位于所述开方切割区的承载台，用于承载竖直放置的硅棒；
[0032] 设于所述座体上切割机构，包括：切割机架，设于所述机座上且邻近于所述承载 台；切割单元，设于所述切割机架且可升降地设于所述承载台上方，所述切割单元中包括有 形成切割线网的切割线。
[0033] 本发明硅棒组合加工机的进一步改进在于，所述硅棒输送设备的输送行程上还设 置有中转区位，所述中转区位上设有测量及清洗设备；
[0034] 所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳硅棒移送设备所移送来的所 述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量，以供所述硅棒输送设备将进行清洗和 测量后的所述硅棒向第一区位的所述磨面设备输送；
[0035] 所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经所述滚圆及抛光设备进 行滚圆及抛光作业的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量，以供所述硅棒 移送设备将进行清洗和测量后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。
[0036] 本发明还提供了一种应用上述的硅棒流水作业系统的硅棒流水作业方法，包括：
[0037] 由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由所述待上料区域输送至截 断设备上；
[0038] 由截断设备对由所述送料设备自所述上料区域输送过来的待切割的硅棒进行截 断作业以；
[0039] 由硅棒传送设备将所述截断设备切割的多段所述硅棒截段予以传送；
[0040] 由硅棒组合加工机从所述硅棒传送设备上获取所述硅棒截段并对所述硅棒截段 执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
[0041] 本发明的硅棒流水作业方法，待切割的硅棒可以通过送料设备输送至待上料区 域，通过截断设备可以将待切割的硅棒切割成多段硅棒截段，切割速度快，还可以保证两个 面的切割质量，切割完不用剪线，切割完的硅棒截段由硅棒传送设备分段移出到收料台进 行依序卸料，保证每个硅棒截段不碰撞，通过硅棒组合加工机对从所述硅棒传送设备上获 取的所述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
【附图说明】
[0042] 图1是本发明硅棒流水作业系统的立体图。
[0043] 图2是本发明硅棒流水作业系统的送料设备和截断设备的立体图。
[0044] 图3是本发明硅棒流水作业系统的截断设备释去保护罩的立体图。
[0045] 图4是本发明硅棒流水作业系统的送料设备的侧视图。
[0046] 图5是本发明硅棒流水作业系统将硅棒切割为多段硅棒截段后的示意图。
[0047] 图6是本发明硅棒流水作业系统的轴心调节机构的侧视图。
[0048] 图7是本发明硅棒流水作业系统的截断设备的侧视图。
[0049] 图8是图7中压制件的局部放大示意图。
[0050] 图9是图8中压制件压制待切割的娃棒后的不意图。
[0051 ]图10为本发明硅棒组合加工机在第一视角下的立体结构示意图。
[0052]图11为本发明硅棒组合加工机的俯视图。
[0053]图12为本发明硅棒组合加工机中硅棒开方设备的立体结构示意图。
[0054]图13为本发明硅棒组合加工机中硅棒开方设备的定位结构的结构示意图。
[0055] 图14为本发明硅棒组合加工机中硅棒开方设备的定位结构中底部定位件的结构 示意图。
[0056] 图15为本发明硅棒组合加工机中磨面设备的结构示意图。
[0057]图16为本发明硅棒组合加工机中滚圆及抛光设备的结构示意图。
[0058]图17是本发明硅棒流水作业系统另一种较佳实施例的单段式硅棒截断机的立体 图。
【具体实施方式】
[0059] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0060] 请参阅图1至图17。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、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，并非用以限定本发明可 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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技 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"及 "一"等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的 改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0061 ]参见图1至图3所示，图1是本发明硅棒流水作业系统的立体图。图2是本发明硅棒 流水作业系统的送料设备和截断设备的立体图。图3是本发明硅棒流水作业系统的截断设 备释去保护罩的立体图。本发明的硅棒流水作业系统，包括：
[0062]送料设备1，用于将待切割的硅棒90输送至待上料区域2。
[0063] 截断设备3,衔接送料设备1，用于对由送料设备1自待上料区域2输送过来的待切 割的硅棒90进行截断作业以切割为多段硅棒截段910。如图2与图3所示，截断设备3的外部 设置有保护罩4,起到保护截断设备3以及待切割的硅棒90在截断过程不受外界干扰的作 用，保护罩4上设有多个监控窗口 5，可供工作人员对硅棒截断过程进行监控。
[0064] 硅棒传送设备6,衔接截断设备3,用于传送硅棒截段910。优选地，硅棒传送设备6 即为传送带设备。
[0065] 娃棒组合加工机7，设于娃棒传送设备6旁侧，用于对从娃棒传送设备6上获取的娃 棒截段910执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。优选地，硅棒传送设备6上的硅 棒截段910均通过机械手传输到硅棒组合加工机7,以执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及 抛光作业。
[0066] 优选地，还包括边料输送设备8,用于将多余或是切割损坏的边料进行输送，以进 行二次利用。
[0067] 还包括工作转移设备9,设于截断设备3和硅棒传送设备6之间，用于将硅棒截段 910转移至硅棒传送设备6。优选地，该工件转移设备9为机械手，能将截段设备3输出的横向 放置的硅棒截段910抓起并以竖直放置的方式置放到硅棒传送设备6上。
[0068] 其中，再次参见图2与图3所示，其中，送料设备1包括：
[0069] 上料机构，位于待上料区域2，用于将待切割的硅棒90自待上料区域2输送至截断 设备3。
[0070] 送料机构13,邻设于所述上料机构，用于将待切割的硅棒90输送至待上料区域2的 所述上料机构上。
[0071 ]具体地，参见图4所示，图4是本发明硅棒流水作业系统的送料设备的侧视图。所述 上料机构包括:座体11、承载台12、以及娃棒输送单元14，娃棒输送单元14设于承载台12上， 具有供承托待切割的硅棒90的滚轮组件（或输送带）以及用于控制所述滚轮组件(或输送 带）的电机组件。优选地，承载台12上还设有硅棒提升机构15,可以将待切割的硅棒90进行 提升后运输至待上料区域2。
[0072 ] 进一步地，参见图3所示，截断设备3，包括：
[0073]机座 10。
[0074] 硅棒输送台20,设于机座10,用于承载待切割的硅棒90并驱动硅棒90沿着硅棒90 的轴向进行输送。
[0075]轴心调节机构，设于硅棒输送台20上，用于将待切割的硅棒90的轴心调成水平状 ??τ 〇
[0076] 多个线切割单元320,设于机座10上的一个机架310上且通过一升降机构40可升降 地设于硅棒输送台20的上方，用于将待切割的硅棒90切割为多段硅棒截段910。多个线切割 单元320在升降机构40的控制下同步下降至娃棒输送台20并同时对娃棒90进行切割以将娃 棒90切割为多段硅棒截段910(如图5所示，图5是本发明硅棒流水作业系统将硅棒切割为多 段硅棒截段后的示意图。将硅棒90切割为四个硅棒截段，可分别标识为910a、910b、910c、 910d )，切割后的多段硅棒截段910再通过硅棒输送台20进行依序卸料。
[0077] 更进一步地，参见图6所示，图6是本发明硅棒流水作业系统的轴心调节机构的侧 视图。所述轴心调节机构包括：
[0078]两个调整垫块，分别设于硅棒输送台20的首尾两端，用于承托待切割的硅棒90。 [0079]水平检测单元，用于检测两个所述调整垫块所承托的待切割的硅棒90的水平度。 [0080]驱动电机16,与两个所述调整垫块中的至少一者关联，用于控制所关联的至少一 个所述调整垫块作升降运动以确保将待切割的硅棒90的轴心调成水平状态。
[0081] 参见图7所示，图7是本发明硅棒流水作业系统的截断设备的侧视图。线切割单元 320包括设于机架310且传动连接于升降机构40的支架以及对称设置于所述支架底部的两 个切割轮321，两个切割轮321之间设有切割线322。进一步地，所述支架包括设于机架310且 传动连接于升降机构40的水平框架323以及对称设置于水平框架323底部的两个竖直框架 324,切割轮321设于竖直框架324上。优选地，两个竖直框架324分别设于水平框架323的底 部两端，水平框架323与两个竖直框架324拼接形成倒凹字型支架。优选地，多个线切割单元 320沿着硅棒输送台20间隔排列，且位于最前列的第一个线切割单元320独立于其他线切割 单元320，进行娃棒头部取样片。
[0082] 结合图8与图9所示，图8是图7中压制件的局部放大示意图。图9是图8中压制件压 制待切割的硅棒后的示意图。本发明的硅棒流水作业系统，还包括压制件，所述压制件包括 通过一压紧气缸60而可升降地设于线切割单元320的所述支架上的升降块610以及对称设 于升降块610上的两个用于压制待切割的硅棒90的压制板620。结合图9所示，当升降机构40 驱动线切割单元320下降时，两个压制板620共同压制待切割的硅棒90,将待切割的硅棒90 压持稳定，以防止待切割的硅棒90在切割时发生移动。
[0083] 再次参见图3所示，优选地，机座10上的机架310的相对两侧分别设有滑槽，多个线 切割单元320之间通过一连杆50而相互连接，连杆50上固设有滑设于机架310的所述滑槽的 滑块。连杆50可以在升降机构40驱动下而带动多个线切割单元320进行升降运动，进而驱动 多个线切割单元320对待切割的硅棒90进行切割。
[0084]再次参见图5所示，优选地，硅棒输送台20包括用于承载待切割的硅棒90并驱动切 割后的多段硅棒截段910沿轴向进行输送的滚轮组件210以及用于控制滚轮组件210的电机 组件，滚轮组件210根据切割的硅棒截段而划分为多个滚轮组件区段211(如图5所示，划分 为四个滚轮组件区段，可分别标识为211 &、21113、211(：、211(1)，每一个滚轮组件区段211内包 括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴212相连的两个滚轮213,所述电机组件 包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚轮组件区段211中 的多个滚轮对共用一个所述电机。当待切割的硅棒90被切割为多段硅棒截段910后，每一个 滚轮组件区段211中的每一个所述滚轮对在对应的电机驱动下进行滚动，以驱动该滚轮组 件区段211中的硅棒截段910沿着硅棒截段910的轴向进行输送，以此实现多段硅棒截段910 进行依序卸料。
[0085] 再次结合图3所示，本发明的硅棒流水作业系统，还包括打印清洗机构920,具有打 印头和清洗头，可以对截断完成的硅棒截段910进行打印和清洗作业。
[0086] 本发明的硅棒流水作业系统，待切割的硅棒可以通过送料设备输送至待上料区 域，通过截断设备可以将待切割的硅棒切割成多段硅棒截段，切割速度快，还可以保证两个 面的切割质量，切割完不用剪线，切割完的硅棒截段由硅棒传送设备分段移出到收料台进 行依序卸料，保证每个娃棒截段不碰撞，通过打印清洗机构对截断完成的娃棒截段进行打 印和清洗作业，通过工作转移设备将截段设备输出的横向放置的硅棒截段抓起并以竖直放 置的方式置放到硅棒传送设备上，通过硅棒组合加工机对从所述硅棒传送设备上获取的所 述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。还可以通过边料输送设备将多 余或是切割损坏的边料进行输送，以进行二次利用。
[0087] 以下介绍应用上述的硅棒流水作业系统的硅棒流水作业方法，包括：
[0088] 步骤S1:由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由所述待上料区域输 送至截断设备上；
[0089] 步骤S2:由截断设备对由所述送料设备自所述上料区域输送过来的待切割的硅棒 进行截断作业以；
[0090] 步骤S3:由硅棒传送设备将所述截断设备切割的多段所述硅棒截段予以传送；
[0091 ]步骤S4:由硅棒组合加工机从所述硅棒传送设备上获取所述硅棒截段并对所述硅 棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
[0092] 以下介绍上述的硅棒流水作业方法中，对于硅棒的截断方法，包括：
[0093] 步骤S10:由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由待上料区域输送 至截断设备的娃棒输送台上；
[0094] 步骤S20:通过所示轴心调节机构而将硅棒输送台承载的待切割的硅棒的轴心调 成水平状态；
[0095] 步骤S30:同步下降多个线切割单元，同时对娃棒输送台上的待切割的娃棒进行切 割以将硅棒切割为多段硅棒截段；
[0096]步骤S40:由硅棒输送台将切割后的多段所述硅棒截段依序运离出去。
[0097]优选地，在同步下降多个线切割单元之前，还包括:下降多个所述线切割单元中位 于最前列的第一个线切割单元，由第一个所述线切割单元切割所述硅棒的头部以进行硅棒 头部取样片。
[0098] 其中，在上述步骤S10中，将待切割的硅棒由待上料区域输送至截断设备的硅棒输 送台上，包括：
[0099] 步骤S11:将待切割的硅棒放置于所述滚轮组件上；
[0100] 步骤S12:通过所述电机组件控制所述滚轮组件驱动待切割的硅棒沿着所述硅棒 的轴向进行输送；
[0101] 步骤S13:待切割的硅棒输送到位后，通过所述电机组件控制所述滚轮组件停止运 动。
[0102] 其中，在上述步骤S30中，同步下降多个线切割单元，同时对娃棒输送台上的待切 割的硅棒进行切割以将硅棒切割为多段硅棒截段，包括：
[0103] 步骤S31:在所述硅棒输送台上通过所述升降机构可升降地设置多个所述线切割 单元；
[0104] 步骤S32:将多个所述线切割单元通过所述连杆而相互连接，将所述连杆传动连接 于所述升降机构上；
[0105] 步骤S33:通过所述升降机构控制所述连杆向下移动，进而驱动多个线切割单元同 步下降，同时对所述硅棒输送台上的所述硅棒进行切割以将所述硅棒切割为多段硅棒截 段。
[0106] 其中，在上述步骤S40中，由硅棒输送台将切割后的多段所述硅棒截段依序运离出 去，包括：
[0107] 步骤S41:将所述电机组件分为多个电机，将所述滚轮组件划分为与切割后的多个 所述硅棒截段的数量对应的多个滚轮组件区段，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者 同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机；
[0108] 步骤S42:启动最接近卸货区的第一个硅棒截段所对应的第一个滚轮组件区段内 的全部电机，控制所述第一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述第一个硅棒截段朝向 所述卸货区输送以进行卸料；
[0109] 步骤S43:当所述第一个硅棒截段输送后与相邻的第二个硅棒截段达到一安全距 离之后，启动对应所述第二个硅棒截段的第二个滚轮组件区段内的全部电机，控制所述第 二个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述第二个硅棒截段输送至所述卸货区进行卸料；
[0110] 步骤S44:重复上述步骤，即，当前一个硅棒截段输送后与相邻的后一个硅棒截段 达到一安全距离之后，启动对应所述后一个硅棒截段的后一个滚轮组件区段内的全部电 机，控制所述后一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述后一个硅棒截段输送至所述卸 货区进行卸料，直至将最后一个硅棒截段输送至所述卸货区进行卸料。
[0111] 现以图5中的各个硅棒截段910的卸料过程为例进行说明，在图5中，将硅棒90切割 为四个硅棒截段910(图中所示为910a、910b、910c以及910d)。在卸料时，先启动最接近卸货 区（假设卸货区是位于左侧）的第一个硅棒截段910a所对应的第一个滚轮组件区段211a内 的全部电机，控制第一个滚轮组件区段211a内的全部滚轮，驱动第一个硅棒截段910a朝向 所述卸货区输送以进行卸料；当第一个硅棒截段910a输送后与相邻的第二个硅棒截段910b 达到一安全距离之后，启动对应第二个硅棒截段910b的第二个滚轮组件区段211b内的全部 电机，控制第二个滚轮组件区段211b内的全部滚轮，驱动第二个硅棒截段910b输送至所述 卸货区进行卸料；当第二个硅棒截段910b输送后与相邻的第三个硅棒截段910c达到一安全 距离之后，启动对应第三个硅棒截段910c的第三个滚轮组件区段211c内的全部电机，控制 第三个滚轮组件区段211c内的全部滚轮，驱动第三个硅棒截段910c输送至所述卸货区进行 卸料；当第三个硅棒截段910c输送后与相邻的第四个硅棒截段910d达到一安全距离之后， 启动对应第四个硅棒截段910d的第四个滚轮组件区段211d内的全部电机，控制第四个滚轮 组件区段211d内的全部滚轮，驱动第四个硅棒截段910d输送至所述卸货区进行卸料，从而 完成所有四个硅棒截段910的依序卸料。
[0112] 本发明的硅棒流水作业方法，待切割的硅棒可以通过送料设备输送至待上料区 域，通过截断设备可以将待切割的硅棒切割成多段硅棒截段，切割速度快，还可以保证两个 面的切割质量，切割完不用剪线，切割完的硅棒截段由硅棒传送设备分段移出到收料台进 行依序卸料，保证每个硅棒截段不碰撞，通过硅棒组合加工机对从所述硅棒传送设备上获 取的所述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
[0113] 以下结合图10至图16,对上述本发明的硅棒流水作业系统的硅棒组合加工机进行 详细介绍。
[0114] 请参阅图10和图11，显示了本发明硅棒组合加工机在一个实施方式中的结构示意 图，其中，图10为本发明硅棒组合加工机在第一视角下的立体结构示意图，图11为本发明硅 棒组合加工机的俯视图。
[0115] 如图10和图11所不，本发明娃棒组合加工机包括:座体1'、娃棒开方设备2'、娃棒 输送设备3'、磨面设备4'、滚圆及抛光设备5'、以及硅棒移送设备。
[0116] 以下对本发明硅棒组合加工机进行详细说明。
[0117] 座体Γ，作为本发明硅棒组合加工机的主体框架，各个作业设备(例如:硅棒开方 设备2'、硅棒输送设备3'、磨面设备4'、滚圆及抛光设备5'）均设于座体Γ上。
[0118] 硅棒开方设备2 '，设于座体Γ上，用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角 的多边形硅棒。由于一般晶棒为圆柱形，所述硅棒开方设备2'的作用是将其切割成截面为 多边形（例如为类矩形）的形状，而硅棒整体呈类长方体形，包括四个竖切面和位于相邻两 个竖切面之间的倒角面，以供后续各作业设备将对竖切面和倒角面进行研磨及抛光以保证 平整；当然需说明的是，在其他实施例中，所述截面可不必为类矩形，可以是更多边或更少 边的形状，并非以本实施例为限。
[0119] 请继续参阅图12，为本发明硅棒组合加工机中硅棒开方设备的立体结构示意图。 如图12所示，硅棒开方设备2'更具体包括机座21'、承载台22'、以及线切割设备24'。
[0120] 机座21'，作为本发明硅棒开方机的主体框架，承载台22'和线切割设备24'等均设 于机座21'上。在本实施例中，机座21'的前部具有一开方切割区。
[0121 ]承载台22 '，设于机座2Γ上且位于所述开方切割区的承载台，用于承载硅棒20 '。 在本实施例中，所述承载台22'为矩形的台面结构，其截面大致呈^型，枕于机座21'上。硅 棒20'是由多晶硅脆状材料提拉而成单晶硅棒，一般为圆柱形结构，在实际应用中，呈圆柱 形结构的硅棒20'是圆形截面接触的方式竖直放置于承载台22'上。
[0122] 另外，为使得竖直放置的硅棒20'能稳固于承载台22'，本发明硅棒开方机还包括 有定位结构。
[0123] 所述定位结构包括供定位硅棒20'底部的底部定位件，较佳地，在一实际应用中， 所述底部定位件可以是固设于承载台22'上的硅棒夹具，该硅棒夹具包括底托251'和设于 底托251'外周的夹爪253'（请参阅图13和图14)，底托251'与需限位的硅棒20'相适配，夹爪 253'为多个(在本实施例中，由于是需要将硅棒由初始的圆形截面切割为类矩形截面，如 此，要将硅棒沿着硅棒长度方向切割出四个两两平行的切割平面，因此，各个夹爪253'的数 量优选为四个，分别自底托251'的底部向上延伸出）。在一种情形下，对于夹爪253'的设置， 夹爪253'可设计为具有弹性的弹性夹爪且夹爪253'是啮合连接于底托251'的底部(夹爪 253 '的连接端设置有齿盘2531'，底托251'的底部设有与齿盘2531'啮合的齿盘调节柱 2532 '，齿盘调节柱2532 '上设计有多节调节齿。通过齿盘调节柱2532 '的上下运动即可控制 夹爪253 '的开合）。如此，当硅棒20 '置放于底托251'时，硅棒20 '抵靠于底托25Γ且确保硅 棒20 '与底托25Γ同心，这时，夹爪253 '可很好地夹固住硅棒20 '底部。再有，为了防止夹爪 253'剐蹭划伤硅棒20'，夹爪253'与硅棒20'接触的部位为圆滑设计或者在夹爪253'中要与 硅棒接触的内表面增设缓冲垫。当然，硅棒夹具仅是一种较佳实施例，但底部定位件并不以 此为限，在其他实施例中，底部定位件也可以是气动吸盘或者涂覆有粘结剂的粘结连接面， 应同样具有将硅棒20 '稳固于承载台22 '上的效果。
[0124] 此外，所述定位结构还可包括顶部压紧件，用于压紧硅棒20 '的顶部。在本实施中， 顶部压紧件可包括:活动设置的轴承261'以及设置于轴承261'底部的压紧块263'，轴承 261'受一驱动装置驱动(未在图式中予以标示)而上下活动，压紧块263'与硅棒20'适配(压 紧块263'可以是与硅棒20'的截面尺寸相适配的圆饼形压块）。
[0125] 这样，通过所述定位结构中的底部定位件和顶部压紧件的相互配合，可将待切割 的硅棒20'稳固于承载台22'上，确保了硅棒20'在开方切割作业中的稳定性及切割面的平 整度。
[0126] 线切割设备24 '，设于机座21'上，包括:切割机架241'和线切割单元。
[0127] 切割机架241'设于机座21'的后部且邻近于承载台22 '。
[0128] 线切割单元，设于切割机架且可升降地设于承载台22'上方。进一步地，线切割单 元包括:支架243'和至少一对切割轮组。支架243'通过一升降机构可升降地设于切割机架 241'，在一实施例中，所述升降机构可设于切割机架241'和对应的支架243'的左右两侧，所 述升降机构可包括:上下设置的滑轨、设于所述切割机架24Γ上且顺着所述滑轨的导向柱、 以及设于支架243'上导向板，所述导线板带有供穿设于导向柱的导向孔。所述导向柱可以 起到导向的作用，保证了支架243'在进行升降运动时的运动稳定度及竖直精度。
[0129] 所述至少一对切割轮组，对向设置于支架243'的相对两侧。每一个切割轮组包括 相对设置的至少两个切割轮245'和缠绕于至少两个切割轮245'上的切割线246'，一对切割 轮组中分属不同所述切割轮组中的两条切割线246'相互平行。每一个切割轮组中的两个切 割轮245'之间的间距与硅棒20'的截面尺寸相对应。具体来讲，在一种情形下，线切割单元 包括第一对切割轮组，所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组，分列于支 架243 '的左右两侧，第一切割轮组包括前后设置的两个切割轮245 '，两个切割轮245 '之间 缠绕有第一切割线246'，第二切割轮组也包括前后设置的两个切割轮245'，两个切割轮 245 '之间缠绕有第二切割线246 '，第一切割线246 '与第二切割线246 '相互平行;在另一种 情形下，线切割单元包括第二对切割轮组，所述第二对切割轮组包括第三切割轮组和第四 切割轮组，分列于支架243 '的前后两侧，第三切割轮组包括左右设置的两个切割轮245 '，两 个切割轮245'之间缠绕有第三切割线246'，第四切割轮组也包括左右设置的两个切割轮 245'，两个切割轮245'之间缠绕有第四切割线246'，第三切割线246'与第四切割线246'相 互平行。在又一种情形下，线切割单元包括两对切割轮组，即，第一对切割轮组和第二对切 割轮组。所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组，分列于支架243'的左右 两侧，第一切割轮组包括前后设置的两个切割轮245'，两个切割轮245'之间缠绕有第一切 割线246'，第二切割轮组也包括前后设置的两个切割轮245'，两个切割轮245'之间缠绕有 第二切割线246 '，第一切割线246 '与第二切割线246 '相互平行;所述第二对切割轮组包括 第三切割轮组和第四切割轮组，分列于支架243 '的前后两侧，第三切割轮组包括左右设置 的两个切割轮245'，两个切割轮245'之间缠绕有第三切割线246'，第四切割轮组也包括左 右设置的两个切割轮245'，两个切割轮245'之间缠绕有第四切割线246'，第三切割线246' 与第四切割线246 '相互平行。这样，第一切割轮组中的第一切割线246 '、第二切割线246 '和 第二切割轮组中的第三切割线、第四切割线中的任意相邻两条切割线相互垂直，四条切割 线所圈定就是矩形形状。
[0130]需特别说明的是，在前述说明中，线切割单元中既可以包括一对切割轮组(左右设 置的第一对切割轮组或者前后设置的第二对切割轮组)也可以包括两对切割轮组（左右设 置的第一对切割轮组和前后设置的第二对切割轮组），不过，针对一对切割轮组和两对切割 轮组而言，承载台22'以及定位结构的设置略有不同。特别地，针对一对切割轮组，要将硅棒 20 '进行开方就需要两次切割步骤，且在第一次切割之后，再次调整硅棒20 '的切割位置。在 一较佳实施例中，可将承载台及定位结构设置为旋转式结构，例如:所述承载台为可旋转的 转盘，所述定位结构中的底部定位件固定于所述承载台并跟随所述承载台转动，所述定位 结构中的顶部压紧件中的轴承可受控而旋转从而带动压紧块旋转。这样，通过将承载台及 定位结构设置为旋转式结构，就可顺利地将硅棒20 '进行旋转(例如旋转90° )，从而使得那 一对切割轮组中的两条切割线能对旋转后的硅棒20'进行第二次切割，完成硅棒20'的开 方。
[0131]线切割单元还包括:绕线轮2471'，设于切割机架241'上，用于缠绕切割线;张力轮 2472 '，设于切割机架24Γ上，用于进行切割线的张力调整;导线轮2473 '，设于支架243 '上， 用于实现切割线的导向。
[0132] 工作转移设备，用于完成硅棒20'的转移工作。具体地，所述工作转移设备用于将 硅棒20 '转移至承载台22 '以及将硅棒20 '从承载台22 '转移出。在一实施例中，所述工作转 移设备为一体式机械手。例如，所述一体式机械手包括:设于机座21'或机座21'壳体上的安 装柱(所述安装柱在必要时可设计为上下活动式），转动设于所述安装柱上的转动臂，转动 连接于所述转动臂的延伸臂，所述延伸臂的末端设有机械抓具。所述机械抓具，用于抓住待 转移的硅棒。在一实施例中，机械抓具为机械抓手，具有用于夹住硅棒的夹手，为防止机械 抓手剐蹭划伤硅棒，机械抓手与硅棒接触的部位为圆滑设计或者在机械抓手中要与硅棒接 触的内表面增设缓冲垫。在一实施例中，机械抓具的端部具有真空吸附腔，据此吸附住待转 移的硅棒（例如，机械抓具中的真空吸附腔正对硅棒20'的其中一个竖切面并吸附住硅棒 20'以硅棒竖直放置的方式进行转移）。
[0133] 为提升切割的精准度，本发明硅棒开方机还包括硅棒检位设备，用于对承载台上 承载的所述硅棒进行检位。优选地，所述硅棒检位设备包括CCD摄像单元及图像识别单元。 所述CCD摄像单元，用于采集硅棒20 '的图像;所述图像识别单元，与所述CCD摄像单元连接， 用于识别所述CCD摄像单元采集到的硅棒图像中的棱线（硅棒20'上设有棱线）。线切割单 元，则可沿所述硅棒图像中的棱线而切割硅棒20 '并将硅棒20 '切割为截面为具有倒角的类 矩形。具体地，所述图像识别单元可通过例如微处理器系统(如单片机系统等)实现。
[0134] 还有，本发明硅棒开方机还可包括硅棒清洗设备（未在图式中予以显示），用于对 经线切割设备24'切割开方后的硅棒20'进行清洗。一般，硅棒20'经线切割设备24'切割开 方后，在切割过程中产生的切割碎肩会附着于硅棒20'表面，因此，需要对硅棒20'进行必要 的清洗。一般地，所述硅棒清洗设备包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒 装置，在清洗时，由所述清洗液喷洒装置对着硅棒20 '喷洒清洗液(例如为纯水），同时，由电 机驱动清洗刷头(优选为旋转式刷头)作用于硅棒20'，完成清洗作业。
[0135] 以下针对该硅棒开方机在实际应用中的操作流程进行详细描述。在以下描述中， 假定线切割单元是包括有两对切割轮组。
[0136] 首先，利用工作转移设备将硅棒20'转移至承载台12'上(将硅棒竖直放置于承载 台12'上），并由底部定位件和顶部压紧件相互配合而将待切割的硅棒20'稳固于承载台12' 上(将硅棒20'插入硅棒夹具，硅棒20'抵靠于底托151'且与底托151'同心，利用夹爪153'牢 牢地夹固住硅棒20 '底部。），利用硅棒检位设备对承载台上承载的所述硅棒进行检位以确 保硅棒20 '处于预定的放置位置；
[0137] 然后，下降线切割单元中的支架143'，使得支架143'上的两对切割轮组所形成的 切割网（四条两两平行交叉的切割线146'）以沿着硅棒20'的长度方向（由于硅棒20'是竖直 放置于承载台12 '的，故，硅棒20 '的长度方向即为竖直方向）对硅棒20 '进行切割，形成四个 切割面（四个切割面中相对的两个切割面相互平行，相邻的两个切割面相互垂直），直至支 架143'上的两对切割轮组所形成的切割网切割刀硅棒20 '的底部，使得圆柱形的硅棒20 '经 开方后形成截面为类矩形的类长方体硅棒(包括四个竖切面和位于相邻两个竖切面之间的 倒角面）。
[0138] 接着，上升线切割单元中的支架143'，使得支架143'及其上的两对切割轮组回退 归位。
[0139] 在完成切割开方后，利用硅棒清洗设备对硅棒20'进行清洗作业，即，由硅棒清洗 设备中的清洗液喷洒装置对着硅棒20'喷洒清洗液(例如为纯水），同时，由电机驱动清洗刷 头作用于硅棒20'进行洗刷。
[0140]最后，利用工作转移设备将完成开方作业的硅棒20'由承载台12'转移出去。
[0141] 该硅棒开方机，包括机座、位于开方切割区的承载台、以及线切割设备，利用承载 台承载竖直放置的硅棒，通过线切割设备直线向下来切割下方的硅棒，能实现自动化切割 而完成硅锭开方作业，节省人工成本且提高生产效率。
[0142] 另外，该硅棒开方机，单次仅切割一个单晶棒，相比于现有技术，可以大幅度缩短 切割导轮的间距，不用剪线，崩边率大大降低，极大地提高切割效率。
[0143] 娃棒转移设备6 '设于所述机座上，用于完成娃棒20 '的转移工作。具体地，娃棒转 移设备6 '用于将经娃棒开方设备2 '开方后的娃棒20 '从娃棒开方设备2 '移送至娃棒输送设 备3'以及将经磨面设备4'及滚圆及抛光设备5'进行加工后的硅棒20'移出硅棒输送设备 3'。在一实施例中，所述娃棒转移设备6'为一体式机械手。例如，所述一体式机械手包括:设 于机座21'或机座21'壳体上的安装柱(所述安装柱在必要时可设计为上下活动式），转动设 于所述安装柱上的转动臂，转动连接于所述转动臂的延伸臂，所述延伸臂的末端设有机械 抓具。所述机械抓具，用于抓住待转移的硅棒。在一实施例中，机械抓具为机械抓手，具有用 于夹住硅棒的夹手，为防止机械抓手剐蹭划伤硅棒，机械抓手与硅棒接触的部位为圆滑设 计或者在机械抓手中要与硅棒接触的内表面增设缓冲垫。在一实施例中，机械抓具的端部 具有真空吸附腔，据此吸附住待转移的硅棒(例如，机械抓具中的真空吸附腔正对硅棒20' 的其中一个竖切面并吸附住硅棒20'以硅棒竖直放置的方式进行转移）。
[0144] 硅棒输送设备3'，设于机座21'上，用于输送经开方后的硅棒。
[0145] 在本实施例中，硅棒输送设备3'更具体包括:圆盘形或圆环形输送本体(优选为圆 环形）、驱动电机及连接所述驱动电机的联动结构，所述联动结构联动于所述圆盘形或圆环 形输送本体，如此，所述联动结构联动在所述驱动电机驱动下带动所述圆盘形或圆环形输 送本体旋转以输送硅棒20'。关于硅棒输送设备3'的旋转结构，在一实例中，硅棒输送设备 3'在其圆盘形或圆环形输送本体的圆弧形的周侧表面（若为圆环形则可为内表面或外表 面，若为圆盘形则为外表面)设有齿带，所述齿带与联动结构连接;所述联动结构包括啮合 所述齿带的转动齿轮，且还可包括与该转动齿轮啮合的齿轮组。所述旋转结构可受例如电 机驱动从而带动圆盘形或圆环形输送本体转动。另外，硅棒输送设备3'还可包括锁止机构， 用于锁定圆盘形或圆环形输送本体。在一优选实施例中，所述锁止机构可包括锁止插销和 与锁止插销连接的锁止气缸，其中，锁止插销的数量可以是多个，均匀分布于锁定圆盘形或 圆环形输送本体边缘(例如，锁止插销的数量为三个，以120°角的方式均匀分布），在实际应 用中，当需要锁定圆盘形或圆环形输送本体时(例如：当需要通过硅棒转移设备6'将经硅棒 开方设备2 '开方后的硅棒20 '从硅棒开方设备2 '移送至硅棒输送设备3 '的时候，或者是当 需要通过硅棒转移设备6 '将经磨面设备4 '及滚圆及抛光设备5 '进行加工后的硅棒20 '移出 硅棒输送设备3 '的时候，或者是各个硅棒20 '在相对应的腔室内被各个作业设备执行作业 的过程中），所述锁止机构中的锁止气缸就驱动锁止插销伸出并作用于圆盘形或圆环形输 送本体，锁定圆盘形或圆环形输送本体，确保硅棒20 '转移的稳定进行;待硅棒20 '转移完成 后，再由锁止气缸驱动锁止插销收缩，解锁圆盘形或圆环形输送本体，从而使得圆盘形或圆 环形输送本体能旋转。
[0146] 所述硅棒20 '在硅棒输送设备3 '上是至少可自转运动地设置的（当然还可以升降、 平移等，此处不作展开），在本实施例中，硅棒输送设备3'中的圆盘形或圆环形输送本体在 对应硅棒20'的承载表面（向上表面)上设有供承载各个硅棒20'且与各个区位（如第一区 位，第二区位等)一一对应的多个承载台22'，即若如图10和图11所示，本发明硅棒组合加工 机设计了有三个区位，则圆盘形或圆环形输送本体可有三个承载台22'，从而同时可进行三 个硅棒20'中的两个进行加工作业，剩下的一个则为待加工，当然，承载台22'的数量可根据 实际需求加以变化并非以此为限。另外，承载台22'还可设计为能自转运动(例如固定轴为 受驱动电机驱动的转轴等来实现），承载台22'与硅棒20'的接触面具有阻尼，以提供带动硅 棒20'自转的摩擦力。
[0147] 再有，为使得承载的硅棒20'更好地稳固于承载台22'，承载台22'上还可设计有相 应的硅棒限位结构，所述限位结构至少包括有类似于前述硅棒开方设备2'的定位结构中的 顶部压紧件，在本实施中，顶部压紧件可包括:活动设置的轴承以及设置于轴承底部的压紧 块，轴承受一驱动装置驱动(未在图式中予以标示)而上下活动，压紧块与硅棒适配(压紧块 可以是与硅棒的截面尺寸相适配的圆饼形压块）。更进一步地，所述顶部件中的压紧块活动 连接于所述轴承并可相对所述轴承而能自转运动，因此，所述压紧块联动于一旋转电机。在 实际应用中，所述压紧块可与其下的承载台22 '相互配合，具体地，所述压紧块受控于所述 旋转电机而转动并顺势带动硅棒20 '及承载台22 '也一并旋转，实现硅棒20 '的调整。另外， 必要时，所述限位结构还可包括类似于前述硅棒开方设备2'的定位结构中的顶部定位件， 具体可参见前述硅棒开方设备2'的定位结构中的顶部定位件，在此不再赘述。
[0148] 硅棒输送设备3'的输送行程上设有第一区位和第二区位，即可例如沿圆周方向设 置。具体地，磨面设备4'设置于所述第一区位中，滚圆及抛光设备5'设于所述第二区位中， 硅棒输送设备3'的输送行程上还可设有中转区位，对应所述中转区位设有测量及清洗设备 7'。所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳硅棒移送设备所移送来的硅棒20' 并通过测量及清洗设备7 '进行清洗和测量，以供硅棒输送设备3 '将进行清洗和测量后的硅 棒20'向第一区位的磨面设备4'输送;所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接 纳经滚圆及抛光设备5 '进行滚圆及抛光作业的硅棒20 '并通过测量及清洗设备7 '进行清洗 和测量，以供硅棒移送设备将进行清洗和测量后的硅棒20'移出硅棒输送设备3'。
[0149] 测量及清洗设备7'，设于机座21'上且位于硅棒输送设备3'的输送行程的中转区 位上，用于对娃棒20 '进行测量及清洗。因此，测量及清洗设备7 '中包括有娃棒定位测量装 置及硅棒清洗装置。
[0150] 现对娃棒定位测量装置及娃棒清洗装置分别进行详述。
[0151] 现有的硅棒在进行加工作业(例如切割、表面研磨、抛光等)之前和/或之后，均需 要定位娃棒及测量娃棒的尺寸，因此，娃棒定位测量装置可进一步分为娃棒定位机构和娃 棒测量机构。
[0152] 所述娃棒定位机构包括一次定位机构和二次定位机构，所述一次定位机构包括一 次定位件和与所述一次定位件连接的一次定位气缸，所述二次定位机构包括二次定位件和 与所述二次定位件连接的二次定位气缸。在一优选实施例中：一次定位件为一定位限框，一 次定位件位于硅棒输送设备中的圆盘形或圆环形输送本体上方且对应于放置于圆盘形或 圆环形输送本体上的娃棒20'的底部;二次定位件为由一对气脚构成的气夹，二次定位件可 进行上下滑移。在实际应用中，首先，一次定位机构中的一次定位气缸驱动一次定位件(例 如定位线框)伸出，然后，娃棒转移设备将经娃棒开方设备2 '开方后的娃棒20 '从娃棒开方 设备2 '移送至硅棒输送设备3 '中的圆盘形或圆环形输送本体上(例如，硅棒开方设备2 '中 的机械抓具的真空吸附腔正对硅棒20'的其中一个竖切面并吸附住硅棒20'以硅棒竖直放 置的方式进行转移），由于一次定位机构的定位作用，可确保硅棒开方设备2'能可靠地放置 于圆盘形或圆环形输送本体的承载台22 '上;接着，一次定位机构中的一次定位气缸驱动一 次定位件收缩，二次定位机构中的二次定位件(例如一对气脚)沿着支撑立柱下移直至一预 定位置(该预定位置的高度设定为相当于硅棒20'的中部区域），由二次定位机构中二次定 位气缸驱动二次定位件作用于硅棒20'以使得硅棒20'在二次定位件的作用下进行微调（例 如驱动一对气脚收缩并带动硅棒20 '微调位置），从而确保硅棒20 '调整到位;最后，二次定 位机构中二次定位气缸驱动二次定位件退位(例如驱动一对气脚张开），二次定位机构中的 二次定位件(例如一对气脚)沿着支撑立柱上移至初始位置。
[0153] 娃棒测量机构，用于测量娃棒20 '的尺寸以判定是否符合要求。具体地，娃棒测量 机构，包括:驱动装置;沿一水平方向设置的转轴，连接所述驱动装置并受其驱动而能进行 正转或反转运动;一对测量臂，固定连接所述转轴，每一个测量臂的端部弯折形成有一测量 段，一对所述测量臂中的一对测量段之间形成有供设置工件的容纳空间；所述一对测量臂 的一对测量段至少能随所述转轴的正转或反转而运动至抵触于硅棒20 '而令所述转轴的转 矩变化。进一步地，所述驱动装置中至少设有伺服电机、转矩传感器、运动量检测器及控制 器。所述伺服电机，连接并驱动所述转轴。所述转矩传感器，用于采集所述转轴的转矩值。所 述运动量检测器，用于采集所述转轴从初始位置转动至目标位置的运动量值。所述控制器， 连接所述转矩传感器和运动量检测器，用于接收所述转矩传感器采集的转矩值并将所述转 矩值和预设转矩阈值比较:在比较结果为所采集转矩值大于所述预设转矩阈值时，控制所 述运动量检测器采集所述转轴从初始位置到达当前位置的运动量值。所述控制器用于将所 述运动量值与预设运动量下限阈值和预设运动量上限阈值比较以分别输出对应信息，包 括:若所述运动量值在预设运动量下限阈值和预设运动量上限阈值之间，则输出表示工件 尺寸正常的信息；若所述运动量值小于所述预设运动量下限阈值，则输出表示所述工件尺 寸过大的第一错误信息；若所述运动量值大于所述预设运动量上限阈值，则输出表示所述 工件尺寸过小的第二错误信息。
[0154] 针对硅棒清洗装置而言，一般，硅棒20 '经磨面设备4 '的磨面作业和滚圆及抛光设 备5'的滚圆及抛光作业后，作业过程中产生的切割碎肩会附着于硅棒20'表面，因此，需要 对硅棒20 '进行必要的清洗。一般地，所述硅棒清洗设备包括有清洗刷头及与所述清洗刷头 配合的清洗液喷洒装置，在清洗时，由所述清洗液喷洒装置对着硅棒20'喷洒清洗液(例如 为纯水），同时，由电机驱动清洗刷头(优选为旋转式刷头)作用于硅棒20'，完成清洗作业。
[0155] 磨面设备4'，设于机座21'上且位于硅棒输送设备3'的输送行程的第一区位上，用 于对硅棒20 '进行磨面（即，表面研磨）作业。在本实施例中，磨面设备4 '，具有第一容纳空 间，用于接纳通过硅棒输送设备3'中的圆盘形或圆环形输送本体输送来的硅棒20'。磨面设 备4'，还包括至少一砂轮组件（如图15)，于所述第一容纳空间中至少可纵向上下运动地设 置，且可旋转以研磨所述第一容纳空间中硅棒20'的各个竖切面。在本实施例中，硅棒20'为 类矩形，具有四个竖切面，因此，所述砂轮组件优选为相对设置的至少一对，两者间留有供 容纳所述硅棒的第一容纳空间，当硅棒20'被送至所述第一容纳空间中的一对砂轮组件之 间后，砂轮组件即可接触硅棒20 '中相对的一对竖切面，然后上、下活动进行研磨。
[0156]如图15所示，磨面设备4'中的每个砂轮组件设计为双头结构，具体地，每个砂轮组 件包括:转动式底盘41'（优选为圆形底盘）；设置于转动式底盘41'上的双头主轴42'，双头 主轴42 '的第一端设有粗磨砂轮43'，双头主轴42 '的第二端设有精磨砂轮44'；驱动电机，用 于驱动转动式底盘41'进行转动以使双头主轴42 '中的粗磨砂轮43 '和精磨砂轮44 '调换位 置。在实际应用中，在研磨时，先使得一对砂轮组件中双头主轴42 '的粗磨砂轮43 '正对于硅 棒20 '的竖切面并进入作业区；使用粗磨砂轮43 '旋转来进行粗磨(粗磨作业可例如为:先提 供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨娃棒20' ； 一对砂轮组件研磨到娃棒 20'底部之后并穿过硅棒20'之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下 往上运动来研磨硅棒20 '； 一对砂轮组件研磨到硅棒20 '顶部之后并穿过硅棒20 '之后停留 于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20 ' ；……；如 此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将硅棒20 '的竖切面研磨 至预设的尺寸）；粗磨完成后，将砂轮组件停留于上限位使得粗磨砂轮43'回退以退出作业 区，由驱动电机驱动转动式底盘41'进行转动（例如为转动180°角），使得双头主轴42'中的 粗磨砂轮43 '和精磨砂轮44 '调换位置，这样，双头主轴42 '中的精磨砂轮44 '正对于硅棒20 ' 的竖切面;驱动双头主轴42'，精磨砂轮44'进入作业区；使用精磨砂轮44'旋转来进行精磨 (精磨作业可例如为:先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20 '； 一 对砂轮组件研磨到硅棒20'底部之后并穿过硅棒20'之后停留于下限位，再增加一进给量， 驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20 一对砂轮组件研磨到硅棒20 '顶部之后并 穿过硅棒20'之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研 磨娃棒20 ' ； ；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将娃 棒20'的竖切面研磨至预设的尺寸）；精磨完成后，将砂轮组件停留于上限位使得精磨砂轮 44'回退以退出作业区。更进一步地，砂轮组件的可研磨面的宽度至少要大于硅棒20'，如 此，砂轮组件仅需相对硅棒20'的竖切面上、下活动（纵向）而无需左、右活动即可完成磨面 作业。
[0157] 上述仅为一较佳实施例，但砂轮组件的结构并不以此为限，在其他实施例中，砂轮 组件的结构仍可有其他变化。例如，在另一变化例中，砂轮组件设计为能旋转的单轴结构， 所述单轴与所述第一容纳空间的竖侧壁设有的纵向滑动导引结构(例如滑轨、滑道等，未图 示）间能相对滑动地结合以令各个砂轮组件能纵向运动。具体地，每个砂轮组件包括：内外 套接在所述单轴的粗磨砂轮及精磨砂轮(并不限定哪一者在外或在内），所述粗磨砂轮和精 磨砂轮中的至少一者是可以相对另一者沿轴向运动的。举例来说，在研磨时，先使用粗磨砂 轮旋转来进行粗磨(粗磨作业可例如为:先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动 来研磨硅棒20 '； 一对砂轮组件研磨到硅棒20 '底部之后并穿过硅棒20 '之后停留于下限位， 再增加一进给量，驱动一对砂轮组件从下往上运动来研磨硅棒20 一对砂轮组件研磨到硅 棒20 '顶部之后并穿过硅棒20 '之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件 从上往下运动来研磨娃棒20 ' ； ；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复 数次之后，即可将硅棒20'的竖切面研磨至预设的尺寸），粗磨完成后，再令粗磨砂轮后缩而 露出精磨砂轮，令精磨砂轮旋转进行精磨(精磨作业基本类似于粗磨作业，即，精磨作业可 例如为:先提供一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒20 '； 一对砂轮组件 研磨到硅棒20'底部之后并穿过硅棒20'之后停留于下限位，再增加一进给量，驱动一对砂 轮组件从下往上运动来研磨硅棒20 '； 一对砂轮组件研磨到硅棒20 '顶部之后并穿过硅棒 20'之后停留于上限位，继续增加一进给量，驱动一对砂轮组件从上往下运动来研磨硅棒 20 ' ； ；如此，研磨，增加进给量，反向研磨，增加进给量，反复数次之后，即可将娃棒20 ' 的竖切面研磨至预设的尺寸）。更进一步地，砂轮组件的可研磨面的宽度至少要大于硅棒 20'，如此，砂轮组件仅需相对硅棒20'的竖切面上、下活动（纵向）而无需左、右活动即可完 成磨面作业。
[0158] 为了可以通过较少的砂轮组件即可完成较多硅棒20'竖切面的研磨，可配合所述 硅棒20 '的自转实现，仍以硅棒20 '为类矩形为例，硅棒20 '具有四个竖切面，在研磨完相对 两个竖切面之后，令所述硅棒20 '自转90°角（如前所述，顶部压紧件中的压紧块受控于旋转 电机而转动并顺势带动硅棒20'及承载台22'也一并旋转，实现硅棒20'的调整)而使得另外 两个竖切面对应于所述一对砂轮组件，然后再进行研磨，以完成整个表面研磨过程。当然， 在其他实施例中，所述砂轮组件亦可仅需一个，而类矩形的硅棒20'执行自转90°角三次即 可研磨各个竖切面，也是可以实施但效率相对低一些。需说明的是，此处加以举例只为了说 明砂轮组件的数量可以根据实际需求设定，而非以本实施例为限。
[0159]滚圆及抛光设备5'，设于机座21'上且位于硅棒输送设备3'的输送行程的第二区 位上，用于对经磨面设备4'磨面后的硅棒20'进行滚圆及抛光作业。
[0160] 滚圆及抛光设备5 '，包括:第二容纳空间，用于接纳通过硅棒输送设备3 '中的圆盘 形或圆环形输送本体输送来的硅棒20'。硅棒滚圆设备，还包括滚圆及抛光组件，设置于所 述第二容纳空间中。在本实施例中，硅棒20'为类矩形，具有四个竖切面及四个倒角面，因 此，所述滚圆及抛光组件优选为相对设置的至少一对，两者间留有供容纳所述硅棒的第二 容纳空间，当硅棒20'被送至所述第二容纳空间中的一对滚圆及抛光组件之间后，滚圆及抛 光组件上、下活动以对硅棒20 '的各个倒角面进行研磨滚圆以及对硅棒20 '整个表面进行抛 光。
[0161] 如图16所示，滚圆及抛光设备5'中的每个滚圆及抛光组件设计为双头结构，具体 地，每个滚圆及抛光组件包括:转动式底盘51'（优选为圆形底盘）；设置于转动式底盘51'上 的双头主轴52'，双头主轴52'的第一端设有磨削轮，双头主轴52'的第二端设有抛光机54' ； 驱动电机，用于驱动转动式底盘51'进行转动以使双头主轴52'中的磨削轮和抛光机54'调 换位置。
[0162] 在实际应用中，在滚圆时，先使得一对滚圆及抛光组件中双头主轴52'的磨削轮 53'正对于硅棒20'的竖切面并进入作业区；所述至少一对磨削轮53'下降至磨削位置(此 时，至少一对磨削轮53'之间的间距是要小于硅棒20'当前的对角间距，这两个间距的差距 即为这至少一对磨削轮53'的进给量），硅棒20'在所述第二容纳空间中被驱动自转，至少一 对磨削轮53'将所述旋转中的硅棒20'截面的一对倒角对应的一对倒角面磨削成圆弧状(硅 棒20 '在被磨削轮53 '接触磨削时转速较慢，硅棒20 '在其倒角面被磨削轮53 '磨削后通过磨 削轮53'后转速较快），并且，硅棒20'继续旋转并使得其另一对倒角对应的另一对倒角面接 触磨削轮53'并被磨削轮53'磨削成圆弧状;至少一对磨削轮53'继续向下，，如同前述步骤， 对硅棒20'的下一段的各个倒角面进行磨削滚圆，直至磨削滚圆到硅棒20'的底部，完成硅 棒20'的单次倒角面磨削滚圆；继续增加一进给量，驱动一对滚圆及抛光组件从上往下运 动，由磨削轮53'磨削硅棒20'的各个倒角面；……；如此，磨削，增加进给量，反向磨削，增加 进给量，反复数次之后，即可将硅棒20'的倒角面研磨至预设的尺寸并整体磨圆（倒角面与 竖切面圆滑过渡）。磨削完成后，将滚圆及抛光组件停留于上限位使得磨削轮53'回退以退 出作业区，由驱动电机驱动转动式底盘51'进行转动（例如为转动180°角），使得双头主轴 52 '中的磨削轮和抛光机54 '调换位置，这样，双头主轴52 '中的抛光机54 '正对于硅棒20 '的 竖切面;驱动双头主轴52'，抛光机54'进入作业区；使用抛光机54'（包括能自转的圆盘及设 于所述圆盘上的毛刷)来进行抛光，抛光时，硅棒20'受控旋转(如前所述，顶部压紧件中的 压紧块受控于旋转电机而转动并顺势带动硅棒20 '及承载台22 '也一并旋转，实现硅棒20 ' 的调整），抛光机54'中的圆盘转动带动毛刷持续地接触并抛光硅棒20'的整体表面(包括被 磨面后的各个竖切面和被滚圆后的各个倒角面）。
[0163] 以下针对本发明硅棒组合加工机在实际应用中的操作流程进行详细描述。
[0164] 首先，将圆柱形娃棒转移至娃棒开方设备内，由娃棒开方设备对娃棒进行开方作 业形成截面呈具有倒角的类矩形硅棒，所述类矩形硅棒包括有四个竖切面和位于相邻两个 竖切面之间的倒角面；
[0165] 利用硅棒移送设备将类矩形硅棒转移至硅棒输送设备的中转区位的承载台上，锁 定硅棒输送设备，由测量及清洗设备对类矩形硅棒进行测量；
[0166] 完成测量，解锁硅棒输送设备，利用硅棒输送设备将通过测量的类矩形硅棒由中 转区位转移至第一区位上的磨面设备，锁定硅棒输送设备，由磨面设备对类矩形硅棒进行 磨面作业;此时，在中转区位上，测量及清洗设备正在对下一个类矩形硅棒进行测量；
[0167] 完成磨面作业，解锁硅棒输送设备，利用硅棒输送设备将经过磨面的类矩形硅棒 由第一区位转移至第二区位上的滚圆及抛光设备，锁定硅棒输送设备，由磨面设备对类矩 形硅棒进行滚圆及抛光作业;此时，在第一区位上，由磨面设备正在对下一个类矩形硅棒进 行磨面作业;在中转区位上，测量及清洗设备正在对下下一个类矩形硅棒进行测量；
[0168] 完成滚圆及抛光作业，解锁硅棒输送设备，利用硅棒移送设备将类矩形硅棒移出 娃棒输送设备。
[0169] 本发明的硅棒组合加工机，集合了多个作业设备，包括有相互邻近的硅棒开方设 备、磨面设备、滚圆及抛光设备，并可利用硅棒移送设备将待加工的硅棒在各个作业设备之 间进行转移，能自动化实现硅棒加工的的多个工序作业，节省人工成本且提高生产效率。
[0170] 特别地，在之前的实施例中介绍的硅棒截断机，是可以同时将待切割的硅棒切割 成多段硅棒截断。以下介绍另一种单段式硅棒截断机，可以将待切割的硅棒按任意切割长 度进行切割，该单段式硅棒截断机同样也可以应用在本发明的硅棒流水作业系统中。
[0171] 具体地，参见图17所示，图17是本发明硅棒流水作业系统另一种较佳实施例的单 段式硅棒截断机的立体图。该单段式硅棒截断机，包括：
[0172] 机座 10。
[0173] 硅棒输送台20,设于机座10的切割区，用于承载待切割的硅棒90并驱动硅棒90沿 着硅棒90的轴向进行输送。
[0174]单段切割设备30包括:移动切割架301，沿着硅棒输送台20滑设于机座10;单段线 切割单元302,设于移动切割架301且通过一升降机构40可升降地设于硅棒输送台20的上 方，用于将待切割的硅棒90切割进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段930。优 选地，单段切割设备30上还配置有测距单元，用于测量移动切割架301沿着硅棒输送台20的 滑移距离。
[0175] 该单段硅棒截断机，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段 线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符 合工件规格的单段硅棒截段。并且，调节移动切割架的位置，可以满足任意尺寸的硅棒的切 割工作。
[0176] 本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0177] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种硅棒流水作业系统，其特征在于，包括： 送料设备，用于将待切割的硅棒输送至待上料区域；以及 截断设备，衔接所述送料设备，用于对由所述送料设备自所述上料区域输送过来的待 切割的硅棒进行截断作业以切割为多段硅棒截段； 硅棒传送设备，衔接所述截断设备，用于传送所述硅棒截段；以及 硅棒组合加工机，设于所述硅棒传送设备旁侧，用于对从所述硅棒传送设备上获取的 所述硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。2. 根据权利要求1所述的硅棒流水作业系统，其特征在于，所述送料设备包括： 上料机构，位于所述上料区，用于将待切割的所述硅棒自所述上料区域输送至所述截 断设备；以及 送料机构，邻设于所述上料机构，用于将待切割的所述硅棒输送至待上料区域的所述 上料机构上。3. 根据权利要求1所述的硅棒流水作业系统，其特征在于，所述截断设备包括： 机座； 硅棒输送台，设于所述机座，用于承载待切割的所述硅棒并驱动所述硅棒沿着所述硅 棒的轴向进行输送;以及 线切割单元，设于所述机座上且可升降地设于所述硅棒输送台的上方，用于将所述硅 棒切割为多段硅棒截段。4. 根据权利要求3所述的硅棒流水作业系统，其特征在于，所述截断设备还包括:轴心 调节机构，设于所述硅棒输送台上，用于将所述硅棒的轴心调成水平状态。5. 根据权利要求3所述的硅棒流水作业系统，其特征在于，所述硅棒输送台包括用于承 载待切割的硅棒并驱动切割后的多个所述硅棒截段沿轴向进行输送的滚轮组件以及用于 控制所述滚轮组件的电机组件，所述滚轮组件根据切割的硅棒截段而划分为多个滚轮组件 区段，每一个滚轮组件区段内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴相连的 两个滚轮，所述电机组件包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于 一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机。6. 根据权利要求1所述的硅棒流水作业系统，其特征在于，还包括:工作转移设备，设于 所述截断设备和所述硅棒传送设备之间，用于将所述硅棒截段转移至所述硅棒传送设备。7. -种硅棒组合加工机，其特征在于，包括： 机座； 硅棒开方设备，设于所述机座上，用于对硅棒进行开方作业形成截面呈具有倒角的多 边形棒体； 硅棒输送设备，设于所述机座上，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送经开方后的 娃棒； 磨面设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第一区位上，用于 对所述硅棒进行磨面作业； 滚圆及抛光设备，设于所述机座上且位于所述硅棒输送设备的输送行程的第二区位 上，用于对经所述磨面设备磨面后的所述硅棒进行滚圆及抛光作业；以及 硅棒移送设备，设于所述机座上，用于将经所述硅棒开方设备开方后的所述硅棒从所 述硅棒开方设备移送至所述硅棒输送设备以及将经所述磨面设备及所述滚圆及抛光设备 进行加工后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。8. 根据权利要求7所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述硅棒开方设备包括： 座体，具有一开方切割区； 位于所述开方切割区的承载台，用于承载竖直放置的硅棒； 设于所述座体上切割机构，包括:切割机架，设于所述机座上且邻近于所述承载台；切 割单元，设于所述切割机架且可升降地设于所述承载台上方，所述切割单元中包括有形成 切割线网的切割线。9. 根据权利要求7所述的硅棒组合加工机，其特征在于，所述硅棒输送设备的输送行程 上还设置有中转区位，所述中转区位上设有测量及清洗设备； 所述中转区位，用于作为所述输送行程的起点而接纳硅棒移送设备所移送来的所述硅 棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量，以供所述硅棒输送设备将进行清洗和测量 后的所述硅棒向第一区位的所述磨面设备输送； 所述中转区位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经所述滚圆及抛光设备进行滚 圆及抛光作业的所述硅棒并通过所述测量及清洗设备进行清洗和测量，以供所述硅棒移送 设备将进行清洗和测量后的所述硅棒移出所述硅棒输送设备。10. -种应用如权利要求1所述的硅棒流水作业系统的硅棒流水作业方法，其特征在 于，包括： 由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由所述待上料区域输送至截断设 备上； 由截断设备对由所述送料设备自所述上料区域输送过来的待切割的硅棒进行截断作 业以； 由硅棒传送设备将所述截断设备切割的多段所述硅棒截段予以传送； 由硅棒组合加工机从所述硅棒传送设备上获取所述硅棒截段并对所述硅棒截段执行 切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
【文档编号】B28D5/00GK105946126SQ201610345641
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】卢建伟
【申请人】上海日进机床有限公司