一种硅棒开方磨倒一体机的制作方法

[0001]
本实用新型属于晶硅加工设备技术领域，具体地说涉及一种硅棒开方磨倒一体机。


背景技术：

[0002]
光伏发电是当前最重要的清洁能源之一，具有极大的发展潜力。制约光伏行业发展的关键因素，一方面是光电转化效率低，另一方面是成本偏高。光伏硅片是生产太阳能电池和组件的基本材料。单硅棒实际生产过涉及到制备、切边皮、磨面、抛光、倒角、切片、电池片、组件等工序。以往的晶硅开方磨倒一体机中，开方机构和磨抛机构之间硅棒的转运均采用机械手，机械手具有转运便捷的特点，但是由于设备空间等因素的限制，多个机械手往往会造成空间上的相互干扰，因此，一般在开方机构和磨抛机构之间只设置一个机械手，这样，一个机械手只能夹持一根硅棒在开方机构处开方或者在磨倒机构处磨倒，磨倒机构或开方机构中有一个机构在工作时，另一个处于空闲状态，制约设备的利用率且影响硅棒的加工效率，同时，采用机械手夹持硅棒，在开方机构开方完毕，输送至磨抛机构对硅棒进行磨抛操作时，需要对硅棒进行二次装夹，二次装夹极易造成硅棒的磨削余量增加，延长硅棒加工时间，因此，怎样能够减少硅棒加工过程的装夹次数，提高硅棒加工效率是我们需要解决的问题。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术的种种不足，现提出一种能够有效提高硅棒加工效率的硅棒开方磨倒一体机。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0005]
一种硅棒开方磨倒一体机，包括底座和位于底座上方并与底座固连的支撑架，所述底座沿硅棒的输送方向上依次设置有上料机构、接边皮机构、开方机构和磨抛机构，所述开方机构和磨抛机构之间设置有旋转输送机构，所述旋转输送机构与支撑架固连，用于在开方机构和磨抛机构间转运硅棒，磨抛机构处设置有与支撑架连接的下料机构，用于将加工完毕的硅棒转移出底座。
[0006]
进一步，所述上料机构包括机械手组件和上料台，机械手组件与支撑架固连，用于转移硅棒，上料台与底座连接，用于盛放待切割的硅棒；
[0007]
所述接边皮机构包括接料盒，所述接料盒与底座滑动连接，用于盛接切下的边皮；
[0008]
所述开方机构包括切割机头，所述切割机头包括由切割线围成的供硅棒通过并切割硅棒的切割通道；
[0009]
所述磨抛机构包括磨削底座和设置在磨削底座上的磨削组件，磨削组件围成供硅棒通过并磨削硅棒表面的磨削通道，所述切割通道与磨削通道平行设置；
[0010]
所述旋转输送机构包括转台，转台上设置有至少两组夹持组件，用于输送硅棒；
[0011]
所述旋转输送机构包括旋转组件和与旋转组件固连的至少两组夹持组件，用于输
送硅棒。
[0012]
进一步，所述接边皮机构包括接料盒和接料盒固定座，接料盒沿接料盒固定座的上部倾斜设置，接料盒的下方设置第一气缸和第二气缸，第一气缸沿水平面设置，用于推动接料盒沿硅棒输送方向滑动，第二气缸沿接料盒的底面倾斜设置，用于推动接料盒沿接料盒固定座倾斜滑动。
[0013]
进一步，所述机械手组件包括机械手固定座、机械手支撑座和夹爪组件，机械手固定座与支撑架在硅棒输送方向滑动连接，机械手支撑座设置在机械手固定座上并可在竖直方向与机械手固定座滑动连接，夹爪组件设置在机械手支撑座的下方，并与机械手支撑座在水平面内沿垂直于硅棒输送的方向滑动连接；
[0014]
所述上料台与底座固连并跨设于接边皮机构的上方，且其沿水平方向并与硅棒输送方向相垂直设置，其纵截面成v形，用于盛放硅棒。
[0015]
进一步，所述切割机头包括切割底座、设置在切割底座上的左切割组件和右切割组件，所述切割底座通过第一丝杠与底座滑动连接，所述左切割组件和右切割组件结构相同，且两者以切割底座的中轴线为对称轴间隔设置以形成供硅棒通过并切割硅棒的切割通道。
[0016]
进一步，所述左切割组件包括线网支架、切割电机、切割轮和过渡轮，线网支架的底部与导向组件固连，实现线网间距的无级可调，切割电机的输出端与切割轮连接，且切割轮和过渡轮与线网支架可转动连接，过渡轮设置多个，切割线依次绕过切割轮和过渡轮形成闭合的多边形。
[0017]
进一步，所述磨削组件设置两组，两组磨削组件以磨削底座的中轴线为对称轴间隔设置以形成供硅棒通过并磨削硅棒表面的磨削通道，所述磨削组件包括磨削头和与磨削头连接的磨削主轴组件，且磨削主轴组件与磨削底座滑动连接。
[0018]
进一步，所述磨削头包括精磨砂轮和粗磨砂轮，精磨砂轮套设于粗磨砂轮内；
[0019]
所述磨削主轴组件包括精磨主轴组件和粗磨主轴，所述精磨主轴组件包括精磨主轴和位于精磨主轴端部与精磨主轴垂直配合的偏心轴，精磨主轴套设于粗磨主轴内且其一端与精磨砂轮连接，其另一端通过弹簧与粗磨主轴可伸缩固定，粗磨主轴的一端与粗磨砂轮连接，其另一端与主轴驱动装置相连。
[0020]
进一步，所述旋转组件包括转轴和与转轴连接的转台，所述转台通过转轴与支撑架可转动连接，两组夹持组件位于转轴的两侧并固设于转台的下方，其包括夹持底座、固设在夹持底座上的头架组件和尾架组件，夹持底座与转台固连，所述头架组件与夹持底座固连，所述尾架组件通过尾架进给组件与夹持底座滑动连接，便于调节头架组件与尾架组件之间的间距夹持不同长度的硅棒。
[0021]
进一步，所述下料机构包括下料固定座、下料支撑架和与下料支撑架固连的接料台，下料固定座与支撑架沿硅棒输送方向滑动连接，下料支撑架设置在下料固定座上并与下料固定座在竖直方向滑动连接，接料台水平设置用于盛放硅棒。
[0022]
本实用新型的有益效果是：
[0023]
1、本实用新型包括上料机构、接边皮机构、开方机构、磨抛机构和下料机构，硅棒在上料机构处上料后，通过旋转输送机构的夹持和旋转输送实现旋转机构双工位同时加工，相比以往单一机械手在开方机构和磨抛机构之间的输送相比较，整机的工作效率大大
提高。
[0024]
2、旋转输送机构包括转台和夹持组件，夹持组件通过转台转动，实现被夹持硅棒的位置转移，硅棒在开方机构和磨抛机构之间的转运效率极大提高。
[0025]
3、硅棒由同一组夹持组件夹持在开方机构和磨抛机构处进行开方操作和磨削操作，只需要一次装夹即可实现开方和磨抛操作，有效避免二次装夹造成的磨削余量增加的问题，提高硅棒的利用率和加工效率。
[0026]
4、接边皮机构包括接料盒和接料盒固定座，接料盒沿接料盒固定座倾斜设置，可随接料盒固定座沿底座水平滑动，调节接料盒在底座上的位置便于盛接边皮，同时，接料盒可沿接料盒固定座倾斜滑动，与开方机构处已经切割但未落下的边皮相抵并促使其下落至接料盒内。
[0027]
5、磨抛机构包括精磨砂轮和粗磨砂轮，精磨砂轮套设在粗磨砂轮内，为整个设备节省空间。
附图说明
[0028]
图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0029]
图2是机械手组件的结构示意图；
[0030]
图3是下料机构的结构示意图；
[0031]
图4是开方机构的结构示意图；
[0032]
图5是磨抛机构的结构示意图；
[0033]
图6是旋转输送机构的结构示意图；
[0034]
图7是夹持组件的结构示意图。
[0035]
附图中：
[0036]
1-底座；2-支撑架；3-上料机构；
[0037]
4-机械手组件、401-机械手固定座、402-机械手支撑座、403-夹爪组件、4031
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夹爪；
[0038]
5-上料台；
[0039]
6-接边皮机构、601-接料盒、602-接料盒固定座；
[0040]
7-开方机构、701-切割底座、702-左切割组件、7021-线网支架、7022-切割轮、 7023-过渡轮、703-右切割组件、704-第一丝杠、705-导向组件；
[0041]
8-磨抛机构、801-磨削底座、802-磨削头、803-磨削主轴组件、804-主轴驱动装置；
[0042]
9-旋转输送机构、901-旋转组件、9011-转台、9012-转轴、902-夹持组件、9021
-ꢀ
夹持底座、9022-头架组件、9023-尾架组件、9024-尾架进给组件；
[0043]
10-下料机构、1001-下料固定座、1002-接料台。
具体实施方式
[0044]
为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型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，以下实施例中提到的方向用词，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。
[0045]
下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
[0046]
参照图1，一种硅棒开方磨倒一体机，包括底座1和支撑架2，所述支撑架2 固设于底座1的上方，底座1上沿硅棒的输送方向依次设置有上料机构3、接边皮结构4、开方机构7和磨抛机构8，同时，在开方机构7和磨抛机构8的上方设置有旋转输送机构9，用于在开方机构7和磨抛机构8之间转运硅棒。在磨抛机构8的一侧设置有下料机构10，所述下料机构10与支撑架2相连，用于将加工完毕的硅棒转移出底座1。
[0047]
实施例一
[0048]
参照图1、图3，所述接边皮机构6包括接料盒601和接料盒固定座602，接料盒601倾斜的设置于接料盒固定座602的上部，并与接料盒固定座602滑动连接，接料盒固定座602设置于底座1上并与底座1滑动连接。具体地，底座1上沿硅棒的输送方向设置有两条上料滑轨，上料滑轨间水平设置有第一气缸，第一气缸与上料滑轨平行设置，接料盒固定座602通过第一气缸与接料滑轨滑动配合，也就是说，第一气缸驱动接料盒601沿硅棒输送方向产生位移。同时，所述接料盒固定座602上倾斜的设置有供接料盒601滑动的滑道，所述滑道倾斜的开口朝向开方机构7一侧。
[0049]
本实施例中，接料盒固定座602相对的设置两个，在两个接料盒固定座602 之间固设有用于固定第二气缸的气缸固定座，第二气缸的缸体端与气缸固定座固连，其活塞端倾斜向上与接料盒601底部固定，用于驱动接料盒601沿着滑道滑动。也就是说，在第一气缸和第二气缸的协同配合下，接料盒601既可沿硅棒的输送方向移动，便于接取位于不同位置的边皮，同时，接料盒601又可沿滑道移动，与开方机构7处已经切割但未落下的边皮相抵并促使其下落至接料盒601内。
[0050]
实施例二
[0051]
参照图1、图2，所述上料机构3包括机械手组件4和上料台5，所述上料台5 跨设于接边皮机构6的上方，其通过上料台支架与底座1固连。所述机械手组件4 设置在上料台5的上方，且其与支撑架2滑动连接。
[0052]
具体地，所述机械手组件4包括机械手固定座401、机械手支撑座402和夹爪组件403，所述机械手固定座401与支撑架2在水平方向滑动连接，机械手支撑座 402与机械手固定座401在竖直方向上滑动连接，所述夹爪组件403设置在机械手支撑座402的下方，并与机械手支撑座402在水平方向滑动连接。
[0053]
在本实施例中，将水平面内硅棒的输送方向设为x轴，在水平面内与硅棒输送方向相垂直的方向设为z轴，竖直方向为y轴，x轴、y轴和z轴垂直正交。支撑架2的上方沿x轴设置第一进给组件和第一滑轨，机械手固定座401通过第一进给组件沿第一滑轨滑动，实现机械手固定座401在x轴方向的位移。同时，在机械手固定座401上设置有y轴方向设置的第二滑轨和第二进给组件，机械手支撑座402通过第二进给组件沿第二滑轨滑动，实现在y轴方向上的位移。在机械手支撑座402的下底面设置有沿z轴方向的第三滑轨，夹爪组件403固设在夹爪固定座404上并通过夹爪固定座404沿第三滑轨滑动，实现夹爪组件403在z轴方向上的位移。也就是说，机械手组件4可沿x轴、y轴和z轴产生位移便于输送硅棒。
[0054]
夹爪组件403包括相对设置的两个夹爪4031和与夹爪4031连接的夹爪进给丝杠，夹爪4031的纵截面成v形，用于容纳硅棒，夹爪固定座404的下方设置有供夹爪4031相对滑
动的滑槽，夹爪驱动组件驱动夹爪4031沿滑槽滑动，调节两个夹爪4031的间距，便于夹持硅棒。本实施例中，所述第一进给组件、第二进给组件采用气缸。
[0055]
所述上料台5沿水平面设置，且其与硅棒输送方向相垂直设置，为便于盛放圆柱形的硅棒，所述上料台5的纵截面设置成v形，便于硅棒的固定。
[0056]
实施例三
[0057]
参照图1、图4，所述开方机构7包括切割机头，所述切割机头包括由切割线围成的供硅棒通过并切割硅棒的切割通道。
[0058]
具体地，所述切割机头包括切割底座701、左切割组件702和右切割组件703，左切割组件702和右切割组件703以切割底座701的中轴线为对称轴间隔的设置在切割底座701上，且其两者之间形成供硅棒通过的切割通道，切割底座701通过第一丝杠704与底座1滑动连接。具体地，第一丝杠704沿水平方向设置于底座1上，且位于切割底座701的下方，同时，第一丝杠704与硅棒输送方向相垂直设置，切割底座701与第一丝杠704固连，实现切割底座701与底座1的滑动连接。
[0059]
所述左切割组件702和右切割组件703的结构相同，且两者均通过设置在其底部的导向组件705实现与切割底座701滑动连接。
[0060]
具体地，以左切割组件702为例，其包括线网支架7021、切割电机、切割轮 7022和多个过渡轮7023，导向组件705包括导向座和驱动元件，所述线网支架7021 与导向座垂直固连，其底部与切割底座701滑动连接，即无级调节两个线网之间的间距。本实施例中，导向组件705采用丝杠，且丝杠沿着硅棒的输送方向设置。
[0061]
切割电机垂直于线网支架7021设置，其输出端与切割轮7022相连，用于驱动切割轮7022转动，过渡轮7023设置多个，且切割轮7022、过渡轮7023与线网支架 7021可转动连接，切割线绕过切割轮7022和过渡轮7023形成供硅棒通过并切割硅棒的切割通道，所述切割线的纵截面成边数至少为3的闭合多边形用于切割位于切割通道内的硅棒。
[0062]
也就是说，开方机构7可以在水平面内沿着与硅棒输送方向相垂直的方向产生位移，同时，左切割组件702和右切割组件703之间还可以沿着硅棒的输送方向调节线网支架7021的间距。
[0063]
实施例四
[0064]
参照图1、图5，所述磨抛机构8包括磨削底座801和固设在磨削底座801上的磨削组件，所述磨削组件以磨削底座801的中轴线为对称轴间隔设置两组，围成供硅棒通过并磨削硅棒表面的磨削通道，且所述磨削通道与切割通道平行设置。
[0065]
所述磨削组件包括磨削头802和磨削主轴组件803，磨削主轴组件803通过固设于磨削主轴组件803上方的主轴驱动装置804驱动其转动，所述磨削主轴组件 803与磨削头802相连接，同时，所述磨削主轴组件803的底部通过磨削进给丝杠 804与磨削底座801滑动连接，实现磨削头802之间的间距调节。
[0066]
所述磨削头802包括精磨砂轮和粗磨砂轮，所述精磨砂轮套设于粗磨砂轮内，初始状态时，粗磨砂轮凸出于精磨砂轮所在的平面，也就是说，初始状态时，粗磨砂轮与硅棒先接触。所述磨削主轴组件803包括精磨主轴组件和粗磨主轴，所述精磨主轴组件包括精磨主轴和偏心轴，所述精磨主轴套设于粗磨主轴内，所述精磨主轴的一端与精磨砂轮相连接，所述粗磨主轴的一端与粗磨砂轮相连接。
[0067]
所述精磨主轴另一端通过弹簧与粗磨主轴可伸缩固定，具体地，所述精磨主轴的外围且位于粗磨主轴之间套设有弹簧，同时，在粗磨主轴与弹簧相对应处设置有容纳主轴的弹簧固定槽，所述弹簧固定槽的纵截面成环形设置。所述精磨主轴与粗磨主轴之间通过花键或者平键辅助两者之间的旋转连接，本实施例中，精磨主轴和粗磨主轴之间设置有花键，实现精磨主轴和粗磨主轴之间的旋转驱动。精磨主轴远离精磨砂轮的一端固设有推力轴承，偏心轴与推力轴承相配合压缩弹簧，推动精磨主轴与粗磨主轴产生相对位移，此时，精磨砂轮凸出于粗磨砂轮，对硅棒进行精磨。在粗磨主轴远离粗磨砂轮一端的外围依次设置有涨紧轮和皮带轮，皮带轮与主轴驱动装置804相配合驱动粗磨主轴转动。
[0068]
所述主轴驱动装置804包括砂轮驱动电机和精磨砂轮控制电机，砂轮控制电机的输出端通过皮带带动皮带轮转动，驱动粗磨砂轮和精磨砂轮同时转动，此时粗磨砂轮对硅棒进行粗磨。精磨砂轮控制电机的输出端与偏心轴连接，用于驱动偏心轴转动，偏心轴与推力轴承相抵，推动精磨砂轮凸出于粗磨砂轮，用于对硅棒进行精磨操作。
[0069]
实施例五
[0070]
参照图1、图6、图7，旋转输送机构9设置于开方机构7和磨抛机构8的上方，其包括旋转组件901和至少一组夹持组件902，夹持组件902固设于旋转组件901的下方。所述旋转组件901与支撑架2固连，其包括转台9011和转轴9012，转台9011 与转轴9012垂直固连并通过转轴9012与支撑架2固连，转轴9012与固设在支撑架2 上的旋转电机的输出端连接，旋转电机驱动旋转组件901转动。
[0071]
所述夹持组件902包括夹持底座9021、相对设置的头架组件9022和尾架组件 9023，所述夹持底座9021固设于转台9011的下方，其可随转台9011转动，所述头架组件9022与夹持底座9021固连，所述尾架组件9023通过尾架进给组件9024与夹持底座9021可滑动连接。
[0072]
具体地，所述头架组件9022包括头架固定架、头架夹头和头架旋转电机，头架固定架与夹持底座9021固连，头架旋转电机固设于头架固定架上，其输出端与水平向设置的头架夹头连接，驱动头架夹头动作。所述尾架进给组件9024包括尾架进给丝杠，尾架进给丝杠与夹持底座9021固连。尾架组件9023包括尾架固定架、尾架夹头和尾架旋转电机，尾架固定架与尾架进给丝杠相连接，并通过尾架进给丝杠与夹持底座9021可滑动连接，所述尾架旋转电机与尾架固定架固连，且其输出端与水平设置的尾架夹头连接，驱动尾架夹头动作。尾架进给组件9024调节尾架组件9023与头架组件9022之间的间距，便于夹持不同长度的硅棒。
[0073]
本实施例中，夹持组件902设置两组，两组夹持组件902对称的设置在转轴 9012的两侧，两侧的夹持组件902可同时夹持两根硅棒在开方机构7和磨抛机构8 处进行开方和磨面抛光处理，提高设备的使用效率。
[0074]
实施例六
[0075]
参照图1，所述下料机构10包括下料固定座1001和接料台1002，接料台1002 沿水平方向设置且其固设于下料固定座1001的下部，下料固定座1001通过水平进给组件与支撑架2滑动连接，且所述水平进给组件沿硅棒输送方向设置；同时，所述下料固定座1001的一侧通过设置在下料固定座上1001上的竖直进给组件与支撑架2在竖直方向滑动连接。也就是说，接料台1002可沿竖直方向和硅棒输送方向上产生位移，便于盛放切割完毕的硅棒。本
实施例中，所述水平进给组件和竖直进给组件均采用同步带，下料固定座1001成框架结构，且其横截面呈矩形设置。
[0076]
在使用该设备时，人工或者机械手将硅棒放置到上料台5上，机械手组件4 夹持硅棒向靠近旋转输送机构9处移动，夹持组件902夹持硅棒，开方机构7移动至夹持组件902处对硅棒进行去边皮操作，切下的边皮掉落到接边皮机构6中收集，边皮切割完毕后，转台9011转动将硅棒输送至磨抛机构8处进行磨面和倒角操作，此时空闲的夹持组件902夹持另一根硅棒进行开方操作。待一侧的硅棒开方完毕且另一侧的硅棒磨抛完毕，转台9011再转动180度，再对磨抛完毕的硅棒的另一组对边进行切边皮操作，同时磨抛机构8对硅棒进行磨抛操作，磨抛完毕后，下料机构10移动至夹持组件902处，接住硅棒并将其移出该设备。
[0077]
以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。