一种用于粘接晶棒的全自动粘棒机组的制作方法

本发明创造属于晶棒加工技术领域，尤其是涉及一种用于粘接晶棒的全自动粘棒机组。

背景技术：

随着光伏行业的技术发展,生产商对相关生产设备的自动化要求越来越高。硅片的生产过程中，晶棒的粘接处理是生产环节中必不可少的一步，但也是自动化程度比较低的一个环节。目前，大多数制造商在晶棒的粘接工序中多是靠人工手动完成，自动化程度低，工装与粘接完毕的晶棒重量可达100kg，搬运过程费力费时，工作效率低、劳动强度高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种自动化程度高、生产效率高的针对晶棒粘接的全自动粘棒机组，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种用于粘接晶棒的全自动粘棒机组，包括料座上料机构、拆分机械手、治具回流线、晶棒上料机构、桁架机械手、粘棒机、预固化流水线及数字固化库；

所述拆分机械手位于所述料座上料机构的上方，所述治具回流线的两端分别与所述拆分机械手和所述晶棒上料机构对接，所述治具回流线上设有治具，所述桁架机械手包括抓取机械手和滑动轨道，所述滑动轨道设于所述粘棒机进料端的上方，且所述滑动轨道的一端位于所述晶棒上料机构的上方；

所述预固化流水线的进料端与所述粘棒机出料端对应，所述预固化流水线的出料端位于所述拆分机械手的下方；

所述数字固化库的进料端与所述拆分机械手对接。

进一步的，所述粘棒机的入料端和出料端、所述料座上料机构、所述拆分机械手及所述数字固化库均装有读取料座上的rfid电子标签的rfid读写器。

进一步的，所述晶棒上料机构包括晶棒升降机、晶棒传送机构、晶棒待料位、晶棒测距机构及与所述治具回流线对接的工装待料位，还包括扫描设于晶棒上的识别标签的工业相机。

进一步的，所述抓取机械手包括可沿所述滑动轨道滑动的晶棒上料桁架机械手和工装上料桁架机械手；所述晶棒上料桁架机械手通过吸盘搬运晶棒，所述工装上料桁架机械手通过夹爪抓取装有料座的治具。

进一步的，所述滑动轨道有两个，所述晶棒上料桁架机械手和所述工装上料桁架机械手分别设于两个滑动轨道上；所述晶棒待料位及所述工装待料位分别与所述晶棒上料桁架机械手及所述上料桁架机械手对应。

进一步的，所述粘棒机的进料端设有两个传送带入料口，分别为晶棒入料口和工装入料口，所述晶棒入料口和所述工装入料口分别与所述单晶桁架机械手和所述工装桁架机械手对应；所述粘棒机的出料端设有出料传送线。

进一步的，所述预固化流水线有三层且与所述桁架机械手的滑动轨道平行设置，所述预固化流水线的两端安装有物料升降机构；最上层的流水线上设有刮胶工位，最下层流水线位于所述拆分机械手下方的一端为出料口；所述预固化流水线上的刮胶工位与所述粘棒机之间设有将所述出料传送线上粘接后的晶棒转运到所述刮胶工位的对接升降机。

进一步的，所述物料升降机构包括位于所述预固化流水线出料端的成品升降机和位于远离所述出料端的转移升降机；所述成品升降机包括物料升降转移平台、物料水平过渡平台及成品升降平台；所述转移升降机包括将中间层流水线上的物料转运到最下层流水线上的转移平台。

进一步的，所述数字固化库包括晶棒固化库、设于所述晶棒固化库进料端上料堆垛机及设于所述固化库出料端的下料堆垛机；所述固化库内的存放货架，采用行列式标号，每个存放位均采用条形码定位；所述上料堆垛机及所述下料堆垛机均安装有条形码阅读仪。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种用于粘接晶棒的全自动粘棒机组具有以下优势：

(1)本发明创造所述的粘棒机组可实现晶棒及料座自动上料、晶棒及料座自动粘接、治具自动回流、粘接好的晶棒与治具的自动拆分、粘接后的晶棒自动存入数字固化库并根据需求自动出库，自动化程度高、可以有效减少人工参与、降低工人劳动强度的同时生产效率高，产能远大于人工产能。

(2)本发明创造所述的粘棒机组实现信息化管理，粘棒机的入料端和出料端、料座上料机构、拆分机械手及数字固化库均装有用于读取料座上的rfid电子标签的rfid读写器，晶棒上料机构装有扫描晶棒上的识别标签的工业相机，能够记录产品在生产过程中的所有状态并可上传到mes系统中，实现对粘棒工艺的每个步骤的严格控制，使得粘棒工艺流程变得更加清晰明了并可实现对产品的追溯。

(3)数字固化库中能够存储充足的粘接完毕的晶棒用于下步工序，防止下一工序发生待料现象；上料堆垛机和下料堆垛机在存取货物中，采用条形码定位方式，定位精度高，确保存取的准确性。

附图说明

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

图1为本发明创造所述全自动粘棒机组的结构示意图；

图2为本发明创造所述晶棒上料机构的结构示意图；

图3为本发明创造所述桁架机械手的结构示意图；

图4为本发明创造所述粘棒机的结构示意图；

图5为本发明创造所述预固化流水线的结构示意图；

图6为本发明创造所述成品升降机的结构示意图；

图7为本发明创造所述数字固化库的结构示意图。

附图标记说明：

1-料座上料机构；2-拆分机械手；3-治具回流线；4-晶棒上料机构；5-桁架机械手；6-粘棒机；7-预固化流水线；8-数字固化库；9-对接升降机；31-治具；41-晶棒升降机；42-晶棒传送机构；43-晶棒待料位；44-晶棒测距机构；45-工业相机；46-工装待料位；51-晶棒上料桁架机械手；52-工装上料桁架机械手；53-横梁；61-晶棒入料口；62-工装入料口；63-出料传送线；71-刮胶工位；72-成品升降机；73-转移升降机；721-物料升降转移平台；722-物料水平过渡平台；723-成品升降平台；81-晶棒固化库；82-上料堆垛机；83-下料堆垛机；84-存放位。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。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。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，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发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

本发明创造的目的是将晶棒与料座进行粘接，粘接的过程中实现少人化、自动化，根据晶棒粘接工艺规程，提供一种全自动粘棒机组来完成该工艺，其中，整个机组的相关设备的运行由plc控制系统控制，数据存储、数据管理则由mes系统管理，待粘接的料座上设有rfid电子标签，晶棒上设有识别标签。

如图1所示，一种用于粘接晶棒的全自动粘棒机组，包括料座上料机构1、拆分机械手2、治具回流线3、晶棒上料机构4、桁架机械手5、粘棒机6、预固化流水线7及数字固化库8；

其中，拆分机械手2位于料座上料机构1的上方，治具回流线3的两端分别与拆分机械手2和晶棒上料机构4对接，治具回流线3上设有治具31，桁架机械手5包括抓取机械手和滑动轨道，滑动轨道设于粘棒机6进料端的上方，且滑动轨道的一端位于晶棒上料机构4的上方；预固化流水线7的进料端与粘棒机6出料端对应，预固化流水线7的出料端位于拆分机械手2的下方；数字固化库8的进料端与拆分机械手2对接；

拆分机械手2将料座上料机构1上的料座抓取到治具回流线3上的治具31内，治具31携带着料座沿治具回流线3移动至晶棒上料机构4处，抓取机械手抓取晶棒及料座送入粘棒机6的进料端，经粘棒机6粘接好后，由出料端传出后移送到预固化流水线7上，预固化完成后由预固化流水线7的出料端运出，拆分机械手2将粘接在一起的晶棒及料座抓取出来放置于数字固化库8进料端，将治具31放置于治具回流线3上，等待盛放下一个新的料座；

其中，粘棒机6的入料端和出料端、料座上料机构1、拆分机械手2及数字固化库8均装有用于读取料座上的rfid电子标签并将信息上传到mes系统的rfid读写器，以实现对粘棒工艺的每个步骤的控制，使得粘棒工艺流程变得更加清晰明了并可实现对产品的追溯；

如图2所示，晶棒上料机构4为整个机组提供待粘结的晶棒，包括将晶棒运输到指定高度的晶棒升降机41、将晶棒升降机41上的晶棒平移到晶棒待料位43的晶棒传送机构42，测定晶棒长度的晶棒测距机构44、扫描单晶上的识别标签并上传mes系统的工业相机45及与治具回流线3对接的工装待料位46；其中，晶棒升降机41在竖直方向上通过电动机带动链轮链条来实现传动，晶棒升降机41通过电动滚筒和传送带组合实现将晶棒在水平方向上转运到晶棒传送机构42上，晶棒传送机构42也是由电动滚筒和传送带来实现将晶棒转移到晶棒待料位43上，晶棒待料位43处还设有横移气缸，以便调整晶棒的位置；晶棒测距机构44位于晶棒传送机构42的上方，由伺服电机带动激光传感器做直线运动，可以通过伺服电机的脉冲计算晶棒的长度，采集晶棒长度的相关数据；

料座上料机构1包括将料座运输到指定高度的料座升降机，料座升降机通过电动机带动链轮链条将料座提升到指定高度；如图1所示，拆分机械手2位于料座上料机构1的上方，拆分机械手2抓取料座上料机构1提供的料座，再将料座放入治具31内并运送至治具回流线3上；治具回流线3的一端与拆分机械手2的滑动轨道的一端对接，保证拆分机械手2能够将装有料座的治具31放置于其上，另一端与晶棒上料机构4的工装待料位46对接，装有料座的治具31可以沿治具回流线3运输到工装待料位46处；

如图3所示，桁架机械手5的两个滑动轨道分别设于横梁53的前后两个侧面，晶棒上料桁架机械手51设于前侧面的滑动轨道上，工装上料桁架机械手52设于后侧面的滑动轨道上；横梁53的首端位于晶棒上料机构4的上方，且晶棒待料位43及工装待料位46分别位于横梁53的两侧并分别与晶棒上料桁架机械手51及工装上料桁架机械手52对应；晶棒上料桁架机械手51和工装上料桁架机械手52均采用伺服电机带动齿轮齿条进行传动来实现在各自的滑动轨道上的滑动(即伺服电机与机械手固定在一起，伺服电机输出轴装有齿轮，横梁53上沿滑动轨道的方向设有与齿轮配合的齿条，伺服电机带动齿轮转动，齿轮与齿条配合进而带动机械手沿滑动轨道滑动)；晶棒上料桁架机械手51通过吸盘来抓取晶棒待料位43处的晶棒，工装上料桁架机械手52通过夹爪来抓取装有料座的治具；

如图4所示，粘棒机6的进料端位于横梁53的下方，粘棒机6的进料端设有两个传送带入料口，分别为晶棒入料口61和工装入料口62，晶棒入料口61和工装入料口62分别与晶棒上料桁架机械手51和工装上料桁架机械手52对应，由晶棒上料桁架机械手51和工装上料桁架机械手52运送过来的晶棒和装有料座的治具31，分别被放置于各自对应的入料口处，进而被运送到粘棒机6中将晶棒和料座进行粘接，粘接后的晶棒(包括粘接在一起的晶棒和料座及盛放二者的治具)经粘棒机6的出料端的出料传送线63运出，转移至预固化流水线7；

如图5所示，预固化流水线7的出料端位于拆分机械手2的下方，预固化流水线7有三层且与横梁53平行设置，每层的流水线均采用电机带动链轮、单倍速链传动，晶棒可以在单倍速链上进行直线运动；最上层的流水线上设有刮胶工位71，最下层流水线位于拆分机械手2下方的一端为出料口；刮胶工位71用于去除已粘接晶棒所溢出的胶，刮胶工位71处设有旋转支撑台和升降气缸，当粘接后的晶棒到达刮胶工位71时，气缸带动旋转支撑台升起，晶棒随旋转支撑台升起脱离流水线，人工去除多余的胶后，缩回气缸，使晶棒继续沿流水线运动；

预固化流水线7的两端安装有将上一层流水线上的物料转运到下层流水线上的物料升降机构，物料升降机构均由电动滚筒实现水平方向的物料转移，通过气缸实现竖直方向上的升降；物料升降机构包括位于预固化流水线7出料端的成品升降机72和远离出料端的一端转移升降机73；如图6所示，成品升降机72包括将最上层流水线上的物料转运到中间层流水线上的物料升降转移平台721、接收出料口运出的物料的物料水平过渡平台722及接收物料水平过渡平台722传送过来的物料并将物料提升到指定高度的成品升降平台723；转移升降机73包括将中间层流水线上的物料运送到最下层流水线上的转移平台；刮胶后的晶棒在最上层流水线上移动至成品升降机72的物料升降转移平台721上，进而被转移到中间层的流水线上，沿中间层流水线移动转移升降机73的转移平台上，进而被转移到最下层流水线上，最终经该层的出料口运送到成品升降机72的物料水平过渡平台722上，物料水平过渡平台722再将其转运到成品升降平台723上，成品升降平台723将物料抬升至指定高度，方便拆分机械手2对其进行拆分；

如图5所示，预固化流水线7与粘棒机6之间设有将出料传送线63上粘接后的晶棒转运到预固化流水线7进料端的对接升降机9，对接升降机9包括晶棒传送机构、晶棒提升机构，晶棒传送机构通过电动滚筒带动皮带实现晶棒在水平面上的转移，晶棒提升机构通过气缸带动晶棒传送机构整体的升降，调整晶棒到指定高度，方便晶棒由出料传送线63转移到对接升降机9上，再由对接升降机9转移到预固化流水线7上；

如图7所示，数字固化库8包括用于存放粘接完毕的晶棒的晶棒固化库81、设于晶棒固化库81进料端用于接收由拆分机械手2拆分后的粘接有料座的晶棒的上料堆垛机82及设于固化库81出料端的下料堆垛机83；晶棒固化库81内的存放货架，采用行列式标号，每个存放位83均采用条形码定位；上料堆垛机82及下料堆垛机83均安装有条形码识别装置；在取料或出料过程中，在控制系统输入端人工输入行号列号后，上料堆垛机82或下料堆垛机83会自动识别相应条形码，运动至相应存放位，存放或取出粘接好的晶棒。

本发明创造的工作过程如下：

晶棒上料机构4将晶棒运送至晶棒待料位43，料座上料机构1将料座提升至拆分机械手2抓取高度→拆分机械手2将料座放入治具31内并运送至治具回流线3→装有料座的治具31沿治具回流线3到达工装待料位46→桁架机械手5将晶棒及装有料座的治具运送入粘棒机6→粘棒机6将晶棒与料座进行粘接→粘接后的晶棒(此时包括粘接在一起的晶棒及料座及用于盛放二者的治具31)经对接升降机9运送至预固化流水线7→刮胶及预固化完成后由成品升降机72运送提升至拆分机械手2抓取高度处→拆分机械手2对其进行拆分(即将治具中粘接有料座的晶棒取出)→将粘接有料座的晶棒放入上料堆垛机82上，将已空的治具31放置于治具回流线3上→上料堆垛机82将粘接有料座的晶棒存放入晶棒固化库81中，治具31放入新的料座，进入对下一个晶棒的粘接工序中。

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