一种硅片自分片传送定位系统的制作方法

本发明涉及单晶硅片生产技术领域，尤其涉及一种硅片自分片传送定位系统。

背景技术：

单晶硅片作为一种很好的导电材料，可以广泛地应用在半导体、太阳能电池等技术领域。单晶硅片的加工工艺后期一般需要进行倒角、研磨、腐蚀、抛光和清洗等步骤，其中倒角指将切割成的晶片锐利边修整成圆弧形，防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生，因此是非常重要的一个工艺步骤。

然而现有技术中的单晶硅片倒角机，操作起来比较复杂，一次一般只能加工一个工件，需要频繁地装夹工件，加工效率很低；另外，加工过程中无法实现一个加工效果的观测，加工前刀具定位的效果也不能令人满意，导致单晶硅片的倒角处理往往不能达到期望的精度。

中国专利cn201310066885.0描述了一种多功能硅片倒角机，在机架上设置有硅片承载机构、磨削机构和加载机构。硅片承载机构包括一个低速主轴，低速主轴上同轴设置有一个靠模和一个硅片吸盘。磨削机构包括摆臂，摆臂一端设置有一个砂轮驱动轴，砂轮驱动轴的轴向延长线上设置有一个滚轮，滚轮径向平面平行于砂轮的径向平面、靠模的径向平面、硅片吸盘的径向平面和摆臂的摆动平面，滚轮通过一个滚轮轴设置在一个滚轮支架上，滚轮支架与摆臂相对固定，滚轮与靠模相切，砂轮与硅片吸盘相邻，加载机构包括连接在摆臂上的加力机构。本发明利用滚轮检测靠模周向轨迹，并通过滚轮支架和摆臂调整砂轮位置，使砂轮与硅片的磨削轨迹与靠模的周向轨迹一致，实现了方型或准方形等硅片的倒角加工。

上述机构存在许多不足，如在进行硅片放片时采用手工放片的方式，工作效率较低，在人力和物力上浪费大。

技术实现要素：

本发明的针对现有技术的不足提供一种硅片自分片传送定位系统，通过设置上料提升机构并在硅片承载台上形成硅片堆叠区，若干硅片自然堆叠在硅片堆叠区内并自下而上进行移动至分片机构下方，分片机构与硅片进行接触实现硅片的自动分片，同时由传输机构逐一连续式传输至自定心处，由自定心机构实现自定心，为硅片后续生产实现多台设备有序进行相应加工做准备，节省后续倒角加工前的自调心步骤，提高了硅片加工的自动化程度和生产效率，解决了现有技术中采用手工放片的方式，工作效率较低，在人力和物力上浪费大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硅片自分片传送定位系统，包括安装架，还包括：

上料提升机构，所述上料提升机构设置于所述安装架上，该上料提升机构用于带动内部堆叠放置有若干硅片的片盒向上移动；

分片机构，所述分片机构设置于所述上料提升机构的后侧；

传输机构，所述传输机构设置于所述分片机构的后方，位于片盒最上方的硅片经分片机构通过接触摩擦传动方式将其自动传送至传输机构上；以及

自定心机构，所述自定心机构设置于所述传输机构一端的上方，硅片由传输机构以滚动传送方式将其转移至自定心机构处实现该硅片的自定心调整、定位。

作为改进，所述上料提升机构包括固定安装于设备机架上的硅片升降模组及滑动设置于所述硅片升降模组上的上料支架，所述片盒安装于所述上料支架上，所述片盒下方设置有光敏传感器，所述光敏传感器的上方设置有硅片堆叠区。

作为改进，所述上料支架于所述分片机构进行所述硅片的分片过程中实现同步向上提升。

作为改进，所述分片机构的一端位于所述硅片堆叠区内，且位于所述硅片堆叠区顶端的硅片始终与所述分片机构的一端接触设置。

作为改进，所述分片机构的一端位于所述片盒内的上方，该分片机构包括：

分片驱动组件，所述分片驱动组件设置于所述硅片堆叠区的上方；

分片传输组件，所述分片传输组件设置于所述硅片堆叠区的上方，且该分片传输组件的一端位于所述片盒内，该分片传输组件上设置有若干转动设置的硅胶管，若干硅胶管与位于片盒顶端的硅片相切接触设置；

接近开关，所述接近开关安装于所述分片传输组件上，且该接近开关位于所述硅片堆叠区的上方，该接近开关用于控制分片驱动组件的转动和停止。

作为改进，所述传输机构设置于所述分片机构的后侧，且该传输机构的一端位于所述分片机构一侧的下方，该传输机构包括：

传输驱动组件；

若干传输硅胶管，若干传输硅胶管由传输驱动组件驱动下进行转动，将由分片传输组件单片分片的硅片进行继续向后传输，该传输硅胶管与硅胶管之间形成硅片传输通道；

传输接近传感器，所述传输接近传感器位于若干传输硅胶管传输方向的一端上，该传输接近传感器控制传输驱动组件的转动和停止，且该传输接近传感器控制自定心机构进行硅片的定心；

所述传输机构靠近所述上料提升机构的一端上还固定设置有挡板，该挡板与所述片盒一端接触设置，位于片盒内的堆叠设置的硅片与挡板抵触设置。

作为改进，所述自定心机构设置于所述传输机构传输方向一端的上方，该自定心机构与传输机构之间形成定心区，该自定心机构包括：

双螺杆定位组件，所述双螺杆定位组件对称设置于所述定心区宽度方向的两端上，该双螺杆定位组件进行相向移动将位于定心区内的单片硅片实现自定心；

尺寸调节组件，所述尺寸调节组件设置于所述定心区的沿硅片传输方向的后端，该尺寸调节组件位于所述双螺杆定位组件之间，该尺寸调节组件可根据硅片的尺寸进行工作前的尺寸调节。

作为改进，所述传输机构还包括精密位移平台，该精密位移平台设置于所述传输驱动组件的上方。

作为改进，所述硅片升降模组包括：

升降驱动件，所述升降驱动件固定设置于所述安装架上；

升降区，所述升降区设置于所述升降驱动件的下方，该升降区的上下两端上分别设置有限位开关；

升降丝杠，所述升降丝杠转动安装于所述升降区内；

导向杆，所述导向杆固定安装于所述升降区内，且该导向杆数量为两组且对称设置于所述升降丝杠的两端。

作为改进，所述片盒的底部开设有u形槽，该u形槽与所述光敏传感器配合设置。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过设置上料提升机构并在硅片承载台上形成硅片堆叠区，若干硅片自然堆叠在硅片堆叠区内并自下而上进行移动至分片机构下方，分片机构与硅片进行接触实现硅片的自动分片，同时由传输机构逐一连续式传输至自定心处，由自定心机构实现自定心，为硅片后续生产实现多台设备有序进行相应加工做准备，节省后续倒角加工前的自调心步骤，提高了硅片加工的自动化程度和生产效率；

(2)本发明通过若干硅胶管传动的方式，依靠接触摩擦传送，实现硅片盒中硅片堆叠区内的硅片在整体提升过程中按自上而下顺序，有序向外逐一输出，提高了硅片的分片效率；

(3)本发明通过将上料提升机构的提升方式采用精密滚珠丝杠机构，升降过程中平稳且易于控制，使得硅片的分片效率大大提高；

(4)本发明通过传输机构上的若干传输硅胶套将硅片传输至自定心区内，由接近传感器得到电信号后控制双螺杆精密滚珠丝杠和左右精密滚珠丝杠精确定位对应的直径位置，使得硅片在传输过程中实现三点自定心调整，确保硅片的中心与后续转移吸附机构精确配合，节省后续倒角加工前的自调心步骤；

(5)本发明通过在片盒限位区上设置有光敏传感器，当光敏传感器检测到片盒中无硅片时，上料提升机构自动下降，此时可将片盒取下进行装片，使得装置的自动化程度进一步提高。

总之，本发明具有结构简单，自动化程度高等优点，尤其适用于单晶硅片生产技术领域。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明中上料提升机构的结构示意图；

图4为本发明中硅片升降模组的结构示意图；

图5为本发明中上料提升机构的局部结构示意图；

图6为本发明中片盒和上料支架的转配俯视图；

图7为本发明中送片组件的结构示意图；

图8为本发明中送片组件的另一结构示意图；

图9为本发明中送片组件的局部剖视图；

图10为本发明中传输机构的结构示意图；

图11为本发明中传输机构的正视图；

图12为本发明中传输机构局部剖视图；

图13为本发明中自定心机构的结构示意图；

图14为本发明中双螺杆定位区的结构示意图；

图15为本发明中左右定位区的结构示意图；

图16为本发明中上料提升机构和分片机构装配工作状态示意图；

图17为图16中a处的放大图；

图18为本发明中片盒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1～17所示，一种硅片自分片传送定位系统，包括安装架1，还包括：

上料提升机构2，所述上料提升机构2设置于所述安装架1上，该上料提升机构2用于带动内部堆叠放置有若干硅片10的片盒28向上移动；

分片机构3，所述分片机构3设置于所述上料提升机构2的后侧；

传输机构4，所述传输机构4设置于所述分片机构3的后方，位于片盒28最上方的硅片10经分片机构3通过接触摩擦传动方式将其自动传送至传输机构4上；以及

自定心机构5，所述自定心机构5设置于所述传输机构4一端的上方，硅片10由传输机构4以滚动传送方式将其转移至自定心机构5处实现该硅片10的自定心调整、定位。

需要说明的是，上料提升机构2将位于硅片承载台20上硅片堆叠区21进行向上的提升至分片机构3处，其中硅片堆叠区21内紧密堆叠有若干硅片10，硅片10在提升的过程中位于硅片堆叠区21上方的硅片10与分片机构3进行接触，分片机构3则是通过接触摩擦传送方式将硅片10逐一有序向外输出，传送机构4则是衔接分片机构3和自定心机构5，将分片完成的单片硅片通过摩擦传送的方式传送至自定心机构5内，自定心机构5则是对位于传输过来的硅片10进行三点自定心调整。

更进一步说明的是，上料提升机构2通过硅片升降模组23进行升降移动块24的缓慢向上驱动，其中上料提升的方式在本实施方式中采用精密滚珠丝杠机构，当然不仅限于精密滚珠丝杠机构，其他能实现上料提升的实施方式也落入到本发明保护范围内。

在此值得一提的是，将堆叠在片盒28内的硅片10采用自下而上的顺序，有序向外逐一输出，在分片机构3上的若干转动的硅胶管317与片盒28内的硅片10进行接触时，通过摩擦传送方式实现上方硅片10与下方硅片10的分片，上方的硅片10在摩擦力的作用下实现向一侧输出，下方的硅片10在自身重力的作用下实现与传输过程中的硅片10的分离，确保每次输出的硅片10都是以单片的形式向外输出。

进一步地，所述上料提升机构2包括固定安装于设备机架上的硅片升降模组23及滑动设置于所述硅片升降模组23上的上料支架25，所述片盒28安装于所述上料支架25上，所述片盒28下方设置有光敏传感器271，所述光敏传感器271的上方设置有硅片堆叠区21，该上料提升机构2还包括：

上料安装板22，所述上料安装板22固定安装于安装架1的侧面上；

硅片升降模组23，所述硅片升降模组23固定设置于所述上料安装板22上；

升降移动块24，所述升降移动块24滑动设置于所述硅片升降模组23上；

上料支架25，所述上料支架25固定设置于所述升降移动块24上；

片盒限位块27，所述片盒限位块27数量为两组，且对称设置于所述上料支架25宽度方向的中心线两端，两组所述片盒限位块27之间形成片盒限位区270，该片盒限位区270上设置有光敏传感器；

片盒28，所述片盒28放置于所述片盒限位区270内，该片盒28与所述挡板26之间形成硅片堆叠区21。

需要说明的是，片盒28为长方体状设置，片盒28的四面为封闭设置，在该片盒28的上方形成与分片机构3接触的分片区，在提升的过程中分片机构3的一端于片盒28内进行分片工作，当片盒28内的硅片10经分片机构3全程向外分片完成后，位于片盒限位区270上的光敏传感器得到电信号后向使得上料提升机构2向下进行移动，复位到初始位置，此时可进行片盒28内硅片10的装料。

进一步地，所述上料支架25于所述分片机构3进行所述硅片10的分片过程中实现同步向上提升。

进一步地，所述分片机构3的一端位于所述片盒28内，且位于所述硅片堆叠区21上端的硅片10始终与所述分片机构3的一端接触设置，该分片机构3包括：

分片驱动组件31，所述分片驱动组件31设置于所述硅片堆叠区21的上方；

分片传输组件32，所述分片传输组件32设置于所述硅片堆叠区21的上方，且该分片传输组件32的一端位于所述片盒28内，该分片传输组件32上设置有若干转动设置的硅胶管37，若干硅胶管37与位于片盒28顶端的硅片10相切接触设置；

接近开关39，所述接近开关39安装于所述分片传输组件32上，且该接近开关39位于所述硅片堆叠区21的上方，该接近开关39用于控制分片驱动组件31的转动和停止。

需要说明的是，分片驱动组件31包括：

分片导杆安装架311，所述分片导杆安装架311固定安装于安装架1上，该分片导杆安装架311上设置有导杆安装区312；

分片驱动电机313，所述分片驱动电机313固定设置于所述分片导杆安装架311上，且该分片驱动电机313位于所述分片机构3的输出端上，该分片驱动电机313的转动端上设置有驱动齿轮314，该驱动齿轮314位于所述导杆安装区312的上方；

传动齿轮315，所述传动齿轮315转动安装于所述导杆安装区312内，且该传动齿轮315位于所述驱动齿轮314的下方且与该驱动齿轮314啮合设置；

滚动齿轮316，所述滚动齿轮316数量为若干个且沿所述导杆安装区312均布间隔设置，该滚动齿轮316的一端上设置有硅胶管317，所述硅胶管317与分片过程中的硅片10接触设置，其中一组滚动齿轮316与所述传动齿轮315啮合设置；

传动滚动齿轮318，所述传动滚动齿轮318数量为若干个且沿所述导杆安装区312均布间隔设置，且该传动滚动齿轮318与所述滚动齿轮316交叉啮合设置，所述传动齿轮315啮合带动若干硅胶管317进行同步转动；

需要说明的是，当上料提升机构2将位于硅片堆叠区21内的硅片提升至分片机构3下方时，分片机构3上的接近开关319得到电信号进行分片驱动电机313的控制，分片驱动电机313进行转动驱动硅胶管317进行转动，在硅胶管317转动的过程中通过接触摩擦力实现硅片10向外进行分片输送。

进一步地说明的是，若干硅胶管317在转动过程中实现相同方向的转动，分片驱动电机313进行驱动，带动传动齿轮315进行转动，传动齿轮315转动过程中带动其中一组滚动齿轮316进行转动，该转动的一组滚动齿轮316带动与其啮合的一组滚动齿轮316进行转动，同时若干传动齿轮315和若干滚动齿轮316之间为交叉啮合设置，传动齿轮315和滚动齿轮316之间将啮合力进行互相传递，实现若干硅胶管317的方向相一致的转动。

进一步地，所述传输机构4设置于所述分片机构3的后侧，且该传输机构4的一端位于所述分片机构3一侧的下方，该传输机构4包括：

传输驱动组件41，该传输驱动组件41上设置有传输导杆安装架411，传输导杆安装架411之间形成传输导杆安装区401；

传输驱动电机42，所述传输驱动电机42固定安装于所述传输导杆安装架411上，且该传输驱动电机42位于所述传输导杆安装架411沿硅片10传输方向输出端上，该传输驱动电机42的转动端上固定设置有传输驱动齿轮43，该传输驱动齿轮43位于所述传输导杆安装区401一端的下方；

传输传动齿轮44，所述传输传动齿轮44转动设置于所述传输导杆安装架411上，且位于所述传输导杆安装区401内，该传输传动齿轮44位于所述传输驱动齿轮43的上方且与该传输驱动齿轮43啮合设置；

传输滚动齿轮45，所述传输滚动齿轮45数量为若干个且沿所述传输导杆安装区401均布间隔设置，该传输滚动齿轮45的一端上设置有传输硅胶管46，所述硅片10位于所述传输硅胶管46上，其中一组所述传输滚动齿轮45与所述传输传动齿轮44啮合设置；

传输传动滚动齿轮47，所述传输传动滚动齿轮47数量为若干个且沿所述传输导杆安装区401均布间隔设置，且该传输传动滚动齿轮47与所述传输滚动齿轮45交叉啮合设置，所述传输滚动齿轮45啮合带动若干传输硅胶管46进行转动，该传输硅胶管46与硅胶管37之间形成硅片传输通道461；

在此值得一提的是，所述传输硅胶管46沿硅片10传输方向依次分为硅片传输区462、硅片调整区463及硅片夹持区464，硅片传输区462、硅片调整区463和硅片夹持区464上转动设置的硅胶管46分别与自定心机构22相适配。

需要说明的是，硅片传输通道461的高度h与单片硅片10的高度h之间的关系满足，h≥h，使得单片硅片可从硅片传输通道461内实现向外传输。

传输接近传感器48，所述传输接近传感器48设置于所述传输导杆安装区401传输方向的输出端上且位于所述定心区51内。

需要说明的是，当定心区51上没有硅片10时，传动接近传感器48得到电信号进行若干传输硅胶管46的驱动，若干传输硅胶管46进行方向一致的转动，并通过接触摩擦传送方式将位于传输硅胶管46上的硅片10向自定心机构5内进行传输，当硅片10传输至定心区51处时，硅片10将传输接近传感器48挡住，传输接近传感器48再次得到电信号，使得传输硅胶管46停止转动，硅片10与定心区51处进行定心。

进一步说明的是，传输驱动电机42进行转动带动位于该传输驱动电机42驱动端上的传输驱动齿轮43进行转动，传输驱动齿轮43带动与其啮合设置的传输传动齿轮44进行转动，传输传动齿轮44带动与其啮合的一组传输滚动齿轮45进行转动，传输硅胶管46由传输滚动齿轮45带动进行转动，传输滚动齿轮45在转动过程中带动传输传动滚动齿轮47进行同步转动，由于传输滚动齿轮45与传输传动滚动齿轮47为交叉啮合设置，两两之间的传输滚动齿轮45和传输传动滚动齿轮47进行啮合，带动若干传输硅胶管46进行方向一致的转动。

进一步地，所述自定心机构5设置于所述传输机构4传输方向一端的上方，该自定心机构5与传输机构4之间形成定心区51，该自定心机构5包括：

双螺杆定位组件52，所述双螺杆定位组件52对称设置于所述定心区51宽度方向的两端上，该双螺杆定位组件52进行相向移动将位于定心区51内的单片硅片10实现自定心；

尺寸调节组件59，所述尺寸调节组件59设置于所述定心区51的沿硅片10传输方向的后端，该尺寸调节组件59位于所述双螺杆定位组件52之间，该尺寸调节组件59可根据硅片10的尺寸进行工作前的尺寸调节；

自定心安装板50，所述自定心安装板50固定安装设备机架上，该自定心安装板50上设置有双螺杆定位区53和左右定位区54，所述双螺杆定位区53和左右定位区54垂直设置；

双螺杆定位电机55，所述双螺杆定位电机55固定设置于所述双螺杆定位区53的一侧，该双螺杆定位电机55的驱动端作用于所述双螺杆定位区53内；

双头螺杆56，所述双头螺杆56转动安装于所述双螺杆定位区53内；

定位滑块57，所述定位滑块57数量为两组且相对滑动设置于所述双头螺杆56上，该定位滑块57上固定设置有双头螺母，双头螺母与所述双头螺杆56配合设置，双头螺杆56转动过程中带动两组定位滑块57进行相向移动；

定位板58，所述定位板58数量为两组且与所述定位滑块57对应设置，该定位板58固定安装于所述定位滑块57上，两组所述定位板58位于所述定心区51的两端，两组所述定位板58的前端相互形成v字形开口，硅片10经v字形开口进入到定心区51内；

需要说明的是，传输机构4将硅片10传输至定心区51内时，位于定心区51内的传输接近传感器48得到电信号，由定位板58和尺寸调节组件59进行三点定心处理，使得硅片10在传输过程中实现自定心。

进一步说明的是，双螺杆定位区53内的双头螺杆56上设置有正反螺纹，两组定位滑块57分别配合于双头螺杆56的正反螺纹上，在双头螺杆56转动过程中两组定位滑块57发生相向移动，其中定位滑动57上设置有定位板58，两组定位板58位于定心区51的两端上，在相向移动过程中实现硅片10在定心区51内配合尺寸调节组件59实现三点定心。

值得一提的是，双头螺杆56上的定位滑块57之间的距离可根据硅片的直径大小进行调整，以适配不同规格的硅片进行自定心处理。

进一步地，所述传输机构4还包括精密位移平台40，该精密位移平台40设置于所述传输驱动组件41的上方，由于切割完成后的硅片10很薄，因此需要的精度很高，设置精密位移平台49使得硅片的传输送片精度更高。

进一步地，所述硅片升降模组23包括：

升降驱动件231，所述升降驱动件231固定设置于所述安装架1上；

升降区232，所述升降区232设置于所述升降驱动件231的下方，该升降区232的上下两端上分别设置有限位开关；

升降丝杠233，所述升降丝杠233转动安装于所述升降区232内；

导向杆234，所述导向杆234固定安装于所述升降区232内，且该导向杆234数量为两组且对称设置于所述升降丝杠233的两端。

需要说明的是，通过将上料提升机构2的提升方式采用精密滚珠丝杠机构，升降过程中平稳且易于控制，使得硅片的分片效率大大提高。

进一步地，所述片盒28的底部开设有u形槽281，该u形槽281与所述光敏传感器271配合设置。

需要说明的是，设置u形槽281一方面方便光敏传感器271能检测到片盒28内的硅片10的数量的变化，另一方面当硅片10在片盒28内出现卡片时，可将片盒28取下，将手指伸入至u形槽281内进行硅片10的快速取出。

工作过程：

如图1所示，将硅片10装入片盒28内，同时将片盒28放置在硅片承载台20上的片盒限位块27上进行限位，同时硅片升降模组23将位于硅片堆叠区21内的硅片10进行向分片机构3处的提升，接近开关319检测到硅片10靠近时给予分片驱动电机313进行转动，使得若干硅胶管317进行转动，硅胶管317通过接触摩擦传输的方式将硅片10实现单片分片输送，分片完成的硅片10进入到传输机构4处，同时由传输硅胶管46通过接触摩擦传输的方式进行向定心区51的输送，当硅片10位于定心区51时，传输接近传感器48得到电信号使得传输硅胶管46停止转动，同时又自定心机构5进行硅片10在定心区51内的自定心。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。