一種晶體硅棒的切割裝置及其切割方法
【專利摘要】一種晶體硅棒的切割裝置及其切割方法，涉及人工晶體加工領(lǐng)域，本發(fā)明所述的晶體硅棒的切割裝置包括機(jī)架、床身、硅棒傳送機(jī)構(gòu)和硅棒切割機(jī)構(gòu)，其特征在于：還包括機(jī)械手自動(dòng)上、下料系統(tǒng)、自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)以及數(shù)控操作系統(tǒng)，所述的切割機(jī)構(gòu)為金剛石線切割系統(tǒng)。本發(fā)明可同時(shí)完成多根開(kāi)方后多晶硅鑄錠原料頭、尾部分的切割加工，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的多工位自動(dòng)上下料、自動(dòng)定位、自動(dòng)切割，明顯提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】
一種晶體硅棒的切割裝置及其切割方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及人工晶體加工領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種晶體硅棒的切割裝置及其切割方法。
[0002]【【背景技術(shù)】】
鑄造多晶硅目前已成功取代直拉單晶硅成為主要的太陽(yáng)能電池材料。而鑄造多晶硅錠原料的底部和頂部都存在低少子壽命區(qū)域。少子壽命是半導(dǎo)體材料和器件的重要參數(shù)，它直接反映了材料的質(zhì)量和制成器件的特性。而鑄造多晶硅材料中高密度的雜質(zhì)、結(jié)晶學(xué)缺陷以及少子壽命又是影響其太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的重要因素。由于硅錠原料中間部分少子壽命值較高、密度較低且分布均勻，而底部和頂部存在缺陷、密度較高，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，一般要對(duì)硅錠原料的兩端進(jìn)行切割，而切割位置通常需要通過(guò)少子壽命測(cè)試儀來(lái)檢測(cè)確定。目前，晶體切割已成為人工晶體加工領(lǐng)域中廣泛使用的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中常用的切割裝置為臥式鋸床和立式鋸床，兩種鋸床均安裝電鍍金剛石鋸帶。臥式鋸床可單根或多根同時(shí)加工，立式鋸床一般單根加工。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，首先在晶棒兩端把要截掉的部分依靠人工畫(huà)線來(lái)做出標(biāo)記，切割時(shí)通過(guò)人工肉眼觀察，使標(biāo)記線與切割刀刃的位置重合。
[0004]就切割技術(shù)而言，鋸帶是切割單晶硅棒的主要工具。鋸帶一般被安裝在鋸床上，在一定的張力與進(jìn)給速度下對(duì)單晶硅棒進(jìn)行切割?，F(xiàn)有的鋸帶在切割單晶硅棒時(shí)會(huì)產(chǎn)生2_左右的鋸縫和3_左右的斜面，對(duì)材料的損耗較大。在此操作過(guò)程中，人工勞動(dòng)強(qiáng)度較大。
[0005]目前還有一種使用金剛石線對(duì)單晶硅棒進(jìn)行切割的技術(shù)，金剛石線切割是比較先進(jìn)的硅棒切割加工技術(shù)。借助于收放線裝置使金剛石線產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，在切割液輔助冷卻的作用下對(duì)晶棒材料進(jìn)行摩擦，從而達(dá)到切割的目的。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中該加工方法與臥式鋸床加工方式類似，多為單根加工，也有一次性加工多根的相關(guān)設(shè)備。采用金剛石線對(duì)單晶硅棒進(jìn)行切割時(shí)，由于使用記號(hào)筆畫(huà)線、人工對(duì)線，不僅切割效率低，而且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著光伏技術(shù)的發(fā)展，人工晶體的應(yīng)用量不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有技術(shù)這種低效的人工切割方式已經(jīng)難以滿足生產(chǎn)的需求，急需開(kāi)發(fā)一種生產(chǎn)效率高的自動(dòng)化切割設(shè)備。
[0007]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種全自動(dòng)硅棒切割裝置及其切割方法，可同時(shí)完成多根開(kāi)方后多晶硅鑄錠原料頭、尾部分的切割加工，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的多工位自動(dòng)上下料、自動(dòng)定位、自動(dòng)切割，明顯提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種晶體硅棒的切割裝置，該裝置包括床身、機(jī)架、硅棒傳送機(jī)構(gòu)和硅棒切割機(jī)構(gòu)，還包括機(jī)械手自動(dòng)上、下料系統(tǒng)、自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)以及數(shù)控操作系統(tǒng)，所述的切割機(jī)構(gòu)為金剛石線切割系統(tǒng)。
[0009]所述的硅棒傳送機(jī)構(gòu)為導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械手自動(dòng)上、下料系統(tǒng)包括機(jī)械手機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)、廢料輸送機(jī)構(gòu)、硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和機(jī)械手絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)上可同時(shí)放多根待加工硅棒，機(jī)械手機(jī)構(gòu)從轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)上抓取硅棒并依次放入硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝載硅棒由自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)定位并將其送入切割部位，所述的導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0010]所述的自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)包括六對(duì)對(duì)射傳感器，它們沿切割裝置的橫向排列成上下兩排，該對(duì)射傳感器分別對(duì)三根硅棒的起始、結(jié)束位置和硅棒上突起的定位貼片進(jìn)行探測(cè)定位，探測(cè)并儲(chǔ)存每根硅棒的定位貼片所標(biāo)示的切割位置及硅棒的長(zhǎng)度，并由數(shù)控操作系統(tǒng)根據(jù)該儲(chǔ)存數(shù)據(jù)對(duì)硅棒進(jìn)行控制。
[0011]為了提高探測(cè)的可靠性，可以增加對(duì)射傳感器的數(shù)量，例如可以采用六對(duì)對(duì)射傳感器對(duì)硅棒進(jìn)行探測(cè)。
[0012]所述的金剛石線切割系統(tǒng)包括切割升降機(jī)構(gòu)、切割線張緊機(jī)構(gòu)、排線糾偏機(jī)構(gòu)、收放線機(jī)構(gòu)、配電箱、提拉絲杠機(jī)構(gòu)、配重機(jī)構(gòu)、水冷卻系統(tǒng)以及自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，金剛石線在裝置中循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在冷卻水的作用下對(duì)硅棒進(jìn)行切割。
[0013]所述的數(shù)控操作系統(tǒng)包括觸屏控制箱。
[0014]本發(fā)明還公開(kāi)了一種對(duì)晶體硅棒進(jìn)行切割的方法，該方法包括:
對(duì)開(kāi)方后的娃棒進(jìn)行檢測(cè)，以確定娃棒的可使用范圍，將突起的定位貼片固定在娃棒的表面，標(biāo)識(shí)出切割位置；
利用導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)三根硅棒分別進(jìn)行輸送，在輸送過(guò)程中依靠六對(duì)對(duì)射傳感器分別對(duì)三根硅棒的起始、結(jié)束位置和硅棒上突起的定位貼片進(jìn)行探測(cè)定位，探測(cè)并儲(chǔ)存每根硅棒的長(zhǎng)度、第一定位貼片和第二定位貼片所標(biāo)示的切割位置，根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)由數(shù)控操作系統(tǒng)控制移動(dòng)各根硅棒，待三根硅棒的相應(yīng)切割線抵達(dá)同一直線后，再對(duì)其同時(shí)進(jìn)行切割；
硅棒的首尾切割完成后，用機(jī)械手將兩端切割下的硅棒放至廢料輸送裝置皮帶上移出設(shè)備，將中間部分成品硅棒放至成品小車(chē)。
[0015]硅棒在移動(dòng)探測(cè)過(guò)程中，一種方式是首先通過(guò)對(duì)射傳感器分別探測(cè)每根硅棒的第一定位貼片所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到第一切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第一切割線抵達(dá)切割部位后，該硅棒便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒的第一切割線在同一直線上對(duì)齊；
利用金剛石線對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第一次切割；
第一次切割完成之后，繼續(xù)移動(dòng)硅棒，使其后端的第二定位貼片通過(guò)對(duì)射傳感器，繼續(xù)探測(cè)每根硅棒的第二定位貼片所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第二切割線抵達(dá)切割部位后，該硅棒便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒的第二切割線在同一直線上對(duì)齊；
利用金剛石線對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第二次切割。
[0016]該方式適用于所切割硅棒總長(zhǎng)度大于對(duì)射傳感器到切割線的距離的情況。
[0017]另一種方式是:硅棒在移動(dòng)探測(cè)過(guò)程中，首先通過(guò)六對(duì)對(duì)射傳感器分別探測(cè)并儲(chǔ)存每根硅棒的起始位置、第一定位貼片和第二定位貼片位置所標(biāo)示的切割位置、結(jié)束位置；
根據(jù)所存儲(chǔ)的行進(jìn)數(shù)據(jù)以及探測(cè)傳感器與切割線之間的距離D，分別將各硅棒的第一切割線移動(dòng)至切割部位，對(duì)齊后對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第一次切割；
根據(jù)所存儲(chǔ)的行進(jìn)數(shù)據(jù)分別移動(dòng)各根硅棒，將其第二切割線移至切割部位，對(duì)齊后對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第二次切割。
[0018]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)程的多工位自動(dòng)上下料、自動(dòng)定位、自動(dòng)切割，明顯提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0019]【【附圖說(shuō)明】】
圖1是本發(fā)明切割裝置一具體實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)透視示意圖；
圖2是圖1所示切割裝置的側(cè)視示意圖；
圖3是本發(fā)明切割裝置中機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)透視示意圖；
圖4是圖3所示機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)實(shí)施例的另一透視示意圖；
圖5是圖3所示機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)實(shí)施例的主視示意圖；
圖6是圖3所示機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)實(shí)施例的左視示意圖；
附圖中零部件編號(hào)與名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系是:
1、床身主體;2、導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu);3、硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu);4、硅棒；5、第一定位貼片；5，、第二定位貼片;6、龍門(mén)架;7、切割升降機(jī)構(gòu);8、切割線張緊機(jī)構(gòu);9、排線糾偏機(jī)構(gòu)；10、收放線機(jī)構(gòu)；11、配電箱；12、提拉絲杠機(jī)構(gòu)；13、配重機(jī)構(gòu)；14、觸屏控制箱；15、轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)；16、對(duì)射傳感器；17、冷卻水管；18、機(jī)械手絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；19、機(jī)械手機(jī)構(gòu)；20、廢料輸送機(jī)構(gòu)；21、第一氣缸固定板;22、夾緊側(cè)板;23、氣缸連接桿;24、氣缸定位桿;25、第二氣缸固定板；
26、第一接近傳感器;27、定位板;28、垂直移動(dòng)氣缸;29、第一防護(hù)墊板;30、導(dǎo)向塊;31、左右移動(dòng)氣缸;32、第二防護(hù)墊板;33、第二接近傳感器;34、固定板;35、前后移動(dòng)氣缸;36、防護(hù)墊板C; 37、升降塊;38、沖洗水管。
[0020]【【具體實(shí)施方式】】
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的切割裝置及其切割方法以具體實(shí)施例的方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明的切割裝置采用金剛石線切割技術(shù)，該裝置由機(jī)架、床身、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)、機(jī)械手自動(dòng)上、下料、自動(dòng)定位、金剛石線線輪張緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)、數(shù)控操作系統(tǒng)等部分組成。
[0022]附圖1-2描述了發(fā)明硅棒切割裝置一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。該裝置包括:
床身主體1、導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2、硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3、硅棒4、第一定位貼片5、第二定位貼片5’、龍門(mén)架6、切割升降機(jī)構(gòu)7、切割線張緊機(jī)構(gòu)8、排線糾偏機(jī)構(gòu)9、收放線機(jī)構(gòu)10、配電箱11、提拉絲杠機(jī)構(gòu)12、配重機(jī)構(gòu)13、觸屏控制箱14、轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)15、對(duì)射傳感器16、冷卻水管17、機(jī)械手絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18、機(jī)械手機(jī)構(gòu)19、廢料輸送機(jī)構(gòu)20以及沖洗水管38。
[0023]首先對(duì)開(kāi)方后的硅棒4進(jìn)行檢測(cè)，以確定硅棒的可使用范圍并對(duì)切割線做出標(biāo)識(shí)。例如，該標(biāo)識(shí)可以采用突起的定位貼片5、5 ’，將定位貼片5、5 ’固定在娃棒4的表面，指示出硅棒4的前后切割位置。通過(guò)對(duì)射傳感器16對(duì)定位貼片5所標(biāo)識(shí)的切割線進(jìn)行探測(cè)并儲(chǔ)存。該標(biāo)識(shí)物及其識(shí)別方式可以借鑒現(xiàn)有技術(shù)中的各種成熟技術(shù)，例如也可以采用具有反射功能的平面標(biāo)識(shí);探測(cè)傳感裝置可以采用紅外線探測(cè)器或者激光探測(cè)器等。
[0024]將標(biāo)示好的硅棒4通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)15運(yùn)送至切割設(shè)備的側(cè)面，轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)15可以通過(guò)皮帶對(duì)硅棒4進(jìn)行運(yùn)輸。轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)15上可同時(shí)放多根待加工硅棒4 ο機(jī)械手機(jī)構(gòu)19從轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)15上抓取硅棒4并依次放入切割裝置中的硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3內(nèi)。機(jī)械手機(jī)構(gòu)19脫離后，硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3夾緊并通過(guò)導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2移動(dòng)硅棒4，通過(guò)探測(cè)裝置對(duì)硅棒4進(jìn)行切割位置探測(cè)并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
[0025]本發(fā)明的所述的探測(cè)裝置采用的是對(duì)射傳感器。利用導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2對(duì)三根娃棒4分別進(jìn)行輸送，在輸送過(guò)程中依靠三對(duì)位于同一直線上的對(duì)射傳感器16分別對(duì)三根娃棒4上突起的定位貼片進(jìn)行探測(cè)定位，探測(cè)每根娃棒4的第一定位貼片5和第二定位貼片5’所標(biāo)示的切割位置，并由數(shù)控操作系統(tǒng)控制移動(dòng)各根硅棒4，待三根硅棒4的相應(yīng)切割線抵達(dá)同一直線后，再對(duì)其同時(shí)進(jìn)行切割。為了提高探測(cè)的可靠性，可以增加對(duì)射傳感器16的數(shù)量，例如可以采用六對(duì)對(duì)射傳感器16對(duì)硅棒進(jìn)行探測(cè)。即在所述的對(duì)射傳感器16的下方再增設(shè)三對(duì)對(duì)射傳感器，位于下方的三對(duì)對(duì)射傳感器分別對(duì)放置于導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上的三根硅棒4的起始端面和結(jié)束端面進(jìn)行探測(cè)定位，由數(shù)控操作系統(tǒng)計(jì)算每根硅棒的總長(zhǎng)度，并確定表面突起的定位貼片5在每根硅棒長(zhǎng)度方向的實(shí)際位置，當(dāng)位置超出允許切割范圍時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。
[0026]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，硅棒4在移動(dòng)探測(cè)過(guò)程中首先利用對(duì)射傳感器16分別探測(cè)每根硅棒的第一定位貼片5所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到第一切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒4繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待硅棒4的第一切割線抵達(dá)切割部位后，該硅棒4便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒的第一切割線在同一直線上對(duì)齊。對(duì)其之后，利用金剛石線對(duì)三根硅棒4同時(shí)進(jìn)行第一次切割。
[0027]第一次切割完成之后，繼續(xù)移動(dòng)硅棒4，使其后端的第二定位貼片5’通過(guò)對(duì)射傳感器16，繼續(xù)探測(cè)每根硅棒的第二定位貼片5’所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒4繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待硅棒4的第二切割線抵達(dá)切割部位后便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒4的第二切割線在同一直線上對(duì)齊。利用金剛石線對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第二次切割。
[0028]該切割方式適用于成品硅棒4的長(zhǎng)度大于上述距離D的情況。
[0029]為確保切割位置的精確，應(yīng)選擇精度較高的硅棒傳送機(jī)構(gòu)。本實(shí)施例中的傳送機(jī)構(gòu)采用了滾珠絲杠。該傳送機(jī)構(gòu)傳動(dòng)精度高、具有過(guò)載、過(guò)流保護(hù)功能，以保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。
[0030]切割完畢后，機(jī)械手機(jī)構(gòu)19依次抓取各段硅棒4移出切割部位。
[0031 ]在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，與上述實(shí)施例相比，僅在于硅棒4的探測(cè)及移動(dòng)次序有所不同。
[0032]該實(shí)施例中，當(dāng)三組對(duì)射傳感器16首先分別檢測(cè)出每根硅棒4的第一定位貼片5所標(biāo)示的切割位置之后，硅棒4繼續(xù)前行，對(duì)第二定位貼片5’進(jìn)行探測(cè)，并對(duì)兩定位片5、5’之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0033]待對(duì)兩組定位片5、5’的探測(cè)完畢之后，根據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及探測(cè)傳感器與切割線之間的距離D，將各硅棒的第一切割線移動(dòng)至切割部位，同時(shí)進(jìn)行第一次切割。然后根據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分別移動(dòng)各根硅棒，使其第二切割線移至切割部位，對(duì)其后對(duì)多根硅棒4同時(shí)進(jìn)行第二次切割。
[0034]該切割方式適用于成品硅棒4的長(zhǎng)度小于上述距離D的情況。
[0035]機(jī)械手屬于成熟的現(xiàn)有技術(shù)。
[0036]附圖3-6描述了本發(fā)明使用的一種機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)。
[0037]該夾持機(jī)構(gòu)由三維方向排置的垂直移動(dòng)氣缸28、左右移動(dòng)氣缸31以及前后移動(dòng)氣缸35三組氣缸組成。除此之外還包括第一氣缸固定板21、夾緊側(cè)板22、氣缸連接桿23、氣缸定位桿24、第二氣缸固定板25、第一接近傳感器26、定位板27、第一防護(hù)墊板29、導(dǎo)向塊30、第二防護(hù)墊板32、第二接近傳感器33及固定板34。機(jī)械手通過(guò)垂直移動(dòng)氣缸28實(shí)現(xiàn)升降，通過(guò)左右移動(dòng)氣缸31和前后移動(dòng)氣缸35兩組氣杠實(shí)現(xiàn)寬度方向及長(zhǎng)度方向的夾緊。切割后，依靠氣缸將切割后的首尾硅棒抓起，并移動(dòng)至廢料輸送裝置上方，垂直移動(dòng)氣缸28控制機(jī)械手下降再運(yùn)行至第一接近傳感器26感應(yīng)到定位板27位置時(shí)，前后移動(dòng)氣缸35收回，將端部硅棒放至廢料輸送裝置皮帶上。然后機(jī)械手升起，皮帶電機(jī)啟動(dòng)，將廢硅棒移出設(shè)備。機(jī)械手繼續(xù)把中間部分成品硅棒放至另一側(cè)成品轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)，完成整個(gè)過(guò)程加工。
[0038]本發(fā)明設(shè)置人機(jī)交換系統(tǒng)，根據(jù)硅棒4所處位置及對(duì)射傳感器16所采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)控控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化控制?？刂葡到y(tǒng)由PLC控制，通過(guò)觸控操作屏進(jìn)行操作，輸入設(shè)定加工的相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)數(shù)控加工。數(shù)控技術(shù)也屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。
[0039]本發(fā)明的切割裝置既可以獨(dú)立使用，也可以作為硅棒切割加工線的一個(gè)加工單元，與其他加工單元配合使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶體硅棒的切割裝置，該裝置包括機(jī)架、床身、硅棒傳送機(jī)構(gòu)和硅棒切割機(jī)構(gòu)，其特征在于:還包括機(jī)械手自動(dòng)上、下料系統(tǒng)、自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)以及數(shù)控操作系統(tǒng)，所述的切割機(jī)構(gòu)為金剛石線切割系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的切割裝置，其特征在于:所述的硅棒傳送機(jī)構(gòu)為導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，機(jī)械手自動(dòng)上、下料系統(tǒng)包括機(jī)械手機(jī)構(gòu)(19)、轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)(15)、廢料輸送機(jī)構(gòu)(20)、硅棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(3 )和機(jī)械手絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(18)，轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)(15 )上可同時(shí)放多根待加工娃棒(4)，機(jī)械手機(jī)構(gòu)(19)從轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)(15)上抓取娃棒(4)并依次放入娃棒氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(3)內(nèi)，導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)裝載硅棒(4)由自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)定位并將其送入切割部位，所述的導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2 )為滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.如權(quán)利要求1所述的切割裝置，其特征在于:所述的自動(dòng)探測(cè)定位系統(tǒng)包括三對(duì)對(duì)射傳感器(16)，它們沿切割裝置的橫向排列成一直線，該對(duì)射傳感器(16)分別對(duì)放置于導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2 )上的三根娃棒(4 )表面突起的定位貼片(5 )進(jìn)行探測(cè)定位，探測(cè)每根娃棒定位貼片(5)所標(biāo)示的切割位置，并由數(shù)控操作系統(tǒng)對(duì)硅棒(4)的移動(dòng)進(jìn)行控制。4.如權(quán)利要求3所述的切割裝置，其特征在于:所述的對(duì)射傳感器(16)的下方還增設(shè)三對(duì)對(duì)射傳感器，位于下方的三對(duì)對(duì)射傳感器分別對(duì)放置于導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)上的三根硅棒(4)的起始端面和結(jié)束端面進(jìn)行探測(cè)定位，由數(shù)控操作系統(tǒng)計(jì)算每根硅棒的總長(zhǎng)度，并確定表面突起的定位貼片(5 )在每根硅棒長(zhǎng)度方向的實(shí)際位置，當(dāng)位置超出允許切割范圍時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。5.如權(quán)利要求1所述的切割裝置，其特征在于:所述的金剛石線切割系統(tǒng)包括切割升降機(jī)構(gòu)(7 )、切割線張緊機(jī)構(gòu)(8 )、排線糾偏機(jī)構(gòu)(9 )、收放線機(jī)構(gòu)(1 )、配電箱(11)、提拉絲杠機(jī)構(gòu)(12)、配重機(jī)構(gòu)(13)以及冷卻水管(17)，金剛石線在裝置中循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在冷卻水的作用下對(duì)硅棒(4)進(jìn)行切割。6.如權(quán)利要求1所述的切割裝置，其特征在于:所述的數(shù)控操作系統(tǒng)包括觸屏控制箱(14)。7.如權(quán)利要求2所述的切割裝置，其特征在于:所述的機(jī)械手機(jī)構(gòu)(19)由沿三維方向排置的垂直移動(dòng)氣缸(28)、左右移動(dòng)氣缸(31)、前后移動(dòng)氣缸(35)組成，它們分別連接第一氣缸固定板(21)、夾緊側(cè)板(22 )、氣缸連接桿(23 )、氣缸定位桿(24 )、第二氣缸固定板(25 )、第一接近傳感器(26 )、定位板(27 )、第一防護(hù)墊板(29 )、導(dǎo)向塊(30 )、第二防護(hù)墊板(32 )、第二接近傳感器(33)及固定板(34)，機(jī)械手通過(guò)垂直移動(dòng)氣缸(28)實(shí)現(xiàn)垂直升降，通過(guò)左右移動(dòng)氣缸(31)和前后移動(dòng)氣缸(35)實(shí)現(xiàn)寬度方向及長(zhǎng)度方向的夾緊。8.采用權(quán)利要求1所述的切割裝置對(duì)晶體硅棒進(jìn)行切割的方法，該方法包括:對(duì)開(kāi)方后的娃棒(4)進(jìn)行檢測(cè)，以確定娃棒(4)的可使用范圍，將突起的定位貼片(5、5’)固定在娃棒(4)的表面，標(biāo)識(shí)出前后端的切割位置； 利用導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)對(duì)三根硅棒(4)分別進(jìn)行輸送，在輸送過(guò)程中依靠三對(duì)位于同一直線上的對(duì)射傳感器(16 )分別對(duì)三根娃棒(4 )上突起的定位貼片(5 )進(jìn)行探測(cè)定位，探測(cè)并儲(chǔ)存每根硅棒(4)的第一定位貼片(5)和第二定位貼片(5’)所標(biāo)示的切割位置，并由數(shù)控操作系統(tǒng)根據(jù)該數(shù)據(jù)移動(dòng)各根硅棒(4)，待三根硅棒(4)的相應(yīng)切割線抵達(dá)同一直線后，再對(duì)其同時(shí)進(jìn)行切割； 硅棒(4)的首尾切割完成后，用機(jī)械手將兩端切割下的硅棒(4)放至廢料輸送裝置皮帶上移出切割裝置，將中間部分成品硅棒放至成品小車(chē)。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 硅棒(4)在移動(dòng)探測(cè)過(guò)程中，首先通過(guò)對(duì)射傳感器(16)分別探測(cè)每根硅棒的第一定位貼片(5)所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到第一切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒(4)繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第一切割線抵達(dá)切割部位后，該硅棒便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒的第一切割線在同一直線上與切割位置對(duì)齊； 利用金剛石線對(duì)三根硅棒(4)同時(shí)進(jìn)行第一次切割； 第一次切割完成之后，繼續(xù)移動(dòng)硅棒(4)，使其后端的第二定位貼片(5’)通過(guò)對(duì)射傳感器(16)，繼續(xù)探測(cè)每根硅棒的第二定位貼片(5’)所標(biāo)示的切割位置，探測(cè)到切割位置后，通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)使硅棒(4)繼續(xù)前行距離D，該距離D為探測(cè)傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第二切割線抵達(dá)切割部位后，該硅棒便停止運(yùn)動(dòng)，最終使三根硅棒的第二切割線在同一直線上與切割位置對(duì)齊； 利用金剛石線對(duì)三根硅棒同時(shí)進(jìn)行第二次切割。10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 硅棒(4)在移動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)三組對(duì)射傳感器(16)分別探測(cè)并存儲(chǔ)每根硅棒的第一定位貼片(5)和第二定位貼片(5’)所標(biāo)示的切割位置，根據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及探測(cè)傳感器與切割線之間的距離D，分別將各硅棒的第一切割線移動(dòng)至切割部位，對(duì)齊后對(duì)三根硅棒(4)同時(shí)進(jìn)行第一次切割； 根據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分別移動(dòng)各根硅棒(4)，將其第二切割線移至切割部位，對(duì)齊后對(duì)三根硅棒(4)同時(shí)進(jìn)行第二次切割。
【文檔編號(hào)】B28D7/02GK105835246SQ201610315596
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月14日
【發(fā)明人】劉朝軒, 王晨光, 邵瑋
【申請(qǐng)人】洛陽(yáng)金諾機(jī)械工程有限公司