[实用新型]一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备

说明书

技术领域

本实用新型属于单晶硅棒加工设备领域，具体涉及一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备。

背景技术

硅单晶材料是最重要的光伏发电原材料，近年来随着光伏行业突飞猛进地扩张，硅单晶的产能持续增加。制备硅单晶的常用方法包括直拉法、区熔法等方法，采用此类方法制备的单晶硅均成圆柱型的晶棒。制备出来的整根单晶硅棒，首先需要进行截断工序，将过长的晶棒切断成一定长度方便加工的小段晶棒；接着，硅棒还需进行切方工序，将圆柱型晶棒切成方型且带有部分圆弧的方棒；方棒加工完成后，还需进一步对圆弧和方型表面进行磨削加工，生产出具有一定尺寸精度和表面粗糙度的硅棒；最后，再将加工好的硅棒送入专门的线切片机，加工出可用于电池片生产的硅片。

目前，国内外针对硅棒的切方、边角磨削和平面磨削的加工过程通常是单独的三道工序，需在三种不同的设备间流转以完成整个加工过程。实际操作时，通常先采用线开方机对25根单晶硅棒同时进行开方操作后，再将开方后的硅棒单独由外圆磨床进行圆角磨削，最后再送入平面磨床进行表面磨削。整个加工过程需要三种不同功能的设备配合，而且硅棒需频繁地在设备间进行搬运和装夹定位操作。硅棒的搬运、夹装，即带来了定位误差又增加了物流的工作，而且三种设备的加工精度都会影响加工过程。通常操作时为保证磨削时具备足够的加工余量，在切方时设置较大正向尺寸偏差，这样既浪费硅棒材料又增加了磨削加工的工作量，使得整个加工过程效率低、耗时长。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备，包括底架、切方动力头驱动组件、磨削动力头驱动组件、外罩单元、边皮输送机构、尺寸检测单元、晶向检测单元、切磨工作台和机械手及储料台组件；

所述底架中部设有两根平行的主导轨，所述切磨工作台安装于两根主导轨上，并由设置在底架上的主驱动电机通过底架上的主丝杆进行驱动，使其能沿着主导轨移动；

所述底架两侧有四个延伸平台，每侧各两个；所述切方动力头驱动组件和磨削动力头驱动组件安装在底架延伸平台上；所述切方动力头驱动组件包括两个切方动力头，所述磨削动力头驱动组件包括两个粗磨动力头、两个精磨动力头；所述机械手及储料台组件、晶向检测单元、尺寸检测单元、切方动力头安装于底架侧面；所述边皮传输机构安装于底架端部，所述外罩单元安装于底架上端。

本实用新型中，所述底架的主导轨上安装有两个切磨工作台，所述两个切磨工作台上包括尾座、底板、气缸、对刀传感器、基准块、头座和分度直驱电机；所述主驱动电机驱动主丝杆，从而驱动切磨工作台进给，在两根对称安装的主导轨导向下，平稳并精确地运动于底架上各工位之间；

所述用于夹紧晶棒的尾座和头座分别安装于切磨工作台底板的两端，且底板内设有气缸；尾座在气缸的驱动下沿着底板向头座离开或靠拢移动，从而实现松紧晶棒；

头座一端设有对刀传感器和基准块，用于晶棒加工前做为测量基准；其另一端设有分度直驱电机；

头座和尾座的回转中心位于同一高度，且在晶棒夹紧时，分度直驱电机通过高精度分度控制控制晶棒旋转并停止于所需的角度位置。

本实用新型中，所述切方动力头包括切方变频电机、切方支撑框架、切方刀盘安装座和盘状铣刀，两个切方动力头分别通过其各自切方刀盘安装座固定于底架；所述切方变频电机驱动盘状铣刀旋转，盘状铣刀外圈上镶嵌有金刚石颗粒，用于晶棒切方工序；

本实用新型中，所述粗磨动力头包括粗磨变频电机、粗磨支撑框架、粗磨砂轮安装座和粗磨杯型砂轮，两个粗磨动力头分别通过各自的粗磨砂轮安装座固定于底架；所述粗磨变频电机驱动粗磨杯型砂轮旋转，所述粗磨杯型砂轮的颗粒度为100～200目，用于晶棒粗磨工序。

本实用新型中，所述精磨动力头包括精磨变频电机、精磨支撑框架、精磨砂轮安装座和精磨杯型砂轮，两个精磨动力头分别通过各自精磨砂轮安装座固定于底架；所述精磨变频电机驱动精磨杯型砂轮旋转，所述精磨杯型砂轮的颗粒度为400～600目，用于晶棒精磨工序。

本实用新型中，所述机械手及储料台组件包括机械手部件和储料台部件，所述机械手部件用于将放置于储料台部件上的晶棒装入切磨工作台、将切方完成的晶棒从一个切磨工作台转运到另一个切磨工作台以及将磨削完成的晶棒从切磨工作台取下放置在储料台部件上。