[发明专利]一种全自动单晶硅棒切磨复合加工一体设备及其使用方法

说明书

本发明涉及一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备及其使用方法，本发明提供了一种全自动单晶硅棒切方磨削一体加工的设备，把圆棒通过切方、边角磨削和平面磨削一体加工成方棒，能够有效解决现有技术中的问题，在提高硅棒加工的效率、降低硅棒加工的成本、提升晶棒尺寸精度的同时又能减少设备的种类和数量，节省厂房面积，节约人力和物流成本。本申请可以使得切方组件和磨削组件相互独立工作互相不干涉，提高加工效率；此外，切方磨削动力头采用对称布局，同时进行双面加工，成倍提高加工效率。

技术领域

本发明涉及一种全自动单晶硅棒切方磨削复合加工一体设备及其使用方法，适用于高效率高质量低成本地完成单晶硅棒切方和磨削的自动加工，属于单晶硅棒的加工领域。

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流转完成整个加工过程。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、抛光。这样整个过程就需要三种不同功能的加工设备，硅棒需要频繁地在设备间进行人工搬运及加工前的装夹和定位操作。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。

发明内容

针对目前单体设备加工存在的诸多问题，本发明提供了一种全自动单晶硅棒切方磨削一体加工的设备，把圆棒(硅棒为圆柱形)通过切方、边角磨削和平面磨削一体加工成方棒)能够有效解决现有技术中的问题，在提高硅棒加工的效率、降低硅棒加工的成本、提升晶棒尺寸精度的同时又能减少设备的种类和数量，节省厂房面积，节约人力和物流成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种全自动单晶硅棒切磨复合加工一体设备，包括底架，安装在底架上的机械手组件、切方工作台、磨削工作台，切方工作台和磨削工作台相互独立，可以同时进行单晶硅棒的切方和磨削复合加工；机械手组件包括专用于切方工作台和磨削工作台上晶棒的上料、中转及下料操作的部分。

还包括上下料储料台、晶向检测单元、机械手组件、切方进刀组件、排线机构、边皮取料机构、前后粗磨动力头、前后精磨动力头、尺寸检测单元、阀箱、控制柜；

所述的切方进刀组件，包括切方龙门架、晶棒顶紧组件、切割导轮进刀组件、换向导轮组件，晶棒顶紧组件和切割导轮进刀组件分别上下安装在龙门架上的导轨滑块上，在伺服电机和滚珠丝杆的驱动下能上下移动；

所述的切方工作台包括气缸、浮动头、边皮托架和万向夹头波纹管，切方工作台安装于大底架上，与切方进刀组件上的晶棒顶紧组件保持0.025的同心度；

所述粗精磨动力头安装于底架的滑台上，包括变频电机、支撑框架、砂轮安装座和杯型砂轮，磨削动力头安装于底架的滑台上，该滑台由竖直方向的直线导轨、滚珠丝杆、伺服电机以及水平方向上的直线导轨、滚珠丝杆、伺服电机等支撑及驱动；

所述的机械手组件包括由伺服电机和滚珠丝杆驱动的水平进给组件、由伺服电机和滚珠丝杆驱动的竖直进给组件、由伺服电机和行星减速机驱动的旋转组件、机械气爪；