硅棒加工系统的制作方法

1.本发明涉及光伏技术领域，尤其是指一种硅棒加工系统。

背景技术：

2.现有的四工位开方磨削一体机是由上下料机构、旋转转运机构、一号开方机构、二号开方机构和磨削机构组成。旋转转运机构用于将硅棒从上下料机构、开方机构和磨削机构间的输送。在硅棒加工完成后，旋转运输机构朝上料方向相反的方向旋转，从而将加工完成硅棒输送给上下料机构。其中，旋转运输机构同时运输四根硅棒。
3.在现有技术中，硅棒的两次开方切割均使用长线金刚线切割，磨削工位用于实现硅棒的磨平面和倒角两个功能。
4.然而，现有技术中的存在以下不足之处：一为开方工位使用长线金刚线切割，硅棒切割质量不佳，需要预留的硅棒磨削余量较大，从而导致整台设备的硅损较多；二为四工位采用一个上下料机构、两个开方机构和一个磨削机构的布局，其中两个开方工位所用切割时间远小于单工位磨削加工的时间，造成工位浪费；三为旋转转运机构与磨削机构之间的偏差过大，旋转转运机构在转动过程中，与磨削机构之间存在相对运动，两者之间偏差会不断增大，进而导致磨削的精度较低；四为磨削机构和开方机构在加工硅棒时，会导致水雾会向外飞溅。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以提高加工效率和加工精度并防止水雾飞溅的硅棒加工系统。
6.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
7.一种硅棒加工系统，包括：底架；上下料组件，用于硅棒的上料和下料；加工工作台，加工工作台和底架转动连接；开方组件，开方组件切割硅棒的边皮；磨削组件，磨削组件对切割后的硅棒进行磨削加工；上下料组件、开方组件和磨削组件围绕加工工作台设置；硅棒加工系统还包括横梁组件，横梁组件至少部分设置在磨削组件和加工工作台之间，横梁组件的一端固定连接至磨削组件的上端，横梁组件的另一端转动连接至加工工作台的上端，横梁组件包括第一挡水机构和/或第二挡水机构，第一挡水机构至少部分设置在上下料组件和开方组件之间，第二挡水机构至少部分设置在上下料组件和磨削组件之间；横梁组件上还设置有检测磨削组件定位的检测组件。
8.进一步地，横梁组件还包括连接梁和连接机构，连接机构和加工工作台的上端转动连接，连接梁的两端分别连接连接机构和磨削组件的上端。
9.进一步地，第一挡水机构包括固定梁、驱动件和挡水件，固定梁固定连接至连接机构，驱动件和挡水件均设置在固定梁上，驱动件控制挡水件沿固定梁的延伸方向移动，以使挡水件在收纳状态和挡水状态之间切换。
10.进一步地，第二挡水机构的结构和第一挡水机机构的结构一致。
11.进一步地，加工工作台包括通过加工工作台的转动形成的若干个加工工位，当加工工作台在若干个加工工位之间切换时，驱动件控制挡水件处于收纳状态。
12.进一步地，检测组件设置在连接梁上。
13.进一步地，开方组件包括第一位移机构、切割机构和第一进给机构，第一位移机构控制切割机构进行横向位移，第一进给机构控制切割机构纵向位移。
14.进一步地，开方组件还包括取皮机构，当切割机构切割下硅棒的边皮后，取皮机构用于将取下边皮。
15.进一步地，磨削组件包括磨削机构、第二位移机构和第二进给机构，第二位移机构控制磨削机构进行横向位移，第二进给机构控制磨削机构纵向位移。
16.进一步地，磨削机构包括第一磨削头和第二磨削头，第二进给机构包括第一进给件和第二进给件，第一进给件控制第一磨削头的移动，第二进给件控制第二磨削头的移动。
17.本发明提供的硅棒加工系统可以通过开方组件实现硅棒的四面开方，并通过开方组件的两次开方使磨削组件的磨削时间和开方组件的开方时间基本相同，从而减少额外的开方组件，简化硅棒加工系统的结构；还可以通过检测组件检测磨削组件的基准精度，从而提高磨削组件的加工精度；此外，通过挡水机构可以在磨削组件和开方组件加工硅棒时，防止水雾向外飞溅。
附图说明
18.图1为本技术硅棒加工系统的结构示意图。
19.图2为本技术硅棒加工系统的俯视剖视图。
20.图3为本技术图1中a处的局部放大图。
21.图4为本技术图1中b处的局部放大图。
22.图5为本技术图2中d处的局部放大图。
23.图6为本技术图1中c处的局部放大图。
24.图7为本技术硅棒加工系统的横梁组件和检测组件的结构示意图。
25.图8为本技术横梁组件和检测组件的另一角度的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.如图1和图2所示，一种硅棒加工系统100，用于加工硅棒，从而使加工后的硅棒满足光伏领域对硅片的要求。硅棒加工系统100包括底架11、上下料组件12、加工工作台13、开方组件14和磨削组件15。为了清楚说明本发明的技术方案，还定义了如图1所示的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、下侧表示硅棒加工系统100的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、下侧。
28.其中，底架11用于支撑加工工作台13、开方组件14和磨削组件15，且沿硅棒加工系统100的上下方向，加工工作台13、开方组件14和磨削组件15均设置在底架11的上侧。上下料组件12用于硅棒的上料和下料。加工工作台13和底架11转动连接，且加工工作台13能够放置多个硅棒，从而提高硅棒加工系统100的工作效率。开方组件14用于切割硅棒的边皮，从而实现硅棒的开方加工。磨削组件15对切割后的硅棒进行磨削加工，从而提高硅棒的表
面平整度，进而提高硅棒的表面质量。具体地，加工工作台13上通过自身的转动实现硅棒在上下料组件12、开方组件14和磨削组件15之间切换并对应形成有上下料区域、开方区域和磨削区域。更具体地，上下料组件12、开方组件14和磨削组件15围绕加工工作台13设置，从而便于加工工作台13能够通过加工工作台13的转动，实现加工工作台13上的硅棒在上下料区域、开方区域和磨削区域之间的切换效率，进而提高硅棒加工系统100的工作效率。通过上述设置，可以通过上下料组件12、开方组件14、磨削组件15实现环线加工布局，从而提高硅棒加工系统100的加工效率，并使单工位开方切割能匹配上单工位磨削的时间，进而最大程度简化硅棒加工系统100的结构，同时又可以提高硅棒加工系统100的加工效率和产能。
29.在本实施方式中，上下料组件12包括翻转台121和上下料机构122。具体地，硅棒水平放置在翻转台121上，并通过翻转台121将硅棒翻转90
°
，从而便于上下料机构122将硅棒放置于加工工作台13上。其中，上下料机构122可以设置为机械手等抓取结构。此外，上下料机构122还能够将加工完的硅棒从加工工作台13上取下。加工工作台13设置有若干组夹持机构131，夹持机构131用于固定硅棒，从而便于在开方组件14和磨削组件15加工硅棒时维持硅棒的稳定性，进而提高硅棒加工系统100的加工精度，并提高硅棒的加工质量。如图3所示，作为一种可选择的实施方式，夹持机构131包括上夹持件1311和下夹持件1312，上夹持件1311和下夹持件1312中至少之一能够沿硅棒加工系统100的上下方向移动，从而便于夹持不同规格的硅棒。作为一种可选择的实施方式，加工工作台13设置为直六棱柱、直八棱柱
……
直n棱柱，以使加工工作台13设置有若干个侧面，相邻两个侧面设置为工作面和非工作面，即两个工作面之间相隔一个非工作面，每个工作面上均设置有夹持机构131，从而实现加工工作台13的多工位加工，进而提高加工工作台13的加工效率。在本实施方式中，加工工作台13设置为直六棱柱，从而实现加工工作台13的三工位加工。此外，可以通过开方组件14实现硅棒的四面开方，并通过开方组件14的两次开方使磨削组件15的磨削时间和开方组件14的开方时间基本相同，从而减少额外的开方组件14，简化硅棒加工系统100的结构。
30.如图4所示，作为一种实现方式，开方组件14包括第一位移机构141、切割机构142和第一进给机构143。第一位移机构141控制切割机构142进行横向位移，从而调节切割机构142的开合位置，实现不同规格的硅棒切割。第一进给机构143控制切割机构142纵向位移，从而实现对硅棒的切割。具体地，切割机构142包括第一切割件1421和第二切割件1422，第一切割件1421和第二切割件1422均可以通过第一位移机构141控制第一切割件1421和第二切割件1422之间的开合位置。其中，切割机构142可以设置为切割轮系，切割机构142采用环线双线切割，从而提高硅棒的切割质量，降低硅棒的磨削余量，并减小设备的硅损率。在本实施方式中，切割机构142首先切割硅棒的两侧，然后通过夹持机构131将硅棒旋转90
°
，再通过切割机构142对硅棒进行切割，从而实现硅棒的四面开方。
31.作为一种实现方式，开方组件14还包括取皮机构144，当切割机构142切割下硅棒的边皮后，取皮机构144用于将取下硅棒经切割后的边皮。具体地，取皮机构144能够实现横向移动和纵向移动，从而在切割机构142切割硅棒的同时，取皮机构144套设于切割下来的硅棒边皮上，并随着切割机构142的下移而下移，进而便于取皮机构144固定硅棒的边皮，提高切割机构142的加工精度。此外，在切割机构142完成对硅棒的切割后，取皮机构144能够将边皮转移至放置在取皮机构144的边皮盒中，从而实现边皮的回收。通过上述设置，可以便于在切割机构142切割硅棒的同时，完成边皮的固定，在切割机构142完成切割硅棒的同
时，完成边皮的下料，从而提高开方组件14的加工效率，有利于简化加工工序。
32.如图5和图6所示，作为一种实现方式，磨削组件15包括磨削机构151、第二位移机构152和第二进给机构153。第二位移机构152控制磨削机构151进行横向位移，从而实现调节磨削机构151的开合位置，实现不同规格的硅棒磨削。第二进给机构153控制磨削机构151纵向位移，从而现磨削机构151对硅棒的磨削加工。其中，磨削机构151可以设置为磨削动力头，更具体地，磨削机构151采用粗精一体动力头，即可以实现外圈砂轮不动、内圈砂轮可伸出缩回，从而通过一个机构实现晶棒的粗磨和精磨，进而提高磨削机构151的加工效率，简化磨削机构151的结构。
33.具体地，磨削机构151包括第一磨削件1511和第二磨削件1512，第二进给机构153包括第一进给件和第二进给件，第一进给件控制第一磨削件1511的移动，第二进给件控制第二磨削件1512的移动。即第一磨削件1511和第二磨削件1512均具有独立的进给结构，从而可以实现两侧砂轮相对于硅棒错开加工，并利用砂轮边缘对硅棒进行滚圆磨削，提高磨削机构151的工作效率，并提高硅棒的加工质量。
34.如图1、图7和图8所示，作为一种实现方式，硅棒加工系统100还包括横梁组件16，横梁组件16用于配合加工工作台13和磨削组件15加工硅棒。横梁组件16至少部分设置在磨削组件15和加工工作台13之间，横梁组件16的一端固定连接至磨削组件15的上端，横梁组件16的另一端转动连接至加工工作台13的上端。通过上述设置，可以防止加工工作台13和磨削组件15震动引起的硅棒磨削质量问题，从而提高硅棒的加工质量。
35.具体地，横梁组件16包括支撑架161和挡水机构162。挡水机构162固定连接至支撑架161，支撑架161还固定连接至底架11，从而使支撑架161能够支撑挡水机构162。挡水机构162至少部分设置在上下料组件12和开方组件14之间，和/或挡水机构162还至少部分设置在上下料组件12和磨削组件15之间，挡水机构162用于阻隔开方区域和/或磨削区域加工时的水雾和水汽，防止上下料组件12在上下料时水飞溅或溢出到硅棒加工系统100外。
36.更具体地，挡水机构162包括第一挡水机构1621和/或第二挡水机构1622，第一挡水机构1621至少部分设置在上下料组件12和开方组件14之间，第二挡水机构1622至少部分设置在上下料组件12和磨削组件15之间。通过上述设置，可以通过第一挡水机构1621阻隔开方区域加工时的水雾和水汽，通过第二挡水机构1622阻隔磨削区域加工时的水雾和水汽，从而防止上下料组件12在上下料时水飞溅或溢出到硅棒加工系统100外。
37.作为一种实现方式，横梁组件16还包括连接梁163和连接机构164，连接机构164和加工工作台13的上端转动连接，连接梁163的两端分别连接连接机构164和磨削组件15的上端，连接梁163还通过连接机构164固定连接至支撑架161上。通过上述设置，可以使加工工作台13和磨削组件15之间通过连接梁163固定，从而可以防止加工工作台13和磨削组件15震动引起的硅棒磨削质量问题，进而提高硅棒的加工质量。此外，通过上述设置，可以通过连接机构164作为支撑架161和连接梁163的过渡机构，从而使支撑架161和连接梁163之间的连接更加稳定；并通过连接机构164和加工工作台13的上端转动连接，从而使加工工作台13的两端分别转动连接至横梁组件16和底架11上，进而有利于提高加工工作台13在转动时的稳定性，以减小加工工作台13与磨削组件15的加工偏差，确提高硅棒加工系统100整体的稳定性。
38.在本实施方式中，连接机构164的下侧设置有轴座1641和转轴1642，轴座1641和连
接机构164的下侧固定连接或一体成型，转轴1642和轴座1641转动连接，转轴1642和加工工作台13的上端固定连接，从而实现连接机构164和加工工作台13的上端的转动连接。通过上述设置，可以使转轴1642与加工工作台13固定连接，轴承座固定在连接机构164上，有利于加工工作台13在转动时的稳定，从而减小加工工作台13与磨削组件15的加工偏差，提高磨削组件15和加工工作台13的稳定性。
39.作为一种实现方式，横梁组件16上还设置有检测磨削组件15定位的检测组件17。检测组件17可以对磨削组件15的基准进行检测定位，从而在磨削组件15磨削硅棒之前，可以通过检测组件17进行检测定位，确保磨削组件15的定位准确，进而提高硅棒的加工质量。其中，检测组件17可以设置为检测基准块。具体地，检测组件17设置在连接梁163上，从而便于检测组件17对磨削组件15进行基准检测，进而提高磨削组件15的加工精度。
40.作为一种实现方式，检测组件17下端设置有压紧件171。在检测组件17处于工作状态时，压紧件171抵接至加工工作台13的上夹持件1311，从而通过压紧件171的辅助压紧以提高上夹持件1311的夹紧力，进而避免因夹持机构131的夹持力不够而引起加工工作台13在转动过程中硅棒的固定不稳定，便于提高硅棒的加工精度和加工质量。
41.作为一种实现方式，第一挡水机构1621包括固定梁1621a、驱动件1621b和挡水件1621c，固定梁1621a固定连接至支撑架161，具体地，固定梁1621a固定连接至连接机构164，从而通过连接机构164实现固定梁1621a和支撑架161之间的稳定连接。驱动件1621b和挡水件1621c均设置在固定梁1621a上，驱动件1621b控制挡水件1621c沿固定梁1621a的延伸方向移动，以使驱动件1621b控制挡水件1621c在收纳状态和挡水状态之间切换。其中，收纳状态指挡水件1621c处于折叠状态且设置在固定梁1621a的其中一端；挡水状态指挡水件1621c处于展开状态，即挡水件1621c的两端分别设置在固定梁1621a的两端，从而使挡水件1621c能够阻隔开方区域和/或磨削区域加工时的水雾和水汽。在本实施方式中，固定梁1621a上设置有滑动导轨1621d，挡水件1621c和滑动导轨1621d滑动连接，具体地，驱动件1621b控制挡水件1621c在滑动导轨1621d上滑动，从而实现挡水件1621c在收纳状态和挡水状态之间切换。
42.其中，加工工作台13包括通过加工工作台13的转动形成的若干个加工工位，当加工工作台13在若干个加工工位之间切换时，驱动件1621b控制挡水件1621c处于收纳状态。具体地，加工工作台13在上下料区域、开方区域和磨削区域之间切换时，驱动件1621b控制挡水件1621c处于收纳状态。通过上述设置，可以使挡水件1621c在加工硅棒时实现阻隔水雾和水汽的功能，在切换加工工位时可以避免挡水件1621c对加工工作台13的干涉，从而提高挡水件1621c和加工工作台13的工作稳定性。
43.可以理解的，第二挡水机构1622的结构和第一挡水机机构的结构一致，此处不赘述。
44.作为一种实现方式，第一挡水机构1621沿第一预设直线101方向延伸，第二挡水机构1622沿第二预设直线102方向延伸，支撑架161至少部分沿第三预设直线103方向延伸，第一预设直线101和第二预设直线102之间所成的锐角、第一预设直线101和第三预设直线103之间所成的锐角、第二预设直线102和第三预设直线103之间所成的锐角均设置为60
°
。其中，支撑架161包括连接至底架11的第一段1611和连接至连接机构164的第二段1612，第一段1611和第二段1612固定连接或一体成型，第一段1611的延伸方向和第二段1612的延伸方
向呈90
°
角度设置；支撑架161至少部分沿第三预设直线103方向延伸是指支撑架161的第二段1612沿第三预设直线103方向延伸。具体地，在一个垂直于硅棒加工系统100上下方向的投影平面上，第一预设直线101沿上下方向在投影平面上的投影为第一投影线，第二预设直线102沿上下方向在投影平面上的投影为第二投影线，第三预设直线103沿上下方向在投影平面上的投影为第三投影线，第一预设直线101和第二预设直线102之间所成的锐角指第一投影线和第二投影线所成的锐角，第一预设直线101和第三预设直线103之间所成的锐角指第一投影线和第三投影线所成的锐角，第二预设直线102和第三预设直线103之间所成的锐角指第二投影线和第三投影线所成的锐角。通过上述设置，可以使支撑架161的第二段1612、第一挡水机构1621和第二挡水机构1622将一个圆分成三等分，从而便于控制支撑架161的第二段1612、第一挡水机构1621和第二挡水机构1622之间的间隔，防止支撑架161的第二段1612、第一挡水机构1621和第二挡水机构1622发生干涉，进而提高硅棒加工系统100的工作稳定性。
45.作为一种实现方式，硅棒加工系统100的工作原理如下：
46.将硅棒水平放置在翻转台121上，通过翻转台121将硅棒翻转90
°
，从而使硅棒处于竖直放置。此时，上下料机构122将位于翻转台121上的硅棒抓取并移动至加工工作台13的夹持机构131上。具体地，上夹持件1311或下夹持件1312沿上下方向移动，从而适配于上述硅棒的长度，从而完成夹持机构131对硅棒的固定，旋转加工工作台13，使上述硅棒转动至开方区域，同时，相邻工作面上的夹持机构131转动至上料区域，上下料机构122继续将硅棒移动至相邻工作面上的夹持机构131上。其次，当硅棒转动到开方区域时，第一位移机构141控制切割机构142进行横向位移，从而调节切割机构142的开合位置，以使切割机构142位于硅棒的切割位置。切割机构142将硅棒的两面切割完成的同时，取皮机构144将边皮取下。此后，取皮机构144和切割机构142复位，再通过夹持机构131的转动，重复上述操作，实现硅棒的四面开方。然后，当硅棒完成开方加工后，加工工作台13转动至磨削区域，相邻工作面的夹持机构131上的硅棒转动至开方区域。此时，分别同时对磨削区域的硅棒进行磨削加工、对开方区域的硅棒进行开方加工，从而提高硅棒加工系统100的加工效率。当磨削区域的硅棒完成磨削加工后，开方区域的硅棒也完成开方加工，此时，加工工作台13转动，使磨削区域的硅棒转动至上下料区域，使开方区域的硅棒转动至磨削区域，使上下料区域的硅棒移动至开方区域。然后，上下料机构122取下加工完成的硅棒后，再放置新的未加工的硅棒至加工工作台13上。重复上述步骤，完成硅棒加工系统100的三工位加工。
47.作为一种实现方式，若存在横梁组件16，硅棒加工系统100的工作原理基本不变，仅在下述步骤上存在不同：
48.在加工工作台13上的硅棒处于开方加工、磨削加工时，驱动件1621b控制挡水件1621c处于挡水状态；在加工工作台13上在三个加工工位上切换时，驱动件1621b控制挡水件1621c处于收纳状态。
49.应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种硅棒加工系统，包括：底架；上下料组件，用于硅棒的上料和下料；加工工作台，所述加工工作台和所述底架转动连接；开方组件，所述开方组件切割所述硅棒的边皮；磨削组件，所述磨削组件对切割后的所述硅棒进行磨削加工；所述上下料组件、所述开方组件和所述磨削组件围绕所述加工工作台设置；其特征在于，所述硅棒加工系统还包括横梁组件，所述横梁组件至少部分设置在所述磨削组件和所述加工工作台之间，所述横梁组件的一端固定连接至所述磨削组件的上端，所述横梁组件的另一端转动连接至所述加工工作台的上端，所述横梁组件包括第一挡水机构和/或第二挡水机构，所述第一挡水机构至少部分设置在所述上下料组件和所述开方组件之间，所述第二挡水机构至少部分设置在所述上下料组件和所述磨削组件之间；所述横梁组件上还设置有检测所述磨削组件定位的检测组件。2.根据权利要求1所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述横梁组件还包括连接梁和连接机构，所述连接机构和所述加工工作台的上端转动连接，所述连接梁的两端分别连接所述连接机构和所述磨削组件的上端。3.根据权利要求2所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述第一挡水机构包括固定梁、驱动件和挡水件，所述固定梁固定连接至所述连接机构，所述驱动件和所述挡水件均设置在所述固定梁上，所述驱动件控制所述挡水件沿所述固定梁的延伸方向移动，以使所述挡水件在收纳状态和挡水状态之间切换。4.根据权利要求3所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述第二挡水机构的结构和所述第一挡水机机构的结构一致。5.根据权利要求4所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述加工工作台包括通过所述加工工作台的转动形成的若干个加工工位，当所述加工工作台在若干个所述加工工位之间切换时，所述驱动件控制所述挡水件处于所述收纳状态。6.根据权利要求2所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述检测组件设置在所述连接梁上。7.根据权利要求1所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述开方组件包括第一位移机构、切割机构和第一进给机构，所述第一位移机构控制所述切割机构进行横向位移，所述第一进给机构控制所述切割机构纵向位移。8.根据权利要求7所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述开方组件还包括取皮机构，当所述切割机构切割下所述硅棒的边皮后，所述取皮机构用于将取下所述边皮。9.根据权利要求1所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述磨削组件包括磨削机构、第二位移机构和第二进给机构，所述第二位移机构控制所述磨削机构进行横向位移，所述第二进给机构控制所述磨削机构纵向位移。10.根据权利要求9所述的硅棒加工系统，其特征在于，所述磨削机构包括第一磨削头和第二磨削头，所述第二进给机构包括第一进给件和第二进给件，所述第一进给件控制所述第一磨削头的移动，所述第二进给件控制所述第二磨削头的移动。

技术总结

本发明公开了一种硅棒加工系统，包括：底架；上下料组件；加工工作台，加工工作台和底架转动连接；开方组件；磨削组件；上下料组件、开方组件和磨削组件围绕加工工作台设置；横梁组件，至少部分设置在磨削组件和加工工作台之间，横梁组件的一端固定连接至磨削组件的上端，横梁组件的另一端转动连接至加工工作台的上端，横梁组件包括第一挡水机构和/或第二挡水机构，第一挡水机构至少部分设置在上下料组件和开方组件之间，第二挡水机构至少部分设置在上下料组件和磨削组件之间；横梁组件上还设置有检测磨削组件定位的检测组件。通过上述设置，可以简化硅棒加工系统的结构，提高加工精度；在磨削组件和开方组件加工硅棒时，防止水雾向外飞溅。雾向外飞溅。雾向外飞溅。