一種用于粘接晶棒的全自動粘棒機組的制作方法

本發明創造屬于晶棒加工技術領域，尤其是涉及一種用于粘接晶棒的全自動粘棒機組。

背景技術：

隨著光伏行業的技術發展,生產商對相關生產設備的自動化要求越來越高。硅片的生產過程中，晶棒的粘接處理是生產環節中必不可少的一步，但也是自動化程度比較低的一個環節。目前，大多數制造商在晶棒的粘接工序中多是靠人工手動完成，自動化程度低，工裝與粘接完畢的晶棒重量可達100kg，搬運過程費力費時，工作效率低、勞動強度高。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明創造旨在提出一種自動化程度高、生產效率高的針對晶棒粘接的全自動粘棒機組，以解決上述問題。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種用于粘接晶棒的全自動粘棒機組，包括料座上料機構、拆分機械手、治具回流線、晶棒上料機構、桁架機械手、粘棒機、預固化流水線及數字固化庫；

所述拆分機械手位于所述料座上料機構的上方，所述治具回流線的兩端分別與所述拆分機械手和所述晶棒上料機構對接，所述治具回流線上設有治具，所述桁架機械手包括抓取機械手和滑動軌道，所述滑動軌道設于所述粘棒機進料端的上方，且所述滑動軌道的一端位于所述晶棒上料機構的上方；

所述預固化流水線的進料端與所述粘棒機出料端對應，所述預固化流水線的出料端位于所述拆分機械手的下方；

所述數字固化庫的進料端與所述拆分機械手對接。

進一步的，所述粘棒機的入料端和出料端、所述料座上料機構、所述拆分機械手及所述數字固化庫均裝有讀取料座上的rfid電子標簽的rfid讀寫器。

進一步的，所述晶棒上料機構包括晶棒升降機、晶棒傳送機構、晶棒待料位、晶棒測距機構及與所述治具回流線對接的工裝待料位，還包括掃描設于晶棒上的識別標簽的工業相機。

進一步的，所述抓取機械手包括可沿所述滑動軌道滑動的晶棒上料桁架機械手和工裝上料桁架機械手；所述晶棒上料桁架機械手通過吸盤搬運晶棒，所述工裝上料桁架機械手通過夾爪抓取裝有料座的治具。

進一步的，所述滑動軌道有兩個，所述晶棒上料桁架機械手和所述工裝上料桁架機械手分別設于兩個滑動軌道上；所述晶棒待料位及所述工裝待料位分別與所述晶棒上料桁架機械手及所述上料桁架機械手對應。

進一步的，所述粘棒機的進料端設有兩個傳送帶入料口，分別為晶棒入料口和工裝入料口，所述晶棒入料口和所述工裝入料口分別與所述單晶桁架機械手和所述工裝桁架機械手對應；所述粘棒機的出料端設有出料傳送線。

進一步的，所述預固化流水線有三層且與所述桁架機械手的滑動軌道平行設置，所述預固化流水線的兩端安裝有物料升降機構；最上層的流水線上設有刮膠工位，最下層流水線位于所述拆分機械手下方的一端為出料口；所述預固化流水線上的刮膠工位與所述粘棒機之間設有將所述出料傳送線上粘接后的晶棒轉運到所述刮膠工位的對接升降機。

進一步的，所述物料升降機構包括位于所述預固化流水線出料端的成品升降機和位于遠離所述出料端的轉移升降機；所述成品升降機包括物料升降轉移平臺、物料水平過渡平臺及成品升降平臺；所述轉移升降機包括將中間層流水線上的物料轉運到最下層流水線上的轉移平臺。

進一步的，所述數字固化庫包括晶棒固化庫、設于所述晶棒固化庫進料端上料堆垛機及設于所述固化庫出料端的下料堆垛機；所述固化庫內的存放貨架，采用行列式標號，每個存放位均采用條形碼定位；所述上料堆垛機及所述下料堆垛機均安裝有條形碼閱讀儀。

相對于現有技術，本發明創造所述的一種用于粘接晶棒的全自動粘棒機組具有以下優勢：

(1)本發明創造所述的粘棒機組可實現晶棒及料座自動上料、晶棒及料座自動粘接、治具自動回流、粘接好的晶棒與治具的自動拆分、粘接后的晶棒自動存入數字固化庫并根據需求自動出庫，自動化程度高、可以有效減少人工參與、降低工人勞動強度的同時生產效率高，產能遠大于人工產能。

(2)本發明創造所述的粘棒機組實現信息化管理，粘棒機的入料端和出料端、料座上料機構、拆分機械手及數字固化庫均裝有用于讀取料座上的rfid電子標簽的rfid讀寫器，晶棒上料機構裝有掃描晶棒上的識別標簽的工業相機，能夠記錄產品在生產過程中的所有狀態并可上傳到mes系統中，實現對粘棒工藝的每個步驟的嚴格控制，使得粘棒工藝流程變得更加清晰明了并可實現對產品的追溯。

(3)數字固化庫中能夠存儲充足的粘接完畢的晶棒用于下步工序，防止下一工序發生待料現象；上料堆垛機和下料堆垛機在存取貨物中，采用條形碼定位方式，定位精度高，確保存取的準確性。

附圖說明

構成本發明創造的一部分的附圖用來提供對本發明創造的進一步理解，本發明創造的示意性實施例及其說明用于解釋本發明創造，并不構成對本發明創造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明創造所述全自動粘棒機組的結構示意圖；

圖2為本發明創造所述晶棒上料機構的結構示意圖；

圖3為本發明創造所述桁架機械手的結構示意圖；

圖4為本發明創造所述粘棒機的結構示意圖；

圖5為本發明創造所述預固化流水線的結構示意圖；

圖6為本發明創造所述成品升降機的結構示意圖；

圖7為本發明創造所述數字固化庫的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-料座上料機構；2-拆分機械手；3-治具回流線；4-晶棒上料機構；5-桁架機械手；6-粘棒機；7-預固化流水線；8-數字固化庫；9-對接升降機；31-治具；41-晶棒升降機；42-晶棒傳送機構；43-晶棒待料位；44-晶棒測距機構；45-工業相機；46-工裝待料位；51-晶棒上料桁架機械手；52-工裝上料桁架機械手；53-橫梁；61-晶棒入料口；62-工裝入料口；63-出料傳送線；71-刮膠工位；72-成品升降機；73-轉移升降機；721-物料升降轉移平臺；722-物料水平過渡平臺；723-成品升降平臺；81-晶棒固化庫；82-上料堆垛機；83-下料堆垛機；84-存放位。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明創造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發明創造的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明創造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明創造的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明創造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明創造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明創造中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明創造。

本發明創造的目的是將晶棒與料座進行粘接，粘接的過程中實現少人化、自動化，根據晶棒粘接工藝規程，提供一種全自動粘棒機組來完成該工藝，其中，整個機組的相關設備的運行由plc控制系統控制，數據存儲、數據管理則由mes系統管理，待粘接的料座上設有rfid電子標簽，晶棒上設有識別標簽。

如圖1所示，一種用于粘接晶棒的全自動粘棒機組，包括料座上料機構1、拆分機械手2、治具回流線3、晶棒上料機構4、桁架機械手5、粘棒機6、預固化流水線7及數字固化庫8；

其中，拆分機械手2位于料座上料機構1的上方，治具回流線3的兩端分別與拆分機械手2和晶棒上料機構4對接，治具回流線3上設有治具31，桁架機械手5包括抓取機械手和滑動軌道，滑動軌道設于粘棒機6進料端的上方，且滑動軌道的一端位于晶棒上料機構4的上方；預固化流水線7的進料端與粘棒機6出料端對應，預固化流水線7的出料端位于拆分機械手2的下方；數字固化庫8的進料端與拆分機械手2對接；

拆分機械手2將料座上料機構1上的料座抓取到治具回流線3上的治具31內，治具31攜帶著料座沿治具回流線3移動至晶棒上料機構4處，抓取機械手抓取晶棒及料座送入粘棒機6的進料端，經粘棒機6粘接好后，由出料端傳出后移送到預固化流水線7上，預固化完成后由預固化流水線7的出料端運出，拆分機械手2將粘接在一起的晶棒及料座抓取出來放置于數字固化庫8進料端，將治具31放置于治具回流線3上，等待盛放下一個新的料座；

其中，粘棒機6的入料端和出料端、料座上料機構1、拆分機械手2及數字固化庫8均裝有用于讀取料座上的rfid電子標簽并將信息上傳到mes系統的rfid讀寫器，以實現對粘棒工藝的每個步驟的控制，使得粘棒工藝流程變得更加清晰明了并可實現對產品的追溯；

如圖2所示，晶棒上料機構4為整個機組提供待粘結的晶棒，包括將晶棒運輸到指定高度的晶棒升降機41、將晶棒升降機41上的晶棒平移到晶棒待料位43的晶棒傳送機構42，測定晶棒長度的晶棒測距機構44、掃描單晶上的識別標簽并上傳mes系統的工業相機45及與治具回流線3對接的工裝待料位46；其中，晶棒升降機41在豎直方向上通過電動機帶動鏈輪鏈條來實現傳動，晶棒升降機41通過電動滾筒和傳送帶組合實現將晶棒在水平方向上轉運到晶棒傳送機構42上，晶棒傳送機構42也是由電動滾筒和傳送帶來實現將晶棒轉移到晶棒待料位43上，晶棒待料位43處還設有橫移氣缸，以便調整晶棒的位置；晶棒測距機構44位于晶棒傳送機構42的上方，由伺服電機帶動激光傳感器做直線運動，可以通過伺服電機的脈沖計算晶棒的長度，采集晶棒長度的相關數據；

料座上料機構1包括將料座運輸到指定高度的料座升降機，料座升降機通過電動機帶動鏈輪鏈條將料座提升到指定高度；如圖1所示，拆分機械手2位于料座上料機構1的上方，拆分機械手2抓取料座上料機構1提供的料座，再將料座放入治具31內并運送至治具回流線3上；治具回流線3的一端與拆分機械手2的滑動軌道的一端對接，保證拆分機械手2能夠將裝有料座的治具31放置于其上，另一端與晶棒上料機構4的工裝待料位46對接，裝有料座的治具31可以沿治具回流線3運輸到工裝待料位46處；

如圖3所示，桁架機械手5的兩個滑動軌道分別設于橫梁53的前后兩個側面，晶棒上料桁架機械手51設于前側面的滑動軌道上，工裝上料桁架機械手52設于后側面的滑動軌道上；橫梁53的首端位于晶棒上料機構4的上方，且晶棒待料位43及工裝待料位46分別位于橫梁53的兩側并分別與晶棒上料桁架機械手51及工裝上料桁架機械手52對應；晶棒上料桁架機械手51和工裝上料桁架機械手52均采用伺服電機帶動齒輪齒條進行傳動來實現在各自的滑動軌道上的滑動(即伺服電機與機械手固定在一起，伺服電機輸出軸裝有齒輪，橫梁53上沿滑動軌道的方向設有與齒輪配合的齒條，伺服電機帶動齒輪轉動，齒輪與齒條配合進而帶動機械手沿滑動軌道滑動)；晶棒上料桁架機械手51通過吸盤來抓取晶棒待料位43處的晶棒，工裝上料桁架機械手52通過夾爪來抓取裝有料座的治具；

如圖4所示，粘棒機6的進料端位于橫梁53的下方，粘棒機6的進料端設有兩個傳送帶入料口，分別為晶棒入料口61和工裝入料口62，晶棒入料口61和工裝入料口62分別與晶棒上料桁架機械手51和工裝上料桁架機械手52對應，由晶棒上料桁架機械手51和工裝上料桁架機械手52運送過來的晶棒和裝有料座的治具31，分別被放置于各自對應的入料口處，進而被運送到粘棒機6中將晶棒和料座進行粘接，粘接后的晶棒(包括粘接在一起的晶棒和料座及盛放二者的治具)經粘棒機6的出料端的出料傳送線63運出，轉移至預固化流水線7；

如圖5所示，預固化流水線7的出料端位于拆分機械手2的下方，預固化流水線7有三層且與橫梁53平行設置，每層的流水線均采用電機帶動鏈輪、單倍速鏈傳動，晶棒可以在單倍速鏈上進行直線運動；最上層的流水線上設有刮膠工位71，最下層流水線位于拆分機械手2下方的一端為出料口；刮膠工位71用于去除已粘接晶棒所溢出的膠，刮膠工位71處設有旋轉支撐臺和升降氣缸，當粘接后的晶棒到達刮膠工位71時，氣缸帶動旋轉支撐臺升起，晶棒隨旋轉支撐臺升起脫離流水線，人工去除多余的膠后，縮回氣缸，使晶棒繼續沿流水線運動；

預固化流水線7的兩端安裝有將上一層流水線上的物料轉運到下層流水線上的物料升降機構，物料升降機構均由電動滾筒實現水平方向的物料轉移，通過氣缸實現豎直方向上的升降；物料升降機構包括位于預固化流水線7出料端的成品升降機72和遠離出料端的一端轉移升降機73；如圖6所示，成品升降機72包括將最上層流水線上的物料轉運到中間層流水線上的物料升降轉移平臺721、接收出料口運出的物料的物料水平過渡平臺722及接收物料水平過渡平臺722傳送過來的物料并將物料提升到指定高度的成品升降平臺723；轉移升降機73包括將中間層流水線上的物料運送到最下層流水線上的轉移平臺；刮膠后的晶棒在最上層流水線上移動至成品升降機72的物料升降轉移平臺721上，進而被轉移到中間層的流水線上，沿中間層流水線移動轉移升降機73的轉移平臺上，進而被轉移到最下層流水線上，最終經該層的出料口運送到成品升降機72的物料水平過渡平臺722上，物料水平過渡平臺722再將其轉運到成品升降平臺723上，成品升降平臺723將物料抬升至指定高度，方便拆分機械手2對其進行拆分；

如圖5所示，預固化流水線7與粘棒機6之間設有將出料傳送線63上粘接后的晶棒轉運到預固化流水線7進料端的對接升降機9，對接升降機9包括晶棒傳送機構、晶棒提升機構，晶棒傳送機構通過電動滾筒帶動皮帶實現晶棒在水平面上的轉移，晶棒提升機構通過氣缸帶動晶棒傳送機構整體的升降，調整晶棒到指定高度，方便晶棒由出料傳送線63轉移到對接升降機9上，再由對接升降機9轉移到預固化流水線7上；

如圖7所示，數字固化庫8包括用于存放粘接完畢的晶棒的晶棒固化庫81、設于晶棒固化庫81進料端用于接收由拆分機械手2拆分后的粘接有料座的晶棒的上料堆垛機82及設于固化庫81出料端的下料堆垛機83；晶棒固化庫81內的存放貨架，采用行列式標號，每個存放位83均采用條形碼定位；上料堆垛機82及下料堆垛機83均安裝有條形碼識別裝置；在取料或出料過程中，在控制系統輸入端人工輸入行號列號后，上料堆垛機82或下料堆垛機83會自動識別相應條形碼，運動至相應存放位，存放或取出粘接好的晶棒。

本發明創造的工作過程如下：

晶棒上料機構4將晶棒運送至晶棒待料位43，料座上料機構1將料座提升至拆分機械手2抓取高度→拆分機械手2將料座放入治具31內并運送至治具回流線3→裝有料座的治具31沿治具回流線3到達工裝待料位46→桁架機械手5將晶棒及裝有料座的治具運送入粘棒機6→粘棒機6將晶棒與料座進行粘接→粘接后的晶棒(此時包括粘接在一起的晶棒及料座及用于盛放二者的治具31)經對接升降機9運送至預固化流水線7→刮膠及預固化完成后由成品升降機72運送提升至拆分機械手2抓取高度處→拆分機械手2對其進行拆分(即將治具中粘接有料座的晶棒取出)→將粘接有料座的晶棒放入上料堆垛機82上，將已空的治具31放置于治具回流線3上→上料堆垛機82將粘接有料座的晶棒存放入晶棒固化庫81中，治具31放入新的料座，進入對下一個晶棒的粘接工序中。

以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，并不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明創造的保護范圍之內。