CN106586180A - 一种硅晶片拼装料盒及其自动上料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅晶片拼装料盒及其自动上料装置，该拼装料盒主要包括U型料盒本体、底部滑槽、底部扣槽、顶部滑槽、顶部卡扣、底部支板和放置槽；该自动上料装置主要包括用于装载硅晶片的拼装料盒、支撑平台、连接支架、升降滑块、传动组件、驱动电机和用于检测硅晶片和拼装料盒位置的传感器组。本发明可以一次性同时加载4‑6个料盒，并且输送装置连续输送一次性加载的多个堆叠料盒而在料盒下降切换过程中无需停顿或额外操作，使得硅晶片上料效率大为提高，所需人力成本大为降低，通过所设计的硅晶片工装料盒之间的快速拼装，实现了硅晶片自动上料的高效率与低成本。本发明设计简单易行、生产成本低廉，使得上料人员操作也较为方便，且安全性高。

Description

一种硅晶片拼装料盒及其自动上料装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏组件生产制造领域，尤其涉及一种用于硅晶片自动上料的拼装料盒及其上料装置。

背景技术

在太阳能光伏组件生产领域中，硅棒经过切片机切割后成为一片片的硅晶片，而硅晶片需要在分选机上进行分选，筛选出合格品、残次品和报废品。

目前国内的硅晶片分选设备90％以上都是采用德国的WIS型HenneAke分选系统，该系统稳定性和测量精确度较高，但是上料阶段效率较低。一方面，目前常规将硅晶片输送到传送带上的方式是将多片硅片预先排列并放置到料盒中，通过控制料盒的高度来控制硅片逐片与水平输送带接触，一片片送入，送完料盒后需要将料盒拿下然后装片后再使用，这就需要工人频繁装片并频繁更换料盒，从而导致上料效率较低，人工成本提高；另一方面，有的设备采用两只机械手，一次性加载一个料盒，水平方向上来回切换，以将上料装置移动到上料平台进行硅晶片传送，这样造成机械手的切换耗时较长，导致工人需要以较高的频率加载料盒，至少每两台该分选系统就需要安排一个上料操作人员，人力成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、能够快捷拼装的拼装料盒。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述拼装料盒的高效自动上料装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种硅晶片拼装料盒，该料盒通过上下拼装的方式一次可以同时上多盒物料，使上料操作方便、快捷，减少了机器的等待时间，降低工人的劳动强度，提高生产效率。该拼装料盒主要包括前端开口的U型料盒本体、用于与其他拼装料盒拼接扣合的底部滑槽、底部扣槽、顶部滑槽和顶部卡扣、用于定位和固定拼装料盒的底部支板、以及设置在料盒本体内壁用于安放硅晶片的放置槽。

具体的，所述U型拼装料盒本体的顶部和底部均设有缺口，该缺口用于插入输送带，使输送带与装载在料盒本体上的硅晶片接触，硅晶片在输送带摩擦力的作用下从料盒本体内抽出来，输送到分选设备上进行分选。所述放置槽环绕料盒本体内壁设置，其所在的平面与料盒本体的底部平面和顶部平面相互平行。所述底部滑槽对称地设置在料盒本体底部的左右两侧，且靠后设置，使底部滑槽的末端与料盒本体底部的末端平齐，所述底部扣槽位于底部滑槽的前方。所述顶部滑槽对称地设置在料盒本体顶部的左右两侧，且靠后设置，使顶部滑槽的末端与料盒本体顶部的末端平齐，该顶部滑槽在拼接时插入另一个料盒本体的底部滑槽内；所述顶部卡扣位于顶部滑槽的前方，在拼接时与另一个料盒本体的底部扣槽扣合连接，从而固定并定位拼接的料盒本体。所述底部支板设置在料盒本体的底部，其上设有用于定位料盒的定位槽。优选的，所述底部支板设置在料盒本体底部的前端(位于底部扣槽的前端)，这样设计使拼装后料盒的安装(放置在上料装置中)和定位更方便。

作为本发明的优选方案，所述底部支板设置于底部扣槽的前方，所述定位槽从底部支板的前端延伸至中部。这样设计的好处在于，工人将拼装后的料盒防止支撑平台上，向前轻轻一推，使定位槽卡在夹紧气缸的输出杆上便完成定位，节省调整定位的时间，同时操作十分方便。

进一步的，为了加强料盒本体的强度，使其不容易变形，本发明所述料盒本体上还设有用于提高料盒强度的加强板。所述加强板安装在料盒本体的顶部和底部。更进一步的，所述加强板为横置于料盒本体顶部和底部的横板，该横板的两端固定连接在U型料盒本体的两侧，使整个料盒本体不容易弯曲和变形，提高使用寿命。

作为本发明的优选方案，为了降低设备的生产成本，提高经济效益，本发明所提供的生产料盒本体的材料为塑料，采用一体注塑成型的工艺制成。

作为本发明的优选方案，考虑到拼接结构(底部滑槽、底部扣槽、顶部滑槽、顶部卡扣)的设计强度、拼接的效率、可靠性等问题，本发明所述底部滑槽和底部扣槽凹陷与料盒本体内，且底部扣槽比底部滑槽更凹陷于料盒本体内。所述顶部滑槽和顶部卡扣凸起于料盒本体外，且顶部卡扣比顶部滑槽更凸起与料盒本体外。这样设计的好处在于，拼接结构在拼接完成后不会凸出于料盒本体外，拼接强度高、连接可靠，且拼接效率高。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种设有硅晶片拼装料盒的自动上料装置，该上料装置用于自动上料上述提供的拼装料盒，一次可完成多个拼装料盒的上料操作，从而提高上料和分选效率。该自动上料装置主要包括用于装载硅晶片的拼装料盒、用于放置拼装料盒的支撑平台、连接支架、升降滑块、传动组件、驱动电机和用于检测硅晶片和拼装料盒位置的传感器组。所述传动组件竖直并固定设置，该传动组件位于分选仪器的输送带旁。所述升降滑块安装在传动组件上，所述驱动电机与传动组件连接，驱动升降滑块在传动组件上上下运动。所述支撑平台上设有与拼装料盒对应的缺口和定位孔，该缺口为输送带上下移动调整位置提供工作空间。支撑平台通过连接支架与升降滑块固定连接，该连接支架对称设置在支撑平台的两侧，用于连接与升降滑块连接及提高平台的支撑效果，对应的，所述传动组件设为两组，分别对称安装在支撑平台的两侧。所述位置传感器组安装在支撑平台上，主要用于检测拼装料盒内是否有硅晶片，最底部的硅晶片与输送带的距离，最底部的硅晶片是否到位，硅晶片传送的数量，支撑平台与地面的距离等参数。

进一步的，本发明所提供的自动上料装置还包括用于定位拼装料盒的固定压块和夹紧气缸。所述夹紧气缸安装在支撑平台下方，其输出杆穿过定位孔和拼装料盒的定位槽与固定压块连接。拼装料盒安放在支撑平台上，并推送到位后，夹紧气缸动作，驱动固定压块向下将料盒本体的底部支板压紧并定位，使拼接后的拼装料盒不能随意移动，起到很好的固定作用。

进一步的，为了提高支撑平台在上下运动时的流畅程度，本发明所提供的自动上料装置还包括用于提高上料稳定性的升降导轨和直线轴承。所述升降导轨竖直安装在支撑平台的后方，所述直线轴承安装在支撑平台上，并与升降导轨滑动连接。优选的，所述升降导轨和直线轴承的数量各设为两个，分别安装在支撑平台的两侧，这样设计使支撑平台上下运动时受力更均匀，避免发生抖动或共振的现象。

进一步的，为了提高上料操作的自动化水平，减少工人的劳动强度，本发明所提供的自动上料装置还包括用于卸下空置的拼装料盒的推送气缸和推杆。所述推杆安装在推送气缸的输出端，所述推送气缸水平安装，并设置在上料装置的底部，用于驱动推杆向后将拼装料盒推出，即当传感器组检测到拼装料盒上的硅晶片已经输送完毕时，支撑平台下降到合适的位置，推送气缸动作，驱动推杆将拼装料盒朝支撑平台的后方推出，便于工人将拼装料盒回收和重新装载。

所述传动组件可采用皮带式传动、同步带式传动或丝杆式等传动方式，作为本发明的优选方案，由于滚珠丝杆具有传动精度高、运行平稳可靠、耐用性高等优点，因此本发明所述传动组件优选采用滚珠丝杆的传动方式。

作为本发明的优选方案，所述传动组件的长度取决于升降滑块的长度和料盒壳体的高度。优选的，传动组件的长度等于一倍的升降滑块长度加上五倍的料盒壳体高度。

本发明的工作过程和原理是：本发明所提供的拼装料盒的拼装过程是，首先将A拼装料盒(A拼装料盒代表其中一个拼装料盒)水平放置；然后将B拼装料盒(B拼装料盒代表另一个拼装料盒)的底部紧贴A拼装料盒的顶部，使B拼装料盒的底部滑槽卡进A拼装料盒的顶部滑槽内；最后将B拼装料盒水平朝着A拼装料盒的后方推送，直到B拼装料盒上的底部扣槽与A拼装料盒上的顶部卡扣相互扣紧固定，至此两个拼装料盒的拼接操作完成，若要拼接两个以上的料盒只需重复上述步骤即可实现，该拼装料盒结构简单、拼接方便、劳动强度小，能有效提高硅晶片的分选和太阳能组件的生产效率。本发明所提供的自动上料装置的上料过程是，首先工作人员将拼接好的多层(4至6层)料盒放在支撑平台上，向前推送至定位孔处，夹紧气缸动作，驱动固定块向下将料盒本体的底部支板压紧定位；然后，驱动电机通过传动组件和滑块来驱动支撑平台下降，当传感器组检测到位于最底部的硅晶片到位后，驱动电机停止，硅晶片在摩擦力的作用下进入输送带并向前输送；接着，驱动电机带着支撑平台继续下降，传感器组检测到硅晶片到位后使驱动电机停止转动，如此反复直到所有硅晶片被输送出去；接着，驱动电机带着支撑平台下降到最底部，推送气缸动作将空置的拼装料盒推出，从上料装置上卸下；最后，驱动电机带着支撑平台向上运动回到原来的位置，等待下一轮上料操作；该自动上料装置结构简单、操作方便、上料效率高。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的硅晶片拼装料盒之间可以根据上料装置的高度和大小叠加多层，且拼接十分方便、快捷，可以有效缩短上料时间，大大提高上料效率。

(2)本发明所提供的自动上料装置可以一次输送多盒硅晶片，拼装料盒在下降切换过程中无需停顿，减少硅晶片抽片所需的等待时间，降低工人的劳动强度和时间，提高输送的效率。

(3)本发明所提供的拼装料盒和自动上料装置的结构简单，容易实施，其制造成本较低，工人操作更为方便，上料装置运行稳定可靠、安全性高。

附图说明

图1是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的立体图。

图2是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的左视图。

图3是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的主视图。

图4是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的局部示意图。

图5是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的拼接过程示意图。

图6是本发明所提供的硅晶片拼装料盒的四层拼接效果图。

图7是本发明所提供的自动上料装置的主视图。

图8是本发明所提供的自动上料装置的俯视图。

上述附图中的标号说明：

1-料盒本体、2-底部滑槽、3-底部扣槽、4-底部支板、5-定位槽、6-缺口、7-放置槽、8-顶部卡扣、9-顶部滑槽、10-加强板、11-硅晶片、12-固定压块、13-夹紧气缸、14-连接支架、15-升降滑块、16-传动组件、17-驱动电机、28-推杆、19-推送气缸、20-升降导轨、21-传感器组、22-支撑平台、23-直线轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种硅晶片拼装料盒，该料盒通过上下拼装的方式一次可以同时上多盒物料，使上料操作方便、快捷，减少了机器的等待时间，降低工人的劳动强度，提高生产效率。该拼装料盒主要包括前端开口的U型料盒本体1、用于与其他拼装料盒拼接扣合的底部滑槽2、底部扣槽3、顶部滑槽9和顶部卡扣8、用于定位和固定拼装料盒的底部支板4、以及设置在料盒本体1内壁用于安放硅晶片11的放置槽7。

具体的，结合图1、图4和图6所示，所述U型拼装料盒本体1的顶部和底部均设有缺口6，该缺口6用于插入输送带，使输送带与装载在料盒本体1上的硅晶片11接触，硅晶片11在输送带摩擦力的作用下从料盒本体1内抽出来，输送到分选设备上进行分选。所述放置槽7环绕料盒本体1内壁设置，其所在的平面与料盒本体1的底部平面和顶部平面相互平行。所述底部滑槽2对称地设置在料盒本体1底部的左右两侧，且靠后设置，使底部滑槽2的末端与料盒本体1底部的末端平齐，所述底部扣槽3位于底部滑槽2的前方。所述顶部滑槽9对称地设置在料盒本体1顶部的左右两侧，且靠后设置，使顶部滑槽9的末端与料盒本体1顶部的末端平齐，该顶部滑槽9在拼接时插入另一个料盒本体1的底部滑槽2内；所述顶部卡扣8位于顶部滑槽9的前方，在拼接时与另一个料盒本体1的底部扣槽3扣合连接，从而固定并定位拼接的料盒本体1。所述底部支板4设置在料盒本体1的底部，其上设有用于定位料盒的定位槽5。优选的，所述底部支板4设置在料盒本体1底部的前端(位于底部扣槽3的前端)，这样设计使拼装后料盒的安装(放置在上料装置中)和定位更方便。

作为本发明的优选方案，所述底部支板4设置于底部扣槽3的前方，所述定位槽5从底部支板4的前端延伸至中部。这样设计的好处在于，工人将拼装后的料盒防止支撑平台22上，向前轻轻一推，使定位槽5卡在夹紧气缸13的输出杆上便完成定位，节省调整定位的时间，同时操作十分方便。

进一步的，为了加强料盒本体1的强度，使其不容易变形，本发明所述料盒本体1上还设有用于提高料盒强度的加强板10。所述加强板10安装在料盒本体1的顶部和底部。更进一步的，所述加强板10为横置于料盒本体1顶部和底部的横板，该横板的两端固定连接在U型料盒本体1的两侧，使整个料盒本体1不容易弯曲和变形，提高使用寿命。

作为本发明的优选方案，为了降低设备的生产成本，提高经济效益，本发明所提供的生产料盒本体1的材料为塑料，采用一体注塑成型的工艺制成。

作为本发明的优选方案，考虑到拼接结构(底部滑槽2、底部扣槽3、顶部滑槽9、顶部卡扣8)的设计强度、拼接的效率、可靠性等问题，本发明所述底部滑槽2和底部扣槽3凹陷与料盒本体1内，且底部扣槽3比底部滑槽2更凹陷于料盒本体1内。所述顶部滑槽9和顶部卡扣8凸起于料盒本体1外，且顶部卡扣8比顶部滑槽9更凸起与料盒本体1外。这样设计的好处在于，拼接结构在拼接完成后不会凸出于料盒本体1外，拼接强度高、连接可靠，且拼接效率高。

如图7和图8所示，本发明还公开了一种设有硅晶片拼装料盒的自动上料装置，该上料装置用于自动上料上述提供的拼装料盒，一次可完成多个拼装料盒的上料操作，从而提高上料和分选效率。该自动上料装置主要包括用于装载硅晶片11的拼装料盒、用于放置拼装料盒的支撑平台22、连接支架14、升降滑块15、传动组件16、驱动电机17和用于检测硅晶片11和拼装料盒位置的传感器组21。所述传动组件16竖直并固定设置，该传动组件16位于分选仪器的输送带旁。所述升降滑块15安装在传动组件16上，所述驱动电机17与传动组件16连接，驱动升降滑块15在传动组件16上上下运动。所述支撑平台22上设有与拼装料盒对应的缺口6和定位孔，该缺口6为输送带上下移动调整位置提供工作空间。支撑平台22通过连接支架14与升降滑块15固定连接，该连接支架14对称设置在支撑平台22的两侧，用于连接与升降滑块15连接及提高平台的支撑效果，对应的，所述传动组件16设为两组，分别对称安装在支撑平台22的两侧。所述位置传感器组21安装在支撑平台22上，主要用于检测拼装料盒内是否有硅晶片11，最底部的硅晶片11与输送带的距离，最底部的硅晶片11是否到位，硅晶片11传送的数量，支撑平台22与地面的距离等参数。

进一步的，本发明所提供的自动上料装置还包括用于定位拼装料盒的固定压块12和夹紧气缸13。所述夹紧气缸13安装在支撑平台22下方，其输出杆穿过定位孔和拼装料盒的定位槽5与固定压块12连接。拼装料盒安放在支撑平台22上，并推送到位后，夹紧气缸13动作，驱动固定压块12向下将料盒本体1的底部支板4压紧并定位，使拼接后的拼装料盒不能随意移动，起到很好的固定作用。

进一步的，为了提高支撑平台22在上下运动时的流畅程度，本发明所提供的自动上料装置还包括用于提高上料稳定性的升降导轨20和直线轴承23。所述升降导轨20竖直安装在支撑平台22的后方，所述直线轴承23安装在支撑平台22上，并与升降导轨20滑动连接。优选的，所述升降导轨20和直线轴承23的数量各设为两个，分别安装在支撑平台22的两侧，这样设计使支撑平台22上下运动时受力更均匀，避免发生抖动或共振的现象。

进一步的，为了提高上料操作的自动化水平，减少工人的劳动强度，本发明所提供的自动上料装置还包括用于卸下空置的拼装料盒的推送气缸19和推杆18。所述推杆18安装在推送气缸19的输出端，所述推送气缸19水平安装，并设置在上料装置的底部，用于驱动推杆18向后将拼装料盒推出，即当传感器组21检测到拼装料盒上的硅晶片11已经输送完毕时，支撑平台22下降到合适的位置，推送气缸19动作，驱动推杆18将拼装料盒朝支撑平台22的后方推出，便于工人将拼装料盒回收和重新装载。

所述传动组件16可采用皮带式传动、同步带式传动或丝杆式等传动方式，作为本发明的优选方案，由于滚珠丝杆具有传动精度高、运行平稳可靠、耐用性高等优点，因此本发明所述传动组件16优选采用滚珠丝杆的传动方式。

作为本发明的优选方案，所述传动组件16的长度取决于升降滑块15的长度和料盒壳体的高度。优选的，传动组件16的长度等于一倍的升降滑块15长度加上五倍的料盒壳体高度。

本发明所提供的硅晶片拼装料盒的拼装过程如下：

如图5所示，A料盒的料盒本体1水平放置并固定，然后将B料盒的底部紧贴着A料盒的顶部，使B料盒的底部滑槽2沿着A料盒的顶部滑槽9，从A料盒的前端水平向后推，直到B料盒的底部扣槽3和A料盒的顶部卡扣8相互扣紧固定，此时两个料盒拼装完成，一般情况下建议4-6个拼装料盒拼装使用。

通过一个完整的工作循环来说明本发明所提供的自动上料装置的上料过程如下：

1、操作人员将拼装好的多层拼装料盒放在料盒支撑平台22上，然后推动料盒至工作位置，此时夹紧气缸13输出杆穿过底部支板4上的料盒定位孔并与其配合定位；

2、夹紧气缸13输出杆回退，固定压块12将底部支板4压紧固定，工装料盒定位夹紧完成；

3、驱动电机17通过传动组件16驱动升降滑块15，带着支撑平台22下降，当位于多层拼装料盒最下方的硅晶片11与传送皮带高度一致时，传感器组21反馈信息到驱动电机17，使其停止运动；

4、皮带轮持续带动传送皮带运动，与传送皮带接触后的硅晶片11在摩擦力的作用下被快速输送出去；

5、位置传感器组21反馈信息到驱动电机17，使其继续驱动支撑平台22下降，直到料盒最下方的硅晶片11与传送皮带高度一致，如此往复；

6、当料盒内所有硅晶片11被输送完成后，位置传感器组21输出信号，夹紧气缸13输出杆伸出，将固定压块12抬起，拼装料盒解除夹紧状态；

7、推送气缸19伸出，推杆18将空置的拼装料盒整体推出；

8、推送气缸19回退，到位信号反馈到驱动电机17，使其驱动支撑平台22上升，直到位置传感器组21检测到位后反馈信息到驱动电机17，使其停止运动，等待下一个工作循环的开始。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅晶片拼装料盒，其特征在于，包括U型料盒本体、用于与其他拼装料盒拼接扣合的底部滑槽、底部扣槽、顶部滑槽、顶部卡扣、用于定位拼装料盒的底部支板和设置在料盒本体内壁用于安放硅晶片的放置槽；所述料盒本体的顶部和底部均设有缺口；所述放置槽所在平面与料盒本体的底部平行；所述底部滑槽对称地设置在料盒本体底部的左右两侧，所述底部扣槽位于底部滑槽的前方；所述顶部滑槽对称地设置在料盒本体顶部的左右两侧，插入另一个料盒本体的底部滑槽内，所述顶部卡扣位于顶部滑槽的前方，与另一个料盒本体的底部扣槽扣合连接；所述底部支板设置在料盒本体的底部，其上设有用于定位料盒的定位槽。

2.根据权利要求1所述的硅晶片拼装料盒，其特征在于，所述料盒本体上还设有用于提高料盒强度的加强板；所述加强板安装在料盒本体的顶部和底部。

3.根据权利要求1所述的硅晶片拼装料盒，其特征在于，所述底部滑槽和底部扣槽凹陷与料盒本体内。

4.根据权利要求1所述的硅晶片拼装料盒，其特征在于，所述顶部滑槽和顶部卡扣凸起于料盒本体外。

5.根据权利要求1所述的硅晶片拼装料盒，其特征在于，所述底部支板设置于底部扣槽的前方，所述定位槽从底部支板的前端延伸至中部。

6.一种设有如权利要求1所述的硅晶片拼装料盒的自动上料装置，其特征在于，包括用于装载硅晶片的拼装料盒、支撑平台、连接支架、升降滑块、传动组件、驱动电机和用于检测硅晶片和拼装料盒位置的传感器组；所述传动组件竖直固定设置，所述升降滑块安装在传动组件上，所述驱动电机与传动组件连接，驱动升降滑块上下运动；所述支撑平台上设有与拼装料盒对应的缺口和定位孔，并通过连接支架与升降滑块固定连接；所述位置传感器组安装在支撑平台上。

7.根据权利要求6所述的硅晶片拼装料盒的自动上料装置，其特征在于，包括用于定位拼装料盒的固定压块和夹紧气缸；所述夹紧气缸安装在支撑平台下方，其输出杆穿过定位孔和拼装料盒的定位槽与固定压块连接，驱动固定压块向下压紧底部支板。

8.根据权利要求6所述的硅晶片拼装料盒的自动上料装置，其特征在于，包括用于提高上料稳定性的升降导轨和直线轴承；所述升降导轨竖直安装在支撑平台的后方，所述直线轴承安装在支撑平台上，并与升降导轨滑动连接。

9.根据权利要求6所述的硅晶片拼装料盒的自动上料装置，其特征在于，包括用于卸下空置的拼装料盒的推送气缸和推杆；所述推杆安装在推送气缸的输出端，所述推送气缸设置在上料装置的底部，驱动推杆向后将拼装料盒推出。

10.根据权利要求6所述的硅晶片拼装料盒的自动上料装置，其特征在于，所述传动组件采用滚珠丝杆传动。