一种用于磨削硅棒平面及倒角的自动化设备及加工方法与流程

本发明属于硅棒加工技术领域，具体地说涉及一种用于磨削硅棒平面及倒角的自动化设备及加工方法。

背景技术：

市场现有硅棒磨床基本采用粗磨完后移动到精磨工位进行加工，粗磨和精磨工序是分开进行的，每次只能加工两个面，磨削效率低，并且粗磨及精磨由于处于两个位置，导致粗磨后精磨余量大，效率低。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种用于磨削硅棒平面及倒角的自动化设备及加工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于磨削硅棒平面及倒角的自动化设备，包括底座、安装在底座上的磨头支撑立柱和工作台驱动组件、以及安装在工作台驱动组件两侧的上料台和下料台。所述工作台驱动组件顶部设有工作台进给组件，所述底座靠近上料台一侧设有对中组件。

进一步地，所述工作台驱动组件包括导轨，导轨沿所述底座长度方向设置，供工作台进给组件在其上滑动。所述磨头支撑立柱为“门”型结构，所述导轨从磨头支撑立柱底部空隙穿过。所述磨头支撑立柱上设有4个磨头进给组件，磨头进给组件上设有磨头组件，磨头组件旁设有检测组件。

进一步地，所述磨头进给组件包括支撑底座，支撑底座上设有直线导轨，直线导轨上设有滑板；所述直线导轨一端设有伺服电机，所述直线导轨一侧还设有配重气缸。

进一步地，所述磨头组件设置在所述滑板一端，磨头组件包括主轴和分别设置主轴两端的磨头和主轴支撑体。所述磨头前端设置有砂轮，砂轮包括粗磨砂轮和精磨砂轮，所述主轴支撑体一侧设有砂轮旋转电机，另一侧设有精磨主轴电机。

进一步地，所述上料台包括上料台固定支撑板以及安装在上料台固定支撑板顶端的上料台上下移动支撑板。所述上料台上下移动支撑板上设有上料台前后移动导轨，上料台前后移动导轨上设上料台前后移动板。

进一步地，所述上料台前后移动板后侧设有上料台前后移动板风琴罩，所述上料台前后移动板底部设有上料台前后移动板驱动电机。所述上料台前后移动板上设有硅棒支撑板，硅棒支撑板两侧设有硅棒夹紧板。所述上料台固定支撑板内壁上还设有上料台上下移动导轨，上料台上下移动导轨与上料台上下移动支撑板一端相嵌设置。

进一步地，所述下料台包括下料台固定支撑板以及安装在下料台固定支撑板上的下料台上下移动支撑板，所述下料台上下移动支撑板顶部设有下料台前后移动导轨，下料台前后移动导轨上设下料台前后移动板。所述下料台前后移动板底部设有下料台前后移动板驱动电机，所述下料台前后移动板后端设有下料台前后移动板风琴罩，所述下料台前后移动板顶部设有下料支撑台。所述下料台固定支撑板内壁上设有下料台上下移动导轨，下料台上下移动导轨与所述下料台上下移动支撑板一侧相嵌设置。

进一步地，所述工作台进给组件包括底部的支撑导轨和设置在支撑导轨上的头架和尾架，所述头架固定在支撑导轨一端，尾架可沿支撑导轨移动。

一种使用上述的自动化设备加工硅棒的方法，包括以下步骤：

s1、将待加工硅棒放在上料台的硅棒支撑板上，两侧的硅棒夹紧板夹紧硅棒两侧，上料台前后移动板沿上料台前后移动导轨向对中组件处移动，移动到对中组件处，对中组件检测硅棒上下、前后中心以及硅棒左右对中。

s2、检测完毕后，硅棒由上料台前后移动板33运送至头架和尾架中间，尾架移动进行硅棒夹紧，夹紧后上料台下移退出，然后头架带动硅棒旋转45度角。

s3、工作台进给组件沿导轨向磨头支撑立柱处移动，当移动到检测组件检测位置，检测组件进行硅棒加工余量检测，并计算加工刀数。

s4、加工刀数计算好后，将硅棒的加工起始段移动到磨头组件处，磨头前端的粗磨砂轮开始对硅棒的平面进行粗磨加工。

s5、粗磨加工完成后，检测组件进行检测，计算精磨刀数。计算完成后磨头前端的精磨砂轮伸出，进行精磨加工；平面加工完成后，由头架带动硅棒旋转45度，再进行圆弧或倒角的粗磨及精磨加工。

s6、加工完毕后将硅棒吹干，下料台前后移动板向硅棒处移动，直至下料支撑台移动到硅棒正下方，尾架后退松开硅棒，硅棒落在下料台上下移动支撑板上，下料台前后移动板带着硅棒远离工作台进给组件，完成下料。

本发明的有益效果是：

采用下置工作台，工作台置于设备底座上，四个磨头组件布置于立柱上，结构紧凑，运动平稳可靠；同时，实现四面同时加工，同一位置可进行粗磨及精磨加工，由于四个磨头位置固定，装配调整好角度后不易发生变化，四面垂直度好，且加工余量小，精度高；另外，上下料分别置于设备一端的两侧，减少人工劳动强度，提高工作效率，易于自动化加工。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明另一视角的轴测图；

图3是本发明的前视图；

图4是本发明磨头组件的结构示意图；

图5是本发明磨头进给组件结构示意图；

图6是本发明上料台的结构示意图；

图7是本发明工作台进给组件的结构示意图；

图8是本发明下料台的结构示意图；

图9是本发明磨头组件安装在磨头支撑立柱上的示意图；

图10是本发明对中组件的结构示意图。

附图中：10-底座、20-磨头支撑立柱、30-上料台、40-下料台、50-工作台驱动组件、60-工作台进给组件、70-硅棒、21-磨头组件、211-砂轮旋转电机、212-精磨主轴电机、213-主轴支撑体、214-主轴、215-砂轮、22-检测组件、221-支撑底座、222-滑板、223-直线导轨、224-伺服电机、225-配重气缸、31-对中组件、311-对中固定板、312-对中夹紧板、313-对中滑轨、314-对中滑块、315-齿轮、316-齿条、32-上料台前后移动板驱动电机、33-上料台前后移动板、331-上料台前后移动板风琴罩、332-上料台前后移动导轨、333-上料台上下移动支撑板、34-硅棒夹紧板、341-硅棒支撑板、35-上料台固定支撑板、351-上料台上下移动导轨、41-下料台前后移动板、411-下料台前后移动板风琴罩、412-下料台前后移动导轨、413-下料台前后移动板驱动电机、42-下料台上下移动支撑板、43-下料台固定支撑板、431-下料台上下移动导轨、44-下料支撑台、51-导轨、61-头架、62-尾架、63-支撑导轨。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施方式中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

参见图1-图9，本发明的一种用于磨削硅棒70平面及倒角的自动化设备，包括底座10、安装在底座10上的磨头支撑立柱20和工作台驱动组件50、以及安装在工作台驱动组件50两侧的上料台30和下料台40。

工作台驱动组件50包括导轨51，导轨51沿底座10长度方向设置，供工作台进给组件60在其上滑动。

参见图9，磨头支撑立柱20为“门”型结构，工作台驱动组件50从磨头支撑立柱20底部空隙穿过。磨头支撑立柱20上设有4个磨头进给组件，在每个磨头进给组件上设有磨头组件21，磨头组件21旁设有检测组件22。

参见图5，磨头进给组件包括支撑底座221，支撑底座221上设有直线导轨223，在直线导轨223上设有滑板222，磨头组件21设置在滑板222一端，滑板222带动磨头组件21在直线导轨223上滑动。直线导轨223一端设有伺服电机224，用于驱动滑板222的前后移动。直线导轨223一侧还设有一配重气缸225，由于磨头进给组件挂设在磨头支撑立柱20上，磨头进给组件倾斜45度角，该配重气缸225用来抵消磨头进给组件的重力，以保护滚珠丝杠不磨损。

参见图4，磨头组件21包括主轴214、和分别设置主轴214两端的磨头和主轴支撑体213。磨头前端设置有砂轮215，砂轮215分两种，包括粗磨砂轮和精磨砂轮。精磨砂轮的直径小于粗磨砂轮的直径，正常状态时，精磨砂轮在粗磨砂轮的内侧。

主轴支撑体213一侧设有砂轮旋转电机211，用来为控制控制精磨砂轮和粗磨砂轮的旋转。主轴支撑体213另一侧设有精磨主轴电机212，用来控制精磨砂轮主轴伸缩，和粗磨砂轮切换工作。砂轮工作时，先对硅棒进行粗磨，粗磨完成后，精磨主轴电机212控制精磨砂轮和粗磨砂轮切换工作。

参见图6，上料台30包括上料台固定支撑板35以及安装在上料台固定支撑板35顶端的上料台上下移动支撑板333。在上料台上下移动支撑板333上设有上料台前后移动导轨332，上料台前后移动导轨332上设上料台前后移动板33，上料台前后移动板33可沿上料台前后移动导轨332滑动。

在上料台前后移动板33后侧设有上料台前后移动板风琴罩331，当上料台前后移动板33向前移动时可伸开，保护上料台前后移动导轨332不进灰尘颗粒。在上料台前后移动板33底部设有上料台前后移动板驱动电机32，为上料台前后移动板33提供动力。在上料台前后移动板33上设有硅棒支撑板341，在硅棒支撑板341两侧设有硅棒夹紧板34，用于夹紧硅棒70将硅棒70运至工作台进给组件60。

在上料台固定支撑板35内壁上还设有上料台上下移动导轨351，上料台上下移动导轨351与上料台上下移动支撑板333一端相嵌设置，上料台上下移动支撑板333可沿上料台上下移动导轨351上下移动。

参见图1，在底座10靠近上料台30一侧设有对中组件31，对中组件31位于上料台30顶部，用于为上料台夹持的硅棒70上下、前后中心以及硅棒70左右对中。

参见图10，对中机构31包括对中固定板311和两个竖直设置的对中夹紧板312，且两个对中夹紧板312相对设置。对中固定板311上固设有两条平行设置的对中滑轨313，对中滑轨313上设置有两个对中滑块314，且在两条滑轨313之间设置有齿轮315和与齿轮315相配合的齿条316。

齿条316设置两根，分别位于齿轮315的上方和下方。齿条316的一端与齿轮315相啮合，另一端与对中滑块314固连。当上料台30将硅棒70运至两个对中夹紧板312之间，对中夹紧板312夹紧硅棒，并对硅棒位置进行微调正直至上下、前后、左右中心符合要求。

参见图8，下料台40包括下料台固定支撑板43以及安装在下料台固定支撑板43上的下料台上下移动支撑板42。在下料台上下移动支撑板42顶部设有下料台前后移动导轨412，在下料台前后移动导轨412上设下料台前后移动板41，下料台前后移动板41可沿下料台前后移动导轨412移动。

在下料台前后移动板41底部设有下料台前后移动板驱动电机413，为下料台前后移动板41提供动力。在下料台前后移动板41后端设有下料台前后移动板风琴罩411，当下料台前后移动板41向前移动时可伸开，保护下料台前后移动导轨412不进灰尘颗粒。在下料台前后移动板41顶部设有下料支撑台44，用于放置磨削后的硅棒70，并将硅棒70运出。

在下料台固定支撑板43内壁上设有下料台上下移动导轨431，下料台上下移动导轨431与下料台上下移动支撑板42一侧相嵌设置，下料台上下移动支撑板42可沿下料台上下移动导轨431上下移动。

参见图7，工作台进给组件60包括底部的支撑导轨63、和设置在支撑导轨63上的头架61和尾架62。头架61固定在支撑导轨63一端，尾架62可沿支撑导轨63移动。当硅棒70由上料台30运至头架61和尾架62之间，尾架62在支撑导轨63上移动以匹配硅棒70的长度以便夹紧硅棒70。

当使用本发明的自动化设备加工硅棒时，按照以下步骤操作：

s1、将待加工硅棒放在上料台30的硅棒支撑板341上，两侧的硅棒夹紧板34夹紧硅棒两侧，上料台前后移动板33沿上料台前后移动导轨332向对中组件31处移动，移动到对中组件31处，对中组件31检测硅棒上下、前后中心以及硅棒70左右对中。

s2、检测完毕后，硅棒由上料台前后移动板33运送至头架61和尾架62中间，尾架62移动进行硅棒夹紧，夹紧后上料台下移退出，然后头架61带动硅棒旋转45度角。

s3、工作台进给组件60沿导轨51向磨头支撑立柱20处移动，当移动到检测组件22检测位置，检测组件22进行硅棒加工余量检测，并计算加工刀数。

s4、加工刀数计算好后，将硅棒的加工起始段移动到磨头组件21处，磨头前端的粗磨砂轮开始对硅棒的平面进行粗磨加工。

s5、粗磨加工完成后，检测组件22进行检测，计算精磨刀数。计算完成后磨头前端的精磨砂轮伸出，进行精磨加工；平面加工完成后，由头架61带动硅棒旋转45度，再进行圆弧或倒角的粗磨及精磨加工。

s6、加工完毕后将硅棒吹干，下料台前后移动板41向硅棒处移动，直至下料支撑台44移动到硅棒正下方，尾架62后退松开硅棒，硅棒落在下料台上下移动支撑板42上，下料台前后移动板41带着硅棒远离工作台进给组件60，完成下料。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。