一种晶硅快速自动截断装置
技术领域
本实用新型属于晶硅加工设备技术领域，具体地说涉及一种晶硅快速自动截断装置。
背景技术
目前光伏行业硅棒的截断、返切主要使用带锯截断机，单线截断机和多刀截断机；以上设备主要问题为：
①带锯截断机存在截断刀缝宽，硅料损耗大，断面垂直度差的问题，可能多次返切才能达到需要尺寸，因此基本上已经被金刚线截断取代。
②单刀截断机使用一套收放线机构，带动单线进行单刀切割。主要用于硅棒返切和硅棒自动切割。由于其使用用途的局限性，其实现结构上存在缺陷：一方面此切割方式同样需要整体收放线控制系统，但是只能实现单次单刀切割，投入成本较高。另一方面，单刀切割经过复杂进料动作后，只完成一个刀口的切割，切割动作综合时间长，切割效率低。
③多刀截断机的切割装置使用单根线绕成切割线网，整个切割线网由一组串联切割刀头构成，单晶长棒切割时只能单根切割。单晶短棒切割、多晶切割和返切时，只能手工放置，放置时间长，产能浪费特别大，实现自动化切割比较困难。
硅棒清洁与输送方面，目前主要依靠人工清洁。通过工人在各个工位间搬运、手工操作切断，手工清洁。部分实现半自动化物流线输送的，也仅仅是利用皮带机输送到截断机进行截断，然后人工搬运到输送带上，再由输送带送到清洗车间，最后由工人手工完成搬运、清洁工作。这种工作方式存在以下问题：
①劳动强度较大：此生产方式无法将截断、运输、清洁融合，工人需要手工搬运，手工清洁，劳动强度较大。
②投入成本高：此生产方式需要购买截断设备，输送设备，清洁设备，而且各个工序都需要大量工人来完成，投入和使用成本高。
③硅料损失大：一方面，常规硅棒截断设备都需要人工画线，人工摆放，切割误差较大，返切率高，硅料损失大；另一方面，使用常规皮带机输送硅棒，硅棒之间容易发生碰撞，造成硅棒损失；第三方面，在皮带机与设备之间手工来回搬运硅棒也容易出现操作失误，造成硅棒损失。
④占地面积大：此生产方案因为无法集成截断、清洁工作，所以需要安装大量截断设备和清洁设备，占用大量生产场地。
实用新型内容
针对现有技术的种种不足，现提出一种能够将晶硅自动定位、自动截断以及清洁操作集成为一体的设备，实现自动定位，在晶硅的任意位置多刀截断、晶硅清洁的自动化，极大程度的减少人工的投入，增加产能。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种晶硅快速自动截断装置，包括底座，所述底座上沿着晶硅的行进方向上依次设置有自动定位输送单元、清洁单元和检测扶正单元，所述自动定位输送单元的上方设置有分段切割单元，用于对晶硅进行定位、截断、清洁和输送。
进一步，所述自动定位输送单元包括水平输送组件、至少两组竖直升降组件、定位组件、至少一组支撑组件和固定箱，所述支撑组件和定位组件依次沿着晶硅的输送方向设置，对位于自动输送单元上的晶硅进行定位；
所述分段切割单元包括升降组件和截断组件，截断组件通过升降组件与底座固连，用于对位于自动定位输送单元上的晶硅进行截断操作；
所述清洁单元包括沿晶硅输送方向上依次设置的清洗组件和干燥组件，用于对截断后的晶硅进行清洗、吹干和输送；
所述检测扶正单元包括扶正输送组件、检测组件和扶正组件，用于对晶硅进行到位检测并对倾倒的晶硅进行扶正操作。
进一步，所述至少两组竖直升降组件位于水平输送组件的下方，且其与水平输送组件固连，所述定位组件和支撑组件固设在所述水平输送组件之间，所述固定箱固定设于所述水平输送组件的下方，用于固定支撑组件和定位组件。
进一步，所述水平输送组件包括同步带，所述竖直升降组件固设在同步带下方，其包括竖直升降电缸和固定支撑架，竖直升降电缸沿竖直方向设置并通过固定支撑架与同步带固连。
进一步，所述定位组件包括定位支撑架和第一定位板，所述定位支撑架套设于固定箱外围并可沿同步带滑动，且其上部固设有水平向的第一定位板，所述第一定位板可沿竖直方向移动调节在竖直方向的位置，用于对晶硅进行定位。
进一步，所述支撑组件包括支撑架体、支撑柱，所述支撑架体套设于固定箱的外围并通过支撑丝杠沿同步带滑动，所述支撑柱固设于所述支撑架体的上部，用于和晶硅相抵。
进一步，固定箱上还固设有水平向的支撑台，所述支撑台位于同步带之间，用于支撑晶硅。
进一步，所述升降组件固设于所述截断组件的两侧，其包括升降支架和沿竖直方向设置的升降丝杠，所述升降支架与底座固连；
所述截断组件包括截断固定架、收放线轮组和至少一组切割轮组，所述截断固定架沿晶硅的输送方向设置，且其两端与升降组件固连，所述切割轮组通过沿晶硅的输送方向设置的截断进给丝杠与截断固定架滑动连接，所述收放线轮组设置在底座两侧，用于收放切割线。
进一步，所述清洗组件包括清洗固定座、喷淋和清洗输送皮带，所述喷淋和清洗输送皮带通过清洗固定座与底座固连，清洗输送皮带与同步带相接并沿同步带的方向设置，喷淋设置在清洗输送皮带的四周；
所述干燥组件包括干燥固定座、风刀和干燥输送皮带，所述干燥输送皮带和风刀通过干燥固定座与底座固连，干燥输送皮带与清洗输送皮带相接并沿清洗输送皮带的方向设置，所述风刀固设于干燥输送皮带的四周。
进一步，所述扶正输送组件包括扶正同步带，所述检测组件固设在扶正同步带的端部，其包括安装板、位于安装板上部和下部的两个接触杆、第二定位板，所述安装板与扶正同步带垂直固连，第二定位板固设于安装板靠近晶硅的一侧，所述接触杆沿水平方向垂直贯穿安装板和第二定位板，用于和晶硅相抵；
所述扶正组件固设在扶正同步带的正下方，其包括扶正固定板、扶正杆和扶正气缸，所述扶正固定板与扶正同步带底部固连，所述扶正气缸倾斜的固设在扶正固定板上，且其与竖直方向成锐角设置，所述扶正气缸活塞端固设有扶正杆，所述扶正杆上设置有扶正轮与晶硅相抵用于将倾倒的晶硅进行扶正。
本实用新型的有益效果是：
1、定位快速、准确：本装置的切割刀头，进给装置全部使用伺服电机驱动完成，同时结合定位面和定位传感器的校正功能，切割和进给定位准确、迅速，误差小。
2、工作效率高：本装置集成了截断、清洁等工作，在截断方面，设备为双棒多刀切割，切割效率高；在截断后的输送过程中即可完成清洁工作，劳动强度小，工作效率高。
3、投入成本低：本装置集成了截断、输送、清洁等工作，不需要单独购买截断设备，输送设备和清洁设备，同时也节省了操作工人的数量，大大节约了使用成本。
4、减少硅棒损伤：本装置根据截断段长信息自动寻找切割位置，截断误差小，返切率低；同时，在输送硅棒的过程中，硅棒和输送皮带处于相对静止状态，不会对硅棒表面和内部造成损伤。
5、占地面积小：本装置不需要按照工序要求设置截断车间，清洁车间等，降低了使用面积。
6、扩展性强：切割模块可以根据要求设置不同数量的刀头；干燥组件可以增加热风刀、离子风刀等，实现烘干、去静电等功能；干燥组件后方可以增加酒精喷淋和棉辊擦拭装置，获得粘胶清洁表面。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是自动定位输送单元的结构示意图；
图3是自动定位输送单元的侧视图；
图4是清洁单元和检测扶正单元的结构示意图；
图5是检测扶正单元的结构示意图；
图6是检测组件的结构示意图；
图7是分段切割单元的结构示意图；
图8是截断组件的结构示意图；
图9是截断组件的另一结构示意图；
图10是底座的结构示意图。
附图中：
1-底座、101-第一污水收集槽、102-第二污水收集槽；
2-自动定位输送单元、201-水平输送组件、2011-同步带、202-竖直升降组件、2021-固定支撑架、203-定位组件、2031-定位支撑架、2032-第一定位板、204-支撑组件、2041-支撑架体、2042-支撑柱、205-固定箱、2051- 支撑台；
3-清洁单元、301-清洗组件、3011-清洗固定座、3012-喷淋、3013-清洗输送皮带、302-干燥组件、3021-干燥固定座、3022-风刀、3023-干燥输送皮带；
4-检测扶正单元、401-扶正输送组件、4011-扶正同步带、402-检测组件、4021-安装板、4022-第二定位板、4023-接触杆、403-扶正组件、4031- 扶正固定板、4032-扶正杆、4033-扶正气缸、4034-扶正轮；
5-分段切割单元、501-升降组件、5011-升降支架、502-截断组件、5021- 截断固定架、5022-收放线轮组、5023-左切割轮组、5024-右切割轮组、5025- 截断进给丝杠、5026-第一切割轮、5027-第二切割轮、5028-张紧组件。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型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，以下实施例中提到的方向用词，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实用新型作进一步说明。
参照图1-图10，一种晶硅快速自动截断装置，包括底座1，所述底座1 上沿着晶硅的长度方向依次设置有自动定位输送单元2、清洁单元3和检测扶正单元4，所述自动定位输送单元2的上方设置有分段切割单元5，能够实现对晶硅定位、截断、清洁和输送操作的自动化，减少人工投入，增加产能。
所述转动定位输送单元2包括水平输送组件201、至少两组竖直升降组件202、定位组件203、至少一组支撑组件204和固定箱205，用于对位于自动输送单元上的晶硅进行定位和切割。
所述自动定位输送单元2包括水平输送组件201、至少两组竖直升降组件202、定位组件203、至少一组支撑组件204和固定箱205，用于对位于自动输送单元上的晶硅进行定位；所述分段切割单元5包括截断组件502和升降组件501，升降组件501与底座1固连，且其沿着竖直方向设置，所述截断组件502与升降组件501的上部固连，并通过升降组件501与底座1固连，用于对位于自动定位输送单元2上的晶硅进行截断操作；所述清洁单元3包括沿晶硅输送方向上依次设置的清洗组件301和干燥组件302，用于对截断后的晶硅进行清洗、吹干和输送，所述检测扶正单元4包括检测组件13、扶正组件403和扶正输送组件401，用于对晶硅进行到位检测并对倾倒的晶硅进行扶正操作。
实施例一
参照图1、图2、图3，所述水平输送组件201沿着晶硅的输送方向设置，其包括同步带2011，所述同步带2011的下方间隔设置有至少两组竖直升降组件202，所述竖直升降组件202包括竖直升降电缸和固定支撑架2021，具体地，所述竖直升降电缸沿着竖直方向设置，且所述竖直升降电缸的缸底端与底座1固连，其活塞端固定连接有固定支撑架2021，所述固定支撑架 2021成框架结构，且其横截面成矩形，所述固定支撑架2021的上表面与同步带2011的底面固连，其下底面与竖直升降电缸的活塞端固定连接。其中一个竖直升降电缸的活塞端还固设有皮带驱动电机，用于驱动同步带2011 运动。
所述定位组件203和支撑组件204均设置在所述水平输送组件201之间，且支撑组件204和定位组件203沿着晶硅的输送方向设置。所述固定箱205 固设于水平输送组件201的下方，用于固定所述支撑组件204和定位组件 203。具体地，所述定位组件203包括定位支撑架2031、导轨气缸、第一定位板2032和定位丝杠，所述定位支撑架2031成框架结构，且其套设于所述固定箱205的外围。所述定位丝杠固设在定位箱205内，所述定位支撑架2031 与定位丝杠相连接，也就是说，定位丝杠带动定位支撑架2031在同步带2011 之间滑动。同时，在定位支撑架2031的上部固设竖直向的导轨气缸，导轨气缸的缸体端与定位支撑架2031固连，其活塞端与水平向的第一定位板 2032固连，用于在竖直方向调整第一定位板2032的位置并将晶硅有效的定位。同时，在所述第一定位板2032上还设置有定位传感器，用于检测晶硅是否输送到位。
所述支撑组件204包括支撑架体2041、支撑柱2042和支撑丝杠，所述支撑架体2041成框架结构，其套设于所述固定箱205的外围，所述支撑丝杠固设于固定箱205内并与所述支撑架体2041相连接，所述支撑柱2042固设于所述支撑架体2041的上部，也就是说，支撑丝杠带动所述支撑架体2041沿着同步带2011之间滑动。所述支撑柱2042固设于所述支撑架体2041的上部，且其上表面沿着水平方向设置，用于和晶硅相抵。
此外，在固定箱205的上部还设置有水平向的支撑台2051，所述支撑台2051与支撑架体2041相邻，且其位于远离所述定位组件203的一端。所述支撑柱2042的上表面和支撑台2051位于同一平面内，用于支撑截断的晶硅。
实施例二
参照图1、图7-图9，所述分段切割单元5包括截断组件502和升降组件 502，所述升降组件501对称的固设于所述截断组件502的两侧，所述截断组件502沿着晶硅的长度方向设置，且所述截断组件502与升降组件501固连。
具体地，所述升降组件501包括升降支架5011和沿着竖直方向设置的升降丝杠，所述升降支撑架5011沿着竖直方向设置，其底部与底座1固连，升降丝杠的两端与升降支架5011固定连接。位于截断组件502两侧的升降丝杠与截断组件502固连，也就是说，截断组件502通过升降丝杠沿竖直方向滑动，以调节截断组件502在竖直方向上的位置，便于切割晶硅。
所述截断组件502包括截断固定架5021、收放线轮组5022和至少一组切割轮组，所述至少一组切割轮组包括相对设置的左切割轮组5023和右切割轮组5024，具体地，所述截断固定架5021沿着晶硅的输送方向设置，且其两端与两侧的升降丝杠固定连接，同时，左切割轮组5023和右切割轮组5024 通过截断进给丝杠5025与截断固定架5021可滑动连接，也就是说，左切割轮组5023、右切割轮组5024的间距可调，即切割线距可调，实用性强。
具体地，所述截断进给丝杠5025固设在截断固定架5021上。所述左切割轮组5023和右切割轮组5024均包括线网支架、以及位于线网支架上的第一切割轮5026和第二切割轮5027，所述线网支架的底部与截断进给丝杠 5025固连。所述第一切割轮5026和第二切割轮5027位于同一竖直平面内。切割线依次绕过位于左切割组件5023和右切割组件5024的第一切割轮 5026、第二切割轮5027形成用于切割单晶硅棒的平行线，且所述平行线沿着水平方向设置。本实施例中，所述平行线沿着水平方向设置，在其他一些实施例中，所述平行线可沿着水平方向设置或倾斜设置。
具体地，所述截断进给丝杠5025的两端与截断固定架5021固连，且其沿着晶硅的输送方向设置。线网支架上设置有竖直向的第一导向轮，且所述第一导向轮位于第二切割轮5027的上方。同时，在第一切割轮5026的一侧设置有第二导向轮和第三导向轮，且所述第二导向轮和第三导向轮位于和所述第一切割轮5026相垂直的竖直平面内，同时，所述第三导向轮位于第二导向轮的上方。在左切割轮组5023和右切割轮组5024中的一组第一切割轮5026与切割电机相连，用于驱动整个线网运转以切割晶硅。此外，在线网支架上还设置有切割线喷淋装置，用于对切割线进行喷淋降温。
本实施例中，截断固定架5021上对称的设置有两组左切割轮组5023和右切割轮组5024，同时，在截断固定架5021的两侧固设有水平向的导向轮和过渡导轮组，用于为切割线换向，所述过渡导向轮组包括竖直设置的第一过渡导轮和水平设置的第二过渡导轮，且所述导向轮和第二过渡导轮位于同一水平面内。
所述收放线轮组5022设置于所述底座1的两侧，用于收线和放线，所述收放线轮组5022包括收线筒和放线筒，且所述收线筒和放线筒位于底座1 的不同侧，所述收线筒和放线筒处均设置有绕线驱动组件和排线驱动组件，所述绕线驱动组件用于带动收线筒和放线筒转动，实现收放切割线，所述排线驱动组件用于带动收线筒和放线筒产生位移实现排线。此外在收线筒和放线筒的一侧均设置有排线轮，用于排线。
同时，为保证线网的张紧度，在竖直升降组件202的两侧均设置有张紧组件5028，所述张紧组件5028包括张紧轮、第一绕线轮、第二绕线轮和第三绕线轮，张紧轮、第一绕线轮、第二绕线轮位于同一竖直平面内，且第一绕线轮位于第二绕线轮和张紧轮的下方，所述第三绕线轮位于与所述张紧轮相垂直的竖直平面内。
也就是说，切割线经放线筒，过渡导轮组、绕过左切割轮组5023、右切割轮组5024，经导向轮变换切割线的方向后，进入另一组切割轮组并最终与收线筒相连接。
同时，截断组件502通过升降丝杠沿着竖直方向产生位移，截断组件502 向上运动为晶硅在同步带2011上的输送和定位提供让位空间，截断组件502 向下运动对位于支撑组件204上的晶硅进行截断操作。
实施例三
参照图1、图4，所述清洗组件301包括清洗固定座3011、喷淋3012和清洗输送皮带3013，清洗输送皮带3013固设于清洗固定座3011上，并通过清洗固定座3011与底座1固连，同时，在清洗固定座3011的上方跨设有喷淋护罩。所述喷淋3012固设于清洗输送皮带3013的四周，其包括多个喷淋管道和位于喷淋管道上均布的多个喷嘴，喷淋管道沿着晶硅的输送方向设置。具体地，喷淋管道分别设置于清洗输送皮带3013的上方、下方以及两侧，位于清洗输送皮带3013上方和两侧的喷淋管道固设于喷淋护罩上，位于清洗输送皮带3013下方的喷淋管道设置于清洗输送皮带3013之间。为更好的对晶硅进行清洗，位于清洗输送皮带3013上方和下方的喷嘴在竖直面内相对设置，位于清洗输送皮带3013两侧的喷嘴沿水平方向相对设置，形成立方体水幕，可实现对硅棒的全方位清洗。
为将清洗后的晶硅及时干燥，清洗组件301的一侧设置有干燥组件302，所述干燥组件302沿着晶硅的输送方向上设置。具体地，所述干燥组件302 包括干燥固定座3021、风刀3022和干燥输送皮带3023，风刀3022和干燥输送皮带3023固设于干燥固定座3021，并通过干燥固定座3021于底座1固连。所述干燥输送皮带3023与清洗输送皮带3013相接，并沿着清洗输送皮带 3013的方向设置，所述风刀3022设置于干燥输送皮带3023的上方、下方以及两侧，且其均朝向干燥输送皮带3023的方向。在本实施例中，所述风刀 3022包括水平风刀和竖直风刀，所述水平风刀沿晶硅输送方向固设于清洗输送皮带3013的上方和下方，并朝向清洗输送皮带3013设置，所述竖直风刀相对的竖直固设于清洗输送皮带3013的两侧，竖直风刀和水平风刀形成矩形风刀面，对晶硅进行全方位吹干，加快晶硅表面的干燥进程。此外，在干燥输送皮带3023的上方跨设有吹干护罩，清洗固定座3011与吹干护罩形成密闭的干燥空间，利于加快干燥进程并防止吹干产生的废水向外飞溅。
实施例四
参照图1、图4-图6，所述扶正输送组件401包括扶正同步带4011，所述扶正同步带4011沿着晶硅的输送方向设置，且其一端与干燥输送皮带3023 相接，其另一端设置有检测组件402。
所述检测组件402包括安装板4021、第二定位板4022、竖直方向间隔设置的两个接触杆4023，两个接触杆4023分别固设于安装板4021的上部和下部，所述安装板4021与扶正同步带4011的端部垂直固连，其靠近晶硅的一侧固设有第二定位板4022，所述接触杆4023垂直贯穿安装板4021和第二定位板4022，且其远离晶硅的一端与位于同侧的传感器4024相连接，其另一端位于靠近晶硅的一侧，用于和晶硅相抵。同时，在接触杆4023的一端外围套设有复位弹簧，复位弹簧与安装板4021固定连接，在晶硅挤压接触杆 4023时，复位弹簧辅助接触杆4023复位。当两个传感器同时检测到晶硅，说明晶硅没有倾倒，不需要扶正；当只有位于下方的传感器检测到晶硅时，说明晶硅发生倾倒，需要扶正。
为将倾倒的晶硅扶正，在扶正同步带的正下方固设有扶正组件403，所述扶正组件403包括扶正固定板4031、扶正杆4032和扶正气缸4033，所述扶正固定板4031位于扶正同步带4011的正下方并与扶正同步带4011倾斜固定，本实施例中所述扶正固定板4031成长条状，其一端与扶正固定板4031 倾斜固定，扶正气缸4033固设于扶正固定板4031上，扶正气缸4033的活塞端倾斜向上设置且其与竖直方向的夹角为锐角。同时，在所述扶正气缸4033的活塞端间隔固设有两根扶正杆4032，为防止在扶正晶硅的过程中划伤晶硅，在所述两个扶正杆4032之间可转动的设置扶正轮4034，所述扶正轮4034 通过轴承与扶正杆4032固连并可沿着晶硅的输送方向转动。在扶正倾倒的晶硅时，扶正气缸4033启动，其活塞端倾斜向上产生位移直至与倾倒的晶硅相抵，此时，扶正同步带4011反向转动，即沿着晶硅输送方向相反的方向转动，将晶硅扶正。
参照图10，在底座1上与与清洁单元3相对应处，设置有第一污水收集槽101，用于收集污水，在与分段切割单元5向对应处设置有第二污水收集槽102，所述第二污水收集槽102和第一污水收集槽101相连通，用于收集污水和切除的晶硅废片。底座1的一侧固设有电控柜和控制面板与控制中心相连接。
在使用该装置时，工人或者机械手在同步带2011的一端将带切割晶硅输送至同步带2011上，输入待切割晶硅的段长信息，定位组件203将晶硅定位，支撑组件204有效支撑晶硅，截断组件502将晶硅截断至所需段长，然后，同步带2011升起，将晶硅输送至清洁单元3处，清洁组件11和干燥组件 302分别对晶硅进行清洁和干燥后，将晶硅输送至检测扶正单元4处，若晶硅倾倒，则对晶硅进行扶正操作，若晶硅未倾倒，则对晶硅进行定位操作，即可。
以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。
