一种硅片包装堆垛自动系统及使用方法

技术领域

本发明涉及硅片包装技术领域，尤其涉及一种硅片包装堆垛自动系统及使用方法。

背景技术

在硅片包装流程中，使用包装泡沫箱或塑料回收箱可以大大减少硅片包装环节的辅材成本。使用包装泡沫箱或塑料回收箱可以减少硅片包装过程中纸张、瓦楞纸板、珍珠棉、纸箱的使用。包装成品从原来的一盒500片到一箱2000-2500片，包装成本显著下降。下游电池片厂家还能够循环使用上游硅片厂家的包装泡沫箱或塑料回收箱，达到二次利用、节约资源、环保的作用。而在使用硅片包装泡沫箱或塑料回收箱的过程中存在以下缺陷：

1.每个包装泡沫箱或塑料回收箱可一次装载2000片以上的硅片，而随着硅片尺寸越来越大182尺寸硅片一箱2000片约重50斤，210尺寸硅片一箱约重70斤，而硅片分选区域多为女员工，搬运起来十分困难，员工体力劳动繁重。

2.员工搬运次数太多，中间移动过程工序繁杂，人为过多接触产品对产品产生损伤。

3.当硅片厂体量增大，分选机很多的时候，人工搬运效率太慢，且无法将包装区域和分选机有效集中，部分分选机会离包装区域很远，员工转运距离加长，员工需来回奔波，工作效率无法提高。

4.员工长期搬运50-70斤的重物对人员的身体健康不利，如搬运滑落对人身安全也不能有效保证。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种硅片包装堆垛自动系统及使用方法，其解决了现有技术中存在的人工搬运堆垛存在劳动强度大、易对产品造成损伤且工作效率低的问题。

根据本发明的实施例，一种硅片包装堆垛自动系统，包括送料带和设置于送料带中的汇流线机构，汇流线机构上连接有检片桌，检片桌的一侧设置有硅片分选机，送料带尾端一侧设置有用于夹持物料的堆垛机器人，堆垛机器人的一侧设置有不少于两个托盘定位机构，汇流线机构上设置有可升降皮带，可升降皮带的中间固定设置有支撑板，支撑板与检片桌的桌面高度相同且顶部均设置有牛眼轮，送料带的尾端设置有物料检测机构。

优选的，所述送料带包括传送带支架和水平转动设置于传送带支架上的塑料传送带，所述送料带通过所述汇流线机构分节设置，且每一节所述送料带内均独立设置有传动电机，传送带支架顶部的两侧均设置有可调节挡板，可调节挡板上轴向滑动安装有挡条，挡条与传送带支架平行，且可调节挡板的轴向水平垂直于传送带支架。

优选的，所述送料带的尾端设置有挡板，所述物料检测机构包括固定于挡板朝向来料方向的侧壁上的行程开关和设置于挡板一侧的光电开关，所述送料带尾端的所述传送带支架上水平转动设置有带滚轮传送带。

优选的，所述汇流线机构包括铝合金型材支架、固定于铝合金型材支架上的所述支撑板以及通过气缸水平支撑于铝合金型材支架上方的所述可升降皮带，所述可升降皮带的安装架连接于气缸的活动端上，所述汇流线机构的一侧设置有控制气缸收缩和伸长的汇入线控制开关，且汇入线控制开关可同时控制所述汇流线机构上游的所述送料带的启停。

优选的，所述气缸包括竖直设置于所述铝合金型材支架顶部中间的顶升气缸和位于顶升气缸四周的平衡气缸，顶升气缸和平衡气缸均竖直设置，顶升气缸和平衡气缸的顶端均连接在所述可升降皮带的安装架底部。

优选的，所述顶升气缸的顶端同轴转动安装有调节螺栓，调节螺栓的顶端与所述可升降皮带的安装架螺纹连接。

优选的，所述堆垛机器人的输出端上固定设置有机器人夹爪，机器人夹爪包括固定连接堆垛机器人的钢板结构件、垂直固定设置于钢板结构件一端的固定端钢板和沿钢板结构件的轴向滑动安装于钢板结构件上的活动端钢板，活动端钢板与固定端钢板正对设置，且相对侧壁上均设置有塑料锯齿涂覆层，钢板结构件上固定设置有气缸，气缸的输出端连接在活动端钢板上。

优选的，所述钢板结构件上沿轴向设置有导轨，导轨上轴向滑动安装有滑块，所述活动端钢板固定连接滑块，所述钢板结构件和固定端钢板之间设置有三角加强结构件，所述气缸上安装有两个用于检测所述机器人夹爪夹紧松开位置信号的磁环开关。

优选的，所述托盘定位机构包括固定于地面的C形方钢结构件，方钢结构件的中部内侧设置有接近开关，方钢结构件的相对内侧壁上均竖直设置有托盘导向条，托盘导向条的两端均朝向方钢结构件的外侧弯曲，托盘导向条底端与方钢结构件连接的连接片上水平设置有可调节导向条孔，可调节导向条孔的长度方向垂直于托盘导向条。

一种硅片包装堆垛自动系统的使用方法，包括如下步骤： S1、人工将空的包装泡沫箱或塑料回收箱放置在检片桌上，硅片通过硅片分选机分级后由人工将成品放入包装泡沫箱或塑料回收箱内，通过检片桌上的牛眼轮推动包装泡沫箱或塑料回收箱在检片桌上滑动旋转，当包装泡沫箱或塑料回收箱装满硅片后，人工盖上盖子并旋转包装泡沫箱或塑料回收箱，用胶带密封好，形成硅片成品箱； S2、控制汇流线机构上的可升降皮带向下移动，使得可升降皮带移动至支撑板的下方，关闭可升降皮带和送料带的驱动电机，通过检片桌和支撑板上的牛眼轮推动硅片成品箱移动至支撑板上； S3、人工旋转并调整硅片成品箱的位置，使得硅片成品箱的两端分别位于两个可升降皮带的上方，再控制可升降皮带向上移动，并启动送料带，通过可升降皮带将硅片成品箱输送至送料带上，并经过送料带运输至送料带尾端； S4、当送料带尾端的物料检测机构检测到硅片成品箱后，堆垛机器人夹持位于送料带尾端的硅片成品箱，并将硅片成品箱放置在托盘定位机构内的托盘上，并对后续的硅片成品箱进行堆码，在完成硅片成品箱的码放后，人工通过叉车将成托的硅片成品箱转运走，并放入新托盘，进行下一托盘的自动堆垛。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、通过设置连接的检片桌、汇流线机构、送料带、堆垛机器人和托盘定位机构，极大地减少了人工搬运产品，减轻人工繁重的体力劳动。

2、减少了产品中间移动过程中繁杂的工序，降低人为二次污染硅片、损伤硅片的概率，减少对泡沫箱外观的污染。

3、减少包装工人的数量，降低了人工成本。

4、汇流线机构和送料带可以拓展产线长度，支持多台分选机的集成，当产线很长时，人工搬运效率太慢，且无法将包装区域和分选机有效集中，部分分选机会离包装区域很远，员工转运距离增加，员工需要来回奔波，而本系统的设置，规避产线太长，减少员工来回奔波的弊端，提高了工作效率。

5、采用机器人自动堆垛，可避免人工搬运堆垛不整齐的情况，降低产品倾倒的风险。

6、系统中的传送带、机器人夹爪、托盘定位机构均为可调节设计，具备对不同尺寸包装箱的使用要求，提高了兼容性。

7、在产品运输过程中，避免人工搬运的过程，保障了人身安全和产品安全。

8、本系统使用方法简单，简化了中间过程工序，简化了包装流程，操作人员容易掌握，降低培训成本，可极大的提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例中堆垛自动系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中送料带中部的俯视图。

图3为本发明实施例中送料带中部的主视图。

图4为本发明实施例中送料带尾端的俯视图。

图5为本发明实施例中汇流线机构的结构示意图。

图6为本发明实施例中汇流线机构的俯视图。

图7为本发明实施例中机器人夹爪的结构示意图。

图8为本发明实施例中托盘定位机构的结构示意图。

图9为本发明实施例中检片桌的结构示意图。

上述附图中：1、硅片分选机；2、检片桌；3、硅片成品箱；4、送料带；5、汇流线机构；7、汇入线控制开关；8、急停按钮；9、光电开关；10、行程开关；11、挡板；12、传动电机；13、可调节挡板；14、电气控制柜；15、堆垛机器人；16、安全护栏；17、机器人夹爪；18、接近开关；19、托盘导向条；20、可调节导向条孔；21、托盘定位机构；22、挡条；23、传动轮；24、传送带支架；25、塑料传送带；26、带滚轮传送带；27、铝合金型材支架；28、平衡气缸；29、顶升气缸；30、磁环开关；31、调节螺栓；32、汇流线传动轮；33、汇流线传动皮带；34、牛眼轮；35、支撑板；36、汇流线传送电机；37、夹爪连接盘；38、圆钢连接件；39、钢板结构件；40、导轨；41、滑块；42、活动端钢板；43、气缸；44、三角加强结构件；45、塑料锯齿涂覆层；46、固定端钢板；47、方钢结构件；48、模压板材；49、不锈钢包装检片桌。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1-9所示，为提高硅片成品箱3转运的安全性、效率并降低员工劳动强度。本发明提出一种硅片包装堆垛自动系统，包括送料带4和设置于送料带4中的汇流线机构5，汇流线机构5上连接有检片桌2，检片桌2的一侧设置有硅片分选机1，送料带4尾端一侧设置有用于夹持物料的堆垛机器人15，堆垛机器人15的一侧设置有不少于两个托盘定位机构21，汇流线机构5上设置有可升降皮带，可升降皮带的中间固定设置有支撑板35，支撑板35与检片桌2的桌面高度相同且顶部均设置有牛眼轮34，送料带4的尾端设置有物料检测机构。

在送料带4中部设置有两个汇流线机构5，汇流线机构5上的可升降皮带的方向与送料带4上的皮带的转向相同，支撑板35顶面低于送料带4中皮带的高度，在硅片成品箱3被推动至支撑板35上后，通过可升降皮带将硅片成品箱3顶升，使得可升降皮带与送料带4中皮带等高，再控制可升降皮带转动，即可将硅片成品箱3从汇流线机构5上运输至送料带4上。

在送料带4的尾端安装有安全护栏16，堆垛机器人15和托盘定位机构21均位于安全护栏16内，安全护栏16上设置安全门锁，避免员工误入引发安全事故。在安全护栏16的一侧设置有电气控制柜14，整个堆垛自动系统由电气控制柜14内的PLC控制，各个皮带传送线电机、控制开关、按钮、汇流线上升下降位置、各个感应传感器信号均被送入PLC控制系统，通过PLC程序控制进行联动动作。在安全护栏16上还安装有声光报警器，在托盘定位机构21内的托盘上装满硅片成品箱3后，PLC控制声光报警器进行报警，提示更换托盘。

如图2所示。所述送料带4包括传送带支架24和水平转动设置于传送带支架24上的塑料传送带25，所述送料带4通过所述汇流线机构5分节设置，且每一节所述送料带4内均独立设置有传动电机12，传送带支架24顶部的两侧均设置有可调节挡板13，可调节挡板13上轴向滑动安装有挡条22，挡条22与传送带支架24平行，且可调节挡板13的轴向水平垂直于传送带支架24。

在可调节挡板13的轴向设置有螺杆，挡条22滑动安装在螺杆上，通过螺杆上的两个螺帽对挡条22进行夹持，能够通过对螺帽的位置调整实现对挡条22的位置调整，进而使得挡条22支持不同尺寸的硅片成品箱3的流转。

在传送带支架24的两端均水平转动安装有传动轮23，塑料传送带25安装在传动轮23上，通过传动电机12驱动塑料传送带25转动。

如图4所示。所述送料带4的尾端设置有挡板11，所述物料检测机构包括固定于挡板11朝向来料方向的侧壁上的行程开关10和设置于挡板11一侧的光电开关9，所述送料带4尾端的所述传送带支架24上水平转动设置有带滚轮传送带26。

在送料带4的尾端设置挡板11，在硅片成品箱3被传送至送料带4的尾端时，挡板11将硅片成品箱3挡住，触发行程开关10和光电开关9，并将信号传递至堆垛机器人15，堆垛机器人15进行硅片成品箱3的夹持和堆垛。

如图5所示。所述汇流线机构5包括铝合金型材支架27、固定于铝合金型材支架27上的所述支撑板35以及通过气缸水平支撑于铝合金型材支架27上方的所述可升降皮带，所述可升降皮带的安装架连接于气缸的活动端上，所述汇流线机构5的一侧设置有控制气缸收缩和伸长的汇入线控制开关7，且汇入线控制开关7可同时控制所述汇流线机构5上游的所述送料带4的启停。

汇入线控制开关7的一侧布置有急停按钮8，用于停止送料带4。

可升降皮带的安装架上安装有汇流线传送电机36、汇流线传动轮32和汇流线传动皮带33，汇流线传动皮带33转动安装在汇流线传动轮32上，汇流线传动皮带33位于汇流线传动轮32的两端，通过汇流线传送电机36驱动汇流线传动轮32转动。

如图5和图6所示。所述气缸包括竖直设置于所述铝合金型材支架27顶部中间的顶升气缸29和位于顶升气缸29四周的平衡气缸28，顶升气缸29和平衡气缸28均竖直设置，顶升气缸29和平衡气缸28的顶端均连接在所述可升降皮带的安装架底部。

通过四组平衡气缸28和一组顶升气缸29的动作实现可升降皮带上下动作，使可升降皮带高于或低于支撑板35，达到使硅片成品箱3汇入和传送的切换目的。四组平衡气缸28对可升降皮带进行支撑，顶升气缸29做升降动作。

如图5所示。所述顶升气缸29的顶端同轴转动安装有调节螺栓31，调节螺栓31的顶端与所述可升降皮带的安装架螺纹连接。

通过转动调节螺栓31，使得可升降皮带的安装架在竖直方向上移动，进行可升降皮带与顶升气缸29之间的距离，对可升降皮带的上升和下降的高度的调节。

如图7所示。所述堆垛机器人15的输出端上固定设置有机器人夹爪17，机器人夹爪17包括固定连接堆垛机器人15的钢板结构件39、垂直固定设置于钢板结构件39一端的固定端钢板46和沿钢板结构件39的轴向滑动安装于钢板结构件39上的活动端钢板42，活动端钢板42与固定端钢板46正对设置，且相对侧壁上均设置有塑料锯齿涂覆层45，钢板结构件39上固定设置有气缸43，气缸43的输出端连接在活动端钢板42上。

在钢板结构件39中部垂直固定连接有圆钢连接件38，圆钢连接件38的活动端同轴固定连接有夹爪连接盘37，夹爪连接盘37通过法兰与堆垛机器人15固定连接。

机器人夹爪17采用单边分合结构，一边为固定，另一边开合，机器人夹爪17可保证在堆垛的过程中各个硅片成品箱3的间隙最小。

塑料锯齿涂覆层45的设置，用于增大机器人夹爪17夹取时的摩擦力，防止硅片成品箱3掉落。

如图7所示。所述钢板结构件39上沿轴向设置有导轨40，导轨40上轴向滑动安装有滑块41，所述活动端钢板42固定连接滑块41，所述钢板结构件39和固定端钢板46之间设置有三角加强结构件44，所述气缸43上安装有两个用于检测所述机器人夹爪17夹紧松开位置信号的磁环开关30。

在钢板结构件39的侧壁中间固定有一个气缸43，在钢板结构件39的侧壁端部固定有两个导轨40，导轨40上用滑块41连接活动端钢板42，通过气缸43的动作带动活动端钢板42实现夹紧和松开。

在气缸43上安装两个磁环开关30，磁环开关30用来监测机器人夹爪17的夹紧松开位置信号。

如图8所示。所述托盘定位机构21包括固定于地面的C形方钢结构件47，方钢结构件47的中部内侧设置有接近开关18，方钢结构件47的相对内侧壁上均竖直设置有托盘导向条19，托盘导向条19的两端均朝向方钢结构件47的外侧弯曲，托盘导向条19底端与方钢结构件47连接的连接片上水平设置有可调节导向条孔20，可调节导向条孔20的长度方向垂直于托盘导向条19。

托盘定位机构21使用方钢结构件制作成C字形，并通过地脚螺栓固定在堆垛机器人15的周围，托盘导向条19两端的设置，使得两个托盘导向条19之间的入口形成喇叭口结构，方便将托盘导正放入托盘定位机构21内。

托盘定位机构21的末端设置有两个接近开关18或形成开关，使用接近开关18采集托盘信号送至PLC，保证托盘安装定位正确。

如图9所示。检片桌2包括不锈钢包装检片桌49，在不锈钢包装检片桌49上固定若干块模压板材48，模压板材48上布满万向牛眼轮34,；模压板材48为多块拼接，方便在大小不同的检片桌2上安装。

一种硅片包装堆垛自动系统的使用方法，包括如下步骤： S1、人工将空的包装泡沫箱或塑料回收箱放置在检片桌2上，硅片通过硅片分选机1分级后由人工将成品放入包装泡沫箱或塑料回收箱内，通过检片桌2上的牛眼轮34推动包装泡沫箱或塑料回收箱在检片桌2上滑动旋转，当包装泡沫箱或塑料回收箱装满硅片后，人工盖上盖子并旋转包装泡沫箱或塑料回收箱，用胶带密封好，形成硅片成品箱3； S2、控制汇流线机构5上的可升降皮带向下移动，使得可升降皮带移动至支撑板35的下方，关闭可升降皮带和送料带4的驱动电机，通过检片桌2和支撑板35上的牛眼轮34推动硅片成品箱3移动至支撑板35上； S3、人工旋转并调整硅片成品箱3的位置，使得硅片成品箱3的两端分别位于两个可升降皮带的上方，再控制可升降皮带向上移动，并启动送料带4，通过可升降皮带将硅片成品箱3输送至送料带4上，并经过送料带4运输至送料带4尾端； S4、当送料带4尾端的物料检测机构检测到硅片成品箱3后，堆垛机器人15夹持位于送料带4尾端的硅片成品箱3，并将硅片成品箱3放置在托盘定位机构21内的托盘上，并对后续的硅片成品箱3进行堆码，在完成硅片成品箱3的码放后，人工通过叉车将成托的硅片成品箱3转运走，并放入新托盘，进行下一托盘的自动堆垛。