用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置技术领域
本发明是关于单晶硅棒滚磨领域，特别涉及用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中
机械手装置。
背景技术
在半导体行业和太阳能行业中，单晶炉生产出的单晶硅棒加工成切片棒料多使用
滚磨机，但是相应的滚磨机型号可供选择的的范围并不是很广，现在各大光伏公司所采用
的滚磨机共分为两种，其一是由以前的磨床所改造而成的，成本低廉，对中相对较容易，如
江西赛维LDK太阳能高科技有限公司以及天龙光电的单晶硅棒滚磨机，其机床需要纯手工
操作，操作繁琐，集成度不高，其二是将滚圆机集成到单晶硅加工的其他加工工序中去，如
北京京联发数控科技有限公司，其机床是QGM600-8XB单晶硅棒切方滚磨机床是在硅单晶棒
滚磨机上开发而成，虽然有一定的集成度，但是与前面第一种一样不能配套工业机械手工
作，为以后自动化生产升级造成了极大地不便大部分情况下，他们都是只适用于唯一尺寸
的棒料，然而对于2、3、4、5、6、8寸的单晶硅棒，多尺寸且表面不规整造成棒料加工起来却变
得极为困难，加工范围小且精度不稳定。
而造成上述加工难度主要是由单晶硅棒上料时对中造成的难题，因此开发一种能
解决上料对中问题的机械手装置，市场前景看好，更能够为以后的相关研发提供一个更好
的借鉴作用。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种既能省时省力，又能降
低成本的滚磨机对中设备。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置，包括水平移动组件、
竖直移动组件，所述水平移动组件包括水平底座、水平进给电机、调整固定块、水平尾端轴
承座、滑块安装板、水平导轨、滑块、丝杆；水平导轨安装水平底座上，滑块设有四个，分别固
定在滑块安装板的四角，且滑块安装在水平导轨上；竖直移动组件固定在滑块安装板上，水
平进给电机通过装有丝杆的水平尾端轴承座固定在滑块安装板上，水平进给电机旋转带动
丝杆转动，能使得滑块随着滑块安装板的移动而移动，从而实现竖直移动组件的水平前后
移动；调整固定块用于在竖直移动组件安装在水平移动组件上时起到调整位置的作用；
所述竖直移动组件包括竖直导轨座、电机座组件、机械手爪，用于确保单晶硅棒与
机床工作时的运动线路同轴；
所述竖直导轨座安装在水平移动组件的滑块安装板上，竖直导轨座为框架结构
(竖直导轨座为安装竖直移动组件各零件的框架结构，材料采用的是HT300)，竖直导轨座的
正面装有两段长导轨；
所述电机座组件包括竖直电机座、上夹紧丝杆、下夹紧丝杆、夹紧丝杆联轴器、竖
直运动电机、丝杆端盖、联轴器；上夹紧丝杆、下夹紧丝杆通过夹紧丝杆联轴器连接，再通过
联轴器、竖直运动电机连接固定在竖直电机座上，下夹紧丝杆的尾端装有丝杆端盖；且上夹
紧丝杆、下夹紧丝杆旋向相反，用于保证对中上手爪、对中下手爪同步反方向运行；
所述机械手爪包括对中上手爪、对中下手爪、上手爪滑块安装座、下手爪滑块安装
座；对中上手爪通过螺钉固定在上手爪滑块安装座上，对中下手爪通过螺钉固定在下手爪
滑块安装座上；所述上手爪滑块安装座的底部装有两个滑块，两个滑块分别安装在竖直移
动组件的对应一条长导轨上，且两个滑块分别位于长导轨的上半部分；所述下手爪滑块安
装座底部安装有四个滑块，且四个滑块两两相对各安装在竖直移动组件的一条长导轨上，
且四个滑块位于长导轨的下半部分；所述对中上手爪、对中下手爪的爪心分别设有两个对
应的V形槽，即前段小V形槽和后段大V形槽；对中上手爪、对中下手爪分别通过上夹紧丝杆、
下夹紧丝杆传递动力，进而使对中上手爪的小V形槽、大V形槽与对中下手爪的小V形槽、大V
形槽能配合夹持不同规格单晶硅棒；对中下手爪的爪心上还设有梳齿，并与上料台(上料台
为单晶硅棒滚磨机的一个子部件，并不属于本对中机械手装置内)上的梳齿互相交错，能够
将单晶硅棒从上料台转移到对中下手爪的V形槽内。
作为进一步的改进，所述机械手爪上的V形槽是由V形结构下方开出一个小方槽形
成，小V形槽适用于2、3、4、5英寸直径的单晶硅棒夹持对中，大V形槽适用于6、8英寸直径的
单晶硅棒夹持对中。
作为进一步的改进，所述电机座组件的下端装有竖直缓冲垫，防止机械手爪上下
进给时与竖直导轨座发生碰撞。
作为进一步的改进，所述用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置还包括
水平集中供油块、竖直集中供油块，水平集中供油块用于为水平的滑块提供润滑油，竖直集
中供油块用于为竖直的滑块提供润滑油。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有对中精度高、设备结构紧凑、维护方便，生产成本低等优点，能够实现
与六自由度机械手完美的衔接。
附图说明
图1为本发明中大、小V形槽的结构示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明的左视图。
图4为本发明的等轴侧视图。
图中的附图标记为：1竖直运动电机；2竖直电机座；3长导轨；4竖直导轨座；5上手
爪滑块安装座；6对中上手爪；7上夹紧丝杆；8导轨压块；9夹紧丝杆联轴器；10下夹紧丝杆；
11对中下手爪；12丝杆端盖；13下手爪滑块安装座；14联轴器；15竖直缓冲垫；16竖直集中供
油块；17中心防撞垫；18风琴护罩；19水平集中供油块；20水平进给电机；21调整固定块；22
滑块；23单晶硅棒；24水平尾端轴承座；25上料台。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图2至图4所示的一种用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置包括机
械手爪、水平移动组件、竖直移动组件，能通过带梳齿的机械手解决不同规格单晶硅棒23上
料时的对中问题。
水平移动组件包括水平集中供油块19、水平进给电机20、调整固定块21、水平尾端
轴承座24、滑块安装板、水平导轨，水平导轨安装水平底座上，四个滑块22分别固定在滑块
安装座的四角，水平进给电机20通过装有丝杆的水平尾端轴承座24固定在滑块安装板上，
而调整块的作用是当竖直移动组件的安装在水平移动组件上时起到调整位置。水平移动组
件是一个水平线性运动组件，由一个伺服电机通过滑块安装板带动所述竖直移动组件水平
前后移动，起进给作用，目的是将自动对中装置移动到设备宽度位置中心
竖直移动组件包括竖直导轨座4、机械手爪、电机座组件，用于确保单晶硅棒23与
机床工作时的运动线路同轴。
所述竖直导轨座4为安装竖直移动组件各零件的框架结构，材料采用的是HT300，
安装在水平移动组件的滑块安装板上；所述竖直导轨座4正面装有两段长导轨3，长导轨3上
装有与其配套的滑块22。
所述电机座组件包括竖直电机座2、上夹紧丝杆7、下夹紧丝杆10、夹紧丝杆联轴器
9、竖直运动电机1、丝杆端盖12、联轴器14。上夹紧丝杆7、下夹紧丝杆10通过夹紧丝杆联轴
器9连接，然后通过联轴器14与竖直运动电机1连接固定在竖直电机座2上，下夹紧丝杆10的
尾端装有丝杆端盖12。电机座组件中的上夹紧丝杆7、下夹紧丝杆10旋向相反，可使得对中
上手爪6、对中下手爪11同步反方向运行，保证动作对称一致，从而确保对中时夹持的中心
不变。电机座组件中的下端装有竖直缓冲垫15，防止机械手爪上下进给时与竖直导轨座4发
生碰撞。
所述机械手爪包括对中上手爪6、对中下手爪11、上手爪滑块安装座5、下手爪滑块
安装座13，对中上手爪6通过螺钉固定在上手爪滑块安装座5上，对中下手爪11通过螺钉固
定在下手爪滑块安装座13上。所述上手爪滑块安装座5的底部装有两个滑块22，两个滑块22
分别安装在竖直移动组件的对应一条长导轨3上，且两个滑块22分别位于长导轨3的上半部
分。所述下手爪滑块安装座13底部安装有四个滑块22，且四个滑块22两两相对各安装在竖
直移动组件的一条长导轨3上，且四个滑块22位于长导轨3的下半部分；采用双滑块紧靠安
装，使对中下手爪11能够承受更大的倾覆力矩，可有效防止手爪因为单晶硅棒23重量的增
加导致弯曲变形。
如图1所示，对中上手爪6、对中下手爪11的爪心分别设有两个对应的V形槽，即前
段小V形槽和后段大V形槽，V形槽的结构为由V形结构下方开出一个小方槽，小V形槽适用于
2、3、4、5英寸直径的单晶硅棒23夹持对中，大V形槽适用于6、8英寸直径的单晶硅棒23夹持
对中；对中上手爪6、对中下手爪11分别通过上夹紧丝杆7、下夹紧丝杆10传递动力，进而使
对中上手爪6的小V形槽、大V形槽与对中下手爪11的小V形槽、大V形槽能配合夹持不同规格
单晶硅棒23。对中下手爪11的爪心上还设有梳齿，并与上料台25(上料台为单晶硅棒滚磨机
的一个子部件，并不属于本对中机械手装置内)上的梳齿互相交错，能够将单晶硅棒23从上
料台25转移到对中下手爪11的V形槽内。
用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置还包括中心防撞垫17、风琴护罩
18、水平集中供油块19、竖直集中供油块16；中心防撞垫17用于防止竖直移动组件碰撞机床
主体；风琴护罩18用于防护对中装置免于灰尘沉积；水平集中供油块19用于为水平的滑块
提供润滑油，竖直集中供油块16用于为竖直的滑块提供润滑油。
使用用于单晶硅棒滚磨一体机的自动对中机械手装置进行对中时，具体使用方法
为：
单晶硅棒23对中时，上料台25将单晶硅棒23送到工作台中心下端，水平移动组件
将对中机械手装置移动到设备宽度位置的中心，再由机械手爪夹紧单晶硅棒23并确保与夹
紧工作台头尾座同轴，水平进给电机20运转，使得水平移动组件向前进给运动，对中上手爪
6、对中下手爪11之间，对中上手爪6梳齿穿过上料台25手爪梳齿将单晶硅棒23抬升，上料台
25随之退出，竖直运动电机1转动，带动上夹紧丝杆7和下夹紧丝杆10转动，使得对中上手爪
6、对中下手爪11快速夹紧，单晶硅棒23的中心与滚磨机夹紧工作台头尾座同轴，当夹紧力
达到一个定值时，竖直运动电机1停止运转，对中完成。
对中完成后，工作台两端的头尾座将单晶硅棒23顶紧，对中上手爪6、对中下手爪
11张开，退出，对中动作结束，进行下一步的磨削动作。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于
以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导
出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。