CN101767306A - 硅片线切割机的切割总成 - Google Patents

Abstract

硅片线切割机的切割总成，主要由主动辊轮、从动辊轮、端板和切割线构成，主动辊轮和从动辊轮由端板支撑，主动辊轮和从动辊轮的圆周上分别设有环形的线槽，主动辊轮和从动辊轮上线槽数相等，且任意两个相邻线槽的间距相等，切割线绕设在主动辊轮和从动辊轮的线槽内，所述的切割线为环状，其数量与主动辊轮的线槽数量相等。设置的数百根环状切割线使抗拉强度的大幅提高，减少了断线几率，保证了设备连续作业的能力；可大大提高线速度，因此也大大提高了切割效率，并且保证了切片精度和质量。

Description

硅片线切割机的切割总成

技术领域

本发明涉及硅片线切割机，具体地说是一种用于切割晶体硅片的线切割机的切割总成。

背景技术

随着世界可再生、清洁、无污染的新能源战略蓬勃兴起，太阳能光伏电池发电项目发展迅猛。晶体硅无论是用于电子产业还是光伏产业，其终端产品应用和计价均是以面积为单位，即其末端产品使用形态是薄片状。目前，市场上销售的硅片线切割机承载和支撑切割线的是分别刻有螺旋槽的两辊轮机构，其工作原理为：将放线辊上400KM钢线的一头牵出，沿螺旋槽分别缠绕于两辊轮上，经收线辊的旋转牵拉，同时，喷以经切割液分散、悬浮的碳化硅磨粒，通过两辊轮间带有一定压力钢线运动过程所黏附、夹带的磨粒的磨削作用，把用高强胶粘剂固定在机体的晶体硅切割成片。由于该机结构和工作原理问题致其存在如下不足：一、该机工作时缠绕在辊轮上的钢线是单线受力，且所用钢线线径仅0.10或0.12mm，其破断强度为28N或45N，因此，该机在工作时经常发生断线故障，导致频繁停机，重新布线需时至少30分钟，损害了该机的连续作业的能力；二、为防止或减少断线频率，该机工作时线速度较低，大大影响了切割效率；三、由于该机两辊轮螺旋槽结构致每批次所用线长达400KM，在技术上无法将磨粒固定在这么长的钢线上，因而喷洒在钢线和硅材料表面的价格不菲的切割液和碳化硅微粉只能随机进入切缝参与磨砺，90％以上流出报废；四、由结构和工作原理决定，400KM的钢线一次性通过切缝后，除了有多处断头外，还因锈蚀、磨蚀，使线的整体抗拉强度遭到破坏，收线辊轮回收的整辊钢线，包括至少数十KM的余量新线全部报废；五、两辊轮平行对应布置结构，使得辊轮直径必须大于被切割硅棒、锭的直径或高度，切割才能进行；大直径辊轮不仅增加了制造成本和动力消耗，更重要的是拉大了线距，加大了线运行过程的摆幅，而影响切片质量；六、碳化硅磨粒进入切缝的位置、角度的不确定性，导致切片表面粗糙度和薄厚误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种硅片线切割机的切割总成，其切割效率高、运转稳定，而且大大提高了线切割机的切割精度。

本发明为解决和克服上述技术问题的不足，采用的技术方案是：硅片线切割机的切割总成，主要由主动辊轮、从动辊轮、端板和切割线构成，主动辊轮和从动辊轮由端板支撑，主动辊轮和从动辊轮上分别分布有各自独立的线槽，线槽呈绕辊轮一周的环形，主动辊轮和从动辊轮上的线槽数相等，切割线绕设在主动辊轮和从动辊轮上的线槽内，所述的切割线为环状，其数量与主动辊轮的线槽数量相等。

本发明的切割总成可以设有一个主动辊轮和两个从动辊轮，主动辊轮和两个从动辊轮成三角形布置。

所述的主动辊轮和从动辊轮上设有同步带轮，利用同步带(链)使主动辊轮和从动辊轮同步转动，共同带动切割线沿主动辊轮和从动辊轮的外圆转动。

所述的主动辊轮和从动辊轮上均设有导轨槽，导轨槽与安装在端板上的半圆状导轨吻合，防止辊轮的轴向位移和径向跳动，以保证切割精度。所述的导轨槽其横断面为V形、矩形、燕尾形或圆弧形。

所述的切割线设置在主动辊轮与从动辊轮上位置相对应的线槽内。

所述的端板上设有与主动辊轮平行的中空连杆，中空连杆上设有喷水孔，冷却水通入中空连杆后由喷水孔喷出，用于切割过程的降温。

所述的线槽，其槽宽为0.09～0.16mm，槽深为0.15-0.25mm，任意两个相邻线槽之间的间距相等，为0.15～0.25mm。

本发明的有益效果是：首先，带有环型线槽的辊轮可以安装数百到上千根(因辊轮长度和线槽数而定)的环状切割线，其总抗拉强度是原机型单线牵拉抗拉强度的上千倍，抗拉强度的大幅提高，一、减少了断线几率，保证了设备连续作业的能力；二、可大大提高线速度，因此也大大提高了切割效率，一个切片周期只需要10～15分钟，平均每片切割时间0.9～1.2秒，工作效率为原有机型的30～40倍；三、使用环形切割线，线长仅1m左右，使得在技术上能将金刚石通过电镀方法固定在线上，使磨粒几乎全部参与磨砺，而且可以连续上万次在硅材料上磨砺切割，直至钢线上的磨粒磨光，因此，杜绝了浪费，节约了切片成本。端板上的主动辊轮导轨和从动辊轮导轨，与其相应的辊轮上的导轨槽吻合转动，有效防止各辊轮的轴向位移和径向跳动，为切片精度和质量提供了保证。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是切割线的布置方式示意图。

图3是本发明中主动辊轮的结构示意图。

图4是本发明中从动辊轮的结构示意图。

图5是本发明中线槽的设置方式示意图。

图中标记：1、主动辊轮，2、从动辊轮，3、切割线，4、端板，5、线槽，6、导轨，7、导轨槽，8、张紧辊轮，9、连接杆，10、同步带轮，11、固定框架。

具体实施方式

如图所示，硅片线切割机的切割总成，主要由主动辊轮1、从动辊轮2、端板4和切割线3构成，主动辊轮1和从动辊轮2由端板4支撑，主动辊轮1和从动辊轮2的圆周上分别设有环形的线槽5，各个线槽相互独立，并且垂直于辊轮的轴线。主动辊轮1和从动辊轮2上的线槽数相等，且任意两个相邻线槽5的间距相等。根据规格不同，线槽5的槽宽为0.09～0.16mm，一般为0.13mm；槽深为0.15-0.25mm，一般为0.2mm；两个相邻线槽5之间的间距为0.15～0.25mm，一般为0.15mm。切割线3绕设在主动辊轮1和从动辊轮2上位置相对应的线槽5内，所述的切割线3为环状，其数量与主动辊轮1的线槽数量相等，根据辊轮长度、线径、槽间隔的不同，切割线3数量为900～2000个。

本发明的切割总成可以设置一个主动辊轮1和两个从动辊轮2成三角形布置，优选为等边三角形布置。也可只用一个从动辊轮2与主动辊轮1平行对应成一字形布置。主动辊轮1和从动辊轮2可采用由左右两个端板4两端固定，或用一个端板4一端固定成悬臂结构。一般采用左右两个端板对辊轮两端固定。在端板4上设有与主动辊轮1和从动辊轮2平行的连接杆9，连接杆9为中空结构并设有喷水孔，冷却水通入中空的连接杆9后由喷水孔喷出，用于切割过程的冷却降温。

所述的主动辊轮1和从动辊轮2上分别设有同步带轮10，利用两个辊轮的同步带轮10之间的同步带(链)使主动辊轮1和从动辊轮2同步转动，共同带动切割线3沿主动辊轮1和从动辊轮2的外圆转动。相比与仅由主动辊轮1带动切割线3，从动辊轮2起导向作用的方式，辊轮带动切割线运动的摩擦面为切割线与主动辊轮1和从动辊轮2接触面之和，避免由于切割线与晶体硅料的摩擦力过大，导致切割线与辊轮之间打滑。

所述的主动辊轮1和从动辊轮2的一端均设置环形的导轨槽7，导轨槽7与安装在端板4上的半圆状导轨6吻合，能够防止辊轮的轴向位移和径向跳动，以保证切割精度。所述的导轨槽7为V形槽、平面槽或锥面槽。为进一步保证切割精度和质量，可以设置张紧辊轮8压在切割线3上，使切割线3均匀张紧。

如图1和2所示，以设置一个主动辊轮1和两个从动辊轮2，采用由左右两个端板4两端固定的方式为例。主动辊轮1和从动辊轮2的两端与三角形端板4连接成三角形结构。优选方式为采用等边三角形端板将主动辊轮1和两个从动辊轮2连接成等边三角形结构。通过四根连接杆9端头的变径和螺母，把端板4与辊轮连接固定为一个整体，其中两根连接杆9为中空结构，并开设有喷水孔，切割时可将冷却水喷洒到晶体硅棒、锭上。环状切割线3安装、布放在主动辊轮1和从动辊轮2上相对应、且数量相等的环形线槽5内。将三个导轨6分别安装在端板4上与主动辊轮1和从动辊轮2的相应位置，仔细调整各导轨6与相应辊轮的导轨槽7准确吻合后固定。至此，就形成了一个外形为等边三角形的切割组合件，即切割总成。由四根连接杆将左右端板与辊轮连接为一个整体，便于从机体的固定框架11中取出布线，端板4的三角形外形使安装对位、固定快捷迅速。调频电机带动主动辊轮1高速旋转，利用摩擦力带动切割线3沿主动辊轮1和从动辊轮2的外圆和其形成的三角形面转动，利用其三角形底面的切割线群对晶体硅、锭进行切割。若设置999条切割线，则单批次可同时切割硅片1000片。由于线槽5间距相等，且一条切割线3只负责切割一条切缝，因此切出的切片其厚薄基本一致。

采用一个主动辊轮1和一个从动辊轮2的设置方式与采用两个从动轮的设置方式基本相同，不同之处仅在于变为一字形布置在一个矩形框架内。

Claims (10)

1.硅片线切割机的切割总成，主要由主动辊轮(1)、从动辊轮(2)、端板(4)和切割线(3)构成，主动辊轮(1)和从动辊轮(2)由端板(4)支撑，其特征在于：主动辊轮(1)和从动辊轮(2)上分别分布有各自独立的线槽(5)，线槽(5)呈绕辊轮一周的环形，主动辊轮(1)和从动辊轮(2)上的线槽数相等，切割线(3)绕设在主动辊轮(1)和从动辊轮(2)上的线槽(5)内，所述的切割线(3)为环状，其数量与主动辊轮(1)的线槽数量相等。

2.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：设有一个主动辊轮(1)和两个从动辊轮(2)，主动辊轮(1)和两个从动辊轮(2)成三角形布置。

3.根据权利要求1或2所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的主动辊轮(1)和从动辊轮(2)上设有同步带轮(10)。

4.根据权利要求1或2所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的主动辊轮(1)和从动辊轮(2)上均设有导轨槽(7)。

5.根据权利要求4所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的导轨槽(7)，其横断面为V形、矩形、燕尾形或圆弧形。

6.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的切割线(3)设置在主动辊轮(1)与从动辊轮(2)上的位置相对应的线槽(5)内。

7.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的端板(4)上设有与主动辊轮(1)平行的连接杆(9)，连接杆(9)为中空结构并设有喷水孔。

8.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的线槽(5)，其槽宽为0.09～0.16mm。

9.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：所述的线槽(5)，其槽深为0.15-0.25mm。

10.根据权利要求1所述的硅片线切割机的切割总成，其特征在于：任意两个相邻线槽(5)之间的间距相等，为0.15～0.25mm。

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