CN102267199A - 硅棒自定心同步夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种硅棒自定心同步夹紧装置，其中的自定心定位夹紧单元组包括移动导向座、夹紧油缸、上夹持座滑板、下夹持座滑块、齿轮、下V型块和上V型块，上夹持座滑板和下夹持座滑块套装在移动导向座的竖直导向轨上，齿轮安装在移动导向座上，齿轮同时与上夹持座滑板上的齿条边A和下夹持座滑块上的齿条边B啮合，下V型块安装在下夹持座滑块上，上V型块安装在上夹持座滑板上，且下V型块和上V型块的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布；上夹持座滑板和下夹持座滑块由夹紧油缸驱动。其作用是对硅棒段进行精确定位和预夹紧，为顶压装置的最终夹紧提供精确定位。

Description

硅棒自定心同步夹紧装置

技术领域：

本发明涉及一种硅棒切方机，尤其涉及硅棒切方机的硅棒定位夹紧装置。

背景技术：

在太阳能电池组件的生产过程中，将拉晶车间生产的硅棒加工成硅片必须依次经过切除两端多头、切段、切方和切片工序，在硅棒切割成硅棒段后，必须用切方机将硅棒段切割成截面形状为带圆角的正方形，俗称切方。目前，硅棒切方机按切割刀具分主要有两种，第一种为带状锯条切割机，另一种为锯盘切割机。带状锯条切割机在切割加工前，首先将切断后单晶硅棒的一端与定位短轴涂上胶经加热后压粘在一起，把四根这样的单晶硅棒靠定位短轴按棒中心垂直放置在设备的定位止口中，设备中的定位止口按正方形位置排布，带锯条从上向下切割，切割四次后整体旋转90度，再切割从上到下依次切割四次，共需切割八次完成四根硅棒的切割加工，切割完成后把每根单晶硅棒与定位短轴的结合体放置在加热的容器中，待胶溶化后取出单晶硅棒转入下道工序，定位短轴清洗后用于下一次的切割。用锯盘切割机进行硅棒切割时，同样需要对单晶硅棒进行四次切割加工，采用顶压装置顶住单晶硅棒的双端面进行定位夹紧，先对单晶硅棒预夹紧，再通过对单晶硅棒两端面的中心调整、校正后，再进行顶紧夹固，然后切割加工，第一条边切割结束后，进行纵向进给再切割第二条边，然后取下已切割两边的硅棒，用已有的平面进行定位，校正硅棒端面使之与下一台锯盘切割机的锯盘一冼，进行另两条边的切割，每根硅棒需安装二次，经过二台切割机才能完成单晶硅棒的切方。这两种硅棒切方工艺，在实际加工过程中都存在着不足，第一种工艺方法需要对单晶硅棒进行胶合，在加工完成后还需要进行加热溶胶，工序过程非常复杂，切割机需配备分度机构等需辅助装置，切割效率很低，同时，无法消除因单晶硅棒的外圆度差，加上表面粗糙不规则造成在前道割段工序后硅棒端面与硅棒中心轴线不垂直的缺陷，由于在切方工艺中，定位短轴是以单晶硅棒端面进行胶合的，很容易造成硅棒在切方过程中产生报废，这种切方工艺的缺点是：硅棒完成切方加工需要经过二次装夹，且每次装夹必须依靠人工对单晶硅棒进行校正，操作比较麻烦，调试效率很低，容易产生切方报废。

为了克服现有硅棒切方机存在的上述不足，申请人研制了一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，它能消除硅棒圆柱度、圆度和表面粗糙对切方加工的影响，快速地对硅棒进行定位夹紧，整个切方过程，硅棒只要一次夹装就能完成四个面的切割加工，加工精度稳定可靠，硅棒装夹操作简单，对操作员工的技术要求不高。在这种切方机中，自定心同步夹紧装置是关键。

发明内容

本发明的目的是为切方机提供一种硅棒自定心同步夹紧装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种硅棒自定心同步夹紧装置，由两个沿切方机进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组包括移动导向座、夹紧油缸、上夹持座滑板、下夹持座滑块、齿轮、下V型块和上V型块，在移动导向座上设有水平滑移槽、上竖直导向轨和下竖直导向轨，移动导向座通过水平滑移槽套装在纵向送料滑台上，在上夹持座滑板下端外侧面的下段设有齿条边A，在上夹持座滑板的上端设有上耳座，上夹持座滑板套装在移动导向座的上竖直导向轨上，下夹持座滑块套装在移动导向座的下竖直导向轨上，在下夹持座滑块上设有下耳座和齿条边B，齿轮安装在移动导向座上，齿轮的轴线与水平滑移槽的方向平行，齿轮位于齿条边A和齿条边B之间，且齿条边A和齿条边B均与齿轮啮合，下V型块安装在下夹持座滑块的下耳座上，上V型块安装在上夹持座滑板的上耳座上，且下V型块和上V型块的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布；夹紧油缸的缸体固定在移动导向座上，夹紧油缸的活塞杆与上夹持座滑板固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板的滑移方向平行。

进一步，所述下V型块和上V型块在水平面内可自由转动。

进一步，所述电动分度装置中电机为伺服电机。

本发明在切方机中作用是对硅棒段进行精确定位和预夹紧，为顶压装置的最终夹紧提供精确定位，在切割前，先由本发明中的两个双V型块对硅棒进行自定心定位和同步预夹紧，使待切割硅棒的轴线始终与进给方向平行，然后再由顶压装置对准待切割硅棒的两个端面进行最终夹紧，使待切割硅棒处于准确定位夹紧状态，再将自定心夹紧装置松开，然后依次进行纵向送料、切割、快退复位、硅棒旋转分度、再切割第二面，如此循环，当硅棒全部切割结束后，进给滑台快退复位，即可取出已切方的硅棒，完成整个硅棒切割工作。这种自定心夹紧装置依靠二个V型块同步收紧机构对硅棒进行定位和预夹紧，即使硅棒存在圆柱度、圆度误差，硅棒表面质量不高等缺陷，它都能将硅棒的轴线控制在同一位置上，且与两已切割的端面垂直，在硅棒的整个装夹过程中既不粘胶，也不要多次定位装夹，只要一次装夹即可完成硅棒的四边切割加工，加工的尺寸精度和形位精度都比现有技术高，同时加工效率可提高25％～30％。

附图说明

图1为装有本发明的硅棒切方机的结构示意图；

图2为图1所示硅棒切方机中顶压装置的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图中：1-进给滑台座；2-进给电机；3-进给滑台；4-纵向送料滑台；5-纵向送料电机；6-顶压装置；7-自定心同步夹紧装置；8-带锯侧面立架；9-锯条；10-液压站；11-电控箱；12-待切割硅棒；31-纵向滑轨；61-电动分度装置；62-左顶杆；63-右顶杆；64-顶压油缸；65-行程调节螺杆；66-调节手轮；71-移动导向座；72-夹紧油缸；73-上夹持座滑板；74-下夹持座滑块；75-齿轮；76-下V型块；77-上V型块；711-水平滑移槽；712-上竖直导向轨；713-下竖直导向轨；731-齿条边A；732-上耳座；741-下耳座；742-齿条边B。

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

图1为装有本发明的硅棒切方机的结构示意图，它包括进给滑台座1、进给电机2、进给滑台3、纵向送料滑台4、纵向送料电机5、顶压装置6、自定心同步夹紧装置7、带锯侧面立架8、锯条9、液压站10和电控箱11，进给滑台3安装在进给滑台座1上，在进给滑台3与进给滑台座1之间设有由进给电机2驱动的丝杆螺母直线运动机构；在进给滑台3上设有纵向滑轨31，纵向送料滑台4与进给滑台3上的纵向滑轨31滑动配合，在纵向送料滑台4与进给滑台3之间设有由纵向送料电机5驱动的丝杆螺母直线运动机构；顶压装置6如图2所示，它包括电动分度装置61、左顶杆62、右顶杆63、顶压油缸64、行程调节螺杆65和调节手轮66，左顶杆62为电动分度装置61的输出轴，右顶杆63为顶压油缸64的活塞杆，左顶杆62和右顶杆63同轴分布，电动分度装置61固定安装在纵向送料滑台4上，调节手轮66固定安装在行程调节螺杆65的外伸端，行程调节螺杆65的两端可转动地固定安装在纵向送料滑台4上，在顶压油缸64的缸体上固定有与行程调节螺杆65配合的螺母，当待切割硅棒12的长度存在差别时，转动调节手轮66，使顶压油缸64处于能可顶压硅棒的位置；所述自定心同步夹紧装置7由两个沿进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组如图3所示，它由移动导向座71、夹紧油缸72、上夹持座滑板73、下夹持座滑块74、齿轮75、下V型块76和上V型块77组成，在移动导向座71上设有水平滑移槽711、上竖直导向轨712和下竖直导向轨713，移动导向座71通过水平滑移槽711套装在纵向送料滑台4上，在上夹持座滑板73下端外侧面的下段设有齿条边A731，在上夹持座滑板73的上端设有上耳座732，上夹持座滑板73套装在移动导向座71的上竖直导向轨712上，下夹持座滑块74套装在移动导向座71的下竖直导向轨713上，在下夹持座滑块74上设有下耳座741和齿条边B742，齿轮75安装在移动导向座71上，齿轮75的轴线与水平滑移槽711的方向平行，齿轮75位于齿条边A731和齿条边B742之间，且齿条边A731和齿条边B742均与齿轮75啮合，下V型块76安装在下夹持座滑块74的下耳座741上，上V型块77安装在上夹持座滑板73的上耳座732上，且下V型块76和上V型块77的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布，下V型块76和上V型块77在水平面内能自由转动；夹紧油缸72的缸体固定在移动导向座71上，夹紧油缸72的活塞杆与上夹持座滑板73固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板73的滑移方向平行。在本例中，进给电机2、纵向送料电机5及顶压装置6的电动分度装置61中所用电机均为伺服电机。

切方机的动作要求如下：

第一步，调整顶压装置6的顶压行程，根据待切割硅棒12的轴向长度，通过调节手轮66调节顶压装置6的左顶杆62和右顶杆63处于顶压状态时的间距小于待切割硅棒12的轴向长度，确保待切割硅棒12在顶压状态时夹紧可靠；

第二步，上料，使自定心双支撑定位夹紧装置处于定位夹紧状态，即下V型块76和上V型块77之间的间隔处于最大位置，将待切割硅棒12的两端分别搁置在两只下V型块76上，启动夹紧油缸72，使夹紧油缸72处于伸展状态，此时，上夹持座滑板73则沿移动导向座71的上竖直导向轨712向下移动，而下夹持座滑块74则沿移动导向座71的下竖直导向轨713同步向上移动，从而完成对待切割硅棒12的自定心定位夹紧，确保待切割硅棒12的轴线始终处于同一轴线上，这样就能保证待切割硅棒12的两端面与硅棒轴线垂直；

第三步，两端面顶压夹紧，启动顶压油缸64，使顶压油缸64的活塞杆处于伸展状态，此时，左顶杆62和右顶杆63即将待切割硅棒顶压夹紧；

第四步，松开自定心双支撑定位夹紧装置，当顶压装置6将待切割硅棒12牢固顶压夹紧后，使自定心双支撑定位夹紧装置处于松开初始状态；

第五步，纵向送料到位，启动纵向送料电机5使纵向送料滑台4向锯条靠近，当待切割硅棒12达到切割位置时停止；

第六步，切割，启动切割电机带动锯条旋转切割，同时进给电机2带动进给滑台3作进给运动，当切割结束后，切割电机停止旋转，而进给电机2则快速反向旋转，使进给滑台3快退复位；

第七步，旋转分度，当硅棒完成上道切割并快退复位后，由顶压装置6中的电动分度装置61带动待切割硅棒12定向旋转90°；

第八步，依次切割其它三条连，重复第六步和第七步，直到完成硅棒的四边切割为止。

Claims (3)

1.一种硅棒自定心同步夹紧装置，其特征是：由两个沿切方机进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组包括移动导向座(71)、夹紧油缸(72)、上夹持座滑板(73)、下夹持座滑块(74)、齿轮(75)、下V型块(76)和上V型块(77)，在移动导向座(71)上设有水平滑移槽(711)、上竖直导向轨(712)和下竖直导向轨(713)，移动导向座(71)通过水平滑移槽(711)套装在纵向送料滑台(4)上，在上夹持座滑板(73)下端外侧面的下段设有齿条边A(731)，在上夹持座滑板(73)的上端设有上耳座(732)，上夹持座滑板(73)套装在移动导向座(71)的上竖直导向轨(712)上，下夹持座滑块(74)套装在移动导向座(71)的下竖直导向轨(713)上，在下夹持座滑块(74)上设有下耳座(741)和齿条边B(742)，齿轮(75)安装在移动导向座(71)上，齿轮(75)的轴线与水平滑移槽(711)的方向平行，齿轮(75)位于齿条边A(731)和齿条边B(742)之间，且齿条边A(731)和齿条边B(742)均与齿轮(75)啮合，下V型块(76)安装在下夹持座滑块(74)的下耳座(741)上，上V型块(77)安装在上夹持座滑板(73)的上耳座(732)上，且下V型块(76)和上V型块(77)的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布；夹紧油缸(72)的缸体固定在移动导向座(71)上，夹紧油缸(72)的活塞杆与上夹持座滑板(73)固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板(73)的滑移方向平行。

2.根据权利要求1所述硅棒自定心同步夹紧装置，其特征是：所述下V型块(76)和上V型块(77)在水平面内可自由转动。

3.根据权利要求1所述硅棒自定心同步夹紧装置，其特征是：所述电动分度装置(61)中所用电机为伺服电机。

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