CN102350742A - 四辊直驱式金刚石线数控切片机 - Google Patents

Abstract

四辊直驱式金刚石线数控切片机，在机架上安装有四组切割辊机构及两组收放线及随动机构，在收放线机构与切割辊机构之间有张力控制机构。机架上设有升降机构驱动的装夹机构；各收放线机构中的各收放线轮和各切割辊机构中的各切割辊上绕有切割线；切割辊机构为直驱式，位于上部的两组切割辊机构中的切割辊和位于下部的两组切割辊机构中的切割辊为俩俩分别缠绕切割线，在机架上设有中间张力控制机构，切割线在上、下部切割辊机构中间缠绕在中间张力控制机构上，切割线为金刚石线。结构简化，占用空间小；切割质量好，精度高；张力控制均匀；装夹机构上下移动时灵活可靠，工装夹具牢固方便，结构简单，夹紧力大；生产效率高，次品率低，生产成本低。

Description

四辊直驱式金刚石线数控切片机

技术领域

本发明涉及一种切片机，特别是一种将硅材料切割成片材的四辊直驱式金刚石线数控切片机。

背景技术

目前将硅材料切割成片状材料的切片机结构如下：包括机架，在机架上安装有上、下、左、右分布的相互平行设置的四组切割辊机构，机架上安装有与上部两组切割辊机构配合的上收放线机构和上收放线随动机构，机架上还安装有与下部两组切割辊机构配合的下收放线机构和下收放线随动机构；在上收放线随动机构与上部的切割辊机构之间设有上张力控制机构，在下收放线随动机构与下部的切割辊机构之间设有下张力控制机构；在机架上设有通过螺旋升降机构驱动的两个上下设置的并可上下移动的连接体，在连接体上连接有装夹体，装夹体上设有装夹工件的装夹机构；各收放线机构中的各收放线轮和各切割辊机构中的各切割辊上绕有切割线，切割线在四个切割辊上同时连续缠绕，在机架上设有与切割线相配的起导向作用的过轮，两个装夹体刚好分别位于两组上、下切割辊之间的上方；切割辊的转动是通过安装在机架上的电机及相关传动机构带动的。工作时通过装夹体将工件粘接吊挂在切割线的上方，电机通过皮带带动切割辊转动，使切割线运动，工件在螺旋升降机构的带动下下移，并与运行的切割线接触达到切片的目的；切割时切割线需要在碳化硅砂浆内浸埋。这种结构的切片机有如下缺点：电机及传动机构上占用空间大，结构复杂；上下两个工件（硅棒）的进给一个是压线切割，一个是拉线切割,这样的加工方式,下面拉式加工的硅片质量不高，片痕明显，片的质量级别比压式加工低，而且，这种绕线方式,一旦有一处断线，将影响整个切片加工。这种绕线方式也只能有两个张力控制装置，即在收、放线端，对切割线在加工区的张力起不到有效的控制，硅片的表面质量较差。硅是很贵重的材料，而在硅片加工中，如一米长的切割辊上要缠绕近3000圈线，相邻两根线的距离约0.35mm，切割线的直径为0.1~0.14mm。也就是说两个平行的切割棍，一次要加工约3000张厚度为0.18~0.2mm的硅片，硅片稳定的表面质量是设备性能一个重要指标。因此，有效的控制钢线的张力，才能提高硅片的加工质量，而采用普通钢线和碳化硅砂浆的方法，不仅加工效率低，而且加工的效率和切片的质量均受砂浆的温度、流量、密度、碳化硅粒度大小和形状等因素影响，这使加工过程中不定性的因素增多，很难全面很好地有效控制。这些都是一般切片机的不足之处，且加工效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、占用空间小、上下均为压线切割、张力控制好、切割质量好、加工效率高、升降动作灵活且精度高、装夹方便的四辊直驱式金刚石线数控切片机，克服现有技术的不足。

本发明的四辊直驱式金刚石线数控切片机，包括机架，在机架上安装有上、下、左、右分布的相互平行设置的四组切割辊机构，机架上安装有与上部两组切割辊机构配合的上收放线机构和上收放线随动机构，机架上安装有与下部两组切割辊机构配合的下收放线机构和下收放线随动机构；

在上收放线随动机构与上部的切割辊机构之间设有上张力控制机构，在下收放线随动机构与下部的切割辊机构之间设有下张力控制机构；

在机架上设有通过螺旋升降机构驱动的两个上下设置的并可上下移动的连接体，在连接体上连接有装夹体，装夹体上设有装夹工件的装夹机构；

所述的各收放线机构中的各收放线轮和各切割辊机构中的各切割辊上绕有切割线，在机架上设有与切割线相配的起导向作用的过轮；

所述的切割辊机构为直驱式，其结构为在切割辊机构的中部定支撑机构的左端固定连接有连接套，连接套的另一端与切割辊电机的外壳右端固定连接，切割电机内部的电机轴通过联轴器与定支撑机构内侧的支撑轴相接，所述的联轴器位于所述的连接套内部；支撑轴上套装有角接触轴承；所述的切割辊机构上的切割辊两端连接有锥套。

位于上部的两组切割辊机构中的切割辊和位于下部的两组切割辊机构中的切割辊为俩俩分别缠绕切割线，在机架上设有中间张力控制机构，所述的切割线在上、下部切割辊机构中间缠绕在所述的中间张力控制机构上，所述的切割线为金刚石线。

所述的连接体与升降体相接，升降体的两侧有升降滑块，在机架上竖直方向设有升降导轨，升降导轨与升降滑块相配，升降滑块与升降导轨之间为滚针式滚动配合结构，升降体与所述的螺旋升降机构相接。

所述的装夹机构的结构为在装夹体上螺纹连接有夹紧块，在夹紧块中心处设有夹紧杆，在夹紧杆的外侧套装有活塞，活塞位于夹紧块内侧，在夹紧块的上方固定有缸盖，活塞的上部位于缸盖的中心孔内，在缸盖与活塞和夹紧块之间形成油腔，在活塞下方与夹紧块之间设有碟簧，夹紧杆上端配有螺母，夹紧杆的下端自装夹体上的孔向下伸出并套装有夹紧槽且配有螺帽，夹紧槽下端接有工件安装板。

本发明的四辊直驱式金刚石线数控切片机，由于切割辊机构为直驱式，使整体结构简化，占用空间小；切割辊上下两组分别绕线，切割时均为压线式切割，且切割线在切割辊上的包角大，切割质量好，精度高；张力控制均匀；装夹机构上下移动时灵活可靠，工装夹具牢固方便，结构简单，夹紧力大；生产效率高，次品率低，生产成本低。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示的右视示意图；

图3是图1所示的俯视示意图；

图4是切割辊机构的结构示意图；

图5是机架与装夹体部分的结构示意图；

图6是图5所示的K向示意图；

图7是图8所示的右视示意图；

图8是装夹部分的结构示意图

图9装夹部分中夹紧块内部结构示意图；

图10是切割线走向示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示：1为机架，机架1采用型钢焊接制作，在机架1上安装有上、下、左、右分布的轴线相互平行设置的四组切割辊机构，15为上左切割辊机构，26为下左切割辊机构。上左切割辊机构15的右部装有上左切割辊18，下左切割辊机构26的右部装有下左切割辊25。在右侧的上部切割辊机构的右部装有上右切割辊27，下部切割辊机构的右部装有下右切割辊28。

机架1上安装有与上部两组切割辊机构配合的上收放线机构9和上收放线随动机构8，上收放线机构9的右部装有上收放线轮12。上收放线随动机构8的右部有第一过轮10和第二过轮11。机架1上安装有与下部两组切割辊机构配合的下收放线机构6和下收放线随动机构7，下收放线机构6右部装有下收放线轮5。下收放线随动机构7右部装有第四过轮4和第三过轮3。

在上收放线随动机构8与上部的切割辊机构之间设有摆动式上张力控制机构14，在下收放线随动机构7与下部的切割辊机构之间设有摆动式下张力控制机构2。

在机架1上设有通过螺旋升降机构驱动的两个上下设置的并可上下移动的连接体17，在连接体17上连接有装夹体19，装夹体19上设有装夹工件21的装夹机构20。

50为切割线，切割线50的两端固定在上收放线轮12和下收放线轮5上，中间分别绕过第一过轮10、上张力控制机构14中的过轮、安装在机架1上的第八过轮55上左切割辊18、第十一过轮58、第十过轮57、下左切割辊25、第九过轮56、下张力控制机构2中的过轮、第三过轮3、第四过轮4。

上述为现有技术部分，不再详述。

每个切割辊机构均为直驱式，以上左切割辊机构15为例，如图4所示：具体结构如下：切割辊机构的中部为定支撑机构33，定支撑机构33内部有支撑轴34，支撑轴34和外壳之间共安装六个角接触轴承，该切割辊机构是通过定支撑机构33的外壳安装在机加1上的。支撑轴34的右端通过切割辊左端盖35连接有上左切割辊18，上左切割辊18中心有中心轴36，中心轴36的左端与支撑轴34螺纹连接，上左切割辊18及中心轴36的右端为内部装有轴承的动支撑机构37。上述与现有技术相同，所不同的是定支撑机构33左部直接连接驱动电机，即支撑轴34的左端与联轴器31相接，联轴器31的左端与切割辊电机29的电机轴30相接，切割辊电机29的外壳右端通过连接套32与定支撑机构33中的左端盘固定连接。联轴器31位于连接套32内。这种结构的切割辊机构由电机直接驱动切割辊，省去了现有技术中电机与切割辊之间的传动装置，节省空间，结构简化。定支撑机构33和动支撑机构37采用的是角接触轴承，与切割辊的连接用锥套22，定位精度高，接触面积大，传递扭矩大，动精度高。

如图1、2、10所示：位于上部的两组切割辊机构中的上左切割辊18、上右切割辊27及位于下部的两组切割辊机构中的下左切割辊25、下右切割辊28为俩俩分别缠绕切割线50，此处改变了现有技术中四个切割辊同时绕线的方式。保证了切割时全部为压线式切割。切割线50为金刚石线，代替了现有技术中的普通钢线，且取消了现有技术中的碳化硅砂浆及相应的配套机构。

如图1、10所示：在机架1上安装有中间张力控制机构13，切割线50在上、下部切割辊机构中间缠绕过中间张力控制机构13中的过轮。中间张力控制机构13与上张力控制机构14及下张力控制机构2的结构相同，均为摆动张紧式结构，即在机架1上装有第五过轮51和第七过轮54，第六过轮52安装在摆动杆53的端头，摆动杆53与机架1转轴连接。切割线50自第十一过轮58出来之后依次经过第五过轮51、第六过轮52、第七过轮54再经过第十过轮57，这样在上切割辊和下切割辊之间可进行中间张力控制。

如图1、2、5、6所示：上述的两个连接体17均通过螺栓固定连接有升降体40，每个升降体40的两侧螺钉固定连接有升降滑块39，在机架1上竖直方向固定有升降导轨38，升降导轨38与升降滑块39相配，升降滑块39与升降导轨38之间为滚针式滚动配合结构，其断面呈V字形状。连接体17与装夹体19螺栓固定连接，升降体40与螺旋升降机构相接。通过螺旋升降机构带动升降体40、连接体17、装夹体19一同上下移动。

如图7、8、9所示：在装夹体19上设有装夹机构20，装夹机构20的结构如下：在装夹体19上螺纹连接有夹紧块45，在夹紧块45中心处设有夹紧杆46，在夹紧杆46的外侧套装有活塞43，活塞43位于夹紧块45内侧，在夹紧块45的上方固定有缸盖41，活塞43的上部位于缸盖41的中心孔内，在缸盖41与活塞43和夹紧块45之间形成油腔42，在活塞43下方与夹紧块45之间设有碟簧44，夹紧杆46上端配有螺母，夹紧杆46的下端自装夹体19上的孔向下伸出并套装有夹紧槽49且配有螺帽47，夹紧槽49下端接有工件安装板48。安装后在碟簧44的作用下，活塞43、夹紧杆46同时受向上的力的作用，螺帽47夹紧槽49与装夹体19相互夹紧固定，夹紧槽49的下面固定连接有工件安装板48，粘接在工件安装板48上的工件21随之装夹固定。油腔42与液压控制机构相接，向油腔42内进入压力油活塞43可向下移动，碟簧44被压缩，此时夹紧槽49被松开，夹紧槽49、工件安装板48、工件21可同时横向拉出。

安装后上述的两组装夹机构20分别位于上、下两层切割辊的中间上方，工件安装后，运行时工件随升降机构下移同时被切割。

Claims (3)

1.一种四辊直驱式金刚石线数控切片机，包括机架（1），在机架（1）上安装有上、下、左、右分布的相互平行设置的四组切割辊机构，机架（1）上安装有与上部两组切割辊机构配合的上收放线机构（9）和上收放线随动机构（8），机架（1）上安装有与下部两组切割辊机构配合的下收放线机构（6）和下收放线随动机构（7）；

在上收放线随动机构（8）与上部的切割辊机构之间设有上张力控制机构（14），在下收放线随动机构（7）与下部的切割辊机构之间设有下张力控制机构（2）；

在机架（1）上设有通过螺旋升降机构驱动的两个上下设置的并可上下移动的连接体（17），在连接体（17）上连接有装夹体（19），装夹体（19）上设有装夹工件（21）的装夹机构（20）；

所述的各收放线机构中的各收放线轮和各切割辊机构中的各切割辊上绕有切割线（50），在机架（1）上设有与切割线（50）相配的起导向作用的过轮；

其特征在于：所述的切割辊机构为直驱式，其结构为在切割辊机构的中部定支撑机构（33）的左端固定连接有连接套（32），连接套（32）的另一端与切割辊电机（29）的外壳右端固定连接，切割电机（29）内部的电机轴（30）通过联轴器（31）与定支撑机构（33）内侧的支撑轴（34）相接，所述的联轴器（31）位于所述的连接套（32）内部；支撑轴（34）上套装有角接触轴承；所述的切割辊机构上的切割辊两端连接有锥套（22）；

位于上部的两组切割辊机构中的切割辊和位于下部的两组切割辊机构中的切割辊为俩俩分别缠绕切割线（50），在机架（1）上设有中间张力控制机构（13），所述的切割线（50）在上、下部切割辊机构中间缠绕在所述的中间张力控制机构（13）上，所述的切割线（50）为金刚石线。

2.根据权利要求1所述的四辊直驱式金刚石线数控切片机，其特征在于：所述的连接体（17）与升降体（40）相接，升降体（40）的两侧有升降滑块（39），在机架（1）上竖直方向设有升降导轨（38），升降导轨（38）与升降滑块（39）相配，升降滑块（39）与升降导轨（38）之间为滚针式滚动配合结构，升降体（40）与所述的螺旋升降机构相接。

3.根据权利要求2所述的四辊直驱式金刚石线数控切片机，其特征在于：所述的装夹机构（20）的结构为在装夹体（19）上螺纹连接有夹紧块（45），在夹紧块（45）中心处设有夹紧杆（46），在夹紧杆（46）的外侧套装有活塞（43），活塞（43）位于夹紧块（45）内侧，在夹紧块（45）的上方固定有缸盖（41），活塞（43）的上部位于缸盖（41）的中心孔内，在缸盖（41）与活塞（43）和夹紧块（45）之间形成油腔（42），在活塞（43）下方与夹紧块（45）之间设有碟簧（44），夹紧杆（46）上端配有螺母，夹紧杆（46）的下端自装夹体（19）上的孔向下伸出并套装有夹紧槽（49）且配有螺帽（47），夹紧槽（49）下端接有工件安装板（48）。

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