CN103753718A - 多线开方机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多线开方机，包括：一底座，以及一设置底座上的机架，底座和机架构成了多线开方机的主体结构，一工作台，工作台上方设置一台车，所述工作台至于滑轨上，将待加工的工件送入多线开方机用切割液装置内部，一设置工作台上方的切割辊组，所述切割辊组固定在机架的横梁上，切割辊组一侧连接一绕线室，切割丝连接绕线室内的绕线轮和切割辊组内的切割辊，形成一走丝结构，一圆弧门，滑动设置于所述底座上，一旦待加工工件送入多线开方机内部时，则关闭圆弧门，以及一电柜箱，使得断线率降低到5%、加工时间提高两小时左右、产品质量稳步提升、无因漏砂浆造成的安全隐患、成本也有了显著的降低。

Description

多线开方机

技术领域

本发明涉及光伏产业，具有涉及多线开方机。

背景技术

多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对半导体等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线轮上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的上升下降实现工件的进给，可将半导体等硬脆材料一次同时切割为数百片，多线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比有具有效率高，产能高，精度高等优点，多线切割技术是目前采用最广泛的半导体等硬脆材料切割技术。

开方机的产能与质量是制约光伏垂直生产线的“瓶颈”，在前期的生产开方机存在以下问题：工作台复位不到位，易造成生产事故隐患；断线率高达30%，直接影响硅块表面质量导致产品质量不稳定；加工效率偏低，不能满足60MW生产量的要求。

1.气动系统调节存在问题，导致各气动部件运行不到位。气控系统不足主要有两方面

(1)未接入切割区中间张力的平稳气缸，在钢丝两端无伺服电机控制张力的基础上，在钢丝中间未实现有效的气缸控制张力，不能有效的保证了钢线的工作张力;

(2)动能供应（气压）充足的情况下不能保证个别机构气源充足。

2.线张力调节部件不稳定，常发生摆动。

卷绕室无伺服电机控制摆臂来调节钢线的张力，不能利用伺服电机高精度高效率的优点，摆臂后方没有配重块，在钢线作高速运行的时候无法做到及时地准确的调节钢丝张力，拉伸感应器不稳定造成张力臂摆动范围和摆动浮动较大。经常造成断线。

3.砂浆喷淋装置喷洒不到位，主要表现为

(1)各个喷砂口与下面对应硅棒位置不相符，导致砂浆流不到硅棒表面，切割能力下降。

(2)砂浆系统管路常常堵塞，喷砂能力不足。在切割过程中砂浆流量不均匀，导致硅棒表面质量差。

4.工作台出现偏移，导致硅棒切偏隐患。

单晶开方机的工作台分为两层，上层工作台的移动主要靠气压控制;下层工作台的移动靠伺服电机控制，并由气压紧锁装置紧锁。由于气控系统的不足及反应迟缓，对气压紧锁装置带来很大隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供多线开方机，使得断线率降低到5%、加工时间提高两小时左右、产品质量稳步提升、无因漏砂浆造成的安全隐患、成本也有了显著的降低。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

多线开方机，包括：

一底座，以及一设置底座上的机架，底座和机架构成了多线开方机的主体结构，

一工作台，工作台上方设置一台车，所述工作台至于滑轨上，将待加工的工件送入多线开方机用切割液装置内部，

一设置工作台上方的切割辊组，所述切割辊组固定在机架的横梁上，切割辊组一侧连接一绕线室，切割丝连接绕线室内的绕线轮和切割辊组内的切割辊，形成一走丝结构，

一圆弧门，滑动设置于所述底座上，一旦待加工工件送入多线开方机内部时，则关闭圆弧门，

以及一电柜箱，

所述台车由一支撑体和一设置支撑体上端的装载车构成，

所述装载车包括一对称设置的车架，一架设支架上的连接杆，所述车架下方设置一组车轮组件，在所述车架内还设置一导杆气缸。

在本发明的一个优选实施例中，所述支撑体包括：

一架体，

一深入多线开方机内部并与内轨道无缝连接的外轨道，所述装载车的车轮架设于所述外轨道上，

以及一圆角三角形定位板，所述圆角三角形定位板设置于架体上方，保证工件落于指定位置。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一摆臂张力调节装置，所述摆臂张力调节装置包括：

一调节架，两套平稳气缸固定于调节架内，第一平稳气缸连接一垂直运动的垂直导轮，第二平稳气缸连接一沿水平运动的水平导轮，

在所述调节架一侧设置一导轮垂直走向的凹槽，所述凹槽一侧设置一垂直导向轨，调节架的上端设置一水平导向轨。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一气缸张力调节装置，所述气缸张力调节装置包括：

一轴体，所述轴体上固定连接一平稳气缸，

所述轴体上依次包覆有一内隔圈和一外隔圈，且所述轴体两端均设置一角接触轴承，

以及一浮动转向轮座，所述浮动转向轮座包覆所述轴体以及角接触轴承，所述浮动转向轮座一侧固定设置一轴盖，另一侧分别连接一平衡杆和一连板，所述平衡杆和所述连杆平行排布，将所述气缸张力调节装置固定张力墙板上，

还包括一设置轴盖上的插入式气动管接头。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一喷淋装置，所述喷淋装置包括：

一架设切割辊组上的冲孔网板，所述冲孔网板的两边为一角铁框架，另两边为一撑筋，

一通过支撑板设置冲孔网板上的内喷淋盘组，所述内喷淋盘组包括一外喷淋盘和一内喷淋盘，所述外喷淋盘和内喷淋盘上均开设均匀排布的喷淋口，

所述外喷淋盘的一端连接一接通切割液的球阀。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.解决了实际生产中断线率居高不下的问题，保证生产中设备的平稳运行。

2.保证了工作台面良好的定位，可达到不操作不偏移，避免了工作台偏移潜在的事故隐患。

3.张力臂调节系统的优化平稳运行，提升加工工艺，减少了加工时间，有显著的效果。

4.设备安全可靠，彻底解决了漏电的安全隐患并对员工的安全、操作方面都有了很大的提高。

5.降本增效（产品的质量稳定、加工效率提高、原辅料利用率增加）

6.改造成本低，使用维护简单，从根本解决了生产中遇到的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的装载车的结构示意图。

图3为本发明的支撑体的结构示意图。

图4为本发明的摆臂张力调节装置的结构示意图。

图5为本发明的气缸张力调节装置的结构示意图。

图6为本发明的喷淋装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1，多线开方机，包括：

一底座10，以及一设置底座10上的机架20，底座10和机架20构成了多线开方机的主体结构，

一工作台30，所述工作台至于滑轨上，将待加工的工件送入多线开方机内部，

一设置工作台10上方的切割辊组40，所述切割辊组40固定在机架的横梁上，切割辊组40一侧连接一绕线室50，切割丝连接绕线室内的绕线轮和切割辊组内的切割辊，形成一走丝结构，

一圆弧门60，滑动设置于所述底座10上，一旦待加工工件送入多线开方机内部时，则关闭圆弧门，

以及一电柜箱70，

参照图2及图3所示，其中工作台10上方设置一台车100，所述台车100由一支撑体110和一设置支撑体110上端的装载车120构成，

所述装载车120包括一对称设置的车架121，一架设车架121上的连接杆122，所述车架121下方设置一组车轮组件，在所述车架121内还设置一导杆气缸123。

在本发明的一个优选实施例中，所述支撑体110包括

一架体111，

一深入多线开方机内部并与内轨道无缝连接的外轨道112，所述装载车的车轮架设于所述外轨道112上，

以及一圆角三角形定位板113，所述圆角三角形定位板113设置于架体111上方，保证工件落于指定位置。

在本发明的一个优选实施例中，所述导杆气缸123为四个，均匀排布于所述车架上。

采用气缸和直线导轨组合进出工作台，避免工作台在进出过程中定位不当，台车部件：台车部件分为上部的装载车和下部的支撑体两部分。

装载车负责将待加工的工件送入机器内部的工作区域，装载车的四个气缸负责提升工件，三角板上的三个凸块是作为工作底座的定位块，保证工件的位置在指定位置，装载车在外轨道上由人工推入机器内部的内轨道。

改进后的工作台由气动控制改为电机控制：由于气动控制不稳定，工作台容易移动，易造成生产事故。伺服电机控制的优势则更大，由于可以对电机实现精确的力矩控制，其速度控制和位置控制可以直接通过数字控制来实现。其性能，反应速度和稳定性都明显优于气动控制系统。其出力大，惯性小，起停动态性能特别好，有助于提高生产率和产品质量稳定性。

切割头架中间位置处加一个中间张力臂，有效的调节钢线的中间部位的张力变化，钢丝的张力由卷绕室的摆臂张力调节装置及切割区的气缸张力调节装置组合两部分构成。

参照图4所示，摆臂张力调节装置300，包括：

一调节架301，两套平稳气缸固定于调节架301内，第一平稳气缸302连接一垂直运动的垂直导轮303，第二平稳气缸304连接一沿水平运动的水平导轮305，

在所述调节架301一侧设置一导轮垂直走向的凹槽306，所述凹槽306一侧设置一垂直导向轨307，调节架301的上端设置一水平导向轨308.

在本发明的一个优选实施例中，所述平稳气缸固定设置一气缸座313，承载平稳气缸的轴向力。

在本发明的一个优选实施例中，所述调节架301整体呈一三角形，所述垂直导轮303和水平导轮305分别设置于三角形的相邻两个面上。

绕室由伺服电机控制摆臂来调节钢丝的张力，利用伺服电机高精度高效率的优点，配合摆臂后方的配重块，在钢丝作高速运行的时候及时地调节钢丝张力，并由后方的摆臂限位器来限制其摆动范围和摆动浮动。

参照图5所示，气缸张力调节装置400，包括：

一轴体401，所述轴体401上固定连接一平稳气缸，

所述轴体401上依次包覆有一内隔圈402和一外隔圈403，且所述轴体401两端均设置一角接触轴承404，

以及一浮动转向轮座405，所述浮动转向轮座405包覆所述轴体401以及角接触轴承404，所述浮动转向轮座405一侧固定设置一轴盖406，另一侧分别连接一平衡杆407和一连板408，所述平衡杆407和所述连杆408平行排布，将所述气缸张力调节装置固定张力墙板上，

还包括一设置轴盖406上的插入式气动管接头409。

在本发明的一个优选实施例中，所述轴体401下端设置一压板410，所述压板410上固定设置一螺钉411，螺钉411通过弹簧垫圈和平垫圈将轴体固定机架上。

参照图6所述，喷淋装置600，包括：

一架设切割辊组上的冲孔网板601，所述冲孔网板601的两边为一角铁框架602，另两边为一撑筋603，

一通过支撑板604设置冲孔网板601上的内喷淋盘组，所述内喷淋盘组包括一外喷淋盘605和一内喷淋盘606，所述外喷淋盘605和内喷淋盘606上均开设均匀排布的喷淋口，

所述外喷淋盘605的一端连接一接通切割液的球阀607。

在本发明的一个优选实施例中，所述冲孔网板601上，朝向冲孔网板内侧排布有若干135度弯头608。

在本发明的一个优选实施例中，所述内喷淋盘606外侧均匀分布一直角弯头609，所述直角弯头609对放置内喷淋盘上的切割丝进行喷液。

其中切割液由悬浮液和研磨砂构成，研磨砂与悬浮液配置比例为1:1.1；切片时，切割液流量控制在70～85L/min。

搅拌桶上的水泵将桶内切割液送入热交换器，冷却后送入切割区的喷淋装置内，喷淋装置有16或25个出水口(对应工作台上的8～8.5英寸16根单晶棒或6～6.5英寸25根单晶棒)，将切割液喷在工件及钢丝上，然后由机床下方排水口进入搅拌桶。

切割液喷淋应充分，不能有断续现象。搅拌桶上装有搅拌电机输出泵，按照一定比例配置的切割液存于搅拌桶内，搅拌均匀后由输出泵输出，经热交换器降温后，送入喷淋装置，经过切割工作后的切割液流回搅拌桶。切割液的冷却由水制冷机和热交换器组成冷却回路。热交换器内的排管为切割液通道，管外为冷却水通道，制冷机输出水温10±2℃，通过热交换器将切割液温度带走，达到切割液降温的作用。

(1)改造前后检测数据

1)改造前

检测基本数据

名称	送检数量	检测数量	检测长度	合格长度	合格率
						单晶方棒	104	104	40578mm	38692mm	95.35%
多晶方锭	101	101	20269mm	19479mm	96.10%

不合格品

2)改造后

检测基本数据

名称	送检数量	检测数量	检测长度	合格长度	合格率
						单晶硅方棒	467	467	154507	154070	99.72%
多晶硅方锭	180	180	33956	33944	99.96%

不合格品

仅从提高生产效率、产品质量和节省成本三个方面分别计算效益如下：

(1）改造前后个数据的对比：

(2)切割速度的增加大大提高了生产的效率，单次切割时间由之前的11h降到8h。减少了动能方面水、电、气的消耗，和各种耗材的使用。

（3）上述对投资成本和回收效益指标进行了分析，根据上述分析作以下总结：一年内设备运行维护费用按2万元计算，一年内节约耗材费为：136.8万元/年，成套装置及其他设备改造共计投资9.7万元（包含原设计设备费用、改造费用）。设备投资回收期：投资/年效益（9.7/117）x12≈1月。

通过上述分析可见，该项目投资少，见效快，节能经济效益显著，每年可节约资金约136.8多万元。有效的提高了产品的质量和设备各方面的性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.多线开方机，其特征在于，包括：

一底座，以及一设置底座上的机架，底座和机架构成了多线开方机的主体结构，

一工作台，工作台上方设置一台车，所述工作台至于滑轨上，将待加工的工件送入多线开方机用切割液装置内部，

一设置工作台上方的切割辊组，所述切割辊组固定在机架的横梁上，切割辊组一侧连接一绕线室，切割丝连接绕线室内的绕线轮和切割辊组内的切割辊，形成一走丝结构，

一圆弧门，滑动设置于所述底座上，一旦待加工工件送入多线开方机内部时，则关闭圆弧门，

以及一电柜箱，

所述台车由一支撑体和一设置支撑体上端的装载车构成，

所述装载车包括一对称设置的车架，一架设支架上的连接杆，所述车架下方设置一组车轮组件，在所述车架内还设置一导杆气缸。

2.根据权利要求1所述的多线开方机，其特征在于：所述支撑体包括：

一架体，

一深入多线开方机内部并与内轨道无缝连接的外轨道，所述装载车的车轮架设于所述外轨道上，

以及一圆角三角形定位板，所述圆角三角形定位板设置于架体上方，保证工件落于指定位置。

3.根据权利要求1所述的多线开方机，其特征在于：还包括一摆臂张力调节装置，所述摆臂张力调节装置包括：

一调节架，两套平稳气缸固定于调节架内，第一平稳气缸连接一垂直运动的垂直导轮，第二平稳气缸连接一沿水平运动的水平导轮，

在所述调节架一侧设置一导轮垂直走向的凹槽，所述凹槽一侧设置一垂直导向轨，调节架的上端设置一水平导向轨。

4.根据权利要求1所述的多线开方机，其特征在于：还包括一气缸张力调节装置，所述气缸张力调节装置包括：

一轴体，所述轴体上固定连接一平稳气缸，

所述轴体上依次包覆有一内隔圈和一外隔圈，且所述轴体两端均设置一角接触轴承，

以及一浮动转向轮座，所述浮动转向轮座包覆所述轴体以及角接触轴承，所述浮动转向轮座一侧固定设置一轴盖，另一侧分别连接一平衡杆和一连板，所述平衡杆和所述连杆平行排布，将所述气缸张力调节装置固定张力墙板上，

还包括一设置轴盖上的插入式气动管接头。

5.根据权利要求1所述的多线开方机，其特征在于：还包括一喷淋装置，所述喷淋装置包括：

一架设切割辊组上的冲孔网板，所述冲孔网板的两边为一角铁框架，另两边为一撑筋，

一通过支撑板设置冲孔网板上的内喷淋盘组，所述内喷淋盘组包括一外喷淋盘和一内喷淋盘，所述外喷淋盘和内喷淋盘上均开设均匀排布的喷淋口，

所述外喷淋盘的一端连接一接通切割液的球阀。

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