CN105216128A - 应用于硅锭开方的多线切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于硅锭开方的多线切割设备，包括：底座；设于底座上、供承载待切割硅锭的承载台，承载台具有并行设置的多个承载组件，相邻两个承载组件之间留设有切割间隙；承载组件包括：一对承载支架、牵引辊、套设于所述牵引辊上的牵引带、以及第一驱动电机；切割机构，包括：设于底座上的切割支架、架设于切割支架的至少一对切割辊和切割线、以及第二驱动电机，切割线对应缠绕在至少一对切割辊上以形成切割网；切割辊上的切割线在第二驱动电机的驱动下对承载台上的待切割硅锭进行切割，切割线在切割待切割硅锭时位于切割间隙内。本发明可以将工件切割成块，通过微控制器控制待切割的工件进行旋转，全程自动化控制，切割效果好。

Description

应用于硅锭开方的多线切割设备

技术领域

本发明涉及切割领域，特别是涉及一种应用于硅锭开方的多线切割设备。

背景技术

线切割技术是目前较先进的加工技术，原理是通过高速运动的金刚线对待加工的工件进行摩擦，从而达到切割的目的。在对工件的切割过程中，金刚线通过导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工的工件通过工作台的移动实现工件的进给，在压力泵的作用下，装配在设备上的冷却水自动喷洒装置将冷却水喷洒至金刚线和工件的切削部位，由金刚线的往复运动产生切削，以将半导体等硬脆材料一次同时切割成多片，线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片以及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。然而，目前的线切割设备仍然存在不足，切割效果仅能成片，若想获得成块的成品，需要将切割成片的工件逐一的横向放置在工作台上在进行切割，使得切割效率低，且需要人工操作，浪费人力成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多线切割设备，用于解决现有的切割设备在获得成块成品时需要多次进行逐一切割而使得切割效率低、且需要人工调整切割位置而造成浪费人力成本等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明通过一种应用于硅锭开方的多线切割设备，包括：

底座；

通过承载台架而设于所述底座上、供承载待切割硅锭的承载台，所述承载台具有并行设置的多个承载组件，相邻两个所述承载组件之间留设有切割间隙；所述承载组件包括：一对承载支架、设于一对所述承载支架之间的牵引辊、套设于所述牵引辊上以供牵引所述待切割硅锭调整切割位置的牵引带、以及用于驱动所述牵引辊的第一驱动电机；以及

切割机构，包括：设于所述底座上的切割支架、架设于所述切割支架的至少一对切割辊和切割线、以及用于驱动所述切割辊的第二驱动电机，所述切割线对应缠绕在至少一对所述切割辊上以形成切割网；所述切割辊上的切割线在所述第二驱动电机的驱动下对所述承载台上的所述待切割硅锭进行切割，所述切割线在切割所述待切割硅锭时位于所述切割间隙内。

可选地，所述底座上相对设置有一对滑轨，在所述滑轨上滑设有所述承载台或所述切割机构。

可选地，所述多线切割设备还包括用于驱动所述承载台或者所述切割机构沿着所述滑轨行进的第三驱动电机。

可选地，所述滑轨为滑槽，所述承载台下所述承载台架的底部或者所述切割机构中切割支架的底部设有适于所述滑槽内的滑轮；或者，所述滑轨上设有滑轮，所述承载台下所述承载台架的底部或者所述切割机构中切割支架的底部设有对应所述滑轮的滑槽。

可选地，所述承载台中的多个所述承载组件根据设置位置而分为位于中部的中部承载组件和位于所述中部承载组件相对两侧的边侧承载组件，其中，所述中部承载组件可升降地悬置于所述底座上；

所述承载台还包括：与所述中部承载组件连接的升降控制器，所述升降控制器用于：控制所述中部承载组件沿所述承载台架下降，使得所述待切割硅锭在由所述第一驱动电机控制的所述边侧承载组件的牵引带的带动下旋转而调整切割位置；以及，在所述待切割硅锭旋转并调整到位后，控制所述中部承载组件沿所述承载台架上升至原位；以及感测器，与所述第一驱动电机和所述升降控制器连接，用于感测所述待切割硅锭的旋转，当感测到所述待切割硅锭经旋转后调整到位时，由所述第一驱动电机控制所述边侧承载组件的牵引带停止运作，由所述升降控制器控制所述中部承载组件沿所述承载台架上升至原位。

可选地，所述待切割硅锭在由所述第一驱动电机控制的所述边侧承载组件的牵引带的带动下旋转而调整切割位置，包括：分别位于两边侧的所述边侧承载组件的牵引带相互反向旋转，使得位于所述承载台上的所述待切割硅锭在两个反向牵引力的牵引下旋转并在旋转了一设定角度后调整到位。

可选地，所述设定角度为90°或270°。

可选地，所述多线切割设备还包括位于所述承载台与所述底座之间的支撑结构。

可选地，所述切割支架呈П型结构，包括一顶梁和位于所述顶梁相对两侧的支撑梁；至少一对所述切割辊中的两个所述切割辊呈上下设置。

如上所述，本发明的多线切割设备，具有以下有益效果：

本发明应用于硅锭开方的多线切割设备，能实现自动化切割而完成硅锭开方作业，节省人工成本且提高生产效率。本发明可以将硅锭切割成块，且在第二次切割之前，能自动控制待切割的硅锭进行旋转，全程自动化控制，具有控制精确，切割效果好等优点。

附图说明

图1为本发明应用于硅锭开方的多线切割设备在第一实施例中的结构示意图。

图2为图1中A处的放大示意图。

图3至图7为本发明多线切割设备在第一实施例中进行硅锭开方作业过程中的结构示意图。

图8为本发明应用于硅锭开方的多线切割设备在第二实施例中的结构示意图。

图9为本发明多线切割设备在第二实施例中进行硅锭开方作业过程中的结构示意图。

元件标号说明

11底座

111，111'滑轨

12承载台

121承载组件

122切割间隙

1211承载支架

1212牵引带

13切割机构

131切割支架

132切割辊

133切割线

14承载台架

15硅锭

151切割保护区域

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

第一实施例:

请参阅图1，显示为本发明应用于硅锭开方的多线切割设备在第一实施例中的结构示意图。本发明提供一种应用于硅锭开方的多线切割设备，尤其指应用于具有绕线筒、切割辊以及缠绕于绕线筒和切割辊上的金刚线的多线切割设备，用于对硅锭进行开方切割。如图1所示，本发明应用于硅锭开方的多线切割设备包括底座11、用于承载待切割硅锭的承载台12、以及切割机构13。

底座11上相对设置有一对滑轨111，在滑轨111上滑设有承载台12，使得承载台12和切割机构13能相对运动以使得切割机构13对承载台12上承载的硅锭进行切割。在本实施例中，采用的方式是：承载台12是滑设于滑轨111上而切割机构13是固定设于所述底座上。为实现承载台12沿着滑轨111行进，底座11上的滑轨111可为滑槽，承载台12下的承载台架14的底部设有滑设于滑槽内的滑轮，滑轮适配于滑槽，滑轮连接有第三驱动电机(未在图式中显示)，用于实现对承载台12的行进控制，可令承载台12沿着滑轨111朝向切割支架131行进，也可也令承载台12沿着滑轨111远离切割支架131行进。在其他变化例中，也可以是在滑轨111上设有滑轮，承载台12下的承载台架14的底部设有对应的滑轮的滑槽。

承载台12通过承载台架14而滑设于底座11的滑轨111上，用于承载待切割硅锭15。在本实施例中，该承载台12悬置于底座11上且位于滑轨111的上方，结合图2所示，承载台12具有并行设置的多个承载组件121，相邻两个承载组件121之间留设有切割间隙122，该承载组件121包括一对承载支架1211、设于一对承载支架1211之间的牵引辊(未在图式中显示)、套设于牵引辊上的供牵引待切割硅锭15的牵引带1212、以及用于驱动牵引辊的第一驱动电机(未在图式中显示)。待切割硅锭15置放在承载台12上时，待切割硅锭15的下表面与承载组件121中的牵引带1212相接触。承载组件121通过第一驱动电机驱动牵引辊旋转，进而带动牵引带1212旋转，牵引带1212旋转会带动承载台12上的待切割硅锭15随着移动。

切割机构13包括固定设于底座11上的切割支架131、架设于切割支架131的至少一对切割辊132和切割线133、以及用于驱动切割辊132的第二驱动电机(未在图式中显示)，切割线133对应缠绕在至少一对切割辊132上以形成切割网，切割线133优选为金刚线。

在本实施例中，切割支架131呈П型结构，包括顶梁和位于顶梁相对两侧的支撑梁。图1中所示为具有多对切割辊132的多线切割设置，这每一对切割辊132中的两个切割辊132呈上下设置，其中，上部的切割辊132位于承载台12及所承载的待切割硅锭15的上方，下部的切割辊132位于承载台12及所承载的待切割硅锭15的下方，且切割辊132上的切割线133是与承载台12中相邻两个承载组件121之间留设的切割间隙122相对应,使得缠绕在切割辊132上的切割线133所形成的切割网对应于待切割硅锭15，切割辊132上的切割线133可在第二驱动电机的驱动下对承载台12上的待切割硅锭15进行切割,即,通过第二驱动电机驱动切割辊132旋转，进而带动切割线133运动，如图3所示，在切割机构13行进至待切割硅锭15处时，通过运动的切割线133对待切割硅锭15进行切割,且,切割线133在切割待切割硅锭15时位于切割间隙122内。

较佳地，为了在待切割硅锭15调整切割位置中免除人工操作而实现自动转动,在本实施例中,对承载台12进行了创造性的结构设计。承载台12中的多个承载组件121根据设置位置而分为位于中部的中部承载组件和位于中部承载组件相对两侧的边侧承载组件，其中，中部承载组件可升降地悬置于底座11上，中部承载组件可沿着承载台架14而上下移动，当然，上述中部承载组件和两侧的边侧承载组件的设置并不以此为限，在其他实施例中，也可将中部承载组件和两侧的边侧承载组件均设计为可升降式，根据切割工艺要求，而适时调整中部承载组件和两侧的边侧承载组件的设置位置。

进一步地，承载台12还包括：升降控制器(未在图式中显示)和感测器(未在图式中显示)，所述升降控制器与中部承载组件121连接，用于：控制中部承载组件121沿承载台架14下降，使得待切割硅锭15在由所述第一驱动电机控制的边侧承载组件121的牵引带的带动下旋转而调整切割位置；以及，在待切割硅锭15旋转并调整到位后，控制中部承载组件121沿承载台架14上升至原位。所述感测器是与所述第一驱动电机和所述升降控制器连接，用于感测待切割硅锭15的旋转。当所述感测器感测到待切割硅锭15经旋转后调整到位时，由所述第一驱动电机控制边侧承载组件121的牵引带停止运作，再由所述升降控制器控制中部承载组件121沿承载台架14上升至原位。在实际应用中，所述感测器可以采用角度传感器或者位置传感器。

当然，在本发明的多线切割设备中，在承载台12与底座11之间还可设置用于支撑承载台的支撑结构(未在图式中显示)。

如上所述，承载的待切割硅锭15被其下的边侧承载组件121牵引而旋转，具体地，在本实施例中，将位于两边侧的边侧承载组件121中的牵引带1212相互反向旋转(即：若第一侧的边侧承载组件121中的牵引带1212为顺时针旋转，则第二侧的边侧承载组件121中的牵引带1212为逆时针旋转；若第一侧的边侧承载组件121中的牵引带1212为逆时针旋转，则第二侧的边侧承载组件121中的牵引带1212为顺时针旋转。)，从而使得位于所述承载台上的待切割硅锭15在两个反向牵引力的牵引下旋转并在旋转了一设定角度后调整到位。另外，在待切割硅锭15旋转并调整角度过程中，需要确保待切割硅锭15的调整角度是符合切割工艺要求的，因此，在本实施例中，承载台12上的感测器就是用于感测待切割硅锭15的旋转的旋转角度，具体地，所述感测器实时感测待切割硅锭15的旋转的旋转角度并在当感测到待切割硅锭15经旋转后调整到位时，由所述第一驱动电机控制边侧承载组件121的牵引带停止运作，再由所述升降控制器控制中部承载组件121沿承载台架14上升至原位。较佳地，所述设定角度可以根据待切割硅锭15的形状或者生产中的切割要求而适时设定，一般地，所述设定角度例如为90°或270°，以实现待切割硅锭15的开方作业。

需特别说明的是，在待切割硅锭15在旋转以调整切割位置之前的第一次切割作业中，待切割硅锭15边缘预留有切割保护区域151(该切割保护区域与待切割硅锭15的末端相距一预设安全距离)，如此，在第一次切割作业中，由切割支架131上的切割线133沿着承载台12上的切割间隙122而对待切割硅锭15切割直至切割到切割保护区域151时，由所述第三驱动电机控制承载台12停止行进且再沿着滑轨111远离切割支架131行进(当然，同时也可由所述第二驱动电机控制切割机构13停止运作)。由上可知，通过设置切割保护区域151，可确保待切割硅锭15在第一次切割作业后各个切割部分仍通过切割保护区域151连接在一起而不分散开。

以下结合图3至图6，针对第一实施例中的多线切割设备在应用于硅锭开方作业中的切割过程进行详细说明，在该实例中，待切割硅锭15为块状结构(例如待切割硅锭15为长方体结构)。

将待切割硅锭15置放于承载台12上，待切割硅锭15的下表面与承载组件121中的牵引带1212相接触，其中，切割工件14的一对边与所述承载台12平行。

由所述第二驱动电机驱动切割机构13中的切割辊132旋转进而带动切割线133旋转形成切割网，由所述第三驱动电机驱动承载台12沿着滑轨111朝向切割支架131行进，运转的切割线133对待切割硅锭15进行第一次切割(如图3所示)，切割时，切割线133置于承载台12上的切割间隙122内，每一对切割辊132中的两个切割辊132分别位于待切割硅锭15的上方和下方，切割机构13中的切割线133切割待切割硅锭15直至距待切割硅锭15末端一预设安全距离时(即，切割至切割保护区域151)，由所述第三驱动电机控制承载台12停止行进且再沿着滑轨111远离切割支架131行进(即，控制承载台12回退)，待切割硅锭15上位于末端处留有未切割部分，通过该未切割部分将待切割硅锭15连接成一体(如图4所示)。

由所述升降控制器控制承载台12中的中部承载组件121下降一定距离，之后，再由所述第一驱动电机控制承载台12上位于两边侧的边侧承载组件中的牵引带1212相互反向旋转(如图5所示)，如此，位于两侧的承载组件121的牵引带1212反向旋转带动承载台12上的待切割硅锭15旋转，在待切割硅锭15旋转过程中，由所述感测器实时感测待切割硅锭15的旋转角度，当所述感测器感测到待切割硅锭15经旋转后调整到位(例如旋转角度90°)时，由所述第一驱动电机控制边侧承载组件121的牵引带停止运作，再由所述升降控制器控制中部承载组件121沿承载台架14上升至原位，此时，待切割硅锭15旋转了90°，其未被切割的面朝向了切割机构13(如图6所示)。

由所述第三驱动电机驱动承载台12继续沿着滑轨111朝向切割支架131行进，切割机构13中的切割线133对承载台12上的待切割硅锭15进行第二次切割，此次切割对待切割硅锭15贯穿切割(即，完全切割)，完成硅锭15的开方作业(如图7所示)。

通过两次的切割，使得硅锭15的切割成品呈块状，解决了现有切割设备在获得成块成品时需要多次进行逐一切割而使得切割效率低的问题。且在切割过程中，实现了自动控制，待切割硅锭15自动完成旋转，调整精确，节省了人工成本，且提高生产效率。

第二实施例:

请参阅图8，显示为本发明应用于硅锭开方的多线切割设备在第二实施例中的结构示意图。如图8所示，本发明应用于硅锭开方的多线切割设备包括底座11、用于承载待切割硅锭的承载台12、以及切割机构13。

第二实施例中的多线切割设备与第一实施例中的多线切割设备的差异主要体现在：在第一实施例中，采用的方式是：承载台12是滑设于滑轨111'上而切割机构13是固定设于所述底座上。而在第二实施例中，采用的方式则是：承载台12是固定设于底座11上而切割机构13则是滑设于滑轨111'上。

为实现切割机构13沿着滑轨111行进，底座11上的滑轨111可为滑槽，切割机构13中切割支架131的底部设有滑设于滑槽内的滑轮，滑轮适配于滑槽，滑轮连接有第三驱动电机(未在图式中显示)，用于实现对切割机构13的行进控制，可令切割机构13沿着滑轨111朝向承载台12行进，也可也令切割机构13沿着滑轨111远离承载台12行进。在其他变化例中，也可以是在滑轨111上设有滑轮，切割机构13中切割支架131的底部设有对应的滑轮的滑槽。

以下针对第二实施例中的多线切割设备在应用于硅锭开方作业中的切割过程进行详细说明，在该实例中，待切割硅锭15为块状结构(例如待切割硅锭15为长方体结构)。

将待切割硅锭15置放于承载台12上，待切割硅锭15的下表面与承载组件121中的牵引带1212相接触，其中，切割工件14的一对边与所述承载台12平行。

由所述第二驱动电机驱动切割机构13中的切割辊132旋转进而带动切割线133旋转形成切割网，由所述第三驱动电机驱动切割机构13沿着滑轨111朝向承载台12行进，运转的切割线133对待切割硅锭15进行第一次切割(如图9所示)，切割时，切割线133置于承载台12上的切割间隙122内，每一对切割辊132中的两个切割辊132分别位于待切割硅锭15的上方和下方，切割机构13行进至距待切割硅锭15末端一预设安全距离时(即，切割至切割保护区域151)，由所述第三驱动电机控制切割机构13停止行进且再沿着滑轨111远离承载台12行进(即，控制切割机构13回退)，待切割硅锭15上位于末端处留有未切割部分，通过该未切割部分将待切割硅锭15连接成一体(参考图4)。

由所述升降控制器控制承载台12中的中部承载组件121下降一定距离，之后，再由所述第一驱动电机控制承载台12上位于两边侧的边侧承载组件中的牵引带1212相互反向旋转(参考图5)，如此，位于两侧的承载组件121的牵引带1212反向旋转带动承载台12上的待切割硅锭15旋转，在待切割硅锭15旋转过程中，由所述感测器实时感测待切割硅锭15的旋转角度，当所述感测器感测到待切割硅锭15经旋转后调整到位(例如旋转角度90°)时，由所述第一驱动电机控制边侧承载组件121的牵引带停止运作，再由所述升降控制器控制中部承载组件121沿承载台架14上升至原位，此时，待切割硅锭15旋转了90°，其未被切割的面朝向了切割机构13(参考图6)。

由所述第三驱动电机驱动切割机构13继续沿着滑轨111朝向承载台12行进，切割机构13中的切割线133对承载台12上的待切割硅锭15进行第二次切割，此次切割对待切割硅锭15贯穿切割(即，完全切割)，完成硅锭15的开方作业(参考图7)。

通过两次的切割，使得硅锭15的切割成品呈块状，解决了现有切割设备在获得成块成品时需要多次进行逐一切割而使得切割效率低的问题。且在切割过程中，实现了自动控制，待切割硅锭15自动完成旋转，调整精确，节省了人工成本，且提高生产效率。

综上所述，本本发明应用于硅锭开方的多线切割设备，能实现自动化切割而完成硅锭开方作业，节省人工成本且提高生产效率。本发明可以将硅锭切割成块，且在第二次切割之前，能自动控制待切割的硅锭进行旋转，全程自动化控制，具有控制精确，切割效果好等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种应用于硅锭开方的多线切割设备，其特征在于，包括：

底座；

通过承载台架而设于所述底座上、供承载待切割硅锭的承载台，所述承载台具有并行设置的多个承载组件，相邻两个所述承载组件之间留设有切割间隙；所述承载组件包括：一对承载支架、设于一对所述承载支架之间的牵引辊、套设于所述牵引辊上以供牵引所述待切割硅锭调整切割位置的牵引带、以及用于驱动所述牵引辊的第一驱动电机；以及

切割机构，包括：设于所述底座上的切割支架、架设于所述切割支架的至少一对切割辊和切割线、以及用于驱动所述切割辊的第二驱动电机，所述切割线对应缠绕在至少一对所述切割辊上以形成切割网；所述切割辊上的切割线在所述第二驱动电机的驱动下对所述承载台上的所述待切割硅锭进行切割，所述切割线在切割所述待切割硅锭时位于所述切割间隙内。

2.如权利要求1所述的多线切割设备，其特征在于，所述底座上相对设置有一对滑轨，在所述滑轨上滑设有所述承载台或所述切割机构。

3.如权利要求2所述的多线切割设备，其特征在于，还包括用于驱动所述承载台或者所述切割机构沿着所述滑轨行进的第三驱动电机。

4.如权利要求2所述的多线切割设备，其特征在于，

所述滑轨为滑槽，所述承载台下所述承载台架的底部或者所述切割机构中切割支架的底部设有适于所述滑槽内的滑轮；或者

所述滑轨上设有滑轮，所述承载台下所述承载台架的底部或者所述切割机构中切割支架的底部设有对应所述滑轮的滑槽。

5.如权利要求1所述的多线切割设备，其特征在于，

所述承载台中的多个所述承载组件根据设置位置而分为位于中部的中部承载组件和位于所述中部承载组件相对两侧的边侧承载组件，其中，所述中部承载组件可升降地悬置于所述底座上；

所述承载台还包括：

与所述中部承载组件连接的升降控制器，所述升降控制器用于：控制所述中部承载组件沿所述承载台架下降，使得所述待切割硅锭在由所述第一驱动电机控制的所述边侧承载组件的牵引带的带动下旋转而调整切割位置；以及，在所述待切割硅锭旋转并调整到位后，控制所述中部承载组件沿所述承载台架上升至原位；以及

感测器，与所述第一驱动电机和所述升降控制器连接，用于感测所述待切割硅锭的旋转，当感测到所述待切割硅锭经旋转后调整到位时，由所述第一驱动电机控制所述边侧承载组件的牵引带停止运作，由所述升降控制器控制所述中部承载组件沿所述承载台架上升至原位。

6.如权利要求5所述的多线切割设备，其特征在于，所述待切割硅锭在由所述第一驱动电机控制的所述边侧承载组件的牵引带的带动下旋转而调整切割位置，包括：分别位于两边侧的所述边侧承载组件的牵引带相互反向旋转，使得位于所述承载台上的所述待切割硅锭在两个反向牵引力的牵引下旋转并在旋转了一设定角度后调整到位。

7.如权利要求6所述的多线切割设备，其特征在于，所述设定角度为90°或270°。

8.如权利要求5所述的多线切割设备，其特征在于，还包括位于所述承载台与所述底座之间的支撑结构。

9.如权利要求1所述的多线切割设备，其特征在于，

所述切割支架呈П型结构，包括一顶梁和位于所述顶梁相对两侧的支撑梁；

至少一对所述切割辊中的两个所述切割辊呈上下设置。