CN106182480B - 金刚线晶锭开方机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多晶硅加工专用切割设备，旨在提供金刚线晶锭开方机。该种金刚线晶锭开方机包括大底架、工作台、工作台水平移动电机、减速机、主丝杠、机械手部件、切割室部件、升降机构、收放线部件、张力部件、底部导轮部件。本发明采用金刚石线锯切割，切割刀痕小，切割面质量高，大大减少了材料损耗，并改善了工作环境；本发明采用新的旋转机构来降低工作台高度，从而减小切割导轮轴距，线弓小，进刀快，切割效率高，避免了因为硬质点造成的切割尺寸偏差；本发明在底部导轮处增加了水平移动功能，在第二次进刀时将切割线由竖直变为斜线，仅在晶锭上方切出一个切入口，从而避免了尺寸无法控制及崩边。

Description

金刚线晶锭开方机

技术领域

本发明是关于多晶硅加工专用切割设备领域，特别涉及金刚线晶锭开方机。

背景技术

多晶硅锭烧制成型后需要经过开方、截断、磨面倒角、切片等工艺制成太阳能光伏电池。晶锭的开方是整体加工过程的第一道工序，是把大型晶锭切割成小型长方体。目前最成熟、最常见的开方设备多使用方格网线从上方进刀切割，网线锯的工作区为相互垂直并在不同平面上的数条切割线组成，没4条网线组成一个方格，设备运行时，切割丝被带动切割硅锭，切割完成后，网线组成的方格中就形成一个小型长方体晶锭。

网线切割所使用的切割方式分为砂浆线切割和金刚线切割。

目前普遍使用的金刚线多晶硅锭开方设备切割前，先将金刚线一头拉出，并跨过几十个导轮形成网状。由于从晶锭的正上方进刀，线网的跨度大，造成的线弓就非常大，使得拉线弓的时间加大，从而使得切割效率低下。大跨度的线网又容易在切割表面留下划痕，增加后续工作量。另外，所用的金刚线较细，跨过几十个导轮，往复运动容易造成断线，一旦断线，换线难度大，耗时。且晶锭上表面存在很多硬质点，容易造成线网偏移，影响加工尺寸。

最新的切割方式为从横向进刀，由于多晶硅锭的高度一般在400mm左右，G6多晶硅锭的长和宽有1000mm左右，横向进刀大大的减小了2个切割导轮之间的轴距，减小了线弓，提高了切割效率。但是该种开方设备需要将晶锭旋转90°共切割2次，机械手去抓取晶锭时，手爪需要伸入晶锭底部，为了保证抓取的稳定性，势必要增加手爪的伸入量及手爪厚度，这样就带来了2个问题：1.手爪能够伸入的部分晶锭底部没有支撑，在切割时容易崩边掉落；2.增加手爪厚度后，势必要增加工作台的厚度，从而间接的增加了切割导轮之间的轴距，降低了切割效率。

同时，横向进刀方式的开方机，第一次进刀将晶锭切成多条长条，第二次进刀再将长条切割方块。目前采取的是切割线网竖直布置，这样在第二次进刀时，由于线弓的存在，切割线会在晶锭上拉出2个切入口，这样在两长条交替处容易造成切割尺寸无法控制及崩边现场发生，从而影响切割质量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种使用金刚石线锯切方的设备。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供金刚线晶锭开方机，能利用金刚线切割晶锭，所述金刚线晶锭开方机包括大底架、工作台、工作台水平移动电机、减速机、主丝杠、机械手部件、切割室部件、升降机构、收放线部件、张力部件、底部导轮部件；

所述大底架上装有主导轨，主导轨上方装有工作台；所述工作台水平移动电机安装在大底架的一侧，工作台水平移动电机连接有减速机，减速机通过主丝杠与工作台连接，使工作台能沿着主丝杠轴向进行水平移动；

所述收放线部件设有两个，分别安装在大底架的两侧；收放线部件能够存储金刚线，且能控制金刚线伸出或收回的速度；

所述切割室部件包括切割室龙门架、换向导轮、切割导轮、换向轮驱动电机、同步带，切割室部件利用切割室龙门架安装在大底架的正上方；切割室龙门架横梁的底面上并排装有M个换向导轮，且M个换向导轮通过同步带相连；换向导轮的侧面并排装有N个切割导轮，即两侧的换向导轮在靠中间一侧安装有1个切割导轮，每个中间的换向导轮的两侧各安装有1个切割导轮；且安装在切割室龙门架横梁最中间处的一个换向导轮的一端连接有换向轮驱动电机；所述M是大于2的自然数，N是大于4的自然数；

所述底部导轮部件滑设于大底架上，底部导轮部件连接有伺服电机，用于控制底部导轮部件能够沿主导轨方向水平移动，且底部导轮部件位于切割室龙门架的下方；底部导轮部件的顶面上并排装有K个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有N个切割导轮，即每个换向导轮的两侧各安装有1个切割导轮；所述K＝M－1；

所述工作台上开有N条贯通的长条，用于金刚线线网穿过；且：龙门架上的切割导轮与底部导轮部件上的切割导轮之间缠绕金刚线时，形成N条切割线，每条切割线刚好位于长条的中心；切割室龙门架的两侧各装有一个张力部件，张力部件用于控制金刚线的张力；

所述大底架的中间处设有一凹槽(凹槽远离切割室方向)，所述升降机构固定装设在凹槽内部；升降机构是通过液压缸驱动升降的剪式升降机构(升降机构上装有支撑杆)，升降机构上等间距装有N排立柱，每排立柱设有G根，每排立柱位于工作台上每条长条的中心，且立柱的直径小于长条的宽度，使立柱能够从工作台上的长条处升起；所述G是大于1的自然数；

所述机械手部件包括安装架、旋转电机、机械手主轴、手爪安装架、机械手爪、联轴器、手爪水平移动电机，安装架固定在大底架上，且安装架的旋转中心位于升降机构的正上方；机械手主轴安装在安装架的正中心位置，机械手主轴的上端通过联轴器与旋转电机连接，下端安装手爪安装架；所述机械手爪滑设于手爪安装架上，使机械手爪能够在手爪安装架上水平移动，并通过手爪水平移动电机控制机械手爪的抓取及打开。

在本发明中，所述切割室龙门架横梁的底面上并排装有5个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有8个切割导轮；

所述底部导轮部件的顶面上并排装有4个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有8个切割导轮；

龙门架上的切割导轮与底部导轮部件上的切割导轮之间缠绕金刚线时，形成8条切割线。

在本发明中，所述工作台上开有8条贯通的长条，用于金刚线线网穿过。

在本发明中，所述升降机构上等间距装有8排立柱。

在本发明中，所述升降机构上的立柱，每排立柱设有8根。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用金刚石线锯切割，切割刀痕小，切割面质量高，大大减少了原材料的损耗；工作环境大大改善，实现了环保生产。

本发明采用新的旋转机构，降低工作台高度，从而减小切割导轮轴距，线弓小，进刀快，切割效率高，同时避免了因为硬质点造成的切割尺寸偏差。

本发明在底部导轮处增加了水平移动功能，在第二次进刀时将切割线由竖直变为斜线，仅在晶锭上方切出一个切入口，从而避免了尺寸无法控制及崩边。

附图说明

图1为本发明的等轴测视图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的左视图。

图5为本发明的上料时的左视图。

图6为本发明第一次进刀切割时的俯视图。

图7为本发明第二次进刀切割时的俯视图。

图中的附图标记为：1大底架；2张力部件；3底部导轮部件；4切割室部件；5金刚线；6换向导轮；7换向轮驱动电机；8同步带；9切割导轮；10机械手部件；11切割室龙门架；12伺服电机；13工作台水平移动电机；14减速机；15主丝杠；16升降机构；17立柱；18机械手爪；19手爪水平移动电机；20旋转电机；21联轴器；22机械手主轴；23手爪安装架；24安装架；25收放线部件；26晶锭；27工作台；28主导轨。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图4所示的金刚线晶锭开方机包括大底架1、工作台27、工作台水平移动电机13、减速机14、主丝杠15、机械手部件10、切割室部件4、升降机构16、收放线部件25、张力部件2、底部导轮部件3，能利用金刚线5切割晶锭26。

所述大底架1上装有主导轨28，主导轨28上方装有工作台27。所述工作台水平移动电机13安装在大底架1的一侧，工作台水平移动电机13连接有减速机14，减速机14通过主丝杠15与工作台27连接，使工作台27能沿着主丝杠15轴向进行水平移动。

所述收放线部件25设有两个，分别安装在大底架1的两侧。收放线部件25是一种能够存储金刚线5，且能使金刚线5按目标速度伸出或收回的部件。

所述切割室部件4包括切割室龙门架11、换向导轮6、切割导轮9、换向轮驱动电机7、同步带8，切割室部件4利用切割室龙门架11安装在大底架1的正上方。切割室龙门架11横梁的底面上并排装有5个换向导轮6，且5个换向导轮6通过同步带8相连；换向导轮6的侧面并排装有8个切割导轮9，即两侧的换向导轮6在靠中间一侧安装有1个切割导轮9，每个中间的换向导轮6的两侧各安装有1个切割导轮9；且安装在切割室龙门架11横梁最中间处的一个换向导轮6的一端连接换向轮驱动电机7。

切割室龙门架11的两侧各装有一个张力部件2，张力部件2是能够控制金刚线5张力的部件。

所述底部导轮部件3滑设于大底架1上，并通过伺服电机12控制其够沿主导轨28方向水平移动，且位于切割室龙门架11的下方。底部导轮部件3的顶面上并排装有4个换向导轮6，换向导轮6的侧面并排装有8个切割导轮9，即每个换向导轮6的两侧各安装有1个切割导轮9。

所述工作台27上开有8条贯通的长条，用于金刚线5线网穿过；且：龙门架上的切割导轮9与底部导轮部件3上的切割导轮9之间缠绕金刚线5时，形成8条切割线，每条切割线刚好位于长条的中心。

所述大底架1远离切割室方向的中间处有一凹槽，凹槽内部固定装有升降机构16。升降机构16采用一种通过液压缸驱动其升降的剪式升降机构，升降机构16上装有支撑杆。升降机构16上等间距的装有8排立柱17，每排立柱17有8根，立柱17位于工作台27上的长条的中心，且其直径小于长条宽度，使得立柱17能够从工作台27上的长条处升起。

所述机械手部件10包括安装架24、旋转电机20、机械手主轴22、手爪安装架23、机械手爪18、联轴器21、手爪水平移动电机19，安装架24固定在大底架1上，且安装架24的旋转中心位于升降机构16的正上方。机械手主轴22安装在安装架24的正中心位置，机械手主轴22的上端通过联轴器21与旋转电机20连接，下端安装手爪安装架23。所述机械手爪18滑设于手爪安装架23上，能够在手爪安装架23上水平移动，通过手爪水平移动电机19控制机械手爪18的抓取及打开。

工作时，晶锭26上料后置于机械手爪18上，在旋转电机20的驱动下机械手主轴22旋转90°，使得晶锭26也跟着旋转90°；升降机构16上升，其上的立柱17穿过工作台27的长条，顶起晶锭26，手爪水平移动电机19控制机械手爪18打开；升降机构16下降，将晶锭26置于工作台27上，完成第一次切割前的准备。

然后左、右两个收放线部件25带动金刚线5做往复运动；工作台水平移动电机13驱动工作台27往切割室部件4方向水平移动进行第一次进刀，使得切割室龙门架11上的切割导轮9与底部导轮部件3上的切割导轮9之间缠绕的金刚线5对晶锭26进行切割；第一次进刀切割时未将晶锭26完全切透，使得其还是一个整体，有利于接下下来的旋转。

当第一次进刀完成后，工作台27往升降机构16方向退刀，运动至升降机构16正上方；升降机构16上升，顶起晶锭26；手爪水平移动电机19控制机械手爪18闭合；升降机构16下降，将晶锭26置于机械手爪18上，在旋转电机20的驱动下机械手主轴22旋转90°，使得晶锭26也跟着旋转90°；升降机构16上升，顶起晶锭26，手爪水平移动电机19控制机械手爪18打开；升降机构16下降，将晶锭26置于工作台27上；底部导轮部件3,向远离升降机构16的方向运动200mm左右，使得切割室龙门架11上的切割导轮9与底部导轮部件3上的切割导轮9之间缠绕的金刚线5成8条斜线，完成第二次切割前的准备。

接下来左、右两个收放线部件25带动金刚线5做往复运动；工作台水平移动电机13驱动工作台27往切割室部件4方向水平移动进行第二次进刀，使得切割室龙门架11上的切割导轮9与底部导轮部件3上的切割导轮9之间缠绕的金刚线5对晶锭26进行切割；直到金刚线5完全切透晶锭26后停止，完成切割。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.金刚线晶锭开方机，能利用金刚线切割晶锭，其特征在于，所述金刚线晶锭开方机包括大底架、工作台、工作台水平移动电机、减速机、主丝杠、机械手部件、切割室部件、升降机构、收放线部件、张力部件、底部导轮部件；

所述大底架上装有主导轨，主导轨上方装有工作台；所述工作台水平移动电机安装在大底架的一侧，工作台水平移动电机连接有减速机，减速机通过主丝杠与工作台连接，使工作台能沿着主丝杠轴向进行水平移动；

所述收放线部件设有两个，分别安装在大底架的两侧；收放线部件能够存储金刚线，且能控制金刚线伸出或收回的速度；

所述切割室部件包括切割室龙门架、换向导轮、切割导轮、换向轮驱动电机、同步带，切割室部件利用切割室龙门架安装在大底架的正上方；切割室龙门架横梁的底面上并排装有M个换向导轮，且M个换向导轮通过同步带相连；换向导轮的侧面并排装有N个切割导轮，即两侧的换向导轮在靠中间一侧安装有1个切割导轮，每个中间的换向导轮的两侧各安装有1个切割导轮；且安装在切割室龙门架横梁最中间处的一个换向导轮的一端连接有换向轮驱动电机；所述M是大于2的自然数，N是大于4的自然数；

所述底部导轮部件滑设于大底架上，底部导轮部件连接有伺服电机，用于控制底部导轮部件能够沿主导轨方向水平移动，且底部导轮部件位于切割室龙门架的下方；底部导轮部件的顶面上并排装有K个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有N个切割导轮，即每个换向导轮的两侧各安装有1个切割导轮；所述K＝M－1；

所述工作台上开有N条贯通的长条，用于金刚线线网穿过；且：龙门架上的切割导轮与底部导轮部件上的切割导轮之间缠绕金刚线时，形成N条切割线，每条切割线刚好位于长条的中心；切割室龙门架的两侧各装有一个张力部件，张力部件用于控制金刚线的张力；

所述大底架的中间处设有一凹槽，所述升降机构固定装设在凹槽内部；升降机构是通过液压缸驱动升降的剪式升降机构，升降机构上等间距装有N排立柱，每排立柱设有G根，每排立柱位于工作台上每条长条的中心，且立柱的直径小于长条的宽度，使立柱能够从工作台上的长条处升起；所述G是大于1的自然数；

所述机械手部件包括安装架、旋转电机、机械手主轴、手爪安装架、机械手爪、联轴器、手爪水平移动电机，安装架固定在大底架上，且安装架的旋转中心位于升降机构的正上方；机械手主轴安装在安装架的正中心位置，机械手主轴的上端通过联轴器与旋转电机连接，下端安装手爪安装架；所述机械手爪滑设于手爪安装架上，使机械手爪能够在手爪安装架上水平移动，并通过手爪水平移动电机控制机械手爪的抓取及打开。

2.根据权利要求1所述的金刚线晶锭开方机，其特征在于，所述切割室龙门架横梁的底面上并排装有5个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有8个切割导轮；

所述底部导轮部件的顶面上并排装有4个换向导轮，换向导轮的侧面并排装有8个切割导轮；

龙门架上的切割导轮与底部导轮部件上的切割导轮之间缠绕金刚线时，形成8条切割线。

3.根据权利要求2所述的金刚线晶锭开方机，其特征在于，所述工作台上开有8条贯通的长条，用于金刚线线网穿过。

4.根据权利要求2所述的金刚线晶锭开方机，其特征在于，所述升降机构上等间距装有8排立柱。

5.根据权利要求4所述的金刚线晶锭开方机，其特征在于，所述升降机构上的立柱，每排立柱设有8根。