CN106273016A - 硅棒开方设备及硅棒开方方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种硅棒开方设备及硅棒开方方法，该硅棒开方设备包括机座；硅棒承托装置，位于所述机座的居中区域且转动连接于所述机座；所述硅棒承托装置具有转动底盘和设于所述转动底盘周边的多个硅棒承托结构，用于承托待切割硅棒并确保所述待切割硅棒立式置放；硅棒切割装置，具有滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构；所述硅棒切割结构更包括：切割架，设于所述机座；线切割单元，设于所述切割架，所述线切割单元设有切割轮对和切割线，所述切割轮对包括上下设置的切割轮，所述切割线顺次缠绕于所述切割轮对中的所述切割轮上；所述切割线沿所述待切割硅棒长度方向的侧面进出，以切割出轴切面，从而完成待切割硅棒的开方作业。

Description

硅棒开方设备及硅棒开方方法

技术领域

本发明涉及硅棒开方技术领域，特别是涉及一种硅棒开方设备及硅棒开方方法。

背景技术

目前，随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放，光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏太阳能发电领域中，通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅棒后通过多线锯切割而成。

现有硅片的制作流程，一般是将硅棒(例如单晶硅棒或多晶硅棒)通过开方机进行开方，使得硅棒整体呈类矩形；开方完毕后，对硅棒进行磨面、滚圆及抛光等处理；最后，再采用多线切片机对开方后的硅棒进行切片。

在现有硅棒开方作业中，先将待切割硅棒竖直放置并予以定位，再利用多线硅棒切割装置从待切割硅棒的顶部进入且沿硅棒长度方向向下进给直至待切割硅棒的底部后穿出，从而在硅棒周向上切割出四个两两平行的轴切面。

上述硅棒开方作业存在有如下弊端：

1、若采用一个多线硅棒切割装置对应一个待切割硅棒执行开方作业，则对于多线硅棒切割装置而言，开方效率低下，不利于规模化的生产作业，而若通过增加多线硅棒切割装置的数量来提高切割效率，则势必会增加设备的成本支出。

2、若采用一个多线硅棒切割装置对应多个待切割硅棒执行开方作业，例如，如图1所示，多线硅棒切割装置可配置多个切割线100，每一个切割线100对应着一排间隔排列的多个待切割硅棒101，这样，由一个切割线100在单次切割中就可同时对多个待切割硅棒101进行切割。但在该方式中，由于一个切割线100须同时对多个待切割硅棒101进行切割，使得切割线100的线距较长(切割线100的切割线段长度要至少大于一排中多个待切割硅棒的总的排列长度)，较长的切割线段易导致切割线张力不均，切割线中不同区域中的切割线段所对应于待切割硅棒的张力不同，造成一排中的多个待切割硅棒切割力度、切割速度等不同，导致切割质量的下降。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于公开一种硅棒开方设备，用于解决现有技术中存在的切割线张力不均及开方质量欠佳等问题。

为实现上述目的及其他目的，本发明公开一种硅棒开方设备，包括：

机座；

硅棒承托装置，位于所述机座的居中区域且转动连接于所述机座；所述硅棒承托装置具有转动底盘和设于所述转动底盘周边的多个硅棒承托结构，用于承托待切割硅棒并确保所述待切割硅棒立式置放；以及

硅棒切割装置，具有滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构；所述硅棒切割结构更包括：切割架，设于所述机座；线切割单元，设于所述切割架，所述线切割单元设有切割轮对和切割线，所述切割轮对包括上下设置的切割轮，所述切割线顺次缠绕于所述切割轮对中的所述切割轮上；所述切割线沿所述待切割硅棒长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。

本发明公开的硅棒开方设备，包括机座、转动连接于所述机座的硅棒承托装置、以及滑设于所述机座的硅棒切割装置，利用硅棒承托装置承托待切割硅棒并确保待切割硅棒立式置放，利用硅棒切割装置对硅棒承托装置所承托的待切割硅棒进行待切割硅棒长度方向的侧面切割，以切割出轴切面，从而完成待切割硅棒的开方作业，相比于从待切割硅棒的顶部进入且沿硅棒长度方向向下进给直至待切割硅棒的底部后穿出而切割出四个两两平行的轴切面的现有技术而言，解决了现有技术中存在的因切割线长度较长而导致的切割线张力不均及开方质量欠佳等问题，大大提升了工作效率及提高了工件的切割质量。

在某些实施方式中，所述硅棒承托装置包括：呈矩形的转动底盘；设置于所述转动底盘的四个周边的四个硅棒承托结构；或者，所述硅棒承托装置包括：呈正六边形的转动底盘；设置于所述转动底盘的六个周边的六个硅棒承托结构。

在某些实施方式中，所述硅棒切割装置具有对向设置的两个硅棒切割结构；在进行开方作业时，任一个所述硅棒切割结构正对于一个硅棒承托结构中的待切割硅棒。

在某些实施方式中，所述硅棒承托结构设有硅棒承托台，所述硅棒承托台用于承托所述待切割硅棒的底部。

在某些实施方式中，所述硅棒承托结构设有底部旋转件，设于所述硅棒承托台上，用于带动所述待切割硅棒旋转。

在某些实施方式中，所述硅棒承托结构设有与所述硅棒承托台对应的硅棒定位机构。

在某些实施方式中，所述硅棒定位机构包括活动设置的硅棒压紧件，用于压紧所述待切割硅棒的顶部。

在某些实施方式中，所述硅棒承托结构设有顶部旋转件，设于所述硅棒压紧件上，用于带动所述待切割硅棒旋转。

在某些实施方式中，所述硅棒开方设备还包括硅棒切片防脱结构。

本申请另提供一种应用于前述的硅棒开方设备的硅棒开方方法，包括：

将待切割硅棒立式置放于硅棒承托装置中的各个硅棒承托结构上；以及

驱动硅棒切割装置中的至少两个硅棒切割结构滑动于机座并相对于各自对应的所述硅棒承托结构移动，由所述硅棒切割结构中的切割线沿所述硅棒承托结构所承托的待切割硅棒的长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。

本发明公开的硅棒开方方法，先将待切割硅棒立式置放于硅棒承托装置中的各个硅棒承托结构上，再驱动硅棒切割装置中的至少两个硅棒切割结构滑动于机座并相对于各自对应的所述硅棒承托结构移动，由所述硅棒切割结构中的切割线沿所述硅棒承托结构所承托的待切割硅棒的长度方向的侧面进出，以切割出轴切面，从而完成待切割硅棒的开方作业，相比于从待切割硅棒的顶部进入且沿硅棒长度方向向下进给直至待切割硅棒的底部后穿出而切割出四个两两平行的轴切面的现有技术而言，解决了现有技术中存在的因切割线长度较长而导致的切割线张力不均及开方质量欠佳等问题，大大提升了工作效率及提高了工件的切割质量。

附图说明

图1为现有技术中多线硅棒切割装置进行硅棒开方作业的示意图。

图2为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的立体示意图。

图3为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的俯视图。

图4为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的第一视角侧视图。

图5为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的第二视角侧视图。

图6为本发明硅棒开方设备的硅棒切割装置中在切割线缠绕于上切割轮和下切割轮的示意图。

图7为本发明硅棒开方设备在一种情形下一个待切割硅棒对应配置有两个切割轮对及两个切割线段的示意图。

图8为本发明硅棒开方设备的切割轮对中上切割轮和下切割轮的设置方式在一种情形下的示意图。

图9为本发明硅棒开方设备的切割轮对中上切割轮和下切割轮的设置方式在另一种情形下的示意图。

图10为本发明硅棒开方设备的切割轮对中上切割轮和下切割轮的设置方式在再一种情形下的示意图。

图11为本发明硅棒开方设备在第二实施例中的侧视图。

图12为本发明硅棒开方设备在第二实施例中的俯视概略示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。

请参阅图1至图12。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种硅棒开方设备，包括：机座；硅棒承托装置，位于所述机座的居中区域且转动连接于所述机座；所述硅棒承托装置具有转动底盘和设于所述转动底盘周边的多个硅棒承托结构，用于承托待切割硅棒并确保所述待切割硅棒立式置放；硅棒切割装置，具有滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构；所述硅棒切割结构更包括：切割架，设于所述机座；线切割单元，设于所述切割架，所述线切割单元设有切割轮对和切割线，所述切割轮对包括上下设置的切割轮，所述切割线顺次缠绕于所述切割轮对中的所述切割轮上；所述切割线沿所述待切割硅棒长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。

第一实施例：

请参阅图2至图5，其中，图2为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的立体示意图，图3为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的俯视图，图4为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的第一视角侧视图，图5为本发明硅棒开方设备在第一实施例中的第二视角侧视图。结合图2至图5，本发明硅棒开方设备包括：机座11，设于机座11上的硅棒承托装置13，以及设于机座11上的硅棒切割装置。

以下对上述各个部件进行详细说明。

机座11，是硅棒开方设备的主体部件。较佳地，机座11的体积及重量均较大，以提供更大的安装面及更牢靠的整机稳固度。

硅棒承托装置13设于机座11上，用于承托待切割硅棒10。进一步地，硅棒承托装置13位于机座11的居中区域且转动连接于机座11，硅棒承托装置13更包括转动底盘131和设于转动底盘131周边的多个硅棒承托结构。在本实施例中，转动底盘131可通过转动机构而转动连接于机座11，该转动机构可例如为带有驱动装置(例如驱动电机)的转动轴，该转动轴设于转动底盘131的底部。转动底盘131优选为呈矩形(包括长方形或正方形)的板状结构，在呈矩形的转动底盘131的四个侧边缘则设有四个硅棒承托结构133，按照一定的顺序(例如顺时针顺序)依次给四个硅棒承托结构赋予133a、133b、133c、以及133d。这样，对于硅棒承托装置13而言，转动底盘131可通过转动机构而转动，并使得转动底盘131中相对设置的两个硅棒承托结构133a、133c(或133b、133d)转动至硅棒切割区，而转动底盘131中相对设置的另两个硅棒承托结构133b、133d(或133a、133c)则转动至硅棒装卸区，反之亦然。其中，硅棒切割区为硅棒承托装置13与硅棒切割装置之间的区域，硅棒装卸区则为机座11的两旁侧。利用转动机构，可实现各个硅棒承托结构的位置轮换，在其中两个硅棒承托结构所承托的待切割硅棒执行开方作业的过程中，另两个硅棒承托结构即可执行已完成开方作业的硅棒的卸载及下一批新的待切割硅棒10的装载，而在前两个硅棒承托结构上的待切割硅棒完成开方作业之后，即可将前两个硅棒承托结构与后两个硅棒承托结构进行位置轮换，如此，能即刻对后两个硅棒承托结构上的待切割硅棒执行开方作业，而前两个硅棒承托结构可执行已完成开方作业的硅棒的卸载及下一批新的待切割硅棒10的装载，实现硅棒开方作业的无缝衔接，大大提高硅棒开方作业的效率。

每一个硅棒承托结构133上均设有硅棒承托台132，硅棒承托台132用于承托待切割硅棒10的底部。为提高整个开方作业的工作效率，较佳地，硅棒承托台132的数量可以是多个以形成一排硅棒承托台132，这多个硅棒承托台132可采用以一直线的方式依序间隔排列(参见图2中的X轴走向)，这样，当这些硅棒承托台132承托了待切割硅棒10之后，被承托的这些待切割硅棒10即可排列成一直线(例如，各个待切割硅棒10的轴心可连成一直线，参见图2中的X轴走向)。如前所述，每一个硅棒承托结构133均设有多个硅棒承托台132，至于针对每一个硅棒承托结构133所设置的硅棒承托台132的数量则可以有多种组合选择，例如：在一种情形下，所有硅棒承托结构133各自所设置的硅棒承托台132的数量相同；或者，在另一种情形下，对边设置的两个硅棒承托结构的硅棒承托台的数量相同，即，硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量与硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量相同，硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量与硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量相同；或者，在再一种情形下，邻边设置的两个硅棒承托结构的硅棒承托台的数量相同，即，硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量与硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量相同，硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量与硅棒承托台132所设置的硅棒承托台132的数量相同。为更好地保护硅棒承托台132上的待切割硅棒10，再进一步地，可在硅棒承托台132和待切割硅棒10之间设置缓冲垫(未在图式中予以显示)，该缓冲垫可固定于硅棒承托台132中供对应于待切割硅棒10的承托面(该承托面即为硅棒承托台132的上表面)。在本实施例中，待切割硅棒10为圆柱体结构或类圆柱体结构。

在实际应用中，硅棒承托结构133还包括供安装硅棒承托台132的一主安装结构130，该主安装结构130可例如为安装框架或安装板。以安装板为例，该安装板为立式设置于转动底盘131上，优选例如为竖直设置于转动底盘131的边侧上。另外，该安装板大致为矩形板状结构，该安装板相对设置的两个板面中一个可作为安装面，当该安装板竖直设置于转动底盘131的边侧上时，该安装板中背向转动底盘131的那一个板面即作为安装面。当应用作为主安装结构130的安装板来安装硅棒承托台132时，用于形成一排硅棒承托台132的多个硅棒承托台132依序间隔安装于该安装板上(优选地，硅棒承托台132安装于该安装板的底部)，每一个硅棒承托台132为水平设置(当该安装板为竖直设置时，硅棒承托台132即垂直设置于该安装板上)，这样，在将待切割硅棒10以其底部贴靠于硅棒承托台132方式立式置放时，待切割硅棒10实际上为竖直设置。当然，上述仅为一优选实施例，但并不以此为限，在其他变化例中，主安装结构130也可以与竖直面呈一小于45°的倾角方式设置，硅棒承托台132也可以与水平面呈一小于45°的倾角方式设置，这样，待切割硅棒10也可以与竖直面呈一小于45°的倾角方式立式置放。

易知，待切割硅棒10本身自重较大，这样，一般情况下，通过本身自重能实现比较稳定地立式置放于硅棒承托台132上，不过，在后续被硅棒切割装置进行切割时，待切割硅棒10会受到硅棒切割装置中的切割线的拉扯作用而出现扰动、错位甚至倾覆等风险，有鉴于此，为避免出现上述各类风险，进一步地，在硅棒承托结构133上另设有与硅棒承托台132对应的硅棒定位机构，用于对硅棒承托台132所承托的待切割硅棒10进行定位。优选地，所述硅棒定位机构包括活动设置的硅棒压紧件134，用于压紧待切割硅棒10的顶部。在本实施例中，硅棒压紧件134为硅棒压紧台或硅棒压紧板，该硅棒压紧台或硅棒压紧板的结构可类似于硅棒承托台132的结构。硅棒压紧件134的数量是与硅棒承托台132的数量相同且两者相互之间一一对应，因此，与硅棒承托台132相类似地，多个硅棒压紧件134依序间隔地安装于作为主安装结构130的安装板上(优选地，硅棒压紧件134安装于该安装板的顶部)，硅棒压紧件134与硅棒承托台132之间的空间即为待切割硅棒10的置放空间。为适应不同类型及规格尺寸的待切割硅棒，硅棒压紧件134可进一步通过驱动装置而活动于作为主安装结构130的安装板上，在一可实现的实例中，硅棒压紧件134与该安装板130的连接处设置有滑动机构(该滑动机构可例如包括上下设置于该安装板上的滑轨以及设置于硅棒压紧件134上的滑块，未在图式中予以显示)，且利用作为驱动装置的驱动电机(优选为伺服电机)来驱动硅棒压紧件134沿着该安装板而上下运动，从而因应于不同规格长度的待切割硅棒10以压紧于待切割硅棒10的顶部，实现待切割硅棒10的定位。为更好地保护硅棒压紧件134下的待切割硅棒10，再进一步地，可在硅棒压紧件134和待切割硅棒10之间设置缓冲垫(未在图式中予以显示)，该缓冲垫可固定于硅棒压紧件134中供对应于待切割硅棒10的压紧面(该压紧面即为硅棒压紧件134的下表面)。

硅棒切割装置设于机座11上，用于对硅棒承托装置13上承托的待切割硅棒10进行切割以完成开方作业。

要想完成开方作业，硅棒切割装置与硅棒承托装置需保持相对运动，该相对运动可包括如下任一种实现方式：第一种情形，硅棒承托装置设置于机座上且不与机座1发生相对移动，硅棒切割装置移动设置于机座上；第二种情形，硅棒承托装置移动设置于机座上，硅棒切割装置固定设置于机座上；第三种情形，硅棒承托装置移动设置于机座上，硅棒切割装置移动设置于机座上。

在本实施例中，有鉴于硅棒是通过转动机构而转动连接于机座11但不与机座11发生横向移动，因此，采用硅棒切割装置移动设置于机座11。要实现移动设置，在实际应用中，优选地，实现移动设置的硅棒切割装置可通过一滑移机构而滑移于机座11上。具体地，硅棒切割装置包括滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构15a、15b。由于前述硅棒承托装置13包括呈矩形的转动底盘131以及设置于转动底盘131的四个周边的四个硅棒承托结构133，因此，硅棒切割装置包括对向设置的两个硅棒切割结构15a、15b，两个硅棒切割结构15a、15b各自通过一滑移机构滑移于机座11上以靠近或远离硅棒承托装置13中对应的硅棒承托结构133。

硅棒切割装置进一步包括：切割架151和设于切割架151上的线切割单元。

切割架151，活动设于机座11上。在本实施例中，切割架151整体为Π型框架结构(形似于常见的龙门架结构)，该Π型框架结构的两个支脚通过一滑移机构而滑移于机座11。该滑移机构可包括：并行的两滑轨150，以靠近或远离硅棒承托装置13的方式铺设于机座11(参见图2中的Y轴走向)；两滑座或滑块152，分别设于切割架151的两个支脚底部且枕靠于对应的滑轨150上；驱动装置，用于驱动切割架151。在实际应用中，利用驱动装置(例如常见的驱动电机)来驱动切割架151沿着铺设的滑轨150前进(朝向硅棒承托装置13移动以靠近硅棒承托装置13)或回退(背向硅棒承托装置13移动以远离硅棒承托装置13)。

线切割单元，设于切割架151上，用于对硅棒承托装置13所承托的待切割硅棒10进行切割。在本实施例中，线切割单元包括切割轮153和缠绕于切割轮153上的切割线155，其中，切割轮153的数量众多，可细分为上切割轮153a和下切割轮153b，上切割轮153a设置于作为切割架151的Π型框架结构的顶梁上，多个上切割轮153a可通过一上安装轴而形成呈一直线的上切割轮排(参见图2中的X轴走向)，下切割轮153b则设置于作为切割架151的Π型框架结构的两支脚之间，多个下切割轮153b可通过一下安装轴而形成呈一直线的下切割轮排(见图2中的X轴走向)，这样，该上切割轮排与该下切割轮排是相互平行的(平行仅为一较佳实施例，并非用以限制上切割轮排和下切割轮排的设置方式)，另外，该上切割轮排中上切割轮153a的数量与该下切割轮排中下切割轮153b的数量相同且相互间一一对应，这样，该上切割轮排中的一上切割轮153a与对应的该下切割轮排中的一下切割轮153b就构成一切割轮对。

切割线155为单一连续的切割线，顺次缠绕于该上切割轮排中的上切割轮153a和该下切割轮排中的下切割轮153b，从而在每一个切割轮对中的上下切割轮153a、153b之间形成切割线段。较佳地，形成的切割线段的长度是要略大于待切割硅棒10的长度。在本实施例中，切割线155顺次缠绕于该上切割轮排中的上切割轮153a和该下切割轮排中的下切割轮153b，具体可参见图6。如图6所示，假设上切割轮排具有十个上切割轮R而下切割轮排也具有对应的十个下切割轮W，十个上切割轮R从左至右依序排列，十个下切割轮W也是从左至右依序排列。在缠绕时：若从上切割轮排的左侧进入，则切割线155可依照R1、W1、W2、R2、R3、W3、W4、R4、R5、W5、W6、R6、R7、W7、W8、R8、R9、W9、W10、R10，直至出线；若从下切割轮排的左侧进入，则切割线155可依照W1、R1、R2、W2、W3、R3、R4、W4、W5、R5、R6、W6、W7、R7、R8、W8、W9、R9、R10、W10，直至出线；若从上切割轮排的右侧进入，则切割线155可依照R10、W10、W9、R9、R8、W8、W7、R7、R6、W6、W5、R5、R4、W4、W3、R3、R2、W2、W1、R1，直至出线；若从下切割轮排的左侧进入，则切割线155可依照W10、R10、R9、W9、W8、R8、R7、W7、W6、R6、R5、W5、W4、R4、R3、W3、W2、R2、R1、W1，直至出线。优选地，在由切割线155缠绕的位于同一排相邻的两个上切割轮153a或两个下切割轮153b之间可进一步设置导向轮(未在图式中予以显示)。具体地，以切割线155依照“R1、W1、W2、R2、R3、W3、W4、R4、R5、W5、W6、R6、R7、W7、W8、R8、R9、W9、W10、R10，直至出线”为例，在同一排相邻的W1和W2之间、R2和R3之间、W3和W4之间、R4和R5之间、W5和W6之间、R6和R7之间、W7和W8之间、R8和R9之间、W9和W10之间均设置有一导向轮。

需特别说明的是，本发明中的线切割单元中的切割轮153及切割线155的设置可根据实际应用中的待切割硅棒10的规格、产品工艺要求和/或生产效率等要求而作适应性调整。例如：1、切割轮对及相应的切割线段的数量；2、切割轮的垂直度，切割线段的垂直度。

针对切割轮对及相应的切割线段的数量：在一种情形下，一个待切割硅棒10对应配置有一个切割轮对及一个切割线段(即，待切割硅棒10的数量是与切割轮对及切割线段的数量是一一对应的)，这样，在一次切割过程中，由一个切割线段对对应的一个待切割硅棒10进行切割，就可完成待切割硅棒10中一个轴切面的切割，这样，若要完成待切割硅棒10的开方作业，则需要执行四次单轴切面的切割流程。在另一种情形下，一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对及两个切割线段(如图7所示)，这样，在一次切割过程中，由两个切割线段对对应的一个待切割硅棒10进行切割，就可完成待切割硅棒10中两个轴切面的切割(两个轴切面为左右相对设置)，这样，若要完成待切割硅棒10的开方作业，则需要执行两次双轴切面的切割流程。两相对比，可发现：后一种情形中切割轮对及切割线段的设置所产生的切割效率是前一种的切割轮对及切割线段的设置所产生的切割效率的两倍(若算上对待切割硅棒10进行位置调整以及对硅棒切割装置进行前进后退等移动所额外多花费的时间，则切割效率的提升效果更为明显)。

针对切割轮的垂直度及切割线段的垂直度：在一种情形下，请参阅图8所示，切割轮对中上下设置的上切割轮153a与下切割轮153b相互对应且上切割轮153a和下切割轮153b的轮面均为竖直设置，如此，缠绕于上切割轮153a与下切割轮153b之间的切割线段也为竖直设置。在另一种情形下，切割轮对中上下设置的上切割轮153a与下切割轮153b相互对应但上切割轮153a和下切割轮153b的轮面为与水平面呈一倾斜角设置，如此，缠绕于上切割轮153a与下切割轮153b之间的切割线段也为倾斜设置。更进一步地，在一变形例中，上切割轮153a以上部朝内下部朝外的方式倾斜设置(这里的“内”和“外”是相对于待切割硅棒10的轴心线而言的，朝向待切割硅棒10的轴心线为“内”，远离待切割硅棒10的轴心线为“外”)，下切割轮153b也以上部朝内下部朝外的方式倾斜设置，这样，缠绕于上切割轮153a与下切割轮153b之间的切割线段为由上而下朝外设置(具体可参见图9)。而在另一个变形例中，上切割轮153a以上部朝外下部朝内的方式倾斜设置(这里的“内”和“外”是相对于待切割硅棒10的轴心线而言的，朝向待切割硅棒10的轴心线为“内”，远离待切割硅棒10的轴心线为“外”)，下切割轮153b也以上部朝外下部朝内的方式倾斜设置，这样，缠绕于上切割轮153a与下切割轮153b之间的切割线段为由上而下朝内设置(具体可参见图10)。

由上可知，藉由本发明中的线切割单元中的切割轮153及切割线155，能对待切割硅棒10进行切割以切割出轴切面，针对任一待切割硅棒10而言，其对应配置的切割轮对及切割线段一般为一个或相对设置的两个，这样，在单次切割过程中，由一个或两个切割线段对对应的一个待切割硅棒10进行切割就可完成这一个待切割硅棒10中一个或两个轴切面的切割。不过，针对一般的待切割硅棒10需执行四个轴切面的切割以形成截面为类矩形的硅棒而言，一次切割流程无法完成，而是需要执行两次(若单次切割流程完成两个轴切面)或四次(若单次切割流程完成一个轴切面)切割作业。于是乎，在执行完一次切割流程之后，势必需要对待切割硅棒10进行转动以调整待切割面。有鉴于此，本发明硅棒开方设备还包括用于带动待切割硅棒10旋转的硅棒旋转机构。在本实施例中，所述硅棒旋转机构包括底部旋转件171，设于硅棒承托台132上。较佳地，底部旋转件171可例如为设于硅棒承托台上的转盘，该转盘受控于一驱动装置(未在图式中显示)。在实际应用中，当需要调整待切割硅棒10的切割位置时，可将待切割硅棒10上方的硅棒压紧件134升起并与待切割硅棒10脱离，然后，通过驱动装置(例如伺服电机)驱动底部旋转件171旋转从而带动待切割硅棒10旋转(例如旋转90°)，从而使得硅棒切割装置中的切割线段能对旋转后的待切割硅棒10进行下一次切割流程。更进一步地，所述硅棒旋转机构还可包括顶部旋转件173，设于硅棒压紧件134上。在实施例中，顶部旋转件173可例如设于硅棒压紧件134下方的转盘，该转盘可带有驱动装置也可以不带驱动装置。在不带驱动装置的情形下，当需要调整待切割硅棒10的切割位置时，通过底部旋转件171处的驱动装置(例如伺服电机)驱动底部旋转件171旋转从而带动待切割硅棒10旋转(例如旋转90°)，此时，硅棒压紧件134处的顶部旋转件173是跟随着待切割硅棒10的旋转而旋转，从而使得硅棒切割装置中的切割线段能对旋转后的待切割硅棒10进行下一次切割流程。在带有驱动装置的情形下，底部旋转件171处的驱动装置(例如伺服电机)驱动底部旋转件171旋转，同时，顶部旋转件173处的驱动装置(例如伺服电机)驱动顶部旋转件173旋转，带动待切割硅棒10旋转(例如旋转90°)，从而使得硅棒切割装置中的切割线段能对旋转后的待切割硅棒10进行下一次切割流程。

在硅棒切割过程中，硅棒切割装置中上切割轮153a与下切割轮153b之间的切割线段进入待切割硅棒10开始切割并从待切割硅棒出线完成切割，切割下的弧状的硅棒切片就会脱离待切割硅棒10的主体。为防止脱离的硅棒切片随意落下而磕碰到待切割硅棒10主体及落下碎裂等，本发明硅棒开方设备还包括硅棒切片防脱结构。在本实施例中，所述硅棒切片防脱结构可包括设于硅棒承托装置13中硅棒承托台132旁侧的硅棒切片承托结构191，硅棒切片承托结构191的设置位置要略低于硅棒承托台132。如前所述，若一个待切割硅棒10对应配置有一个切割轮对及一个切割线段，则硅棒切片承托结构191就也配置一个且设于硅棒承托台132中对应于一个所述切割线段的那一旁侧；若一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对及两个切割线段，则硅棒切片承托结构191就也配置两个且它们分别设于硅棒承托台132中对应于两个所述切割线段的两旁侧。硅棒切片承托结构191可进一步包括承托件和设于所述承托件上的阻挡件。优选地，为适配于硅棒切片的弧状特性，所述阻挡件可例如为弧形挡片。如此，可使得被切割下的硅棒切片在自重的作用下落入到硅棒切片承托结构191内，避免硅棒切片磕碰到待切割硅棒10主体及落下碎裂等问题。再进一步地，所述硅棒切片防脱结构还包括与硅棒切片承托结构191对应的防倾辅助结构193。在本实施例中，防倾辅助结构193设于硅棒承托装置13中硅棒承托结构133的上部或中部以对应于待切割硅棒10的顶部或腰部。同样，如前所述，若一个待切割硅棒10对应配置有一个切割轮对及一个切割线段，则防倾辅助结构193就也配置一个且设于硅棒承托结构133中对应于一个所述切割线段的那一旁侧；若一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对及两个切割线段，则防倾辅助结构193就也配置两个且它们分别设于硅棒承托结构133中对应于两个所述切割线段的两旁侧。防倾辅助结构193可进一步包括支撑件和设于所述支撑件上的防倾件。优选地，为适配于硅棒切片的弧状特性，所述防倾件可例如为弧形挡片，贴靠于待切割硅棒10或临近于待切割硅棒10。如此，可对被切割下的硅棒切片的上部或中部进行限位或阻挡，避免被切割下的硅棒切片发生例如倾覆等问题。

本发明的硅棒开方设备，包括机座、设于所述机座上且相对运动的硅棒承托装置和硅棒切割装置，其中，利用硅棒承托装置承托待切割硅棒并确保所述待切割硅棒立式置放，利用硅棒切割装置对硅棒承托装置所承托的待切割硅棒进行待切割硅棒长度方向的侧面切割，以完成待切割硅棒的开方作业。本发明硅棒开方设备，对现有硅棒开方方式进行了革新，由现有技术中多线硅棒切割装置是从待切割硅棒的顶部进入且沿硅棒长度方向向下进给直至待切割硅棒的底部后穿出而切割出四个两两平行的轴切面而革新为由硅棒开方设备中的硅棒切割装置沿硅棒长度方向的侧面进出而切割出轴切面，解决了现有技术中存在的因切割线长度较长而导致的切割线张力不均及开方质量欠佳等问题，大大提升了工作效率及提高了工件的切割质量。

另外，硅棒承托装置具有转动底盘和设于所述转动底盘周边的多个硅棒承托结构，硅棒切割装置，具有滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构，多个硅棒承托结构可通过转动底盘而实现各个硅棒承托结构的位置轮换，由至少两个硅棒切割单元对位于硅棒切割区中的硅棒承托结构所承托的待切割硅棒执行开方作业，而对位于硅棒装卸区中的硅棒承托结构执行已完成开方作业的硅棒的卸载及下一批新的待切割硅棒的装载，实现硅棒开方作业的无缝衔接，大大提高硅棒开方作业的效率。

本发明另提供了一种硅棒开方方法，应用于前述的硅棒开方设备中，用于对硅棒执行开方作业。本发明硅棒开方方法包括：将待切割硅棒立式置放于硅棒承托装置中的各个硅棒承托结构上；驱动硅棒切割装置中的至少两个硅棒切割结构滑动于机座并相对于各自对应的所述硅棒承托结构移动，由所述硅棒切割结构中的切割线沿所述硅棒承托结构所承托的待切割硅棒的长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。

以下针对应用于图2至图5所示的硅棒开方设备在一较佳实施例中进行工件开方作业过程进行详细说明。在该实例中，待切割硅棒10为圆柱体结构或类圆柱体结构。

首先，将待切割硅棒立式置放于硅棒承托装置中处于硅棒装卸区内相对设置的两个硅棒承托结构上。在该步骤中，以硅棒承托装置13中相对设置的两个硅棒承托结构133a、133c(或133b、133d)为例：若硅棒承托结构133a、133c处于硅棒装卸区(所述硅棒装载区是则位于机座11的两旁侧)，则直接将待切割硅棒10立式置放于硅棒承托结构133a、133c上；若硅棒承托结构133a、133c处于硅棒切割区(所述硅棒切割区是面对于硅棒切割装置)，则先利用转动机构转动转动底盘131以使得硅棒承托结构133a、133c与硅棒承托结构133b、133d的位置轮换，将硅棒承托结构133a、133c由硅棒切割区转换至硅棒装卸区，再将待切割硅棒10立式置放于硅棒承托结构133a、133c上。待切割硅棒10的转运可通过例如机械手(臂)等转运设备来实现自动化操作。由于硅棒承托装置13中硅棒承托结构133a、133c均具有一排硅棒承托台132且其中的各个硅棒承托台呈一直线设置，因此，立式置放于硅棒承托台132上的各个待切割硅棒10的轴心可连成一直线。另外，在待切割硅棒10立式置放完毕之后，驱动对应于硅棒承托台132的硅棒压紧件134向下移动并压紧于待切割硅棒10的顶部，实现待切割硅棒10的定位。

接着，利用转动机构转动转动底盘131以使得硅棒承托结构133a、133c与硅棒承托结构133b、133d的位置轮换，将硅棒承托结构133a、133c由硅棒装卸区转换至硅棒切割区，驱动硅棒切割装置中的对向设置的两个硅棒切割结构15a、15b分别朝向硅棒承托装置13中两个硅棒承托结构133a、133c前进，由硅棒切割结构15a对硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10进行第一次切割，由硅棒切割结构15b对硅棒承托结构133b所承托的待切割硅棒10进行第一次切割。在该步骤中，硅棒切割结构15a可通过滑移机构朝向硅棒承托结构133a移动并迫近于硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10，硅棒切割结构15b可通过滑移机构朝向硅棒承托结构133b移动并迫近于硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10，由于这里的一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对(每一个切割轮对包括一个上切割轮153a和相对的一个下切割轮153b)及两个切割线段，因此，对于每一个待切割硅棒10而言，驱动硅棒切割结构15a(或15b)中的两个切割线段沿对应的那一个待切割硅棒10的长度方向的前端侧面进入，并随着硅棒切割结构15a(或15b)中切割架151的继续前进，硅棒切割结构15a(或15b)中线切割单元的切割线段继续进行切割，直至线切割单元的切割线段从那一个待切割硅棒10的长度方向的后端侧面出线，从而完成该待切割硅棒10中左右相对的两个轴切面的切割。切割下的两个轴切面通过硅棒切片防脱结构中的硅棒切片承托结构191和防倾辅助结构193予以承托，以防止脱离的硅棒切片随意落下而磕碰到待切割硅棒10主体及落下碎裂等。

需特别说明的是，在本发明硅棒开方机中，硅棒承托装置13包括有四个硅棒承托结构133，这四个硅棒承托结构可通过转动机构而互换位置。因此，当两个硅棒承托结构133a、133c处于硅棒切割区时，与之相对的另两个硅棒承托结构133b、133d就处于硅棒装卸区，这两个硅棒承托结构133b、133d可执行已完成开方作业的硅棒的卸载及下一批新的待切割硅棒10的装载。

接着，分别驱动硅棒切割结构15a、15b回退，利用硅棒承托结构133a、133c中硅棒旋转机构带动待切割硅棒10旋转以调整待切割硅棒10的切割位置。在该步骤中：以其中的硅棒承托结构133a为例，若硅棒承托结构133a仅包括设于硅棒承托台132上的底部旋转件171，则在实际应用中，当需要调整待切割硅棒10的切割位置时，可将待切割硅棒10上方的硅棒压紧件134升起并与待切割硅棒10脱离，然后，通过驱动底部旋转件171旋转从而带动待切割硅棒10旋转(例如旋转90°)，调整待切割硅棒10的切割位置。若硅棒承托结构133a除了底部旋转件171之外，还包括设于硅棒压紧件134上的顶部旋转件173，则在实际应用中，当需要调整待切割硅棒10的切割位置时，则同时驱动底部旋转件171和顶部旋转件173(若顶部旋转件173不带有驱动装置，则跟随底部旋转件171一起旋转)，带动待切割硅棒10旋转(例如旋转90°)，调整待切割硅棒10的切割位置。

接着，驱动硅棒切割结构15a、15b分别朝向硅棒承托装置13中硅棒承托结构133a、133c前进，由硅棒切割结构15a对硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10进行第二次切割，由硅棒切割结构15b对硅棒承托结构133b所承托的待切割硅棒10进行第二次切割。在该步骤中，硅棒切割结构15a可通过滑移机构朝向硅棒承托结构133a移动并迫近于硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10，硅棒切割结构15b可通过滑移机构朝向硅棒承托结构133b移动并迫近于硅棒承托结构133a所承托的待切割硅棒10，由于这里的一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对(每一个切割轮对包括一个上切割轮153a和相对的一个下切割轮153b)及两个切割线段，因此，对于每一个待切割硅棒10而言，驱动硅棒切割结构15a(或15b)中的两个切割线段沿对应的那一个待切割硅棒10的长度方向的前端侧面进入，并随着硅棒切割结构15a(或15b)中切割架151的继续前进，硅棒切割结构15a(或15b)中线切割单元的切割线段继续进行切割，直至线切割单元的切割线段从那一个待切割硅棒10的长度方向的后端侧面出线，从而完成该待切割硅棒10中左右相对的两个轴切面的切割。通过第一次切割和第二次切割之后，可切割出待切割硅棒10的四个轴切面，使得待切割硅棒10切割成为类矩形硅棒。切割下的两个轴切面通过硅棒切片防脱结构中的硅棒切片承托结构191和防倾辅助结构193予以承托，以防止脱离的硅棒切片随意落下而磕碰到待切割硅棒10主体及落下碎裂等。

接着，驱动硅棒切割结构15a、15b回退，利用转动机构转动转动底盘131以使得硅棒承托结构133a、133c与硅棒承托结构133b、133d的位置轮换，将硅棒承托结构133a、133c由硅棒切割区转换至硅棒装卸区，将已完成开方作业的类矩形硅棒分别从硅棒承托结构133a、133c的各个硅棒承托台132上卸载，并重新将下一批新的待切割硅棒10装载至硅棒承托结构133a、133c的各个硅棒承托台132上。

与之相对地，当利用转动机构而将硅棒承托结构133a、133c由硅棒切割区转换至硅棒装卸区时，硅棒承托结构133b、133d就通过转动机构由硅棒装卸区转换至硅棒切割区，利用硅棒切割结构15a、15b就可对处于硅棒切割区的硅棒承托结构133b、133d所承托的待切割硅棒10执行开方作业，关于硅棒承托结构133b、133d上所承托的待切割硅棒10的开方作业，与前述硅棒承托结构133a、133c上所承托的待切割硅棒10的开方作业相类似，故不再此赘述。

总体而言，在上述实例中，由于在机座11上配置了相对设置的至少两个硅棒切割结构15a、15b，这两个硅棒切割结构15a、15b能同时且独立地对位于硅棒切割区中各自对应的硅棒承托结构133上所承托的待切割硅棒10进行开方作业，而对位于硅棒装卸区中的至少两个硅棒承托结构133执行已完成开方作业的硅棒的卸载及下一批新的待切割硅棒的装载，实现硅棒开方作业的无缝衔接，大大提高硅棒开方作业的效率。

另外，由于一个待切割硅棒10对应配置有两个切割轮对(每一个切割轮对包括一个上切割轮153a和相对的一个下切割轮153b)及两个切割线段，因此，完成待切割硅棒10共四个轴切面的开方作业，需要执行两次双轴切面的切割流程以及一次待切割面的位置调整。与之相比，若一个待切割硅棒10对应配置的是一个切割轮对(每一个切割轮对包括一个上切割轮153a和相对的一个下切割轮153b)及一个切割线段，则，完成待切割硅棒共四个轴切面的开方作业，需要执行四次单轴切面的切割流程以及三次待切割面的位置调整。

第二实施例：

请参阅图11和图12，其中，图11为本发明硅棒开方设备在第二实施例中的侧视图，图12为本发明硅棒开方设备在第二实施例中的俯视概略示意图。结合图11和图12，本发明硅棒开方设备包括：机座11，设于机座11上的硅棒承托装置13，以及设于机座11上的硅棒切割装置。硅棒承托装置13位于机座11的居中区域且转动连接于机座11，硅棒承托装置13更包括呈矩形的转动底盘131和设于转动底盘131周边的四个硅棒承托结构133。硅棒切割装置可通过一滑移机构而滑移于机座11上，硅棒切割装置包括滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构15a、15b。

与第一实施例相比，在第二实施例中，硅棒承托装置13中的一个或多个硅棒承托结构133上设有两排硅棒承托台132(可以是所有的硅棒承托结构133都设有两排硅棒承托台132，也可以是部分数量的硅棒承托结构133设有两排硅棒承托台132)，这两排硅棒承托台132为前后设置。这样，在实际应用中，在执行开方作业时，利用硅棒切割装置就能对这两排硅棒承托台132所承托的两排待切割硅棒10进行顺序切割。通过对比可发现：在每一排硅棒承托台的数量相同的情形下，第二实施例中的双排硅棒承托台132的切割效率差不多是第一实施例中单排硅棒承托台132的切割效率的两倍(除去待切割硅棒10的装载时间、已完成开方作业的类矩形硅棒的卸载时间、以及硅棒切割装置的移动时间等差异)。

进一步地，实际上，在条件允许的情形下，所述硅棒承托装置可设置三排或更多排的硅棒承托台，以此承托更多的待切割硅棒，单次可完成更多的待切割硅棒的开方作业，切实提高了工作效率。

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 (10)

1.一种硅棒开方设备，其特征在于，包括：

机座；

硅棒承托装置，位于所述机座的居中区域且转动连接于所述机座；所述硅棒承托装置具有转动底盘和设于所述转动底盘周边的多个硅棒承托结构，用于承托待切割硅棒并确保所述待切割硅棒立式置放；以及

硅棒切割装置，具有滑设于所述机座的外侧至少两个硅棒切割结构；所述硅棒切割结构更包括：切割架，设于所述机座；线切割单元，设于所述切割架，所述线切割单元设有切割轮对和切割线，所述切割轮对包括上下设置的切割轮，所述切割线顺次缠绕于所述切割轮对中的所述切割轮上；所述切割线沿所述待切割硅棒长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。

2.根据权利要求1所述的硅棒开方设备，其特征在于，

所述硅棒承托装置包括：呈矩形的转动底盘；设置于所述转动底盘的四个周边的四个硅棒承托结构；或者，

所述硅棒承托装置包括：呈正六边形的转动底盘；设置于所述转动底盘的六个周边的六个硅棒承托结构。

3.根据权利要求2所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒切割装置具有对向设置的两个硅棒切割结构；在进行开方作业时，任一个所述硅棒切割结构正对于一个硅棒承托结构中的待切割硅棒。

4.根据权利要求1所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒承托结构设有硅棒承托台，所述硅棒承托台用于承托所述待切割硅棒的底部。

5.根据权利要求4所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒承托结构设有底部旋转件，设于所述硅棒承托台上，用于带动所述待切割硅棒旋转。

6.根据权利要求4所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒承托结构设有与所述硅棒承托台对应的硅棒定位机构。

7.根据权利要求6所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒定位机构包括活动设置的硅棒压紧件，用于压紧所述待切割硅棒的顶部。

8.根据权利要求7所述的硅棒开方设备，其特征在于，所述硅棒承托结构设有顶部旋转件，设于所述硅棒压紧件上，用于带动所述待切割硅棒旋转。

9.根据权利要求3或5所述的硅棒开方设备，其特征在于，还包括硅棒切片防脱结构。

10.一种应用如权利要求1至9中任一项所述的硅棒开方设备的硅棒开方方法，其特征在于，包括：

将待切割硅棒立式置放于硅棒承托装置中的各个硅棒承托结构上；以及

驱动硅棒切割装置中的至少两个硅棒切割结构滑动于机座并相对于各自对应的所述硅棒承托结构移动，由所述硅棒切割结构中的切割线沿所述硅棒承托结构所承托的待切割硅棒的长度方向的侧面进出，以切割出轴切面。