CN107322823A - 双驱动单晶硅棒双边切割机 - Google Patents

Abstract

一种双驱动单晶硅棒双边切割机，包括环形金刚石线锯、线锯运行机构、送料机构、机架，其要点在于：线锯运行机构由驱动机构、从动机构、摇臂张紧机构构成，驱动机构包括驱动轮、驱动轴、伺服电机、电机联接座，在机架上相对安装有两套相同的驱动机构，有两套从动机构；采用一体式双线摇臂张紧机构，由两个重锤、摇臂杆、传动轴、张紧轮组件、张紧摇臂构成，两传动轴通过轴承套在一起，相互间可自由转动，不同的重锤带动各自的张紧轮组件摆动，互不干涉。本发明采用两组环形金刚石线锯运行机构，具有磨床约6倍、或普通线锯切割设备2倍以上的效率，制造成本相对于类似设备增加小于10%。本发明结构紧凑，加工同步性容易控制。

Description

双驱动单晶硅棒双边切割机

技术领域

本发明属于硬脆材料的切割设备，具体是一种金刚石线锯切割设备。

背景技术

单晶硅体是具有基本完整的点阵结构的晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料，在制造半导体器件、太阳能电池等领域被广泛应用。高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制成铸锭，再对铸锭开方、截断后形成各种规格的棒料。硅棒倒角是指把切割后的硅棒锐利边缘通过加工修整成弧角或斜角，其目的是消除边缘切割应力，防止边缘破裂及颗粒脱落。

对单晶硅棒料的倒角方法如下：

1、使用磨床倒角：

采用金刚石砂轮，对单晶硅棒料长方体四平面的45°棱角用磨削方法加工。用磨削方法加工，表面精度高，但是生产效率低，废料无法利用，废料融入切削液后容易对环境造成污染。

2使用卧式、立式环形金刚石单线锯设备切割：

1.）环形金刚石线锯设备的金刚石线锯线速度约30m∕秒～40m∕秒，切割效率高，表面质量好，废料能够100%利用。其线锯运行机构都只能运行一条线锯。对于单晶硅棒这种四边都要加工的材料，在加工完一面后要重新装卸，不仅增加了工作量，加工时间长，而且各个加工面的形位工差精度低。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可用于加工单晶硅棒料棱边、棱条、棱线切割，加工效率高、结构简单的单晶硅棒双边切割机。

本发明所采用的技术方案为一种双驱动单晶硅棒双边切割机，包括环形金刚石线锯、线锯运行机构、送料机构、机架，其要点在于所述机架由下从动轮支撑架、机架底座、底架面板、轮系安装侧板、工作台基座、上从动轮支撑架构成，所述送料机构，由承载棒料工件的晶棒承座台、晶棒承座尼龙板、直线导轨、齿条、滑块构成，用紧固件将晶棒承座尼龙板、晶棒承座台固定于送料工作台上，由送料工作台驱动电机驱动整个送料工作台的进给，所述线锯运行机构由驱动机构、从动机构、摇臂张紧机构构成，所述驱动机构包括两套驱动轮、驱动轴、伺服电机、电机联接座，伺服电机通过电机联接座与机架相连，并通过联轴器进行驱动，在机架的上方分别固定有机架侧安装板和机架右侧安装板，驱动轮定位在驱动轮定位圈上，联接套套入驱动轴止口，螺钉穿过轮子压盖紧固，轴承、轴承座、轴承外挡圈、轴承内挡圈、轴承内压盖、轴承外压盖形成回转装置，伺服电机通过电机联接座与机架侧安装板相连，并通过联轴器进行驱动，另一套相同的驱动机构则安装在右机架侧安装板上；配有两套从动机构；所述摇臂张紧机构为双线摇臂张紧机构，由两个重锤、摇臂杆A、摇臂杆B、传动轴A、传动轴B、两个张紧轮组件、张紧摇臂B、张紧摇臂A构成，两个重锤分别通过铰链与摇臂杆A、摇臂杆B联接，摇臂杆A与传动轴A连接，传动轴A的另一端固定有张紧摇臂A，摇臂杆B与传动轴B连接，传动轴B的另一端固定有张紧摇臂B，传动轴B通过轴承套在传动轴A外，重锤对摇臂杆A产生的扭力通过传动轴A传递给张紧摇臂A带动一组张紧轮组件摆动、另一个重锤对摇臂杆B产生的扭力通过传动轴B传递给张紧摇臂B带动另一组张紧轮组件摆动。

每套从动机构具有两个从动轮组件，两个从动轮的轴心连线与机架表面垂直。

所述由送料工作台驱动电机驱动整个送料工作台的进给是指：送料工作台驱动电机带动齿轮，通过齿轮和齿条啮合，驱动送料工作台在直线导轨上进给。

所述由送料工作台驱动电机驱动整个送料工作台的进给是指：送料工作台驱动电机和膜片联轴器带动齿轮、齿条，并通过直线导轨、滑块实施进给，或滚珠丝杆、螺母机构实施进给。

本发明采用两组环形金刚石线锯运行机构，送料工作台带动料棒一次进给，由两条环形金刚石线锯同时完成对单晶硅棒料两边缘棱边、棱条、棱线的切除，具有磨床约6倍的切割效率，或普通环形金刚石线锯切割设备2倍以上的效率，在零件上本发明送料机构保持原状，机架在线锯运行机构固定结构上略有改动，仅增加了一套线锯运行机构，而线锯运行机构中的摇臂张紧机构为一体式的，一套轴上挂两套张紧轮，制造成本相对于类似的单绳金刚石线锯切割设备的增加小于10%，具有非常明显的经济效益。本发明仅是简单在机架上再加一个右机架侧安装板，安装一套驱动轮，对现有技术改动小，加工工艺简单，同时摇臂张紧机构也是一体双线的，两根传动轴通过轴承套装在一起，相互间可自由转动，不同的重锤带动各自的张紧轮组件摆动，互不干涉，结构紧凑，有利于设备的小型化，同时加工时的同步性容易控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为线锯运行机构的工作原理图

图3为双线摇臂张紧机构结构示意图

图4为驱动机构的结构示意图

其中： 101伺服电机102电机联接座107 联轴器110轴承111联接套113驱动轮 114螺钉116驱动轴130、驱动轮盖 140、右机架侧安装板2驱动机构3从动机构302从动轮组件4摇臂张紧机构401重锤402摇臂杆A 403摇臂杆B404张紧轮组件405张紧摇臂B 406张紧摇臂A407传动轴A 408传动轴B 410平键 411螺母412轴承501送料工作台驱动电机502直线导轨503齿条504滑块505 晶棒承座台 506晶棒承座尼龙板8单晶硅料901下从动轮支撑架902机架底座903底架面板904轮系安装侧板905工作台基座906上从动轮支撑架 。

具体实施方式：

下面结合视图对本发明进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明

如图1-4所示，一种双驱动单晶硅棒双边切割机，包括环形金刚石线锯、线锯运行机构、送料机构、机架，所述机架9由下从动轮支撑架901、机架底座902、底架面板903、轮系安装侧板904、工作台基座905、上从动轮支撑架906构成，所述送料机构，由承载棒料工件的晶棒承座台505、晶棒承座尼龙板506、直线导轨502、齿条503、滑块504构成，用紧固件将晶棒承座尼龙板506、晶棒承座台505固定于送料工作台上，通过送料工作台驱动电机501带动齿轮，通过齿轮和齿条503啮合，驱动整个送料工作台在直线导轨502上进给。

所述线锯运行机构由驱动机构2、从动机构3、摇臂张紧机构4构成，驱动机构2包括两套驱动轮、驱动轴、伺服电机、电机联接座，伺服电机101通过电机联接座102与机架1相连，并通过联轴器107进行驱动，在机架1的上方分别固定有机架侧安装板103和机架右侧安装板140，驱动轮113定位在驱动轮定位圈112上，联接套111套入驱动轴116止口，螺钉114穿过轮子压盖130紧固，轴承110、轴承座104、轴承外挡圈105、轴承内挡圈106、轴承内压盖108、轴承外压盖109形成回转装置，伺服电机101通过电机联接座102与机架侧安装板相连，并通过联轴器107进行驱动，另一套相同的驱动机构则安装在右机架侧安装板140上；配有两套从动机构3；所述摇臂张紧机构4为双线摇臂张紧机构，由两个重锤401、摇臂杆A402、摇臂杆B403、传动轴A407、传动轴B408、两个张紧轮组件404、张紧摇臂B405、张紧摇臂A406构成，两个重锤分别通过铰链与摇臂杆A402、摇臂杆B403联接，摇臂杆A402与传动轴A407连接，传动轴A407的另一端固定有张紧摇臂A406，摇臂杆B403与传动轴B408连接，传动轴B408的另一端固定有张紧摇臂B405，传动轴B408通过轴承套在传动轴A407外，重锤对摇臂杆A产生的扭力通过传动轴A407传递给张紧摇臂A406带动一组张紧轮组件404逆时针摆动、另一个重锤对摇臂杆B403产生的扭力通过传动轴B408传递给张紧摇臂B405带动另一组张紧轮组件404摆动。

每套从动机构3具有两个从动轮组件302，两个从动轮的轴心连线与机架表面垂直。其余未述部分与现有技术相同。

所述工作台进给通过送料工作台驱动电机501和膜片联轴器带动齿轮、齿条503，并通过直线导轨502、滑块504实施进给，也可以将齿轮、齿条机构换成滚珠丝杆、螺母机构实施进给。

本发明新型切割设备的工作过程：

环形金刚石线锯3安装于线锯运行机构上，由摇臂张紧机构4施加合适张紧力，驱动电机101通过联轴器，驱动驱动轮运转，带动线锯运行机构并保持平稳运行。单晶硅料8安装于送料机构上，通过料棒的重力与晶棒承座尼龙板506产生的摩擦力定位，送料工作台驱动电机501带动齿轮旋转，齿条503固定在机架上不动，齿轮与齿条啮合后，推动滑块504在直线导轨502上滑动，从而带动整个送料机构做进给运动，在不断进给过程中，两条环形金刚石线锯2完成对硅晶料棒的棱边、棱条、棱线的切割加工。切割完成后，送料机构回退至原点，取下工件，回收废料，进入下个工作循环。

Claims (4)

1.一种双驱动单晶硅棒双边切割机，包括环形金刚石线锯、线锯运行机构、送料机构、机架，其特征在于：所述机架由下从动轮支撑架（901）、机架底座（902）、底架面板（903）、轮系安装侧板（904）、工作台基座（905）、上从动轮支撑架（906）构成，所述送料机构，由承载棒料工件的晶棒承座台（505）、晶棒承座尼龙板（506）、直线导轨（502）、齿条（503）、滑块（504）构成，用紧固件将晶棒承座尼龙板（506）、晶棒承座台（505）固定于送料工作台上，由送料工作台驱动电机（501）驱动整个送料工作台的进给，所述线锯运行机构由驱动机构（2）、从动机构（3）、摇臂张紧机构（4）构成，所述驱动机构（2）包括两套驱动轮、驱动轴、伺服电机、电机联接座，伺服电机（101）通过电机联接座（102）与机架（1）相连，并通过联轴器（107）进行驱动，在机架（1）的上方分别固定有机架侧安装板（103）和机架右侧安装板（140），驱动轮（113）定位在驱动轮定位圈（112）上，联接套（111）套入驱动轴（116）止口，螺钉（114）穿过轮子压盖（130）紧固，轴承（110）、轴承座（104）、轴承外挡圈（105）、轴承内挡圈（106）、轴承内压盖（108）、轴承外压盖（109）形成回转装置，伺服电机（101）通过电机联接座（102）与机架侧安装板相连，并通过联轴器（107）进行驱动，另一套相同的驱动机构则安装在右机架侧安装板（140）上；配有两套从动机构（3）；所述摇臂张紧机构（4）为双线摇臂张紧机构，由两个重锤（401）、摇臂杆A（402）、摇臂杆B（403）、传动轴A（407）、传动轴B（408）、两个张紧轮组件（404）、张紧摇臂B（405）、张紧摇臂A（406）构成，两个重锤（401）分别通过铰链与摇臂杆A（402）、摇臂杆B（403）联接，摇臂杆A（402）与传动轴A（407）连接，传动轴A（407）的另一端固定有张紧摇臂A（406），摇臂杆B（403）与传动轴B（408）连接，传动轴B（408）的另一端固定有张紧摇臂B（405），传动轴B（408）通过轴承套在传动轴A（407）外，重锤（401）对摇臂杆A（402）产生的扭力通过传动轴A（407）传递给张紧摇臂A（406）带动一组张紧轮组件（404）摆动、另一个重锤（401）对摇臂杆B（403）产生的扭力通过传动轴B（408）传递给张紧摇臂B（405）带动另一组张紧轮组件（404）摆动。

2.根据权利要求1所述的一种双驱动单晶硅棒双边切割机，其特征在于：每套从动机构（3）具有两个从动轮组件（302），两个从动轮的轴心连线与机架表面垂直。

3.根据权利要求1所述的一种双驱动单晶硅棒双边切割机，其特征在于：所述由送料工作台驱动电机（501）驱动整个送料工作台的进给是指：送料工作台驱动电机（501）带动齿轮，通过齿轮和齿条（503）啮合，驱动送料工作台在直线导轨（502）上进给。

4.根据权利要求1所述的一种双驱动单晶硅棒双边切割机，其特征在于：所述由送料工作台驱动电机（501）驱动整个送料工作台的进给是指：送料工作台驱动电机（501）和膜片联轴器带动齿轮、齿条（503），并通过直线导轨（502）、滑块（504）实施进给，或滚珠丝杆、螺母机构实施进给。