CN108582531A - 一种双工位硅晶棒切割回转工作台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种双工位硅晶棒切割回转工作台，包括工作台、回转机构和驱动机构；工作台具有两个夹持工位，夹持工位对称设置于工作台的两侧；回转机构包括旋转主轴、轴承和旋转齿轮，轴承和旋转齿轮均套设于旋转主轴外部；驱动机构包括伸缩机构和传动齿条，传动齿条与旋转齿轮啮合，伸缩机构的伸缩端与传动齿条固定，伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮周长的二分之一；工作台与旋转主轴固定连接。本发明的优点在于能够实现工作台上两夹持工位的位置切换，棒料切割与上下料同时进行，切割区无需等待上下料时间，提高了生产效率，节约了人工成本，改变原有伺服电机、减速机等结构执行回转工作的方案，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。

Description

一种双工位硅晶棒切割回转工作台

技术领域

本发明涉及硬脆材料切割技术领域，尤其涉及一种双工位硅晶棒切割回转工作台。

背景技术

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，这种硅片大都是从提拉或浇铸后的硅棒通过金刚石线锯切割而成。

目前，市场上销售、使用的硅晶棒加工设备，大都是需要先在工作台进行硅晶棒上料工作，然后将棒料进给到加工位置，最后在进行线锯切割对硅晶棒料进行加工。然而采用这种作业方式，在进行上料以及进给输送过程时，线锯切割机构需要等待棒料的安装时间，工作效率较为低下，人工成本较高。

本方案通过使用双工位回转工作台解决上述问题。据市场调研了解，目前市场上并不存在专门用于硅晶棒切割加工的双工位回转工作台，而仅仅存在用于单晶硅棒开方的回转台，通过伺服电机、减速电机结合蜗轮蜗杆传动带动回转台自身转动，进而自动高效实现单晶硅棒待开方面的转动调整，但是采用伺服电机以及减速机来驱动回转台转动，设备生产制造成本高昂，使用者使用成本过高，市场竞争力严重不足。

发明内容

为此，需要提供一种双工位硅晶棒切割回转工作台，来解决现有技术中硅晶棒切割效率低，人工成本高，设备生产使用成本高，竞争力不足的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种双工位硅晶棒切割回转工作台，包括工作台、回转机构和驱动机构；

所述工作台具有两个夹持工位，所述夹持工位对称设置于工作台的两侧；

所述回转机构包括旋转主轴、轴承和旋转齿轮，所述轴承和旋转齿轮均套设于旋转主轴外部；

所述驱动机构包括伸缩机构和传动齿条，所述传动齿条与旋转齿轮啮合，所述伸缩机构的伸缩端与传动齿条固定，所述伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮周长的二分之一；

所述工作台与旋转主轴固定连接。

作为本发明的一种优选结构，还包括定位缓冲机构，所述定位缓冲机构包括旋转定位块和缓冲杆，所述旋转定位块固定于旋转主轴上，旋转定位块与旋转主轴联动，所述缓冲杆为两根，两根缓冲杆沿旋转主轴对称设置，缓冲杆位于旋转定位块运动的路径上，在伸缩机构的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根缓冲杆分别与旋转定位块抵靠。

作为本发明的一种优选结构，所述缓冲杆包括限位螺杆、弹簧和顶杆，所述限位螺杆具有容置腔，所述容置腔内设置有弹簧，所述顶杆一端与弹簧抵靠，顶杆的另一端可与旋转定位块抵靠。

作为本发明的一种优选结构，所述缓冲杆还包括调节螺母，所述调节螺母套设于限位螺杆的外部，调节螺母与限位螺杆之间通过螺纹配合。

作为本发明的一种优选结构，所述旋转定位块包括套接部和限位部，所述限位部固定于套接部的侧壁上，所述套接部套设与旋转主轴外部，并与旋转主轴联动。

作为本发明的一种优选结构，所述驱动机构还包括齿条固定座，所述齿条固定座套设于旋转齿轮外部，且齿条固定座不与旋转齿轮接触，所述齿条固定座上开设有齿条滑轨，所述传动齿条位于齿条滑轨内，传动齿条与位于齿条固定座内部的旋转齿轮啮合。

作为本发明的一种优选结构，所述旋转定位块位于齿条固定座内部，所述齿条固定座的侧壁上开设有缓冲杆容置孔，所述缓冲杆的调节螺母固定于缓冲杆容置孔上。

作为本发明的一种优选结构，还包括电磁锁固机构，所述电磁锁固机构包括安装架和电磁锁固杆，所述电磁锁固杆包括电磁铁和调节杆，所述调节杆固定在安装架上，所述电磁铁设置于调节杆的一端，所述电磁锁固杆为两根，两根电磁锁固杆位于旋转定位块运动的路径上，在伸缩机构的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根电磁锁固杆的电磁铁分别与旋转定位块抵靠。

作为本发明的一种优选结构，所述的伸缩机构为气缸、液压缸或者直线电机，所述气缸、液压缸或者直线电机的伸缩杆的长度大于旋转齿轮周长的二分之一。

作为本发明的一种优选结构，所述夹持工位上还设置有夹紧机构，所述夹紧机构设置于夹持工位的侧板上，夹紧机构用于待切割的硅晶棒。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明双工位硅晶棒切割回转工作台通过伸缩机构带动传动齿条进行直线运动，传动齿条与旋转齿轮配合将直线运动转换成回转运动，带动旋转主轴转动以驱动工作台转动，并通过控制伸缩机构伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮周长的一半，使得旋转台进行180°的回转运动，实现工作台上两夹持工位的位置切换，使得一工位在进行切割时，不妨碍另一工位上下料操作，取下已切割的棒料放上待切割棒料，棒料切割与上下料同时进行，切割区无需等待上下料时间，大大提高生产效率，节约了人工成本，改变原有伺服电机、减速机等结构执行回转工作的方案，生产制造成本下降高达80％，大大提高产品的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台一实施例的斜视结构示意图；

图2为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台另一实施例的主视示意图之一；

图3为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台另一实施例的主视示意图之二；

图4为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台一实施例的部分结构示意图；

图5为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台一实施例的剖视结构示意图；

图6为本发明一种双工位硅晶棒切割回转工作台一实施例的部分结构的俯视的剖视示意图；

图7为本实施例中齿条固定座一实施例的斜视结构示意图；

图8为本实施例中齿条固定座一实施例的主视结构示意图。

附图标记说明：

100、工作台；110、夹持工位；

200、回转机构；210、旋转主轴；220、轴承；230；旋转齿轮；240、旋转轴套；250、上轴承盖；260、下轴承盖；

300、驱动机构；310、伸缩机构；311、伸缩杆；320、传动齿条；

410、旋转定位块；411、套接部；412、限位部；

420、缓冲杆；421、限位螺杆；422、弹簧；423、顶杆；424、调节螺母；

500、工作台架；

600、齿条固定座；610、齿条滑轨；620、缓冲杆容置孔；

700、电磁锁固机构；710、安装架；720、电磁锁固杆；721、电磁铁；722、调节杆；

800、夹紧机构；

900、多硅晶棒。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图8，本发明提供了一种双工位硅晶棒切割回转工作台，包括工作台100、回转机构200和驱动机构300；

如图1所示。所述工作台100作为硅晶棒的装夹平台，硅晶棒固定在工作台100上进行切割加工。具体的，所述工作台100具有两个夹持工位110，所述夹持工位110对称设置于工作台100的两侧；工作台100设置两个夹持工位110使得此工作台100可以实现切割与上下料工作同时进行，而不会造成妨碍。较优的，所述的两个夹持工位110分别位于工作台100的两侧，两工作台100旋转180°可以实现工作位置互换。

如图4所示。所述回转机构200用于带动工作台100进行回转运动，实现两夹持工位110的互换，使得一工位在进行切割时，不妨碍另一工位上下料操作，取下已切割的棒料放上待切割棒料，棒料切割与上下料同时进行，切割区无需等待上下料时间。具体的，所述回转机构200包括旋转主轴210、轴承220和旋转齿轮230，所述轴承220和旋转齿轮230均套设于旋转主轴210外部；所述旋转齿轮230转动带动与其联动的旋转主轴210相对轴承220发生转动，旋转主轴210转动则带动固定在旋转主轴210上的工作台100进行回转运动，进行实现夹持工位110位置的转换。具体的，所述旋转主轴210与工作台100之间的固定可以通过焊接、铆接或者螺栓连接。优选的，旋转主轴210与工作台100之间采用可拆卸连接方式，方便二者的维护或者更换。所述的工作台100可以套接在旋转主轴210外部，或者工作台100固定在旋转主轴210的顶端均可。在某些其他的实施例中，所述的回转机构200还包括旋转轴套240、上轴承盖250与下轴承盖260，所述的旋转轴套240套接与旋转主轴210的外部，下轴承盖260设置于旋转主轴210的底端，上轴承盖250套接于工作台100下方的旋转主轴210上。所述的旋转轴套240起到对旋转主轴210的保护作用，同时更加方便旋转主轴210转动。上下轴承盖260对旋转主轴210的上下部位进行密封，防止润滑油泄露，同时防止硅晶棒的切割粉屑落入，影响旋转主轴210的转动。

请参阅图2至图4。所述驱动机构300作为本装置的动力提供机构，提供驱动力用于带动回转机构200以及工作台100发生转动。具体的，所述驱动机构300包括伸缩机构310和传动齿条320，所述传动齿条320与旋转齿轮230啮合，所述伸缩机构310的伸缩端与传动齿条320固定，所述伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮230周长的二分之一。在本实施例中，伸缩机构310进行直线往复运动，伸缩机构310具有与传动齿条320连接的伸缩杆311，随着伸缩杆311运动的伸缩端运动带动与其固定的传动齿条320进行直线运动，与传动齿条320啮合的旋转齿轮230将传动齿条320的直线运动转换成回转运动，带动旋转主轴210进行转动。如图2和图3所示，图2和图3分别为伸缩端运动到最小行程与最大行程时，本装置的主视示意图，此时夹持工位110工作区域互换。优选的，控制伸缩端的伸缩长度也就是伸缩端做直线往复运动的直线运动距离为旋转齿轮230周长的二分之一，以控制伸缩端运动到最大行程或者最小行程，旋转主轴210以及工作台100旋转180°，实现工作台100两夹持工位110的互换，也就是两工作台100在切割区域与上下料区域进行位置上的转动。采用此种驱动机构300替换传统的使用伺服电机、减速机以及蜗轮蜗杆的方式实现回转运动，本装置的生产制造成本大大降低，产品的市场竞争力大大提高，适用性更广。

本发明双工位硅晶棒切割回转工作台通过伸缩机构310带动传动齿条320进行直线运动，传动齿条320与旋转齿轮230配合将直线运动转换成回转运动，带动旋转主轴210转动以驱动工作台100转动，并通过控制伸缩机构310伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮230周长的一半，使得旋转台进行180°的回转运动，实现工作台100上两夹持工位110的位置切换，使得一工位在进行切割时，不妨碍另一工位上下料操作，取下已切割的棒料放上待切割棒料，棒料切割与上下料同时进行，切割区无需等待上下料时间，大大提高生产效率，节约了人工成本，改变原有伺服电机、减速机等结构执行回转工作的方案，生产制造成本下降高达80％，大大提高产品的市场竞争力。

如图1至图6所示。作为本发明的一种优选实施例，还包括定位缓冲机构，所述的定位缓冲机构用于确定旋转主轴210在进行180°的旋转是否到位，并在旋转主轴210旋转到位时对旋转主轴210带动的冲击力起到缓冲作用。具体的，所述定位缓冲机构包括旋转定位块410和缓冲杆420，所述旋转定位块410固定于旋转主轴210上，旋转定位块410与旋转主轴210联动，所述缓冲杆420为两根，两根缓冲杆420沿旋转主轴210对称设置，缓冲杆420位于旋转定位块410运动的路径上，在伸缩机构310的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根缓冲杆420分别与旋转定位块410抵靠，也就是说在此结构中旋转定位块410顺时针旋转180°或者逆时针旋转180°时，旋转定位块410都会接触到缓冲杆420，缓冲杆420用于缓冲旋转定位块410运动过程的冲击力，防止震动产生较大噪音。采用该结构，伸缩机构310进行直线伸缩运动时，伸缩端推动齿条带动旋转齿轮230转动，从而带动旋转定位块410旋转，当伸缩端顶出达到最大行程时，旋转定位块410首先触碰到缓冲杆420，当旋转定位块410接触到缓冲杆420时说明旋转主轴210旋转到位，为避免气缸推到最大行程或者缩到最小行程时与旋转定位块410产生冲击，使用缓冲杆420柔性接触，避免冲击震动，减小设备磨损，延长整个切割回转工作台的使用寿命。

请参阅图6。在具体的实施例中，所述缓冲杆420包括限位螺杆421、弹簧422和顶杆423，所述限位螺杆421具有容置腔，所述容置腔内设置有弹簧422，所述顶杆423一端与弹簧422抵靠，顶杆423的另一端可与旋转定位块410抵靠。在双工位硅晶棒切割回转工作台使用过程中，旋转定位块410首先与缓冲杆420的顶杆423接触，顶杆423压缩弹簧422利用弹簧422的弹性缓冲力减弱旋转定位块410的冲击力。在某些优选的实施例中，所述缓冲杆420还包括调节螺母424，所述调节螺母424套设于限位螺杆421的外部，调节螺母424与限位螺杆421之间通过螺纹配合。所述调整螺母的设置，在于配合限位螺杆421调整整个缓冲杆420的位置，具体是旋转限位螺杆421使得限位螺杆421相对调整螺母进行前后位置调整，以保证旋转定位块410能够接触缓冲杆420的顶杆423，使得整个缓冲杆420起到应该的减弱旋转定位块410冲击力的作用。

请参阅图6。作为本发明的一种优选实施例，所述旋转定位块410包括套接部411和限位部412，所述限位部412固定于套接部411的侧壁上，所述套接部411套设与旋转主轴210外部，并与旋转主轴210联动。在本实施例中，所述的旋转定位块410有套接部411和限位部412组成，套接部411连接旋转主轴210，作为联动部分，所述的限位部412作为与缓冲杆420的接触部分，在某些其他的实施例中，所述限位部412还作为旋转主轴210的定位结构，防止旋转主轴210运动。

如图7和图8所示的实施例中。所述驱动机构300还包括齿条固定座600，所述齿条固定座600起到保护传动齿条320与旋转齿轮230的作用，并且进一步通过齿条固定座600为传动齿条320预设好运动路径，使得传动齿条320的直线运动更加精确和流畅。具体的，所述齿条固定座600套设于旋转齿轮230外部，且齿条固定座600不与旋转齿轮230接触，所述齿条固定座600上开设有齿条滑轨610，所述传动齿条320位于齿条滑轨610内，传动齿条320与位于齿条固定座600内部的旋转齿轮230啮合。

请参阅图1和图5。作为本发明的一种优选实施例，所述旋转定位块410位于齿条固定座600内部，所述齿条固定座600的侧壁上开设有缓冲杆容置孔620，所述缓冲杆420的调节螺母424固定于缓冲杆容置孔620上。在本实施例中，所述的齿条固定座600还能对旋转定位块410进行防护，并保证整个结构外观上美观度，齿条固定座600还作为缓冲杆420的支撑安装结构，方便缓冲杆420的安装固定。在某些实施例中，本发明双工位硅晶棒切割回转工作台还包括工作台架500，所述工作台架500作为整个机构的安装支撑机构，工作台架500将回转机构200抬升到一定高度，方便回转运动的进行。

请参阅图1和图5。作为本发明的一种优选实施例，还包括电磁锁固机构700，所述电磁锁固机构700用于在夹持工位110运动到指定位置后，对旋转主轴210进行定位锁固，防止在进行硅晶棒切割工作时，工作台100发生晃动，造成硅晶棒的切割面出现崩边甚至波浪面的情况发生，特别是伸缩机构310使用气缸时，因为气源的不稳定极易造成旋转主轴210发生晃动，因此电磁锁固机构700的设置是非常必要的。具体的，所述电磁锁固机构700包括安装架710和电磁锁固杆720，所述电磁锁固杆720包括电磁铁721和调节杆722，所述调节杆722固定在安装架710上，所述电磁铁721设置于调节杆722的一端，所述电磁锁固杆720为两根，两根电磁锁固杆720位于旋转定位块410运动的路径上，在伸缩机构310的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根电磁锁固杆720的电磁铁721分别与旋转定位块410抵靠。在本实施例中，所述的调节杆722能够根据实际使用情况调整电磁铁721的位置，使得电磁铁721能够接触到旋转定位块410，在伸缩机构310的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，需要对固定在一夹持工位110上的硅晶棒进行切割，并对另一夹持工位110进行上下料操作，此时需要工作台100稳固，那么给电磁铁721通电使得电磁铁721吸住旋转定位块410，防止旋转主轴210晃动，在需要切换夹持工位110时，给电磁铁721断电使其消磁，使得旋转主轴210能够正常做旋转运动。优选的，在本实施例中，缓冲杆420的设置，防止旋转定位块410对电磁铁721造成较大冲击，二者出现磨损，因此缓冲杆420的顶杆423要略超过电磁铁721，旋转定位块410要先接触顶杆423才能起到应有的缓冲作用。优选的，所述调节杆722包括直杆部和套接于与直杆部调节螺母424，调节螺母424固定在安装架710上，旋转直杆部使其相对调节螺母424进行位置变动，最终改变电磁铁721的设置位置。

作为本发明的一种优选实施例，所述的伸缩机构310为气缸、液压缸或者直线电机，所述气缸、液压缸或者直线电机的伸缩杆311的长度大于旋转齿轮230周长的二分之一。在实际使用过程中，气缸、液压缸或者直线电机的伸缩杆311在伸缩管伸缩到最大行程时，仍有部分位于缸体内部，并且伸缩杆311一端还有部分与传动齿条320连接，因此必要保证伸缩杆311的长度大于旋转齿轮230周长的二分之一，才能够保证伸缩杆311的运动行程的长度等于旋转齿轮230周长的一半，以保证工作台100能够进行180°的旋转运动。

请参阅图1至图3。作为本发明的一种优选实施例，所述夹持工位110上还设置有夹紧机构800，所述夹紧机构800设置于夹持工位110的侧板上，夹紧机构800用于待切割的硅晶棒。根据夹持工位110与夹紧机构800的不同，本发明双工位硅晶棒切割回转工作台既能夹持圆形单晶硅棒，也能夹持方形多晶硅棒。在图1所示的实施例中，所示的夹持工位110具有方形槽，其适用于方形多晶硅棒的夹持，所述夹紧机构800为设置在夹持工位110侧边的伸缩缸，伸缩缸的伸缩杆311朝向多晶硅棒侧壁，通过控制伸缩杆311控制夹持工位110的宽度，实现对硅晶棒的夹紧，结构适应性更强。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，包括工作台、回转机构和驱动机构；

所述工作台具有两个夹持工位，所述夹持工位对称设置于工作台的两侧；

所述回转机构包括旋转主轴、轴承和旋转齿轮，所述轴承和旋转齿轮均套设于旋转主轴外部；

所述驱动机构包括伸缩机构和传动齿条，所述传动齿条与旋转齿轮啮合，所述伸缩机构的伸缩端与传动齿条固定，所述伸缩端的伸缩长度为旋转齿轮周长的二分之一；

所述工作台与旋转主轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，还包括定位缓冲机构，所述定位缓冲机构包括旋转定位块和缓冲杆，所述旋转定位块固定于旋转主轴上，旋转定位块与旋转主轴联动，所述缓冲杆为两根，两根缓冲杆沿旋转主轴对称设置，缓冲杆位于旋转定位块运动的路径上，在伸缩机构的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根缓冲杆分别与旋转定位块抵靠。

3.根据权利要求2所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述缓冲杆包括限位螺杆、弹簧和顶杆，所述限位螺杆具有容置腔，所述容置腔内设置有弹簧，所述顶杆一端与弹簧抵靠，顶杆的另一端可与旋转定位块抵靠。

4.根据权利要求3所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述缓冲杆还包括调节螺母，所述调节螺母套设于限位螺杆的外部，调节螺母与限位螺杆之间通过螺纹配合。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述旋转定位块包括套接部和限位部，所述限位部固定于套接部的侧壁上，所述套接部套设与旋转主轴外部，并与旋转主轴联动。

6.根据权利要求5所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述驱动机构还包括齿条固定座，所述齿条固定座套设于旋转齿轮外部，且齿条固定座不与旋转齿轮接触，所述齿条固定座上开设有齿条滑轨，所述传动齿条位于齿条滑轨内，传动齿条与位于齿条固定座内部的旋转齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述旋转定位块位于齿条固定座内部，所述齿条固定座的侧壁上开设有缓冲杆容置孔，所述缓冲杆的调节螺母固定于缓冲杆容置孔上。

8.根据权利要求2所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，还包括电磁锁固机构，所述电磁锁固机构包括安装架和电磁锁固杆，所述电磁锁固杆包括电磁铁和调节杆，所述调节杆固定在安装架上，所述电磁铁设置于调节杆的一端，所述电磁锁固杆为两根，两根电磁锁固杆位于旋转定位块运动的路径上，在伸缩机构的伸缩端运动到最大行程以及最小行程时，所述两根电磁锁固杆的电磁铁分别与旋转定位块抵靠。

9.根据权利要求1所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述的伸缩机构为气缸、液压缸或者直线电机，所述气缸、液压缸或者直线电机的伸缩杆的长度大于旋转齿轮周长的二分之一。

10.根据权利要求1所述的双工位硅晶棒切割回转工作台，其特征在于，所述夹持工位上还设置有夹紧机构，所述夹紧机构设置于夹持工位的侧板上，夹紧机构用于待切割的硅晶棒。