CN108656372A - 一种单晶硅生产用切片装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅生产用切片装置，包括加工台面、以及安装在加工台面上的支架和定位机构，所述支架上安装有与其活动配合的切割机构，支架的顶部安装有用于驱动切割机构上下运动的升降油缸，所述加工台面上还安装有用于驱动单晶硅棒运动的进给机构，本发明的有益效果是：定位机构能对单晶硅棒进行良好的固定夹持，以配合切割机构的切片作业，同时切片完成后能自动精准的进行单晶硅棒的进给，实现单晶硅棒连续高效的切片作业。

Description

一种单晶硅生产用切片装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体是一种单晶硅生产用切片装置。

背景技术

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，近三十年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。

单晶硅生产工艺流程的最后一步是要对单晶硅棒进行切片。如CN206883934U公开的一种单晶硅生产用切割磨片装置，其利用高速旋转的钢线对单晶硅棒进行切割，效果较好，但是其在对单晶硅棒进行夹持定位时效果不好，单晶硅棒易出现轴向上的自转，对切片效果影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶硅生产用切片装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单晶硅生产用切片装置，包括加工台面、以及安装在加工台面上的支架和定位机构，所述支架上安装有与其活动配合的切割机构，支架的顶部安装有用于驱动切割机构上下运动的升降油缸，所述加工台面上还安装有用于驱动单晶硅棒运动的进给机构；

所述定位机构包括定位槽、安装座、固定座、活动座和安装架，所述定位槽开设在加工台面上，定位槽的两侧面为斜面，定位槽的两侧面上安装有沿其长度方向布置的多个安装座，每个安装座上均安装有轴向轮，轴向轮的径向方向与单晶硅棒的轴向方向垂直，所述安装架固定在加工台面上，安装架在对应单晶硅棒的两侧位置处分别安装有固定座和活动座，其中固定座与安装架固定连接，而活动座与安装架活动配合，活动座与安装架上均具有夹持爪，安装架上安装有用于驱动活动座相对于固定座运动的定位气缸，定位气缸由可编程控制器控制工作。

作为本发明进一步的方案：两个所述夹持爪上均安装有一对用于对单晶硅棒进行夹持的径向轮。

作为本发明再进一步的方案：安装于固定座上的一对径向轮和安装于活动座上的一对径向轮之间均具有夹角。

作为本发明再进一步的方案：所述切割机构包括切割电机、驱动轮和钢线，所述驱动轮的数量为两个，两个所述驱动轮分别安装在外罩壳的两端，驱动轮之间以钢线连接，其中一个所述驱动轮由切割电机驱动转动，切割电机安装在外罩壳上，外罩壳的一侧或两侧位置处均设有与支架滑动配合的导向轴，外罩壳的顶部与升降油缸的输出端连接，切割电机和升降油缸由可编程控制器控制工作。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动轮的轮面向内凹陷。

作为本发明再进一步的方案：所述进给机构包括伺服电机、丝杆螺母和丝杆，所述伺服电机安装在加工台面上，丝杆通过丝杆安装座安装在加工台面上，丝杆由伺服电机驱动转动，丝杆上安装有与其形成螺旋副传动的丝杆螺母，丝杆螺母通过连动杆与推进轴连接，推进轴的头端与单晶硅棒的尾端接触。

作为本发明再进一步的方案：所述定位机构的数量为多个，多个定位机构位置平齐。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：定位机构能对单晶硅棒进行良好的固定夹持，以配合切割机构的切片作业，同时切片完成后能自动精准的进行单晶硅棒的进给，实现单晶硅棒连续高效的切片作业。

附图说明

图1为一种单晶硅生产用切片装置的结构示意图。

图2为一种单晶硅生产用切片装置中切割机构的结构示意图。

图3为一种单晶硅生产用切片装置中定位机构的结构示意图。

图4为一种单晶硅生产用切片装置中进给机构的结构示意图。

图中：1-加工台面、2-支架、3-升降油缸、4-切割机构、401-切割电机、402-外罩壳、403-导向轴、404-驱动轮、405-钢线、5-定位机构、501-定位槽、502-安装座、503-轴向轮、504-定位气缸、505-固定座、506-活动座、507-安装架、508-径向轮、6-进给机构、601-伺服电机、602-丝杆螺母、603-丝杆、604-连动杆、605-推进轴、606-丝杆安装座、7-单晶硅棒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1和3，本发明实施例中，一种单晶硅生产用切片装置，包括加工台面1、以及安装在加工台面1上的支架2和定位机构5，所述支架2上安装有与其活动配合的切割机构4，具体的，切割机构4是使用钢线进行切割的，支架2的顶部安装有用于驱动切割机构4上下运动的升降油缸3，当然，这里的升降油缸3可以替换为气缸或者电缸等，在此不进行具体的限定，所述定位机构5则用于对单晶硅棒7进行夹持定位，使其保持良好的状态，进而被切割机构4进行切割，所述加工台面1上还安装有用于驱动单晶硅棒7运动的进给机构6，进给机构6在这里起到的作用就是切割机构4切割完成后，继续驱动单晶硅棒7向前进给，等待切割机构4的下次切片作业；

进一步的，所述定位机构5包括定位槽501、安装座502、固定座505、活动座506和安装架507，所述定位槽501开设在加工台面1上，定位槽501的两侧面为斜面，定位槽501的两侧面上安装有沿其长度方向布置的多个安装座502，每个安装座502上均安装有轴向轮503，轴向轮503的径向方向与单晶硅棒7的轴向方向垂直，即轴向轮503对单晶硅棒7在轴向方向上的运动有导向作用，对单晶硅棒7在径向方向上的运动有限位作用，即轴向轮503能对单晶硅棒7的自转进行限位，所述安装架507固定在加工台面1上，安装架507在对应单晶硅棒7的两侧位置处分别安装有固定座505和活动座506，其中固定座505与安装架507固定连接，而活动座506与安装架507活动配合，活动座506与安装架507上均具有夹持爪，安装架507上安装有用于驱动活动座506相对于固定座505运动的定位气缸504，定位气缸504是由可编程控制器控制工作的。

进一步的，两个所述夹持爪上均安装有一对用于对单晶硅棒7进行夹持的径向轮508，径向轮508的工作原理与轴向轮503相反，即径向轮508对单晶硅棒7在轴向方向上的运动有限位作用，对单晶硅棒7的自转有导向作用，单晶硅棒7被定位机构5定位时，单晶硅棒7的底部与轴向轮503接触，单晶硅棒7的两侧位置与径向轮508接触，此时的单晶硅棒7既不能发生轴向上的移动，又不能发生自转，因此，此时可以对单晶硅棒7进行切片作业，而且固定座505和活动座506的设计能对直径不同的单晶硅棒7进行自动定心夹持。

进一步的，安装于固定座505上的一对径向轮508和安装于活动座506上的一对径向轮508之间均具有夹角。

实施例2

请参阅图2，本实施例是对切割机构4进行进一步的描述，具体的：

所述切割机构4包括切割电机401、驱动轮404和钢线405，所述驱动轮404的数量为两个，两个所述驱动轮404分别安装在外罩壳402的两端，驱动轮404之间以钢线405连接，采用钢线405切割的方式，减少了单晶硅的浪费现象，而且，使用钢线405切割出的单晶硅片表面光滑，经切割后不需要进行后续的处理工序，其中一个所述驱动轮404由切割电机401驱动转动，并且，切割电机401安装在外罩壳402上，外罩壳402的一侧或两侧位置处均设有与支架2滑动配合的导向轴403，当然，支架2在对应位置处同样设有供导向轴403滑动的滑槽，外罩壳402的顶部与升降油缸3的输出端连接，切割电机401和升降油缸3由可编程控制器控制工作。

进一步的，为了防止钢线405在高速运动时从驱动轮404的轮面脱出，所述驱动轮404的轮面向内凹陷，优选的，驱动轮404的轮面为V形，能对钢线405进行良好的定位。

实施例3

请参阅图4，本实施例是对进给机构6进行进一步的描述，具体的：

所述进给机构6包括伺服电机601、丝杆螺母602和丝杆603，所述伺服电机601安装在加工台面1上，而且，伺服电机601肯定是正反转电机，丝杆603通过丝杆安装座606安装在加工台面1上，并且，丝杆603由伺服电机601驱动转动，丝杆603上安装有与其形成螺旋副传动的丝杆螺母602，丝杆螺母602通过连动杆604与推进轴605连接，推进轴605的头端与单晶硅棒7的尾端接触，伺服电机601的定位精准，能够通过可编程控制器精准的控制单晶硅棒7的单次进给量，实现精准的切片作业，在这里，可编程控制器的型号可以为西门子S7-400。

另外，需要说明的是，定位机构5的数量可以为一组，也可以为多组，设置为多组时，多个定位机构5位置平齐，便于切割机构4进行同步切片。

结合实施例1-3对本申请的工作原理进行说明：对单晶硅棒7进行切片时，首先将待切片的单晶硅棒7通过定位机构5进行定位，同时使得单晶硅棒7的头端伸出加工台面1，便于切割机构4进行切片，然后，可编程控制器控制定位气缸504伸出，活动座506相对于固定座505运动，单晶硅棒7的两侧位置与径向轮508接触，此时的单晶硅棒7既不能发生轴向上的移动，又不能发生自转，然后，可编程控制器控制切割电机401高速转动的同时升降油缸3缓慢下降，高速运动的钢线405即可在下将的过程中对单晶硅棒7进行切片，切片完成后，升降油缸3上升至初始位置，可编程控制器控制伺服电机601，丝杆螺母602运动设定的距离，推进轴605则带动单晶硅棒7向前运动设定的距离，实现单晶硅棒7的精准进给，之后再次启动升降油缸3和切割电机401工作即可进行连续的切片作业。

需要特别说明的是，本技术方案中，加工台面1、支架2、切割机构4、升降油缸3等均为现有技术的应用，而定位机构5和进给机构6的设置为本申请的创新点，其能对单晶硅棒7进行良好的固定夹持，以配合切割机构4的切片作业，同时切片完成后能自动精准的进行单晶硅棒7的进给，实现单晶硅棒7的连续高效的切片作业。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种单晶硅生产用切片装置，包括加工台面（1）、以及安装在加工台面（1）上的支架（2）和定位机构（5），其特征在于，所述支架（2）上安装有与其活动配合的切割机构（4），支架（2）的顶部安装有用于驱动切割机构（4）上下运动的升降油缸（3），所述加工台面（1）上还安装有用于驱动单晶硅棒（7）运动的进给机构（6）；

所述定位机构（5）包括定位槽（501）、安装座（502）、固定座（505）、活动座（506）和安装架（507），所述定位槽（501）开设在加工台面（1）上，定位槽（501）的两侧面为斜面，定位槽（501）的两侧面上安装有沿其长度方向布置的多个安装座（502），每个安装座（502）上均安装有轴向轮（503），轴向轮（503）的径向方向与单晶硅棒（7）的轴向方向垂直，所述安装架（507）固定在加工台面（1）上，安装架（507）在对应单晶硅棒（7）的两侧位置处分别安装有固定座（505）和活动座（506），其中固定座（505）与安装架（507）固定连接，而活动座（506）与安装架（507）活动配合，活动座（506）与安装架（507）上均具有夹持爪，安装架（507）上安装有用于驱动活动座（506）相对于固定座（505）运动的定位气缸（504），定位气缸（504）由可编程控制器控制工作。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，两个所述夹持爪上均安装有一对用于对单晶硅棒（7）进行夹持的径向轮（508）。

3.根据权利要求2所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，安装于固定座（505）上的一对径向轮（508）和安装于活动座（506）上的一对径向轮（508）之间均具有夹角。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，所述切割机构（4）包括切割电机（401）、驱动轮（404）和钢线（405），所述驱动轮（404）的数量为两个，两个所述驱动轮（404）分别安装在外罩壳（402）的两端，驱动轮（404）之间以钢线（405）连接，其中一个所述驱动轮（404）由切割电机（401）驱动转动，切割电机（401）安装在外罩壳（402）上，外罩壳（402）的一侧或两侧位置处均设有与支架（2）滑动配合的导向轴（403），外罩壳（402）的顶部与升降油缸（3）的输出端连接，切割电机（401）和升降油缸（3）由可编程控制器控制工作。

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，所述驱动轮（404）的轮面向内凹陷。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，所述进给机构（6）包括伺服电机（601）、丝杆螺母（602）和丝杆（603），所述伺服电机（601）安装在加工台面（1）上，丝杆（603）通过丝杆安装座（606）安装在加工台面（1）上，丝杆（603）由伺服电机（601）驱动转动，丝杆（603）上安装有与其形成螺旋副传动的丝杆螺母（602），丝杆螺母（602）通过连动杆（604）与推进轴（605）连接，推进轴（605）的头端与单晶硅棒（7）的尾端接触。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种单晶硅生产用切片装置，其特征在于，所述定位机构（5）的数量为多个，多个定位机构（5）位置平齐。