CN108789892A - 一种高效型单晶硅片的切割生产线 - Google Patents

一种高效型单晶硅片的切割生产线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效型单晶硅片的切割生产线，它包括第一机架和第二机架，第一机架上设置有电动滑轨和置物框；电动滑轨的一侧设置有与第一液压缸连接的移动平台；移动平台的顶面上安装有减震台、高速电机和转动轴，转动轴上安装有清洗液进管、制绒液进管和金刚石锯片；金刚石锯片上设置有金刚线、多个清洗液通道和多个制绒液通道；第二机架上安装有第一传送装置、旋转装置、第二传送装置和清洗室，旋转装置上安装有第二液压缸和第三液压缸；第二液压缸和第三液压缸之间安装有梳齿框；第二传送装置的一端连接有自动转向收集装置。本发明不仅能够提高工作效率和切割的安全性，还具有制造成本较低、劳动强度低、自动化程度高和收集方便的优点。

Description

一种高效型单晶硅片的切割生产线
技术领域
本发明涉及一种切割生产线，特别是一种高效型单晶硅片的切割生产线。
背景技术
现有的单晶硅片的切割生产线，是先将单晶硅棒开方，然后截断成单晶硅段，再将单晶硅段切割成单晶硅片，在对单晶硅片进行制绒、清洗、烘干，最后进行包装；而在整个切割过程中，在各个环节之间需要工人对单晶硅棒、单晶硅段或单晶硅片进行转移，尤其是在切片完成后与制绒环节之间，需要工人将切割好的单晶硅片送到制绒装置内，不仅劳动强度较大，而且降低了工作效率；同时，整条生产线上需要设置不同的切割装置、制绒装置、水洗装置和收集装置，制造成本较高。因此现有的单晶硅片的切割生产线存在着工作效率较低、劳动强度较大和制造成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高效型单晶硅片的切割生产线。本发明不仅能够提高工作效率，还具有劳动强度较低和制造成本较低的优点。
本发明的技术方案：一种高效型单晶硅片的切割生产线，包括第一机架，第一机架上设置有两条相互对称设置的电动滑轨，两条电动滑轨之间设置有多个均匀分布的置物框；电动滑轨的一侧设置有移动平台，移动平台上连接有第一液压缸；移动平台的顶面上安装有减震台，减震台上安装有高速电机；高速电机上安装有转动轴，转动轴上安装有清洗液进管，清洗液进管的一侧设置有制绒液进管；转动轴上安装有多个均匀分布的金刚石锯片，金刚石锯片的边缘处设置有金刚线；金刚石锯片的两侧面上均设有第一凹槽，每个第一凹槽内均设置有多个相互连通的清洗液通道，每个第一凹槽内还均设置有多个相互连通的制绒液通道；清洗液通道与清洗液进管连接，制绒液通道与制绒液进管连接；所述电动滑轨的一端连接有倾斜设置的滑动通道，滑动通道的一端连接有第二机架；第二机架从上至下依次分为上层、中层和底层，中层上安装有第一传送装置；第一传送装置的一端与电动滑轨连接，另一端与滑动通道连接；第二机架的底层上设置有旋转装置，旋转装置上安装有第二液压缸；第二液压缸上连接有第二推杆，第二推杆上安装有第二固定板；第二液压缸的一侧设置有第三液压缸，第三液压缸上连接有第三推杆；第三推杆的一端安装有第三固定板，第三固定板与第二固定板之间安装有梳齿框；第二机架的上层安装有第二传送装置，第二传送装置上安装有清洗室；第二传送装置的一端连接有自动转向收集装置。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述置物框的框体上设有多条均匀分布的切割槽，置物框的底面上设有多条均匀分布的第一梳齿；所述梳齿框上设有多条均匀分布的第二梳齿。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述第一传送装置包括第一主动轴，第一主动轴上连接有第一电机；第一主动轴的一侧设置有第一从动轴，第一从动轴与第一主动轴之间连接有两条相互平行设置的第一滑轨；第一滑轨一侧设置有第一红外检测装置；所述第二传送装置包括第二主动轴，第二主动轴上连接有第二电机；第二主动轴的一侧设置有第二从动轴，第二从动轴与第二主动轴之间连接有两条相互平行设置的第二滑轨；所述电动滑轨上对应移动平台中部的位置处设置有第二红外检测装置。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述第二机架的一侧面上安装有控制器，所述第二液压缸、第三液压缸、第一电机、第一红外检测装置、第二电机和第二红外检测装置均与控制器电性连接。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述清洗室的顶面上设置有冷却水管，冷却水管上安装有多个均匀分布的水洗头；冷却水管的一侧设置有酸液管，酸液管上设置有多个均匀分布的酸液喷头；所述冷却水管上设置有第一调节阀，酸液管上设置有第二调节阀；所述清洗室的底面上设置有第一集液槽，第一集液槽的侧面上设置有排液口。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述旋转装置包括旋转平台，旋转平台的中部安装有转轴，转轴的一端安装有伺服电机；所述第二液压缸和第三液压缸均设置在旋转平台的上表面上。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述自动转向收集装置包括输送平台，输送平台上安装有蜂窝状的转向框；每个转向框内均安装有第三电机，每个第三电机上均连接有第一转向轮；每个第三电机的一侧均设置有第四电机，另一侧均设置有第五电机；每个第四电机上均连接有第二转向轮；每个第五电机上均连接有第三转向轮；输送平台的一端均设置有送料通道，每个送料通道的一端连接有集料框；集料框内设置有基板，基板与集料框的底面之间设置有多个均匀分布的缓冲弹簧，每个缓冲弹簧上均套接有伸缩管。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述第三电机、第四电机和第五电机呈三角形分布。
前述的一种高效型单晶硅片的切割生产线中，所述清洗液通道和制绒液通道相互交叉分布；所述转动轴上安装有防护罩，转动轴的下方设置由第二集液槽。
与现有技术相比，本发明改进了现有的单晶硅片切割生产线，先将单晶硅块放置在置物框内，由电动滑轨带动单晶硅块前行，移动到移动平台上方后，由高速电机带动转动轴高速转动，转动轴在带动金刚石锯片高速转动，从而对单晶硅块进行切片处理；完成切片的单晶硅片再通过滑动通道进入第二机架的第一传送装置上，再有第二液压缸和第三液压缸将单晶硅片从置物框转移到梳齿框内并送入第二传送装置，再有第二传送装置送入清洗室内进行酸洗，最后在酸洗完成后，将梳齿框带着酸洗完成的单晶硅片一起收集到自动转向收集装置内，整个过程的各个环节之间相互配合运行，减少了中间环节人力搬运，不仅降低了劳动强度，还提高了工作效率；同时在切割过程中，通过清洗液通道和制绒液通道将制绒液和水洗液一起送到单晶硅片的表面实现一边切割一边制绒，不仅减少了后续制绒设备的使用，减少了制造成本，还能进一步提高工作效率。此外，本发明通过在置物框上设有多个均匀分布的切割槽和第一梳齿，既能保证切割的均匀性和平整性，还能利用第一梳齿与第二梳齿之间的关系，方便将单晶硅片进行移动；通过设置第一红外检测装置和第二红外检测装置，对置物框的位置进行定位，再通过控制器控制对应的电机或液压缸启动或开闭，提高了自动化程度；通过设置蜂窝状排列的转向框，每个转向框内安装有呈三角分布的第三电机、第四电机和第五电机，通过改变每个转向框内不同电机的启停，对集料框内的单晶硅片的运输方向进行改变，从而方便了对成品单晶硅片的收集；通过在转动轴上安装防护罩，提高了切割的安全性。因此，本发明不仅能够提高工作效率和切割的安全性，还具有制造成本较低、劳动强度低、自动化程度高和收集方便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是第二机架的内部结构示意图；
图3是金刚石锯片的结构示意图；
图4是置物框的结构示意图；
图5是梳齿框的俯视图；
图6是转向框的结构示意图；
图7是图1中A处的局部放大图；
图8是图2中B处的局部放大图。
附图中的标记为：1-第一机架，2-电动滑轨，3-置物框，4-移动平台，5-第一液压缸，6-减震台，7-高速电机，8-转动轴，9-清洗液进管，10-制绒液进管，11-金刚石锯片，12-金刚线，13-第一凹槽，14-清洗液通道，15-制绒液通道，16-滑动通道，17-第二机架，18-第一传送装置，19-旋转装置，20-第二液压缸，21-第二推杆，22-第二固定板，23-第三液压缸，24-第三推杆，25-第三固定板，26-梳齿框，27-第二传送装置，28-清洗室，29-自动转向收集装置，30-切割槽，31-第一梳齿，32-第二梳齿，33-第一主动轴，34-第一电机，35-第一从动轴，36-第一滑轨，37-第一红外检测装置，38-第二主动轴，39-第二电机，40-第二从动轴，41-第二滑轨，42-第二红外检测装置，43-控制器，44-冷却水管，45-水洗头，46-酸液管，47-酸液喷头，48-第一调节阀，49-第二调节阀，50-第一集液槽，52-旋转平台，53-转轴，54-伺服电机，55-输送平台，56-转向框，57-第三电机，58-第一转向轮，59-第四电机，60-第五电机，61-第二转向轮，62-第三转向轮，63-送料通道，64-集料框，65-基板，66-缓冲弹簧，67-伸缩管，68-防护罩，69-第二集液槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种高效型单晶硅片的切割生产线，构成如图1至8所示，包括第一机架1，第一机架1上设置有两条相互对称设置的电动滑轨2，两条电动滑轨2之间设置有多个均匀分布的置物框3；电动滑轨2的一侧设置有移动平台4，移动平台4上连接有第一液压缸5；移动平台4的顶面上安装有减震台6，减震台6上安装有高速电机7；高速电机7上安装有转动轴8，转动轴8上安装有清洗液进管9，清洗液进管9的一侧设置有制绒液进管10；转动轴8上安装有多个均匀分布的金刚石锯片11，金刚石锯片11的边缘处设置有金刚线12；金刚石锯片11的两侧面上均设有第一凹槽13，每个第一凹槽13内均设置有多个相互连通的清洗液通道14，每个第一凹槽13内还均设置有多个相互连通的制绒液通道15；清洗液通道14与清洗液进管9连接，制绒液通道15与制绒液进管10连接；所述电动滑轨2的一端连接有倾斜设置的滑动通道16，滑动通道16的一端连接有第二机架17；第二机架17从上至下依次分为上层、中层和底层，中层上安装有第一传送装置18；第一传送装置18的一端与电动滑轨2连接，另一端与滑动通道16连接；第二机架17的底层上设置有旋转装置19，旋转装置19上安装有第二液压缸20；第二液压缸20上连接有第二推杆21，第二推杆21上安装有第二固定板22；第二液压缸20的一侧设置有第三液压缸23，第三液压缸23上连接有第三推杆24；第三推杆24的一端安装有第三固定板25，第三固定板25与第二固定板22之间安装有梳齿框26；第二机架17的上层安装有第二传送装置27，第二传送装置27上安装有清洗室28；第二传送装置27的一端连接有自动转向收集装置29。
所述置物框3的框体上设有多条均匀分布的切割槽30，置物框30的底面上设有多条均匀分布的第一梳齿31；所述梳齿框26上设有多条均匀分布的第二梳齿32；所述第一传送装置18包括第一主动轴33，第一主动轴33上连接有第一电机34；第一主动轴33的一侧设置有第一从动轴35，第一从动轴35与第一主动轴33之间连接有两条相互平行设置的第一滑轨36；第一滑轨36一侧设置有第一红外检测装置37；所述第二传送装置27包括第二主动轴38，第二主动轴38上连接有第二电机39；第二主动轴38的一侧设置有第二从动轴40，第二从动轴40与第二主动轴38之间连接有两条相互平行设置的第二滑轨41；所述电动滑轨2上对应移动平台4中部的位置处设置有第二红外检测装置42；所述第二机架17的一侧面上安装有控制器43，所述第二液压缸20、第三液压缸23、第一电机34、第一红外检测装置37、第二电机39和第二红外检测装置42均与控制器43电性连接；所述清洗室28的顶面上设置有冷却水管44，冷却水管44上安装有多个均匀分布的水洗头45；冷却水管44的一侧设置有酸液管46，酸液管46上设置有多个均匀分布的酸液喷头47；所述冷却水管44上设置有第一调节阀48，酸液管46上设置有第二调节阀49；所述清洗室28的底面上设置有第一集液槽50，第一集液槽50的侧面上设置有排液口；所述旋转装置19包括旋转平台52，旋转平台52的中部安装有转轴53，转轴53的一端安装有伺服电机54；所述第二液压缸20和第三液压缸23均设置在旋转平台52的上表面上；所述自动转向收集装置29包括输送平台55，输送平台55上安装有蜂窝状的转向框56；每个转向框56内均安装有第三电机57，每个第三电机57上均连接有第一转向轮58；每个第三电机57的一侧均设置有第四电机59，另一侧均设置有第五电机60；每个第四电机59上均连接有第二转向轮61；每个第五电机60上均连接有第三转向轮62；输送平台55的一端均设置有送料通道63，每个送料通道63的一端连接有集料框64；集料框64内设置有基板65，基板65与集料框64的底面之间设置有多个均匀分布的缓冲弹簧66，每个缓冲弹簧66上均套接有伸缩管67；所述第三电机57、第四电机59和第五电机60呈三角形分布；所述清洗液通道9和制绒液通道10相互交叉分布；所述转动轴8上安装有防护罩68，转动轴8的下方设置由第二集液槽69。
工作原理：本发明中所采用的的控制器43为可编程的PLC控制器，其具体型号可以为具体型号可以为FX2N-48MRD、FX2C-64ERD、SIMATICs7-200或FP1—C40。
使用时，先将整个装置连接上电源，然后打开控制器43，控制器43控制第一红外检测装置37和第二红外检测装置42启动，然后将带切片的单晶硅段放置在置物框3内，启动电动滑轨2；电动滑轨2启动后会带着置物框3和置物框3内的单晶硅段一起往前移动，一段时间后置物框3会将第二红外检测装置42挡住，这时第二红外检测装置42检测到置物框3并发送关闭信号给控制器43，控制器43在接收到发送来的关闭信号后会控制电动滑轨2停止，同时控制第一液压缸5和高速电机7启动；第一液压缸5启动后会推动移动平台4往电动滑轨2方向移动；高速电机7启动后会带动转动轴8高速旋转，转动轴8高速旋转会带动金刚石锯片11高速旋转，金刚石锯片11在第一液压缸5和高速电机7的共同作用下，一边旋转一边通过切割槽30并利用金刚线12对置物框3内的单晶硅段进行切片工作；在切割的同时通过清洗液进管9和制绒液进管10分别往清洗液通道14和制绒液通道15内送入清洗液和制绒液，清洗液和制绒液会随着金刚石锯片11与单晶硅段的切割面接触，对切割下辖的单晶硅片的切割面进行制绒，等切割完成后，控制器43再第一液压缸5和高速电机7关闭，并控制电动滑轨2启动，第一液压缸5关闭，会使移动平台4回到初始位置；电动滑轨2启动后会带动置物框3和切割下来的单晶硅片一起移动到滑动通道16内，并通过滑动通道16停留在第二机架17上的两个第一滑轨36之间，这时通过控制器43控制第一电机34启动，第一电机34启动后会带动第一主动轴33转动，第一主动轴33转动会带动第一滑轨36转动，第一滑轨36转动会带动第一从动轴35转动，从而带动置物框3和切割下来的单晶硅片一起向前移动，在移动的过程中，置物框3会将第一红外检测装置37遮住，这时第一红外检测装置37会给控制器43发送一个二次停止信号，控制器43会控制第一电机34停止，并控制第二液压缸20和第三液压缸23同时启动，第二液压缸20和第三液压缸23启动后会分别带动第二推杆21和第三推杆24向上移动，第二推杆21和第三推杆24就会带动梳齿框26往上移动，当梳齿框26与置物框3接触时，梳齿框26上的第二梳齿32会通过置物框3内的第一梳齿31之间，从而将单晶硅片转移到梳齿框26内并继续往上移动，最后第二推杆21和第三推杆24会带动梳齿框26和单晶硅片移动到两个第二滑轨41之间，等到移动到最高点后，伺服电机54启动，伺服电机54会带动转轴53转动一定角度，转轴53转动会带动旋转平台52转动，从而带动第二液压缸20和第三液压缸23一起旋转，旋转好后伺服电机54、第二液压缸20和第三液压缸23停止，第二推杆21和第三推杆24就会慢慢往下移动，从而使梳齿框26停留在两个第二滑轨41上。
当梳齿框26停留在两个第二滑轨41上后，启动第二电机39，第二电机39启动后会带动第二主动轴38转动，第二主动轴38转动会带动第二滑轨41转动，第二滑轨41转动又会带动带动第二从动轴40转动，将梳齿框26和内部的单晶硅片送入清洗室28内进行清洗；梳齿框26和内部的单晶硅片进入清洗室28内后，开启第一调节阀48和第二调节阀49，其中第一调节阀48的开启量小于第二调节阀49的开启量；第二调节阀49开启后就能够给酸液管46内送入酸洗液，酸洗液通过酸液喷头47均匀的喷在单晶硅片上，同时冷却水管44枚通过的冷却水又会通过水洗头对单晶硅片进行降温处理，防止再酸洗的过程中温度较高；等酸洗一段时间后，调节第一调节阀48的开启量，并关闭第二调节阀49，对单晶硅片进行水洗；等清洗结束后，第二滑轨41会带着梳齿框26和单晶硅片一起进入输送平台55上。
当梳齿框26和单晶硅片进入输送平台55后，启动每个转向框56内的第三电机57、第四电机59和第五电机60，第三电机57、第四电机59和第五电机60启动会带动第一转向轮58、第二转向轮61和第三转向轮62转动，从而推动梳齿框26和单晶硅片通过送料通道63进入集料框64内的基板65上，梳齿框26在移动到基板65上时，由于梳齿框26和内部单晶硅片的重量会对基板65有一个向下的压力，从而使缓冲弹簧66压缩，基板65向下移动一段距离，方便下一个梳齿框26的进入；同时当其中一个集料框64装满物料后，可以通过调节第三电机57、第四电机59和第五电机60的启停，来改变第一转向轮58、第二转向轮61和第三转向轮62对梳齿框26的运输途径，不会出现梳齿框26在输送平台55上堆积的现象，方便了使用，同时提高了灵活性。

Claims (9)

1.一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：包括第一机架(1)，第一机架(1)上设置有两条相互对称设置的电动滑轨(2)，两条电动滑轨(2)之间设置有多个均匀分布的置物框(3)；电动滑轨(2)的一侧设置有移动平台(4)，移动平台(4)上连接有第一液压缸(5)；移动平台(4)的顶面上安装有减震台(6)，减震台(6)上安装有高速电机(7)；高速电机(7)上安装有转动轴(8)，转动轴(8)上安装有清洗液进管(9)，清洗液进管(9)的一侧设置有制绒液进管(10)；转动轴(8)上安装有多个均匀分布的金刚石锯片(11)，金刚石锯片(11)的边缘处设置有金刚线(12)；金刚石锯片(11)的两侧面上均设有第一凹槽(13)，每个第一凹槽(13)内均设置有多个相互连通的清洗液通道(14)，每个第一凹槽(13)内还均设置有多个相互连通的制绒液通道(15)；清洗液通道(14)与清洗液进管(9)连接，制绒液通道(15)与制绒液进管(10)连接；所述电动滑轨(2)的一端连接有倾斜设置的滑动通道(16)，滑动通道(16)的一端连接有第二机架(17)；第二机架(17)从上至下依次分为上层、中层和底层，中层上安装有第一传送装置(18)；第一传送装置(18)的一端与电动滑轨(2)连接，另一端与滑动通道(16)连接；第二机架(17)的底层上设置有旋转装置(19)，旋转装置(19)上安装有第二液压缸(20)；第二液压缸(20)上连接有第二推杆(21)，第二推杆(21)上安装有第二固定板(22)；第二液压缸(20)的一侧设置有第三液压缸(23)，第三液压缸(23)上连接有第三推杆(24)；第三推杆(24)的一端安装有第三固定板(25)，第三固定板(25)与第二固定板(22)之间安装有梳齿框(26)；第二机架(17)的上层安装有第二传送装置(27)，第二传送装置(27)上安装有清洗室(28)；第二传送装置(27)的一端连接有自动转向收集装置(29)。
2.根据权利要求1所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述置物框(3)的框体上设有多条均匀分布的切割槽(30)，置物框(30)的底面上设有多条均匀分布的第一梳齿(31)；所述梳齿框(26)上设有多条均匀分布的第二梳齿(32)。
3.根据权利要求1所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述第一传送装置(18)包括第一主动轴(33)，第一主动轴(33)上连接有第一电机(34)；第一主动轴(33)的一侧设置有第一从动轴(35)，第一从动轴(35)与第一主动轴(33)之间连接有两条相互平行设置的第一滑轨(36)；第一滑轨(36)一侧设置有第一红外检测装置(37)；所述第二传送装置(27)包括第二主动轴(38)，第二主动轴(38)上连接有第二电机(39)；第二主动轴(38)的一侧设置有第二从动轴(40)，第二从动轴(40)与第二主动轴(38)之间连接有两条相互平行设置的第二滑轨(41)；所述电动滑轨(2)上对应移动平台(4)中部的位置处设置有第二红外检测装置(42)。
4.根据权利要求3所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述第二机架(17)的一侧面上安装有控制器(43)，所述第二液压缸(20)、第三液压缸(23)、第一电机(34)、第一红外检测装置(37)、第二电机(39)和第二红外检测装置(42)均与控制器(43)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述清洗室(28)的顶面上设置有冷却水管(44)，冷却水管(44)上安装有多个均匀分布的水洗头(45)；冷却水管(44)的一侧设置有酸液管(46)，酸液管(46)上设置有多个均匀分布的酸液喷头(47)；所述冷却水管(44)上设置有第一调节阀(48)，酸液管(46)上设置有第二调节阀(49)；所述清洗室(28)的底面上设置有第一集液槽(50)，第一集液槽(50)的侧面上设置有排液口。
6.根据权利要求1所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述旋转装置(19)包括旋转平台(52)，旋转平台(52)的中部安装有转轴(53)，转轴(53)的一端安装有伺服电机(54)；所述第二液压缸(20)和第三液压缸(23)均设置在旋转平台(52)的上表面上。
7.根据权利要求1所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述自动转向收集装置(29)包括输送平台(55)，输送平台(55)上安装有蜂窝状的转向框(56)；每个转向框(56)内均安装有第三电机(57)，每个第三电机(57)上均连接有第一转向轮(58)；每个第三电机(57)的一侧均设置有第四电机(59)，另一侧均设置有第五电机(60)；每个第四电机(59)上均连接有第二转向轮(61)；每个第五电机(60)上均连接有第三转向轮(62)；输送平台(55)的一端均设置有送料通道(63)，每个送料通道(63)的一端连接有集料框(64)；集料框(64)内设置有基板(65)，基板(65)与集料框(64)的底面之间设置有多个均匀分布的缓冲弹簧(66)，每个缓冲弹簧(66)上均套接有伸缩管(67)。
8.根据权利要求7所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述第三电机(57)、第四电机(59)和第五电机(60)呈三角形分布。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的一种高效型单晶硅片的切割生产线，其特征在于：所述清洗液通道(9)和制绒液通道(10)相互交叉分布；所述转动轴(8)上安装有防护罩(68)，转动轴(8)的下方设置由第二集液槽(69)。
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