CN109421184A - 工件截断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的工件截断装置，包括基座以及可升降地设置于所述基座上方的切割头，基座具有用于夹持固定工件的夹持组件，切割头包括两个导线轮及张设于所述两个导线轮之间的切割线，切割线与夹持组件相对，两个导线轮带动所述切割线沿第一方向移动，并在切割头相对于基座下降时对长轴沿着第二方向设置的工件进行截断加工。本发明的工件截断装置结构简单，可通过对带锯切断机改造获得，能大幅降低设备升级成本；并且，充分满足了硅棒截断对于加工长硅棒、高速截断以及低刀损的需求。

Description

工件截断装置

技术领域

本发明属于硅材料加工技术领域，具体涉及一种工件截断装置。

背景技术

随着世界经济的不断发展，现代化建设对高效能源的需求不断增长。光伏发电作为一种绿色能源以及人类可持续发展的主要能源，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。晶硅材料作为一种常用的太阳能电池基底，市场需求在不断扩大。

直拉法是一种常见的晶硅制造方法，拉制的晶棒通常需经历截断、切边及切片等机械加工工序后，获得硅片。早期的晶棒截断采用带锯切割，一方面，带锯截断加工速度有限；另一方面，带锯的厚度大引起切割刀损大。此外，现有的带锯切割机，由于刀头的形状尺寸原因，无法加工长度较大的硅棒。整体而言，现有的带锯切断机适应不了硅棒机加的加工长硅棒、高速截断以及低刀损的需求。并且，设备换代升级，若直接将现有的带锯截断设备全部废弃、并购置新机型，代价高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工件截断装置，不仅满足了硅棒机加的加工长硅棒、高速截断以及低刀损的需求，而且可以通过对带锯切断机改造获得，大幅降低了设备升级成本。

本发明所采用的技术方案是：工件截断装置，包括基座以及可升降地设置于基座上方的切割头，基座具有用于夹持固定工件的夹持组件，切割头包括两个导线轮及张设于两个导线轮之间的切割线，切割线与夹持组件相对，两个导线轮带动切割线沿第一方向移动，并在切割头相对于基座下降时对长轴沿着第二方向设置的工件进行截断加工。

本发明的特点还在于，

基座包括相连通的承载部和下料部，夹持组件位于承载部，下料部用于放置截断加工的成品，切割头设置于基座的上方，且对应于承载部和下料部之间。

切割头通过机械连接的载架和升降机构设置于基座的上方，升降机构包括升降驱动器及传动结构，升降驱动器驱动传动结构，带动载架相对于基座升降。

夹持组件包括沿第一方向相对设置的第一夹持件和第二夹持件，被第一夹持件和第二夹持件固定的工件的长轴沿第二方向设置，张设于两个导线轮的切割线在第一夹持件和第二夹持件之间沿第一方向运动。

第一夹持件包括一个第一夹爪或者沿第二方向依次设置的多个第一夹爪，第二夹持件包括一个第二夹爪或者沿第二方向依次设置的多个第二夹爪，第二夹爪与第一夹爪相对应。

基座还包括与夹持组件同轴设置的支撑组件，支撑组件位于夹持组件远离下料部的一侧。

支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一支撑件和第二支撑件，第一支撑件和第二支撑件均自基座向靠近切割头的一侧倾斜延伸。

切割头还包括收放线机构，收放线机构包括放线轮和收线轮，放线轮用于储存并提供未使用的新切割线，收线轮用于卷收使用过的切割线。

切割头还包括位于放线轮和收线轮之间的张力调节机构，张力调节机构包括相连接的张力臂与张力轮，张力臂带动张力轮摆动，调节张设于张力轮的切割线上的张力。

切割头还包括排线结构，排线结构机械连接于收放线机构，用于调节放线轮和收线轮在第二方向的位置，确保张设于放线轮和收线轮之间的切割线沿第一方向。

本发明的有益效果是：本发明的工件截断装置结构简单，充分满足了硅棒截断对于加工长硅棒、高速截断以及低刀损的需求；并且，该装置可通过对现有带锯切断机改造获得，能大幅降低设备升级成本。

附图说明

图1是本发明的工件截断装置的结构示意图；

图2是使用本发明的工件截断装置加工工件的示意图。

图中，10.工件截断装置，1.基座，11.承载部，12.下料部，110.夹持组件，111.支撑组件，112.第一夹持件，113.第二夹持件，1120.第一夹爪，1130.第二夹爪，114.第一支撑件，115.第二支撑件，1140.第一支撑体，1150.第二支撑体，2.切割头，20.载架，21.升降机构，22.收放线机构，220.放线轮，221.收线轮，23.排线结构，24.张力调节机构，240.张力臂，241.张力轮，25.切割机构，250.导线轮，251.换向轮，100.工件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的工件截断装置10的结构如图1所示，包括基座1以及可升降地设置于基座1上方的切割头2。图中绘示了第一方向X、第二方向Y和第三方向Z，以便方位及结构描述。基座1的承载表面具有第一方向X和第二方向Y，第二方向Y不同于第一方向X，第三方向Z为切割头2的升降方向。本实施例中，第二方向Y垂直于第一方向X，第三方向Z垂直于第一方向X与第二方向Y构成的平面。

基座1包括相连通的承载部11和下料部12。承载部11包括同轴设置的夹持组件110和支撑组件111。夹持组件110用于夹持固定工件，具体地，用于固定工件待切割的部分。支撑组件111用于支撑工件，具体地，用于支撑工件远离待切割部分的一侧。夹持组件110与支撑组件111共同作用，使工件在加工前后均可稳定放置于承载部11。下料部12用于放置截断加工的成品。支撑组件111位于夹持组件110远离下料部12的一侧。

夹持组件110包括沿第一方向X相对设置的第一夹持件112和第二夹持件113，被第一夹持件112和第二夹持件113固定的工件的长轴沿第二方向Y设置。第一夹持件112包括一个第一夹爪1120或者沿第二方向Y依次设置的多个第一夹爪1120。第二夹持件113包括一个第二夹爪1130或者沿第二方向Y依次设置的多个第二夹爪1130。第二夹爪1130与第一夹爪1120相对应。本实施例中，每个第二夹爪1130均位于对应的第一夹爪1120沿第一方向X的延长线上。第一夹持件112包括多个第一夹爪1120，如三个，相对应地，第二夹持件113也包括三个第二夹爪1130。第一夹爪1120与第二夹爪1130的结构相同，均具有与工件形状相匹配的夹持面，当第二夹爪1130与第一夹爪1120均处于夹持状态时，工件被固定于第二夹爪1130与第一夹爪1120之间。

支撑组件111位于夹持组件110沿第二方向Y的延长线上。支撑组件111包括沿第一方向X相对设置的第一支撑件114和第二支撑件115。第一支撑件114包括一个第一支撑体1140或者沿第二方向Y依次设置的多个第一支撑体1140。第二支撑件115包括一个第二支撑体1150或者沿第二方向Y依次设置的多个第二支撑体1150。第二支撑体1150与第一支撑体1140相对应，每个第二支撑体1150均位于对应的第一支撑体1140沿第一方向X的延长线上。本实施例中，第一支撑件114包括多个第一支撑体1140，如两个，相对应地，第二支撑件115也包括两个第二支撑体1150。第二支撑体1150与第一支撑体1140均自基座1的表面向靠近切割头2的一侧倾斜延伸。优选地，第一支撑体1140与第二支撑体1150均为滚轮结构。

切割头2通过载架20可升降地设置于基座1的上方，且对应于承载部11和下料部12之间。载架20大致为U型，机械连接于升降机构21。升降机构21包括升降驱动器(图未示)及传动结构(图未示)，升降驱动器驱动传动结构，带动载架20相对于基座1升降。本实施例中，升降驱动器为伺服电机，传动结构为丝杠。

切割头2包括收放线机构22、排线结构23、张力调节机构24和切割机构25。收放线机构22包括相邻设置的放线轮220和收线轮221。放线轮220用于储存并提供未使用的新切割线，收线轮221用于卷收使用过的切割线。切割初始状态下，切割线卷绕在放线轮220，并随着切割的进行，卷收于收线轮221上。排线结构23机械连接于收放线机构22，用于调节放线轮220和收线轮221在第二方向Y的位置，确保张设于放线轮220和收线轮221之间的切割线沿第一方向X。张力调节机构24在布线路径上位于放线轮220和收线轮221之间。张力调节机构24包括相连接的张力臂240与张力轮241，张力臂240带动张力轮241摆动，用于调节张设于张力轮的切割线上的张力。切割机构25包括两个导线轮250和至少一个换向轮251。张设于两个导线轮250之间的切割线与夹持组件110相对，换向轮251用于改变切割线的方向，使切割线张设于收放线机构22、张力调节机构24和两个导线轮250。具体地，切割线自放线轮220引出，依次经历两个导线轮250和一个换向轮251，卷绕于张力轮241后，再经一个换向轮251进入收线轮221。张设于两个导线轮250之间的切割线对应相邻的两个第一夹爪1120或第二夹爪1130的间隙处。

参见图1和图2，使用本实施例的工件截断装置10对工件100进行截断加工，具体可包括以下步骤：

首先，提供长形的工件100。本实施例中，工件100大致为圆柱体形。

其次，将工件100沿第二方向Y放置于基座，利用夹持组件110夹持固定工件100。具体地，第一夹持件112的多个第一夹爪1120、第二夹持件113的多个第二夹爪1130分别夹持于工件100靠近切割头2处的两侧。工件100远离切割头2处的一端，被第一支撑件114的多个第一支撑体1140和第二支撑件115的多个第二支撑体1150支撑。

然后，下降切割头2，使两个导线轮250之间的移动的切割线截断加工工件100。具体地，利用升降机构21的升降驱动器驱动传动结构，带动载架20下降。切割头2随着载架20下降。两个导线轮250间的切割线沿第一方向X运动。当两个导线轮250间的切割线偏离第一方向X时，排线结构23调节放线轮220和收线轮221在第二方向Y上相对于载架20的位置，确保两个导线轮250间的切割线沿第一方向X。当张设于收放线机构22的切割线上的张力超出设定值时，张力臂240摆动，张力轮241相应移动，实现张力的调节。随着工件100的切缝加深，切割头2持续下降，直至切透，获得工件段。

最后，下料，移出截断加工出的工件段。具体地，从切割头2远离承载部11的一侧下料，即通过下料部12进行下料。此时，工件截断装置10可同时进行下一刀的截断加工。

本实施例的工件截断装置10，相较于传统的带锯切割装置，能大幅提升切断加工速度，并降低切割刀损。切割头2架设于基座1的设计，结构简单，便于加工长硅棒。并且，该装置可以在现有的带锯切割装置的基础上，更换切割头改造获得，能大幅降低设备升级成本。

Claims (10)

1.工件截断装置，其特征在于，包括基座(1)以及可升降地设置于所述基座(1)上方的切割头(2)，所述基座(1)具有用于夹持固定工件(100)的夹持组件(110)，所述切割头(2)包括两个导线轮(250)及张设于所述两个导线轮(250)之间的切割线，所述切割线与所述夹持组件(110)相对，所述两个导线轮(250)带动所述切割线沿第一方向移动，并在所述切割头(2)相对于所述基座(1)下降时对长轴沿着第二方向设置的工件(100)进行截断加工。

2.如权利要求1所述的工件截断装置，其特征在于，所述基座(1)包括相连通的承载部(11)和下料部(12)，所述夹持组件(110)位于所述承载部(11)，所述下料部(12)用于放置截断加工的成品，所述切割头(2)设置于所述基座(1)的上方，且对应于承载部(11)和下料部(12)之间。

3.如权利要求2所述的工件截断装置，其特征在于，所述切割头(2)通过机械连接的载架(20)和升降机构(21)设置于所述基座(1)的上方，所述升降机构(21)包括升降驱动器及传动结构，所述升降驱动器驱动传动结构、带动所述载架(20)相对于基座(1)升降。

4.如权利要求2所述的工件截断装置，其特征在于，所述夹持组件(110)包括沿第一方向相对设置的第一夹持件(112)和第二夹持件(113)，被所述第一夹持件(112)和第二夹持件(113)固定的工件(100)的长轴沿第二方向设置，张设于所述两个导线轮(250)的切割线在所述第一夹持件(112)和第二夹持件(113)之间沿第一方向运动。

5.如权利要求4所述的工件截断装置，其特征在于，所述第一夹持件(112)包括一个第一夹爪(1120)或者沿第二方向依次设置的多个第一夹爪(1120)，所述第二夹持件(113)包括一个第二夹爪(1130)或者沿第二方向依次设置的多个第二夹爪(1130)，所述第二夹爪(1130)与第一夹爪(1120)相对应。

6.如权利要求4或5所述的工件截断装置，其特征在于，所述基座(1)还包括与所述夹持组件(110)同轴设置的支撑组件(111)，所述支撑组件(111)位于所述夹持组件(110)远离所述下料部(12)的一侧。

7.如权利要求6所述的工件截断装置，其特征在于，所述支撑组件(111)包括沿第一方向相对设置的第一支撑件(114)和第二支撑件(115)，所述第一支撑件(114)和第二支撑件(115)均自所述基座(1)向靠近所述切割头(2)的一侧倾斜延伸。

8.如权利要求3所述的工件截断装置，其特征在于，所述切割头(2)还包括收放线机构(22)，所述收放线机构(22)包括放线轮(220)和收线轮(221)，所述放线轮(220)用于储存并提供未使用的新切割线，所述收线轮(221)用于卷收使用过的切割线。

9.如权利要求8所述的工件截断装置，其特征在于，所述切割头(2)还包括位于所述放线轮(220)和收线轮(221)之间的张力调节机构(24)，所述张力调节机构(24)包括相连接的张力臂(240)与张力轮(241)，张力臂(240)带动张力轮(241)摆动，调节张设于张力轮(241)的切割线上的张力。

10.如权利要求8所述的工件截断装置，其特征在于，所述切割头(2)还包括排线结构(23)，所述排线结构(23)机械连接于收放线机构(22)，用于调节所述放线轮(220)和收线轮(221)在第二方向的位置，确保张设于放线轮(220)和收线轮(221)之间的切割线沿第一方向。