CN112388851A - 线切割装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种线切割装置，应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备，通过设置一可旋转切割架于一升降机构上，在切割架的第一悬臂、第二悬臂及第三悬臂上分别设置有第一多线切割轮、第二多线切割轮及单线切割轮，由切割轮位置设计封闭式环形绕线与非封闭式绕线，使得绕于多线切割轮之间的切割线形成多线线锯，一多线切割轮与单线切割轮之间形成单线线锯；对硅棒进行截断作业时，切割架绕其旋转部转动以实现藉由所述多线线锯进行切割的第一切割状态以及藉由所述单线线锯进行切割的第二切割状态的转换。

Description

线切割装置

技术领域

本申请涉及多线切割技术领域，特别是涉及一种应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备的线切割装置。

背景技术

线切割技术是目前世界上较先进的硅材料加工技术，它的原理是由高速运行的钢线带动附着在钢线上的切割刃料或者直接采用金刚线对待加工工件进行摩擦，从而达到线切割的目的。在切割过程中，钢线或金刚线通过导线轮引导，在切割辊上形成一根线锯或者一张线网，而待加工工件通过工作台的上升下降或线锯或线网的上升下降实现工件的进给。在压力泵的作用下，装配在设备上的冷却水自动喷洒装置将冷水喷洒至钢线或金刚线和加工件的切削部位，由钢线或金刚线往复运行产生切削，以将待加工材料一次同时切割为多块。线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。

目前的硅棒截断机在对硅棒进行截断前需要先截除加工工艺中不符合生产要求的硅棒首部与尾部杂质层，再进行切片取样片以检验待截断硅棒的材料特性；现有的样片获取技术，在截除硅棒首部或尾部后通过短距离移动切割架或硅棒，再重复一次切割操作以截取硅片样片。对切割架或硅棒的短距离移动难以精确控制，对截取的样片规格难以统一同时容易造成对硅棒材料的浪费，传统工序上进行取样的操作也降低了截断效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备，包括同时带有单线线锯与多线线锯的切割系统，用于解决现有技术中获取样片精度难以控制、获取样片造成硅棒物料浪费且降低截断效率，使得企业生产效率与经济效率低下的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种线切割装置，应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备，所述线切割装置包括：切割架，可旋转地设置于一升降机构上，包括旋转部，自所述旋转部朝第一方向延伸的第一悬臂，自所述旋转部朝第二方向延伸的第二悬臂，自所述旋转部朝第三方向延伸的第三悬臂；第一多线切割轮，设置于所述第一悬臂的延伸端，具有至少二线槽；第二多线切割轮，设置于所述第二悬臂的延伸端，具有至少二线槽，绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮之间的切割线段形成多线线锯；单线切割轮，设置于所述第三悬臂的延伸端，绕于所述第二多线切割轮及单线切割轮之间的切割线段形成单线线锯；其中，对所述硅棒进行截断作业时，所述切割架绕其旋转部转动以实现藉由所述多线线锯进行切割的第一切割状态以及藉由所述单线线锯进行切割的第二切割状态的转换。

在本申请的一些实施例中，所述多线线锯的延长线与所述单线线锯的延长线之间呈90°夹角；所述切割架于所述升降机构上可实现的±45°或90°旋转。

在本申请的一些实施例中，所述多线线锯的延长线与所述单线线锯的延长线之间呈60°夹角；所述切割架于所述升降机构上可实现的±60°或120°旋转。

在本申请的一些实施例中，所述第一切割状态为取片作业状态；所述第二切割状态为截断作业状态。

在本申请的一些实施例中，所述切割线以首尾相接的环形绕线方式绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间。

在本申请的一些实施例中，所述第一多线切割轮或第二多线切割轮藉由一驱动电机驱动旋转以运行绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间的切割线。

在本申请的一些实施例中，所述切割线为至少两根切割线绞合形成的绞线切割线。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括张力检测机构，包括设置于所述切割架上的张紧轮，用于检测并调整所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间切割线的张力。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括至少一个导线轮，设置于所述切割架上以实现所述切割线的换向。

在本申请的一些实施例中，所述切割线经所述导线轮导向至少两次绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮，并经所述导线轮导向一次绕于所述单线切割轮。

在本申请的一些实施例中，所述切割线通过首端绕于一放线筒及尾端绕于一收线筒，并通过多个导线轮导向的方式绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间。

在本申请的一些实施例中，所述切割线经所述导线轮导向至少两次绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮，并经所述导线轮导向一次绕于所述单线切割轮。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括至少一个张力检测机构，包括设置于所述切割架上、所述升降机构或机架上的张紧轮，用于检测并调整所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间切割线的张力。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备在所述第一切割状态下，所述单线切割轮与所述切割线不接触；由所述第一切割状态切换至第二切割状态时，所述切割架绕其旋转部转动以使所述单线切割轮压迫所述切割线，直至到所述第二切割状态时，所述切割线绕于所述单线切割轮上以使所述单线切割轮及第二多线切割轮之间的切割线段形成单线线锯。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括锁紧装置，包括转动锁紧气缸。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括切割架位移装置，设置在所述升降机构与机座之间，用于沿所述硅棒的轴向直线位移以调节截断所述硅棒的长度。

在本申请的一些实施例中，所述升降机构上设置有调平检测装置，用于检测放置在工作区的待切割硅棒的轴心水平度。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒截断设备还包括调平装置，设置在所述工作区，用于依据所述调平检测装置的检测结果对放置在所述工作区的待切割硅棒的轴心进行调平。

综上所述，本申请的线切割装置通过设置计了一种可旋转的切割架，通过在切割架上同时设置单线切割轮与多线切割轮，使得切割架旋转至不同切割状态可实现多线线锯切割与的单线线锯截断，解决了通过多次切割获得样片效率低下且难以控制样片厚度容易浪费材料的问题。

附图说明

图1显示为本申请硅棒截断设备在一实施例结构示意图。

图2显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中第一切割状态示意图。

图3显示为图2中a处放大示意图。

图4显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中第二切割状态示意图。

图5显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中中间状态示意图。

图6显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中切割架示意图。

图7显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中第一切割状态示意图。

图8显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中第二切割状态示意图。

图9显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中中间状态示意图。

图10显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中切割架示意图。

图11显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒上料装置示意图。

图12显示为图11中b处放大示意图。

图13显示为图11中c处放大示意图。

图14显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图15显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图16显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图17显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图18显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图19显示为本申请硅棒阶段设备在一实施例中摆臂组件示意图。

图20显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒下料装置示意图。

图21a及图21b显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒下料装置示意图。

图22显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒下料装置夹持部件示意图。

图23显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒下料装置驱动装置示意图。

图24显示为本申请硅棒截断设备在一实施例中硅棒下料装置驱动装置示意图。

图25显示为图21b中d处放大示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一多线切割轮可以被称作第二多线切割轮，并且类似地，第二多线切割轮可以被称作第一多线切割轮，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一多线切割轮和多线切割轮均是在描述一个切割轮，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个多线切割轮。相似的情况还包括第一悬臂、第二悬臂与第三悬臂，第一摆臂组件与第二摆臂组件，抑或是第一运动机构与第二运动机构、第一夹持部与第二夹持部等。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、 B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

在现有的硅材料加工中，基于硅棒固有的硬脆特质，通常由线切割技术完成。硅棒作业的工序起始于对原始的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒(即切割硅棒截断后的符合工件规格的硅棒截段)，截断作业使用设备即硅棒截断设备。一般情况下，在硅棒截断设备上设有工作台，例如为钢线或金刚线的切割线通过导线轮的引导在切割辊上形成线锯对待加工的单根硅棒进行切割，作为后续硅片加工作业的前序过程，硅棒截断中需要进行截取样片以检验硅棒的材料特性是否满足工艺要求。现有的样片获取手段，一般在截除硅棒首部或尾部后通过移动切割架或硅棒，再重复一次切割操作以截取硅片样片，所截取硅片样片的厚度依赖于人为控制的移动距离，对切割架或硅棒的短距离移动难以精确控制，对截取的样片规格难以统一同时难以实现硅片样片所需的短距离移动(比如为2mm～20mm)，即容易过量移动造成对硅棒材料的浪费，传统工序上需要人为控制的取样操作也降低了截断效率。

另外，在一般情况下，每个工序作业所需的作业是独立布置，作业设备分散在不同的生产单位或生产车间或生产车间的不同生产区域，执行不同工序作业的工件的转换需要进行搬运调配，工序繁杂，效率低下，需大量的人力或转运设备，安全隐患大，另外，各个工序的作业设备之间的流动环节多，在工件转移过程中提高了工件损伤的风险，易产生非生产因素造成的不合格或不合理耗损。

在本申请提供的实施例中，为明确空间的方位，定义一个由第一维度方向、第二维度方向、第三维度方向定义的三维空间，所述第一维度方向、第二维度方向、第三维度方向均为直线方向且相互两两垂直。以一放置在切割区的待切割硅棒为参考，所述第一维度方向为待切割硅棒的轴向亦或为前向及后向；第二维度方向为左向及右向，例如为上料装置在储料区与切割工作区之间直线位移的方向为左向或右向；第三维度方向为升、降方向或上、下方向，例如切割架上升或下降的方向。

请参阅图1，显示为申请的硅棒截断设备在一实施例中的结构示意图，包括线切割装置 1，硅棒上料装置2，硅棒下料装置3。

请参阅图2，显示为本申请的线切割装置在一实施方式中第一切割状态下的侧视图。如图所示，本申请的线切割装置，用于对硅棒进行切割作业，所述切割作业例如为截断作业或开方作业或者切片作业等；在实施例中，所述硅棒包括单晶硅棒与多晶硅棒，单晶硅棒即通过用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，例如在硅棒加工中常见的大约为 5000mm(例如为5360mm的规格等)长度的单晶硅棒或者大约为800mm长度的单晶硅棒等，多晶硅即采用析出技术如化学气相沉积技术使硅在硅芯线表面析出的硅棒；但并不局限于此，在本申请的其他可能的实施例中，所述线切割装置还可以被用于截断多晶硅的硅锭，或者其他长条状且需要截断处理的硬质材料。

如图2所示，本申请的应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备的线切割装置1包括切割架111，第一多线切割轮112与第二多线切割轮113及绕于第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成多线线锯1121，单线切割轮114及绕于所述第二多线切割轮113及单线切割轮114之间的切割线段形成单线线锯(图2所示实施例中未显示)；绕线系统12，机架13，升降机构14，以及机座15。

诚如前述，硅棒截断前通常需要进行截取样片以检验硅棒的材料特性是否满足工艺要求，如图2显示的处于第一切割状态的线切割装置，升降机构14进行升降移动带动第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成的多线线锯1121(如图2所示实施例为双线线锯)在升降方向进行升降移动，实现对位于所述多线线锯1121下方的待加工硅棒(图中未显示)的多线切割，在一次升降运动的截断操作中，相互平行的切割线锯同时对待加工硅棒进行切割，在对待加工硅棒截断的同时，也一并获得硅棒切片即所需的硅片样片。在实施例中，所述第一切割状态即取片状态。

在图2显示的实施例中，本申请的线切割设备的绕线系统12还包括切割线121、导线轮 1221、1222，及张力检测部件123。

本申请的进一步改进在于，所述线切割设备还包括切割架位移装置，所述切割架位移装置设置于机架和机座之间，在本实施例的一实现方式中，所述机架13与线切割设备的机座通过在第一维度方向的水平导轨(图中未显示)活动连接。所述机座上包括第一维度方向的水平导轨，所述切割系统的机架13底部设置有配合所述水平导轨的导轨槽。通过所述切割架位移装置带动切割架在机座的切割工作区(或切割工作台)上沿着前后方向进行直线位移，以使线锯(单线线锯或多线线锯，但在截断工作中，切割架通常处于单线线锯的状态，即本申请中所述的第二切割状态)沿所述硅棒的轴向直线位移，进而可以调节截断所述硅棒的长度，以得到期望的符合工件规格的单段硅棒截段。

在一实施例中，所述机架13内部或外部设置有驱动机构，用于驱动机架13在所述机座 15的水平导轨上移动。在一个实施例中，所述机架13驱动机构包括：沿所述机座导轨设置且与所述机架13连接的行进丝杠(图中未显示)，与所述行进丝杠连接的行进电机(图中未显示)。利用所述行进电机，驱动所述机架13沿着导轨行进，所述机架13上的行进电机与铺设于导轨上的所述行进丝杠连接，实现所述机架13在导轨上沿第一维度方向即承载装置上的待切割硅棒的轴向与所述机架13的相对移动。所述切割架111在升降方向活动连接与所述机架13，在第一维度方向固定在所述机架13上，即实现所述切割架111上的切割线锯与承载装置上的待切割硅棒在所述待切割硅棒轴向方向的相对位移。在本实施例的另一实现方式中，所述切割架111相对于机座的水平移动可由外力驱动。

请参阅图3，显示为图2的线切割装置在a处的放大示意图，所述机架13上具有用于配合所述升降机构14升降移动的导轨结构，在图3所示的实施例中，所述机架13上包括升降导轨131，所述升降机构14具有配合所述升降导轨的导槽(图中未予以显示)。

在本实施例的一实现方式中，为实现所述升降机构14相对于所述机架13的升降，升降机构14内部或外部设置有驱动机构(图中未予以显示)，用于驱动升降机构14在所述机架13 的导轨131上移动。在一个实施例中，所述升降机构14的驱动机构包括：沿所述机架13导轨设置且与所述升降机构14连接的行进丝杠，与所述行进丝杠连接的行进电机。利用所述行进电机，驱动所述升降机构14沿着导轨行进，所述升降机构14上的行进电机与铺设于导轨上的所述行进丝杠连接，实现所述升降机构14在导轨上沿垂直方向与所述机架13的相对移动并限制升降机构14相对于机架13的移动在于升降方向的单一自由度。

在本申请的另一实施例中，所述升降机构14与机架13升降导轨的连接组件中还包括限位块，用于限制所述升降机构14在升降运动中不发生过度位移。

所述导线轮122设置于所述切割架及机架上以实现所述切割线的换向，并且对切割线进行引导，在具体实现方式上，导线轮可包括横向导线轮、纵向导线轮、以及斜向导线轮等，它们在安装时可根据切割线的走线方式而设置在不同的安装结构上以实现引导切割线的目的。

在本申请的一些实施例中，所述线切割装置采用非封闭的绕线方式，所述切割线首端绕于一放线筒，尾端绕于一收线筒，并通过多个导线轮导向的方式绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间，实现在第一切割状态下切割架进行一次升降切割操作截取硅片样片，第二切割状态下切割架进行一次升降切割操作进行硅棒截断。

请参阅图2，显示为本申请的线切割装置采用非封闭时绕线方式的一实施例侧视图，包括切割架111，第一多线切割轮112与第二多线切割轮113及绕于第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成多线线锯1121，单线切割轮114及绕于所述第二多线切割轮112及单线切割轮113之间的切割线段形成单线线锯(图示切割状态下未予以显示)；绕线系统12，以及机座15。

所述切割架111为以可旋转的方式设置于升降机构14上，旋转架包括：旋转部1111，第一悬臂1112，第二悬臂1113，以及第三悬臂1114。其中，旋转部1111所述旋转部1111的转轴中心即为切割架111的旋转中心；所述第一悬臂1112为沿着所述旋转部1111在第一方向延伸的梁结构；所述第二悬臂1113为沿着所述旋转部1111在第二方向延伸的梁结构；所述第三悬臂1114为沿着所述旋转部1111在第三方向延伸的梁结构；所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114均位于所述切割架111的旋转固定板上，即随着旋转部1111的旋转而转动。

在实施方式中，所述旋转部1111的转轴中心轴接一驱动电机，由电机轴即动力输出轴带动所述切割架111固定板沿旋转部1111的旋转。

所述切割架111上的第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114的空间位置排列近似组成一T型结构，所述切割架111的旋转中心设置在切割架111三个悬臂的交汇端区域。在具体实现方式上，所述旋转中心的位置根据切割架111的结构与材料特征设置在切割架111 重心区域，减少切割架111自重对旋转部1111转轴的力矩带来的结构磨损。在图1所示的实施例中，所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114的自由端(即延伸端)分别与所示第一多线切割轮112、第二多线切割轮113及单线切割轮114转动连接，所述第一多线切割轮112与第二多线切割轮113之间形成多线线锯1121，所述第二多线切割轮113与单线切割轮114之间形成单线线锯1141。所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114均位于所述切割架111的旋转固定板上，即随着旋转部1111的旋转而转动。

所述第一多线切割轮112为设置了至少两个线槽(包括两个或者两个以上的线槽)的切割轮，可转动地设置于所述第一悬臂1112远离旋转中心的延伸端，其中各个线槽在切割轮上的排列相互平行，以确保在切割轮上缠绕的切割线相互平行，切割轮的基本结构与安装方式为本领域技术人员所熟知或可轻易获知，在此不再赘述。

所述第二多线切割轮113为设置了至少两个线槽的切割轮，可转动地设置于所述第二悬臂1113远离旋转中心的延伸端，其中各个线槽在切割轮上的排列相互平行，特别的，所述第二多线切割轮的相邻线槽的间距与所述第一多线切割轮的相邻线槽的间距相等，以实现绕于两个多线切割轮之间的切割线形成的多线线锯1121的切割段满足相互平行的空间关系。

所述单线切割轮114可转动地设置于所述第三悬臂1114远离旋转中心的延伸端，顺应绕于所述第二多线切割轮113及单线切割轮114之间的切割线段形成单线线锯，所述单线切割轮114的线槽在第一维度方向所处的平面与第二多线切割轮113的至少一个线槽在第一维度方向所处的平面为同一平面。

在一示例性的实施方式中，所述单线切割轮114可以设置了多个线槽的切割轮，在绕线方式中切割线对所述单线切割轮的线槽绕线一次，即可实现引出单根线锯。

在一示例性的实施方式中，对所述硅棒进行截断作业时，所述切割架111绕其旋转部1111 转动以实现藉由所述多线线锯1121进行切割的第一切割状态以及藉由所述单线线锯进行切割的第二切割状态的转换。

如图2显示的处于第一切割状态的线切割装置，升降机构14进行升降移动带动第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成的多线线锯1121(如图2所示实施例为双线线锯)在升降方向进行升降移动，实现对位于所述多线线锯1121下方的待加工硅棒 (图中未显示)的多线切割，在一次升降运动的截断操作中，相互平行的切割线121距同时对待加工硅棒进行切割，可截取获得硅棒切片即所需的硅片样片。

在本申请的一些实施方式中，如图3所示，所述切割架与升降机构连接的旋转部1111为旋转式法兰盘锁，即，所述切割架111与升降机构14通过旋转式法兰盘锁1111活动连接。所述旋转式法兰盘锁1111包括第一法兰、第二法兰(图中未显示)、螺栓和螺母，第一法兰设有复数个直径大于螺栓螺杆直径且小于螺栓头部直径的第一通孔，第二法兰设有复数个与第一通孔对应的第二通孔，第二通孔包括一大圆孔和一小圆孔，大圆孔与小圆孔从侧壁彼此连通；在本实施例中，所述螺母为7字螺母，螺母的一端直径大于小圆孔的直径且小于大圆孔的直径，螺母与异形孔的结合使得法兰盘锁拆装更加简单省力。在本申请的另一实施例中，所述法兰盘锁中的连接螺母可为蝶形螺母。

在本申请的另一些实施方式中，所述切割架与升降机构的连接可设置为通过蜗轮蜗杆传动的旋转部，包括蜗轮、正转蜗杆、反转蜗杆、驱动器及电机。所述正转蜗杆与反转蜗杆分别与蜗轮啮合，所述驱动器控制电机中电流的大小和方向，电机通过蜗杆给蜗轮提供力矩以实现所述切割架的旋转。

如图2所示，显示为非封闭绕线方式下的本申请的线切割设备侧视图，在图示实施例中，所述切割线121可以为钢线，也可以为由金刚石等的微小硬颗粒镶嵌在切割钢线上形成的金刚线，也可以采用如中国专利201620281204.1(发明名称：金刚线及多线切割设备)中描述的金刚线，即，所述金刚线包括：钢丝，所述钢丝分为间隔设置的至少两类切割区段；分别镀设于至少两类切割区段的至少两类金刚石层，各个所述金刚石层的颗粒级数不同。

在选为金刚线的具体实施例中，为避免缠绕在贮丝筒(包括一个放线筒124，一个收线筒 125)上的金刚线因高速走线产生的不可避免的摩擦而导致磨损，所述金刚线在贮丝筒上的缠绕可以优选为单层缠绕。针对金刚线在贮丝筒上的缠绕方式，可以采用中国专利 200910197800.6(发明名称：金刚线截断机的贮丝筒排丝机构)中描述的贮丝筒排丝机构。

在本申请的一些实施例中，对每一机架13与切割架组成的切割系统，至少包括一个张力检测机构，所述张力检测机构包括至少一个张紧轮123，张紧轮123设置在所述切割架111、升降机构14或机架13上，用于检测并调整所述第一多线切割轮112、第二多线切割轮113、以及单线切割轮114之间的张力。在具体实现方式上，所述张紧轮123可以采用中国专利 200910199387.7(发明名称：金刚线开方机的张力调整机构)中描述的张力调整机构；还可以采用中国专利201410245524.7(发明名称：多线切割设备及其张力调整机构)中描述的实时感测牵引组件与贮丝筒(绕线筒)之间的钢线或切割线的张力和牵引组件与切割区之间钢线或金刚线的张力并可根据感测的张力值而分别对绕线筒上的钢线或金刚线的张力和切割区的钢线或金刚线的张力进行调整的方式。

在本申请的一些实施方式中，所述张力检测机构还可采用张力过渡轮(未予以图示)确保切割过程中切割线121处于张力平衡状态。所述切割线121从放线筒124出发的切割线121 在绕过机架13后，依次对切割架111上的第一多线切割轮112、第二多线切割轮113或单线切割轮114进行绕线前，通过第一张力过渡轮引入切割架111，在完成对切割架111上的切割轮绕线后通过第二张力过渡轮引出至机架13的导向轮1221，经由导向轮1221导向绕于收线筒125上。切割时，所述第一张力过渡轮与放线筒配合以调节所述第一张力过渡轮与在第一多线切割轮之间的切割线121以确保切割线121处于平衡状态，所述第二张力过渡轮与收线筒配合以调节所述第二张力过渡轮与第二多线切割轮或单线切割轮之间的切割线121以确保切割线121处于平衡状态。

在本申请的一些实施例中，所述切割系统中还包括绕线电机，以驱动运行收线筒125至放线筒124之间的切割线121。

本申请的线切割装置进一步改进还在于，还包括锁紧装置，所述锁紧装置设置在所述升降机构上，用于在所述切割架在不同切割状态之间转换完成后对切割状态的定格。所述切割架的悬臂自由度大于0，在切割过程中切割线121与待切割硅棒的接触受力可能使切割架产生旋转，采用锁紧装置即是一种实施手段，使所述切割架在旋转部的驱动电机带动旋转后到达所预设的切割状态的位置后停止转动并处于锁紧状态。

在本申请实施例的一实现方式中，所述锁紧装置包括转动锁紧气缸，转动锁紧气缸在切割架进行切割状态转换的旋转过程中处于放松状态，达到在所述切割架达到预设切割状态后进入制动状态。

本申请的进一步改进在于，所述锁紧装置中还包括定位装置，在切割状态的转换中，所述切割架的旋转为驱动电机带动的被动旋转，由电机控制切割架的旋转状态，在具体实施切割架自身具有的转动惯量在电机停止运行后可维持切割架继续旋转，由转动惯量带动的旋转运动的旋转角速度与持续时间难以人为操控，则会影响对切割架停止运转后所处的空间位置的定位。所述定位装置设置在所述升降机构上，包括一个自动检测线的固定模块，定位夹具组件，当旋转架旋转至第一切割状态位置或第二切割状态位置时，自动检测线的固定模块检测到切割架中有零件放置于定位夹具组件后，转动锁紧气缸的气缸伸出，推动定位夹具组件夹紧切割架使切割架与升降机构相对运动的自由度为0。

请参阅图3，在如图所示的实施例中，所述线切割装置的绕线方式为非封闭式，以放线筒为起点，收线筒为终点，切割线121在线切割装置上经过机架与切割架，所述切割线121从放线筒出发，在机架上根据导线轮的排列进行绕线，继而从机架13到切割架111对所述导线轮、第一多线切割轮112、第二多线切割轮113及单线切割轮114进行绕线，在切割架上绕线结束后切割线121从机架经导线轮引导绕至收线筒。

为便于说明和理解本申请的绕线方式，令所述切割线121在切割架上的绕线方式为从机架绕至导线轮1222开始沿所述导线轮1222的线槽切点为起始点，切割线121走向为切线方向；

依次绕于所述第一多线切割轮112，第二多线切割轮113，导线轮1221，一次环绕中经由导线轮1221引导后的切割线121在第一多线切割轮112与第二多线切割轮113间形成单线切割线锯；

经过一次环绕后从导线轮1221线槽切线起始的切割线121依次环绕经过第一多线切割轮112，第二多线切割轮113，由第二多线切割轮113环绕后，形成与第一次环绕中第一多线切割轮112与第二多线切割轮113的单线切割线锯平行的第二条切割线锯，即形成多线线锯 1121，即最终形成两条互相平行的切割线；

从第二多线切割轮下缘的切线放线延伸的延长线绕至机架上的导线轮1223处，作为在切割架111上绕线的终点。

在本申请的某些实施例中，所述线切割装置中一个机架上的切割线绕过的张紧轮可设置为多个。

在本申请的某些实施例中，基于工艺要求的取片数量，所述环形绕线方式经过第一多线切割轮与第二多线切割轮可为大于二次的多次，形成相互平行的切割线锯，在切割架一次升降切割中可截取得多片硅片样片。

如图2所示第一切割状态下的线切割装置示意图，所述第一切割状态为切割架111旋转至第一多线切割轮112下缘所在水平面与第二多线切割轮113下缘所在水平面为同一水平面的状态，且该共有的水平面位于所述第一切割状态下的切割架111结构的下方，绕于所述第一多线切割轮111及第二多线切割轮113之间的切割线121形成多线线锯，所述多线线锯呈水平的平行线，即所述第一切割状态为在一次切割动作中可截取得硅片样片的取片作业状态。在所述第一切割状态下，所述单线切割轮与切割线121处于分离状态(不接触的状态)。

如图4所示，显示为第二切割状态下的线切割装置，所述第二切割状态为切割架111旋转至第二多线切割轮113下缘所在水平面与单线切割轮114下缘所在水平面为同一水平面的状态，且该共有的水平面位于所述第一切割状态下的切割架111结构的下方，绕于所述第二多线切割轮113及单线切割轮114之间的切割线121段形成水平的单线线锯1141。即所述第二切割状态为在一次切割动作中可进行硅棒截断的状态。在所述第二切割状态下，所述切割架111的第一悬臂1112延长线与第二悬臂1113延长线呈45°夹角，所述第二悬臂1113延长线与第三悬臂1114延长线呈45°夹角，所述切割架111的悬臂结构以第二悬臂1113中心线为对称线，呈近似对称状。所述多线线锯的延长线与所述单线线锯的延长线之间呈90°夹角，所述切割架111绕旋转中心旋转以进行不同切割状态的转换时，第一切割状态至第二切割状态之间的相互转换可通过绕旋转轴90°的旋转以实现，或者，从中间状态至第一切割状态或第二切割状态的转换可通过绕旋转轴的±45°旋转以实现。

请参阅图5，显示为本的申请线切割装置在一实施例中中间状态状态下的侧视图，所述中间状态为切割架111在锁紧装置处于放松状态即所述切割架111与定位夹具组件分离时受到切割架111重力作用的自然静止状态，此时第一多线切割轮112与第二多线切割轮113之间的多线线锯、第二多线切割轮113与单线切割轮114之间的单线线锯均与水平线呈一定夹角，所述单线线锯与单线切割轮114为相切状态；切割架近似呈一空间直立放置的T型结构，即使得切割架111的旋转中心所在水平面之下的部分重心最低的状态。

图2显示为第一切割状态下的线切割装置，所述单线切割轮114与所述切割线121处于分离状态。在切割过程的转换中，切割架111转换至第二切割状态时所述单线切割114轮随着切割架111的第三悬臂1114绕旋转中心的旋转与切割线121从第一切割状态的分离至中间状态接触相切继而至第二切割状态下的压迫状态，在达到第二切割状态的位置后由转动锁紧气缸锁紧而静止。所述单线切割轮114中与切割线121在第一维度方向处于同一平面的线槽在旋转至第二切割状态后与切割线121接触并压迫切割线121至水平状态，以形成第二多线切割轮113与单线切割轮114之间的单线线锯。

在本申请的线切割装置对承载装置上的硅棒进行一次完整切割的过程中，所述过程包括以下切割状态：调整硅棒(待切割的硅棒)在承载装置的位置后进行夹紧，使硅棒保持静止，调整机架在第一维度方向的位置，使切割线线锯位于需截取的首部(或者尾部，又或者两个线架的情况下，两个切割架分别位于待切割硅棒的首尾两侧)与符合加工规格的部位交接段上方，电机驱动切割架从自然静止的中间状态旋转一定角度(图示实施例中为45°)至多线线锯切割的第一切割状态并由转动锁紧气缸将切割架锁紧，升降机构下降带动线锯移动至接触硅棒并继续进行切割，即在截除首部时截取得硅片样片；截取样片完成后升降机构上升远离硅棒，依据预设的硅棒截段长度由水平导轨上的行进电机调整机架在第一维度方向的位置，由切割架旋转轴轴接的电机驱动切割架旋转一定角度(图示实施例中为90°)至单线切割的第二切割状态，旋转中切割线与所述单线切割轮从分离逐渐至压迫状态，直至切割线绕于所述单线切割轮上，在第二切割状态时形成水平的单线线锯，并由转动锁紧气缸将切割架锁紧，升降机构带动切割线锯下降进行切割获得硅棒截段；重复单线线锯的步骤按照晶段的要求对硅棒进行截断作业直至完成对整根硅棒的切割操作。在切割架完成切割作业后，所述锁紧气缸处于放松状态，所述切割架从第二切割状态旋转一定角度(图示实施例中为45°)至中间状态。

在本申请的线切割装置的另一些实施例中，如图6所示，所述第切割架111的第一悬臂 1112、第二悬臂1113与第三悬臂1113之间所呈的夹角可以改变如图所示的120°，所述第一多线切割轮112、第二多线切割轮113及单线切割轮114分别固定在所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114上。所述第一多线切割轮112与第二多线切割轮113之间的多线线锯1121的延长线与所述第二多线切割轮113与单线切割轮114之间的单线线锯1141的延长线之间呈60°夹角。所述切割架111绕旋转中心1111旋转以进行不同切割状态的转换时，第一切割状态至第二切割状态之间的相互转换可通过绕旋转轴120°的旋转以实现，从中间状态至第一切割状态或第二切割状态的转换可通过绕旋转轴的±60°旋转以实现。

在本申请的另一些实施例中，如图7所示，本申请的线切割装置的绕线系统采用封闭式绕线结构，所述切割线121以首尾相接的环形绕线方式绕于所述切割架111上第一多线切割轮112、第二多线切割轮113、以及单线切割轮114之间。所述切割线121通过第一多线切割轮112及第二多线切割轮113的切割槽绕于切割轮上，所形成的切割线线锯在切割槽的切线方向。所述切割线121经所述导线轮导向至少两次绕于所述第一多线切割轮112及第二多线切割轮113，并经所述导线轮导向一次绕于所述单线切割轮114。所述切割线121在第一多线切割轮112上环绕的多个线槽之间距离与在第二多线切割轮113上环绕的多个线槽之间的距离对应相等，即沿第一多线切割轮112与第二多线切割轮113的线槽切线方向引出的切割线 121锯之间满足相互平行的空间关系。

所述切割架111为以可旋转的方式设置于一升降机构(图中未予以显示)上，切割架111 包括：旋转部1111，第一悬臂1112，第二悬臂1113，以及第三悬臂1114。其中，所述旋转部 1111的转轴中心即为切割架的旋转中心；所述第一悬臂1112为沿着所述旋转部1111在第一方向延伸的梁结构；所述第二悬臂1113为沿着所述旋转部1111在第二方向延伸的梁结构；所述第三悬臂1114为沿着所述旋转部1111在第三方向延伸的梁结构；所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114均位于所述切割架111的旋转固定板上，即随着旋转部1111 的旋转而转动。

在本申请的一些实施方式中，所述旋转部1111的转轴中心轴接一驱动电机，由电机轴即动力输出轴带动所述切割架固定板沿旋转部的旋转。

所述切割架上的第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114的空间位置排列近似组成一T型结构，所述切割架的旋转中心设置在切割架三个悬臂的交汇端区域。在具体实现方式上，所述旋转中心的位置根据切割架的结构与材料特征设置在切割架重心区域，减少切割架自重对旋转部转轴的力矩带来的结构磨损。在图1所示的实施例中，所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂1114的自由端(即延伸端)分别与所示第一多线切割轮、第二多线切割轮及单线切割轮固定连接，所述第一多线切割轮与第二多线切割轮之间形成多线线锯 1121，所述第二多线切割轮与单线切割轮之间形成单线线锯(图示实施例中未显示)。

所述第一多线切割轮112为设置了至少两个线槽的切割轮，固定设置于所述第一悬臂 1112远离旋转中心的延伸端，其中各个线槽在切割轮上的排列相互平行，以确保在切割轮上缠绕的切割线相互平行，切割轮的基本结构与安装方式为本领域技术人员所熟知或可轻易获知，在此不再赘述。

所述第二多线切割轮113为设置了至少两个线槽的切割轮，可转动地设置于所述第二悬臂1113远离旋转中心的延伸端，其中各个线槽在切割轮上的排列相互平行，特别的，所述第二多线切割轮113的相邻线槽的间距与所述第一多线切割轮112的相邻线槽的间距相等，以实现绕于两个多线切割轮之间的切割线形成的多线线锯的切割段满足相互平行的空间关系。

所述单线切割轮114可转动地设置于所述第三悬臂1114远离旋转中心的延伸端，顺应绕于所述第二多线切割轮113及单线切割轮114之间的切割线段形成单线线锯，所述单线切割轮114的线槽在第一维度方向所处的平面与第二多线切割轮113的至少一个线槽在第一维度方向所处的平面为同一平面。

在本申请的另一实施方式中，所述单线切割轮114可以为设置了多个线槽的切割轮，在绕线方式中切割线对所述单线切割轮114的线槽绕线一次，即可实现引出单根线锯。

在本申请的一些实施例中，对所述硅棒进行截断作业时，所述切割架绕其旋转部转动以实现藉由所述多线线锯进行切割的第一切割状态以及藉由所述单线线锯进行切割的第二切割状态的转换。

如图7显示的处于第一切割状态的线切割装置，升降机构进行升降移动带动第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成的多线线锯1121(如图1所示实施例为双线线锯)在升降方向进行升降移动，实现对位于所述多线线锯1121下方的待加工硅棒(图中未显示)的多线切割，在一次升降运动的截断操作中，相互平行的切割线锯同时对待加工硅棒进行切割，可截取获得硅棒切片即所需的硅片样片。

在本申请的一些实施方式中，所述切割架与升降机构连接的旋转部1111为旋转式法兰盘锁。所述旋转式法兰盘锁包括第一法兰、第二法兰(图中未显示)、螺栓和螺母，第一法兰设有复数个直径大于螺栓螺杆直径且小于螺栓头部直径的第一通孔，第二法兰设有复数个与第一通孔对应的第二通孔，第二通孔包括一大圆孔和一小圆孔，大圆孔与小圆孔从侧壁彼此连通；在本实施例中，所述螺母为7字螺母，螺母的一端直径大于小圆孔的直径且小于大圆孔的直径，螺母与异形孔的结合使得法兰盘锁拆装更加简单省力。在本申请的另一实施例中，所述法兰盘锁中的连接螺母可为蝶形螺母。

在本申请的另一些实施方式中，所述切割架与升降机构的连接可设置为通过蜗轮蜗杆传动的旋转部，包括蜗轮、正转蜗杆、反转蜗杆、驱动器及电机。所述正转蜗杆与反转蜗杆分别与蜗轮啮合，所述驱动器控制电机中电流的大小和方向，电机通过蜗杆给蜗轮提供力矩以实现所述切割架的旋转。

在图7所示实施例中，所述切割线121为至少两根切割线相互绞合形成的绞线切割线。所述绞线切割线由用于绞合的两根或多根钢线单线或金刚线单线绕绞线轴以同一个角速度旋转并配合绞线缠绕方式匀速前进形成，或由用于绞合的多根单线以一定的方向与规则绞合形成，相比与绞线有相同截面积的单线切割线，所述绞线切割线的机械性与柔韧性较高，延长切割中切割线在重复磨损之下的疲劳寿命。

请参阅图7，在如图所示的实施例中，所述切割线121的绕线方式为封闭的环状结构，为便于说明和理解本申请的绕线方式，假设在切割线环线中的一点作为截断点，将该点作为绕线的起始点，在一个实施方式中，所述切割线121的绕线方式为从单线切割轮114开始沿所述单线切割轮1114的线槽切点为起始点，切割线121走向为切线方向；

依次绕于所述第二多线切割轮113，第一多线切割轮112，导线轮122，一次环绕中经由导线轮122引导后的切割线121在第一多线切割轮与第二多线切割轮间形成单线切割线锯 1122；

经过一次环绕后从导线轮线槽切线起始的切割线121依次环绕经过第二多线切割轮113，第一多线切割轮112，由第一多线切割轮112环绕后，形成与第一次环绕中第一多线切割轮 112与第二多线切割轮113的单线切割线锯平行的第二条切割线锯，即在第一多线切割轮112 与第二多线切割轮113之间形成了多线线锯1121；

切割线121经由张紧轮123绕至单线切割轮114，到达所述单线切割轮114上假设的截断点，即在实际绕线中实现了所述首位相接的环形绕线方式。

所述切割线121与切割轮在切割槽上的接触均为劣弧(角度小于180°的弧)，切割线121 在切割轮间处于张紧状态，绕线位置为在所述单线切割轮或多线切割轮、张紧轮以及导线轮构成的凸边形的外缘。

在本申请的某些实施例中，所述线切割装置中一个切割架111上的环形绕线经过的导线轮122可设置为多个。

在本申请的某些实施例中，所述线切割装置中一个切割架111上的环形绕线经过的张紧轮123可设置为多个。

在本申请的某些实施例中，所述环形绕线方式经过第一多线切割轮112与第二多线切割轮113可为大于二次的多次，形成相互平行的切割线锯，在切割架一次升降切割中可截取得多片硅片样片。

在本申请的一些实施方式中，所述环形绕线方式形成的绕线系统中还包括驱动电机(图中未予以显示)，设置于第一多线切割轮112或第二多线切割轮113邻位，在本实施例中，所述驱动电机为所述绕线系统中运行切割线的动力源，所述驱动电机直接驱动第一多线切割轮 112或第二多线切割轮113，用于驱动旋转以运行绕于第一多线切割轮112、第二多线切割轮 113及单线切割轮114之间的切割线121。

所述张力检测机构包括设置于所述切割架上的张紧轮123，用于检测并调整所述第一多线切割轮112、第二多线切割轮113、以及单线切割轮114之间切割线121的张力。在线切割加工中，切割线121张力大小影响切割中的成品率和加工精度，所述张力检测机构进行张力检测并调整使切割线的张力达到设定的一定阈值并在切割中保持一恒定值或以恒定值为数值中心所允许的一定范围。

所述张紧轮123用于调整切割线121的张力，可以减少切割线121的断线概率，减少耗材。在切割作业中，切割线121的作用举足轻重，但即便最好的切割线121，其延伸度及耐磨度也是有限度的，也就是说切割线121在往复运动中会逐渐变细，直至最终被拉断。因此，现在的线切割设备一般都会设计切割线121张力补偿机构，用于弥补切割线121往返行走中的延伸度，采用张紧轮123即是一种实施手段。

在申请的一些实施例中，所述张力检测机构至少包括：张紧轮，张力传感器，伺服电机以及丝杆。其中，所述张紧轮设置于所述单线切割轮与第一多线切割轮之间，用于牵引所述单线切割轮与第一多线切割轮之间的刚线或金刚线；所述张力传感器设置于所述张紧轮上，不断感测所述张紧轮上金刚线的张力值，并于该张力值小于预设值时发出驱动信号；所述伺服电机电性连接所述张力传感器，用于接收到所述张力传感器发出的驱动信号后开始工作；所述丝杆一端连接所述张紧轮，另一端连接所述伺服电机，并于伺服电机工作时牵引所述张紧轮进行单向位移，以调整所述钢线或金刚线的张力。

本申请的线切割装置的进一步改进在于，张力调整机构还包括一滑轨，所述滑轨设置于所述伺服电机与张紧轮之间，用以当所述丝杆牵引所述张紧轮时，使所述张紧轮于所述滑轨上滑行。所述伺服电机具有一转轴，所述丝杆轴接于所述伺服电机的转轴上；当所述张力传感器第一次感测钢线或金刚线张力的时候，所述张力传感器感测的预设值为张力初始值，于切割作业过程中，所述张力传感器感测的张力值为当前的张力值，所述张力传感器感测的预设值为上一时刻的张力值。

本申请的线切割装置进一步改进还在于，还包括锁紧装置，所述锁紧装置设置在所述升降机构上，用于在所述切割架在不同切割状态之间转换完成后对切割状态的定格。所述切割架的悬臂自由度大于0，在切割过程中切割线与待切割硅棒的接触受力可能使切割架产生旋转，采用锁紧装置即是一种实施手段，使所述切割架在旋转部的驱动电机带动旋转后到达所预设的切割状态的位置后停止转动并处于锁紧状态。

在本申请实施例的一实现方式中，所述锁紧装置包括转动锁紧气缸，转动锁紧气缸在切割架进行切割状态转换的旋转过程中处于放松状态，达到在所述切割架达到预设切割状态后进入制动状态。

本申请的进一步改进在于，所述锁紧装置中还包括定位装置，在切割状态的转换中，所述切割架的旋转为驱动电机带动的被动旋转，由电机控制切割架的旋转状态，在具体实施切割架自身具有的转动惯量在电机停止运行后可维持切割架继续旋转，由转动惯量带动的旋转运动的旋转角速度与持续时间难以人为操控，则会影响对切割架停止运转后所处的空间位置的定位。所述定位装置设置在所述升降机构上，包括一个自动检测线的固定模块，定位夹具组件，当旋转架旋转至第一切割状态位置或第二切割状态位置时，自动检测线的固定模块检测到切割架中有零件放置于定位夹具组件后，转动锁紧气缸的气缸伸出，推动定位夹具组件夹紧切割架使切割架与升降机构相对运动的自由度为0。

如图7所示，所述切割架111的第一悬臂1112延长线与第二悬臂1113延长线呈45°夹角，所述第二悬臂1113延长线与第三悬臂1114延长线呈45°夹角，所述切割架111的悬臂结构以第二悬臂1113中心线为对称线，呈近似对称状。所述多线线锯1121的延长线与所述单线线锯1141的延长线之间呈90°夹角，所述切割架111绕旋转中心旋转以进行不同切割状态的转换时，第一切割状态至第二切割状态之间的相互转换可通过绕旋转轴90°的旋转以实现，从中间状态至第一切割状态或第二切割状态的转换可通过绕旋转轴的±45°旋转以实现。

所述第一切割状态为切割架111旋转至第一多线切割轮112下缘所在水平面与第二多线切割轮113下缘所在水平面为同一水平面的状态，且该共有的水平面位于所述第一切割状态下的切割架111结构的下方，绕于所述第一多线切割轮112及第二多线切割轮113之间的切割线段形成多线线锯1121，所述多线线锯1121呈水平的平行线。即所述第一切割状态为在一次切割动作中可截取得硅片样片的取片作业状态，特别的，对不同实施例中的线切割装置，所述第一切割状态均为线切割装置的取片作业状态。

请参阅图8，显示为本申请的线切割装置在一实施例中第二切割状态下的侧视图，所述第二切割状态为切割架111旋转至第二多线切割轮113下缘所在水平面与单线切割轮114下缘所在水平面为同一水平面的状态，且该共有的水平面位于所述第一切割状态下的切割架111 结构的下方，绕于所述第二多线切割轮113及单线切割轮114之间的切割线段形成水平的单线线锯。即所述第二切割状态为在一次切割动作中可进行硅棒截断的状态，特别地，对不同实施例中的线切割装置，所述第二切割状态均为线切割装置的硅棒截断状态。

请参阅图9，显示为本申请的线切割装置在一实施例中的中间状态侧视图，所述中间状态为切割架111在锁紧装置处于放松状态即所述切割架111与定位夹具组件分离时收切割架 111重力作用的自然静止状态，此时第一多线切割轮112与第二多线切割轮113之间的多线线锯、第二多线切割轮113与单线切割轮114之间的单线线锯均与水平线呈一定夹角，切割架111近似呈一空间直立放置的T型结构，即使得切割架111的旋转中心所在水平面之下的部分重心最低的状态。

所述线切割装置对待切割硅棒进行切割的具体实现过程中，在完成对待切割硅棒的运送与上料后，由切割系统对放置在硅棒承载装置上的待切割硅棒进行切割。根据所述待切割硅棒的特性如需截除的首部或尾部杂质层长度调整硅棒在承载装置上的位置或机架在所述线切割装置底座上的水平位置，确定切割架在第一维度方向的位置后由机架升降机构上的行进电机驱动升降机构在升降方向的位移，配合切割线环形绕线的驱动电机驱动运行切割线，即可进行切割操作。

在本申请的线切割装置对承载装置上的硅棒进行一次完整切割的过程中，所述过程包括以下切割状态：调整硅棒在承载装置的位置后进行夹紧，使硅棒保持静止，调整机架在第一维度方向的位置，使切割线线锯位于需截取的首部与符合加工规格的部位交接段上方，电机驱动切割架从自然静止的中间状态旋转一定角度(图示实施例中为45°)至多线线锯切割的第一切割状态并由转动锁紧气缸将切割架锁紧，升降机构下降带动线锯移动至接触硅棒并继续进行切割，即在截除首部时截取得硅片样片；截取样片完成后升降机构上升远离硅棒，依据预设的硅棒截段长度由水平导轨上的行进电机调整机架在第一维度方向的位置，由切割架旋转轴轴接的电机驱动切割架旋转一定角度(图示实施例中为90°)至单线切割的第二切割状态，并由转动锁紧气缸将切割架锁紧，升降机构带动切割线锯下降进行切割获得硅棒截段；重复上一步骤所述操作至硅棒尾部，即切割架完成对整根硅棒的切割操作。在切割架完成切割作业后，所述锁紧气缸处于放松状态，所述切割架从第二切割状态旋转一定角度(图示实施例中为45°)至中间状态。

请参阅图10，在本申请的线切割装置的另一些实施例中，所述第切割架111的第一悬臂 1112、第二悬臂1113与第三悬臂1114之间所呈的夹角可以改变，所述第一多切割轮112、第二多切割轮113及单线切割轮114分别固定在所述第一悬臂1112、第二悬臂1113及第三悬臂 1114上。所述第一多切割轮112与第二多切割轮113之间的多线线锯的延长线与所述第二多切割轮113与单线切割轮114之间的单线线锯的延长线之间呈60°夹角。所述切割架111绕旋转中心旋转以进行不同切割状态的转换时，第一切割状态至第二切割状态之间的相互转换可通过绕旋转轴120°的旋转以实现，从中间状态至第一切割状态或第二切割状态的转换可通过绕旋转轴的±60°旋转以实现。

在本申请的某些实施例中，所述线切割装置中一个切割架上的环形绕线绕过的张紧轮可设置为多个。

在本申请的某些实施例中，所述环形绕线方式经过第一多线切割轮与第二多线切割轮可为大于二次的多次，形成相互平行的切割线锯，在切割架一次升降切割中可截取得多片硅片样片。

在实际生产工艺中，硅棒通常不是等径的圆柱体，而是一头大一头小或者其他类型，所述承载装置的承载面设置是水平的，则待切割硅棒的轴心可能不是水平的，此时升降机构垂直升降运动进行切割所得的切割截面与所切割的硅棒轴心不相垂直即所得切割面为斜面，则所得硅棒截段不符合加工要求。本申请的线切割装置的进一步改进在于，还包括水平检测装置(未予以图示)，所述水平检测装置设置于升降机构上，用于检测待切割硅棒的轴心水平度。

在本申请的一些实施例中，进一步地，所述升降机构上的水平检测装置包括第一接触式测量仪和第二接触式测量仪，用于检测待切割硅棒的轴心水平度。第一接触式测量仪用于测量切割工作区的待切割硅棒在第一接触式测量仪对应的测量位置处的水平数据，第二接触式测量仪用于测量切割工作区的待切割硅棒在第二接触式测量仪对应的测量位置处的水平数据。

本申请的线切割装置的进一步改进在于，还包括调平装置(未予以图示)，所述调平装置设置于工作区，用于依据所述水平检测装置的检测结果对放置在切割工作区的待切割硅棒的轴心进行调平。所述调平装置通过水平调心结构，在水平检测装置检测到所述待切割硅棒轴心处于非水平状态时，利用转动驱动机构驱动工件承载装置转动以调整工件的轴心水平度。

在本申请的一个实施例中，调平装置包括：转动支点结构、转动驱动机构以及偏移限位机构。转动支点结构位于用于工作区中承载待切割硅棒的硅棒承载装置的下方，作为硅棒承载装置转动的转动支点。转动驱动机构位于硅棒承载装置的下方，用于驱动硅棒承载装置绕着转动支点结构作转动以调整所述待切割硅棒的轴心水平度。偏移限位机构邻设于转动驱动机构，用于限制硅棒承载装置在绕着转动支点结构作转动(上下偏动)时于水平方向上出现偏移。

在本申请的线切割装置的调平装置进行调平的一个实施例中，所述第一接触式测量仪对应于转动支点结构，用于测量待切割硅棒在转动支点结构处的顶点的第一高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于硅棒承载装置的相对高度)。第二接触式测量仪对应于转动驱动机构，用于测量待切割硅棒在转动驱动机构处的顶点的第二高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于硅棒承载装置的相对高度)。后续，即可综合第一接触式测量仪所测得的第一高度数据和第一接触式测量仪所测得的第二高度数据而计算得出硅棒承载装置在转动驱动机构处的调整量，并利用转动驱动机构根据所述调整量作动以带动硅棒承载装置绕着转动支点结构作转动，完成水平调心，使得待切割硅棒的轴心调整为水平状态。

可选的，在本申请另一实施例中，本申请的线切割装置的调平装置(未予以图示)，还可设置为通过调整垫块以进行待切割硅棒的水平度调整的水平调心机构。所述调平装置设于工作区的硅棒承载装置上，用于将待切割硅棒的轴心调成水平状态。所述水平调心机构包括：两个调整垫块、水平检测单元，以及驱动电机。

所述两个调整垫块分别设于对应的工作区中的硅棒承载装置的首尾两端，用于承托待切割硅棒。

所述水平检测单元用于检测两个所述调整垫块所承托的待切割的硅棒的水平度。

所述驱动电机与两个所述调整垫块中的至少一者关联，用于控制所关联的至少一个所述调整垫块作升降运动以确保将待切割的硅棒的轴心调成水平状态。

如此，利用工件水平调心机构可将硅棒承载装置所承载的待切割工件的轴心水平度调整为水平状态，并通过切割以获得符合工件规格的单段工件截段。另外，由于采用了工件水平调心机构，能确保待切割工件的轴心为水平状态且使得切割后的各段工件截段的切割断面均与轴心相垂直，符合工件加工要求，提高了工件的切割质量和良品率。

综上所述，本申请公开的硅棒截断设备，在第一方面提供的线切割装置，设计了一种可旋转的切割架，通过在切割架上同时设置单线切割轮与多线切割轮，设计了不同绕线系统以实现单线线锯与多线线锯通过旋转的转化，切割架旋转至不同设定状态可实现多线线锯切割与的单线线锯切割，在对待切割硅棒进行截断作业中可通过调整切割架实现截断与截取样片，以达到根据需要，可在一次升降切割中取得样片，在硅棒加工中进行截断的目的，解决了通过多次切割获得样片效率低下且难以控制样片厚度容易浪费材料的问题；再者，所述切割架设置在机架上的升降机构上，所述机架可沿着机座在第一维度方向移动，可以实现按照加工规格调节切割线锯位置以获得合格加工硅棒截断，解决了工件所需的加工尺寸不一的问题；本申请的线切割装置，在提高了在提高了设备的截断作业效率的同时也提高了产品的合格率，并提高了加工的原料利用率，有效克服了现有技术的种种缺点而具有高度产业价值。

本申请在第二方面申请一种硅棒上料装置，用于将放置于储料区的待切割硅棒转移至硅棒截断装置的切割工作区(切割工作台)。现有的硅棒上料技术，常见手段为使用吊装装置，采用吊装装置对待切割硅棒进行运送需要使用非弹性材料构造的夹具对硅棒进行夹持，夹持中夹具材料与硅棒的直接接触可能造成硅棒表面的破坏，常见单根硅棒质量大约为400kg，长度大约为5000mm(例如为5360mm的规格等)或者大约为800mm等不同的规格，吊装过程硅棒重心升高则一旦灭失存在较大的安全隐患，同时吊装装置的运动通常为升降方向和沿一直线的水平方向，机动性较低；另一常见的对硅棒进行上料的现有手段为人工输送，严重影响企业的生产效率。

请参阅图11，显示为本申请在第二方面申请的一种硅棒上料装置的示意图，所述硅棒上料装置包括第一转轴21与至少两摆臂组件25A、25B。

所述第一转轴21由一第一驱动装置23驱动旋转，所述第一转轴21的长度方向设置在硅棒切割工作区17的待切割硅棒16的长度方向，所述第一驱动装置23轴接第一转轴21并设置在所述第一转轴21一端。

在本申请的一实施例中，所述第一驱动装置23包括一驱动电机231，所述驱动电机231 的动力输出轴在所述第一转轴21的一端与第一转轴21轴接。

所述摆臂组件少为两个，依据预先设置的间隔分别轴接于所述第一转轴21上，所述至少二摆臂组件25A、25B用以承载所述待切割硅棒16，并在所述第一转轴21的驱动下将所述待切割硅棒16转移至所述切割设备的切割工作区17；各所述摆臂组件25包括轴接于所述第一转轴21的摆臂本体以及设置于所述摆臂本体的承托机构，所述承托机构用于跟随所述摆臂的运动以使其承托部在转移作业时，保持处于承载所述待切割硅棒16的状态并且使得所述待切割硅棒16与所述承托部在转移运作中的相对位置不发生改变，换言之，所述待切割硅棒16 与所述承托部在转移运作中的相对位置不发生改变是指转移运作中，所述待切割硅棒16相对于所述承托部处于静止的状态。

在一个示例性的实施例中，所述的至少两个摆臂组件25A、25B例如为依据大约800mm (通常情况下要求的最短长度晶棒)的预设间隔轴接于所述第一转轴21上。

在本申请的一些实施例中，所述承托机构包括一机械手，设置在所述摆臂本体末端，跟随所述摆臂运动。所述摆臂本体与承托机构在第一驱动装置驱动下绕所述第一转轴旋转。所述机械手在跟随所述摆臂的运动中使所述承托部在机械手的作用下产生相对于所述摆臂本体的旋转，即所述承托部相对于承托部外接圆圆心的旋转由所述第一驱动装置驱动的旋转与相对所述摆臂本体的旋转共同决定。

在本申请的一实施中，在所述硅棒上料装置将所述待切割硅棒从储料区运送至切割区的过程中，所述机械手跟随摆所述臂的运动使得所述承托部产生相对所述摆臂本体旋转的角速度与所述摆臂绕第一转轴旋转的角速度保持大小相等，方向相反，所述承托部相对于其外接圆圆心旋转的角速度保持为0，所述承托部与在承托部上的待切割硅棒之间不发生相对移动。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒上料装置的机座上设置有与所述摆臂组件一一对应的至少二个转运台，用于分别将所述至少两摆臂组件依据预先设置的间隔分别轴接在所述第一转轴上。在一实现方式中，所述转运台与对应摆臂组件的活动连接将对应摆臂组件相对转运台的运动限制在绕第一转轴旋转的运动形式内，所述摆臂组件随着对应转运台的位移而产生相应位移。所述第一转轴贯穿于所述每一摆臂组件并在第一驱动装置驱动第一转轴旋转时同时使得通过转运台轴接于转轴上的每一摆臂组件产生绕第一转轴的旋转。

请参阅图12，显示为本申请硅棒上料装置在图11中b处放大示意图，如图所示，所述摆臂本体251由第一转轴21进行驱动，在第一转轴21的动力输出轴即所述第一驱动装置的电机轴带动下，所述摆臂本体251可实现绕第一转轴21的旋转。所述摆臂本体251远离所述第一转轴21的一端(末端)固定连接所述承托机构252，在所述第一转轴21带动所述摆臂本体251在第一转轴21轴线的法平面旋转运动时带动所述承托机构252整体在空间位置发生变化，使得承托机构252整体在储料区与切割区之间呈摇摆方向的运动。

在本申请的一实施例中，所述每一转运台27具有在所述储料区域与所述切割工作区之间直线位移的第一运动机构，包括转运台27在前侧及后侧的两个面上设置的水平方向导轨271，所述转运台27通过在第二维度方向的所述水平方向导轨271活动连接于一设置有相应的第二维度方向导槽(图中未显示)的承载台28，所述承载台28上设置有第二运动机构以实现转运台27相对所述承载台28在第二维度方向的直线位移。

在本申请的一些实施例中，所述转运台27内部或外部设置有驱动机构，用于驱动转运台 27在所述机座的水平导轨271上移动。在一个实施例中，所述转运台27驱动机构包括：沿所述水平导轨设置且与所述转运台27连接的行进丝杠(图中未显示)，与所述行进丝杠连接的行进电机(图中未显示)。利用所述行进电机，驱动所述转运台27沿着导轨271行进，所述转运台27上的行进电机与铺设于导轨上的所述行进丝杠连接，实现所述转运台27在导轨上沿第二维度方向即储料区与切割区之间的最短距离方向的位移。

在本申请的另一实施例中，所述转运台在所述储料区域与所述切割工作区之间直线位移的第一运动机构可以采用行进电机与滚珠丝杠副配合的形式，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠及与滚珠丝杠相适配的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述转运台相连，所述行进电机带动所述滚珠丝杠旋转，从而通过所述丝杠螺母带动所述转运台沿所述承载台上设置的导槽做直线运动。

在本申请的一些实施例中，所述硅棒上料装置中设置有令至少一摆臂组件25在所述第一转轴21上直线位移(即在第一维度方向的位移)的第二运动机构。在本实施例的一实现方式中，所述承载台28底部还包括一第一维度方向的导轨组件，通过承载台28的底部导槽(图中未显示)与设置于机座15上设置的第一维度方向的导轨活动连接。所述第二运动机构为所述承载台28的导轨组件，包括设置在承载台28内部或外部的驱动机构，用于驱动所述承载台28在所述机座的第一维度方向导轨上移动。所述承载台28驱动机构包括：沿所述承载台 28底部导轨设置且与所述承载台28连接的行进丝杠(图中未显示)，与所述行进丝杠连接的行进电机(图中未显示)。利用所述行进电机，驱动所述承载台28沿着机座导轨行进，所述承载台28上的行进电机与铺设于机座导轨上的所述行进丝杠连接，实现所述承载台28在机座导轨上沿第一维度方向即平行于第一转轴21直线方向的位移。

在本申请的另一实施方式中，令至少一摆臂组件在所述第一转轴上直线位移的第二运动机构可以采用行进电机与滚珠丝杠副配合的形式，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠及与滚珠丝杠相适配的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述承载台相连，所述行进电机带动所述滚珠丝杠旋转，从而通过所述丝杠螺母带动所述承载台沿做机座上设置的导槽做直线运动。

实际生产工艺中，硅棒通常不是等径的圆柱体，而是一头大一头小或者其他类型，不同硅棒的重心在硅棒长度方向上的位置由硅棒的具体形态决定，在硅棒转移中需要满足不同承托机构对硅棒的支持产生的力矩与重力力矩相互平衡以确保硅棒在转移中不发生轴向的掉落。在本申请的一些实施例中，所述至少二转运台对应的承载台至少有一承载台设置了底部导轨组件即第二运动机构以带动实现承载台上的转运台在第一转轴直线方向的位移，所述可沿着第一转轴直线方向运动的承载台数量也可以大于一。所述设置有第二运动机构的承载台带动对应转运台及摆臂组件在第一转轴直线方向的运动以实现摆臂组件在第一转轴上的位置调整，即实现承托机构相对硅棒在硅棒长度方向上的调整，进而实现承托机构位置相对硅棒重心位置的调整。

诚如前述，在硅棒加工中常见的硅棒长度为大约800mm至5000mm，常见硅棒质量大约为400kg或更重，在硅棒转移中由两个硅棒承托机构保证硅棒的平衡，通常硅棒转移中的两个承托点或面位于硅棒两端，与两端承托处接触的硅棒表面承受的压力较大可能破坏硅棒结构的完整，请参阅图11显示的本申请的硅棒上料装置的侧视图，在图示实施例中，所述摆臂组件数量为间隔设置的四个，包括位于所述第一转轴两端的第一摆臂组件25A与第二摆臂组件25B，及依据预设的间隔分别轴接于所述第一转轴21两端之间的第三摆臂组件25C与第四摆臂组件25D。在硅棒转移中每一承托机构252与硅棒接触面处的压强小于常见技术中两个承托机构252或夹具运送中接触面压强。

在本申请的一些实施例中，所述第三摆臂组件25C或第四摆臂组件25D的转运台对应的承载台设置了第二运动机构以实现带动承载台上的转运台在第一转轴21直线方向的位移，用于根据所述待切割硅棒的重心位置调节承载位置。在本实施例的一实现方式中，所述第二运动机构可设置为带有驱动电机的导轨组件。

在本申请的一些实施例中，如图13所示，显示为图11中c处的放大示意图，所述硅棒上料装置还包括有一第二转轴22，所述第二转轴22由一第二驱动装置24驱动，与第一转轴 21平行设置地贯穿所述第一、第二、第三及第四摆臂组件，轴接于所述摆臂组件25之上，并且位于所述摆臂本体251的第一转轴21与所述承托机构252之间，所述第二驱动装置24设置在第二转轴22一端。

本申请的进一步改进在于，所述第一驱动装置与第二驱动装置分别设置在第一转轴或第二转轴在长度方向的两端，分别位于所述第一转轴与第一摆臂组件轴接处·、第二转轴与第二摆臂组件轴接处的转轴末端，在长度方向上实现所述摆臂组件机械布局的质量均衡，在空间布局上实现所述摆臂组件结构空间利用率提高而相应减少所述摆臂组件体积。

在本申请的一些实施中，所述摆臂本体包含一内置空间，即所述摆臂本体设置为具有容纳空间的结构，用于存容所述第一转轴、第二转轴与所述摆臂本体轴接的轴接组件。

在本申请的一些实施例中，所述摆臂组件的承托机构包括一主动齿轮、一被动齿轮与一机械手组件，所述机械手组件包括机械手本体与承托件。

请参阅图14，显示为本申请的硅棒上料装置的摆臂本体251及承托机构252的剖视图，所述摆臂本体251的内置空间中设置有相互啮合的齿轮，从摆臂端至末端方向分别为一主动齿轮2522，一被动齿轮2523，所述每一摆臂组件25的主动齿轮2522轴接与第二转轴22，在第二转轴22的驱动下转动；所述被动齿轮2523与主动齿轮2522啮合，同时所述承托件25212的齿部252121与所述被动齿轮2523啮合。

如图14所示，所述机械手本体25211固定设置在所述摆臂结构的摆臂本体251末端，为一在长度方向呈圆弧弯曲的U型、C型、或月牙型的钢结构(图中未予以显示)，弧长方向对称轴与摆臂结构的对称轴共轴设置。

所述承托件25212活动设置于所述机械手本体25211上，用于承载所述待切割硅棒16，包括与所述被动齿轮2523相啮合的齿部252121与轮廓可顺应容纳所述待切割硅棒16的承托部252122。所述齿部252121为弧形的齿条结构，活动设置在机械手本体25211上，所述齿条的弧形顺应机械手本体25211的弧形镶嵌的设置在所述机械手本体25211的U型、C型、或月牙型的腔内部。所述承托部252122固定设置在齿部252121上，跟随齿部252121运动。

在本申请的一实施例中，所述机械手本体25211的U型、C型、或月牙型钢结构为存在缺口的U型、C型、或月牙型结构，如图所示，所述缺口设置在圆弧周长的对称轴处，使得所述承托机构252的被动齿轮2523与所述承托件25212的齿部252121在中部缺口处相啮合。

在本申请的一实施例中，所述机械手组件2521的承托部252122轮廓上设置有平行设置的一列圆柱滚珠，所述圆柱滚珠在硅棒转移中与待切割硅棒16表面直接接触，所述圆柱滚珠沿的公切线形成的圆弧半径略大于硅棒常见半径范围，用于在承载硅棒时确保所述承托机构 252实现所承载硅棒的可放置在其内圆槽内，并使得两者的弧面相近而限制承载时硅棒发生滚动等位移。

在本申请的一实施例中，所述第二驱动装置可设置为一驱动电机，电机轴与所述第二转轴22轴接带动第二转轴22的旋转，实现轴接于所述第二转轴22上的主动齿轮2522的旋转。所述摆臂主体内置空间中的主动齿轮2522在第二转轴22的带动下以所述第二驱动转轴的转速及方向旋转。在所述主动齿轮2522的带动下与其啮合的被动齿轮2523产生相对于主动齿轮2522旋转方向相反的旋转，所述被动齿轮2523旋转的角速度大小由主动齿轮2522与被动齿轮2523的齿数关系及主动齿轮2522的转速大小决定；进一步地，与所述被动齿轮2523啮合的齿部252121产生相对于被动齿轮2523旋转方向相反的旋转，所述齿部252121旋转的角速度大小由齿部252121所在圆弧的半径与所述被动轮的半径之间的大小关系及被动轮的转速大小共同决定。即所述齿部252121的旋转角速度由所述第二驱动装置的电机转速(为可变值)和所述主动齿轮2522、被动齿轮2523及齿条的齿数或半径关系决定(为固定值)，即所述承托件25212相对机械手本体25211的旋转角速度由第二驱动装置输出的转速决定，旋转方向与所述第二驱动装置输出的旋转方向相同。

本申请的进一步改进在于，所述第二驱动装置与第一驱动机构对应的驱动电机之间转矩可存在协同关系。如图14至图16所示的摆臂组件在硅棒转移中由第一驱动装置的驱动下绕所述第一转轴21转动的不同状态，在所述硅棒上料装置进行硅棒转移的过程中，当所述承托机构252的承托部252122处于承载状态时，所述摆臂组件25藉由绕第一转轴21的转动带动，所转轴的旋转带动摆臂本体251在第一转轴21的法平面内的角位移，所述摆臂本体251 的旋转角速度由第一驱动装置决定。所述摆臂本体251及其末端的机械手组件2521跟随摆臂本体251以第一转轴21为旋转中心、第一转轴21旋转的角速度为转速进行旋转运动。

特别的，所述第二驱动装置在承载状态中驱动所述第二转轴22在与第一转轴21转向相反的方向旋转，以实现所述承托件25212绕齿条圆弧所在圆心的旋转，所述承托件25212同时进行以第一转轴21为圆心的旋转定义为第一旋转运动，齿条圆弧所在圆心的旋转定义为第二旋转运动，所述第二旋转运动即为所述承托件25212跟随摆臂本体251进行的由第一转轴21控制的第一旋转运动与由第二转轴22控制的相对于机械手本体25211的旋转运动的合成。

所述第一驱动装置与第二驱动装置的协同关系即转速大小与方向的关系，所述第一驱动装置与第二驱动装置分别控制所述承托部252122的两个旋转运动，使得所述承托件25212第二旋转的角速度为0，所述处于转移状态的待切割硅棒16随承托件25212的运动在储料区至切割区间位移，并保持与承托部252122的相对位置不发生改变。

在本申请的另一实施例中，所述第一驱动装置与第二驱动装置可以相互独立工作，分别控制所述第一旋转运动与齿条相对所述机械手本体的旋转运动，以共同控制承托部空间位置改变及第二旋转运动转过的角度。在对位于储料区的待切割硅棒进行转移前，所述机械手组件在第一转轴的驱动下摆动至所述承托部与硅棒处于同一水平高度，所述承托部在摆动中仅存在第一旋转运动；所述运转台导轨组件驱动运转台与设置在其上的摆臂组件和机械手组件在水平面上沿所述待切割硅棒的垂线方向进给，直至所述承托部与待切割硅棒接触；所述承托部接触到待切割硅棒后由第二转轴驱动承托件进行相对机械手本体的转动，使所述承托部位于待切割硅棒正下方，承托部与所述待切割硅棒的接触位置位于承托部弧形的对称轴线及邻位区域，继而进行由第一驱动装置与第二驱动装置以协同关系运行的硅棒转移过程。进一步的，在所述硅棒转移过程中，所述转运台导轨的行进电机、所述承载台导轨的行进电机分别驱动所述摆臂组件及设置于摆臂组件上的机械手在第二维度方向、第一维度方向的直线运动。所述承载台沿机座导槽在第一维度方向的直线运动、所述转运台相对承载台进行的第二维度方向的直线运动与所述第一驱动装置或第二驱动装置装置驱动的旋转运动相互独立。

本申请的进一步改进在于，所述承托部252122齿部252121的齿数大于所述被动齿轮 2523的齿数，所述被动齿轮2523的齿数大于所述主动齿轮2522的齿数，在由第二驱动装置及所述主动齿轮2522、被动齿轮2523及齿部252121的齿数或半径关系共同决定的第二旋转运动中，遵循齿轮外部啮合的基本原理所述主动齿轮2522的角速度、所述被动齿轮2523角速度、所述齿部252121角速度的大小关系为依次减小，实现在第二旋转运动中对所述承托件 25212的精确控制。

在本申请的一实施例中，所述承托部252122与所述待切割硅棒的接触面具有缓冲材料。在本实施例的一些实现方式中，所述承托部252122与待切割硅棒的接触面的采用具有弹性的橡胶材料制成，或者硅胶或由其他具有弹性形变、阻尼特性或缓冲特性的材料制成，以保护与其接触的所述待切割硅棒的表面不被划伤或磕碰。

请参阅图17，显示为另一实施例中摆臂本体251及承托机构252的剖视图，所述承托机构252包括一设置于所述摆臂本体251内置空间的主动齿轮2522和设置于摆臂本体251末端的机械手组件2521。所述主动齿轮2522与所述第二转轴轴接，在第二转轴的带动下跟随第二转轴转动。所述机械手组件2521包括机械手本体25211和承托件25212，所述机械手本体25211固定设置在摆臂本体251末端，包括一在长度方向呈圆弧弯曲的槽结构。

所述承托件25212活动设置在所述机械手本体25211上，用于承载所述待切割硅棒，包括与所述被动主动齿轮2522相啮合的齿部252121与轮廓可顺应容纳所述待切割硅棒的承托部252122。所述齿部252121为弧形的齿条结构，活动设置在机械手本体25211上，所述齿条的弧形顺应机械手本体25211的结构槽的弧形镶嵌的设置在所述机械手本体25211上。所述齿部252121与所述摆臂本体251内置空间的主动齿轮2522啮合，在第二转轴的转动下藉由内置空间的主动齿轮2522带动所述承托件25212相对机械手本体25211旋转。所述承托部 252122固定设置在齿部252121上，跟随齿部252121运动。

所述承托件25212跟随所述机械手本体25211在第一驱动装置驱动下绕所述第一转轴旋转，同时在所述第二驱动装置的驱动下相对所述机械手本体25211旋转。在本实施例的一实现方式中，所述第二驱动装置包括一驱动电机，在所述第二转轴的一端与所述第二转轴轴接。所述第二驱动装置驱动第二转轴转动，进而带动所述摆臂结构内置空间的主动齿轮2522与第二转轴以相同角速度转动，所述齿部252121在与其啮合的主动齿轮2522的带动下以一定角速度相对于机械手本体25211转动。所述承托件25212绕第一转轴21旋转的转速由第一驱动装置决定，所述承托件25212相对机械手本体25211的转动由第二驱动装置及所述齿部252121 与内置空间的主动齿轮2522的半径比决定，所述第一驱动装置与第二驱动装置分别独立控制所述承托件25212的两个旋转运动。

在本申请的一实施例中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在一定的协同关系下驱动所述第一转轴与第二转轴旋转，所述承托部252122相对其外接圆圆心的旋转速度由承托部 252122绕第一转轴的旋转和相对机械手本体25211的旋转的矢量和。如图17至图19所示的摆臂组件在承载状态下绕第一转轴旋转至不同角度的示意图，所述协同关系下运行的第一驱动装置23与第二驱动装置24对所述承托件25212相对其外接圆圆心的角度改变相互补偿，以实现所述承托部252122相对于以承托部252122的外接圆圆心为旋转中心的旋转运动的角速度始终为0。所述第一驱动装置与第二驱动装置在转移作业中以所述协同关系驱动，实现所述承托件25212在处于承载状态的转移过程中与所承载的待切割硅棒不发生相对转动。

在本申请的另一实施例中，所述齿部252121的齿数大于所述摆臂本体251内置空间的主动齿轮2522的齿数，由第二驱动装置控制的角速度传动从所述第二转轴至所述齿部252121 为减速传动，以实现在所述承托件25212相对机械手本体25211的旋转中对所述承托件25212 的精确控制。

在本申请的另一实施例中，所述摆臂组件的承托机构包括机械手组件，所述机械手组件设置于所述摆臂本体的末端。所述机械手组件包括机械手本体与承托件，所述机械手本体固定设置在所述摆臂本体上跟随摆臂本体运动；所述承托件活动设置在所述机械手本体上，用于承载所述待切割硅棒。所述承托件与所述第二转轴动力连接，在第二转轴转动时带动所述承托件在所述机械手本体转动。

在本实施例的一实现方式中，所述承托件相对于所述机械手的转动由第二驱动装置控制第二转轴转速，藉由第二转轴带动所述承托件以一定转速转动；所述机械手本体跟随所述摆臂本体由第一驱动装置驱动进行绕所述第一转轴旋转。所述第一驱动装置与第二驱动装置可相对独立的分别驱动所述摆臂本体绕第一转轴的旋转与所述承托件相对机械手本体的旋转。

在本申请的另一实施例中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在一定的协同关系下驱动所述第一转轴与第二转轴旋转。所述承托件跟随所述机械手本体在第一驱动装置驱动下绕所述第一转轴旋转，同时在所述第二驱动装置的驱动下相对所述机械手本体旋转，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置以协同关系输出转速，使得所述第一驱动装置与第二驱动装置的运行对所述承托件相对其外接圆圆心的角度改变相互补偿，以实现所述承托部相对于以承托部的外接圆圆心为旋转中心的旋转运动的角速度始终为0。所述第一驱动装置与第二驱动装置在转移作业中以所述协同关系驱动，实现所述承托件在处于承载状态的转移过程中与所承载的待切割硅棒不发生相对转动。

在本申请的硅棒上料装置进行硅棒转移的过程中，在对位于储料区的待切割硅棒进行转移前，所述机械手组件在第一转轴的驱动下跟随所述摆臂本体摆动，至所述承托部与硅棒处于同一水平高度，在摆动过程中所述摆臂组件的旋转运动由第一驱动装置独立驱动；所述运转台导轨组件驱动运转台与设置在其上的摆臂组件和机械手组件在水平面上沿所述待切割硅棒的垂线方向进给，直至所述承托部与待切割硅棒接触；所述承托部接触到待切割硅棒后由第二转轴驱动承托件进行相对机械手本体的转动，使所述承托部位于待切割硅棒正下方，承托部与所述待切割硅棒的接触位置位于承托部弧形的对称轴线及邻位区域，继而进行由第一驱动装置与第二驱动装置以协同关系运行的硅棒转移过程。

进一步的，在所述硅棒转移过程中，所述转运台的导轨的行进电机、所述承载台导轨的行进电机分别驱动所述摆臂组件及设置于摆臂组件上的机械手在第二维度方向、第一维度方向的直线运动。所述承载台沿机座导槽在第一维度方向的直线运动、所述转运台相对承载台进行的第二维度方向的直线运动与所述第一驱动装置或第二驱动装置装置驱动的旋转运动相互独立。

本申请的硅棒上料装置的进一步改进还在于，所述摆臂组件设置有检测装置，用于检测所述承托部与所述待切割硅棒的接触，用于在上料工作中，检测到承托部与所述待切割硅棒的接触，并在机械手承托待切割的硅棒后，令所述第一转轴及第二转轴的驱动电机开始工作，即抬升摆臂执行送件。

在本申请的一些实施例中，所述检测装置包括压力传感器，设置于所述承托部，所述压力传感器包括压力敏感元件与信号处理单元。在对位于储料区的待切割硅棒进行转移前，所述机械手组件在第一转轴的驱动下跟随所述摆臂本体摆动，至所述承托部与硅棒处于同一水平高度，在摆动过程中所述摆臂组件的旋转运动由第一驱动装置独立驱动；所述运转台导轨组件驱动运转台与设置在其上的摆臂组件和机械手组件在水平面上沿所述待切割硅棒的垂线方向进给，直至所述承托部与待切割硅棒接触；所述压力传感器的压力敏感元件接触到所述待切割硅棒，输出接触信号，所述转运台在第二维度方向上执行一短距离的相对所述待切割硅棒后退的操作；在所述承托部与待切割硅棒的分离状态下由第二转轴驱动承托件进行相对机械手本体的转动，使所述承托部位于待切割硅棒正下方，继而所述摆臂组件转动将硅棒抬起，所述承托部在第一驱动装置、第二驱动装置、运转台导轨组件、及承载台导轨组件共同驱动的状态下从储料区至切割区转移所述待切割硅棒。所述硅棒上料装置将待切割硅棒运送至切割区，所述摆臂本体旋转将待切割硅棒放置在切割工作区的承载台面上，令所述第二转轴的驱动电机驱动第二转轴反向转动，驱动所述承托部转动以释放所述待切割硅棒的底部，并令转运台在第二维度方向远离待切割硅棒。

利用所述检测装置，通过对压力高敏感的压力敏感元件或接触式传感器，在对待切割硅棒转移的前在所述承托部靠近待切割硅棒过程至接触即停止，后续旋转至所述待切割硅棒下方进行承托，可防止所述待切割硅棒在承托中稳定被破坏或表面结构被破坏，确保硅棒转移全过程的运送安全。

综上所述：本申请公开的硅棒阶段设备，在第二方面提供的一种硅棒上料装置，通过设置一通过第一驱动装置驱动的摆臂组件结构，实现承载并转移待切割硅棒，并对摆臂组件的承载机构设置相应的运动跟随装置或由第二驱动装置驱动的机械手组件，在所述硅棒上料装置的承托部处于承载状态时，根据机械结构以预设的驱动装置之间的关系同时驱动第一驱动装置与第二驱动装置，以实现运送中待切割硅棒与承托部不发生相对移动的平稳运送效果；再者，本申请中的摆臂组件可设置在可沿第二维度方向运动的转运台上，同时转运台可活动设置在可沿第一维度方向运动的承载台上，各个运动之间相对独立，使所述硅棒上料装置在运送过冲中有较大的运送范围与灵活性；本申请的硅棒上料装置，在实现自动化上料，增加硅棒运送效率的同时确保了运送的安全性，并提高了运送过程的机动性，有效克服了现有技术的种种缺点而具有高度产业价值。

本申请的硅棒截断设备在第三方面申请一种硅棒下料装置，所述硅棒下料装置设置于所述切割工作区的出料端，用于夹持并运输截断后符合工件规格的单段硅棒截段，以便于下料。现有技术中对硅棒截断设备加工后的硅棒截段进行搬运的方式通常为人工搬运或推拉截断台面，影响企业的生产效率；常见的待切割硅棒质量大约为400kg及以上，人工及推拉搬运的方式需要大量人力，安全性与经济性低下。

如图20所示，显示为本申请的硅棒截断设备的硅棒下料装置在一实施例中的结构示意图，所述硅棒下料装置包括：取料臂31与夹持件32。

所述取料臂31呈悬吊状活动设置在所述硅棒截断设备的顶架19上，可沿着所述顶架19 平移，所述取料臂31包括有一伸缩机构；所述取料臂31平移运动的轴线设置在切割区内的待切割硅棒轴线的正上方。

所述夹持件32设置在所述取料臂31的底端，用于夹持在切割区进行截断后的符合工件规格的单段硅棒截断。所述取料臂31与所述夹持件32在整体上呈现左右对称或镜像对称的结构。

在本实施例的一实现方式中，所述取料臂31与所述顶架19通过一导轨组件活动连接，所述导轨组件包括：设置在顶架19上的导槽312，固定设置于取料臂31上部的导轨311，设置于所述取料臂31上部的取料臂驱动机构313。所述导轨311与相配合的所述导槽312设置在第一维度方向，使所述取料臂31沿着所述导槽312产生相对硅棒轴向的位移，在实际中根据加工后的硅棒截段的位置调整取料臂31的位置以实现后续对硅棒截段的夹持。

在本申请的一实施例中，所述取料臂驱动机构311包括：沿所述取料臂31上部的导轨 311设置且与取料臂31连接的行进丝杠(图中未显示)，与所述行进丝杠连接的行进电机313。利用所述行进电机313，驱动所述取料臂31沿着导轨311行进，所述取料臂31上的行进电机313与铺设于导轨311上的所述行进丝杠连接，实现所述取料臂31在导轨311上沿第一维度方向即沿放置于切割区的硅棒或硅棒截段的轴向运动。

在本申请的另一实施例中，所述取料臂驱动机构可以采用行进电机与滚珠丝杠副配合的形式，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠及与滚珠丝杠相适配的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述取料臂相连，所述行进电机带动所述滚珠丝杠旋转，从而通过所述丝杠螺母带动所述取料臂沿所述顶架设置的导槽做直线运动。

在本申请的另一实施例中，所述导轨组件还包括限位块(图中未予以显示)，用于限制所述取料臂在顶架上的过度位移。在本实施例的实现方式中，所述限位块可根据所述取料臂的运动需要设置为控制行程式、固定式或可调节式。

请参阅图21，显示为本申请的硅棒下料装置在一实施例中的示意图，其中图21a为所述硅棒下料装置的正视图，图21b为所述硅棒下料装置的后视图。在本申请的一实施例中，所述伸缩机构314可设置为一升降导轨组件，所述升降导轨组件包括：升降导轨3141、与升降导轨3141相配合的导槽3142及升降导轨驱动机构3143，其中：所述升降导轨3141固定设置在所述夹持件32上部，沿升降方向布置；所述与升降导轨3141相配合的导槽3142结构设置在取料臂31上，沿所述取料臂31的对称轴布置在升降方向；所述升降导轨3141驱动机构可设置为气缸伸缩组件，气缸伸缩组件设置在所述取料臂31与夹持件32之间，两端分别连接取料臂31与夹持件32，通过气缸伸缩组件的升降轴31433的伸缩，带动所述夹持件32在升降方向的运动。

在本申请的一实施例中，所述气缸伸缩组件包括：气缸支座31431、气缸31432、及连接气缸31432的升降轴31433，其中：所述气缸支座31431设置在所述取料臂31上，与所述取料臂31固定连接，呈四边形；所述气缸31432设置于所述气缸支座31431上，气缸支座31431 作为气缸31432固定设置的下底板；所述气缸31432包括气缸锥杆(图中未予以显示)，所述气缸锥杆贯穿所述气缸支座31431伸入所述气缸支座31431下方的伸缩空间；所述升降轴 31433设置在气缸锥杆下端，包括一可实现伸、缩双向控制的复合阀，所述复合阀也为杆状；在本实施例的一实现方式中，所述气缸锥杆下端通过一联轴器与所述升降轴31433连接；所述升降轴31433下端即自由端与所述夹持件32的升降导轨3141固定连接，如图所示实施例中，所述夹持件32的升降导轨3141末端固定设置有一T型架，所述升降轴31433末端与所述T型架固定相连。

在本申请的一实施例中，由所述气缸31432驱动气缸锥杆带动升降轴31433的伸缩运动，所述夹持件32的升降导轨3141在升降轴31433的推拉作用下沿所述取料臂31的升降导槽 3142进行升降运送，藉以实现所述夹持件32整体在升降方向的位移。

请参阅图22，显示为本申请的硅棒下料装置在一实施例中的夹持件的结构示意图，所述夹持件包括第一夹持块321、第二夹持块322及驱动齿轮，其中：所述第一夹持块321包括第一齿条以及与所述第一齿条联动的第一夹持部3212；所述第二夹持块322相对于所述第一夹持块321呈镜像设置，包括第二齿条以及与所述第二齿条联动的第二夹持部3222；所述第一齿条一端固定设置在所述第一夹持部3212上，所述第二齿条一端固定设置在所述第二夹持部3222上；所述驱动齿轮设置在所述夹持件中部的水平构建板35上，所述驱动齿轮连接一电机的动力输出轴，并同时与所述第一齿条、所述第二齿条相啮合，在电机带动下，所述驱动齿轮正向转动时带动所述第一夹持部3212与第二夹持部3222相向运动，即使得所述第一夹持部3212与第二夹持部3222的距离减小，即可执行夹持动作；所述驱动齿轮在电机带动下逆向转动时带动所述第一夹持部3212与第二夹持部3222背向运动，即使得所述第一夹持部3212与第二夹持部3222的距离增加，即可执行释放动作。

在本申请的一实施例中，所述第一夹持部3212及第二夹持部3222底端用于接触硅棒截段的夹持面设计为弧形，所述夹持面的弧形的半径设计为常见硅棒外径，用于贴紧所述硅棒截断的弧面；所述夹持部的长度设计为常见的据加工规格切割后的硅棒截段长度。

所述水平构建板35下表面设置有两条沿第二维度方向布置的相互平行的导轨351，所述第一夹持部3212与第二夹持部3222通过水平构建板35下表面的导轨351活动设置在所述水平构建板35上。所述第一夹持部3212与第二夹持部3222顶部分别固定设置有第一水平滑块组件3213与第二水平滑块组件3223，所述第一水平滑块组件3213与第二水平滑块组件 3223活动设置在所述水平构建板35的导轨上，可沿水平构建板的导轨351滑动。在所述第一齿条、第二齿条的带动下，所述第一水平滑块组件3213、第二水平滑块组件3223分别沿所述水平构建板的导轨运动。所述第一水平滑块组件3213为底部固定设置在所述第一夹持部 3212上方的两个滑块，并且两滑块在所述第一夹持部3212上固定位置的连线在第一维度方向上；所述第二水平滑块组件3223为底部固定设置在所述第二夹持部3222上方的两个滑块，并且两滑块在所述第二夹持部3222上固定位置的连线在第一维度方向上。

请参阅图23至图24，显示为所述夹持件驱动装置在不同状态下的结构示意图，视图方向为从所述夹持件的从下至上所观察结构的投影，所述驱动齿轮323设置在所述夹持件的水平构建板35上，轴接一驱动电机的动力输出轴，所述驱动电机324固定设置在所述水平构建板35下表面上。所述第一齿条3211与第二齿条3221分别与所述驱动齿轮323的前侧与后侧啮合，在图示实施例中显示为，所述第一齿条3211与第二齿条3221分别与所述驱动齿轮323 的驱动齿轮323的上侧与下侧啮合。在所述驱动齿轮323的带动下，所述第一齿条3211与第二齿条3221分别产生相应的运动，基于齿轮间或齿轮与齿条间外部啮合的基本规律，所述第一齿条3211在驱动齿轮323旋转时，沿与所述驱动齿轮323上侧齿部的线速度的反方向运动；所述第二齿条3221在驱动齿轮323旋转时，沿所述驱动齿轮323下侧齿部的线速度的反方向运动。所述驱动齿轮323旋转时关于齿轮中心对称的齿(如图示实施例中上侧与下侧的齿部)必然满足线速度方向相反的关系，即分别与驱动齿轮323两侧啮合的第一齿条3211与第二齿条3221的运动方向总是相反，表现为相向靠近或相互远离的运动。如图23所示实施例，所述驱动齿轮323处于正转状态，所述第一齿条3211与第二齿条3221相向靠近；如图 24所示实施例，所述驱动齿轮323处于反转状态，所述第一齿条3211与第二齿条3221相互远离。

所述驱动齿轮323正转或逆转时，所述第一齿条3211与第二齿条3221产生相应的相向或远离运动，所述第一齿条3211与第二齿条3221的运动分别带动所述第一夹持部与第二夹持部的第一水平滑块组件3213、第二水平滑块组件3223沿着所述水平构建板35底面设置的相互平行的导轨产生相向或远离的滑动，即所述第一夹持部、第二夹持部产生相互靠近或相互远离的运动。

在本申请的一实施例中，所述硅棒下料装置对加工后的硅棒截段进行夹持的过程如下：

所述硅棒下料装置的取料臂在取料臂上端导轨的行进电机带动下沿顶架上的导槽运动，沿第一维度方向向所述硅棒截断移动，所述硅棒下料装置的夹持部在所述取料臂的带动下沿第一维度方向运动，当所述第一及夹持部运动至位于所需夹持的硅棒截段的正上方时取料臂沿顶架导槽的运动停止。

所述取料臂及夹持件在水平方向的位置固定后，所述夹持件的驱动齿轮在电机带动下反转，另所述第一夹持部与第二夹持部分离至一大于硅棒截段直径的距离，以防止所述夹持部在下降运动中与所述硅棒截段发生触碰。所述伸缩机构如气缸伸缩组件驱动升降轴在升降方向运动，使所述第一及第二夹持部向下运动靠近所述需夹持的硅棒截段，至所述第一夹持部与第二夹持部与所述硅棒截段位于同一水平面上，即停止伸缩运动。所述驱动电机反转的运动与所述伸缩机构的运动相对独立，在实现方式上只需满足第一及第二夹持部运行至所述硅棒截段的水平面上(即第一夹持部、第二夹持部分别位于所述硅棒截段的左右两侧)，并满足运动中夹持件与硅棒截段不发生碰撞即可。

所述驱动齿轮正转以控制所述第一夹持部与所述第二夹持部相互靠近即相互趋近所述硅棒截段，至接触并夹紧所述硅棒截断时所述停止运动。

所述夹持件在夹持了硅棒截段后保持夹紧状态，根据预设的硅棒截段的摆放位置，相应的由伸缩机构驱动所述夹持件升降运动，由顶架与取料臂之间的导轨组件带动取料臂与夹持件整体在第一维度方向运动，至将硅棒截断放置在预设位置后所述第一夹持部与第二夹持部分离释放并随同取料臂与夹持部远离放置好的硅棒截段。

本申请的进一步改进在于，所述硅棒下料装置的第一夹持部与第二夹持部用于夹持所述单段硅棒截段的夹持面上设置有缓冲材料，所述夹持面上可设置采用具有弹性的橡胶材料、聚乙烯泡沫塑料、硅胶或由其他具有弹性形变、阻尼特性或缓冲特性的材料，以保护与其接触的所述硅棒截段的表面不被划伤或磕碰。

本申请的进一步改进在于，所述硅棒下料装置还设置有用于检测所述待切割硅棒的端部 (即首部或尾部)位置的传感器件33。

请参阅图25，显示为图21b在d处的放大示意图，所述传感器件33固定设置在连接夹持件32水平构建板与升降导轨之间的承座的镜像称线上。在本实施例的一实现方式中，所述传感器件33为接触式传感器，包括圆环形测量头331、信号线332、伸缩杆333。

所述测量头331活动设置在所述伸缩杆333自由端，可绕测量头331圆环的圆心旋转，所述伸缩杆333固定端设置在所述承座的镜像对称线上。

在检测中所述圆环形测量头331圆环表面即为接触表面，用于测量对应的测量头331与待切割硅棒16接触处的高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于硅棒承载装置的相对高度)。特别的，所述圆环形测量头331沿圆环中心旋转时，测量头331最低点的线速度方向在第一维度方向即待切割硅棒16的轴线方向，以避免所述测量头331为检测硅棒端部位置沿所述待切割硅棒16表面运动时产生对圆环形测量头331或待切割硅棒16表面的破坏。

检测过程中所述伸缩杆333控制测量头331下降至刚好接触待切割硅棒16表面，所述接触式传感器跟随取料臂31在第一维度方向相对待切割硅棒16运动，实现测量头331沿着所述待切割硅棒16表面运动，通过实时采集不同位置的高度数据，藉由待切割硅棒16端部存在直径变化，检测出需截除的端部(即首部或尾部)与可加工的硅棒中间段的交界线。

通过传感器件33检测所述待切割硅棒的端部位置，避免了人为判断的不精准使得截除的端部过长造成浪费或截除部位过短使加工后的首尾端硅棒截段不符合工件规格，有效提高了硅棒首尾端邻近的硅棒截段的工件合格率，并提高材料的利用率。

本申请的硅棒截断设置的进一步改进在于，还包括端部取料装置。所述端部取料装置设置在所述切割工作区的至少一端，用于承接所述待切割硅棒端部的切割尾料。在硅棒截断作业中，需要对待切割硅棒截取硅片样片，所述样片厚度通常为2～20mm，即不能通过硅棒下料装置进行运送。

所述端部取料装置包括旋转臂与弧形容槽；所述旋转臂设置在所述硅棒截断设备出料端的相邻切割架上，通过一轴线在升降方向的转轴活动设置在所述出料端相邻切割架的底部。所述弧形容槽固定设置在所述旋转臂的自由端，所述弧形容槽为半开放结构，以使得所述硅片样片可从弧形容槽的侧面放入。

在本申请的一实施例中，所述端部取料装置还包括驱动装置，所述驱动装置具有动力输出轴如电机，用于轴接所述旋转臂转轴，以驱动所述旋转臂在切割架底部绕转轴转动。进一步的，所述端部取料装置还包括旋转臂锁紧装置，用于在所述旋转臂旋转至待切割的硅片样片下时锁紧所述旋转臂。

在硅片样片截取的过程中，所述旋转臂在所述端部取料装置的驱动装置的驱动下旋转，至所述弧形容槽位于待切割的硅片样片下方即停止旋转，由所述旋转臂锁紧装置将旋转臂锁紧。所述出料端相邻的切割架在切割架的驱动电机驱动下旋转至双线切割的第一切割状态，并由升降机构带动切割线锯进给进行切割，在切割完成后截取得位于容槽内的硅片样片，所述旋转臂在动力输出轴的驱动下旋转远离切割架，即承接并取得所述硅片样片。

综上所述，本申请的硅棒截断设备在第三方面提供的硅棒下料装置，通过设置在机架上的取料臂与夹持件，通过气缸伸缩组件活动连接所述取料臂与夹持件，使用驱动装置驱动所述夹持件的两夹持部在第二维度方向的相向或远离动作，完成对切割后的硅棒截段的夹持与释放；再者，本申请的硅棒下料装置的取料臂通过驱动装置带动可滑移的设置在机架上，配合夹持件的升降运动和夹持部的夹持或释放动作，即可实现将硅棒截段在预设位置之间的运送，有效实现硅棒下料过程的自动化并衔接不同工序，有效提高了企业生产效率，具有高度产业价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种线切割装置，应用于对硅棒进行切割作业的硅棒截断设备，其特征在于，包括：

切割架，可旋转地设置于一升降机构上，包括旋转部，自所述旋转部朝第一方向延伸的第一悬臂，自所述旋转部朝第二方向延伸的第二悬臂，自所述旋转部朝第三方向延伸的第三悬臂；

第一多线切割轮，设置于所述第一悬臂的延伸端，具有至少二线槽；

第二多线切割轮，设置于所述第二悬臂的延伸端，具有至少二线槽，绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮之间的切割线段形成多线线锯；

单线切割轮，设置于所述第三悬臂的延伸端，绕于所述第二多线切割轮及单线切割轮之间的切割线段形成单线线锯；

其中，对所述硅棒进行截断作业时，所述切割架绕其旋转部转动以实现藉由所述多线线锯进行切割的第一切割状态以及藉由所述单线线锯进行切割的第二切割状态的转换。

2.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述多线线锯的延长线与所述单线线锯的延长线之间呈90°夹角；所述切割架于所述升降机构上可实现的±45°或90°旋转。

3.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述多线线锯的延长线与所述单线线锯的延长线之间呈60°夹角；所述切割架于所述升降机构上可实现的±60°或120°旋转。

4.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述第一切割状态为取片作业状态；所述第二切割状态为截断作业状态。

5.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述切割线以首尾相接的环形绕线方式绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间。

6.根据权利要求5所述的线切割装置，其特征在于，所述第一多线切割轮或第二多线切割轮藉由一驱动电机驱动旋转以运行绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间的切割线。

7.根据权利要求5或6所述的线切割装置，其特征在于，所述切割线为至少两根切割线绞合形成的绞线切割线。

8.根据权利要求5所述的线切割装置，其特征在于，还包括张力检测机构，包括设置于所述切割架上的张紧轮，用于检测并调整所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间切割线的张力。

9.根据权利要求8所述的线切割装置，其特征在于，还包括至少一个导线轮，设置于所述切割架上以实现所述切割线的换向。

10.根据权利要求9所述的线切割装置，其特征在于，所述切割线经所述导线轮导向至少两次绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮，并经所述导线轮导向一次绕于所述单线切割轮。

11.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述切割线通过首端绕于一放线筒及尾端绕于一收线筒，并通过多个导线轮导向的方式绕于所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间。

12.根据权利要求11所述的线切割装置，其特征在于，所述切割线经所述导线轮导向至少两次绕于所述第一多线切割轮及第二多线切割轮，并经所述导线轮导向一次绕于所述单线切割轮。

13.根据权利要求11所述的线切割装置，其特征在于，还包括至少一个张力检测机构，包括设置于所述切割架上、所述升降机构或机架上的张紧轮，用于检测并调整所述第一多线切割轮、第二多线切割轮、以及单线切割轮之间切割线的张力。

14.根据权利要求11所述的线切割装置，其特征在于，所述线切割装置在所述第一切割状态下，所述单线切割轮与所述切割线不接触；由所述第一切割状态切换至第二切割状态时，所述切割架绕其旋转部转动以使所述单线切割轮压迫所述切割线，直至到所述第二切割状态时，所述切割线绕于所述单线切割轮上以使所述单线切割轮及第二多线切割轮之间的切割线段形成单线线锯。

15.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，还包括锁紧装置，包括转动锁紧气缸。

16.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，还包括切割架位移装置，设置在所述升降机构与机座之间，用于沿所述硅棒的轴向直线位移以调节截断所述硅棒的长度。

17.根据权利要求1所述的线切割装置，其特征在于，所述升降机构上设置有调平检测装置，用于检测放置在工作区的待切割硅棒的轴心水平度。

18.根据权利要求17所述的线切割装置，其特征在于，还包括调平装置，设置在所述工作区，用于依据所述调平检测装置的检测结果对放置在所述工作区的待切割硅棒的轴心进行调平。

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