CN114102888A - 切割装置及硅棒加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种切割装置及硅棒加工设备；所述切割装置具有至少一线切割单元，所述线切割单元中通过确定切割轮及过渡轮的布设方式，令切割线以首尾相接的方式绕于切割轮及过渡轮之间，线切割单元由此形成可用于对硅棒开工切割的切割容纳空间，所述切割装置的整体结构可被化简，有益于减小装置成本；同时，环形切割线在被运行以执行切割的过程中可避免切割线的加速、减速过程对切割精度造成影响，使得切割精度提高，有益于简化后续工序。

Description

切割装置及硅棒加工设备

技术领域

本申请涉及硅工件加工技术领域，尤其涉及一种切割装置及硅棒加工设备。

背景技术

光伏发电领域中，通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的，这种硅片由太阳能硅材料通过线锯切割而成。目前，以金刚线为代表的线切割技术由于具有生产效率高、作业成本低、作业精度高等特点，被广泛应用于硅材料切割生产中，所述硅材料可例如为单晶硅材料或多晶硅材料，所述硅材料切割作业则包括但不限于截断作业、开方作业、切片作业等。

以线切割技术应用于单晶硅棒的开方作业为例，先放置待切割硅棒并对其定位，再利用线切割装置从待切割硅棒的一端面进入且沿硅棒长度方向进给直至切割线锯从待切割硅棒的另一端面穿出，以此实现硅棒周向上切割出四个两两平行的轴切面，其中，常用的线切割装置包括单线切割装置和多线切割装置。

切割过程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。在此过程中，存在切割线的整体长度过长使得切割线中张力不均的问题，以及切割线运行时往复运行，以令切割线在收线筒与放线筒之间往复转移(缠绕)，在切割线运行方向切换时，通常会经历运行加速及减速的过程，由此可能会在切面上形成一定的波纹度或令切割面的平整度不高。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种切割装置及硅棒加工设备，以解决现有技术中存在的切割精度不高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请在第一方面公开一种用于硅棒加工的切割装置，包括：切割架及至少一线切割单元，其中，所述线切割单元包括：切割线；第一切割轮及第二切割轮，设于所述切割架，其中，所述第一切割轮及第二切割轮的轮面相平行或共面，切割线绕于所述第一切割轮及第二切割轮以形成切割线锯；第一过渡轮，设于所述第一切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第一切割轮的切割线以令绕于所述第一切割轮的切割线共面于所述第一切割轮的第一切割线槽所在平面；第二过渡轮，设于所述第二切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第二切割轮的切割线以令绕于所述第二切割轮的切割线共面于所述第二切割轮的第二切割线槽所在平面；至少一第三过渡轮，设于所述第一过渡轮及第二过渡轮之间，用于牵引所述第一过渡轮与所述第二过渡轮之间的切割线，以令所述待线切割单元中形成一切割容纳空间；其中，所述切割线绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第一过渡轮、第二过渡轮及第三过渡轮之间以形成首尾相接的闭环切割线。

本申请在第二方面公开了一种硅棒加工设备，其特征在于，包括：机座，具有硅棒加工平台；如本申请第一方面的任一项实施方式所述的切割装置，用于对待切割硅棒进行切割。

综上所述，本申请的切割装置在一实施方式中具有如下有益效果：所述切割装置具有至少一线切割单元，所述线切割单元中通过确定切割轮及过渡轮的布设方式，令切割线以首尾相接的方式绕于切割轮及过渡轮之间，所述切割装置的整体结构可被化简，有益于减小装置成本；同时，环形切割线在被运行以执行切割的过程中可避免切割线的加速、减速过程对切割精度造成影响，使得切割精度提高，有益于简化后续工序。

附图说明

本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为本申请的切割装置在一实施例中的结构示意图。

图2显示为本申请的切割装置在一实施例中的结构示意图。

图3显示为本申请的切割装置的线切割单元在一实施例中的结构示意图。

图4a及图4b分别显示为本申请的切割装置的线切割单元在一实施例中的正视图及立体示意图。

图5显示为本申请的切割装置在一实施例中的部分结构示意图。

图6显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的部分结构示意图。

图7a及图7b分别显示为图6所示的硅棒加工设备中任一硅棒夹具的俯视图及立体示意图。

图8显示为本申请的切割装置在一实施例中的结构示意图。

图9显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的简化结构示意图。

图10显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的部分结构示意图。

图11显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的结构示意图。

图12显示为图11所示的硅棒加工设备的部分结构示意图。

图13显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的结构示意图。

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、电气以及操作上的改变。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或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如，第一切割轮可以被称作第二切割轮，并且类似地，第二切割轮可以被称作第一切割轮，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一切割轮和第二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切割轮。相似的情况还包括第一过渡轮、第二过渡轮与第三过渡轮，或者第一齿条与第二齿条等。

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。

晶体硅在工业生产中通常被加工为硅片形态后再用于产品制造，其中，原始获得的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例如为5000mm或5360mm等长度规格的单晶硅棒，又或大约为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。

如背景技术所述，现有硅片的制作流程，一般是先将多晶硅脆状材料提拉为单晶硅棒，然后采用开方机进行开方；此时，切割机构沿硅棒长度方向进给并在硅棒周向上切割出四个两两平行的平面，使得硅棒截面呈类矩形；开方完毕后，再采用多线切片机沿长度方向对开方后的硅棒进行切片，得到所需硅片。

在常见的开方切割实现方式中，钢线或金刚线通过导线轮(过渡轮)引导，在切割辊(切割轮)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。

通常的，切割装置中切割轮及过渡轮布置复杂，对应的绕线方式复杂、所需的切割线过长使得切割线中可能存在张力不均的问题，则存在切割力度、切割速度难以控制一致导致切割精度下降的问题；再者，在现有的切割装置中切割线需往复运行以使得切割线往复缠绕于作为贮丝筒的收线筒与放线筒间，切割线由此需经历加速及减速的过程使得切割速度不均，由此可能造成切割面的精度下降例如平整度降低、形成表面波纹等问题。

有鉴于此，本申请提供了切割装置，可应用于硅棒加工设备，本申请的切割装置中藉由线切割单元中切割轮、过渡轮的布设方式以及环形切割线的绕线方式，使得切割过程中切割线可单向且高速运行，有益于提高切割精度，同时切割装置中可省去贮丝筒，切割装置的结构被简化可使得生产成本降低，同时切割装置所占的设备空间减小，有益于将切割装置灵活布设于硅棒加工设备中，以协同硅棒加工设备中其他部件完成加工作业。

在本申请提供的实施例中，为明确方向的定义与不同结构之间运作的方式，定义一个由第一方向、第二方向、第三方向定义的三维空间，所述第一方向、第二方向、第三方向均为直线方向且相互两两垂直。例如，将设有所述切割装置的硅棒加工设备的长度延伸方向也即硅棒放置于其上时硅棒的轴心线(轴线)方向定义为第一方向(也即，前后方向)，将硅棒加工设备的宽度延伸方向也即左右方向定义为第二方向(也即，左右方向)，将重垂线方向定义为第三方向(也即，竖直方向、垂向、上下方向或升降方向)。

在本申请提供的任一实施例中，所述硅棒的端面均是指代硅棒长度方向即沿第一方向相对的两个面，例如对待切割的硅棒，其两个端面呈圆形或类圆形，所述硅棒的侧面为弧面；对于已切割的硅棒，其两个端面呈矩形或类矩形，所述硅棒的侧面即硅棒长度方向的通常呈矩形的四个侧面。

所述切割装置包括：切割架及至少一线切割单元；其中，所述至少一线切割单元设于所述切割架，所述线切割单元包括：多个切割轮、过渡轮、以及切割线，所述切割线绕于所述多个切割轮及过渡轮以形成至少一切割线锯。

在一些实施方式中，所述线切割单元中的多个切割轮及过渡轮连接于所述切割架，又或，所述多个切割轮及过渡轮通过支架、连接板、或安装框架设于所述切割架，在此，用于设置多个切割轮及过渡轮的载体可以为不同形式，本申请不做限制。

在本申请提供的实施例中，所述切割装置包括：切割架及至少一线切割单元，其中，所述线切割单元包括：切割线；第一切割轮及第二切割轮，设于所述切割架，其中，所述第一切割轮及第二切割轮的轮面相平行或共面，切割线绕于所述第一切割轮及第二切割轮以形成切割线锯；第一过渡轮，设于所述第一切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第一切割轮的切割线以令绕于所述第一切割轮的切割线共面于所述第一切割轮的第一切割线槽所在平面；第二过渡轮，设于所述第二切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第二切割轮的切割线以令绕于所述第二切割轮的切割线共面于所述第二切割轮的第二切割线槽所在平面；至少一第三过渡轮，设于所述第一过渡轮及第二过渡轮之间，用于牵引所述第一过渡轮与所述第二过渡轮之间的切割线，以令所述待线切割单元中形成一切割容纳空间；其中，所述切割线绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第一过渡轮、第二过渡轮及第三过渡轮之间以形成首尾相接的闭环切割线。

请参阅图1，显示为本申请的切割装置在一实施例中简化示意图。

如图1所示实施例，所述线切割单元22藉由线切割支座23设于所述切割架21。在此，所述线切割支座23作为将线切割单元22中多个切割轮221及过渡轮222关联于切割架21的载体，所述线切割支座23的具体形式可以为梁体、板架、支架等。

在一实现方式中，所述线切割支座23通过导轨或导柱等限位结构设于所述切割架21，其中，所述导轨或导柱沿线切割单元22中切割轮221轮面的垂线方向设置，以令所设置的线切割单元22具有沿切割轮轮面的垂线方向移动的自由度；在此设置下，所述线切割支座23即可在驱动源作用下沿切割轮221轮面的正交方向移动。

当所述线切割单元22沿切割轮221轮面的垂线方向移动，对应的，所述线切割单元22中的切割线锯沿切割轮轮面的垂线方向移动，所述切割线锯即实现相对于硅棒的轴心的远离或靠近，由此可调整对硅棒的切割量或切割位置。

所述切割轮221中设有至少一可用于缠绕切割线223的切割线槽，所述切割线槽可限定切割线223位置从而控制切割精度。任一所述切割线锯由切割线223缠绕于两个切割轮221间形成，所述两个切割轮221的位置及切割轮221间的位置关系可用于确定所述切割线锯的方向。

所述过渡轮222用于对切割线223进行换向或导向，又或，所述过渡轮222可用于调节所述切割线223的张力。

所述切割轮轮面的方向与切割线锯的方向具有对应关系，应理解的，切割轮轮面与切割轮中任一切割线槽所在平面相平行，为控制切割精度及切割过程的稳定性，所述切割线锯应当位于用于缠绕切割线的切割线槽所在平面内；同时，在切割过程中，需令所述硅棒对切割线的施力方向平行于所述切割线槽，即所述切割轮轮面平行于切割方向，所述切割方向在开方作业中即为硅棒轴线方向(即第一方向)。

应理解的，所述切割装置可应用于硅棒加工设备中，所述切割装置可以不同的方向设于硅棒加工设备中。本申请将硅棒在硅棒加工设备中置放的方向定义为第一方向，则在将所述切割装置设于硅棒加工设备中时通常需令切割线锯与第一方向相垂直。为便于控制对硅棒的切割量及切割轮、过渡轮布置，以及为便于描述本申请的切割装置的结构及部件的布置方式，以下实施例以切割线锯设于第二方向或重垂线方向为例进行说明。

在本申请的切割装置中，当所述切割线锯位于第二方向或重垂线方向，对应的，所述切割轮轮面平行于第二方向及硅棒轴线方向即所述切割轮轮面位于水平面方向，或所述切割轮轮面平行于重垂线方向及硅棒轴线方向及平行于第一方向的垂面内。

在本申请提供的各实施例中，所述的切割轮轮面为一基准面，该基准面平行于切割轮上的任一切割线槽，所述切割轮轮面主要用于说明切割轮布设的方向(也等价于切割轮上的切割线槽的平面方向)，对于该基准面的具体位置例如具体对应于切割轮上的哪一个切割线槽，本申请不做限制。

请结合参阅图2及图3，其中，图2显示为本申请的切割装置在一实施例中的结构示意图，图3显示为本申请的切割装置中的线切割单元在一实施例中的结构示意图。

如图2所示的实施例中，切割装置中包括相对设置的两线切割单元22，形成相平行的两切割线锯。在图3所示实施例可表示为一线切割单元22的结构，所述线切割单元22中包括第一切割轮221a及第二切割轮221b，切割线223缠绕于所述第一切割轮221a及第二切割轮221b以形成一切割线锯。

所述第一切割轮221a中包括至少一第一切割线槽，任一所述第一切割线槽所在平面平行于第一切割轮轮面；即，所述第一切割轮上的切割线槽均可称为第一切割线槽。

所述第二切割轮221b中包括至少一第二切割线槽，任一所述第二切割线槽所在平面平行于第二切割轮轮面；即，所述第二切割轮上的切割线槽均可称为第二切割线槽。

所述第一切割轮221a的轮面与第二切割轮221b的轮面相平行或共面，以令所述切割线223在缠绕于所述第一切割轮221a及第二切割轮221b时，分别对应的用于缠绕切割线223的第一切割线槽及第二切割线槽位于同一平面内，如此可令所述切割线锯的方向同时位于用于缠绕切割线223的第一切割线槽及第二切割线槽所在平面内。应当理解，切割线223在切割作用中处于运行状态，因此所述切割线锯由其所处的空间位置定义，在本申请的实施例中，缠绕与第一切割轮221a与第二切割轮221b之间的切割线223即为切割线锯。

应理解的，当切割线223绕于任一切割轮时，应当令所述切割轮两侧的切割线223均位于所述切割轮中用于缠绕切割线223的切割线槽所在平面内。

当切割线223绕于所述第一切割轮221a，第一切割线槽一端的切割线223由缠绕至所述第二切割轮221b以形成切割线锯，第一切割线槽另一端的切割线223缠绕至所述第一过渡轮222a。所述第一过渡轮222a邻设于所述第一切割轮221a，在牵引绕于所述第一切割轮221a的切割线223的状态下令绕于所述第一切割轮221a的切割线223位于第一切割轮221a中用于缠绕切割线223的第一切割线槽所在平面内。

当切割线223绕于所述第二切割轮221b，第二切割线槽一端的切割线223由缠绕至所述第一切割轮221a以形成切割线锯，第二切割线槽另一端的切割线223缠绕至所述第二过渡轮222b。所述第二过渡轮222b邻设于所述第二切割轮221b，在牵引绕于所述第二切割轮221b的切割线223的状态下令绕于所述第二切割轮221b的切割线223位于第二切割轮221b中用于缠绕切割线223的第二切割线槽所在平面内。

所述第一过渡轮222a及第二过渡轮222b分别具有至少一导线槽，用于牵引所述切割线223。所述第一过渡轮222a及第二过渡轮222b分别邻设于所述第一切割轮221a及第二切割轮221b，在此，所述邻设可以是左侧，右侧，上侧，下侧等，本申请不做限制。

应理解的，当切割线223绕于任一切割轮或过渡轮时，缠绕于切割轮或过渡轮的切割线223方向均为对应的切割线槽或导线槽切线方向。

所述至少一第三过渡轮222c设于所述第一过渡轮222a及第二过渡轮222b之间，用于牵引所述第一过渡轮222a与所述第二过渡轮222b之间的切割线223，以令所述待线切割单元中形成一切割容纳空间，所述切割容纳空间是以切割过程中的待切割硅棒相对切割线锯的活动范围确定的。

在切割作业中，需令切割线锯与硅棒在切割方向即第一方向相对移动以实现切割线锯对硅棒的开方切割，例如，可将所述切割装置可设于所述硅棒加工设备，在一些示例中，藉由所述线切割单元相对硅棒进给实现切割，例如所述切割架可活动设于硅棒加工设备的加工平台并可沿硅棒轴线方向移动以带动切割线锯进给切割；在再一些示例中，所述切割架可设于或安装于硅棒加工设备的固定位置，通过硅棒夹具夹持并带动硅棒相对切割线锯进给以实现切割。此处所述的硅棒夹具也可为硅棒夹持件、硅棒夹紧件、硅棒定位件等，用于确定硅棒的位置并可装载(或承载、夹持、限位)硅棒即可。

以硅棒加工设备中具有硅棒夹具以带动硅棒在第一方向移动的实施例为例，在切割作业中，所述硅棒夹具带动所夹持的硅棒相对切割线锯沿硅棒轴线方向进给，所述切割容纳空间即为待切割硅棒从开始接触切割线223至移动到切割线223贯穿硅棒形成边皮的过程中硅棒的运动范围。

所述切割容纳空间可容纳待切割硅棒且所述切割装置中仅有所述切割线锯与所述切割容纳空间相交。应理解的，在切割过程中，硅棒夹具及所夹持的待切割硅棒在运动中与硅棒加工设备中其他部件包括切割线223(此处的切割线223除却了切割线锯)碰撞是需要避免的问题；同时，为实现切割，在硅棒夹具夹持硅棒移动过程中切割线锯与硅棒相对进给，因此，所述硅棒在所述切割容纳空间中时，即硅棒相对切割线锯进给直至切割完成的过程中，应当避免待切割硅棒与切割装置处于相对运动状态时硅棒加工设备中的部件相互干扰例如待切割硅棒与除切割线锯外的切割线接触，硅棒夹具与切割装置碰撞、硅棒夹具接触切割线等。

所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及至少一第三过渡轮222c均可用于实现对切割线223方向的牵引，通过所述第三过渡轮222c牵引第一过渡轮222a与第二过渡轮222b之间的切割线223以形成所述切割容纳空间。

在某些实施方式中，所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及至少一第三过渡轮222c用于将所述切割线223牵引远离待切割硅棒。应理解的，所述第一切割轮221a与第一过渡轮222a间的切割线223、以及所述第二切割轮221b与第二过渡轮222b间的切割线223均位于用于缠绕切割线223的第一切割线槽(或第二切割线槽)所在平面内。为形成所述切割容纳空间，在一种实现方式中，可令第一切割轮221a与第一过渡轮222a之间、以及第二切割轮221b与第二过渡轮222b之间的切割线223长度足够长例如大于待切割硅棒长度，但在此设置下切割架所占设备空间过大，布局不合理。

在某些实施方式中，所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b、及至少一第三过渡轮222c用于将所述切割线223牵引远离所述切割容纳空间。

本申请提供了通过所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及第三过渡轮222c以形成所述切割容纳空间的实施方式。在一实现方式中，所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及第三过渡轮222c中至少一者的轮面与所述第一切割轮221a或第二切割轮221b的轮面间呈一定夹角，以使得切割线223偏离于用于缠绕切割线223的第一切割线槽(或第二切割线槽)所在平面，为优化所述切割装置与硅棒加工设备整体的结构布局，所偏离的方向可选为远离所述切割容纳空间的方向。

以所述切割装置中包括相对设置的两个线切割单元为例，呈如图3所示实施例，通过将所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及第三过渡轮222c设置为朝向远离所述切割容纳空间的方向倾斜，又或将过渡轮设置在切割架上远离切割容纳空间的一侧，即可令所述切割线223远离所述切割容纳空间，在此布局下即可有效缩减线切割单元所需的设备空间，并有益于硅棒加工设备整体的设备布局。

在此，对任一所述线切割单元，所述远离所述切割容纳空间的方向为切割轮轮面的垂线方向的矢量，以图2所示实施例为例，相对的两个线切割单元对应的所述远离所述切割容纳空间的方向指向相反，分别为图示箭头所示方向。

在某些实施方式中，所述第一过渡轮222a的轮面与第一切割轮221a的轮面方向可呈一定角度，所述第二过渡轮222b的轮面与第二切割轮221b的轮面方向可呈一定角度。所述第一过渡轮222a设置的方向仅当令所述第一切割轮221a另一端的切割线223位于用于缠绕切割线223的第一切割线槽所在平面与第一过渡轮222a中用于缠绕切割线223的导线槽所在平面的交线内即可；以及所述第二过渡轮222b设置的方向仅当令所述第二切割轮221b另一端的切割线223位于用于缠绕切割线223的第二切割线槽所在平面与第二过渡轮222b中用于缠绕切割线223的导线槽所在平面的交线内即可。

通过将所述第一过渡轮222a及第二过渡轮222b设置为与所述第一切割轮221a或第二切割轮221b的轮面间呈一定夹角，所述夹角方向为令第一过渡轮222a或第二过渡轮222b朝向远离所述切割容纳空间的方向倾斜，有利于减小所需的所述第三过渡轮222c的数量，以及有益于减小所述线切割支座在第一方向的长度。

因此，对于所述第一过渡轮与第一切割轮所呈的夹角，以及对于所述第而过渡轮与第二切割轮所呈的夹角，本申请不做限制。例如，对于所述切割轮与过渡轮放置的位置关系与角度还可做其他变换。

请参阅图4a及图4b，其分别显示为本申请的切割装置的线切割单元在另一实施例中的正视图及立体结构示意图。

如图4a、图4b所示实施例，所述线切割单元中具有第一切割轮221a、第二切割轮221b、第一过渡轮222a、第二过渡轮222b、以及两个第三过渡轮222c。其中，所述第一过渡轮222a在牵引绕于所述第一切割轮221a的切割线223的状态下令绕于所述第一切割轮221a的切割线223位于第一切割轮221a中用于缠绕切割线223的第一切割线槽所在平面内，同时，在所述第一切割轮221a与第一过渡轮222a之间的切割线223也位于所述第一过渡轮用于缠绕切割线223的导线槽所在平面内；所述第二过渡轮222b在牵引绕于所述第二切割轮221b的切割线223的状态下令绕于所述第二切割轮221b的切割线223位于第二切割轮221b中用于缠绕切割线223的第二切割线槽所在平面内，同时，在所述第二切割轮221b与第二过渡轮222b之间的切割线223也位于所述第二过渡轮用于缠绕切割线223的导线槽所在平面内。

在所述切割装置中，所述切割线绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第一过渡轮、第二过渡轮及第三过渡轮之间以形成首尾相接的闭环切割线。

请继续参阅图2，线切割单元中的切割轮及过渡轮通过一环形切割线进行缠绕，在此示例下，所述切割装置即可省去贮丝筒，所述环形切割线藉由驱动装置运行即可实现切割。

在现有的切割装置中，切割线从放线筒缠绕至线切割单元中的切割轮及过渡轮间，并从所述线切割单元缠绕至收线筒，在切割作业中，所述切割线被驱动运行，切割线运行过程为交替进行的加速与减速过程；在本申请的切割装置中，线切割单元中的环形切割线可保持高速运行，同时，环形切割线在切割作业中可以同一运转方向运行。如此，本申请的线切割单元可实现高精度的切割作业，避免了现有的切割方式中切割线运行换向或运行速度导致的切割面具有波纹等问题；同时，所述环形切割线可有效减小线切割单元所需的切割线总长，降低生产成本。

在某些实施方式中，所述线切割单元中包括两个第三过渡轮，其中，所述切割线顺次缠绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第二过渡轮、一第三过渡轮、另一第三过渡轮、第一过渡轮、第一切割轮以形成首尾相接的环形切割线。

请结合参阅图3，以所述第一切割轮221a为环形切割线223绕线的起点为例，所述切割线223从第一切割轮221a缠绕至第二切割轮221b，形成在两个切割轮间的切割线锯；从第二切割轮221b处切割线223顺次缠绕至第二过渡轮222b、一第三过渡轮222c、另一第三过渡轮222c、第一过渡轮222a、第一切割轮221a，由此形成首尾相接的环形绕线，同时，通过多个过渡轮对切割线223的牵引导向，所述线切割单元中形成所述切割容纳空间。

当然，应理解的，所述第一过渡轮222a、第二过渡轮222b及第三过渡轮222c相对于所述切割轮设置的位置及轮面的倾斜方向不以图示实施例为限，仅当令切割线223缠绕于线切割单元的多个切割轮及过渡轮之间时形成所述切割容纳空间即可。同时，所述线切割单元第三过渡轮222c还可设置为三个、四个等，本申请不做限制。

又如，在图4a、图4b所示实施例中，假定所述第一切割轮221a为绕线起点，切割线223依次缠绕于第一切割轮221a、第二切割轮221b、第二过渡轮222a、一第三过渡轮222c、另一第三过渡轮222c、第一过渡轮222a、第一切割轮221a以形成首尾相接的环形切割线。

在某些实施方式中，所述切割装置中还包括切割线驱动装置，用于驱动所述切割线运行以对硅棒进行切割。

线切割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。在此，所述切割线驱动装置即用于实现切割线运行。

在某些实施方式中，所述切割线驱动装置为电机，具有动力输出轴且所述动力输出轴轴连接于所述第一切割轮或第二切割轮。例如图1所示实施例，线切割单元中设有连接于切割轮的电机224，如此，切割线可藉由所缠绕的切割轮带动以沿绕线方向运行。当然，在另一些具体实现方式中，所述切割线驱动装置还可为别的驱动源例如液力马达，仅当实现带动所述切割线运行即可，本申请不做限制。

在某些实施方式中，所述切割装置中还包括张力检测机构。在线切割加工中，切割线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。

在一实现方式中，所述线切割单元中的过渡轮在实现对切割线的导向牵引时，同时作为切割线张力调节的张紧轮。

张紧轮用于调整切割线的张力，可以减少切割线的断线概率以减少耗材。在切割作业中，切割线的作用举足轻重，但即便最好的切割线，其延伸度及耐磨度也是有限度的，也就是说切割线在持续运行中会逐渐变细，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张力补偿机构，用于弥补切割线往返行走中的延伸度，采用张紧轮即是一种实施手段。

在申请的一些实施例中，所述张力检测机构至少包括：张力传感器，伺服电机以及丝杆；所述张力传感器设置于所述过渡轮上，不断感测所述过渡轮上切割线的张力值，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过渡轮进行单向位移，以调整所述切割线的张力。

在某些实施方式中，所述切割装置还包括：至少一调距机构，设于所述至少一线切割单元，用于驱动所述线切割单元中多个切割轮相对所述切割架沿垂直于切割轮轮面的方向移动。所述切割装置可基于调距机构实现切割线在切割轮不同切割槽之间的切换，又或调整切割线锯的位置以改变相对于硅棒的切割位置(或切割量)。

在一些实现方式中，请结合图2、图3，以切割装置中的一个线切割单元22为例进行说明，线切割单元22中包括多个切割轮221及过渡轮222。用于承载所述多个切割轮221及过渡轮222的载体例如图3所示的线切割支座23，所述调距机构(未予以图示)可用于驱动所述线切割支座23整体沿切割轮221轮面的垂线方向移动，所述过渡轮222与切割轮221共同跟随线切割支座23发生沿切割轮221轮面的垂线方向的移动，在此状态下，所述多个切割轮221及过渡轮222为相对静止，即，过渡轮222与切割轮221之间的位置关系不变。此时，所述调距机构即用于调整所述至少一线切割单元22中至少一线割线锯相对于硅棒的切割位置。

在某些实施中，每一切割轮上具有至少两个切割线槽，不同切割线槽相互平行且不同切割线槽间具有切割轮轮面的垂线方向的切割偏移量。当所述调距机构用于驱动所述线切割单元中的多个切割轮相对于线切割支座移动，即可变换切割线绕于所述切割轮上的线槽位置。在一实现方式中，线切割单元中的多个切割轮例如可连接于支架，其中所述支架并活动设置于所述线切割支座并由所述调距机构驱动以沿切割轮轮面的垂线方向移动。

当所述至少一调距机构用于实现变换切割线绕于所述至少一线切割单元中多个切割轮的切割线槽，在实际场景中，可预先确定的换槽前后切割线所分别对应的切割线槽，例如，换槽前切割线所在位置为切割线槽a1，换槽后切割线绕于切割线槽a2，基于切割线槽a1与切割线槽a2之间的切割偏移量确定所述至少一调距机构驱动线切割单元中的多个切割轮移动的位移量，即将所述位移量设置为切割线槽a1与切割线槽a2之间的切割偏移量，即可用于实现切割线用切割线槽a1至切割线槽a2的更换；应当说明的是，所述至少一调距机构驱动线切割单元中多个切割轮在沿切割轮轮面的垂线方向移动的指向为切割线槽a2指向切割线槽a1的方向，换槽后所述切割线锯在空间中的切割位置不变，则省去了进一步校准切割轮或其他部件位置的步骤即可按照预设的切割量对硅棒进行切割，使得换槽过程被简化。

为进一步说明所述至少一调距机构实现对线切割单元中多个切割轮相对所述切割架沿垂直于切割轮轮面的方向移动的实现方式，本申请提供了以下实施例。当所述切割装置中的线切割单元数量不同，所述至少一调距机构的具体形式可作相应变化。

在一实施例中，所述切割装置包括单线切割单元；所述调距机构包括：丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述单线切割单元螺纹连接；驱动源，用于驱动所述丝杆转动。

在此，所述单线切割单元即为一个线切割单元，线切割装置中的单线切割单元中包括多个切割轮，切割线缠绕于多个切割轮由此形成至少一切割线锯。所述调距机构的丝杆具有远端及近端，在具体实现方式中，例如可将丝杆近端连接至驱动源并在驱动源驱动下转动，丝杆远端以螺纹连接至所述单线切割单元，藉由丝杆两端的连接方式，所述丝杆可基于驱动源传动发生转动并借助螺纹连接将丝杆转动转化为轴线位移，所述轴向位移方向为丝杆的设置方向即切割轮轮面的正交方向；通过调距机构中驱动源驱动丝杠转动即可实现单线切割单元在切割轮轮面的正交方向的位移，所述丝杠被驱动转动的旋向不同，即可实现单线切割单元的切割轮在切割轮轮面的正交方向的前进或后退。

在另一实施例中，所述线切割装置包括单线切割单元；所述调距机构包括：伸缩件，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述单线切割单元关联；驱动源，用于驱动所述伸缩件沿切割轮轮面的正交方向作伸缩运动。在此，所述伸缩件可设置为杆体结构且杆体延伸方向即为切割轮轮面的正交方向，所述伸缩件在驱动源驱动下可沿其延伸方向伸缩运动，伸缩件一端可连接至所述驱动源，可伸缩的自由端关联所述单线切割单元，即可在驱动源作用下带动所述单线切割单元的切割轮在切割轮轮面的正交方向移动。所述伸缩件例如为电动伸缩杆，又如为连接至气缸锥杆的连接杆，所述气缸即可作为驱动源，本申请不做限制。所述伸缩杆关联至所述单线切割单元的方式可为直线连接或间接连接，例如可直接连接至单线切割单元的线切割支座或切割轮支架，又或通过支座或轴承间接连接至所述单线切割单元。应当理解，所述伸缩件伸张或收缩即可对应于单线切割单元沿切割轮轮面的正交方向的前进或回退。

在此，在本申请提供的实施例中，所述关联例如可通过卡合、螺锁、粘接、及焊接中的一种或多种实现，例如在上述实施例中，所述伸缩杆可通过卡合、螺锁、粘接、及焊接中的一种或多种方式关联所述线切割单元；当然，所述关联的实现方式并不以此为限，而旨在于实现在第二方向的传动。

在又一实施例中，所述线切割装置包括单线切割单元；所述调距机构包括：齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置于所述单线切割单元；传动齿轮，与所述齿条啮合；驱动源，用于驱动所述传动齿轮转动。所述传动齿轮在驱动源驱动下转动，啮合于所述传动齿轮的齿条相应的沿齿条步骤方向移动，在此示例中，藉由所述齿条与传动齿轮配合，即可将驱动源驱动的转动运动转化为沿齿条方向的线运送，所述齿条沿切割轮轮面的正交方向设于所述单线切割单元，即可带动所述单线切割单元的切割轮沿切割轮轮面的正交方向移动。同时，由所述驱动源控制切换所述传动齿轮的旋向，即可使得所述单线切割单元的多个切割轮沿切割轮轮面的正交方向前进或回退。

在一实施例中，所述切割装置包括沿平行且相对设置的第一线切割单元和第二线切割单元，所述第一线切割单元和第二线切割单元中的至少一者通过所述至少一调距机构驱动沿切割轮轮面的正交方向移动，用于调整所述第一线切割单元中至少一切割线锯与所述第二线切割单元中至少一切割线锯之间的线割线锯间距、或者变换切割线绕于所述第一线切割单元中多个切割轮的切割线槽和/或所述第二线切割单元中多个切割轮的切割线槽。

所述至少一调距机构即可设置为连接至所述第一线切割单元或第二线切割单元，又或同时关联所述第一线切割单元和第二线切割单元，以驱动所连接或关联的第一线切割单元或/及第二线切割单元中的多个切割轮沿切割轮轮面的正交方向移动。

在一实施例中，所述调距机构包括：丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元或所述第二线切割单元螺纹连接；以及驱动源，用于驱动所述丝杆转动。所述丝杆与驱动源驱动第一线切割单元或所述第二线切割单元中多个切割轮在切割轮轮面的正交方向移动的方式与前述实施例类似，被调距机构驱动的所述第一切割单元或所述第二线切割单元可看作单线切割单元，此处不做赘述。应当理解，在任一线切割单元上设置所述调距机构，即可实现第一线切割单元与第二线切割单元间形成的相平行的切割线锯间距增加及减小，所述线切割装置即可将硅棒切割为不同规格。

在另一实施例中，所述调距机构包括：伸缩件，沿切割轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元或所述第二线切割单元关联；驱动源，用于驱动所述伸缩件沿切割轮轮面的正交方向作伸缩运动。在此，设置有所述调距机构的所述第一切割单元或所述第二线切割单元即可看作单线切割单元，具体实现方式可参照前述实施例，此处不再赘述。

在又一实施例中，所述调距机构包括：齿条，沿切割轮轮面的正交方向且与所述第一线切割单元或所述第二线切割单元关联；传动齿轮，与所述齿条啮合；驱动源，用于驱动所述传动齿轮转动。通过相啮合的传动齿轮与齿条，所述驱动源可控制所述齿条沿齿条方向线运动，关联于所述齿条的第一线切割单元或第二线切割单元可藉由所述齿条带动多个切割轮沿切割轮轮面的正交方向移动。

在一实施例中，所述调距机构包括：双向丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元和所述第二线切割单元螺纹连接；以及驱动源，用于驱动所述丝杆转动以使得所述第一线切割单元和所述第二线切割单元沿切割轮轮面的正交方向相向移动或相背移动。

在一种实施方式中，所述双向丝杆为双螺纹丝杆，所述双向丝杆两端分别设有有螺纹且螺纹方向相反，所述驱动源可设置在双向丝杆的任一一端以带动双向丝杆沿丝杆轴转动，藉由双向丝杆两端方向相反的螺纹，所述双向丝杆在驱动源驱动下转动时双向丝杆两端的运动被转化为方向相反的轴向线运动，所述轴向即设置双向丝杆的切割轮轮面的正交方向。在所述驱动源驱动下，所述第一线切割单元与第二线切割单元所分别对应的多个切割轮即可相向运动或相背运动。

在再一实施例中，所述调距机构包括：第一齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元关联；第二齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第二线切割单元关联；传动齿轮，与所述第一齿条和第二齿条啮合；驱动源，用于驱动所述传动齿轮转动以使得所述第一线切割单元和所述第二线切割单元沿切割轮轮面的正交方向相向移动或相背移动。

在以实施方式中，所述第一齿条联动于所述第一线切割单元，所述第二齿条联动于所述第二线切割单元，所述传动齿轮连接于驱动源例如伺服电机的动力输出轴(未予以图示)，并与所述第一齿条及所述第二齿条相啮合，用于在正向转动时带动所述第一线切割单元及第二线切割单元相向运动以执行闭合动作，在逆向转动时带动所述第一线切割单元及第二线切割单元背向运动。所述第一齿条与第二齿条可啮合于所述传动齿轮的两侧，使得传动齿轮旋转时第一齿条和第二齿条处的线速度方向相反，由驱动电机带动所述传动齿轮旋转，令传动齿轮正转时第一齿条与第二齿条相向运动即带动第一线切割单元与第二线切割单元相向运动，传动齿轮被带动逆向转动时第一齿条与第二齿条背向运动以带动第一线切割单元和第二线切割单元背向运动。在此，所述传动齿轮可以轴连接至驱动源的动力输出轴，也可间接连接至所述动力输出轴例如轴连接至连接动力输出轴的转动部。

在某些实施方式中，所述调距机构为设于所述至少一线切割单元的伺服电机。在实际场景中，在所述线切割装置的至少一线切割单元上或每一线切割单元上设置伺服电机，由所述伺服电机控制对应的线切割单元在切割轮轮面的正交方向的位移。所述线切割单元可预先确定的换槽的切割偏移量或切割线变换切割位置的调整量，藉由伺服电机精确定位的功能带动所述线切割单元中多个切割轮以预设位移量沿切割轮轮面的正交方向运动。例如，所述线切割装置中设有单线切割单元，所述单线切割单元上设有伺服电机以带动所述单线切割单元沿切割轮轮面的正交方向移动；又如，所述线切割装置中设有第一线切割单元和第二线切割单元，所述第一线切割单元或/和第二线切割单元在其对应的伺服电机带动下相对独立的沿切割轮轮面的正交方向移动。在某些示例中，所述伺服电机也可更换为行进电机与行进丝杠，应理解的，所述调距机构为驱动线切割单元中多个切割轮相对切割架移动的驱动装置，其具体形式本申请不做限制。

在某些实施方式中，本申请的切割装置还包括边皮承托机构，用于抵靠硅棒外侧并承托切割形成的边皮。

在本申请定义的坐标系中，所述第一方向为一水平方向，即待加工的硅棒在硅棒加工设备中呈卧式置放。应当说明的是，本申请的切割装置并不排斥用于对立式硅棒进行切割的情形，例如通过更变对切割装置以及硅棒装载结构如硅棒夹具的设置方向以令切割线锯可相对硅棒在重垂线方向相对进给时，所述切割装置当然也可用于对立式硅棒切割，举例来说，所述切割装置例如可设于重垂方向的导轨或导柱上，又或将线切割单元设于具有沿重垂方向的位移机构的切割架上。具体的，可依据所述硅棒加工设备对硅棒的加工需要确定，为便于阐释对所述切割装置的结构，以下实施例以所述切割装置在硅棒加工设备中对呈卧式的硅棒进行切割为例进行说明。

在本申请的硅棒加工设备中，待切割硅棒呈卧式状态，由此切割形成的边皮也呈卧式。在此示例下，切割中需要对边皮进行承托以协助实现对边皮的卸除；同时，呈卧式的硅棒在切割中形成的边皮不再受到硅棒夹具的夹持力，在切割线锯未完全贯穿硅棒前，边皮与硅棒的连接部分可能受边皮的重力形成的力矩作用而断裂(也可称为崩边)，如此，所述边皮承托机构还可通过承托所述边皮以防止崩边。

在某些实施方式中，所述边皮承托机构包括：至少一承托组件，以及至少一安装部，用于将所述至少一承托组件连接于所述切割装置。其中，所述承托组件包括：承托部，受控抵靠并承托所述边皮；驱动单元，连接所述承托部以控制所述承托部远离或抵靠所述边皮。

在一些示例中，所述硅棒加工设备中的切割装置在硅棒加工过程中可转换切割位置，例如，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位及第二加工区位，切割装置藉由一转换机构设于所述机座，并可在所述转换机构驱动下在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。在此设置下，所述承托组件通过安装部设于所述切割装置，如此在切割装置转换加工区位时所述承托组件相对切割组件保持相对静止。在某些示例中，所述安装部与所述切割架可拆卸连接，基于对所述边皮的承托需要，可将所述安装部设于切割装置上的不同位置。所述承托组件设于切割装置上的位置可基于切割装置中线切割单元的具体结构确定，例如图1所示实施例，所述承托组件藉由所述安装部设于所述线切割支座。

所述承托组件包括承托部，所述承托部用于接触并抵靠硅棒以实现对边皮的承托作用，应当说明的是，在本申请的各实施例中，所述承托作用即为施力于所述边皮以令边皮维持稳定的状态，以所述切割线锯设于水平线方向为例，切割形成的边皮位于硅棒上侧或下侧，此时所述承托部可对硅棒下侧的边皮提供支持力以防止边皮断裂，由此可令所述边皮维持稳定状态；又或当所述切割线锯设于重垂线方向，切割形成的边皮位于硅棒旁侧(左侧或/及右侧)，所述承托部可设置为与硅棒外侧弧面相适应的结构以提供对边皮的支持力，或通过抵靠所述边皮以令所述边皮受到向上的摩擦力而维持稳定状态。

所述驱动单元用于驱动所述承托部远离或抵靠所述边皮。所述的远离或抵靠边皮的方向可以为多个方向，例如，抵靠边皮即为所述承托部在驱动单元的驱动下从与边皮相离的状态运动至接触边皮的状态，而所述承托部具体的运动方向本申请不做限制。

在一实现方式中，所述驱动单元包括：气缸或液压泵；伸缩部，连接所述承托部，在所述气缸或液压泵驱动下伸缩运动以控制所述承托部远离或抵靠所述边皮。

所述伸缩部可在气缸或液压泵驱动下伸缩运动，令伸缩部连接所述承托部，所述伸缩部的伸缩方向例如为远离或靠近硅棒轴线的方向，由此带动所连接的承托部远离或抵靠边皮。

在又一实现方式中，所述驱动单元包括驱动电机以及由所述驱动电机驱动的丝杆组件。所述丝杆组件可在一端与所述承托部螺纹连接，所述驱动电机驱动丝杆转动以令所述承托部沿丝杆方向移动，通过驱动电机控制丝杆旋向，即可控制承托部靠近或远离边皮。

所述承托部可设置为不同结构以实现承托作用，例如所述承托部可为承托板并具有用于接触所述边皮的弧面，又或所述承托部为具有折边以防止边皮滚动的承托板，例如承托板截面为呈梯形的槽结构(其中槽口为梯形的下底)；应理解的，可用于实现边皮承托的承托部具有多种可实现方式，本申请不做限制。

为实现将切割形成的边皮稳妥承托以防止边皮断裂，又或为简化边皮卸料转运，本申请还提供了以下实现方式：

在一示例中，所述承托部包括至少两个承托块，沿所述第一方向间隔设置，具有用于接触并承载边皮的承载面。所述承托块的承载面可设置为具有弧面以适应所承托的边皮，又或可设置为由不同水平度的接触平面组成以防止边皮滚动。

应理解的，在一些加工场景中，通过一个承托块即可实现对边皮的承托；在此，本申请还提供了通过沿第一方向间隔设置的至少两个承托块实现边皮承托的实施例，通过设置所述至少两个承托块之间沿第一方向的间隔或跨距即可实现对不同长度规格的硅棒切割形成的边皮的承托，同时，由间隔设置的承托块对边皮进行承托可使边皮在不同长度方向(即第一方向)受到承托部的作用力，由此有利于防止切割线锯未贯穿硅棒前边皮发生断裂。在切割线锯贯穿硅棒以形成与硅棒相独立的边皮后，间隔设置的所述至少两个承托块可用于承托边皮以防止边皮倾斜以致坠覆。

同时，在所述承托部包括两个承托块的实施例中，所述承托组件更可包括两个驱动单元，任一所述驱动单元与一承托块对应，例如，每一承托块连接至一驱动单元，在切割过程中，所述承托组件的两个驱动单元可分别驱动所对应的承托块，以令承托部整体靠近边皮进而实现承托。

请参阅图5，显示为本申请的切割装置在一实施例中的部分结构示意图。如图所示，所述承托部包括沿第二方向间隔设置两个承托杆5111，承托杆5111杆体沿第一方向。

在此，通过所述至少两个承托杆5111即可实现对边皮的承托作用，应理解的，令切割形成的所述边皮的重心位于所述至少两个承托杆5111之间即可实现对边皮的承托；同时，任一所述承托杆5111与所承托的边皮为线接触，在此设置下，可减小承托部与边皮接触的摩擦力。

所述连接部5112分设于承托杆5111长度方向(即第一方向)的两端，同时，任一所述连接部5112连接一驱动单元与承托杆，所述至少两个承托杆5111整体即在两侧的驱动单元驱动下靠近或远离硅棒边皮。承托杆两侧均设有连接部及驱动单元，承托杆5111两端均可藉由驱动单元驱动运动，在被驱动运动及承托边皮的过程中，两侧的连接部及驱动单元还可作为承受边皮重力的支撑，有利于提高所述承托部的结构稳定性；当令所承托的边皮重心在第一方向的位置位于两个驱动单元(或两个连接部)之间，易于实现对边皮的稳妥承托。

同时，承托杆5111两端的驱动单元还可作为将所述承托杆5111及连接部5112关联至切割装置的支撑，如图5所示实施例中，所述驱动单元通过所述安装部连接于所述切割装置，可伸缩运动的自由端即连接至所述连接部5112以驱动所述承托部整体沿驱动单元驱动的伸缩方向移动。在图5所示示例中，所述驱动单元为具有伸缩部的气缸512，所述气缸512的伸缩部连接至所述连接部5112。

在图5所示示例中，所述承托部受控沿重垂线方向运动以远离或靠近边皮；应理解的，当所述切割装置中切割线锯的方向不同，又或当所述承托部的结构不同，对应的所述边皮承托机构中驱动单元可设置在不同方向以适应于承托边皮的需要。例如，当所述切割装置中切割线锯沿重垂线方向，所述驱动单元例如可设置为其伸缩运动的方向为第二方向，以令承托部沿第二方向运动以靠近或远离所述边皮。对所述承托部受控运动的方向，本申请不做限制，仅当令所述承托部实现对边皮的承托作用即可。

所述承托组件的数量可对应于对边皮的承托需要设置，例如，当所述切割装置中包括一切割线锯，则在一次切割作业中在对应形成一边皮，所述切割装置上可设置一承托组件以实现对边皮的承托；又如，当所述切割装置中包括平行的两条切割线锯，在一次切割作业中对应的形成两边皮，所述切割装置上可设置两个承托组件以分别对硅棒两侧的边皮进行承托。

在某些实施方式中，所述边皮卸料机构还包括边皮错位机构，设于切割装置，用于沿第一方向推动所述边皮以令所述边皮脱离所述边皮承托机构或已切割硅棒。

在某些实施方式中，所述边皮错位机构以相对切割线锯沿第一方向的预设间隔设于所述机座或切割装置，其中，所述第一方向平行于硅棒轴线方向。应当理解，当切割线锯贯穿硅棒时即可形成与硅棒相独立的边皮，此时，被承托组件承托的边皮的一端面在第一方向的位置与切割线锯对齐。因此，在将边皮错位机构设于所述硅棒加工设备时，预先确定所述边皮错位机构与切割线锯之间在第一方向的预设间隔，即确定了边皮错位机构与所需顶推的边皮端面之间的间隔，在实际加工场景中，当边皮错位机构在第一方向运动一定距离时，基于此距离以及边皮错位机构与切割线锯在第一方向的预设间隔，即可获知边皮错位机构实际对边皮端面推动的距离，如此即可基于对边皮推动距离的需要控制边皮错位机构沿第一方向运动的位移量。

应理解的，待切割硅棒轴线方向沿第一方向，切割中形成的边皮在被承托状态下也沿第一方向，所述边皮错位机构可沿第一方向推动边皮以令边皮相对边皮承托机构运动，以令边皮脱离边皮承托机构即可对边皮进行后续的转运流程。

在某些实施方式中，所述边皮错位机构包括：动力源；伸缩杆，沿第一方向设置，用于在动力源驱动下伸缩运动以推动所述边皮。

在一实现方式中，所述边皮错位机构的动力源为气缸或液压泵，其中，所述气缸或液压泵的伸缩杆沿第一方向设置。例如图5所示实施例，所述切割装置中设有相平行的两个线切割单元，所述切割装置中包括两个边皮错位机构，分设于所述切割架的上侧线切割单元及下侧线切割单元，所述边皮错位机构为具有伸缩杆的气缸541，所述伸缩杆沿第一方向设置并对齐至所述边皮端面。当切割线锯贯穿硅棒以形成独立的边皮后，通过边皮错位机构沿第一方向运动以抵靠至边皮端面并推动边皮运动，由此边皮可脱离边皮承托机构或脱离切割后硅棒。在此，所述边皮错位机构的伸缩杆的伸缩范围可基于硅棒的长度规格确定，又或基于承托组件的承托部在第一方向的跨距确定，以控制所述边皮在第一方向被推动的行程以确保所述边皮可实现脱离。

当然，应理解的，所述边皮错位机构的具体结构及位置不以图5所示实施例为限，例如，在一些示例中，所述边皮错位机构也可设于硅棒加工设备的机座。

举例说明本申请的切割装置应用于硅棒加工设备中的一加工场景，在硅棒加工设备中，令硅棒夹具夹持硅棒并带动硅棒沿第一方向移动，所述切割装置中的任一线切割单元的环形切割线处于被驱动运行的状态，令切割线锯与硅棒沿第一方向相对进给以在硅棒表面切割形成轴切面；在某些场景中，切割形成的边皮可由切割装置中的边皮承托机构进行承托以防止边皮崩边，并还可由边皮错位机构沿第一方向推动切割线锯贯穿硅棒后形成的边皮，以协助边皮被及时卸载。

在此，本申请第一方面提供的切割装置，通过确定切割轮及过渡轮的布设方式，令切割线以首尾相接的方式绕于切割轮及过渡轮之间，所述切割装置的整体结构可被化简，有益于减小装置成本；同时，环形切割线在被运行以执行切割的过程中可避免切割线的加速、减速过程对切割精度造成影响，使得切割精度提高，有益于简化后续工序。

本申请在第二方面还提供了一种硅棒加工设备，包括机座以及如本申请第一方面提供的任一实施方式所述的切割装置。

所述机座作为硅棒加工设备的主体部件，具有硅棒加工平台，在一种示例中，所述机座的体积和重量均较大以提供更大的安装面以及更牢固的整机稳固度。应当理解，所述机座可作为硅棒加工设备中不同的执行加工作业的结构或部件的底座，机座的具体结构可基于不同的功能需求或结构需求变更。在一些示例中，所述机座包括用于承接所述硅棒加工设备中不同部件的固定结构或限位结构如底座、杆体、柱体、架体等均为本申请所述的机座。

同时，在一些示例中，所述机座可以为一体的底座，在另一些示例中，所述机座可以包括多个相独立的底座。

所述硅棒加工平台上可设有用于对硅棒进行加工例如开方切割或研磨的加工装置，其上可设有不同区位，例如对应于切割装置进行开方切割的加工区位，对应于将切割形成的边皮进行卸载的卸料区等，将硅棒运送至硅棒加工装置所对应的等待区位，以便于所述硅棒加工装置进行加工作业。所述硅棒加工平台的形状可依据机座确定，又或可依据机座以及硅棒加工装置的加工需要共同确定。

所述切割装置包括线切割单元，所述线切割单元中具有切割线锯以对呈卧式的待切割硅棒开方切割，应理解的，所述呈卧式的待切割硅棒在开方切割过程中处于始终处于卧式状态，在此，所述待切割硅棒例如处于被承载或被夹持状态。例如，在一示例中，所述待切割硅棒由硅棒夹具夹持并在硅棒夹具的带动下沿第一方向运动，由此所述线切割单元中切割线锯相对待切割硅棒进给切割以实现硅棒开方。

在某些实施方式中，所述硅棒加工设备还包括至少一硅棒夹具，用于夹持硅棒并带动硅棒沿硅棒轴心线方向移动以令硅棒相对切割装置的切割线锯进给。此处所述的硅棒夹具也称为硅棒夹持件、硅棒夹紧件、硅棒定位件等，用于确定硅棒的位置并可装载(或承载、夹持、限位)硅棒即可。

关于所述硅棒夹具，其用于在硅棒的两个端面对硅棒进行夹持，并在一些实施例中，所述硅棒夹具可设于硅棒加工平台上第一方向的导向结构上以带动所夹持的硅棒在第一方向移动。

请结合参阅图6，图7a、图7b，其中，图6为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的结构示意图；图7a、图7b分别显示图6所述的硅棒加工设备中任一硅棒夹具及其对应的导向结构的俯视图与立体示意图。

所述硅棒加工设备中设有切割装置20、第一硅棒夹具11、以及第二硅棒夹具12，其中，所述第一硅棒夹具11设于硅棒加工平台的第一加工区位的第一导向结构131，第二硅棒夹具12设于硅棒加工平台的第二加工区位上的第二导向结构132。关于所述导向结构，其可为转移导轨、导柱、横梁、导槽等可用于提供第一方向位移的自由度的结构。

在某些实施方式中，所述第一硅棒夹具或第二硅棒夹具中的任一者包括：夹臂安装座，设于所对应的转移导轨或导柱；动力源，用于驱动所述夹臂安装座沿所对应的转移导轨或导柱移动；一对夹持部，沿第一方向相对设置，用于夹持硅棒的两个端面；一对夹臂，其中每一夹臂具有连接于所述夹臂安装座的近端以及连接于所述夹持部的远端；夹臂驱动机构，用于驱动一对夹臂中的至少一个沿第一方向移动以调节所述一对夹臂沿第一方向的间距。

为便于理解，以下以位于第一加工区位的硅棒夹具11及导向结构131进行说明。

所述硅棒夹具11包括用于在硅棒两个端面进行夹持的一对夹臂113，其中，所述夹臂113的远端连接有用于接触硅棒端面的夹持部114，夹臂113近端连接至夹臂安装座111，所述夹臂安装座111活动设置于所述导向结构并在动力源112驱动下沿导向结构移动，由此带动所述夹臂113及夹臂113远端的夹持部114沿导向结构移动；所述动力源112例如为伺服电机，本申请不做限制。所述硅棒夹具11还包括夹臂驱动机构115，用于驱动一对夹臂113中的至少一个沿第一方向移动以调节所述一对夹臂113沿第一方向的间距，如此所述一对夹臂113的远端分别连接的夹持部114即可在夹臂驱动机构115作用下相互靠近或远离，以执行对硅棒的夹持或释放动作。应理解的，所述硅棒轴线沿第一方向，为实现在硅棒的两个端面执行对硅棒的夹紧，所述一对夹臂113的远端分别对应的夹持部114沿第一方向相对设置。所述一对夹臂113沿水平方向设置，当所述动力源112驱动所述夹臂安装座111带动夹臂113及其所夹持的硅棒沿导向结构移动时，运动中的所述夹臂113可避让所述切割线锯。在另一些可行的实现方式中，所述一对夹臂113也可设置为与水平面具有一定夹角，仅当确保所述硅棒夹具11移动以实现切割的过程中所述夹臂113的移动范围与所述切割线锯相离。

在某些实施方式中，所述夹臂驱动机构包括丝杆，沿第一方向设置且与所述一对夹臂中的任意一个关联；驱动源，用于驱动所关联的夹臂沿第一方向移动。

在另一些实施方式中，所述，所述夹臂驱动机构包括：双向丝杆，沿第一方向设置且在两端与所述一对夹臂螺纹连接；驱动源，用于驱动所述丝杆转动以使得所述一对夹臂沿第一方向相向移动或相背移动。

在某些实施方式中，所述第一硅棒夹具与第二硅棒夹具中的任一者还包括夹持部转动机构，用于驱动所述夹持部旋转。

在本实施例的一实现方式中，所述一对夹臂113对应的夹持部114设置有可转动的结构如可转动的底座，所述夹持部转动机构116可设置为驱动至少一夹臂113对应的夹持部114转动。所述夹持部转动机构116驱动夹持部114以所述第一方向为轴线旋转，由此令所夹持的硅棒发生沿硅棒轴线的转动。在切割及研磨作业中，通过所述夹持部转动机构116驱动硅棒沿其轴线转动，即可调整所夹持的硅棒相对于切割线锯的位置关系，由此可确定切割装置对硅棒的切割面，以及可调整所夹持的硅棒相对于研磨装置的位置关系以确定相对于硅棒的研磨面，即所述硅棒夹具可配合切割装置与研磨装置实现对硅棒不同切割面及研磨面的选择与控制。

在某些实施方式中，所述夹持部具有多点接触式夹持头，应当理解的是，所述多点接触式夹持头与硅棒端面间的接触方式并不限于点接触，所述夹持部例如具有多个凸出部以接触硅棒端面，其中每一凸出部与硅棒端面可为面接触。在一实现方式中，所述夹持部的凸出部还可通过沿第一方向的弹簧连接至夹持部底座，由此可形成多点浮动接触，以令所述硅棒夹具在夹持硅棒端面时可适应于硅棒端面的平整度以夹紧硅棒。在一些示例中，所述夹持部用于接触硅棒端面的夹持端还可通过万向机构例如万向球连接至夹持部底座，所述夹持部由此可适应于夹紧具有不同倾斜度的硅棒端面。

应当说明的是，所述一对夹臂设置的方向与所述切割装置有关，在所述硅棒夹具带动所夹持的硅棒沿第一方向运动以令硅棒相对切割线锯进给的过程中，应当避免硅棒夹具与切割装置相互碰撞或干扰；例如，当切割装置中切割线锯设为沿重垂线方向，则所述硅棒夹具的夹臂可设为沿重垂线方向，当切割线锯设为沿水平方向，则硅棒夹具的夹臂可设为在水平面内。

在另一些实施方式中，所述切割装置可活动设于所述硅棒加工平台，例如设于第一方向的平移机构上，由此所述线切割单元中的切割线锯可沿第一方向移动以对被夹持的硅棒进给切割。所述的平移机构例如包括导轨与驱动，所述导轨可用于设置切割装置的切割架。

请参阅图8，显示为本申请的切割装置在一实施例中的结构示意图，如图所示实施例中，所述切割装置包括线切割单元及切割架。其中，所述切割架21具有适配于导轨的导槽24，如此可将所述切割架21活动设于硅棒加工平台上布设的导轨。所述线切割单元包括多个切割轮、过渡轮以及绕于所述多个切割轮、过渡轮的环形切割线，以及活动设于所述切割架的线切割支座23。所述切割装置可沿导轨移动以调整相对硅棒的切割位置，当然在图8所示实施例中也可通过驱动线切割支座23相对切割架21沿第二方向移动以调整切割位置，即此实施例中所述导槽24布设的方向为第二方向；应当理解，在另一些实施例中，对所述切割装置的结构可进行变更，例如将切割架底部的导槽或其他限位结构设为沿第一方向，则所述切割装置可被驱动运动以实现对硅棒的进给切割。

通过令切割装置与硅棒夹具所夹持的硅棒在第一方向相对移动，即可执行切割，在某些实施方式中，所述切割装置中还包括边皮承托机构，如此可协助切割作业以形成完整的边皮。所述切割装置中还可设有边皮错位机构，以令切割获得的边皮脱离被承托的状态，继而被转运至卸料区。

在某些实施方式中，所述硅棒加工设备还包括边皮输送机构，用于承接切割形成的所述边皮并将所述边皮转运至卸料区。在此，所述卸料区即边皮卸料区。

在一实施例中，所述边皮输送结构在第二方向的位置可设置为与所述硅棒加工设备中的切割装置对齐，以令切割硅棒形成的边皮可由对应的边皮输送结构予以输送，由此可减少对边皮的转运。

所述边皮输送机构设置的方向及位置可由所述切割区与边皮卸料区的位置关系确定。

在一实施方式中，所述边皮卸料区与切割区沿第一方向相邻设置，在此，所述边皮输送结构可沿第一方向设置，并对接于所述切割装置，以令硅棒在被切割形成边皮后，将边皮沿第一方向推动以脱离切割后硅棒或承托组件后即被转移至边皮输送结构，由此可简化边皮的转运路径。所述边皮输送机构的数量还可依所述硅棒加工设备中切割装置的数量、结构或工作方式确定，例如，当所述硅棒加工设备中设有不同加工区位，其中多个加工区位上设有切割装置，所述边皮输送机构可对应设于多个加工区位上以对应切割装置；又如，当所述切割装置同时可对多根硅棒进行开方切割，所述边皮输送机构以设为多个，以使每一边皮输送机构对应一硅棒。

在某些实施方式中，所述边皮输送机构为链条输送机构、倍速链机构、或传送带机构。

在一实施方式中，所述边皮输送机构包括：输送部，用于承载所述边皮；输送驱动源，用于驱动所述输送部运动以输送所述边皮。

请参阅图9，显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的简化结构示意图。如图所示，所述输送部521可沿第一方向设置，并在所述输送驱动源522的驱动下沿第一方向运输所承载的边皮。所述输送部521的运动方向可设置为朝向所述边皮卸料区的方向(如图7所示的箭头方向)，以将所承载的边皮运送至边皮卸料区。

所述输送驱动源522例如为电机，用于驱动输送部521运动并控制输送部521的运输速度。

在一些示例中，为了避免所述边皮在输送过程中收碰撞被磨损，在一些实施例中，所述输送部521设有用于与所述边皮接触的缓冲垫，又或，所述输送部521采用缓冲材料制成。所述缓冲垫或缓冲材料例如为具有弹性的橡胶、硅胶或由其他具有弹性形变、阻尼特性或缓冲特性的材料。如此以减小边皮输送的破损风险，有利于边皮复用。

在某些实施方式中，所述硅棒加工设备中还包括研磨装置，用于对所述切割装置开方切割后的硅棒进行研磨。

在某些实现方式中，所述研磨磨具包括砂轮与旋转轴。在某些实施方式中，所述砂轮为圆形并且中间设置有通孔。所述砂轮连接至旋转轴以受控沿旋转轴旋转，由此可在旋转状态下接触切割后硅棒侧面以实现研磨。应理解的，在可行的实施方式中，所述研磨装置中也可包括一个研磨磨具，但在此设置下研磨耗时增加。

所述砂轮具有一定颗粒度与粗糙度，例如由磨粒与结合剂固结而成，以形成具有磨粒的表面以接触并研磨切割后硅棒侧面。所述砂轮具有一定的磨粒尺寸与磨粒密度，其磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。

在某些实施例中，所述磨具还可设置为粗磨磨具与精磨磨具相套设的形式，例如所述磨具可设置为包括粗磨砂轮及精磨砂轮。所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如，当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时，所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构，在进行粗磨作业时，利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮，以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业，而在进行精磨作业时，利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮，以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者，当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时，所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构，在进行粗磨作业时，利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮，以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业，而在进行精磨作业时，利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮，以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。

在某些示例中，所述至少一磨具包括相对设置的两个砂轮以及对应的砂轮旋转轴，可用于对硅棒相对的两个侧面同时研磨，以提高研磨作业的效率。

所述磨具的研磨面可设于垂直面内，又或设于水平面内。举例来说，当所述磨具的研磨面设于垂直面内(即平行于第三方向的平面内)，所述磨具即可对已切割硅棒的位于垂直面内的侧面进行研磨；当所述磨具的研磨面设于水平面内，所述磨具可对已切割硅棒的上、下侧面进行研磨。

请参阅图10，显示为本申请的硅棒加工设备的部分结构在一实施例中的结构示意图。在图10所示实施例中，所述研磨装置30的一对研磨磨具301沿重垂线方向相对设置，所述一对研磨磨具301对应的两个研磨面呈平行且相对设置，其中，任一研磨磨具301的研磨面沿一水平面方向。

所述研磨装置中还可设有磨具进退机构，所述磨具进退机构302用于驱动所述至少一对研磨磨具301中的至少一个研磨磨具301沿重垂线方向移动，以调整对所述切割后硅棒的研磨量。在某些实施方式中，所述磨具进退机构302包括：进退导轨，沿重垂线方向设于所述第一转换机构，用于设置所述研磨磨具301；驱动源，用于驱动所述研磨磨具301中的至少一个沿所述进退导轨移动。

在一实现方式中，所述磨具进退机构302包括一滑动导轨、驱动电机、滚珠丝杠(图中未予以显示)。所述滑动导轨沿重垂线方向设于所述第一转换机构，所述研磨磨具301设置有与所述滑动导轨配合的沿重垂线方向的导槽，所述滚珠丝杠沿所述滑动导轨设置并与所述驱动电机轴接。在其他可行的实现方式中，所述驱动源也可设置为气缸、液压泵等，并将其伸缩方向设置为重垂线方向；又或，所述驱动源可设置为丝杆组件，所述丝杆组件包括丝杆及转动驱动源，其中所述丝杆连接至研磨磨具301以在转动驱动源驱动下令研磨磨具301沿滑动导轨移动。

在某些实施方式中，所述磨具进退机构包括双向丝杆及驱动源，所述双向丝杆两侧设有旋向相反的螺纹，双向丝杆沿重垂线方向设置且两侧分别连接至一研磨磨具，在此设置下，所述驱动源驱动双向丝杆转动，双向丝杆两端的研磨磨具沿重垂线方向相互靠近或相互远离，由此即可调整研磨磨具相对硅棒的磨削位置及磨削量。

在将所述磨具的研磨面设于垂直面内的实施例中，所述进退导轨设于所述研磨面的垂线方向，即为一水平线方向；在将所述磨具的研磨面设于水平面内的实施例中，所述进退导轨设于重垂线方向。所述进退导轨可用于设置所述至少一磨具，所述进退驱动单元驱动所述磨具沿进退导轨移动。

在所述硅棒加工设备中包括切割装置与研磨装置的实施例中，所述切割装置、研磨装置以及硅棒夹持或承载装置(例如硅棒夹具)配合作业以完成对待加工硅棒的开方切割以及研磨作业。为说明所述硅棒加工设备的整体布局及工序转换方式，本申请还提供了以下实施例：

在某些实施方式中，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：换位机构，与所述切割装置与研磨装置连接，包括换位转轴，驱动所述换位转轴转动预设角度以使所述切割装置和研磨装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

请继续参阅6，所述硅棒加工设备包括机座10及设于机座10的硅棒加工平台的切割装置20和研磨装置30。所述切割装置20与研磨装置30连接于换位机构40并设于换位机构的两侧，以令所述切割装置20与研磨装置30分别对应于不同的加工区位。

所述换位机构40中包括设于重垂线方向的换位转轴，由此在所述切割装置20及研磨装置30被驱动转动以切换加工区位的过程中，所述切割装置20及研磨装置30的重心高度不变，由此可提高切换过程的稳定性，有益于设备安全，及有利于减小换位机构40用于驱动切割装置20及研磨装置30切换加工区位所承受的力矩或力。在将所述换位转轴设于重垂线方式的实施方式中，所述研磨装置40可设置为包括：至少一对研磨磨具，其中，所述一对研磨磨具的研磨面平行且相对设置；以及磨具进退机构，用于驱动所述一对研磨磨具中的至少一个沿重垂线方向移动，如此以控制研磨磨具相对硅棒的进给量也即磨削量。

关于所述换位机构40，在一实施例中，所述换位机构40还包括用于驱动所述切割装置20及研磨装置30转动的转动驱动机构，所述转动驱动机构例如为轴接于所述换位转轴的驱动电机；在另一实施例中，所述转动驱动机构包括：主动齿轮，轴接于动力驱动源；从动齿轮，啮合于所述主动齿轮且连接所述换位转轴，所述主动齿轮在驱动源驱动下转动，由此带动所啮合的从动齿轮转动，所述从动齿轮可用于承载或连接所述研磨装置30与切割装置20以带动所述研磨装置30及切割装置20在第一加工区位与第二加工区位间切换。

在一加工场景中，所述硅棒加工设备执行的加工流程如下：

将第一硅棒装载至第一硅棒夹具，第一硅棒夹具可带动第一硅棒沿第一方向运动以相对切割线锯进给以实现切割，所述第一硅棒夹具可带动第一硅棒在第一方向回复移动以使硅棒多次相对切割线锯进给直至硅棒表面形成四个切面，即获得截面呈矩形或类矩形的已切割硅棒。

其中，在切割过程中，第一硅棒在线切割单元的切割容纳空间中运动，线切割单元中缠绕的环形切割线被驱动运行以对硅棒进行切割；在某些情形中，所述切割装置中的边皮承托机构还可用于承托切割形成的边皮以协助获得完整的边皮，切割装置中还可藉由边皮错位机构将被承托的边皮推出以令边皮被转移至硅棒加工设备的边皮输送机构，以将切割形成的边皮转运至边皮卸料区。

加工获得切割后的第一硅棒后，所述换位机构驱动所述切割装置及研磨装置在第一加工区位及第二加工区位之间转换位置，所述研磨装置即被转转至第一加工区位，在此状态下所述第一硅棒夹具即可带动所夹持的切割后的第一硅棒沿第一方向移动，所述研磨装置驱动研磨磨具沿重垂线方向运动以接触切割后的第一硅棒侧面而实现研磨，由第一硅棒夹具驱动硅棒沿硅棒轴线转动即可切换研磨装置相对硅棒的研磨面，由此可获得研磨后硅棒。

在所述第一加工区位进行研磨作业的过程中，所述第二硅棒夹具可装载待加工的第二硅棒，类似的，所述第二硅棒夹具可带动第二硅棒在第一方向回复移动以使硅棒多次相对切割线锯进给直至硅棒表面形成四个切面，即获得截面呈矩形或类矩形的已切割硅棒；在此，切割装置对位于第二加工区位的第二硅棒进行切割过程与切割第一硅棒类似。

将所述第一加工区位的研磨后硅棒予以卸料，第一硅棒夹具即可装载又一待切割的第三硅棒，由换位机构驱动切割装置及研磨装置转换位置，切割装置即可对所述第一硅棒夹具夹持的第三硅棒进行切割；研磨装置可对第二硅棒夹具夹持的切割后的第二硅棒进行研磨。

如此重复上述过程，所述硅棒加工设备即可在同一时刻进行不同工序的加工作业，并藉由所述换位机构实现不同工序流转的有效衔接；其中，切割装置藉由可高速运行的环形切割线对硅棒进行开方切割，有益于获得高精度的切割后硅棒，使得后续的研磨过程也被化简。

本申请的硅棒加工设备还可做其他变换，在某些实施方式中，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：第一转换机构，设于硅棒加工平台上的第一安装位置且连接所述切割装置，包括第一转轴，驱动第一转轴转动预设角度以使所述切割装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置；第二转换机构，设于硅棒加工平台上的第二安装位置且连接所述研磨装置，包括第二转轴，驱动第二转轴转动预设角度以使所述研磨装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

请参阅图11，显示为本申请的硅棒加工设备在一实施例中的结构示意图。

在此实施例中，所述硅棒加工设备包括：机座10、、硅棒夹具、切割装置41以及研磨装置33。所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：第一转换机构43，第二转换机构45。

所述第一安装位置与第二安装位置不是同一位置，对应的，所述第一转换机构43与第二转换机构45设于硅棒加工平台的不同位置。所述第一安装位置与第二安装位置应当满足所述切割装置23和研磨装置33在转换加工区位的过程中不会相互干扰。在一些实施例中，所述第一安装位置与第二安装位置可设于第一加工区位与第二加工区位之间。在一实现方式中，所述第一安装位置与第二安装位置还可设于第一加工区位与第二加工区位间的居中区域。例如，当所述第一加工区位与第二加工区位呈平行且对称设置，所述第一安装位置与第二安装位置可布设于第一加工区位与第二加工区位的对称线上。

所述第一转换机构与第二转换机构可相对独立的驱动其所对应的切割装置与研磨装置，在此，所述第一转轴与第二转轴的方向即可设置为相同方向或不同方向。

在某些实施方式中，所述第一转轴设于第一方向，所述第二转轴设于重垂线方向；所述第一加工区位与第二加工区位设于第二方向的相对两侧，其中，所述第一方向、第二方向、以及重垂线方向两两垂直。

请参阅图12，显示为图11所示的硅棒加工设备的部分结构示意图。

在一实施例中，所述第一转换机构43包括：支架430，用于设置所述切割装置；转动驱动源432，用于驱动所述切割装置相对支架430沿第一转轴431转动，以在第一加工区位与第二加工区位之间转换位置。在图11所示实施例中，所述切割装置的切割架411连接所述第一转轴431，设于切割架411上的至少一线切割单元随同切割架411沿第一转轴转动。所述支架430可作为第一转换机构43的底座，切割装置可基于所述第一转轴431活动设于所述支架430，并可在转动驱动源432驱动下相对支架430沿第一转轴431转动。所述转动驱动源432例如为具有动力输出轴的电机，其动力输出轴可轴连接至所述第一转轴431。

关于所述第二转换机构，在一实施例中，所述第二转换机构还包括用于驱动所述研磨装置转动换位的转动驱动机构，所述转动驱动机构例如为轴接于所述换位转轴的驱动电机；在另一实施例中，所述转动驱动机构包括：主动齿轮，轴接于动力驱动源；从动齿轮，啮合于所述主动齿轮且连接所述换位转轴，所述主动齿轮在驱动源驱动下转动，由此带动所啮合的从动齿轮转动，所述从动齿轮可用于承载或连接所述研磨装置以带动所述研磨装置在第一加工区位与第二加工区位间切换。

在所述切割装置连接于所述第一转换机构，研磨装置连接于所述第二转换机构的各实施例中，所述第一加工区位及第二加工区位上可分别设置有第一硅棒夹具及第二硅棒夹具，用于在所在加工区位上夹持硅棒并带动硅棒沿第一方向移动，以此令待切割硅棒相对切割线锯进给而实现切割，以及令待研磨硅棒相对研磨装置沿第一方向移动以令研磨磨具的研磨面覆盖硅棒的整个侧面。

在一加工场景中，所述硅棒加工设备执行的加工流程如下：

以初始时刻所述切割装置位于第一加工区位为例，将第一硅棒装载至第一硅棒夹具，第一硅棒夹具可带动第一硅棒沿第一方向运动以相对切割线锯进给以实现切割，所述第一硅棒夹具可带动第一硅棒在第一方向回复移动以使硅棒多次相对切割线锯进给直至硅棒表面形成四个切面，即获得截面呈矩形或类矩形的已切割硅棒。

其中，在切割过程中，第一硅棒在线切割单元的切割容纳空间中运动，线切割单元中缠绕的环形切割线被驱动运行以对硅棒进行切割；在某些情形中，所述切割装置中的边皮承托机构还可用于承托切割形成的边皮以协助获得完整的边皮，切割装置中还可藉由边皮错位机构将被承托的边皮推出以令边皮被转移至硅棒加工设备的边皮输送机构，以将切割形成的边皮转运至边皮卸料区。

加工获得所述已切割的第一硅棒后，所述第一转换机构驱动所述切割装置沿第一转轴转动预设角度以从第一加工区位切换至第二加工区位，所述切割装置即被转转至第二加工区位，同时，所述第二转换机构驱动所述研磨装置沿第二转轴转动预设角度切换至第一加工区位，在此状态下所述第一硅棒夹具即可带动所夹持的已切割的第一硅棒沿第一方向移动，所述研磨装置驱动研磨磨具沿重垂线方向运动以接触切割后硅棒侧面而实现研磨，由第一硅棒夹具驱动硅棒沿硅棒轴线转动即可切换研磨装置相对硅棒的研磨面，由此可获得研磨后硅棒。

在所述第一加工区位进行研磨作业的过程中，所述第二硅棒夹具可装载待切割的第二硅棒；类似的，所述第二硅棒夹具可带动第二硅棒在第一方向回复移动以使硅棒多次相对切割线锯进给直至硅棒表面形成四个切面，即获得截面呈矩形或类矩形的已切割硅棒。

将所述第一加工区位的研磨后硅棒予以卸料，所述第一硅棒夹具即可装载待切割的第三硅棒，由第一转换机构驱动切割装置转换所处的加工区位，以及第二转换机构驱动研磨装置转换所处的加工区位，切割装置即可对所述第一硅棒夹具夹持的第三硅棒进行切割。

如此重复上述过程，所述硅棒加工设备即可在同一时刻进行不同工序的加工作业，并藉由所述换位机构实现不同工序流转的有效衔接；其中，切割装置藉由可高速运行的环形切割线对硅棒进行开方切割，有益于获得高精度的切割后硅棒，使得后续的研磨过程也被化简。

请参阅图13，显示为本申请的硅棒加工设备在另一实施例中的结构示意图。

在某些实现方式中，所述切割装置与研磨装置藉由直线运动机构转换位置。

如图所示，所述硅棒加工设备包括机座、切割装置25、研磨装置35，以及硅棒装卸装置(图中未予以显示)。

所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：切割转换机构61，具有切割转换导轨611，驱动所述切割装置25沿切割转换导轨611移动以在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置；研磨转换机构63，具有研磨转换导轨631，驱动所述研磨装置35中的研磨磨具沿研磨转换导轨631移动以在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

在本申请的一实施例中所述切割转换机构61用于驱动切割装置25的切割架251及其上的至少一线切割单元在第一加工区位和第二加工区位之间转换。

所述第一加工区位与第二加工区位均沿第一方向设置，位于硅棒加工平台第二方向的相对两侧。所述切割转换机构61的切割转换导轨611沿第二方向穿过所述第一加工区位和第二加工区位，以及，所述研磨转换机构63的研磨转换导轨631沿第二方向穿过所述第一加工区位和第二加工区位。其中，所述切割转换导轨611与研磨转换导轨631均沿第二方向设置，分设于硅棒加工平台第一方向的相对两侧。

在此示例中，利用所述切割转换机构61，可驱动所述切割架251及其上的至少一线切割单元沿第二方向移动，以在第一加工区位和第二加工区位之间转换，例如，利用所述切割转换机构61驱动所述切割架251及其上的至少一线切割单元沿第二方向移动以由第一加工区位转换至第二加工区位上，或者，利用所述切割转换机构61驱动所述切割架251及其上的至少一线切割单元沿第二方向移动以由第二加工区位转换至第一加工区位上。

在此实施例中所述的硅棒加工设备中，对任一加工区位例如第一加工区位上的硅棒，利用所述切割转换机构61驱动所述切割架251及其上的至少一线切割单元沿第二方向移动至切割单元位于第一加工区位，当切割装置25在第一加工区位处对硅棒开方切割后，令切割后硅棒沿第一方向移动至在第一方向对齐于所述研磨装置35，令研磨转换机构63驱动研磨磨具沿第二方向移动至第一加工区位，即可对切割后硅棒进行研磨。

关于所述研磨转换机构，在一实施例中，所述研磨装置中设有至少一对研磨磨具及至少一磨具转换机构。所述磨具转换机构包括：磨具转换导轨和磨具转换驱动单元。

如图13所示，所述磨具转换导轨631沿第二方向布设，用于设置所述研磨磨具。在某些实施方式中，所述磨具转换导轨631沿第二方向布设在硅棒加工平台上，所述至少一对磨具通过例如滑块等架设于所述磨具转换导轨631上。

所述磨具转换驱动单元(图中未予以显示)用于驱动所述一对研磨磨具沿磨具转换导轨移动以在第一加工区位与第二加工区位间切换。在某些实施方式中，所述磨具转换驱动单元包括：移动齿轨、驱动齿轮与驱动源。所述移动齿轨沿第二方向设置，与所述磨具转换导轨平行。

所述磨具具有磨具安装座，所述驱动齿轮设置于所述磨具安装座上，并且与所述移动齿轨啮合，用于带动所述至少一对磨具沿磨具转换导轨运动。所述驱动源用于驱动所述驱动齿轮。在本申请的一实现方式中，所述驱动齿轮设置在所述磨具安装座上，所述驱动齿轮由驱动源带动旋转，所述驱动齿轮的轮齿与所述移动齿轨啮合，顺应所述移动齿轨行进，与驱动齿轮连接的至少一对磨具由此在磨具转换导轨上产生相应的移动。

在某些实施方式中，所述磨具转换驱动单元可设置在所述磨具安装座上，包括移动丝杆和驱动源，其中，所述移动丝杆沿第二方向设置且与所述一对磨具关联，所述驱动源用于驱动所述移动丝杆转动以使所关联的一对磨具沿磨具转换导轨移动。

在某些实施方式中，所述磨具转换驱动单元还可控制所述一对磨具中的每一磨具在第二方向位置，由此可控制所述磨具相对于硅棒的磨削进给量。

在所述切割装置连接所述切割转换机构，研磨装置连接所述研磨转换机构的各实施例中，所述第一加工区位及第二加工区位上还可分别设置有第一硅棒夹具及第二硅棒夹具，用于在所在加工区位上夹持硅棒并带动硅棒沿第一方向移动，以此令待切割硅棒相对切割线锯进给而实现切割，以及令待研磨硅棒相对研磨装置沿第一方向移动以令研磨磨具的研磨面覆盖硅棒的整个侧面。

在一加工场景中，所述硅棒加工设备执行的加工流程如下：

以初始时刻所述切割装置位于第一加工区位为例，将第一硅棒装载至第一硅棒夹具，第一硅棒夹具可带动第一硅棒沿第一方向运动以相对切割线锯进给以实现切割，所述第一硅棒夹具可带动第一硅棒在第一方向回复移动以使硅棒多次相对切割线锯进给直至硅棒表面形成四个切面，即获得截面呈矩形或类矩形的已切割硅棒。

其中，在切割过程中，第一硅棒在线切割单元的切割容纳空间中运动，线切割单元中缠绕的环形切割线被驱动运行以对硅棒进行切割；在某些情形中，所述切割装置中的边皮承托机构还可用于承托切割形成的边皮以协助获得完整的边皮，切割装置中还可藉由边皮错位机构将被承托的边皮推出以令边皮被转移至硅棒加工设备的边皮输送机构，以将切割形成的边皮转运至边皮卸料区。

藉由所述切割转换机构将切割装置由第一加工区位转换至第二加工区位，以及藉由所述研磨转换机构将研磨装置转换至第一加工区位。

驱动第一硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒沿第一方向移动，令研磨装置对第一硅棒进行研磨作业；与此同时，令第二硅棒夹具装载另一待切割的第二硅棒，驱动第二硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒沿第一方向移动，令硅棒切割装置对第二硅棒进行切割作业，以形成截面呈矩形或类矩形的硅棒；其中，所述切割装置对第二硅棒的切割过程与前述对第一硅棒进行的切割过程类似。

将完成研磨作业的第一硅棒予以卸载，藉由所述切割转换机构将切割装置由第二加工区位转换至第一加工区位，以及藉由研磨转换机构将研磨装置由第一加工区位转换至第二加工区位。如此可令研磨装置对第二加工区位的切割后硅棒进行研磨，令第一硅棒夹具装载第三硅棒，切割装置即可在第一加工区位进行切割作业，其对应的切割过程可参照对第一硅棒的切割过程，此处不再赘述。

后续加工过程与上述步骤类似，如此重复进行，硅棒加工设备即可同时进行切割作业及研磨作业，自动化实现不同工序流转并简化转运路径，有效提高加工效率；其中，切割装置藉由可高速运行的环形切割线对硅棒进行开方切割，有益于获得高精度的切割后硅棒，使得后续的研磨过程也被化简。

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 (26)

1.一种用于硅棒加工的切割装置，其特征在于，包括：切割架及至少一线切割单元，其中，所述线切割单元包括：

切割线；

第一切割轮及第二切割轮，设于所述切割架，其中，所述第一切割轮及第二切割轮的轮面相平行或共面，切割线绕于所述第一切割轮及第二切割轮以形成切割线锯；

第一过渡轮，设于所述第一切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第一切割轮的切割线以令绕于所述第一切割轮的切割线共面于所述第一切割轮的第一切割线槽所在平面；

第二过渡轮，设于所述第二切割轮旁侧，用于牵引绕于所述第二切割轮的切割线以令绕于所述第二切割轮的切割线共面于所述第二切割轮的第二切割线槽所在平面；

至少一第三过渡轮，设于所述第一过渡轮及第二过渡轮之间，用于牵引所述第一过渡轮与所述第二过渡轮之间的切割线，以令所述待线切割单元中形成一切割容纳空间；

其中，所述切割线绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第一过渡轮、第二过渡轮及第三过渡轮之间以形成首尾相接的闭环切割线。

2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述第一过渡轮、第二过渡轮、及至少一第三过渡轮用于将所述切割线牵引远离所述切割容纳空间。

3.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述线切割单元中包括两个第三过渡轮，其中，所述切割线顺次缠绕于所述第一切割轮、第二切割轮、第二过渡轮、一第三过渡轮、另一第三过渡轮、第一过渡轮、第一切割轮以形成首尾相接的闭环切割线。

4.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括切割线驱动装置，用于驱动所述切割线运行以对硅棒进行切割。

5.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述切割线驱动装置为电机，具有动力输出轴且所述动力输出轴轴连接于所述第一切割轮或第二切割轮。

6.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括至少一调距机构，设于所述至少一线切割单元，用于驱动所述线切割单元中多个切割轮及多个过渡轮沿垂直于切割轮轮面的方向移动。

7.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括单线切割单元，所述调距机构包括：

丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述单线切割单元螺纹连接；

驱动源，用于驱动所述丝杆转动。

8.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括单线切割单元，所述调距机构包括：

伸缩件，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述单线切割单元关联；

驱动源，用于驱动所述伸缩件沿切割轮轮面的正交方向伸缩运动。

9.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括单线切割单元，所述调距机构包括：

齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置于所述单线切割单元；

传动齿轮，与所述齿条啮合；驱动源，用于驱动所述传动齿轮转动。

10.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括平行且相对设置的第一线切割单元和第二线切割单元，所述第一线切割单元和第二线切割单元中的至少一者通过所述调距机构驱动沿切割轮轮面的正交方向移动。

11.根据权利要求10所述的切割装置，其特征在于，所述调距机构包括：

丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元或第二线切割单元螺纹连接；

驱动源，用于驱动所述丝杆转动。

12.根据权利要求10所述的切割装置，其特征在于，所述调距机构包括：

伸缩件，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元或第二线切割单元关联；

驱动源，用于驱动所述伸缩件沿切割轮轮面的正交方向作伸缩运动。

13.根据权利要求10所述的切割装置，其特征在于，所述调距机构包括：

双向丝杆，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元和第二线切割单元螺纹连接，

驱动源，用于驱动所述丝杆转动以使得所述第一线切割单元和所述第二线切割单元沿切割轮轮面的正交方向相向移动或相背移动。

14.根据权利要求10所述的切割装置，其特征在于，所述调距机构包括：

第一齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第一线切割单元关联；

第二齿条，沿切割轮轮面的正交方向设置且与所述第二线切割单元关联；

传动齿轮，与所述第一齿条和第二齿条啮合；

驱动源，用于驱动所述传动齿轮转动以使得所述第一线切割单元和所述第二线切割单元沿切割轮轮面的正交方向相向移动或相背移动。

15.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括边皮承托机构，用于抵靠硅棒外侧并承托切割形成的边皮。

16.根据权利要求15所述的切割装置，其特征在于，所述边皮承托机构包括：

至少一承托组件，所述承托组件包括：

承托部，受控抵靠并承托所述边皮；

驱动单元，连接所述承托部以控制所述承托部远离或抵靠所述边皮；

至少一安装部，用于将所述至少一承托组件连接于所述切割装置。

17.根据权利要求1或15所述的切割装置，其特征在于，还包括边皮错位机构，设于所述切割装置，用于沿第一方向推动所述边皮以令所述边皮脱离所述边皮承托机构或已切割硅棒。

18.根据权利要求17所述的切割装置，其特征在于，所述边皮错位机构包括：

动力源；

伸缩杆，沿第一方向设置，用于在动力源驱动下伸缩运动以推动所述边皮。

19.一种硅棒加工设备，其特征在于，包括：

机座，具有硅棒加工平台；

如权利要求1-18任一项所述的切割装置，用于对待切割硅棒进行切割。

20.根据权利要求19所述的硅棒加工设备，其特征在于，还包括边皮输送机构，用于承接切割形成的边皮并将所述边皮转运至卸料区。

21.根据权利要求20所述的硅棒加工设备，其特征在于，所述边皮输送机构包括：

输送部，用于承载所述边皮；

输送驱动源，用于驱动所述输送部运动以输送所述边皮。

22.根据权利要求19所述的硅棒加工设备，其特征在于，还包括至少一硅棒夹具，用于夹持硅棒并带动硅棒沿硅棒轴心线方向移动以令硅棒相对切割装置的切割线锯进给。

23.根据权利要求19所述的硅棒加工设备，其特征在于，还包括研磨装置，用于对所述切割装置开方切割后的硅棒进行研磨。

24.根据权利要求23所述的硅棒加工设备，其特征在于，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：

换位机构，与所述切割装置与研磨装置连接，包括换位转轴，驱动所述换位转轴转动预设角度以使所述切割装置和研磨装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

25.根据权利要求23所述的硅棒加工设备，其特征在于，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：

第一转换机构，设于硅棒加工平台上的第一安装位置且连接所述切割装置，包括第一转轴，驱动第一转轴转动预设角度以使所述切割装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置；

第二转换机构，设于硅棒加工平台上的第二安装位置且连接所述研磨装置，包括第二转轴，驱动第二转轴转动预设角度以使所述研磨装置在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

26.根据权利要求23所述的硅棒加工设备，其特征在于，所述硅棒加工平台上设有第一加工区位和第二加工区位，所述硅棒加工设备还包括：

切割转换机构，具有切割转换导轨，驱动所述切割装置沿切割转换导轨移动以在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置；

研磨转换机构，具有研磨转换导轨，驱动所述研磨装置中的研磨磨具沿研磨转换导轨移动以在第一加工区位和第二加工区位之间转换位置。

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