CN114310508A - 一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅材料加工技术领域，且公开了一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，滑槽的外侧滑动套接有套座，螺纹环槽正面活动套接有转环，调节轴块的端部活动安装有滚轮，调节槽内部活动安装有磁铁，驱动轴中部固定安装有导线，顶头端部内开设有液压传递孔且外圈处与固定座之间采用旋转接头式安装，顶头的中部开设有与液压传递孔连通的液压调节孔，负压槽内活动套接有端部伸入到液压调节孔内部的负压杆，离心槽内部活动套接有球杆，液压调节孔内部位于与离心槽连通处活动套接有滑塞，通过在固定座外圈设置套座并在其正面安装有滚轮等结构，在顶头内部设置有负压杆和密封垫块，并配合有球杆使得硅锭装夹更方便、更稳定。

Description

一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置

技术领域

本发明涉及硅材料加工技术领域，具体为一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置。

背景技术

单晶硅通常指的是硅原子的一种排列形式形成的物质，目前生产的单晶硅主要用在半导体材料和太阳能光伏发电领域，其生产加工工艺比较复杂，要经过拉晶、研磨、切片、抛光等过程，其中研磨就是为了将从单晶炉拉出来的硅锭进行初步的滚磨从而使得硅锭的外圈处的直径保持一样，一般采用的设备的滚磨机，滚磨机使用时将硅锭两端固定住操作磨轮在硅锭的外圈进行磨削，但是其还有一些需要注意的地方：

在使用滚磨机的时候需要先将硅锭夹持在工作台两顶尖之间，在夹持的时候要保证硅锭的中心与顶尖对准，这样才能保证后续的磨削量小同时保证硅锭的外圈磨削均匀，但是一般采用人工去安装夹持硅锭需要调整多次才能对准，而且还容易出现失误从而导致装夹效果差进而影响到后续的磨削，同时现有的滚磨机对于无法对进行磨削的硅锭进行测量，一般需要磨削的量都是很少的，因此这样如果在限制了磨轮的磨削深度情况下就导致一些直径较大的硅锭被白磨削了一部分，造成了浪费。

同时，对于硅锭的夹持是通过在工作台两端上设置顶尖将其夹紧，这样在进行滚磨的时候由于磨轮是位于硅锭外圈的一侧，在磨轮往复运动进给的时候就会对硅锭产生振动，同时硅锭本身与顶尖一起就会转动，这样在转速上来了之后就导致在硅锭侧边受到力的作用下断裂甚至脱落的情况，同时顶尖在硅锭转动的时候不仅要保证夹紧力还需要能稳定的转动，对于顶尖的要求较高，这种安装方式并不是很适合硅锭滚磨的夹持固定。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，具备夹持定位方便、稳定性好的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，包括固定座，所述固定座的外圈呈环状均匀开设有滑槽，所述滑槽的外侧滑动套接有套座，所述固定座背面的中部活动套接有与电机连接的驱动轴，所述固定座正面的中部活动套接有与驱动轴固定连接的顶头，所述套座的正面开设有螺纹环槽，所述螺纹环槽正面螺纹套接有转环，所述转环的内圈设置有螺纹槽与螺纹环槽内壁之间螺纹套接，所述转环的正面呈环状均匀安装有套接头，所述套接头的内部开设有液压腔且液压腔的一端开口开设在套接头的内侧面，所述液压腔的外端开口活动套接有调节轴块，所述调节轴块的端部活动安装有滚轮，所述转环的内部开设有调节环槽，所述调节环槽内部活动安装有与液压腔内部连通的第一波纹管，所述螺纹环槽的中圈位置固定安装有顶杆，所述调节环槽内部活动安装有一端与第一波纹管固定连接的环块；

所述套座两侧内部对称开设有调节槽，所述调节槽内部活动安装有磁铁，所述调节槽与螺纹环槽之间开设有连通的第二液压孔，所述第二液压孔靠近螺纹环槽一端活动套接有伸入到螺纹环槽内部的调节杆，所述驱动轴中部固定安装有导线，所述驱动轴外圈中部固定安装有导电滑环。

优选的，所述顶头端部内开设有液压传递孔且外圈处与固定座之间采用旋转接头式安装，所述滑槽内部端面与套座之间固定连接有第二波纹管，所述固定座内部开设有连通第二波纹管与液压传递孔的第一液压孔，所述顶头的中部开设有与液压传递孔连通的液压调节孔，所述液压调节孔的正面开设有与液压调节孔连通的负压槽，所述负压槽内活动套接有端部伸入到液压调节孔内部的负压杆，所述顶头正面位于负压槽外圈位置活动套接有密封垫块，所述密封垫块内端部抵到负压杆的侧壁，所述顶头外圈呈环状均匀开设有与液压调节孔连通的离心槽，所述离心槽内部活动套接有球杆，所述液压调节孔内部位于与离心槽连通处活动套接有滑塞。

优选的，所述环块呈环状套接在调节环槽内部并保持底部与顶杆光滑的接触，所述滚轮的个数为N个且N≥3，所述转环至少可以转动360°/N。

优选的，所述密封垫块呈环状均匀套接在负压杆外圈且其外端部处连接在一起构成一圈，所述负压杆中部的直径由内端向外端逐渐变大，所述负压杆、滑塞、球杆与液压调节孔之间均采用活塞密封，所述滑塞在套座未滑动调节时恰好将离心槽与液压调节孔连通口处封堵住。

本发明具备以下有益效果：

1、通过在固定座的外圈设置有套座并且在其正面呈环状安装有滚轮等结构，相较于现有技术来说，在进行硅锭装夹的时候将其直接放置到滚轮之间即可，通过转动转环可以带动滚轮对硅锭进行居中定位并且贴合其表面进行检测直径，通过在转环内部带动调节杆调节磁铁之间的位置，从而在转动时可以检测出来电路中电流的大小情况，根据电流的大小情况就可以得到转环的转动深度进而反映出来调节轴块和滚轮的变化调节，因此这样就可以通过转环、套座、滚轮等配合实现硅锭的定位和粗直径的检测，方便后续的磨削加工精度更高。

2、通过在顶头内部设置有负压杆和密封垫块，并且外圈位置配置有球杆等结构，相较于现有技术来说，利用套座滑动时可以配合固定座实现液压传递从而使得顶头内部的液压向外流动，实现了带动负压杆的移动使得硅锭与顶头的端部之间吸附的更加紧密，并且在顶头转动到过快的速度会进一步的带动球杆向外甩动从而也使得液压调节孔内部的液压减小，这样也会使得负压杆向内收缩的更多从而在负压槽形成较大的负压保证了硅锭的夹持更加的稳定，避免了因为磨削时不稳定性造成的影响。

附图说明

图1为本发明结构整体侧视图；

图2为图1中A-A剖面图；

图3为图1中B-B剖面图；

图4为本发明结构侧向半剖图；

图5为图3中的C-C剖面图；

图6为图3中D处放大图。

图中：1、固定座；101、滑槽；102、第一液压孔；2、套座；201、螺纹环槽；202、调节槽；203、第二液压孔；3、驱动轴；4、顶头；401、液压调节孔；402、负压槽；403、液压传递孔；404、离心槽；5、转环；501、调节环槽；502、螺纹槽；6、套接头；601、液压腔；7、调节轴块；8、滚轮；9、顶杆；10、环块；11、第一波纹管；12、磁铁；13、调节杆；14、导线；15、导电滑环；16、密封垫块；17、负压杆；18、滑塞；19、第二波纹管；20、球杆。

具体实施方式

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

请参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5，一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，包括固定座1，固定座1的外圈呈环状均匀开设有滑槽101，滑槽101的外侧滑动套接有套座2，套座2可以沿着滑槽101前后滑动，这样就很方便进行套座2的调节，从而在磨削到硅锭端部时将套座2滑动带动滚轮8离开硅锭表面避免影响滚磨的效果，固定座1背面的中部活动套接有与电机连接的驱动轴3，固定座1正面的中部活动套接有与驱动轴3固定连接的顶头4，套座2的正面开设有螺纹环槽201，螺纹环槽201正面螺纹套接有转环5，转环5的内圈设置有螺纹槽502与螺纹环槽201内壁之间螺纹套接，转环5的正面呈环状均匀安装有套接头6，套接头6的内部开设有液压腔601且液压腔601的一端开口开设在套接头6的内侧面，液压腔601的外端开口活动套接有调节轴块7，调节轴块7的端部活动安装有滚轮8，转环5的内部开设有调节环槽501，调节环槽501内部活动安装有与液压腔601内部连通的第一波纹管11，螺纹环槽201的中圈位置固定安装有顶杆9，调节环槽501内部活动安装有一端与第一波纹管11固定连接的环块10，环块10的截面呈T字状，这样其顶部与顶杆9抵压时可以带动整圈在调节环槽501内部压缩第一波纹管11，从而在各个液压腔601中实现相同的液压变化，即是各个滚轮8到硅锭的圆心距离相同，避免将硅锭定位偏移，套座2两侧内部对称开设有调节槽202，调节槽202内部活动安装有磁铁12，调节槽202与螺纹环槽201之间开设有连通的第二液压孔203，第二液压孔203靠近螺纹环槽201一端活动套接有伸入到螺纹环槽201内部的调节杆13，调节杆13与第二液压孔203之间采用密封套接的方式，可以有效地避免液压油泄漏问题，同时调节杆13内部也设置复位弹簧，在滚磨机停止工作后失去转环5的抵压调节杆13可以复位，方便后面继续进行电流大小的检测，驱动轴3中部固定安装有导线14，驱动轴3外圈中部固定安装有导电滑环15，导线14是跟着驱动轴3被电机带动旋转的，这样就使得导线14在旋转的过程中不断的切割磁铁12的磁感线，同时在电路中产生电流，电流通过导电滑环15传递到系统中，这样就可以根据电流的大小来判断磁铁12在调节槽202内部的位置情况，同时也就可以得出转环5抵压调节杆13的长度，进而可以计算出调节轴块7的收缩量从而得到滚轮8夹持硅锭的粗直径，环块10呈环状套接在调节环槽501内部并保持底部与顶杆9光滑的接触，滚轮8的个数为N个且N≥3，转环5至少可以转动360°/N，当转环5转动的时候就会沿着螺纹环槽201内壁向内移动并且抵压顶杆9和调节杆13，顶杆9将可以推动环块10向调节环槽501内部收缩并且压缩第一波纹管11从而将液压油向液压腔601内部顶动从而带动滚轮8抵到硅锭的外圈表面上起到圆心定位和外径检测的作用。

请参阅附图3、附图4、附图5、附图6，顶头4端部内开设有液压传递孔403且外圈处与固定座1之间采用旋转接头式安装，滑槽101内部端面与套座2之间固定连接有第二波纹管19，固定座1内部开设有连通第二波纹管19与液压传递孔403的第一液压孔102，这里套座2与顶头4之间采用液压旋转接头的安装方式，因此可以通过第一液压孔102连通到液压传递孔403，顶头4的中部开设有与液压传递孔403连通的液压调节孔401，液压调节孔401的正面开设有与液压调节孔401连通的负压槽402，负压槽402内活动套接有端部伸入到液压调节孔401内部的负压杆17，顶头4正面位于负压槽402外圈位置活动套接有密封垫块16，密封垫块16内端部抵到负压杆17的侧壁，顶头4外圈呈环状均匀开设有与液压调节孔401连通的离心槽404，离心槽404内部活动套接有球杆20，液压调节孔401内部位于与离心槽404连通处活动套接有滑塞18，球杆20的内端套接在离心槽404与液压调节孔401连通处，并且球杆20无法伸入到液压调节孔401内部处，这样就避免了液压流动时带动球杆20移动从而无法带动负压杆17移动，同时球杆20的外圈为一个质量大的小球，其在转动时离心力可以随着速度变快而增加很大，这样也会带动液压调节孔401内部的液压调节实现负压杆17的调节，密封垫块16呈环状均匀套接在负压杆17外圈且其外端部处连接在一起构成一圈，负压杆17中部的直径由内端向外端逐渐变大，负压杆17、滑塞18、球杆20与液压调节孔401之间均采用活塞密封，滑塞18在套座2未滑动调节时恰好将离心槽404与液压调节孔401连通口处封堵住，这样在滚轮8对硅锭定位检测完毕之后滑动套座2就会通过第二波纹管19、第一液压孔102、液压传递孔403将液压调节孔401内部的液压向外带动，从而带动滑塞18滑动并且带动负压杆17向内部收缩，负压杆17滑动会将其与硅锭之间的空间扩大从而形成负压吸附的更紧密，同时负压杆17的外侧抵压密封垫块16使其外端与硅锭贴合的更紧密，从而配合负压杆17形成很大的吸附力，而且球杆20只有在转速达到一定大小时才会向外甩动并带动液压调节孔401内部的液压，其也是利用液压增加负压杆17与硅锭之间的负压从而防止其在高速转动时脱落。

工作原理，使用时先将硅锭放入到两个装夹装置之间并调整好间距，硅锭会被滚轮8限制在中部位置，然后转动转环5向螺纹环槽201内部螺旋转动，此时顶杆9抵到环块10的端部处并带动环块10压缩第一波纹管11，第一波纹管11压缩从而就将内部的液压油挤压到液压腔601中然后推动调节轴块7向外滑动并带动滚轮8向中间靠齐并滚动抵到硅锭的表面上，该过程中转环5也会抵压调节杆13从而将其向第二液压孔203内部顶动，第二液压孔203内部的液压油就推动磁铁12向外圈处滑动，此时两个磁铁12之间的距离变大，当转环5转不动的时候说明滚轮8已经完全贴合到硅锭表面了，此时向背面沿着滑槽101滑动套座2，套座2拉伸第二波纹管19从而将第一液压孔102中的液压油抽出，同时通过连通传递将液压传递孔403中的液压油向第一液压孔102中补充，并且带动液压调节孔401中的液压油向液压传递孔403中补充，此时滑塞18向靠近液压传递孔403端滑动并且通过液压带动负压杆17向液压调节孔401内部收缩，负压杆17的外端部向负压槽402内收缩从而增加空间使其具有负压，负压杆17向液压调节孔401内部滑动的同时其侧壁会抵压密封垫块16从而将密封垫块16向顶头4的外表面抵压并与硅锭贴合的更紧密，当在滚磨时的速度过大，在离心槽404中的球杆20就会受到很大的离心力，并且该离心力达到一定值时就会向外甩动球杆20，球杆20向外移动就会带动液压调节孔401中的液压油向离心槽404中流动从而带动负压杆17再向液压调节孔401中收缩，此时密封垫块16与硅锭之间贴合更紧密，负压杆17与硅锭之间的真空负压更大，保证了在高速旋转时硅锭夹持的稳定性，磨轮在硅锭上往复磨削得到标准的硅棒后续直接进行切片即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，包括固定座(1)，其特征在于：所述固定座(1)的外圈呈环状均匀开设有滑槽(101)，所述滑槽(101)的外侧滑动套接有套座(2)，所述固定座(1)背面的中部活动套接有与电机连接的驱动轴(3)，所述固定座(1)正面的中部活动套接有与驱动轴(3)固定连接的顶头(4)，所述套座(2)的正面开设有螺纹环槽(201)，所述螺纹环槽(201)正面螺纹套接有转环(5)，所述转环(5)的内圈设置有螺纹槽(502)与螺纹环槽(201)内壁之间螺纹套接，所述转环(5)的正面呈环状均匀安装有套接头(6)，所述套接头(6)的内部开设有液压腔(601)且液压腔(601)的一端开口开设在套接头(6)的内侧面，所述液压腔(601)的外端开口活动套接有调节轴块(7)，所述调节轴块(7)的端部活动安装有滚轮(8)，所述转环(5)的内部开设有调节环槽(501)，所述调节环槽(501)内部活动安装有与液压腔(601)内部连通的第一波纹管(11)，所述螺纹环槽(201)的中圈位置固定安装有顶杆(9)，所述调节环槽(501)内部活动安装有一端与第一波纹管(11)固定连接的环块(10)；

所述套座(2)两侧内部对称开设有调节槽(202)，所述调节槽(202)内部活动安装有磁铁(12)，所述调节槽(202)与螺纹环槽(201)之间开设有连通的第二液压孔(203)，所述第二液压孔(203)靠近螺纹环槽(201)一端活动套接有伸入到螺纹环槽(201)内部的调节杆(13)，所述驱动轴(3)中部固定安装有导线(14)，所述驱动轴(3)外圈中部固定安装有导电滑环(15)。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，其特征在于：所述顶头(4)端部内开设有液压传递孔(403)且外圈处与固定座(1)之间采用旋转接头式安装，所述滑槽(101)内部端面与套座(2)之间固定连接有第二波纹管(19)，所述固定座(1)内部开设有连通第二波纹管(19)与液压传递孔(403)的第一液压孔(102)，所述顶头(4)的中部开设有与液压传递孔(403)连通的液压调节孔(401)，所述液压调节孔(401)的正面开设有与液压调节孔(401)连通的负压槽(402)，所述负压槽(402)内活动套接有端部伸入到液压调节孔(401)内部的负压杆(17)，所述顶头(4)正面位于负压槽(402)外圈位置活动套接有密封垫块(16)，所述密封垫块(16)内端部抵到负压杆(17)的侧壁，所述顶头(4)外圈呈环状均匀开设有与液压调节孔(401)连通的离心槽(404)，所述离心槽(404)内部活动套接有球杆(20)，所述液压调节孔(401)内部位于与离心槽(404)连通处活动套接有滑塞(18)。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，其特征在于：所述环块(10)呈环状套接在调节环槽(501)内部并保持底部与顶杆(9)光滑的接触，所述滚轮(8)的个数为N个且N≥3，所述转环(5)至少可以转动360°/N。

4.根据权利要求2所述的一种单晶硅生产用硅锭滚磨装置，其特征在于：所述密封垫块(16)呈环状均匀套接在负压杆(17)外圈且其外端部处连接在一起构成一圈，所述负压杆(17)中部的直径由内端向外端逐渐变大，所述负压杆(17)、滑塞(18)、球杆(20)与液压调节孔(401)之间均采用活塞密封，所述滑塞(18)在套座(2)未滑动调节时恰好将离心槽(404)与液压调节孔(401)连通口处封堵住。

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