CN115056371A - 应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备，其中，方法包括：当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置；所述第一方向为与切割设备的切割进给方向垂直；当识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令。本申请实施例提供的用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备能够对对中机构进行测试，以使后续可通过对中机构将硅棒移动至与切割线对应的位置处，将硅棒切割成横截面积较小的小硅棒，便于直接对小硅棒进行切片得到小硅片，省去了传统激光划片的步骤，提高硅片质量及成品率。

Description

应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备

技术领域

本申请涉及硬脆材料切割技术，尤其涉及一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备。

背景技术

随着异质结电池的发展，小片硅片的需求越来越大。传统方案中，通常是先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片，但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法及切割设备。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法，包括：

当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置；所述第一方向为与切割设备的切割进给方向垂直；

当识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。

根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种切割设备，包括：如上所述的对硅棒进行对中的控制设备。

本申请实施例提供的技术方案，当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置；当识别到处于待测位置的对中工装与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令，实现在对硅棒进行切割之前，通过对中工装对对中机构的执行效果进行测试，以在测试完成之后使切割线能够按照预设位置要求对硅棒进行切割，提高切割位置的准确度，满足硅棒尺寸要求。将硅棒切割为两个横截面积相等的小硅棒。后续直接对小硅棒进行切片，得到尺寸较小的硅片，不再采用传统的激光划片，避免对硅片产生损伤，保障硅片质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的对中控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的硅棒对中装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的硅棒对中装置应用于切割设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的硅棒对中机构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的硅棒对中机构的局部剖视图；

图6为本申请实施例提供的硅棒对中机构中对中支座与夹爪连接块配合的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种硅棒对中机构的结构示意图；

图8为图7所示硅棒对中机构的局部剖视图；

图9为本申请实施例提供的对中工装的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的对中工装应用于切割设备的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的切割设备中进行棒长检测的示意图。

附图标记：

21-承载平台；211-承台托；

51-对中支撑座；52-对中调整板；53-对中机构；531-对中支座；532-对中气缸；533-对中驱动杆；534-对中导向杆；5341-限位套；535-对中夹爪；5351-夹爪连接块；5352-夹爪臂；536-缓冲块；537-第一防护钣金；538-第二防护钣金；539-风琴护罩；5310-对中丝杠；5311-对中丝母；5312-对中电机；5313-对中底座；5314-对中导轨；5315-对中滑块；5316-主动轮；5317-从动轮；5318-同步带；5319-防护罩；54-对中调整组件；56-棒长检测组件；

55-对中工装；551-工装基板；5511-基板缺口；5512-基准面；5513-基板通孔；552-工装测试件；5521-线缝；5522-凸出部；

6-切割线；

7-硅棒。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

传统方案中先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片，但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。

本实施例提供一种切割方法，在得到方棒后，沿方棒的长度方向对方棒进行切割，得到横截面积较小的小硅棒，然后再对小硅棒进行切片，直接得到尺寸较小的硅片，省去了激光划片的步骤，避免对小硅片表面产生损伤。其中一种切割方式可以从硅棒的中心线处进行切割，将方棒切割为两个横截面积相等的小硅棒，经切片后得到的小硅片尺寸相同，便于存放和运输。这种切割过程对线切割装置和硅棒之间的对位精度要求非常高，切割线必须经过方棒的中心线。

相应的，可采用切割设备包括机座、及设置于基座上的硅棒承载装置和线切割装置，硅棒承载装置用于承载硅棒，线切割装置上绕设有切割线，应用上述切割方法对硅棒进行切割。

在将硅棒放置于硅棒承载装置之后，需要调整硅棒的位置，以使待切割位置与切割线对正。例如：使硅棒的中心线与切割线对正。硅棒位置的调整可通过切割设备中的对中机构执行，但由于对中机构自身的尺寸偏差或对中机构在切割设备上的安装误差等因素，会导致经对中机构执行对中操作后，不能准确地将硅棒移动到目标位置。因此，在切割之前需要进行对中测试。

本实施例提供一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法，如图1所示，本实施例提供的对中控制方法包括：

步骤10、当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置。

先将对中工装放置于承载平台上，可通过人工放置或机械手运送。本实施例中，承载平台即为硅棒承载平台。

承载平台附近设有识别设备，用于识别承载平台上是否放置对中工装。

当识别到承载平台上有对中工装时，控制对中机构启动，驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置。

第一方向为与硅棒中心线垂直的水平方向，也即第一方向与切割设备的切割进给方向垂直。例如：承载平台与线切割装置沿水平方向相对移动进给对硅棒进行切割，进给方向为与硅棒中心线方向相同，也即第二方向。第一方向与第二方向垂直。假设第二方向为前后方向，则第一方向为左右方向。

待测位置为对中工装能够推动硅棒移动到的目标位置，例如：待测位置为对中机构的中心位置，也即：对中工装的中心线与对中机构的中心线重合。

步骤20、当识别到处于待测位置的对中工装与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令。

经步骤10之后，在对中工装所在待测位置处，识别切割线与对中工装是否对正。当识别出切割线与对中工装对正时，产生测试完成指令。表明对中机构后续能够将硅棒移动到目标位置，使其与切割线对正满足切割要求。

识别切割线与对中工装是否对正，例如可采用激光对正的方式，利用激光沿直线传播的原理，监测切割线与对中工装上的标识点是否处于同一直线，若处于同一直线，则表明对正。例如：在对中工装上设置激光发射器，从标识点处沿对中工装的中心线发射激光，若激光照射在切割线则表明对正。

本实施例提供的技术方案，当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置；当识别到处于待测位置的对中工装与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令，实现在对硅棒进行切割之前，通过对中工装对对中机构的执行效果进行测试，以在测试完成之后使切割线能够按照预设位置要求对硅棒进行切割，提高切割位置的准确度，满足硅棒尺寸要求。将硅棒切割为两个横截面积相等的小硅棒。后续直接对小硅棒进行切片，得到尺寸较小的硅片，不再采用传统的激光划片，避免对硅片产生损伤，保障硅片质量。

在上述技术方案的基础上，在步骤10中控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置之后，还包括：

控制切割设备中的线切割装置或承载平台移动，以使线切割装置上绕设的切割线与对中工装沿第二方向相互靠近。

其中，识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正，具体为识别到切割线进入对中工装的线缝。

具体的，在对中工装上设置线缝，对中机构驱动对中工装移动，目标是将对中工装移动到线缝与切割线对正。若经对中机构驱动对中工装移动后，线缝与切割线对正，表明当前对中机构对对中工装的推动操作满足要求，完成测试。若经对中机构驱动对中工装移动后，线缝与切割线没有对正，表明当前对中机构对对中工装的推动操作不满足要求，需要调整对中机构。

具体的，当识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线不对正时，调整对中机构沿第一方向的位置，然后控制调整位置后的对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置，即调整对中机构的位置之后重新执行对中操作，驱动对中工装移动到待测位置。反复多次调整对中机构沿第一方向的位置，直至经对中机构驱动对中工装移动到线缝与切割线对正。

进一步的，在识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正之后，还包括：控制线切割装置或承载平台移动回初始位置，等待后续对硅棒进行切割。具体为：当识别到硅棒位于承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待切割位置，以使线切割装置上绕设的切割线对硅棒进行切割。

上述步骤中，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置，具体包括：控制对中机构中的两个对中夹爪沿第一方向相互靠近，对中夹爪从两侧推动硅棒沿第一方向移动，移动至硅棒与两个对中夹爪接触，到达待测位置。

假设线缝与对中工装两侧边的距离相等，即线缝位于对中工装的中心线。两个对中夹爪移动速度相同且移动行程相同，则对中工装移动到待测位置处，切割线对准对中机构的线缝。后续切割线可对准硅棒的中心线进行切割，得到横截面积相等的两个小硅棒。

在上述技术方案的基础上，对对中工装进行识别可通过红外、光电传感器、图像采集等方式。本实施例中，采用棒长检测组件进行识别，棒长检测组件位于对中机构的旁侧，且位于承载平台的下方；棒长检测组件向上延伸至对中工装的下方。具体的，首先获取设置于承载平台上的棒长检测组件的检测信号，然后通过检测信号对中工装进行识别。棒长检测组件可以为红外传感器、光线传感器等。当对中工装放置于承载装置上，棒长检测组件在对中工装下方进行检测。

进一步的，在承载平台移动的过程中，还包括：测量对中工装的行走直线度。具体的，在对中工装的左基准面和右基准面进行千分表打表，测量对中工装的行走直线度，行走直线度需小于预设值。

另外，在通过切割线对硅棒进行切割的过程中，还获取承载平台移动进给的持续时间、承载平台的移动速度及在未切割之前棒长检测组件与切割线之间的距离，然后根据持续时间、承载平台的移动速度及在未切割之前棒长检测组件与切割线之间的距离确定硅棒的长度。

如图2和图3所示，本实施例提供的硅棒对中装置包括：对中支撑座51、对中机构53和对中调整组件54。其中对中支撑座51为基础结构，对中机构53及对中调整组件54均安装至对中支撑座51上。对中支撑座51可安装至切割设备的机座上。

对中机构53设置于对中支撑座51上。对中机构53具有至少一对与硅棒对应设置的对中夹爪，一对对中夹爪可相互靠近或远离，以使硅棒移动至一对对中夹爪的中间位置。定义一对对中夹爪相互靠近或远离的移动方向为第一方向，第一方向与硅棒中心线垂直。

对中调整组件54用于调整对中机构53的位置，可带动对中机构53沿硅棒移动的方向进行移动，以将对中机构53精确移动到位。由于对中机构53自身的尺寸和生产误差的影响，对中机构53可能不会一次安装到位，可通过对中调整组件54推动对中机构53移动到位，保证对中机构53位置精准，才能确保对硅棒进行对中的精确度。

在对中支撑座上设置对中机构和对中调整组件，其中，对中调整组件用于调整对中机构的位置，对中机构具有至少一对对中夹爪，一对对中夹爪可相互靠近或远离以推动硅棒移动至一对对中夹爪的中间位置，实现硅棒对中，以将硅棒切割成横截面积较小的两个小硅棒，后续直接对小硅棒进行切片，得到尺寸较小的硅片，不再采用传统的激光划片，避免对硅片产生损伤，保障硅片质量。

进一步的，当一对对中夹爪的移动速度和移动距离相同时，切割线经过硅棒的中心线进行切割，进而将硅棒切割为两个横截面积相等的小硅棒。

当硅棒的长度较短时，采用一个对中机构53，其对中夹爪延伸至硅棒两侧的中部推硅棒即可将硅棒移动到位。

当硅棒的长度较长时，可以采用两个、三个或三个以上对中机构53，沿硅棒的长度方向间隔布设，分别从硅棒的前端、后端，也可以从中部对硅棒施加推动力，以使硅棒在移动过程中其中心线不发生偏移。

本实施例中，采用两个对中机构53沿硅棒的长度方向间隔布设，分别对硅棒的前部和后部施加推动力。

对中调整组件54的数量可以为两个，分别设于对中机构53的旁侧，用于推动对应的对中机构53沿第一方向移动。

进一步的，采用对中调整板52设置于对中支撑座51的顶部。对中调整板52可沿第一方向相对于对中支撑座51移动，并在移动到位后锁定，例如：可通过紧固件固定于对中支撑座51。对中调整组件54用于向对中调整板52施加作用力使其沿第一方向移动。对中机构53固定于对中调整板52上，与对中调整板52一起移动。

基于上述方案，两个对中机构53均设置于对中调整板52上，通过对中调整组件54推动对中调整板52移动，以使两个对中机构53跟随对中调整板52一起移动，则无需分别对对中机构53的位置进行调整，减少调整步骤和工序，进而提高生产效率。

对中调整组件54与对中机构53配合的方式可以有多种。例如一种实现方式为：对中调整组件54包括：对中调整块和调整螺栓，对中调整块固定于对中支撑座51上，对中调整块设有沿第一方向延伸的螺纹孔。调整螺栓旋入该螺纹孔内，通过转动调整螺栓可调节调整螺栓相对于对中调整块伸出的长度。调整螺栓的尾端抵顶于对中调整板或与对中调整板固定连接，通过转动调整螺栓可推动对中调整板沿第一方向移动。

对于对中调整板52与对中支撑座51之间的连接方式，例如一种实现方式为：在对中支撑座51开设沿第一方向延伸的长孔，对中调整板52通过螺栓固定于长孔内。当拧松螺栓时，对中调整板52可相对于对中支撑座51沿第一方向移动，当移动到位后，拧紧螺栓，将对中调整板52固定于对中支撑座51。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种硅棒承载装置的具体实施方式：如图3所示，硅棒承载装置包括承载平台21，承载平台21设有两组用于承托硅棒7的承台托211，承台托211呈悬臂式伸出。硅棒7放置于承台托211上。

对中装置设置于承台托211下方，采用两个对中机构53沿硅棒长度方向间隔布置。对中机构53中的两个对中夹爪535向上延伸至硅棒7的两侧。在切割之前，先将硅棒7放置于承台托211上，然后驱动两个对中夹爪535相互靠近，当其中一个对中夹爪535与硅棒7侧面接触并对硅棒7施加推动力，推动硅棒7沿第一方向移动，直至移动到硅棒7的两侧面与对中夹爪535接触，则硅棒7移动到位，在该位置处，切割线可以经过硅棒的中心线进行切割。

在上述技术方案的基础上，采用棒长检测组件56，设置于对中调整板52上，可位于两个对中机构53之间。棒长检测组件56向上延伸至硅棒7的底部，用于检测硅棒7的当前位置，并在切割过程中根据硅棒7移动的距离计算硅棒7的长度。

在上述方案的基础上，本实施例提供一种对中机构53的实现方式：

如图4至图5所示，本实施例提供的硅棒对中机构包括：对中支座531、对中驱动件、对中驱动杆533和对中夹爪535。

其中，对中支座531为基础结构，用于安装和支承各部件。对中驱动件设置于对中支座531上。对中驱动件可以为电缸、液压缸或气缸等，本实施例中，对中驱动件具体为对中气缸532。

对中驱动杆533的数量为至少一对，一对包含两个对中驱动杆533。

对中夹爪的数量为至少一对，一对包含两个对中夹爪535。当采用一对对中夹爪535时，其中的两个对中夹爪535分别设置于对中支座531沿第一方向的两端。一个对中驱动杆533与一个对中夹爪535对应连接，两个对中夹爪535可同步相向运动或相背运动；或者，也可以采用两个对中驱动杆533与一个对中夹爪535连接另外两个对中驱动杆533与另一个对中夹爪535相连，以通过两个对中驱动杆533驱动一个对中夹爪535移动。

当采用两对对中夹爪535时，一对中的两个对中夹爪535分别设置于对中支座531沿第一方向的两端，两对对中夹爪535沿垂直于第一方向间隔布置。位于同一端的对中夹爪535与相同的对中驱动杆535相连，以通过对中驱动杆驱动两对对中夹爪535移动。

或者也可以采用三对以上对中夹爪，可参照上述两对进行设置。

具体的，以一对对中夹爪535为例，对中驱动杆533沿第一方向延伸，第一方向为对中夹爪535的移动方向，与硅棒的中心线垂直。气缸532位于中间，对中夹爪535位于两侧，对中驱动杆533的一端与气缸532相连，另一端与对中夹爪535相连。

对中气缸532可驱动对中驱动杆533沿第一方向相对于对中支座531移动，并带动对中夹爪535同步移动。对中气缸532驱动两个对中夹爪535以相同的速度移动相同的距离。

在切割设备对硅棒进行切割之前，通过对中气缸532驱动对中夹爪535相向移动，推动硅棒移动至中位，即：硅棒的中心线与切割线对正。例如：假设第一方向为左右方向，若硅棒初始位置偏左，则左侧的对中夹爪535先与硅棒接触，推动硅棒向右移动，直至移动到与右侧的对中夹爪535接触，到达中位。

将对中驱动件设置于对中支座，在对中支座的两侧各设置对中夹爪；对中驱动杆的一端与对中夹爪相连，另一端与对中驱动件相连，通过对中驱动器驱动对中驱动杆相对于对中支座移动，并带动对中夹爪同步移动，以使一对中的两个对中夹爪相互靠近的过程中推动硅棒移动至中位，与切割线对正，便于后续将硅棒切割成横截面相同的两个小硅棒。

一种实现方式：对中支座531内部设有容纳空间。对中驱动件设置于容纳空间内。

对中驱动杆533穿设于对中支座531，其一端穿入容纳空间内与对中气缸532相连，另一端露出对中支座531与对中夹爪535相连。对中驱动杆533与对中支座531产生相对运动，对中支座531对运动过程起导向作用。

在上述技术方案的基础上，还采用两个对中导向杆534分别与两个对中夹爪535一一对应连接。具体的，对中导向杆534沿第一方向延伸，可移动地设置于对中支座531，对中导向杆534的一端与对中夹爪535相连。一种实施方式为：对中导杆534穿设于对中支座531上。

在对中气缸532驱动对中夹爪535运动的过程中，容易受到与接触部件的摩擦力、重力等作用导致对中夹爪535的移动轨迹会偏离第一方向，导致两个对中夹爪535不能垂直抵接于硅棒两侧面。采用对中导向杆534连接于对中夹爪535与对中支座531之间，对对中夹爪535的移动进行导向，避免偏离第一方向，以使两个对中夹爪535垂直抵接于硅棒两侧面，提高对中准确性。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种硅棒对中机构的具体实现方式：对中夹爪535具体包括：夹爪连接块5351和夹爪臂5352。夹爪连接块5351与对中驱动杆533相连，夹爪臂5352设置于夹爪连接块5351，夹爪臂5352朝向硅棒延伸，夹爪臂5352的端部位于硅棒的侧面，用于对硅棒进行对正。

一种实施方式：夹爪臂5352设置于夹爪连接块5351的顶部，夹爪臂5352向上延伸，至夹爪臂5352的顶端位于硅棒的侧面，用于对上方的硅棒进行对正。

或者，夹爪臂5352也可以设置于夹爪连接块5351的底部，向下延伸至硅棒的侧面，用于对下方的硅棒进行对正。

进一步的，在夹爪臂5352朝向硅棒的一侧设置有缓冲块536。缓冲块536用于与硅棒表面直接接触，避免划伤硅棒表面，以对硅棒进行保护。缓冲块536可以采用尼龙、毛毡、橡胶、硅胶等软性材料。

上述对中支座531的一种实现方式：对中支座531为具有内部空腔的箱型结构，对中气缸532设置于内部空腔，对中气缸532的数量可以为一个或两个，当为一个时，对中气缸532可通过连杆传动结构分别与对中驱动杆533相连，通过一个对中气缸532驱动两个对中驱动杆533相向移动或相背移动。当对中气缸532的数量为两个时，一个对中气缸532与一个对中驱动杆533相连，两个对中驱动杆533的行程一致，以驱动对中夹爪535移动相同距离进行对中。

对中支座531中与第一方向垂直的两侧壁设有供对中驱动杆533穿过的驱动杆穿孔及供对中导向杆534穿过的导向杆穿孔。驱动杆穿孔位于导向杆穿孔的上方，且两个对中驱动杆533的中心线并排设置；两个对中导向杆534的中心线并排设置。

具体的，对中支座531的两侧壁分别设有四个穿孔，排布成两行两列，上面两个穿孔用于穿设对中驱动杆533，下面两个穿孔用于穿设对中导向杆534。从对中支座531的一侧来看，与该侧对中夹爪对应的对中驱动杆533穿入左上穿孔中，对中导向杆534穿入右下穿孔中。另一侧对中夹爪对应的对中驱动杆533穿入右上穿孔，对中导向杆534穿入左下穿孔。如此设置，与一个对中夹爪对应的对中驱动杆和对中导向杆沿对中支座531的对角线布置，二者之间的距离较大，更能提高移动过程的稳定性及准确性。

进一步的，对中机构内存在相对移动的部件，为了对移动部件进行防护，采用防护钣金、风琴护罩等罩设在外部，避免水、异物粉尘等进入对中支座内而影响对中驱动杆、对中导向杆的正常移动。

具体的，采用风琴护罩539连接于对中支座531与对中夹爪535之间，将对中支座531与对中夹爪535之间之间封闭。风琴护罩539的打开及收缩方向沿第一方向设置。当对中夹爪535向外移动时，风琴护罩539拉伸打开；当对中夹爪535向内移动时，风琴护罩539收缩。风琴护罩539能避免水、异物粉尘等进入，且不影响对中夹爪535正常移动。

进一步的，在对中导向杆534靠近对中夹爪535的端部套设有限位套5341，用于限制对中气缸的行程，防止对中气缸压坏风琴护罩539。

进一步的，采用防护钣金(称之为第一防护钣金537)铺设于对中支座531的上方，连接于两个风琴护罩539之间，可从上方进行防护。在应用过程中，第一防护钣金537会与切割设备中的上方部件存在接触，第一防护钣金537具有一定的强度及耐磨性，能够对对中支座531进行保护，减少磨损。

进一步的，采用第二防护钣金538围设于夹爪连接块5351的外部，以夹爪连接块5352进行保护，减少磨损，延长其使用寿命。

为了便于更清楚地理解本申请的技术方案，下面对本申请的硅棒对中机构的对中工作过程进行说明：

在硅棒放置于切割设备的承载平台后，硅棒位于两个对中夹爪之间，与两个对中夹爪不接触。控制对中机构中的对中驱动件工作，驱动至少一对对中驱动杆向内侧移动，带动两个对中夹爪相互靠近。其中一个对中夹爪先与硅棒接触，并推动硅棒朝向另一个夹爪的方向移动，直至两个对中夹爪均与硅棒接触并夹紧硅棒。

对中驱动件驱动两个对中夹爪以相同固定速度移动相同的距离，可将硅棒移动的到两个对中夹爪的中间位置，实现对中找正。在后续切割过程中，切割线可经过硅棒的中心线进行切割，以将硅棒切割成两个横截面积相等的小硅棒。

以对横截面为矩形的方棒为例，切割线经过方棒的中心线进行切割，可将方棒进行切半，得到两个横截面积相等的小硅棒。

如图7和图8所示，本实施例提供另一种对中机构的实现方式：硅棒对中机构包括：对中丝杠5310、对中驱动件、对中丝母5311和对中夹爪。

其中，对中丝杠5310沿第一方向延伸，对中丝母5311的数量为两个，对中丝母5311与对中丝杠5310螺纹配合。

采用至少一对对中夹爪535，一对包含两个对中夹爪535，两个对中夹爪分别设置于对中丝杠5310的两端。对中丝母5311与对应侧的对中夹爪连接，一对对中夹爪可同步相向运动或相背运动。第一方向为对中夹爪的运动方向。

当采用两对对中夹爪535时，两对沿垂直于第一方向间隔布置。两对中位于同一侧的对中夹爪535与相同的对中丝母5311相连。也可以采用三对以上对中夹爪535，参照两对进行设置。

对中驱动件可以为电机、液压缸或气缸等，本实施例中，对中驱动件具体为对中电机5312。对中电机5312与对中丝杠5310相连，用于驱动对中丝杠5310转动。当对中丝杠5310转动时，一对对中丝母5311的移动方向相反。

本实施例以一对对中夹爪为例，一个对中夹爪535与一个对中丝母5311对应连接，以与对中丝母5311相对于对中丝杠5310同步移动。对中夹爪朝向硅棒的方向延伸，两个对中夹爪用于从两侧抵顶硅棒以实现硅棒找正。对中电机5312通过对中丝杠5310驱动两个对中夹爪以相同的速度移动相同的距离。

在切割设备对硅棒进行切割之前，通过对中电机5312驱动对中夹爪相向移动，推动硅棒移动至中位，即：硅棒的中心线与切割线对正。例如：假设第一方向为左右方向，若硅棒初始位置偏左，则左侧的对中夹爪先与硅棒接触，推动硅棒向右移动，直至移动到与右侧的对中夹爪接触，到达中位。

本实施例提供的技术方案，采用两个对中丝母与对中丝杠螺纹配合，对中丝母与对应侧的对中夹爪相连，通过对中驱动件驱动对中丝杠转动，以使两个对中丝母带动对应的至少一对对中夹爪同时朝相反方向移动，对中夹爪相互靠近的过程中推动硅棒移动至中位，与切割线对正，便于后续将硅棒切割成横截面相同的两个小硅棒。

上述对中丝杠5310的数量可以为一个，对中丝杠5310的两端分别设有外螺纹，两端的外螺纹旋向相反，分别与一个对中丝母螺纹配合。当对中丝杠5310转动时，两个对中丝母5310朝向相反方向移动。

或者，也可以采用两个对中丝杠5310，一个对中丝杠5310与一个对中丝母5311螺纹配合。采用一个电机加连杆机构可驱动两个对中丝杠5310转动，或者采用两个电机分别驱动两个对中丝杠5310转动。

进一步的，还可以采用导向结构，用于在对中丝母5311移动的过程中进行导向。一种实施方式为：采用对中底座5313，在对中底座5313上设置沿第一方向延伸的对中导轨5314。采用两个对中滑块5315与对中导轨5314滑动连接。

对中丝母5311对应与对中滑块5315固定连接。则对中滑块5315限制对中丝母5311只能沿第一方向移动。除此之外，也可以采用对中滑槽与对中滑块配合的方式实现上述功能。

上述对中电机5312可以直接与对中丝杠5310相连，也可以通过传动机构与对中丝杠5310相连。

一种实施方式为：对中电机5312的中心线与对中丝杠5310的中心线平行且并排设置。如图2的视图角度，第一方向为图2的左右方向，对中电机5312位于对中丝杠5310左端螺纹段的旁侧，输出轴朝左延伸。传动机构的延伸方向垂直于第一方向，连接在对中丝杠5310的左端和对中电机5312的左端。

传动机构用于在对中丝杠5310和对中电机5312之间传递驱动力，本实施例提供一种具体方式：传动机构包括：主动轮5316、从动轮5317和同步带5318。其中，主动轮5316与对中电机5312的输出轴相连，对中电机5312的输出轴驱动主动轮5316同步转动。从动轮5317与对中丝杠5310相连，与对中丝杠5310同步转动。同步带5318套设于主动轮5316和从动轮5317上，以将主动轮5316的转动力矩传递给从动轮5317，再通过从动轮5317带动对中丝杠5310转动。

除了上述方案之外，传动机构也可以采用齿轮传动机构等。

在上述技术方案的基础上，为了对上述对中丝杠5310等运动部件进行防护，可采用防护罩5319罩设在对中丝杠、对中驱动件和对中丝母的外侧。防护罩5319可以为钣金，用于阻止水、粉尘杂质等进入防护罩5319围设的区域内。钣金具有一定的强度及耐磨性，能够对与之接触的结构进行保护，减少磨损。

一种方式为：采用两组防护罩5319分别罩设在两组对中丝母5311、对中滑块5315的外侧。进一步的，在两组防护罩5319之间连接风琴护罩539，将两组防护罩5319之间封闭。风琴护罩539的打开及收缩方向沿第一方向设置。当对中夹爪向外移动时，风琴护罩539拉伸打开；当对中夹爪向内移动时，风琴护罩539收缩。风琴护罩539能避免水、异物粉尘等进入，且不影响对中夹爪正常移动。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种对中夹爪的具体实现方式：对中夹爪具体包括：夹爪连接块5351和夹爪臂5352。夹爪连接块5351连接在防护罩5319，防护罩5319与对中丝母5311固定连接。夹爪臂5352与夹爪连接块5315相连，夹爪臂5352朝向硅棒的方向延伸，夹爪臂5352的端部位于硅棒的侧面，用于对硅棒进行对正。

一种实施方式：夹爪连接块5351连接在防护罩5319的顶部，夹爪臂5352向上延伸，至夹爪臂5352的顶端位于硅棒的侧面，用于对上方的硅棒进行对正。

或者，夹爪臂5352也可以向下延伸至硅棒的侧面，用于对下方的硅棒进行对正。在夹爪臂5352朝向硅棒的一侧设置有缓冲块536。缓冲块536用于与硅棒表面直接接触，避免划伤硅棒表面，以对硅棒进行保护。缓冲块536可以采用尼龙、毛毡、橡胶、硅胶等软性材料。

为了便于更清楚地理解本申请的技术方案，下面对本申请的硅棒对中机构的对中工作过程进行说明：

在硅棒放置于切割设备的承载平台后，硅棒位于一对对中夹爪之间，与两个对中夹爪不接触。控制对中机构中的对中驱动件工作，驱动对中丝杠转动，通过对中丝母带动一对中的两个对中夹爪相互靠近。其中一个对中夹爪先与硅棒接触，并推动硅棒朝向另一个夹爪的方向移动，直至两个对中夹爪均与硅棒接触并夹紧硅棒。

如图9和图10所示，本实施例提供一种对中工装55，包括：工装基板551和工装测试件552。其中，工装基板551为板状结构，工装测试件552设置于工装基板551上。工装测试件552的一端设有容纳切割线的线缝5521，线缝5521与工装基板551的基准面之间具有预设距离，该基准面为工装基板551中与线缝5521深度方向平行的侧面。线缝5521的宽度大于或等于切割线的直径，切割线具体可以为金刚线。

对中工装55可放置于切割设备的承载装置上，对中机构从两侧对对中工装55施加推力，使对中工装55相对于承载装置移动，当移动到达预设位置时，若线缝5521与切割设备中的切割线对齐，使承载装置和线切割装置相对移动，切割线能进入线缝5521，则表明对中工装55能够满足对中要求，在实际生产过程中可将硅棒移动到达预设位置，并通过切割线按照要求进行切割。

线缝5521与工装基板551的基准面之间的预设距离可根据切割线对硅棒进行切割的位置确定，该基准面为工装基板551中与线缝5521深度方向平行的侧面。

例如：切割线对硅棒进行切割的切割面与硅棒一侧边之间的距离为100mm，则线缝5521与工装基板551一侧面之间的预设距离也设定为100mm。则在测试过程中通过对中机构将对中工装推到位时，若切割线能进入线缝5521，则表面当前切割线与对中测试件之间的相对位置满足要求，将来切割面能够在预设的100mm位置处对硅棒进行切割。

本实施例提供的技术方案，采用对中工装模拟硅棒对对中机构进行测试，对中工装包括工装基板和工装测试件，工装测试件设置在工装基板上，且工装测试件的一端设有用于容纳切割线的线缝，该线缝与工装基板的基准面之间具有预设距离，基准面为工装基板中与线缝深度方向平行的侧面。

在上述技术方案的基础上，工装测试件552的端部可以伸出工装基板551，以使切割线能进入线缝，且工装基板551不会对切割线产生干涉。

或者，另一种方案，在工装基板551的一端面设有供切割线穿过的基板缺口5511，基板缺口5511从工装基板551的端面延伸至工装测试件552的线缝5521。则将工装测试件552设置于工装基板551的中部，切割线先进入基板缺口5511，然后进入线缝5521。

一种方式为，线缝5521的延伸方向与切割线平行，且与工装基板551表面垂直。以使切割线沿与工装基板551垂直的方向进入线缝5521。或者，线缝5521的方向也可以根据切割线对硅棒进行切割的角度或方向进行设定，例如切割线倾斜设置，与工装基板551之间的夹角为锐角，则线缝5521也倾斜设置。

对于切割线经过硅棒中心线进行切割的方式，将工装基板551中与设有基板缺口的端面相邻的两侧面作为基准面5512，线缝5521与两个基准面5512之间的距离相等，即：线缝5521位于两个基准面5512的正中间。

一种具体方式为：工装基板551为矩形板，基板缺口5511设置于工装基板551沿宽度方向延伸的端面，基板缺口5511沿工装基板551的长度方向延伸。工装基板551中两个沿长度方向延伸的侧面为基准面5512。工装基板551的上下表面均为平面，水平放置于承载装置上。

工装测试件552沿垂直于工装基板551的方向延伸。工装测试件552的顶端和底端分别设有朝向切割线方向凸出的凸出部5522，线缝5521设置于凸出部5522。具体的，上面的凸出部5522和下面的凸出部5522均设有线缝5521，切割线可同步进入两个凸出部5522的线缝5521中。如此设置，一方面能避免线缝5521长度过长，切割线在运动过程中难免或受到震动影响，若其中一端不能顺利进入线缝5521则会影响测试准确性。另一方面在上下均设有线缝5521，只要切割线能进入上下线缝，就表明切割线与线缝的相对位置满足要求，进而得知对中机构测试合格。

工装测试件552与工装基板551可以为一体结构。或者，工装测试件552通过焊接、压紧、卡接等方式固定在工装基板551上。例如：在工装基板551设置有测试件安装槽或测试件安装孔，工装测试件插入并固定于测试件安装槽或测试件安装孔内。

进一步的，工装基板551还设有至少两个贯穿其厚度的基板通孔5513，各基板通孔5513沿工装基板551的长度方向间隔布设。基板通孔5513一方面起到减重作用，另一方面形成镂空结构，便于承载装置底部的检测器件露出便于观察和检测。

基于上述对中工装和对中装置，本实施例提供一种对中控制方法的具体实现方式：

步骤1，将对中工装55放置于承台托211上；

步骤2，控制对中机构53启动，使对中夹爪535相互靠近，直至将对中工装55移动至待测位置，然后松开对中夹爪535；

步骤3，控制承载装置向线切割装置3的方向移动，识别切割线是否能进入对中工装55的线缝；

若进入对中工装55的线缝内，则执行步骤5；

若不能进入对中工装55的线缝内，则执行步骤4。

步骤4，根据线缝与切割线的位置偏差，调整对中机构55沿第一方向的位置；

然后重复执行步骤2和步骤3。

每调整一次对中机构55的位置，就将对中机构55进行固定，以使在检测过程中避免对中机构55移动。

步骤5，并控制承载装置移动至初始位置；

步骤6，将对中工装55移除；

后续执行对硅棒的切割步骤：

步骤7，将硅棒放置于承载台211上；

步骤8，控制对中机构5启动，使对中夹爪535相互靠近，直至将对硅棒移动至待切割位置，然后松开对中夹爪535；

步骤9，控制承载装置向线切割装置3的方向移动，通过切割线对硅棒进行切割。

进一步的，在上述步骤3执行的过程中，还对对中工装55的左基准面或右基准面进行千分表打表，测量对中工装55的行走直线度。具体的，将千分表固定于机座1上，将千分表的表头打在工装左基准面或右基准面上。在承载平台带动对中工装55移动的过程中，识别千分表的变化，以确定对中工装55的行走直线度，当直线度小于预设值时，表示合格。若直线度大于预设值，则调整对中机构2相对于第二方向的偏转角度，调整后重复执行步骤2和3，直至直线度满足要求。

对于两组对中机构55，采用相同的方式进行调整。

上述内容中，根据持续时间、承载平台的移动速度及在未切割之前棒长检测组件与切割线之间的距离确定硅棒的长度，具体如图11所示，

棒长检测组件56是一个行程开关。在切割进给之前，棒长检测组件56与切割线之间的距离S固定，与硅棒前端之间的距离L可测量得到。当硅棒放置于承载平台时，棒长检测组件56被触发，发出开关信号。在切割进给过程中，硅棒向图中的右端移动，一端时间后硅棒离开棒长检测组件56，棒长检测组件56的触发信号消失。硅棒的长度可根据承载平台的进给速度v、切割时间t及上述距离S和L计算得出。棒长x＝v*t+S-L。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，C语言、VHDL语言、Verilog语言、面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制方法，其特征在于，包括：

当识别到对中工装位于切割设备的承载平台上时，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置；所述第一方向与切割设备的切割进给方向垂直；

当识别到处于待测位置的对中工装与切割设备中切割线对正时，产生测试完成指令。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置之后，还包括：

控制切割设备中的线切割装置或承载平台移动，以使线切割装置上绕设的切割线与对中工装沿第二方向相互靠近；第二方向与第一方向垂直；

识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正，具体为识别到切割线进入对中工装的线缝。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线对正时，还包括：

控制线切割装置或承载平台移动回初始位置。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置，包括：

控制对中机构中的至少一对对中夹爪沿第一方向相互靠近，对中夹爪从两侧推动硅棒沿第一方向移动，移动至硅棒与一对中的两个对中夹爪接触，到达待测位置。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取设置于承载平台上的棒长检测组件的检测信号；

通过所述检测信号对中工装进行识别。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述棒长检测组件位于对中机构的旁侧，且位于承载平台的下方；棒长检测组件向上延伸至对中工装的下方。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当识别到对中工装所在的待测位置与切割设备中切割线不对正时，

调整对中机构沿第一方向的位置；

控制调整位置后的对中机构驱动对中工装沿第一方向移动至待测位置。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在产生测试完成指令之后，还包括：

当识别到硅棒位于承载平台上时，控制对中机构驱动硅棒沿第一方向移动至待切割位置，以使线切割装置上绕设的切割线对硅棒进行切割。

9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述对中机构包括：对中驱动件、对中驱动杆和对中夹爪；对中驱动杆沿第一方向延伸且连接于对中驱动件和对中夹爪之间；

控制对中机构中的至少一对对中夹爪中的两个对中夹爪沿第一方向相互靠近，具体为：

控制对中驱动件工作，驱动对中驱动杆沿第一方向移动并带动对中夹爪沿第一方向移动，一对中的两个对中夹爪沿相反方向移动。

10.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，一对对中夹爪中的两个对中夹爪同步移动且移动行程相同，以使在待测位置处切割线对准对中机构的线缝，线缝与对中工装两侧边的距离相等。

11.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在承载平台移动的过程中，还包括：

测量对中工装的行走直线度。

12.一种应用于切割设备中对硅棒进行对中的控制设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-11任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-11任一项所述的方法。

14.一种切割设备，其特征在于，包括：如权利要求12所述的对硅棒进行对中的控制设备。

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