CN115070972A - 多晶硅片用超精细金钢石线切割装置 - Google Patents

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CN115070972A CN202210803385.XA CN202210803385A CN115070972A CN 115070972 A CN115070972 A CN 115070972A CN 202210803385 A CN202210803385 A CN 202210803385A CN 115070972 A CN115070972 A CN 115070972A
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杨崇秋
周林
吉成东
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Abstract

本发明公开了多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，具体涉及多晶硅片加工技术领域，包括作业台，所述作业台的顶端一侧固定安装有直线电缸，所述直线电缸的驱动端固定安装有升降气缸，所述升降气缸的驱动端固定安装有定位机构，所述定位机构中设有待切割的晶棒，所述作业台的顶端另一侧固定安装有辅助组件，作业台靠近辅助组件的一侧设有收放机构，本发明，通过设置定位机构，同步带动多个定位板和防护垫相向滑动，使晶棒的外壁和防护垫的相对侧接触，对晶棒进行定位，提升后续晶棒金钢石线切割时稳定性，并能够带动晶棒进行稳定转动，从而能够对晶棒进行转动式切割，使金钢石线始终和晶棒的边缘进行小面积接触切割，防止切割下来的多晶硅片断裂。

Description

多晶硅片用超精细金钢石线切割装置
技术领域
本发明涉及多晶硅片加工技术领域，具体为多晶硅片用超精细金钢石线切割装置。
背景技术
金刚石线是金刚石切割线的简称，主要用于光伏硅片、磁性材料、水晶材料等硬脆性材料切割领域，随着光伏行业的不断发展，光伏多晶体硅片切割领域已成为金刚石线最大的应用领域；
多晶硅片切割是晶硅片生产的重要工艺，所采用的金钢石线的质量是影响多晶硅片切割的核心因素，现有技术中多晶硅片的切割多数是将晶棒置于超精细金钢石线切割装置进行切割，其中，超精细金钢石线通过高速收卷和放卷对下压的晶棒进行切割，切割过程中晶棒只处于下降状态，超精细金钢石线逐步通过切割面逐渐增加的晶棒进行切割，容易造成切割下来的多晶硅片断裂，从而影响多晶硅片的切割的质量和效率，为此，我们提出多晶硅片用超精细金钢石线切割装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，包括作业台，所述作业台的顶端一侧固定安装有直线电缸，所述直线电缸的驱动端固定安装有升降气缸，所述升降气缸的驱动端固定安装有定位机构，所述定位机构中设有待切割的晶棒，所述作业台的顶端另一侧固定安装有辅助组件，所述作业台靠近辅助组件的一侧设有收放机构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位机构包括U型架框，所述U型架框固定安装在升降气缸的驱动端，所述U型架框的中部转动设有定位外框，所述定位外框为中空的环状结构，所述定位外框的内侧设有对称分布的两个定位组，所述定位组包括环形阵列分布的多个定位块，所述定位块滑动卡接在定位外框的内侧，多个所述定位块的相对侧延伸进定位外框中，两个所述定位组之间的定位外框中转动安装有驱动环座，所述驱动环座靠近定位组的一侧均一体成型有平面螺纹凸，所述定位块靠近驱动环座的一侧开设有和平面螺纹凸对应的平面螺纹槽，所述平面螺纹凸活动卡接在对应的平面螺纹槽中，两个所述定位组中对应的定位块的端部均固定安装有定位板，多个所述定位板的相对侧均固定安装有防护垫，所述晶棒活动贯穿定位外框，所述晶棒的外壁和防护垫的相对侧接触。
作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动环座的外侧固定套设有第一齿环，所述第一齿环的外侧延伸出定位外框的外壁，所述定位外框的外壁固定安装有第一电机，所述第一电机的驱动端固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮和第一齿环啮合连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位外框的外壁固定套设有转动卡环，所述转动卡环转动卡接在U型架框的中部，所述转动卡环的外侧固定套设有第二齿环，所述U型架框的外壁固定安装有第二电机，所述第二电机的驱动端固定安装有第二齿轮，所述第二齿轮和第二齿环啮合连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述U型架框外壁靠近第二齿轮的一侧固定安装有防护框，所述第二齿轮位于防护框中。
作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助组件包括辅助底架，所述辅助底架固定安装在作业台的顶端另一侧中部，所述辅助底架的顶端固定安装有对称分布的两个辅助底板，所述辅助底板上均固定安装有四个导向组件，所述辅助底板的顶端固定安装有辅助顶架，所述辅助顶架的中部固定卡设有喷液嘴，所述喷液嘴的顶端固定安装有连接管，两个所述辅助底板之间固定安装有接料框。
作为本发明的一种优选技术方案，所述导向组件包括U型座，所述U型座固定安装在辅助底板上，所述U型座远离辅助底板的一侧转动安装有导向轮。
作为本发明的一种优选技术方案，四个所述导向组件中的U型座开口部位分别向四周朝向，且最外侧U型座开口部位朝上，四个所述导向组件中的导向轮位置对应。
作为本发明的一种优选技术方案，所述收放机构包括对称分布的两个滑座，所述作业台靠近辅助组件的一侧开设有和滑座对应的滑槽，所述滑座滑动卡接在对应的滑槽中，两个所述滑座的顶端分别固定安装有收卷机和放卷机，所述收卷机、放卷机的位置分别和最外侧导向组件的位置对应，所述滑座的底端穿过作业台，所述滑座的底端中部均固定安装有从动柱，所述从动柱的外侧滑动套设有驱动横框，两个所述驱动横框的相对侧均固定安装有驱动杆，所述驱动杆的顶端中部均固定安装有转动轴，所述转动轴转动安装在作业台上，两个所述驱动杆的相对侧均固定安装有弧形齿环，所述弧形齿环的圆心和转动轴的轴心对应，两个所述弧形齿环之间啮合连接有双面齿条，所述双面齿条滑动卡接在作业台上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述作业台靠近双面齿条的一侧固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的驱动端和双面齿条的端部固定安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.通过设置定位机构，同步带动多个定位板和防护垫相向滑动，使晶棒的外壁和防护垫的相对侧接触，对晶棒进行定位，提升后续晶棒金钢石线切割时稳定性，并能够带动晶棒进行稳定转动，从而能够对晶棒进行转动式切割，使金钢石线始终和晶棒的边缘进行小面积接触切割，防止切割下来的多晶硅片断裂；
2.通过设置辅助组件配合使用收放机构，同步带动收卷机和放卷机来回滑动，便于对金钢石线进行均匀的收放卷，并对金钢石线进行四周定位，提升金钢石线收卷时的稳定性，从而提升了金钢石线对晶棒切割时的稳定性；
3.通过设置辅助组件，晶棒切割时，开启喷液泵机，外部液体通过连接管、喷液嘴喷向晶棒的切割部位，便于金钢石线对晶棒之间的切割，切割下来的多晶硅片进入接料框中收集。
附图说明
图1为本发明结构示意图，
图2为本发明中定位机构的结构示意图，
图3为本发明图2中A处的放大图，
图4为本发明中定位机构的部分结构连接示意图，
图5为本发明中辅助组件的结构示意图，
图6为本发明图5中B处的放大图，
图7为本发明中作业台和收放机构的结构连接示意图，
图8为本发明中收放机构的结构连接示意图。
图中：1、作业台；2、直线电缸；3、升降气缸；4、定位机构；5、晶棒；6、辅助组件；7、收放机构；41、U型架框；42、定位外框；43、转动卡环；431、第二齿环；432、第二电机；433、第二齿轮；434、防护框；44、定位块；441、平面螺纹槽；45、驱动环座；451、平面螺纹凸；46、定位板；461、防护垫；47、第一齿环；471、第一电机；472、第一齿轮；61、辅助底架；62、辅助底板；63、导向组件；631、U型座；632、导向轮；64、辅助顶架；65、喷液嘴；651、连接管；66、接料框；71、滑座；101、滑槽；72、收卷机；73、放卷机；74、从动柱；75、驱动横框；76、驱动杆；761、转动轴；77、弧形齿环；78、双面齿条；79、电动伸缩杆。
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。
实施例：如图1-8所示，本发明提供了多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，包括作业台1，作业台1的顶端一侧固定安装有直线电缸2，直线电缸2的驱动端固定安装有升降气缸3，升降气缸3的驱动端固定安装有定位机构4，使用时，通过控制并开启直线电缸2驱动定位机构4水平移动，开启升降气缸3驱动定位机构4竖直升降，定位机构4中设有待切割的晶棒5，作业台1的顶端另一侧固定安装有辅助组件6，作业台1靠近辅助组件6的一侧设有收放机构7。
定位机构4包括U型架框41，U型架框41固定安装在升降气缸3的驱动端，U型架框41的中部转动设有定位外框42，定位外框42为中空的环状结构；定位外框42的外壁固定套设有转动卡环43，转动卡环43转动卡接在U型架框41的中部，转动卡环43的外侧固定套设有第二齿环431，U型架框41的外壁固定安装有第二电机432，第二电机432的驱动端固定安装有第二齿轮433，第二齿轮433和第二齿环431啮合连接，使用时，控制并开启第二电机432，驱动第二齿轮433进行转动，从而驱动第二齿环431进行转动，进而带动转动卡环43、定位外框42在U型架框41的中部进行稳定转动；
定位外框42的内侧设有对称分布的两个定位组，定位组包括环形阵列分布的多个定位块44，定位块44滑动卡接在定位外框42的内侧，多个定位块44的相对侧延伸进定位外框42中，两个定位组之间的定位外框42中转动安装有驱动环座45；驱动环座45的外侧固定套设有第一齿环47，第一齿环47的外侧延伸出定位外框42的外壁，定位外框42的外壁固定安装有第一电机471，第一电机471的驱动端固定安装有第一齿轮472，第一齿轮472和第一齿环47啮合连接，使用时，控制并开启第一电机471驱动第一齿轮472带动第一齿环47进行转动，从而带动驱动环座45在定位外框42中进行转动；
驱动环座45靠近定位组的一侧均一体成型有平面螺纹凸451，定位块44靠近驱动环座45的一侧开设有和平面螺纹凸451对应的平面螺纹槽441，平面螺纹凸451活动卡接在对应的平面螺纹槽441中，通过驱动环座45在定位外框42中进行转动，配合使用平面螺纹凸451、平面螺纹槽441，同步带动两组定位组中多个定位块44相向滑动；
两个定位组中对应的定位块44的端部均固定安装有定位板46，多个定位板46的相对侧均固定安装有防护垫461，从而同步带动多个定位板46和防护垫461相向滑动，晶棒5活动贯穿定位外框42，晶棒5的外壁和防护垫461的相对侧接触，对晶棒5进行定位，提升后续晶棒5金钢石线切割时稳定性。
U型架框41外壁靠近第二齿轮433的一侧固定安装有防护框434，第二齿轮433位于防护框434中，通过设置防护框434，对第二齿轮433进行防护。
辅助组件6包括辅助底架61，辅助底架61固定安装在作业台1的顶端另一侧中部，辅助底架61的顶端固定安装有对称分布的两个辅助底板62，辅助底板62上均固定安装有四个导向组件63，导向组件63包括U型座631，U型座631固定安装在辅助底板62上，U型座631远离辅助底板62的一侧转动安装有导向轮632；四个导向组件63中的U型座631开口部位分别向四周朝向，且最外侧U型座631开口部位朝上，四个导向组件63中的导向轮632位置对应，使用时，将金钢石线依次穿过每个辅助底板62上的四个导向组件63中的导向轮632，并拉紧金钢石线，通过四周朝向的导向轮632对金钢石线进行四周定位，提升了后续金钢石线收卷时的稳定性，从而提升了金钢石线对晶棒5切割时的稳定性；
辅助底板62的顶端固定安装有辅助顶架64，辅助顶架64的中部固定卡设有喷液嘴65，喷液嘴65的顶端固定安装有连接管651，两个辅助底板62之间固定安装有接料框66，其中，连接管651的端部和喷液泵机的输出端连接，晶棒5切割时，开启喷液泵机，外部液体通过连接管651、喷液嘴65喷向晶棒5的切割部位，便于金钢石线对晶棒5之间的切割，切割下来的多晶硅片进入接料框66中收集。
收放机构7包括对称分布的两个滑座71，作业台1靠近辅助组件6的一侧开设有和滑座71对应的滑槽101，滑座71滑动卡接在对应的滑槽101中，两个滑座71的顶端分别固定安装有收卷机72和放卷机73，收卷机72、放卷机73的位置分别和最外侧导向组件63的位置对应，金钢石线的两端部分别和收卷机72、放卷机73连接，通过同步开启收卷机72、放卷机73，对金钢石线进行稳定收放卷，从而便于通过收放卷的金钢石线对下移的晶棒5进行切割；
滑座71的底端穿过作业台1，滑座71的底端中部均固定安装有从动柱74，从动柱74的外侧滑动套设有驱动横框75，两个驱动横框75的相对侧均固定安装有驱动杆76，驱动杆76的顶端中部均固定安装有转动轴761，转动轴761转动安装在作业台1上，两个驱动杆76的相对侧均固定安装有弧形齿环77，弧形齿环77的圆心和转动轴761的轴心对应，两个弧形齿环77之间啮合连接有双面齿条78，双面齿条78滑动卡接在作业台1上；作业台1靠近双面齿条78的一侧固定安装有电动伸缩杆79，电动伸缩杆79的驱动端和双面齿条78的端部固定安装，使用时，开启电动伸缩杆79驱动双面齿条78在作业台1上来回滑动，从而驱动两侧弧形齿环77带动对应驱动杆76和驱动横框75以转动轴761为轴心进行转动，进而驱动从动柱74在驱动横框75中滑动，同时带动两侧滑座71在对应滑槽101中来回滑动，进而同步带动收卷机72和放卷机73来回滑动，从而便于对金钢石线进行均匀的收放卷，进一步便于收放卷的金钢石线对下移的晶棒5进行稳定转动切割。
工作原理；使用时，将晶棒5活动贯穿定位外框42，随后，控制并开启第一电机471驱动第一齿轮472带动第一齿环47进行转动，从而带动驱动环座45在定位外框42中进行转动，配合使用平面螺纹凸451、平面螺纹槽441，同步带动两组定位组中多个定位块44相向滑动，从而同步带动多个定位板46和防护垫461相向滑动，直至晶棒5的外壁和防护垫461的相对侧接触，对晶棒5进行定位；
随后，控制并开启直线电缸2驱动定位机构4、晶棒5水平移动，直至晶棒5端部切割位置和金钢石线位置对应；
随后，同步开启收卷机72、放卷机73，对金钢石线进行稳定收放卷，同时开启电动伸缩杆79驱动双面齿条78在作业台1上来回滑动，驱动两侧弧形齿环77带动对应驱动杆76和驱动横框75以转动轴761为轴心进行转动，驱动从动柱74在驱动横框75中滑动，同时带动两侧滑座71在对应滑槽101中来回滑动，同步带动收卷机72和放卷机73来回滑动，便于对金钢石线进行均匀的收放卷，其中，金钢石线依次穿过每个辅助底板62上的四个导向组件63中的导向轮632，通过四周朝向的导向轮632对金钢石线进行四周定位，提升金钢石线收卷时的稳定性；
此时，金钢石线进行稳定收放卷，配合开启升降气缸3驱动定位机构4、晶棒5竖直升降，晶棒5和稳定收放卷的金钢石线接触进行切割；
晶棒5切割的同时，控制并开启第二电机432，驱动第二齿轮433进行转动，从而驱动第二齿环431进行转动，进而带动转动卡环43、定位外框42在U型架框41的中部进行稳定转动，带动晶棒5进行稳定转动，从而能够对晶棒5进行转动式切割，使金钢石线始终和晶棒5的边缘进行小面积接触切割，防止切割下来的多晶硅片断裂；
晶棒5切割的同时，开启喷液泵机，外部液体通过连接管651、喷液嘴65喷向晶棒5的切割部位，便于金钢石线对晶棒5之间的切割，切割下来的多晶硅片进入接料框66中收集。
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 (10)

1.多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，包括作业台(1)，其特征在于：所述作业台(1)的顶端一侧固定安装有直线电缸(2)，所述直线电缸(2)的驱动端固定安装有升降气缸(3)，所述升降气缸(3)的驱动端固定安装有定位机构(4)，所述定位机构(4)中设有待切割的晶棒(5)，所述作业台(1)的顶端另一侧固定安装有辅助组件(6)，所述作业台(1)靠近辅助组件(6)的一侧设有收放机构(7)。
2.根据权利要求1所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述定位机构(4)包括U型架框(41)，所述U型架框(41)固定安装在升降气缸(3)的驱动端，所述U型架框(41)的中部转动设有定位外框(42)，所述定位外框(42)为中空的环状结构，所述定位外框(42)的内侧设有对称分布的两个定位组，所述定位组包括环形阵列分布的多个定位块(44)，所述定位块(44)滑动卡接在定位外框(42)的内侧，多个所述定位块(44)的相对侧延伸进定位外框(42)中，两个所述定位组之间的定位外框(42)中转动安装有驱动环座(45)，所述驱动环座(45)靠近定位组的一侧均一体成型有平面螺纹凸(451)，所述定位块(44)靠近驱动环座(45)的一侧开设有和平面螺纹凸(451)对应的平面螺纹槽(441)，所述平面螺纹凸(451)活动卡接在对应的平面螺纹槽(441)中，两个所述定位组中对应的定位块(44)的端部均固定安装有定位板(46)，多个所述定位板(46)的相对侧均固定安装有防护垫(461)，所述晶棒(5)活动贯穿定位外框(42)，所述晶棒(5)的外壁和防护垫(461)的相对侧接触。
3.根据权利要求2所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述驱动环座(45)的外侧固定套设有第一齿环(47)，所述第一齿环(47)的外侧延伸出定位外框(42)的外壁，所述定位外框(42)的外壁固定安装有第一电机(471)，所述第一电机(471)的驱动端固定安装有第一齿轮(472)，所述第一齿轮(472)和第一齿环(47)啮合连接。
4.根据权利要求2所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述定位外框(42)的外壁固定套设有转动卡环(43)，所述转动卡环(43)转动卡接在U型架框(41)的中部，所述转动卡环(43)的外侧固定套设有第二齿环(431)，所述U型架框(41)的外壁固定安装有第二电机(432)，所述第二电机(432)的驱动端固定安装有第二齿轮(433)，所述第二齿轮(433)和第二齿环(431)啮合连接。
5.根据权利要求4所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述U型架框(41)外壁靠近第二齿轮(433)的一侧固定安装有防护框(434)，所述第二齿轮(433)位于防护框(434)中。
6.根据权利要求1所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述辅助组件(6)包括辅助底架(61)，所述辅助底架(61)固定安装在作业台(1)的顶端另一侧中部，所述辅助底架(61)的顶端固定安装有对称分布的两个辅助底板(62)，所述辅助底板(62)上均固定安装有四个导向组件(63)，所述辅助底板(62)的顶端固定安装有辅助顶架(64)，所述辅助顶架(64)的中部固定卡设有喷液嘴(65)，所述喷液嘴(65)的顶端固定安装有连接管(651)，两个所述辅助底板(62)之间固定安装有接料框(66)。
7.根据权利要求6所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述导向组件(63)包括U型座(631)，所述U型座(631)固定安装在辅助底板(62)上，所述U型座(631)远离辅助底板(62)的一侧转动安装有导向轮(632)。
8.根据权利要求7所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：四个所述导向组件(63)中的U型座(631)开口部位分别向四周朝向，且最外侧U型座(631)开口部位朝上，四个所述导向组件(63)中的导向轮(632)位置对应。
9.根据权利要求6所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述收放机构(7)包括对称分布的两个滑座(71)，所述作业台(1)靠近辅助组件(6)的一侧开设有和滑座(71)对应的滑槽(101)，所述滑座(71)滑动卡接在对应的滑槽(101)中，两个所述滑座(71)的顶端分别固定安装有收卷机(72)和放卷机(73)，所述收卷机(72)、放卷机(73)的位置分别和最外侧导向组件(63)的位置对应，所述滑座(71)的底端穿过作业台(1)，所述滑座(71)的底端中部均固定安装有从动柱(74)，所述从动柱(74)的外侧滑动套设有驱动横框(75)，两个所述驱动横框(75)的相对侧均固定安装有驱动杆(76)，所述驱动杆(76)的顶端中部均固定安装有转动轴(761)，所述转动轴(761)转动安装在作业台(1)上，两个所述驱动杆(76)的相对侧均固定安装有弧形齿环(77)，所述弧形齿环(77)的圆心和转动轴(761)的轴心对应，两个所述弧形齿环(77)之间啮合连接有双面齿条(78)，所述双面齿条(78)滑动卡接在作业台(1)上。
10.根据权利要求9所述的多晶硅片用超精细金钢石线切割装置，其特征在于：所述作业台(1)靠近双面齿条(78)的一侧固定安装有电动伸缩杆(79)，所述电动伸缩杆(79)的驱动端和双面齿条(78)的端部固定安装。
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