CN115816676A - 一种单晶硅棒多工位开方机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于硅棒开方机技术领域，尤其是一种单晶硅棒多工位开方机，针对进行不同工位的开方需要多次固定费事费力降低切割精度的问题，现提出以下方案，包括整体呈长方体结构的操作台，所述操作台的后侧上表面设置有线切割机，且操作台的上表面中部开有与长度方向一致的锥形料槽，锥形料槽的长度大于待开方的硅棒本体的长度，操作台的上表面位于锥形料槽的其中一端固定有固定轴承座，其中，远离固定轴承座所在端为移动调节端。本发明可以在使用时只需对硅棒本体夹持一次即可让线切割机对硅棒本体进行多工位开方，并且经过同一轴心线转动后再开方后的硅棒本体更加规整，减小开方后坯料的偏心概率，提高开方质量。
Description
技术领域
本发明涉及硅棒开方机技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒多工位开方机。
背景技术
晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质，可用于造制合金如硅铁、硅钢等，以及可用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。开方机是一种将圆柱状的单晶硅棒沿着晶线切割形成四棱柱状的装置，装置中最核心的设备为切割头，切割头使用金刚线缠绕后利用金刚线的快速移动切割单晶硅棒。
传统的金刚线单晶硅棒开方机都仅能进行单根单晶硅棒的切割加工，效率低下且线速较慢。
经检索，中国专利公开号为CN215150685U的专利，公开了一种单晶硅棒开方装置，包括支脚、工作台、固定滑座和切割块，所述支脚安装在工作台的底部，所述固定滑座通过滑杆安装在工作台上，所述切割块固定安装在工作台上，所述切割块的数量至少包括两块，且每块切割块中空设置，所述中空设置的切割块前端设有两平行的的切割线：虽然该装置设置的夹持装置可以产生较大的加持力，避免硅棒在切割时滑动，但是在一次切割过后再次切割又需要进行一次固定，多次固定不仅容易导致切割时偏心，且费时费力，两次的夹持力度不能控制的一样会导致切割质量，因此就需要一种新型避免多次夹持的多工位开方装置。
发明内容
本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机，包括整体呈长方体结构的操作台，所述操作台的后侧上表面设置有线切割机，且操作台的上表面中部开有与长度方向一致的锥形料槽，锥形料槽的长度大于待开方的硅棒本体的长度，操作台的上表面位于锥形料槽的其中一端固定有固定轴承座，远离固定轴承座所在端为移动调节端，且操作台的上表面位于移动调节端固定有开口朝向固定轴承座轴心线的槽钢滑轨，所述槽钢滑轨的滑槽内滑动连接有凸台滑块，且凸台滑块远离槽底的一侧固定有移动轴承座，移动轴承座和固定轴承座的中间均卡接有结构相同的双列圆锥滚子轴承，能够承受更大的轴向力，确保在大挤压力下任然能够缓慢转动夹持在中间的硅棒，以进行硅棒切割工位的转换；两个双列圆锥滚子轴承中间分别固定有同轴心的固定轴柱和内螺纹抵柱。
进一步的设置在于，所述锥形料槽的槽底开有线芯走向孔，且线切割机上设置有穿过线芯走向孔的切割芯线；通过开设在锥形料槽槽底的线芯走向孔，不仅可以让切割芯线的移动空间增大，而且可以将切割后的余料直接落在线芯走向孔中，便于从底部进行废料的收集。
进一步的设置在于，所述凸台滑块的下表面远离固定轴承座的一端开有缺口，且槽钢滑轨的槽底靠近缺口的一端固定有自锁液压顶杆，且自锁液压顶杆延伸杆的顶端固定在凸台滑块上；通过自锁液压顶杆延伸杆的伸缩即可带动凸台滑块沿着槽钢滑轨的滑槽滑动，继而带动移动轴承座中间的固定轴柱向硅棒本体移动直至将硅棒本体夹紧。
进一步的设置在于，所述槽钢滑轨的上表面开有导向孔，且固定架远离移动轴承座的一端穿过导向孔固定在凸台滑块的上表面，通过设置的导向孔，可以让固定架在沿着槽钢滑轨的滑槽移动的时候更加平稳，减小因挤压导致两个双列圆锥滚子轴承出现偏心情况。
进一步的设置在于，所述固定轴柱靠近锥形料槽的一端通过螺钉固定有防扭杆插柱，且防扭杆插柱的整体成管状结构，防扭杆插柱远离固定轴柱的一端滑动插接有防扭抵杆，且防扭抵杆与防扭杆插柱的端部之间固定有复位弹簧，防扭杆插柱的外壁预留有三个限位槽，且防扭抵杆的端部预留有与限位槽相适配的延伸滑杆，防扭抵杆靠近硅棒本体的一端预留有锥形凹槽。
进一步的设置在于，所述固定轴柱远离防扭杆插柱的一端固定有传动杆，且传动杆的外壁开有条形穿孔，条形穿孔中插接有能够滑动的拨动板，移动轴承座靠近传动杆的一端固定有四个等距离呈中心对称分布的U形卡件，四个U形卡件分别分布在左、右、上、下正中位置。
进一步的设置在于，所述内螺纹抵柱的中间开有自锁螺纹，且内螺纹抵柱的中间螺接有加长螺柱，加长螺柱靠近锥形料槽的一端开有球形槽，且球形槽内卡接有滚珠，所述内螺纹抵柱靠近滚珠的一端还固定有抵管，且抵管远离内螺纹抵柱的一端开有环形槽，环形槽内卡接有防滑垫圈，防滑垫圈凸出抵管的端面，抵管靠近硅棒本体的一端端口所在平面与内螺纹抵柱端面平行。
进一步的设置在于，所述内螺纹抵柱远离抵管的一端固定有插销板，且插销板的表面开有向心分布的锁孔，固定轴承座的顶端靠近插销板的上方插接有与锁孔相适配的定位销；通过定位销和插销板的组合设置，即可在需要切割的时候将内螺纹抵柱与固定轴承座完成锁定即相对静止。
进一步的设置在于，所述硅棒本体的外壁靠近固定轴承座的一端套接有能够横向滑动的对中机构，可以将硅棒本体靠近固定轴承座的一端产生偏心偏斜后进行校调，对中机构包括套接在硅棒本体外壁的环形固定座，环形固定座的圆周外壁开有三个呈中心对称分布的向心滑孔，且三个向心滑孔中均滑动插接有滑动顶杆，滑动顶杆远离硅棒本体的一端预留有帽盖，帽盖的表面与环形固定座的外壁之间均设置有压缩弹簧，环形固定座远离固定轴承座的一侧开有三个呈中心对称分布的延伸孔，且滑动顶杆的外壁均固定有穿过延伸孔的带动杆；同时向中间拨动带动杆即可带动三个滑动顶杆同时压向中间，继而对偏斜的位置进行挤压，以将硅棒本体进行正位；
环形固定座靠近带动杆的一侧边缘处固定有三个限位卡板，且三个限位卡板之间转动连接有同一个转动环，转动环内侧预留有三个三角形结构的变径压板，环形固定座的外壁靠近底端固定有两个互相对称的导向滑杆，且两个导向滑杆远离环形固定座的一端插接在固定轴承座的侧壁上；转动环的圆周外壁固定有拨动杆。
进一步的设置在于，所述变径压板的端部均固定有拉伸弹簧，且拉伸弹簧远离变径压板的一端均固定在环形固定座上；通过拉伸弹簧的设置，即可在拨动之后迅速回位，并且在切割的时候可以将整体的对中机构靠在固定轴承座的表面，不影响切割。
本发明中的有益效果为：
1、通过移动调节端可以移动的移动轴承座，可以在使用时只需对硅棒本体夹持一次即可让线切割机对硅棒本体进行多工位开方，并且经过同一轴心线转动后再开方后的硅棒本体更加规整，减小开方后坯料的偏心概率，提高开方质量。
2、通过分别设置在正上、下、左、右的四个U形卡件和拨动板的组合，即可将夹紧后硅棒本体与移动轴承座形成相对固定，继而让线切割机能够沿着画好的线位置进行移动切割。
4、通过加长螺柱和抵管的组合设置，可以在一开始对硅棒本体进行夹持的时候，若硅棒本体没有放置水平或者有轴心线上的偏斜，即可进行微调，当调整之后再反向旋拧加长螺柱即可让抵管将硅棒本体最终夹紧。
5、通过内壁固定有三个变径压板的转动环的设置，只需拨动拨动杆产生的切向力即可同时将三个滑动顶杆压向中间，继而将偏心的硅棒本体进行正位；配合拉伸弹簧的设置，即可在拨动之后迅速回位，并且在切割的时候可以将整体的对中机构靠在固定轴承座的表面，不影响切割。
附图说明
图1为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机的后侧整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机前方的结构示意图；
图3为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机的结构俯视图；
图4为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机的操作台的结构示意图；
图5为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机的对中机构的整体结构示意图；
图6为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机的对中机构的装配图；
图7为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机图3中沿A-A线的剖视图；
图8为本发明提出的一种单晶硅棒多工位开方机移动调节端的装配图。
图中：1、操作台；101、线芯走向孔；2、线切割机；3、锥形料槽；4、开方机滑轨；5、固定轴承座；6、内螺纹抵柱；7、双列圆锥滚子轴承；8、对中机构；81、滑动顶杆；82、转动环；83、环形固定座；84、导向滑杆；85、拨动杆；86、限位卡板；87、压缩弹簧；88、带动杆；89、向心滑孔；810、拉伸弹簧；811、延伸孔；9、硅棒本体；10、复位弹簧；11、切割芯线；12、移动轴承座；13、固定架；14、槽钢滑轨；15、自锁液压顶杆；16、凸台滑块；17、传动杆；18、防扭杆插柱；19、防扭抵杆；20、定位销；21、加长螺柱；22、插销板；23、抵管；24、滚珠；25、防滑垫圈；26、U形卡件；27、固定轴柱；28、拨动板。
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。
参照图1-8，一种单晶硅棒多工位开方机，包括整体呈长方体结构的操作台1，操作台1的后侧上表面设置有线切割机2，线切割机2可以自动沿着操作台1上的开方机滑轨4进行来回移动，且操作台1的上表面中部开有与长度方向一致的锥形料槽3，锥形料槽3的长度大于待开方的硅棒本体9的长度，操作台1的上表面位于锥形料槽3的其中一端固定有固定轴承座5，其中，远离固定轴承座5所在端为移动调节端，且操作台1的上表面位于移动调节端固定有开口朝向固定轴承座5轴心线的槽钢滑轨14，槽钢滑轨14的滑槽内滑动连接有凸台滑块16，且凸台滑块16远离槽底的一侧固定有移动轴承座12，移动轴承座12和固定轴承座5的中间均卡接有结构相同的双列圆锥滚子轴承7，能够承受更大的轴向力，确保在大挤压力下任然能够缓慢转动夹持在中间的硅棒，以进行硅棒切割工位的转换；两个双列圆锥滚子轴承7中间分别固定有同轴心的固定轴柱27和内螺纹抵柱6；通过移动调节端可以移动的移动轴承座12，可以在使用时只需对硅棒本体9夹持一次即可让线切割机2对硅棒本体9进行多工位开方，并且经过同一轴心线转动后再开方后的硅棒本体9更加规整，减小开方后坯料的偏心概率，提高开方质量。
其中，锥形料槽3的槽底开有线芯走向孔101，且线切割机2上设置有穿过线芯走向孔101的切割芯线11；通过开设在锥形料槽3槽底的线芯走向孔101，不仅可以让切割芯线11的移动空间增大，而且可以将切割后的余料直接落在线芯走向孔101中，便于从底部进行废料的收集。
参照图8，凸台滑块16的下表面远离固定轴承座5的一端开有缺口，且槽钢滑轨14的槽底靠近缺口的一端固定有自锁液压顶杆15，且自锁液压顶杆15延伸杆的顶端固定在凸台滑块16上；通过自锁液压顶杆15延伸杆的伸缩即可带动凸台滑块16沿着槽钢滑轨14的滑槽滑动，继而带动移动轴承座12中间的固定轴柱27向硅棒本体9移动直至将硅棒本体9夹紧。
本发明中，槽钢滑轨14的上表面开有导向孔，且固定架13远离移动轴承座12的一端穿过导向孔固定在凸台滑块16的上表面，本实施例中通过螺钉固定在凸台滑块16上，通过设置的导向孔，可以让固定架13在沿着槽钢滑轨14的滑槽移动的时候更加平稳，减小因挤压导致两个双列圆锥滚子轴承7出现偏心情况。
参照图8，固定轴柱27靠近锥形料槽3的一端通过螺钉固定有防扭杆插柱18，且防扭杆插柱18的整体成管状结构，防扭杆插柱18远离固定轴柱27的一端滑动插接有防扭抵杆19，且防扭抵杆19与防扭杆插柱18的端部之间固定有复位弹簧10，防扭杆插柱18的外壁预留有三个限位槽，且防扭抵杆19的端部预留有与限位槽相适配的延伸滑杆，防扭抵杆19靠近硅棒本体9的一端预留有锥形凹槽，提高了防脱效果，并且在与硅棒本体9的端部进行对接的时候有一定预紧效果，能够始终产生一个抵紧效果。
参照图8，固定轴柱27远离防扭杆插柱18的一端固定有传动杆17，且传动杆17的外壁开有条形穿孔，条形穿孔中插接有能够滑动的拨动板28，移动轴承座12靠近传动杆17的一端固定有四个等距离呈中心对称分布的U形卡件26，四个U形卡件26分别分布在左、右、上、下正中位置；通过四个U形卡件26和拨动板28的组合设置，即可将夹紧后硅棒本体9与移动轴承座12形成相对固定，继而让线切割机2能够沿着画好的线位置进行移动切割。
参照图7，内螺纹抵柱6的中间开有自锁螺纹，且内螺纹抵柱6的中间螺接有加长螺柱21，加长螺柱21靠近锥形料槽3的一端开有球形槽，且球形槽内卡接有滚珠24，内螺纹抵柱6靠近滚珠24的一端还固定有抵管23，且抵管23远离内螺纹抵柱6的一端开有环形槽，环形槽内卡接有防滑垫圈25，防滑垫圈25凸出抵管23的端面，抵管23靠近硅棒本体9的一端端口所在平面与内螺纹抵柱6端面平行；通过加长螺柱21和抵管23的组合设置，可以在一开始对硅棒本体9进行夹持的时候，若硅棒本体9没有放置水平或者有轴心线上的偏斜，即可进行微调，当调整之后再反向旋拧加长螺柱21即可让抵管23将硅棒本体9最终夹紧。
参照图2和图7，内螺纹抵柱6远离抵管23的一端固定有插销板22，且插销板22的表面开有向心分布的锁孔，固定轴承座5的顶端靠近插销板22的上方插接有与锁孔相适配的定位销20；通过定位销20和插销板22的组合设置，即可在需要切割的时候将内螺纹抵柱6与固定轴承座5完成锁定即相对静止。
参照图2-3和图5-6，硅棒本体9的外壁靠近固定轴承座5的一端套接有能够横向滑动的对中机构8，可以将硅棒本体9靠近固定轴承座5的一端产生偏心偏斜后进行校调，对中机构8包括套接在硅棒本体9外壁的环形固定座83，环形固定座83的圆周外壁开有三个呈中心对称分布的向心滑孔89，且三个向心滑孔89中均滑动插接有滑动顶杆81，滑动顶杆81远离硅棒本体9的一端预留有帽盖，帽盖的表面与环形固定座83的外壁之间均设置有压缩弹簧87，环形固定座83远离固定轴承座5的一侧开有三个呈中心对称分布的延伸孔811，且滑动顶杆81的外壁均固定有穿过延伸孔811的带动杆88；同时向中间拨动带动杆88即可带动三个滑动顶杆81同时压向中间，继而对偏斜的位置进行挤压，以将硅棒本体9进行正位；环形固定座83靠近带动杆88的一侧边缘处固定有三个限位卡板86，且三个限位卡板86之间转动连接有同一个转动环82，转动环82内侧预留有三个三角形结构的变径压板，环形固定座83的外壁靠近底端固定有两个互相对称的导向滑杆84，且两个导向滑杆84远离环形固定座83的一端插接在固定轴承座5的侧壁上；转动环82的圆周外壁固定有拨动杆85；在使用时，通过内壁固定有三个变径压板的转动环82的设置，只需拨动拨动杆85产生的切向力即可同时将三个滑动顶杆81压向中间，继而将偏心的硅棒本体9进行正位。
参照图5-6，变径压板的端部均固定有拉伸弹簧810，且拉伸弹簧810远离变径压板的一端均固定在环形固定座83上；通过拉伸弹簧810的设置，即可在拨动之后迅速回位，并且在切割的时候可以将整体的对中机构8靠在固定轴承座5的表面，不影响切割。
使用时，先将待开方的硅棒本体9固定在防扭抵杆19和加长螺柱21的端部之间，硅棒本体9的尖端朝向防扭抵杆19一端；之后再通过拨动拨动杆85产生的切向力即可同时将三个滑动顶杆81压向中间，继而将偏心的硅棒本体9进行正位；之后再反向转动加长螺柱21，使得抵管23的端部与调整好位置的硅棒本体9的端部接触；最后再将定位销20锁定，确保硅棒本体9不会轻易转动；然后再转动移动调节端的拨动板28，使得硅棒本体9表面的切割线与线切割机2对准；再将拨动板28转动至能够卡在其中一个U形卡件26中，再控制自锁液压顶杆15推进，以将硅棒本体9夹紧；最后再将将整体的对中机构8靠在固定轴承座5的表面，不影响切割；最后再开启线切割机2进行开料即可；一侧开完之后，稍稍回撤自锁液压顶杆15，再将拨动板28转动九十度，并带动硅棒本体9一同转动九十度即可再次夹紧，再继续开方。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单晶硅棒多工位开方机，包括整体呈长方体结构的操作台(1)，所述操作台(1)的后侧上表面设置有线切割机(2)，且操作台(1)的上表面中部开有与长度方向一致的锥形料槽(3)，锥形料槽(3)的长度大于待开方的硅棒本体(9)的长度，操作台(1)的上表面位于锥形料槽(3)的其中一端固定有固定轴承座(5)，其中，远离固定轴承座(5)所在端为移动调节端，且操作台(1)的上表面位于移动调节端固定有开口朝向固定轴承座(5)轴心线的槽钢滑轨(14)，其特征在于，所述槽钢滑轨(14)的滑槽内滑动连接有凸台滑块(16)，且凸台滑块(16)远离槽底的一侧固定有移动轴承座(12)，移动轴承座(12)和固定轴承座(5)的中间均卡接有结构相同的双列圆锥滚子轴承(7)；
两个双列圆锥滚子轴承(7)中间分别固定有同轴心的固定轴柱(27)和内螺纹抵柱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述锥形料槽(3)的槽底开有线芯走向孔(101)，且线切割机(2)上设置有穿过线芯走向孔(101)的切割芯线(11)。
3.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述凸台滑块(16)的下表面远离固定轴承座(5)的一端开有缺口，且槽钢滑轨(14)的槽底靠近缺口的一端固定有自锁液压顶杆(15)，且自锁液压顶杆(15)延伸杆的顶端固定在凸台滑块(16)上。
4.根据权利要求3所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述槽钢滑轨(14)的上表面开有导向孔，且固定架(13)远离移动轴承座(12)的一端穿过导向孔固定在凸台滑块(16)的上表面。
5.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述固定轴柱(27)靠近锥形料槽(3)的一端通过螺钉固定有防扭杆插柱(18)，且防扭杆插柱(18)的整体成管状结构，防扭杆插柱(18)远离固定轴柱(27)的一端滑动插接有防扭抵杆(19)，且防扭抵杆(19)与防扭杆插柱(18)的端部之间固定有复位弹簧(10)，防扭杆插柱(18)的外壁预留有三个限位槽，且防扭抵杆(19)的端部预留有与限位槽相适配的延伸滑杆，防扭抵杆(19)靠近硅棒本体(9)的一端预留有锥形凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述固定轴柱(27)远离防扭杆插柱(18)的一端固定有传动杆(17)，且传动杆(17)的外壁开有条形穿孔，条形穿孔中插接有能够滑动的拨动板(28)，移动轴承座(12)靠近传动杆(17)的一端固定有四个等距离呈中心对称分布的U形卡件(26)，四个U形卡件(26)分别分布在左、右、上、下正中位置。
7.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述内螺纹抵柱(6)的中间开有自锁螺纹，且内螺纹抵柱(6)的中间螺接有加长螺柱(21)，加长螺柱(21)靠近锥形料槽(3)的一端开有球形槽，且球形槽内卡接有滚珠(24)，所述内螺纹抵柱(6)靠近滚珠(24)的一端还固定有抵管(23)，且抵管(23)远离内螺纹抵柱(6)的一端开有环形槽，环形槽内卡接有防滑垫圈(25)，防滑垫圈(25)凸出抵管(23)的端面，抵管(23)靠近硅棒本体(9)的一端端口所在平面与内螺纹抵柱(6)端面平行。
8.根据权利要求7所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述内螺纹抵柱(6)远离抵管(23)的一端固定有插销板(22)，且插销板(22)的表面开有向心分布的锁孔，固定轴承座(5)的顶端靠近插销板(22)的上方插接有与锁孔相适配的定位销(20)。
9.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述硅棒本体(9)的外壁靠近固定轴承座(5)的一端套接有能够横向滑动的对中机构(8)，可以将硅棒本体(9)靠近固定轴承座(5)的一端产生偏心偏斜后进行校调，对中机构(8)包括套接在硅棒本体(9)外壁的环形固定座(83)，环形固定座(83)的圆周外壁开有三个呈中心对称分布的向心滑孔(89)，且三个向心滑孔(89)中均滑动插接有滑动顶杆(81)，滑动顶杆(81)远离硅棒本体(9)的一端预留有帽盖，帽盖的表面与环形固定座(83)的外壁之间均设置有压缩弹簧(87)，环形固定座(83)远离固定轴承座(5)的一侧开有三个呈中心对称分布的延伸孔(811)，且滑动顶杆(81)的外壁均固定有穿过延伸孔(811)的带动杆(88)；
环形固定座(83)靠近带动杆(88)的一侧边缘处固定有三个限位卡板(86)，且三个限位卡板(86)之间转动连接有同一个转动环(82)，转动环(82)内侧预留有三个三角形结构的变径压板，环形固定座(83)的外壁靠近底端固定有两个互相对称的导向滑杆(84)，且两个导向滑杆(84)远离环形固定座(83)的一端插接在固定轴承座(5)的侧壁上；转动环(82)的圆周外壁固定有拨动杆(85)。
10.根据权利要求9所述的一种单晶硅棒多工位开方机，其特征在于，所述变径压板的端部均固定有拉伸弹簧(810)，且拉伸弹簧(810)远离变径压板的一端均固定在环形固定座(83)上。
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