CN115816677A - 一种用于截断硅棒的对心定位装置及其截断系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于截断硅棒的对心定位装置，包括间隔设置于加工平台上的固定支撑机构和调节支撑机构。固定支撑机构和调节支撑机构均具有支撑面，两个支撑面分别用于支撑待加工的硅棒的两端。调节支撑机构能够升降调节硅棒的第一端，以使硅棒的轴线水平。固定支撑机构和调节支撑机构均包括夹紧组件，夹紧组件用于固定轴线水平的硅棒的两端。通过间隔设置在加工平台上的固定支撑机构和调节支撑机构上具有的支撑面对待加工的硅棒进行支撑。其中，固定支撑机构固定不动，若待加工硅棒出现两端的轴线不在同一水平线的情况，则通过调节支撑机构对硅棒的第二端进行升降，以使硅棒两端的轴线处于同一水平线上，从而确保在切割后端面的斜度公差小。

Description

一种用于截断硅棒的对心定位装置及其截断系统

技术领域

本发明涉及硅工件加工设备技术领域，尤其涉及一种用于截断硅棒的对心定位装置及其截断系统。

背景技术

目前在硅棒的加工过程中，需要将硅棒呈水平方向放置在加工平台上，然后通过硅棒截断机构从上至下沿硅棒的径向横截面进行切割，以形成切割后的硅片或者所需要长度的硅棒。

现有的加工平台上设置有支撑板，且支撑板沿加工平台的长度方向设置(即硅棒的轴向方向)。其中支撑板的设置形式包括如下两种：第一种设置方式为支撑板的顶部开设有用于容纳待加工硅棒的凹槽，该凹槽的横截面为V形定位槽。第二种设置方式为支撑板的凹槽的两个相对的侧壁上沿凹槽的延伸方向等间隔设置多个滚轮，滚轮的支撑平面形成V形定位腔。V形定位槽和V形定位腔均用于对待加工的硅棒进行定位，防止硅棒在加工进行窜动。

但是由于硅棒的成型工艺是采用拉制的，且硅棒的外圆未进行加工，所以无论是硅棒的直径尺寸和几何形状都有较大的误差，即在成型同一硅棒时，如果在拉伸的过程中硅棒两端截面所在圆的直径大小可能不完全相同，即硅棒呈不规则的锥形棒非圆柱体。导致硅棒的两端分别放在沿加工平台的长度方向间隔设置的两个V形定位槽或两个V形定位腔里的待加工硅棒两端端面的圆心连线倾斜，导致硅棒的切割端面的斜度公差大，加工质量降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于截断硅棒的对心定位装置及其截断系统，其解决了由于硅棒的成型工艺是采用拉制的，且硅棒的外圆未进行加工，所以无论是硅棒的直径尺寸和几何形状都有较大的误差，那么这样将导致放在两个V形定位槽里的待加工硅棒在两端端面的圆心连线倾斜，进而导致硅棒的加工质量降低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用于截断硅棒的对心定位装置，包括间隔设置于加工平台上的固定支撑机构和调节支撑机构；

所述固定支撑机构和所述调节支撑机构均具有支撑面，两个所述支撑面分别用于支撑待加工的硅棒的两端；

所述调节支撑机构能够升降调节所述硅棒的第一端，以使所述硅棒的轴线水平；

所述固定支撑机构和所述调节支撑机构均包括夹紧组件，所述夹紧组件用于固定轴线水平的所述硅棒的两端。

可选地，所述调节支撑机构包括从下至上依次设置的支撑底座、升降组件和支撑主体，所述支撑主体用于支撑待加工的所述硅棒；

所述支撑底座设置于所述加工平台上；

所述升降组件能够带动所述支撑主体相对于所述支撑底座升降，所述支撑主体用于带动所述硅棒升降。

可选地，所述升降组件包括调节电机、传动结构件和升降台；

所述调节电机通过所述传动结构件与所述升降台相连，所述升降台与所述支撑主体相连；

所述调节电机能够驱动所述传动结构件带动所述升降台升降，所述升降台用于带动所述支撑主体升降。

可选地，

所述调节电机的输出端呈水平设置，所述传动结构件包括丝杠、丝杠螺母、连接板、两个斜块、两个滚子和两个连接支架；

所述调节电机的输出端与所述丝杠固定连接，所述丝杠水平延伸，所述丝杠螺接所述丝杠螺母，所述丝杠螺母的顶部与所述连接板相固定，两个所述斜块固定安装于所述连接板上，且两个所述斜块间隔设置，且两个所述斜块的倾斜方向相同；

两个所述滚子分别通过所述连接支架固定安装于所述升降台上，两个所述滚子分别与两个所述斜块相接触；

所述调节电机能够驱动所述丝杠旋转，所述丝杠带动所述丝杠螺母、所述连接板和两个所述斜块水平往复移动，两个所述滚子能够在所述斜块的斜面上往复运动，两个所述滚子带动所述升降台升降。

可选地，所述升降组件还包括设置于升降台和支撑底座之间的多个导向结构件，所述导向结构件用于引导所述升降台升降移动。

可选地，所述支撑主体包括支撑板，所述支撑板的顶部开设有“V”形槽口。

可选地，所述“V”形槽口内相对的两侧设置定位板。

可选地，所述夹紧组件包括夹紧气缸、安装支架和回转结构件；

所述夹紧气缸的固定端设置于所述支撑底座上，所述夹紧气缸的伸出端与所述安装支架固定连接，所述安装支架用于安装回转结构件，所述夹紧气缸能够通过所述安装支架驱动所述回转结构件升降以压紧待加工的所述硅棒；

所述回转结构件竖直设置于所述安装支架上，所述回转结构件能够相对于所述安装支架沿其自身轴线转动。

可选地，还包括辅助支撑机构；

所述辅助支撑机构固定安装于所述支撑底座上，所述辅助支撑机构用于支撑所述硅棒。

另一方面，一种截断系统，包括所述的用于截断硅棒的对心定位装置、加工平台、第一截断刀头和第二截断刀头；

所述加工平台顶部沿其纵向设有移动导轨；

所述对心定位装置设置于所述第一截断刀头和所述第二截断刀头的中间，所述对心定位装置的所述固定支撑机构和所述调节支撑机构的底部、所述第一截断刀头的底部以及所述第二截断刀头的底部均能够沿所述移动导轨移动。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种用于截断硅棒的对心定位装置，通过间隔设置在加工平台上的固定支撑机构和调节支撑机构上具有的支撑面对待加工的硅棒进行支撑。其中，固定支撑机构固定不动，若待加工硅棒出现两端的轴线不在同一水平线的情况，则通过调节支撑机构对硅棒的第二端进行升降，以使硅棒两端的轴线处于同一水平线上，从而确保在切割后端面的斜度公差小，提高了加工质量。

附图说明

图1为本发明的截断系统的主视结构示意图；

图2为图1的用于截断硅棒的对心定位装置立体结构示意图；

图3为图2的调节支撑机构的左视部分剖面结构示意图。

【附图标记说明】

1：固定支撑机构；2：调节支撑机构；21：支撑底座；22：升降组件；221：调节电机；222：升降台；223：丝杠；224：丝杠螺母；225：连接板；226：斜块；227：滚子；228：连接支架；23：支撑主体；231：支撑板；232：定位板；3：夹紧组件；31：夹紧气缸；32：安装支架；33：回转结构件；4：导向结构件；5：辅助支撑机构；100：加工平台；200：第一截断刀头；300：第二截断刀头；400：移动导轨；a：硅棒。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等方位名词以图1的定向为参照。将图1中第一截断刀头200、第二截断刀头300、固定支撑机构1和调节支撑机构2相对于加工平台100的位置定义为“上”；将第一截断刀头200和第二截断刀头300相对于加工平台100呈“左右”两侧设置；将垂直于纸面朝里的一侧定义为“后”。

参照图1和图3所示，本发明实施例提出的一种截断系统，包括用于截断硅棒的对心定位装置、加工平台100、第一截断刀头200和第二截断刀头300。

其中，加工平台100顶部沿其纵向(左右长度方向)设有与其自身等长的移动导轨400。

对心定位装置设置于第一截断刀头200和第二截断刀头300的中间。对心定位装置的固定支撑机构1和调节支撑机构2的底部、第一截断刀头200的底部以及第二截断刀头300的底部均能够沿移动导轨400移动。具体地，将硅棒a放置于对心定位装置上调节固定好以后，通过两端的可沿移动导轨400水平左右移动的第一截断刀头200和第二截断刀头300从硅棒a的两端分别对硅棒a进行截割形成多个以供后续加工所需要的长度的硅棒单元。

需要说明的是，在截断刀头进行截断之前需要确定好对心定位装置，以对第一截断刀头200和第二截断刀头300进行让位处理，以配合截断工作。

其中，一种用于截断硅棒的对心定位装置，包括间隔设置于加工平台100上的，且沿加工平台100上移动导轨400从右至左依次设置的固定支撑机构1和调节支撑机构2。需要说明的是，本装置以硅棒a为例介绍，当然本装置可适用所有圆柱形材料的加工定位对心。

在本实施例中，固定支撑机构1和调节支撑机构2的顶部均具有支撑面，两个支撑面分别用于支撑待加工的硅棒a的两端，以架起硅棒a。

进一步地，调节支撑机构2能够升降调节硅棒a的第一端左端，以使硅棒a的轴线水平。

具体地，将待加工硅棒a呈水平状态放置于固定支撑机构1和调节支撑机构2上，以使硅棒a的两端分别与固定支撑机构1和调节支撑机构2的支撑面相抵。

接下来，启动固定支撑机构1和调节支撑机构2上的检测组件，两个检测组件能够分别检测硅棒a两端所在截面圆的三个点的坐标值作为检测结果，并将检测结果发送至控制装置内。需要说明的是，检测组件检测三个点的坐标值的目的是，根据三点定圆心的原理能够直接获得硅棒a两端的圆所在的截面圆心的坐标。

然后，控制装置能够接收检测结果并分别计算出固定支撑机构2和调整支撑机构2上两端所对应的两个圆心坐标值，以得到检测结果，并将检测结果发送至控制装置。

接着，控制装置接收检测结果，并根据检测结果判断硅棒a的轴线是否处于同一水平线上。具体地，并通过控制装置判断硅棒a两端的圆所在的截面圆心是否在同一水平高度，将两端的圆心连线即为轴线，通过检测轴线是否处于水平，进而判断硅棒a的位置以及调节的高度。

如果两个圆心的高度值不一致(即两端的轴线非水平)，那么将判断两个圆心不在同一水平线上，则启动调整支撑机构2进行调节硅棒a的第一端，直至两个圆心的坐标高度值调整至相等。

如果两个圆心的高度值一致，则无需动作，直接进行切割。

在本实施例中，若需要调整的前提下，采用调整支撑机构2进行调整。调节支撑机构2包括从下至上依次设置的支撑底座21、升降组件22和支撑主体23，支撑主体23用于支撑待加工的硅棒a。

具体地，支撑底座21设置于加工平台100上。支撑底座21的底部设置有与移动导轨400相配合的移动滑块，移动滑块能够沿移动导轨400左右移动，以配合第一截断刀头200和第二截断刀头300的截断。

具体地，升降组件22能够带动支撑主体23相对于支撑底座21升降，支撑主体23用于带动硅棒a升降。通过升降组件22的升降进而调节硅棒a的轴线水平，便于快速调节。

进一步地，升降组件22包括调节电机221、传动结构件和升降台222。调节电机221通过传动结构件与升降台222相连，升降台222与支撑主体23相连。

具体地，调节电机221能够驱动传动结构件带动升降台222升降，升降台222用于带动支撑主体23升降。通过调节电机221自动控制硅棒a的第一端(左端)的升降，以使调节更便利。

进一步地，调节电机221的输出端呈水平设置，传动结构件包括丝杠223、丝杠螺母224、连接板225、两个斜块226、两个滚子227和两个连接支架228。

需要说明的是，调节电机221呈水平设置的目的是为了提高空间利用率，能够使得结构紧凑。

进一步地，调节电机221的输出端与丝杠223固定连接，丝杠223水平延伸。丝杠223螺接丝杠螺母224，丝杠螺母224的顶部与连接板225相固定，两个斜块226固定安装于连接板225上，且两个斜块226间隔设置，且两个斜块226的倾斜方向相同。两个滚子227分别通过连接支架228固定安装于升降台222上，两个滚子227分别与两个斜块226相接触。

工作过程主要为，在需要调节时，启动调节电机221，其能够驱动丝杠223旋转，丝杠223带动丝杠螺母224沿丝杠223的轴向(左右方向)做直线往复运动。连接板225与丝杠螺母224相连，以使连接板225带动两个斜块226同步移动。连接板225和两个斜块226水平往复移动，两个滚子227能够在斜块226的斜面上往复运动，两个滚子227带动升降台222升降。

进一步地，升降组件22还包括设置于升降台222和支撑底座21之间的多个导向结构件4，导向结构件4用于引导升降台222升降移动。具体地，导向结构件4为固定安装于支撑底座21上的导向杆和设置于升降台222上的导向套，且导向杆的顶部能够朝上伸入导向套内，且导向套内设置有与导向杆相插接的伸缩杆，以适应升降台222的升降，同时起到良好的导向作用，进而使得升降台222的升降更平稳。

需要说明的是，固定支撑机构1与调节支撑机构2的结构相似，固定支撑机构1上没有升降组件，其余的结构相同。具体地，固定支撑机构1同样包括支撑底座21和支撑主体23。也就是说，固定支撑机构1同样能够沿移动导轨400左右移动，目的是固定支撑机构1与调节支撑机构2两个支撑底座21安装在加工平台100上的行走直线的移动导轨400上。通过设置在两个支撑底座21上的行走电机驱动齿轮，可自动调整两个支撑座21之间的距离，以适应不同长度的硅棒a的加工，防止硅棒a倾覆。

进一步地，支撑主体23包括支撑板231，支撑板231的顶部开设有“V”形槽口。即固定支撑机构1和调节支撑机构2的支撑主体23均为“V”形槽口，用以支撑硅棒a，也就是说，双V支点对心定位装置便于硅棒a的定位，定位效果更好。而且，“V”形槽口内相对的两侧设置定位板232。定位板232的设置目的是增加了与硅棒a的接触面积，提高了定位精度，以防止硅棒a出现窜动，定位效果更好。

在本实施例中，固定支撑机构1和调节支撑机构2均包括夹紧组件3，夹紧组件3用于固定轴线水平的硅棒a的两端。

进一步地，夹紧组件3包括夹紧气缸31、安装支架32和回转结构件33。夹紧气缸31的固定端设置于支撑底座21上，夹紧气缸31的伸出端与安装支架32固定连接，安装支架32用于安装回转结构件33，夹紧气缸31能够通过安装支架32驱动回转结构件33升降以压紧待加工的硅棒a。

其中，回转结构件33竖直设置于安装支架32上，回转结构件33能够相对于安装支架32绕其自身轴线转动。

具体地，回转结构件33包括回转气缸、连接杆和回转压紧压板。回转气缸固定安装于安装支架32上，且回转气缸的输出端能够与连接杆固定连接，且连接杆呈竖直状态。且连接杆的高度高于硅棒a的顶部。连接杆的顶部与回转压紧压板固定连接。

需要说明的是，回转气缸能够驱动连接杆绕其自身轴线转动。在放置硅棒a之前，通过回转气缸控制连接杆转动，进而带动回转压紧压板转动至图2所示的位置，为硅棒a进行让位，当条调节支撑机构2调节好以后再回转气缸控制连接杆转动至硅棒a的上方，然后启动夹紧气缸31，使其能够通过安装支架32带动整体的回转结构件朝下运动，以使回转压紧压板压紧硅棒a。

进一步地，对心定位装置中还包括设置于靠近调节支撑机构2且位于调节支撑机构2右端的辅助支撑机构5。

辅助支撑机构5可拆卸固定安装于支撑底座21上。辅助支撑机构5用于辅助支撑硅棒a，能够起到进一步定位的作用。辅助支撑机构5的顶部设置呈“V”形截面的辅助辊子支撑结构，具有灵活性的同时又能够起到支撑的效果。

本发明一种用于截断硅棒的对心定位装置，通过间隔设置在加工平台100上的固定支撑机构1和调节支撑机构1上具有的支撑面对待加工的硅棒a进行支撑。其中，固定支撑机构1固定不动，若待加工硅棒出现两端的轴线不在同一水平线的情况，则通过调节支撑机构2对硅棒a的第二端进行升降，以使硅棒a两端的轴线处于同一水平线上，从而确保在切割后端面的斜度公差小，提高了加工质量。解决了由于硅棒a的成型工艺是采用拉制的，且硅棒a的外圆未进行加工，所以无论是硅棒a的直径尺寸和几何形状都有较大的误差，那么这样将导致放在两个V形定位槽里的待加工硅棒在两端端面的圆心连线倾斜，进而导致硅棒a的加工质量降低的技术问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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；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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：包括间隔设置于加工平台(100)上的固定支撑机构(1)和调节支撑机构(2)；

所述固定支撑机构(1)和所述调节支撑机构(2)均具有支撑面，两个所述支撑面分别用于支撑待加工的硅棒(a)的两端；

所述调节支撑机构(2)能够升降调节所述硅棒(a)的第一端，以使所述硅棒(a)的轴线水平；

所述固定支撑机构(1)和所述调节支撑机构(2)均包括夹紧组件(3)，所述夹紧组件(3)用于固定轴线水平的所述硅棒(a)的两端。

2.如权利要求1所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述调节支撑机构(2)包括从下至上依次设置的支撑底座(21)、升降组件(22)和支撑主体(23)，所述支撑主体(23)用于支撑待加工的所述硅棒(a)；

所述支撑底座(21)设置于所述加工平台(100)上；

所述升降组件(22)能够带动所述支撑主体(23)相对于所述支撑底座(21)升降，所述支撑主体(23)用于带动所述硅棒(a)升降。

3.如权利要求2所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述升降组件(22)包括调节电机(221)、传动结构件和升降台(222)；

所述调节电机(221)通过所述传动结构件与所述升降台(222)相连，所述升降台(222)与所述支撑主体(23)相连；

所述调节电机(221)能够驱动所述传动结构件带动所述升降台(222)升降，所述升降台(222)用于带动所述支撑主体(23)升降。

4.如权利要求3所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述调节电机(221)的输出端呈水平设置，所述传动结构件包括丝杠(223)、丝杠螺母(224)、连接板(225)、两个斜块(226)、两个滚子(227)和两个连接支架(228)；

所述调节电机(221)的输出端与所述丝杠(223)固定连接，所述丝杠(223)水平延伸，所述丝杠(223)螺接所述丝杠螺母(224)，所述丝杠螺母(224)的顶部与所述连接板(225)相固定，两个所述斜块(226)固定安装于所述连接板(225)上，且两个所述斜块(226)间隔设置，且两个所述斜块(226)的倾斜方向相同；

两个所述滚子(227)分别通过所述连接支架(228)固定安装于所述升降台(222)上，两个所述滚子(227)分别与两个所述斜块(226)相接触；

所述调节电机(221)能够驱动所述丝杠(223)旋转，所述丝杠(223)带动所述丝杠螺母(224)、所述连接板(225)和两个所述斜块(226)水平往复移动，两个所述滚子(227)能够在所述斜块(226)的斜面上往复运动，两个所述滚子(227)带动所述升降台(222)升降。

5.如权利要求4所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述升降组件(22)还包括设置于升降台(222)和支撑底座(21)之间的多个导向结构件(4)，所述导向结构件(4)用于引导所述升降台(222)升降移动。

6.如权利要求2所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述支撑主体(23)包括支撑板(231)，所述支撑板(231)的顶部开设有“V”形槽口。

7.如权利要求6所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述“V”形槽口内相对的两侧设置定位板(232)。

8.如权利要求2所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：所述夹紧组件(3)包括夹紧气缸(31)、安装支架(32)和回转结构件(33)；

所述夹紧气缸(31)的固定端设置于所述支撑底座(21)上，所述夹紧气缸(31)的伸出端与所述安装支架(32)固定连接，所述安装支架(32)用于安装回转结构件(33)，所述夹紧气缸(31)能够通过所述安装支架(32)驱动所述回转结构件(33)升降以压紧待加工的所述硅棒(a)；

所述回转结构件(33)竖直设置于所述安装支架(32)上，所述回转结构件(33)能够相对于所述安装支架(32)沿其自身轴线转动。

9.如权利要求2所述的用于截断硅棒的对心定位装置，其特征在于：还包括辅助支撑机构(5)；

所述辅助支撑机构(5)固定安装于所述支撑底座(21)上，所述辅助支撑机构(5)用于支撑所述硅棒(a)。

10.一种截断系统，其特征在于：包括权利要求书1-9任一项所述的用于截断硅棒的对心定位装置、加工平台(100)、第一截断刀头(200)和第二截断刀头(300)；

所述加工平台(100)顶部沿其纵向设有移动导轨(400)；

所述对心定位装置设置于所述第一截断刀头(200)和所述第二截断刀头(300)的中间，所述对心定位装置的所述固定支撑机构(1)和所述调节支撑机构(2)的底部、所述第一截断刀头(200)的底部以及所述第二截断刀头(300)的底部均能够沿所述移动导轨(400)移动。

Images