CN204450902U - 金刚线硅晶体切片机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金刚线硅晶体切片机，包括主辊装置、碎片盒、绕线装置、喷淋管装置，绕线装置包括绕线轮、张紧滑轮、向绕线轮排线的排线装置、对主辊装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第一导向装置、对排线装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第二导向装置，第一导向装置包括向主辊装置方向倾斜的第一滑轮、与第一滑轮的轮槽中心平行共线且位于第一滑轮上侧的第二滑轮。排线装置包括排线器、固定于排线器的杠杆式活动支架、安装于杠杆式活动支架的一端且倾斜设置的排线滑轮，所述杠杆式活动支架的另一端安装有配重块。本实用新型的金刚线的线弓小、切割效率高、金刚线不易跳线和断线。

Description

金刚线硅晶体切片机

技术领域

本实用新型涉及硅晶体切片领域，具体涉及一种采用金刚线切割的太阳能级硅片多线切片机。

背景技术

日本小松NTC生产的442切片机，设计小巧玲珑，操作性能良好而博得各界的高度好评，并成为畅销的线切割机。该机采用的多线切割为游离磨料线锯切割方式，其主要原理是利用钢线的快速往复运动将研磨液(切割刃料碳化硅与切割液混合的砂浆)带入工件切缝，利用磨料的滚压纤入对待切割硅晶体产生切割作用，进行切割。其主要缺陷是：速度慢、切割效率低；砂浆难以回收、污染严重；硅粉不可回收、损耗大；硅片表面存在大量的损伤层等。

为了解决游离式砂浆多线切割方式存在的缺陷，电镀金刚石线切割技术正逐渐发展起来。金刚线切割技术也被称为固结磨料切割技术，它是利用电镀和树脂粘结等方法将金刚石磨粒附着在切割线上制成金刚石线，金刚石线通过导轮的牵引高速往复运动形成切割作用。它可以实现硅片的快速切割，切割效率比砂浆切割方式提高2-3倍，切割碎片少，损耗小，硅粉可回收，硅片表面一致性好。另外，切割不需要使用碳化硅，无污染。

但是，442切片机因其设备本身结构和金刚线特点，在使用金刚线切割时会存在以下问题，制约着该机的使用。

(1)由于使用金刚线切割时的台速及线速高于砂浆切割，加之442切片机的两个主辊间距较大，导致切割线网区域的支撑刚度较小，在切割硅片时引起的线弓会较大，容易出现金刚线抖动及断线，影响切割效率和加工表面质量。

(2)442切片机进行收、放线的收线轮与放线轮之间的小滑轮数量多、惯量大及小滑轮之间的共面性差，将会造成金刚线频繁的扭曲弯折，极易引起金刚线的跳线和断线。

(3)442切片机两个主辊的驱动型式为：一个由电机带动，另一个通过布置在两主辊上的线网带动，实现同步转动。这将会导致金钢线受力，受金刚线本身结构和往复运动的影响，极易引起金刚线在切割区域的断线。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种线弓小、切割效率高、金刚线不易跳线和断线的金刚线硅晶体切片机。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种金刚线硅晶体切片机，包括主辊装置、碎片盒、绕线装置、喷淋管装置，所述主辊装置包括至少两个主辊，所述绕线装置位于主辊装置的一侧，其包括分别用于放线和收线的两个绕线轮、对金刚线进行张紧的张紧滑轮、向绕线轮排线的排线装置、对主辊装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第一导向装置、对排线装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第二导向装置。所述第一导向装置包括向主辊装置方向倾斜的第一滑轮、与第一滑轮的轮槽中心平行共线且位于第一滑轮上侧的第二滑轮。将线网侧收线的第一滑轮改为倾斜形式，相比较现有技术中所有滑轮垂直设置，滑轮的数量减少，但是可以实现同样的切割功能，由于金刚线有脆性，过多的滑轮数量会导致金刚线过多的曲折，这样长期的往复运行会加剧金刚线的疲劳磨损，有断线风险，因此滑轮数量的减少可减少金刚线的弯曲疲劳，从而提高金刚线的寿命。

进一步的，所述排线装置包括排线器、固定于排线器的杠杆式活动支架、安装于杠杆式活动支架的一端且倾斜设置的排线滑轮，所述杠杆式活动支架的另一端安装有配重块。采用该种结构的杠杆式活动支架，可以减少排线器上方的滑轮数量，同时通过配重块，可以根据绕线轮上的切割线缠绕厚度实时改变切割线的位置，使切割线始终与绕线轮相切。更优的，所述的绕线装置中的滑轮均采用分体式结构的滑轮，这样可减小外圈的厚度及转动零件整体的转动惯量。

如上所述的金刚线硅晶体切片机，所述喷淋管装置包括喷淋管及安装在喷淋管下方的导流板，所述导流板包括折弯式凹槽、与凹槽上边沿连接的向下倾斜的倾斜管道。改进喷淋管装置，设计导流板的底部槽型为折弯式，使得水流从喷淋管喷出后在底部凹槽内汇集，待水满后沿侧边倾斜管道流出，并均匀的洒落在切割区线网上。

如上所述的金刚线硅晶体切片机，所述喷淋管装置还包括一与倾斜管道连接的向下倾斜的斜挡板，所述斜挡板相对于水平面的倾斜角度大于倾斜管道相对于水平面的倾斜角度。倾斜管道处增加一个斜挡板，此挡板可以防止喷射在硅棒1上的水流折返后扰乱均匀的水流，影响冷却效果。

如上所述的金刚线硅晶体切片机，所述主辊装置包括第一主辊、第二主辊、及位于第一主辊与第二主辊的中间对称中心位置的上方的中间主辊。增加一中间主辊，可有效提高切割线网区域的支撑刚度，减少线弓的产生。

为了适应主辊装置的改进对所述碎片盒做出相应的改进。所述碎片盒安装在中间主辊的正下方，所述碎片盒的中间位置设有供中间主辊穿过的通孔，这样可以保证碎片盒不与中间主辊干涉。同时在碎片盒的底部设置不锈钢过滤网，底板设置为倾斜式结构，方便排水。

为了过滤碎渣或者大颗粒硅粉，以免这些杂质进入切割领域，影响硅片切割质量，所述切片机还包括过滤器装置。该过滤器装置的内部设置有过滤芯架，将滤袋放置在滤芯架内，滤袋口放置在装有密封圈的法兰面上，通过压盖将滤袋密封可靠。优选的，设置两个压力表用于检测过滤侧与非过滤侧的压力，以确定滤袋的清理周期。

所述第一主辊与第二主辊通过多楔带轮装置传动连接，所述多楔带轮装置包括主动端多楔带轮、从动端多楔带轮和多楔带。相比较现有技术中用圆皮带连接两个主辊的后端，此圆皮带仅用于布线使用。而本技术方案中新增加的多楔带，除用于布线外，还可以分担金刚线线网的张力以及线网对两个主辊的作用力，有效减小金刚线的受力及断线风险，提高其寿命。

进一步的，所述多楔带轮装置包括用于张紧多楔带的多楔带张紧装置。

本实用新型能够产生的有益效果：改进主辊装置，在原来的主辊中间设置中间主辊，提高了支撑线的强度，可有效减少线弓；改进绕线装置，将用于对主辊装置和张力滑轮之间进行导向的第一导向装置中靠近主辊装置的第一滑轮改为倾斜形式，并将排线轮通过杠杆式活动支架安装在排线器上，实现同样切割功能的基础上实现小滑轮数量的减少，可减少金刚线弯曲疲劳，有效的减少设备断线，提高切片质量及稳定性，减少线耗；第一主辊、第二主辊之间通过多锲带轮装置传动连接，可以分担金刚线线网的张力等，有效减少设备断线，减少线耗。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构主视图；

图2是图1的后视图；

图3是绕线装置的平面结构示意图；

图4是绕线装置的立体结构示意图；

图5是喷淋管装置的结构示意图。

其中：1、硅棒；2、喷淋管；31、第一主辊；32、第二主辊；4、金刚线；5、中间主辊；6、碎片盒；7、绕线装置；71、第一滑轮；72、第二滑轮；73、张紧滑轮；74、排线器；75、杠杆式活动支架；76、排线滑轮；77、配重块；8、绕线轮；9、断线保护装置；10、喷淋管装置；101、喷淋管；102、导流板；103、凹槽；104、倾斜管道；105、斜挡板；11、切削液罐装置；12、过滤器装置。13、多楔带轮装置；14、多楔带张紧装置。

具体实施方式

下面结合附图1～5对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

为了在442切片机上使用金刚线为切割工具进行硅晶体切割，做出了一系列改进。具体包括在442切片机上增加中间主辊、改进的碎片盒、绕线装置、喷淋管装置、断线检测装置、多楔带轮装置、切削液罐装置，增加过滤器装置。

如图1、2所示的金刚线硅晶体切片机，包括主辊装置、碎片盒、绕线装置、喷淋管装置、断线保护装置、切削液罐装置。

主辊装置包括第一主辊31、第二主辊32、及位于第一主辊31与第二主辊32的中间对称中心位置的上方的中间主辊5。中间主辊5位于其他两个主辊的对称中心位置处，中间主辊5的两端设有两端轴承箱连接，前后轴承箱通过支架配钻安装至442切片机的切割室内。中间主辊5涂覆层开槽，开槽槽型、角度、深度均与其他两主辊开槽一致，中间主辊5开槽尺寸应根据金刚线规格制定(也与工艺有关)。中间主辊5开槽槽底的水平上切线高于两主辊开槽槽底上水平切线。更优的，为实现156x156硅棒切割，需将两个主辊的外直径减小至Φ170～190mm(涂覆并第一次开槽后的尺寸)，铁芯内孔尺寸相应减小。工件板的底板需分别向左、右方向移动15～20mm并重新配孔。

碎片盒6安装在中间主辊5的正下方，所述碎片盒6的中间位置设有供中间主辊穿过的通孔，碎片盒6的底部放置有不锈钢丝过滤网，防止碎硅渣掉落至底部的线网上引起断线。该切片机还设置有过滤器装置12。

绕线装置7位于主辊装置的一侧，如图3、4所示，该绕线装置包括分别用于放线和收线的两个绕线轮8、对金刚线4进行张紧的张紧滑轮73、向绕线轮排线的排线装置、对主辊装置与张紧滑轮73之间的金刚线4进行导向的第一导向装置、对排线装置与张紧滑轮73之间的金刚线4进行导向的第二导向装置。第一导向装置包括向主辊装置方向倾斜的第一滑轮71、与第一滑轮71的轮槽中心平行共线且位于第一滑轮上侧的第二滑轮72。排线装置包括排线器74、固定于排线器74的杠杆式活动支架75、安装于杠杆式活动支架75的一端且倾斜设置的排线滑轮76，所述杠杆式活动支架75的另一端安装有配重块77。用于收线的绕线轮和用于放线的绕线轮可调换使用。具体结构见图3、4所示的绕线装置，其中左侧部分，第一导向装置包括第一滑轮71、第二滑轮72，主辊装置传过来的金刚线经过第一滑轮71、第二滑轮72的导向绕到张紧滑轮73上进行张紧，张紧滑轮上的金刚线再经过两个导向滑轮的导向绕过排线装置的排线滑轮76绕到绕线轮8上；右侧部分，第一导向装置除第一滑轮71和第二滑轮72外还包括一个导向滑轮，其他装置均与左侧相同。

第一导向装置、第二导向装置、张紧滑轮73、排线装置所用的滑轮为分体式结构的滑轮，减小了外圈的厚度及转动零件整体的转动惯量。转动惯量减小将提高金刚线的寿命，降低断线风险，进而提高硅棒切割的质量，降低用户金刚线损耗。绕线轮8采用轻质材料制备，比如采用铝合金材料，以减轻绕线轮重量，减小其转动惯量，减少断线的风险，提高金刚线寿命。

喷淋管装置10包括喷淋管101及安装在喷淋管101下方的导流板102，所述导流板102包括折弯式凹槽103、与凹槽103上边沿连接的向下倾斜的倾斜管道104、与倾斜管道104连接的向下倾斜的斜挡板105。斜挡板105相对于水平面的夹角大于倾斜管道104相对于水平面的夹角。

第一主辊31与第二主辊32通过多楔带轮装置13传动连接，所述多楔带轮装置13由一个主动端多楔带轮、一个从动端多楔带轮和一条多楔带组成。多楔带轮装置还应有多楔带张紧装置14，用于张紧多楔带，多楔带张紧装置由固定支架、活动支架、张紧轮等组成。

断线保护装置9安装在原机的外侧喷淋管座附近，该装置内部设有移动杆，使用拉线(棉线)将移动杆移位。金刚线发生断线时将棉线隔断，则移动杆在弹簧力的作用下回归原位并触发检测开关报警，拉线位于第一主辊、第二主辊的外侧面。

切削液罐装置11，整体为不锈钢材质或耐酸碱的工程塑料材质，罐体容积约300升，设置有主泵一台，液位检测计1组。罐体底部设置有可移动小车，方便清理。外接管路为钢丝增强的软管，采用不锈钢卡套式接头固定，装拆方便。相比较，原来的442切片机的罐体容积为175升，另外还有搅拌泵，采用金刚线切割后，搅拌泵已经没有作用，通过增加了罐体容积以及主泵的流量，能够提供足够的冷却液，这对金刚线切割硅棒极为有利，能够降低发热量，提高切割质量。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种金刚线硅晶体切片机，包括主辊装置、碎片盒、绕线装置、喷淋管装置，所述主辊装置包括至少两个主辊，所述绕线装置位于主辊装置的一侧，其包括分别用于放线和收线的两个绕线轮、对金刚线进行张紧的张紧滑轮、向绕线轮排线的排线装置、对主辊装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第一导向装置、对排线装置与张紧滑轮之间的金刚线进行导向的第二导向装置，其特征在于：所述第一导向装置包括向主辊装置方向倾斜的第一滑轮、与第一滑轮的轮槽中心平行共线且位于第一滑轮上侧的第二滑轮。

2.根据权利要求1所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述排线装置包括排线器、固定于排线器的杠杆式活动支架、安装于杠杆式活动支架的一端且倾斜设置的排线滑轮，所述杠杆式活动支架的另一端安装有配重块。

3.根据权利要求1所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述喷淋管装置包括喷淋管及安装在喷淋管下方的导流板，所述导流板包括折弯式凹槽、与凹槽上边沿连接的向下倾斜的倾斜管道。

4.根据权利要求3所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述喷淋管装置还包括一与倾斜管道连接的向下倾斜的斜挡板，所述斜挡板相对于水平面的倾斜角度大于倾斜管道相对于水平面的倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述主辊装置包括第一主辊、第二主辊、及位于第一主辊与第二主辊的中间对称中心位置的上方的中间主辊。

6.根据权利要求5所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述碎片盒安装在中间主辊的正下方，所述碎片盒的中间位置设有供中间主辊穿过的通孔。

7.根据权利要求1或6所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述切片机还包括过滤器装置。

8.根据权利要求5所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述第一主辊与第二主辊通过多楔带轮装置传动连接，所述多楔带轮装置包括主动端多楔带轮、从动端多楔带轮和多楔带。

9.根据权利要求8所述的金刚线硅晶体切片机，其特征在于：所述多楔带轮装置还包括用于张紧多楔带的多楔带张紧装置。