CN208035030U - 一种硅晶夹持工装及硅晶截断机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种硅晶夹持工装及硅晶截断机，其中所述硅晶夹持工装包括工作台和硅晶夹持机构；所述工作台包括作业平台、定位板和垫板，作业平台具有作业台面，所述定位板垂直设置于作业台面的一侧边上，作业台面上开设有至少两个沉槽，所述垫板设置于所述沉槽内，垫板的上表面位于同一水平高度，作业台面上还设置有溢流槽，所述溢流槽环绕垫板设置，溢流槽相互连通，溢流槽上开设有溢流孔，所述作业平台上开设有让位通槽，所述硅晶夹持机构设置于所述工作台面上。本实用新型硅晶夹持工装结构简单，通用性好，对单晶硅棒和多晶硅块均可进行稳定夹持，设备利用率以及高作效率高。

Description

一种硅晶夹持工装及硅晶截断机

技术领域

本实用新型涉及硬脆材料切割技术领域，尤其涉及一种硅晶夹持工装及硅晶截断机。

背景技术

在光伏产业中对于硅晶的使用非常广泛。为了满足硅晶棒的质量参数和下一道工序的外形、尺寸而对硅棒进行的初步加工，它是光伏太阳能电池片前期工序中不可缺少的步骤。从切割工艺上来看，无论是长线金刚线还是环形线锯切割机，对于籽晶、圆柱状单晶硅棒、立方体多晶硅块的截断工艺参数要求都差不多，因此设备的切割运行机构(切割机)并不需要进行特别设计，但是圆柱状单晶硅棒、立方体多晶硅块的夹持，其夹持工装有着不同工作要求。

使用现有加工工艺及设备在对硅晶棒截断过程中，因为单晶硅棒以及多晶硅块的截断对夹持机构的要求各不相同，现有的设备大都是通过专用的硅晶夹持机构或者专门加工机械，分别执行单晶或者多晶截断工作，夹持工装的通用性较差，工作效率低，使用成本高昂；此外，现有的夹持工装在对待截断晶体进行夹持截断时，无法精确保证硅晶棒在截断的同时不会对工作台面造成损坏，而且喷出的冷却液不易收集造成设备锈蚀甚至损坏，或者收集结构复杂，收集效果不佳。

发明内容

为此，需要提供一种硅晶夹持工装及硅晶截断机，来解决现有的硅晶夹持机构通用性低、使用成本高昂，冷却液不易收集的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种硅晶夹持工装，所述夹持工装包括工作台和硅晶夹持机构；

所述工作台包括作业平台、定位板和垫板，所述作业平台具有作业台面，所述定位板垂直设置于作业台面的一侧边上，所述作业台面上开设有至少两个沉槽，所述垫板设置于所述沉槽内，所述垫板的上表面位于同一水平高度，作业台面上还设置有溢流槽，所述溢流槽环绕垫板设置，溢流槽相互连通，所述溢流槽上开设有溢流孔，所述作业平台上开设有让位通槽，所述让位通槽位于线锯切割机进行截断工作运行路径上；

所述硅晶夹持机构设置于所述工作台面上，所述硅晶夹持机构用于固定待截断的硅晶棒。

作为本实用新型的一种优选结构，所述硅晶夹持机构包括限位挡块和夹紧机构；

所述限位挡块固定于作业台面上，限位挡块与工作台面接触面的宽度不小于定位板与垫板之间的间距，限位挡块的一侧面与定位板抵靠；

所述夹紧机构包括摆臂组件和斜滑块锁紧机构；

所述摆臂组件包括U型摆臂座、摆臂和枢转轴，所述U型摆臂座两侧的凸台上开设有同轴孔，所述枢转轴可枢转的固定于所述同轴孔中，所述摆臂与枢转轴连接，使得摆臂与枢转轴联动；

所述斜滑块锁紧机构包括斜滑块和滑块座，所述滑块座与摆臂固定连接，所述斜滑块一侧面上设置有外凸的梯形斜槽，所述滑块座一侧面上设置有与外凸的梯形斜槽相配合的内凹的梯形斜槽，所述内凹的梯形斜槽的两端还设置有防脱凸块。

作为本实用新型的一种优选结构，所述硅晶夹持机构还包括检测机构，所述检测机构包括限位杆和限位开关，所述限位杆设置于所述枢转轴的一端，枢转轴转动带动限位杆发生转动，所述限位开关位于限位杆转动的路径上。

作为本实用新型的一种优选结构，所述的同轴孔中设置有耐磨轴套，所述耐磨轴套位于枢转轴与U型摆臂座的轴孔壁之间。

作为本实用新型的一种优选结构，所述硅晶夹持机构还包括凸轮夹紧机构，所述凸轮夹紧机构包括凸轮手柄、锁紧块、紧固座、锁紧滑轴和弹簧，所述弹簧位于紧固座与锁紧块之间，所述锁紧滑轴的一端依次穿过紧固座、弹簧与锁紧块连接，所述凸轮手柄与锁紧滑轴的另一端连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述硅晶夹持机构包括滚轮工装架和滚轮机构；所述滚轮工装架包括工装平台以及固定于工装平台两侧的夹板，所述夹板的上端面为斜面，所述斜面上开设有与斜面垂直的轴孔，所述滚轮机构包括滚轮、轴承和滚轮转轴，所述滚轮转轴的一端固定于所述轴孔中，滚轮转轴的另一端通过轴承与所述滚轮转动连接，所述滚轮机构为多组，均匀的分布在工装平台两侧的夹板斜面上，所述滚轮机构中所有滚轮的外圆面均处于同一高度构成一V型夹角面。

作为本实用新型的一种优选结构，所述硅晶夹持机构还包括限位楔块，限位楔块位于待截断硅晶与滚轮支撑架之间，用于楔紧待截断硅晶。

作为本实用新型的一种优选结构，两侧夹板上的轴孔的中心线的延长线所形成的夹角为50-70°。

作为本实用新型的一种优选结构，所述滚轮工装架为两段式结构，两段滚轮工装架之间留有预设间隙，所述预设间隙位于线锯切割机进行截断工作运行路径上，预设间隙位于让位通槽的正上方。

发明人还公开了一种硅晶截断机，所述硅晶截断机设置有硅晶夹持工装，所述硅晶截断机为上述的硅晶夹持工装。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本实用新型硅晶夹持工装在作业台面镶嵌若干个垫板，使得多晶硅块可以直接放置在垫板上进行夹持截断，减少了铺设水晶垫的工步，提高了工作效率，同时单晶硅棒夹持工装亦可直接安装在垫板上，单晶硅和多晶硅夹持机构实现了对工作台的共用，有效的实现了一机多用，使得一种设备即可实现两种切割，提高了设备利用率，此外，溢流槽环绕垫板设置在作业台面上，结构设置简单，即可对切割冷却液进行高效收集，硅晶棒的截断效果更佳。

附图说明

图1为本实施例硅晶夹持工装的工作台的俯视结构示意图；

图2为本实施例硅晶夹持工装的工作台的侧视的剖视示意图

图3为本实施例硅晶夹持工装夹持多晶硅块的俯视结构示意图；

图4为本实施例硅晶夹持工装夹持多晶硅块的侧视结构示意图；

图5为本实施例硅晶夹持工装夹持单晶硅棒的侧视结构示意图；

图6为本实施例硅晶夹持工装夹持单晶硅棒的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1、工作台；

11、作业平台；111、作业台面；

12、定位板；

13、垫板；

14、溢流槽；

15、溢流孔；

16、让位通槽；

2、硅晶夹持机构；

21、限位挡块；

221、U型摆臂座；222、摆臂；223、枢转轴；224、耐磨轴套；

231、斜滑块；232、滑块座；

241、限位杆；242、限位开关；

251、凸轮手柄；252、锁紧块；253、紧固座；254、锁紧滑轴；255、弹簧；

26、滚轮工装架；261、工装平台；262、夹板；

27、滚轮机构；

28、限位楔块；

29、预设间隙；

3、单晶硅棒；

4、多晶硅块；

5、截断方向。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图6，本实用新型提供了一种硅晶夹持工装，所述夹持工装包括工作台1和硅晶夹持机构；

如图1和图2所示，所述的工作台1在本实施例中一方面作为单晶硅夹持机构或者多晶硅夹持机构的安装、支撑平台，另一方面也作为线锯切割机喷淋冷却液的收集、排放平台。其具体结构为：所述工作台1包括作业平台 11、定位板12和垫板13，所述作业平台11具有作业台面111，所述定位板 12垂直设置于作业台面111的一侧边上，作业台面111上安装垫板13，垫板 13直接与硅晶加持机构或者硅晶棒接触，所述作业台面111上开设有至少两个沉槽，所述垫板13设置于所述沉槽内，所述垫板13的上表面位于同一水平高度，以防被硅晶夹持机构夹持的硅晶棒防止不平，进行截断工作时，发生抖动造成截断面不平的情况发生，优选的，垫板13的上表面位于同一水平高度略高于作业台面111，防止作业平台对硅晶材料造成的的品质造成影响，因为硅晶和铁质材料直接接触，铁质材料极有可能带有含有导磁性物质，导致硅片磁场边缘效应的复杂化，从而影响电池的品质。优选的，所述垫板可以为塑料垫板或者铝合金垫板，优选的采用尼龙66，其还能够防止硅晶材料表面被刮花。所述的定位板12用于抵靠所述硅晶夹持机构，为硅晶夹持机构的安装进行定位，防止其偏离线锯切割机运行路径。作业台面111上还设置有溢流槽14，所述溢流槽14环绕垫板13设置，溢流槽14相互连通，所述溢流槽14上开设有溢流孔15，所述溢流槽14作用于收集对线锯切割机冷却清洗的冷却水，防止冷却水随意溅出，造成夹持工装锈蚀或者造成电路损坏，而且该溢流槽14结构简单，制作使用方便。所述作业平台11上开设有让位通槽16，所述让位通槽16位于线锯切割机进行截断工作运行路径上，所述的让位通槽16作为线锯切割机在进行硅晶棒切割时经过的作业路径，能够控制线锯切割机对硅晶棒的截断效率，而且不会造成工作台1的损坏。优选的，所述的定位块为两块，分别位于让位通槽16的两侧。

所述硅晶夹持机构设置于所述工作台1面上，所述硅晶夹持机构用于固定待截断的硅晶棒。硅晶夹持机构能够对硅晶棒进行稳定的夹固，防止硅晶棒在截断过程中发生抖动，造成波浪面的出现，影响硅晶棒的品质。

本实用新型硅晶夹持工装在作业台面镶嵌若干个垫板，使得多晶硅块可以直接放置在垫板上进行夹持截断，减少了铺设水晶垫的工步，提高了工作效率，同时单晶硅棒夹持工装亦可直接安装在垫板上，单晶硅和多晶硅夹持机构实现了对工作台的共用，有效的实现了一机多用，使得一种设备即可实现两种切割，提高了设备利用率，此外，溢流槽环绕垫板设置在作业台面上，结构设置简单，即可对切割冷却液进行高效收集，硅晶棒的截断效果更佳。

请参阅图3和图4，作为本实用新型的一种优选实施例，所述硅晶夹持机构作为多硅晶棒的夹持机构，所述硅晶夹持机构包括限位挡块21和夹紧机构；

所述的限位挡块21作为多硅晶棒的一抵靠板，用于对待截断的多硅晶棒的一侧边面进行抵靠限位，然后在配合夹紧机构进行夹紧锁固，所述限位挡块21固定于作业台面111上，限位挡块21与工作台1面接触面的宽度不小于定位板12与垫板13之间的间距，其目的在于使得多晶硅块4侧边完全位于垫板13上以防多晶硅块4与作业平台直接接触加工产品的品质受到影响，限位挡块21的一侧面与定位板12抵靠。优选的，所述限位挡块21为塑料材质。

所述夹紧机构包括摆臂222组件和斜滑块锁紧机构；所述的摆臂222组件作为斜滑块锁紧机构驱动股，其带动斜滑块锁紧机构运动以实现对多硅晶棒的夹紧。所述摆臂222组件包括U型摆臂座221、摆臂222和枢转轴223，所述U型摆臂座221两侧的凸台上开设有同轴孔，所述枢转轴223可枢转的固定于所述同轴孔中，所述摆臂222与枢转轴223连接，使得摆臂222与枢转轴223联动；在具体的实施例中，所述U型摆臂座221通过螺钉、榫卯等可拆卸连接方式固定在工作台1面上，所述摆臂222与枢转轴223连接，摆臂222转动带动枢转轴223绕枢转轴223与U型摆臂座221的连接处进行转动。

所述斜滑块锁紧机构包括斜滑块231和滑块座232，所述滑块座232与摆臂222固定连接，所述斜滑块231一侧面上设置有外凸的梯形斜槽，所述滑块座232一侧面上设置有与外凸的梯形斜槽相配合的内凹的梯形斜槽，所述内凹的梯形斜槽的两端还设置有防脱凸块。所述摆臂222转动带动所述滑块座232发生转动，使得滑块座232内凹的梯形斜槽与斜滑块231上的外凸的梯形斜槽配合，使得斜滑块锁紧机构对多晶硅块4进行夹紧或者放松，在具体的实施例中，当滑块座232内凹的梯形斜槽外侧为斜槽的高边，斜滑块231 外凸的梯形斜槽的内侧为斜槽的高边时，此时顺时针转动摆臂222，带动滑块座232顺时针转动，实现多晶硅块4的夹紧，逆时针转动摆臂222实现多晶硅块4的松开；当滑块座232内凹的梯形斜槽外侧为斜槽的低边，斜滑块231 外凸的梯形斜槽的内侧为斜槽的低边时，此时顺时针转动摆臂222，带动滑块座232顺时针转动，实现多晶硅块4的松开，逆时针转动摆臂222实现多晶硅块4的夹紧，夹紧方式简单、稳固。

在优选的实施例中，所述硅晶夹持机构还包括检测机构，所述检测机构包括限位杆241和限位开关242，所述限位杆241设置于所述枢转轴223的一端，枢转轴223转动带动限位杆241发生转动，所述限位开关242位于限位杆241转动的路径上。限位开关242作为线锯切割机的安全启停开关，当限位杆241抵靠限位开关242，限位开关242启动，此时线锯切割机无法进行截断工作。较优的，所述限位开关242与斜滑块锁紧机构配合，使得在多晶硅块4在处于夹紧状态时，线锯切割机才能够进行截断工作，而斜滑块锁紧机构处于放松状态时，连接在枢转轴223一端的限位杆241恰好抵靠限位开关 242时的限位开关242处于开启状态，完全杜绝了不规范作业，工作安全，多硅晶棒加工质量好。

作为本实用新型的一种优选实施例，所述的同轴孔中设置有耐磨轴套 224，所述耐磨轴套224位于枢转轴223与U型摆臂座221的轴孔壁之间。所述耐磨轴套224的使用在于防止枢转轴223或者U型摆臂座221出现磨损，降低二者的使用寿命。在较优的实施例中，所述的摆臂222与U型摆臂座221 之间还设置有耐磨垫片。

请参阅图3，作为本实用新型的一种优选实施例中，所述硅晶夹持机构还包括凸轮夹紧机构，所述凸轮夹紧机构包括凸轮手柄251、锁紧块252、紧固座253、锁紧滑轴254和弹簧255，所述弹簧255位于紧固座253与锁紧块252 之间，所述锁紧滑轴的一端依次穿过紧固座253、弹簧255与锁紧块252连接，所述凸轮手柄251与锁紧滑轴254的另一端连接。在本实施例中，将弹簧255 设置于紧固座253与锁紧块252之间，因为弹簧255要保持其伸展状态，其提供的弹力一致压迫锁紧块252向多晶体硅棒抵靠，使得多晶体硅棒一直处于夹紧转状态；当需要松开多硅晶棒时，扳动凸轮手柄251，使得锁紧块252 压缩弹簧255，弹簧255保持压缩状态即可。在优选的实施例中，所述紧固座 253连接与挡板的一端，使得凸轮夹紧机构与斜滑块锁紧机构实现一体化锁固，实现多硅晶棒的双重锁固，操作上非常简单，操作人员无需再搬动非金属重物进行夹紧。调整的位置摆臂222，使得锁紧机构放开后，工作台1面上只有待加工或已经加工好的多晶硅块，无其它杂物，作业时不用担心磕碰，安全可靠。

请参阅图5和图6，作为本实用新型的另一种优选的实施例，所述硅晶夹持机构用于夹持单晶硅棒3，所述硅晶夹持机构包括滚轮工装架26和滚轮机构27；所述滚轮工装架26包括工装平台261以及固定于工装平台261两侧的夹板262，所述夹板262的上端面为斜面，所述斜面上开设有与斜面垂直的轴孔，所述滚轮机构27包括滚轮、轴承和滚轮转轴，所述滚轮转轴的一端固定于所述轴孔中，滚轮转轴的另一端通过轴承与所述滚轮转动连接，所述滚轮机构27为多组，均匀的分布在工装平台261两侧的夹板262斜面上，所述滚轮机构27中所有滚轮的外圆面均处于同一高度构成一V型夹角面。所述的滚轮工装架26作为滚轮机构27以及单晶硅棒3的支撑机构，所述滚轮机构27 中所有滚轮的外圆面均处于同一高度构成的V型夹角面作为单晶硅棒3的直接接触面，单晶硅棒3置于所述V型夹角面上，单硅晶棒在其自身重力的作用下陷入V型斜面，由V型斜面卡合限位固定，单晶硅棒3有滚轮外圆面的若干切点支撑定位，对刀调整非常简单，夹紧操作也非常便利。具体的，滚轮上开设有用于安装轴承和滚轮转轴的轴承孔，所述轴承孔为盲孔结构，使得滚轮像伞一样的遮护轴承，避免了冷切水直接对轴承的侵害，无需经过特殊设计，在不会增加使用成本的同时，防护等级却得到了极大提升。

如图6所示的实施例中，所述硅晶夹持机构还包括限位楔块28，限位楔块位于待截断硅晶与滚轮支撑架之间，用于楔紧待截断硅晶。在具体使用过程中，先将单晶硅棒置于滚轮工装架的V型夹角面中，然后将限位楔块楔入滚轮工装架与单晶硅棒之间，限位楔块抵靠于滚轮工装架的夹板上，在单硅晶棒在其自身重力的作用以及限位楔块28的双重固定下，单晶硅棒3夹持的更加牢固。优选的，所述限位楔块28和滚轮均为塑料材质。

作为本实用新型的一种优选实施例，两侧夹板262上的轴孔的中心线的延长线所形成的夹角为50-70°，两侧轴孔的中心线的延长线所形成的夹角为 50-70即V型斜面之间的面夹角也为50-70°，设置成这种角度的V型斜面，在单晶硅棒3自身重力的作用下，对单晶硅棒3的夹持更加的稳定。

作为本实用新型的一种优选实施例，所述滚轮工装架26为两段式结构，两段滚轮工装架26之间留有预设间隙29，所述预设间隙29位于线锯切割机进行截断工作运行路径上，预设间隙29位于让位通槽16的正上方。所述的两段滚轮工装架26分别为长位滚轮工装架26和短位滚轮工装架26，短位工装长度在200-400mm，长位工装长度在500-2000mm，结构很简单，通用性零件多，随时可以根据客户需要进行变形或系列化制造，重量轻，更换工装省力又安全。

本实用新型还公开了一种硅晶截断机，所述硅晶截断机设置有硅晶夹持工装，所述硅晶截断机为本实用新型硅晶夹持工装，所述硅晶夹持工装可以夹持单晶硅棒或者多晶硅块，所述硅晶夹持工装通用性好，对硅晶棒的夹持稳定、牢固，结构简单的优点。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅晶夹持工装，其特征在于，所述夹持工装包括工作台和硅晶夹持机构；

所述工作台包括作业平台、定位板和垫板，所述作业平台具有作业台面，所述定位板垂直设置于作业台面的一侧边上，所述作业台面上开设有至少两个沉槽，所述垫板设置于所述沉槽内，所述垫板的上表面位于同一水平高度，作业台面上还设置有溢流槽，所述溢流槽环绕垫板设置，溢流槽相互连通，所述溢流槽上开设有溢流孔，所述作业平台上开设有让位通槽，所述让位通槽位于线锯切割机进行截断工作运行路径上；

所述硅晶夹持机构设置于所述工作台面上，所述硅晶夹持机构用于固定待截断的硅晶棒。

2.根据权利要求1所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶夹持机构包括限位挡块和夹紧机构；

所述限位挡块固定于作业台面上，限位挡块与工作台面接触面的宽度不小于定位板与垫板之间的间距，限位挡块的一侧面与定位板抵靠；

所述夹紧机构包括摆臂组件和斜滑块锁紧机构；

所述摆臂组件包括U型摆臂座、摆臂和枢转轴，所述U型摆臂座两侧的凸台上开设有同轴孔，所述枢转轴可枢转的固定于所述同轴孔中，所述摆臂与枢转轴连接，使得摆臂与枢转轴联动；

所述斜滑块锁紧机构包括斜滑块和滑块座，所述滑块座与摆臂固定连接，所述斜滑块一侧面上设置有外凸的梯形斜槽，所述滑块座一侧面上设置有与外凸的梯形斜槽相配合的内凹的梯形斜槽，所述内凹的梯形斜槽的两端还设置有防脱凸块。

3.根据权利要求2所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶夹持机构还包括检测机构，所述检测机构包括限位杆和限位开关，所述限位杆设置于所述枢转轴的一端，枢转轴转动带动限位杆发生转动，所述限位开关位于限位杆转动的路径上。

4.根据权利要求2所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述的同轴孔中设置有耐磨轴套，所述耐磨轴套位于枢转轴与U型摆臂座的轴孔壁之间。

5.根据权利要求2所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶夹持机构还包括凸轮夹紧机构，所述凸轮夹紧机构包括凸轮手柄、锁紧块、紧固座、锁紧滑轴和弹簧，所述弹簧位于紧固座与锁紧块之间，所述锁紧滑轴的一端依次穿过紧固座、弹簧与锁紧块连接，所述凸轮手柄与锁紧滑轴的另一端连接。

6.根据权利要求1所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶夹持机构包括滚轮工装架和滚轮机构；所述滚轮工装架包括工装平台以及固定于工装平台两侧的夹板，所述夹板的上端面为斜面，所述斜面上开设有与斜面垂直的轴孔，所述滚轮机构包括滚轮、轴承和滚轮转轴，所述滚轮转轴的一端固定于所述轴孔中，滚轮转轴的另一端通过轴承与所述滚轮转动连接，所述滚轮机构为多组，且均匀的分布在工装平台两侧的夹板斜面上，所述滚轮机构中所有滚轮的外圆面均处于同一高度构成一V型夹角面。

7.根据权利要求6所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶夹持机构还包括限位楔块，限位楔块位于待截断硅晶与滚轮支撑架之间，用于楔紧待截断硅晶。

8.根据权利要求6所述的硅晶夹持工装，其特征在于，两侧夹板上的轴孔的中心线的延长线所形成的夹角为50-70°。

9.根据权利要求6所述的硅晶夹持工装，其特征在于，所述滚轮工装架为两段式结构，两段滚轮工装架之间留有预设间隙，所述预设间隙位于线锯切割机进行截断工作运行路径上，预设间隙位于让位通槽的正上方。

10.一种硅晶截断机，所述硅晶截断机设置有硅晶夹持工装，其特征在于，所述硅晶截断机包括权利要求1-9任意一项所述的硅晶夹持工装。