CN212602669U - 一种自适应晶托 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自适应晶托，包括支撑球座、调节球瓦、拉紧球头、端面板、拉紧杆和拉紧气缸。支撑球座顶部具有球形槽，支撑球座具有竖直孔，竖直孔与球形槽相连通；调节球瓦呈球面形，调节球瓦外球面与球形槽面相配合，调节球瓦具有与竖直孔相连通的过孔；拉紧球头呈半球形，拉进球头的外球面与调节球瓦内球面相配合；端面板设置在调节球瓦和拉紧球头上方，且端面板与调节球瓦可拆卸连接；拉紧杆的上部依次穿过竖直孔和过孔且与拉进球头相连接，拉紧杆的底部与拉紧气缸相连接。本实用新型可以适应或者补偿不同晶棒的未知的端面垂直度，保证晶棒放上去后晶棒轴线始终是处于竖直状态，为下一步切方作业做好准备。

Description

一种自适应晶托

技术领域

本申请涉及技术硅单晶棒切割、切方领域，尤其涉及一种自适应晶托。

背景技术

硅片是单晶硅太阳能电池的重要原料，单晶硅片的生产工序包括长晶、去头尾、切断、切方、磨抛、切片等。目前，由于太阳能电池低成本的要求，单晶硅棒切方普遍采用高效、低成本和高精度的金刚线切割，并以自动化的方式进行。

硅单晶是一种半导体材料，同时具有金属和非金属的某些物理性质，通过掺入特定的微量元素，可提高其导电性能，主要应用于太阳能电池，同时也是芯片、半导体制冷等行业的重要材料。人类的生存和发展离不开能源，传统的煤、石油、天然气、核能均为不可再生资源，且对环境有较大污染，或存在一定的环境风险，难以维持人类的长期发展。水力发电、风能、太阳能等均为理想的可再生清洁能源，由于沙漠、屋顶、社区、荒地等空间的广泛存在，以及硅太阳能技术的进步和环保的需求，硅太阳能行业这几年发展非常迅猛，各大厂商都在大规模扩产，这对单晶硅材料的加工技术又提出了新的要求。太阳能光伏发电的最基本元件-太阳能电池(片)，是光伏发电系统成本重要组成部分。

硅单晶棒加工成本是太阳能硅片生产成本的重要组成部分，硅片生产厂商近年来一直致力于先进产能的大规模扩产，降低硅单晶棒的加工成本，从而降低硅片的销售价格以获得竞争优势。自动化技术是降低硅单晶棒加工成本的重要手段，将去头尾、切断、切方、晶棒磨抛等工序实现自动化，并通过自动线将各个工序联接起来，实现工序间的材料自动输送。传统的硅单晶棒切方机一次可切割多根(如：一次切割16根、25根)，其缺点是难以完全实现单机自动化，更无法实现不同工序之间的自动化联线，因而发展出可以实现单机自动化和不同工序之间自动化联线的卧式单根硅单晶棒切方机和立式单晶硅棒切方机。传统切方机的晶托为一中间开避让线槽的固定平面，无法适应晶棒端面倾斜。其他厂家卧式切方机的晶托只是从原理上草草说了晶托的作用，并未给出具体的结构及实施方式。

目前立式切方机的晶托只是从原理上草草说明了晶托的作用，并没有具体的结构及具体实施方式。其还存在如下缺点：第一，从现有资料看其不具备灵活适应晶棒端面不同方向、大小的垂直度的作用。晶棒为长圆柱状形态的晶体，首先要去头尾，其次要对长圆柱体晶棒进行切断，然后才能进入切方工序。在切断的过程中，切断面与晶棒的轴线之间存在一定的垂直度偏差，其偏差角度及方向是未知的。为了保证切方的过程中，晶棒的轴线始终是竖直状态，要求晶棒的下端面的晶托能适应或者补偿不同的端面垂直度。第二，不能保证切割线在切透晶体的瞬间，边皮与晶棒本体之间不产生相对位移及偏转角度，从而会引起崩边现象。

实用新型内容

本申请提供了一种自适应晶托，以解决传统切方机的晶托为不具备灵活适应晶棒端面不同方向、大小的垂直度的问题。

本申请采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种自适应晶托，包括支撑球座、调节球瓦、拉紧球头、端面板、拉紧杆和拉紧气缸；

所述支撑球座顶部具有球形槽，所述支撑球座具有竖直孔，所述竖直孔与所述球形槽相连通；

所述调节球瓦呈球面形，所述调节球瓦外球面与所述球形槽面相配合，所述调节球瓦具有与所述竖直孔相连通的过孔；

所述拉紧球头呈半球形，所述拉紧球头的外球面与调节球瓦内球面相配合；

所述端面板设置在调节球瓦和拉紧球头上方，且所述端面板与所述调节球瓦可拆卸连接；

所述拉紧杆的上部依次穿过所述竖直孔和所述过孔且与所述拉紧球头相连接，所述拉紧杆的底部与所述拉紧气缸相连接。

进一步地，还包括轴承座、中心轴和电磁刹车器，

所述中心轴具有通孔，所述中心轴通过所述通孔套设在所述拉紧杆上；

所述中心轴至少部分设置在所述轴承座内，

所述中心轴的上部略伸出所述轴承座，所述中心轴的上部与所述支撑球座相连接，

所述中心轴的下部略伸出所述轴承座，所述电磁刹车器套设在所述中心轴的下部。

进一步地，所述中心轴的上部形成有外螺纹部，所述竖直孔内壁形成有内螺纹，所述外螺纹部旋在所述竖直孔内；

所述中心轴的下部形成有光轴部，所述电磁刹车器套设在所述光轴部上。

进一步地，还包括轴承，所述轴承套设在所述中心轴上，且所述轴承位于所述轴承座内。

进一步地，还包括基座，所述基座上开设有凹槽，所述拉紧气缸和所述电磁刹车器均位于所述凹槽底部。

进一步地，还包括顶托机构，所述顶托机构包括自锁气缸和边皮顶杆，

所述自锁气缸具有多个，所述自锁气缸均设置在所述基座上且所述自锁气缸分布在所述轴承座的外周侧，

所述自锁气缸竖直设置，所述自锁气缸具有四组，每组所述自锁气缸至少具有三个，

每个所述自锁气缸的活塞杆均连接有所述边皮顶杆。

进一步地，每组所述自锁气缸具有三个，相邻的三个自锁气缸为一组，且形成三角形。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本实用新型的一种自适应晶托，若硅棒底部倾斜，调节球瓦可倾斜活动以适应硅棒的倾斜度，硅棒放好后，拉紧气缸收缩，拉紧球头下移，拉紧球头稳定住调节球瓦的位置，进而保证硅棒在自适应晶托上部始终保持竖直状态；可以适应或者补偿不同晶棒的未知的端面垂直度，保证晶棒放上去后晶棒轴线始终是处于竖直状态，为下一步切方作业做好准备。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的一种自适应晶托的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图示说明：

其中，1-基座；2-自锁气缸；3-边皮顶杆；4-轴承座；5-支撑球座；6-调节球瓦；7-拉紧球头；8-拉紧杆；9-端面板；10-中心轴；11-轴承；12-电磁刹车器；13-拉紧气缸。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种自适应晶托的结构示意图。

本申请提供的一种自适应晶托，包括支撑球座5、调节球瓦6、拉紧球头7、端面板9、拉紧杆8和拉紧气缸13。

具体来说：

支撑球座5顶部具有球形槽，支撑球座5具有竖直孔，竖直孔与球形槽相连通；调节球瓦6呈球面形，调节球瓦6外球面与球形槽面相配合，调节球瓦6具有与竖直孔相连通的过孔；拉紧球头7呈半球形，拉紧球头7的外球面与调节球瓦6的内球面相配合；端面板9设置在调节球瓦6和拉紧球头7上方，且端面板9与调节球瓦6可拆卸连接；拉紧杆8的上部依次穿过竖直孔和过孔且与拉紧球头7相连接，拉紧杆8的底部与拉紧气缸13相连接。

还包括轴承座4、中心轴10和电磁刹车器12，中心轴10具有通孔，中心轴10通过通孔套设在拉紧杆8上；中心轴10中部设置在轴承座4内，中心轴10的上部略伸出轴承座4，中心轴10的上部与支撑球座5相连接，中心轴10的下部略伸出轴承座4，电磁刹车器12套设在中心轴10的下部。

中心轴10的上部形成有外螺纹部，竖直孔内壁形成有内螺纹，外螺纹部旋在竖直孔内；中心轴10的下部形成有光轴部，电磁刹车器12套设在光轴部上。

还包括轴承11，轴承11套设在中心轴10上，且轴承11位于轴承座4内。

还包括基座1，基座1上开设有凹槽，拉紧气缸13和电磁刹车器12均位于凹槽底部。

由于中心轴10的上部的第一凹陷部卡接在支撑球座5的竖直孔内，中心轴10在轴承座4内转动，中心轴10可带动支撑球座5整体转动，以适应将晶棒放置在端面板9 上时的转动。

如图2所示，还包括顶托机构，顶托机构包括自锁气缸2和边皮顶杆3，自锁气缸 2具有多个，自锁气缸2均设置在基座1上且自锁气缸2分布在轴承11座4的外周侧，自锁气缸2竖直设置，自锁气缸2具有四组，每组自锁气缸2至少具有三个，每个自锁气缸2的活塞杆均连接有边皮顶杆3。

每组自锁气缸2具有三个，相邻的三个自锁气缸2为一组，且形成三角形。

还包括控制器，机械手、自锁气缸2、拉紧气缸13、电磁刹车器12连接均与控制器连接。

本实施例工作时：

机械手将硅棒放在端面板9上，若硅棒底部倾斜，调节球瓦6可通过过孔绕拉紧杆8倾斜活动，以适应硅棒的倾斜度，硅棒放好后，拉紧气缸13收缩，拉紧球头7下移，拉紧球头7稳定住调节球瓦6的位置，进而保证硅棒在自适应晶托上部始终保持竖直状态；电磁刹车器12动作，使中心轴10与轴承11座4之间锁定位置关系，此时中心轴10 不能旋转，即晶棒位置锁定不能旋转。实际使用中，上述电磁刹车器12和拉紧气缸13可以同时动作锁紧也可以有先后顺序锁紧。

晶棒在切方过程会产生四块边皮，四块边皮在脱离本体的过程中如果与本体之间存在相对位移或者翻转就会产生崩边现象。本实施例中是用三个自锁气缸2通过其连接的边皮顶杆3托住相应的边皮；

以其中一块边皮为例来说明整个应用过程，自锁气缸2初始状态为缩回状态，此时边皮顶杆3端部在竖直方向低于端面板9；当晶棒竖直放置到端面板9上，切方用切割装置对晶棒边皮进行切割，自锁气缸2动作将边皮顶杆3向上顶出，当边皮顶杆3接触到晶棒端面，边皮顶杆3被迫停止，此时自锁气缸2锁住保持边皮顶杆3位置状态；机械手将晶棒放置在端面的过程会测量晶棒的长度，并将此长度信号发送至控制器，控制器根据晶棒长度计算单个边皮的重量，根据边皮的重量调整自锁气缸2的压力，使三个自锁气缸2向上的顶紧力与边皮的重力相等，这样即可达到一个力的平衡态；每块边皮由三个自锁气缸2通过边皮顶杆3支撑，从俯视方向看三个边皮顶杆3连线形成一个三角形；

设置时保证边皮的重心在竖直方向的投影落于此三角形范围内即可保证边皮在被切断的过程中与本体之间无翻转运动，由于力的平衡态的存在边皮与本体之间也无相对位移，即在切透的过程中边皮与本体能保持相对静止，不会产生崩边现象。

本实施例的硅棒自适应晶托可以适应或者补偿不同晶棒的未知的端面垂直度，保证晶棒放上去后晶棒轴线始终是处于竖直状态，为下一步切方作业做好准备。同时，自适应晶托上的边皮顶托结构能够保证边皮在金刚线切透的过程中与晶棒主体保持相对位置不变，无相对位移、反转，最终不会产生崩边现象，有效降低了硅料的损耗，降低生产成本。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种自适应晶托，其特征在于，包括支撑球座、调节球瓦、拉紧球头、端面板、拉紧杆和拉紧气缸；

所述支撑球座顶部具有球形槽，所述支撑球座具有竖直孔，所述竖直孔与所述球形槽相连通；

所述调节球瓦呈球面形，所述调节球瓦外球面与所述球形槽面相配合，所述调节球瓦具有与所述竖直孔相连通的过孔；

所述拉紧球头呈半球形，所述拉紧球头的外球面与调节球瓦内球面相配合；

所述端面板设置在调节球瓦和拉紧球头上方，且所述端面板与所述调节球瓦可拆卸连接；

所述拉紧杆的上部依次穿过所述竖直孔和所述过孔且与所述拉紧球头相连接，所述拉紧杆的底部与所述拉紧气缸相连接。

2.根据权利要求1所述的自适应晶托，其特征在于，还包括轴承座、中心轴和电磁刹车器，

所述中心轴具有通孔，所述中心轴通过所述通孔套设在所述拉紧杆上；

所述中心轴至少部分设置在所述轴承座内，

所述中心轴的上部略伸出所述轴承座，所述中心轴的上部与所述支撑球座相连接，

所述中心轴的下部略伸出所述轴承座，所述电磁刹车器套设在所述中心轴的下部。

3.根据权利要求2所述的自适应晶托，其特征在于，所述中心轴的上部形成有外螺纹部，所述竖直孔内壁形成有内螺纹，所述外螺纹部旋在所述竖直孔内；

所述中心轴的下部形成有光轴部，所述电磁刹车器套设在所述光轴部上。

4.根据权利要求2或3所述的自适应晶托，其特征在于，还包括轴承，所述轴承套设在所述中心轴上，且所述轴承位于所述轴承座内。

5.根据权利要求4所述的自适应晶托，其特征在于，还包括基座，所述基座上开设有凹槽，所述拉紧气缸和所述电磁刹车器均位于所述凹槽底部。

6.根据权利要求5所述的自适应晶托，其特征在于，还包括顶托机构，所述顶托机构包括自锁气缸和边皮顶杆，

所述自锁气缸具有多个，所述自锁气缸均设置在所述基座上且所述自锁气缸分布在所述轴承座的外周侧，

所述自锁气缸竖直设置，所述自锁气缸具有四组，每组所述自锁气缸至少具有三个，

每个所述自锁气缸的活塞杆均连接有所述边皮顶杆。

7.根据权利要求6所述的自适应晶托，其特征在于，每组所述自锁气缸具有三个，相邻的三个自锁气缸为一组，且形成三角形。

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