CN219114440U - 方硅棒切磨一体机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种方硅棒切磨一体机,包括机座、切割装置、以及研磨装置,利用所述切割装置可将卧式置放的原方硅棒进行剖切作业后形成第一方硅棒和第二方硅棒,利用所述研磨装置可对横切后形成的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,从而完成原方硅棒的对半切割及研磨多工序的一体化作业,提高生产效率及产品加工作业的品质。
Description
技术领域
本申请涉及硅工件加工技术领域,特别是涉及一种方硅棒切磨一体机。
背景技术
目前,随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放,光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏发电领域中,通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭后通过多线锯切割及后续加工而成。
现有硅片的制作流程,以单晶硅产品为例,一般地,大致的作业工序可包括:先使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒;截断完成后,使用硅棒开方机对截断后的短硅棒进行开方作业后形成截面呈类矩形的方硅棒;再对开方后的方硅棒进行磨面、滚圆/倒角等研磨作业,使得硅棒的表面整形达到相应的平整度及尺寸公差要求;后续再对方硅棒进行切片作业以得到硅片。
由切片作业得到的硅片可用于制作光伏组件,利用光伏组件,能将光能转化为电能。
为了提高光伏组件的转换效率,叠瓦组件应运而生。叠瓦组件指的是将多个电池片采用前后叠片的形式进行串联,电池片之间没有间隙,也没有焊带对电池片形成遮挡,因此在组件同样的面积下能容纳更多的电池片,扩大了有效发电面积。在当前的相关技术中,要获得制作叠瓦组件的硅片,需先制作可供切片形成硅片的硅棒,而所述硅棒通常是由原先工艺中制作完成的方硅棒进行再次切磨后制作的,因此,如何提供结构简单、操作便利、能快速高效制作相应硅棒的设备是我们亟待解决的课题。
实用新型内容
鉴于以上所述相关技术的种种缺失,本申请的目的在于公开一种方硅棒切磨一体机,用于解决现有相关技术中存在的结构复杂、操作不便、效率低下等问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本申请公开一种方硅棒切磨一体机,机座,具有硅棒加工平台;所述硅棒加工平台包括沿第二方向设置的切割区位和研磨区位;切割装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位;所述切割装置包括至少一切割线锯,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业,以形成第一方硅棒和第二方硅棒;所述原方硅棒为截面呈类矩形的硅棒,所述原方硅棒的轴心线与第一方向一致;所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向构成一水平面;研磨装置,设于所述硅棒加工平台的研磨区位,用于对所述研磨区位处卧式置放的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,所述第一方硅棒和第二方硅棒的轴心线与所述第一方向一致。
本申请的某些实施方式中,所述至少一切割线锯沿第二方向布设,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业以形成第一方硅棒和第二方硅棒包括所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业以形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
本申请的某些实施方式中,所述至少一切割线锯沿垂向方向布设,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业以形成第一方硅棒和第二方硅棒包括所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行竖切作业以形成左右叠放的第一方硅棒和第二方硅棒;所述垂向方向垂直于所述第一方向与所述第二方向所述构成的水平面。
本申请的某些实施方式中,所述切割装置包括:切割架,设于所述机座;切割支座,沿垂向方向活动设于所述切割架;多个切割轮,设于所述切割支座;切割线,绕于所述多个切割轮以形成至少一切割线锯。
本申请的某些实施方式中,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成首尾相接的闭环切割线。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括:硅棒承载装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位;通过所述切割装置与所述硅棒承载装置沿第一方向作相对移动,由所述至少一切割线锯对所述硅棒承载装置所承载的原方硅棒进行剖切作业。
本申请的某些实施方式中,所述硅棒承载装置固定设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座。
本申请的某些实施方式中,所述硅棒承载装置通过一硅棒输送机构沿第一方向活动设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座或者所述切割架固定设于所述机座。
本申请的某些实施方式中,所述切割架行进机构包括:第一行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述切割架;第一行进驱动单元,用于驱动所述切割架沿所述第一行进导轨移动。
本申请的某些实施方式中,所述第一行进驱动单元包括:第一行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;第一行进齿轮和第一齿轮驱动电机,所述第一行进齿轮与所述切割架关联且与所述第一行进齿条啮合,所述第一齿轮驱动电机与所述第一行进齿轮关联。
本申请的某些实施方式中,所述切割架行进机构包括:行进吊轨,沿第一方向布设于所述机座的顶部;行进丝杆和丝杆驱动电机,所述行进丝杆沿第一方向设置且与所述切割装置的切割架关联,所述丝杆驱动电机与所述行进丝杆关联。
本申请的某些实施方式中,所述硅棒输送机构包括:输送导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述硅棒承载装置;输送驱动单元,用于驱动所述硅棒承载装置沿所述输送导轨移动。
本申请的某些实施方式中,所述硅棒承载装置还包括:硅棒边侧夹紧机构,用于夹紧所述原方硅棒的边侧;所述硅棒边侧夹紧机构包括:边侧夹紧支座;至少两边侧夹紧件,沿第二方向设于所述边侧夹紧支座的相对两侧;所述至少两边侧夹紧件之间具有边侧夹紧空间;边侧夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两边侧夹紧件中的至少一者沿第二方向移动以调整所述边侧夹紧空间。
本申请的某些实施方式中,所述硅棒承载装置还包括:第一硅棒端部夹紧机构,用于夹紧所述原方硅棒的端部;所述第一硅棒端部夹紧机构包括:第一端部夹紧支座;至少两第一端部夹紧件,沿第一方向设于所述第一端部夹紧支座的相对两端;所述至少两第一端部夹紧件之间具有第一端部夹紧空间;第一端部夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两第一端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述第一端部夹紧空间。
本申请的某些实施方式中,所述切割支座通过一第一升降机构活动设于所述切割架。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括:至少两第二硅棒端部夹紧机构,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位。
本申请的某些实施方式中,所述研磨装置包括:研磨架,沿第一方向活动设于所述机座;研磨支座,沿垂向方向活动设于所述研磨架;至少一磨削砂轮,设于所述研磨支座,用于对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
本申请的某些实施方式中,所述研磨装置包括研磨架行进机构,所述研磨架行进机构包括:第二行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨架;第二行进驱动单元,用于驱动所述研磨架沿所述第二行进导轨移动。
本申请的某些实施方式中,所述第二行进驱动单元包括:第二行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机,所述第二行进齿轮与所述研磨架关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。
本申请的某些实施方式中,所述研磨支座通过一第二升降机构活动设于所述研磨架。
本申请的某些实施方式中,所述研磨架通过一第一研磨架进退机构沿第二方向活动设于所述机座。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括硅棒转运装置,用于将位于所述切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至所述研磨区位;所述硅棒转运装置包括:转运夹具,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;转运平移机构,用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动;转运行进机构,用于驱动所述转运夹具沿第一方向移动;转运升降机构,用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括:至少两第二硅棒端部夹紧机构,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第二方向并列设于所述硅棒加工平台的研磨区位。
本申请的某些实施方式中,所述研磨装置包括:研磨底座,沿第一方向活动设于所述机座;研磨架,沿第二方向活动设于所述研磨底座;研磨支座,沿垂向方向活动设于所述研磨架;至少一磨削砂轮,设于所述研磨支座,用于对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
本申请的某些实施方式中,所述研磨架通过一第二研磨架进退机构活动设于所述研磨底座,所述研磨支座通过一第二升降机构活动设于所述研磨架。
本申请的某些实施方式中,所述研磨装置包括一研磨底座行进机构,包括:第二行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨底座;第二行进驱动单元,用于驱动所述研磨底座沿所述第二行进导轨移动。
本申请的某些实施方式中,所述研磨底座行进机构包括:第二行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机,所述第二行进齿轮与所述研磨底座关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。
本申请的某些实施方式中,所述研磨装置中的至少一磨削砂轮包括如下任一种组合:至少一磨面倒角砂轮;至少一平面磨削砂轮及至少一倒角/滚圆磨削砂轮。
本申请的某些实施方式中,所述第二硅棒端部夹紧机构包括:第二端部夹紧支座;至少两第二端部夹紧件,沿第一方向设于所述第二端部夹紧支座的相对两端;所述至少两第二端部夹紧件之间具有第二端部夹紧空间;第二端部夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两第二端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述第二端部夹紧空间。
本申请的某些实施方式中,所述第二硅棒端部夹紧机构还包括硅棒翻转部件,用于将所述第一方硅棒和第二方硅棒翻转预定角度。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括硅棒转运装置,用于将位于所述切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至所述研磨区位;所述硅棒转运装置包括:转运夹具,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;转运平移机构,用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动;转运升降机构,用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括硅棒装载装置。
本申请的某些实施方式中,所述方硅棒切磨一体机还包括硅棒卸载装置。
本申请公开的方硅棒切磨一体机,包括机座、切割装置、以及研磨装置,其中,所述切割装置和研磨装置分居左右,利用所述切割装置可将卧式置放的原方硅棒进行剖切作业后形成第一方硅棒和第二方硅棒,利用所述研磨装置可对横切后形成的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,从而完成原方硅棒的对半切割及研磨多工序的一体化作业,提高生产效率及产品加工作业的品质。
附图说明
本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下:
图1显示为本申请方硅棒切磨一体机在一实施例中的状态示意图。
图2显示为本申请方硅棒切磨一体机在一实施例中的俯视图。
图3和图4显示为切割装置和硅棒承载装置的部分结构示意图。
图5和图6显示为在不同实现方式中对第一方硅棒或第二方硅棒进行倒角/滚圆的状态示意图。
图7至图11为应用本申请方硅棒切磨一体机的状态示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中,参考附图,附图描述了本申请的若干实施例。应当理解,还可使用其他实施例,并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的,并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例,而并非旨在限制本申请。空间相关的术语,例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等,可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数,但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个或参数件与另一个或参数进行区分。例如,第一方硅棒可以被称为第二方硅棒,并且类似地,第二方硅棒可以被称为第一方硅棒,以及,第一方向可以被称为第二方向,并且类似地,第二方向可以被称为第一方向,而不脱离各种所描述的实施例的范围。
再者,如同在本文中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解,术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组,但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的,或意味着任一个或任何组合。因此,“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个:A;B;C;A和B;A和C;B和C;A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时,才会出现该定义的例外。
为了提高光伏组件的转换效率,叠瓦组件应运而生。叠瓦组件指的是将多个电池片采用前后叠片的形式进行串联,电池片之间没有间隙,也没有焊带对电池片形成遮挡,因此在组件同样的面积下能容纳更多的电池片,扩大了有效发电面积。在当前的相关技术中,要获得制作叠瓦组件的硅片,需先制作可供切片形成硅片的硅棒,而所述硅棒通常是由原先工艺中制作完成的方硅棒进行再次切磨后制作的。
在相关的针对硅棒的加工作业技术中,会涉及到例如开方切割、磨面、滚圆/倒角等若干道工序。
一般地,现有的硅棒大多为圆柱形结构,通过硅棒开方设备对硅棒进行开方切割,使得硅棒在开方处理后截面呈类矩形(包括类正方形),而已开方切割硅棒整体呈类长方体形(也可包括类立方体形)。所述类矩形包括相邻边正交或夹角范围在预定角度内的矩形,相邻边之间带圆角的矩形、相邻边之间带连接短边的矩形等。
以单晶硅棒为例,在某些相关技术中,单晶硅棒的形成工艺可包括:先使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒;截断完成后,又使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业形成截面呈类矩形的单晶硅棒。其中,使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒的具体实现方式可参考例如为CN105856445A、CN105946127A、以及CN105196A等专利公开文献,使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业后形成截面呈类矩形的单晶硅棒的具体实施方式则可参考CN105818285A等专利公开文献。但单晶硅棒的形成工艺并不见限于前述技术,在可选实例中,单晶硅棒的形成工艺还可包括:先使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成截面呈类矩形的长单晶硅棒;开方完成后,又使用硅棒截断机对开方切割后的长单晶硅棒进行截断作业形成短晶硅棒。其中,上述中使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成呈类矩形的长单晶硅棒的具体实现方式可参考例如为CN003443A等专利公开文献。
在利用开方设备将圆柱形的单晶硅棒经开方切割形成截面呈类矩形的硅棒之后,可再利用研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、滚圆/倒角等作业。其中,上述研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、滚圆/倒角等作业的具体实现方式可参考例如为CN105835247A等专利公开文献。
本申请的发明人发现,现有技术中没有很好的针对原方硅棒的切割和研磨作业的专用设备,而在已有设备技术中,每个工序作业(例如对半切割、研磨等)所需的作业是独立布置,相应的加工设备分散在不同的生产单位或生产车间或生产车间的不同生产区域,执行不同工序作业的工件的转换需要进行搬运调配,且在执行每一工序作业之前可能都需要进行预处理工作,这样,工序繁杂,效率低下,且易影响硅棒加工作业的品质,需更多的人力或转运设备,安全隐患大,另外,各个工序的作业设备之间的流动环节多,在工件转移过程中提高了工件损伤的风险,易产生非生产因素造成的不合格,降低了产品的合格率及现有的加工方式所带来的不合理损耗。
有鉴于此,本申请提出了一种方硅棒切磨一体机,用于对原方硅棒进行剖切作业后形成第一方硅棒和第二方硅棒,利用所述研磨装置可对剖切后形成的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,从而完成原方硅棒的对半切割及研磨多工序的一体化作业,设备整体结构简单,提高生产效率及节省成本,提高产品加工作业的品质。
在本申请提供的实施例中,为明确方向的定义与不同结构之间运作的方式,定义一个由第一方向、第二方向、第三方向定义的三维空间,所述第一方向、第二方向、第三方向均为直线方向且相互两两垂直,其中,第一方向和第二方向可构成一水平面,第三方向为与所述水平面垂直的竖立方向,也可称为垂向、竖直方向、重锤线方向、上下方向或升降方向。
在本申请提供的任一实施例中,所述原方硅棒是指对截面呈圆形的硅棒进行切割开方作业和研磨作业后形成的截面呈类矩形的硅棒,所述类矩形包括具有四个直角的矩形、四角位置带折边或待圆弧的矩形等。所述硅棒的端部是指代沿硅棒轴心线长度方向相对的两端,所述端部的端面是指代沿硅棒长度方向相对的两个面,所述硅棒的侧面是指代所述硅棒除两个端面之外的其他四个面。例如,对于原方硅棒,所述原方硅棒的端面呈类矩形,所述原方硅棒的侧面为矩形。
在实施例中,所述硅棒可例如为单晶硅棒,单晶硅棒即通过用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅,例如在硅棒加工中常见的大约为5000mm(例如为5360mm的规格等)长度的单晶硅棒或者大约为800mm长度的单晶硅棒等,多晶硅即采用析出技术如化学气相沉积技术使硅在硅芯线表面析出的硅棒,但并不局限于此,在本申请的其他可能的实施例中,所述方硅棒切磨一体机还可以被用于截断单晶硅棒,或者其他长条状且需要截断处理的硬质材料。
本申请公开一种方硅棒切磨一体机,包括:机座,具有硅棒加工平台;所述硅棒加工平台包括沿第二方向设置的切割区位和研磨区位;切割装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位;所述切割装置包括至少一切割线锯,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业,以形成第一方硅棒和第二方硅棒;所述原方硅棒为截面呈类矩形的硅棒,所述原方硅棒的轴心线与第一方向一致;所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向构成一水平面;研磨装置,设于所述硅棒加工平台的研磨区位,用于对所述研磨区位处卧式置放的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,所述第一方硅棒和第二方硅棒的轴心线与所述第一方向一致。
其中,利用切割装置可将原方硅棒进行剖切作业后一分为二形成第一方硅棒和第二方硅棒,利用研磨装置可对剖切后形成的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,所述切割面的研磨作业包括切割面的磨面作业和与切割面相关的棱边的倒角/滚圆作业。
在某些实施例中,所述剖切作业为横切作业,即,在所述切割装置中,所述至少一切割线锯为沿第二方向布设,因此,利用切割装置进行所述剖切作业时,将原方硅棒以轴心线沿第一方向的方式卧式置放于切割区位,驱动所述沿第二方向布设的至少一切割线锯沿第一方向前进,对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业以形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
在某些实施例中,所述剖切作业为竖切作业,即,在所述切割装置中,所述至少一切割线锯为沿垂向方向布设,因此,利用切割装置进行所述剖切作业时,将原方硅棒以轴心线沿第一方向的方式卧式置放于切割区位,驱动所述沿垂向方向布设的至少一切割线锯沿第一方向前进,对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行竖切作业以形成左右叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
在以下实施例中,我们将以所述剖切作业为横切作业为例进行详细说明。
请参阅图1至图2,其中,图1显示为本申请方硅棒切磨一体机在一实施例中的状态示意图,图2显示为本申请方硅棒切磨一体机在一实施例中的俯视图。如图1和图2所示,本申请方硅棒切磨一体机包括:机座11、切割装置12、硅棒转运装置13、以及硅棒研磨装置14。
以下对本申请方硅棒切磨一体机进行详细说明。
机座11作为方硅棒切磨一体机的主体部件,用于提供硅棒加工平台。在实际应用中,所述机座的体积和重量均较大以提供大的安装面以及牢固的整机稳固度。应当理解,所述机座可作为方硅棒切磨一体机中不同的执行加工作业的结构或部件的座体,机座的具体结构可基于不同的功能需求或结构需求变更。在某些示例中,所述机座包括用于承接所述方硅棒切磨一体机中不同部件的固定结构或限位结构如底座、柱体、架体等均为本申请所述的机座。
同时,在某些示例中,所述机座可以为一体的底座,在某些示例中,所述机座可以包括多个相独立的底座。
所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台可根据硅棒加工作业的具体作业内容而划分为多个功能区位。例如,在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括切割区位和研磨区位。在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括切割区位、研磨区位、以及卸载区位。在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括等待区位、切割区位、研磨区位、以及卸载区位。应当说明的是,在本申请提供的各示例中,所述功能区位是以功能区位处的加工装置的行程路径及范围定义的,例如,所述方硅棒切磨一体机的切割装置设于切割区位处,所述切割区位的范围为所述切割装置在完成开方切割作业的过程中所占据的范围;类似地,所述方硅棒切磨一体机的研磨装置设于研磨区位处,所述研磨区位的范围为所述研磨装置在完成研磨作业的过程中所占据的范围。所述硅棒加工平台的形状可依据机座确定,又或可依据机座以及切割装置和研磨装置的加工需要共同确定。在图1和图2所示的实施例中,机座1上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有装卸区位、切割区位和研磨区位等功能区位。在所述切割区位设有切割装置,用于对位于切割区位处的原方硅棒进行横切作业,以形成第一方硅棒和第二方硅棒。在所述研磨区位设有研磨装置,用于对位于研磨区位处的硅棒进行切割面的研磨作业。
在图1和图2所示的实施例中,各个功能区位为沿第二方向并行设置,其中,在以下描述中,第一方向指的是方硅棒切磨一体机的长度方向,第二方向与所述第一方向垂直且与第一方向可构成一水平面,即,第二方向指的是方硅棒切磨一体机的宽度方向。例如,当所述方硅棒切磨一体机包括切割区位和研磨区位时,所述切割区位和所述研磨区位是沿第二方向并行设置。当所述方硅棒切磨一体机包括装卸区位、切割区位、研磨区位时,所述装卸区位、切割区位、研磨区位可沿第二方向并行设置,其中,所述装卸区位可位于切割区位和研磨区位之间。当所述方硅棒切磨一体机包括装载区位、切割区位、研磨区位、卸载区位时,所述切割区位与研磨区位可沿第二方向并行设置,所述装载区位可与切割区位沿第一方向前后设置,所述研磨区位可与所述卸载区位沿第一方向前后设置,等等。
切割装置12设于所述硅棒加工平台的切割区位,用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业,以形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
在图1和图2所示的实施例中,切割装置12包括切割架121、切割支座122、多个切割轮123、以及切割线124。其中,切割架121设于机座11,切割支座122沿垂向方向活动设于切割架121,多个切割轮123设于切割支座122,切割线124绕于所述多个切割轮123以形成至少一切割线锯125,所述切割线锯125沿第二方向布设。
在本申请方硅棒切磨一体机中,处理的工件对象为方硅棒(在此,在以下描述中,将待处理的方硅棒称之为原方硅棒,以与后续经切磨处理后的方硅棒相区别),所述原方硅棒为已经由相关的开方切割作业和研磨作业后形成的,即,所述原方硅棒为截面呈类矩形的硅棒,所述类矩形包括具有四个直角的矩形、四角位置带折边或待圆弧的矩形等。
在相关的针对硅棒的加工作业技术中,会涉及到例如开方切割、磨面、滚圆/倒角等若干道工序。
一般地,现有的硅棒大多为圆柱形结构,通过硅棒开方设备对硅棒进行开方切割,使得硅棒在开方处理后截面呈类矩形(包括类正方形),而已开方切割硅棒整体呈类长方体形(也可包括类立方体形)。所述类矩形包括相邻边正交或夹角范围在预定角度内的矩形,相邻边之间带圆角的矩形、相邻边之间带连接短边的矩形等。
以单晶硅棒为例,在某些相关技术中,单晶硅棒的形成工艺可包括:先使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒;截断完成后,又使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业形成截面呈类矩形的单晶硅棒。其中,使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒的具体实现方式可参考例如为CN105856445A、CN105946127A、以及CN105196A等专利公开文献,使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业后形成截面呈类矩形的单晶硅棒的具体实施方式则可参考CN105818285A等专利公开文献。但单晶硅棒的形成工艺并不见限于前述技术,在可选实例中,单晶硅棒的形成工艺还可包括:先使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成截面呈类矩形的长单晶硅棒;开方完成后,又使用硅棒截断机对开方切割后的长单晶硅棒进行截断作业形成短晶硅棒。其中,上述中使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成呈类矩形的长单晶硅棒的具体实现方式可参考例如为CN003443A等专利公开文献。
在利用开方设备将圆柱形的单晶硅棒经开方切割形成截面呈类矩形的硅棒之后,可再利用研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、滚圆/倒角等作业。其中,上述研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、滚圆/倒角等作业的具体实现方式可参考例如为CN105835247A等专利公开文献。
另外,针对上述对硅棒进行开方切割作业和研磨作业也可在同一硅棒加工设备中完成,所述硅棒加工设备可例如为硅棒切磨一体机,所述硅棒切割一体机可对截面呈圆形的硅棒一并进行开方切割作业和研磨作业,最终形成本申请中所述的原方硅棒。关于所述硅棒切磨一体机对初始的截面呈圆形的硅棒进行开方切割作业和研磨作业以形成截面呈类矩形的原方硅棒的具体实现方式可参考例如CN112297264A、CN112297263A等专利公开文献。
因此,本申请中所提及的原方硅棒具有如下特点:原方硅棒的截面呈类矩形,原方硅棒的四个侧面已作磨面处理,原方硅棒的四个侧面的棱结构(例如,棱角、棱连接面等)已作倒角/滚圆处理。
如图所示,在本申请中,所述原方硅棒是以卧式方式置于硅棒加工平台的切割区位处,且在置放时,所述原方硅棒是沿着方硅棒切磨一体机的长度置放的,即,所述原方硅棒的轴心线与所述第一方向一致。
本申请方硅棒切磨一体机包括硅棒承载装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位,用于承载原方硅棒。
利用所述切割装置对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业可具体包括通过所述切割装置与所述硅棒承载装置沿第一方向作相对移动,由所述至少一切割线锯对所述硅棒承载装置所承载的原方硅棒进行横切作业。
为使得所述原方硅棒能稳固地置放于所述切割区位处,所述硅棒承载装置可包括硅棒边侧夹紧机构,用于夹紧所述原方硅棒。如图1和图2所示,所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15。
所述硅棒边侧夹紧机构15意在夹紧所述原方硅棒的边侧。
所述硅棒边侧夹紧机构15的数量可为一个或多个。例如,在某些实施方式中,所述硅棒边侧夹紧机构的数量为一个,则这一个硅棒边侧夹紧机构就位于所述切割区域的中央区位,用于夹紧所述原方硅棒的边侧的中间位置。在某些实施方式中,所述硅棒边侧夹紧机构的数量为两个或两个以上的多个,则这多个硅棒边侧夹紧机构可沿第一方向依序设于所述切割区位,用于夹紧所述原方硅棒的边侧的不同位置。
在某些实施例中,所述硅棒边侧夹紧机构包括:边侧夹紧支座、至少两边侧夹紧件、以及边侧夹紧驱动单元。
所述边侧夹紧支座固定于硅棒加工平台上。所述边侧夹紧支座不仅可作为安装其他部件(例如,边侧夹紧件和边侧夹紧驱动单元)的基础部件,也可起到作为所述原方硅棒的承载部件。
至少两边侧夹紧件,沿第二方向设于所述边侧夹紧支座的相对两边侧。所述至少两边侧夹紧件之间具有边侧夹紧空间。
所述边侧夹紧件的数量可为两个或两个以上。例如,在某些实施方式中,所述边侧夹紧件的数量可例如为两个,构成一对边侧夹紧件,这两个边侧夹紧件沿第二方向分别设于所述边侧夹紧支座的相对两边侧。在某些实施方式中,所述边侧夹紧件的数量可例如为四个,构成两对边侧夹紧件,任一对边侧夹紧件中的两个边侧夹紧件沿第二方向分别设于所述边侧夹紧支座的相对两边侧。但并不以此为限,所述边侧夹紧件也可以不成对的方式布设,例如,在某些实施方式中,所述边侧夹紧件的数量可例如为三个,三个边侧夹紧件的两个边侧夹紧件位于一边侧而另一个边侧夹紧件则位于另一边侧。
此外,所述边侧夹紧件的尺寸规格也不作限制,在某些实施方式中,所包括的各个边侧夹紧件的尺寸规格是相同的,例如,在包括两个边侧夹紧件构成一对边侧夹紧件或四个边侧夹紧件构成两对边侧夹紧件的实施方式中,在某些实施方式中,所包括的各个边侧夹紧件的尺寸规格可不完全相同的,例如,在前述包括两个边侧夹紧件的实施方式中,两个边侧夹紧件的尺寸规格可不相同,又例如,在前述包括三个边侧夹紧件的实施方式中,位于同一边侧的两个边侧夹紧件的尺寸规格可相对较小而位于另一边侧的第三个边侧夹紧件的尺寸规格可相对较大。
再有,所述边侧夹紧件可为部分活动式的,即,至少一边侧布设的边侧夹紧件可设计为活动式的,例如,两边侧中一边侧布设的边侧夹紧件为固定式而另一边侧布设的边侧夹紧件为活动式,或者,两边侧布设的边侧夹紧件均为活动式。
再有,所述边侧夹紧件可为部分活动式的,即,至少一边侧布设的边侧夹紧件可设计为活动式的,例如,两边侧中一边侧布设的边侧夹紧件为固定式而另一边侧布设的边侧夹紧件为活动式,或者,两边侧布设的边侧夹紧件均为活动式。在某些实施方式中,以两边侧夹紧件为例,两边侧夹紧件中的一个边侧夹紧件是固定的作为靠山,另一个边侧夹紧件则为活动式,其可沿第二方向作移动。在某些实施方式中,两边侧夹紧件均为活动式,它们均可沿第二方向作移动。
所述边侧夹紧驱动单元用于驱动所述至少两边侧夹紧件中的至少一者沿第二方向移动以调整所述边侧夹紧空间。
如前所述,在某些实施方式中,两边侧夹紧件中的第一个边侧夹紧件是固定的作为靠山,第二个边侧夹紧件则为活动式的,那么利用所述边侧夹紧驱动单元即可驱动第二个边侧夹紧件沿第二方向作面向第一个边侧夹紧件移动以缩减两者之间的边侧夹紧空间或者沿第二方向作远离第一个边侧夹紧件移动以扩增两者之间的边侧夹紧空间。在某些实施方式中,两边侧夹紧件均为活动式的,那么利用所述边侧夹紧驱动单元即可驱动两个边侧夹紧件沿第二方向作相向移动以缩减两者之间的边侧夹紧空间或者沿第二方向作相背移动以扩增两者之间的边侧夹紧空间。
关于边侧夹紧驱动单元,在某些实施例中,所述边侧夹紧驱动单元可包括带有伸缩杆的驱动气缸或驱动液压缸,以驱动气缸为例,所述驱动气缸为固定设置,所述伸缩杆与可获得那一个或那两个边侧夹紧件关联。如此,可利用所述驱动气缸驱动可活动的(一个或两个)边侧夹紧件沿第二方向移动。
在某些实施例中,所述边侧夹紧驱动单元可包括丝杆和驱动电机,其中,所述丝杆与可活动的(一个或两个)边侧夹紧件关联,利用所述驱动电机驱动所述丝杆正反转来驱动可活动的(一个或两个)边侧夹紧件沿第二方向移动。当两个边侧夹紧件均为活动式时,所述丝杆可设计为双向丝杆,所述双向丝杆可称为左右旋丝杆,又称正反牙丝杆,其一端为左旋螺牙,另一端则为右旋螺牙。如此,利用所述驱动电机驱动所述双向丝杆正反转来驱动两个边侧夹紧件沿第二方向作相向移动或相背移动。
此外,所述硅棒承载装置还可包括第一硅棒端部夹紧机构,用于夹紧所述原方硅棒的端部。如图1和图2所示,所述硅棒承载装置还包括第一硅棒端部夹紧机构16。
所述第一硅棒端部夹紧机构16意在夹紧所述原方硅棒的端部。
在某些实施例中,所述第一硅棒端部夹紧机构包括:第一端部夹紧支座、至少两第一端部夹紧件、以及第一端部夹紧驱动单元。如图1和2所示,第一硅棒端部夹紧机构16可包括:第一端部夹紧支座、至少两第一端部夹紧件、以及第一端部夹紧驱动单元。
所述第一端部夹紧支座固定于硅棒加工平台上。
至少两第一端部夹紧件沿第一方向设于所述第一端部夹紧支座的相对两端。所述至少两第一端部夹紧件之间具有第一端部夹紧空间。
如前所述,位于切割区位的原方硅棒被切割装置进行横切作业后会形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒,假设上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒中,位于上方的为第一方硅棒而位于下方的为第二方硅棒,为确保横切作业过程中原方硅棒的稳定性以及避免切割形成的第一方硅棒和第二方硅棒之间因相互位移而出现崩边或切割面切割波纹等,所述第一端部夹紧件至少要与待形成的第一方硅棒的端面接触。在某些实施方式中,所述第一端部夹紧件夹紧接触原方硅棒的端面的上部(所述原方硅棒的端面的上部的范围仅覆盖到了待形成的第一方硅棒的端面),如此,下方的第二方硅棒由前述的硅棒边侧夹紧机构所夹紧,上方的第一方硅棒则可由第一硅棒端部夹紧机构所夹紧。在某些实施方式中,所述第一端部夹紧件夹紧接触原方硅棒的端面的大部分甚至全部(原方硅棒的端面的大部分甚至全部的范围覆盖到了待形成的第二方硅棒的端面和第一方硅棒的端面),如此,所述第一端部夹紧件可有效夹紧待形成的第一方硅棒和第二方硅棒。可参见图3所示的状态。
在实际应用中,以包括两个第一端部夹紧件为例,所述硅棒第一端部夹紧机构中的两第一端部夹紧件可为部分活动式的,即,至少一端部布设的第一端部夹紧件可设计为活动式的,例如,两端部中一端部布设的第一端部夹紧件为固定式而另一端部布设的第一端部夹紧件为活动式,或者,两端部布设的第一端部夹紧件均为活动式。在某些实施方式中,以两第一端部夹紧件为例,两第一端部夹紧件中的一个第一端部夹紧件是固定的作为靠山,另一个第一端部夹紧件则为活动式,其可沿第一方向作移动。在某些实施方式中,两第一端部夹紧件均为活动式,它们均可沿第一方向作移动。
第一端部夹紧驱动单元用于驱动所述至少两第一端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述第一端部夹紧空间。
如前所述,在某些实施方式中,两第一端部夹紧件中的第一个第一端部夹紧件是固定的作为靠山,第二个第一端部夹紧件则为可活动的,那么利用所述第一端部夹紧驱动单元即可驱动第二个第一端部夹紧件沿第一方向作面向第一个第一端部夹紧件移动以缩减两者之间的第一端部夹紧空间或者沿第一方向作远离第一个第一端部夹紧件移动以扩增两者之间的第一端部夹紧空间。在某些实施方式中,两第一端部夹紧件均为可活动的,那么利用所述第一端部夹紧驱动单元即可驱动两个第一端部夹紧件沿第一方向作相向移动以缩减两者之间的第一端部夹紧空间或者沿第一方向作相背移动以扩增两者之间的第一端部夹紧空间。
关于第一端部夹紧驱动单元,在某些实施例中,所述第一端部夹紧驱动单元可包括带有伸缩杆的驱动气缸或驱动液压缸,以驱动气缸为例,所述驱动气缸为固定设置,所述伸缩杆与可获得那一个或那两个第一端部夹紧件关联。如此,可利用所述驱动气缸驱动可活动的(一个或两个)第一端部夹紧件沿第一方向移动。
在某些实施例中,所述第一端部夹紧驱动单元可包括丝杆和驱动电机,其中,所述丝杆与可活动的(一个或两个)第一端部夹紧件关联,利用所述驱动电机驱动所述丝杆正反转来驱动可活动的(一个或两个)第一端部夹紧件沿第一方向移动。当两个第一端部夹紧件均为可活动时,所述丝杆可设计为双向丝杆,所述双向丝杆可称为左右旋丝杆,又称正反牙丝杆,其一端为左旋螺牙,另一端则为右旋螺牙。如此,利用所述驱动电机驱动所述双向丝杆正反转来驱动两个第一端部夹紧件沿第一方向作相向移动或相背移动。
所述切割装置设于所述硅棒加工平台的切割区位,用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业,以形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
在某些实施例中,所述切割装置包括:切割架、切割支座、多个切割轮、以及切割线。其中,所述切割架设于所述机座,所述切割支座沿垂向方向活动设于所述切割架,所述多个切割轮设于所述切割支座,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成至少一切割线锯,所述至少一切割线锯沿第二方向布设。其中,我们也可将切割支座、多个切割轮、以及切割线的组合称之为线切割单元。
如前所述,利用所述切割装置对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业具体是通过所述切割装置与所述硅棒承载装置沿第一方向作相对移动来实现的,因此,可由不同的实现方式。
在某些实现方式中,所述硅棒承载装置固定设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割装置中的切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座。
在某些实施例中,所述切割架行进机构包括:第一行进导轨和第一行进驱动单元。
所述第一行进导轨沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述切割架。在实际应用中,所述第一行进导轨可例如包括两条,分别设于所述切割架中沿第二方向的相对两侧。所述第一行进导轨在第一方向的长度范围至少覆盖整个切割区位,以确保所述切割装置在切割区位内的转移。
所述第一行进驱动单元用于驱动所述切割架沿所述第一行进导轨移动。
关于所述第一行进驱动单元,在某些实施方式中,所述第一行进驱动单元包括:第一行进齿条、以及第一行进齿轮和第一齿轮驱动电机。在实际应用中,所述切割装置沿第二方向的相对两侧分别设置有一个第一行进驱动单元,通过两侧的两个第一行进驱动单元,可驱动切割装置中切割架及其上设置的线切割单元(例如,切割支座、多个切割轮、以及切割线等)能沿着第一行进导轨平稳移动。所述第一行进齿条沿第一方向设置于所述机座。所述第一行进齿轮与所述切割架关联且与所述第一行进齿条啮合,所述第一齿轮驱动电机与所述第一行进齿轮关联。在实际应用中,通过所述第一齿轮驱动电机驱动所述第一行进齿轮正反转可驱动所述切割架顺着第一行进导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述第一齿轮驱动电机驱动所述第一行进齿轮正转,驱动所述切割架顺着第一行进齿条沿第一方向前向移动;所述第一齿轮驱动电机驱动所述第一行进齿轮反转,驱动所述切割架顺着第一行进齿条沿第一方向后向移动。
在其他实施方式中,所述第一行进驱动单元也可包括:第一行进丝杆和第一丝杆驱动电机,其中,所述第一行进丝杆沿第一方向布设且与所述切割架关联,所述第一丝杆驱动电机与所述第一行进丝杆关联。在实际应用中,通过所述第一丝杆驱动电机驱动所述第一行进丝杆正反转可驱动所述切割架顺着第一行进导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述第一丝杆驱动电机驱动所述第一行进丝杆正转,驱动所述切割架顺着第一行进导轨沿第一方向前向移动;所述第一丝杆驱动电机驱动所述第一行进丝杆反转,驱动所述切割架顺着第一行进导轨沿第一方向后向移动。
在某些实施例中,所述切割架行进机构包括:行进吊轨和行进驱动单元。所述行进吊轨沿第一方向设置于所述机座的顶部,所述行进驱动单元可包括行进丝杆和丝杆驱动电机,所述行进丝杆沿第一方向设置且与所述切割架关联,所述丝杆驱动电机与所述行进丝杆关联。利用所述丝杆驱动电机驱动所述丝杆正反转来驱动切割装置沿第一方向移动。例如,当所述丝杆驱动电机驱动所述丝杆正转时,驱动所述切割架(即,切割装置)顺着第一行进齿条沿第一方向向前移动;当所述丝杆驱动电机驱动所述丝杆反转时,驱动所述切割架(即,切割装置)顺着第一行进齿条沿第一方向向后移动。
在其他实施方式中,所述行进驱动单元也可包括:行进齿条、以及行进齿轮和齿轮驱动电机,其实现方式可参见前述第一行进驱动单元的描述,在此不再赘述。
在某些实现方式中,所述硅棒承载装置通过一硅棒输送机构沿第一方向活动设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座或者所述切割架固定设于所述机座。
关于所述硅棒输送机构,在某些实施例中,所述硅棒输送机构包括:输送导轨和输送驱动单元。
所述输送导轨沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述硅棒承载装置。
所述输送驱动单元,用于驱动所述硅棒承载装置沿所述输送导轨移动。在某些实施方式中,所述输送驱动单元可包括输送丝杆和丝杆驱动电机。在某些实施方式中,所述输送驱动单元可包括输送齿条、输送齿轮和齿轮驱动电机。
由上可知,通过所述切割装置与所述硅棒承载装置沿第一方向作相对移动,由所述至少一切割线锯对所述硅棒承载装置所承载的原方硅棒进行横切作业。
在如图1和图2所示的实施例中,所述切割装置中的切割架121固定设于所述机座11,所述硅棒承载装置通过一硅棒输送机构沿第一方向活动设于所述硅棒加工平台的切割区位。
如图1所示,所述输送机构述硅棒输送机构包括:输送导轨和输送驱动单元。
所述输送导轨沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述硅棒承载装置。所述输送导轨在第一方向的长度范围至少覆盖整个切割区位,在图1所示的实施例中,所述输送导轨在第一方向的长度覆盖整个切割区位并向切割区位之外延伸至外部等待区位。所述输送导轨的数量可以是一条或并行设置的两条或更多条。
所述输送驱动单元可包括输送丝杆和丝杆驱动电机,其中,所述输送丝杆沿第一方向布设且与所述硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15和第一硅棒端部夹紧机构16)关联,所述丝杆驱动电机与所述输送丝杆关联。在实际应用中,通过所述丝杆驱动电机驱动所述输送丝杆正反转可驱动所述硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15和第一硅棒端部夹紧机构16)顺着输送导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述丝杆驱动电机驱动所述输送丝杆正转,驱动所述硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15和第一硅棒端部夹紧机构16)顺着输送导轨沿第一方向前向移动,由外部的等待区位前进并进入切割区位;所述丝杆驱动电机驱动所述输送丝杆反转,驱动所述硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15和第一硅棒端部夹紧机构16)顺着输送导轨沿第一方向后向移动,由切割区位后退并退至外部的等待区位。
回到所述切割装置,所述切割装置的切割架固定设置于机座。在图1所示的实施例中,所述切割架121采用X型框架结构,其X型框架结构的四个末端通过支撑立柱1211固定设置于机座11上。
所述切割支座沿垂向方向活动设于所述切割架。如图1所示,所述切割支座122通过一第一升降机构活动设于所述切割架121。
在某些实施例中,所述第一升降机构可包括第一升降导轨和第一升降驱动单元。
所述第一升降导轨沿垂向方向设于所述切割架上,在图1所示的实施例中,所述四个支撑立柱1211即可作为第一升降导轨,所述切割支座122上设有与四个支撑立柱1211对应的套筒或弧形滑块。
所述第一升降驱动单元可包括第一升降丝杆和第一升降电机,所述第一升降丝杆与所述切割支座关联,所述第一升降电机与所述升降丝杆关联。在图1所示的实施例中,所述升降丝杆1221设于作为切割架121的X型框架结构的中心交叉位置,连接X型框架结构和其下的切割支座122,所述第一升降电机1222则设于作为切割架121的X型框架结构上。利用所述第一升降电机和第一升降丝杆可驱动所述切割支座沿着所述第一升降导轨作垂向升降移动。例如,所述第一升降电机驱动所述第一升降丝杆正转,驱动所述切割支座沿着所述第一升降导轨作垂向上升移动;所述第一升降电机驱动所述第一升降丝杆反转,驱动所述切割支座沿着所述第一升降导轨作垂向下降移动。在某些实施例中,所述第一升降机构可包括第一升降导轨、第一升降滑块、以及第一升降驱动单元,其中,所述第一升降滑块可设于所述切割支座上且与所述第一升降导轨对应,关于第一升降导轨和第一升降驱动源的结构及其作用,则可参见前文描述。
所述多个切割轮设于所述切割支座,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成一切割线锯。
在实际的应用中,所述切割装置可包括至少两个切割轮,所述至少两个切割轮可组合一个切割轮组,即,由沿着第二方向相对的两个切割轮组成一个切割轮组。
所述切割线依序绕设于各个切割轮后形成切割线网。于实际的应用中,所述切割线依序绕设于前述两个切割轮后形成一条沿第二方向的切割线锯。
当然,所述切割装置还可包括导向轮,用于实现所述切割线的过渡导向。如图1所示,所述切割装置还可包括导向轮126。所述导向轮可以不限于一个。另外,在某些实施方式中,所述切割装置还可包括设于切割支座线架和/或切割架上的张力轮,用于进行切割线的张力调整。
在某些实施例中,所述切割装置还包括收放线单元。例如,所述收放线单元可包括放线筒和收线筒,所述放线筒和收线筒可设于机座或切割架上。
在某些实施例中,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成首尾相接的闭环切割线。在此示例下,所述切割装置即可省去贮丝筒等,所述闭环切割线通过切割线驱动装置运行即可实现切割。所述闭环切割线在被运行以执行切割的过程中可避免切割线的加速、减速过程对切割精度造成影响,使得切割精度提高,避免了现有的切割方式中切割线运行换向或运行速度导致的切割面具有波纹等问题,同时,所述闭环切割线可有效减小切割装置所需的切割线总长,降低生产成本。
在如图1和图2所示的实施例中,所述切割支座122与所述切割架类似,也可为X型安装结构,所述X型安装结构为水平设置,在作为切割支座122的X型安装结构的四个分叉上分别设有第一切割轮、第二切割轮、第一导向轮、以及第二导向轮。
另可参阅图3,显示为图1中的切割装置和硅棒承载装置的部分结构示意图。如图3所示,所述第一切割轮1231的轮面与第二切割轮1232的轮面平行或共面,所述第一导向轮1261邻设于所述第一切割轮1231,所述第二导向轮1262邻设于所述第二切割轮1232。具体地,第一切割轮1231和第二切割轮1232位于切割区位的前侧(靠近等待区位)且沿第二方向设置,即,第一切割轮1231在左而第二切割轮1232在右,第一导向轮1261位于第一切割轮1231的后侧,第二导向轮1262位于第二切割轮1232的后侧且位于第一导向轮1261的右侧。在所述线切割单元中,所述切割线124为闭环切割线,即,所述切割线124以首尾相接的环形绕线方式绕于第一切割轮1231、第二切割轮1232、第二导向轮1262、以及第一导向轮1261之间,其中,绕于所述第一切割轮1231和第二切割轮1232之间的切割线段即形成为切割线锯125。所述切割线锯125沿第二方向布设,而相应加工工位处由硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构15和第一硅棒端部夹紧机构16)所承载的原方硅棒为卧式置放(原方硅棒的轴心线沿第一方向布设),因此,为实现原方硅棒的横向切割,所述切割线锯的长度与所述原方硅棒的端面的尺寸相适配,例如,所述切割线锯的长度要大于等于所述原方硅棒的端面宽度。当然,若线割线锯为沿垂向方向布设,则各个切割轮的轮面和各个导线轮的则为沿垂向方向设置,在此不再赘述。
此外,如前所述,为确保横切作业过程中原方硅棒的稳定性以及避免切割形成的第一方硅棒和第二方硅棒之间因相互位移而出现崩边或切割面切割波纹等,所述第一硅棒端部夹紧机构中的第一端部夹紧件至少要与待形成的第一方硅棒的端面接触,例如,所述第一端部夹紧件夹紧接触原方硅棒的端面的上部(所述原方硅棒的端面的上部的范围仅覆盖到了待形成的第一方硅棒的端面),或者,所述第一端部夹紧件夹紧接触原方硅棒的端面的大部分甚至全部(原方硅棒的端面的大部分甚至全部的范围覆盖到了待形成的第二方硅棒的端面和第一方硅棒的端面),在此种情形下,在进行横切作业时,所述第一端部夹紧件可能会干涉到切割线锯。因此,在实际应用中,如图4所示,可先将驱动承载装置以将原方硅棒移动至切割区位且使所述方硅棒的前端面靠近切割线锯125之后,再驱动第一硅棒端部夹紧机构16夹紧所述原方硅棒的两端面,此时,所述切割线锯125就位于第一硅棒端部夹紧机构16的第一端部夹紧件的里面,在横切作业时,所述切割线锯125就不会与第一硅棒端部夹紧机构16的第一端部夹紧件发生干涉,确保横切作业的顺利执行。
如图1和图3所示,设于作为切割支座122的X型安装结构的四个分叉上的第一切割轮、第二切割轮、第一导向轮、以及第二导向轮可构成一四边形,所述四边形可例如为矩形、梯形、或者是其他的不规则四边形。
此外,所述第一导向轮和第二导向轮用于对切割线进行换向或导向(导向轮亦可被称为换向轮或过渡轮),在某些实施例中,所述第一导向轮和第二导向轮可用于调节所述切割线的张力(起到调节张力作用的导向轮亦可被称为张力轮),例如,所述第一导向轮或第二导向轮可作为张力轮,通过调整所述第一导向轮或第二导向轮,可调整所述闭环切割线的张力。以第一导向轮作为张力轮为例,可为所述第一导向轮配置一张力调整机构,利用所述张力调整机构可驱动第一导向轮在作为切割支座122的X型安装结构的对应分叉上移动,以调整所述闭环切割线的张力。例如,驱动第一导向轮在相应的分叉上朝向末端移动,增加所述闭环切割线的张力;驱动第一导向轮在相应的分叉上朝向X型安装结构的中心交叉位置移动,减小所述闭环切割线的张力。在某些实施方式中,所述张力调整机构可例如为导轨、丝杆以及驱动电机。
在某些实施例中,所述切割装置还包括:至少一调距机构,用于驱动多个切割轮相对所述切割架沿垂直于切割轮轮面的方向移动。所述切割装置可基于调距机构实现切割线在切割轮不同切割槽之间的切换,又或调整切割线锯的位置以改变相对于硅棒的切割位置(或加工规格)。
在某些实现方式中,用于承载所述多个切割轮及导向轮的载体例如为切割支座,所述调距机构可用于驱动所述切割支座整体沿切割轮轮面的垂线方向移动,所述导向轮与切割轮共同跟随切割支座发生沿切割轮轮面的垂线方向(即,垂向方向)的移动,在此状态下,所述多个切割轮及导向轮为相对静止,即,导向轮与切割轮之间的位置关系不变。此时,所述调距机构即用于调整所述至少一线切割单元中至少一线割线锯相对于硅棒的切割位置。
在某些实现方式中,每一切割轮上具有至少两个切割线槽,不同切割线槽相互平行且不同切割线槽间具有切割轮轮面的垂线方向的切割偏移量。当所述调距机构用于驱动所述线切割单元中的多个切割轮相对于切割支座移动,即可变换切割线绕于所述切割轮上的线槽位置。在某些实现方式中,多个切割轮例如可连接于一支架,其中所述支架活动设置于所述切割支座并由所述调距机构驱动以沿切割轮轮面的垂线方向移动。
当所述至少一调距机构用于实现变换切割线绕于多个切割轮的切割线槽,在实际场景中,可预先确定的换槽前后切割线所分别对应的切割线槽,例如,换槽前切割线所在位置为切割线槽a1,换槽后切割线绕于切割线槽a2,基于切割线槽a1与切割线槽a2之间的切割偏移量确定所述至少一调距机构驱动多个切割轮移动的位移量,即将所述位移量设置为切割线槽a1与切割线槽a2之间的切割偏移量,即可用于实现切割线用切割线槽a1至切割线槽a2的更换;应当说明的是,所述至少一调距机构驱动线切割单元中多个切割轮在沿切割轮轮面的垂线方向移动的指向为切割线槽a2指向切割线槽a1的方向,换槽后所述切割线锯在空间中的切割位置不变,则省去了进一步校准切割轮或其他部件位置的步骤即可按照预设的切割量对硅棒进行切割,使得换槽过程被简化。
在某些实施例中,所述调距机构包括:丝杆,沿切割轮轮面的正交方向设置且与多个切割轮的安装结构螺纹连接;以及丝杆驱动源,用于驱动所述丝杆转动。在某些实施例中,所述调距机构包括:伸缩件,沿切割轮面的正交方向设置且与多个切割轮的安装结构关联;伸缩件驱动源,用于驱动所述伸缩件沿切割轮轮面的正交方向作伸缩运动。在某些实施例中,所述调距机构包括:调距齿条,沿切割轮轮面的正交方向且与多个切割轮的安装结构关联;传动齿轮,与所述调距齿条啮合;齿轮驱动源,用于驱动所述传动齿轮转动。
在某些实施例中,所述切割装置还包括:线锯调整机构,用于调整所述切割线锯的线长,以与待切割的原方硅棒的待切割部位(即,原方硅棒的端面)相适配。例如,当待切割的原方硅棒的待切割部位较大时,则可增加所述切割线锯的线长;当待切割的原方硅棒的待切割部位较小时,则可减短所述切割线锯的线长。
在利用切割装置对原方硅棒进行横切作业时,首先,利用硅棒边侧夹紧机构和第一硅棒端部夹紧机构将待处理的原方硅棒稳固定位;通过第一升降机构升降所述切割支座以调整所述切割线锯的高度位置,调整到位后,所述切割线锯对应于原方硅棒中待切割位置;利用硅棒输送机构驱动硅棒承载装置(所述硅棒承载装置包括硅棒边侧夹紧机构和第一硅棒端部夹紧机构)及其承载的原方硅棒沿着第一方向前进并进入切割区位;在移动过程中,由所述切割线锯接触并进入原方硅棒的端面以对其进行横切作业,继续移动硅棒承载装置并由切割线锯进行横切作业直至切割线锯走遍原方硅棒并从原方硅棒移动出,即完成原方硅棒的横切作业,使得原方硅棒经横切作业后形成上下堆叠的第一方硅棒和第二方硅棒。若所述切割线的切割位置恰好是原方硅棒在高度上的中间位置,则经横切作业,所述原方硅棒被对半切割成规格一致的第一方硅棒和第二方硅棒。
所述研磨装置设于所述硅棒加工平台的研磨区位,用于对所述研磨区位处卧式置放的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业。
如图所示,在切割区位,原方硅棒被切割装置进行横切作业后形成第一方硅棒和第二方硅棒,而在研磨区位,所述第一方硅棒和所述第二方硅棒是以卧式方式置于硅棒加工平台的研磨区位处,且在置放时,所述第一方硅棒和所述第二方硅棒是沿着其长度置放的,即,所述第一方硅棒的轴心线与所述第一方向一致,所述第二方硅棒的轴心线与所述第一方向一致。
为使得所述第一方硅棒和所述第二方硅棒能稳固地置放于所述研磨区位处,本申请方硅棒切磨一体机包括至少两第二硅棒端部夹紧机构,设于所述硅棒加工平台的切割区位。由于经横切作业后形成第一方硅棒和第二方硅棒,因此,可包括两第二硅棒端部夹紧机构,分别用于夹紧第一方硅棒和第二方硅棒。
在某些实施例中,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第二方向左右并列设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。在某些实施例中,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。
在如图1和图2所示的实施例中,所述方硅棒切磨一体机包括两第二硅棒端部夹紧机构17,所述两第二硅棒端部夹紧机构17沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位。
所述第二硅棒端部夹紧机构17意在夹紧所述第一方硅棒或所述第二方硅棒的端部。
在某些实施例中,所述第二硅棒端部夹紧机构包括:第二端部夹紧支座、至少两第二端部夹紧件、以及第二端部夹紧驱动单元。如图1和2所示,第二硅棒端部夹紧机构17可包括:第二端部夹紧支座、至少两第二端部夹紧件、以及第二端部夹紧驱动单元。
所述第二端部夹紧支座固定于硅棒加工平台上。所述第二端部夹紧支座不仅可作为安装其他部件(例如,第二端部夹紧件和第二端部夹紧驱动单元)的基础部件,也可起到作为所述第一方硅棒或第二方硅棒的承载部件。
至少两第二端部夹紧件沿第一方向设于所述第二端部夹紧支座的相对两端。所述至少两第二端部夹紧件之间具有端部夹紧空间。
在实际应用中,以两第二端部夹紧件为例,所述第二硅棒端部夹紧机构中的第二端部夹紧件可为部分活动式的,即,至少一端部布设的第二端部夹紧件可设计为活动式的,例如,两端部中一端部布设的第二端部夹紧件为固定式而另一端部布设的第二端部夹紧件为活动式,或者,两端部布设的第二端部夹紧件均为活动式。在某些实施方式中,以两第二端部夹紧件为例,两端部夹紧件中的一个第二端部夹紧件是固定的作为靠山,另一个第二端部夹紧件则为活动式,其可沿第一方向作移动。在某些实施方式中,两第二端部夹紧件均为活动式,它们均可沿第一方向作移动。
所述第二端部夹紧驱动单元用于驱动所述至少两第二端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述端部夹紧空间。
如前所述,在某些实施方式中,两第二端部夹紧件中的第一个第二端部夹紧件是固定的作为靠山,第二个第二端部夹紧件则为可活动的,那么利用所述第二端部夹紧驱动单元即可驱动第二个第二端部夹紧件沿第一方向作面向第一个第二端部夹紧件移动以缩减两者之间的端部夹紧空间或者沿第一方向作远离第一个第二端部夹紧件移动以扩增两者之间的端部夹紧空间。在某些实施方式中,两第二端部夹紧件均为可活动的,那么利用所述第二端部夹紧驱动单元即可驱动两个第二端部夹紧件沿第一方向作相向移动以缩减两者之间的端部夹紧空间或者沿第一方向作相背移动以扩增两者之间的端部夹紧空间。
关于第二端部夹紧驱动单元,在某些实施例中,所述第二端部夹紧驱动单元可包括带有伸缩杆的驱动气缸或驱动液压缸,以驱动气缸为例,所述驱动气缸为固定设置,所述伸缩杆与可获得那一个或那两个第二端部夹紧件关联。如此,可利用所述驱动气缸驱动可活动的(一个或两个)第二端部夹紧件沿第一方向移动。
在某些实施例中,所述第二端部夹紧驱动单元可包括丝杆和驱动电机,其中,所述丝杆与可活动的(一个或两个)第二端部夹紧件关联,利用所述驱动电机驱动所述丝杆正反转来驱动可活动的(一个或两个)第二端部夹紧件沿第一方向移动。当两个第二端部夹紧件均为可活动时,所述丝杆可设计为双向丝杆,所述双向丝杆可称为左右旋丝杆,又称正反牙丝杆,其一端为左旋螺牙,另一端则为右旋螺牙。如此,利用所述驱动电机驱动所述双向丝杆正反转来驱动两个第二端部夹紧件沿第一方向作相向移动或相背移动。
此外,在某些实施例中,所述第二硅棒端部夹紧机构还可包括硅棒翻转部件,用于将夹紧的第一方硅棒或第二方硅棒翻转预定角度,所述预定角度可例如0°至30°中的任意角度、0°至60°中的任意角度、甚至是0°至90°中的任意角度,其中,所述角度并不限于整数度。
所述研磨装置设于所述硅棒加工平台的研磨区位,用于对所述研磨区位处卧式置放的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业。
在图1和图2所示的实施例中,所述研磨装置14包括:研磨架141、研磨支座142、以及至少一磨削砂轮143,利用所述至少一磨削砂轮143,可对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业。
鉴于所述第一方硅棒和第二方硅棒在研磨区位处布局设置的差异,所述研磨装置亦有不同设置。
在图1和图2所示的实施例中,所述两第二硅棒端部夹紧机构17沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。对应地,在所述研磨装置14中,所述研磨架141沿第一方向活动设于所述机座11,所述研磨支座142沿垂向方向活动设于所述研磨架141,所述至少一磨削砂轮143设于所述研磨支座142。
在某些实施例中,所述研磨装置中的至少一磨削砂轮包括如下任一种组合:至少一磨面倒角砂轮;至少一平面磨削砂轮及至少一倒角/滚圆磨削砂轮。
以至少一磨面倒角砂轮为例,在某些实施例中,所述至少一磨面倒角砂轮可包括粗磨面倒角砂轮、精磨面倒角砂轮、或者粗磨面倒角砂轮与精磨面倒角砂轮的组合。
以粗磨面倒角砂轮与精磨面倒角砂轮的组合为例,在某些实现方式中,粗磨面倒角砂轮和精磨面倒角砂轮为独立部件,其中,粗磨面倒角砂轮和精磨面倒角砂轮可沿第一方向设置,其中,所述粗磨面倒角砂轮在前而所述精磨面倒角砂轮在后,即先由所述粗磨面倒角砂轮进行粗磨面倒角作业后由所述平面精磨面倒角砂轮进行精磨面倒角作业。在某些实现方式中,粗磨面倒角砂轮和精磨面倒角砂轮相互嵌套。例如,所述粗磨面倒角砂轮嵌套于所述精磨面倒角砂轮之内,或者,所述,所述精磨面倒角砂轮嵌套于所述粗磨面倒角砂轮之内。
以至少一平面磨削砂轮及至少一倒角/滚圆磨削砂轮为例,其中,所述至少一平面磨削砂轮可包括平面粗磨削砂轮、平面精磨削砂轮、或者平面粗磨削砂轮与平面精磨削砂轮的组合。所述至少一倒角/滚圆磨削砂轮可以一定的预设倾角设置。
以平面粗磨削砂轮与平面精磨削砂轮的组合为例,在某些实现方式中,平面粗磨削砂轮和平面精磨削砂轮为独立部件,其中,平面粗磨削砂轮和平面精磨削砂轮可沿第一方向设置,其中,所述平面粗磨削砂轮在前而所述平面精磨削砂轮在后,即先由所述平面粗磨削砂轮进行平面粗磨削作业后由所述平面精磨削砂轮进行平面精磨削作业。在某些实现方式中,平面粗磨削砂轮和平面精磨削砂轮相互嵌套。例如,所述平面粗磨削砂轮嵌套于所述平面精磨削砂轮之内,或者,所述,所述平面精磨削砂轮嵌套于所述平面粗磨削砂轮之内。
在本申请的方硅棒切磨一体机中,所述研磨装置是通过一研磨架行进机构沿第一方向相对所述机座移动。在图1和图2所示的实施例中,研磨架行进机构沿第一方向布设于研磨区位。
在某些实施例中,所述研磨架行进机构包括:第二行进导轨和第二行进驱动单元。
所述第二行进导轨沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨架。在实际应用中,所述第二行进导轨可例如包括两条,分别设于所述研磨架中沿第二方向的相对两侧。所述第二行进导轨在第一方向的长度范围至少覆盖整个研磨区位,以确保所述研磨装置在研磨区位内的转移。
所述第二行进驱动单元用于驱动所述研磨架沿所述第二行进导轨移动。
关于所述第二行进驱动单元,在某些实施方式中,所述第二行进驱动单元包括:第二行进齿条、以及第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机。在实际应用中,所述研磨装置沿第二方向的相对两侧分别设置有一个第二行进驱动单元,通过两侧的两个第二行进驱动单元,可驱动研磨装置中研磨架及其上设置的研磨支座和至少一磨削砂轮能沿着第二行进导轨平稳移动。所述第二行进齿条沿第一方向设置于所述机座。所述第二行进齿轮与所述研磨架关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。在实际应用中,通过所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮正反转可驱动所述研磨架顺着第二行进导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮正转,驱动所述研磨架顺着第二行进齿条沿第一方向前向移动(前向移动指的是朝向研磨区位移动);所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮反转,驱动所述研磨架顺着第二行进齿条沿第一方向后向移动(后向移动指的是背向研磨区位移动)。
此外,所述研磨架行进机构也可采用其他结构,例如,在其他实施方式中,所述第二行进驱动单元也可包括:第二行进丝杆和第二丝杆驱动电机,其中,所述第二行进丝杆沿第一方向布设且与所述研磨架关联,所述第二丝杆驱动电机与所述第二行进丝杆关联。在实际应用中,通过所述第二丝杆驱动电机驱动所述第二行进丝杆正反转可驱动所述研磨架顺着第二行进导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述第二丝杆驱动电机驱动所述第二行进丝杆正转,驱动所述研磨架顺着第二行进导轨沿第一方向前向移动(前向移动指的是朝向研磨区位移动);所述第二丝杆驱动电机驱动所述第二行进丝杆反转,驱动所述研磨架顺着第二行进导轨沿第一方向后向移动(后向移动指的是背向研磨区位移动)。
另外,在某些实施方式中,所述研磨架也可通过一第一研磨架进退机构沿第二方向活动设于所述机座。
在某些实施例中,所述第一研磨架进退机构可包括第一进退导轨和第一进退驱动单元。在某些实施方式中,所述第一研磨架进退机构可包括第一进退导轨、与所述第一进退导轨对应的第一进退滑块、以及第一进退驱动单元。
所述第一进退导轨沿第二方向设于所述机座。所述第一进退驱动单元可包括第一进退丝杆和第一进退驱动电机,所述第一进退丝杆与所述研磨架关联,所述第一进退驱动电机与所述第一进退丝杆关联。利用所述第一进退驱动电机驱动所述第一进退丝杆正反转来驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述进退导轨沿第二方向相对所述机座作左右移动。例如,所述第一进退驱动电机驱动所述第一进退丝杆正转,驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述第一进退导轨沿第二方向朝左移动(靠近第二硅棒端部夹紧机构);所述第一进退驱动电机驱动所述第一进退丝杆反转,驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述第一进退导轨沿第二方向朝右移动(远离第二硅棒端部夹紧机构)。
在本申请的方硅棒切磨一体机中,所述研磨支座通过一第二升降机构活动设于所述研磨架。在图1和图2所示的实施例中,所述研磨支座142通过第二升降机构活动设于所述研磨架141。
在某些实施例中,所述第二升降机构可包括第二升降导轨和第二升降驱动单元,其中,所述第二升降导轨沿垂向方向设于所述研磨架上,所述第二升降驱动单元可包括第二升降丝杆和第二升降电机,所述第二升降丝杆与所述研磨支座关联。利用所述第二升降电机和第二升降丝杆可驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向升降移动。例如,所述第二升降电机驱动所述第二升降丝杆正转,驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向上升移动;所述第二升降电机驱动所述第二升降丝杆反转,驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向下降移动。在某些实施例中,所述第二升降机构可包括第二升降导轨、第二升降滑块、以及第二升降驱动单元,其中,所述第二升降滑块可设于所述研磨支座上且与所述第二升降导轨对应,关于第二升降导轨和第二升降驱动单元的结构及其作用,则可参见前文描述。
在某些实施例中,所述两第二硅棒端部夹紧机构沿第二方向左右并列设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。对应地,在所述研磨装置中,包括:研磨底座,沿第一方向活动设于所述机座;研磨架,沿第二方向活动设于所述研磨底座;研磨支座,沿垂向方向活动设于所述研磨架;至少一磨削砂轮,设于所述研磨支座,用于对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
研磨底座,沿第一方向活动设于所述机座。
在本申请的方硅棒切磨一体机中,所述研磨底座是通过一研磨底座行进机构沿第一方向相对所述机座移动。
在某些实施例中,所述研磨底座行进机构包括:第二行进导轨和第二行进驱动单元。
所述第二行进导轨沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨底座。在实际应用中,所述第二行进导轨可例如包括两条,分别设于所述研磨底座中沿第二方向的相对两侧。所述第二行进导轨在第一方向的长度范围至少覆盖整个研磨区位,以确保所述研磨装置在研磨区位内的转移。
所述第二行进驱动单元用于驱动所述研磨底座沿所述第二行进导轨移动。
关于所述第二行进驱动单元,在某些实施方式中,所述第二行进驱动单元包括:第二行进齿条、以及第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机。在实际应用中,所述研磨装置沿第二方向的相对两侧分别设置有一个第二行进驱动单元,通过两侧的两个第二行进驱动单元,可驱动研磨装置中研磨底座及其上设置的研磨架、研磨支座以及至少一磨削砂轮能沿着第二行进导轨平稳移动。所述第二行进齿条沿第一方向设置于所述机座。所述第二行进齿轮与所述研磨底座关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。在实际应用中,通过所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮正反转可驱动所述研磨底座顺着第二行进导轨沿第一方向相对所述机座移动。例如,所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮正转,驱动所述研磨底座顺着第二行进齿条沿第一方向前向移动(前向移动指的是朝向研磨区位移动);所述第二齿轮驱动电机驱动所述第二行进齿轮反转,驱动所述研磨底座顺着第二行进齿条沿第一方向后向移动(后向移动指的是背向研磨区位移动)。
此外,所述(后向移动指的是背向研磨区位移动)行进机构也可采用其他结构,例如,所述(后向移动指的是背向研磨区位移动)行进机构包括:第二行进导轨、以及第二行进丝杆和第二驱动电机。其中,第二行进导轨沿第一方向布设,所述第二行进丝杆沿第一方向布设且与所述研磨架关联,所述第二丝杆驱动电机与所述第二行进丝杆关联。其实现方式可参见前述第二行进驱动机构的描述,在此不再赘述。
在本申请的方硅棒切磨一体机中,所述研磨架通过一研磨架进退机构沿第二方向活动设于所述研磨底座。
在某些实施例中,所述第二研磨架进退机构可包括第二进退导轨和第二进退驱动单元。在某些实施方式中,所述第二研磨架进退机构可包括第二进退导轨、与所述第二进退导轨对应的第二进退滑块、以及第二进退驱动单元。
所述第二进退导轨沿第二方向设于所述研磨装置的研磨底座。所述第二进退驱动单元可包括第二进退丝杆和第二进退驱动电机,所述第二进退丝杆与所述研磨架关联,所述第二进退驱动电机与所述第二进退丝杆关联。利用所述第二进退驱动电机驱动所述第二进退丝杆正反转来驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述第二进退导轨沿第二方向相对所述研磨底座作左右移动。例如,所述第二进退驱动电机驱动所述第二进退丝杆正转,驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述第二进退导轨沿第二方向朝左移动(靠近第二硅棒端部夹紧机构);所述第二进退驱动电机驱动所述第二进退丝杆反转,驱动所述研磨架及其上的至少一磨削砂轮顺着所述第二进退导轨沿第二方向朝右移动(远离第二硅棒端部夹紧机构)。
在本申请的方硅棒切磨一体机中,所述研磨座通过第二升降机构沿垂向方向活动设于所述研磨架。
在某些实施例中,所述第二升降机构可包括第二升降导轨和第二升降驱动单元,其中,所述第二升降导轨沿垂向方向设于所述研磨架上,所述第二升降驱动单元可包括第二升降丝杆和第二升降电机,所述第二升降丝杆与所述研磨支座关联。利用所述第二升降电机和第二升降丝杆可驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向升降移动。例如,所述第二升降电机驱动所述第二升降丝杆正转,驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向上升移动;所述第二升降电机驱动所述第二升降丝杆反转,驱动所述研磨支座沿着所述第二升降导轨作垂向下降移动。在某些实施例中,所述第二升降机构可包括第二升降导轨、第二升降滑块、以及第二升降驱动单元,其中,所述第二升降滑块可设于所述研磨支座上且与所述第二升降导轨对应,关于第二升降导轨和第二升降驱动单元的结构及其作用,则可参见前文描述。
在本申请中,所述方硅棒切磨一体机还包括硅棒转运装置,用于转运原方硅棒、第一方硅棒、以及第二方硅棒。
在本申请中,所述硅棒转运装置具体执行的工作包括:将原方硅棒由装卸区位转运至切割区位,将切割区位处完成横切作业后形成的第一方硅棒和第二方硅棒转运至研磨区位,将研磨区位处完成研磨作业后的第一方硅棒和第二方硅棒转运至装卸区位。
在图1和图2所示的实施例中,所述硅棒转运装置13吊装于所述机座的顶部。
在某些实施方式中,所述两第二硅棒端部夹紧机构沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。对应地,所述硅棒转运装置13包括:转运夹具131,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;转运平移机构132,用于驱动所述转运夹具131沿第二方向移动;转运行进机构133,用于驱动所述转运夹具131沿第一方向移动;转运升降机构,用于驱动所述转运夹具131沿垂向方向升降活动。
其中,所述夹臂驱动机构用于驱动所述至少一对夹臂中的至少一个夹臂移动以调整所述一对之间的夹持间距。
在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:丝杆,沿夹座的长度方向设置且与所述一对夹臂中的至少一个夹臂关联;驱动单元,用于驱动所述丝杆转动以使所关联的至少一个夹臂沿夹座的长度方向移动。
在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:双向丝杆,沿夹座的长度方向设置且在两端与所述一对夹臂关联;驱动单元,用于驱动所述双向丝杆转动以使得所述一对夹臂沿第一方向相向移动或相背移动。
所述夹臂驱动机构并不以此为限,其也可采用伸缩杆和驱动气缸或驱动液压缸等结构。
所述一对夹臂中的两个夹臂上设有夹持部。在本申请中,所述夹持部为转动式设计,例如,所述转运夹具还包括夹持部转动机构,用于驱动所述转运夹具中夹臂上的夹持部转动。
在某些实施例中,在设置的夹持部转动机构的驱动下可驱动夹臂的夹持部转动,被夹持硅棒以某一轴线作转动(所述轴线可例如为夹持部的夹持中心)。例如,旋转驱动单元关联于设于两夹臂上的两夹持部中至少一个,例如,所述旋转驱动单元关联于其中一个夹持部。所述旋转驱动单元可例如为旋转电机。利用所述旋转电机驱动关联的夹持部转动,可驱动被夹持的第一方硅棒或第二方硅棒作转动,如此,可调整被夹持的第一方硅棒或第二方硅棒的侧面。
在某些实施例中,所述夹持部具有多点接触式夹持头
所述转运平移机构用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动。
在某些实施例中,所述转运平移机构可包括平移导轨和平移驱动单元。在某些实施方式中,所述转运平移机构可包括平移导轨、与所述平移导轨对应的平移滑块、以及平移驱动单元。其中,所述平移导轨沿第二方向设于所述机座的顶部。所述平移驱动单元可包括平移丝杆和驱动电机,所述平移丝杆与所述转运夹具关联,所述驱动电机与所述平移丝杆关联。利用所述驱动电机驱动所述平移丝杆正反转来驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向左右移动。例如,所述驱动电机驱动所述平移丝杆正转,驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向朝左移动(靠近切割区位);所述驱动电机驱动所述平移丝杆反转,驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向朝右移动(靠近研磨区位)。
所述转运升降机构用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
在某些实施例中,所述转运升降机构可包括转运升降导轨和转运升降驱动单元,其中,所述转运升降导轨沿垂向方向设于所述研磨架上,所述转运升降驱动单元可包括转运升降丝杆和转运升降电机,所述转运升降丝杆与所述转运夹具关联。利用所述转运升降电机和转运升降丝杆可驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向升降移动。例如,所述转运升降电机驱动所述转运升降丝杆正转,驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向上升移动;所述转运升降电机驱动所述转运升降丝杆反转,驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向下降移动。在某些实施例中,所述转运升降机构可包括转运升降导轨、转运升降滑块、以及转运升降驱动单元,其中,所述转运升降滑块可设于所述转运夹具上且与所述转运升降导轨对应,关于转运升降导轨和转运升降驱动单元的结构及其作用,则可参见前文描述。
所述转运行进机构用于驱动所述转运夹具沿第一方向移动。
在某些实施例中,所述转运行进机构可包括转运行进导轨和转运行进驱动单元。在某些实施方式中,所述转运行进机构可包括转运行进导轨、与所述转运行进导轨对应的转运行进滑块、以及转运行进驱动单元。其中,所述转运行进导轨沿第一方向设于所述机座的顶部。所述转运行进驱动单元可包括转运行进丝杆和驱动电机,所述转运行进丝杆与所述转运夹具关联,所述驱动电机与所述转运行进丝杆关联。利用所述驱动电机驱动所述转运行进丝杆正反转来驱动所述转运夹具顺着所述转运行进导轨沿第一方向前后移动。例如,所述驱动电机驱动所述转运行进丝杆正转,驱动所述转运夹具顺着所述转运行进导轨沿第一方向前向移动;所述驱动电机驱动所述转运行进丝杆反转,驱动所述转运夹具顺着所述转运行进导轨沿第一方向后向移动。
在某些实施方式中,所述两第二硅棒端部夹紧机构沿第二方向左右并列设于所述硅棒加工平台的研磨区位处。对应地,所述硅棒转运装置包括:转运夹具,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;转运平移机构,用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动;转运升降机构,用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
其中,所述夹臂驱动机构用于驱动所述至少一对夹臂中的至少一个夹臂移动以调整所述一对之间的夹持间距。
在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:丝杆,沿夹座的长度方向设置且与所述一对夹臂中的至少一个夹臂关联;驱动单元,用于驱动所述丝杆转动以使所关联的至少一个夹臂沿夹座的长度方向移动。
在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:双向丝杆,沿夹座的长度方向设置且在两端与所述一对夹臂关联;驱动单元,用于驱动所述双向丝杆转动以使得所述一对夹臂沿第一方向相向移动或相背移动。
所述夹臂驱动机构并不以此为限,其也可采用伸缩杆和驱动气缸或驱动液压缸等结构。
所述一对夹臂中的两个夹臂上设有夹持部。在本申请中,所述夹持部为转动式设计,例如,所述转运夹具还包括夹持部转动机构,用于驱动所述转运夹具中夹臂上的夹持部转动。
在某些实施例中,在设置的夹持部转动机构的驱动下可驱动夹臂的夹持部转动,被夹持硅棒以某一轴线作转动(所述轴线可例如为夹持部的夹持中心)。例如,旋转驱动单元关联于设于两夹臂上的两夹持部中至少一个,例如,所述旋转驱动单元关联于其中一个夹持部。所述旋转驱动单元可例如为旋转电机。利用所述旋转电机驱动关联的夹持部转动,可驱动被夹持的第一方硅棒或第二方硅棒作转动,如此,可调整被夹持的第一方硅棒或第二方硅棒的侧面。
在某些实施例中,所述夹持部具有多点接触式夹持头
所述转运平移机构用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动。
在某些实施例中,所述转运平移机构可包括平移导轨和平移驱动单元。在某些实施方式中,所述转运平移机构可包括平移导轨、与所述平移导轨对应的平移滑块、以及平移驱动单元。其中,所述平移导轨沿第二方向设于所述机座的顶部。所述平移驱动单元可包括平移丝杆和驱动电机,所述平移丝杆与所述转运夹具关联,所述驱动电机与所述平移丝杆关联。利用所述驱动电机驱动所述平移丝杆正反转来驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向左右移动。例如,所述驱动电机驱动所述平移丝杆正转,驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向朝左移动;所述驱动电机驱动所述平移丝杆反转,驱动所述转运夹具顺着所述平移导轨沿第二方向朝右移动。
所述转运升降机构用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
在某些实施例中,所述转运升降机构可包括转运升降导轨和转运升降驱动单元,其中,所述转运升降导轨沿垂向方向设于所述研磨架上,所述转运升降驱动单元可包括转运升降丝杆和转运升降电机,所述转运升降丝杆与所述转运夹具关联。利用所述转运升降电机和转运升降丝杆可驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向升降移动。例如,所述转运升降电机驱动所述转运升降丝杆正转,驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向上升移动;所述转运升降电机驱动所述转运升降丝杆反转,驱动所述转运夹具沿着所述转运升降导轨作垂向下降移动。在某些实施例中,所述转运升降机构可包括转运升降导轨、转运升降滑块、以及转运升降驱动单元,其中,所述转运升降滑块可设于所述转运夹具上且与所述转运升降导轨对应,关于转运升降导轨和转运升降驱动单元的结构及其作用,则可参见前文描述。
当利用图1至图2所示的硅棒转运装置执行将切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至研磨区位的转运作业时,利用转运平移机构驱动所述转运夹具沿第二方向移动至切割区位;利用转运升降机构驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动,并通过夹臂驱动机构驱动转运夹具中的夹臂作动,以夹持住上下堆叠的第一方硅棒和第二方硅棒中在上的第一方硅棒的相对两端;利用转运升降机构上升转运夹具,转运平移机构驱动所述转运夹具沿第二方向移动至研磨区位;利用转运行进机构驱动所述转运夹具沿第一方向移动,使得所述转运夹具的位置对应于研磨区位处第一个第二硅棒端部夹紧机构;利用转运升降机构下降转运夹具,并通过夹臂驱动机构驱动转运夹具中的夹臂作动,将第一方硅棒置放于第一个第二硅棒端部夹紧机构上。值得注意的是,对于横切后的方硅棒而言,其需在研磨区的待研磨面即为在切割区位执行横切作业中的切割面,这样,对于第一方硅棒而言,其切割面其实是其底面,因此,在将第一方硅棒置于第一个第二硅棒端部夹紧机构上时,还需要将所述第一方硅棒的底面翻上来。在本实施例中,是利用夹持部转动机构驱动夹持部转动,例如转动180°,将原先位于底下的第一方硅棒的切割面翻转称为顶上。该翻转操作可在切割区位刚夹持第一方硅棒时执行也可在转运夹具移动到了研磨区位置放于第一个第二硅棒端部夹紧机构之前时执行,并不以此为限。
后续,执行第二方硅棒的转运,利用转运平移机构驱动所述转运夹具沿第二方向移动至切割区位;利用转运升降机构驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动,并通过夹臂驱动机构驱动转运夹具中的夹臂作动,以夹持住剩下的第二方硅棒的相对两端;利用转运升降机构上升转运夹具,转运平移机构驱动所述转运夹具沿第二方向移动至研磨区位;利用转运行进机构驱动所述转运夹具沿第一方向移动,使得所述转运夹具的位置对应于研磨区位处第二个第二硅棒端部夹紧机构;利用转运升降机构下降转运夹具,并通过夹臂驱动机构驱动转运夹具中的夹臂作动,将第二方硅棒置放于第二个第二硅棒端部夹紧机构上。由于第二方硅棒的切割面本就在顶上,因此,无需对第二方硅棒作翻转。
后续,即可利用研磨装置对第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,即,通过研磨装置中的至少一磨削砂轮对第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业。
以至少一磨面倒角砂轮为例,所述磨面倒角砂轮对第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业包括进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
关于磨面作业,大致可包括:利用硅棒转运装置执行将切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至研磨区位,利用两第二硅棒端部夹紧机构将第一方硅棒和第二方硅棒分别夹紧定位于研磨区位,其中,在由第二硅棒端部夹紧机构夹紧定位时,第一方硅棒和第二方硅棒是以切割面朝上的方式卧式置放的,即,第一方硅棒的切割面作为顶面水平置放,第二方硅棒的切割面作为顶面水平置放;调整研磨装置中的至少一磨削砂轮的位置,驱动研磨装置沿第一方向行进,由至少一磨削砂轮接触第一方硅棒和第二方硅棒的切割面进行磨面作业。
关于倒角/滚圆作业,在某些实施例中,可将至少一磨削砂轮调整位置,使得至少一磨削砂轮的砂轮面由水平调整为具有一预定的倾角设置(所述倾角可例如为40°至60°中的任意角度,不限于整数度),或者,在某些实施例中,将待研磨的第一方硅棒或第二方硅棒作一预定的倾角的翻转。例如,在某些实现方式中,可利用硅棒转运装置将第一方硅棒或第二方硅棒以一预设的倾角置放于第二硅棒端部夹紧机构上(如图5所示的状态)。或者,在某些实现方式中,所述第二硅棒端部夹紧机构还包括硅棒翻转部件,用于将所述第一方硅棒或第二方硅棒翻转预定角度。
以至少一平面磨削砂轮及至少一倒角/滚圆磨削砂轮为例,其中,所述至少一平面磨削砂轮用于对第一方硅棒或第二方硅棒进行磨面作业,所述至少一倒角/滚圆磨削砂轮用于对第一方硅棒或第二方硅棒进行倒角/滚圆作业。在某些实施方式中,可包括两个相对设置的倒角/滚圆磨削砂轮144,这两个倒角/滚圆磨削砂轮144可以一定的预设倾角设置(如图6所示的状态,所述倾角可例如为40°至60°中的任意角度,不限于整数度)。
在完成研磨作业后,第一方硅棒的切割面经过了研磨且与切割面相邻的棱连接面也作了倒角/滚圆处理,第二方硅棒的切割面经过了研磨且与切割面相邻的棱连接面也作了倒角/滚圆处理。
在本申请方硅棒切磨一体机中,还包括硅棒卸载装置。所述硅棒卸载装置例如为输送带装置,包括输送带,所述输送带绕设于前后相对设置的两个输送辊上,所述两个输送辊中的至少一个输送辊轴接于一输送驱动单元,所述驱动单元可例如为伺服电机。利用所属硅棒卸载装置,可将完成研磨作业的第一方硅棒和第二方硅棒卸载。
在本申请方硅棒切磨一体机中,还包括硅棒装载装置。所述硅棒装载装置例如为输送带装置,包括输送带,所述输送带绕设于前后相对设置的两个输送辊上,所述两个输送辊中的至少一个输送辊轴接于一输送驱动单元,所述驱动单元可例如为伺服电机。利用所述硅棒卸载装置,可将原方硅棒予以装载。
在如图1和图2所示的实施例中,所述硅棒装载装置和硅棒卸载装置可为共用,即本申请方硅棒切磨一体机提供了硅棒装卸装置18。
再有,在本申请方硅棒切磨一体机中,在一可选实施例中,还可包括硅棒清洗装置。所述硅棒清洗装置可设于机座上,用于对硅棒进行及清洗。针对硅棒清洗装置而言,一般,硅棒经上述加工作业后,作业过程中产生的切割碎屑会附着于硅棒表面,因此,必要时,需要对硅棒进行必要的清洗。一般地,所述硅棒清洗装置包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒装置,在清洗时,由所述清洗液喷洒装置对着硅棒喷洒清洗液,同时,由电机驱动清洗刷头作用于硅棒,完成清洗作业。在实际应用中,所述清洗液可例如为纯水,所述清洗刷头可例如为旋转式刷头。
以下结合附图,针对前述实施例中的方硅棒切磨一体机的执行过程进行说明:
先利用硅棒装载装置和硅棒转运装置,将待处理的原方硅棒转运并置放于切割区位处,由硅棒边侧夹紧机构夹紧原方硅棒的边侧、以及由第一硅棒端部夹紧机构夹紧原方硅棒的端部,其中,所述原方硅棒的轴心线与第一方向一致。形成如图7所示的状态。
利用切割装置对切割区位处的原方硅棒进行横切作业,使得所述原方硅棒经横切后形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。形成如图8所示的状态。
利用硅棒转运装置依序将第一方硅棒和第二方硅棒转运至研磨区位处,由研磨区位处沿第一方向前后布设的两第二硅棒端部夹紧机构分别将第一方硅棒和第二方硅棒予以夹紧定位。利用研磨装置对位于研磨区位处的第一方硅棒和第二方硅棒依序进行切割面的研磨作业。所述切割面的研磨作业具体包括切割面的磨面作业和与切割面相关的两条棱边的倒角/滚圆作业。在实际应用中,可先利用研磨装置中的磨削砂轮对第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的磨面作业;之后,调整第一方硅棒和第二方硅棒的位置,将所述第一方硅棒和第二方硅棒翻转第一预定角度,将所述第一方硅棒中与切割面相关的第一条棱边和第二方硅棒中与切割面相关的第一条棱边朝上,利用研磨装置中的磨削砂轮对第一方硅棒中与切割面相关的第一条棱边和第二方硅棒中与切割面相关的第一条棱边进行第一倒角/滚圆作业;之后,再调整第一方硅棒和第二方硅棒的位置,将所述第一方硅棒和第二方硅棒翻转第二预定角度,将所述第一方硅棒中与切割面相关的第二条棱边和第二方硅棒中与切割面相关的第二条棱边朝上,利用研磨装置中的磨削砂轮对第一方硅棒中与切割面相关的第二条棱边和第二方硅棒中与切割面相关的第二条棱边进行第二倒角/滚圆作业。形成如图9至图11所示的状态,其中,图9显示为对位于研磨区位处的第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业的状态,图10和图11为对位于研磨区位处的第一方硅棒和第二方硅棒进行倒角/滚圆在一实现方式中的状态。
最后,利用硅棒转运装置将研磨作业后的第一方硅棒和第二方硅棒转运至硅棒卸载装置后予以卸载。
本实施例公开的方硅棒切磨一体机,包括机座、切割装置、以及研磨装置,其中,所述切割装置和研磨装置沿第二方向分居左右,利用所述切割装置中沿第二方向布设的切割线锯可将卧式置放的原方硅棒进行横切作业后形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒,利用所述研磨装置可对横切后形成的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业(包括磨面作业和倒角/滚圆作业),从而完成原方硅棒的对半切割及研磨多工序的一体化作业,提高生产效率及产品加工作业的品质。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效,而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (33)
1.一种方硅棒切磨一体机,其特征在于,包括:
机座,具有硅棒加工平台;所述硅棒加工平台包括沿第二方向设置的切割区位和研磨区位;
切割装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位;所述切割装置包括至少一切割线锯,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业,以形成第一方硅棒和第二方硅棒;所述原方硅棒为截面呈类矩形的硅棒,所述原方硅棒的轴心线与第一方向一致;所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向构成一水平面;以及
研磨装置,设于所述硅棒加工平台的研磨区位,用于对所述研磨区位处卧式置放的第一方硅棒和第二方硅棒进行切割面的研磨作业,所述第一方硅棒和第二方硅棒的轴心线与所述第一方向一致。
2.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述至少一切割线锯沿第二方向布设,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业以形成第一方硅棒和第二方硅棒包括所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行横切作业以形成上下叠放的第一方硅棒和第二方硅棒。
3.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述至少一切割线锯沿垂向方向布设,所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行剖切作业以形成第一方硅棒和第二方硅棒包括所述至少一切割线锯用于对所述切割区位处卧式置放的原方硅棒进行竖切作业以形成左右叠放的第一方硅棒和第二方硅棒;所述垂向方向垂直于所述第一方向与所述第二方向所述构成的水平面。
4.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述切割装置包括:
切割架,设于所述机座;
切割支座,沿垂向方向活动设于所述切割架;
多个切割轮,设于所述切割支座;以及
切割线,绕于所述多个切割轮以形成至少一切割线锯。
5.根据权利要求4所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成首尾相接的闭环切割线。
6.根据权利要求4所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括:硅棒承载装置,设于所述硅棒加工平台的切割区位;通过所述切割装置与所述硅棒承载装置沿第一方向作相对移动,由所述至少一切割线锯对所述硅棒承载装置所承载的原方硅棒进行剖切作业。
7.根据权利要求6所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述硅棒承载装置固定设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座。
8.根据权利要求6所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述硅棒承载装置通过一硅棒输送机构沿第一方向活动设于所述硅棒加工平台的切割区位,所述切割架通过一切割架行进机构沿第一方向活动设于所述机座或者所述切割架固定设于所述机座。
9.根据权利要求7或8所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述切割架行进机构包括:
第一行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述切割架;以及
第一行进驱动单元,用于驱动所述切割架沿所述第一行进导轨移动。
10.根据权利要求9所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述第一行进驱动单元包括:
第一行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;以及
第一行进齿轮和第一齿轮驱动电机,所述第一行进齿轮与所述切割架关联且与所述第一行进齿条啮合,所述第一齿轮驱动电机与所述第一行进齿轮关联。
11.根据权利要求7或8所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述切割架行进机构包括:
行进吊轨,沿第一方向布设于所述机座的顶部;以及
行进丝杆和丝杆驱动电机,所述行进丝杆沿第一方向设置且与所述切割装置的切割架关联,所述丝杆驱动电机与所述行进丝杆关联。
12.根据权利要求8所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述硅棒输送机构包括:
输送导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述硅棒承载装置;以及
输送驱动单元,用于驱动所述硅棒承载装置沿所述输送导轨移动。
13.根据权利要求6所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述硅棒承载装置还包括:硅棒边侧夹紧机构,所述硅棒边侧夹紧机构包括:
边侧夹紧支座;
至少两边侧夹紧件,沿第二方向设于所述边侧夹紧支座的相对两侧;所述至少两边侧夹紧件之间具有边侧夹紧空间;以及
边侧夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两边侧夹紧件中的至少一者沿第二方向移动以调整所述边侧夹紧空间。
14.根据权利要求6或13所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述硅棒承载装置还包括:第一硅棒端部夹紧机构,所述第一硅棒端部夹紧机构包括:
第一端部夹紧支座;
至少两第一端部夹紧件,沿第一方向设于所述第一端部夹紧支座的相对两端;所述至少两第一端部夹紧件之间具有第一端部夹紧空间;以及
第一端部夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两第一端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述第一端部夹紧空间。
15.根据权利要求4所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述切割支座通过一第一升降机构活动设于所述切割架。
16.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括:至少两第二硅棒端部夹紧机构,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第一方向前后设于所述硅棒加工平台的研磨区位。
17.根据权利要求16所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨装置包括:
研磨架,沿第一方向活动设于所述机座;
研磨支座,沿垂向方向活动设于所述研磨架;以及
至少一磨削砂轮,设于所述研磨支座,用于对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
18.根据权利要求17所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨装置包括研磨架行进机构,所述研磨架行进机构包括:
第二行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨架;以及
第二行进驱动单元,用于驱动所述研磨架沿所述第二行进导轨移动。
19.根据权利要求18所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述第二行进驱动单元包括:
第二行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;以及
第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机,所述第二行进齿轮与所述研磨架关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。
20.根据权利要求17所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨支座通过一第二升降机构活动设于所述研磨架。
21.根据权利要求17所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨架通过一第一研磨架进退机构沿第二方向活动设于所述机座。
22.根据权利要求16所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括硅棒转运装置,用于将位于所述切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至所述研磨区位;所述硅棒转运装置包括:
转运夹具,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;
转运平移机构,用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动;
转运行进机构,用于驱动所述转运夹具沿第一方向移动;以及
转运升降机构,用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
23.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括:至少两第二硅棒端部夹紧机构,所述至少两第二硅棒端部夹紧机构沿第二方向并列设于所述硅棒加工平台的研磨区位。
24.根据权利要求23所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨装置包括:
研磨底座,沿第一方向活动设于所述机座;
研磨架,沿第二方向活动设于所述研磨底座;
研磨支座,沿垂向方向活动设于所述研磨架;以及
至少一磨削砂轮,设于所述研磨支座,用于对所述第一方硅棒和第二方硅棒进行磨面作业和倒角/滚圆作业。
25.根据权利要求24所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨架通过一第二研磨架进退机构活动设于所述研磨底座,所述研磨支座通过一第二升降机构活动设于所述研磨架。
26.根据权利要求24所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨装置包括一研磨底座行进机构,包括:
第二行进导轨,沿第一方向布设于所述机座,用于设置所述研磨底座;以及
第二行进驱动单元,用于驱动所述研磨底座沿所述第二行进导轨移动。
27.根据权利要求26所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨底座行进机构包括:
第二行进齿条,沿第一方向布设于所述机座;以及
第二行进齿轮和第二齿轮驱动电机,所述第二行进齿轮与所述研磨底座关联且与所述第二行进齿条啮合,所述第二齿轮驱动电机与所述第二行进齿轮关联。
28.根据权利要求17或24所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述研磨装置中的至少一磨削砂轮包括如下任一种组合:
至少一磨面倒角砂轮;以及
至少一平面磨削砂轮及至少一倒角/滚圆磨削砂轮。
29.根据权利要求16或23所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述第二硅棒端部夹紧机构包括:
第二端部夹紧支座;
至少两第二端部夹紧件,沿第一方向设于所述第二端部夹紧支座的相对两端;所述至少两第二端部夹紧件之间具有第二端部夹紧空间;以及
第二端部夹紧驱动单元,用于驱动所述至少两第二端部夹紧件中的至少一者沿第一方向移动以调整所述第二端部夹紧空间。
30.根据权利要求16或23所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,所述第二硅棒端部夹紧机构还包括硅棒翻转部件,用于将所述第一方硅棒和第二方硅棒翻转预定角度。
31.根据权利要求23所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括硅棒转运装置,用于将位于所述切割区位处的第一方硅棒和第二方硅棒转运至所述研磨区位;所述硅棒转运装置包括:
转运夹具,包括夹座、设于所述夹座相对两端的至少一对夹臂、以及夹臂驱动机构,所述至少一对夹臂上设有夹持部和夹持部转动机构;
转运平移机构,用于驱动所述转运夹具沿第二方向移动;以及
转运升降机构,用于驱动所述转运夹具沿垂向方向升降活动。
32.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括硅棒装载装置。
33.根据权利要求1所述的方硅棒切磨一体机,其特征在于,还包括硅棒卸载装置。
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