專利名稱：一種硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法
一種硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工晶體切割領(lǐng)域，具體涉及ー種硅棒或其它晶體材料的切割設(shè)備，尤其涉及ー種硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法。背景技木
在科技部近期發(fā)布的《太陽(yáng)能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》中，詳細(xì)分析了我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的差距和不足，雖然我國(guó)目前已經(jīng)成為光伏制造大國(guó)，但是，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱不上是光伏強(qiáng)國(guó)。而要突破這ー困境，發(fā)展先進(jìn)光伏科技，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，掌握相關(guān)的核心技術(shù)就成為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的必然選擇。以多晶硅生產(chǎn)為例，隨著全球?qū)夥?yáng)能電池需求的快速增長(zhǎng)，多晶硅市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。在目前的政策和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，2010 2014年全球多晶硅市場(chǎng)需求預(yù)計(jì)將以16%的 年均速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2014年需求量將達(dá)29萬(wàn)噸。有報(bào)告預(yù)測(cè)，如果光伏產(chǎn)業(yè)在更多國(guó)家得到鼓勵(lì)，多晶硅的供應(yīng)量或?qū)⒁?3%的年均增速增長(zhǎng)，到2014年需求量有可能達(dá)到50萬(wàn)噸。然而，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅的エ藝大都通過(guò)還原法進(jìn)行生產(chǎn)，即改良西門(mén)子法，而改良西門(mén)子法或其它類似方法生產(chǎn)大直徑多晶硅的主要設(shè)備是通過(guò)還原爐，而多晶在還原爐內(nèi)生長(zhǎng)是在一個(gè)密閉的空間內(nèi)完成。在裝爐前先在還原爐內(nèi)用硅芯搭接成若干個(gè)閉合回路，姆個(gè)閉合回路都由兩根豎娃芯和一根橫娃芯組成；姆一個(gè)閉合回路的兩個(gè)豎娃芯分別接在爐底上的兩個(gè)電極上，電極分別接直流電源的正負(fù)極，然后使硅芯加熱至發(fā)紅，直至表面溫度達(dá)到1100攝氏度左右，再通入高純的三氯氫硅和氫氣，使其在高溫下發(fā)生氫還原反應(yīng)，三氯氫硅中的硅分子堆積在硅芯上，使其直徑不斷地増大，最終通過(guò)氫還原反應(yīng)使直徑不斷地増大到120 200毫米或更粗獲取硅棒，硅棒經(jīng)過(guò)后期加工生產(chǎn)出高純太陽(yáng)能級(jí)6N或電子級(jí)IlN的多晶硅。目前，多晶硅生產(chǎn)屬于朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，而硅芯的生產(chǎn)又是多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的ー環(huán)，那么如何突破現(xiàn)有硅芯通過(guò)區(qū)熔法拉制エ藝，提高硅芯的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本等是本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)
中國(guó)專利專利名稱、晶體硅芯切割裝置，公開(kāi)號(hào)、CN102248611A，
公開(kāi)日、2011年11月23臼。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開(kāi)了ー種硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法，本發(fā)明通過(guò)在機(jī)架上設(shè)置的料臺(tái)機(jī)構(gòu)、硅棒固定機(jī)構(gòu)、線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)、張カ機(jī)構(gòu)，將硅棒切出截面可為任意方形或矩形尺寸，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、效率高、能耗低、價(jià)格低廉、方便維修等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)的區(qū)熔提拉法生產(chǎn)硅芯速度慢、能耗大等缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種硅棒或其它晶體材料的切割裝置，包括料臺(tái)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、硅棒固定機(jī)構(gòu)、線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)和張カ機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架內(nèi)部設(shè)置有線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在エ作臺(tái)的上部，工作臺(tái)處于機(jī)架內(nèi)且與機(jī)架上設(shè)置的導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)形成滑動(dòng)連接，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)的上部設(shè)置有用于固定硅棒的硅棒固定機(jī)構(gòu)，在機(jī)架的頂部設(shè)置有料臺(tái)機(jī)構(gòu)，所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)和娃棒固定機(jī)構(gòu)為同心設(shè)置，在工作臺(tái)一側(cè)面機(jī)架的外部設(shè)有兩套張力機(jī)構(gòu)，所述張カ機(jī)構(gòu)通過(guò)金剛石線分別連接線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)形成硅棒或其它晶體材料的切割裝置。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)雙輥支座，所述兩個(gè)雙輥支座為相同結(jié)構(gòu)，其中任一雙輥支座的一側(cè)面及相鄰側(cè)面上分別上下間隔設(shè)置有上網(wǎng)上支撐輥、上網(wǎng)下支撐輥和下網(wǎng)上支撐輥、下網(wǎng)下支撐輥，其中一個(gè)雙輥支座上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥、上網(wǎng)下支撐輥和下網(wǎng)上支撐輥、下網(wǎng)下支撐輥分別對(duì)應(yīng)另ー個(gè)雙輥支座上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥、上網(wǎng)下支撐輥和下網(wǎng)上支撐輥、下網(wǎng)下支撐輥形成平行四邊形或正方形或長(zhǎng)方形。
所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述兩雙輥支座中其中一個(gè)雙輥支座上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥和上網(wǎng)下支撐輥和另ー個(gè)雙輥支座上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥和上網(wǎng)下支撐輥外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪和從動(dòng)輪形成上切割網(wǎng)，其中一個(gè)雙輥支座上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥和下網(wǎng)下支撐輥和另一個(gè)雙輥支座上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥和下網(wǎng)下支撐輥外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪和從動(dòng)輪形成下切割網(wǎng)，所述主動(dòng)輪均由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)形成主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)包括固定體、料臺(tái)、托板、氣缸、支架、頂桿和料托，所述支架設(shè)置在機(jī)架的頂部，在支架的上部設(shè)置有氣缸，所述氣缸通過(guò)頂桿與設(shè)置在支架下部的固定體連接，所述固定體的下部依次設(shè)置有料臺(tái)、托板和料托，所述料托的下端固定有娃棒或料托通過(guò)切透體固定有娃棒，其中料托與娃棒同心設(shè)置。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述硅棒固定機(jī)構(gòu)包括頂桿、外桿、固定盤(pán)和頂輪，所述固定盤(pán)通過(guò)固定腳固定在雙棍支座的上部，在固定盤(pán)的內(nèi)圓面上設(shè)置至少三個(gè)外桿，所述外桿的一端為中空結(jié)構(gòu)，所述頂桿的一端插入外桿的內(nèi)孔中且為活動(dòng)連接，所述頂桿的另一端固定有頂輪，在固定盤(pán)的下部設(shè)置有噴水環(huán)。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述外桿與頂桿的插接部位設(shè)置有弾性體，所述弾性體為彈簧或具有彈性的橡膠。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)通過(guò)金鋼石線與設(shè)置在側(cè)架下部的收放線機(jī)構(gòu)和排線機(jī)構(gòu)連接。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述機(jī)架的頂部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)エ作臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、張カ機(jī)構(gòu)、收放線機(jī)構(gòu)、主動(dòng)輪和料臺(tái)機(jī)構(gòu)分別連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)為PLC或運(yùn)動(dòng)控制卡。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述機(jī)架的頂部設(shè)置有用于吊裝的吊環(huán)，在機(jī)架的下部設(shè)置有連接腳。所述硅棒或其它晶體材料的切割方法，首先將金鋼石線由收放線機(jī)構(gòu)中的放線輥出發(fā)、經(jīng)導(dǎo)線機(jī)構(gòu)、張カ機(jī)構(gòu)和主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)，然后在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)上進(jìn)行纏繞，其中ー網(wǎng)的繞線為金鋼石線從主動(dòng)輪上設(shè)置的動(dòng)カ主輥的第一條槽的下面進(jìn)來(lái)，然后所述金鋼石線依次經(jīng)過(guò)上網(wǎng)下支撐輥的上部、切割區(qū)域后，所述金鋼石線從對(duì)面的上網(wǎng)下支撐輥上部，進(jìn)入從動(dòng)輪上設(shè)置的從動(dòng)輥第一條槽的下面，拉至從動(dòng)輥的上面，然后從上網(wǎng)上支撐輥的上面，經(jīng)切割區(qū)域，從對(duì)面上網(wǎng)上支撐輥的上面進(jìn)入主動(dòng)輥的第二條槽的上面，繞至下面，依此循環(huán)，直至從主動(dòng)輥的最后一條槽的上面拉出，當(dāng)金剛石線在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)繞線完成后，金剛石線經(jīng)張カ機(jī)構(gòu)和導(dǎo)線機(jī)構(gòu)固定到收放線機(jī)構(gòu)中的收線輥，形成ー個(gè)回路的切割網(wǎng)線，一網(wǎng)線在切割區(qū)域形成兩層；另ー網(wǎng)的繞線動(dòng)作同上；繞完線后，切割區(qū)域總共呈四層線，上下兩網(wǎng)的各兩層線網(wǎng)分別交錯(cuò)，即從上往下數(shù)分別是上網(wǎng)的上層一一下網(wǎng)的上層一一上網(wǎng)的下層一一下網(wǎng)的下層，由四層線交錯(cuò)形成了方硅芯的截面形狀；然后將粘接好的硅棒置入料臺(tái)機(jī)構(gòu)中，通過(guò)氣缸將硅棒頂端的料托與托板壓緊；所述料托和托板是兩個(gè)內(nèi)外球面接觸，將氣缸松開(kāi)，操作人員可站在工作臺(tái)上將硅棒校正，然后再把氣缸壓紫，簡(jiǎn)單解決硅棒的校準(zhǔn)問(wèn)題，避免了因硅棒粘接誤差而導(dǎo)致切斜的現(xiàn)象，氣缸的活塞桿上套有一根強(qiáng)カ壓縮彈簧，與氣缸一起將硅棒壓緊，避免了在工作過(guò)程中因氣缸失常而導(dǎo)致硅棒壓不緊的現(xiàn)象；在娃棒的下端設(shè)置有娃棒固定機(jī)構(gòu)，所述娃棒固定機(jī)構(gòu)在娃棒的外側(cè)面緩慢移動(dòng)，其中硅棒固定機(jī)構(gòu)中每一個(gè)頂輪后面均設(shè)有弾性體；上料后，頂輪同時(shí)被弾性體壓緊頂在硅棒上，所述硅棒固定機(jī)構(gòu)同線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)一起上升；分別啟動(dòng)冷卻水、主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)、收放線機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)硅棒進(jìn)行切割，待切割完成后，取下切割后的成品便完成了一次切割加工。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明所述硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法，通過(guò)將金剛石線在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)的支撐輥上反復(fù)纏繞形成上下兩網(wǎng)共四層的切割網(wǎng)，有效避免了硅芯截面走形的現(xiàn)象，同時(shí)通過(guò)張カ機(jī)構(gòu)的設(shè)置即有效的保證了線網(wǎng)的平穩(wěn)切割，又避免了金剛石線在切割過(guò)程中發(fā)生脫線的現(xiàn)象，本發(fā)明通過(guò)料臺(tái)機(jī)構(gòu)和硅棒固定機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在實(shí)現(xiàn)硅棒牢固固定的同時(shí)，操作人員還可以任意調(diào)整硅棒的垂直度，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、效率高、能耗低、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)的區(qū)熔提拉法生產(chǎn)硅芯速度慢、能耗大等缺點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的硅棒固定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的料臺(tái)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意 圖中1、料臺(tái)機(jī)構(gòu)；2、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3、機(jī)架；4、導(dǎo)軌；5、硅棒固定機(jī)構(gòu)；6、線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)；7、工作臺(tái)；8、吊環(huán)；9、硅棒；10、側(cè)架；11、張カ機(jī)構(gòu)；12、主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)；13、收放線機(jī)構(gòu)；14、排線機(jī)構(gòu)；15、連接腳；16、頂桿；17、圓柱銷；18、外桿；19、噴水環(huán)；20、固定盤(pán)；21、頂輪；22、固定腳；23、上網(wǎng)下支撐輥；24、雙輥支座；25、固定體；26、料臺(tái)；27、托板；28、氣缸；29、支架；30、頂桿；31、料托；32、切透體；33、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；34、主動(dòng)輪；35、上網(wǎng)上支撐輥；36、下網(wǎng)上支撐輥；37、下網(wǎng)下支撐輥；38、從動(dòng)輪；39、導(dǎo)線機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
通過(guò)下面的實(shí)施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施例；
結(jié)合附圖I 4中所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，包括料臺(tái)機(jī)構(gòu)I、機(jī)架3、硅棒固定機(jī)構(gòu)5、線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6、工作臺(tái)7和張カ機(jī)構(gòu)11，所述機(jī)架3內(nèi)部設(shè)置有線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6采用雙輥支撐，整個(gè)切割線網(wǎng)都在工作臺(tái)7范圍內(nèi)完成，線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6包括兩個(gè)雙輥支座24，所述兩個(gè)雙輥支座24為相同結(jié)構(gòu)，其中任一雙輥支座24的一側(cè)面及相鄰側(cè)面上分別上下間隔設(shè)置有上網(wǎng)上支撐輥35、上網(wǎng)下支撐輥23和下網(wǎng)上支撐輥36、下網(wǎng)下支撐輥37，其中一個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥35、上網(wǎng)下支撐輥23和下網(wǎng)上支撐輥36、下網(wǎng)下支撐輥37分別對(duì)應(yīng)另ー個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥35、上網(wǎng)下支撐輥23和下網(wǎng)上支撐輥36、下網(wǎng)下支撐輥37形成平行四邊形或正方形或長(zhǎng)方形。所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6設(shè)置在工作臺(tái)7的上部，工作臺(tái)7處于機(jī)架3內(nèi)且與機(jī)架3上設(shè)置的導(dǎo)軌4上下運(yùn)動(dòng)形成滑動(dòng)連接，所述工作臺(tái)7是運(yùn)動(dòng)部分的主要承載體，主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)12和線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6都安裝在其主板上，工作臺(tái)7整體部分由一根大絲桿或皮帶或鏈條進(jìn)行提升，工作時(shí)，金鋼石線高速運(yùn)轉(zhuǎn)，被工作臺(tái)7帶動(dòng)從硅棒9的底部上升到頂部，將硅棒9切割成數(shù)量眾多的硅芯；所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6的上部設(shè)置有用于固定硅棒9的硅棒固定機(jī)構(gòu)5,在機(jī)架3的頂部設(shè)置有料臺(tái)機(jī)構(gòu)1，所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)I和娃棒固定機(jī)構(gòu)5為同心設(shè)置，在工作臺(tái)7 —側(cè)面機(jī)架3的外部設(shè)有兩套張カ機(jī)構(gòu)11，所述張カ機(jī)構(gòu)11通過(guò)金剛石線分別連接線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6形成硅棒或其它晶體材料的切割裝置；其中張カ機(jī)構(gòu)11在整個(gè)走線過(guò)程中，起著保證金剛石線的張緊度和吸收沖擊的作用，由張カ機(jī)構(gòu)11中導(dǎo)軌內(nèi)重力滑 塊的自重來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)金剛石線的松緊程度，從而保證切割工作的平穩(wěn)，本發(fā)明中所涉及的張カ機(jī)構(gòu)11可通過(guò)其它等同或類似結(jié)構(gòu)替代。所述的硅棒或其它晶體材料張的切割裝置，所述兩雙輥支座24中，其中一個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥35和上網(wǎng)下支撐輥23和另ー個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥35和上網(wǎng)下支撐輥23外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪34和從動(dòng)輪38形成上切割網(wǎng)，其中一個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥36和下網(wǎng)下支撐輥37和另ー個(gè)雙輥支座24上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥36和下網(wǎng)下支撐輥37外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪34和從動(dòng)輪38形成下切割網(wǎng)，所述主動(dòng)輪34均由驅(qū)動(dòng)電機(jī)33驅(qū)動(dòng)形成主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)12。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)I包括固定體25、料臺(tái)26、托板27、氣缸28、支架29、頂桿30和料托31，所述支架29設(shè)置在機(jī)架3的頂部，在支架29的上部設(shè)置有氣缸28，所述氣缸28通過(guò)頂桿30與設(shè)置在支架29下部的固定體25連接，所述固定體25的下部依次設(shè)置有料臺(tái)26、托板27和料托31，所述料托(31)的下端固定有硅棒(9)或料托(31)通過(guò)切透體(32)固定有硅棒(9)，其中料托(31)與硅棒(9)同心設(shè)置；料臺(tái)機(jī)構(gòu)I是加工硅棒9的安裝機(jī)構(gòu)，固定在機(jī)架3的頂部，硅棒9的頂部粘上一段非金屬切透體32，切透體32上面再粘上金屬的料托31，料托31的上部呈凸出的半球形，而料臺(tái)機(jī)構(gòu)I中的托板27則呈凹進(jìn)的球面，上料時(shí)，料托31帶著硅棒9被叉車(chē)置入料臺(tái)機(jī)構(gòu)I上，料臺(tái)機(jī)構(gòu)I中的氣缸28頂出，將硅棒9壓緊在料托31上固定，這時(shí)硅棒9整體和料臺(tái)機(jī)構(gòu)I是兩個(gè)內(nèi)外球面接觸，將氣缸28松開(kāi)，操作人員可站在工作臺(tái)上將硅棒9校正，然后再把氣缸28壓緊，簡(jiǎn)單解決硅棒9的校準(zhǔn)問(wèn)題，避免了因硅棒9粘接誤差而導(dǎo)致切斜的現(xiàn)象，氣缸28的活塞桿上套有ー根強(qiáng)カ壓縮彈簧，與氣缸28 —起將硅棒9壓緊，避免了在工作過(guò)程中因氣缸28失常而導(dǎo)致硅棒9壓不緊的現(xiàn)象。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述硅棒固定機(jī)構(gòu)5包括頂桿16、外桿18、固定盤(pán)20和頂輪21，所述固定盤(pán)20通過(guò)固定腳22固定在雙輥支座24的上部，在固定盤(pán)20的內(nèi)圓面上設(shè)置至少三個(gè)外桿18，所述外桿18的一端為中空結(jié)構(gòu)，所述頂桿16的一端插入外桿18的內(nèi)孔中且為活動(dòng)連接，所述頂桿16的另一端通過(guò)圓柱銷17或螺栓或銷軸固定有頂輪21，工作時(shí)如果僅靠料臺(tái)機(jī)構(gòu)I上氣缸28壓緊是不夠的，在切割過(guò)程中，需依靠娃棒固定機(jī)構(gòu)5來(lái)輔助固定娃棒9,保證其在切割過(guò)程中不會(huì)晃動(dòng),娃棒固定機(jī)構(gòu)5由呈放射裝的至少三組頂輪21組成。每ー個(gè)頂輪21后面安有一根小彈簧，上料后，四個(gè)頂輪21同時(shí)被彈簧壓緊頂在娃棒9上,娃棒固定機(jī)構(gòu)5安裝在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6上同工作臺(tái)7 —起上升，在上升過(guò)程中，四個(gè)頂輪21頂在硅棒9的外側(cè)面緩慢移動(dòng)，起到限制硅棒9晃動(dòng)的作用；在固定盤(pán)20的下部設(shè)置有噴水環(huán)19，由于在切割過(guò)程中，金鋼石線會(huì)因和硅棒9高速摩擦而產(chǎn)生大量的熱，同時(shí)硅粉會(huì)附著在金剛石線上，妨礙切割，通過(guò)冷卻水可起到散熱和沖刷附著物的作用。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述外桿18與頂桿16的插接部位設(shè)置有弾性體，所述弾性體為彈簧或具有彈性的橡膠。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)12通過(guò)金鋼石線與設(shè)置在側(cè)架10下部的收放線機(jī)構(gòu)13和排線機(jī)構(gòu)14連接，其中收放線機(jī)構(gòu)13主要是起著放線和收線的作用，工作吋，金剛石線從放線輥上拉出，經(jīng)導(dǎo)線輪和切割區(qū)域后，從收線輥收回，從而實(shí)現(xiàn)ー個(gè)完整的回路，整個(gè)機(jī)器包括兩組即四套收放線機(jī)構(gòu)13，在收放線的過(guò)程 中，為避免金剛石線的局部堆積而斷線,必須有排線機(jī)構(gòu)14均勻排線，排線機(jī)構(gòu)14和收放線機(jī)構(gòu)13緊湊的安裝于一體。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述機(jī)架3的頂部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)7上下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、張カ機(jī)構(gòu)11、收放線機(jī)構(gòu)13、主動(dòng)輪34和料臺(tái)機(jī)構(gòu)I分別連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)為PLC或運(yùn)動(dòng)控制卡，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2由電機(jī)、減速機(jī)等組成。所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，所述機(jī)架3的頂部設(shè)置有用于吊裝的吊環(huán)8，在機(jī)架3的下部設(shè)置有連接腳15。實(shí)施本發(fā)明所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置的方法，首先將金鋼石線由收放線機(jī)構(gòu)13中的放線輥出發(fā)、經(jīng)導(dǎo)線機(jī)構(gòu)39、張カ機(jī)構(gòu)11和主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)12，然后在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6上進(jìn)行纏繞，繞線過(guò)程中的導(dǎo)線機(jī)構(gòu)39由多個(gè)導(dǎo)線輪組成，導(dǎo)線輪采用的是聚氨脂材料，主動(dòng)輪34中的動(dòng)カ主輥和線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6中的支撐輥是采用高耐磨系數(shù)的超高分子樹(shù)脂材料，能夠保證有效的導(dǎo)線和切割，其中ー網(wǎng)的繞線為金鋼石線從主動(dòng)輪34上設(shè)置的動(dòng)カ主輥的第一條槽的下面進(jìn)來(lái)，然后金剛石線依次經(jīng)過(guò)上網(wǎng)下支撐輥(23)的上部、切割區(qū)域后，所述金鋼石線從對(duì)面的上網(wǎng)下支撐輥23上部，進(jìn)入從動(dòng)輪38上設(shè)置的從動(dòng)輥第一條槽的下面，拉至從動(dòng)輥的上面，然后從上網(wǎng)上支撐輥35的上面，經(jīng)切割區(qū)域，從 對(duì)面上網(wǎng)上支撐輥35的上面進(jìn)入主動(dòng)輥的第二條槽的上面，繞至下面，依此循環(huán)，直至從主動(dòng)輥的最后一條槽的上面拉出，當(dāng)金剛石線在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)繞線完成后，金剛石線經(jīng)張カ機(jī)構(gòu)(11)和導(dǎo)線機(jī)構(gòu)(39)固定到收放線機(jī)構(gòu)(13)中的收線輥，形成ー個(gè)回路的切割網(wǎng)線，一網(wǎng)線在切割區(qū)域形成兩層；另ー網(wǎng)的繞線動(dòng)作同上；繞完線后，切割區(qū)域總共呈四層線，上下兩網(wǎng)的各兩層線網(wǎng)分別交錯(cuò)，即從上往下數(shù)分別是上網(wǎng)的上層一一下網(wǎng)的上層一一上網(wǎng)的下層一一下網(wǎng)的下層，由四網(wǎng)線交錯(cuò)形成了方硅芯的截面形狀；在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6繞線完成后，金剛石線經(jīng)張カ機(jī)構(gòu)11和導(dǎo)線機(jī)構(gòu)39，固定到收放線機(jī)構(gòu)13中的收線輥，形成ー個(gè)回路的切割網(wǎng)線；然后將粘接好的硅棒9置入料臺(tái)機(jī)構(gòu)I中，通過(guò)氣缸28將硅棒9頂端的料托31與托板27壓緊；所述料托31和托板27是兩個(gè)內(nèi)外球面接觸，將氣缸28松開(kāi)，操作人員可站在工作臺(tái)上將硅棒9校正，然后再把氣缸28壓緊，簡(jiǎn)單解決硅棒9的校準(zhǔn)問(wèn)題，避免了因硅棒9粘接誤差而導(dǎo)致切斜的現(xiàn)象，氣缸28的活塞桿上套有ー根強(qiáng)力壓縮彈簧，所述強(qiáng)カ壓縮彈簧可替換為其它具有弾力的部件，與氣缸28 —起將硅棒9壓緊，避免了在工作過(guò)程中因氣缸28失常而導(dǎo)致硅棒9壓不緊的現(xiàn)象；為了使硅棒9在切割過(guò)程中不發(fā)生晃動(dòng)，在娃棒9的下端設(shè)置有娃棒9固定機(jī)構(gòu)5,所述娃棒固定機(jī)構(gòu)5在娃棒9的外側(cè)面緩慢移動(dòng)，起到限制硅棒9晃動(dòng)的作用，其中硅棒固定機(jī)構(gòu)5中每ー個(gè)頂輪21后面均設(shè)有弾性體，上料后，頂輪21同時(shí)被弾性體壓緊頂在硅棒9上，所述硅棒固定機(jī)構(gòu)5同線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)6—起上升；分別啟動(dòng)冷卻水、主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)12、收放線機(jī)構(gòu)13、排線機(jī)構(gòu)14和工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2對(duì)硅棒9進(jìn)行切割，待切割完成后，取下切割后的成品便完成了一次切割加工。本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。為了公開(kāi)本發(fā)明的目的而在本文中選用的實(shí)施例，當(dāng)前認(rèn)為是適宜的，但是，應(yīng)了 解的是，本發(fā)明g在包括一切屬于本構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種硅棒或其它晶體材料的切割裝置，包括料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I)、機(jī)架(3)、硅棒固定機(jī)構(gòu)(5)、線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)、工作臺(tái)(7)和張カ機(jī)構(gòu)(11)，其特征是所述機(jī)架(3)內(nèi)部設(shè)置有線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)設(shè)置在工作臺(tái)(7)的上部，工作臺(tái)(7)處于機(jī)架(3)內(nèi)且與機(jī)架(3)上設(shè)置的導(dǎo)軌(4)上下運(yùn)動(dòng)形成滑動(dòng)連接，所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)的上部設(shè)置有用于固定娃棒(9)的娃棒固定機(jī)構(gòu)(5),在機(jī)架(3)的頂部設(shè)置有料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I),所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I)和硅棒固定機(jī)構(gòu)(5)為同心設(shè)置，在工作臺(tái)(7) —側(cè)面機(jī)架(3)的外部設(shè)有兩套張カ機(jī)構(gòu)(11)，所述張カ機(jī)構(gòu)(11)通過(guò)金剛石線分別連接線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)包括兩個(gè)雙輥支座(24)，所述兩個(gè)雙輥支座(24)為相同結(jié)構(gòu)，其中任一雙輥支座(24)的一側(cè)面及相鄰側(cè)面上分別上下間隔設(shè)置有上網(wǎng)上支撐輥(35)、上網(wǎng)下支撐輥(23)和下網(wǎng)上支撐輥(36)、下網(wǎng)下支撐輥(37)，其中一個(gè)雙輥支座(24)上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥(35)、上網(wǎng)下支撐輥(23)和下網(wǎng)上支撐輥(36)、下網(wǎng)下支撐輥(37)分別對(duì)應(yīng)另ー個(gè)雙輥支座(24)上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥(35)、上網(wǎng)下支撐輥(23)和下網(wǎng)上支撐輥(36)、下網(wǎng)下支撐輥(37)形成平行四邊形或正方形或長(zhǎng)方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述兩雙輥支座(24)中其中一個(gè)雙輥支座(24)上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥(35)和上網(wǎng)下支撐輥(23)和另一個(gè)雙輥支座(24 )上設(shè)置的上網(wǎng)上支撐輥(35 )和上網(wǎng)下支撐輥(23 )外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪(34)和從動(dòng)輪(38)形成上切割網(wǎng)，其中一個(gè)雙輥支座(24)上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥(36 )和下網(wǎng)下支撐輥(37 )和另一個(gè)雙輥支座(24)上設(shè)置的下網(wǎng)上支撐輥(36 )和下網(wǎng)下支撐輥(37)外部分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有主動(dòng)輪(34)和從動(dòng)輪(38)形成下切割網(wǎng)，所述主動(dòng)輪(34)均由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(33 )驅(qū)動(dòng)形成主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)(12 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I)包括固定體(25)、料臺(tái)(26)、托板(27)、氣缸(28)、支架(29)、頂桿(30)和料托(31)，所述支架(29)設(shè)置在機(jī)架(3)的頂部，在支架(29)的上部設(shè)置有氣缸(28)，所述氣缸(28)通過(guò)頂桿(30)與設(shè)置在支架(29)下部的固定體(25)連接，所述固定體(25)的下部依次設(shè)置有料臺(tái)(26)、托板(27)和料托(31)，所述料托(31)的下端固定有硅棒(9)或料托(31)通過(guò)切透體(32)固定有硅棒(9)，其中料托(31)與硅棒(9)同心設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述硅棒固定機(jī)構(gòu)(5)包括頂桿(16)、夕卜桿(18)、固定盤(pán)(20)和頂輪(21),所述固定盤(pán)(20)通過(guò)固定腳(22)固定在雙輥支座(24)的上部，在固定盤(pán)(20)的內(nèi)圓面上設(shè)置至少三個(gè)外桿(18)，所述外桿(18)的一端為中空結(jié)構(gòu)，所述頂桿(16)的一端插入外桿(18)的內(nèi)孔中且為活動(dòng)連接，所述頂桿(16)的另一端固定有頂輪(21)，在固定盤(pán)(20)的下部設(shè)置有噴水環(huán)(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述外桿(18)與頂桿(16)的插接部位設(shè)置有弾性體，所述弾性體為彈簧或具有彈性的橡膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)(12)通過(guò)金鋼石線與設(shè)置在側(cè)架(10)下部的收放線機(jī)構(gòu)(13)和排線機(jī)構(gòu)(14)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述機(jī)架(3)的頂部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(7)上下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、張カ機(jī)構(gòu)(11)、收放線機(jī)構(gòu)(13)、主動(dòng)輪(34)和料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I)分別連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)為PLC或運(yùn)動(dòng)控制卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅棒或其它晶體材料的切割裝置，其特征是所述機(jī)架(3)的頂部設(shè)置有用于吊裝的吊環(huán)(8)，在機(jī)架(3)的下部設(shè)置有連接腳(15)。
10.實(shí)施權(quán)利要求I 9任ー權(quán)利要求所述的娃棒或其它晶體材料的切割裝置的ー種硅棒或其它晶體材料的切割方法，其特征是首先將金鋼石線由收放線機(jī)構(gòu)(13)中的放線輥出發(fā)、經(jīng)導(dǎo)線機(jī)構(gòu)(39)、張カ機(jī)構(gòu)(11)和主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)(12)，然后在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)上進(jìn)行纏繞，其中ー網(wǎng)的繞線為金鋼石線從主動(dòng)輪(34)上設(shè)置的動(dòng)カ主輥的第一條槽的下面進(jìn)來(lái)，然后金剛石線依次經(jīng)過(guò)上網(wǎng)下支撐輥(23)的上部、切割區(qū)域后，所述金鋼石線從對(duì)面的上網(wǎng)下支撐輥(23)上部，進(jìn)入從動(dòng)輪(38)上設(shè)置的從動(dòng)輥第一條槽的下面，拉至從動(dòng)輥的上面，然后從上網(wǎng)上支撐輥(35)的上面，經(jīng)切割區(qū)域，從對(duì)面上網(wǎng)上支撐輥(35)的上面進(jìn)入主動(dòng)輥的第二條槽的上面，繞至下面，依此循環(huán)，直至從主動(dòng)輥的最后一條槽的上面拉出，當(dāng)金剛石線在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)繞線完成后，金剛石線經(jīng)張カ機(jī)構(gòu)(11)和導(dǎo)線機(jī)構(gòu)(39)固定到收放線機(jī)構(gòu)(13)中的收線輥，形成ー個(gè)回路的切割網(wǎng)線，一網(wǎng)線在切割區(qū)域形成兩層；另ー網(wǎng)的繞線動(dòng)作同上；繞完線后，切割區(qū)域總共呈四層線，上下兩網(wǎng)的各兩層線網(wǎng)分別交錯(cuò)，即從上往下數(shù)分別是上網(wǎng)的上層一一下網(wǎng)的上層一一上網(wǎng)的下層一一下網(wǎng)的下層，由四層線交錯(cuò)形成了方硅芯的截面形狀；然后將粘接好的硅棒(9)置入料臺(tái)機(jī)構(gòu)(I)中，通過(guò)氣缸(28)將硅棒(9)頂端的料托(31)與托板(27)壓緊；所述料托(31)和托板(27)是兩個(gè)內(nèi)外球面接觸，將氣缸(28)松開(kāi)，操作人員可站在工作臺(tái)上將硅棒(9)校正，然后再把氣缸(28)壓緊，簡(jiǎn)單解決硅棒(9)的校準(zhǔn)問(wèn)題，避免了因硅棒(9)粘接誤差而導(dǎo)致切斜的現(xiàn)象，氣缸(28)的活塞桿上套有ー根強(qiáng)カ壓縮彈簧,與氣缸(28) —起將娃棒(9)壓緊，避免了在工作過(guò)程中因氣缸(28)失常而導(dǎo)致硅棒(9)壓不緊的現(xiàn)象；在硅棒(9)的下端設(shè)置有娃棒固定機(jī)構(gòu)(5),所述娃棒固定機(jī)構(gòu)(5)在娃棒(9)的外側(cè)面緩慢移動(dòng),其中娃棒固定機(jī)構(gòu)(5)中每ー個(gè)頂輪(21)后面均設(shè)有弾性體；上料后，頂輪(21)同時(shí)被弾性體壓緊頂在硅棒(9)上，所述硅棒固定機(jī)構(gòu)(5)同線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)—起上升；分別啟動(dòng)冷卻水、主軸動(dòng)カ機(jī)構(gòu)(12)收放線機(jī)構(gòu)(13)、排線機(jī)構(gòu)(14)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)對(duì)硅棒(9)進(jìn)行切割，待切害I]完成后，取下切割后的成品便完成了一次切割加工。
全文摘要
一種硅棒或其它晶體材料的切割裝置及其方法，涉及晶體切割領(lǐng)域，在機(jī)架(3)和側(cè)架(10)上分別設(shè)置有線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)(6)、硅棒固定機(jī)構(gòu)(5)、料臺(tái)機(jī)構(gòu)(1)和張力機(jī)構(gòu)(11)，通過(guò)將金剛石線在線網(wǎng)支撐機(jī)構(gòu)上反復(fù)纏繞形成上下兩層切割網(wǎng)，有效避免了硅芯截面走形的現(xiàn)象，同時(shí)通過(guò)張力機(jī)構(gòu)的設(shè)置即有效的保證了線網(wǎng)的平穩(wěn)切割，又避免了金剛石線在切割過(guò)程中發(fā)生脫線的現(xiàn)象，本發(fā)明通過(guò)料臺(tái)機(jī)構(gòu)和硅棒固定機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在實(shí)現(xiàn)硅棒牢固固定的同時(shí)，操作人員還可以任意調(diào)整硅棒的垂直度，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、效率高、能耗低、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)的區(qū)熔提拉法生產(chǎn)硅芯速度慢、能耗大等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)B28D5/04GK102689370SQ20121015207
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者趙中州, 趙春燕, 趙石磊, 趙紅霞 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)佑?xùn)|光電設(shè)備有限公司