硅棒開方機的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種硅棒開方機，包括：機座，具有一開方切割區(qū)；用于承載豎直放置的硅棒的承載臺，設于機座上且位于開方切割區(qū)；設于機座上的線切割設備，包括：切割機架，設于機座上且鄰近于承載臺；線切割單元，設于切割機架且可升降地設于承載臺上方，線切割單元中包括有形成切割線網(wǎng)的切割線。相較于現(xiàn)有技術，本實用新型硅棒開方機利用承載臺承載豎直放置的硅棒，通過線切割設備直線向下來切割下方的硅棒，能實現(xiàn)自動化切割而完成硅錠開方作業(yè)，節(jié)省人工成本且提高生產效率。
【專利說明】
娃棒開方機
技術領域
[0001]本實用新型涉及工件加工技術領域，特別是涉及應用于硅棒的硅棒開方機。
【背景技術】
[0002]目前，隨著社會對綠色可再生能源利用的重視和開放，光伏太陽能發(fā)電領域越來越得到重視和發(fā)展。光伏發(fā)電領域中，通常的晶體硅太陽能電池是在高質量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠后通過多線鋸切割而成。
[0003]現(xiàn)有硅片的制作流程，一般是先將多晶硅脆狀材料提拉為單晶硅棒，然后采用開方機進行開方;此時，切割機構沿硅棒長度方向進給并在硅棒周向上切割出四個兩兩平行的平面，使得硅棒整體呈類長方體形;開方完畢后，再采用多線切片機沿長度方向對開方后的娃棒進行切片，得到所需娃片。
[0004]其中，現(xiàn)有的開方機，均是一次性能夠完成多根硅棒開方切割的結構設計，但是這種現(xiàn)有的娃棒開方機，雖然切割機構一次進給能夠完成多根娃棒的切割，但是由于娃棒根數(shù)較多，切割機構中切割線在布置走線時需要經過很多導線輪轉向，使其工作時能耗損失較大，降低了切割效率，為了保證切割效果，切割機構進給速度通常很慢，故整體切割效率實際并不高。同時，目前傳統(tǒng)的開方機由于切割單晶硅棒的數(shù)量多，導致切割導輪的間距越來越大，帶來的效率低下，截斷面與中心線偏差大，崩邊，且需要人工進行搬運，存在安全隱患。隨著單晶硅棒的成本不斷降低，對切割中產生無謂的損耗要求越來越高，以往的切割方式已不能滿足對現(xiàn)有單晶硅棒截斷的要求。
【實用新型內容】
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種硅棒開方機，用于解決現(xiàn)有的單次多根硅棒開方切割技術中存在的崩邊率較大、切割質量欠佳及切割效率較低等問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他目的，本實用新型提供一種硅棒開方機，包括:機座，具有一開方切割區(qū)；用于承載豎直放置的硅棒的承載臺，設于所述機座上且位于所述開方切割區(qū)；設于所述機座上的線切割設備，包括:切割機架，設于所述機座上且鄰近于所述承載臺；線切割單元，設于所述切割機架且可升降地設于所述承載臺上方，所述線切割單元中包括有形成切割線網(wǎng)的切割線。
[0007]可選地，所述娃棒開方機還包括定位結構，所述定位結構包括供定位所述娃棒底部的底部定位件，所述底部定位件為設于承載臺上的夾具、氣動吸盤、以及粘結連接面中的任一者。
[0008]可選地，所述定位結構還包括壓緊所述硅棒頂部的頂部壓緊件。
[0009]可選地，所述線切割單元包括:支架，通過一升降機構可升降地設于所述切割機架；以及至少一對切割輪組，對向設置于所述支架的相對兩側;每一個所述切割輪組包括相對設置的至少兩個切割輪和纏繞于至少兩個所述切割輪上的切割線。
[0010]可選地，一對所述切割輪組中分屬不同所述切割輪組中的兩條切割線相互平行。
[0011]可選地，所述線切割單元包括兩對切割輪組，兩對所述切割輪組中任意相鄰兩條所述切割線相垂直。
[0012]可選地，所述線切割單元還包括繞線輪和張力輪，設于所述切割機架。
[0013]可選地，所述硅棒開方機還包括用于將所述硅棒轉移至所述承載臺以及將所述硅棒從所述承載臺轉移出的工作轉移設備。
[0014]可選地，所述硅棒開方機還包括用于對所述承載臺上承載的所述硅棒進行檢位的娃棒檢位設備。
[0015]可選地，所述硅棒檢位設備包括C⑶攝像單元及圖像識別單元。
[0016]本實用新型的硅棒開方機，包括機座、位于開方切割區(qū)的承載臺、以及線切割設備，利用承載臺承載豎直放置的硅棒，通過線切割設備直線向下來切割下方的硅棒，能實現(xiàn)自動化切割而完成硅錠開方作業(yè)，節(jié)省人工成本且提高生產效率。
[0017]另外，本實用新型的硅棒開方機，單次僅切割一個單晶棒，相比于現(xiàn)有技術，可以大幅度縮短切割導輪的間距，不用剪線，崩邊率大大降低，極大地提高切割效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型硅棒開方機在第一視角下的立體結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型硅棒開方機在第二視角下的立體結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型硅棒開方機的正視圖。
[0021 ]圖4為本實用新型硅棒開方機的側視圖。
[0022]圖5為本實用新型硅棒開方機中定位結構的結構示意圖。
[0023 ]圖6為本實用新型娃棒開方機中定位結構中底部定位件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0025]請參閱圖1至圖6。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0026]請參閱圖1至圖4，顯示了本實用新型硅棒開方機在一個實施方式中的結構示意圖，其中，圖1為本實用新型硅棒開方機在第一視角下的立體結構示意圖，圖2為本實用新型硅棒開方機在第二視角下的立體結構示意圖，圖3為本實用新型硅棒開方機的正視圖，圖4為本實用新型硅棒開方機的側視圖。需說明的是，本實用新型中硅棒開方機除了可以對硅棒進行切割開方外，還可以對其它待切割工件進行切割，例如:玻璃蓋板、陶瓷、石墨、藍寶石等，以下實施例主要是以硅棒為例進行詳細說明?，F(xiàn)有的硅棒一般為圓柱形結構，通過硅棒開方機對硅棒進行開方，使得硅棒在開方處理后截面呈類矩形(包括類正方形)，而硅棒整體呈類長方體形(包括類立方體形)，包括四個豎切面和位于相鄰兩個豎切面之間的倒角面，以便于后續(xù)對開方后的硅棒進行切片，得到所需硅片。當然，所述截面可不必為方形，可以是更多邊或更少邊的形狀，并非以本實施例為限。
[0027]如圖1至圖4所示，本實用新型所提供的硅棒開方機，包括:機座11、承載臺12、線切割設備14、以及工作轉移設備。
[0028]以下對本實用新型硅棒開方機進行詳細說明。
[0029]機座11，作為本實用新型硅棒開方機的主體框架，承載臺12和線切割設備14等均設于機座11上。在本實施例中，機座11的前部具有一開方切割區(qū)。
[0030]承載臺12，設于機座11上且位于所述開方切割區(qū)的承載臺，用于承載硅棒20。在本實施例中，所述承載臺12為矩形的臺面結構，其截面大致呈，型，枕于機座11上。硅棒20是由多晶硅脆狀材料提拉而成單晶硅棒，一般為圓柱形結構，在實際應用中，呈圓柱形結構的硅棒20是圓形截面接觸的方式豎直放置于承載臺12上。
[0031]另外，為使得豎直放置的硅棒20能穩(wěn)固于承載臺12，本實用新型硅棒開方機還包括有定位結構。
[0032]所述定位結構包括供定位硅棒20底部的底部定位件，較佳地，在一實際應用中，所述底部定位件可以是固設于承載臺12上的硅棒夾具，該硅棒夾具包括底托151和設于底托151外周的夾爪153(請參閱圖5和圖6)，底托151與需限位的硅棒20相適配，夾爪153為多個(在本實施例中，由于是需要將硅棒由初始的圓形截面切割為類矩形截面，如此，要將硅棒沿著硅棒長度方向切割出四個兩兩平行的切割平面，因此，各個夾爪153的數(shù)量優(yōu)選為四個，分別自底托151的底部向上延伸出)。在一種情形下，對于夾爪153的設置，夾爪153可設計為具有彈性的彈性夾爪且夾爪153是嚙合連接于底托151的底部(夾爪153的連接端設置有齒盤1531，底托151的底部設有與齒盤1531嚙合的齒盤調節(jié)柱1532，齒盤調節(jié)柱1532上設計有多節(jié)調節(jié)齒。通過齒盤調節(jié)柱1532的上下運動即可控制夾爪153的開合)。如此，當硅棒20置放于底托151時，硅棒20抵靠于底托151且確保硅棒20與底托151同心，這時，夾爪153可很好地夾固住硅棒20底部。再有，為了防止夾爪153剮蹭劃傷硅棒20，夾爪153與硅棒20接觸的部位為圓滑設計或者在夾爪153中要與硅棒接觸的內表面增設緩沖墊。當然，硅棒夾具僅是一種較佳實施例，但底部定位件并不以此為限，在其他實施例中，底部定位件也可以是氣動吸盤或者涂覆有粘結劑的粘結連接面，應同樣具有將硅棒20穩(wěn)固于承載臺12上的效果。
[0033]此外，所述定位結構還可包括頂部壓緊件，用于壓緊硅棒20的頂部。在本實施中，頂部壓緊件可包括:活動設置的軸承161以及設置于軸承161底部的壓緊塊163，軸承161受一驅動裝置驅動(未在圖式中予以標示)而上下活動，壓緊塊163與硅棒20適配(壓緊塊163可以是與硅棒20的截面尺寸相適配的圓餅形壓塊)。
[0034]這樣，通過所述定位結構中的底部定位件和頂部壓緊件的相互配合，可將待切割的硅棒20穩(wěn)固于承載臺12上，確保了硅棒20在開方切割作業(yè)中的穩(wěn)定性及切割面的平整度。
[0035]線切割設備14，設于機座11上，包括:切割機架141和線切割單元。
[0036]切割機架141設于機座11的后部且鄰近于承載臺12。
[0037]線切割單元，設于切割機架且可升降地設于承載臺12上方。進一步地，線切割單元包括:支架143和至少一對切割輪組。支架143通過一升降機構可升降地設于切割機架141，在一實施例中，所述升降機構可設于切割機架141和對應的支架143的左右兩側，所述升降機構可包括:上下設置的滑軌、設于所述切割機架141上且順著所述滑軌的導向柱、以及設于支架143上導向板，所述導線板帶有供穿設于導向柱的導向孔。所述導向柱可以起到導向的作用，保證了支架143在進行升降運動時的運動穩(wěn)定度及豎直精度。
[0038]所述至少一對切割輪組，對向設置于支架143的相對兩側。每一個切割輪組包括相對設置的至少兩個切割輪145和纏繞于至少兩個切割輪145上的切割線146，一對切割輪組中分屬不同所述切割輪組中的兩條切割線146相互平行。每一個切割輪組中的兩個切割輪145之間的間距與硅棒20的截面尺寸相對應。具體來講，在一種情形下，線切割單元包括第一對切割輪組，所述第一對切割輪組包括第一切割輪組和第二切割輪組，分列于支架143的左右兩側，第一切割輪組包括前后設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第一切割線146，第二切割輪組也包括前后設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第二切割線146，第一切割線146與第二切割線146相互平行;在另一種情形下，線切割單元包括第二對切割輪組，所述第二對切割輪組包括第三切割輪組和第四切割輪組，分列于支架143的前后兩側，第三切割輪組包括左右設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第三切割線146，第四切割輪組也包括左右設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第四切割線146，第三切割線146與第四切割線146相互平行。在又一種情形下，線切割單元包括兩對切割輪組，即，第一對切割輪組和第二對切割輪組。所述第一對切割輪組包括第一切割輪組和第二切割輪組，分列于支架143的左右兩側，第一切割輪組包括前后設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第一切割線146，第二切割輪組也包括前后設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第二切割線146，第一切割線146與第二切割線146相互平行;所述第二對切割輪組包括第三切割輪組和第四切割輪組，分列于支架143的前后兩側，第三切割輪組包括左右設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第三切割線146，第四切割輪組也包括左右設置的兩個切割輪145，兩個切割輪145之間纏繞有第四切割線146，第三切割線146與第四切割線146相互平行。這樣，第一切割輪組中的第一切割線146、第二切割線146和第二切割輪組中的第三切割線、第四切割線中的任意相鄰兩條切割線相互垂直，四條切割線所圈定就是矩形形狀。
[0039]需特別說明的是，在前述說明中，線切割單元中既可以包括一對切割輪組(左右設置的第一對切割輪組或者前后設置的第二對切割輪組)也可以包括兩對切割輪組(左右設置的第一對切割輪組和前后設置的第二對切割輪組)，不過，針對一對切割輪組和兩對切割輪組而言，承載臺12以及定位結構的設置略有不同。特別地，針對一對切割輪組，要將硅棒20進行開方就需要兩次切割步驟，且在第一次切割之后，再次調整硅棒20的切割位置。在一較佳實施例中，可將承載臺及定位結構設置為旋轉式結構，例如:所述承載臺為可旋轉的轉盤，所述定位結構中的底部定位件固定于所述承載臺并跟隨所述承載臺轉動，所述定位結構中的頂部壓緊件中的軸承可受控而旋轉從而帶動壓緊塊旋轉。這樣，通過將承載臺及定位結構設置為旋轉式結構，就可順利地將硅棒20進行旋轉(例如旋轉90°)，從而使得那一對切割輪組中的兩條切割線能對旋轉后的硅棒20進行第二次切割，完成硅棒20的開方。
[0040]線切割單元還包括:繞線輪1471，設于切割機架141上，用于纏繞切割線；張力輪1472，設于切割機架141上，用于進行切割線的張力調整;導線輪1473，設于支架143上，用于實現(xiàn)切割線的導向。
[0041]工作轉移設備，用于完成硅棒20的轉移工作。具體地，所述工作轉移設備用于將硅棒20轉移至承載臺12以及將硅棒20從承載臺12轉移出。在一實施例中，所述工作轉移設備為一體式機械手。例如，所述一體式機械手包括:設于機座11或機座11殼體上的安裝柱(所述安裝柱在必要時可設計為上下活動式)，轉動設于所述安裝柱上的轉動臂，轉動連接于所述轉動臂的延伸臂，所述延伸臂的末端設有機械抓具。所述機械抓具，用于抓住待轉移的硅棒。在一實施例中，機械抓具為機械抓手，具有用于夾住硅棒的夾手，為防止機械抓手剮蹭劃傷硅棒，機械抓手與硅棒接觸的部位為圓滑設計或者在機械抓手中要與硅棒接觸的內表面增設緩沖墊。在一實施例中，機械抓具的端部具有真空吸附腔，據(jù)此吸附住待轉移的硅棒(例如，機械抓具中的真空吸附腔正對硅棒20的其中一個豎切面并吸附住硅棒20以硅棒豎直放置的方式進行轉移)。
[0042]為提升切割的精準度，本實用新型硅棒開方機還包括硅棒檢位設備，用于對承載臺上承載的所述硅棒進行檢位。優(yōu)選地，所述硅棒檢位設備包括CCD攝像單元及圖像識別單元。所述CCD攝像單元，用于采集硅棒20的圖像;所述圖像識別單元，與所述CCD攝像單元連接，用于識別所述CCD攝像單元采集到的硅棒圖像中的棱線(硅棒20上設有棱線)。線切割單元，則可沿所述硅棒圖像中的棱線而切割硅棒20并將硅棒20切割為截面為具有倒角的類矩形。具體地，所述圖像識別單元可通過例如微處理器系統(tǒng)(如單片機系統(tǒng)等)實現(xiàn)。
[0043]還有，本實用新型硅棒開方機還可包括硅棒清洗設備(未在圖式中予以顯示)，用于對經線切割設備14切割開方后的硅棒20進行清洗。一般，硅棒20經線切割設備14切割開方后，在切割過程中產生的切割碎肩會附著于硅棒20表面，因此，需要對硅棒20進行必要的清洗。一般地，所述硅棒清洗設備包括有清洗刷頭及與所述清洗刷頭配合的清洗液噴灑裝置，在清洗時，由所述清洗液噴灑裝置對著硅棒20噴灑清洗液(例如為純水)，同時，由電機驅動清洗刷頭(優(yōu)選為旋轉式刷頭)作用于硅棒20，完成清洗作業(yè)。
[0044]以下針對本實用新型硅棒開方機在實際應用中的操作流程進行詳細描述。在以下描述中，假定線切割單元是包括有兩對切割輪組。
[0045]首先，利用工作轉移設備將硅棒20轉移至承載臺12上(將硅棒豎直放置于承載臺12上)，并由底部定位件和頂部壓緊件相互配合而將待切割的硅棒20穩(wěn)固于承載臺12上(將硅棒20插入硅棒夾具，硅棒20抵靠于底托151且與底托151同心，利用夾爪153牢牢地夾固住硅棒20底部。)，利用硅棒檢位設備對承載臺上承載的所述硅棒進行檢位以確保硅棒20處于預定的放置位置；
[0046]然后，下降線切割單元中的支架143，使得支架143上的兩對切割輪組所形成的切割網(wǎng)(四條兩兩平行交叉的切割線146)以沿著硅棒20的長度方向(由于硅棒20是豎直放置于承載臺12的，故，硅棒20的長度方向即為豎直方向)對硅棒20進行切割，形成四個切割面(四個切割面中相對的兩個切割面相互平行，相鄰的兩個切割面相互垂直)，直至支架143上的兩對切割輪組所形成的切割網(wǎng)切割刀硅棒20的底部，使得圓柱形的硅棒20經開方后形成截面為類矩形的類長方體硅棒(包括四個豎切面和位于相鄰兩個豎切面之間的倒角面)。
[0047]接著，上升線切割單元中的支架143，使得支架143及其上的兩對切割輪組回退歸位。
[0048]在完成切割開方后，利用硅棒清洗設備對硅棒20進行清洗作業(yè)，8卩，由硅棒清洗設備中的清洗液噴灑裝置對著硅棒20噴灑清洗液(例如為純水)，同時，由電機驅動清洗刷頭作用于硅棒20進行洗刷。
[0049]最后，利用工作轉移設備將完成開方作業(yè)的硅棒20由承載臺12轉移出去。
[0050]本實用新型的硅棒開方機，包括機座、位于開方切割區(qū)的承載臺、以及線切割設備，利用承載臺承載豎直放置的硅棒，通過線切割設備直線向下來切割下方的硅棒，能實現(xiàn)自動化切割而完成硅錠開方作業(yè)，節(jié)省人工成本且提高生產效率。
[0051]另外，本實用新型的硅棒開方機，單次僅切割一個單晶棒，相比于現(xiàn)有技術，可以大幅度縮短切割導輪的間距，不用剪線，崩邊率大大降低，極大地提高切割效率。
[0052]本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。
[0053]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種硅棒開方機，其特征在于，包括: 機座，具有一開方切割區(qū)； 用于承載豎直放置的硅棒的承載臺，設于所述機座上且位于所述開方切割區(qū)；以及 設于所述機座上的線切割設備，包括:切割機架，設于所述機座上且鄰近于所述承載臺；線切割單元，設于所述切割機架且可升降地設于所述承載臺上方，所述線切割單元中包括有形成切割線網(wǎng)的切割線。2.根據(jù)權利要求1所述的娃棒開方機，其特征在于，還包括定位結構，所述定位結構包括供定位所述硅棒底部的底部定位件，所述底部定位件為設于承載臺上的夾具、氣動吸盤、以及粘結連接面中的任一者。3.根據(jù)權利要求2所述的硅棒開方機，其特征在于，所述定位結構還包括壓緊所述硅棒頂部的頂部壓緊件。4.根據(jù)權利要求1所述的硅棒開方機，其特征在于，所述線切割單元包括: 支架，通過一升降機構可升降地設于所述切割機架；以及 至少一對切割輪組，對向設置于所述支架的相對兩側;每一個所述切割輪組包括相對設置的至少兩個切割輪和纏繞于至少兩個所述切割輪上的切割線。5.根據(jù)權利要求4所述的硅棒開方機，其特征在于，一對所述切割輪組中分屬不同所述切割輪組中的兩條切割線相互平行。6.根據(jù)權利要求4所述的硅棒開方機，其特征在于，所述線切割單元包括兩對切割輪組，兩對所述切割輪組中任意相鄰兩條所述切割線相垂直。7.根據(jù)權利要求4所述的硅棒開方機，其特征在于，所述線切割單元還包括繞線輪和張力輪，設于所述切割機架。8.根據(jù)權利要求1所述的硅棒開方機，其特征在于，還包括用于將所述硅棒轉移至所述承載臺以及將所述硅棒從所述承載臺轉移出的工作轉移設備。9.根據(jù)權利要求1所述的硅棒開方機，其特征在于，還包括用于對所述承載臺上承載的所述硅棒進行檢位的硅棒檢位設備。10.根據(jù)權利要求9所述的硅棒開方機，其特征在于，所述硅棒檢位設備包括CCD攝像單元及圖像識別單元。
【文檔編號】B28D7/02GK205631055SQ201620474913
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】盧建偉
【申請人】上海日進機床有限公司