CN102248609A - 一种自定心同步夹紧的硅棒切方机 - Google Patents

Abstract

一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，包括进给滑台座、进给电机、进给滑台、纵向送料滑台、纵向送料电机、顶压装置、自定心双支撑定位夹紧装置、带锯侧面立架、锯条、液压站和电控箱，其中，自定心双支撑定位夹紧装置完成对待切割硅棒的自定心定位夹紧，使所有待切割硅棒的轴线处于同一轴线上，且保证待切割硅棒的两端面与轴线垂直，顶压装置能确保待切割硅棒在顶压状态夹紧可靠，实现待切割硅棒在加工过程中始终处于准确定位夹紧状态，由于对硅棒段的定位和夹紧采用了二步法，在整个切割加工过程中，硅棒既不粘胶，也不要多次定位装夹，只要一次装夹即可完成硅棒的四边切割加工，加工的尺寸精度和形位精度都比现有技术高，加工效率可提高25％～30％。

Description

一种自定心同步夹紧的硅棒切方机

技术领域：

本发明涉及硅棒加工设备，尤其涉及一种硅棒切方机。

背景技术：

在太阳能电池组件的生产过程中，将拉晶车间生产的硅棒加工成硅片必须依次经过切除两端多头、切段、切方和切片工序，在硅棒切割成硅棒段后，必须用切方机将硅棒段切割成截面形状为带圆角的正方形，俗称切方。目前，硅棒切方机按切割刀具分主要有两种，第一种为带状锯条切割机，另一种为锯盘切割机。带状锯条切割机在切割加工前，首先将切断后单晶硅棒的一端与定位短轴涂上胶经加热后压粘在一起，把四根这样的单晶硅棒靠定位短轴按棒中心垂直放置在设备的定位止口中，设备中的定位止口按正方形位置排布，带锯条从上向下切割，切割四次后整体旋转90度，再切割从上到下依次切割4次，共需切割八次完成四根硅棒的切割加工，切割完成后把每根单晶硅棒与定位短轴的结合体放置在加热的容器中，待胶溶化后取出单晶硅棒转入下道工序，定位短轴清洗后用于下一次的切割。用锯盘切割机进行硅棒切割时，同样需要对单晶硅棒进行四次切割加工，采用顶压装置顶住单晶硅棒的双端面进行定位夹紧，先对单晶硅棒预夹紧，再通过对单晶硅棒两端面的中心调整、校正后，再进行顶紧夹固，然后切割加工，第一条边切割结束后，进行纵向进给再切割第二条边，然后取下已切割两边的硅棒，用已有的平面进行定位，校正硅棒端面使之与下一台锯盘切割机的锯盘一冼，进行另两条边的切割，每根硅棒需安装二次，经过二台切割机才能完成单晶硅棒的切方。这两种硅棒切方工艺，在实际加工过程中都存在着不足，第一种工艺方法需要对单晶硅棒进行胶合，在加工完成后还需要进行加热溶胶，工序过程非常复杂，切割机需配备分度机构等需辅助装置，切割效率很低，同时，无法消除因单晶硅棒的外圆度差，加上表面粗糙不规则造成在前道割段工序后硅棒端面与硅棒中心轴线不垂直的缺陷，由于在切方工艺中，定位短轴是以单晶硅棒端面进行胶合的，很容易造成硅棒在切方过程中产生报废，这种切方工艺的缺点是：硅棒完成切方加工需要经过二次装夹，且每次装夹必须依靠人工对单晶硅棒进行校正，操作比较麻烦，调试效率很低，容易产生切方报废。

发明内容

为了克服现有硅棒切方机存在的上述不足，本发明提供了一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，它能克服硅棒外圆的圆柱度、圆度和表面粗糙对切方加工的影响，快速地对硅棒进行定位夹紧，整个切方过程，硅棒只要一次夹装就能完成四个面的切割加工，加工精度稳定可靠，硅棒装夹操作简单，对操作员工的技术要求不高。

本发明所采用的技术方案是：

一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，它包括进给滑台座、进给电机、进给滑台、纵向送料滑台、纵向送料电机、顶压装置、自定心双支撑定位夹紧装置、带锯侧面立架、锯条、液压站和电控箱，进给滑台安装在进给滑台座上，在进给滑台与进给滑台座之间设有由进给电机驱动的丝杆螺母直线运动机构；在进给滑台上设有纵向滑轨，纵向送料滑台与进给滑台上的纵向滑轨滑动配合，在纵向送料滑台与进给滑台之间设有由纵向送料电机驱动的丝杆螺母直线运动机构，顶压装置包括电动分度装置、左顶杆、右顶杆、顶压油缸、行程调节螺杆和调节手轮，左顶杆为电动分度装置的输出轴，右顶杆为顶压油缸的活塞杆，左顶杆和右顶杆同轴分布，电动分度装置固定安装在纵向送料滑台上，调节手轮固定安装在行程调节螺杆的外伸端，行程调节螺杆的两端可转动地固定安装在纵向送料滑台上，在顶压油缸的缸体上固定有与行程调节螺杆配合的螺母，当待切割硅棒的长度存在差别时，转动调节手轮，使顶压油缸处于能可顶压硅棒的位置；所述自定心双支撑定位夹紧装置由两个沿进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组由移动导向座、夹紧油缸、上夹持座滑板、下夹持座滑块、齿轮、下V型块和上V型块组成，在移动导向座上设有水平滑移槽、上竖直导向轨和下竖直导向轨，移动导向座通过水平滑移槽套装在纵向送料滑台上，在上夹持座滑板下端外侧面的下段设有驱动齿条边A，在上夹持座滑板的上端设有上耳座，上夹持座滑板套装在移动导向座的上竖直导向轨上，下夹持座滑块套装在移动导向座的下竖直导向轨上，在下夹持座滑块上设有下耳座和驱动齿条边B，齿轮安装在移动导向座上，齿轮的轴线与水平滑移槽的方向平行，齿轮位于驱动齿条边A和驱动齿条边B之间，且驱动齿条边A和驱动齿条边B均与齿轮啮合，下V型块安装在下夹持座滑块的下耳座上，上V型块安装在上夹持座滑板的上耳座上，且下V型块和上V型块的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布；夹紧油缸的缸体固定在移动导向座上，夹紧油缸的活塞杆与上夹持座滑板固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板的滑移方向平行。

进一步，所述下V型块和上V型块在水平面内可自由转动。

进一步，所述进给电机、纵向送料电机及顶压装置的电动分度装置中所用电机均为伺服电机。

本发明的动作要求如下：

第一步，调整顶压装置的顶压行程，根据待切割硅棒的轴向长度，通过调节手轮调节顶压装置的左顶杆和右顶杆处于顶压状态时的间距小于待切割硅棒的轴向长度，确保待切割硅棒在顶压状态时夹紧可靠；

第二步，上料，使自定心双支撑定位夹紧装置处于定位夹紧状态，即下V型块和上V型块之间的间隔处于最大位置，将待切割硅棒的两端分别搁置在两只下V型块上，启动夹紧油缸，使夹紧油缸处于伸展状态，此时，上夹持座滑板则沿移动导向座的上竖直导向轨向下移动，而下夹持座滑块则沿移动导向座的下竖直导向轨同步向上移动，从而完成对待切割硅棒的自定心定位夹紧，确保待切割硅棒的轴线始终处于同一轴线上，这样就能保证待切割硅棒的两端面与硅棒轴线垂直；

第三步，两端面顶压夹紧，启动顶压油缸，使顶压油缸的活塞杆处于伸展状态，此时，左顶杆和右顶杆即将待切割硅棒顶压夹紧；

第四步，松开自定心双支撑定位夹紧装置，当顶压装置将待切割硅棒牢固顶压夹紧后，使自定心双支撑定位夹紧装置处于松开初始状态；

第五步，纵向送料到位，启动纵向送料电机使纵向送料滑台向锯条靠近，当待切割硅棒达到切割位置时停止；

第六步，切割，启动切割电机带动锯条旋转切割，同时进给电机带动进给滑台作进给运动，当切割结束后，切割电机停止旋转，而进给电机则快速反向旋转，使进给滑台快退复位；

第七步，旋转分度，当硅棒完成上道切割并快退复位后，由顶压装置中的电动分度装置带动待切割硅棒12定向旋转90°；

第八步，依次切割其它三条连，重复第六步和第七步，直到完成硅棒的四边切割为止。

在本发明中，由于对硅棒段的定位和夹紧采用了二步法，第一步先由两个双V型块进行自定心定位同步移动夹紧，使待切割硅棒的轴线始终与进给方向平行，然后再由顶压装置对准待切割硅棒的两个端面进行液压顶压，实现待切割硅棒达到加工前的准确定位夹紧状态，最后将自定心双支撑定位夹紧装置松开，纵向送料、切割、快退复位、硅棒旋转分度、再切割第二面，如此循环，当硅棒全部切割结束后，进给滑台快退复位，即可取出已切方的硅棒，完成整个硅棒切割工作。在整个切割加工过程中，硅棒既不粘胶，也不要多次定位装夹，只要一次装夹即可完成硅棒的四边切割加工，加工的尺寸精度和形位精度都比现有技术高，同时加工效率可提高25％～30％，在实际生产过程中，待切割硅棒的长度会有一定变化，在本发明的顶压装置中设有行程调节机构。切方机的所有动作顺序及要求通过预设的控制程序由电控装置和油压***协同完成，因此，对操作人员的技术要求不高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中顶压装置的结构示意图；

图3为图1中的自定心双支撑定位夹紧装置的结构示意图；

图中：1-进给滑台座；2-进给电机；3-进给滑台；4-纵向送料滑台；5-纵向送料电机；6-顶压装置；7-自定心双支撑定位夹紧装置；8-带锯侧面立架；9-锯条；10-液压站；11-电控箱；12-待切割硅棒；31-纵向滑轨；61-电动分度装置；62-左顶杆；63-右顶杆；64-顶压油缸；65-行程调节螺杆；66-调节手轮；71-移动导向座；72-夹紧油缸；73-上夹持座滑板；74-下夹持座滑块；75-齿轮；76-下V型块；77-上V型块；711-水平滑移槽；712-上竖直导向轨；713-下竖直导向轨；731-驱动齿条边A；732-上耳座；741-下耳座；742-驱动齿条边B。

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，如图1所示，它包括进给滑台座1、进给电机2、进给滑台3、纵向送料滑台4、纵向送料电机5、顶压装置6、自定心双支撑定位夹紧装置7、带锯侧面立架8、锯条9、液压站10和电控箱11，进给滑台3安装在进给滑台座1上，在进给滑台3与进给滑台座1之间设有由进给电机2驱动的丝杆螺母直线运动机构；在进给滑台3上设有纵向滑轨31，纵向送料滑台4与进给滑台3上的纵向滑轨31滑动配合，在纵向送料滑台4与进给滑台3之间设有由纵向送料电机5驱动的丝杆螺母直线运动机构；顶压装置6如图2所示，它包括电动分度装置61、左顶杆62、右顶杆63、顶压油缸64、行程调节螺杆65和调节手轮66，左顶杆62为电动分度装置61的输出轴，右顶杆63为顶压油缸64的活塞杆，左顶杆62和右顶杆63同轴分布，电动分度装置61固定安装在纵向送料滑台4上，调节手轮66固定安装在行程调节螺杆65的外伸端，行程调节螺杆65的两端可转动地固定安装在纵向送料滑台4上，在顶压油缸64的缸体上固定有与行程调节螺杆65配合的螺母，当待切割硅棒12的长度存在差别时，转动调节手轮66，使顶压油缸64处于能可顶压硅棒的位置；所述自定心双支撑定位夹紧装置7由两个沿进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组如图3所示，它由移动导向座71、夹紧油缸72、上夹持座滑板73、下夹持座滑块74、齿轮75、下V型块76和上V型块77组成，在移动导向座71上设有水平滑移槽711、上竖直导向轨712和下竖直导向轨713，移动导向座71通过水平滑移槽711套装在纵向送料滑台4上，在上夹持座滑板73下端外侧面的下段设有驱动齿条边A731，在上夹持座滑板73的上端设有上耳座732，上夹持座滑板73套装在移动导向座71的上竖直导向轨712上，下夹持座滑块74套装在移动导向座71的下竖直导向轨713上，在下夹持座滑块74上设有下耳座741和驱动齿条边B742，齿轮75安装在移动导向座71上，齿轮75的轴线与水平滑移槽711的方向平行，齿轮75位于驱动齿条边A731和驱动齿条边B742之间，且驱动齿条边A731和驱动齿条边B742均与齿轮75啮合，下V型块76安装在下夹持座滑块74的下耳座741上，上V型块77安装在上夹持座滑板73的上耳座732上，且下V型块76和上V型块77的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布，下V型块76和上V型块77在水平面内能自由转动；夹紧油缸72的缸体固定在移动导向座71上，夹紧油缸72的活塞杆与上夹持座滑板73固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板73的滑移方向平行。在本例中，进给电机2、纵向送料电机5及顶压装置6的电动分度装置61中所用电机均为伺服电机。

Claims (3)

1.一种自定心同步夹紧的硅棒切方机，其特征是：它包括进给滑台座(1)、进给电机(2)、进给滑台(3)、纵向送料滑台(4)、纵向送料电机(5)、顶压装置(6)、自定心双支撑定位夹紧装置(7)、带锯侧面立架(8)、锯条(9)、液压站(10)和电控箱(11)，进给滑台(3)安装在进给滑台(1)上，在进给滑台(3)与进给滑台座(1)之间设有由进给电机(2)驱动的丝杆螺母直线运动机构；在进给滑台(3)上设有纵向滑轨(31)，纵向送料滑台(4)与进给滑台(3)上的纵向滑轨(31)滑动配合，在纵向送料滑台(4)与进给滑台(3)之间设有由纵向送料电机(5)驱动的丝杆螺母直线运动机构，顶压装置(6)包括电动分度装置(61)、左顶杆(62)、右顶杆(63)、顶压油缸(64)、行程调节螺杆(65)和调节手轮(66)，左顶杆(62)为电动分度装置(61)的输出轴，右顶杆(63)为顶压油缸(64)的活塞杆，左顶杆(62)和右顶杆(63)同轴分布，电动分度装置(61)固定安装在纵向送料滑台(4)上，调节手轮(66)固定安装在行程调节螺杆(65)的外伸端，行程调节螺杆(65)的两端可转动地固定安装在纵向送料滑台(4)上，在顶压油缸(64)的缸体上固定有与行程调节螺杆(65)配合的螺母，当待切割硅棒(12)的长度存在差别时，转动调节手轮(66)，使顶压油缸(64)处于能可靠顶压硅棒的位置；所述自定心双支撑定位夹紧装(7)由两个沿进给方向共线分布的自定心定位夹紧单元组成，每个自定心定位夹紧单元组由移动导向座(71)、夹紧油缸(72)、上夹持座滑(73)、下夹持座滑块(74)、齿轮(75)、下V型块(76)和上V型块(77)组成，在移动导向座(71)上设有水平滑移槽(711)、上竖直导向轨(712)和下竖直导向轨(713)，移动导向座(71)通过水平滑移槽(711)套装在纵向送料滑台(4)上，在上夹持座滑板(73)下端外侧面的下段设有驱动齿条边A(731)，在上夹持座滑板(73)的上端设有上耳座(732)，上夹持座滑板(73)套装在移动导向座(71)的上竖直导向轨(712)上，下夹持座滑块(74)套装在移动导向座(71)的下竖直导向轨(713)上，在下夹持座滑块(74)上设有下耳座(741)和驱动齿条边B(742)，齿轮(75)安装在移动导向座(71)上，齿轮(75)的轴线与水平滑移槽(711)的方向平行，齿轮(75)位于驱动齿条边A(731)和驱动齿条边B(742)之间，且驱动齿条边A(731)和驱动齿条边B(742)均与齿轮(75)啮合，下V型块(76)安装在下夹持座滑块(74)的下耳座(741)上，上V型块(77)安装在上夹持座滑板(73)的上耳座(732)上，且下V型块(76)和上V型块(77)的V形支承面的对称线处于同一直线上，两者对称分布；夹紧油缸(72)的缸体固定在移动导向座(71)上，夹紧油缸(72)的活塞杆与上夹持座滑板(73)固定连接，且活塞杆与上夹持座滑板(73)的滑移方向平行。

2.根据权利要求1所述自定心同步夹紧的硅棒切方机，其特征是：所述下V型块(76)和上V型块(77)在水平面内可自由转动。

3.根据权利要求1所述自定心同步夹紧的硅棒切方机，其特征是：所述进给电机(2)、纵向送料电机(5)及顶压装置(6)的电动分度装置(61)中所用电机均为伺服电机。

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