CN204278273U - 用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够减少切割损失且操作方便的用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置。该切割装置，包括支架、工作台，所述工作台上方设置有多个钢线切割装置，所述工作台的上表面的设置有滑槽，所述滑槽的方向与钢线的移动方向互相垂直，所述滑槽内设置有硅棒夹持装置，使用该切割装置可以很方便的将圆形硅棒切割成方形硅棒，整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割圆形硅棒，由于钢线较细，造成的单晶损失非常小，可以大大节约成本，同时，钢线切割出的方形硅棒表面非常光滑，无需对切割面进行处理即可使用，减少了截面处理工序，进一步降低了生产成本，提高了生产效率。适合在太阳能电池加工设备领域推广应用。

Description

用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池加工设备领域，尤其是一种用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置。

背景技术

21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就越来越大。

单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生长单晶硅的方法如下：将高纯度的多晶硅原料放入单晶炉的石英坩埚内，然后在低真空有流动惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(也叫做籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，此时，单晶硅进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两段呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能的材料。

在光伏行业中，采用直拉法制成的单晶硅棒一般横截面为原形，但是在很多情况下需要将圆形的硅棒切割成方形以便于使用，目前，对于如何将圆形硅棒切割成方形硅棒大都是采用金刚石锯片进行切割，由于金刚石锯片的厚度一般为3mm左右，如果用3mm厚的金刚石锯片切割单晶硅棒，就会有3mm的截口损失，切四个面至少要浪费12mm厚的单晶材料，单晶的利用率较低，而单晶价格昂贵，单晶利用率低就会导致单晶硅的生产成本大大增加，而且，使用金刚石锯片切高割籽晶，籽晶的切割面不光滑，还需要对切割面进行后续工序处理，不但工序复杂且成本也较，另外，现有的切割装置结构复杂，切割起来非常不方便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够减少切割损失且操作方便的用于将圆 形硅棒切割成方形硅棒的切割装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，包括支架、工作台，所述工作台上方设置有多个钢线切割装置，所述钢线切割装置包括主动线辊、无头钢线、第一线辊、第二线辊、第三线辊、第四线辊、第一导向辊、第二导向辊、第三导向辊、第四导向辊，所述主动线辊、第一线辊、第二线辊、第一导向辊设置在工作台的一侧且第一线辊设置在第二线辊的上方，所述第一导向辊设置在第二线辊的外侧且第一导向辊的辊轴中心线距离工作台的高度小于第二线辊的辊轴中心线距离工作台的高度，所述主动线辊)设置在第一导向辊的外侧，所述第三线辊、第四线辊、第一导向辊、第三导向辊、第四导向辊设置在工作台的另一侧，所述第三线辊位于第四线辊正上方，所述第二导向辊位于第三线辊的外侧，所述第三导向辊位于第四线辊的外侧，第四导向辊位于第三导向辊的外侧，且第二导向辊的辊轴中心线距离工作台的高度小于第三线辊的辊轴中心线距离工作台的高度，第四导向辊的辊轴中心线距离工作台的高度小于第三导向辊的辊轴中心线距离工作台的高度，所述无头钢线依次绕过主动线辊、第一线辊、第二线辊、第一导向辊、第三导向辊、第四线辊、第三线辊、第二导向辊、第四导向辊、主动线辊反复循环移动形成两条互相平行的竖直切割线，所述工作台的上表面的设置有滑槽，所述滑槽的方向与钢线的移动方向互相垂直，所述滑槽内设置有硅棒夹持装置，所述硅棒夹持装置包括设置在滑槽内的第一滑块与第二滑块，所述第一滑块、第二滑块分别设置在钢线的两侧，所述第一滑块上连接有用于使第一滑块沿滑槽滑动的驱动装置，所述第一滑块上固定有第一夹臂，所述第一夹臂的上端固定有第一水平顶杆，所述第二滑块上固定有第二夹臂，所述第二夹臂的上端固定有第二水平顶杆，所述第一水平顶杆与第二水平顶杆的轴心线相互重合，且第一水平顶杆的轴心线与钢线互相垂直，所述第一水平顶杆与第二水平顶杆分别顶在硅棒的两个端面中央，所述第一水平顶杆、第二水平顶杆的横截面积均为硅棒横截面积的1/3-1/2，所述第一滑块上固定有丝杆，所述第二滑块上设置有与丝杆相匹配的通孔，所述丝杆的末端穿过通过，所述丝杆的末端设置有调节螺母。

进一步的是，所述主动线辊、无头钢线、第一线辊、第二线辊、第三线辊、第四线辊、第一导向辊、第二导向辊、第三导向辊、第四导向辊的表面均设置有线槽。

进一步的是，所述驱动装置为气缸。

进一步的是，所述第一水平顶杆朝向第二水平顶杆的端面、第二水平顶杆朝向第一水平顶杆的端面均设置有多个锯齿。

本实用新型的有益效果是：该用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置在使用时，只需将需要切割的圆形硅棒放置在第一水平顶杆与第二水平顶杆之间，然后拧动调节螺母，使第二滑块逐渐向第一滑块靠近，第二滑块在靠近第一滑块的过程中，第二水平顶杆逐渐顶紧圆形硅棒从而将圆形硅棒夹紧，接着使主动线辊转动进而带动钢线高速移动，此时，通过驱动装置驱动第一滑块向两个互相平行的切割线靠近并接触，当圆形硅棒的端面与两个互相平行的切割线接触后，两个切割线对圆形硅棒的左部和右部进行切割，第一滑块继续移动直到圆形硅棒被完全切完，此时圆形硅棒被切出方形硅棒的两个表面，接着使主动线辊停止转动，并将圆形硅棒转动90度，使切割好的两个表面位于上下两侧，接着重复上述步骤将方形硅棒的剩余两个表面切割出来，整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割圆形硅棒，由于钢线较细，造成的单晶损失非常小，可以大大节约成本，同时，钢线切割出的方形硅棒表面非常光滑，无需对切割面进行处理即可使用，减少了截面处理工序，进一步降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1是本实用新型用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置的结构示意图；

图2是图1的右侧视图；

图中标记为：支架1、工作台2、钢线切割装置3、主动线辊301、无头钢线302、第一线辊303、第二线辊304、第三线辊305、第四线辊306、第一导向辊307、第二导向辊308、第三导向辊309、第四导向辊310、滑槽4、第一滑块5、第二滑块6、驱动装置7、第一夹臂8、第一水平顶杆9、第二夹臂10、第二水平顶杆11、丝杆12、调节螺母13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1、2所示，该用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，包括支架1、工作台2，所述工作台2上方设置有多个钢线切割装置3，所述钢线切割装置3包括主动线辊301、无头钢线302、第一线辊303、第二线辊304、第三线辊305、第四线辊306、第一导向辊307、第二导向辊308、第三导向辊309、第四导向辊310，所述主动线辊301、第一线辊303、第二线辊304、第一导向辊307设置在工作台2的一侧且第一线辊303设置在第二线辊304的上方，所述第一导向辊307设置在第二线辊304的外侧且第一导向辊307的辊轴中心线距离工作台2的高度小于第二线辊304的辊轴中心线距离工作台2的高度，所述主动线辊301设置在第一导向辊307的外侧，所述第三线辊305、第四线辊306、第一导向辊308、第三导向辊 309、第四导向辊310设置在工作台2的另一侧，所述第三线辊305位于第四线辊306正上方，所述第二导向辊308位于第三线辊305的外侧，所述第三导向辊309位于第四线辊305的外侧，第四导向辊310位于第三导向辊309的外侧，且第二导向辊308的辊轴中心线距离工作台2的高度小于第三线辊305的辊轴中心线距离工作台2的高度，第四导向辊310的辊轴中心线距离工作台2的高度小于第三导向辊309的辊轴中心线距离工作台2的高度，所述无头钢线302依次绕过主动线辊301、第一线辊303、第二线辊304、第一导向辊307、第三导向辊309、第四线辊306、第三线辊305、第二导向辊308、第四导向辊310、主动线辊301反复循环移动形成两条互相平行的竖直切割线，所述工作台2的上表面的设置有滑槽44，所述滑槽44的方向与钢线的移动方向互相垂直，所述滑槽44内设置有硅棒夹持装置，所述硅棒夹持装置包括设置在滑槽44内的第一滑块5与第二滑块6，所述第一滑块5、第二滑块6分别设置在钢线的两侧，所述第一滑块5上连接有用于使第一滑块5沿滑槽44滑动的驱动装置7，所述第一滑块5上固定有第一夹臂8，所述第一夹臂8的上端固定有第一水平顶杆9，所述第二滑块6上固定有第二夹臂10，所述第二夹臂10的上端固定有第二水平顶杆11，所述第一水平顶杆9与第二水平顶杆11的轴心线相互重合，且第一水平顶杆9的轴心线与钢线互相垂直，所述第一水平顶杆9与第二水平顶杆11分别顶在硅棒的两个端面中央，所述第一水平顶杆9、第二水平顶杆11的横截面积均为硅棒横截面积的1/3-1/2，所述第一滑块5上固定有丝杆12，所述第二滑块6上设置有与丝杆12相匹配的通孔，所述丝杆12的末端穿过通过，所述丝杆12的末端设置有调节螺母13。该用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置在使用时，只需将需要切割的圆形硅棒放置在第一水平顶杆9与第二水平顶杆11之间，然后拧动调节螺母13，使第二滑块6逐渐向第一滑块5靠近，第二滑块6在靠近第一滑块5的过程中，第二水平顶杆11逐渐顶紧圆形硅棒从而将圆形硅棒夹紧，接着使主动线辊301转动进而带动钢线高速移动，此时，通过驱动装置7驱动第一滑块5向两个互相平行的切割线靠近并接触，当圆形硅棒的端面与两个互相平行的切割线接触后，两个切割线对圆形硅棒的左部和右部进行切割，第一滑块5继续移动直到圆形硅棒被完全切完，此时圆形硅棒被切出方形硅棒的两个表面，接着使主动线辊301停止转动，并将圆形硅棒转动90度，使切割好的两个表面位于上下两侧，接着重复上述步骤将方形硅棒的剩余两个表面切割出来，整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割圆形硅棒，由于钢线较细，造成的单晶损失非常小，可以大大节约成本，同时，钢线切割出的方形硅棒表面非常光滑，无需对切割面进行处理即可使用，减少了截面处理工序，进一步降低了生产成本，提高了生产效率。

为了避免钢线在高速移动的过程发生蹿位，所述主动线辊301、无头钢线302、第一线辊303、第二线辊304、第三线辊305、第四线辊306、第一导向辊307、第二导向辊308、第三 导向辊309、第四导向辊310的表面均设置有线槽，将钢线限制在线槽内，由于钢线处于紧绷状态，因为无法从线槽内滑出，可以保证钢线稳定的快速移动。

所述驱动装置7可以采用电机驱动，为了避免圆形硅棒移动过快将钢线扯断，作为优选的方式是：所述驱动装置7为气缸，气缸在拉动第一滑块5时，可以根据圆形硅棒受到的作用力自适应调整，可以有效避免钢线被拉断的情况发生。

另外，为了避免圆形硅棒在切割过程中受到钢线的摩擦力转动，所述第一水平顶杆9朝向第二水平顶杆11的端面、第二水平顶杆11朝向第一水平顶杆9的端面均设置有多个锯齿，由于锯齿的存在，圆形硅棒在转动时受到的摩擦力较大，能够保证圆形硅棒在切割过程中不发生转动，保证切割出的表面平整。

Claims (4)

1.用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，其特征在于：包括支架(1)、工作台(2)，所述工作台(2)上方设置有多个钢线切割装置(3)，所述钢线切割装置(3)包括主动线辊(301)、无头钢线(302)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第三线辊(305)、第四线辊(306)、第一导向辊(307)、第二导向辊(308)、第三导向辊(309)、第四导向辊(310)，所述主动线辊(301)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第一导向辊(307)设置在工作台(2)的一侧且第一线辊(303)设置在第二线辊(304)的上方，所述第一导向辊(307)设置在第二线辊(304)的外侧且第一导向辊(307)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度小于第二线辊(304)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度，所述主动线辊(301)设置在第一导向辊(307)的外侧，所述第三线辊(305)、第四线辊(306)、第一导向辊(308)、第三导向辊(309)、第四导向辊(310)设置在工作台(2)的另一侧，所述第三线辊(305)位于第四线辊(306)正上方，所述第二导向辊(308)位于第三线辊(305)的外侧，所述第三导向辊(309)位于第四线辊(305)的外侧，第四导向辊(310)位于第三导向辊(309)的外侧，且第二导向辊(308)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度小于第三线辊(305)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度，第四导向辊(310)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度小于第三导向辊(309)的辊轴中心线距离工作台(2)的高度，所述无头钢线(302)依次绕过主动线辊(301)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第一导向辊(307)、第三导向辊(309)、第四线辊(306)、第三线辊(305)、第二导向辊(308)、第四导向辊(310)、主动线辊(301)反复循环移动形成两条互相平行的竖直切割线，所述工作台(2)的上表面的设置有滑槽(4)，所述滑槽(4)的方向与钢线的移动方向互相垂直，所述滑槽(4)内设置有硅棒夹持装置，所述硅棒夹持装置包括设置在滑槽(4)内的第一滑块(5)与第二滑块(6)，所述第一滑块(5)、第二滑块(6)分别设置在钢线的两侧，所述第一滑块(5)上连接有用于使第一滑块(5)沿滑槽(4)滑动的驱动装置(7)，所述第一滑块(5)上固定有第一夹臂(8)，所述第一夹臂(8)的上端固定有第一水平顶杆(9)，所述第二滑块(6)上固定有第二夹臂(10)，所述第二夹臂(10)的上端固定有第二水平顶杆(11)，所述第一水平顶杆(9)与第二水平顶杆(11)的轴心线相互重合，且第一水平顶杆(9)的轴心线与钢线互相垂直，所述第一水平顶杆(9)与第二水平顶杆(11)分别顶在硅棒的两个端面中央，所述第一水平顶杆(9)、第二水平顶杆(11)的横截面积均为硅棒横截面积的1/3-1/2，所述第一滑块(5)上固定有丝杆(12)，所述第二滑块(6)上设置有与丝杆(12)相匹配的通孔，所述丝杆(12)的末端穿过通过，所述丝杆(12)的末端设置有调节螺母(13)。

2.如权利要求1所述的用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，其特征在于：所述 主动线辊(301)、无头钢线(302)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第三线辊(305)、第四线辊(306)、第一导向辊(307)、第二导向辊(308)、第三导向辊(309)、第四导向辊(310)的表面均设置有线槽。

3.如权利要求2所述的用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，其特征在于：所述驱动装置(7)为气缸。

4.如权利要求3所述的用于将圆形硅棒切割成方形硅棒的切割装置，其特征在于：所述第一水平顶杆(9)朝向第二水平顶杆(11)的端面、第二水平顶杆(11)朝向第一水平顶杆(9)的端面均设置有多个锯齿。