CN206436394U - 一种硅晶棒切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硅晶棒切割设备，其中：第一装夹座和第二装夹座均包括活动组件安装座、第一驱动组件和活动夹紧部件；第一装夹座包括驱动对应装夹主轴连接的第一伺服电机；还包括驱动第一装夹座沿装夹主轴轴向移动的第二驱动组件。在切割硅晶棒过程中，第一装夹座和第二装夹座上的装夹主轴夹持硅晶棒的主体，第一装夹座和第二装夹座上的活动夹紧部件夹紧被切割下的硅晶棒边皮料，所以硅晶棒边皮料并不会跌落，而是一直贴附在已切割成型的硅晶棒表面。相比于传统的粘接固定硅晶棒的方式，本实用新型提供的硅棒切割设备采用装夹方式固定硅晶棒和由硅晶棒上切下的边皮料，无需消耗粘胶剂，生产效率也大大的提高。

Description

一种硅晶棒切割设备

技术领域

本实用新型涉及半导体加工技术领域，特别涉及一种硅晶棒切割设备。

背景技术

在硅基太阳能电池生产过程中，首先需将晶体生长炉生长的硅晶棒进行切方处理、形成四角为圆弧的方棒，再将方棒切割成用于后续化学沉积的薄片。

为充分回收利用切割方棒后剩余的边皮料、防止边皮料损坏，现有技术中一般先将硅晶棒的端面和晶托上涂抹粘接剂、依靠粘接剂将硅晶棒固定在晶托上，再将粘接硅晶棒的晶托固定在切割设备上进行，由切割设备进行切方操作、使硅晶棒形成独立的方棒和边皮料；最后，再将粘接硅晶棒的晶托从切方机取下，采用热水软化粘接剂并取下硅晶棒。

采用现有技术中使用的粘接固定方式固定硅晶棒操作复杂、生产效率低下；另外，采用粘接剂粘接固定方式消耗大量的粘胶剂，增加了生产成本。

实用新型内容

为解决现有的硅晶棒切割设备采用粘接固定方式固定硅晶棒操作复杂、生产效率低下并且消耗大量粘胶剂的问题，本发使用新型提供一种新的硅晶棒切割设备。

本实用新型提供一种硅晶棒切割设备，包括：机架、第一装夹座、第二装夹座和第二驱动组件；

所述第一装夹座和所述第二装夹座均包括装夹主轴；所述第一装夹座的装夹主轴和所述第二装夹座的装夹主轴同轴设置地安装在所述机架上，并均可相对于所述机架转动；

所述第一装夹座的装夹主轴和所述第二装夹座的装夹主轴同轴设置；

所述第一装夹座和所述第二装夹座均包括活动组件安装座、第一驱动组件和活动夹紧部件；

所述第一装夹座上的活动组件安装座与装夹主轴固定连接；所述第一装夹座上的第一驱动组件和活动组件安装座固定连接；所述第一装夹座上的第一驱动组件和活动夹紧部件连接，并驱动活动夹紧部件沿所述装夹主轴的轴向移动；

所述第二装夹座上的活动组件安装座与装夹主轴固定连接；所述第二装夹座上的第一驱动组件和活动组件安装座固定连接；所述第二装夹座上的第一驱动组件和活动夹紧部件连接，并驱动活动夹紧部件沿所述装夹主轴的轴向移动；

所述第一装夹座上的活动夹紧部件和所述第二装夹座上对应的活动夹紧部件配合而夹紧从硅晶棒切下的同一块边皮料；

所述第一装夹座和/或所述第二装夹座还包括驱动对应所述装夹主轴连接的第一伺服电机；

所述第二驱动组件安装在所述机架上，用于驱动所述第一装夹座和/或所述第二装夹座沿所述装夹主轴轴向移动的第二驱动组件；所述第二驱动组件安装在所述机架上。

可选的，所述第一驱动组件为双作用气缸；所述活动夹紧部件为一端与所述双作用气缸的活塞杆固定连接的伸缩顶杆。

可选的，还包括机械手和第三驱动组件；所述机械手通过所述第三驱动组件和所述机架连接；所述第三驱动组件带动所述机械手相对于所述机架移动；

所述机械手包括本体部、第一手挡、第二手挡和第四驱动组件；

所述第四驱动组件与所述本体部固定连接；

所述第一手挡的夹持面和所述第二手挡的夹持面相对设置；

所述第四驱动组件驱动所述第一手挡和/或所述第二手挡相对移动，以改变所述第一手挡夹持面到所述第二手挡夹持面的距离。

可选的，所述第四驱动组件包括左右旋丝杠、第一直线导轨和第二伺服电机；

所述第一直线导轨和所述第二伺服电机均与所述本体部固定连接；所述左右旋丝杠与所述第二伺服电机的输出轴连接；

所述第一手挡和所述第二手挡均卡接所述第一直线导轨，并均可相对于所述第一直线导轨移动；

所述第一手挡和所述第二手挡分别与所述左右旋丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹连接。

可选的，还包括第五驱动组件和移动切割头；

所述第五驱动组件安装在所述机架和所述移动切割头之间，以驱动所述移动切割头沿所述装夹主轴的轴向往复移动；

所述移动切割头包括切割头基座、第三伺服电机、驱动轴、过线轮和切割线；

所述切割头基座和所述第五驱动组件连接；所述第三伺服电机、所述驱动轴和所述过线轮均安装在所述切割头基座上；所述第三伺服电机的输出轴与所述驱动轴连接，以通过所述驱动轴驱动所述过线轮转动；

所述切割线跨接在所述过线轮上，随所述过线轮转动而移动。

可选的，还包括两个收放线轮和分别驱动两个所述收放线轮转动的第四伺服电机；

两个所述收放线轮均安装在所述机架上；

两个所述收放线轮分别与所述切割线的两端连接。

可选的，还包括两个第六驱动组件；两个所述第六驱动组件分别安装在两个所述收放线轮和所述机架之间；所述第六驱动组件驱动所述收放线轮沿自身轴向往复移动。

可选的，还包括张力摆杆和张力导轮；所述张力摆杆和所述张力导轮连接；

连接所述移动切割头和所述收放线轮的切割线跨接所述张力导轮。

可选的，还包括供液装置；所述供液装置安装在所述移动切割头上；所述供液装置的供液口面向所述装夹主轴所在轴线。

本实用新型提供的硅晶棒切割设备，第一装夹座和第二装夹座；第一装夹座和第二装夹座上均安装可沿装夹主轴轴线移动的活动夹紧部件。在切割硅晶棒过程中，第一装夹座和第二装夹座上的装夹主轴可夹持硅晶棒的主体，第一装夹座的活动夹紧部件和第二装夹座中对应的活动夹紧部件夹紧被切割下的硅晶棒边皮料，所以硅晶棒边皮料并不会跌落，而是一直贴附在已切割成型的硅晶棒表面。而当第一装夹座和第二装夹座中的活动夹紧部件在对应的第一驱动组件驱动下向相反方向运动时，边皮料从切割成型的硅晶棒表面脱落并跌落至相应的边料盒中。相比于传统的粘接固定硅晶棒的方式，本实用新型提供的硅棒切割设备采用装夹方式固定硅晶棒和由硅晶棒上切下的边皮料，无需消耗粘胶剂，生产效率也大大的提高。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本实用新型的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本实用新型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型实施例中硅晶棒切割设备整体示意图；

图2是本实用新型实施例中第二装夹座和第二驱动组件结构示意图；

图3是本实用新型实施例中第二装夹座截面示意图；

图4是图3中A区域放大示意图；

图5是图3中B区域放大示意图；

图6是本实用新型实施例中机械手和第三驱动组件组装结构示意图；

图7是本实用新型实施例中机械手和第三驱动组件组装结构示意图；

图8是本实用新型实施例中移动切割头和第五驱动组件结构示意图；

图9是本实用新型实施例中收放线轮和第六驱动组件结构示意图；

其中：1-机架、2-第一装夹座、3-第二装夹座、31-装夹主轴、32-活动组件安装座、33-双作用气缸、34-伸缩顶杆、341-顶杆本体、342-连接销、343-双头顶紧块、344-压板、345-垫块、346-波纹管、35-第一伺服电机、36-封杆、361-球型凸面、37-弹簧、38-套合腔、39-环形密封件、391-进气孔、30-压紧块、301-限位环形槽、310-转向头、3101-限位凸起、3102-球型凹面、4-第二驱动组件、5-第三驱动组件、6-机械手、61-本体部、62-第一手挡、63-第二手挡、64-第四驱动组件、641-左右旋丝杠、642-第一直线导轨、643-第二伺服电机、7-移动切割头、71-切割头基座、72-第三伺服电机、73-驱动轴、74-过线轮、8-第五驱动组件、9-收放线轮、91-第四伺服电机、10-第六驱动组件、11-张力导轮、12-供液装置。

具体实施方式

本发明提供一种硅晶棒切割设备，可实现硅晶棒整体和边皮料的同时装夹，并可独立地释放边皮料，继而提高硅晶棒的装夹加工效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例中硅晶棒切割设备整体示意图。请参见图1，本实用新型实施例中的硅晶棒切割设备包括机架1、移动切割头7、第一装夹座2和第二装夹座3。第一装夹座2和第二装夹座3的自由端相向设置；第一装夹座2和第二装夹座3可夹持硅晶棒、配合移动切割头7实现硅晶棒的切割工作。

图2是本实用新型实施例中第二装夹座和第二驱动组件结构示意图。请参见图2，本实施例中第二装夹座3包括装夹主轴31、活动组件安装座32、第一驱动组件和活动夹紧部件。

其中，装夹主轴31安装在机架1上，并可相对于机架1沿自身轴线转动；活动组件安装座32固定安装在装夹主轴31上，随装夹主轴31转动而转动；第一驱动组件则固定安装在活动组件安装座32上，一端与活动夹紧部件连接，并可驱动活动夹紧部件沿装夹主轴31的轴向方向移动。

第一装夹座2也为与第二装夹座3相同或类似的结构，其也包括装夹主轴、活动组件安装座32、第一驱动组件和活动夹紧部件；第一装夹座3的装夹主轴也安装在机架1上，并可相对于自身的轴线转动；第一装夹座3的活动组件安装座固定安装在装夹主轴31上，随装夹主轴转动而转动；第一驱动组件则固定安装在活动组件安装座上，一端与活动夹紧部件连接，并可驱动活动夹紧部件沿装夹主的轴向方向移动。

第一装夹座2的装夹主轴31和第二装夹座3的装夹主轴31同轴设置；同样的，第一装夹座2上的活动夹紧部件和与之对应的第二装夹座3上的活动夹紧部件也同轴设置。当第一装夹座2和第二装夹座3夹紧待切割的硅晶棒后，第一装夹座2上的活动夹紧部件和第二装夹座3上的活动夹紧部件沿装夹主轴31的轴向方向移动靠近、夹紧待切割硅晶棒的边缘区域。第一装夹主轴31和第二装夹主轴31旋转而找正待切割硅晶棒后，移动切割头沿装夹主轴31的轴向切割硅晶棒。

因为第一装夹座2的活动夹紧部件和第二装夹座3中对应的活动夹紧部件夹紧被切割下的硅晶棒边皮料，所以在切割过程中边皮料并不会直接从硅晶棒主题上落下，而是一直贴附在已切割成型的硅晶棒表面。而当第一装夹座2和第二装夹座3中的活动夹紧部件在对应的第一驱动组件驱动下向相反方向运动时，边皮料从切割成型的硅晶棒表面脱落并跌落至相应的边料盒中。

相比于传统的粘接固定硅晶棒的方式，本实用新型提供的硅棒切割设备采用装夹方式固定硅晶棒和由硅晶棒上切下的边皮料，无需消耗粘胶剂，生产效率也大大的提高。

应当注意，上文中提及的活动夹紧部件可沿装夹主轴31的轴向方向移动指的是其可相对于活动组件安装座32以及装夹主轴31沿轴向方向移动。

为使第一装夹座2的装夹主轴和第二装夹座3的装夹主轴31在夹持硅晶棒后可相对机架1转动，在本实用新型实施例中的第二装夹座3上还安装有第一伺服电机35；第一伺服电机35安装在机架1上、并与装夹主轴31的一端连接。为保证第一装夹座2的装夹主轴31和第二装夹座3上的装夹主轴31能够同步转动，本实施例中仅设置一个第一伺服电机35。当然，在其他实施例中，伺服电机也可安装在第一装夹座2上。

另外，为使第一装夹座2上的装夹主轴31和第二装夹座3上的装夹主轴31可相对移动、实现整体夹持硅晶棒的目的，本实用新型实施例硅晶棒切割设备还包括驱动第二装夹座3沿装夹主轴31轴向移动的第二驱动组件4。请参见图2，可看出本实施例中的第二驱动组件4包括伺服电机、滚珠丝杠副和直线导轨；滚珠丝杠副中的丝杠和直线导轨均沿装夹主轴31的轴线设置；装夹主轴31和第一伺服电机35安装在第二装夹座3的支架上；滚珠丝杠副中的丝杠螺母与支架固定连接，支架两侧卡接直线导轨并可相对于直线导轨滑动。为检测装夹座移动的极限位置，防止滚珠丝杠副中的丝杠螺母脱离丝杠，在直线导轨上还安装有确定第二装夹座3移动极限位置的接近开关。

本实施例中，仅采用一个第二驱动组件4就可实现第一装夹座2中装夹主轴和第二装夹座3中装夹主轴31的相对运动，因此在第一装夹座2和机架1之间没有再设置对应的第二驱动组件4。而在其他实施例中，还可在第一装夹座2和机架1之间也可设置对应的第二驱动组件4。

图3是本实用新型实施例中第二装夹座截面示意图，图4是图3中A区域放大示意图。请参见图2-图4，本实用新型实施例中的第一驱动组件为双作用气缸33，双作用气缸33通过气缸安装柱、气缸安装板和安装杆固定在活动组件安装座32上。活动夹紧部件为一端与双作用气缸33中活塞杆固定连接的伸缩顶杆34。实际应用中，通过调整双作用气缸33两个气室的压力，就可使伸缩顶杆34沿装夹主轴31的轴线移动，完成夹紧硅晶棒或释放边皮料的动作。

请继续参见图3和图4，本实施例中，伸缩顶杆34包括顶杆本体341、连接销342、双头顶紧块343、压板344和垫块345。其中顶杆本体341通过联轴器与双作用气缸33的活塞杆连接，双头顶紧块343通过连接销342安装在顶杆本体341的自由端，压板344固定安装在双头顶紧块343的自由端，垫块345固定安装在压板344的表面。

因为双头顶紧块343通过一个连接销342安装在顶杆本体341的自由端，所以垫块345抵靠硅晶棒端面后，双头顶紧块343可根据硅晶棒端面的倾斜角度相对于连接销342转动，以使垫块345与硅晶棒的端面最大程度地贴合。请参见图2，本实施中，每个压板344上设置两个垫块345，两个垫块345的延伸方向均平行于连接销342，并且两个垫块345与硅晶棒接触的表面共面。

请继续参见图3和图4，本实施中，双头顶紧块343和顶杆本体341外侧还可设置波纹管346。双头顶紧块343绕连接销342旋转时，波纹管346可相应的旋转并产生弹性回弹力。如果双头顶紧块343的自由端没有抵靠硅晶棒，则波纹管346产生的弹性回弹力可使双头顶紧块343旋转至中间位置，两个垫块345与硅晶棒接触的表面垂直于装夹主轴31的轴向。此外，波纹管346与双头顶紧块343和顶杆本体341均密封连接，以防止硅晶颗粒进入波纹管346内侧，继而避免硅晶颗粒影响双头顶紧块343相对于连接销342的转动。

本实施例中，活动组件安装座32上具有第一通孔；伸缩顶杆34的顶杆本体341穿过第一通孔；为防止伸缩顶杆34相对于第一通孔转动，顶杆本体341和第一通孔之间还设置有限制顶杆本体341转动的导向平键。请继续参见图3和图4，为便于部件加工组装、提高第一通孔的长度，并防止导向平键脱离第一通孔，活动组件安装座32上设有顶紧销座和第二通孔；顶紧销座固定安装在活动组件安装座32上并穿过第二通孔，第一通孔设置在顶紧销座中间区域；顶紧销座的表面以顶杆本体341的表面均设置安装导向平键的凹槽，导向平键同时***两个凹槽、限制顶杆本体341转动。

如图3本发明实施中第二装夹座3还可包括封杆36和弹簧37。封杆36为沿装夹主轴31轴向设置的杆件，封杆36面向装夹主轴31的端面设置有盲孔，盲孔的尺寸略大于装夹主轴31的横截面尺寸。封杆36通过盲孔套接在装夹主轴31的自由端，可沿装夹主轴31的轴向方向相对于装夹主轴31滑动。

为实现随装夹主轴31转动，封杆36在圆周方向相对于装夹主轴31固定。具体应用中，装夹主轴31套合封杆36的圆周面上可设置外花键，封杆36的盲孔表面设置内花键，内花键和外花键配合保证封杆36和装夹主轴31在圆周方向的固定。另外，也可在封杆36和装夹主轴31之间导向平键，利用导向平键卡接限位方式实现封杆36和装夹主轴31在圆周方向的固定。

请继续参见图3，封杆36套合在装夹主轴31的自由端后，封杆36的侧壁和装夹主轴31自由端的端面将前述的盲孔部分区域围成套合腔38。弹簧37安装在套合腔38内,一端与装夹主轴31连接，另一端与封杆36连接。为便于弹簧37在装夹主轴31内的固定，在本实施例中，装夹主轴31的端面设置有安装定位弹簧37的盲孔，封杆36的盲孔底面设置有套合弹簧37的定位凸起。

可想到，在第一装夹座2和第二装夹座3没有装夹硅晶棒时，由于弹簧37的弹性回弹力作用，弹簧37没有压缩形变，封杆36和装夹主轴31处于最小套合状态。而当第一装夹座2和第二装夹座3夹持硅晶棒时，封杆36接触硅晶棒后，被硅晶棒推动而向装夹主轴31侧移动，随之弹簧37被压缩；在此过程中，由于弹簧37缓冲和蓄能作用，装夹主轴31的冲击作用不会直接作用到单晶棒端面上，所以可避免单晶棒端面突然受到较大冲击作用力而损坏。同时，因为弹簧37的缓冲和蓄能作用，实际应用中第一装夹和第二装夹装夹座可较快速地靠近，提高装夹效率。

本实施中的第二装夹座3利用弹簧37起到缓冲和蓄能作用；在其他实施例中也可采用螺纹管、弹性压杆和橡胶弹性棒等弹性部件代替弹簧37。

请继续参见图3，本发明实施例中的第二装夹座3还可包括环形密封件39；环形密封件39固定安装在装夹主轴31的外侧，并始终套合封杆36。可想到，封杆36相对于装夹主轴31滑动时，也相对于环形密封件39滑动。

实际应用中，为保证封杆36可相对于装夹主轴31和环形密封件39滑动，封杆36与装夹主轴31、封杆36与环形密封件39之间均具有一定尺寸的缝隙。硅晶棒切割过程中产生的硅晶颗粒可能进入封杆36和环形密封件39之间的缝隙内、刮伤封杆36和环形密封件39的表面。

为避免前述问题，环形密封件39的表面还设有进气孔391，进气孔391和前述缝隙连通。实际使用时，进气孔391连接供气装置，供气装置提供的压缩空气从进气孔391吹入、从封杆36和环形密封件39之间的缝隙边缘吹出，使封杆36和环形密封件39之间形成气密封，避免硅晶颗粒进入到缝隙内。

本实施例中，封杆36套合在装夹主轴31的外侧、相对沿装夹主轴31轴向滑动；应当注意，其他实施例中，也可在装夹主轴31的自由端开设盲孔，而将封杆36***到装夹主轴31自由端的盲孔中，实现封杆36相对装夹主轴31的滑动。相应的，为避免硅晶颗粒进入装夹主轴31和封杆36之间的缝隙内，装夹主轴31上可设置连通前述盲孔的通气孔，实际使用时向通气孔中吹入压缩空气，使封杆36和装夹主轴31的缝隙形成气密封。

图5是图3中B区域放大示意图。如图5，本实施例中的第二装夹座3还包括压紧块30和转向头310。

压紧块30具有同轴设置的第三通孔和第四通孔，第三通孔和第四通孔可均为圆柱型通孔，第三通孔的直径大于第四通孔的直径。压紧块30可固定安装在封杆36的自由端；压紧块30固定安装在封杆36的自由端时，第三通孔位于第四通孔和封杆36之间。如图5，当压紧块30固定安装在封杆36自由端时，第三通孔的圆周边缘被压紧块30的侧壁和封板围成面向轴心区域的限位环形槽301。

转向头310的圆周面侧设置有限位凸起3101。转向头310可从第三通孔侧***到压紧块30的第三通孔和第三通孔中。请参见图5，限位凸起3101卡接在限位环形槽301内。因此按照图5所示方式将压紧块30固定安装在封杆36的自由端时，转向头310也被安装在装夹主轴31的自由端。限位凸起3101的尺寸小于限位环形槽301的尺寸，因此限位凸起3101可在限位环形槽301内左右移动。

如图5，封杆36的自由端端面设有球型凸面361，转向头310面向封杆36的端面设有球型凹面3102，并且球型凸面361和球型凹面3102的半径相同。当封杆36被压紧块30卡接安装在封杆36的的自由端端面上时，球型凸面361和球型凹面3102贴合。因为限位凸起3101的尺寸小于限位环形槽301的尺寸，所以球型凹面3102可相对于球型凸面361转动，也就是转向头310可相对于球型凸面361转动。另外，转向头310被压紧块30卡接安装在装夹主轴31的端面时，转向头310的自由端端面凸出于压紧块30。

在硅晶棒安装在第一装夹座2和第二装夹座3间之前，硅晶棒的端面经过切割处理形成平面。由于切割误差，硅晶棒的端面并不完全垂直于硅晶棒的轴向方向。而采用前述具有转向头310的硅晶棒装夹座夹持硅晶棒，当转向头310的自由端贴合硅晶棒端面后，转向头310在硅晶棒的作用下相对于封杆36端面发生轻微转动，自动找正硅晶棒的轴向方向，使硅晶棒轴向平行于装夹主轴31的轴向，以使后续切割过程中切割设备能够沿硅晶棒轴向方向切割硅晶棒，提高硅晶棒的材料利用效率。

如图5，本实施例中，为防止硅晶颗粒进入封杆36和压紧块30之间的缝隙、以及防止硅晶颗粒进入压紧块30和转动头之间的缝隙，封杆36和压紧块30之间、压紧块30和转动头之前均设置有密封圈。

根据前文表述，本实施例中，球形凸面设置在封杆36的自由端上，转向头310面向封杆36的球型凹面3102设置在转向头310面向封杆36的端面上，实现转向头310相对封杆36的转动。在其他实施例中，将球形凸面设置在封杆36的自由端端面、将球形凸面设置在转向头310面向封杆36的端面，也可实现前述转向头310自动找正硅晶棒轴向的功能。

本实施例中，第二装夹座3既具有封杆36和弹簧37等组成的缓冲蓄能的机构，又具有转向头310和压紧块30等组成的硅晶棒轴向找正机构，两种机构通过封杆36连接。在其他实施例中，也可仅采用由封杆36和弹簧37等组成的缓冲蓄能的机构，也可仅采用由转向头310和压紧块30等组成的硅晶棒轴向找正机构。

应当注意，在其他实施例中，如果仅安装硅晶棒轴向找正机构，则压紧块30固定安装在装夹主轴31的自由端，限位环形槽301由压紧块30和装夹主轴31的端面围成，并且球形凸起和球形凹面之一设置在装夹主轴31的端面上。

本实施例中，第一装夹座2可采用类似第二装夹座3的结构，即第一装夹座2上的第一驱动组件可为双作用气缸33，活动夹紧部件可包括前述的伸缩顶杆34等部件；另外，第一装夹座2上也可安装诸如封板、弹簧37组成的弹性缓冲机构，以及安装压紧块30和转向头310组成的硅晶棒轴向找正机构。当然，在其他实施例中，第一装夹座2和第二装夹座3上的第一驱动组件也可以伺服电机，对应的活动夹紧部件可为固定在丝杠螺母副中螺母上的夹紧部件。

请继续参见图2，本实施例中，第二装夹座3上安装有四组第一驱动组件和对应的活动夹紧部件；四个活动夹紧部件设置在以装夹主轴31为轴心的通同心圆上，相邻活动夹紧部件之间夹角为90°。同样的，本实施例中，第一装夹座2上也安装四组位置对应的第一驱动组件和活动夹紧部件。上文中已提及，本实施例中，第一装夹座2的活动夹紧部件和第二装夹座3上的活动夹紧部件同轴设置；在其他实施例中，第一装夹座2上的活动夹紧部件和第二装夹座3上的活动夹紧部件也可有一定的错位，并不妨碍相互配合实现硅晶板边皮料的夹持操作。

本实施例中，硅晶板被切割为方棒，所以第一装夹座2和第二装夹座3上均设置四个活动夹紧部件；在其他实施例中，根据硅晶棒切割形状的不同，在两个夹紧座上还可设置其他数量的活动夹紧部件，并且活动夹紧部件的位置可根据硅晶棒切割形状设置。

为配合第一装夹座2和第二装夹座3实现自动化装夹和取放硅晶棒，本实用新型实施例中还包括用于抓取方硅晶棒的机械手6和驱动机械手6移动的第三驱动组件5。图6是本实用新型实施例中机械手和第三驱动组件结构示意图，图7是本实用新型实施例中机械手和第三驱动组件组装结构示意图。请参见图6和图7，机械手6包括本体部61、第一手挡62、第二手挡63和第四驱动组件64。其中第四驱动组件64安装在本体部61和第一手挡62以及本体部61和第二手挡63之间；第一手挡62的夹持面和第二手挡63的夹持面向相对设置；在第四驱动组件64的驱动下，第一手挡62和第二手挡可相对移动、改变夹持面之间的距离，继而实现夹持、释放硅晶棒的操作。

本实施例中，第一手挡62的夹持面和第二手挡63的夹持面均为内凹面，因此一个机械手6夹持硅晶棒后，可与硅晶棒形成四个夹持接触位置，保证夹持的可靠性。另外，为移动过程汇总硅晶棒的稳定性，本实用新型实施例设置了两套前述的机械手6，两套机械手6沿硅晶棒的轴向并排设置。

请继续参见图6和图7，本实施例中的第四驱动组件64包括左右旋丝杠641、第一直线导轨642和第二伺服电机643。其中，第一直线导轨642和第二伺服电机643均与本体部61固定连接，左右旋丝杠641与第二伺服电机643的输出轴连接。第一手挡62和第二手挡63均与第一直线导轨642卡接连接，并均可相对于第一直线导轨642移动。第一手挡62和第二手挡63分别与左右旋丝杠641的左旋螺纹和右旋螺纹连接，即第一手挡62和第二手挡63上分别具有配合左右旋丝杠641上左旋螺纹和右旋螺纹的螺纹孔。此处，为便于理解第一手挡62和第二手挡63如何有同一左右旋丝杠641相对移动，首先介绍下左右旋丝杠641的具体结构：左右旋丝杠641是在丝杠的两侧分别安装左旋螺纹和右旋螺纹的丝杠，左旋螺纹和右旋螺纹的旋向相反。因为左旋螺纹和右旋螺纹的旋向相反，所以当左右旋丝杠641转动时，与左旋螺纹和右旋螺纹分别螺纹配合的第一手挡62和第二手挡63顺着第一直线导轨642沿相反方向移动。

请参加图6和图7，在本实施例中，为方便第一手挡62和第二手挡63的移动，第二伺服电机643并不直接与左右旋丝杠641的一端固定连接，而是通过皮带轮和皮带与左右旋丝杠641连接。

可想到，在其他实施例中，也可采用本领域已知的其他类型驱动组件实现第一手挡62和第二手挡63的相对移动，例如可采用气缸驱动部件；另外，实际应用中，可使第一手挡62和第二手挡63其中之一相对本体部61移动，而另一个并不移动。

请继续参见图1、图6和图7，本实施例中，第三驱动组件5安装在机架1和机械手6的本体部61之间，可带动机械手6在三维空间移动。具体的，为实现三维方向移动，第三驱动组件5包括三个丝杠螺母副、三个伺服电机、三套直线导轨和三套固定直线导轨和三个固定架，以实现在三维空间中各个维度方向的直线运动。第三驱动组件5中各个部件的配合关系可参见图6和图7和前述采用丝杠螺母驱动的第二驱动组件4，在此不再展开描述。

如前文所述，本实施例中移动切割头7沿装夹主轴31的轴向移动切割硅晶棒，为此在移动切割头7和装夹主轴31之间还应当设置第五驱动组件8。图8是本实用新型实施例中移动切割头7和第五驱动组件8结构示意图，请参见图8，第五驱动组件8也是丝杠螺母副配合直线导轨在实现移动切割头7移动的形式，因此对第五实施例也不再展开描述，具体配合关系可参照第二驱动组件4中部件的连接关系。此外，为限制移动切割头7的移动位置，防止移动切割头7与第一夹持座和第二夹持座之一发生干涉，在第五驱动组件8上还设有检测移动切割头7运行极限位置的接近开关。

本实用新型实施例中，移动切割头7包括切割头基座71、第三伺服电机72、驱动轴73、过线轮74和切割线图中未示出。其中切割头基座71和第五驱动组件8中的螺母副固定连接。第三伺服电机72、驱动轴73和过线轮74均安装在切割头基座71上。

本实施例中，移动切割头上具有四组第三伺服电机72和对应的驱动轴73，四组第三伺服电机72分别驱动对应的驱动轴73转动；四个驱动轴73两两平行，每个驱动轴73上均固定安装两个过线轮74，切割线跨接相互平行的驱动轴73上的过线轮74，并跨接安装在切割头基座71上的其他过线轮74形成“井”字形切割线网，以将圆形硅晶棒切割为方形硅晶棒。当然，在其他实施例中，如果硅晶棒需切割为其他类型的结构，则应当对应地设置第三伺服电机72、驱动轴73、过线轮74和切割线。

另外，本实施例的硅晶棒切割设备还包括两个收放线轮9转动的第四伺服电机91，第四伺服电机91的移动速度转动，以使切割先从一个收放线轮9解缠绕、经过移动切割头7和再缠绕至另外一个收放线轮9上。

图9是本实用新型实施例中收放线轮和第六驱动组件结构示意图。请参见图9，本实施中，为使切割线均匀地缠绕在收放线轮9上或匀速的从收放线轮9上释放，本实施例中还包括两个分别与收放线轮9对应的第六驱动组件10；第六驱动组件10分别安装在两个收放线轮9和机架1之间，可驱动对应的收放线轮9沿自身轴向往复移动。

本实施例中，两个第六驱动组件10均采用丝杠螺母副驱动结构，在此不再对第六驱动组件10的结构展开描述，具体连接关系可参见第二驱动组件4。另外，本实施例中，在第六驱动组件10上还安装检测收放线轮9移动极限位置的接近开关；接近开关被触发后，第六驱动组件10中的伺服电机反向旋转，改变收放线轮9的移动方向。

为控制切割线的张紧度，保证硅晶板的切割质量，本实施例的硅晶棒切割设备还包括张力摆杆、张力导轮11。张力摆杆的输出轴和张力导轮11连接；连接移动切割头7和收放线轮9的切割线分别跨接对应的张力导轮11；张力导轮11通过检测切割先作用在张力导轮11上的作用力矩判断切割线的张力情况，继而调整收放线轮9的转动速度，使切割线的张力处于稳定状态。

此外，本实施例中的硅晶棒切割设备还包括供液装置12；供液装置12的供液口面向装夹主轴31所在轴线；供液装置12用于在硅晶棒切割过程中提供冷却液，保证切割先温度维持在稳定范围内；为便于和切割线配合，本实施例中的供液装置12安装直接安装在切割头基座71上，以随切割头基座71移动而移动。

本实施例硅晶棒切割设备采用的切割先为金刚线；金刚线为表面涂布有耐磨切割材料的高强度切割线，因此在实际应用中，无需再通过供液装置12提供砂浆促进切割；当然，在其他实施例中，切割线也可采用传统钢线，并使用供液装置12提供切割用砂浆。

另外，本实施例硅晶棒切割设备还包括放置待切割硅晶棒和已切割硅晶棒的移动料位车，料位车上具有放置待切割硅晶棒的第一料位和放置已切割硅晶棒的第二料位，机械手6可将待切割硅晶棒从第一料位上取下，并将已切割硅晶棒放置在第二料位上。此外，本实用新型实施例中的硅晶棒切割设备还包括一些***辅助装置，例如安装在机架1上的***钣金件和自动门***等。

采用本实用新型实施例的硅晶棒切割设备可实现硅晶棒的自动化取放切割，简要操作步骤如下：机械手6抓取位于第一料位上的待切割硅晶棒，将待切割硅晶棒移动至第一装夹座2和第二装夹座3之间；第一驱动组件驱动第一装夹座2和第二装夹座2相向运动，使第一装夹座2和第二装夹座3夹紧待切割的硅晶棒；随后，机械手6退出切割室，第一装夹座2和第二装夹座2带动待切割硅晶棒转动并找准切割位置，移动切割头7沿第一装夹座2轴向移动、切割硅晶棒；切割完成后，第一装夹座2和第二装夹座2上的伸缩顶杆配合将切下的边料皮释放至相应的承接装置上、以实现边皮料回收；最后，供液装置12自动清洗切割完成的硅晶棒后，机械手6再深入到切割室内，抓取切割的硅晶棒放置移动料位车的第二料位上。

以上对本实用新型实施例中的硅晶棒切割设备进行了详细介绍。本部分采用具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种硅晶棒切割设备，其特征在于，包括：机架(1)、第一装夹座(2)、第二装夹座(3)和第二驱动组件；

所述第一装夹座(2)和所述第二装夹座(3)均包括装夹主轴；所述第一装夹座(2)的装夹主轴和所述第二装夹座(3)的装夹主轴(31)同轴设置地安装在所述机架(1)上，并均可相对于所述机架(1)转动；

所述第一装夹座(2)和所述第二装夹座(3)均包括活动组件安装座、第一驱动组件和活动夹紧部件；

所述第一装夹座(2)上的活动组件安装座与装夹主轴固定连接；所述第一装夹座(2)上的第一驱动组件和活动组件安装座固定连接；所述第一装夹座上的第一驱动组件和活动夹紧部件连接，并驱动活动夹紧部件沿装夹主轴的轴向移动；

所述第二装夹座(3)上的活动组件安装座(32)与装夹主轴(31)固定连接；所述第二装夹座(3)上的第一驱动组件和活动组件安装座(32)固定连接；所述第二装夹座(3)上的第一驱动组件和活动夹紧部件连接，并驱动活动夹紧部件沿装夹主轴(31)的轴向移动；

所述第一装夹座(2)上的活动夹紧部件和所述第二装夹座(3)上对应的活动夹紧部件配合而夹紧从硅晶棒切下的同一块边皮料；

所述第一装夹座(2)和/或所述第二装夹座(3)还包括驱动对应所述装夹主轴(31)转动的第一伺服电机(35)；

所述第二驱动组件(4)安装在所述机架(1)上，用于驱动所述第一装夹座(2)和/或所述第二装夹座(3)沿所述装夹主轴(31)轴向移动。

2.根据权利要求1所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：所述第一驱动组件为双作用气缸(33)；所述活动夹紧部件为一端与所述双作用气缸(33)的活塞杆固定连接的伸缩顶杆(34)。

3.根据权利要求1所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：还包括机械手(6)和第三驱动组件(5)；所述机械手(6)通过所述第三驱动组件(5)和所述机架(1)连接；所述第三驱动组件(5)带动所述机械手(6)相对于所述机架(1)移动；

所述机械手(6)包括本体部(61)、第一手挡(62)、第二手挡(63)和第四驱动组件(64)；

所述第四驱动组件(64)与所述本体部(61)固定连接；

所述第一手挡(62)的夹持面和所述第二手挡(63)的夹持面相对设置；

所述第四驱动组件(64)驱动所述第一手挡(62)和/或所述第二手挡(63)相对移动，以改变所述第一手挡(62)夹持面到所述第二手挡(63)夹持面的距离。

4.根据权利要求3所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

所述第四驱动组件(64)包括左右旋丝杠(641)、第一直线导轨(642)和第二伺服电机(643)；

所述第一直线导轨(642)和所述第二伺服电机(643)均与所述本体部(61)固定连接；所述左右旋丝杠(641)与所述第二伺服电机(643)的输出轴连接；

所述第一手挡(62)和所述第二手挡(63)均卡接所述第一直线导轨(642)，并均可相对于所述第一直线导轨(642)移动；

所述第一手挡(62)和所述第二手挡(63)分别与所述左右旋丝杠(641)的左旋螺纹和右旋螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

还包括第五驱动组件(8)和移动切割头(7)；

所述第五驱动组件(8)安装在所述机架(1)和所述移动切割头(7)之间，以驱动所述移动切割头(7)沿所述装夹主轴(31)的轴向往复移动；

所述移动切割头(7)包括切割头基座(71)、第三伺服电机(72)、驱动轴(73)、过线轮(74)和切割线；

所述切割头基座(71)和所述第五驱动组件(8)连接；所述第三伺服电机(72)、所述驱动轴(73)和所述过线轮(74)均安装在所述切割头基座(71)上；所述第三伺服电机(72)的输出轴与所述驱动轴(73)连接，以通过所述驱动轴(73)驱动所述过线轮(74)转动；

所述切割线跨接在所述过线轮(74)上，随所述过线轮(74)转动而移动。

6.根据权利要求5所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

还包括两个收放线轮(9)和分别驱动两个所述收放线轮(9)转动的第四伺服电机(91)；

两个所述收放线轮(9)均安装在所述机架(1)上；

两个所述收放线轮(9)分别与所述切割线的两端连接。

7.根据权利要求6所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

还包括两个第六驱动组件(10)；两个所述第六驱动组件(10)分别安装在两个所述收放线轮(9)和所述机架(1)之间；所述第六驱动组件(10)驱动所述收放线轮(9) 沿自身轴向往复移动。

8.根据权利要求6所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

还包括张力摆杆和张力导轮(11)；所述张力摆杆和所述张力导轮(11)连接；

连接所述移动切割头(7)和所述收放线轮(9)的切割线跨接所述张力导轮(11)。

9.根据权利要求5所述的硅晶棒切割设备，其特征在于：

还包括供液装置(12)；所述供液装置(12)安装在所述移动切割头(7)上；所述供液装置(12)的供液口面向所述装夹主轴(31)所在轴线。