一种单晶硅棒金刚线开方进刀装置的制作方法

本实用新型是关于单晶硅线切割加工辅助设备领域，特别涉及一种单晶硅棒金刚线开方进刀装置。

背景技术：

硅单晶材料是最为重要的光伏发电原材料，随着光伏行业迅猛发展，硅单晶产能不断提升。硅单晶常用制备方法有直拉法、区熔法等，此类方法制备的单晶硅均呈圆柱型。制备完成的单晶硅棒需经过截断、切方、磨削、切片等工序，加工出用于制造太阳能电池片的硅片。

在单晶硅切割领域，主要有盘锯切割、带锯切割、游离磨料线锯切割和金刚线切割。金刚线切割凭借切割稳定、效率高、硅损耗小等优良特性，正逐步取代游离磨料线锯切割及传统锯切割。

传统的单晶硅棒开方进刀装置一般采用多线切割的方式，此种结构笨重，需要占用很大空间。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、定位准确、排线均匀的金刚线开方进刀装置。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种单晶硅棒金刚线开方进刀装置，包括龙门架竖梁、直线进刀模组、导轮组件、工作台接近开关组件，所述龙门架竖梁上安装有导轨安装条；

所述直线进刀模组竖直安装在龙门架竖梁的导轨安装条上；直线进刀模组包括电机、进给电机座、进给单元联轴器、KK模组、导轮安装座、护罩安装顶板、风琴护罩、护罩密封垫、护罩底板、钣金件；

所述KK模组包括固定平台、丝杆、螺母、滑块、导轨，固定平台安装在龙门架竖梁的导轨安装条上；所述导轨设有两根，水平安装在固定平台上；所述滑块安装在导轨上，并通过螺母与丝杆相连，使滑块能沿着导轨上下移动；

所述进给电机座安装在护罩安装顶板上，电机安装在进给电机座上，电机通过进给单元联轴器与KK模组中的丝杆相连，用于通过丝杆控制滑块移动；导轮安装座固定在KK模组上的滑块上；所述风琴护罩设有两个，分别安装在护罩安装顶板和护罩底板上，并通过护罩密封垫密封，用于防止水和硅粉进入直线进刀模组上；护罩安装顶板上还安装有用于防水和硅泥的钣金件；

所述导轮组件包括导轮、导轮轮盖、导轮轮套、导轮轴承压盖、导轮锁紧螺钉、深沟球轴承、导轮轴，导轮组件通过螺纹安装在直线进刀模组的导轮安装座上；所述导轮轴安装在导轮安装座上；所述深沟球轴承设有两个，成对安装在(一个)导轮轴上，导轮锁紧螺钉用于对深沟球轴承进行轴向定位；所述导轮轮套安装在深沟球轴承上，导轮安装在导轮轮套上，导轮轮盖用于对导轮进行轴向固定；所述导轮轴承压盖安装在导轮轮套上，用于轴向固定轴承；导轮上开有导轮槽，金刚线能在导轮槽随深沟球轴承自由旋转；

导轮组件采用迷宫密封方式和气密封进行密封，用于防止水和硅泥进入腐蚀零件；所述迷宫密封方式具体是指：导轮轴设有3个依次排列的环形密封齿，在导轮轮套上设计有2个依次排列的环形密封齿，导轮轴上的环形密封齿和导轮轮套上的环形密封齿能形成一系列截流间隙与膨胀空腔，用于在水和硅泥通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的；所述气密封具体是指：在导轮轴中心设计有进气孔，在密封槽中设计有4个出气口，气体能从进气孔进入，从出气口出来，在迷宫密封间隙中形成气体保护，用于防止水和硅泥进入轴承腔；

所述工作台接近开关组件包括接近开关、接近开关安装座、接近开关安装垫板、接近开关滑块、接近开关连接板，接近开关连接板安装在龙门竖梁龙门架竖梁上，接近开关安装座安装在接近开关连接板上，接近开关安装垫板通过接近开关滑块安装在接近开关安装座上，使接近开关安装垫板能利用接近开关滑块在接近开关安装座上滑动，根据金刚线开始切硅棒的起始位置和切透单晶棒边皮时的位置来设置接近开关安装滑块的位置；接近开关安装在接近开关安装垫板上；工作台接近开关组件设有两个，分别上下安装在龙门架竖梁的导轨安装条上，安装在龙门架竖梁上部分的工作台接近开关组件中的接近开关为上位接近开关，安装在龙门架竖梁下部分的工作台接近开关组件中的接近开关为下位接近开关，用于限制直线进刀模组中的导轮安装座的上下位移，直线进刀模组从上位接近开关开始切割晶棒，到下位接近开关完成对晶棒的开方。

作为进一步的改进，所述导轨安装条和直线进刀模组的安装面的安装精度为0.025mm，保证了进给模组的垂直度。

作为进一步的改进，所述电机采用伺服电机。

作为进一步的改进，所述KK模组中的导轨采用直线导轨。

作为进一步的改进，所述接近开关采用磁性开关。

作为进一步的改进，龙门架设有两个，每个龙门架设有前后两个安装有直线进刀模组、导轮组件、工作台接近开关组件的龙门架竖梁，两个龙门架呈左右对称布置，金刚线绕过导轮的方式为：金刚线从收放线轮出来，绕过左侧龙门架上的两个导轮，经过换向导轮绕过右侧龙门架上的两个导轮，最后绕回到收放线轮，并保证绕在导轮上的金刚线保持在同一水平上，两条金刚线能对水平放置的晶棒实现开方。

本实用新型的工作原理：在晶棒开方的过程中，在水平方向上，金刚线在收放线轮的驱动下沿着导轮高速移动来对晶棒进行切割；在竖直方向上，四组进刀装置的四个伺服电机同时运行，晶棒开方的进刀量通过伺服电机控制，其金刚线竖直方向的进刀量为6mm/s；进刀组件在竖直方向运动的过程中，上下两个位置分别装有接近开关，两个接近开关的距离大于晶棒的直径，进刀装置在上位接近开关开始开方，随着开方完成，装置触碰下位接近开关，进刀装置停止进刀进给运动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单紧凑，使用本实用新型进行金刚线进刀开方，能够使晶棒的切割刀痕小、切割面质量高。

附图说明

图1为本实用新型的三维视图。

图2为本实用新型中直线进刀模组的示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图中的附图标记为：1龙门架竖梁；2直线进刀模组；3导轮组件；4工作台接近开关组件；5伺服电机；6进给电机座；7进给单元联轴器；8护罩安装顶板；9KK模组；10导轮安装座；11导轮；12导轮轮盖；13导轮轮套；14导轮轴承压盖；15导轮锁紧螺钉；16深沟球轴承；17导轮轴；18风琴护罩；19护罩密封垫；20护罩底板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示的一种单晶硅棒金刚线开方进刀装置包括龙门架竖梁1、直线进刀模组2、导轮组件3、工作台接近开关组件4。

龙门架竖梁1上安装有导轨安装条，直线进刀模组2竖直安装在龙门架竖梁1的导轨安装条上，导轨安装条和直线进刀模组2的安装面具有很高的安装精度，保证了进给模组的垂直度。如图2、图3所示，直线进刀模组2包括电机、进给电机座6、进给单元联轴器7、KK模组9、导轮安装座10、护罩安装顶板8、风琴护罩18、护罩密封垫19、护罩底板20、钣金件。

所述KK模组9包括固定平台、丝杆、螺母、滑块、导轨，固定平台安装在龙门架竖梁1的导轨安装条上；所述导轨设有两根，水平安装在固定平台上；所述滑块安装在导轨上，并通过螺母与丝杆相连，使滑块能沿着导轨上下移动。

所述进给电机座6安装在护罩安装顶板8上，电机安装在进给电机座6上，电机通过进给单元联轴器7与KK模组9中的丝杆相连，用于通过丝杆控制滑块移动，导轮安装座10固定在KK模组9上的滑块上；这里的电机采用伺服电机5。所述风琴护罩18设有两个，分别安装在护罩安装顶板8和护罩底板20上，并通过护罩密封垫19密封，用于防止水和硅粉进入直线进刀模组2上；护罩安装顶板8上还安装有用于防水和硅泥的钣金件。

所述直线进刀模组2导轨采用直线导轨。

导轮组件3包括导轮11、导轮轮盖12、导轮轮套13、导轮轴承压盖14、导轮锁紧螺钉15、深沟球轴承16、导轮轴17，导轮组件3通过螺纹安装在直线进刀模组2的导轮安装座10上。所述导轮轴17安装在导轮安装座10上；所述深沟球轴承16设有两个，分别安装在导轮轴17上，导轮锁紧螺钉15用于对深沟球轴承16进行轴向定位；所述导轮轮套13安装在深沟球轴承16上，导轮11安装在导轮轮套13上，导轮轮盖12用于对导轮11进行轴向固定；所述导轮轴承压盖14安装在导轮轮套13，用于压紧导轮11，防止其晃动；导轮11上开有导轮槽，金刚线能在导轮槽随深沟球轴承16自由旋转。

导轮组件3采用迷宫密封方式和气密封进行密封，用于防止水和硅泥进入腐蚀零件。迷宫密封方式具体是指：在导轮轴17设计有3个依次排列的环形密封齿，在导轮轮套13上设计有2个依次排列的环形密封齿，安装时，导轮轴17上的密封齿和导轮轮套13上的密封齿形成一系列截流间隙与膨胀空腔，水和硅泥在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。导轮组件3同时还采用气密封，已防止水和硅泥进入；在导轮轴17中心设计有进气孔，在密封槽中设计有4个出气口，气体从进气孔进入，从出气口出来，在迷宫密封间隙中形成气体保护，使水和硅泥无法进入轴承腔。

工作台接近开关组件4包括接近开关、接近开关安装座、接近开关安装垫板、接近开关滑块、接近开关连接板，接近开关连接板安装在龙门竖梁龙门架竖梁1上，接近开关安装座安装在接近开关连接板上，接近开关安装垫板通过接近开关滑块安装在接近开关安装座上，使接近开关安装垫板能在接近开关安装座上调节位置；接近开关安装在接近开关安装垫板上，接近开关采用磁性开关。工作台接近开关组件4设有两个，上下安装在龙门架竖梁1的导轨安装条上，安装在龙门架竖梁1上部分的工作台接近开关组件4中的接近开关为上位接近开关，安装在龙门架竖梁1下部分的工作台接近开关组件4中的接近开关为下位接近开关，用于限制直线进刀模组2中的导轮安装座10的上下位移，直线进刀模组2从上位接近开关开始切割晶棒，到下位接近开关完成对晶棒的开方。

工作时，龙门架设有两个，每个龙门架设有前后两个安装有直线进刀模组2、导轮组件3、工作台接近开关组件4的龙门架竖梁1，即一台设备拥有4套该装置，四个导轮11分两组相对布置，并保证绕在导轮11上的金刚线保持在同一水平上，两组导轮11之间的距离即为晶棒开方完成的两对面的尺寸，可开方的晶棒长度为200mm～700mm。

在收放电机工作时，导轮11上的金刚线带动导轮11高速运行起来，同时4个伺服电机5同步工作，保证四个导轮11以相同的速度进刀，对晶棒进行线切割，按经验进刀速度为6mm/s，在此过程中伺服电机5带动丝杆使导轮11以一定的速度向下切割晶棒，切割完晶棒以后，进刀模组会自动触碰接近开关，掉落晶棒边皮以后，伺服电机5反向转动是导轮11回到晶棒开方位置，整个过程就完成了对晶棒的一次开方。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。