一种半方晶棒切割系统的制作方法

1.本发明涉及硅晶加工技术领域，尤其涉及一种半方晶棒切割系统。


背景技术：

2.近年来随着光伏行业突飞猛进地扩张，硅单晶的产能持续增加。制备硅单晶的常用方法包括直拉法、区熔法等方法，采用此类方法制备的单晶硅均成圆柱型的晶棒。
3.光伏太阳能电池用的硅片以往均为正方形，普遍先用开方机将圆形晶棒切成方形晶棒后再进一步切割形成正方形硅片。随着太阳能电池板技术的发展，现开始使用半片即正方形硅片的一半，通过将经过开方机切割后的方形晶棒再沿轴线切成两个半方晶棒后进行切片。而使用现有的金刚线切方机直接对方形晶棒切割时，切方机上的金刚线容易断线，降低了切割效率且切割成本高。
4.因此，亟需一种半方晶棒切割系统以解决上述问题。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种半方晶棒切割系统，能够实现半方晶棒的自动化切割、提高了半片切割的效率且有效避免了金刚线的断线。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.本发明实施例提供一种半方晶棒切割系统，包括上下料装置、夹持装置、金刚线切割装置以及相对设置的两个按压装置；上下料装置用于放置工件，上下料装置设置在按压装置的第一方向的一侧；夹持装置用于夹持工件并带动工件移动至两个按压装置的工作台上；金刚线切割装置设置在按压装置的第二方向的一侧，用于切割待切割的第一工件，第一工件切割后形成两个第二工件；按压装置用于压紧并带动切割后的两个第二工件反向移动形成金刚线切割装置中金刚线退回的行走空间。
10.优选地，按压装置包括支座、回转压紧机构、第一水平驱动机构、工作台以及第二水平驱动机构；回转压紧机构设置于支座的顶端，第一水平驱动机构与回转压紧机构连接并驱动回转压紧机构沿第一方向直线运动；工作台设置于支座的侧壁近另一按压装置的一侧，第二水平驱动机构与工作台连接并驱动工作台沿第一方向直线运动。
11.优选地，回转压紧机构包括活塞杆、压板、密封套以及回转升降气缸；压板设置于活塞杆的顶端，密封套套设在活塞杆的外侧且与压板的底端固定连接；活塞杆和密封套之间设置有导向套，导向套的底端与回转升降气缸的顶端固定连接，导向套的内壁与活塞杆的外壁贴合，导向套、活塞杆、密封套和压板之间形成气密封室，气密封室用于与进气接头连通，当进气接头连通气体后，气体经过气密封室后通过导向套和密封套之间的缝隙排出；第一水平驱动机构与回转升降气缸连接，以带动回转升降气缸沿第一方向直线运动；回转升降气缸与活塞杆的底端连接且驱动活塞杆升降以及回转运动。
12.优选地，第二水平驱动机构包括气缸和伸缩杆；气缸设置于支座的侧壁且位于工作台的下方，气缸与伸缩杆连接且驱动伸缩杆带动工作台沿第一方向直线运动。
13.优选地，按压装置还包括橡胶条；橡胶条设置在压板的底端一侧以接触工件。
14.优选地，夹持装置包括机械手和机械手驱动机构，机械手用于夹持工件；机械手驱动机构包括机械手升降组件和机械手水平移动组件，机械手升降组件与机械手连接以带动机械手升降运动，机械手水平移动组件与机械手升降组件连接，以带动机械手沿第一方向水平移动。
15.优选地，机械手包括移动板、两个夹爪以及驱动两个夹爪相对运动的驱动件；移动板与机械手升降组件连接，两个夹爪相对的设置在移动板的下方，驱动件与夹爪连接驱动两个夹爪相向或相反运动以夹持或释放工件。
16.优选地，金刚线切割装置包括进给机构以及设置在进给机构上的切割头，进给机构带动切割头沿第二方向运动以切割第一工件。
17.优选地，进给机构包括固定座、设置在固定座上的导轨以及与导轨滑动连接的滑板；切割头包括连接板、设置在连接板上的转动轮及与转动轮转动连接的金刚线；连接板与滑板的底端连接，滑板带动连接板沿第二方向移动以使金刚线切割第一工件。
18.优选地，连接板上设有朝向按压装置开口的u型槽，转动轮设置在u型槽的上下两端。
19.(三)有益效果
20.本发明的有益效果是：
21.本发明提供的一种半方晶棒切割系统，由于设置了上下料装置、夹持装置、金刚线切割装置以及相对设置的两个按压装置，进而实现了半方晶棒的自动化切割，提高了半片切割的效率。并且由于设置了按压装置，当金刚线切割装置上的金刚线对第一工件进行切割后，按压装置压紧并带动切割后的两个第二工件反向移动形成金刚线切割装置中金刚线退回的行走空间，以便于金刚线切割装置中金刚线的退回，避免了金刚线在退回过程中再次接触工件，进而有效避免了金刚线的断线。
附图说明
22.图1为本发明的半方晶棒切割系统的结构示意图；
23.图2为图1中相对设置的两个按压装置的结构示意图；
24.图3为图2中一侧按压装置的截面示意图；
25.图4为图2中回转压紧机构的结构示意图；
26.图5为图1中夹持装置的结构示意图；
27.图6为图5中机械手的结构示意图。
28.【附图标记说明】
29.1：上下料装置；
30.2：夹持装置；21：机械手；211：移动板；212：夹爪；213：驱动件；22：机械手驱动机构；221：机械手升降组件；222：机械手水平移动组件；
31.3：金刚线切割装置；31：进给机构；311：固定座；312：导轨；313：滑板；32：切割头；321：连接板；322：转动轮；323：金刚线；33：冷却机构；34：第一喷气件；35：第二喷气件；
32.4：按压装置；41：支座；42：回转压紧机构；421：活塞杆；422：压板；423：密封套；424：回转升降气缸；425：导向套；426：进气接头；427：气密封室；43：第一水平驱动机构；44：工作台；45：第二水平驱动机构；451：气缸；452：伸缩杆；46：驱动板；47：橡胶条；48：抵靠板。
具体实施方式
33.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.如图1所示，本发明实施例提供的一种半方晶棒切割系统，包括上下料装置1、夹持装置2、金刚线切割装置3以及相对设置的两个按压装置4。
35.其中，上下料装置1用于放置工件，上下料装置1设置在按压装置4的第一方向的一侧，夹持装置2用于夹持工件并带动工件移动至两个按压装置4的工作台44上，金刚线切割装置3设置在按压装置4的第二方向的一侧，用于切割待切割的第一工件，第一工件切割后形成两个第二工件，按压装置4用于压紧并带动切割后的两个第二工件反向移动形成金刚线切割装置3中金刚线323退回的行走空间。应当说明的是，第一方向为两个按压装置4排布方向，第二方向与第一方向为垂直设置。第一工件为方形晶棒其水平截面为正方形，第二工件为半方晶棒其水平截面为正方形中线的一半。
36.本实施例提供的一种半方晶棒切割系统，由于设置了上下料装置1、夹持装置2、金刚线切割装置3以及相对设置的两个按压装置4，进而实现了半方晶棒的自动化切割，提高了半片切割的效率。并且由于设置了按压装置4，当金刚线切割装置3上的金刚线323对第一工件进行切割后，按压装置4压紧并带动切割后的两个第二工件反向移动形成金刚线切割装置3中金刚线323退回的行走空间，以便于金刚线切割装置3中金刚线323的退回，避免了金刚线323在退回过程中再次接触工件，进而有效避免了金刚线323的断线。
37.如图2-3所示，按压装置4包括支座41、回转压紧机构42、第一水平驱动机构43、工作台44以及第二水平驱动机构45，回转压紧机构42设置于支座41的顶端，第一水平驱动机构43与回转压紧机构42连接并驱动回转压紧机构42沿第一方向直线运动，工作台44设置于支座41的侧壁近另一按压装置4的一侧，第二水平驱动机构45与工作台44连接并驱动工作台44沿第一方向直线运动。
38.如图4所示，回转压紧机构42包括活塞杆421、压板422、密封套423以及回转升降气缸424。其中，压板422设置于活塞杆421的顶端，密封套423套设在活塞杆421的外侧且与压板422的底端固定连接，活塞杆421和密封套423之间设置有导向套425，导向套425的底端与回转升降气缸424的顶端固定连接，导向套425的内壁与活塞杆421的外壁贴合，导向套425、活塞杆421、密封套423和压板422之间形成气密封室427即形成气密封，气密封室427用于与进气接头426连通，回转升降气缸424与活塞杆421的底端连接且驱动活塞杆421升降以及回转运动。回转升降气缸424驱动活塞杆421转动，避免了夹持装置2在放置工件或夹持工件时与回转压紧机构42产生干涉，当夹持装置2在工作台44放置第一工件或在夹持工作台44上第二工件时，回转升降气缸424驱动活塞杆421转动进而带动活塞杆421上的压板422转动以让出工作台44的放置位置。回转升降气缸424驱动活塞杆421升降以适应按压不同规格尺寸
的工件。
39.回转压紧机构42在工作的过程中，当进气接头426连通气体后，进气接头426持续进行喷气，气体经过气密封室427后通过导向套425和密封套425之间的缝隙排出，进而避免第一工件在切割的过程中回转压紧机构42内进入灰尘或杂质，进而提高回转压紧机构42的可靠性，提高其使用寿命。其中，第一水平驱动机构43通过驱动板46与回转升降气缸424连接，第一水平驱动机构43带动驱动板46沿支座41的顶端移动，以带动回转升降气缸424沿第一方向直线运动，应当说明的是第一水平驱动机构43为设置在支座41顶端凹槽内的丝杠驱动机构，当然为了保证驱动板46的平稳运行，在丝杠驱动机构的两侧还设有直线导轨312，直线导轨312上滑动连接有滑块，滑块的顶端与驱动板46的底端连接。
40.具体地，第二水平驱动机构45包括气缸451和伸缩杆452，气缸451设置于支座41的侧壁且位于工作台44的下方，气缸451与伸缩杆452连接且驱动伸缩杆452带动工作台44沿第一方向直线运动。为了避免工件在压紧过程中损坏，按压装置4还包括橡胶条47，橡胶条47设置在压板422的底端一侧以接触工件。当夹持装置2将第一工件夹持至工作台44后，第一水平驱动机构43带动驱动板46及驱动板46上的回转压紧机构42沿第一方向相向运动，其中，在驱动板46上设有抵靠板48，以使两个按压装置4中的驱动板46上的抵靠板48向中间抵靠以抵接第一工件的两侧壁进而是第一工件自动定心，其中抵靠板48的边缘伸出驱动板46的边缘，在自动定心后，驱动板46带动抵靠板48退回一段距离不与工件接触，使工件在后续被压板422按压时仅受上下方向的力，进而避免工件在切割时受到水平方向的内应力，同时也提高按压效果。
41.如图5所示，夹持装置2包括机械手21和机械手驱动机构22，机械手21用于夹持工件。其中，机械手驱动机构22包括机械手升降组件221和机械手水平移动组件222，机械手升降组件221与机械手21连接以带动机械手21升降运动，机械手水平移动组件222与机械手升降组件221连接，以带动机械手21沿第一方向水平移动，进而实现机械手驱动机构22带动机械手21的升降以及水平移动。
42.如图6所示，机械手21包括移动板211、两个夹爪212以及驱动两个夹爪212相对运动的驱动件213，移动板211与机械手升降组件221连接，两个夹爪212相对的设置在移动板211的下方，驱动件213设置在移动板211上且与夹爪212连接驱动两个夹爪212相向或相反运动以夹持或释放工件的端部，为了增加夹爪212与工件之间的摩擦力，夹爪212的夹持面上均匀设有橡胶板。在本实施例中，驱动件213为丝杠以及减速机，减速机通过同步带带动丝杠转动，夹爪212通过转动块与丝杠连接，减速机驱动丝杠转动，进而使丝杠上的夹爪212相向或相反运动。
43.如图1所示，金刚线切割装置3包括进给机构31以及设置在进给机构31上的切割头32，进给机构31带动切割头32沿第二方向运动以切割第一工件。为了降低切割头32时的切割温度，金刚线切割装置3还设置有冷却机构33，冷却机构33中设有上下喷嘴分别对准工件的上下两面，通过喷出冷却液以降低切割温度，提高切割的可靠性。当然为了避免加工完成后，工件在移动过程中的冷却水滴落，还设有第一喷气件34和第二喷气件35，第一喷气件34设置于工作台44的上方，当切割完成后第一喷气件34工作吹干工件的上部，当夹爪212将第二工件夹起后，第二喷气件35工作吹干工件的下部。
44.其中，进给机构31包括固定座311、导轨312、与导轨312滑动连接的滑板313，为了
避免切割时的杂物飞溅提高滑板313和导轨312之间的可靠性，导轨312设置在固定座311的顶端。在本实施例中，切割头32包括连接板321、设置在连接板321上的转动轮322及与转动轮322转动连接的金刚线323，连接板321与滑板313的底端连接，滑板313带动连接板321沿第二方向移动以使金刚线323切割第一工件。当然，在实际应用的过程中，切割头32还包括排布线机构、收放线机构、张力系统等能够使金刚线323顺利转动的结构，在此不再赘述。为了避免滑板313在带动连接板321滑动的过程中与按压装置4产生干涉，连接板321上设有朝向按压装置4开口的u型槽，转动轮322设置在u型槽的上下两端。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
48.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。