1.本技术涉及硅工件加工技术领域,特别是涉及一种硅棒切磨一体机及硅棒切磨方法。
背景技术:2.目前,随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放,光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏发电领域中,通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭后通过多线锯切割及后续加工而成。
3.现有硅片的制作流程,以单晶硅产品为例,一般地,大致的作业工序可包括:先使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒;截断完成后,又使用硅棒开方机对截断后的短硅棒进行开方作业后形成截面呈(类)矩形的硅棒;再对开方后的各个硅棒进行磨面、倒角/滚圆等研磨作业,使得硅棒的表面整形达到相应的平整度及尺寸公差要求;后续再使用切片机对硅棒进行切片作业,则得到硅片。
4.不过,在一般情形下,在相关技术中,每个工序作业(例如切割开方、磨面、倒角/滚圆等)所需的作业是独立布置,相应的加工装置分散在不同的生产单位或生产车间或生产车间的不同生产区域,执行不同工序作业的工件的转换需要进行搬运调配,且在执行每一工序作业之前可能都需要进行预处理工作(例如夹持、对中等),这样,工序繁杂,效率低下,且易影响硅棒加工作业的品质,需更多的人力或转运设备,安全隐患大,另外,各个工序的作业设备之间的流动环节多,在工件转移过程中提高了工件损伤的风险,易产生非生产因素造成的不合格,降低了产品的合格率及现有的加工方式所带来的不合理损耗,是各个公司面临的重大改善课题。
技术实现要素:5.鉴于以上所述相关技术的缺点,本技术的目的在于公开一种硅棒切磨一体机及硅棒切磨方法,用于解决现有相关技术中存在的各个工序作业间效率低下及硅棒加工作业效果欠佳等问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的,本技术第一方面公开一种硅棒切磨一体机,包括:
7.机座,具有硅棒加工平台;所述硅棒加工平台包括至少一切割区位和至少一研磨区位;
8.硅棒转换装置,设于所述机座的硅棒加工平台上,包括转换主体、设于所述转换主体上的多个硅棒夹具、以及转换驱动机构,所述硅棒夹具用于夹持硅棒并使得夹持的硅棒的轴心线与水平线一致,所述转换驱动机构用于驱动多个硅棒夹具及其所夹持的硅棒在至少一切割区位和至少一研磨区位上转换位置;
9.至少一切割装置,设于对应的至少一切割区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业,以使得截面呈圆形的
待切割的硅棒经切割作业后形成截面呈类矩形的已开方的硅棒;以及
10.至少一研磨装置,设于对应的至少一研磨区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的已开方的硅棒进行研磨作业。
11.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒加工平台包括一切割区位和一研磨区位,其中,所述切割区位对应设有一切割装置,所述研磨区位对应设有一研磨装置。
12.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒加工平台包括两切割区位和一研磨区位,其中,所述每一个切割区位对应设有有一切割装置,所述研磨区位对应设有一研磨装置。
13.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒加工平台包括一切割区位和两研磨区位,其中,所述切割区位对应设有一切割装置,所述每一个研磨区位对应设有一研磨装置。
14.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割装置包括:切割安装结构,设于所述机座上且对应于切割区位;切割单元,设于所述切割安装结构上;所述切割单元包括设于所述切割安装结构上的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯;切割行进机构,用于驱动所述切割安装结构及其上的切割单元沿切割方向移动以令所述切割单元中的至少一切割线锯对切割区位处的待切割的硅棒进行切割作业;所述切割方向与所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒的轴心线一致。
15.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割单元包括两条平行的切割线锯,所述两条平行的切割线锯用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业以形成两个平行的侧切面。
16.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割装置还包括切割进退机构,用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。
17.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割装置还包括调距机构,用于调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
18.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割单元包括两条交叉的切割线锯,所述两条交叉的切割线锯用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业以形成两个相交的侧切面。
19.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割装置还包括切割进退机构,用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,以调整所述切割单元中两条交叉的切割线锯的切割位置;所述切割进退方向垂直于所述切割方向。
20.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒切磨一体机还包括:与所述切割单元对应的收放线单元。
21.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述切割线绕于所述多个切割轮以形成首尾相接的闭环切割线。
22.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒切磨一体机还包括边皮卸料装置,用于将所述线切割装置对硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业后产生的边皮
予以卸载。
23.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述研磨装置包括:磨具安装结构,设于所述机座上且对应于研磨区位;至少一对磨具,对向设置于所述磨具安装结构上;所述至少一对磨具之间形成研磨空间;磨具行进机构,用于驱动所述至少一对磨具沿研磨方向移动以令所述至少一对磨具对研磨区位处的已开方的硅棒进行研磨作业;所述研磨方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的已开方的硅棒的轴心线一致;磨具进退机构,用于驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,所述研磨进退方向垂直于所述研磨方向。
24.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具、精磨磨具、或粗磨磨具和精磨磨具的组合。
25.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述研磨装置还包括至少一倒角/滚圆磨具,用于对研磨区位处的已开方的硅棒进行倒角或滚圆作业。
26.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述倒角/滚圆磨具包括粗倒角/滚圆磨具、精倒角/滚圆磨具、或粗倒角/滚圆磨具和精倒角/滚圆磨具的组合。
27.在本技术第一方面的某些实施方式中,所述硅棒加工平台还设有等待区位;所述硅棒切磨一体机还包括硅棒移送装置,用于将待加工的硅棒装载至等待区位或者将加工后的硅棒由等待区位卸载。
28.本技术在第二方面公开一种硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括具有硅棒加工平台的机座,所述硅棒加工平台设有至少一切割区位和至少一研磨区位,所述硅棒切磨一体机还包括至少一切割装置、至少一研磨装置以及硅棒转换装置,所述硅棒切磨方法包括以下步骤:
29.令硅棒转换装置将硅棒转换至至少一切割区位,令所述至少一切割装置对相应的切割区位上的待切割的硅棒进行切割作业,以使得截面呈圆形的待切割的硅棒经切割作业后形成截面呈类矩形的已开方的硅棒;及
30.令硅棒转换装置转动预设角度以将已开方的硅棒由至少一切割区位转换至至少一研磨区位,令所述至少一研磨装置对相应的研磨区位上的已开方的硅棒进行研磨作业。
31.本技术公开的硅棒切磨一体机和硅棒切磨方法,集合了切割装置和研磨装置,可利用硅棒转换装置能将硅棒以卧式放置的方式在各个功能区位之间有序且无缝地进行转换,并利用切割区位对应的切割装置对卧式放置的硅棒进行切割作业以形成截面呈类矩形的硅棒以及利用研磨区位对应的研磨装置对切割开方后的硅棒进行研磨作业,从而完成硅棒的切割开方及研磨多工序的一体化作业,提高生产效率及产品加工作业的品质。
附图说明
32.本技术所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本技术所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下:
33.图1显示为本技术硅棒切磨一体机在一实施例中的结构示意图。
34.图2显示为本技术硅棒切磨一体机在一实施例中的俯视图。
35.图3显示为硅棒切磨一体机中硅棒夹具的部分结构示意图。
36.图4显示为本技术硅棒切磨一体机在另一实施例中的结构示意图。
37.图5和图6显示为本技术硅棒切磨一体机在又一实施例中的结构示意图。
38.图7显示为本技术硅棒切磨一体机在再一实施例中的结构示意图。
39.图8显示为所述本技术硅棒切磨一体机的倒角/滚圆装置在一实施例中的侧视图。
40.图9显示为本技术硅棒切磨一体机的倒角/滚圆装置在又一实施例中的侧视图。
具体实施方式
41.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
42.在下述描述中,参考附图,附图描述了本技术的若干实施例。应当理解,还可使用其他实施例,并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的,并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例,而并非旨在限制本技术。空间相关的术语,例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等,可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
43.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数,但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个或参数件与另一个或参数进行区分。例如,第一方向可以被称作第二方向,并且类似地,第二方向可以被称作第一方向,而不脱离各种所描述的实施例的范围。
44.再者,如同在本文中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解,术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组,但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的,或意味着任一个或任何组合。因此,“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个:a;b;c;a和b;a和c;b和c;a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时,才会出现该定义的例外。
45.在相关的针对硅棒的加工作业技术中,会涉及到例如切割开方、磨面、倒角等若干道工序。
46.一般地,现有的硅棒大多为圆柱形结构,通过硅棒开方设备对硅棒进行切割开方,使得硅棒在开方处理后截面呈类矩形(包括类正方形),而已切割开方的硅棒整体呈类长方体形(也可包括类立方体形)。所述类矩形包括相邻边正交或夹角范围在预定角度内的矩形,相邻边之间带圆角的矩形、相邻边之间带连接短边的矩形等。
47.以单晶硅棒为例,在某些相关技术中,单晶硅棒的形成工艺可包括:先使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒;截断完成后,又使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业形成截面呈类矩形的单晶硅棒。其中,使用硅棒截断机对原初的长硅棒进行截断作业以形成多段短硅棒的具体实现方式可参考例如为cn105856445a、cn105946127a、以及cn105196a等专利公开文献,使用硅棒开方机对短硅棒进行开方作业后形成截面呈类矩形的单晶硅棒的具体实施方式则可参考cn105818285a等专利公开文献。但
单晶硅棒的形成工艺并不见限于前述技术,在可选实例中,单晶硅棒的形成工艺还可包括:先使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成截面呈类矩形的长单晶硅棒;开方完成后,又使用硅棒截断机对切割开方后的长单晶硅棒进行截断作业形成短晶硅棒。其中,上述中使用全硅棒开方机对原初的长硅棒进行开方作业以形成呈类矩形的长单晶硅棒的具体实现方式可参考例如为cn003443a等专利公开文献。
48.在利用开方设备将圆柱形的单晶硅棒经切割开方形成类矩形的硅棒之后,可再利用研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、倒角(或滚圆)等作业。其中,上述中研磨设备对类矩形的硅棒进行磨面、倒角(或滚圆)等作业的具体实现方式可参考例如为cn105835247a等专利公开文献。
49.本技术的发明人发现,在相关的针对硅棒的加工作业技术中,涉及的切割开方、研磨(例如磨面、倒角等)等加工装置是彼此分散及独立布置的,执行不同工序作业的硅棒的转换需要进行搬运调配及加工前的预处理,存在工序繁杂及效率低下等问题。
50.本技术人有鉴于此,曾提出可将切割装置和研磨装置予以整合的硅棒切割一体机,例如cn212218917u、cn211492322u等专利公开文献,在这些技术方案中,待加工的硅棒是以竖立的方式进行的,即,硅棒的轴心与重垂线一致。
51.有鉴于此,本技术提出了一种硅棒切磨一体机,包括机座、硅棒转换装置、至少一切割装置、以及至少一研磨装置。所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台包括至少一切割区位和至少一研磨区位,所述硅棒转换装置包括转换主体、设于所述转换主体上的多个硅棒夹具、以及转换驱动机构,所述硅棒夹具用于夹持硅棒并使得夹持的硅棒的轴心线与水平线一致,所述转换驱动机构用于驱动多个硅棒夹具及其所夹持的硅棒在切割区位和研磨区位上转换位置,所述切割装置用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业,以形成截面呈类矩形的硅棒,所述研磨装置用于对所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业,从而完成硅棒的切割开方及研磨等多工序的一体化作业,提高生产效率及产品加工作业的品质。
52.本技术的硅棒切磨一体机,用于对硅棒进行切割开方及研磨等多工序的一体化作业。在实施例中,所述硅棒可例如为单晶硅棒,单晶硅棒即通过用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
53.在本技术提供的实施例中,为明确方向的定义与不同结构之间运作的方式,定义一个由第一方向、第二方向、第三方向定义的三维空间,所述第一方向、第二方向、第三方向均为直线方向且相互两两垂直,其中,第一方向和第二方向可构成一水平面,第三方向为与所述水平面垂直的竖直方向,也可称为垂向、上下方向或升降方向。
54.在本技术提供的任一实施例中,所述硅棒的端面是指代沿硅棒长度方向相对的两个面。例如对待切割的硅棒,其两个端面呈圆形或类圆形,所述硅棒的侧面为弧面;对于已切割开方的硅棒,其两个端面呈矩形或类矩形,所述硅棒的侧面即硅棒长度方向的通常呈矩形的四个侧面。
55.请参阅图1,显示为本技术硅棒切磨一体机在一实施例中的结构示意图,图2显示为本技术硅棒切磨一体机在一实施例中的俯视图。
56.本技术的硅棒切磨一体机用于对截面呈圆形的硅棒进行切割开方作业和研磨作
业,其中,所述硅棒可例如为单晶硅棒或多晶硅棒。以单晶硅棒为例,所述单晶硅棒是由原始硅棒经过硅棒截断并在之后经过硅棒开方装置进行开方所得,所述原始硅棒通常为通过用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
57.如图1和图2所示,本技术一实施例公开的硅棒切磨一体机,包括:机座11、硅棒转换装置12、切割装置13、以及研磨装置14。
58.所述机座作为硅棒切磨一体机的主体部件,用于提供硅棒加工平台。在某些示例中,所述机座的体积和重量均较大以提供大的安装面以及牢固的整机稳固度。应当理解,所述机座可作为硅棒切磨一体机中不同的执行加工作业的结构或部件的座体,机座的具体结构可基于不同的功能需求或结构需求变更。在某些示例中,所述机座包括用于承接所述硅棒切磨一体机中不同部件的固定结构或限位结构如底座、杆体、柱体、架体等均为本技术所述的机座。
59.同时,在某些示例中,所述机座可以为一体的底座,在某些示例中,所述机座可以包括多个相独立的底座。
60.所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台可根据硅棒加工作业的具体作业内容而划分为多个功能区位。例如,所述硅棒加工平台至少包括切割区位和研磨区位。应当说明的是,在本技术提供的各示例中,所述功能区位是以功能区位处的加工装置的行程路径及范围定义的,例如,所述硅棒切磨一体机的切割装置设于切割区位处,所述切割区位的范围为所述切割装置在完成切割开方作业的过程中所占据的范围;类似地,所述硅棒切磨一体机的研磨装置设于研磨区位处,所述研磨区位的范围为所述研磨装置在完成研磨作业的过程中所占据的范围。所述硅棒加工平台的形状可依据机座确定,又或可依据机座以及切割装置和研磨装置的加工需要共同确定。在图1和图2所示的实施例中,机座11上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个切割区位和一个研磨区位。在所述切割区位设有切割装置13,用于对位于切割区位处的待切割的硅棒进行切割开方作业,以形成截面呈类矩形的硅棒。在所述研磨区位设有研磨装置14,用于对位于研磨区位处的已开方的硅棒进行研磨作业。
61.所述硅棒转换装置设于机座的硅棒加工平台上,用于转运硅棒,例如,利用所述硅棒转换装置可将硅棒在切割区位和研磨区位上转换位置。在图1和图2所示的实施例中,硅棒转换装置12更包括转换主体121、设于转换主体121上的多个硅棒夹具122、以及转换驱动机构(未在图式中标识)。其中,设于转换主体121上的多个硅棒夹具122所对应的夹持中心线与水平线一致,应当理解,在此设置下,由所述硅棒夹具122所夹持的硅棒呈卧式状态。
62.所述转换主体可设于硅棒加工平台的中央区域,所述转换主体的各个侧面可作为安装面,用于安装多个硅棒夹具。在图1和图2所示的实施例中,在转换主体121的各个侧面上均安装有硅棒夹具122。在具体实现方式上,所述转换主体呈圆盘状、圆环状、方盘状或其他类似状。所述转换主体上设置的硅棒夹具的数量可以根据硅棒切磨一体机的布局而有不同的变化。
63.所述转换主体通过转换驱动机构驱动以令设于所述转换主体上的硅棒夹具在不同功能区位间切换,由此可实现硅棒夹具所夹持的硅棒在不同功能区位间转换位置,即可对硅棒完成不同的加工工序如切割开方作业和研磨作业。同时,所述转换主体上设置的多个硅棒夹具可分别处于不同功能区位,如此,在同一时刻,不同硅棒夹具所夹持的硅棒可在
不同的功能区位处分别进行相应的加工工序,例如,可令所述硅棒切磨一体机中切割装置和研磨装置同时处于工作状态,有利于提高加工效率。
64.例如,在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有两个功能区位,例如:一第一功能区位和一第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为两个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,另一个硅棒夹具也是与另一个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。
65.在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有三个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,两第一功能区位和一第二功能区位;或者,一第一功能区位和两第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为三个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这三个硅棒夹具两两之间所设置的角度也是与三个功能区位两两之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他两个硅棒夹具也是与另两个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。在一种可选示例中,所述硅棒加工平台上的第一功能区位、第二功能区位、以及第三功能区位两两之间呈120
°
分布,因此,与之对应地,所述转换主体上的三个硅棒夹具两两之间也呈120
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
66.在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括有四个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、一第三功能区位、以及一第四功能区位,或者,两第一功能区位和两第二功能区位,或者,两第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,一第一功能区位、两第二功能区位、以及一第三功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为四个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这四个硅棒夹具中相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与四个功能区位相邻两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他三个硅棒夹具也是分别与其他三个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业,可对位于第四功能区位的硅棒进行第四加工作业;
或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业。在一种可选实施例中,所述硅棒加工平台上的四个功能区位中相邻两功能区位之间呈90
°
分布,因此,与之对应地,输送本体上的四个硅棒夹具两两之间也呈90
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
67.在如图1和图2所示的实施例中,所述硅棒加工平台可包括有例如为等待区位、切割区位、以及研磨区位的三个功能区位,这三个功能区位两两之间呈120
°
分布,即,等待区位与切割区位相差120
°
,切割区位与研磨区位相差120
°
,研磨区位与等待区位相差120
°
。相应地,所述转换主体121上可设置三个硅棒夹具122,这三个硅棒夹具122两两之间呈120
°
分布,每一个硅棒夹具122均可夹持至少一个硅棒。在流水作业中,任一时刻,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,其他两个硅棒夹具则分别对应于其他两个功能区位,例如,当第一个硅棒夹具对应于等待区位时,第二个硅棒夹具则对应于切割区位以及第三个硅棒夹具对应于研磨区位,如此,可在等待区位控制第一个硅棒夹具装载新的硅棒或对第一个硅棒夹具所夹持的硅棒进行卸载作业,在切割区位对第二个硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业,在研磨区位对第三个硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
68.所述转换驱动机构(未在图式中标识)即可作为所述转换主体上硅棒夹具转换所处的功能区位的驱动机构。在某些实施例中,所述转换驱动机构包括换位转轴,如此,利用通过驱动换位转轴转动预设角度,可使得转换主体及其上设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。在某些实施例中,所述换位转轴位于转换主体的几何中心,且,所述换位转轴设于竖直方向。
69.所述换位转轴设于竖直方向,即,在转换过程中,设于所述转换主体上的硅棒夹具的高度不变,对应的硅棒夹具的夹持中心线高度不变。在此,所述硅棒切磨一体机的转换主体上的多个硅棒夹具设置为夹持中心线位于同一水平高度内,在转换主体受控转动的过程中,所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的水平高度不变,如此,任一所述硅棒夹具在装载硅棒时,将硅棒轴心线高度调节至同一预定高度,即可令硅棒轴心线与夹持中心线在第三方向(即竖直方向)对齐,所述预定高度即所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的同一水平高度。
70.可理解地,本技术所述的多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度,并非以将多个硅棒夹具的夹持中心线限制为同一精确的高度范围,在一些实施例中,当设于转换主体上的多个硅棒夹具对应的夹持中心线的高度差在预设范围内,即可认为所述多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度。再有,将多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度的设置也并仅是一种示例性说明,在其他实施例中,也可将多个硅棒夹具的夹持中心线设置为分别处于不同的水平高度上。
71.在另一些实施方式中,所述硅棒夹具对应的夹持中心线的高度还可由所述硅棒切磨一体机的控制系统获取,对应地,任一硅棒夹具在装载待加工硅棒时,将硅棒轴心线高度
调节至该硅棒夹具对应的水平高度。
72.所述硅棒夹具用于夹持硅棒的两个端面,对应地,硅棒夹具当然具有用于接触硅棒的一对端面的相对的两个夹持部,所述夹持中心线为所述两个夹持部对应硅棒两端的两个接触面的中心的连线;此处的夹持部的中心不以接触面的几何中心为限,也可为人为设定的接触面上的某一点;在本技术提供的一些实施例中,所述硅棒夹具还可带动硅棒沿硅棒轴心线方向转动,在此示例中,所述夹持中心线即为夹持部的转动轴方向。通常地,在实际加工场景中,为令硅棒由硅棒夹具带动转动时硅棒轴心线的位置(或高度)不变,在将待加工硅棒装载至硅棒夹具时,通常需令硅棒夹具的夹持中心线与硅棒轴心线对齐(即重合)。
73.如前所述,换位转轴受控后转动预设角度以使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。因此,所述转换驱动机构还包括用于驱动所述换位转轴转动的换位驱动单元。换位驱动单元,所述换位驱动单元用于驱动所述换位转轴转动预设角度以带动多个硅棒夹具作转换动作。
74.在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括:主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮,其中,所述主动齿轮轴接于所述驱动源,所述从动齿轮啮合于所述主动齿轮且连接于所述换位转轴。在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括驱动源,所述驱动源直接与所述换位转轴关联。其中,所述动力源可例如为伺服电机。
75.在实际应用中,以前述换位驱动单元包括主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮为例进行说明。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的线性设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位或之后的其他功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位或之前的其他功能区位。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位、之后的其他功能区位、之前的其他功能区位或邻近的前一个功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位、之前的其他功能区位、之后的其他功能区位或邻近的后一个功能区位。
76.在图1和图2所示的实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置。例如,以相邻两个功能区位相差120
°
(也可45
°
、60
°
、72
°
、90
°
、150
°
、180
°
或其他的预设角度)为例,假设,在一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第一功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮逆时针转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以顺时针转动预设角度120
°
,使得硅棒转换装置中那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第一功能区位转
运至第二功能区位。或者,在另一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第二功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮顺时针转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以逆时针转动预设角度120
°
,使得硅棒转换装置中的那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第二功能区位转运至第一功能区位。其中,所述预设角度并不作严格限定,例如前述的120
°
外,在实际加工场景中,所述预设角度可允许与120
°
存在一定偏差,例如所述预设角度可以为120
°±5°
,以及其他角度。
77.在实际加工场景中,为避免在持续加工中所述转换主体在多次转运后累积误差,要令所述硅棒夹具的夹持中心线与功能区位的长边方向平行或近似平行,所述预设角度还可由硅棒在当前功能区位的夹持中心线方向与下一功能区位的长边方向确定,例如,所述预设角度用于令硅棒夹具转运至下一功能区位后其夹持中心线与所述的下一功能区位的长边平行或近似平行,所述的平行或近似平行例如为硅棒的夹持中心线与所处功能区位的长边方向间夹角为0
°
~5
°
。
78.本技术的硅棒切磨一体机中所述硅棒夹具的夹持中心线均沿水平方向设置,在此,换位转轴设于竖直方向,当所述转换主体在带动硅棒夹具沿换位转轴转动时,硅棒夹具的夹持中心线仍沿水平方向(即硅棒夹具的夹持中心线为一水平线)。此外,当所述硅棒夹具夹持硅棒时,被夹持的硅棒的轴心线要求是沿水平方向设置或与水平线的偏差在预设范围内。因此,在某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持中心线与硅棒的轴心线重合。通常地,硅棒切磨一体机在工作状态下不同功能区位间所呈的角度为确定值,则将一硅棒夹具从一功能区位转移至另一功能区位时,可令换位转轴转动的预设角度与两个功能区位间所呈的角度相等。
79.如前所述,所述硅棒转换装置包括有多个硅棒夹具。例如图1及图2所示实施例中,在硅棒转换装置12中转换主体121的各个侧面均安装有硅棒夹具122,所述硅棒夹具122用于夹持住硅棒100,其中,在利用硅棒夹具122夹持住硅棒100时,被夹持的硅棒100的轴心线为一水平线。在本实施例中,上述各个硅棒夹具采用同一规格的,其结构及其工作原理均相同,但并不以此为限,在其他实施例中,上述各个硅棒夹具也可采用不同规格的。
80.关于硅棒夹具,任一个硅棒夹具包括一对夹臂和夹臂驱动机构。
81.请参阅图3,显示为硅棒切磨一体机中硅棒夹具的部分结构示意图。
82.如图3所示,所述硅棒夹具包括一对夹臂1221和夹臂驱动机构。
83.所述一对夹臂沿水平线对向设置,用于夹持硅棒的两个端面,以使得被夹持的硅棒呈卧式放置,即,硅棒的长度方向沿水平线放置,所述硅棒的端面即为长度方向两端的截面。在如图3所示的实施例中,所述一对夹臂1221中的两个夹臂从转换主体的一侧面朝外延伸出,其中,所述一对夹臂中的任一个夹臂设有夹持部1223,即,每一个夹臂1221都设有夹持部1223。
84.当然,所述硅棒夹具的具体结构与设置方位不以图3所示视图为限,例如,所述硅棒夹具的一对夹臂沿水平线对象设置,而夹臂则可设于竖直方向,也可如图3所示设于一水平线方向,可理解地,令所述硅棒夹具的夹持中心线为一水平线以卧式夹持硅棒即可。
85.请继续参阅图3,所述夹臂驱动机构可用于驱动一对夹臂中的至少一个夹臂沿水平线移动以调节所述一对夹臂之间的夹持间距。在图3的实施例中,所述一对夹臂中的两个
夹臂沿水平线对向设置,夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿着水平线移动,以调节相对设置的所述一对夹臂之间的夹持间距。
86.在本技术提供的实施例中,如图3所示,所述夹臂驱动机构可包括:开合导轨和开合驱动单元(未予以显示),其中,所述开合导轨沿水平线设于所述转换主体上,用于设置一对夹臂,所述开合驱动单元用于驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿所述开合导轨移动。
87.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线面向另一个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线背另一个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
88.假定所述一对夹臂中的第一个夹臂可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动,所述一对夹臂中的第二个夹臂则可通过例如夹臂安装座或类似结构固定设置于转换主体上。
89.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:丝杆和驱动源,其中,所述丝杆沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动源与所述丝杆关联,用于驱动所述丝杆转动以使所关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动源驱动所述丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机。在上述实施方式中,所述开合驱动单元仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述开合驱动单元可包括:齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述齿条沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动齿轮受控于所述驱动电机且与所述齿条啮合,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述齿条及其关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。
90.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相向移动,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相背移动,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
91.假定所述一对夹臂中的两个夹臂均可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动。
92.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:双向丝杆和驱动源,其中,双向丝杆沿水平线设置,双向丝杆即为左右旋丝杆,其在杆身上布设有两段螺纹,这两段螺纹的旋向相反,即,一段螺纹为左旋螺纹,另一段螺纹则为右旋螺纹,其中,左旋螺纹可与一对夹臂中的一个夹臂关联,右旋螺纹可与一对夹臂中的另一个夹臂关联,驱动源与双向丝杆关联,用于驱动双向丝杆转动以使所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,驱动源驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水
平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机,位于双向丝杆的中段。在上述实施方式中,所述夹臂驱动机构仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述夹臂驱动机构可包括:一对齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述一对齿条相互平行且均沿水平线设置,所述一对齿条中的一个齿条与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述一对齿条中的另一个齿条与所述一对夹臂中的第二个夹臂关联,所述驱动齿轮位于所述一对齿条之间以与所述一对齿条啮合且受控于所述驱动电机,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述一对齿条及其关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。
93.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部呈转动式设计,如图3所示,其中,图3显示为本技术的硅棒夹具在某些实施例中的部分结构示意图。如图3所示实施例中,任一个硅棒夹具包括夹持部转动机构1225,用于驱动硅棒夹具中夹臂上的夹持部转动。在本实施例的一实现方式中,在夹持部转动机构的驱动下使得夹臂的夹持部以所述硅棒轴心线为轴线转动,被夹持的硅棒发生相应的以硅棒轴心线为轴线的转动。在实际加工作业中,通过所述夹持部转动机构驱动硅棒沿其轴线转动,可调整所夹持的硅棒相对于切割装置或研磨装置的位置关系。
94.在某些实施方式中,所述夹持部为多点接触式夹持头,可理解地,所述多点接触式夹持头与硅棒端面间的接触方式并不限于点接触,例如图3所示实施例,所述夹持部例如具有多个凸出部1227以接触硅棒端面,其中每一凸出部1227与硅棒端面可为面接触。在一实现方式中,所述夹持部的凸出部还可通过沿水平线的弹簧连接至夹持部主体,由此可形成多点浮动接触,以令所述硅棒夹具在夹持硅棒端面时可适应于硅棒端面的平整度以夹紧硅棒。在一些示例中,所述夹持部用于接触硅棒端面的夹持部还可通过万向机构例如万向球连接至夹臂,所述夹持部由此可适应于夹紧具有不同倾斜度的硅棒端面。
95.在某些实施方式中,所述硅棒夹具的一对夹持部用于接触所述硅棒部分设置为刚性结构,以防止所夹持的硅棒在切割作业及研磨作业中被扰动而影响加工精度。
96.在实际应用中,所述夹持部转动机构可包括设于一对夹臂中的两个夹持部上且可转动的结构以及用于驱动两个可转动的结构中的至少一个转动的驱动源。
97.在本技术的某些实施例中,所述可旋转的平台可设置为具有锁定功能的铰接装置铰接成的整体,可沿水平线的轴线旋转。旋转轴的轴线连接于所述夹持部转动机构。
98.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部可设置为一可旋转的圆台,所述圆台的圆形平面与硅棒端面接触,在贴紧硅棒端面后保持与硅棒端面相对静止。所述硅棒夹持部还包括锁紧结构,在对某一选定的平面进行研磨时所述夹臂夹持部处于锁紧状态。在不同磨面的切换中,所述硅棒夹持部在夹持部转动机构的带动下沿圆台圆心旋转。
99.在某些实现方式中,所述夹臂的夹持部包括可旋转的圆台与设置在圆台上的一系列凸出的触点,其中,所述每一触点具有一接触平面,用于接触被夹持的硅棒,所述圆台在夹持部转动机构的带动下旋转。关于所述触点,在某些实现方式中,所述触点的凸出长度即
在水平线的位置可调节,使得在夹持硅棒的过程中,对端面平整度较低的硅棒,可根据硅棒端面调整触点的凸出长度,使得每一个触点的接触面与硅棒端面处于贴紧状态。所述凸出长度即从圆台的圆平面至触点的接触平面间水平线的长度。
100.在本技术的某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持部可设置有压力传感器,以基于所检测的压力状态调整触点的凸出长度。通常地,在夹持硅棒的过程中,所述硅棒夹具的一对夹臂在夹臂驱动机构的驱动下沿水平线相互靠近,至所述夹持部与所需夹持的硅棒的端面相互接触,当所述夹持部设置有多个触点并探测到部分触点与所接触硅棒的端面接触的压力值小于一设定值或设定区域时,可通过调整触点的凸出长度(一般为面向硅棒端面靠近的方向)以改变夹紧度;又或者,在对硅棒进行夹持的过程中,通过所述夹臂驱动机构驱动一对夹臂面向硅棒两端的端面相互靠近以实现,在所述夹持部与硅棒端面接触后,由压力传感器检测硅棒的夹紧程度,当达到设定的压力范围时即夹臂驱动机构控制停止所述一对夹臂的相向运动。
101.所述夹持部转动机构可设置在一对夹臂中的一个夹臂上,以带动所述一对夹臂的夹持部与所夹持的硅棒旋转;或者所述夹持部转动机构设置在一对夹臂的每一个夹臂上,并协同运动控制所述一对夹臂的两个夹持部发生相同角度与方向的转动。在某些实现方式中,所述夹持部转动机构中驱动源可设置为一驱动电机。
102.如此,在本技术实施例中,利用硅棒转换装置配置的多个硅棒夹具可以水平方式夹持硅棒并可带动所夹持的硅棒以其轴心线为转轴作预定角度的转动,其中,所述硅棒的轴心线方向呈一水平线。
103.通过所述硅棒夹具夹持硅棒的两个端面,由硅棒转换装置中的转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至相应的功能区位,由加工装置对所在功能区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行相应的加工作业。例如,在切割区位处设有切割装置,在研磨区位处设有研磨装置,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至切割区位,由切割装置对所在切割区位处被夹持的待切割的硅棒进行切割作业,或者,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至研磨区位,由研磨装置对所在研磨区位处被夹持的已开方的硅棒进行研磨作业。
104.在实际加工场景中,所述硅棒夹具将待研磨硅棒呈卧式夹持,由转换主体带动硅棒夹具依次转运至切割装置和研磨装置所对应的切割区位和研磨区位,以令切割装置对切割区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业以及令研磨装置对研磨区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
105.可理解地,所述转换主体的形状与多个硅棒夹具设于转换主体上的位置确定了切割装置和研磨装置对硅棒完成切割作业和研磨作业后,将要对下一硅棒进行切割作业和研磨作业时转换主体需转换的角度。
106.为简化本技术的硅棒切磨一体机的设备布局,以及为简化加工装置(即切割装置和研磨装置)执行加工作业所需的转运流程,本技术还提供了以下实施例:
107.在图1和图2所示的实施例中,所述硅棒切磨一体机包括切割区位、研磨区位、以及等待区位,所述硅棒转换装置包括转换主体以及设于转换主体上的多个硅棒夹具和转换驱动机构,其中,所述转换主体在水平面的轮廓呈三角形,在所述转换主体轮廓的三个边上均设有一硅棒夹具。若切割区位、研磨区位、以及等待区位之间呈120
°
分布,则所述转换主体
在水平面的轮廓呈等边三角形,以所述转换驱动机构包括换位转轴为例,所述转换主体的转动中心可设于等边三角形的几何中心处,对任一初始时刻,转换主体沿顺时针方向或逆时针方向每转动120
°
即可与初始时刻的位置重叠。
108.在所述转换主体在水平面的轮廓呈等边三角形的一些实施方式中,所述转换主体轮廓的三角形的每一边外侧均设有一硅棒夹具,其中,相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与相邻两个功能区位之间的角度分布相一致,任一所述硅棒夹具的夹持中心线可与所对应的边平行。
109.在具体实现方式中,对任一硅棒夹具,将其设于所述转换主体轮廓中一边外侧,例如可设于该三角形边外侧的水平导轨、导槽或导柱上,则所述硅棒夹具的夹持中心线与所对应的边平行。
110.在此设置下,所述转换主体由转换驱动机构驱动转动预设角度如120
°
时,则可令所述转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒由对应于前一个功能区位更换为对应于相隔120
°
的下一个功能区位,例如,所述转换主体的某一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒当前对应于等待区位(或切割区位、或研磨区位),转换主体由转换驱动机构驱动正向转动120
°
后,所述转换主体的某一边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒即对应于切割区位(或研磨区位、或等待区位)。也可理解为,某一功能区位的加工装置对应加工的硅棒从转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒更换为对应设于相隔120
°
的另一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒,例如,切割区位处的切割装置对转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动120
°
后,切割区位处的切割装置即可对转换主体相邻的另一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业,或者,研磨区位处的研磨装置对转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动120
°
后,研磨区位处的研磨装置即可对转换主体相邻的另一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
111.在某些实施例中,所述硅棒加工平台还设有等待区位,在等候状态下,所述转换主体轮廓的第一边对应于等待区位,所述转换主体轮廓的第二边对应于第一功能区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于第二功能区位。在如图1和图2所示的实施例中,在等待状态下,所述第一边对应于等待区位,所述第二边对应于切割区位,所述第三边对应于研磨区位。
112.在此,所述等候状态即转换主体上的一硅棒夹具对应的夹持中心线与等待区位处放置的硅棒平行或近似平行的状态,在此状态下,将设有该硅棒夹具的轮廓边视为第一边,所述转换主体轮廓的第二边对应于切割区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于研磨区位。如此,所述转换主体上的硅棒夹具可对等待区位的硅棒进行装载作业或卸载作业,所述切割装置可对切割区位处的硅棒进行切割作业,所述研磨装置可对研磨区位处的硅棒进行研磨作业,同一时刻不同功能区位均处于工作状态;同时,通过转换主体带动硅棒夹具在不同功能区位之间切换,对同一硅棒可实现不同加工工序的无缝衔接,硅棒切磨一体机的加工效率提高。
113.在本实施例的硅棒切磨一体机中,至少包括切割装置和研磨装置,因此,在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括切割区位和研磨区位,其中,所述切割区位或研磨区位包括一个或多个区位。例如,所述切割区位可包括第一切割区位和第二切割区位,所述研磨区位
可包括第一研磨区位和第二研磨区位。另外,所述硅棒加工平台还可包括等待区位。
114.如图1和图2所示的实施例中,所述硅棒加工平台包括等待区位、切割区位、以及研磨区位,转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为三个,所述等待区位、切割区位、以及研磨区位两两之间呈120
°
分布,因此,转换主体上的三个硅棒夹具两两之间也呈120
°
分布。
115.所述硅棒切磨一体机包括至少一切割装置,所述至少一切割装置设于对应的至少一切割区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业,以将截面呈圆形的硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒。
116.在如图1和图2所示的实施例中,所述切割装置13包括切割安装结构131、切割单元132、以及切割行进机构133。所述切割安装结构131设于所述机座11上且对应于切割区位。所述切割单元132设于所述切割安装结构131上,所述切割单元132包括设于所述切割安装结构131上的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯。
117.所述切割行进机构用于驱动所述切割安装结构及其上的切割单元沿切割方向移动以令所述切割单元中的至少一切割线锯对切割区位处的硅棒进行切割作业;所述切割方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
118.在某些实施例中,所述切割行进机构包括行进导轨和行进驱动单元。在如图1和图2所示的实施例中,所述切割行进机构133包括行进导轨1331和行进驱动单元1332,其中,所述行进导轨1331沿切割区位的长边方向设置于机座11上,所述切割安装结构131的底部设置有与所述行进导轨1331配合的导槽结构或导块结构,所述切割区位的长边方向即为切割装置13的行进方向,即,切割方向。所述行进驱动单元1332更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述行进导轨设置,所述丝杆与相应的切割安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的切割安装结构及其上的切割单元沿着所述行进导轨由切割区位的第一端移动至切割区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的切割安装结构及其上的切割单元沿着所述行进导轨由切割区位的第二端移动至切割区位的第一端。
119.在图1和图2所示的实施例中,机座上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个等待区位、一个切割区位和一个研磨区位,因此,所述机座上设有与所述切割区位对应的一个切割装置。利用这一个切割装置,可对位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割开方作业,以将截面呈圆形的硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒。
120.在某些实现方式中,所述切割单元包括四条切割线锯,相邻的两条切割线锯相互垂直且相对的两条切割线锯相互平行。具体地,所述四条切割线锯可例如为第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯,其中,第一切割线锯与第三切割线锯相互平行,第二切割线锯与第四切割线锯相互平行,第一切割线锯和第三切割线锯与第二切割线锯和第四切割线锯相互垂直。由上可知,第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯配合形成呈“井”字型的切割线网。在具体实现上,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯为水平(或竖直)设置,第二切割线锯和第四切割线锯为竖直(或水平)设置。或者,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置,第二切割线锯和第四切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置。或者,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯、第二切割线锯和第四切割线锯与水平线的角度可不作
限定,只需第一切割线锯和第三切割线锯与第二切割线锯和第四切割线锯相互垂直即可。
121.当采用上述实现方式中的四条切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的切割线网在移动过程中切割硅棒,使得所述硅棒被切割后形成截面呈类矩形的硅棒以及位于所述硅棒四周的四个边皮,其中,每一个切割线锯对硅棒进行切割后在硅棒上形成一个侧切面和一个边皮。
122.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互平行,所述两条平行切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个平行的侧切面。在具体实现上,在某些示例中,所述两条切割线锯为水平设置。或者,在某些示例中,所述两条切割线锯为竖直设置。或者,在某些示例中,两条切割线锯与水平线的角度可不作限定,只需确保两条切割线锯相互平行即可。如此,这两条相互平行的切割线锯配合形成呈“=”或“||”型的切割线网。在如图1和图2所示的实施例中,所述切割装置的切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互平行形成呈“=”或“||”型的切割线网。
123.当采用上述实现方式中的两条平行切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。
124.为使得所述硅棒可被所述切割装置中的两条平行切割线锯进行切割后最终形成截面呈类矩形的硅棒,在上述实现方式中,在利用所述切割装置中的两条平行切割线锯对硅棒进行第一次切割作业以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮之后,后续,还需要通过硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部转动,以调整硅棒的切割位置。在某些示例中,假设所述切割装置中的两条平行切割线锯为水平设置或竖直设置,则利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中对硅棒进行第二次切割作业,以在所述硅棒上再形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮,如此,可最终将硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒,完成切割开方作业。
125.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互交叉,所述两条交叉切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个相交的侧切面。在具体实现上,所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切割线网。请参阅图4,显示为本技术硅棒切磨一体机在另一实施例中的结构示意图。在如图4所示的实施例中,所述切割装置的切割单元包括两条
切割线锯,所述两条切割线锯相互交叉且交叉角度可例如为90
°
,即,一条切割线锯为与水平线呈45
°
角设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角设置,所述两条切割线锯相互正交形成呈“+”字型的切割线网。
126.当采用上述实现方式中的两条交叉切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条交叉切割线锯所形成的交叉切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮。
127.为使得所述硅棒可被所述切割装置中的两条切割线锯进行切割后最终形成截面呈类矩形的硅棒,在上述实现方式中,以所述两条切割线锯相互正交形成呈“+”字型的切割线网为例,在利用所述切割装置中的两条正交切割线锯对硅棒进行第一次切割作业以在所述硅棒上形成相对的两个正交的侧切面和两个边皮之后,后续,还需要通过硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部转动,以调整硅棒的切割位置。在某些示例中,假设所述切割装置中的两条正交切割线锯中一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角设置则利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条正交切割线锯所形成的“+”字型切割线网在移动过程中对硅棒进行第二次切割作业,以在所述硅棒上再形成两个正交的侧切面和两个边皮,如此,可最终将硅棒切割为截面呈矩形的硅棒,完成切割开方作业。
128.如前所述,所述切割装置包括切割安装结构、切割单元、以及切割行进机构。
129.所述切割安装结构设于所述机座上且对应于切割区位。在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,切割安装结构131(131’)设于机座11上且对应于切割区位,用于设置至少一切割单元132(132’)。其中,切割安装结构131(131’)可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
130.所述切割单元132(132’)设置于所述切割安装结构131(131’)上,所述切割单元132(132’)包括设于所述切割安装结构上131(131’)的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯。所述切割单元132(132’)包括多条切割线锯。
131.以所述切割单元包括四条切割线锯为例,所述切割单元可包括至少八个切割轮,这至少八个切割轮可组合成两对切割轮组,即,由两个切割轮组成一个切割轮组,由两个切割轮组组成一对切割轮组。于实际的应用中,切割单元包括两对切割轮组,即,第一对切割轮组和第二对切割轮组。以第一对切割轮组形成水平方向的两条切割线锯、第二对切割轮组形成竖直方向的两条切割线锯为例,所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组,分列于切割线架的上下两侧,其中,第一切割轮组位于切割线架的上侧且包括左右设置的两个切割轮,第二切割轮组位于切割线架的下侧且包括左右设置的两个切割轮;所述第二对切割轮组包括第三切割轮组和第四切割轮组,分列于切割线架的左右两侧,其中,第三切割轮组位于切割线架的左侧且包括上下设置的两个切割轮,第四切割轮组位于切割线
架的右侧且包括上下设置的两个切割轮。
132.切割线依序绕设于切割单元中的各个切割轮后形成切割线网。于实际的应用中,切割线依序绕设于切割单元中的八个切割轮后形成四条切割线锯,这四条切割线锯构成呈“井”字型的切割线网。于实际的应用中,切割线绕设于第一切割轮组中左右设置的两个切割轮后形成第一切割线锯,切割线绕设于第二切割轮组中左右设置的两个切割轮后形成第二切割线锯,切割线绕设于第三切割轮组中上下设置的两个切割轮后形成第三切割线锯,切割线绕设于第四切割轮组中上下设置的两个切割轮后形成第四切割线锯。如此,第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯配合形成呈“井”字型的切割线网。在某些实施方式中,相邻的两条切割线锯相互垂直且相对的两条切割线锯相互平行。具体地,第一切割轮组中的第一切割线锯和第二切割线锯相互平行,第二切割轮组中的第三切割线锯和第四切割线锯相互平行,第一切割轮组中的第一切割线锯和第二切割线锯与第二切割轮组中的第三切割线锯和第四切割线锯相互垂直。
133.实际上,上述切割单元仍可作其他的变化,例如,所述切割单元可包括两条切割线锯。
134.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条平行切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成一对切割轮组,即,由两个切割轮组成一个切割轮组,由两个切割轮组组成一对切割轮组。每一个切割轮组包括相对设置的两个切割轮和缠绕于两个切割轮上的切割线段,一对切割轮组中分属不同所述切割轮组中的两个切割线段相互平行。每一个切割轮组中的两个切割轮之间的间距与待切割硅棒的截面尺寸相对应。例如,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的上下两侧,其中,一个切割轮组包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,另一个切割轮组也包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,两个切割线段形成水平方向的两条平行切割线锯。或者,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的左右两侧,其中,一个切割轮组包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,另一个切割轮组也包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,两个切割线段形成竖直方向的两条平行切割线锯。
135.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条交叉切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成两个交叉的切割轮组。例如,所述切割轮组包括由沿着m轴相对设置两个切割轮组成一个第一切割轮组,由沿着n轴的两个切割轮组就组成一个第一切割轮组,其中,m轴与n轴交叉。具体地,所述切割单元包括两个交叉的切割轮组,其中,一个切割轮组包括沿m轴设置的两个切割轮,另一个切割轮组包括沿n轴设置的两个切割轮。切割线依序绕设于切割单元中的四个切割轮后形成两条交叉切割线锯,具体地,切割线绕设于一个第一切割轮组中沿m轴设置的两个切割轮后形成一条切割线锯,切割线绕设于另一个第一切割轮组中沿n轴设置的两个切割轮后形成另一条切割线锯。所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切
割线网。
136.需说明的是,在某些实施例中,所述切割单元中两条交叉切割线对硅棒进行切割时,两条交叉切割线锯的交点位于硅棒的截面内(包括交点位于截面圆周上的情况),从而使得切割开方后的硅棒获得尽可能大的截面(后续切片后得到的硅片表面积较大),减少后续研磨(例如磨面及倒角/滚圆等)作业中材料的损耗,提高硅材料的利用率。
137.所述切割单元还可包括过渡轮,用于实现切割线的过渡导向。所述过渡轮可以不限于一个,其可设于切割线架上,例如,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割安装结构上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,某些过渡轮可设于切割安装结构上。
138.在某些实施方式中,所述切割单元还可包括设于切割线架和/或和/或切割安装结构上的张力轮,用于进行切割线的张力调整。
139.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用非封闭式绕线结构,所述切割装置还包括与切割单元对应的收放线单元。所述收放线单元至少包括放线筒和收线筒。例如,所述切割线的首端绕于一放线筒,尾端绕于一收线筒,并通过多个过渡轮导向的方式绕于各个切割轮之间。
140.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用封闭的绕线方式,所述切割线以首尾相接的环形绕线方式绕于各个切割轮之间。
141.所述切割单元还可包括其他调整机构。
142.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括呈“井”字型的切割线网、或呈“=”或“||”型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构和调距机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。所述调距机构包括用于调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
143.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
144.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括丝杆和调距驱动源,所述丝杆与一个或多个切割轮组关联,所述调距驱动源用于驱动所述丝杆转动,以改变与所述丝杆关联的切割轮组中切割轮的位置,从而调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
145.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括交叉切割线网,例如,呈”+”字型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,以调整所述切割单元中两条交叉的切割线锯的切割位置,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。
146.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进
退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
147.在本技术的某些实施例中,所述硅棒切磨一体机还包括与至少一切割装置对应的至少一边皮卸料装置,用于将所述线切割装置对硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业后产生的边皮予以卸载。
148.在某些实现方式中,所述边皮卸料装置可采用吸附结构,所述吸附结构可包括吸盘以及与所述吸盘连接的移位机构,利用所述移位机构驱动吸盘移动并由所述吸盘吸附住需要移除的边皮。在实际应用中,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的切割线网在移动过程中切割硅棒,在所述切割网将要穿过硅棒之前(边皮还未完全形成并脱离硅棒),利用移位机构驱动吸盘移位至硅棒旁侧,利用吸盘吸附住将要形成的边皮,待所述切割网完全穿过硅棒并形成边皮时,形成的边皮因已被吸盘吸附住而不会自硅棒滑落或与硅棒产生突然的相对运动,确保不会出现崩边。后续,再利用移位机构驱动吸盘及其所吸附的边皮移位,以移除所述边皮。
149.所述硅棒切磨一体机还包括至少一研磨装置,所述至少一研磨装置设于对应的至少一研磨区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
150.在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,所述硅棒加工平台设有一研磨区位,所述硅棒切磨一体机还包括一研磨装置14,所述研磨装置14对应于所述研磨区位。研磨装置14包括:磨具安装结构141、至少一对磨具142、磨具行进机构143、以及磨具进退机构(未在图式中标识)。
151.所述磨具安装结构设于机座上且对应于研磨区位,用于设置至少一对磨具。其中,所述研磨工区位的长度即沿研磨区位的长边方向的跨距,研磨区位的长边方向即为磨具的行进方向,即,研磨方向。
152.在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,磨具安装结构141设于机座11的硅棒加工平台的边缘,用于设置至少一对磨具142。其中,磨具安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
153.所述至少一对磨具设置于所述磨具安装结构上。
154.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿竖直方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内,其中,第一水平面和第二水平面相互平行且与重垂线相垂直。在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,所述一对磨具142设置于磨具安装结构141上。
155.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿水平方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内,其中,第一垂向面和第二垂向面相互平行且与水平线相垂直。
156.关于所述磨具,所述磨具包括粗磨磨具、精磨磨具、或粗磨磨具和精磨磨具的组合。即,在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括精磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合。例如,以所述磨具包括精磨磨具为例,在所述硅棒切磨一体机中,通过前序切割装置对硅棒进行切割开方之后,经切割后的硅棒的侧切面切割效果较好,比较平滑,则所述磨具仅需利用精磨磨具对开方后的硅棒进行精磨作业即可达到硅棒研磨要求。以所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合为例,可先利用粗磨磨具对硅棒进行粗磨作业,再利用精磨磨具对硅棒进行精磨作业。
157.一般地,所述磨具可包括砂轮和与砂轮连接的旋转电机。以所述粗磨磨具为例,所述粗磨磨具包括粗磨砂轮和与粗磨砂轮连接的旋转电机。以所述精磨磨具为例,所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
158.所述砂轮具有一定颗粒度和粗糙度,所述至少一对磨具中相对设置的两个砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面,在某些实施方式中,所述砂轮为圆形并且中间为空。所述砂轮由磨粒与结合剂固结而成,形成具有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述砂轮具有一定的磨粒尺寸和磨粒密度,同时砂轮中具有气孔。所述砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述砂轮连接,用于驱动所述砂轮以预定的转速旋转。相较而言,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
159.以所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合为例,所述磨具可包括相互嵌套的粗磨砂轮和精磨砂轮。例如,所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内,或者,所述,所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内。
160.例如,所述磨具包括磨头座以及设于磨头座上的粗磨砂轮和精磨砂轮,其中,所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内,所述精磨砂轮要大于所述粗磨砂轮,所述精磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述粗磨砂轮则可以是圆形结构或者所述粗磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
161.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
162.例如,所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内,所述粗磨砂轮要大于所述精磨砂轮,所述粗磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述精磨砂轮则可以是圆形结构或者
所述精磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
163.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
164.所述磨具行进机构用于驱动所述至少一对磨具沿研磨方向移动以令所述至少一对磨具对研磨区位处的硅棒进行研磨作业;所述研磨方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
165.在某些实施例中,所述磨具行进机构包括行进导轨和行进驱动单元。在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,所述磨具行进机构143包括行进导轨1431和行进驱动单元1432,其中,所述行进导轨1431沿研磨区位的长边方向设置于机座11上,所述磨具安装结构141的底部设置有与所述行进导轨1431配合的导槽结构或导块结构,所述研磨区位的长边方向即为研磨装置的行进方向,即,研磨方向。所述行进驱动单元1432更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述行进导轨设置,所述丝杆与相应的磨具安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第一端移动至研磨区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第二端移动至研磨区位的第一端。
166.所述磨具进退机构用于驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,所述研磨进退方向垂直于所述研磨方向。在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向,所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向。实际上,所述研磨进退方向属于与所述研磨方向垂直的平面内即可,即,若所述研磨进退方向为所述长边方向的情形下,所述研磨进退方向属于与所述长边方向垂直的垂向面内即可,因此,所述研磨进退方向既可以是与所述长边方向垂直的重垂线方向,也可是与所述长边方向垂直的水平线方向或其他的方向。
167.在以下描述中,以所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向而所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向为例进行说明。
168.所述磨具进退机构控制所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以实现调整至少一对磨具中的两个磨具之间在重垂线方向上的相对距离,进而控制在研磨过程中的进给量也即决定了研磨量。另外,在所述硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持硅棒时,所述至少一对磨具在磨具进退机构的控制下沿重垂线方向作升降
移动。
169.例如,每一对磨具配置有磨具进退机构。在一实施例中,所述磨具进退机构包括进退导轨和进退驱动单元,其中,所述进退导轨沿重垂线方向设置于磨具安装结构上,所述磨具的底部设置有与所述进退导轨配合的沿重垂线方向的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述进退导轨设置,所述丝杆与相应的磨具关联并与所述驱动电机轴接。
170.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的一个磨具配置有丝杆和驱动电机,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述一磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
171.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的每一个磨具配置有丝杆和驱动电机,对于每一个磨具而言,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
172.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的两个磨具共用丝杆和驱动电机,所述丝杆可例如为双向丝杆,所述双向丝杆沿重垂线方向设置,所述双向丝杆的杆身上布设有旋向相反的两段螺纹,这两段螺纹分别与两个磨具关联,所述驱动电机与所述双向丝杆关联,利用驱动电机驱动所述双向丝杆转动,使得与所述双向丝杆相关联的两个磨具基于一定的协同关系沿着所述进退导轨作相向移动或相背移动。例如,驱动电机驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相向移动(即,相互靠近),减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,所述驱动电机驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相背移动(即,相互远离),增大两个磨具之间的研磨间距。
173.在利用所述研磨装置对位于研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,由所述研磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对磨具中的磨具沿重垂线方向移动,以确定磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对磨具沿研磨方向(研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对磨具在重垂线方向移动,以确定磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。在如图1和图2所示的实施例或图4所示的实施例中,所述研磨装置中至少一对磨具以沿重垂线方向对向设置,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,其中,所述水平面与重垂线相垂直,在对硅棒进行研磨时,是通过所述磨具进退机构驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿重垂线方向作升降移动来调整进给量,以对硅棒沿重垂线方向的上侧面和下侧面进行研磨。
174.如前述,所述磨具中砂轮的研磨面通常呈圆环。在一工作场景中,当所述磨具用于
进行研磨作业时,可驱动磨具安装结构及设于其上的磨具移动,以调整硅棒相对于磨具中砂轮的位置,以确定硅棒与砂轮的研磨面的接触弦长,通过增加硅棒棱边与磨具的接触长度,可有效提高研磨效率并减小磨具中砂轮的磨损。
175.在某些实施例中,所述研磨装置包括磨具和倒角/滚圆磨具,其中,所述倒角/滚圆磨具用于对研磨区位处的硅棒进行倒角或滚圆作业。
176.所述研磨装置可包括磨具安装结构、至少一对磨具、以及倒角/滚圆磨具。所述至少一对磨具对向设置于磨具安装结构上,用于对位于研磨区位处的已完成切割开方的硅棒进行研磨作业。在某些实施方式中,所述磨具包括精磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合。所述磨具包括粗磨砂轮和与粗磨砂轮连接的旋转电机,所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
177.所述倒角/滚圆磨具设于磨具安装结构上,用于对已开方的硅棒的棱边进行倒角或滚圆。所述倒角/滚圆磨具可随着所述磨具一同移动。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆磨具可包括倒角/滚圆砂轮和与倒角/滚圆砂轮连接的旋转电机。所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内
178.关于磨具,已在前文描述,在此不再赘述。
179.关于倒角/滚圆磨具,所述倒角/滚圆磨具设置于磨具安装结构上,所述倒角/滚圆磨具的研磨面位于垂向面内或水平面内。
180.在某些实施例中,所述倒角/滚圆磨具可通过前述的磨具行进机构实现沿研磨方向移动,所述倒角/滚圆磨具还可通过倒角/滚圆磨具进退机构实现沿倒角/滚圆进退方向移动,所述倒角/滚圆进退方向垂直于所述倒角/滚圆磨具的研磨面。
181.在实际应用中,可驱动倒角/滚圆磨具沿倒角/滚圆进退方向移动以令所述倒角/滚圆磨具接触硅棒棱边,利用硅棒夹具驱动所述硅棒沿其轴心线旋转以令硅棒棱边接触倒角/滚圆磨具而实现滚圆,又或,驱动所述硅棒沿其轴心线转动预设角度,以令所述硅棒棱边接触倒角/滚圆磨具或者驱动倒角/滚圆磨具进退以接触硅棒棱边从而实现倒角或滚圆。
182.另外,所述倒角/滚圆砂轮的轴心与所述硅棒的轴心具有一偏移量。作为倒角/滚圆磨具的倒角/滚圆砂轮的轴心与已开方的硅棒的轴心(即,所述硅棒移送装置中硅棒夹具的夹持中心)具有一偏移量,从而可使得倒角/滚圆砂轮的弦边部分与已开方的硅棒接触,尽可能获得大的接触面积,提高倒角或滚圆的工作效率。
183.在本技术的某些实施例中,所述研磨装置还可包括冷却装置,用于对所述至少一对磨具降温,降低研磨过程中硅棒表面层损伤,提高磨具的研磨效率与使用寿命。在本实施例的一实现方式中,所述冷却装置包括冷却水管、导流槽和导流孔。在某些实施方式中,所述磨具的砂轮圆周外沿设置有用于放置冷却水进入砂轮的旋转电机的防护罩。所述冷却水管一端连接冷却水源,另一端连接至所述砂轮的防护罩表面,所述导流槽设置于防护罩上,作为所述防护罩与冷却水管的接触点,所述导流孔设置在所述冷却槽内。所述冷却装置冷却剂可为常见的冷却水,冷却水管连接冷却水源,经过冷却水管抽吸的冷却水至砂轮表面的导流槽和导流孔,被引导至直达砂轮和所研磨硅棒的研磨面进行冷却,在砂轮的研磨中藉由砂轮旋转导流孔的冷却水由离心作用进入砂轮内部进行充分的冷却。
184.在本技术的某些实施例中,本技术的硅棒切磨一体机还可包括清洗装置。所述清
洗装置可设于机座上,用于对硅棒进行清洗作业。针对清洗装置而言,一般,硅棒经上述切割作业和研磨作业后,作业过程中产生的切割碎屑会附着于硅棒表面,因此,必要时,需要对硅棒进行必要的清洗。一般地,所述清洗装置包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒装置,在清洗时,由所述清洗液喷洒装置对着硅棒喷洒清洗液,同时,由电机驱动清洗刷头作用于硅棒,完成清洗作业。在实际应用中,所述清洗液可例如为纯水,所述清洗刷头可例如为旋转式刷头。
185.需说明的是,上述仅为示例性说明,并非用于限制本技术的保护范围,例如,在针对作为研磨装置的研磨作业描述中,是先执行硅棒的磨面作业后执行硅棒的倒角/滚圆作业,但并不以此为限,在其他实施方式中,先执行硅棒的倒角/滚圆作业后执行硅棒的磨面作业也是可行的,仍应属于本技术的保护范围。
186.后续,硅棒经研磨装置进行研磨作业后,则由硅棒转换装置将硅棒自研磨区位转换至等待区位,并将经加工后的硅棒自硅棒加工平台的等待区位卸载。当然,在卸载硅棒之前,如有必要,在等待区位,可由检测装置对经加工作业之后的硅棒进行检测,例如,利用平整度检测仪对硅棒进行平面平整度检测。利用平整度检测仪,一方面,可通过对硅棒的平面平整度检测来检验硅棒经过各个加工作业后是否符合产品要求,以确定各个加工作业的效果;另一方面,通过对硅棒的平面平整度检测,也能间接获得各个加工装置中加工部件的磨损状况,以利于实时进行校准或修正,甚至维修或更换。
187.所述等待区位用于作为待加工的硅棒装载后等待以供后续进行加工作业及加工后的硅棒等待以供后续卸载的区位,为提高硅棒装载及硅棒卸载的工作效率,本技术硅棒切磨一体机还包括与所述等待区位对应的硅棒移送装置。
188.所述硅棒移送装置用于将待加工的硅棒装载至等待区位或者将加工后的硅棒由等待区位卸载。
189.以图1和图2的实施例或图4的实施例为例,所述硅棒切磨一体机具有一切割区位及与切割区位对应的一切割装置、一研磨区位及与研磨区位对应的一研磨装置,因此,所述硅棒移送装置用于将待切割的硅棒装载至等待区位以供后续由切割区位处的切割装置对所述硅棒进行切割开方作业,或者,用于将位于等待区上已经由位于研磨区位处的研磨装置进行研磨作业后的硅棒予以卸载。
190.如图1和图2或图4所示,所述硅棒移送装置15包括:硅棒承载结构以及位置调整结构。
191.所述硅棒承载结构用于承载待切割的硅棒。所述硅棒承载结构包括承载底座和设于所述承载底座上的装载部件,其中,装载部件用于承载待切割的硅棒。在其他实施例中,所述承载底座可整体例如为板状结构,例如为矩形承载板,在所述矩形承载板上可设置有枕条,为保护承载的硅棒,所述枕条可由柔性材料制作而成,所述柔性材料可例如为橡胶、亚力克、塑料等。
192.关于装载部件,所述装载部件可包括第一装载部件和第二装载部件,用于承载待切割的硅棒。所述第一装载部件和第二装载部件相对设置于所述承载底座的宽度的相对两侧。在某些实施方式中,第一装载部件和第二装载部件为沿着所述承载底座的长度方向设置的滚轮组件,所述滚轮组件中包括依序排列的多个滚轮,所述多个滚轮的轮轴沿所述承载底座的宽度方向设置。其中,第一承载部件和第二承载部件的间距要小于待加工的截面
呈圆形的硅棒的直径而要大于已加工的截面呈类矩形的硅棒的边长。
193.所述位置调整结构用于调整所述硅棒承载结构的位置。
194.在某些实施例中,所述位置调整结构包括垂向升降机构、第一水平方向移动机构、以及第二水平方向移动机构,所述第一水平方向与第二水平方向正交。利用所述垂向升降机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿垂向作升降移动,在某些实施方式中,所述垂向升降机构可包括垂向升降导轨和升降驱动源。利用所述第一水平方向移动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿第一方向移动,在某些实施方式中,所述第一水平方向移动机构可包括第一方向导轨和第一方向驱动源。利用所述第二水平方向移动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿第二方向移动,在某些实施方式中,所述第二水平方向移动机构可包括第二方向导轨和第二方向驱动源。
195.在某些实施例中,所述位置调整结构包括垂向升降机构、水平进退机构、以及转动机构,所述水平进退方向与等待区位的长边方向正交。利用所述垂向升降机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿垂向作升降移动,在某些实施方式中,所述垂向升降机构可包括垂向升降导轨和升降驱动源。利用所述水平进退机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿水平进退方向移动,在某些实施方式中,所述水平进退机构可包括水平进退方向导轨和进退驱动单元。利用所述转动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿一转动轴作转动,在某些实施方式中,所述转动机构可包括转动轴和转动驱动源。
196.本技术所公开的硅棒移送装置,还可包括对中调节机构,通过所述对中调节机构可调节所述硅棒承载结构所承载的硅棒的位置以使得所述硅棒的轴心线与预定中心线对应。
197.如前所述,所述对中操作具体指的是使得硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,即,所述硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线重合。在一种实现方式中,所述硅棒转换装置中各个硅棒夹具是相同的,则各个硅棒夹具的夹持中心线在重垂线方向上一致。在另一种实现方式中,所述硅棒转换装置中各个硅棒夹具不相同,则各个硅棒夹具的夹持中心线在重垂线方向上不一致。
198.在实际应用中,以其中一个硅棒夹具为例,可预先确定硅棒夹具的夹持中心线,基于硅棒夹具的夹持中心线确定预定中心线,其中,所述预定中心线与所述硅棒夹具的夹持中心线一致。因此,所述对中调节机构用于调节所述待研磨的硅棒的位置以使其轴心线与预定中心线对应是用于调节所述待研磨的硅棒的位置以使其轴心线与预定中心线一致。
199.关于所述对中调节机构,在本技术的一实施例中,所述对中调节机构包括垂向调整机构和水平调整机构,分别用于驱动所述硅棒承载结构及其所承载的硅棒相对作垂向升降移动和水平移动以使得所述硅棒的轴心线与预定中心线一致。
200.所述垂向调整机构可通过签署的垂向升降机构实现,关于垂向升降机构,前文已描述,故不在此赘述。
201.所述水平调整机构可包括一夹紧机构,通过所述夹紧机构的作动,可调整位于所述夹紧机构内的硅棒在水平面上的位置。在某些实现方式中,所述夹紧机构可包括沿等待区长度方向左右设置的两个夹具,每一个夹具均包括沿等待区宽度方向前后设置的两个夹持件,两个夹持件中的至少一个夹持件可通过夹持驱动单元沿等待区宽度方向移动。所述夹紧驱动单元可包括夹紧导轨和夹紧驱动源,所述夹紧导轨沿等待区宽度方向设置,利用
所述夹紧驱动源可驱动所述夹具中的至少一个夹持件沿等待区宽度方向移动。例如,当利用所述夹紧驱动源驱动所述夹具中的至少一个夹持件沿等待区宽度方向,从而带动位于两个夹持件之间的硅棒的移动,直至属于同一夹具中的两个夹持件完全夹紧,则此时被夹紧的硅棒即调整到位,所述硅棒的轴心线与预定中心线一致。
202.如前所述,所述对中调节机构还可包括高度检测仪,用于检测硅棒承载结构所承载的硅棒的轴心线在重垂线方向上的位置信息。在一实现方式中,所述高度检测仪可例如为接触式传感器或测距传感器。以接触式传感器为例,所述接触式传感器具有探测头,用于与硅棒的侧面(例如为硅棒的顶面)接触。在某些实施例中,所述接触式传感器的探测头上还可设置有伸缩弹簧,在探测头接触到硅棒时,可在伸缩弹簧的带动下回退,可用于保护探测头,避免探测头被影像触碰或顶压而损坏。
203.由上可知,利用所述高度检测仪,可通过对硅棒的顶面进行多点检测后得到硅棒的高度,继而获得硅棒的轴心线在重垂线方向上的位置信息,以便于后续利用对中调节机构据此进行调整。
204.在实际应用中,当使用前述的硅棒移送装置时,具体操作流程可大致包括:硅棒承载结构位于预定的初始位置处,将待加工的硅棒置于硅棒承载结构的第一装载部件和第二装载部件上;利用位置调整结构,调整所述硅棒承载结构所承载的硅棒,使得硅棒转移至等待区位,同时,所述硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心在垂向上一致;利用所述对中调节机构中作为水平调整机构的夹紧机构,夹紧所述硅棒,使得所述硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心在水平面上一致,完成硅棒的对中操作;利用硅棒夹具夹持所述硅棒的两个端面。
205.在此,本技术公开的硅棒移送装置,包括硅棒承载结构以及位置调整结构,能在将待加工的硅棒移送至等待区位的装载工作中实现硅棒的对中操作,使得硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,以本技术前述实施例中的硅棒切磨一体机为例,本技术公开的硅棒移送装置,能在将待公共的硅棒由装载区移送至等待区位,使得硅棒的轴心线与等待区位处硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,以利于后续的硅棒加工作业,相对于相关技术,具有结构简单、操作便利、对中准确且高效等优点。
206.在本技术的一实施例中,利用硅棒移送装置可实现于等待区位硅棒的装载及卸载之外,还可使得装载至等待区位上的硅棒在进行研磨作业之前完成对中操作。其中,所述对中操作具体的是使得硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
207.在此,本技术一实施例公开的硅棒切磨一体机,集合了一切割装置和一研磨装置,可利用硅棒转换装置能将夹持的呈卧式的各个硅棒在一切割区位和一研磨区位上转换位置以令所述一切割装置能对硅棒进行切割开方作业以及一研磨装置能对硅棒进行研磨作业,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,并可使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
208.本技术公开了一种硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括具有硅棒加工平台的机座,所述硅棒加工平台设有至少一切割区位和至少一研磨区位,所述硅棒切磨一体机还包括至少一切割装置、至少一研磨装置以及硅棒转换装置,所
述硅棒转换装置包括多个硅棒夹具,所述硅棒夹具用于夹持硅棒并使得夹持的硅棒的轴心线与水平线一致。
209.本技术公开的硅棒切磨方法可包括如下步骤:
210.令硅棒转换装置将待切割的硅棒转换至至少一切割区位,令所述至少一切割装置对相应的切割区位上的待切割的硅棒进行切割作业,以形成截面呈类矩形的硅棒。
211.令硅棒转换装置转动预设角度以将已开方的硅棒由至少一切割区位转换至至少一研磨区位,令所述至少一研磨装置对相应的研磨区位上的已开发的硅棒进行研磨作业。
212.本技术公开的硅棒切磨方法,应用于前述的硅棒切磨一体机中,在执行硅棒切磨作业时,令硅棒转换装置将硅棒以卧式方式在各个加工装置之间有序且无缝地进行转移并令至少一切割装置对硅棒进行切割作业以形成截面呈方形的硅棒以及令至少一研磨装置对切割开方后的硅棒进行研磨作业,从而完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
213.在某些实施例中,如图1和图2、或如图4所示,所述硅棒切磨一体机包括具有硅棒加工平台的机座,所述硅棒加工平台设有等待区位、一切割区位、以及一研磨区位,所述硅棒切磨一体机还包括硅棒转换装置、一切割装置、以及一研磨装置,所述硅棒加工平台的等待区位、切割区位、以及研磨区位依序排列且相邻两个功能区位之间呈120
°
分布。在本实施例中,假设依照等待区位、切割区位、以及研磨区位的顺序的走向被定义为正向。
214.当利用图1和图2所示实施例或图4所示实施例中的硅棒切磨一体机进行硅棒加工作业时,具体的流程可大致如下:
215.将第一硅棒置放于硅棒移送装置。
216.由硅棒移送装置将第一硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第一硅棒以完成装载。其中,第一硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
217.由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动120
°
以将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至切割区位。
218.由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行切割开方作业。
219.在某些实现方式中,所述切割装置中包括呈“井”字型的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的呈“井”字型的切割线网在移动过程中切割第一硅棒,使得所述第一硅棒被切割后形成截面呈矩形的第一硅棒以及位于所述第一硅棒四周的四个边皮,其中,每一个切割线锯对第一硅棒进行切割后在第一硅棒上形成一个侧切面和一个边皮,切割形成截面呈矩形的第一硅棒。
220.在某些实现方式中,所述切割装置中包括呈“=”或“||”型的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮;利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单
元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中对第一硅棒进行第二次切割作业,以在所述第一硅棒上再形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈矩形的第一硅棒。
221.在某些实现方式中,所述切割装置中包括交叉的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条交叉切割线锯所形成的交叉切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮;利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条交叉切割线锯所形成的交叉切割线网在移动过程中对第一硅棒进行第二次切割作业,以在所述第一硅棒上再形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈类矩形的第一硅棒。
222.与此同时,由硅棒移送装置将第二硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第二硅棒以完成装载。
223.待第一硅棒完成切割开方作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置继续正向转动120
°
以将原位于切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至研磨区位以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至切割区位。
224.由研磨装置对硅棒转换装置中位于研磨区位处的硅棒夹具所夹持的已开方的第一硅棒进行研磨作业,与此同时,由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的第二硅棒进行切割开方作业,以及,由硅棒移送装置将第三硅棒移送至等待区位以令等待区位处的硅棒夹具夹持住第三硅棒以完成装载。
225.待第一硅棒完成研磨作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置反向转动240
°
(或,继续正向转动120
°
)以将原位于研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至等待区位、将原位于切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至研磨区位、将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转换至切割区位。
226.由硅棒移送装置将研磨后的第一硅棒由等待区位予以卸载、装载第四硅棒并将其移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第四硅棒以完成装载。与此同时,由研磨装置对硅棒转换装置中位于研磨区位处的硅棒夹具所夹持的开方后的第二硅棒进行研磨作业,由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行切割开方作业。
227.在此,本技术一实施例公开的硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括机座、硅棒转换装置、一切割装置、以及一研磨装置,其中,所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台上包括一切割区位和一研磨区位,在对硅棒进行加工作业时,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒转换至切割区位,令切割装置对相应的切割区位上的待切割的硅棒进行切割开方作业,以形成截面呈类矩形的硅棒,令硅棒转换装置转动预设角度以将已开方的硅棒由切割区位转换至研磨区位,令研磨装置对所述研磨区位上的已开方的硅棒进行研磨作业,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化
作业,并可使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
228.请参阅图5和图6,显示为本技术硅棒切磨一体机在又一实施例中的结构示意图。
229.本技术的硅棒切磨一体机用于对截面呈圆形的硅棒进行切割开方作业和研磨作业,其中,所述硅棒可例如为单晶硅棒或多晶硅棒。以单晶硅棒为例,所述单晶硅棒是由原始硅棒经过硅棒截断并在之后经过硅棒开方装置进行开方所得,所述原始硅棒通常为通过用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
230.如图5和图6所示,本技术另一实施例公开的硅棒切磨一体机,包括:机座21、硅棒转换装置22、第一切割装置23、第二切割装置24、以及研磨装置25。
231.所述机座作为硅棒切磨一体机的主体部件,用于提供硅棒加工平台,在某些示例中,所述机座的体积和重量均较大以提供大的安装面以及牢固的整机稳固度。应当理解,所述机座可作为硅棒切磨一体机中不同的执行加工作业的结构或部件的座体,机座的具体结构可基于不同的功能需求或结构需求变更。在某些示例中,所述机座包括用于承接所述硅棒切磨一体机中不同部件的固定结构或限位结构如底座、杆体、柱体、架体等均为本技术所述的机座。
232.同时,在某些示例中,所述机座可以为一体的底座,在某些示例中,所述机座可以包括多个相独立的底座。
233.所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台可根据硅棒加工作业的具体作业内容而划分为多个功能区位。例如,所述硅棒加工平台至少包括切割区位和研磨区位。应当说明的是,在本技术提供的各示例中,所述功能区位是以功能区位处的加工装置的行程路径及范围定义的,例如,所述硅棒切磨一体机的切割装置设于切割区位处,所述切割区位的范围为所述切割装置在完成切割开方作业的过程中所占据的范围;类似地,所述硅棒切磨一体机的研磨装置设于研磨区位处,所述研磨区位的范围为所述研磨装置在完成研磨作业的过程中所占据的范围。所述硅棒加工平台的形状可依据机座确定,又或可依据机座以及切割装置和研磨装置的加工需要共同确定。在图5和图6所示的实施例中,机座21上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有两个切割区位和一个研磨区位,其中,所述两个切割区位可分别称为第一切割区位和第二切割区位,第一切割区位、第二切割区位、以及研磨区位依序排列。在所述第一切割区位设有第一切割装置23,第一切割装置23用于对位于第一切割区位处的硅棒进行第一切割作业,第二切割装置24用于对位于第二切割区位处的硅棒进行第二切割作业,通过所述第一切割作业和第二切割作业,可将截面呈圆形的硅棒切割开方为截面呈类矩形的硅棒。在所述研磨区位设有研磨装置25,用于对位于研磨区位处的硅棒进行研磨作业。
234.所述硅棒转换装置设于机座的硅棒加工平台上,用于转运硅棒,例如,利用所述硅棒转换装置可将硅棒在切割区位和研磨区位上转换位置。在图5和图6所示的实施例中,硅棒转换装置22更包括转换主体221、设于转换主体221上的多个硅棒夹具222、以及转换驱动机构(未在图式中标识)。其中,设于转换主体221上的多个硅棒夹具222所对应的夹持中心线与水平线一致,应当理解,在此设置下,由所述硅棒夹具222所夹持的硅棒呈卧式状态。
235.所述转换主体可设于硅棒加工平台的中央区域,所述转换主体的各个侧面可作为安装面,用于安装多个硅棒夹具。在图5和图6所示的实施例中,在转换主体221的各个侧面
上均安装有硅棒夹具222。在具体实现方式上,所述转换主体呈圆盘状、圆环状、方盘状或其他类似状。所述转换主体上设置的硅棒夹具的数量可以根据硅棒切磨一体机的布局而有不同的变化。
236.所述转换主体通过转换驱动机构驱动以令设于所述转换主体上的硅棒夹具在不同功能区位间切换,由此可实现硅棒夹具所夹持的硅棒在不同功能区位间转换位置,即可对硅棒完成不同的加工工序如切割开方作业和研磨作业。同时,所述转换主体上设置的多个硅棒夹具可分别处于不同功能区位,如此,在同一时刻,不同硅棒夹具所夹持的硅棒可在不同的功能区位处分别进行相应的加工工序,例如,可令所述硅棒切磨一体机中切割装置和研磨装置同时处于工作状态,有利于提高加工效率。
237.例如,在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有两个功能区位,例如:一第一功能区位和一第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为两个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,另一个硅棒夹具也是与另一个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。
238.在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有三个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,两第一功能区位和一第二功能区位;或者,一第一功能区位和两第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为三个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这三个硅棒夹具两两之间所设置的角度也是与三个功能区位两两之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他两个硅棒夹具也是与另两个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。在一种可选示例中,所述硅棒加工平台上的第一功能区位、第二功能区位、以及第三功能区位两两之间呈120
°
分布,因此,与之对应地,所述转换主体上的三个硅棒夹具两两之间也呈120
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
239.在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括有四个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、一第三功能区位、以及一第四功能区位,或者,两第一功能区位和两第二功能区位,或者,两第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,一第一功能区位、两第二功能区位、以及一第三功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为四个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,
这四个硅棒夹具中相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与四个功能区位相邻两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他三个硅棒夹具也是分别与其他三个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业,可对位于第四功能区位的硅棒进行第四加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业。在一种可选实施例中,所述硅棒加工平台上的四个功能区位中相邻两功能区位之间呈90
°
分布,因此,与之对应地,输送本体上的四个硅棒夹具两两之间也呈90
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
240.在如图5和图6所示的实施例中,所述硅棒加工平台可包括有例如为等待区位、第一切割区位、第二切割区位以及研磨区位的四个功能区位,这四个功能区位两两之间呈90
°
分布,即,等待区位与第一切割区位相差90
°
,第一切割区位与第二切割区位相差90
°
,第二切割区位与研磨区位相差90
°
,研磨区位与等待区位相差90
°
。相应地,所述转换主体221上可设置四个硅棒夹具222,相邻两个硅棒夹具222之间呈90
°
分布,每一个硅棒夹具222均可夹持至少一个硅棒。在流水作业中,任一时刻,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,其他三个硅棒夹具则分别对应于其他三个功能区位,例如,当第一个硅棒夹具对应于等待区位时,第二个硅棒夹具则对应于第一切割区位、第三个硅棒夹具对应于第二切割区位、以及第四个硅棒夹具对应于研磨区位,如此,可在等待区位控制第一个硅棒夹具装载新的硅棒或对第一个硅棒夹具所夹持的硅棒进行卸载作业,在第一切割区位对第二个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一切割作业,在第二切割区位对第三个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二切割作业,在研磨区位对第四个硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
241.所述转换驱动机构(未在图式中标识)即可作为所述转换主体上硅棒夹具转换所处的功能区位的驱动机构。在某些实施例中,所述转换驱动机构包括换位转轴,如此,利用通过驱动换位转轴转动预设角度,可使得转换主体及其上设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。在某些实施例中,所述换位转轴位于转换主体的几何中心,且,所述换位转轴设于竖直方向。
242.所述换位转轴设于竖直方向,即,在转换过程中,设于所述转换主体上的硅棒夹具的高度不变,对应的硅棒夹具的夹持中心线高度不变。在此,所述硅棒切磨一体机的转换主体上的多个硅棒夹具设置为夹持中心线位于同一水平高度内,在转换主体受控转动的过程中,所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的水平高度不变,如此,任一所述硅棒夹具在装载硅棒时,将硅棒轴心线高度调节至同一预定高度,即可令硅棒轴心线与夹持中心线在第三方向(即竖直方向)对齐,所述预定高度即所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的同一水平
高度。
243.可理解地,本技术所述的多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度,并非以将多个硅棒夹具的夹持中心线限制为同一精确的高度范围,在一些实施例中,当设于转换主体上的多个硅棒夹具对应的夹持中心线的高度差在预设范围内,即可认为所述多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度。再有,将多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度的设置也并仅是一种示例性说明,在其他实施例中,也可将多个硅棒夹具的夹持中心线设置为分别处于不同的水平高度上。
244.在另一些实施方式中,所述硅棒夹具对应的夹持中心线的高度还可由所述硅棒切磨一体机的控制系统获取,对应的,任一硅棒夹具在装载待加工硅棒时,将硅棒轴心线高度调节至该硅棒夹具对应的水平高度。
245.所述硅棒夹具用于夹持硅棒的两个端面,对应的,硅棒夹具当然具有用于接触硅棒的一对端面的相对的两个夹持部,所述夹持中心线为所述两个夹持部对应硅棒两端的两个接触面的中心的连线;此处的夹持部的中心不以接触面的几何中心为限,也可为人为设定的接触面上的某一点;在本技术提供的一些实施例中,所述硅棒夹具还可带动硅棒沿硅棒轴心线方向转动,在此示例中,所述夹持中心线即为夹持部的转动轴方向。通常地,在实际加工场景中,为令硅棒由硅棒夹具带动转动时硅棒轴心线的位置(或高度)不变,在将待加工硅棒装载至硅棒夹具时,通常需令硅棒夹具的夹持中心线与硅棒轴心线对齐(即重合)。
246.如前所述,换位转轴受控后转动预设角度以使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。因此,所述转换驱动机构还包括用于驱动所述换位转轴转动的换位驱动单元。换位驱动单元,所述换位驱动单元用于驱动所述换位转轴转动预设角度以带动多个硅棒夹具作转换动作。
247.在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括:主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮,其中,所述主动齿轮轴接于所述驱动源,所述从动齿轮啮合于所述主动齿轮且连接于所述换位转轴。在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括驱动源,所述驱动源直接与所述换位转轴关联。其中,所述动力源可例如为伺服电机。
248.在实际应用中,以前述换位驱动单元包括主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮为例进行说明。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的线性设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位或之后的其他功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位或之前的其他功能区位。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位、之后的其他功能区位、之前的其他功能区位或邻近的前一个功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述
从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位、之前的其他功能区位、之后的其他功能区位或邻近的后一个功能区位。
249.在图5和图6所示的实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置。例如,以相邻两个功能区位相差90
°
(也可45
°
、60
°
、72
°
、120
°
、150
°
、180
°
或其他的预设角度)为例,假设,在一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第一功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以正向转动预设角度90
°
,使得硅棒转换装置中那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第一功能区位转运至第二功能区位。或者,在另一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第二功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以反向转动预设角度90
°
,使得硅棒转换装置中的那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第二功能区位转运至第一功能区位。其中,所述预设角度并不作严格限定,例如前述的90
°
外,在实际加工场景中,所述预设角度可允许与90
°
存在一定偏差,例如所述预设角度可以为90
°±3°
,以及其他角度。
250.在实际加工场景中,为避免在持续加工中所述转换主体在多次转运后累积误差,要令所述硅棒夹具的夹持中心线与功能区位的长边方向平行或近似平行,所述预设角度还可由硅棒在当前功能区位的夹持中心线方向与下一功能区位的长边方向确定,例如,所述预设角度用于令硅棒夹具转运至下一功能区位后其夹持中心线与所述的下一功能区位的长边平行或近似平行,所述的平行或近似平行例如为硅棒的夹持中心线与所处功能区位的长边方向间夹角为0
°
~5
°
。
251.本技术的硅棒切磨一体机中所述硅棒夹具的夹持中心线均沿水平方向设置,在此,换位转轴设于竖直方向,当所述转换主体在带动硅棒夹具沿换位转轴转动时,硅棒夹具的夹持中心线仍沿水平方向(即硅棒夹具的夹持中心线为一水平线)。此外,当所述硅棒夹具夹持硅棒时,被夹持的硅棒的轴心线要求是沿水平方向设置或与水平线的偏差在预设范围内。因此,在某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持中心线与硅棒的轴心线重合。通常地,硅棒切磨一体机在工作状态下不同功能区位间所呈的角度为确定值,则将一硅棒夹具从一功能区位转移至另一功能区位时,可令换位转轴转动的预设角度与两个功能区位间所呈的角度相等。
252.如前所述,所述硅棒转换装置包括有多个硅棒夹具。例如,在图5和图6所示实施例中,在硅棒转换装置22中转换主体221的各个侧面均安装有硅棒夹具222,所述硅棒夹具222用于夹持住硅棒,其中,在利用硅棒夹具222夹持住硅棒时,被夹持的硅棒的轴心线为一水平线。在本实施例中,上述各个硅棒夹具采用同一规格的,其结构及其工作原理均相同,但并不以此为限,在其他实施例中,上述各个硅棒夹具也可采用不同规格的。
253.关于硅棒夹具,任一个硅棒夹具包括一对夹臂和夹臂驱动机构。
254.所述一对夹臂沿水平线对向设置,用于夹持硅棒的两个端面,以使得被夹持的硅棒呈卧式放置,即,硅棒的长度方向沿水平线放置,所述硅棒的端面即为长度方向两端的截面。所述一对夹臂中的两个夹臂从转换主体的一侧面朝外延伸出,其中,所述一对夹臂中的
任一个夹臂设有夹持部,即,每一个夹臂都设有夹持部。
255.当然,所述硅棒夹具的具体结构与设置方位不以此为限,例如,所述硅棒夹具的一对夹臂沿水平线对象设置,而夹臂则可设于竖直方向,也可设于一水平线方向,可理解地,令所述硅棒夹具的夹持中心线为一水平线以卧式夹持硅棒即可。
256.所述夹臂驱动机构可用于驱动一对夹臂中的至少一个夹臂沿水平线移动以调节所述一对夹臂之间的夹持间距。所述一对夹臂中的两个夹臂沿水平线对向设置,夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿着水平线移动,以调节相对设置的所述一对夹臂之间的夹持间距。
257.在本技术提供的实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:开合导轨和开合驱动单元(未予以显示),其中,所述开合导轨沿水平线设于所述转换主体上,用于设置一对夹臂,所述开合驱动单元用于驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿所述开合导轨移动。
258.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线面向另一个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线背另一个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
259.假定所述一对夹臂中的第一个夹臂可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动,所述一对夹臂中的第二个夹臂则可通过例如夹臂安装座或类似结构固定设置于转换主体上。
260.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:丝杆和驱动源,其中,所述丝杆沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动源与所述丝杆关联,用于驱动所述丝杆转动以使所关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动源驱动所述丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机。在上述实施方式中,所述开合驱动单元仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述开合驱动单元可包括:齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述齿条沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动齿轮受控于所述驱动电机且与所述齿条啮合,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述齿条及其关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。
261.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相向移动,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相背移动,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
262.假定所述一对夹臂中的两个夹臂均可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动。
263.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:双向丝杆和驱动源,其中,双向丝杆沿水平线设置,双向丝杆即为左右旋丝杆,其在杆身上布设有两段螺纹,这两段螺纹的旋向相反,即,一段螺纹为左旋螺纹,另一段螺纹则为右旋螺纹,其中,左
旋螺纹可与一对夹臂中的一个夹臂关联,右旋螺纹可与一对夹臂中的另一个夹臂关联,驱动源与双向丝杆关联,用于驱动双向丝杆转动以使所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,驱动源驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机,位于双向丝杆的中段。在上述实施方式中,所述夹臂驱动机构仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述夹臂驱动机构可包括:一对齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述一对齿条相互平行且均沿水平线设置,所述一对齿条中的一个齿条与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述一对齿条中的另一个齿条与所述一对夹臂中的第二个夹臂关联,所述驱动齿轮位于所述一对齿条之间以与所述一对齿条啮合且受控于所述驱动电机,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述一对齿条及其关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。
264.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部呈转动式设计,例如,任一个硅棒夹具还包括夹持部转动机构,用于驱动硅棒夹具中夹臂上的夹持部转动。在本实施例的一实现方式中,在夹持部转动机构的驱动下使得夹臂的夹持部以所述硅棒轴心线为轴线转动,被夹持的硅棒发生相应的以硅棒轴心线为轴线的转动。在实际加工作业中,通过所述夹持部转动机构驱动硅棒沿其轴线转动,可调整所夹持的硅棒相对于切割装置或研磨装置的位置关系。
265.在某些实施方式中,所述夹持部为多点接触式夹持头,可理解地,所述多点接触式夹持头与硅棒端面间的接触方式并不限于点接触,所述夹持部例如具有多个凸出部以接触硅棒端面,其中每一凸出部与硅棒端面可为面接触。在一实现方式中,所述夹持部的凸出部还可通过沿水平线的弹簧连接至夹持部主体,由此可形成多点浮动接触,以令所述硅棒夹具在夹持硅棒端面时可适应于硅棒端面的平整度以夹紧硅棒。在一些示例中,所述夹持部用于接触硅棒端面的夹持部还可通过万向机构例如万向球连接至夹臂,所述夹持部由此可适应于夹紧具有不同倾斜度的硅棒端面。
266.在某些实施方式中,所述硅棒夹具的一对夹持部用于接触所述硅棒部分设置为刚性结构,以防止所夹持的硅棒在切割作业及研磨作业中被扰动而影响加工精度。
267.在实际应用中,所述夹持部转动机构可包括设于一对夹臂中的两个夹持部上且可转动的结构以及用于驱动两个可转动的结构中的至少一个转动的驱动源。
268.在本技术的某些实施例中,所述可旋转的平台可设置为具有锁定功能的铰接装置铰接成的整体,可沿水平线的轴线旋转。旋转轴的轴线连接于所述夹持部转动机构。
269.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部可设置为一可旋转的圆台,所述圆台的圆形平面与硅棒端面接触,在贴紧硅棒端面后保持与硅棒端面相对静止。所述硅棒夹持部还包括锁紧结构,在对某一选定的平面进行研磨时所述夹臂夹持部处于锁紧状态。在
不同磨面的切换中,所述硅棒夹持部在夹持部转动机构的带动下沿圆台圆心旋转。
270.在某些实现方式中,所述夹臂的夹持部包括可旋转的圆台与设置在圆台上的一系列凸出的触点,其中,所述每一触点具有一接触平面,用于接触被夹持的硅棒,所述圆台在夹持部转动机构的带动下旋转。关于所述触点,在某些实现方式中,所述触点的凸出长度即在水平线的位置可调节,使得在夹持硅棒的过程中,对端面平整度较低的硅棒,可根据硅棒端面调整触点的凸出长度,使得每一个触点的接触面与硅棒端面处于贴紧状态。所述凸出长度即从圆台的圆平面至触点的接触平面间水平线的长度。
271.在本技术的某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持部可设置有压力传感器,以基于所检测的压力状态调整触点的凸出长度。通常地,在夹持硅棒的过程中,所述硅棒夹具的一对夹臂在夹臂驱动机构的驱动下沿水平线相互靠近,至所述夹持部与所需夹持的硅棒的端面相互接触,当所述夹持部设置有多个触点并探测到部分触点与所接触硅棒的端面接触的压力值小于一设定值或设定区域时,可通过调整触点的凸出长度(一般为面向硅棒端面靠近的方向)以改变夹紧度;又或者,在对硅棒进行夹持的过程中,通过所述夹臂驱动机构驱动一对夹臂面向硅棒两端的端面相互靠近以实现,在所述夹持部与硅棒端面接触后,由压力传感器检测硅棒的夹紧程度,当达到设定的压力范围时即夹臂驱动机构控制停止所述一对夹臂的相向运动。
272.所述夹持部转动机构可设置在一对夹臂中的一个夹臂上,以带动所述一对夹臂的夹持部与所夹持的硅棒旋转;或者所述夹持部转动机构设置在一对夹臂的每一个夹臂上,并协同运动控制所述一对夹臂的两个夹持部发生相同角度与方向的转动。在某些实现方式中,所述夹持部转动机构中驱动源可设置为一驱动电机。
273.如此,在本技术实施例中,利用硅棒转换装置配置的多个硅棒夹具可以水平方式夹持硅棒并可带动所夹持的硅棒以其轴心线为转轴作预定角度的转动,其中,所述硅棒的轴心线方向呈一水平线。
274.通过所述硅棒夹具夹持硅棒的两个端面,由硅棒转换装置中的转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至相应的功能区位,由加工装置对所在功能区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行相应的加工作业。例如,在切割区位处设有切割装置,在研磨区位处设有研磨装置,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至切割区位,由切割装置对所在切割区位处被夹持的硅棒进行切割作业,或者,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至研磨区位,由研磨装置对所在研磨区位处被夹持的硅棒进行研磨作业。
275.在实际加工场景中,所述硅棒夹具将待研磨硅棒呈卧式夹持,由转换主体带动硅棒夹具依次转运至切割装置和研磨装置所对应的切割区位和研磨区位,以令切割装置对切割区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业以及令研磨装置对研磨区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
276.可理解地,所述转换主体的形状与多个硅棒夹具设于转换主体上的位置确定了切割装置和研磨装置对硅棒完成切割作业和研磨作业后,将要对下一硅棒进行切割作业和研磨作业时转换主体需转换的角度。
277.为简化本技术的硅棒切磨一体机的设备布局,以及为简化加工装置(即切割装置和研磨装置)执行加工作业所需的转运流程,本技术还提供了以下实施例:
278.在图5和图6所示的实施例中,所述硅棒切磨一体机包括第一切割区位、第二切割区位、研磨区位、以及等待区位,所述硅棒转换装置包括转换主体以及设于转换主体上的多个硅棒夹具和转换驱动机构,其中,所述转换主体在水平面的轮廓呈矩形(例如正方向或长方形),在所述转换主体轮廓的四个边上均设有一硅棒夹具。若第一切割区位、第二切割区位、研磨区位、以及等待区位中相邻两个功能区位之间呈90
°
分布,则所述转换主体在水平面的轮廓呈正方形,以所述转换驱动机构包括换位转轴为例,所述转换主体的转动中心可设于正方形的几何中心处,对任一初始时刻,转换主体沿顺时针方向或逆时针方向每转动90
°
即可与初始时刻的位置重叠。
279.在所述转换主体在水平面的轮廓呈正方形的一些实施方式中,所述转换主体轮廓的正方形的每一边外侧均设有一硅棒夹具,其中,相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与相邻两个功能区位之间的角度分布相一致,任一所述硅棒夹具的夹持中心线可与所对应的边平行。
280.在具体实现方式中,对任一硅棒夹具,将其设于所述转换主体轮廓中一边外侧,例如可设于该正方形边外侧的水平导轨、导槽或导柱上,则所述硅棒夹具的夹持中心线与所对应的边平行。
281.在此设置下,所述转换主体由转换驱动机构驱动转动预设角度如90
°
时,则可令所述转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒由对应于前一个功能区位更换为对应于相隔90
°
的下一个功能区位,例如,所述转换主体的某一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒当前对应于等待区位(或第一切割区位、第二切割区位、或研磨区位),转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
后,所述转换主体的某一边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒即对应于第一切割区位(或由第一切割区位转换至第二切割区位、由第二切割区位转换至研磨区位、或由研磨区位转换至等待区位)。也可理解为,某一功能区位的加工装置对应加工的硅棒从转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒更换为对应设于相隔90
°
的另一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒,例如,第一切割区位处的第一切割装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一切割作业后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
,第一切割区位处的第一切割装置即可对转换主体相邻的另一条边外侧的第二硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一切割作业,第二切割区位处的第二切割装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二切割作业,在完成第一硅棒的第二切割作业和第二硅棒的第一切割作业之后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
,第一切割区位处的第一切割装置即可对转换主体相邻的又一条边外侧的第三硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第一切割作业,第二切割区位处的第二切割装置对转换主体另一条边外侧的第二硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第二切割作业,研磨区位处的研磨装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行研磨作业。
282.在某些实施例中,所述硅棒加工平台还设有等待区位,在等候状态下,所述转换主体轮廓的第一边对应于等待区位,所述转换主体轮廓的第二边对应于第一功能区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于第二功能区位、所述转换主体轮廓的第四边对应于第三功能区位。在如图5和图6所示的实施例中,在等待状态下,所述第一边对应于等待区位,所述第二边对应于第一切割区位,所述第三边对应于第二切割区位,所述第四边对应于研磨区位。
283.在此,所述等候状态即转换主体上的一硅棒夹具对应的夹持中心线与等待区位处
放置的硅棒平行或近似平行的状态,在此状态下,将设有该硅棒夹具的轮廓边视为第一边,所述转换主体轮廓的第二边对应于第一切割区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于第二切割区位,所述转换主体轮廓的第四边对应于研磨区位。如此,所述转换主体上的硅棒夹具可对等待区位的硅棒进行装载作业或卸载作业,所述第一切割装置可对第一切割区位处的硅棒进行第一切割作业,所述第二切割装置可对第二切割区位处的硅棒进行第二切割作业,所述研磨装置可对研磨区位处的硅棒进行研磨作业,同一时刻不同功能区位均处于工作状态;同时,通过转换主体带动硅棒夹具在不同功能区位之间切换,对同一硅棒可实现不同加工工序的无缝衔接,硅棒切磨一体机的加工效率提高。
284.在本实施例的硅棒切磨一体机中,至少包括切割装置和研磨装置,因此,在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括切割区位和研磨区位,其中,所述切割区位或研磨区位包括一个或多个区位。例如,所述切割区位可包括第一切割区位和第二切割区位,所述研磨区位可包括第一研磨区位和第二研磨区位。另外,所述硅棒加工平台还可包括等待区位。
285.如图5和图6所示的实施例中,所述硅棒加工平台包括等待区位、第一切割区位、第二切割区位、以及研磨区位,转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为四个,所述等待区位、第一切割区位、第二切割区位、以及研磨区位依序排列且相邻两个功能区位之间呈90
°
分布,因此,所述转换主体上的四个硅棒夹具中相邻两个硅棒夹具之间也呈90
°
分布。
286.所述硅棒切磨一体机包括至少一切割装置,所述至少一切割装置设于对应的至少一切割区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的切割区位处的硅棒夹具所夹持的待切割的硅棒进行切割作业,以将截面呈圆形的硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒。
287.在如图5和图6所示的实施例中,所述硅棒切磨一体机包括第一切割装置23和第二切割装置24。
288.所述第一切割装置23包括第一切割安装结构231、第一切割单元232、以及第一切割行进机构233。所述第一切割安装结构231设于所述机座21上且对应于第一切割区位。所述第一切割单元232设于所述第一切割安装结构231上,所述第一切割单元232包括设于所述第一切割安装结构231上的第一切割线架、设于所述第一切割线架上的多个第一切割轮、以及第一切割线,所述第一切割线依序绕设于所述多个第一切割轮形成至少一第一切割线锯。
289.所述切割行进机构用于驱动所述切割安装结构及其上的切割单元沿切割方向移动以令所述切割单元中的至少一切割线锯对切割区位处的硅棒进行切割作业;所述切割方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
290.在某些实施例中,所述第一切割行进机构包括第一行进导轨和第一行进驱动单元。在如图5和图6所示的实施例中,所述第一切割行进机构233包括第一行进导轨和第一行进驱动单元,其中,所述第一行进导轨沿切割区位的长边方向设置于机座21上,所述切第一割安装结构231的底部设置有与所述第一行进导轨配合的导槽结构或导块结构,所述第一切割区位的长边方向即为切割装置的行进方向,即,切割方向。所述行进驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述第一行进导轨设置,所述丝杆与相应的第一切割安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿着所述第一行进导轨由切割区位的第一端移动至切割区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使
得与所述丝杆相关联的第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿着所述第一行进导轨由第一切割区位的第二端移动至第一切割区位的第一端。
291.所述第二切割装置24包括第二切割安装结构241、第二切割单元242、以及第二切割行进机构243。所述第二切割安装结构241设于所述机座21上且对应于第二切割区位。所述第二切割单元242设于所述第二切割安装结构241上,所述第二切割单元242包括设于所述第二切割安装结构241上的第二切割线架、设于所述第二切割线架上的多个第二切割轮、以及第二切割线,所述第二切割线依序绕设于所述多个第二切割轮形成至少一第二切割线锯。
292.所述切割行进机构用于驱动所述切割安装结构及其上的切割单元沿切割方向移动以令所述切割单元中的至少一切割线锯对切割区位处的硅棒进行切割作业;所述切割方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
293.在某些实施例中,所述第二切割行进机构包括第二行进导轨和第二行进驱动单元。在如图5和图6所示的实施例中,所述第二切割行进机构243包括第二行进导轨和第二行进驱动单元,其中,所述第二行进导轨沿切割区位的长边方向设置于机座21上,所述切第二割安装结构241的底部设置有与所述第二行进导轨配合的导槽结构或导块结构,所述第二切割区位的长边方向即为切割装置的行进方向,即,切割方向。所述行进驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述第二行进导轨设置,所述丝杆与相应的第二切割安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿着所述第二行进导轨由切割区位的第一端移动至切割区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿着所述第二行进导轨由第二切割区位的第二端移动至第二切割区位的第一端。
294.在图5和图6所示的实施例中,机座上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个等待区位、两个切割区位和一个研磨区位,因此,所述机座上设有与所述两个切割区位对应的两个切割装置,在本实施例中的以下描述中,将两个切割区位可分别称为第一切割区位和第二切割区位,将两个切割装置中对应于第一切割区位的切割装置称为第一切割装置,将对应于第二切割区位的切割装置称为第二切割装置。利用第一切割装置对第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一切割作业,利用第二切割装置对第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二切割作业,以将截面呈圆形的硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒。
295.在某些实现方式中,所述第一切割装置中的第一切割单元包括两条第一切割线锯,所述两条第一切割线锯相互平行,所述平行的两条第一切割线锯用于对所述第一切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个平行的侧切面。在具体实现上,在某些示例中,所述两条第一切割线锯为水平设置。或者,在某些示例中,所述两条第一切割线锯为竖直设置。或者,在某些示例中,两条第一切割线锯与水平线的角度可不作限定,只需确保两条第一切割线锯相互平行即可。如此,这两条相互平行的第一切割线锯配合形成呈“=”或“||”型的第一切割线网。类似地,所述第二切割装置中的第二切割单元包括两条第二切割线锯,所述两条第二切割线锯相互平行,所述平行的两条第二切割线锯用于对所述第二切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个平行的侧切面。在具体实现上,在某些示例中,所述两
条第二切割线锯为水平设置。或者,在某些示例中,所述两条第二切割线锯为竖直设置。或者,在某些示例中,两条第二切割线锯与水平线的角度可不作限定,只需确保两条第二切割线锯相互平行即可。如此,这两条相互平行的第二切割线锯配合形成呈“=”或“||”型的第二切割线网。
296.假设第一切割装置中的第一切割线网与第二切割装置中的第二切割线网为同向设置,即,第一切割装置中的第一切割线网呈“=”型且第二切割装置中的第二切割线网呈“=”型,或者,第一切割装置中的第一切割线网呈“||”型且第二切割装置中的第二切割线网呈“||”型,则,当采用上述实现方式中的两条平行切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于第一切割区位,通过第一切割区位处的第一切割装置中的第一切割行进机构驱动第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第一切割单元中由两条平行的第一切割线锯所形成的“=”(或“||”)型第一切割线网在移动过程中对硅棒进行第一切割作业,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。接着,在完成硅棒的第一切割作业之后,通过所述硅棒转换装置正向转动90
°
,将硅棒夹具及其所夹持的硅棒由对应于第一切割区位转换为对应于第二切割区位,并且,通过硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,以调整硅棒的切割位置。之后,再通过第二切割区位处的第二切割装置中的第二切割行进机构驱动切割安装结构及其上的第二切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第二切割单元中由两条平行的第二切割线锯所形成的“=”(或“||”)型第二切割线网在移动过程中对硅棒进行第二切割作业,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。如此,可最终将硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒,完成切割开方作业。
297.假设第一切割装置中的第一切割线网与第二切割装置中的第二切割线网为正交设置,即,第一切割装置中的第一切割线网呈“=”型且第二切割装置中的第二切割线网呈“||”型,或者,第一切割装置中的第一切割线网呈“||”型且第二切割装置中的第二切割线网呈“=”型,则,当采用上述实现方式中的两条平行切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于第一切割区位,通过第一切割区位处的第一切割装置中的第一切割行进机构驱动第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第一切割单元中由两条平行的第一切割线锯所形成的“=”(或“||”)型第一切割线网在移动过程中对硅棒进行第一切割作业,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。接着,在完成硅棒的第一切割作业之后,通过所述硅棒转换装置正向转动90
°
,将硅棒夹具及其所夹持的硅棒由对应于第一切割区位转换为对应于第二切割区位。之后,再通过第二切割区位处的第二切割装置中的第二切割行进机构驱动第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第二切割单元中由两条平行的第二切割线锯所形成的“||”(或“=”)型第二切割线网在移动过程中对硅棒进行第二切割作业,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。如此,可最终将硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒,完成切割开方作业。
298.在某些实现方式中,所述第一切割装置中的第一切割单元包括两条第一切割线锯,所述两条第一切割线锯相互交叉,所述交叉的两条第一切割线锯用于对所述第一切割
区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个相交的侧切面。所述第二切割装置中的第二切割单元包括两条第二切割线锯,所述两条第二切割线锯相互交叉,所述交叉的两条第二切割线锯用于对所述第二切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个相交的侧切面。
299.在具体实现上,所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。在某些示例中,以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切割线网。即,第一切割装置中的两条相互正交的第一切割线锯配合形成呈”+”字型的第一切割线网,第二切割装置中的两条相互正交的第二切割线锯配合形成呈”+”字型的第二切割线网。
300.仍以两条线割线锯正交设置为例,当采用上述实现方式中的两条正交切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于第一切割区位,通过所述第一切割装置中的第一切割行进机构驱动第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第一切割单元中由正交的两条第一切割线锯所形成的”+”字型第一切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个正交的侧切面和两个边皮。接着,在完成硅棒的第一切割作业之后,通过所述硅棒转换装置正向转动90
°
,将硅棒夹具及其所夹持的硅棒由对应于第一切割区位转换为对应于第二切割区位,并且,通过硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,以调整硅棒的切割位置。之后,再通过第二切割区位处的第二切割装置中的第二切割行进机构驱动第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第二切割单元中由两条平行的第二切割线锯所形成的”+”字型第二切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮。如此,可最终将硅棒切割为截面呈矩形的硅棒,完成切割开方作业。
301.如前所述,在如图5和图6所示的实施例中,所述第一切割装置中的第一切割安装结构对应于第一切割区位,所述第二切割装置中的第二切割安装结构对应于第二切割区位。在以下描述中,仅以其中一个切割装置为例进行说明。
302.所述切割装置包括切割安装结构、切割单元、以及切割行进机构。
303.所述切割安装结构设于所述机座上且对应于切割区位。所述切割安装结构设于机座上且对应于切割区位,用于设置至少一切割单元。其中,所述切割安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
304.所述切割单元设置于所述切割安装结构上,所述切割单元包括设于所述切割安装结构上的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯。所述切割单元包括两条切割线锯。
305.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条平行切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成一对切割轮组,即,由两个切割轮组成一个切割轮组,由两个切割轮组组成一对切割轮组。每一个切割轮组包括相对设置的两个切割轮和缠绕于两个切割轮上的切割线段,一对切割轮组中分属不同所述切割轮组中的两个切割线段
相互平行。每一个切割轮组中的两个切割轮之间的间距与待切割硅棒的截面尺寸相对应。例如,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的上下两侧,其中,一个切割轮组包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,另一个切割轮组也包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,两个切割线段形成水平方向的两条平行切割线锯。或者,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的左右两侧,其中,一个切割轮组包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,另一个切割轮组也包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,两个切割线段形成竖直方向的两条平行切割线锯。
306.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条交叉切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成两个交叉的切割轮组。例如,所述切割轮组包括由沿着m轴相对设置两个切割轮组成一个第一切割轮组,由沿着n轴的两个切割轮组就组成一个第一切割轮组,其中,m轴与n轴交叉。具体地,所述切割单元包括两个交叉的切割轮组,其中,一个切割轮组包括沿m轴设置的两个切割轮,另一个切割轮组包括沿n轴设置的两个切割轮。切割线依序绕设于切割单元中的四个切割轮后形成两条交叉切割线锯,具体地,切割线绕设于一个第一切割轮组中沿m轴设置的两个切割轮后形成一条切割线锯,切割线绕设于另一个第一切割轮组中沿n轴设置的两个切割轮后形成另一条切割线锯。所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切割线网。
307.需说明的是,在某些实施例中,所述切割单元中两条交叉切割线对硅棒进行切割时,两条交叉切割线锯的交点位于硅棒的截面内(包括交点位于截面圆周上的情况),从而使得切割开方后的硅棒获得尽可能大的截面(后续切片后得到的硅片表面积较大),减少后续研磨(例如磨面及倒角/滚圆等)作业中材料的损耗,提高硅材料的利用率。
308.所述切割单元还可包括过渡轮,用于实现切割线的过渡导向。所述过渡轮可以不限于一个,其可设于切割线架上,例如,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割安装结构上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,某些过渡轮可设于切割安装结构上。
309.在某些实施方式中,所述切割单元还可包括设于切割线架和/或和/或切割安装结构上的张力轮,用于进行切割线的张力调整。
310.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用非封闭式绕线结构,所述切割装置还包括与切割单元对应的收放线单元。所述收放线单元至少包括放线筒和收线筒。例如,所述切割线的首端绕于一放线筒,尾端绕于一收线筒,并通过多个过渡轮导向的方式绕于各个切割轮之间。
311.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用封闭的绕线方式,所述切割线以首尾相接的环形绕线方式绕于各个切割轮之间。
312.所述切割单元还可包括其他调整机构。
313.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括呈“=”或“||”型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构和调距机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。所述调距机构包括用于调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
314.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
315.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括丝杆和调距驱动源,所述丝杆与一个或多个切割轮组关联,所述调距驱动源用于驱动所述丝杆转动,以改变与所述丝杆关联的切割轮组中切割轮的位置,从而调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
316.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括交叉切割线网,例如,呈”+”字型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,以调整所述切割单元中两条交叉的切割线锯的切割位置,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。
317.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
318.在本技术的某些实施例中,所述硅棒切磨一体机还包括与至少一切割装置对应的至少一边皮卸料装置,用于将所述线切割装置对硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业后产生的边皮予以卸载。
319.在某些实现方式中,所述边皮卸料装置可采用吸附结构,所述吸附结构可包括吸盘以及与所述吸盘连接的移位机构,利用所述移位机构驱动吸盘移动并由所述吸盘吸附住需要移除的边皮。在实际应用中,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的切割线网在移动过程中切割硅棒,在所述切割网将要穿过硅棒之前(边皮还未完全形成并脱离硅棒),利用移位机构驱动吸盘移位至硅棒旁侧,利用吸盘吸附住将要形成的边皮,待所述切割网完全穿过硅棒并形成边皮时,形成的边皮因已被吸盘吸附住而不会自硅棒滑落或与硅棒产生突然的相对运动,确保不会出现崩边。后续,再利用移位机构驱动吸盘及其所吸附的边皮移位,以移除所述边皮。
320.所述硅棒切磨一体机还包括至少一研磨装置,所述至少一研磨装置设于对应的至少一研磨区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
321.在如图5和图6所示的实施例中,所述硅棒加工平台设有一研磨区位,所述硅棒切磨一体机还包括一研磨装置25,所述研磨装置对应于所述研磨区位。
322.研磨装置25包括:磨具安装结构251、至少一对磨具252、磨具行进机构253、以及磨具进退机构(未在图式中标识)。
323.所述磨具安装结构设于机座上且对应于研磨区位,用于设置至少一对磨具。其中,所述研磨工区位的长度即沿研磨区位的长边方向的跨距,研磨区位的长边方向即为磨具的行进方向,即,研磨方向。
324.在如图5和图6所示的实施例中,磨具安装结构251设于机座21的硅棒加工平台的边缘,用于设置至少一对磨具252。其中,磨具安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
325.所述至少一对磨具设置于所述磨具安装结构上。
326.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿竖直方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内,其中,第一水平面和第二水平面相互平行且与重垂线相垂直。在如图5和图6所示的实施例中,所述一对磨具252设置于磨具安装结构251上。
327.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿水平方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内,其中,第一垂向面和第二垂向面相互平行且与水平线相垂直。
328.关于所述磨具,所述磨具包括粗磨磨具、精磨磨具、或粗磨磨具和精磨磨具的组合。即,在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括精磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合。例如,以所述磨具包括精磨磨具为例,在所述硅棒切磨一体机中,通过前序切割装置对硅棒进行切割开方之后,经切割后的硅棒的侧切面切割效果较好,比较平滑,则所述磨具仅需利用精磨磨具对开方后的硅棒进行精磨作业即可达到硅棒研磨要求。以所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合为例,可先利用粗磨磨具对硅棒进行粗磨作业,再利用精磨磨具对硅棒进行精磨作业。
329.一般地,所述磨具可包括砂轮和与砂轮连接的旋转电机。以所述粗磨磨具为例,所述粗磨磨具包括粗磨砂轮和与粗磨砂轮连接的旋转电机。以所述精磨磨具为例,所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
330.所述砂轮具有一定颗粒度和粗糙度,所述至少一对磨具中相对设置的两个砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面,在某些实施方式中,所述砂轮为圆形并且中间为空。所述砂轮由磨粒与结合剂固结而成,形成具有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述砂轮具有一定的磨粒尺寸和磨粒密度,同时砂轮中具有气孔。所述砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述砂轮连接,用于驱动所述砂轮以预定的转速旋转。相较而言,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
331.以所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合为例,所述磨具可包括相互嵌套的粗
磨砂轮和精磨砂轮。例如,所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内,或者,所述,所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内。
332.例如,所述磨具包括磨头座以及设于磨头座上的粗磨砂轮和精磨砂轮,其中,所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内,所述精磨砂轮要大于所述粗磨砂轮,所述精磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述粗磨砂轮则可以是圆形结构或者所述粗磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
333.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
334.例如,所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内,所述粗磨砂轮要大于所述精磨砂轮,所述粗磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述精磨砂轮则可以是圆形结构或者所述精磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
335.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
336.所述磨具行进机构用于驱动所述至少一对磨具沿研磨方向移动以令所述至少一对磨具对研磨区位处的硅棒进行研磨作业;所述研磨方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
337.在某些实施例中,所述磨具行进机构包括行进导轨和行进驱动单元。在如图5和图6所示的实施例中,所述磨具行进机构253包括行进导轨和行进驱动单元,其中,所述行进导轨沿研磨区位的长边方向设置于机座21上,所述磨具安装结构251的底部设置有与所述行
进导轨配合的导槽结构或导块结构,所述研磨区位的长边方向即为研磨装置的行进方向,即,研磨方向。所述行进驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述行进导轨设置,所述丝杆与相应的磨具安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第一端移动至研磨区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第二端移动至研磨区位的第一端。
338.所述磨具进退机构用于驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,所述研磨进退方向垂直于所述研磨方向。在如图5和图6所示的实施例中,所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向,所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向。实际上,所述研磨进退方向属于与所述研磨方向垂直的平面内即可,即,若所述研磨进退方向为所述长边方向的情形下,所述研磨进退方向属于与所述长边方向垂直的垂向面内即可,因此,所述研磨进退方向既可以是与所述长边方向垂直的重垂线方向,也可是与所述长边方向垂直的水平线方向或其他的方向。
339.在以下描述中,以所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向而所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向为例进行说明。
340.所述磨具进退机构控制所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以实现调整至少一对磨具中的两个磨具之间在重垂线方向上的相对距离,进而控制在研磨过程中的进给量也即决定了研磨量。另外,在所述硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持硅棒时,所述至少一对磨具在磨具进退机构的控制下沿重垂线方向作升降移动。
341.例如,每一对磨具配置有磨具进退机构。在一实施例中,所述磨具进退机构包括进退导轨和进退驱动单元,其中,所述进退导轨沿重垂线方向设置于磨具安装结构上,所述磨具的底部设置有与所述进退导轨配合的沿重垂线方向的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述进退导轨设置,所述丝杆与相应的磨具关联并与所述驱动电机轴接。
342.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的一个磨具配置有丝杆和驱动电机,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述一磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
343.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的每一个磨具配置有丝杆和驱动电机,对于每一个磨具而言,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
344.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的两个磨具共用丝杆和驱动电
机,所述丝杆可例如为双向丝杆,所述双向丝杆沿重垂线方向设置,所述双向丝杆的杆身上布设有旋向相反的两段螺纹,这两段螺纹分别与两个磨具关联,所述驱动电机与所述双向丝杆关联,利用驱动电机驱动所述双向丝杆转动,使得与所述双向丝杆相关联的两个磨具基于一定的协同关系沿着所述进退导轨作相向移动或相背移动。例如,驱动电机驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相向移动(即,相互靠近),减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,所述驱动电机驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相背移动(即,相互远离),增大两个磨具之间的研磨间距。
345.在利用所述研磨装置对位于研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,由所述研磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对磨具中的磨具沿重垂线方向移动,以确定磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对磨具沿研磨方向(研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对磨具在重垂线方向移动,以确定磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。在如图5和图6所示的实施例中,所述研磨装置中至少一对磨具以沿重垂线方向对向设置,所述至少一对磨具33的研磨面位于相对的水平面内,其中,所述水平面与重垂线相垂直,在对硅棒进行研磨时,是通过所述磨具进退机构驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿重垂线方向作升降移动来调整进给量,以对硅棒沿重垂线方向的上侧面和下侧面进行研磨。
346.如前所述,所述磨具中砂轮的研磨面通常呈圆环。在一工作场景中,当所述磨具用于进行研磨作业时,可驱动磨具安装结构及设于其上的磨具移动,以调整硅棒相对于磨具中砂轮的位置,以确定硅棒与砂轮的研磨面的接触弦长,通过增加硅棒棱边与磨具的接触长度,可有效提高研磨效率并减小磨具中砂轮的磨损。
347.在某些实施例中,所述研磨装置包括磨具和倒角/滚圆磨具,其中,所述倒角/滚圆磨具用于对研磨区位处的硅棒进行倒角或滚圆作业。
348.所述研磨装置可包括磨具安装结构、至少一对磨具、以及倒角/滚圆磨具。所述至少一对磨具对向设置于磨具安装结构上,用于对位于研磨区位处的已完成切割开方的硅棒进行研磨作业。在某些实施方式中,所述磨具包括精磨磨具。在某些实施方式中,所述磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合。所述磨具包括粗磨砂轮和与粗磨砂轮连接的旋转电机,所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
349.所述倒角/滚圆磨具设于磨具安装结构上,用于对已开方的硅棒的棱边进行倒角或滚圆。所述倒角/滚圆磨具可随着所述磨具一同移动。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆磨具可包括倒角/滚圆砂轮和与倒角/滚圆砂轮连接的旋转电机。所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内
350.关于磨具,已在前文描述,在此不再赘述。
351.关于倒角/滚圆磨具,所述倒角/滚圆磨具设置于磨具安装结构上,所述倒角/滚圆磨具的研磨面位于垂向面内或水平面内。
352.在某些实施例中,所述倒角/滚圆磨具可通过前述的磨具行进机构实现沿研磨方
向移动,所述倒角/滚圆磨具还可通过倒角/滚圆磨具进退机构实现沿倒角/滚圆进退方向移动,所述倒角/滚圆进退方向垂直于所述倒角/滚圆磨具的研磨面。
353.在实际应用中,可驱动倒角/滚圆磨具沿倒角/滚圆进退方向移动以令所述倒角/滚圆磨具接触硅棒棱边,利用硅棒夹具驱动所述硅棒沿其轴心线旋转以令硅棒棱边接触倒角/滚圆磨具而实现滚圆,又或,驱动所述硅棒沿其轴心线转动预设角度,以令所述硅棒棱边接触倒角/滚圆磨具或者驱动倒角/滚圆磨具进退以接触硅棒棱边从而实现倒角或滚圆。
354.另外,所述倒角/滚圆砂轮的轴心与所述硅棒的轴心具有一偏移量。作为倒角/滚圆磨具的倒角/滚圆砂轮的轴心与已开方的硅棒的轴心(即,所述硅棒移送装置中硅棒夹具的夹持中心)具有一偏移量,从而可使得倒角/滚圆砂轮的弦边部分与已开方的硅棒接触,尽可能获得大的接触面积,提高倒角或滚圆的工作效率。
355.在本技术的某些实施例中,所述研磨装置还可包括冷却装置,用于对所述至少一对磨具降温,降低研磨过程中硅棒表面层损伤,提高磨具的研磨效率与使用寿命。在本实施例的一实现方式中,所述冷却装置包括冷却水管、导流槽和导流孔。在某些实施方式中,所述磨具的砂轮圆周外沿设置有用于放置冷却水进入砂轮的旋转电机的防护罩。所述冷却水管一端连接冷却水源,另一端连接至所述砂轮的防护罩表面,所述导流槽设置于防护罩上,作为所述防护罩与冷却水管的接触点,所述导流孔设置在所述冷却槽内。所述冷却装置冷却剂可为常见的冷却水,冷却水管连接冷却水源,经过冷却水管抽吸的冷却水至砂轮表面的导流槽和导流孔,被引导至直达砂轮和所研磨硅棒的研磨面进行冷却,在砂轮的研磨中藉由砂轮旋转导流孔的冷却水由离心作用进入砂轮内部进行充分的冷却。
356.在本技术的某些实施例中,本技术的硅棒切磨一体机还可包括清洗装置。所述清洗装置可设于机座上,用于对硅棒进行清洗作业。针对清洗装置而言,一般,硅棒经上述切割作业和研磨作业后,作业过程中产生的切割碎屑会附着于硅棒表面,因此,必要时,需要对硅棒进行必要的清洗。一般地,所述清洗装置包括有清洗刷头及与所述清洗刷头配合的清洗液喷洒装置,在清洗时,由所述清洗液喷洒装置对着硅棒喷洒清洗液,同时,由电机驱动清洗刷头作用于硅棒,完成清洗作业。在实际应用中,所述清洗液可例如为纯水,所述清洗刷头可例如为旋转式刷头。
357.需说明的是,上述仅为示例性说明,并非用于限制本技术的保护范围,例如,在针对作为研磨装置的研磨作业描述中,是先执行硅棒的磨面作业后执行硅棒的倒角/滚圆作业,但并不以此为限,在其他实施方式中,先执行硅棒的倒角/滚圆作业后执行硅棒的磨面作业也是可行的,仍应属于本技术的保护范围。
358.后续,硅棒经研磨装置进行研磨作业后,则由硅棒转换装置将硅棒自研磨区位转换至等待区位,并将经加工后的硅棒自硅棒加工平台的等待区位卸载。当然,在卸载硅棒之前,如有必要,在等待区位,可由检测装置对经加工作业之后的硅棒进行检测,例如,利用平整度检测仪对硅棒进行平面平整度检测。利用平整度检测仪,一方面,可通过对硅棒的平面平整度检测来检验硅棒经过各个加工作业后是否符合产品要求,以确定各个加工作业的效果;另一方面,通过对硅棒的平面平整度检测,也能间接获得各个加工装置中加工部件的磨损状况,以利于实时进行校准或修正,甚至维修或更换。
359.所述等待区位用于作为待加工的硅棒装载后等待以供后续进行加工作业及加工后的硅棒等待以供后续卸载的区位,为提高硅棒装载及硅棒卸载的工作效率,本技术硅棒
切磨一体机还包括与所述等待区位对应的硅棒移送装置。
360.所述硅棒移送装置用于将待加工的硅棒装载至等待区位或者将加工后的硅棒由等待区位卸载。
361.以图5和图6的实施例为例,所述硅棒切磨一体机具有一切割区位及与切割区位对应的一切割装置、一研磨区位及与研磨区位对应的一研磨装置,因此,所述硅棒移送装置用于将待切割的硅棒装载至等待区位以供后续由切割区位处的切割装置对所述硅棒进行切割开方作业,或者,用于将位于等待区上已经由位于研磨区位处的研磨装置进行研磨作业后的硅棒予以卸载。
362.如图5和图6所示,所述硅棒移送装置26包括:硅棒承载结构以及位置调整结构。
363.所述硅棒承载结构用于承载待切割的硅棒。所述硅棒承载结构包括承载底座和设于所述承载底座上的装载部件,其中,装载部件用于承载待切割的硅棒。在其他实施例中,所述承载底座可整体例如为板状结构,例如为矩形承载板,在所述矩形承载板上可设置有枕条,为保护承载的硅棒,所述枕条可由柔性材料制作而成,所述柔性材料可例如为橡胶、亚力克、塑料等。
364.关于装载部件,所述装载部件可包括第一装载部件和第二装载部件,用于承载待切割的硅棒。所述第一装载部件和第二装载部件相对设置于所述承载底座的宽度的相对两侧。在某些实施方式中,第一装载部件和第二装载部件为沿着所述承载底座的长度方向设置的滚轮组件,所述滚轮组件中包括依序排列的多个滚轮,所述多个滚轮的轮轴沿所述承载底座的宽度方向设置。其中,第一承载部件和第二承载部件的间距要小于待加工的截面呈圆形的硅棒的直径而要大于已加工的截面呈类矩形的硅棒的边长。
365.所述位置调整结构用于调整所述硅棒承载结构的位置。
366.在某些实施例中,所述位置调整结构包括垂向升降机构、第一水平方向移动机构、以及第二水平方向移动机构,所述第一水平方向与第二水平方向正交。利用所述垂向升降机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿垂向作升降移动,在某些实施方式中,所述垂向升降机构可包括垂向升降导轨和升降驱动源。利用所述第一水平方向移动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿第一方向移动,在某些实施方式中,所述第一水平方向移动机构可包括第一方向导轨和第一方向驱动源。利用所述第二水平方向移动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿第二方向移动,在某些实施方式中,所述第二水平方向移动机构可包括第二方向导轨和第二方向驱动源。
367.在某些实施例中,所述位置调整结构包括垂向升降机构、水平进退机构、以及转动机构,所述水平进退方向与等待区位的长边方向正交。利用所述垂向升降机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿垂向作升降移动,在某些实施方式中,所述垂向升降机构可包括垂向升降导轨和升降驱动源。利用所述水平进退机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿水平进退方向移动,在某些实施方式中,所述水平进退机构可包括水平进退方向导轨和进退驱动单元。利用所述转动机构驱动所述硅棒承载结构及所承载的硅棒沿一转动轴作转动,在某些实施方式中,所述转动机构可包括转动轴和转动驱动源。
368.本技术所公开的硅棒移送装置,还可包括对中调节机构,通过所述对中调节机构可调节所述硅棒承载结构所承载的硅棒的位置以使得所述硅棒的轴心线与预定中心线对应。
369.如前所述,所述对中操作具体指的是使得硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,即,所述硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线重合。在一种实现方式中,所述硅棒转换装置中各个硅棒夹具是相同的,则各个硅棒夹具的夹持中心线在重垂线方向上一致。在另一种实现方式中,所述硅棒转换装置中各个硅棒夹具不相同,则各个硅棒夹具的夹持中心线在重垂线方向上不一致。
370.在实际应用中,以其中一个硅棒夹具为例,可预先确定硅棒夹具的夹持中心线,基于硅棒夹具的夹持中心线确定预定中心线,其中,所述预定中心线与所述硅棒夹具的夹持中心线一致。因此,所述对中调节机构用于调节所述待研磨的硅棒的位置以使其轴心线与预定中心线对应是用于调节所述待研磨的硅棒的位置以使其轴心线与预定中心线一致。
371.关于所述对中调节机构,在本技术的一实施例中,所述对中调节机构包括垂向调整机构和水平调整机构,分别用于驱动所述硅棒承载结构及其所承载的硅棒相对作垂向升降移动和水平移动以使得所述硅棒的轴心线与预定中心线一致。
372.所述垂向调整机构可通过签署的垂向升降机构实现,关于垂向升降机构,前文已描述,故不在此赘述。
373.所述水平调整机构可包括一夹紧机构,通过所述夹紧机构的作动,可调整位于所述夹紧机构内的硅棒在水平面上的位置。在某些实现方式中,所述夹紧机构可包括沿等待区长度方向左右设置的两个夹具,每一个夹具均包括沿等待区宽度方向前后设置的两个夹持件,两个夹持件中的至少一个夹持件可通过夹持驱动单元沿等待区宽度方向移动。所述夹紧驱动单元可包括夹紧导轨和夹紧驱动源,所述夹紧导轨沿等待区宽度方向设置,利用所述夹紧驱动源可驱动所述夹具中的至少一个夹持件沿等待区宽度方向移动。例如,当利用所述夹紧驱动源驱动所述夹具中的至少一个夹持件沿等待区宽度方向,从而带动位于两个夹持件之间的硅棒的移动,直至属于同一夹具中的两个夹持件完全夹紧,则此时被夹紧的硅棒即调整到位,所述硅棒的轴心线与预定中心线一致。
374.如前所述,所述对中调节机构还可包括高度检测仪,用于检测硅棒承载结构所承载的硅棒的轴心线在重垂线方向上的位置信息。在一实现方式中,所述高度检测仪可例如为接触式传感器或测距传感器。以接触式传感器为例,所述接触式传感器具有探测头,用于与硅棒的侧面(例如为硅棒的顶面)接触。在某些实施例中,所述接触式传感器的探测头上还可设置有伸缩弹簧,在探测头接触到硅棒时,可在伸缩弹簧的带动下回退,可用于保护探测头,避免探测头被影像触碰或顶压而损坏。
375.由上可知,利用所述高度检测仪,可通过对硅棒的顶面进行多点检测后得到硅棒的高度,继而获得硅棒的轴心线在重垂线方向上的位置信息,以便于后续利用对中调节机构据此进行调整。
376.在实际应用中,当使用前述的硅棒移送装置时,具体操作流程可大致包括:硅棒承载结构位于预定的初始位置处,将待加工的硅棒置于硅棒承载结构的第一装载部件和第二装载部件上;利用位置调整结构,调整所述硅棒承载结构所承载的硅棒,使得硅棒转移至等待区位,同时,所述硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心在垂向上一致;利用所述对中调节机构中作为水平调整机构的夹紧机构,夹紧所述硅棒,使得所述硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心在水平面上一致,完成硅棒的对中操作;利用硅棒夹具夹持所述硅棒的两个端面。
377.在此,本技术公开的硅棒移送装置,包括硅棒承载结构以及位置调整结构,能在将待加工的硅棒移送至等待区位的装载工作中实现硅棒的对中操作,使得硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,以本技术前述实施例中的硅棒切磨一体机为例,本技术公开的硅棒移送装置,能在将待公共的硅棒由装载区移送至等待区位,使得硅棒的轴心线与等待区位处硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上,以利于后续的硅棒加工作业,相对于相关技术,具有结构简单、操作便利、对中准确且高效等优点。
378.在本技术的一实施例中,利用硅棒移送装置可实现于等待区位硅棒的装载及卸载之外,还可使得装载至等待区位上的硅棒在进行研磨作业之前完成对中操作。其中,所述对中操作具体的是使得硅棒的轴心线与硅棒转换装置中硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
379.在此,本技术另一实施例公开的硅棒切磨一体机,集合了两切割装置和一研磨装置,可利用硅棒转换装置能将夹持的呈卧式的各个硅棒在两切割区位和一研磨区位上转换位置以令所述两切割装置能对硅棒进行切割开方作业以及一研磨装置能对硅棒进行研磨作业,使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
380.当利用所述图5和图6所示实施例中的硅棒切磨一体机进行硅棒加工作业时,具体的流程可大致如下:
381.将第一硅棒置放于硅棒移送装置。
382.接着,由硅棒移送装置将第一硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第一硅棒以完成装载。其中,第一硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
383.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动90
°
以将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第一切割区位。
384.接着,由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一切割作业。
385.在某些实现方式中,所述第一切割装置中包括呈“=”或“||”型的切割线网,通过所述第一切割装置中的第一切割行进机构驱动第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第一切割单元中由两条平行第一切割线锯所形成的“=”或“||”型第一切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。
386.在某些实现方式中,所述第一切割装置中包括交叉的第一切割线网,通过所述第一切割装置中的第一切割行进机构驱动第一切割安装结构及其上的第一切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第一切割单元中由两条交叉第一切割线锯所形成的交叉第一切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮。
387.与此同时,由硅棒移送装置将第二硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第二硅棒以完成装载。
388.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动90
°
以将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第二切割区位以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转移至第一切割区位。
389.接着,由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二切割作业以及由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一切割作业。
390.在某些实现方式中,所述第二切割装置中包括呈“=”或“||”型的第二切割线网,利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,再通过所述第二切割装置中的第二切割行进机构驱动第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿与第二硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第二切割单元中由两条平行第二切割线锯所形成的“=”或“||”型第二切割线网在移动过程中对第一硅棒进行第二次切割作业,以在所述第二硅棒上再形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈矩形的第二硅棒。
391.在某些实现方式中,所述第二切割装置中包括呈交叉的第二切割线网,利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,再通过所述第二切割装置中的第二切割行进机构驱动第二切割安装结构及其上的第二切割单元沿与第二硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述第二切割单元中由两条交叉第二切割线锯所形成的交叉第二切割线网在移动过程中对第二硅棒进行第二次切割作业,以在所述第二硅棒上再形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈矩形的第二硅棒。
392.关于由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一切割作业的内容,可参照前述第一硅棒在第一切割区位进行第一切割作业的描述,在此不再赘述。
393.与此同时,由硅棒移送装置将第三硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第三硅棒以完成装载。
394.接着,待第一硅棒完成切割开方作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置继续正向转动90
°
以将原位于第二切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至研磨区位、将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第二切割区位、以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转移至第一切割区位。
395.接着,由研磨装置对硅棒转换装置中位于研磨区位处的硅棒夹具所夹持的已开方的第一硅棒进行研磨作业,与此同时,由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第二切割作业,由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第一切割作业、以及由硅棒移送装置将第四硅棒移送至等待区位以令等待区位处的硅棒夹具夹持住第四硅棒以完成装载。
396.关于对第一硅棒进行研磨作业可包括:通过所述研磨装置中的磨具行进机构驱动磨具安装结构及其上的至少一对磨具沿与第一硅棒的轴心线一致的研磨方向移动,令所述至少一对磨具在移动过程中对第一硅棒进行研磨作业。
397.关于第二切割装置对第二硅棒进行第二切割作业以及第一切割装置对第三硅棒进行第一切割作业,可参照前述第一硅棒在第二切割区位进行第二切割作业以及在第一切割区位进行第一切割作业的描述,在此不再赘述。
398.待第一硅棒完成研磨作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置反向转动270
°
(或,继续正向转动90
°
)以将原位于研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至等待区位、将原位于第二切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至研磨区位、将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转换至第二切割区位,将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第四硅棒转换至第一切割区位。
399.由硅棒移送装置将研磨后的第一硅棒由等待区位予以卸载、装载第五硅棒并将其移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第五硅棒以完成装载。与此同时,由研磨装置对硅棒转换装置中位于研磨区位处的硅棒夹具所夹持的开方后的第二硅棒进行研磨作业,由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第二切割作业,由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第四硅棒进行第一切割作业。
400.在此,本技术另一实施例公开的硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括机座、硅棒转换装置、两切割装置、以及一研磨装置,其中,所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台上包括两切割区位和一研磨区位,在对硅棒进行加工作业时,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由等待区位转换至第一切割区位,由第一切割装置对相应的第一切割区位上的硅棒进行第一切割作业,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由第一切割区位转换至第二切割区位,由第二切割装置对相应的第二切割区位上的硅棒进行第二切割作业,形成截面呈类矩形的硅棒,令硅棒转换装置转动预设角度以将已开方的硅棒由第二切割区位转换至研磨区位,令研磨装置对所述研磨区位上的硅棒进行研磨作业,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,并可使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
401.请参阅图7,显示为本技术硅棒切磨一体机在再一实施例中的结构示意图。
402.本技术的硅棒切磨一体机用于对截面呈圆形的硅棒进行切割开方作业和研磨作业。
403.如图7所示,本技术又一实施例公开的硅棒切磨一体机,包括:机座31、硅棒转换装置32、切割装置33、第一研磨装置34、以及第二研磨装置35。
404.所述机座作为硅棒切磨一体机的主体部件,用于提供硅棒加工平台。在某些示例中,所述机座包括用于承接所述硅棒切磨一体机中不同部件的固定结构或限位结构如底座、杆体、柱体、架体等均为本技术所述的机座。
405.同时,在某些示例中,所述机座可以为一体的底座,在某些示例中,所述机座可以包括多个相独立的底座。
406.所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台可根据硅棒加工作业的具体作业内容而划分为多个功能区位。例如,所述硅棒加工平台至少包括切割区位和研磨区位。应当说明的是,在本技术提供的各示例中,所述功能区位是以功能区位处的加工装置的行程路
径及范围定义的,例如,所述硅棒切磨一体机的切割装置设于切割区位处,所述切割区位的范围为所述切割装置在完成切割开方作业的过程中所占据的范围;类似地,所述硅棒切磨一体机的研磨装置设于研磨区位处,所述研磨区位的范围为所述研磨装置在完成研磨作业的过程中所占据的范围。所述硅棒加工平台的形状可依据机座确定,又或可依据机座以及切割装置和研磨装置的加工需要共同确定。在图7所示的实施例中,机座31上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个切割区位和两个研磨区位,其中,所述两个研磨区位可分别称为第一研磨区位和第二研磨区位,所述切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位依序排列。在所述切割区位设有切割装置33,切割装置33用于对位于切割区位处的硅棒进行切割开方作业,以将截面呈圆形的硅棒切割开方为截面呈类矩形的硅棒。在所述第一研磨区位设有第一研磨装置34,用于对位于第一研磨区位处的硅棒进行第一研磨作业。在所述第二研磨区位设有第二研磨装置35,用于对位于第二研磨区位处的硅棒进行第二研磨作业。
407.所述硅棒转换装置设于机座的硅棒加工平台上,用于转运硅棒,例如,利用所述硅棒转换装置可将硅棒在切割区位和研磨区位上转换位置。在图7所示的实施例中,硅棒转换装置32更包括转换主体321、设于转换主体321上的多个硅棒夹具322、以及转换驱动机构(未在图式中标识)。其中,设于转换主体321上的多个硅棒夹具322所对应的夹持中心线与水平线一致,应当理解,在此设置下,由所述硅棒夹具322所夹持的硅棒呈卧式状态。
408.所述转换主体可设于硅棒加工平台的中央区域,所述转换主体的各个侧面可作为安装面,用于安装多个硅棒夹具。在图7所示的实施例中,在转换主体321的各个侧面上均安装有硅棒夹具322。在具体实现方式上,所述转换主体呈圆盘状、圆环状、方盘状或其他类似状。所述转换主体上设置的硅棒夹具的数量可以根据硅棒切磨一体机的布局而有不同的变化。
409.所述转换主体通过转换驱动机构驱动以令设于所述转换主体上的硅棒夹具在不同功能区位间切换,由此可实现硅棒夹具所夹持的硅棒在不同功能区位间转换位置,即可对硅棒完成不同的加工工序如切割开方作业和研磨作业。同时,所述转换主体上设置的多个硅棒夹具可分别处于不同功能区位,如此,在同一时刻,不同硅棒夹具所夹持的硅棒可在不同的功能区位处分别进行相应的加工工序,例如,可令所述硅棒切磨一体机中切割装置和研磨装置同时处于工作状态,有利于提高加工效率。
410.例如,在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有两个功能区位,例如:一第一功能区位和一第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为两个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,另一个硅棒夹具也是与另一个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。
411.在某些实施例中,所述硅棒加工平台可包括有三个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,两第一功能区位和一第二功能区位;或
者,一第一功能区位和两第二功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为三个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这三个硅棒夹具两两之间所设置的角度也是与三个功能区位两两之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他两个硅棒夹具也是与另两个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可对位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业。在一种可选示例中,所述硅棒加工平台上的第一功能区位、第二功能区位、以及第三功能区位两两之间呈120
°
分布,因此,与之对应地,所述转换主体上的三个硅棒夹具两两之间也呈120
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
412.在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括有四个功能区位,例如:一第一功能区位、一第二功能区位、一第三功能区位、以及一第四功能区位,或者,两第一功能区位和两第二功能区位,或者,两第一功能区位、一第二功能区位、以及一第三功能区位,或者,一第一功能区位、两第二功能区位、以及一第三功能区位。为与这些功能区位相适配,所述转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为四个,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。进一步地,这四个硅棒夹具中相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与四个功能区位相邻两个功能区位之间的角度分布相一致。如此,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,必然地,其他三个硅棒夹具也是分别与其他三个功能区位相对应。这样,在流水作业中,任一时刻,当每一个硅棒夹具上均夹持有至少一个硅棒且硅棒夹具是与功能区位相对应时,则这些硅棒就位于对应的某一功能区位处执行着相应的加工作业,例如:可位于第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于第三功能区位的硅棒进行第三加工作业,可对位于第四功能区位的硅棒进行第四加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业;或者,可对位于两第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于一第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业;或者,可对位于一第一功能区位的硅棒进行第一加工作业,可对位于两第二功能区位的硅棒进行第二加工作业,可对位于一第三功能区位的硅棒进行第三加工作业。在一种可选实施例中,所述硅棒加工平台上的四个功能区位中相邻两功能区位之间呈90
°
分布,因此,与之对应地,输送本体上的四个硅棒夹具两两之间也呈90
°
分布。当然,硅棒夹具的数量可根据实际需求加以变化而并非以此为限,例如,硅棒夹具的数量可根据硅棒加工平台设置的功能区位的数量而定。
413.在图7所示的实施例中,机座31上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台可包括有例如为等待区位、切割区位、第一研磨区位以及第二研磨区位的四个功能区位,这四个功能区位两两之间呈90
°
分布,即,等待区位与切割区位相差90
°
,切割区位与第一研磨区位相差90
°
,第一研磨区位与第二研磨区位相差90
°
,第二研磨区位与等待区位相差90
°
。相应地,所
述转换主体上可设置四个硅棒夹具322,相邻两个硅棒夹具322之间呈90
°
分布,每一个硅棒夹具322均可夹持至少一个硅棒。在流水作业中,任一时刻,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,其他三个硅棒夹具则分别对应于其他三个功能区位,例如,当第一个硅棒夹具对应于等待区位时,第二个硅棒夹具则对应于切割区位、第三个硅棒夹具对应于第一研磨区位、以及第四个硅棒夹具对应于第二研磨区位,如此,可在等待区位控制第一个硅棒夹具装载新的硅棒或对第一个硅棒夹具所夹持的硅棒进行卸载作业,在切割区位对第二个硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割开方作业,在第一研磨区位对第三个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一研磨作业,在第二研磨区位对第四个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二研磨作业。
414.所述转换驱动机构(未在图式中标识)即可作为所述转换主体上硅棒夹具转换所处的功能区位的驱动机构。在某些实施例中,所述转换驱动机构包括换位转轴,如此,利用通过驱动换位转轴转动预设角度,可使得转换主体及其上设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。在某些实施例中,所述换位转轴位于转换主体的几何中心,且,所述换位转轴设于竖直方向。
415.所述换位转轴设于竖直方向,即,在转换过程中,设于所述转换主体上的硅棒夹具的高度不变,对应的硅棒夹具的夹持中心线高度不变。在此,所述硅棒切磨一体机的转换主体上的多个硅棒夹具设置为夹持中心线位于同一水平高度内,在转换主体受控转动的过程中,所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的水平高度不变,如此,任一所述硅棒夹具在装载硅棒时,将硅棒轴心线高度调节至同一预定高度,即可令硅棒轴心线与夹持中心线在第三方向(即竖直方向)对齐,所述预定高度即所述多个硅棒夹具的夹持中心线所处的同一水平高度。
416.可理解地,本技术所述的多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度,并非以将多个硅棒夹具的夹持中心线限制为同一精确的高度范围,在一些实施例中,当设于转换主体上的多个硅棒夹具对应的夹持中心线的高度差在预设范围内,即可认为所述多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度。再有,将多个硅棒夹具的夹持中心线处于同一水平高度的设置也并仅是一种示例性说明,在其他实施例中,也可将多个硅棒夹具的夹持中心线设置为分别处于不同的水平高度上。
417.在另一些实施方式中,所述硅棒夹具对应的夹持中心线的高度还可由所述硅棒切磨一体机的控制系统获取,对应的,任一硅棒夹具在装载待加工硅棒时,将硅棒轴心线高度调节至该硅棒夹具对应的水平高度。
418.所述硅棒夹具用于夹持硅棒的两个端面,对应的,硅棒夹具当然具有用于接触硅棒的一对端面的相对的两个夹持部,所述夹持中心线为所述两个夹持部对应硅棒两端的两个接触面的中心的连线;此处的夹持部的中心不以接触面的几何中心为限,也可为人为设定的接触面上的某一点;在本技术提供的一些实施例中,所述硅棒夹具还可带动硅棒沿硅棒轴心线方向转动,在此示例中,所述夹持中心线即为夹持部的转动轴方向。通常地,在实际加工场景中,为令硅棒由硅棒夹具带动转动时硅棒轴心线的位置(或高度)不变,在将待加工硅棒装载至硅棒夹具时,通常需令硅棒夹具的夹持中心线与硅棒轴心线对齐(即重合)。
419.如前所述,换位转轴受控后转动预设角度以使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具在各个功能区位间转换位置。因此,所述转换驱动机构还包括用于驱动所述换位转轴转
动的换位驱动单元。换位驱动单元,所述换位驱动单元用于驱动所述换位转轴转动预设角度以带动多个硅棒夹具作转换动作。
420.在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括:主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮,其中,所述主动齿轮轴接于所述驱动源,所述从动齿轮啮合于所述主动齿轮且连接于所述换位转轴。在某些实现方式中,所述换位驱动单元可包括驱动源,所述驱动源直接与所述换位转轴关联。其中,所述动力源可例如为伺服电机。
421.在实际应用中,以前述换位驱动单元包括主动齿轮、驱动源、以及从动齿轮为例进行说明。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的线性设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位或之后的其他功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位或之前的其他功能区位。在某些实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置,则利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过所述主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具的位置由当前功能区位切换至邻近的后一个功能区位、之后的其他功能区位、之前的其他功能区位或邻近的前一个功能区位,或者,可利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴正向转动预设角度,使得转换主体及其设置的各个硅棒夹具由当前功能区位切换至邻近的前一个功能区位、之前的其他功能区位、之后的其他功能区位或邻近的后一个功能区位。
422.在图7所示的实施例中,各个功能区位为依序排列的环状设置。例如,以相邻两个功能区位相差90
°
(也可45
°
、60
°
、72
°
、120
°
、150
°
、180
°
或其他的预设角度)为例,假设,在一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第一功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮反向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以正向转动预设角度90
°
,使得硅棒转换装置中那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第一功能区位转运至第二功能区位。或者,在另一种情形下,在初始状态下,硅棒转换装置中的某一个硅棒夹具夹持有硅棒且该硅棒夹具及其夹持的硅棒对应于第二功能区位,利用所述驱动源驱动所述主动齿轮正向转动,通过主动齿轮与所述从动齿轨的啮合,驱动所述从动齿轮及其关联的换位转轴以反向转动预设角度90
°
,使得硅棒转换装置中的那一个硅棒夹具及其夹持的硅棒由第二功能区位转运至第一功能区位。其中,所述预设角度并不作严格限定,例如前述的90
°
外,在实际加工场景中,所述预设角度可允许与90
°
存在一定偏差,例如所述预设角度可以为90
°±3°
,以及其他角度。
423.在实际加工场景中,为避免在持续加工中所述转换主体在多次转运后累积误差,要令所述硅棒夹具的夹持中心线与功能区位的长边方向平行或近似平行,所述预设角度还可由硅棒在当前功能区位的夹持中心线方向与下一功能区位的长边方向确定,例如,所述预设角度用于令硅棒夹具转运至下一功能区位后其夹持中心线与所述的下一功能区位的
长边平行或近似平行,所述的平行或近似平行例如为硅棒的夹持中心线与所处功能区位的长边方向间夹角为0
°
~5
°
。
424.本技术的硅棒切磨一体机中所述硅棒夹具的夹持中心线均沿水平方向设置,在此,换位转轴设于竖直方向,当所述转换主体在带动硅棒夹具沿换位转轴转动时,硅棒夹具的夹持中心线仍沿水平方向(即硅棒夹具的夹持中心线为一水平线)。此外,当所述硅棒夹具夹持硅棒时,被夹持的硅棒的轴心线要求是沿水平方向设置或与水平线的偏差在预设范围内。因此,在某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持中心线与硅棒的轴心线重合。通常地,硅棒切磨一体机在工作状态下不同功能区位间所呈的角度为确定值,则将一硅棒夹具从一功能区位转移至另一功能区位时,可令换位转轴转动的预设角度与两个功能区位间所呈的角度相等。
425.如前所述,所述硅棒转换装置包括有多个硅棒夹具。例如,在图7所示实施例中,在硅棒转换装置32中转换主体321的各个侧面均安装有硅棒夹具322,所述硅棒夹具322用于夹持住硅棒,其中,在利用硅棒夹具322夹持住硅棒时,被夹持的硅棒的轴心线为一水平线。在本实施例中,上述各个硅棒夹具采用同一规格的,其结构及其工作原理均相同,但并不以此为限,在其他实施例中,上述各个硅棒夹具也可采用不同规格的。
426.关于硅棒夹具,任一个硅棒夹具包括一对夹臂和夹臂驱动机构。
427.所述一对夹臂沿水平线对向设置,用于夹持硅棒的两个端面,以使得被夹持的硅棒呈卧式放置,即,硅棒的长度方向沿水平线放置,所述硅棒的端面即为长度方向两端的截面。所述一对夹臂中的两个夹臂从转换主体的一侧面朝外延伸出,其中,所述一对夹臂中的任一个夹臂设有夹持部,即,每一个夹臂都设有夹持部。
428.当然,所述硅棒夹具的具体结构与设置方位不以此为限,例如,所述硅棒夹具的一对夹臂沿水平线对象设置,而夹臂则可设于竖直方向,也可设于一水平线方向,可理解地,令所述硅棒夹具的夹持中心线为一水平线以卧式夹持硅棒即可。
429.所述夹臂驱动机构可用于驱动一对夹臂中的至少一个夹臂沿水平线移动以调节所述一对夹臂之间的夹持间距。所述一对夹臂中的两个夹臂沿水平线对向设置,夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿着水平线移动,以调节相对设置的所述一对夹臂之间的夹持间距。
430.在本技术提供的实施例中,所述夹臂驱动机构可包括:开合导轨和开合驱动单元(未予以显示),其中,所述开合导轨沿水平线设于所述转换主体上,用于设置一对夹臂,所述开合驱动单元用于驱动所述一对夹臂中的至少一个夹臂沿所述开合导轨移动。
431.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线面向另一个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的一个夹臂沿着水平线背另一个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
432.假定所述一对夹臂中的第一个夹臂可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动,所述一对夹臂中的第二个夹臂则可通过例如夹臂安装座或类似结构固定设置于转换主体上。
433.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:丝杆和驱动源,其中,所述丝杆沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动源与所述丝杆关联,用于驱动所述丝杆转动以使所关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动
源驱动所述丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机。在上述实施方式中,所述开合驱动单元仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述开合驱动单元可包括:齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述齿条沿水平线设置且与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述驱动齿轮受控于所述驱动电机且与所述齿条啮合,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述齿条及其关联的第一个夹臂沿水平线移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线面向第二个夹臂靠近,减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述齿条所关联的第一个夹臂沿着水平线背向第二个夹臂远离,增大两个夹臂之间的夹持间距。
434.在某些实施例中,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相向移动,减小两个夹臂之间的夹持间距,从而将位于所述两个夹臂之间的硅棒夹紧。相应地,所述夹臂驱动机构可驱动所述一对夹臂中的两个夹臂相背移动,增大两个夹臂之间的夹持间距,以释放夹持的硅棒。
435.假定所述一对夹臂中的两个夹臂均可由夹臂驱动机构驱动沿着水平线移动。
436.在某些实施方式中,所述夹臂驱动机构中的开合驱动单元可包括:双向丝杆和驱动源,其中,双向丝杆沿水平线设置,双向丝杆即为左右旋丝杆,其在杆身上布设有两段螺纹,这两段螺纹的旋向相反,即,一段螺纹为左旋螺纹,另一段螺纹则为右旋螺纹,其中,左旋螺纹可与一对夹臂中的一个夹臂关联,右旋螺纹可与一对夹臂中的另一个夹臂关联,驱动源与双向丝杆关联,用于驱动双向丝杆转动以使所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,驱动源驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。其中,所述驱动源可例如为伺服电机,位于双向丝杆的中段。在上述实施方式中,所述夹臂驱动机构仍可采用其他结构,例如,在其他某些实施方式中,所述夹臂驱动机构可包括:一对齿条、驱动齿轮、以及驱动电机,其中,所述一对齿条相互平行且均沿水平线设置,所述一对齿条中的一个齿条与所述一对夹臂中的第一个夹臂关联,所述一对齿条中的另一个齿条与所述一对夹臂中的第二个夹臂关联,所述驱动齿轮位于所述一对齿条之间以与所述一对齿条啮合且受控于所述驱动电机,如此,所述驱动电机带动驱动齿轮旋转,带动所述一对齿条及其关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿水平线作相向移动或相背移动。例如,所述驱动源驱动所述驱动齿轮正向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相向移动(即,相互靠近),减小两个夹臂之间的夹持间距,或者,所述驱动源驱动所述驱动齿轮反向转动,则驱动所述一对齿条所关联的第一个夹臂和第二个夹臂沿着水平线相背移动(即,相互远离),增大两个夹臂之间的夹持间距。
437.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部呈转动式设计,例如,任一个硅棒夹具还包括夹持部转动机构,用于驱动硅棒夹具中夹臂上的夹持部转动。在本实施例的一实现方式中,在夹持部转动机构的驱动下使得夹臂的夹持部以所述硅棒轴心线为轴线转动,
被夹持的硅棒发生相应的以硅棒轴心线为轴线的转动。在实际加工作业中,通过所述夹持部转动机构驱动硅棒沿其轴线转动,可调整所夹持的硅棒相对于切割装置或研磨装置的位置关系。
438.在某些实施方式中,所述夹持部为多点接触式夹持头,可理解地,所述多点接触式夹持头与硅棒端面间的接触方式并不限于点接触,所述夹持部例如具有多个凸出部以接触硅棒端面,其中每一凸出部与硅棒端面可为面接触。在一实现方式中,所述夹持部的凸出部还可通过沿水平线的弹簧连接至夹持部主体,由此可形成多点浮动接触,以令所述硅棒夹具在夹持硅棒端面时可适应于硅棒端面的平整度以夹紧硅棒。在一些示例中,所述夹持部用于接触硅棒端面的夹持部还可通过万向机构例如万向球连接至夹臂,所述夹持部由此可适应于夹紧具有不同倾斜度的硅棒端面。
439.在某些实施方式中,所述硅棒夹具的一对夹持部用于接触所述硅棒部分设置为刚性结构,以防止所夹持的硅棒在切割作业及研磨作业中被扰动而影响加工精度。
440.在实际应用中,所述夹持部转动机构可包括设于一对夹臂中的两个夹持部上且可转动的结构以及用于驱动两个可转动的结构中的至少一个转动的驱动源。
441.在本技术的某些实施例中,所述可旋转的平台可设置为具有锁定功能的铰接装置铰接成的整体,可沿水平线的轴线旋转。旋转轴的轴线连接于所述夹持部转动机构。
442.在本技术的某些实施例中,所述夹臂的夹持部可设置为一可旋转的圆台,所述圆台的圆形平面与硅棒端面接触,在贴紧硅棒端面后保持与硅棒端面相对静止。所述硅棒夹持部还包括锁紧结构,在对某一选定的平面进行研磨时所述夹臂夹持部处于锁紧状态。在不同磨面的切换中,所述硅棒夹持部在夹持部转动机构的带动下沿圆台圆心旋转。
443.在某些实现方式中,所述夹臂的夹持部包括可旋转的圆台与设置在圆台上的一系列凸出的触点,其中,所述每一触点具有一接触平面,用于接触被夹持的硅棒,所述圆台在夹持部转动机构的带动下旋转。关于所述触点,在某些实现方式中,所述触点的凸出长度即在水平线的位置可调节,使得在夹持硅棒的过程中,对端面平整度较低的硅棒,可根据硅棒端面调整触点的凸出长度,使得每一个触点的接触面与硅棒端面处于贴紧状态。所述凸出长度即从圆台的圆平面至触点的接触平面间水平线的长度。
444.在本技术的某些实施例中,所述硅棒夹具的夹持部可设置有压力传感器,以基于所检测的压力状态调整触点的凸出长度。通常地,在夹持硅棒的过程中,所述硅棒夹具的一对夹臂在夹臂驱动机构的驱动下沿水平线相互靠近,至所述夹持部与所需夹持的硅棒的端面相互接触,当所述夹持部设置有多个触点并探测到部分触点与所接触硅棒的端面接触的压力值小于一设定值或设定区域时,可通过调整触点的凸出长度(一般为面向硅棒端面靠近的方向)以改变夹紧度;又或者,在对硅棒进行夹持的过程中,通过所述夹臂驱动机构驱动一对夹臂面向硅棒两端的端面相互靠近以实现,在所述夹持部与硅棒端面接触后,由压力传感器检测硅棒的夹紧程度,当达到设定的压力范围时即夹臂驱动机构控制停止所述一对夹臂的相向运动。
445.所述夹持部转动机构可设置在一对夹臂中的一个夹臂上,以带动所述一对夹臂的夹持部与所夹持的硅棒旋转;或者所述夹持部转动机构设置在一对夹臂的每一个夹臂上,并协同运动控制所述一对夹臂的两个夹持部发生相同角度与方向的转动。在某些实现方式中,所述夹持部转动机构中驱动源可设置为一驱动电机。
446.如此,在本技术实施例中,利用硅棒转换装置配置的多个硅棒夹具可以水平方式夹持硅棒并可带动所夹持的硅棒以其轴心线为转轴作预定角度的转动,其中,所述硅棒的轴心线方向呈一水平线。
447.通过所述硅棒夹具夹持硅棒的两个端面,由硅棒转换装置中的转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至相应的功能区位,由加工装置对所在功能区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行相应的加工作业。例如,在切割区位处设有切割装置,在研磨区位处设有研磨装置,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至切割区位,由切割装置对所在切割区位处被夹持的硅棒进行切割作业,或者,所述转换驱动机构驱动所述转换主体以使硅棒夹具及其夹持的硅棒转运至研磨区位,由研磨装置对所在研磨区位处被夹持的硅棒进行研磨作业。
448.在实际加工场景中,所述硅棒夹具将待研磨硅棒呈卧式夹持,由转换主体带动硅棒夹具依次转运至切割装置和研磨装置所对应的切割区位和研磨区位,以令切割装置对切割区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业以及令研磨装置对研磨区位处硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
449.可理解地,所述转换主体的形状与多个硅棒夹具设于转换主体上的位置确定了切割装置和研磨装置对硅棒完成切割作业和研磨作业后,将要对下一硅棒进行切割作业和研磨作业时转换主体需转换的角度。
450.为简化本技术的硅棒切磨一体机的设备布局,以及为简化加工装置(即切割装置和研磨装置)执行加工作业所需的转运流程,本技术还提供了以下实施例:
451.在图7所示的实施例中,所述硅棒切磨一体机包括切割区位、第一研磨区位、第二研磨区位、以及等待区位,所述硅棒转换装置包括转换主体以及设于转换主体上的多个硅棒夹具和转换驱动机构,其中,所述转换主体在水平面的轮廓呈矩形(例如正方向或长方形),在所述转换主体轮廓的四个边上均设有一硅棒夹具。若切割区位、第一研磨区位、第二研磨区位、以及等待区位中相邻两个功能区位之间呈90
°
分布,则所述转换主体在水平面的轮廓呈正方形,以所述转换驱动机构包括换位转轴为例,所述转换主体的转动中心可设于正方形的几何中心处,对任一初始时刻,转换主体沿顺时针方向或逆时针方向每转动90
°
即可与初始时刻的位置重叠。
452.在所述转换主体在水平面的轮廓呈正方形的一些实施方式中,所述转换主体轮廓的正方形的每一边外侧均设有一硅棒夹具,其中,相邻两个硅棒夹具之间所设置的角度也是与相邻两个功能区位之间的角度分布相一致,任一所述硅棒夹具的夹持中心线可与所对应的边平行。
453.在具体实现方式中,对任一硅棒夹具,将其设于所述转换主体轮廓中一边外侧,例如可设于该正方形边外侧的水平导轨、导槽或导柱上,则所述硅棒夹具的夹持中心线与所对应的边平行。
454.在此设置下,所述转换主体由转换驱动机构驱动转动预设角度如90
°
时,则可令所述转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒由对应于前一个功能区位更换为对应于相隔90
°
的下一个功能区位,例如,所述转换主体的某一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒当前对应于等待区位(或切割区位、第一研磨区位、或第二研磨区位),转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
后,所述转换主体的某一边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒即对应于
切割区位(或由切割区位转换至第一研磨区位、由第一研磨区位转换至第二研磨区位、或由第二研磨区位转换至等待区位)。也可理解为,某一功能区位的加工装置对应加工的硅棒从转换主体一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒更换为对应设于相隔90
°
的另一条边外侧的硅棒夹具所夹持的硅棒,例如,切割区位处的切割装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行切割开方作业后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
,切割区位处的切割装置即可对转换主体相邻的另一条边外侧的第二硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行切割开方作业,第一研磨区位处的第一研磨装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业,之后,所述转换主体由转换驱动机构驱动正向转动90
°
,切割区位处的切割装置即可对转换主体相邻的又一条边外侧的第三硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行切割开方作业,第一研磨区位处的第一研磨装置对转换主体另一条边外侧的第二硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一研磨作业,第二研磨区位处的第二研磨装置对转换主体一条边外侧的第一硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业。
455.在某些实施例中,所述硅棒加工平台还设有等待区位,在等候状态下,所述转换主体轮廓的第一边对应于等待区位,所述转换主体轮廓的第二边对应于第一功能区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于第二功能区位、所述转换主体轮廓的第四边对应于第三功能区位。在如图7所示的实施例中,在等待状态下,所述第一边对应于等待区位,所述第二边对应于切割区位,所述第三边对应于第一研磨区位,所述第四边对应于第二研磨区位。
456.在此,所述等候状态即转换主体上的一硅棒夹具对应的夹持中心线与等待区位处放置的硅棒平行或近似平行的状态,在此状态下,将设有该硅棒夹具的轮廓边视为第一边,所述转换主体轮廓的第二边对应于切割区位,所述转换主体轮廓的第三边对应于第一研磨区位,所述转换主体轮廓的第四边对应于第二研磨区位。如此,所述转换主体上的硅棒夹具可对等待区位的硅棒进行装载作业或卸载作业,所述切割装置可对切割区位处的硅棒进行切割开方作业,所述第一研磨装置可对第一研磨区位处的硅棒进行第一研磨作业,所述第二研磨装置可对第二研磨区位处的硅棒进行第二研磨作业,同一时刻不同功能区位均处于工作状态;同时,通过转换主体带动硅棒夹具在不同功能区位之间切换,对同一硅棒可实现不同加工工序的无缝衔接,硅棒切磨一体机的加工效率提高。
457.在本实施例的硅棒切磨一体机中,至少包括切割装置和研磨装置,因此,在某些实施例中,所述硅棒加工平台包括切割区位和研磨区位,其中,所述切割区位或研磨区位包括一个或多个区位。例如,所述切割区位可包括第一切割区位和第二切割区位,所述研磨区位可包括第一研磨区位和第二研磨区位。另外,所述硅棒加工平台还可包括等待区位。
458.如图7所示的实施例中,所述硅棒加工平台包括等待区位、切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位,转换主体上的硅棒夹具的数量可设置为四个,所述等待区位、切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位依序排列且相邻两个功能区位之间呈90
°
分布,因此,所述转换主体上的四个硅棒夹具中相邻两个硅棒夹具之间也呈90
°
分布。
459.所述切割装置33包括切割安装结构331、切割单元332、以及切割行进机构333。
460.所述切割安装结构331设于所述机座上且对应于切割区位。
461.所述切割单元332设于所述切割安装结构331上,所述切割单元332包括设于所述切割安装结构上的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯。
462.切割行进机构333用于驱动所述切割安装结构331及其上的切割单元332沿切割方向移动以令所述切割单元332中的至少一切割线锯对切割区位处的硅棒进行切割作业;所述切割方向与所述硅棒转换装置32中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具322所夹持的硅棒的轴心线一致。
463.在某些实施例中,所述切割行进机构包括行进导轨和行进驱动单元。在如图7所示的实施例中,所述切割行进机构333包括行进导轨和行进驱动单元,其中,所述行进导轨沿切割区位的长边方向设置于机座上,所述切割安装结构331的底部设置有与所述行进导轨配合的导槽结构或导块结构,所述切割区位的长边方向即为切割装置的行进方向,即,切割方向。所述行进驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述行进导轨设置,所述丝杆与相应的切割安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的切割安装结构331及其上的切割单元332沿着所述行进导轨由切割区位的第一端移动至切割区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的切割安装结构331及其上的切割单元332沿着所述行进导轨由切割区位的第二端移动至切割区位的第一端。
464.在图7所示的实施例中,机座上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个等待区位、一个切割区位和一个研磨区位,因此,所述机座上设有与所述切割区位对应的一个切割装置。利用这一个切割装置,可对位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割开方作业,以将截面呈圆形的硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒。
465.在某些实现方式中,所述切割单元包括四条切割线锯,相邻的两条切割线锯相互垂直且相对的两条切割线锯相互平行。具体地,所述四条切割线锯可例如为第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯,其中,第一切割线锯与第三切割线锯相互平行,第二切割线锯与第四切割线锯相互平行,第一切割线锯和第三切割线锯与第二切割线锯和第四切割线锯相互垂直。由上可知,第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯配合形成呈“井”字型的切割线网。在具体实现上,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯为水平(或竖直)设置,第二切割线锯和第四切割线锯为竖直(或水平)设置。或者,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置,第二切割线锯和第四切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置。或者,在某些示例中,第一切割线锯和第三切割线锯、第二切割线锯和第四切割线锯与水平线的角度可不作限定,只需第一切割线锯和第三切割线锯与第二切割线锯和第四切割线锯相互垂直即可。
466.当采用上述实现方式中的四条切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的切割线网在移动过程中切割硅棒,使得所述硅棒被切割后形成截面呈类矩形的硅棒以及位于所述硅棒四周的四个边皮,其中,每一个切割线锯对硅棒进行切割后在硅棒上形成一个侧切面和一个边皮。
467.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互平行,所述两条平行切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个平行的侧切面。在具体实现上,在某些示例中,所述两条切割线锯为水平设置。或者,在某些示例中,所述两条切割线锯为竖直设置。或者,在某些示例中,两条切割线锯与水平线的角度可
不作限定,只需确保两条切割线锯相互平行即可。如此,这两条相互平行的切割线锯配合形成呈“=”或“||”型的切割线网。
468.当采用上述实现方式中的两条平行切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮。
469.为使得所述硅棒可被所述切割装置中的两条平行切割线锯进行切割后最终形成截面呈类矩形的硅棒,在上述实现方式中,在利用所述切割装置中的两条平行切割线锯对硅棒进行第一次切割作业以在所述硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮之后,后续,还需要通过硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部转动,以调整硅棒的切割位置。在某些示例中,假设所述切割装置中的两条平行切割线锯为水平设置或竖直设置,则利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中对硅棒进行第二次切割作业,以在所述硅棒上再形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮,如此,可最终将硅棒切割为截面呈类矩形的硅棒,完成切割开方作业。
470.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互交叉,所述两条交叉切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个相交的侧切面。在具体实现上,所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切割线网。请参阅图7,显示为本技术硅棒切磨一体机在再一实施例中的结构示意图。在如图7所示的实施例中,所述切割装置33的切割单元332包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互交叉且交叉角度可例如为90
°
,即,一条切割线锯为与水平线呈45
°
角设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角设置,所述两条切割线锯相互正交形成呈“+”字型的切割线网。
471.当采用上述实现方式中的两条交叉切割线锯对硅棒进行切割开方作业时,由硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持住待切割的硅棒并对应于切割区位,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条交叉切割线锯所形成的交叉切割线网在移动过程中切割硅棒,以在所述硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮。
472.为使得所述硅棒可被所述切割装置中的两条切割线锯进行切割后最终形成截面呈类矩形的硅棒,在上述实现方式中,以所述两条切割线锯相互正交形成呈“+”字型的切割线网为例,在利用所述切割装置中的两条正交切割线锯对硅棒进行第一次切割作业以在所述硅棒上形成相对的两个正交的侧切面和两个边皮之后,后续,还需要通过硅棒夹具中的
夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部转动,以调整硅棒的切割位置。在某些示例中,假设所述切割装置中的两条正交切割线锯中一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角设置则利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条正交切割线锯所形成的“+”字型切割线网在移动过程中对硅棒进行第二次切割作业,以在所述硅棒上再形成两个正交的侧切面和两个边皮,如此,可最终将硅棒切割为截面呈矩形的硅棒,完成切割开方作业。
473.如前所述,所述切割装置包括切割安装结构、切割单元、以及切割行进机构。
474.所述切割安装结构设于所述机座上且对应于切割区位。在如图7所示的实施例中,切割安装结构331设于机座31上且对应于切割区位,用于设置至少一切割单元332。其中,切割安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
475.所述切割单元332设置于所述切割安装结构上,所述切割单元332包括设于所述切割安装结构上的切割线架、设于所述切割线架上的多个切割轮、以及切割线,所述切割线依序绕设于所述多个切割轮形成至少一切割线锯。所述切割单元332包括多条切割线锯。
476.以所述切割单元包括四条切割线锯为例,所述切割单元可包括至少八个切割轮,这至少八个切割轮可组合成两对切割轮组,即,由两个切割轮组成一个切割轮组,由两个切割轮组组成一对切割轮组。于实际的应用中,切割单元包括两对切割轮组,即,第一对切割轮组和第二对切割轮组。以第一对切割轮组形成水平方向的两条切割线锯、第二对切割轮组形成竖直方向的两条切割线锯为例,所述第一对切割轮组包括第一切割轮组和第二切割轮组,分列于切割线架的上下两侧,其中,第一切割轮组位于切割线架的上侧且包括左右设置的两个切割轮,第二切割轮组位于切割线架的下侧且包括左右设置的两个切割轮;所述第二对切割轮组包括第三切割轮组和第四切割轮组,分列于切割线架的左右两侧,其中,第三切割轮组位于切割线架的左侧且包括上下设置的两个切割轮,第四切割轮组位于切割线架的右侧且包括上下设置的两个切割轮。
477.切割线依序绕设于切割单元中的各个切割轮后形成切割线网。于实际的应用中,切割线依序绕设于切割单元中的八个切割轮后形成四条切割线锯,这四条切割线锯构成呈“井”字型的切割线网。于实际的应用中,切割线绕设于第一切割轮组中左右设置的两个切割轮后形成第一切割线锯,切割线绕设于第二切割轮组中左右设置的两个切割轮后形成第二切割线锯,切割线绕设于第三切割轮组中上下设置的两个切割轮后形成第三切割线锯,切割线绕设于第四切割轮组中上下设置的两个切割轮后形成第四切割线锯。如此,第一切割线锯、第二切割线锯、第三切割线锯、以及第四切割线锯配合形成呈“井”字型的切割线网。在某些实施方式中,相邻的两条切割线锯相互垂直且相对的两条切割线锯相互平行。具体地,第一切割轮组中的第一切割线锯和第二切割线锯相互平行,第二切割轮组中的第三切割线锯和第四切割线锯相互平行,第一切割轮组中的第一切割线锯和第二切割线锯与第二切割轮组中的第三切割线锯和第四切割线锯相互垂直。
478.实际上,上述切割单元仍可作其他的变化,例如,所述切割单元可包括两条切割线锯。
479.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条平行切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成一对切割轮组,即,由两个切割轮组成一个切割轮组,由两个切割轮组组成一对切割轮组。每一个切割轮组包括相对设置的两个切割轮和缠绕于两个切割轮上的切割线段,一对切割轮组中分属不同所述切割轮组中的两个切割线段相互平行。每一个切割轮组中的两个切割轮之间的间距与待切割硅棒的截面尺寸相对应。例如,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的上下两侧,其中,一个切割轮组包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,另一个切割轮组也包括左右设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有水平方向的切割线段,两个切割线段形成水平方向的两条平行切割线锯。或者,所述一对切割轮组包括的两个切割轮组分列于线架的左右两侧,其中,一个切割轮组包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,另一个切割轮组也包括上下设置的两个切割轮,两个切割轮之间缠绕有竖直方向的切割线段,两个切割线段形成竖直方向的两条平行切割线锯。
480.在某些实现方式中,所述切割单元包括两条交叉切割线锯,所述切割单元可包括至少四个切割轮,这四个切割轮可组合成两个交叉的切割轮组。例如,所述切割轮组包括由沿着m轴相对设置两个切割轮组成一个第一切割轮组,由沿着n轴的两个切割轮组就组成一个第一切割轮组,其中,m轴与n轴交叉。具体地,所述切割单元包括两个交叉的切割轮组,其中,一个切割轮组包括沿m轴设置的两个切割轮,另一个切割轮组包括沿n轴设置的两个切割轮。切割线依序绕设于切割单元中的四个切割轮后形成两条交叉切割线锯,具体地,切割线绕设于一个第一切割轮组中沿m轴设置的两个切割轮后形成一条切割线锯,切割线绕设于另一个第一切割轮组中沿n轴设置的两个切割轮后形成另一条切割线锯。所述两条切割线锯相互交叉,其交叉角度可根据硅棒加工要求而设定,例如,交叉角度为90
°
、80
°
、85
°
、95
°
、100
°
、或其他的适合的角度。以所述两条线割线锯的相交角度为90
°
为例,我们可将此相交角度90
°
下的两条切割线锯称为正交设置,例如,一条切割线锯为水平设置而另一条切割线锯为竖直设置,或者一条切割线锯为与水平线呈45
°
角(或135
°
)设置而另一条切割线锯为与水平线呈135
°
角(或45
°
)设置,这两条相互正交的切割线锯配合形成呈“+”字型的切割线网。
481.需说明的是,在某些实施例中,所述切割单元中两条交叉切割线对硅棒进行切割时,两条交叉切割线锯的交点位于硅棒的截面内(包括交点位于截面圆周上的情况),从而使得切割开方后的硅棒获得尽可能大的截面(后续切片后得到的硅片表面积较大),减少后续研磨(例如磨面及/滚圆等)作业中材料的损耗,提高硅材料的利用率。
482.所述切割单元还可包括过渡轮,用于实现切割线的过渡导向。所述过渡轮可以不限于一个,其可设于切割线架上,例如,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割安装结构上,在某些实施方式中,某些过渡轮可设于切割线架上,某些过渡轮可设于切割安装结构上。
483.在某些实施方式中,所述切割单元还可包括设于切割线架和/或和/或切割安装结构上的张力轮,用于进行切割线的张力调整。
484.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用非封闭式绕线结构,所述切割装置还包括与切割单元对应的收放线单元。所述收放线单元至少包括放线筒和收线筒。例如,所述切割线的首端绕于一放线筒,尾端绕于一收线筒,并通过多个过渡轮导向的方式绕于各
个切割轮之间。
485.在本技术的某些实施例中,所述切割装置采用封闭的绕线方式,所述切割线以首尾相接的环形绕线方式绕于各个切割轮之间。
486.所述切割单元还可包括其他调整机构。
487.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括呈“井”字型的切割线网、或呈“=”或“||”型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构和调距机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。所述调距机构包括用于调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
488.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
489.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括丝杆和调距驱动源,所述丝杆与一个或多个切割轮组关联,所述调距驱动源用于驱动所述丝杆转动,以改变与所述丝杆关联的切割轮组中切割轮的位置,从而调整所述切割单元中至少一条线割线锯的切割位置、或者变换切割线绕于所述切割单元中多个切割轮的切割线槽。
490.在本技术的某些实施例中,所述切割装置中的切割单元包括呈交叉切割线网,例如,呈”+”字型的切割线网,则所述切割装置还包括切割进退机构。其中,所述切割进退机构用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯沿切割进退方向移动于所述切割安装结构,以调整所述切割单元中两条交叉的切割线锯的切割位置,所述切割进退方向垂直于所述切割方向。
491.在某些实现方式中,所述切割进退机构可包括进退导轨和进退驱动单元。所述进退导轨设于所述切割安装结构上,所述切割线架上设有与所述进退导轨配合的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元用于驱动所述切割线架及其上的切割线锯通过进退导轨沿切割进退方向移动于所述切割安装结构。所述进退驱动单元可例如为丝杆和驱动电机的组合、或者伸缩气缸。
492.在本技术的某些实施例中,所述硅棒切磨一体机还包括与至少一切割装置对应的至少一边皮卸料装置,用于将所述线切割装置对硅棒夹具所夹持的硅棒进行切割作业后产生的边皮予以卸载。
493.在某些实现方式中,所述边皮卸料装置可采用吸附结构,所述吸附结构可包括吸盘以及与所述吸盘连接的移位机构,利用所述移位机构驱动吸盘移动并由所述吸盘吸附住需要移除的边皮。在实际应用中,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的切割线网在移动过程中切割硅棒,在所述切割网将要穿过硅棒之前(边皮还未完全形成并脱离硅棒),利用移位机构驱动吸盘移位至硅棒旁侧,利用吸盘吸附住将要形成的边皮,待所述切割网完全穿过硅棒并形成边皮时,形成的边皮因已被吸盘吸附住而不
会自硅棒滑落或与硅棒产生突然的相对运动,确保不会出现崩边。后续,再利用移位机构驱动吸盘及其所吸附的边皮移位,以移除所述边皮。
494.所述硅棒切磨一体机还包括至少一研磨装置,所述至少一研磨装置设于对应的至少一研磨区位,用于对所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业。
495.所述研磨装置包括:磨具安装结构、至少一对磨具、磨具行进机构、以及磨具进退机构。
496.所述磨具安装结构设于机座上且对应于研磨区位,用于设置至少一对磨具。其中,所述研磨工区位的长度即沿研磨区位的长边方向的跨距,研磨区位的长边方向即为磨具的行进方向,即,研磨方向。所述磨具安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
497.所述至少一对磨具对向设置于所述磨具安装结构上,所述至少一对磨具之间形成研磨空间。
498.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿竖直方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内,其中,第一水平面和第二水平面相互平行且与重垂线相垂直。
499.在某些实施例中,所述至少一对磨具以沿水平方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内,其中,第一垂向面和第二垂向面相互平行且与水平线相垂直。
500.所述磨具行进机构用于驱动所述至少一对磨具沿研磨方向移动以令所述至少一对磨具对研磨区位处的硅棒进行研磨作业;所述研磨方向与所述硅棒转换装置中位于对应的研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒的轴心线一致。
501.在某些实施例中,所述磨具行进机构包括行进导轨和行进驱动单元。其中,所述行进导轨沿研磨区位的长边方向设置于机座上,所述磨具安装结构的底部设置有与所述行进导轨配合的导槽结构或导块结构,所述研磨区位的长边方向即为研磨装置的行进方向,即,研磨方向。所述行进驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述行进导轨设置,所述丝杆与相应的磨具安装结构关联并与所述驱动电机轴接。利用所述驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第一端移动至研磨区位的第二端,或者,利用所述驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的磨具安装结构及其上的磨具沿着所述行进导轨由研磨区位的第二端移动至研磨区位的第一端。
502.所述磨具进退机构用于驱动所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,所述研磨进退方向垂直于所述研磨方向。例如,所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向,所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向。实际上,所述研磨进退方向属于与所述研磨方向垂直的平面内即可,即,若所述研磨进退方向为所述长边方向的情形下,所述研磨进退方向属于与所述长边方向垂直的垂向面内即可,因此,所述研磨进退方向既可以是与所述长边方向垂直的重垂线方向,也可是与所述长边
方向垂直的水平线方向或其他的方向。
503.在以下描述中,以所述研磨方向为所述研磨区位的长边方向而所述研磨进退方向为与所述长边方向垂直的重垂线方向为例进行说明。
504.所述磨具进退机构控制所述至少一对磨具中的至少一个磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以实现调整至少一对磨具中的两个磨具之间在重垂线方向上的相对距离,进而控制在研磨过程中的进给量也即决定了研磨量。另外,在所述硅棒转换装置中的硅棒夹具夹持硅棒时,所述至少一对磨具在磨具进退机构的控制下沿重垂线方向作升降移动。
505.例如,每一对磨具配置有磨具进退机构。在一实施例中,所述磨具进退机构包括进退导轨和进退驱动单元,其中,所述进退导轨沿重垂线方向设置于磨具安装结构上,所述磨具的底部设置有与所述进退导轨配合的沿重垂线方向的导槽结构或导块结构,所述进退驱动单元更可例如包括丝杆和驱动电机,所述丝杆沿所述进退导轨设置,所述丝杆与相应的磨具关联并与所述驱动电机轴接。
506.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的一个磨具配置有丝杆和驱动电机,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述一磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
507.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的每一个磨具配置有丝杆和驱动电机,对于每一个磨具而言,所述丝杆沿重垂线方向设置且与所述磨具相关联。如此,利用驱动电机驱动丝杆作正向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨面向相对设置的另一个磨具移动以减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,利用驱动电机驱动丝杆作反向转动以使得与所述丝杆相关联的那一个磨具沿着所述进退导轨背向相对设置的另一个磨具移动以增大两个磨具之间的研磨间距。
508.在本技术的某些实施例中,所述至少一对磨具中的两个磨具共用丝杆和驱动电机,所述丝杆可例如为双向丝杆,所述双向丝杆沿重垂线方向设置,所述双向丝杆的杆身上布设有旋向相反的两段螺纹,这两段螺纹分别与两个磨具关联,所述驱动电机与所述双向丝杆关联,利用驱动电机驱动所述双向丝杆转动,使得与所述双向丝杆相关联的两个磨具基于一定的协同关系沿着所述进退导轨作相向移动或相背移动。例如,驱动电机驱动双向丝杆正向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相向移动(即,相互靠近),减小两个磨具之间的研磨间距(或调整研磨的进给量),或者,所述驱动电机驱动所述丝杆反向转动,则驱动所关联的两个磨具沿着重垂线相背移动(即,相互远离),增大两个磨具之间的研磨间距。
509.在图7所示的实施例中,机座上具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台设有一个等待区位、一个切割区位和两个研磨区位,因此,所述机座上设有与所述两个研磨区位对应的两个研磨装置,在本实施例中的以下描述中,将两个研磨区位可分别称为第一研磨区位和第二研磨区位,将两个研磨装置中对应于第一研磨区位的研磨装置称为第一研磨装置34,将对应于第二研磨区位的研磨装置称为第二研磨装置35。利用第一研磨装置34对第一研磨
区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一研磨作业,利用第二研磨装置35对第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二研磨作业。
510.在图7所示的实施例中,第一研磨装置34包括:第一磨具安装结构341、至少一对第一磨具342、第一磨具行进机构343、以及第一磨具进退机构(未在图式中标识),第二研磨装置35包括:第二磨具安装结构351、至少一对第二磨具352、第二磨具行进机构353、以及第二磨具进退机构(未在图式中标识)。
511.在某些实现方式中,所述第一研磨装置可例如为粗磨装置,用于对第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业,所述粗磨作业包括硅棒四个侧切面的粗磨面以及硅棒中四个侧切面交接部位的粗倒角/滚圆。所述第二研磨装置可例如为精磨装置,用于对第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行精磨作业,所述精磨作业包括硅棒四个侧切面的精磨面以及硅棒中四个侧切面交接部的精倒角/滚圆。
512.所述粗磨装置包括至少一对粗磨磨具,所述至少一对粗磨磨具对向设置于所述磨具安装结构上。所述至少一对粗磨磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个粗磨磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内。或者,所述至少一对粗磨磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个粗磨磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内。
513.所述精磨装置包括至少一对精磨磨具,所述至少一对精磨磨具对向设置于所述磨具安装结构上。所述至少一对精磨磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个精磨磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内。或者,所述至少一对精磨磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个精磨磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内。
514.在某些示例中,所述一对粗磨磨具的研磨面位于相对的水平面内,所述一对精磨磨具的研磨面可位于相对的水平面内或相对的垂向面内。在某些示例中,所述一对粗磨磨具的研磨面位于相对的垂向面内,所述一对精磨磨具的研磨面可位于相对的水平面内或相对的垂向面内。
515.一般地,所述磨具可包括砂轮和与砂轮连接的旋转电机。以所述粗磨磨具为例,所述粗磨磨具包括粗磨砂轮和与粗磨砂轮连接的旋转电机。以所述精磨磨具为例,所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
516.所述砂轮具有一定颗粒度和粗糙度,所述至少一对磨具中相对设置的两个砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面,在某些实施方式中,所述砂轮为圆形并且中间为空。所述砂轮由磨粒与结合剂固结而成,形成具有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述砂轮具有一定的磨粒尺寸和磨粒密度,同时砂轮中具有气孔。所述砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述砂轮连接,用于驱动所述砂轮以预定的转速旋转。相较而言,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
517.作为第一研磨装置的粗磨装置和作为第二研磨装置的精磨装置的具体结构和实现方式基本相似。
518.在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,粗磨装置)对位于第一研磨区位处硅棒
转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,由所述粗磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对粗磨磨具中的粗磨磨具沿进退方向移动,以确定粗磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对粗磨磨具在进退方向移动,以确定粗磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
519.在利用利用本实施方式中的第二研磨装置(即,精磨装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行精磨作业时,由所述精磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
520.在某些实现方式中,所述第一研磨装置中的磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置。
521.关于第一研磨装置中粗磨磨具和精磨磨具的组合,所述磨具可包括相互嵌套的粗磨砂轮和精磨砂轮。
522.在某些示例中,所述磨具包括磨头座以及设于磨头座上的粗磨砂轮和精磨砂轮,其中,所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内,所述精磨砂轮要大于所述粗磨砂轮,所述精磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述粗磨砂轮则可以是圆形结构或者所述粗磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
523.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述粗磨砂轮嵌套于所述精磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
524.在某些示例中,所述磨具包括磨头座以及设于磨头座上的粗磨砂轮和精磨砂轮,其中,所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内,所述粗磨砂轮要大于所述精磨砂轮,所述粗磨砂轮为圆形且中间为空(即,圆环结构),所述精磨砂轮则可以是圆形结构或者所述精磨砂轮可以是圆形且中间为空(即,圆环结构)。其中,所述精磨砂轮的磨粒尺寸要小于所述粗
磨砂轮的磨粒尺寸,所述精磨砂轮的磨粒密度要大于所述粗磨砂轮的磨粒密度。
525.当所述磨具包括粗磨砂轮和精磨砂轮时,利用所述磨具可对硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业及精磨作业。因此,所述粗磨砂轮和所述精磨砂轮中的至少一个设有伸缩驱动机构。例如,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述粗磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮伸出并凸出于所述精磨砂轮,以利用所述凸出的粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述粗磨砂轮收缩并凹陷于所述精磨砂轮,以利用所述精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。或者,当所述精磨砂轮嵌套于所述粗磨砂轮之内时,所述精磨砂轮可设置一个伸缩驱动机构,在进行粗磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮收缩并凹陷于所述粗磨砂轮,以利用所述粗磨砂轮对硅棒进行粗磨作业,而在进行精磨作业时,利用所述伸缩驱动机构驱动所述精磨砂轮伸出并凸出于所述粗磨砂轮,以利用所述凸出的精磨砂轮对硅棒进行精磨作业。
526.当然,在上述第一研磨装置中,粗磨磨具和精磨磨具的数量并不限于是一对,粗磨磨具和精磨磨具的数量为单个也是可行的。
527.关于所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置,所述倒角/滚圆装置可包括:磨具安装结构、至少一对倒角/滚圆磨具、磨具进退机构、以及磨具行进机构。
528.所述磨具安装结构设于机座上且对应于第二研磨区位,用于设置至少一对倒角/滚圆磨具。
529.其中,所述第二研磨工区位的长度即沿第二研磨区位的长边方向的跨距,第二研磨区位的长边方向即为倒角/滚圆磨具的行进方向,即,研磨方向。
530.在如图7所示的实施例中,所述倒角/滚圆装置中的磨具安装结构设于机座的硅棒加工平台的边缘,用于设置至少一对倒角/滚圆磨具。其中,磨具安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
531.所述至少一对倒角/滚圆磨具对向设置于所述磨具安装结构上。具体地,所述至少一对倒角/滚圆磨具以沿重垂线方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对倒角/滚圆磨具中的两个倒角/滚圆磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内。或者,所述至少一对倒角/滚圆磨具以沿水平线方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对倒角/滚圆磨具中的两个倒角/滚圆磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内。
532.在如图7所示的实施例中,所述一对倒角/滚圆磨具通过一倒角/滚圆磨具支座设置于磨具安装结构上。
533.关于所述倒角/滚圆磨具,在某些实现方式中,所述倒角/滚圆磨具包括倒角/滚圆砂轮和与所述倒角/滚圆砂轮连接的旋转电机。所述倒角/滚圆砂轮具有一定颗粒度与粗糙度,所述至少一对倒角/滚圆磨具中相对设置的两两倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆砂轮为圆形。由于所述倒角/滚圆磨具是对硅棒的棱边进行倒角/滚圆,相对于硅棒的侧面,硅棒的棱边要小,因此,作为倒角/滚圆磨具的倒角/滚圆砂轮的尺寸要比作为粗磨磨具的粗磨砂轮或作为精磨磨具的精磨砂轮的尺寸要小。所述倒角/滚圆砂轮由磨粒和结合剂固结而成,形成具
有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述倒角/滚圆砂轮具有一定的磨粒尺寸与磨粒密度,同时倒角/滚圆砂轮中具有气孔。所述倒角/滚圆砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述倒角/滚圆砂轮连接,用于驱动所述倒角/滚圆砂轮以预定的转速旋转。
534.在利用所述倒角/滚圆磨具对位于第二研磨区位处的硅棒进行倒角/滚圆作业时,由倒角/滚圆磨具的磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其棱边充分研磨,与之配合地,由硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动夹持部转动以带动所夹持的硅棒转动一偏角,且,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量。例如,在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置中至少一对倒角/滚圆磨具以沿重垂线方向对向设置,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的水平面内,在对硅棒的棱边进行研磨时,是通过磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的至少一个倒角/滚圆磨具沿重垂线方向作升降移动来调整进给量,以对硅棒沿重垂线方向的上棱边和下棱边进行研磨。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置中至少一对倒角/滚圆磨具以沿水平线方向对向设置,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的垂向面内,在对硅棒的棱边进行研磨时,是通过磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的至少一个倒角/滚圆磨具沿水平线方向作移动来调整进给量,以对硅棒沿水平线方向的左棱边和右棱边进行研磨。
535.通常地,所述倒角/滚圆磨具包括研磨面呈圆环状的磨轮,所述倒角/滚圆磨具可以不同弦边对硅棒棱边进行研磨,可理解地,所述倒角/滚圆磨具可在磨具行进机构驱动下沿第二研磨区位的长边方向移动,通过控制所述倒角/滚圆磨具在所述第二研磨区位的宽度方向的位置可令硅棒棱边对应于倒角/滚圆磨具的不同弦边。其中,所述第二研磨区位的宽度方向与倒角/滚圆磨具的行进方向正交且位于水平面内。
536.在某些实施方式中,可预先设置所述倒角/滚圆磨具的磨轮用于实现倒角的弦边,由此在将所述倒角/滚圆装置安装至磨具安装结构时可预先确定所述倒角/滚圆装置与硅棒夹具的夹持中心线的相对位置,如此可预先控制倒角/滚圆作业中硅棒棱边与磨轮的接触长度。
537.在本技术的某些实施方式中,所述一对倒角/滚圆磨具中的两个磨具在第二研磨区位的宽度方向上交错设置,其中,所述第二研磨区位的宽度方向为正交于所述倒角/滚圆磨具行进方向的水平线方向。
538.请参阅图8,显示为所述本技术的硅棒研磨机的倒角/滚圆装置在一实施例中的侧视图。
539.如图8所示,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向(如图8下方所示的箭头方向)交错设置,硅棒的相对的两个棱边可分别与如图8视图中上侧与下侧的倒角/滚圆磨具接触,并可令硅棒的棱边接触倒角/滚圆磨具的弦边以获得较大
的接触长度。在此设置下,所述倒角/滚圆磨具可接触的硅棒棱边较长,即可有效提高倒角效率;同时,倒角/滚圆磨具的磨损寿命可被延长。
540.当然,在其他的某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向上可对齐设置,呈如图9所示实施例,其中,图9显示为本技术的硅棒研磨机的倒角/滚圆装置在又一实施例中的侧视图。如图所示,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向(如图9下方所示的箭头方向)对齐,如此,硅棒的相对的一对棱边(视图中上侧与下侧的棱边)相对一对倒角/滚圆磨具的研磨面的接触长度相同,也可实现硅棒棱边与倒角/滚圆磨具具有较长的接触长度。
541.可理解地,通常,截面呈圆形的单晶硅棒被开方切割形成截面呈矩形或类矩形的硅棒后,需要对硅棒进行侧面的研磨及棱边(即相邻两个侧切面之间的交接部)的倒角/滚圆,在此,所述棱边的倒角/滚圆磨具也可以是。本技术的发明人发现,对于常见的边长规格大约为210mm左右的开方后硅棒,通常后续需进行的工艺为研磨及倒角,对于常见的边长规格大约为158mm左右的开方后硅棒,通常后续的需进行的工艺为研磨及滚圆。对此,本技术所提供的倒角/滚圆装置,适应于不同的工艺需求,即可用于进行倒角,也可用于进行滚圆。
542.在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具中,可分别设置粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具,以分别对硅棒棱边进行粗倒角与精倒角。在此,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具例如可设置为具有不同磨粒颗粒度、磨粒尺寸、或磨粒密度的倒角磨轮。
543.在某些实现方式中,为令所述硅棒棱边相对粗倒角/滚圆磨具和精倒角/滚圆磨具的接触顺序为先接触粗倒角/滚圆磨具进行粗倒角(或粗滚圆),后接触精倒角/滚圆磨具以进行精倒角(或精滚圆),在此,本技术还提供了将所述精倒角/滚圆磨具与粗倒角/滚圆磨具在倒角/滚圆磨具行进移动的水平线方向上交错设置的实施例。
544.例如,在某些实现方式中,所述倒角/滚圆磨具在磨具行进机构驱动下沿水平线移动。所述倒角/滚圆磨具上侧为粗倒角/滚圆磨具,下侧为精倒角/滚圆磨具,且在此水平线移动方向下,所述粗倒角/滚圆磨具相对精倒角/滚圆磨具预先接触硅棒,则可令硅棒棱边在由粗倒角/滚圆磨具粗倒角(或粗滚圆)后由硅棒夹具驱动转动后再接触精倒角/滚圆磨具并进行精倒角(或精滚圆)。如此,本技术的硅棒研磨机的倒角/滚圆装置可实现对硅棒棱边的粗倒角与精倒角、以及粗滚圆与精滚圆。
545.以所述倒角/滚圆装置对一硅棒进行滚圆的一加工场景为例,倒角/滚圆磨具沿行进方向移动,同时,硅棒由硅棒夹具的夹持部转动机构驱动而保持沿硅棒轴心线转动(或旋转)状态,所述粗倒角/滚圆磨具设于精倒角/滚圆磨具之前,处于转动状态的硅棒的棱边先接触粗倒角/滚圆磨具以实现粗滚圆,并保持转动状态至接触精倒角/滚圆磨具以实现精滚圆。同时,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具在磨具行进机构驱动下运动,如此以覆盖硅棒棱边长度以完成滚圆。
546.其他可实现方式中,精倒角/滚圆磨具也可设于上方而粗倒角/滚圆磨具设于下方,仅当令倒角/滚圆装置在工作状态下沿磨具行进机构所驱动的行进方向移动时,硅棒棱边先接触粗倒角/滚圆磨具后接触精倒角/滚圆磨具即可。
547.在具体实现方式中,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具中的至少一者可配置有沿倒角/滚圆磨具行进方向的位移机构,以调整所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆
磨具在行进方向上的交错距离。
548.当然,在上述第二研磨装置中,倒角/滚圆磨具的数量并不限于是一对,倒角/滚圆磨具的数量为单个也是可行的。
549.在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,粗磨磨具和精磨磨具的组合)对位于第一研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,先由第一研磨装置中的粗磨磨具对硅棒进行粗磨作业,所述粗磨作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对粗磨磨具中的粗磨磨具沿进退方向移动,以确定粗磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对粗磨磨具在进退方向移动,以确定粗磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量;调整粗磨磨具和精磨磨具的位置,使得精磨磨具相对粗磨磨具凸出;利用第一研磨装置中的精磨磨具对硅棒进行精磨作业,所述精磨作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
550.在利用本实施方式中的第二研磨装置(即,倒角/滚圆装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,即,利用第二研磨装置中的倒角/滚圆磨具对硅棒进行倒角/滚圆作业,所述倒角/滚圆作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向(第二研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具在进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
551.在某些实现方式中,所述第一研磨装置包括精磨装置,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置。
552.所述精磨装置用于对第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行精磨作业。
553.所述精磨装置包括至少一对精磨磨具,所述至少一对精磨磨具对向设置于所述磨具安装结构上。所述至少一对精磨磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对磨具中的两个精磨磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内。或者,所述至少一对精磨磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对磨具中的两个精磨磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内。
554.在某些示例中,所述一对粗磨磨具的研磨面位于相对的水平面内,所述一对精磨磨具的研磨面可位于相对的水平面内或相对的垂向面内。在某些示例中,所述一对粗磨磨具的研磨面位于相对的垂向面内,所述一对精磨磨具的研磨面可位于相对的水平面内或相
对的垂向面内。
555.所述精磨磨具包括精磨砂轮和与精磨砂轮连接的旋转电机。
556.所述砂轮具有一定颗粒度和粗糙度,所述至少一对磨具中相对设置的两个砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面,在某些实施方式中,所述砂轮为圆形并且中间为空。所述砂轮由磨粒与结合剂固结而成,形成具有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述砂轮具有一定的磨粒尺寸和磨粒密度,同时砂轮中具有气孔。所述砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述砂轮连接,用于驱动所述砂轮以预定的转速旋转。
557.当然,在上述第一研磨装置中,所述粗磨磨具的数量并不限于是一对,粗磨磨具的数量为单个也是可行的。
558.关于所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置,所述倒角/滚圆装置可包括:磨具安装结构、至少一对倒角/滚圆磨具、磨具进退机构、以及磨具行进机构。
559.所述磨具安装结构设于机座上且对应于第二研磨区位,用于设置至少一对倒角/滚圆磨具。
560.其中,所述第二研磨工区位的长度即沿第二研磨区位的长边方向的跨距,第二研磨区位的长边方向即为倒角/滚圆磨具的行进方向,即,研磨方向。
561.在如图7所示的实施例中,磨具安装结构设于机座的硅棒加工平台的边缘,用于设置至少一对倒角/滚圆磨具。其中,磨具安装结构可例如为一安装结构座、安装梁、或由多个部件搭建的安装架等。
562.所述至少一对倒角/滚圆磨具对向设置于所述磨具安装结构上。具体地,所述至少一对倒角/滚圆磨具以沿重垂线方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的水平面内,即,所述至少一对倒角/滚圆磨具中的两个倒角/滚圆磨具的研磨面分别位于第一水平面内和第二水平面内。或者,所述至少一对倒角/滚圆磨具以沿水平线方向对向设置于所述磨具安装结构上,如此,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的垂向面内,即,所述至少一对倒角/滚圆磨具中的两个倒角/滚圆磨具的研磨面分别位于第一垂向面内和第二垂向面内。
563.在如图7所示的实施例中,所述一对倒角/滚圆磨具通过一倒角/滚圆磨具支座设置于磨具安装结构上。
564.关于所述倒角/滚圆磨具,在某些实现方式中,所述倒角/滚圆磨具包括倒角/滚圆砂轮和与所述倒角/滚圆砂轮连接的旋转电机。所述倒角/滚圆砂轮具有一定颗粒度与粗糙度,所述至少一对倒角/滚圆磨具中相对设置的两两倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆砂轮分别提供给被夹持硅棒对称的两个磨面。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆砂轮为圆形。由于所述倒角/滚圆磨具是对硅棒的棱边进行倒角,相对于硅棒的侧面,硅棒的棱边要小,因此,作为倒角/滚圆磨具的倒角/滚圆砂轮的尺寸要比作为粗磨磨具的粗磨砂轮或作为精磨磨具的精磨砂轮的尺寸要小。所述倒角/滚圆砂轮由磨粒和结合剂固结而成,形成具有磨粒部的表面与待研磨的硅棒表面接触旋转。所述倒角/滚圆砂轮具有一定的磨粒尺寸与磨粒密度,同时倒角/滚圆砂轮中具有气孔。所述倒角/滚圆砂轮的磨料根据研磨硅棒的需要可设置为三氧化二铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼等硬度大于硅材料硬度的磨粒。所述旋转电机通过旋转轴与所述倒角/滚圆砂轮连接,用于驱动所述倒角/滚圆砂轮以预定的转速旋
转。
565.在利用所述倒角/滚圆磨具对位于第二研磨区位处的硅棒进行倒角/滚圆作业时,由倒角/滚圆磨具的磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其棱边充分研磨,与之配合地,由硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动夹持部转动以带动所夹持的硅棒转动一偏角,且,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量。例如,在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置中至少一对倒角/滚圆磨具以沿重垂线方向对向设置,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的水平面内,在对硅棒的棱边进行研磨时,是通过磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的至少一个倒角/滚圆磨具沿重垂线方向作升降移动来调整进给量,以对硅棒沿重垂线方向的上棱边和下棱边进行研磨。在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置中至少一对倒角/滚圆磨具以沿水平线方向对向设置,所述至少一对倒角/滚圆磨具的研磨面位于相对的垂向面内,在对硅棒的棱边进行研磨时,是通过磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的至少一个倒角/滚圆磨具沿水平线方向作移动来调整进给量,以对硅棒沿水平线方向的左棱边和右棱边进行研磨。
566.通常地,所述倒角/滚圆磨具包括研磨面呈圆环状的磨轮,所述倒角/滚圆磨具可以不同弦边对硅棒棱边进行研磨,可理解地,所述倒角/滚圆磨具可在磨具行进机构驱动下沿第二研磨区位的长边方向移动,通过控制所述倒角/滚圆磨具在所述第二研磨区位的宽度方向的位置可令硅棒棱边对应于倒角/滚圆磨具的不同弦边。其中,所述第二研磨区位的宽度方向与倒角/滚圆磨具的行进方向正交且位于水平面内。
567.在某些实施方式中,可预先设置所述倒角/滚圆磨具的磨轮用于实现倒角的弦边,由此在将所述倒角/滚圆装置安装至磨具安装结构时可预先确定所述倒角/滚圆装置与硅棒夹具的夹持中心线的相对位置,如此可预先控制倒角/滚圆作业中硅棒棱边与磨轮的接触长度。
568.在本技术的某些实施方式中,所述一对倒角/滚圆磨具中的两个磨具在第二研磨区位的宽度方向上交错设置,其中,所述第二研磨区位的宽度方向为正交于所述倒角/滚圆磨具行进方向的水平线方向。
569.请参阅图8,显示为所述本技术的硅棒研磨机的倒角/滚圆装置在一实施例中的侧视图。
570.如图8所示,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向(如图8下方所示的箭头方向)交错设置,硅棒的相对的两个棱边可分别与如图8视图中上侧与下侧的倒角/滚圆磨具接触,并可令硅棒的棱边接触倒角/滚圆磨具的弦边以获得较大的接触长度。在此设置下,所述倒角/滚圆磨具可接触的硅棒棱边较长,即可有效提高倒角效率;同时,倒角/滚圆磨具的磨损寿命可被延长。
571.当然,在其他的某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向上可对齐设置,呈如图9所示实施例,其中,图9显示为本技术的硅棒
研磨机的倒角/滚圆装置在又一实施例中的侧视图。如图所示,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具在第二研磨区位的宽度方向(如图9下方所示的箭头方向)对齐,如此,硅棒的相对的一对棱边(视图中上侧与下侧的棱边)相对一对倒角/滚圆磨具的研磨面的接触长度相同,也可实现硅棒棱边与倒角/滚圆磨具具有较长的接触长度。
572.可理解地,通常,截面呈圆形的单晶硅棒被开方切割形成截面呈矩形或类矩形的硅棒后,需要对硅棒进行侧面的研磨及棱边的倒角,在此,所述棱边的倒角也可以是滚圆。本技术的发明人发现,对于常见的边长规格大约为210mm左右的开方后硅棒,通常后续需进行的工艺为研磨及倒角,对于常见的边长规格大约为158mm左右的开方后硅棒,通常后续的需进行的工艺为研磨及滚圆。对此,本技术所提供的倒角/滚圆装置,适应于不同的工艺需求,即可用于进行倒角,也可用于进行滚圆。
573.在某些实施方式中,所述倒角/滚圆装置的一对倒角/滚圆磨具中,可分别设置粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具,以分别对硅棒棱边进行粗倒角与精倒角。在此,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具例如可设置为具有不同磨粒颗粒度、磨粒尺寸、或磨粒密度的倒角磨轮。
574.在某些实现方式中,为令所述硅棒棱边相对粗倒角/滚圆磨具和精倒角/滚圆磨具的接触顺序为先接触粗倒角/滚圆磨具进行粗倒角(或粗滚圆),后接触精倒角/滚圆磨具以进行精倒角(或精滚圆),在此,本技术还提供了将所述精倒角/滚圆磨具与粗倒角/滚圆磨具在倒角/滚圆磨具行进移动的水平线方向上交错设置的实施例。
575.例如,在某些实现方式中,所述倒角/滚圆磨具在磨具行进机构驱动下沿水平线移动。所述倒角/滚圆磨具上侧为粗倒角/滚圆磨具,下侧为精倒角/滚圆磨具,且在此水平线移动方向下,所述粗倒角/滚圆磨具相对精倒角/滚圆磨具预先接触硅棒,则可令硅棒棱边在由粗倒角/滚圆磨具粗倒角(或粗滚圆)后由硅棒夹具驱动转动后再接触精倒角/滚圆磨具并进行精倒角(或精滚圆)。如此,本技术的硅棒研磨机的倒角/滚圆装置可实现对硅棒棱边的粗倒角与精倒角、以及粗滚圆与精滚圆。
576.以所述倒角/滚圆装置对一硅棒进行滚圆的一加工场景为例,倒角/滚圆磨具沿行进方向移动,同时,硅棒由硅棒夹具的夹持部转动机构驱动而保持沿硅棒轴心线转动(或旋转)状态,所述粗倒角/滚圆磨具设于精倒角/滚圆磨具之前,处于转动状态的硅棒的棱边先接触粗倒角/滚圆磨具以实现粗滚圆,并保持转动状态至接触精倒角/滚圆磨具以实现精滚圆。同时,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具在磨具行进机构驱动下运动,如此以覆盖硅棒棱边长度以完成滚圆。
577.其他可实现方式中,精倒角/滚圆磨具也可设于上方而粗倒角/滚圆磨具设于下方,仅当令倒角/滚圆装置在工作状态下沿磨具行进机构所驱动的行进方向移动时,硅棒棱边先接触粗倒角/滚圆磨具后接触精倒角/滚圆磨具即可。
578.在具体实现方式中,所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具中的至少一者可配置有沿倒角/滚圆磨具行进方向的位移机构,以调整所述粗倒角/滚圆磨具与精倒角/滚圆磨具在行进方向上的交错距离。
579.当然,在上述第二研磨装置中,倒角/滚圆磨具的数量并不限于是一对,倒角/滚圆磨具的数量为单个也是可行的。
580.在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,精磨装置)对位于第一研磨区位处硅棒
转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业时,由磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
581.在利用本实施方式中的第二研磨装置(即,倒角/滚圆装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的硅棒进行研磨作业时,即,利用第二研磨装置中的倒角/滚圆磨具对硅棒进行倒角/滚圆作业,所述倒角/滚圆作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向(第二研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具在进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
582.在本技术的某些实施例中,所述第一研磨装置和第二研磨装置中的一个或两个还可包括冷却装置和清洗装置,其中,所述冷却装置用于对所述至少一对磨具降温,降低研磨过程中硅棒表面层损伤,提高磨具的研磨效率与使用寿命。所述清洗装置用于对硅棒进行清洗作业。关于冷却装置和清洗装置的具体结构和实现方式可参见前述实施例中的相关描述,在此不再赘述。
583.后续,硅棒经第二研磨装置进行倒角/滚圆作业后,则由硅棒转换装置将硅棒自第二研磨区位转换至等待区位,并将经加工后的硅棒自硅棒加工平台的等待区位卸载。当然,在卸载硅棒之前,如有必要,在等待区位,可由检测装置对经加工作业之后的硅棒进行检测,例如,利用平整度检测仪对硅棒进行平面平整度检测。利用平整度检测仪,一方面,可通过对硅棒的平面平整度检测来检验硅棒经过各个加工作业后是否符合产品要求,以确定各个加工作业的效果;另一方面,通过对硅棒的平面平整度检测,也能间接获得各个加工装置中加工部件的磨损状况,以利于实时进行校准或修正,甚至维修或更换。
584.所述等待区位用于作为待加工的硅棒装载后等待以供后续进行加工作业及加工后的硅棒等待以供后续卸载的区位,为提高硅棒装载及硅棒卸载的工作效率,本技术硅棒切磨一体机还包括与所述等待区位对应的硅棒移送装置。
585.所述硅棒移送装置用于将待加工的硅棒装载至等待区位或者将加工后的硅棒由等待区位卸载。
586.如图7所示,所述硅棒移送装置36包括:硅棒承载结构以及位置调整结构。
587.关于所述硅棒硅棒移送装置的具体结构和实现方式可参见前述实施例中的相关描述,在此不再赘述。
588.在此,本技术又一实施例公开的硅棒切磨一体机,集合了一切割装置和两研磨装置,可利用硅棒转换装置能将夹持的呈卧式的各个硅棒在一切割区位和两研磨区位上转换位置以令所述一切割装置能对硅棒进行切割开方作业以及两研磨装置能对硅棒进行研磨
作业,使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
589.当利用所述图7所示实施例中的硅棒切磨一体机进行硅棒加工作业时,具体的流程可大致如下:
590.将第一硅棒置放于硅棒移送装置。
591.接着,由硅棒移送装置将第一硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第一硅棒以完成装载。其中,第一硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
592.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动90
°
以将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至切割区位。
593.接着,由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行切割开方作业。
594.在某些实现方式中,所述切割装置中包括呈“井”字型的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由四条切割线锯所形成的呈“井”字型的切割线网在移动过程中切割第一硅棒,使得所述第一硅棒被切割后形成截面呈矩形的第一硅棒以及位于所述第一硅棒四周的四个边皮,其中,每一个切割线锯对第一硅棒进行切割后在第一硅棒上形成一个侧切面和一个边皮,切割形成截面呈矩形的第一硅棒。
595.在某些实现方式中,所述切割装置中包括呈“=”或“||”型的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮;利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动90
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条平行切割线锯所形成的“=”或“||”型切割线网在移动过程中对第一硅棒进行第二次切割作业,以在所述第一硅棒上再形成相对的两个平行的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈矩形的第一硅棒。
596.在某些实现方式中,所述切割装置中包括呈”+”字型的切割线网,通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条正交切割线锯所形成的”+”字型切割线网在移动过程中切割第一硅棒,以在所述第一硅棒上形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮;利用硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动所述硅棒夹具中夹臂的夹持部顺时针或逆时针转动180
°
,再通过所述切割装置中的切割行进机构驱动切割安装结构及其上的切割单元沿与第一硅棒的轴心线一致的切割方向移动,令所述切割单元中由两条正交切割线锯所形成的”+”字型切割线网在移动过程中对第一硅棒进行第二次切割作业,以在所述第一硅棒上再形成相对的两个相交的侧切面和两个边皮,切割形成截面呈矩形的第一硅棒。
597.与此同时,由硅棒移送装置将第二硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹
具夹持住第二硅棒以完成装载。
598.接着,待第一硅棒完成切割开方作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动90
°
以将原位于切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第一研磨区位以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转移至切割区位。
599.接着,由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业以及由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行切割开方作业。
600.在某些实现方式中,所述的第一研磨装置可例如为粗磨装置且第二研磨装置可例如为精磨装置,因此,在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,粗磨装置)对位于第一研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业时,由所述粗磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对粗磨磨具中的粗磨磨具沿进退方向移动,以确定粗磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向往复移动保证在第一硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对粗磨磨具在进退方向移动,以确定粗磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
601.在某些实现方式中,所述第一研磨装置中的磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合且第二研磨装置可例如为倒角/滚圆装置,因此,在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,粗磨磨具和精磨磨具的组合粗磨装置)对位于第一研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业时,先由第一研磨装置中的粗磨磨具对第一硅棒进行粗磨作业,所述粗磨作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对粗磨磨具中的粗磨磨具沿进退方向移动,以确定粗磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对粗磨磨具沿研磨方向往复移动保证在第一硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对粗磨磨具在进退方向移动,以确定粗磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量;调整粗磨磨具和精磨磨具的位置,使得精磨磨具相对粗磨磨具凸出;利用第一研磨装置中的精磨磨具对第一硅棒进行精磨作业,所述精磨作业的实现方式可包括磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在第一硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
602.在某些实现方式中,所述第一研磨装置包括精磨装置,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置,因此,在利用本实施方式中的第一研磨装置(即,精磨装置)对位于第一研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业时,由所述精磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与
第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在第一硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
603.关于由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行切割开方作业的内容,可参照前述第一硅棒在切割区位进行切割开方作业的描述,在此不再赘述。
604.与此同时,由硅棒移送装置将第三硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第三硅棒以完成装载。
605.接着,待第一硅棒完成第一研磨作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置继续正向转动90
°
以将原位于第一研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第二研磨区位、将原位于切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第一研磨区位、以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转移至切割区位。
606.接着,由第二研磨装置对硅棒转换装置中位于第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业,与此同时,由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一研磨作业,由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行切割开方作业、以及由硅棒移送装置将第四硅棒移送至等待区位以令等待区位处的硅棒夹具夹持住第四硅棒以完成装载。
607.在某些实现方式中,所述的第一研磨装置可例如为粗磨装置且第二研磨装置可例如为精磨装置,因此,在利用本实施方式中的第二研磨装置(即,精磨装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业时,由所述精磨装置的磨具进退机构驱动所述至少一对精磨磨具中的精磨磨具沿进退方向移动,以确定精磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向(第一研磨区位的长边方向)移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对精磨磨具沿研磨方向往复移动保证在第一硅棒长度方向上对其充分研磨,同时,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对精磨磨具在进退方向移动,以确定精磨磨具与第一硅棒研磨面或棱边研磨的进给量。
608.在某些实现方式中,所述第一研磨装置中的磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合且第二研磨装置可例如为倒角/滚圆装置,因此,在利用本实施方式中的第二研磨装置(即,倒角/滚圆装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业时,由倒角/滚圆磨具的磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其棱边充分研磨,与之配合地,由硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动夹持部转动以带动所夹持的第一硅棒转动一偏角,且,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动,以确定倒角/滚圆
磨具与硅棒棱边研磨的进给量。
609.在某些实现方式中,所述第一研磨装置包括精磨装置,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置,因此,在利用本实施方式中的第二研磨装置(即,倒角/滚圆装置)对位于第二研磨区位处硅棒转换装置中硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业时,由倒角/滚圆磨具的磨具进退机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具中的倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动于所述磨具安装结构,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量,由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向移动直至完成穿过整个的第一硅棒,若有必要,还可由磨具行进机构驱动所述至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨方向往复移动保证在硅棒长度方向上对其棱边充分研磨,与之配合地,由硅棒夹具中的夹持部转动机构驱动夹持部转动以带动所夹持的第一硅棒转动一偏角,且,由磨具进退机构驱动相对设置的至少一对倒角/滚圆磨具沿研磨进退方向移动,以确定倒角/滚圆磨具与硅棒棱边研磨的进给量。
610.关于由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一研磨作业以及由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行切割开方作业,可参照前述第一硅棒在第一研磨区位进行第一研磨作业以及第一硅棒在切割区位进行切割开方作业的描述,在此不再赘述。
611.接着,待第一硅棒完成第二研磨作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置反向转动270
°
(或,继续正向转动90
°
)以将原位于第二研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至等待区位、将原位于第一研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第二研磨区位、将原位于切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转换至第一研磨区位,将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第四硅棒转换至切割区位。
612.由硅棒移送装置将研磨后的第一硅棒由等待区位予以卸载、装载第五硅棒并将其移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第五硅棒以完成装载。与此同时,由第二研磨装置对硅棒转换装置中位于第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第二研磨作业,由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第一研磨作业,由切割装置对硅棒转换装置中位于切割区位处的硅棒夹具所夹持的第四硅棒进行切割开方作业。
613.在此,本技术又一实施例公开的硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括机座、硅棒转换装置、一切割装置、以及两研磨装置,其中,所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台上包括一切割区位和两研磨区位,在对硅棒进行加工作业时,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由等待区位转换至切割区位,由切割装置对相应的切割区位上的硅棒进行切割开方作业,形成截面呈类矩形的硅棒,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由切割区位转换至第一研磨区位,由第一研磨装置对相应的第一切割区位上的硅棒进行第一研磨作业,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由第一研磨区位转换至第二研磨区位,令第二研磨装置对所述第二研磨区位上的硅棒进行第二研磨作业,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,并可使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
614.此外,本技术硅棒切磨一体机仍可有其他的变化。
615.例如,本技术硅棒切磨一体机在再一实施例中,包括:机座、硅棒转换装置、第一切割装置、第二切割装置、第一研磨装置、以及第二研磨装置,所述机座的硅棒加工平台根据各个加工装置而至少包括第一切割区位、第二切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位,所述第一切割区位、第二切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位依序排列。在所述第一切割区位设有第一切割装置,第一切割装置用于对位于第一切割区位处的硅棒进行第一切割作业。在所述第二切割区位设有第二切割装置,第二切割装置用于对位于第二切割区位处的硅棒进行第二切割作业,以将截面呈圆形的硅棒切割开方为截面呈类矩形的硅棒。在所述第一研磨区位设有第一研磨装置,用于对位于第一研磨区位处的硅棒进行第一研磨作业。在所述第二研磨区位设有第二研磨装置,用于对位于第二研磨区位处的硅棒进行第二研磨作业。
616.所述硅棒转换装置设于机座的硅棒加工平台上,用于转运硅棒,例如,利用所述硅棒转换装置可将硅棒在切割区位和研磨区位上转换位置。
617.在某些实施例中,所述硅棒切割一体机包括第一切割区位、第二切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位的四个功能区位,假设这四个功能区位两两之间呈90
°
分布,即,第一切割区位与第二切割区位相差90
°
,第二切割区位与第一研磨区位相差90
°
,第一研磨区位与第二研磨区位相差90
°
,第二研磨区位与第一切割相差90
°
。相应地,所述转换主体上可设置四个硅棒夹具,相邻两个硅棒夹具之间呈90
°
分布,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。在流水作业中,任一时刻,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,其他三个硅棒夹具则分别对应于其他三个功能区位,例如,当第一个硅棒夹具对应于第一切割区位时,第二个硅棒夹具则对应于第二切割区位、第三个硅棒夹具对应于第一研磨区位、以及第四个硅棒夹具对应于第二研磨区位,如此,可在第一切割区位对第一个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一切割作业,在第二切割区位对第二个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二切割作业,在第一研磨区位对第三个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一研磨作业,在第二研磨区位对第四个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二研磨作业。
618.在某些实施例中,所述硅棒切割一体机包括等待区位、第一切割区位、第二切割区位、第一研磨区位、以及第二研磨区位的五个功能区位,假设这五个功能区位两两之间呈72
°
分布,即,等待区位与第一切割区位相差72
°
,第一切割区位与第二切割区位相差72
°
,第二切割区位与第一研磨区位相差72
°
,第一研磨区位与第二研磨区位相差72
°
,第二研磨区位与第一切割相差72
°
。相应地,所述转换主体上可设置五个硅棒夹具,相邻两个硅棒夹具之间呈72
°
分布,每一个硅棒夹具均可夹持至少一个硅棒。在流水作业中,任一时刻,当某一个硅棒夹具对应于某一个功能区位时,其他四个硅棒夹具则分别对应于其他四个功能区位,例如,当第一个硅棒夹具对应于等待区位时,第二个硅棒夹具则对应于第一切割区位时,第三个硅棒夹具则对应于第二切割区位、第四个硅棒夹具对应于第一研磨区位、以及第五个硅棒夹具对应于第二研磨区位,如此,可在等待区位控制第一个硅棒夹具装载新的硅棒或对第一个硅棒夹具所夹持的硅棒进行卸载作业,可在第一切割区位对第二个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一切割作业,在第二切割区位对第三个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二切割作业,在第一研磨区位对第四个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第一研磨作业,在第二研磨区位对第五个硅棒夹具所夹持的硅棒进行第二研磨作业。
619.关于本再一实施例中硅棒转换装置及其上的硅棒夹具的具体结构和实现方式可参见前述实施例中的相关描述,在此不再赘述。
620.关于第一切割装置和第二切割装置的具体结构和实现方式可参见前述另一实施例中的相关描述,在此不再赘述。
621.其中,关于第一切割装置或第二切割装置中的切割单元,在某些实施方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互平行,所述两条平行切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个平行的侧切面。或者,在某些实现方式中,所述切割单元包括两条切割线锯,所述两条切割线锯相互交叉(例如90
°
正交),所述两条交叉切割线锯用于对所述切割区位处待切割的硅棒进行切割以形成两个相交的侧切面。
622.关于第一研磨装置和第二研磨装置的具体结构和实现方式可参见前述又一实施例中的相关描述,在此不再赘述。
623.在某些实现方式中,所述第一研磨装置可例如为粗磨装置,用于对第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行粗磨作业。所述第二研磨装置可例如为精磨装置,用于对第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的硅棒进行精磨作业。
624.在某些实现方式中,所述第一研磨装置中的磨具包括粗磨磨具和精磨磨具的组合,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置。
625.在某些实现方式中,所述第一研磨装置包括精磨装置,所述第二研磨装置为倒角/滚圆装置。
626.在此,本技术又一实施例公开的硅棒切磨一体机,集合了两切割装置和两研磨装置,可利用硅棒转换装置能将夹持的呈卧式的各个硅棒在两切割区位和两研磨区位上转换位置以令所述两切割装置能对硅棒进行切割开方作业以及两研磨装置能对硅棒进行研磨作业,使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
627.当利用所述又一实施例中的硅棒切磨一体机进行硅棒加工作业时,具体的流程可大致如下:
628.将第一硅棒置放于硅棒移送装置。
629.接着,由硅棒移送装置将第一硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第一硅棒以完成装载。其中,第一硅棒的轴心线与硅棒夹具的夹持中心线在同一直线上。
630.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动72
°
以将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第一切割区位。
631.接着,由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一切割作业。
632.与此同时,由硅棒移送装置将第二硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第二硅棒以完成装载。
633.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动72
°
以将原位于第一切割
区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第二切割区位以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转移至第一切割区位。
634.接着,由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二切割作业,以形成截面呈类矩形的硅棒。由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一切割作业。
635.与此同时,由硅棒移送装置将第三硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第三硅棒以完成装载。
636.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动72
°
以将原位于第二切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第一研磨区位、将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第二切割区位、以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转移至第一切割区位。
637.接着,由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第一研磨作业、由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第二切割作业、以及由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第一切割作业。
638.与此同时,由硅棒移送装置将第四硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第四硅棒以完成装载。
639.接着,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动转换主体上各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置正向转动72
°
以将原位于第一研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至第二研磨区位、将原位于第二切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第一研磨区位、将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转换至第二切割区位、以及将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第四硅棒转移至第一切割区位。
640.接着,由第二研磨装置对硅棒转换装置中位于第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第一硅棒进行第二研磨作业、由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第一研磨作业、由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第二切割作业、以及由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第四硅棒进行第一切割作业。
641.与此同时,由硅棒移送装置将第五硅棒移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第五硅棒以完成装载。
642.接着,待第一硅棒完成第二研磨作业之后,由硅棒转换装置转动预设角度以驱动各个硅棒夹具及其所夹持的硅棒到达对应的加工区位处。例如,可由硅棒转换装置反向转动288
°
(或,继续正向转动72
°
)以将原位于第二研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第一硅棒转换至等待区位、将原位于第一研磨区位处的硅棒夹具及其所夹持的第二硅棒转换至第二研磨区位、将原位于第二切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第三硅棒转换至第一研磨区位,将原位于第一切割区位处的硅棒夹具及其所夹持的第四硅棒转换至第二切割区位,将原位于等待区位处的硅棒夹具及其所夹持的第五硅棒转换至第一切割区位。
643.接着,由硅棒移送装置将研磨后的第一硅棒由等待区位予以卸载、装载第六硅棒
并将其移送至等待区位,由等待区位处的硅棒夹具夹持住第六硅棒以完成装载。与此同时,由第二研磨装置对硅棒转换装置中位于第二研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第二硅棒进行第二研磨作业,由第一研磨装置对硅棒转换装置中位于第一研磨区位处的硅棒夹具所夹持的第三硅棒进行第一研磨作业,由第二切割装置对硅棒转换装置中位于第二切割区位处的硅棒夹具所夹持的第四硅棒进行第二切割作业,以及由第一切割装置对硅棒转换装置中位于第一切割区位处的硅棒夹具所夹持的第五硅棒进行第一切割作业。
644.在此,本技术又一实施例公开的硅棒切磨方法,应用于一硅棒切磨一体机中,所述硅棒切磨一体机包括机座、硅棒转换装置、两切割装置、以及两研磨装置,其中,所述机座具有硅棒加工平台,所述硅棒加工平台上包括两切割区位和两研磨区位,在对硅棒进行加工作业时,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由等待区位转换至第一切割区位,由第一切割装置对第一切割区位上的硅棒进行第一切割作业,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由第一切割区位转换至第二切割区位,由第二切割装置对第二切割区位上的硅棒进行第二切割作业,以形成截面呈类矩形的硅棒,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由切割区位转换至第一研磨区位,由第一研磨装置对相应的第一切割区位上的硅棒进行第一研磨作业,令硅棒转换装置转动预设角度以将硅棒由第一研磨区位转换至第二研磨区位,令第二研磨装置对所述第二研磨区位上的硅棒进行第二研磨作业,完成硅棒的切割开方作业及研磨作业等多工序的一体化作业,并可使得在同一时刻所述硅棒切磨一体机中的切割装置以及研磨装置均处于工作状态,提升硅棒加工效率及产品加工作业的品质,提升经济效益。
645.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效,而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本技术的权利要求所涵盖。