硅晶棒料切割装置用上压紧机构、切割机构及切割装置

技术领域

本发明涉及硬脆棒料切割技术领域，尤其涉及硅晶棒料切割装置用上压紧机构、切割机构及切割装置。

背景技术

在现有的单晶硅棒切割装置中，单晶硅棒放置在滚轮支撑架上，通过滚轮支撑架的滚轮组进行支撑，以便于将单晶硅棒输送到指定位置。在切割前，通过硅晶棒料下方的浮动支撑机构向上的托持，并依靠单晶硅棒自重的作用实现夹紧，然后滚轮支撑架下降，为线锯切割机构让位出切割空间。上述方案中存在以下不足：(1)浮动支撑机构向上托持时的顶出力一般控制的较小，主要是为了避免过大的顶出力造成单晶硅棒歪斜，因此合适的顶出力尤为重要，同时还要保证浮动支撑顶出后的端部接触块与单晶硅棒完全接触。(2)由于单晶硅棒的切割段长不定，如果设定一样的顶出力，较长的棒料有多个浮动支撑机构，容易造成顶出接触不完全，而较短的棒料，则有可能会造成将单晶硅棒顶斜，造成切割质量差。因此，最为合适的顶出力应当跟随棒长进行匹配性调整，如果依靠人工操作，作业工艺比较繁琐，人工强度大，如果要求设备自动保证，设备的自动化程度要更高，从而增加设备成本。(3)设有动力的滚轮组，切割的过程需要将整个滚轮组移开避让出切割线的位置，在滚轮组脱离单晶硅棒的过程中，如果浮动支撑机构托持不可靠，也会造成单晶硅棒偏摆，导致切割质量下降。

发明内容

为此，需要提供硅晶棒料切割装置用上压紧机构、切割机构及切割装置，来解决现有的硅晶棒料切割装置中，在使用浮动支撑机构向上的托持，并依靠单晶硅棒自重的作用实现硅晶棒料的夹紧，硅晶棒料夹持不稳定，影响切割质量的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种硅晶棒料切割装置用上压紧机构，所述上压紧机构包括弹性座和伸缩压紧件；

所述弹性座包括上固定板、下活动板、芯轴和弹性件，所述上固定板用于弹性座的连接固定，所述上固定板与下活动板相对设置，所述芯轴滑动连接上固定板与下活动板，所述弹性件套设于芯轴外；

所述伸缩压紧件设置于下活动板的底部，伸缩压紧件的伸缩段的端部可与硅晶棒料的侧壁抵靠压紧。

作为本发明的一种优选结构，所述弹性座还包括限位滑动组件，所述限位滑动组件包括滑轴和滑套，所述滑轴一端与下活动板固定，另一端与上固定板滑动连接，所述滑套设置于上固定板与滑轴之间。

作为本发明的一种优选结构，所述限位滑动组件为四组，四组限位滑动组件均匀分布于芯轴外周。

作为本发明的一种优选结构，所述上压紧机构还包括上检测组件，所述上检测组件用于判断硅晶棒料是否可靠夹紧，上检测组件包括上检测片和上传感器，所述上检测片固定于下活动板上，所述上传感器固定于上固定板上。

作为本发明的一种优选结构，所述上压紧机构还包括下检测组件，所述下检测组件用于判断伸缩压紧件是否回升到位，下检测组件包括下检测片和下传感器，所述下检测片固定于伸缩压紧件的伸缩段上，所述下传感器用于配合下检测片进行检测。

作为本发明的一种优选结构，所述上压紧机构还包括压头，所述压头设置于伸缩压紧件的伸缩段的端部，压头可在伸缩压紧件的带动下与硅晶棒料的侧壁抵靠压紧。

作为本发明的一种优选结构，所述伸缩压紧件为电动缸、气缸、液压缸或者电动推杆中的一种。

为实现上述目的，发明人还提供了一种硅晶棒料切割装置用切割机构，所述切割机构包括环形线锯切割单元和上压紧机构，所述上压紧机构为上述的上压紧机构，所述上压紧机构固定于环形线锯切割单元的外壳体上，且上压紧机构位于中间位置。

作为本发明的一种优选结构，所述切割机构还包括滑座，所述滑座设置于环形线锯切割单元的外壳体上，伸缩压紧件滑动穿设于所述滑座内。

为实现上述目的，发明人还提供了一种硅晶棒料切割装置，包括可升降滚轮支撑架、浮动支撑机构和切割机构，所述切割机构为上述的切割机构。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明硅晶棒料切割装置用上压紧机构、切割机构及切割装置，其中所述上压紧机构包括弹性座和伸缩压紧件，硅晶棒料首先放置于滚轮支撑架上，硅晶棒料沿滚轮支撑件输送到指定位置，在初始状态下，在弹性座中的弹性件作用下，下活动板位于最低位，进而使得伸缩压紧组件处于最低位，以便于判断伸缩压紧件处于收缩状态时，不会造成对硅晶棒料输送和切割时造成干涉，然后伸缩压紧件向下伸出伸缩段的端部抵住硅晶棒料，随着伸缩压紧件继续顶出，便会推动弹性座的下活动板和芯轴向上，压缩弹性件，直至对硅晶棒料可靠夹紧时停止伸长，之后切割装置中的浮动支撑机构向上顶出，此时所有浮动支撑机构均可设置大一级的顶出压力，从而保证硅晶棒料与浮动支撑机构顶出支撑面之间的可靠接触，在上方的压紧机构顶紧下，硅晶棒料不会出现移动，从而实现可靠的夹紧定位。并且硅晶棒料已经被上压紧机构及下浮动支撑机构位置限制，若滚轮支撑架需要下移滚轮组避让出切割线的位置，那么在下移的过程中不会再给硅晶棒料造成偏摆，保证硅晶棒料的有效夹紧。在本方案中，上压紧机构的设置能够保证硅晶棒料在使用浮动支撑机构向上的托持时，硅晶棒料夹持稳定可靠，不会出现位置偏移，切割精度高、质量好。

附图说明

图1为本发明所述硅晶棒料切割装置用上压紧机构一实施例斜视结构示意图之一；

图2为本发明所述硅晶棒料切割装置用上压紧机构一实施例斜视结构示意图之二；

图3为本发明所述硅晶棒料切割装置用上压紧机构中弹性座一实施例剖视结构示意图；

图4为本发明所述硅晶棒料切割装置用上压紧机构中弹性座一实施例剖视结构示意图；

图5为本发明所述硅晶棒料切割装置用切割机构一实施例斜视结构示意图；

图6为本发明所述硅晶棒料切割装置一实施例斜视结构示意图；

图7为本发明所述硅晶棒料切割装置一实施例侧视结构示意图；

图8为本发明所述硅晶棒料切割装置中上压紧机构与硅晶棒料抵紧时的一实施例主视结构示意图；

图9为图8中A区域的放大示意图；

图10为本发明所述硅晶棒料切割装置中上压紧机构与硅晶棒料处于最佳抵紧状态一实施例主视结构示意图；

图11为图10中B区域的放大示意图；

附图标记说明：

1、切割机构；

10、上压紧机构；

100、弹性座；

110、上固定板；

120、下活动板；

130、芯轴；

140、弹性件；

150、限位滑动组件；151、滑轴；152、滑套；

200、伸缩压紧件；

310、上检测片；320、上传感器；

410、下检测片；420、下传感器；

500、压头；

600、护罩；

11、形线锯切割单元；

12、滑座；

2、可升降滚轮支撑架；

3、浮动支撑机构。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请一并参阅图1至图11，本发明提供了一种硅晶棒料切割装置用上压紧机构，所述上压紧机构10用于在使用浮动支撑机构3对待切割的硅晶棒料进行切割时，辅助浮动支撑机构3对硅晶棒料进行夹紧，防止浮动支撑机构3的顶出力不适配，造成硅晶棒料未夹紧或者出现偏移，同时也能够防止滚轮支撑架的滚轮组下移时，造成硅晶棒料偏摆。具体的，所述上压紧机构10包括弹性座100和伸缩压紧件200；

所述弹性座100用于上压紧机构10与切割装置的其他组件之间的装配固定，同时也起到对伸缩压紧件200定位的作用。具体的，所述弹性座100包括上固定板110、下活动板120、芯轴130和弹性件140，所述上固定板110用于弹性座100的连接固定，所述上固定板110与下活动板120相对设置，所述芯轴130滑动连接上固定板110与下活动板120，所述弹性件140套设于芯轴130外；所述上固定板110用于与切割装置的其他组件之间的直接固定，所述下活动板120在受到外力作用时可与芯轴130一起进行升降运动，所述芯轴130用于下活动板120的连接以及弹性件140的定位，将弹性件140定位于上固定板110和下活动板120之间。所述弹性件140则主要用于提供弹性力，一方面在其作用下，使得在初始状态下，处于收缩状态的伸缩压紧件200处于最低位，以便于判断伸缩压紧件200是否会对硅晶棒料的输送和切割过程造成干涉；另一方面，在伸缩压紧件200伸长顶出到位时，由弹性件140提供的弹性力作为夹紧支撑力，保证硅晶棒料的稳定夹持。

所述伸缩压紧件200则用于在对硅晶棒料进行装夹时，从上方进行顶撑限位，防止下方的浮动支撑机构3的顶出力过大，造成硅晶棒料偏摆，或者顶出力过小，造成夹持不紧，滚轮支撑架下降或者切割时，硅晶棒料出现晃动等情况。具体的，所述伸缩压紧件200设置于下活动板120的底部，伸缩压紧件200的伸缩段的端部可与硅晶棒料的侧壁抵靠压紧。

本实施例硅晶棒料切割装置用上压紧机构，包括弹性座100和伸缩压紧件200，硅晶棒料首先放置于滚轮支撑架上，硅晶棒料沿滚轮支撑件输送到指定位置，在初始状态下，在弹性座100中的弹性件140作用下，下活动板120位于最低位，进而使得伸缩压紧组件处于最低位，以便于判断伸缩压紧件200处于收缩状态时，不会造成对硅晶棒料输送和切割时造成干涉，然后伸缩压紧件200向下伸出伸缩段的端部抵住硅晶棒料，随着伸缩压紧件200继续顶出，便会推动弹性座100的下活动板120和芯轴130向上，压缩弹性件140，直至对硅晶棒料可靠夹紧时停止伸长，此时伸缩压紧件200长度不变，那么夹持支撑力便由弹性件140提供，之后切割装置中的浮动支撑机构3向上顶出，此时所有浮动支撑机构3均可设置大一级的顶出压力，从而保证硅晶棒料与浮动支撑机构3顶出支撑面之间的可靠接触，在上方的压紧机构顶紧下，硅晶棒料不会出现移动，从而实现可靠的夹紧定位。并且硅晶棒料已经被上压紧机构10及下浮动支撑机构3位置限制，若滚轮支撑架需要下移滚轮组避让出切割线的位置，那么在下移的过程中不会再给硅晶棒料造成偏摆，保证硅晶棒料的有效夹紧。在本方案中，上压紧机构10的设置能够保证硅晶棒料在使用浮动支撑机构3向上的托持时，硅晶棒料夹持稳定可靠，不会出现位置偏移，切割精度高、质量好。

请参阅图1,至图4，作为本发明的一种优选实施例，所述弹性座100还包括限位滑动组件150，所述限位滑动组件150用于限定下活动板120的运动轨迹，以保证下活动板120的平稳运动，同时可以加强弹性座100的结构稳定性。具体的，所述限位滑动组件150包括滑轴151和滑套152，所述滑轴151一端与下活动板120固定，另一端与上固定板110滑动连接，所述滑套152设置于上固定板110与滑轴151之间。在图1和图2所示的具体实施例中，所述限位滑动组件150为四组，四组限位滑动组件150均匀分布于芯轴130外周，下活动板120运动稳定性更高，弹性座100结构强度更好。

如图6至图11所示，作为本发明的一种优选实施例，所述上压紧机构10还包括上检测组件，所述上检测组件用于判断硅晶棒料是否可靠夹紧，上检测组件包括上检测片310和上传感器320，所述上检测片310固定于下活动板120上，所述上传感器320固定于上固定板110上。请参阅图8和图9，在具体的实施例中，在硅晶棒料输送到指定位置后，便需要使用上压紧机构10进行抵紧夹持，伸缩压紧件200向下伸出伸缩段的端部抵住硅晶棒料，随着伸缩压紧件200继续顶出，便会推动弹性座100的下活动板120和芯轴130向上，请参阅图10和图11，根据多次试验后的数据选择设置上检测片310的长度，使得安装于下活动板120上的上检测片310运动到上传感器320处时，发出停止信号，使得伸缩压紧件200停止伸长，此时设定的弹性件140的弹力最优，夹紧效果最佳。此时伸缩压紧件200长度不变，那么夹持支撑力便由弹性件140提供。

请参阅图1、图2以及图6至图11所示，作为本发明的一种优选实施例，所述上压紧机构10还包括下检测组件，所述下检测组件用于判断伸缩压紧件200是否回升到位，下检测组件包括下检测片410和下传感器420，所述下检测片410固定于伸缩压紧件200的伸缩段上，所述下传感器420用于配合下检测片410进行检测。上压紧机构10在配合浮动支撑机构3进行硅晶棒料夹紧之后，需要使用环形线锯切割单元11进行切割工作，此时便需要抬升伸缩压紧件200的位置，以防其对硅晶棒料的切割工作造成干涉。此时，伸缩压紧件200逐步收缩到处是状态，而之前被压缩的弹性件140则因恢复力的作用下，使得下活动板120和伸缩压紧件200向下运动，因此在实际使用中，要保证伸缩压紧件200处于收缩状态时，在硅晶棒料切割过程中不会出现触碰，因此需要保证伸缩压紧件200处于最低位时出现干涉的情况，故设置下检测组件，通过下检测组件包括下检测片410和下传感器420的配合来保证伸缩压紧件200整体回升到位。在具体的实施例中，所述下检测片410固定于伸缩压紧件200上靠近下端面的位置，所述下检测器安装于环形线锯切割单元11的外壳体上，以便于二者之间的配合。

如图1和图2所示的实施例中，所述上压紧机构10还包括压头500，所述压头500设置于伸缩压紧件200的伸缩段的端部，压头500可在伸缩压紧件200的带动下与硅晶棒料的侧壁抵靠压紧。通过压头500来与硅晶棒料的侧壁抵靠接触，压紧效果更好。同时选择压头500的具体材质，防止压头500在压紧硅晶棒料时造成损坏。优选的实施例中，所述伸缩压紧件200还包括护罩600，所述护罩600套设于伸缩段上，以起到防水防尘效果。

在具体的实施例中，所述伸缩压紧件200为电动缸、气缸、液压缸或者电动推杆中的一种，上述的直线往复装置均可实现硅晶棒料的上端顶紧，使用者可以根据需要进行选用。优选的，所述伸缩压紧件200采用电动缸，电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，控制过程简单、结果精确。

请参阅图5所述优选的实施例中，本发明还提供了一种硅晶棒料切割装置用切割机构，所述切割机构1包括环形线锯切割单元11和上压紧机构10，所述上压紧机构为上述的上压紧机构10，所述上压紧机构10固定于环形线锯切割单元11的外壳体上，且上压紧机构10位于中间位置。所述的切割机构1兼有硅晶棒料切割和上方顶紧功能，能够有效保证硅晶棒料的切割精度，加工的产品质量高。所述环形线锯切割单元11与硅晶棒料接触时，高转速的金刚石切割线进行硅晶棒料的切割，将上压紧机构10设置于环形线锯切割单元11，设置更为简单，结构更为合理，便于完成上压紧机构10与硅晶棒料的对位。当然，在某些其它的实施例中，所述上压紧机构10也可以设置在机架上，只要能够完成对硅晶棒料的上方顶紧即可。

如图1和图5所示，作为本发明的一种优选实施例，所述切割机构1还包括滑座12，所述滑座12设置于环形线锯切割单元11的外壳体上，伸缩压紧件200滑动穿设于所述滑座12内。所述滑座12的设置是为了起到对伸缩压紧件200伸缩段的限位作用，防止伸缩压紧件200出现晃动，影响对硅晶棒料的夹紧。

请参阅图6至图11所述优选的实施例中，本发明还提供了一种硅晶棒料切割装置，包括可升降滚轮支撑架2、浮动支撑机构3和切割机构，所述切割机构为上述的切割机构1。硅晶棒料首先放置于滚轮支撑架上，硅晶棒料沿滚轮支撑件输送到指定位置，然后由切割机构1中的上压紧机构10在硅晶棒料上方进行压紧，之后切割装置中的浮动支撑机构3向上顶出，此时所有浮动支撑机构3均可设置较大的顶出压力，从而保证硅晶棒料与浮动支撑机构3顶出支撑面之间的可靠接触，在上方的压紧机构顶紧下，硅晶棒料不会出现移动，从而实现可靠的夹紧定位。并且硅晶棒料已经被上压紧机构10及下浮动支撑机构3位置限制，若滚轮支撑架需要下移滚轮组避让出切割线的位置，那么在下移的过程中不会再给硅晶棒料造成偏摆，保证硅晶棒料的有效夹紧。最后，切割机构1中的上压紧机构10收回，由环形线锯切割单元11进行切割工作，完成硅晶棒料的加工。在本方案中，上压紧机构10的设置能够保证硅晶棒料在使用浮动支撑机构3向上的托持时，硅晶棒料夹持稳定可靠，不会出现位置偏移，切割精度高、质量好。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。