工件水平调心机构及水平调心方法、工件截断设备与流程

本发明涉及工件加工技术领域，特别是涉及工件水平调心机构及水平调心方法、工件截断设备。

背景技术：

线切割技术是目前较先进的加工技术，原理是通过高速运动的切割线对待加工的工件进行摩擦，从而达到切割的目的。在对工件的切割过程中，切割线通过切割轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工的工件通过工作台的移动实现工件的进给，在压力泵的作用下，装配在设备上的冷却水自动喷洒装置将冷却水喷洒至切割线和待切割工件的切切割部位，由切割线的往复运动以对待切割工件进行切割，线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片以及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。

以单晶硅棒截断而言，在现有技术中，是将待切割的单晶硅棒放置于承载台上，由切割单元对所述承载台上承载的单晶硅棒进行切割，以将长的整个全单晶硅棒截断形成较短的多段单晶硅棒。在实际生产工艺中，单晶硅棒并不是等径的圆柱状或方柱状，而是一头大一头小(类似常见的粉笔的形状)或其他类型。若将待切割的单晶硅棒放在承载台上时，由于承载台在初始状态下一般是水平设置的，因此，待切割的单晶硅棒的轴心并非是水平的，若在轴心为非水平的状态下直接就利用切割单元对待切割的单晶硅棒进行切割的话，那么单晶硅棒的切割断面就可能是斜的(切割断面与轴心不是垂直的)，不符合单晶硅棒的加工要求，影响切割效果，影响截断后的各个单晶硅棒区段的后续工艺，降低了工件的切割质量和良品率。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种工件水平调心机构及水平调心方法、工件截断设备，用于解决现有工件截断工艺中缺乏对待切割工件进行相应的轴心水平调整而使得待切割工件因不能确保轴心水平以致切割断面与轴心不是垂直关系，不符合加工要求并影响切割效果及后续工艺等技术问题。

为实现上述目的及其他，本发明在一方面提供一种工件水平调心机构，包括：

转动支点结构，位于用于承载待切割工件的工件承载台的下方，作为所述工件承载台转动的转动支点；

转动驱动机构，位于所述工件承载台的下方，用于驱动所述工件承载台绕着所述转动支点结构作转动以调整所述待切割工件的轴心水平度；以及

水平检测装置，用于检测所述待切割工件的轴心水平度。

本发明所提供的工件水平调心机构，包括转动支点结构、转动驱动机构、以及水平检测装置，在水平检测装置检测到工件承载台所承载的工件的轴心处于非水平状态时，即可利用转动驱动机构驱动工件承载台绕着转动支点结构作转动以调整工件的轴心的水平度，确保工件的轴心为水平状态。相对于现有技术，具有机构简单、操作便利等优点。

可选地，所述转动支点结构包括：转动支座和与所述转动支座转动连接的转动连接块，所述转动连接块固设于所述工件承载台的下方。

可选地，所述转动支座上设有转动安装孔，所述转动连接块设有转动连接孔，利用转动轴穿设所述转动连接块的所述连接孔并对应安装于所述转动支座的所述安装孔内。

可选地，所述转动驱动机构包括：顶触件，用于顶触于所述工件承载台；驱动电机，与所述顶触件连接，用于驱动所述顶触件作动以利用所述顶触件顶触并驱动所述工件承载台绕着所述转动支点结构作转动。

可选地，所述转动驱动机构还包括：限位件，设于所述工件承载台的底部且对应于所述顶触件。

可选地，所述工件水平调心机构还包括邻设于所述转动驱动机构的偏移限位机构，包括：限位舌，凸设于所述工件承载台的底部；限位安装板，设有并列的一对限位导轮；所述限位舌夹设于所述一对限位导轮之间。

可选地，所述水平检测装置包括：第一接触式测量仪，用于测量所述工件承载台或所述待切割工件在第一测量位置处的水平数据；第二接触式测量仪，用于测量所述工件承载台或所述待切割工件在第二测量位置处的水平数据。

本发明在另一方面提供一种应用于上述的工件水平调心机构的工件水平调心方法，包括：检测工件承载台上所承载的待切割工件的轴心水平度；在检测得到所述待切割工件的轴心水平度为非水平状态的情形下，作动转动驱动机构，驱动所述工件承载台绕着转动支点结构作转动，将所述待切割工件的轴心水平度调整为水平状态。

本发明在再一方面提供一种工件截断设备，包括：机座；设于所述机座上、用于承载待切割工件的工件承载台；如前所述的工件水平调心机构；工件线切割装置，设于所述机座上且可升降地设于所述工件承载台的上方，用于对通过所述工件水平调心机构水平调心后的所述待切割工件进行切割截断作业。

可选地，所述工件线切割装置包括：固定设于所述机座上的多个固定式线切割单元或者滑动设于所述机座上的单个滑动式线切割单元。

本发明所提供的工件截断设备，特别配置了工件水平调心机构，以利用该工件水平调心机构来调整工件的轴心的水平度以确保工件的轴心为水平状态，如此，再利用工件线切割装置对通过工件水平调心机构水平调心后的所述待切割工件进行切割截断作业，确保被截断后的工件截面的切割效果符合工件加工要求(工件经切割后的切割断面与轴心保持垂直关系)，符合加工要求并提高了工件的切割质量和良品率。

附图说明

图1为本发明工件水平调心机构在一实施方式中的正视图。

图2为本发明工件水平调心机构在一实施方式中的斜俯视图。

图3为本发明工件水平调心机构在一实施方式中的斜仰视图。

图4为图1的A-A剖面示意图。

图5为图1的B-B剖面示意图。

图6为图1的C-C剖面示意图。

图7为本发明工件截断设备在第一实施例中的结构示意图。

图8为图7的正视图。

图9为图7在一种状态下的侧视图。

图10为图7在另一种状态下的侧视图。

图11为本发明工件截断设备在第二实施例中的结构示意图。

图12为图11在一种状态下的侧视图。

图13为图11在另一种状态下的侧视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图6，显示了本发明工件水平调心机构在一实施方式中的结构示意图。需说明的是，本发明中的工件水平调心机构是用于对带切割工件进行轴心的水平调整，该待切割工件是以单晶硅棒为例进行说明的，但并不以此为限，该待切割工件还可以是例如：多晶硅棒、蓝宝石硅棒、硅锭方体等。本发明工件水平调心机构在检测到工件承载台所承载的待切割工件的轴心处于非水平状态时，即可驱动工件承载台以某一转动支点作转动，从而调整工件承载台上待切割工件的轴心水平度，并最终使得待切割工件的轴心调整为水平状态。

如图1所示，本发明所提供的工件水平调心机构，包括：转动支点结构11、转动驱动机构13、偏移限位机构15、以及水平检测装置17。

以下对本发明工件水平调心机构进行详细说明。

转动支点结构11，位于用于承载待切割工件9的工件承载台21的下方，作为工件承载台21转动的转动支点。请再参阅图4，其为图1的A-A剖面示意图。结合图1和图4，转动支点结构11更进一步包括：转动支座111和与转动支座111转动连接的转动连接块115。转动支座111为固定设置(例如固定设置于工件截断设备的机座上)，在实际应用中，转动支座111分为左右设置的两个分支座112、113，两个分支座112、113上均设有转动安装孔。转动连接块115固设于工件承载台21的下方，进一步地，在转动连接块115上也设有转动连接孔，如此，利用转动轴117穿设转动连接块115的连接孔并对应安装于转动支座111的安装孔内，当然，并不以此为限，也可采用其他实施方式，例如，在转动连接块的相对两端固接(例如、螺接、焊接或者一体成型)有对应于转动支座111的安装孔的转动轴。

转动驱动机构13，位于工件承载台21的下方，用于驱动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动以调整所述待切割工件的轴心水平度。请再参阅图5，其为图1的B-B剖面示意图。结合图1和图5，转动驱动机构13具体包括：驱动支架131，设于驱动支架131上的顶触件132和驱动电机133、以及限位件134。驱动支架131为固定设置(例如固定设置于工件截断设备的机座上)，顶触件132设于驱动支架131上且受驱动电机133控制而作动以顶触于工件承载台21，工件承载台21在顶触件132因作动并顶触作用下而绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)，限位件134设于工件承载台21的底部且对应于顶触件132。在本实施例中：顶触件132优选为偏心轮或凸轮，偏心轮或凸轮132通过转轴与驱动电机133相连，偏心轮或凸轮132的轮缘顶触于工件承载台21的底部。限位件134中设有限位凹槽，该限位凹槽呈ㄇ型，其槽宽是与偏心轮或凸轮132的厚度相适配以提供偏心轮或凸轮132轮缘嵌入其间。当然，选用偏心轮或凸轮132作为顶触件仅为优选实例，但并不以此为限，在其他实施例中，顶触件132也可选用其他型态的部件，例如可上下伸缩的顶杆。

对于上述转动驱动机构13，其进一步的改进还可包括：首先，转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离以及偏心轮或凸轮132的型态。一方面，在偏心轮或凸轮132一定的情形下，要获得相同的(工件承载台21的)转动幅度，偏心轮或凸轮132所需的变化幅度是与转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离呈正相关：若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较近，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较小；若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较远，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较大。另一方面，在转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离一定的情形下，偏心轮或凸轮132的型态(例如尺寸、转轴与轮缘的最小距离和最大距离等)也会影响工件承载台21的转动幅度。另外，为使得能更精确地控制偏心轮或凸轮132以决定工件承载台21的转动幅度，驱动电机133优选地采用的是伺服电机。伺服电机具备精密的位置及速度控制功能，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。当然，在其他实施例中，驱动电机133也可采用步进电机。

偏移限位机构15邻设于转动驱动机构13，用于限制工件承载台21在绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)时于水平(左右)方向上出现偏移。请再参阅图6，其为图1的C-C剖面示意图。结合图1和图6，在本实施例中，偏移限位机构15包括：限位舌151，凸设于工件承载台21的底部。限位安装板153，为固定设置(例如固定设置于工件截断设备的机座上)。在限位安装板153的水平(左右)方向上设有并列的一对限位导轮155，这一对限位导轮155之间留设有与限位舌151对应的限位空间。在实际应用中，优选地，所述限位空间的宽度(即，这一对限位导轮155的间隙)与限位舌151的宽度一致，当限位舌151夹设于这一对限位导轮155之间，限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小)。如此，一方面，确保了限位舌151能跟随着工件承载台21(工件承载台21绕着转动支点结构11作转动)而相对这一对限位导轮155作上下运动，虽然，这一对限位导轮155与限位舌151之间的间隙很小或基本没有间隙而相互接触，但由于限位导轮155本身仍可具有自转功能，因此，限位导轮155在限位舌151上下运动时能被带动自转使得限位导轮155本身不会阻碍到限位舌151上下运动的顺畅性。但，在另一方面，由于这一对限位导轮155的限制(限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小))，限位舌151无法左右偏移，进而限制了工件承载台21在左右方向上的偏移。

需说明的是，在上述偏移限位机构15中，采用了限位舌151和限位导轮155的组合，但并不以此为限，只要能起到限制工件承载台21在左右方向上的偏移，则偏移限位机构15的组成部件及其型态构造可作不同的变化。例如：在一种可选情形中，偏移限位机构主要包括有限位舌和用于夹设限位舌的限位夹具，所述限位舌上设有凸点，所述限位夹具上设有与所述凸点对应的凹槽。在另一种可选情形中，偏移限位机构主要包括有限位舌和用于夹设限位舌的限位夹具，所述限位舌上设有凹槽，所述限位夹具上设有与所述凹槽对应的凸点。

水平检测装置用于检测待切割工件9的轴心水平度。进一步地，水平检测装置包括有第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173。第一接触式测量仪171用于测量工件承载台21或待切割工件9在第一测量位置处的水平数据，第二接触式测量仪173用于测量工件承载台21或待切割工件9在第二测量位置处的水平数据。在本实施例中，第一接触式测量仪171对应于转动支点结构11，用于测量待切割工件9在转动支点结构11处的顶点的第一高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。第二接触式测量仪173对应于转动驱动机构13，用于测量待切割工件9在转动驱动机构13处的顶点的第二高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。后续，即可综合第一接触式测量仪171所测得的第一高度数据和第一接触式测量仪171所测得的第二高度数据而计算得出工件承载台21在转动驱动机构13处的调整量，并利用转动驱动机构13根据所述调整量作动以带动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动，完成水平调心，使得待切割工件9的轴心调整为水平状态。

由上可知，本发明所提供的工件水平调心机构，包括转动支点结构、转动驱动机构、以及水平检测装置，在水平检测装置检测到工件承载台所承载的工件的轴心处于非水平状态时，即可利用转动驱动机构驱动工件承载台绕着转动支点结构作转动以调整工件的轴心的水平度，确保工件的轴心为水平状态。相对于现有技术，具有机构简单、操作便利等优点。

本发明在另一方面提供了一种工件水平调心方法，应用于如前所述的工件水平调心机构中。请结合图1至图6，本发明工件水平调心方法，至少包括以下步骤：

步骤1，将待切割工件9(例如为单晶硅棒)放置于工件承载台21上。在初始状态下，工件承载台21为水平设置。

步骤2，由水平检测装置检测待切割工件9的轴心水平度。水平检测装置包括对应于转动支点结构11处的第一接触式测量仪171和对应于转动驱动机构13处的第二接触式测量仪173。在实际应用中，将第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173下降，在第一接触式测量仪171接触到待切割工件9后测得待切割工件9在转动支点结构11处的顶点的第一高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)，在第二接触式测量仪173接触到待切割工件9后测得待切割工件9在转动驱动机构13处的顶点的第二高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)，将第一接触式测量仪171测得的第一高度数据和第二接触式测量仪173测得的第二高度数据反馈给转动驱动机构13中的驱动电机133(例如伺服电机)，之后，将第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173上升回复原位。

步骤3，转动驱动机构13中的驱动电机133根据水平检测装置获得的测量数据而驱动顶触件132作动以利用顶触件132顶触并驱动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动以调整待切割工件9的轴心水平度。对于单晶硅棒而言，在现有的工艺条件下，其并非是出首尾等径的规整的圆柱体，而是有一定锥度的圆柱体。假设，作为待切割工件9的单晶硅棒对应于转动支点结构11处的是宽径部分而对应于转动驱动机构13处的是窄径部分，这样，单晶硅棒中对应于转动支点结构11处的顶点和转动驱动机构13处的顶点之间的高度差即为第一高度数据与第二高度数据之差H，如此，相对于单晶硅棒的轴心而言，其两位置处的轴心高度差即为H/2，因此，驱动电机133驱动工件承载台21绕着转动支点结构11向上抬升H/2高度，即可将单晶硅棒的轴心调整为水平状态。上述是以非等径的单晶硅棒为例进行说明的，若待切割工件9为等径圆柱体或首尾一致的规则形态(例如，首尾一致的硅锭方体)则操作更为简单，等径的待切割工件对应于转动支点结构11处的顶点和转动驱动机构13处的顶点之间的高度差为第一接触式测量仪171所得的第一高度数据与第二接触式测量仪173所得的第二高度数据之差H，如此，相对于该等径的带切割工件的轴心而言，其两位置处的轴心高度差即为H，因此，驱动电机133驱动工件承载台21绕着转动支点结构11向上抬升H高度，即可将该等径的单晶硅棒的轴心调整为水平状态。

另外，在步骤3中，在转动驱动机构13驱动工件承载台21绕着所述转动支点结构作转动时，偏移限位机构15中的一对限位导轮155可确保工件承载台21只进行升降运动而不会发生左右偏移。

在初次调整后，必要时，可再次重复步骤2和步骤3，即，将第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173下降再次进行测量，以判定待切割工件9的轴心是否处于水平状态来确定是否调整到位，若判定得到待切割工件9的轴心仍处于非水平状态，则利用转动驱动机构13进行再次的水平调心，直至调整到位。

请参阅图7至图9，其显示了本发明工件截断设备的在第一实施例中的结构示意图，其中，图7为本发明工件截断设备在第一实施例中的结构示意图，图8为图7的正视图，图9为图7的侧视图。结合图7至图9，本发明工件截断设备，包括：机座20、工件承载台21、工件水平调心机构、以及工件线切割装置22。

工件承载台21，设于机座20上，用于承载待切割工件9(例如单晶硅棒)。较佳地，工件承载台21能驱动待切割工件9沿着待切割工件9的长度方向进行输送。具体地，工件承载台21上设置有用于承载待切割工件9并驱动切割后的多段工件截段沿长度方向进行输送的滚轮组件以及用于驱动所述滚轮组件滚动的电机组件，所述滚轮组件根据切割的工件截段而划分为多个滚轮组件区段211(如图8所示，所述滚轮组件克例如划分为五个滚轮组件区段，可分别标识为211a、211b、211c、211d、211e)，每一个滚轮组件区段211内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴213相连的两个滚轮212(如图9所示)。所述电机组件包括多个控制电机，每一个所述滚轮对对应一个所述控制电机或者同属于一个滚轮组件区段211中的多个滚轮对共用一个所述控制电机。当待切割工件9被切割为多段工件截段91后，每一个滚轮组件区段211中的每一个所述滚轮对在对应的所述控制电机驱动下进行滚动，以驱动该滚轮组件区段211中的工件截段沿着工件截段的长度进行输送，以此实现多段工件截段91进行依序卸料。

请结合前述的图1至图6，工件水平调心机构进一步包括：转动支点结构11、转动驱动机构13、偏移限位机构15、以及水平检测装置17。

转动支点结构11，位于工件承载台21的下方，作为工件承载台21转动的转动支点。转动支点结构11可细化为：转动支座111和与转动支座111转动连接的转动连接块115。转动支座111为固定设置(例如固定设置于机座20上)，分为左右设置的两个分支座112、113，两个分支座112、113上均设有转动安装孔。转动连接块115固设于工件承载台21的下方，进一步地，在转动连接块115上也设有转动连接孔，如此，利用转动轴117穿设转动连接块115的连接孔并对应安装于转动支座111的安装孔内，当然，并不以此为限，也可采用其他实施方式，例如，在转动连接块的相对两端固接(例如、螺接、焊接或者一体成型)有对应于转动支座111的安装孔的转动轴。

转动驱动机构13，位于工件承载台21的下方，用于驱动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动以调整待切割工件9的轴心水平度。转动驱动机构13具体包括：驱动支架131，设于驱动支架131上的顶触件132和驱动电机133、以及限位件134。驱动支架131为固定设置(例如固定设置于机座20上)，顶触件132设于驱动支架131上且受驱动电机133控制而作动以顶触于工件承载台21，工件承载台21在顶触件132因作动并顶触作用下而绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)，限位件134设于工件承载台21的底部且对应于顶触件132。在该第一实施例中：顶触件132优选为偏心轮或凸轮，偏心轮或凸轮132通过转轴与驱动电机133相连，偏心轮或凸轮132的轮缘顶触于工件承载台21的底部。限位件134中设有限位凹槽，该限位凹槽呈ㄇ型，其槽宽是与偏心轮或凸轮132的厚度相适配以提供偏心轮或凸轮132轮缘嵌入其间。当然，选用偏心轮或凸轮132作为顶触件仅为优选实例，但并不以此为限，在其他实施例中，顶触件132也可选用其他型态的部件，例如可上下伸缩的顶杆。

对于上述转动驱动机构13，其进一步的改进还可包括：首先，转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离以及偏心轮或凸轮132的型态。一方面，在偏心轮或凸轮132一定的情形下，要获得相同的(工件承载台21的)转动幅度，偏心轮或凸轮132所需的变化幅度是与转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离呈正相关：若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较近，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较小；若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较远，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较大。另一方面，在转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离一定的情形下，偏心轮或凸轮132的型态(例如尺寸、转轴与轮缘的最小距离和最大距离等)也会影响工件承载台21的转动幅度。另外，为使得能更精确地控制偏心轮或凸轮132以决定工件承载台21的转动幅度，驱动电机133优选地采用的是伺服电机。伺服电机具备精密的位置及速度控制功能，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。当然，在其他实施例中，驱动电机133也可采用步进电机。

偏移限位机构15邻设于转动驱动机构13，用于限制工件承载台21在绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)时于水平(左右)方向上出现偏移。在该第一实施例中，偏移限位机构15包括：限位舌151，凸设于工件承载台21的底部。限位安装板153，为固定设置(例如固定设置于机座20上)。在限位安装板153的水平(左右)方向上设有并列的一对限位导轮155，这一对限位导轮155之间留设有与限位舌151对应的限位空间。在实际应用中，优选地，所述限位空间的宽度(即，这一对限位导轮155的间隙)与限位舌151的宽度一致，当限位舌151夹设于这一对限位导轮155之间，限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小)。如此，一方面，确保了限位舌151能跟随着工件承载台21(工件承载台21绕着转动支点结构11作转动)而相对这一对限位导轮155作上下运动，虽然，这一对限位导轮155与限位舌151之间的间隙很小或基本没有间隙而相互接触，但由于限位导轮155本身仍可具有自转功能，因此，限位导轮155在限位舌151上下运动时能被带动自转使得限位导轮155本身不会阻碍到限位舌151上下运动的顺畅性。但，在另一方面，由于这一对限位导轮155的限制(限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小))，限位舌151无法左右偏移，进而限制了工件承载台21在左右方向上的偏移。

水平检测装置用于检测待切割工件9的轴心水平度。进一步地，水平检测装置包括有第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173。第一接触式测量仪171用于测量工件承载台21或待切割工件9在第一测量位置处的水平数据，第二接触式测量仪173用于测量工件承载台21或待切割工件9在第二测量位置处的水平数据。在该第一实施例中，第一接触式测量仪171对应于转动支点结构11，用于测量待切割工件9在转动支点结构11处的顶点的第一高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。第二接触式测量仪173对应于转动驱动机构13，用于测量待切割工件9在转动驱动机构13处的顶点的第二高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。后续，即可综合第一接触式测量仪171所测得的第一高度数据和第一接触式测量仪171所测得的第二高度数据而计算得出工件承载台21在转动驱动机构13处的调整量，并利用转动驱动机构13根据所述调整量作动以带动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动，完成水平调心，使得待切割工件9的轴心调整为水平状态。

工件线切割装置22，设于机座20上且可升降地设于工件承载台21的上方，用于对通过工件水平调心机构水平调心后的待切割工件9进行切割截断作业。在该第一实施例中，工件线切割装置22包括固定设于机座20上的多个固定式线切割单元221。

多个固定式线切割单元221固定设于位于机座20上的切割机架222上且通过升降机构可升降地设于工件承载台21的上方，用于将待切割工件9切割为多段工件截段91。多个固定式线切割单元221在升降机构的控制下同步下降至工件承载台21并同时待切割工件9进行切割以将待切割工件9切割为多段工件截段91(如图8所示，利用本发明工件截断设备将待切割工件9切割为五段工件截段，可分别标识为91a、91b、91c、91d、91e)，切割后的多段工件截段91再通过工件承载台21进行依序卸料。

如图9所示，固定式线切割单元221包括设于切割机架222上且传动连接于升降机构的切割支架224以及对称设置于所述切割支架224底部的两个切割轮223，两个切割轮223之间设有切割线225。进一步地，切割支架224包括设于切割机架222且传动连接于升降机构的水平框架以及对称设置于所述水平框架底部的两个竖直框架，切割轮223设于所述竖直框架上。优选地，两个所述竖直框架分别设于所述水平框架的底部两端，所述水平框架与两个所述竖直框架拼接形成倒凹字型支架。优选地：多个固定式线切割单元221沿着工件承载台20间隔排列，相邻两个固定式线切割单元221之间的间距可根据工件切割要求而定；工件线切割装置22中的切割线为连续的，工件线切割装置22中还包括有导线轮和/或张力轮，导线轮和/或张力轮设置于切割支架224上(例如设置于水平框架的顶部)；多个固定式线切割单元221中，位于最前列的第一个固定式线切割单元221独立于其他固定式线切割单元221，用于进行工件头部取样片。

本发明的工件截断设备还包括工件压制件23，工件压制件23包括通过一压紧气缸而可升降地设于固定式线切割单元221的所述切割支架224上的升降块(杆)231以及对称设于升降块(杆)231上的用于压制待切割工件9的两个压制板233。结合图10所示，当升降机构驱动固定式线切割单元221下降时，两个压制板233共同压制待切割工件9，将待切割工件9压持稳定，以防止待切割工件9在切割时发生移动。

优选地，机座20上的切割机架222的相对两侧分别设有滑槽，多个固定式线切割单元221之间通过连杆而相互连接，所述连杆可以在升降机构驱动下而带动多个固定式线切割单元221进行升降运动，进而驱动多个固定式线切割单元221对待切割工件9进行切割。

以下介绍应用上述第一实施例中的工件截断设备的工件截断方法，包括：

步骤S11：将待切割工件(例如单晶硅棒)输送至工件截断设备的工件承载台上；

步骤S13：通过轴心调节机构将工件承载台承载的待切割工件的轴心调成水平状态；

步骤S15：同步下降多个固定式线切割单元，同时对工件承载台上的待切割工件进行切割以将待切割工件切割为多段工件截段(例如多段单晶硅棒截段)；

步骤S17：由工件承载台将切割后的多段工件截段依序运离出去。

优选地，在同步下降多个固定式线切割单元之前，还包括：下降多个所述线切割单元中位于最前列的第一个线切割单元，由第一个所述线切割单元切割所述工件的头部以进行工件头部取样片。

在上述步骤S11中，将待切割工件输送至工件截断设备的工件承载台上，包括：步骤S111：将待切割工件放置于滚轮组件上；步骤S113：通过电机组件控制滚轮组件滚动以驱动待切割工件沿着所述工件的长度反向进行输送；步骤S115：待切割工件输送到位后，通过电机组件控制滚轮组件停止滚动。

在上述步骤S13中，通过轴心调节机构将工件承载台承载的待切割工件的轴心调成水平状态，包括：步骤S131：由水平检测装置中的第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173分别测量的待切割工件9在对应位置处的第一高度数据和第二高度数据，获得待切割工件9当前的轴心水平度；步骤S133：转动驱动机构13中的驱动电机133根据水平检测装置获得的测量数据而驱动顶触件132作动以利用顶触件132顶触并驱动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动以调整待切割工件9的轴心水平度；重复上述步骤S131和S133，通过反复的测量和调整，最终将待切割工件9的轴心水平度调整为水平状态。

在上述步骤S15中，同步下降多个固定式线切割单元，同时对工件承载台上的待切割工件进行切割以将待切割工件切割为多段工件截段，包括：步骤S151：在工件承载台上通过升降机构可升降地设置多个线切割单元；步骤S153：将多个线切割单元通过连杆而相互连接，将连杆传动连接于升降机构上；步骤S155：通过升降机构控制连杆向下移动，进而驱动多个固定式线切割单元同步下降，同时对工件承载台上的待切割工件进行切割以将待切割工件切割为多段工件截段。

在上述步骤S17中，由工件承载台将切割后的多段工件截段依序运离出去，包括：步骤S171：将电机组件分为多个控制电机，将滚轮组件划分为与切割后的多段工件截段的数量对应的多个滚轮组件区段，每一个滚轮对对应一个控制电机或者同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个控制电机；步骤S173：启动最接近卸货区的第一段工件截段所对应的第一个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制第一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动第一段工件截段朝向卸货区输送以进行卸料；步骤S175：当第一段工件截段输送后与相邻的第二段工件截段达到一安全距离之后，启动与第二段工件截段对应的第二个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制第二个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动第二段工件截段输送至卸货区进行卸料；步骤S177：重复上述步骤，即，当前一段工件截段输送后与相邻的后一段工件截段达到一安全距离之后，启动与后一段工件截段对应的后一个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制后一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动后一段工件截段输送至卸货区进行卸料，直至将最后一段工件截段输送至卸货区进行卸料。

本发明工件截断设备，包括：机座、工件承载台、工件水平调心机构、以及工件线切割装置，其中，工件线切割装置包括固定设于机座上的多个固定式线切割单元，如此，利用工件水平调心机构可将工件承载台所承载的待切割工件的轴心水平度调整为水平状态，并通过多个固定式线切割单元同时对轴心水平调整后的待切割工件进行切割以将待切割工件切割为多段工件截段。本发明工件截断设备，由于采用了工件水平调心机构，能确保待切割工件的轴心为水平状态且使得切割后的各段工件截段的切割断面均与轴心相垂直，符合工件加工要求，提高了工件的切割质量和良品率。另外，本发明工件截断设备中的工件线切割装置包括固定设于机座上的多个固定式线切割单元，通过多个固定式线切割单元的同时作业，在一次切割中即将整个待切割工件切割为多段工件截段，提升了工件截断的工作效率。

请参阅图11至图12，其显示了本发明工件截断设备的在第二实施例中的结构示意图，其中，图11为本发明工件截断设备在第一实施例中的结构示意图，图12为图11的侧视图。结合图11和图12，本发明工件截断设备，包括：机座20、工件承载台21、工件水平调心机构、以及工件线切割装置32。

工件承载台21，设于机座20上，用于承载待切割工件9(例如单晶硅棒)。较佳地，工件承载台21能驱动待切割工件9沿着待切割工件9的长度方向进行输送。具体地，工件承载台21上设置有用于承载待切割工件9并驱动切割后的多段工件截段沿长度方向进行输送的滚轮组件以及用于驱动所述滚轮组件滚动的电机组件，所述滚轮组件根据切割的工件截段而划分为多个滚轮组件区段211，每一个滚轮组件区段211内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴213相连的两个滚轮212(如图12所示)。所述电机组件包括多个控制电机，每一个所述滚轮对对应一个所述控制电机或者同属于一个滚轮组件区段211中的多个滚轮对共用一个所述控制电机。当待切割工件9被切割为多段工件截段91后，每一个滚轮组件区段211中的每一个所述滚轮对在对应的所述控制电机驱动下进行滚动，以驱动该滚轮组件区段211中的工件截段沿着工件截段的长度进行输送，以此实现多段工件截段91进行依序卸料。

请参看前述的图1至图6，工件水平调心机构进一步包括：转动支点结构11、转动驱动机构13、偏移限位机构15、以及水平检测装置17。

转动支点结构11，位于工件承载台21的下方，作为工件承载台21转动的转动支点。转动支点结构11可细化为：转动支座111和与转动支座111转动连接的转动连接块115。转动支座111为固定设置(例如固定设置于机座20上)，分为左右设置的两个分支座112、113，两个分支座112、113上均设有转动安装孔。转动连接块115固设于工件承载台21的下方，进一步地，在转动连接块115上也设有转动连接孔，如此，利用转动轴117穿设转动连接块115的连接孔并对应安装于转动支座111的安装孔内，当然，并不以此为限，也可采用其他实施方式，例如，在转动连接块的相对两端固接(例如、螺接、焊接或者一体成型)有对应于转动支座111的安装孔的转动轴。

转动驱动机构13，位于工件承载台21的下方，用于驱动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动以调整待切割工件9的轴心水平度。转动驱动机构13具体包括：驱动支架131，设于驱动支架131上的顶触件132和驱动电机133、以及限位件134。驱动支架131为固定设置(例如固定设置于机座20上)，顶触件132设于驱动支架131上且受驱动电机133控制而作动以顶触于工件承载台21，工件承载台21在顶触件132因作动并顶触作用下而绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)，限位件134设于工件承载台21的底部且对应于顶触件132。在该第二实施例中：顶触件132优选为偏心轮或凸轮，偏心轮或凸轮132通过转轴与驱动电机133相连，偏心轮或凸轮132的轮缘顶触于工件承载台21的底部。限位件134中设有限位凹槽，该限位凹槽呈ㄇ型，其槽宽是与偏心轮或凸轮132的厚度相适配以提供偏心轮或凸轮132轮缘嵌入其间。当然，选用偏心轮或凸轮132作为顶触件仅为优选实例，但并不以此为限，在其他实施例中，顶触件132也可选用其他型态的部件，例如可上下伸缩的顶杆。

对于上述转动驱动机构13，其进一步的改进还可包括：首先，转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离以及偏心轮或凸轮132的型态。一方面，在偏心轮或凸轮132一定的情形下，要获得相同的(工件承载台21的)转动幅度，偏心轮或凸轮132所需的变化幅度是与转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离呈正相关：若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较近，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较小；若转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离较远，则偏心轮或凸轮132所需的变化幅度也较大。另一方面，在转动驱动机构13与转动支点结构11的设置距离一定的情形下，偏心轮或凸轮132的型态(例如尺寸、转轴与轮缘的最小距离和最大距离等)也会影响工件承载台21的转动幅度。另外，为使得能更精确地控制偏心轮或凸轮132以决定工件承载台21的转动幅度，驱动电机133优选地采用的是伺服电机。伺服电机具备精密的位置及速度控制功能，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。当然，在其他实施例中，驱动电机133也可采用步进电机。

偏移限位机构15邻设于转动驱动机构13，用于限制工件承载台21在绕着转动支点结构11作转动(上下偏动)时于水平(左右)方向上出现偏移。在该第二实施例中，偏移限位机构15包括：限位舌151，凸设于工件承载台21的底部。限位安装板153，为固定设置(例如固定设置于机座20上)。在限位安装板153的水平(左右)方向上设有并列的一对限位导轮155，这一对限位导轮155之间留设有与限位舌151对应的限位空间。在实际应用中，优选地，所述限位空间的宽度(即，这一对限位导轮155的间隙)与限位舌151的宽度一致，当限位舌151夹设于这一对限位导轮155之间，限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小)。如此，一方面，确保了限位舌151能跟随着工件承载台21(工件承载台21绕着转动支点结构11作转动)而相对这一对限位导轮155作上下运动，虽然，这一对限位导轮155与限位舌151之间的间隙很小或基本没有间隙而相互接触，但由于限位导轮155本身仍可具有自转功能，因此，限位导轮155在限位舌151上下运动时能被带动自转使得限位导轮155本身不会阻碍到限位舌151上下运动的顺畅性。但，在另一方面，由于这一对限位导轮155的限制(限位舌151的相对两边是滑触于这一对限位导轮155的轮缘(或限位舌151的相对两边与这一对限位导轮155的轮缘之间的间隙足够小))，限位舌151无法左右偏移，进而限制了工件承载台21在左右方向上的偏移。

水平检测装置用于检测待切割工件9的轴心水平度。进一步地，水平检测装置包括有第一接触式测量仪171和第二接触式测量仪173。第一接触式测量仪171用于测量工件承载台21或待切割工件9在第一测量位置处的水平数据，第二接触式测量仪173用于测量工件承载台21或待切割工件9在第二测量位置处的水平数据。在该第二实施例中，第一接触式测量仪171对应于转动支点结构11，用于测量待切割工件9在转动支点结构11处的顶点的第一高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。第二接触式测量仪173对应于转动驱动机构13，用于测量待切割工件9在转动驱动机构13处的顶点的第二高度数据(可以是绝对高度也可以是相对于工件承载台21的相对高度)。后续，即可综合第一接触式测量仪171所测得的第一高度数据和第一接触式测量仪171所测得的第二高度数据而计算得出工件承载台21在转动驱动机构13处的调整量，并利用转动驱动机构13根据所述调整量作动以带动工件承载台21绕着转动支点结构11作转动，完成水平调心，使得待切割工件9的轴心调整为水平状态。

工件线切割装置32，设于机座20上且可升降地设于工件承载台21的上方，用于对通过工件水平调心机构水平调心后的待切割工件9进行切割截断作业。在该第二实施例中，工件线切割装置32包括滑动设于机座20上的单个滑动式线切割单元321。

滑动式线切割单元321包括：移动切割架322，沿着工件承载台21滑设于机座20；单段线切割结构323，设于移动切割架322且通过一升降机构可升降地设于工件承载台21的上方，用于将待切割工件9切割进行单段截断，获得符合工件规格的单段工件截段91。优选地，滑动式线切割单元321上还配置有测距单元，用于测量移动切割架322沿着工件承载台21的滑移距离。

继续参阅图12，单段线切割结构323进一步包括设于移动切割架322且传动连接于升降机构的切割支架324以及对称设置于所述切割支架324底部的两个切割轮325，两个切割轮325之间设有切割线326。进一步地，所述切割支架324包括设于移动切割架322且传动连接于升降机构的水平框架以及对称设置于所述水平框架底部的两个竖直框架，切割轮325设于所述竖直框架上。优选地，两个所述竖直框架分别设于所述水平框架的底部两端，所述水平框架与两个所述竖直框架拼接形成倒凹字型支架。另外，单段线切割结构323还包括设于切割支架324上、供切割线缠绕的导线轮和/或张力轮。

本发明的工件截断设备还包括工件压制件23，工件压制件23包括通过一压紧气缸而可升降地设于固定式线切割单元221的所述切割支架224上的升降块(杆)231以及对称设于升降块(杆)231上的用于压制待切割工件9的两个压制板233。结合图13所示，当升降机构驱动固定式线切割单元221下降时，两个压制板233共同压制待切割工件9，将待切割工件9压持稳定，以防止待切割工件9在切割时发生移动。

以下介绍应用上述第二实施例中的工件截断设备的工件截断方法，包括：

步骤S21：将待切割的工件(例如单晶硅棒)输送至工件承载台上。在步骤S21中，将待切割工件输送至工件承载台上，包括：步骤S211：将待切割工件放置于滚轮组件上；步骤S213：通过电机组件控制滚轮组件滚动以驱动待切割工件沿着所述工件的长度反向进行输送；步骤S215：待切割工件输送到位后，通过电机组件控制滚轮组件停止滚动。

步骤S23：通过轴心调节机构将工件承载台承载的待切割工件的轴心调成水平状态。在步骤S23中，通过轴心调节机构将工件承载台承载的待切割工件的轴心调成水平状态，包括：步骤S231：由水平检测装置中的第一接触式测量仪和第二接触式测量仪分别测量的待切割工件在对应位置处的第一高度数据和第二高度数据，获得待切割工件当前的轴心水平度；步骤S233：转动驱动机构中的驱动电机根据水平检测装置获得的测量数据而驱动顶触件作动以利用顶触件顶触并驱动工件承载台绕着转动支点结构作转动以调整待切割工件的轴心水平度；重复上述步骤S231和S233，通过反复的测量和调整，最终将待切割工件9的轴心水平度调整为水平状态。

步骤S25，利用滑动式线切割单元依序对待切割工件进行单段截断，形成多段工件截段(例如多段单晶硅棒截段)。在步骤S25中，进一步包括：步骤S251，驱动滑动式线切割单元中的移动切割架沿着工件承载台滑移直至到达与待切割工件的工件规格对应的位置；步骤S253，下移滑动式线切割单元中的单段线切割单元，将工件承载台上的待切割工件进行单段切割，获得符合工件规格的单段工件截段。重复上述步骤S251和步骤S253，通过多次的滑动位置和下降切割，最终将待切割工件截断为多段工件截段。

步骤S27，由工件承载台将切割后的多段工件截段依序运离出去。在上述步骤S27中，由工件承载台将切割后的多段工件截段依序运离出去，包括：步骤S271：将电机组件分为多个控制电机，将滚轮组件划分为与切割后的多段工件截段的数量对应的多个滚轮组件区段，每一个滚轮对对应一个控制电机或者同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个控制电机；步骤S273：启动最接近卸货区的第一段工件截段所对应的第一个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制第一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动第一段工件截段朝向卸货区输送以进行卸料；步骤S275：当第一段工件截段输送后与相邻的第二段工件截段达到一安全距离之后，启动与第二段工件截段对应的第二个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制第二个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动第二段工件截段输送至卸货区进行卸料；步骤S277：重复上述步骤，即，当前一段工件截段输送后与相邻的后一段工件截段达到一安全距离之后，启动与后一段工件截段对应的后一个滚轮组件区段内的全部控制电机，控制后一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动后一段工件截段输送至卸货区进行卸料，直至将最后一段工件截段输送至卸货区进行卸料。

本发明工件截断设备，包括：机座、工件承载台、工件水平调心机构、以及工件线切割装置，其中，工件线切割装置包括滑动设于机座上的单个滑动式线切割单元，如此，利用工件水平调心机构可将工件承载台所承载的待切割工件的轴心水平度调整为水平状态，并通过单个滑动式线切割单元在工作承载台上的定位滑移并对待切割工件切割进行单段切割以获得符合工件规格的单段工件截段。本发明工件截断设备，由于采用了工件水平调心机构，能确保待切割工件的轴心为水平状态且使得切割后的各段工件截段的切割断面均与轴心相垂直，符合工件加工要求，提高了工件的切割质量和良品率。另外，本发明工件截断设备中的工件线切割装置包括滑动设于机座上的单个滑动式线切割单元，通过将滑动式线切割单元在工件承载台上的滑移，能灵活调整切割位置，可以满足任一尺寸的工件截段的切割工作。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。