一种晶硅立式开方机及其使用方法与流程

本发明属于晶硅加工设备技术领域，具体地说涉及一种晶硅立式开方机及其使用方法。

背景技术：

晶硅是太阳能电池板的主要原料，晶硅需要经过截断以及切片等工艺才能制成晶硅薄片使用，在晶硅的加工过程中需要将硅棒进行晶线检测，切棱开方等操作，以往的设备只能对晶硅晶线检测后对一根硅棒进行切棱操作，效率较低，严重影响晶硅整个加工过程的速度提高，因此，实现多根晶硅同时进行的晶线检测和开方的自动化流水线作业对于晶硅的加工具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种晶硅立式开方机及其使用方法，能够有效的实现晶硅开方的自动化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种晶硅立式开方机，包括机身底座，所述机身底座上沿着晶硅的输送方向设置有上下料单元和切割单元，所述上下料单元包括回转工作台和位于回转工作台两侧的晶线检测装置，所述切割单元包括切割组件、绕线组件和起升装置，所述切割组件设置于回转工作台的上方与起升装置相连接以切割位于回转工作台上的晶硅，所述绕线组件设置在起升装置的两侧，位于回转工作台上的晶硅被输送至切割区，通过切割组件进行开方操作。

进一步，所述回转工作台上沿着晶硅的输送方向设置有上下料区和切割区，且其中心处设置有回转转轴，所述上下料区和切割区均设置有至少一组晶硅固定组件，且所述上下料区和切割区以回转转轴为对称轴对称设置，所述回转工作台的下方设置有第一回转电机以驱动回转工作台绕回转转轴旋转180度，实现上下料区和切割区位置互换。

进一步，所述上下料区和切割区均设置有四组晶硅固定组件，所述四组晶硅固定组件位于矩形的四个角上，所述晶硅固定组件包括用于支撑晶硅的固定块和锁紧气缸，所述固定块位于锁紧气缸的上方并与锁紧气缸间隙配合，所述锁紧气缸的活塞端固设有浮动球面，且其外围套设有回转轴承，通过旋转固定块对晶硅进行旋转，并通过调整固定块与水平面的夹角以调整晶硅处于竖直方向。

进一步，所述回转工作台的两侧对称的设置有晶线检测装置，所述晶线检测装置包括检测底座、检测支架和成对设置的夹爪，检测底座通过沿晶硅输送方向设置的纵向进给丝杠与机身底座滑动连接，检测支架位于检测底座上方，其通过与晶硅输送方向相垂直的横向进给丝杠与检测底座滑动连接，夹爪位于检测支架上，且两个夹爪相对设置以形成容纳晶硅的空间，两夹爪之间设置有晶线检测装置以对晶硅进行晶线检测。

进一步，所述切割区的上方设置有切割组件，所述切割组件与竖直设置的起升装置滑动连接，且所述起升装置的两侧设置有绕线组件与所述切割组件相配合。

进一步，所述切割组件包括线网框架和位于线网框架上垂直交错设置的经向轮组和纬向轮组，所述经向轮组和纬向轮组均平行于线网框架设置，且经向轮组和纬向轮组的数量相同且两者不位于同一平面内，所述经向轮组和纬向轮组分别由线网驱动装置驱动，所述线网框架的下方设置有导向轮组，其相邻的两侧面上设置有一进线轮和一出线轮，且所述进线轮和出线轮分别位于经向轮组和纬向轮组相邻的一端，切割线经过经向轮组、纬向轮组以及导向轮组形成多组井字切割线框同时切割多组晶硅。

进一步，所述起升装置包括竖直设置的起升框架和固定在起升框架上的升降组件，所述起升框架上沿着竖直方向平行的设置有两条导轨，升降组件包括升降驱动装置和滚珠丝杠，升降驱动装置的输出端与滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠设置在两个导轨之间并通过丝杠螺母与滑动底座固定连接以带动滑动底座产生竖直方向上的位移，所述滑动底座上固设有升降滑块，所述切割组件通过升降滑块与起升装置滑动连接。

进一步，所述绕线组件包括收线筒和放线筒，所述收线筒和放线筒沿着水平方向且平行于线网框架设置，且所述收线筒和放线筒位于起升装置的不同侧，所述收线筒和放线筒处均设置有绕线驱动装置和排线驱动装置。

进一步，所述回转工作台、晶线检测装置、切割组件、绕线组件和起升装置均通过数据传输线与位于起升装置处的控制箱相连接。

另，本发明还提供一种晶硅立式开方机的使用方法，包括如下步骤：

s1：晶硅的定位以及晶线检测

将待切割的晶硅放置在上下料区的晶硅固定组件上，通过锁紧气缸调整晶硅沿着竖直方向设置，第一回转电机驱动固定块转动以配合晶线检测装置对晶硅进行晶线检测；

s2：待晶硅的晶线检测完毕，回转工作台旋转180度，将待切割的晶硅输送至切割区，等待切割；

s3：开方操作

绕线驱动装置、排线驱动装置和起升装置启动，位于线网框架上的切割线产生水平方向和竖直方向的位移，对晶硅进行切边皮操作，完成晶硅的开方；

s4：下料操作

回转工作台旋转180度，将切割区已开方完毕的晶硅转至上下料区，进行下料操作，即可。

本发明的有益效果是：

1、切割组件包括垂直交错设置的经向轮组和纬向轮组，切割线经过切割组件形成4组井字形切割线框，优化了以往的开方操作，实现了两组对边的边皮的同时切割，一次性完成晶硅的开方操作，并且可同时对四组竖直设置的晶硅进行切边皮操作，极大的提高了晶硅的开方效率，对晶硅的加工具有深远影响。

2、回转工作台沿着晶硅的输送方向上设置有上下料区和切割区，且其中心处固定设置有回转转轴，第一回转电机驱动回转工作台绕回转转轴转动180度，将晶硅进行上下料并可将晶硅输送至切割区待切割。

3、晶线检测装置能够沿着晶硅的输送方向和垂直于晶硅的输送方向上滑动，沿着晶硅的输送方向上可对不同位置的晶硅进行检测，沿着垂直方向上滑动可为回转工作台让位，通过与夹爪配合可对不同直径的晶硅进行测量，适用范围广。

4、切割组件与起升装置相连接，通过升降驱动装置驱动切割组件产生竖直方向上的位移，与切割组件密切配合，有利于对竖直状态的晶硅进行开方操作。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是回转工作台的结构示意图；

图3是晶硅固定组件的结构示意图；

图4是晶线检测装置的结构示意图；

图5是切割组件的结构示意图；

图6是切割组件的另一结构示意图；

图7是起升装置的结构示意图；

图8是起升装置的另一结构示意图；

图9是绕线组件的结构示意图。

附图中：

1-机身底座；

2-回转工作台、201-回转转轴、202-晶硅固定组件、203-固定块、204-锁紧气缸、205-浮动球面、206-回转轴承、207-连接块；

3-晶线检测装置、301-检测底座、302-检测支架、303-夹爪、304-晶线检测装置；

4-切割组件、401-线网框架、402-进线轮、403-出线轮；

5-经向轮组、501-第一经向轮组、502-第二经向轮组、503-第三经向轮组、504-第四经向轮组；

6-纬向轮组、601-第一纬向轮组、602-第二纬向轮组、603-第三纬向轮组、604-第四纬向轮组；

7-导向轮组、701-第一导向轮、702-第二导向轮；

8-切割线；

9-起升装置、901-起升框架、902-导轨、903-滚珠丝杠、904-滑动底座、905-升降滑块；

10-绕线组件、1001-收线筒、1002-张力轮、1003-排线轮；

11-控制箱。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

实施例一：

参照图1，一种晶硅立式开方机，包括机身底座1，所述机身底座1上沿着晶硅的输送方向上设置有上下料单元和切割单元，所述上下料单元包括回转工作台2和位于回转工作台2两侧的晶硅检测装置3，所述切割单元包括切割组件4、绕线组件10和起升装置9，所述切割组件4设置于回转工作台2的上方，且其与起升装置9相连接以切割位于回转工作台2上的晶硅，同时，所述绕线组件10设置在起升装置9的两侧，位于回转工作台2上的晶硅被输送至切割区，通过切割组件4进行开方操作。

参照图1、图2、图3，所述回转工作台2上沿着晶硅的输送方向上设置有上下料区和切割区，同时，在回转工作台2的中心处固定设置有回转转轴201，回转工作台2的下方设置有第一回转电机，所述第一回转电机的输出端与回转转轴201相连接，以驱动回转转轴201转动，从而带动回转工作台2转动。具体地，所述第一回转电机驱动回转工作台2转动180度，将位于上下料区的晶硅输送至切割区，待切割；同时，已经开方完毕的晶硅被输送至上下料区，进行下料操作和未加工晶硅的上料操作。

参照图2、图3，所述上下料区和切割区均设置有至少一组晶硅固定组件202，且所述晶硅固定组件202以回转转轴201为对称轴对称的设置在回转工作台2上。本实施例中，所述上下料区和切割区均设置有四组晶硅固定组件202，四组晶硅固定组件202位于矩形的四个角上，具体地，所述晶硅固定组件202包括用于支撑晶硅的固定块203和锁紧气缸204，所述锁紧气缸204设置在所述固定块203的下方，且所述固定块203通过连接螺钉与其下方的连接块207间隙配合，所述锁紧气缸204的活塞中心处设置有浮动球面205，所述浮动球面205以及锁紧气缸204活塞端的外围设置有连接块207，且在固定块203的下表面设置有容纳所述浮动球面205的凹槽，所述浮动球面205与凹槽的凹面相抵，同时，在锁紧气缸204的外围套设有回转轴承206，回转轴承206通过联轴器与第二回转电机相连。浮动球面205通过调节与固定块203的接触点，以调整固定块203与水平面的夹角，保证晶硅处于竖直状态，同时，第二回转电机驱动回转轴承206转动，带动固定块203发生转动，位于固定块203上的晶硅随之转动，与位于回转工作台2的两侧晶线检测装置3相配合。

实施例二

参照图1、图4，所述晶线检测装置3对称的设置在回转工作台2的两侧，所述晶线检测装置3包括检测底座301、检测支架302、夹爪303和夹爪气缸。检测底座301通过纵向进给丝杠与机身底座1滑动连接，所述纵向进给丝杠沿着晶硅的输送方向设置；同时，所述检测支架302设置在检测底座301的上方，其通过横向进给丝杠与检测底座301滑动连接，所述横向进给丝杠沿着与晶硅输送方向相垂直的方向设置。所述检测支架302上设置有夹爪303和夹爪气缸，所述夹爪303和夹爪气缸均对称的设置两个，且夹爪气缸和夹爪303均沿着水平方向设置，夹爪303的一端与所述夹爪气缸的活塞端固连，其另一端为自由端，且所述夹爪303的横截面成v形，两个夹爪303相对设置以形成容纳晶硅的空间。此外，在检测支架302上固设有晶线检测装置304，所述晶线检测装置304位于两夹爪303之间，用于对晶硅的晶向进行检测。也就是说，夹爪303既可通过纵向进给丝杠沿着晶硅的输送方向滑动，用于检测位于不同位置的晶硅，也可通过横向进给丝杠沿着与晶硅输送方向相垂直的方向滑动，用于对晶硅进行晶线检测或为回转工作台2的回转提供空间。

实施例三

参照图5、图6、图7、图8，所述切割区的上方设置有切割组件4，所述切割组件4与起升装置9滑动连接，所述起升装置9竖直设置，同时，在所述起升装置9的两侧设置有绕线组件10与切割组件4相配合。

参照图5、图6，所述切割组件4包括线网框架401和位于线网框架401上垂直交错设置的经向轮组5和纬向轮组6，所述经向轮组5和纬向轮组6均平行于线网框架401设置，所述经向轮组5和纬向轮组6的数量相同，且两者不位于同一平面内，同时，在所述线网框架401的下方设置有导向轮组7，所述经向轮组5和纬向轮组6分别由线网驱动装置驱动，所述线网驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置驱动和第四驱动装置。本实施例中，驱动装置为伺服电机。

为便于切割线8进出线网，在线网框架401上设置有一进线轮402和一出线轮403，所述进线轮402和出线轮403分别位于经向轮组5和纬向轮组6相邻的一端，切割线8由进线轮402进入经向轮组5、纬向轮组6并经过导向轮组7的导向作用形成多组井字形切割线框，可同时切割多组晶硅。

具体地，所述经向轮组5包括依次平行设置的第一经向轮组501、第二经向轮组502、第三经向轮组503和第四经向轮组504，所述经向轮组5中均包括间隔设置的主动轮和从动轮，所述第一经向轮组501和第二经向轮组502中两主动轮的轮轴和两从动轮的轮轴通过转轴相连接，且两者的主动轮通过第一驱动装置驱动，也就是说第一驱动装置驱动第一经向轮组501和第二经向轮组502中的主动轮同步转动，同时，两者的从动轮也同步转动；同理，第三经向轮组503和第四经向轮组504与第一经向轮组501和第二经向轮组502的结构相同且其两者的主动轮由第二驱动装置驱动，不同的是，第一驱动装置与第二驱动装置的位置不同，具体地，所述第一驱动装置和第二驱动装置呈中心对称设置。

所述纬向轮组6包括依次平行设置的第一纬向轮组601、第二纬向轮组602、第三纬向轮组603和第四纬向轮组604。所述第一纬向轮组601和第二纬向轮组602的设置与第一经向轮组501和第二经向轮组502相同；所述第三纬向轮组603和第四纬向轮组604与第三经向轮组503和第四经向轮组504的设置相同，此处不再赘述。第一纬向轮组601和第二纬向轮组602两者的主动轮均通过第三驱动装置驱动，同时，所述第三纬向轮组603和第四纬向轮组604两者的主动轮均通过第四驱动装置驱动，且第三驱动装置和第四驱动装置呈中心对称设置。

为了便于切割线8更好的在线网框架401上变换方向，在经向轮组5中主动轮的下方均设置有一个第一导向轮701，同时在纬向轮组6中的从动轮的下方均设置一个第一导向轮701，本实施例中，所述第一导向轮701轮轴与经向轮组5中的主动轮以及纬向轮组6中的从动轮轮轴的夹角均为45度。在第一经向轮组501、第三经向轮组503和第四经向轮组504的从动轮的下方均设置有一个第二导向轮702，同时，在第二纬向轮组602、第三纬向轮组603、第四纬向轮组604的主动轮下方均设置有第二导向轮702，本实施例中，所述第二导向轮702与经向轮组5中的从动轮以及纬向轮组6中的主动轮轮轴的夹角均为45度，也就是说，所述第一导向轮701和第二导向轮702的轮轴相垂直设置。此外，所述第一导向轮701和第二导向轮702均通过导轮固定座与线网框架401固连。

所述进线轮402和与出线轮403均通过导轮固定座固定于线网框架401的侧边，且所述进线轮402位于靠近第二经向轮组502中从动轮的一侧，同时，所述出线轮403位于靠近第一纬向轮组601主动轮的一侧。

切割线8由进线轮402，依次经第二经向轮组502、第一导向轮701、绕至第三纬向轮组603，经第二导向轮702绕至第三经向轮组503，经第一导向轮701绕至第二纬向轮组602，经第二导向轮702绕至第一经向轮组501，经第一导向轮701的导向作用绕至第四纬向轮组604，经第二导向轮702的导向作用绕至第四经向轮组504，经第一导向轮701的绕至第一纬向轮组601，经出线轮403离开线网框架401，也就是说，切割线8经过经向轮组5和纬向轮组6后形成4组井字形切割线框，可同时对四根硅棒进行开方。

参照图7、图8，所述起升装置9包括竖直设置的起升框架901和固定在起升框架901上的升降组件。具体地，所述起升框架901上沿着竖直方向平行的设置有两条导轨902，所述升降组件包括升降驱动装置和滚珠丝杠903，所述滚珠丝杠903固定在起升框架901上且位于两个导轨902之间，其一端通过联轴器与升降驱动装置的输出端相连接，本实施例中，所述升降驱动装置为升降电机。所述滚珠丝杠903通过丝杠螺母与滑动底座904固定连接，且所述滑动底座904上固设有升降滑块905，所述线网框架401与升降滑块905固连，也就是说，升降电机驱动升降滑块905带动切割组件4沿着竖直方向运动，产生竖直方向上的位移以实现晶硅的开方操作。

为了更好的保护滚珠丝杠903，在升降滑块905与滚珠丝杠903的两侧安装有风琴护罩。

实施例四

参照图9，所述绕线组件10设置在起升装置9的两侧，所述绕线组件10包括收线筒1001和放线筒，所述收线筒1001和放线筒沿着水平方向设置，且两者都平行于线网框架401设置，所述收线筒1001和放线筒位于起升装置9的不同侧，同时，所述收线筒1001和放线筒处均设置有绕线驱动装置和排线驱动装置，所述绕线驱动装置驱动收线筒1001和放线筒转动实现收放切割线8，所述排线装置驱动收线筒1001和放线筒产生水平方向上的位移实现排线。同时，为了保证切割线8的张紧度，在所述绕线组件10与起升装置9之间均设置有张力控制组件，所述张力控制组件上设置有张力驱动元件、张力轮1002、排线轮1003，所述张力轮1002垂直于线网框架401设置，所述张力驱动元件驱动张力轮1002旋转，达到张紧切割线8的目的，所述排线轮1003倾斜设置，用于实现切割线8换向。

所述切割线8依次经放线筒、排线轮1003、张力轮1002、进线轮402、经向轮组5、纬向轮组6由出线轮403离开线网框架401，再由张力轮1002、排线轮1003到收线筒1001实现切割线8的收放。

所述回转工作台2、晶线检测装置3、切割组件4、绕线组件10和升降组件均通过数据传输线与升降组件处的控制箱11相连接，将测量数据和切割数据传输并存储，建立切割数据库。

另，本发明还提供一种晶硅立式开方机的使用方法，包括如下步骤：

一、晶硅的定位以及晶线检测

将待切割的晶硅放置在上下料区的晶硅固定组件202上，通过锁紧气缸204调整晶硅以沿着竖直方向设置，第二回转电机启动带动晶硅同步转动以配合晶线检测装置3对晶硅进行晶线检测；

二、待晶硅晶线检测完毕，回转工作台旋转180度，将待切割的晶硅输送至切割区，等待切割；

三、切边皮操作

绕线驱动装置、排线驱动装置启动，位于线网框架401上的切割线8产生水平方向的位移，起升装置9启动，切割线8同时产生竖直方向的位移，对晶硅进行切边皮操作，完成晶硅的开方；

四、下料操作

回转工作台2旋转180度，将切割区已开方完毕的晶硅旋转至上下料区，进行下料操作。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。