1.本实用新型涉及硬脆材料切割技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒开方夹持装置。
背景技术：
2.中国专利发明zl201821888855.2，公开了“一种单晶硅棒开方机，包括料车装置、机械手装置、夹持装置及双边线锯运行装置，夹持装置包括单晶硅棒夹持机构；单晶硅棒夹持机构包括前端夹持机构、尾端夹持机构及单晶硅棒夹持机构驱动机构；尾端夹持机构与前端夹持机构正对设置，且二者均设置有传感器；单晶硅棒夹持机构驱动机构用于驱动尾端夹持机构和前端夹持机构相互靠近或远离；双边线锯运行装置包括两个线锯切割机构、第一线锯切割机构驱动机构及第二线锯切割机构驱动机构；两个线锯切割机构分别设置于夹持装置的两侧处；料车装置设置于夹持装置的一侧。其具有单晶硅棒被切割前后晶线保持准确对正状态的优点。
3.该方案在实际使用中具有以下不足：(1)前后端夹持机构配合进行单晶硅棒夹持时，存在部分单晶棒料的前后端面与中心线偏差较大时，顶销端面无法和单晶棒料的端面完全接触，这种类似点或线接触的夹持无法可靠夹紧单晶硅棒，容易造成切割过程中出现工件位移，造成切割精度下降；(2)前后端夹持机构配合具有旋转功能，若无法可靠夹持，会出现前后端旋转角度出现不同步，导致相邻开方切割面相互垂直精度不够；(3)皮料夹持机构的运动部分设置在悬臂上，尾端刚度较弱，夹持精度较低；(4)开方进给驱动机构的运动部件设置在下方，因切割环境极为恶劣，难以防护周全，导致运动件寿命下降。
技术实现要素：
4.为此，需要提供一种单晶硅棒开方夹持装置，来解决现有的单晶硅棒开方夹持装置在对单硅晶棒开方夹持时，单晶硅棒前后端面不平整，端面与中心线垂直偏差较大时，夹持不可靠，容易造成切割过程中出现工件位移，造成切割精度下降的问题。
5.为实现上述目的，发明人提供了一种单晶硅棒开方夹持装置，所述夹持装置包括前端夹持机构、尾端夹持机构和夹持驱动件，所述前端夹持机构和尾端移动夹持机构正对设置，用于夹持单晶硅棒；
6.所述前端夹持机构包括前端安装架以及装配于前端安装架上的旋转夹持组件，所述旋转夹持组件包括旋转电机、中心轴、球头座、弹性膜片和顶销，所述旋转电机与中心轴传动连接，所述中心轴远离旋转电机的端面具有球形凸部，所述球头座朝向中心轴的端面具有球形凹部，球头座的另一端面上设置有顶销，中心轴的球形凸部与球头座的球形凹部面接触配合，所述中心轴与球头座之间设置有弹性膜片，所述弹性膜片用于弹性锁紧连接中心轴与球头座；
7.所述尾端夹持机构包括尾端安装架以及装配于尾端安装架上的移动夹持组件，所述移动夹持组件包括旋转轴和顶销，所述旋转轴可转动的固定于尾端安装架上，所述顶销设置于旋转轴的前端面处；
8.所述夹持驱动件与尾端夹持机构连接，用于驱动尾端夹持机构靠近或者远离前端夹持组件。
9.作为本实用新型的一种优选结构，所述尾端夹持机构还包括编码器，所述编码器设置于旋转轴的后端面上。
10.作为本实用新型的一种优选结构，所述编码器通过联轴器与旋转轴连接。
11.作为本实用新型的一种优选结构，所述移动夹持组件的顶销通过弹簧连接固定于旋转轴内。
12.作为本实用新型的一种优选结构，所述弹性膜片套设于中心轴的侧壁上，弹性膜片的端部与球头座的球形凹部所在的端面连接。
13.作为本实用新型的一种优选结构，所述旋转夹持组件还包括减速机，所述减速机与旋转电机连接，减速机的输出轴与旋转轴通过联轴器连接。
14.作为本实用新型的一种优选结构，所述夹持驱动件包括夹持驱动电机、滚珠丝杠和夹持移动滑轨，所述夹持驱动电机通过滚珠丝杠与尾端安装架传动连接，所述尾端安装架可滑动固定于夹持移动滑轨上。
15.作为本实用新型的一种优选结构，所述夹持装置还包括皮料夹持机构，所述皮料夹持机构通过紧固螺钉锁紧调整固定块安装在前端安装架和尾端安装架上，前端安装架和尾端安装架上的皮料夹持机构相对设置，用于顶住待切割单晶硅棒的边料，所述调整固定块开设有长槽孔。
16.作为本实用新型的一种优选结构，所述皮料夹持机构包括两组并排设置的皮料夹持组件，所述皮料夹持组件包括气缸、气缸固定座、偏心轴和顶块，所述气缸安装于气缸固定座上，所述偏心轴与气缸伸缩杆固定，所述顶块安装与偏心轴的一端，所述顶块呈l型结构。
17.作为本实用新型的一种优选结构，所述夹持装置还包括支架、夹持机构固定座和移动驱动机构；
18.所述支架的顶部上设置有进给移动滑轨；
19.所述夹持机构固定座可滑动固定于所述进给移动滑轨上；
20.所述前端夹持机构安装于夹持机构固定座的底部，所述尾端夹持机构经由夹持驱动件与夹持机构固定座的底部，尾端夹持机构在夹持驱动件的驱动下可相对夹持机构固定座运动；
21.所述移动驱动机构用于驱动前端夹持机构、尾端夹持机构和夹持驱动件进给移动。
22.区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本实用新型一种单晶硅棒开方夹持装置，包括前端夹持机构、尾端夹持机构和夹持驱动件，在待开方的单晶硅棒运送到前端夹持机构和尾端夹持机构之间时，尾端夹持机构在夹持驱动件的带动下，向前端夹持机构靠近，直至尾端夹持机构的顶销与单晶硅棒的后端面抵靠，前端夹持机构上的顶销与单晶硅棒的前端面抵靠，且旋转夹持组件的中心轴远离旋转电机的端面具有球形凸部，球头座朝向中心轴的端面具有球形凹部，球头座的另一端面上设置有顶销，中心轴的球形凸部与球头座的球形凹部面接触配合，所述中心轴与球头座之间设置有弹性膜片，在单晶硅棒的端面不平整时，单晶硅棒通过顶销抵靠球头座，球头座可以压迫弹性膜片形变，使得球头座
可在与中心轴之间的球形接触面上沿轴向进行自适应调整，实现可靠夹持，从而保证切割精度高。单晶硅棒在完成第一次开方切割后，通过旋转夹持组件转动带动单晶硅棒以及尾端夹持机构的移动夹持组件旋转预设角度，以便进行第二次开方切割。在本方案中，通过的旋转夹持组件的结构上的改动，使得球头座可在与中心轴之间的球形接触面上沿轴向进行自适应调整，实现可靠夹持，从而保证切割精度高。
附图说明
23.图1为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置一实施例的斜视示意图；
24.图2为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中前端夹持机构的斜视示意图；
25.图3为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中前端夹持机构的部分剖视结构示意图；
26.图4为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中尾端夹持机构的斜视示意图；
27.图5具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中尾端夹持机构的部分剖视结构示意图；
28.图6为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中皮料夹持机构的斜视示意图；
29.图7为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中皮料夹持机构的去护罩后的斜视示意图；
30.图8为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置中皮料夹持组件的剖视结构示意图；
31.图9为具体实施方式中所述单晶硅棒开方夹持装置另一实施例的斜视示意图。
32.附图标记说明：
33.100、前端夹持机构；
34.110、前端安装架；
35.120、旋转夹持组件；121、旋转电机；122、中心轴；123、球形凸部； 124、球头座；125、弹性膜片；126、顶销；127、减速机；
36.200、尾端夹持机构；
37.210、尾端安装架；
38.220、移动夹持组件；221、旋转轴；222、弹簧；
39.230、编码器；
40.240、联轴器；
41.300、夹持驱动件；
42.310、夹持驱动电机；
43.320、滚珠丝杠；
44.330、夹持移动滑轨；
45.400、皮料夹持机构；
46.410、皮料夹持组件；411、气缸；412、气缸固定座；413、偏心轴；414、顶块；
47.500、调整固定块；
48.510、长槽孔；
49.600、支架；
50.610、进给移动滑轨；
51.700、夹持机构固定座；
52.800、移动驱动机构；
53.900、单晶硅棒。
具体实施方式
54.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。
55.请一并参阅图1至图9，本实用新型提供了一种单晶硅棒开方夹持装置，其用于单晶硅棒900在进行圆棒开方切割成方棒时进行稳定夹持，以便于线锯切割运行机构进行切割。具体的，所述夹持装置包括前端夹持机构100、尾端夹持机构200和夹持驱动件300，所述前端夹持机构100和尾端移动夹持机构正对设置，用于夹持单晶硅棒900；
56.所述前端夹持机构100用于对单晶硅棒900的前端面进行抵紧接触。具体的，所述前端夹持机构100包括前端安装架110以及装配于前端安装架110 上的旋转夹持组件120，所述旋转夹持组件120包括旋转电机121、中心轴122、球头座124、弹性膜片125和顶销126，所述旋转电机121与中心轴122传动连接，所述中心轴122远离旋转电机121的端面具有球形凸部123，所述球头座124朝向中心轴122的端面具有球形凹部，球头座124的另一端面上设置有顶销126，中心轴122的球形凸部123与球头座124的球形凹部面接触配合，所述中心轴122与球头座124之间设置有弹性膜片125，所述弹性膜片125用于弹性锁紧连接中心轴122与球头座124；
57.所述尾端夹持机构200用于对单晶硅棒900的后端面进行抵紧接触。所述尾端夹持机构200包括尾端安装架210以及装配于尾端安装架210上的移动夹持组件220，所述移动夹持组件220包括旋转轴221和顶销126，所述旋转轴221可转动的固定于尾端安装架210上，所述顶销126设置于旋转轴221 的前端面处；
58.所述夹持驱动件300与尾端夹持机构200连接，用于驱动尾端夹持机构 200靠近或者远离前端夹持组件。
59.在具体的实施例中，一种单晶硅棒开方夹持装置，包括前端夹持机构100、尾端夹持机构200和夹持驱动件300，在待开方的单晶硅棒运送到前端夹持机构100和尾端夹持机构200之间时，尾端夹持机构200在夹持驱动件300的带动下，向前端夹持机构100靠近，直至尾端夹持机构200的顶销126与单晶硅棒900的后端面抵靠，前端夹持机构100上的顶销126与单晶硅棒900 的前端面抵靠，且旋转夹持组件120的中心轴122远离旋转电机121的端面具有球形凸部123，球头座124朝向中心轴122的端面具有球形凹部，球头座 124的另一端面上设置有顶销126，中心轴122的球形凸部123与球头座124 的球形凹部面接触配合，所述中心轴122与球头座124之间设置有弹性膜片 125，在单晶硅棒900的端面不平整时，单晶硅棒900通过顶销126抵靠球头座124，球头座124可以压迫弹性膜片125形变，使得球头座124可在与中心轴122之间的球形接触面上沿轴向进行自适应调整，实现可靠夹持，从而保证切割
精度高。单晶硅棒900在完成第一次开方切割后，通过旋转夹持组件 120转动，具体是旋转电机121通过中心轴122转动，带动球头座124转动，从而通过球头座124上的顶销126带动单晶硅棒900转动，相适应的所述尾端夹持装置的顶销126转动轴跟随转动，以带动单晶硅棒900旋转预设角度，以便进行第二次开方切割。在本方案中，通过的旋转夹持组件120的结构上的改动，使得球头座124可在与中心轴122之间的球形接触面上沿轴向进行自适应调整，实现可靠夹持，从而保证切割精度高。
60.请参阅图1、图4和图5，作为本实用新型的一种优选实施例，所述尾端夹持机构200还包括编码器230，所述编码器230设置于旋转轴221的后端面上。所述编码器230用于检测用于检测单晶硅棒900的旋转角度，从而保证单晶硅棒900前后两次切割时切面之间的相互垂直精度，以保证开方精度，提高加工品质。通常的，相邻两次开方单晶硅棒的旋转角度为90
°
。优选的，所述编码器230通过联轴器240与旋转轴221连接。通过联轴器240连接编码器230与旋转轴221，连接稳定，对接效率高，便于维修拆卸更换。
61.如图4和图5所示，作为本实用新型的一种优选实施例，所述移动夹持组件220的顶销126通过弹簧222连接固定于旋转轴221内。在本实施例中，通过在顶销126与旋转轴221之间设置弹簧222连接，以在所述移动夹持组件220上使用浮动顶销126，使得移动夹持组件220上的顶销126受到压力时可以通过弹簧222的压缩在轴向上进行只适应位置调整，以保证单晶硅棒900 夹持的稳定。此外，前端夹持机构100的旋转夹持组件120可对单晶硅棒900 在周向上进行自适应调整，二者配合使得单晶硅棒的夹持更加稳定，有利于提高单晶硅棒的开方切割精度，提高产品的品质。优选的，所述顶销126为金刚石顶销126。
62.请参阅图3，作为本实用新型的一种优选实施例，所述弹性膜片125套设于中心轴122的侧壁上，弹性膜片125的端部与球头座124的球形凹部所在的端面连接，结构紧凑，连接位置设置合理。弹性膜片125的设置既可以弹性锁紧连接旋转夹持组件120的中心轴122与球头座124，并且因为其可以自适应进行弹性形变，使得单晶硅棒的端面不平时，球头座124可以压迫弹性膜片125后沿着其与中心轴122的球形接触面进行周向转动，实现自适应调整。具体的，所述弹性膜片125的材质可以为泡绵、弹性橡胶、乳胶或者硅胶等。
63.请参阅图2和图3，作为本实用新型的一种优选实施例，所述旋转夹持组件120还包括减速机127，所述减速机127与旋转电机121连接，减速机127 的输出轴与旋转轴221通过联轴器240连接。所述减速机127用于将旋转电机121的高转速进行降速，防止单晶硅棒转动过程造成夹持不稳的情况发生，通过联轴器240能够快速连接减速机127输出轴和旋转轴221。在其他的实施例中，所述旋转电机121可以直接使用减速电机。
64.请参阅图1所述的实施例中，所述夹持驱动件300包括夹持驱动电机310、滚珠丝杠320和夹持移动滑轨330，所述夹持驱动电机310通过滚珠丝杠320 与尾端安装架210传动连接，所述尾端安装架通过滑块可滑动固定于夹持移动滑轨330上。夹持驱动电机310提供驱动力。带动滚珠丝杠320进行转动，滚珠丝杆把旋转运动转化成直线运动，带动尾端安装架210以及装配于尾端安装架210上的移动夹持组件220进行滑动，从而实现前端夹持机构100和尾端夹持机构200的相对运动。尾端安装架通过滑块可滑动固定于夹持移动滑轨330上，滑动更为稳定。
65.请参阅图1、图6、图7和图8，作为本实用新型的一种优选实施例，所述夹持装置还包括皮料夹持机构400，所述皮料夹持机构400用于夹持单晶硅棒上待开方切掉的边料，防
止在切割过程中边料产生断裂，影响切割的正常进行。具体的，所述皮料夹持机构400通过紧固螺钉锁紧调整固定块500安装在前端安装架110和尾端安装架210上，前端安装架110和尾端安装架210 上的皮料夹持机构400相对设置，用于顶住待切割单晶硅棒的边料，所述调整固定块500开设有长槽孔510。将皮料夹持机构400固定在前端安装架110 和尾端安装架210上，结构刚性更好，夹持稳定性更高。优选的，所述调整固定块500开设有长槽孔510，以便于皮料夹持机构400可以根据待切割的单晶硅棒规格进行调整设置，通用性更强。
66.如图6至图8所示，具体的实施例中，所述皮料夹持机构400包括两组并排设置的皮料夹持组件410，所述皮料夹持组件410包括气缸411、气缸固定座412、偏心轴413和顶块414，所述气缸411安装于气缸固定座412上，所述偏心轴413与气缸411伸缩杆固定，所述顶块414安装与偏心轴413的一端，所述顶块414呈l型结构，使得顶块414的凸出部分能够恰好定在边料上。在单晶硅棒的一端设置两组皮料夹持组件410，皮料一端便具有两个顶紧点，夹持更为牢固。气缸411通过气缸固定座412安装固定，气缸411的伸缩杆伸缩运动，带动偏心轴413运动，从而带动顶块414抵靠或者远离皮料。偏心轴413的设置，使得顶块414能够偏向气缸411伸缩杆的内侧设置，以便于顶靠在边料的中间位置，边料夹持效果更好。优选的，所述皮料夹持机构400还包括前护罩和气缸411护罩。
67.请参阅图9，作为本实用新型的一种优选实施例，所述夹持装置还包括支架600、夹持机构固定座700和移动驱动机构800；
68.所述支架600用于前端夹持机构100、尾端夹持机构200和夹持驱动件 300。具体的，所述支架600的顶部上设置有进给移动滑轨610；
69.所述夹持机构固定座700可滑动固定于所述进给移动滑轨610上；
70.所述前端夹持机构100安装于夹持机构固定座700的底部，所述尾端夹持机构200经由夹持驱动件300与夹持机构固定座700的底部，尾端夹持机构200在夹持驱动件300的驱动下可相对夹持机构固定座700运动；
71.所述移动驱动机构800用于驱动前端夹持机构100、尾端夹持机构200和夹持驱动件300进给移动。
72.在本实施例中移动驱动机构800以及进给移动导轨均位于支架600上方，能够有效减少喷淋水、硅粉落入到其中造成锈蚀、损坏等的直接影响，无需设置复杂的防护机构，保护更为简单，成本更低，移动驱动机构800以及进给移动导轨的使用寿命能够大大延长。
73.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，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型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，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。