一种用于半片切方机的加工平台及其加工方法与流程

1.本发明涉及晶棒加工技术领域，尤其涉及一种用于半片切方机的加工平台及其加工方法。


背景技术：

2.太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”，对于光伏太阳能电池板所用的硅片均为正方形，目前，正方形硅片的加工工艺是首先对圆柱状的晶棒进行开方，且开方时能够直接开成端面为正方形的长方体。随着太阳能电池板技术的发展，端面为正方形的硅片已经无法满足太阳能电池板的需求了，因此，为了适应太阳能电池板的发展，需要将端面为正方形的长方体晶棒沿其端面的水平线或者垂直线纵向切割，将一个整体的长方体晶棒切割形成两个单独的长方体晶棒单元，再分别对长方体晶棒单元进行切片以形成适用于目前太阳能电池板技术的半片硅片。
3.目前在半片硅片形成的工艺中，将长方体晶棒放置于加工平台上，再对长方体晶棒进行定位，定位后使用现有的金刚线切方机直接对长方体晶棒切割，在切割时通过金刚线进给装置驱动金刚线沿其端面的水平线或者垂直线纵向切割得到两个对称的长方体晶棒单元，然而在形成两个长方体晶棒单元后金刚线在退线的过程中容易断线，进而降低了切割效率且切割成本高。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于半片切方机的加工平台及其加工方法，其解决了在形成两个长方体晶棒单元后金刚线在退线的过程中容易断线，进而降低了切割效率且切割成本高的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.一种用于半片切方机的加工平台，包括两个相互对称、且间隔设置的加工单元；
9.所述加工单元包括支座、移动机构、定位机构、回转夹紧机构和退线机构；
10.所述支座固定安装于机床底座上；
11.所述移动机构设置于所述支座的顶部，且所述移动机构能够相对于所述支座朝向或远离待切割的长方体晶棒滑动；
12.所述回转夹紧机构和所述定位机构均固定安装于所述移动机构顶部，且在所述移动机构的带动下，所述定位机构能够夹紧定位或松开所述待切割的长方体晶棒；所述回转夹紧机构能够从上至下地压紧待切割的所述长方体晶棒；
13.所述退线机构设置于所述支座朝向另一所述加工单元的一侧；所述退线机构具有支撑平面，且两个所述加工单元的两个所述支撑平面能够共同形成用于放置待切割的所述
长方体晶棒的加工台面；两个所述加工单元的所述退线机构之间能够相互靠近或远离；
14.通过金刚线将所述长方体晶棒切割形成两个长方体晶棒单元，且两个所述长方体晶棒单元分别设置于所述支撑平面上；当金刚线切割后退线时，两个所述退线机构相互远离，且所述退线机构分别带动所述支撑平面上的长方体晶棒单元分离；所述移动机构分别带动压紧所述长方体晶棒单元的回转夹紧机构随着所述退线机构同步远离，以形成用于退让金刚线的间隙。
15.可选地，所述支座包括连接座和支撑座；
16.所述连接座与所述机床底座固定连接，所述支撑座设置于所述连接座的顶部，所述支撑座具有腔室，所述支撑座的顶部开设有与所述腔室相连通的敞口，所述移动机构部分设置于所述腔室内；
17.所述支撑座一侧具有退线腔，所述退线腔能够容置部分所述退线机构。
18.可选地，所述退线机构包括退线气缸、驱动导向杆和支撑主体；
19.所述退线气缸固定设置于所述退线腔内，所述退线气缸的驱动端通过直线轴承与所述驱动导向杆的一端相连，且能够驱动所述驱动导向杆沿所述直线轴承做直线往复运动；
20.所述驱动导向杆的另一端与所述支撑主体固定连接。
21.可选地，所述退线机构还包括两个设置在所述驱动导向杆两侧的定位导向杆。
22.可选地，所述支撑主体包括退线座、拖板、退线板和工作台；
23.所述退线座垂直固定安装于所述退线板的一侧壁，所述退线板与所述支撑座平行设置，且所述退线板与所述支撑座侧壁之间具有间隙，所述拖板沿所述退线座的长度方向固定安装于所述退线座的顶部；
24.所述工作台固定安装于所述拖板的顶部，且所述工作台的顶部为所述支撑平面。
25.可选地，所述移动机构包括驱动单元、丝杠和滑动导轨；
26.所述驱动单元固定设置于所述腔室内，所述驱动单元能够驱动所述丝杠转动，所述丝杠能够将所述旋转运动转换成直线运动，所述定位机构与所述丝杠相连，所述滑动导轨设置于所述腔室内，所述定位机构能够沿所述滑动导轨滑动连接；
27.所述驱动单元与所述定位机构相连，所述驱动单元能够驱动所述定位机构在所述支撑座顶部敞口处做往复直线运动。
28.可选地，所述定位机构包括滑动板和多个定位推靠板；
29.所述滑动板与所述丝杠上直线滑动的丝杠螺母固定连接，所述滑动板能够在所述滑动导轨上滑动；
30.多个定位推靠板固定设置于所述滑动板上，所述定位推靠板向外延伸出所述滑动板，且能够与所述长方体晶棒相接触，用于定位所述长方体晶棒。
31.可选地，所述回转夹紧机构包括回转气缸、活塞杆、压板和压头；
32.所述回转气缸固定设置于所述滑动板上，所述回转气缸的驱动端与所述活塞杆的一端相连，且所述回转气缸能够驱动所述活塞杆沿其中心轴线转动，所述回转气缸还能够驱动所述活塞杆沿竖直方向做往复直线运动；
33.所述活塞杆的另一端与所述压板固定连接；所述压头设置于所述压板的底部端面，所述压头能够与所述长方体晶棒接触以压紧所述长方体晶棒。
34.可选地，所述定位推靠板设置有两个，且所述回转气缸设置于两个所述定位推靠板之间。
35.另一方面，一种用于半片切方机的加工方法，采用所述的用于半片切方机的加工平台，所述方法包括如下步骤：
36.s1、晶棒的放置：通过外部机械手将待切割的长方体晶棒放置于所述加工台面上；
37.s2、晶棒的定位：启动所述移动机构，使其驱动电机正转，所述定位机构朝向所述长方体晶棒运动，并定位所述长方体晶棒，此时停止所述移动机构的运动；
38.s3、晶棒的让位：再次启动所述定位机构，使其驱动电机反转，所述定位机构远离所述长方体晶棒运动一段距离并停止；
39.s4、晶棒的压紧：启动所述回转夹紧机构，所述回转夹紧机构能够朝下压紧所述长方体晶棒；
40.s5、晶棒的切割：接着通过金刚线对所述长方体晶棒沿其轴线进行切割，以使其形成两个长方体晶棒单元；
41.s6：晶棒的退线：启动退线机构，两个所述退线机构能够带动所述支撑平面上的两个所述长方体晶棒单元分离，同时所述移动机构分别带动所述回转夹紧机构随着所述退线机构同步远离，以形成所述间隙。
42.(三)有益效果
43.本发明的有益效果是：本发明的一种用于半片切方机的加工平台及其加工方法，通过设置两个对称的加工单元，且将长方体晶棒放置在加工单元上的退线机构上，在加工之前，首先通过移动机构以及定位机构对长方体晶棒进行定位，接着再通过回转夹紧机构对长方体晶棒进行夹紧，夹紧后再通过金刚线对长方体晶棒进行切割形成两个长方体晶棒单元，且两个长方体晶棒单元分别位于两个退线机构上，退线机构能够相对于支座相互远离以形成间隙，该间隙供金刚线退回，从而能够有效地防止金刚线断线，进一步地提高了切割效率同时降低了切割成本。
附图说明
44.图1为本发明的半片切方机的部分立体示意图；
45.图2为本发明的用于半片切方机的加工平台的立体示意图；
46.图3为图2的其中一个加工单元的主视剖面示意图；
47.图4为图2的回转夹紧机构主视剖面示意图。
48.【附图标记说明】
49.1：加工单元；11：支座；111：连接座；112：支撑座；113：腔室；114：退线腔；12：移动机构；121：电机；122：丝杠；123：滑动导轨；13：定位机构；131：滑动板；133：定位推靠板；133：挡水板；14：回转夹紧机构；141：回转气缸；142：活塞杆；143：压板；144：压头；145：；146：；147：；148：；15：退线机构；151：退线气缸；152：驱动导向杆；153：支撑主体；1531：退线座；1532：拖板；1533：退线板；1534：工作台；2：机床底座。
具体实施方式
50.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发
明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等方位名词以图1的定向为参照。
51.参照图1和图2所示，本发明实施例提出的一种用于半片切方机的加工平台，包括两个相互对称、且呈左右间隔设置的加工单元1。
52.在本实施例中，在其中一个加工单元1的一侧壁开设有让位槽，目的是为了配合外部金刚线切割机构，以完成半片切方机的切割。
53.加工单元1包括支座11、移动机构12、定位机构13、回转夹紧机构14和退线机构15。
54.支座11固定安装于机床底座2上，使得加工单元1与机床整体固定连接。
55.进一步地，支座11包括连接座111和支撑座112。
56.连接座111与机床底座2固定连接，支撑座112可拆卸地设置于连接座111的顶部，支撑座112具有腔室113，支撑座112的顶部开设有与腔室113相连通的敞口，移动机构12部分设置于腔室113内。
57.支撑座112一侧具有退线腔114，退线腔114能够容置部分退线机构15。
58.移动机构12设置于支座11的顶部腔室113内，且移动机构12能够相对于支座11朝向或远离待切割的长方体晶棒滑动。
59.进一步地，移动机构12包括驱动单元121、丝杠122和滑动导轨123。
60.驱动单元121为电机，驱动单元121固定设置于腔室113内，驱动单元121能够驱动丝杠122转动，丝杠122能够将旋转运动转换成直线运动，定位机构13与丝杠122相连，滑动导轨123设置于腔室113内，定位机构13能够沿滑动导轨123滑动连接。
61.驱动单元121与定位机构13相连，驱动单元121能够驱动定位机构13在支撑座112顶部敞口处做往复直线运动。
62.回转夹紧机构14和定位机构13均固定安装于移动机构12顶部，且在移动机构12的带动下，定位机构13能够夹紧定位或松开待切割的长方体晶棒。回转夹紧机构14能够从上至下地压紧待切割的长方体晶棒。
63.进一步地，定位机构13包括滑动板131和多个定位推靠板132。
64.滑动板131与丝杠122上直线滑动的丝杠螺母固定连接，滑动板131能够在滑动导轨123上滑动。
65.多个定位推靠板132固定设置于滑动板131上，定位推靠板132向外延伸出滑动板131，且能够与长方体晶棒相接触，用于定位长方体晶棒。定位推靠板132最先与长方体晶棒接触，能够自动定位，防止出现左右方向位置偏移的现象。
66.进一步地，定位推靠板132设置有两个，两个定位推靠板132增大了长方体晶棒与定位机构13的接触面积，进而提高定位效果。且回转气缸141设置于两个定位推靠板132之间。将回转气缸141设置于定位推靠板132之间，能够更好地对长方体晶棒进行压紧防止其前后方向位置偏移的现象。
67.参见图4所示，进一步地，回转夹紧机构14包括回转气缸141、活塞杆142、压板143和压头144。
68.回转气缸141固定设置于滑动板131上，回转气缸141的驱动端与活塞杆142的一端相连，且回转气缸141能够驱动活塞杆142沿其中心轴线转动，回转气缸141还能够驱动活塞杆142沿竖直方向做往复直线运动。
69.需要说明的是，回转气缸141既能驱动活塞杆142旋转，又能驱动活塞杆142升降。活塞杆142旋转的目的是为了配合压板143以及压头144完成压紧长方体晶棒的作用。
70.在本实施例中，在待切割的长方体晶棒放置在加工台面上，此时为了防止压板143以及压头144的设置对长方体晶棒有干涉，便将回转气缸141带动活塞杆142进而带动压板143以及压头144旋转至合适的位置，为长方体晶棒的放置做准备。
71.需要说明的是，两个定位机构13在移动机构12驱动单元121(电机正转)的带动下，两个定位机构13会相向运动(逐渐靠近)，以使定位机构13对待切割的长方体晶棒进行推靠定位。定位以后，驱动单元121(电机反转)的带动下，两个定位机构13会相背运动(逐渐远离)，远离到一定距离后，回转气缸141再次带动活塞杆142进而带动压板143以及压头144旋转至长方体晶棒的上方，然后通过回转气缸141带动活塞杆142进而带动压板143向下运动，以使压头144与长方体晶棒接触，从而压紧，然后再通过外部的金刚线进行切割。也就是说，通过活塞杆142的升降带动压板143能够使得回转压紧机构14压紧不同厚度的长方体晶棒。
72.活塞杆142的另一端与压板143固定连接。压头144设置于压板143的底部端面，压头144能够与长方体晶棒接触以压紧长方体晶棒。
73.进一步地，导向套146、活塞杆142、密封套145和压板143之间形成气密封室，气密封室通过进气通道与进气接头147连通，当进气接头147连通气体后，气体依次经过进气通道和气密封室后通过导向套146和密封套145之间的缝隙排出，回转气缸141与活塞杆142的底端连接且驱动活塞杆142回转运动。气体通过进气接头147进入排气空间，通过密封套145和导向套146的间隙回到空气中，从而保护污物不会进入活塞杆142与导向套146之间，使回转夹紧机构14工作顺畅，稳定可靠。
74.参见图3所示，退线机构15设置于支座11的一侧，且退线机构15位于两个加工单元1之间。退线机构15具有支撑平面，且两个加工单元1的两个支撑平面能够共同形成用于放置待切割的长方体晶棒的加工台面。两个加工单元1的退线机构15之间能够相互靠近或远离。
75.进一步地，退线机构15包括退线气缸151、驱动导向杆152和支撑主体153。
76.退线气缸151固定设置于退线腔114内，退线气缸151的驱动端通过直线轴承与驱动导向杆152的一端相连，且能够驱动驱动导向杆152沿直线轴承做直线往复运动。
77.驱动导向杆152的另一端与支撑主体153固定连接。两个驱动导向杆152均能够伸缩以带动支撑主体153相向或相背运动。
78.进一步地，支撑主体153包括退线座1531、拖板1532、退线板1533和工作台1534。
79.退线座1531垂直固定安装于退线板1533的一侧壁，退线板1533与支撑座112平行设置，且退线板1533与支撑座112侧壁之间具有间隙，间隙能够为退线板1533提供伸缩空间，以确保退线板1533能够更好地缩回。拖板1532沿退线座1531的长度方向固定安装于退线座1531的顶部。拖板1532的设置使得工作台1534的稳定性更好。
80.工作台1534固定安装于拖板1532的顶部，且工作台1534的顶部为支撑平面。工作台1534形成良好的支撑平面，同时工作台面1534与拖板1532之间可拆卸连接，能够便于更换工作台面，进而确保工作台面的平整度以及长方体晶棒的加工精度。
81.进一步地，退线机构15还包括两个设置在驱动导向杆152两侧的定位导向杆(图中未示出)。定位导向杆的设置，能够更好地连接退线座1531同时配合驱动导向杆152的滑动
进而确保退线座的平稳伸缩，以使退线座1531跟平稳，避免出现晃动的现象。
82.通过金刚线将长方体晶棒切割形成两个长方体晶棒单元，且两个长方体晶棒单元分别设置于支撑平面上。当金刚线切割后退线时，两个退线机构15相互远离，且退线机构15分别带动支撑平面上的长方体晶棒单元分离；移动机构12分别带动压紧长方体晶棒单元的回转夹紧机构14随着退线机构15同步远离，以形成用于退让金刚线的间隙。
83.一种用于半片切方机的加工方法，采用用于半片切方机的加工平台，方法包括如下步骤：
84.s1、晶棒的放置：通过外部机械手将待切割的长方体晶棒放置于加工台面上。需要说明的是，外部机械手将长方体晶棒放置以后再恢复至原位夹持下一块待切割的长方体晶棒。
85.需要说明的是，加工台面有两个工作台1534的支撑平面共同形成。而且加工台面的水平高度低于定位机构13的滑动板的水平高度，目的是为了确保定位机构13的定位效果。
86.s2、晶棒的定位：启动移动机构12，使其驱动驱动单元121正转，定位机构13朝向长方体晶棒运动，并定位长方体晶棒，此时停止移动机构12的运动。
87.在此步骤中，移动机构12上的驱动单元121(电机通过正反转)控制定位机构13的滑动板131靠近或远离长方体晶棒；当滑动板131逐渐靠近长方体晶棒时，定位推靠板132的一侧壁会与长方体晶棒接触，四个定位推靠板132共同接触以自动定心长方体晶棒。
88.s3、晶棒的让位：再次启动定位机构13，使其驱动驱动单元121反转，定位机构13远离长方体晶棒运动一段距离并停止。
89.需要说明的是，此处对于定位机构13的让位目的之一是为了防止若定位机构13在切割长方体晶棒时的受力均是向内侧的，若不进行定位机构13的让位，在切割后，两个长方体晶棒单元之间会继续相互相向运动，造成对长方体晶棒单元的损坏，进而减低切割质量。目的之二是，若没有进行定位机构13的让位，回转夹紧机构14的压紧效果不明显，进而导致切割质量差。
90.s4、晶棒的压紧：启动回转夹紧机构14，回转夹紧机构14能够朝下压紧长方体晶棒。
91.需要说明的是，在步骤s2对长方体晶棒进行定位以后，将定位机构13的滑动板131相对于支撑座112相外滑动，此时退线机构15使处于不动的状态，那么就是说定位推靠板132与长方体晶棒处于分开的状态，当分开一端距离以后，移动机构12的驱动单元121停止工作，在通过回转气缸141带动活塞杆142旋转，进而使得压板143以及压头144旋转至长方体晶棒的正上方，在启动回转气缸141带动活塞杆142向下进而带动压板143以及压头144的底部端面与长方体晶棒的顶部端面接触压紧。
92.s5、晶棒的切割：接着通过金刚线对长方体晶棒沿其轴线进行切割，以使其形成两个长方体晶棒单元。
93.s6：晶棒的退线：启动退线机构15，两个退线机构15能够带动支撑平面上的两个长方体晶棒单元分离，同时移动机构12分别带动回转夹紧机构14随着退线机构15同步远离，以形成间隙。
94.具体地，通过金刚线对长方体晶棒切割后的长方体晶棒单元，通过两个退线气缸
151分别带动驱动导向杆152缩回，进而分别带动两个支撑主体153之间缩回，从而带动每个支撑主体153上的长方体晶棒单元之间分离形成间隙以供金刚线退线，防止金刚线在退线的过程中初心断线的现象发生。
95.本发明一种用于半片切方机的加工平台及其加工方法，通过设置两个对称的加工单元1，且将长方体晶棒放置在加工单元1上的退线机构15上，在加工之前，首先通过移动机构12以及定位机构13对长方体晶棒进行定位，接着再通过回转夹紧机构14对长方体晶棒进行夹紧，夹紧后再通过金刚线对长方体晶棒进行切割形成两个长方体晶棒单元，且两个长方体晶棒单元分别位于两个退线机构15上，退线机构15能够相对于支座11相互远离(即缩回)以形成间隙，该间隙供金刚线退回，从而能够有效地防止金刚线断线，进一步地提高了切割效率同时降低了切割成本。
96.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
97.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
98.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
99.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
100.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。