单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，包括安装于底座上并分别夹紧硅棒两端的头架组件和尾架组件，头架组件包括头架和头架圆钢组件，头架圆钢组件包括头架夹头组件、头架轴组件、驱动头架轴组件旋转的旋转驱动机构、头架夹边皮组件，尾架组件包括尾架和尾架圆钢组件，尾架圆钢组件包括架夹头组件、尾架轴组件、以及尾架夹边皮组件，夹头组件与夹边皮组件之间均设有容置开方机的切割线网绕硅棒轴线旋转的空间。该发明实现了单晶硅棒的卧式装夹，并通过对棒体和四部分边皮的分别装夹，及改进夹棒机构的结构使硅棒可旋转，实现旋转硅棒时可实现边皮的自动掉落，且不损伤方棒表面质量。
【专利说明】
单晶娃卧式单棒开方机夹棒机构
技术领域
[0001]本发明涉及晶硅切割技术领域，具体涉及一种应用于单晶硅卧式单棒开放机的夹棒机构。
【背景技术】
[0002]单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料和光伏行业中最基础性材料，属半导体材料类。单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域。
[0003]传统开方机采用立式开方，首先将棒料用胶粘接在晶托上，然后利用电磁技术将晶托吸在托盘上，然后切割机头从上至下进行切割，下料时还要对棒料进行脱胶处理，总体来说，工艺复杂，辅助时间长，人工成本高，生产效率低，操作不便。申请号为CN201610120604.9的专利申请文件公开了一种单晶硅卧式单棒开方机，采用头架组件和尾架组件对硅棒的两端进行夹紧固定，该种技术方案解决了上述晶托胶粘技术存在的工艺复杂、辅助时间长、人工成本高、生产效率低、操作不便的技术问题，但是，该技术方案中，切割下来的四块边皮还是需要辅助人工来进行清理，自动化程度还是较低，而且容易划伤方棒表面。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，通过尾架组件和头架组件形成的一端固定一端夹紧的结构，实现了单晶硅棒的卧式装夹，解决了粘胶费时费力的问题，同时通过对棒体和四部分边皮的分别装夹，改进夹棒机构的结构使娃棒可旋转，这样旋转娃棒时可实现边皮的自动掉落，且不损伤方棒表面质量。
[0005]本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是:
[0006]—种单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，包括安装于底座上并分别夹紧硅棒两端的头架组件和尾架组件，头架组件固定在底座的一侧，尾架组件安装在底座的另一侧并可以沿硅棒的轴向移动，与现有技术的区别在于:
[0007]所述头架组件包括头架和头架圆钢组件，所述头架圆钢组件包括用于夹紧硅棒端面的头架夹头组件、与头架夹头组件连接的头架轴组件、驱动头架轴组件旋转的旋转驱动机构、以及用于夹紧硅棒边皮的头架夹边皮组件;所述头架夹头组件与头架夹边皮组件之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒轴线旋转的空间；
[0008]所述尾架组件包括尾架和尾架圆钢组件，所述尾架圆钢组件包括用于夹紧硅棒端面的尾架夹头组件、与尾架夹头组件连接的尾架轴组件、以及用于夹紧硅棒边皮的尾架夹边皮组件;所述尾架夹头组件与尾架夹边皮组件之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒轴线旋转的空间。
[0009]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，为实现头架夹头组件与头架夹边皮组件之间具有容置切割线网旋转的空间，优选的，所述头架夹头组件包括头架夹紧盘、头架压头，所述头架夹紧盘的外径小于等于硅棒经开方得到的方棒的端面内切圆直径。
[0010]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，为实现尾架夹头组件与尾架夹边皮组件之间具有容置切割线网旋转的空间，优选的，所述尾架夹头组件包括尾架夹紧盘、尾架压头，所述尾架夹紧盘的外径小于等于硅棒经开方得到的方棒的端面内切圆直径。
[0011]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，优选的，旋转驱动机构包括减速机连接盘、联轴器、减速机及电机。电机通过减速机、联轴器与头架轴连接，并带动头架夹头组件旋转，头架夹头组件的压头与硅棒端面接触，从而带动硅棒旋转。
[0012]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述头架压头包括若干个通过夹头压板固定在头架夹紧盘上的第一压头，所述第一压头通过第一弹性件与头架夹紧盘连接。该第一弹性件优选弹簧，头架组件为固定支撑端，端面夹头末端装有弹簧，可适用单晶硅棒端面不平整的情况。
[0013]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述尾架压头包括第二端盖和固定在第二端盖上的若干个第二压头，所述第二端盖通过第二弹性件与尾架夹紧盘连接。该第二弹性件优选弹簧。尾架组件为夹紧支撑端，端面夹头位置固定，且安装有一套浮动结构，可适应单晶硅棒的端面与中心轴垂直度差的情况。同时，尾架夹头组件中的压头与硅棒接触并受挤压产生摩擦力，硅棒旋转时带动尾架轴旋转。
[0014]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述头架夹边皮组件包括四组对称设置的第一边皮夹紧机构，每组第一边皮夹紧机构包括两个头架锁紧气缸、与各头架锁紧气缸连接的头架导向杆，每个头架导向杆的另一端均设有一第三压头。该头架夹边皮组件在切割过程中夹紧硅棒的边皮，保证夹紧边皮避免切割完成时产生崩边。
[0015]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述尾架夹边皮组件包括四组对称设置的第二边皮夹紧机构，每组第二边皮夹紧机构包括两个尾架锁紧气缸、与各尾架锁紧气缸连接的尾架导向杆，每个尾架导向杆的另一端均设有一第四压头。该尾架夹边皮组件在切割过程中夹紧硅棒的边皮，保证夹紧边皮避免切割完成时产生崩边。
[0016]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述头架轴组件包括头架轴、头架圆钢、第一轴承，头架轴套设在头架圆钢内，头架轴的两侧各通过一第一轴承支撑;头架轴的前端与头架夹边皮组件通过平键连接，头架轴的后端与旋转驱动机构连接。第一轴承优选圆锥滚子轴承，用于支撑头架轴，可以同时承受较大的轴向力及径向力。
[0017]如上所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，所述尾架轴组件包括尾架轴、尾架圆钢、第二轴承，尾架轴套设在尾架圆钢内，尾架轴的两侧各通过一第二轴承支撑;尾架轴前端与尾架夹头组件通过平键连接，尾架轴的后端连接电磁刹车。第二轴承优选圆锥滚子轴承，用于支撑尾架轴，可以同时承受较大的轴向力及径向力。尾架轴后端连接电磁刹车，在切割过程中将尾架轴锁死，保证硅棒的稳定性。
[0018]本发明能够产生的有益效果:该夹棒机构的头架组件和尾架组件都是安装在底座上，头架固定安装在底座的一侧，尾架安装在另一侧并可以沿轴向移动，夹紧硅棒的两个端面，头架轴及尾架轴处于同一轴线并可以带动硅棒旋转，可以检测晶线调整加工角度并在加工完成后用来去掉边皮;设有旋转驱动机构，且夹头组件与夹边皮组件之间设有供切割线网旋转的空间，实现硅棒再不受切割线网干涉的前提下可以旋转，从而方便边皮的自动脱落，并且不不划伤方棒表面。
【附图说明】
[0019]附图1为本发明单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构示意图。
[0020]附图2为本发明头架组件示意图。
[0021]附图3为本发明头架圆钢组件示意图。
[0022]附图4为本发明头架轴组件截面图。
[0023 ]附图5为本发明头架夹头组件示意图。
[0024]附图6为本发明头架夹边皮组件示意图。
[0025]附图7为本发明尾架组件的结构示意图。
[0026]附图8为本发明尾架圆钢组件示意图。
[0027]附图9为本发明尾架轴组件的截面图。
[0028]附图10为本发明尾架夹头组件示意图。
[0029 ]附图11为本发明尾架夹边皮组件示意图。
[0030]其中:101、头架组件；102、尾架组件；103、底座；104、硅棒;201、头架201 ;202、头架圆钢组件;301、头架轴组件;302、头架夹头组件;303、头架夹边皮组件;304、减速机连接盘；305、联轴器;306、减速机;307、电机;401、头架圆钢;402、第一轴承;403、头架轴;404、第一圆钢压盖;501、头架夹紧盘;502、第一压头;503、夹头压板;504、第一端盖;601、头架夹边皮钢板;602、第一无油衬套;603、头架导向杆;604、第三压头;605、头架锁紧气缸;701、尾架；702、尾架圆钢组件;801、尾架轴组件;802、尾架夹头组件;803、尾架夹边皮组件;901、尾架圆钢;902、第二轴承；903、尾架轴；904、第二圆钢压盖;905、电磁刹车；1001、尾架夹紧盘；1002、第二压头；1003、第二端盖;1101、尾架夹边皮钢板;1102、第二无油衬套；1103、尾架导向杆;1104、第四压头。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图1?11对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0032]本实施例公开了一种单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构。如图1所示，包括安装于底座103上并分别夹紧硅棒104两端的头架组件101和尾架组件102。头架组件101固定在底座103的一侧，尾架组件102安装在底座103的另一侧并可以沿硅棒104的轴向移动，来夹紧硅棒104的两个端面。
[0033]头架组件101，如图2所示，包括头架201和头架圆钢组件202。
[0034]头架圆钢组件202，如图3所示，包括用于夹紧硅棒104端面的头架夹头组件302、与头架夹头组件302连接的头架轴组件301、驱动头架轴组件301旋转的旋转驱动机构、以及用于夹紧硅棒104边皮的头架夹边皮组件303。头架夹头组件302与头架夹边皮组件303之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒104轴线旋转的空间。旋转驱动机构包括减速机连接盘304、联轴器305、减速机306及电机307。电机307通过减速机306、联轴器305与头架轴403连接，并带动头架夹头组件302旋转，头架夹头组件302的第一压头502与硅棒104端面接触，从而带动娃棒104旋转。
[0035]头架轴组件301，如图4所示，包括头架轴403、头架圆钢401、第一轴承402，头架轴403套设在头架圆钢401内并用第一圆钢压盖404固定，头架轴403的两侧各通过一第一轴承402支撑，可以同时承受较大的轴向力及径向力。第一轴承402为圆锥滚子轴承。头架轴403的前端与头架夹边皮组件303通过平键连接，头架轴403的后端与旋转驱动机构连接。
[0036]头架夹头组件302，如图5所示，包括头架夹紧盘501、头架压头、第一端盖504，头架夹紧盘501的外径小于等于硅棒104经开方得到的方棒的端面内切圆直径，第一端盖504用于头架夹头组件302端头密封，螺钉通过第一端盖504中的过孔将头架夹头组件302与头架轴组件301连接。头架压头包括若干个通过夹头压板503固定在头架夹紧盘501上的第一压头502，第一压头502的尾部装有第一弹性件，第一弹性件为弹簧，对于单晶硅棒断面平整情况的不同，压紧后呈现不同程度的压缩量，第一压头502与硅棒104接触并受挤压产生摩擦力，硅棒104旋转时带动尾架轴903旋转。
[0037]头架夹边皮组件303，如图6所示，包括四组对称设置的第一边皮夹紧机构，分别对四个边皮进行夹紧，在切割过程中夹紧硅棒的边皮，保证夹紧边皮避免切割完成时产生崩边。每组第一边皮夹紧机构包括两个头架锁紧气缸605、与头架锁紧气缸605连接的头架导向杆603，每个头架导向杆603的另一端均设有第三压头604，两个头架导向杆603分别通过两端的第一无油衬套602安装在一头架夹边皮钢板601上。头架夹边皮钢板601在头架夹边皮组件303中起支撑作用。
[0038]尾架组件102，如图7所示，包括尾架701和尾架圆钢组件702。
[0039]尾架圆钢组件702，如图8所示，包括用于夹紧硅棒104端面的尾架夹头组件802、与尾架夹头组件802连接的尾架轴组件801、以及用于夹紧硅棒104边皮的尾架夹边皮组件803。尾架夹头组件802与尾架夹边皮组件803之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒104轴线旋转的空间。
[0040]尾架轴组件801，如图9所示，包括尾架轴903、尾架圆钢901、第二轴承902，尾架轴903套设在尾架圆钢901内并用第二圆钢压盖904固定，尾架轴903的两侧各通过一第二轴承902支撑，可以同时承受较大的轴向力及径向力。第二轴承902为圆锥滚子轴承。尾架轴903前端与尾架夹头组件802通过平键连接，尾架轴903的后端连接电磁刹车905，在切割过程中将尾架轴903锁死，保证硅棒的稳定性。
[0041 ] 尾架夹头组件802，如图10所示，包括尾架夹紧盘1001、尾架压头，尾架夹紧盘1001的外径小于等于硅棒104经开方得到的方棒的端面内切圆直径。尾架压头包括第二端盖1003和固定在第二端盖1003上的若干个第二压头1002，第二端盖1003通过第二弹性件与尾架夹紧盘1001连接。第二弹性件优选弹簧。
[0042]尾架夹边皮组件803，如图11所示，包括四组对称设置的第二边皮夹紧机构，分别对四个边皮进行夹紧，在切割过程中夹紧硅棒的边皮，保证夹紧边皮避免切割完成时产生崩边。每组第二边皮夹紧机构包括两个尾架锁紧气缸1105、与尾架锁紧气缸1105连接的尾架导向杆1103，每个尾架导向杆1103的另一端均设有第四压头1104，两个尾架导向杆1103分别通过两端的第二无油衬套1102安装在一尾架夹边皮钢板1101上。尾架夹边皮钢板1101在尾架夹边皮组件803中起支撑作用。
[0043]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，包括安装于底座上并分别夹紧硅棒两端的头架组件和尾架组件，头架组件固定在底座的一侧，尾架组件安装在底座的另一侧并可以沿硅棒的轴向移动，其特征在于: 所述头架组件包括头架和头架圆钢组件，所述头架圆钢组件包括用于夹紧硅棒端面的头架夹头组件、与头架夹头组件连接的头架轴组件、驱动头架轴组件旋转的旋转驱动机构、以及用于夹紧硅棒边皮的头架夹边皮组件;所述头架夹头组件与头架夹边皮组件之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒轴线旋转的空间； 所述尾架组件包括尾架和尾架圆钢组件，所述尾架圆钢组件包括用于夹紧硅棒端面的尾架夹头组件、与尾架夹头组件连接的尾架轴组件、以及用于夹紧硅棒边皮的尾架夹边皮组件;所述尾架夹头组件与尾架夹边皮组件之间设有容置开方机的切割线网绕硅棒轴线旋转的空间。2.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述头架夹头组件包括头架夹紧盘、头架压头，所述头架夹紧盘的外径小于等于硅棒经开方得到的方棒的端面内切圆直径。3.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述尾架夹头组件包括尾架夹紧盘、尾架压头，所述尾架夹紧盘的外径小于等于硅棒经开方得到的方棒的端面内切圆直径。4.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:旋转驱动机构包括减速机连接盘、联轴器、减速机及电机。5.根据权利要求1或2所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述头架压头包括若干个通过夹头压板固定在头架夹紧盘上的第一压头，所述第一压头通过第一弹性件与头架夹紧盘连接。6.根据权利要求1或3所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述尾架压头包括第二端盖和固定在第二端盖上的若干个第二压头，所述第二端盖通过第二弹性件与尾架夹紧盘连接。7.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述头架夹边皮组件包括四组对称设置的第一边皮夹紧机构，每组第一边皮夹紧机构包括两个头架锁紧气缸、与各头架锁紧气缸连接的头架导向杆，每个头架导向杆的另一端均设有第三压头。8.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述尾架夹边皮组件包括四组对称设置的第二边皮夹紧机构，每组第二边皮夹紧机构包括两个尾架锁紧气缸、与各尾架锁紧气缸连接的尾架导向杆，每个尾架导向杆的另一端均设有第四压头。9.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述头架轴组件包括头架轴、头架圆钢、第一轴承，头架轴套设在头架圆钢内，头架轴的两侧各通过一第一轴承支撑;头架轴的前端与头架夹边皮组件连接，头架轴的后端与旋转驱动机构连接。10.根据权利要求1所述的单晶硅卧式单棒开方机夹棒机构，其特征在于:所述尾架轴组件包括尾架轴、尾架圆钢、第二轴承，尾架轴套设在尾架圆钢内，尾架轴的两侧各通过一第二轴承支撑;尾架轴前端与尾架夹头组件连接，尾架轴的后端连接电磁刹车。
【文档编号】B28D7/04GK106042203SQ201610529703
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】李林, 戴鑫辉, 刘克村, 韩法权
【申请人】青岛高测科技股份有限公司