一种单晶硅截断机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种单晶硅截断机，包括底座、分别安装于底座左右两侧的绕线室、安装于绕线室之间的切割室、安装于底座一侧的控制柜、用于提供切割丝正常切割的冷却喷淋装置，所述单晶硅截断机还包括用于设备防护的防护装置和用于设备操控的操控装置。本实用新型专利技术能够实现一根硅棒同时切割成多段的要求，可实现切割较长约4.5米单晶硅棒的需求，切割后硅棒的段长误差也较小，切割完成后还可以实现自动退丝。此外，本实用新型专利技术还可自适应单晶硅棒的不同直径变化，将硅棒进行定位并进行可靠装夹，并对硅棒进行固定支撑锁紧，从而保证切割完成后硅棒的稳定性，避免硅棒切割完成后出现位移或下坠，提高了切割效率和切割质量。

Single crystal silicon cutting machine

The utility model provides a monocrystalline silicon cutting machine, which comprises a base, are respectively arranged on the base on both sides of the winding room, installed in the winding chamber between the cutting chamber, is installed on the base side of the control cabinet, for cutting wire cutting of the normal cooling spray device, the single crystal silicon cutting machine which is used for protective device for equipment protection and control device for equipment control. The utility model can realize a silicon rod and cut into sections of the requirements, can realize cutting about 4.5 meters long the monocrystalline silicon demand, long after the silicon rod cutting error is smaller, after finishing cutting can also realize automatic back wire. In addition, the utility model can be adaptive to the changes of different diameter monocrystalline silicon rods, silicon bar positioning and reliable clamping, and the silicon rod fixed support locking, so as to ensure the stability of the silicon rod cutting after completion, to avoid the silicon rod cutting after completion of displacement or falling, improves the cutting efficiency and quality.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及晶硅切割
，具体涉及一种能够切割长棒、有多个刀口同时切割、切割后段长误差小的单晶硅截断机。
技术介绍
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。传统单晶硅的截断采用带锯法进行切割，且一次切割只能切成两段，切割后的段长误差也较大；此外，由于切割刀具的厚度问题以及单晶硅棒直径一致性比较差，在切割过程中由于晶棒装夹定位不好的原因，没有有效的定中心装置和晶棒支撑装置，产生了切割偏移，致使切割完成后，切割丝不容易从晶棒中退出，而且切割后晶棒端面质量较差，影响了切割效率及切割质量。中国专利文献中，公开号CN103722627A、名称是一种多块晶硅切边机(参见该申请说明书具体实施方式部分)，公开了一种多块晶硅切边机，包括机架、安装在机架下端的工作台、带动工作台上下运动的起升装置、绕线装置、通过轴承安装在机架上端的线网装置、驱动线网装置摇摆的摆动装置、冷却系统；所述工作台上设有放置硅料的晶托，工作台还包括固定硅料的压板和球头手柄；所述线网装置包括线网框架、分别安装在线网框架两端的旋转轴、旋转轴上装有切割轮，线网框架上装有与切割轮相配合的第一导线轮，驱动旋转轴旋转的驱动装置。由于单晶硅棒直径一致性较差，该现有技术的晶托无法对单晶硅棒进行有效定位与可靠装夹，在切割过程中由于晶棒装夹定位不好的原因，没有有效的定中心装置和晶棒支撑装置，产生了切割偏移，致使切割完成后，切割丝不容易从晶棒中退出，而且切割后晶棒端面质量较差，影响了切割效率和切割质量。此外，该现有技术的线网装置也无法实现对单晶硅棒的分段切割，由于切割刀具的厚度问题、单晶硅棒长逐步递增以及对单晶硅棒的多段切割需要，目前的晶硅切割设备已不能满足生产要求。因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种切割效率高、棒料损耗低、能够自适应单晶硅棒的不同直径变化进行调整、同时实现多个刀口进行切割并且切割后段长误差小的单晶硅截断机已经成为一项重要任务。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种单晶硅截断机，目的是通过单晶硅截断机切割室中的晶托装置和线网装置相配合实现一根硅棒同时切割成多段的要求，且可进行切割较长约4.5米的单晶硅棒，通过单晶硅截断机的晶托装置自适应单晶硅棒的不同直径变化，将硅棒进行定位并进行可靠装夹，当单棒定中心组件自动定位硅棒中心后，依靠单棒夹具组件实现硅棒的固定支撑锁紧，从而保证切割完成后硅棒的稳定性，避免硅棒切割完成后硅料出现位移或下坠，影响切割效率和切割质量；单晶硅截断机的线网装置的各个切割机头会自动跑位，无需手动调节，切割后硅棒的段长误差也较小。本技术的技术方案为：为了解决上述技术问题，本技术提供了一种单晶硅截断机，包括底座、分别安装于底座左右两侧的绕线室、安装于绕线室之间的切割室、安装于底座一侧的控制柜、用于提供切割丝正常切割的冷却喷淋装置，所述单晶硅截断机还包括用于设备防护的防护装置和用于设备操控的操控装置，所述切割室包括安装于底座上的晶托装置、驱动晶托装置上下运动的起升装置、以及安装在起升装置上端的线网装置，所述晶托装置包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件、以及安装于晶托框架上的单棒夹具组件和单棒定中心组件，所述线网装置包括线网框架、安装于线网框架上的驱动切割机头组件、移动切割机头组件、机头驱动组件、以及用于固定切割机头的机头锁定组件和用于检测切割机头移动距离的位移检测组件，所述底座上还安装有晶托外托架，晶托外托架上设有与滚轮组件配合的滑轨。与现有技术相比，本技术是使用一根高速往复运转的金刚线，通过设备的走丝机构对硅碇进行加工研磨，最终实现切割分段的一种单晶硅截断机；本技术可用于切割长达4.5米的长棒物料，通过程序设定切割分段长度，单晶硅截断机的线网装置的各个切割机头会自动跑位，无需手动调节，误差较小。单晶硅截断机通过程序设定段长，由位移检测组件自动计算切割段长，由机头驱动组件进行驱动线网装置切割机头的移动，移动到设定距离后由机头锁定组件进行机头的锁紧固定，所以移动精度相对较高，切割丝运行比较稳定，切割后的段长误差控制在0.1mm以内，保证了切割后硅棒的段长误差；单晶硅截断机的线网装置上分布有多个切割机头，晶托装置上分布有多个单棒定中心组件和单棒夹具组件，晶托装置与线网装置相配合可实现一根硅棒同时切割成多段的要求，切割段长可随意设定、切割效率高、损耗成本低、加工精度高，并且可通过单晶硅截断机的晶托装置自适应单晶硅棒的不同直径变化，将硅棒进行定位并进行可靠装夹，当单棒定中心组件自动定位硅棒中心后，依靠单棒夹具组件实现硅棒的固定支撑锁紧，单晶硅截断机的线网装置上也设有机头锁定组件，从而保证切割完成后硅棒的稳定性，避免硅棒切割完成后硅料出现位移或下坠，影响切割效率和切割质量；本技术切割完成后可自动退丝，目前市场上比较常见的硅啶切割设备都不能满足切割完成后自动退丝的功能，一般情况下是切割完成后将硅料搬移开，避免金刚线退出时碰到硅料，或是直接将切割线剪断，这样就对切割丝造成了很大的浪费，增加了设备成本，而且断线后再重新挂线也会浪费切割时间，降低了切割效率。此外，本技术还设置了用于设备防护的防护装置和用于设备操控的操控装置，设置防护装置可保护设备操作安全，有效防止切割液的喷洒和人员伤害，也能保证设备免于外部环境的干扰和污染；操控装置采用操控显示屏，可以手动移动，方便操作人员在操作区域内操控设备；本技术中的控制柜用于控制设备中的各个驱动机构的正常工作并保持同步，使设备达到所需功能。所述晶托框架上还安装有直线导轨、齿条、接料盒以及用于密封防护的风琴式伸缩防护罩和不锈钢防护板，所述接料盒安装于晶托框架的两侧，所述晶托框架的两侧还分别安装有移动限位块，所述单棒夹具组件和单棒定中心组件通过安装在直线导轨上的滑块横向移动，所述单棒定中心组件包括定中心移动单元、夹紧单元和用于密封防护的风琴式伸缩防护罩；晶托框架的两侧还安装有接料盒，用于盛装切割完成后下坠的晶棒边缘棒料，接料盒为插拔式安装且可在单棒定中心组件和单棒夹具组件上切换安装；晶托框架的两侧分别安装有移动限位块，用于定位放置单晶硅棒后的晶托装置；所述晶托框架的外侧还设有数个推拉把手和数个用于固定晶托装置的固定座，通过推拉把手将晶托装置推至所需位置，并通过固定座进行固定；通过设置在晶托框架上的风琴式伸缩防护罩和不锈钢防护板可实现晶托内部的有效防护，避免硅粉或杂物进入到晶托装置内；单棒定中心组件通过定中心移动单元实现单棒定中心组件的左右移动，并通过夹紧单元实现对单晶硅棒的夹紧功能，避免单晶硅棒出现松动，通过单棒定中心组件可针对单晶硅棒的不同直径变化进行自适应调整从而实现定中心功能，此外，设置在单棒定中心组件中的风琴式伸缩防护罩与单棒定中心组件周围的不锈钢防护板构成防护网，避免硅粉或杂物进入到单棒定中心组件中，影响使用寿命。所述定中心移动单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅截断机，包括底座、分别安装于底座左右两侧的绕线室、安装于绕线室之间的切割室、安装于底座一侧的控制柜、用于提供切割丝正常切割的冷却喷淋装置，其特征在于：所述单晶硅截断机还包括用于设备防护的防护装置和用于设备操控的操控装置，所述切割室包括安装于底座上的晶托装置、驱动晶托装置上下运动的起升装置、以及安装在起升装置上端的线网装置，所述晶托装置包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件、以及安装于晶托框架上的单棒夹具组件和单棒定中心组件，所述线网装置包括线网框架、安装于线网框架上的驱动切割机头组件、移动切割机头组件、机头驱动组件、以及用于固定切割机头的机头锁定组件和用于检测切割机头移动距离的位移检测组件，所述底座上还安装有晶托外托架，晶托外托架上设有与滚轮组件配合的滑轨。

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅截断机，包括底座、分别安装于底座左右两侧的绕线室、安装于绕线室之间的切割室、安装于底座一侧的控制柜、用于提供切割丝正常切割的冷却喷淋装置，其特征在于：所述单晶硅截断机还包括用于设备防护的防护装置和用于设备操控的操控装置，所述切割室包括安装于底座上的晶托装置、驱动晶托装置上下运动的起升装置、以及安装在起升装置上端的线网装置，所述晶托装置包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件、以及安装于晶托框架上的单棒夹具组件和单棒定中心组件，所述线网装置包括线网框架、安装于线网框架上的驱动切割机头组件、移动切割机头组件、机头驱动组件、以及用于固定切割机头的机头锁定组件和用于检测切割机头移动距离的位移检测组件，所述底座上还安装有晶托外托架，晶托外托架上设有与滚轮组件配合的滑轨。2.如权利要求1所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述晶托框架上还安装有直线导轨、齿条、接料盒以及用于密封防护的风琴式伸缩防护罩和不锈钢防护板，所述接料盒安装于晶托框架的两侧，所述晶托框架的两侧还分别安装有移动限位块，所述单棒夹具组件和单棒定中心组件通过安装在直线导轨上的滑块横向移动，所述单棒定中心组件包括定中心移动单元、夹紧单元和用于密封防护的风琴式伸缩防护罩。3.如权利要求2所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述定中心移动单元包括滑动底座、安装在滑动底座上且与直线导轨上的滑块固定连接的连接板、安装在滑动底座上的转轴固定座、可转动安装在转轴固定座上的转轴、安装在转轴的一端并与晶托框架上的齿条相配合的齿轮、以及安装在转轴另一端的手轮，所述夹紧单元包括安装在滑动底座上的定中心支座、安装在定中心支座上的定中心丝杠和两根直线轴承单元、与定中心丝杠和两根直线轴承单元相连接的定中心支撑板、以及安装在定中心支撑板上的定中心卡爪，所述定中心丝杠的一端伸出定中心支座固定连接有手轮。4.如权利要求2所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述单棒夹具组件包括V型底座、安装在V型底座上的四组新浮动支撑单元、安装在V型底座上且与直线导轨上的滑块固定连接的连接板、安装在V型底座上的转轴固定座、可转动安装在转轴固定座上的转轴、安装在转轴的一端并与晶托框架上的齿条相配合的齿轮、以及安装在转轴另一端的手轮。5.如权利要求4所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述新浮动支撑单元通过支撑法兰与V型底座固定连接，支撑法兰通过螺钉与V型底座固定连接，新浮动支撑单元包括锁紧气缸、与锁紧气缸相连接的支撑块、以及设置在支撑块上的垫块，所述支撑块与垫块之间还设置有环形风琴式防护罩。6.如权利要求1所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述线网框架上设置有相互平行的直线导轨和直线滚珠丝杠、以及用于密封防护的风琴式伸缩防护罩和不锈钢防护板，所述线
\t网框架的顶部还安装有移动拖链，所述驱动切割机头组件和移动切割机头组件通过安装在直线导轨上的滑块移动，所述机头驱动组件通过螺母与直线滚珠丝杠连接。7.如权利要求6所述的单晶硅截断机，其特征在于：所述驱动切割机头组件包括固定在直线导轨滑块上的刀座组件、固定在刀座组件上的主动轮固定座、固定在主动轮固定座上的主动轮组件、与主动轮组件相配合的换向轮组件、以及安装在主动轮固定座上的喷嘴组件和移动限位组件，所述驱动切割机头组件中的换向...

【专利技术属性】
技术研发人员：段景波，解培玉，崔陈晨，孙萌，杨勇，李浩，唐顺锋，
申请(专利权)人：青岛高测科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37