一种单晶硅棒单根开方系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单晶硅棒单根开方系统，包括机座，包括两个相对设置在机座上的安装座，两个安装座上端水平相对延伸形成有整体呈水平圆柱形的夹持部，所述切割机头竖向设置且套设在夹持部外，其特征在于，一个安装座构成固定安装座，另一个安装座可滑动设置构成活动安装座，机座远离位于活动安装座一端还设置有夹持用电机，夹持用电机输出轴连接一根夹持用丝杠，夹持用丝杠配合一个固定在活动安装座上的夹持用螺母构成夹持用丝杠螺母传动副。本发明专利技术具有硅棒夹紧过程稳定性和精确性好，利于开方切割后边料下料，切割机构切割精度高，能够靠夹持臂实现自动装卸料，自动化程度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅棒开方设备，具体涉及一种单晶硅棒单根开方系统。
技术介绍
目前，随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放，光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏发电领域中，采用太阳能电池将太阳能转化为电能实现发电，通常的晶体硅太阳能电池是在厚度160~200μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭后通过多线锯切割而成。现有硅片的制作流程，一般是先将多晶硅脆状材料提拉为单晶硅棒，然后采用开方机进行开方；此时，切割机构沿硅棒长度方向进给并在硅棒周向上切割出四个两两平行的平面，使得硅棒整体呈类长方体形；开方完毕后，再采用多线切片机沿长度方向对开方后的硅棒进行切片，得到所需硅片。其中，现有的开方机，均是一次性能够完成多根硅棒开方切割的结构设计，例如本行业通常使用的梅尔博格公司、重庆四和晶工、重庆源启、大连连城、上海日进等生产的硅棒开方机，能够一次性完成对十六根硅棒的切割开方。但是这种现有的硅棒开方机，虽然切割机构一次进给能够完成多根硅棒的切割，但是由于硅棒根数较多，切割机构中切割线在布置走线时需要经过很多罗拉（即转轮）转向，使其工作时能耗损失较大，降低了切割效率，为了保证切割效果，切割机构进给速度通常很慢，一般只能达到1.3~3.0mm/min。故整体切割效率实际并不高，且为了保证切割稳定性，通常只能实现500mm长度以内的硅棒开方。同时，硅棒开方后对应后续切片处理的切片机通常也只适用于500mm长度以内的硅棒进行切片，能够保证切片质量。但随着目前光伏领域的发展和技术的成熟，现有的较为先进的多线切片机，已能够适用于更长硅棒的切片处理，由于硅棒在切片机中切片时两端会报废部分长度的废料，故通常硅棒长度越长，切片机切片的整体效率才会越高。所以对于本领域技术人员，有必要研发一种能够适用于较长硅棒开方的开方机，使其能够获得更长的开方硅棒，以提高后续切片机的切割效率，降低硅片生产的整体成本。为了解决上述问题，申请人曾设计了一种单晶硅棒单根开方机并申请了ZL201520832200.3 的专利，该开方机，包括机座，固定设置在机座上的单晶硅棒固定机构、切割机构和放排线机构；所述切割机构包括切割机头、布置在切割机头上的多个用于张紧切割线切割段的切割轮、多个用于实现过渡或导向的过渡导向轮、至少一套用于张紧切割线的张紧装置和一根切割线，切割线绕接在过渡导向轮、张紧装置和切割轮上且两端连接回放排线机构，其特征在于，所述单晶硅棒固定机构用于固定单根硅棒，所述切割机头和进给机构相连并能够靠进给机构控制实现对硅棒的开方。本技术具有结构简单，切割效率高，能够实现较长单晶硅棒切割的优点，能够获得更长的开方硅棒，以提高后续切片机的切割效率，降低了硅片生产的整体成本。但该单晶硅棒单根开方设备中，还存在以下缺陷需要考虑解决：1、实现硅棒顶紧固定的装置中，依靠两个固定在基座上的安装座并在一个安装座上靠液压油缸构成活动夹持部和另一个安装座上的固定夹持部配合实现硅棒顶紧，顶紧过程控制性和精确性较差，同时该液压缸夹紧的结构中难以再增设硅棒夹持切割后旋转以方便开方后卸顶部边料等功能。2、开方切割后，切割下的边料无法单独卸料。3、切割机头结构中，各切割轮一致性较差导致切割精度较差。4、切割完毕后边料直接掉落容易撞击损伤设备其他构件或伤及工人。5、切割前后依靠人工装卸料，操作难度大，人工效率低。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种结构简单，硅棒夹紧过程稳定性和精确性好，利于开方切割后边料下料，切割机构切割精度高，并使其能够进一步实现自动装卸料，自动化程度高的单晶硅棒单根开方系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种单晶硅棒单根开方系统，包括机座，固定设置在机座上的硅棒固定机构、切割机构和放排线机构；所述切割机构包括切割机头，还包括布置在切割机头前侧的切割轮，切割轮用于将切割线张紧出切割段；所述硅棒固定机构包括两个相对设置在机座上的安装座，两个安装座上端水平相对延伸形成有整体呈水平圆柱形的夹持部，所述切割机头竖向设置且套设在夹持部外，其特征在于，一个安装座固定设置于机座的一端构成固定安装座，另一个安装座可滑动地配合设置在机座另一端的一根正对固定安装座设置的安装座导轨上构成活动安装座，机座远离位于活动安装座一端还设置有夹持用电机，夹持用电机输出轴连接一根夹持用丝杠，夹持用丝杠配合一个固定在活动安装座上的夹持用螺母构成夹持用丝杠螺母传动副并用于带动活动安装座在安装座导轨上移动实现两个安装座上的夹持部对硅棒的夹持。这样，硅棒固定机构中，设计了一个固定安装座和一个活动安装座，靠夹持用电机如果丝杠螺母传动副带动活动安装座移动实现对硅棒夹持，具有结构简单，控制可靠，控制精度高等优点。同时该结构解放了安装座上方夹持部位置的设计空间，使得夹持部上可以有空间设置对边料进行夹紧的结构，以及实现对硅棒进行旋转等功能的结构，更加利于结构的优化设计，利于功能的完善。作为优化，所述夹持部包括用于夹持硅棒两端中部位置的两个主夹持块，还包括布置于主夹持块四周的用于夹持硅棒四个边料两端的八个边料夹持块，至少四个边料夹持块外侧设置有边料夹持机构并用于带动边料夹持块移动实现对边料的夹持。这样夹持硅棒时，能够同时实现对边料的夹持固定，使得切割到尾部时，边料仍然处于固定可靠状态，避免边料切割掉落时产生崩边以及碰撞等损耗。提高切割过程的完整性和可靠性。作为优化，八个边料夹持块外侧均设置有边料夹持机构，边料夹持机构包括固定在安装座上端的边料夹持用流体伸缩缸，边料夹持用流体伸缩缸的伸缩臂前端和边料夹持块相连。这样，边料夹持控制更加方便可靠。作为优化，设置在活动安装座上的主夹持块为主动主夹持块，设置在固定安装座上的主夹持块为从动主夹持块，所述主动主夹持块整体呈水平的柱状结构并靠轴承安装在活动安装座上，主动主夹持块后端和固定在活动安装座上的旋转机构相连并能够靠旋转机构带动旋转，所述从动主夹持块的后部段靠竖向设置的轴承可转动地安装在固定安装座上。这样，增加了旋转功能，硅棒装夹完毕后在切割之前，可以控制进行旋转调节使其切割角度精确到位，切割完毕后可以靠旋转机构带动被夹持硅棒旋转，从而使其上方的边料能够顺利滑落。进一步地，从动主夹持块上还设置有偏转浮动配合结构，偏转浮动配合结构包括从动主夹持块前部段后端中部的向后鼓起呈球形的浮动头，浮动头配合在从动主夹持块后部段前端的一个匹配的球形凹槽内，偏转浮动配合结构还包括两圈设置在从动主夹持块前部段后端四周和活动安装座之间的凹凸配合限位结构。这样，靠浮动头和球形凹槽的配合允许从动主夹持块前部段在周向上任一角度产生一定的偏摆，同时又靠凹凸配合限位控制偏摆的角度大小，使其具有一定的偏转浮动效果以适应夹持面的贴合，以更好地提高夹持固定可靠性。进一步地，所述旋转机构包括固定在活动安装座上的旋转用步进电机和旋转用减速机，以更好地实现旋转角度控制。作为优化，切割机头前侧的切割轮中，包括并列间隔地固定在同一主动轴上的至少两个主动轮，还包括并列间隔地设置在和主动轴平行设置的同一从动轴上至少两个从动轮，主动轴可转动地安装在切割机头上并和一个安装在切割机头上的主动切割电机传动连接，两个从动轮依靠从动轴可转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅棒单根开方系统，包括机座，固定设置在机座上的硅棒固定机构、切割机构和放排线机构；所述切割机构包括切割机头，还包括布置在切割机头前侧的切割轮，切割轮用于将切割线张紧出切割段；所述硅棒固定机构包括两个相对设置在机座上的安装座，两个安装座上端水平相对延伸形成有整体呈水平圆柱形的夹持部，所述切割机头竖向设置且套设在夹持部外，其特征在于，一个安装座固定设置于机座的一端构成固定安装座，另一个安装座可滑动地配合设置在机座另一端的一根正对固定安装座设置的安装座导轨上构成活动安装座，机座远离位于活动安装座一端还设置有夹持用电机，夹持用电机输出轴连接一根夹持用丝杠，夹持用丝杠配合一个固定在活动安装座上的夹持用螺母构成夹持用丝杠螺母传动副并用于带动活动安装座在安装座导轨上移动实现两个安装座上的夹持部对硅棒的夹持。

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅棒单根开方系统，包括机座，固定设置在机座上的硅棒固定机构、切割机构和放排线机构；所述切割机构包括切割机头，还包括布置在切割机头前侧的切割轮，切割轮用于将切割线张紧出切割段；所述硅棒固定机构包括两个相对设置在机座上的安装座，两个安装座上端水平相对延伸形成有整体呈水平圆柱形的夹持部，所述切割机头竖向设置且套设在夹持部外，其特征在于，一个安装座固定设置于机座的一端构成固定安装座，另一个安装座可滑动地配合设置在机座另一端的一根正对固定安装座设置的安装座导轨上构成活动安装座，机座远离位于活动安装座一端还设置有夹持用电机，夹持用电机输出轴连接一根夹持用丝杠，夹持用丝杠配合一个固定在活动安装座上的夹持用螺母构成夹持用丝杠螺母传动副并用于带动活动安装座在安装座导轨上移动实现两个安装座上的夹持部对硅棒的夹持。2.如权利要求1所述的单晶硅棒单根开方系统，其特征在于，所述夹持部包括用于夹持硅棒两端中部位置的两个主夹持块，还包括布置于主夹持块四周的用于夹持硅棒四个边料两端的八个边料夹持块，至少四个边料夹持块外侧设置有边料夹持机构并用于带动边料夹持块移动实现对边料的夹持。3.如权利要求2所述的单晶硅棒单根开方系统，其特征在于，八个边料夹持块外侧均设置有边料夹持机构，边料夹持机构包括固定在安装座上端的边料夹持用流体伸缩缸，边料夹持用流体伸缩缸的伸缩臂前端和边料夹持块相连。4.如权利要求2所述的单晶硅棒单根开方系统，其特征在于，设置在活动安装座上的主夹持块为主动主夹持块，设置在固定安装座上的主夹持块为从动主夹持块，所述主动主夹持块整体呈水平的柱状结构并靠轴承安装在活动安装座上，主动主夹持块后端和固定在活动安装座上的旋转机构相连并能够靠旋转机构带动旋转，所述从动主夹持块的后部段靠竖向设置的轴承可转动地安装在固定安装座上。5.如权利要求1所述的单晶硅棒单根开方系统，其特征在于，切割机头前侧的切割轮中，包括并列间隔地固定在同一主动轴上的至少两个主动轮，还包括并列间隔地设置在和主动轴平行设置的同一从动轴上至少两个从动轮，主动轴可转动地安装在切割机头上并和一个安装在切割机头上的主动切割电机传动连接，两个从动轮依靠从动轴可转动地安装在切割机头上。6.如权利要求5所述的单晶硅棒单根开方系统，其特征在于，所述主动轴包括位于中部的主动轮装配段和位于两端的主动轴安装段，主动轮装配段上用于安装两个主动轮，主动轴安装段靠轴承安装在切割机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新华，黄兴江，段辉科，王放，陈波，杜树林，温礼涛，李文杰，
申请(专利权)人：重庆四和晶工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50