一种晶体硅棒的切割装置制造方法及图纸

一种晶体硅棒的切割装置，涉及人工晶体加工领域，本实用新型专利技术所述的晶体硅棒的切割装置包括机架、床身、硅棒传送机构和硅棒切割机构，其特征在于：还包括机械手自动上、下料系统、自动探测定位系统以及数控操作系统，所述的切割机构为金刚石线切割系统，本实用新型专利技术可同时完成多根开方后多晶硅铸锭原料头、尾部分的切割加工，实现整个过程的多工位自动上下料、自动定位、自动切割，明显提高了生产效率、降低了劳动强度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及人工晶体加工领域，具体说涉及一种晶体硅棒的切割装置。
技术介绍
铸造多晶硅目前已成功取代直拉单晶硅成为主要的太阳能电池材料。而铸造多晶硅锭原料的底部和顶部都存在低少子寿命区域。少子寿命是半导体材料和器件的重要参数，它直接反映了材料的质量和制成器件的特性。而铸造多晶硅材料中高密度的杂质、结晶学缺陷以及少子寿命又是影响其太阳能电池转换效率的重要因素。由于硅锭原料中间部分少子寿命值较高、密度较低且分布均匀，而底部和顶部存在缺陷、密度较高，为了提高产品的质量，一般要对硅锭原料的两端进行切割，而切割位置通常需要通过少子寿命测试仪来检测确定。目前，晶体切割已成为人工晶体加工领域中广泛使用的技术。现有技术中常用的切割装置为卧式锯床和立式锯床，两种锯床均安装电镀金刚石锯带。卧式锯床可单根或多根同时加工，立式锯床一般单根加工。根据检测结果，首先在晶棒两端把要截掉的部分依靠人工画线来做出标记，切割时通过人工肉眼观察，使标记线与切割刀刃的位置重合。就切割技术而言，锯带是切割单晶硅棒的主要工具。锯带一般被安装在锯床上，在一定的张力与进给速度下对单晶硅棒进行切割。现有的锯带在切割单晶硅棒时会产生2mm左右的锯缝和3mm左右的斜面，对材料的损耗较大。在此操作过程中，人工劳动强度较大。目前还有一种使用金刚石线对单晶硅棒进行切割的技术，金刚石线切割是比较先进的硅棒切割加工技术。借助于收放线装置使金刚石线产生高速运动，在切割液辅助冷却的作用下对晶棒材料进行摩擦，从而达到切割的目的。现有技术中该加工方法与卧式锯床加工方式类似，多为单根加工，也有一次性加工多根的相关设备。采用金刚石线对单晶硅棒进行切割时，由于使用记号笔画线、人工对线，不仅切割效率低，而且人工劳动强度大。随着光伏技术的发展，人工晶体的应用量不断扩大，现有技术这种低效的人工切割方式已经难以满足生产的需求，急需开发一种生产效率高的自动化切割设备。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本技术公开了一种全自动硅棒切割装置，可同时完成多根开方后多晶硅铸锭原料头、尾部分的切割加工，实现整个过程的多工位自动上下料、自动定位、自动切割，明显提高了生产效率、降低了劳动强度。本技术采用如下技术方案：一种晶体硅棒的切割装置，该装置包括机架、床身、硅棒传送机构和硅棒切割机构，所述的硅棒传送机构为导轨丝杠传动机构，该机构中的机械手自动上、下料系统包括机械手机构、转运小车、废料输送机构、硅棒气动夹紧机构和机械手丝杠传动机构，转运小车上可同时放多根待加工硅棒，机械手机构从转运小车上抓取硅棒并依次放入硅棒气动夹紧机构内，导轨丝杠传动机构装载硅棒由自动探测定位系统进行探测定位并将其送入切割部位，所述的导轨丝杠传动机构为滚珠丝杠传动机构。该装置还包括晶体硅棒自动探测定位系统，其包括三对对射传感器，它们沿切割装置的横向排列成一直线，该对射传感器分别对放置于导轨丝杠传动机构上的三根硅棒表面突起的定位贴片进行探测定位，探测每根硅棒定位贴片所标示的切割位置，并由数控操作系统对硅棒的移动进行控制。所述的对射传感器的下方还增设三对对射传感器，位于下方的三对对射传感器分别对放置于导轨丝杠传动机构上的三根硅棒的起始端面和结束端面进行探测定位，由数控操作系统计算每根硅棒的总长度，并确定表面突起的定位贴片在每根硅棒长度方向的实际位置，当位置超出允许切割范围时，实现自动报警功能。该装置的切割机构为金刚石线切割系统，其包括切割升降机构、切割线张紧机构、排线纠偏机构、收放线机构、配电箱、提拉丝杠机构、配重机构以及冷却水管，金刚石线在装置中循环往复运动，在冷却水的作用下对硅棒进行切割。该装置还包括数控操作系统，该系统包括触屏控制箱。所述的机械手机构由沿三维方向排置的垂直移动气缸、左右移动气缸、前后移动气缸组成，它们分别连接第一气缸固定板、夹紧侧板、气缸连接杆、气缸定位杆、第二气缸固定板、第一接近传感器、定位板、第一防护垫板、导向块、第二防护垫板、第二接近传感器及固定板，机械手通过垂直移动气缸实现垂直升降，通过左右移动气缸和前后移动气缸实现宽度方向及长度方向的夹紧。由于采用上述技术方案，本技术实现了整个过程的多工位自动上下料、自动定位、自动切割，明显提高了生产效率、降低了劳动强度。【附图说明】图1是本技术切割装置一具体实施例的整体结构透视示意图；图2是图1所示切割装置的侧视示意图；图3是本技术切割装置中机械夹持机构一个具体实施例的结构透视示意图；图4是图3所示机械夹持机构实施例的另一透视示意图；图5是图3所示机械夹持机构实施例的主视示意图；图6是图3所示机械夹持机构实施例的左视示意图；附图中零部件编号与名称的对应关系是：1、床身主体；2、导轨丝杠传动机构；3、硅棒气动夹紧机构；4、硅棒；5、第一定位贴片；5’、第二定位贴片；6、龙门架；7、切割升降机构；8、切割线张紧机构；9、排线纠偏机构；10、收放线机构；11、配电箱；12、提拉丝杠机构；13、配重机构；14、触屏控制箱；15、转运小车；16、对射传感器；17、冷却水管；18、机械手丝杠传动机构；19、机械手机构；20、废料输送机构；21、第一气缸固定板；22、夹紧侧板；23、气缸连接杆；24、气缸定位杆；25、第二气缸固定板；26、第一接近传感器；27、定位板；28、垂直移动气缸；29、第一防护垫板；30、导向块；31、左右移动气缸；32、第二防护垫板；33、第二接近传感器；34、固定板；35、前后移动气缸；36、防护垫板C；37、升降块；38、冲洗水管。【具体实施方式】下面将结合附图对本技术的切割装置以具体实施例的方式进行说明。本技术的切割装置采用金刚石线切割技术，该装置由机架、床身、滚动直线导轨副、气动夹紧系统、机械手自动上、下料、自动定位、金刚石线线轮张紧机构、传动系统、升降系统、气动夹紧系统、数控操作系统等部分组成。附图1-2描述了技术硅棒切割装置一个具体实施例的结构。该装置包括：床身主体1、导轨丝杠传动机构2、硅棒气动夹紧机构3、硅棒4、第一定位贴片5、第二定位贴片5’、龙门架6、切割升降机构7、切割线张紧机构8、排线纠偏机构9、收放线机构10、配电箱11、提拉丝杠机构12、配重机构13、触屏控制箱14、转运小车15、对射传感器16、冷却水管17、机械手丝杠传动机构18、机械手机构19、废料输送机构20以及冲洗水管38。首先对开方后的硅棒4进行检测，以确定硅棒的可使用范围并对切割线做出标识。例如，该标识可以采用突起的定位贴片5、5’，将定位贴片5、5’固定在硅棒4的表面，指示出硅棒4的前后切割位置。通过对射传感器16对定位贴片5所标识的切割线进行探测并储存。该标识物及其识别方式可以借鉴现有技术中的各种成熟技术，例如也可以采用具有反射功能的平面标识；探测传感装置可以采用红外线探测器或者激光探测器等。将标示好的硅棒4通过转运小车15运送至切割设备的侧面，转运小车15可以通过皮带对硅棒4进行运输。转运小车15上可同时放多根待加工硅棒4。机械手机构19从转运小车15上抓取硅棒4并依次放入切割装置中的硅棒气动夹紧机构3内。机械手机构19脱离后，硅棒气动夹紧机构3夹紧并通过导轨丝杠传动机构2移动硅棒4，通过探测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅棒的切割装置，该装置包括机架、床身、硅棒传送机构和硅棒切割机构，其特征在于：所述的硅棒传送机构为导轨丝杠传动机构(2)，该机构中的机械手自动上、下料系统包括机械手机构(19)、转运小车(15)、废料输送机构(20)、硅棒气动夹紧机构(3)和机械手丝杠传动机构(18)，转运小车(15)上可同时放多根待加工硅棒(4)，机械手机构(19)从转运小车(15)上抓取硅棒(4)并依次放入硅棒气动夹紧机构(3)内，导轨丝杠传动机构(2)装载硅棒(4)由自动探测定位系统进行探测定位并将其送入切割部位，所述的导轨丝杠传动机构(2)为滚珠丝杠传动机构。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅棒的切割装置，该装置包括机架、床身、硅棒传送机构和硅棒切割机构，其特征在于：所述的硅棒传送机构为导轨丝杠传动机构(2)，该机构中的机械手自动上、下料系统包括机械手机构(19)、转运小车(15)、废料输送机构(20)、硅棒气动夹紧机构(3)和机械手丝杠传动机构(18)，转运小车(15)上可同时放多根待加工硅棒(4)，机械手机构(19)从转运小车(15)上抓取硅棒(4)并依次放入硅棒气动夹紧机构(3)内，导轨丝杠传动机构(2)装载硅棒(4)由自动探测定位系统进行探测定位并将其送入切割部位，所述的导轨丝杠传动机构(2)为滚珠丝杠传动机构。2.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于：该装置还包括晶体硅棒自动探测定位系统，其包括三对对射传感器(16)，它们沿切割装置的横向排列成一直线，该对射传感器(16)分别对放置于导轨丝杠传动机构(2)上的三根硅棒(4)表面突起的定位贴片(5)进行探测定位，探测每根硅棒定位贴片(5)所标示的切割位置，并由数控操作系统对硅棒(4)的移动进行控制。3.如权利要求2所述的切割装置，其特征在于：所述的对射传感器(16)的下方还增设三对对射传感器，位于下方的三对对射传感器分别对放置于导轨丝杠传动机构(2)上的三根硅棒(4)的起始端面和结束端面进行探测定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝轩，王晨光，邵玮，
申请(专利权)人：洛阳金诺机械工程有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41