一种用于单晶硅截断机的晶托装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于单晶硅截断机的晶托装置，包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件，所述晶托装置还包括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防护罩和不锈钢防护板。本实用新型通过单棒定中心组件和单棒夹具组件自适应单晶硅棒的不同直径变化，并对单晶硅棒进行轴向定位和可靠支撑；保证了切割完成后单晶硅棒在晶托装置上的稳定性，避免了因切割完毕后单晶硅棒的位移引起切割效率及质量问题；此外，本实用新型还进行了密封防护设置，避免了切割硅粉等杂物的堵塞，保证了晶托装置的使用寿命及可靠性。
【专利说明】
一种用于单晶硅截断机的晶托装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及晶硅切割技术领域，具体涉及一种用于单晶硅截断机的晶托装置。
【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]传统单晶硅的截断采用带锯法进行切割，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，通常的夹具出现了切割过程中单晶棒夹持不牢靠，从而导致了切割效率的低下、切割容易出现崩边、切割垂直度差的问题。出现上述问题的主要因素由于单晶硅直径的一致性较差，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等。
[0004]中国专利文献中，公开号CN201800144U、名称是一种用于切断单晶硅棒料的组合夹具(参见该申请说明书【具体实施方式】部分)，公开了一种用于切断单晶硅棒料的组合夹具，设置在带锯切割机工作台上，它由分别位于带锯两侧的夹卡装置和扶正装置组成，所述夹卡装置由导轨、滑块和三组并列的夹紧机构组成，其中导轨与工作台托板固定，滑块与导轨滑动连接，夹紧机构位于滑块上，所述扶正装置由两组并列的扶正机构组成。该现有技术通过夹卡装置和扶正装置采用三个气缸对单晶硅料在三个方向均压夹持，解决了夹具因固定方式不妥而造成的切割面掰断裂痕及垂直度误差问题，但是操作复杂、成本较高，无法将单晶硅棒进行准确定位并进行可靠装夹，也无法对夹具进行自适应调整，而且截断后由于夹具支撑不好容易导致单晶硅棒产生位移，影响了切割效率和质量问题。
[0005]因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种操作简单、成本较低、且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的单晶硅截断机的晶托装置已成为亟待完成的一项重要任务。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型解决的技术问题是提供一种用于单晶硅截断机的晶托装置，目的是通过单棒定中心组件自适应单晶娃棒的不同直径变化，从而将娃棒进行准确定位；当单棒定中心组件固定住单晶硅棒后，依靠单棒夹具组件支撑单晶硅棒并锁紧固定，保证了单晶硅棒在晶托装置上的支撑刚性，从而保证了切割完成后单晶硅棒的稳定性，避免了因切割完毕后单晶硅棒的位移引起切割效率及质量问题；本实用新型是基于市场上较长的单晶硅棒，可对约4.5米的单晶硅棒进行定位夹紧，同时实现一次进行多个刀口的切割，操作简单方便，提高了切割效率。
[0007]本实用新型的技术方案为:
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于单晶硅截断机的晶托装置，包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件，所述晶托装置还包括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防护罩和不锈钢防护板，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。
[0009]与现有技术相比，本实用新型通过单棒定中心组件以适应单晶硅棒的不同直径变化，并且在单棒定中心组件自适应调整完毕后，通过单棒夹具组件提高单晶硅棒支承刚性，保证了切割完毕后单晶硅棒的稳定性，避免切割完成后单晶硅棒的下落或位移，保证了切割质量、降低了切割损耗成本、提高了加工效率;而且通过设置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。
[0010]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;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。
[0011]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;定中心移动单元可以实现定中心组件的左右移动;在放置单晶硅棒时，通过摇动定中心移动单元中的手轮带动转轴和齿轮转动，从而实现单棒定中心组件在晶托框架上的直线导轨上的横向移动。
[0012]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;所述定中心丝杠一端为左旋，另一端为右旋，当单棒定中心组件移动到所需位置后，通过摇动夹紧单元中的手轮带动定中心丝杠转动，转动丝杠时，使得两对应的定中心支撑板和定中心卡爪对称移动，卡住放置在定中心卡爪内的单晶娃棒并自动锁住，避免出现松动，从而实现单晶硅棒的夹紧与松动。
[0013]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;待单晶硅棒完成定中心后，通过转动单棒夹具组件中的手轮带动转轴和齿轮转动，实现单棒夹具组件在晶托框架上的直线导轨上的横向移动，当移动到所需位置时，通过程序控制四组新浮动支撑单元来实现单晶硅棒定中心后的支撑锁紧，保证单晶硅棒在晶托装置上的支撑刚性;单棒定中心组件和单棒夹具组件都是通过手轮操作，可以快速、方便、准确的实现定位夹紧功能。
[0014]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，所述支撑法兰与支撑块之间还设置有环形风琴式伸缩防护罩;通过程序控制四组新浮动支撑单元支撑住单晶硅棒且均匀分布支撑单晶硅棒的重量，由锁紧气缸带动支撑块和垫块顶起并支撑住单晶硅棒，使垫块与单晶硅棒接触，可自适应单晶硅棒的不同直径变化;当顶到合适位置后再由程序控制锁定支撑块，保持住单棒夹具组件的支撑刚性，避免在切割完成后单晶硅棒产生位置移动或下坠，影响切割效率和切割质量问题;所述环形风琴式伸缩防护罩的一端固定在支撑法兰的安装面上，另一端固定在支撑块的安装面上，设置防护罩可有效避免切割过程中的硅粉或杂物进入到新浮动支撑单元内，保证单棒夹具组件的使用寿命和可靠性。
[0015]所述晶托装置包括三组单棒定中心组件和至少六组单棒夹具组件;三组单棒定中心组件和至少六组单棒夹具组件在晶托框架上对称分布，可实现较长约4.5米的单晶硅棒定中心和固定功能，从而保证单晶硅棒支撑的均匀性，并且满足单晶硅棒一次性进行多个刀口的同时切割。
[0016]所述夹紧单元包括两组定中心卡爪。
[0017]所述接料盒安装于晶托框架的两侧;所述晶托框架的两侧分别安装有接料盒，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。
[0018]所述晶托框架的两侧还分别安装有移动限位块，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；移动限位块用于定位放置单晶硅棒后的晶托装置，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。
[0019]本实用新型的技术效果为:
[0020]本实用新型提供了一种用于单晶硅截断机的晶托装置，通过单棒定中心组件自适应单晶硅棒的不同直径变化，并对单晶硅棒进行轴向定位；当单棒定中心组件固定住单晶硅棒后，依靠单棒夹具组件支撑单晶硅棒并锁紧固定，保证了切割完成后单晶硅棒在晶托装置上的稳定性，避免了因切割完毕后单晶硅棒的位移引起切割效率及质量问题;本实用新型是基于市场上较长约4.5米的单晶硅棒进行多个刀口的同时切割，操作简单方便，提高了切割效率。此外，本实用新型还进行了密封防护设置，通过防护罩和不锈钢防护板进行防护，避免了切割硅粉等杂物的堵塞，保证了晶托装置的使用寿命及可靠性。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型用于单晶硅截断机的晶托装置结构示意图。
[0022]图2为图1的A部放大图。
[0023]图3为本实用新型单棒定中心组件结构示意图。
[0024]图4为本实用新型单棒夹具组件结构示意图。
[0025]图5为本实用新型新浮动支撑单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】:
[0027]如图1-图2所示，本实用新型提供了一种用于单晶硅截断机的晶托装置，包括晶托框架1、安装于晶托框架I底部的滚轮组件，所述晶托装置还包括安装于晶托框架I上的三组单棒夹具组件5和至少六组单棒定中心组件4，本实施例中的晶托装置优选的包括三组单棒定中心组件4和六组单棒夹具组件5，所述晶托框架I上还安装有直线导轨2、齿条3、接料盒25以及用于密封防护的防护罩6和不锈钢防护板，所述单棒夹具组件5和单棒定中心组件4通过安装在直线导轨2上的滑块横向移动;所述接料盒25安装于晶托框架I的两侧，用于盛装切割完成后下坠的晶棒边缘棒料，接料盒25为插拔式安装且可在单棒定中心组件4和单棒夹具组件5上切换安装;所述晶托框架I的两侧分别安装有移动限位块28，用于定位放置单晶硅棒后的晶托装置;所述晶托框架I的外侧还设有数个推拉把手7和数个用于固定晶托装置的固定座8;通过推拉把手7将晶托装置推至所需位置，并通过固定座8进行固定。晶托装置中的三组单棒定中心组件4和六组单棒夹具组件5在晶托框架I上对称分布，可实现较长约4.5米的单晶硅棒定中心和固定功能，从而保证单晶硅棒支撑的均匀性，并且满足单晶硅棒一次性进行多个刀口的同时切割。
[0028]如图3所示，单棒定中心组件4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16;单棒定中心组件4通过定中心移动单元实现单棒定中心组件4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4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4中的风琴式伸缩防护罩16与单棒定中心组件4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包括滑动底座9、安装在滑动底座9上且与直线导轨2上的滑块固定连接的连接板10、安装在滑动底座9上的转轴固定座26、可转动安装在转轴固定座26上的转轴12、安装在转轴12的一端并与晶托框架I上的齿条3相配合的齿轮11、以及安装在转轴12另一端的手轮17;定中心移动单元可以实现单棒定中心组件4的左右移动;在放置单晶硅棒时，通过摇动定中心移动单元中的手轮17带动转轴12和齿轮11转动，从而实现单棒定中心组件4在晶托框架I上的直线导轨2上的横向移动。所述夹紧单元包括安装在滑动底座9上的定中心支座13、安装在定中心支座13上的定中心丝杠15和两根直线轴承单元、与定中心丝杠15和两根直线轴承单元相连接的定中心支撑板27、以及安装在定中心支撑板27上的定中心卡爪14，所述定中心丝杠15的一端伸出定中心支座13固定连接有手轮17。当单棒定中心组件4移动到所需位置后，通过摇动夹紧单元中的手轮17带动定中心丝杠15转动，使得两对应的定中心支撑板27和定中心卡爪14相互往中间移动，卡住放置在定中心卡爪14内的单晶硅棒并自动锁住，避免出现松动，从而实现单晶硅棒的夹紧与松动。
[0029]如图4所示，单棒夹具组件5包括V型底座18、安装在V型底座18上的四组新浮动支撑单元19、安装在V型底座18上且与直线导轨2上的滑块固定连接的连接板10、安装在V型底座18上的转轴固定座26、可转动安装在转轴固定座26上的转轴12、安装在转轴12的一端并与晶托框架I上的齿条3相配合的齿轮11、以及安装在转轴12另一端的手轮17;待单晶硅棒完成定中心后，通过转动单棒夹具组件5中的手轮17带动转轴12和齿轮11转动，实现单棒夹具组件5在晶托框架I上的直线导轨2上的横向移动，当移动到所需位置时，通过程序控制四组新浮动支撑单元19来实现单晶硅棒定中心后的支撑锁紧，保证单晶硅棒在晶托装置上的支撑刚性。
[0030]如图5所示，新浮动支撑单元通过支撑法兰21与V型底座固定连接，支撑法兰21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20、与锁紧气缸20相连接的支撑块22、以及设置在支撑块22上的垫块23，所述支撑法兰21与支撑块22之间还设置有环形风琴式伸缩防护罩24;通过程序控制四组新浮动支撑单元支撑住单晶硅棒且均匀分布支撑单晶硅棒的重量，由锁紧气缸20带动支撑块22和垫块23顶起并支撑住单晶硅棒，使垫块23与单晶硅棒接触，可自适应单晶硅棒的不同直径变化；当顶到合适位置后再由程序控制锁定支撑块22，保持住单棒夹具组件5的支撑刚性，避免在切割完成后单晶硅棒产生位置移动或下坠，影响切割效率和切割质量问题;所述环形风琴式伸缩防护罩24的一端固定在支撑法兰21的安装面上，另一端固定在支撑块22的安装面上，设置防护罩可有效避免切割过程中的硅粉或杂物进入到新浮动支撑单元内，保证单棒夹具组件的使用寿命和可靠性。
【主权项】
1.一种用于单晶硅截断机的晶托装置，包括晶托框架、安装于晶托框架底部的滚轮组件，其特征在于:所述晶托装置还包括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防护罩和不锈钢防护板，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。2.如权利要求1所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于: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所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，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。4.如权利要求2所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于: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。5.如权利要求1所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，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。6.如权利要求5所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，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，所述支撑法兰与支撑块之间还设置有环形风琴式伸缩防护罩。7.如权利要求1所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于:所述晶托装置包括三组单棒定中心组件和至少六组单棒夹具组件。8.如权利要求4所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于:所述夹紧单元包括两组定中心卡爪。9.如权利要求1所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于:所述接料盒安装于晶托框架的两侧。10.如权利要求1所述的用于单晶硅截断机的晶托装置，其特征在于:所述晶托框架的两侧还分别安装有移动限位块，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。
【文档编号】B28D7/04GK205522035SQ201620055183
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】段景波, 解培玉, 崔陈晨, 孙萌, 杨勇, 李 浩, 唐顺锋
【申请人】青岛高测科技股份有限公司