辊轴端部固定组件、驱动轴装置、辊轴装置及硅棒切片机的制作方法

本技术涉及硅棒切片设备，尤其是涉及一种辊轴端部固定组件、驱动轴装置、辊轴装置及硅棒切片机。

背景技术：

1、切片机用于将硅棒切片加工成硅片，切片机通常包括一对平行设置的辊轴以及绕设在两个辊轴上的多根切割线，当需要切割硅棒时，驱动辊轴转动从而带动切割线左右移动，同时将硅棒下压至切割线处，即可利用切割线将硅棒切割为多片硅片。

2、为适应不断提升的硅片切片制程，切片机中的切割线逐渐细化，又为了适应细化的切割线，防止切割线抖动断裂，现有切片机通常会将辊轴直径缩小以及将两个辊轴之间的间距缩小，从而减小切割线在两个辊轴之间的跨设宽度。但是将辊轴直径缩小以及将两个辊轴之间的间距缩小会导致切割线易切到辊轴和降低切割线的摆动速度，为解决这一问题，专利cn107097362b公开了一种晶圆切片机，该晶圆切片机通过在两个主辊轮之间增设一对平行设置的辅助辊轮，并限定辅助辊轮的最高位置不低于主辊轮的最高位置，从而可以利用辅助辊轮支撑切割线而减小切割线的跨设宽度。

3、此外，专利cn107097362b还公开了辅助辊轮的端部通过轴承安装于支架上，具体的，辅助辊轮的轴端部套接于轴承的内部。但是辅助辊轮与轴承之间直接套接的安装方式易导致二者因安装精度不足而难以保证同轴度，当辅助辊轮处于超高速旋转状态时会因质量偏心引发显著的离心惯性力，这种离心力随转速的平方呈非线性增长，不仅会导致辅助辊轮的轴系产生剧烈的受迫振动，使振幅急剧增大，还会对辅助辊轮端部的支撑结构（如轴承、轴承座）形成周期性的交变载荷，导致支撑结构易因疲劳累积出现过早失效，产生如轴承滚道剥落、轴承座螺栓松动甚至断裂等情况，严重时可能引发辅助辊轮轴系失衡失稳，造成整机运行故障。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种辊轴端部固定组件、驱动轴装置、辊轴装置及硅棒切片机，以缓解现有技术中存在的切片机中的辅助辊轮的轴端部套接于轴承的内部，这种安装方式易导致二者因安装精度不足而难以保证同轴度，当辅助辊轮处于超高速旋转状态时会因质量偏心引发显著的离心惯性力，不仅会导致辅助辊轮的轴系产生剧烈的受迫振动，还会对辅助辊轮端部的支撑结构因疲劳累积出现过早失效，严重时可能引发辅助辊轮轴系失衡失稳，造成整机运行故障的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种辊轴端部固定组件，辊轴端部固定组件用于将硅棒切片机上的辊轴的端部固定于支撑件上，辊轴的直径为70-120毫米；

3、辊轴端部固定组件包括外壳、支撑件、第一连接件、第二连接件和施力结构；

4、支撑件通过轴承转动安装于外壳内，支撑件与辊轴配合的一端为支撑件的第一端，支撑件的第一端与辊轴之间锥度配合；

5、第一连接件和第二连接件均设置在中空的支撑件的内部，施力结构安装在支撑件上；第一连接件和第二连接件均包括第一端和第二端，第一连接件的第二端与第二连接件的第一端卡接，第二连接件的第二端与施力结构连接；第一连接件的第一端用于与辊轴的其中一端固定连接，施力结构用于沿支撑件的中心轴对第二连接件施加拉力或推力，以使第一连接件和第二连接件之间卡接锁紧或解锁。

6、在使用本技术提供的辊轴端部固定组件对辊轴和支撑件进行连接固定时，先将第一连接件的第一端与辊轴的端部固定连接以及将第一连接件的第二端与第二连接件的第一端卡接，然后利用施力结构沿支撑件的中心轴朝向远离第一连接件的方向对第二连接件施加拉力，此时通过施力结构施加的轴向拉力可以将第一连接件和第二连接件之间卡接锁紧而提升第一连接件和第二连接件之间的连接力，由于第一连接件的第一端与辊轴的端部固定连接、第二连接件的第二端与施力结构连接且施力结构安装在支撑件上，因而此时辊轴与支撑件之间的连接力也可以得到提升，支撑件与辊轴之间的锥度配合方式，有效保证了辊轴与支撑件之间的同轴度，防止辊轴在旋转过程中支撑件因疲劳累积而失效或引发辊轴所在轴系失衡失稳。

7、在可选的实施方式中，施力结构包括拉杆和弹性件，拉杆设置在支撑件的内部且与支撑件同轴设置，拉杆包括第一端和第二端，拉杆的第一端与第二连接件的第二端固定连接，弹性件连接于支撑件的内壁和拉杆之间，弹性件用于在自身弹力作用下沿支撑件的中心轴朝向远离辊轴的方向拉动拉杆。

8、拉杆用于将拉力或推力传递至第二连接件，同时拉杆可以与支撑件同轴设置以进一步保证辊轴与支撑件之间的同轴度。在支撑件的内部，弹性件的初始状态即为压缩状态，此时在弹性件的弹性恢复作用下，弹性件会沿支撑件的中心轴朝向远离辊轴的方向拉动拉杆，然后通过拉杆对第二连接件施加拉力。由此，施力结构包括拉杆和弹性件时，可以利用弹性件的弹性恢复作用实现第一连接件和第二连接件之间的卡接锁紧，相较于使用电动或气动伸缩结构施加推力的方式，无需耗能且可以有效简化结构。

9、在可选的实施方式中，弹性件包括多个碟 簧组，每个碟簧组均包括多个并联连接的碟簧，多个碟簧组串联连接。

10、碟簧也称为碟形弹簧，其呈圆锥形盘状且中心设有通孔。为实现拉杆与弹性件之间的连接，碟簧可以通过其上的通孔套设于拉杆外。其中，多个碟簧的并联连接是指多个碟簧沿其轴向依次分布且多个碟簧朝向同一方向凸出，此时并联连接的多个碟簧同向叠加排列。多个碟簧并联形成碟簧组后，再将多个碟簧组沿其轴向依次分布并使得相邻两个碟簧组中位于边侧且相邻的两个碟簧朝向相反方向凸出，此时多个碟簧组反向交替排列，也即，多个碟簧组之间串联连接。碟簧组包括多个串联连接的碟簧且多个碟簧组并联连接时，弹性件不仅具有并联碟簧提升弹性力的特点且具有串联碟簧增大弹性压缩距离的特点，由此，本技术中的弹性件由多个碟簧组形成时，弹性件不仅可以增加弹性力且可以增大压缩距离，从而可以在拉杆周侧的有限空间中为第二连接件提供充足拉力以满足第一连接件和第二连接件之间的卡接锁紧需求。

11、在可选的实施方式中，施力结构还包括驱动件，驱动件设置在拉杆的第二端的一侧，驱动件的输出端用于沿支撑件的中心轴朝向靠近辊轴的方向推动拉杆。

12、当需要分离辊轴和支撑件时，可以启动驱动件，使得驱动件的输出端与拉杆的第二端抵接并沿支撑件的中心轴朝向靠近辊轴的方向推动拉杆，然后通过拉杆推动第二连接件靠近第一连接件移动，直至第二连接件与第二连接件之间的锁紧状态解锁。在驱动件推动拉杆的过程中，驱动件还会通过拉杆进一步压缩弹性件，当重新连接辊轴和支撑件时，驱动件的输出端回到原位时，弹性件又可以在弹性恢复作用下重新拉动拉杆，使得第二连接件与第一连接件重新卡接锁紧。由此，驱动件仅需在分离辊轴和支撑件的过程中启动，操作便捷。

13、在可选的实施方式中，辊轴端部固定组件还包括第三连接件，第三连接件设置在第二连接件与施力结构之间，且第三连接件与第二连接件卡接，第三连接件与施力结构连接。

14、第二连接件与施力结构之间的间隔较大时，可以通过第三连接件将第二连接件与施力结构连接，可以看出，第三连接件用于起到过渡连接作用。而第三连接件与第二连接件卡接，则使得第二连接件与第三连接件之间便于安拆。需要说明的是，第三连接件设置在第二连接件与施力结构之间时，施力结构施加的拉力会通过第三连接件传递给第二连接件，在此过程中，第二连接件和第三连接件的卡接处也会卡接锁紧，从而提升第三连接件与第二连接件之间的连接稳定性。由于辊轴与支撑件之间分离时，仅需将第一连接件与第二连接件分离，因而施力结构施加推力时，仅需通过第三连接件将推力至第二连接件，此时第三连接件与第二连接件之间的卡接处无需通过施力结构的推力进行解锁。

15、在可选的实施方式中，第一连接件和第二连接件中的一个设有沿其周向延伸的环形卡槽，另一个设有卡接凸起，卡接凸起卡接于环形卡槽内。

16、环形卡槽和卡接凸起相互配合的方式不仅可以实现第一连接件和第二连接件之间的卡接，且可以使得施力结构施加拉力时，第二连接件对第一连接件的拉力分布更为均衡，进一步提升辊轴和支撑件之间的同轴度。

17、在可选的实施方式中，第一连接件为拉钉，第二连接件为拉爪；

18、拉钉上设有环形卡槽，拉爪包括多个能够张开或闭合的爪瓣，每个爪瓣上均设有卡接凸起；拉爪的多个爪瓣用于在施力结构施加的拉力作用下闭合以夹持拉钉，卡接凸起用于在多个爪瓣闭合时卡接于环形卡槽内。

19、相较于套筒等外形固定的结构，拉爪可以在施力结构施加的拉力作用下与拉钉上的环形卡槽配合而将多个爪瓣闭合，从而抱紧拉钉，有效提升第一连接件和第二连接件之间的连接强度。对应的，在施力结构施加推力时，拉爪的多个爪瓣又可以张开，从而松开拉钉，使得卡接凸起与环形卡槽之间具有间隔，此时朝向远离第二连接件的方向拉动辊轴，即可将第一连接件从支撑件内部抽出，实现第一连接件与第二连接件的分离。由此，第一连接件为拉钉、第二连接件为拉爪，可以在进一步提升第一连接件和第二连接件之间连接强度的同时，有效提升第一连接件和第二连接件的分离操作便捷性。

20、在可选的实施方式中，支撑件的第一端伸出至外壳外且能够与辊轴的端部插槽插接，支撑件的第一端的外周壁和插槽的内周壁均呈圆锥状，以使支撑件与辊轴之间锥度配合；或者，

21、支撑件的第一端位于外壳内，支撑件的第一端设有配合槽，辊轴的端部可以伸入至配合槽，配合槽的内周壁和辊轴的外周壁均呈圆锥状，以使支撑件与辊轴之间锥度配合。

22、辊轴和支撑件之间采用锥度配合的方式，在第一连接件、第二连接件和施力结构对辊轴进行锁紧时，锥度配合对支撑件和辊轴进行了同轴的定位，提高了支撑件和辊轴的同轴度。

23、第二方面，本技术提供一种驱动轴装置，驱动轴装置包括驱动轴组件和前述实施方式任一项辊轴端部固定组件；

24、驱动轴组件包括主轴、动子和定子，主轴通过轴承转动安装于外壳内，动子套设在主轴外周且与主轴固定连接，定子套设在动子外周且与动子同轴设置，定子与动子之间具有间隙；

25、主轴为支撑件，辊轴端部固定组件中的第一连接件和第二连接件均设置在主轴的内部。

26、当辊轴在硅棒切片机中作为主动轴使用时，辊轴的端部需要与旋转驱动装置的输出轴连接，此时驱动轴组件即为旋转驱动装置，驱动轴组件中的主轴即为输出轴。其中，定子和动子用于相互配合实现主轴在外壳内的自转，主轴与外壳之间的轴承则用于支撑主轴，使得主轴可以在外壳内自转。

27、需要说明的是，由于本技术提供的驱动轴装置包括上述辊轴端部固定组件，因而该驱动轴装置同样可以利用施力结构沿支撑件的中心轴朝向远离第一连接件的方向对第二连接件施加拉力而将第一连接件和第二连接件之间卡接锁紧，从而提升辊轴与支撑件之间的连接力，保证辊轴与支撑件之间的同轴度，防止辊轴在旋转过程中支撑件因疲劳累积而失效或引发辊轴所在轴系失衡失稳。

28、在可选的实施方式中，驱动轴组件还包括环形的端盖，端盖套设于主轴的外侧，且端盖固定于外壳的端部处；

29、端盖的内周壁与主轴的外周壁之间形成有环形腔室和环形流道，且腔室位于环形流道的远离外壳的一侧；

30、主轴的位于腔室内的外周壁上设有沿其轴向依次分布的多个阻挡凸起，阻挡凸起的靠近外壳的一侧第一侧面，第一侧面为斜面，且第一侧面由其位于主轴外周壁的一侧至远离主轴外周壁的一侧朝向远离外壳的方向倾斜；阻挡凸起的远离外壳的一侧为第二侧面，第二侧面为垂直于主轴中心轴的竖直面，或者第二侧面为斜面且第二侧面由其位于主轴外周壁的一侧至远

31、离主轴外周壁的一侧朝向远离外壳的方向倾斜；

32、流道的内部设有多个弯折处以使流道对外壳内的流体的流阻大于流道对外部流体的流阻。

33、驱动轴组件的外壳和主轴之间通常设有密封圈以在外壳和主轴形成密封腔体，定子和动子安装在该密封腔体内，密封圈用于阻挡外部气体、液体等流体进入密封腔体内。而在端盖的内周壁与主轴的外周壁之间设置腔室和流道，并在主轴位于腔室内的外周壁上设置阻挡凸起、流道的内部设置多个弯折处，则不仅可以进一步阻挡外部流体进入密封腔体内，且可以使得密封腔体内泄露的流体可以排出至外界。

34、第三方面，本技术提供一种辊轴装置，辊轴装置包括辊轴、前述实施方式任一项辊轴端部固定组件和前述实施方式任一项驱动轴装置；

35、辊轴的直径为70-120毫米，辊轴1的两端分别与辊轴端部固定组件的第一连接件、驱动轴装置的第一连接件固定连接。

36、本技术提供的辊轴装置，其辊轴的两端分别通过本技术提供的辊轴端部固定组件和本技术提供的驱动轴装置固定连接，在有效保证对辊轴的两端同轴定心效果的前提下，驱动轴装置可为辊轴自转提供动力，满足辊轴自驱转动的需求。如果在辊轴的两端均通过辊轴端部固定组件进行固定连接，辊轴在与大辊（直径大于120毫米）配合成四辊（两个辊轴、两个大辊组合使用即背景技术中所引用专利中的两个主辊轮、两个辅助辊轮的方案）使用时，辊轴只能被动的通过大辊转动带动线网，由线网带着转动，在高速转动场景下，线网对辊轴的切割会严重影响辊轴的使用寿命，且在大辊停止转动时，辊轴也只能被动的靠惯性慢慢的停止转动，这个过程中，线网与辊轴之间的摩擦力加剧，线网对辊轴的切割更严重。而本技术所提供的辊轴装置，在保证对辊轴的两端同轴定心效果的前提下，也能满足高速旋转场景下辊轴自身高速旋转及快速响应停止旋转。

37、第四方面，本技术提供一种硅棒切片机，硅棒切片机包括两个第一辊轴装置和两个第二辊轴装置，第一辊轴装置的辊轴的直径大于第二辊轴装置的辊轴的直径，第二辊轴装置为本技术提供的辊轴装置；

38、两个第一辊轴装置沿水平方向间隔设置，两个第二辊轴装置沿水平方向间隔并位于两个第一辊轴装置之间，且两个第二辊轴装置的辊轴在竖直方向上高于两个第一辊轴装置的辊轴。

39、本技术提供的硅棒切片机，因其第二辊轴采用本技术提供的辊轴装置，可有效保证辊轴与支撑件之间的连接力及同轴度，可满足小直径辊轴的超高速旋转。