硅棒对中机构、硅棒承载装置及切割设备的制作方法

1.本技术涉及硬脆材料切割技术，尤其涉及一种硅棒对中机构、硅棒承载装置及切割设备。


背景技术：

2.随着异质结电池的发展，小片硅片的需求越来越大。传统方案中，通常是先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片，但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术缺陷之一，本技术实施例中提供了一种硅棒对中机构、硅棒承载装置及切割设备。
4.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种硅棒对中机构，包括：
5.对中丝杠，沿第一方向延伸；
6.对中驱动件，与所述对中丝杠相连，用于驱动对中丝杠转动；
7.两个对中丝母，与对中丝杠螺纹配合；当对中丝杠沿一方向转动时，两个对中丝母的移动方向相反；
8.至少一对对中夹爪；对中夹爪与对应侧的对中丝母相连，以与对中丝母一同相对于对中丝杠移动；所述对中夹爪朝向硅棒的方向延伸，两个对中夹爪用于从两侧抵顶硅棒以实现硅棒找正。
9.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种硅棒承载装置，包括：
10.用于承载硅棒的承载平台；
11.如上所述的硅棒对中机构，所述硅棒对中机构设置于所述承载平台的下方，硅棒对中机构中的对中夹爪向上延伸抵顶于硅棒的侧面。
12.根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种切割设备，包括：线切割装置和如上所述的硅棒承载装置，所述线切割装置与硅棒承载装置可相对运动，以使线切割装置中绕设的切割线对硅棒承载装置上承载的硅棒进行切割。
13.本技术实施例提供的技术方案，采用两个对中丝母与对中丝杠螺纹配合，对中丝母与对应侧的对中夹爪相连，通过对中驱动件驱动对中丝杠转动，以使两个对中丝母带动对应的至少一对对中夹爪同时朝相反方向移动，对中夹爪相互靠近的过程中推动硅棒移动至中位，与切割线对正，便于后续将硅棒切割成横截面相同的两个小硅棒。
附图说明
14.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
15.图1为本技术实施例提供的硅棒对中机构的结构示意图；
16.图2为本技术实施例提供的硅棒对中机构的局部剖视图。
17.附图标记：
18.5310-对中丝杠；5311-对中丝母；5312-对中电机；5313-对中底座；5314-对中导轨；5315-对中滑块；5316-主动轮；5317-从动轮；5318-同步带；5319-防护罩；5351-夹爪连接块；5352-夹爪臂；536-缓冲块；539-风琴护罩。
具体实施方式
19.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.传统方案中先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片，但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。
21.本实施例提供一种切割方法，在得到方棒后，沿方棒的长度方向对方棒进行切割，得到横截面积较小的小硅棒，然后再对小硅棒进行切片，直接得到尺寸较小的硅片，省去了激光划片的步骤，避免对小硅片表面产生损伤。其中一种切割方式可以从硅棒的中心线处进行切割，将方棒切割为两个横截面积相等的小硅棒，经切片后得到的小硅片尺寸相同，便于存放和运输。这种切割过程对线切割装置和硅棒之间的对位精度要求非常高，切割线必须经过方棒的中心线。
22.本实施例提供一种硅棒对中机构，可用于切割设备中，通过调整硅棒的位置，以使硅棒的中心线对准切割线。
23.如图1至图2所示，本实施例提供的硅棒对中机构包括：对中丝杠5310、对中驱动件、对中丝母5311和对中夹爪。
24.其中，对中丝杠5310沿第一方向延伸，对中丝母5311的数量为两个，对中丝母5311与对中丝杠5310螺纹配合。
25.采用至少一对对中夹爪535，一对包含两个对中夹爪535，两个对中夹爪分别设置于对中丝杠5310的两端。对中丝母5311与对应侧的对中夹爪连接，一对对中夹爪可同步相向运动或相背运动。第一方向为对中夹爪的运动方向。
26.当采用两对对中夹爪535时，两对沿垂直于第一方向间隔布置。两对中位于同一侧的对中夹爪535与相同的对中丝母5311相连。也可以采用三对以上对中夹爪535，参照两对进行设置。
27.对中驱动件可以为电机、液压缸或气缸等，本实施例中，对中驱动件具体为对中电机5312。对中电机5312与对中丝杠5310相连，用于驱动对中丝杠5310转动。当对中丝杠5310转动时，一对对中丝母5311的移动方向相反。
28.本实施例以一对对中夹爪为例，一个对中夹爪535与一个对中丝母5311对应连接，以与对中丝母5311相对于对中丝杠5310同步移动。对中夹爪朝向硅棒的方向延伸，两个对中夹爪用于从两侧抵顶硅棒以实现硅棒找正。对中电机5312通过对中丝杠5310驱动两个对
中夹爪以相同的速度移动相同的距离。
29.在切割设备对硅棒进行切割之前，通过对中电机5312驱动对中夹爪相向移动，推动硅棒移动至中位，即：硅棒的中心线与切割线对正。例如：假设第一方向为左右方向，若硅棒初始位置偏左，则左侧的对中夹爪先与硅棒接触，推动硅棒向右移动，直至移动到与右侧的对中夹爪接触，到达中位。
30.本实施例提供的技术方案，采用两个对中丝母与对中丝杠螺纹配合，对中丝母与对应侧的对中夹爪相连，通过对中驱动件驱动对中丝杠转动，以使两个对中丝母带动对应的至少一对对中夹爪同时朝相反方向移动，对中夹爪相互靠近的过程中推动硅棒移动至中位，与切割线对正，便于后续将硅棒切割成横截面相同的两个小硅棒。
31.上述对中丝杠5310的数量可以为一个，对中丝杠5310的两端分别设有外螺纹，两端的外螺纹旋向相反，分别与一个对中丝母螺纹配合。当对中丝杠5310转动时，两个对中丝母5310朝向相反方向移动。
32.或者，也可以采用两个对中丝杠5310，一个对中丝杠5310与一个对中丝母5311螺纹配合。采用一个电机加连杆机构可驱动两个对中丝杠5310转动，或者采用两个电机分别驱动两个对中丝杠5310转动。
33.进一步的，还可以采用导向结构，用于在对中丝母5311移动的过程中进行导向。一种实施方式为：采用对中底座5313，在对中底座5313上设置沿第一方向延伸的对中导轨5314。采用两个对中滑块5315与对中导轨5314滑动连接。
34.对中丝母5311对应与对中滑块5315固定连接。则对中滑块5315限制对中丝母5311只能沿第一方向移动。除此之外，也可以采用对中滑槽与对中滑块配合的方式实现上述功能。
35.上述对中电机5312可以直接与对中丝杠5310相连，也可以通过传动机构与对中丝杠5310相连。
36.一种实施方式为：对中电机5312的中心线与对中丝杠5310的中心线平行且并排设置。如图2的视图角度，第一方向为图2的左右方向，对中电机5312位于对中丝杠5310左端螺纹段的旁侧，输出轴朝左延伸。传动机构的延伸方向垂直于第一方向，连接在对中丝杠5310的左端和对中电机5312的左端。
37.传动机构用于在对中丝杠5310和对中电机5312之间传递驱动力，本实施例提供一种具体方式：传动机构包括：主动轮5316、从动轮5317和同步带5318。其中，主动轮5316与对中电机5312的输出轴相连，对中电机5312的输出轴驱动主动轮5316同步转动。从动轮5317与对中丝杠5310相连，与对中丝杠5310同步转动。同步带5318套设于主动轮5316和从动轮5317上，以将主动轮5316的转动力矩传递给从动轮5317，再通过从动轮5317带动对中丝杠5310转动。
38.除了上述方案之外，传动机构也可以采用齿轮传动机构等。
39.在上述技术方案的基础上，为了对上述对中丝杠5310等运动部件进行防护，可采用防护罩5319罩设在对中丝杠、对中驱动件和对中丝母的外侧。防护罩5319可以为钣金，用于阻止水、粉尘杂质等进入防护罩5319围设的区域内。钣金具有一定的强度及耐磨性，能够对与之接触的结构进行保护，减少磨损。
40.一种方式为：采用两组防护罩5319分别罩设在两组对中丝母5311、对中滑块5315
的外侧。进一步的，在两组防护罩5319之间连接风琴护罩539，将两组防护罩5319之间封闭。风琴护罩539的打开及收缩方向沿第一方向设置。当对中夹爪向外移动时，风琴护罩539拉伸打开；当对中夹爪向内移动时，风琴护罩539收缩。风琴护罩539能避免水、异物粉尘等进入，且不影响对中夹爪正常移动。
41.在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种对中夹爪的具体实现方式：对中夹爪具体包括：夹爪连接块5351和夹爪臂5352。夹爪连接块5351连接在防护罩5319，防护罩5319与对中丝母5311固定连接。夹爪臂5352与夹爪连接块5315相连，夹爪臂5352朝向硅棒的方向延伸，夹爪臂5352的端部位于硅棒的侧面，用于对硅棒进行对正。
42.一种实施方式：夹爪连接块5351连接在防护罩5319的顶部，夹爪臂5352向上延伸，至夹爪臂5352的顶端位于硅棒的侧面，用于对上方的硅棒进行对正。
43.或者，夹爪臂5352也可以向下延伸至硅棒的侧面，用于对下方的硅棒进行对正。在夹爪臂5352朝向硅棒的一侧设置有缓冲块536。缓冲块536用于与硅棒表面直接接触，避免划伤硅棒表面，以对硅棒进行保护。缓冲块536可以采用尼龙、毛毡、橡胶、硅胶等软性材料。
44.为了便于更清楚地理解本技术的技术方案，下面对本技术的硅棒对中机构的对中工作过程进行说明：
45.在硅棒放置于切割设备的承载平台后，硅棒位于一对对中夹爪之间，与两个对中夹爪不接触。控制对中机构中的对中驱动件工作，驱动对中丝杠转动，通过对中丝母带动一对中的两个对中夹爪相互靠近。其中一个对中夹爪先与硅棒接触，并推动硅棒朝向另一个夹爪的方向移动，直至两个对中夹爪均与硅棒接触并夹紧硅棒。
46.对中驱动件驱动两个对中夹爪以相同固定速度移动相同的距离，可将硅棒移动的到两个对中夹爪的中间位置，实现对中找正。在后续切割过程中，切割线可经过硅棒的中心线进行切割，以将硅棒切割成两个横截面积相等的小硅棒。
47.以对横截面为矩形的方棒为例，切割线经过方棒的中心线进行切割，可将方棒进行切半，得到两个横截面积相等的小硅棒。
48.在上述技术方案的基础上，本实施例还提供一种硅棒承载装置，包括：用于承载硅棒的承载平台，以及如上任一内容所提供的硅棒对中机构，硅棒对中机构设置于承载平台的下方，硅棒对中机构中的对中夹爪向上延伸抵顶于硅棒的侧面。
49.根据硅棒的长度设定对中机构的数量，当硅棒较长时，可沿硅棒长度方向布设两个或三个以上对中机构，各对中机构间隔设置，以对硅棒各处施加均匀的推动力，使硅棒沿第一方向移动，避免硅棒发生水平转动。
50.进一步的，本实施例还提供一种切割设备，包括：线切割装置和上述硅棒承载装置，线切割装置与硅棒承载装置可相对运动，以使线切割装置中绕设的切割线对硅棒承载装置上承载的硅棒进行切割。
51.本实施例所提供的硅棒承载装置及切割设备具有与上述对中装置相同的技术效果。
52.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本技术的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
55.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
56.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。