压紧装置及线切割设备的制作方法

1.本技术涉及线切割技术，尤其涉及一种压紧装置及线切割设备。


背景技术：

2.目前电池市场上对小片硅片的需求逐渐增多。在形成小片硅片的制造过程中，通常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。现阶段在设备端还没有匹配的设备进行开方、切半或者中剖一次性完成，生产工序繁琐，效率低。


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压紧装置及线切割设备。
4.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种压紧装置，包括：压紧机构及用于驱动压紧机构沿进给方向移动的压紧驱动机构；
5.所述压紧机构包括：
6.压紧架；
7.主压紧组件，设置于所述压紧架上，用于压紧待切割件；
8.半棒压紧组件，设置于所述压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行压紧；
9.边皮压紧组件，设置于所述压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行压紧。
10.如上所述的压紧装置，所述半棒压紧组件位于主压紧组件的其中一侧。
11.如上所述的压紧装置，所述半棒压紧组件的数量为至少两个。
12.如上所述的压紧装置，各半棒压紧组件与主压紧组件之间的距离相等。
13.如上所述的压紧装置，所述边皮压紧组件与主压紧组件之间的距离大于半棒压紧组件与主压紧组件的距离。
14.如上所述的压紧装置，所述半棒压紧组件包括：半棒压紧头及半棒驱动件；半棒驱动件用于驱动半棒压紧头朝向待切割件移动或远离待切割件移动。
15.如上所述的压紧装置，所述半棒驱动件为气动驱动件。
16.如上所述的压紧装置，所述主压紧组件包括：主压紧驱动器、主压紧驱动轴、主压紧头及主压紧块；
17.所述主压紧驱动轴连接在主压紧驱动器与主压紧头之间，主压紧驱动器通过主压紧驱动轴驱动主压紧头转动；
18.主压紧块设置于主压紧头的端面。
19.如上所述的压紧装置，所述主压紧块的数量为至少两个，全部主压紧块位于主压
紧头的其中一半区域。
20.如上所述的压紧装置，所述主压紧头的端面为圆形。
21.如上所述的压紧装置，还包括：扶边皮支架，设置于压紧架的相对两侧；扶边皮支架朝向待切割件的方向延伸。
22.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种线切割设备，包括：机座、切割装置及如上所述的压紧装置。
23.如上所述的线切割设备，还包括：支撑装置，设置于所述切割装置上，用于从底部对待切割件进行支撑。
24.如上所述的线切割设备，所述切割设备包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。
25.本技术实施例所提供的技术方案，采用压紧驱动机构驱动压紧机构沿进给方向移动；压紧机构包括：压紧架及设置于压紧架上的主压紧组件、半棒压紧组件和边皮压紧组件，其中，主压紧组件用于压紧待切割件，半棒压紧组件位于主压紧组件的外围，用于对半棒进行压紧；边皮压紧组件位于主压紧组件的外围，与主压紧组件之间的距离较远，用于对边皮料进行压紧。该方案能够对半棒和边皮进行压紧，满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片，不再需要对硅片进行激光划片，减少硅片表面的损伤，提高最终加工成的异质结电池的转换效率。
附图说明
26.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：
27.图1为本技术实施例提供的一种切割硅棒的流程图；
28.图2为本技术实施例提供的另一种切割硅棒的流程图；
29.图3为本技术实施例提供的线切割设备的结构示意图；
30.图4为本技术实施例提供的线切割设备中压紧装置与支撑装置压紧硅棒的结构示意图；
31.图5为本技术实施例提供的线切割装置中压紧装置的结构示意图；
32.图6为本技术实施例提供的半棒压紧组件的剖视图。
33.附图标记：
34.1-机座；
35.2-支撑装置；
36.3-切割装置；
37.4-压紧装置；41-压紧机构；411-压紧架；412-主压紧组件；4121-主压紧块；413-半棒压紧组件；4131-半棒压紧壳体；4132-半棒压缩弹簧；4133-半棒压紧导向件；4134-半棒压紧杆；4135-半棒压紧块；4136-堵块；414-边皮压紧组件；415-扶边皮支架；42-压紧驱动机构；43-压紧导向机构；
38.5-硅棒。
具体实施方式
39.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。
40.本实施例提供一种压紧装置，可用于线切割设备中，从一端对待切割件进行压紧。线切割设备可以为截断机、开方机或其他设备。待切割件可以为单晶硅、多晶硅、磁材、蓝宝石等硬脆材料棒。本实施例以单晶硅棒为例，提供一种对硅棒进行压紧的压紧装置。本领域技术人员也可以将本实施例所提供的方案应用于对其它硬脆材料棒进行切割的压紧装置或线切割设备中。
41.传统方案中，硅片的生产过程为：先对圆柱形的硅棒进行开方，即：沿着硅棒的长度方向对硅棒进行切割，得到横截面为矩形的方棒，切掉的部分为边皮料。然后对方棒进行切片，得到硅片。最后对硅片进行激光划片，得到尺寸较小的硅片。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。
42.本技术实施例采用一种不同的切割方式：在上述得到方棒之后，沿着方棒的长度方向再次对方棒进行切割，得到横截面积较小的半棒，然后对半棒进行切片，可直接得到尺寸较小的硅片，不再采用激光划片的方式，可解决上述问题。
43.如图1所示，一种具体方式为：第一步、采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割；第二步、将切割后的硅棒水平转动90
°
，再次采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割，得到横截面为矩形的方棒；第三步、采用一条线锯沿着方棒的长度方向对方棒进行切割，得到两个横截面积较小的半棒；三步切割后得到两个半棒和四个边皮料；第四步、对半棒进行切片，得到横截面积为矩形的小硅片。
44.如图2所示，另一种具体方式为：第一步、采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割；第二步、将切割后的硅棒水平转动90
°
，采用三条平行的切割线沿着长度方向对硅棒进行切割，得到横截面积为矩形的两个半棒；两步切割后得到两个半棒和四个边皮料；第三步、对对半棒进行切片，得到横截面积为矩形的小硅片。
45.基于上述两种具体实现方式，本实施例提供一种线切割设备，如图3至图4所示，本实施例所提供的线切割设备包括：机座1、支撑装置2、切割装置3及压紧装置4，支撑装置2、切割装置3及压紧装置4均设置于机座1上。切割装置3的机头沿垂向进给，切割装置3上设置有切割线。在设备运行过程中，将硅棒竖向放置于支撑装置2上，压紧装置4从顶部向下压紧硅棒。控制切割装置3向下移动，通过切割线按照预设的位置对硅棒进行切割。
46.如图5所示，本实施例提供一种压紧装置4，包括：压紧机构41及用于驱动压紧机构沿进给方向移动的压紧驱动机构42和压紧导向机构43。本实施例中，进给方向为竖向。压紧导向机构43沿竖向延伸，具体可以为竖向的导轨。压紧机构41沿着导轨竖向滑动。压紧驱动机构42向压紧机构41提供驱动力，驱动压紧机构41竖向滑动。
47.如图4和图5所示，压紧机构41包括：压紧架411、主压紧组件412、半棒压紧组件413和边皮压紧组件414。其中，压紧架411为架体结构与压紧驱动机构42相连，在压紧驱动机构42的驱动作用下竖向移动。压紧架411具有与压紧驱动机构42相连的部分、中间部分及延伸至硅棒5顶部的安装部分。主压紧组件412、半棒压紧组件413和边皮压紧组件414均设置在
压紧架411的安装部分。
48.主压紧组件412设置于安装部分的中部，用于从顶部对硅棒施加向下的压紧力，将硅棒压紧。
49.半棒压紧组件413位于主压紧组件412的外围，用于对硅棒被切割后得到的半棒进行压紧。
50.边皮压紧组件414位于主压紧组件412的外围，用于对硅棒被切割后得到的边皮料进行压紧。
51.在上述图1和图2的切割方法中，在进行中剖形成半棒之前，切割装置的机头沿着硅棒的径向向内移动至切割线到达硅棒中心线附近，然后机头向下移动通过切割线对硅棒进行中剖。为了在机头径向移动中对切割线进行让位，主压紧组件412只能位于硅棒的一侧进行压紧，而硅棒的另一侧通过独立运动的半棒压紧组件将硅棒压紧。
52.本实施例所提供的技术方案，采用压紧驱动机构驱动压紧机构沿进给方向移动；压紧机构包括：压紧架及设置于压紧架上的主压紧组件、半棒压紧组件和边皮压紧组件，其中，主压紧组件用于压紧待切割件，半棒压紧组件位于主压紧组件的外围，用于对半棒进行压紧；边皮压紧组件位于主压紧组件的外围，与主压紧组件之间的距离较远，用于对边皮料进行压紧。该方案能够对半棒和边皮进行压紧，满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片，不再需要对硅片进行激光划片，减少硅片表面的损伤，提高最终加工成的异质结电池的转换效率。
53.在上述技术方案的基础上，半棒压紧组件413可以分布在主压紧组件412的两侧，用于压紧两个半棒。
54.边皮压紧组件414与主压紧组件412之间的距离大于半棒压紧组件413与主压紧组件412的距离。则体积较小的边皮压紧组件414和主压紧组件412就能够对半棒和边皮进行压紧，只要其位置对应设置在边皮和半棒的顶部即可，有利于减轻压紧组件的重量，也能够提高控制精准度，且降低压紧组件的成本。
55.或者，半棒压紧组件413也可以位于主压紧组件412的其中一侧，只用于压紧其中一个半棒。该方案中，通过合理设置取下半棒的步骤顺序，使半棒压紧组件413只对其中一个半棒进行压紧，就可以实现两个半棒依次顺利被取走，一方面减少了半棒压紧组件413的数量，降低部件成本；另一方面也简化了安装布局及安装步骤，降低装配难度及成本，后续也降低了维护成本。
56.半棒压紧组件413的数量可以根据待切割硅棒的直径、主压紧组件412的尺寸进行设定。例如：半棒压紧组件413的数量为至少两个，各半棒压紧组件413与主压紧组件412之间的距离相等，即：各半棒压紧组件413间隔布设，且位于在同一圆上。本实施例中，采用两个半棒压紧组件413，分别位于一组边皮压紧组件414的两侧。
57.一种实施方式：半棒压紧组件413包括：半棒压紧头及半棒驱动件。其中，半棒驱动件用于驱动半棒支撑头朝向硅棒移动，或朝向远离硅棒的方向移动。具体的，如图1所示的切割方法中，在第一步和第二步中，半棒压紧头处于初始位置，即：半棒压紧头的顶部高于主压紧组件412，不与硅棒接触。在第三步开始之前，半棒压紧件驱动半棒压紧头向下移动至与硅棒接触施加压紧力。在第三步结束后，需要取走被压紧的半棒之前，下料机构夹住半棒，然后半棒压紧件驱动半棒压紧头上升，与半棒分离。
58.如图2所示的切割方法，在第一步中，半棒压紧头处于初始位置，即：半棒压紧头的顶部高于主压紧组件412，不与硅棒接触。在第二步开始之前，半棒压紧件驱动半棒压紧头向向移动至与硅棒接触施加压紧力。在第二步结束后，需要取走被压紧的半棒之前，下料机构夹住半棒，然后半棒压紧件驱动半棒压紧头上升，与半棒分离。
59.半棒压紧件可以采用电机驱动、液压驱动或气动驱动的方式。本实施例中，半棒压紧件为气动驱动件，通过气动驱动的方式驱动半棒压紧头上下运动。
60.本实施例还提供一种半棒压紧头的实现方式。如图6所示，半棒压紧头包括：半棒压紧壳体4131、半棒压缩弹簧4132、半棒压紧导向件4133、半棒压紧杆4134和半棒压紧块4135。其中，半棒压紧壳体4131与半棒驱动件相连。半棒压紧壳体4131内设有空腔，空腔的一端通过堵块4136封堵。半棒压紧导向件4133设置于半棒压紧壳体4131内且位于半棒压紧壳体4131的一端，半棒压紧导向件4133设有中心孔。
61.半棒压紧杆4134穿过半棒压紧导向件4133的中心孔，插入半棒压紧壳体4131内，半棒压缩弹簧4132设置于半棒压紧杆4134和堵块4136之间。半棒压紧杆4134的一端露出半棒压紧壳体4131并与半棒压紧块4135相连。半棒压紧块4135用于与硅棒接触。
62.半棒驱动件驱动半棒支撑头向下移动，至半棒压紧块4135对硅棒施加压力，硅棒产生的反作用力促使半棒压紧块4135推动半棒压紧杆4134向上移动，并压缩半棒压缩弹簧4132。半棒压缩弹簧4132的反弹力促使半棒压紧块4135顶紧硅棒，与硅棒之间保持接触。
63.上述边皮压紧组件414的数量为多个，对称分布于主压紧组件412的两侧，分别对两侧的边皮料进行支撑。类似的，边皮压紧组件414具体包括边皮压紧头及边皮压紧驱动件，边皮压紧驱动件为气动驱动件。
64.如图1和图2所示的切割方法，在第一步开始之前，各边皮压紧驱动件驱动边皮压紧头向下运动至与硅棒待切割形成边皮的区域接触并施加压紧力。在第一步切割完毕后，通过边皮卸载机构夹紧边皮料，边皮压紧驱动件驱动边皮压紧头上升，边皮卸载机构将切割得到的两块边皮取走，再执行第二步。在第二步开始之前，各边皮压紧驱动件驱动边皮压紧头再次向下运动至与硅棒待切割形成边皮的区域接触进行支撑，后续边皮压紧驱动件的动作过程与第一步相同。
65.本实施例提供一种主压紧组件412的实现方式：如图5所示，主压紧组件412包括：主压紧驱动器、主压紧驱动轴、主压紧头及主压紧块4121。主压紧驱动轴连接在主压紧驱动器与主压紧头之间，主压紧驱动器通过主压紧驱动轴驱动主压紧头转动，主压紧块4121设置于主压紧头的端面。
66.主压紧驱动器、主压紧驱动轴、主压紧头可采用本领域已有的方案实现，本实施例不做详细说明，附图也未详细标注。
67.主压紧驱动器通过主压紧驱动轴驱动主压紧头转动，可以水平转动，以满足硅棒水平转动90
°
的要求。也可以在垂直方向进行调整，或者采用万向转动的机构，以使主压紧头能适应硅棒的端面凹凸不平或硅棒端面与中心线不垂直的情况。主压紧驱动器可采用本领域的常规方案，例如采用电机、谐波减速器和转动轴等部件组成，可完成硅棒检测、旋转及万向转动的动作需求。
68.主压紧块4121的数量为至少两个，全部主压紧块4121位于主压紧头的其中一半区域，主压紧块4121仅对硅棒端面的一半区域进行压紧。
69.一种实施方式为：主压紧头的端面为圆形，主压紧块4121全部位于其中一个半圆内。主压紧块4121凸出设置于主压紧头的端面，主压紧块4121沿主压紧头的中心线方向延伸。主压紧块4121包括导杆和弹簧，其端部设有聚氨酯压块用于与硅棒接触，避免划伤硅棒端面。通过弹簧的弹力调节主压紧块4121的长度，以满足硅棒端面凹凸不平或硅棒端面与中心线不垂直的情况。
70.进一步的，在压紧架411的相对两侧还设有扶边皮支架415，扶边皮支架415朝向硅棒的方向延伸，延伸至硅棒的顶部两侧，用于从侧面阻挡边皮料，放置边皮料倾倒。本实施例中，扶边皮支架415为一个板状结构，其一端固定至压紧架411，另一端向下延伸。
71.进一步的，本实施例所提供的线切割设备还包括支撑装置2，位于硅棒的底部，用于与压紧装置配合从两端压紧硅棒，避免硅棒在切割过程中发生移位或翻倒。上述支撑装置2、切割装置3和机座1均可采用本领域已有的方案来实现。
72.本实施例所提供的压紧装置和线切割设备各自均能够作为独立的产品进行生产和销售。本实施例所提供的线切割设备均具有与压紧装置相同的技术效果。
73.进一步的，切割装置包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。
74.一种实施方案为：采用两个切割机头，两个切割机头均可沿垂向方向移动，对硅棒进行切割。其中一个切割机头可水平移动调整位置，该切割机头可水平移动至切方的位置，将边皮切掉；也可以水平移动到硅棒中心线上方，对硅棒进行中剖，得到两个横截面积较小的半棒。切割过程参照图1。
75.另一种实施方式为：采用三个切割机头。三个切割机头均可沿垂向方向移动以对硅棒进行切割，其中两个切割机头可水平移动调整位置。如图2所示，第一步采用其中两个切割机头在切方的位置可将边皮切掉，第二步中两个机头位于切方的位置，另一个机头水平移动到硅棒中心线上方，对硅棒进行中剖，该过程经过两次切割即可得到两个横截面积较小的半棒。
76.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。
77.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。
78.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。
79.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。
80.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。

技术特征：
1.一种压紧装置，其特征在于，包括：压紧机构及用于驱动压紧机构沿进给方向移动的压紧驱动机构；所述压紧机构包括：压紧架；主压紧组件，设置于所述压紧架上，用于压紧待切割件；半棒压紧组件，设置于所述压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行压紧；边皮压紧组件，设置于所述压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行压紧。2.根据权利要求1所述的压紧装置，其特征在于，所述半棒压紧组件位于主压紧组件的其中一侧。3.根据权利要求2所述的压紧装置，其特征在于，所述半棒压紧组件的数量为至少两个。4.根据权利要求3所述的压紧装置，其特征在于，各半棒压紧组件与主压紧组件之间的距离相等。5.根据权利要求1所述的压紧装置，其特征在于，所述边皮压紧组件与主压紧组件之间的距离大于半棒压紧组件与主压紧组件的距离。6.根据权利要求1-5任一项所述的压紧装置，其特征在于，所述半棒压紧组件包括：半棒压紧头及半棒驱动件；半棒驱动件用于驱动半棒压紧头朝向待切割件移动或远离待切割件移动。7.根据权利要求6所述的压紧装置，其特征在于，所述半棒驱动件为气动驱动件。8.根据权利要求1所述的压紧装置，其特征在于，所述主压紧组件包括：主压紧驱动器、主压紧驱动轴、主压紧头及主压紧块；所述主压紧驱动轴连接在主压紧驱动器与主压紧头之间，主压紧驱动器通过主压紧驱动轴驱动主压紧头转动；主压紧块设置于主压紧头的端面。9.根据权利要求8所述的压紧装置，其特征在于，所述主压紧块的数量为至少两个，全部主压紧块位于主压紧头的其中一半区域。10.根据权利要求9所述的压紧装置，其特征在于，所述主压紧头的端面为圆形。11.根据权利要求8所述的压紧装置，其特征在于，还包括：扶边皮支架，设置于压紧架的相对两侧；扶边皮支架朝向待切割件的方向延伸。12.一种线切割设备，其特征在于，包括：机座、切割装置及权利要求1-11任一项所述的压紧装置。13.根据权利要求12所述的线切割设备，其特征在于，还包括：支撑装置，设置于所述切割装置上，用于从底部对待切割件进行支撑。14.根据权利要求12所述的线切割设备，其特征在于，所述切割设备包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。

技术总结
本申请实施例提供一种压紧装置及线切割设备，其中，压紧装置包括：压紧机构及用于驱动压紧机构沿进给方向移动的压紧驱动机构；压紧机构包括：压紧架；主压紧组件，设置于压紧架上，用于压紧待切割件；半棒压紧组件，设置于压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行压紧；边皮压紧组件，设置于压紧架上，且位于主压紧组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行压紧。本申请实施例提供的压紧装置及线切割设备满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片。硅片。硅片。


技术研发人员：霍士凡 薛俊兵 郭世锋
受保护的技术使用者：青岛高测科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/16