一種單晶硅棒末段切割可調(diào)頭的夾具

嚴(yán)斌成

（常州天華新能源科技有限公司，江蘇 常州 213149）

一種單晶硅棒末段切割可調(diào)頭的夾具

嚴(yán)斌成

（常州天華新能源科技有限公司，江蘇 常州 213149）

介紹了一種用金剛石帶鋸切割單晶硅棒的夾具，特別是在切除單晶硅棒末段收尾部分,夾具可調(diào)頭180°。闡述了其工作原理、夾具結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用。

單晶硅棒；末段切割；可調(diào)頭夾具

1 原裝夾方式存在的問題

目前行業(yè)內(nèi)用金剛石帶鋸截?cái)鄼C(jī)切割單晶硅棒時(shí)，普遍采用如圖1所示的裝夾方式。

圖1 行業(yè)內(nèi)普遍采用的金剛石鋸帶截?cái)鄼C(jī)夾具

即沿單晶硅棒軸線方向水平布置三副V型塊（左右為一副，一副有4個(gè)夾緊工作面），每一副V型塊通過旋轉(zhuǎn)一根有左、右旋向的螺紋長(zhǎng)絲桿來實(shí)現(xiàn)對(duì)單晶硅棒的夾緊與松開。

這種裝夾方式會(huì)帶來以下弊端：①出現(xiàn)了典型的過定位裝夾現(xiàn)象。由于單晶硅棒表面不規(guī)則，會(huì)造成這12個(gè)夾緊工作面不能夠全部與單晶硅棒表面接觸，夾不到工件，穩(wěn)定性不佳；②由于左右V型塊同時(shí)動(dòng)作，當(dāng)松開時(shí)，由于硅棒本身自重會(huì)自動(dòng)向下沉降一定距離，即硅棒軸心線此時(shí)低于實(shí)際夾緊時(shí)的軸心線。而夾緊時(shí)，硅棒又會(huì)自動(dòng)上升一定距離，這就使裝夾操作很費(fèi)力；③每一副V型塊在工作時(shí)，兩個(gè)V型塊都是以懸臂梁方式承受作用力，長(zhǎng)期使用易造成與這一副V型塊連接的長(zhǎng)螺桿彎曲變形，影響夾緊效果；④在切割硅棒末段收尾端時(shí)，需松開這三副V型塊，靠操作者人力搬起硅棒將硅棒調(diào)頭，然后再夾緊。由于硅棒表面很光滑又有水漬（硅棒切割時(shí)需用水作冷卻液），而且已切割的一端截面存在銳邊，容易滑落或劃傷操作者，存在安全隱患，操作也不便。⑤若切割時(shí)遇到大小頭棒（單晶硅棒由于拉制原因，使得硅棒頭尾兩端直徑不一致，相差很大），則調(diào)整更費(fèi)時(shí)、費(fèi)工。

2 夾具結(jié)構(gòu)與原理

針對(duì)原夾具存在的問題，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)頭的夾具，可有效克服原夾具的不足之處。經(jīng)實(shí)際使用后，得到了廣大用戶的好評(píng)和認(rèn)可。

該夾具包括壓緊及旋轉(zhuǎn)定位鎖緊機(jī)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 一種單晶硅棒末段切割可調(diào)頭的夾具結(jié)構(gòu)圖

壓緊機(jī)構(gòu)由定位V型塊1、螺桿7、壓臂8、挺柱9及壓塊座11等組成，其作用是在工作時(shí)壓緊單晶硅棒，使之固定。

旋轉(zhuǎn)定位鎖緊機(jī)構(gòu)由定位轉(zhuǎn)軸2、錐形軸圈3、鎖緊箍4、夾具底座5、對(duì)定銷6、齒輪套10、鎖緊螺桿12等組成，其作用是切割硅棒末段時(shí)，不需要松開硅棒，只要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿12，松開定位V型塊1，而后旋轉(zhuǎn)定位V型塊1至180°，隨后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿12，將定位V型塊鎖緊在夾具底座5上，繼續(xù)切割硅棒的末段。

其工作原理如下：當(dāng)單晶硅棒擱置在定位V型塊1的V形面上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)星形把手帶動(dòng)螺桿7旋轉(zhuǎn)使挺柱9向?qū)γ嬉粋?cè)的壓臂移動(dòng)，并推動(dòng)對(duì)面一側(cè)的壓臂8繞銷旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)壓塊座11上的壓塊壓向工件表面（壓塊與壓塊座采用浮動(dòng)連接），當(dāng)這一側(cè)的壓塊壓住工件后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)星形把手，此時(shí)另一側(cè)的壓臂8則通過螺桿襯套的移動(dòng)也繞銷旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)壓塊壓向工件表面，因此兩側(cè)的壓臂是聯(lián)動(dòng)對(duì)工件壓緊的，而且由于壓塊與壓塊座11是浮動(dòng)連接，因此可確保壓塊的夾緊工作表面全部與工件表面接觸并壓實(shí)，裝夾穩(wěn)定性好，可靠性高。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)星形把手，兩側(cè)的壓臂則通過壓縮彈簧推動(dòng)壓塊移開工件表面，松開工件。

當(dāng)逆時(shí)針扳轉(zhuǎn)鎖緊螺桿12（如圖2所示），長(zhǎng)手柄處于圖中雙點(diǎn)劃線位置，此時(shí)固定在鎖緊螺桿12上的圓柱銷帶動(dòng)齒輪套10旋轉(zhuǎn)，通過齒輪齒條嚙合傳動(dòng)，將對(duì)定銷6推出定位V型塊1的定位孔中，此時(shí)可推動(dòng)定位V型塊1旋轉(zhuǎn)180°。松開長(zhǎng)手柄，對(duì)定銷6靠小彈簧的作用力自動(dòng)插入定位V型塊1的另一個(gè)定位孔中，完成定位V型塊1調(diào)頭180°定位。然后順時(shí)針扳轉(zhuǎn)鎖緊螺桿12（如圖2所示），長(zhǎng)手柄至圖中實(shí)線位置，鎖緊螺桿12通過螺套向鎖緊箍4移動(dòng)，鎖緊箍4上的開口收縮，推動(dòng)錐形軸圈3向下移動(dòng)，將定位V型塊1鎖緊在夾具底座5上。完成旋轉(zhuǎn)定位并鎖緊。

只要更換壓塊座11就可適應(yīng)夾壓直徑規(guī)格大小不同的工件。

3 結(jié)論

（1）采用這種結(jié)構(gòu)的夾具裝夾切割單晶硅棒時(shí)，由于定位V型塊的V形面高度固定不變，因此在裝夾時(shí)不需要克服工件的自重（如圖1所示）。只要旋轉(zhuǎn)星形把手,裝夾省力、輕便。

（2）在切割硅棒末段時(shí)，無需松開工件，要靠操作者人工搬起工件調(diào)頭。只要扳轉(zhuǎn)長(zhǎng)手柄，就可實(shí)現(xiàn)工件調(diào)頭，操作安全、方便。

（3）可適應(yīng)不同直徑規(guī)格的單晶硅棒裝夾切割，調(diào)整省時(shí)、省力。

（4）能確保所有裝夾面全部與工件表面接觸，裝夾定位可靠，無松動(dòng)，夾具使用壽命長(zhǎng)。

（5）當(dāng)切割時(shí)遇到大小頭棒，只要測(cè)量出相差值，按其差值的一半削制木質(zhì)楔墊，將工件墊起，就可完成裝夾，裝夾省時(shí)、省力。

［1］王光斗，等.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

［2］康自衛(wèi)，王麗.硅片加工技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

（編輯 黃 荻）

TH162

A

1002-2333（2013）08-0260-02

嚴(yán)斌成（1965-），男，工程師，從事光伏裝備設(shè)計(jì)工作。

2013-04-28