專利名稱：一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置的制作方法
一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工件的掏料裝置，具體地說本發(fā)明涉及一種通過超聲振動和旋轉(zhuǎn)的多晶硅、單晶硅、藍(lán)寶石的棍狀料的掏料裝置。
背景技術(shù)：
已知的，光伏市場中有約60%的多晶硅太陽能電池是以多晶硅硅片作為基底的，因此，多晶硅硅片的使用量及其巨大，可謂是光伏產(chǎn)業(yè)的核心主力；但要想制造出合格的硅片，尤其是圓形硅片，大多需要通過圓形硅棒經(jīng)過線切割，然后形成符合規(guī)定要求的硅片，現(xiàn)有的方法是將大塊的硅錠通過擊打形成碎片，然后利用坩堝融化，使用引導(dǎo)晶體的仔晶拉制出接近要求的硅棒，經(jīng)過對外徑處理，獲取要求圓度和直徑尺寸的硅棒；另一種方法是區(qū)融法，拉制出接近要求的硅棒；上述兩種方法獲取的硅棒均需要二次處理，由于多晶硅具有室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂；加熱至800°C以上即有延性，1300°C時顯出明顯變形，密度在每立方厘米2. 32 2. 34。熔點(diǎn)1410°C。沸點(diǎn)2355°C。所以對于硬度較高且易碎的多晶娃來說，常規(guī)方法很難一次獲取符合要求直徑的娃棒。藍(lán)寶石(Sapphire)是一種氧化鋁(a -A1203)的單晶(又稱為剛玉)，藍(lán)寶石不僅具有極好的熱導(dǎo)性、電氣絕緣性、透光性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且藍(lán)寶石具有的耐高溫(可在接近2000°C高溫的惡劣條件下工作)、高強(qiáng)度、高硬度等一系列優(yōu)良的特性，使得藍(lán)寶石被廣泛應(yīng)用于紅外裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、探測和高功率強(qiáng)激光等的窗口材料學(xué)科當(dāng)中，藍(lán)寶石尤其適用于優(yōu)質(zhì)光學(xué)材料、耐磨軸承材料和襯底材料等技術(shù)領(lǐng)域。其中藍(lán)寶石在作為襯底材料(即LED)應(yīng)用于半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)時，使得LED具備發(fā)光效率相對于傳統(tǒng)燈具提高接近10倍，且壽命相對傳統(tǒng)燈具提高20倍以上，鑒于上述可知藍(lán)寶石應(yīng)用于LED便兼具節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，同時LED作為新一代光源，被公認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域，所以世界各國在LED照明的推廣、普及中，政策性扶持的力度都非常之大，白熾燈的淘汰已在進(jìn)行，白熾燈禁用法律己經(jīng)在全球逐步開始實(shí)行，那么也就意味著寶石的市場需求量也在不斷的增大。藍(lán)寶石的棒體獲取與多晶硅存在很多類似問題，也是常規(guī)方法很難一次獲取符合要求直徑的藍(lán)寶石棒。

發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，本發(fā)明利用超聲振動原理結(jié)合，使得掏出的硅棒或藍(lán)寶石棒精度高，并且加工成本相對于現(xiàn)有技術(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，包括傳動軸、動力輪、上蓋、集電環(huán)、超聲波發(fā)生裝置、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒、換能器、外套筒、變幅桿和掏料鉆，所述傳動軸中部固定套接集電環(huán)，所述集電環(huán)滑動連接固定在外套筒上的碳刷，碳刷外接超聲波發(fā)生裝置，動力輪固定在傳動軸的上部，動力輪外接動力機(jī)構(gòu)，上蓋的中孔活動套接在集電環(huán)和動力輪之間的傳動軸上；所述傳動軸下端設(shè)置有外擴(kuò)的法蘭盤，內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒的上端與所述法蘭盤外緣的下部面固定連接，變幅桿上端固定在所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒的下端，變幅桿的下端設(shè)有管狀掏料鉆，所述管狀掏料鉆下端面以及下端的內(nèi)外管壁上分別設(shè)有金剛石研磨層，掏料鉆下部設(shè)有冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，換能器設(shè)置在內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒中，所述換能器中部設(shè)置的陶瓷片通過電極、導(dǎo)線連接集電環(huán)，在外套筒與內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒之間設(shè)有至少兩個軸承。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，掏料鉆下部設(shè)置的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)置在傳動軸的上端，旋轉(zhuǎn)接頭的冷卻水進(jìn)口、旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的介質(zhì)通路連通傳動軸、冷卻水管、換能器、變幅桿以及掏料鉆中部相互連通的介質(zhì)通路，所述介質(zhì)通路形成掏料鉆下部的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，掏料鉆下部設(shè)置的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)另一替換結(jié)構(gòu)，在掏料鉆下部至少一側(cè)設(shè)置冷卻水管，由冷卻水管形成掏料鉆下部的冷卻水噴射另一替換機(jī)構(gòu)。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，所述上蓋的中孔連接軸承C的外圈，軸承C的內(nèi)圈與集電環(huán)和動力輪之間的傳動軸固定連接。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，在上蓋的中孔與傳動軸之間設(shè)有密封圈。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒的上下兩端外緣分別與軸承B、軸承A的內(nèi)圈固定連接，軸承B、軸承A的外圈分別連接在外套筒的內(nèi)面中部和內(nèi)面下端，在外套筒的下端面設(shè)有下蓋，所述變幅桿上端的連接盤與下蓋內(nèi)孔間隙配合。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，在外套筒、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒對應(yīng)換能器上的陶瓷片處分別設(shè)有至少一個穿孔，在外套筒的所述穿孔處設(shè)有風(fēng)冷機(jī)構(gòu)。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，所述風(fēng)冷機(jī)構(gòu)為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，所述上蓋外緣面外部設(shè)有延伸板，所述延伸板固定在機(jī)架上。所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，所述管狀掏料鉆的內(nèi)管壁直徑“內(nèi)徑”為50 300mm,所述管狀掏料鉆的高度為50 500mm。通過上述公開內(nèi)容，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，利用內(nèi)徑尺寸匹配的管狀掏料鉆，由傳動軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)加上軸向的超聲高頻振動，可實(shí)現(xiàn)在娃錠或藍(lán)寶石錠上快速掏取適合的娃棒的目的；本發(fā)明相對于目前的娃棒獲取方法，具有娃棒一次成型，成型的娃棒精度高，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；在圖中1、冷卻水進(jìn)口 ；2、碳刷；3、動力機(jī)構(gòu)；4、導(dǎo)線；5、超聲波發(fā)生裝置；6、風(fēng)冷機(jī)構(gòu)；7、電極；8、陶瓷片；9、變幅桿；10、掏料鉆；11、被加工物體；12、金剛石研磨層；13、冷卻介質(zhì)；14、下蓋；15、軸承A ;16、換能器；17、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒；18、冷卻水管；19、軸承B ;20、外套筒；21、傳動軸；22、集電環(huán)；23、介質(zhì)通路；24、上蓋；25、軸承C ;26、密封圈；27、動力輪；28、旋轉(zhuǎn)接頭。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明；下面的實(shí)施例并不是對于本發(fā)明的限定，僅作為支持實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式，在本發(fā)明所公開的技術(shù)框架內(nèi)的任意等同結(jié)構(gòu)替換，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍；結(jié)合附圖I中所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，包括傳動軸21、動力輪27、上蓋24、集電環(huán)22、超聲波發(fā)生裝置5、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17、換能器16、外套筒20、變幅桿9和掏料鉆10，所述傳動軸21中部固定套接集電環(huán)22，所述集電環(huán)22滑動連接固定在外套筒20上的碳刷2，碳刷2外接超聲波發(fā)生裝置5，動力輪27固定在傳動軸21的上部，動力輪27外接動力機(jī)構(gòu)3，上蓋24的中孔活動套接在集電環(huán)22和動力輪27之間的傳動軸21上，也就是所述上蓋24的中孔連接軸承C25的外圈，軸承C25的內(nèi)圈與集電環(huán)22和動力輪27之間的傳動軸21固定連接，在上蓋24的中孔與傳動軸21之間還設(shè)有防塵的密封圈26 ;所述傳動軸21下端設(shè)置有外擴(kuò)的法蘭盤，內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17的上端與所述法蘭盤外緣的下部面固定連接， 變幅桿9上端固定在所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17的下端，變幅桿9的下端設(shè)有管狀掏料鉆10，所述管狀掏料鉆10下端面以及下端的內(nèi)外管壁上分別設(shè)有金剛石研磨層12 ;為了使掏料鉆10工作時有效降溫，在掏料鉆10下部設(shè)置有冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)接頭28設(shè)置在傳動軸21的上端，旋轉(zhuǎn)接頭28的冷卻水進(jìn)口 I、旋轉(zhuǎn)接頭28內(nèi)的介質(zhì)通路23連通傳動軸21、冷卻水管18、換能器16、變幅桿9以及掏料鉆10中部相互連通的介質(zhì)通路23，所述介質(zhì)通路23形成掏料鉆10下部的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)；或利用掏料鉆10下部至少一側(cè)設(shè)置冷卻水管，由冷卻水管形成掏料鉆10下部的冷卻水噴射另一替換機(jī)構(gòu)；換能器16設(shè)置在內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17中，所述換能器16中部設(shè)置的陶瓷片8通過電極7、導(dǎo)線4連接集電環(huán)22，所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17的上下兩端外緣分別與軸承B19、軸承A15的內(nèi)圈固定連接，軸承B19、軸承A15的外圈分別連接在外套筒20的內(nèi)面中部和內(nèi)面下端，在外套筒20的下端面設(shè)有下蓋14，所述變幅桿9上端的連接盤與下蓋14內(nèi)孔間隙配合。進(jìn)一步，為了控制換能器16部位溫度過高，在外套筒20、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17對應(yīng)換能器16上的陶瓷片8處分別設(shè)有至少一個穿孔，在外套筒20的所述穿孔處設(shè)有風(fēng)冷機(jī)構(gòu)6，所述風(fēng)冷機(jī)構(gòu)6為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)。進(jìn)一步,所述上蓋24外緣面外部設(shè)有延伸板,所述延伸板固定在機(jī)架上。進(jìn)一步，所述管狀掏料鉆10的內(nèi)管壁直徑“內(nèi)徑”為50 300mm，所述管狀掏料鉆10的高度為50 500mm左右，也可根據(jù)實(shí)際需要增加或減少所述掏料鉆10內(nèi)管壁的直徑尺寸，同理所述管狀掏料鉆10的高度也可根據(jù)實(shí)際需要增加或減少。實(shí)施本發(fā)明所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，將上蓋24固定在機(jī)架上，被加工物體
11“硅錠或藍(lán)寶石錠”進(jìn)行固定，本發(fā)明所述掏料鉆10對應(yīng)被加工物體11的合適位置，開啟動力機(jī)構(gòu)3帶動動力輪27旋轉(zhuǎn)，所述傳動軸21、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒17、換能器16和掏料鉆10同步旋轉(zhuǎn)，同時啟動超聲波發(fā)生裝置5，由超聲波發(fā)生裝置5通過換能器16將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，變幅桿9再將換能器16輸入的機(jī)械振動的質(zhì)點(diǎn)位移或速度放大，最終使掏料鉆10在被加工物體11上實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加上軸向的超聲高頻振動，掏出符合要求的硅棒或藍(lán)寶石棒；本發(fā)明考慮到掏料鉆10在硅錠或藍(lán)寶石錠上工作時需要降溫處理，所以利用設(shè)置在傳動軸21上端的旋轉(zhuǎn)接頭28的冷卻水進(jìn)口 I外接冷卻水路，冷卻水經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭28內(nèi)的介質(zhì)通路23連通傳動軸21、冷卻水管18、換能器16、變幅桿9以及掏料鉆10中部管孔，使冷卻介質(zhì)13順利到達(dá)掏料鉆10下端的被加工物體11上；當(dāng)然為了節(jié)省成本，也可以采用另一種較為簡便的方式，即直接引一根或多跟水管對掏料鉆10下端的被加工物體11進(jìn)行降溫處理；其中換能器16上的電極7、陶瓷片8在工作時溫度較高，本發(fā)明也給出了兩種可選方式，一種是利用風(fēng)冷機(jī)構(gòu)6將冷風(fēng)吹至電極7、陶瓷片8處降溫，另一種是利用換能器16內(nèi)的介質(zhì)通路23降溫；本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)超聲加工的復(fù)合加工機(jī)理，大大地提高了生產(chǎn)效率，尤其適合在硅錠或藍(lán)寶石錠上加工，特別適用于深孔掏料，本發(fā)明采用超聲旋轉(zhuǎn)鉆削加工，超聲振動的作用使掏料鉆10與被加工物體11的摩擦阻力減弱，使切屑的排出流暢，不需要掏料鉆10退出排屑，易實(shí)現(xiàn)自動化。本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實(shí)施例，當(dāng)前認(rèn)為是適宜的，但是，應(yīng)了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，包括傳動軸(21)、動力輪(27)、上蓋(24)、集電環(huán) (22)、超聲波發(fā)生裝置(5)、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)、換能器(16)、外套筒(20)、變幅桿(9)和掏料鉆(10)，其特征是所述傳動軸(21)中部固定套接集電環(huán)(22)，所述集電環(huán)(22)滑動連接固定在外套筒(20)上的碳刷(2)，碳刷(2)外接超聲波發(fā)生裝置(5)，動力輪(27)固定在傳動軸(21)的上部，動力輪(27)外接動力機(jī)構(gòu)(3)，上蓋(24)的中孔活動套接在集電環(huán) (22)和動力輪(27)之間的傳動軸(21)上；所述傳動軸(21)下端設(shè)置有外擴(kuò)的法蘭盤，內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)的上端與所述法蘭盤外緣的下部面固定連接，變幅桿(9)上端固定在所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)的下端，變幅桿(9)的下端設(shè)有管狀掏料鉆(10)，所述管狀掏料鉆(10)下端面以及下端的內(nèi)外管壁上分別設(shè)有金剛石研磨層(12)，掏料鉆(10)下部設(shè)有冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，換能器(16)設(shè)置在內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)中，所述換能器(16)中部設(shè)置的陶瓷片(8)通過電極(7)、導(dǎo)線(4)連接集電環(huán)(22)，在外套筒(20)與內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)之間設(shè)有至少兩個軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是掏料鉆(10)下部設(shè)置的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)接頭(28)設(shè)置在傳動軸(21)的上端，旋轉(zhuǎn)接頭(28)的冷卻水進(jìn)口(I)、旋轉(zhuǎn)接頭(28)內(nèi)的介質(zhì)通路(23)連通傳動軸(21)、冷卻水管(18)、換能器(16)、變幅桿(9)以及掏料鉆(10)中部相互連通的介質(zhì)通路(23)，所述介質(zhì)通路(23)形成掏料鉆 (10)下部的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是掏料鉆(10)下部設(shè)置的冷卻水噴射機(jī)構(gòu)另一替換結(jié)構(gòu)，在掏料鉆(10)下部至少一側(cè)設(shè)置冷卻水管，由冷卻水管形成掏料鉆(10)下部的冷卻水噴射另一替換機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是所述上蓋(24)的中孔連接軸承C(25)的外圈，軸承C(25)的內(nèi)圈與集電環(huán)(22)和動力輪(27)之間的傳動軸(21) 固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是在上蓋(24)的中孔與傳動軸(21)之間設(shè)有密封圈(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)的上下兩端外緣分別與軸承B(19)、軸承A(15)的內(nèi)圈固定連接，軸承B(19)、軸承A(15)的外圈分別連接在外套筒(20)的內(nèi)面中部和內(nèi)面下端，在外套筒(20)的下端面設(shè)有下蓋(14)， 所述變幅桿(9)上端的連接盤與下蓋(14)內(nèi)孔間隙配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是在外套筒(20)、內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)對應(yīng)換能器(16)上的陶瓷片(8)處分別設(shè)有至少一個穿孔，在外套筒(20)的所述穿孔處設(shè)有風(fēng)冷機(jī)構(gòu)(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是所述風(fēng)冷機(jī)構(gòu)(6)為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是所述上蓋(24)外緣面外部設(shè)有延伸板，所述延伸板固定在機(jī)架上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，其特征是所述管狀掏料鉆(10) 的內(nèi)管壁直徑為50 300mm，所述管狀掏料鉆(10)的高度為50 500mm。
全文摘要
一種超聲振動旋轉(zhuǎn)掏料裝置，涉及一種加工件的掏料裝置，所述傳動軸(21)中部固定套接集電環(huán)(22)滑動連接碳刷(2)，碳刷外接超聲波發(fā)生裝置(5)，動力輪(27)外接動力機(jī)構(gòu)(3)；所述傳動軸(21)下端的法蘭盤連接內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)的上端，變幅桿(9)上端固定在所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒的下端，變幅桿的下端設(shè)有管狀掏料鉆(10)，掏料鉆下部設(shè)有冷卻水噴射機(jī)構(gòu)，換能器(16)設(shè)置在內(nèi)旋轉(zhuǎn)套筒(17)中，所述換能器中部設(shè)置的陶瓷片(8)通過電極(7)、導(dǎo)線(4)連接集電環(huán)(22)；本發(fā)明利用超聲振動原理結(jié)合，使得掏出的硅棒或藍(lán)寶石棒精度高，并且加工成本相對于現(xiàn)有技術(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B28D5/00GK102922609SQ201210404939
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者劉朝軒, 王晨光, 劉明宇, 齊彬偉 申請人:洛陽金諾機(jī)械工程有限公司