CN105780111B - 多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置 - Google Patents

多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，包括设置在多晶硅铸锭炉上方的箱体，箱体内设有大绕丝轮、胀紧轮和小绕丝轮，大绕丝轮上缠绕有软轴，软轴的另一端依次绕过胀紧轮和小绕丝轮，并在延伸出箱体底部后连接有探测棒，大绕丝轮由电机驱动，从而可通过软轴经胀紧轮和小绕丝轮后带动探测棒在多晶硅铸锭炉内上下运动；箱体底部设有限位传感器，限位传感器和电机均由设置在多晶硅铸锭炉外的控制模块控制。本发明提供的一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，实现了长晶速度的自动化测量，测量过程非常方便，且测量结果准确、稳定可靠。

Description

多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭炉技术领域，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置。
背景技术
多晶硅铸锭炉是生产太阳能光伏发电领域的一种重要生产设备，该设备将多晶硅碎块料、头尾料、埚底料以及各种单晶废片等材料装入炉内用于化料的石英坩埚内，经熔化、重新定向结晶及退火等工艺，铸成生产太阳电池的原料—多晶硅硅锭。
由于多晶硅晶体凝固成形越均匀，其晶体质量就越高，而晶体的生长速度是影响多晶硅晶体成形均匀程度及调节多晶硅铸锭炉的工艺参数的重要因素。传统的获取晶体生长速度的方法主要是依靠测量人员每隔一段时间将石英玻璃棒手动插入硅液中，测量固液界面高度位置，以此来测量计算晶体的生长速度。采用这种传统方法进行测量时，每次测量操作人员都需要上下多晶铸锭炉平台多次才能完成测量、记录和计算等过程。另外，在当前采用半熔工艺过程中，晶体在开始长晶时需要频繁地测量固液界面位置以判断籽晶熔化程度，使得测量人员的劳动强度较大。而传统测量结果也会由于测量人员的读数方式及石英玻璃棒的插入手势、力度、角度等大小偏差而受干扰，测量误差较大。并且，在操作时对测量人员的手法和力度也有较高的要求，稍有不慎就会导致石英玻璃棒断裂，而断裂的石英玻璃棒落入硅溶液内会严重影响生产成品率，从而带来较大损失。
目前，现有技术中还有采用气缸驱动连接支架带动玻璃棒和拉线传感器上的拉绳上下运动，进而间接测得固液界面位置的方法。而此种方法由于气缸、连接支架和玻璃棒之间为硬链接，气缸的推力无法准确控制，则导致石英玻璃棒下探过程中插入硅液中的深度不可控，测量误差较大，在工业化生产中也无法推广使用。
发明内容
本发明提供一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，以解决现有技术中多晶硅铸锭炉长晶速度的测量过程不便以及测量误差较大的问题。
本发明提供一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，包括设置在多晶硅铸锭炉上方的箱体，所述箱体内设有大绕丝轮、胀紧轮和小绕丝轮，所述大绕丝轮上缠绕有软轴，所述软轴的另一端依次绕过所述胀紧轮和所述小绕丝轮，并在延伸出所述箱体底部后连接有探测棒，所述大绕丝轮由电机驱动，从而可通过所述软轴经所述胀紧轮和所述小绕丝轮后带动所述探测棒在所述多晶硅铸锭炉内上下运动；所述箱体底部设有限位传感器，所述限位传感器和所述电机均由设置在所述多晶硅铸锭炉外的控制模块控制。
作为本发明的优选方式，所述箱体底部设有下支架，所述下支架的上方通过销轴连接有上支架，所述小绕丝轮通过小绕丝轮转轴安装在所述上支架上，所述上支架和所述下支架之间还安装有弹簧，使得所述上支架可带动所述小绕丝轮绕所述销轴转动；所述限位传感器通过限位支架安装在靠近所述下支架的位置处，用于检测与所述上支架之间的距离，并在检测到与所述上支架之间的距离超出所述限位传感器的检测距离时向所述控制模块发出反馈信号。
作为本发明的优选方式，所述大绕丝轮通过大绕丝轮转轴安装在所述箱体内，所述电机安装在所述箱体的一侧，所述大绕丝轮转轴通过轴联器与所述电机的输出轴连接。
作为本发明的优选方式，所述大绕丝轮转轴通过转轴密封安装在箱体上，所述电机通过电机支架安装在所述箱体的一侧，所述转轴密封位于所述电机支架与所述箱体之间。
作为本发明的优选方式，所述胀紧轮通过胀紧轮转轴安装在所述箱体内。
作为本发明的优选方式，所述控制模块上还设有操作界面。
本发明提供一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，采用软轴悬挂探测棒来测量固液界面位置的方式，其中软轴经过三个绕丝轮及其他辅助结构的支撑，从而在电机的驱动下使探测棒在向下运动过程中插入硅溶液的深度精确可控；并通过触发限位传感器向控制模块反馈信号的模式实现长晶速度的自动化测量，测量过程非常方便，且测量结果准确、稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置的另一结构示意图。
其中，1、箱体，2、大绕丝轮转轴，3、大绕丝轮，4、转轴密封，5、联轴器，6、电机支架，7、电机，8、胀紧轮，9、胀紧轮转轴，10、小绕丝轮，11、小绕丝轮转轴，12、销轴，13、下支架，14、上支架，15、弹簧，16、限位传感器，17、限位支架，18、软轴，19、探测棒，20、固液界面，21、多晶硅铸锭炉，22、小孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例公开了一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，参照图1和图2所示，该装置包括一个箱体1，该箱体1设置在多晶硅铸锭炉21上方，多晶硅铸锭炉21内有正在生长的多晶硅晶体，下方的多晶硅晶体和上方的硅液形成一个固液界面20。
箱体1内设有大绕丝轮3、胀紧轮8和小绕丝轮10，其中大绕丝轮转轴2通过转轴密封4安装在箱体1上，大绕丝轮3进一步安装在大绕丝轮转轴2上。电机7通过电机支架6安装在箱体1的一侧，转轴密封4即位于电机支架6与箱体1之间。电机7的输出轴通过轴联器5与大绕丝轮转轴2连接，从而电机7可驱动大绕丝轮3绕着大绕丝轮转轴2转动。
胀紧轮转轴9安装在箱体上，胀紧轮8进一步安装在胀紧轮转轴9上，并可绕胀紧轮转轴9转动。
箱体1底部设有下支架13，该下支架13的上方通过销轴12连接有上支架14。小绕丝轮转轴11安装在该上支架14上，小绕丝轮10进一步安装在小绕丝轮转轴11上，并可绕小绕丝轮转轴11转动。上支架14和下支架13之间还安装有弹簧15，该弹簧15产生的弹簧力可以迫使上支架14以及安装在其上的小绕丝轮10绕销轴12转动。箱体1底部还设有限位传感器16，该限位传感器16通过限位支架17安装在靠近下支架13的位置处，用于检测与上支架14之间的距离。安装时，调节限位传感器16与上支架14的距离，使上支架14处于限位传感器16的检测距离内。当上支架14与限位传感器16之间的距离超出限位传感器16的检测距离时，限位传感器16向控制模块发出反馈信号。
大绕丝轮3上缠绕有软轴18，其中软轴18的另一端依次绕过胀紧轮8和小绕丝轮10，并且从箱体1底部的小孔22中延伸到多晶硅铸锭炉21内部，其另一端的端部连接有探测棒19。软轴18依次绕过胀紧轮8和小绕丝轮10后呈紧绷状态，从而确保探测棒19的下端面接触到固液界面20时在弹簧15的作用下软轴18可始终处于绷紧状态，使探测棒19在向下运动过程中插入硅溶液的深度精确可控。在电机7的驱动下，大绕丝轮3带动软轴18，软轴18绕过胀紧轮8和小绕丝轮10后带动连接在软轴18另一端的探测棒19在多晶硅铸锭炉21内上下运动。当探测棒19向下运动时，在软轴18产生压力的作用下，小绕丝轮10带动上支架14会绕销轴12向下运动，此时上支架14靠近该限位传感器16。
此外，多晶硅铸锭炉21外部还设有控制模块，该控制模块对电机7自带的编码器进行控制。当需要对长晶速度进行测量时，开启电机7进行工作，编码器将当前位置反馈到控制模块上予以记录。当电机7运行一段时间后，探测棒19向下运动至其下端面接触到固液界面20时，探测棒19的下端面受到固液界面20的支撑，产生向上的支撑力，此时上支架14对弹簧15的压力减小，弹簧15会对应产生向上的弹簧力，从而在该弹簧力的作用下，上支架14以及安装在其上的小绕丝轮10绕销轴12向上转动。此时，上支架14与限位传感器16之间的距离将超出限位传感器16的检测距离，从而触发限位传感器16向控制模块发出反馈信号，使控制模块控制电机7停止转动，同时控制模块记录下电机7停止运转时的位置。在实际应用中，操作人员可根据实际需要灵活选择测量的间隔时间。如此，由于每次测量时，都是从电机7的同一当前位置开始，则相邻两次测量得到的测量结果的差即为该段间隔时间内的长晶高度。控制模块上还设有操作界面，控制模块根据反馈的测量结果进一步计算出长晶速度后，最终得到的结果会在操作界面上显示，供操作人员查看。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多晶硅铸锭炉长晶速度自动测量装置，包括设置在多晶硅铸锭炉上方的箱体，其特征在于，所述箱体内设有大绕丝轮、胀紧轮和小绕丝轮，所述大绕丝轮上缠绕有软轴，所述软轴的另一端依次绕过所述胀紧轮和所述小绕丝轮，并在延伸出所述箱体底部后连接有探测棒，所述大绕丝轮由电机驱动，从而可通过所述软轴经所述胀紧轮和所述小绕丝轮后带动所述探测棒在所述多晶硅铸锭炉内上下运动；所述箱体底部设有限位传感器，所述限位传感器和所述电机均由设置在所述多晶硅铸锭炉外的控制模块控制；所述箱体底部设有下支架，所述下支架的上方通过销轴连接有上支架，所述小绕丝轮通过小绕丝轮转轴安装在所述上支架上，所述上支架和所述下支架之间还安装有弹簧，使得所述上支架可带动所述小绕丝轮绕所述销轴转动；所述限位传感器通过限位支架安装在靠近所述下支架的位置处，用于检测与所述上支架之间的距离，并在检测到与所述上支架之间的距离超出所述限位传感器的检测距离时向所述控制模块发出反馈信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述大绕丝轮通过大绕丝轮转轴安装在所述箱体内，所述电机安装在所述箱体的一侧，所述大绕丝轮转轴通过轴联器与所述电机的输出轴连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述大绕丝轮转轴通过转轴密封安装在箱体上，所述电机通过电机支架安装在所述箱体的一侧，所述转轴密封位于所述电机支架与所述箱体之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述胀紧轮通过胀紧轮转轴安装在所述箱体内。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块上还设有操作界面。
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