CN202440566U - 单晶炉内的单晶棒称重系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种单晶炉内的单晶棒称重系统，包括软轴轮，缠绕于软轴轮上以进行单晶炉内的单晶棒提拉的软轴，称重传感器，设置于软轴与称重传感器之间以传递重量的传递机构，显示单晶炉内的单晶棒重量数据的显示装置，以及连接于称重传感器与显示装置之间、以进行称重传感器的输出数据存储、检测及校准补偿的补偿装置，从而可提高单晶拉制过程中整个重量段的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单晶炉内的单晶棒称重系统，尤其涉及一种具有补偿装置的单晶炉内的单晶棒称重系统。
背景技术
单晶炉是多晶硅转化为单晶硅工艺过程中的必备设备，而单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料。单晶硅作为现代信息社会的关键支撑材料，是目前世界上最重要的单晶材料之一，它不仅是发展计算机与集成电路的主要功能材料，也是光伏发电利用太阳能的主要功能材料。
在太阳能单晶炉单晶拉制工艺中，放肩的大小，等径时的直径变化，使得理论计算出的单晶棒重量和实际重量有一定差距，而准确的测量单晶棒的重量，并通过投料重量推算出锅底料的重量，对保证单晶拉制工艺有重要的作用。
现有的太阳能单晶炉内的单晶棒称重系统，一般会在计算机软件上设置零点调节和比例调节以对称重数据进行调节。但是在称重系统的实际使用过程中，经常因称重传感器安装位置的偏差或其他种种偏差造成称重传感器的输出值和实际重量值的关系为一种非线性的关系，而上述计算机内设置的零点调节和比例调节对非线性的称重数据只能校准某个特定的重量，而对其它重量称重时就存在着误差，并且在对已知重量进行校准时，要采取试参数的方法调整，很不方便。
有鉴于此，有必要对现有的单晶炉内的单晶棒称重系统予以改进，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可对单晶棒称重进行非线性补偿以提高称重精确度的单晶炉内的单晶棒称重系统。
为实现上述目的，本实用新型的一种单晶炉内的单晶棒称重系统，该系统包括软轴轮，缠绕于软轴轮上以进行单晶炉内的单晶棒提拉的软轴，称重传感器，设置于软轴与称重传感器之间以传递重量的传递机构，显示单晶炉内的单晶棒重量数据的显示装置，以及连接于称重传感器与显示装置之间、以进行称重传感器的输出数据存储、检测及校准补偿的补偿装置。
作为本实用新型的进一步改进，所述补偿装置包括模数转换器、数模转换器及存储器。
作为本实用新型的进一步改进，所述补偿装置还包括进行称重传感器输出数据进行补偿点选定的选定机构、及对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构。
作为本实用新型的进一步改进，所述补偿装置包括存储器，对称重传感器输出数据进行补偿点选定的选定机构，及对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构。
作为本实用新型的进一步改进，所述补偿装置还包括在发生误操作及软轴卡死时发出报警的报警机构。
作为本实用新型的进一步改进，所述系统还包括连接于补偿装置与显示装置之间、或者称重传感器与补偿装置之间的导电滑环。
作为本实用新型的进一步改进，通过所述导电滑环的电信号为4mA至20mA的电流环。
作为本实用新型的进一步改进，所述传递机构包括与软轴轮上的软轴相接触的滑轮，及活动连接于滑轮与称重传感器之间的滑动导轨，所述滑动导轨与软轴之间的角度小于90度。
作为本实用新型的进一步改进，所述系统还包括用以固定软轴轮、滑轮、称重传感器的驱动台，及固定于驱动台上并对软轴进行导向的压紧轮。
作为本实用新型的进一步改进，所述补偿装置包括有将称重传感器的重量信号转换为电信号的变送机构。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：本实用新型通过设置连接于称重传感器与显示装置之间、以进行称重传感器的输出数据存储、检测及校准补偿的补偿装置，从而可实现单晶棒称重系统称重补偿的非线性化，提高单晶拉制过程中整个重量段的测量精度。
附图说明
图1是本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统的第一实施方式的结构示意图。
图2是图1中单晶棒称重系统中的补偿机构的结构示意图。
图3是图1中单晶棒称重系统中的补偿机构的另一结构示意图。
图4是本实用新型单晶棒称重系统的第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
请参阅图1所示为本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统100的第一较佳实施方式。该单晶炉内的单晶棒称重系统100包括上炉体12、固定于上炉体12上侧的支撑板11、固定于支撑板11上方的驱动台（未标号）、连接于支撑板11与驱动台之间的旋转密封磁流体13、固定于支撑板11上以驱动旋转密封磁流体13旋转从而带动驱动台旋转的晶转电机14。
所述驱动台包括与旋转密封磁流体13固定连接的旋转平台10及固定于旋转平台10上的密闭箱20。本实用新型单晶棒称重系统100还包括固定于密闭箱20内的软轴轮21、缠绕在软轴轮21上以对上炉体12内的单晶棒32进行提拉的软轴22、固定在密闭箱20内的称重传感器24、设置于软轴22与称重传感器24之间以传递重量的传递机构（未标号）、以及固定于密闭箱20内并沿垂直于软轴22方向抵压软轴22以对软轴22进行导向的压紧轮26。所述传递机构包括与软轴轮21上的软轴22相接触的滑轮23及活动连接于滑轮23与称重传感器24之间的滑动导轨25，所述滑动导轨25与软轴22之间的角度小于90度，从而可将所述软轴22上的重量由所述滑轮23通过滑动导轨25传送至所述称重传感器24上。所述压紧轮26通过弹簧27与所述密闭箱20内侧壁相固定。本实施方式中，所述压紧轮26与所述软轴轮21相切设置以导向所述软轴22，所述压紧轮26进一步设置于所述滑轮23和称重传感器24的上方。
所述软轴22的一端缠绕在所述软轴轮21上，其另一端伸入上炉体12内。所述软轴22伸入上炉体12的一端连接有仔晶夹头30。所述仔晶夹头30下端还连接有仔晶31。所述旋转平台10上、密闭箱20的外侧设置有用以驱动软轴轮21旋转以带动软轴22上下移动的晶升电机42。
请参阅图1及图2所示，本实用新型单晶棒称重系统100还包括与称重传感器24通过导线41电性连接、以对称重传感器24的输出数据进行存储、检测及校准补偿的补偿装置40，及通过导线41电性连接补偿装置40以显示单晶炉内的单晶棒32重量数据的显示装置50。所述补偿装置40包括有将称重传感器24的重量信号转换为电信号的变送机构（未标号）及进行数据存储、检测及校准补偿的补偿机构（未标号）。本实用新型中该变送机构是将称重传感器24输出的重量信号转换为电压信号或0mA至20mA的电流信号。在本实施方式中，该补偿机构为一外置的单片机，该单片机内设置有模数转换器（A/D）、数模转换器（D/A）、存储器（EEPROM）、对称重传感器24输出数据中需要进行补偿点选定的选定机构、及对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构、以及在发生误操作及软轴22卡死时发出报警的报警机构。其中该存储器内保存有多个工艺点的重量数据及与之对应的补偿参数。该补偿参数是通过对单片机内存储的多个工艺点的历史数据进行回放，然后与在工艺结束后对该等工艺点的重量用其他标准称重设备（未图示）进行测量的数值进行比对校准而得的，从而可对后续实际操作过程中的各工艺点的重量数据进行补偿后再进行显示，进而实现非线性的多点校准补偿的效果，提高单晶拉制过程中整个重量段的多个工艺点的测量精度。该选定机构及调节机构即是针对不同的工艺点或者说是补偿点用不同的补偿参数进行称重重量数据的对应补偿，然后将补偿后的数据传递给显示装置50进行显示。所述显示装置50可以为计算机、显示器或由PLC和计算机组成的其他显示装置。
请参阅图3所示，所述补偿装置40也可内置在控制器（PLC）内，该种补偿装置40包括有存储有多个工艺点的重量数据及与之对应的补偿参数的存储器，对称重传感器24的输出数据进行补偿点选定的选定机构、对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构、及在发生误操作及软轴卡死时发出报警的报警机构（未图示），同样也可达到本实用新型的目的。
请结合图1及图2所示，所述称重系统100还包括有固定在支撑板11上的U型支撑杆44及固定于支撑杆44上的导电滑环43。所述导电滑环43的一端通过导线41与所述补偿装置40相连接，其另一端通过导线41与显示装置50相连接。本实施方式中，通过所述导电滑环43的电信号为4mA至20mA的电流环，所述4-20mA电流环是将电压信号传输转换为使用恒流源传输，它对由于接触电阻发生变化造成的输入阻抗变化有极大的抑制作用，又具有极低的输入阻抗，能够减小干扰的影响。诚然，结合图3所示，当图1中的补偿装置40是如图3内置于控制器（PLC）中时，该导电滑环43则是电性连接于称重传感器24与补偿装置40之间。
请参阅图4所示为本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统100’的第二较佳实施方式，与第一实施方式中的单晶炉内的单晶棒称重系统100相比，两者之间的差别仅在于：第一实施方式中的仔晶31安装在软轴22下端悬挂的仔晶夹头30上，单晶棒32生长在旋转的仔晶31上；而第二实施方式中的仔晶夹头30’上还固定有一挂件33，以及一个悬挂在挂件33上的导流桶34。
由以上可得，本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统100、100’在工作时，首先，称重系统100、100’对单晶拉制过程中的若干关键工艺点的重量数据进行测量并存储；接着，在工艺结束后，对这些关键工艺点的重量利用其它标准称重设备进行测量记录后，采取历史数据回放测量的关键工艺点的重量数据给PLC或计算机显示；然后根据已知重量对该数据进行校准，并在补偿机构中调整和存储该工艺点的补偿参数；最后，在实时的称重测量过程中，对采集到的该重量段用存储的补偿参数进行补偿计算。在对关键工艺点的重量数据进行测量并存储时，本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统100、100’还能对可能出现的重量异常变化、一些误操作和软轴卡死等意外及时发出报警提示，以防止故障进一步扩展。
综上所述，本实用新型单晶炉内的单晶棒称重系统100、100’，通过对多个工艺点的称重数据进行采集、存储和历史回放，可以方便、快捷的确定补偿参数，进而准确校准该等工艺点的重量数据；而且，通过多点校准，可以补偿称重系统的非线性，提高单晶拉制过程中整个重量段的测量精度。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，该系统包括软轴轮，缠绕于软轴轮上以进行单晶炉内的单晶棒提拉的软轴，称重传感器，设置于软轴与称重传感器之间以传递重量的传递机构，显示单晶炉内的单晶棒重量数据的显示装置，以及连接于称重传感器与显示装置之间、以进行称重传感器的输出数据存储、检测及校准补偿的补偿装置。
2.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述补偿装置包括模数转换器、数模转换器及存储器。
3.根据权利要求2所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述补偿装置还包括进行称重传感器输出数据进行补偿点选定的选定机构、及对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构。
4.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述补偿装置包括存储器，对称重传感器输出数据进行补偿点选定的选定机构，及对该选定机构选定的补偿点进行补偿调节的调节机构。
5.根据权利要求3或4中任意一项所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述补偿装置还包括在发生误操作及软轴卡死时发出报警的报警机构。
6.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述系统还包括连接于补偿装置与显示装置之间、或者称重传感器与补偿装置之间的导电滑环。
7.根据权利要求6所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，通过所述导电滑环的电信号为4mA至20mA的电流环。
8.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述传递机构包括与软轴轮上的软轴相接触的滑轮，及活动连接于滑轮与称重传感器之间的滑动导轨，所述滑动导轨与软轴之间的角度小于90度。
9.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述系统还包括用以固定软轴轮、滑轮、称重传感器的驱动台，及固定于驱动台上并对软轴进行导向的压紧轮。
10.根据权利要求1所述的单晶炉内的单晶棒称重系统，其特征在于，所述补偿装置包括有将称重传感器的重量信号转换为电信号的变送机构。
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| CN112080795A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-15 | 浙江晶阳机电股份有限公司 | 一种防晶棒掉落操作方法及带防晶棒掉落夹持装置的晶体生长炉 |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20120919 |