CN204295504U - 一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及单晶硅技术领域，旨在提供一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置。该用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置包括驱动单元、驱动电机、联轴器、移动座、支撑臂、传感器压盖、封板、保护罩、传感器、探测头、数据处理及控制单元和电线。本实用新型能够准确的测量出圆晶棒的实际直径、方晶棒对边距离以及晶棒棱线突起高度，然后根据测量值计算出进刀量及进刀次数；还具有结构简单、检测精度高、检测速度快、自动检测和智能计算等优点。

Description

一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置

技术领域

本实用新型是关于单晶硅技术领域，特别涉及一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置。

背景技术

在太阳能电池组件生产过程中，用单晶硅作为太阳能电池组件的原材料因其具有光电转换效率高的特点而得到越来越多的应用。

在生产太阳能电池片时，首先要将单晶生长炉生长的单晶硅棒切割成一定长度的短圆棒，然后再把短圆棒经过切方、磨削工序后加工成四角为圆弧的方棒，最后再将方棒切成薄片，这些薄片经过后续处理后就成了太阳能电池片。在晶棒加工流水线车间中，所有工序全部自动完成，单晶硅棒切磨一体机是自动完成晶棒切方、磨削工序的集成式加工中心。由于单晶生长设备生长出来的同一规格的单晶棒直径也各不相同，尤其是晶棒上四条棱线突起的高度不一，如何自动地、准确地将尺寸不一的晶棒加工到同一目标尺寸是单晶硅棒切磨一体机的首要任务。在加工过程中，如何精确地测量出待加工晶棒的具体尺寸以及确定加工进刀量是最为关键的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，该装置能够准确的测量出圆晶棒的实际直径、方晶棒对边距离以及晶棒棱线突起高度，然后根据测量值计算出进刀量及进刀次数。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，用于对晶棒的尺寸数据进行测量，所述用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置包括驱动单元、驱动电机、联轴器、移动座、支撑臂、传感器压盖、封板、保护罩、传感器、探测头、数据处理及控制单元和电线；

所述数据处理及控制单元通过电线连接到驱动电机的输入端，驱动电机的输出端通过联轴器与驱动单元输入端相连，驱动单元上设有滑动平台；所述移动座安装在驱动单元的滑动平台上，支撑臂的一端固定在移动座的头部；所述传感器通过传感器压盖设置在支撑臂的另一端，封板和保护罩固定安装在传感器压盖上；所述探测头依次贯穿通过保护罩和封板，并与传感器一端相连，传感器另一端通过电线与数据处理及控制单元相连；数据处理及控制单元采用可编程逻辑控制器，用于控制驱动电机的启停以及将探测头移动的距离转化为被测单晶棒的尺寸。

作为进一步的改进，所述驱动单元采用日本THK精密直线滚动导轨智能组合单元，型号为KR45型。

作为进一步的改进，所述驱动电机采用伺服电机。

作为进一步的改进，所述传感器采用直动单方向式传感器，其行程3mm、精度0.001mm。

作为进一步的改进，所述用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置还包括底座，驱动单元安装在底座的上平面。

作为进一步的改进，晶棒尺寸检测装置检测出晶棒尺寸后，可确定加工刀具首次进刀量和进刀次数；首次进刀量S₁和进刀次数n满足公式：

S₁＝D₀-D₂-Mod[(D₂-D₁)，ΔS]

$n=\frac{D_2-D_1-\mathrm{Mod}[(D_2-D_1),\mathrm{\ΔS}]}{\mathrm{\ΔS}}+1$

式中，D₀表示刀具初始位置值，其计量单位符号为mm；D₁表示晶棒待加工到的目标尺寸，其尺寸单位符号为mm；D₂表示实际测得的晶棒尺寸，其尺寸单位符号为mm；ΔS表示固定进刀量，是手动输入的已知量，其计量单位符号为mm；Mod表示求余数的函数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

能够准确的测量出圆晶棒的实际直径、方晶棒对边距离以及晶棒棱线突起高度，然后根据测量值计算出进刀量及进刀次数。具有结构简单、检测精度高、检测速度快、自动检测和智能计算等优点。

附图说明

图1为本实用新型轴测图。

图2为本实用新型主视图。

图3为本实用新型局部放大图。

图4为本实用新型工作示意图。

图中的附图标记为：1底座；2数据处理及控制单元；3驱动电机；4联轴器；5驱动单元；6移动座；7支撑臂；8传感器；9传感器压盖；10封板；11保护罩；12探测头；13方形晶棒；14电线。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1、图2、图3所示，一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，包括底座1、数据处理及控制单元2、驱动电机3、联轴器4、驱动单元5、移动座6、支撑臂7、传感器8、传感器压盖9、封板10、保护罩11、探测头12和电线14。

数据处理及控制单元2通过电线14连接到驱动电机3输入端，用于将控制信号传输到驱动电机3，使其开启、运行或关闭。驱动电机3输出端通过联轴器4与驱动单元5输入端相连；驱动单元5安装于底座1的上平面；所述移动座6安装于驱动单元5的滑动平台上，所述支撑臂7的一端安装于移动座6头部；驱动电机3为伺服电机；驱动单元5为日本THK精密直线滚动导轨智能组合单元KR45型。

所述传感器压盖9和传感器8依次安装于支撑臂7的另一端；所述封板10和保护罩11固定安装于传感器压盖9上；所述探测头12依次贯穿通过保护罩11和封板10，并与传感器8一端相连，传感器8另一端通过电线14与数据处理及控制单元2相连，将采集到的数据传输到数据处理及控制单元2中进行计算处理，将所述探测头12移动的距离转化为被测单晶棒的尺寸。

所述传感器8为直动单方向式传感器，其行程3mm、精度0.001mm，为加工中心在线工件测量专用探测器。

所述数据处理及控制单元2是可编程逻辑控制器，用于控制所述驱动电机3的启停以及将所述探测头12移动的距离转化为被测单晶棒的尺寸。

如图4所示工作时，以方形晶棒13为例，具体说明本实用新型实施例的工作过程：

开始工作后，所述数据处理及控制单元2发出指令启动所述驱动电机3，所述驱动电机3带动所述驱动单元5的滑动平台向左移动，待所述探测头12与所述方形晶棒13接触后，所述传感器8被压缩一个微小量并发出信号到所述数据处理及控制单元2，所述数据处理及控制单元2记录下此刻所述驱动电机3所转的圈数并机发出指令让所述驱动电机3反向旋转，直至所述驱动单元5的滑动平台向右移动到起始位置。所述数据处理及控制单元2将驱动电机3转动的圈数转化为探测头12移动的行程，通过一系列算法可计算出测试点到被测方形晶棒13中心的距离，即被测晶棒的尺寸。所述晶棒尺寸检测装置检测出晶棒尺寸后，可确定加工刀具首次进刀量和进刀次数。

所述晶棒尺寸检测装置检测出晶棒尺寸后，可确定加工刀具首次进刀量和进刀次数；首次进刀量S₁和进刀次数n满足公式：

S₁＝D₀-D₂-Mod[(D₂-D₁)，ΔS]

$n=\frac{D_2-D_1-\mathrm{Mod}[(D_2-D_1),\mathrm{\ΔS}]}{\mathrm{\ΔS}}+1$

式中，D₀表示刀具初始位置值，其计量单位符号为mm；D₁表示晶棒待加工到的目标尺寸，其尺寸单位符号为mm；D₂表示实际测得的晶棒尺寸，其尺寸单位符号为mm；ΔS表示固定进刀量，是手动输入的已知量，其计量单位符号为mm；Mod表示求余数的函数。首次进刀量S₁和进刀次数n确定以后，便可按照设定程序对晶棒进行加工。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，用于对晶棒的尺寸数据进行测量，其特征在于，所述用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置包括驱动单元、驱动电机、联轴器、移动座、支撑臂、传感器压盖、封板、保护罩、传感器、探测头、数据处理及控制单元和电线；

所述数据处理及控制单元通过电线连接到驱动电机的输入端，驱动电机的输出端通过联轴器与驱动单元输入端相连，驱动单元上设有滑动平台；所述移动座安装在驱动单元的滑动平台上，支撑臂的一端固定在移动座的头部；所述传感器通过传感器压盖设置在支撑臂的另一端，封板和保护罩固定安装在传感器压盖上；所述探测头依次贯穿通过保护罩和封板，并与传感器一端相连，传感器另一端通过电线与数据处理及控制单元相连；数据处理及控制单元采用可编程逻辑控制器，用于控制驱动电机的启停以及将探测头移动的距离转化为被测单晶棒的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，其特征在于，所述驱动单元采用日本THK精密直线滚动导轨智能组合单元，型号为KR45型。

3.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，其特征在于，所述驱动电机采用伺服电机。

4.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，其特征在于，所述传感器采用直动单方向式传感器，其行程3mm、精度0.001mm。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置，其特征在于，所述用于单晶硅棒切磨一体机的晶棒尺寸检测装置还包括底座，驱动单元安装在底座的上平面。