CN211504051U - 一种尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尺寸测量装置，包括：第一测量单元，包括垂直于一工作平面的第一推板和第一挡板，所述第一推板和第一挡板相互平行，且第一推板能够向第一挡板滑动；第二测量单元，包括垂直于工作平面的第二推板和第二挡板，第二推板和第二挡板相互平行，且第二推板能够向第二挡板滑动，第一推板、第一挡板与第二推板和第二挡板能够围成方形空间；第三测量单元，包括位于工作平面上方且相对于工作平面转动的旋转部，旋转部内设置有朝向工作平面的高度传感器。本方案中无论第一测量单元、第二测量单元还是第三测量单元的结构都非常简单，既能够在保证尺寸测量精度的基础上简化操作，提升测量效率；也能够降低加工制造难度，节省生产成本。

Description

一种尺寸测量装置

技术领域

本实用新型属于尺寸测量技术领域，尤其涉及一种尺寸测量装置。

背景技术

在碳化硅晶体制备技术领域中，碳化硅材料的加工难度大、加工精度高。而通过晶体生长设备对碳化硅原材进行加工得到的晶棒，其表面粗糙、外形不规整，因此不能直接用于后工序的加工。通常需要对晶棒的尺寸进行初步的测量，以为后工序的加工过程提供数据参考。

现有技术中对晶棒进行初步尺寸测量的方式主要有以下两种：

1.手动测量，采用游标卡尺和直尺等测量工具对晶棒的直径、高度等尺寸进行测量。这种方式因其花费的成本低、操作简便等特点，成为目前应用最广泛的测量方式。例如，晶棒的直径测量需要在晶棒的不同截面进行多次测量，检测人员采用游标卡尺测量时，易受人为因素干扰，如测量人员的熟练度、测量操作方法等，测量精度低、偏差大，且每次测量均需要调整游标卡尺，工作效率低。且晶棒的直径和高度需要分别进行测量，这也进行一步增加了测量耗时。

2.三坐标测量仪，通过三坐标测量仪对晶棒的尺寸进行测量，虽然在一定程度上能够提升尺寸测量的精确性。但是，由于三坐标测量仪的造价较高，使得晶棒的测量成本也大幅提升，且测量效率也不高。

由此可见，现有技术有待于进一步地改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述问题的存在，本实用新型提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种尺寸测量装置，并通过如下技术方案实现：

一种尺寸测量装置，包括：

第一测量单元，包括垂直于一工作平面的第一推板和第一挡板，第一推板和第一挡板相互平行，且第一推板能够向第一挡板滑动；

第二测量单元，包括垂直于工作平面的第二推板和第二挡板，第二推板和第二挡板相互平行，且第二推板能够向第二挡板滑动，第一推板、第一挡板与第二推板和第二挡板能够围成方形空间；

第三测量单元，包括位于工作平面上方且相对于工作平面转动的旋转部，旋转部内设置有朝向工作平面的高度传感器。

在尺寸测量装置的一个实施例中，还包括支撑架，支撑架具有底座，底座表面能够形成工作平面，且底座表面开设有相互垂直的第一滑槽和第二滑槽，第一推板和第二推板分别沿第一滑槽和第二滑槽滑动。

在尺寸测量装置的一个实施例中，第一滑槽和第二滑槽上分别设置有刻度。

在尺寸测量装置的一个实施例中，第一测量单元还包括第一尺寸传感器，第一尺寸传感器能够测得第一推板和第一挡板之间的距离；

第二测量单元还包括第二尺寸传感器，第二尺寸传感器能够测得第二推板和第二挡板之间的距离。

在尺寸测量装置的一个实施例中，支撑架还具有顶板，顶板通过第一挡板和第二挡板分别与底座相连接，且第三测量单元固定于顶板。

在尺寸测量装置的一个实施例中，还包括：

第一驱动单元，第一驱动单元由第一驱动电机和第一螺杆组成，第一推板的一端与第一螺杆相连接，第一驱动电机通过驱动第一螺杆的转动来使得第一推板沿第一滑槽滑动；

第二驱动单元，第二驱动单元由第二驱动电机和第二螺杆组成，第二推板的一端与第二螺杆相连接，第二驱动电机通过驱动第二螺杆的转动来使得第二推板沿第二滑槽滑动。

在尺寸测量装置的一个实施例中，第一挡板开设有第一通槽，第一推板的一端穿过第一通槽与第一螺杆滑动连接；

第二挡板开设有第二通槽，第二推板的一端穿过第二通槽与第二螺杆滑动连接。

在尺寸测量装置的一个实施例中，旋转部为旋转箱，旋转箱内设置有导轨和气缸，气缸与高度传感器相连接，使得高度传感器能够沿导轨滑动。

在尺寸测量装置的一个实施例中，还包括第三驱动单元，第三驱动单元固定于顶板并与旋转部连接，使得旋转部相对于工作平面转动。

在尺寸测量装置的一个实施例中，第一推板上设置有触碰开关，或者第二推板上设置有触碰开关，或者第一推板与第二推板上分别设置有触碰开关。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：

1、本实现新型实施例提供的尺寸测量装置通过设置的第一测量单元、第二测量单元和第三测量单元分别对晶棒的直径和高度进行测量。其中，不仅能够通过第一推板、第一挡板和第二推板和第二挡板将置于工作平面上的工件夹紧，从而对工件起到定位的作用，进而提升尺寸测量的精确度；还能够通过对第一推板、第一挡板和第二推板、第二挡板之间的距离进行测量直接得到晶棒的最大直径和最小直径。此外，第三测量单元中高度传感器的设置能够使得工件的高度测量数据更加准确，相较于手动测量的方式，无疑极大地提升了测量精度；且高度传感器随旋转部进行转动，从而能够使得高度传感器测量范围遍历整个晶棒的上底面，进而确定出晶棒的最大高度和最小高度。本方案中无论第一测量单元、第二测量单元还是第三测量单元的结构都非常简单，既能够在保证尺寸测量精度的基础上简化操作，提升测量效率；也能够降低加工制造难度，节省生产成本。

2、作为本实用新型实施例的一种优选实施方式，第一推板和第二推板分别在设有刻度的第一滑槽和第二滑槽中滑动。一方面，滑槽的设置能够使得推板的移动更加稳定，避免推板在移动过程中出现偏离的状况；另一方面，在滑槽中直接设置刻度，能够方便数据的读取，提升测量的效率。

3、作为本实用新型实施例的一种优选实施方式，通过设置的传感器对推板和挡板之间的距离进行测量，得到的数据更加精确，且能够进一步减少人为因素的干扰，提升测量精度。此外，传感器能够直接获取距离数据，无需技术人员进行读取，在一定程度上提升了测量效率。

4、作为本实用新型实施例的一种优选实施方式，第一推板和/或第二推板上设置触碰开关。由于触碰开关属于敏感性电器元件，其能够在两推板开始接触时控制其停止运动，这在一定程度上能够防止推板对晶棒过度挤压造成的尺寸测量不准的情况出现。同时，也能够避免推板对晶棒造成额外的伤害，从而造成不必要的意外发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种尺寸测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种优选实施方式下的尺寸测量装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种优选实施方式下的A部分的局部放大示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种优选实施方式下的尺寸测量装置的的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种优选实施方式下的尺寸测量装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的再一种优选实施方式下的尺寸测量装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的旋转部的一种优选实施方式下的局部放大结构示意图。

其中，

100第一测量单元、110第一推板、120第一挡板、121第一通槽、130第一尺寸传感器、140第一驱动单元、141第一驱动电机、142第一螺杆；

200第二测量单元、210第二推板、220第二挡板、221第二通槽、230第二尺寸传感器、240第二驱动单元、241第二驱动电机、242第二螺杆；

300第三测量单元、310旋转部、311高度传感器、312导轨、气缸313、 320第三驱动单元；

400工作平面；

500支撑架、510底座、520底座表面、521第一滑槽、522第二滑槽、530 底板。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实用新型实施例所涉及的碳化硅晶棒，其形状近似一圆柱体，该圆柱体的一底面较为平整，另一底面则较为粗糙，且该圆柱体的直径存在最大值和最小值。换种说法，对该圆柱体较为准确的称呼可以为“椭圆柱”。基于这种晶棒的形状而进行的尺寸测量，其测量的结果主要包括：晶棒的最大直径、最小直径、最大高度、最小高度。

需要注意的是，此处的“高度”一词是为了便于理解而选择的一种描述方式。在碳化硅领域中，技术人员关于晶棒尺寸的描述更多地采用“厚度”来形容上述“高度”，其他例如还可以用“长度”“距离”等具有度量功能的词汇进行表述，本实用新型实施例对此不作限定。

参照图1所示，本实用新型实施例提供一种尺寸测量装置，包括：第一测量单元100、第二测量单元200和第三测量单元300；其中，第一测量单元100 包括垂直于工作平面400的第一推板110和第一挡板120，第一推板110和第一挡板120相互平行设置，且第一推板110能够朝向第一挡板120进行移动。第二测量单元200则包括垂直于工作平面400的第二推板210和第二挡板220，第二推板210和220第二挡板相互平行设置，且第二推板210能够向第二挡板 220滑动，第一推板110、第一挡板120与第二推板210和第二挡板220能够围成方形空间。

需要注意的是，本实施例中所述“推板”和“挡板”，具体地，其可以为长方形、也可以为正方形、设置可以为其他任何异形等形状，本实施例对此不作限定。但是，无论是何种形状的“推板”和“挡板”，其所围成的方形空间的大小应当足以盛放晶棒。换言之，所述“推板”和“挡板”的长度应当大于晶棒的最大直径。

第三测量单元300，其包括旋转部310，旋转部310内设置有朝向工作平面400的高度传感器311，且旋转部310位于工作平面400上方并相对于工作平面400转动。

第一测量单元100和第二测量单元200的测量原理相同，下面将对其进行简单地阐述：

由于晶棒的一底面较为平整，将该底面放置于工作平面400，此时第一推板110和第二推板210分别向第一挡板120和第二挡板220进行移动，直到两推板相接触则停滞移动。此时，第一推板110与第一挡板之间的距离、第二推板210与第二挡板220之间的距离分别为晶棒的最大直径和最小直径。

此外，上述测量原理中有以下几个方面需要着重说明：

第一方面，在将晶棒放置到工作平面400之前，优选地，可以首先确定晶棒的最大直径和最小直径的方向，并使得最大直径和最小直径分别垂直于第一推板110和第二推板210。之所以这样放置，是为了避免出现晶棒的最大直径或最小直径位于方形空间对角线的情况，从而导致尺寸测量结果出现偏差。

第二方面，关于晶棒在工作平面400上的初始位置(首次放置的位置)，初始位置可以位于第一挡板120和第二挡板220所形成的夹角处，也可以位于工作平面400上任意位置，本实施例对此不作限定。当晶棒位于工作平面400 上任意位置时，第一推板110和第二推板210分别向第一挡板120和第二挡板220移动的过程中能够推动晶棒进行移动，且晶棒最后停止的位置也为第一挡板120和第二挡板220所形成的夹角处。

第三方面，关于第一推板110和第二推板210的移动，该两者在移动过程中由于晶棒的存在可能会发生干涉，即第一推板110被第二推板210卡住或者第二推板210被第一推板110卡住。为了避免这种情况的出现，优选地，可以使得第一推板110和第二推板210同步移动。

第三测量单元300中的高度传感器311，其本质为可以测量物体之间距离的测距传感器，例如可以为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器等，本实施例对于高度传感器的种类不作限定。

关于第三测量单元300的测量原理，下面将进行简单地阐述：

当晶棒放置于工作平面400之前，使得高度传感器311测量其到工作平面的初始距离。然后，当晶棒放置在工作平面400之后，使得高度传感器311测量其到晶棒上底面的距离。与此同时，高度传感器311在旋转部310的作用下开始旋转。这种旋转的方式，能够使得高度传感器311遍历晶棒上底面的大多数点，并得到充分多地数据。最后，计算初始距离和到晶棒上底面的距离的差值，从而确定出晶棒的最大高度和最小高度。

作为本实用新型实施例的一种优选实施方式，参照图2、图3所示，上述尺寸测量装置还包括：支撑架500，其具有底座510，且底座表面520形成了上述工作平面400。此外，底座表面520开设有相互垂直的第一滑槽521和第二滑槽522，第一推板110和第二推板210分别沿第一滑槽521和第二滑槽522 进行滑动。

优选地，第一滑槽521和第二滑槽522上例如可以分别设置有刻度。设置刻度的方式，一方面，能够使得推板的移动更加稳定，避免推板在移动过程中出现偏离的状况；另一方面，能够方便数据的读取，提升测量的效率。

作为本实用新型实施例的另一种优选实施方式，参照图4所示，第一测量单元100还包括第一尺寸传感器130，第二测量单元200还包括第二尺寸传感器230。其中，第一尺寸传感器130能够测得第一推板110和第一挡板120之间的距离；第二尺寸传感器230能够测得第二推板210和第二挡板220之间的距离。

第一测距单元100和第二测距单元200中的第一尺寸传感器130和第二尺寸传感器230，其本质也是可以测量物体之间距离的测距传感器，例如可以为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器等，本实施例对于尺寸传感器的种类亦不作限定。

通过设置的传感器对推板和挡板之间的距离进行测量，得到的数据更加精确，且能够进一步减少人为因素的干扰，提升测量精度。此外，传感器能够直接获取距离数据，无需技术人员进行读取，在一定程度上提升了测量效率。

进一步地，参照图5所示，上述支撑架500还具有顶板530，顶板530通过第一挡板120和第二挡板220分别与底座510相连接，且第三测量单元300 固定于顶板530。

在一个实施例中，参照图6所示，上述尺寸测量装置，还包括：第一驱动单元140、第二驱动单元240和第三驱动单元320；其中，第一驱动单元140 由第一驱动电机141和第一螺杆142组成，第二驱动单元240由第二驱动电机 241和第二螺杆242组成。第一挡板120和第二挡板220分别开设有第一通槽 121和第二通槽221，第一推板110的一端穿过第一通槽121与第一螺杆142 滑动连接，第二推板210的一端穿过第二通槽221与第二螺杆242滑动连接。优选地，例如可以在第一推板110和第二推板210的一端分别开设连接孔，且连接孔内设置有螺纹，使得其能够与第一螺杆142和第二螺杆242相拧合。当然，关于其他推板与螺杆的连接方式，本领域技术人员在实际生产过程中可以作出很多变形，本实施例对此不作限定。下面对第一推板110和第二推板210 的运动过程进行简单地叙述：

第一驱动电机141驱动第一螺杆142转动，从而带动第一推板110沿第一通槽121移动；第二驱动电机241驱动第二螺杆242转动，从而带动第二推板210沿第二通槽221移动。

上述运动过程，原理简单、易于实现，且能够通过在第一驱动单元140和第二驱动单元240之外增设额外控制设备，分别对其进行自动化控制，以提升第一推板110和第二推板210运动行程的精确度，从而对尺寸测量精度的提高起到促进作用。

此外，参照图7所示，作为本实用新型实施例的一个优选实施方式，旋转部310例如可以为旋转箱，也可以为旋转架；且该旋转箱可以为圆箱，也可以为方箱，本实施例对于旋转部310的具体结构和形状均不作限定。其中，旋转箱内设置有导轨312和气缸313，气缸313驱动高度传感器311沿导轨312进行滑动。上述气缸313例如可以为液压缸、也可以为气压缸，对于气缸313的种类，本实施例并无限定。第三驱动单元320则固定于顶板530并与旋转箱连接，使得旋转箱相对于工作平面400(图7中未视出)转动。

作为本实用新型实施例的一个优选实施方式，第一推板110上还可以设置有触碰开关，或者第二推板210上设置有触碰开关，或者第一推板110与第二推板210上分别设置有触碰开关。由于触碰开关属于敏感性电器元件，其能够在两推板开始接触时控制其停止运动，这在一定程度上能够防止推板对晶棒过度挤压造成的尺寸测量不准的情况出现。同时，也能够避免推板对晶棒造成额外的伤害，从而造成不必要的意外发生。

本实用新型中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种尺寸测量装置，其特征在于，包括：

第一测量单元，包括垂直于一工作平面的第一推板和第一挡板，所述第一推板和所述第一挡板相互平行，且所述第一推板能够向所述第一挡板滑动；

第二测量单元，包括垂直于所述工作平面的第二推板和第二挡板，所述第二推板和所述第二挡板相互平行，且所述第二推板能够向所述第二挡板滑动，所述第一推板、所述第一挡板与所述第二推板和所述第二挡板能够围成方形空间；

第三测量单元，包括位于所述工作平面上方且相对于所述工作平面转动的旋转部，所述旋转部内设置有朝向所述工作平面的高度传感器。

2.如权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架具有底座，所述底座表面能够形成所述工作平面，且所述底座表面开设有相互垂直的第一滑槽和第二滑槽，所述第一推板和所述第二推板分别沿所述第一滑槽和所述第二滑槽滑动。

3.如权利要求2所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述第一滑槽和第二滑槽上分别设置有刻度。

4.如权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述第一测量单元还包括第一尺寸传感器，所述第一尺寸传感器能够测得所述第一推板和所述第一挡板之间的距离；

所述第二测量单元还包括第二尺寸传感器，所述第二尺寸传感器能够测得所述第二推板和所述第二挡板之间的距离。

5.如权利要求2所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述支撑架还具有顶板，所述顶板通过所述第一挡板和所述第二挡板分别与所述底座相连接，且所述第三测量单元固定于所述顶板。

6.如权利要求2所述的尺寸测量装置，其特征在于，还包括：

第一驱动单元，所述第一驱动单元由第一驱动电机和第一螺杆组成，所述第一推板的一端与所述第一螺杆相连接，所述第一驱动电机通过驱动所述第一螺杆的转动来使得所述第一推板沿所述第一滑槽滑动；

第二驱动单元，所述第二驱动单元由第二驱动电机和第二螺杆组成，所述第二推板的一端与所述第二螺杆相连接，所述第二驱动电机通过驱动所述第二螺杆的转动来使得所述第二推板沿所述第二滑槽滑动。

7.如权利要求6所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述第一挡板开设有第一通槽，所述第一推板的一端穿过所述第一通槽与所述第一螺杆滑动连接；所述第二挡板开设有第二通槽，所述第二推板的一端穿过所述第二通槽与所述第二螺杆滑动连接。

8.如权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述旋转部为旋转箱，所述旋转箱内设置有导轨和气缸，所述气缸与所述高度传感器相连接，使得所述高度传感器能够沿所述导轨滑动。

9.如权利要求5所述的尺寸测量装置，其特征在于，还包括第三驱动单元，所述第三驱动单元固定于所述顶板并与所述旋转部连接，使得所述旋转部相对于所述工作平面转动。

10.如权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述第一推板上设置有触碰开关，或者所述第二推板上设置有触碰开关，或者所述第一推板与所述第二推板上分别设置有触碰开关。

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