專利名稱：單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，尤其涉及ー種具有補(bǔ)償裝置的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
單晶爐是多晶硅轉(zhuǎn)化為單晶硅エ藝過程中的必備設(shè)備，而單晶硅又是光伏發(fā)電和半導(dǎo)體行業(yè)中的基礎(chǔ)原料。單晶硅作為現(xiàn)代信息社會的關(guān)鍵支撐材料，是目前世界上最重要的單晶材料之一，它不僅是發(fā)展計(jì)算機(jī)與集成電路的主要功能材料，也是光伏發(fā)電利用太陽能的主要功能材料。在太陽能單晶爐單晶拉制エ藝中，放肩的大小，等徑時(shí)的直徑變化，使得理論計(jì)算出的單晶棒重量和實(shí)際重量有一定差距，而準(zhǔn)確的測量單晶棒的重量，并通過投料重量推算出鍋底料的重量，對保證單晶拉制エ藝有重要的作用?，F(xiàn)有的太陽能單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，一般會在計(jì)算機(jī)軟件上設(shè)置零點(diǎn)調(diào)節(jié)和比例調(diào)節(jié)以對稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是在稱重系統(tǒng)的實(shí)際使用過程中，經(jīng)常因稱重傳感器安裝位置的偏差或其他種種偏差造成稱重傳感器的輸出值和實(shí)際重量值的關(guān)系為ー種非線性的關(guān)系，而上述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置的零點(diǎn)調(diào)節(jié)和比例調(diào)節(jié)對非線性的稱重?cái)?shù)據(jù)只能校準(zhǔn)某個(gè)特定的重量，而對其它重量稱重時(shí)就存在著誤差，并且在對已知重量進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，要采取試參數(shù)的方法調(diào)整，很不方便。有鑒于此，有必要對現(xiàn)有的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)予以改進(jìn)，以解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可對單晶棒稱重進(jìn)行非線性補(bǔ)償以提高稱重精確度的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括軟軸輪，纏繞于軟軸輪上以進(jìn)行單晶爐內(nèi)的單晶棒提拉的軟軸，稱重傳感器，設(shè)置于軟軸與稱重傳感器之間以傳遞重量的傳遞機(jī)構(gòu)，顯示單晶爐內(nèi)的單晶棒重量數(shù)據(jù)的顯示裝置，以及連接于稱重傳感器與顯示裝置之間、以進(jìn)行稱重傳感器的輸出數(shù)據(jù)存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述補(bǔ)償裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及存儲器。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述補(bǔ)償裝置還包括進(jìn)行稱重傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)、及對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述補(bǔ)償裝置包括存儲器，對稱重傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)，及對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述補(bǔ)償裝置還包括在發(fā)生誤操作及軟軸卡死時(shí)發(fā)出報(bào)警的報(bào)警機(jī)構(gòu)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述系統(tǒng)還包括連接于補(bǔ)償裝置與顯示裝置之間、或者稱重傳感器與補(bǔ)償裝置之間的導(dǎo)電滑環(huán)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，通過所述導(dǎo)電滑環(huán)的電信號為4mA至20mA的電流環(huán)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述傳遞機(jī)構(gòu)包括與軟軸輪上的軟軸相接觸的滑輪，及活動(dòng)連接于滑輪與稱重傳感器之間的滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述滑 動(dòng)導(dǎo)軌與軟軸之間的角度小于90度。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述系統(tǒng)還包括用以固定軟軸輪、滑輪、稱重傳感器的驅(qū)動(dòng)臺，及固定于驅(qū)動(dòng)臺上并對軟軸進(jìn)行導(dǎo)向的壓緊輪。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述補(bǔ)償裝置包括有將稱重傳感器的重量信號轉(zhuǎn)換為電信號的變送機(jī)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于本實(shí)用新型通過設(shè)置連接于稱重傳感器與顯示裝置之間、以進(jìn)行稱重傳感器的輸出數(shù)據(jù)存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置，從而可實(shí)現(xiàn)單晶棒稱重系統(tǒng)稱重補(bǔ)償?shù)姆蔷€性化，提高單晶拉制過程中整個(gè)重量段的測量精度。

圖I是本實(shí)用新型單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中單晶棒稱重系統(tǒng)中的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖I中單晶棒稱重系統(tǒng)中的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型單晶棒稱重系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖I所示為本實(shí)用新型單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100的第一較佳實(shí)施方式。該單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100包括上爐體12、固定于上爐體12上側(cè)的支撐板11、固定于支撐板11上方的驅(qū)動(dòng)臺(未標(biāo)號)、連接于支撐板11與驅(qū)動(dòng)臺之間的旋轉(zhuǎn)密封磁流體13、固定于支撐板11上以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)密封磁流體13旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臺旋轉(zhuǎn)的晶轉(zhuǎn)電機(jī)14。所述驅(qū)動(dòng)臺包括與旋轉(zhuǎn)密封磁流體13固定連接的旋轉(zhuǎn)平臺10及固定于旋轉(zhuǎn)平臺10上的密閉箱20。本實(shí)用新型單晶棒稱重系統(tǒng)100還包括固定于密閉箱20內(nèi)的軟軸輪21、纏繞在軟軸輪21上以對上爐體12內(nèi)的單晶棒32進(jìn)行提拉的軟軸22、固定在密閉箱20內(nèi)的稱重傳感器24、設(shè)置于軟軸22與稱重傳感器24之間以傳遞重量的傳遞機(jī)構(gòu)(未標(biāo)號)、以及固定于密閉箱20內(nèi)并沿垂直于軟軸22方向抵壓軟軸22以對軟軸22進(jìn)行導(dǎo)向的壓緊輪26。所述傳遞機(jī)構(gòu)包括與軟軸輪21上的軟軸22相接觸的滑輪23及活動(dòng)連接于滑輪23與稱重傳感器24之間的滑動(dòng)導(dǎo)軌25，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌25與軟軸22之間的角度小于90度，從而可將所述軟軸22上的重量由所述滑輪23通過滑動(dòng)導(dǎo)軌25傳送至所述稱重傳感器24上。所述壓緊輪26通過彈簧27與所述密閉箱20內(nèi)側(cè)壁相固定。本實(shí)施方式中，所述壓緊輪26與所述軟軸輪21相切設(shè)置以導(dǎo)向所述軟軸22，所述壓緊輪26進(jìn)ー步設(shè)置于所述滑輪23和稱重傳感器24的上方。所述軟軸22的一端纏繞在所述軟軸輪21上，其另一端伸入上爐體12內(nèi)。所述軟軸22伸入上爐體12的一端連接有仔晶夾頭30。所述仔晶夾頭30下端還連接有仔晶31。所述旋轉(zhuǎn)平臺10上、密閉箱20的外側(cè)設(shè)置有用以驅(qū)動(dòng)軟軸輪21旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)軟軸22上下移動(dòng)的晶升電機(jī)42。請參閱圖I及圖2所示，本實(shí)用新型單晶棒稱重系統(tǒng)100還包括與稱重傳感器24通過導(dǎo)線41電性連接、以對稱重傳感器24的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置40，及通過導(dǎo)線41電性連接補(bǔ)償裝置 0以顯示單晶爐內(nèi)的單晶棒32重量數(shù)據(jù)的顯示裝置50。所述補(bǔ)償裝置40包括有將稱重傳感器24的重量信號轉(zhuǎn)換為電信號的變送機(jī)構(gòu)(未標(biāo)號)及進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償機(jī)構(gòu)(未標(biāo)號)。本實(shí)用新型中該變送機(jī)構(gòu)是將稱重傳感器24輸出的重量信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或OmA至20mA的電流信號。在本實(shí)施方式中，該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)為一外置的單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)、存儲器(EEPR0M)、對稱重傳感器24輸出數(shù)據(jù)中需要進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)、及對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、以及在發(fā)生誤操作及軟軸22卡死時(shí)發(fā)出報(bào)警的報(bào)警機(jī)構(gòu)。其中該存儲器內(nèi)保存有多個(gè)エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)及與之對應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)。該補(bǔ)償參數(shù)是通過對單片機(jī)內(nèi)存儲的多個(gè)エ藝點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，然后與在エ藝結(jié)束后對該等エ藝點(diǎn)的重量用其他標(biāo)準(zhǔn)稱重設(shè)備(未圖示)進(jìn)行測量的數(shù)值進(jìn)行比對校準(zhǔn)而得的，從而可對后續(xù)實(shí)際操作過程中的各エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償后再進(jìn)行顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非線性的多點(diǎn)校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)男Ч?，提高單晶拉制過程中整個(gè)重量段的多個(gè)エ藝點(diǎn)的測量精度。該選定機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)即是針對不同的エ藝點(diǎn)或者說是補(bǔ)償點(diǎn)用不同的補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行稱重重量數(shù)據(jù)的對應(yīng)補(bǔ)償，然后將補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示裝置50進(jìn)行顯示。所述顯示裝置50可以為計(jì)算機(jī)、顯示器或由PLC和計(jì)算機(jī)組成的其他顯示裝置。請參閱圖3所示，所述補(bǔ)償裝置40也可內(nèi)置在控制器(PLC)內(nèi)，該種補(bǔ)償裝置40包括有存儲有多個(gè)エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)及與之對應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)的存儲器，對稱重傳感器24的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)、對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、及在發(fā)生誤操作及軟軸卡死時(shí)發(fā)出報(bào)警的報(bào)警機(jī)構(gòu)(未圖示)，同樣也可達(dá)到本實(shí)用新型的目的。請結(jié)合圖I及圖2所示，所述稱重系統(tǒng)100還包括有固定在支撐板11上的U型支撐桿44及固定干支撐桿44上的導(dǎo)電滑環(huán)43。所述導(dǎo)電滑環(huán)43的一端通過導(dǎo)線41與所述補(bǔ)償裝置40相連接，其另一端通過導(dǎo)線41與顯示裝置50相連接。本實(shí)施方式中，通過所述導(dǎo)電滑環(huán)43的電信號為4mA至20mA的電流環(huán),所述4_20mA電流環(huán)是將電壓信號傳輸轉(zhuǎn)換為使用恒流源傳輸，它對由于接觸電阻發(fā)生變化造成的輸入阻抗變化有極大的抑制作用，又具有極低的輸入阻抗，能夠減小干擾的影響。誠然，結(jié)合圖3所示，當(dāng)圖I中的補(bǔ)償裝置40是如圖3內(nèi)置于控制器(PLC)中時(shí)，該導(dǎo)電滑環(huán)43則是電性連接于稱重傳感器24與補(bǔ)償裝置40之間。請參閱圖4所示為本實(shí)用新型單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100’的第二較佳實(shí)施方式，與第一實(shí)施方式中的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100相比，兩者之間的差別僅在于第一實(shí)施方式中的仔晶31安裝在軟軸22下端懸掛的仔晶夾頭30上，單晶棒32生長在旋轉(zhuǎn)的仔晶31上；而第二實(shí)施方式中的仔晶夾頭30’上還固定有ー掛件33，以及ー個(gè)懸掛在掛件33上的導(dǎo)流桶34。由以上可得，本實(shí)用新型單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100、100’在工作時(shí)，首先，稱重系統(tǒng)100、100’對單晶拉制過程中的若干關(guān)鍵エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行測量并存儲；接著，在エ藝結(jié)束后，對這些關(guān)鍵エ藝點(diǎn)的重量利用其它標(biāo)準(zhǔn)稱重設(shè)備進(jìn)行測量記錄后，采取歷史數(shù)據(jù)回放測量的關(guān)鍵エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)給PLC或計(jì)算機(jī)顯示；然后根據(jù)已知重量對該數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并在補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中調(diào)整和存儲該エ藝點(diǎn)的補(bǔ)償參數(shù)；最后，在實(shí)時(shí)的稱重測量過程中，對采集到的該重量段用存儲的補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。在對關(guān)鍵エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行測量并存儲時(shí)，本實(shí)用新型單晶 爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100、100’還能對可能出現(xiàn)的重量異常變化、ー些誤操作和軟軸卡死等意外及時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，以防止故障進(jìn)ー步擴(kuò)展。綜上所述，本實(shí)用新型單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)100、100’，通過對多個(gè)エ藝點(diǎn)的稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲和歷史回放，可以方便、快捷的確定補(bǔ)償參數(shù)，進(jìn)而準(zhǔn)確校準(zhǔn)該等エ藝點(diǎn)的重量數(shù)據(jù)；而且，通過多點(diǎn)校準(zhǔn)，可以補(bǔ)償稱重系統(tǒng)的非線性，提高單晶拉制過程中整個(gè)重量段的測量精度。以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.ー種單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)包括軟軸輪，纏繞于軟軸輪上以進(jìn)行單晶爐內(nèi)的單晶棒提拉的軟軸，稱重傳感器，設(shè)置于軟軸與稱重傳感器之間以傳遞重量的傳遞機(jī)構(gòu)，顯示單晶爐內(nèi)的單晶棒重量數(shù)據(jù)的顯示裝置，以及連接于稱重傳感器與顯示裝置之間、以進(jìn)行稱重傳感器的輸出數(shù)據(jù)存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在干，所述補(bǔ)償裝置還包括進(jìn)行稱重傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)、及對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償裝置包括存儲器，對稱重傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)選定的選定機(jī)構(gòu)，及對該選定機(jī)構(gòu)選定的補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任意一項(xiàng)所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償裝置還包括在發(fā)生誤操作及軟軸卡死時(shí)發(fā)出報(bào)警的報(bào)警機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接于補(bǔ)償裝置與顯示裝置之間、或者稱重傳感器與補(bǔ)償裝置之間的導(dǎo)電滑環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在干，通過所述導(dǎo)電滑環(huán)的電信號為4mA至20mA的電流環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述傳遞機(jī)構(gòu)包括與軟軸輪上的軟軸相接觸的滑輪，及活動(dòng)連接于滑輪與稱重傳感器之間的滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌與軟軸之間的角度小于90度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用以固定軟軸輪、滑輪、稱重傳感器的驅(qū)動(dòng)臺，及固定于驅(qū)動(dòng)臺上并對軟軸進(jìn)行導(dǎo)向的壓緊輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償裝置包括有將稱重傳感器的重量信號轉(zhuǎn)換為電信號的變送機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種單晶爐內(nèi)的單晶棒稱重系統(tǒng)，包括軟軸輪，纏繞于軟軸輪上以進(jìn)行單晶爐內(nèi)的單晶棒提拉的軟軸，稱重傳感器，設(shè)置于軟軸與稱重傳感器之間以傳遞重量的傳遞機(jī)構(gòu)，顯示單晶爐內(nèi)的單晶棒重量數(shù)據(jù)的顯示裝置，以及連接于稱重傳感器與顯示裝置之間、以進(jìn)行稱重傳感器的輸出數(shù)據(jù)存儲、檢測及校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置，從而可提高單晶拉制過程中整個(gè)重量段的測量精度。
文檔編號C30B15/28GK202440566SQ20122003051
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者朱海波, 武泉林 申請人:阿特斯(中國)投資有限公司, 阿特斯光伏電力(洛陽)有限公司