一种单晶硅棒晶向检测装置的制作方法

本实用新型属于单晶硅技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒晶向检测装置，能快速准确检测出晶棒棱线。

背景技术：

随着国民环保意识的提高，光伏产业以其无污染低消耗深得消费者信赖，而单晶硅作为太阳能电池原料因其光电转换效率高而受到广泛推崇。

在对单晶硅棒进行加工时需经历截断、开方、磨削、切片等工序，而开方质量的好坏直接影响了后续工序能否顺利进行，而晶向检测精度的高低则直接影响了开方的质量。目前晶向检测所用传感器大多为光纤式激光传感器，虽然该传感器检测精度高、反应灵敏，但该传感器对外界环境的要求高且其成本较高，并不适合用于复杂多变的条件下，为了解决这一问题我们设计了一款接触式的位移检测装置，该装置由于是直接贴合于晶棒表面，消除了环境因素对测量结果的影响，因此这种测量方式更加高效可靠。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种检测晶棒时不受环境因素影响，检测方式可靠的一种单晶硅棒晶向检测装置。

本实用新型包括用于检测硅棒晶线位置的晶线检测装置，所述晶线检测装置包括用于固定硅棒的装夹工位、用于带动硅棒沿硅棒轴线旋转的硅棒旋转机构和用于检测晶线的检测元件。检测元件采用机械接触式检测元件，硅棒旋转过程中，检测元件测得四条晶线在一个截面内的位置，通过数学模型分析计算，把硅棒旋转到均匀对齐的状态上。

一种单晶硅棒晶向检测装置，包括中转台、安装在中转台上并且在中转台上上下滑动的移动端夹头、位于移动端夹头的相对位置处并安装在中转台上的固定端夹头；所述中转台上还安装有一对用于测量晶棒棱线的晶棒棱测量组件，这一对晶棒棱测量组件用于在晶棒棱线检测时分别贴紧晶棒两端的侧面；所述固定端夹头通过旋转机构带动做360°旋转，从而带动固定端夹头上的晶棒的旋转。

进一步的，所述的一对晶棒棱测量组件各自与一个滑台式气缸连接，以便晶棒装夹过程中不会产生磕碰，所述晶棒棱测量组件用于测量晶棒棱线时在滑台式气缸的推动下贴紧待测晶棒的侧面。

进一步的，其中一个晶棒棱测量组件和滑台式气缸安装在移动端夹头上，随着移动端夹头的上下运动而运动。

进一步的，所述的晶棒测量组件包括安装板、固定安装在安装板上的磁尺、安装在安装板上并相对于安装板以磁尺为滑轨前后运动的磁敏式位移传感器、与磁敏式位移传感器连接并用于贴紧晶棒侧面的滑动杆，其中滑动杆是单独零件与磁敏式位移传感器连接。晶棒测量组件的安装板与滑台式气缸的输出端连接。

进一步的，所述的移动端夹头和固定端夹头分别通过各自设有的万向夹头机构夹紧晶棒；所述的万向夹头机构包括球面定块，通过紧定螺钉设置在球面定块上并且与球面定块的接触表面为球面的球面动块，所述球面动块上设有顶紧弹簧，所述球面动块和球面定块外套设有万向夹头波纹管；所述球面动块可在球面定块上360°范围内小幅度自由滑动以补偿晶棒截面的平面度，从而保证晶棒的竖直装夹，紧定螺钉与顶紧弹簧共同作用，保证万向夹头机构能自动复位。

进一步的，所述旋转机构包括安装在中转台上的同步带轮机构和与同步带轮机构连接的旋转电机，所述固定端夹头的伸出轴与同步带轮机构连接，具体的说，所述旋转电机的输出轴与同步带轮机构的一个转轮固定连接，固定端夹头的伸出轴与同步带轮机构的另一个转轮固定连接。

进一步的，所述的中转台上还安装有棱线指示标，用于操作人员肉眼判断晶棒棱测量组件是否在正常工作。

作为一种改进，所述晶棒装夹方式采用立式装夹，不仅节省了安装空间，也降低了夹紧力的大小。

所述晶线测量传感器采用的磁敏式位移式传感器，其通过我们自制的一套伸缩装置来实现位移的转换。

本实用新型不同于以往效率低的人工检测晶线，本实用新型利用其设有的移动端夹头和固定端夹头将硅棒夹住，并通过各自设有的万向夹头机构在360°范围内小幅度自由调整，以适应装夹端面不平整的晶棒，从而保证晶棒的竖直装夹，晶棒棱测量组件可以直接贴在晶棒的侧面，消除了环境因素对测量结果的影响，检测结果更加可靠，提高工作效率，利用高精度的接触式位移传感器可以快速准确的检测出6英寸到8英寸的晶棒的晶线位置。

附图说明

图1为本实用新型的三维轴侧图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型装有8英寸圆棒的侧面视图。

图4为本实用新型的仰视图。

图5为本实用新型万向夹头机构的剖视图。

图6为本实用新型晶棒棱测量组件测量晶棒时的原理图。

图中的附图标记为：1.中转台；2.移动端夹头；3.万向夹头机构；4.晶棒棱测量组件； 5.滑台式气缸；6.棱线指示标；7固定端夹头；8.夹紧气缸；9.旋转电机；10.同步带轮机构；11.顶紧弹簧；12.球面动块；13.紧定螺钉；14.球面定块；15.滑动杆；16.安装板；17. 磁敏式位移传感器；18.磁尺

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描述：

如图1-6所示，一种单晶硅棒晶向检测装置，包括中转台1，该中转台为立式结构，所述中转台1上固定有夹紧气缸8，该中转台1上安装有移动端夹头2，移动端夹头2通过夹紧气缸8 驱动进而在中转台1上做上下运动；所述移动端夹头2的下方相对位置处设有安装在中转台1 上的固定端夹头7。

所述中转台1上还安装有一对用于测量晶棒棱线的晶棒棱测量组件4和分别与晶棒棱测量组件4连接的滑台式气缸5；所述晶棒棱测量组件4与滑台式气缸5共同组成了晶棒棱线检测单元，其中一个晶棒棱测量组件4和滑台式气缸5安装在移动端夹头的一侧，并随着移动端夹头2的上下运动而运动；另一个晶棒测量组件4和滑台式气缸5设置在固定端夹头7的一侧，所述的两个晶棒棱测量组件4在实际测量时分别位于待测晶棒两端的侧面位置处；所述的晶棒测量组件4包括安装板16、磁尺18、安装在安装板16上并相对于安装板16以磁尺18为滑轨前后运动的磁敏式位移传感器17、与磁敏式位移传感器17连接并用于贴紧晶棒侧面的滑动杆 15，工作时，所述晶棒棱测量组件4上的滑动杆15在滑台式气缸5的推动下，滑动杆15贴紧在晶棒侧面，在晶棒旋转至棱线位置时会产生微小的位移量，这个微小的位移量会导致安装于安装板16上的磁敏式位移传感器17与磁尺18之间产生相对的前后运动并被传感器放大并显示出位移量与时间关系，由此可准确测出晶棒棱线的具体位置。

所述中转台1底部安装有同步带轮机构10，和与同步带轮机构10连接的旋转电机9，所述的固定端夹头7的伸出轴与同步带轮机构10连接，并通过旋转电机9驱动从而使固定端夹头7 做360°旋转；所述的移动端夹头2和固定端夹头7各自设有万向夹头机构3，所述的万向夹头机构3包括球面定块14，通过紧定螺钉13设置在球面定块14上并且与球面定块14的接触表面为球面的球面动块12，所述球面动块12上设有顶紧弹簧11，所述球面动块14和球面定块12 外套有万向夹头波纹管；工作时，固定端夹头7设有的万向夹头机构3的球面动块12可在球面定块14上360°范围内小幅度自由滑动以补偿晶棒截面的平面度，从而保证万向夹头机构3 上的晶棒的竖直装夹，而紧定螺钉13与顶紧弹簧11共同作用，保证万向夹头机构3能自动复位。

所述中转台1上还安装有位于固定端夹头一侧的棱线指示标，所述棱线指示标位于固定端夹头的一侧，用于操作人员肉眼判断晶棒棱测量组件是否在正常工作；

本实用新型的工作原理做详细的描述：

本实用新型可检测6-8寸晶棒的棱线位置，在具体实现中，由机械手抓取晶棒并转移至中转台1轴线位置，机械手缓慢松开晶棒，使得晶棒下表面与固定端夹头7贴合，于此同时移动端夹头2在夹紧气缸8的带动下夹紧晶棒的上表面，退出机械手后旋转电机9带动同步带轮机构10驱动晶棒进行旋转，待转速稳定后，滑台式气缸5将晶棒棱测量组件4顶出并使得晶棒棱测量组件4上的滑动杆15紧贴晶棒表面，在晶棒旋转至棱线位置时，滑动杆15会产生一个较大的位移量，并被磁敏式位移传感器17放大并读出，在晶棒旋转一圈之后，晶棒的四个棱线位置便可准确测出，此时旋转电机9停止旋转，机械手夹紧晶棒并将其退出，检测完成。