一种称重组件、定滑轮机构及称重方法与流程

1.本发明涉及单晶炉设备技术领域，尤其涉及称重组件、定滑轮机构及称重方法。


背景技术：

2.在单晶炉中，需要晶升机构将熔融状态下的硅液朝上提升形成晶体。目前定滑轮机构包括定滑轮a、设置于顶部的支架b，一端与支架b固定相连的s型压电称重传感器c，s型压电称重传感器c的另一端固定连接有支撑座d，支撑座d以供安装定滑轮a。定滑轮机构与设置其下方的晶升机构相配合，一般采用缠绕在卷丝轴上的晶绳穿过定滑轮机构与籽晶相连。
3.目前现有技术中，定滑轮机构中的压电称重传感器大多采用一个s型压电称重传感器，其称重形式是将一个s型压电称重传感器设置于定滑轮支架和定滑轮支撑座之间，s型压电称重传感器的上下两端分别采用固定螺钉进行上下表面的固定，因此，s型压电称重传感器测得的重量乘以2倍便是晶体的重量，在晶体慢慢变重后s型传感器的上下表面分别受力拉伸导致称重质心和安装面不在同一中心线上，进而造成其称重精度降低。而且现有的一个s型压电称重传感器的变形不受控制，除测量需要的上下变形外也极易可能出现左右方向上的变形，从而也会导致测量精度受影响。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种改善称重精度的称重组件、定滑轮机构及称重方法，其解决了在晶体慢慢变重后s型传感器的上下表面分别受力拉伸导致称重质心和安装面不在同一中心线上，进而造成其称重精度降低。而且现有的一个s型压电称重传感器的变形不受控制，除测量需要的上下变形外也极易可能出现左右方向上的变形，从而也会导致测量精度受影响的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.一种称重组件，包括两个传感器单元和用于安装定滑轮的滑轮轴；
9.所述滑轮轴呈水平方向设置；
10.两个所述传感器单元分别设置于所述滑轮轴的两端且能够支撑所述滑轮轴；
11.每个所述传感器单元均包括压电称重传感器、安装结构和支撑结构，所述压电称重传感器为圆环状；
12.所述安装结构用于将所述压电称重传感器固定安装于晶升机构上；
13.所述支撑结构设置于所述安装结构上，且所述支撑结构与所述滑轮轴的一端连接，用以支撑所述滑轮轴。
14.可选地，所述安装结构包括安装底板和锁紧结构件；
15.所述安装底板可拆卸连接于所述晶升机构上，所述压电称重传感器设置于所述安
装底板上，所述锁紧结构件的一端穿过所述压电称重传感器并将其固定安装于所述安装底板上。
16.可选地，所述锁紧结构件包括称重螺钉和锁紧螺母；
17.所述称重螺钉呈杆状结构，且所述称重螺钉的外周侧壁沿其径向方向朝外突出形成环状压板，所述环状压板的底部端面用于压紧所述压电称重传感器；
18.所述锁紧螺母位于所述环状压板的上方，且所述锁紧螺母螺接于所述称重螺钉的外壁，用于抵接所述环状压板以锁紧所述压电称重传感器。
19.可选地，所述安装结构还包括套设于所述称重螺钉外部的垫圈组件；
20.所述垫圈组件位于所述锁紧螺母和所述滑轮轴之间。
21.可选地，所述支撑结构包括支撑框架和支撑导向轴，所述支撑框架为倒“u”形结构；
22.所述支撑框架可拆卸连接于所述安装底板上，所述支撑框架罩设于所述压电称重传感器和所述安装结构上；
23.所述支撑导向轴的一端固定安装于所述支撑框架上，所述支撑导向轴的另一端与所述滑轮轴插接。
24.可选地，还包括设置于所述滑轮轴和所述垫圈组件之间的第一绝缘结构以及设置于所述支撑导向轴顶部和所述支撑框架之间的第二绝缘结构。
25.一种定滑轮机构，包括定滑轮和所述的称重组件；
26.所述定滑轮套接于所述滑轮轴上，所述定滑轮用于对所述晶升机构的晶绳过线。
27.可选地，还包括定滑轮护板，所述定滑轮护板可拆卸连接于所述支撑结构上。
28.可选地，还包括电刷组件，所述电刷组件固定安装于所述定滑轮护板上，且与所述定滑轮相接触。
29.一种称重方法，采用所述的定滑轮机构，包括如下步骤：
30.s1、晶绳绕过所述定滑轮与籽晶相连，通过晶升机构控制晶绳收卷，以提起与所述籽晶相连的晶体；
31.s2、在提起所述籽晶和所述晶体的过程中，所述定滑轮将所述籽晶和所述晶体的重力通过所述滑轮轴传递至其两端的两个所述传感器单元；
32.s3、所述传感器单元的所述压电称重传感器能够测量所述籽晶和所述晶体的重量。
33.(三)有益效果
34.本发明的有益效果是：本发明的称重组件、定滑轮机构及称重方法，通过在滑轮轴的两端设置的传感器单元形成双支撑式圆环状的压电称重传感器称重形式，该结构简单、易调整。本发明所采用压电式称重传感器，其原理基于压电效应，压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，相比较s型压电称重传感器，不易发生变形，使得称重传感器的称重精度高，结构紧凑，便于对中和调平等安装调试。
附图说明
35.图1为本发明的背景技术部分的定滑轮机构的立体示意图；
36.图2为本发明的称重组件的定滑轮机构的立体示意图；
37.图3为图2的沿d-d处的截面剖视结构示意图；
38.图4为图3中所圈出的“a”处的细节放大图。
39.【附图标记说明】
40.1：传感器单元；11：压电称重传感器；12：安装结构；121：安装底板；122：称重螺钉；123：锁紧螺母；124：环状压板；125：球面垫圈；126：锥面垫圈；13：支撑结构；131：支撑框架；132：支撑导向轴；2：滑轮轴；3：第一绝缘结构；4：第二绝缘结构；41：环状绝缘垫；42：绝缘套；100：定滑轮；200：定滑轮护板；300：电刷组件；301：电刷主体；302：电刷支架；400：第三绝缘结构。
具体实施方式
41.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等方位名词以图1的定向为参照。将图3中安装底板121所在的一侧定义为“下”；将定滑轮护板200所在的一侧定义为“上”。将图2中两个支撑框架131所在的位置形成“左右”。将图2中定滑轮护板200敞口的方向定义为“前”。
42.参照图2-图4所示，本发明实施例提出的一种提升头，包括晶转机构、晶升机构、定滑轮机构、配电箱机构、导电滑环机构和自配重机构。所述晶转机构的顶部与所述晶升机构相连，且所述定滑轮机构、所述配电箱机构、所述导电滑环机构和所述自配重机构均设置于所述晶升机构上。
43.具体地，晶转机构，通过晶转磁流体旋转，以带动所述晶升机构、所述定滑轮机构、所述配电箱机构、所述导电滑环机构和所述自配重机构整体转动。晶升机构，与籽晶和/或晶体相连，用于提升籽晶和晶体或者下降籽晶。定滑轮机构，与晶升机构相连，用于改变晶绳(钨丝绳)的方向。配电箱机构，与各个组件之间通过导线电连接，用于为各个组件之间提供电。导电滑环机构，设置于晶转机构内部，导电滑环机构用于把晶转机构腔内的运动部件与外部静止部件相连，以保证正常运转。最后的自配重机构与晶升机构的卷丝轴相连，用于平衡卷丝轴在运动过程中造成的重心偏移。
44.其中，定滑轮机构包括定滑轮100、称重组件、定滑轮护板200和电刷组件300，电刷组件300固定安装于定滑轮护板200上，且与定滑轮100相接触。
45.在本实施例中，一种称重组件，包括两个传感器单元1和用于安装定滑轮100的滑轮轴2。
46.具体地，滑轮轴2呈水平方向设置。两个传感器单元1分别设置于滑轮轴2的左右两端且设置于滑轮轴2的下方能够支撑滑轮轴2。定滑轮100套接于滑轮轴2上，且位于滑轮轴2的中部。定滑轮100用于对晶升机构的晶绳过线，从而改变晶绳的方向。
47.进一步地，每个传感器单元1均包括压电称重传感器11、安装结构12和支撑结构13，压电称重传感器11为圆环状。现有的s型称重传感器，s型传感器主要运用了电子应变片技术，由弹性体、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，弹性体受到所测量的力产生变形，并使
附着其上的电阻应变计一起变形，电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力值。
48.参见图1所示，目前现有的s型称重传感器的变形不受控制，除测量需要的上下变形外可能出现左右方向上的变形，导致测量精度受影响。
49.相比较现有的s型称重传感器，通过在滑轮轴2的两端设置的传感器单元1的形成双支撑式圆环状的压电称重传感器11称重形式，该结构简单、易调整。本发明所采用压电式称重传感器11，其原理基于压电效应，压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，不易发生变形称重精度高，结构紧凑，便于对中和调平等安装调试。
50.需要说明的是，安装结构12用于将压电称重传感器11固定安装于晶升机构上，以使压电称重传感器11的连接效果更稳固，测量精度更准确。
51.进一步地，安装结构12包括安装底板121和锁紧结构件。安装底板121的前后两端分别螺接有安装螺钉，通过安装螺钉可拆卸连接于晶升机构上的箱体顶部。压电称重传感器11设置于安装底板121上的中心位置。锁紧结构件的一端穿过压电称重传感器11并将其固定安装于安装底板121上。通过锁紧结构件的锁紧以使压电称重传感器11的固定效果更好。
52.具体地，锁紧结构件包括称重螺钉122和锁紧螺母123。称重螺钉122呈杆状结构，且称重螺钉122的外周侧壁沿其径向方向朝外突出形成环状压板124，环状压板124的底部端面用于压紧压电称重传感器11。锁紧螺母123位于环状压板124的上方，且锁紧螺母123螺接于称重螺钉122的外壁螺纹上，且锁紧螺母123能够沿称重螺钉122的长度方向上下方向运动，用于抵接环状压板124以锁紧压电称重传感器11。
53.在本实施例中，安装结构12还包括套设于称重螺钉122外部的垫圈组件。垫圈组件位于锁紧螺母123和滑轮轴2之间。
54.具体地，垫圈组件包括依次套设于称重螺钉122外部的球面垫圈125和锥面垫圈126。
55.需要说明的是，使用称重螺钉122以及球面垫圈125进行定滑轮100两端的水平方向是否处于同一水平线的调节，以保证左右两端的压电称重传感器11均匀受力，从而使得测量准确。
56.在本实施例中，支撑结构13设置于安装结构12上，且支撑结构13与滑轮轴2的一端底端插接固定，用以支撑滑轮轴2。
57.进一步地，参见图2-图3所示，支撑结构13包括支撑框架131和支撑导向轴132，支撑框架131为倒“u”形结构。
58.在此情况下，定滑轮护板200通过螺钉可拆卸连接于支撑结构13上。能够起到对定滑轮100进行防护的作用。具体地，定滑轮护板200通过螺钉可拆卸连接于支撑框架131的顶部上表面。电刷组件300包括电刷支架302和电刷主体301。电刷主体301通过电刷支架302可拆卸连接于定滑轮护板200的内侧壁。
59.在本实施例中，支撑框架131可拆卸连接于安装底板121上，支撑框架131罩设于压电称重传感器11和安装结构12上。具体地，支撑框架131的底部前后两端均一体成型地设置
有连接耳座，连接耳座的底部端面与安装底板121相抵触并通过螺栓可拆卸地固定连接。另外，支撑框架131的左右两侧为敞口结构，目的是便于加工成型，生产成本低。
60.而且，支撑导向轴132的一端通过螺钉固定安装于支撑框架131的内侧壁顶部上，支撑导向轴132的另一端与滑轮轴2插接。支撑导向轴的目的是防止滑轮轴2在垂直于定滑轮的方向上水平旋转。起到进一步支撑的效果，从而使得测量效果更精准。同时为保证整体结构刚性，在定滑轮100的两端增加支撑导向轴132。
61.进一步地，还包括设置于滑轮轴2和垫圈组件之间的第一绝缘结构3以及设置于支撑导向轴132顶部和支撑框架131之间的第二绝缘结构4。
62.需要说明的是，参见图4，第一绝缘结构3为套设于称重螺杆122上的环状绝缘垫。参见图3，第二绝缘结构4包括套设于称重螺钉122顶部环状台阶上端面的环状绝缘垫41以及抵接于第二绝缘结构的环状绝缘垫内环上方的筒状绝缘套42，筒状绝缘套42套设于称重螺钉122的顶端外壁。能够更好地对支撑导向轴132以及滑轮轴2进行绝缘，以保证电流不对压电称重传感器11的测量精度产生影响，提高测量精度。
63.一种用于改善称重精度的称重方法，采用定滑轮机构，包括如下步骤：
64.s1、晶绳绕过定滑轮100与籽晶相连，通过晶升机构控制晶绳收卷，以提起与籽晶相连的晶体。
65.s2、在提起籽晶和晶体的过程中，定滑轮100将籽晶和晶体的重力通过滑轮轴2传递至其左右两端的两个传感器单元1。
66.s3、传感器单元1的压电称重传感器11能够测量籽晶和晶体的重量。
67.具体地，定滑轮100将籽晶和晶体的重力通过滑轮轴2依次传递至第二绝缘结构4、锥面垫圈126、球面垫圈125、环状压板124、锁紧螺母123、称重螺钉122直至压电称重传感器11上。压电称重传感器11输出信号，该信号经过放大器就可以处理得到压电称重传感器11称出的重量数值，然后经过一系列称重校准等常规步骤，通过现有的计算程序转到单晶炉的炉台触摸屏上面直接得到想要的负载(籽晶和晶体)重量。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
69.在本发明中，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；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发明中的具体含义。
70.在本发明中，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。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
71.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具
体示例”或“一些示例”等的描述，是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发明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。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
72.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。