一种硅圆棒棱线检测装置和硅圆棒切割设备的制作方法

本实用新型涉及硅棒切割加工技术领域，特别涉及一种硅圆棒棱线检测装置和一种硅圆棒切割设备。

背景技术：

在硅基太阳能电池生产过程中，首先需将晶体生长炉生长的硅圆棒进行切方处理、形成四角为圆弧的方棒，再将方棒切割成用于后续化学沉积的薄片。为保证晶棒晶向满足后续生产要求，在硅圆棒加工成方棒时，需将硅圆棒的四条棱线设置在对应方棒四个顶点位置，因此有必要检测硅圆棒棱线位置。

图1是现有技术提供的一种硅圆棒棱线检测原理图。如图1，现有技术中，切割设备在切割硅圆棒01前，采用旋转夹紧装置02夹紧硅圆棒的两端，由旋转夹紧装置02带动硅圆棒01以自身圆形为中心做旋转运动。同时，棱线检测装置03的传感器与硅圆棒01的外表面直接接触，通过检测外圆直径的数值突变确定硅圆棒的四条棱线。可想到，由于传感器的检测头直接与硅圆棒的外表面接触，使用一段时间后传感器即严重磨损而报废；另外，在测量过程中，由于传感器的检测头直接和硅圆棒01摩擦接触，作用在检测头上的摩擦力使传感器抖动，造成测量误差增加、影响测量精度。

技术实现要素：

为解决现有的硅圆棒棱线检测装置使用寿命较短、实际使用中因摩擦力作用造成干扰较大的问题，本实用新型提供一种新的硅圆棒棱线检测装置。另本实用新型还提供一种采用前述硅圆棒棱线检测装置的硅圆棒切割设备。

本实用新型提供一种硅圆棒棱线检测装置，包括：升降轴、升降轴安装座、传感器和弹性部件；

所述升降轴安装座包括容纳腔和第一通孔；所述容纳腔和所述第一通孔连通；

所述升降轴包括卡接段和伸出段；所述卡接段设置在所述容纳腔内；所述卡接段的最大横截面积大于所述所述第一通孔的横截面积；所述伸出段穿过所述第一通孔而伸出所述升降轴安装座，并可沿所述第一通孔的轴向相对于所述第一通孔滑动；

所述弹性部件压缩设置在所述容纳腔内；所述弹性部件的一端抵靠所述容纳腔的侧壁、另一端抵靠所述卡接段，以使所述卡接段贴紧所述容纳腔的侧壁；

所述传感器与所述升降轴安装座固定连接；所述传感器抵靠所述卡接段与所述弹性部件接触的一侧。

可选的，所述升降轴包括导轮安装架、检测导轮和销轴；

所述导轮安装架固定安装于所述伸出段的自由端；

所述检测导轮通过所述销轴安装在所述导轮安装架上；所述检测导轮可相对于所述销轴转动。

可选的，所述第一通孔的横截面和所述伸出段的横截面均为圆形；

所述伸出段设置有沿所述第一通孔轴向延伸的第一凹槽；所述第一通孔的侧壁设置有沿所述第一通孔轴向方向延伸的第二凹槽；

还包括安装在所述第一凹槽和所述第二凹槽内、限制所述伸出段相对于所述第一通孔转动的防转限位键。

可选的，所述导轮安装架和所述伸出段通过两个螺栓或两个螺钉固定连接。

可选的，所述硅圆棒棱线检测装置还包括传感器支架；

所述传感器支架包括支架本体和悬臂；所述支架本体和所述悬臂固定连接；

所述支架本体与所述升降轴安装座固定连接；

所述升降轴安装座包括第二通孔；所述第二通孔与所述容纳腔连通；

所述传感器通过所述第二通孔伸出所述升降轴安装座，并与所述悬臂固定连接。

可选的，所述悬臂上设有螺纹孔；所述传感器和所述螺纹孔螺纹连接；

还包括位于所述悬臂和所述第二通孔之间，并与所述传感器螺纹连接的调整螺母；

所述调整螺母的截面尺寸大于所述螺纹孔和所述第二通孔的截面尺寸。

可选的，所述弹性部件为弹簧；所述弹簧的伸缩方向平行于所述第一通孔的轴向。

可选的，所述卡接段设置有定位所述弹簧的第一凸起；所述容纳腔的侧壁设置有定位所述弹簧的第二凸起。

可选的，所述升降轴安装座包括安装座本体和压盖；所述安装座本体和所述压盖固定连接而形成所述容纳腔；所述弹性部件抵靠所述升降轴安装座的一端抵靠所述压盖。

本实用新型还提供一种硅圆棒切割设备，包括如前所述的硅圆棒棱线检测装置。

本实用新型提供的硅圆棒棱线检测装置，包括升降轴、升降轴安装座、传感器和弹性部件。升降轴安装座内具有容纳腔，升降轴的卡接段、传感器均安装在容纳腔内，升降轴的伸出段通过升降轴安装座的第一通孔伸出升降轴安装座；弹性部件被压缩后也安装在容纳腔内；弹性部件的一端抵靠容纳腔侧壁、另一端抵靠升降轴安装座内侧壁。采用本实用新型实施例提供的硅圆棒棱线检测装置，传感器并不直接与硅圆棒表面接触，而是通过升降轴与硅圆棒表面接触，因此可减小传感器的磨损，提高使用寿命。另外，因为升降轴和升降轴安装座中第一通孔配合可吸收与硅圆棒接触时产生的摩擦力，减小摩擦力对测量准确度的影响。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本实用新型的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本实用新型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是现有技术提供的一种硅圆棒棱线检测原理图；

图2是本实用新型提供的硅圆棒棱线检测装置检测硅圆棒时的示意图；

图3是图2中A-A剖面示意图；

图4是图3中A区域放大图；

图5是图3中B区域放大图；

图1中：01-硅圆棒、02-旋转夹紧装置、03-棱线检测装置；

图2-图5中：1-硅圆棒、2-硅圆棒棱线检测装置、21-升降轴、211-卡接段、212-伸出段、213-第一凸起、214-导轮安装架、215-检测导轮、216-销轴、22-升降轴安装座、221-容纳腔、222-第一通孔、223-第二通孔、224-第二凸起、225-安装座本体、226-压盖、23-传感器、24-弹簧、25-防转限位键、26-螺栓、27-传感器支架、271-支架本体、272-悬臂、28-调整螺母。

具体实施方式

本实用新型提供一种新的硅圆棒棱线检测装置，在使用过程中传感器并不直接与硅圆棒接触，因此可减小传感器的磨损、提高传感器的使用寿命；另外，硅圆棒棱线检测装置与硅接触时产生的摩擦力对传感器的影响也较小，提高了数据测量的准确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

图2是本实用新型提供的硅圆棒棱线检测装置检测硅圆棒时的示意图，图3是图2中A-A剖面示意图，图4是图3中A区域放大图，图5是图3中B区域放大图。如图2-图5，本实用新型实施例提供的硅圆棒棱线检测装置2包括升降轴21、升降轴安装座22、传感器23和弹簧24。

升降轴安装座22包括容纳腔221和第一通孔222；容纳腔221是容纳升降轴21部分组件、传感器23部分组件和弹簧24的中空腔体；第一通孔222设置在升降轴安装座22面向硅圆棒1的方向的直线孔；容纳腔221通过第一通孔222和升降轴安装座22外侧连通。

升降轴21包括卡接段211和伸出段212；卡接段211和伸出段212固定连接；卡接段211设置在容纳腔221内，并且最大横截面积大于第一通孔222的横截面积，因此升降轴21不能完全伸出升降轴安装座22的外侧；而伸出段212则穿过第一通孔222、并伸出升降轴安装座22(也就是伸出段212的长度大于第一通孔222的轴向长度)；伸出段212还可沿着第一通孔222的轴向相对于第一通孔222滑动，改变伸出升降轴安装座22的长度(同时改变伸出段212位于容纳腔221内的长度)。

弹簧24被压缩设置在容纳腔221内，一端抵靠容纳腔221的侧壁、另一端抵靠卡接段211中与伸出段212相对的一侧；弹簧24的伸缩方向平行于第一通孔222的轴向。因为弹簧24被压缩，所以在没有外力作用时，弹簧24产生的弹性形变力使升降轴21的卡接段211抵靠在容纳腔221的侧壁上、使升降轴21的伸出段212最大程度地伸出至升降轴安装座22外侧。

传感器23与升降轴安装座22固定连接，并且传感器23的检测头抵靠卡接段211与弹簧24接触的一侧。

根据图2，在进行柜硅圆棒1中棱线检测时，硅圆棒棱线检测装置2中的升降轴21贴附在硅圆棒1表面。因为硅圆棒1的限位支撑作用，升降轴21克服弹簧24的弹性形变力、使部分伸出段212回缩至容纳腔221内侧，此时传感器23的检测头被卡接段211挤压而产生一定的检测信号，检测信号代表与升降轴21自由端接触处距离硅圆棒1轴线的距离。

硅圆棒1转动时，升降轴21的伸出段212自由端和硅圆棒1的接触位置发生变化；因为硅圆棒1大体呈圆形，所以在硅圆棒1圆柱形主体贴合伸出段212自由端时，伸出段212回缩至容纳腔221内侧的长度变化幅度较小；而在硅圆棒1的棱线接触伸出段212的自由端时，因为棱线凸出于硅圆棒1的圆柱形主题，所以伸出段212回缩至容纳腔221的长度突然变大，继而使传感器23检测头被挤压程度增大，传感器23产生的检测信号强度发生较大变化。根据检测信号的突变情况和旋转夹紧装置的转动位置就可确定棱线位置。

在以上检测过程中，硅圆棒1和升降轴21的伸出端自由端接触，转动产生的摩擦力作用在伸出段212的自由端上；传感器23的检测头仅是被升降轴21挤压、没有产生相对摩擦，因此传感器23的检测头磨损率很小。另外，硅圆棒1和升降轴21相对移动产生的摩擦力作用在升降轴21上后，可被升降轴21伸出段212和第一通孔222侧壁吸收，因此由于摩擦力产生的传感器23抖动减小，传感器23的测量精度也就相应地提高。

请参看图2、图3和图5，本实施例提供的硅圆棒棱线检测装置2中，升降轴21除包括前述的卡接段211和伸出段212外，还包括导轮安装架214、检测导轮215和销轴216。导轮安装架214固定安装在伸出段212的自由端，导轮安装架214上设有第一销轴孔；检测导轮215的圆心处设有第二销轴孔；销轴216穿过第一销轴6孔和第二销轴孔将检测导轮215安装在导轮安装架214上；检测导轮215可相对于销轴216转动。

在进行硅圆棒1棱线检测时，升降轴21通过检测导轮215抵靠在硅圆棒1表面上；硅圆棒1旋转时，检测导轮215也随硅圆棒1转动，硅圆棒1和检测导轮215之间为滚动摩擦；因此相比于现有技术中检测传感器23和硅圆棒1之间产生的滑动摩擦力，硅圆棒1和检测导轮215之间的滚动摩擦力相对较小，也就相应地减小了摩擦力对升降轴21和传感器23的作用力。

当然，在其他实施例中，升降轴21的伸出段212自由端也可不设置导轮，而是如现有技术直接使升降轴21的伸出段212自由端和硅圆棒1表面接触。

本实施例中，为便于加工，第一通孔222的横截面、伸出段212的横截面均为圆形。实际应用中，伸出段212有相对于第一通孔222转动的趋势。因为伸出段212转动，检测导轮215轴线方向也随之转动，所以检测导轮215会在滑动摩擦和滚动摩擦之间转换。检测导轮在滑动摩擦和滚动摩擦之间的转换作用时产生的抖动经过升降轴21传导至传感器23，影响检测结果。

请参见图2和图3，为避免升降轴21转动，本实施例的硅圆棒棱线检测装置2中，伸出段212设置有沿第一通孔222轴向延伸的第一凹槽，第一通孔222的侧壁上设置有沿第一通孔222轴向方向延伸的第二凹槽。另外，硅圆棒棱线检测装置2还包括防转限位键25；防转限位键25安装在第一凹槽和第二凹槽内、通过卡接限位作用防止伸出段212相对于第一通孔222转动，但并不妨碍伸出段212沿第一通孔222的轴向方向移动。

应当注意，在其他实施例中，如果第一通孔222和伸出段212的横截面设置为多边形或椭圆形等限制二者相对转动的形状，也可不设置第一凹槽、第二凹槽和对应的防转限位键25。

本实用新型实施例的硅圆棒棱线检测装置2还包括传感器支架27。传感器支架27包括支架本体271和悬臂272；支架本体271和悬臂272固定连接。支架本体271和升降轴安装座22也固定连接。另外，升降轴安装座22还包括第二通孔223，并且第二通孔223连通容纳腔221和升降轴安装座22外侧。

请参见图4，第二通孔223和第一通孔222相对设置。传感器23穿过第二通孔223、部分伸出容纳腔221，并且通过伸出容纳腔221的部分和悬臂272固定连接。从图4可看出，传感器23并不没有直接和升降轴安装座22连接固定，而是通过传感器支架27与升降轴安装座22相对固定。

本实施例中，悬臂272的上侧设置沿传感器23轴向方向设置的螺纹孔，传感器23外侧设置外螺纹，传感器23和悬臂272之间可采用螺纹连接方式连接。更进一步的，悬臂272和第二通孔223之间还设置调整螺母28，调整螺母28和传感器23也为螺纹连接；并且调整螺母28的截面尺寸大于第二通孔223和螺纹孔的截面尺寸。

实际应用中，可通过旋转调整螺母28调整传感器23的位置；具体的，如果调整螺母28抵靠在悬臂272面向第二通孔223的一侧，继续使调整螺母28旋转而向悬臂272侧移动时，传感器23下移；而如果调整螺母28抵靠在升降轴安装座22面向悬臂272的一侧，继续使调整螺母28旋转而向升降轴安装座22一侧移动时，传感器23上移。

当然，在其他实施例中，传感器23也可直接与升降轴安装座22固定连接、不再设置本实施例中的传感器23安装支架。

请继续参看图4，本实施例中，卡接段211设有第一凸起213，升降轴安装座22的侧壁设置第二凸起224。弹簧24的两端通孔分别卡接第一凸起213和第二凸起224；另外，传感器23穿过弹簧24的中间通孔抵靠在升降轴21的卡接段211上。可想到，因为第一凸起213和第二凸起224的定位作用，弹簧24仅能沿升降轴21的伸缩方向形变，可避免干涉传感器23。

此处，应当注意，弹簧24仅是本实施例硅圆棒棱线检测装置2实现压紧升降轴21的一种优选部件，在其他实施例中，弹簧24可替换为弹性螺纹管、弹性杆等弹性部件。

为便于弹簧24和升降轴21的安装，本实用新型实施例中的硅圆棒棱线检测装置2包括安装座本体225和压盖226两个部分。安装座本体225和压盖226固定连接而形成容纳腔221。请继续参看图4，本实施例中，压盖226设置升降轴安装座22面向悬臂272的一侧；并且第二通孔223、第二凸起224均设置在压盖226上。作为一种替代方案，在其他实施例中，压盖226也可设置在升降轴安装座22面向硅圆棒1的一侧，此时第一通孔222设置在压盖226上，而弹簧24不再抵靠压盖226。

以上介绍了本实用新型实施例中的硅圆棒棱线检测装置2。除提供前述的硅圆棒棱线检测装置2外，本实用新型实施例还提供采用前述硅圆棒棱线检测装置2的硅圆棒1切割设备。硅圆棒1切割设备还具有切割装置、硅圆棒1夹紧装置；相应的技术可参见现有技术中已有文献，在此不再展开描述。

以上对本实用新型实施例中的硅圆棒棱线检测装置2和硅圆棒1切割设备进行了详细介绍。本部分采用具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。