称重传感器装置及包括其的称重系统的制作方法

1.本实用新型涉及称重技术领域，特别涉及一种称重传感器装置及包括其的称重系统。


背景技术：

2.在称重技术领域中，称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。称重传感器的形式多种多样，主要包括s型、悬臂梁式、轮辐式、板环式、桥式、柱筒式等几种样式。
3.其中，s形拉式称重传感器普遍用于工业称重，单传感器使用时，主要通过传感器的上承载孔固定，通过传感器的下承载孔吊挂吊钩或料斗进行称重，在工作过程中，传感器变形会随着所称重量的增加而增大，使得上、下受力中心轴线偏移，产生较大的非线性，影响称量精度。
4.在单晶硅拉晶设备中，需要称重传感器实时检测拉制的单晶硅棒重量，确保生产状态正常，如公开专利cn208701249u和cn20924324u涉及的称重传感器，其上端部通过传感器的上承载孔固定到旋转提拉装置，其下承载孔固定定滑轮，提拉单晶硅棒的籽晶绳穿过定滑轮，实现对单晶硅棒的称重和提升。
5.由于单晶硅棒是在旋转的石英坩埚中生长的，单晶硅棒重量不断增加引起称重传感器的变形增大，s形拉式称重传感器的底部水平方向位移逐渐增大，使得单晶硅棒偏离石英坩埚的旋转中心，从而造成单晶硅棒的周围速度不均匀，导致生长界面不均匀，影响单晶硅的质量。
6.有鉴于此，本技术发明人设计了一种称重传感器装置及包括其的称重系统，以期克服上述技术问题。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中称重传感器装置由于传感器形变导致的称重轴线不断变化，造成单晶硅棒的周围速度不均匀，影响单晶硅的质量等缺陷，提供一种称重传感器装置及包括其的称重系统。
8.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
9.一种称重传感器装置，其特点在于，所述称重传感器装置包括上承载板、下承载板和至少一对称重传感器，所述称重传感器的上部与所述上承载板固定，所述称重传感器的下部与所述下承载板固定，且每一对所述称重传感器按所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心对称分布；
10.当所述称重传感器装置称重时，所述上承载板的承载孔中心和所述下承载板的承载孔中心保持同轴。
11.根据本实用新型的一个实施例，每一对所述称重传感器中包括第一称重传感器和第二称重传感器，所述第一称重传感器的侧部开设有至少一个第一开口，所述第二称重传
感器的侧部开设有至少一个第二开口，所述第一开口的位置与所述第二开口的位置相互一一对应，且相互对应的所述第一开口和所述第二开口的开口朝向相反。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述第一称重传感器的侧部开设有一个第一开口，所述第二称重传感器的侧部开设有一个第二开口，且所述第一称重传感器和所述第二称重传感器为拉式传感器。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述第一称重传感器和所述第二称重传感器为s形拉式传感器，所述第一称重传感器的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第一开口，所述第二称重传感器的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第二开口；
14.位于所述第一称重传感器的上部的第一开口和位于所述第二称重传感器的上部的第二开口的开口朝向相反；
15.位于所述第一称重传感器的下部的第一开口和位于所述第二称重传感器的下部的第二开口的开口朝向相反。
16.根据本实用新型的一个实施例，每一对所述称重传感器之间的间距大于所述上承载板、所述下承载板的承载孔的直径。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述上承载板上开设有至少一对第一定位孔，每一对所述第一定位孔分别用于固定对应的所述称重传感器，每一对所述第一定位孔的孔中心的连线同时垂直于对应所述称重传感器的正面；或者同时垂直于对应所述称重传感器的侧面。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述下承载板上开设有至少一对第二定位孔，每一对所述第二定位孔分别用于固定对应的所述称重传感器，每一对所述第二定位孔的孔中心的连线同时垂直于对应所述称重传感器的正面；或者同时垂直于对应所述称重传感器的侧面。
19.根据本实用新型的一个实施例，所述上承载板上设置有多个第一安装孔，所述第一安装孔均匀分布在所述上承载板的承载中心周围；
20.所述下承载板上设置有多个第二安装孔，所述第二安装孔均匀分布在所述下承载板的承载中心周围。
21.根据本实用新型的一个实施例，所述承载孔、所述第一安装孔和所述第二安装孔为螺纹孔或光孔。
22.根据本实用新型的一个实施例，所述第一称重传感器和所述第二称重传感器相互平行地布置在所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心两侧。
23.根据本实用新型的一个实施例，所述第一称重传感器和所述第二称重传感器一字排列在所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心两侧，相对应的所述第一开口和所述第二开口朝内相对设置或者朝外背对设置。
24.本实用新型还提供了一种称重系统，其特点在于，所述称重系统包括如上所述的称重传感器装置。
25.本实用新型的积极进步效果在于：
26.本实用新型称重传感器装置及包括其的称重系统，在称重过程中，称重装置的上承载、下承载的中心轴位置保持相对不变，即称重装置在所称重量变化时，只有垂直方向上有位移。在单晶硅棒生产中，为了确保单晶硅棒的生长质量，在引晶过程中，对籽晶中心度的要求很高，也就是说籽晶绳在旋转或位移过程中应处于坩埚旋转中心，否则在拉晶过程
中会导致生长界面不均匀，会造成后期生长的单晶硅棒的质量下降，甚至造成长晶的失败。
附图说明
27.本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
28.图1为本实用新型称重传感器装置的实施例一的立体图。
29.图2为本实用新型称重传感器装置的实施例一的主视图。
30.图3为本实用新型称重传感器装置的实施例一的侧视图。
31.图4为图1中去掉上承载板后的俯视图。
32.图5为本实用新型称重传感器装置中s形拉式传感器的结构示意图。
33.图6为本实用新型称重传感器装置的实施例二的侧视图。
34.图7为本实用新型称重传感器装置的实施例二中去掉上承载板后的俯视图。
35.图8为本实用新型称重传感器装置的实施例三的侧视图。
36.图9为本实用新型称重传感器装置的实施例三中去掉上承载板后的俯视图。
37.图10为本实用新型称重传感器装置用于单晶硅拉晶称重的状态示意图。
38.【附图标记】
39.上承载板
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10
40.下承载板
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20
41.称重传感器
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30
42.上承载板的承载孔
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11
43.下承载板的承载孔
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21
44.第一称重传感器
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31
45.第二称重传感器
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32
46.第一开口
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311
47.第二开口
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321
48.第一称重传感器的上承载孔
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312
49.第一称重传感器的下承载孔
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313
50.第二称重传感器的上承载孔
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322
51.螺钉
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40
52.第一定位孔
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12
53.第一安装孔
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13
54.第二安装孔
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22
55.称重传感器装置
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100
57.定滑轮
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200
58.单晶硅棒
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300
59.籽晶绳
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400
60.石英坩埚
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500
61.拉晶室
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600
具体实施方式
62.为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
63.现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
64.此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
65.此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。
66.实施例一：
67.图1为本实用新型称重传感器装置的实施例一的立体图。图2为本实用新型称重传感器装置的实施例一的主视图。图3为本实用新型称重传感器装置的实施例一的侧视图。图4为图1中去掉上承载板后的俯视图。图5为本实用新型称重传感器装置中s形拉式传感器的结构示意图。
68.如图1至图4所示，本实用新型公开了一种称重传感器装置，其包括上承载板10、下承载板20和至少一对称重传感器30。其中，称重传感器30的上部与上承载板10固定，称重传感器30的下部与下承载板20固定，且每一对称重传感器30按上承载板10、下承载板20的承载孔(包括上承载板10的承载孔11和下承载板20的承载孔21)中心对称分布。
69.当所述称重传感器装置称重时，上承载板10的承载孔11中心和下承载板20的承载孔21中心保持同轴，即所述称重传感器装置在所称重量变化时，只有垂直方向上有位移。此时，上承载板10和下承载板20保持水平，这样可以有效地提高称重精度，满足特殊称重场合对称重变形的要求，例如满足单晶硅棒生产过程中的称重要求。
70.如图1所示，在本实施例中，选取一对称重传感器30进行举例，当然本技术方案针对称重传感器30的数量并不做限制，可以是多对称重传感器，其原理与本实施例一致。
71.本实施例中一对称重传感器30中包括第一称重传感器31和第二称重传感器32，在第一称重传感器31的侧部开设有至少一个第一开口311，在第二称重传感器32的侧部开设有至少一个第二开口321，第一开口311的位置与第二开口321的位置相互一一对应，且相互对应的第一开口311和第二开口321的开口朝向相反。这种开口方向的设置目的是，可以使得称重传感器30在称重过程中水平方向上的移动相互抵消，从而保证称重传感器装置只有在垂直方向上存在位移。
72.在一种实施方式中，可以选择在第一称重传感器31的侧部开设有一个第一开口311，第二称重传感器32的侧部开设有一个第二开口321，这里的第一称重传感器31和第二称重传感器32优选为拉式传感器，这种方案较为简单，在本技术的附图中未进行显示。
73.如图5所示，本实施例中重点显示了采用s形拉式传感器的结构，将第一称重传感器31和第二称重传感器32优选为s形拉式传感器。图5中s形拉式传感器以第一称重传感器31为例，其侧面的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第一开口311。第一称重传感器31的顶部开设有上承载孔312，底部开设有下承载孔313。
74.同理，结合图1和图4所示，第二称重传感器32的结构类似，第二称重传感器32的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第二开口321，顶部开设有上承载孔322，底部开设有下承载孔(图中未示)。
75.如图4所示，本实施例中第一称重传感器31和第二称重传感器32相互平行地布置在上承载板10、下承载板20的承载孔中心两侧，即第一称重传感器31和第二称重传感器32的s形面相互平行。
76.其中，位于第一称重传感器31的上部的第一开口311和位于第二称重传感器32的上部的第二开口321的开口朝向相反。同理，位于第一称重传感器31的下部的第一开口311和位于第二称重传感器32的下部的第二开口321的开口朝向相反。
77.如图2和图3所示，两个型号规格相同的s形称重传感器(包括第一称重传感器31和第二称重传感器32)用固定件(例如螺钉40)安装在上承载板10和下承载板20之间。第一称重传感器31和第二称重传感器32按上承载板10的承载孔11中心和下承载板20的承载孔21中心呈中心对称布置。
78.这里优选地，每一对称重传感器30(包括第一称重传感器31和第二称重传感器32)之间的间距略大于上承载板10的承载孔11、下承载板20的承载孔21的直径。进一步具体地说，此处两个称重传感器之间的间距在满足不接触的情况下尽可能小，将间距设置为大于承载孔直径只是为了避免用承载孔安装时安装螺杆(或螺栓)碰到称重传感器。
79.另外，进一步优选地，在上承载板10上还开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第一定位孔12，这两个第一定位孔12的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的正面(即s形面)。
80.下承载板20上开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第二定位孔(图中未示)。两个所述第二定位孔的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的正面。
81.另外，如图1和图4所示，根据安装需要，可以考虑在上承载板10上设置多个第一安装孔13，第一安装孔13均匀分布在上承载板10的承载中心(即承载孔11)周围。在下承载板20上设置多个第二安装孔22，第二安装孔22均匀分布在下承载板20的承载中心(即承载孔21)周围。本实用新型称重装置的安装既可以通过上承载板上的承载孔11和下承载板上的承载孔21实现，也可以通过上承载板上的第一安装孔13和下承载板上的第二安装孔22实现。
82.这里的承载孔(包括上承载板的承载孔11和下承载板的承载孔21)、第一安装孔13和第二安装孔22可以选择设置为螺纹孔或光孔。
83.同时，根据安装需要，上承载板10和下承载板20的安装面尺寸在满足两个称重传感器的安装面、承载孔和安装孔的前提下尽可能小。例如，当所述称重传感器装置安装时不采用中间的承载孔(即上承载板10的承载孔11和下承载板20的承载孔21)，而是采用上承载板10外侧的第一安装孔13、下承载板20外侧的第二安装孔22时，两个传感器(第一称重传感器和第二称重传感器)之间的最小距离甚至可以设置为1mm。
84.实施例二：
85.图6为本实用新型称重传感器装置的实施例二的侧视图。图7为本实用新型称重传感器装置的实施例二中去掉上承载板后的俯视图。
86.如图6和图7所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：第一称重传感器31和第二称重传感器32一字排列在上承载板10的承载孔11和下承载板20的承载孔21中心两侧，位于第一称重传感器31的上部的第一开口311和位于第二称重传感器32的上部的第二开口321的开口朝内相对设置。位于第一称重传感器31的下部的第一开口311和位于第二称重传感器32的下部的第二开口321的开口朝外相背设置。第一称重传感器31和第二称重传感器32按承载板的承载孔中心对称布置。
87.进一步优选地，在上承载板10上还开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第一定位孔12，这两个第一定位孔12的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的侧面。
88.下承载板20上开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第二定位孔(图中未示)。两个所述第二定位孔的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的侧面。
89.实施例三：
90.图8为本实用新型称重传感器装置的实施例三的侧视图。图9为本实用新型称重传感器装置的实施例三中去掉上承载板后的俯视图。
91.如图8和图9所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：第一称重传感器31和第二称重传感器32一字排列在上承载板10的承载孔11和下承载板20的承载孔21中心两侧，位于第一称重传感器31的下部的第一开口311和位于第二称重传感器32的下部的第二开口321的开口朝内相对设置。位于第一称重传感器31的上部的第一开口311和位于第二称重传感器32的上部的第二开口321的开口朝外向背设置。第一称重传感器31和第二称重传感器32按承载板的承载孔中心对称布置。
92.进一步优选地，在上承载板10上还开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第一定位孔12，这两个第一定位孔12的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的侧面。
93.下承载板20上开设有两个分别用于固定第一称重传感器31和第二称重传感器32的第二定位孔(图中未示)。两个所述第二定位孔的孔中心的连线同时垂直于第一称重传感器31和第二称重传感器32的侧面。
94.当然，上述实施例一至实施例三仅为举例，其他形式的称重传感器结构也可以采用，只需要满足：所述称重传感器装置在所称重量变化时，上承载板10的承载孔11中心和下承载板20的承载孔21中心保持同轴，即所述称重传感器装置只有垂直方向上有位移。
95.本实用新型还提供了一种称重系统，其包括如上所述的称重传感器装置。
96.图10为本实用新型称重传感器装置用于单晶硅拉晶称重的状态示意图。
97.如图10所示，本实用新型称重传感器装置的使用场景为用于单晶硅拉晶称重，称重传感器装置a通过上承载板10与旋转提拉装置100连接，下承载板20连接定滑轮200，单晶硅棒300通过籽晶绳400与定滑轮200连接。其中，单晶硅棒300和石英坩埚500位于拉晶室600内。
98.当单晶硅棒300生产时，石英坩埚500旋转，单晶硅棒300位于旋转中心可以保证单晶硅棒300周围相对转速一致，单晶硅棒生长界面均匀，利于单晶硅棒300质量。当用单个称重传感器时，变形后会导致单晶硅棒300偏离石英坩埚500的旋转中心，这样单晶硅棒300周
围的相对线速度就不同了，导致单晶硅棒生长界面不均匀，会影响单晶硅棒300质量。相反，采用本实用新型称重传感器装置，由于设置了中心对称的称重传感器，可以保证单晶硅棒300与石英坩埚500的旋转中心保持一致，从而使得单晶硅棒300的相对转速保持一致。
99.综上所述，本实用新型称重传感器装置及包括其的称重系统，在称重过程中，称重装置的上承载、下承载的中心轴位置保持相对不变，即称重装置在所称重量变化时，只有垂直方向上有位移。满足了特殊生产环境下对称重装置的要求。例如，在单晶硅棒生产中，减少籽晶绳的摆动，使得单晶硅棒周围转速均匀，单晶硅棒生长界面均匀，有利于保证单晶硅棒的精度，提高成品率。
100.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种称重传感器装置，其特征在于，所述称重传感器装置包括上承载板、下承载板和至少一对称重传感器，所述称重传感器的上部与所述上承载板固定，所述称重传感器的下部与所述下承载板固定，且每一对所述称重传感器按所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心对称分布；当所述称重传感器装置称重时，所述上承载板的承载孔中心和所述下承载板的承载孔中心保持同轴。2.如权利要求1所述的称重传感器装置，其特征在于，每一对所述称重传感器中包括第一称重传感器和第二称重传感器，所述第一称重传感器的侧部开设有至少一个第一开口，所述第二称重传感器的侧部开设有至少一个第二开口，所述第一开口的位置与所述第二开口的位置相互一一对应，且相互对应的所述第一开口和所述第二开口的开口朝向相反。3.如权利要求2所述的称重传感器装置，其特征在于，所述第一称重传感器的侧部开设有一个第一开口，所述第二称重传感器的侧部开设有一个第二开口，且所述第一称重传感器和所述第二称重传感器为拉式传感器。4.如权利要求2所述的称重传感器装置，其特征在于，所述第一称重传感器和所述第二称重传感器为s形拉式传感器，所述第一称重传感器的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第一开口，所述第二称重传感器的上部和下部分别开设有开口朝向相反的第二开口；位于所述第一称重传感器的上部的第一开口和位于所述第二称重传感器的上部的第二开口的开口朝向相反；位于所述第一称重传感器的下部的第一开口和位于所述第二称重传感器的下部的第二开口的开口朝向相反。5.如权利要求2所述的称重传感器装置，其特征在于，每一对所述称重传感器之间的间距大于所述上承载板、所述下承载板的承载孔的直径。6.如权利要求1所述的称重传感器装置，其特征在于，所述上承载板上开设有至少一对第一定位孔，每一对所述第一定位孔分别用于固定对应的所述称重传感器，每一对所述第一定位孔的孔中心的连线同时垂直于对应所述称重传感器的正面；或者同时垂直于对应所述称重传感器的侧面。7.如权利要求1所述的称重传感器装置，其特征在于，所述下承载板上开设有至少一对第二定位孔，每一对所述第二定位孔分别用于固定对应的所述称重传感器，每一对所述第二定位孔的孔中心的连线同时垂直于对应所述称重传感器的正面；或者同时垂直于对应所述称重传感器的侧面。8.如权利要求1所述的称重传感器装置，其特征在于，所述上承载板上设置有多个第一安装孔，所述第一安装孔均匀分布在所述上承载板的承载中心周围；所述下承载板上设置有多个第二安装孔，所述第二安装孔均匀分布在所述下承载板的承载中心周围。9.如权利要求8所述的称重传感器装置，其特征在于，所述承载孔、所述第一安装孔和所述第二安装孔为螺纹孔或光孔。10.如权利要求2所述的称重传感器装置，其特征在于，所述第一称重传感器和所述第二称重传感器相互平行地布置在所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心两侧。11.如权利要求2所述的称重传感器装置，其特征在于，所述第一称重传感器和所述第
二称重传感器一字排列在所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心两侧，相对应的所述第一开口和所述第二开口朝内相对设置或者朝外背对设置。12.一种称重系统，其特征在于，所述称重系统包括如权利要求1-11任意一项所述的称重传感器装置。

技术总结
本实用新型提供了一种称重传感器装置及包括其的称重系统，所述称重传感器装置包括上承载板、下承载板和至少一对称重传感器，所述称重传感器的上部与所述上承载板固定，所述称重传感器的下部与所述下承载板固定，且每一对所述称重传感器按所述上承载板、所述下承载板的承载孔中心对称分布；当所述称重传感器装置称重时，所述上承载板的承载孔中心和所述下承载板的承载孔中心保持同轴。本实用新型在称重过程中，称重装置的上承载、下承载的中心轴位置保持相对不变，即称重装置在所称重量变化时，只有垂直方向上有位移。只有垂直方向上有位移。只有垂直方向上有位移。


技术研发人员：周青 盛杰
受保护的技术使用者：梅特勒-托利多(常州)精密仪器有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/9/3