CN101713097B - 一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置 - Google Patents

一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置，包括竖直设置的旋转主轴，旋转主轴的水平端面上安装有底板，底板上安装有卷轮箱及支座，支座中平行设置有旋转丝杆和导向杆，旋转丝杆和导向杆上同时套接有随动平衡块，在支座的两端内侧各设有一限位开关；在卷轮箱内部安装有滚动花键轴，滚动花键轴外套装有滚动花键套和牵引螺套，在卷轮箱的内壁上固定设置有牵引螺母，牵引螺母与牵引螺套通过螺纹配合，滚动花键套外套有卷扬轮，卷扬轮与牵引螺套固定连接，在卷扬轮上缠绕有钢丝绳软轴；滚动花键轴的一端设置有齿形带轮，齿形带轮与精密电动机和旋转丝杆分别连接。本发明装置结构简单、操作方便，在硅单晶生长工艺过程中平衡性好。

Description

一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置
技术领域
本发明属于硅单晶生产设备技术领域，涉及一种自动平衡补偿式硅单晶生长用的提升装置。
背景技术
硅单晶是制造集成电路和太阳能电池的主要原料，硅单晶的生长是在真空工作室内将多晶原材料放入坩埚中，通过加热器将原材料熔化，然后，通过籽晶引导、向上提拉方法生长出理想的硅单晶；在连续向上提拉的晶体生长工艺过程中，为了保证生长单晶的质量，整个生长工艺过程中，提升装置在提拉生长过程中一直要保持稳定的旋转运动，这就要求提升装置在旋转运动中的动平衡要好，从而保证旋转运动的平稳性。现有的硅单晶生长用的提升装置，尽管也进行了动平衡校验，但在硅单晶生长工艺过程中，由于卷扬轮的移动会破坏原来的平衡状态，因此，在硅单晶生长工艺过程中会因不平衡出现晃动现象，严重地影响硅单晶的正常生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置，解决了现有装置结构设置不合理，在硅单晶提拉生长过程中因不平衡出现晶体晃动，影响硅单晶生长质量的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置，包括竖直设置的旋转主轴，旋转主轴的水平端处固定于底板上，旋转主轴与电机连接；在底板上安装有卷轮箱及支座；在支座中平行设置有旋转丝杆和导向杆，旋转丝杆和导向杆上同时套接有随动平衡块，旋转丝杆与随动平衡块之间通过螺纹套接，导向杆与随动平衡块之间光滑套接，在支座的两端内侧朝向随动平衡块的位置，各设置有一个限位开关；
卷轮箱的一端设置有端盖，在卷轮箱内部安装有滚动花键轴，滚动花键轴上串列套装有滚动花键套和牵引螺套，在卷轮箱的内壁上固定设置有牵引螺母，牵引螺母与牵引螺套通过螺纹配合，滚动花键套外套有卷扬轮，卷扬轮与牵引螺套固定连接，在卷扬轮上缠绕有钢丝绳软轴，钢丝绳软轴的下底端安装有籽晶重锤；滚动花键轴伸出端盖的一端设置有齿形带轮，齿形带轮通过减速器与精密电动机连接，齿形带轮还依次通过齿形皮带、螺杆带轮与旋转丝杆传动连接。
本发明的提升装置，其特征还在于，
所述卷轮箱上开有观察窗。
所述底板上安装有固定配重块。
所述随动平衡块的质量等于滚动花键套、卷扬轮和牵引螺套三者的质量总和。
所述随动平衡块的质量中心与滚动花键套、卷扬轮和牵引螺套三者总质量的质量中心对称于回转中心设置。
所述随动平衡块的转动惯量与滚动花键套、卷扬轮和牵引螺套三者总的转动惯量平衡。
所述旋转丝杆的螺纹螺距、卷扬轮的卷丝槽距、牵引螺套的螺纹螺距均相同。
本发明的有益效果是，通过增加随动平衡块，并使随动平衡块的质量等于滚动花键套、卷扬轮和牵引螺套三者的质量总和，将随动平衡块的质量中心与滚动花键套、卷扬轮和牵引螺套总质量的质量中心通过回转中心A对称设置，实现了卷扬提升硅单晶过程中因卷扬轮的移动所形成的重心偏移量的实时补偿，保证了提升装置旋转运动的平稳性，从而提高了生长硅单晶的质量。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是图1中的K朘剖视图。
图中，1.底板；2.卷轮箱，3.限位开关，4.支座；5.随动平衡块，6.旋转丝杆，7.螺杆带轮，8.精密电动机，9.齿形皮带，10.齿形带轮，11.减速器，12.滚动花键轴，13.端盖，14.滚动花键套，15.卷扬轮，16.钢丝绳软轴，17.牵引螺套，18.牵引螺母，19.固定配重块，20.籽晶重锤，21.观察窗，22.导向杆，23.旋转主轴，24.皮带，25.轴承座，26.电机，A为回转中心位置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1，本发明的自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置的结构是，包括提升部分和旋转部分，
提升部分包括底板1，在底板1上安装有卷轮箱2和固定配重块19，卷轮箱2的一端设置有端盖13，卷轮箱2的上表面开有观察窗21，用来观察卷轮箱2内的情况。
在卷轮箱2的外壳上另外安装有一支座4，在支座4中平行设置有旋转丝杆6和导向杆22，旋转丝杆6和导向杆22上同时套接有随动平衡块5，旋转丝杆6与随动平衡块5通过螺纹套接，导向杆22与随动平衡块5光滑套接，在支座4的两端内侧朝向随动平衡块5的位置，各设置有一个限位开关3。
在卷轮箱2内部安装有滚动花键轴12，滚动花键轴12外套装有串列的滚动花键套14和牵引螺套17，在卷轮箱2的内壁上固定设置有牵引螺母18，牵引螺母18与牵引螺套17通过螺纹配合，滚动花键套14外套有卷扬轮15，卷扬轮15与牵引螺套17固定连接，实现同步转动，在卷扬轮15上缠绕有钢丝绳软轴16，钢丝绳软轴16的下底端安装有籽晶重锤20，保持钢丝绳软轴16始终铅锤；滚动花键轴12伸出端盖13的一端设置有齿形带轮10，齿形带轮10通过减速器11与精密电动机8连接，齿形带轮10还依次通过齿形皮带9、螺杆带轮7与旋转丝杆6传动连接。
参见图2所示，旋转部分的结构，包括竖直设置的旋转主轴23，旋转主轴23通过轴承安装在轴承座25中，旋转主轴23的水平端固定在底板1上，旋转主轴23通过皮带24与电机26连接，由电机26带动旋转主轴23旋转，从而带动设置在底板1上的提升部分一起旋转。
牵引螺套17的螺纹螺距与卷扬轮15的卷丝槽距相等，这样在滚动花键轴12旋转时，卷扬轮15边旋转边随牵引螺套17水平移动，始终保证缠绕在卷扬轮15上的钢丝绳软轴16处于回转中心A位置。
齿形带轮10与螺杆带轮7的齿数和直径相同，保证旋转丝杆6与滚动花键轴12同步旋转，旋转丝杆6的螺距和旋向与牵引螺套17相同，在导向杆22的导向下，带动随动平衡块5移动，限位开关3保证卷扬轮15的位置限定，随动平衡块5移动方向与卷扬轮15的移动方向相反，使随动平衡块5的质量等于滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17三者的质量总和，并且，随动平衡块5的质量中心与滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17总质量的质量中心以回转中心A进行对称设置。还需要保证随动平衡块5的转动惯量与滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17三者总的转动惯量平衡。
本发明的自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置，在硅单晶生长工艺实施过程中，卷扬轮15卷扬提升拉制硅单晶时，由于牵引螺套17与牵引螺母18的牵引作用，使得滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17一起移动，该三者的质量中心相对于回转中心A形成了偏移量，与此同时，等同于滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17质量总和的随动平衡块5则向相反的方向移动了同样的偏移量，由于随动平衡块5的质量中心与滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17三者总质量的质量中心对称于回转中心A设置，从而抵消了滚动花键套14、卷扬轮15和牵引螺套17的偏移产生的不平衡量，实现了提升装置的动态整体平衡。
本发明装置结构简单、操作方便，克服了在硅单晶生长工艺过程中因不平衡出现的晶体晃动现象，保证了硅单晶的稳定正常生长，有效提高了硅单晶的品质，广泛适用于半导体硅单晶生长设备和其它单晶生长设备中。

Claims (3)

1.一种自动平衡补偿式硅单晶生长用提升装置，其特征在于：
包括竖直设置的旋转主轴(23)，旋转主轴(23)的水平端处固定于底板(1)上，旋转主轴(23)与电机(26)连接；
在底板(1)上安装有卷轮箱(2)及支座(4)；在支座(4)中平行设置有旋转丝杆(6)和导向杆(22)，旋转丝杆(6)和导向杆(22)上同时套接有随动平衡块(5)，旋转丝杆(6)与随动平衡块(5)之间通过螺纹套接，导向杆(22)与随动平衡块(5)之间光滑套接，在支座(4)的两端内侧朝向随动平衡块(5)的位置，各设置有一个限位开关(3)；
卷轮箱(2)的一端设置有端盖(13)，在卷轮箱(2)内部安装有滚动花键轴(12)，滚动花键轴(12)上串列套装有滚动花键套(14)和牵引螺套(17)，在卷轮箱(2)的内壁上固定设置有牵引螺母(18)，牵引螺母(18)与牵引螺套(17)通过螺纹配合，滚动花键套(14)外套有卷扬轮(15)，卷扬轮(15)与牵引螺套(17)固定连接，在卷扬轮(15)上缠绕有钢丝绳软轴(16)，钢丝绳软轴(16)的下底端安装有籽晶重锤(20)；滚动花键轴(12)伸出端盖(13)的一端设置有齿形带轮(10)，齿形带轮(10)通过减速器(11)与精密电动机(8)连接，齿形带轮(10)还依次通过齿形皮带(9)、螺杆带轮(7)与旋转丝杆(6)传动连接；
所述的随动平衡块(5)的质量等于滚动花键套(14)、卷扬轮(15)和牵引螺套(17)三者的质量总和；
所述的随动平衡块(5)的质量中心与滚动花键套(14)、卷扬轮(15)和牵引螺套(17)三者总质量的质量中心对称于回转中心A设置；
所述的随动平衡块(5)的转动惯量与滚动花键套(14)、卷扬轮(15)和牵引螺套(17)三者总的转动惯量平衡；
所述的旋转丝杆(6)的螺纹螺距、卷扬轮(15)的卷丝槽距、牵引螺套(17)的螺纹螺距均相同。
2.根据权利要求1所述的提升装置，其特征在于，所述的卷轮箱(2)上开有观察窗(21)。
3.根据权利要求1所述的提升装置，其特征在于，所述的底板(1)上安装有固定配重块(19)。
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