CN105937051A - 一种立式扩散炉的安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式扩散炉的安全防护装置，属于机械设计领域，立式扩散炉包括沿Z轴运动的传输机构、刹车机构和控制器，所述安全防护装置包括传感器，所述传感器设于所述传输机构的下部，所述传感器与所述控制器相连，所述控制器根据所述传感器感应的信号控制所述刹车机构刹住所述传输机构。本发明的技术方案结构简单、安全可靠，能够方便的保护操作者的人身安全。

Description

一种立式扩散炉的安全防护装置

技术领域

本发明属于工业自动化生产线控制系统领域，涉及一种安全防护装置，尤其涉及一种适用于立式扩散炉的安全防护装置。

背景技术

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。扩散工艺的主要用途是在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂，即将元素磷、硼扩散入硅片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。最新的低压磷扩散利用低压氛围可以得到更好的方块电阻均匀性和更大的生产批量，同时对环境的影响最小。氧化工艺是使硅片表面在高温下与氧化剂发生反应，生长一层二氧化硅膜。氧化方法有干氧和湿氧，湿氧包括水汽氧化和氢氧合成两种。

扩散炉有垂直扩散炉(vertical)和水平扩散炉(horizontal)两种类型。水平扩散炉是石英舟平行于水平面，一台可以4个或4个以上的工艺炉管，平均炉管的占地面积更小，片间的工艺参数较垂直扩散炉更好。垂直扩散炉是石英舟垂直于水平面，更加有利于机械手传送硅片，片内工艺参数一致性更好。

而伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

电磁制动(electromagnetic brake)是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。

电磁制动是现代工业中一种理想的自动化执行元件，在机械传动系统中主要起传递动力和控制运动等作用，具有结构紧凑，操作简单，响应灵敏，使用可靠，易于实现远距离控制等优点。它主要与系列电机配套。广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、机床、舞台、电梯、轮船、包装等机械中，及在断电时(防险)制动等场合。

电磁抱刹运行过程中，当电机通电时，它也通电吸合，这时它对电机不制动；当电机断电时它也断电，抱刹在弹簧的作用下刹住电机。

如图1和图2中所示，本发明的发明人在实际工作中发现：现有的立式扩散炉的机械传送部分的整个机械手分为3个方向运动的轴，为前后、上下、旋转。上下运作时，因为其重量很重，故其采用伺服电机来精确定位。其上下传输装置在运动时，需要控制器给Z轴的刹车一个24V的电磁刹车释放电源，故控制器在开启后，电磁刹车就会自动释放开，此时Z轴依靠伺服电机自带的制动功能制动。

而当传输装置出现故障时，人员需要在图1所示的维修区域I维修。一旦在维修时误操作，直接关闭了Z轴驱动器(图2中S2)的电源，此时整个Z轴的电磁刹车功能和伺服电机自带的刹车都将失效，若此时有人在传输装置下端的话，就可能造成人身伤害事故，故该设计上需要进行改造。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种立式扩散炉的安全防护装置。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一种立式扩散炉的安全防护装置，所述立式扩散炉包括沿Z轴运动的传输机构、刹车机构和控制器，所述安全防护装置包括传感器，所述传感器设于所述传输机构的下部，所述传感器与所述控制器相连，所述控制器根据所述传感器感应的信号控制所述刹车机构刹住所述传输机构。

优选的，所述Z轴垂直于水平面。

优选的，所述传感器设于所述传输机构的底面。

优选的，当所述传感器感应到所述传输机构的下方有操作者时，所述控制所述刹车机构刹住所述传输机构。

优选的，所述传输机构与相连的电源之间还设有常闭触点，所述常闭触点与所述控制器相连，所述控制器控制所述常闭触点的开合。

优选的，当所述常闭触点闭合时，所述刹车机构不启动，当所述常闭触点断开时，所述刹车机构启动，并刹住所述传输机构。

优选的，所述传输机构与伺服电机相连，所述伺服电机驱动所述传输机构运动。

优选的，所述伺服电机与所述控制器相连。

优选的，所述刹车机构通过电磁制动。

相对于现有技术，本发明的技术方案避免了在维修操作不当的情况下会出现Z轴传输机构自动掉落的情况，结构简单、安全可靠，能够方便的保护操作者的人身安全。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有立式扩散炉的机械传送部分的结构示意图；

图2是现有立式扩散炉伺服控制结构的示意图；

图3是本发明实施例的结构示意图；

图4是本发明实施例的伺服控制结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图3和图4中所示的本发明的实施例的一种立式扩散炉，包括沿Z轴运动的传输机构1、刹车机构2和控制器3。安全防护装置包括传感器4。传感器4设于传输机构1的下部。传感器4与控制器3相连。控制器3根据传感器4感应的信号控制刹车机构2刹住传输机构1。

本发明的实施例具有结构简单、安全可靠的优点，能够方便的保护操作者的人身安全。

如图3和图4中所示，在本发明的实施例中，在Z轴上下运动的传输机构1的下面加装传感器4，优选为红外、紫外等传感器。并在控制器3给伺服电机的电磁刹车，即刹车机构2的供电电源上加装一个传感器4的常闭触点S1，正常情况下并不影响其正常工作。

而一旦有人在机械运动部位下维修时，若不小心或者其他因素导致传输机构1的伺服电机异常断电，而电磁刹车反而通电的情况下，传输机构1往下降碰到人体时，人接触到传感器4，触发传感器4的S-1闭合，此时与S-1连锁的常闭触点断开，引起电磁刹车起作用，整个传输机构1下降停止，成功刹车，避免人身受到伤害，从而在有效的提高工作效率时，保证了其运作时对人体的安全保障。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种立式扩散炉的安全防护装置，所述立式扩散炉包括沿Z轴运动的传输机构、刹车机构和控制器，其特征在于，所述安全防护装置包括传感器，所述传感器设于所述传输机构的下部，所述传感器与所述控制器相连，所述控制器根据所述传感器感应的信号控制所述刹车机构刹住所述传输机构。

2.如权利要求1所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述Z轴垂直于水平面。

3.如权利要求2所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述传感器设于所述传输机构的底面。

4.如权利要求3所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，当所述传感器感应到所述传输机构的下方有操作者时，所述控制所述刹车机构刹住所述传输机构。

5.如权利要求4所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述传输机构与相连的电源之间还设有常闭触点，所述常闭触点与所述控制器相连，所述控制器控制所述常闭触点的开合。

6.如权利要求5所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，当所述常闭触点闭合时，所述刹车机构不启动，当所述常闭触点断开时，所述刹车机构启动，并刹住所述传输机构。

7.如权利要求5所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述传输机构与伺服电机相连，所述伺服电机驱动所述传输机构运动。

8.如权利要求7所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述伺服电机与所述控制器相连。

9.如权利要求8所述的立式扩散炉的安全防护装置，其特征在于，所述刹车机构通过电磁制动。