CN111906917A - 用于石墨热场的毛坯件加工设备及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于石墨热场的毛坯件加工设备，包括底板、弧形竖板、滑动机构、升降机构、搅拌机构，底板的顶面两端设有一对弧形竖板，位于两块弧形竖板中部设有支撑板，圆形通孔内安装有坩埚筒，坩埚筒的外侧面套设有保温筒，且保温筒的外壁两侧通过多对滑动机构与支撑板滑动连接；圆形盖板两端通过一对升降机构与对应的弧形竖板活动连接；电机的电机轴端部与搅拌机构同步转动本发明还公开了用于石墨热场的毛坯件加工设备的加工方法；本发明解决了坩埚不便安装升降、石墨材料搅拌不均匀及坩埚开口密封不严的问题，通过各机构的配合使用，简化了操作步骤，减轻了工人的劳动负担，提高了石墨材料加工生产的效率。

Description

用于石墨热场的毛坯件加工设备及其加工方法

技术领域

本发明涉及石墨加工技术领域，尤其涉及用于石墨热场的毛坯件加工设备及其加工方法。

背景技术

目前在单晶硅的生产当中，单晶硅生长炉是必不可少的一样生产工具，在单晶硅生长炉中主要设备为石墨热场，石墨热场一般由保温筒、加热器、石墨坩埚和石英坩埚组成。

在石墨热场中还是存在一些不足之处，1）、坩埚不便于升降调节，为工作人员的操作带来不便，且传统的安装方式较为繁琐；2）、需要采用人工搅拌的方式进行搅拌，且无法对坩埚内的石墨材料进行均匀搅拌，而影响对石墨毛坯件生产；3）、在对坩埚内石墨材料进行搅拌时，无法保证坩埚开口端密封，导致石墨材料溅出，影响工人的人身安全。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的用于石墨热场的毛坯件加工设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

用于石墨热场的毛坯件加工设备，包括底板、弧形竖板、滑动机构、升降机构、搅拌机构，所述底板为水平横向放置的矩形板状，所述底板的顶面两端设有一对弧形竖板，位于两块弧形竖板中部设有支撑板，所述支撑板中部凹陷有圆形通孔，所述圆形通孔内安装有坩埚筒，所述坩埚筒的外侧面套设有保温筒，且所述保温筒的外壁两侧通过多对滑动机构与支撑板滑动连接；

所述两块弧形竖板正上方设有设有圆形盖板，所述圆形盖板两端通过一对升降机构与对应的弧形竖板活动连接；所述圆形盖板的底面设有密封套环，且所述密封套环配合套设在坩埚筒开口端外侧，所述圆形盖板的顶面中部凹陷有电机孔，所述电机孔内安装有电机，所述电机的电机轴端部设有联轴器，所述联轴器外侧输出端设有搅拌轴，所述搅拌轴与搅拌机构同步转动。

优选地，所述底板的底面四个拐角处均设有支撑座，所述底板的顶面中部设有限位环，且限位环位于坩埚筒的底部正下方，所述坩埚筒的底部外侧设有锥形环；位于限位环内在底板中部设有点火筒，所述点火筒通过燃气管与外接燃气罐连通，位于限位环两外侧在底板设有一对通风管。

优选地，所述滑动机构包括滑筒、滑杆、第一伸缩缸，所述支撑板的顶面两端设有多对滑筒，所述滑筒内竖向插设有滑杆，所述滑杆的上下两端均设有加固杆，且每根加固杆里端均与保温筒固接；位于滑杆底端下方在底板顶面安装有第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的伸缩杆端部与位于下方的加固杆固接。

优选地，所述保温筒外侧面均匀竖向凹陷有多条梯形滑槽，所述圆形通孔内侧面均匀竖向固接有多根梯形滑轨，且每根梯形滑轨均滑动卡合在对应的梯形滑槽内。

优选地，所述升降机构包括升降底板、第二伸缩缸、加固板，所述弧形竖板的外侧面中部设有升降底板，所述升降底板顶面安装有第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的中部套设有加固环，所述加固环与弧形竖板的外侧面顶端固接；所述圆形盖板的两端设有一对加固板，所述第二伸缩缸的伸缩杆端部与加固板的底面外端固接。

优选地，所述弧形竖板的顶面均匀凹陷有多个限位弹簧槽，所述限位弹簧槽内安装有限位弹簧，所述限位弹簧顶端设有限位块，所述限位滑块顶面凹陷有限位槽，所述圆形盖板的底面两端均匀设有多根限位杆，且每根限位杆底端配合插在对应的限位槽内。

优选地，所述搅拌机构包括搅拌副杆、第一铰接杆、第二铰接杆，所述搅拌轴的两侧设有一对搅拌副杆，所述搅拌副杆的外侧均匀设有多根短杆；所述搅拌轴的上下两端设有两对第一铰接座，所述第一铰接座与第一铰接杆铰接；所述搅拌副杆的上下两端里侧设有一对第二铰接座，所述第二铰接座与第二铰接杆铰接，且所述第二铰接杆外端与第一铰接杆外端铰接。

优选地，所述搅拌轴的中部两侧设有一对第一螺纹杆，所述搅拌副杆的中部里侧设有第二螺纹杆，且所述第二螺纹杆外端、第一螺纹杆外端分别螺旋插设在横向放置的双向螺纹筒两端内。

本发明还提出了用于石墨热场的毛坯件加工设备的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，第一伸缩缸、第二伸缩缸、电机分别通过电源线与外接电源电性连接，把待加工的石墨材料倒入坩埚筒内，点火筒通过燃气管与外接燃气罐连通，且把点火筒点火，火焰在限位环内燃烧；

步骤二，通过滑动机构控制坩埚筒下降，控制第一伸缩缸的伸缩杆缩短，通过第一连块带动加固杆及滑杆沿着滑筒向下滑动，进而带动梯形滑轨沿着梯形滑槽向下滑动，进而带动保温桶及坩埚筒下降，使得锥形环套在限位环外侧；

步骤三，通过升降机构控制圆形盖板下降，控制第二伸缩缸的伸缩杆缩短，通过第二连块带动加固板及圆形盖板下降，进而带动限位杆底端插设在限位块顶面的限位槽内，使得限位块沿着限位弹簧槽向下压缩限位弹簧，使得密封套环配合套设在坩埚筒开口端外侧；

步骤四，通过搅拌机构控制坩埚筒内石墨材料搅拌均匀，控制电机启动，电机的电机轴通过联轴器带动搅拌轴同步转动，进而带动搅拌副杆及短杆对石墨材料进行搅拌；可提前根据坩埚筒内径，通过双向螺纹筒分别配合第一螺纹杆、第二螺纹杆螺旋转动，在铰接作用配合下，带动第一铰接杆、第二铰接杆伸缩，对两根搅拌副杆间距进行调节；

步骤五，待石墨材料搅拌均匀后，停止电机工作，控制第二伸缩缸带动圆形盖板升高，继续对坩埚筒进行加热焙烧，待坩埚筒内石墨毛坯成型，停止坩埚筒加热，取出石墨毛坯件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过滑动机构的配合使用，带动梯形滑轨沿着梯形滑槽，进而带动保温筒及坩埚筒升降，解决了坩埚不便安装升降的问题；

2、通过电机配合搅拌机构的使用，双向螺纹筒配合第一螺纹杆、第二螺纹杆螺旋转动，解决了石墨材料搅拌不均匀的问题；

3、通过升降机构的配合使用，带动圆形盖板及密封套环下降，使得密封套环套设在坩埚筒开口端，解决了坩埚开口密封不严的问题；

综上所述，本发明解决了坩埚不便安装升降、石墨材料搅拌不均匀及坩埚开口密封不严的问题，通过各机构的配合使用，简化了操作步骤，减轻了工人的劳动负担，提高了石墨材料加工生产的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明的主视剖面图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的底板顶面俯视图；

图4为本发明的图1中A处放大图；

图5为本发明的图1中B处放大图；

图6为本发明的加工方法示意图；

图中序号：底板1、支撑座11、限位环12、点火筒13、燃气管14、通风管15、弧形竖板2、升降底板21、第二伸缩缸22、加固环23、加固板24、限位杆25、坩埚筒3、保温筒31、锥形环32、第一伸缩缸33、加固杆34、支撑板35、滑筒36、滑杆37、梯形滑轨38、圆形盖板4、密封套环41、电机42、搅拌轴43、搅拌副杆44、第一铰接杆45、第二铰接杆46、第一螺纹杆47、第二螺纹杆48、双向螺纹筒49。

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。

实施例1：为了解决了坩埚不便安装升降、石墨材料搅拌不均匀及坩埚开口密封不严的问题，提高石墨材料加工生产的效率，本实施例中提出了用于石墨热场的毛坯件加工设备，参见图1-6，包括底板1、弧形竖板2、滑动机构、升降机构、搅拌机构，所述底板1为水平横向放置的矩形板状，所述底板1的顶面两端设有一对竖向对称放置的弧形竖板2，位于两块弧形竖板2中部设有横向放置的支撑板35，所述支撑板35中部凹陷有圆形通孔，所述圆形通孔内安装有开口朝上的坩埚筒3，所述坩埚筒3的外侧面套设有保温筒31，且所述保温筒31的外壁两侧通过多对滑动机构与支撑板35滑动连接；

所述两块弧形竖板2正上方设有设有横向放置的圆形盖板4，所述圆形盖板4两端通过一对升降机构与对应的弧形竖板2活动连接；所述圆形盖板4的底面设有密封套环41，且所述密封套环41配合套设在坩埚筒3开口端外侧，所述圆形盖板4的顶面中部凹陷有电机孔，所述电机孔内安装有输出端朝下的电机42，所述电机42的型号为YZW132M2-6，所述电机42通过第三电源线与外接电源电性连接，所述电机42的电机轴端部设有同轴联接的联轴器，所述联轴器外侧输出端设有同轴联接的搅拌轴43，所述搅拌轴43与搅拌机构同步转动。

在本发明中，所述底板1的底面四个拐角处均设有支撑座11，支撑座11增加了底板1的稳定性；所述底板1的顶面中部设有限位环12，且限位环12位于坩埚筒3的底部正下方，所述坩埚筒3的底部外侧设有开口朝下的锥形环32，锥形环32配合套在在限位环12上，提高火焰燃烧的效率；位于限位环12内在底板1中部设有贯穿的点火筒13，所述点火筒13通过燃气管14与外接燃气罐连通，位于限位环12两外侧在底板1设有一对贯穿固接的通风管15；其中，一个通风管15与空气连通，方便进气，有利于燃气的助燃，另一通风管15与净烟器连通，方便排烟，有利于烟气的排放。

在本发明中，所述滑动机构包括滑筒36、滑杆37、第一伸缩缸33，所述支撑板35的顶面两端设有多对对称贯穿固接的滑筒36，所述滑筒36内竖向插设有滑动贯穿的滑杆37，所述滑杆37的上下两端均设有横向固接的加固杆34，且每根加固杆34里端均与保温筒31固接；位于滑杆37底端下方在底板1顶面安装有输出端朝上的第一伸缩缸33，所述第一伸缩缸33的型号为SHOB，所述第一伸缩缸33通过第一电源线与外接电源电性连接，所述第一伸缩缸33的伸缩杆端部设有第一连块，所述第一连块与位于下方的加固杆34固接；所述保温筒31外侧面均匀竖向凹陷有多条梯形滑槽，所述圆形通孔内侧面均匀竖向固接有多根梯形滑轨38，且每根梯形滑轨38均滑动卡合在对应的梯形滑槽内；通过滑动机构的配合使用，带动梯形滑轨38沿着梯形滑槽，进而带动保温筒31及坩埚筒3升降，解决了坩埚不便安装升降的问题。

在本发明中，所述升降机构包括升降底板21、第二伸缩缸22、加固板24，所述弧形竖板2的外侧面中部设有升降底板21，所述升降底板21顶面安装有输出端朝上的第二伸缩缸22，所述第二伸缩缸22的型号为SHOB，所述第二伸缩缸22通过第二电源线与外接电源电性连接，所述第二伸缩缸22的中部套设有加固环23，所述加固环23与弧形竖板2的外侧面顶端固接，加固环23增加了第二伸缩缸22的稳定性；所述圆形盖板4的两端设有一对对称放置的加固板24，所述第二伸缩缸22的伸缩杆端部设有第二连块，所述第二连块与加固板24的底面外端固接；所述弧形竖板2的顶面均匀凹陷有多个限位弹簧槽，所述限位弹簧槽内安装有限位弹簧，所述限位弹簧顶端设有限位块，所述限位滑块顶面凹陷有限位槽，所述圆形盖板4的底面两端均匀设有多根竖向放置的限位杆25，且每根限位杆25底端配合插在对应的限位槽内；通过升降机构的配合使用，带动圆形盖板4及密封套环41下降，使得密封套环41套设在坩埚筒3开口端，解决了坩埚开口密封不严的问题。

在本发明中，所述搅拌机构包括搅拌副杆44、第一铰接杆45、第二铰接杆46，所述搅拌轴43的两侧设有一对竖向放置的搅拌副杆44，所述搅拌副杆44的外侧均匀设有多根短杆；所述搅拌轴43的上下两端设有两对开口朝外的第一铰接座，所述第一铰接座的开口内通过销轴与第一铰接杆45活动铰接；所述搅拌副杆44的上下两端里侧设有一对开口朝内的第二铰接座，所述第二铰接座的开口内通过销轴与第二铰接杆46活动铰接，且所述第二铰接杆46外端通过销轴与第一铰接杆45外端活动铰接；所述搅拌轴43的中部两侧设有一对第一螺纹杆47，所述搅拌副杆44的中部里侧设有第二螺纹杆48，且所述第二螺纹杆48外端、第一螺纹杆47外端分别螺旋插设在横向放置的双向螺纹筒49两端内；通过电机42配合搅拌机构的使用，双向螺纹筒49配合第一螺纹杆47、第二螺纹杆48螺旋转动，解决了石墨材料搅拌不均匀的问题。

实施例2：参见图6，在本实施例中，本发明还提出了用于石墨热场的毛坯件加工设备的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，第一伸缩缸33、第二伸缩缸22、电机42分别通过电源线与外接电源电性连接，把待加工的石墨材料倒入坩埚筒3内，点火筒13通过燃气管14与外接燃气罐连通，且把点火筒13点火，火焰在限位环12内燃烧；

步骤二，通过滑动机构控制坩埚筒3下降，控制第一伸缩缸33的伸缩杆缩短，通过第一连块带动加固杆34及滑杆37沿着滑筒36向下滑动，进而带动梯形滑轨38沿着梯形滑槽向下滑动，进而带动保温桶31及坩埚筒3下降，使得锥形环32套在限位环12外侧；

步骤三，通过升降机构控制圆形盖板4下降，控制第二伸缩缸22的伸缩杆缩短，通过第二连块带动加固板24及圆形盖板4下降，进而带动限位杆25底端插设在限位块顶面的限位槽内，使得限位块沿着限位弹簧槽向下压缩限位弹簧，使得密封套环41配合套设在坩埚筒3开口端外侧；

步骤四，通过搅拌机构控制坩埚筒3内石墨材料搅拌均匀，控制电机42启动，电机42的电机轴通过联轴器带动搅拌轴43同步转动，进而带动搅拌副杆44及短杆对石墨材料进行搅拌；可提前根据坩埚筒3内径，通过双向螺纹筒49分别配合第一螺纹杆47、第二螺纹杆48螺旋转动，在铰接作用配合下，带动第一铰接杆45、第二铰接杆46伸缩，对两根搅拌副杆44间距进行调节；

步骤五，待石墨材料搅拌均匀后，停止电机42工作，控制第二伸缩缸22带动圆形盖板4升高，继续对坩埚筒3进行加热焙烧，待坩埚筒3内石墨毛坯成型，停止坩埚筒3加热，取出石墨毛坯件。

本发明解决了坩埚不便安装升降、石墨材料搅拌不均匀及坩埚开口密封不严的问题，通过各机构的配合使用，简化了操作步骤，减轻了工人的劳动负担，提高了石墨材料加工生产的效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于石墨热场的毛坯件加工设备，包括底板（1）、弧形竖板（2）、滑动机构、升降机构、搅拌机构，其特征在于：所述底板（1）为水平横向放置的矩形板状，所述底板（1）的顶面两端设有一对弧形竖板（2），位于两块弧形竖板（2）中部设有支撑板（35），所述支撑板（35）中部凹陷有圆形通孔，所述圆形通孔内安装有坩埚筒（3），所述坩埚筒（3）的外侧面套设有保温筒（31），且所述保温筒（31）的外壁两侧通过多对滑动机构与支撑板（35）滑动连接；

所述两块弧形竖板（2）正上方设有设有圆形盖板（4），所述圆形盖板（4）两端通过一对升降机构与对应的弧形竖板（2）活动连接；所述圆形盖板（4）的底面设有密封套环（41），且所述密封套环（41）配合套设在坩埚筒（3）开口端外侧，所述圆形盖板（4）的顶面中部凹陷有电机孔，所述电机孔内安装有电机（42），所述电机（42）的电机轴端部设有联轴器，所述联轴器外侧输出端设有搅拌轴（43），所述搅拌轴（43）与搅拌机构同步转动。

2.根据权利要求1所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述底板（1）的底面四个拐角处均设有支撑座（11），所述底板（1）的顶面中部设有限位环（12），且限位环（12）位于坩埚筒（3）的底部正下方，所述坩埚筒（3）的底部外侧设有锥形环（32）；位于限位环（12）内在底板（1）中部设有点火筒（13），所述点火筒（13）通过燃气管（14）与外接燃气罐连通，位于限位环（12）两外侧在底板（1）设有一对通风管（15）。

3.根据权利要求1所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述滑动机构包括滑筒（36）、滑杆（37）、第一伸缩缸（33），所述支撑板（35）的顶面两端设有多对滑筒（36），所述滑筒（36）内竖向插设有滑杆（37），所述滑杆（37）的上下两端均设有加固杆（34），且每根加固杆（34）里端均与保温筒（31）固接；位于滑杆（37）底端下方在底板（1）顶面安装有第一伸缩缸（33），所述第一伸缩缸（33）的伸缩杆端部与位于下方的加固杆（34）固接。

4.根据权利要求3所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述保温筒（31）外侧面均匀竖向凹陷有多条梯形滑槽，所述圆形通孔内侧面均匀竖向固接有多根梯形滑轨（38），且每根梯形滑轨（38）均滑动卡合在对应的梯形滑槽内。

5.根据权利要求1所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述升降机构包括升降底板（21）、第二伸缩缸（22）、加固板（24），所述弧形竖板（2）的外侧面中部设有升降底板（21），所述升降底板（21）顶面安装有第二伸缩缸（22），所述第二伸缩缸（22）的中部套设有加固环（23），所述加固环（23）与弧形竖板（2）的外侧面顶端固接；所述圆形盖板（4）的两端设有一对加固板（24），所述第二伸缩缸（22）的伸缩杆端部与加固板（24）的底面外端固接。

6.根据权利要求5所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述弧形竖板（2）的顶面均匀凹陷有多个限位弹簧槽，所述限位弹簧槽内安装有限位弹簧，所述限位弹簧顶端设有限位块，所述限位滑块顶面凹陷有限位槽，所述圆形盖板（4）的底面两端均匀设有多根限位杆（25），且每根限位杆（25）底端配合插在对应的限位槽内。

7.根据权利要求1所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌副杆（44）、第一铰接杆（45）、第二铰接杆（46），所述搅拌轴（43）的两侧设有一对搅拌副杆（44），所述搅拌副杆（44）的外侧均匀设有多根短杆；所述搅拌轴（43）的上下两端设有两对第一铰接座，所述第一铰接座与第一铰接杆（45）铰接；所述搅拌副杆（44）的上下两端里侧设有一对第二铰接座，所述第二铰接座与第二铰接杆（46）铰接，且所述第二铰接杆（46）外端与第一铰接杆（45）外端铰接。

8.根据权利要求7所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备，其特征在于：所述搅拌轴（43）的中部两侧设有一对第一螺纹杆（47），所述搅拌副杆（44）的中部里侧设有第二螺纹杆（48），且所述第二螺纹杆（48）外端、第一螺纹杆（47）外端分别螺旋插设在横向放置的双向螺纹筒（49）两端内。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于石墨热场的毛坯件加工设备的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，第一伸缩缸（33）、第二伸缩缸（22）、电机（42）分别通过电源线与外接电源电性连接，把待加工的石墨材料倒入坩埚筒（3）内，点火筒（13）通过燃气管（14）与外接燃气罐连通，且把点火筒（13）点火，火焰在限位环（12）内燃烧；

步骤二，通过滑动机构控制坩埚筒（3）下降，控制第一伸缩缸（33）的伸缩杆缩短，通过第一连块带动加固杆（34）及滑杆（37）沿着滑筒（36）向下滑动，进而带动梯形滑轨（38）沿着梯形滑槽向下滑动，进而带动保温桶（31）及坩埚筒（3）下降，使得锥形环（32）套在限位环（12）外侧；

步骤三，通过升降机构控制圆形盖板（4）下降，控制第二伸缩缸（22）的伸缩杆缩短，通过第二连块带动加固板（24）及圆形盖板（4）下降，进而带动限位杆（25）底端插设在限位块顶面的限位槽内，使得限位块沿着限位弹簧槽向下压缩限位弹簧，使得密封套环（41）配合套设在坩埚筒（3）开口端外侧；

步骤四，通过搅拌机构控制坩埚筒（3）内石墨材料搅拌均匀，控制电机（42）启动，电机（42）的电机轴通过联轴器带动搅拌轴（43）同步转动，进而带动搅拌副杆（44）及短杆对石墨材料进行搅拌；可提前根据坩埚筒（3）内径，通过双向螺纹筒（49）分别配合第一螺纹杆（47）、第二螺纹杆（48）螺旋转动，在铰接作用配合下，带动第一铰接杆（45）、第二铰接杆（46）伸缩，对两根搅拌副杆（44）间距进行调节；

步骤五，待石墨材料搅拌均匀后，停止电机（42）工作，控制第二伸缩缸（22）带动圆形盖板（4）升高，继续对坩埚筒（3）进行加热焙烧，待坩埚筒（3）内石墨毛坯成型，停止坩埚筒（3）加热，取出石墨毛坯件。

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