CN112549626B - 一种单晶炉用两种粉料结合成型系统 - Google Patents

一种单晶炉用两种粉料结合成型系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，包括工作台，设置于该工作台上的粉料添加装置，还包括：成型装置，该成型装置包括固定设置于所述工作台的支架、沿该支架竖直方向运动设置的入模机构、与所述入模机构相匹配的模腔以及驱动气缸，所述驱动气缸设置于所述支架上且其有驱动入模机构沿竖直方向运动进入所述模腔；传动组件；以及所述粉料添加装置设置有第一出料管和第二出料管。通过利用入模机构伸入至模腔定位，先进行内模与模腔的间隙填充优质粉料振实，然后入模机构在褪出模腔的同时，对内模内部进行填充一般粉料并夯实，使得内模在褪出时，其外部的优质粉料及时被一般粉料夯实定位，防止塌陷。

Description

一种单晶炉用两种粉料结合成型系统
技术领域
本发明涉及单晶生产设备领域，具体为一种单晶炉用两种粉料结合成型系统。
背景技术
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。现有单晶炉热场中，整个热场在各个位置所需的材料性能所需是不一样的。
单晶炉的制作方式为：整个热场材料都用单块或者多块石墨材料加工制得。但是，若以单块材料制作，只能用整个热场中三瓣坩埚的最高标准设计，会存在其他位置材料性能过剩的情况；而若使用多块材料制作的话，由于生产的块数增加，所以生产成本也会随之增加。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其通过利用入模机构伸入至模腔定位，先进行内模与模腔的间隙填充优质粉料振实，然后入模机构在褪出模腔的同时，对内模内部进行填充稍差粉料并夯实，解决了上述背景技术中热场材料都用单块或者多块石墨材料加工制得造成材料过剩浪费成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，包括工作台，设置于该工作台上的粉料添加装置，其特征在于，还包括：
成型装置，该成型装置包括固定设置于所述工作台的支架、沿该支架竖直方向运动设置的入模机构、与所述入模机构相匹配的模腔以及驱动气缸，所述模腔设置于所述入模机构的正下方，所述驱动气缸设置于所述支架上且其有驱动入模机构沿竖直方向运动进入所述模腔；
所述入模机构包括芯模组件、第一按压组件、第二按压组件、内模以及连接架，所述芯模组件设置于所述连接架的下方，所述第一按压组件和第二按压组件套设于所述芯模组件的外侧，所述第一按压组件和第二按压组件按压所述芯模组件外侧的粉料致密，所述内模通过第二驱动组连接于所述连接架的下方，所述连接架可配合约束所述模腔相对所述芯模组件同心；
所述芯模组件包括转杆和刚性连接于所述转杆底部的芯模，所述转杆自由转动连接于所述连接架上；所述第一按压组件包括套设于所述转杆上且相对转杆自由滑动的转台、设置于该转台底部的压脚和顶罩，该压脚穿透所述芯模且相对所述芯模滑动，所述顶罩包覆于所述转台的外侧，所述芯模组件上设置顶动单元顶动所述压脚下压，所述第二驱动组可配合抵触所述顶罩；所述第二按压组件包括套设于所述芯模上的旋转件和若干个设置于该旋转件底部圆周上的压辊，所述压辊与所述旋转件通过弹性复位连接；所述内模的内腔侧壁设置有过粉通道和可配合抵触所述旋转件的靠台；
传动组件，所述传动组件连接所述连接架和所述转台，且其传动所述转台旋转；以及
所述粉料添加装置设置有第一出料管和第二出料管，所述第一出料管连通所述模腔内设置，所述第二出料管连通所述过粉通道。
作为改进，所述转台与所述芯模之间设置弹性件连接。
作为改进所述压脚的外形与所述芯模的外形相匹配，所述弹性件弹开复位时，该压脚收缩入所述芯模并与所述芯模形成完整的芯模模型。
作为改进，所述转台包括转筒和同轴套设于所述转筒外侧的齿环，所述转筒相对所述齿环沿轴向滑动设置，所述转筒的圆周开设有沿其轴线方向同向设置的凹槽，所述齿环的内圈上设置有与所述凹槽相配的凸块。
作为改进，所述压脚铰接于所述转筒的底部，且其沿所述转筒的圆周等距均布若干个。
作为改进，所述顶动单元包括设置于所述顶罩上的第一凸起和设置于所述转筒上的第二凸起，所述转筒旋转时，所述第一凸起抵触顶动所述第二凸起，驱使所述压脚在作回转运动的同时间断性下压按压粉料。
作为改进，所述芯模设置有轨迹凸台，该轨迹凸台设置于所述芯模的顶部，且其凸出所述芯模的圆周面设置。
作为改进，所述旋转件内腔设置有螺旋轨迹，该螺旋轨迹卡合包覆所述轨迹凸台且其相对所述轨迹凸台滑动，所述旋转件相对所述芯模沿轴向运动的同时作圆周运动。
作为改进，所述连接架设置为三爪结构，且其设置有传动架，所述传动架上开设有滑槽。
作为改进，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮、传动轴以及直齿条，所述第一齿轮和第二齿轮分别设置于所述传动轴的两端，所述第一齿轮与所述齿环啮合设置，所述传动轴横向穿设于所述滑槽且其沿所述传动架的长度方向滑动，所述直齿条固定设置于所述传动架上，所述第二齿轮与所述直齿条可配合啮合。本发明系统的有益效果在于：
(1)本发明通过利用入模机构伸入至模腔定位，先进行内模与模腔的间隙填充优质粉料振实，然后入模机构在褪出模腔的同时，对内模内部进行填充稍差粉料并夯实，使得内模在褪出时，其外部的优质粉料及时被稍差粉料夯实定位，防止塌陷；
(2)本发明通过利用入模机构在褪出模腔时，转台带动压脚作圆周运动，利于压脚对四周的粉料全部按压夯实；
(3)本发明通过利用顶动单元对转台作竖直方向的顶动，使得压脚对粉料实施有效的捶打按压，粉料之间的间隙消除，更佳紧实；
(4)本发明通过利用轨迹凸台配合螺旋轨迹，使得旋转件在被内模带动上升时作旋转运动，结构简单，无需增设额外动力；
(5)本发明通过利用旋转件底部圆周上设置带有弹性复位的压辊对粉料滚压，进一步保证顶部的粉料夯实。
综上所述，本发明具有结构简单、褪模夯实、便于内模抽出等优点，尤其适用于单晶生产设备领域。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明成型装置结构示意图；
图3为本发明成型装置正视示意图；
图4为图3中A向剖面示意图；
图5为图3中B处放大示意图；
图6为本发明芯模运动示意图；
图7为本发明顶罩与转台配合示意图；
图8为本发明芯模结构示意图；
图9为本发明旋转件结构示意图；
图10为本发明螺旋轨迹与轨迹凸台配合示意图；
图11为本发明转台和压脚结构示意图；
图12为本发明齿环结构示意图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：
如图1至图6所示，一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，包括工作台1，设置于该工作台1上的粉料添加装置2，还包括：
成型装置3，该成型装置3包括固定设置于所述工作台1的支架31、沿该支架31竖直方向运动设置的入模机构32、与所述入模机构32相匹配的模腔33以及驱动气缸34，所述模腔33设置于所述入模机构32的正下方，所述驱动气缸34设置于所述支架31上且其有驱动入模机构32沿竖直方向运动进入所述模腔33；
所述入模机构32包括芯模组件321、第一按压组件322、第二按压组件323、内模324以及连接架325，所述芯模组件321设置于所述连接架325的下方，所述第一按压组件322和第二按压组件323套设于所述芯模组件321的外侧，所述第一按压组件322和第二按压组件323按压所述芯模组件321外侧的粉料致密，所述内模324通过第二驱动组35连接于所述连接架325的下方，所述连接架325可配合约束所述模腔33相对所述芯模组件321同心；
所述芯模组件321包括转杆3211和刚性连接于所述转杆3211底部的芯模3212，所述转杆3211自由转动连接于所述连接架325上；所述第一按压组件322包括套设于所述转杆3211上且相对转杆3211自由滑动的转台3221、设置于该转台3221底部的压脚3222和顶罩3223，该压脚3222穿透所述芯模3212且相对所述芯模3212滑动，所述顶罩3223包覆于所述转台3221的外侧，所述芯模组件321上设置顶动单元3224顶动所述压脚3222下压，所述第二驱动组35可配合抵触所述顶罩3223；所述第二按压组件323包括套设于所述芯模3212上的旋转件3231和若干个设置于该旋转件3231底部圆周上的压辊3232，所述压辊3232与所述旋转件3231通过弹性复位连接；所述内模324的内腔侧壁设置有过粉通道3241和可配合抵触所述旋转件3231的靠台3242；
传动组件4，所述传动组件4连接所述连接架325和所述转台3221，且其传动所述转台3221旋转；以及
所述粉料添加装置2设置有第一出料管21和第二出料管22，所述第一出料管21连通所述模腔33内设置，所述第二出料管22连通所述过粉通道3241。
需要说明的是，驱动气缸34的驱动行程是使得芯模组件321伸入模腔33以及脱离该模腔33。
值得说明的是，入模机构32进入模腔33完成后，粉料添加装置2从第一出料管21向模腔33和内模324之间的空腔填充优质粉料，优质粉料充实后再缓慢启动驱动气缸34反向运动，带动入模机构32相对脱离模腔33，此时粉料添加装置2从第二出料管22经过过粉通道3241向内模324内部空腔填充稍差粉料。
进一步的，所述转台3221与所述芯模3212之间设置弹性件36连接。
需要说明的是，弹性件36的回复力足够带动转台3221上升回复。
进一步的，所述压脚3222的外形与所述芯模3212的外形相匹配，所述弹性件36弹开复位时，该压脚3222收缩入所述芯模3212并与所述芯模3212形成完整的芯模模型。
如图11和12所示，进一步的，所述转台3221包括转筒32211和同轴套设于所述转筒32211外侧的齿环32212，所述转筒32211相对所述齿环32212沿轴向滑动设置，所述转筒32211的圆周开设有沿其轴线方向同向设置的凹槽322111，所述齿环32212的内圈上设置有与所述凹槽322111相配的凸块322121。
如图11所示，进一步的，所述压脚3222铰接于所述转筒32211的底部，且其沿所述转筒32211的圆周等距均布若干个。
需要说明的是，入模机构32在褪出模腔33时，转台3221带动压脚3222作圆周运动，利于压脚3222对四周的粉料全部按压夯实，多个压脚3222的设置可以使得按压粉料的力更加均匀。
值得说明的是，第二驱动组35包括第二气缸351和第二驱动架352，第二驱动架352下降过程中抵触顶罩3223向下运动，顶罩3223抵触转台3221带动压脚3222伸出芯模3212直至模腔33的底面。
如图7所示，进一步的，所述顶动单元3224包括设置于所述顶罩3223上的第一凸起32241和设置于所述转筒32211上的第二凸起32242，所述转筒32211旋转时，所述第一凸起32241抵触顶动所述第二凸起32242，驱使所述压脚3222在作回转运动的同时间断性下压按压粉料。
需要说明的是，经过顶动单元3224的传动，使得压脚3222对粉料实施有效的捶打按压，消除粉料之间的间隙，使粉料更加紧实。
如图8至10所示，进一步的，所述芯模3212设置有轨迹凸台32121，该轨迹凸台32121设置于所述芯模3212的顶部，且其凸出所述芯模3212的圆周面设置。
进一步的，所述旋转件3231内腔设置有螺旋轨迹32311，该螺旋轨迹32311卡合包覆所述轨迹凸台32121且其相对所述轨迹凸台32121滑动，所述旋转件3231相对所述芯模3212沿轴向运动的同时作圆周运动。
需要说明的是，弹性复位连接的压辊3232对粉料的表面辊压时保持一定的按压力，使得粉料之间充分压紧将表面滚压光滑平整，防止粉料掉落呈松散状态。
如图1至3所示，进一步的，所述连接架325设置为三爪结构，且其设置有传动架3251，所述传动架3251上开设有滑槽32511。
如图6所示，进一步的，所述传动组件4包括第一齿轮41、第二齿轮42、传动轴43以及直齿条44，所述第一齿轮41和第二齿轮42分别设置于所述传动轴43的两端，所述第一齿轮41与所述齿环32212啮合设置，所述传动轴43横向穿设于所述滑槽32511且其沿所述传动架3251的长度方向滑动，所述直齿条44固定设置于所述传动架3251上，所述第二齿轮42与所述直齿条44可配合啮合。
工作过程：
人工将模腔33放置于入模机构32的正下方，启动驱动气缸34驱动入模机构32竖直向下运动，直到芯模3212相对模腔33的位置达到设定值时停止驱动气缸34，再启动第二驱动组35下降使得内模324下降至模腔33的底部，粉料添加装置2从第一出料管21向模腔33和内模324之间的空腔填充优质粉料，待粉料充实后再缓慢启动驱动气缸34反向运动，带动入模机构32相对脱离模腔33，同时，稍差粉料从第二出料管22向内模324的内腔设置的过粉通道3241向下排出，转台3221旋转带动压脚3222作圆周运动按压稍差粉料紧贴优质粉料，等转台3221上升复位带动压脚3222收缩进入芯模3212，形成完整的芯模模型，此时停止驱动气缸34，然后第二驱动组35再驱动内模324继续上升，内模324下方的靠台3242抵触旋转件3231上升使其相对芯模3212作圆周运动，压辊3232继续对稍差粉料进行辊压，直至内模324脱离模腔33，最后驱动气缸34再次启动带动入模机构32上升，使芯模3212再脱离模腔33，完成两种粉料的填充成型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，包括工作台(1)，设置于该工作台(1)上的粉料添加装置(2)，其特征在于，还包括：
成型装置(3)，该成型装置(3)包括固定设置于所述工作台(1)的支架(31)、沿该支架(31)竖直方向运动设置的入模机构(32)、与所述入模机构(32)相匹配的模腔(33)以及驱动气缸(34)，所述模腔(33)设置于所述入模机构(32)的正下方，所述驱动气缸(34)设置于所述支架(31)上且其有驱动入模机构(32)沿竖直方向运动进入所述模腔(33)；
所述入模机构(32)包括芯模组件(321)、第一按压组件(322)、第二按压组件(323)、内模(324)以及连接架(325)，所述芯模组件(321)设置于所述连接架(325)的下方，所述第一按压组件(322)和第二按压组件(323)套设于所述芯模组件(321)的外侧，所述第一按压组件(322)和第二按压组件(323)按压所述芯模组件(321)外侧的粉料致密，所述内模(324)通过第二驱动组(35)连接于所述连接架(325)的下方，所述连接架(325)可配合约束所述模腔(33)相对所述芯模组件(321)同心；
所述芯模组件(321)包括转杆(3211)和刚性连接于所述转杆(3211)底部的芯模(3212)，所述转杆(3211)自由转动连接于所述连接架(325)上；所述第一按压组件(322)包括套设于所述转杆(3211)上且相对转杆(3211)自由滑动的转台(3221)、设置于该转台(3221)底部的压脚(3222)和顶罩(3223)，该压脚(3222)穿透所述芯模(3212)且相对所述芯模(3212)滑动，所述顶罩(3223)包覆于所述转台(3221)的外侧，所述芯模组件(321)上设置顶动单元(3224)顶动所述压脚(3222)下压，所述第二驱动组(35)可配合抵触所述顶罩(3223)；所述第二按压组件(323)包括套设于所述芯模(3212)上的旋转件(3231)和若干个设置于该旋转件(3231)底部圆周上的压辊(3232)，所述压辊(3232)与所述旋转件(3231)通过弹性复位连接；所述内模(324)的内腔侧壁设置有过粉通道(3241)和可配合抵触所述旋转件(3231)的靠台(3242)；
传动组件(4)，所述传动组件(4)连接所述连接架(325)和所述转台(3221)，且其传动所述转台(3221)旋转；以及
所述粉料添加装置(2)设置有第一出料管(21)和第二出料管(22)，所述第一出料管(21)连通所述模腔(33)内设置，所述第二出料管(22)连通所述过粉通道(3241)。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述转台(3221)与所述芯模(3212)之间设置弹性件(36)连接。
3.根据权利要求2所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述压脚(3222)的外形与所述芯模(3212)的外形相匹配，所述弹性件(36)弹开复位时，该压脚(3222)收缩入所述芯模(3212)并与所述芯模(3212)形成完整的芯模模型。
4.根据权利要求1所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述转台(3221)包括转筒(32211)和同轴套设于所述转筒(32211)外侧的齿环(32212)，所述转筒(32211)相对所述齿环(32212)沿轴向滑动设置，所述转筒(32211)的圆周开设有沿其轴线方向同向设置的凹槽(322111)，所述齿环(32212)的内圈上设置有与所述凹槽(322111)相配的凸块(322121)。
5.根据权利要求4所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述压脚(3222)铰接于所述转筒(32211)的底部，且其沿所述转筒(32211)的圆周等距均布若干个。
6.根据权利要求5所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述顶动单元(3224)包括设置于所述顶罩(3223)上的第一凸起(32241)和设置于所述转筒(32211)上的第二凸起(32242)，所述转筒(32211)旋转时，所述第一凸起(32241)抵触顶动所述第二凸起(32242)，驱使所述压脚(3222)在作回转运动的同时间断性下压按压粉料。
7.根据权利要求1所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述芯模(3212)设置有轨迹凸台(32121)，该轨迹凸台(32121)设置于所述芯模(3212)的顶部，且其凸出所述芯模(3212)的圆周面设置。
8.根据权利要求7所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述旋转件(3231)内腔设置有螺旋轨迹(32311)，该螺旋轨迹(32311)卡合包覆所述轨迹凸台(32121)且其相对所述轨迹凸台(32121)滑动，所述旋转件(3231)相对所述芯模(3212)沿轴向运动的同时作圆周运动。
9.根据权利要求6所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述连接架(325)设置为三爪结构，且其设置有传动架(3251)，所述传动架(3251)上开设有滑槽(32511)。
10.根据权利要求9所述的一种单晶炉用两种粉料结合成型系统，其特征在于，所述传动组件(4)包括第一齿轮(41)、第二齿轮(42)、传动轴(43)以及直齿条(44)，所述第一齿轮(41)和第二齿轮(42)分别设置于所述传动轴(43)的两端，所述第一齿轮(41)与所述齿环(32212)啮合设置，所述传动轴(43)横向穿设于所述滑槽(32511)且其沿所述传动架(3251)的长度方向滑动，所述直齿条(44)固定设置于所述传动架(3251)上，所述第二齿轮(42)与所述直齿条(44)可配合啮合。
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