CN112795981A - 一种单晶炉提拉头质心动平衡机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶炉提拉头质心平衡机构，包括单晶炉提拉头，所述提拉头机构内设有缠绕钨丝绳用的移动滚轮，移动滚轮对面设有位置传感器；质心平衡机构安装在提拉头薄板侧面；质心平衡机构通过电控系统控制；直线导轨模组上设有位置传感器；直线往复运动的滑块上设有可更变配重块，配重块固定在往复运动的滑块上。本发明在单晶炉提拉头上安装质心动平衡机构，对由移动滚轮运动造成的提拉头质心位置偏移进行实时调整，保持单晶炉提拉头质心位置不发生变化，从而提高单晶炉工作时钨丝绳的稳定性，提高生产的单晶的品质。
Description
技术领域
本发明涉及单晶炉技术领域，尤其涉及一种单晶炉提拉头质心动平衡机构。
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。现阶段拉晶行业生产规模不断增大，人工晶体材料不断向大直径、高质量、产业化方向发展，这就要求与之相适应的人工晶体生长设备向大型化发展，具备稳定性好、质量高、自动化程度高、操作使用方便等优点。作为高精度的晶体生长设备，其结构除了要满足必须的强度、刚度、稳定性，还要确保在拉制单晶过程中结构所产生的振动不能影响到单晶的生长质量。而单晶炉提拉头质心的偏心对单晶的摆动幅度具有一定的影响，所以需要减小单晶炉提拉头质心的偏心单晶的摆动幅度最小。
在单晶炉工作时，提拉头提升钨丝绳，提拉头机构中的移动滚轮需同时以一定速率进行运动以保持钨丝绳牵引点保持位置不变，这就造成提拉头总体质心位置发生变化，使钨丝绳与产生的单晶稳定性差，严重影响产品质量。
发明内容
为了保持单晶炉提拉头质心位置不发生变化，从而提高单晶炉工作时钨丝绳的稳定性，，本发明提供了一种单晶炉提拉头质心动平衡机构。
一种单晶炉提拉头质心动平衡机构，包括单晶炉提拉头，所述提拉头机构内设有缠绕钨丝绳用的移动滚轮，所述移动滚轮对面设有位置传感器；质心平衡机构安装在提拉头薄板侧面；质心动平衡机构通过电控系统控制，包括电机及直线导轨滑台模组，电机安装在直线导轨模组上，并通过联轴器带动直线导轨模组上的滑块进行直线往复运动；直线导轨模组上设有位置传感器；直线往复运动的滑块上设有可更变配重块，配重块固定在往复运动的滑块上。
对于改进型单晶炉，单晶炉炉室高度大幅增加，提拉头质心偏心距的大小对此单晶炉整体晃动影响非常大。单晶炉工作时由于滚轮在提拉头上水平移动导致提拉头质心位置发生明显变化，提拉头质心位置的偏心是导致提拉头所连钨丝绳产生晃动的主要原因。对于普通小型单晶炉设备，由于较矮的炉室，提拉头质心偏心并不能对单晶炉整体以及钨丝绳产生过大晃动。随着单晶炉等单晶生产设备的大规模化，为保证生产的单晶的质量，必须要考虑提拉头质心偏心对单晶炉生产的影响。单晶炉提拉头质心动平衡机构借助两处位置传感器与电控系统实时调整配重滑块位置，通过单晶炉提拉头质心动平衡机构，可时刻保证单晶炉提拉头质心位置不会因为工作时内部滚轮移动而发生变化。
滑块下端面设有螺纹孔用于连接固定配重块，配重块与直线导轨模组上的滑块为可拆卸组合，通过螺纹螺母连接配合。可针对提拉头中不同重量的移动滚轮组合适当重量的配重块，以保证直线导轨滑台模组的行程足够。
在提拉头机构内部设有位置传感器以获得单晶炉工作时移动滚轮直线运动距离，在质心平衡机构上同样设有位置传感器，通过控制系统以控制滑块运动距离。
设提拉头中移动滚轮质量为m，移动滑块与组合配重块总质量为n，通过位置传感器获得移动滚轮直线移动距离为x，则控制系统通过位置传感器控制滑块沿滚轮移动相反方向移动距离为y＝(m/n)·x。
整体机构在单晶炉工作时，实时动态调整提拉头由绕钨丝绳滚轮移动而引起的质心变化，通过两处位置传感器与控制系统准确快速的调整滑块位置以保证提拉头整体质心位置不发生变化。
人工晶体是太阳能光伏发电产业和半导体行业发展所需的核心原材料，单晶炉是制造人工晶体的专用设备。提拉单晶所需的钨丝绳的稳定性对生产的晶体的质量有至关重要的作用，保持提拉头质心维持在中心位置可大幅度提升钨丝绳的稳定性。通过大量计算表明，提拉头质心的偏心距与钨丝绳下端最大位移摆动呈正线性相关。通过单晶炉提拉头质心动平衡机构有效保持提拉头质心在提拉头旋转轴线上，大幅降低钨丝绳的晃动量，生产得到的晶体质量更高。对由移动滚轮运动造成的提拉头质心位置偏移进行实时调整，从而提高单晶炉工作时钨丝绳的稳定性，提高生产的单晶的品质。
附图说明
图1为单晶炉提拉头质心动平衡机构装配正视图。
图2为质心动平衡机构中传动机构的正视图。
图3为单晶炉提拉头内部部分剖面正视图。
图中：1、提拉头机构，2、质心动平衡机构的传动结构，3、传动结构底座，4、配重块，5、滑块，6、直线导轨，7、位置传感器I,8、联轴器，9、电机，10、移动滚轮，11、位置传感器II。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，包括提拉头机构1和质心动平衡机构2；质心动平衡机构2安装在提拉头薄板侧面，提拉头机构1内装有缠绕钨丝绳用的移动滚轮
如图2所示，质心动平衡机构2通过电控系统控制，包括电机9、联轴器8、位置传感器7和直线导轨滑台模组6，直线导轨滑台模组包括传动结构底座3、滑块5和直线导轨6。电机3安装在传动结构底座3上一端，通过联轴器8带动直线导轨6上的滑块5进行直线往复运动，滑块5可组合不同配重块4，通过螺纹螺母连接。传动机构底座3设有位置传感器7用于观测控制滑块运动距离。位置传感器共有两个，分别为位置传感器I7和位置传感器II11，位置传感器I7用于观测控制滑块运动距离，位置传感器II设在提拉头机构内，用于观测并反馈移动滚轮运动距离。
在提拉头机构内部设有位置传感器II11以获得单晶炉工作时移动滚轮直线运动距离x，在质心平衡机构2上同样设有位置传感器I7，通过控制系统以控制滑块5运动距离y。设提拉头中移动滚轮10质量为m，移动滑块5与组合配重块4总质量为n，每当2-位置传感器11观测到移动滚轮10运动距离x时，则控制系统通过1-位置传感器7控制滑块5沿滚轮移动相反方向移动距离为y＝(m/n)·x。
配重块与直线导轨模组上的滑块为可拆卸组合，通过螺纹螺母连接配合。可针对提拉头中不同重量的移动滚轮组合适当重量的配重块，以保证直线导轨滑台模组的行程足够。
本发明的工作过程为：单晶炉提拉头工作时，提拉头提升钨丝绳，提拉头机构中的移动滚轮同时以一定速率进行运动以保持钨丝绳牵引点保持位置不变，2-位置传感器11观测移动滚轮运动距离并反馈给控制系统，电控系统启动质心动平衡机构2，经过电机9带动联轴器8旋转，带动滑块5和配重块4向移动滚轮10直线运动的相反方向运动，运动距离由控制系统和1-位置传感器7计算并控制。使提拉头机构1的质心位置保持初始位置。
Claims (4)
1.一种单晶炉提拉头质心动平衡机构，包括单晶炉提拉头，所述单晶炉提拉头内设有缠绕钨丝绳用的移动滚轮，所述移动滚轮对面设有位置传感器；质心平衡机构安装在提拉头薄板侧面；质心平衡机构通过电控系统控制，包括电机及直线导轨滑台模组，电机安装在直线导轨模组上，并通过联轴器带动直线导轨模组上的滑块进行直线往复运动；直线导轨模组上设有位置传感器；直线往复运动的滑块上设有配重块，配重块固定在往复运动的滑块上。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉提拉头质心动平衡机构，其特征在于，滑块的下端面设有螺纹孔用于连接固定配重块，配重块与直线导轨模组上的滑块为可拆卸组合，通过螺纹螺母连接配合。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉提拉头质心动平衡机构，其特征在于，在提拉头机构内部设有位置传感器以获得单晶炉工作时移动滚轮直线运动距离，在质心平衡机构上同样设有位置传感器，通过控制系统以控制滑块运动距离。
设提拉头中移动滚轮质量为m，移动滑块与组合配重块总质量为n，通过位置传感器获得移动滚轮直线移动距离为x，则控制系统通过位置传感器控制滑块沿滚轮移动相反方向移动距离为y＝(m/n)·x。
4.根据权利要求1所述的一种单晶炉提拉头质心动平衡机构，其特征在于，整体机构在单晶炉工作时，实时动态调整提拉头由绕钨丝绳滚轮移动而引起的质心变化，通过提拉头机构内部和直线导轨模组上两处位置传感器与控制系统准确快速的调整滑块位置以保证提拉头整体质心位置不发生变化。
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