CN113305980A - 一种石英坩埚自动上料成型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英坩埚自动上料成型系统，包括基座、固定架、位于基座上方的筛选上料机构以及位于固定架下端的喷洒成型机构，所述筛选上料机构包括振动组件、筛选组件和上料组件，石英砂原料将通过筛选组件中的投放漏斗倒入到第二振动板上，通过振动组件对其进行多方位的振动筛选，将不符合要求的石英砂筛选出，并利用上料组件将符合要求的石英砂输送到喷洒成型机构中，并利用喷洒组件，将石英砂通过L型喷洒管上的喷头，将石英砂一层层均匀喷洒到成型模具内壁表面，配合旋转组件带动成型模具转动，自动对石英砂进行刮平成型处理，减少了人工刮平操作导致厚度不一致，从而降低了石英坩埚成品的质量。

Description

一种石英坩埚自动上料成型系统

技术领域

本发明涉及石英坩埚成型加工技术领域，具体为一种石英坩埚自动上料成型系统。

背景技术

通过电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅，发展大规模集成电路必不可少的基础材料，石英坩埚在生产过程中，通常直接将石英砂倒入成型模具中，通过离心作用和人工对石英砂进行刮平成型处理，再通过通入电极起弧，对石英坩埚进行熔制，经过冷却处理后将得到石英坩埚的毛坯，此过程中对石英砂原料的手动刮平操作，具有极大的不可控性，将导致石英砂在成型模具中分布不均匀，同时仅通过手动刮平操作，将导致附着的石英砂之间存在较大的空隙，从而导致石英坩埚在熔制过程中产生大量气泡，造成石英坩埚在使用过程中，所产生的气泡将膨胀破裂，从而使半导体单晶化的成功率降低，进而使石英坩埚的利用率大大降低。

发明内容

本发明提供了一种石英坩埚自动上料成型系统，能够保持所加入的石英砂原料颗粒均匀，并能使石英砂原料在成型模具中分布均匀，有效提高料层的紧密性，提高了熔制时石英坩埚的品质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石英坩埚自动上料成型系统，包括基座、固定架、位于基座上方的筛选上料机构以及位于固定架下端的喷洒成型机构；

筛选上料机构，包括振动组件、筛选组件和上料组件，所述振动组件包括第一电机、第一传动轴、圆形转盘和传动杆，所述第一转轴一端与所述第一电机相连，所述圆形转盘位于所述第一转轴另一端，所述圆形转盘表面偏心位置设有一连接球，所述传动杆尾端设有连接套筒，所述连接套筒一端与所述连接球相连，所述连接套筒另一端设有第一连接环，所述传动杆位于所述基座两侧，所述传动杆尾端设有两个固定板，所述固定板尾端固定在所述基座两侧表面，且位于第一传动轴两侧，所述传动杆插在所述固定板内，所述传动杆在所述固定板内平滑转动和平滑移动，所述第一连接环与所述传动杆尾端铰接，所述传动杆与所述套筒同时产生振动；

所述筛选组件包括投放漏斗、第一振动板和第二振动板，所述投放漏斗两侧设有固定条，所述固定条顶端与所述投放漏斗侧壁相连，另一端与所述基座前端侧壁相连，所述第一振动板与第二振动板位于所述基座内部，且所述第一振动板位于所述第二振动板下方，所述第一振动板与所述基座内部表面设有若干第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述基座表面相连，另一端与所述第一振动板下表面相连，所述第二振动板与所述第一振动板之间设有若干第二弹簧，所述第二弹簧一端与所述第一振动板上表面相连，另一端与所述第二振动板下表面相连，所述第二振动板两侧设有第二连接环，所述第二连接环分别与所述传动杆铰接，所述第二振动板与所述传动杆同时振动，所述投放漏斗下端出口位于所述第二振动板上方，原料直接掉落在所述第二振动板表面，进行筛选，所述上料组件位于所述基座一侧，所述上料组件将筛选后的原料输送到喷洒成型机构中；

喷洒成型机构，包括喷洒组件和旋转组件，所述喷洒组件包括空气压缩机，加压腔、L型喷洒管和成型模具，所述空气压缩机固定在所述固定架顶端中心位置，所述加压腔位于所述空气压缩机下方，所述加压腔一侧连接有上料结构，所述成型模具位于所述加压腔下端，所述L型喷洒管位于所述成型模具内部，且所述L型喷洒管形状与成型模具内壁轮廓形状相同，所述L型喷洒管与所述加压腔之间设有一传送管，所述传送管一端与所述加压腔相连，另一端与所述L型喷洒管相连，所述旋转组件位于所述成型模底部，所述旋转组件将带动所述成型模具旋转，所述加压腔内的原料将从所述L型喷洒管喷出，随成型模具旋转均匀喷洒在所述成型模具内壁表面。

优选的，所述连接套筒内部设有球形卡套块，所述连接球卡套在所述球形卡套块内部，所述连接球在所述球形卡套块内部自由转动。

优选的，所述第二振动板表面设有用于筛选不同体积大小的过滤孔，所述第二振动板尾端设有一用于输送出不符合要求原料的倾斜出口。

优选的，所述上料组件包括集料箱、第二电机、第一旋转轴、传料筒和螺旋叶片，所述集料箱位于所述基座一端，且所述集料箱开口处于第一振动板尾端相贴合，所述传料筒位于所述集料箱下端，所述第一旋转轴位于所述传料筒内部，所述第一旋转轴两端与所述传料筒两端铰接，所述第一旋转轴在传料筒内平滑转动，所述第一旋转轴一端设有第一锥齿轮，所述第二电机位于所述集料箱下方，所述第二电机一端设有第二传动轴，所述第二传动轴一端设有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述一锥齿轮啮合，所述传料筒另一端设有一输出口，所述输出口与所述加压腔贯通相连，所述螺旋叶片位于所述传料筒内部，所述螺旋叶片固定在所述第一旋转轴轴身上，且所述第一旋转轴带动所述螺旋叶片转动，所述螺旋叶片与所述传料筒内壁始终贴合。

优选的，所述旋转组件包括支撑台、旋转盘、第二旋转轴和第三电机，所述旋转盘位于所述支撑台上方，所述旋转盘上表面与所述成型模具相连，所述旋转盘带动所述成型模具旋转，所述第二旋转轴位于所述支撑台中心位置，且所述第二旋转轴一端与所述旋转盘下表面相连，所述第二旋转轴另一端设有第三锥齿轮，所述第二电机位于所述支撑台下方，所述第二电机一端设有第三传动轴，所述第三传动轴一端设有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮与所述第三锥齿轮啮合。

优选的，所述成型模具上端设有一盖板，所述传送管穿过所述盖板中心位置，且所述盖板表面设有一减压透气孔。

优选的，所述L型喷洒管内部设有第一通道，所述第一通道与所述加压腔通过传送管相连通，所述L型喷洒管表面设有若干喷头，所述喷头与所述成型模具内壁之间存有间隙。

优选的，所述喷头一侧设有一伸缩刮板，所述伸缩刮板与所述成型模具内壁之间存有间隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明中，筛选机构，包括了振动组件、筛选组件和上料组件，所述振动组件中的连接套筒一端与所述连接球铰接，另一端通过第一连接环固定在传动杆上，所述连接球在圆形转盘上偏心转动，带动连接套筒上下左右移动，从而使传动杆也多方向运动，并使与传动杆相连的第二振动板产生振动效果，从而实现对体积大小不一的石英砂自动进行振动分离操作，符合要求的石英砂将掉落到下方的第一振动板，并跟随上料组件中的螺旋叶片输送到喷洒成型机构中，可以分离出来体积大小均匀的石英砂原料。

2、本发明中，喷洒成型机构包括喷洒组件和旋转组件，通过对筛选出来的石英砂原料进行加压处理，可以使石英砂通过L型喷洒管上的喷头均匀的喷洒到成型模具的内壁上，并配合成型模具下放的旋转组件，使成型模具匀速转动，可以使石英砂一层层均匀的喷洒，利用旋转喷洒附着，可以使石英砂更好的附着在成型模具中，并且石英砂相互间更紧密，降低了颗粒与颗粒间的空隙，降低了气泡的出现概率，可以提高石英坩埚成型后的品质和质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明上料成型系统的结构示意图；

图2是本发明上料成型系统的正视剖面图；

图3是本发明筛选上料机构一视角的结构示意图；

图4是本发明图3中A处放大的结构示意图；

图5是本发明连接套筒的内部剖视图；

图6是本发明振动组件的正视剖面图；

图7是本发明上料组件一视角的结构示意图；

图8是本发明喷洒组件一视角的结构示意图；

图9是本发明旋转组件一视角的结构示意图；

图中标号：1、基座；2、固定架；3、筛选上料机构；4、振动组件；401、第一电机；402、第一传动轴；403、圆形转盘；404、传动杆；405、连接球；406、连接套筒；407、第一连接环；408、球形卡套块；409、固定板；5、筛选组件；501、投放漏斗；502、第一振动板；503、第二振动板；504、固定条；505、过滤孔；506、倾斜出口；507、第一弹簧；508、第二弹簧；509、第二连接环；6、上料组件；601、集料箱；602、第二电机；603、第一旋转轴；604、传料筒；605、螺旋叶片；606、第一锥齿轮；607、第二传动轴；608、第二锥齿轮；609、输出口；7、喷洒成型机构；8、喷洒组件；801、空气压缩机；802、加压腔；803、L型喷洒管；804、成型模具；805、盖板；806、传送管；807、减压透气孔；808、第一通道；809、喷头；810、伸缩刮板；9、旋转组件；901、支撑台；902、旋转盘；903、第二旋转轴；904、第三电机；905、第三锥齿轮；906、第三传动轴；907、第四锥齿轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-2所示，一种石英坩埚自动上料成型系统，包括基座1、固定架2、位于基座1上方的筛选上料机构3以及位于固定架2下端的喷洒成型机构7；

如图3-7所示，筛选上料机构3，包括振动组件4、筛选组件5和上料组件6，所述振动组件4包括第一电机401、第一传动轴402、圆形转盘403和传动杆404，所述第一转轴一端与所述第一电机401相连，所述圆形转盘403位于所述第一转轴另一端，所述圆形转盘403表面偏心位置设有一连接球405，所述传动杆404尾端设有连接套筒406，所述连接套筒406一端与所述连接球405相连，所述连接套筒406另一端设有第一连接环407，所述连接套筒406内部设有球形卡套块408，所述连接球405卡套在所述球形卡套块408内部，所述连接球405在所述球形卡套块408内部自由转动，所述传动杆404位于所述基座1两侧，所述传动杆404尾端设有两个固定板409，所述固定板409尾端固定在所述基座1两侧表面，且位于第一传动轴402两侧，所述传动杆404插在所述固定板409内，所述传动杆404在所述固定板409内平滑转动和平滑移动，所述第一连接环407与所述传动杆404尾端铰接，所述传动杆404与所述套筒同时产生振动；

其中，所述筛选组件5包括投放漏斗501、第一振动板502和第二振动板503，所述投放漏斗501两侧设有固定条504，所述固定条504顶端与所述投放漏斗501侧壁相连，另一端与所述基座1前端侧壁相连，所述第一振动板502与第二振动板503位于所述基座1内部，且所述第一振动板502位于所述第二振动板503下方，所述第二振动板503表面设有用于筛选不同体积大小的过滤孔505，所述第二振动板503尾端设有一用于输送出不符合要求原料的倾斜出口506，所述第一振动板502与所述基座1内部表面设有若干第一弹簧507，所述第一弹簧507一端与所述基座1表面相连，另一端与所述第一振动板502下表面相连，所述第二振动板503与所述第一振动板502之间设有若干第二弹簧508，所述第二弹簧508一端与所述第一振动板502上表面相连，另一端与所述第二振动板503下表面相连，所述第二振动板503两侧设有第二连接环509，所述第二连接环509分别与所述传动杆404铰接，所述第二振动板503与所述传动杆404同时振动，所述投放漏斗501下端出口位于所述第二振动板503上方，原料直接掉落在所述第二振动板503表面，进行筛选，所述上料组件6位于所述基座1一侧，所述上料组件6将筛选后的原料输送到喷洒成型机构7中；

其中，所述上料组件6包括集料箱601、第二电机602、第一旋转轴603、传料筒604和螺旋叶片605，所述集料箱601位于所述基座1一端，且所述集料箱601开口处于第一振动板502尾端相贴合，所述传料筒604位于所述集料箱601下端，所述第一旋转轴603位于所述传料筒604内部，所述第一旋转轴603两端与所述传料筒604两端铰接，所述第一旋转轴603在传料筒604内平滑转动，所述第一旋转轴603一端设有第一锥齿轮606，所述第二电机602位于所述集料箱601下方，所述第二电机602一端设有第二传动轴607，所述第二传动轴607一端设有第二锥齿轮608，所述第二锥齿轮608与所述一锥齿轮啮合，所述传料筒604另一端设有一输出口609，所述输出口609与所述加压腔802贯通相连，所述螺旋叶片605位于所述传料筒604内部，所述螺旋叶片605固定在所述第一旋转轴603轴身上，且所述第一旋转轴603带动所述螺旋叶片605转动，所述螺旋叶片605与所述传料筒604内壁始终贴合。

使用时，将体积大小不一的石英砂从投放漏斗501处倒入，石英砂将从投放漏斗501口下端落到第二振动板503上，此时第一电机401带动圆形转盘403转动，使通过连接球405相连的传动杆404在固定在基座1侧壁的传动杆404前后移动和来回转动，第一振动板502在传动杆404的作用下，做相同运动，此时石英砂在第一振动板502的振动下不断下移，并且当经过过滤孔505时，符合要求的石英砂将穿过过滤孔505落到第一振动板502上，不符合要求的石英砂将沿着倾斜出口506导出进行再次加工，第一振动板502上的石英砂随着振动作用，体积大小均匀的石英砂将落入第一振动板502出口处的集料箱601中，并在转动的螺旋叶片605的带动下，将沿着传料筒604向成型机构输送，将从输出口609进入加压腔802内，完成对石英砂的筛选上料。

如图2、8和9所示，喷洒成型机构7，包括喷洒组件8和旋转组件9，所述喷洒组件8包括空气压缩机801，加压腔802、L型喷洒管803和成型模具804，所述空气压缩机801固定在所述固定架2顶端中心位置，所述加压腔802位于所述空气压缩机801下方，所述加压腔802一侧连接有上料结构，所述成型模具804位于所述加压腔802下端，所述成型模具804上端设有一盖板805，且所述盖板805表面设有一减压透气孔807，可用于保持车型模具内外气压平衡，所述L型喷洒管803位于所述成型模具804内部，且所述L型喷洒管803形状与成型模具804内壁轮廓形状相同，所述L型喷洒管803内部设有第一通道808，所述第一通道808与所述加压腔802通过传送管806相连通，所述L型喷洒管803表面设有若干喷头809，所述喷头809与所述成型模具804内壁之间存有间隙，所述喷头809一侧设有一伸缩刮板810，所述伸缩刮板810与所述成型模具804内壁之间存有间隙，所述L型喷洒管803与所述加压腔802之间设有一传送管806，所述传送管806穿过所述盖板805中心位置，所述传送管806一端与所述加压腔802相连，另一端与所述L型喷洒管803相连，所述旋转组件9位于所述成型模底部，所述旋转组件9将带动所述成型模具804旋转，所述加压腔802内的原料将从所述L型喷洒管803喷出，随成型模具804旋转均匀喷洒在所述成型模具804内壁表面；

其中，所述旋转组件9包括支撑台901、旋转盘902、第二旋转轴903和第三电机904，所述旋转盘902位于所述支撑台901上方，所述旋转盘902上表面与所述成型模具804相连，所述旋转盘902带动所述成型模具804旋转，所述第二旋转轴903位于所述支撑台901中心位置，且所述第二旋转轴903一端与所述旋转盘902下表面相连，所述第二旋转轴903另一端设有第三锥齿轮905，所述第二电机602位于所述支撑台901下方，所述第二电机602一端设有第三传动轴906，所述第三传动轴906一端设有第四锥齿轮907，所述第四锥齿轮907与所述第三锥齿轮905啮合。

使用时，被筛选过的石英砂在筛选上料机构3的处理后，打开成型模具804下端的第三电机904，第三电机904将通过第三锥齿轮905与第四锥齿轮907啮合传动，从而带动旋转盘902转动，此时成型模具804将随着旋转盘902匀速转动，同时打开固定架2上的空气压缩机801，对筛选后的石英砂进行加压处理，空气压缩机801将输送加压空气到加压腔802内，加压腔802内的石英砂将沿着传送管806进入到L型喷洒管803内的第一通道808内，并由L型管道外壁的喷头809喷出，此时喷出的石英砂将均匀的喷洒在匀速旋转的成型模具804内壁上，旋转过程中，附着在成型模具804内壁表面的石英砂逐渐成型，此过程中配合使用喷头809一侧的伸缩刮板810，可将附着在成型模具804内壁的石英砂进行刮平加固，此时给成型模具804通入电极，通过电弧加热对石英砂进行熔融处理，完成石英坩埚的成型。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：包括基座、固定架、位于基座上方的筛选上料机构以及位于固定架下端的喷洒成型机构；

筛选上料机构，包括振动组件、筛选组件和上料组件，所述振动组件包括第一电机、第一传动轴、圆形转盘和传动杆，所述第一转轴一端与所述第一电机相连，所述圆形转盘位于所述第一转轴另一端，所述圆形转盘表面偏心位置设有一连接球，所述传动杆尾端设有连接套筒，所述连接套筒一端与所述连接球相连，所述连接套筒另一端设有第一连接环，所述传动杆位于所述基座两侧，所述传动杆尾端设有两个固定板，所述固定板尾端固定在所述基座两侧表面，且位于第一传动轴两侧，所述传动杆插在所述固定板内，所述传动杆在所述固定板内平滑转动和平滑移动，所述第一连接环与所述传动杆尾端铰接，所述传动杆与所述套筒同时产生振动；

所述筛选组件包括投放漏斗、第一振动板和第二振动板，所述投放漏斗两侧设有固定条，所述固定条顶端与所述投放漏斗侧壁相连，另一端与所述基座前端侧壁相连，所述第一振动板与第二振动板位于所述基座内部，且所述第一振动板位于所述第二振动板下方，所述第一振动板与所述基座内部表面设有若干第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述基座表面相连，另一端与所述第一振动板下表面相连，所述第二振动板与所述第一振动板之间设有若干第二弹簧，所述第二弹簧一端与所述第一振动板上表面相连，另一端与所述第二振动板下表面相连，所述第二振动板两侧设有第二连接环，所述第二连接环分别与所述传动杆铰接，所述第二振动板与所述传动杆同时振动，所述投放漏斗下端出口位于所述第二振动板上方，原料直接掉落在所述第二振动板表面，进行筛选，所述上料组件位于所述基座一侧，所述上料组件将筛选后的原料输送到喷洒成型机构中；

喷洒成型机构，包括喷洒组件和旋转组件，所述喷洒组件包括空气压缩机，加压腔、L型喷洒管和成型模具，所述空气压缩机固定在所述固定架顶端中心位置，所述加压腔位于所述空气压缩机下方，所述加压腔一侧连接有上料结构，所述成型模具位于所述加压腔下端，所述L型喷洒管位于所述成型模具内部，且所述L型喷洒管形状与成型模具内壁轮廓形状相同，所述L型喷洒管与所述加压腔之间设有一传送管，所述传送管一端与所述加压腔相连，另一端与所述L型喷洒管相连，所述旋转组件位于所述成型模底部，所述旋转组件将带动所述成型模具旋转，所述加压腔内的原料将从所述L型喷洒管喷出，随成型模具旋转均匀喷洒在所述成型模具内壁表面。

2.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述连接套筒内部设有球形卡套块，所述连接球卡套在所述球形卡套块内部，所述连接球在所述球形卡套块内部自由转动。

3.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述第二振动板表面设有用于筛选不同体积大小的过滤孔，所述第二振动板尾端设有一用于输送出不符合要求原料的倾斜出口。

4.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述上料组件包括集料箱、第二电机、第一旋转轴、传料筒和螺旋叶片，所述集料箱位于所述基座一端，且所述集料箱开口处于第一振动板尾端相贴合，所述传料筒位于所述集料箱下端，所述第一旋转轴位于所述传料筒内部，所述第一旋转轴两端与所述传料筒两端铰接，所述第一旋转轴在传料筒内平滑转动，所述第一旋转轴一端设有第一锥齿轮，所述第二电机位于所述集料箱下方，所述第二电机一端设有第二传动轴，所述第二传动轴一端设有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述一锥齿轮啮合，所述传料筒另一端设有一输出口，所述输出口与所述加压腔贯通相连，所述螺旋叶片位于所述传料筒内部，所述螺旋叶片固定在所述第一旋转轴轴身上，且所述第一旋转轴带动所述螺旋叶片转动，所述螺旋叶片与所述传料筒内壁始终贴合。

5.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述旋转组件包括支撑台、旋转盘、第二旋转轴和第三电机，所述旋转盘位于所述支撑台上方，所述旋转盘上表面与所述成型模具相连，所述旋转盘带动所述成型模具旋转，所述第二旋转轴位于所述支撑台中心位置，且所述第二旋转轴一端与所述旋转盘下表面相连，所述第二旋转轴另一端设有第三锥齿轮，所述第二电机位于所述支撑台下方，所述第二电机一端设有第三传动轴，所述第三传动轴一端设有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮与所述第三锥齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述成型模具上端设有一盖板，所述传送管穿过所述盖板中心位置，且所述盖板表面设有一减压透气孔。

7.根据权利要求1所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述L型喷洒管内部设有第一通道，所述第一通道与所述加压腔通过传送管相连通，所述L型喷洒管表面设有若干喷头，所述喷头与所述成型模具内壁之间存有间隙。

8.根据权利要求7所述的一种石英坩埚自动上料成型系统，其特征在于：所述喷头一侧设有一伸缩刮板，所述伸缩刮板与所述成型模具内壁之间存有间隙。

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