CN113620574B - 一种石英管校直装置及校直方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英管校直装置及校直方法，包括：夹持机构，用于装夹石英管一端并使其沿轴线转动；托举机构，所述托举机构设置在石英管远离夹持机构的一端，用于托举石英管并保证石英管沿轴向延伸；校直机构，所述校直机构滑动设置在夹持机构和托举机构之间，所述校直机构上设有供石英管通过的第一校直孔。本发明保证石英管沿直线延伸；对石英管进行有效校直；监测校直孔内两端压力控制校直速度，避免损坏产品的同时保证校直的高效；适配不同管径和长度的石英管；操作简单，校直效果稳定。

Description

一种石英管校直装置及校直方法

技术领域

本发明涉及石英加工技术领域，尤其涉及一种石英管校直装置及校直方法。

背景技术

随着IC行业的高速发展，半导体设备制造行业随之日渐成熟，石英玻璃产品作为半导体设备中的重要组成产品，需求也与日俱增。因石英玻璃具有高硬度、高纯度、热膨胀系数低和电绝缘等一系列特性，故其加工工艺要求十分严苛。其中石英管、棒类产品通常需要进行精烧校直，现有技术通常为将石英产品两端分别装夹在卡盘上进行旋转，通过人眼观察弯曲度异常的位置进行精烧软化，并提供矫正力进行校直，由于绝大多数校直操作为传统的人工操作，精烧合格率和效率普遍偏低，且对作业人员的技能水平要求较高，校直所需时间长，石英管精烧校直易变形，校直效率低，从而造成生产成本高且质量不稳定。

例如，一种在中国专利文献上公开的“石英棒材延伸校直装置及其延伸校直方法”，其公开号CN113024094A，包括卡盘组件和校直组件。所述卡盘组件用于夹装和延伸石英棒材。所述校直组件包括校直件、张力传感器和驱动件。所述校直件用于对石英棒材上弓曲度异常的部位进行校直。所述张力传感器设置于所述校直件上并用于采集石英棒材在校直过程中的张力值。所述驱动件与所述校直件相连，所述驱动件用于在延伸过程中驱动所述校直件朝向石英棒材上弓曲度异常的部位移动，直至所述张力传感器采集的张力值落入预设张力值的范围内且维持稳定。本申请还提供应用上述延伸校直装置的延伸校直方法。其不足之处是，由于石英棒材两端均被卡盘组件夹紧，另一端通过卡盘对软化后的石英棒材进行拉伸，石英棒材会逐渐变细，造成石英产品的变形，不适用于在保证管径不变的前提下进行的校直。

发明内容

本发明是为了克服现有技术校直时间长，效率低，质量不稳定的问题，提供一种石英管校直装置及校直方法，操作简单，校直效率高，校直效果稳定。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石英管校直装置，包括：

夹持机构，用于装夹石英管一端并使其沿轴线转动；

托举机构，所述托举机构设置在石英管远离夹持机构的一端，用于托举石英管并保证石英管沿轴向延伸；

校直机构，所述校直机构滑动设置在夹持机构和托举机构之间，所述校直机构上设有供石英管通过的第一校直孔。

本发明的特点在于在石英管一端设置夹持机构固定夹持并带动石英管转动，以保证石英管沿周向均能得到均匀的精烧软化，精烧用的热源无需沿周向绕石英管转动；设置托举机构托举支撑石英管的另一端，保证石英管两端的轴线重合，并且由于石英管软化校直后长度有一定的延伸，托举机构在石英管校直时起到导向作用，保证延伸后的石英管仍沿直线延伸；校直机构上设有第一校直孔，第一校直孔轴线与石英管两端轴线重合，第一校直孔孔径略大于石英管管径，保证石英管在校直前能够穿过第一校直孔，对石英管精烧软化后，校直机构在石英管两端之间进行往返运动，带动第一校直孔沿直线运动，第一校直孔内壁在移动过程中向石英管弯曲部分施加矫正力进行校直。

作为优选，所述托举机构包括导向机构和滑动设置在导向机构上的托举安装架，所述托举安装架上转动设有两个轴线间距可调的滚轮，两个滚轮的轴线平行设置，滚轮的曲面之间形成供石英管延伸通过的空间。

滚轮的圆周曲面用于与石英管外壁贴合，滚轮曲面之间的距离应设置为既足够宽，使石英管在延伸时不被两侧滚轮夹紧，能够通过滚轮之间的空间；又不过宽以保证石英管延伸时不产生波动，能沿直线延伸。滚轮可设置呈上下排列，底部滚轮轴心固定在托举安装架上，顶部滚轮可上下调节，此时底部滚轮还能够起到支撑作用，滚轮优选由石磨制成。

作为优选，所述托举机构还包括丝杆传动机构，所述托举安装架与丝杆传动机构连接。

通过丝杆传动机构精确调节托举机构石英管长度方向的位置，以适用于不同长度石英管的校直。

作为优选，所述托举安装架上设有供石英管通过的第二校直孔。

通过设置第二校直孔进一步保证石英管在托举机构上沿直线延伸。

作为优选，还包括圆形的第二校直件，所述第二校直孔同轴设于第二校直件中，所述托举安装架上设有若干校直安装板，校直安装板之间可拆卸连接并形成用于夹紧第二校直件的空间。

第二校直件可拆卸安装在校直安装板上，通过更换不同孔径的第二校直件适用于不同直径的石英管，校直安装板上可设有V型槽用于限位圆形的第二校直件，第二校直件优选使用石墨材质，避免对石英产品造成损坏。

作为优选，所述第一校直孔两端的内壁上设有压力传感器。

通过对第一校直孔内壁不同位置压力的监测，能够帮助自动获取石英管弯曲程度以及校直机构目前的移动方向，方便对校直机构的自动控制。例如校直机构向右侧移动时，第一校直孔内壁右端首先接触石英管，当石英管弯曲度较大时，内壁右端所受压力较大，而左端由于经过第一校直孔校直，弯曲度下降，压力较小。多次移动校直后，两端压力趋于一致。

一种石英管校直方法，包括如下步骤：

a.将石英管一端装夹在夹持机构上，另一端穿过第一校直孔后设置在托举机构上；

b.控制夹持机构带动石英管转动，精烧石英管使其软化后，控制校直机构沿石英管长度方向往返运动，所述第一校直孔内壁作用于石英管外壁进行校直。

该方法操作简单，校直高效。

作为优选，所述步骤a中石英管另一端穿过第一校直孔后还穿过第二校直孔，根据石英管直径更换不同孔径的校直机构和第二校直件，并调节滚轮之间的距离，以保证石英管能够沿长度方向在滚轮之间延伸。

保证石英管直线延伸且扩大石英管适用范围。

作为优选，当第一校直孔两端内壁所受压力一致时，校直完成。

通过控制器监控两端内壁压力，当两端压力差距小于一定值，且变化趋于平稳，表示第一校直孔内壁两端对石英管作用力趋于一致，石英管弯曲度降低且不再变化。

作为优选，所述步骤b中在校直机构移动过程中，校直机构的移动速度与其对应移动方向一端的压力呈负相关。

移动方向一端的内壁压力越大，石英管弯曲度越高，降低校直机构移动速度，保证矫正力的平稳施加，避免速度过快，冲量过大导致石英管形变过大，当压力较小即弯曲度较小时，通过加快校直机构移动速度保证校直效率。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过设置滚轮支撑石英管的同时起到导向作用，保证石英管沿直线延伸；（2）通过设置往返移动的第一校直孔对石英管进行有效校直；（3）通过监测校直孔内两端压力控制校直速度，避免损坏产品的同时保证校直的高效；（4）通过调节滚轮间距以及不同校直孔径适配不同管径的石英管，通过调节托举机构水平位置适配不同长度的石英管；（5）操作简单，校直效果稳定。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明托举机构的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，一种石英管校直装置，包括：

工作台5，工作台5底部设有高度调节脚，工作台5上沿长度方向设有两条水平的导向柱41；

夹持机构1，设置在工作台5一端，用于装夹石英管一端并使其沿轴线转动，夹持机构1包括三爪卡盘11、主轴箱12和第一电机13，第一电机13驱动主轴箱12中的主轴转动，从而带动三爪卡盘11转动，卡盘的卡爪为石墨制成；

托举机构2，托举机构2滑动设置在导向柱41上，且设置在石英管远离夹持机构1的一端，用于托举石英管并保证石英管沿轴向延伸，托举机构2包括丝杆传动机构和滑动设置在导向柱41的托举安装架21，丝杆4与导向柱41平行设置，且设置在两条导向柱41之间，第二电机42通过皮带驱动丝杆4转动，丝杆4通过转动带动托举安装架21沿导向柱41移动；如图2所示，托举安装架21上转动设有两个石墨制成的滚轮，两个滚轮上下排列，两个滚轮的轴线平行设置，底部的滚轮为基准滚轮24，顶部的滚轮为随动滚轮25，通过转动设置在托举安装架21顶部的调节手轮27调节随动滚轮25的高度，从而调节两个滚轮曲面之间的距离，两个滚轮周向曲面之间形成供石英管延伸通过的空间，该空间的中轴线与三爪卡盘11中轴线重合，基准滚轮24和随动滚轮25的转轴另一端均设有直径相同的联动齿轮26，两个联动齿轮26啮合，保证基准滚轮24和随动滚轮25的转速相同；托举安装架21上靠近和远离夹持机构1的两侧均设有两块校直安装板23，一块校直安装板23固定设置在托举安装架21上，另一块通过螺栓与校直安装板23可拆卸连接，两块校直安装板23相对的一侧设有夹持槽，两个夹持槽合围形成用于夹持第二校直件22的夹持空间，夹持槽可以为圆弧槽或V型槽等，第二校直件22为圆形石墨件，第二校直件22上设有第二校直孔221，第二校直孔221中轴线与三爪卡盘中轴线重合；

校直机构3，校直机构3滑动设置在夹持机构1和托举机构2之间，校直机构3包括滑动设置在导向柱41上的校直板32，校直板32上通过螺栓可拆卸连接有圆形的第一校直件31，第一校直件31为石墨制成，第一校直件31中设有第一校直孔311，第一校直孔311轴线与三爪卡盘11中轴线重合。

实施例2

一种石英管校直装置，其结构与实施例1大致相同，区别之处在于，还包括一个用于驱动并控制校直板32移动速度的伺服丝杆传动机构，第一校直孔311内壁两端分别沿周向设有两个环形压力传感器。

相比于实施例1，校直板32得到自动控制。

实施例3

一种石英管校直方法，包括如下步骤：

a1.根据石英管6尺寸更换合适的（孔径略大于石英管外径）第一校直件31和第二校直件22，将石英管一端装夹在三爪卡盘11上，将校直板32移动至任意一端，石英管另一端依次穿过第一校直孔311、第二校直孔221后放置在基准滚轮24上；

a2.根据石英管长度驱动第一电机42调节托举机构2的位置，保证尽可能长的石英管能够得到校直；

a3.转动调节手轮27调节随动滚轮25的高度，保证石英管不被上下滚轮夹紧，能够通过滚轮之间的空间，且在延伸时不产生波动，能沿直线延伸；

b1.第一电机13驱动三爪卡盘11带动石英管转动，均匀精烧石英管表面使其软化后，控制校直机构3沿石英管长度方向往返运动，第一校直孔311内壁作用于石英管外壁进行校直，校直板32向右移动时，当右侧压力较大时，校直板移动速度下降，右侧压力逐渐变小时，校直板移动速度上升；校直板向左移动校直时，校直板移动速度与左侧压力关联，当第一校直孔311两端内壁所受压力一致（两者差距在设定时间段内小于设定值），校直完成。

第一校直孔移动方向一端的内壁压力越大，表明接触侧的石英管弯曲度越高，通过降低校直机构移动速度，保证矫正力的平稳施加，避免速度过快，冲量过大导致石英管形变过大，当压力较小即弯曲度较小时，通过加快校直机构移动速度保证校直效率；基准滚轮和随动滚轮转动时，带动同轴的联动齿轮转动，直径相同的联动齿轮转速相同，保证两个滚轮转速相同，避免出现石英管上下表面与滚轮出现相对速度，保护石英管表面不被损坏；不同孔径、长度的石英管能够得到有效校直，产品不易变形损伤。

Claims (7)

1.一种石英管校直装置，其特征是，包括：

夹持机构（1），用于装夹石英管一端并使其沿轴线转动；

托举机构（2），所述托举机构（2）设置在石英管远离夹持机构（1）的一端，用于托举石英管并保证石英管沿轴向延伸；所述托举机构（2）包括导向机构和滑动设置在导向机构上的托举安装架（21），所述托举安装架（21）上转动设有两个轴线间距可调的滚轮，两个滚轮的轴线平行设置，滚轮的曲面之间形成供石英管延伸通过的空间；所述托举安装架（21）上设有供石英管通过的第二校直孔（221）；

校直机构（3），所述校直机构（3）滑动设置在夹持机构（1）和托举机构（2）之间，所述校直机构（3）上设有供石英管通过的第一校直孔（311）；通过往返移动的第一校直孔内壁在移动过程中向石英管弯曲部分施加矫正力进行校直；所述第一校直孔（311）两端的内壁上设有压力传感器，通过监测第一校直孔内两端压力控制校直速度。

2.根据权利要求1所述的一种石英管校直装置，其特征是，所述托举机构（2）还包括丝杆传动机构，所述托举安装架（21）与丝杆传动机构连接。

3.根据权利要求1所述的一种石英管校直装置，其特征是，还包括圆形的第二校直件（22），所述第二校直孔（221）同轴设于第二校直件（22）中，所述托举安装架（21）上设有若干校直安装板（23），校直安装板（23）之间可拆卸连接并形成用于夹紧第二校直件（22）的空间。

4.一种石英管校直方法，其使用权利要求1-3任一所述的石英管校直装置，其特征是，包括如下步骤：

a.将石英管一端装夹在夹持机构（1）上，另一端穿过第一校直孔（311）后设置在托举机构（2）上；

b.控制夹持机构（1）带动石英管转动，精烧石英管使其软化后，控制校直机构（3）沿石英管长度方向往返运动，所述第一校直孔（311）内壁作用于石英管外壁进行校直。

5.根据权利要求4所述的一种石英管校直方法，其特征是，所述步骤a中石英管另一端穿过第一校直孔（311）后还穿过第二校直孔（221），根据石英管直径更换不同孔径的校直机构和第二校直件，并调节滚轮之间的距离，以保证石英管能够沿长度方向在滚轮之间延伸。

6.根据权利要求4所述的一种石英管校直方法，其特征是，当第一校直孔（311）两端内壁所受压力一致时，校直完成。

7.根据权利要求4所述的一种石英管校直方法，其特征是，所述步骤b中在校直机构移动过程中，校直机构的移动速度与其对应移动方向一端的压力呈负相关。

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