CN114455048B - 一种桨杆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种桨杆,包括:固定段、连接段和支撑段;连接段设置于固定段,支撑段设置于连接段远离固定段的一侧;支撑段设有镂空部和凹槽,镂空部沿支撑段延伸的方向设置。本发明的桨杆通过设置连接段对支撑段和固定段进行连接,降低支撑段与固定段连接处的脆性,提升桨杆的负载能力。通过将镂空部沿支撑段延伸的方向设置,能够降低支撑段的整体重量,降低自重对固定段的影响,保证桨杆的负载能力。由于支撑段的支点位于固定端,在支撑段承载待加工半导体时,支撑段承重或受热时会发生变形,通过在支撑段设置凹槽,能够在支撑段发生变形时提供支撑段分子结构的变形空间,降低支撑段内部的应力,能够提升桨杆的负载能力。
Description
技术领域
本发明涉及光伏生产设备技术领域,尤其涉及一种桨杆。
背景技术
随着太阳能发电的普及,相关的光伏产品需求量越来越大,在日益提高的产能需求前提下,对于扩散工艺设备的主要零配件要求也越来越高。
桨杆是承载硅片石英舟的推送机构的重要配件。随着硅片尺寸的增大、硅片数量的增加和石英舟尺寸重量的增加,桨杆将承受越来越大的负载和弯矩。现有光伏行业扩散设备普遍使用的碳化硅桨杆材料是一种特殊陶瓷,由反应烧结工艺制成,成分包括大部分碳化硅与少量游离硅,是一种脆性材料。
在使用时,过大负载加上高温条件双层影响,桨杆将容易发生折断。一旦发生桨杆折断,同时会造成石英管、石英舟与硅片破碎,加上停机停产影响,将会造成巨大损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种桨杆,通过设置所述固定段连接外部设备实现固定,通过所述连接段对所述支撑段进行连接,提升桨杆整体的平滑度和结构强度,通过所述支撑段对待加工的半导体进行支撑,在所述支撑段设置镂空部降低支撑段的重量,并在所述支撑段设置凹槽降低应力,用以改善现有技术中桨杆在使用时容易发生折断的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种桨杆,包括:固定段、连接段和支撑段;所述连接段设置于所述固定段,所述支撑段设置于所述连接段远离所述固定段的一侧;所述支撑段设有镂空部和凹槽,所述镂空部沿所述支撑段延伸的方向设置,所述支撑段用于支撑,所述凹槽用于降低应力。
本发明的桨杆的有益效果在于:通过设置所述连接段对所述支撑段和所述固定段进行连接,降低所述支撑段与所述固定段连接处的脆性,提升所述桨杆的负载能力。通过设置所述镂空部,且将所述镂空部沿所述支撑段延伸的方向设置,能够降低所述支撑段的整体重量,降低自重对固定段的影响,保证桨杆的负载能力。由于所述支撑段的支点位于所述固定端,在所述支撑段承载待加工半导体时,所述支撑段承重或受热时会发生变形,通过在所述支撑段设置所述凹槽,能够在所述支撑段发生变形时提供支撑段分子结构的变形空间,降低支撑段内部的应力,能够提升桨杆的负载能力。
在一种可行的方案中,所述支撑段的截面的下侧边设有弧形段。其有益效果在于:通过在所述支撑段的截面的下侧边设置弧形段,能够降低所述支撑段在变形时的变形量,提升所述支撑段的结构强度,并且能够提升所述支撑段的抗变形能力。
在一种可行的方案中,所述弧形段设置为至少两段。其有益效果在于:通过将所述弧形段设置为至少两段,便于所述支撑段的制作。
在一种可行的方案中,所述凹槽设置于所述支撑段的上侧壁。其有益效果在于:在使用时,由于所述支撑段的上侧壁被待加工半导体遮挡,且所述支撑段的下侧壁更接近外部结构,使得支撑段的下侧壁的温度高于所述支撑段的上侧壁的温度,进而使得所述支撑段的上侧壁的热膨胀更剧烈,将所述凹槽设置于所述支撑段的上侧壁能够降低热膨胀带来的影响。
在一种可行的方案中,所述凹槽设置于所述支撑段的下侧壁。其有益效果在于:在所述支撑段承载所述半导体时,所述支撑段收到向下的压力,该向下的压力会促使所述支撑段向下发生形变,且此时所述支撑段的下侧壁受到压应力,所述支撑段的上侧壁受到拉应力,将所述凹槽设置于所述支撑段的下侧壁,能够提供所述支撑段的下侧壁的分子结构受到挤压时的运动空间,降低所述支撑段的应力,提升负载能力。
在一种可行的方案中,所述支撑段的上半截面积与所述支撑段的下半截面积的比值大于或等于1.1。其有益效果在于:当所述凹槽设置于所述支撑段的下侧壁时,将所述支撑段的上半截面积与所述支撑段的下半截面积的比值设置为大于或等于1.1,能够在保证所述支撑段的抗压强度的同时提升支撑段的抗拉强度。
在一种可行的方案中,所述凹槽内填充有热收缩材料。其有益效果在于:在所述凹槽内设置所述热收缩材料,能够在所述支撑段发生热膨胀时吸收所述支撑段产生的应力。
在一种可行的方案中,所述固定段的截面为矩形或梯形。其有益效果在于:将所述固定段的截面为矩形或梯形,便于所述桨杆的制作以及与外部结构的连接,且能够避免在使用时所述桨杆发生转动。
在一种可行的方案中,所述支撑段的截面积与固定段的截面积的比值大于或等于1.2。其有益效果在于:这样设置将所述支撑段的截面积与固定段的截面积的比值设置为大于或等于1.2,提升所述支撑段的截面积的占比,提升所述桨杆的承载能力。
在一种可行的方案中,所述固定段的高度大于所述固定段的厚度,所述厚度所在方向垂直于所述支撑段延伸方向。其有益效果在于:这样设置能够提升所述固定段的抗弯惯性矩。
在一种可行的方案中,所述凹槽为条形孔。其有益效果在于:这样便于所述凹槽的设置。
在一种可行的方案中,所述条形孔与所述支撑段延伸方向平行设置,或所述条形孔与所述支撑段延伸方向呈锐角设置。其有益效果在于:通过将所述条形孔与所述支撑段的延伸方向平行设置或呈锐角设置,能够提升所述支撑段的结构强度。
在一种可行的方案中,所述凹槽在所述支撑段延伸的方向为S形。其有益效果在于:通过将所述凹槽在所述支撑段延伸的方向设置为S形,能够促进散热。
在一种可行的方案中,所述凹槽设置于所述支撑段的对角线上。其有益效果在于:这样设置能够避免所述支撑段的应力集中,提升所述支撑段的结构强度。
在一种可行的方案中,所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽;所述第一凹槽设置N个,且所述第一凹槽贯穿所述支撑段的下侧壁设置,N为正整数;所述第二凹槽设置为M个,且所述第二凹槽未贯穿所述支撑段的下侧壁,M为正整数。其有益效果在于:通过将所述凹槽设置为若干贯穿所述支撑段下侧壁的所述第一凹槽和若干未贯穿所述支撑段下侧壁的所述第二凹槽,能够提升所述支撑段的结构强度。
在一种可行的方案中,所述第一凹槽和所述第二凹槽相互间隔设置。其有益效果在于:这样设置提升所述支撑段的结构均匀性。
在一种可行的方案中,所述凹槽为阶梯孔,且所述阶梯孔贯穿所述支撑段的下侧壁。其有益效果在于:通过将所述凹槽设置为阶梯孔,能够降低所述凹槽贯穿所述支撑段对所述支撑段结构带来的影响,保证所述支撑段的结构强度。
在一种可行的方案中,所述凹槽设有倒角。其有益效果在于:通过在所述凹槽设置倒角,能够避免所述凹槽处与半导体或外部结构之间的摩擦。
在一种可行的方案中,所述固定段的下侧壁、所述连接段的下侧壁和所述支撑段的下侧壁位于同一平面。其有益效果在于:这样设置使得所述固定段、所述支撑段和所述连接段的下表面位于同于平面,便于所述桨杆的输送。
在一种可行的方案中,所述支撑段的上侧壁包括凹陷部和两个支撑部;所述凹陷部设置于两个所述支撑部之间,两个所述支撑部对称设置,且所述凹陷部的上侧面低于所述支撑部的上侧面,所述支撑部用于支撑,所述凹陷部用于散热。其有益效果在于:通过所述支撑部对所述待加工半导体进行支撑,通过所述凹陷部降低所述支撑段与所述待加工半导体的接触面积,提升所述支撑部与所述待加工半导体之间的散热能力。
附图说明
图1为本发明第一种实施例中桨杆的结构示意图;
图2为图1的桨杆的立体结构示意图;
图3为本发明第二种实施例中支撑段的剖面结构示意图;
图4为本发明第三种实施例中支撑段的剖面结构示意图;
图5为本发明第四种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图6为图5的镂空部和凹槽的结构示意图;
图7为本发明第五种实施例中热收缩材料的结构示意图;
图8为本发明第六种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图9为本发明第七种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图10为本发明第八种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图11为本发明第九种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图12为本发明第十种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图13为本发明第十一种实施例中桨杆的立体结构示意图;
图14为本发明第十二种实施例中桨杆的立体结构示意图。
图中标号:
1、固定段;
2、连接段;
3、支撑段;301、镂空部;302、凹槽;303、弧形段;304、热收缩材料;305、第一凹槽;306、第二凹槽;307、凹陷部;308、支撑部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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作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。除非另外定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题,本发明的实施例提供了一种桨杆。
图1为本发明第一种实施例中桨杆的结构示意图,图2为图1的桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1和图2,包括:固定段1、连接段2和支撑段3;所述连接段2设置于所述固定段1,所述固定段1的截面为矩形或梯形,所述支撑段3设置于所述连接段2远离所述固定段1的一侧;所述支撑段3设有镂空部301和凹槽302,所述镂空部301沿所述支撑段3延伸的方向设置,所述支撑段3用于支撑,所述凹槽302用于降低应力。
本发明的一些具体实施例中,所述固定段1、所述连接段2和所述支撑段3均设置为杆状,所述连接段2设置于中间,所述固定段1和所述支撑段3分别固定设置于所述连接段2的两侧。所述镂空部301设置于所述支撑段3,且所述镂空部301从所述支撑段3远离所述连接段2的一端向靠近所述连接段2的方向延伸,并且所述镂空部301贯穿所述支撑段3远离所述连接段2的一端,所述凹槽302设置于所述支撑段3的上侧壁或者下侧壁。使用时将待加工半导体或用于盛放半导体的石英舟或石墨舟放置在支撑段3上,并通过固定段1连接外部设备实相对半导体的输送。
在一些实施例中,所述凹槽302也称之为热释放槽,热释放槽的作用也是为了防止在高温条件下桨杆材料胀裂。
本发明的一些实施例中,参照图1和图2,所述支撑段3的截面的下侧边设有弧形段303。
本发明的一些具体实施例中,所述支撑段3的截面的下侧边的弧形段303为整个下侧边。
图3为本发明第二种实施例中支撑段的剖面结构示意图,图4为本发明第三种实施例中支撑段的剖面结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图3和图4,所述弧形段303设置为至少两段。
本发明的一些具体实施例中,所述弧形段303设置为三段,两个小圆弧段对称设置于两侧,两个小弧形段303中间设置一个大弧形段303。
在另外一些实施例中,所述弧形段303设置为两段,两个弧形段303设置于两侧,两个弧形段303中间连接一段直线段。
本发明的一些实施例中,参照图1至图4,所述凹槽302设置于所述支撑段3的上侧壁。
本发明的一些具体实施例中,当所述支撑段3的截面的下侧边设置有弧形段303时,所述凹槽302设置于所述支撑段3的上侧壁。
值得说明的是,在实际使用中,桨杆的下侧壁更接近炉管内壁,上层部分由于所承载舟与硅片的遮挡,上侧部分的温度低于下侧部分。上下侧由于温差,热膨胀造成的热应力和扭矩ML和MR,施加于碳化硅的横截面。将所述桨杆的下侧设置有弧形段303的截面结构的变形量相比于直边结构能够减少40%。因此更不易于因为热应力变形造成的断裂,且结构强度为直边结构的两倍以上,有更好的抗变形能力。
图5为本发明第四种实施例中桨杆的立体结构示意图,图6为图5的镂空部和凹槽的结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1、图5和图6,所述凹槽302设置于所述支撑段3的下侧壁。
本发明的一些具体实施例中,所述凹槽302设置于所述支撑段3的上侧壁。
值得说明的是,对于桨杆,其固定段1被固定,支撑段3承受负载(石英舟与硅片的重量)。桨杆截面上半截面承受拉应力,下半截面承受压应力。对于承载段截面,上半截面的热释放槽取消,增大了上半截面的面积,减小了承载段上半截面的拉应力。凹槽302设置于下侧壁,能够借助碳化硅材料的抗压强度远远大于抗拉强度的特性,增强桨杆上侧壁的抗拉强度。
此外,增加固定段1截面上下方向的高度,增加了上半截的面积,也增加了抗弯惯性矩。
本发明的一些实施例中,参照图1、图5和图6,所述支撑段3的上半截面积与所述支撑段3的下半截面积的比值大于或等于1.1。
本发明的一些具体实施例中,所述支撑段3的上半截面积为1400mm2,所述支撑段3的下半截面积为1200mm2。
本发明的一些实施例中,参照图1,所述支撑段3的截面积与固定段1的截面积的比值大于或等于1.2。
本发明的一些具体实施例中,所述支撑段3的截面积为2600mm2,所述固定段1的截面积为2200mm2。
本发明的一些实施例中,参照图1,所述固定段1的高度大于所述固定段1的厚度,所述厚度所在方向垂直于所述支撑段3延伸方向。
本发明的一些具体实施例中,所述桨杆左右水平设置,所述固定端设置于左侧,所述支撑段3设置于右侧,所述高度即上下方向,所述厚度即前后方向,所述支撑段3延伸方向即左右方向。
图7为本发明第五种实施例中热收缩材料的结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图6和图7,所述凹槽302内填充有热收缩材料304。
本发明的一些具体实施例中,由于所述桨杆通常用于半导体的加热,随着所述桨杆的受热膨胀会产生内应力,在所述凹槽302内填充热收缩材料304,能够中和产生的内应力。
本发明的一些实施例中,参照图6,所述凹槽302为条形孔。
本发明的一些具体实施例中,所述凹槽302左右方向设置。
图8为本发明第六种实施例中桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1和图8,所述条形孔与所述支撑段3延伸方向平行设置,或所述条形孔与所述支撑段3延伸方向呈锐角设置。
本发明的一些具体实施例中,所述凹槽302与左右方向呈45°角设置。
图9为本发明第七种实施例中桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1和图9,所述凹槽302在所述支撑段3延伸的方向为S形。
本发明的一些具体实施例中,所述凹槽302为S形,且所述设置为若干个,若干个所述凹槽302相互间隔且左右方向均匀设置。
图10为本发明第八种实施例中桨杆的立体结构示意图。
在另外一些实施例中,参照图1和图10,所述凹槽302为S形,且所述设置为若干个,若干个所述凹槽302首尾相连且左右方向均匀设置。
图11为本发明第九种实施例中桨杆的立体结构示意图,图12为本发明第十种实施例中桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1、图11和图12,所述凹槽302设置于所述支撑段3的对角线上。
本发明的一些具体实施例中,所述凹槽302为圆形,且所述设置为若干个,并且所述凹槽302设置于所述支撑段3的对角线上。
图13为本发明第十一种实施例中桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1、图2和图13,所述凹槽302包括第一凹槽305和第二凹槽306;
所述第一凹槽305设置N个,且所述第一凹槽305贯穿所述支撑段3的下侧壁设置,N为正整数;
所述第二凹槽306设置为M个,且所述第二凹槽306未贯穿所述支撑段3的下侧壁,M为正整数。
本发明的一些具体实施例中,将所述凹槽302设置为N个贯穿所述支撑段3下侧壁的孔和M个未贯穿所述支撑段3下侧壁的槽,即能够满足热胀需求,又能够保证结构强度。
在一些实施例中,所述第一凹槽305和所述第二凹槽306相互间隔设置。
图14为本发明第十二种实施例中桨杆的立体结构示意图。
本发明的一些实施例中,参照图1和图14,所述凹槽302为阶梯孔,且所述阶梯孔贯穿所述支撑段3的侧壁。
本发明的一些具体实施例中,所述阶梯孔社会中为一层阶梯孔,且所述阶梯孔设置为多个。每个所述一层阶梯孔均包括两个部分重叠且均为贯穿所述支撑段3下侧壁的孔,且两个孔重叠的部分贯穿所述支撑段3的下侧壁,两个孔未贯穿的部分即形成阶梯。
本发明的一些实施例中,参照图5,所述凹槽302设有倒角。
本发明的一些实施例中,参照图1,所述固定段1的下侧壁、所述连接段2的下侧壁和所述支撑段3的下侧壁位于同一平面。
本发明的一些实施例中,参照图1和图2,所述支撑段3的上侧壁包括凹陷部307和两个支撑部308;所述凹陷部307设置于两个所述支撑部308之间,两个所述支撑部308对称设置,且所述凹陷部307的上侧面低于所述支撑部308的上侧面,所述支撑部308用于支撑,所述凹陷部307用于散热。
本发明的一些具体实施例中,两个支撑部308前后对称设置,所述凹陷部307设置于两个支撑部308的中间,所述凹陷部307的上侧面的高度低于所述支撑部308的上侧面的高度。使用时,由所述支撑部308的上侧壁对待加工物体形成支撑,所述凹陷部307与所述待加工物体不接触,能够促进散热。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式,但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是,能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是,应理解,这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且,在此说明的本发明可有其它的实施方式,并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (16)
1.一种桨杆,其特征在于,包括:固定段、连接段和支撑段;
所述连接段设置于所述固定段,所述支撑段设置于所述连接段远离所述固定段的一侧;
所述支撑段设有镂空部和凹槽,所述镂空部沿所述支撑段延伸的方向设置,所述支撑段用于支撑,所述凹槽用于降低应力;
所述支撑段的截面的下侧边设有弧形段,所述凹槽设置于所述支撑段的上侧壁,且所述支撑段的截面的下侧边的弧形段为整个下侧边,或者所述凹槽设置于所述支撑段的下侧壁,且所述支撑段的上半截面积与所述支撑段的下半截面积的比值大于或等于1.1。
2.根据权利要求1所述的桨杆,其特征在于,所述弧形段设置为至少两段。
3.根据权利要求1所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽内填充有热收缩材料。
4.根据权利要求1所述的桨杆,其特征在于,所述固定段的截面为矩形或梯形。
5.根据权利要求1所述的桨杆,其特征在于,所述支撑段的截面积与固定段的截面积的比值大于或等于1.2。
6.根据权利要求1所述的桨杆,其特征在于,所述固定段的高度大于所述固定段的厚度,所述厚度所在方向垂直于所述支撑段延伸方向。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽为条形孔。
8.根据权利要求7所述的桨杆,其特征在于,所述条形孔与所述支撑段延伸方向平行设置,或所述条形孔与所述支撑段延伸方向呈锐角设置。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽在所述支撑段延伸的方向为S形。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽设置于所述支撑段的对角线上。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽;
所述第一凹槽设置N个,且所述第一凹槽贯穿所述支撑段的下侧壁设置,N为正整数;
所述第二凹槽设置为M个,且所述第二凹槽未贯穿所述支撑段的下侧壁,M为正整数。
12.根据权利要求11所述的桨杆,其特征在于,所述第一凹槽和所述第二凹槽相互间隔设置。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽为阶梯孔,且所述阶梯孔贯穿所述支撑段的侧壁。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述凹槽设有倒角。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述固定段的下侧壁、所述连接段的下侧壁和所述支撑段的下侧壁位于同一平面。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的桨杆,其特征在于,所述支撑段的上侧壁包括凹陷部和两个支撑部;
所述凹陷部设置于两个所述支撑部之间,两个所述支撑部对称设置,且所述凹陷部的上侧面低于所述支撑部的上侧面,所述支撑部用于支撑,所述凹陷部用于散热。
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