CN115256193A - 坩埚内壁抛光设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坩埚内壁抛光设备，其包括机架、坩埚旋转机构和抛光机。优点：本申请利用坩埚旋转驱动使坩埚绕圆周方向旋转，同时通过滑动座控制抛光机沿轴向向外移动，以此实现对坩埚内壁的打磨，进而去除其内壁的微气泡层，进而解决坩埚使用过程中气泡破裂、石英颗粒污染硅液的问题，提高成晶品质，延长坩埚的使用寿命。定位块和上定位辊筒与下支撑辊筒之间的相对距离均可以调整，可适用于不同规格的坩埚，适用范围广。
Description
技术领域：
本发明涉及坩埚生产技术领域，具体地说涉及一种坩埚内壁抛光设备。
背景技术：
石英坩埚是拉制单晶硅的消耗器皿，一般采用电弧法制造。电弧法制造的石英坩埚的过程中，石英砂颗粒中包含有铁、液态杂质、气泡等会聚集在坩埚内壁0-0.5mm的范围内，形成微气泡层。在利用石英坩埚拉晶的过程中，需要对石英坩埚长时间加热，石英坩埚内壁的微气泡会发生膨胀、破裂，造成部分石英颗粒及气泡中的杂质进入硅液，造成硅液污染影响成晶品质。并且，气泡在拉晶过程中膨胀破裂，会降低石英坩埚本体厚度和强度，降低其使用寿命。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种可以去除石英坩埚内壁微气泡层的坩埚内壁抛光设备。
本发明由如下技术方案实施：坩埚内壁抛光设备，其包括机架、坩埚旋转机构和抛光机，在所述机架的一端顶部设有定位架，在所述机架的中部设置有用于驱动坩埚竖直旋转的所述坩埚旋转机构，在与所述坩埚旋转机构相邻的所述定位架的端部设置有定位块；在所述机架的另一端顶部滑动设有滑动座，所述滑动座的滑动方向与所述坩埚的轴线平行设置；在所述滑动座上设置有驱动所述抛光机上下移动的第一升降驱动，所述抛光机活动设置在所述坩埚的内部。
进一步的，所述坩埚旋转机构包括一对下支撑辊筒、一对上定位辊筒和旋转驱动，所述下支撑辊筒和所述上定位辊筒的轴线与所述坩埚的轴线平行设置；一对所述下支撑辊筒转动设置在所述机架的中部顶面，且在所述机架上设置有驱动任意所述下支撑辊筒旋转的所述旋转驱动；一对所述上定位辊筒通过悬挂架分体设置在一对所述下支撑辊筒的上方，且在所述悬挂架上设置有驱动一对所述上定位辊筒上下移动的第二升降驱动。
进一步的，所述第二升降驱动包括下压伸缩杆，在所述悬挂架上固定有竖直设置的所述下压伸缩杆，所述下压伸缩杆的活塞杆底端固定有安装座，一对所述上定位辊筒转动设置在所述安装座的底部。
进一步的，在所述悬挂架上竖直活动穿设有导向杆，所述导向杆的底端与所述安装座固定。
进一步的，所述机架上固定有固定支撑，在所述固定支撑的顶部滑动设有所述悬挂架，所述悬挂架的滑动方向与所述坩埚的轴线平行设置，在所述固定支撑上设置有驱动所述悬挂架滑动的第一平移驱动。
进一步的，所述定位块在所述定位架上上下滑动设置。
进一步的，在所述定位架上竖直开设长孔，所述长孔内滑动设置螺杆，所述螺杆一端与定位块固定，所述螺杆另一端螺接锁紧螺母。
进一步的，所述定位架或一对所述下支撑辊筒沿着坩埚的轴线方向滑动设置在所述机架的顶部，在所述机架上设置有驱动所述定位架移动或驱动一对所述下支撑辊筒移动的第二平移驱动。
进一步的，在所述定位块一侧的所述定位架上设置有朝向所述坩埚设置的第一距离传感器，所述第一距离传感器与控制器的输入端链接，所述控制器的输出端与所述定位第二平移驱动连接。
进一步的，在所述机架上设置有驱动所述滑动座移动的第三平移驱动，在所述抛光机的一侧设置有朝向所述定位架设置的第二距离传感器，所述第二距离传感器与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述第三平移驱动连接。
进一步的，所述第一升降驱动包括导向架、悬挂臂和第三升降驱动，所述导向架竖直固定在所述滑动座的顶部，在与所述坩埚旋转驱动机构相邻的所述导向架的端部上下滑动设置有所述悬挂臂，所述悬挂臂与所述坩埚的轴线上下平行布置，且所述抛光机设置在与所述坩埚旋转驱动相邻的所述悬挂臂一端；在所述导向架上设置有驱动所述悬挂臂上下移动的所述第三升降驱动。
进一步的，在所述抛光机一侧的所述悬挂臂上设置有向下设置的第三距离传感器，所述第三距离传感器与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述第三升降驱动连接。
进一步的，在所述抛光机的一侧的固定有喷头。
本发明的优点：本申请利用坩埚旋转驱动使坩埚绕圆周方向旋转，同时通过滑动座控制抛光机沿轴向向外移动，以此实现对坩埚内壁的打磨，进而去除其内壁的微气泡层，进而解决坩埚使用过程中气泡破裂、石英颗粒污染硅液的问题，提高成晶品质，延长坩埚的使用寿命。定位块和上定位辊筒与下支撑辊筒之间的相对距离均可以调整，可适用于不同规格的坩埚，适用范围广。
附图说明：
图1为实施例1的整体结构示意图。
图2为图1的内部结构示意图。
图3为图1的A-A剖视图。
图4为图1的B-B剖视图。
图5为实施例1的控制器连接示意图。
图6为实施例2的整体结构示意图。
图7为图6的内部结构示意图。
图8为图6的C-C剖视图。
图9为实施例2的控制器连接示意图。
机架1、坩埚旋转机构2、下支撑辊筒201、上定位辊筒202、旋转驱动203、悬挂架204、第二升降驱动205、下压伸缩杆206、安装座207、导向杆208、固定支撑209、抛光机3、定位架4、长孔401、定位块5、坩埚6、滑动座7、第一升降驱动8、导向架801、悬挂臂802、第三升降驱动803、第一平移驱动9、螺杆10、锁紧螺母11、第二平移驱动12、第一距离传感器13、控制器14、第三平移驱动15、第二距离传感器16、第三距离传感器17、喷头18。
具体实施方式：
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其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装置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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：如图1至图5所示，坩埚内壁抛光设备，其包括机架1、坩埚旋转机构2和抛光机3，在机架1的一端顶部设有定位架4，在与坩埚旋转机构2相邻的定位架4的端部设置有定位块5，通过定位块5对坩埚6的底部接触，可对坩埚6起到定位作用。
在机架1的中部设置有用于驱动坩埚6竖直旋转的坩埚旋转机构2，通过坩埚旋转机构2可驱动坩埚6在竖直面内旋转；坩埚旋转机构2包括一对下支撑辊筒201、一对上定位辊筒202和旋转驱动203，下支撑辊筒201和上定位辊筒202的轴线与坩埚6的轴线平行设置；一对下支撑辊筒201转动设置在机架1的中部顶面，且在机架1上设置有驱动任意下支撑辊筒201旋转的旋转驱动203，本实施例中旋转驱动203为变频电机，其输出轴与一个下支撑辊筒201的转轴通过链轮链条传动连接；一对上定位辊筒202通过悬挂架204分体设置在一对下支撑辊筒201的上方，且在悬挂架204上设置有驱动一对上定位辊筒202上下移动的第二升降驱动205。通过机械臂将坩埚6移动到一对下支撑辊筒201的顶部后，通过第二升降驱动205控制一对上定位辊筒202向下移动，进而通过上定位辊筒202将坩埚压紧在下支撑辊筒201的顶部；接着通过旋转驱动203驱动任一下支撑辊筒201旋转，即可通过摩擦力驱动坩埚6旋转。
具体的，第二升降驱动205包括下压伸缩杆206，在悬挂架204上固定有竖直设置的下压伸缩杆206，下压伸缩杆206的活塞杆底端固定有安装座207，一对上定位辊筒202转动设置在安装座207的底部。通过下压伸缩杆206的伸缩可以带动安装座底部的一对上定位辊筒下降或上升，便于对坩埚进行压紧或坩埚的移出。在悬挂架204上竖直活动穿设有导向杆208，导向杆208的底端与安装座207固定；导向杆208可对安装座207进行导向，使得安装座207上下移动的更加稳定。
在机架1的另一端顶部滑动设有滑动座7，滑动座7的滑动方向与坩埚6的轴线平行设置；在机架1上设置有驱动滑动座7移动的第三平移驱动15，在抛光机3的一侧设置有朝向定位架4设置的第二距离传感器16，第二距离传感器16与控制器14的输入端连接，控制器14的输出端与第三平移驱动15连接；第二距离传感器16用于检测抛光机3与坩埚底部之间的距离，并将检测到的距离信息传送给控制器14，当抛光机3与坩埚6底部之间的距离达到设定的最小距离时，第三平移驱动15停止动作。
在滑动座7上设置有驱动抛光机3上下移动的第一升降驱动8，第一升降驱动8包括导向架801、悬挂臂802和第三升降驱动803，导向架801竖直固定在滑动座7的顶部，导向架801和抛光机3整体可随着滑动座7一同移动；在与坩埚旋转驱动203机构相邻的导向架801的端部上下滑动设置有悬挂臂802，悬挂臂802与坩埚6的轴线上下平行布置，且抛光机3设置在与坩埚旋转驱动203相邻的悬挂臂802一端；在导向架801上设置有驱动悬挂臂802上下移动的第三升降驱动803；第三升降驱动803可驱动悬挂臂802沿着导向架801上下移动，本实施例中，在悬挂臂802的另一端固定有沿着导向架上下滑动的滑槽，起到导向作用。
在抛光机3一侧的悬挂臂802上设置有向下设置的第三距离传感器17，第三距离传感器17与控制器14的输入端电连接，控制器14的输出端与第三升降驱动803连接。第三距离传感器17用于检测抛光机3纵向上与坩埚内壁之间的距离，并将检测到的距离信号传送给控制器14，当抛光机3与坩埚内壁之间的距离大于设定值时，第三升降驱动803伸长控制悬挂臂802和抛光机向下移动，当移动到设定距离时，第三升降驱动803停止动作。
抛光机3活动设置在坩埚6的内部。通过控制滑动座7向着坩埚6移动，可带动抛光机3移动至坩埚内部，之后通过第一升降驱动8控制抛光机向下移动，可使抛光机3与旋转的坩埚6内壁接触，进而实现对坩埚6轴向内壁的打磨，且打磨过程中，滑动座7向着背离坩埚6的方向移动，进而带动抛光机3沿轴向移动，实现对坩埚内壁的全面打磨。在抛光机3的一侧的固定有喷头18，通过喷头18向坩埚内滴水，一方面对抛光机起到降温作用，另一方面起到降尘作用。
下压伸缩杆206、第三升降驱动803和第三平移驱动15均为电推杆、液压缸或气缸的任意一种，本实施例中，下压伸缩杆206、第三升降驱动803和第三平移驱动15均为电推杆，且旋转驱动203、抛光机3均与控制器14的输出端连接；并且，为了保证坩埚的厚度，在电弧法制造的下料环节，加大原材料投入量，预留出坩埚抛光磨损的余量。
使用说明：首先，控制下压伸缩杆206缩回，将一对上定位辊筒202移动到上方；然后，通过机械臂将坩埚6放置在一对下支撑辊筒201的顶部之间，并使坩埚6的底部与定位块5接触，坩埚开口朝向抛光机3；接着，控制下压伸缩杆206伸长，直至一对上定位辊筒202与坩埚6的外壁接触下压伸缩杆206停止动作；再启动旋转驱动203驱动坩埚6旋转，并控制第三平移驱动15缩短使得抛光机3移动到坩埚6的内部，直至第二距离传感器16检测到抛光机3移动到位后，第三平移驱动15停止动作；之后第三升降驱动803伸长将抛光机3向下移动，直至第三距离传感器17检测到抛光机到位后，抛光机3启动，同时第三平移驱动15伸长，将抛光机3向坩埚6开口移动，实现对坩埚6内壁的打磨，打磨过程中通过喷头18向坩埚内壁滴水；最后，待抛光机3移出坩埚6后完成打磨，反向操作，关闭抛光机3，将一对上定位辊筒202向上移动，再利用机械臂将坩埚6从下支撑辊筒201顶部移开即可。
实施例2：其整体结构与实施例1相同，不同之处在于，如图6至9所示，机架1上固定有固定支撑209，在固定支撑209的顶部滑动设有悬挂架204，悬挂架204的滑动方向与坩埚6的轴线平行设置，在固定支撑209上设置有驱动悬挂架204滑动的第一平移驱动9。通过第一平移驱动9可控制悬挂架204沿着坩埚6的轴线方向移动，进而将一对上定位辊筒202移动到对应一对下支撑辊筒201的不同位置，便于根据实际需求进行调整。
定位块5在定位架4上上下滑动设置，通过在定位架4上固定伸缩杆可控制定位块5在定位架4上滑动；或如本实施例所示，在定位架4上竖直开设长孔401，长孔401内滑动设置螺杆10，螺杆10一端与定位块5固定，螺杆10另一端螺接锁紧螺母11；根据坩埚6的直径，将螺杆10沿着长孔401滑动到与坩埚6中心轴线对应的位置后，拧紧锁紧螺母11，即可将螺杆10及其端部的定位块5固定在该位置，进而满足不同规格的坩埚的使用需求。
一对下支撑辊筒201沿着坩埚6的轴线方向滑动设置在机架1的顶部，在机架1上设置有驱动一对下支撑辊筒201移动的第二平移驱动12，通过第二平移驱动12驱动一对下支撑辊筒201与定位架4之间的距离。或者如本实施例所示，定位架4沿着坩埚6的轴线方向滑动设置在机架1的顶部，在机架1上设置有驱动定位架4移动的第二平移驱动12，通过第二平移驱动12可以驱动定位架4移动，进而调整定位架4与一对下支撑辊筒201之间的距离，进而满足不同高度坩埚的使用需求。
在定位块5一侧的定位架4上设置有朝向坩埚6设置的第一距离传感器13，第一距离传感器13与控制器14的输入端链接，控制器14的输出端与定位第二平移驱动12连接；第一距离传感器13用于检测定位架4与坩埚6底部之间的距离，并将检测到的距离信息传送给控制器14，当定位架4与坩埚底部的距离达到设定的最小距离时，第二平移驱动12停止动作。
第一平移驱动9、第二平移驱动12均为电推杆、液压缸或气缸的任意一种，本实施例中，第一平移驱动9、第二平移驱动12均为电推杆；根据不同规格的坩埚6的尺寸，通过第二平移驱动12可以调整定位块5和下支撑辊筒201之间的相对距离满足不同高度坩埚的使用需求，通过螺杆10和锁紧螺母11的配合可以调整定位块5和下支撑辊筒201之间的相对距离以满足不同直径坩埚的使用需求，通过第一平移驱动9可以调整上定位辊筒202与定位块5之间的相对距离以满足不同高度坩埚的使用需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.坩埚内壁抛光设备，其特征在于，其包括机架、坩埚旋转机构和抛光机，在所述机架的一端顶部设有定位架，在所述机架的中部设置有用于驱动坩埚竖直旋转的所述坩埚旋转机构，在与所述坩埚旋转机构相邻的所述定位架的端部设置有定位块；在所述机架的另一端顶部滑动设有滑动座，所述滑动座的滑动方向与所述坩埚的轴线平行设置；在所述滑动座上设置有驱动所述抛光机上下移动的第一升降驱动，所述抛光机活动设置在所述坩埚的内部。
2.根据权利要求1所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述坩埚旋转机构包括一对下支撑辊筒、一对上定位辊筒和旋转驱动，所述下支撑辊筒和所述上定位辊筒的轴线与所述坩埚的轴线平行设置；一对所述下支撑辊筒转动设置在所述机架的中部顶面，且在所述机架上设置有驱动任意所述下支撑辊筒旋转的所述旋转驱动；一对所述上定位辊筒通过悬挂架分体设置在一对所述下支撑辊筒的上方，且在所述悬挂架上设置有驱动一对所述上定位辊筒上下移动的第二升降驱动。
3.根据权利要求2所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述第二升降驱动包括下压伸缩杆，在所述悬挂架上固定有竖直设置的所述下压伸缩杆，所述下压伸缩杆的活塞杆底端固定有安装座，一对所述上定位辊筒转动设置在所述安装座的底部。
4.根据权利要求3所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述悬挂架上竖直活动穿设有导向杆，所述导向杆的底端与所述安装座固定。
5.根据权利要求3或4所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述机架上固定有固定支撑，在所述固定支撑的顶部滑动设有所述悬挂架，所述悬挂架的滑动方向与所述坩埚的轴线平行设置，在所述固定支撑上设置有驱动所述悬挂架滑动的第一平移驱动。
6.根据权利要求1至4任一所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述定位块在所述定位架上上下滑动设置。
7.根据权利要求6所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述定位架上竖直开设长孔，所述长孔内滑动设置螺杆，所述螺杆一端与定位块固定，所述螺杆另一端螺接锁紧螺母。
8.根据权利要求6所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述定位架或一对所述下支撑辊筒沿着坩埚的轴线方向滑动设置在所述机架的顶部，在所述机架上设置有驱动所述定位架移动或驱动一对所述下支撑辊筒移动的第二平移驱动。
9.根据权利要求8所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述定位块一侧的所述定位架上设置有朝向所述坩埚设置的第一距离传感器，所述第一距离传感器与控制器的输入端链接，所述控制器的输出端与所述定位第二平移驱动连接。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8或9所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述机架上设置有驱动所述滑动座移动的第三平移驱动，在所述抛光机的一侧设置有朝向所述定位架设置的第二距离传感器，所述第二距离传感器与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述第三平移驱动连接。
11.根据权利要求1所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，所述第一升降驱动包括导向架、悬挂臂和第三升降驱动，所述导向架竖直固定在所述滑动座的顶部，在与所述坩埚旋转驱动机构相邻的所述导向架的端部上下滑动设置有所述悬挂臂，所述悬挂臂与所述坩埚的轴线上下平行布置，且所述抛光机设置在与所述坩埚旋转驱动相邻的所述悬挂臂一端；在所述导向架上设置有驱动所述悬挂臂上下移动的所述第三升降驱动。
12.根据权利要求11所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述抛光机一侧的所述悬挂臂上设置有向下设置的第三距离传感器，所述第三距离传感器与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述第三升降驱动连接。
13.根据权利要求11或12所述的坩埚内壁抛光设备，其特征在于，在所述抛光机的一侧的固定有喷头。
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