CN115571797A - 单晶炉用提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单晶炉用提升装置，包括升降导向机构、第一吊具、第二吊具以及开合调节机构，第一吊具与升降导向机构可滑动连接；第二吊具与第一吊具可活动连接；开合调节机构连接第二吊具，能够驱动第二吊具相对第一吊具活动，并到达收合位置或者打开位置；第二吊具在收合位置时沿第一吊具的长度方向设置；及在打开位置时与第一吊具形成预设夹角。

Description

单晶炉用提升装置

技术领域

本发明涉及单晶制备技术领域，尤其涉及一种单晶炉用提升装置。

背景技术

在光伏产业、半导体产业中，人造晶体是常用的原材料。在使用单晶炉制备晶体期间需要向单晶炉内装载热场、坩埚等器件结构。为此行业内广泛使用单晶炉用提升装置来完成炉室提升过程。

为了适配并能够稳定对接炉体，现有的单晶炉用提升装置包括多个由同一中心沿平面向四周伸出的提升吊臂，使得单晶炉用提升装置在闲置或者非工作状态下占据相当大的空间区域，也容易对操作人员产生干扰或安全隐患。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种单晶炉用提升装置，该装置在闲置或者非工作状态下占据的空间区域缩小，可以降低对场地空间的要求，并提高操作人员的便利性和安全性。

本发明提供的单晶炉用提升装置包括升降导向机构、第一吊具、第二吊具以及开合调节机构，第一吊具与升降导向机构可滑动连接；第二吊具与第一吊具可活动连接；开合调节机构连接第二吊具，能够驱动第二吊具相对第一吊具活动，并到达收合位置或者打开位置；第二吊具在收合位置时沿第一吊具的长度方向设置；及在打开位置时与第一吊具形成预设夹角。

在其中一个实施方式中，第二吊具转动连接于第一吊具，第二吊具相对第一吊具转动的轴线平行于升降导向机构所限定出的单晶炉升降活动轨迹。

如此设置，第二吊具与第一吊具共同形成一套可折叠切换形态的悬吊架机构，第二吊具在收合位置以及打开位置时分别对应悬吊架机构的收合状态与打开状态。通过折叠运动方式改变悬吊架机构的形态更加方便、便于设置开合调节机构的位置以及其连接第一吊具与第二吊具的方式。

在其中一个实施方式中，第一吊具设有第一吊炉单元，第二吊具设有第二吊炉单元，在第二吊具位于打开位置时，第一吊炉单元与第二吊炉单元分别位于第一吊具朝向地面的一侧和第二吊具朝向地面的一侧。

如此设置，在将炉体的位置设置完成，使其轴线与第二吊具的转动轴线重合的情况下，悬吊架机构一经切换至打开状态，第一吊炉单元与第二吊炉单元能够直接与炉体外周缘相适配，此时便可直接吊装炉体，使用方便。

在其中一个实施方式中，第一吊具包括供第二吊具转动连接的转动安装部、用于连接升降导向机构的升降安装部，第一吊炉单元设于转动安装部与升降安装部之间；或者，转动安装部设于第一吊炉单元与升降安装部之间。

当第一吊炉单元设于转动安装部与升降安装部之间时，第一吊具相对于升降导向机构外伸出的距离可以更小，由此可以将单晶炉用提升装置在第二吊具的长度方向上的尺寸控制在较小的范围内，进一步限制了整套装置的空间区域占用；当转动安装部设于第一吊炉单元与升降安装部之间时，转动安装部与升降导向机构之间的距离较小，因此当悬吊架机构承受炉体重量后，悬吊架各个吊炉单元所在平面的水平度偏差更小，因而炉体被吊起后的倾斜程度更小。

在其中一个实施方式中，第二吊具的数量为两个，当两个第二吊具分别位于相应的打开位置时，两个第二吊具分别向第一吊具相背的两侧倾斜。

如此设置，悬吊架机构在打开状态下可以更稳固地承载炉体，可以避免炉体受力不平衡。

在其中一个实施方式中，开合调节机构包括伸缩推杆单元，伸缩推杆单元的两端分别活动连接于第一吊具与第二吊具，第二吊具在收合位置时，伸缩推杆单元位于第一吊具内部及/或第二吊具内部。

如此设置，开合调节机构的结构简单、安装方便且传力效率高，且悬吊架机构在收合状态下，开合调节机构能够被收纳在第一吊具及/或第二吊具内，不会额外占用空间区域。

在其中一个实施方式中，第二吊具在收合位置时贴合于第一吊具的侧部。

如此设置，悬吊架机构在收合状态下的结构更加紧凑。

在其中一个实施方式中，单晶炉用提升装置还包括升降组件以及摆动驱动组件，升降组件与升降导向机构滑动配合，第一吊具与升降组件转动配合，且二者的相对转动中心沿升降组件的滑动方向延伸，摆动驱动组件驱动连接第一吊具。

如此设置，能够根据使用需要带动悬吊架机构相对于升降组件以及升降导向机构转动，以实现自身从单晶炉竖直上方转移离开的目的，方便操作人员对晶体生产设备维保或执行作业。

在其中一个实施方式中，摆动驱动组件包括传动单元以及驱动单元，传动单元包括可活动安装于第一吊具的主动件、设于升降组件的从动件，主动件与从动件联动连接，驱动单元安装于第一吊具，并驱动连接主动件。

如此设置，摆动驱动组件的结构及布置简单，无需为驱动单元、主动件或者从动件的安装设置额外的结构便可以实现悬吊架机构与升降组件/升降导向机构之间的转动。

在其中一个实施方式中，主动件为转动安装于第一吊具的主动轮，从动件为形成于升降组件的从动轮，传动单元还包括套设主动轮与从动轮的闭环传动件。

如此设置，摆动驱动组件为带传动形式，具有结构简单便于维护的优点。

与现有技术相比，本发明的单晶炉用提升装置允许根据使用需要切换第二吊具的位置，从而改变第一吊具和第二吊具的整体形态，第二吊具在打开位置时能够与第一吊具协同适配炉体的对接吊装，而在收合位置时与第一吊具并行设置，减少了两个吊具在第一吊具宽度方向上的尺寸，因此可以缩小整个单晶炉用提升装置在水平方向上空间区域占用，其对操作人员干扰以及产生安全隐患的问题得以改善。

附图说明

图1为本发明一个实施例的单晶炉用提升装置在第一状态的示意图；

图2为本发明一个实施例的单晶炉用提升装置在第二状态的示意图；

图3为本发明一个实施例的单晶炉用提升装置在第二状态的示意图；

图4为图3所示单晶炉用提升装置在A处的局部放大示意图。

附图标记说明：

100、单晶炉用提升装置；10、升降导向机构；11、立柱；12、滑轨；20、悬吊架机构；21、第一吊具；211、第一吊臂；212、第一吊炉单元；2121、吊炉气缸；2122、吊炉勾爪；213、转动安装部；214、升降安装部；22、第二吊具；221、第二吊臂；222、第二吊炉单元；23、升降组件；231、立轴；232、从动轮；24、摆动驱动组件；241、驱动单元；242、主动轮；243、传动带；25、收纳腔；30、开合调节机构；31、伸缩推杆单元；40、升降驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种单晶炉用提升装置100，该装置用于对制备晶体的单晶炉进行悬吊提升，以便于设置热场以及坩埚。请参阅图1-图4，单晶炉用提升装置100包括升降导向机构10、悬吊架机构20以及升降驱动机构40，升降导向机构10用于限定出单晶炉升降活动的方向与轨迹，悬吊架机构20用于吊装承载单晶炉，升降驱动机构40用于为悬吊架机构20以及单晶炉相对升降导向机构10升降活动提供动力。

具体地，升降导向机构10包括立柱11、设于立柱11侧部的滑轨12，升降驱动机构40固设于升降导向机构10相对靠近地面的一端。单晶炉用提升装置100安装完毕后，滑轨12沿竖直方向延伸，升降导向机构10所限定出的单晶炉升降活动方向及轨迹与滑轨12相平行。悬吊架机构20通过滑轨12可滑动地凸设于升降导向机构10的侧部，包括多个用于悬吊勾连单晶炉外周缘的吊炉单元。

为了减小单晶炉用提升装置100在闲置或者非工作状态下占据的空间区域，特别是降低其在水平方向上的尺寸大小，降低单晶炉用提升装置100对场地空间的要求，提高操作人员现场作业和维护的便利性与安全性，本发明提供的单晶炉用提升装置100作出如下改进：

悬吊架机构20包括分体设置的第一吊具21和第二吊具22，第二吊具22与第一吊具21可活动连接。第一吊具21包括第一吊臂211、固设于第一吊臂211的转动安装部213和升降安装部214，第一吊臂211相对于升降导向机构10的侧部凸设，第一吊具21通过升降安装部214与升降导向机构10形成可滑动连接，第二吊具22通过转动安装部213与第一吊具21活动连接，包括可转动地安装在转动安装部213的第二吊臂221。

在其中一个实施方式中，第二吊臂221的一端铰接于转动安装部213，第二吊臂221相对于第一吊具21转动的轴线平行于滑轨12的延伸方向，能够在垂直于滑轨12的平面内转动。可以理解，在其他实施方式中，第二吊具22相对第一吊具21转动的轴线可以不必平行于滑轨12，第二吊具22与第一吊具21之间还可以通过其他方式活动连接，例如球关节转动连接，只要允许改变第二吊臂221与第一吊臂211之间的夹角即可。

进一步地，吊炉单元包括安装于第一吊具21的第一吊炉单元212、安装于第二吊具22的第二吊炉单元222。第一吊炉单元212包括吊炉气缸2121，还包括铰接于第一吊臂211的吊炉勾爪2122，吊炉气缸2121的伸缩杆与吊炉勾爪2122铰接，吊炉气缸2121的缸体与第一吊臂211铰接。第二吊炉单元222的组成与第一吊炉单元212相同，其中的吊炉勾爪2122铰接于第二吊臂221，吊炉气缸2121的缸体和伸缩杆分别与第二吊臂221和吊炉勾爪2122铰接。

通过允许第二吊具22相对第一吊具21活动，本发明允许悬吊架机构20的形状与占空空间根据实际需要改变。第二吊具22相对于第一吊具21的位置包括收合位置以及打开位置，第二吊具22位于收合位置时沿第一吊臂211的长度方向延伸设置，此时二者并行排布，二者间的夹角可以为0°或者180°，悬吊架机构20所处的状态为收合状态；第二吊具22位于打开位置时，第二吊臂221与第一吊臂211之间形成预设夹角，此时第一吊炉单元212与第二吊炉单元222能够同时悬吊勾连单晶炉的外周缘。

可选的，在第二吊具22切换至打开位置时，第一吊炉单元212与第二吊炉单元222分别安装于第一吊臂211朝向地面的一侧和第二吊臂221朝向地面的一侧，第一吊炉单元212与第二吊炉单元222的连线水平设置，此时二者位于同一竖直高度，且二者与转动安装部213之间的距离基本相同。

可选的，第二吊具22的数量可以仅有一个，还可以是多个，第二吊炉单元222的数量与第二吊臂221的数量相当。在一些实施方式中，当悬吊架机构20切换至打开状态时，第一吊炉单元212与多个第二吊炉单元222的连线形成多边形，用以悬吊勾连单晶炉外周缘上不同的位置。

需要说明的是，本发明不具体限定第二吊具22在打开位置时与第一吊具21之间形成的预设夹角值，预设夹角值可以有无穷种情形，只要满足以下条件：1)在第二吊具22的数量为一个的情况下，当第二吊具22位于打开位置时，第二吊炉单元222与第一吊炉单元212分别位于转动安装部213的两侧，且二者之间的连线经过转动安装部213，优选为二者关于转动安装部213对称；2)在第二吊具22的数量为多个的情况下，每个第二吊具22具有其相应的打开位置，但有至少两个第二吊具22分别向第一吊具21相背的两侧外倾斜，也即至少有两个第二吊具22分别向第一吊具21的异侧延伸。

可选的，当第二吊具22的数量为一个时，第二吊具22在打开位置处与第一吊具21的夹角为180°，第二吊具22在收合位置处贴合于第一吊具21的侧部，此时二者间的夹角为0°。

可选的，第二吊具22的数量可以是两个，二者的结构及尺寸相同。当悬吊架机构20切换至打开状态时，两个分别位于各自相应的打开位置的第二吊具22关于第一吊具21对称设置，两个第二吊臂221与第一吊臂211之间的夹角相等，第一吊炉单元212和两个第二吊炉单元222的连线形成等腰三角形。

当然，在其他实施方式中，两个第二吊具22处于各自打开位置时，也可以不必关于第一吊具21对称。

进一步地，请参阅图1-图3，在一些实施方式中，转动安装部213设于第一吊臂211相对远离升降导向机构10的一端，第一吊炉单元212设于转动安装部213与升降安装部214之间。两个结构与尺寸相同的第二吊具22在到达各自的打开位置后关于第一吊具21对称设置，二者相对第一吊臂211相背的两侧倾斜并分别向外延伸，如图1、图3所示；而两个第二吊具22在到达各自的收合位置后分别贴合于第一吊臂211相背的两侧，如图2所示。

在一些实施方式中，开合调节机构30包括伸缩推杆单元31，伸缩推杆单元31包括主体部以及可活动穿设于主体部内、且部分伸出主体部并能够通过相对主体部伸缩活动改变其伸出主体部的长度的推杆。主体部的一端以及推杆伸出主体部外的一端分别活动连接于第一吊具21和第二吊具22。通过伸缩推杆单元31伸缩状态变化，改变第一吊具21与第二吊具22之间的夹角，从而驱动第二吊具22在收合位置与打开位置之间相对第一吊具21有序活动。

可选的，伸缩推杆单元31的数量与第二吊具22的数量相同，如图1-图3所示，伸缩推杆单元31的数量为两个，其中一个伸缩推杆单元31的主体部的一端铰接于第一吊臂211的一侧，其推杆伸出主体部的一端铰接于其中一个第二吊臂221；另一个伸缩推杆单元31的主体部的一端铰接于第一吊臂211的另一侧，其推杆伸出主体部的端部铰接于另一个第二吊臂221。

在其他实施方式中，主体部或推杆还可以通过其他方式连接第一吊臂211或第二吊臂221，例如通过球关节的转动连接。

图1-图3所示实施例中，当悬吊架机构20处于收合状态时，伸缩推杆单元31处于收缩状态，此时伸缩推杆单元31被第一吊臂211和第二吊臂221遮挡并且收纳。当需要驱动第二吊具22运动至打开位置时，伸缩推杆单元31开始伸长运动，推杆伸出主体部的长度增大并对第二吊具22施加推力，最终运动至伸长状态，以切换悬吊架机构20至打开状态。为了使单晶炉用提升装置100在闲置或者非工作状态下的结构紧凑，第一吊臂211的侧部与第二吊臂221的侧部分别开设有收纳腔25，确保第二吊具22在收合位置时可以收纳伸缩推杆单元31，且不会出现干涉。当然，收纳腔25也可以仅开设于第一吊臂211的侧部或第二吊臂221的侧部。

需要说明的是，开合调节机构30驱动第二吊具22从收合位置向打开位置运动的方式还可以通过向第二吊具22施加拉力来实现，因此伸缩推杆单元31也可以替换为伸缩拉杆单元。例如，当悬吊架机构20处于收合状态时，两个第二吊具22相互贴靠并行设置，此时二者位于第一吊具21沿第一吊臂211的延长线，接着拉杆向主体部内收缩，对第二吊具22施加拉力，两个第二吊臂221与第一吊臂211之间的夹角逐渐减小，直至悬吊架机构20状态切换至图3所示。

在一些实施方式中，第一吊炉单元212设置于第一吊臂211远离升降导向机构10的一端，转动安装部213设于第一吊炉单元212与升降安装部214之间。第二吊具22的收合位置可以位于转动安装部213与第一吊炉单元212之间，也可以位于转动安装部213与升降安装部214之间，同时，可以根据开合调节机构30的设置位置以及第二吊具22的收合位置，选择将开合调节机构30设置为伸缩推杆单元31或者伸缩拉杆单元。由此，本发明不唯一限定第二吊具22的收合位置，第二吊具22的收合位置既可以是第一吊臂211的侧部，还可以是第一吊臂211沿远离升降导向机构10的方向的延长线。

可以理解，在其他实施方式中，开合调节机构30的具体结构也并不仅限于伸缩推杆单元31或伸缩拉杆单元，还可以是驱动第二吊具22转动的旋转电机或旋转气缸等，只要能够带动第二吊具22本发明不再对开合调节机构30的具体选型逐一列举。

可选的，为了确保第二吊具22能够在到达打开位置后停留在该位置，不会继续活动，单晶炉用提升装置100还包括限位结构，限位结构可以固设于转动安装部213、第一吊具21，当第二吊具22到达其相应的打开位置时，限位结构固定连接并止挡第二吊具22；当然，限位结构还可以设置在开合调节机构30中，例如设置在推杆或者主体部上，当推杆伸出主体部的长度达到预设值时，固设于推杆的限位结构与主体部固定连接，或者固设于主体部的限位结构与推杆固定连接。

请再次参阅图1-图4，单晶炉用提升装置100还包括升降组件23以及摆动驱动组件24。升降组件23能够沿滑轨12相对升降导向机构10平移滑动，用于承载第一吊具21，进而承载整个悬吊架机构20；第一吊具21的升降安装部214与升降组件23之间形成枢转配合，枢转中心平行于滑轨12；摆动驱动组件24用于驱动悬吊架机构20相对升降组件23转动，由此悬吊架机构20相对升降导向单元侧部凸设的方向能够改变，能够转动到达或者离开单晶炉的竖直上方。

可选的，升降组件23包括立轴231，升降驱动机构40连接丝杆并驱动丝杆转动，丝杆与立轴231之间螺纹配合，由此丝杆与立轴231之间的螺旋运动被分解为丝杆的转动以及立轴231的升降平移运动，立轴231与滑轨12之间滑动配合。摆动驱动组件24包括驱动单元241以及传动单元，传动单元包括可活动安装于第一吊具21的主动件、设置于升降组件23的从动件，主动件与从动件连接且二者之间能够产生相互关联的运动，驱动单元241安装于第一吊具21，并且驱动连接主动件。当驱动单元241向主动件输出动力后，从动件立即活动，最终第一吊具21相对升降组件23转动。

具体地，主动件为转动安装于升降安装部214的主动轮242，从动件为从动轮232，从动轮232与立轴231关于立轴231的周向固定，且二者同轴设置；驱动单元241为固设于升降安装部214并驱动连接主动轮242的驱动电机，此外传动单元还包括套设主动轮242与从动轮232的传动带243。当然也可以将主动轮242和从动轮232设置为链轮，用传动链代替传动带243；或者将主动轮242与从动轮232替换为绳轮，用传动绳替代传动带243。

在其他实施方式中，也可以省去传动带243、传动链或传动绳等闭环传动件，而是将主动件和从动件直接传力连接形成传动配合，例如齿形啮合，即主动轮242为转动安装于升降安装部214的主动齿轮，升降组件23上设置与立轴231同轴的齿形轴段作为从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮之间可以直接啮合接触，还可以通过中间齿轮传动连接。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种单晶炉用提升装置，包括升降导向机构(10)，其特征在于，还包括：

第一吊具(21)，与所述升降导向机构(10)可滑动连接；

第二吊具(22)，与所述第一吊具(21)可活动连接；以及

开合调节机构(30)，连接所述第二吊具(22)，能够驱动所述第二吊具(22)相对所述第一吊具(21)活动，并到达收合位置或者打开位置；

所述第二吊具(22)在所述收合位置时沿所述第一吊具(21)的长度方向设置；及在所述打开位置时与所述第一吊具(21)形成预设夹角。

2.根据权利要求1所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述第二吊具(22)转动连接于所述第一吊具(21)，所述第二吊具(22)相对所述第一吊具(21)转动的轴线平行于所述升降导向机构(10)所限定出的单晶炉升降活动轨迹。

3.根据权利要求2所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述第一吊具(21)设有第一吊炉单元(212)，所述第二吊具(22)设有第二吊炉单元(222)，在所述第二吊具(22)位于所述打开位置时，所述第一吊炉单元(212)与所述第二吊炉单元(222)分别位于所述第一吊具(21)朝向地面的一侧与所述第二吊具(22)朝向地面的一侧。

4.根据权利要求3所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述第一吊具(21)包括供所述第二吊具(22)转动连接的转动安装部(213)、用于连接所述升降导向机构(10)的升降安装部(214)；所述第一吊炉单元(212)设于所述转动安装部(213)与所述升降安装部(214)之间；或者，所述转动安装部(213)设于所述第一吊炉单元(212)与所述升降安装部(214)之间。

5.根据权利要求2所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述第二吊具(22)的数量为两个，当两个所述第二吊具(22)分别位于相应的打开位置时，两个所述第二吊具(22)分别向所述第一吊具(21)相背的两侧倾斜。

6.根据权利要求2所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述开合调节机构(30)包括伸缩推杆单元(31)，所述伸缩推杆单元(31)的两端分别活动连接于所述第一吊具(21)与所述第二吊具(22)，所述第二吊具(22)在所述收合位置时，所述伸缩推杆单元(31)位于所述第一吊具(21)内部及/或所述第二吊具(22)内部。

7.根据权利要求1所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述第二吊具(22)在所述收合位置时贴合于所述第一吊具(21)的侧部。

8.根据权利要求1所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述单晶炉用提升装置还包括升降组件(23)以及摆动驱动组件(24)，所述升降组件(23)与所述升降导向机构(10)滑动配合，所述第一吊具(21)与所述升降组件(23)转动配合，且二者的相对转动中心沿所述升降组件(23)的滑动方向延伸，所述摆动驱动组件(24)驱动连接所述第一吊具(21)。

9.根据权利要求8所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述摆动驱动组件(24)包括传动单元以及驱动单元(241)，所述传动单元包括可活动安装于所述第一吊具(21)的主动件、设于所述升降组件(23)的从动件，所述主动件与所述从动件联动连接，所述驱动单元(241)安装于所述第一吊具(21)，并驱动连接所述主动件。

10.根据权利要求9所述的单晶炉用提升装置，其特征在于，所述主动件为转动安装于所述第一吊具(21)的主动轮(242)，所述从动件为形成于所述升降组件(23)的从动轮(232)，所述传动单元还包括套设所述主动轮(242)与所述从动轮(232)的闭环传动件。

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