CN202131398U - 直拉式单晶炉用坩埚驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，它包括坩埚支架、坩埚旋转组件、坩埚轴组件、埚升组件，坩埚支架固定在底座上，两根配对的配有滑块的滚动直线导轨副固定在坩埚支架上，滑台与两块滑块连接，滑台上装坩埚轴组件，坩埚旋转组件装在滑台一侧，坩埚旋转组件带动坩埚轴组件旋转，驱动滚珠丝杆副上段通过轴承与上轴承座连接，上轴承座固定在坩埚支架顶面，埚升组件固定在底座上，埚升组件带动蜗轮减速器，滑台上的下轴承座与驱动滚珠丝杆副中的丝杆螺母连接，蜗轮减速器固定在底座上，驱动滚珠丝杆副直接连接蜗轮减速器，蜗轮减速器直接带动驱动滚珠丝杆副旋转。它与现有装置相比，能有效地避免操作失误锅位降得过低而损坏石墨件。

Description

直拉式单晶炉用坩埚驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种坩埚驱动装置，尤其是指适用于直拉式单晶炉的坩埚驱动装置。

背景技术

直拉式单晶炉是生产太阳能电池用单晶硅和集成电路及单晶硅的的主要设备。随着太阳能电池硅材料的尺寸越来越大。以及集成电路对单晶材料的品质要求越来越高。对与之相对应的单晶生长设备的自动化程度和长期使用的稳定性提出了更高的要求。在用直拉法生长单晶的过程中，要将多晶料置于石英坩埚中，经过高温回执使其熔化为多晶硅熔液，籽晶由顶部降下到多晶熔液中，控制液面的温度使多晶熔液在籽晶周围重新结晶，生成排列整齐的单晶硅棒。在这一过程中，需要放置多晶料的石英坩埚和籽晶以相反的方向旋转并向上提升。多晶硅熔液面的稳定性，直接影响单生产的品质。目前，我国使用的单晶炉在稳定性方面还存在着一些不足，特别是拉制大尺寸、高品质单晶使用的单晶炉，更需要改进。其中的坩埚驱动装置对单晶炉的性能起着非常重要的作用，因此，需要提出一种改进结构的坩埚驱动装置。

中国专利曾公开了一种“直线导轨式坩埚提升装置”(中国，公开号CN1995483A，公开日2007年7月11日)，其框架部件包括导轨座、筋板、底板和地脚调整块；锅升部件包括快慢电机组件、滚动直线导轨副、上轴承座、丝杆、提升支架、丝杆螺母、下轴承座和大同步带组件；埚转部件包括波纹管、坩埚轴组件、埚转磁流体、埚转电机、电机支架和多碶带组件。但它的结构布局还不是十分，具体来说存在如下主要缺陷：一是不能避免操作失误锅位降得过低而损坏石墨件，由于同步带老化及断裂原因，丝杆会在正常生产过程中突然下滑，锅位改变，直接导致单晶报废；二是不能防止下限位故障而影响设备安全；三是锅升部件中，快速电机直接输出，而慢速电机也是直接输出，容易发生操作失误；四是光电编码器装在蜗轮蜗杆减速器上，不尽合理。

中国专利曾公开了“一种直拉单晶炉用坩埚驱动装置”(中国，公告号CN201241197Y，公告日2009年5月12日)，设有升降驱动组件和旋转驱动组件，升降驱动组件设有安装支架、直线导轨、滚珠丝杠，直线导轨和滚珠丝杠固定在安装支架上，坩埚轴通过坩埚轴轴承座，固定在坩埚支架上，坩埚支架通过过渡连接块与滚珠丝杠的螺母和直线导轨的滑块连接在一起；慢速电机与谐波减速器直联并通过离合器与蜗轮减速器的一端输入轴连接；坩埚的旋转驱动组件设有旋转电机，通过行星减速器及旋转楔型带与坩埚轴连接。但它还许多地方需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，它能有效地避免操作失误锅位降得过低而损坏石墨件。

为达到上述目的，本实用新型采取的方案是：一种直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，它包括坩埚支架、坩埚旋转组件、坩埚轴组件、埚升组件，坩埚支架固定在底座上，两根配对的配有滑块的滚动直线导轨副固定在坩埚支架上，滑台与两块滑块连接，滑台上装坩埚轴组件，坩埚旋转组件装在滑台一侧，坩埚旋转组件带动坩埚轴组件旋转，驱动滚珠丝杆副上段通过轴承与上轴承座连接，上轴承座固定在坩埚支架顶面，埚升组件固定在底座上，埚升组件带动蜗轮减速器，滑台上的下轴承座与驱动滚珠丝杆副中的丝杆螺母连接，蜗轮减速器固定在底座上，驱动滚珠丝杆副直接连接蜗轮减速器，蜗轮减速器直接带动驱动滚珠丝杆副旋转。

该直拉式单晶炉用坩埚驱动装置与现有装置相比，驱动滚珠丝杆副直接连接蜗轮减速器，蜗轮减速器直接带动驱动滚珠丝杆副旋转，蜗轮减速器又作为驱动滚珠丝杆副十分可靠的自锁结构，能有效地避免操作失误锅位降得过低而损坏石墨件。

附图说明

图1是本实施例的爆炸图。

图2是本实施例的主视结构示意图。

图3是坩埚旋转组件结构示意图。

图4是埚升组件结构示意图。

图5是坩埚轴组件结构示意图。

图中：1、坩埚支架，2、坩埚轴组件，3、坩埚旋转组件，4、埚升组件，5、坩埚限位组件，6、驱动滚珠丝杆副，7、滚动直线导轨副，8、蜗轮减速器，9、下轴承座，10、上轴承座，11、编码器，12、水平调整机脚，13、坩埚极限下限位防碰撞缓冲块，14、底座，15、滑台，16、滑块，17、丝杆螺母，18、上行程开关座，19、下行程开关座，20、限位行程开关，21、坩埚限位杆，22、锅转多契带，23、坩埚机架安装板，24、防尘波纹管，31、可调支架、32、锅转电机，33、带轮，34、可调滑板，35、减速器，36、调节螺丝，41、慢升电机，42、离合器组件，43、快升电机，44、同步带，45、同步带轮，46、支架，47、安装滑板，201、坩埚轴，202、磁流体防尘托盘，203、加长磁流体密封机构，205、锅转带轮，206冷却系统。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型再作描述。

参见图1，一种直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，它包括坩埚支架1、坩埚旋转组件3、坩埚轴组件2、埚升组件4，坩埚支架1固定在底座14上，两根配对的配有滑块16的滚动直线导轨副7固定在坩埚支架1上，滑台15与两块滑块16连接，滑台15上装坩埚轴组件2，坩埚旋转组件3装在滑台15一侧，坩埚旋转组件3带动坩埚轴组件2旋转，驱动滚珠丝杆副6上段通过轴承与上轴承座10连接，上轴承座10固定在坩埚支架1顶面，埚升组件4固定在底座14上，埚升组件4带动蜗轮减速器8，滑台15中的下轴承座9与驱动滚珠丝杆副6中的丝杆螺母17连接，蜗轮减速器8固定在底座14上，驱动滚珠丝杆副6直接连接蜗轮减速器8，蜗轮减速器8直接带动驱动滚珠丝杆副6旋转。

参见图1，所述的底座14上设置坩埚极限下限位防碰撞缓冲块13，进行安全防护强制限位，防止下限位故障时，确保设备安全。

参见图1和图2，所述的坩埚支架1一侧面上固定上行程开关座18和下行程开关座19，上行程开关座18和下行程开关座19上分别装有限位行程开关20，两个限位行程开关20和坩埚限位杆21构成坩埚限位组件5，坩埚限位杆21固定滑台15上，上行程开关座18和下行程开关座19位置可调。设置坩埚限位组件5，避免锅位升得过高和过低。上行程开关座18和下行程开关座19上下位置可调，即行程可调。

参见图1和图2，所述的驱动滚珠丝杆副6上部安装编码器11，编码器11固定上轴承座10上。编码器11直接测量驱动滚珠丝杆副6的转速，比测量CN201241197Y专利中的蜗轮蜗杆减速器输出轴转过的角度，来得直接和方便。

参见图1、图2和图3，所述的坩埚旋转组件3由可调支架31、锅转电机32、带轮33、可调滑板34、减速器35、调节螺丝35构成，可调滑板34装在可调支架31中，锅转电机32和减速器35固定可调滑板34上，锅转电机32通过减速器35带动带轮33旋转，调节螺丝35调节可调滑板34的位置，可调支架31安装在滑台15一侧。通过调节螺丝35调节可调滑板34的位置，可以适时快速调整皮带张紧力或更换皮带。

参见图1、图2和图4，所述的埚升组件4由慢升电机41、离合器组件42、快升电机43、同步带44、同步带轮45、支架46、安装滑板47构成，离合器组件42和支架46固定在安装滑板47上，慢升电机41与离合器组件42连接，快升电机43固定在离合器组件42顶面上，安装滑板47上开有若干腰形孔，安装滑板47固定在底座14上；慢升电机41的旋转通过离合器组件42、同步带轮45、蜗轮减速器8传递给驱动滚珠丝杆副6，实现滑台15的慢速上升或下降；当离合器组件42失电脱开时，快升电机43的旋转通过同步带44、同步带轮45、蜗轮减速器8传递给驱动滚珠丝杆副6，实现滑台15的快速上升或下降。安装滑板47上开有若干腰形孔，可以方便、快速调节带轮平行度和传动带张紧力。

参见图1、图2和图5，所述的坩埚轴组件2由坩埚轴201、磁流体防尘托盘202、加长磁流体密封机构203、锅转带轮205和冷却系统206构成，坩埚轴201穿过磁流体防尘托盘202、加长磁流体密封机构203，锅转带轮205套装在坩埚轴201下段，坩埚轴201下接冷却系统206，加长磁流体密封机构203固定在滑台15中，磁流体防尘托盘202在加长磁流体密封机构203之上，锅转带轮205上套有锅转多契带22，加长磁流体密封机构203中的磁流体采用三级轴承。设置磁流体防尘托盘202，能把生产过程中所产生的大量氧化物及飞溅多晶废料，接在托盘，避免落入磁流旋转与静止接合缝隙里。因为氧化物极硬，一旦落入磁流体内可能直接导致磁流体损坏，而出现磁流体卡涩、打嗝现象，通常在正常拉晶过程中，导致多晶料及石墨件报废；在正常生产过程中，突发性漏硅时有发生，磁流体防尘托盘202能很好保护磁流体。磁流体采用三级轴承，具有承载能力大、回转精度高、抗震性强、使用寿命长等优点。

参见图1和图2，所述的底座14下面固定有四个水平调整机脚12，四个水平调整机脚12，四个水平调整机脚12放置在坩埚机架安装板23上。

参见图2，所述的驱动滚珠丝杆副6上段套有防尘波纹管24。

本装置在经过多次试验对比后，根据对比结果选用合适的机构(组件)，以合理的布局将各组件安装在坩埚机架上，有效地控制各部件之间的装配精度，并从使用者及点检维护人员的角度出发，以方便、迅速、可靠为原则，进行精心设计，大大地提高了坩埚机构在工作运行中的平稳性、可靠性、及运行的控制精度。在配有全自动控制系统的晶体炉上，产品合格率、成品率、各项指标参数非常好，完全满足各种使用对单晶材料的要求。

Claims (7)

1.一种直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，它包括坩埚支架(1)、坩埚旋转组件(3)、坩埚轴组件(2)、埚升组件(4)，坩埚支架(1)固定在底座(14)上，两根配对的配有滑块(16)的滚动直线导轨副(7)固定在坩埚支架(1)上，滑台(15)与两块滑块(16)连接，滑台(15)上装坩埚轴组件(2)，坩埚旋转组件(3)装在滑台(15)一侧，坩埚旋转组件(3)带动坩埚轴组件(2)旋转，驱动滚珠丝杆副(6)上段通过轴承与上轴承座(10)连接，上轴承座(10)固定在坩埚支架(1)顶面，埚升组件(4)固定在底座(14)上，埚升组件(4)带动蜗轮减速器(8)，其特征是：滑台(15)中的下轴承座(9)与驱动滚珠丝杆副(6)中的丝杆螺母(17)连接，蜗轮减速器(8)固定在底座(14)上，驱动滚珠丝杆副(6)直接连接蜗轮减速器(8)，蜗轮减速器(8)直接带动驱动滚珠丝杆副(6)旋转。

2.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的底座(14)上设置坩埚极限下限位防碰撞缓冲块(13)。

3.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的坩埚支架(1)一侧面上固定上行程开关座(18)和下行程开关座(19)，上行程开关座(18)和下行程开关座(19)上分别装有限位行程开关(20)，两个限位行程开关(20)和坩埚限位杆(21)构成坩埚限位组件(5)，坩埚限位杆(21)固定滑台(15)上，上行程开关座(18)和下行程开关座(19)上下位置可调。

4.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的驱动滚珠丝杆副(6)上部安装编码器(11)，编码器(11)固定上轴承座(10)上。

5.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的坩埚旋转组件(3)由可调支架(31)、锅转电机(32)、带轮(33)、可调滑板(34)、减速器(35)、调节螺丝(35)构成，可调滑板(34)装在可调支架(31)中，锅转电机(32)和减速器(35)固定可调滑板(34)上，锅转电机(32)通过减速器(35)带动带轮(33)旋转，调节螺丝(35)调节可调滑板(34)的位置，可调支架(31)安装在滑台(15)一侧。

6.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的埚升组件(4)由慢升电机(41)、离合器组件(42)、快升电机(43)、同步带(44)、同步带轮(45)、支架(46)、安装滑板(47)构成，离合器组件(42)和支架(46)固定在安装滑板(47)上，慢升电机(41)与离合器组件(42)连接，快升电机(43)固定在离合器组件(42)顶面上，安装滑板(47)上开有若干腰形孔，安装滑板(47)固定在底座(14)上；慢升电机(41)的旋转通过离合器组件(42)、同步带轮(45)、蜗轮减速器(8)传递给驱动滚珠丝杆副(6)，实现滑台(15)的慢速上升或下降；当离合器组件(42)失电脱开时，快升电机(43)的旋转通过同步带(44)、同步带轮(45)、蜗轮减速器(8)传递给驱动滚珠丝杆副(6)，实现滑台(15)的快速上升或下降。

7.根据权利要求1所述的直拉式单晶炉用坩埚驱动装置，其特征是：所述的坩埚轴组件(2)由坩埚轴(201)、磁流体防尘托盘(202)、加长磁流体密封机构(203)、锅转带轮(205)和冷却系统(206)构成，坩埚轴(201)穿过磁流体防尘托盘(202)、加长磁流体密封机构(203)，锅转带轮(205)套装在坩埚轴(201)下段，坩埚轴(201)下接冷却系统(206)，加长磁流体密封机构(203)固定在滑台(15)中，磁流体防尘托盘(202)在加长磁流体密封机构(203)之上，锅转带轮(205)上套有锅转多契带(22)，加长磁流体密封机构(203)中的磁流体采用三级轴承。

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