CN202193878U - 硅芯炉装料快速对中装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅芯炉装料快速对中装置，包括工作台面、托盘和设置于所述工作台面和所述托盘之间的若干撑板框架，还包括：设置于所述工作台面上的第一自动对中卡具；卡装于所述第一自动对中卡具上的下轴；设置于所述托盘上的第二自动对中卡具；设置于所述托盘上端的上顶丝，其一端与所述第二自动对中卡具相抵；设置于所述工作台面上端的下顶丝，其一端与所述第一自动对中卡具相抵。本实用新型依靠自动对中卡具的自对中功能实现硅棒与坩埚托快速、高精度对中的目的，在硅芯炉装料快速对中装置上完成调整之后再将硅棒和坩埚托放入炉膛内操作空间充裕、操作方便。

Description

硅芯炉装料快速对中装置

技术领域

本实用新型涉及硅芯制备设备技术领域，特别涉及一种硅芯炉装料快速对中装置。

背景技术

在制备多晶硅时，其工作过程就是在高温下的高纯硅芯上分解还原高纯硅烷，生成氢气和多晶硅沉积在硅芯上。硅芯一般指直径10毫米左右，细长棒状硅材料。

区熔法制备硅芯时将原材料(较粗的硅棒)置于高频感应线圈中，当硅棒从通有高频电流的感应线圈中通过时，硅棒的局部区域因受感应而被加热熔化。借助于熔硅的表面张力，在硅棒中维持一段熔化区域，此时，当硅棒相对于感应线圈移动时，熔区也随之移动，因而形成了区熔过程。区域熔化硅棒最顶端部分，依靠上轴缓慢提拉与熔化部分相连的籽晶(长度20毫米左右的硅芯)将熔融状态的硅料提拉离开感应热场冷却为与籽晶同等直径的连续硅料，即为硅芯。

硅芯制备过程中要求原料硅棒必须尽量置于高频线圈正中位置，以确保硅棒熔融均匀，拉制出正圆截面竖直硅芯。如果装料偏离中心，拉制的硅芯产生不良缺陷(如截面椭圆、硅芯不直等)不利于多晶硅生产，甚至硅芯断裂报废。

现有硅棒位置调整方法为在硅芯炉炉膛中设置参照标尺，旋转硅芯炉下轴，通过观察硅棒与参照标尺距离的变化找出硅棒与下轴的偏差，并用手调整硅棒在坩埚托中的位置，分别调整坩埚托侧壁的六个定位顶丝，将硅棒位置固定。

现有硅棒位置调整方法必须依靠肉眼观察确定，导致硅棒位置精确度较低，而且硅芯炉炉膛内空间狭小，操作困难，需要多次调整以趋近最终要求耗时长。

因此，如何快速的实现硅棒与坩埚托的对中，并且降低操作难度，提高硅棒位置精度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种硅芯炉装料快速对中装置，以快速的实现硅棒与坩埚托的对中，并且降低操作难度，提高硅棒位置精度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种硅芯炉装料快速对中装置，包括工作台面、托盘和设置于所述工作台面和所述托盘之间的若干撑板框架，还包括：

设置于所述工作台面上的第一自动对中卡具；

卡装于所述第一自动对中卡具上的下轴；

设置于所述托盘上的第二自动对中卡具；

设置于所述托盘上端的上顶丝，其一端与所述第二自动对中卡具相抵；

设置于所述工作台面上端的下顶丝，其一端与所述第一自动对中卡具相抵。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，所述撑板框架为多个，且均匀的分布于所述托盘的外侧。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，所述撑板框架为三个。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，所述上顶丝设置于所述撑板框架上；

所述下顶丝与下定位块螺纹配合，所述下定位块设置于所述工作台面上。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，每个所述撑板框架上分别设有一个所述上顶丝，且所述上顶丝和所述下顶丝的数量相等。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，所述第一自动对中卡具和所述第二自动对中卡具均为三爪联动卡盘。

优选地，在上述硅芯炉装料快速对中装置中，所述第一自动对中卡具和所述第二自动对中卡具均为圆锥卡瓣自对中装置。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的硅芯炉装料快速对中装置，包括工作台面、托盘和设置于所述工作台面和所述托盘之间的若干撑板框架，还包括：设置于所述工作台面上的第一自动对中卡具；卡装于所述第一自动对中卡具上的下轴；套设于所述下轴顶端的坩埚托，其顶部具有插入硅棒的插孔；设置于所述托盘上的第二自动对中卡具；设置于所述托盘上端的上顶丝，其一端与所述第二自动对中卡具相抵；设置于所述工作台面上端的下顶丝，其一端与所述第一自动对中卡具相抵。

基于上述设置，本实用新型提供的硅芯炉装料快速对中装置，松开上顶丝和下顶丝，将第一自动对中卡具放置在工作台面上，将第二自动对中卡具放置在托盘上。松开坩埚托上的顶丝将硅棒放入坩埚托上的插孔，并将坩埚托插到下轴上并锁紧坩埚托上的顶丝，因为坩埚托下面的孔径与下轴是间隙配合，锁紧顶丝后坩埚托与下轴即达到同轴。锁紧下顶丝，以确保第一自动对中卡具的位置，然后调整坩埚托上方的顶丝使得硅棒与坩埚托达到同轴度要求，并锁紧坩埚托上方的顶丝。在这一步骤中，先利用第一自动对中卡具的自对中特性，使得下轴与第一自动对中卡具同轴，硅棒与第二自动对中卡具同轴。调整上顶丝即可调整第二自动对中卡具轴心在水平面上的位置，从而使得第二自动对中卡具与第一自动对中卡具同轴。初次校准之后，第一自动对中卡具和第二自动对中卡具处于同轴位置，下次校准硅棒和坩埚托的对中要求时，无需校准。

本实用新型依靠自动对中卡具的自对中功能实现硅棒与坩埚托快速、高精度对中的目的，在硅芯炉装料快速对中装置上完成调整之后再将硅棒和坩埚托放入炉膛内操作空间充裕、操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的硅芯炉装料快速对中装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的硅芯炉装料快速对中装置的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的圆锥卡瓣自对中装置的结构示意图；

图4为图3的沿A-A线的剖视图；

图5本实用新型实施例提供的三爪联动卡盘的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种硅芯炉装料快速对中装置，以快速的实现硅棒与坩埚托的对中，并且降低操作难度，提高硅棒位置精度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的硅芯炉装料快速对中装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的硅芯炉装料快速对中装置的主视结构示意图。

本实用新型实施例公开的硅芯炉装料快速对中装置，包括工作台面9、托盘和设置于工作台面9和托盘之间的若干撑板框架4，还包括第一自动对中卡具7、下轴6、第二自动对中卡具2、上顶丝3和下顶丝10。其中，第一自动对中卡具7设置于工作台面9上，下轴6卡装于第一自动对中卡具7上，其顶部用于与坩埚托的底部配合。第二自动对中卡具2设置于托盘上，上顶丝3设置于托盘的上端，上顶丝3的一端与第二自动对中卡具2相抵，多个上顶丝3用于调整第二自动对中卡具2的位置。下顶丝10设置于工作台面9的上端，下顶丝10一端与第一自动对中卡具7相抵，多个下顶丝10用于调整第一自动对中卡具7的位置。

第一自动对中卡具7和第二自动对中卡具2可均为如图3和图4所示的圆锥卡瓣自对中装置11，也可均为如图5所示的三爪联动卡盘12。本领域技术人员可以理解的是，第一自动对中卡具7和第二自动对中卡具2也可一个为圆锥卡瓣自对中装置11，另一个为三爪联动卡盘12。第一自动对中卡具7和第二自动对中卡具2还可为其它类型的自动对中卡具，本实用新型不局限于上述两种具有自动对中功能的卡具装置。

三爪联动卡盘12通过内六角扳手旋转其锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。三爪联动卡盘12通常是由一个大锥齿轮、三个小锥齿轮和三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。

圆锥卡瓣自对中装置11也可以代替三爪联动卡盘12实现本方案的对中功能。圆锥卡瓣的内壁一端为螺纹，另外一端为锥形的套筒，通过旋紧螺纹端使锥形端箍紧外壁锥形内壁圆形的多段不完全圆锥卡瓣，从而达到多段圆锥卡瓣同时向中心靠近的作用。

本实用新型提供的硅芯炉装料快速对中装置，校正时，首先松开上顶丝3和下顶丝10，将第一自动对中卡具7放置在工作台面9上，将第二自动对中卡具2放置在托盘上。松开坩埚托5上的顶丝将硅棒1的一端放入坩埚托上的插孔内，并将坩埚托5插到下轴6上并锁紧坩埚托上的顶丝，因为坩埚托下面的孔径与下轴6是间隙配合，锁紧顶丝后坩埚托5与下轴6即达到同轴。锁紧下顶丝10，以确保第一自动对中卡具7的位置，然后调整坩埚托5上方的顶丝使得硅棒1与坩埚托5达到同轴度要求，并锁紧坩埚托上方的顶丝。在这一步骤中，先利用第一自动对中卡具7的自对中特性，使得下轴6与第一自动对中卡具7同轴，硅棒1与第二自动对中卡具2同轴。调整上顶丝3即可调整第二自动对中卡具2轴心在水平面上的位置，从而使得第二自动对中卡具2与第一自动对中卡具7同轴。初次校准之后，第一自动对中卡具7和第二自动对中卡具2处于同轴位置，下次校准硅棒1和坩埚托5的对中要求时，无需校准。

调整硅棒1和坩埚托5的对中要求时，首先松开第二自动对中卡具2，然后松开坩埚托5的上顶丝(为锁紧硅棒1的顶丝)，将硅棒1的一端放入坩埚托5上的插孔内，坩埚托5插到下轴6上并锁紧坩埚托5的下顶丝(为锁紧下轴6的顶丝)使坩埚托5处于与硅芯炉内工况相同状态(在硅芯炉装料快速对中装置上模拟硅芯炉内的工况状态)。在这一步骤中，因为坩埚托5下面的孔径与下轴6是间隙配合，锁紧坩埚托5的下顶丝后坩埚托5与下轴6即达到同轴。锁紧第二自动对中卡具2及坩埚托5的上顶丝使得硅棒1与坩埚托5达到同轴度要求，在这一步骤中，第二自动对中卡具2已经与第一自动对中卡具7同轴心，硅棒1装料即符合要求。松开第二自动对中卡具2和坩埚托5的下顶丝，取出坩埚托5与硅棒1的装配体，此时的坩埚托5与硅棒1具有较高的同轴度。

本实用新型依靠自动对中卡具的自对中功能实现硅棒1与坩埚托5快速、高精度对中的目的，在硅芯炉装料快速对中装置上完成调整之后再将硅棒和坩埚托放入炉膛内操作空间充裕、操作方便。

撑板框架4为多个，且均匀的分布于托盘的外侧。在本实施例中，撑板框架4共为三个。上顶丝3设置于撑板框架4上，即在撑板框架4上设有螺纹孔，上顶丝3与该螺纹孔螺纹配合，旋动上顶丝3可调整第二自动对中卡具2的位置。本领域技术人员可以理解的是，撑板框架4的数量越多，则上顶丝3的数量也越多，也越容易保证第二自动对中卡具2的调整精度，但是上顶丝3的数量越多，第二自动对中卡具2的调整也越繁琐，因此本实用新型设置三个上顶丝3，在保证便于调整的基础上，也能够保证调整的精度。

下顶丝10与下定位块8螺纹配合，下定位块8设置于工作台面9上。每个撑板框架4上分别设有一个上顶丝3，且上顶丝3和下顶丝10的数量相等。下顶丝10与上顶丝3在竖直方向上相互错开，上顶丝3和下顶丝10相互错开，利于第二自动对中卡具2和第一自动对中卡具7的调整，有助于保证第二自动对中卡具2和第一自动对中卡具7的同轴度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种硅芯炉装料快速对中装置，包括工作台面(9)、托盘和设置于所述工作台面(9)和所述托盘之间的若干撑板框架(4)，其特征在于，还包括：

设置于所述工作台面(9)上的第一自动对中卡具(7)；

卡装于所述第一自动对中卡具(7)上的下轴(6)，其顶部与坩埚托的底部配合；

设置于所述托盘上的第二自动对中卡具(2)；

设置于所述托盘上端的上顶丝(3)，其一端与所述第二自动对中卡具(2)相抵；

设置于所述工作台面(9)上端的下顶丝(10)，其一端与所述第一自动对中卡具(7)相抵。

2.如权利要求1所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，所述撑板框架(4)为多个，且均匀的分布于所述托盘的外侧。

3.如权利要求2所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，所述撑板框架(4)为三个。

4.如权利要求3所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，所述上顶丝(3)设置于所述撑板框架(4)上；

所述下顶丝(10)与下定位块(8)螺纹配合，所述下定位块(8)设置于所述工作台面(9)上。

5.如权利要求4所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，每个所述撑板框架(4)上分别设有一个所述上顶丝(3)，且所述上顶丝(3)和所述下顶丝(10)的数量相等。

6.如权利要求1-5任一项所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，所述第一自动对中卡具(7)和所述第二自动对中卡具(2)均为三爪联动卡盘。

7.如权利要求1-5任一项所述的硅芯炉装料快速对中装置，其特征在于，所述第一自动对中卡具(7)和所述第二自动对中卡具(2)均为圆锥卡瓣自对中装置。

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