CN203222630U - 一种蓝宝石炉用称重结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓝宝石炉用称重结构，包括底部穿设有籽晶杆顶部穿设有输入轴的籽晶腔、设置于籽晶腔的内部且中部具有通孔的称重仪固定座、设置于称重仪固定座上的至少三个称重仪，称重仪中至少包括一个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪、设置于称重仪顶部支撑头上的承重板组件，承重板组件包括承重板和旋转轴构件，旋转轴构件中包括支撑套和设置在支撑套中的旋转轴，旋转轴的上端与输入轴固定相连，下端与籽晶杆固定相连，承重板与支撑头接触的部位设置有与支撑头一一对应的定位槽。该称重结构可以在引晶阶段以及晶体生长的中后期阶段测量到更为准确的晶体重量数据，从而为人工引晶或者设备自动引晶提供更为精确的数据。

Description

一种蓝宝石炉用称重结构

技术领域

本实用新型涉及大规格尺寸蓝宝石制备技术领域，特别涉及一种大规格尺寸蓝宝石炉用称重结构。

背景技术

随着目前生产的蓝宝石晶体的规格越来越大，对晶体生长过程中的重量控制显得越来越重要，尤其是晶体生长初期的晶体重量控制，对整个蓝宝石晶体的品质影响最为明显。

蓝宝石晶体生长的整个过程均是在水冷腔体内部完成的，具体是，水冷腔体的顶部设置有供可旋转的籽晶杆穿入到其内部的通孔，籽晶杆穿入水冷腔体内部的一端上设置有籽晶夹头，籽晶夹头上捆绑有籽晶，籽晶杆的外部设置有为籽晶杆提供动力的伺服电机，籽晶杆和外部是密封连接，并通过提升装置和机架相连。

目前对蓝宝石炉中的晶体的重量测量主要采取以下方式：

在籽晶杆提升机构上设置有称重仪固定座，两个量程相同的称重仪分别设置在称重仪固定座上，并且位于籽晶杆的两侧，称重仪顶部的称重支撑头与籽晶杆部件固定相连，这样，籽晶杆上各个部件的全部重量均由两个量程相同的称重仪支撑，通过两个相同量程的称重仪上的重量变化来反应晶体重量的变化。

由于目前制备蓝宝石晶体的规格越来越大，因此两个相同量程的称重仪的量程也需要不断增大，但是称重仪量程增大后其测量精度会明显降低，而量程较低的称重仪是无法对晶体生长初期的重量进行准确监测的，这会导致大规格蓝宝石晶体品质的降低。

因此，如何开发一种蓝宝石炉用的称重结构，以实现对蓝宝石晶体重量更为精确的测量，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种蓝宝石炉用称重结构，以实现在蓝宝石晶体的制备过程中对其生长各个阶段的重量进行更为精确的监控，为人工引晶或者设备自动引晶提供更为精确的数据。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的蓝宝石炉用称重结构，包括：

籽晶腔，所述籽晶腔底部穿设有可上下浮动的籽晶杆，顶部穿设有可上下浮动的输入轴，且所述籽晶腔内设置有位于所述籽晶杆端部和输入轴端部之间的称重仪固定座，所述称重仪固定座中部设置有通孔；

设置于所述称重仪固定座上的至少三个称重仪，所述称重仪均匀分布在同一半径的圆周上，所述称重仪中至少包括一个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪；

设置于所述称重仪顶部的支撑头上的承重板组件，所述承重板组件包括水平放置在所述支撑头上的承重板和固定设置于承重板中部的旋转轴构件，所述旋转轴构件包括支撑套和通过轴承设置于所述支撑套中并穿过所述通孔的旋转轴，所述旋转轴的上端与输入轴相连，下端与籽晶杆固定相连，所述承重板组件与所述支撑头接触的部位设置有与所述支撑头一一对应的定位槽。

优选的，在上述技术方案中，所述称重仪为三个，所述三个称重仪包括两个量程不大于20Kg的小量程高精度称重仪和一个量程在10Kg以上的大量程称重仪。

优选的，在上述技术方案中，所述称重仪所在圆的半径不小于多个所述称重仪中最大变形量的250倍，每个所述称重仪的高度不小于所述称重仪中最大变形量的500倍。

优选的，在上述技术方案中，所述输入轴伸入籽晶腔的端部设置有拨叉，拨叉上固定设置有销轴，所述旋转轴的上端固定设置有转盘，所述转盘上设置有与所述销轴对应的销轴孔，所述销轴穿设在所述销轴孔中。

优选的，在上述技术方案中，所述旋转轴的下端与所述籽晶杆通过联轴器固定连接。

优选的，在上述技术方案中，所述支撑套上端与所述旋转轴之间设置有圆锥滚子轴承，所述支撑套下端与所述旋转轴之间设置有深沟球轴承，以及用于定位所述深沟球轴承轴向位置的轴用挡圈。

优选的，在上述技术方案中，所述定位槽为锥形孔，且所述锥形孔的大端位于所述承重板与所述称重仪相接触的一面。

优选的，在上述技术方案中，所述称重仪上设置有用于调节承重板水平的调节螺丝。

由以上技术方案可以看出本实用新型在水冷腔体上部设置了籽晶腔，水冷腔体顶部伸出的籽晶杆由籽晶腔的底部穿入籽晶腔中，输入轴从籽晶腔的顶部穿入籽晶腔中，并且籽晶腔内部设置了位于籽晶杆和输入轴之间的称重仪固定座，称重仪固定座上设置了至少三个称高度相同的重仪，并且称重仪均匀分布在同一半径的圆周上，称重仪中至少包括一个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪，称重仪顶部的支撑头上支撑有承重板组件，并且承重板组件包括承重板和固定设置在承重板中部的旋转轴构件，旋转轴构件包括支撑套和通过轴承设置在支撑套中并穿过上述通孔的旋转轴，旋转轴的上端与输入轴相连，下端与籽晶杆固定相连，承重板上与支撑头接触位置设置有与支撑头一一对应的定位槽。

由此可见，本实用新型所提供的蓝宝石炉用称重结构在水冷腔体的上部设置了籽晶腔，并且将称重仪设置在了籽晶腔的内部，旋转轴、承重板组件、籽晶杆以及籽晶杆端部正在生成的晶体重量全部由设置在籽晶腔体内部的称重仪来支撑，与现有技术相比，该种称重方式在多个称重仪总量程满足大规格尺寸蓝宝石晶体称重的前提下，至少一个称重仪采用量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪，这样在引晶阶段可以从小量程高精度称重仪上读取数值，根据称重仪的个数计算出晶体重量变化总量，当单个称重仪所承载的重量超出小量程高精度称重仪量程时，由其他称重仪上读取数值并计算晶体变化总量，由于称重仪中设置了小量程高精度称重仪，因此引晶阶段的晶体重量变化可以得到更为准确的测量，从而为人工引晶或者设备自动引晶提供更为精确的数据。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的蓝宝石炉用称重结构的整体示意图；

图2为图1中所示的蓝宝石炉用称重结构中称重仪的布置示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种蓝宝石炉用称重结构，该称重结构将通过在籽晶腔的内部对晶体重量进行测量，并且承重结构中至少包括了一个高精度小量程的称重仪，从而使得在引晶阶段也可以对晶体的重量进行高精度的监测。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请同时参考图1和图2，图1为本实用新型实施例所提供的蓝宝石炉用称重结构的整体示意图，图2为图1中所示的蓝宝石炉用称重结构中称重仪的布置示意图。

蓝宝石炉的结构如图1中所示，其外侧为水冷腔体1，该水冷腔体1内部在生产时需要抽成真空，水冷腔体1的内部设置有坩埚2，坩埚2的上部设置有籽晶杆22，籽晶杆22的端部通过籽晶夹头4固定连接有籽晶3；

本实用新型所提供的蓝宝石炉用称重结构，设置在蓝宝石炉水冷腔体1的上部，并通过波纹管5与水冷腔体1相连，尤其适用于大规格蓝宝石晶体的制备，该称重结构包括籽晶腔10，籽晶腔10的底部设置有籽晶杆穿入孔，籽晶杆22的上端由籽晶杆穿入孔穿进籽晶腔10内部，籽晶腔10的顶部设置有输入轴穿入孔，输入轴13由籽晶腔10顶部的输入轴穿入孔穿入到籽晶腔10的内部，籽晶杆22的端部和输入轴13的端部之间设置有称重仪固定座6，并且称重仪固定座6的中部设置有通孔，称重仪固定座6上设置有至少三个称重仪，并且多个称重仪的高度均应该相同，多个称重仪均匀分布在同一个半径的圆周上，以保证每个称重仪所承载的重量均相同，在保证多个称重仪量程总和满足大规格尺寸蓝宝石晶体的生产需要的前提下，称重仪中至少有一个为量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪，多个称重仪顶部的支撑头16共同支撑一个承重板组件，承重板组件包括承重板9和固定设置在承重板9中部的旋转轴构件，其中旋转轴构件具体包括与承重板9通过螺栓固定相连的支撑套15和通过轴承与支撑套15可转动连接的旋转轴20，旋转轴20的上端与输入轴13固定相连，下端与籽晶杆22固定相连，为了使称重仪对承重板组件稳定的支撑，承重板9与支撑头16接触的部位设置有与支撑头16一一对应的定位槽。

结合图1可以看出，旋转轴20、承重板组件、籽晶3、籽晶夹头4以及籽晶夹头端部正在生长的晶体的重量全部由设置在籽晶腔10内部的称重仪来支撑，在籽晶杆22旋转的过程中，籽晶3不断的长大，其晶体的重量也在不断的增加，这样承重板9就会将重力全部施加在支撑承重板9的多个称重仪上，根据称重仪上的重量变化可以计算得出蓝宝石晶体重量的变化，与现有技术相比，该种称重方式在多个称重仪量程总和在满足大规格尺寸蓝宝石晶体称重的前提下，至少一个称重仪采用量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪，这样在引晶阶段可以从小量程高精度称重仪上读取数值，根据称重仪的个数计算出晶体重量变化总量，当单个称重仪所承载的重量超出小量程高精度称重仪量程时，由其他称重仪上读取数值并计算晶体变化总量，由于称重仪中设置了小量程高精度称重仪，因此引晶阶段的晶体重量变化可以得到更为准确的测量，从而为人工引晶或者设备自动引晶提供更为精确的数据。

在称重仪固定座6上设置越多的称重仪，那么对于同样一种规格的蓝宝石晶体来讲，单个称重仪的量程就可以选取的越小，从而单个称重仪的精度也就会越高，但是要保证多个称重仪均处于同一高度，并且保证多个称重仪均匀布置在同一半径的圆上是非常不易的，为此本实施例中优选的在称重仪固定座6上设置有三个称重仪，并且三个称重仪设置在同一半径的圆上，相邻两个称重仪之间的夹角α为120度，如图2中所示，三个称重仪中包括两个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪，分别为第一小量程称重仪8和第二小量程称重仪19，以及一个量程在20Kg以上的大量程称重仪18，大量程称重仪18的量程应该根据所制备的蓝宝石晶体的规格进行选择，例如制备100Kg规格的蓝宝石晶体时，蓝宝石晶体以及设备总体重量大概为110Kg，那么大量程称重仪18的量程至少应为40Kg（即110Kg的1/3），本实施例中优选的采用50Kg的大量程称重仪；这样在引晶阶段时，可以读取小量程高精度称重仪上变化的数值，并且每个称重仪上变化的数值应为晶体重量的1/3，当单个称重仪上承载的重量超过10Kg后，两个小量程高精度的称重仪上将不再有数值显示，此时应在大量程称重仪18上进行数值的读取，并且该数值同样为晶体整体重量的1/3，需要说明的是上述称重仪中的读数均为初始化并清零之后在生长过程中的读数，即已经去除了籽晶杆等其他部件的重量影响。

在上述实施例中在引晶以及晶体刚开始生长的阶段采用小量程的称重仪进行称量，这就实现了在长晶初期时对称重高精度的要求，而在长晶的中后期，由于对称重精度要求的降低，因而可以采用大量程低精度的称重仪进行测量，这样就巧妙的采用大量程称重仪和小量程称重仪组合的方式实现了对引晶阶段以及长晶的中后期阶段晶体重量的测量。

本实用新型实施例同样还提供了另外一种实现方式，本实施例中的蓝宝石炉用称重结构中同样包括三个称重仪，并且三个称重仪均匀设置在同一半径的圆周上，三个称重仪中包括一个10Kg的小量程高精度称重仪和两个量程在10Kg以上的大量程称重仪。

为了保证设置在称重仪固定座6上的每个称重仪所承受的重量相同，并且尽量减小称重仪被压缩时而出现的承重板9倾斜而带来的多个称重仪承重不均匀现象，本实施例中的称重仪所在圆的半径优选的不小于多个称重仪中最大变形量的250倍，并且每个称重仪的高度应不小于多个称重仪中最大变形量的500倍。

输入轴13的下端与旋转轴20的上端固定相连，且其相连方式可以有多种选择，本实施例中提供的输入轴13的端部设置有拨叉12，拨叉上设置有销轴，旋转轴20的上端固定设置有转盘14，转盘上设置有与销轴对应的销轴孔，销轴穿设在销轴孔中与转盘14自由连接，这样转盘14既可以在拨叉12的带动下进行转动，又可以相对于拨叉12上下作直线运动，旋转轴20的下端与籽晶杆22通过联轴器21固连为一体结构。

本实施例中支撑套15上端与旋转轴20相配合的部位设置有圆锥滚子轴承11，支撑套15下端与旋转轴20之间设置有深沟球轴承7，旋转轴上还设置有用于对深沟球轴承轴向定位的轴用挡圈，这样可以使旋转轴20同时承受径向和轴向作用力。

上述实施例中的定位槽的形状可以有多种选择，为了使称重仪稳定的支撑承重板9，本实施例中的定位槽优选的为锥形孔，并且锥形孔的大端位于承重板9与称重仪相接触的一面，当然，本领域技术人员很容易选择其他形状的定位槽，如圆形凹槽等来进行支撑头16的定位，本实用新型中对此不作具体限制。

进一步的，本实施例中所提供的蓝宝石炉用称重结构中的支撑头16的高度可调，称重仪上设置有用于调节支撑头高度以使承重板处于水平位置的调节螺栓17，通过旋转调节螺栓17可以对称重仪的高度进行调节，以使各个称重仪的高度保持一致。

以上对本实用新型所提供的蓝宝石炉用称重结构进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，包括：

设置于水冷腔体（1）上部的籽晶腔（10），所述籽晶腔（10）底部穿设有可上下浮动的籽晶杆（22），顶部穿设有输入轴（13），且所述籽晶腔（10）内设置有位于所述籽晶杆（22）端部和输入轴（13）端部之间的称重仪固定座（6），所述称重仪固定座（6）中部设置有通孔；

设置于所述称重仪固定座（6）上的至少三个称重仪，所述称重仪均匀分布在同一半径的圆周上，所述称重仪中至少包括一个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪；

设置于所述称重仪顶部的支撑头（16）上的承重板组件，所述承重板组件包括水平放置在所述支撑头上的承重板（9）和固定设置于承重板（9）中部的旋转轴构件，所述旋转轴构件包括支撑套（15）和通过轴承设置于所述支撑套（15）中并穿过所述通孔的旋转轴（20），所述旋转轴（20）的上端与输入轴（13）相连，下端与籽晶杆（22）固定相连，所述承重板（6）与所述支撑头（16）接触的部位设置有与所述支撑头（16）一一对应的定位槽。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述称重仪为三个，所述三个称重仪包括两个量程不大于10Kg的小量程高精度称重仪和一个量程在20Kg以上的大量程称重仪。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述称重仪所在圆的半径不小于多个所述称重仪中最大变形量的250倍，每个所述称重仪的高度不小于所述称重仪中最大变形量的500倍。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述输入轴（13）伸入籽晶腔（10）的端部设置有拨叉（12），拨叉（12）上固定设置有销轴，所述旋转轴（20）的上端固定设置有转盘（14），所述转盘上设置有与所述销轴对应的销轴孔，所述销轴穿设在所述销轴孔中。

5.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述旋转轴（20）的下端与所述籽晶杆（22）通过联轴器（21）固定连接。

6.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述支撑套（15）上端与所述旋转轴（20）之间设置有圆锥滚子轴承（11），所述支撑套（15）下端与所述旋转轴（20）之间设置有深沟球轴承（7）以及用于定位所述深沟球轴承轴向位置的轴用挡圈。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述定位槽为锥形孔，且所述锥形孔的大端位于所述承重板（9）与所述称重仪相接触的一面。

8.根据权利要求1所述的蓝宝石炉用称重结构，其特征在于，所述称重仪上设置有用于调节承重板（9）水平的调节螺丝（17）。

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