CN208717468U - 一种单晶炉的坩埚驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单晶炉的坩埚驱动机构，属于单晶炉领域，旨在提供一种坩埚驱动机构，以解决单晶炉断电时坩埚无法调节，籽晶吊绳被扭断的问题，其技术方案要点是，包括底座、固定在底座上的下炉室、设置在下炉室内的保温罩和设置在保温罩内的坩埚，所述底座上设有蜗轮减速器，所述蜗轮减速器的输入轴的两端分别设有第一驱动机构和第二驱动机构，所述蜗轮减速器的输出轴上设有与坩埚轴线平行的驱动机构；所述第一驱动机构包括与底座转动连接的转动轴，所述转动轴上固定连接有主动带轮，所述蜗轮减速器的输入轴上设有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间张紧有传动带。本实用新型适用于单晶炉。

Description

一种单晶炉的坩埚驱动机构

技术领域

本实用新型涉及单晶炉，特别涉及一种单晶炉的坩埚驱动机构。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。

公告号为C203999904U的中国专利公开了一种结晶炉用的坩埚顶升旋转装置，单晶炉机架的面上固定有支架安装平台，支架安装平台通过提升机构支撑杆与导轨平台固定连接，支架安装平台上固定有电机，电机连接坩埚提升变速器，坩埚提升变速器通过坩埚提升丝杆通过轴承与导轨平台上面活连接，坩埚提升丝杆通过螺纹与磁流体安装平台活连接，磁流体安装平台内固定有磁流体，磁流体安装平台下端固定有慢速电机，慢速电机通过传动齿轮与坩埚提升丝杆连接，旋转电机通过连接板与磁流体安装平台下端固定连接，旋转电机通过多楔带与坩埚轴连接。

这种结晶炉用的坩埚顶升旋转装置虽然通过旋转电机和坩埚轴实现坩埚旋转、通过坩埚提升变速器和坩埚提升丝杠实现坩埚上升，满足坩埚能够同时旋转和顶升，但是坩埚顶升结构单一，当出现断电现象时，应该及时调节坩埚，使得晶棒与硅液脱离，否则会造成晶棒与硅液凝结在坩埚中，扭断籽晶吊绳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种单晶炉的坩埚驱动机构，具有停电时调节坩埚，使得晶棒与硅液脱离的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种单晶炉的坩埚驱动机构，包括底座、固定在底座上的下炉室、设置在下炉室内的保温罩和设置在保温罩内的坩埚，所述底座上设有蜗轮减速器，所述蜗轮减速器的输入轴的两端分别设有第一驱动机构和第二驱动机构，所述蜗轮减速器的输出轴上设有驱动坩埚上升和旋转的顶升旋转机构；

所述第一驱动机构包括与底座转动连接的转动轴，所述转动轴上固定连接有主动带轮，所述蜗轮减速器输入轴的一端固定连接有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间张紧有传动带。

通过采用上述技术方案，单晶炉通电状态下，坩埚由第二驱动机构驱动蜗轮减速器运转，从而使得与蜗轮减速器连接的驱动机构带动坩埚上下移动。单晶炉断电时，第二驱动机构断电并与蜗轮减速器脱离，通过转动转动轴，使得主动带轮带动从动带轮转动，从而使得蜗轮减速器的输入轴带动输出轴转动，使得驱动机构带动坩埚下降，实现晶棒与硅液脱离，从而对籽晶吊绳进行保护。

进一步的，所述底座上固定连接有支撑转动轴的支撑座。

通过采用上述技术方案，支撑座对转动轴进行支撑，使得转动轴在转动过程中更加平稳，从而延长转动轴的使用寿命，提高工作效率。

进一步的，所述支撑座上固定连接有安装在转动轴上的轴承。

通过采用上述技术方案，轴承可以支撑转动轴转动，降低转动轴转动过程中的磨损，保证转动轴的回转精度，延长转动轴的使用寿命。

进一步的，所述支撑座上固定连接有罩设在轴承上的保护罩。

通过采用上述技术方案，单晶炉在工作过程中，空气中的灰尘杂质容易积落在轴承上，加快了轴承的磨损，设有保护罩可以对轴承进行保护，延长轴承的使用寿命。

进一步的，所述转动轴远离主动带轮的一端固定连接有手轮。

通过采用上述技术方案，手轮更加方便转动转动轴，加快转动轴转动的速度，从而加快坩埚下降的速度，加快对籽晶吊绳的保护。

进一步的，所述第二驱动机构包括固定在底座上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有减速器，所述减速器的输出轴与蜗轮减速器远离从动带轮的一端连接。

通过采用上述技术方案，启动驱动电机，使得减速器转动，通过减速器带动蜗轮减速器转动，通过蜗轮减速器控制顶升旋转机构，从而带动坩埚下降，实现晶棒与硅液脱离，从而对籽晶吊绳进行保护。

进一步的，所述减速器为谐波减速器。

通过采用上述技术方案，谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力、高传动效率等优点，和普通减速器相比，输出力矩相同时，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。

进一步的，所述顶升旋转机构包括固定在蜗轮减速器输出轴上的丝杠，所述底座上还固定连接有直线导轨座，所述直线导轨座的两侧分别沿其长度方向设有导轨，所述丝杠上螺纹连接有丝杠螺母，所述丝杠螺母的外侧壁上固定连接有与丝杠轴线垂直的支撑板，所述支撑板朝向丝杠的一侧固定连接有导向块，所述导向块上设有与导轨滑移连接的导向槽；

所述支撑板的下方固定连接有旋转电机，所述旋转电机的输出轴上设有穿出支撑板的坩埚轴，所述坩埚轴与支撑板转动连接，所述坩埚轴远离旋转电机的一端固定连接有坩埚托盘，所述坩埚放置在坩埚托盘上。

通过采用上述技术方案，丝杠转动时，支撑板沿着直线导轨座上下移动，从而带动旋转电机上下移动，旋转电机移动的过程中坩埚轴在支撑板中转动，坩埚轴转动时，与坩埚轴固定连接的坩埚托盘带动坩埚转动，使得坩埚同时实现上下运动和旋转运动，有利于结晶，成品的合格率大大提升了，节约了能源。

进一步的，所述坩埚轴上套设有不锈钢波纹管，所述不锈钢波纹管的一端与支撑板固定连接，另一端与下炉室的底板固定连接。

通过采用上述技术方案，不锈钢波纹管对下炉室进行密封，不仅能够起到减振、消音等作用，还具有耐高温、耐腐蚀的优点。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.采用了第一驱动机构，能够起到断电时，调节坩埚下降，使得晶棒与硅液脱离，从而对籽晶吊绳进行保护的效果；

2.采用了支撑座，能够起到对转动轴进行支撑，延长其使用寿命的效果；

3.采用了驱动机构，能够起到同时实现坩埚顶升和旋转，从而有利于结晶，提高成品合格率的效果。

附图说明

图1是本实施例中用于体现第一驱动电机、谐波减速器和蜗轮减速器之间的连接关系示意图；

图2是本实施例中用于体现下炉室、保温罩、坩埚和坩埚托盘之间的连接关系示意图；

图3是图1中A部的放大图，用于体现导轨、导向块和导向槽之间的连接关系

图4是本实施例中用于体现丝杠螺母和支撑板之间的连接关系示意图；

图5是图1中B部的放大图，用于体现支撑座、转动轴、手轮之间的连接关系。

图中，1、底座；11、支撑座；111、保护罩；2、下炉室；3、保温罩；4、坩埚；5、第一驱动机构；51、转动轴；511、轴承；512、手轮；52、主动带轮；53、从动带轮；54、传动带；6、第二驱动机构；61、驱动电机；62、谐波减速器；63、蜗轮减速器；7、顶升旋转机构；71、丝杠；711、丝杠螺母；72、直线导轨座；721、导轨；73、支撑板；731、导向块；732、导向槽；74、旋转电机；741、坩埚轴；742、坩埚托盘；75、不锈钢波纹管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种单晶炉的坩埚驱动机构，如图2所示，包括底座1、固定在底座1上的下炉室2、设置在下炉室2内的保温罩3和设置在保温罩3内的坩埚4。

如图1和图3所示，下炉室2的下方设有驱动坩埚4上升和旋转的顶升旋转机构7，顶升旋转机构7包括直线导轨座72，直线导轨座72的两侧分别沿其长度方向设有导轨721，两个导轨721之间设有丝杠71，丝杠71上螺纹连接有丝杠螺母711（参见图4），丝杠螺母711的外侧壁上固定连接有与丝杠71轴线垂直的支撑板73，且支撑板73位于下炉室2的正下方。支撑板73靠近丝杠71的一侧固定连接有与导轨721一一对应的导向块731，导向块731上设有与导轨721滑移连接的导向槽732。

如图2所示，支撑板73的下方固定连接有旋转电机74，旋转电机74的输出轴上设有穿出支撑板73的坩埚轴741，且坩埚轴741远离支撑板73的一端固定连接有坩埚托盘742，且坩埚托盘742位于坩埚4的下方，坩埚4放置在坩埚托盘742上。转动丝杠71（参见图1），使得支撑板73在导轨721（参见图3）上滑移，支撑板73在滑移的过程中，带动旋转电机74上下滑移，旋转电机74滑移的过程中驱动坩埚轴741转动，从而使得放置在坩埚托盘742内的坩埚4随着坩埚轴741一起旋转，从而同时实现坩埚4的顶升和旋转，更加有利于结晶，提高成品合格率。

如图2所示，坩埚轴741上套设有不锈钢波纹管75，且不锈钢波纹管75的一端与下炉室2的底板固定连接，另一端与支撑板73固定连接。通过设置不锈钢波纹管75来提高下炉室2的密封性，同时还可以起到减振、消音的作用。

如图1所示，丝杠71远离下炉室2的一端设有蜗轮减速器63，丝杠71与蜗轮减速器63的输出轴固定连接，蜗轮减速器63输入轴的两端分别固定连接第一驱动机构5和第二驱动机构6。

如图5所示，第一驱动机构5包括固定在底座1上的支撑座11，支撑座11上固定连接有轴承511（参见图2），轴承511内转动连接有转动轴51，转动轴51上固定连接有主动带轮52（参见图4），蜗轮减速器63输入轴的一端固定连接有从动带轮53，且主动带轮52与从动带轮53上张紧有传动带54。通过转动转动轴51，使得主动带轮52带动从动带轮53转动，从而使得蜗轮减速器63的输入轴带动输出轴转动，与蜗轮减速器63输出轴固定连接的丝杠71（参见图1）转动，从而实现坩埚4（参见图2）上升和旋转。

如图5所示，支撑座11上固定连接有罩设在轴承511（参见图2）上的保护罩111，保护罩111可以减少灰尘杂质落在轴承511上，从而减少轴承511磨损，延长轴承511的使用寿命。

如图5所示，为了方便转动转动轴51，在转动轴51远离主动带轮52的一端固定连接有手轮512。

如图1所示，第二驱动机构6包括固定在底座1上的驱动电机61，驱动电机61的输出轴上设有减速器，减速器的输出轴与蜗轮减速器63输入轴远离从动带轮53（参见图5）的一端固定连接。减速器为谐波减速器62，谐波减速器62的传动精度高，更有利于晶体的制造。单晶炉通电状态下，驱动电机61通过谐波减速器62和蜗轮减速器63减速后驱动丝杠71转动，实现坩埚4上快速升降；单晶炉断电状态下，通过转动转动轴51（参见图5）来驱动带传动，再通过蜗轮减速器63带动丝杠71旋转，到达坩埚4升降的目的。

具体实施过程：单晶炉通电状态时，驱动电机61驱动谐波减速器62和蜗轮减速器63驱动丝杠71转动，丝杠71转动的过程中支撑板73沿着导轨721上下移动，支撑板73移动时固定在支撑板73上的旋转电机74驱动坩埚轴741带动坩埚4转动，从而使得坩埚4同时实现上升和旋转，从而提高成品质量；

单晶炉断电时，手动摇动手轮512，通过带传动带54动蜗轮减速器63转动，从而使得丝杠71旋转，实现支撑板73向下移动，使得晶棒与硅液脱离，从而对籽晶吊绳进行保护。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种单晶炉的坩埚驱动机构，包括底座(1)、固定在底座(1)上的下炉室(2)、设置在下炉室(2)内的保温罩(3)和设置在保温罩(3)内的坩埚(4)，其特征在于：所述底座(1)上设有蜗轮减速器(63)，所述蜗轮减速器(63)的输入轴的两端分别设有第一驱动机构(5)和第二驱动机构(6)，所述蜗轮减速器(63)的输出轴上设有驱动坩埚(4)上升和旋转的顶升旋转机构(7)；

所述第一驱动机构(5)包括与底座(1)转动连接的转动轴(51)，所述转动轴(51)上固定连接有主动带轮(52)，所述蜗轮减速器(63)输入轴的一端固定连接有从动带轮(53)，所述主动带轮(52)与从动带轮(53)之间张紧有传动带(54)。

2.根据权利要求1所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述底座(1)上固定连接有支撑转动轴(51)的支撑座(11)。

3.根据权利要求2所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述支撑座(11)上固定连接有安装在转动轴(51)上的轴承(511)。

4.根据权利要求3所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述支撑座(11)上固定连接有罩设在轴承(511)上的保护罩 (111)。

5.根据权利要求4所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述转动轴(51)远离主动带轮(52)的一端固定连接有手轮(512)。

6.根据权利要求1所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述第二驱动机构(6)包括固定在底座(1)上的驱动电机(61)，所述驱动电机(61)的输出轴上设有减速器，所述减速器的输出轴与蜗轮减速器(63)远离从动带轮(53)的一端连接。

7.根据权利要求6所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述减速器为谐波减速器(62)。

8.根据权利要求7所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述顶升旋转机构(7)包括固定在蜗轮减速器(63)输出轴上的丝杠(71)，所述底座(1)上还固定连接有直线导轨座(72)，所述直线导轨座(72)的两侧分别沿其长度方向设有导轨(721)，所述丝杠(71)上螺纹连接有丝杠(71)螺母，所述丝杠(71)螺母的外侧壁上固定连接有与丝杠(71)轴线垂直的支撑板(73)，所述支撑板(73)朝向丝杠(71)的一侧固定连接有导向块(731)，所述导向块(731)上设有与导轨(721)滑移连接的导向槽(732)；

所述支撑板(73)的下方固定连接有旋转电机(74)，所述旋转电机(74)的输出轴上设有穿出支撑板(73)的坩埚轴(741)，所述坩埚轴(741)远离旋转电机(74)的一端固定连接有坩埚托盘(742)，所述坩埚(4)放置在坩埚托盘(742)上。

9.根据权利要求8所述的一种单晶炉的坩埚驱动机构，其特征在于：所述坩埚轴(741)上套设有不锈钢波纹管(75)，所述不锈钢波纹管(75)的一端与支撑板(73)固定连接，另一端与下炉室(2)的底板固定连接。