CN212476948U - 自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，设于单晶炉副室的顶端，包括连接装置和定位装置，连接装置的一端与单晶炉副室连接，连接装置的另一端与定位装置连接；以及，定位装置两端均与外界连通，且定位装置与副室同轴设置，以便于对籽晶进行定位、稳定。一种自动稳定籽晶的单晶炉系统，包括上述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、籽晶提升装置和控制装置，定位机构设于单晶炉副室上部，籽晶提升装置穿过定位机构设于单晶炉副室内，控制装置与籽晶提升装置电连接，籽晶提升装置在控制装置的作用下，进行上升，并在定位机构的作用下对籽晶进行定位、稳定。本实用新型的有益效果是应用于直拉单晶过程中，能够在直拉单晶过程中对籽晶进行稳定，使得籽晶稳定这一过程实现自动进行，实现籽晶的自动稳定，降低了劳动的强度，提高了生产效率。

Description

自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统

技术领域

本实用新型属于直拉单晶技术领域，尤其是涉及一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统。

背景技术

目前行业内竞争日益激烈，单晶生产企业自动化程度逐步提高，从工业2.0时代，逐步迈向工业3.0、4.0时代。单晶拉制过程中，等径过程已实现自动化控制，而拉制单晶前，籽晶需要维持稳定的状态，保证籽晶长晶过程不会发生晃动，避免应力的产生。

目前籽晶定位全部靠人工进行，此过程需要将籽晶降至单晶炉副室可视位置，使用工具将籽晶稳定至静止状态，之后手动将籽晶上升至指定位置。该过程往往需要七至十分钟，浪费时间严重，是影响单晶炉自动化进程的重要原因，且部分操作因技能与时间等关系，籽晶的稳定精度难以保证，会导致后续拉晶过程中单晶晃动等异常事故的发生。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统，应用于直拉单晶过程中，能够在直拉单晶过程中对籽晶进行稳定，使得籽晶稳定这一过程实现自动进行，实现籽晶的自动稳定，降低了劳动的强度，提高了生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，设于单晶炉副室的顶端，包括连接装置和定位装置，连接装置的一端与单晶炉副室连接，连接装置的另一端与定位装置连接；以及

定位装置两端均与外界连通，且定位装置与副室同轴设置，以便于对籽晶进行定位、稳定。

具体地，定位装置包括连接部和定位部，连接部与定位部固定连接，连接部与定位部同轴设置，以便于将籽晶定位在拉晶初始位置。

具体地，定位部包括，

容纳部，容纳部一端与连接部连接，用于对籽晶进行容纳；

导正部，导正部与容纳部的另一端连接，用于对籽晶进行导正；以及，

容纳部与导正部同轴设置。

进一步的，容纳部为环状结构。

进一步的，导正部为变径环状结构，导正部的小径端与容纳部连接。

进一步的，小径端的直径不小于容纳部与小径端连接处的直径。

进一步的，连接装置的数量为多个，设于定位装置的周侧。

进一步的，连接装置与单晶炉副室内壁固定连接或可拆卸连接。

一种自动稳定籽晶的单晶炉系统，包括上述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、籽晶提升装置和控制装置，定位机构设于单晶炉副室上部，籽晶提升装置穿过定位机构设于单晶炉副室内，控制装置与籽晶提升装置电连接，籽晶提升装置在控制装置的作用下，进行上升，并在定位机构的作用下对籽晶进行定位、稳定。

由于采用上述技术方案，使得自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统结构简单，使用方便，具有定位装置，定位装置安装在单晶炉副室的顶端，该定位装置具有定位部，且定位部具有锥形的导正部，使得籽晶在籽晶提升装置的作用下进行上升，当重锤运动至定位装置处时，重锤经过导正部进行导正，使得重锤能够进入容纳部内，容纳部与重锤紧密接触，对重锤施加阻力，能够对重锤进行稳定，使得重锤不再晃动，使得重锤在定位装置的作用下保持静止，进而使得籽晶保持静止，使得籽晶稳定这一过程实现自动进行，实现籽晶的自动稳定，降低了劳动的强度，提高了生产效率，使得副室自动旋回和下一步的熔接工艺进行无缝衔接，避免在两步自动化操作中增加人工的步骤而降低自动化效率，加快了工业自动化进度；

采用该定位机构进行籽晶自动稳定，籽晶的自动稳定过程可以在副室旋回及副室空气置换为氩气的过程中进行，利用副室旋回及副室净化的过程时间完成，缩短了无效工时，达到提高产出的目的。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一实施例的定位机构安装结构示意图；

图3是本实用新型的一实施例的定位机构的俯视结构示意图。

图中：

1、提升驱动装置 2、单晶炉副室 3、连接装置

4、定位装置 5、重锤 40、连接部

41、容纳部 42、导正部 6、籽晶

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1示出了本实用新型一实施例的结构示意图，具体示出了本实施例的结构，本实施例涉及一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统，用于直拉单晶过程中，进行自动化定位、稳定籽晶，实现籽晶的自动稳定，减少了劳动强度，提升了生产率，同时，该籽晶稳定自动化过程在单晶炉副室回旋及副室内空气置换为保护气体过程中进行，实现副室自动回旋和下一步的熔接工艺进行无缝衔接，避免在两步自动化操作过程中增加人工的操作步骤，降低自动化效率，缩短无效工时，提高产出。

一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，用于对籽晶6进行定位、稳定，该定位机构设于单晶炉副室2的顶端，使得籽晶6在单晶炉副室2的顶端对籽晶6进行定位、稳定，以便于进行后续的熔接等工序。该定位机构包括连接装置3和定位装置4，连接装置3的一端与单晶炉副室2连接，连接装置3的另一端与定位装置4连接，以及，定位装置4两端均与外界连通，且定位装置4与单晶炉副室2同轴设置，以便于与籽晶6连接的重锤5进入该定位装置4内，对籽晶6进行定位、稳定。该定位装置4通过连接装置3安装在单晶炉副室2的顶端，通过定位装置4对籽晶6进行定位、稳定，操作简单，定位准确，稳定快速。

具体的，如图1-3所示，上述的定位装置4包括连接部40和定位部，连接部40的一端与定位部的一端固定连接，连接部40与定位部同轴设置，以便于将籽晶6定位在拉晶初始位置。也就是，连接部40与连接装置3连接，将定位装置4安装在单晶炉副室2的顶部，定位部与连接部40连接，定位部对籽晶进行稳定，用于对籽晶6进行定位、稳定。

该连接部40为环状结构，两端开口，便于与籽晶6安装在重锤5上后，与重锤5连接的钢丝绳穿过该连接部40与提升驱动装置1连接，使得籽晶6能够进行升降，以便于拉晶能够顺利进行，同时，定位装置4安装在单晶炉副室2的内部的顶部，不会对直拉单晶动作产生干涉。该连接部40可以是等径环状结构，即，圆柱环状结构；或者是变径环状结构，即，圆锥环状结构；或者是其他形状的环状结构，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求，在本实施例中，该连接部40的形状与籽晶6连接在一起的重锤5的形状相适应，便于重锤5被容纳于该连接部40内，对重锤5施加阻力，使得重锤5不再晃动，便于对重锤5进行稳定，进而对籽晶6进行稳定。

上述的定位部包括容纳部41，容纳部41一端与连接部40连接，且容纳部41位于连接部40靠近单晶炉的一端，用于对重锤5进行容纳；导正部42，导正部42与容纳部41的另一端连接，用于对重锤5进行导正；以及，容纳部41与导正部42同轴设置，以保证籽晶6在定位、稳定后，籽晶6的轴线与单晶炉副室2的轴线同轴设置，使得后续熔接等工序继续进行；在籽晶6上升移动的过程中，通过导正部42的导正作用，使得重锤5能够准确进入容纳部41，容纳部41对重锤5施加阻力，使得重锤5不再晃动，保证定位部准确的对籽晶6进行定位、稳定。

该容纳部41为环状结构，便于籽晶6定位稳定后进行重锤5的容纳，该容纳部41两端开口，便于与重锤5连接的钢丝绳穿过，便于籽晶6的上升和下降，该容纳部41的形状可以是圆柱形环状结构，其直径大于连接部40的直径，使得容纳部41与连接部40通过倾斜连接部连接，该倾斜连接部为环状结构，便于连接部40与容纳部41连通，便于与重锤5连接的钢丝绳穿过；该容纳部41也可以是锥形环状结构，或者是其他形状的环状结构，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求，优选的，该容纳部41的形状与连接在一起的重锤5的形状相适应，便于重锤5被该容纳部41容纳，重锤5的晃动被容纳部41进行阻挡，使得籽晶6定位、稳定精准，籽晶6快速稳定。

上述的导正部42为变径环状结构，具有大径端和小径端，导正部42的小径端与容纳部41连接，也就是，该导正部42的形状为喇叭状结构，两端开口，使得该导正部42与外界连通，便于与连接在一起的重锤5、籽晶6连接的钢丝绳穿过该导正部42，便于籽晶6上升和下降。该导正部42小径端与容纳部41远离与连接部40连接的一端连接，大径端为自由端，且大径端向外倾斜延伸，该延伸线与容纳部41的轴线相交，同时，导正部42的轴线与容纳部41的轴线同轴设置，便于重锤5进入该导正部42，并通过该导正部42进行导正，进入容纳部41，被容纳部41进行容纳，使得连接在一起重锤5、籽晶6在容纳部41的作用下快速稳定、定位；小径端的直径不小于容纳部41与小径端连接处的直径，使得容纳部41与导正部42连接过渡圆滑，其连接方式优选为一体成型，结构稳定；容纳部41与导正部42的设置，使得在直拉单晶过程中籽晶快速稳定，且进行自动稳定，降低了劳动强度，提高生产效率，使副室自动旋回和下一步的熔接工艺进行无缝衔接，避免在两步自动化操作中增加人工的步骤而降低自动化效率，加快工业自动化进度。

该容纳部41、导正部42和连接部40同轴设置，且均与单晶炉副室2同轴设置，便于与连接在重锤5、籽晶6连接的钢丝绳穿过连接部40、容纳部41和导正部42，进行上下移动，进而使得籽晶6上升或下降，实现籽晶6的升降，同时，在籽晶6的升降过程中，导正部42和容纳部41对重锤5进行导正、容纳，对重锤5提供阻力，避免重锤5晃动，对籽晶6进行定位、稳定。

上述的连接装置3的数量为多个，设于定位装置4的周侧，该连接装置3的设置，便于将定位装置4与单晶炉副室2的内壁连接在一起，将定位装置4安装在副室内，便于对籽晶6进行稳定、定位。该连接装置3为杆状结构，其截面形状可以是的圆形，或者是方形，或者是其他形状，根据实际形状进行选择，这里不做具体要求，连接装置3的一端与定位装置4的连接部40的外侧壁连接，另一端与单晶炉副室2内壁连接，且连接装置3的数量为多个，设于定位装置4的周侧，可以是等间距设置，或者是非等间距设置，根据实际需求进行设置，在本实施例中，该连接装置3的数量为四个，均匀等间距的设于定位装置4的周侧，使得定位装置4受力均匀，结构稳定。

连接装置3与单晶炉副室2内壁固定连接或可拆卸连接，该连接装置3的另一端可以通过螺栓等连接件与单晶炉副室2内壁连接，或者是通过螺纹与单晶炉副室2内壁连接，或者是其他固定连接方式，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；或者是焊接；或者是，在单晶炉副室2内壁上设有滑道，在连接装置3的该端安装有滑块，滑块滑动设于滑道中，使得连接装置3滑动设于副室内壁上，当连接装置3滑动到需要的位置时，通过螺栓等连接件将滑块固定在滑道上；或者是其他连接方式，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。

该定位装置4通过连接装置3安装在单晶炉副室2的内部的上方，连接在一起的重锤5和籽晶6在钢丝绳和提升驱动装置1的作用下进行升降，当籽晶6上升至定位装置4的作用范围内，晃动的重锤5经过导正部42进行导正，进入容纳部41，继而进入连接部40，容纳部41和连接部40均对重锤5施加阻力，使得重锤5不再晃动，使得籽晶快速定位、稳定。

一种自动稳定籽晶的单晶炉系统，包括上述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、籽晶提升装置和控制装置，定位机构设于单晶炉副室2的顶端，籽晶提升装置穿过定位机构设于单晶炉副室2内，控制装置与籽晶提升装置电连接，籽晶提升装置在控制装置的作用下，进行籽晶的上升，并在定位机构的作用下进行定位、稳定。该籽晶提升装置包括提升驱动装置1和籽晶连接件，提升驱动装置1固定安装在单晶炉副室2的顶端，提升驱动装置1的一端与籽晶连接件连接，籽晶连接件的另一端与籽晶6连接，使得籽晶6在提升驱动装置1的作用下上升或下降。该提升驱动装置1为电机，籽晶6连接件包括钢丝绳和重锤5，在安装时，将钢丝绳的一端与电机的主轴连接，钢丝绳的另一端穿过定位机构，并向下延伸，与重锤5连接，重锤5与籽晶6连接，通过电机的转动，带动钢丝绳上下移动，进而使得籽晶6上下移动，并通过定位机构对籽晶进行定位、稳定。

该控制装置优选为PLC控制器，控制装置内设有预设的程序，且控制装置与提升驱动装置1的电机电连接，按照预设的程序，控制电机的动作，进而控制籽晶6的上升和下降。

一种自动稳定籽晶的方法，在单晶炉副室2回旋及副室空气置换为保护气体过程中进行，该保护气体为惰性气体，优选为氩气，利用副室旋回及副室净化的过程时间完成籽晶6的稳定、定位，缩短了无效工时，达到提高产出的目的。

该自动稳定籽晶的方法，包括以下步骤，

籽晶6在籽晶提升装置的作用下上升至第一位置，将籽晶6安装在重锤5上，单晶炉副室2回旋，副室回旋后，进行空气置换，将单晶炉内的空气置换为保护气体，以便于后续直拉单晶顺利进行；在单晶炉副室2回旋及副室空气置换为保护气体过程中，籽晶6在籽晶提升装置的作用下上升，上升至第一位置，该第一位置为4000-4600mm，根据实际需求进行选择，优选的，在本实施例中，该第一位置为4300mm。在第一位置下，重锤5完全处于定位机构作用范围内，在定位机构的作用下，籽晶6进行稳定，完成稳定工作；

籽晶6在籽晶提升装置的作用下上升至第一位置步骤中，在籽晶6上升过程中，降低籽晶6的转速，当籽晶6上升至第一位置上，籽晶6的转速降至第一转速，其中，第一转速为0rap/h，当籽晶6的转速下降至0rap/h时，便于籽晶6进入定位机构的导正部42，并在籽晶提升装置和导正部42的作用下，进入容纳部41和连接部40，容纳部41和连接部40对重锤5施加阻力，使得籽晶6不再晃动，对籽晶6进行定位、稳定。

籽晶6在籽晶提升装置的作用下上升至第一位置步骤中，在籽晶6上升过程中，控制籽晶6的重量变化，当籽晶6的重量变化超过重量变化上限值时，籽晶6停止上升，避免提升装置的重锤5摆动幅度过大无法进入定位机构，或籽晶6位置不准，产生向上的力，产生窜动；否则，籽晶6继续上升，其中，籽晶6的重量变化上限值为1-3kg，根据实际需求进行选择，优选的，在本实施例中，该籽晶6的重量变化上限值为2kg。

籽晶6继续上升，籽晶6上升过程中会逐渐降低摇晃幅度，最终籽晶6上升至第一位置时，并在定位机构的作用下进行定位、稳定，籽晶6在提升装置的作用下，进入定位机构，并在导正部42的作用下，进入容纳部41，定位机构完全将重锤5固定，保持静止状态，对籽晶6进行稳定、定位。

籽晶6稳定后，按照稳定时间进行为稳定保持，避免时间短而使得籽晶6稳定精度差，该稳定时间为1-3min，根据实际需求进行选择，在本实施例中，该稳定时间为2min。

籽晶稳定完成后，籽晶在籽晶提升装置的作用下下降至第二位置，进行熔接工序，第二位置为1700-1800mm，在本实施例中，该第二位置优选为1750mm。

由于采用上述技术方案，使得自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、单晶炉系统结构简单，使用方便，具有定位装置，定位装置安装在单晶炉副室的顶端，该定位装置具有定位部，且定位部具有锥形的导正部，使得籽晶在籽晶提升装置的作用下进行上升，当重锤运动至定位装置处时，重锤经过导正部进行导正，使得重锤能够进入容纳部内，容纳部与重锤紧密接触，对重锤施加阻力，能够对重锤进行稳定，使得重锤不再晃动，使得重锤在定位装置的作用下保持静止，进而使得籽晶保持静止，使得籽晶稳定这一过程实现自动进行，实现籽晶的自动稳定，降低了劳动的强度，提高了生产效率，使得副室自动旋回和下一步的熔接工艺进行无缝衔接，避免在两步自动化操作中增加人工的步骤而降低自动化效率，加快了工业自动化进度；

采用该定位机构进行籽晶自动稳定，籽晶的自动稳定过程可以在副室旋回及副室空气置换为氩气的过程中进行，利用副室旋回及副室净化的过程时间完成，缩短了无效工时，达到提高产出的目的。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，设于单晶炉副室的顶端，其特征在于：包括连接装置和定位装置，所述连接装置的一端与所述单晶炉副室连接，所述连接装置的另一端与所述定位装置连接；以及

所述定位装置两端均与外界连通，且所述定位装置与所述单晶炉副室同轴设置，以便于对籽晶进行定位、稳定。

2.根据权利要求1所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述定位装置包括连接部和定位部，所述连接部与所述定位部固定连接，所述连接部与所述定位部同轴设置，以便于将籽晶定位在拉晶初始位置。

3.根据权利要求2所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述定位部包括，

容纳部，所述容纳部一端与所述连接部连接，用于对籽晶进行容纳；

导正部，所述导正部与所述容纳部的另一端连接，用于对籽晶进行导正；以及，

所述容纳部与所述导正部同轴设置。

4.根据权利要求3所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述容纳部为环状结构。

5.根据权利要求3或4所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述导正部为变径环状结构，所述导正部的小径端与所述容纳部连接。

6.根据权利要求5所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述小径端的直径不小于所述容纳部与所述小径端连接处的直径。

7.根据权利要求1-4、6任一项所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述连接装置的数量为多个，设于所述定位装置的周侧。

8.根据权利要求7所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构，其特征在于：所述连接装置与所述单晶炉副室内壁固定连接或可拆卸连接。

9.一种自动稳定籽晶的单晶炉系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的自动稳定籽晶的单晶炉定位机构、籽晶提升装置和控制装置，所述定位机构设于所述单晶炉副室上部，所述籽晶提升装置穿过所述定位机构设于所述单晶炉副室内，所述控制装置与所述籽晶提升装置电连接，所述籽晶提升装置在所述控制装置的作用下，进行上升，并在所述定位机构的作用下对籽晶进行定位、稳定。

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