CN215517730U - 一种单晶炉拉晶防掉棒装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单晶炉拉晶防掉棒装置，包括连接构件，用于与单晶炉的上轴重锤相连接；夹持机构，与所述连接构件相铰接，用于在晶棒的凹环处对晶棒进行夹持。在使用本实用新型的单晶炉拉晶防掉棒装置时，将防掉棒装置的连接构件固定连接在单晶炉的上轴重锤处，晶棒拉制过程的缩颈工艺中在晶棒靠上的部位会形成凹环状的颈部，防掉棒装置的夹持机构在该凹环处对晶棒进行夹持，如果发生籽晶断裂，由于夹持机构对晶棒的辅助夹持作用，可以防止晶棒因籽晶断裂发生掉落，进而可以避免晶棒对热系统及炉体造成破坏、引发安全事故。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶炉拉晶技术领域，尤其涉及一种单晶炉拉晶防掉棒装置。
背景技术
单晶炉是采用直拉法生产单晶硅棒的主要设备，在利用直拉单晶炉制造晶棒的过程中通过籽晶(也称晶种)生长单晶。如图1所示，拉制过程中籽晶7被夹持在上轴重锤5(上轴重锤挂在悬垂线或跳线下端，在拉升过程中上轴重锤起稳定垂直的作用)的石墨夹头51处，晶棒则由籽晶及包括上轴重锤在内的提拉装置带动一边旋转一边上升，在此过程中，晶棒的长度和重量在不断地加大。晶棒在由籽晶及提拉装置提拉成整棒的过程中始终处于悬空状态，其整体重量全部由籽晶承受。
拉晶过程中先利用籽晶7引晶拉制一段细晶8，引晶时籽晶和熔硅接触，因受到强烈的热冲击，不管籽晶有无位错，都要生成和增殖一定数量级的位错，后续需通过缩颈工艺排除籽晶中原生和新生位错。缩颈工艺通常需要将细晶8处的直径控制在5mm，5mm的细晶理论上大约可以支持承重550kg，而目前单晶炉大尺寸热场的使用投炉量达到900kg甚至1000kg，因此在拉晶过程中籽晶的细晶部分存在极大的断裂风险，籽晶一旦断裂会造成晶棒掉落，而晶棒的掉落会引起坩埚破裂、硅液溢流、热场损坏、电流短路，甚至会引发爆炸等事故。因此需要采取一定的技术方案以避免拉晶时晶棒掉落对热系统及炉体造成破坏、引发安全事故。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单晶炉拉晶防掉棒装置，以解决现有单晶炉拉制晶棒时容易因籽晶断裂而引发晶棒掉落的技术问题。
本实用新型所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：
一种单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：包括连接构件，用于与单晶炉的上轴重锤相连接；夹持机构，与所述连接构件相铰接，用于在晶棒的凹环处对晶棒进行夹持。
进一步的：所述夹持机构包括与所述连接构件相铰接的夹持臂及固定连接在所述夹持臂上的夹持抱爪，所述夹持抱爪用于在晶棒凹环处夹持住所述晶棒。
进一步的：所述夹持机构还包括与连接构件及夹持臂相连接的驱动件，所述驱动件能够驱动夹持抱爪夹持或者松开晶棒。
进一步的：所述驱动件为液压杆，所述液压杆的一端与连接构件相连，另一端与夹持臂相连。
进一步的：所述夹持机构包括两个所述夹持臂及两个分别与所述夹持臂相连接的夹持抱爪。
进一步的：所述防掉棒装置还包括称重传感器，所述称重传感器用于称取晶棒重量。
进一步的：所述防掉棒装置还包括与所述称重传感器及与所述夹持机构相连接的控制器，所述控制器用于接收所述称重传感器发送的重量检测信号，并在检测到的晶棒重量超过预设值时控制所述驱动件驱动所述夹持抱爪夹持住所述晶棒。
进一步的：晶棒重量的预设值为200kg。
进一步的：所述连接构件为连接杆，连接杆的一端与上轴重锤的上部相连接，另一端与所述夹持臂的顶端相铰接。
进一步的：所述夹持抱爪材质为四氟材料。
在使用本实用新型的单晶炉拉晶防掉棒装置时，将防掉棒装置的连接构件固定连接在单晶炉的上轴重锤处，晶棒拉制过程的缩颈工艺中在晶棒靠上的部位会形成凹环状的颈部，防掉棒装置的夹持机构在该凹环处对晶棒进行夹持，如果发生籽晶断裂，由于夹持机构对晶棒的辅助夹持作用，可以防止晶棒因籽晶断裂发生掉落，进而可以避免晶棒对热系统及炉体造成破坏、引发安全事故。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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是现有单晶炉拉晶时上轴重锤及晶棒处的结构图；
图2是本实用新型实施例单晶炉拉晶防掉棒装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例单晶炉拉晶防掉棒装置的控制框图；
主要标件与标号：
连接构件：1；
夹持机构：2；夹持臂：21；夹持抱爪：22；驱动件：23；
称重传感器：3；
控制器：4；
上轴重锤：5；上轴石墨夹头：51；
晶棒：6；凹环：61；
籽晶：7；
细晶：8。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚地展示，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
实施例
图2为本实施例单晶炉拉晶防掉棒装置的结构图，如图2所示，防掉棒装置包括连接构件1及与连接构件1相连接的夹持机构2。连接构件1用于与单晶炉的上轴重锤5相固定连接连接；夹持机构2与所述连接构件1相铰接，用于在晶棒6的凹环61处对晶棒6进行夹持，凹环为拉晶过程中进行缩颈操作时在晶棒上形成的颈部。
对于夹持机构2的具体结构，进一步的，所述夹持机构2包括与所述连接构件1相铰接的夹持臂21及固定连接在所述夹持臂21上的夹持抱爪22，所述夹持抱爪22用于在晶棒凹环61处夹持住所述晶棒6。如图所示，晶棒6能够在凹环61处被夹持于所述夹持抱爪22之间。进一步的，夹持臂21的上端与连接构件1铰接，下端与夹持抱爪22固定连接。
进一步的，所述夹持机构2还包括与连接构件1及夹持臂21相连接的驱动件23，所述驱动件23能够驱动夹持抱爪22夹持或者松开晶棒6，即驱动件能够驱动夹持抱爪朝向或者远离晶棒运动，当夹持抱爪朝向晶棒运动时，其能够逐渐将晶棒夹紧，当夹持抱爪远离晶棒运动时，其能够逐渐松开晶棒。
对于驱动件的具体结构，进一步的，所述驱动件23为液压杆，所述液压杆的一端与连接构件1相连，另一端与夹持臂21相连。进一步的，液压杆的活动端与夹持臂相铰接，非活动端与连接构件相铰接，当液压杆伸长时，能够驱动夹持臂及夹持抱爪远离晶棒运动以将晶棒松开，当液压杆收缩时，能够驱动夹持臂及夹持抱爪朝向晶棒运动以将晶棒夹紧。
进一步的，如图所示，本实施例的夹持机构2包括两个所述夹持臂21及两个分别与所述夹持臂21相连接的夹持抱爪22，还具有两个与夹持臂及夹持抱爪相对应的液压杆驱动件。进一步的，如图所示，两套夹持臂、夹持抱爪、液压杆驱动件相对分布，相对分布的两个夹持抱爪可以从晶棒的相对两侧夹持并固定住晶棒。为了增加夹持的稳定度及牢靠性，也可以设置三个或三个以上的夹持臂及夹持抱爪，夹持臂及夹持抱爪沿晶棒圆周均布。
进一步的，考虑到晶棒为圆柱形，则夹持机构的夹持抱爪具体可以为弧形，以便于与晶棒凹环相贴合，从而更牢靠的夹持晶棒。
为了实现防掉棒装置的自动控制，进一步的，所述防掉棒装置还包括称重传感器3，所述称重传感器3用于称取晶棒6重量。当称重传感器检测到晶棒达到一定重量时，由驱动件驱动夹持抱爪将晶棒夹紧以防止掉棒发生。
进一步的，所述防掉棒装置还包括与所述称重传感器3及与所述夹持机构2的驱动件23相连接的控制器4，控制器的输入端与称重传感器相连，输出端与驱动件23相连，所述控制器4用于接收所述称重传感器3发送的重量检测信号，并在检测到的晶棒6重量超过预设值时控制所述驱动件驱动所述夹持抱爪夹持住所述晶棒。具体地，在使用单晶炉拉晶时，称重传感器实时检测晶棒重量，并将检测值发送给控制器，控制器判断晶棒重量是否超过预设值，若超过预设值，则控制驱动件23启动，驱动件23启动之后能够驱动所述夹持抱爪22夹持住所述晶棒6、防止晶棒掉落。
进一步的，晶棒6重量的预设值为200kg，即当称重传感器检测到晶棒重量超过200kg时，控制器控制驱动件驱动所述夹持抱爪夹持住所述晶棒。
对于连接构件1的具体结构，进一步的，所述连接构件1为连接杆，连接杆的一端与上轴重锤的上部固定连接，另一端与所述夹持臂21的顶端相铰接。如图所示，本实施例中连接杆的数量为两个，分别与两个夹持臂相对应。当夹持臂的数量超过两个时，与之对应数量的连接杆。进一步的，连接构件1也可以为圆盘构件，两个夹持臂连接在该圆盘构件的两端并且处在圆盘构件的同一条直径上，当夹持臂数量超过两个时，夹持臂均布于该圆盘构件的外圆周上。
考虑到单晶炉炉室内及晶棒的温度较高，为了防止高温对夹持抱爪造成影响，进一步的，所述夹持抱爪22材质为四氟材料。四氟材料耐高温抗氧化，采用四氟材料制作夹持抱爪可以确保夹持抱爪在温度较高的环境下仍可以正常使用，且能够延长夹持抱爪的使用寿命。
在使用本实施例的单晶炉拉晶防掉棒装置时，将防掉棒装置的连接构件固定连接在单晶炉的上轴重锤处，晶棒拉制过程的缩颈工艺中在晶棒靠上的部位形成凹环状的颈部，在晶棒等径长度达到1200mm，称重传感器检测到晶棒重量达到200kg时，控制器控制液压杆驱动件启动，液压杆驱动夹持抱爪在晶棒凹环处将晶棒夹紧，此时如果籽晶发送断裂，由于夹持抱爪的辅助夹持作用，失去籽晶连接的晶棒将不会发送掉落，进而可以避免晶棒对热系统及炉体造成破坏、引发安全事故。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：包括
连接构件(1)，用于与单晶炉的上轴重锤(5)相连接；
夹持机构(2)，与所述连接构件(1)相铰接，用于在晶棒(6)的凹环(61)处对晶棒(6)进行夹持。
2.根据权利要求1所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述夹持机构(2)包括与所述连接构件(1)相铰接的夹持臂(21)及固定连接在所述夹持臂(21)上的夹持抱爪(22)，所述夹持抱爪(22)用于在晶棒凹环(61)处夹持住所述晶棒(6)。
3.根据权利要求2所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述夹持机构(2)还包括与连接构件(1)及夹持臂(21)相连接的驱动件(23)，所述驱动件(23)能够驱动夹持抱爪(22)夹持或者松开晶棒(6)。
4.根据权利要求3所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述驱动件(23)为液压杆，所述液压杆的一端与连接构件(1)相连，另一端与夹持臂(21)相连。
5.根据权利要求2所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述夹持机构(2)包括两个所述夹持臂(21)及两个分别与所述夹持臂(21)相连接的夹持抱爪(22)。
6.根据权利要求3所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述防掉棒装置还包括称重传感器(3)，所述称重传感器(3)用于称取晶棒(6)重量。
7.根据权利要求6所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述防掉棒装置还包括与所述称重传感器(3)及与所述驱动件(23)相连接的控制器(4)，所述控制器(4)用于接收所述称重传感器(3)发送的重量检测信号，并在检测到的晶棒(6)重量超过预设值时控制所述驱动件(23)驱动所述夹持抱爪(22)夹持住所述晶棒(6)。
8.根据权利要求7所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：晶棒(6)重量的预设值为200kg。
9.根据权利要求2所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述连接构件(1)为连接杆，连接杆的一端与上轴重锤的上部相连接，另一端与所述夹持臂(21)的顶端相铰接。
10.根据权利要求2所述的单晶炉拉晶防掉棒装置，其特征在于：所述夹持抱爪(22)材质为四氟材料。
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| CN202121444691.6U CN215517730U (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种单晶炉拉晶防掉棒装置 |
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| CN114808114A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种拉晶方法及单晶炉 |
| CN116065228A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-05-05 | 四川高景太阳能科技有限公司 | 一种预防晶棒晃动的装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 010070 north of Sunshine Street and east of Gongnong Road, ShaErQin Town, Ruyi Industrial Park, Hohhot, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee after: Huayao Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: 010000 3008-1, main building of Shentu center, open street, Ruyi Industrial Park, Hohhot, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee before: Inner Mongolia Huayao Photoelectric Technology Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 010070 north of Sunshine Street and east of Gongnong Road, ShaErQin Town, Ruyi Industrial Park, Hohhot, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee after: Huayao Optoelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: 010070 north of Sunshine Street and east of Gongnong Road, ShaErQin Town, Ruyi Industrial Park, Hohhot, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee before: Huayao Photoelectric Technology Co.,Ltd. |