CN216274460U - 一种用于单晶炉的硅料加料装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于单晶炉的硅料加料装置，其包括位移机构、固定机构和转动机构，所述转动机构转动设置在所述位移机构上，使得所述转动机构相对于水平面的倾斜角度可调节；所述固定机构滑移设置在所述转动机构上，所述固定机构固定加料筒，通过所述加料筒将硅料加料至单晶炉内。本申请具有以下效果：将固定机构滑移设置在转动机构上，使得加料筒的尺寸进一步扩大，单次投料量增加，且投料次数减少，提高了加料效率，降低了生产成本。

Description

一种用于单晶炉的硅料加料装置

技术领域

本申请涉及单晶硅制作技术领域，尤其是涉及一种用于单晶炉的硅料加料装置。

背景技术

单晶炉是在惰性气体环境中，将多晶硅材料熔化并采用直拉法生长为无错位单晶的单晶硅的加工设备。

相关技术中，为提高单晶炉的产能，并达到降低生产成本、提高单晶硅棒生产效率的目的，通常采用单炉多次加入硅料、多次拉制单晶硅棒的加工方式，因此单晶炉的副室通常需要被多次升起和旋开，以向副室多次加入硅料。加料时，需先将加料筒倾斜放置，沿加料筒的内壁将硅料添加至加料筒内；然后将石英加料筒翻转至直立状态，并移动至副室的下方,旋开副室后将加料筒提升至副室内，完成硅料复投。

实用新型内容

为了便于加料，本申请提供一种用于单晶炉的硅料加料装置。

本申请提供的一种用于单晶炉的硅料加料装置采用如下的技术方案：

一种用于单晶炉的硅料加料装置，包括位移机构、固定机构和转动机构，所述转动机构转动设置在所述位移机构上，使得所述转动机构相对于水平面的倾斜角度可调节；所述固定机构滑移设置在所述转动机构上，所述固定机构固定加料筒，通过所述加料筒将硅料加料至单晶炉内。

可选的，所述转动机构包括固定在所述位移机构上的转轴以及通过所述转轴转动的倾斜直立架，所述固定机构滑移设置在所述倾斜直立架上。

可选的，所述转动机构还包括固设在所述位移机构上的倾斜驱动件，所述倾斜驱动件驱使倾斜直立架转动并对所述倾斜直立架形成支撑。

可选的，所述固定机构和所述转动机构之间设有升降机构，所述固定机构通过所述升降机构滑移设置在所述转动机构上，所述固定机构的滑移方向与所述固定机构的转轴相垂直。

可选的，所述升降机构包括与所述转动机构固定连接的导轨、与所述固定机构固定连接的滑块以及与所述滑块固定连接的升降架，所述滑块与所述导轨滑移连接。

可选的，所述升降机构还包括固定在所述转动机构上的升降驱动件，所述升降驱动件驱使所述升降架滑移且对所述升降架形成支撑。

可选的，在所述转动机构处于竖直状态时，所述升降机构驱动所述固定机构向下滑移至地面之下。

可选的，所述固定机构包括设置在所述升降架靠近地面的一端对所述加料筒的底部进行支撑的底座以及设置在所述升降架除了靠近地面的一端之外的其他位置处对所述加料筒的筒体外表面进行支撑的至少一个锁止单元体。

可选的，所述锁止单元体包括可拆卸的两个半圆弧段，并且两个半圆弧段拼接后的内径与加料筒的外径相同。

可选的，所述位移机构包括车体以及转动设置在车体上且对车体进行支撑的车轮。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将固定机构滑移设置在转动机构上，使得加料筒的尺寸进一步扩大，单次投料量增加，且投料次数减少，提高了加料效率，降低了生产成本；

2.通过设置转动机构，可以实现加料筒的自动翻转和直立，降低了人工的劳动强度，并提高了操作过程中的安全性；

3.通过设置底座，底座对加料筒形成支撑，使得加料筒不易发生轴向的窜动，从而确保加料过程的稳定有效。

附图说明

图1是本申请实施例用于单晶炉的硅料加料装置将加料筒倾斜时的示意图；

图2是本申请实施例用于单晶炉的硅料加料装置将加料筒直立时的示意图；

图3是本申请实施例用于单晶炉的硅料加料装置将加料筒下降至地面之下的示意图。

附图标记说明：1、位移机构；11、车体；111、轴承座；12、车轮；2、固定机构；21、锁止单元体；3、升降机构；31、导轨；32、滑块；33、升降架；331、底座；34、升降驱动件；4、转动机构；41、倾斜直立架；411、转轴；412、把手；42、倾斜驱动件。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于单晶炉的硅料加料装置。参照图1，用于单晶炉的硅料加料装置包括位移机构1、固定机构2、升降机构3和转动机构4。

位移机构1水平滑移设置，其可以在地面上实现位置的改变，以便于本装置的移动。为了方便描述，以位移机构1为参考建立坐标系，具体地，以位移机构1的底面的中心为坐标原点，水平向左为正向X轴，垂直于X轴水平向外为正向Y轴，垂直于水平面向上为正向Z轴。

转动机构4可转动地设在位移机构1上，以相对于水平面转动从而调节相对于水平面的倾斜角度。固定机构2可滑移地设在转动机构4上，固定机构2用于加料筒的固定，通过加料筒将硅料加料至单晶炉内，例如，在加料筒内填充硅料，然后通过位移机构1将加料筒移动至单晶炉副室下方，打开副室后，将加料筒的硅料加至副室内。当转动机构4相对于位移机构1转动时，可带动固定在转动机构4上的固定机构2转动，从而带动固定在固定机构2上的加料筒相对于位移机构1转动。具体地，转动机构4用于驱使固定机构2在纵截面内(即在XZ平面内)转动，从而以调节固定于固定机构2上的加料筒相对于地面的倾斜角度，例如，在向加料筒添加硅料时，需要将加料筒倾斜，将加料筒的开口降低，以便于操作者向加料筒内填充硅料。升降机构3设在固定机构2和转动机构4之间，固定机构2通过升降机构3滑移设置在转动机构4上，以使得固定于固定机构2上的加料筒可以实现高度位置的调节。高度位置的调节一般是在加料筒转动至竖直状态时，加料筒在升降机构3的驱动下上下移动，以方便将加料筒内的硅料添加至副室内，但是在加料筒倾斜时，也可以在升降机构3的驱动下倾斜滑移。

参照图1和图2，位移机构1包括车体11和车轮12。其中，车体11可以设置为长方体框架的形式，以使得车体11具有较好的承载能力，例如，车体的长度方向为X轴方向，车体的宽度方向为Y轴方向，车体的高度方向为Z轴方向。车轮12转动设置在车体11靠近地面的一侧，且车轮12位于车体11靠近地面一侧的四角。车轮12对车体11进行支撑，以使得车轮12转动时，车体11可以在地面上进行滑移。车轮12可以采用自锁万向轮，以使得车体11可以实现自由转向以及移动至指定位置后的自锁。

参照图1和图2，转动机构4包括倾斜直立架41和倾斜驱动件42。倾斜直立架41可以设置为矩形框架，例如，在倾斜直立架41处于竖直状态时，其长度方向为Z轴方向，宽度方向为Y轴方向。倾斜直立架41与车体11通过转轴411转动连接，例如，转轴411沿Y轴延伸。为提高倾斜直立架41的转动稳定性，可以将倾斜直立架41长度方向的一端伸入车体11内，且将转轴411转动设置在倾斜直立架41长度方向的中部两侧。车体11在转轴411两端的转动设置处分别还可以增设有轴承座111，以进一步提高倾斜直立架41转动的顺畅性，轴承座111设置在车体11的沿X轴方向延伸的两个上侧框架的中间位置处，使得沿Y轴延伸的转轴411的两端可旋转地搭接在车体11沿X轴方向延伸的两个上侧框架的中间位置的两个轴承座111上。倾斜直立架41的另一端设在车体11外且在端部设置把手412。把手412从倾斜直立架41的端部沿倾斜直立架41从竖直方向向下倾斜的转动方向延伸，以便于握持。

倾斜驱动件42设在车体11上，且倾斜驱动件42用于驱使倾斜直立架41转动并在倾斜直立架41在倾斜位置时对倾斜直立架41进行支撑。倾斜驱动件42可以采用电动推杆，此时倾斜驱动件42的固定底座和输出端分别固定在车体11和倾斜直立架41上；在本实施例中，以倾斜驱动件42的输出端固定在倾斜直立架41上为例。当倾斜驱动件42的输出端伸缩时，即可驱使倾斜直立架41在纵截面内(即XZ平面内)以转轴411为中心进行转动。在其他实施方式中，倾斜驱动件42还可以设置为气动推杆、液压杆等伸缩驱动件。

倾斜驱动件42还可以设置为转动驱动件，比如伺服电机。此时倾斜驱动件42的输出端与倾斜直立架41的转轴411传动连接；传动连接的方式可以为通过联轴器连接，也可以为通过传动链轮连接。当倾斜驱动件42的输出端转动时，即可驱使倾斜直立架41的转轴411转动，从而带动倾斜直立架41转动，以改变其相对于地面的倾斜角度。

当然，倾斜直立架41的驱动也可以是人工握持把手412转动倾斜直立架41，并手动驱使其翻转的方式。此时可以在倾斜直立架41的转轴411的两端均螺纹连接有锁止螺母；当倾斜直立架41转动至合适的位置后，通过转动锁止螺母，使得锁止螺母与轴承座111相抵接，即可达到保持住倾斜直立架41倾斜状态的目的。

在一个实施例中，固定机构2可以直接固定在倾斜直立架41上。固定机构2包括设置在倾斜直立架41靠近地面的底端以对加料筒的底部进行支撑的底座以及设置在倾斜直立架41除了底端之外的其他位置出的至少一个锁止单元体21。每个锁止单元体21均包括可拆卸的两个弧形半圆弧段，两个半圆弧段彼此可拆卸分开或组装在一起，当两个弧段组装在一起后形成的内径等于加料筒的外径。其中一个半圆弧段固定在倾斜直立架41上，另一个半圆弧段与该半圆弧段以可拆卸的对合方式相连接。具体地说，两个半圆弧段的两端均可以通过螺栓等方式彼此可拆卸连接；两个半圆弧段也可以是其中一端以铰接等方式转动连接，且另一端通过螺栓等方式可拆卸连接的形式，即抱箍、扣件等结构。当两个半圆弧段对合时，固定机构2将加料筒锁止固定；当两个半圆弧段拆卸时，加料筒可以从固定机构2上取下。固定机构2可以沿倾斜直立架41的长度方向间隔设有三组，以使得加料筒的中部以及两端均可以被固定。

通过固定机构2将加料筒夹持固定后，驱使倾斜驱动件42的输出端伸长至一定长度，以使得倾斜直立架41保持倾斜状态，即可便捷地向加料筒内加入硅料，例如，硅料可以为循环棒。当加料量达标后，再驱使倾斜驱动件42的输出端缩短，以使得倾斜直立架41转动至竖直状态，并且通过位移机构1可以省力地将加料筒移动至副室的下方，降低了人工的劳动强度，并提高了操作过程中的安全性。

参照图1和图2，在本实施例中，固定机构2和转动机构4之间还可以设有升降机构3，固定机构2通过升降机构3滑移设置在倾斜直立架41上。升降机构3的滑移方向与转动机构4的转轴411垂直。升降机构3包括导轨31、滑块32、升降架33和升降驱动件34。升降架33同样可以设置为矩形框状结构，升降架33的形状与倾斜直立架41的形状相似，且升降架33平行设置在倾斜直立架41远离倾斜驱动件42的一侧。导轨31固定在倾斜直立架41靠近升降架33的一侧，且导轨31设在倾斜直立架41长度方向延伸的其中一侧的框架上。滑块32固定在升降架33靠近倾斜直立架41的一侧，且滑块32与导轨31滑移连接。导轨31的纵截面可以设置为燕尾形或者是倒T形，且滑块32设有与导轨31相配合的滑槽，以使得滑块32与导轨31的滑移配合不易因二者相互分离而失效。滑块32沿导轨31的轴向可以设有多个，本实施例中，滑块32等间距设有三个。另外，升降机构3沿滑移方向还设有限位。

通过滑块32在导轨31上滑移，即可达到驱使升降架33在倾斜直立架41上进行滑移的目的。此时将固定机构2设在升降架33上，即可使得升降架33在滑移的过程中带动固定机构2一起滑移，从而达到调节加料筒高度位置的目的。固定机构2包括设置在升降架33靠近地面的一端对加料筒的底部进行支撑的底座331以及设置在升降架33除了靠近地面的一端之外的其他位置处对加料筒的筒体外表面进行支撑的至少一个锁止单元体21。通过底座331和锁止单元体21可以将加料筒固定在固定机构2上。在本实施例中，锁止单元体21可以设置在升降架33的靠近上端的附近，例如可以设置两个。锁止单元体21可以采用如上所述相同的结构。

参照图2和图3，在转动机构4处于竖直状态时，升降机构3驱动固定机构2向下滑移至地面之下。具体地，在副室下方的地面开设沉槽，在位移机构1移动至副室下方时，开启沉槽，升降机构3驱动升降架33下降至沉槽中，带动固定机构2下降至沉槽中，即下降至地面之下，这样可以增加副室下方的空间，增加加料筒的尺寸，从而提高单次加料量，以升降架33和加料筒均下沉至沉槽内的方式，使得加料筒的长度不受到副室与地面之间固定间距的限制。沉槽的深度可以根据实际需要进行合理地设置，如800mm等。加料筒加长后，循环棒的单次投入量增大，加料次数减少，可以达到提升工作效率的目的。

参照图1和图2，升降驱动件34用于驱使升降架33进行滑移。升降驱动件34设在倾斜直立架41上，且升降驱动件34可以采用电动推杆，此时升降驱动件34的固定底座和输出端分别固定在倾斜直立架41和升降架33上；本实施例以升降驱动件34的输出端固定在升降架33上且固定底座固定在倾斜直立架41上为例。当升降驱动件34的输出端伸缩时，即可驱使升降架33在倾斜直立架41上滑移，从而达到调节加料筒高度位置的目的。

其他实施例中，升降驱动件34可以为气动推杆、液压推杆等伸缩驱动件，还可以为丝杠滑台等直线驱动件。若升降驱动件34为丝杠滑台，则将升降驱动件34的丝杠转动设置在倾斜直立架41远离倾斜驱动件42的一侧，并将升降架33固定在升降驱动件34的滑台上，同时使得丝杠与滑台之间形成转动限位，即可使得丝杠转动时使得滑台沿丝杠的轴向进行滑移，同样可以达到调节滑台上升降架33高度位置的目的。

本申请实施例一种用于单晶炉的硅料加料装置的实施原理为：加料时，先驱使升降驱动件34的输出端伸长，将升降架33移动至最高位置；然后驱使倾斜驱动件42的输出端伸长，以使得倾斜直立架41保持倾斜状态。再将锁止单元体21进行拆卸，然后将加料筒抵接两个半圆弧段之间，并将加料筒的底端抵接在底座331上，再将锁止单元体21对合，以使得加料筒被夹持固定，然后向加料筒内投入循环棒。

当循环棒的加料量达标后，通过车轮12将车体11和加料筒均移动至副室的下方，并调节好车体11的位置，再驱使单晶炉的副室在单晶炉上发生转动，以改变其相对于水平面的位置，为加料筒由倾斜状态翻转为直立状态进行让位；然后驱使倾斜驱动件42的输出端缩短，以使得加料筒转动至竖直状态。再驱使升降驱动件34的输出端缩短，以使得升降架33和加料筒均沿靠近地面的方向滑移，直至升降架33和加料筒均下沉至沉槽内的合适位置。然后驱使单晶炉的副室转回其初始位置，此时副室位于加料筒的正上方；旋开副室后将加料筒提升至副室内，即可完成硅料复投。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：包括位移机构(1)、固定机构(2)和转动机构(4)，所述转动机构(4)转动设置在所述位移机构(1)上，使得所述转动机构(4)相对于水平面的倾斜角度可调节；所述固定机构(2)滑移设置在所述转动机构(4)上，所述固定机构(2)固定加料筒，通过所述加料筒将硅料加料至单晶炉内。

2.根据权利要求1所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述转动机构(4)包括固定在所述位移机构(1)上的转轴(411)以及通过所述转轴(411)转动的倾斜直立架(41)，所述固定机构(2)滑移设置在所述倾斜直立架(41)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述转动机构(4)还包括固设在所述位移机构(1)上的倾斜驱动件(42)，所述倾斜驱动件(42)驱使所述倾斜直立架(41)转动并对所述倾斜直立架(41)形成支撑。

4.根据权利要求3所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述固定机构(2)和所述转动机构(4)之间设有升降机构(3)，所述固定机构(2)通过所述升降机构(3)滑移设置在所述转动机构(4)上，所述固定机构(2)的滑移方向与所述固定机构(2)的转轴(411)相垂直。

5.根据权利要求4所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述升降机构(3)包括与所述转动机构(4)固定连接的导轨(31)、与所述固定机构(2)固定连接的滑块(32)以及与所述滑块(32)固定连接的升降架(33)，所述滑块(32)与所述导轨(31)滑移连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述升降机构(3)还包括固定在所述转动机构(4)上的升降驱动件(34)，所述升降驱动件(34)驱使所述升降架(33)滑移且对所述升降架(33)形成支撑。

7.根据权利要求6所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：在所述转动机构(4)处于竖直状态时，所述升降机构(3)驱动所述固定机构(2)向下滑移至地面之下。

8.根据权利要求7所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述固定机构(2)包括设置在所述升降架(33)靠近地面的一端对所述加料筒的底部进行支撑的底座(331)以及设置在所述升降架(33)除了靠近地面的一端之外的其他位置处对所述加料筒的筒体外表面进行支撑的至少一个锁止单元体(21)。

9.根据权利要求8所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述锁止单元体(21)包括可拆卸的两个半圆弧段，并且两个半圆弧段拼接后的内径与加料筒的外径相同。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种用于单晶炉的硅料加料装置，其特征在于：所述位移机构(1)包括车体(11)以及转动设置在车体(11)上且对车体(11)进行支撑的车轮(12)。

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