大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置的制作方法

本发明涉及大尺寸蓝宝石生长提拉领域，具体的说是大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置。

背景技术：

1、蓝宝石晶体是半导体衬底、红外光学器件的重要基材，大尺寸晶棒对提拉设备的刚性、运动精度、抗振隔热性能要求严苛，现有提拉设备分为单立柱悬臂式与普通龙门式，悬臂机型适合中小晶棒；龙门机型承载更强，依靠丝杆升降、轴承支撑主轴、独立夹板完成夹持，搭配基础减震与称重部件，可实现基础晶体提拉生产。

2、现有普通龙门设备仅做基础结构组合，适配大尺寸重载高温工况时存在不足，底座缺少隔热层，炉体高温易造成精密部件热变形，减振结构单一，立柱无实时应力监测，长期载荷形变无法及时预警，升降仅依靠电机编码器记录行程，无外置传感器校正累积误差，主轴仅单轴承支撑，无弹性限位防抖动结构，称重组件安装位置远离晶体，重量反馈滞后，夹持机构多双侧分体驱动，同步性差，偏心联动夹具缺少滑轨缓冲与夹板微调结构，夹持大晶棒易应力集中损伤晶体，整机缺少位移、重量、结构应力一体化同步监测体系。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，包括龙门架，所述龙门架的两侧提拉驱动装置，所述龙门架的内部设置有升降滑台，所述升降滑台的两侧通过轨道滑架与提拉驱动装置相连接，所述升降滑台中心处开设有圆形通孔，所述圆形通孔的内部设置有轴承座，所述轴承座的内部转动连接轴杆，所述轴杆贯穿升降滑台的底端固定有偏向盘，所述偏心盘的两侧均倾斜设置有顶杆，所述顶杆的外侧端部转动连接有夹板横梁，所述夹板横梁通过滑轨架与升降滑台相连接，所述夹板横梁上通过条形滑槽滑动连接有夹板支架，所述夹板支架上固定有夹板，所述轴杆的顶端设置有轴杆驱动器，所述升降滑台位于轴杆的两侧内部设置有轴杆稳定件。

3、进一步，所述龙门架包括放置在地面上的减震底座，所述减震底座的底端四角设置有减震脚垫，所述减震底座的内部设置有隔热垫，所述减震底座的顶端对称设置有立柱，所述立柱的内部开设有竖向滑槽，且所述立柱与轨道滑架滑动相连，所述立柱的内侧顶端固定有顶梁，所述顶梁的一侧壁面上设置有位移传感器，所述位移传感器的监测头对准升降滑台。

4、进一步，所述提拉驱动装置包括转动连接在立柱竖向滑槽中的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆与轨道滑架螺纹相连，所述滚珠丝杆贯穿立柱的顶端设置有行星减速机，所述行星减速机的输入端设置有驱动电机。

5、进一步，所述立柱的内侧底端设置有用于监测立柱形态的应力传感器。

6、进一步，所述轴承座与升降滑台之间缝隙处设置有用于称晶体实时重量的称重测力传感器。

7、进一步，所述滑轨架包括设置在升降滑台四角内部的滑轨支撑柱，所述滑轨支撑柱与升降滑台之间设置有缓冲垫片，两个所述滑轨支撑柱的底端设置有滑轨，所述滑轨上对称滑动连接有滑动件，且所述滑动件与夹板横梁相连接。

8、进一步，所述轴杆驱动器包括设置在轴杆顶端的轴杆驱动盘，所述轴杆驱动盘伸出的一端上设置有电动推杆，所述电动推杆与升降滑台相连接。

9、进一步，所述轴杆稳定件包括滑动连接在升降滑台圆形通孔两侧壁面上的轴杆稳定件，所述轴杆稳定件的内部设置有弹簧，所述弹簧的外侧设置有弹簧压杆，所述弹簧压杆的外壁与升降滑台螺纹相连。

10、本发明的有益效果是：

11、本装置设置龙门架一体式支撑框架搭配双侧同步提拉驱动装置，减震底座底部搭配减震脚垫、内部增设隔热垫，减震脚垫可削弱地面及设备运行产生的各类震动，隔热垫隔绝炉体高温向传动、传感部件传导，双重结构协同规避震动、高温两类外界干扰对晶体生长的不良影响；立柱与顶梁拼接成封闭龙门框架，整体结构承载能力更强，适配大尺寸蓝宝石晶棒重载提拉工况，不易发生整体形变。

12、本装置设置双侧滚珠丝杆搭配行星减速机、驱动电机组成同步提拉驱动机构，轨道滑架沿立柱竖向滑槽定向滑动，位移传感器实时反馈升降滑台竖向运行状态，两侧升降动力输出同步性更好，升降滑台竖向移动过程无水平偏移，晶体提拉升降过程运行平稳，适配大尺寸蓝宝石慢速长时提拉的工艺要求。

13、本装置设置升降滑台内部配套轴杆稳定件，轴杆稳定件依靠弹簧提供持续弹性预紧力，弹簧压杆可调节预紧力度，能够动态贴合限位轴杆杆体，抵消装配间隙、部件磨损带来的径向晃动，轴承座对轴杆形成稳定转动支撑，二者配合降低轴杆旋转、升降时的抖动幅度，减少晶体因轴杆震动产生的内部缺陷。

14、本装置采用偏心盘、顶杆联动式同步夹持结构，轴杆带动偏心盘旋转即可同步驱动两侧顶杆推送夹板横梁相向或分离运动，两侧夹板开合动作保持同步，晶棒夹持受力均匀；夹板支架可沿夹板横梁条形滑槽小幅调整位置，能够适配多种直径规格的大尺寸蓝宝石晶棒，夹板与晶棒接触面积更大，装夹过程不易出现压损、滑脱问题。滑轨支撑柱、滑轨、滑动件构成横向滑动导向结构，搭配缓冲垫片弱化夹持滑动产生的冲击震动，夹持运行顺滑无卡顿。

15、本装置设置轴承座与升降滑台间隙处集成称重测力传感器，可全程不间断采集晶体实时重量变化，依靠重量变化直观反映晶体生长速率，便于工作人员实时调整提拉相关工艺参数，无需中途停机拆卸称重，保证晶体生长连续性。立柱底端增设应力传感器，实时采集立柱长期重载下的应力形变数据，可提前识别框架变形、受力失衡隐患，避免形变引发升降、夹持精度下降，延长设备使用周期。

16、本装置设置轴杆驱动器由轴杆驱动盘与电动推杆组合而成，电动推杆输出直线动力转化为轴杆旋转动力，可灵活调控轴杆转动速度与转动角度，既能满足晶体生长过程匀速旋转需求，也可按需调节偏心盘转动幅度，灵活控制夹板开合间距，一套动力结构同时兼顾晶体旋转、晶棒夹持调节两类功能，简化整机动力布局，降低设备制造成本。

1.大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，包括龙门架，其特征在于，所述龙门架的两侧提拉驱动装置，所述龙门架的内部设置有升降滑台（10），所述升降滑台（10）的两侧通过轨道滑架（9）与提拉驱动装置相连接，所述升降滑台（10）中心处开设有圆形通孔，所述圆形通孔的内部设置有轴承座（11），所述轴承座（11）的内部转动连接轴杆（13），所述轴杆（13）贯穿升降滑台（10）的底端固定有偏向盘（16），所述偏心盘（16）的两侧均倾斜设置有顶杆（17），所述顶杆（17）的外侧端部转动连接有夹板横梁（21），所述夹板横梁（21）通过滑轨架与升降滑台（10）相连接，所述夹板横梁（21）上通过条形滑槽滑动连接有夹板支架（22），所述夹板支架（22）上固定有夹板（23），所述轴杆（13）的顶端设置有轴杆驱动器，所述升降滑台（10）位于轴杆（13）的两侧内部设置有轴杆稳定件。

2.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述龙门架包括放置在地面上的减震底座（1），所述减震底座（1）的底端四角设置有减震脚垫，所述减震底座（1）的内部设置有隔热垫（2），所述减震底座（1）的顶端对称设置有立柱（3），所述立柱（3）的内部开设有竖向滑槽，且所述立柱（3）与轨道滑架（9）滑动相连，所述立柱（3）的内侧顶端固定有顶梁（4），所述顶梁（4）的一侧壁面上设置有位移传感器（8），所述位移传感器（8）的监测头对准升降滑台（10）。

3.根据权利要求2所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述提拉驱动装置包括转动连接在立柱（3）竖向滑槽中的滚珠丝杆（5），所述滚珠丝杆（5）与轨道滑架（9）螺纹相连，所述滚珠丝杆（5）贯穿立柱（3）的顶端设置有行星减速机（6），所述行星减速机（6）的输入端设置有驱动电机（7）。

4.根据权利要求2所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述立柱（3）的内侧底端设置有用于监测立柱（3）形态的应力传感器（27）。

5.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述轴承座（11）与升降滑台（10）之间缝隙处设置有用于称晶体实时重量的称重测力传感器（12）。

6.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述滑轨架包括设置在升降滑台（10）四角内部的滑轨支撑柱（18），所述滑轨支撑柱（18）与升降滑台（10）之间设置有缓冲垫片，两个所述滑轨支撑柱（18）的底端设置有滑轨（19），所述滑轨（19）上对称滑动连接有滑动件（20），且所述滑动件（20）与夹板横梁（21）相连接。

7.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述轴杆驱动器包括设置在轴杆（13）顶端的轴杆驱动盘（14），所述轴杆驱动盘（14）伸出的一端上设置有电动推杆（15），所述电动推杆（15）与升降滑台（10）相连接。

8.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石生长用龙门架式高精度提拉装置，其特征在于：所述轴杆稳定件包括滑动连接在升降滑台（10）圆形通孔两侧壁面上的轴杆稳定件（24），所述轴杆稳定件（24）的内部设置有弹簧（25），所述弹簧（25）的外侧设置有弹簧压杆（26），所述弹簧压杆（26）的外壁与升降滑台（10）螺纹相连。