一种单晶炉副炉室调平机构及调平方法与流程

1.本发明属于单晶炉部件技术领域，尤其是涉及一种单晶炉副炉室调平机构及调平方法。


背景技术：

2.单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无位错单晶的设备。在单晶炉调试和工作过程中，时常需要对副炉室进行升降及旋转操作。在升降及旋转过程中，副炉室需要承受自重及晶棒重量，使副炉室出现倾斜，导致晶棒与副炉室内壁碰撞，严重时还会出现掉棒问题。另外，拉制不同尺寸及重量的晶棒或处于不同高度下，副炉室所产生的倾斜幅度不同，因此研发一种可根据不同倾斜幅度自动调平副炉室的机构尤为重要。
3.现有的单晶炉副炉室一般通过螺钉进行定位调节，如2018年4月13日公开的发明专利“单晶炉可升降副炉室波纹管延伸机构”(cn207227586u)，公开了一种水平调整框架，包括支撑柱、支撑座、调整螺钉等，通过调整螺钉来实现支撑座的上平面水平，不但操作复杂耗时长，且只能适配一种工作状态下的副炉室倾斜幅度，无法满足不同工作状态下的副炉室倾斜。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种单晶炉副炉室调平机构及调平方法，以解决现有技术中存在的单晶炉副炉室水平调节操作复杂耗时长，无法解决不同工作状态下的副炉室倾斜的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.提供一种单晶炉副炉室调平机构，包括固定部件、水平监测部件、控制部件和自适应调平部件。所述固定部件包括夹板、下销轴和上销轴，副炉室的下端连接块与升降摆臂的下端用所述夹板夹住，下销轴穿过所述夹板的通孔与副炉室下端连接块固定。副炉室的上端连接块与自适应调平部件通过上销轴连接。所述水平监测部件位于副炉室的上端面，所述自适应调平部件位于升降摆臂的上端面。
7.进一步的，所述自适应调平部件包括电机、减速机、轴承、丝杆、丝杆螺母、拉力臂、轴承座、直线导轨、底板和导向夹板，所述电机接收到控制部件发出的指令后产生驱动力，经所述减速机减速后带动所述丝杆旋转，丝杆带动与丝杆螺母固定的拉力臂沿着直线导轨前后运动。所述轴承位于所述丝杆的头端，所述轴承与所述丝杆均位于所述轴承座内，所述轴承座和所述直线导轨均固定于所述底板上，所述导向夹板位于所述拉力臂两侧，且所述导向夹板夹持在升降摆臂的上端。
8.进一步的，所述上销轴穿过所述拉力臂的通孔与副炉室的上端连接块连接。
9.进一步的，所述控制部件包括控制组件和通信组件，所述通信组件接收到水平监测部件发出的信号后传递给控制组件，所述控制组件处理生成控制数据，并将控制指令通
过通信组件发送至电机。
10.进一步的，所述通信组件为plc通信模块。
11.进一步的，所述水平监测部件为倾角仪、水平仪或倾角传感器中的任意一种。
12.提供一种单晶炉副炉室调平机构的调平方法，包括以下步骤：
13.s1：副炉室静置在主炉室及隔离阀上，将水平监测部件安置于副炉室的上端面上，水平调整后，对水平监测部件置零位；
14.s2：在工作状态下副炉室升降运动产生倾斜；水平监测部件监测到倾斜角度并与零位对比；并将结果反馈给控制部件；
15.s3：控制部件收集到水平监测部件发出的信号后，处理生成控制数据，并将控制指令发送至电机，所述控制指令包括转向、转速及转动时间；
16.s4：电机收到控制指令后产生驱动力，经减速机减速后带动丝杆旋转，丝杆带动与丝杆螺母固定的拉力臂沿直线导轨前后运动，实现以副炉室下端连接块为支点，带动副炉室上端连接块随拉力臂移动，矫正副炉室的倾斜，实现了副炉室调平。
17.本发明的有益效果是：操作简单耗时少，可实时监测到工作状态下副炉室的实际倾斜幅度并快速进行自适应调整，有效保证各阶段、各工作状态下的副炉室法兰面水平。
附图说明
18.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为单晶炉副炉室调平机构的主视图；
20.图2为单晶炉副炉室调平机构中自适应调平部件的结构示意图；
21.图3为单晶炉副炉室调平机构的自适应调平过程示意图
22.附图标记说明：
23.1-电机；2-减速机；3-轴承；4-丝杆；5-丝杆螺母；6-拉力臂；7-轴承座；8-直线导轨；9-底板；10-导向夹板；11-升降摆臂；12-副炉室；13-下销轴；14-夹板；15-上销轴；16-水平监测部件
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.如图1所示，本发明一种单晶炉副炉室调平机构包括固定部件、水平监测部件16、控制部件和自适应调平部件，所述固定部件包括夹板14、下销轴13和上销轴15，副炉室12的下端连接块与升降摆臂11的下端用所述夹板14夹住，下销轴13穿过所述夹板14的通孔与副
炉室12下端连接块固定；副炉室12的上端连接块与自适应调平部件通过上销轴15连接。所述水平监测部件16位于副炉室12的上端面，所述自适应调平部件位于升降摆臂11的上端面。
28.如图1和图2所示，所述自适应调平部件包括电机1、减速机2、轴承3、丝杆4、丝杆螺母5、拉力臂6、轴承座7、直线导轨8、底板9和导向夹板10；所述电机1接收到控制部件发出的指令后产生驱动力，经所述减速机2减速后带动所述丝杆4旋转，丝杆4带动与丝杆螺母5固定的拉力臂6沿着直线导轨8前后运动；所述轴承3位于所述丝杆4的头端，所述轴承3与所述丝杆4均位于所述轴承座7内，所述轴承座7和所述直线导轨8均固定于所述底板9上，所述导向夹板10位于所述拉力臂6两侧，且夹持在升降摆臂11的上端。
29.本发明一种单晶炉副炉室调平机构的调平方法包括以下步骤：
30.s1：副炉室12静置在主炉室及隔离阀上，将水平监测部件16安置于副炉室12的上端面上，水平调整后，对水平监测部件16置零位；
31.s2：在工作状态下副炉室12升降运动产生倾斜；水平监测部件16监测到倾斜角度并与零位对比；并将结果反馈给控制部件；
32.s3：控制部件收集到水平监测部件16发出的信号后，处理生成控制数据，并将控制指令发送至电机1，所述控制指令包括转向、转速及转动时间；
33.s4：电机1收到控制指令后产生驱动力，经减速机2减速后带动丝杆4旋转，丝杆4带动与丝杆螺母5固定的拉力臂6沿直线导轨8前后运动，实现以副炉室12下端连接块为支点，带动副炉室12上端连接块随拉力臂6移动，矫正副炉室12的倾斜，实现了副炉室12调平。
34.实施实例1：承载晶棒状态下副炉室升起时
35.如图3所示，因存在结构刚性及轴承间隙等，副炉室12在自重及晶棒重量承载下，向外侧(即图3的f侧)倾斜；水平监测部件16监测到角度变化，反馈给控制部件；控制部件给电机1输出矫正指令，此时电机1正转，经减速机2减速后带动丝杆4顺时针旋转，拉动拉力臂6向内侧运动，以副炉室12下端连接块为支点，拉力臂6带动副炉室12的上端连接块往电机侧靠拢，从而矫正倾斜角度。实现副炉室调平，保证副炉室垂直状态，即图3的o位置。
36.实施实例2：取棒后空载状态下副室下降时：
37.如图3所示，副炉室12在取棒完成后，向内侧(即图3的b侧)倾斜，水平监测部件16监测到角度变化，反馈给控制部件；控制部件给电机1输出矫正指令，此时电机1反转，经减速机2减速后带动丝杆4逆时针旋转，拉动拉力臂6向外侧运动，以副炉室12下端连接块为支点，拉力臂6带动副炉室12的上端连接块远离电机侧，从而矫正倾斜角度。实现副炉室调平，保证副炉室垂直状态，即图3的o位置。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。