一种碳纤维保温棉自动上卷装置的制作方法

1.本发明涉及晶体生长炉保温筒技术领域，尤其是一种碳纤维保温棉自动上卷装置。


背景技术：

2.晶体生长炉是一种重要的半导体工艺设备，炉内的热场稳定对硅晶体的品质有着较高的影响。在硅晶体生长的的高温环境中，晶体生长炉内的保温筒是保证炉内热场稳定、减少炉内热量损失的重要部件。保温桶外通常卷裹多层碳纤维保温棉制成的碳毡进行保温，因此碳纤维保温棉作为硅晶体生长炉的热场材料，其裹碳的品质与硅晶体的质量直接相关。晶体生长炉自动化程度较高，运行过程中仅需要少量人工干预，但是在烧晶准备工作过程中仍需要较多的人工，特别是其中碳毡上卷包裹作业，由于缺乏相关设备目前仍需人工操作。
3.晶体生长炉内的热场部件保温筒通常需要缠裹多层碳纤维保温棉碳毡且需要定期更换，特别随着大尺寸单晶硅的发展，对热场材料也要求较大尺寸，在单晶车间的拆清工作中，全工艺流程均为人工操作，生产过程中存在负重搬运现象，一般需要多人配合工作，费事费力，劳动强度大，难以进行质量控制，已逐渐不能满足需求。并且由于碳纤维保温棉含有大量石墨纤维，在上卷包裹过程中纤维易掉落，容易被工人吸入，进而引发尘肺病等职业病，影响工人健康。因此需要一自动化设备，以提高生产效率及成品质量，实现对生产过程的全流程有效监管，并消除保温棉碳纤维对作业环境的影响。


技术实现要素：

4.本技术针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的碳纤维保温棉自动上卷装置。装置适用于多种不同规格的保温桶外部裹上碳纤维保温棉，原料及成品的辅助搬运，可完全避免负重搬运现象，实现上料、下料、裁边、卷毡、修顶等耗时环节的自动化运行，满足晶体生长炉保温筒自动包裹碳纤维保温棉的需求。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种碳纤维保温棉自动上卷装置包括原材料放毡转台、碳毡张紧与接头切刀切割一体装置、收卷旋转台、保温桶内夹紧装置、碳毡卷外压紧装置以及碳粘卷削顶装置组成。所述原材料放毡转台用以放置碳纤维保温棉碳毡原料卷，以进行裹碳毡工序原料的输送；所述碳毡张紧与接头切刀切割一体装置为一多功能组合件，用于碳毡的可调张紧、碳毡的接头压紧及切割；所述收卷旋转台由旋转驱动装置与保温桶内支撑工装两部分组成，旋转驱动装置的旋转收卷速度可调，以适应不同的工作需要，保温桶内支撑工装共设计有3组，均匀安装于旋转台的中间，每组工装由一个气缸单独驱动；所述碳毡卷外压紧装置共设计有四组，均匀分布于收卷旋转台的四周，用于收卷时保温桶外层碳毡层的柔性压紧，保证收卷的均匀一致性；所述碳毡削顶装置由x轴手轮滑台、z轴手轮滑台与切割刀头组成，通过两个方向的手轮移动切割刀头的位置，配合收卷旋转台的旋转完成碳毡卷的削顶作业。
7.进一步的碳毡张紧，由可调的小号手轮机构调整两压辊之间的间隙进行调整。
8.进一步的碳毡接头压紧及切割，由可调的中号手轮机构驱动活动压紧板向前移动到极限位置，进行压紧固定，活动压紧板与固定压紧板均开有固定角度的切刀槽，压紧碳毡料后由切刀槽将碳毡料切出标准的斜度接头。
9.进一步的旋转台的启停采用的控制装置为气动脚踏阀，当踏下脚踏阀时旋转台开始转动，直到松开脚踏阀时旋转台停止转动。
10.进一步的旋转台的转速由单向节流阀控制，通过调节节流阀的开合程度来控制气动马达的转速。
11.进一步的碳毡卷外压紧装置由气缸、压紧辊、光轴滑块与拉簧组成，柔性压紧力由预拉伸的拉簧提供，随着卷径的增大其压紧力也同步增大，装置中的气缸仅用于解除压紧之用。压紧辊的上部设计有限位挡边，同时压紧辊被设计为多段式以满足碳毡卷在卷制完成后的安装抱箍的工序。
12.本发明的有益效果如下：
13.通过本方案的实施，可完全避免负重搬运现象，实现上料、下料、裁边、卷毡、修顶等耗时环节的自动化运行，提高生产效率；仅部分工序需要工人辅助完成，极大节省人力成本；结合送毡过程中的张紧力、卷毡厚度和裁边控制，能有效控制成品的质量；现场传感器和控制器的过程数据可实时同步到工厂的生产管理系统中，实现对生产过程的有效监管；作业区局部封闭，引入除尘系统收集碳毡毛絮，可消除其对作业环境的影响；广泛使用气动及防爆设备，杜绝安全隐患。
附图说明
14.图1为本发明第一视角立体图。
15.图2为本发明去除夹紧装置盖后的俯视图。
16.图3为本发明放毡转台第一视角立体图。
17.图4为本发明碳毡压紧与接头切割一体装置第一视角立体图。
18.图5为本发明碳毡压紧与接头切割一体装置俯视图。
19.图6为本发明碳毡卷外压紧装置第一视角立体图。
20.图7为本发明碳毡卷外压紧装置主视图。
21.图8为本发明碳毡卷削顶装置第一视角立体图。
22.图9为本发明碳毡卷削顶装置侧视图。
23.图10为本发明碳毡卷内压紧装置第一视角立体图。
24.其中：1、放毡转台；1.1、碳毡原料卷；1.2、底座；1.3、中心轴；1.4、轴承；2、碳毡压紧与接头切割一体装置；2.1、导向轴；2.2、中号可调张紧手轮；2.3、小号可调张紧手轮；2.4、固定辊；2.5、活动压紧辊；2.6、辅助导向辊；2.7、活动压紧板；2.8、固定压紧板；2.9、压紧与切割一体装置支架；3、碳毡卷外压紧装置；3.1、柔性压紧辊；3.2、气缸；3.3、光轴滑块；3.4、外压紧装置支架；3.5拉簧；4、碳毡卷削顶装置；4.1、z轴手柄；4.2、切割刀头；4.3、x轴手柄；4.4、丝杠；4.5、导柱；4.6、削顶装置支架；5、内支撑工装；5.1、驱动气缸；5.2、内支撑工装支架；5.3直线滑块；5.4工装橡胶垫块；6、收卷旋转台；7、回转盘；8、抱箍；9、夹紧装置盖；10、保温桶；11、碳毡卷；12、气动脚踏阀。
具体实施方式
25.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
26.如图1和图3所示的实施例中，主要包括放毡转台1，放毡转台1是用于将碳毡原料卷1.1固定于其旋转轴心上，进行从动放毡的装置，采用气动机械臂将碳毡原料卷1.1的中心孔对准放毡转台1的旋转轴心放下，然后将中心轴1.3从上而下穿过碳毡原料卷1.1轴心，插入轴承1.4孔内，进行碳毡原料卷1.1放置。
27.如图4和图5实施例中，碳毡压紧与接头切割一体装置2用于碳毡的可调张紧与接头压紧及切割，小号可调张紧手轮2.3用于调整固定辊2.4和活动压紧辊2.5之间的间隙，进而调整卷毡时碳毡的张紧力，中号可调张紧手轮2.2驱动活动压紧板2.7向前移动，最终将碳毡料压紧在固定压紧板2.8上，活动压紧板2.7与固定压紧板2.8上均开有固定角度的切刀槽，压紧碳毡料后手动用切刀经由切刀槽将碳毡料切出标准的斜度接头。
28.如图2和图10实施例中，回转盘7与支撑工装5组成了收卷旋转台6，用于保温桶10的裹碳毡，其中收卷旋转台6的回转盘7由驱动装置驱动，以进行可调速式自动旋转收卷，支撑工装5共设有3台，均布于收卷旋转台6内用于保温桶10的内支撑固定。
29.保温桶10内每组支撑工装5由一个驱动气缸5.1单独驱动，下设有直线滑块5.3，以便于多种不同规格的保温桶10外部裹碳毡。支撑工装5与保温桶10接触部分设有工装橡胶垫块5.4用于与保温桶10的柔性接触。
30.如图2、图6和图7实施例中，碳毡卷外压紧装置3用于收卷时保温桶10外层碳毡的柔性压紧，保证收卷的均匀一致性，碳毡卷外压紧撑装置3共设计有四组，均匀分布于收卷旋转台的四周，以保证碳毡压紧的均匀性。
31.碳毡卷外压紧装置3柔性压紧力由预拉伸的拉簧3.5提供，随着卷径的增大其压紧力也同步增大，气缸3.2仅用于解除压紧用，光轴滑块3.3用于辅助碳毡卷外压紧装置3的柔性压紧移动，当完成碳毡卷11的卷制后，气缸3.2通气向后拉伸柔性压紧辊3.1，使其脱离碳毡卷11以便吊离成品。
32.柔性压紧辊3.1为多段式同时在上部设计有限位挡边，以满足碳毡卷11在卷制完成后安装抱箍工序。
33.如图1实施例中，气动脚踏阀12与单向节流阀相连接，通过松踏气动脚踏阀12调节单向节流阀的开合程度控制收卷旋转台6的转动。
34.如图1图8和图9实施例中，安装好抱箍8的碳毡卷11需要放置支撑环，需在碳毡卷的内侧上部切割出规定平整的支撑环安装平面，同时在放置支撑环后还需要将碳毡卷11的外侧切割出与支撑环平齐的平整平面。
35.碳毡削顶装置4由z轴手柄4.1、切割刀头4.2、x轴手柄4.3、丝杠4.4、导柱4.5和削顶装置支架4.6组成，通过z轴手柄4.1和x轴手柄4.3移动切割刀头4.2的位置，配合收卷旋转台的旋转完成碳毡卷11的削顶作业。
36.本发明的工作原理是：在使用时，用气动助力机械臂抓取碳毡原料卷1.1，将碳毡原料卷1.1吊装到放毡转台1上。将碳毡从放毡转台1上拉出，通过小号可调张紧手轮2.3调整卷毡时碳毡的张紧力使碳毡张紧，中号可调张紧手轮2.2对碳毡料进行压紧使碳毡固定，固定碳毡料后，手动用切刀经由活动压紧板2.7与固定压紧板2.8上所开的切刀槽将碳毡料切出标准的斜度接头，完成裁边。将碳毡牵引至保温筒10处，拉出碳毡卷外压紧装置3的拉
簧3.5，将碳毡11夹在保温筒上，完成碳毡上料工序。通过松踏气动脚踏阀12调节单向节流阀的开合程度控制收卷旋转台6的转动，进行卷毡，当碳毡全部卷出到位，厚度检测达到设定值后，收卷旋转台6停止旋转，工人将剩余碳毡裁断，完成碳毡上料，准备进行捆扎作业。修顶作业由碳毡卷削顶装置4完成。通过提前获取工件参数信息，合理调节碳毡卷削顶装置4的接近开关x轴手轮滑台4.3、z轴手轮滑台4.1，完成切割刀头4.2的对刀，贴合保温筒11的边沿切割多余碳毡，实现切割进刀量的精确控制，进而完成碳毡卷的削顶作业。
37.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。