一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构的制作方法

1.本实用新型涉及单晶炉零部件加工技术领域，具体为一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构。


背景技术：

2.大直径硅单晶相对具有生产成本低，利用率高的特点，生产大直径硅单晶是半导体产业的发展方向。与此同时，生产硅单晶的单晶炉也向着大型化和自动化方向发展。其中坩埚旋转及升降机构是单晶炉重要组成部分，在拉制单晶过程中，工艺参数内需要给予坩埚一定的旋转速度，这需要该机构提供旋转功能；随着拉制单晶的进行，硅液液面在坩埚中的相对位置会逐渐降低，这时需保证硅液液面与热场的相对位置，这需要该机构提供升降功能。但目前常见的坩埚旋转及升降机构运行不够稳定，对系统稳定性要求极高的半导体设备带来较大的干扰，一旦出现故障，对人身及设备会造成较大损害。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构，实现单晶炉坩埚升降和旋转功能的同时，保证系统运行的稳定性、安全性及便捷易维保，减少不稳定因素，提高生产效率。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.本实用新型提供一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构，包括波纹管、支架、磁流体、旋转传动机构、升降传动机构及对中调平座，单晶炉的底部固定在支架上，所述单晶炉底部中心的通孔固定连接波纹管，所述波纹管的底部垂直固定在磁流体座上，所述磁流体座的底部固定有磁流体，所述磁流体的中心轴通过旋转传动机构带动，所述磁流体中心轴的底部连接旋转接头，所述支架底部中心处安装有对中调平座，所述磁流体座水平安装在直线导轨上，所述磁流体座在波纹管和直线导轨之间垂直固定有丝杆，所述丝杆连接磁流体座的滚珠螺母；
6.所述丝杆与升降传动机构连接，所述升降传动机构包括蜗轮蜗杆减速机、慢速升降电机、离合器、一级减速机、二级减速机、皮带轮二、皮带二、联轴器和快速升降电机，所述丝杆的底部与蜗轮蜗杆减速机输出端固定连接，所述蜗轮蜗杆减速机通过联轴器与二级减速机连接，所述慢速升降电机底部的输出端通过一级减速机与离合器连接，所述离合器与二级减速机连接，所述快速升降电机的输出端固定连接皮带轮二，所述皮带轮二用过皮带二与二级减速机连接。
7.优选地，所述旋转传动机构包括旋转电机、减速机、皮带轮、皮带，所述旋转电机的输出端连接减速机，所述减速机的输出端上安装有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与磁流体的中心轴连接。
8.优选地，所述直线导轨平行设置于波纹管的一侧，所述直线导轨安装在背板上，所述背板的底部垂直螺纹固定于对中调平座的上表面上。
9.优选地，所述蜗轮蜗杆减速机的底部固定在支撑板上，所述支撑板水平垂直固定于背板上。
10.优选地，所述丝杆顶端穿过背板，并安装有编码器，可以监测磁流体座的实时位置。
11.优选地，所述丝杆采用滚珠丝杆，其安全螺母有主副两组滚珠循环，在主螺母失效时，可由副螺母应急使用，不致造成过大的损失。
12.优选地，所述丝杆采用梯形丝杆。
13.优选地，所述联轴器的套接在u形架上，所述u形架水平固定于蜗轮蜗杆减速机上。
14.优选地，所述对中调平座中心的通孔正对旋转接头，所述旋转接头上安装有锅轴水冷结构。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.(1)本实用新型在实现单晶炉坩埚升降和旋转功能的同时，保证系统运行的稳定性、安全性及便捷易维保，减少不稳定因素，提高生产效率。系统安全运行周期更长，运行更稳定、更安全，安装、拆卸、维护和保养更便捷，减少人力劳动，及未损坏部件因拆卸造成的二次损坏。
17.(2)本实用新型的升降传动机构加了两级减速机，使得慢速升降电机和快速升降电机的工作稳定性增加，同时升降传动机构中通过快速升降电机的输出端固定连接皮带轮二，皮带轮二用过皮带二与二级减速机连接，若慢速升降电机和快速升降电机两个电机从同一个轴输入，结构比较复杂，实施难度比较大，本实用新型通过皮带轮分出一个输入轴，结构简单，方便实用。
18.(3)本实用新型的蜗轮蜗杆减速机拥有自锁性能，传动失效时，坩埚不会自行下滑而产生危险；
19.(4)本实用新型的滚珠丝杆上附加安全螺母，寿命更长，更安全，安全螺母有主副两组滚珠循环，在主螺母失效时，可由副螺母应急使用，不致造成过大的损失；
20.(5)机构采用散装设计，在安装、拆卸、维护和保养时，可减少人力劳动，维修损坏部件时不会因拆卸对其他部件产生二次伤害。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
22.图1为本实用新型实施例提供的一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构的结构示意图；
23.图2为图1去除背板侧边后示意图；
24.图3为本实用新型局部剖视。
25.附图标记说明：
26.1-波纹管、2-背板、3-支撑板、4-磁流体座、5-旋转电机、6-减速机、7-磁流体、8-旋转接头、9-对中调平座、10-编码器、11-丝杆、12-蜗轮蜗杆减速机、13-慢速升降电机、14-离
合器、15-快速升降电机、16-直线导轨、17-u形架、18-联轴器、19-安全螺母。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.实施例：
30.如图1-3所示，本实用新型提供了一种新型单晶炉坩埚旋转及升降机构，包括波纹管1、磁流体7、旋转传动机构、锅轴水冷结构、升降传动机构及对中调平座9，单晶炉的底部固定在支架上，所述单晶炉底部中心的通孔法兰连接波纹管1，所述波纹管1的底部通过法兰固定在磁流体座4上，所述磁流体座4的底部固定磁流体7，所述磁流体7的中心轴通过旋转传动机构带动，所述旋转传动机构包括旋转电机5、减速机6、皮带轮(图中未标出)、皮带(图中未标出)，所述旋转电机5的输出端连接减速机6，所述减速机6的输出端上安装有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与磁流体7的中心轴连接，磁流体7的中心轴可独立旋转，由旋转电机5通过减速机6、皮带轮提供动能使磁流体7的中心轴旋转。
31.所述磁流体7中心轴的底部连接旋转接头8，旋转接头8上安装有锅轴水冷结构，可在磁流体7的中心轴旋转时提供水冷，锅轴水冷结构采用现有技术，冷水通过旋转接头8，旋转接头8通过一个长管伸入到磁流体7中心轴里，使磁流体7中心轴在炉内加热运行时保持中心轴的工作温度。
32.所述支架底部中心处安装有对中调平座9，所述对中调平座9中心的通孔正对旋转接头8，对中调平座9可以对整个机构在水平方向上进行微调，确保水平状态。
33.所述磁流体座4水平安装在直线导轨16上，所述直线导轨16平行设置于波纹管1的一侧，所述直线导轨1安装在背板2上，所述背板2的底部垂直螺纹固定于对中调平座9的上表面上，所述磁流体座4在波纹管1和直线导轨16之间垂直固定有丝杆11，所述丝杆11连接磁流体座4的滚珠螺母(图中未画出)，所述滚珠螺母选用可保证安全的安全螺母19。
34.所述丝杆11与升降传动机构连接，所述升降传动机构包括蜗轮蜗杆减速机12、慢速升降电机13、离合器14、一级减速机、二级减速机、皮带轮二(图中未标出)、皮带二(图中未标出)、联轴器18和快速升降电机15，所述丝杆11的底部与蜗轮蜗杆减速机12输出端固定连接，所述蜗轮蜗杆减速机12通过联轴器18与二级减速机连接，所述慢速升降电机13底部的输出端通过一级减速机与离合器14连接，所述离合器14与二级减速机连接，所述快速升降电机15的输出端固定连接皮带轮二，所述皮带轮二用过皮带二与二级减速机连接，离合器14吸合时，由慢速升降电机13通过离合器14、蜗轮蜗杆减速机12，使丝杆11旋转，使磁流体座4沿直线导轨16慢速上下运动，离合器14断开时，由快速升降电机15直接通过蜗轮蜗杆减速机12使丝杆11旋转，使磁流体座4在直线导轨16上快速上下运动。
35.进一步地，所述蜗轮蜗杆减速机12的底部固定在支撑板3上，所述支撑板3水平垂直固定于背板上。
36.进一步地，所述丝杆11顶端穿过背板，并安装有编码器10，可以监测磁流体座4的实时位置。
37.进一步地，所述丝杆11采用滚珠丝杆，其安全螺母有主副两组滚珠循环，在主螺母失效时，可由副螺母应急使用，不致造成过大的损失；同时，丝杆11也可选用梯形丝杆代替，以达到同样的传动效果。
38.进一步地，所述联轴器18的套接在u形架17上，所述u形架17水平固定于蜗轮蜗杆减速机12上。
39.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。