區熔單晶爐下軸運動機構制造技術

本實用新型專利技術涉及非金屬晶體的制造設備，旨在提供一種區熔單晶爐的下軸運動機構。該下軸運動機構包括外軸、支撐框、驅動絲桿、絲桿驅動電機、驅動托盤、花鍵軸、花鍵軸驅動電機、外軸旋轉皮帶輪組、外軸軸承、軸承倉組件和軸承倉旋轉皮帶輪組。本實用新型專利技術采用內、外軸聯動的形式，可實現外軸的旋轉和升降運動、內軸的升降運動和與外軸同步的旋轉運動，能夠滿足區熔單晶爐籽晶引晶、晶體生長和旋轉運動等生長要求，且運動可靠平穩，密封性能好，為區熔爐穩定拉制單晶提供保證。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術是關于非金屬晶體的制造設備，特別涉及一種區熔單晶爐的下軸運動機構。
技術介紹
硅材料是現代信息社會的基礎，它不僅是光伏發電等產業的主要功能材料，也是半導體產業，特別是電力電子器件的基礎材料。區熔法(FZ)生產單晶硅是區別于直拉爐(CZ)的一種新型的單晶生長方法，它利用高頻感應加熱線圈將高純度的多晶料局部融化，熔區依靠熔硅的表面張力和加熱線圈提供的磁托浮力而處于懸浮狀態，然后從熔區的下方利用籽晶將熔硅拉制成單晶。由于沒有坩堝污染，區熔爐生長的單晶硅純度高，均勻性好，低微缺陷。特別是隨著國家對能源、交通、大規模集成電路等影響國民經濟發展的瓶頸行業的支持，對大電流的電力電子器件需要越來越大，要求也越來越高，要求硅單晶向大直徑、大投料量、高純度、高均勻性方向發展。由于區熔法生長單晶硅的熔區的特殊性，硅單晶的籽晶引晶、晶體生長和旋轉運動均由下軸系統提供，使 得區熔單晶爐對下軸旋轉升降的穩定性要求很高，下軸的輕微震動都可能對硅單晶質量造成影響，甚至造成溢流而損壞設備。特別是隨著拉制的單晶尺寸變大，區熔直徑變大，對下軸運動的要求更高。由于區熔爐下軸運動機構運動較為復雜，而且對穩定性要求較高，普通直拉單晶爐坩堝軸或者相類似的結構不能滿足區熔單晶爐生長的要求。文獻I (陳應斗.FZ115型區熔爐的設計和特點.北京:有色金屬，1997，4:11-14)中公開了一種區熔爐下傳動機構，針對的是生產3-4英寸區熔單晶的小型區熔爐，其下軸行程只有1.3米，內、外軸升降運動分別由單獨的絲桿和托盤驅動。在區熔單晶生長的等徑過程中，內、外軸需同步升降和旋轉，該機構內外軸同步性只能靠兩組獨立運動的絲桿的同步性保證，易出現因意外造成內外軸升降不同步而導致熔區坍塌的情況。特別是隨著6-8英寸大直徑區熔單晶爐的發展，外軸行程的加長，該機構中內外軸的同心度及穩定性也難以保證。針對6-8英寸的大直徑區熔單晶爐的下軸機構尚未有見報道，實有必要開發一種用于區熔單晶爐的下軸運動機構。
技術實現思路
本技術的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種采用內、外軸聯動的形式，可實現外軸的旋轉和升降運動、內軸的升降運動和與外軸同步的旋轉運動的區熔單晶爐下軸運動機構。為解決上述技術問題，本技術的解決方案是:提供一種區熔單晶爐下軸運動機構，包括外軸，所述下軸運動機構還包括支撐框、驅動絲桿、絲桿驅動電機、驅動托盤、花鍵軸、花鍵軸驅動電機、外軸旋轉皮帶輪組、外軸軸承、軸承倉組件和軸承倉旋轉皮帶輪組；所述支撐框上端和下端分別設有支撐頂板和支撐底板，支撐頂板和支撐底板之間設有驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸，支撐頂板上設有絲桿定位套，所述驅動絲桿與支撐底板下端固定的絲桿驅動電機連接，所述花鍵軸與固定在支撐框上端側面的花鍵軸驅動電機連接；在支撐框內部設有驅動托盤，驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸分別貫穿驅動托盤，外軸下端連接驅動托盤；所述花鍵軸分為外軸旋轉花鍵軸和內軸升降花鍵軸，外軸旋轉花鍵軸通過外軸旋轉皮帶輪組帶動外軸旋轉；所述外軸旋轉皮帶輪組和外軸軸承之間設有外軸軸承定位套，在外軸軸承下端設有軸承壓板，軸承壓板固定在驅動托盤上；支撐頂板與下爐室連接處設有軸承倉組件，所述軸承倉組件與外軸旋轉花鍵軸之間通過軸承倉旋轉皮帶輪組實現連接。作為進一步的改進，所述外軸是空心圓軸,外軸下端內置內軸傳動組件,包括內軸升降皮帶輪組、內軸絲桿、內軸軸承、內軸支撐套、外軸旋轉套、內軸支撐套固定板和內軸傳動軸；所述外軸旋轉套與外軸下端內側固定，在外軸旋轉套內設有內軸支撐套，內軸支撐套通過內軸支撐套固定板與驅動托盤實現固定，內軸絲桿內置在內軸支撐套內，內軸絲桿與內軸軸承連接，所述內軸升降花鍵軸與內軸絲桿之間通過內軸升降皮帶輪組實現連接，內軸傳動軸貫穿于內軸支撐套，且下端與內軸絲桿固定，內軸傳動軸上端與內軸下端連接。作為進一步的改進，所述外軸旋轉套與外軸之間設有密封件，外軸旋轉套與內軸支撐套之間設有密封件與耐磨件，在內軸傳動軸與內軸支撐套之間還設有密封件和耐磨件。作為進一步的改進，所述內軸軸承之間設有內軸軸承軸套，內軸升降皮帶輪組下端設有皮帶輪端蓋板，在外軸上端內與內軸之間還設有內軸定位套。作為進一步的改進，所述內軸傳動軸上端通過萬向軸承連接軸、萬向軸承與內軸下端實現連接。作為進一步的改進，所述驅動絲桿和花鍵軸各有兩根，導向光軸有四根，且相互之間平行安裝。作為進一步的改進，所述支撐框為多層連接，在支撐頂板和上爐室、支撐頂板和支撐框、支撐框各層、支撐框與支撐底板之間均采用質口或者銷釘定位，并采用螺釘實現連接。作為進一步的改進，所述外軸旋轉皮帶輪組包括外軸旋轉主動輪、同步帶、外軸旋轉從動輪，外軸旋轉主動輪與外軸旋轉花鍵軸之間采用銷釘連接，外軸旋轉從動輪與外軸采用鍵槽或定位銷連接。作為進一步的改進，所述軸承倉旋轉皮帶輪組包括軸承倉旋轉主動輪、同步帶、軸承倉旋轉從動輪，軸承倉旋轉主動輪與外軸旋轉花鍵軸之間采用定位銷連接，軸承倉旋轉從動輪與軸承倉之間采用螺釘連接。作為進一步的改進，所述內軸升降皮帶輪組包括內軸升降主動輪、同步帶、內軸升降從動輪，內軸升降主動輪與內軸升降花鍵軸之間采用銷釘連接，內軸升降從動輪與內軸絲桿采用鍵槽或定位銷連接。與現有技術相比，本技術的有益效果是:采用內、外軸聯動的形式，可實現外軸的旋轉和升降運動、內軸的升降運動和與外軸同步的旋轉運動，能夠滿足區熔單晶爐籽晶引晶、晶體生長和旋轉運動等生長要求，且運動可靠平穩，密封性能好，為區熔爐穩定拉制單晶提供保證。附圖說明圖1為本技術的立體圖。圖2為本技術去掉支撐框的立體示意圖。圖3為本技術的剖視圖。圖4為本技術圖3中H部的局部放大圖。圖5為本技術中花鍵與皮帶輪固定示意圖。圖6為本技術中內、外軸同步旋轉機構。圖中的附圖標記為:1支撐頂板；2支撐框；3外軸；4支撐底板；5驅動絲桿；6絲桿驅動電機絲桿定位套；8驅動托盤；9外軸旋轉花鍵軸；10內軸升降花鍵軸；11導向光軸；12花鍵軸驅動電機；13外軸旋轉皮帶輪組；14外軸軸承；15外軸軸承定位套；16軸承壓板；17軸承倉旋轉皮帶輪組；18內軸升降皮帶輪組；19皮帶輪端蓋板；20內軸絲桿；21內軸軸承；22內軸軸承軸套；23內軸支撐套；24外軸旋轉套；25內軸支撐套固定板；26內軸傳動軸；27萬向軸承；28萬向軸承連接軸；29內軸；30內軸定位套；31籽晶；32密封件；33耐磨件；34自制圓弧端緊定螺釘；35晶體夾持組件；36軸承倉組件；37下爐體底板；具體實施方式以下結合附圖與具體實施方式對本技術作進一步詳細描述:如圖1、2、3、4所示，區熔單晶爐下軸運動機構包括與下爐室固定的支撐框2及外軸3，在支撐框2上端和下端分別設有支撐頂板I和支撐底板4，支撐頂板I和支撐底板4之間，對稱設有兩根驅動絲桿5，分別通過固定在支撐底板4下端的兩組絲桿驅動電機6驅動，在支撐頂板I上還設有絲桿定位套7，使得驅動絲桿5兩端均有定位或固定。在支撐框2內部設有驅動托盤8，所述兩根驅動絲桿5貫穿于驅動托盤8，其絲桿螺母固定在驅動托盤8上，驅動托盤8可在支撐框2內完成升降運動，并且不與支撐框2干涉。外軸3下端通過外軸軸承14連接到驅動托盤8上，可隨驅動托盤8完成外軸3的升降運動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種區熔單晶爐下軸運動機構，包括外軸，其特征在于，所述下軸運動機構還包括支撐框、驅動絲桿、絲桿驅動電機、驅動托盤、花鍵軸、花鍵軸驅動電機、外軸旋轉皮帶輪組、外軸軸承、軸承倉組件和軸承倉旋轉皮帶輪組；所述支撐框上端和下端分別設有支撐頂板和支撐底板，支撐頂板和支撐底板之間設有驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸，支撐頂板上設有絲桿定位套，所述驅動絲桿與支撐底板下端固定的絲桿驅動電機連接，所述花鍵軸與固定在支撐框上端側面的花鍵軸驅動電機連接；在支撐框內部設有驅動托盤，驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸分別貫穿驅動托盤，外軸下端連接驅動托盤；所述花鍵軸分為外軸旋轉花鍵軸和內軸升降花鍵軸，外軸旋轉花鍵軸通過外軸旋轉皮帶輪組帶動外軸旋轉；所述外軸旋轉皮帶輪組和外軸軸承之間設有外軸軸承定位套，在外軸軸承下端設有軸承壓板，軸承壓板固定在驅動托盤上；支撐頂板與下爐室連接處設有軸承倉組件，所述軸承倉組件與外軸旋轉花鍵軸之間通過軸承倉旋轉皮帶輪組實現連接。

【技術特征摘要】
1.一種區熔單晶爐下軸運動機構，包括外軸，其特征在于，所述下軸運動機構還包括支撐框、驅動絲桿、絲桿驅動電機、驅動托盤、花鍵軸、花鍵軸驅動電機、外軸旋轉皮帶輪組、夕卜軸軸承、軸承倉組件和軸承倉旋轉皮帶輪組； 所述支撐框上端和下端分別設有支撐頂板和支撐底板，支撐頂板和支撐底板之間設有驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸，支撐頂板上設有絲桿定位套，所述驅動絲桿與支撐底板下端固定的絲桿驅動電機連接，所述花鍵軸與固定在支撐框上端側面的花鍵軸驅動電機連接；在支撐框內部設有驅動托盤，驅動絲桿、花鍵軸和導向光軸分別貫穿驅動托盤，外軸下端連接驅動托盤；所述花鍵軸分為外軸旋轉花鍵軸和內軸升降花鍵軸，外軸旋轉花鍵軸通過外軸旋轉皮帶輪組帶動外軸旋轉； 所述外軸旋轉皮帶輪組和外軸軸承之間設有外軸軸承定位套，在外軸軸承下端設有軸承壓板，軸承壓板固定在驅動托盤上；支撐頂板與下爐室連接處設有軸承倉組件，所述軸承倉組件與外軸旋轉花鍵軸之間通過軸承倉旋轉皮帶輪組實現連接。2.根據權利要求1所述的區熔單晶爐下軸運動機構，其特征在于，所述外軸是空心圓軸，外軸下端內置內軸傳動組件，包括內軸升降皮帶輪組、內軸絲桿、內軸軸承、內軸支撐套、外軸旋轉套、內軸支撐套固定板和內軸傳動軸；所述外軸旋轉套與外軸下端內側固定，在外軸旋轉套內設有內軸支撐套，內軸支撐套通過內軸支撐套固定板與驅動托盤實現固定，內軸絲桿內置在內軸支撐套內，內軸絲桿與內軸軸承連接，所述內軸升降花鍵軸與內軸絲桿之間通過內軸升降皮帶輪組實現連接，內軸傳動軸貫穿于內軸支撐套，且下端與內軸絲桿固定，內軸傳動軸上端與內軸下端連接。3.根據權利要求2所述的區熔單晶爐下軸運動機構，其特征在于，所述外軸旋轉套與外軸之間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽鵬根，石剛，傅林堅，曹建偉，陳明杰，王丹濤，邱敏秀，
申請(專利權)人：浙江晶盛機電股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：