硅单晶四爪等力矩在线抓取装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，包括竖直穿入所述真空炉室内的单晶体承重外硬轴，所述单晶体承重外硬轴的底部安装有用于夹持单晶体的小肩部单晶体卡爪，且所述单晶体承重外硬轴的顶部具有驱动所述单晶体卡爪夹紧所述单晶体或松开所述单晶体的卡爪驱动装置；所述单晶体卡爪包括四个卡爪，所述卡爪驱动装置包括四个卷丝轮。本发明专利技术提供的抓取装置，没有单摆的共振特性，具有较强的强度和刚度，克服了热场对称性偏差、气流激励作用力对称性偏差、单晶生长参数等方面引起的晶体扰动的问题，在提高硅单晶内、外在品质、成品率、产能，降低成本、增强市场竞争力起到积极作用。

【技术实现步骤摘要】
硅单晶四爪等力矩在线抓取装置
本专利技术涉及一种硅单晶体生长过程中、不改变硅单晶体旋转中心位置、提升和旋转运动状态的在线抓取装置，应用于大尺寸、大重量的光伏级或电子级硅单晶体直拉法(CZ法)生长炉的硬轴重载晶体提拉装置，具体地说是一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置。
技术介绍
硅单晶是光伏电池和半导体工业的基础材料，90％以上的光伏电池和95％以上的半导体器件采用的是硅基衬底，其中直拉硅单晶技术成熟度高，占据着主要市场。基于光伏电池和半导体器件生产效率和降低成本诸方面的原因，硅单晶体正在向大直径、大重量的方向发展。当硅单晶体重量≥500Kg时，因籽晶引颈部位Φ5mm左右晶体的承重能力已不能满足要求，需要用四爪等力矩在线抓取装置、二次在线抓取来代替。
技术实现思路
根据上述技术问题，而提供一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置。本专利技术采用的技术手段如下：一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，包括竖直穿入所述真空炉室内的单晶体承重外硬轴，所述单晶体承重外硬轴的底部安装有用于夹持单晶体的小肩部单晶体卡爪，且所述单晶体承重外硬轴的顶部具有驱动所述单晶体卡爪夹紧所述单晶体或松开所述单晶体的卡爪驱动装置；所述单晶体卡爪包括四个卡爪，四个所述卡爪围绕所述单晶体承重外硬轴的轴线均匀分布，且四个卡爪的中部与所述单晶体承重外硬轴的外壁铰接，所述单晶体承重外硬轴的底部在所述卡爪的上部所在处加工有开口，所述卡爪的底部具有卡持部；所述卡爪驱动装置包括设置在所述单晶体承重外硬轴顶部的卷丝轮箱体，所述卷丝轮箱体内设有与所述卷丝轮箱体转动连接的四个卷丝轴，所述卷丝轴的轴线垂直于所述单晶体承重外硬轴的轴线，所述卷丝轴上固定有卷丝轮；每个所述卷丝轮均连接有驱动所述卷丝轴转动的卷丝轴驱动机构，且所述卷丝轴驱动机构设置在所述卷丝轮箱体外，所述卷丝轮与钨丝绳的一端固定连接，所述钨丝绳的另一端穿过竖直加工在所述单晶体承重外硬轴内的钨丝绳过孔后与所述卡爪的上部固定连接；所述钨丝绳过孔的底部加工有弹簧容纳腔，且所述弹簧容纳腔内设有套在所述钨丝绳外的预紧弹簧，所述预紧弹簧的顶部与所述弹簧容纳腔的顶部相抵，所述预紧弹簧的底部与所述卡爪的顶部相抵。进一步地，所述卷丝轮箱体的顶部固定有称重罩体，所述称重罩体的内部顶端安装有称重传感器，且所述称重传感器的底部连接有安装在所述称重罩体内的称重定滑轮，且所述称重定滑轮设置在四个所述卷丝轮中一个卷丝轮的正上方，且此卷丝轮连接的钨丝绳经过所述称重定滑轮后进入所述钨丝绳过孔，之后与所述卡爪的上部固定连接。进一步地，所述卷丝轮箱体和所述称重罩体内均设有用于钨丝绳限位的钨丝绳限位块。进一步地，四个所述卡持部向所述单晶体承重外硬轴的轴心延伸，且所述卡持部的顶面具有锥面，且所述锥面与所述单晶体顶部的小肩部底部锥面相匹配。进一步地，所述卷丝轮箱体具有观察窗口，所述观察窗口处具有视窗玻璃。本专利技术还提供了一种硬轴重载硅单晶提拉装置，包括：支撑结构，竖直固定在真空炉室顶部；上述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，且所述一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置设置在所述支撑结构内；花键槽，加工在所述单晶体承重外硬轴内，且竖直延伸；籽晶承重内硬轴，竖直设置在所述单晶体承重外硬轴内，所述籽晶承重内硬轴的外壁具有与所述花键槽配合的花键；籽晶卡头，与所述籽晶承重内硬轴底部固定连接，用于固定所述单晶体顶部的籽晶；旋转驱动装置，安装在所述支撑结构内，且位于所述单晶体承重外硬轴的上方，用于驱动所述单晶体承重外硬轴转动；外硬轴升降装置，安装在所述支撑结构顶部，用于驱动所述单晶体承重外硬轴升降；内硬轴升降装置，安装在所述支撑结构内，用于驱动所述籽晶承重内硬轴升降。进步一地，所述外硬轴升降装置包括：四根竖直设置的滑轨，所述支撑结构的横截面呈正方形，且四根所述滑轨分别安装在所述支撑结构的四个角处；滑座，安装在所述单晶体承重外硬轴的上部，且所述单晶体承重外硬轴轴向穿过所述滑座，所述滑座与所述单晶体承重外硬轴轴向固定连接，并通过磁流体实现与所述单晶体承重外硬轴之间的周向转动连接，所述滑座的四个角分别与四根所述滑轨滑动连接；两个外硬轴升降驱动装置，对称安装在所述支撑结构的顶部两侧；所述外硬轴升降驱动装置包括：蜗杆减速器，固定安装在所述支撑结构的外壁，且所述蜗杆减速器的输出端安装有外硬轴主动带轮；行星减速器，其输出端与所述蜗杆减速器的输入端连接；外硬轴伺服电机，其输出端与所述行星减速器的输入端连接；外硬轴丝杠，竖直安装在所述支撑结构内，其丝杆的顶部固定有外硬轴从动带轮，且丝杆穿过所述滑座，丝杠螺母与所述滑座固定连接；同步齿形带，用于连接所述外硬轴主动带轮和所述外硬轴从动带轮。进步一地，所述旋转驱动装置包括：旋转减速器，固定安装在所述滑座上表面，且其输出端安装有旋转主动带轮；旋转从动带轮，其固定在所述单晶体承重外硬轴的顶部；旋转平台，设置在所述旋转从动带轮上方并与所述旋转从动带轮固定连接，所述卡爪驱动装置安装在所述旋转平台上；皮带，用于连接所述旋转主动带轮和所述旋转从动带轮。进步一地，所述内硬轴升降装置包括：内硬轴丝杠，竖直设置，且其丝杆穿入所述籽晶承重内硬轴内，且其丝杠螺母与所述籽晶承重内硬轴的顶端内壁固定连接，所述籽晶承重内硬轴的顶端穿过所述旋转平台；内硬轴伺服电机，通过支架与所述旋转平台固定连接；内硬轴减速器，其输入端通过联轴器与所述内硬轴伺服电机的输出端连接，其输出端通过联轴器与所述内硬轴丝杠的丝杆顶部连接。进一步地，所述籽晶承重内硬轴的顶部外套有内轴波纹管，其顶端与所述籽晶承重内硬轴顶部固定连接，并通过密封圈密封，其底端与所述卡爪驱动装置上表面密封固定连接。进一步地，所述单晶体承重外硬轴外套有外轴波纹管，所述外轴波纹管的顶端与所述滑座的下表面密封固定连接，所述外轴波纹管的底端与所述真空炉室顶部密封固定连接。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、伴随着光伏电池的光电转换效率、使用寿命、衰减速率，和半导体器件的特征线宽、性能参数要求不断提升，对硅单晶的品质要求也越来越高。该技术应用在硬轴重载提拉装置中，内硬轴、外硬轴、直线滚珠导轨、直线滚珠丝杠和4爪等力矩抓取等机构，没有单摆的共振特性，以较强的强度和刚度，克服热场对称性偏差、气流激励作用力对称性偏差、单晶生长参数等方面引起的晶体扰动，在提高硅单晶内、外在品质、成品率、产能，降低成本、增强市场竞争力起到积极作用。2、能够测量单晶体的重量。3、替换钨丝绳软轴卷扬提拉装置，弥补承重小、晶体扰动量大的缺点，提高晶格缺陷、电阻率及其均匀性、碳氧含量、少子寿命等晶体内在品质和单晶外在形体合格率，拉制Φ12～18英寸等大直径电子级单晶。基于上述理由本专利技术可在大尺寸、大重量的光伏级或电子级直拉法(CZ法)硅单晶体生产等领域广泛推广本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，包括竖直穿入所述真空炉室内的单晶体承重外硬轴，其特征在于：所述单晶体承重外硬轴的底部安装有用于夹持单晶体的小肩部单晶体卡爪，且所述单晶体承重外硬轴的顶部具有驱动所述单晶体卡爪夹紧所述单晶体或松开所述单晶体的卡爪驱动装置；/n所述单晶体卡爪包括四个卡爪，四个所述卡爪围绕所述单晶体承重外硬轴的轴线均匀分布，且四个卡爪的中部与所述单晶体承重外硬轴的外壁铰接，所述单晶体承重外硬轴的底部在所述卡爪的上部所在处加工有开口，所述卡爪的底部具有卡持部；/n所述卡爪驱动装置包括设置在所述单晶体承重外硬轴顶部的卷丝轮箱体，所述卷丝轮箱体内设有与所述卷丝轮箱体转动连接的四个卷丝轴，所述卷丝轴的轴线垂直于所述单晶体承重外硬轴的轴线，所述卷丝轴上固定有卷丝轮；每个所述卷丝轮均连接有驱动所述卷丝轴转动的卷丝轴驱动机构，且所述卷丝轴驱动机构设置在所述卷丝轮箱体外，所述卷丝轮与钨丝绳的一端固定连接，所述钨丝绳的另一端穿过竖直加工在所述单晶体承重外硬轴内的钨丝绳过孔后与所述卡爪的上部固定连接；/n所述钨丝绳过孔的底部加工有弹簧容纳腔，且所述弹簧容纳腔内设有套在所述钨丝绳外的预紧弹簧，所述预紧弹簧的顶部与所述弹簧容纳腔的顶部相抵，所述预紧弹簧的底部与所述卡爪的顶部相抵。/n...

【技术特征摘要】
1.一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，包括竖直穿入所述真空炉室内的单晶体承重外硬轴，其特征在于：所述单晶体承重外硬轴的底部安装有用于夹持单晶体的小肩部单晶体卡爪，且所述单晶体承重外硬轴的顶部具有驱动所述单晶体卡爪夹紧所述单晶体或松开所述单晶体的卡爪驱动装置；
所述单晶体卡爪包括四个卡爪，四个所述卡爪围绕所述单晶体承重外硬轴的轴线均匀分布，且四个卡爪的中部与所述单晶体承重外硬轴的外壁铰接，所述单晶体承重外硬轴的底部在所述卡爪的上部所在处加工有开口，所述卡爪的底部具有卡持部；
所述卡爪驱动装置包括设置在所述单晶体承重外硬轴顶部的卷丝轮箱体，所述卷丝轮箱体内设有与所述卷丝轮箱体转动连接的四个卷丝轴，所述卷丝轴的轴线垂直于所述单晶体承重外硬轴的轴线，所述卷丝轴上固定有卷丝轮；每个所述卷丝轮均连接有驱动所述卷丝轴转动的卷丝轴驱动机构，且所述卷丝轴驱动机构设置在所述卷丝轮箱体外，所述卷丝轮与钨丝绳的一端固定连接，所述钨丝绳的另一端穿过竖直加工在所述单晶体承重外硬轴内的钨丝绳过孔后与所述卡爪的上部固定连接；
所述钨丝绳过孔的底部加工有弹簧容纳腔，且所述弹簧容纳腔内设有套在所述钨丝绳外的预紧弹簧，所述预紧弹簧的顶部与所述弹簧容纳腔的顶部相抵，所述预紧弹簧的底部与所述卡爪的顶部相抵。


2.根据权利要求1所述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，其特征在于，所述卷丝轮箱体的顶部固定有称重罩体，所述称重罩体的内部顶端安装有称重传感器，且所述称重传感器的底部连接有安装在所述称重罩体内的称重定滑轮，且所述称重定滑轮设置在四个所述卷丝轮中一个卷丝轮的正上方，且此卷丝轮连接的钨丝绳经过所述称重定滑轮后进入所述钨丝绳过孔，之后与所述卡爪的上部固定连接。


3.根据权利要求2所述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，其特征在于，所述卷丝轮箱体和所述称重罩体内均设有用于钨丝绳限位的钨丝绳限位块。


4.根据权利要求1所述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，其特征在于，四个所述卡持部向所述单晶体承重外硬轴的轴心延伸，且所述卡持部的顶面具有锥面，且所述锥面与所述单晶体顶部的小肩部底部锥面相匹配。


5.根据权利要求1所述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，其特征在于，所述卷丝轮箱体具有观察窗口，所述观察窗口处具有视窗玻璃。


6.一种硬轴重载硅单晶提拉装置，其特征在于，包括：
支撑结构，竖直固定在真空炉室顶部；
如权利要求1～5任意权利要求所述的一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置，且所述一种硅单晶四爪等力矩在线抓取装置设置在所述支撑结构内；
花键槽，加工在所述单晶体承重外硬轴内...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯占文，曹玉宝，李方，李占贤，
申请(专利权)人：连城凯克斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32