一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构制造技术

本发明专利技术公开了一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构。外杆和内杆分别由五根直径不同的外杆节和内杆节按照直径从大到小的顺序自上而下依次嵌套组成，第五外杆节和第五内杆节通过联动凸台固定连接，籽晶夹头与第五外杆节的下端面固定连接，第一内杆节和第二内杆节之间、第二内杆节和第三内杆节之间分别通过两个锁止单元连接，第三内杆节和第四内杆节之间通过减速传动组件连接，内杆套筒套设在第四内杆节的顶端，行星轮系与内杆套筒内侧壁固定连接，行星架放置在内杆套筒上，中心扣放置在行星架上。本发明专利技术能够有效降低单晶炉整体质心，减少电机振动激励，螺纹传动利于提高提拉速度控制精度，降低晶棒生长界面波动，提升晶棒生长质量。长质量。长质量。

【技术实现步骤摘要】
一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构


[0001]本专利技术属于晶体生长设备领域的一种硬轴提拉机构，尤其是涉及了一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构。

技术介绍

[0002]作为集成电路产品的基础材料，单晶硅是最重要的半导体材料，直拉法是目前生长单晶硅棒的主流方式。随着产品性能要求的不断提高，集成电路所采用的单晶硅向大尺寸、高品质方向发展。单晶炉作为直拉法生长单晶硅的设备，根据提拉机构的不同分为硬轴单晶炉与软轴单晶炉，其中硬轴单晶炉凭借其更大的承重能力成为当前生长大尺寸单晶硅的主要设备。
[0003]硬轴单晶炉采用中空水冷的不锈钢硬管来代替钨合金缆绳，承载能力大幅提高，硬轴的自身刚性高可保证其连接的单晶硅在高转速下不发生明显晃动，故硬轴生长炉可以更为精确地将提升速度传递到晶体生长界面。
[0004]然而，主流硬轴单晶炉的提拉机构为一根数米长的空心硬管，在单晶硅生长过程中需要在不断自转的同时进行拉升，需要使用晶转电机与晶升电机分别进行驱动，同时在单晶炉上方需要安装数米高的机架来稳定不断上升的硬轴和电机，这使得单晶炉装置整体质心过高，受电机振动激励明显，导致晶体生长界面处产生震动。生长界面的温度梯度是影响单晶硅生长质量的关键，籽晶棒提升过程中设备机械振动导致的液面波动会影响生长界面的温度梯度，从而影响单晶硅的生长速度和品质。因此，如何消除晶体生长界面处的震动并提升装置运行的稳定性是大尺寸硅单晶生长设备研发的关键技术难题。
[0005]为保证大尺寸单晶硅的高纯度、高均匀性、高完整性，需对大尺寸单晶硅硬轴直拉生长炉提升系统的传动以及机械稳定技术及装置设计开展研究，降低设备整体质心提升整体稳定性和抗晃动能力。现有技术缺少一种可有效降低单晶炉设备整体质心，减少外界激励的伸缩式硬轴提拉机构。

技术实现思路

[0006]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于设计一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构。本专利技术可有效降低单晶炉设备整体质心，减少外界激励。本专利技术的技术方案如下：
[0007]包括中空柱状的外杆、中空柱状的内杆、籽晶夹头、减速传动组件和锁止单元；内杆同轴设置在外杆的内部，籽晶夹头位于外杆外部且与外杆的外底面固定连接，减速传动组件固定安装在内杆上，锁止单元固定连接在内杆的侧壁上，外杆外接电机且与外部的单晶炉机架可旋转地活动连接，内杆与单晶炉机架固定连接。
[0008]所述的外杆主要由五根直径不同的中空柱状的外杆节按照直径从大到小的顺序自上而下依次嵌套组成，所述的五根外杆节自上而下依次为第一外杆节、第二外杆节、第三外杆节、第四外杆节和第五外杆节，第一外杆节为底端开口顶端半封闭的中空柱状结构，第
五外杆节为底端封闭顶端开口的中空柱状结构，上层的外杆节的内径尺寸与下层的外杆节的外径尺寸相吻合，第一外杆节外接电机且与单晶炉机架可旋转地活动连接；
[0009]所述的内杆主要由五根直径不同的中空柱状的内杆节按照直径从大到小的顺序自上而下依次嵌套组成，所述的五根内杆节自上而下依次为第一内杆节、第二内杆节、第三内杆节、第四内杆节和第五内杆节，上层的内杆节的内径尺寸与下层的内杆节的外径尺寸相吻合；内杆还包括两端开口的炉盖，炉盖下端的开口与第一内杆节上端的开口连通，炉盖上端的开口与第一外杆节上端的开口连通，炉盖与单晶炉机架固定连接；
[0010]第五外杆节的下端面和第五内杆节的下端面通过联动凸台固定连接，籽晶夹头位于第五外杆节外部且与第五外杆节的外底面固定连接，第一内杆节和第二内杆节之间、第二内杆节和第三内杆节之间分别通过两个锁止单元连接，第三内杆节和第四内杆节之间通过减速传动组件连接。
[0011]所述的第二外杆节、第三外杆节、第四外杆节和第五外杆节顶部的外侧壁上均沿着自身周向间隔设有三个滑块，第一外杆节、第二外杆节、第三外杆节和第四外杆节的内侧壁上均沿着自身周向间隔设有三条滑槽，且各条滑槽均沿着外杆节自身的轴向设置，每条滑槽包括长条形凹槽和梯形的侧方槽，侧方槽位于长条形凹槽上部的一侧，长条形凹槽和侧方槽相连通组成滑槽，滑块和长条形凹槽的宽度相匹配。
[0012]所述第一内杆节、第二内杆节、第三内杆节、第四内杆节的内侧壁上均有梯形内螺纹，第二内杆节、第三内杆节、第五内杆节顶部的外侧壁上均设有梯形外螺纹，第一内杆节和第二内杆节的下端面均设有扣锁，扣锁中靠近内杆节中轴线方向的一侧设有条形的扣锁槽，第二内杆节和第三内杆节中梯形外螺纹的下方均开设有条形的扣块槽，扣块槽和扣锁用于安装锁止单元；
[0013]第二内杆节的内侧壁上设有三条沿着自身周向间隔设置的架扣槽，每条架扣槽均沿着第二内杆节的轴向设置，架扣槽中设有支架扣，第三内杆节的内侧壁上设有三条沿着自身周向间隔设置的架槽，每条架槽均沿着第三内杆节的轴向设置，第四内杆节为上端面的中部开设有通孔且下端全开口的中空柱状结构，第四内杆节的上端面安装有柱状凸台，柱状凸台的中间开设有第一通槽。
[0014]所述的减速传动组件包括中空柱状的内杆套筒、行星轮系、行星架和中心扣；内杆套筒套设在第四内杆节的顶端，内杆套筒的外侧壁上设有外部螺纹，第三内杆节通过内杆套筒上的外部螺纹与第四内杆节连接，行星轮系放置在第四内杆节的上端面且与内杆套筒顶端的内侧壁固定连接，行星架放置在内杆套筒上，行星架的中部设有第二通槽，中心扣的底端依次穿设过行星架的第二通槽、柱状凸台的第一通槽和第四内杆节上端面的通孔后位于第四内杆节的内部，中心扣的顶端位于行星架上方。
[0015]所述的行星轮系包括中心轮、三个行星轮、齿圈，直径较小的中心轮同轴放置在第四内杆节上端面的内周，直径较大的齿圈同轴放置在第四内杆节上端面的外周且与内杆套筒顶端的内侧壁固定连接，三个行星轮间隔排布地设置在中心轮与齿圈之间，行星架包括中间的三角架、滑杆、圆柱台和月牙形下扣齿，三根滑杆分别固定连接在三角架的三个角上，行星架的下表面中三角架和滑杆连接交界处设有圆柱台，且圆柱台位于行星轮的中部，三角架的中部设有第二通槽且三角架的上表面设有若干个月牙形下扣齿，中心扣为工字形柱状结构，中心扣包括圆盘、月牙形上扣齿、柱状块和凸起方块，柱状块的上部设有两个圆
盘，两个圆盘之间通过弹簧连接，位于下方的圆盘的下表面设有若干个月牙形上扣齿，柱状块中部的外侧面设有三个凸起方块，圆盘位于三角架的上方，凸起方块依次穿设过三角架的第二通槽、柱状凸台中第一通槽的顶部后与柱状凸台的下部接触，柱状块的下端依次穿设过三角架的的第二通槽、柱状凸台的第一通槽和第四内杆节上端面的通孔后位于第四内杆节的内部。
[0016]所述的锁止单元包括锁止滑块和锁止扣环；锁止滑块和锁止扣环固定连接，锁止滑块设置在扣块槽中，锁止扣环连接于扣锁的扣锁槽中。
[0017]所述的第五内杆节的下端面设有三个联动孔，联动凸台的底端穿设过联动孔后固定在第五外杆节内底面上，联动凸台的顶端与第五内杆节内底面连接。
[0018]本专利技术外杆由若干节中空圆柱体形的外杆节通过滑块滑轨连接组成，最上方外杆节由电机驱动并旋转；内杆由若干节中空圆柱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构，其特征在于：包括中空柱状的外杆(1)、中空柱状的内杆(2)、籽晶夹头(3)、减速传动组件(4)和锁止单元(5)；内杆(2)同轴设置在外杆(1)的内部，籽晶夹头(3)位于外杆(1)外部且与外杆(1)的外底面固定连接，减速传动组件(4)固定安装在内杆(2)上，锁止单元(5)固定连接在内杆(2)的侧壁上，外杆(1)外接电机且与外部的单晶炉机架可旋转地活动连接，内杆(2)与单晶炉机架固定连接。2.根据权利要求1所述的一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构，其特征在于：所述的外杆(1)主要由五根直径不同的中空柱状的外杆节按照直径从大到小的顺序自上而下依次嵌套组成，所述的五根外杆节自上而下依次为第一外杆节(11)、第二外杆节(12)、第三外杆节(13)、第四外杆节(14)和第五外杆节(15)，第一外杆节(11)为底端开口顶端半封闭的中空柱状结构，第五外杆节(15)为底端封闭顶端开口的中空柱状结构，上层的外杆节的内径尺寸与下层的外杆节的外径尺寸相吻合，第一外杆节(11)外接电机且与单晶炉机架可旋转地活动连接；所述的内杆(2)主要由五根直径不同的中空柱状的内杆节按照直径从大到小的顺序自上而下依次嵌套组成，所述的五根内杆节自上而下依次为第一内杆节(21)、第二内杆节(22)、第三内杆节(23)、第四内杆节(24)和第五内杆节(25)，上层的内杆节的内径尺寸与下层的内杆节的外径尺寸相吻合；内杆(2)还包括两端开口的炉盖(211)，炉盖(211)下端的开口与第一内杆节(21)上端的开口连通，炉盖(211)上端的开口与第一外杆节(11)上端的开口连通，炉盖(211)与单晶炉机架固定连接；第五外杆节(15)的下端面和第五内杆节(25)的下端面通过联动凸台(18)固定连接，籽晶夹头(3)位于第五外杆节(15)外部且与第五外杆节(15)的外底面固定连接，第一内杆节(21)和第二内杆节(22)之间、第二内杆节(22)和第三内杆节(23)之间分别通过两个锁止单元(5)连接，第三内杆节(23)和第四内杆节(24)之间通过减速传动组件(4)连接。3.根据权利要求2所述的一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构，其特征在于：所述的第二外杆节(12)、第三外杆节(13)、第四外杆节(14)和第五外杆节(15)顶部的外侧壁上均沿着自身周向间隔设有三个滑块(19)，第一外杆节(11)、第二外杆节(12)、第三外杆节(13)和第四外杆节(14)的内侧壁上均沿着自身周向间隔设有三条滑槽(16)，且各条滑槽(16)均沿着外杆节自身的轴向设置，每条滑槽(16)包括长条形凹槽和梯形的侧方槽(161)，侧方槽(161)位于长条形凹槽上部的一侧，长条形凹槽和侧方槽(161)相连通组成滑槽(16)，滑块(19)和长条形凹槽的宽度相匹配。4.根据权利要求2所述的一种单电机驱动的伸缩式硬轴提拉机构，其特征在于：所述第一内杆节(21)、第二内杆节(22)、第三内杆节(23)、第四内杆节(24)的内侧壁上均有梯形内螺纹，第二内杆节(22)、第三内杆节(23)、第五内杆节(25)顶部的外侧壁上均设有梯形外螺纹，第一内杆节(21)和第二内杆节(22)的下端面均设有扣锁(28)，扣锁(28)中靠近内杆节中轴线方向的一侧设有条形的扣锁槽，第二内杆节(22)和第三内杆节(23)中梯形外螺纹的下方均开设有条形的扣块槽(27)，扣块槽(27)和扣锁(28)用于安装锁止单元(5)；第二内杆节(22)的内侧壁上设有三条沿着自身周向间隔设置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪延成，谷子良，梅德庆，项飞鹤，陈宇宏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：