專利名稱：鎢絲繩繞制機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體生長設(shè)備專用鎢絲繩制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在拉制單晶時需要一種提拉軟軸，由幾百根微細鎢絲或不銹鋼絲組成。隨著拉制單晶方法和技術(shù)的提高，傳統(tǒng)的使用不銹鋼絲提拉繩已不適用高質(zhì)量要求的拉制環(huán)境，其耐高溫程度、承受拉力、使用壽命等已達不到現(xiàn)代提拉設(shè)備的要求。因此，在晶體生長設(shè)備中采用的提拉軟軸最適合用右交互捻型的鎢絲繩來作為提拉軟軸。由于鎢絲繩剛性大，具有較低的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，呈現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)特性、耐高溫無磁性、超柔軟、耐疲勞、抗腐蝕、無延伸、不松散、不纏繞、抗拉強度大等性能，從而得到廣泛使用。國內(nèi)目前沒有專業(yè)生產(chǎn)鎢絲繩的廠家，大部分是生產(chǎn)鋼絲繩的單位，在通常的鋼絲軟軸的絞捻機構(gòu)中，使用的方法是筒式絞捻機構(gòu)或四連桿式絞捻機構(gòu)，其缺點是設(shè)備長、占地面積大、噪聲大、輔助用材多、浪費大、操作不方便，鋼絲的最小直徑大于0.15毫米，只能絞制較粗的鋼絲繩。另外，其設(shè)備老化、絞制方式落后，原材料浪費偏大，同時，也沒有直徑在0.05毫米微細絲交互捻的鎢絲繩的生產(chǎn)能力，制備工藝現(xiàn)狀難以滿足現(xiàn)代化制造業(yè)的要求。隨著IC行業(yè)和光伏行業(yè)對原材料單晶硅高純度的不斷要求，在制備單晶硅棒時的主要設(shè)備-單晶爐及爐內(nèi)環(huán)境也提出了嚴格的規(guī)范，爐內(nèi)單晶硅棒的提拉系統(tǒng)的技術(shù)及材料滯后被凸顯出來。長期以來，單晶爐提拉系統(tǒng)選用鋼絲繩，但目前為了提高單晶硅純度和使用壽命，以及將“有磁場”植入單晶爐內(nèi)，而傳統(tǒng)的鋼絲繩，就不能應(yīng)用于磁場中(造成成品單晶棒晶體方向不平行)，而且鋼絲繩的富Fe性和高C含量，也造成單晶硅主要雜質(zhì)的超標，嚴重影響高純度的要求。鎢絲繩是用于單晶爐內(nèi)提拉系統(tǒng)中的一個重要組件，由單根絲徑0.()「廣().18
不同絲徑，不同捻制方法的鎢絲繞制成型。結(jié)構(gòu):7X19 7X 19X7 7X 19X4規(guī)格:02.5mm*L 02.2mm*L 02.0mm*L 01.8mm*L 。從單晶爐生長晶體的使用過程來分析，隨“單晶棒”不斷的生長，6英寸單晶棒自重可達到5(T75KG，8英寸自重達10(Tl20KG，，現(xiàn)今，18英寸單晶棒也開始進入批量生產(chǎn)，自重將達到400KG以上。這樣對絲繩的拉力也提出了較高的要求；再加上單晶爐內(nèi)的工作溫度為1500°C，鋼絲繩的使用壽命也難滿足用戶要求；如果在拉晶過程中，鋼絲繩突然中斷，會造成崩鍋現(xiàn)象，直接經(jīng)濟損失幾十萬元以上.
所以，針對“提拉系統(tǒng)”中軟軸——絲繩的高強度、高拉力、無磁性、耐高溫，優(yōu)良的垂直度等技術(shù)要求，經(jīng)過國外發(fā)達國家的不懈努力，美國、日本先后都研發(fā)出“鎢絲繩”這種特種材料的高科技產(chǎn)品，國內(nèi)受材料技術(shù)的制約，仍未實現(xiàn)自產(chǎn)自用。目前，鎢絲繩都是采用日本的進口產(chǎn)品。因此，在太陽能電池高速開發(fā)及高集成IC芯片廣泛使用的今天，提供硅棒材料專用鎢絲繩提拉軟軸的自動化設(shè)備及先進的制備工藝是當務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種鎢絲繩繞制成形方法，以解決國內(nèi)受材料技術(shù)的制約，仍未實現(xiàn)自產(chǎn)自用的技術(shù)難題。鎢絲繩繞制機，具有機架，其機架上一端裝有用于放置原絲卷筒的放線架，在放線架一側(cè)裝有將原絲合股繞制的絞捻機構(gòu)，絞捻機構(gòu)另外一側(cè)依次裝有機械成型機構(gòu)、牽引機構(gòu)和自動收線排線機構(gòu)。機械成型機構(gòu)和牽引機構(gòu)之間裝有CXD取像放大系統(tǒng)。機架采用全封閉結(jié)構(gòu)，且制有護窗，護窗由拉緊自鎖手柄緊固并靠合頁連接，帶座日光燈位于護窗內(nèi)。本發(fā)明屬于晶體生長設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中鎢絲繩繞制，完全滿足單晶爐1500°C左右工作溫度下鎢絲繩不受熱變型的要求，，使用壽命較鋼絲繩成十幾倍的增長(鋼絲繩3 7爐次，此鎢絲繩可達5(Γ70爐次)。


圖1-1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)不意圖。圖號說明:1-護窗、2-帶座日光燈、3-機械成型機構(gòu)、4-拉緊自鎖手柄、5-自動收線排線機構(gòu)、6-電控箱、7-機頭箱、8-牽引機構(gòu)、9-機架、10-CCD取像放大系統(tǒng)、11-絞捻機構(gòu)、12-合頁、13-放線架、14-操作箱。圖1-2為圖1-1A向視圖。`
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圖2為本發(fā)明中(XD取像放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。圖號說明:10-1-CCD，10-2-顯微鏡，10-3-光源，10-4-鎢絲繩，10-5-顯微鏡底座，10-6-座，10-7-顯示器，10-8-設(shè)備外殼。圖3為機械成型機構(gòu)部位放大圖。圖4為機械成型機構(gòu)中模具圖(主視)。圖5為機械成型機構(gòu)中模具圖(側(cè)視)。圖6為本發(fā)明中自動收線排線機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6俯視圖。
具體實施例方式如圖1為鎢絲繩繞制機，具有機架9，其機架9上一端裝有用于放置原絲卷筒的放線架13，在放線架13 —側(cè)裝有將原絲合股繞制的絞捻機構(gòu)11，絞捻機構(gòu)11另外一側(cè)依次裝有機械成型機構(gòu)3、牽引機構(gòu)8和自動收線排線機構(gòu)5。機械成型機構(gòu)3和牽引機構(gòu)8之間裝有CCD取像放大系統(tǒng)10。機架9采用全封閉結(jié)構(gòu)，且制有護窗1，護窗I由拉緊自鎖手柄4緊固并靠合頁12連接，帶座日光燈位于護窗I內(nèi)。如圖2所示，鎢絲繩繞制機CXD取像放大系統(tǒng)，其在鎢絲繩絞捻中將被監(jiān)控工作件成像，并用精密顯微鏡放大，其影像被投放在CXD芯片上，通過CXD將圖像處理成電信息輸送到顯示處理系統(tǒng)，并放大、顯示在顯示器圖面中。本發(fā)明中鎢絲繩繞制機C⑶取像放大顯示方法，其是在鎢絲繩絞捻中，將被監(jiān)控工作件成像，并用精密顯微鏡放大，其影像被投放在CXD芯片上，通過CXD將圖像處理成電信息輸送到顯示處理系統(tǒng)，并放大、顯示在顯示器圖面中。CXD取像放大系統(tǒng)是CXD取像放大顯示檢測裝置通過顯微鏡底座與鎢絲繩繞制機上特定位置固定連接在一起；顯微鏡底座上部設(shè)有直接照在鎢絲繩上的光源，顯微鏡上部具有(XD，(XD的芯片上與顯示器相連。本身很微細的絲、股、繩被放大，使觀察更方便，更直接，更清楚。有助于發(fā)現(xiàn)鎢絲、股、繩生產(chǎn)過程中的瑕疵，增強了鎢絲繩產(chǎn)品質(zhì)量的保證和監(jiān)控水平的提聞。在鎢絲繩繞制機里增設(shè)了實現(xiàn)Y向圓周絞繞初步成型的機械成型機構(gòu)3，繞制的鎢絲繩3-6通過機械成型機構(gòu)3中的機械成型模具3-7 (圖3、圖4、圖5所示)成形，根據(jù)不同鎢絲繩規(guī)格可更換不同孔徑的模具，此模具使繩便于成型，初步就能達到較好的穩(wěn)定形狀和尺寸精度，外表緊密、光滑、整齊，為下一步的最終“成品外觀整形”打下一個良好的基礎(chǔ)。導(dǎo)向架3-8通過調(diào)節(jié)輪3-9可以調(diào)節(jié)機械成型機構(gòu)3的縱向位置，并根據(jù)不同規(guī)格的鎢絲繩調(diào)節(jié)機械成型機構(gòu)3與導(dǎo)線軸3-1的距離在2 25 mm之間，使絞捻順暢，以獲得最佳的整形效果。如圖3、4、5所示，所述機械成型機構(gòu)3具有機械成型模具3-7，該模具中間制有通孔，且該通孔兩端為喇叭形擴張口，能夠?qū)崿F(xiàn)Y向圓周絞繞初步成型，和調(diào)整X向牽引過程中，螺距的定位和矯形。圖6-7給出了絲繩繞制機自動收線排線機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)，其收絲輪5固定在動力輸出機構(gòu)的動力輸出軸上，并且一起位于一個左右移動的滑板5-3上，同時由往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動滑板5-3帶動收絲輪5-5往復(fù)運動。在滑板5-3上設(shè)有限制滑板左右位置的觸點限位傳感器5-4，觸點限位傳感器5-4規(guī)定位移距離，且該前后移動距離相對應(yīng)的收絲輪輪軸內(nèi)寬度并保持一致。在收絲輪5-5上設(shè)置有電磁剎車器5-7，且收絲輪5-5與電磁剎車器5-7同軸安裝，在主軸停止的瞬間，PLC系統(tǒng)給電磁剎車器5-7提供剎車電源，電磁剎車器7就會鎖定收絲輪。所述動力輸出機構(gòu)包括力矩電機5-8和減速機5-9，且減速機5-9輸出軸與收絲輪5-5同軸定位。所述往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)具有一絲杠5-2，絲杠5-2通過螺紋連接件與滑板5-3連接，絲杠5-2端部固定有由步進電機驅(qū)動的同步帶輪5-1。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的鋼絲繩繞制使用的原絲最小直徑為Φ0.2，而此鎢絲繩繞制機采用“垂直旋轉(zhuǎn)同位相結(jié)構(gòu)”可以使用鎢絲的最小直徑能達到Φ0.05πιπι。較細的鎢絲可繞制更加柔軟、更加精密、規(guī)格更廣、滿足更多種爐子使用的鎢絲繩。整機采用PLC (可編程序邏輯控制器)和人機界面，實現(xiàn)整機操作控制。動力系統(tǒng):電機采用伺服控制，使得整機啟動和停機平穩(wěn)可靠。此機繞制的鎢絲繩:耐高溫.無磁性.超柔軟.耐磨損.耐疲勞、抗腐蝕.不延伸.不松弛.不纏繞.強度大。工作原理:每根鎢絲從放線輪11-1上被牽引機構(gòu)8拉出后通過導(dǎo)輪11-2導(dǎo)向，由絞捻機構(gòu)11合股繞制后，再經(jīng)過機械成型機構(gòu)3成形，在此過程中又經(jīng)過CXD取像放大系統(tǒng)10放大，然后到自動收線排線機構(gòu)5進行收線，完成整個鎢絲繩的繞制過程。另外，帶座日光燈2可以照明，護窗I起到了防護和便于觀察的效果，護窗由拉緊自鎖手柄4緊固，靠合頁12連接。
權(quán)利要求
1.鎢絲繩繞制機，具有機架(9)，其特征是機架(9)上一端裝有用于放置原絲卷筒的放線架(13)，在放線架(13) —側(cè)裝有將原絲合股繞制的絞捻機構(gòu)(11 )，絞捻機構(gòu)(11)另外一側(cè)依次裝有機械成型機構(gòu)(3)、牽引機構(gòu)(8)和自動收線排線機構(gòu)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢絲繩繞制機，其特征是機械成型機構(gòu)(3)和牽引機構(gòu)(8)之間裝有CXD取像放大系統(tǒng)(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎢絲繩繞制機，其特征是機架(9)采用全封閉結(jié)構(gòu)，且制有護窗(1)，護窗(I)由拉緊自鎖手柄(4)緊固并靠合頁(12)連接，帶座日光燈位于護窗Cl)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎢絲繩繞制機，其特征是所述CXD取像放大系統(tǒng)(10)通過顯微鏡底座(10-5)與鎢絲繩繞制機上的座(10-6)固定連接在一起；顯微鏡底座(10-5)上部設(shè)有直接照在鎢絲繩(10-4)上的光源(10-3)，顯微鏡(10-2)上部具有CXD (10_1)，CXD(10-1)的芯片上與顯示器(10-7)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢絲繩繞制機，其特征是所述機械成型機構(gòu)(3)具有機械成型模具(3-7)，該模具中間制有通孔，且該通孔兩端為喇叭形擴張口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢絲繩繞制機，其特征是所述自動收線排線機構(gòu)具有手絲輪(5-5)其收絲輪(5-5)固定在動力輸出機構(gòu)的動力輸出軸上，并且一起位于一個左右移動的滑板(5-3)上，同時由往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動滑板(5-3)帶動收絲輪(5-5)往復(fù)運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢絲繩繞制機，其特征是在滑板(5-3)上設(shè)有限制滑板左右位置的觸點限位傳感器(5-4)，觸點限位傳感器(5-4)規(guī)定位移距離，且該前后移動距離相對應(yīng)的收絲輪輪軸內(nèi)寬度并保持一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢絲繩繞制機，其特征是在收絲輪(5-5)上設(shè)置有電磁剎車器(5-7)，且收絲輪(5-5)與電磁剎車器(5-7)同軸安裝，在主軸停止的瞬間，PLC系統(tǒng)給電磁剎車器(5-7)提供剎車電源，電磁剎車器(5-7)就會鎖定收絲輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢絲繩繞制機，其特征是所述往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)具有一絲杠(5-2),絲杠(5-2)通過螺紋連接件與滑板(5-3)連接，絲杠(5-2)端部固定有由步進電機驅(qū)動的同步帶輪(5-1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及鎢絲繩繞制機，它具有機架，其機架上一端裝有用于放置原絲卷筒的放線架，在放線架一側(cè)裝有將原絲合股繞制的絞捻機構(gòu)，絞捻機構(gòu)另外一側(cè)依次裝有機械成型機構(gòu)、牽引機構(gòu)和自動收線排線機構(gòu)。本發(fā)明完全滿足單晶爐1500℃左右工作溫度下鎢絲繩不受熱變型的要求，使用壽命較鋼絲繩成十幾倍的增長(鋼絲繩3~7爐次，此鎢絲繩可達 50~70 爐次)。
文檔編號D07B3/00GK103174043SQ20121056312
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者符志椿 申請人:符志椿