本實(shí)用新型涉及人工晶體設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于人工晶體爐的上軸升降裝置，具體涉及一種用于藍(lán)寶石爐的上軸升降裝置。

背景技術(shù)：

已知的，藍(lán)寶石 (Sapphire) 是一種氧化鋁 (αA1₂0₃) 的單晶，又稱為剛玉。剛玉晶體具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性能，其硬度僅次于鉆石。具有機(jī)械強(qiáng)度高、高溫化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性好、高絕緣性、小摩擦系數(shù)等特點(diǎn)。藍(lán)寶石被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、光電子器件、激光器、真空器件、精密機(jī)械等。特別是含Ti⁴⁺藍(lán)寶石，是優(yōu)異的固體寬帶調(diào)諧激光材料，可制作超強(qiáng)的飛秒量級(jí)可調(diào)諧激光器。高質(zhì)量寶石晶體的人工合成是人們研究的重要領(lǐng)域。

人工制備藍(lán)寶石晶體材料目前己有很多種方法，主要有:泡生法（Kyropolous ，簡(jiǎn)稱 Ky 法)、導(dǎo)模法(即 Edge Defined Film-fed Growth techniques ，簡(jiǎn)稱 EFG 法)、熱交換法(即 Heat Exchange Method，簡(jiǎn)稱 HEM 沾)，提拉法（Czochralski )，布里奇曼法 CBridgman )，坩堝下降法等。以EFG法為例，制造方法大致如下：將氧化鋁原料裝入鎢鉬坩堝內(nèi)，加熱熔融，在坩堝內(nèi)部放入特定的模具，模具開(kāi)有適當(dāng)寬度的孔或槽。由于氧化鋁與模具之間具有浸潤(rùn)性，故在毛細(xì)作用下，溶液可爬升至模具頂端，并在模具頂部形成一層薄膜。

上軸升降裝置的下端連接籽晶夾持器，籽晶夾持器的軸端連接裝置與籽晶軸連接，籽晶固定于籽晶夾持器主體上，移動(dòng)籽晶軸使籽晶夾持器下端的籽晶與模具上表面的氧化鋁薄膜接觸。籽晶通過(guò)籽晶軸以一定速度向上提拉、不斷提升，待其脫離高溫區(qū)域后，晶體即結(jié)晶形成固態(tài)晶體。借助毛細(xì)作用可實(shí)現(xiàn)持續(xù)供料，由此實(shí)現(xiàn)連續(xù)的晶體拉制。

由此可見(jiàn)，在藍(lán)寶石單晶材料的制備過(guò)程中，上軸升降裝置是重要的部件。在拉制晶體的過(guò)程中，上軸升降裝置需要始終保持籽晶相對(duì)準(zhǔn)確的位置，同時(shí)還需確保在晶體的拉制過(guò)程中速度穩(wěn)定等。

上軸升降裝置目前較常用的是雙層水冷硬軸，在硬軸的下端安裝籽晶夾持器，其運(yùn)動(dòng)原理是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠帶動(dòng)直線導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)，硬軸通過(guò)固定裝置與直線導(dǎo)軌副相連接，利用直線導(dǎo)軌副的上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)硬軸的上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶體的拉制。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于爐室內(nèi)的溫度較高，為了確保硬軸能正常工作，硬軸必須采用耐溫高的原材料制作，同時(shí)對(duì)硬軸進(jìn)行強(qiáng)制冷卻（硬軸為雙層水冷硬軸），以避免硬軸的損壞。另外為保證所拉制晶體的平整度、直線度等要求，對(duì)硬軸的直線度等機(jī)械要求程度相對(duì)也較高。同時(shí)隨著晶體的拉制長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)（目前硬軸的合適拉制晶體長(zhǎng)度在600mm以下），在超過(guò)1米長(zhǎng)度晶體的拉制過(guò)程中硬軸的加工難道會(huì)成幾何倍的增加，同時(shí)其圓柱度及直線度根本無(wú)法保證晶體的拉制要求。另外隨著晶體長(zhǎng)度需求的增加，如果上軸為硬軸的話設(shè)備高度也需增加，進(jìn)而要求廠房高度隨之增加，此時(shí)會(huì)帶來(lái)相關(guān)投入的增加等，因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種新的上軸升降裝置來(lái)滿足生產(chǎn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于人工晶體爐的上軸升降裝置，本實(shí)用新型通過(guò)用軟軸替代硬軸，有效的避免了硬軸的加工難問(wèn)題，同時(shí)還取消了對(duì)硬軸的水冷裝置，有效的降低了設(shè)備的高度，避免了因硬軸的機(jī)械精度而引起的晶體外觀質(zhì)量問(wèn)題，大大提升了晶體的良率等。

為了實(shí)現(xiàn)所述的發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種用于人工晶體爐的上軸升降裝置，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)、減速機(jī)、安裝板和支撐套，在所述安裝板的下面設(shè)有至少兩個(gè)支撐套，支撐套的下面設(shè)置在上爐室頂板上，在安裝板的上面設(shè)有至少兩套升降機(jī)構(gòu)，每套升降機(jī)構(gòu)中滾珠花鍵的滑動(dòng)塊連接卷輪，在所述卷輪外緣面的一端設(shè)有螺旋形軟軸固定槽，在所述軟軸固定槽內(nèi)纏繞有軟軸，所述軟軸依次穿過(guò)安裝板、支撐套和上爐室頂板連接籽晶夾頭連接座，在卷輪外緣面的另一端設(shè)有外螺紋，所述外螺紋連接螺母，所述螺母固定設(shè)置在左端蓋上，滾珠花鍵的一端通過(guò)聯(lián)軸器A連接減速機(jī)的輸出軸，所述減速機(jī)的輸入軸通過(guò)聯(lián)軸器B連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述支撐套設(shè)置為三個(gè)，三個(gè)支撐套呈三角形設(shè)置。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述軟軸與籽晶夾頭連接座之間設(shè)有連接桿，在連接桿的上端設(shè)有隔熱板。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述隔熱板的上面設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)軟軸固定柱，所述軟軸固定柱連接軟軸。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述升降機(jī)構(gòu)包括卷輪、滾珠花鍵、殼體、右端蓋、左端蓋和螺母，在所述殼體的中部設(shè)有貫通至左右兩端的中部孔，在殼體的下面設(shè)有貫通至中部孔的軟軸穿孔，在殼體的左右兩端分別設(shè)有左端蓋和右端蓋，在左端蓋內(nèi)側(cè)的中部設(shè)有軸承A，所述軸承A的內(nèi)圈連接滾珠花鍵端部的外緣面，在左端蓋內(nèi)側(cè)的端部設(shè)有螺母，所述螺母的內(nèi)緣面上設(shè)有內(nèi)螺紋，滾珠花鍵中的滑動(dòng)塊上套接有卷輪，在卷輪左端的外緣面上設(shè)有外螺紋，所述外螺紋與螺母上設(shè)置的內(nèi)螺紋絲接配合，在卷輪右端的外緣面上設(shè)有螺旋形軟軸固定槽，在所述軟軸固定槽內(nèi)纏繞有軟軸，在右端蓋內(nèi)側(cè)的中部設(shè)有軸承B，所述軸承B的內(nèi)圈連接滾珠花鍵另一端的外緣面，滾珠花鍵的另一端穿過(guò)右端蓋連接減速機(jī)的輸出軸。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述右端蓋的外側(cè)設(shè)有磁流體。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述左端蓋的外側(cè)設(shè)有壓蓋。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述支撐套的上端設(shè)有向外延伸的圓柱形導(dǎo)向柱，所述導(dǎo)向柱穿過(guò)安裝板與殼體上設(shè)置的軟軸穿孔的內(nèi)緣面連接，在導(dǎo)向柱的外緣面上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)密封槽，在所述密封槽內(nèi)分別設(shè)有密封環(huán)。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述殼體的上面設(shè)有貫通至中部孔的觀察孔，在觀察孔的上面設(shè)有上觀察窗。

所述的用于人工晶體爐的上軸升降裝置，所述減速機(jī)的輸入軸通過(guò)聯(lián)軸器B連接行星齒輪減速機(jī)，所述行星齒輪減速機(jī)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型所述的一種用于人工晶體爐的上軸升降裝置，本實(shí)用新型通過(guò)用軟軸替代傳統(tǒng)的硬軸，有效的避免了硬軸的加工難問(wèn)題，同時(shí)避免了因硬軸的機(jī)械精度而引起的晶體外觀質(zhì)量問(wèn)題，大大提升了晶體的良率等，由于使用軟軸，取消了對(duì)硬軸的水冷裝置，由于使用軟軸，有效的降低了設(shè)備的高度，大大降低了設(shè)備的投入成本等，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便等特點(diǎn)，適合大范圍的推廣和應(yīng)用。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

在圖中：1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2、升降機(jī)構(gòu)；2-1、上觀察窗；2-2、卷輪；2-3、滾珠花鍵；2-4、殼體；2-5、右端蓋；2-6、左端蓋；2-7、壓蓋；2-8、螺母；3、連接座；4、聯(lián)軸器A；5、減速機(jī)；6、安裝板；7、上爐室頂板；8、軟軸；9、軟軸固定柱；10、隔熱板；11、連接桿；12、籽晶夾頭連接座；13、行星齒輪減速機(jī)；14、聯(lián)軸器B；15、支撐套；16、磁流體。

【具體實(shí)施方式】

參考下面的實(shí)施例，可以更詳細(xì)解釋本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。

結(jié)合附圖1～2，本實(shí)用新型所述的一種用于人工晶體爐的上軸升降裝置，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、升降機(jī)構(gòu)2、減速機(jī)5、安裝板6和支撐套15，在所述安裝板6的下面設(shè)有至少兩個(gè)支撐套15，所述支撐套15的外緣面為雙層結(jié)構(gòu)，在內(nèi)外層之間設(shè)有導(dǎo)流板，在內(nèi)外層之間通有冷卻介質(zhì)，在支撐套15外緣面的上端設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，在支撐套15外緣面的下端設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，需要說(shuō)明的是冷卻介質(zhì)出口和冷卻介質(zhì)入口的位置可以對(duì)換，所述冷卻介質(zhì)可以為純水或惰性氣體，在具體實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選純水作為冷卻介質(zhì)；支撐套15的下面設(shè)置在上爐室頂板7上，此時(shí)為了提高密封性，在支撐套15的下面與上爐室頂板7之間設(shè)有密封環(huán)，在支撐套15的上面與安裝板6之間設(shè)有密封環(huán)，在安裝板6的上面設(shè)有至少兩套升降機(jī)構(gòu)2，在實(shí)施過(guò)程中升降機(jī)構(gòu)2設(shè)置的數(shù)量與支撐套15設(shè)置的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，以設(shè)置三個(gè)為例，所述支撐套15設(shè)置為三個(gè)，三個(gè)支撐套15呈三角形設(shè)置，這樣大大提高了升降的穩(wěn)定性，有效的避免了在升降過(guò)程中籽晶夾頭連接座12的擺動(dòng)；進(jìn)一步，每套升降機(jī)構(gòu)2中滾珠花鍵2-3的滑動(dòng)塊連接卷輪2-2，在所述卷輪2-2外緣面的一端設(shè)有螺旋形軟軸固定槽，在所述軟軸固定槽內(nèi)纏繞有軟軸8，所述軟軸8依次穿過(guò)安裝板6、支撐套15和上爐室頂板7連接籽晶夾頭連接座12，在卷輪2-2外緣面的另一端設(shè)有外螺紋，所述外螺紋連接螺母2-8，所述螺母2-8固定設(shè)置在左端蓋2-6上，滾珠花鍵2-3的一端通過(guò)聯(lián)軸器A4連接減速機(jī)5的輸出軸，所述減速機(jī)5的輸入軸通過(guò)聯(lián)軸器B14連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，在具體實(shí)施過(guò)程中，滾珠花鍵2-3由驅(qū)動(dòng)電機(jī)1提供的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)滾珠花鍵2-3旋轉(zhuǎn)（需要是說(shuō)明的是，滾珠花鍵2-3為標(biāo)準(zhǔn)件，故對(duì)其結(jié)構(gòu)不做具體闡述），此時(shí)設(shè)置在滾珠花鍵2-3滑動(dòng)塊帶動(dòng)卷輪2-2旋轉(zhuǎn)，卷輪2-2旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于卷輪2-2與螺母2-8絲接配合，螺母2-8是固定不動(dòng)的，卷輪2-2必然跟著滾珠花鍵2-3的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)卷輪2-2在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)做左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)卷輪2-2在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)做左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，纏繞在其外緣面上的軟軸8做上升或下降的動(dòng)作。

進(jìn)一步，為了提高軟軸8的使用壽命，避免爐室內(nèi)的溫度對(duì)軟軸8造成損壞，在所述軟軸8與籽晶夾頭連接座12之間設(shè)有連接桿11，在連接桿11的上端設(shè)有隔熱板10，所述隔熱板10的上面設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)軟軸固定柱9，所述軟軸固定柱9連接軟軸8，連接桿11與隔熱板10之間通過(guò)焊接或絲接進(jìn)行連接。

結(jié)合附圖2，所述升降機(jī)構(gòu)2包括上觀察窗2-1、卷輪2-2、滾珠花鍵2-3、殼體2-4、右端蓋2-5、左端蓋2-6、壓蓋2-7和螺母2-8，在所述殼體2-4的中部設(shè)有貫通至左右兩端的中部孔，在殼體2-4的下面設(shè)有貫通至中部孔的軟軸穿孔，在殼體2-4的左右兩端分別設(shè)有左端蓋2-6和右端蓋2-5，為了提高密封性能，在左端蓋2-6與殼體2-4之間設(shè)有密封環(huán)，在右端蓋2-5與殼體2-4之間設(shè)有密封環(huán)，在左端蓋2-6內(nèi)側(cè)的中部設(shè)有軸承A，所述軸承A的內(nèi)圈連接滾珠花鍵2-3端部的外緣面，所述左端蓋2-6的外側(cè)設(shè)有壓蓋2-7，在左端蓋2-6內(nèi)側(cè)的端部設(shè)有螺母2-8，所述螺母2-8的內(nèi)緣面上設(shè)有內(nèi)螺紋，滾珠花鍵2-3中的滑動(dòng)塊上套接有卷輪2-2，在卷輪2-2左端的外緣面上設(shè)有外螺紋，所述外螺紋與螺母2-8上設(shè)置的內(nèi)螺紋絲接配合，在卷輪2-2右端的外緣面上設(shè)有螺旋形軟軸固定槽，在所述軟軸固定槽內(nèi)纏繞有軟軸8，在右端蓋2-5內(nèi)側(cè)的中部設(shè)有軸承B，所述軸承B的內(nèi)圈連接滾珠花鍵2-3另一端的外緣面，所述右端蓋2-5的外側(cè)設(shè)有磁流體16，這樣大大提高了升降機(jī)構(gòu)2的密封性，滾珠花鍵2-3的另一端穿過(guò)右端蓋2-5連接減速機(jī)5的輸出軸，所述殼體2-4的上面設(shè)有貫通至中部孔的觀察孔，在觀察孔的上面設(shè)有上觀察窗2-1，在上觀察窗2-1與殼體2-4之間設(shè)有密封環(huán)。

進(jìn)一步，所述支撐套15的上端設(shè)有向外延伸的圓柱形導(dǎo)向柱，所述導(dǎo)向柱穿過(guò)安裝板6與殼體2-4上設(shè)置的軟軸穿孔的內(nèi)緣面連接，在導(dǎo)向柱的外緣面上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)密封槽，在所述密封槽內(nèi)分別設(shè)有密封環(huán)。

進(jìn)一步，所述減速機(jī)5的輸入軸通過(guò)聯(lián)軸器B14連接行星齒輪減速機(jī)13，行星齒輪減速機(jī)13通過(guò)連接座3與減速機(jī)5連接，行星齒輪減速機(jī)13的動(dòng)力輸入軸連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)1的主軸。

本發(fā)明在具體實(shí)施過(guò)程中隔熱板10、連接桿11和籽晶夾頭連接座12均為鎢鉬件，隔熱板10的作用是隔熱，防止?fàn)t室內(nèi)的熱量傳到隔熱板10的上方。

本實(shí)用新型通過(guò)用軟軸8替代傳統(tǒng)的硬軸，有效的避免了硬軸的加工難問(wèn)題，同時(shí)避免了因硬軸的機(jī)械精度而引起的晶體外觀質(zhì)量問(wèn)題，大大提升了晶體的良率等。

以上內(nèi)容中未細(xì)述部份為現(xiàn)有技術(shù)，故未做細(xì)述。

為了公開(kāi)本實(shí)用新型的目的而在本文中選用的實(shí)施例，當(dāng)前認(rèn)為是適宜的，但是應(yīng)了解的是，本實(shí)用新型旨在包括一切屬于本構(gòu)思和本實(shí)用新型范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變換和改進(jìn)。