一種用于區(qū)熔爐的載料裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及非金屬晶體的制造設(shè)備，旨在提供一種用于區(qū)熔爐的載料裝置。該載料裝置包括活動(dòng)料盤(pán)、上固定夾料盤(pán)、下固定夾料盤(pán)、固定桿、旋轉(zhuǎn)卡塊、旋轉(zhuǎn)軸、卡頭、攝像鏡頭、機(jī)械臂、圖像處理系統(tǒng)和用于夾持多晶料的多晶料夾頭。本實(shí)用新型能夠?qū)Χ嗑Я蠈?shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的夾持，減輕了人工勞力的工作，減少了拉晶的準(zhǔn)備時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，能夠滿足大直徑區(qū)熔爐產(chǎn)業(yè)化的載料要求。
【專利說(shuō)明】—種用于區(qū)熔爐的載料裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及非金屬晶體的制造設(shè)備，特別涉及一種用于區(qū)熔爐的載料裝置。【背景技術(shù)】
[0002]硅材料是現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)，它不僅是光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的主要功能材料，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，特別是電力電子器件的基礎(chǔ)材料。區(qū)熔法(FZ)生產(chǎn)單晶硅是區(qū)別于直拉爐(CZ)的一種新型的單晶生長(zhǎng)方法，它利用高頻感應(yīng)加熱線圈將高純度的多晶料局部融化，熔區(qū)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(tài)，然后從熔區(qū)的下方利用籽晶將熔硅拉制成單晶。由于沒(méi)有坩堝污染，區(qū)熔爐生長(zhǎng)的單晶硅純度高，均勻性好，低微缺陷，其優(yōu)良的電學(xué)性能非常適合制作高反壓、大電流、大功率的電力電子器件。
[0003]隨著電力電子器件的高速發(fā)展，區(qū)熔單晶硅向大直徑、批量化生產(chǎn)方向發(fā)展。在傳統(tǒng)的小直徑區(qū)熔單晶生長(zhǎng)爐中，由于投料量較小，一般不超過(guò)20kg，采用人工裝卸料可以滿足生產(chǎn)要求。隨著要求投料量的不斷增大，在8寸區(qū)熔單晶的生產(chǎn)中，投料量需要增加到80?IOOkg以上，依靠人工載料不僅耗時(shí)且十分吃力，傳統(tǒng)的靠人工掛載多晶料的方式無(wú)法滿足大直徑區(qū)熔爐的要求。
[0004]中國(guó)專利ZL201220116827.5公開(kāi)了一種用于拉晶設(shè)備的多晶料夾持裝置(本實(shí)用新型和此專利為同一 申請(qǐng)人:，本實(shí)用新型為在此專利基礎(chǔ)上的改進(jìn)方案)，采用的技術(shù)路線為:采用卡槽式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶料的夾持，采用帶球頭的活動(dòng)夾料盤(pán)與固定夾料盤(pán)的長(zhǎng)槽配合的形式實(shí)現(xiàn)圓柱多晶料的掛載與定位。采用此裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑多晶料的夾持，方便對(duì)中和水平調(diào)整，但此裝置需采用人工對(duì)準(zhǔn)、掛載，不方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)載料，影響批量生產(chǎn)的工作效率。因此非常有必要開(kāi)發(fā)一種適合大直徑區(qū)熔單晶生產(chǎn)、投料量大、批量生產(chǎn)的多晶載料裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種投料量大、適合批量生產(chǎn)的多晶料掛載裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0006]提供一種用于區(qū)熔爐的載料裝置，包括活動(dòng)料盤(pán)，所述載料裝置還包括上固定夾料盤(pán)、下固定夾料盤(pán)、固定桿、旋轉(zhuǎn)卡塊、旋轉(zhuǎn)軸、卡頭、攝像鏡頭、機(jī)械臂、圖像處理系統(tǒng)和用于夾持多晶料的多晶料夾頭；上固定夾料盤(pán)固定在區(qū)熔爐的上軸下端，下固定夾料盤(pán)通過(guò)固定桿固定在上固定夾料盤(pán)的下方，下固定夾料盤(pán)設(shè)有孔；旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在下固定夾料盤(pán)的上端面，旋轉(zhuǎn)卡塊固定在旋轉(zhuǎn)軸上，并可沿著旋轉(zhuǎn)軸軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)卡塊上有開(kāi)孔，且與下固定下料盤(pán)的孔垂直對(duì)應(yīng)，旋轉(zhuǎn)卡塊上的開(kāi)孔的直徑小于下固定下料盤(pán)的孔的直徑；所述卡頭上端可穿過(guò)下固定下料盤(pán)的孔，卡頭下端與活動(dòng)料盤(pán)連接，活動(dòng)料盤(pán)上設(shè)有多晶料夾頭；攝像鏡頭設(shè)置在區(qū)熔爐的爐壁上，機(jī)械臂和圖像處理系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)熔爐的爐室外，攝像鏡頭用于觀察區(qū)熔爐內(nèi)載料情況，并將圖像傳輸給圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)用于根據(jù)載料情況進(jìn)行判斷后給機(jī)械臂信號(hào)，機(jī)械臂用于接收到圖像處理系統(tǒng)的信號(hào)后，完成載料動(dòng)作。
[0007]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述下固定夾料盤(pán)上設(shè)有至少兩個(gè)調(diào)整螺釘。
[0008]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述旋轉(zhuǎn)軸至少有兩個(gè)，且對(duì)稱布置在下固定夾料盤(pán)的上端面。
[0009]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述旋轉(zhuǎn)卡塊與旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)量一樣，旋轉(zhuǎn)卡塊對(duì)稱布置，且間距在0.2mm?1.0mm之間。
[0010]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述旋轉(zhuǎn)卡塊包括撥叉、旋轉(zhuǎn)臂和卡塊；旋轉(zhuǎn)臂為圓筒型的旋轉(zhuǎn)臂，旋轉(zhuǎn)卡塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)臂的內(nèi)孔與旋轉(zhuǎn)軸固定；卡塊為矩形，卡塊一端與旋轉(zhuǎn)臂連接，另外一端的中心設(shè)有半圓形的開(kāi)孔，且下端面設(shè)有矩形突起；撥叉設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臂另一側(cè)，與卡塊形成鈍角。
[0011 ] 作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述開(kāi)孔的上下端各有導(dǎo)向倒角。
[0012]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述卡頭分為上下兩部分，上部分為球體，下部分為圓柱體；球體的直徑大于圓柱體的直徑和兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊拼合的開(kāi)孔的直徑，并且小于下固定下料盤(pán)上的孔的直徑；圓柱體的直徑小于兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊拼合的開(kāi)孔的直徑。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]能夠?qū)Χ嗑Я蠈?shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的夾持，減輕了人工勞力的工作，減少了拉晶的準(zhǔn)備時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，能夠滿足大直徑區(qū)熔爐產(chǎn)業(yè)化的載料要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的載料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例過(guò)程圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例過(guò)程圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例過(guò)程圖。
[0019]圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例過(guò)程圖。
[0020]圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例過(guò)程圖。
[0021]圖7為本實(shí)用新型的載料裝置中的旋轉(zhuǎn)卡塊示意圖。
[0022]圖中的附圖標(biāo)記為:1上固定夾料盤(pán)；2固定桿；3下固定夾料盤(pán)；4旋轉(zhuǎn)卡塊；5旋轉(zhuǎn)軸；6調(diào)整螺釘；7卡頭；8活動(dòng)料盤(pán)；9多晶料夾頭；10多晶料；11攝像鏡頭；12圖像處理系統(tǒng)；13機(jī)械臂；401撥叉；402旋轉(zhuǎn)臂；403卡塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0024]圖1所示的用于區(qū)熔爐的載料裝置，包括上固定夾料盤(pán)1、固定桿2、下固定夾料盤(pán)
3、旋轉(zhuǎn)卡塊4、旋轉(zhuǎn)軸5、調(diào)整螺釘6、卡頭7、活動(dòng)料盤(pán)8、攝像鏡頭11、圖像處理系統(tǒng)12、機(jī)械臂13和用于夾持多晶料10的多晶料夾頭9。上固定夾料盤(pán)I固定在區(qū)熔爐的上軸下端，通過(guò)固定桿2與下固定夾料盤(pán)3固定，下固定夾料盤(pán)3中心設(shè)有孔，下固定夾料盤(pán)3上還均布設(shè)有調(diào)整螺釘6，便于調(diào)整多晶料10的水平。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸5對(duì)稱布置在下固定夾料盤(pán)3的上端面，旋轉(zhuǎn)卡塊4可沿著旋轉(zhuǎn)軸5的軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)卡塊4的數(shù)量與旋轉(zhuǎn)軸5數(shù)量一樣都是2個(gè)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)卡塊4的間距控制在0.2mm?1.0mm為宜。卡頭7的下端與活動(dòng)料盤(pán)8固定連接，活動(dòng)料盤(pán)8上設(shè)有多晶料夾頭9，多晶料夾頭9通過(guò)卡槽式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶料10的夾持。在區(qū)熔爐的爐壁上設(shè)有攝像鏡頭11，可觀察爐內(nèi)多晶料10的裝載情況，在區(qū)熔爐的爐室外設(shè)有機(jī)械臂13和圖像處理系統(tǒng)12，圖像處理系統(tǒng)12可根據(jù)攝像鏡頭11提供的圖像進(jìn)行判斷，給機(jī)械臂13動(dòng)作信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)12能控制機(jī)械臂13完成三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。
[0025]圖7所示的旋轉(zhuǎn)卡塊4包括撥叉401、旋轉(zhuǎn)臂402和卡塊403。旋轉(zhuǎn)臂402為圓筒型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)卡塊4通過(guò)旋轉(zhuǎn)臂402的內(nèi)孔與旋轉(zhuǎn)軸5固定?？▔K403為矩形結(jié)構(gòu)，卡塊403的一端與旋轉(zhuǎn)臂402連接，另外一端的中心設(shè)有半圓形的開(kāi)孔，開(kāi)孔的上下端各有導(dǎo)向倒角，下端面還設(shè)有矩形突起，使得旋轉(zhuǎn)卡塊4能與下固定夾料盤(pán)3貼合。撥叉401設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臂402的另一側(cè)，并與卡塊403形成鈍角，撥叉401起到方便卸料的作用。
[0026]所述卡頭7分為上下兩部分，上部分為球體，下部分為圓柱體。球體的直徑大于圓柱體的直徑和兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊4拼合的開(kāi)孔的直徑，并且小于下固定夾料盤(pán)3上的孔的直徑；圓柱體的直徑小于兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊4拼合的開(kāi)孔的直徑。
[0027]如圖2至圖6所示，該用于區(qū)熔爐的載料裝置具體使用方法包括以下步驟:
[0028]A、用活動(dòng)料盤(pán)8與多晶料夾頭9夾住多晶料10，機(jī)械臂13抓起多晶料10 ；
[0029]B、通過(guò)攝像鏡頭11和圖像處理系統(tǒng)12配合，如圖2所示，控制機(jī)械臂13運(yùn)送多晶料10并帶動(dòng)卡頭7至旋轉(zhuǎn)卡塊4的開(kāi)孔下方，實(shí)現(xiàn)多晶料10的位置定位；
[0030]C、通過(guò)攝像鏡頭11和圖像處理系統(tǒng)12配合，如圖3所示，控制機(jī)械臂13利用往上推動(dòng)多晶料10，使卡頭7向上運(yùn)動(dòng)，卡頭7穿過(guò)下固定夾料盤(pán)3的孔并頂起旋轉(zhuǎn)卡塊4 ；如圖4所示，直至卡頭7的球體穿過(guò)旋轉(zhuǎn)卡塊4，旋轉(zhuǎn)卡塊4落下重新和下固定夾料盤(pán)3貼合；
[0031]D、通過(guò)攝像鏡頭11和圖像處理系統(tǒng)12配合，如圖5所示，控制機(jī)械臂13利用往下移動(dòng)多晶料10，使卡頭7向下運(yùn)動(dòng)，直至卡頭7的球部與旋轉(zhuǎn)卡塊4上端面貼合；如圖6所示，松開(kāi)機(jī)械臂13，從而完成多晶料10的自動(dòng)載料。
[0032]其中攝像鏡頭11和圖像處理系統(tǒng)12的配合是指:攝像鏡頭觀察爐內(nèi)載料情況，并將圖像傳輸給圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)載料情況進(jìn)行判斷后給機(jī)械臂信號(hào)，完成上述動(dòng)作。
[0033]在使用過(guò)程中中，多晶料夾頭9和多晶料10上端之間采用卡槽式結(jié)構(gòu)連接固定，多晶料10下端設(shè)有臺(tái)階狀突起，與多晶料10上端的卡槽相適應(yīng)。
[0034]需要指出的是，以上實(shí)施案例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的使用方法及其核心思想，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于區(qū)熔爐的載料裝置，包括活動(dòng)料盤(pán)，其特征在于，所述載料裝置還包括上固定夾料盤(pán)、下固定夾料盤(pán)、固定桿、旋轉(zhuǎn)卡塊、旋轉(zhuǎn)軸、卡頭、攝像鏡頭、機(jī)械臂、圖像處理系統(tǒng)和用于夾持多晶料的多晶料夾頭；上固定夾料盤(pán)固定在區(qū)熔爐的上軸下端，下固定夾料盤(pán)通過(guò)固定桿固定在上固定夾料盤(pán)的下方，下固定夾料盤(pán)設(shè)有孔；旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在下固定夾料盤(pán)的上端面，旋轉(zhuǎn)卡塊固定在旋轉(zhuǎn)軸上，并可沿著旋轉(zhuǎn)軸軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)卡塊上有開(kāi)孔，且與下固定下料盤(pán)的孔垂直對(duì)應(yīng)，旋轉(zhuǎn)卡塊上的開(kāi)孔的直徑小于下固定下料盤(pán)的孔的直徑；所述卡頭上端可穿過(guò)下固定下料盤(pán)的孔，卡頭下端與活動(dòng)料盤(pán)連接，活動(dòng)料盤(pán)上設(shè)有多晶料夾頭；攝像鏡頭設(shè)置在區(qū)熔爐的爐壁上，機(jī)械臂和圖像處理系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)熔爐的爐室夕卜，攝像鏡頭用于觀察區(qū)熔爐內(nèi)載料情況，并將圖像傳輸給圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)用于根據(jù)載料情況進(jìn)行判斷后給機(jī)械臂信號(hào)，機(jī)械臂用于接收到圖像處理系統(tǒng)的信號(hào)后，完成載料動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載料裝置，其特征在于，所述下固定夾料盤(pán)上設(shè)有至少兩個(gè)調(diào)整螺釘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載料裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸至少有兩個(gè)，且對(duì)稱布置在下固定夾料盤(pán)的上端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的載料裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)卡塊與旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)量一樣，旋轉(zhuǎn)卡塊對(duì)稱布置，且間距在0.2mm?1.0mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的載料裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)卡塊包括撥叉、旋轉(zhuǎn)臂和卡塊；旋轉(zhuǎn)臂為圓筒型的旋轉(zhuǎn)臂，旋轉(zhuǎn)卡塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)臂的內(nèi)孔與旋轉(zhuǎn)軸固定；卡塊為矩形，卡塊一端與旋轉(zhuǎn)臂連接，另外一端的中心設(shè)有半圓形的開(kāi)孔，且下端面設(shè)有矩形突起；撥叉設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臂另一側(cè)，與卡塊形成鈍角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載料裝置，其特征在于，所述開(kāi)孔的上下端各有導(dǎo)向倒角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載料裝置，其特征在于，所述卡頭分為上下兩部分，上部分為球體，下部分為圓柱體；球體的直徑大于圓柱體的直徑和兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊拼合的開(kāi)孔的直徑，并且小于下固定下料盤(pán)上的孔的直徑；圓柱體的直徑小于兩塊旋轉(zhuǎn)卡塊拼合的開(kāi)孔的直徑。
【文檔編號(hào)】C30B13/00GK203683719SQ201420009713
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】歐陽(yáng)鵬根, 傅林堅(jiān), 曹建偉, 石剛, 王丹濤, 陳明杰, 蔣慶良, 邱敏秀 申請(qǐng)人:浙江晶盛機(jī)電股份有限公司