[实用新型]焰熔法结晶炉的升降装置

说明书

技术领域

本实用新型公开一种焰熔法结晶炉结晶杆的升降装置，尤其适用于合成蓝宝石、红宝石和尖晶石，晶棒结晶生长过程是在由供料系统、燃烧系统和生长系统合一的结晶炉中进行的，本实用新型涉及宝石烧结领域的生长系统装置。

背景技术

焰熔法落下的熔滴与晶棒接触称为接晶，一般说来并不固定在炉膛某特定位置，而可以在纵向某个范围内完成这个转化过程。但对具体生长操作来说，我们总是希望把这转化过程固定在炉内某一特定位置。这样，操作的观察与控制方便，而且由于生长环境条件基本一致，对晶棒生长也有利。所以，下降系统的任务就是随着晶棒不断长高，相应地降低晶棒托柱（或称生长支撑杆，本文统一名称为结晶杆），使晶棒的接晶位置始终保持在同一高度。

 现有结晶杆的升降有采用凸轮机构，缺点是微调不方便，采用齿条作为升降机构比较普遍，它的特点是升降范围大，调节精度高，缺点是结构比较复杂。

 滚珠丝杠副由丝杠及螺母二个配套件组成，是目前传动机械中精度最高也是最常用的传动装置。随着电子自动控制技术的飞速发展，出现了中国实用新型专利公开说明书CN 201688702 U公开的一种烧结机升降机构，其螺旋式传动模组由滚珠丝杠副和线性滑轨构成，类似机床导轨滑座直线运动。该专利采用电机驱动活动轴杆，连接支撑横臂上分布的多个结晶杆同步上下运动。由于支撑横臂上熔池受H₂、O₂焰温度、结晶料粉落速等因素影响，每个晶棒生长速率并非恒定，为此，对每个结晶杆还需要配电机微调，而结晶杆的轴线远离螺旋式传动模组中心轴线，结构件的刚度绕度问题会影响下降系统的稳定性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种改进结晶杆的升降结构方式和电气控制方式，保证晶棒成长时能连续、平稳的自动下降，升降系统中心线与电机轴在同一条轴线上，自制的滚珠丝杠副导向机构替代价格昂贵的线性滑轨；用可编程PLC控制器既可控制多个升降装置，又可对单一结晶杆灵活微调控制。

 为解决上述技术问题，本实用新型的焰熔法结晶炉的升降装置，采用调速伺服电机驱动滚珠丝杠副的法兰型螺帽推动升降管和结晶杆夹头，滚珠丝杠副包括法兰型螺帽有成品可购得，滚珠丝杠副一端由轴承套固定，法兰座一端连接调速伺服电机，伺服电机包括星行减速器兼可外购，一端连接导向管并固定轴承套，轴承套内崁角接触球轴承。法兰型螺帽通过锁紧螺母和升降管成一体，导向管上的平行键只允许其作直线运动。

 所述导向管内壁固定2～6条平行键，保证锁紧螺母外圆上对应键槽上下平稳滑动，因平行键较长，用螺钉固定，导向管上下两端设置限位开关。 

 晶棒又称生长晶体或梨晶，结晶杆上安放晶种或取下晶棒，为保证结晶杆中心与升降机构中心的同轴性，结晶杆夹头采用精密手紧三爪卡盘，以方便结晶杆操作。

    结晶是缓慢的液—固转换过程，各种工艺因素在变动，为保证晶体质量，调速伺服电机独立驱动单个升降机构，可以快速调整到工作位置，观察晶棒生长情况进行下降微调。调速伺服电机连接于可程序控制器PLC的数控系统，可以控制多个升降装置，提高看台率，提高晶体质量，还可以同时控制振动下料装置，实现自动化生产。

本实用新型的有益效果在于：利用可购买的直线运动轴承—滚珠丝杠副为主体，辅以简单实用的同轴向连接、导向和夹持机构，整个系统避免震动，晶体生长时能连续、平稳垂直的自动下降。调速伺服电机连接于PLC可编程控制的数控系统，可以控制多个升降机构，同时满足有快速上升、下降，并有微动调节机构。

附图说明

图1为本实用新型焰熔法结晶炉的升降装置的剖视图。

图2为图1所示焰熔法结晶炉的升降装置A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细说明：

本实用新型图1所示减速伺服电机1包括精密行星齿轮减速器，通过联轴器连接滚珠丝杠副7，丝杠轴肩安装角接触球轴承及轴承套3。转接座2下联减速伺服电机1，上联导向管9，其内径用螺钉5固定一对平行键6，轴承套3与导向管9内径紧配，固定住滚珠丝杠副7下端。带滚珠的法兰型螺帽7a随丝杠螺旋升降，锁紧螺母8螺接法兰型螺帽7a并连接升降管(10)，最终推动结晶杆夹头11和结晶杆12。结晶杆夹头11选用精密三爪卡盘，持钥匙手动装取结晶杆，加防尘罩。限位开关4限定上行和下行位置。

图2示出了锁紧螺母8对应平行键6开键槽导向，在平行键6上滑动，导向管9固定平行键6，包括滚珠丝杠副7，都在一条轴心线上。