本發(fā)明創(chuàng)造屬于光伏及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其是涉及一種石英坩堝自動(dòng)加料及形狀尺寸控制生長(zhǎng)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、石英坩堝是石英玻璃制品中的細(xì)分產(chǎn)品，由高純石英砂，通過(guò)模具定型，使用電弧法高溫制作而成，具有耐高溫、使用時(shí)間長(zhǎng)、高純度等特點(diǎn)，石英坩堝主要用于半導(dǎo)體高純單晶硅棒的拉制的輔助性耗材，是單晶硅棒拉制過(guò)程中用于盛裝熔融硅液的關(guān)鍵一次性消耗品。根據(jù)單晶硅棒的下游應(yīng)用場(chǎng)景可將石英坩堝分為半導(dǎo)體單晶硅生長(zhǎng)用石英坩堝(半導(dǎo)體石英坩堝與光伏單晶硅生長(zhǎng)用石英坩堝)。近年來(lái)隨著光伏與半導(dǎo)體行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)石英坩堝的產(chǎn)量需求也在逐年上升，同時(shí)也對(duì)石英坩堝品質(zhì)及其成產(chǎn)工藝提出更高要求。

2、石英坩堝需要在高溫環(huán)境下以堆積的方式每層加設(shè)不同品質(zhì)石英砂、加設(shè)的石英砂質(zhì)量也存在差異、加設(shè)的位置及堆積方式也會(huì)因石英坩堝的內(nèi)壁和底部形態(tài)不同而隨之變化，因這種復(fù)雜的工藝要求，市面上已有的石英坩堝制作方式一般為純手動(dòng)方式進(jìn)行制作。

3、工人在高溫環(huán)境下進(jìn)行持續(xù)且高集中注意力的勞作，防止出現(xiàn)加工誤差、環(huán)境雜質(zhì)等問(wèn)題，如在加工過(guò)程中出現(xiàn)掉落進(jìn)雜質(zhì)或者堆積過(guò)程中厚度不均等問(wèn)題，整個(gè)石英坩堝成為廢品，目前石英砂的市面價(jià)格昂貴，報(bào)廢率增加，進(jìn)而提高了整個(gè)石英坩堝的成本，不能滿足市場(chǎng)對(duì)于石英坩堝的定位要求。

4、在石英坩堝制作過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按照預(yù)設(shè)量加設(shè)不同品質(zhì)石英砂，并保障加料潔凈度，是提升整個(gè)石英坩堝制作自動(dòng)化程度的重要解決手段之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種石英坩堝自動(dòng)加料及形狀尺寸控制生長(zhǎng)設(shè)備，以解決至少上述提出的一個(gè)問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、石英坩堝自動(dòng)加料及形狀尺寸控制生長(zhǎng)設(shè)備，其包括加料及控制機(jī)構(gòu)、加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、加料平移機(jī)構(gòu)和加料升降機(jī)構(gòu)；

4、加料及控制機(jī)構(gòu)，包括加料料倉(cāng)、用于控制加料料倉(cāng)中物料與外界連通開(kāi)合度的加料閥門(mén)組件、用于稱重加料料倉(cāng)中物料的料倉(cāng)稱重組件，所述加料料倉(cāng)中物料通過(guò)加料閥門(mén)組件落入到甩盤(pán)中，甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)將物料甩出；

5、加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于控制加料及控制機(jī)構(gòu)的以預(yù)設(shè)原點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；

6、加料平移機(jī)構(gòu)，用于控制加料及控制機(jī)構(gòu)接近或遠(yuǎn)離預(yù)設(shè)需甩料位置；

7、加料升降機(jī)構(gòu)，用于控制加料及控制機(jī)構(gòu)相對(duì)需甩料位置上升或下降；

8、加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、加料平移機(jī)構(gòu)和加料升降機(jī)構(gòu)共同配合使得加料及控制機(jī)構(gòu)相對(duì)需甩料位置發(fā)生位移。

9、進(jìn)一步的，所述加料及控制機(jī)構(gòu)包括多個(gè)加料料倉(cāng)，每個(gè)加料料倉(cāng)均對(duì)應(yīng)有不同的甩盤(pán)。

10、進(jìn)一步的，所述加料料倉(cāng)為開(kāi)口漏斗狀倉(cāng)體，加料料倉(cāng)上蓋有加料料倉(cāng)蓋，所述加料料倉(cāng)蓋上開(kāi)有加料料倉(cāng)蓋口；

11、所述加料料倉(cāng)蓋口上有料倉(cāng)蓋口封板，所述加料料倉(cāng)蓋口邊緣具有突出的圍擋，所述料倉(cāng)蓋口封閉覆蓋在該圍擋上方，所述料倉(cāng)蓋口封板可相對(duì)加料料倉(cāng)蓋口轉(zhuǎn)動(dòng)。

12、進(jìn)一步的，還設(shè)有加料料倉(cāng)吹氣管，通過(guò)加料料倉(cāng)吹氣管將氣體吹入到加料料倉(cāng)內(nèi)；

13、所述加料料倉(cāng)為開(kāi)口漏斗狀倉(cāng)體，加料料倉(cāng)上蓋有加料料倉(cāng)蓋，所述加料料倉(cāng)蓋上開(kāi)有加料料倉(cāng)蓋口；

14、所述加料料倉(cāng)蓋口上有料倉(cāng)蓋口封板，所述加料料倉(cāng)蓋口邊緣具有突出的圍擋，所述料倉(cāng)蓋口封閉覆蓋在該圍擋上方，所述料倉(cāng)蓋口封板可相對(duì)加料料倉(cāng)蓋口轉(zhuǎn)動(dòng)，料倉(cāng)蓋口封板相對(duì)加料料倉(cāng)的面安裝有加料料倉(cāng)吹氣管。

15、進(jìn)一步的，所述加料閥門(mén)組件包括加料閥門(mén)伺服電缸和加料閥門(mén)擋板，所述加料閥門(mén)擋板通過(guò)加料閥門(mén)伺服電缸提供動(dòng)力，相對(duì)加料料倉(cāng)出口做運(yùn)動(dòng)，加料閥門(mén)擋板發(fā)生位移的一極限位置為完全遠(yuǎn)離加料料倉(cāng)出口并使得加料料倉(cāng)的出口與外界連通，另一極限位置為完全覆蓋加料料倉(cāng)出口并隔絕加料料倉(cāng)與外界連通。

16、進(jìn)一步的，還包括加料供料管，所述加料料倉(cāng)的出口與加料供料管連通，通過(guò)加料供料管將物料落入到甩盤(pán)中；

17、加料閥門(mén)吹氣管，所述加料閥門(mén)吹氣管的出口通入加料供料管的入口或者加料料倉(cāng)的出口處，用于將氣體吹入對(duì)應(yīng)管道內(nèi)。

18、進(jìn)一步的，還包括甩盤(pán)組件，其包括甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸、甩盤(pán)主軸支撐管、甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力構(gòu)件；

19、所述甩盤(pán)主軸支撐管罩設(shè)在加料供料管和甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸外部，所述甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸通過(guò)甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力構(gòu)件提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸的一端與甩盤(pán)連接；

20、所述加料供料管插入到甩盤(pán)主軸支撐管內(nèi)并與其設(shè)置密封圈。

21、進(jìn)一步的，所述甩盤(pán)上方還設(shè)有甩盤(pán)上擋板，甩盤(pán)與甩盤(pán)上擋板之間形成甩料空間，加料料倉(cāng)中的物料經(jīng)過(guò)甩盤(pán)上擋板通過(guò)甩料空間被甩出。

22、進(jìn)一步的，所述甩盤(pán)上通過(guò)隔斷形成相互獨(dú)立的多個(gè)甩盤(pán)料槽，所述加料料倉(cāng)中的物料與甩盤(pán)料槽連通；

23、所述甩盤(pán)料槽由甩盤(pán)中心向外逐漸輻射的扇形狀。

24、進(jìn)一步的，所述料倉(cāng)稱重組件包括料倉(cāng)稱重支架和稱重器，加料料倉(cāng)底部通過(guò)料倉(cāng)稱重支架加設(shè)在稱重器上；

25、所述加料料倉(cāng)的出口通過(guò)料倉(cāng)稱重支架深入到加料供料管管口上方，通過(guò)加料閥門(mén)組件控制與加料供料管的通斷；

26、所述加料供料管的上管口為喇叭口，加料供料管深入到甩盤(pán)主軸支撐管內(nèi)，且加料供料管的下管口位于甩盤(pán)上方；

27、所述甩盤(pán)主軸支撐管內(nèi)還設(shè)有甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸；

28、所述甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸的上端連接甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)同步帶輪組，通過(guò)甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)同步帶輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)主軸及與其連接的甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)；

29、所述甩盤(pán)上方還設(shè)有甩盤(pán)上擋板，所述甩盤(pán)上擋板卡接在甩盤(pán)上擋板殼上；

30、所述甩盤(pán)與甩盤(pán)上擋板之間形成甩料空間，加料料倉(cāng)中的物料經(jīng)過(guò)甩盤(pán)上擋板通過(guò)甩料空間被甩出。

31、進(jìn)一步的，所述加料閥門(mén)組件與加料料倉(cāng)、加料供料管上管口包覆在加料落料封裝盒內(nèi)；

32、所述加料料倉(cāng)的出口與加料落料封裝盒鄰近處設(shè)置密封圈；

33、所述甩盤(pán)旋轉(zhuǎn)同步帶輪組轉(zhuǎn)動(dòng)與加料供料管的一部分包裹在加料甩盤(pán)過(guò)管封裝盒內(nèi)；

34、所述加料供料管與加料甩盤(pán)過(guò)管封裝盒接觸處設(shè)置密封圈。

35、進(jìn)一步的，所述加料平移機(jī)構(gòu)包括安裝在預(yù)設(shè)位置的加料平移導(dǎo)軌、與加料平移導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的加料平移滑塊；

36、所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在加料平移滑塊上，加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝有加料升降機(jī)構(gòu)，加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加料升降機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，所述加料升降機(jī)構(gòu)連接加料及控制機(jī)構(gòu)；

37、或，所述加料升降機(jī)構(gòu)安裝在加料平移滑塊上，加料升降機(jī)構(gòu)上安裝有加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述加料升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)升降，所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接加料及控制機(jī)構(gòu)；

38、所述加料平移滑塊與平移伺服電缸的輸出端連接；

39、所述加料平移導(dǎo)軌上覆蓋有加料平移風(fēng)琴罩。

40、進(jìn)一步的，所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括加料旋轉(zhuǎn)帶外齒轉(zhuǎn)臺(tái)軸承和加料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪；

41、所述加料旋轉(zhuǎn)帶外齒轉(zhuǎn)臺(tái)軸承為外圈設(shè)有一圈嚙合齒、內(nèi)圈固定在加料旋轉(zhuǎn)座上，加料旋轉(zhuǎn)座上還固定有加料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪，加料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪與加料旋轉(zhuǎn)帶外齒轉(zhuǎn)臺(tái)軸承嚙合，加料旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)為加料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪提供轉(zhuǎn)動(dòng)力；

42、所述加料旋轉(zhuǎn)座安裝在加料平移機(jī)構(gòu)上，加料平滑機(jī)構(gòu)為加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供平移動(dòng)力，加料升降機(jī)構(gòu)安裝在所述加料旋轉(zhuǎn)帶外齒轉(zhuǎn)臺(tái)軸承的外圈上，所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為加料升降機(jī)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，所述加料料倉(cāng)安裝在加料升降機(jī)構(gòu)上；

43、或，所述加料旋轉(zhuǎn)座安裝在加料升降機(jī)構(gòu)上，加料料倉(cāng)安裝在所述加料旋轉(zhuǎn)帶外齒轉(zhuǎn)臺(tái)軸承的外圈上，所述加料升降機(jī)構(gòu)安裝在加料平移機(jī)構(gòu)上，所述加料平移機(jī)構(gòu)為加料升降機(jī)構(gòu)提供平移動(dòng)力。

44、進(jìn)一步的，所述加料升降機(jī)構(gòu)包括加料升降架、固定在加料升降架上的加料升降伺服電缸，所述加料升降伺服電缸的輸出端連接有加料升降安裝座，所述加料升降安裝座連接加料料倉(cāng)，加料升降架上安裝有加料升降導(dǎo)軌，所述加料升降安裝座與加料升降導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；

45、所述加料升降架安裝在加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為其提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在加料平移機(jī)構(gòu)上，加料平移機(jī)構(gòu)為其提供平移動(dòng)力；

46、或，所述加料升降架安裝在加料平移機(jī)構(gòu)上，所述加料平移機(jī)構(gòu)為加料升降架提供平移動(dòng)力，加料平移機(jī)構(gòu)安裝在加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所述加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為加料平移機(jī)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。

47、進(jìn)一步的，所述加料升降機(jī)構(gòu)包括加料升降風(fēng)琴罩和加料升降防塵防護(hù)板，所述加料升降防塵防護(hù)板支撐在加料升降架兩側(cè)，所述加料升降風(fēng)琴罩設(shè)在加料升降架表面。

48、進(jìn)一步的，加料閥門(mén)組件中的加料閥門(mén)擋板、甩盤(pán)、甩盤(pán)上擋板均采用石英砂材質(zhì)，而其他連接安裝的方式均采取避免安裝螺釘、螺絲等零部件暴露在外部，盡量將零部件包裹在罩體中，減少零部件產(chǎn)生的雜質(zhì)與石英砂物料混合，進(jìn)而造成污染。

49、上述的加料及控制機(jī)構(gòu)的部件盡量都被包裹起來(lái)，也是為了避免對(duì)物料造成污染。

50、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的石英坩堝自動(dòng)加料及形狀尺寸控制生長(zhǎng)設(shè)備具有以下優(yōu)勢(shì)：

51、(1)本發(fā)明所述的加料及控制機(jī)構(gòu)可以機(jī)械實(shí)現(xiàn)對(duì)石英砂物料按照要求重量下落，且通過(guò)多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了三維角度的運(yùn)行，可以滿足對(duì)應(yīng)上一工序的加料、下一工序的石英坩堝加工成型的位置要求，且在加料到加料料倉(cāng)中時(shí)避免在石英坩堝加工成型位置，也進(jìn)一步提高了石英砂甩料到石英坩堝熔制爐模具中的潔凈度，同時(shí)也因設(shè)置三維多的運(yùn)行軌跡，可以實(shí)現(xiàn)加料的機(jī)械自動(dòng)化，提高石英坩堝制作的效率，減少人力，降低成本。

52、(2)本發(fā)明所述的多個(gè)加料料倉(cāng)的設(shè)計(jì)可以滿足不同品質(zhì)石英砂的加料要求，僅使用一款機(jī)器就能滿足石英坩堝加料的所有要求，也提高了自動(dòng)化程度。

53、(3)本發(fā)明所述的料倉(cāng)蓋口封板既能保證加料料倉(cāng)中物料的潔凈度，還能在此位置加設(shè)加料料倉(cāng)吹氣管，提高加料料倉(cāng)中物料的下落順滑度，避免物料貼附到加料料倉(cāng)中。

54、(4)本發(fā)明所述的加料閥門(mén)組件可以實(shí)現(xiàn)控制加料料倉(cāng)的落料時(shí)間，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)落料的速度，只要控制加料料倉(cāng)的出口大小即可實(shí)現(xiàn)，這種機(jī)械結(jié)構(gòu)滿足了不同品質(zhì)和工序的石英砂甩出到模具中的狀態(tài)和速度要求，進(jìn)一步加強(qiáng)整個(gè)石英坩堝制作工藝的自動(dòng)化程度，避免人員過(guò)多干預(yù)。

55、(5)本發(fā)明所述的甩盤(pán)組件結(jié)構(gòu)可以保障甩盤(pán)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，其他運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的污染物不會(huì)落到甩盤(pán)中，同時(shí)設(shè)置的隔斷形成的甩料料槽可以進(jìn)一步保證甩出的石英砂的運(yùn)行軌跡，與模具內(nèi)壁基本處于垂直狀態(tài)，便于甩出的石英砂堆積到模具內(nèi)壁，減少后續(xù)工序的加工復(fù)雜度。

56、(6)本發(fā)明所述的多種不同運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組合方式，均可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)維度的運(yùn)行軌跡要求，而加料升降機(jī)構(gòu)、加料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、加料平移機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式可以選用現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)形式，也可以選用本專(zhuān)利保護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，本專(zhuān)利保護(hù)的結(jié)構(gòu)形式可以使得運(yùn)動(dòng)過(guò)程更加平穩(wěn)，且裸露在外部的零部件更少，提高落料出的石英砂潔凈度。