大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构的制作方法

本实用新型涉及大尺寸石英坩埚熔制设备技术领域。

背景技术：

近年来我国光伏及半导体行业的飞速发展，作为这两个行业的生产制造基础材料的石英坩埚行业对于28寸大尺寸以上石英坩埚产品的需求量也日益增长，多年来利用传统工艺、设备制作大尺寸石英坩埚存在诸多技术瓶颈，制造周期长、成本高、设备稳定性较差、成品率低、32寸以上产品无法制作等等。其中的电极开闭和升降机构的稳定性和耐用性都不是十分理想，尤其熔制大尺寸石英坩埚，由于电极导电电流较大，电极间产生的磁场力作用也较为明显，所以电极开闭、升降及夹持机构设计的稳定性与耐用性就显得更加尤为关键。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题是提供一种保持电极开闭升降稳定、精准的大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构。

本实用新型采用的技术方案是大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构，包括电极开闭机构，还包括升降机构，升降机构包括伺服电机、丝杠传动系统、导套、平衡气缸和储气罐，电极开闭机构固定连接于导套，伺服电机通过丝杠传动系统驱动两个平行丝杠，丝杠带动套装在丝杠上的导套上下移动，电极开闭机构还连接于平衡气缸，两个平衡气缸对称分布在电极开闭机构上方的两侧，气缸的活塞杆带动电极开闭机构上下移动；电极开闭机构上还设有储气罐，气缸的一个腔室连通于储气罐。

电极开闭机构包括电极、电极夹持机构、回转摆杆、固定转座，回转摆杆以及固定转座均与电极夹持机构铰接，电极固定于电极夹持机构上，电极夹持机构连接于导套，并随导套上下移动，回转摆杆驱动导套以固定转座为回转支点转动。

所述电极夹持机构包括两个夹持臂，两个夹持臂之间保持一段距离。

本实用新型的有益效果是采用了结构紧凑稳定的平衡气缸来平衡电极开闭机构3升降自重，确保电极在平稳的状态下完成坩埚熔制过程的升降动作，电极夹持机构通过上下两点夹持的方式进行安装电极，并增加定位导向，确保电极在熔制起弧与拉弧过程中的稳定性，避免出现由于电极振动引起的断弧、弧光不稳定等现象。

附图说明

图1为电极升降机构图。

图2为电极升降机构侧向视图。

图3为回转关节结构图。

图中标记为：电极开闭机构1，导柱导套71，伺服驱动部分72，平衡气缸74，储气罐75；电极夹持机构34，电极35，免润滑轴套36，回转摆杆37，固定转座38，回转轴39。

具体实施方式

本专利应用于大尺寸石英坩埚熔制设备，基于电极电弧加热的工艺要求本专利设计摒弃了传统设计的机械机构，具备以下特点：

如图1所示，电极开闭机构1的整体升降创新采用导柱导套71形式，通过高精度配合的导柱与导套控制升降稳定性，由于导柱具有一定长度，充分加长了导向范围。升降伺服驱动部分72采用“一拖二”形式，单个伺服电机通过传动轴同时驱动两平行丝杠实现电极升降，传动形式稳定可靠。对于设备整体结构强度以及运动的稳定性、可靠性做了充分计算与评估，通过结构紧凑稳定的平衡气缸74来平衡电极开闭机构1升降自重，确保电极在平稳的状态下完成坩埚熔制过程的升降动作。

为了进一步提高升降过程的稳定性，电极开闭机构1上还设有平衡气缸，两个平衡气缸对称分布在电极开闭机构的两侧，储气罐还连接有电磁压力调节表，以控制气缸压力，以及气缸活塞杆对电极开闭机构的拉力。升降机构下降时气缸有杆腔气体被压出，进入储气罐，利用气缸的压差力抵消部分设备升降部分的自重，升降机构上升时气缸有杆腔进气，无杆腔气体被排出，利用气缸的拉力为升降部分上升提供额外动力。由于整个电极开闭机构自重非常大，气缸压力可以有效平衡设备自重的作用，减小驱动电机的负载，使启动时的抖动尽可能减小，保证设备升降过程的稳定性，也保护驱动电机不过载。

如图3所示，电极开闭机构采用回转摆杆37驱动电极35以固定转座38为回转支点实现开合机构的动作，回转摆杆37以及固定转座38均与电极夹持机构34铰接。回转轴39关节均采用高配合精度的免润滑轴套36进行配合铰接，该免润滑设计极大的提高了设备的使用寿命，同时在装配过程中可有效的控制开闭机构的电极对中精度，并且达到降低后期维护难度和维护成本的目的。

如图3所示，电极夹持机构采用单支电极由两个电极夹持机构34上下两点夹持的方式进行安装的方式，并增加定位导向，确保电极在熔制起弧与拉弧过程中的稳定性，避免出现由于电极振动引起的断弧、弧光不稳定等现象。

技术特征：

1.大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构，包括电极开闭机构，其特征在于：还包括升降机构，升降机构包括伺服电机、丝杠传动系统、导套、平衡气缸和储气罐，电极开闭机构固定连接于导套，伺服电机通过丝杠传动系统驱动两个平行丝杠，丝杠带动套装在丝杠上的导套上下移动，电极开闭机构还连接于平衡气缸，两个平衡气缸对称分布在电极开闭机构上方的两侧，气缸的活塞杆带动电极开闭机构上下移动；电极开闭机构上还设有储气罐，气缸的一个腔室连通于储气罐。

2.如权利要求1所述的大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构，其特征在于：所述电极开闭机构包括电极、电极夹持机构、回转摆杆、固定转座，回转摆杆以及固定转座均与电极夹持机构铰接，电极固定于电极夹持机构上，电极夹持机构连接于导套，并随导套上下移动，回转摆杆驱动导套以固定转座为回转支点转动。

3.如权利要求2所述的大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构，其特征在于：所述电极夹持机构包括两个夹持臂，两个夹持臂之间保持一段距离。

技术总结
本实用新型公开了一种大尺寸石英坩埚熔制设备电极控制机构，采用了结构紧凑稳定的平衡气缸来平衡电极开闭机构升降自重，确保电极在平稳的状态下完成坩埚熔制过程的升降动作，电极夹持机构通过上下两点夹持的方式进行安装电极，并增加定位导向，确保电极在熔制起弧与拉弧过程中的稳定性，避免出现由于电极振动引起的断弧、弧光不稳定等现象。

技术研发人员：宫耀旺;裴庆军;高佳龙;李楠;李玉龙
受保护的技术使用者：锦州万得机械装备有限公司;锦州得晟光伏设备有限公司
技术研发日：2020.05.29
技术公布日：2021.08.03