應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種單晶爐的晶體稱重裝置，包括串聯(lián)重量傳感器組，串聯(lián)重量傳感器組包括第一重量傳感器和第二重量傳感器，第一重量傳感器與第二重量傳感器串聯(lián)連接，第一重量傳感器量程大于第二重量傳感器，第二重量傳感器的精度高于第一重量傳感器。本發(fā)明的重量傳感器設(shè)置在真空腔外，線纜不需要真空電極轉(zhuǎn)接，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，尤其是一種適用于泡生法的大重量藍(lán)寶石單晶爐的稱重機(jī)構(gòu)，屬于晶體生長(zhǎng)設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球新能源市場(chǎng)的迅速發(fā)展，LED產(chǎn)業(yè)逐漸成為能源工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，已經(jīng)具備了趕超其他節(jié)能產(chǎn)業(yè)的能力，在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展之勢(shì)。
[0003]藍(lán)寶石單晶爐是LED產(chǎn)業(yè)鏈中重要的晶體生長(zhǎng)設(shè)備。目前，世界上用于藍(lán)寶石單晶體生長(zhǎng)的主流方法有以下幾種:導(dǎo)模法、熱交換法和泡生法。泡生法在擴(kuò)肩生長(zhǎng)后的晶錠直徑較大，有利于生長(zhǎng)出大尺寸、低缺陷密度、高品質(zhì)的藍(lán)寶石單晶體，因此具有更大的優(yōu)勢(shì)。
[0004]泡生法藍(lán)寶石單晶爐內(nèi)的稱重機(jī)構(gòu)是晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的重量信號(hào)收集與反饋系統(tǒng)，也是整個(gè)晶體生長(zhǎng)過(guò)程中最重要的參考數(shù)據(jù)與評(píng)判依據(jù)。傳統(tǒng)藍(lán)寶石單晶爐所使用的稱重機(jī)構(gòu)，多采用大小量程傳感器同級(jí)并聯(lián)，傳感器設(shè)置在真空腔內(nèi)。傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)在晶體重量小于150公斤時(shí)基本滿足使用要求。但仍存在信號(hào)易受電磁干擾，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試難度大，稱重重復(fù)性和可靠性欠缺問(wèn)題。這些問(wèn)題在晶體重量增大后將更加明顯。
[0005]當(dāng)前國(guó)內(nèi)120公斤藍(lán)寶石單晶的生產(chǎn)工藝已基本成熟。單晶晶體重量越大，經(jīng)濟(jì)效益越好。藍(lán)寶石單晶的生產(chǎn)設(shè)備和工藝一直在向大重量晶體發(fā)展，更大晶體對(duì)稱重機(jī)構(gòu)會(huì)有更高要求。
[0006]目前，在藍(lán)寶石單晶爐稱重機(jī)構(gòu)中，稱重傳感器設(shè)置在真空腔外、小量程稱重傳感器和大量程稱重傳感器串聯(lián)的設(shè)計(jì)未見(jiàn)諸報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種量程較大，并且在小量程時(shí)稱重精度較高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，包括串聯(lián)重量傳感器組，串聯(lián)重量傳感器組包括第一重量傳感器和第二重量傳感器，第一重量傳感器與第二重量傳感器串聯(lián)連接，第一重量傳感器量程大于第二重量傳感器，第二重量傳感器的精度高于第一重量傳感器。因?yàn)閱尉t的晶體稱重裝置對(duì)傳感器的量程和精度要求均較高，很難找到量程大，且精度高的傳感器。在此，本發(fā)明通過(guò)將大量程低精度重量傳感器與小量程高精度傳感器的串聯(lián)實(shí)現(xiàn)晶體的高精度重量測(cè)量，又能滿足大重量晶體測(cè)量的需求，增強(qiáng)了晶體稱重裝置的測(cè)量性能，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠避免了復(fù)雜的傳感器連接機(jī)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，串聯(lián)重量傳感器組還包括傳感器限位保護(hù)裝置，第二重量傳感器設(shè)置有傳感器限位保護(hù)裝置。該傳感器限位裝置防止高精度的第二重量傳感器過(guò)度形變超過(guò)量程而導(dǎo)致第二重量傳感器發(fā)生損壞。
[0010]進(jìn)一步地，所述第二重量感器安裝板一端固定在第一重量傳感器的一側(cè)上，另一端壓靠在右側(cè)第一重量傳感器的另一側(cè)上，所述第二重量傳感器底部安裝在第二重量傳感器安裝板的上面，這樣第二重量傳感器與第一重量傳感器串聯(lián)連接。
[0011]進(jìn)一步地，包括兩組串聯(lián)重量傳感器組。
[0012]進(jìn)一步地，還包括稱重平臺(tái)、磁流體密封裝置安裝座、磁流體密封裝置、電機(jī)安裝座、減速電機(jī)和籽晶桿，兩組串聯(lián)重量傳感器組對(duì)稱設(shè)置于稱重平臺(tái)上，每組串聯(lián)重量傳感器組均向上延伸并支承磁流體密封裝置安裝座相對(duì)兩側(cè)中的一側(cè)，磁流體密封裝置設(shè)置于磁流體密封裝置安裝座上，磁流體密封裝置上方還設(shè)置有電機(jī)安裝座，減速電機(jī)設(shè)置于電機(jī)安裝座上，減速電機(jī)轉(zhuǎn)軸與磁流體密封裝置的轉(zhuǎn)軸相連接，磁流體密封裝置的轉(zhuǎn)軸再連接至籽晶桿。
[0013]進(jìn)一步地，還包括稱重波紋管和提升波紋管，稱重波紋管與提升波紋管均設(shè)置于兩組串聯(lián)重量傳感器組之間，其中稱重波紋管密封連接磁流體密封裝置和稱重平臺(tái)，其中提升波紋管密封連接稱重平臺(tái)和單晶爐的爐體。
[0014]進(jìn)一步地，還包括稱重平臺(tái)支撐座、提升絲桿、提升導(dǎo)軌、提升滑座和若干調(diào)節(jié)螺絲，稱重平臺(tái)支撐座支撐稱重平臺(tái)，在稱重平臺(tái)支撐座與稱重平臺(tái)間還設(shè)置有若干調(diào)節(jié)螺絲，稱重平臺(tái)支撐座上設(shè)置有提升滑座，提升絲桿穿過(guò)提升滑座，提升滑座上設(shè)置有與提升絲桿相配合的螺紋，提升導(dǎo)軌平行于提升絲桿豎直設(shè)置，提升滑座與提升導(dǎo)軌之間滑動(dòng)配口 ο
[0015]進(jìn)一步地，磁流體密封裝置內(nèi)設(shè)置有稱重軸承。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:1)本發(fā)明的重量傳感器設(shè)置在真空腔夕卜，線纜不需要真空電極轉(zhuǎn)接，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力。2)本發(fā)明采用串聯(lián)的重量傳感器組對(duì)稱設(shè)置，同一級(jí)上的傳感器型號(hào)相同，即支撐相同，這樣就不存在稱重過(guò)程中支撐點(diǎn)高度不一致的情況。這樣避免了傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)中稱重支點(diǎn)與稱重負(fù)載盤間的球面配合的摩擦，提高了稱重的重復(fù)性和可靠性。也使結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化。3)本發(fā)明的串聯(lián)稱重傳感器組分多級(jí)，可方便擴(kuò)展稱重范圍和提高小重量稱重精度。4)旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸與籽晶桿中間沒(méi)有傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的撥桿，可避免稱重?cái)?shù)值隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)周期波動(dòng)的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的第二重量感器安裝板安裝方式示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]本實(shí)施例的藍(lán)寶石單晶爐的晶體稱重裝置，其采用小量程高精度的第二重量傳感器6和大量程相對(duì)低精度的第一重量傳感器8串聯(lián)成兩級(jí)稱重傳感器組，該稱重傳感器組設(shè)置在真空腔外。其中:
[0023]稱重平臺(tái)9固定在兩個(gè)豎直的滑軌座14上，用提升絲杠11驅(qū)動(dòng)，可以升降，以控制晶體的升降運(yùn)動(dòng)。稱重平臺(tái)9底部與單晶爐爐體用焊接波紋管通過(guò)提升波紋管10相連，波紋管起對(duì)直線運(yùn)動(dòng)密封作用。稱重平臺(tái)9底部設(shè)置4對(duì)調(diào)節(jié)螺釘，用于調(diào)節(jié)平臺(tái)的水平。每對(duì)螺釘?shù)囊粋€(gè)用于頂起平臺(tái)，另一個(gè)把平臺(tái)和支座拉緊。
[0024]兩個(gè)由同型號(hào)的重量傳感器構(gòu)成的串聯(lián)重量傳感器組底部與稱重平臺(tái)9固定，兩個(gè)重量傳感器組對(duì)稱設(shè)置。兩個(gè)重量傳感器組頂部與磁流體密封裝置安裝座固定。共同承載磁流體密封裝置和相關(guān)件，并對(duì)晶體稱重。
[0025]在串聯(lián)傳感器組中與稱重平臺(tái)固定的一層傳感器為第一重量傳感器8，在其上方的小量程高精度傳感器為第二重量傳感器6。這時(shí)磁流體密封裝置安裝座4固定在第二傳感器的頂部。第二傳感器旁用第二傳感器最大稱量重量時(shí)第二傳感器長(zhǎng)度相同的支撐柱作為防止第二傳感器形變過(guò)度的第二重量傳感器限位保護(hù)裝置5。
[0026]磁流體密封裝置3下部與稱重平臺(tái)9用稱重波紋管16相連。稱重波紋管16起密封作用，同時(shí)適應(yīng)稱串聯(lián)重傳感器組的變形。
[0027]磁流體密封裝置I上部安裝減速電機(jī)I。減速電機(jī)軸用聯(lián)軸器與磁流體密封裝置3的軸相連，驅(qū)動(dòng)晶體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。磁流體密封裝置3的軸下端用聯(lián)軸器與籽晶桿相連，籽晶桿下部固定著晶體。
[0028]磁流體密封裝置中設(shè)置有能承受晶體重量周向力的軸承。
[0029]本實(shí)施例的稱重平臺(tái)支撐座上均配有高度調(diào)節(jié)螺絲，通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲，改變各稱重支點(diǎn)高度，使稱重平臺(tái)處于水平位置。
[0030]在本實(shí)施例中，第二重量傳感器的量程為100N，第一重量傳感器的量程為1000N。設(shè)置和晶體固定連接的附件總重100N，則在晶體小于100N時(shí)，稱重精度可達(dá)±5g(傳感器綜合精度0.05% F.S)。最大可稱重210kg晶體。
[0031]稱重平臺(tái)9用螺絲安裝在稱重平臺(tái)支撐座上13上。稱重平臺(tái)支撐座上13上的螺絲可調(diào)節(jié)稱重平臺(tái)9的水平。提升絲杠11可驅(qū)動(dòng)稱重平臺(tái)9沿提升導(dǎo)軌12上下移動(dòng)。稱重平臺(tái)9上下移動(dòng)過(guò)程中，提升波紋管10連接稱重平臺(tái)和爐體，保證對(duì)真空的密封。第一級(jí)的兩個(gè)量程為1000N的第一重量傳感器8對(duì)稱安裝在稱重平臺(tái)9上。第一重量傳感器8上面安裝有第二重量傳感器安裝板7。第二重量傳感器安裝板7上安裝第二重量傳感器6。第二重量傳感器6的旁邊有第二重量傳感器限位保護(hù)裝置。第二重量傳感器6限位保護(hù)裝置5是一支撐柱，其高度等于第二重量傳感器6安全變形的最小高度。此處第二重量傳感器6的量程為100N，也是兩個(gè)對(duì)稱安裝。第二重量傳感器6上部安裝磁流體密封裝置安裝座4。磁流體密封裝置安裝座4上安裝起旋轉(zhuǎn)密封作用的磁流體密封裝置3。磁流體密封裝置3的旋轉(zhuǎn)軸要求能承受3000N的軸向力。磁流體密封裝置3的外殼上部安裝有電機(jī)安裝座2。電機(jī)安裝座2上部安裝減速電機(jī)I。減速電機(jī)I的軸用聯(lián)軸器15與磁流體密封裝置3的轉(zhuǎn)軸相連。稱重波紋管16上部與磁流體密封裝置3相連，下部與稱重平臺(tái)9相連，起到密封和適應(yīng)重量傳感器變形的作用。
[0032]如圖3所示，第二重量感器安裝板7 —端固定在第一重量傳感器8的一側(cè)上，另一端壓靠在右側(cè)第一重量傳感器8的另一側(cè)上，第二重量傳感器6底部安裝在第二重量傳感器安裝板7的上面，這樣第二重量傳感器與第一重量傳感器8串聯(lián)連接。第二重量傳感器安裝板7 —端固定，另一端可在水平方向自由活動(dòng)。這樣以卸除安裝應(yīng)力，減少對(duì)稱重影響。
[0033]本裝置的安裝要點(diǎn)有:1、傳感器必須保證豎直安裝，以測(cè)量真實(shí)重量；2、為消除第一重量傳感器8的預(yù)應(yīng)力，可將第二重量傳感器安裝板4 一端固定，讓另一端在水平方向自由活動(dòng)。
[0034]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，包括串聯(lián)重量傳感器組，所述的串聯(lián)重量傳感器組包括第一重量傳感器(8)和第二重量傳感器￠)，第一重量傳感器(8)與第二重量傳感器￠)串聯(lián)連接，所述第一重量傳感器量程(8)大于第二重量傳感器￠)，所述第二重量傳感器￠)的精度高于第一重量傳感器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，所述串聯(lián)重量傳感器組還包括傳感器限位保護(hù)裝置(5)，第二重量傳感器設(shè)置有所述傳感器限位保護(hù)裝置(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，所述第二重量感器安裝板(7) —端固定在第一重量傳感器(8)的一側(cè)上，另一端壓靠在右側(cè)第一重量傳感器(8)的另一側(cè)上，所述第二重量傳感器(6)底部安裝在第二重量傳感器安裝板(7)的上面，這樣第二重量傳感器與第一重量傳感器(8)串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，包括兩組所述串聯(lián)重量傳感器組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，還包括稱重平臺(tái)(9)、磁流體密封裝置安裝座(4)、磁流體密封裝置(3)、電機(jī)安裝座(2)、減速電機(jī)(I)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)軸器(15)和籽晶桿，所述兩組串聯(lián)重量傳感器組對(duì)稱設(shè)置于稱重平臺(tái)(9)上，每組串聯(lián)重量傳感器組均向上延伸并支承所述磁流體密封裝置安裝座(4)相對(duì)兩側(cè)中的一側(cè)，所述磁流體密封裝置(3)設(shè)置于磁流體密封裝置安裝座(4)上，所述磁流體密封裝置(3)上方還設(shè)置有電機(jī)安裝座(2)，所述減速電機(jī)(I)設(shè)置于電機(jī)安裝座(2)上，所述減速電機(jī)(I)轉(zhuǎn)軸與磁流體密封裝置(3)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述磁流體密封裝置(3)的轉(zhuǎn)軸再連接至籽晶桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于單晶爐的晶體稱重裝置，其特征在于，還包括稱重波紋管(16)和提升波紋管(10)，所述稱重波紋管(16)與提升波紋管均設(shè)置于兩組串聯(lián)重量傳感器組之間，其中所述的稱重波紋管(16)密封連接磁流體密封裝置(3)和稱重平臺(tái)(9)，其中所述的提升波紋管(10)密封連接稱重平臺(tái)(9)和所述單晶爐的爐體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于單晶爐的稱重裝置，其特征在于，還包括稱重平臺(tái)支撐座(13)、提升絲桿(11)、提升導(dǎo)軌(12)、提升滑座(14)和若干調(diào)節(jié)螺絲，所述的稱重平臺(tái)支撐座(13)支撐所述稱重平臺(tái)(9)，在稱重平臺(tái)支撐座(13)與稱重平臺(tái)(9)間還設(shè)置有若干調(diào)節(jié)螺絲，所述的稱重平臺(tái)支撐座(13)上設(shè)置有提升滑座(14)，所述提升絲桿(11)穿過(guò)所述提升滑座(14)，所述提升滑座(14)上設(shè)置有與提升絲桿(11)相配合的螺紋，所述提升導(dǎo)軌(12)平行于提升絲桿(11)豎直設(shè)置，所述提升滑座(14)與提升導(dǎo)軌(12)之間滑動(dòng)配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于單晶爐的稱重裝置，其特征在于，所述磁流體密封裝置(3)內(nèi)設(shè)置有稱重軸承。
【文檔編號(hào)】C30B17/00GK104357900SQ201410713590
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李輝, 李占賢, 張洪濤, 寧斯琴, 楊曉飛, 江世成 申請(qǐng)人:南京晶升能源設(shè)備有限公司