Привод вращения и передвижения растущего монокристалла в установках для его выращивания
Полезная модель относится к механизмам для вращения и передвижения в установках для выращивания монокристаллов полупроводников по методу Чохральского. Задача полезной модели -повышение надежности работы привода за счет возможности применения современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное передвижение и вращение монокристалла. Кроме того, полезная модель позволяет уменьшить вертикальные габариты из-за установки двигателя передвижения монокристалла на корпусе привода и отсутствие коллектора со щетками, а следовательно снизить динамическую разбалансировку. Технический результат достигается тем, что в приводе вращения и передвижения растущего монокристалла, содержащем расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через шестерни и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, двигатель передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал, при этом выполняют условие, что при остановленном двигателе передвижения монокристалла передаточное число зубчатых колес от трансмиссионного вала к карусели равно произведению передаточного числа зубчатых колес от трансмиссионного вала к дифференциалу на передаточное число конических колес дифференциала.
Полезная модель относится к механизмам для вращения и передвижения в установках для выращивания монокристаллов полупроводников по методу Чохральского.
При выращивании монокристаллов методом Чохральского затравку вместе с растущим кристаллом необходимо вращать и поднимать. Скорость вращения и подъема растущего монокристалла выбирают технологически и регулируют строго независимо друг от друга, т.е. при изменении скорости вращения скорость подъема не должна меняться и наоборот. Для этих целей применяют специальные приводы.
Известен привод вращения и подъема растущего монокристалла в ростовых установках с гибкой связью (Разработка института «Гиремед», 109017, Москва, Б.Толмачевский пер., 5), содержащий в закрепленном на станине корпусе карусель, внутри которой установлены барабан с тросом и двигатель подъема монокристалла, при этом электропитание и сигналы управления подаются на двигатель подъема монокристалла через коллектор, который вращается вместе с каруселью.
Основным недостатком этого привода является то, что двигатель подъема монокристалла вращается вместе с каруселью. В связи с этим возникает опасность искрения между щетками и кольцами коллектора, через которые подается электропитание к двигателю подъема монокристалла. А это недопустимо при применении с серводвигателей.
Задача полезной модели - повышение надежности работы привода за счет возможности применения современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное передвижение и вращение монокристалла. Кроме того, полезная модель позволяет уменьшить
вертикальные габариты из-за установки двигателя передвижения монокристалла на корпусе привода при отсутствии высокого коллектора со щетками, а следовательно снизить динамическую разбалансировку.
Технический результат достигается тем, что в приводе вращения и передвижения растущего монокристалла, содержащем расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через шестерни и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, двигатель передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал, при этом выполняется условие, что при остановленном двигателе передвижения монокристалла передаточное число зубчатых колес от трансмиссионного вала к карусели равно произведению передаточного числа зубчатых колес от трансмиссионного вала к дифференциалу на передаточное число конических колес дифференциала.
На фигуре изображена общая схема привода вращения и передвижения монокристалла.
Привод вращения и передвижения монокристалла содержит расположенную в корпусе 1 карусель 2, приводимую в движение через редуктор 3, трансмиссионный вал 4 и шестерни 5, 6, двигателем 7 вращения монокристалла 8.
На корпусе карусели закреплено зубчатое колесо 6, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 5, установленным на трансмиссионном валу4. Карусель 2 имеет возможность вращаться вокруг вертикальной оси А-А. Внутри карусели 2 установлен барабан 9 с тросом 10, приводимый во вращение вокруг горизонтальной оси Б-Б двигателем 11 передвижения монокристалла через дифференциал 12. При этом скорость передаваемого
вращения от двигателя 11 передвижения монокристалла к барабану 9 не зависит от скорости вращения карусели 2 и наоборот.
Дифференциал 12 представляет собой цилиндрический корпус с возможностью вращения вокруг вертикальной оси при перемещении кристалла во время роста. Внутри дифференциала 12 в кинематическом зацеплении установлены одинаковые конические колеса 13. На корпусе дифференциала 12 снизу закреплено зубчатое колесо 14, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 15, установленном на трансмиссионном валу
Двигатель 11 передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе 1 и представляет собой серводвигатель с соответствующими сервоусилителями, который обеспечивает высокоточное программированное перемещение монокристалла 8.
Привод вращения и передвижения монокристалла работает следующим образом. От двигателя 7 вращение передается через трансмиссионный вал 4 и зубчатые колеса 5, 6. Вращается карусель 2. При этом, через зубчатые колеса 15, 14, вращается дифференциал. При остановленном двигателе 11 и вращающемся двигателе 7 дифференциал 12 вращается синхронно с каруселью 2. Скорость вращения карусели 2 равна скорости вращения вала 16. Барабан 9 с тросом 10 в это время не вращается вокруг своей оси и монокристалл 8 не передвигается, подъема или опускания нет. При остановленном двигателе 11 выплняют условия: передаточное число от зубчатого колеса 5 к зубчатому колесу 6 равно произведению передаточного числа от зубчатого колеса 15 к зубчатому колесу 14 на передаточное число трех одинаковых конических колес 13 дифференциала 12. При вращающейся карусели 2 и не включенном двигателе 11 передаточное число дифференциала 12 равно единице. При включенном двигателе 11 дифференциал 12 получает плюсовую скорость вращения и через вал 16, начинает вращать барабан 9 с тросом 10 вокруг оси Б-Б. Барабан 9, вращаясь
вокруг своей оси, наматывает на себя трос 10 или разматывает, и кристалл передвигается (поднимается или опускается).
Таким образом реализовано применение бесколлекторного привода за счет встроенного дифференциального механизма, который позволяет передавать вращение от стационарно установленного двигателя к барабану с тросом, вращающегося вместе с каруселью вокруг вертикальной оси, при этом скорость подъема или опускания монокристалла не зависит от скорости вращения карусели и регулируется только задаваемой скоростью вращения двигателя передвижения монокристалла.
Привод вращения и передвижения растущего монокристалла в установках для его выращивания, содержащий расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через шестерни и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, отличающийся тем, что двигатель передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал, при этом выполняют условие, что при остановленном двигателе передвижения монокристалла передаточное число зубчатых колес от трансмиссионного вала к карусели равно произведению передаточного числа зубчатых колес от трансмиссионного вала к дифференциалу на передаточное число конических колес дифференциала.
