Устройство для вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов
Полезная модель относится к механизмам вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов полупроводников методом Чохральского. Задача полезной модели - упрощение конструкции, за счет максимального уменьшения количества составляющих элементов, повышение надежности работы устройства, за счет применения прецизионных шариковинтовых пар и современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное перемещение и вращение тигля, упрощения кинематической схемы и симметричного приложения рабочих усилий, а следовательно уменьшения перекосов и разбалансировки. Полезная модель позволяет уменьшить размеры устройства и упростить его обслуживание. Технический результат достигается тем, что устройство для вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов, размещенное между поддоном установки и плитой, содержащее косозубый редуктор-каретку, установленный на поддоне шток, с закрепленным на нем тиглем с расплавом, центральное колесо и шестерни, приводы вращения и перемещения тигля, снабжено установленными симметрично оси штока двумя прецизионными шариковинтовыми парами, закрепленными одним концом на поддоне установки, другим закреплены на плите, при этом гайки шариковинтовых пар жестко соединены с шестернями редуктора-каретки, на корпусе которого сверху и снизу смонтированы приводы вращения и перемещения тигля, включающие в себя серводвигатели и червячные
редукторы, причем серводвигатель привода вращения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение на шток, а серводвигатель привода перемещения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение колесу редуктора-каретки, связанному с шестернями.
Полезная модель относится к механизмам вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов полупроводников методом Чохральского.
При выращивании монокристаллов по методу Чохральского тигель с расплавом необходимо вращать и поднимать по мере расходования расплава, чтобы обеспечить постоянный контакт расплава и растущего кристалла.
Известен привод вращения и перемещения тигля в ростовых установках (Разработка института "Гиредмет", 109017, Москва, Б. Толмачевский пер.5), содержащий, закрепленный на поддоне установки шток, на котором крепится тигель с расплавом. Для вращения тигеля применяется червячный редуктор, ременная передача, электромотор постоянного тока и тахометр. (Прототип прилагается)
Для обеспечения рабочего перемещения тигля используются передача винт-гайка, три червячных редуктора, муфта включения и электродвигатель постоянного тока. Для ускоренного перемещения тигля используются передача винт-гайка, два червячных редуктора, ременная передача, при этом муфта должна быть выключена, и асинхронный двигатель.
Основными недостатками этого устройства является большое количество входящих в него составных элементов, что снижает его надежность и усложняет обслуживание, недостаточная точность поддержания технологических параметров рабочего процесса, гайка передачи винт-гайка располагается в каретке, которая перемещает тигель и которая консольно соединена со штоком, что приводит к перекосам при работе.
Задача полезной модели - упрощение конструкции, за счет максимального уменьшения количества составляющих элементов, повышение надежности работы устройства, за счет применения прецизионных шариковинтовых пар и современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное перемещение и вращение тигля, упрощения кинематической схемы и симметричного приложения рабочих усилий, а следовательно уменьшения перекосов и разбалансировки. Полезная модель позволяет уменьшить размеры устройства и упростить его обслуживание.
Технический результат достигается тем, что устройство для вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов, размещенное между поддоном установки и плитой, содержащее косозубый редуктор-каретку, установленный на поддоне шток, с закрепленным на нем тиглем с расплавом, центральное колесо и шестерни, приводы вращения и перемещения тигля, снабжено установленными симметрично оси штока двумя прецизионными шариковинтовыми парами, закрепленными одним концом на поддоне установки, другим закреплены на плите, при этом гайки шариковинтовых пар жестко соединены с шестернями редуктора-каретки, на корпусе которого сверху и снизу смонтированы приводы вращения и перемещения тигля, включающие в себя серводвигатели и червячные редукторы, причем серводвигатель привода вращения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение на шток, а серводвигатель привода перемещения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение колесу редуктора-каретки, связанному с шестернями.
На фигуре изображена общая схема устройства.
Устройство для вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов расположено между поддоном 1 установки и
плитой 2, закрепленных распорной штангой 3 для обеспечения большей жесткости.
Устройство содержит, косозубый редуктор-каретку 4, шток 5, установленный на поддоне 1, с размещенным на верхнем конце тиглем 6 с расплавом и закрепленный нижним концом на редукторе-каретке 4; центральное колесо 7 и две шестерни 8, находящиеся в зацеплении с ним, расположенные в корпусе 9 редуктора-каретки 4; две прецизионные шариковинтовые пары 10, установленные симметрично оси штока 5, закрепленные одним концом на поддоне 1, а другим закоеплены на плите 2, обеспечивающие симметричную нагрузку на шток 5; гайки 11 шариковинтовых пар 10, жестко соединенные с шестирнями 8 редуктора-каретки 4; приводы 12, 13 вращения и перемещения тигля 6.
Привод 12 вращения тигля смонтирован сверху на корпусе 9 редуктора-каретки 4 и содержит шток 5, червячный редуктор 14 и серводвигатель 15.
Привод 13 перемещения тигля смонтирован снизу на корпусе 9 редуктора-каретки 4 и содержит червячный редуктор 16 и серводвигатель 17.
Серводвигатель 15, 17 с сервоусилителями совместно с прецизионными шариковинтовыми парами 10 обеспечивают высокоточное программированное движение, а высокая степень регулирования позволяет одним серводвигателем обеспечить и рабочее и ускоренное перемещение тигля 5.
Устройство работает следующим образом.
Для обеспечения перемещения тигля 6 включается серводвигатель 17, который через червячный редуктор 16 вращает центральное колесо 7 редуктора-каретки 4. Центральное колесо 7 вращает находящиеся в зацеплении шестерни 8 и одновременно с ними вращаются гайки 11 шариковинтовых пар 10. Редуктор-каретка 4 начинает двигаться вверх или
вниз по неподвижным винтам шариковинтовых пар 10. Поскольку на редукторе-каретке 4 крепится шток 5 с тиглем 6, то и тигель начинает двигаться вместе с редуктором-кареткой 4.
Для обеспечения вращения тигля 6 включается серводвигатель 15 и передает вращение через червячный редуктор 14 на шток 5 с тиглем 6.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить более точную и надежную работу привода перемещения тигля ростовой установки при сокращении числа его элементов и упрощения его обслуживания.
Устройство для вращения и перемещения тигля в установках для выращивания монокристаллов, расположенное между поддоном установки и плитой, содержащее косозубый редуктор-каретку, установленный на поддоне шток, с закрепленным на нем тиглем с расплавом, центральное колесо и шестерни, установленные в корпусе редуктора-каретки, приводы вращения и перемещения тигля, отличающееся тем, что устройство снабжено установленными симметрично оси штока двумя прецизионными шариковинтовыми парами, закрепленными одним концом на поддоне установки, другим закреплены на плите, при этом гайки шариковинтовых пар жестко соединены с шестернями редуктора-каретки, на корпусе которого сверху и снизу смонтированы приводы для вращения и перемещения тигля, включающие в себя серводвигатели и червячные редукторы, причем серводвигатель привода вращения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение на шток, а серводвигатель привода перемещения тигля через червячный редуктор имеет возможность передавать вращение центральному колесу редуктора-каретки, связанному с шестернями.
