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1、(10)申请公布号 CN 102477587 A (43)申请公布日 2012.05.30 CN 102477587 A *CN102477587A* (21)申请号 201010556151.7 (22)申请日 2010.11.24 C30B 35/00(2006.01) (71)申请人 中国科学院沈阳科学仪器研制中心 有限公司 地址 110168 辽宁省沈阳市浑南新区新源街 一号 (72)发明人 王宏宇 郭东民 黄晓霞 张国栋 佟辉 吕琪 王尧 (74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 21002 代理人 许宗富 (54) 发明名称 籽晶传动装置 (57) 摘要 一种籽晶传动装。
2、置， 属于真空设备技术领域。 包括籽晶轴、 水电连接机构、 称重机构、 调节平台 和支撑机构， 所述与调节平台固定支架连接的丝 杠丝母结构设置在支撑机构上， 丝杠与第二电机 输出轴连接， 还包括有与丝杠连接的辅助驱动机 构， 在断电时可进行手动操作。 本发明在水电连接 机构中， 采用了导电滑环及旋转接头并用的结构， 实现籽晶杆自转时电、 水的连接。在称重机构中 采用了膨胀节密封结构， 使称重传感器可根据实 际样品适当选择量程， 使得大气下的称重传感器 可精确测量真空内样品的重量。精度调节中采用 了双导轨及滑块， 使其运动灵活， 微分头的使用不 但使其操作更加方便且实现了微调， 精调。 支撑机 。
3、构采用铝型材机构， 可有效的减轻重量， 且总体美 观。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种籽晶传动装置， 包括籽晶轴、 水电连接机构、 称重机构、 调节平台和支撑机构， 所 述与调节平台固定支架连接的丝杠丝母结构设置在支撑机构上， 丝杠与第二电机输出轴连 接， 其特征在于 ： 还包括有与丝杠连接的辅助驱动机构。 2. 根据权利要求 1 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的辅助驱动机构包括电磁 离合器、 电磁失电离。
4、合器、 手轮及第二传动机构， 所述电磁离合器两端分别连接第二电机输 出轴和丝杠一端， 电磁失电离合器通过第二传动机构与丝杠另一端连接， 手轮安装在电磁 失电离合器上， 电磁失电离合器与电源连接。 3. 根据权利要求 2 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的第二传动机构包括第三、 第四齿型带轮及两齿型带轮间的第二同步带， 所述第四齿型带轮安装在电磁失电离合器的 输出轴上， 第三齿型带轮安装在丝杠上。 4. 根据权利要求 1 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的水电连接机构包括旋转 接头、 连接板、 固定架、 水管及导电滑环， 所述导电滑环套装于籽晶轴上， 旋转接头置于导电 滑环上。
5、方， 且其内环固定在籽晶轴上， 旋转接头和导电滑环的外环分别通过连接板固定在 固定架上， 在旋转接头和籽晶轴内孔内置有水管， 旋转接头上的进水口与进水管连接， 出水 口与出水管连接。 5. 根据权利要求 1 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的称重机构包括外框、 称重 传感器、 支座和膨胀节组件， 所述外框固定在籽晶轴的一端， 在籽晶轴上还密封安装有膨胀 节组件， 支座通过多个第三调节螺钉安装在籽晶轴侧面膨胀节组件的下法兰上， 称重传感 器分别固定在外框和支座上， 工作时， 在籽晶轴的另一端连接有样品。 6. 根据权利要求 5 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的膨胀节组件包括。
6、膨胀节 和安装在膨胀节两端的上、 下法兰， 所述的上法兰为圆周面上带有环形槽的结构， 与籽晶轴 连接的端面为与其配合的结构。 7. 根据权利要求 1 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的调节平台包括滑台板、 滑 台、 滑台座、 固定支架、 X轴调节机构、 Y 轴调节机构、 第一滑轨滑块组件、 第二线性滑轨滑块 组件及与滑台连接的锁紧机构， 所述滑台板、 滑台、 滑台座、 固定支架均带有内孔， 并依次套 装于籽晶轴上， 滑台座固定在固定支架上， 在滑台座和滑台间、 滑台和滑台板间分别安装有 第一、 第二滑轨滑块组件， 滑台沿滑台座、 滑台板沿滑台分别相对滑动， 滑台板与籽晶轴固 定连接，。
7、 在滑台和滑台板间的 X 轴方向上设有 X 轴调节机构， 在滑台和滑台座的 Y 轴方向上 设有 Y 轴调节机构。 8. 根据权利要求 7 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的 X 轴调节机构包括第一 微分头和第一调节板， 第一微分头通过固定在滑台板上的第一调节板与滑台端部连接 ； 所 述的 Y 轴调节机构包括第二微分头和第二调节板， 第二微分头通过固定在滑台座上的第二 调节板与滑台端部连接。 9. 根据权利要求 7 所述的籽晶传动机构， 其特征在于 ： 所述的锁定机构包括第一、 第二 调节螺钉， 第一调节螺钉通过滑台座连接在滑台上， 第二调节螺钉通过滑台板连接在滑台 上。 10. 根据。
8、权利要求 1 所述的籽晶传动装置， 其特征在于 ： 所述的支撑机构包括铝型材结 构的上支架、 下支架、 加强筋、 支撑柱及内嵌条， 在所述支撑柱两端分别固定上、 下支架， 在 上、 下支架与支撑柱形成的夹角间分别设置加强筋， 在支撑柱内设有通长的内嵌条。 权 利 要 求 书 CN 102477587 A 2 1/4 页 3 籽晶传动装置 技术领域 0001 本发明属于真空设备技术领域， 特别是涉及一种籽晶传动装置。 背景技术 0002 目前， 公知的单晶炉设备的籽晶杆传动机构功能比较单一， 且方法较笨重， 比如 ： a: 在称重机构中， 因为大气下的称重传感器要测到真空内样品的重量， 多采用测。
9、量整体机 构的方法， 使得称重传感器在量程的选择上远远大于实际样品的重量 ； b: 为了保证整体机 构的强度在选材上偏重为碳钢或不锈钢， 重量加大的同时也不美观 ； c: 在籽晶杆自转时 水、 电的连接上多采用轴密封组件来实现， 不仅结构变得庞大且在安装、 维修时较不方便 ； d: 在调整籽晶杆时无法做到微调且操作也不方便灵活 ； e: 籽晶传动机构在断电时无法使 用。 发明内容 0003 针对上述存在的技术问题， 本发明提供一种籽晶传动装置。 它整体结构部局合理、 紧凑， 操作方便。 0004 为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 本发明包括籽晶轴、 水电连接机构、 称重机构、 调节。
10、平台和支撑机构， 所述与调节平台 固定支架连接的丝杠丝母结构设置在支撑机构上， 丝杠与第二电机输出轴连接， 还包括有 与丝杠连接的辅助驱动机构。 0005 所述的辅助驱动机构包括电磁离合器、 电磁失电离合器、 手轮及第二传动机构， 所 述电磁离合器两端分别连接第二电机输出轴和丝杠一端， 电磁失电离合器通过第二传动机 构与丝杠另一端连接， 手轮安装在电磁失电离合器上， 电磁失电离合器与电源连接。 0006 所述的第二传动机构包括第三、 第四齿型带轮及两齿型带轮间的第二同步带， 所 述第四齿型带轮安装在电磁失电离合器的输出轴上， 第三齿型带轮安装在丝杠上。 0007 所述的水电连接机构包括旋转接头。
11、、 连接板、 固定架、 水管及导电滑环， 所述导电 滑环套装于籽晶轴上， 旋转接头置于导电滑环上方， 且其内环固定在籽晶轴上， 旋转接头和 导电滑环的外环分别通过连接板固定在固定架上， 在旋转接头和籽晶轴内孔内置有水管， 旋转接头上的进水口与进水管连接， 出水口与出水管连接。 0008 所述的称重机构包括外框、 称重传感器、 支座和膨胀节组件， 所述外框固定在籽晶 轴的一端， 在籽晶轴上还密封安装有膨胀节组件， 支座通过多个第三调节螺钉安装在籽晶 轴侧面膨胀节组件的下法兰上， 称重传感器分别固定在外框和支座上， 工作时， 在籽晶轴的 另一端连接有样品。 0009 所述的膨胀节组件包括膨胀节和安。
12、装在膨胀节两端的上、 下法兰， 所述的上法兰 为圆周面上带有环形槽的结构， 与籽晶轴连接的端面为与其配合的结构。 0010 所述的调节平台包括滑台板、 滑台、 滑台座、 固定支架、 X 轴调节机构、 Y 轴调节机 构、 第一滑轨滑块组件、 第二线性滑轨滑块组件及与滑台连接的锁紧机构， 所述滑台板、 滑 说 明 书 CN 102477587 A 3 2/4 页 4 台、 滑台座、 固定支架均带有内孔， 并依次套装于籽晶轴上， 滑台座固定在固定支架上， 在滑 台座和滑台间、 滑台和滑台板间分别安装有第一、 第二滑轨滑块组件， 滑台沿滑台座、 滑台 板沿滑台分别相对滑动， 滑台板与籽晶轴固定连接， 。
13、在滑台和滑台板间的 X 轴方向上设有 X 轴调节机构， 在滑台和滑台座的 Y 轴方向上设有 Y 轴调节机构。 0011 所述的 X 轴调节机构包括第一微分头和第一调节板， 第一微分头通过固定在滑台 板上的第一调节板与滑台端部连接。所述的 Y 轴调节机构包括第二微分头和第二调节板， 第二微分头通过固定在滑台座上的第二调节板与滑台端部连接。所述的锁定机构包括第 一、 第二调节螺钉， 第一调节螺钉通过滑台座连接在滑台上， 第二调节螺钉通过滑台板连接 在滑台上。 0012 所述的支撑机构包括铝型材结构的上支架、 下支架、 加强筋、 支撑柱及内嵌条， 在 所述支撑柱两端分别固定上、 下支架， 在上、 下。
14、支架与支撑柱形成的夹角间分别设置加强 筋， 在支撑柱内设有通长的内嵌条。 0013 本发明的有益效果是 ： 1. 本发明在水电连接机构中， 采用了导电滑环及旋转接头并用的结构， 实现籽晶杆自 转时电、 水的连接。 0014 2. 本发明在称重机构中采用了膨胀节密封结构， 使称重传感器可根据实际样品适 当选择量程， 使得大气下的称重传感器可精确测量真空内样品的重量。 0015 3. 本发明在籽晶杆的二维精度调节功能上， 采用了双导轨及滑块， 使其运动灵 活， 微分头的使用不但使其操作更加方便且实现了微调， 精调。 0016 4. 本发明采用双离合器的辅助驱动机构， 在断电时可进行手动操作。 00。
15、17 5. 本发明整个机构的支撑机构采用铝型材机构， 可有效的减轻重量， 且总体美 观。 附图说明 0018 图 1 为本发明的结构示意图。 0019 图 2 为图 1 的左视局部视图。 0020 图 3 为图 1 中水电连接机构示意图。 0021 图 4 为图 1 中称重机构示意图。 0022 图 5 为图 1 中调节平台的结构示意图。 0023 图 6 为图 1 中支撑机构示意图。 0024 图 7 为图 6 的 A-A 剖视示意图。 0025 图中 ： 1. 水电连接机构 ： 101. 旋转接头， 102. 连接板， 103. 固定架， 104. 水管， 105. 导电滑 环， 108.。
16、 进水水管， 109. 出水水管 ； 2. 称重机构 ： 201. 外框， 202. 称重传感器， 203. 第三调节螺钉， 204. 支座， 205. 上法 兰， 206. 膨胀节， 207. 下法兰 ； 3. 调节平台 ： 302. 滑台板， 303. 第一调节板， 304. 第一微分头， 305. 滑台， 306. 第一 滑块， 307. 第一线性滑轨， 308. 滑台座， 309. 固定支架， 310. 第一调节螺钉， 311. 第二调节 板， 312. 第二滑块， 313. 第二调节螺钉， 314. 第二微分头， 315. 第二线性滑轨 ； 说 明 书 CN 102477587 A 。
17、4 3/4 页 5 4.支撑机构 ： 401上支架， 402.上角加强筋， 403.支撑柱， 404.下角加强筋， 405.下支 架， 406. 内嵌条 ； 5. 第一电机， 6. 第一同步带， 7. 第一齿型带轮， 8. 第二齿型带轮， 9. 籽晶轴， 10. 第二 电机， 11. 电磁离合器， 12. 丝杠， 14. 第三齿型带轮， 15. 手轮， 16. 电磁失电离合器， 17. 第 二同步带， 18. 第四齿型带轮 ,19. 样品。 具体实施方式 0026 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 0027 实施例 1 ： 如图 1、 图 2 所示， 本发明包括籽晶轴 9、 水电。
18、连接机构 1、 称重机构 2、 调 节平台 3 和支撑机构 4， 所述称重机构 2 固定在调节平台 3 上， 第一电机 5 通过第一传动装 置连接在称重机构 2 和调节平台 3 间的籽晶轴 9 上， 所述与调节平台 3 固定支架 309 连接 的丝杠组件设置在支撑机构 4 上， 丝杠 12 与第二电机 10 输出轴连接， 还包括有与丝杠 12 连接的辅助驱动机构， 第一、 第二电机及辅助驱动装置分别和电源连接。 0028 所述的辅助驱动机构包括电磁离合器11、 电磁失电离合器16、 手轮15及第二传动 机构， 所述电磁离合器 11 两端分别连接第二电机 10 的输出轴和丝杠 12 的一端， 电。
19、磁失电 离合器 16 通过第二传动机构与丝杠 12 的另一端连接， 手轮 15 安装在电磁失电离合器 16 上， 电磁失电离合器 16 与电源连接。其中所述的第一传动机构和第二传动机构结构相同， 均包括两个齿型带轮及两齿型带轮间的同步带， 所述第一、 第四齿型带轮 7、 18 分别安装在 第一电机 5 和电磁失电离合器 16 的输出轴上， 第二、 第三齿型带轮 8、 14 分别安装在籽晶轴 9 和丝杠 12 上。在通电时 , 第二电机 10 驱动电磁离合器 11 带动丝杠 12 运动， 使籽晶轴 9 正常运行， 此时电磁离合器 11 吸合， 电磁失电离合器 16 断开 ； 当停电时， 电磁离合。
20、器 11 断 开， 第二电机 10 停止动作， 同时电磁失电离合器 16 吸合， 可操作与电磁失电离合器 16 连接 的手轮 15， 通过第四齿型带轮 18、 第二同步带 17、 第三齿型带轮 14 传动， 对丝杠 12 进行手 动操作， 达到籽晶轴 9 正常升降的目的。 0029 如图3所示， 本例中的水电连接机构1包括旋转接头101、 连接板102、 固定架103、 水管 104 及导电滑环 105， 所述导电滑环 105 套装于过渡件 106 的顶端， 旋转接头 101 置于 导电滑环 105 上方， 且其内环固定在籽晶轴 9 上， 旋转接头 101 和导电滑环 105 的外环分别 通过。
21、连接板 102 固定在固定架 103 上， 在旋转接头 101 和籽晶轴 9 内孔内置有水管 104， 旋 转接头 101 上的进水水管 108 与进水连接， 出水水管 109 与出水连接。在籽晶轴 9 自转时， 旋转接头 101 及导电滑环 105 由连接板 102 固定， 其外环不随籽晶轴 9 一起自转， 其进水管 和电缆线等均可固定在籽晶传动机构的任意合适位置。水经进水水管 108 进入到水管 104 中， 循环后经出水水管 109 流出， 实现籽晶轴 9 的水冷。 0030 如图 4 所示， 本例所述的称重机构 2 包括外框 201、 称重传感器 202、 支座 204 和膨 胀节组件。
22、， 所述外框 201 固定在籽晶轴 9 的一端， 在籽晶轴 9 上还密封安装有膨胀节组件， 所述的膨胀节组件包括膨胀节 206 和安装在膨胀节 206 两端的上、 下法兰 205、 207， 所述的 上法兰 205 为圆周面上带有环形槽的结构， 与籽晶轴 9 连接的端面为与其配合的结构 ； 支 座 204 通过多个第三调节螺钉 203 安装在籽晶轴 9 侧面膨胀节组件的下法兰 207 上， 称重 传感器 202 分别固定在外框 201 和支座 204 上。工作时， 在籽晶轴 9 的另一端连接有样品 19， 通过调接连接在下法兰 207 上的若干第三调节螺钉 203 来调节支座 204， 使称重。
23、传感器 说 明 书 CN 102477587 A 5 4/4 页 6 202 与籽晶轴 9 垂直， 调节的变形量完全由膨胀节组件吸收， 这时称重传感器 202 可精确测 量样品重量。 0031 如图 5 所示， 所述的调节平台 3 包括滑台板 302、 滑台 305、 滑台座 308、 固定支架 309、 X 轴调节机构、 Y 轴调节机构、 第一滑轨滑块组件、 第二线性滑轨滑块组件及与滑台 305 连接的锁紧机构， 所述滑台板 302、 滑台 305、 滑台座 308、 固定支架 309 均带有内孔， 并依次 套装于籽晶轴 9 上， 滑台座 308 固定在固定支架 309 上， 在滑台座 30。
24、8 和滑台 305 间、 滑台 305和滑台板302间分别安装有两套第一、 第二滑轨滑块组件， 即 ： 在滑台座308和滑台305 同侧分别安装第一、 第二线性滑轨 307、 315， 与其相对滑动的第一、 第二滑块 306、 312 分别 安装在滑台 305 和滑台板 302 上， 使滑台 305 沿滑台座 308、 滑台板 302 沿滑台 305 分别相 对滑动， 滑台板 302 与籽晶轴 9 固定连接， 在滑台 305 和滑台板 302 间的 X 轴方向上设有 X 轴调节机构， 所述的 X 轴调节机构包括第一微分头 304 和第一调节板 303， 第一微分头 304 通过固定在滑台板30。
25、2上的第一调节板303与滑台305端部连接 ； 在滑台305和滑台座308 的 Y 轴方向上设有 Y 轴调节机构， 所述的 Y 轴调节机构包括第二微分头 314 和第二调节板 311， 第二微分头 314 通过固定在滑台座 308 上的第二调节板 311 与滑台 305 端部连接。其 中所述的锁定机构包括第一、 第二调节螺钉 310、 313， 第一调节螺钉 310 通过滑台座 308 连 接在滑台 305 上， 第二调节螺钉 313 通过滑台板 302 连接在滑台 305 上。 0032 如图6、 图7所示， 本例所述的支撑机构包括铝型材结构的上支架401、 下支架405、 加强筋、 支撑柱。
26、 403 及内嵌条 406， 在所述支撑柱 403 两端分别固定上、 下支架 401、 405， 在 上、 下支架 401、 405 与支撑柱 403 形成的夹角间分别设置上角加强筋 402 和下角加强筋 404， 增加了支撑柱 403 的抗弯能力， 在支撑柱 403 内设有通长的内嵌条 406， 通过内嵌条 406 增加了本发明的整体强度。 0033 本发明的工作过程 ： 本发明通过称重机构 2 固定在调节平台 3 上， 调节平台 3 的固定支架 309 一端固定在 丝杠组件上， 丝杠组件固定在支撑机构 4 上。本发明通过第一电机 5 驱动第二齿型带轮 8， 通过第一同步带 6 传动， 从而。
27、带动籽晶轴 9 自转， 称重机构 2 随之一起转动， 通过调其上的 多个第三调节螺钉 203 来调节支座 204， 使称重传感器 202 与籽晶轴 9 垂直， 这时称重传感 器 202 可精确测量样品重量。 0034 本例在突然断电时， 通过辅助驱动机构驱动丝杠组件， 完成籽晶轴 9 升降运动， 使 本发明的整体装置正常工作。 说 明 书 CN 102477587 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102477587 A 7 2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102477587 A 8 3/5 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102477587 A 9 4/5 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102477587 A 10 5/5 页 11 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102477587 A 11 。