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.
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.