权利要求
1.一种单晶炉料筒自动挂料系统，其特征在于：包括：
外壳体(1)，所述外壳体(1)的内部具有空腔，所述外壳体(1)的侧边开设有活动槽(101)和开孔(102);
提挂组件(2)，所述提挂组件(2)包括限位销(201)、弹簧压杆(202)和活动臂(203)，所述限位销(201)通过转轴与外壳体(1)活动连接，所述弹簧压杆(202)的一端与限位销(201)活动连接，所述弹簧压杆(202)通过活动轴(205)与活动臂(203)活动连接，所述活动臂(203)上开设有与活动轴(205)相适配的轴槽(204)，所述活动臂(203)的内腔固定连接有弹簧(206)，所述弹簧压杆(202)的另一端与弹簧(206)固定连接;
导向罩(3)，所述导向罩(3)的顶部与外壳体(1)螺纹连接，所述导向罩(3)的顶部与外壳体(1)连通;
料筒接头(4)，所述料筒接头(4)的底部与石英石料筒固定连接，所述料筒接头(4)的另一端能够连接在提挂组件(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉料筒自动挂料系统，其特征在于：所述外壳体(1)的从上至下具有多个贯通的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉料筒自动挂料系统，其特征在于：所述外壳体(1)的顶部具有内螺纹(103)。
4.根据权利要求1所述的一种单晶炉料筒自动挂料系统，其特征在于：所述限位销(201)、弹簧压杆(202)和活动臂(203)的数量均为四个。
5.根据权利要求1所述的一种单晶炉料筒自动挂料系统，其特征在于：所述料筒接头(4)包括第一杆体(401)，所述第一杆体(401)的顶部固定连接有第一圆锥体(402)，所述第一圆锥体(402)的顶部和底部均为圆锥状，所述第一圆锥体(402)的顶部固定连接有第二杆体(403)，所述第二杆体(403)的顶部固定连接有第二圆锥体(404)，所述第二圆锥体(404)的顶部为圆锥状。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型涉及单晶炉技术领域，具体为一种单晶炉料筒自动挂料系统。
背景技术
[0002]石英料筒在单晶炉中用来盛放和运输硅料或其他原材料的容器，它的稳定性和精确性对于整个生产过程至关重要。石英料筒在单晶炉内部的加热区域内承接原料，原料需要在料筒内经历高温的加热、熔化等过程，确保生产出高质量的单晶材料。石英料筒不仅仅是单晶炉内原料的承载体，还起到原料在炉内的分布与控制作用。料筒的稳定性直接影响到材料在炉内的均匀分布以及生长过程中的精准控制。
[0003]在单晶炉进行生产的过程中，料筒的悬挂与加料是关键环节之一。传统的料筒悬挂方式大多依赖人工操作，不仅耗时费力，而且存在安全隐患。此外，由于人工操作的误差，会导致料筒悬挂不稳，易造成石英料筒损坏。从而影响单晶的生长质量和生产效率。因此，研发一种自动化、高效、稳定的料筒挂料方法显得尤为重要。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于提供一种单晶炉石英料筒自动挂料的方案，该方案旨在解决现有单晶炉加料过程中，石英料筒悬挂不便、效率低下以及操作复杂等问题。通过本实用新型的实施，可以实现料筒的快速、准确、自动化挂料、从而提高单晶炉的生产效率和产品质量。
[0005]为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种单晶炉料筒自动挂料系统，包括：
[0006]外壳体(1)，所述外壳体(1)的内部具有空腔，所述外壳体(1)的侧边开设有活动槽(101)和开孔(102);
[0007]提挂组件(2)，所述提挂组件(2)包括限位销(201)、弹簧压杆(202)和活动臂(203)，所述限位销(201)通过转轴与外壳体(1)活动连接，所述弹簧压杆(202)的一端与限位销(201)活动连接，所述弹簧压杆(202)通过活动轴(205)与活动臂(203)活动连接，所述活动臂(203)上开设有与活动轴(205)相适配的轴槽(204)，所述活动臂(203)的内腔固定连接有弹簧(206)，所述弹簧压杆(202)的另一端与弹簧(206)固定连接;
[0008]导向罩(3)，所述导向罩(3)的顶部与外壳体(1)螺纹连接，所述导向罩(3)的顶部与外壳体(1)连通;
[0009]料筒接头(4)，所述料筒接头(4)的底部与石英石料筒固定连接，所述料筒接头(4)的另一端能够连接在提挂组件(2)上。
[0010]进一步的，在本实用新型中，所述外壳体(1)的从上至下具有多个贯通的通孔。
[0011]进一步的，在本实用新型中，所述外壳体(1)的顶部具有内螺纹(103)。
[0012]进一步的，在本实用新型中，所述限位销(201)、弹簧压杆(202)和活动臂(203)的数量均为四个。
[0013]进一步的，在本实用新型中，所述料筒接头(4)包括第一杆体(401)，所述第一杆体(401)的顶部固定连接有第一圆锥体(402)，所述第一圆锥体(402)的顶部和底部均为圆锥状，所述第一圆锥体4(02)的顶部固定连接有第二杆体(403)，所述第二杆体(403)的顶部固定连接有第二圆锥体(404)，所述第二圆锥体(404)的顶部为圆锥状。
[0014]有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：
[0015]本实用新型能够实现料筒的快速、准确悬挂，降低安全风险，减少人工操作的时间和成本，还可以避免因人为因素导致的悬挂不稳或操作失误等问题，结构设计简单合理，使用方便快捷，具有很强的实用性，不仅适用于单晶炉生产过程，还可以拓展到其他需要自动化悬挂和加料的工业领域，有助于推动相关产业升级和转型，提高整个行业的自动化水平和生产效率。
[0016]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。
[0017]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0018]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
[0019]图1为本实用新型结构示意图。
[0020]图2为本实用新型局部结构示意图。
[0021]图3为本实用新型主视图。
[0022]图4为本实用新型图3中B-B的剖面示意图。
[0023]图5为本实用新型料筒接头的结构示意图。
[0024]图6为本实用新型运动过程图。
[0025]图7为模拟加料图，图7中H3：单晶炉副室下沿距离地面的高度;图7中H2：料筒接头上沿距离地面的高度;图7中H1：石英料筒上沿距离地面的高度。
[0026]定义以向下为正方向，提升至副室内为负方向。
[0027]图中，各附图标记的含义如下：1、外壳体;101、活动槽;102、开孔;103、内螺纹;2、提挂组件;201、限位销;202、弹簧压杆;203、活动臂;204、轴槽;205、活动轴;206、弹簧;3、导向罩;4、料筒接头;401、第一杆体;402、第一圆锥体;403、第二杆体;404、第二圆锥体。
具体实施方式
[0028]为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0029]实施例1
[0030]如图1-7所示，本实施例提出一种单晶炉料筒自动挂料系统，包括外壳体1、提挂组件2、导向罩3和料筒接头4，其中，外壳体1的内部具有空腔，外壳体1的从上至下具有多个贯通的通孔，外壳体1是整个系统的支撑结构，包围内部的各个机械组件，并为其他部件提供固定位置，它的空腔设计可以容纳内部的活动装置，同时确保设备的稳固性和工作时的可靠性。通过外壳体的坚固结构，保证了整个系统的稳定性和耐用性。外壳体为内部的精密部件提供了保护，防止外界干扰或损伤。外壳体1的侧边开设有活动槽101和开孔102，活动槽102和开孔102的设计为其他组件提供了运动空间。活动槽可以使得部分部件能够在一定范围内移动或旋转，开孔用于组件的安装，为部件的组装和安装提供了方便，减少了组装难度和时间。
[0031]外壳体1的顶部具有内螺纹103，外壳体的内螺纹103提供了更多的安装和调节空间，使得整体结构可以方便地接入其他设备或组件。
[0032]提挂组件2是核心部件，负责将石英料筒悬挂和固定，提挂组件2包括限位销201、弹簧压杆202和活动臂203，限位销201、弹簧压杆202和活动臂203的数量均为四个，每个部件的结合形成一个控制和支撑机制，确保料筒的稳定悬挂，通过这些组件的相互配合，可以在短时间内准确、稳定地完成料筒的悬挂任务，减少人工操作带来的不确定性。
[0033]限位销201通过转轴与外壳体1活动连接，弹簧压杆202的一端与限位销201活动连接，弹簧压杆202通过活动轴205与活动臂203活动连接，活动臂203上开设有与活动轴205相适配的轴槽204，活动臂203的内腔固定连接有弹簧206，弹簧压杆202的另一端与弹簧206固定连接。
[0034]导向罩3的顶部与外壳体1螺纹连接，导向罩3的顶部与外壳体1连通，导向罩3的设计用于防呆;
[0035]料筒接头4的底部与石英石料筒固定连接，料筒接头4的另一端能够连接在提挂组件2上。其中料筒接头4包括第一杆体401，第一杆体401的顶部固定连接有第一圆锥体402，第一圆锥体402的顶部和底部均为圆锥状，第一圆锥体402的顶部固定连接有第二杆体403，第二杆体403的顶部固定连接有第二圆锥体404，第二圆锥体404的顶部为圆锥状，第一圆锥体402大于第二圆锥体404。
[0036]石英料筒运动轨迹如下：
[0037]1、运输阶段：石英料筒由AGV小车从加料车间运输至指定的加料炉台
[0038]2、立起阶段：到达指定炉台后，由人工辅助将石英料筒立起，准备后续操作。
[0039]3、挂料装置替换：通过单晶炉操作页面控制提拉头下降重锤。由人工通过螺纹结构旋转，替换挂料装置(本实施例结构)。
[0040]4、提升与定位：将石英料筒提升至料筒高度与悬挂杆高度的总和位置(例如：料筒2000mm+悬挂杆150mm，共计2150mm)通过装置下落行程150mm，将石英料筒逐步锁紧，确保稳固。
[0041]5、自动加料：在单晶炉操作页面上选择自动加料工艺，由单晶炉自动将石英料筒缓慢进入单晶炉副室，随后完成加料过程
[0042]具体的，在使用时，如图2和图6所示，定义在初始状态时，活动轴205位于轴槽204的底部，如图6中a图，当料筒接头4向上移动，第二圆锥体404将限位销201撑开旋转，此时限位销201会带动压杆202上移压缩弹簧206，此时活动轴205位于轴槽204的顶部，当运动到图6中b图时，弹簧206推动压杆202复位并带动限位销201，限位销201对于料筒接头4的第二圆锥体404进行支撑。
[0043]导向杆继续向上移动，当运动到图6中c图时，料筒接头4的第一圆锥体402将限位销201撑开旋转，由于第一圆锥体402大于第二圆锥体404，此时第一圆锥体402推动限位销201撑开旋转，限位销201带动活动轴205运动到轴槽204的顶部后又复位到轴槽204的底部，此时状态如图图6中c图。
[0044]当准备释放石英料筒时，此时，料筒接头4的第一圆锥体402向下运动，直至运动到图6中d图，此时，料筒接头4的第一圆锥体402将带动限位销201反向转动，如图6中e，进而使得限位销201恢复到初始状态，如图6中f。进而完成了完成料筒的挂料任务。
[0045]由于限位销201、弹簧压杆202和活动臂203巧妙的结构形状和连接关系设计，能够自动的完成上料和卸料动作。
[0046]实施例2
[0047]本实施例在实施例1的基础上，选择合适的控制系统，如PLC或单片机，并引入了料筒运输车、MES系统，确保与各个设备之间的连接正确无误，控制系统用于额外增加自动挂料工艺(MES系统)的运行，根据设备的实际情况，选择合适的控制程序即可，确保其能够按照预定的逻辑和时序运行，选择现有成熟技术即可，PLC或单片机实现设备的自动化控制，所述料筒运输车为AGV小车，所述AGV小车带动石英料筒运动到指定位置，在单晶炉自动控制的基础上，将生产过程中的关键数据和信息反馈给MES系统，通过
传感器和控制系统实时采集单晶炉内温度，压力等关键数据。(此为现有技术，不做赘述)。
[0048]模拟加料过程如图7，运动轨迹如下表
[0049]
序号提升/下落时间慢速晶体位置提升/下落/停止1(min)(mm/min)(mm)(状态)200H3下落31200(H3-H1)-(H3-H2)下落452005*200提升555005.500提升62150-3500停止
[0050]工艺流程的实施，
[0051]此步骤为单晶炉自动挂料筒工艺，单晶炉根据参数表控制提拉头下落将挂料杆固定。随后根据设计速度执行提升功能，提升至晶体位置-3500mm(以单晶炉下沿口为0距离，以下为正距离)单晶炉控制顶部提拉头执行下落动作，速度200mm/min，随后执行提升动作，逐渐提速并减速。
[0052]控制挂料装置将抓取的石英桶悬挂在钨丝绳上;在悬挂过程中，要确保钨丝绳的行程足够(6米)，并且悬挂位置准确;通过传感器或位移编码器实时监测钨丝绳的位置和状态，确保过程稳定可靠。
[0053]其中，石英桶高度和挂料装置高度可根据现场情况进行调整。料筒提升/下落速度也可适当进行调整。
[0054]本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本申请文主要用来保护机械装置，所以本申请文不再详细解释控制方式和电路连接。
[0055]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
说明书附图(7)
声明：
“单晶炉料筒自动挂料系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：云南嘉泰来新材料有限公司
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