一种加工石墨件端面的磨平装置的制作方法

本实用新型涉及一种加工石墨件端面的磨平装置，属于石墨件加工领域。

背景技术：

半导体晶体被广泛应用于集成电路、光电子器件、电力电子等领域，因此必须保证半导体晶体的纯度，此外，还要提高半导体晶体的制备效率。目前，半导体晶体的合成需要大量石墨件，如石墨坩埚、石墨保温桶等，随着半导体生产规模的逐步扩大，对石墨件的需求量也逐步增大。此外，目前主流的半导体晶体生长技术是物理气相输运(pvt)法，即在高温下使半导体原料升华产生的气相源输运至籽晶处重新结晶而成。因此，必须保证石墨件的端面处于水平状态，从而使不同位置气相半导体的传输路径长度一样，温度梯度相同，使气相原料在籽晶处结晶温度相同，保证制备的半导体晶体的质量。

现有技术中，主要采用人工方式加工生长半导体晶体用的石墨件，效率低下，自动化程度低，且在加工过程中多次接触金属，容易降低半导体晶体的纯度；此外，在加工过程中对石墨件没有采取固定措施和防护措施，从而使石墨件的端面平行度有误差，在制备半导体晶体的过程中，由于石墨件的端面高低存在误差，从而无法保证制备的半导体晶体的质量。

技术实现要素：

为了解决上述问题，提供了一种加工石墨件端面的磨平装置，该磨平装置用于石墨件端面的加工，在加工过程中可以对石墨件固定，将石墨件端面磨平，从而增加石墨件的加工精度，提高石墨件端面平行度，保证半导体晶体的质量；另外，使用机械加工方式代替人工加工方式，加工效率高。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种加工石墨件端面的磨平装置，包括：

至少一侧开口的壳体；

定位机构，所述定位机构安装在所述壳体底壁的内侧面，用于夹持所述石墨件；

磨平组件，所述磨平组件置于所述定位机构上方，包括依次连接的升降臂、旋转臂和磨平刀片，所述升降臂的顶端安装在所述壳体顶壁的内侧面，所述旋转臂的尾端与所述磨平刀片连接，所述石墨件置于所述定位机构和所述磨平刀片之间，所述磨平刀片的长度不小于所述石墨件端面的直径；

动力机构，所述动力机构包括驱动所述升降臂升降的第一动力机构，和驱动所述旋转臂旋转以带动所述磨平刀片旋转的第二动力机构；

控制机构，所述控制机构控制所述第一动力机构驱动所述升降臂升降，和所述第二动力机构驱动所述旋转臂带动所述磨平刀片旋转。

可选地，所述磨平组件还包括连接板，所述连接板设置在所述旋转臂和所述磨平刀片之间，所述磨平刀片安装在所述连接板下侧，所述连接板与所述旋转臂的尾端可拆卸连接。

可选地，所述连接板与所述旋转臂的尾端卡箍连接或螺纹连接。

可选地，所述连接板的下表面固定安装有至少一个向下开口的u型夹板，所述u型夹板的两侧边设置有至少一对相对的通孔，所述磨平刀片设置有与所述通孔对应的固定孔，设置螺钉穿过所述通孔和所述固定孔，将所述磨平刀片与所述u型夹板紧固。

可选地，所述定位机构包括第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂、第二夹持臂和所述壳体底壁围成放置所述石墨件的容纳腔；

所述第一夹持臂和所述第二夹持臂中至少一个能够调节相对于另一的相对位置。

可选地，所述石墨件为柱体，所述第一夹持臂和所述第二夹持臂为与所述石墨件外壁适配的弧形结构。

可选地，所述第一夹持臂和所述第二夹持臂为聚四氟乙烯材质，所述磨平刀片为陶瓷材质。

可选地，所述壳体的一端全部设置为所述壳体的开口，所述壳体的开口安装相适配的隔离挡板，所述隔离挡板与所述壳体上下/左右滑动连接或转动连接；和/或

所述隔离挡板为玻璃挡板。

可选地，所述壳体开口的任意相对两侧边设置有滑动槽，所述隔离挡板的相对两侧边分别插接在所述滑动槽内，至少一侧滑动槽侧壁的顶端设置有卡钩座，所述隔离挡板的底端设置有活动卡钩，所述卡钩扣合在所述卡钩座内以固定所述隔离挡板；或

所述壳体开口的任一侧与所述隔离挡板通过合页连接，至少另一侧设置有弹性垫。

可选地，还包括除尘装置，所述除尘装置安装在所述壳体顶壁的内侧面；和/或

所述动力机构还包括升降台和第四动力机构，所述升降台安装在所述壳体底壁的内侧面，所述第一夹持臂、第二夹持臂和所述升降台围成放置所述石墨件的容纳腔，所述第四动力机构驱动所述升降台升降以带动所述石墨件升降。

本实用新型的有益效果包括但不限于：

1、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，以机械方式加工石墨件端面，在加工过程中，设置定位机构将石墨件固定，防止石墨件发生晃动，设置旋转臂带动磨平刀片旋转，磨平刀片的长度不小于石墨件端面的直径，从而将石墨件凹凸不平的整个端面磨平，保证石墨件端面的加工精度，降低加工误差，进而保证半导体晶体的生长质量。同时，通过设置升降臂，可以改变磨平刀片的高度，方便取放石墨件，实现对不同高度的石墨件的加工。

2、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，通过设置可拆卸的连接板，将磨平刀片安装在连接板下侧，可以更换不同长度的连接板，不同长度的连接板适配不同长度的刀片，因此，在加工不同直径的石墨件时，可以直接更换不同长度的连接板，而无需将磨平刀片从连接板卸下，减少更换刀片时对刀片造成的污染及损害，延长刀片的使用寿命。

3、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，设置连接板与旋转臂的尾端卡箍连接或螺纹连接，拆卸简单，方便更换不同长度的连接板及磨平刀片，实现对不同直径石墨件的加工。

4、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，设置磨平刀片与连接板可拆卸链接，通过螺钉将磨平刀片与连接板上的u型夹板紧固，当磨平刀片被损坏时，可以将磨平刀片从u型夹板中拆下，更换磨平刀片，连接板及其上的u型夹板可以长期使用，节约了制造成本。

5、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，设置第一夹持臂和第二夹持臂，第一夹持臂与第二夹持臂能够调节相对位置，可以在磨平石墨件端面时将石墨件固定，防止在加工过程中，石墨件发生晃动；同时可以对不同直径的石墨件进行固定。

6、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，将第一夹持臂和第二夹持臂设置为与石墨件外壁适配的弧形结构，可以增加第一夹持臂和第二夹持臂与石墨件外壁的贴合面积，当磨平刀片进行旋转对石墨件磨平时，石墨件被第一夹持臂和第二夹持臂卡持，进一步防止石墨件产生晃动。

7、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，将第一夹持臂和第二夹持臂设置为聚四氟乙烯材质，磨平刀片为陶瓷材质，避免石墨件侧壁及端面接触金属，进一步保证所制备的半导体晶体的质量。

8、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，在磨平石墨件端面的过程中，会产生大量粉尘，本实用新型在壳体开口安装可滑动或转动的隔离挡板，防止粉尘向四周扩散，避免对环境造成粉尘污染，同时方便取放石墨件；隔离挡板选用玻璃材质，方便观察石墨件的加工过程。

9、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，设置除尘装置将加工过程中产生的粉尘收集后，排出壳体，保证石墨件的洁净度，并且将收集的粉尘统一处理，防止对环境产生污染。

10、本实用新型所提供的加工石墨件端面的磨平装置，本实用新型设置可带动石墨件升降的升降台，当石墨件的高度低于第一夹持臂和第二夹持臂的高度时，石墨件处于第一夹持臂与第二夹持臂之间，升降台可以带动石墨件上升，使石墨件的端面高于第一夹持臂和第二夹持臂，完成磨平加工，从而满足对更大范围的高度的石墨件的磨平过程。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例涉及的加工石墨件端面的磨平装置的示意图；

图2为图1中a部的放大图；

图3为图1中b部的放大图。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实用新型的加工石墨件端面的磨平装置适用于磨平各种石墨件端面，如石墨坩埚、石墨保温桶等，但不限于上述石墨件。本实用新型实施例中以加工石墨坩埚为例进行说明，但是不限于该产品。

实施例1

参考图1，本实施例公开了一种加工石墨件端面的磨平装置，包括：至少一侧开口的壳体1、定位机构、磨平组件、动力机构和控制机构2，定位机构安装在壳体1底壁的内侧面，用于夹持石墨件3；磨平组件置于定位机构上方，包括依次连接的升降臂4、旋转臂5和磨平刀片6，升降臂4的顶端安装在壳体1顶壁的内侧面，旋转臂5的尾端与磨平刀片6连接，石墨件3置于定位机构和磨平刀片5之间，磨平刀片5的长度不小于石墨件3端面的直径；动力机构包括驱动升降臂4升降的第一动力机构7，和驱动旋转臂5旋转以带动磨平刀片6旋转的第二动力机构8；控制机构2控制第一动力机构7驱动升降臂4升降，和第二动力机构8驱动旋转臂5带动磨平刀片6旋转。具体的，第一动力机构7选自液压缸、气缸或电动缸，第二动力机构8为电机，壳体1前侧开口。优选地，本实施例的第一动力机构7为气缸。第一动力机构7固定安装在壳体1顶壁的内侧面，其活塞杆与升降臂4的一端相连，升降臂4的另一端固定安装有第二动力机构8，第二动力机构8的输出轴固定连接旋转臂5。

本实用新型以机械方式加工石墨件端面，在加工过程中，设置定位机构将石墨件3固定，防止石墨件3发生晃动，设置旋转臂5带动磨平刀片6旋转，磨平刀片6的长度不小于石墨件3端面的直径，从而将石墨件3凹凸不平的整个端面磨平，保证石墨件3端面的加工精度，降低加工误差，进而保证半导体晶体的生长质量。同时，通过设置升降臂4，可以改变磨平刀片6的高度，方便取放石墨件3，实现对不同高度的石墨件3的加工。

具体的，磨平组件还包括连接板9，连接板9设置在旋转臂5和磨平刀片6之间，磨平刀片6安装在连接板9下侧，连接板9与旋转臂5的尾端可拆卸连接。优选地，连接板9的长度大于磨平刀片6的长度，并且连接板9和磨平刀片6共中心轴线安装，以旋转臂5为中心轴线。本实用新型通过设置可拆卸的连接板9，将磨平刀片6安装在连接板9下侧，可以更换不同长度的连接板9，不同长度的连接板9适配不同长度的刀片6，因此，在加工不同直径的石墨件3时，可以直接更换不同长度的连接板9，而无需将磨平刀片6从连接板9卸下，减少更换刀片6时对刀片6造成的污染及损害，延长磨平刀片6的使用寿命；在磨平刀片6对石墨件3进行磨平时，会产生大量粉尘，通过设置连接板9的长度大于磨平刀片6的长度，使连接板9的两端有一定长度的冗余，可以对磨平刀片6与石墨件3端面接触处产生的粉尘有阻挡作用，减少粉尘向上扩散；并且连接板9和磨平刀片6共中心轴线安装，以旋转臂5为中心轴线，保证连接板9安装在旋转臂5上时两端平衡，从而处于水平状态，保证石墨件3端面的加工精度，减少平行度误差。

具体的，连接板9与旋转臂5的尾端卡箍连接或螺纹连接。优选地，连接板9开设有螺纹孔，螺纹孔设置有内螺纹，旋转臂5的尾端设置有与螺纹孔适配的外螺纹，内螺纹、外螺纹的旋向与旋转臂5的旋转方向相同。本实用新型通过设置连接板9与旋转臂5的尾端螺纹连接，拆卸简单，方便更换不同长度的连接板9及磨平刀片6，实现对不同直径石墨件的加工。

具体的，连接板9的下表面固定安装有至少一个向下开口的u型夹板10，u型夹板10的两侧边设置有至少一对相对的通孔，磨平刀片6设置有与通孔对应的固定孔，设置螺钉11穿过通孔和固定孔，将磨平刀片6与u型夹板10紧固。优选地，连接板9的下表面的两端对称安装有两个向下开口的u型夹板10，u型夹板10的两侧边设置一对相对的通孔，磨平刀片6设置有与通孔对应的固定孔，设置螺钉11穿过通孔和固定孔，将磨平刀片6与u型夹板10紧固。在磨平石墨件3端面的过程中，磨平刀片6直接接触石墨件端面，长期使用磨平刀片6会产生损伤，因此设置磨平刀片6与连接板9可拆卸链接，通过螺钉11将磨平刀片6与连接板9上的u型夹板10紧固，当磨平刀片6被损坏时，可以将磨平刀片6从u型夹板10中拆下，更换磨平刀片，连接板9及其上的u型夹板10可以长期使用，节约了制造成本。此外，在连接板9下表面的两端对称安装两个向下开口的u型夹板10，从而将磨平刀片6的两端固定，增强磨平刀片6与连接板9之间的稳固性。

具体的，定位机构包括第一夹持臂12和第二夹持臂13，第一夹持臂12、第二夹持臂13和壳体1底壁围成放置石墨件3的容纳腔；第一夹持臂12和第二夹持臂13中至少一个能够调节相对于另一的相对位置。优选地，第一夹持臂12固定在壳体1底壁，定位机构还包括第三动力机构14和伸缩臂15，第三动力机构14安装在壳体1底壁，第三动力机构14通过伸缩臂15与第二夹持臂13连接。具体的，第三动力机构14选自液压缸、气缸或电动缸。优选地，第三动力机构14为液压缸。第三动力机构14的活塞杆与伸缩臂15的一端连接，伸缩臂15的另一端固定安装在第二夹持臂13上。第三动力机构14与控制机构2电连接，控制机构2控制第三动力机构14驱动伸缩臂15伸缩，以带动第二夹持臂13靠近或远离第一夹持臂12。定位机构设置第一夹持臂12和第二夹持臂13，第二夹持臂13能够调节相对于第一夹持臂12的位置，可以在磨平石墨件3端面时将石墨件3固定，防止在加工过程中，石墨件3发生晃动。同时，第三动力机构14通过伸缩臂15驱动第二夹持臂13靠近或远离第一夹持臂12，可以对不同直径的石墨件3进行固定。

具体的，石墨件3为柱体，第一夹持臂12和第二夹持臂13为与石墨件3外壁适配的弧形结构。将第一夹持臂12和第二夹持臂13设置为与石墨件3外壁适配的弧形结构，可以增加第一夹持臂12和第二夹持臂13与石墨件3外壁的贴合面积，当磨平刀片6进行旋转对石墨件3磨平时，石墨件3被第一夹持臂12和第二夹持臂13卡持，进一步防止石墨件3产生晃动。

具体的，第一夹持臂12和第二夹持臂13为聚四氟乙烯材质，磨平刀片6为陶瓷材质。将第一夹持臂12和第二夹持臂13设置为聚四氟乙烯材质，可以避免石墨件3侧壁接触金属，从而保证石墨件3制备出的半导体晶体的质量；磨平刀片6为陶瓷材质，避免石墨件3端面接触金属，进一步保证所制备的半导体晶体的质量。

具体的，壳体1的一端全部设置为壳体1的开口，壳体1的开口安装相适配的隔离挡板16，隔离挡板16与壳体1上下/左右滑动连接或转动连接。优选地，壳体1的前端全部设置为壳体1的开口。在磨平石墨件3端面的过程中，会产生大量粉尘，本实用新型在壳体1开口安装可滑动或转动的隔离挡板16，防止粉尘向四周扩散，避免对环境造成粉尘污染，同时方便取放石墨件3。

具体的，隔离挡板16为玻璃挡板。隔离挡板16选用玻璃材质，方便观察石墨件3的加工过程。

具体的，壳体1开口的任意相对两侧边设置有滑动槽17，隔离挡板16的相对两侧边分别插接在滑动槽17内，至少一侧滑动槽17侧壁的顶端设置有卡钩座18，隔离挡板16的底端设置有活动卡钩19，卡钩19扣合在卡钩座18内以固定隔离挡板16。优选地，壳体1开口的左右两侧边设置有滑动槽17，隔离挡板16的相对两侧边分别插接在滑动槽17内，两侧的滑动槽17侧壁的顶端分别设置有卡钩座18，隔离挡板16底端的两侧设置有活动卡钩19，卡钩19分别扣合在附近的卡钩座18内以固定隔离挡板16。本实用新型在壳体1开口的左右两侧边设置滑动槽17，使隔离挡板16可以上下滑动，节约占地面积；设置隔离挡板16的相对两侧边分别插接在滑动槽17内，可以进一步防止石墨粉尘从隔离挡板16与壳体1开口间的缝隙处向外扩散，避免对环境产生污染；将隔离挡板16推至顶部后，将卡钩19扣合在卡钩座18内，将隔离挡板16固定，避免隔离挡板16滑落。

具体的，还包括除尘装置20，除尘装置20安装在壳体1顶壁的内侧面。除尘装置20将加工过程中产生的粉尘收集后，排出壳体1，保证石墨件3的洁净度，并且将收集的粉尘统一处理，防止对环境产生污染。

具体的，动力机构还包括升降台21和第四动力机构22，升降台21安装在壳体1底壁的内侧面，第一夹持臂12、第二夹持臂13和升降台21围成放置石墨件3的容纳腔，第四动力机构22驱动升降台21升降以带动石墨件3升降。第四动力机构22选自液压缸、气缸或电动缸。优选地，第四动力机构22为气缸。第四动力机构22固定安装在壳体1底壁的内壁面，其活塞杆连接有升降台21。第四动力机构22与控制机构2电连接，控制机构2控制第四动力机构22驱动升降台21升降，以带动石墨件3升降。本实用新型设置可带动石墨件3升降的升降台21，当石墨件3的高度低于第一夹持臂12和第二夹持臂13的高度时，石墨件3处于第一夹持臂12与第二夹持臂13之间，升降台21可以带动石墨件3上升，使石墨件3的端面高于第一夹持臂12和第二夹持臂13，完成磨平加工，从而满足对更大范围的高度的石墨件3的磨平过程。

控制机构2主要由plc完成，本实施例中气缸和电机的动作由plc的步进指令功能实现，每个气缸的位置信息通过磁控开关输入到plc，由plc内的控制程序执行磨平装置的每一个动作，保证各个动作的前后顺序正确可靠。

对石墨件3进行磨平加工前，控制机构2预先设定程序，打开隔离挡板16后，将隔离挡板16上的卡钩19扣合在卡钩座18内，避免隔离挡板16滑落，并将石墨件3放在容纳腔内，关闭隔离挡板16，并打开除尘装置20。由控制机构2按照设定好的程序，控制第三动力机构14驱动伸缩臂15，带动第二夹持臂13向第一夹持臂12移动，直至将石墨件3夹紧。控制机构2控制第一动力机构7驱动升降臂4向下移动，从而带动旋转臂5及磨平刀片6向下移动，直至磨平刀片6接触到石墨件3的端面。控制机构2控制第二动力机构8驱动旋转臂5旋转，带动磨平刀片6旋转，从而将石墨件3端面磨平，同时第一动力机构7驱动升降臂4下降。此时，旋转臂5带动磨平刀片6边旋转边下降，由控制机构2控制磨平刀片6向下加工的尺寸，当石墨件3到达规定的尺寸后，控制第二动力机构8停止运行。由控制机构2控制第一动力机构8驱动升降臂4上升，从而带动旋转臂5及磨平刀片6上升，并控制第三动力机构14驱动伸缩臂15，带动第二夹持臂13远离第一夹持臂12。打开隔离罩门16，取出石墨件3，关闭除尘装置20，并关闭隔离罩门16，加工完成。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于：

壳体1开口的任一侧与隔离挡板16通过合页连接，至少另一侧设置有弹性垫。优选地，壳体1开口的一侧与隔离挡板16通过合页连接，另外三侧边均设置有弹性垫。优选地，弹性垫的材质为天然橡胶。另外三侧边设置弹性垫，关闭隔离挡板16时，对弹性垫挤压，从而使隔离挡板16固定，此外，弹性垫可以将隔离挡板16与壳体1开口之间的缝隙密封，防止加工中产生的石墨粉尘向壳体外扩散，避免对环境产生污染。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本实用新型的实施例而已，本实用新型的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本实用新型的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。