一种直拉晶体棒肩部保护装置的制作方法

本实用新型属于直拉单晶硅技术领域，尤其是涉及一种直拉晶体棒肩部保护装置。

背景技术：

现有的直拉单晶晶体棒的防护罩，都是对晶体棒从初始放肩位置至转肩位置的整体的一个套入装置，此装置体积过大，且局限性较大，对于不在直径范围内的单晶无法使用此单晶防护罩，例如大尺寸单晶此类型的防护罩需要从新规划尺寸，既不灵活又不经济，通用性差；由于结构设计的缺陷，常常在移动过程中会脱落，致使晶体棒头部裸露，在运输过程中容易造成晶体棒头部划伤人员，或撞击运输小车上的金属物，被磕碰损裂，从而易使晶体棒引入金属杂质，导致晶体棒性能参数受影响，工作效率低，生产成本高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种直拉晶体棒肩部保护装置，尤其是适应于大尺寸直径晶体棒的拉制，解决了现有技术中保防护套结构设计不合理而导致晶体棒头部裸漏，导致晶体棒性能参数受影响的技术问题，本实用新型提出的保护装置，体积小且操作灵活，可快速将保护装置固定在晶体棒的头部上，安全且不易脱落，与晶体棒头部的直径尺寸大小无关，适普性广，保护效果好，工作效率高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种直拉晶体棒肩部保护装置，包括防护套和支架，所述防护套被配置于肩部外壁，所述支架贯穿所述防护套并沿所述防护套高度方向或宽度方向调节适配点，以使所述防护套固定在所述肩部上。

进一步的，所述防护套包括顶盖和与所述顶盖一体设置的罩体，所述顶盖为圆弧形结构；所述罩体为圆台体结构，所述罩体小径端与所述顶盖连接，大径端开口设置。

进一步的，所述顶盖与所述肩部扩肩段的圆弧顶面配合，所述顶盖高度不大于所述肩部扩肩段的圆弧顶面高度；所述顶盖靠近所述罩体一侧直径为80-120mm。

进一步的，所述罩体高度不大于所述肩部扩肩段高度且大于所述肩部扩肩段高度的3/4；所述罩体母线夹角为30-120°。

进一步的，所述罩体母线夹角为45-90°。

进一步的，在所述罩体上还设有至少一组对称设置的轨道，所述轨道贯穿所述罩体厚度设置。

进一步的，所述轨道至少包括两组错位连通反向设置的通槽；所述通槽为u型、c型或v型。

进一步的，所述支架数量与所述轨道数量相同；所述支架包括可调杆和与所述可调杆外径相适配的固定件，所述可调杆贯穿所述轨道设置。

进一步的，所述固定件分别置于所述罩体内外侧并与所述可调杆连接。

进一步的，在所述可调杆远离所述固定件一端设有调整件，所述调整件为圆盘型结构。

与现有技术相比，本实用新型提出的保护装置，体积小且操作灵活，可快速将保护装置固定在晶体棒的肩部上，安全且不易脱落，与晶体棒头部的直径尺寸大小无关，保护效果好，实用性强且易于推广，工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的晶体棒的结构示意图

图2是本实用新型实施例一的晶体棒与保护装置配合的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一的保护装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一的轨道的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一的轨道的俯视图；

图6是本实用新型实施例二的轨道的结构示意图；

图7是本实用新型实施例三的轨道的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一的支架的结构示意图；

图9是本实用新型实施例一的调整件的俯视图。

图中：

100、晶体棒110、肩部111、扩肩段

112、转肩段120、等径体200、保护装置

210、防护套211、顶盖212、罩体

213、轨道220、支架221、可调杆

222、固定件223、调整件

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实施例提出的晶体棒100，如图1所示，至少包括肩部110，肩部110包括扩肩段111和转肩段112，扩肩段111的顶部为圆弧顶面，从扩肩段111顶部的顶面到转肩段112底部的横截面直径逐渐增大，且从扩肩段111顶部到转肩段112底部之间为可变曲面锥形体。在直拉单晶过程中，引晶工序之后是必须将直径放大到目标直径，当细颈生长至足够长度，并且达到一定的提拉速率，即可降低拉速进行放肩。目前的拉晶工艺几乎都采用先扩肩再转肩，晶体生长从直径放大阶段转到等径生长阶段时，需要进行转肩，当放肩直径接近预定目标时，提高拉速，晶体逐渐进入等径生长。在这一过程中，由于从不同直径的肩部110在从扩肩段111起到转肩段112结束时的拉速参数不同，导致在晶体生长时的曲面是可变的，但从扩肩段111顶部到转肩段112底部的横截面直径逐渐增大，肩部110整体为倒锥形结构。

进一步的，在从引晶到扩肩段111的过渡区，由于需降低拉速进行扩肩，晶体提拉速度很慢，进而使得在扩肩段111中初期容易形成一个圆弧面的结构，该圆弧面高度20-50mm，扩肩段111中圆弧顶面靠近转肩段112一侧的直径为40-60mm。进一步的，晶体棒100还包括等晶体120，等晶体120的直径与肩部110的高度相同，且等晶体120的直径为240-320mm。

一种用于直拉晶体棒100肩部110的保护装置200，主要用于肩部110的防护，包括防护套210和支架220，保护装置200与晶体棒100肩部110配合的结构示意图，如图2所示。防护套210被配置在肩部110的外壁，支架220可贯穿防护套210并沿防护套210的高度方向或宽度方向调节适配点，以使防护套210固定在肩部110上。

进一步的，如图3所示，防护套210包括顶盖211和与顶盖211一体设置的罩体212，顶盖211为圆弧形结构，顶盖211与扩肩段111的圆弧顶面配合，顶盖211的高度不大于扩肩段111圆弧顶面的高度，顶盖211靠近罩体212一侧的直径为80-120mm，这一结构使得防护套210的顶部中心与扩肩段111的顶部中心重叠放置，同时顶盖211的高度小于扩肩段111顶部的顶面高度，使得罩体212相对于扩肩段111的顶部外壁之间有空隙，使得罩体212可悬空设置，进而可为后续使支架220在罩体212和肩部110之间有一定的移动空间使罩体212固定在肩部110的外壁上。顶盖211的设置还有利于防护套210整体罩设的稳定性，扩肩段111的顶部支撑着顶盖211并使防护套210平稳地悬挂在肩部110的外壁上，而且还有利于防护套210整体的旋转移动不受空间限制，操作方便、灵活。

罩体212为圆台体筒状结构，罩体212的小径端与顶盖211一体连接，大径端开口朝下设置。优选地，罩体212的高度不大于肩部110中扩肩段111的整体高度，但至少大于扩肩段111整体高度的3/4。由于肩部110的整体高度大约等于等径段120的直径，肩部110的整体高度较高，且在肩部110晶体生长的过程中，从扩肩段111到转肩段112的高度较大，只有当扩肩段111的直径与等径段120直径差为3-20mm时,扩肩段111的速度要放慢一些,开始进行转肩,即进行转肩段112的拉制，直至达到所需的晶体棒100的等径直径，也即是转肩段112的高度较小，故无需将罩体212的高度大于肩部110整体的高度，也可使保护装置200达到对肩部110起保护的作用；同时还可节约保护套210的制备材料，也可减轻保护装置200整体的重量，更便携操作。在肩部110拉制过程中，扩肩段111的高度占肩部110整体高度的95％以上，而且其越接近转肩段112时，晶体直径的变化曲面越小，也即是说在扩肩段111的上段部的拉制过程中，由于其拉速的变化，使得其从小径端到大径端生长的初期变化较大，使得其外壁斜面变化很大，不利于支架220的固定，优选地，罩体212的高度大于扩肩段111整体高度的3/4，更有利于支架220与肩部110外壁的配合，同时还可防止肩部110过多的面积裸露，被磕碰损裂，或被其它金属物损伤表面，引入其它金属杂质，影响后期晶料回收。

罩体212的母线夹角θ为30-120°，罩体212的结构为倒锥体结构，当罩体212的母线夹角θ小于45°时，会出现罩体212被肩部110撑起，即罩体212无法完全盖放在肩部110的外壁上，即，罩体212被干涉无法使支架220与肩部110配合，不能达到本实施例预期效果；当罩体212的母线夹角θ大于90°时，使得罩体212的外壁与肩部110之间的空间太大，需要很长的支架220与肩部110的外壁配合，不仅罩体212的体积很大，使得整体保护装置200的结构过于笨重，无法使支架220稳固地将防护套210固定起来。故，优选地，罩体212母线夹角θ为45-90°，有利于防护套210与肩部110的配合，支架220与肩部110外壁的固定更稳定，保护装置200整体更便携，易于操作且平稳。

如图4-5所示，在罩体212上还设有至少一组对称设置的轨道213，轨道213贯穿罩体212的厚度设置，在本实施例中，选择有一组对称设置的轨道213，即轨道213沿罩体212的母线对称设置，当然也可以设置两组轨道213或三个轨道213，只要是只要是轨道213均匀地沿罩体212的外壁周缘设置即可，都在本案保护范围内。设置两个轨道213可最大限度地减小对罩体212的加工，节约加工时间。相应地，每个轨道213上设有一个支架220相配合，支架220的结构后续详述。

轨道213上至少包括两组错位设置的通槽，且通槽开口反向设置，目的是可提供更多的调整路径使支架220有更多的选择空间进行固定，增加防护套210与支架220配合的最佳方式的可选择性，提高支架220和防护套210固定的稳定性，更有利于对肩部110的防护，避免防护套210脱落。优选地，与两侧对称设置的轨道213配合的支架220，错位配合固定，即一侧的支架220相对于另一侧的支架220靠上或靠下固定，使两个固定支架在肩部110的外壁形成交叉错位的固定方式，这一连接在紧固时也不会因肩部110的外壁有斜度而出现侧滑脱落现象，稳定性更好。

在本实施例中，轨道213上的错位反向设置的通槽，其中一种结构为u型，如图4-5所示；通槽也可以为c型结构，相应地轨道213的结构，如图6所示；通槽也可以为v型结构，相应地轨道213的结构，如图7所示。无论是u型结构、c型结构或v型结构，都可以最大化地增加支架220的移动调节轨道213，增加防护套210与支架220配合的最佳方式的可选择性，提高支架220和防护套210固定的稳定性，更有利于对肩部110的防护。

进一步的，如图8所示，支架220的数量与轨道213的数量相同，在本实施例中，支架220的数量为两个。支架220包括可调杆221和与可调杆221外径相适配的固定件222，可调杆221贯穿轨道213设置，且固定件222分别设置在罩体212内外两侧并与可调杆221连接。可调杆221包括设有外螺纹的螺杆，固定件222包括设有与可调杆221外螺纹相适配的螺母，可调杆221和固定件222均为塑料制成，如：尼龙、pc、pvdf或pp，优选地，防护套210也是由塑料制成，材质与支架220统一即可。这样可使保护装置200可与晶体棒100肩部110直接接触，避免使晶体棒100外壁引入金属杂质，防止影响晶体棒100性能参数。

进一步的，如图9所示，在可调杆221远离固定件222一端设有调整件223，调整件223可作为手柄，以提高支架220操作的便捷性，优选地，调整件223为圆盘型结构，可以是椭圆型结构，即封闭式的圆盘更易于人员操作，同时还可进一步防止划伤人员或晶体棒100的外壁。

本实施例中保护装置的工作过程：将防护套210套设在肩部110外壁，并使顶盖211与扩肩段111顶部相对应；可调杆221配合一个固定件222贯穿轨道213并与另一个固定件222配合，沿轨道213调整可调杆221与肩部110外壁配合的位置，并使可调杆221与内外两个固定件222旋紧固定；用同样的方式调整另一个支架220；进而使支架220将防护套210固定在肩部110的外壁上，完成晶体棒100肩部110的保护装置200的固定。

一种直拉晶体棒100肩部110的保护方法，采用如上所述的保护装置200进行防护，具体步骤如下：

执行防护套210套设在肩部110中的扩肩段111上。

具体地，支架220与两侧对称设置的轨道213配合，对位设置的支架220与轨道213是错位配合固定，即一侧的支架220相对于另一侧的支架220靠上或靠下固定，使两个固定支架在肩部110的外壁形成交叉错位的固定方式，这一连接在紧固时也不会因肩部110的外壁有斜度而出现侧滑脱落现象，稳定性更好。

轨道213上的错位反向设置的通槽，其中一种结构为u型，如图4-5所示；也可以为c型结构，相应地轨道213的结构，如图6所示；也可以为v型结构，相应地轨道213的结构，如图7所示。无论是u型结构、c型结构或v型结构，都可以最大化地增加支架220的移动调节轨道213，增加防护套210与支架220配合的最佳方式的可选择性，提高支架220和防护套210固定的稳定性，更有利于对肩部110的防护。

执行支架220贯穿防护套210并沿防护套210的高度方向或宽度方向调节适配点，以使防护套210固定在肩部110上。

具体地，可调杆221配合一个固定件222贯穿轨道213并与另一个固定件222配合，沿轨道213调整可调杆221与肩部110外壁配合的位置，并使可调杆221与内外两个固定件222旋紧固定；用同样的方式调整另一个支架220；进而使支架220将防护套210固定在肩部110的外壁上，完成晶体棒100肩部110的保护装置200的固定。

1、本实用新型提出的保护装置，体积小且操作灵活，可快速将保护装置固定在晶体棒的肩部上，安全且不易脱落，与晶体棒头部的直径尺寸大小无关，保护效果好，实用性强且易于推广，工作效率高。

2、顶盖的设置为后续使支架在罩体和肩部之间有一定的移动空间使罩体固定在肩部的外壁上。还有利于防护套整体罩设的稳定性，扩肩段的顶部支撑着顶盖并使防护套平稳地悬挂在肩部的外壁上，而且还有利于防护套整体的旋转移动不受空间限制，操作方便、灵活。

3、通过设置圆台体筒状结构的罩体，其高度不大于扩肩段整体高度且大于扩肩段整体高度的3/4，更有利于支架与肩部外壁的配合，同时还可防止肩部过多面积裸露，被磕碰损裂，或被其它金属物损伤表面，引入其它金属杂质，影响后期晶料回收。还可节约保护套的制备材料，减轻保护装置整体的重量，使得整体更加便携操作。罩体母线夹角为45-90°，有利于防护套与肩部的配合，支架与肩部110外壁的固定更稳定，保护装置整体更便携，易于操作且平稳。

4、通过设置由至少包括两组错位反向设置的通槽以互通结构形成的轨道，可提供更多的调整路径使支架固定在肩部上，更有利于对肩部的防护，避免防护套脱落。错位反向设置的通槽包括u型、c型或v型，通用性强，可最大化地增加支架的移动调节轨道，增加防护套与支架配合的最佳方式的可选择性，提高支架和防护套固定的稳定性，更有利于对肩部的防护。

5、错位配合固定的支架，可使两个固定支架在肩部的外壁形成交叉错位的固定方式，这一连接在紧固时也不会因肩部的外壁有斜度而出现侧滑脱落现象，稳定性更好。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。