专利名称：光伏多晶硅铸锭炉炉底多轴同步提升装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光伏多晶硅铸锭炉的炉底自动化控制技术领域，特别涉及光伏多 晶硅铸锭炉多轴同步提升炉底的装置。
背景技术：
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等 都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一 种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于 太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过光电转换装置把太阳 辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件 (太阳能电池)的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略 规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利 用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可 持续发展战略的重要内容。中国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科 技攻关计划，大大推动了太阳能和可再生能源技术和产业的发展。太阳能利用技术在研究 开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。由于硅材料占太阳能电池成本中的绝大部分，降低硅材料的成本是光伏应用的关 键。多晶硅铸锭技术是降低太阳能电池成本的重要途径之一，该技术省去了昂贵的单晶拉 制过程，也能用较低纯度的硅作投炉料，材料及电能消耗方面都较省。铸锭工艺主要有定向 凝固法和浇铸法两种。定向凝固法是将硅料放在坩埚中加以熔融，然后控制保温罩的提升 速度从坩埚底部形成冷源以造成一定的温度梯度，使固液界面从坩埚底部向上移动而形成 晶,定。炉底是光伏多晶硅铸锭炉的重要组成部分，在多晶硅铸锭炉的装炉和开炉过程 中，需要对炉底进行同步升降控制，实现装料及卸料的自动化控制。现有的技术实现方法 一是用一台电动机配合软轴驱动实现多轴同步驱动炉底，二是用液压系统实现多轴同步驱 动炉底。这两种方法都有安装、同步整定困难等致命缺点。在两个专利中公开了一种多晶硅铸锭炉(专利号200820080644. 6和专利号 200820080640. 8)，该两专利的核心及共同特点是采用一个电机驱动轴和机械软轴共同组 成多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置。是靠机械软轴来实现同步，该装置的机械软轴的安装 和同步整定很困难，维修也很不方便。
发明内容本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种光伏多晶硅铸锭炉炉 底多轴同步提升装置，本实用新型采用运动控制总线，通过多轴运动伺服控制器、伺服驱动 器及伺服电动机，实现多晶硅铸锭炉炉底三台驱动电动机的多轴同步控制装置。本实用新型控制精度高，可以单轴运行，调试整定方便，提高了生产效率，缩短了多晶硅铸锭生产周 期。本实用新型提出的光伏多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置，其特征在于，该装置包 括一台多轴运动控制器、三个伺服驱动器、三个伺服电机及其传动机构，三套滚珠丝杠与涡 轮涡杆组件；该多轴运动控制器通过运动控制总线分别与三个伺服驱动器相连，每个伺服 驱动器的输出端与一个伺服电机的输入端相连，每个伺服电机的输出端通过其传动机构与 每套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件相连，所述三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件通过机械装置分别 与光伏多晶硅铸锭炉底相固接。本实用新型的特点及有益效果本实用新型采用多轴运动伺服控制器、伺服驱动器及伺服电动机，实现多晶硅铸 锭炉炉底三台驱动电动机的多轴同步控制装置。该装置安装在铸锭炉底部，用于在多晶硅铸锭炉装料及卸料过程中对炉底进行同 步升降控制，可提高自动化水平，缩短光伏多晶硅铸锭炉的生产周期，提高效率。本实用新型解决了现有设备结构复杂，安装困难，调试困难，维护不方便的难题。 本实用新型可以实现三轴同步运行，还可实现单轴或双轴点动运行调整。调试整定方便，提 高了生产效率，缩短了多晶硅铸锭生产周期。
图1为本实用新型的光伏多晶硅铸锭炉炉底多轴同步提升装置结构框图。图2为本实用新型的光伏多晶硅铸锭炉炉底多轴同步提升装置实施例的结构示 意图；图3为本实用新型的光伏多晶硅铸锭炉炉底多轴同步提升装置的提升基座位置 分布具体实施方式
本实用新型提出的光伏多晶硅铸锭炉炉底多轴同步提升装置，结合附图及实施例 详细说明如下本实用新型的光伏多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置如图1所示，该装置包括一台 多轴运动控制器、三个伺服驱动器、三个伺服电机及其传动机构，三套滚珠丝杠与涡轮涡杆 组件；该多轴运动控制器通过运动控制总线分别与三个伺服驱动器相连，每个伺服驱动器 的输出端与一个伺服电机的输入端相连，每个伺服电机的输出端通过其传动机构与每套滚 珠丝杠与涡轮涡杆组件相连，所述三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件通过机械装置分别与光伏 多晶硅铸锭炉底相固接。本实用新型的工作流程为多轴运动控制器通过运动控制总线，把炉底同步运行 控制命令发送给每个伺服驱动器。每个伺服驱动器根据接收到的同步运行控制命令对与其 相连的伺服电动机进行同步运行控制。伺服电动机通过传动机构与涡轮涡杆组件连接，涡 轮涡杆组件带动滚珠丝杠沿垂直方向上下运动，实现炉底同步上升和下降。多轴运动控制器通过预先安装在控制器系统内的程序实现对三个伺服电机的同 步控制，该控制程序为本领域技术人员通过常规编程获得。[0020]本实用新型的光伏多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置实施例结构如图2所示，该装 置包括该装置包括一台多轴运动控制器、相同的三个伺服驱动器(图中未示出)、相同的 三个伺服电机5及其传动机构，相同的三套滚珠丝杠2与涡轮涡杆组件3及机械装置；每套 机械装置的结构主要由保护罩6，落地支架7，炉底连接件8，中间带孔的L型板10和球形铰 链11。该机械装置与滚珠丝杠与涡轮涡杆的连接关系为底座8安装在炉底1上，炉底连 接件8与中间带孔的L型板10通过固定螺栓连接在一起，每个L型板10上分别通过球形 铰链11与滚珠丝杠2连接，保护罩6设置在滚珠丝杠2上端，滚珠丝杠2和涡轮涡杆组件3 连接；涡轮涡杆组件3固定在落地支架7上。每个伺服电机的传动机构主要由减速机4和 连轴器9组成，其中连轴器9和减速机4连接，减速机4和伺服电机5连接。为了稳固，减 速机4、伺服电机5及连轴器9均安置在落地支架7上。本实施例的炉底1上的三个炉底连接件8在炉底上沿呈等边三角形排列。如图3 所示。本实施例的 工作流程为多轴运动控制器的输出端与运动控制总线的端口连接，运动控制总线的另一端口 分别与每个伺服驱动器的输入端链接，每个伺服驱动器的输入端与每个伺服电动机连接。 多轴运动控制器通过运动控制总线，把炉底同步运行控制命令发送给每个伺服驱动器。每 个伺服驱动器根据接收到的同步运行控制命令对与其相连的伺服电机进行同步运行控制。 伺服电机通过减速机、连轴器、涡轮涡杆组件连接，涡轮涡杆组件拖动滚珠丝杠实现同步上 升和下降，实现驱动炉底同步上升和下降。多轴运动控制器通过预先安装在控制器系统内的程序实现对三套滚珠丝杠与涡 轮涡杆组件的控制，该控制程序为本领域技术人员通过常规编程获得。本实用新型装置各部件的具体实施例分别说明如下多轴运动伺服控制器16采用LMC20系列产品；运动控制总线采用CAN0PEN总线；伺服驱动器采用LXM32AU90M2系列产品；伺服电动机3采用BSH055系列产品；减速机4采用NUGENT系列产品，变比25 1 ；多晶硅铸锭炉的炉底1上升和下降的总行程900毫米。本实用新型的其它部件为本领域的公知器件或采用公知技术手段制作而成。
权利要求一种光伏多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置，其特征在于，该装置包括一台多轴运动控制器、三个伺服驱动器、三个伺服电机及其传动机构，三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件；该多轴运动控制器通过运动控制总线分别与三个伺服驱动器相连，每个伺服驱动器的输出端与一个伺服电机的输入端相连，每个伺服电机的输出端通过其传动机构与每套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件相连，所述三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件通过机械装置分别与光伏多晶硅铸锭炉底相固接。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，每套机械装置的结构主要由保护罩，落地支 架，炉底连接件，中间带孔的L型板和球形铰链，该机械装置与滚珠丝杠与涡轮涡杆的连接 关系为底座安装在炉底上，炉底连接件与L型板通过固定螺栓连接在一起，L型板上分别 通过球形铰链与滚珠丝杠连接，保护罩设置在滚珠丝杠上端，滚珠丝杠和涡轮涡杆组件连 接；涡轮涡杆组件固定在落地支架上。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，每个伺服电机的传动机构主要由减速机和连 轴器组成，其中，连轴器和减速机连接，减速机和伺服电机连接，减速机、伺服电机及连轴器 均安置在落地支架上。
专利摘要本实用新型涉及光伏多晶硅铸锭炉炉底同步提升装置，该装置包括一台多轴运动控制器、三个伺服驱动器、三个伺服电机及其传动机构，三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件；该多轴运动控制器通过运动控制总线分别与三个伺服驱动器相连，每个伺服驱动器的输出端与一个伺服电机的输入端相连，每个伺服电机的输出端通过其传动机构与每套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件相连，所述三套滚珠丝杠与涡轮涡杆组件通过机械装置分别与光伏多晶硅铸锭炉底相固接。本实用新型控制精度高，调试整定方便，提高了生产效率，缩短了多晶硅铸锭生产周期。
文档编号G05B19/414GK201765484SQ201020502199
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者于庆广, 冯龑, 翟志华 申请人:清华大学;江西旭阳雷迪高科技股份有限公司;江苏华盛天龙光电设备股份有限公司