本实用新型属于单晶生长设备技术领域，涉及一种单晶炉用的加料设备。
背景技术：
集成电路半导体及光伏发电都是国家政策鼓励发展的行业，集成电路半导体材料作为产业综合水平高低的最重要指标，光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源，日益受到世界各国的重视并得到大力发展，单晶硅片作为集成电路及光伏发电的基础材料，有着广泛的市场需求。单晶硅棒拉制过程中，单晶炉每炉晶体生长的根数对生产成本的控制起到至关重要的作用，随着市场需求的增大和新技术的发展，生产效率水平提升将成为行业发展的技术保障和降低单位成本的保障。
然而，目前加料方法，是在拉晶完成之后，将单晶炉的副室提升转至与单晶炉错开的空间，这时副室以及拉晶形成的晶体的温度都非常高，由于还要使用副室加料，为了节省时间，往往会人工给副室急剧降温，然后将被加的硅料放入副室，再将副室转至单晶炉处并与单晶炉连接，由于这样每次加料量有限，所以每次加料完成后，需要将副室与单晶炉进行拆卸再次把硅料放入副室，所以在加料过程中，需要多次将副室与单晶炉进行拆卸，这样的加料方式产生了以下问题：一是急剧降温影响晶体品质，二是，需要花费大量的人工和时间，多次重复的加料方法进行人工操作完成，三是硅料容易污染，而且由于多次重复拆卸副室与单晶炉，会降低单晶炉上传动装置的精度，甚至造成传动装置损耗损坏，还影响晶体生长的成晶率与品质，四是现用的方法无法准确控制每次的加料数量和加料速度，很容易造成在二次加料时因速度过快产生锅内结晶、二次结晶，从而加大了漏硅事故的发生，因此，目前的技术已很难满足大规模工业化生产的需求，并影响以后人工智能与智慧工厂建设的应用。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种单晶炉用的加料设备，消除了加料时硅料被污染的风险，提高保证了晶体的品质，还避免了对单晶炉传动装置等的损坏。
本实用新型采取的技术方案如下：
一种单晶炉用的加料设备，其特征在于：包括加料室、转接机构、升降机构和料斗；
所述加料室为具有向下开口的容器，加料室的开口端用于与单晶炉炉盖开口处匹配连接；加料室上开设有进气端和出气端，进气端用于输入惰性气体，出气端用于连接抽气泵；加料室上还固定有用于检测加料室内部压力的压力表；
所述升降机构包括第一升降单元和第二升降单元；
所述料斗包括盖板，料斗侧壁设有第一连接臂，第一连接臂用于与第一升降单元可拆卸转动连接；
转接机构包括第二连接臂、第三连接臂和第一输料管；第二连接臂的一端用于与第一升降单元可拆卸转动连接，第二连接臂的另一端与第三连接臂的一端连接，第三连接臂的另一端与所述加料室固连；所述第一输料管的进料端用于连接料斗的出料口，出料口处设有阀门，出料端穿过加料室侧壁固定在加料室内；
所述加料室内还设有第二输料管，第二输料管为伸缩管，第二输料管的进料端位于第一输料管出料端的正下方。
进一步地，所述升降机构还包括立柱和底座，
所述第一升降单元为齿条升降单元，包括升降齿条和第一驱动电机，升降齿条固定在立柱上，第一驱动电机固定在底座上，第一驱动电机驱动齿条转动；升降齿条上匹配连接有连接部，所述第一连接臂与连接部连接，当齿条升降时，连接部随着齿条的转动而上升或下降。
进一步地，所述连接部包括上底板和下底板，上底板和下底板上设有开孔，所述第一连接臂上开设有上下贯通的轴孔，第一连接臂的高度小于上底板和下底板之间的距离，当第一连接臂位于上底板和下底板之间时，第一转轴的一端由上底板的开孔依次穿过第一连接臂的轴孔和下底板的开孔，将第一连接臂与连接部转动连接，第一转轴的上下两端均套接有螺栓，两个螺栓分别位于上底板上表面和下底板下表面。
进一步地，所述第二升降单元包括升降轴和第二驱动电机，升降轴固定在立柱上，第二驱动电机固定在底座上，第二驱动电机驱动升降轴升降，升降轴上固定有能够绕升降轴转动的轴套，所述第二连接臂与轴套连接。
进一步地，所述料斗包括设置在料斗底部的出料管，出料管的下端为所述出料口，所述第一输料管的进料端通过法兰盘与料斗出料管连接，出料管相对的侧壁通过第二转轴连接，第二转轴上固定有挡板，当转动第二转轴时，挡板随着第二转轴同步转动。
进一步地，第二转轴的一端穿出出料管侧壁，穿出出料管侧壁的第二转轴上设有把手。
进一步地，当挡板和料斗均处于水平状态时，挡板距离出料管侧壁2～5mm。
进一步地，所述第二输料管进料端与第一输料管出料端之间在高度方向上存在间隙。
进一步地，所述第二输料管包括自上至下连接的n个连接管，每个连接管呈圆台状，大端均朝上，最上方的连接管通过固定板固定在加料室内壁，上方的n-1个连接管中，每个连接管下端外表面设有第一凸台，下方的n-1个连接管中，每个连接管上端内表面设有第二凸台，第一凸台的外径大于第二凸台的内径，最下方的连接管上设有连接板；
所述加料室还包括第三驱动电机，第三驱动电机的驱动轴连接至少两根拉绳，所述固定板上开设有通孔，拉绳由加料室顶部穿入、并穿过通孔与所述连接板连接，第三驱动电机驱动所述拉绳升降。
进一步地，所述第一输料管出料端的内径小于第二输料管进料端的内径。
进一步地，所述盖板为弧形；第一输料管包括两层管，内层为石英管，外层为不锈钢管；第二输料管为石英管。
进一步地，所述进气端位于加料室上半部分，出气端位于加料室下半部分。
进一步的，所述底座下方设有万向轮。
本实用新型的优点：
本实用新型可以将需要加的硅料全部放入料斗，通过料斗，能够一次完成向单晶炉坩埚加料，所以本实用新型节省时间，节省人工费用的同时避免人工重复操作，加料过程中，避免了单晶炉各部件的损坏，提高效率90％，并且保证了单晶炉本身原有的精度与技术指标，消除了硅料被污染的风险，提高保证了晶体的品质；
本实用新型无需将副室与单晶炉反复拆卸，避免了对单晶炉传动装置等的损坏；
使用本实用新型拉晶形成的晶体产品自然降温，保证了晶体品质；
因为本实用新型挡板的设置，保证了本实用新型在加料过程中，能够控制硅料通过第一输料管和第二输料管缓缓流入坩埚，避免了因加料过快过多造成坩埚内二次结晶，进而避免了漏硅事故的发生；
本实用新型底座万向轮的设置，可以方便的移动，在使用时可以灵活推动到需要加硅料的单晶炉处；提高了生产效率；
本实用新型为以后人工智能机器人工作，智慧工厂建设中的应用奠定了基础，从而减少了资源的浪费，提高能源的利用率，降低了生产成本。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是图1的a-a向俯视图；
图3是图1中的a处放大图；
图4是本实用新型升降机构结构示意图；
图5是图4的左视图；
图6是料斗与连接部连接结构示意图；
图7是图6中的b处放大图。
附图标记：
1加料室，11进气端，12出气端，13压力表，14第三驱动电机，15拉绳，16固定板，17通孔；
2第一升降单元，21升降齿条，22第一驱动电机，23连接部，24第一转轴；
3第二升降单元，31升降轴，32第二驱动电机，33轴套；
4料斗，41盖板，42第一连接臂，43出料管，45第二转轴，46挡板，47把手；
5第二连接臂，6第三连接臂，7第一输料管，8法兰盘；
9第二输料管，91连接管，92第一凸台，93第二凸台，94连接板；
10立柱，101底座，102单晶炉，103坩埚。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明：
参见图1至图7,一种单晶炉用的加料设备，包括加料室1、转接机构、升降机构和料斗4；
见图1，加料室为具有向下开口的容器，加料室的开口端用于与单晶炉102开口处匹配连接；加料室上开设有进气端11和出气端12，进气端用于输入惰性气体，比如氩气；出气端用于连接抽气泵；加料室上还固定有用于检测加料室内部压力的压力表13；
见图1、图4和图5，升降机构包括第一升降单元2和第二升降单元3；这两个升降单元可采用齿条升降单元或液压升降单元等；
料斗包括包括盖板41，料斗侧壁设有第一连接臂42，第一连接臂用于与第一升降单元可拆卸转动连接；
转接机构包括第二连接臂5、第三连接臂6和第一输料管7；第二连接臂的一端用于与第一升降单元可拆卸转动连接，第二连接臂的另一端与第三连接臂的一端连接，第三连接臂的另一端与所述加料室1固连；所述第一输料管的进料端用于连接料斗4的出料口，出料口处设有阀门，第一输料管的出料端穿过加料室侧壁固定在加料室1内；
所述加料室内还设有第二输料管9，第二输料管为伸缩管，第二输料管的进料端位于第一输料管出料端的正下方。
本实施例中，第一输料管是外部套接有不锈钢管的石英管，且第一输料管与加料室之间密封，也可以将不锈钢管替换为其他金属管；第二输料管为耐高温石英管。
具体地，升降机构还包括立柱10和底座101，
第一升降单元可采用齿条升降单元，包括升降齿条21和第一驱动电机22，升降齿条固定在立柱上，第一驱动电机固定在底座上，第一驱动电机驱动齿条转动；升降齿条上匹配连接有连接部23，随着升降齿条的转动，连接部上升或下降，第一连接臂用于与连接部连接；当第一连接臂与连接部连接时，料斗将会随着连接部的升降而升降。
具体地，连接部包括上底板和下底板，上底板和下底板上设有开孔，第一连接臂上开设有上下贯通的轴孔，第一连接臂的高度小于上底板和下底板之间的距离，见图6当第一连接臂位于上底板和下底板之间时，第一转轴的一端由上底板的开孔依次穿过第一连接臂的轴孔和下底板的开孔，将第一连接臂与连接部转动连接，第一转轴24的上下两端均套接有螺栓，两个螺栓分别位于上底板上表面和下底板下表面。当将连接部升降到目的高度时，通过拆卸螺栓，将第一转轴从下底板、第一连接臂以及上底板的开孔及轴孔抽出后，即可将料斗从连接部拆卸下来。比如，需要加料时，将料斗安装在连接部，升到转接机构第一输料管处，并推动料斗，使料斗绕第一转轴旋转至第一输料管正上方，然后将料斗微微下落，并将料斗与第一输料管进料端进行连接固定，然后将第一转轴拆卸，即可将料斗从连接部拆卸。
具体地，第二升降单元3包括升降轴31和第二驱动电机32，升降轴固定在立柱10上，第二驱动电机固定在底座101上，第二驱动电机驱动升降轴升降，升降轴上固定有能够绕升降轴转动的轴套，所述第二连接臂与轴套连接。比如，将料斗与第一输料管进料端进行连接固定之后，就要进行加料，通过对升降轴进行升降，与轴套连接的第二连接臂也将随升降轴升降，相应地，与第三连接臂连接的加料室也将随升降轴升降，即可将加料室升降至单晶炉的炉盖进料高度处，然后推动转接机构，加料室将通过轴套绕升降轴转动至炉盖进料处正上方，然后微微将升降轴下落，进而将加料室下落至炉盖进料处，即可将加料室开口端与单晶炉炉盖开口处密封连接。
在一些实施例中，见图6和图7，料斗包括设置在料斗底部的出料管43，出料管的下端为所述出料口，第一输料管的进料端通过法兰盘8与料斗出料管连接，出料管相对的侧壁通过第二转轴45连接，第二转轴上固定有挡板46，当转动第二转轴时，挡板随着第二转轴同步转动。当料斗安装在第一输料管进料端时，进行加料时，打开料斗出料口的阀门，硅料将在重力作用下进入第一输料管，由于挡板的设置，在硅料下行过程中，挡板带动第二转轴旋转，由于挡板转动过程中的阻挡，保证硅料缓缓流入第二输料管，所以本实用新型能够精确的控制加料量。
优选的，为了更精确的控制加料量，也为了避免在加料过程中，由于硅料堵塞使挡板不能转动，进而导致硅料停止流入第一输料管，所以将第二转轴的一端穿出出料管侧壁，穿出出料管侧壁的第二转轴上设有把手47，当堵塞时，或者需要停止加料时，可以转动把手调节挡板，进而对加料进行调节控制。
当挡板和料斗均处于水平状态时，挡板距离出料管侧壁2～5mm，这样的设置，便于转动挡板，调节挡板开启与关闭，而且在加料时，还使得挡板随着硅料的下行而缓慢转动，随着挡板的缓慢转动，可以保证硅料能够缓缓流入第二输料管。
优选的，第二输料管进料端与第一输料管出料端之间在高度方向上存在间隙。
具体地，第二输料管包括自上至下连接的n个连接管91，见图1、图2和图3，每个连接管呈圆台状，大端均朝上，最上方的连接管通过固定板16固定在加料室内壁，上方的n-1个连接管中，每个连接管下端外表面设有第一凸台92，下方的n-1个连接管中，每个连接管上端内表面设有第二凸台93，第一凸台的外径大于第二凸台的内径，最下方的连接管上设有连接板；所以各个连接管能够自下至上依次套接，
加料室还包括第三驱动电机14，第三驱动电机的驱动轴连接至少两根拉绳15，所述固定板上开设有通孔17，拉绳由加料室顶部穿入、并穿过通孔与所述连接板连接，第三驱动电机驱动拉绳升降。需要加料时，第三驱动电机驱动拉绳下降，将最下方的连接管下降至坩埚103液面合适位置时，然后第三驱动电机保持拉绳在当前位置，在最下方的连接管下降的过程中，其上方的连接管也一个一个随之下降。
进一步地，所述第一输料管出料端的内径小于第二输料管进料端的内径。
当需要使用本实用新型向单晶炉加料时，本实用新型具体使用方法：
1、关闭单晶炉炉盖上的隔离阀门，移走单晶炉炉盖上的副室，将料斗通过第一连接臂安装在连接部，提升至第一输料管高度的位置时停止；推动料斗至第一输料管正上方，然后微微控制第一升降单元，使料斗的出料管落在第一输料管上；
2、将出料管与第一输料管通过法兰盘对接固定；然后拆卸第一转轴，将料斗从连接部拆下；
3、通过第二升降单元将料斗、加料室一起旋转到单晶炉炉盖开口处高度时停止；
4、推动转接加料室至单晶炉炉盖正上方，然后控制第二升降单元，使加料室微微落下并与单晶炉炉盖开口平稳密封对接；
5、打开料斗上的阀门，这时，料斗、第二输料管以及加料室三者之间连通、且成为一个密封腔室，通过真空泵由加料室出气端对这个腔室抽真空到技术要求；
6、打开单晶炉炉盖与加料室的隔离阀门；
7、由第三驱动电机控制第二输料管下降至单晶炉内坩埚液面的合适位置；
8、转动第二转轴，硅料将缓缓依次经过第一输料管和第二输料管进入坩埚，图1中的箭头表示了硅料进入坩埚的路径；
9、完成加料后，若料斗还有硅料，通过第二转轴调整挡板至水平，这时，硅料将停止进入第一输料管；
10、收回第二输料管至加料室内；
11、关闭单晶炉炉盖上的隔离阀门；
12、向加料室内充放氩气至真空压力表指数为零；
13、关闭料斗阀门，将加料室与单晶炉拆卸，由第二升降单元提升料斗、加料室，然后分离料斗与第一输料管的连接；
14、通过第一连接臂与连接部连接，然后推动料斗，使料斗与转接机构错开，然后控制第一升降单元，将料斗降至地面。
1.一种单晶炉用的加料设备，其特征在于：包括加料室、转接机构、升降机构和料斗；
所述加料室为具有向下开口的容器，加料室的开口端用于与单晶炉炉盖开口处匹配连接；加料室上开设有进气端和出气端；加料室上还固定有用于检测加料室内部压力的压力表；
所述升降机构包括第一升降单元和第二升降单元；
所述料斗包括盖板，料斗侧壁设有第一连接臂，第一连接臂用于与第一升降单元可拆卸转动连接；
转接机构包括第二连接臂、第三连接臂和第一输料管；第二连接臂的一端用于与第一升降单元可拆卸转动连接，第二连接臂的另一端与第三连接臂的一端连接，第三连接臂的另一端与所述加料室固连；所述第一输料管的进料端用于连接料斗的出料口，出料口处设有阀门，第一输料管的出料端穿过加料室侧壁固定在加料室内；
所述加料室内还设有第二输料管，第二输料管的进料端位于第一输料管出料端的下方。
2.根据权利要求1所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述升降机构还包括立柱和底座；
所述第一升降单元为齿条升降单元，包括升降齿条和第一驱动电机，升降齿条固定在立柱上，第一驱动电机固定在底座上，第一驱动电机驱动齿条转动；升降齿条上匹配连接有连接部，所述第一连接臂与连接部连接，当齿条升降时，连接部随着齿条的转动而上升或下降。
3.根据权利要求2所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述连接部包括上底板和下底板，上底板和下底板上设有开孔，所述第一连接臂上开设有上下贯通的轴孔，第一连接臂的高度小于上底板和下底板之间的距离，当第一连接臂位于上底板和下底板之间时，第一转轴的一端由上底板的开孔依次穿过第一连接臂的轴孔和下底板的开孔，将第一连接臂与连接部转动连接，第一转轴的上下两端均套接有螺栓，两个螺栓分别位于上底板上表面和下底板下表面。
4.根据权利要求2所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述第二升降单元包括升降轴和第二驱动电机，升降轴固定在立柱上，第二驱动电机固定在底座上，第二驱动电机驱动升降轴升降，升降轴上固定有能够绕升降轴转动的轴套，所述第二连接臂与轴套连接。
5.根据权利要求3或4所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述料斗包括设置在料斗底部的出料管，出料管的下端为所述出料口，所述第一输料管的进料端通过法兰盘与料斗出料管连接，出料管相对的侧壁通过第二转轴连接，第二转轴上固定有挡板，当转动第二转轴时，挡板随着第二转轴同步转动。
6.根据权利要求5所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：第二转轴的一端穿出出料管侧壁，穿出出料管侧壁的第二转轴上设有把手。
7.根据权利要求6所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：当挡板和料斗均处于水平状态时，挡板距离出料管侧壁2～5mm。
8.根据权利要求2所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述第一输料管包括两层管，内层为石英管，外层为不锈钢管；第二输料管为石英管；第二输料管进料端与第一输料管出料端之间在高度方向上存在间隙，第一输料管出料端的内径小于第二输料管进料端的内径；
所述盖板为弧形；
所述进气端位于加料室上半部分，出气端位于加料室下半部分；
所述底座下方设有万向轮。
9.根据权利要求1所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述第二输料管为伸缩管。
10.根据权利要求9所述的单晶炉用的加料设备，其特征在于：所述第二输料管包括自上至下连接的n个连接管，每个连接管呈圆台状，大端均朝上，最上方的连接管通过固定板固定在加料室内壁，上方的n-1个连接管中，每个连接管下端外表面设有第一凸台，下方的n-1个连接管中，每个连接管上端内表面设有第二凸台，第一凸台的外径大于第二凸台的内径，最下方的连接管上设有连接板；
所述加料室还包括第三驱动电机，第三驱动电机的驱动轴连接至少两根拉绳，所述固定板上开设有通孔，拉绳由加料室顶部穿入、并穿过通孔与所述连接板连接，第三驱动电机驱动所述拉绳升降。
技术总结