專利名稱：光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光伏多晶硅鑄錠爐的保溫罩自動化控制技術領域，特別涉及光伏多晶 硅鑄錠爐多軸同步提升保溫罩的裝置。該裝置安裝在鑄錠爐頂部，用于在多晶硅凝固長晶 過程中對保溫罩進行升降控制，以實現(xiàn)對硅液凝固長晶速度的控制。
背景技術：
太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質能、風能、海洋能、水能等 都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一 種，則是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬于 太陽能熱利用技術，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電；通過光電轉換裝置把太陽 輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術，光電轉換裝置通常是利用半導體器件 (太陽能電池)的光伏效應原理進行光電轉換的，因此又稱太陽能光伏技術。聯(lián)合國召開了一系列有各國領導人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略 規(guī)劃、國際太陽能公約，設立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利 用。開發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。中國政府一直把研究開發(fā)太陽能和可再生能源技術列入國家科 技攻關計劃，大大推動了太陽能和可再生能源技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽能利用技術在研究 開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。由于硅材料占太陽能電池成本中的絕大部分，降低硅材料的成本是光伏應用的關 鍵。多晶硅鑄錠技術是降低太陽能電池成本的重要途徑之一，該技術省去了昂貴的單晶拉 制過程，也能用較低純度的硅作投爐料，材料及電能消耗方面都較省。鑄錠工藝主要有定向 凝固法和澆鑄法兩種。定向凝固法是將硅料放在坩堝中加以熔融，然后控制保溫罩的提升 速度從坩堝底部形成冷源以造成一定的溫度梯度，使固液界面從坩堝底部向上移動而形成 晶淀。專利名稱多晶硅鑄錠爐同步提升裝置，專利號=200810055536. 8。該專利公開了 一種多晶硅鑄錠爐同步提升的機械提升裝置，用于多晶硅生長鑄錠爐中。該專利的特點是 采用一個電機驅動軸和機械軟軸共同組成多晶硅鑄錠爐內(nèi)膽機械的同步提升裝置。該專利 的核心“同步提升的機械提升裝置”是靠機械軟軸來實現(xiàn)同步，該裝置的機械軟軸的安裝和 同步整定很困難，維修也很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩 多軸同步提升裝置，本發(fā)明采用運動控制總線，通過多軸運動伺服控制器、伺服驅動器及伺 服電動機，實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐保溫罩三臺驅動電動機的多軸同步控制。本發(fā)明控制精度高， 可以單軸運行，調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn)效率，提高了多晶硅鑄錠質量。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，是由多軸運動伺服控制器、伺服驅動器及伺服電動機，實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐保溫罩三臺驅動電動機 的多軸同步控制裝置。本發(fā)明提出的光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，其特征在于，該裝置 包括一臺多軸運動控制器、三個伺服驅動器、三個伺服電機及其傳動機構，三套提升機構； 該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅動器相連，每個伺服驅動器的輸出 端與一個伺服電機的輸入端相連，每個伺服電機的輸出端通過其傳動機構與每套提升機構 相連，所述三套提升機構分別安裝在光伏多晶硅鑄錠爐頂并與保溫罩相固接。本發(fā)明的特點及有益效果本發(fā)明采用運動控制總線，通過多軸運動控制器、伺服驅動器及伺服電動機，實現(xiàn) 多晶硅鑄錠爐保溫罩多臺驅動電動機的多軸同步控制裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有設備結構復雜，安裝困難，調(diào)試困難，維護不方便的難題，對硅 錠的凝固有良好的控制效果?？梢詥屋S運行，調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn)效率，提高了多晶 硅鑄錠質量。


圖1為本發(fā)明裝置的同步控制原理框圖。圖2為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置的總體結構示意圖；圖3為本發(fā)明裝置的提升部件結構示意圖；圖4為本發(fā)明裝置的提升基座位置分布具體實施例方式本發(fā)明提出的光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，結合附圖及實施例詳 細說明如下本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，如圖1所示，該裝置包括 一臺多軸運動控制器、三個伺服驅動器、三個伺服電機及其傳動機構，三套提升機構；該多 軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅動器相連，每個伺服驅動器的輸出端與 一個伺服電機的輸入端相連，每個伺服電機的輸出端通過其傳動機構與每套提升機構相 連，所述三套提升機構分別安裝在光伏多晶硅鑄錠爐頂并與保溫罩相固接。本發(fā)明的工作過程為多軸運動控制器通過運動控制總線，把保溫罩同步運行控 制命令發(fā)送給每個伺服驅動器。每個伺服驅動器根據(jù)接收到的同步運行控制命令對與其相 連的伺服電機進行同步運行控制。每個伺服電動機通過傳動機構帶動垂直提升機構以及保 溫罩同時向上或向下運動，達到同步提升爐內(nèi)保溫罩的效果。多軸運動控制器通過預先安裝在控制器系統(tǒng)內(nèi)的程序實現(xiàn)對三套提升機構的同 步控制，該控制程序為本領域技術人員通過常規(guī)編程獲得。本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置實施例結構，如圖2所示， 該裝置包括一臺多軸運動控制器、相同的三個伺服驅動器(圖中未示出)、相同的三個伺服 電機3及其傳動機構，相同的三套提升機構；每個伺服電機3的傳動機構主要由減速機4， 齒輪轉向器5，連軸器6組成，每個提升機構包括垂直提升桿7，底座8，波紋管9，密封圈 10，垂直支架11，直線導軌12，活動滑塊13，L形板14。
本實施例的每套提升機構及傳動機構中各部件的連接關系如圖3所示，分別說明 如下底座8設置在爐體1頂蓋上，垂直支架11固定在底座8上，直線導軌12固定在垂 直支架11上，每個直線導軌12上設置活動滑塊13 ；L形板14的垂直面與活動滑塊13固 定，L形板14的下端水平面與垂直提升桿7的上端固定連接，另外密封圈10固定在垂直提 升桿7上端的四周，該密封圈10的上端也與L形板14的下端水平面固定連接，波紋管9的 一端與密封圈10固定連接，波紋管9的另一端固定連接在上述底座8上，垂直提升桿7穿 過垂直支架11上設置的孔、底座8上設置的孔以及爐體1上設置的孔后與爐體1內(nèi)的保溫 罩2連接在一起。所述的波紋管9是不銹鋼波紋管。伺服電機3及其傳動機構各部件的連接關系為伺服電機3固定在在垂直支架11 上，該伺服電機3通過減速機4與齒輪轉向器5相連接，該齒輪轉向器5的輸出軸通過連軸 器6與活動滑塊13連接在一起。本實施例的三套提升機構的安裝位置如圖4所示，三套提升機構的三個底座8在 爐體頂蓋上呈等邊三角形排列。本實施例的工作流程為多軸運動控制器16的輸出端接運動控制總線17的輸入端，運動控制總線17的輸 出端分接三個伺服驅動器15，每個伺服驅動器15分別接伺服電機3。如此，多軸運動控制 器16通過運動控制總線17，把保溫罩同步運行控制命令發(fā)送給每個伺服驅動器15。每個 伺服驅動器15根據(jù)接收到的同步運行控制命令對與其相連的伺服電機3進行同步運行控 制。每個伺服電動機3通過減速機4、齒輪轉向器5的輸出軸和連軸器6帶動活動滑塊13 一起，每個活動滑塊13帶動垂直提升桿7以及保溫罩2同時向上或向下運動，達到同步提 升爐內(nèi)保溫罩2的效果。本發(fā)明裝置各部件的具體實施例分別說明如下多軸運動伺服控制器采用LMC20系列產(chǎn)品；運動控制總線采用CAN0PEN總線；伺 服驅動器采用LXM32AU90M2系列產(chǎn)品；伺服電動機3采用BSH055系列產(chǎn)品；減速機4采用 NUGENT系列產(chǎn)品，變比60 1 ；多晶硅鑄錠爐的保溫罩2上升和下降的總行程380毫米。本發(fā)明的其它部件為本領域的公知器件或采用公知技術手段制作而成。
權利要求
一種光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，其特征在于，該裝置包括一臺多軸運動控制器、三個伺服驅動器、三個伺服電機及其傳動機構，三套提升機構；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅動器相連，每個伺服驅動器的輸出端與一個伺服電機的輸入端相連，每個伺服電機的輸出端通過其傳動機構與每套提升機構相連，所述三套提升機構分別安裝在光伏多晶硅鑄錠爐頂并與保溫罩相固接。
2.如權利要求1所述裝置，其特征在于，每個提升機構包括垂直提升桿，底座，波紋 管，密封圈，垂直支架，直線導軌，活動滑塊，L形板；其中，底座設置在爐體頂蓋上，垂直支 架固定在底座上，直線導軌固定在垂直支架上，直線導軌上設置活動滑塊；L形板的垂直面 與活動滑塊固定，L形板的下端水平面與垂直提升桿的上端固定連接，另外密封圈固定在垂 直提升桿上端的四周，該密封圈的上端也與L形板的下端水平面固定連接，波紋管的一端 與密封圈固定連接，波紋管的另一端固定連接在上述底座上，垂直提升桿穿過爐體上設置 的孔后與爐體內(nèi)的保溫罩連接在一起。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述每個伺服電機的傳動機構主要由減速 機，齒輪轉向器，連軸器組成，伺服電機及其傳動機構各部件的連接關系為伺服電機固定 在在垂直支架上，該伺服電機通過減速機與齒輪轉向器相連接，該齒輪轉向器的輸出軸通 過連軸器與活動滑塊連接在一起。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述三套提升機構的三個底座在爐體頂蓋 上呈等邊三角形排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及光伏多晶硅鑄錠爐保溫罩多軸同步提升裝置，屬于光伏多晶硅鑄錠爐的保溫罩自動化控制技術領域，該裝置包括一臺多軸運動控制器、三個伺服驅動器、三個伺服電機及其傳動機構，三套提升機構；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅動器相連，每個伺服驅動器的輸出端與一個伺服電機的輸入端相連，每個伺服電機的輸出端通過其傳動機構與每套提升機構相連，所述三套提升機構分別安裝在光伏多晶硅鑄錠爐頂并與保溫罩相固接。本發(fā)明控制精度高，可以單軸運行，調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn)效率，提高了多晶硅鑄錠質量。
文檔編號C30B28/06GK101949055SQ201010260278
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月23日
發(fā)明者于慶廣, 馮龑, 翟志華 申請人:清華大學;江西旭陽雷迪高科技股份有限公司;江蘇華盛天龍光電設備股份有限公司