一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)，在帶有限位及導(dǎo)向作用凹槽的固定螺桿的外表面和活動螺桿外管的內(nèi)表面加工有一段相對應(yīng)配合的傳動螺紋，驅(qū)動裝置通過軸承組件帶動螺桿外管的螺紋牙與螺桿的螺紋槽旋合，并使螺桿外管沿螺桿的凹槽升降，螺桿外管通過懸臂帶動爐門升降及旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)爐門開閉的精確控制。本實用新型僅通過一個驅(qū)動源，利用螺桿與螺桿外管上設(shè)計的一段傳動螺紋副的旋合作用，以及利用螺桿凹槽的限位和導(dǎo)向作用，就可簡單控制實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)的一體化運動，不但確保了運動的可靠性，而且縮短了運動時間，提高了工藝效率，從而節(jié)約了成本。
【專利說明】一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備的爐門運動控制機構(gòu)，更具體地，涉及一種可實現(xiàn)半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備的爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的控制機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備可包括例如立式氧化爐、LPCVD爐、立式退火爐等。在半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備開始進行工藝之前，也就是將石英舟和硅片送入加熱腔室之前，需要打開爐門；在工藝結(jié)束之后，也就是將石英舟和硅片移出加熱腔室之后，需要封閉爐門，以起到隔離熱量等作用。其動作過程請參閱圖1，圖1是一種半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備工藝腔區(qū)域的爐門安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，在工藝開始前，爐門驅(qū)動裝置24驅(qū)動爐門23豎直向下運動；下降一段距離后爐門23脫離爐口，且不與設(shè)于爐門口的吸氣裝置210發(fā)生干涉時，再使?fàn)t門23水平旋轉(zhuǎn)，打開爐門，然后就可以進行工藝；工藝開始時，處于硅片承載區(qū)域25內(nèi)、承載石英舟26、保溫桶28和硅片27的工藝門29，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下直線向上運動，將石英舟26、保溫桶28和硅片27移進已經(jīng)打開的爐口，進入加熱爐體21內(nèi)的石英加熱腔室22進行工藝。
[0003]目前，對立式爐的爐門運動控制，在領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最多的是氣動爐門、步進電機爐門等方式。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用步進電機方式控制爐門升降及旋轉(zhuǎn)的，是利用兩個步進電機連接同步帶輪以及減速裝置，實現(xiàn)爐門的升降和旋轉(zhuǎn)。在這種方式中，步進電機需要同步皮帶的驅(qū)動，長時間后皮帶容易出現(xiàn)磨損、張力不足和打滑等現(xiàn)象，影響爐門運動的控制。而且，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要用到兩個步進電機、一個減速機、一套絲杠螺母和一套滑塊導(dǎo)軌。這樣使得成本很高，不但體積、重量大，而且利用步進電機驅(qū)動，容易出現(xiàn)爐門擺動不到位的情況。
[0005]中國實用新型專利CN102719805A —種用于PECVD設(shè)備的自動爐門機構(gòu)公開了一種爐門氣動控制技術(shù)，利用一個X向直線氣缸以及連桿機構(gòu)，實現(xiàn)爐門的擺動；以及利用一個Y向直線氣缸，實現(xiàn)爐門的開合。這種結(jié)構(gòu)用到兩個直線氣缸、一套連桿機構(gòu)和用于定位方向的導(dǎo)軌，需要至少兩個驅(qū)動部件，導(dǎo)致成本較高、體積和重量比較大。
[0006]上述現(xiàn)有技術(shù)存在成本較高、體積和重量比較大，以及結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的共同缺陷，這相對于半導(dǎo)體行業(yè)對成本控制嚴格、對設(shè)備占用空間及可維護性有著苛刻限制的要求是非常不利的。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制精確、空間占用小、維護方便的新型爐門運動控制機構(gòu)，通過在爐門控制機構(gòu)中利用螺紋旋合產(chǎn)生相對位移及旋轉(zhuǎn)的原理，設(shè)計出一種獨特的控制單元，可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)的一體化運動，不但減少了驅(qū)動源，確保了爐門運動的可靠性，而且縮短了運動時間，從而提高了半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備的工藝效率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0009]一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)，包括爐門聯(lián)動機構(gòu)、驅(qū)動裝置，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括:
[0010]一螺桿，所述螺桿為固定件，表面加工有一段螺紋槽和一軸向豎直凹槽，所述螺紋槽的末端與所述凹槽的末端相切；
[0011]一螺桿外管，所述螺桿外管為活動件，內(nèi)表面加工有一段與所述螺桿螺紋槽相對應(yīng)的螺紋牙，所述螺桿外管與所述螺桿套接；其中，所述螺桿外管的螺紋牙可容納在所述螺桿凹槽內(nèi)，并可與所述螺桿對應(yīng)的螺紋槽旋合形成螺紋副；所述螺桿外管與爐門固定連接，所述螺桿外管還活動連接驅(qū)動裝置。
[0012]本技術(shù)方案通過螺桿和螺桿外管兩個零件的旋合過程，就可以實現(xiàn)爐門升降與旋轉(zhuǎn)的同步進行。螺桿為固定件，當(dāng)驅(qū)動裝置通過軸承組件給予活動的螺桿外管向上推力時，由于螺桿和螺桿外管套接，所對應(yīng)的螺紋旋合形成螺紋副，螺紋受徑向分力的作用，螺桿外管會進行旋轉(zhuǎn)。因受軸向分力，使螺桿外管上升，當(dāng)上升一定高度后(高度可根據(jù)需求自行設(shè)計螺紋升角)，螺紋旋合結(jié)束(螺紋的長度設(shè)計決定旋轉(zhuǎn)的擺角)，螺紋相分離。此時，螺桿外管的凸出螺紋牙結(jié)束端面與螺桿上的凹槽側(cè)面接觸，起到限位作用，故旋轉(zhuǎn)停止。因而，螺桿外管沿著螺桿上的凹槽只進行上升運動，當(dāng)螺桿外管運動到限定位置后，結(jié)束上升運動。在此過程中，螺桿外管通過連接的懸臂帶動爐門實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和上升。驅(qū)動裝置帶動聯(lián)動機構(gòu)將爐門抬升，在抬升的過程中，由于螺紋的旋合作用，爐門同時會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到與爐口同心的位置時(旋轉(zhuǎn)的擺角由設(shè)計的螺紋長度決定)，由于螺桿凹槽的限位作用，爐門就停止旋轉(zhuǎn)。爐門停止旋轉(zhuǎn)后只是進行上升動作，上升到指定高度后停止上升，完成一次爐門的封閉。
[0013]當(dāng)需要打開爐門時，通過驅(qū)動裝置將爐門降下，此時的作用力只要減小小于頂起的力，爐門就會由于自重而下落。初始下落為直線運動，到達螺桿上的凹槽下端與螺紋槽結(jié)束端交界面自然形成的角度限位后，螺紋開始旋合，爐門也隨著開始旋轉(zhuǎn)下降。當(dāng)?shù)竭_螺紋開始端時，螺紋旋合停止，螺桿外管停止轉(zhuǎn)動，爐門同時旋轉(zhuǎn)到位，完成一次爐門的打開。
[0014]進一步地，所述螺紋槽、螺紋牙的螺紋牙型為梯形或矩形傳動螺紋，以減小旋合時需要的推力。
[0015]進一步地，所述螺紋槽、螺紋牙的螺紋升角大于自鎖角，這樣，在螺紋旋合時就不會發(fā)生螺紋自鎖現(xiàn)象。
[0016]進一步地，所述螺紋槽的末端與所述凹槽的末端相切，其中，所述凹槽的底面與螺紋槽底面同面，所述凹槽的二個側(cè)壁分別與螺紋槽的上、下側(cè)面相切。
[0017]進一步地，所述螺紋槽的開始端位于所述螺桿表面的下端，所述螺紋牙的開始端位于所述螺桿外管內(nèi)表面的下端。這種設(shè)計使螺桿外管可從螺桿的凹槽上部開始與螺桿套接，或從螺桿下端直接旋合套接。
[0018]進一步地，所述螺紋槽的上側(cè)面開始端具有一豎直端面，所述螺紋牙開始端的端面、結(jié)束端的端面與所述凹槽的對應(yīng)側(cè)壁同向，所述凹槽側(cè)壁的延伸面通過所述螺桿的軸線。當(dāng)螺紋從螺桿下端開始加工時，在爐門下降、螺紋旋合結(jié)束時，此豎直端面起到限位作用，避免螺桿外管的螺紋牙滑出螺桿的螺紋槽，使?fàn)t門旋轉(zhuǎn)的角度得到精確控制。
[0019]進一步地，所述螺桿外管是通過套接于其外的軸承組件連接驅(qū)動裝置，所述軸承組件包括角接觸球軸承、帶孔的軸承蓋和軸承座；其中，所述角接觸球軸承與螺桿外管套接，并安裝在軸承座中，所述角接觸球軸承上方設(shè)有軸承蓋，所述軸承蓋與軸承座固定連接，所述軸承座固定連接驅(qū)動裝置；所述螺桿與螺桿外管套接，螺桿下端穿過所述軸承座連接一固定支架。在爐門升降過程中，由于爐門的懸臂結(jié)構(gòu)，會產(chǎn)生徑向的傾覆力矩。本技術(shù)方案中利用角接觸球軸承來承擔(dān)徑向力，使螺桿上只受到軸向力。
[0020]進一步地，所述驅(qū)動裝置為驅(qū)動氣缸，所述氣缸的活塞桿連接氣缸外接的轉(zhuǎn)角滑臺的上端，所述轉(zhuǎn)角滑臺的側(cè)部通過一安裝板與軸承組件的軸承座固定連接，所述氣缸缸體側(cè)部與滑臺側(cè)部之間通過滑塊導(dǎo)軌連接。利用滑塊導(dǎo)軌來承擔(dān)作用在氣缸活塞桿上的徑向力。所述氣缸缸體還通過固定支架與螺桿下端相連接。
[0021]在爐門運動過程中，可控制氣缸的運動平穩(wěn)、緩慢，使?fàn)t門旋轉(zhuǎn)也平穩(wěn)緩慢，這樣可使?fàn)t門平穩(wěn)地到達限位，減小沖擊。
[0022]如果在氣缸的氣路中增加三通閥，還可使得氣缸實現(xiàn)斷電自保持，即使出現(xiàn)了突然的斷電情況，氣缸仍然能保壓，頂住爐門，避免發(fā)生意外情況。
[0023]進一步地，所述螺桿上端連接一限位頂環(huán)，用來限制螺桿外管的上升高度。所述限位頂環(huán)與熱處理設(shè)備內(nèi)部固定安裝；所述螺桿下端連接一固定支架，所述支架與熱處理設(shè)備內(nèi)部固定安裝。
[0024]進一步地，所述螺桿外管的形狀為帶頸法蘭形，其頸部與所述軸承組件的角接觸球軸承過盈配合，其法蘭部靠壓角接觸球軸承。所述螺桿外管的上端面通過懸臂連接爐門。
[0025]進一步地，所述帶頸法蘭形螺桿外管的頸部開有徑向卡槽，卡槽設(shè)有一彈性擋圈，所述彈性擋圈卡壓所述軸承組件的角接觸球軸承的下端，用來限制角接觸球軸承的移動。
[0026]從上述技術(shù)方案可以看出，本實用新型僅通過一個驅(qū)動源，利用螺桿上與螺桿外管內(nèi)設(shè)計的一段傳動螺紋副的旋合作用，以及利用螺桿凹槽的限位和導(dǎo)向作用，實現(xiàn)帶動爐門旋轉(zhuǎn)與升降的功能。這種設(shè)計的優(yōu)勢有:
[0027]1.增加了結(jié)構(gòu)的可靠性。螺桿與螺桿外管上的限位結(jié)構(gòu)，使得爐門的動作路徑被限制，不會出現(xiàn)因為控制原因出現(xiàn)爐門的過運動；而且采用一個氣缸的驅(qū)動方式使得運動不會中途停止，每次運動都會到位；斷電自保持的設(shè)計使得發(fā)生斷電時爐門也不會因為自重而下落，確保安全。
[0028]2.提高了運動效率。將兩個動作合為一個動作進行，減少了運動的時間。
[0029]3.節(jié)約成本。一個驅(qū)動源和相對簡單的結(jié)構(gòu)，使得本實用新型的成本較現(xiàn)有其他結(jié)構(gòu)的成本降低。
[0030]4.控制簡單。旋轉(zhuǎn)、升降兩個動作只需要給定一個動作信號即可完成，擁有限位結(jié)構(gòu)不需要傳感器的反饋，使得控制簡化，也提高了機構(gòu)的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是一種半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備工藝腔區(qū)域的爐門安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)裝配示意圖；
[0033]圖3是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿外管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿與螺桿外管組合狀態(tài)示意圖；
[0036]圖6是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中螺桿外管的螺紋牙旋入螺桿凹槽時的狀態(tài)示意圖；
[0037]圖7是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0038]圖8是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)裝配狀態(tài)分解示意圖。
[0039]圖中1.螺桿，2.螺桿外管，3.頂環(huán)，4.軸承蓋，5.角接觸球軸承，6.彈性擋圈，7.軸承座，8.懸臂，9.爐門，10.支架，11.安裝板，12.氣缸，13.滑塊導(dǎo)軌，14.轉(zhuǎn)角滑臺，15.螺紋槽，16.凹槽，17.螺紋牙，18.螺紋槽上側(cè)面開始端端面，19.卡槽，21.爐體，22.加熱腔室，23.爐門，24.爐門驅(qū)動裝置，25.硅片承載區(qū)域，26.石英舟，27.硅片，28.保溫桶，29.工藝門，210.吸氣裝置。

【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0041]首先介紹一下在通常的半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備中，爐門的安裝位置和工藝要求。半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備可包括例如立式氧化爐、LPCVD爐、立式退火爐等，爐門的作用在于封閉設(shè)備的加熱腔室，并與外界隔離。在半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備開始進行工藝之前，也就是將石英舟和硅片送入加熱腔室之前，需要打開爐門；在工藝結(jié)束之后，也就是將石英舟和硅片移出加熱腔室之后，需要封閉爐門，以起到隔離熱量等作用。
[0042]請參閱圖1，圖1是一種半導(dǎo)體立式熱處理設(shè)備工藝腔區(qū)域的爐門安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在工藝開始前，爐門驅(qū)動裝置24驅(qū)動爐門23豎直向下運動；下降一段距離后爐門23脫離爐口，且不與設(shè)于爐門口的吸氣裝置210發(fā)生干涉時，再使?fàn)t門23水平旋轉(zhuǎn)，打開爐門，然后就可以進行工藝；工藝開始時，處于硅片承載區(qū)域25內(nèi)、承載石英舟26、保溫桶28和硅片27的工藝門29，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下直線向上運動，將石英舟26、保溫桶28和硅片27移進已經(jīng)打開的爐口，進入加熱爐體21內(nèi)的石英加熱腔室22進行工藝。
[0043]下面開始介紹本實用新型的【具體實施方式】。
[0044]在本實施例中，請參閱圖2，圖2是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)裝配示意圖。如圖所示，本實用新型的爐門機構(gòu)中，爐門23通過聯(lián)動機構(gòu)連接驅(qū)動氣缸12。工作時，驅(qū)動氣缸12驅(qū)動聯(lián)動機構(gòu)動作，聯(lián)動機構(gòu)中的運動部件發(fā)生旋轉(zhuǎn)和升降，帶動與之相連的爐門23運動，實現(xiàn)爐門的開閉和旋轉(zhuǎn)。
[0045]下面介紹一下本實用新型用于實現(xiàn)爐門旋轉(zhuǎn)和升降的零件結(jié)構(gòu)。
[0046]請參閱圖3，圖3是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，螺桿自下端面開始的外表面上向內(nèi)加工有一段牙型為梯形的傳動螺紋槽15，螺紋槽的數(shù)量為一個，本例采用右旋螺紋。所需螺紋的升角需計算獲得，并應(yīng)大于自鎖角，防止螺紋自鎖。本例中，經(jīng)計算的螺紋自鎖角為8.83度，為獲得較好的旋升效果，將升角設(shè)計得較大，為27.9度，以減小旋合時需要的推力。梯形傳動螺紋強度較高、不易自鎖。螺桿側(cè)面沿軸向開有一個長凹槽16，凹槽的下端與螺紋槽相切；其中，凹槽的底面與螺紋槽底面(牙底)同面，凹槽的側(cè)壁分別與螺紋槽二個側(cè)面結(jié)束端的端面相切重合；螺紋槽上側(cè)面開始端端面18加工成垂直端面，起限位作用。螺桿的頂端面和底端面均加工有螺釘孔。
[0047]請參閱圖4，圖4是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿外管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，螺桿外管的形狀為帶頸法蘭形，螺桿外管自下端面開始的內(nèi)表面上加工有一段與螺桿上的螺紋槽相對應(yīng)的傳動螺紋牙17，螺紋牙的數(shù)量為一個。螺紋牙的底部開始端端面和頂部結(jié)束端端面均為豎直方向端面，螺紋牙開始端的端面、結(jié)束端的端面與螺桿凹槽的對應(yīng)側(cè)壁同向，凹槽側(cè)壁的延伸面通過所述螺桿的軸線。當(dāng)螺紋從螺桿下端開始加工時，在爐門下降、螺紋旋合結(jié)束時，此豎直端面起到限位作用，避免螺桿外管的螺紋牙滑出螺桿的螺紋槽，使?fàn)t門旋轉(zhuǎn)的角度得到精確控制。螺桿外管的頂端面加工有螺釘孔。
[0048]請參閱圖5，圖5是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中的螺桿與螺桿外管組合狀態(tài)示意圖。如圖所示，當(dāng)螺桿外管2與螺桿I套接時，螺桿外管2與螺桿I所對應(yīng)的螺紋旋合形成螺紋副。
[0049]請參閱圖6，圖6是本實用新型的爐門聯(lián)動機構(gòu)中螺桿外管的螺紋牙旋入螺桿凹槽時的狀態(tài)示意圖。如圖所示，螺桿I側(cè)面沿軸向開有長凹槽，在螺紋旋合結(jié)束時，能容納螺桿外管的螺紋牙17進入凹槽。
[0050]本例中，將螺桿I的螺紋槽15加工成沿螺桿I圓周的軸向投影長度為1/2圓周長，凹槽與螺紋槽相切在螺紋槽的后1/2處，即凹槽沿螺桿I圓周的軸向投影長度為1/4圓周。螺桿外管2螺紋牙的長度為沿圓周的軸向投影長度1/4圓周，且凹槽與螺桿外管2螺紋牙形成間隙配合。當(dāng)螺紋牙與螺紋槽旋合、轉(zhuǎn)動90度角時，螺紋牙進入凹槽，即螺紋擺角為90度。這時，螺桿外管所連接的爐門也旋轉(zhuǎn)90度?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)計不同的擺角。
[0051]螺桿I為固定安裝，當(dāng)給螺桿外管2向上推力時，由于螺紋上徑向分力的作用，螺桿外管2會進行旋轉(zhuǎn)，軸向分力使螺桿外管2上升，當(dāng)螺桿外管2上升一定高度后(高度根據(jù)需求自行設(shè)計)，螺紋旋合結(jié)束(本例為旋轉(zhuǎn)90° )，螺紋分離，螺桿外管2的螺紋牙頂部結(jié)束端豎直面與螺桿I的長凹槽豎直面接觸，旋轉(zhuǎn)停止。螺桿外管2沿著螺桿I上的長凹槽只進行上升運動，螺桿外管2運動到頂部限定位置后結(jié)束運動。同樣的，當(dāng)螺桿外管2受到向下的推力下降時，由于螺桿I上長凹槽的限位作用，螺桿外管2從頂部向下做直線運動，到達螺紋旋合處時，由于受到長凹槽二個側(cè)壁及螺桿I螺紋槽側(cè)面的限位，作用在螺紋上的徑向分力使螺桿外管2開始同時進行旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)指定角度后，螺桿I中螺紋槽上側(cè)面開始端端面18的豎直面與螺桿外管2中螺紋牙的底部開始端豎直面接觸，螺桿外管2停止旋轉(zhuǎn)和下降。
[0052]請參閱圖7，圖7是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖所示，爐門的懸臂8通過螺釘固定在帶頸法蘭形螺桿外管2上端面。軸承組件中的角接觸球軸承5套接在螺桿外管2的頸部，螺桿外管2與角接觸球軸承5的內(nèi)圈為過盈配合，可以同時承受軸向和徑向載荷。爐門和懸臂8由于重力作用產(chǎn)生的傾覆力矩作用在螺桿外管2上，因螺桿外管2與角接觸球軸承5的內(nèi)圈為過盈配合，故作用于螺桿外管2上的徑向力作用到角接觸球軸承5上，而螺桿I只受到來自爐門和懸臂8的軸向力。
[0053]請參閱圖7，角接觸球軸承5安裝在軸承座7中，其外圈與軸承座7為過盈配合。軸用彈性擋圈6卡接在位于角接觸球軸承5下方的螺桿外管2外壁上的卡槽19(請參閱圖4或5)內(nèi)，起到軸向阻擋軸承5的作用。軸承蓋4通過螺釘與軸承座7連接，起到壓緊軸承5外圈的作用。
[0054]請參閱圖7，螺桿I的頂部盲孔與作為限位件的頂環(huán)3上的螺釘孔為過渡配合，通過螺釘連接；頂環(huán)3再通過螺釘或其他安裝方式與設(shè)備的機架或者安裝頂板固定。螺桿I的底部盲孔與支架10上的螺釘孔為過渡配合，通過螺釘連接；支架10通過螺釘或其他方式與機架或者頂板固定。需要保證頂環(huán)3的螺釘孔與支架10上的螺釘孔較高的同軸度，以保證螺桿I的穩(wěn)定性。
[0055]請參閱圖7，軸承座7通過螺釘與安裝板11連接，安裝板11通過螺釘與氣缸12的轉(zhuǎn)角滑臺14相連。氣缸12側(cè)部與轉(zhuǎn)角滑臺14側(cè)部之間裝有滑塊導(dǎo)軌13，可以承擔(dān)徑向力，使氣缸12的活塞桿只受到軸向力,可有效地保護氣缸活塞桿。
[0056]請參閱圖8，圖8是本實用新型一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)裝配狀態(tài)分解示意圖，可以更清楚地表達本實用新型各零件的具體裝配關(guān)系。如圖所示，螺桿I通過頂環(huán)3、支架10與熱處理設(shè)備的機架或者安裝板相連固定。螺桿外管2與螺桿I旋接，并通過懸臂8連接爐門23。螺桿外管2下端外套接有安裝在軸承座7中的角接觸球軸承5。軸承蓋4通過螺釘與軸承座7連接，起到壓緊軸承5外圈的作用。軸用彈性擋圈6卡接在位于軸承5下方的螺桿外管2外壁上的卡槽19內(nèi)，起到軸向阻擋軸承5的作用。軸承座7通過螺釘與安裝板11連接，安裝板11通過螺釘與氣缸12的帶有滑塊導(dǎo)軌13的轉(zhuǎn)角滑臺14側(cè)部相連，氣缸12的缸體通過螺釘與支架10或者機架或者安裝板相連固定。這樣，氣缸12被固定住，而氣缸12的活塞桿則可以帶動轉(zhuǎn)角滑臺14、安裝板11、軸承座7、軸承5、螺桿外管2、懸臂8、爐門23等進行運動，從而實現(xiàn)爐門的升降及旋轉(zhuǎn)。
[0057]本實用新型通過螺桿和螺桿外管兩個零件的旋合過程，就可以實現(xiàn)爐門升降與旋轉(zhuǎn)的同步進行。螺桿為固定件，當(dāng)驅(qū)動氣缸通過軸承組件給予活動的螺桿外管向上推力時，由于螺桿和螺桿外管套接，所對應(yīng)的螺紋旋合形成螺紋副，螺紋受徑向分力的作用，螺桿外管會進行旋轉(zhuǎn)，爐門同時會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。因受軸向分力，使螺桿外管上升，當(dāng)旋轉(zhuǎn)上升到與爐口同心的位置時(旋轉(zhuǎn)的擺角由設(shè)計的螺紋長度決定)，螺桿外管的凸出螺紋牙頂部結(jié)束端豎直面與螺桿上的凹槽豎直面接觸，由于螺桿凹槽的限位作用，爐門就停止旋轉(zhuǎn)。因而，螺桿外管沿著螺桿上的凹槽只進行上升運動，當(dāng)螺桿外管運動到螺桿頂部，接觸限位件后，結(jié)束上升運動。在此過程中，螺桿外管通過連接的懸臂帶動爐門實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和上升，完成一次爐門的封閉。
[0058]當(dāng)需要打開爐門時，通過驅(qū)動氣缸將爐門降下，此時的作用力只要減小小于頂起的力，爐門就會由于自重而下落。初始下落為直線運動，到達螺桿上的凹槽下端與螺紋結(jié)束端交界面自然形成的角度限位后，螺紋開始旋合，爐門也隨著開始旋轉(zhuǎn)下降。當(dāng)?shù)竭_螺桿底部、螺紋槽上側(cè)面開始端的豎直端面自然形成的角度限位后，螺桿外管停止轉(zhuǎn)動，爐門同時旋轉(zhuǎn)到位，完成一次爐門的打開。
[0059]可以在氣缸的氣路中增加三通閥，使得氣缸可以實現(xiàn)斷電自保持。即使出現(xiàn)了突然的斷電情況，氣缸仍然保壓，頂住爐門，避免發(fā)生意外情況。
[0060]爐門在運動過程中，還可以利用調(diào)速閥使氣缸的運動平穩(wěn)、緩慢，爐門旋轉(zhuǎn)也得以平穩(wěn)、緩慢，這樣，使?fàn)t門可以平穩(wěn)到達限位，減小沖擊。
[0061]需要說明的是，驅(qū)動裝置也可以采用其他的驅(qū)動方式，例如，改為直線氣缸和外部加裝導(dǎo)軌滑塊來承受徑向傾覆力的方式；或者采用直線氣缸外部加裝直線軸承來承受徑向傾覆力的方式；或者將氣缸驅(qū)動改為直線電機驅(qū)動等。
[0062]以上所述的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，因此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可實現(xiàn)爐門升降和旋轉(zhuǎn)一體運動的機構(gòu)，包括爐門聯(lián)動機構(gòu)、驅(qū)動裝置，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括: 一螺桿，所述螺桿為固定件，表面加工有一段螺紋槽和一軸向豎直凹槽，所述螺紋槽的末端與所述凹槽的末端相切； 一螺桿外管，所述螺桿外管為活動件，內(nèi)表面加工有一段與所述螺桿螺紋槽相對應(yīng)的螺紋牙，所述螺桿外管與所述螺桿套接；其中，所述螺桿外管的螺紋牙可容納在所述螺桿凹槽內(nèi)，并可與所述螺桿對應(yīng)的螺紋槽旋合形成螺紋副；所述螺桿外管與爐門固定連接，所述螺桿外管還活動連接驅(qū)動裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺紋槽、螺紋牙的螺紋牙型為梯形或矩形，所述螺紋槽、螺紋牙的螺紋升角大于自鎖角。
3.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺紋槽、螺紋牙的螺紋牙型為梯形或矩形，所述螺紋槽的末端與所述凹槽的末端相切，其中，所述凹槽的底面與螺紋槽底面同面，所述凹槽的二個側(cè)壁分別與螺紋槽的上、下側(cè)面相切。
4.如權(quán)利要求1?3任意一項所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺紋槽的開始端位于所述螺桿表面的下端，所述螺紋牙的開始端位于所述螺桿外管內(nèi)表面的下端。
5.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺紋槽的上側(cè)面開始端具有一豎直端面，所述螺紋牙開始端的端面、結(jié)束端的端面與所述凹槽的對應(yīng)側(cè)壁同向，所述凹槽側(cè)壁的延伸面通過所述螺桿的軸線。
6.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺桿外管是通過套接于其外的軸承組件連接驅(qū)動裝置，所述軸承組件包括角接觸球軸承、帶孔的軸承蓋和軸承座；其中，所述角接觸球軸承與螺桿外管套接，并安裝在軸承座中，所述角接觸球軸承上方設(shè)有軸承蓋，所述軸承蓋與軸承座固定連接，所述軸承座固定連接驅(qū)動裝置；所述螺桿與螺桿外管套接，螺桿下端穿過所述軸承座連接一固定支架。
7.如權(quán)利要求1或6所述的機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置為驅(qū)動氣缸，所述氣缸的活塞桿連接氣缸外接的轉(zhuǎn)角滑臺的上端，所述轉(zhuǎn)角滑臺的側(cè)部通過一安裝板與軸承組件的軸承座固定連接，所述氣缸缸體側(cè)部與滑臺側(cè)部之間通過滑塊導(dǎo)軌連接；所述氣缸缸體還通過固定支架與螺桿下端相連接。
8.如權(quán)利要求1或6所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺桿上端連接一限位頂環(huán)，所述限位頂環(huán)與熱處理設(shè)備內(nèi)部固定安裝；所述螺桿下端連接一固定支架，所述支架與熱處理設(shè)備內(nèi)部固定安裝。
9.如權(quán)利要求6所述的機構(gòu)，其特征在于，所述螺桿外管的形狀為帶頸法蘭形，其頸部與所述軸承組件的角接觸球軸承過盈配合，其法蘭部靠壓角接觸球軸承，所述螺桿外管的上端面通過懸臂連接爐門。
10.如權(quán)利要求9所述的機構(gòu)，其特征在于，所述帶頸法蘭形螺桿外管的頸部開有徑向卡槽，卡槽設(shè)有一彈性擋圈，所述彈性擋圈卡壓所述軸承組件的角接觸球軸承的下端。
【文檔編號】C30B29/06GK204125568SQ201420011933
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】譚瑞雷, 董金衛(wèi) 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司