一种坩埚半自动上砂设备的制作方法

本发明创造属于石英坩埚生产技术领域，尤其是涉及一种坩埚半自动上砂设备。

背景技术：

石英坩埚，具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点，应用越来越广泛，石英坩埚的检测工作是一个十分重要的环节，随着石英坩埚向大型化发展，石英坩埚的体积越来越大，重量越来越重，人工搬运石英坩埚容易破损或污染，高品质的坩埚更难生产，使用石英坩埚自动上料系统解决了石英坩锅的生产问题，保证了产品质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种坩埚半自动上砂设备，以解决现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种坩埚半自动上砂设备，包括砂盒、上机架装置、下机架装置、定位装置和控制器，上机架装置包括旋转机构和升降机构，旋转机构为l形结构，旋转机构上端固定连接砂盒，旋转机构一侧与外部熔炉互相平行设置，旋转机构另一侧固定连接至升降机构，升降机构下端与下机架装置滑动连接，下机架装置下端一侧固定连接定位装置，另一侧固设控制器，所述旋转机构、升降机构和下机架装置均信号连接至控制器。

进一步的，所述旋转机构包括旋转框架、旋转组件和一号电机，旋转框架一侧固定连接至升降机构，另一侧固定连接至旋转组件，且旋转框架、旋转组件的连接处固设一号电机，一号电机的输出轴固定连接至旋转组件，一号电机通过驱动器信号连接至控制器。

进一步的，所述旋转框架包括一号框架、二号框架、升降架、线型滑板和2个一号固定架，一号框架、二号框架互相平行设置，一号框架、二号框架的一端分别与一号电机固定连接，且一号电机位于一号框架、二号框架之间，一号框架、二号框架的另一端分别通过一个一号固定架固定至升降架两侧，一号固定架为直角结构，2个一号固定架的底端分别固定连接至线型滑板，线型滑板四角分别设有一个一号线型滑块，线型滑板通过一号线型滑块滑动连接至升降机构。

进一步的，所述旋转组件包括二号固定架、上砂主板、pp管、旋转轴和旋转盘，二号固定架一侧固定连接上砂主板，二号固定架、上砂主板顶部均固定连接至一号框架、二号框架之间，二号固定架内部分别套设pp管、旋转轴，pp管、旋转轴互相平行设置，pp管顶端与砂盒连通，旋转轴顶端与一号电机的输出轴固定连接，旋转轴底端固定连接至旋转盘。

进一步的，所述升降机构包括三号框架、四号框架、一号丝杠、一号拖链、二号电机和一号减速机，四号框架底部滑动连接至下机架装置，四号框架一侧固定连接至三号框架一侧设有一号拖链，三号框架另一侧滑动连接至线型滑板，三号框架底部一侧固设二号电机，二号电机的输出轴固定连接至一号减速机输入端，一号减速机的输出端固定连接至一号丝杠的一端，一号丝杠的另一端固定连接至三号框架，且一号丝杠与一号拖链互相平行设置，二号电机固定连接至一号减速机，一号减速机信号连接至控制器。

进一步的，所述四号框架包括框架本体和4个二号线型滑块，框架本体为长方体结构，框架本体顶部一侧与三号框架的一端固定连接，框架本体底部四角分别设有一个二号线型滑块，框架本体通过二号线型滑块滑动连接至下机架装置。

进一步的，所述下机架装置包括五号框架、六号框架、三号电机、二号减速机、二号丝杠、二号拖链和配电柜，五号框架为长方体结构，五号框架一侧分别固设配电柜和控制器，五号框架顶端滑动连接至框架本体，五号框架顶端一侧固设二号拖链，五号框架顶端中部固定连接三号电机，三号电机的输出轴固定连接至二号减速机的输入端，二号减速机的输出端固定连接二号丝杠，二号丝杠另一端固定至五号框架，且二号丝杠、二号拖链互相平行设置，五号框架底端固定连接至六号框架，六号框架上方固定连接定位装置，三号电机固定连接至二号减速机，二号减速机信号连接至控制器。

进一步的，所述六号框架底部四角分别设一个行走轮，六号框架靠近定位装置一侧设有限位柱。

进一步的，所述定位装置包括结构相同且互相平行设置的一号定位杆和二号定位杆，一号定位杆包括定位杆本体和防磨块，定位杆本体的一端固定连接至六号框架，另一端固设防磨块。

进一步的，所述控制器为plc，控制器设有显示屏，显示屏上方设有开关按钮、急停按钮和复位按钮，控制器外部还信号连接有按钮盒。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种坩埚半自动上砂设备具有以下优势：

(1)本发明创造所述的一种坩埚半自动上砂设备设计合理，具有定位装置，能与石英坩埚熔炉设备机构精准定位，主机架由型材组成整体轻巧，结构简单，功能简洁操作易懂，该设备可减少人为操作因素造成的损失，设备采用新的设计理念，具有高精度、可靠性，稳定性等特点，帮助用户控制产品质量，降低成本。

(2)本发明创造所述的一种坩埚半自动上砂设备，其上机架装置具有旋转和升降功能，其下机架装置具有横移功能，通过上机架装置、下机架装置与定位装置的配合使用不仅可以进一步提高石英坩埚熔炉设备机构的精准定位，还降低安全隐患风险，提高了本坩埚半自动上砂设备的安全性，易于推广。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的一种坩埚半自动上砂设备整体结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的一种坩埚半自动上砂设备上机架装置示意图；

图3为图2中a的图；

图4为图2中b的图；

图5为图2中c的图；

图6为本发明创造实施例所述的一种坩埚半自动上砂设备下机架装置示意图；

图7为图6中d的图；

图8为图6中e的图；

图9为本发明创造实施例所述的一种坩埚半自动上砂设备下机架装置正视图；

图10为本发明创造实施例所述的一种坩埚半自动上砂设备下机架装置控制原理框图。

附图标记说明：

1-砂盒；2-上机架装置；21-旋转机构；211-旋转框架；2111-一号框架；2112-二号框架；2113-升降架；2114-一号固定架；2115-线型滑板；2116-一号线型滑块；212-旋转组件；2121-二号固定架；2122-上砂主板；2123-pp管；2124-旋转轴；2125-旋转盘；213-一号电机；22-升降机构；221-三号框架；222-四号框架；2221-框架本体；2222-二号线型滑块；223-一号丝杠；224-一号拖链；225-二号电机；226-一号减速机；3-下机架装置；31-五号框架；32-六号框架；321-行走轮；322-限位柱；33-三号电机；34-二号减速机；35-二号丝杠；36-二号拖链；37-配电柜；4-定位装置；41-一号定位杆；411-定位杆本体；412-防磨块；42-二号定位杆；5-控制器；51-显示屏；511-开关按钮；512-急停按钮；513-复位按钮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1至图10所示，一种坩埚半自动上砂设备，包括砂盒1、上机架装置2、下机架装置3、定位装置4和控制器5，上机架装置2包括旋转机构21和升降机构22，旋转机构21为l形结构，旋转机构21上端固定连接砂盒1，旋转机构21一侧与外部熔炉互相平行设置，旋转机构21另一侧固定连接至升降机构22，升降机构22下端与下机架装置3滑动连接，下机架装置3下端一侧固定连接定位装置4，另一侧固设控制器5，所述旋转机构21、升降机构22和下机架装置3均信号连接至控制器5，本设备具有定位装置，能与石英坩埚熔炉设备机构精准定位，主机架由型材组成整体轻巧，结构简单，功能简洁操作易懂，该设备可减少人为操作因素造成的损失，设备采用新的设计理念，具有高精度、可靠性，稳定性等特点，帮助用户控制产品质量，降低成本。

所述旋转机构21包括旋转框架211、旋转组件212和一号电机213，旋转框架211一侧固定连接至升降机构22，另一侧固定连接至旋转组件212，且旋转框架211、旋转组件212的连接处固设一号电机213，一号电机213的输出轴固定连接至旋转组件212，一号电机213通过驱动器信号连接至控制器5，在实际使用时，一号电机213可以通过带动旋转组件212转动将石英砂均匀地撒在熔炉内壁上，而且操作简单方便，易于工作人员快速上手。

所述旋转框架211包括一号框架2111、二号框架2112、升降架2113、线型滑板2115和2个一号固定架2114，一号框架2111、二号框架2112互相平行设置，一号框架2111、二号框架2112的一端分别与一号电机213固定连接，且一号电机213位于一号框架2111、二号框架2112之间，一号框架2111、二号框架2112的另一端分别通过一个一号固定架2114固定至升降架2113两侧，一号固定架2114为直角结构，2个一号固定架2114的底端分别固定连接至线型滑板2115，线型滑板2115四角分别设有一个一号线型滑块2116，线型滑板2115通过一号线型滑块2116滑动连接至升降机构22，升降机构22可以根据熔炉地实际需求高度通过带动旋转框架211带动旋转组件212上下移动，从而增加整体设备地实用性。

所述旋转组件212包括二号固定架2121、上砂主板2122、pp管2123、旋转轴2124和旋转盘2125，二号固定架2121一侧固定连接上砂主板2122，二号固定架2121、上砂主板2122顶部均固定连接至一号框架2111、二号框架2112之间，二号固定架2121内部分别套设pp管2123、旋转轴2124，pp管2123、旋转轴2124互相平行设置，pp管2123顶端与砂盒1连通，旋转轴2124顶端与一号电机213的输出轴固定连接，旋转轴2124底端固定连接至旋转盘2125，在实际使用时，工作人员事先将石英砂放入砂盒1内，因为pp管2123顶端与砂盒1连通，所以石英砂在砂盒1内依靠重力通过pp管2123下落导向落到旋转盘2125上，从而方便旋转轴2124旋转时将旋转盘2125上的石英砂离心甩到熔炉内壁上。

所述升降机构22包括三号框架221、四号框架222、一号丝杠223、一号拖链224、二号电机225和一号减速机226，四号框架222底部滑动连接至下机架装置3，四号框架222一侧固定连接至三号框架221一侧设有一号拖链224，三号框架221另一侧滑动连接至线型滑板2115，三号框架221底部一侧固设二号电机225，二号电机225的输出轴固定连接至一号减速机226输入端，一号减速机226的输出端固定连接至一号丝杠223的一端，一号丝杠223的另一端固定连接至三号框架221，且一号丝杠223与一号拖链224互相平行设置，二号电机225固定连接至一号减速机226，一号减速机226信号连接至控制器5，二号电机225的转速可以通过一号减速机226进行调节，一号拖链224可以在升降机构22上下移动时随着上下滚动，从而带动与升降机构22相关的的电线上下移动，防止电线损坏、缠绕。

所述四号框架222包括框架本体2221和4个二号线型滑块2222，框架本体2221为长方体结构，框架本体2221顶部一侧与三号框架221的一端固定连接，框架本体2221底部四角分别设有一个二号线型滑块2222，框架本体2221通过二号线型滑块2222滑动连接至下机架装置3，四号框架222可以根据熔炉地实际需求角度通过在下机架装置3上滑动带动旋转组件212左右滑动，进一步增加了整体设备地实用性，而且操作方便。

所述下机架装置3包括五号框架31、六号框架32、三号电机33、二号减速机34、二号丝杠35、二号拖链36和配电柜37，五号框架31为长方体结构，五号框架31一侧分别固设配电柜37和控制器5，五号框架31顶端滑动连接至框架本体2221，五号框架31顶端一侧固设二号拖链36，五号框架31顶端中部固定连接三号电机33，三号电机33的输出轴固定连接至二号减速机34的输入端，二号减速机34的输出端固定连接二号丝杠35，二号丝杠35另一端固定至五号框架31，且二号丝杠35、二号拖链36互相平行设置，五号框架31底端固定连接至六号框架32，六号框架32上方固定连接定位装置4，三号电机33固定连接至二号减速机34，二号减速机34信号连接至控制器5，三号电机33的转速可以通过二号减速机34进行调节，二号拖链36的作用与一号拖链224相同，二号拖链36可以在下机架装置3带动上机架装置2左右移动时随之滚动，从而带动与下机架装置3相关的的电线上下移动，防止电线损坏、缠绕。

所述六号框架32底部四角分别设一个行走轮321，六号框架32靠近定位装置4一侧设有限位柱322，限位柱322可以在与熔炉定位时起到限位的作用，具体的，当本设备移动到距离熔炉壁1～2cm处(不同尺寸坩埚停留不同位置)，限位柱322就顶在熔炉外壁上防止设备进一步向熔炉壁靠近，行走轮321便于工作人员推动整体设备移动。

所述定位装置4包括结构相同且互相平行设置的一号定位杆41和二号定位杆42，一号定位杆41包括定位杆本体411和防磨块412，定位杆本体411的一端固定连接至六号框架32，另一端固设防磨块412，防磨块412材质为pp材料，在实际工况条件下，石英坩锅因生产问题需要移动，工作人员可以将一号定位杆41和二号定位杆42之间的间隙与移动后的坩锅上的原点进行卡接从而起到定位的效果，而防磨块412在移动时可以减少定位装置4与坩锅之间的摩擦。

所述控制器5为plc，控制器5设有显示屏51(控制器5对不同尺寸坩埚存储不同数据)，显示屏51上方设有开关按钮511、急停按钮512和复位按钮513，控制器5外部还信号连接有按钮盒，开关按钮511用于控制整个设备的开启和关闭，急停按钮512可以在设备出现问题时紧急停止一切操作指令，复位按钮513可以使升降设备和横移设备均回到原点，按钮盒可以供人工简易操作上升、下降、系统复位等指令，控制器5的型号为fpxh-c30t，一号电机213、二号电机225和三号电机33均为伺服电机，一号电机213、二号电机225和三号电机33的型号均为mz401n5ln07，一号减速机226、二号减速机34的型号均为pf60l1-5-p2-s2-14-30-50-70-m5。

一种坩埚半自动上砂设备的工作原理：

在实际使用时(当不需要升降或者横移设备时，假设将设备升降、横移动作划分为x轴和z轴，z轴与一号丝杠223平行设置，x轴与二号丝杠35平行设置，设备在x轴和z轴上移动均有刻度点)，工作人员事先将石英砂放入砂盒1内，石英砂在砂盒1内依靠重力通过pp管2123下落导向落到旋转盘2125上，工作人员再手动启动控制器5，控制器5控制一号电机213开始工作，一号电机213输出轴转动带动旋转轴2124转动(一号电机213输出轴转动速度可以根据实际需求情况调整)，旋转轴2124转动带动旋转盘2125转动，旋转盘2125高速旋转利用离心力将石英砂甩到外部熔炉壁上即可；

当熔炉上料需要升降设备时，工作人员手动启动控制器5，控制器5分别控制二号电机225、一号减速机226、一号电机213开始工作(二号电机225的转速可以根据实际需求情况通过一号减速机226进行调节)，二号电机225输出轴转动带动一号减速机226输出轴转动，一号减速机226输出轴转动带动一号丝杠螺母在一号丝杠223上上下移动，一号丝杠螺母上下移动带动旋转机构21上下移动，旋转机构21上下移动从而带动旋转轴2124上下移动，与此同时，一号电机213重复不需要升降或者横移设备时的动作指令；

当熔炉上料需要横移设备时，工作人员手动启动控制器5，控制器5分别控制三号电机33、二号减速机34、一号电机213开始工作(三号电机33的转速可以根据实际需求情况通过二号减速机34进行调节)，三号电机33输出轴转动带动二号减速机34输出轴转动，二号减速机34输出轴转动带动二号丝杠螺母在二号丝杠35上左右移动，二号丝杠螺母左右移动带动旋转机构21左右移动，旋转机构21左右移动从而带动旋转轴2124左右移动，与此同时，一号电机213重复不需要升降或者横移设备时的动作指令。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

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