技术领域
本实用新型涉及焊接工装技术领域，尤其涉及石英坩埚焊接工装。
背景技术
石英坩埚具有高纯度、耐温性强、尺寸大、精度高、保温性好等优点，作为装载晶体原料的容器，是晶体生长过程中的必要部件。如图1所示，石英坩埚9包括石英管91和石英帽92，石英管91一端开口一端封闭且其开口端通过石英帽92封闭，石英帽92原来石英管91的一端一体连通有通气管93，通气管93的直径远远小于石英管91的直径。在使用时，将晶体材料放入石英管91中，再盖上石英帽92，并通过焊接使石英管91和石英帽92焊接在一起，然后通过通气管93对石英坩埚实施抽真空，最后烧熔通气管93，使石英坩埚封闭。
目前，在石英坩埚焊接中，主要采用的是立式设备或卧式设备实现石英管和石英帽的对接，再由人工手持焊枪进行焊接。在立式对接设备中，石英坩埚呈竖立放置，工人必须长时间维持焊枪呈水平状态，操作非常不方便，还容易因疲劳发生焊枪便宜等；在卧式对接设备中，石英坩埚呈水平放置，晶体原料容易跑至焊接位置，由于焊接过程温度过高，焊接点周围的原料融化，造成原料损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供石英坩埚焊接工装，操作人员无需走动即可完成焊接，结构简单，焊接成本低，解决了多角度焊接的问题，从而保证焊接质量和降低焊接的要求。
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型采用以下技术方案：
石英坩埚焊接工装，包括：
底座、夹持机构、支撑架、旋转驱动机构、抽真空机构、传动机构和翻转驱动机构；
夹持机构，包括卡座和支撑座，所述支撑座可翻转地设于所述底座上方，所述卡座可转动连接于所述支撑座，所述卡座用于夹持石英坩埚的石英管；
支撑架，固定连接于所述支撑座；
所述抽真空机构包括真空电磁阀和真空连接头，所述真空电磁阀外接真空泵，所述真空连接头旋转式动密封连接于真空电磁阀，所述石英坩埚的通气管固定插装于所述真空连接头以便所述石英坩埚的石英帽与石英管对接；
旋转驱动机构，安装于所述支撑架，用于驱动所述卡座绕其轴线转动；
所述传动机构设置于所述支撑架，用于使所述真空连接头随着所述卡座同步转动；
所述翻转驱动机构安装于所述底座，用于驱动所述支撑座绕其轴线翻转。优选地，所述传动机构包括传动轴和两个传动轮，所述传动轮固定套设于所述传动轴，所述传动轴转动安装于所述支撑架，两个所述传动轮分别与所述卡座和所述真空连接头传动连接。
优选地，所述支撑架包括第一连接杆、中间连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆固定于所述支撑座，所述中间连接杆固定于所述第一连接杆，所述抽真空机构安装于所述第二连接杆，且所述第二连接杆活动设置于所述中间连接杆并能够沿所述中间连接杆的轴线方向移动。
优选地，所述支撑架还包括活动套，所述活动套套设于所述中间连接杆，且所述活动套能够沿所述中间连接杆的轴线方向移动，所述第二连接杆固定连接于所述活动套。
优选地，所述抽真空机构安装于所述第二连接杆，所述抽真空机构能够沿所述第二连接杆的长度方向移动。优选地，所述旋转驱动机构包括第一电机和齿轮，所述第一电机固定于所述支撑架，且所述齿轮安装于所述第一电机的输出端，所述齿轮与所述卡座啮合传动连接。
优选地，所述卡座包括盘本体和多个卡爪，多个所述卡爪活动设置于所述盘本体，所述盘本体转动连接于所述支撑座，所述盘本体的底部设置有内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮啮合连接。
优选地，两个所述传动轮分别通过皮带与所述卡座和所述真空连接头传动连接。
优选地，所述翻转驱动机构包括第二电机、主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮固定于所述支撑座，所述第二电机安装于所述底座，所述第二电机的输出端安装有所述主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合连接，以使所述支撑座能够绕所述第二电机的输出端轴线方向转动。
优选地，所述石英坩埚焊接工装还包括焊接机构，所述焊接机构包括固定杆、安装座和焊枪，所述焊枪安装在所述安装座上，所述固定杆固定连接于所述底座，所述安装座套设于所述固定杆，且所述安装座能够沿所述固定杆的轴线方向滑动。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的石英坩埚焊接工装，将装料的石英管放置于卡座中，石英帽放置于真空连接头中,调整真空连接头使石英帽与石英管对接。焊接时，通过翻转驱动机构使石英坩埚整体呈倾斜，便于进行人工焊接操作，同时旋转驱动机构可以带动石英管和石英帽同步旋转，无需走动即可完成焊接，结构简单，焊接成本低，解决了多角度焊接的问题，从而保证焊接质量和降低焊接的要求。支撑架增加有抽真空机构，实现焊接和抽真空一体化，简化了流程，有利于提高工作效率。
附图说明
图1为现有技术中石英坩埚的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中石英坩埚焊接工装的结构示意图一；
图3为本实用新型实施例中石英坩埚焊接工装的结构示意图二；
图4为本实用新型实施例中石英坩埚焊接工装的结构示意图三。
附图标记：
1、底座；
2、焊接机构；21、固定杆；22、安装座；
3、夹持机构；31、卡座；311、盘本体；312、卡爪；313、环形槽；32、支撑座；
4、支撑架；41、第一连接杆；42、中间连接杆；43、第二连接杆；44、活动套；
5、旋转驱动机构； 51、第一电机； 52、齿轮；
6、抽真空机构； 61、真空电磁阀； 62、真空连接头；
7、传动机构； 71、传动轴； 72、传动轮；
8、翻转驱动机构；81、第二电机；82、主动齿轮；83、从动齿轮；
9、石英坩埚；91、石英管；92石英帽；93、通气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图2-图4所示，在本实施例中，石英坩埚焊接工装包括底座1、夹持机构3、支撑架4、旋转驱动机构5、抽真空机构6、传动机构7和翻转驱动机构8。
其中，夹持机构3包括卡座31和支撑座32，支撑座32可翻转地设于底座1上方，卡座31可转动连接于支撑座32，卡座31用于夹持石英坩埚9的石英管91。
具体地，支撑座32通过水平的铰接轴(未标记)铰接于底座1的铰接座(未标记)，并通过翻转驱动机构8驱动使支撑座32绕铰接轴的轴线翻转。翻转驱动机构8可以有多种方式，可以通过手动驱动机构，也可以是气缸或电机的驱动机构，在此不作具体限定。在本实用新型的翻转驱动机构8提供的是一种采用电机驱动的方式，包括第二电机81、主动齿轮82和从动齿轮83，从动齿轮83固定于支撑座32，第二电机81安装于底座1，第二电机81的输出端安装有主动齿轮82，主动齿轮82与从动齿轮83啮合连接，以使支撑座32能够绕第二电机81的输出端轴线方向转动。第二电机81启动，主动齿轮82转动，带动从动齿轮83转动，以使支撑座32相对底座1进行翻转，让石英管坩埚9翻转至适合倾斜角度，便于工人进行焊接操作，翻转角度的范围可达0～180°，翻转范围大，水平状态有利于石英坩埚9的卡装，竖直状态有利于石英坩埚9的对接。
卡座31通过旋转驱动机构5驱动使其绕自身的中心轴线转动。旋转驱动机构5同样可以是手动驱动机构或电动驱动机构。优选的，旋转驱动机构5包括第一电机51和齿轮52，第一电机51固定于支撑架4或支撑座32，且齿轮52安装于第一电机51的输出端，齿轮52与卡座31啮合传动连接。第一电机51启动，齿轮52转动，齿轮52与卡座31啮合连接，从而驱动卡座31相对底座1旋转，便于对石英坩埚9进行整圈焊接，降低劳动强度，提高工作效率。
支撑架4固定连接于支撑座32，支撑架4与支撑座32可以是相互独立的部件通过焊接、螺栓等方式固定连接在一起，也可以是一体成型的结构。抽真空机构6和传动机构7也都设置于支撑架4，在支撑座32翻转时，支撑架4或支撑座32的部件都会随之同步翻转。具体的，支撑架4包括第一连接杆41、中间连接杆42和第二连接杆43，第一连接杆41固定于支撑座32，中间连接杆42固定于第一连接杆41，抽真空机构6安装于第二连接杆43，且第二连接杆43通过滑轨的方式或其他方式活动设置于中间连接杆42，以便其沿中间连接杆42的轴线方向移动。具体地，第一连接杆41和第二连接杆43相互平行，中间连接杆42位于第一连接杆41和第二连接杆43之间，并且中间连接杆42垂直于第一连接杆41和第二连接杆43，随着第二连接杆43上下位移，抽真空机构6能够沿中间连接杆42的轴线方向上下移动，使得石英帽92与石英管91相互靠近或远离。
抽真空机构6包括真空电磁阀61和真空连接头62，真空电磁阀61外接真空泵，真空连接头62旋转式动密封连接于真空电磁阀61，石英坩埚9的通气管93固定插接于真空连接头62并使石英帽92与石英管91对接。目前，市面真空电磁阀的部分自带有万向真空连接头，可以直接采用该类型作为本实施例的抽真空机构6。
传动机构7设置于支撑架4，用于使真空连接头62随着卡座31同步转动，以便在焊接过程中，石英管91和石英帽92相对位置不变，保证焊接的均匀性和密封性。传动机构7包括传动轴71和两个传动轮72，传动轮72固定套设于传动轴71，传动轴71转动安装于支撑架4的中间连接杆42，两个传动轮72分别与卡座31和真空连接头62传动连接。具体地，传动轴71的两端分别固定套设有传动轮72，一个传动轮72与卡座31通过皮带或链条或连杆传动连接，另一个传动轮72与真空连接头62通过皮带或链条或连杆传动连接。
本实施例的具体应用：将装料的石英管91放置于卡座31中，石英帽92插接于真空连接头62中，调整抽真空机构6的位置使石英帽93与下方的石英管91完全对接。焊接时，先通过翻转驱动机构8让对接的石英坩埚9呈倾斜状态，便于进行人工焊接操作，同时避免石英管内原料窜动，再进行焊接工作，在焊接过程中，旋转驱动机构5缓慢旋转，石英管91和石英帽92随之同步旋转，操作人员无需走动即可完成石英坩埚的整圈焊接，结构简单，焊接成本低，便于操作，避免原料浪费。完成石英管91和石英帽92的焊接后，利用外接的真空泵通过抽真空机构6对石英坩埚9内进行抽真空，使其内部压强满足要求，最后将通气管93焊接熔断使石英坩埚9密封，进入下一工序，集焊接和抽真空为一体，简化了流程，有利于提高工作效率。
在一较佳地实施例中，支撑架4包括活动套44，活动套44套设于中间连接杆42，且活动套44能够沿中间连接杆42的轴线方向移动并可锁定，第二连接杆43固定连接于活动套44。具体地，第二连接杆43与中间连接杆42始终相互垂直，第二连接杆43在活动套44的作用下能够沿中间连接杆42的轴线方向上下移动，使得抽真空机构6能够沿竖直方向上下移动，从而调节石英帽的高度。
进一步地，抽真空机构6能够沿第二连接杆43的长度方向移动。具体地，通过调节抽真空机构6在第二连接杆43长度方向上的位移，使得抽真空机构6与夹持机构3上的石英管上下对准，调节灵活。
在本实施例中，卡座31可以是各种形式的夹具，在一较佳地实施例中，卡座31可以是三爪夹具。具体地，卡座31包括盘本体311和多个卡爪312，多个所述卡爪312活动设置于所述盘本体311，所述盘本体311转动连接于所述支撑座32，所述盘本体311的底部设置有内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮52啮合连接。进一步地，盘本体311设置有安装孔和滑槽，滑槽与安装孔连通设置，安装孔用于安装石英管，滑槽的数量有多个，多个滑槽与多个卡爪312一一对应，卡爪312位于滑槽内并能够沿滑槽的长度方向滑动。具体地，安装孔位于盘本体311的正中央，将石英管放置于安装孔内，多个卡爪312能够沿滑槽的长度方向滑动并同时抵紧于石英管的外侧壁，保证石英管不松脱的同时能够与盘本体311同步转动。
在一较佳的实施例中，两个传送轮72分别通过皮带与卡座31和真空连接头62传动连接。皮带的数量有两条，其中一条皮带绕设于盘本体311的环形槽313和传动轴71下端的传动轮72，另一条皮带绕设于传动轴71上端的传动轮72和真空连接头62，第一电机51启动，驱动盘本体311旋转，传动轴71在皮带的作用下与盘本体311同步转动，同时，传动轴71在皮带的作用下带动真空连接头62同步转动，使得真空连接头62夹持的石英帽92和盘本体311放置的石英管91同步旋转。
进一步地，参照图2-图4，石英坩埚焊接工装还包括焊接机构2，焊接机构2包括固定杆21、安装座22和焊枪，焊枪安装在安装座22上，固定杆21固定连接于底座1，安装座22套设于固定杆21，且安装座22能够沿固定杆21的轴线方向滑动。具体地，焊枪通过安装座22能够沿竖直方向进行高度调节，使焊枪的焊接头对准石英管与石英帽的焊接位置。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。