一种用于圆筒形样品的安装夹具及其使用方法与流程

1.本发明属于夹具设备技术领域，具体涉及一种用于圆筒形样品的安装夹具及其使用方法。


背景技术：

2.随着半导体产品的多样化发展，锗在红外设备和r辐射探测器等领域有了更多新的用途。而在离子注入阶段，需要一套夹具来安装圆筒形的样品以实现样品的外表面及内孔注入离子(例如注入掺杂元素b、p等)，同时还要进行接地，且不碰伤样品。
3.行业中，现有的夹具仅用一根柱状夹撑组件来实现圆筒形样品外表面的注入，要求靶台具有较大的偏置角度范围，而且注入区域与夹具相互干涉，还需要额外设计接地结构以实现样品接地，装夹样品时也容易存在偏心的情况。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、装夹稳定可靠、有利于缩小靶台倾角范围且注入区域与夹具互不干涉的用于圆筒形样品的安装夹具及其使用方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种用于圆筒形样品的安装夹具，包括内孔夹具和外圆夹具，内孔夹具和外圆夹具均与靶台的接口可拆卸安装；所述内孔夹具包括底座和支撑夹持组件，所述支撑夹持组件设置在底座上，用于夹持圆筒形样品的内周；所述外圆夹具包括安装座，所述安装座上设有移动限位组件和多个支座，所述支座用于辅助移动限位组件对圆筒形样品的外周进行夹持。
7.作为本发明的进一步改进，所述支撑夹持组件包括丝杆、压环和导电圈，所述丝杆底部固定安装在底座上，丝杆外周依次交替设有压环和导电圈，所述压环用于压缩导电圈，圆筒形样品的内周与导电圈接触，导电圈用于实现圆筒形样品接地，并受力膨胀张紧圆筒形样品的内周。
8.作为本发明的进一步改进，所述移动限位组件包括驱动环和移动副，所述驱动环的外周与安装座接触，所述移动副的固定端安装在安装座上，移动副的活动端套设在驱动环上，多个安装座和多个移动副依次交替设置，用于对驱动环进行限位。
9.作为本发明的进一步改进，所述移动限位组件还包括摆臂和转动副，所述摆臂的一端与移动副的活动端连接，摆臂的另一端与转动副连接，所述转动副用于夹持圆筒形样品的外周。
10.作为本发明的进一步改进，所述转动副上设有接触板，所述接触板用于夹持圆筒形样品的外周。
11.作为本发明的进一步改进，所述接触板采用导电的柔性材料制备得到。
12.作为本发明的进一步改进，所述外圆夹具还包括套筒，所述套筒与安装座连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述内孔夹具还包括空心轴座，所述空心轴座可拆卸安装在底座上，空心轴座上设有槽口，所述槽口用于安装丝杆。
14.作为本发明的进一步改进，所述底座内部设有螺母，所述螺母用于紧固丝杆。
15.作为一个总的技术构思，本发明还提供了基于上述圆筒形样品的安装夹具的使用方法，包括以下步骤：
16.s1、圆筒形样品安装到内孔夹具上；
17.s11、将导电圈和压环依次套入空心轴座上；
18.s12、将丝杆插入空心轴座中，并将空心轴座和丝杆固定安装在底座上，在丝杆底部连接螺母；
19.s13、将内孔夹具放入圆筒形样品的内孔中，内孔夹具与圆筒形样品的内孔进行间隙配合；
20.s14、拧紧丝杆底部的螺母，使得压环压紧导电圈，利用导电圈的膨胀来张紧圆筒形样品的内孔壁；
21.s15、将底座固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的外圆注入；
22.s2、圆筒形样品安装到外圆夹具上；
23.s21、当外圆夹具固定不动时，手动施加力f2使得驱动环反向转动，令移动副收缩，摆臂张开，将圆筒形样品放入；
24.s22、力f2撤销时，依靠移动副的预收缩力夹紧圆筒形样品；
25.s23、将外圆夹具通过连接法兰固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的内孔和端面注入。
26.与现有技术相比，本发明的优点在于：
27.1、本发明的用于圆筒形样品的安装夹具，通过将内孔夹具和外圆夹具分别与靶台的接口进行可拆卸安装，利用内孔夹具和外圆夹具对圆筒形样品的内孔和外圆分别进行夹持，避免了样品装夹时存在偏心的情况，提高了样品装夹的稳定可靠性。
28.2、本发明的用于圆筒形样品的安装夹具，通过在内孔夹具的底座中心设置带有槽口的空心轴座，实现了将丝杆可拆卸安装在底座上，并且将导电圈和压环依次交替套设在丝杆的外周，将圆筒形样品套设在丝杆上，既实现了对样品内周的夹持固定，又实现了样品接地，无需再额外设置接地结构，简化了安装夹具的结构设置。
29.3、本发明的用于圆筒形样品的安装夹具，通过在外圆夹具的安装座上设置支座、驱动环、移动副、摆臂、转动副和接触板实现了对样品外圆进行夹持固定，具体地，利用交替设置的支座和移动副对驱动环进行了限位，避免了驱动环发生偏移，同时利用驱动环作为移动副的机架，以带动移动副活动端上的摆臂进行规律摆动，同时也带动了与摆臂连接的转动副进行规律摆动，转动副端部设置了与夹持在样品外圆的接触板，且接触板采用导电的柔性材料制备得到，既实现了对样品外周的夹持固定，又实现了样品接地，无需再额外设置接地结构，简化了安装夹具的结构设置。与此同时，由于移动副和转动副具有一定的可移动性，很好地适应了不同圆周尺寸的样品的装夹需求，提高了安装夹具的使用灵活性。
30.4、本发明的用于圆筒形样品的安装夹具的使用方法，将内孔夹具和外圆夹具分开使用，分别对样品的内周和外圆进行固定，并且可以在靶台的同一个接口上将两种夹具进行更换使用，实现了对圆筒形样品的稳固夹持，也大大提高了样品安装固定的效率，提高了
成品的良率，最终有利于提高设备的整体产能。
附图说明
31.图1为本发明用于圆筒形样品的安装夹具的结构原理示意图。
32.图2为本发明中内孔夹具的结构原理示意图。
33.图3为本发明中内孔夹具的剖视结构原理示意图。
34.图4为本发明中外圆夹具内部的结构原理示意图。
35.图例说明：1、内孔夹具；11、底座；12、空心轴座；13、丝杆；14、压环；15、导电圈；16、螺母；2、外圆夹具；21、安装座；22、套筒；23、支座；24、驱动环；25、移动副；26、摆臂；27、转动副；28、接触板；29、注入口；3、连接法兰。
具体实施方式
36.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
37.实施例1
38.如图1至图4所示，本发明的用于圆筒形样品的安装夹具，包括内孔夹具1和外圆夹具2，内孔夹具1和外圆夹具2均与靶台的接口可拆卸安装。内孔夹具1包括底座11和支撑夹持组件，支撑夹持组件设置在底座11上，用于夹持圆筒形样品的内周；外圆夹具2包括安装座21，安装座21上设有移动限位组件和多个支座23，支座23用于辅助移动限位组件对圆筒形样品的外周进行夹持。
39.如图1和图2所示，本实施例中，支撑夹持组件包括丝杆13、压环14和导电圈15，丝杆13底部固定安装在底座11上，丝杆13外周依次交替设有压环14和导电圈15，压环14用于压缩导电圈15，圆筒形样品的内周与导电圈15接触，导电圈15用于实现圆筒形样品接地，并受力膨胀张紧圆筒形样品的内周。内孔夹具1通过底座11与靶台的接口进行可拆卸连接，以实现圆筒形样品的外圆进行注入。
40.进一步地，压环14采用不锈钢材料制备得到，导电圈15是金属或导电粉末填充的胶圈，以实现圆筒形样品安全接地。
41.如图4所示，本实施例中，移动限位组件包括驱动环24和移动副25，驱动环24的外周与安装座21接触，移动副25的固定端安装在安装座21上，移动副25的活动端套设在驱动环24上，多个安装座21和多个移动副25依次交替设置，用于对驱动环24进行限位。
42.进一步地，移动限位组件还包括摆臂26和转动副27，摆臂26的一端与移动副25的活动端连接，摆臂26的另一端与转动副27连接，转动副27用于夹持圆筒形样品的外周。转动副27上设有接触板28，接触板28用于夹持圆筒形样品的外周。接触板28采用导电的柔性材料制备得到，避免了将样品工件外表面碰伤，同时也实现了样品接地。本实施例中，接触板28为导电胶块，可以是导电粉末填充的硅胶或橡胶块，既实现导电功能，又不会损伤样品外表面。
43.可以理解，驱动环24的预夹持力来自于移动副25(如弹簧、气缸等)收缩带动驱动环24产生的切向力f1，驱动环24可以同时在多组移动副25的相同作用力下做圆周运动，使得摆臂26实现自动定心并夹紧样品。卸载样品时，用手动施加力f2张开即可。
44.如图3所示，本实施例中，外圆夹具2还包括套筒22，套筒22与安装座21连接。可以理解，套筒22相当于“机架”，移动限位组件和支座均安装在安装座21上，然后再整体放入套筒22中，并连接固定，最后通过与套筒22连接的连接法兰3整体安装到靶台的接口上。套筒22可以容纳一定尺寸范围的样品。与此同时，安装座21的中心位置还设有注入口29，通过注入口29实现圆筒形样品的内孔和端面注入。
45.本实施例中，样品封装在外圆夹具2内部，外圆夹具2的外部是套筒22与底座21组合，利用底座21上的支座23配合移动副25将驱动环24限位。与此同时，摆臂26上的移动副27以驱动环24为机架，随驱动环24的圆周运动而摆动，在机架上保持有作用力f1，力f1是夹紧力的来源，在力f2的作用下(在取消力f1时，或者f2》f1时)可以将动摆臂26张开，放入样品后可以实现对样品外圆的装夹，在接触板28与摆臂26之间设有转动副27，对应于不同尺寸的样品都能更好的接触、张紧。
46.如图2所示，本实施例中，内孔夹具1还包括空心轴座12，空心轴座12通过螺钉可拆卸安装在底座11上，空心轴座12上设有嵌入式的槽口，槽口用于安装丝杆13。丝杆13外周设置的压环14和导电圈15是一个压环14压一个导电圈15的循环排列，可以显著提高样品安装后与空心轴座的同轴度，提高样品装夹的可靠度。
47.如图2所示，底座11内部设有螺母16，螺母16用于紧固丝杆13，以实现对导电圈15的压缩，利用导电圈15外径的膨胀来张紧样品的内孔。
48.本实施例的内孔夹具1利用导电圈15将样品进行接地，避免了额外再设计接线触点接地，简化了结构；根据样品内孔的尺寸差异，也可以将夹具做成与之匹配的尺寸，以满足不同尺寸范围的样品装夹需求。
49.实施例2
50.本实施例提供了实施例1中安装夹具的使用方法，将圆筒形样品固定至的安装夹具上包括以下步骤：
51.s1、圆筒形样品安装到内孔夹具1上；
52.s11、将导电圈15和压环14依次套入空心轴座12上；
53.s12、将丝杆13插入空心轴座12中，并将空心轴座12和丝杆13固定安装在底座11上，在丝杆13底部连接螺母16；此时，螺母16只是连接到丝杆13底部，并未将丝杆13锁紧；
54.s13、将内孔夹具1放入圆筒形样品的内孔中，内孔夹具1与圆筒形样品的内孔进行间隙配合；
55.s14、拧紧丝杆13底部的螺母16，丝杆13被周向固定，但会在螺母16的作用下轴向移动，使得压环14压紧导电圈15，利用导电圈15的膨胀来张紧圆筒形样品的内孔壁；
56.s15、将底座11固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的外圆注入。
57.s2、圆筒形样品安装到外圆夹具2上；
58.s21、当外圆夹具2固定不动时，手动施加力f2使得驱动环24反向转动，令移动副25收缩，摆臂26张开，将圆筒形样品放入；
59.s22、力f2撤销时，依靠移动副的预收缩力夹紧圆筒形样品；
60.s23、将外圆夹具通过连接法兰固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的内孔和端面注入。
61.本实施例中，通过内孔夹具1和外圆夹具2的配合可以实现缩小靶台的倾角范围。
传统夹具通过孔夹具装夹后，一个外圆面，两个端面在一次装夹后，通过倾角0
°
～180
°
来实现注入。而本实施例中，可以利用夹持样品外圆的外圆夹具2来实现样品端面的注入，如此，内孔夹具1使用时就可以减少了一个端面的注入，0
°
～90
°
就可以实现注入了。
62.虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，包括内孔夹具(1)和外圆夹具(2)，内孔夹具(1)和外圆夹具(2)均与靶台的接口可拆卸安装；所述内孔夹具(1)包括底座(11)和支撑夹持组件，所述支撑夹持组件设置在底座(11)上，用于夹持圆筒形样品的内周；所述外圆夹具(2)包括安装座(21)，所述安装座(21)上设有移动限位组件和多个支座(23)，所述支座(23)用于辅助移动限位组件对圆筒形样品的外周进行夹持。2.根据权利要求1所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述支撑夹持组件包括丝杆(13)、压环(14)和导电圈(15)，所述丝杆(13)底部固定安装在底座(11)上，丝杆(13)外周依次交替设有压环(14)和导电圈(15)，所述压环(14)用于压缩导电圈(15)，圆筒形样品的内周与导电圈(15)接触，导电圈(15)用于实现圆筒形样品接地，并受力膨胀张紧圆筒形样品的内周。3.根据权利要求2所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述移动限位组件包括驱动环(24)和移动副(25)，所述驱动环(24)的外周与安装座(21)接触，所述移动副(25)的固定端安装在安装座(21)上，移动副(25)的活动端套设在驱动环(24)上，多个安装座(21)和多个移动副(25)依次交替设置，用于对驱动环(24)进行限位。4.根据权利要求3所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述移动限位组件还包括摆臂(26)和转动副(27)，所述摆臂(26)的一端与移动副(25)的活动端连接，摆臂(26)的另一端与转动副(27)连接，所述转动副(27)用于夹持圆筒形样品的外周。5.根据权利要求4所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述转动副(27)上设有接触板(28)，所述接触板(28)用于夹持圆筒形样品的外周。6.根据权利要求5所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述接触板(28)采用导电的柔性材料制备得到。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述外圆夹具(2)还包括套筒(22)，所述套筒(22)与安装座(21)连接。8.根据权利要求1至6中任意一项所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述内孔夹具(1)还包括空心轴座(12)，所述空心轴座(12)可拆卸安装在底座(11)上，空心轴座(12)上设有槽口，所述槽口用于安装丝杆(13)。9.根据权利要求8所述的用于圆筒形样品的安装夹具，其特征在于，所述底座(11)内部设有螺母(16)，所述螺母(16)用于紧固丝杆(13)。10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的用于圆筒形样品的安装夹具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、圆筒形样品安装到内孔夹具(1)上；s11、将导电圈(15)和压环(14)依次套入空心轴座(12)上；s12、将丝杆(13)插入空心轴座(12)中，并将空心轴座(12)和丝杆(13)固定安装在底座(11)上，在丝杆(13)底部连接螺母(16)；s13、将内孔夹具(1)放入圆筒形样品的内孔中，内孔夹具(1)与圆筒形样品的内孔进行间隙配合；s14、拧紧丝杆(13)底部的螺母(16)，使得压环(14)压紧导电圈(15)，利用导电圈(15)的膨胀来张紧圆筒形样品的内孔壁；s15、将底座(11)固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的外圆注入；
s2、圆筒形样品安装到外圆夹具(2)上；s21、当外圆夹具(2)固定不动时，手动施加力f2使得驱动环(24)反向转动，令移动副(25)收缩，摆臂(26)张开，将圆筒形样品放入；s22、力f2撤销时，依靠移动副(25)的预收缩力夹紧圆筒形样品；s23、将外圆夹具(2)通过连接法兰(3)固定到靶台的接口上，以完成圆筒形样品的内孔和端面注入。

技术总结
本发明公开了一种用于圆筒形样品的安装夹具及其使用方法，夹具包括内孔夹具和外圆夹具，内孔夹具包括底座和支撑夹持组件，支撑夹持组件设置在底座上，用于夹持样品的内周；外圆夹具包括安装座，安装座上设有移动限位组件和多个支座，支座用于辅助移动限位组件对样品的外周进行夹持。本发明具有结构紧凑、装夹稳定可靠、有利于缩小靶台倾角范围且注入区域与夹具互不干涉等优点，解决了因圆筒形样品的直径范围大而需要多种传统套筒类夹具造成的混乱、冗余等问题，并解决了夹具设计、配合不合理而导致靶台偏置角度过大、注入区与夹具相互干涉、样品外周容易被碰伤等问题，提高了该工艺成品的质量或者良率，降低了半导体注入设备的运行成本。运行成本。运行成本。


技术研发人员：易镓 唐睿
受保护的技术使用者：北京烁科中科信电子装备有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/23