DE10007265A1

DE10007265A1 - Kristallziehanlage

Info

Publication number: DE10007265A1
Application number: DE2000107265
Authority: DE
Inventors: Burkhard Altekrueger; Johann Scholler
Original assignee: Crystal Growing Systems GmbH
Current assignee: Crystal Growing Systems GmbH
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: DE10007265B4; FI20010261L; ITMI20010268A1; KR20010082689A; FI120103B; FI20010261A0

Abstract

Bei einer Kristallziehanlage wird ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflingshalter (5) von einem Seil (6) höhenverfahrbar gehalten. Die Höhenlage des Impflingshalters (5) ist durch Auf- und Abwickeln des Seiles (6) mittels einer Seiltrommel (15) veränderlich. Diese Seiltrommel (15) ist axial verschieblich in einem Gehäuse (7) gehalten. Ihre Mantelfläche hat eine schraubenlinienförmige Aufwickelrille für das Seil (6), in die eine axial unverschieblich in dem Gehäuse (7) angeordnete Führungsrolle eingreift. Die Umlenkrolle (22) ist so angeordnet, dass das von der Seiltrommel (15) auf- oder abzuwickelnde Seil (6) stets senkrecht von der Umlenkrolle (22) zur Seiltrommel (15) läuft und dass die Umlenkrolle (22) oberhalb der Seiltrommel (15) derart angeordnet ist, dass die resultierende Kraft aus der Gewichtskraft des gezüchteten Kristalls und aus der Aufwickelkraft der Seiltrommel (15) genau senkrecht auf die Gewichtsmesszellen (17, 18) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kristallziehanlage, bei der ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflings halter von einem Seil höhenverfahrbar gehalten ist, wel ches über eine Umlenkrolle zu einer Seiltrommel führt, die zur Veränderung der Höhenlage des Impflingshalters mittels eines Motors antreibbar ist, und bei der die Um lenkrolle auf einer Traverse gehalten ist, die über Ge wichtsmesszellen mit einem die Seiltrommel tragenden Ge häuse Verbindung hat.

Eine Kristallziehanlage der vorstehenden Art ist Gegen stand der EP 0 781 873 A2. Die genannte Schrift befasst sich mit dem Problem, dass der Messfehler einer einzigen, für das Gesamtgewicht der maximal zu messenden Teile aus gelegten Messzelle größer ist als der Messfehler, welcher auftreten würde, wenn man das Gesamtgewicht auf mehrere kleine Messzellen verteilen würde. Deshalb wird gemäß dieser Schrift die Traverse als dreieckige Platte ausge bildet, die sich im Bereich jeder Ecke auf jeweils einer Messzelle abstützt.

Die Messgenauigkeit von Messzellen ist jedoch in jüngster Zeit ständig verbessert worden, so dass nun die durch Reibung verursachten, variablen Kräfte einen entscheiden den Einfluss auf den Messfehler haben. Die Reibungskräfte im Lager der Umlenkrolle verändern sich bei der bekannten Kristallziehanlage beispielsweise dadurch, dass beim Auf wickeln oder Abwickeln des Seils das zur Seiltrommel füh rende Seilende nicht immer exakt parallel zu dem zum Impflingshalter führenden Seilende verläuft, weil die Windungen des aufgewickelten Seilendes auf der Seiltrom mel nebeneinander liegen. Würden sie übereinander liegen, käme es durch die Umlenkrolle nicht zu einer exakten 180°-Umlenkung, was wiederum die zu den Messzellen füh renden Kräfte verändern würde.

Messfehler kommen bei Gewichtsmesseinrichtungen von Kris tallziehanlagen auch dadurch zustande, dass die Kräfte nicht symmetrisch zu den Messzellen wirken. Bei der Kris tallziehanlage nach der genannten EP 0 781 873 kippt die die Umlenkrolle tragende dreieckige Platte beispielsweise durch die Bewegung der Messzellen geringfügig um eine quer zur Drehachse verlaufende Achse, wodurch sich wie derum die Reibverhältnisse und Kraftangriffsverhältnisse geringfügig verändern.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kristall ziehanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich mit möglichst geringem Aufwand eine möglichst hohe und von Reibverhältnissen und Toleranzen möglichst wenig beeinflusste Messgenauigkeit ergibt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Seiltrommel axial verschieblich in dem Gehäuse gehal ten ist und in ihrer Mantelfläche eine schraubenlinien förmige Aufwickelrille für das Seil hat, in die eine axial unverschieblich in dem Gehäuse angeordnete Füh rungsrolle eingreift, und dass die Umlenkrolle so ange ordnet ist, dass das von der Seiltrommel auf- oder abzu wickelnde Seil auf einer sich nicht verlagernden Geraden von der Umlenkrolle zwischen der Führungsrolle und der Seiltrommel in die Aufwickelrille führt.

Durch diese Gestaltung der Seiltrommel und der Um lenkrolle ergibt es sich, dass das auf- oder abzuwi ckelnde Seil stets exakt in der gleichen Lage von der Umlenkrolle zur Seiltrommel verläuft. Dadurch verändern sich die Hebelverhältnisse und Reibverhältnisse an der Seiltrommel nicht, so dass als variable Kräfte nur das Gewicht des zu ziehenden Einkristalls auf die Messzellen einwirkt.

Die Gewichtsmesszellen werden ausschließlich in Vertikal richtung kraftbeaufschlagt, so dass keine Kräfte an den Messzellen vorbei in das Gehäuse eingeleitet werden kön nen, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er findung die die Umlenkrolle tragende Traverse durch die Gewichtsmesszellen in dem Gehäuse hängend gehalten ist.

Das zum Impflingshalter führende Seilende kann sehr exakt in Bezug auf die Längsachse des Impflingshalters und da mit die Drehachse der Kristallziehanlage justiert werden, wenn die Traverse über die Gewichtsmesszellen an einer Tragplatte befestigt ist, welche ihrerseits relativ zur Längsachse des Impflingshalters justierbar in dem Gehäuse gehalten ist.

Konstruktiv besonders einfach lässt sich die Seiltrommel anordnen und ihre axiale Verschiebbarkeit verwirklichen, wenn die Seiltrommel axial verschieblich, auf einer Seil trommelwelle relativ zu der Seiltrommelwelle unverdrehbar angeordnet ist, die mit ihren Enden jeweils in einen von außen her in das Gehäuse eingesetzten Lagerkörper ragt, welche mit einem Flansch von außen her gegen das Gehäuse anliegt und mit einem Zylinderteil in das Gehäuse ein greift.

Die für den Antrieb der Seiltrommel erforderliche An triebseinheit kann komplett außerhalb des unter Vakuum stehenden Gehäuses angeordnet werden, wenn ein Lagerkör per nach außen hin durch eine Abschlusswand abgeschlossen ist und der andere Lagerkörper eine von der Seiltrommelwelle durchdrungene Wellendichtung hat, und wenn außen seitig zur Wellendichtung in dem Lagerkörper eine Kupp lung auf der Seiltrommelwelle angeordnet ist, welche mit einer Welle einer am Gehäuse angeflanschten Antriebsein heit verbunden ist.

Eine besonders hohe Messgenauigkeit und gleichzeitig op timale Nutzung des Platzes in dem Gehäuse lässt sich er reichen, wenn die Umlenkrolle oberhalb der Seiltrommel derart angeordnet ist, dass die resultierende Kraft aus der Gewichtskraft des gezüchteten Kristalls und aus der Aufwickelkraft der Seiltrommel genau senkrecht auf die Gewichtsmesszellen wirkt.

Die Ablaufeigenschaften des Seils sind auch bei den er forderlichen Ablaufgeschwindigkeiten optimal, so dass keine Schwingungen in den Impflingshalter gelangen und keine Unwuchten durch einen asymmetrischen Verlauf des Seiles auftreten, wenn auf der Seite des zu dem Impflingshalter führenden Seils im Gehäuse unterhalb der Höhe der Achse der Umlenkrolle eine horizontal verstell bare, das Seil gegen die Umlenkrolle haltende Andrück rolle angeordnet ist.

Die gesamte Anordnung - insbesondere die Seiltrommel und die Umlenkrolle - ist bei Bedarf gut zugänglich, so dass ein Seilwechsel rasch und ohne unerwünschten Aufwand er folgen kann, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Gehäuse vor und hinter der Seiltrommelwelle einen die Seiltrommel und die Umlenkrolle freigebenden Gehäusedeckel hat.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen oberen Bereich einer Kristallziehanlage,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des oberen Bereiches nach Fig. 1, gegenüber Fig. 1 um 90° verdreht und im Maßstab ver größert,

Fig. 3 eine Prinzipskizze des Vorschubantriebs einer Seiltrommel der Kristallziehanlage.

Die Fig. 1 zeigt eine oberhalb eines nicht dargestellten Tiegels ortsfest anzuordnende Grundplatte 1 mit einem nach oben weisenden Tragrohr 2, in welchem eine Hohlwelle 3 drehbar gehalten ist. Diese Hohlwelle 3 lässt sich von einem Motor 4 in Rotation versetzen. Innerhalb der Hohl welle 3 ist ein relativ zu der Hohlwelle 3 unverdrehba rer, jedoch axial verschieblicher Impflingshalter 5 ange ordnet, der von einem Seil 6 getragen wird.

Die Hohlwelle 3 ist an ihrem oberen Ende mit einem Ge häuse 7 verbunden, welches zusammen mit der Hohlwelle 3 rotiert. Das Gehäuse 7 hat zwei Seitenwände 8, 9, in wel che jeweils von außen her ein Lagerkörper 10, 11 derart eingeschoben ist, dass er mit einem Flansch 12, 13 von außen her gegen die jeweilige Seitenwand 8, 9 anliegt. In den Lagerkörpern 10, 11 ist eine Seiltrommelwelle 14 drehbar gelagert, auf der eine Seiltrommel 15 axial ver schieblich angeordnet ist.

Oberhalb der Seiltrommel 15 erkennt man eine Traverse 16, welche über zwei Gewichtsmesszellen 17, 18 mit einer Tragplatte 19 verbunden ist, die ihrerseits über Jus tiereinrichtungen 20 verstellbar mit dem Gehäuse 7 Ver bindung hat. Die Traverse 16 haltert eine Achse 21, auf der eine Umlenkrolle 22 frei drehbar gelagert ist. Das Seil 6 führt vom Impflingshalter 5 zunächst nach oben zu der Umlenkrolle 22, wird von dieser um 180° umgelenkt und läuft dann zu der Seiltrommel 15, auf der es aufgewickelt oder von der es abgewickelt wird.

Zum Antrieb der Seiltrommelwelle 14 und damit auch der Seiltrommel 15 dient eine außenseitig am Gehäuse 7 an geflanschte Antriebseinheit 23, die mit einer Welle 24 über eine in dem Lagerkörper 11 angeordnete Kupplung 25 mit der Seiltrommelwelle 14 verbunden ist. Zwischen der Kupplung 25 und der Seiltrommel 15 ist im Lagerkörper 11 eine Wellendichtung 26 angeordnet, durch die das Innere des Gehäuses 7 nach außen hin abgedichtet wird. Der ge genüberliegende Lagerkörper 10 benötigt keine Dichtung zur Seiltrommelwelle 14 hin, vielmehr kann er nach außen durch eine Abschlusswand 27 verschlossen sein.

Die Fig. 2 lässt erkennen, dass unterhalb der Achse 21 der Umlenkrolle 22 eine Andrückrolle 28 gegen die Um lenkrolle 22 anliegt. Diese ist mittels einer Verstell einrichtung 29 horizontal verstellbar. In Höhe der geome trischen Achse der Seiltrommelwelle 14 erkennt man in Fig. 2 eine Führungsrolle 30, die in die Seiltrommel 15 eingreift, was die Fig. 3 genauer erkennen lässt.

Die Fig. 3 zeigt, dass die Seiltrommel 15 eine schrau benlinienförmig verlaufende Aufwickelrille 31 für das Seil 6 hat. Die Führungsrolle 30, welche eine konkav ge krümmte Mantelfläche aufweist, greift in diese Aufwickel rille 31, so dass das Seil 6 in diesem Bereich einge schlossen ist. Da die Führungsrolle 30 axial unverschieb lich angeordnet ist, die Seiltrommel 15 sich jedoch axial auf der Seiltrommelwelle 14 verschieben kann, verschiebt sich die Seiltrommel 15 beim Auf- und Abwickeln des Sei les 6 stets so weit nach rechts oder links, dass das Seil 6 zum Auf- und Abwickeln seitlich nicht abgelenkt werden muss.

Um zu Inspektionszwecken oder zum Wechsel des Seiles 6 die Seiltrommel 15, die Umlenkrolle 22, die Andrückrolle 28 und die Führungsrolle 30 leicht erreichen zu können, hat das Gehäuse 7 auf der vor und hinter der Seiltrommel welle 14 liegenden Seite jeweils einen über seinen gesam ten Querschnitt reichenden Gehäusedeckel 32, 33.

Bezugszeichenliste

1

Grundplatte

2

Tragrohr

3

Hohlwelle

4

Motor

5

Impflingshalter

6

Seil

7

Gehäuse

8

Seitenwand

9

Seitenwand

10

Lagerkörper

11

Lagerkörper

12

Flansch

13

Flansch

14

Seiltrommelwelle

15

Seiltrommel

16

Traverse

17

Gewichtsmesszelle

18

Gewichtsmesszelle

19

Tragplatte

20

Justiereinrichtung

21

Achse

22

Umlenkrolle

23

Antriebseinheit

24

Welle

25

Kupplung

26

Wellendichtung

27

Abschlusswand

28

Andrückrolle

29

Verstelleinrichtung

30

Führungsrolle

31

Aufwickelrille

32

Gehäusedeckel

33

Gehäusedeckel

Claims

1. Kristallziehanlage, bei der ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflingshalter von einem Seil hö henverfahrbar gehalten ist, welches über eine Umlenkrolle zu einer Seiltrommel führt, die zur Veränderung der Hö henlage des Impflingshalters mittels eines Motors an treibbar ist, und bei der die Umlenkrolle auf einer Tra verse gehalten ist, die über Gewichtsmesszellen mit einem die Seiltrommel tragenden Gehäuse Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (15) axial ver schieblich in dem Gehäuse (7) gehalten ist und in ihrer Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Aufwickelrille (31) für das Seil (6) hat, in die eine axial unverschieb lich in dem Gehäuse (7) angeordnete Führungsrolle (30) eingreift, und dass die Umlenkrolle (22) so angeordnet ist, dass das von der Seiltrommel (15) auf- oder abzuwi ckelnde Seil (6) auf einer sich nicht verlagernden Gera den von der Umlenkrolle (22) zwischen der Führungsrolle (30) und der Seiltrommel (15) in die Aufwickelrille (31) führt.

2. Kristallziehanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die die Umlenkrolle (22) tragende Traverse (16) durch die Gewichtsmesszellen (17, 18) in dem Gehäuse (7) hängend gehalten ist.

3. Kristallziehanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Traverse (16) über die Gewichtsmess zellen (17, 18) an einer Tragplatte (19) befestigt ist, welche ihrerseits relativ zur Längsachse des Impflings halters (5) justierbar in dem Gehäuse (7) gehalten ist.

4. Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seil trommel (15) axial verschieblich, auf einer Seiltrommelwelle (14) relativ zu der Seiltrommelwelle (14) unver drehbar angeordnet ist, die mit ihren Enden jeweils in einen von außen her in das Gehäuse (7) eingesetzten La gerkörper (10, 11) ragt, welche mit einem Flansch (12, 13) von außen her gegen das Gehäuse (7) anliegt und mit ihrem Zylinderteil in das Gehäuse (7) eingreift.

5. Kristallziehanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Lagerkörper (10) nach außen hin durch eine Abschlusswand (27) abgeschlossen ist und der andere Lagerkörper (11) eine von der Seiltrommelwelle (14) durchdrungene Wellendichtung (26) hat, und dass außensei tig zur Wellendichtung (26) in dem Lagerkörper (11) eine Kupplung (25) auf der Seiltrommelwelle (14) angeordnet ist, welche mit einer Welle (24) einer am Gehäuse (7) an geflanschten Antriebseinheit (23) verbunden ist.

6. Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Um lenkrolle (22) oberhalb der Seiltrommel (15) derart ange ordnet ist, dass die resultierende Kraft aus der Ge wichtskraft des gezüchteten Kristalls und aus der Aufwi ckelkraft der Seiltrommel (15) genau senkrecht auf die Gewichtsmesszellen (17, 18) wirkt.

7. Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des zu dem Impflingshalter (5) führenden Seils (6) im Gehäuse (7) unterhalb der Höhe der Achse (21) der Um lenkrolle (22) eine horizontal verstellbare, das Seil (6) gegen die Umlenkrolle (22) haltende Andrückrolle (28) an geordnet ist.

8. Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge häuse (7) vor und hinter der Seiltrommelwelle (14) einen die Seiltrommel (15) und die Umlenkrolle freigebenden Ge häusedeckel (32, 33) hat.