DE1281073B - Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Zonenschmelzen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H 05b

Deutsche Kl.: 21h -18/30

Nummer: 1281073

Aktenzeichen: P 12 81 073.0-34 (M 47720)

Anmeldetag: 18. Januar 1961

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Es sind Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen bekannt, bei denen ein stabförmiger Körper des zu behandelnden Materials an seinen beiden Enden eingespannt und lotrecht gehaltert wird. Die beiden Halterungen des Stabes, die an lotrechten Wellen befestigt sind, werden um ihre Achsen ständig gedreht. Eine mit Hochfrequenzstrom gespeiste Induktionsheizspule, die Teil eines Resonanzkreises ist, dient dazu, über eine beschränkte Länge des Stabes eine Schmelzzone zu erzeugen. Durch Relativbewegung zwischen der Induktionsheizspule und dem stabförmigen Körper wird die Schmelzzone durch letzteren der Länge nach hindurchgeführt. Das Zonenschmelzen, das in einer evakuierten oder mit Schutzgas gefüllten Kammer durchgeführt wird, dient im allgemeinen sowohl zum Reinigen als auch zum Einkristallzüchten mit Hilfe von angeschmolzenen Keimkristallen.

Aus der deutschen Patentschrift 962006 ist ein solches Zonenschmelzverfahren bekanntgeworden, bei dem der die Induktionsheizspule enthaltende Resonanzkreis mittels einer zweiten Spule so abgestimmt wird, daß die Arbeitsfrequenz auf seiner induktiven Flanke liegt, wodurch Temperaturschwankungen der Schmelzzone während des eigentlichen Zonenschmelzens vermieden werden sollen. Nach der deutschen Patentschrift 1022 698 werden die Restschwankungen durch eine besondere Regeleinrichtung selbsttätig ausgeglichen.

Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, das tiegelfreie Zonenschmelzen zu automatisieren, und zwar für jeden Bearbeitungsvorgang. Dieses Ziel wird im wesentlichen durch Regelung der Arbeitsfrequenz und durch Korrekturen am Halbleiterstab selbst erreicht.

Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zum induktiven Zonenschmelzen mit von der Impedanz des Werkstückes abhängiger automatischer Regelung des Induktionsstromes. Erfindungsgemäß wird das Werkstück wahlweise gedehnt oder zusammengedrückt, um die geometrische Form des jeweils geschmolzenen Teiles zur Erzielung eines gewünschten Durchmessers zu ändern.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert und weitere Vorteile beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 1 a die schematische Schaltung einer Induktions-Erhitzungs-Vorrichtung mit ihrer automatischen Zonenreinigungs - Rückkopplungseinrichtung zur Regelung und Steuerung der Reinigung eines Halbleiterformstückes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Teilansicht zur Darstellung der arbeitsmäßigen Zuordnung des Arbeitsschwingkreises

Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Zonenschmelzen

Anmelder:

Merck & Co., Incorporated,

Rahway,N.J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Fred Robert Prediger, Westfield, N. J.; Michael Kniazuk, Mountainside, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Januar 1960 (3614) - -

und eines Abschnittes des Barrenformstückes während des Schmelzvorganges,

F i g. 3 eine Leistungs- und Spannungs-Kennlinienkurve als Funktion der Frequenz für den Arbeits-Schwingkreis und zur Verwendung bei einer Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung, F i g. 4 Spannungskurven als Funktion der Arbeits-

wicklungsstellungen längs des Barrenformstückes, das in der Figur gezeigt ist, und auch diese Figur wird bei einer Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung verwendet,

F i g. 5 und 6 schematisch die Arbeitsweise bestimmter Schaltmittel der Rückkopplungsschaltung zum Betrieb des Rückkopplungs-Programmotors,

F i g. 7 und 7 a schematisch das Keim- und das Bodenende des Formstückes vor bzw. gerade nach der Verschmelzung desselben und

F i g. 8 schematisch eine Schaltung für eines der polarisierten Relais in der automatischen Rückkopplungs-Steuerschaltung der Zonenreinigungsvorrichtung.

Das Bezugszeichen 10 in Fig. 1 und 2 bezeichnet ein stangenartiges zylindrisches Formstück aus SiIicium, das vertikal aufrecht gehalten wird. Erfindungsgemäß wird der Barren 10 zu einer Monokristallstruktur des Siliciums gereinigt. Die Reinigung

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des Halbleiters wird durch Induktionserhitzung Zur Vorbereitung der Reinigung des Formstückes

bewirkt. Ein Hochfrequenzstrom wird einer Induk- wird ein zylindrischer Barren mit gleichförmigem tanz 11 zugeführt, die um den Barren 10 gewickelt Durchmesser vertikal an seinem oberen Ende durch ist. Die axiale Länge der Wicklung 11 ist im Ver- Haltemittel, wie einer stationären Einspannvorrichgleich mit der axialen Länge des Barrens 10 zu kurz. 5 tung 17, abgestützt. Das untere Ende des Barrens 10 Die Arbeitswicklung 11 ist so abgestützt, daß sie ist um einen geringen Abstand über dem Keim 13 längs des Barrens 10 auf-und abwandern kann. Der angeordnet, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Hochfrequenzstrom induziert einen Wirbelstromfluß Ende ist vorzugsweise senkrecht zu seiner Längsachse in dem Silicium, welcher eine extreme örtliche Er- abgeschnitten, um die Formung des verjüngten Teiles hitzung des Teiles des Siliciums bewirkt, der von der io 14 und das Anschmelzen des unteren Endes an den Arbeitswicklung 11 umgeben ist. Dadurch wird diese Keim 13 zu vereinfachen. Der Keim 13 ist in senksehr heiße Zone im geschmolzenen Zustand über- rechter Ausrichtung zu dem Barren 10 durch Haltegeführt. Die geschmolzene Zone erstreckt sich durch mittel, wie einer Einspannvorrichtung 18, gehalten, die Querschnittsstärke des Barrens 10 und auch im Die nebeneinander angeordneten Enden des Barrens gleichen Ausmaß wie die Längsrichtungsabmessung 15 10 und des Keimes 13 werden während des Schmelzder Arbeitswicklung 11. Die geschmolzene Zone ist Vorganges in einer Weise verschmolzen, die später durch den gestrichelten Bereich 12 in den F i g. 1 erläutert wird. Die Einspannvorrichtung 18 ist durch und 2 dargestellt und als schwimmende Zone einen Motor 19 um die vertikale Barrenachse drehbekannt, weil bei der Wanderung der Arbeitswick- bar abgestützt. Der Motor 19 ist auf einer horizonlung entlang dem Barren 10 langsam nach oben auf- ao talen Plattform 20 angeordnet. Die Plattform 20 einanderfolgende Abschnitte des Barrens, welche von kann durch einen Schneckentriebs-Mechanismus 21 der Wicklung 11 überdeckt werden, geschmolzen angehoben oder abgesenkt werden. Der Schneckenwerden. Jeder örtlich erhitzte Abschnitt 12 reinigt trieb 21 wird durch einen umkehrbaren Motor 22 sich, wenn er schmilzt, und verfestigt sich dann, wenn betätigt. Dieser ist auf einem stationären Bezugsbaudie Arbeitswicklung 11 weitergeht, um den nächsten 35 teil angeordnet. Eine Drehung des Motors 22 in der darauffolgenden Barrenabschnitt zu schmelzen. einen oder anderen seiner entgegengesetzten Richtun-

Um den Zylinder aus Silicium zu einer Mono- gen wird die Plattform 20 heben bzw. absenken, um kristallstruktur zu reinigen bzw. verfeinern, wird ein den Barren entlang seiner Längsachse zusammengereinigter Monokristall-Siliciumkeim 13 mit dem zupressen oder zu strecken.

unteren Teil des Barrens 10 durch Induktionserhit- 30 Während der Schmelzphasen des Zonenreinigungszung verschmolzen. Das Schmelzen des Siliciums Vorganges dreht sich der Motor 19 fortlaufend in gemäß der erfindungsgemäßen Ausführung beginnt einer Richtung, um dem Keim 13 und dem damit mit dem Keim 13. Wenn aufeinanderfolgende Ab- verschmolzenen Barren eine Drehung in gleicher schnitte 12 infolge Aufwärtsvorschubes der Wicklung Richtung zu erteilen. Diese Drehbewegung erstreckt 11 aushärten, erstreckt sich die Monokristallstruktur 35 sich nach oben zu und durch die geschmolzene von dem Keim in den und längs des Barrens 10. Bei Zone, wo immer diese sich in der besonderen der tatsächlichen Anwendung wird, wenn der Durch- Arbeitsstufe befinden möge. Der Teil des Barrens 10 messer des Keimes 13 viel kleiner als der Durch- über seiner geschmolzenen Zone und hoch bis zu messer des Barrens 10 ist, der untere Abschnitt 14 dem ergriffenen Ende bleibt gegenüber dem umdes Barrens während des Zonenschmelzens mit einer 40 laufenden unteren Teil des Barrens stationär. Die konischen Verjüngung ausgebildet, um eine durch- Drehwirkung wird in der geschmolzenen Zone 12 gehende Verbindung mit dem Keim 13 zu schaffen. aufgenommen. Axiale Zusammendrückung und Da der Durchmesser des Halbleiters zunimmt, ist zur Streckung tritt auch in dem geschmolzenen Zonen-Schmelzung desselben mehr Leistung erforderlich. abschnitt des Barrens auf. Die Drehung des Barrens Entsprechend ist die verbesserte Vorrichtung für eine 45 10 unterstützt die Durchdringung der Hitze durch Reinigung einer schwimmenden Zone gemäß der Er- das Innere der geschmolzenen Zone 12 und dient findung so ausgeführt, daß die Hochfrequenzenergie, auch zur Anzeige, daß die Zone 12 durch ihr welche der Arbeitswicklung 11 zugeführt wird, auto- Inneres durchgeschmolzen ist. matisch und fortlaufend geregelt wird, und zwar Die geschmolzene Zone 12 entwickelt und erhält

während die Arbeitswicklung den verjüngten Ab- 50 während des Schmelzvorganges eine Stundenglasform, schnitt 14 bildet, und auch während der Schmel- die in F i g. 2 abgebildet ist. Das wird auf die Abzung des längeren Mittelteiles 15 des Barrens mit Stoßungswirkung des magnetischen Feldes von der gleichförmigem Durchmesser. Die Zonenreinigungs- Arbeitswicklung 11 infolge der in dem Barren 10 umvorrichtung hat ein automatisches Rückkopplungs- laufenden Ströme und auf Grund des Absinkens des Steuersystem, durch das die Arbeitswicklung 11 fort- 55 geschmolzenen Materials infolge der Schwerkraft zulaufend mit einer programmierten Hochfrequenz- rückgeführt. Gemäß der Ausführung dieser Erfindung leistungshöhe in Übereinstimmung mit der Größe und wird zur richtigen Zonenreinigung bzw. Verfeine-Form des Abschnittes des Siliciums gespeist wird, rung die Form und Größe oder der Durchmesser des der dann der Induktionserhitzung und Schmelzung Barrens durch Dehnung oder Zusammenpressung unterliegt. Das obere Ende des Barrens 10 ist auch 60 seiner geschmolzenen Zone 12 gesteuert. Diese Wirmit einem verjüngten Abschnitt 16 ausgeführt. Dieser kung stellt die richtige Durchmessergröße des Bar-Teil des Barrens 10 stellt die obere Grenze des nutz- rens sicher, wenn die geschmolzene Zone ausfriert, baren Teiles der Siliciumstange dar. Die automatische Der Ausdruck »ausfriert« wird hier mit der Be-Zonenschmelzvorrichtung ist auch eingerichtet, die deutung verwendet, daß ein Ausmaß einer Kühlung Leistung zu regeln, welche der Arbeitswicklung 11 65 stattfindet, durch welche die geschmolzene Zone in zur Schmelzung des Formstückabschnittes 16 sowie einen verhältnismäßig festen Zustand während jedes der anderen Abschnitte des Siliciumbarrens 10 zu- aufeinanderfolgenden Schrittes der Arbeitswicklung geführt wird. 11 längs des Barrenformstückes 10 zurückkehrt.

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Ein bestimmtes Ausmaß der Steuerung und Re- Schwingkreises. Ein koaxiales Speisekabel 30 koppelt gelung des Schmelzverfahrens kann durch bloße den Generator 25 mit seiner Bürde 24. An seinem Regulierung der Hochfrequenzleistung bewirkt wer- ausgangsseitigen Ende ist das koaxiale Kabel 30 an den, die der Arbeitswicklung 11 zugeführt wird. den Arbeitsschwingkreis 24 angeschlossen. An Jedoch schafft eine solche Anordnung keine 5 seinem Eingangsende ist der Mittelleiter des Kabels genügende Regelung oder befriedigende Steuerung 30 in Reihe zu dem Kondensator 29 leitend anfür den Zonenreinigungsvorgang, weil sie keine geschlossen, und der Außenleiter ist mit der Steuerung der diametralen Abmessung des Barrens geerdeten Seite der Schaltung verbunden,
und der in Bezug gesetzten Regelung der Leistung Eine die Hochfrequenzspannung aufnehmende

sicherstellt, um denselben zu schmelzen. Eine voll- io Vorrichtung, wie ein Hochfrequenz-Gleichrichterständige Regelung und Steuerung der Raumform des meßgerät 31, ist in den koaxialen Leiter 30 gekoppelt, Barrens und der Leistung zur Schmelzung desselben um die Spannung an der Arbeitswicklung 11 zu wird bewirkt, wenn die geschmolzene Zone während messen. Das Meßgerät 31 erzeugt eine Gleichstromdes Reinigungsverfahrens in arbeitsmäßiger Zu- spannung, die der Hochfrequenzspannung in der Ordnung zu der Regelung der Hochfrequenzleistung, 15 Arbeitswicklung 11 proportional ist. Diese Gleichdie der Arbeitswicklung 11 zugeführt wird, axial Stromspannung wird mit einer Bezugsgleichspannung gestreckt oder axial zusammengedrückt wird. Die vorbestimmter oder gesteuerter Größe zwecks autoKombination des Drehmotors 19 und des Schnecken- matischer Rückkopplungssteuerung des Arbeitstriebes 21 zur Durchführung einer gesteuerten und Vorganges verglichen. Raumformänderungen der axialen Zusammenpressung und Streckung der 20 geschmolzenen Zone 12, auch sehr kleine Änderungeschmolzenen Zone 12 in wirksamer Verbindung gen ihres Durchmessers, werden eine Änderung der mit einer darauf bezogenen Regelung der Hochspan- Resonanzfrequenz des Arbeitsschwingkreises 24 vernungsleistung zu der Arbeitswicklung 11 hält anlassen. Die Änderung der Resonanzfrequenz wird diametrale Veränderungen der Barrenformstücke auf durch das Meßgerät 31 wahrgenommen, das derweniger als 0,1 mm für einen Formstückdurchmesser 25 artige Änderungen durch eine entsprechende Änvon 2,0 cm. Auf Grund der vorstehenden Technik derung in seiner Gleichstromausgangsspannung ankann der Durchmesser des verfeinerten gereinigten zeigen wird. Zu dem Barrenformstück 10 geleitete Monokristall-Siliciumformstückes verändert und ge- Leistung wird durch eine Änderung der Arbeitssteuert werden, um je nach Absicht eine vorgeschrie- Schwingkreisresonanz beeinflußt, und diese ist durch bene Größe und Form anzunehmen. _ 30 die Kurve 32 in F i g. 3 dargestellt. Die Kurve bildet

Um die vorstehende Regulierung und Steuerung die Spannungs- und Leistungscharakteristik des auszuführen, ist es notwendig, automatisch und fort- Arbeitsresonanzkreises 24 als eine Funktion der laufend den Durchmesser der geschmolzenen Zone Frequenz ab. Der Punkt A zeigt die Oszillator-12 und Abweichungen desselben von einer vor- frequenz des Generators 25 und der Punkt B die geschriebenen Größe während des Schmelzvorganges 35 Arbeitsschwingkreisresonanz an. Beispielsweise in anzuzeigen. Die Arbeitswicklung 11 liefert auch ein einer Lage, in welcher die Größe des Barrenformaußerordentlich bequemes Instrument für eine der- Stückes zunimmt, verschiebt sich die Kurve 32 nach artige Anzeige. Eine Änderung der Barrenform, bei- rechts, dargestellt durch die Kurve 32a, welche anspielsweise seines Durchmessers, wird die wirksame zeigt, daß infolge des zunehmenden Durchmessers Induktivität und den Widerstand der Arbeitswick- 40 ein kleinerer Leistungsbetrag von dem Arbeitslung 11 ändern. Die Arbeitswicklung 11 ist durch resonanzkreis 24 aufgenommen wird. Es wird darauf einen parallel angeschlossenen Kondensator 23 zur hingewiesen, daß die Änderungen in der Resonanz-Resonanz abgestimmt, um einen Arbeitsresonanz- frequenz des Arbeitsschwingkreises 24 einen, wenn schwingkreis 24 zu bilden, der vorzugsweise mit einer überhaupt, kleinen, ziehenden Einfluß auf die Frequenz betrieben wird, die etwas über der Fre- 45 Arbeitsfrequenz des Generators 25 haben werden, quenz des Hochfrequenzgenerators liegt. Ein Hoch- weil letztere locker mit ihrer Belastung gekoppelt ist. frequenzgenerator 25 ist vorgesehen, um Hoch- Die durch das Meßgerät 31 aufgenommene Spannung frequenzenergie zu dem Arbeitsstromkreis 24 zu und somit die Spannung an dem Arbeitsresonanzkreis liefern, und er enthält einen Induktionsofen, der als 24 und die diesem zugeführte Hochfrequenzleistung Triode 33 dargestellt ist, und einen Resonanz- 50 kann auf ihren ursprünglichen oder richtigen Wert schwingkreis, der aus der Oszillatorspule 26 parallel oder irgendeinen anderen Wert zurückgeführt werzu einem Abstimmkondensator 27 besteht. Der Oszil- den, indem die geschmolzene Zone 12 während des latorresonanzschwingkreis ist über einen Konden- Schmelzvorganges gestreckt oder zusammengepreßt sator 28 an die Anode und Kathode der Ofenröhre wird.
23 angeschlossen. 55 Zwei Arbeitsverfahren können durch ein System,

Die Resonanzfrequenzeigenschaften des Arbeits- wie vorher beschrieben, verwirklicht werden. Ein Schwingkreises 24 werden sich während des Zonen- Verfahren enthält den Betrieb des Hochfrequenzschmelzvorganges verändern. Es ist erwünscht, daß generators 25 mit der gleichen Frequenz wie die derartige Frequenzcharakteristikänderungen, die in Resonanzfrequenz des Arbeitsresonanzkreises 24. In dem Arbeitsresonanzkreis 24 auftreten, wenn über- 60 diesem Falle wird, wenn der Durchmesser der haupt, geringe direkte Zugwirkung auf die Schwing- geschmolzenen Zone 12 während des Schmelzfrequenz des Generators 25 haben. Infolgedessen ist Vorganges zunimmt oder abnimmt, die Leistung zu der Hochfrequenzgenerator 25 über einen kleinen dem Arbeitsresonanzkreis 24 bei Änderungen in Kopplungskondensator 29 locker mit seiner Belastung jeder Richtung abnehmen, und somit wird die Spangekoppelt. Dieser Kondensator ist, wie in F i g. 1 dar- 6g nung an der Arbeitswicklung 11 abnehmen. Infolgegestellt, mit der Oszillatorwicklung 26 verbunden. dessen kann das Meßgerät 31 nicht unterscheiden, ob Die Kapazität des Kondensators 29 ist viel kleiner der gemessene Durchmesser der geschmolzenen als die äquivalente Kapazität des Arbeitsresonanz- Zone zu- oder abgenommen hat. Ein Weg zur Be-

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Stimmung einer Zunahme oder einer Abnahme des gleich zu dem Strom in der Arbeitswicklung sehr

Durchmessers der geschmolzenen Zone liegt darin, niedrig ist. Infolgedessen kann die Speiseleitung 30

den Unterschied des Phasenwinkels zwischen der eine flexible koaxiale Leitung sein. Zusätzlich kann

Hochfrequenzspannung in der Arbeitswicklung 11 die Leitung 30 genügend lang sein, um den Gene-

und der Generatorspannung anzuzeigen. Dieses Ver- 5 rator 25 in irgendeinem passenden Abstand von der

fahren ist jedoch nicht völlig befriedigend. Zonenreinigungskammer 34 anzuordnen. Das Last-

Das hier behandelte Verfahren enthält den Betrieb ende der Speiseleitung 30 wird über passende Ab-

des Generators mit einer Frequenz längs einer Seite dichtungen in eine Gastypenreinigungskammer ge-

der Resonanzfrequenzkurve 32 des Arbeitsresonanz- führt, welche durch eine Umrißlinie 34 dargestellt ist,

kreises 24, beispielsweise in der dargestellten Aus- io von welcher die gesamte Zonenreinigungsvorrichtung

führungsform, in welcher die Oszillatorfrequenz umschlossen ist, so daß die Zonenschmelzung unter

etwas unter der Resonanzfrequenz des Schwing- erwünschter Hitze und Gasumgebung ausgeführt wer-

kreises 24 liegt. Die Leistung zu der Arbeitswicklung den kann. Die Arbeitswicklung 11 ist aus einem

11 nimmt automatisch ab, je mehr geschmolzenes wassergekühlten Kupferrohr und der Kondensator 24 Material sich innerhalb der umgebenden Wicklung 11 15 aus mehreren Kupferplatten hergestellt, die auch gesammelt. Andererseits steigt die Leistung zu der eignete Wasserkühlungsmittel aufweisen. Arbeitswicklung 11 für weniger geschmolzenes Der Arbeitsresonanzkreis 24 ist auf einem hori-Material in dem mittleren Bereich der Arbeitswick- zontalen Aufbau 35 abgestützt, dessen Plattform leilung 11 an. Entsprechend nimmt die Spannung an tend ist, wenn sie als Masseseite des Arbeitsresonanzder Arbeitswicklung 11 ab oder zu, wie der Durch- so kreises 24 verwendet wird. Die Plattform 35 wird messer der geschmolzenen Zone zu- bzw. abnimmt. durch einen wesentlich langen Spindeltriebsmechanis-Daher kann die Anzeigevorrichtung 31 die Form eines mus 36 angehoben oder abgesenkt. Der Spindeltrieb einfachen Spannungsanzeigers und einer Gleichrich- 36 wird abwechselnd durch ein Paar Gleichstromtereinrichtung annehmen, welche zur Zuführung einer motoren 37, 38 betätigt. Der Motor 37 ist ein rever-Gleichspannung eingerichtet ist, die anzeigt, ob sich 25 sierbarer Motor mit niedriger Drehzahl und wird norder Durchmesser der gemessenen geschmolzenen malerweise zum Anheben der Plattform 35 verwen-Zone ändert, und wenn, ob er zu- oder abnimmt. det, um die Arbeitswicklung 11 während des Schmelz-Wenn die Größe der gemessenen geschmolzenen Zone Vorganges langsam längs des Barrens vorzurücken.

12 zunimmt, steigt auch der in dem Barrenformstück Der Motor 38 ist ein Motor mit hoher Drehzahl und 10 umlaufende Strom an, was den gesamten magne- 30 wird verwendet, um die Plattform 35 abzusenken und tischen Fluß vermindert, der die Arbeitswicklung 11 die Wicklung 11 zu dem unteren Ende des Barrens in Übereinstimmung mit dem Lensschen Gesetz ver- 10 mit einer viel schnelleren Geschwindigkeit zurückbindet. Dieses führt zu einer Verminderung der zuführen. Beide Motoren 37 und 38 sind mit dem

Wicklungsinduktivität »L«, und »L«=iV-f-,wobei Schneckentrieb 36 durch ein Differentialgetriebe 39

I 35 gekoppelt.

»iV« die Zahl der Wicklungswindungen 11 und »/« Das aufnehmende Meßgerät 31 mißt die Spannung

der Wicklungsstrom ist. Bei einer Verminderung der an den Eingangsenden des Speisekabels 30. Diese

Wicklungsinduktivität nimmt die Resonanzfrequenz Spannung ist im wesentlichen gleich der Spannung

α Auvu-1- *_ a¹¹ der Arbeitswicklung 11, weil geringere Leistungs-

»w« des Arbeitsschwmgkreises zu; >»v«= ^T^ _{40 verluste au}f_treten. Der Gleichstromausgang des Meßwobei »C« die Kapazität des Resonanzkreiskonden- gerätes 31 wird einer Eingangsklemme 40 eines Difsators 23 ist. ferentialspannungsverstärkers 41 zugeführt. Dieser Wie vorher bemerkt worden ist, wird der Gene- Gleitstromausgang wird mit einer programmierten rator 25 unter der Arbeitsschwingkreisresonanz- Gleichstrombezugsspannung verglichen oder zu diefrequenz betrieben. Infolgedessen bedeutet ein An- 45 ser abgeglichen, welche Spannung der anderen Einstieg der Arbeitsschwingkreisresonanzfrequenz eine gangsklemme 42 des Verstärkers 41 zugeführt wird, größere Trennung von der Generatorfrequenz und Die Bezugsspannung wird durch eine einstellbare somit eine geringere Lieferung von Hochfrequenz- Spannungsteilerschaltung gebildet, welche eine parleistung zur Arbeitswicklung 11 bei einem entspre- allel an das Potentiometer 44 angeschlossene und an chenden Spannungsabfall an derselben. Dies wird 50 einer Seite geerdete Gleichstromquelle 43 enthält, durch die nach rechts verschobene Kurve 32 dar- Der Verstärkereingang 42 ist über einen fest eingestellt. Das genaue Gegenteil geschieht, wenn die gestellten Widerstand 46 an einen Potentiometer-Größe der geschmolzenen Zone 12 abnimmt, was zu schieber und an Masse angeschlossen. Die Bezugseiner größeren Leistungslieferung zur Arbeitswick- quelle an der Klemme 42 wird automatisch geregelt, lung 11 mit einer Steigerung des Spannungsabfalles 55 um eine Spannungsverteilung zu schaffen, die der an derselben führt. Hochfrequenzleistung entspricht, welche zur richtigen Der vorstehende Schaltungsvorgang liefert auch Schmelzung des Barrens während der verschiedenen einen zusätzlichen Vorteil. Durch Resonanzabstim- Arbeitsphasen des Zonenverfeinerungs- bzw. -reinimung der Arbeitswicklung 11 zu dem Kondensator gungsvorganges erforderlich ist. Diese automatische werden die außerordentlich großen Wicklungs- 60 Regelung wird durch Anschluß der Verstärkerströme, die zur Induzierung der Heizströme in dem klemme 42 über einen fest eingestellten Widerstand Barrenformstück 10 erforderlich sind, auf den Ar- 49 an einen beweglichen, zwei Stellungen aufweisenbeitsresonanzkreis 24 beschränkt. Somit braucht das den Relaisarm 47 eines Relais 48 herbeigeführt. Eine koaxiale Speisekabel 30 nur die Wirkleistung und Relaisklemme 50 ist an einen Schieber 51 eines keine Blindleistung zu führen, welche in dem Arbeits- 65 Potentiometers 52 angeschlossen. Das Potentiometerresonanzkreis 24 verbraucht wird, und andere Schal- element ist mit einem Abgriff 53 an Masse gelegt, tungsverluste zu decken. Das bedeutet, daß der Die andere Relaisklemme 54 liegt über einen festen in dem Speisekabel 30 fließende Strom im Ver- Widerstand 55 in Reihe zur Masse. Das Gleichstrom-

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bezugseingangssignal zu dem Verstärker 41 ist kon- grammierten Verlauf, der für das Barrenformstück stant, wenn sich der Relaisarm 47 in seiner linken vorgeschrieben ist, fortschreitet, folgt die Meßgerät-Stellung befindet. Eine veränderliche Bezugsspan- spannung V31 dem Verlauf der Bezugsspannungsnung wird zur Regulierung des Induktionsofens bei kurve 56, so daß der Unterschied zwischen den beider Formung des konisch verlaufenden Teiles 14 ver- 5 den Spannungen irgendein vorbestimmter Wert ist, wendet. Während dieses letzteren Arbeitsvorganges welcher einen abgeglichenen Zustand darstellt. Wenn ist der Relaisarm 47 in seiner rechten Stellung, wo- andererseits das Meßgerät 31 eine Veränderung in durch die Bezugsspannung von der Einstellung des der Form, Stärke oder räumliche Ausbildung der Schiebers 51 längs seines Widerstandselementes 52 geschmolzenen Zone 12 wahrnimmt und wenn dies abhängt. Wenn sich der Schieber 51 an seinem unte- io zu einer Störung des Gleichgewichts führt oder einen ren Anschlußklemmenende befindet und zu dem an vorbestimmten Unterschied zwischen der Meßgerät-Masse liegenden Abgriff 53 vorrückt, wird die Be- spannung V 31 und der Bezugsspannungskurve 56 zugsspannung allmählich auf einen Kleinstwert ab- beseitigt, betätigt das Ausgangssignal des Verstärkers nehmen, wie durch den Teil 56a der Kurve 56 in 41 ein polarisiertes Relais 57. Dieses dient zur Be-F i g. 4 dargestellt ist. Wenn der Schieber 51 den Ab- 15 tätigung eines reversiblen Betätigungsmotors 58, welgriff 53 erreicht und dann zu seinem oberen Ende eher wiederum in der einen oder anderen Richtung weiterrückt, steigt die Bezugsspannung 56 allmählich entsprechend der Polarität des Relaissignals umvon ihrem Kleinstwert an. Das wird durch den Teil laufen wird. Die Polarität des Relaissignals hängt 56 & der Kurve dargestellt. Der flache Kurven- von dem Sinn der Gleichgewichtsstörung ab. Das abschnitt 56 c stellt die konstante Bezugsspannung so Ausgangssignal des Motors 58 wird durch ein mechadar, die dem Verstärkeranschluß 42 zugeführt wird, nisches Gestänge, dargestellt durch das Bezugswenn der Arm 47 über den Widerstand 55 an Masse zeichen 59, weitergegeben, um den Abstimmkondenangeschlossen ist. Die Höhe der Bezugsspannung sator 27 einzustellen, welcher in einer Richtung nachkann durch den Schieber 45 eingestellt werden. gestellt wird, um die Gleichgewichtsstörung zwischen Der Grund für die V-förmige Spannungsverteilung as den Eingangsspannungen des Verstärkers 41 zu beliegt in folgendem. Es ist verständlich, daß die zur richtigen oder zu verwischen. Der Motor 58 kann Schmelzung irgendeines gegebenen axialen Abschnit- auch den Schieber 51 und einen Schieber 60 tes des Barrenformstückes erforderliche Hochfre- eines Potentiometers 61 betätigen. Die Einstellung quenzleistung dem Volumen des Formstückes unmit- des Kondensators 27 und des Schiebers 51 durch die telbar proportional ist. Mehr Leistung ist erforder- 30 vorstehende Rückkopplungseinstellung ändert auch lieh, um einen gegebenen Abschnitt des Barrenform- die Gleichstronübezugsgröße zu dem Verstärker 41 Stückes größeren Durchmessers zu schmelzen, als für und führt den Schmelzvorgang zeitweise in den auseinen Abschnitt kleineren Durchmesser nötig ist. An- geglichenen Zustand zurück. Die Einstellung des dererseits ist die Arbeitswicklung 11 ein Bauteil mit Schieberarmes 60 stellt die Arbeitsweise des übrigen festgelegtem Durchmesser, so daß die konzentrische 35 Teiles der Rückkopplungsschaltung ein, um der ge-Trennung zwischen Wicklung 11 und Barrenkern an schmolzenen Zone eine axiale Streckung oder Zudem oberen Ende des konischen Teiles 14 klein und sammendrückung zu erteilen, damit Abmessungsverhältnismäßig groß an dessen Keimende ist. Die korrekturen eingeführt werden, die die gemessenen magnetische Kopplung zwischen der Wicklung 11 Abmessungsänderungen in der geschmolzenen Zone und dem Barrenkern ist an dem Keimende des Bar- 4° ausgleichen, welche zu Anfang den vorstehenden rens verhältnismäßig klein und nimmt entsprechend Rückkopplungs-Korrekturvorgang in Gang gesetzt der Wicklungsbewegung längs des konischen Teiles haben.

14 nach oben zu. Infolgedessen wird bei der Rege- Der Potentiometerarm 60 führt eine Gleichspan-

lung der durch den Induktionsofen zugeführten Lei- nung zu einer Eingangsklemme eines zweiten Diffestung zur Sicherung der richtigen Schmelzung längs 45 rentialverstärkers 62. Die Einstellung des Armes 60 des gesamten konischen Teiles 14 der Faktor der ver- wird durch einen Betätigungsmotor 58 geregelt, änderlichen magnetischen Kopplung längs eines sol- durch welchen das Spannungspotential an dem Arm chen Teiles beachtet. Es hat sich gezeigt, daß die dar- 60, das dem Verstärker 62 zugeführt wird, der tatgestellte V-förmige Bezugsspannung eine gewünschte sächlichen Einstellung des Kondensators 27 ent-Leistungsregelung schafft, um einen solchen gleich- 50 spricht und diese anzeigt. Die andere Gleichstromförmigen Schmelzvorgang sicherzustellen. Während Eingangsspannung, die dem Verstärker 62 zugeführt des Schmelzvorganges wird der Generator fortlaufend wird, wird von dem Schieber 63 eines Potentiometers durch Anpassung seiner Kondensatoreinstellung syn- 64 abgenommen. Bewegung des Schiebers 63 von chron zu der Wicklungsbewegung geregelt, um eine einer Anschlußklemmenendstellung zu seiner ande-Leistung in Übereinstimmung mit dem vorgeschriebe- 55 ren Anschlußklemmenendstellung längs des Potennen Spannungsverlauf herbeizuführen, durch welchen tiometerelementes 64 ist mit der Bewegung der eine richtige Schmelzung des Barrens sichergestellt Wicklung 11 längs des Barrens 10 synchronisiert, wird. Wenn die durch den Schmelzvorgang ver- Ein reversibler Programmotor 65 treibt den Schieber brauchte Leistung dem programmierten Verlauf folgt, 63 über ein mechanisches Gestänge, das durch 66 ist der Rückkopplungskreis im ausgeglichenen Zu- 60 dargestellt ist. Das mechanische Gestänge 66 enthält stand, sonst nimmt der Rückkopplungskreis berich- ein Getriebesystem 67 mit dem Verhältnis 20 :1. tigende Maße zur Kompensierung eines Abgleich- Da der Schieber 63 sich mit ¹Z₂₀ der Geschwindigkeit fehlers an, der auftritt. des Motors 65 bewegt, veranlassen zwanzig Um-

Gemäß der Erfindung wird die gemessene Span- drehungen des Motors 65 einen einzelnen Schritt des nung, welche durch das Meßgerät 31 geliefert wird 65 Schiebers 63 zwischen seinen zwei Anschlußklemmen- und als Kurve V31 in Fig. 4 dargestellt ist, an die endeinstellungen. Die Bewegung des Schiebers 63 vorher erwähnte Bezugsspannung angepaßt. Da der längs des Potentiometerelementes 64 ist so geregelt, Schmelzvorgang in Übereinstimmung mit dem pro- daß ein Potential der vorgeschriebenen und pro-

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grammierten Stärke des Barrenformstückes 10 ein- Umdrehungen in einer Vorwärtsrichtung, wenn die

schließlich seines konischen Teiles 14 entspricht. Arbeitswicklung 11 den konischen Teil 14 eines

Somit zeigt die Einstellung des Schiebers 63 auch Formstückes 10 formt.

die gewünschten Einstellungen des Kondensators 27 Der Programmotor 65 dreht sich nicht während für den richtigen Zonenreinigungs- bzw. -verfeme- 5 der nächsten Arbeitsphase, weil die Arbeitswicklung rungsvorgang an. Die veränderliche programmierte 11 ihre Bewegung längs des Teiles 15 des Form-Spannung wird durch den schräg verlaufenden Ab- Stückes 10 mit gleichem Durchmesser fortsetzt. Der schnitt 74 α der Kurve 74 als eine Funktion der Programmotor 65 wird wieder betätigt, wenn sich Arbeitswicklungseinstellung in F i g. 4 dargestellt. die Wicklung 11 längs des oberen Teiles des Form-Gemäß der Erfindung wird der Spannungseingang ία Stückes 10 bewegt, um den konischen Teil 16 zu von dem Potentiometerarm 60 (welche Spannung die formen. Während dieser letzteren Arbeitsphase läuft tatsächliche Einstellung des Kondensators 27 anzeigt) der Programmotor 65 in seiner umgekehrten Richangepaßt und zur Verfolgung einer Programm- tung, um den Schieber 63 von seiner oberen Anspannung veranlaßt, welche von dem Potentiometer- schlußklemme zu seiner unteren Anschlußklemme arm 63 geliefert wird, der die gewünschte Einstellung 15 zurückzuführen. Wenn der obere Konus 16 geformt des Kondensators 27 anzeigt. wird, wird der Programmotor 65 ausgelöst, so daß Eine gleichbleibende Spannungsquelle 68 wird be- er durch die vorher genannte Folge von Schritten nutzt, um den Stromkreisen der Potentiometer 61,64 in einer Rückwärtsrichtung mit der Ausnahme läuft, Strom zuzuführen. Diese Stromkreise sind über daß, wie im folgenden ersichtlich' ist, der Betrieb Masse geschlossen. Der Stromkreis des Potentio- 20 des Programmotors durch die vorstehende Reihenmeters 61 enthält ein Paar gemeinschaftlich betrie- folge von Schritten in umgekehrter Richtung anbener und einstellbarer Widerstände 69, 70. Der nähernd bei der Vollendung des sechzehnten Viertel-Widerstand 69 kann eingestellt werden, um eine Schrittes unterbrochen wird. Danach wird der Motor richtige obere Spannungsgrenze für das Potentio- 65 erregt, so daß er anhaltend läuft, um seine meter 61 zu erzeugen. Der Widerstand 70 hält die 35 zwanzig Umdrehungen in umgekehrter Richtung zu Nulleinstellung des Potentiometers 61 festgelegt, vollenden und in die Nullstellung zurückzukehren, wenn sein Widerstandswert verändert wird. Der Jeder Motorschritt wird durch einen Nocken-Differentialverstärker 62 kann die zugeführte Gleich-. betätigungsschalter75,76 ausgelöst. Der Schalter 75 Stromeingangsspannung vergleichen, so daß eine ist normalerweise offen. Der Nocken 76 ist arbeits-Abweichung von dem Gleichgewicht und der Sinn 30 mäßig dem Schneckentrieb 36 zugeordnet und dreht dieser Abweichung verstärkt werden, um eines oder sich mit diesem in einem Verhältnis 1:1. DieArbeitsmehrere von drei polarisierten Relais 71, 72, 73 zu weise ist derart, daß der Schalter 75 für eine kurze betätigen. Das Relais 71 ist außerordentlich empfind- Zeit schließt und dann bei jeder Umdrehung des lieh und kann auf Spannungsabweichungen in Schneckentriebes 36 einmal wieder öffnet. Eine voll-Arbeitsgrößen ansprechen, welche normalerweise 35 ständige Umdrehung des Schneckentriebes 36 rückt während des Zonenverfeinerungs- bzw. -reinigungs- die Arbeitswicklurig 11 einen Gewindegang nach Vorganges wahrgenommen werden. Das Relais 72 ist oben vor. Wenn sich der Schneckentrieb 36 dreht, weniger empfindlich als das erste Relais und zum wird ein Nockenbetätigungsschalter 75 den Pro-Betrieb in Abhängigkeit von Spannungs-Gleich- grammotor 65 auslösen, so daß er eine einzelne gewichtsstörungen weitaus größerer Ordnung ein- 40 volle Umdrehung oder eine einzelne Halbdrehung gerichtet als normalerweise das erste Relais betätigen. oder eine einzelne Vierteldrehung gemäß der Stufe Das dritte Relais ist ein sehr grob polarisiertes Relais des Arbeitsvorganges durchführt, so daß der Potentio- und betreibt eine geeignete Warnvorrichtung (die meterschieber 63 ein Zwanzigstel oder ein Vierzigstel nicht gezeigt ist) oder eine andere Vorrichtung für oder ein Achtzigstel seines gesamten Weges angeein Gefahrensignal in Abhängigkeit von einer erheb- 45 trieben wird. Durch die vorstehende Anordnung liehen Größe der Spannungs-Gleichgewichtsstörung, werden achtunddreißig Motorschritte oder achtunddie von dem Verstärker 62 wahrgenommen wird. dreißig Umdrehungen des Wicklungsantriebes 36 den Die Arbeitsweise des Motors 65 ist programmiert Motor 65 durch zwanzig Umdrehungen verdrehen, und mit der Bewegung der Arbeitswicklung 11 längs wie durch die horizontale Koordinate in F i g. 4 des Barrenformstückes 10 synchronisiert. Der Motor 5o gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Arbeitswicklung 11 65 wird betätigt, um während des Aufwärtslaufes achtunddreißig Gänge synchron zu einem vollständer Arbeitswicklung 11 in einer Richtung umzu- digen Aufwärtsschritt des Potentiometerschiebers 63 laufen, beispielsweise einer Vorwärtsrichtung für von einer Anschlußklemme zu seiner anderen Angesamte zwanzig Umdrehungen, wenn die Wicklung schlußklemme vorrücken wird. Es ist auch aus der den abgeschrägten Teil 14 des Barrens formt. 55 vorstehenden Erläuterung und in F i g. 4 ersichtlich, Dieser Vorgang entspricht einem vollständigen daß die ersten zehn Gängevorschübe der Wicklung 11 Durchlauf des Potentiometerschiebers 63 von seiner der Bewegung des Schiebers 63 um die Hälfte des unteren Anschlußklemmeneinstellung zu seiner obe- Weges längs des Potentiometerelementes 64 von ren Anschlußklemmeneinstellung. Während der Vor- seiner unteren Anschlußklemme entsprechen, da der wärtsdrehung wird der Programmotor nicht zum 60 Programmotor 65 50% seiner Programm-Vorwärtsdurchgehenden Lauf, sondern durch Auslösungs- drehung durchführt. Die nächsten zwölf Gängemittel betätigt, um in zehn aufeinanderfolgenden Vorschübe der Wicklung 11 entsprechen der Bewe-Schritten, mit jeweils einer Umdrehung je Schritt, gung des Schiebers 63 zu seiner 80%-Einstellung von und dann zwölf aufeinanderfolgenden Schritten, mit der Anfangsanschlußklemme aus, wobei der Projeweils einer halben Umdrehung je Schritt, und dann 65 grammotor 80% seiner Programmdrehung in Vorsechzehn aufeinanderfolgenden Schritten, mit jeweils wärtsrichtung durchführt.

einer viertel Umdrehung, zu laufen. Die vorstehen- Die Kontakte 77 bis 80 sind nockenbetätigte

den Werte ergeben eine Gesamtzahl von zwanzig Mikroschalter, welche durch die Programmotor-

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drehung in einem 1:1-Verhältnis betätigt werden. zwanzig Umdrehungen der Vorwärtsdrehung des Diese Schalter werden durch (nicht gezeigte) Nocken- Programmotors 65. Die Schalterkontakte 83 nc und einrichtungen betätigt, die der Welle des Motors 65 83 no kehren in den normalerweise geschlossenen arbeitsmäßig zugeordnet sind. Kontakte 77 bis 80 und offenen Zustand zurück, wenn die Rückwärtssind normalerweise während des Schmelzvorganges 5 drehung des Motors beginnt. Der Schalterkontakt 84 mit Ausnahme der folgenden Situationen immer ist normalerweise offen. Seine Nockenbetätigungsgeschlossen. Der Kontakt 77 öffnet und bleibt nur einrichtung wird durch die Programmotorwelle beoffen, wenn sich die Welle des Programmotors 65 tätigt, um den Schalter 84 während eines abgemessein ihrer O°-Stellung befindet. Die Kontakte 79 und 80 nen Zeitintervalls nach dem Beginn der »Frierungs«- öffnen und bleiben offen, wenn sich die Welle des io Arbeitsphase zu schließen, während welcher Zeit Programmotors 65 in ihrer 90°- bzw. 270°-Stellung sich die Arbeitswicklung 11 über dem konischen befindet. Nockenbetätigungskontakte 77 bis 80 kehren Teil 16 an dem oberen Ende des Barrens 10 bein den normalerweise geschlossenen Zustand zurück, findet, so daß die Rückkehr der Arbeitswicklung 11 wenn die Programmotorwelle durch die zugeordneten in ihre Stellung am unteren Ende des Barrens 10 erwähnten Drehwinkeleinstellungen hindurchgeht. 15 bewirkt wird. Dies wird in größeren Einzelheiten Die vorstehend beschriebene Anordnung ist sehe- später dargelegt. Der Schalter 84 bleibt eine geeigmatisch in F i g. 5 dargestellt. nete Zeitdauer geschlossen, um die »Rückkehr«-

Die Kontakte 81 bis 85 sind eine zweite Gruppe Phase des Arbeitsvorganges durch den dargestellten von nockenbetriebenen Mikroschaltern, welche durch Schritt-Schalter-Steuerkreis zu bewirken, und dann nicht dargestellte Nocken betätigt werden, die be- 20 kehrt der Schalter 84 in den offenen Zustand zurück, triebsmäßig der Drehung der Programmotorwelle Der Schalterkontakt 85 ist normalerweise während zugeordnet sind. Die Nockenbetätigungseinrichtung des gesamten Zonenreinigungs- bzw. -verfeinerungshängt von der Programmotorwellendrehung über das Vorganges mit der Ausnahme geschlossen, daß er Getriebe 67 ab, so daß zwanzig Umdrehungen des öffnet, wenn der Programmotor 65 seine Rückwärts-Programmotors 65 einen Arbeitsumlauf für diese 25 drehung vollendet. Der Schaltkontakt 85 kehrt in den sechs Kontakte vollenden. Sechs Kontakte sind ent- geschlossenen Zustand zurück, wenn der Motor 65 halten, weil der Schalter 83 ein Paar Kontakte, d. h. in seiner Vorwärtsrichtung zu drehen beginnt.
83 nc, die normalerweise geschlossen sind, und Eine Hauptprogrammeinheit enthält einen Haupt-Kontakte 83 no, die normalerweise geöffnet sind, programmotor 90 zur Betätigung eines sechs Schritte enthält. Die Arbeitsweise der Schalter 81 bis 85 ist 30 und elf Stromkreise aufweisenden Drehschalters 91. schematisch in F i g. 6 dargestellt und wie folgt: Der Der Schalter 91 kann sich in einer Richtung immer Schalterkontakt 81 wird durch seine Nockenbetäti- um einen Schritt verdrehen, wenn der Hauptgungseinrichtung geschlossen, wenn sich die Pro- programmotor 90 betätigt wird. Die elf Stromkreise grammotorwelle in Null- oder Anfangsstellung zur des Schalters 91 sind schematisch in F i g. 1 unten Vorbereitung des Umlaufes in ihrer Vorwärtsrichtung 35 dargestellt. Beispielsweise sechs Schritte oder Höhenbefindet. Kontakt 81 bleibt für die ersten zehn Um- einstellungen für jeden der elf Schalterkreise sind drehungen des Programmotors, der in Vorwärts- bezeichnet (1) »Keim«, (2) »Konus«, (3) »Mitte«, richtung umläuft, geschlossen und wird zu Beginn (4) »Ende«, (5) »Frieren« und (6) »Rückkehr.«
der elften Umdrehung des Programmotors geöffnet. Der erste Schalterstromkreis 92 speist die elek-Der Schalter 81 bleibt für zwanzig weitere Um- 40 trische Leitungsquelle zur Betätigung der Drehung drehungen des Programmotors geöffnet, d. h. die des Motors 19 während des zweiten, dritten und letzten zehn Umdrehungen des Umlaufes in seiner vierten Schrittes der Schalterbetätigung. Der Motor 19 Vorwärtsrichtung und die ersten zehn Umdrehungen wird betätigt, um mif einer konstanten Drehzahl in des Umlaufes in Rückwärtsrichtung. Zur Bequem- der Größenordnung von dreißig bis sechzig Umlichkeit wird der Schalterkontakt 81 für die letzten 45 drehungen je Minute umzulaufen. Wenn der Schalterzehn Umdrehungen des Programmotors in Rück- schieber 92 a sich in den »Konus«-, »Mitte«- und wärtsrichtung geschlossen, auch wenn sich der ge- »End«-Stellungen befindet, stellt er eine leitende schlossene Schalter zu dieser Zeit nicht länger in Verbindung mit stromführenden Klemmen her, um einem wirksamen Stromkreis befindet. Diese letztere eine Drehung des Motors 19 zu veranlassen. Die Wirkung tritt während des Vorganges der »Frie- 5" anderen Klemmen sind blind, so daß der Motor 19 rungs«- oder »Rückkehr«-Phase auf. Wie im folgen- nicht erregt wird und dadurch stationär bleibt. Somit den ersichtlich ist, wird der Programmotor während wird das Barrenformstück 10 nicht um seine Längseines solchen Vorganges nicht länger in Schritt- achse verdreht, wenn die Arbeitswicklung 11 »Keim«-, schaltung betrieben, sondern fortlaufend in umge- »Frierungs«- und »Rückkehr«-Arbeitsphasen durchkehrter Richtung verdreht, so daß er in die Null- 55 führt.

oder Ausgangsstellung zurückkehrt. Der Schalter- Der zweite Schalterstromkreis 93 regelt die Drehung

kontakt 82 arbeitet in der gleichen Weise mit der des umsteuerbaren Motors 22 zum Anheben und

Ausnahme, daß er während der letzten vier Um- Absenken der Plattform 20. Der Motor 22 wird wäh-

drehungen der Vorwärtsdrehung des Motors 65 rend des zweiten, dritten und vierten Schaltschrittes

öffnet und während der ersten vier Umdrehungen 60 und nur in Abhängigkeit von Signalen erregt, die von

während der Rückwärtsdrehung des Motors 65 den Relais 71 oder 72 empfangen werden. Der Motor

offenbleibt. Der Schalterkontakt 82 wird während 22 wird in der einen oder anderen seiner entgegen-

der letzten sechzehn Umdrehungen des Programm- gesetzten Richtungen in Abhängigkeit von der PoIa-

motors geschlossen, die er in seiner Rückwärts- rität des Betätigungsrelais-Signals umlaufen, entweder

richtung umläuft. 65 um die geschmolzene Zone 12 zusammenzupressen

Der normalerweise geschlossene Schalterkontakt oder zu strecken.

83 nc öffnet und der normalerweise offene Schalter- Der nächste Schalterstromkreis 94 liefert die Er-

kontakt 83 no schließt bei der Vollendung der regungsquelle für schnelle Geschwindigkeit für den

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Spulenrückführmotor 38. Der Motor 38 ist während motor, in der er sich in einer Vorwärtsrichtung dreht, der ersten fünf Schaltschritte unwirksam. Der Motor die dem Antrieb des Schiebers an seiner unteren 38 wird nur für den »Rückführ«-Vorgang an eine Anschlußklemme zu seiner oberen Anschlußklemme wirksame Leitung angeschlossen, wobei der Motor 38 entspricht. Während der »End«-Arbeitsphase wird den Schneckentrieb 36 in einer Richtung zur Rück- 5 der Motor 65 durch den Stromkreis 101 erregt, um führung der Plattform 35 und somit der Arbeitswick- in »Rückwärts«-Richtung zu drehen, so daß der lung 11 zu dem unteren Teil des Barrenformstückes Schieber 63 von seiner oberen Anschlußklemme zu 10 betätigt. seiner unteren Anschlußklemme zurückgeführt wird, Der Stromkreis 95 liefert die Erregungsquelle für wenn die Arbeitswicklung 11 den konischen Teil 16 den Wicklungsmotor 37 für langsame Geschwindig- io an dem oberen Ende des Barrens 10 bildet. Die keit. Während der zweiten bis fünften Arbeitsphase Stromkreise für den Motor 65 bilden keine Leitungsist der Motor 37 unmittelbar an eine Leitungsquelle quelle während der »Mitte«-Arbeitsphase, in welcher für seine Drehenergie angeschlossen, so daß er sich der Zeitgebermotor 65 unwirksam bleibt. Der Schiein der Richtung dreht, daß eine Aufwärtswanderung ber 63 bleibt an seiner oberen Anschlußklemme, und der Arbeitswicklung 11 längs des Barrens 10 ver- 15 die Programmgleichspannung, welche von dem anlaßt wird. Der Motor 37 wird von dem Relais 57 Potentiometerschieber 63 geliefert wird, ist verhältwährend der »Keim«-Phase des Vorganges durch nismäßig konstant und als Kurvenabschnitt 74 b in das polarisierte Signal von dem Relais57 erregt. In Fig.4 dargestellt.

dem Augenblick, in dem dieses Relaissignal auf- Der letztere Stromkreis 103 liefert die Signale zur

gegeben wird, hat die Wicklung 11 noch nicht ihre ao Betätigung des Induktionsofen-Betätigungsmotors

Anfangsstellung erreicht, welche neben den geschmol- 58. Der Motor 58 arbeitet während des »Keim«-

zenen Grenzflächen des Barrens 10 und dem Keim 13 Vorganges in Abhängigkeit von Betätigungssignalen

liegt. Das ßelaissignal ist normalerweise polarisiert, von dem Relais. 71, während »Konus«-, »Mitte«-

um den Motor 37 in einer Richtung zur Absenkung und »End«-Phasen des Vorganges in Abhängigkeit

der Arbeitswieklung 11 umlaufen zu lassen, so daß 35 von Eetätigungssignalen von dem Relais 57 und dann

diese schließlich ihre Anfangsstellung erreicht. in Abhängigkeit von den Betätigungssignalen von

Der Stromkreis 96 liefert eine Erregungsquelle für dem Relais 71 während der »Frierungs«- und »Rück-

den Betrieb des Hauptprogrammotors 90, der, wie führ«-Arbeitsphasen.

aus F i g. 1 ersichtlich ist, in jedem Schritt durch einen Wie oben bemerkt worden ist, wird eine Verpassenden Schalter zur Herstellung des Programm- 30 änderung der Stärke der geschmolzenen Zone beivorganges erregt wird. Eine mehr ins einzelne gehende spielsweise während der »Konus«-, »Mitte«- oder Beschreibung folgt. »End«-Arbeitsphase eine entsprechende Änderung Der Stromkreis 97 liefert eine Quelle für einen der Hochfrequenzspannung an der Arbeitswicklung Sehmelzzeitgeber 98. Der Zeitgeber 98 wird durch U veranlassen. Dies wird durch eine entsprechende ein Relaissignal 57 ausgelöst, um während der 35 Änderung in der Meßspannung F 31 angezeigt. »Keim«-Phase des Vorganges zu arbeiten. Die ande- Sollte die angezeigte Spannung von dem gewünschten fen Kontakte dieser Schaltung sind blind. Hoehfrequenzleistungsverlauf während der Schmel-Der Stromkreis 99 betätigt das Relais 48 und ent- _Zung des Barrens abweichen, dann wird die Aushält mit der Ausnahme des zweiten Schaltschrittes, gangsleistung von dem Verstärker 41 das Relais 57 »Konus«-Vörgang, blinde Kontakte, so daß das 40 betätigen, welches den Motor 58 über den Stromkreis Relais 48 erregt wird, um den Relaisarm 47 in seiner 103 erregt. Der Motor 58 wird sich in Übereinstimrechten Stellung zu halten. Für alle anderen Arbeits- mung mit dem Richtungssinn des Relaissignals in phasen befindet sich der Relaisarm 47 in seiner linken der einen oder anderen Richtung drehen, und das Stellung und liegt über den Widerstand 55 an Masse, erteilt eine zeitweise korrigierende Leistungseinstelso daß die dem Verstärker 51 zugeführte Bezugs- 45 lung durch Verstellung des Kondensators 27. spannung eine konstante Gleichspannung ist, welche Während der »Konus«-Arbeitsphase stellt diese als Kurvenabschnitt 5/6c in Fig.4 dargestellt ist. korrigierende Einstellung auch den Schieber 51 ein. Die nächsten drei Stromkreise 100 bis 102 liefern Wenn sich der Motor 58 dreht, bewegt er gleicheine Leitung mit elektrischer Energie zur Betätigung zeitig den Potentiometerschieber 60, um die neue des Programmotors 65. Der Stromkreis 100 schließt 50 Einstellung für den Kondensator 27 wiederzugeben, den Motor 65 über den normalerweise geschlossenen Diese Potentiometereinstellung wird den Abgleich Schalter 85 während der ersten, fünften und sechsten herstellen, welcher durch den Differentialverstärker Arbeitsphase an die wirksamen Anschlußklemmen 62 aufgebaut wird. Andererseits bewegt sich der an. In jedem Augenblick ist die Polarität der Leitung Potentiometerschieber 63 nur durch Betrieb des derart, daß eine Motordrehung in »umgekehrter« 55 Programmotors 65. Somit wird, da der Konden-Richtung (s. Fig. 6) bewirkt wird und der Rück- sator27 über den Stromkreis 103 eingestellt wird, führungsbewegung des Schiebers 63 von seiner der von dem Verstärker 62 aufgenommene Ausgleich oberen Anschlußklemmeneinstellung zu seiner unte- unterbrochen, um dem Relais 71 oder dem Relais 72 ron Anschlußklemmeneinstellung entspricht. In dem ein Regelsignal zuzuführen. Das betätigte Relais Stromkreis 100 sind die Anschlußklemmen für 60 erregt den Motor 22 über die Leitung 93, wodurch »Konus«, »Mitte«, und »Ende« blind. Somit ist diese die geschmolzene Zone 12 in Abhängigkeit von dem Schaltung während dieser Arbeitsphasen unwirksam. Richtungssinn des Relaissignals zusammengepreßt Die Stromkreise 101 und 102 erregen den Motor oder gestreckt wird. Die Abmessungskorrektur der über die verschiedenen Arbeitskombmationen der geschmolzenen Zone stellt die Größe des geschmol-Schalter 77 bis 83. Beispielsweise kann der Motor 65 65 zenen Abschnittes auf die im Programm vorgesehene während der »Konus«-Arbeitsphase zur Vorwärts- Stärke ein. Die Arbeitswicklungsspannung ändert drehung durch den Stromkreis 102 erregt werden. sich auch bei der Abmessungskorrektur der ge-Dies ist die einzige Arbeitsphase für den Programm- schmolzenen Zone 12, um die Einstellung des Kon-

densators 27 in die programmierte Stellung bei einer entsprechenden Einstellung des Potentiometerschiebers 60 und des Schiebers 51 während der »Konus«- Arbeitsphase herzustellen. Wenn das Potentiometersignal von dem Schieber 60 zurückkehrt, um einen Ausgleich zu der programmierten Quelle, Kurve 74, herzustellen, endet die Arbeit des Axialmotors 22. Diese Wirkung stellt sicher, daß die gewünschte Größe des Barrens 10 beibehalten wird.

Die Arbeit wird normalerweise mit an dem oberen Ende des Barrenformstückes 10 befindlicher Arbeitswicklung 11 begonnen. Wie vorstehend bemerkt worden ist, wird der Barren vor der tatsächlichen Schmelzung des Formstückes 10 vorerhitzt, so daß er große induzierte umlaufende Ströme führt. Das untere Ende des Barrens 10 wird zuerst mit dem Keim 13 verschmolzen. Der gesamte Vorgang wird durch Handbetätigung der Induktions-Erhitzungsvorrichtung ausgeführt. Die Plattform 35 und die auf ihr angeordnete Schaltung 24 werden abgesenkt, indem die Antriebseinrichtung 36 von Hand bedient wird. Dadurch wird die Arbeitswicklung 11 in eine Stellung 105 gebracht, in welcher sie die einander zugekehrten und nebeneinanderliegenden Enden des Barrens 10 und des Keimes 13 umgibt, wie in F i g. 7 gezeigt ist. Die Hochfrequenzleistung zu der Spule 11 wird gesteigert, so daß diese Enden erweicht und geschmolzen werden. Die Schwerkraft veranlaßt, daß das geschmolzene untere Ende des Barrens 10 in tropfsteinartiger Weise nach unten sackt, wie in Fig. 7a dargestellt ist, wobei es sich nach unten streckt, um sich mit dem geschmolzenen oberen Ende des Keimes 13 zu verbinden. Während dieses Schmelzungsvorganges betätigt die bedienende Person von Hand den Schneckenantrieb 21, um den Keim 13 anzuheben oder abzusenken, wie es notwendig ist, bis die geschmolzenen Enden genügend verbunden sind. Die Heizkammer 34 hat ein geeignetes Fenster, durch welches die bedienende Person sehen kann, was innen geschieht. Der vorstehende Vorgang leitet auch die Bildung des Barren-Konusteiles 14 ein. Zu einer passenden Zeit, nachdem die erhitzten Enden verschmolzen worden sind, kann die bedienende Person den Drehmotor 19 für den restlichen Teil des Vorganges betätigen. Die Schaltung des Induktions-Erhitzungsapparates zur automatischen Verfeinerung bzw. Reinigung einer Zone kann betätigt werden, nachdem eine zufriedenstellende Verbindung hergestellt worden ist. Es hat sich jedoch aus Erfahrung gezeigt, daß der automatische Vorgang vorzugsweise ausgesetzt wird und zuerst eine konische Verjüngung über den verschmolzenen Zwischenflächen gebildet wird. Die gebildete Verjüngung braucht nicht nur eine Annäherung an die programmierte Form des Abschnittes 14 zu sein. Die Verjüngung wird durch Handbetätigung der Arbeitswicklung 11 nach oben und unten längs des unteren Endes des Barrens und gleichzeitig mit einer geeigneten Strekkung oder Zusammenpressung des Formstückes 10 gebildet, je nachdem ein solcher Einfluß notwendig erscheint. Letzterer wird durch Handbetätigung der Antriebsmittel 21 bewirkt. Der Kondensator 27 kann von Hand eingestellt werden, um der Arbeitswicklung 11 eine geeignete Leistung zuzuführen. Die Vorrichtung zur automatischen Steuerung kann betätigt werden, nachdem ein zufriedenstellender Anfangskonus hergestellt worden ist. Um den automatischen Steuervorgang einzuleiten, wird die Ofenvorrichtung für den Beginn des »Mitte«-Vorganges eingestellt. Beispielsweise wird die Arbeitswicklung 11 auf einer Höhe angehoben, die sie normalerweise am Beginn der »Mitte«-Arbeitsphase einnehmen würde. Die Welle des Programmotors 65 wird in die zugeordnete Stellung vorgerückt, so daß sich der Schieber 63 an seinem oberen Anschluß befindet, der in Fig. 1 mit 20 bezeichnet ist. Der Schrittschalter 91 wird in seine mittlere Stellung vorgerückt. Die Betätigungseinrichtung 58 zum Abstimmen des Kondensators wird in die Stellung vorgeschoben, welche sie normalerweise an dem Beginn der Arbeitsphase-»Mitte« einnehmen würde, wodurch sich die Schieber 61 und 62 an ihren oberen Anschlußklemmen befinden. Die Relaisschalter bleiben in der linken Stellung. Wenn der automatische Schaltvorgang betätigt worden ist, schmilzt die Arbeitswicklung 11 nacheinander überdeckte Abschnitte des Barrenmittelteiles 15. Erreicht die Arbeitswicklung 11 das obere Ende des Formstückes, tritt die Steuerschaltung in die »End«- Arbeitsphase ein, wodurch der sich verjüngende Abschnitt 16 geformt wird. Der »End«-Arbeitsphase folgt der »Frier«- und »Rückführ«-Vorgang. Während der letzteren Phase kehrt die Arbeitswicklung 11 zu dem unteren Ende des Barrenformstückes zurück. Zum Zwecke der Kontinuität wird nun ein vollständiger Umlauf des automatischen Vorganges beschrieben. Der Schrittschalter 91 für elf Stromkreise befindet sich an seiner Rückkehrstellungs-Anschlußklemme während der »Rückkehr«-Arbeitsphase, in welcher sich die Arbeitswicklung 11 nach unten an ihre Anfangsstellung 105 bewegt, welche neben den verschmolzenen Flächen des Barrens 10 und des Keimes 13 liegt. Gleichzeitig kehren der Programmotor 65 und die Betätigungseinrichtung 58 für den Kondensator in ihre entsprechenden Anfangsstellungen zurück. In der Anfangsstellung ist der Kondensator 27 so eingestellt, daß der Generator 25 eine verhältnismäßig niedrige Leistung zu dem Resonanzschwingkreis 24 zum Schmelzen eines geringen Durchmesser aufweisenden Barrenkernes zuführt. Die Betätigungseinrichtung 108 eines Mikroschalters befindet sich in einer Lage längs des Wanderungsweges des Plattformaufbaues 35. Der Schalter 108 wird in Abhängigkeit von der Abwärtsbewegung des Plattformaufbaues betätigt, wenn die Arbeitswicklung 11 einen abgemessenen Abstand über ihre F-Anfangsstellung 105 erreicht. Der betätigte Schalter 108 liegt in dem Stromkreis 96 (Rückkehrstellungs-Anschlußklemme) und löst den Hauptprogrammotor 90 zur Weiterschaltung des Schalters 91 in die »Keim«-Arbeitsphase aus, so daß sich die elf Schieber jedes Stromkreises 92 bis 97 und 99 bis 103 an ihre Keimstellungs-Anschlußklemmen bewegen.

Normalerweise wird der Programmotor 65 seine zwanzig Umläufe der Rückwärtsdrehung fertiggestellt haben, und seine Welle ist an ihrer Anfangsoder O°-Stellung angekommen, wenn der Zeitschrittschalter 91 zu der »Keim«-Stellung vorgerückt ist. Bei der Vollendung einer solchen Drehung hält der Programmotor an, und seine Welle bleibt in der Startstellung in Ruhe. Der Motor 65 dreht sich nicht, weil der Stromkreis 100 offen ist. Der normalerweise geschlossene Schalterkontakt 85 öffnet bei der Vollendung der Rückwärtsdrehung und bleibt offen, bis der Motor 65 die Vorwärtsdrehung beginnt.

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Wenn die Betätigungseinrichtung 108 für den Unmittelbar vor der »Konus«-Arbeitsphase wer-

Mikroschalter betätigt wird, hat die Wicklung noch den die Schalterkontakte 78, 79, 80, 81, 82 und 83 nc nicht ihre Anfangsstellung 105 erreicht. Der Platt- geschlossen, wenn die Programmotorwelle sich in der formaufbau wird durch den Motor 37, der mit lang- 0°-Stellung befindet. Die Schalterkontakte 75, 77, samer Geschwindigkeit arbeitet, weiter nach unten 5 83 no, 84 und 85 sind offen. Der normalerweise gebewegt. Der Strömkreis 94 für einen Motor mit schlossene Kontakt 77 ist offen, weil sich die Welle hoher Geschwindigkeit ist während des »Keim«- des Programmotors in der 0°-Stellung befindet. Vorganges nicht wirksam, obgleich der Motorstrom- Das folgende geschieht, wenn der Motor 90 zum

kreis 95 während der »Keim«-Arbeitsphase auf die Vorlauf in die »Konus«-Stellung ausgelöst wird. Der polarisierten Signale von dem Relais 57 anspricht. io Motor 19 wird erregt und dreht sich, wodurch sich Die Polarität des Relaissignals hat normalerweise der untere Teil des Barrens von der Einspannvorrieheine Richtung, daß der nach unten gerichtete Weg tung 18 bis zu der und durch die geschmolzene Zone der Arbeitswicklung 11 fortgesetzt wird, wenn sie 12 hindurch um die vertikale Achse gegenüber dem ihre Anfangsstellung 105 sucht. Diese Polarität kann Teil des Barrens 10 über seiner geschmolzenen Zone vorgeschrieben werden, weil sich der Relaisarm 47 15 dreht, welch letzterer Teil durch die Einspannvorwährend des »Keim«-Vorganges in der linken Stel- richtung 17 festgehalten wird. Die Drehung des Molung befindet, so daß die Bezugsspannung, welche tors 19 hält während des gesamten Schmelzvorganges dem Verstärker 41 zugeführt wird, einen hohen kon- an und wird bei Ausfrieren der obersten geschmolzestanten Wert hat. Gleichzeitig mit dem Abwärtslauf nen Zone des Barrens abgeschaltet. Nun wird der der Wicklung — wenn diese die Stellung 105 auf- 20 Programmotor 65 über den Stromkreis 102 zur weisucht — ist die Meßspannung V 31 geringer, aber teren Drehung erregt. Der Relaisarm 47 wird nach sie nähert sich einem Ausgleich mit der Bezugs- rechts geschaltet, um eine sich ändernde Gleichspannung. Die Widerstände, welche die Bezugs- strombezugsspannung zur Regelung der Leistung zu spannungsschaltung bestimmen, sind so ausgewählt, dem Resonanzschwingkreis 24 gemäß der Bewegung daß ein abgeglichener Zustand von dem Verstärker 25 des Schiebers 51 einzuführen. Da der Schieber 63 zu 41 aufgenommen wird, wenn die Wicklung 11 an Beginn des »Konus «-Vorganges sich an seiner unteder Anfangsstellung 105 ankommt. Dann hält die ren Anschlußklemme befindet, hat die der Arbeits-Wicklungsbewegung an. Wenn der ausgeglichene wicklung zugeführte Leistung einen geringen Wert. Zustand erreicht ist, kann das polarisierte Relais zu- Der Motor 37 für langsame Geschwindigkeit arbeitet sätzlich den elektrischen Zeitgeber 98 auslösen. Der 30 während der »Konus«-Arbeitsphase und für die näch-Zeitgeber 98 ist so eingestellt, daß er dem Stromkreis sten drei Arbeitsphasen fortlaufend und unabhängig 96 (Keimstellungs-Anschlußklemme) eine Betäti- von dem Relais 57.

gungsspannung nach Verlauf einer abgemessenen Eine Bewegung der Arbeitswicklung 11 wird mit

Zeitdauer erteilt, die lang genug ist, um das Keim- dem Programmotor 65 wie folgt synchronisiert. Der ende des Barrens 10 vollständig durchzuschmelzen. 35 arbeitsmäßig zugeordnete Nocken 76 läuft um, um Nach Ablauf der abgemessenen Zeitdauer löst der den Kontakt 75 einmal bei jeder Umdrehung des Zeitgeber 98 den Hauptprogrammotor 90 über sei- Schneckentriebes 36 zeitweise zu schließen. Der Pronen Stromkreis 96 aus. Diese Wirkung betätigt den grammotor65 wird mit einer Betriebsleitungsquelle Schalter 91, so daß jeder Stromkreis 92 bis 97 und gekuppelt, wenn der Kontakt 75 einmal über den 99 bis 103 in die »Konus«-Arbeitsphase fortgeschal- 40 Kontakt 83 nc und den Stromkreis 102 geschlossen tet wird. ist, wodurch die Drehung des Programmotors 65 be-

Es wird darauf hingewiesen, daß die Signale von ginnt. Der Kontakt 75 öffnet bald infolge der Andern Relais 57 verwendet werden, um die Schalter- fangsbewegung des Motors 65, aber zu dieser Zeit Stromkreise 95, 97 und 103 bei verschiedenen Ar- kehrt der offene Kontakt 77 in seinen normalerweise beitsstufen für verschiedene Zwecke zu betätigen. 45 geschlossenen Zustand zurück. Der Programmotor F i g. 8 stellt schematisch ein Verfahren zur Durch- 65 dreht sich infolge der geschlossenen Kontakte 77, führung eines derartigen Vorganges dar. Im wesent- 81, 82, 83 nc und den Stromkreis 102 weiter, auch liehen enthält das Relais 57 ein Paar gemeinschaft- wenn der Kontakt 75 nun offen ist. Der Programmlich betriebene Schalterarme 57 a und 57 b. Beide motor 65 beendet die Drehung, wenn seine Welle Schalterarme schwenken in Abhängigkeit von züge- 50 eine volle Umdrehung fertiggestellt hat, weil der ordneten polarisierten Signalen von dem Verstärker Schalter 77 öffnet, wenn die Programmotorwelle in 41 nach oben bzw. nach unten, wodurch der Arm die O°-Stellung zurückkehrt. Das hält die Drehung 57 α die Anschlußklemme 86 bzw. 87 berührt. Die des Programmotors an. Die vorstehend beschriebene Klemmen 86, 87 sind jeweils mit entgegengesetzten Arbeitsweise wird wiederholt, um den Programm-Seiten einer Gleichstromquelle verbunden. Der 55 motor um neun zusätzliche Umläufe zu drehen. Jeder Schalterarm 57 a ist über eine Leitung 88 mit der Umlauf wird durch den Nocken 76 ausgelöst, der den »Keim«-Stellungsklemme des Stromkreises 95 und Schalter 75 in der gleichen, vorher beschriebenen den Klemmen für die zweite, dritte und vierte Stel- Weise schließt. Somit ist die Wicklungsbewegung lung des Stromkreises 103 verbunden. Der Schalter- längs des Barrenformstückes 10 über dem Keim 13 arm 57 α ist nicht an irgendeine Klemme für einen 60 mit der Programmotorarbeitsweise synchronisiert, abgeglichenen Zustand des Relais angeschlossen, während welcher der verjüngte Teil 14 geformt wird, aber der Schalterarm 57 & schließt eine erregte An- Der Schalter 81 öffnet und bleibt in Ubereinstim-

schlußklemme 85a für den Relaisabgleich an, um mung mit Fig. 6 bis zu der Vollendung des zehnten die Keimstellungsklemme des Stromkreises 97 über Umlaufes des Programmotors 65 offen. Wenn der die Leitung 89 zu erregen. Wenn die Wicklung U 65 Programmotor 65 als nächstes erregt wird und seine die Ausgangsstellung 105 erreicht, wird der Zeit- elfte Umdrehung macht, wird er über die geschlossegeber98 betätigt, und dann findet der Schaltvorgang nen Kontakte 77, 78, 82, 83 nc und den Stromkreis in einer vorher beschriebenen Weise statt. 102 erregt. Jedoch wird der Zeitprogrammotor 65

schon angehalten, nachdem er eine halbe Umdrehung gemacht hat, weil der Kontakt 78 jedesmal öffnet, wenn die Motorwelle ihre 180^c-Stellung erreicht. Dann wird der Nocken, der den Schalter 75 betätigt, ausgelöst und schließt den Schalter. Der gleiche Vorgang wiederholt sich mit dem Unterschied, daß nun der Motor 65 von seiner 180°-Stellung weiterdreht, um in seine O°-Stellung zurückzukehren, in welcher der sich drehende Motor anhält, weil nunmehr der Kontakt 77 öffnet. Die vorhergehende halbe Schrittumdrehung der Programmotordrehung geht für zehn zusätzliche Schritte weiter. Das macht insgesamt zwölfeinhalb Umlaufschritte. An dieser Stelle des Vorganges hat der Motor insgesamt sechzehn vollständige Umläufe durchgeführt. Zu dieser Zeit öffnet der Kontakt 82 und bleibt gemäß F i g. 6 offen.

Die fertige Durchführung der schrittweisen Drehungen des Motors 65 wird, wie hier beschrieben, ausgelöst, d. h. durch den Nocken 76, welcher den Kontakt 75 auslöst, der für jeden Umlauf der Drehung des Antriebes 36 geschlossen wird. Die Leitungsquelle für den Motor 65 wird nun durch die Kontakte 77, 78, 79, 80 und 83 nc und den Stromkreis 102 hergestellt. Der Motorbetrieb wird unterbrochen, wenn die Motorwelle ihre 90°-Stellung erreicht, weil der Schalter 79 in Übereinstimmung mit Fig. 5 öffnet. Das ist der erste Einviertelumlaufschritt für den Programmotor 65. Dann wird der Motor 65 für einen anderen Einviertelumlaufschritt ausgelöst, der durch Öffnung des Schalters 78 bei einer 180°-Drehungseinstellung angehalten wird. Ein dritter Schritt um einen Einviertelumlauf wird durch öffnung des Schalters 80 an der 270°-Wellenstellung angehalten, und der vierte Einviertelumlaufschritt wird durch öffnung des Schalters 77 bei der O°-Wellenstellung angehalten. Der Motor 65 führt sechzehn Schritte von jeweils einem Einviertelumlauf durch. Dieser Vorgang wird infolge Öffnung des Schalters 83 nc bei der Vollendung von insgesamt zwanzig Programmotorumdrehungen angehalten. Infolgedessen werden achtunddreißig Anschläge durch den Nocken 76 oder achtunddreißig entsprechende Arbeitsbewegungen der Arbeitswicklung 11 synchronisiert, um einen vollständigen Arbeitsablauf von zwanzig Umdrehungen des Programmotors 65 in einer Vorwärtsrichtung zu erzeugen, und das geschieht synchron mit der Bewegung eines Gleitarmes 63 von seiner Null-Anschlußklemme zu seiner Zwanzig-Umdrehungen-Anschlußklemme, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Bei der Vollendung des zwanzigsten Umlaufes des Motors 65 ist die Wicklung 11 in der Stellung angekommen, die in F i g. 4 als das Ende des »Konus«- Vorganges dargestellt ist und welche der Beginn der »Mitte«-Arbeitsphase ist und etwas über den geformten, sich verjüngenden Teil 14 hinausgeht. Der zusammenarbeitende Schalter 83 no schließt gleichzeitig bei der Öffnung des Schalters 83 nc. Diese Wirkung löst den Hauptprogrammotor 90 aus, um den Sechs-Stellungs-Schalter 91 in seine »Mitte«-Arbeitsphase vorzurücken. Gleichzeitig wird das Relais 48 entregt, wodurch sich ein Schalterarm 47 in die linke Stellung bewegt. Der Programmotor 65 bleibt während der »Mitte«-Arbeitsphase mit seiner Welle in der O°-Stellung stationär, und so hat die Spannung während dieser Arbeitsphase einen konstanten Wert, der durch den Kurvenabschnitt 74 b (Fi g. 4) dargestellt ist.

Das folgende geschieht, während der Programmmotor während der »Konus«-Arbeitsphase seine abgemessenen Drehungen von zwanzig Umläufen unternimmt. Der Potentiometerschieberarm 63 wird von seiner Null-Anschlußklemme zu seiner Zwanzig-Anschlußklemme, wie in F i g. 1 dargestellt ist, hochgetrieben. Dieses stellt fortlaufend die Anpassung her, die von dem Verstärker 62 wahrgenommen wird. Diese Wirkung betreibt das polarisierte Relais 71

ίο oder 72, das den Motor 22 über den Stromkreis 93 zur Streckung oder — wenn es die Umstände erfordern — zur Zusammenpressung des Barrenformstückes 10 entsprechend dem Richtungssinn des Relaissignalsbetätigt. Das betätigende Relaissignal ist eine Funktion der gleichzeitigen Einstellung des Schiebers 60. Diese Einstellung kann so sein, daß sie einer gleichzeitigen Barrenstärke entspricht, die zu groß oder zu klein ist, oder einer Barrenstärke, die mit der vorgeschriebenen Größe übereinstimmt. Wie immer

ao die Situation in dem besonderen Augenblick ist, wenn der Schieber 63 nach oben getrieben wird, die Abmessungseinstellungen werden der geschmolzenen Zone 12 erteilt. Solche Einstellungen ändern die Hochfrequenzspannung an der Arbeitswicklung 11 zur Durchführung der Anpassung, welche von dem Differentialverstärker 41 aufgenommen wird, um das polarisierte Relais 57 zu betätigen. Das Betätigungssignal von dem Relais 57 wird danach wieder den Motor 58 betreiben, um die Stellung des Schiebers 60 einzustellen, wodurch dessen Spannung bestrebt ist, das Programm-Gleichspannungssignal von dem Schieber 63 anzupassen. Der Kondensator 27 wird auch gleichzeitig mit der Regelung des Schieberarmes 60 insoweit eingestellt, wie sich die Arbeitswicklung 11 nach oben bewegt, um einen sich verjüngenden Abschnitt 14 zu bilden. Der synchronisierte Schieberarm 63 steht für eine Arbeit hinsichtlich eines allmählich zunehmenden Durchmessers unter Programmsteuerung. Die Einstellungen des Kondensators 27 werden insgesamt einem ähnlichen Verlauf folgen, um so allmählich zunehmende geeignete Leistungen zum Schmelzen derartiger zunehmender Barrendurchmesser bei gleichzeitigen Einstellungen des Schieberarmes 51 zu liefern, um richtig eingestellte Bezugsspannungen an der Anschlußklemme 42 vorzusehen. Der vorstehende Rückkupplungsweg, insbesondere das Zwischenspiel der Einstellung des Kondensators 27 durch das Relais 57 und den Stromkreis 103 in betriebsmäßige Zuordnung zur axialen Einstellung der geschmolzenen Zone des Barrens durch das Relais 71 und den Stromkreis 93 ist derart, daß die räumliche Ausbildung des Barrens sich automatisch verjüngt, wie dargestellt ist, um eine fortlaufend zunehmende Durchmesserverbindung zwischen dem Keim 13 und dem Mittelabschnitt 15 des Barrens herzustellen.

Bei der Untersuchung des vorstehenden Vorganges ist es nützlich, sich an die folgende Erscheinung zu erinnern. Wenn der Barrendurchmesser vergrößert wird, nimmt die äquivalente Induktivität des Arbeitsresonanzkreises ab, wodurch dessen Frequenzkurve 32 nach rechts verschoben wird, um den Abstand der Resonanzfrequenz des Arbeitsschwingkreises 24 von der Oszillatorfrequenz zu vergrößern. Der zunehmende Barrendurchmesser erfordert mehr Leistung zum Schmelzen desselben. Infolgedessen soll auch die Oszillatorfrequenz nach rechts verschoben werden, um den Abstand zu vermindern. Dies wird durch

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Abstimmung des Kondensators 27 bewirkt, um Schmelzzone oft auswachsen. Diese Verbreiterungen dessen Kapazität zu vermindern, und wird durch ge- enthalten Ansammlungen von Verunreinigungen, eignete automatische Regelung des Betätigungs- Eine konische Abschrägung wird an dem Teil 16 gemotors 58 herbeigeführt. Eine derartige Wirkung er- formt, um ein Spiel für den Wicklungsaufbau zu ergibt eine Aufwärtswanderung des Schieberarmes 60, 5 halten, damit vermieden wird, daß die Verbreiterunwas wiederum mit der Tatsache übereinstimmt, daß gen während der Rückkehr der Wicklung zu dem der Schieberarm 63 durch den Programmotor 65 unteren Ende des Formstückes 10 an diese nach der nach oben getrieben wird. Die vorstehende Rück- Ausfrierung anstoßen. Im Hinblick auf seinen Zweck kopplungsregelung wird zu einem Betätigungssignal kann die axiale Länge des konischen Abschnittes 16 von dem Relais 71 führen, was ein Zusammen- io vergleichsweise kürzer als der konische Abschnitt 14 drückungs- oder Streckungssignal nach sich ziehen und sein schmälster Durchmesser etwas kleiner als kann, je nach der augenblicklichen Größe des Bar- der Durchmesser des Mittelteiles 15 sein. Die das rens 10 und dem Spannungsverhältnis, das dann an Spiel schaffende Abschrägung 16 wird während der den Schieberarmen 60, 63 herrscht. Wenn allgemein »End«-Bearbeitung gebildet, die durch die Betätider Schieberarm 63 über dem Schieberarm 60 ist, ist 15 gungseinrichtung 106 eines Mikroschalters betätigt das erzeugte Signal eine Zusammendrückung, wäh- wird, der in geeigneter Weise längs des Wanderungsrend das erzeugte Signal eine Streckung ist, wenn der weges des Plattformaufbaues 35 in der Kammer 34 Schieberarm 60 sich über dem Schieberarm 63 befin- angeordnet ist. Der Betätigungskontakt 106 schließt, det. Wenn umgekehrt der Schieberarm 63 abgesenkt wenn er durch den Lauf des Plattformaufbaues 35 wird und der Schieberarm 60 folgt, wird ein Strek- so nach oben betätigt wird. Dadurch wird der Hauptkungssignal erzeugt. Diese Signalart wird während programmotor erregt, um den Sechs-Stellungs-Schalder Herstellung des sich verkleinernden konischen ter 91 in die »End«-Arbeitsphase vorzuschalten. Abschnittes 16 während der »End«-Arbeitsphase be- Die Kontakte 77, 81, 82, 83 nc und 84 sind vor

obachtet, die im folgenden beschrieben wird. der Drehung des Programmotors 65 am Beginn der

Die Bezugsspannung, die ausgewählt ist und dem 35 »End«-Arbeitsphase offen. Der Kontakt 77 ist offen, Verstärker 41 während der »Mitte«-Arbeitsphase zu- weil die Programmotorwelle in der O°~Stellung angeführt wird, ist konstant und für eine Schmelzung gehalten und während der »Mitte«-Arbeitsphase staeines gleichförmigen großen Durchmessers geeignet, tionär gehalten worden ist. Die folgenden Kontakte da der Motor 37 die Arbeitswicklung 11 fortlaufend werden vor der Drehung des Motors 65 am Beginn längs des Formstückes 12 nach oben vorschiebt. 30 der »End«-Arbeitsphase geschlossen: 78, 79, 80, Während der Schmelzung des Abschnittes 15 wird, 83 no und 85. Kontakt 83 no wird öffnen, wenn sein wenn irgendeine Änderung in der Stärke der schwim- entsprechender Kontakt 83 nc infolge Drehung des menden geschmolzenen Zone auftritt, eine solche Motors 65 schließt. Befindet sich der Schalter 91 in Änderung veranlassen, daß sich die Spannung an der der »End«-Arbeitsphase, wird der Schieber 101a des Arbeitswicklung 11 ändert. Das wird unverzüglich 35 Stromkreises 101 an eine Energieleitung gekuppelt, durch den Differentialverstärker 41 gegenüber der um vorzubereiten, daß sich die Programmotorwelle gleichbleibenden Bezugsspannung angezeigt. Die in »Rückwärts«-Richtung dreht. Wenn die Wicklung Gleichgewichtsstörung wird verstärkt, um das polari- 11 mit der Drehung des Schneckentriebes 36 vorsierte Relais 57 zu betätigen, das wiederum auf die rückt, wird der Schalter 75 durch den Nocken 76 be-Betätigungseinrichtung für den Motor 58 einwirkt, 40 aufschlagt, so daß er augenblicklich schließt. Das löst um den Kondensator 27 zurückzustellen und die eine Drehung des Motors 65 durch den Stromkreis Höhe der Leistung, welche der Arbeitswicklung 11 101 aus. Der Schalter 75 öffnet mit Beginn der Mozugeführt wird, zeitweise auf einen berichtigenden torwellendrehung, aber der Schalter 77 schließt nun, Wert zu ändern. Die Einstellung des Potentiometer- daher läuft der Motor 65 auf Grund des Anschlusses Schiebers 60 wird gleichzeitig vorgenommen, wenn 45 über die Schalter 77, 78, 79 und 80 weiter. Die Welle der Kondensator 27 verstellt wird. Die Einstellung des Programmotors wird sich nur eine viertel Umdes Schieberarmes 60 wird aufgenommen und mit drehung in »Rückwärts«-Richtung drehen, weil der der fest eingestellten Programmbezugsgröße, die von Schalter 80 öffnet, wenn die Welle die 270°-Stellung dem Schieber 63 geliefert wird, verglichen. Die erreicht. Bei dem nächsten Umlauf des Antriebes 36 Gleichgewichtsstörung wird von dem Verstärker 62 50 beaufschlagt der Nocken 76 den Schalter 75, der zum aufgenommen und betätigt das polarisierte Relais 71 Anlauf des Programmotors 65 zwecks Weiterdrehung oder 72, so daß das Relaissignal den Motor 22 über geschlossen wird. Dessen Welle bewegt sich nun aus den Stromkreis 93 entweder zum Zusammendrücken seiner 270°-Stellung, um anzuhalten, wenn seine oder Strecken des Barrenformstückes 10 in Betrieb Welle ihre 180°-Stellung erreicht, weil nun der Schalsetzen wird, um die Veränderung, welche zu Anfang 55 ter 78 öffnet. Der nächste Einviertelumlauf der Drein der Größe der Zone 12 angezeigt worden ist, zu hung wird durch öffnen des Schalters 79 angehalten, korrigieren. Diese Nachstellung der räumlichen Aus- und die folgende Einvierteldrehung wird durch Öffbildung wird danach aufgenommen und ändert die nen des Schalters 77 gestoppt. Infolgedessen führt Spannung an der Wicklung 11 endgültig, um den der Motor nun eine Rückwärtsdrehung in Schritten Kondensator 27 in seine gewünschte Einstellung zu- 60 von jeweils einer viertel Umdrehung durch, rückzuführen. Ein Betätigungselement 107 eines Mikroschalters

Der dargestellte Rückkopplungskreis wird betätigt, ist längs des Weges des Plattformaufbaues 35 in der um von der »Mitte«-Arbeit auf die »End«-Arbeit Kammer 34 angeordnet, um den »End«-Vorgang in überzugehen, wenn die Arbeitswicklung 11 das obere den »Frier«-Vorgang überzuführen. Der Schalter 107 brauchbare Ende des Formstückes 10 erreicht. Es hat 65 ist zur Betätigung durch den nach oben laufenden sich gezeigt, daß infolge Ausfrierung des Schmelz- Aufbau 35 angeordnet, um den vorstehend erwähnvorganges die radial vorstehenden Verbreiterungen ten Übergang durchzuführen, gerade wenn der Zeitaus dem Formstück in dem Bereich seiner obersten programmotor 65 seinen sechzehnten Einviertel-

schritt der Rückwärtsdrehung vollendet. Der Hauptprogrammotor 90 wird erregt, um den Schalter 91 weiterzuschalten, damit er in die »Frieren«-Arbeitsphase eintritt, wenn der Kontakt 107 betätigt wird.

Das Relais 48 wird während der »Ende-Arbeitsphase aus zwei Gründen nicht betätigt. Der engste Durchmesser der Einführung an dem oberen Ende des Barrens 10 ist beinahe der gleiche wie die Abmessung des Mittelteiles 15. Die axiale Länge des Teiles 16 ist kürzer als die Länge des konischen Teiles 14. In der praktischen Anwendung hat es sich gezeigt, daß die veränderliche Bezugsspannung, welche für die »End«-Arbeitsphase erforderlich sein würde, im wesentlichen gleich der gleichbleibenden Spannung ist, die während der »Mitte«-Arbeitsphase verwendet wird, was berechtigt, den Relaisarm 47 in der linken Stellung zu halten. Entsprechend wird eine konstante Bezugsspannung, Kurventeil 56 c, dem Verstärker 41 während dieser Arbeitsphase zugeführt. Eine Drehung des Programmotors während des »End«-Arbeitsvorganges führt den Schieber 63 an seine untere Anschlußklemme. Diese Wirkung überträgt sich als ein axiales Regelsignal auf den Stromkreis 93, um den verjüngten Teil 16 mit sich verkleinerndem Durchmesser herzustellen. Infolgedessen zeigt das Meßgerät 31 eine Gleichgewichtsstörung an, die auf den Stromkreis 103 ein geeignetes Signal gibt, um den Kondensator 27 und den unteren Schieber 60 entsprechend zurückzustellen. Gleichzeitig wird der Schieber 51 an seine Null-Anschlußklemme zurückgeführt. Die vorstehende Rückstellung des Kondensators 27 bedeutet allmählich abnehmende Werte der Hochfrequenzgeneratorleistung, die dem Arbeitsresonanzschwingkreis 24 zugeführt wird.

Die Regelung des Kondensators 27 während des »Frieren«-Vorganges setzt die Abnahme der Generatorleistung fort; wenn die Generatorleistung fällt, »friert« das obere Ende des Barrenformstückes aus und härtet in der Form der eingeschnürten Gestalt im wesentlichen, wie in F i g. 4 gezeigt. Die radialen Verbreiterungen, die in der Einschnürung auftreten können, sind nicht in der Figur gezeigt. _^

Der »Frier«-Vorgang dient folgenden Zwecken: Er markiert das Ende des Schmelzvorganges und schafft einen bequemen Übergang zu der »Rückführ«-Arbeitsphase. Der »Frier«-Vorgang entregt den Drehmotor 19 und den Axialmotor 22 und verschiebt auch den Programmotor 65, um den Stromkreis 100 über den Schalterkontakt 85 zu erregen. Dieser Schalter ist gemäß F i g. 6 normalerweise geschlossen. Der Stromkreis 100 ermöglicht, daß der Programmotor 65 während der »Frier«- und »Rückführ«-Arbeitsphase fortlaufend in Rückwärtsrichtung dreht, um seine zwanzig Drehumläufe zu vollenden. Die vorstehende Wirkung unterteilt die Programmmotordrehung in Schritte. Der Programmotor 65 wird bei der Vollendung seines Arbeitsablaufes der Rückwärtsdrehung anhalten, wenn seine Welle die 0°- oder Start-Stellung erreicht. Zu dieser Zeit öffnet der nockenbetätigte Schalterkontakt 85, um den Stromkreis 100 zu unterbrechen. Während der vorstehend genannten Rückwärtsdrehung des Motors 65 wird der Schieber 63 fortlaufend an seine Anfangs-Anschlußklemme angetrieben.

Der Betätigungsnocken für den normalerweise offenen Schalter 84 ist so ausgeführt, daß er diesen Schalter eine abgemessene Zeitdauer schließt, nachdem die Hochfrequenzleistung zu der Arbeitswicklung 11 auf eine Höhe gefallen ist, in welcher die Barrenschmelzung beendet ist. Der geschlossene Kontakt 84 erreicht den Programmotor 90, um den Schalter 91 in eine »Rückführ«-Arbeitsphase weiterzuschalten. Der Schalter 84 kann so ausgeführt sein, daß er eine geeignete Zeit nach der Auslösung des Hauptprogrammotors 90 durch ihn öffnet. Während des »Frier«-Vorganges hält die Aufwärtswanderung der Wicklung 11 an. Die »Rückführ«-Arbeitsphase

ίο schaltet jedoch den Motor 37 ab und setzt den Motor 38 zum Schnellantrieb der Wicklung ein, um die Arbeitswicklung 11 in ihre untere Stellung 105 mit einer verhältnismäßig schnellen Geschwindigkeit zurückzuführen. Am Beginn des »Frier«-Vorganges und durchgehend während des »Rückführ«-Vorganges wird der Stromkreis 103 durch polarisierte Signale von dem Relais 71 betätigt. Dadurch werden die Schieber 51, 60 zu ihren entsprechenden Null- oder Start-Anschlußklemmen getrieben. Entsprechende Einstellungen für den Kondensator 27 stellen diesen in seine Anfangsstellung für niedrige Leistung zurück. Wie vorstehend bemerkt worden ist, geht der »Rückführ«-Vorgang in die »Keim«-Arbeitsphase über, wenn der Plattformaufbau 35 das Betätigungselement 108 des zugeordneten Schalters betätigt. Dann wird der Motor 90 erregt, um den Schalter 91 an seine »Keim«-Stellungsklemme vorzurücken.

In der praktischen Ausführung hat der Motor 65 seine zwanzig Umdrehungen des Rückwärtsumlaufes vollendet, so daß seine Welle zu der Zeit in der 0°- Stellung anhält, in der die automatische Steuerschaltung in die »Keim«-Arbeitsphase vorgerückt worden ist. Sollte der Motor 65 jedoch noch einige Grade einer zusätzlichen Drehung benötigen, um seine Welle in die 0°-Stellung zu bringen, nachdem der Schalter 108 betätigt ist, ist der Stromkreis 100 so ausgeführt, daß eine solche Motordrehung bewirkt wird. Aus dem gleichen Grunde ermöglicht auch die Keimstellungs-Anschlußklemme für den Stromkreis 103, daß der Betätigungsmotor 58 die Schieber 51, 60 und zudem den Kondensator 27 vollständig in ihre entsprechenden Null-Stellungen zurückführt.

Zusätzlich zeigt der Verstärker 41 während der »Frieren«- und »Rückfuhr«-Arbeitsphasen eine Gleichgewichtsstörung zwischen den ihm zugeführten Spannungen an. Allerdings wird das Ausgangssignal des Relais 57 nicht für diese beiden Arbeitsphasen benutzt. Wenn der Keim 91 zu dem »Keim«-Vorgang vorgeschoben wird, wird der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt, und es wird ermöglicht, ihn so oft zu wiederholen, wie es zur Reinigung des Barrens für notwendig erachtet wird. Die Steuerschaltung enthält auch ein zusätzliches Paar Mikroschalter-BetätigungseinrichtungenlO9, 110, die geeignet ausgeführt und längs des Wanderungsweges des Plattformaufbaues 35 angeordnet sind. Diese Schalter dienen nur zur mechanischen Sicherheit, um ein Überlaufen des beweglichen Arbeitsresonanzkreisaufbaues im Falle eines Fehlers in der Maschine zu verhindern.

Der vorstehende automatische Induktionsofen-Zonenreiniger bzw. -Verfeinerer ist zur Bearbeitung von Silicium dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung und Verfahren, die hier gezeigt sind, zur Verfeinerung oder Reinigung anderer Werkstoffe, Metalle oder Halbleiter verwendet werden können. Zusätzlich ist die Vorrichtung für halbautomatische Arbeit anpaßbar. Während der halbautoma-

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tischen Arbeit wird die Rückkopplungsschleife des Programmotors nicht benutzt, während das regulierende Signal von dem Relais 57 zur Betätigung des Axialmotors 22 während des Schmelzvorganges verwendet wird. Beispielsweise kann die halbautomatische Arbeitsweise zur Bearbeitung einer Metallstange von gleichförmigem Durchmesser verwendet werden. Wenn sich die Abmessung des Arbeitsstückes während des Schmelzvorganges von einem vorgeschriebenen Durchmesser ändert, erregen unabgeglichene Regelsignale von dem Relais 57 den Motor 22, um das Arbeitsstück zusammenzudrücken oder zu strecken, um seine Abmessung auf den richtigen Durchmesser zurückzubringen. Die Bezugsspannung, die dem Verstärker 41 während der halb- automatischen Arbeitsweise zugeführt wird, kann ein fester Wert sein, der der Leistung entspricht, die für die vorgeschriebene Abmessung des Werkstückes erforderlich ist, wenn der Abstimmkondensator 27 während des Schmelzvorganges fest eingestellt bleibt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum induktiven Zonenschmelzen mit von der Impedanz des Werkstückes abhängiger automatischer Regelung des Induktionsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück wahlweise gedehnt oder zusammengedrückt wird, um die geometrische Form des jeweils geschmolzenen Teiles zur Erzielung eines gewünschten Durchmessers zu ändern.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Stromkreis zur Erzeugung einer Spannung, die der Einstellung des veränderbaren Abstimmelementes des Oszillator-Tankkreises entspricht und unabhängig ist von der Belastung des radiofrequenten Generators (33), und ferner gekennzeichnet durch einen zweiten Stromkreis zur Erzeugung einer zweiten Bezugsspannung, die beim Vergleichen mit der ersten Bezugsspannung ein Steuersignal in Abhängigkeit von der Größe der Ungleichheit der beiden Spannungen erzeugt, wobei dieses Signal zur Betätigung einer Einrichtung dient, mit der das Formstück (10) zusammengedrückt oder gedehnt werden kann.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfrequenz des radiofrequenten Generators, die durch die Resonanzfrequenz des Tankkreises mit dem höherfrequenten Generator bestimmt wird, während der Behandlung des Arbeitsstückes immer kleiner ist als die Resonanzfrequenz des Arbeitsstück-Tankkreises, und daß die Vorrichtung noch folgende Teile umfaßt: einen ersten Stromkreis zur Lieferung einer Spannung, die direkt proportional der Einstellung des veränderbaren Stromkreiselementes des Generator-Tankkreises ist, und dabei unabhängig ist von der Belastung des radiofrequenten Generators, einen zweiten Stromkreis zur Lieferung einer Bezugsspannung, einer Einrichtung zum Vergleich der beiden Spannungen miteinander und zur Erzeugung eines Steuersignals in Abhängigkeit von der Ungleichheit der beiden Spannungen und eine Einrichtung zum wahlweisen Zusammendrücken oder Dehnen des Arbeitsstücks in axialer Richtung in Abhängigkeit von der Größe des Steuersignals.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von der Stellung der Induktionsspule (11) längs der Achse des Formstücks (10) an einem Ende dieses Formstücks zur Regelung der Bezugsspannung dient, wobei ein Spannungsschema dazu dient, dem Formstück an seinem einen Ende eine konische Gestalt zu geben, an welchem ein Einkristall erschmolzen wird, dessen Durchmesser kleiner ist als der ursprüngliche Durchmesser des Formstücks (10).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung allmählich auf einen Mindestwert verringert und dann wieder bis annähernd auf den Anfangswert gesteigert wird, nach Maßgabe der Bewegung der Induktionsspule (11) von der Stelle des kleinsten Durchmessers zu der Stelle des größten Durchmessers des konischen Teils (14) des Arbeitsoder Formstücks (10).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine auf einer Seite geerdete Gleichstromquelle (43) zur Lieferung einer festen Spannung, an die ein Potentiometer (44) angeschlossen ist, dessen Abgriff mit einem Gleitstück (45) in Abhängigkeit von der Stellung der Induktionsspule (11) verstellt und dem Verstärkeranschluß (42) zugeführt wird, wenn die Kontaktzunge (47) eines Relais über einen Widerstand (55) an Erde liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Unteransprüchen, gekennzeichnet durch ein Potentiometer (52) mit einem Schieber (51) zur Lieferung einer veränderlichen Bezugsspannung für die Regelung der Induktioswirkung bei der Formung des konisch verlaufenden Teils (14) des Formstücks (10) bzw. zur Erzeugung eines Einkristalls (13), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Fonnstücks.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der zweiten Bezugsspannung in Abhängigkeit von der Stellung der Induktionsspule (11) geregelt wird, wenn diese sich von der Stelle mit dem kleinsten Durchmesser des konischen Teils des Arbeitsstücks zu der Stelle mit dem größten Durchmesser dieses konischen Teils bewegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsspannung von der Einstellung des Schiebers (51) auf dem Potentiometer (52) abhängt, derart, daß die Bezugsspanntmg allmählich auf einen Kleinstwert abnimmt, wenn sich der Schieber (51) auf das untere Ende des Potentiometers zu dem an Masse liegenden Abgriff (53) zu bewegt, während die Bezugsspannung (56) von ihrem Mindestwert allmählich ansteigt, wenn der Schieber (51) den Abgriff (53) erreicht und dann zu dem oberen Ende des Potentiometers weiterrückt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 962006;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1022 698,1044 768.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 628/1423 10.68 ® Bundesdruckerei Berlin