CN102449444A - 用于测量受拉物体重量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在拉动联接到绳索第一端的物体时测量物体重量的系统和方法。所述绳索经过悬挂在测压元件上的滑轮。使用由绳索施加到滑轮上的力来计算所述物体的重量。所述绳索的第二端联接到卷筒上，当卷筒旋转时通过在卷筒上缠绕绳索来拉动物体。一个臂在一端联接到滑轮并且在另一端联接到框架。绳索在滑轮和卷筒之间行经的路径基本平行于所述臂的纵向轴线。力的水平分量通过所述臂传递到框架上，不会影响由测压元件测量的力，因此提高了计算出的物体重量的精确度。

Description

用于测量受拉物体重量的系统和方法

技术领域

本发明的领域总体上涉及用来测量连接到绳索上的物体的重量的系统和方法，更特别地，涉及测量拉动物体所需的力的系统。

背景技术

这部分旨在为读者介绍可能和下文所描述和/或要求保护的本发明各个方面相关的技术的各个方面。我们相信这种讨论有助于为读者提供背景技术信息，从而便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应该理解的是，这些陈述需要从这个角度阅读，而不是作为承认现有技术的陈述。

在以前的系统中，通过将物体连接到绳索的第一端来称重物体。通过将绳索绕过滑轮然后将绳索绕在由驱动器驱动的卷筒上来向上拉动所述绳索。所述滑轮从测压元件(测力计，load cell)悬挂。通过分析经过滑轮施加到测压元件上的力来确定所述物体的重量。在理论上，通过所述绳索施加在滑轮上的力等于物体重量的某个倍数。

在各种应用中精确测量悬挂在绳索上的物体的重量是有用的。一个例子是硅锭生长操作，其中从一坩埚熔融的硅中向上拉起正在生长的硅锭。在任何时刻都在生长的硅锭区域的直径可以基于密度、重量变化率和硅锭的生长速度来确定。虽然所述硅锭的密度和生长速度已经可以以非常高的精度容易地确定，但是硅锭重量的变化率通过以前的系统不能以足够高的精度测量来确保硅锭直径的准确确定。因此上文描述的以前的力测量系统的固有的不精确性使得它们不适合基于硅锭的重量确定正在生长的硅锭的直径。因此已知的系统采用更加昂贵并且也不是很精确的系统来确定正在生长的硅锭的直径。

再者，绳索的轨道(orbital)和/或摆动运动可能影响通过绳索施加在测压元件上的力的数值并因此影响力的测量。绳索的轨道和/或摆动运动还可能使得硅锭无法在直线方向上生长，并限制硅锭可能旋转的速度。

发明内容

本发明的一个方面是一种用于在向上拉动物体时测量物体的重量的设备。所述设备包括具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线。在物体上连接一根绳索。第一圆筒可旋转地安装在所述框架上，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合。第二圆筒可旋转地安装在所述框架上，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合。所述绳索沿着第一圆筒和第二圆筒之间的绳索路径行进。一个臂具有第一端和第二端，所述第一端联接到所述框架和所述第二圆筒中的至少一个，所述第二端联接到所述第一圆筒。所述臂具有基本平行于绳索路径并连接所述第一端和第二端的纵向轴线，其中所述臂基本限制了所述第一圆筒平行于水平轴线的运动。提供力测量装置以测量物体的重量。所述力测量装置联接到所述第一圆筒上。

另一个方面是一种用于测量拉动物体通过一个表面所需的力的数值的拉动系统。所述拉动系统包括具有第一轴线和第二轴线的框架，所述第一轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述第二轴线正交于所述第一轴线。在物体上联接一根绳索。第一圆筒可旋转地联接到所述框架上，并且所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合。第二圆筒可旋转地联接到所述框架上，并且所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合。所述绳索沿着第一圆筒和第二圆筒之间的绳索路径行进。一个臂具有第一端和第二端，所述第一端联接到所述框架上，所述第二端联接到所述第一圆筒上。所述臂具有基本平行于绳索路径并连接所述第一端和第二端的纵向轴线。提供力测量装置以测量拉动物体所需的力的数值，所述力测量装置联接到所述第一圆筒上。

另一个方面是一种用于生长单晶体硅锭的晶体生长设备。所述晶体生长设备包括在框架中的用于容纳熔融硅的坩锅，以及用于从熔融硅中向上拉出生长的硅锭的拉动器。所述拉动器包括具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动所述生长的硅锭所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线。在所述生长的硅锭上联接一根绳索。第一圆筒可旋转地联接到所述框架上，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的外圆周表面接合。所述第一圆筒悬挂在力测量装置上。第二圆筒可旋转地联接到所述框架上，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的外圆周表面接合。一个臂具有第一端和第二端，所述第一端联接到所述框架上，所述第二端联接到所述第一圆筒上。所述臂具有基本平行于框架的水平轴线的纵向轴线。

另一个方面是一种用于生长硅锭的方法。所述方法包括使用在第一圆筒上延伸的绳索拉动生长的硅锭，所述绳索沿着第一轴线从生长的硅锭延伸到所述第一圆筒的一个部分，并沿着与第一轴线正交的第二轴线从所述第一圆筒的另一个部分延伸。所述方法包括使用具有第一端和第二端的臂来限制所述第一圆筒平行于第二轴线的运动，所述臂的第二端联接到第一圆筒上，第一端联接到框架上。然后测量生长的硅锭的重量。

另一个方面是一种用于生长单晶体硅锭的方法。所述方法包括使用绳索沿着第一轴线从容纳熔融硅的坩埚中拉动生长的硅锭，所述绳索在第一圆筒上延伸，所述第一圆筒可以绕着中心轴线旋转，所述绳索沿着第一轴线从第一圆筒的一个部分延伸，并沿着第二轴线从第一圆筒的另一个部分延伸。所述方法包括使用具有第一端和第二端的臂来限制所述第一圆筒平行于第二轴线的运动，所述第二端联接到第一圆筒的中心轴线，所述臂平行于第二轴线布置。然后测量生长的硅锭的重量。

另一个方面是一种用于向上拉动物体的方法。所述方法包括使用绳索向上拉动物体，所述绳索在第一圆筒上延伸，所述第一圆筒具有外圆周表面，其中向上拉动物体包括在限制所述绳索相对于所述第一圆筒的运动的同时提升所述第一圆筒。所述绳索进一步在第二圆筒上延伸，所述第二圆筒具有外圆周表面，所述绳索在其上沿着第二轴线延伸。所述绳索沿着在所述第一圆筒和第二圆筒各自的外圆周部分的最上部之间的绳索路径行进。所述方法包括使用具有第一端和第二端的臂来限制所述第一圆筒平行于绳索路径的运动，所述第一端联接到第一圆筒，所述第二端联接到第二圆筒或者框架中的至少一个。然后使用力测量装置测量物体的重量。

再一个方面是一种用于在向上拉动物体的同时测量物体重量的设备。所述设备包括具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线。在物体上联接一根绳索。第一圆筒可旋转地连接在所述框架上，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合。第二圆筒可旋转地连接在所述框架上，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合。一个上部臂具有第一端和第二端，所述上部臂联接到框架上。一个下部臂在一端联接到第一圆筒上，在另一端联接到框架上。在上部臂上联接一个致动器。由力测量装置测量物体的重量。所述力测量装置联接到第一圆筒上。所述致动器可以操作以降低和提升所述力测量装置、第一圆筒和第二圆筒。所述下部臂基本上限制了第一圆筒平行于水平轴线的运动。

再一个方面是一种用于在向上拉动物体的同时测量物体重量的设备。所述设备包括具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线。在物体上联接一根绳索。一个安装构件具有下部部分和上部部分。所述安装构件在下部部分处可枢转地联接到框架。第一圆筒位于框架中，所述绳索的至少一部分接合第一圆筒的表面。第二圆筒位于框架中，所述绳索的至少一部分接合第二圆筒的表面。一个上部臂具有第一端和第二端，并且所述上部臂联接在所述安装构件上。一个下部臂在一端联接在第一圆筒上，在另一端联接在所述框架上。一个致动器具有第一端和第二端，所述第一端联接在安装构件上，所述第二端联接在所述上部臂的第一端。力测量装置测量物体的重量。所述力测量装置在第一端联接到第一圆筒上，在第二端联接到所述上部臂的第二端。所述致动器可以操作以提升和降低所述力测量装置、第一圆筒和第二圆筒。

再一个方面是一种用于在向上拉动物体的同时测量物体重量的设备。所述设备包括用于拉动物体的拉动器。所述拉动器包括框架和联接到物体上的绳索。第一圆筒可旋转地联接到所述框架上，所述绳索的至少一部分与第一圆筒接合。第二圆筒可旋转地联接到所述框架上，所述绳索的至少一部分与第二圆筒接合。一个臂具有连接第一端和第二端的纵向轴线。所述第一端联接到框架上，所述第二端联接到第一圆筒上。所述纵向轴线基本平行于所述绳索在第一圆筒和第二圆筒之间的行进路径。一个致动器具有第一端和第二端，所述第一端联接在框架上。力测量装置用于测量物体的重量。所述力测量装置在第一端联接到第一圆筒上，在第二端联接到所述致动器的第二端。所述致动器可以操作以降低和提升所述力测量装置和第一圆筒。所述臂基本限制了第一圆筒平行于所述臂的纵向轴线的运动。

关于上述各方面的特征存在各种改进。其它特征也可以结合在上述各方面中。这些改进和附加的特征可以单独地或者以任何组合的方式存在。例如，下文关于任何图示的实施方式讨论的各种特征可以单独地或者以任何组合的方式结合在任何上述方面中。

附图说明

图1是一个实施方式的具有套管的拉晶机的部分示意性侧视图，为了显示细节移除了拉晶机的一些部分。

图2是示出套管的图1中的拉晶机的放大的局部截面图。

图3是图2中的套管的引导套管、套管托架和可调节支撑板的放大视图。

图4是沿着图2中的线4-4的平面的横截面图。

图5是沿着图2中的线5-5的平面的横截面图，其示意性地示出用于感测拉绳的位置的第一和第二位置传感器。

图6是图5的第一位置传感器的第一遮蔽光电二极管组件的放大的正视图。

图7是表示对拉绳的衰减的位移-时间图表。

图8是类似于图4的套管的第二实施方式的截面图。

图9是沿着图8中的线9-9的平面的横截面图。

图10是套管的第三实施方式的透视图。

图11是沿着图10中的线11-11的平面的横截面图。

图12是沿着图11中的线12-12的平面的横截面图。

图13A是套管的另一个实施方式在第一位置的部分示意图。

图13B是图13A中的套管在第二位置的部分示意图。

图14是一个实施方式的包括生长的硅锭和拉动系统的拉晶机的部分示意图。

图15是图14中的一部分的放大视图。

图16是类似于图15的视图，但是示出了拉动系统的另一个实施方式。

图17是类似于图16的视图，但是示出了又一个实施方式。

图18A是拉动系统的示例性绳索的一部分的侧视图。

图18B是沿着图18A中的线18B-18B的横截面图。

图19是测压元件、处理器和控制系统的示意图。

图20是拉动系统的另一个实施方式的侧视图。

图21是拉动系统的另一个实施方式的侧视图。

图22是拉动系统的另一个实施方式的侧视图。

图23是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图24是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图25A是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图25B是沿着图25A中的25B-25B平面的横截面图。

图26是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图27A是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图27B是图27A的拉动系统在上部位置的侧视图。

图27C是图27A的拉动系统在下部位置的侧视图。

图28是拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图29A是阻尼拉动系统的一个实施方式在初始位置的侧视图。

图29B是沿着图29A中的29B-29B平面的横截面图。

图30是阻尼拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图31是阻尼拉动系统的另一个实施方式在初始位置的侧视图。

图32是用于衰减拉绳的摆动运动的方法的流程图。

图33是另一个实施方式的拉动系统的部分示意图。

具体实施方式

现在参照附图，在图1和图2中显示了一个实施方式，用丘克拉斯基(Czochralski)法生产单晶体的这种类型的拉晶机其整体由附图标记20表示。所述拉晶机20包括生长室，总体用22表示，以及在生长室之上的伸长的拉动室，总体用24表示。拉绳26从总体用28表示的晶体提升机构延伸，所述晶体提升机构像绞车(winch)那样运转，以选择性地将拉绳卷绕或者放出。所述晶体提升机构28由外壳29包围，所述晶体提升机构的绞车联接到外壳29上。所述晶体提升机构28固定地安装到板30上，所述板30固定到可旋转轴32(或者支撑件)的顶部，并与该可旋转轴一起旋转。所述轴32经由合适的轴承34(图2)联接到拉动室24上，并可以由合适的马达(未示出)驱动相对于拉动室旋转，以用于绕着大体垂直的轴线Z₁(图1)旋转所述轴、板和晶体提升机构28。在这个实施方式中，在所述轴32和拉动室24之间设置有高度一体化的旋转式真空密封件36(图2)用于密封以防止流体泄漏。

容纳熔融的晶体原材料M(例如高纯度硅)的生长室22中的坩埚38由杯状的转盘40保持，以用于在从转盘延伸出的转盘轴42上旋转。合适的马达(未示出)驱动转盘轴42、转盘40和坩埚38绕着与竖直轴线Z(即，晶体提升机构的旋转轴线)共线的轴线旋转。在晶体生长过程中，所述转盘40和坩埚38可以在与轴32、板30和晶体提升机构28相反的方向上旋转(即，与其相对旋转)。

在晶体生长期间，经由籽晶夹头46将籽晶44(图1)保持在拉绳26的下端部。所述坩埚38和拉绳26相对旋转，并且所述籽晶44被降低至与坩埚中的熔融硅接触。当所述籽晶44开始熔化时，经由晶体提升机构28将它缓慢地从熔融硅中拉出，它开始生长，从而将硅从熔体拉出以形成晶锭48。

拉动室24的顶部部分包括容纳在图2中总体用52表示的套管的定位器外壳50。所述套管52适配成积极地抑制拉绳26在晶体生长过程中的摆动运动。它包括限定用以通过所述拉绳26的中心开口56的环形的引导套管54。所述引导套管54内的开口56的尺寸设计为形成拉绳26通过所述开口的紧密滑动配合，并且其尺寸设计为使得最大间隙为大约0.0005英寸。由于是紧密配合，所述拉绳26将随着引导套管54的侧向运动而沿侧向运动，并且可以相对于所述引导套管上升和下降。在一些实施方式中，所述引导套管54由聚四氟乙烯或者其它合适的材料制成，以便在提升和降低拉绳时使所述套管和拉绳26之间的摩擦最小。

所述引导套管54固定在套管托架58上，所述套管托架58通过总体由62表示的轴承组件可旋转地联接到可调节的支撑板60上，以用于所述套管和套管托架围绕轴线Z₁(图3)旋转。所述轴承组件62具有固定到套管托架59的向下伸出的环形法兰66的外座圈64，以及固定到所述支撑板60的向上伸出的环形法兰70的内座圈68。在一些实施方式中，所述轴承组件62是高精度的轴承组件，以使套管54和套管托架58相对于所述支撑板60的侧向运动(游隙)最小。因此，所述支撑板60的侧向移动导致引导套管54的侧向移动。

所述套管托架58经由诸如以Servometer

为商标售卖的波纹管式联接器的柔性联轴器72连接到轴32上。所述联轴器72使得套管托架58和引导套管54与轴32一起旋转，同时允许套管托架和套管相对于所述轴的侧向运动。

第一环形密封元件74(图3)固定在支撑板60的下侧，第二密封元件76固定在套管托架58上。第二密封元件76具有从套管托架58延伸的圆筒部78、从所述圆筒部的底部延伸并在第一密封元件74下方伸出的向外伸出的环形法兰80、以及在所述向外伸出的环形法兰的外周边处并且大体围绕第一密封元件在圆周设置的直立的环形法兰82。所述第一密封元件74和第二密封元件76构成迷宫式密封件，以防止氧化硅向上穿过套管托架58和支撑板之间并污染所述轴承组件62。在一些实施方式中由不锈钢制成的上部柔性波纹管83和下部柔性波纹管85将支撑板60连接到定位器外壳50，以便在定位器外壳中保持一排出室(evacuated chamber)，同时允许所述支撑板相对于定位器外壳的侧向运动。

如图2和图4中示意性示出的，可以通过第一和第二线性滑动组件84、86使所述支撑板60侧向移动。所述滑动组件84、86构成用于调节引导套管54的侧向位置的致动器机构。所述第一滑动组件84包括基部构件88和适配成在基部构件上沿着轴线Y向后和向前(即，在图4中看到的向上和向下)滑动的滑动构件90。所述第二滑动组件86包括基部构件92和适配成在基部构件上沿着轴线X从一侧向另一侧(即，在图2和图4中看到的从右向左)滑动的滑动构件94。在一些实施方式中，所述滑动组件84、86是由电机(未示出)提供动力的马达驱动滑块。这种滑动组件的一个例子是纽约Westbury的Micro Slides公司销售的Electro-Slide

所述第一滑动组件84的基部构件88固定在定位器外壳50上。所述第二滑动组件86的基部构件92固定到第一滑动组件84的滑动构件90并可以随之移动。所述支撑板60固定到第二滑动组件86的滑动构件94并可以随之移动。第一滑动组件84的滑动构件90沿着轴线Y的移动导致支撑板60和第二滑动组件86在第一(向前)和第二(向后)相反的方向上(即，在图2中看到的进、出纸面方向和图4中看到的向上和向下的方向)线性移动。第二滑动组件86的滑动构件94沿着轴线X的移动导致支撑板60在第三和第四相反的方向上(即，在图2和图4中看到的从右向左的方向)线性移动。在一些实施方式中，所述第三和第四方向基本垂直于所述第一和第二方向。由于引导套管54随着支撑板60侧向移动，所以滑动构件90、94的移动导致引导套管和拉绳26的侧向移动。

所述滑动组件84、86是用于调节引导套管54的侧向位置的一个实施方式，但是需要理解的是，也可以应用其它机构，而不会偏离本发明的范围。例如，所述机构可以包括螺线管、液压缸、伺服马达驱动的螺杆组件，或者任何其它合适的用于侧向移动支撑板60的机构。

对滑动组件的致动由合适的控制器96(在图2中示意性示出)基于由第一和第二位置传感器101、103(图2和5)感测的所述拉绳26的位置来控制，所述第一和第二位置传感器101、103从所述定位器外壳50的下侧向下延伸。所述位置传感器101、103感测设置在引导套管54的高度E的下方一段设定距离d(图2)处的拉绳26的一部分105的侧向位置。在一些实施方式中，所述距离d是引导套管54的高度E和熔融晶体原材料M的表面的高度E之间的距离D的至少大约5％。为了便于理解，在图5中包含了x-和y-坐标平面。所述第一位置传感器101感测拉绳部分105的y坐标值(即，感测所述拉绳部分与x坐标平面的距离)，所述第二位置传感器103感测拉绳部分的x坐标值(即，感测所述拉绳部分与y坐标平面的距离)。所述第一位置传感器101包括第一发光二极管107和第一遮蔽光电二极管组件109。所述第二位置传感器103包括第二发光二极管111和第二遮蔽光电二极管组件113。为了简化起见，仅第一位置传感器101将详细地描述。但是，可以理解第二位置传感器103以同样的方式操作。

现在参照图6，所述第一遮蔽光电二极管组件109包括上、下半圆形光电二极管115、117，它们在其外周边处被合适的遮蔽件119遮蔽，从而构成相应的上部、下部三角形非遮蔽部分121、123。对每个光电二极管的非遮蔽部分的光照产生电信号(例如，电流或者电压)。光照的增加会增强所述信号，光照的减小会减弱所述信号。所述第一发光二极管107构成用来照亮所述光电二极管115、117的上部和下部非遮蔽部分121、123的平行光源。所述第一位置传感器101定向成使得所述拉绳部分105处于第一发光二极管107和第一光电二极管组件109之间。在这种设置中，所述拉绳部分105挡住了上部非遮蔽部分121的区域125以及下部非遮蔽部分123的区域127。第一发光二极管107均匀地照亮上部非遮蔽部分121的未挡光区域129、131以及下部非遮蔽部分123的未挡光区域133、134。拉绳26向前(即，朝向图5中看到的页面底部)的运动导致被挡光区域125、127在图6中向右移动；拉绳26向后(即，图5中看到的向上朝向页面的顶部)的运动导致被挡光区域在图6中向左移动。

上部非遮蔽部分121的被挡光区域125的大小随着它向后(在图6中看到的向左)移动而增加，随着它向前(在图6中看到的向右)移动而减小。由于上部非遮蔽部分121的面积是固定的，未挡光区域129、131的和随着所述被挡光区域向后(向左)移动而减小，随着所述被挡光区域向前(向右)移动而增大。由于照在未挡光区域129、131上的光能是均匀分布的，由上部光电二极管115产生的电信号随着被挡光区域125向左移动而增加，随着被挡光区域向右移动而减小。相应地，由上部光电二极管115产生的信号是上部非遮蔽部分的未挡光区域的大小的函数，因此也是拉绳26的侧向位置的函数(即，是拉绳部分105的y坐标值的函数)。拉绳部分105的y坐标值因此可以由上部光电二极管115的信号的量值来确定。

尽管所述拉绳部分的y坐标值可以通过上部光电二极管确定，但是与上部光电二极管结合使用下部光电二极管117会增加灵敏度。由于下部非遮蔽部分123的形状和取向，下部光电二极管117以和上部光电二极管115相反的方式操作。特别地，下部光电二极管117的未挡光区域133、134的和随着被挡光区域127向左移动而增加，随着被挡光区域127向右移动而减小。因此，由下部光电二极管117产生的信号随着被挡光区域127向后移动(即，从图5中看随着拉绳向页面顶部移动)而增大，随着被挡光区域向前移动而减小。通过从上部光电二极管115产生的信号减去下部光电二极管117产生的信号以获得信号残余(signal remainder，以下称为位置信号)来增加灵敏度。当所述被挡光区域125、127如图6中所示处于中心时，来自第一光电二极管组件109的位置信号将具有零值，当所述被挡光区域向右移动时将具有正值，当所述被挡光区域向左移动时将具有负值。

所述控制器96响应由第一光电二极管组件109产生的位置信号，以用于根据拉绳26的位置控制第一滑动组件84，以抑制在第一和第二方向上的摆动运动。如下文所讨论的，所述控制器96还响应由第二光电二极管组件113产生的位置信号，以用于根据拉绳26的位置控制第二滑动组件86，以抑制在第三和第四方向上的摆动运动。所述控制器96可以包括一个或多个用于控制滑动组件的处理器。

拉绳26的摆动运动由响应这种摆动运动产生大体周期性的(例如正弦的)位置信号的第一光电二极管组件109感测。基于所述位置信号，控制器96可以确定拉绳26的所述部分105相对于套管54的摆动频率和位置。控制器96可以包括合适的逻辑操作以用于从所述位置信号过滤高频(例如，大于1HZ的频率)，以便所述位置信号仅代表拉绳26的摆动运动。响应所述位置信号，控制器96激励第一滑动组件84以控制引导套管54的位置。可以使用附加的位置传感器(未示出)，诸如在滑动马达的轴上的轴编码器或者任何其它合适的传感器，来感测滑动组件或者引导套管的位置。在一些实施方式中，所述第一滑动组件84由控制器96控制以便移动引导套管54进行周期性运动，所述周期性运动具有与所述位置信号相同的频率但是滞后所述位置信号大约1/4周期。此外在一些实施方式中，第一滑动组件84以显著小于第一光电二极管组件109感测到的运动幅度的幅度移动引导套管54，从而提供不完全衰减/减震系统。

图7是示出以下内容的代表性图表：(1)当拉绳被套管的运动抑制时拉绳26的运动(通过第一光电二极管组件109感测)；(2)由控制器96控制的引导套管54的抑制运动。实线137表示拉绳26的运动，虚线138表示引导套管54的运动。如图表中所示，控制器96导致引导套管54以和拉绳26同样的频率运动，但是相对于拉绳偏差(以及滞后)1/4周期。控制器96还控制第一滑动组件84以便随着拉绳26的运动幅度的减小而减小引导套管54的运动幅度。在一些实施方式中，引导套管54被第一滑动组件84位移所感测的拉绳26的位置一个设定的部分(例如10％)。如果需要更大的衰减率，则可以增加所述部分；如果希望更小的衰减率，则可以减小所述部分。因此，控制器96控制第一滑动组件84以抑制拉绳26的摆动运动的一个分量(例如y坐标分量)。换句话说，第一滑动组件84在第一和第二方向上抑制摆动运动。

第二光电二极管组件113感测拉绳26在第三和第四方向上的运动(即，感测摆动运动的x坐标分量)，并产生代表这种运动的位置信号。响应这个信号，控制器96控制第二滑动组件86在第三和第四方向上(即，从一侧向另一侧)移动引导套管54，以便衰减拉绳26在第三和第四方向上的运动。可以理解的是，第二位置传感器103、控制器96和第二滑动组件86相组合以衰减拉绳26在第三和第四方向上的运动的方式与第一位置传感器101、控制器和第一滑动组件84衰减在第一和第二方向上的运动的方式基本相同。因此为了简化的目的，将不会更详细地讨论应用这些元件衰减在第三和第四方向上的运动。

在操作中，拉绳26可能在晶锭48的形成期间绕着旋转轴线Z₁运动或者具有一些其它的摆动运动。第一位置传感器101感测在引导套管54下方间隔距离d(例如8英寸)处的拉绳部分的y轴运动，并产生代表此y轴运动的位置信号。与此同时，第二位置传感器103感测所述拉绳部分的x轴运动并产生代表此x轴运动的位置信号。响应由第一位置传感器101产生的位置信号，控制器96使得第一滑动组件84的滑动构件在其相应的基部构件上沿着y轴线(图4)滑动，以便随之移动引导套管54和拉绳26，并因此衰减拉绳26的y轴的摆动运动。响应由第二位置传感器103产生的位置信号，控制器96使得第二滑动组件86的滑动构件在其相应的基部构件上沿着x轴线滑动，以便随之移动引导套管54和拉绳26，并因此衰减拉绳26的x轴的摆动运动。通过这种方式，在晶锭的整个生产阶段期间拉绳26的摆动运动得到有效抑制。

尽管在这个实施方式中所述光电二极管组件是模拟类型的光电二极管，但是需要理解的是，可以使用数字类型的光电二极管(例如光电二极管阵列)而不会偏离本发明的范围。还应理解的是，可以用任何其它合适的位置传感器替代所述位置传感器而不会偏离本发明的范围。

本发明的套管的另一个实施方式在图8和图9中总体用252表示。所述套管252类似于套管52，但是它适配为仅在晶体生长过程之前而不是在该过程中调节拉绳的位置。因此，所述套管252不会积极地抑制摆动运动。为了简便起见，对应的部件使用和图2-4中所示部件相同的附图标记，但是在附图标记前加前缀“2”。

套管252包括限定了用于拉绳26通过的中心开口256的环形引导套管254。拉绳26将随着引导套管254的侧向移动而侧向移动，并且可以相对于引导套管提升和降低。所述引导套管254固定在套管托架258上，所述套管托架258通过总体由262表示的轴承组件可旋转地联接到可调节的支撑板260上，以用于所述套管和套管托架围绕轴线Z₂(图9)旋转。柔性联轴器272将套管托架258连接到可旋转轴(未示出)。所述联轴器272使得套管托架258和引导套管254与所述轴一起旋转，同时允许套管托架和套管相对于所述轴侧向运动。

支撑板260经由第一和第二对调节螺钉275、277可调节地联接到定位器外壳250上。每个调节螺钉具有螺纹体279以及从所述螺纹体向内沿径向伸出的细长杆281。每个调节螺钉的所述螺纹体279被旋入所述定位器外壳520的相应的螺纹孔283中。每个调节螺钉的所述细长杆281延伸进入定位器外壳250中并贴近所述支撑板的周边。在一些实施方式中，围绕调节螺钉的杆281沿圆周设置O形环密封件285，以防止流体泄露进入或流出所述拉动室。此外在一些实施方式中，在孔283中设有压缩弹簧287以用于消除螺钉的螺纹和孔的螺纹之间的游隙。在其相应的孔283中转动第一对调节螺钉275会将支撑板260从一侧向另一侧线性移动(即，如图8中所示向左或者向右)。在其相应的孔283中转动第二对调节螺钉277会将支撑板260向后或者向前线性移动(即，如图8中所示向上朝向页面的顶部或者向下朝向页面的底部)。由于引导套管254和套管托架258随着支撑板260侧向移动，所述支撑板的移动沿侧向调节轴线Z₂(即，引导套管254的旋转轴线)相对于轴线Z₁(即，晶体提升机构的旋转轴线)的位置。在一些实施方式中，轴线Z₂(图9)的位置调节成与轴线Z₁对齐，因此消除了拉绳中心线相对于晶体提升机构的旋转轴线的任何偏心度。

尽管调节螺钉被描述为调节支撑板260和套管252的侧向位置的优选机构，但是需要理解的是可以使用任何合适的调节机构，而不偏离本发明的范围。

现在参照图10-12，本发明的套管的第三个实施方式总体用301表示。如图8、9中的套管252一样，套管301适配成仅在晶体生长过程之前调节拉绳的位置，而不会积极地衰减摆动运动。但是，与定位装置252不同，定位装置301固定到板30上并随着板30旋转，晶体提升机构连接到所述板30。

所述定位装置301包括外壳302、滑动块304、套管托架306和引导套管308。所述外壳302经由合适的紧固件(未示出)固定地安装到板30上。所述滑动块304在外壳302中，其尺寸和形状适于在所述外壳中沿着沟道310(图11)从一侧向另一侧滑动(如图11中所示向右或向左)。套管托架306具有延伸进入滑动块304中的大体矩形的槽314的向下伸出的箱形部分312，以及向上延伸穿过外壳302中的开口318的向上伸出的管状部分316。套管托架306的箱形部分312的尺寸和形状设计成适于在所述槽314中向前和向后滑动(如图11中所示朝向页面的顶部或底部)。所述引导套管308具有圆柱形体部320，其尺寸设计为用于在套管托架306的管状部分316的上端贴合配合(滑配合，snug fit)。穿过引导套管308的开口319的尺寸设计为使所述拉绳26从中穿过。引导套管308通过带螺纹的螺母321固定到套管托架306上。

第一调节螺钉322的杆/柄延伸穿过滑动块304中的开口，并旋入套管托架306的箱形部分312中。在槽314中的包围第一调节螺钉322的杆的压缩弹簧324推压在套管托架306的箱形部分312上，以将套管托架向后偏压(如图11中所示朝向页面的顶部)。转动第一调节螺钉322会将套管托架和引导套管308相对于所述外壳302向前或者向后移动。第二调节螺钉326的杆/柄延伸穿过外壳302中的开口，并旋入凸轮块328中。所述凸轮块328具有贴靠滑动块304的一倾斜表面的倾斜表面。压缩弹簧330将所述滑动块304朝着外壳302的左侧偏压，以保持滑动块与凸轮块328接触。另一个压缩弹簧332包围第二调节螺钉326的杆，并与外壳302以及所述螺钉的杆上的圆周法兰334接合，以将所述螺钉相对于外壳向后偏压。转动第二调节螺钉会使凸轮块328向前或者向后移动，这引起滑动块304、套管托架306和引导套管308从一侧向另一侧的运动。由于拉绳26随着引导套管308侧向移动，所以拉绳的侧向位置可以通过转动第一和第二调节螺钉322、326来调节。因此，可以消除或者减小拉绳的中心线相对于板30和晶体提升机构的旋转轴线的任何偏心度。

图13A和13B示出了类似于上文关于图1-12描述的引导套管54的套管91的局部示意图。所述引导套管54可以用套管91代替而不会偏离本发明的范围。所述套管91具有四个单独的部分：第一部分95、第二部分97、第三部分98和第四部分99。所述套管91可以具有更多或更少的部分。

所述套管91可在两个位置之间构造。在第一位置，如图13A所示，所述部分95、97、98和99相互接触。在这个位置，套管91具有一个中心开口93，其尺寸设计成使得当拉绳26在其中穿过时与套管接触。套管91的此第一位置可以用在上文关于图1-12描述的实施方式中。在套管91的第二位置，如图13B所示，所述部分95、97、98和99相互之间分隔开，从而所述中心开口93的直径显著大于在第一位置的中心开口的直径。当套管处于第二位置时，所述拉绳26在穿过套管时与套管91的所述中心开口93不接触。因此，当套管处于第二位置时，所述套管91不会在拉绳26上施加摩擦力。可以使用任何合适的机构将各部分95、97、98和99在第一位置和第二位置之间转换。例如，可以使用一个或者多个线性致动器来将各部分95、97、98和99在所述位置之间来回转换。

一般地，所述套管91构造成在第一位置还是在第二位置取决于是消除摆动或者轨道运动还是硅锭重量的精确测量哪个更重要。如果对于摆动或者轨道运动的消除更重要，则所述套管91设定在第一位置。但是，如果对硅锭重量的精确测量更重要，则所述套管91设定在第二位置。

在一些硅晶体生长的实施方式中，在硅锭主体或者将用于制造硅晶片的硅锭部分的生长期间，所述套管91可以在第一位置使用(图13A)。相应地，当正在形成用于制造硅晶片的硅锭部分时，硅锭的摆动或者轨道运动受到控制。在硅锭的端部锥体的生长期间，可以将所述套管91转换到其第二位置。因此，摩擦力仅在硅锭主体的形成期间由套管91施加在拉绳26上，在端部锥体的生长期间则没有施加摩擦力。

图14示出了总体由100表示的拉动装置(更广泛地说，拉动器)的一个实施方式，其用于在Y轴方向上拉动连接到绳索110(即，拉绳)的端部的物体。在这里描述的本发明的实施方式中，特别涉及了与硅锭生长装置结合使用的拉动系统，诸如图1中所示的拉晶机20。但是，可以使用其它的实施方式以用于除硅锭生长装置以外的目的。例如，这里描述的实施方式可以用于在物体被拉动时确定悬挂在拉绳上的任何物体的重量，或者如图33所示确定拉动物体通过一个表面所需的力的数值。

所述拉动装置100包括设置在图1的外壳29中的框架130。所述框架130和外壳29可以绕着平行于Y轴的轴线旋转，因此在连接到拉绳100的端部的物体沿着Y轴方向被所述拉动装置100拉动时，所述框架可以旋转。

在一些实施方式中，所述框架130不设置在外壳29中，并且没有使用所述外壳。在这些实施方式中，所述框架130联接到诸如图1中的板30的支撑结构(图14中没有示出)上，从而所述框架可以绕着平行于Y轴的轴线旋转。所述框架130是刚性结构，可以由任何合适的材料(例如钢、铝或者其合金)制成。图2中的高度一体性的旋转真空密封件36用于密封以防止在拉动室24和外壳29之间的流体渗漏。在另一个实施方式中，没有使用所述真空密封件36，而是用单独的真空罩(未示出)包围框架130或者外壳29或者包围这二者，以保持所述拉动装置100的真空一体性。此外，所述真空密封件36允许在拉动室24和外壳29二者中保持相同的压力。

所述拉绳110由任何合适的材料构成，包括但不限于钢或者钢合金。在用于硅锭生长操作的实施方式中，在拉绳110的一端设有卡盘112。所述卡盘112将籽晶(未示出)联接到拉绳110上。在所述籽晶被降低到熔融硅118的坩埚116中之后，从籽晶生长出正在生长的硅锭114。所述卡盘112由此将拉绳的端部联接到生长的硅锭114上。随着硅锭的生长，所述拉绳110(以及卡盘112和正在生长的硅锭114)被所述拉动装置100向上拉动。

位置传感器201联接在框架130上，用来确定所述拉绳110相对于所述框架130的位置，其以和上文描述的位置传感器101、103相同或类似的方式工作。在另一个实施方式中，位置传感器201联接到与框架130分开的支撑结构上，当所述框架旋转时，所述支撑结构保持固定和静止。位置传感器201可以包含多个位置感测元件。虽然上文关于位置传感器101、103描述了遮蔽光电二极管传感器，但是在位置传感器201中可以使用任何合适的测量系统，诸如使用激光的测量系统。其它测量系统可以是基于电容的或者使用反射辐射的电磁系统。设置套管203以至少部分地包围所述拉绳110。在这个实施方式中，套管203设置在框架130中，但是也可以设置在框架以外。套管203和位置传感器201以和上文描述的套管52相同或类似的方式工作，因此同样能够积极地衰减拉绳110的摆动或轨道运动。

滑轮140(广泛地讲，第一圆筒)设置在框架130中。在其它实施方式中，滑轮140可以设置在框架130以外。滑轮140由任何合适的材料构成，包括但不限于钢或者铝合金。滑轮140具有中心轴线142，它绕着该轴线旋转。中心轴线142设置在滑轮140的几何中心处或附近。套管、轴承或者其它合适的结构可以靠近或者围绕中心轴线142设置。因此一轴或销可以穿过中心轴线142并与所述套管或者轴承接触，但不与滑轮140接触，由此减小了绕着中心轴线旋转所述滑轮所需的力的数值。

根据一些实施方式，滑轮140具有沿着其外圆周表面144形成的凹槽。所述凹槽由槽形部和相应的一对垂直或者锥形的壁构成。所述槽形部和垂直或者锥形的壁的尺寸被合适地设计以在其中容纳拉绳，同时允许在拉绳和凹槽之间存在一些空隙(即，所述垂直或者锥形壁之间的距离大于拉绳110的直径)。

如图14中所示以及更清楚地如图15中所示，在中心轴线142处，臂150在第一端152联接到滑轮140上。所述臂150的第二端154通过连接器156可枢转地联接到框架130上。连接器156继而通过任何合适的连接机构，诸如通过焊接或者通过使用紧固件，刚性地联接到框架上。可以在连接器156中使用轴承或者套管，以允许所述臂150相对于框架130旋转。如这里所使用的，术语“联接(coupled)”和“连接(connected)”包括在两个或者更多元件之间的直接连接或者联接，以及在两个或者更多元件之间的间接连接或者联接，例如，中介部件将这些元件连接或者联接到一起。

所述臂150可以绕着第二端154旋转。第一端152可以大体在平行于Y轴的方向上移动，同时被限制在平行于X轴的方向上移动。通过延伸，联接到所述臂的第一端152的滑轮140可以在平行于Y轴的方向上移动，而被限制在平行于X轴的方向上移动。臂150由任何合适的刚性的和/或在基本平行于X轴的方向上抵抗伸长的材料(例如，钢及其合金、铝、钛、或者其它复合材料)构成。

此实施方式的滑轮140从测压元件170悬挂下来。所述测压元件170通过第一连接器172在滑轮140的中心轴线142处联接到滑轮140上。根据一些实施方式，所述第一连接器172是刚性的，在正常的工作条件下不会挠曲或伸展。所述第一连接器172可以允许测压元件170和第一连接器之间的旋转运动。如上文所述，一轴穿过滑轮140的中心轴线142并将第一连接器172联接到滑轮上。所述轴还可以在所述臂的第一端152处或附近穿过所述臂或者联接到所述臂150上。

所述测压元件170通过第二连接器174联接到所述框架130上。如同第一连接器172一样，第二连接器174是刚性部件，其在正常的工作条件下不会发生可察觉的挠曲，并且可以允许在测压元件170和第二连接器之间的旋转运动。所述第二连接器174可以通过销或者轴类型的联接器联接到所述框架130上。

测压元件170可以是各种类型的测压元件中的任何一种，诸如电子的、液压的或者流体静力学类型的测压元件。根据一个实施方式，所述测压元件170是电子的测压元件，其将施加在应变仪上的力转变成电信号。设置成例如惠斯通电桥结构的所述应变仪输出与应变仪承受的变形(即，应变)的量成比例的电信号。所述电信号经过放大然后通过处理器(图19中示出)分析。所述处理器对所述电信号运用算法以确定与之相关的力的数值。对于所确定的力的数值的进一步使用将在下文加以讨论。

参照附图14和15，惰轮/导轮180(广泛地说，第二圆筒)可绕中心轴线182旋转地联接到框架130上。通过穿过所述中心轴线182的轴，所述惰轮180被限制除了旋转以外的运动。所述轴连接到框架130上以使得惰轮固定到框架130上。如同滑轮140一样，在所述惰轮的外圆周表面184上形成凹槽。所述凹槽由槽形部和一对相对的垂直或者锥形壁构成。所述凹槽的组成部分的尺寸设计成用以容纳拉绳110，同时在拉绳和所述凹槽之间具有足够的空隙。在图16和17示出的实施方式中，没有使用惰轮180。相反地，所述拉绳110直接从滑轮140转到卷筒200上。

拉绳110的最终的(即，第二)端部206联接到卷筒200的外圆周表面204上。所述卷筒200继而联接到驱动器(未示出)上。所述驱动器可以操作以使所述卷筒200绕着卷筒的中心轴线202旋转。根据一个实施方式，所述驱动器是电机。卷筒的外圆周表面204中可以形成有用于容纳拉绳110的凹槽。所述凹槽可以是螺旋形设置，以便当所述拉绳110绕着外圆周表面204缠绕的时候，连续缠绕的拉绳不会相互交叠。根据一个实施方式，所述卷筒200和配套的驱动器的操作类似于绞车。除了所述驱动器以外，还包含旋转编码器，其构造为测量驱动器的旋转位移，进而测量联接在其上的卷筒200的旋转位移。在其它实施方式中，所述驱动器是步进马达，因此不是必须使用旋转编码器以测量卷筒200的位移。

如图14和15中所示，拉绳110的一部分113沿着平行于X轴和所述臂150二者的路径在滑轮140的外圆周表面144和惰轮180的外圆周表面184之间行进。在图16和17的实施方式中，拉绳的所述部分113在滑轮140的外圆周表面144和卷筒200的外圆周表面204之间行进。如图17中所示，拉绳110的所述部分113沿着不平行于X轴的路径在滑轮140和卷筒200之间行进。相反地，拉绳110的所述部分113沿着平行于臂150的路径行进。

图18A示出了用在拉动系统100中的拉绳110的一部分的侧视图。图18B是图18A的横截面视图。此实施方式的拉绳110是由较小的多个钢索240形成的钢索，所述较小的多个钢索240拧在一起以构成拉绳110。每个钢索240是由多个绳股242构成，所述多个绳股242拧在一起以构成相应的钢索240。图18A和18B中示出的钢索结构是7x7的设置。在这种设置中，所述钢索包括7个小的钢索组件，每个钢索组件继而由具有7个绳股的子组件构成。根据其它实施方式，可以使用不同的钢索结构(所述7x7设置是许多合适的结构中的一种)。例如，其它实施方式可以使用由连续的绳股材料形成的单一的整体式缆索或者钢索，来替代图18A和18B中示出的拉绳110。

如图18B中所示，拉绳110的有效直径在沿着所述拉绳的横截面的不同点是变化的。例如，所述拉绳110具有最大直径d₁以及最小直径d₂。当拉绳通过滑轮140、惰轮180或者卷筒200时，由于金属钢索240和绳股242的螺旋状结构，因此拉绳110的有效直径在最大直径d₁和最小直径d₂之间变化。如果拉绳110的直径在拉绳110第一次与滑轮140接触的点和拉绳第一次与滑轮140脱离接触的点不同，则拉绳110的所述部分113中的张力将与平行于Y轴的拉绳110的垂直部分中的张力不同，以保持滑轮140上的净扭矩为零。此外，如果拉绳110的所述部分113的直径在其第一次与滑轮140脱离接触的点和其第一次与滑轮180或卷筒200接触的点不同，则拉绳110的所述部分113将不再平行于臂150。

图19是测压元件170、处理器300和控制系统320的示意性图示。所述测压元件170、处理器300和控制系统320通信地联接在一起。处理器300是计算机处理器，可以包括一种或者更多形式的其上存储了计算机可执行指令的计算机可读存储器。根据一些实施方式，所述控制系统320也包括计算机处理器和一些形式的其上存储了计算机可执行指令的计算机可读存储器。所述处理器300和控制系统320包括用于和所述测压元件170以及相互之间通信的输入/输出元件(未示出)。所述测压元件170同样地包括用以和处理器300以及控制系统320通信的输入/输出元件(未示出)。根据一些实施方式，所述处理器300和控制系统320的功能由单独一个多用途元件执行。在其它实施方式中，处理器300可以是测压元件170的一部分。

由处理器300和测压元件170确定的力的数值用于确定连接到拉绳端部的物体(例如，生长的硅锭114)的重量。由于测压元件170测量由滑轮140和拉绳110施加在其上的力的数值，所以连接在拉绳端部的物体上所受到的重力由施加在测压元件上的力反映。所述处理器300使用所确定的力和已知的系数来确定物体的重量。所述已知的系数可以反映滑轮140、拉绳110和/或卷筒200的设置所带来的机械利益。所述机械利益由测压元件上确定的力和物体的重量之间的比来定义。例如，如果滑轮140、拉绳110和/或卷筒200的设置导致机械利益为2，则联接到拉绳端部的物体的重量是用所确定的力除以所述已知的系数(即，2)。所述已知的系数还可以反映所述拉动系统100中的系统性的或者规律性发生的误差。例如，如果所确定的力实际上小于施加在测压元件170上的真实的力10％，则在机械利益等于1的情况下，所述已知的系数等于0.9。更一般地说，整个已知的系数等于机械利益乘以系统误差(在上述例子中是0.9)。相应地，所述已知的系数和由滑轮140和拉绳110施加在测压元件170上的力反映了拉绳的张力。

在一些实施方式中，诸如图33中示出的，用所述拉动装置100(广泛地讲，拉动器)在非垂直的方向上拉动连接到拉绳110上的物体151。在图33的实施方式中，拉动装置100被用来在水平表面153上拉动物体151，但是在其它实施方式中所述表面可以是倾斜的。在图33的实施方式中，所述臂150定位成使得拉绳110的所述部分113仍然平行于所述臂。在其它实施方式中，所述臂150可以定位成使得其垂直于水平的或者倾斜的表面153。由滑轮140和拉绳110施加在测压元件170上的力因此反映了拉动物体151越过表面153所需的力的数值。这个力可以反映物体151和表面153之间的摩擦系数以及作用在物体上的法向力(normal force)。因此在所述物体在表面153上被拉动时，所述拉动装置100能够确定物体151和表面153之间的摩擦系数的任何变化的存在以及相对程度。所述处理器300可以使用所确定的力和已知的系数来确定沿着表面153拉动物体151所需的力。所述已知的系数可以反映滑轮140、拉绳110和/或卷筒200的设置所带来的机械利益。所述已知的系数还可以反映所述拉动系统100中的系统性的或者规律性发生的误差。

如上文所讨论的，用于测量悬挂在绕过滑轮的拉绳上的物体的重量的先前的系统经常产生不令人满意的结果。许多误差源导致这些不令人满意的结果。在拉绳110接触到滑轮140处的拉绳110直径的改变影响了拉绳110的所述部分113中的张力。如果部分113中的张力具有平行于Y轴的分量，则此力的分量将贡献于由拉绳施加在滑轮上的并且由测压元件170检测的在Y方向上的力。因此部分113中的张力的误差将增加测压元件170检测的力的分量的误差。如果拉绳的部分113的张力具有平行于X轴的分量，则此力的分量在图14、15和16示出的实施方式中通常不会由测压元件170检测到，所以力的水平分量的误差将不会被测压元件170检测到。在图17示出的实施方式中，如果拉绳110的部分113平行于臂150，则拉绳110的所述部分113的张力的水平分量将不会由测压元件170感测到，所以张力的误差将不会由测压元件170感测到。力的两个分量的误差由许多因素引起，诸如拉动系统100的组成部件的不对中或者拉绳110的有效直径的变化。

所述臂150限制滑轮140平行于X轴的水平运动，并且因此将力的水平分量传递给框架130。此外，在绕过滑轮140的外圆周表面144之后以及在接触到惰轮180或者卷筒200的外圆周表面之前，拉绳110沿着基本平行于所述臂150的路径行进。因此正交于力的垂直分量导致由水平分量引入的误差。相应地，水平分量影响力的垂直分量的程度得到有效地消除或者显著地降低。此外，在滑轮140和卷筒200(或惰轮180)之间的拉绳110的部分113所行进的路径可以不平行于X轴，如图17中所示，这仍然落入这些实施方式的范围。如图17中所示，拉绳110的部分113所行进的路径平行于臂150，因此允许将力(即，拉绳中的张力)的水平分量传递到框架130上，即使所述路径不平行于X轴。这里公开的实施方式所执行的重量测量的精确度是先前的系统的大约10到20倍。例如，先前的系统可能产生的重量测量的误差为大约0.6千克，而这里公开的实施方式只有大约0.04千克的误差。

图20-28示出了用于拉动物体的拉动系统(广泛地讲，拉动器)的附加的实施方式。图20-28的拉动系统与上文描述的拉动系统的不同之处在于，在物体被测量重量时，所述拉绳110相对于测压元件的滑轮140基本是静态的。当物体的重量由测压元件170测量时，测压元件的滑轮140被提升以向上拉动物体。相应地，有效地消除了当拉绳110通过测压元件的滑轮140的外圆周表面144时由拉绳110的直径的变化引入的误差源。图20-28的拉动系统同样很好地适合于用在硅晶体生长操作中。此外，图20-28中的每个拉动系统均使用套管203和位置传感器201以便积极地衰减拉绳110的摆动或者轨道运动。

图20示出拉动系统400在初始位置的第一构型。拉动系统400包括联接有致动器410的框架(未示出)。所述致动器410是任何合适的能够在升起位置和降下位置之间移动联接在其上的致动器连杆420的致动器。例如，致动器410可以是线性致动器、与凸轮及其从动件联合使用的旋转驱动源、或者具有联接在其上的连杆420的旋转驱动源。

致动器连杆420联接到上部臂430。所述上部臂430是刚性的，并在第一端432可枢转地联接到框架130上。在图20的实施方式中，第二端434没有连接在拉动系统400的任何其它部件上。下部臂在第一端442可枢转地联接到框架上，在其第二端444可旋转地联接到附加的滑轮460上。所述附加的滑轮460类似于惰轮180的功能。

如同上文描述的拉动系统100一样，所述臂150在其一端可枢转地联接到框架上，在其另一相对端可旋转地联接在测压元件的滑轮140上。连杆450、452、454是刚性构件，它们将其它滑轮(即，惰轮180和附加的滑轮460)可枢转地联接到框架和/或上部臂430。

测压元件170由第一连接器可枢转地联接到测压元件的滑轮140的中心轴线处。所述测压元件170通过第二连接器174可枢转地联接到上部臂430上。如在拉动系统100中一样，所述卷筒200联接到框架上。

由致动器410引起的致动器连杆420的位移导致上部臂430相应的位移。由于第一端432可枢转地联接到框架上，所述上部臂430响应致动器连杆420的位移而绕着第一端432枢转。所述上部臂430的位移导致联接在其上的连杆450、452以及第二连接器174相应的位移，这继而导致测压元件170和滑轮140、180和460的位移。

图20中的拉动系统构造成允许卷筒200以基本恒定的速率旋转，并将拉绳110以适于用在硅晶体生长实施方式中的速率升起。可以将上部臂430、连杆450、452和连接器172、174的长度设计成：当上部臂430发生位移时，使得在卷筒200和测压元件滑轮140之间的拉绳110保持基本恒定的长度。因此，可以使得滑轮140、180和460、上部臂430、连杆450、452、454和连接器172、174的竖直运动独立于卷筒200的旋转运动，因此，只要致动器410使致动器连杆420以合适的速率位移，则拉绳110能够在物体称重期间相对于测压元件滑轮140保持静态。拉绳110因此在测量硅锭重量期间相对于测压元件滑轮140保持静态，从而拉绳直径的改变不会在由测压元件170测量的力中引入误差。

在图20中，在上部臂430上，从第一端432到第二连接器174和连杆450、452、454联接于上部臂的位置之间的距离的相对长度分别是大约1.0、1.5和2.0或者它们的倍数。所述臂440的相对长度是1.5。在图21和22中，相对长度分别是大约1.0、2.0、3.0或它们的倍数。相应地，与图21和图22中示出的实施方式相比，图20代表更加“紧凑”的构型。

图21示出了类似于图20中示出的拉动系统400并以类似方式运行的拉动系统500。但是，卷筒200沿侧向定位在测压元件滑轮140的左侧，并且拉绳从卷筒的顶部部分离开。在图21中，通过将卷筒200移到拉动系统500的左侧来利用左侧的空间，总体上解除了对卷筒的尺寸和布置的限制。

拉动系统500包括具有联接在其上的致动器510的框架(未示出)。所述致动器510可以是任何合适的能够在升起位置和降下位置之间移动联接在其上的致动器连杆520的致动器。例如，致动器510可以是线性致动器、与凸轮及其从动件联合使用的旋转驱动源、或者具有联接在其上的连杆520的旋转驱动源。

致动器连杆520联接到上部臂530。所述上部臂530是刚性的，并在第一端532可枢转地联接到框架上。在图21的实施方式中，第二端534联接到连杆552上，所述连杆552继而联接到附加的滑轮560上。下部臂540在第一端542可枢转地联接到框架上，在其第二端544可旋转地联接到附加的滑轮560上。

如同上文描述的拉动系统100一样，所述臂150在其一端可枢转地联接在框架上，在其另一相对端可旋转地联接在测压元件滑轮140上。连杆550、552、554是刚性构件，它们将其它滑轮(即，惰轮180和附加的滑轮560)可枢转地联接到框架和/或上部臂530。

测压元件170由第一连接器在测压元件滑轮140的中心轴线处可枢转地联接到测压元件滑轮140上。所述测压元件170通过第二连接器174可枢转地联接到上部臂530。如在拉动系统100中一样，所述卷筒200联接到框架130上。

由致动器510引起的致动器连杆520的位移导致上部臂530相应的位移。由于第一端532可枢转地联接到框架上，所述上部臂530响应致动器连杆520的位移而绕着第一端532枢转。所述上部臂530的位移导致联接在其上的连杆550、552以及第二连接器174相应的位移，这继而导致测压元件170和滑轮140、180和560的位移。

图22示出了拉动系统600。在此设置中的下部臂640(图21中的下部臂540)的构型不同于图21中的下部臂的构型。所述下部臂640中形成有两个弯曲部并且在卷筒200下方通过。此外，拉绳100从卷筒200的底部部分离开。与图21中的拉动系统500相比，图9中的拉动系统600的构型在垂直方向上更加紧凑。

可以修改图22中的卷筒200的位置，但是如果在卷筒和附加的滑轮660之间的拉绳区域是水平的，则下部臂640具有一个或者更多的弯曲部以防止与卷筒接触。

拉动系统600包括具有联接在其上的致动器610的框架(未示出)。所述致动器610可以是任何合适的能够在升起位置和降下位置之间移动联接在其上的致动器连杆620的致动器。例如，致动器610可以是线性致动器、与凸轮及其从动件联合使用的旋转驱动源、或者具有联接在其上的连杆620的旋转驱动源。

致动器连杆620联接到上部臂630。所述上部臂630是刚性的，并在第一端632可枢转地联接到框架上。在图22的实施方式中，第二端634联接到连杆652上，所述连杆652继而联接到附加的滑轮660上。下部臂640在第一端642可枢转地联接到框架上，在其第二端644可旋转地联接到附加的滑轮660上。

如同上文描述的拉动系统100一样，所述臂150在其一端可枢转地联接在框架上，在其另一相对端可旋转地联接在测压元件滑轮140上。连杆650、652、654是刚性构件，它们将其它滑轮(即，惰轮180和附加的滑轮660)可枢转地联接到框架和/或上部臂630。

测压元件170由第一连接器在测压元件滑轮140的中心轴线处可枢转地联接到测压元件滑轮140上。所述测压元件170通过第二连接器174可枢转地联接到上部臂630。如在拉动系统100中一样，所述卷筒200联接到框架上。

由致动器610引起的致动器连杆620的位移导致上部臂630相应的位移。由于第一端632可枢转地联接到框架上，所述上部臂630响应致动器连杆620的位移而绕着第一端632枢转。所述上部臂630的位移导致联接在其上的连杆650、652以及第二连接器174相应的位移，这继而导致测压元件170和滑轮140、180和660的位移。

图23示出了处于初始位置的拉动系统700的另一种设置。在图23的实施方式中，致动器710联接到第二连接器174上，第二连接器174继而联接在测压元件170上。测压元件170通过第一连接器172在测压元件滑轮140的中心轴线处联接到该滑轮上。臂750将惰轮180在其中心轴线处联接到测压元件滑轮140的中心轴线。如在其它设置中一样，所述卷筒200可旋转地联接在框架上。因此致动器710直接使第二连接器174位移，而不需要使用上部臂。致动器的位移导致测压元件170和测压元件滑轮140的相应的位移。惰轮180在其中心轴线处由轴或者销可枢转地联接到框架上。当致动器170使第二连接器174、测压元件170、第一连接器172和测压元件滑轮140位移时，惰轮180不发生位移。

根据一些实施方式，惰轮180可以不通过轴或者销在其中心轴线处联接到框架上。在这些实施方式中，测压元件滑轮140和惰轮180可以在第一连接器172位移时发生位移。在此情况下，可以使用附加的一个或多个臂以及与框架的连接点，以保持惰轮180被局限在其允许的路径上。此外，卷筒200可以反向旋转，以便当致动器710使测压元件滑轮和惰轮向上位移时，保持在测压元件滑轮140和惰轮180之间的拉绳部分静止不动。

图24示出了拉动系统的另一个实施方式，总体用800表示。图24示出拉动系统800在初始位置。第二连接器174将测压元件170联接到致动器810上。杆812联接到第一连接器172上，使得第一连接器的位移导致所述杆的相应位移。所述杆812由刚性材料合适地形成。上部臂830在其第一端832可枢转地联接到框架130上，在其第二端834可枢转地联接到杆812上。上部臂830在框架130中设置在卷筒200和测压元件滑轮140上方。下部臂840在其第一端842可枢转地联接到框架130上，在其第二端844可枢转地联接到杆812上。下部臂840在框架130中设置在卷筒200和测压元件滑轮140下方。测压元件滑轮140在其中心轴线处可枢转地联接到杆812上。

因此，由于第二连接器174、测压元件170和第一连接器172将所述杆联接到致动器上，致动器810的位移导致所述杆812的相应的位移。杆812的位移继而导致联接在其上的测压元件滑轮140和上部臂830以及下部臂840的相应的位移。

图25A和25B示出拉动系统的另一个实施方式，总体用900表示。图25A示出拉动系统900在初始位置。拉动系统900包括具有联接在其上的致动器910的框架(未示出)。所述致动器910可以是任何合适的能够在升起位置和降下位置之间移动联接在其上的致动器连杆902的致动器。例如，致动器910可以是线性致动器、与凸轮及其从动件联合使用的旋转驱动器、或者具有联接在其上的连杆的旋转驱动器。

第一下部臂930将测压元件滑轮140联接到惰轮180上。第二下部臂940将惰轮140联接到附加的滑轮960上。第一下部臂具有与近端934间隔开的远端932。所述近端934设置在惰轮180的中心轴线处或附近，所述远端932设置在测压元件滑轮140的中心轴线处或附近。类似地，第二下部臂940具有与近端944间隔开的远端942。所述近端944设置在惰轮180的中心轴线处或附近，所述远端942设置在附加的滑轮960的中心轴线处或附近。所述远端932、942分别适当地可枢转地联接到测压元件滑轮140和附加滑轮960上。所述下部臂930、940的近端934、944在中心联接器954处适当地可枢转地联接到惰轮180上。第一下部臂930和第二下部臂940由此可以相互独立移动。

致动器连杆902联接到上部臂912。所述上部臂912是刚性的，并且在第一端916可枢转地联接到致动器连杆902上。在其它实施方式中，致动器连杆902可以设置在沿着上部臂的不同位置，而不会偏离这些实施方式的范围。上部臂912的第二端918(与第一端916间隔开)可枢转地联接到第一连接器920上。所述上部臂912具有可枢转地联接到框架的中心联接器914。在所示实施方式中，所述中心联接器914设置在上部臂912的中点，因此在所述中点将上部臂联接到框架上。在其它实施方式中，所述中心联接器914没有设置在上部臂912的中点处，而是与上部臂的中点隔开一定距离。因此在这些实施方式中，上部臂912不是在中点处联接到框架上。

第一连接器920继而可枢转地联接到测压元件170上。所述测压元件170由第二连接器922在测压元件滑轮140的中心轴线处可枢转地联接到测压元件滑轮140上。所述第二连接器922还将测压元件170联接到第一下部臂930上。第三连接器924将上部臂912在其第一端916联接到第二下部臂940的远端942处。如上文描述的拉动系统100中一样，卷筒200联接到框架上。

如图25B中所示，第一下部臂930和第二下部臂940是独立的、不同的构件。为了清晰起见，第一下部臂930和第二下部臂940与框架之间的连接示出为简单的销连接。在其它实施方式中，所述连接可以通过使用轭状件(yoke)或者其它合适的连接方法实现，以便消除或者减小在连接处的弯矩。下部臂930、940在它们各自的近端934、944可枢转地联接到惰轮和/或框架上。下部臂930、940可以如图25B中所示以交叠的设置联接，或者以任何其它设置联接。所述近端934、944通过轴承、间隔器、垫圈或者其它合适的结构适当地分隔开，以便它们能够相互独立地旋转(即，第一下部臂930的旋转不必需要求或者导致第二下部臂940的旋转，反之亦然)。下部臂930、940在框架中的侧向位置由此相对于所述框架基本固定就位，所述下部臂能够绕着它们各自的近端934、944相互独立地旋转。

此外，在其它实施方式中没有使用致动器910和致动器连杆902。作为替代，一旋转驱动源在沿着上部臂的任何点处联接到上部臂912上。在一些实施方式中，所述旋转驱动源可以在上部臂的中心联接器914处或附近联接到上部臂912上。一个或者更多的减速或者扭矩倍增装置(例如行星齿轮减速装置)可以与所述旋转驱动源一起使用。此外，所述旋转驱动源可以是使用步进驱动器或者马达的旋转平台。

所述连接器920、922、924和致动器连杆902通常是刚性结构。相应地，由于致动器连杆902将上部臂联接在致动器上，致动器910的位移导致上部臂912的第一端916相应的位移。当致动器连杆902使上部臂912的第一端916位移时，上部臂912绕着其中心联接器914旋转或枢转。由于第一连接器将上部臂的第二端918联接到测压元件上并且第二连接器继而可枢转地联接到测压元件上，因此上部臂912的位移继而导致连接器920、922、924和测压元件170的相应位移。

相应地，连接器920、922、924的位移导致测压元件滑轮140和附加的滑轮960的相应位移。下部臂930、940也相应地发生位移。由于下部臂的近端934、944可枢转地联接到框架和惰轮180上，所以下部臂930、940基本限制了测压元件滑轮140和附加滑轮960的侧向运动。致动器910因此可以缩回或者升起致动器连杆902，从而导致附加滑轮960的相应的向上位移以及测压元件滑轮140的向下的位移。此外，与其它先前描述的实施方式相比，图25A-25B的实施方式以及下文描述的实施方式具有独特的优点。由于臂912、930、940和附加的滑轮960与测压元件滑轮110和惰轮180协作以平衡由连接在拉绳上的物体施加在拉绳110上的载荷，所以致动器910不需要提升物体的整个重量。

图25A-25B的拉动系统构造成允许卷筒200以基本恒定的速率旋转，并以适于用在硅晶体生长实施方式中的速率提升拉绳110。可以将连接器920、922、924、上部臂912、下部臂930、940的长度设计为：当上部臂912被致动器连杆902移动时，在附加的滑轮960和测压元件滑轮140之间使拉绳110保持基本恒定的长度。因此，可以使得滑轮140、960、上部臂912、连接器920、922、924和下部臂930、940的竖直运动独立于卷筒200的旋转运动，因此使得拉绳110能够在测量物体的重量期间相对于测压元件滑轮140保持静态。

图26示出在初始位置的拉动系统1000的另一种设置。类似于图25B中示出的拉动系统900，拉动系统1000可以在上部位置和下部位置之间移动。在图26的实施方式中，与测压元件170联合使用一个附加的测压元件1170。所述附加的测压元件1170设置在第三连接器1024和第四连接器1025之间，并且在相对端可枢转地联接到在所述第三连接器1024和第四连接器1025。所述附加的测压元件1170用于提供关于拉动系统1000中对运动的阻碍的附加信息。例如，由所述附加的测压元件1170执行的测量代表拉动系统1000中存在的摩擦力。如果由所述测压元件1170执行的测量与由测压元件170执行的测量不一致，则拉动系统1000中的轴承和/或滑轮可能有缺陷或者不对中。

拉动系统1000可以包括与图25A-25B相同的部件。这些部件可以包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、惰轮180、卷筒200、致动器连杆1002、致动器1010、上部臂1012、上部臂中心联接器1014、上部臂第一端1016、上部臂第二端1018、第一连接器1020、第二连接器1022、第三连接器1024、第四连接器1025、具有远端1032和近端1034的第一下部臂1030、具有远端1042和近端1044的第二下部臂1040、中心联接器1054和附加的滑轮1060。

图27A-27C示出拉动系统1100的另一种设置处于三个不同的位置。图27A示出拉动系统1100在初始位置，图27B示出拉动系统1100在上部位置，而图27C示出拉动系统1100在下部位置。拉动系统1100可以包括与图25A-25E中相同的部件，除了惰轮180以外。这些部件包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、卷筒200、致动器连杆1102、致动器1110、上部臂1112、上部臂中心联接器1114、上部臂第一端1116、上部臂第二端1118、第一连接器1120、第二连接器1122、第三连接器1124、具有远端1132和近端1134的第一下部臂1130、具有远端1142和近端1144的第二下部臂1140、中心联接器1154和附加的滑轮1160。

图27A-27C中的实施方式与图25A和25B中的实施方式的不同之处在于不包括惰轮。作为替代，第一下部臂1130和第二下部臂1140可枢转地联接到框架上。

图28示出处于初始位置的拉动系统1200的另一个实施方式。拉动系统1200能够在上文关于图20-27描述的上部位置和下部位置之间转换。拉动系统1200使用与图25A和25B中相同的部件。这些部件包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、惰轮180、位置传感器201、套管201、致动器连杆1202、致动器1210、上部臂1212、上部臂中心联接器1214、上部臂第一端1216、上部臂第二端1218、第一连接器1220、第二连接器1222、第三连接器1224、具有远端1232和近端1234的第一下部臂1230、具有远端1242和近端1244的第二下部臂1240、中心联接器1254和附加的滑轮1260。

拉动系统1200与上文描述的拉动系统的大致区别在于，相对于其它拉动系统中的卷筒200的位置，其卷筒220旋转了大约90度。相应地，卷筒220的中心轴线所在的平面垂直于拉动系统1200中的其它滑轮140、180、1260的中心轴线所在的一个或多个平面。根据一些实施方式，卷筒220安装在花键轴上，并能够沿着所述轴在平行于其旋转轴线的方向上可滑动地移动，从而在拉绳110和卷筒的外表面之间保持大体垂直的角度。在其它实施方式中，卷筒可以不沿其旋转轴线滑动，而是具有形成在其中的凹槽，所述凹槽具有连续改变的斜度。从图28的角度看，所述凹槽的斜度随着所述凹槽沿着卷筒220的外表面从右向左延伸而增加。

在操作中，通过使用致动器使测压元件滑轮选择性地升起和降下(或者振荡)，图20-24的拉动系统确保了拉绳110和测压元件滑轮140之间的静态关系。所述过程以使用致动器从初始的、基本水平的位置(例如，如图23所示)降低测压元件滑轮140到下部位置开始。然后所述致动器向上拉动测压元件滑轮140以及连接在拉绳110的端部的物体，同时所述拉绳相对于测压元件滑轮基本保持静态。当测压元件滑轮140到达最上方的位置时，所述致动器降低测压元件滑轮，同时卷筒200同步旋转并且拉绳110的一部分被卷入。可以将由卷筒200卷入的拉绳110的所述部分的长度的大小设计为：使得当测压元件滑轮140被致动器从上部位置降低到下部位置时，所述物体继续向上移动。然后所述过程重复，测压元件滑轮140再次被提升。相应地，在拉绳110相对于测压元件滑轮保持静止不动的同时，连接到拉绳110上的物体可以被提升和同时被称重。由拉绳110的直径的变化所导致的误差由此得到有效地消除。

在一些实施方式中，诸如图25-31示出的实施方式中，在根据需要提升和降低测压元件滑轮140时卷筒200以恒定的速率旋转，以便对联接到拉绳110上的物体的重量进行精确测量。当致动器降低测压元件滑轮140时卷筒200旋转和卷入拉绳110的速率设计为：使得物体的位置在整个过程中以基本相同的速率继续向上移动。

现在返回到在硅锭生长实施方式中对拉动系统100、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200的应用，下文特别地提及拉动系统100，但是需要理解的是，可以使用拉动系统400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200来代替拉动系统100。在至少一些实施方式中，在端部锥体生长开始或者接近开始时，可以将套管203从第一位置转换到第二位置。套管203向第二位置的转换消除了套管和拉绳110之间的接触，因此消除了由套管施加在拉绳上的摩擦力。通常，套管203可以在所述过程的任何阶段从一个位置转换到另一个位置。

联接到拉绳110上的物体(即，生长的硅锭114)的重量由处理器300传递给控制系统320。控制系统320使用生长的硅锭的重量来控制硅锭生长过程。例如，使用所述重量来控制向上拉动生长的硅锭114的速率或者框架130旋转的速率。如上文所述，可以结合联接到卷筒200上的驱动器使用旋转编码器以确定卷筒的回转的数量(及其分数)。由于卷筒200的圆周和拉绳的直径是已知的，因此拉绳110平行于Y轴的位移可以由控制系统320确定。因此，可以基于拉绳110的位移，或者在拉动系统400、500、600、700或800的情况下，基于由致动器410赋予测压元件滑轮140的位移，来确定生长的硅锭114的长度。其它实施方式可以使用不同的方法来测量生长的硅锭114的长度。

生长的硅锭114的密度是已知的，并且在正常操作条件下是相对恒定的值。因此，可以基于硅锭的重量(由处理器300确定)和硅锭的长度来计算生长的硅锭114的直径。例如，假如硅锭的长度是l，密度是ρ，质量是M，其直径D可以由以下公式表示：

此公式表示实际长度l的硅锭的“平均”直径。在力测量时刻正在生长的硅锭部分的直径D是作为测量目标的数值。在测量时刻正在生长的所述部分的此瞬时直径D可以由以下公式表示：

其中v是硅锭生长的速度，即，v＝dl/dt，dM/dt是硅锭的质量M的变化率。如上文所述，l和M都可以确定，所以dl/dt和dM/dt也是可以确定的，因此可以确定瞬时直径D。

根据一些实施方式，测压元件170和处理器300以规律的时间间隔，诸如每秒20-30次，向控制系统320提供生长的硅锭114的重量。在操作中，拉绳110的位移同样以规律的时间间隔确定。在一个实施方式中，控制系统320使用计算出的直径D来控制(即，调整)向上拉动生长的硅锭114的速率，或者向熔融硅和硅锭供热的速率，以确保生长的硅锭的直径符合希望的轮廓。在生长过程的不同部分期间使用不同的直径轮廓。例如，在硅锭生长过程中，通常希望保持生长的硅锭114的恒定的直径D。但是，在生长过程将结束时，所述直径D逐渐减小，使得硅锭具有逐渐变细的端部锥体。相应地，基于生长的硅锭114的计算出的直径D，可以增加(由卷筒200或者任何致动器)向上拉动硅锭的速率以减小所述直径D。根据一些实施方式，也可以基于计算出的直径D调整框架130的旋转速率(由此调整生长的硅锭114的旋转速率)或者供热的速率。

现有的系统使用光学测量系统在形成逐渐变细的端部锥体期间测量硅锭的直径D。只有当逐渐变细的端部锥体相对于正在生长的端部锥体的直径具有相当长的长度时，这些系统才能够测量硅锭的直径。相应地，现有的系统不能够生产包含相对于其直径具有相对较短长度的逐渐变细的端部锥体的硅锭。由于端部锥体中包含的硅的价值小于硅锭其它部分中包含的硅，因此现有系统中生长的硅锭的产量降低。这里给出的实施方式因而允许至少部分地基于硅锭重量的精确测量来控制生长的硅锭114的直径D。相应地，可以生长其逐渐变细的锥体的长度短于现有系统中的锥体长度的硅锭。在一些实施方式中，逐渐变细的锥体的长度可以是现有系统中的锥体长度的大约一半。

图29A-31示出阻尼/衰减拉动系统的各种实施方式。如同上文关于图25A-28描述的拉动系统一样，图29A-31中示出的阻尼拉动系统均可以在下部位置和上部位置之间移动。此外，这些拉动系统的构型类似于上文关于图29A-31描述的拉动系统，除了与拉动系统一起还包含阻尼系统，以便在不接触到拉绳的情况下衰减拉绳110的摆动运动。此外，图29A-31中示出的阻尼拉动系统非常适合于如上文关于图14-28中所述在物体被提升时测量联接到拉绳110的物体的重量。

如29A示出在初始位置的拉动系统1300。图29B是沿着图29A的平面29B-29B的横截面图。使用阻尼系统1370在不接触测压元件滑轮140下方的拉绳110的情况下来衰减拉绳110的摆动运动。所述拉动系统1300可以包括与图25A和25B中相同的部件。这些部件包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、惰轮180、卷筒200、位置传感器201、致动器连杆1302、致动器1310、上部臂1312、上部臂中心联接器1314、上部臂第一端1316、上部臂第二端1318、第一连接器1320、第二连接器1322、第三连接器1324、具有远端1332和近端1334的第一下部臂1330、具有远端1342和近端1344的第二下部臂1340、中心联接器1354和附加的滑轮1360。但是，与上文描述的实施方式不同，拉动系统1300的多个部件联接到阻尼系统1370而不是框架。

所述阻尼系统1370与上文描述的套管203的区别在于，所述阻尼系统有助于衰减拉绳110的摆动运动，但是不与拉绳在测压元件滑轮140下方的任何位置发生物理接触。相应地，所述阻尼系统1370不会在拉绳110上施加摩擦力，因此减少了引入悬挂在拉绳110上的物体的重量计算中的误差源。

此外，上文描述的位置传感器201与所述阻尼系统1370联合使用以感测拉绳110的摆动运动。所述阻尼系统1370包括具有上部部分1372、下部部分1374(图29B)和中部部分1376的安装构件1371。上部臂中心联接器1314在上部部分1372或者中间部分1376处或附近可旋转地联接到所述安装构件1371上。中心联接器1354在中间部分1376处或附近可旋转地联接到所述安装构件1371上。致动器1310在上部部分1372处或附近也联接到所述安装构件1371上。尽管卷筒200和阻尼系统1370的其它部件(下文详细讨论)联接到拉动系统1300的框架，但是拉动系统1300的其它部件没有联接到框架上。

所述安装构件1371通过接头1379在下部部分1374处或附近联接到框架上，使得安装构件的上部部分1372可以相对于框架移动。如图29B中所示，接头1379的一端固定到安装构件1371上，使得安装构件的上部部分1372能够相对于下部部分1374移动，但是在相对于框架的运动方面受限(例如，它不能绕着安装构件的纵向轴线旋转)。接头1379的第二端刚性地联接到拉动系统1300的框架上。在另一个实施方式中，使用球窝接头或者黑姆接头(heim joint)将安装构件1371联接到框架上。

第一致动器1380在其一端联接到安装构件1371的上部部分1372。第一致动器1380的另一部分联接到框架上。第二致动器1390大致垂直于第一致动器1380定向，并且同样在其一端联接到安装构件1371的上部部分1372。致动器1380和1390共同操作以使安装构件1371位移。此外，致动器1380和1390可以可旋转地联接到安装构件的上部部分1372并且刚性地联接到框架上。致动器1380和1390可以是任何合适的致动器类型，诸如线性致动器。致动器1380和1390可以由控制系统320和/或处理器300控制。

致动器1380和1390与接头1379结合以有助于安装构件1371绕着接头1379的枢转。由于上部臂中心联接器1314和中心联接器1354可旋转地联接到安装构件1371上，所以安装构件1371的枢转导致联接于其上的第一下部臂1330、第二下部臂1340和上部臂1312以及拉动系统1300的其它部件的相应运动。这些部件包括拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、惰轮180、致动器连杆1302、致动器1310、第一连接器1320、第二连接器1322、第三连接器1324和附加的滑轮1360。

图30示出处于初始位置的拉动系统1400的另一种设置。所述拉动系统1400可以包括与图29A和29B中相同的部件，除了惰轮180。这些部件包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、卷筒200、位置传感器201、致动器连杆1402、致动器1410、上部臂1412、上部臂中心联接器1414、上部臂第一端1416、上部臂第二端1418、第一连接器1420、第二连接器1422、第三连接器1424、具有远端1432和近端1434的第一下部臂1430、具有远端1442和近端1444的第二下部臂1440、中心联接器1454、附加的滑轮1460、阻尼系统1470、具有下部部分1474、中部部分1476和上部部分1472的安装构件1471、接头1479、第一致动器1480和第二致动器1490。

图30的实施方式与图29A和29B的实施方式的不同之处在于，不包括惰轮。作为替代，第一下部臂1430和第二下部臂1440在安装构件的中部部分1476处或附近可枢转地联接到安装构件1471上。

图31示出处于初始位置的拉动系统1500的另一个实施方式。拉动系统1500能够如上文关于图29A-30所述在上部位置和下部位置之间移动。拉动系统1500使用与图29A和29B中相同的部件。这些部件包括：拉绳110、测压元件滑轮140、测压元件170、惰轮180、卷筒200、位置传感器201、致动器连杆1502、致动器1510、上部臂1512、上部臂中心联接器1514、上部臂第一端1516、上部臂第二端1518、第一连接器1520、第二连接器1522、第三连接器1524、具有远端1532和近端1534的第一下部臂1530、具有远端1542和近端1544的第二下部臂1540、中心联接器1554、附加的滑轮1560、阻尼系统1570、具有下部部分1574、中部部分1576和上部部分1572的安装构件1571、接头1579、第一致动器1580和第二致动器1590。

拉动系统1500和上文描述的拉动系统的不同之处在于，相对于其它拉动系统中的卷筒200的位置，其卷筒220旋转了大约90度。相应地，卷筒220的中心轴线所在的平面垂直于拉动系统1500中的其它滑轮140、180、1560的中心轴线所在的一个或多个平面。根据一些实施方式，卷筒220安装在花键轴上，并能够沿着所述轴在平行于其旋转轴线的方向上可滑动地移动，从而在拉绳110和卷筒的外表面之间保持垂直的角度。在其它实施方式中，卷筒可以不沿其旋转轴线滑动，而是具有形成在其中的凹槽，所述凹槽具有连续改变的斜度。从图31的角度看，所述凹槽的斜度随着所述凹槽沿着卷筒220的外表面从右向左延伸而增加。

图32示出了积极地控制拉绳110的位置的方法1600的流程图。所述方法1600允许在不用套管或者其它类似的装置与拉绳接触的情况下控制拉绳110的位置。所述方法1600可以由上文关于图19描述的控制系统320和处理器300来执行。所述方法1600可以操作以便使用上文关于图29描述的阻尼系统1370或者在图30和31中描述的任何其它阻尼系统1470和1570来控制拉绳110相对于框架1300的位置。这里将涉及在图29的拉动系统1300中使用方法1600，但是方法1600同样很好地适用于在图30和31中分别描述的拉动系统1400、1500。

所述方法1600从块1610开始，在1620检测拉绳110的位置。所述方法1600可以用在联接到拉绳110上的物体被提升之前、期间或者之后的任何时刻。此外，在向上拉动物体之前可以使用所述方法1600来执行对拉动系统1300的初始对中，以便补偿拉动系统的部件的任何制造缺陷，所述缺陷可能导致拉绳110的轨道或者摆动运动。相应地，由于拉动系统可以通过所述方法1600来对中，拉动系统1300的部件可以以比较不严格的公差(即，数值上更高的公差)来制造，因此降低了成本。

返回方法1600，在块1620处通过位置传感器201来检测拉绳110相对于框架130的位置。所述位置传感器201可操作以便在两个维度上检测拉绳的位置。如上文所述，所述位置传感器201可以使用遮蔽的光电二极管装置来检测拉绳110相对于框架130的位置。可以使用其它系统来检测拉绳110相对于框架130的位置，而不会偏离本实施方式的范围。

在块1630处，确定拉绳110是否处于偏离设定点(即，希望的位置)的位置。为了方法1600的目的，可以允许公差，以便拉绳可以偏离所述设定点预定的量而仍然被认为没有偏离所述设定点。所述设定点表示当拉绳110没有摆动或者轨道运动时所处的位置。在一个实施方式中，在提升物体之前，通过在拉动系统1300和联接到拉绳110端部的物体处于静止时检测拉绳110的位置来确定所述设定点。在这些实施方式中所述设定点是恒定的，当框架旋转或者物体被提升时不发生改变。在其它实施方式中，所述设定点可以随着框架旋转而改变，以补偿制造缺陷、偏心性、非对中或者可能有助于在框架旋转时拉绳产生轨道或者摆动运动的其它系统配置。则所述设定点在框架回转一圈期间可以在不同的点改变。

在一些实施方式中，从所述设定点的偏离是时间的正弦函数。正弦偏离的频率、振幅和相位由控制系统320的处理器300通过分析来自位置传感器201(图19)的信号而确定。

参照图32，如果在块1630中确定拉绳110的位置没有偏离所述设定点，则所述方法返回到块1620，再次检测拉绳的位置。在块1630中的这种判定可以以任何合适的频率发生，例如每秒30-60次，或者如果处理器300是模拟系统，则这种判定连续发生。但是，如果拉绳100的位置没有偏离所述设定点，则所述方法1600进行到块1640。

在块1640中，由控制系统320和/或处理器300确定校正拉绳110的位置使得其不偏离所述设定点所必需的作为时间的函数的安装构件1371和联接在其上的滑轮140的位移的幅度和方向。当测压元件滑轮通过拉动系统1300的其它部件联接到安装构件上时，所述控制系统320计算移动安装构件1371和测压元件滑轮140所必需的致动器1380、1390中的任一个的位移的幅度。

然后由控制系统320和/或处理器300确定所需要的第一致动器1380和第二致动器1390的作为时间函数的位移的幅度和方向，以便校正拉绳110的位置。在进行此确定时，控制系统320和/或处理器300通过考虑拉动系统1300的部件的几何结构来计算校正拉绳110的位置所必需的致动器1380、1390的要求的位移。因此控制系统320和/或处理器300能够计算出移动或者校正拉绳110的位置所需要的致动器1380、1390的位移。

如果拉绳110的偏离是正弦函数，则通过以和拉绳的运动相同的方向但是更小的振幅并且并且如图7所示滞后所述运动大约四分之一周期(即，异相90度)移动安装构件1371来衰减拉绳的运动。所确定的安装构件1371的位移的振幅可以选择为在选定的时间内影响衰减行为，因此可能需要安装构件1371的多重运动。因此所述安装构件1371的运动的位移可以随着时间减小，从而逐渐衰减拉绳110的运动。

然后在块1650中由致动器1380、1390以作为时间函数的确定的振幅和方向移动所述安装构件1371。然后所述方法1600返回到块1620，再次检测拉绳的位置。

此说明书使用例子来披露本发明，包括最优的模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何相关的方法。本发明的可授权范围可以包括本领域技术人员能够想到的其它例子。这些其它例子将会落入本发明的范围内。

这里所示出和描述的本发明的实施方式中的执行或实施操作的顺序不是必需的，除非有明确说明。即，可以以任何顺序执行操作，除非有明确说明，并且本发明的实施方式可以包括比这里所公开的操作更多的或者更少的操作。例如，可以设想在一个操作之前、同时或者之后执行或实施另一个特定的操作将落入本发明的各方面的范围内。

当介绍本发明或者其实施方式的元件时，术语“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示具有一个或者更多元件。术语“包括”、“包含”和“具有”是开放性的，意味着除了所列举的元件之外还可以具有附加的元件。

由于可以对上述结构做出各种改变而不偏离本发明的范围，所以在以上说明书中包含的和附图中示出的所有内容应解释为示例性的，而不是限制性的。

Claims (72)

1.一种用于在向上拉动物体时测量物体的重量的设备，所述设备包括：

具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线；

联接到物体上的绳索；

可旋转地安装在所述框架上的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合；

可旋转地安装在所述框架上的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合，所述绳索沿着第一圆筒和第二圆筒之间的绳索路径行进；以及

具有第一端和第二端的臂，所述第一端联接到所述框架和所述第二圆筒中的至少一个，所述第二端联接到所述第一圆筒，所述臂具有基本平行于所述绳索路径并连接所述第一端和第二端的纵向轴线，其中所述臂基本上限制所述第一圆筒平行于水平轴线的运动；以及

用于测量物体的重量的力测量装置，所述力测量装置联接到所述第一圆筒。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一圆筒可以绕中心轴线旋转并且所述第二圆筒可以绕中心轴线旋转，并且，所述臂的第二端联接到第一圆筒的中心轴线。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述臂在基本平行于所述臂的纵向轴线的方向上抵抗拉伸。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一圆筒包括第一滑轮，所述第二圆筒包括第二滑轮。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二圆筒是卷轴，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索围绕所述卷轴卷绕。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括至少部分地包围所述绳索的一部分的套管，所述套管构造成控制所述绳索相对于所述框架的位置。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述套管能够在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动。

8.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括卷轴，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索围绕所述卷轴卷绕。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述物体是正在生长的硅锭，并且所述硅锭的重量随着硅锭的生长而增加。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述框架可以绕着所述框架的竖直轴线旋转。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括用于向上拉动物体的拉动器。

12.一种用于测量拉动物体越过表面所需的力的数值的拉动系统，该称重系统包括：

具有第一轴线和第二轴线的框架，所述第一轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述第二轴线正交于所述第一轴线；

联接到物体上的绳索；

可旋转地联接到所述框架的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合；

可旋转地联接到所述框架的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合，所述绳索沿着第一圆筒和第二圆筒之间的绳索路径行进；

具有第一端和第二端的臂，所述第一端联接到所述框架，所述第二端联接到所述第一圆筒，所述臂具有基本平行于所述绳索路径并且连接所述第一端和第二端的纵向轴线；以及

用来测量拉动物体所需的力的数值的力测量装置，所述力测量装置联接到所述第一圆筒。

13.根据权利要求12所述的拉动系统，其特征在于，所述第一圆筒可以绕中心轴线旋转并且所述第二圆筒可以绕中心轴线旋转，并且所述臂的第二端联接到第一圆筒的中心轴线。

14.根据权利要求12所述的拉动系统，其特征在于，所述第二圆筒是卷轴，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索的至少一部分卷绕在所述卷轴上。

15.根据权利要求12所述的拉动系统，其特征在于，所述第一轴线不是竖直的，所述第二轴线不是水平的。

16.根据权利要求12所述的拉动系统，其特征在于，所述臂基本是刚性的并且在基本平行于所述臂的纵向轴线的方向上抵抗拉伸。

17.根据权利要求12所述的拉动系统，其特征在于，还包括卷轴，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索围绕所述卷轴卷绕。

18.一种用于生长单晶体硅锭的晶体生长设备，所述晶体生长设备包括：

在框架中的用于容纳熔融硅的坩埚；

用于从熔融硅向上拉动生长的硅锭的拉动器，所述拉动器包括：

具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动生长的硅锭所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线；

联接到生长的硅锭的绳索；

可旋转地联接在所述框架上的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的外圆周表面接合，所述第一圆筒悬挂在力测量装置上；

可旋转地联接在所述框架上的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的外圆周表面接合；以及

具有第一端和第二端的臂，所述第一端联接到所述框架，所述第二端联接到所述第一圆筒，所述臂具有基本平行于所述框架的水平轴线的纵向轴线。

19.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述第一圆筒可以绕着中心轴线旋转并且所述第二圆筒可以绕着中心轴线旋转，并且所述臂的第二端联接到第一圆筒的中心轴线。

20.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述绳索沿着在第一圆筒的表面和第二圆筒的表面之间的绳索路径行进，并且所述绳索路径基本平行于所述臂的纵向轴线。

21.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述第二圆筒是卷轴，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索围绕所述卷轴卷绕。

22.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述臂是刚性的并且基本上限制所述第一圆筒平行于所述框架的水平轴线的运动。

23.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述框架能够绕着所述框架的竖直轴线旋转。

24.根据权利要求18所述的晶体生长设备，其特征在于，所述框架设置在外壳中。

25.一种用于生长硅锭的方法，包括：

使用在第一圆筒上延伸的绳索拉动生长的硅锭，所述绳索从生长的硅锭沿着第一轴线延伸到第一圆筒的一个部分，并且从第一圆筒的另一个部分沿着正交于所述第一轴线的第二轴线延伸；

使用具有第一端和第二端的臂限制第一圆筒平行于所述第二轴线的运动，所述臂的第二端联接到第一圆筒并且第一端联接到所述框架；以及

测量生长的硅锭的重量。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，测量生长的硅锭的重量包括使用在第一圆筒的中心轴线处联接到第一圆筒的力测量装置来测量生长的硅锭的重量。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括在所述绳索在第一圆筒上延伸之后使所述绳索在第二圆筒上延伸。

28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括使用套管控制所述绳索的位置。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动所述套管。

30.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括绕着所述第一轴线旋转所述框架。

31.一种用于生长单晶体硅锭的方法，包括：

使用绳索沿着第一轴线从容纳熔融硅的坩埚中拉动生长的硅锭，所述绳索在第一圆筒上延伸，所述第一圆筒可以绕着中心轴线旋转，所述绳索沿着第一轴线从第一圆筒的一个部分延伸，并且沿着第二轴线从第一圆筒的另一个部分延伸；

使用具有第一端和第二端的臂限制所述第一圆筒平行于所述第二轴线的运动，所述第二端联接到第一圆筒的中心轴线，所述臂平行于所述第二轴线设置；以及

测量生长的硅锭的重量。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，测量生长的硅锭的重量包括使用在第一圆筒的中心轴线处联接到第一圆筒的力测量装置来测量生长的硅锭的重量。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，使用力测量装置测量生长的硅锭的重量包括使用测压元件测量生长的硅锭的重量。

34.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括在所述绳索在第一圆筒上延伸之后使所述绳索在第二圆筒上延伸。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，使所述绳索在第二圆筒上延伸包括使所述绳索在卷轴上延伸，所述绳索联接到所述卷轴的至少一部分上。

36.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括使用套管控制所述绳索的位置，所述套管能够在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动。

37.一种用于向上拉动物体的方法，包括：

使用绳索向上拉动物体，所述绳索在第一圆筒上延伸，所述第一圆筒具有外圆周表面，其中，向上拉动物体包括在限制所述绳索相对于所述第一圆筒的运动的同时提升所述第一圆筒；

所述绳索进一步在第二圆筒上延伸，所述第二圆筒具有外圆周表面，所述绳索在其上沿着第二轴线延伸，所述绳索沿着在所述第一圆筒和第二圆筒各自的外圆周部分的最上部之间的绳索路径行进；

使用具有第一端和第二端的臂限制所述第一圆筒平行于所述绳索路径的运动，所述第一端联接到第一圆筒，所述第二端联接到第二圆筒或者框架中的至少一个；以及

使用力测量装置测量物体的重量。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述物体是生长的晶锭。

39.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，在限制所述绳索相对于所述第一圆筒的运动的同时提升所述第一圆筒包括使用具有第一端和第二端的致动器提升所述第一圆筒，所述致动器的第二端联接到所述第一圆筒。

40.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括使用套管来衰减所述绳索相对于框架的摆动运动和轨道运动的至少其中之一。

41.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括通过使用第一安装构件致动器使安装构件的上部部分位移来利用阻尼系统衰减所述绳索相对于框架的摆动运动和轨道运动的至少其中之一，其中所述安装构件的下部部分可枢转地联接到框架，并且第一圆筒、第二圆筒和力测量装置联接到所述安装构件。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，衰减所述绳索相对于框架的摆动运动和轨道运动的至少其中之一包括使用第一安装构件致动器使所述安装构件的上部部分在第一平面内位移，以及使用第二安装构件致动器使所述安装构件的上部部分在第二平面内位移。

43.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，还包括使用至少一个位置传感器检测绳索相对于所述框架的位置。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，还包括在绳索的位置偏离预期位置时，确定校正绳索相对于框架的位置所需要的安装构件的上部部分的作为时间的函数的幅度和方向。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，还包括使用第一安装构件致动器和第二安装构件致动器中的至少一个使所述安装构件的上部部分以所确定的作为时间的函数的幅度和方向进行位移。

46.一种用于在向上拉动物体时测量物体的重量的设备，所述设备包括：

具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线；

联接到物体上的绳索；

可旋转地连接到所述框架的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合；

可旋转地连接到所述框架的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合；

具有第一端和第二端的上部臂，所述上部臂联接到所述框架；

在一端联接到第一圆筒并且在另一端联接到框架的下部臂；

联接到上部臂的致动器；

用于测量物体的重量的力测量装置，所述力测量装置联接到所述第一圆筒；以及

其中，所述致动器能够操作以便降低和升高所述力测量装置、所述第一圆筒和所述第二圆筒，并且所述下部臂基本上限制所述第一圆筒平行于水平轴线的运动。

47.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，所述物体是硅锭。

48.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，所述上部臂具有中点，并且所述上部臂在所述中点联接到所述框架上。

49.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，所述下部臂包括具有联接到第一圆筒的第一端和联接到所述框架的第二端的第一下部臂，以及具有联接到第二圆筒的第一端和联接到所述框架的第二端的第二下部臂。

50.根据权利要求49所述的设备，其特征在于，还包括卷轴，所述绳索在已经行进通过第一圆筒和第二圆筒之后行进到所述卷轴上，所述绳索的第二端联接到所述卷轴的至少一部分上并且所述绳索缠绕在所述卷轴上。

51.根据权利要求50所述的设备，其特征在于，所述卷轴能够绕着位于第一平面内的中心轴线旋转，所述第一圆筒和第二圆筒能够绕着位于第二平面内的各自的中心轴线旋转。

52.根据权利要求51所述的设备，其特征在于，所述第一平面总体垂直于所述第二平面。

53.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，还包括至少部分地包围所述绳索的一部分的套管，所述套管构造成控制所述绳索的位置。

54.根据权利要求53所述的设备，其特征在于，所述套管构造成控制所述绳索的摆动运动和所述绳索的轨道运动中的至少一个。

55.根据权利要求53所述的设备，其特征在于，所述套管能够在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动。

56.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，还包括至少一个构造为检测绳索相对于所述框架的位置的位置传感器。

57.根据权利要求46所述的设备，其特征在于，还包括用于向上拉动物体的拉动器。

58.一种用于在向上拉动物体时测量物体重量的设备，所述设备包括：

具有竖直轴线和水平轴线的框架，所述竖直轴线平行于拉动物体所沿的轴线，所述水平轴线正交于所述竖直轴线；

联接到物体上的绳索；

具有下部部分和上部部分的安装构件，所述安装构件在下部部分处可枢转地联接到所述框架上；

在框架中的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒的表面接合；

在框架中的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒的表面接合；

具有第一端和第二端的上部臂，所述上部臂联接到所述安装构件；

在一端联接到第一圆筒并且在另一端联接到框架的下部臂；

具有第一端和第二端的致动器，所述第一端联接到安装构件，所述第二端联接到上部臂的第一端；

用于测量物体的重量的力测量装置，所述力测量装置在第一端联接到第一圆筒并且在第二端联接到上部臂的第二端；以及

其中，所述致动器能够操作以便升高和降低所述力测量装置、第一圆筒和第二圆筒。

59.根据权利要求58所述的设备，其特征在于，所述物体是硅锭。

60.根据权利要求58所述的设备，其特征在于，所述下部臂包括具有联接到第一圆筒的第一端和联接到所述安装构件的第二端的第一下部臂，以及具有联接到第二圆筒的第一端和联接到所述安装构件的第二端的第二下部臂。

61.根据权利要求60所述的设备，其特征在于，还包括具有第一端和第二端的第一安装构件致动器，所述第一端联接到安装构件的上部部分，所述第二端联接到所述框架。

62.根据权利要求61所述的设备，其特征在于，还包括具有第一端和第二端的第二安装构件致动器，所述第一端联接到安装构件的上部部分，所述第二端联接到所述框架。

63.根据权利要求62所述的设备，其特征在于，所述第一安装构件致动器能够操作以便在第一平面内移动所述安装构件的上部部分，所述第二安装构件致动器能够操作以便在不同于所述第一平面的第二平面内移动所述安装构件的上部部分。

64.根据权利要求58所述的设备，其特征在于，还包括至少部分地包围所述绳索的一部分的套管，所述套管构造成控制所述绳索的位置。

65.根据权利要求64所述的设备，其特征在于，所述套管构造成控制所述绳索的摆动运动和所述绳索的轨道运动中的至少一个。

66.根据权利要求64所述的设备，其特征在于，所述套管能够在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动。

67.一种用于在向上拉动物体时测量物体重量的设备，所述设备包括：

用于拉动物体的拉动器，所述拉动器包括：

框架；

联接到物体上的绳索；

可枢转地联接到框架上的第一圆筒，所述绳索的至少一部分与第一圆筒接合；

可枢转地联接到框架上的第二圆筒，所述绳索的至少一部分与第二圆筒接合；以及

具有联接第一端和第二端的纵向轴线的臂，所述第一端联接到框架上，所述第二端联接到第一圆筒上，所述纵向轴线基本平行于绳索在第一圆筒和第二圆筒之间行进的路径；

具有第一端和第二端的致动器，所述第一端联接到所述框架上；

用于测量物体的重量的力测量装置，所述力测量装置在第一端联接到第一圆筒并且在第二端联接到所述致动器的第二端；以及

其中，所述致动器能够操作以便降低和升高所述力测量装置和第一圆筒，并且所述臂基本上限制所述第一圆筒平行于所述臂的纵向轴线的运动。

68.根据权利要求67所述的设备，其特征在于，所述物体是生长的硅锭。

69.根据权利要求67所述的设备，其特征在于，还包括至少部分地包围所述绳索的一部分的套管，所述套管构造成控制所述绳索的位置。

70.根据权利要求69所述的设备，其特征在于，所述套管能够在其中套管与绳索接触的第一位置和其中套管不与绳索接触的第二位置之间移动。

71.根据权利要求67所述的设备，其特征在于，所述框架能够绕着平行于拉动物体所沿的轴线的竖直轴线旋转。

72.根据权利要求67所述的设备，其特征在于，还包括至少一个构造为检测拉绳相对于所述框架的位置的位置传感器。

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