DE10007265B4

DE10007265B4 - Kristallziehanlage

Info

Publication number: DE10007265B4
Application number: DE2000107265
Authority: DE
Inventors: Burkhard Dr. Altekrüger; Johann Scholler
Original assignee: Crystal Growing Systems GmbH
Current assignee: Crystal Growing Systems GmbH
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: FI20010261A; ITMI20010268A1; KR20010082689A; DE10007265A1; FI120103B; FI20010261A0

Abstract

Kristallziehanlage, bei der ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflingshalter (5) von einem Seil höhenverfahrbar gehalten ist, welches über eine Umlenkrolle (22) zu einer Seiltrommel (15) führt, die zur Veränderung der Höhenlage des Impflingshalters (5) mittels eines Motors antreibbar ist, und bei der die Umlenkrolle (22) auf einer Traverse (16) gehalten ist, die über Gewichtsmesszellen (17, 18) mit einem die Seiltrommel (15) tragenden Gehäuse (7) Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (15) axial verschieblich in dem Gehäuse (7) gehalten ist und in ihrer Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Aufwickelrille (31) für das Seil (6) hat, in die eine axial unverschieblich in dem Gehäuse (7) angeordnete Führungsrolle (30) eingreift, und dass die Umlenkrolle (22) so angeordnet ist, dass das von der Seiltrommel (15) auf- oder abzuwickelnde Seil (6) auf einer sich nicht verlagernden Geraden von der Umlenkrolle (22) zwischen der Führungsrolle (30) und der Seiltrommel (15) in die Aufwickelrille (31) führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kristallziehanlage, bei der ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflingshalter von einem Seil höhenverfahrbar gehalten ist, welches über eine Umlenkrolle zu einer Seiltrommel führt, die zur Veränderung der Höhenlage des Impflingshalters mittels eines Motors antreibbar ist, und bei der die Umlenkrolle auf einer Traverse gehalten ist, die über Gewichtsmesszellen mit einem die Seiltrommel tragenden Gehäuse Verbindung hat.
Eine Kristallziehanlage der vorstehenden Art ist Gegenstand der EP 0 781 873 A2 . Die genannte Schrift befasst sich mit dem Problem, dass der Messfehler einer einzigen, für das Gesamtgewicht der maximal zu messenden Teile ausgelegten Messzelle größer ist als der Messfehler, welcher auftreten würde, wenn man das Gesamtgewicht auf mehrere kleine Messzellen verteilen würde. Deshalb wird gemäß dieser Schrift die Traverse als dreieckige Platte ausgebildet, die sich im Bereich jeder Ecke auf jeweils einer Messzelle abstützt.
Die Messgenauigkeit von Messzellen ist jedoch in jüngster Zeit ständig verbessert worden, so dass nun die durch Reibung verursachten, variablen Kräfte einen entscheidenden Einfluss auf den Messfehler haben. Die Reibungskräfte im Lager der Umlenkrolle verändern sich bei der bekannten Kristallziehanlage beispielsweise dadurch, dass beim Aufwickeln oder Abwickeln des Seils das zur Seiltrommel führende Seilende nicht immer exakt parallel zu dem zum Impflingshalter führenden Seilende verläuft, weil die Windungen des aufgewickelten Seilendes auf der Seiltrommel nebeneinander liegen. Würden sie übereinander liegen, käme es durch die Umlenkrolle nicht zu einer exakten 180°-Umlenkung, was wiederum die zu den Messzellen führenden Kräfte verändern würde.
Messfehler kommen bei Gewichtsmesseinrichtungen von Kristallziehanlagen auch dadurch zustande, dass die Kräfte nicht symmetrisch zu den Messzellen wirken. Bei der Kristallziehanlage nach der genannten EP 0 781 873 kippt die die Umlenkrolle tragende dreieckige Platte beispielsweise durch die Bewegung der Messzellen geringfügig um eine quer zur Drehachse verlaufende Achse, wodurch sich wiederum die Reibverhältnisse und Kraftangriffsverhältnisse geringfügig verändern.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kristallziehanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich mit möglichst geringem Aufwand eine möglichst hohe und von Reibverhältnissen und Toleranzen möglichst wenig beeinflusste Messgenauigkeit ergibt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Seiltrommel axial verschieblich in dem Gehäuse gehalten ist und in ihrer Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Aufwickelrille für das Seil hat, in die eine axial unverschieblich in dem Gehäuse angeordnete Führungsrolle eingreift, und dass die Umlenkrolle so angeordnet ist, dass das von der Seiltrommel auf- oder abzuwickelnde Seil auf einer sich nicht verlagernden Geraden von der Umlenkrolle zwischen der Führungsrolle und der Seiltrommel in die Aufwickelrille führt.
Durch diese Gestaltung der Seiltrommel und der Umlenkrolle ergibt es sich, dass das auf- oder abzuwickelnde Seil stets exakt in der gleichen Lage von der Um lenkrolle zur Seiltrommel verläuft. Dadurch verändern sich die Hebelverhältnisse und Reibverhältnisse an der Seiltrommel nicht, so dass als variable Kräfte nur das Gewicht des zu ziehenden Einkristalls auf die Messzellen einwirkt.
Die Gewichtsmesszellen werden ausschließlich in Vertikalrichtung kraftbeaufschlagt, so dass keine Kräfte an den Messzellen vorbei in das Gehäuse eingeleitet werden können, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die die Umlenkrolle tragende Traverse durch die Gewichtsmesszellen in dem Gehäuse hängend gehalten ist.
Das zum Impflingshalter führende Seilende kann sehr exakt in Bezug auf die Längsachse des Impflingshalters und damit die Drehachse der Kristallziehanlage justiert werden, wenn die Traverse über die Gewichtsmesszellen an einer Tragplatte befestigt ist, welche ihrerseits relativ zur Längsachse des Impflingshalters justierbar in dem Gehäuse gehalten ist.
Konstruktiv besonders einfach lässt sich die Seiltrommel anordnen und ihre axiale Verschiebbarkeit verwirklichen, wenn die Seiltrommel axial verschieblich, auf einer Seiltrommelwelle relativ zu der Seiltrommelwelle unverdrehbar angeordnet ist, die mit ihren Enden jeweils in einen von außen her in das Gehäuse eingesetzten Lagerkörper ragt, welche mit einem Flansch von außen her gegen das Gehäuse anliegt und mit einem Zylinderteil in das Gehäuse eingreift.
Die für den Antrieb der Seiltrommel erforderliche Antriebseinheit kann komplett außerhalb des unter Vakuum stehenden Gehäuses angeordnet werden, wenn ein Lagerkörper nach außen hin durch eine Abschlusswand abgeschlossen ist und der andere Lagerkörper eine von der Seiltrommel welle durchdrungene Wellendichtung hat, und wenn außenseitig zur Wellendichtung in dem Lagerkörper eine Kupplung auf der Seiltrommelwelle angeordnet ist, welche mit einer Welle einer am Gehäuse angeflanschten Antriebseinheit verbunden ist.
Eine besonders hohe Messgenauigkeit und gleichzeitig optimale Nutzung des Platzes in dem Gehäuse lässt sich erreichen, wenn die Umlenkrolle oberhalb der Seiltrommel derart angeordnet ist, dass die resultierende Kraft aus der Gewichtskraft des gezüchteten Kristalls und aus der Aufwickelkraft der Seiltrommel genau senkrecht auf die Gewichtsmesszellen wirkt.
Die Ablaufeigenschaften des Seils sind auch bei den erforderlichen Ablaufgeschwindigkeiten optimal, so dass keine Schwingungen in den Impflingshalter gelangen und keine Unwuchten durch einen asymmetrischen Verlauf des Seiles auftreten, wenn auf der Seite des zu dem Impflingshalter führenden Seils im Gehäuse unterhalb der Höhe der Achse der Umlenkrolle eine horizontal verstellbare, das Seil gegen die Umlenkrolle haltende Andrückrolle angeordnet ist.
Die gesamte Anordnung – insbesondere die Seiltrommel und die Umlenkrolle – ist bei Bedarf gut zugänglich, so dass ein Seilwechsel rasch und ohne unerwünschten Aufwand erfolgen kann, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Gehäuse vor und hinter der Seiltrommelwelle einen die Seiltrommel und die Umlenkrolle freigebenden Gehäusedeckel hat.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen senkrechten Schnitt durch einen oberen Bereich einer Kristallziehanlage,
2 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des oberen Bereiches nach 1, gegenüber 1 um 90° verdreht und im Maßstab vergrößert,
3 eine Prinzipskizze des Vorschubantriebs einer Seiltrommel der Kristallziehanlage.
Die 1 zeigt eine oberhalb eines nicht dargestellten Tiegels ortsfest anzuordnende Grundplatte 1 mit einem nach oben weisenden Tragrohr 2, in welchem eine Hohlwelle 3 drehbar gehalten ist. Diese Hohlwelle 3 lässt sich von einem Motor 4 in Rotation versetzen. Innerhalb der Hohlwelle 3 ist ein relativ zu der Hohlwelle 3 unverdrehbarer, jedoch axial verschieblicher Impflingshalter 5 angeordnet, der von einem Seil 6 getragen wird.
Die Hohlwelle 3 ist an ihrem oberen Ende mit einem Gehäuse 7 verbunden, welches zusammen mit der Hohlwelle 3 rotiert. Das Gehäuse 7 hat zwei Seitenwände 8, 9, in welche jeweils von außen her ein Lagerkörper 10, 11 derart eingeschoben ist, dass er mit einem Flansch 12, 13 von außen her gegen die jeweilige Seitenwand 8, 9 anliegt. In den Lagerkörpern 10, 11 ist eine Seiltrommelwelle 14 drehbar gelagert, auf der eine Seiltrommel 15 axial verschieblich angeordnet ist.
Oberhalb der Seiltrommel 15 erkennt man eine Traverse 16, welche über zwei Gewichtsmesszellen 17, 18 mit einer Tragplatte 19 verbunden ist, die ihrerseits über Justiereinrichtungen 20 verstellbar mit dem Gehäuse 7 Verbindung hat. Die Traverse 16 haltert eine Achse 21, auf der eine Umlenkrolle 22 frei drehbar gelagert ist. Das Seil 6 führt vom Impflingshalter 5 zunächst nach oben zu der Umlenkrolle 22, wird von dieser um 180° umgelenkt und läuft dann zu der Seiltrommel 15, auf der es aufgewickelt oder von der es abgewickelt wird.
Zum Antrieb der Seiltrommelwelle 14 und damit auch der Seiltrommel 15 dient eine außenseitig am Gehäuse 7 angeflanschte Antriebseinheit 23, die mit einer Welle 24 über eine in dem Lagerkörper 11 angeordnete Kupplung 25 mit der Seiltrommelwelle 14 verbunden ist. Zwischen der Kupplung 25 und der Seiltrommel 15 ist im Lagerkörper 11 eine Wellendichtung 26 angeordnet, durch die das Innere des Gehäuses 7 nach außen hin abgedichtet wird. Der gegenüberliegende Lagerkörper 10 benötigt keine Dichtung zur Seiltrommelwelle 14 hin, vielmehr kann er nach außen durch eine Abschlusswand 27 verschlossen sein.
Die 2 lässt erkennen, dass unterhalb der Achse 21 der Umlenkrolle 22 eine Andrückrolle 28 gegen die Umlenkrolle 22 anliegt. Diese ist mittels einer Verstelleinrichtung 29 horizontal verstellbar. In Höhe der geometrischen Achse der Seiltrommelwelle 14 erkennt man in 2 eine Führungsrolle 30, die in die Seiltrommel 15 eingreift, was die 3 genauer erkennen lässt.
Die 3 zeigt, dass die Seiltrommel 15 eine schraubenlinienförmig verlaufende Aufwickelrille 31 für das Seil 6 hat. Die Führungsrolle 30, welche eine konkav gekrümmte Mantelfläche aufweist, greift in diese Aufwickelrille 31, so dass das Seil 6 in diesem Bereich eingeschlossen ist. Da die Führungsrolle 30 axial unverschieblich angeordnet ist, die Seiltrommel 15 sich jedoch axial auf der Seiltrommelwelle 14 verschieben kann, verschiebt sich die Seiltrommel 15 beim Auf- und Abwickeln des Seiles 6 stets so weit nach rechts oder links, dass das Seil 6 zum Auf- und Abwickeln seitlich nicht abgelenkt werden muss.
Um zu Inspektionszwecken oder zum Wechsel des Seiles 6 die Seiltrommel 15, die Umlenkrolle 22, die Andrückrolle 28 und die Führungsrolle 30 leicht erreichen zu können, hat das Gehäuse 7 auf der vor und hinter der Seiltrommelwelle 14 liegenden Seite jeweils einen über seinen gesamten Querschnitt reichenden Gehäusedeckel 32, 33.

1: Grundplatte
2: Tragrohr
3: Hohlwelle
4: Motor
5: Impflingshalter
6: Seil
7: Gehäuse
8: Seitenwand
9: Seitenwand
10: Lagerkörper
11: Lagerkörper
12: Flansch
13: Flansch
14: Seiltrommelwelle
15: Seiltrommel
16: Traverse
17: Gewichtsmesszelle
18: Gewichtsmesszelle
19: Tragplatte
20: Justiereinrichtung
21: Achse
22: Umlenkrolle
23: Antriebseinheit
24: Welle
25: Kupplung
26: Wellendichtung
27: Abschlusswand
28: Andrückrolle
29: Verstelleinrichtung
30: Führungsrolle
31: Aufwickelrille
32: Gehäusedeckel
33: Gehäusedeckel

Claims

Kristallziehanlage, bei der ein um seine Längsachse drehbar angeordneter Impflingshalter (5) von einem Seil höhenverfahrbar gehalten ist, welches über eine Umlenkrolle (22) zu einer Seiltrommel (15) führt, die zur Veränderung der Höhenlage des Impflingshalters (5) mittels eines Motors antreibbar ist, und bei der die Umlenkrolle (22) auf einer Traverse (16) gehalten ist, die über Gewichtsmesszellen (17, 18) mit einem die Seiltrommel (15) tragenden Gehäuse (7) Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (15) axial verschieblich in dem Gehäuse (7) gehalten ist und in ihrer Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Aufwickelrille (31) für das Seil (6) hat, in die eine axial unverschieblich in dem Gehäuse (7) angeordnete Führungsrolle (30) eingreift, und dass die Umlenkrolle (22) so angeordnet ist, dass das von der Seiltrommel (15) auf- oder abzuwickelnde Seil (6) auf einer sich nicht verlagernden Geraden von der Umlenkrolle (22) zwischen der Führungsrolle (30) und der Seiltrommel (15) in die Aufwickelrille (31) führt.
Kristallziehanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umlenkrolle (22) tragende Traverse (16) durch die Gewichtsmesszellen (17, 18) in dem Gehäuse (7) hängend gehalten ist.
Kristallziehanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (16) über die Gewichtsmesszellen (17, 18) an einer Tragplatte (19) befestigt ist, welche ihrerseits relativ zur Längsachse des Impflingshalters (5) justierbar in dem Gehäuse (7) gehalten ist.
Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (15) axial verschieblich, auf einer Seiltrommel welle (14) relativ zu der Seiltrommelwelle (14) unverdrehbar angeordnet ist, die mit ihren Enden jeweils in einen von außen her in das Gehäuse (7) eingesetzten Lagerkörper (10, 11) ragt, welche mit einem Flansch (12, 13) von außen her gegen das Gehäuse (7) anliegt und mit ihrem Zylinderteil in das Gehäuse (7) eingreift.
Kristallziehanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerkörper (10) nach außen hin durch eine Abschlusswand (27) abgeschlossen ist und der andere Lagerkörper (11) eine von der Seiltrommelwelle (14) durchdrungene Wellendichtung (26) hat, und dass außenseitig zur Wellendichtung (26) in dem Lagerkörper (11) eine Kupplung (25) auf der Seiltrommelwelle (14) angeordnet ist, welche mit einer Welle (24) einer am Gehäuse (7) angeflanschten Antriebseinheit (23) verbunden ist.
Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrolle (22) oberhalb der Seiltrommel (15) derart angeordnet ist, dass die resultierende Kraft aus der Gewichtskraft des gezüchteten Kristalls und aus der Aufwickelkraft der Seiltrommel (15) genau senkrecht auf die Gewichtsmesszellen (17, 18) wirkt.
Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des zu dem Impflingshalter (5) führenden Seils (6) im Gehäuse (7) unterhalb der Höhe der Achse (21) der Umlenkrolle (22) eine horizontal verstellbare, das Seil (6) gegen die Umlenkrolle (22) haltende Andrückrolle (28) angeordnet ist.
Kristallziehanlage nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) vor und hinter der Seiltrommelwelle (14) einen die Seiltrommel (15) und die Umlenkrolle freigebenden Gehäusedeckel (32, 33) hat.