DE1769781A1

DE1769781A1 - Vorrichtung zum Drehen und Heben bzw. Absenken eines Koerpers,Gegenstandes od.dgl.

Info

Publication number: DE1769781A1
Application number: DE19681769781
Authority: DE
Inventors: Hosmer Thomas Prince; Doherty Paul Richard
Original assignee: Arthur D Little Inc
Current assignee: Arthur D Little Inc
Priority date: 1967-07-14
Filing date: 1968-07-12
Publication date: 1971-10-07
Also published as: NL6809641A; US3552931A; GB1208617A; FR1579712A

Description

eines Körpers₅ Gegenstandes oder dergleichen

Die Erfindung betrifft einen sogenannten Ziehkopf, der einem Körper eine Translations- und eine Rotationsbewegung erteilen kann. Der Ziehkopf ist sehr robust und kann seine ausgefluchtete lage aufrechterhalten und ist insbesondere für Kristall-Ziehöfen gealgnet, bei denen aich der sich bewegende Ziehkopf in eine Atmosphäre hineinerstrecken muss, in der sxoh der Druck und/oder die Temperatur ganz erheblioh von der UmgebungaatmoSphäre unterscheiden.

Die Anstrengungen auf dem Gebiet der Züchtung von synthetischen Kristallen aus einer Schmelze und der Reinigung von kristallinem Material durch ein Zonen-Reinigungs-

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verfahren oder Zonensohmelzverfahren hat zu einem Bedarf für einen verbeaaertan Mechanismus zur Durchführung dieser Arbeitsgänge geführt. Es wurde beispielsweise in den letzten Jahren eine grosse Anzahl von Geräten auf dem Gebiet des Ziehens oder Züchtens Ton Materialien für Halbleiter entwickelt sowie für Kristalle für optische Verstärker mit angeregter Emission. Es steht eine grosse Anzahl von Techniken zum Ziehen dieser synthetischen kristallinen Materialien und inter-kristallinen Materialien zur Verfügung. Alle diese Techniken erfordern praktisch, dass entweder der gesogene Kristall, der Mechanismus zur Abgabe eines geschmolzenen Materials, welches kristallisiert werden soll, odfjr ein vorgeformter Stab aus einem Material während dea Verfahrens bewegt wird. Eine derartige Bewegung muss sowohl eine Drehbewegung als auch eine Translationsbewegung Bein, und diese Bewegung muss mit genauen und konstanten ar.ialen Geschwindigkeiten und Winkelgeschwindigkeit en durchgeführt werden.

Geräte zur Durchführung einer Dreh- und einer Tranelationebewegung werden normalerweise als Ziehkopfβ bezeichnet, und dieser Begriff soll in der folgenden Beschreibung verwendet werden, um das erfindungegemässe Gerät su beschreiben. Es sei jedoch bemerkt, dass der Ziehkopf auch für andere Verfahren als für das Kristalleiehen und das Zonen-

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reinigen verwendet werden kann und dass dieser Ziehkopf in 3eder beliebigen Weise orientiert werden kann. Zum Zweck der folgenden Beschreibung sei angenommen, dass es gewünscht ist, ein Gerät oder eine Einrichtung, die beim Kristallziehen oder Kristallreinigen verwendet wird, zu bewegen, und dass es erforderlich ist, dieses Gerät oder diese Einrichtung entweder mit einer Drehung aufwärts oder mit einer Drehung abwärts zu bewegen.

Bei vielen der zur Zeit zur Verfügung stehenden Ziehköpfe ist es erforderlich, dass die Zugstange, die direkt mit der Einrichtung verbunden werden muss₉ die bewegt werden soll, sich in eine .Zone von hohem oder niedrigem Druck hineinerstreckt oder in eine Zone von hoher Temperatur oder in eine Zone, die eine Kombination beider Zustände aufweist. Die Druck- und/oder Temperaturunterschiede, die zwischen der Umgebungsatmosphäre, in der der grösste Tftil der Einrichtung angeordnet ist, und der eingestellten Atmosphäre vorhanden ist, in welche sich die Zugstange hineinerstreokt, können Kräfte erzeugen, die zu Fluchtungsfehlern und zu einem Festfressen der Stange führen. Das Festfressen kann auch durch die Anwesenheit von Fremdstoffen hervorgerufen werden, wobei diese Fremdstoffe Produkte des Kristallziehvorganges sein können. Ein verbesserter Ziehkopf soll deshalb nicht zu derartigen Fluchtungsfehlern führen und auch nicht festfressen. Er sollte auch schwin-

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Se ist ein zusätzliches Ziel der Erfindung, einen Ziehkopf der beschriebenen Art zu schaffen, der in einfaoher und leichter Weise Tom Übrigen Teil der Einrichtung abgenommen werden kann und der in einfaoher Welse in ein anderes Gerät eingebaut werden kann.

Andere Ziele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung dargelegt werden*

Sie Erfindung umfasst demzufolge die Konstruktionsmerkmale, die Kombinationen von Elementen und die Anordnungen von Teilen, die in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden sollen. Es zeigen :

Pig. 1 eine schematIsche Ansloht eines Kristallziehgerät es, in welchem der Kristall allmählich aus einer geschmolzenen Hasse herausgezogen wird, wobei der erflndungsgemässe Ziehkopf vorgesehen 1st,

Pig. 2 eine sohematisohe Ansicht eines Gerätes für eine Zonenreinigung oder für das Ziehen von Kristallen durch eine MLotationszone, wobei zwei erflndungsgemässe Ziehköpfe vorgesehen sind,

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gungsfrel sein und sollte ferner von anderen Einflüssen frei sein, die in nacirteiliger Weise die Erzielung einer glatten und stossfreien und kontinuierlichen Dreh- und Iranslationsbewegung beeinträchtigen könnten.

Es ist deshalb ein Hauptziel der Erfindung, einen verbesserten Ziehkopf zu schaffen, der insbesondere bei Kristallziehgeräten und Zonenreinigungsgeräten verwendet werden kann·

Ein weiteres Siel der Erfindung ist es, einen Ziehkopf der beschriebenen Art zu sohaffen, der schwere Betriebsbelastungen aufnehmen kann und der stossfrei arbeitet, wobei sich die Zugstange durch eine Diohtung hindurch in ein Hochdruckgefäss oder in ein Hiederdruokgefäss hinein erstreckt.

Perner ist es Ziel der Erfindung, einen derartigen Ziehkopf zu schaffen, bei dem die Zugstange nicht festfrisst und der auch nicht zu Schwingungen des Gerätes führt.

Ein weiteres 2iel der Erfindung ist es, einen Ziehkopf κυ schaffen, bei dem alls Kräfte, die auf dan Ziehkopf übertragen werden, vollständig abgeglichen werden, so dass die Stange nicht eiuß einer ausgefluchteten Lage herausgebracht werden kann.

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Fig. 3 eine sehematische Ansicht eines Gerätes zum

Ziehen von Kristallen nach dem Verneuil-Verfahren, wobei der erfindungsgemässe Ziehkopf verwendet wird,

Pig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, des erfindungsgemäesen Ziehkopfes,

Fig. 5 eine auseinandergebogene Ansicht des Getriebes für den erflndungsgemässen Ziehkopf,

Fig. 6 eine detaillierte Langesohnittansicht des oberen Abschnittes des Ziehkopfes,

Fig. 7 eine detaillierte Schnittansicht des unteren Absohnittes des Ziehkopfes,

Fig. 8 eine Schnittansloht des Ziehkopfes, genommen längs der Linie 8-8 der Fig. 6 und

Fig. 9 eine Schalttansloht des oberen Absohnittes einer abgeänderten Ausführungsform des Ziehkopfes , wobei der Einbau von StangenkUhleinrichtungen dargestellt 1st.

Fig. 1 zeigt schematiech die Anwendung des erfindungsgemässen Ziehkopfes bei einem Verfahren zum Ziehen von Kristallen das normalerweise als Czoohralski-Verfahren bezeichnet wird. Das Material, aus dem der Kristall hergestellt wird, ist

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vollständig geschmolzen und in einem Tiegel enthalten» Bin Impfkristall wird in die geschmolzene Masse abgesenkt und dann allmählich herausgezogen und beim Herausziehen gedreht. Die Temperatur der Schmelze ist derart eingestellt, dass ein Teil des Impfkristalls schmilzt, und dann wird deren Temperatur etwas erniedrigt, bis der Impfkristall zu wachsen beginnt. Der Impfkristall wird dann mit dem Wachsen des Kristalles langsam angehoben.

In Pig. 1 ist der Ziehkopf allgemein mit 10 bezeichnet und der Kristallziehmechanismus mit 12. Das geschmolzene Material 13, aus dem der Kristall hergestellt wird, ist innerhalb eines Tiegels H enthalten , der in einer gewünschten Lage mittels eines Trägers 15 gehalten wird. Das Material ist innerhalb eines Gehäuses 16 eingeschlossen. Das Gehäuse kann abgedichtet sein, und die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses kann in gewünschter Weise einstell« bar sein. Der Impfkristall 17 wird in einer Spannvorrichtung 18 gehalten, die an der Stange 19 des Ziehkopfes befestigt ist. Die Ziehstange 19 erstreckt sich durch eine Dichtung 20 hindurch, so dass der Hauptteil des Ziehkopf es auss erhalb des Gehäuses angeordnet werden kann. Der Kristall 21 wird gebildet, wenn der Impfkristall allmählioh aus der geschmolzenen Masse 13 herausgezogen

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wird. Eine Abschirmung 22 ist um den Tiegel und um den unteren Tail des Kristalle, wenn dieser gebildet wird, herum angeordnet. Heizeinx-ichtungen, wie beispielsweise eine Hochfrequenzspule 23» sind ausβerhalb des Gehäuses und derart angeordnet, dass das geschmolzene Material auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird. Ventilgesteuerte Leitungen 24 und 25 sind vorgesehen, um irgendein Gas einzuleiten und abzuziehen, das benötigt werden kann, um die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses einzustellen.

Fig. 2 zeigt in schematiseher" Weise die Anwendung von zwei erfindungsgemässen Ziehköpfen bei einem Kristall« ziehgerät, welches nach dem Flotationszonen-Yerfahren arbeitet. Es sei bemerkt, dsas ein ähnlicher Mechanismus ebenfalls bei dem an sich bekannten Zonenreinigungsverfahren verwendet werden kann, Ba:< dem in Fig. 2 dargestellten Gerät wird ein vorgeformter ^;>tab 30 aus dem Material, aus dem ein Einkristall hergestellt werden soll oder welches zonengereicigt werden soll, zwischen einer unteren Einspannvorrichtung 31 und einer oberen Einspannvorrichtung 34 gehalten. Die untere Einspannvorrichtung 31 ist an einer Zugstange 19 eines unteren Ziehkopfes 10 befestigt. Die obere Einnpannvorrichtung 34 ist an einer Zugstange 19* des oberen Ziehkopfes 10' befestigt. In dem vorgeformten

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Stab 30 wird eine Sehmelzzone 35 ausgebildet und zwar dadurch, dass diese Zone Innerhalb eines erhitzten Bereiches 36 angeordnet wird. Die Erhitzung erfolgt mittels Spulen Das ganze Gerät ist in einem Gehäuse, wie beispielsweise in einem Quarzrohr 38, angeordnet, und die Zugstangen arbeiten in unteren und oberen Dichtungen 20 und 20".

Pig. 3 veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemässen Ziehkopfes bei einem Gerät, in welchem Kristalle nach dem sogenannten Veraeuil-Verfahren hergestellt werden können. Bei diesem Verfahren wird feinverteiltes pulverisiertes Material mit einer Flamme derart gemischt, dass dieses auf einen sich bewegenden Träger in geschmolzenem Zustand auftrifft. Wenn sich eine Kristallkugel ausbildet, wird der Träger gedreht und nach unten bewegt. Der Mechanismus zum Zuführen des pulverisierten Materials und des Brennstoffes bleibt bei diesen Geräten stationär. Bei dem in Flg. 3 dargestellten Gerät trägt die Zugstange 19 eine Einspannvorrichtung 40 zum Halten eines Kristallblasenträgere 41* Wenn die Kristallblase oder Kristallkugel 42 auf diesem Träger auegebildet ist, wird die Zugstange 19 nach unten bewegt. Ein Brenner 44 richtet pulverisiertes Material 43 in einer Flamme gegen die Kristallblase, die etwas unterhalb dee Bereiches der höchsten Temperatur der Flamme angeordnet ist. Das Material trifft auf die Blase In geschmolzenem Zustand auf. Es stehen für diesen Zweck

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verschiedene Brenner zur Verfügung. Als Beispiel wird auf die US-Patentschrift 3 224 840 hingewiesen. Der erfindungsgemässe Ziehkopf ist insbesondere für Kriβtallziehgerätβ geeignet, die in der US-Patentanmeldung Ser.No. 646 523 vom 16.Juni 1967 beschrieben werden.

In den Pig. 1 bis 3 sind lediglich drei Kristallsiehgerätetypen dargestellt, bei welchen der erfindungsgemässe Ziehkopf verwendet werden kann* Es sei jedoch bemerkt, dass andere Kristallziehgeräte existieren, bei denen der erfindungsgemässe Ziehkopf verwendet werden kann. Als Beispiel sei auf ein Gerät für das sogenannte Bridgeman-Stookbarder-Verfahren hingewiesen, das eine gewisse Ähnlichkeit mit demjenigen hat, welches in Fig. 3 dargestellt ist, wobei der Tiegel, der das geschmolzene Material enthält, naoh unten bewegt wird, während die Wärm· und die Kristall -Schmelze-Grenzfläche permanent angeordnet verbleiben. Der erfindungsgemässe Ziehkopf wird deshalb am Tiegel bei diesen Kristallziehgeräten befestigt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bei dem Flotationszonenverfahren oder bei den Zonenreinigungsverfahren der vorgeformte Stab 30 in jeder Richtung bewegt werden kann.

Fig. 4 ist eine vereinfachte teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemässen Ziehkopfes, und Fig. 5 ist

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eine auseinandergezogene Darstellung, die insbesondere dae Getriebe zeigt. Diese Figuren sollten bei der folgenden Beschreibung des allgemeinen Aufbaus des Ziehkopfes goxneinsam in Betracht gezogen werden. Der Ziehkopf ist in einem Hauptgehäuse 55 angeordnet, an welchem mittels eines Ringes 54 ein Staubdeokel 56 befestigt ist. Dieser Staubdeckel 56 weist seinerseits eine Abdeckung 57 auf. Die Zugstange 19 erstreckt sich über die Länge des Gehäuses sowie über die Länge des Staubdeckels 56, wenn !3ioh die Zugstange in ihrer obersten Stellung befindet. '.Der obere Abschnitt der Zugstange 19 ist innerhalb eines Spindeltriebes 53 angeordnet, wobei der Spindeltrieb ein oberes Spannfutter 60 und ein unteres Spannfutter 120 aufweist. Der Zugstange sind Einrichtungen zugeordnet, um diese zu drehen und um diese zu bewegen, wie es im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bia 8 erläutert werden soll. Die Zugstange erstreckt sich durch den Boden des Gehäuses 55 hindurch, und zwar durch ein Buchsen- und Adapter-Stück hindurch, wobei dessen Gehäuse 58 in Fig. dargestellt ist.

Es sei bemerkt, dass in der folgenden Beschreibung die Begriffe "oben" und "unten" lediglich zur Beschreibung der Orientierung des öerätea verwendet werden, wie es in Fig. 4 bis 9 dargestellt ist. Diese Begriffe sind jedoch rein relativ, da aus dem In Pig. 2 dargestellten Verwen-

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dungsbeispiel des Ziehkopfes zu ersehen let, dass die Baugruppe 10 um 180° gedreht werden kann_s wodurch die Reihenfolge von oben und unian umgekehrt wird. Ee sei bemerkt $ dass es im Rahmen der Erfindung liegt, die Zugstange in einer horizontalen Lage zu verwenden, wobei diese Zugstange bezüglich der in Fig* 4 dargestellten Orientierung um 90° oder um 270° gedreht ist.

In Fig* 4 1st der Translationsantrieb mit 62 bezeichnet. Dieser Absohnltt des Antriebs, der in Fig. 4 dargestellt ist, weist eine Antriebsschnecke 63 auf, die über eine Welle 133» eine Kupplung 135 und eine biegsame Welle mit einem Translationsantrieb verbunden ist (Fig. 5). Mit dem Motor 65 ist ein Getriebe 66 verbunden, welches über eine Welle 67 mechanisch mit einem Wahlschalter verbunden ist. Dieser Wählschalter ermöglicht die Einstellung der T^anslationsgeoehwindigkeit. Dieser Wahlschalter 68 ist seinerseits über eine Welle 69 und eine Torsionsbegrenzungskupplung 70 mit den Kegelrädern 71 und 72 verbunden, die ihrerseits über die Welle 73 und die Kupplung 74 mit der biegsamen Welle 64 verbunden sind. Der Translationsantrieb 62 arbeitet in einer Buchse 78 und wird gegen eine Drehung durch einen Anachlagarm 79 gehalten, der an einer Ansolilagstange 80 anliegt.

Der Mechanismus zur Erzeugung einer Drehbewegung der Welle 19 ist in Fi«. 4 duroh das Bezugszeichen 84 gekenn-

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zeichnet. Aus Pig. 5 ist ersichtlich» dass ein Motor 85 vorgesehen ist, der mittels einer V/elle 86 mit einem Antriebskegelrad 87 verbunden ist_s welches mit einem zweiten Kegelrad 88 kämmt. Dieees angetriebene Kegelrad 88 ist seinerseits mechanisch über eine Welle 89 mit einem Antriebsritzel 90 verbunden, welches mit einem Stirnrad 91 kämmt, das an der Zugstange 19 mittels des unteren Spannfutters 120 befestigt ist. In Fig. 4 ist geneigt, dass der Drehmotor an einer Montagekonsole 76 montiert sein kann, die ein Teil des Hauptgehäuses 55 des Ziehkopfes ist.

Die Ziehkopfbaugruppe soll nun im einzelnen unter Bezug·= nähme auf die Pig. 6, 7 und 8 beschrieben werden. Bei der Beschreibung der Figuren soll an der Oberseite des Ziehkopf mechanisraus begonnen werden, und deshalb soll zuerst auf Fig. 6 Bezug genommen werden. Es ist der Zweck der oberen Stangeneinspanneinrichtung, die allgemein mit 60 bezeichnet ist, die Zugstange 19 an der Antriebsspindel derart zu befestigen, dass sich die Zugstange 19 innerhalb der Antriebsspindel 95 drehen kann, die sich selbst nicht dreht, sondern die lediglich eine Translationsbewegung auf die Stange 19 Überträgt. Das obere Spannfutter 60 weist ein Schublager 96 auf, welches in einem Schublagergehäuse 97 mittels eines Sprengringes 98 gehalten wird. Eine Buchse 99 ist am oberen Ende der Antriebsepindel 95 vorgesehen. Die Zugstange und das Spann-

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futter können sich frei in der Buchse 99 und in der Antriebsspindel drehen, die lediglich eine Translationsbewegung durchführt.

Die Translationsbewegung wird der Ziehkopfatange 19 durch einen Mechanismus erteilt, der allgemein' mit 62 bezeichnet ist* Bei der Durchführung der Translationsbewegung dreht sich, wie oben erläutert, die Antriebsspindel nicht. Statt dessen dreht sich die Mutter 105, die auf das Gewinde der senkrechten Antriebsspindel 95 aufgeschraubt, ist, und diese Drehung erfolgt durch die Verbindung über eine Schulter 106 mit einem Sohneckenrad 107, welches seinerseits durch die Schnecke 63 angetrieben wird. Diese Drehbaugruppe ist zwischen einer oberen Beilagscheibe 110 und einer unteren Beilagscheibe 111 angeordnet, wobei diese in ihrer Lage durch sine Druckplatte gehalten wird. Wie Fig. 8 zaigt, ist diese Druckplatte mittels Schraubenbolzen 113 an dem Gussktirper befestigt, der das Gehäuse 55 bildet. Durch diese Befestigung werden Zugspannungen, die an der Zugstange 19 wirken, auf das Gehäuse über die Schraubenbolzen 113 übertragen.

Ss sei nun wieder auf Flg. 6 Bezug genommen. Das untere Ende der Antriebsspindel 95 1st an einer Anschlagplatte befestigt, die ihrerseits den Anschlagarm 79 trägt, der

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gegen die Anschlagstange 80 anliegt. Am unteren Ende der Antriebsspindel ist eine Buchse 117 vorgesehen, in der sica die Zugstange 19 dreht. Das Stirnrad 91 zum Drehen der Welle ist an der Welle mittels eines Spannfutters 120, eines Zapfens 121 und eines Prucklagers 122 gehalten, wobei dieees Lager mittels eines Sprengringes 124· montiert ist.

Der Schneckenantrieb-Adapter 127 für die Translationsbewegung ist im Querschnitt in Pig. 8 dargestellt. Die Schnecke 63 ist an einer Schneckenwelle 128 befestigt, die im Hauptgehäuse 55 montiert ist und zwar mittels einer vorderen Wellenmontagebuch.se 129 und einer geflanschten Buohse 130 und einer hinteren Wellenmontagebuchse 13¹» die an der Platte 126 des Gehäuses befestigt ist, und eine.? geflanschten Buchse 132. Die Welle 128 weist eine Verlängerung 133 auf, die für eine Befestigung an der biegsamen Welle 64 ausgebildet i.3t ii?ig. 5 · Die hintere Wellenmontagebuchse 131 weist einen Gewindeabschnitt 134 auf, und dieser Gewindeabsohnitt nimmt eine Gewindebuchse (Fig. 5) auf, und hierdurch wird eine richtige Verbindung mit dem Gehäuseabsohnitt der biegsamen Welle hergestellt.

Die Drehanr,riebadapterbaugruppe ist ebenfalls im einzelnen in der Querschnit'jsansich-i: von Fig. 8 dargestellt. Diese Baugruppe ist gana allgemein mit 140 bezeichnet. Das An-

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triebskegelrad 87 ist an einer Welle 141 montiert, die in einer Wellanmontagebuchss H2 angeordnet ist, welche an der hinteren Platte 126 des Gehäuses 55 befestigt ist. Eine vorn geflanschte Buchse 143 und eine hinten geflanschte Buchse 144 sind für die Welle Hl vorgesehen. Ein Adapterstück 145 ist am Ende der Welle befestigt und derart ausgelegt, dasπ dieses Stück die Welle 141 mit der Welle 86 (Pig. 5) verbindet. Diese Welle 86 ist mit dem Drehantriebsmotor 85 verbunden. Es sei bemerkt, dasp das Gehäuse zusätzlich zur hinteren Platte 126 eine abnehmbare Vorderplatte 146 aufweist, die das Gehäuse vervollständigt .

Der Ziehkopf boII weiterhin unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert werden, wobei diese eine Schnittanaicht des unteren Abschnittes des Ziehkopfes darstellt. Das in Fig. allgemein mit 58 bezeichnete Gehäuse weist ein Adapterstück 151 auf vnd in diesem Adapterstüek ißt eine Buchse angeordnet, wobei diese Buchse die erforderliche Ausfluohtung der Zugstange 19 bewirkt, wenn sioh diese über den Boden des Gehäuses 55 hinauserstreckt. Das Adapterstück 151 ist derart ausgebildet, dass es mit einem Gehäuse verbunden werden kann, wie beispielsweise mit dem in Fig. 2 dargestellten Quarzrohr 38. Für diesen Zweck 1st eine Ringnut 153 vorgesehen, die einen O-Ring 154 aufnehmen kann«

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Das Adapterstück weist eine Stopfbuchsendichtung 155 auf. Diese Dichtung umfasst ein Gehäuse 156, einen O-Ring 157» der gegen die Zugstange 19 anliegt, einen O-Ring 158, der das Gehäuse gegen das Adapterstück 155 abdichtet, einen filzabstreifring 159 und einen Metallabstreifring 160. Die Stopfbuchse ist in das AdapterstUok 151 hlneingeschraubt, und die Abstreifringe werden mittels eines Sprengringes 161 gehalten. Das Ende der Stopfbuchse ist als Sechskantkopf 162 ausgebildet. Wqwo. der Ziehkopf an der Einrichtung befestigt ist, bei der dieser verwendet werden soll» wird eine Dichtung mit dem Innenraum dieser Einrichtung über die O-Binge 154 und 158 erzielt. Die Zugstange muss sich selbstverständlich drehen und bewegen, wobei diese Abdichtung in der Einrichtung aufrechterhalten wird; der O-Ring 157 macht dies möglich. Die Stopfbuchse ist derart ausgebildet, dass diese dem Druck der Reibungskräfte widersteht, die überwunden werden müssen, wenn die Zugstange bewegt wird. Die Stopfbuchse ist ferner derart ausgelegt, dass sie leicht und schnell zum Zwecke der Reinigung auegebaut werden kann.

Das Drehantriebsritzel 90 und dessen Welle 89 werden im Gehäuse mittels einer geflanschten Buchse 165 getragen, wobei diese Buchse 165 in einem Abschnitt 166 des Gehäusebodene angeordnet ist. Eine Einstellschraube 167 und eine PestetellBchraube 168 sind für eine axiale Einstellung der

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Ritzelwelle vorgesehen, um die richtigen Druckspielräume zu erhalten. Eine öffnung 170 iet im Gehäuse für einen elektrischen Ansohluas vorgeaehim, damit die elektrischen AnschluBSleitungen für den Motor 85 durchgeführt werden können, und es sind ferner Grenzmikroschalter vorgesehen, die allgemein mit 171 bezeichnet sind. Die Mikroschalter 171 (der obere und der untere) werden durch den Anschlagarm 79 betätigt.

Fig. 9 zeigt ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung , wobei Vorkehrungen zum Kühlen der Zugstange 19 getroffen sind. In dieser Figur kennzeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente wie in Fig. 6. Die dargestellte Staubkappe 56 ist mittels einer Metallkappe 59 abgeschlossen, die mit Scnnappsits in die Staubkappe eingreift und die statt der Abdeokung 5? vorgesehen ist, die in Fig. 5 dargestellt ist.

Um die Zugstange 19 zu kühlen, ist es erforderlich, dass man in der Lage ist, ein Kühlmittel durch die Stange nach unten zu führen, und dann dieses zur Ableitung wieder zurückzuführen. Dies macht gewisse Abänderungen am oberen und unteren Ende der Zugstange erforderlioh und in der An; und Weise, wie die Antriebsspindel 95 an der Stange befestigt ist. Bei der in I..g. 9 dargestellten Ausführengeform ist oin Stopfbuchsenkörper 175 vorgesehen, der den

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oberen Teil der Zugstange umgibt und der dicht gegenüber dieser abgedichtet ist und av'&r mittels eines O-Mnges 176, einer Verschweiasung 177 und eines unterem O-Ringes 178. Der Stopfbuchsenkörper 175 ist mit der Antriebsspindel 95 über einen Halsansats 179 der Antriebsspindel verbunden. Die Zugstange weist ein äusseres Rohr 182 und ein inneres Rohr 183 auf. Dieses weist im Inneren einen inneren Kühlmittelkanal 184 auf. Das äussere Rohr 182 und da3 innere Rohr 183 begrenzen zwischen sich einen ringförmigen äusseren Kühlmittelkanal 185. Ber Kanal 185 ist am Anschlussende des inneren Rohres 183 mittels eines Stopfens 186 verschlossen. Oberhalb des Stopfens 186 und innerhalb des äuseeren Rohres 182 befindet sich eine Kühlmitteleinlasekammer 188, die mit einer oberen Ringnut 189 in Verbindung steht, die einen Kühlmittellcanal bildet und die mit der Kammer mittels einer Reihe von Öffnungen 190 verbunden ist. Der Ringkanal 189 steht mit ainer !Einlassleitung I9I in Verbindung, din ihrerseits über eine Kupplung mit einen: Wasserleitung 192 verbunden ist, die ihrerseits am anderen Ende eine Schnelltrennkupplung 193 aufweist.

In ähnlicher Weise weist das äussere Bohr 182 Öffnung. '',

auf, die eine Verbindung s?wi?>ohen dem Ringraum 185 und einer Ringnut ermöglichen* < -Ich^ eimern Ringkanal I98 bildet. Dieser Ringkane . is-·; über ei- 0 Leitung 199 mi^

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einer Wasserabführungeleitung 200 verbunden, an deren anderem Ende eine Sohnelltrennkupplung 201 angeordnet let* Am unteren Ende der gekühlten Zugstange 1st ein fester Pfropfen 205 vorgesehen, der sowohl den inneren KUhlmittelkanal 184 als auch den ausβeren KÜhlmittelkanal 165 abschliesst. Die Verbindung zwischen diesen beiden Kanälen erfolgt über Öffnungen 206.

Im Betrieb wird Wasser oder ein anderes Kühlmittel durch die Leitung 192 eingeführt und strömt über die Kammer 188 in den inneren Wasserkanal, der durch das innere Bohr 183 gebildet wird. Am Ende der Zugstange wird das Kühlwasser durch öffnungen 206 in den äusseren Wasserkanal 185 geleitet und über diesen Kanal zu den öffnungen 197, durch den Ringkanal 198 und in die Leitung 199 zurückgeführt und gelangt von dort in die Abzugsleitung 200.

Wenn einmal der Ziehkopf zu einer Einheit zusammengebaut ist, welche durch eine Kombination der Pig. 6 und 7 veranschaulicht wird, kann dieser Ziehkopf mit Irgendeiner Vorrichtung verbunden werden, bei der er verwendet werden soll, beispielsweise kann ein Einbau in die in den Fig· 1» 2 oder 3 dargestellten Geräte erfolgen. Diese Verbindung kann leicht und schnell durchgeführt werden, indem man die Krlötallzifihvorrichtung mit einer öffnung versieht, die das Aclap-.;e:}'st,ück 58 (Pig. 7) aufnehmen kann, wobei falls gowWn*5oJi1. - eine Abdichtung mittels «ines

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0-Ringes 154 erzielt werden kann. Da die Ausfluchtung der Zugstange durch die Auslegung und Konstruktion des "beschriebenen Ziehkopfes erreicht wird, ist keine weitere Ausfluchtung der Zugstange innerhalb der Kristallziehvorriohtung oder einer anderen Vorrichtung erforderlich, wobei jedoch dafür gesorgt werden muss, dass die Verbindung sauber ausgefluchtet ist.

Wegen dieser Art der Befestigung an einem Gerät und da der Hechanismus, der die Translations- und Drehbewegung auf die Zugstange Überträgt, vollständig vom Gerät isoliert ist und insbesondere vom Bereich hohen oder geringen Druckes und/oder hoher oder niedriger Temperaturen getrennt ist, kann der Ziehkopf glatt und stossfrei arbeiten, wobei sich die Zugstange in die gewünschten Umgebungen hineinerstreckt. Die Möglichkeit, falls es gev/ünscht ist, die Zugstange kontinuierlich au kühlen oder in anderer Weise die Temperatur der Zugstange zu beherrschen, trägt zur Verwendungsmöglichkeit der erfindung8gemässen Vorrichtung unter hohen Temperaturen bei*

Die Verwendung einer Antriebssplndel beim Translationsantrieb führt zu einem robusten Aufbau des Ziehkopfes, und es ist nicht erforderlich, die Welle gegenüber dem Translationaantriebsmechanismus seitlich zu versetzen, wie ee üblicherweise bei diesen Geräten der Pail ist.

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~ 22 -

Alle Kräfte, die auf die Kugetaage einwirken, sind abgeglichen, was zu einer glatt,en und atosefreian Drehung mit genau beherrschbaren Winkelgeschwindigkeiten sowie zu gleichförmigen vibrations freien iranelationsbewegungen führt. Eine genaue Ausfluchtung der Zugstange wird über den gesamten Bewegungshub erreicht.

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Claims

- 23 Pat entaneprUche

1. Gerät zur Übertragung einer Translations- und Drehbewegung auf einen Körper, Gegenstand oder dergleichen, gekennzeichnet durch

a) eine Stange, die an dem Körper befestigt werden kann, der bewegt wei'den soll,

b) einen Translationsantrieb, der direkt, mit der Stange verbunden ist und der die folgenden Teile aufweist :

1) eine nicht drehbare Antriebsspindel, innerhalb welcher die Stange drehbar montiert ist,

2) Einrichtungen, um dieser Spindel eine Translationsbewegung au erteilen,

c) einen Rotationeantrieb, der die folgenden Teile aufweist :

1} ein Stirnzahnrad, welches an der Stange befestigt ist,

2} ein Antriebsritzel, welches mit dem Stirnsahnrad kämmt und dieses antreibt,

3) Einrichtungen, um das Antrißbsritzel zu drehvn_P

d) ein Gehäuse, welches ein Adapter-stück aufweipt, da? derart ausgebildet ist« daaa dieses sine «.,

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Verbindung mit dem Gerät herstellt, in welchem der Körper bewegt werden soll« wobei diesee Adapterstüek eine Stopfbuchsenabdichtung aufweist, durch die hinduroh sich die Stange aus dem Gehäuse erstreckt, wodurch die Stange eine gewünschte Ausfluchtung beibehält und wodurch der Translationsantfieb und der Drehantrieb gegenüber der Atmosphäre isoliert sind, welche innerhalb des Gerätes vorhanden ist.

2. Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Übertragimg einer Translationsbewegung auf die Spindel eine drehbare Mutter umfasst, die avf das Gewinde der Spindel aufgeschraubt ist, und dass an der Mutter ein Schneckenrad befestigt ist, wobei eine Sohnecke vergesehen ist, die mit dem Sonneckenrad kämmt.

P 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Motor aufweist, wobei die Drehzahl dieses Motors wahlweise eingestellt werden kann, um die Geschwindigkeit der Translationsbewegung zu steuern.

4* Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anschläge, die mit der Antriebsspindel verbunden sind·

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb zwischen Druoklagersohelben montiert

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ist, wobei eine in ihrer Lage mit'sels einer Druckplatte gehalten ist, die mittels Schrauben am G-ehäuse befestigt ist, so dass Zugbelastungen der Stange auf das Gehäuse übertragen werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einstellschrauben für das Antriebsritzel vorgesehen sind, um dieses Antrlebaritzel axial einstellen zu können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, um die Stange zu kühlen, wobei diese Kühlmittel die folgenden !eile aufweisen :

1) ein Rohr, welches innerhalb der Stange angeordnet ist und in dieser Stange einen ersten Kanal bildet und ferner mit der Innenwandung der Stange einen zweiten Kanal, wobei der erste Kanal uaü der zweite Kanal an dem Ende der Stange miteinander verbunden sind, an welchem der Körper befestigt ist,

2) Einrichtungen, um ein Kühlmittel in den ersten Kanal einzuführen und

3) Einrichtungen, um das Kühlmittel aus dem zweiten Kanal abzuleiten.

8. Gerät, In welchem ein Körper durch eine Zone hoher Temperatur hindurohbewegt wird und gleichzeitig gedreht wird,

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ill'l.

wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um diesem Körper eine Dreh- und Translationsbewegung zu erteilen, wobei diese Einrichtungen die folgenden Teile aufweisen t

a) eine Stange, die an dem Körper, der bewegt v/erden soll, befestigt werden kann,

b) Translationsantriebsmittel, die direkt mit der Stange verbunden sind und die die folgenden Teile aufweisen t

1) eine nicht drehbare Antriebsspindel, in der die Stange drehbar montiert ist und

2) Einrichtungen, um dieser Spindel eine Translationsbewegung zu erteilen,

ο) einen Drehantrieb, der die folgenden Teile aufweist :

1) ein Stirnzahnrad, welches a der Stange befestigt ist,

2) ein Antriebsritzel, welches mit dieeem Stirnzahnrad kämmt und dieses antreibt und

3) Einrichtungen, um dieses Antriebsritsel zu drehen, und

d) ein Gehäuse, welches ein Adapteretüok aufweist, das derart ausgebildet 1st, dass es eine dichte Verbindung mit dem Gerät herstellt, wobei das Adapteretüok eine

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Stopfbuchse»^ ichtung aufweist, durch üia hinduroh sich die Stange aus aera Gehäuse heran» erstreckt, wodurch die Stange in einer gewünschten Ausfluchtung gehalten wird und wodurch d<=r translations- und der Drehantrieb gegenüber der Atmosphäre innerhalb des Gerätes isoliert sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um die Stange üu kühlen, wobei diese Kühleinrichtungen die folgenden Teile aufweisen :

1) ein Rohr, welches innerhalb der Stange angeordnet ist und welches einen ersten Kanal in der Stange bildet und welches mit der Innenwandung der Stange einen zweiten Kanal bildet, wobei der erste und der zweite Kanal an dem Ende der Stange miteinander verbunden sind, an dem der Körper befestigt werden soll»

2) Einrichtungen, um ein Kühlmittel in den ersten Kanal einzuführen, und

3} Einrichtungen, um das Kühlmittel aus dem aweiten Kanal abzuziehen.

10. Gerät zur übertragung einer Tranelß-tions- und Drehbewegung auf einen Körper, gekennzeichnet durch

a; eine Zugstange, die an d«»m i^u bewegenden Körper befestigt werden kann,

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V; einen Translationsantrieb, der direkt mit der Zugstange verbunden ist und der die folgenden Teile aufweist :

1} eine nicht drehbare Antriebsspindel, in der die Stange drehbar montiert ist,

2) Einrichtungen, um auf die Spindel eine Transla-™ tionsbewegung zu übertragen, wobei eine drehbare

Mutter vorgesehen ist, die auf das Gewinde der Spindel aufgeschraubt ist und die mit einem Schneckenrad verbunden ist,

3) einen Motor, der Über eine Welle und eine Schnecke das Schneckenrad dreht,

c) einen Drehantrieb, der die folgenden Teile aufweist :

1) ein Stirnzahnrad, welches an 4er Zugstange be-™ festigt ist,

2) ein Ritzel, welches mit dem Stirnzahnrad kämmt und dieses antreibt,

^ 3) Mittel, die einen Motor umfassen, um das Ritzel gß zu drehen, umi

4) Einstellschrauben, dia dem Antrieberitzel zugeordnet sind, um dieses Antrieberitzel axial einzustallen,

d) ein '"ehäitf·», welches o⁴ö. \«te..ptur»jttiok aufweist* άι\β

BAD ORIGINAL

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derart angeordnet ist, dass eine abgedichtete Verbindung mit einem Gerät hergestellt werden kann, in dem der Körper bewegt werden soll, wobei dieses Adapterstück eine Stopfbuchsenabdichtung aufweist, durch die hindurch sich die Zugstange aus dem Gehäuse heraus erstreckt, wodurch die Zugstange in einer gewünschten Ausfluchtung gehalten wird und wodurch der Translations- und der Drehantrieb gegenüber der Atmosphäre innerhalb des Gerätes isoliert sind, wobei der Drehantrieb zwischen Schublagerbeilagplatten montiert ist, von denen eine in ihrer Stellung mittels einer Druckplatte gehalten wird, die mittels Schrauben am Gehäuse montiert ist, so dass Zugbelastungen der Zugstange auf das Gehäuse übertragen werden.

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