JP3595454B2 - 単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、シードホルダを取付けたワイヤをワイヤガイドでガイドしてから巻上げドラムに巻上げる構成の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構は、ワイヤ巻上げの上限を検出するための検出手段を備えている。
【0003】
従来は、次の2つの方法でワイヤの巻上げの上限が検出されていた。
【0004】
第1の方法は、巻上げドラムの回転位置を検出するセンサを設け、ドラムの回転角度に基づいてシードホルダの上昇限界を間接的に判断し、巻上げドラムを停止させる方法である。
【0005】
第2の方法は、シードホルダの上端部が所定位置まで上昇したことを光センサで検知し、そこをワイヤ巻上げの上限とする方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、巻上げドラムの位置を検出する方法では、ワイヤ交換によってワイヤの長さが変更されると、ドラムへの巻き回数が変わり、シードホルダの上限位置も変化してしまう。このため、センサによる巻上げ上限の判断のタイミングを再調整しなければならなかった。
【0007】
また、シードホルダを光センサで検出する方法では、シードホルダの最上端の形状、ホルダの揺れ、光センサの光軸のズレ等によって、検出精度が悪化することがあった。
【0008】
本発明は、シードホルダの巻上げ上限を精度良く確実に検出できるとともに、巻上げドラムを確実に停止することができる単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段の一つは、シードホルダにワイヤを取付け、そのワイヤをワイヤガイドで案内して巻上げドラムに導き、ワイヤを巻上げドラムで巻上げる構成の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構において、シードホルダが所定位置まで上昇したとき、シードホルダがワイヤガイドを移動させ、そのワイヤガイドの移動を検出することによりシードホルダの上昇を停止させる検出手段を有することを特徴とする単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構である。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明においては、巻上げドラムの回転角度や、シードホルダそれ自体の高さ位置ではなく、シードホルダによるワイヤガイドの移動を検出する。シードホルダが所定位置(通例は上限位置)に到達したとき、シードホルダが直接的又は間接的にワイヤガイドを移動させる。典型的には、シードホルダがワイヤガイドに接触して、ワイヤガイドを上方にスライド移動させる。検出手段(各種のセンサーで構成できる)が、そのようなワイヤガイドの動きを検出する。そして、その検出に応答して、巻上げドラムを回転させるためのモータを停止して、又はブレーキをかけて、シードホルダの上昇を停止する。
【0011】
本発明を別の観点から説明すると、上下にスライド移動可能にワイヤガイドを設けておき、下方よりシードホルダが上昇してきて、所定の上限位置でワイヤガイドにホルダが接触し、さらにワイヤガイドが持ち上げられる。ワイヤガイドのスライド移動を捕らえる腕部材(アーム)が設けられており、その腕部材(アーム)の支点を境に腕部材(アーム)の長さ比を大きくとることによりワイヤガイドのスライド移動を拡大する。
【0012】
つまり、シードホルダの上限位置をワイヤガイドの動きで捕らえ、アームにてその動きを拡大することにより確実且つ正確に検出するのである。
【0013】
本発明をさらに別の観点から説明すると、ワイヤの先端に単結晶シードホルダを取付け、モータで巻上げドラムを回転してワイヤを巻上げ、シードホルダを上昇させる際、シードホルダの上昇端においてシードホルダが上下にスライド移動可能なワイヤガイドを持ち上げ、そのワイヤガイドの動きを機械式スイッチや各種センサで検出し、その信号でモータを停止させる。とくに、そのワイヤガイドの動きをてこの原理で拡大して微小な動きを捕らえることにより検出精度を上げる。センサとしては、接触式センサの他に、非接触式の近接センサや光センサを用いることができる。
【0014】
また、シードホルダがワイヤガイドに達する直前に、シードホルダをまず従来の光センサによる検出方式で捕らえ、その検出信号でモータ回転数を落とし、シードホルダの上昇速度を下げ、そのあと、ゆっくりワイヤガイドを持ち上げることもできる。その場合は、機構の信頼性がさらに向上する。
【0015】
本発明をさらに別の点から述べると、単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構は、好ましくは、ワイヤガイドをワイヤの巻上げ方向にスライド移動可能に支持し、ワイヤガイドのスライド移動を検出するための検出手段を設け、シードホルダの押上げによるワイヤガイドのスライド移動を検出して巻上げの上限を判断する。そして、検出手段が、接触式又は非接触式のセンサと腕部材を備え、腕部材が短辺と長辺を有し旋回可能に支持されていて、腕部材の短辺側でワイヤガイドの動きを捕え、腕部材の長辺側でセンサにアクセスする構成にする。
【0016】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【0017】
図1は、本発明のワイヤ巻上げ機構の一実施例を示す側面図で、図中、フレームのみが断面で示されている。図2は、図1のワイヤ巻上げ機構を示す上面図である。
【0018】
ワイヤ巻上げ機構10は、シードホルダ17を取付けたワイヤ16を、ワイヤガイド13を通して巻上げドラム12に導き、巻上げドラム12でワイヤ16を巻上げるものである。
【0019】
単結晶引上装置のルツボ(図示せず)の上方にはフレーム11が配置され、そこにワイヤ巻上げ機構10が設定されている。ワイヤ巻上げ機構10は、巻上げドラム12とその駆動部(図示せず)、センタ出し装置30、ワイヤガイド13、スライド検出手段20から構成される。
【0020】
ワイヤ16の先端にはシードホルダ17が取付けてある。ワイヤ16はワイヤガイド13を通して導かれ、巻上げドラム12に巻かれている。
【0021】
ワイヤガイド13は上部に鍔部を有する円筒形状であり、フレーム中央部の縦方向の設定穴にスライド可能に挿入されている。ワイヤガイド13は、シードホルダ17に押上げられると、ワイヤの巻上げ方向(矢印B)にスライドする。
【0022】
センタ出し装置30は、巻上げドラム12とワイヤガイド13の間で、ワイヤ16のセンタ出しを行うものである。
【0023】
センタ出し装置30はベース36を備え、その上にXYテーブル34が移動可能に設定されている。XYテーブル34は、マイクロメータヘッド32、33によってX方向とY方向に移動して微調整できるようになっている。XYテーブル34は固定手段を有しており、位置決め後にベース36に対して固定される。
【0024】
XYテーブル34には、支持部材35によってガイド車31が回転自在に支持されている。このガイド車31により、巻上げドラム12とワイヤガイド13の間でワイヤ16を案内し、ワイヤ16の軌道を横方向にずらしてワイヤ16のセンタ出しを行う。
【0025】
センタ出し装置30の横には、スライド検出手段20が配置されている。
【0026】
スライド検出手段20は、ワイヤガイド13の上方すなわち巻上げ方向へのスライド移動を検出するものである。
【0027】
スライド検出手段20はベース18を備え、ベース18には支持部19が配置されている。支持部19の先端には、腕部材14が支点A回りに旋回可能に取付けられている。
【0028】
腕部材14はL字型であり、短辺bと長辺aからなる。短辺bの先端部にはピン状の接触子22が配置され、ワイヤガイド13の動きを捕えるようになっている。そして、長編aの先端部で、センサ15にアクセスする。
【0029】
センサ15は機械的な電気接点開閉型のセンサであり、ベース上に設定されたコラム21の上部に配置されている。ただし、センサ15としては、非接触式の近接センサや光学式のセンサを用いることもできる。
【0030】
腕部材14により、短辺bの動きがa/b倍の大きさで長辺aに伝えられる。すなわち、接触子22の僅かな動きが、長辺側に拡大して伝えられる。
【0031】
単結晶の引上途中で、図1の一点鎖線で示す位置までシードホルダ17が引上げられると、シードホルダ17の上端がワイヤガイド13の下面に当たり、ワイヤガイド13を上方に押上げようとする。
【0032】
これと同時に、接触子22も押上げられ、腕部材14が支点Aを中心に旋回して長辺aの動きがセンサ15に検出される。この時、ワイヤ16が巻上げ上限に来たと判断し、巻上げドラム12を停止させる。
【0033】
このような方式で検出を行うため、ワイヤガイド13の上方へのスライドを誤りなく捕らえ、引上動作を確実に停止することができる。
【0034】
しかも、腕部材により、接触子22の移動をa/b倍の大きさでセンサ側に伝えるため、ワイヤガイド13の僅かな移動も確実に捕えることができる。
【0035】
なお、本発明は前述の実施例に限定されない。
【0036】
例えば、従来のシードホルダを光センサで検出するシステムを、本発明のワイヤ巻上げ機構と併用することができる。その場合、従来の検出法で、ワイヤガイドに達する直前のシードホルダを検出して巻上げ速度を落とし、巻上げ停止の判断は本発明の検出法で行うようにする。このようにすれば、信頼性を更に高めることが可能である。
【0037】
また、腕部材はL字型に限らず、短辺と長辺を有するものであればどのような形状のものでもよい。
【0038】
また、ワイヤガイドのスライド移動は、腕部材を介さずにセンサで直に検出することもできる。
【0039】
本発明の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構によれば、シードホルダの巻上げ上限を精度良く確実に検出し、巻上げドラムを確実に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤ巻上げ機構の一実施例を示す側面図であり、図中、フレームのみが断面で示されている。
【図2】図1のワイヤ巻上げ機構を示す上面図。
【符号の説明】
10 ワイヤ巻上げ機構
11 フレーム
12 巻上げドラム
13 ワイヤガイド
14 腕部材
15 センサ
16 ワイヤ
17 シードホルダ
18 ベース
19 支持部
20 検出手段
30 センタ出し装置
Claims (4)
- シードホルダ(17)にワイヤ(16)を取付け、そのワイヤ(16)をワイヤガイド(13)で案内して巻上げドラム(12)に導き、ワイヤ(16)を巻上げドラム(12)で巻上げる構成の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構において、シードホルダ(17)が所定位置まで上昇したとき、シードホルダ(17)がワイヤガイド(13)を移動させ、そのワイヤガイド(13)の移動を検出することによりシードホルダ(17)の上昇を停止させる検出手段(20)を有することを特徴とする単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構。
- ワイヤガイド(13)をワイヤ(16)の巻上げ方向(B)にスライド移動可能に支持し、シードホルダ(17)によりワイヤガイド(13)がスライド移動したとき、検出手段(20)が、そのワイヤガイド(13)のスライド移動を検出することを特徴とする、請求項1に記載の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構。
- シードホルダ(17)によるワイヤガイド(13)の移動をてこの原理で拡大して検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構。
- 検出手段(20)が、接触式又は非接触式のセンサ(15)と腕部材(14)を備え、腕部材(14)が短辺(b)と長辺(a)を有し、旋回可能に支持されており、腕部材(14)の短辺側(b)でワイヤガイド(13)の移動を捕え、腕部材(14)の長辺側(a)でセンサ(15)にアクセスする構成になっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構。
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