JP3595454B2 - 単結晶引上装置のワイヤ巻上げ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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