Brevet FR2484468A1 — publié le 19811218

La présente invention se rapporte à un dispositif de tirage d'un mohocristal hors d'un creuset au moyen d'un organe de tirage qui peut s'enrouler, en particulier au moyen d'un câble à l'extrg- mité, placée au-dessus du creuset duquel est fixé un porte-cristal provenant deun germe et qui est relié à un dispositif moteur de levée disposé sur un plateau qui peut tourner autour de l'organe de tirage, et présentant un arbre horizontal entraîné sur lequel est disposé un tambour d'enroulement qui peut coulisser longitudi- nalement et sur lequel peut s'enrouler tangentiellement l'organe de tirage. Un dispositif du modèle décrit au début appartient à l'état actuel de la technique du fait de son utilisation antérieure pu- blique. Le dispositif connu ne comporte toutefois qu'un seul mo- teur d'entraînement pour le dispositif moteur de levée de sorte que le réglage de vitesses verticales du porte-cristal très diffé- rentes ne peut se faire que par l'intermédiaire de sa vitesse de rotation. La précision de régulation de tels moteurs, qui sont exclusivement des moteurs courant continu réglables se rapporte à la vitesse de rotation extrême, par exemple, 0,2 % de 3 000 tours par minute. Les écarts de J 6 tours par minute qui en résultent demeurent identiques pour des vitesses de rotation plus faibles, de sorte que pour une plage de régulation de 1/1 000 pour attein- dre une vitesse inférieure de 3 tours/minute, l'erreur relative atteindrait 200 %. Cette erreur est extrêmement indésirable pour le processus de tirage du cristal qui ne se produit qu'à faibles vitesses de rotation. C'est pour ce motif que l'on a conçu le dispositif d'entraînement connu de façon que la variation de vi- tesse n'atteigne que 1/100. La vitesse de levée maximale est donc limitée par exemple à environ 20 cm/minute, valeur trop faible pour un déplacement rapide. Il serait théoriquement possible d'utiliser pour le régla- ge des différents gradins de vitesse des moteurs à mécanisme à changement de vitesse. Mais ces possibilités s'éliminent car les mécanismes qui seraient ici en question ont tendance à vibrer. Or, les vibrations dans le système moteur ont, dans le domaine de la fabrication du monocristal, une influence nuisible que l'on peut imaginer du fait que la fabrication d'un monocristal n'est possible qu'avec un processus de tirage sans perturbation. Il s'ajoute à cela que même avec le dispositif connu la vitesse ver- ticale du porte-cristal doit, aux fins de régulation et/ou d'adap- tation du dispositif aux différents types de cristaux, pouvoir varier sur une plage relativement vaste, ce qui s'exprime à nou- veau obligatoirement en la possibilité d'une variation de la vi- tesse de rotation du moteur d'entraînèment de levée. On ne peut généralement pas utiliser dans ce but des moteurs à plusieurs po- larités car ils présentent un échelonnement trop rigide des vi- tesses de rotation. L'invention a donc pour objet d'indiquer un dispositif du type mentionné au début et avec lequel on puisse obtenir des vitesses verticales définies mais très différentes l'une de l'au- tre, du porte-cristal, une régulation dans de vastes limites à l'intérieur des différentes plages de vitesses verticales étant simultanément possible. Selon l'invention, la solution de l'objet présenté est atteinte par le moyen que le dispositif moteur de levée comporte un moteur d'entraînement pour vitesse rapide et un moteur d'en- traînement pour vitesse lente, moteurs qui agissent sur le moteur d'enroulement par l'intermédiaire d'arbres séparables l'un de l'autre au moyen d'un accouplement mais coaxiaux; et que le mo- teur d'entraînement pour vitesse rapide est relié à l'arbre non découplable et le moteur d'entraînement pour vitesse lente l'est avec l'arbre découplable. A cette mesure est lié l'avantage que l'on peut obtenir sur les deux arbres, qui peuvent se désaccoupler l'un de l'autre, des vitesses de rotation d'exploitation très différentes l'une de l'autre. L'échelonnement des vitesses de rotation des deux arbres peut y atteindre par exemple une préférence 1/30. Du fait que, dans l'état actuel de la technique, il est par exemple possible sans autre de concevoir des moteurs d'entraînement qui puissent être exploités sans vibration sur une plage de régulation de par exemple et de préférence 1/40, la vitesse verticale du porte- cristal peut se modifier dans le rapport 1/1 200. Il y est par exemple possible de munir le moteur d'entraî- nement pour vitesse lente d'un mécanisme très démultiplié qui puisse travailler au voisinage de l'autoblocage. Lorsque le rotor vitesse lente n'est pas nécessaire, il est simplement désaccouplé, ce qui exclut un blocage du rotor de vitesse rapide. Par contre, le rotor vitesse rapide et l'arbre qui lui correspond est en prise permanente avec le tambour d'enroulement, ce qui permet de l'équi- per d'un émetteur d'incrément pour annoncer la position de l'orga- ne de tirage. La mise en oeuvre du rotor vitesse rapide se fait de pré- férence lorsque, au début d'un nouveau processus de tirage, le portecristal doit être ramené à sa position de départ. Il faut ici parcourir, selon la longueur maxima du cristal pour lequel l'installation est conçue, un chemin de plusieurs mètres. Du fait que le processus de tirage du cristal lui-même s'opère extrêmement lentement et s'étend sur de nombreuses heures, avec le dispositif d'entraînement connu à moteur unique, il n'est possible de rame- ner le porte-cristal à sa position de départ pour un nouveau pro- cessus de tirage, même en le réglant sur sa vitesse de rotation maxima, qu'en y passant de-nombreuses minutes. Avec l'objet de l'invention, il est possible de réduire ce temps mort à une frac- tion de sa valeur, ce qui améliore notablement la rentabilité du dispositif. De plus, il est possible avec le rotor rapide et le mécanisme d'avance rapide de compenser d'éventuels incidents dans le processus tirage au moyen d'une brève mise en circuit du rotor rapide, ce qui réduit le risque d'un rebut. Il est avantageux de concevoir l'objet de l'invention de façon que sur la capotage est coaxialement à son axe de rotation "A" est disposé un montant à contacts qui comporte des bagues de contact et des contacts glissants pour l'alimentation électrique du dispositif moteur de levée ainsi que pour transmettre les si- gnaux de commande et de régulation. Ceci rend possible l'entraî- nement en rotation des moteurs d'entraînement avec le plateau, ce qui permet de relancer à des systèmes mécaniques compliqués de transmission. A ces signaux de commutation et de régulation appar- tiennent par exemple les signaux qui indiquent les deux positions extrêmes du tambour d'enroulement ainsi que les signaux d'incrémen- tation qui permettent de définir la position respective de l'orga- ne de tirage. Pour produire les signaux de commutation, le tambour d'entraînement est de préférence équipg d'au moins deux émetteurs de signaux qui-collaborent avec les récepteurs de signaux corres- pondants de façon à produir des signaux de commutation aux posi- tions extrêmes du tambour d'enroulement. D'autres réalisation avantageuses de l'objet de l'invention se décrivent comme suit. - L'arbre du tambour d'enroulement comporte une roue à vis sans fin et les arbres reliés ou pouvant se relier aux moteurs d'entraînement comportent une vis sans fin et l'arbre qui comporte la vis sans fin est verticale. - Le plateau tournant comporte un capotage qui entoure - l'arbre et le tambour d'enroulement; et le dispositif moteur de levée est disposé sur ce capotage. - Le plateau est fixe, sans possibilité de rotation relati- ve, sur un tube qui peut lui-même tourner concentrique- ment autour de l'axe de l'organe de tirage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se- ront mieux compris avec la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 représente une coupe verticale partielle de la partie entraînement d'un dispositif de tirage d'un monocristal, le long de la ligne I-I de la figure 3; la figure 2 représente une coupe verticale partielle de l'objet de la figure 1 le long de la ligne II- II de la figure 3; et la figure 3 représente une vue de dessus de l'objet de la figure l. Sur la figure 1, on voit la partie supérieure I d'une chambre close dans laquelle on peut produire un monocristal 2 sous vide ou sous une atmosphère qui convient à la qualité du cristal. Ceci se fait par le procédé connu de tirage en creuset, o un bain de fusion 3, qui donne naissance ensuite au monocristal 2 se trouve dans un creuset 4. Au-dessus du creuset se trouve selon son axe un porte-cristal 5. Les pièces décrites ci-dessus et les paramètres du procédé correspondant à son exploitation constituent l'état actuel de la technique de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les détailler davantage. Sur la pièce supérieure I est fixé, au moyen de vis 6 et de rondelles intermédiaires isolantes 7 et 8, à la périphérie d'un alésage 9, un carter de roulements 10 qui a approximativement la forme extérieure d'un cube. A l'intérieur de ce carter de rou- lements, se trouve un alésage Il avec des roulements à billes non représentés plus en détail, dans lesquels tourillonne un tube 12 qui constitue en même temps l'arbre central du mécanisme de rota- tion que l'on va décrire plus en détail ci-dessous. Le carter de roulements 10 est fermé vers le haut par un couvercle 13 lui-même rendu étanche à la poussière par rapport au tube 12 (l'arbre) au moyen d'une garniture 14. Pour.motif de simplicité, la partie du cube 12 qui se trouve au-dessus du carter de roulements 10 est désignée comme arbre 15. Une garniture d'étanchéité au vide se trouve à l'extrémité inférieure du tube 12. Sur l'arbre 15 est montée, sans possibilité de rotation re- lative grâce à une vis 16 entre cuir et chair, une poulie à gorges 17 reliée par une courroie trapézoidale 18 à une autre poulie à gorges 19 elle-même fixée sur l'arbre de sortie 20 d'un motoréduc- teur constitué d'un moteur tournant 21 et d'un réducteur 22. Ce réducteur 22 est fixé sur le carter de roulements 10 avec possibi- lité de réglage horizontal au moyen d'une embase 23 et de plusieurs vis de réglage, non représentées en détail, ce qui permet de re- tendre les courroies trapézoïdales 18. Sur une partie étagée de la poulie à gorges 17 est fixée, sans possibilité de rotation relative, un plateau horizontal 24 que l'on peut entraîner en rotation en même temps que le tube 12 ou l'arbre 15 au moyen du moteur tournant 21. Sur le plateau 24 sont fixés deux paliers 25 et 26 dans lesquels tourillonne un arbre horizontal 27 au moyen de roulement à billes non représen- té plus en détail. Cet arbre porte à l'une de ses extrémités une roue à vis sans fin 28 et, entre les paliers, sans possibilité de rotation relative mais avec possibilité de coulissement longitudi- nal, un arbre 29 sur lequel est à son tour disposé, sans possibi- lité de rotation relative mais avec possibilité de coulissement en direction axiale, un tambour d'enroulement 31, avec interposition d'une clavette parallèle 30. Le réglage. de la position du tambour d'enroulement 31 par rapport à l'arbre 29 se fait au moyen d'une vis de réglage 32 logée dans une bague 33 qui de son côté est so- lidairement reliée à l'arbre 29. Le tambour d'enroulement porte sur sa surface périphérique une rainure 34 de forme hélicoïdale dans laquelle se loge un orga- ne de tirage 35, sous forme d'un cable, pouvant s'enrouler. L'une des extrémités de cet organe de tirage est reliée, au moyen d'un élément de bridage 36, au tambour d'enroulement 31 tandis que l'autre extrémité de l'organe de tirage est guidée en direction tangentielle en quittant la rainure 34, à travers l'alésage cen- trée 37, du tube 12 concentriquement et verticalement vers le bas et est relié au porte-cristal 5. L'organe de tirage 35 décolle du tambour d'enroulement 31 et donc de sa rainure 34 précisément à un emplacement situé au-dessus de l'axe longitudinal de l'alésage 37. De cette façon, lorsque le plateau 24 tourne, l'organe de ti- rage 35 tourne exactement coaxialement dans l'alésage 37 de sorte que le porte-cristal 5 et avec lui le monocristal 2 exécutent une rotation concentrique au creuset 4. Le tambour d'entraînement lui- même exécute ici une rotation excentrée autour d'un axe vertical qui coïncide avec l'axe de l'organe de tirage 35. Cet axe court essentiellement tangentiellement par rapport à la surface laté- rale du tambour d'entraînement ou par rapport au centre de la rainure 34. Sur le tambour d'entraînement 31 sont fixés deux émetteurs de signaux serromagnétiques 38 et 39 qui collaborent respective- ment avec un récepteur inductif de signaux 40, dont on ne repré- sente sur les figures I et 2 que celui qui-collabore avec l'émet- teur de signaux 38. De cette façon le coulissement axial du tambour d'enroulement, imposé par le guidage de l'organe de tira- ge 35 lors du déplacement longitudinal de cet organe, est saisi par le récepteur de signaux de sorte qu'il se produit des signaux de commutation oppositions extrêmes du tambour d'enroulement. Pour obtenir des signaux de commutation qui puissent bien se saisir, il est judicieux de donner aux émetteurs une forme sectorielle, c'est-à-dire de les limiter à une périphérie partielle du tambour d'enroulement. Les pièces indiquées montées sur le plateau 24 sont entou- rées d'un capotage 41 constitué d'une enveloppe cylindrique 42 et d'un couvercle qui la ferme 43. Coaxialement, un axcès de rotation A de l'ensemble du système est disposé sur le couvercle 43 un mon- tant à contacts 44 constitué d'un certain nombre de bagues de contact 45 et des contacts glissantscorrespondants, fixés en posi- tion et disposés sur un porte-contact 47. Les bagues de contact sont fixées concentriquement sur un tube porteur 48 en matériau isolant. Des différentes bagues de contact, des conducteurs 49 et 50 passent vers les moteurs d'entraînement de levée qui sont en- core à décrire ci-dessus. Une partie des conducteurs est reliée aux émetteurs de signaux ainsi qu'aux émetteurs d'incrément, etc. Le portecontact 47 est de son côté fixé à un montant porteur 51 qui passe autour du plateau 24 et de son capotage 41 pour se visser par son extrémité inférieure au carter à roulements 10. Sur la figure 2, les mêmes pièces sont munies du même re- père que ci-dessus. De plus est représenté ce qui suit: une vis 52, fixée sur un arbre 53, est en prise avec la roue à vis sans fin 28. L'arbre 53 tourillonne d'une part dans le plateau 24 et d'autre part dans le couvercle 43, au moyen de roulementsâàbilles non représentés plus en détail. Sur l'extrémité supérieure de - l'arbre 53 est rapportée, sans possibilité de rotation relative, une poulie à gorges 54 reliée, par l'intermédiaire d'une courroie trapézoïdale 55, à un moteur d'entraînement 56 de vitesse rapide (figure 3). Le moteur d'entraînement 56 est équipé d'un réducteur 57 et est fixé, avec possibilité de pivotement, sur une embase 58 qui permet de retendre la courroie 55 au moyen d'une lumière 59. Le moteur d'entraînement 56 peut être entraîner en roue libre sous l'influence du moteur d'entraînement, que l'on va décrire en dé- tail ci-dessous, pour la vitesse lente et comporte un émetteur d'incrément, non représenté sur le dessin, pour la saisie de la position de l'organe de tirage à tout moment. On peut voir en outre sur la figure 2 qu'au couvercle 43 est fixé un carter intermédiaire 60 qui entoure la poulie à gorge 54. Sur ce carter intermédiaire 60 est fixé, avec interposition d'un réducteur 61, un moteur d'entraînement 62 pour vitesse lente. Le réducteur 61 comporte un arbre vertical 63 qui court coaxialement à l'arbre 53 mais qui peut en être découplé. Entre les arbres 53 et 63 se trouve, à l'intérieur du carter intermédiaire 60, un accouplement magnétique 64 avec bobines 65. Cet accouplment 64 per- met de désaccoupler d'avec l'arbre 63 le moteur d'entraînement 62 qui, du fait de l'existence du réducteur 61, présente une carac- téristique d'autoblocage. Pour autant que le moteur d'entraînement 62 et l'accouplement 64 sont en circuit et le moteur d'entraînement 56 (figure 3) est hors circuit, les arbres 53 et 63 sont reliés l'un à l'autre et entraînent également le moteur 56, caractéristi- que qui a son-importance du fait de l'existence de l'émetteur d'in- crément. Mais si inversement le moteur d'entraînement 62 et l'accouplement 64 sont mis hors circuit, l'arbre 63 et la partie correspondante de l'accouplement restent au repos, tandis que seule tourne la poulie à gorges 54, à la vitesse de rotation plus élevée correspondante en entraînant l'arbre 53. Le moteur d'entraînement 56 à 62 forment, avec les réducteurs couplés, ce que l'on appelle le dispositif d'entraînement de levée 66. Selon la figure 2 le capotage 41 est très facile à ouvrir et, de façon plus précise, entre le flasque supérieur 67 de l'enve- loppe 42 et le bord du couvercle 43 sont rapportés des dispositifs à vissage rapide que l'on ne met pas particulièrement en évidence. Pour permettre de lever le couvercle 43 avec les pièces quiy sont montées, l'extrémité supérieure de l'arbre 53 comporte un profit de cannelé 68 qui engrène dans une denture interne correspondante d'une douille 69 qui peut tourner. Dans cette douille engrène à son tour un embout d'arbre 53a qui représente le prolongement de l'arbre 53 et qui, dans la disposition représente sur la figure 2, forme avec lui une pièce unique. Sur l'embout 53 a est fixée une partie de l'accouplement 64. Pour autant que le couvercle 43 soit ouvert, la douille 69 est soulevée hors du profit cannelé 68, et avec elle l'embout 53a ainsi que la poulie à gorges 54 et le roulement à billes supérieur qui entoure le profil du cannelg 68 et qui est logé dans le couvercle 43. L'arbre 53 n'est alors tenu à son extrémité supérieure que par le roulement à billes inférieur bride contre le couvercle 43 par le dessous au moyen d'une boite à roulement 70. Le fait que l'on puisse facilement enlever le cou- vercle 43 avec le montage total qui s'y trouve représente un avan- tage très important du point de vue des possibilités d'entretien et d'inspection. Sur la figure 3, il faut encore voir ce qui suit: l'orga- ne de tirage (cable), qui peut s'enrouler, est guidé dans une rai- nure du tambour d'enroulement 31 et s'enroule tangentiellement dans cette rainure. A l'emplacement du contact tangentiel de l'organe de tirage et du tambour d'enroulement 31 c'est-à-dire à hauteur de l'axe de l'arbre 27 est disposé un galet de pression 71 dont la surface présente un léger bombement. Les expressions "course rapide" et "course lente" se rapportent à la vitesse de rotation ou à la vitesse périphérique du tambour d'entraînement ou à la vitesse verticale du porte- dristal, qui sont ici déeisives, Ces définitions ne se rapportent donc pas nécessairement à la vitesse de rotation des rotors des moteurs. Bien entendu, diverses modifications peuvent gtre rappor- tees par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être dg- crits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de tirage d'un monocristal hors d'un creuset au moyen d'un organe de tirage qui peut s'enrouler, en particulier au moyen d'un câble à l'extrémité, placée au-dessus du creuset du- quel est fixe un porte-cristal provenant d'un germe et qui est relié à un dispositif moteur de levée disposé sur un plateau qui peut tourner autour de l'organe de tirage, et présentant un arbre horizontal entraîné sur lequel est disposé un tambour d'enroule- ment qui peut coulisser longitudinalement et sur lequel peut s'enrouler tangentiellement l'organe de tirage, caractérisé en ce que le dispositif moteur de levée (66) comporte un moteur d'en- traînement (56) pour vitesse rapide et un moteur d'entrainement (62) pour vitesse lente, moteurs qui agissent sur le moteur d'en- roulement (31) par l'intermédiaire d'arbres séparables l'un de l'autre au moyen d'un accouplement (64) mais coaxiaux (53, 53a 63); et en ce que le moteur d'entraînement (56) pour vitesse ra- pide est relié à l'arbre (53) non d9couplable et le moteur d'en- trainement (62) pour vitesse lente l'est avec l'arbre découplable (63). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement (56) pour vitesse rapide est équipé d'un émetteur d'incrément pour indiquer la position de l'organe de tirage (35). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (27) du tambour d'enroulement (31) comporte une roue à vis sans fin (28) et les arbres (53) reliés ou pouvant se relier aux moteurs d'entraînement (56, 62) comportent une vis sans fin (52) et en ce que l'arbre (53) qui comporte la vis sans fin est verti- cale. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau tournant (24) comporte un capotage (41) qui entoure l'arbre (27) et le tambour d'enroulement (31); et en ce que le dispositif moteur de levée (66) est disposé sur ce capotage (41). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau (24) est fixe, sans possibilité de rotation relati- ve, sur un tube (12) qui peut lui-même tourner concentriquement Il 22484468 autour de l'axe de l'organe de tirage (35). 6. Dispositif selon les revendication I et 4, caractérisé en ce que sur le capotage (41) est coaxialement à son axe de rota- tion "A" est disposé un montant à contacts (44) qui comporte des bagues de contact (45) et des contacts glissants (46) pour l'ali- mentation électrique du dispositif moteur de levée (66) ainsi que pour transmettre les signaux de commande et de régulation. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que sur le tambour d'enroulement (31) sont disposés au moins deux émetteurs de signaux (38, 39) qui collaborent avec des récepteurs de signaux (40) de façon à produire des signaux de mise en/hors circuit aux positions extrêmes du tambour d'enroulement.