(57)【要約】ケーブルの第１の端部に連結された対象物の重量を、対象物を引っ張って測定するシステムおよび方法が開示される。ケーブルはロードセルから吊り下げられたプーリーに亘って送られる。プーリー上のケーブルによって与えられた力は対象物の重量を計算するように用いられる。ケーブルの第２の端部は、ドラムの周りにケーブルを巻き取ることによって、回転した時に対象物を引くドラムに連結される。アームは一方の端部にてプーリーに連結され、もう一方の端部にてフレームに連結される。プーリーとドラムとの間のケーブルが通る通路はアームの長軸に実質的に平行である。水平な力の要素はアームによってフレームに伝達され、ロードセルによって測定された力に影響を及ぼさず、従って対象物の計算された重量の正確さを向上させる。
2012522250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を上方に引っ張って該対象物の重量を測定する装置であって、
前記対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行な垂直軸と、該垂直軸に直交した水平軸とを有するフレームと、
前記対象物に連結されたケーブルと、
前記フレームに回転自在に取り付けられた第１のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第１のシリンダーと、
前記フレームに回転自在に取り付けられ、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第２のシリンダーであって、前記ケーブルが前記第１のシリンダーと第２のシリンダーとの間のケーブル通路に沿って通る第２のシリンダーと、
前記フレームと前記第２のシリンダーとの少なくとも一方に連結された第１の端部と、前記第１のシリンダーに連結された第２の端部とを有するアームであって、前記ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、前記第１の端部と前記第２の端部とを接続し、前記第１のシリンダーの前記水平軸に平行な運動を実質的に制限するアームと、
前記対象物の重量を測定する力測定装置であって、前記第１のシリンダーに連結された力測定装置と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記第２のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記アームの前記第２の端部が前記第１のシリンダーの前記中央軸に連結されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アームが前記アームの長軸に実質的に平行な方向の伸長に抵抗することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のシリンダーが第１のプーリーを含み、前記第２のシリンダーが第２のプーリーを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第２のシリンダーがスプールであり、前記ケーブルの前記第２の端部が前記スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが前記スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記フレームに対して前記ケーブルの位置を制御するように構成され、前記ケーブルの一部を少なくとも部分的に取り囲んでいるブッシングを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ブッシングが前記ケーブルに接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルに接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動できることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
スプールを更に含み、前記ケーブルの第２の端部が該スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが該スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記対象物が成長するシリコンインゴットであり、該インゴットが成長するにつれて該インゴットの重量が増加することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記フレームがその垂直軸の周りに回転自在であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記対象物を上方に引っ張る引き上げ具を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
表面に亘って対象物を引っ張るのに必要な力の量を測定する引っ張りシステムであって、
前記対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行な第１の軸と第１の軸に直交した第２の軸とを有するフレームと、
前記対象物に連結されたケーブルと、
前記フレームに回転自在に連結された第１のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第１のシリンダーと、
前記フレームに回転自在に取り付けられ、前記ケーブルの少なくとも一部が第２のシリンダーの表面に係合している第２のシリンダーであって、前記ケーブルが前記第１のシリンダーと第２のシリンダーとの間のケーブル通路に沿って通る第２のシリンダーと、
前記フレームに連結された第１の端部と、前記第１のシリンダーに連結された第２の端部とを有するアームであって、前記ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、第１の端部と第２の端部とを接続するアームと、
前記第１のシリンダーに連結された力測定装置であって、前記対象物の重量を測定する力測定装置と、
を含むことを特徴とする引っ張りシステム。
【請求項１３】
前記第１のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記第２のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記アームの前記第２の端部が前記第１のシリンダーの前記中央軸に連結されることを特徴とする請求項１２に記載の引っ張りシステム。
【請求項１４】
前記第２のシリンダーがスプールであり、前記ケーブルの前記第２の端部が前記スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが前記スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項１２に記載の引っ張りシステム。
【請求項１５】
前記第１の軸が垂直でなく、前記第２の軸が水平でないことを特徴とする請求項１２に記載の引っ張りシステム。
【請求項１６】
前記アームが実質的に強固であり、前記アームの長軸に実質的に平行な方向の伸長に抵抗することを特徴とする請求項１２に記載の引っ張りシステム。
【請求項１７】
スプールを更に含み、前記ケーブルの第２の端部が該スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが該スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
単結晶シリコンインゴットを成長させる結晶成長装置であって、
溶融シリコンを入れる前記フレーム内の坩堝と、
前記溶融シリコンから成長するインゴットを上方に引っ張る引き上げ具と、
を含み、該引き上げ具が、
成長するインゴットが引っ張られる方向に沿った軸に平行な垂直軸と、該垂直軸に直交した水平軸とを有するフレームと、
前記成長するインゴットに連結されたケーブルと、
前記フレームに回転自在に連結された第１のシリンダーであって、力測定装置から吊り下げられ、前記ケーブルの少なくとも一部が環状の外面に係合している第１のシリンダーと、
前記フレームに回転自在に連結された第２のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が環状の外面に係合している第２のシリンダーと、
前記フレームに連結された第１の端部と、前記第１のシリンダーに連結された第２の端部とを有するアームであって、前記フレームの前記水平軸に実質的に平行な長軸を有するアームと、
を含むことを特徴とする結晶成長装置。
【請求項１９】
前記第１のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記第２のシリンダーが中央軸の周りに回転自在であり、前記アームの前記第２の端部が前記第１のシリンダーの前記中央軸に連結されることを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２０】
前記ケーブルが、前記第１のシリンダーの表面と前記第２のシリンダーの表面との間のケーブル通路に沿って通り、前記ケーブル通路が前記アームの前記長軸に実質的に平行であることを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２１】
前記第２のシリンダーがスプールであり、前記ケーブルの前記第２の端部が前記スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが前記スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２２】
前記アームが強固であり、前記第１のシリンダーの前記フレームの前記水平軸に平行な運動を実質的に制限することを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２３】
前記フレームがその垂直軸の周りに回転自在であることを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２４】
前記フレームがハウジングに設置されることを特徴とする請求項１８に記載の結晶成長装置。
【請求項２５】
第１のシリンダーに亘って延在するケーブルを用いて成長するインゴットを引っ張る工程であって、該ケーブルが、成長するインゴットから前記第１のシリンダーの１つの部分まで前記第１の軸に沿って延在し、かつ前記第１のシリンダーの別の部分から第１の軸に直交した第２の軸に沿って延在する工程と、
第１の端部と第２の端部とを有するアームを用いて前記第１のシリンダーの前記第２の軸に平行な運動を制限する工程であって、前記アームの前記第２の端部が前記第１のシリンダーに連結され、前記第１の端部がフレームに連結される工程と、
前記成長するインゴットの重量を測定する工程と、
を含む、シリコンインゴットを成長させる方法。
【請求項２６】
成長するインゴットの重量を測定する工程が、前記第１のシリンダーの中央軸で前記第１のシリンダーに連結された力測定装置を用いて前記成長するインゴットの重量を測定することを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ケーブルが前記第１のシリンダーに亘って延在した後、前記第２のシリンダーに亘って延在することを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
ブッシングを用いて前記ケーブルの位置を制御することを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記ブッシングが前記ケーブルと接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルと接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動できることを更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記フレームを第１の軸の周りに回転させることを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
ケーブルを用いて第１の軸に沿って溶融シリコンの坩堝から成長するインゴットを引っ張る工程であって、該ケーブルが、中央軸の周りに回転自在である第１のシリンダーに亘って延在し、前記第１のシリンダーの１つの部分から前記第１の軸に沿って延在し、前記第１のシリンダーの別の部分から第２の軸に沿って延在する工程と、
第１の端部と第２の端部とを有するアームを用いて前記第１のシリンダーの前記第２の軸に平行な運動を制限する工程であって、前記第２の端部が前記第１のシリンダーの前記中央軸に連結され、前記アームが前記第２の軸に平行に設置される工程と、
前記成長するインゴットの重量を測定する工程と、
を含む、単結晶シリコンインゴットを成長させる方法。
【請求項３２】
前記成長するインゴットの重量を測定する工程が、前記第１のシリンダーの前記中央軸において前記第１のシリンダーに連結された力測定装置を用いて前記成長するインゴットの重量を測定することを含むことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記力測定装置を用いて前記成長するインゴットの重量を測定する工程が、ロードセルを用いて前記成長するインゴットの重量を測定することを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ケーブルが前記第１のシリンダーに亘って延在した後に前記ケーブルが前記第２のシリンダーに亘って延在することを更に含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記ケーブルが前記第２のシリンダーに亘って延在することが、前記ケーブルが前記スプールに亘って延在することを含み、前記ケーブルが前記スプールの少なくとも一部に連結されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
ブッシングを用いて前記ケーブルの前記位置を制御することを更に含み、前記ブッシングが前記ケーブルと接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルと接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動できることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
ケーブルを用いて対象物を上方に引っ張る工程であって、該ケーブルが第１のシリンダーに亘って延在し、前記第１のシリンダーが環状の外面を有し、前記ケーブルの前記第１のシリンダーに対する運動を制限しながら前記第１のシリンダーを上昇させる工程を含む工程と、
前記ケーブルが第２のシリンダーに亘って更に延在する工程であって、前記第２のシリンダーが、前記ケーブルが前記第２の軸に沿って延在する環状の外面を有し、前記ケーブルが前記第１のシリンダーと前記第２のシリンダーとの前記環状の外面部分のそれぞれの最上部の間におけるケーブル通路に沿って通る工程と、
第１の端部と第２の端部とを有するアームを用いて前記第１のシリンダーの前記ケーブル通路に平行な運動を制限する工程であって、前記第１の端部が前記第１のシリンダーに連結され、前記第２の端部が前記第２のシリンダーまたはフレームの少なくとも１つに連結される工程と、
力測定装置を用いて前記対象物の重量を測定する工程と、
を含む前記対象物を上方に引っ張る方法。
【請求項３８】
前記対象物が成長するインゴットであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ケーブルの前記第１のシリンダーに対する運動を制限しながら前記第１のシリンダーを上昇させる工程が、第１の端部と第２の端部とを有するアクチュエータを用いて前記第１のシリンダーを上昇させることを含み、該アクチュエータの前記第２の端部が前記第１のシリンダーに連結されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
ブッシングを用いて、前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動と軌道運動との少なくとも１つを抑制することを更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
第１の取り付け部材のアクチュエータを用いて取り付け部材の上側の部分を動かすことによって、抑制システムにより前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動および軌道運動の少なくとも１つを抑制することを更に含み、前記取り付け部材の下側の部分が、前記フレームに旋回可能に連結され、前記第１のシリンダー、前記第２のシリンダーおよび力測定装置が前記取り付け部材に連結されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動と軌道運動との少なくとも１つを抑制することが、前記第１の取り付け部材のアクチュエータを用いて第１の面内の前記取り付け部材の前記上側の部分を動かすことと、第２の取り付け部材のアクチュエータを用いて第２の面内の前記取り付け部材の前記上側の部分を動かすこととを含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも１つの位置センサーにより前記フレームに対する前記ケーブルの位置を検出することを更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記ケーブルの前記位置が所定の位置からずれた時に、前記フレームに対する前記ケーブルの前記位置を修正するのに必要な前記取り付け部材の前記上側の部分の前記振幅および方向を時間の関数として決定することを更に含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の取り付け部材のアクチュエータと前記第２の取り付け部材のアクチュエータとの少なくとも１つを用いて、時間の関数として決定された前記振幅と前記方向とによって前記取り付け部材の前記上側の部分を動かすことを更に含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
対象物を上方に引っ張って該対象物の重量を測定する装置であって、
前記対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行な垂直軸と、該垂直軸に直交した水平軸とを有するフレームと、
前記対象物に連結されたケーブルと、
前記フレームに回転自在に連結された第１のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第１のシリンダーと、
前記フレームに回転自在に連結された第２のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第２のシリンダーと、
第１の端部と第２の端部とを有する上部アームであって、前記フレームに連結された上部アームと
一端にて前記第１のシリンダーに連結され、別の端部にて前記フレームに連結された下部アームと、
前記上部アームに連結されたアクチュエータと、
前記対象物の重量を測定する力測定装置であって、前記第１のシリンダーに連結された力測定装置と、
を含み、前記アクチュエータが、前記力測定装置、前記第１のシリンダーおよび前記第２のシリンダーを下降および上昇するように作動でき、前記下部アームが前記第１のシリンダーの前記水平軸に平行な運動を実施的に制限することを特徴とする装置。
【請求項４７】
前記対象物がシリコンインゴットであることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記上部アームが中間点を有し、前記上部アームが中間点において前記フレームに連結されることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
前記下部アームが、前記第１のシリンダーに連結された第１の端部と前記フレームに連結された第２の端部とを有する第１の下部アームと、前記第２のシリンダーに連結された第１の端部と前記フレームに連結された第２の端部とを有する第２の下部アームとを含むこととを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５０】
スプールを更に含み、前記ケーブルが、前記第１のシリンダーと前記第２のシリンダーに亘って通った後に、前記スプールに亘って通過し、前記ケーブルの前記第２の端部が、前記スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが前記スプールの周りに巻かれることを特徴とする請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記スプールが、第１の面内に配置された中央軸の周りに回転自在であり、前記第１のシリンダーと前記第２のシリンダーとが第２の面内に配置されたそれぞれの中央軸の周りに回転自在であることを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記第１の面が概して前記第２の面に直交することを特徴とする請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記ケーブルの位置を制御するように構成され、前記ケーブルの一部を少なくとも部分的に取り囲むブッシングを更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５４】
前記ブッシングが、前記ケーブルの振り子運動と前記ケーブルの軌道運動との少なくとも１つを制御するように構成されることを特徴とする請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記ブッシングが前記ケーブルと接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルと接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動可能であることを特徴とする請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記フレームに対する前記ケーブルの位置を検出するように構成された少なくとも１つの位置センサーを更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５７】
前記対象物を上方に引っ張ること引き上げ具を更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５８】
対象物を上方に引っ張って該対象物の重量を測定する装置であって、
前記対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行な垂直軸と、該垂直軸に直交した水平軸とを有するフレームと、
前記対象物に連結されたケーブルと、
下側の部分と上側の部分とを有する取り付け部材であって、下側の部分にて前記フレームに旋回自在に連結された取り付け部材と、
前記フレーム内部の第１のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第１のシリンダーと、
前記フレーム内部の第２のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が表面に係合している第２のシリンダーと、
第１の端部と第２の端部とを有する上部アームであって、前記取り付け部材に連結された上部アームと
一端にて前記第１のシリンダーに連結され、別の端部にて前記フレームの連結された下部アームと、
前記取り付け部材に連結された第１の端部と前記上部アームの前記第１の端部に連結された第２の端部とを有するアクチュエータと、
前記対象物の重量を測定する力測定装置であって、第１の端部にて前記第１のシリンダーに連結され、第２の端部において前記上部アームの前記第２の端部に連結された力測定装置と、
を含み、前記アクチュエータが前記力測定装置、前記第１のシリンダーおよび前記第２のシリンダーを下降および上昇するように作動できることを特徴とする装置。
【請求項５９】
前記対象物がシリコンインゴットであることを特徴とする請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記下部アームが、前記第１のシリンダーに連結された第１の端部と前記取り付け部材に連結された第２の端部とを有する第１の下部アームと、前記第２のシリンダーに連結された第１の端部と前記取り付け部材に連結された第２の端部とを有する第２の下部アームとを含むことを特徴とする請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記取り付け部材の前記上側の部分に連結された第１の端部と前記フレームに連結された第２の端部とを有する第１の取り付け部材のアクチュエータを更に含むことを特徴とする請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記取り付け部材の前記上側の端部に連結された第１の端部と前記フレームに連結された第２の端部とを有する第２の取り付け部材のアクチュエータを更に含むことを特徴とする請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記第１の取り付け部材のアクチュエータが第１の面内にて前記取り付け部材の前記上側の部分を動かすよう作動でき、前記第２の取り付け部材のアクチュエータが前記第１の面とは異なる第２の面内の前記取り付け部材の前記上側の部分を動かすよう作動できることを特徴とする請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記ケーブルの位置を制御するように構成され、前記ケーブルの一部を少なくとも部分的に取り囲むブッシングを更に含むことを特徴とする請求項５８に記載の装置。
【請求項６５】
前記ブッシングが、前記ケーブルの振り子運動と前記ケーブルの軌道運動との少なくとも１つを制御するように構成されることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記ブッシングが前記ケーブルと接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルと接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動可能であることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
対象物を上方に引っ張って該対象物の重量を測定する装置が、前記対象物を引っ張る引き上げ具を含み、該引き上げ具が、
フレームと
前記対象物に連結されたケーブルと
前記フレームに回転自在に連結された第１のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が係合している第１のシリンダーと、
前記フレームに回転自在に連結された第２のシリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が係合している第２のシリンダーと、
前記フレームに連結された第１の端部と前記第１のシリンダーに連結された第２の端部とを接続する長軸を有するアームであって、該長軸が前記第１のシリンダーと前記第２のシリンダーとの間の前記ケーブルによって通る通路に実質的に平行であるアームと、
第１の端部と第２の端部とを有するアクチュエータであって、該第１の端部が前記フレームに連結されたアクチュエータと、
前記対象物の重量を測定する力測定装置であって、第１の端部において前記第１のシリンダーに連結され、第２の端部において前記アクチュエータの前記第２の端部に連結された力測定装置と、
を含み、前記アクチュエータが前記力測定装置と前記第１のシリンダーとを下降および上昇するように作動でき、前記アームが前記第１のシリンダーの前記アームの前記長軸に平行な運動を実質的に制限することを特徴とする装置。
【請求項６８】
前記対象物が成長するシリコンインゴットであることを特徴とする請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記ケーブルの位置を制御するように構成され、前記ケーブルの一部を少なくとも部分的に取り囲むブッシングを更に含むことを特徴とする請求項６７に記載の装置。
【請求項７０】
前記ブッシングが前記ケーブルと接触する第１の位置と、前記ブッシングが前記ケーブルと接触しない第２の位置との間で、前記ブッシングが移動可能であることを特徴とする請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記フレームが、前記対象物が引っ張られる方向に沿った平行な垂直軸の周りに回転自在であることを特徴とする請求項６７に記載の装置。
【請求項７２】
前記フレームに対する前記ケーブルの位置を検出するように構成された少なくとも１つの位置センサーを更に含むことを特徴とする請求項６７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の分野は、概して、ケーブルに連結された対象物の重量を測定するためのシステムおよび方法、より詳細には、対象物を引っ張るのに必要な力を測定するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本節は、以下に示されおよび/または主張される本願発明の様々な態様に関係するであろう技術の様々な態様を紹介することを目的としている。この議論は、本願発明の様々な態様のより良い理解を容易にする背景情報を読み手に提供することに有益であると考えられる。従って、これらの記載は、この観点から読まれるべきであり、先行技術の承認（admission）として読まれるべきではないことを理解すべきである。
【０００３】
従来システムにおいて対象物は、ケーブルの第１の端部に対象物を取り付けることによって重量が計られる。プーリー（滑車）上にケーブルを送る（route）ことによって、および駆動部（ドライブ）により駆動されるドラムの周りにケーブルを巻き付けることによって、ケーブルは上方に引っ張られる。プーリーはロードセルから吊り下げられる。プーリーによりロードセルに与えられる力を分析することによって対象物の重量が決定される。ケーブルによりプーリーに与えられる力は、理論上対象物の重量の数倍に等しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ケーブルから吊り下げられた対象物の重量を正確に測定することは様々な用途に役立つ。１つの例はシリコンインゴット成長作業（オペレーション）であり、成長するシリコンインゴットが、溶融シリコンの坩堝から上方に引っ張られる。成長するシリコンインゴットの領域の直径は、いかなる瞬間もインゴットの密度、重量の変化率および成長速度に基づいて決定され得る。従来システムによって、インゴットの密度および成長速度は高度な正確さで即座に決定できるが一方で、インゴットの重量の変化率は、十分に高度な正確さでは、インゴットの直径の正確な測定を保証するように測定できない。従って、上述した従来の力測定システム特有の不正確さは、インゴットの重量に基づいて、成長するシリコンインゴットの直径を測定することを不適当なものとする。従って、既知のシステムは、成長するシリコンインゴットの直径を決定するためのより高コストかつより低い正確さのシステムを利用する。
【０００５】
さらに、ケーブルの軌道運動および/または振り子運動は、ケーブルによりロードセルに与えられる力の量に影響を及ぼす可能性があり、従って力の測定に影響を及ぼす。ケーブルの軌道運動および/または振り子運動は、また、インゴットが直線方向へ成長することを妨げ、インゴットが回転できる速度を制限する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様は、対象物を上方に引っ張って対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは、対象物に連結されている。第１のシリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第１のシリンダーの表面に係合している。第２のシリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第２のシリンダーの表面に係合している。ケーブルは第１のシリンダーと第２のシリンダーとの間のケーブル通路を通る（travel）。アームは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部はフレームと第２のシリンダーとの少なくとも一方に連結され、第２の端部は第１のシリンダーに連結されている。アームは、ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、第１および第２の端部を接続し、該アームは、第１のシリンダーの水平軸に平行な運動を実質的に制限する。力の測定装置が対象物の重量を測定するために備えられる。力の測定装置は第１のシリンダーに連結されている。
【０００７】
別の態様は、表面に亘って対象物を引っ張るのに必要な力の量を測定するための引っ張りシステム（pulling system）である。引っ張りシステムは、第１の軸と第２の軸とを有するフレームを含み、第１の軸は対象物を引っ張る方向に沿った軸に平行であり、第２の軸は第１の軸に直交する。ケーブルは対象物に連結されている。第１のシリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第１のシリンダーの表面に係合している。第２のシリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第２のシリンダーの表面に係合している。ケーブルは第１のシリンダーと第２のシリンダーとの間のケーブル通路を通る。アームは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部はフレームに連結され、第２の端部は第１のシリンダーに連結されている。アームは、ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、第１および第２の端部を接続する。力測定装置は、第１のシリンダーに連結されており、対象物を引っ張るのに必要な力の量を測定するために備えられる。
【０００８】
別の態様は、単結晶のシリコンインゴットを成長させるための結晶成長装置である。結晶成長装置は、溶融シリコンを入れるフレーム内の坩堝と、成長するインゴットを溶融シリコンから上方に引っ張るための引き上げ具（またはプーラー、puller）とを含む。引き上げ具は垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は、成長するインゴットを引っ張る方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルはインゴットに連結されている。第１のシリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１のシリンダーの環状の外面（または外環の表面、outer circumferential surface）に係合している。第１のシリンダーは力測定装置から吊り下げられる。第２のシリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２のシリンダーの環状の外面に係合している。アームは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部はフレームに連結され、第２の端部は第１のシリンダーに連結されている。アームはフレームの水平軸に実質的に平行な長軸を有する。
【０００９】
別の態様は、シリコンインゴットを成長させる方法である。該方法は、第１のシリンダー亘って延在するケーブルを用いて、成長するインゴットを引っ張ることを含み、該ケーブルは、成長するインゴットから第１のシリンダーの一部まで第１の軸に沿って延在し、かつ第１のシリンダーの他の部分から第１の軸に直交する第２の軸に沿って延在している。該方法は、第１の端部と第２の端部とを有するアームを用いて第１のシリンダーの第２の軸に平行な運動を制限することを含み、第１の端部はフレームに連結され、アームの第２の端部は第１のシリンダーに連結されている。そして、成長するインゴットの重量は測定される。
【００１０】
別の態様は、単結晶のシリコンインゴットを成長させる方法である。該方法は、ケーブルを用いて、溶融シリコンの坩堝から成長するインゴットを第１の軸に沿って引っ張る工程を含み、該ケーブルは、中央軸の周りに回転自在な第１のシリンダー亘って延在し、第１のシリンダーの１つの部分から第１の軸に沿って延在し、第１のシリンダーの他の部分から第２の軸に沿って延在する。該方法は、第１の端部と第２の端部とを有するアームを用いて第１のシリンダーの第２の軸に平行な運動を抑制する工程を含み、第２の端部は第１のシリンダーの中央軸に連結され、アームは第２の軸に平行に配置されている。そして、成長するインゴットの重量は測定される。
【００１１】
別の態様は、対象物を上方に引っ張る方法である。該方法は、ケーブルを用いて上方に対象物を引っ張ることを含み、該ケーブルは第１のシリンダーに亘って延在し、第１のシリンダーは環状の外面を有しており、対象物を上方に引っ張ることが、ケーブルの第１のシリンダーに対する運動を制限しながら、第１のシリンダーを上昇させることを含む。ケーブルは環状の外面を有する第２のシリンダー全体に沿って更に延在し、第２の軸に沿ってケーブルは延在する。ケーブルは、第１のシリンダーと第２のシリンダーとのそれぞれの環状の外側部分の最上部の間のケーブル通路に沿って通る。該方法は、アームにより第１のシリンダーのケーブル通路に平行な運動を制限することを含み、該アームは、第１のシリンダーに連結された第１の端部と、第２のシリンダーまたはフレームの少なくとも１つに連結された第２の端部とを有する。そして、成長するインゴットの重量は測定される。
【００１２】
さらに、別の態様は、対象物を上方に引っ張って対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物が引っ張られる方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは対象物に連結される。第１のシリンダーは、フレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１のシリンダーの表面に係合している。第２のシリンダーは、フレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２のシリンダーの表面に係合している。上部アームは第１の端部と第２の端部とを有し、上部アームはフレームに連結されている。下部アームは一方の端にて第１のシリンダーに連結され、別の端部にてフレームに連結されている。アクチュエータは上部アームに連結されている。力測定装置は対象物の重量を測定する。力測定装置は第１のシリンダーに連結されている。アクチュエータは、力測定装置、第１のシリンダーと第２のシリンダーとを下降および上昇させるよう作動できる。下部アームは水平軸に平行な運動から第１のシリンダーを実質的に制限する。
【００１３】
さらに、別の態様は、対象物を上方に引っ張って対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物が引っ張られる方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは、対象物に連結されている。取り付け部材は、下側の部分と上側の部分とを有する。取り付け部材は下側の部分においてフレームに旋回自在に連結されている。第１のシリンダーは、フレームの内部にあり、ケーブルの少なくとも一部は、第１のシリンダーの表面に係合している。第２のシリンダーは、フレームの内部にあり、ケーブルの少なくとも一部は、第２のシリンダーの表面に係合している。上部アームは第１の端部と第２の端部とを有し、上部アームは取り付け部材に連結されている。下部アームは一方の端部において第１のシリンダーに連結され、別の端部においてフレームに連結されている。アクチュエータは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部は取り付け部材に連結され、第２の端部は上部アームの第１の端部に連結されている。力測定装置は対象物の重量を測定する。力測定装置は第１の端部において第１のシリンダーに連結され、第２の端部において上部アームの第２の端部に連結されている。アクチュエータは、力測定装置、第１のシリンダーおよび第２のシリンダーを上昇および下降するように作動できる。
【００１４】
さらに、別の態様は、対象物を上方に引っ張って対象物の重量を測定する装置である。該装置は、対象物を引っ張る引き上げ具を含む。該引き上げ具はフレームと、対象物に連結されたケーブルとを含む。第１のシリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１のシリンダーに係合している。第２のシリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２のシリンダーに係合している。アームは、第１の端部と第２の端部とを接続する長軸を有する。第１の端部はフレームに連結され、第２の端部は第１のシリンダーに連結されている。長軸は、第１のシリンダーと第２のシリンダーとの間のケーブルを通る通路に実質的に平行である。アクチュエータは、フレームに連結される第１の端部と、第２の端部とを有する。力測定装置は対象物の重量を測定するために駆動する。力測定装置は、第１の端部において第１のシリンダーに連結され、第２の端部においてアクチュエータの第２の端部に連結されている。アームは第１のシリンダーのアームの長軸に平行な運動を実質的に制限する。
【００１５】
様々な改良点における上述の態様に関して示される特徴が存在する。更なる特徴は、また、同様に上述の態様に組み入れられてもよい。これらの改良と付加的な特徴とは独立して、またはどのような組み合わせにおいて存在してもよい。例えば、全ての示された実施形態に関する上述の様々な特徴は個々に、またはいかなる組み合わせにおいても全ての上述の態様に組み入れられてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、詳細を示すように、切り欠いた機械の部分を有する１つの実施形態のブッシングを有する結晶引張機の部分簡略側面図である。
【図２】図２は、ブッシングを示す図１の結晶引張機の拡大分解断面図である。
【図３】図３は、図２のブッシングにおける、ガイドブッシング、ブッシングキャリアおよび調節可能な支持板の拡大図である。
【図４】図４は、図２の線４−４で示される断面図である。
【図５】図５は、プルケーブルの位置を感知するための第１および第２の位置センサーを概略的に示す、図２の線５−５の面で示される断面図である。
【図６】図６は、図５の第１の位置センサーの第１の覆われた（masked）光ダイオードアセンブリの拡大正面図である。
【図７】図７は、プルケーブルの抑制（または緩和、dampening）を表す変位対時間のグラフである。
【図８】図８は、ブッシングの第２の実施形態の図４と同様の断面図である。
【図９】図９は、図８の線９−９の面に沿って切り出された断面図である。
【図１０】図１０は、ブッシングの第３の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の線１１−１１の面に沿って切り出された断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の線１２−１２の面に沿って切り出された断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第１の位置におけるブッシングの別の実施形態の部分概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第２の位置における図１３Ａのブッシングの部分概略図である。
【図１４】図１４は、成長するシリコンインゴットと、１つの実施形態の引っ張りシステムとを含む結晶引き上げ具の部分概略図である。
【図１５】図１５は、図１４の部分拡大図である。
【図１６】図１６は、図１５のような、引っ張りシステムの別の実施形態を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６のような、更に別の実施形態を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、引っ張りシステムの例示的なケーブルの部分側面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、１８Ｂ−１８Ｂ線に沿って切り出された図１８Ａの断面図である。
【図１９】図１９は、ロードセル、プロセッサおよびコントロールシステムの概略図である。
【図２０】図２０は、引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２１】図２１は、引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２２】図２２は、引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２３】図２３は、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２４】図２４は、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、図２５Ａの２５Ｂ−２５Ｂの面における断面図である。
【図２６】図２６は、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、上部の位置における図２７Ａの引っ張りシステムの側面図である。
【図２７Ｃ】図２７Ｃは、下部の位置における図２７Ａの引っ張りシステムの側面図である。
【図２８】図２８は、初期の位置における引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図２９Ａ】図２９Ａは、初期の位置における抑制引っ張りシステムの実施形態の側面図である。
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、図２９Ａの２９Ｂ−２９Ｂの面における断面図である。
【図３０】図３０は、初期の位置における抑制引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図３１】図３１は、初期の位置における抑制引っ張りシステムの別の実施形態の側面図である。
【図３２】図３２は、プルケーブルの振り子運動を抑制する方法のフローチャートである。
【図３３】図３３は、別の実施形態の引っ張りシステムの部分概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付図面ならびに図１および２に示す実施形態を参照して、チョクラルスキー法（またはＣＺ法、Czochralski method）による単結晶を製造するタイプの結晶引張機（crystal pulling machine）が、全体として参照符号２０によって示される。結晶引張機２０は、概して２２で示される成長チャンバー（growth chamber）と、成長チャンバーよりも上側にある概して２４で示される細長いプルチャンバー（pulling chamber）とを含む。プルケーブル２６は、概して２８で示される結晶持ち上げ機構（crystal lifting mechanism）から延在しており、該機構は、ウィンチ（winch）のように、プルケーブルを選択的に巻き取り、およびプルケーブルを外に出す働きをする。結晶持ち上げ機構２８はハウジング２９によって囲まれ、結晶持ち上げ機構のウィンチはハウジング２９に連結されている。結晶持ち上げ機構２８は、板３０に確実に取り付けられ、該板３０は、回転可能なシャフト３２（または支持体）の上部に固定され、該シャフト３２と共に回転する。該シャフト３２は、適切なベアリング３４（図２）を介してプルチャンバー２４に連結され、概して垂直軸Ｚ１（図１）の周りのシャフトと板と結晶持ち上げ機構２８との回転に適したモーター（図示せず）によって、プルチャンバーに対して回転されてよい。この実施形態では、液体の漏えいに対する密閉のために、高い信頼性の回転真空密閉３６（図２）が、シャフト３２とプルチャンバー２４との間に存在する。
【００１８】
溶融した結晶原材料Ｍ（例えば、高純度シリコン）を含む成長チャンバー２２内の坩堝３８は、カップ形状のターンテーブル（turntable）４０から延在するターンテーブルシャフト４２が回転するために、該ターンテーブルによって保持される。適切なモーター（図示せず）は、垂直軸Ｚ（すなわち、結晶持ち上げ機構の回転の軸）と同一線上にある軸の周りにターンテーブルシャフト４２、ターンテーブル４０および坩堝３８を回転させる。結晶成長プロセスの間、ターンテーブル４０と坩堝３８とは、シャフト３２、板３０および結晶持ち上げ機構２８の反対方向に回転（すなわち、反対回転）されてよい。
【００１９】
結晶成長プロセスの間、種結晶４４（図１）は、種チャック（seed chuck）４６を介してプルケーブル２６の下側の端部に保持される。坩堝３８とプルケーブル２６とは、反対に回転され、種結晶４４は坩堝内の溶融シリコンと接触するように下降する。種結晶４４が溶融し始める時、該種結晶４４は、結晶持ち上げ機構２８を介して溶融シリコンからゆっくりと引き出され、成長し始める（結晶インゴット４８を形成するように溶融シリコンからシリコンを引いて）。
【００２０】
プルチャンバー２４の上部は、概して図２に５２で示されるブッシングを保持するポジショナーハウジング（positioner housing）５０を含む。ブッシング５２は、結晶成長プロセスの間、プルケーブル２６の振り子運動を積極的に抑制する（または緩和する、dampen）ために適合される。該ブッシング５２は、プルケーブル２６の通路のために、中央開口部５６を規定する環状のガイドブッシング５４を含む。ガイドブッシング５４内の開口部５６は、該開口部を通るプルケーブル２６が密着してスライドするサイズにされ、約０．０００５インチの最大の隙間（clearance）のためのサイズにされる。その密着に起因して、プルケーブル２６は、ガイドブッシング５４の横方向の運動と共に横方向に動き、ガイドブッシングに対して上昇および下降してよい。いくつかの実施形態では、ガイドブッシング５４は、プルケーブルが上昇および下降する場合、ブッシングとプルケーブル２６との間の摩擦を最小にするポリテトラフルオロエチレンにより、または他の適した材料により作られる。
【００２１】
ガイドブッシング５４は、ブッシングキャリア（bushing carrier）５８に固定され、Ｚ１軸の周りのブッシングおよびブッシングキャリアの回転のために、概して６２で示されるベアリングアセンブリによって、該ブッシングキャリア５８は調節可能な支持板６０に回転自在に連結されている。ベアリングアセンブリ６２は、ブッシングキャリア５９の、下側に突出する環状のフランジ６６に固定された外側レース６４と、支持板６０の、上側に突出する環状のフランジ７０に固定された内側レース６８とを有する。いくつかの実施形態では、ベアリングアセンブリ６２は、ブッシング５４とブッシングキャリア５８との横方向の動き（遊び）を最小にするための高精度ベアリングアセンブリである。従って支持板６０の横方向の動きは、ガイドブッシング５４の横方向の動きをもたらす。
【００２２】
ブッシングキャリア５８は、商標Ｓｅｖｏｍｅｔｅｒで売られるベローズタイプのカップリングのような、可撓性のあるシャフトカップリング７２を介してシャフト３２に連結されている。シャフトカップリング７２は、ブッシングキャリア５８とガイドブッシング５４とをシャフト３２と共に回転させ、シャフトに対するブッシングキャリアとブッシングとの横方向の運動を可能にする。
【００２３】
第１の環状の密閉部材７４（図３）は支持板６０の下側に固定され、第２の密閉部材７６はブッシングキャリア５８に固定される。第２の密閉部材７６は、ブッシングキャリア５８から延在する円筒状部分７８と、円筒状部分の底から延在し、第１の密閉部材７４の下側に突出し、外側に突出する環状フランジ８０と、外側に突出する環状フランジの外側の周辺における、概して環状に、第１の密閉部材の周りに設置された直立した環状フランジ８２とを有する。第１および第２の密閉部材７４、７６は、シリコン酸化物がブッシングキャリア５８と支持板との間で上方に通り抜けることと、ベアリングアセンブリ６２を汚すこととを防止する複雑な（または迷路、labyrinth）密閉を構成する。ステンレス鋼により作られるいくつかの実施形態では、上部および下部の可撓性のあるベローズ８３、８５は、ポジショナーハウジング内において真空にされたチャンバーを保持するために、ポジショナーハウジング５０に支持板６０を連結しており、ポジショナーハウジングに対する支持板の横方向の運動を可能にしている。
【００２４】
支持板６０は、図２および４に概略的に示す第１および第２の直線スライドアセンブリ８４、８６によって横方向に動くことができる。スライドアセンブリ８４、８６は、ガイドブッシング５４の横方向の位置を調節するためのアクチュエータメカニズムを構成する。第１のスライドアセンブリ８４は、ベース部材８８と、軸Ｙ（例えば、図４に示す上と下）に沿って後方かつ前方にベース部材上で滑るために適合されたスライダー部材９０とを含む。第２のスライドアセンブリ８６は、ベース部材９２と、軸Ｘ（例えば、図２および図４に示す右から左）に沿って左右にベース部材上で滑るために適合されたスライダー部材９４とを含む。いくつかの実施形態では、サイドアセンブリ８４、８６は、電気モーター（図示されず）によって動かされるモーター作動スライド（motor actuated slide）である。このようなサイドアセンブリの例は、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｌｉｄｅ（商標登録）であり、Ｍｉｃｒｏ  Ｓｌｉｄｅｓ社（Ｗｅｔｂｕｒｙ、Ｎ．Ｙ．）から市販される。第１のスライドアセンブリ８４のベース部材８８は、ポジショナーハウジング５０によって固定される。支持板６０は、第２のスライドアセンブリ８６のスライダー部材９４に固定され、共に動く。軸Ｙに沿って、第１のスライドアセンブリ８４のスライド部材９０の運動は、第１（前方に）および第２（後方に）の反対の方向（例えば、図２に示すページの内外、図４に示す上と下）に、第２のスライドアセンブリ８６および支持板６０の直線運動をもたらす。Ｘ軸に沿って、第２のスライドアセンブリ８６のスライダー部材９４の運動は、第３および第４の反対の方向（例えば、図２および４に示す右から左）の支持板６０の直線運動をもたらす。いくつかの実施形態では、第３および第４の方向は、概して、第１および第２の方向に垂直である。ガイドブッシング５４が支持板６０と共に横方向に動くため、スライダー部材９０、９４の運動は、ガイドブッシングおよびプルケーブル２６の横方向の運動をもたらす。
【００２５】
スライドアセンブリ８４、８６は、ガイドブッシング５４の横方向の位置を調節するための１つの実施形態であるがしかし、他のメカニズムが、本開示の範囲から逸脱せずに用いられるであろうことを理解すべきである。例えば、該メカニズムは、支持板６０を横方向に動かすために、ソレノイド、水圧シリンダー（hydraulic cylinder）、サーボモーター作動ねじアセンブリ（servomotor driven screw assembly）または任意の他の適したメカニズムを含むであろう。
【００２６】
スライドアセンブリの作動は、ポジショナハウジング５０の下面から下方に延在する、第１および第２の位置センサー１０１、１０３（図２および５）により感知されて、プルケーブル２６の位置に基づいて適したコントローラー９６によって制御される。位置センサー１０１、１０３は、ガイドブッシング５４の高位Ｅよりも下側の設定距離ｄ（図２）に位置したプルケーブル２６の一部１０５の横方向の位置を感知する。いくつかの実施形態では、距離ｄは、ガイドブッシング５４の高位Ｅと、溶融した結晶原材料Ｍの表面の高位Ｅとの間の距離Ｄの少なくとも約５％である。理解を容易にするために、ｘおよびｙ座標面は、図５に組み込まれる。第１の位置センサー１０１はケーブル部分１０５のｙ座標値を感知し（すなわち、ｘ座標平面からのケーブル部分の距離を感知する）、第２の位置センサー１０３は、ケーブル位置のｘ座標値を感知する（すなわち、ｙ座標平面からのケーブル部分の距離を感知する）。第１の位置センサー１０１は、第１の光発光ダイオード（light-emitting diode）１０７と第１の覆われた（masked）光ダイオードアセンブリ１０９とを含む。第２の位置センサー１０３は第２の光発光ダイオード１１１と第２の覆われた光ダイオードアセンブリ１１３とを含む。簡単のため、第１の位置センサー１０１のみが詳細に示されるであろう。しかしながら、第２の位置センサー１０３は、同じ様式で作動することを理解すべきである。
【００２７】
以後、図６を参照して、第１の覆われた光ダイオードアセンブリ１０９は、対応する上部および下部の三角形状の覆われていない部分１２１、１２３を形成するように、該アセンブリの外周において、適切な遮蔽物１１９によって覆われた上部および下部の半円形状の光ダイオード１１５、１１７を含む。それぞれの光ダイオードの覆われていない部分の照明は、電気信号（例えば、電流または電圧）をもたらす。照明の増加は信号を増加させ、照明の減少は信号を減少させる。第１の光発光ダイオード１０７は、光ダイオード１１５、１１７の上部および下部の覆われていない部分１２１、１２３を光らせるために、平行にされた（または一直線にされた、collimate）光源を構成する。ケーブル部分１０５が第１の光発光ダイオード１０７と第１の光ダイオードアセンブリ１０９との間にあるように、第１の位置センサー１０１は配置される。この配置では、ケーブル部分１０５は、上部の覆われていない部分１２１の領域１２５と下部の覆われていない部分１２３の領域１２７とを光から遮る（shade）。第１の光発光ダイオード１０７は、上部の覆われていない部分１２１の遮られていない領域１２９、１３１と、下部の覆われていない部分１２３の遮られていない領域１３３、１３４とを均一に光らせる。プルケーブル１２６の前方への（例えば、図５に示すページの下部の方へ）動きは、遮られていない領域１２５、１２７を図６で右に動かす。すなわち、プルケーブルの前方への（例えば、図５に示すページの上部の方向へ）運動は、遮られていない領域を図６の左へ動かす。
【００２８】
上部の覆われていない部分１２１の遮られた領域１２５の大きさは、遮られた領域１２５が後方に（図６に示すように左に）動くときに増加し、遮られた領域１２５が前方に（図６に示すように右に）動くときに低下する。上部の覆われていない部分１２１の領域が一定であるため、遮られていない領域１２９、１３１の面積の合計は、遮られた領域が後方（左に）に動くときに減少し、遮られた領域が前方に（右に）動くときに増加する。遮られていない領域１２９、１３１を光らせる光エネルギーが均一に分配されるため、上部の光ダイオード１１５によって生じた電気信号が、遮られた領域１２５が左に動くときに増加し、遮られた領域が右に動くときに減少する。従って、上部の光ダイオード１１５によって生じた信号は、上部の覆われていない部分の遮られていない領域の大きさの関数であり、従ってプルケーブル２６の横方向の位置の関数である。従ってケーブル部分１０５のｙ座標値は、上部光ダイオード１１５の信号の大きさによって決定される。
【００２９】
ケーブル部分のｙ座標値が、上部の光ダイオード１１５によって決定されてよいがしかし、上部の光ダイオードと結合した下部の光ダイオード１１７の使用は感度を増加させる。下部の覆われていない部分１２３の形状と角度とに起因して、下部の光ダイオード１１７は、上部の光ダイオード１１５に逆の（opposite）様式で作動する。とりわけ、下部の光ダイオード１１７の遮られていない領域１３３、１３４の面積の合計は、遮られていない領域１２７が左に動くときに増加し、右に動くときに減少する。従って、下部の光ダイオード１１７によって生じた信号は、遮られていない領域１２７が後方に動くときに増加し、前方に動くときに減少する。感受性は、信号の残りの部分（以下、位置信号）を到達させるように、下部の光ダイオード１１７により生じた信号を、上部の光ダイオード１１５によって生じた信号から差し引くことによって増加する。第１の光ダイオードアセンブリ１０９からの位置信号は、遮られていない領域１２５、１２７が、図６に示すように中央にある時に０値を有し、遮られていない領域が左に動く時にマイナス値を有し、右に動く場合にプラスの値を有するであろう。
【００３０】
コントローラー９６は、第１および第２の方向の振り子運動を抑制するように、プルケーブル２６の位置の関数として第１のスライドアセンブリを制御するために、第１の光ダイオードアセンブリ１０９により生じた位置信号に反応する。以下に示すように、コントローラー９６は、第３および第４の方向の振り子運動を抑制するように、プルケーブル２６の位置の関数として第２のスライドアセンブリ８６を制御するために、第２の光ダイオードアセンブリ１１３により生じた位置信号にも反応する。コントローラー９６は、スライドアセンブリを制御するために、１以上のプロセッサを含んでよい。
【００３１】
プルケーブル２６の振り子運動は、第１の光ダイオードアセンブリ１０９によって感知され、第１の光ダイオードアセンブリ１０９は、これに応じて、概して周期的な（例えば、正弦関数の）位置信号を生じる。位置信号に基づいて、コントローラー９６は、ブッシング５４に対するプルケーブル２６の部分１０５の振り子周波数と位置とを決定する。コントローラー９６は、位置信号から高周波数を取り除くための適切なロジックを含んでよく、その結果、位置信号は、プルケーブル２６の振り子運動のみを表す。位置信号に反応して、コントローラー９６は、ガイドブッシング５４の位置を制御する第１のスライドアセンブリ８４に電圧を与える。スライドモーターのシャフト上のシャフトエンコーダーまたは任意の他の適切なセンサーのような、付加的な位置センサー（図示されず）は、スライドアセンブリまたはガイドブッシングの位置を感知するために用いられてよい。いくつかの実施形態では、第１のスライドアセンブリ８４は、周期的な運動（位置信号と同じ周波数を有するが、約１/４の周期だけ位置信号を遅らせる）のガイドブッシング５４を動かすようにコントローラー９６によって制御される。また、いくつかの実施形態では、第１のスライドアセンブリ８４は、第１の光ダイオードアセンブリ１０９（それによって下側に減衰システムを提供する）によって感知された運動の振幅よりも実質的に少ない振幅を有するガイドブッシング５４を動かせる。
【００３２】
図７は、（１）プルケーブルがブッシングの運動によって抑えられる時のプルケーブル２６（第１の光ダイオードアセンブリ１０９によって感知される時）の運動と、（２）コントローラー９６によって制御される時のガイドブッシング５４の抑制運動とを示すグラフを表す。固相線１３７は、プルケーブル２６の運動を表し、点線１３８はガイドブッシング５４の運動を表す。グラフに示すように、コントローラー９６は、プルケーブルと同じ周波数であるがプルケーブルの位相から１/４サイクルのずれでガイドブッシング５４を動かす。コントローラー９６は、また、プルケーブル２６の運動の大きさが減少するように、ガイドブッシング５４の運動の大きさを減少させる第１のスライドアセンブリ８４を制御する。いくつかの実施形態では、ガイドブッシング５４は、第１のスライドアセンブリ８４によって、プルケーブル２６の感知した位置の設定値（例えば、１０％）だけ移動される。より大きな抑制速度が所望の場合、該値は増加できる。より少ない抑制速度が所望の場合、該値は減少できる。従って、コントローラー９６は、プルケーブル２６の振り子運動の要素（例えば、ｙ座標要素）を抑制する第１のスライドアセンブリ８４を制御する。すなわち、第１のスライドアセンブリ８４は、第１および第２の方向の振り子運動を抑制する。
【００３３】
第２の光ダイオードアセンブリ１１３は、プルケーブルの第３および第４の方向の運動を検出し、このような運動の位置信号表示を生じる。このような信号の反応として、コントローラー９６は、第３および４の方向へのプルケーブル２６の運動を抑制するように、第３および４の方向のガイドブッシング５４を動かし、第２のスライドアセンブリ８６を制御する。第２の位置センサー１０３、コントローラー９６および第２のスライドアセンブリ８６が、第１の位置センサー１０１と実質的に同じ方法で、第３および４の方向へのプルケーブル２６の運動を抑制するように組み合わされることを理解されたい。従って、簡潔さのために、第３および４の方向への運動を抑制するこれらの構成要素の用途は以下にさらに詳細には示されないであろう。
【００３４】
プルケーブル２６は、作業中に回転軸Ｚ１の周りを回ってよく、結晶インゴット４８の形成の間、いくぶん他の振り子運動を示してよい。第１の位置センサー１０１は、ガイドブッシング５４の下側の距離ｄで空けられたケーブル部分のｙ座標の運動を検出し、ｙ座標の運動を表す位置信号をもたらす。それと同時に、第２の位置センサー１０３は、ケーブル部分のｘ座標の運動を検出し、ｘ座標の運動を表す位置信号をもたらす。第１の位置センサー１０１によってもたらされた位置信号に応じて、コントローラー９６は、第１のスライドアセンブリ８４のスライダー部材を、対応するベース部材上でＹ軸（図４）に沿ってスライドさせてガイドブッシング５４とプルケーブル２６と共に動き、それによってプルケーブル２６のｙ座標の振り子運動を抑制する。第２の位置センサー１０３によってもたらされた位置信号に応じて、コントローラー９６は、第２のスライドアセンブリ８６のスライダー部材を、対応するベース部材上でＸ軸に沿ってスライドさせてガイドブッシング５４およびプルケーブル２６と共に動き、それによってｘ座標の振り子運動を抑制する。この様式では、結晶インゴットの全製造段階の間、プルケーブル２６の振り子運動は積極的に抑制される。
【００３５】
この実施形態では、光ダイオードアセンブリはアナログタイプの光ダイオードであるがしかし、デジタルタイプの光ダイオードが本願発明の範囲から逸脱せずに用いることができるであろうことを理解すべきである。また、位置センサーが他の任意の適した位置センサーによって、本開示の範囲から逸脱せずに置き換えられるであろうことを理解すべきである。
【００３６】
本開示のブッシングの他の実施形態は、概して図８および９に２５２で示される。ブッシング２５２は、結晶成長プロセスの前のみにケーブルの位置を調節するために適合されかつこのようなプロセスの間にはケーブルの位置を調節するために適合されないことを除き、ブッシング５２と類似している。従って、ブッシング２５２は、振り子運動を積極的に抑制しない。便宜上、対応する部品は、参照番号に追加されている接頭「２」を除いて図２〜４に示す対応する部品と同じ番号が付けられる。
【００３７】
ブッシング２５２は、プルケーブル２６の通路のための中央開口部２５６を規定する環状のガイドブッシング２５４を含む。プルケーブル２６は、ガイドブッシング２５４の横方向の動作と共に横方向に動くであろうが、ガイドブッシングに対して上昇および下降されてよい。ガイドブッシング２５４は、軸Ｚ２（図９）の周りのブッシングおよびブッシングキャリアの回転のために、概して２６２で示されるベアリングアセンブリによって、調節可能な支持板２６０に回転自在に連結されるブッシングキャリア２５８に固定される。可撓性のあるシャフトカップリング２７２は、ブッシングキャリア２５８を回転可能なシャフト（図示せず）に連結する。シャフトカップリング２７２は、ブッシングキャリア２５８およびガイドブッシング２５４をシャフトと共に回転させ、シャフトに対してブッシングキャリアおよびブッシングの横方向の動作を可能にする。
【００３８】
第１および第２の組の調節ねじ２７５、２７７を介して、支持板２６０はポジショナーハウジング２５０に調節可能で連結される。それぞれの調節ねじは、装着体２７９と、装着体から半径方向に内側に突出する細長いステム２８１とを有する。それぞれの調節ねじの装着体２７９は、対応するポジショナーハウジング２５０の装着ソケット２８３内に装着される。それぞれの調節ねじの細長いステム２８１はポジショナーハウジング２５０内部まで延在し、支持板周辺に隣接する。いくつかの実施形態では、Ｏリングシール２８５は、プルチャンバーの内側および外側の液体の漏えいを防止するように、調節ねじのステム２８１の周りに環状に設置される。また、いくつかの実施形態では、ねじの装着とソケットの装着との間の遊び（play）を取り除くためにソケット２８３の内部に、圧縮ばね２８７がある。支持板２６０は、調節ねじ２７５の第１の組を、対応するソケット２８３内で回転させることによって、左右に直線的に支持板２６０を動かす（すなわち、図８に示すように左または右へ）。調節ねじ２７７の第２の組を、対応するソケット２８３内で回転させることによって、後方または前方に直線的に支持板２６０を動かす（すなわち、図８に示すように、ページの上部に向かって上方にまたはページの下部に向かって下方に）。ガイドブッシング２５４とブッシングキャリア２５８とが、支持板２６０と共に横方向に動くため、支持板の動作は、軸Ｚ１（すなわち、結晶持ち上げ機構の回転軸）に対して軸Ｚ２（すなわち、ガイドブッシング２５４の回転軸）の位置を横方向に調節する。いくつかの実施形態では、軸Ｚ２（図９）の位置が、軸Ｚ１と一直線にされる（または整列される、align）ように調節され、それによって結晶持ち上げ機構の回転軸に対するプルケーブルの中心線のいかなる偏心をも除外する。
【００３９】
調節ねじは、ブッシング２５２の支持板２６０の横方向の位置を調節する好適なメカニズムとして示されるが、任意の適した調節メカニズムは、本開示の範囲から逸脱せずに用いられるであろうことを理解すべきである。
【００４０】
以後図１０−１２を参照して、本開示のブッシングの３つの実施形態は、概して３０１で示される。図８および９のブッシング２５２のように、ブッシング３０１は、結晶成長プロセスの前のみにプルケーブルの位置を調節するために適合され、振り子運動を積極的に抑制しない。しかしながら位置決め装置（positioning apparatus）２５２とは違って、位置決め装置３０１は、結晶持ち上げ機構が取り付けられる板３０に固定され、板３０と共に回転する。
【００４１】
位置決め装置３０１は、ハウジング３０２、スライダーブロック３０４、ブッシングキャリア３０６およびガイドブッシング３０８を含む。適切な留め具（図示せず）を介してハウジング３０２は板３０に確実に固定される。スライダーブロック３０４は、ハウジング３０２内にあり、ハウジング内でチャンネル３１０（図１１）に沿って左右にスライド（図１１に示すように右または左）する寸法および形状にされる。ブッシングキャリア３０６は、スライダーブロック３０４内において概して長方形の溝３１４内まで延在する、下方に突出する箱形状部分３１２と、ハウジング３０２内の開口部３１８を通って延在する、上方に突出するチューブ状部分３１６とを有する。ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２は、溝３１４（図１１に示すページの上部または下部に向かって）内部で前方または後方にスライドする寸法および成形される。ガイドブッシング３０８は、ブッシングキャリア３０６のチューブ状部分３１６の上側の端部にぴったり適合する寸法にされた円筒体３２０を有する。ガイドブッシング３０８を通る開口部３１９は、プルケーブル２６を通る通路の大きさにされる。ガイドブッシング３０８は、装着されたナット３２１によってブッシングキャリア３０６に固定される。
【００４２】
第１の調節ねじ３２２のシャンク（shank）はスライダーブロック３０４内で開口部を通って延在し、ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２内に装着される。溝３１４内部かつ第１の調節ねじのシャンクの周りの圧縮ばね３２４は、ブッシングキャリアの後方に（図１１に見られるページの上部に向かって）偏る（bias）ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２に対して押し付ける。第１の調節ねじ３２２を回転することによって、ハウジング３０２に対して前方または後方にブッシングキャリアおよびガイドブッシング３０８を動かす。第２の調節ねじ３２６のシャンクは、ハウジング３０２内の開口部を通って延在し、カムブロック３２８内に装着される。カムブロック３２８は、スライダーブロック３０４の傾斜面に隣接する傾斜面を有する。圧縮ばね３３０は、カムブロック３２８に接触するスライダーブロックを維持し、ハウジング３０２の左側の方へスライダーブロック３０４に偏らせる。別の圧縮ばね３３２は、第２の調節ねじ３２６のシャンクを囲い、かつハウジングに対して後方にねじに偏らせるように、ねじのシャンクにハウジング３０２と環状のフランジ３３４とを提供する。第２の調節ねじを回転することによって、カムブロック３２８を前方または後方に動かせ、スライダーブロック３０４、ブッシングキャリア３０６およびガイドブッシング３０８を左右に動かす。プルケーブル２６は、ガイドブッシング３０８と共に横方向に動くため、プルケーブルの横方向の位置は、第１および第２の調節ねじ３２２、３２６を回転することにより調節できる。従って、板３０および結晶持ち上げ機構の回転軸に対するプルケーブルの中心線のいかなる偏心をも取り除かれるか低減される。
【００４３】
図１３Ａおよび１３Ｂは、図１−１２に関して上述したガイドブッシング５４に類似するブッシング９１の部分概略図を示す。ガイドブッシング５４は、本開示の範囲より逸脱せずにブッシング９１に置き換えられてよい。ブッシング９１は、４つの分離部分（第１の部分９５、第２の部分９７、第３の部分９８および第４の部分９９）を有する。ブッシング９１はより多い部分、またはより少ない部分から成ってよい。
【００４４】
ブッシング９１は、２つの位置の間に構成できる。第１の位置では、図１３Ａに示すように、部分９５、９７、９８および９９は互いに接触している。この位置では、ブッシング９１は、プルケーブル２６が通り抜ける場合、プルケーブル２６がブッシングと接触するように寸法にされた中央開口部９３を有する。図１−１２に対して上述された実施形態において、ブッシング９１のこの第１の部分が用いられてよい。ブッシング９１の第２の位置では、図１３Ｂに示すように、部分９５、９７、９８および９９は、中央開口部９３の直径が第１の位置の中央開口部の直径よりも実質的に大きくなるように、互いに分離される。プルケーブル２６は、ブッシング９１が第２の位置にある場合、ブッシング９１のプルケーブル２６が中央開口部９３を通り抜けても、中央開口部９３に接触しない。従って、摩擦力は、ブッシングが第２の位置にある場合にブッシング９１によってプルケーブル２６に与えられない。任意の適したメカニズムは、第１の位置と第２の位置との間の要素９５、９７、９８および９９を移動するように用いられてよい。例えば、１以上のライナーアクチュエータ（linear actuator）、位置間の後方および前方に、要素９５、９７、９８および９９を移動するように用いられてよい。
【００４５】
概して、第１の位置または第２の位置のブッシング９１の構成は、振り子運動もしくは軌道運動の除去か、またはシリコンインゴットの重量の正確な測定のどちらがより重要であるかに依存する。振り子運動または軌道運動の除去がより重要な場合、ブッシング９１は、第１の位置に構成される。しかしながら、シリコンインゴットの重量の正確な測定がより重要である場合、ブッシング９１は第２の位置に構成される。
【００４６】
いくつかのシリコン結晶成長実施形態では、ブッシング９１は、シリコンインゴットの大部分の成長の間に第１の位置（図１３Ａ）に用いられてもよく、シリコンウエハーを製造するのに用いられるであろうインゴットの部分に用いられてもよい。従って、シリコンウエハーを製造するのに用いられるインゴットの部分が形成する間、シリコンインゴットの振り子または軌道運動が制御される。ブッシング９１は、そして、シリコンインゴットの端部の円錐の成長の間、第２の位置に移されてよい。従って、インゴットの大部分の形成の間および端部の円錐の成長ではない間、摩擦力は、プルケーブル２６のブッシング９１によって与えられるのみである。
【００４７】
図１４は、概して１００で示される、Ｙ軸の方向のケーブル１１０の端部に取り付けられる対象物を引っ張るための引っ張り装置（概して、「引き上げ具」）の実施形態を示す。本明細書の上述の開示の実施形態では、個別の言及が、図１に示す結晶引張機２０のようなシリコンインゴット成長装置と組み合わせて用いられる引っ張りシステムに対して成される。しかしながら、本開示の他の実施形態は、シリコンインゴット成長装置よりも他の目的のために用いられてよい。例えば、本明細書で示された実施形態は、対象物を引っ張ってケーブルから吊り下げられた任意の対象物の重量を決定するように、または図３３に示すように、表面に亘って対象物を引っ張るのに必要な力の量を決定するように用いられてよい。
【００４８】
引っ張り装置１００は、図１のハウジング２９の内部に位置したフレーム１３０を含む。フレーム１３０およびハウジング２９は、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転可能であり、従って、フレームは、ケーブル１００の端部に取り付けられた対象物が、引っ張り装置１００によってＹ軸の方向に引っ張られる場合、回転することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、フレーム１３０はハウジング２９の内部に位置されず、ハウジングが用いられない。これらの実施形態では、フレーム１３０は、図１の板３０のような、支持構造体（図１４に図示されず）につながれ、その結果、フレームは、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転できる。フレーム１３０は、強固な構造であり、任意の適した材料により作られてよい。図２の高い完全性の回転真空シール３６は、プルチャンバー２４とハウジング２９の間の液体の漏れに対して密閉するために用いられる。別の実施形態では、真空密閉３６は用いられず、代わりに、分かれた真空囲い（図示せず）が、引っ張り装置１００の真空の性質を維持するように、フレーム１３０かハウジング２９のどちらか、またはフレームおよびハウジング２９の両方を取り囲む。さらに、真空密閉３６は、プルチャンバー２４およびハウジング２９の両方の内部で同じ圧力が維持されるのを可能にする。
【００５０】
ケーブル１１０は、鋼または鋼合金を制限無しに含む、任意の適した材料により形成される。チャンク１１２はシリコン結晶成長装置に用いられる実施形態のケーブル１１０の１つの端部に設置される。チャンク１１２は、ケーブル１１０に種結晶を連結する。成長シリコンインゴット１１４は、種結晶が、溶融シリコン１１８の坩堝１１６内で下げられた後、種結晶から成長する。従ってチャンク１１２が、成長シリコンインゴット１１４にケーブルの端部を連結する。ケーブル１１０は、シリコンインゴットの成長につれて、引っ張り装置１００によって、上方に引っ張られる。
【００５１】
位置センサー２０１は、フレーム１３０に連結され、フレーム１３０に対してケーブル１１０の位置を決定するように用いられ、上述した位置センサー１０１、１０３に対して同じまたは類似の様式で機能する。別の実施形態では、位置センサー２０１は、固定されたままであるフレーム１３０から分離した支持構造に連結され、フレームが回転する場合に静止している。位置センサー２０１は、複数の位置感知要素（position sensing component）を含む。覆われた光ダイオードのセンサーは、位置センサー１０１、１０３に対して上述されるがしかし、これらが有しているレーザーのような任意の適切な測定システムが、位置センサー２０１に用いられる。他の測定システムは、静電容量ベースのシステムまたは反射放射線を用いた電磁気システムであってよい。ブッシング２０３は、少なくとも部分的にケーブル１１０の周りに設置される。この実施形態では、ブッシング２０３は、フレーム１３０内に設置されるがしかし、フレームの外側に設置されてもよい。ブッシング２０３および位置センサー２０１は、上述したブッシング５２と同じ、または同じように機能し、従って同様に、ケーブル１１０の振り子または軌道運動を積極的に抑制することができる。
【００５２】
プーリー１４０（概して、第１のシリンダー）は、フレーム１３０内部に位置する。他の実施形態では、プーリー１４０は、フレーム１３０の外側に位置されてよい。プーリー１４０は、制限無しに鋼またはアルミニウム合金を含む、任意の適した材料により形成される。プーリー１４０は、プーリー１４０が周りに回転する中央軸１４２を有する。ブッシング、ベアリングまたは他の適した構造は、中央軸１４２に接近して、または中央軸１４２の周りに位置されてよい。
【００５３】
いくつかの実施形態によれば、プーリー１４０は、環状の外面１４４に沿って形成された溝を有する。溝は、トラフおよび対応する組の垂直または先細りの壁から成る。ケーブルと溝（例えば、ケーブル１１０の直径よりも大きい垂直または先細りの壁の間の距離）との間のいくらかの隙間を可能にして、トラフおよび垂直または先細りの壁がそこにケーブルを入れるおおよその寸法にされる。
【００５４】
図１４に示し、図１５でより明確に判るように、アーム１５０は、中央軸１４２で、第１の端部１５２にてプーリー１４０に連結されている。アーム１５０の第２の端部１５４は、コネクタ１５６によってフレーム１３０に旋回可能に連結される。そして、コネクタ１５６は、例えば、溶接によってまたは留め具の使用を通して、任意の適切なコネクタメカニズムによって、フレームに強固に連結される。ベアリングまたはブッシングは、フレーム１３０に対して、アーム１５０の回転を可能にするように、コネクタ１５６に用いられてよい。ここで用いられるように、用語「連結された（coupled）」および「結合された（connected）」は、２以上の要素間の直接の結合もしくは連結、または２以上の要素間の間接の結合もしくは連結を含む（例えば、中間の要素は要素を共に結合するまたは連結する）。
【００５５】
アーム１５０は第２の端部１５４の周りに回転することができる。第１の端部１５２は概してＹ軸と平行方向に動くが、Ｘ軸に平行方向に動くことから制限される。伸張（extension）によって、アームの第１の端部１５２に連結されたプーリー１４０は、Ｙ軸方向に平行に動くことができ、Ｘ軸に平行な動作から制限される。アーム１５０は、強固および/または、Ｘ軸に実質的に平行な方向の伸長に抵抗する任意の適切な材料により構成される（例えば、鋼および鋼合金、アルミニウム、チタンまたは他の複合材料）。
【００５６】
本実施形態のプーリー１４０は、ロードセル１７０から吊り下げられる。ロードセル１７０は、プーリー１４０の中央軸１４２において、第１のコネクタ１７２によってプーリー１４０に連結されている。いくつかの実施形態によれば、第１のコネクタ１７２は強固であり、通常の操作条件下で歪まず、または伸びない。第１のコネクタ１７２は、ロードセル１７０と第１のコネクタとの間の回転運動を可能にしてよい。上述したように、軸は、プーリー１４０の中央軸１４２を通りプーリーに第１のコネクタ１７２を連結している。該軸は、また、アーム１５０を通り抜けるか、そうでなければアームの第１の端部１５２において、またはその近くにおいてアーム１５０に連結されてよい。
【００５７】
ロードセル１７０は、第２のコネクタ１７４によってフレーム１３０に連結されている。第１のコネクタ１７２のように、第２のコネクタ１７４は通常の操作条件下ではほとんど歪まない強固な部材であり、ロードセル１７０と第２のコネクタとの間の回転運動を可能にしてよい。第２のコネクタ１７４は、ピン（pin）または軸タイプのカップリングによってフレーム１３０に連結されてよい。
【００５８】
ロードセル１７０は、電気、水力または静水力タイプの１つのような、ロードセルの多様なタイプのいずれか１つであってよい。１つの実施形態によれば、ロードセル１７０は、電気的ロードセルであり、ひずみゲージに与えられる力を電気信号に変換する。ひずみゲージ（例えば、ホイーストンブリッジの構成）は、ひずみゲージによって与えられる変形（例えば、ひずみ）量に比例する電気信号を出力する。電気信号は、増幅され、そして、プロセッサ（図１９参照）によって分析される。プロセッサは、アルゴリズムに電気信号を付与し、それに関する力の量を決定する。決定された力の量の更なる使用は以下に示される。
【００５９】
図１４および１５を参照して、アイドラプーリー１８０（概して、第２のシリンダー）は、中央軸１８２の周りにフレーム１３０に回転自在に連結される。アイドラプーリー１８０は、中央軸１８２を通り抜ける軸によって、回転以外の運動が抑制される。該軸は、アイドラプーリーがフレーム１３０に固定されるように、フレーム１３０に取り付けられる。プーリー１４０のように、溝は、アイドラプーリーの環状の外面１８４に形成される。該溝は、トラフおよび一組の向かい合った、垂直または先細りの壁から成る。該溝の構成要素は、ケーブルと溝との間の適切な隙間を有し、ケーブル１１０を入れる寸法にされる。図１６および１７に示す実施形態では、アイドラプーリー１８０は用いられない。代わりに、ケーブル１１０は、直接、プーリー１４０からドラム２００まで通過する。
【００６０】
ケーブル１１０の末端（すなわち、第２）の端部２０６は、ドラム２００の環状の外面２０４に連結されている。そして、ドラム２００は駆動部（図示せず）に連結されている。駆動部は、ドラムの中央軸２０２の周りにドラム２００を回転させるように作動できる。駆動部は、１つの実施形態に係る電気モーターである。ドラムの環状の外面２０４はケーブル１１０を入れるために中に形成される溝を有してもよい。該溝は、ケーブル１１０が環状の外面２０４の周りにおいて損傷を受けるように、ケーブルの首尾よい巻きが互いに重な合うことがないように、らせん形の配置であってよい。１つの実施形態によれば、ドラム２００と付随する駆動部とは操作中にウィンチに類似している。組み入れられた駆動部は、駆動部の回転変位、従って、連結されたドラム２００の回転変位を測定するように構成された回転エンコーダーである。他の実施形態では、駆動部は、ステッピングモーターであり、従って回転エンコーダーの使用は、ドラム２００の変位を測定するのに必要ではない場合がある。
【００６１】
図１４および１５に示すように、ケーブル１１０の部分１１３は、プーリー１４０の環状の外面１４４と、アイドラプーリー１８０の環状の外面１８４との間においてＸ軸とアーム１５０の両方に平行な通路を通る。図１６および１７の実施形態では、ケーブルの部分１１３は、プーリー１４０の環状の外面１４４と、ドラム２００の環状の外面２０４との間を通る。図１７に示すように、ケーブル１１０の部分１１３は、Ｘ軸に平行ではない通路に沿ってプーリー１４０とドラム２００との間を通る。代わりに、ケーブル１１０の部分１１３は、アーム１５０に平行な通路に沿って通る。
【００６２】
図１８Ａは、引っ張りシステム１００に用いられるケーブル１１０の部分側面図を示す。図１８Ｂは、図１８Ａの断面図である。この実施形態のケーブル１１０は、より小さなワイヤーロープ２４０により形成されるワイヤーロープであり、より小さなワイヤーロープ２４０は、ケーブル１１０を形成するように共に捻じ曲げられる。それぞれのワイヤーロープ２４０は、ワイヤーのストランド２４２により形成され、ワイヤーのストランド２４２は、それぞれのワイヤーロープ２４０を形成するように共に捻じ曲げられる。図１８Ａおよび１８Ｂに示すワイヤーロープ構成は、７ｘ７の配置をしている。この配置では、ワイヤーロープは、７つの小さいワイヤーロープアセンブリを含み、そしてそれぞれの小さいワイヤーロープアセンブリは、それぞれ７つのワイヤーから成る準アセンブリにより形成される。他の実施形態によれば、ワイヤーロープの異なる構成が用いられてよい（７ｘ７の配置は、多数の適した構成の１つである）。例えば、他の実施形態は、図１８Ａおよび１８Ｂに示すケーブル１１０の代わりに材料の連続的なストランド（strand）により形成される単一のケーブルまたはワイヤーを用いてよい。
【００６３】
図１８Ｂから判るように、ケーブル１１０の有効直径は、ケーブルの断面に沿って異なる場所で異なる。例えば、ケーブル１１０は、最大直径ｄ１および最小直径ｄ２を有する。従ってケーブルが、プーリー１４０、アイドラプーリー１８０またはドラム２００を通り抜ける場合、ワイヤーケーブルロープ２４０およびストランド２４２のらせん形状に起因して、ケーブル１１０の有効直径は、最大直径ｄ１と最小直径ｄ２との間で異なる。ケーブル１１０が最初にプーリー１４０に接触する場所、およびケーブル１１０が最初にプーリー１４０との接触から離れる場所で、ケーブル１１０の直径が異なる場合、ケーブル１１０の部分１１３の張力は、ケーブル１１０の垂直部分（プーリー１４０の０のネットトルクを維持するようにＹ軸に平行である）の張力とは異なるであろう。また、最初にプーリー１４０との接触から離れる場所、および最初にプーリー１８０またはドラム２００と接触する場所で、ケーブル１１０の部分１１３の直径が異なる場合、ケーブル１１０の部分１１３は、もはやアーム１５０に平行ではないであろう。
【００６４】
図１９は、ロードセル１７０、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０の概略図である。ロードセル１７０、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０は、通信して共に連結される。プロセッサ３００はコンピュータープロセッサであり、蓄積されるコンピューター実行可能指示（computer executable instruction）を伴うコンピューター読み込み可能記憶メモリーの１以上の形態を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、コントロールシステム３２０は、コンピュータープロセッサと、蓄積されるコンピューター実行可能指示を伴うコンピューター読み込み可能記憶メモリーの形態をも含んでもよい。プロセッサ３００とコントロールシステム３２０とは、ロードセル１７０と互いに通信するための入力/出力構成要素（図示せず）を含む。ロード背巣１７０は同様に、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０と通信するための入力/出力構成要素（図示せず）を含む。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ３００とコントロールシステム３２０との機能は、単一の多目的構成要素により実施される。他の実施形態では、プロセッサ３００は、ロードセル１７０の一部であってよい。
【００６５】
プロセッサ３００およびロードセル１７０によって決定される力の量は、ケーブル（例えば、成長するシリコンインゴット１１４）の端部に取り付けられた対象物の重量を決定するように用いられる。ロードセル１７０がプーリー１４０およびケーブル１１０によって与えられる力の量を測定する場合、ケーブルの端部に取り付けられた対象物に与えられる重力の力は、ロードセルに与えられる力に反映される。プロセッサ３００は、対象物の重量を決定するように、決定された力と既知のファクターとを用いる。既知のファクターは、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００の調節からもたらされる機械的利益を反映してよい。機械的利益は、対象物の重量に対するロードセルへの決定された力の割合として規定される。例えば、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００が、２つの機械的利益をもたらす場合、ケーブルの端部に連結された対象物の重量は、既知のファクター（例えば、２つ）により分配されて決定された力である。既知のファクターは、引っ張りシステム１００の系統的または規則的に起こる誤差（またはエラー、error）を反映してよい。例えば、決定された力がロードセル１７０に与えられた本当の力よりも実際に１０％少ないならば、機械的利益がそれと同等である場合に既知のファクターは、０．９と同等である。さらに概して、全体の既知のファクターは、定誤差（systematic error）によって増加した機械的利益と同等である。（上述の例では０．９）。従って既知のファクター、およびプーリー１４０とケーブル１１０とによってロードセル１７０に与えられた力は、ケーブルの張力を反映する。
【００６６】
いくつかの実施形態（図３３に示すような）では、引っ張り装置１００（概して、引き上げ具）は、ケーブル１１０に取り付けられる対象物１５１を垂直以外の方向に引っ張るように用いられる。図３３の実施形態では、引っ張り装置１００は、水平表面１５３に亘って対象物１５１を引っ張るよう用いられるがしかし、他の実施形態では、表面は、傾斜されてもよい。図３３の実施形態では、アーム１５０は、ケーブル１１０の部分１１３がさらにアームと平行になるように配置されてよい。従って、プーリー１４０およびケーブル１００によってロードセル１７０に与えられる力は、表面１５３に亘って対象物１５１を引っ張るのに必要な力の量を反映する。この力は、対象物１５１と表面１５３との間の摩擦係数を反映してよい。従って、引っ張り装置１００は、対象物が引っ張られる場合、対象物１５１と表面１５３との間の摩擦係数のいかなる変化の存在と相対的な程度とを決定できる。プロセッサ３００は、表面１５３に沿って対象物１５１を引っ張るのに必要な力を決定するように、決定された力と既知のファクターとを用いてよい。既知のファクターは、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００の配置から生ずる機械的利益を反映してよい。既知のファクターは、引っ張りシステム１００の系統的または規則的に起こる誤差も反映する場合がある。
【００６７】
上述のように、プーリーに送られたケーブルから吊り下げられた対象物の重量を測定する前記装置は、しばしば、不満足な結果をもたらす。いくつかの誤差の原因は、不満足な結果をもたらす。プーリー１３０に接触するケーブル１１０の直径の変化は、ケーブル１１０の部分１１３の張力に影響を受ける。部分１１３の引っ張りがＹ軸に平行な要素を有する場合、力の要素は、ケーブルによってプーリーに与えられ、およびロードセル１７０によって検出されたＹ方向の力に寄与するであろう。従って、部分１１３の張力の誤差は、ロードセル１７０によって検出された力の要素の誤差を生ずるであろう。ケーブル１１０の部分１１３の張力がＸ軸に平行な要素を有する場合、力の要素は、図１４、１５および１６に示す実施形態のロードセル１７０によって検出されないであろう。従って、水平方向の力の要素は、ロードセル１７０によって検出されないであろう。図１７に示す実施形態では、ケーブル１１０の部分１１３の張力の水平方向の要素は、ケーブル１１０の部分１１３がアーム１５０に平行である場合、ロードセル１７０によって検出されないであろう。従って、張力の誤差は、ロードセル１７０によって検出されないであろう。両方の力の要素の誤差は、引っ張り装置１００の要素の誤調節またはケーブル１１０の変化する有効直径のような、多くのファクターによって導入される。
【００６８】
アーム１５０はＸ軸に平行な水平方向の運動を制限し、従ってフレーム１３０に水平方向の力の要素を伝達する。さらに、プーリー１４０の環状の外面１４４に亘って送られた後およびプーリー１８０またはドラム２００の環状の外面に接触する前に、アーム１５０に実質的に平行な通路に沿ってケーブル１１０が通る。水平要素によって導入される誤差は、従って、力の垂直な要素に対して直角にされる。さらに、プーリー１４０とドラム２００との間のケーブル１００の部分１１３によって送られた通路は、図１７のように、Ｘ軸に平行でなくてよく、さらに実施形態の範囲内である。図１７に示すように、ケーブル１１０の部分１１３によって送られた通路は、アーム１５０に平行であり、従って、たとえＸ軸に平行でない通路を通っても、フレーム１３０に対する力（例えば、ケーブルの張力）の水平方向の変換を可能にする。本明細書に開示される実施形態によって実施される重量測定は、前記装置の重量測定と比較した場合、より正確に、約１０〜２０倍であってよい。例えば、前記装置は、約０．６Ｋｇの重量測定誤差を出す場合があるが一方で、本明細書に示した実施形態は約０．０４Ｋｇの誤差を有する。
【００６９】
図２０−２８は、対象物を引っ張るための引っ張りシステム（概して、引き上げ具）の付加的な実施形態を示す。図２０−２８の引っ張りシステムは、対象物が、重量測定される間に、ロードセルプーリー１４０に対して実質的に静止するケーブル１１０に関して上述した記載とは異なる。対象物の重量がロードセル１７０によって測定される間、ロードセルプーリー１４０は、上方に対象物を引っ張るように上昇される。従って、ケーブル１１０の異なる直径により導入される誤差の原因は、ケーブル１１０がロードセルプーリー１４０の環状の外面１４４全体を通る場合に効果的に排除される。図２０−２８の引っ張り装置は、同じように、シリコン結晶成長実施の使用によく適している。さらに、図２０−２８の引っ張り装置のそれぞれは、ケーブル１１０の振り子運動または軌道運動を積極的に抑制するように、ブッシング２０３と位置センサー２０１とを用いる。
【００７０】
図２０は、初期の位置における引っ張り装置４００の第１の構成を示す。引っ張り装置４００は、フレームに連結されたアクチュエータ４１０と共にフレーム（図示せず）を含む。アクチュエータ４１０は、上昇した位置と下降した位置との間に連結されたアクチュエータリンク４２０を動かすことができる任意の適切なアクチュエータである。例えば、アクチュエータ４１０は、ライナーアクチュエータ、カム（cam）とフォロア（follower９とに連結された回転駆動源（rotary drive source）またはアクチュエータ４１０に連結されたリンク４２０を有する回転駆動源であってよい。
【００７１】
アクチュエータ４２０は、上部アーム４３０に連結される。上部アーム４３０は、第１の端部４３２において、強固かつ旋回可能にフレーム１３０に連結される。図２０の実施形態では、第２の端部４３４は、引っ張り装置４００の全ての他の要素に連結されない。下部アーム４４０は、第１の端部４４２においてフレームに旋回可能に連結され、第２の端部４４４において追加のプーリー４６０に旋回可能に連結される。追加のプーリー４６０は、アイドラプーリー１８０の関数と同様である。
【００７２】
上述の引っ張りシステム１００のように、アーム１５０は、一方の端部にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の端部にロードセルプーリー１４０が旋回可能に連結される。リンク４５０、４５２、４５４は、強固な部材であり、フレームおよび/または上部アーム４３０のどちらかに他のプーリー（例えば、アイドラプーリー１８０等および追加のプーリー４６０）を旋回可能に連結する。
【００７３】
ロードセル１７０は中央軸にて、第１のコネクタによってロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結される。ロードセル１７０は第２のコネクタによって上部アーム４３０に旋回可能に連結される。ドラム２００はプーリー装置１００として、フレームに連結されている。
【００７４】
アクチュエータ４１０によるアクチュエータリンク４２０の移動は対応する上部アーム４３０の移動をもたらす。上部４３０のアームは、アクチュエータ４２０の移動に対応して第１の端部４３２の周りに旋回する。上部アーム４３０の移動は、リンク４５０、４５２の対応する移動およびそこに連結される第２のコネクタ１７４をもたらし、そして、ロードセル１７０およびプーリー１４０、１８０および４６０の移動をもたらす。
【００７５】
図２０の引っ張り装置は、ドラム２００が実質的に一定速度でケーブル１１０を回転させ、およびシリコン結晶成長の実施形態における使用に適した速度でケーブル１１０を上昇させることを可能にするよう構成される。上部アーム４３０、リンク４５０、４５２およびコネクタ１７２、１７４の長さは、上部アーム４３０が動く場合、ドラム２００とロードセルプーリー１４０の間で実質的に一定のケーブル１１０の長さを維持するように構成されてよい。従って、プーリー１４０、１８０、４６０、上部アーム４３０、リンク４５０、４５２、４５４およびコネクタ１７２、１７４の垂直方向の運動は、ドラム２００の回転運動を独立して形成してよく、従って、対象物を重量測定する間、ロードセルプーリー１４０に対して静止を維持でき、その結果、アクチュエータ４１０が適切な速度でアクチュエータリンク４２０を動かすことが提供される。ケーブル１１０は、従って、インゴットの重量測定の間、ロードセルプーリー１４０に対して静止を維持し、その結果、ケーブルの直径の変化は、ロードセル１７０によって測定される力に対し、誤差を導入しない。
【００７６】
図２０では、第１の端部４３２から、第２のコネクタ１７４とリンク４５０、４５２、４５４とが連結される場所までの相対的な距離の長さは、それぞれ、約１．０、約１．５および約２．０またはその数倍である。アーム４４０の相対的な長さは１．５である。図２１および２２では、その相対的な長さは、それぞれ約１．０、約２．０、約３．０またはその数倍である。従って、図２０は、図２１および２２に示す実施形態と比較した場合、より「小さい（compact）」構成を示す。
【００７７】
図２１は引っ張り装置５００を示し、図２０に示す引っ張り装置４００に類似しており、同じような様式で作動する。しかしながら、ドラム２００は、ロードセルプーリー１４０の左側の横方向に位置し、ケーブルはドラムの上部の部分から出ていく（pay off）。図２１では、引っ張り装置５００の左側のスペースは、ドラム２００をその側に動かすことおよび概してドラムのサイズと位置との制限を緩和することによって用いられる。
【００７８】
引っ張り装置５００は、フレームに連結されたアクチュエータ５１０を備えたフレーム（図示せず）を含む。アクチュエータ５１０は、上昇した位置および下降した位置の間で、アクチュエータ５１０に連結されたアクチュエータリンク５２０を動かすことができる任意の適切なアクチュエータであってよい。例えば、アクチュエータ５１０は、ライナーアクチュエータであってよく、またはカムおよびフォロアに連結されて用いられる回転駆動源、もしくはアクチュエータ５１０に連結されるリンク５２０を有する回転駆動源であってもよい。
【００７９】
アクチュエータリンク５２０は、上部アーム５３０に連結される。上部アーム５３０は、強固であり、第１の端部５３２にてフレームに旋回可能に連結される。図２１の実施形態では、第２の端部５３４は、リンク５５２に連結され、そしてリンク５５２は、追加のプーリー５６０に連結される。下部アーム５４０は、第１の端部５４２にてフレームに旋回可能に連結され、第２の端部５４４にて追加のプーリー５６０に連結される。
【００８０】
上述した引っ張り装置１００のように、アーム１５０は、一方の端部にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の端部にてロードセルプーリー１４０に回転可能に連結される。リンク５５０、５５２および５５４は、強固な部材であり、他のプーリーをフレームおよび/または上部アーム５３０のどちらかに旋回可能に連結する。
【００８１】
ロードセル１７０は、第１のコネクタによって中央軸おいてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結される。ロードセル１７０は、第２のコネクタ１７４によって上部アーム５３０に旋回可能に連結される。ドラム２００は、引っ張り装置１００の場合、フレーム１３０に連結されている。
【００８２】
アクチュエータ５１０によるアクチュエータリンク５２０の移動は、対応する上部アーム５３０の移動をもたらす。第１の端部がフレームに旋回可能に連結される場合、上部アーム５３０はアクチュエータリンク５２０の移動に応じて、第１の端部５３２の周りに旋回する。上部アーム５３０の移動は、上部アーム５３０に連結されたリンク５５０、５５２および第２のコネクタ１７４の対応する移動をもたらし、そして、ロードセル１７０、プーリー１４０、１８０および５６０の移動をもたらす。
【００８３】
図２２は引っ張りシステム６００を示す。この配置では、下部アーム６４０（図２１の下部アーム）の構成は、図２１の構成とは異なる。下部アーム６４０は下部アーム６４０中に形成された２つの曲げ（bend）を有し、ドラム２００の下側を通過する。さらに、ケーブル１００はドラム２００の下部から出ていく。図９の引っ張りシステムのこの構成は、図２１の引っ張りシステム５００と比較した場合、垂直にさらに小型である。
【００８４】
図２２のドラム２００の位置は修正されてよいが、ドラムと追加のプーリー６６０の間のケーブル領域が水平である場合、下部アーム６４０は１以上の曲げを有し、ドラムと接触するのを防いでいる。
【００８５】
引っ張りシステム６００は、アクチュエータ６１０に連結されたフレームを含む。アクチュエータ６１０は上昇した位置と下降した位置との間に連結されたアクチュエータリンク６２０を動かすことができる任意の適したアクチュエータである。例えば、アクチュエータ６１０はライナーアクチュエータであり、カムおよびフォロアとの結合に用いられる回転駆動源、アクチュエータに隣接される回転駆動源であってよい。
【００８６】
アクチュエータリンク６２０は、上部アーム６３０に連結されている。上部アーム６３０は強固であり、かつ第１の端部６３２にてフレームに旋回可能に連結される。図２２の実施形態では、第２の端部６３４は、リンク６５２に連結され、そして、追加のプーリー６６０に連結されている。下部アーム６４０は、第１の端部６４２にてフレームに旋回可能に連結され、回転自在に第２の端部６４４にて追加のプーリー６６０に連結される。
【００８７】
上述の引っ張りシステム１００にように、アーム１５０は、第１の端部にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の端部にてロードセルプーリーに回転自在に連結される。リンク６５０、６５２、６５４は強固な部材であり、旋回自在に他のプーリー（すなわち、アイドラプーリー１８０等および追加のプーリー６６０）をフレームおよび/または上部アーム６３０のどちらかに連結される。
【００８８】
ロードセル１７０は第１のコネクタによって中央軸にてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結される。ロードセル１７０は第２のコネクタによって上部アーム６３０に旋回可能に連結される。ドラム２００は引っ張りシステム１００として、フレームに連結されている。
【００８９】
アクチュエータ６１０によってアクチュエータリンク６２０の移動は、対応する上部アーム６３０の移動を生ずる。上部アーム６３０は、第１の端部がフレームに旋回可能に連結される場合、アクチュエータリンク６２０の移動に応じて、第１の端部６３２の周りに旋回する。上部アーム６３０の移動は、対応するリンク６５０、６５２およびそこに連結された第２のコネクタ１７４の移動を生じ、そして、ロードセル１７０ならびにプーリー１４０、１８０および６６０の移動をもたらす。
【００９０】
図２３は、初期の位置における引っ張りシステムの別の配置を示す。図２３の実施形態では、アクチュエータ７１０は第２のコネクタ１７４に連結され、そして、ロードセルに連結される。ロードセル１７０は、第１のコネクタによって、プーリーの中央軸にてロードセルプーリー１４０に連結されている。アーム７５０は中央軸にて、アイドラプーリー１８０をロードセルプーリー１４０の中央軸に連結する。ドラム２００は、ほかの配置のように、フレームに回転自在に連結される。アクチュエータ７１０は、従って、上部アームを必要とすることなしに、直接第２のコネクタ１７４を動かす。アクチュエータの移動は、対応するロードセル１７０およびロードセルプーリー１７０の移動を生ずる。アイドラプーリー１８０は、中央軸にて軸またはピンによってフレームに旋回可能に連結される。アイドラプーリー１８０は、アクチュエータ７１０が第２のコネクタ１７４、ロードセル１７０、第１のコネクタ１７２およびロードセルプーリー１４０を動かす場合、動かされない。
【００９１】
いくつかの実施形態では、アイドラプーリー１８０は中央軸にてピンまたは軸によってフレームに連結されなくてよい。これらの実施形態では、ロードセルプーリー１４０およびアイドラプーリー１８０は、第１のコネクタの移動に対して移動してよい。そして、フレームに対する付加的なアームおよび接着点は、アイドラプーリー１８０が、可能にされた通路に対して制限されるのを維持するよう用いられてよい。加えて、アクチュエータ７１０がロードセルプーリーおよびアイドラプーリーを上方に移動させる間、ロードセルプーリー１４０とアイドラプーリー１８０の間のケーブル部分を固定するのを維持するように、ドラム２００は後方に回転するであろう。
【００９２】
図２４は、概して８００で示される、引っ張りシステムの別の実施形態を示す。図２４は、初期の位置における引っ張りシステム８００を示す。第２のコネクタ１７４は、アクチュエータ８１０にロードセル１７０を連結する。バー８１２は、第１のコネクタ１７２に連結され、その結果、第１のコネクタの移動は、対応するバーの移動をもたらす。バー８１２は強固な材料により適切に形成される。上部アーム８３０は第１の端部８３２にてフレームおよび第２の端部８３４にてバー８１２に旋回可能に連結される。下部アーム８４０は第１の端部８４２にてフレーム１３０に、第２の端部８４４にてバー８１２に旋回可能に連結される。下部アーム８４０はフレーム１３０のドラム２００およびロードセルプーリー１４０の下に配置されている。ロードセルプーリー１４０は中央軸にてバー８１２に旋回可能に連結される。
【００９３】
従って、アクチュエータ８１０の移動は、アクチュエータにバーを連結する第２のコネクタ１７４、ロードセル１７０および第１のコネクタ１７２にて、対応するバー８１２の移動を生ずる。そしてバー８１２の移動は、ロードセルプーリー１４０、上部アーム８３０およびそこに連結されているアーム８４０の、対応する移動をもたらす。
【００９４】
図２５Ａおよび２５Ｂは、概して９００で示される引っ張りシステムの別の実施形態を示す。図２５Ａは、初期の位置における引っ張りシステム９００を示す。引っ張りシステム９００はそこに連結されているアクチュエータ９１０を有するフレーム（図示されず）を含む。アクチュエータ９１０は、上昇される位置と下降される位置との間に連結されるアクチュエータリンク９０２を動かすことができる任意の適切なアクチュエータであってよい。例えば、アクチュエータ９１０は、ライナーアクチュエータ、またはカムおよびフォロアに連結されて用いられる回転駆動源、もしくはアクチュエータ９１０に連結されるリンクを有する回転駆動源であってよい。
【００９５】
第１の下部アーム９３０は、ロードセルプーリー１４０をアイドラプーリー１８０に連結する。第２の下部アーム９４０はアイドラプーリー１４０を追加のプーリー９６０に連結する。第１の下部アームは近接端部（proximal）９３４から相隔たる末端部（distal end）９３２を有する。近接端部９３４はアイドラプーリー１８０の中央軸かその付近に配置され、末端部９３２はロードセルプーリー１４０の中央軸かその付近に配置されている。同じように、第２の下部アーム９４０は近接端部９４４から相隔たる末端部９４２を有する。近接端部９４４はアイドラプーリー１８０の中央軸かその付近に配置され、末端部９４２は、追加のプーリー９６０の中央軸かその付近に配置されている。末端部９３２、９４２はそれぞれロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０に適切に旋回可能に連結される。下部アーム９３０、９４０の近接端部９３４、９４４は中央のカップリング９５４にてアイドラプーリー１８０に適切に旋回可能に連結される。従って、第１の下部アーム９３０と第２の下部アーム９４０とは互いに独立して動くことができる。
【００９６】
アクチュエータリンク９０２は下部アーム９１２に連結されている。上部アーム９１２は頑丈であり、アクチュエータリンク９０２に第１の端部９１６にて旋回可能に連結される。他の実施形態では、アクチュエータリンク９０２は実施形態の範囲から逸脱せずに上部アームに沿って異なって位置されてよい。上部アーム９１２の第２の端部９１８（第１の端部９１６から相隔たれた）は第１のコネクタ９２０に旋回可能に連結される。上部アーム９１２は中央カップリング９１４を有し、フレームに旋回可能に連結される。図示された実施形態では、中央カップリング９１４は上部アーム９１２を連結する。他の実施形態では、中央カップリング９１４は上部アーム９１２の中央の場所に配置されず、上部アーム９１２の中央の場所から相隔たれる。これらの実施形態では、上部アーム９１２は従って、中央の場所にてフレームに連結されない。
【００９７】
そして、第１のコネクタ９２０は、ロードセル１７０に旋回可能に連結される。ロードセル１７０は第２のコネクタ９２２によって中央軸にてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結される。第２のコネクタ９２２は、また、第１の下部アーム９３０にロードセル１７０を連結する。第３のコネクタ９２４は第１の端部９１６の上部アーム９１２を末端部９４２の第２の下部アーム９４０に連結する。ドラム２００は上述の引っ張りシステム１００内のように、フレームに連結されている。  
【００９８】
図２５Ｂに示すように、第１の下部アーム９３０と第２の下部アーム９４０とは分離し、区別された部材である。第１の下部アーム９３０と第２の下部アーム９４０とフレームとの間の連結は、明確にするために簡易なピン結合として示される。他の実施形態では、結合は、結合の曲げモーメントを取り除く、または減少させるようにヨーク（yoke）を使って、または他の適切な結合方法を介して成されてよい。下部アーム９３０、９４０の両方ともは、それぞれの近接端部９３４、９４４にて、アイドラプーリーおよび/またはフレームに旋回可能に連結される。下部アーム９３０、９４０は図２５Ｂに示すように、または他の実施形態では、重なり合った配置で結合されてよい。近接端部９３４、９４４はベアリング、スペーサー、ワッシャーまたは他の適した構造物によって適切に分離され、その結果、独立して互いに回転させることができる（すなわち、第１の下部アーム９３０の回転は、必ずしも第２の下部アーム９４０の回転（または逆も同様に）を要求しない）。フレームの内部の下部アーム９３０、９４０の横方向の位置は、従って、実質的にフレームに対して任意の位置で固定され、下部アームは互いに独立してそれぞれの近接端部９３４、９４４の周りに回転することができる。
【００９９】
さらに、他の実施形態では、アクチュエータ９１０およびアクチュエータリンク９０２は用いられない。その代わりに、回転駆動源は、上部アーム９１２に沿って任意の場所にて上部アーム９１２に連結されている。いくつかの実施形態では、回転駆動源は、上部アームの中央カップリング９１４かその付近にて上部アーム９１２に連結されてよい。装置（例えば、軌道を回るギヤーの減少装置）を拡大させる１つまたはそれ以上のスピード減少装置またはトルク増幅装置が、回転駆動源と連結して用いられてよい。加えて、回転駆動源は、ステップ駆動（stepping drive）またはモーターを利用する回転ステージであってよい。
【０１００】
コネクタ９２０、９２２、９２４およびアクチュエータリンク９０２は概して頑丈な構造である。従って、アクチュエータ９１０の移動は、アクチュエータリンク９０２が上部アームをアクチュエータに連結される場合、上部アーム９１２の第１の端部９１６の対応する移動をもたらす。上部アーム９１２はアクチュエータリンク９０２によって、上部アーム９１２の第１の端部９１６の移動に対して、中央カップリング９１４の周りに回転または旋回する。そして、ロードセルおよび第２のコネクタに上部アームの第２の端部９１８を連結する第１のコネクタは、ロードセルに旋回可能に連結される場合、上部アーム９１２の移動は、コネクタ９２０、９２２、９２４およびロードセル１７０の対応する移動をもたらす。
【０１０１】
従ってコネクタ９２０、９２２、９２４の移動は、それぞれ、ロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０の対応する移動をもたらす。下部アーム９３０、９４０は同様に対応して動かされる。下部アーム９３０、９４０は、下部アームの近接端部９３４、９４４は、フレームおよびアイドラプーリー１８０に旋回可能に連結されるとき、横方向の運動からロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０を実質的に制限する。アクチュエータ９１０は、アクチュエータリンク９０２をその後に、後退させまたは上昇させ、その結果、対応する追加のプーリー９６０の上方への移動および対応するロードセルプーリー１４０の追加のプーリー９６０の下方への移動をもたらす。さらに、他の上述の実施形態と比較して、図２５Ａ−２５Ｂおよび以下に示す実施形態は、特異な利点を有する。アクチュエータ９１０は、そこに取り付けられた対象物によってケーブル１１０に与えられた負荷を測るように、アーム９１２、９３０、９４０および追加のプーリー９６０がロードセルプーリー１１０およびアイドラプーリー１８０と連携する場合、対象物の全体の重量を持ち上げることが要求されない。
【０１０２】
図２５Ａ−Ｂの引っ張りシステムは、ドラム２００が、実質的に一定速度で、およびシリコン結晶成長実施形態で用いるのに適した速度でケーブル１１０を上昇できるよう構成される。コネクタ９２０、９２２、９２４、上部アーム９１２および下部アーム９３０、９４０の長さは、上部アーム９１２がアクチュエータリンク９０２によって動かされる場合、追加のプーリー９６０とロードセルプーリー１４０との間のケーブル１１０の実質的に一定の長さを維持するよう構成されてよい。従って、プーリー１４０、９６０、上部アーム９１２、コネクタ９２０、９２２、９２４および下部アーム９３０、９４０の垂直な運動は、ドラム２００の回転運動から独立して成されてよく、従って、対象物の重量を測定する間、ロードセルプーリー１４０についてケーブル１１０が静止を維持することを可能にしている。
【０１０３】
図２６は初期の位置における引っ張りシステム１０００の別の配置を示す。引っ張りシステム１０００は、それぞれが図２５Ｂに示す引っ張りシステム９００の配置に類似した上部の位置と下部の位置とで移動可能である。図２６の実施形態では、付加的なロードセル１１７０は、ロードセル１７０に連動して用いられる。付加的なロードセル１１７０は第３のコネクタ１０２４と第４のコネクタ１０２５との間に位置され、その反対の端部に旋回可能に連結される。付加的なロードセル１１７０は、引っ張りシステム１０００における運動に対する障害についての付加的な情報を提供するように用いられてよい。例えば、付加的なロードセル１１７０による測定は、引っ張りシステム１０００に存在する摩擦を示す。ロードセル１１７０による測定がロードセル１７０による測定と対応しない場合、引っ張り１０００におけるベアリングおよび/またはプーリーは、欠陥があるまたはずれている場合がある。
【０１０４】
引っ張りシステム１０００は図２５Ａ−２５Ｂと同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、アクチュエータリンク１００２、アクチュエータ１０１０、上部アーム１０１２、上部アームの中央カップリング１０１４、上部アームの第１の端部１０１６、上部アームの第２の端部１０１８、第１のコネクタ１０２０、第２のコネクタ１０２２、第３のコネクタ１０２４、第４のコネクタ１０２５、末端部１０３２と近接端部１０３４とを有する第１の下部アーム１０３０、末端部１０４２と近接端部１０４４とを有する第２の下部アーム１０４０、中央カップリング１０５４および追加のプーリー１０６０を含んでよい。
【０１０５】
図２７Ａ〜２７Ｃは３つの区別した位置の引っ張りシステム１１００の別の配置を示す。図２７Ａは初期の位置における引っ張りシステム１１００を示し、図２７Ｂは上部の位置のシステムを示し、図２７Ｃは下部の位置のシステムを示す。引っ張りシステム１１００はアイドラプーリー１８０を除いて図２５Ａ−２５Ｅと同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、ドラム２００、アクチュエータリンク１１０２、アクチュエータ１１１０、上部アーム１１１２、上部アームの中央カップリング１１１４、上部アームの第１の端部１１１６、上部アームの第２の端部１１１８、第１のコネクタ１１２０、第２のコネクタ１１２２、第３のコネクタ１１２４、末端部１１３２と近接端部１１３４とを有する第１の下部アーム１１３０、末端部１１４２と近接端部１１４４とを有する第２の下部アーム１１４０、中央カップリング１１５４および追加のプーリー１１６０を含んでよい。
【０１０６】
図２７Ａ−２７Ｃの実施形態は、アイドラプーリーを含まない点で、図２５Ａと２５Ｂの実施形態とは異なる。その代わり、第１の下部アーム１１３０と第２の下部アーム１１４０はフレームに旋回可能に連結される。
【０１０７】
図２８は、初期の位置における引っ張りシステム１２００の別の実施形態を示す。引っ張りシステム１２００は図２０−２７に対して上述した上部の位置と下部の位置との間の移動を可能にする。引っ張りシステム１２００は図２５Ａと２５Ｂと同じ構成要素を利用する。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、位置センサー２０１、ブッシング２０１、アクチュエータリンク１２０２、アクチュエータ１２１０、上部アーム１２１２、上部アームの中央カップリング１２１４、上部アームの第１の端部１２１６、上部アームの第２の端部１２１８、第１のコネクタ１２２０、第２のコネクタ１２２２、第３のコネクタ１２２４、末端部１２３２と近接端部１２３４とを有する第１の下部アーム１２３０、末端部１２４２と近接端部１２４４とを有する第２の下部アーム１２４０、中央カップリング１２５４および追加のプーリー１２６０を含んでよい。
【０１０８】
引っ張りシステム１２００は、他の引っ張りシステムにおけるドラム２２０がドラム２００の位置に対して約９０°回転される点で、上述の引っ張りシステムとは異なる。従って、ドラム２２０の中央軸は、引っ張りシステム１２００の他のプーリー１４０、１８０、１２６０の中央軸を含む１つまたは複数の平面に直交する平面に位置する。いくつかの実施形態によれば、ドラム２２０は、スプラインされた軸（splined shaft）に取り付けられ、ケーブル１１０とドラムの外面との間の垂直な角度を概して維持するよう回転の軸に平行な方向のシャフトに沿って滑って移動することができる。他の実施形態では、ドラムは、代わりに、回転軸に沿って滑ることができず、代わりに、連続した変化を生ずる、そこに形成された溝を有する。図２８の斜視図から、溝の傾斜が右から左へドラム２２０の外面に沿って進むにつれて、溝の傾斜は増加するであろう。
【０１０９】
図２０−２４の引っ張りシステムは、操作中にアクチュエータを有するロードセルプーリーを選択的に上昇および下降（または振動）させることによって、ケーブル１１０とロードセルプーリー１４０との間の静止関係を確実にしている。このプロセスは、初期の実質的に水平な位置（例えば、図２３に示される）から下部の位置まで、アクチュエータによってロードセルプーリー１４０を下降させることにより始まる。そして、アクチュエータは、ケーブルがロードセルプーリーに対して実質的に静止した状態で、ロードセルプーリー１４０と、ケーブル１１０の端部に取り付けられた対象物とを上方に引っ張る。ロードセルプーリー１４０が最上部の位置に届く場合、アクチュエータはロードセルプーリーを下降させ、ドラム２００が回転されると同時にケーブル１１０の一部が巻き取られる。ドラム２００によって巻き取られたケーブル１１０の部分の長さは、ロードセルプーリー１４０がアクチュエータによって上部の位置から下部の位置まで下降される時に対象物が上方に移動し続けるような寸法にされてよい。そしてこのプロセスが繰り返され、再度、ロードセルプーリー１４０が持ち上げられる。従って、ケーブル１１０に取り付けられた対象物は、ケーブル１１０がロードセルプーリーに対して固定されたままで、上昇され、同時に重量が測定されてよい。従って、ケーブル１１０の変化する直径により導入される誤差は、効果的に排除される。
【０１１０】
いくつかの実施形態（例えば図２５−３１に示す実施形態）では、ドラム２００は、ケーブル１１０に連結された対象物の重量の正確な測定が必要な場合、ロードセルプーリー１４０が上昇および下降する間、一定速度で回転される。アクチュエータがロードセルプーリー１４０を下降させる間、対象物の位置が、このプロセスに亘って実質的に同じ速度で上方に移動し続けるように、ドラム２００が回転してケーブル１１０を巻き取る速度が構成される。
【０１１１】
以後、シリコンインゴット成長実施形態における引っ張りシステム１００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００の使用を戻して、個別の言及が、引っ張りシステム１００に対して以下に成されるがしかし、引っ張りシステム４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００は引っ張りシステム１００の代わりに用いられてよい。少なくともいくつかの実施形態では、ブッシング２０３は、端部の円錐の成長の開始時かその付近にて第１の位置から第２の位置まで移動されてよい。ブッシング２０３の第２の位置への移動は、ブッシングとケーブル１１０との間の接触を断ち切り、従ってブッシングによってケーブルに与えられる摩擦力を取り除く。概してブッシング２０３は、プロセスのいかなる段階であっても１つの位置から他の位置まで移動されてよい。
【０１１２】
ケーブル１１０に連結された対象物の重量は、プロセッサ３００によってコントロールシステム３２０に伝達される。コントロールシステム３２０は、シリコンインゴット成長プロセスの制御中に、成長するシリコンインゴットの重量を用いる。例えば、その重量は、成長するシリコンインゴット１１４が上部へ引っ張られる速度、またはフレーム１３０が回転される速度を制御するよう用いられる。上述のように、ドラムの回転数を決定するように、ロータリーのエンコーダーは、ドラム２００に連結されたドライブと連結して用いられてよい。ドラム２００の円周およびケーブルの直径が知られているので、Ｙ軸に平行なケーブル１１０の移動が、コントロースシステム３２０によって決定される。成長するシリコンインゴット１１４の長さは、従って、ケーブル１１０の移動または引っ張りシステム４００、５００、６００、７００の場合ではアクチュエータ４１０によるロードセルプーリー１４０に与えられる移動に基づいて決定される。他の実施形態は、成長するシリコンインゴット１１４の長さを測定する異なる方法を用いてよい。
【０１１３】
2012522250.tif 000003
【０１１４】
いくつかの実施形態によれば、ロードセル１７０とプロセッサ３００は、１秒間に２０〜３０回のような規則的な間隔で、コントロールシステム３２０に成長するシリコンインゴット１１４の重量を提供する。作業中、ケーブル１１０の移動は、規則的な間隔で同じように決定される。１つの実施形態では、コントロールシステム３２０は、成長するシリコンインゴットの直径が所望の外形に一致させることを確実にするように、成長するシリコンインゴット１１４が上方に引っ張られる速度、または溶融シリコンおよびシリコンインゴットに熱が供給される速度を制御することにおいて、計算された直径Ｄを利用する。異なる直径の外形は、異なる部分の成長プロセスの間、用いられる。例えば、シリコンインゴット成長プロセスの最中に、成長するシリコンインゴット１１４の直径Ｄを一定に維持することがしばしば望まれる。しかしながら、成長プロセスの終了に向かって、直径Ｄは、徐々に減少され、先細りした端部の円錐を有するシリコンインゴットを生ずる。従って、成長するシリコンインゴット１１４の計算された直径Ｄに基づいて、シリコンインゴットが上方に引っ張られる速度は直径Ｄを減少させることを増加させる。いくつかの実施形態に従って、フレームの回転速度または熱が供給される速度は、計算された直径Ｄと同様に調整される。
【０１１５】
従来のシステムは、先細りした端部の円錐の形成の間、インゴットの直径Ｄを測定するように光学測定システムを用いる。これらのシステムは、先細りした端部の円錐が、成長する端部の円錐の直径と比較して比較的長い長さを有する場合に、インゴットの直径を測定することができるのみである。従って、従来のシステムは、インゴットの直径と比較して比較的短い長さの先細りした端部の円錐を有するシリコンインゴットを製造することができない。従って、従来のシステムで成長したシリコンインゴットの収率は、端部の円錐に含まれるシリコンがインゴットのその残り（rest）に含まれる部分のシリコンよりも少ない場合に減少する。従って、本明細書に示される実施形態は、インゴットの重量の正確な測定に基づいた（少なくとも一部分において）成長するシリコンインゴットの直径Ｄの制御を可能にする。従って、シリコンインゴットは、従来のシステムの長さよりも短い長さを有する先細りした円錐を有して成長してよい。いくつかの実施形態では、先細りした円錐の長さは、従来のシステムの約半分であってよい。
【０１１６】
図２９Ａ−３１は抑制引っ張りシステムの様々な実施形態を示す。図２５Ａ−２８に対して上述した引っ張りシステムのように、図２９Ａ−３１に示す抑制引っ張りシステムは、それぞれ、下部の位置と上部の位置との間で移動可能である。さらに、引っ張りシステムは、抑制システムがケーブルと接触すること無しに、ケーブル１１０の振り子運動を抑制する引っ張りシステムが含まれることを除いて、図２９Ａ−３１に対する上述のそれと連結して同じようである。さらに、図２９Ａ−３１に示す抑制引っ張りシステムは、図１４−２８に対して上述したように対象物が持ち上げられる場合、ケーブル１１０に連結された対象物の重量の測定に良く適している。
【０１１７】
図２９Ａは初期の位置における引っ張りシステム１３００を示す。図２９Ｂは図２９Ａの２９Ｂ−２９Ｂの面における断面図である。抑制システム１３７０は、ロードセルプーリー１４０より下側においてケーブル１１０と接触せずにケーブル１１０の振り子運動を抑制するように用いられてよい。引っ張りシステム１３００は、２５Ａと２５Ｂの構成要素と同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１３０２、アクチュエータ１３１０、上部アーム１３１２、上部アームの中央カップリング１３１４、上部アームの第１の端部１３１６、上部アームの第２の端部１３１８、第１のコネクタ１３２０、第２のコネクタ１３２２、第３のコネクタ１３２４、末端部１３３２と近接端部１３３４とを有する第１の下部アーム１３３０、末端部１３４２と近接端部１３４４とを有する第２の下部アーム１３４０、中央カップリング１３５４および追加のプーリー１３６０を含んでよい。しかしながら、上述の実施形態と違って、引っ張りシステム１３００の複数の要素はフレームに代わって、抑制システム１３７０に連結されている。
【０１１８】
抑制システム１３７０は、ロードセルプーリー１４０より下側においてケーブル１１０と接触せずにケーブル１１０の振り子運動を抑制する点で上述されたブッシング２０３とは異なる。従って、摩擦力は、抑制システム１３７０によってケーブル１１０に与えられず、従ってケーブル１１０から吊り下げられた対象物の重量の計算において導入された誤差の源を減少させる。
【０１１９】
加えて、上述した位置センサー２０１は、ケーブルの振り子運動を感知する抑制システム１３７０と連結して用いられる。抑制システム１３７０は上部の断面１３７２、下部の断面１３７４（図２９Ｂ）および中央の断面１３７６を有する取り付け部材１３７１を含む。上部アームの中央カップリング１３１４は、上部の断面１３７２かその近くもしくは中央の断面１３７６にて、取り付け部材１３７１に回転自在に連結される。中央のカップリング１３５４は、中央の断面１３７６かその近くにて、取り付け部材１３７１に回転自在に連結される。アクチュエータ１３１０はまた、上部の断面１３７２かその近くにて、取り付け部材１３７１に連結されている。抑制システム１３７０のドラム２００および他の構成要素は引っ張りシステム１３００のフレームに連結されているがしかし、引っ張りシステム１３００の他の構成要素はフレームに連結されない。
【０１２０】
取り付け部材１３７１は、取り付け部材の上部の断面１３７２がフレームに対して移動できるように、下部の断面１３７４かその近くにて、ジョイント１３７９によってフレームに連結されている。図２９Ｂに示されるように、ジョイント１３７９の１つの端部は、取り付け部材の上部の断面１３７２が下部の断面に対して移動可能なように、取り付け部材１３７１に固定されるがしかし、そうでなければフレームに対する運動から抑えられる（例えば、取り付け部材の長軸の周りに回転できない）。ジョイント１３７９の第２の端部は、引っ張りシステム１３００のフレームに強固に連結されている。別の実施形態では、ボールソケット結合（ball-and-socket joint）またはハイムジョイント（heim joint）が取り付け部材１３７１をフレームに連結するのに用いられる。
【０１２１】
第１のアクチュエータ１３８０は、一方の端部にて、取り付け部材１３７１の上部の断面１３７２に連結されている。第１のアクチュエータ１３８０の別の部分はフレームに連結されている。第２のアクチュエータ１３９０は第１のアクチュエータ１３８０におおよそ垂直に配置され、１つの端部にて、取り付け部材１３７１の上部の断面１３７２に連結されている。アクチュエータ１３８０、１３９０は取り付け部材の上部の断面１３７２に回転自在に連結されてよく、フレームに強固に連結される。アクチュエータ１３８０、１３９０はコントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によって制御されてよい。
【０１２２】
ジョイント１３７９と連結したアクチュエータ１３８０、１３９０は、ジョイント１３７９の周りの取り付け部材１３７１の旋回を容易にする。上部アームの中央カップリング１３１４および中央カップリング１３５４が取り付け部材に回転自在に連結される場合、取り付け部材１３７１の旋回は、第１の下部アーム１３３０、第２の下部アーム１３４０および上部アーム１３１２、ならびにそこに連結された引っ張りシステム１３００の他の構成要素の対応する運動をもたらす。これらの構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、アクチュエータリンク１３０２、アクチュエータ１３１０、第１のコネクタ１３２０、第２のコネクタ１３２２、第３のコネクタ１３２４および追加のプーリー１３６０を含む。
【０１２３】
図３０は初期の位置における引っ張りシステム１４００の別の配置を示す。引っ張りシステム１４００はアイドラプーリー１８０を除いて、２９Ａと２９Ｂの構成要素と同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１４０２、アクチュエータ１４１０、上部アーム１４１２、上部アームの中央カップリング１４１４、上部アームの第１の端部１４１６、上部アームの第２の端部１４１８、第１のコネクタ１４２０、第２のコネクタ１４２２、第３のコネクタ１４２４、末端部１４３２と近接端部１４３４とを有する第１の下部アーム１４３０、末端部１４４２と近接端部１４４４とを有する第２の下部アーム１４４０、中央カップリング１４５４および追加のプーリー１４６０、抑制システム１４７０、下部の断面１４７４、中央の断面１４７６および上部の断面１４７２を有する取り付け部材１４７１、ジョイント１４７９、第１のアクチュエータ１４８０および第２のアクチュエータ１４９０を含んでよい。
【０１２４】
図３０の実施形態はアイドラプーリーが含まれない点で２９Ａおよび２９Ｂの実施形態とは異なる。その代わり、第１の下部アーム１４３０および第２の下部アーム１４４０が取り付け部材の中央の断面１４７６かその近くにて、取り付け部材１４７１に旋回可能に連結される。
【０１２５】
図３１は初期の位置における引っ張りシステム１５００の別の実施形態を示す。引っ張りシステム１５００は図２９Ａ−３０に対して上述した上部の位置と下部の位置との間の移動を可能にする。引っ張りシステム１５００は図２９Ａと２９Ｂと同じ構成要素を用いる。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１５０２、アクチュエータ１５１０、上部アーム１５１２、上部アームの中央カップリング１５１４、上部アームの第１の端部１５１６、上部アームの第２の端部１５１８、第１のコネクタ１５２０、第２のコネクタ１５２２、第３のコネクタ１５２４、末端部１５３２と近接端部１５３４とを有する第１の下部アーム１５３０、末端部１５４２と近接端部１５４４とを有する第２の下部アーム１５４０、中央カップリング１５５４および追加のプーリー１５６０、抑制システム１５７０、下部の断面１５７４、中央の断面１５７６および上部の断面１５７２を有する取り付け部材１５７１、ジョイント１５７９、第１のアクチュエータ１５８０および第２のアクチュエータ１５９０を含んでよい。
【０１２６】
引っ張りシステム１５００は、他の引っ張りシステムにおいて、ドラム２２０がドラム２００の位置に対して約９０°回転される点で上述の引っ張りシステムとは異なる。従って、ドラム２２０の中央軸は、引っ張りシステム１５００の他のプーリー１４０、１８０、１５６０の中央軸を含む１つまたは複数の平面に直交する平面に位置する。いくつかの実施形態によれば、ドラム２２０は、スプライン軸（splined shaft）に取り付けられ、ケーブル１１０とドラムの外面との間の垂直な角度を維持するように、該ドラムの回転軸に平行な方向のシャフトに沿ってスライド自在に移動できる。他の実施形態では、ドラムは、回転軸に沿って滑ってよい代わりに、連続した変化を生ずる、そこに形成された溝を代わりに有する。図３１の斜視図から、溝の傾斜が右から左へドラム２２０の外面に沿って進むにつれて、溝の傾斜は増加するであろう。
【０１２７】
図３２は、ケーブル１１０の位置を確実に制御する方法１６００のフローチャートを示す。方法１６００はブッシングまたは他の同じような装置を有するケーブルと接触せずにケーブル１１０の位置を制御することを可能にする。方法１６００は図１９に対して上述されたコントロールシステム３２０およびプロセッサ３００によって実施されてよい。方法１６００は図２９に対して上述された抑制システム１３７０または図３０および３１に示す任意の他の抑制システム１４７０および１５７０を用いるフレーム１３００に対してケーブル１１０の位置を制御するように、実施できる。ここで、図２９の引っ張りシステム１３００の方法１６００の利用に対して言及が成されるがしかし、方法１６００はそれぞれ、図３０および３１に示す引っ張りシステム１４００、１５００に同じように、よく適している。
【０１２８】
方法１６００はブロック１６１０において始まり、ケーブル１１０の位置は検出される１６２０。方法１６００はケーブル１１０に取り付けられた対象物が持ち上げられる前、間、後に任意の場所で用いられてよい。さらに、方法１６００は引っ張りシステムの構成要素のどのような製造欠陥を補償するように、対象物を上方に引っ張る前に、引っ張りシステム１３００の初期の調整を実施するよう用いられてよく、引っ張りシステムはケーブル１１０の軌道または振り子運動をもたらすであろう。従って、引っ張りシステム１３００は、より少ない厳しい公差、それに対応して低いコストで製造されるであろう。なぜなら、引っ張りシステムは方法１６００を通して調節できるからである。
【０１２９】
方法１６００を戻して、フレーム１３０に対するケーブル１１０の位置が位置センサー２０１によってブロック１６２０にて検出される。位置センサー２０１は２次元で、ケーブルの位置を検出するように、作動できる。上述したように、位置センサー２０１はフレーム１３０に対してケーブル１１０の位置を検出するように、覆われた光ダイオードの調節を用いてよい。他のシステムは、実施形態の範囲から出発せずにフレーム１３０に対するケーブル１１０の位置を検出するように、用いられてよい。
【０１３０】
ブロック１６３０では、決定は、設定値（すなわち、所望の位置）から外れる位置にケーブルがあるかどうかにより成される。方法１６００の目的のために、ケーブルが予め決められた分だけ設定された場所から外れることができ、さらに設定場所から外れていないと見なされるように許容差が与えられてよい。また、設定場所は、ケーブル１１０が振り子運動または軌道運動を示さない場合、ケーブル１１０の中の位置を示す。１つの実施形態では、引っ張りシステム１３００およびケーブル１１０の端部に取り付けられた対象物が停止している間、ケーブル１１０の位置を検出することによって、対象物を上昇する前に設定場所が決定される。このような実施形態の設定場所は一定であり、フレームが回転する、または対象物が上昇する場合は変わらない。他の実施形態では、フレームが回転する場合、ケーブルの軌道運動または振り子運動の発生をもたらす可能性のある、製造欠陥、偏心、誤調節または他のシステムの構成に対して適合するようにフレームが回転する場合、設定場所は変ってよい。そして、設定場所は、フレームの１回の回転の間に、異なる場所に変わってよい。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、設定場所からの外れは、時間の正弦関数である。位置センサー２０１からの信号を分析することによるコントロールシステム３２０のプロセッサ３００によって、周波数、振幅および正弦関数の偏差の相が決定される。
【０１３２】
図３２を参照して、決定が、ケーブル１１０の位置が設定場所から外れないブロック１６３０で成される場合、方法は、ケーブルの位置が再び検出されるブロック１６２０に戻る。ブロック１６３０のこの決定は、プロセッサ３００がアナログシステムである場合、１秒間に３０〜６０回のような任意の適した頻度、または連続的に起こる場合がある。しかしながら、ケーブル１００の位置が設定場所から外れる場合、方法１６００はブロック１６４０まで進む。
【０１３３】
ブロック１６４０では、決定は、ケーブル１１０が設定場所から外れないように、ケーブル１１０の位置を修正するのに必要な時間の関数として、取り付け部材１３７１と、取り付け部材１３７１に連結されたプーリー１４０との変位の振幅および方向についてコントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によって成される。コントロールシステム３２０は、ロードセルプーリーが引っ張りシステム１３００の他の構成要素によって取り付け部材に連結される場合、取り付け部材１３７１およびロードセルプーリー１４０を動かすのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０のどちらかの変位の振幅を算出する。
【０１３４】
そして、第１のアクチュエータ１３８０および第２のアクチュエータ１３９０の時間の関数として、必要な変位の方向および振幅は、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によってケーブル１１０の位置を修正するように決定される。この決定を成すことにおいて、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００は引っ張りシステム１３００の構成要素の形状を考慮に入れることによってケーブル１１０の位置を修正するのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０の必要な移動を計算する。従って、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００は、ケーブル１１０の位置を動かすまたは修正するのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０の移動を計算できる。
【０１３５】
そして、ケーブル１１０のずれ（deviation）が正弦関数である場合、図７に示すように、運動と同じ方向であるがより小さい振幅で取り付け部材１３７１を動かすことによって、およびサイクル（例えば、相外の９０°）の約４分の１だけ運動を遅らせることによってケーブルの運動が抑制される。取り付け部材１３７１の移動の決定された振幅は、選択された時間内で抑制運動に影響を及ぼすよう選択されてよく、従って取り付け部材１３７１の複数の運動が必要とされる場合がある。それ故、取り付け部材１３７１の運動の移動は時間とともに減少する場合があり、従ってケーブル１１０の運動を次第に抑制する。
【０１３６】
そして、取り付け部材１３７１は、ブロック１６５０においてアクチュエータ１３８０、１３９０によって、時間の関数として決定された振幅と方向に動かされる。そして、方法１６００はケーブルの位置が再び検出されるブロック１６２０に戻る。
【０１３７】
上述の記載は、最良の形態を含む本願発明を開示する例を用いており、また、いかなる装置またはシステムを作ることならびに用いること、およびいかなる関係する方法を実施することを含む、当業者が本願発明を実施できる例を用いている。本願発明の特許性のある範囲は、当業者に起こる他の例を含んでよい。このような他の例は本願発明の範囲内であることが意図される。
【０１３８】
本明細書内に図示され、記載された本願発明の実施形態における、実行の順番または作業の性能（パフォーマンス）は、他に指定がない限り、本質ではない。作業は任意の順番で実施されてよく、本願発明の実施形態は、本明細書内の作業よりも付加的な作業または少ない作業を含んでよい。例えば、本願発明の態様の範囲内である別の作業の前、同時または後に特に作業を実行または実施することが考えられる。
【０１３９】
本願発明または実施形態の要素を導入する時、文献の「a」「an」「the」および「said」は１以上の要素があることを意味すると意図される。用語「構成すること（comprising）」「（含むこと）including」および「（有すること）having」は包括的（inclusive）であることが意図され、記された要素を除いて付加的な要素であってもよいことを意味する。
【０１４０】
様々な変化が、上述の構成を成して本願発明の範囲から逸脱せずに成されるであろう場合、上述の記載に含まれ、添付図面に示される全ての事項は、実例として組み入れられるべきであり、制限する意味で組み入れられるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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