(57)【要約】【課題】シリコンインゴットを所定形状に切断するバンドソー装置を小型化できるようにする。【解決手段】２つの並設されたブレードホイール６と、これら２つのブレードホイール６に掛け回された環状のバンドソー７と、ブレードホイール６を介してバンドソー７を回転駆動する駆動源としてのモータ８と、回転駆動されているバンドソー７に対してシリコンインゴット２を上昇させる昇降装置１０とを備え、柱フレーム４と梁フレーム５とからなる門型の保持フレームの空間部Ｓに、バンドソー７及びこのバンドソー７の掛け回される２つのブレードホイール６を配置するとともに、保持フレームに設けた水平な梁フレーム５の下部にバンドソー７の掛け回された２つのブレードホイール６を吊り下げるようにして保持させる。これにより、バンドソー７及び２つのブレードホイール６を保持する保持フレームの剛性力を高めることなく保持することが可能となる。【選択図】図２
2011037125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの並設されたブレードホイールと、これら２つのブレードホイールに掛け回された環状のバンドソーと、前記ブレードホイールを介して前記バンドソーを回転駆動する回転駆動手段とを備えたバンドソー装置であって、
シリコンインゴットを前記バンドソーの下方で昇降可能に保持する昇降装置と、
鉛直方向に設けられた２つの柱フレームと、
これら２つの柱フレームに水平に架設されると共に前記昇降装置に対して上方に離間して設けられた梁フレームとを備え、
前記２つの柱フレームと前記梁フレームとからなる昇降不能な保持フレームを門型に形成し、
前記バンドソーの掛け回された２つのブレードホイールを、前記２つの柱フレームの間であって前記梁フレームの下方の空間部に配置されるよう前記梁フレームの下部から吊り下げられるようにして設けたことを特徴とするバンドソー装置。
【請求項２】
前記バンドソーには前記シリコンインゴットを切断するための直線状の切断部を備え、該直線状の切断部に対して直交する水平方向に前記梁フレームをスライド移動することができるスライド機構を備えることを特徴とする請求項１記載のバンドソー装置。
【請求項３】
前記昇降装置には前記シリコンインゴットの前後を挟持して保持するチャッキング機構を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のバンドソー装置。
【請求項４】
前記昇降装置には前記チャッキング機構で保持したシリコンインゴットを前記直線状の切断部に対して傾斜させる傾動手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のバンドソー装置。
【請求項５】
前記昇降装置には前記保持されたシリコンインゴットを回転させる回転装置を備えることを特徴とする請求項３又は４記載のバンドソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドソーで被加工材たるシリコンインゴットを所定形状に切断するバンドソー装置に関し、特に、小型で省スペース化を図ることが可能なバンドソー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等に用いられるシリコンウェハの需要に伴い、その高品質化も要請されている。このようなシリコンウェハを製造するに際しては、単結晶や多結晶からなる比較的脆い材料であるシリコンインゴットを、製造過程でバンドソーを用いて角柱状などに切断加工後、それをさらにスライス加工して製品として用いることが一般的に行われている。
【０００３】
上記背景技術に関連するものとして特許文献１には、２つのプーリに掛け回した無端鋸歯としてのバンドソーをモータで回転駆動させながら下方向に移動させ、テーブルに固定した被加工材たる石材を切断する石材用のバンドソー装置が開示されている。
【０００４】
図５は近年用いられつつあるバンドソー装置を示す概略説明図である。このバンドソー装置１００の一例について説明すると、同図に示すように、切断対象たるシリコンインゴット１０１が回転機構１０２により回転自在に保持できるようになっており、保持されたシリコンインゴット１０１の上方には、シリコンインゴット１０１を切断するためのバンドソー１０３が掛け回された一対のブレードホイール１０４を備え、このブレードホイール１０４の固着されたモータ１０７が昇降装置１０５の保持部材１０６により片持ち状に保持されており、モータ１０７を駆動源としてブレードホイール１０４を介してバンドソー１０３を回転させた状態で、昇降装置１０５を下降させてゆくことで、バンドソー１０３でシリコンインゴット１０１が切断されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１における装置においては、無端鋸歯としてのバンドソーを用いて石材を切断することは可能ではあるものの、例えば、石材の４側面を切断する必要がある場合には、石材の切断する向きを入れ替えるための回転機構等を備えていないため、手作業や重機などを用いてその向きの入れ替え作業を行わなければならないため煩わしいものとなる。また、特許文献１の段落００２２に記載されているように、切断済みの石材を取り出す際には、テーブルにより上昇された石材を、テーブルを下降させることでバンドソーとは干渉しない位置まで下降させ、さらに、バンドソーの下側から取り出し易い外側へと移動させた後に、切断済みの石材をテーブルから取り出さなければならないことから、その作業には時間を多く費やすこととなり、ひいては製造コストの上昇を招いてしまうことになる。
【０００７】
また、図５に示すバンドソー装置１００においては、シリコンインゴット１０１を保持した状態で回転することができる回転機構１０２を備えていることから、シリコンインゴット１０１を４角柱状などの所定形状になるよう切断する際には、回転機構１０２でシリコンインゴット１０１を９０度毎に回転させ、その都度シリコンインゴット１０１に対してバンドソー１０３を下降させることでシリコンインゴット１０１を４角柱状の所定形状に切断することはできるものではあるが、バンドソー１０３及びこのバンドソー１０３の掛け回されたブレードホイール１０４は、他の部材に干渉しないようにするために、昇降装置１０５により片持ち状に保持されているわけなのだが、バンドソー１０３、バンドソー１０３の掛け回されたブレードホイール１０４、さらにはこれを駆動する駆動源たるモータ１０７等の重量に対応して、これらを片持ち状に保持している保持部材１０６の剛性を高めなければならないため、保持部材１０６の大きさを大型化せざるを得ず、こうしたバンドソー装置１を屋外で設置するのであればともかく、屋内などの限られた専有スペースに設置する必要があるような、電子部品として利用されるシリコンインゴット１０１を切断することを目的としたバンドソー装置１００においては、如何に装置の小型化を達成できるかが重要な課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、煩雑な作業を行うことなく太陽電池等に用いられるシリコンインゴットを所定形状に切断することが可能な小型で省スペース化を図ることができるバンドソー装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係るバンドソー装置は、
２つの並設されたブレードホイールと、これら２つのブレードホイールに掛け回された環状のバンドソーと、前記ブレードホイールを介して前記バンドソーを回転駆動する回転駆動手段とを備えたバンドソー装置であって、
シリコンインゴットを前記バンドソーの下方で昇降可能に保持する昇降装置と、
鉛直方向に設けられた２つの柱フレームと、
これら２つの柱フレームに水平に架設されると共に前記昇降装置に対して上方に離間して設けられた梁フレームとを備え、
前記２つの柱フレームと前記梁フレームとからなる昇降不能な保持フレームを門型に形成し、
前記バンドソーの掛け回された２つのブレードホイールを、前記２つの柱フレームの間であって前記梁フレームの下方の空間部に配置されるよう前記梁フレームの下部から吊り下げられるようにして設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係るバンドソー装置は、請求項１において、
前記バンドソーには前記シリコンインゴットを切断するための直線状の切断部を備え、該直線状の切断部に対して直交する水平方向に前記梁フレームをスライド移動することができるスライド機構を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係るバンドソー装置は、請求項１又は２において、
前記昇降装置には前記シリコンインゴットの前後を挟持して保持するチャッキング機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係るバンドソー装置は、請求項３において、
前記昇降装置には前記チャッキング機構で保持したシリコンインゴットを前記直線状の切断部に対して傾斜させる傾動手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係るバンドソー装置は、請求項３又は４において、
前記昇降装置には前記保持されたシリコンインゴットを回転させる回転装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切断装置によれば、昇降装置で保持されたシリコンインゴットが上昇され、ブレードホイールに掛け回されたバンドソーが回転駆動手段により回転駆動され、切断を行うバンドソー装置において、バンドソーの掛け回された２つのブレードホイールを、２つの柱フレームの間であって且つこれらを連結する梁フレームの下方の空間部に配設し、且つ梁フレームの下部に吊り下げるように設けたことから、装置の小型化と省スペース化を図ることが可能になる。すなわち、従来では、バンドソーの掛け回されたブレードホイールやこれを駆動するモータ等が昇降可能な昇降装置の保持部材に対して片持ち状に保持されていたことで、保持部材には前屈みになろうとする力が働くために、保持部材の剛性を十分に確保するためには前記保持部材を大型化せざるを得なかったが、本発明では、２つの柱フレームと梁フレームとからなる保持フレームを門型に形成することで、保持フレームには前述したような前屈みになろうとする力が作用することはないので、バンドソーの掛け回されたブレードホイールを保持するための保持フレームの小型化を達成することが可能となる。しかも門型に形成した保持フレームの空間部に、バンドソー及びブレードホイール、さらにはシリコンインゴットを保持する昇降装置を無駄なく配設することができるので省スペース化を図ることができる。
【００１５】
さらに、バンドソー装置には、シリコンインゴットを切断するための直線状の切断部を備えており、その直線状の切断部に対して直交する水平方向に梁フレームをスライド移動することができるスライド機構を備えていることから、バンドソー及びブレードホイールが設けられた梁フレームを昇降装置から離間する方向に水平にスライド移動させることで、昇降装置のチャッキング機構で前後を挟持するなどして保持されるシリコンインゴットを容易に着脱することができる。
【００１６】
さらに、バンドソー装置の昇降装置には、シリコンインゴットを切断するためのバンドソーの直線状の切断部に対して、チャッキング機構等で保持されたシリコンインゴットを傾斜させる傾動手段を備えている。これにより、比較的脆い材料である単結晶や多結晶からなるシリコンインゴットをバンドソーの切断部で切断するとき、バンドソーの直線状の切断部に対し、シリコンインゴットを傾かせた状態で切断することができるから、シリコンインゴットの切断が終了する間際に、製品として用いられるシリコンインゴットから切り落とされる切り落とし部が自重により落下されるときに、シリコンインゴットの切断方向に亘って、すじ状の切り残し部が形成されることがあるがそれを抑えることができる。つまり、バンドソーの直線状の切断部に対し、シリコンインゴットを傾かせた状態で切断することで、切り落とし部が自重により落下されるのに伴い切り残し部が形成されることがあっても、その部分の大きさを前記すじ状よりも可及的に小さくなるよう抑止することができる。
【００１７】
さらに、昇降装置にはチャッキング機構で前後を保持したシリコンインゴットを回転させるための回転装置を備えているから、例えば、シリコンインゴットを４角柱状などの所定形状にバンドソーで切断する際には、回転装置によりシリコンインゴットを９０度単位等で回転させ、その度に回転駆動されるバンドソーに対して、保持されたシリコンインゴットを昇降装置で上昇させて、４角柱状などの所望する角柱状にシリコンインゴットを切断加工することが可能となる。よって、特許文献１等の従来例では、被加工材を角柱状に切断するに際し、その切断する向きを手作業や重機などで入れ替えるといった煩雑な作業を行う必要があるのに対し、本発明ではそのような煩雑な作業を行うことなく回転装置で自動的にシリコンインゴットの向きを入れ替えることができるので、作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一例のシリコンインゴットを切断するためのバンドソー装置を示す斜視図である。
【図２】同上、シリコンインゴットを切断するためのバンドソー装置を示す正面図である。
【図３】同上、シリコンインゴットを切断するためのバンドソー装置を示すＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同上、シリコンインゴットを切断するためのバンドソー装置を示す概略構成図である。
【図５】近年用いられつつある従来のバンドソー装置を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態を以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、本実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【００２０】
図１に示すバンドソー装置１は、太陽電池等に用いられる単結晶や多結晶からなる比較的脆い材料であるシリコンインゴット２を角柱状に切断するものであり、このバンドソー装置１には、屋内の床に設置される機台３の上に、鉛直方向に延設された２つの柱フレーム４を立設させると共に、これら２つの柱フレーム４の上部には梁フレーム５を水平に架設させ、図２及び図４に示すように、２つの柱フレーム２と梁フレーム５とからなる保持フレームを門型に形成したものでる。
【００２１】
梁フレーム５の下部には、同一径の２つのブレードホイール６が吊り下げられるようにして保持されており、これらブレードホイール６には、無端カッター型の環状のバンドソー７が掛け回され、梁フレーム５に固定された回転駆動手段としてのモータ８により一方のブレードホイール６が直接回転駆動されるようになっている。
【００２２】
２つの柱フレーム４の間であって梁フレーム５の下方の空間部Ｓには、前述したバンドソー７及びバンドソー７の掛け回された２つのブレードホイール６のほか、機台３の上部に固定された昇降装置１０も配設されている。昇降装置１０には、シリコンインゴット２の前後を挟持するチャッキング機構１１、チャッキング機構１１で挟持して保持されたシリコンインゴット２を回転（図３に示す矢印方向）させ、シリコンインゴット２の切断方向を入れ替える回転装置１２、チャッキング機構１１で保持したシリコンインゴット２を、図４に示すように、バンドソー７の直線状の切断部７ａに対して平行関係にならないよう傾斜させる傾動手段１３を備えている。なお、図４においては、傾斜させたシリコンインゴット２を２点鎖線で表している。
【００２３】
また、柱フレーム４の各々の上部には、図１等に示すように、スライド機構たるガイドレール１４が設けられており、このガイドレール１４に梁フレーム５がスライド自在に嵌合されていることで、シリコンインゴット２を切断する部位である直線状の切断部７ａに対して、直交する水平方向（図３に示す左右方向）に梁フレーム５を進退できるようになっていて、昇降装置１０のチャッキング機構１１にシリコンインゴット２を挟持するときには、図３に示すように、梁フレーム５を邪魔にならない位置へとスライド移動することが可能となっている。
【００２４】
以上のようにバンドソー装置１によれば、２つの並設された同一径のブレードホイール６と、これら２つのブレードホイール６に掛け回された環状のバンドソー７と、ブレードホイール６を介してバンドソー７を回転駆動する駆動源としてのモータ８と、シリコンインゴット２をバンドソー７の下方側で昇降可能に保持する昇降装置１０とを備え、鉛直方向に設けられた２つの柱フレーム４と、これら２つの柱フレーム４に対し水平に架設された梁フレーム５とにより、機台３に固定されることで昇降不能な保持フレームを門型に形成し、バンドソー７を掛け回した２つのブレードホイール６を、２つの柱フレーム４の間であって梁フレーム５の下方の空間部Ｓに配置されるよう、梁フレーム５の下部から吊り下げて設けたものであり、前述した図５の従来例では、バンドソー１０３の掛け回されたブレードホイール１０４やこれを駆動するモータ１０７等が昇降装置１０５の保持部材１０６に対して片持ち状に保持されていることで、保持部材１０６には前屈みになろうとする力が働くために、その剛性を十分に確保するためには前記保持部材１０６を大型化せざるを得ないという不可避条件があったのに対し、本発明では、２つの柱フレーム４と梁フレーム５とからなる保持フレームを門型に形成することで、これらからなる保持フレームには前述したような前屈みになろうとする力が作用することは回避することができるので、バンドソー７の掛け回されたブレードホイール６を保持するための保持フレームの剛性力を比較的向上せずに済むため小型化を達成することが可能となり、しかも門型に形成した保持フレームの内側の空間部Ｓに、バンドソー７及びブレードホイール６、さらにはシリコンインゴット２を昇降自在に保持する昇降装置１０を他の部品等に干渉させることなくコンパクトに配設することができるので省スペース化を図ることができる。
【００２５】
さらに、バンドソー装置１には、シリコンインゴット２を切断するための直線状の切断部７ａを備えており、その直線状の切断部７ａに対して直交する水平方向に梁フレーム５をスライド移動することができるガイドレール１４を備えていることから、バンドソー７及びブレードホイール６が設けられた梁フレーム５を昇降装置１０に対して離間する方向に水平にスライド移動させることで、昇降装置１０のチャッキング機構１１で前後を挟持するなどして保持されるシリコンインゴット２の着脱を容易に行うことができる。
【００２６】
さらに、昇降装置１０にはシリコンインゴット２の前後を挟持して保持するチャッキング機構１１と、このチャッキング機構１１で保持したシリコンインゴット２をバンドソー７の直線状の切断部７ａに対して回転させ傾斜させる傾動手段１３を備えるから、比較的脆い材料である単結晶や多結晶からなるシリコンインゴット２をバンドソー７の切断部７ａで切断するとき、直線状の切断部７ａに対し、シリコンインゴット２を傾かせた状態で切断することができるから、シリコンインゴット２の切断が終了する間際に、製品として用いられるシリコンインゴット２から切り落とされる切り落とし部が自重により落下されるときに、シリコンインゴット２の切断方向に亘って、すじ状の切り残し部が形成されることがあるのだがそれを抑えることができる。つまり、バンドソー７の直線状の切断部７ａに対し、シリコンインゴット２を傾かせた状態で切断することで、切り落とし部が自重により落下されるのに伴い切り残し部が形成されることがあっても、シリコンインゴット２の全長に亘って形成されないよう、その部分の大きさが可及的に小さくなるよう抑止することができる。
【００２７】
さらに、昇降装置１０にはチャッキング機構１１で前後を保持したシリコンインゴット２を回転させるための回転装置１２を備えているから、例えば、シリコンインゴット２を４角柱状などの所定形状にバンドソー７で切断する際には、回転装置１２によりシリコンインゴット２を９０度単位で回転させ、その度に、回転駆動状態にあるバンドソー７に対して、保持された状態のシリコンインゴット２を昇降装置１０で上昇させて、シリコンインゴット２を４角柱状に切断加工することが可能となる。よって、特許文献１等の従来例では、被加工材を角柱状に切断するに際し、その切断する向きを手作業や重機などで入れ替えるといった煩雑な作業を行う必要であるのに対し、本発明ではそのような煩雑な作業を行うことなく回転装置１２でシリコンインゴット２の向きを自由に入れ替えることができるので、作業効率の向上を図ることができる。
【００２８】
以上、本実施例の一実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本発明のバンドソー装置１では、シリコンインゴット２を回転装置１２で９０度単位で回転させ、４角柱状に切断することができる旨述べたが、特にそれに限定するものではなく、例えば、シリコンインゴット２を４角柱状以外の６角柱状に切断する必要があるのであれば、回転装置１２でシリコンインゴット２を６０度単位で回転させ、その都度バンドソー７で切断するなどするようにしてもよく、前記回転角度の単位を適宜選定できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  バンドソー装置
２  シリコンインゴット
４  柱フレーム
５  梁フレーム
６  ブレードホイール
７  バンドソー
７ａ  切断部
８  モータ（回転駆動手段）
１０  昇降装置
１１  チャッキング機構
１２  回転装置
１３  傾動手段
１４  ガイドレール（スライド機構）
Ｓ  空間部
【図１】
2011037125.tif 000003
【図２】
2011037125.tif 000004
【図３】
2011037125.tif 000005
【図４】
2011037125.tif 000006
【図５】
2011037125.tif 000007