(57)【要約】【課題】円錐状端部の先端を切断して得られる円錐台状のワークを短時間で円柱形状に加工し、その円柱形状以外の部分を研削粉としてロスすることなく加工できるワークの加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも、円錐台状のワークを載置するテーブルと、該テーブルに載置されたワークの上方に配置され、円筒状で先端に砥石を有した中心軸周りに回転可能なコアビットと、該コアビットに駆動力を伝達して回転させる駆動モータと、前記コアビットを前記ワークに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構とを具備し、前記コアビットを駆動モータによって回転させながら前記送り機構によって相対的に下方に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記テーブルに載置されたワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工するものであることを特徴とするワークの加工装置。【選択図】  図１
2011049195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の直胴部と該直胴部の端部が円錐状であるインゴットから前記端部を切断分離し、該切断された円錐状端部の先端を切断して得られた円錐台状のワークを円柱形状に加工するワークの加工装置であって、少なくとも、
前記円錐台状のワークを載置するテーブルと、該テーブルに載置されたワークの上方に配置され、円筒状で先端に砥石を有した中心軸周りに回転可能なコアビットと、該コアビットに駆動力を伝達して回転させる駆動モータと、前記コアビットを前記ワークに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構とを具備し、
前記コアビットを駆動モータによって回転させながら前記送り機構によって相対的に下方に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記テーブルに載置されたワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工するものであることを特徴とするワークの加工装置。
【請求項２】
前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決め手段を有することを特徴とする請求項１に記載のワークの加工装置。
【請求項３】
前記位置決め手段は、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させる移動手段と、前記テーブル上に配置され、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックと、該位置決めブロックと対向した位置に配置され、前記ワークに対して水平方向に前進して前記ワークを押え込む押えブロックとを有し、
前記位置決めブロックは、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記移動手段によって前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような位置に配置されたものであることを特徴とする請求項２に記載のワークの加工装置。
【請求項４】
前記コアビットの外周面に近接させる、少なくとも１つのガイドローラーを具備し、該ガイドローラーを前記コアビットの外周面に近接させながら前記ワークを加工するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワークの加工装置。
【請求項５】
前記ガイドローラーは、前記位置決めブロック及び／又は前記押えブロックに配置されるものであることを特徴とする請求項４に記載のワークの加工装置。
【請求項６】
前記ワークの円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のワークの加工装置。
【請求項７】
前記位置決め手段による前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御する機構を具備するものであることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のワークの加工装置。
【請求項８】
円柱状の直胴部と該直胴部の端部が円錐状であるインゴットから前記端部を切断分離し、該切断された円錐状端部の先端を切断して得られた円錐台状のワークを円柱形状に加工するワークの加工方法であって、
前記円錐台状のワークをテーブルに載置し、円筒状で先端に砥石を有したコアビットを中心軸周りに回転させながら該コアビットを前記テーブルに載置されたワークの上方から下方に相対的に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記ワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工することを特徴とするワークの加工方法。
【請求項９】
前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決めを行ってから前記ワークの加工を行うことを特徴とする請求項８に記載のワークの加工方法。
【請求項１０】
前記位置決めは、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックを、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような前記テーブル上の位置に配置し、前記位置決めブロックと対向した位置から前記ワークに対して水平方向に前進する押えブロックによって前記ワークを押え込み、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させることによって行うことを特徴とする請求項９に記載のワークの加工方法。
【請求項１１】
前記コアビットの外周面にガイドローラーを近接させながら前記ワークの加工を行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のワークの加工方法。
【請求項１２】
前記コアビットによる前記ワークへの切り込みにおいて、切り込み開始時及び切り込み終了時のみ切り込み速度を遅くすることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のワークの加工方法。
【請求項１３】
前記ワークとして、円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものを用いることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のワークの加工方法。
【請求項１４】
前記位置決めにおける前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御することを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載のワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状の直胴部と該直胴部の端部が円錐状であるインゴットから切断分離された円錐状端部の先端を切断して得られた円錐台状のワークを円柱形状に加工する加工装置及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チョクラルスキー法（ＣＺ法）等によって引き上げられた例えばシリコン単結晶等のインゴットは円柱状の直胴部に円錐状の端部（コーンおよびテール）を有している。引き上げられた直後のインゴットの直胴部は完全な円柱形ではなく、均一な直径を有していない。そのため、インゴットは所定の径となるように外周面に研削加工が施される。そして、ブロックの切断工程にて、内周刃スライサー、外周刃スライサー、バンドソー等によって、円錐状の端部が切り離され円柱状の直胴部のみとされる。さらに、直胴部は必要に応じて複数のブロックに切断される。その後、ワイヤソー等によって、多数枚のシリコンウェーハにスライス切断される。
【０００３】
このようなインゴットの外周面を研削する研削装置としては、円筒研削装置が最も一般的である。
図６に一般的な円筒研削装置の一例の概略図を示す。
この円筒研削装置１００は、インゴット１０１を保持するためのクランプ１０２、１０２’、インゴット１０１を研削する研削ホイール１０３等を具備している。クランプ１０２、１０２’はその軸周りに回転可能となっている。
【０００４】
また、クランプ１０２、１０２’の内側は、インゴット１０１の円錐状の端部を保持することができるように、円錐状の凹部（不図示）が形成されている。このクランプ１０２、１０２’から回転駆動力を伝達してインゴット１０１を軸周りに回転させるとともに、インゴット１０１に対し、回転する円盤状の砥石を有する研削ホイール１０３をその回転軸方向へ送り込むと同時にクランプ１０２、１０２’の回転軸方向にも送る、いわゆるトラバース動させることにより、インゴット１０１の直胴部１０１ａを研削するように構成されている。
【０００５】
その後、上記したように、円錐状の端部が切断分離されるが、この部分は不要部分として廃棄されていた。しかし、純度の高い単結晶でありながら廃棄されるのはコスト的にも合理的でなく、この切断分離された円錐状の端部を有効的に活用する方法が検討されてきた。
そのような活用方法として、円錐状の端部を円筒研削装置を用いてその外径が所望の径になるまで更に小径に円筒研削して円柱状に加工後、実験用のウェーハに切断加工されたり、仕様に適合できる他の製品に転用していた。
このような円錐状の端部を円筒研削する従来の方法として、例えば、上記したような円筒研削装置に装着された半導体インゴットをその軸心を中心として回転させながら半導体インゴットの円錐状の端部の外周を半導体インゴットの直胴部の一端から所定長さだけ直胴部より小径に円筒研削し段差を形成する工程を有する半導体インゴットの加工方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、円筒研削装置で所望の径になるまで研削するのは、その工程に多大な時間がかかり、また、研削される部分はすべて研削粉としてロスとなってしまう。そのため、研削される部分のロスを削減しつつ円錐状の端部を短時間で円柱形状に加工することが課題となっていた。
【０００８】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、円錐状端部の先端を切断して得られる円錐台状のワークを短時間で円柱形状に加工し、その円柱形状以外の部分のロスを削減して加工できるワークの加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、円柱状の直胴部と該直胴部の端部が円錐状であるインゴットから前記端部を切断分離し、該切断された円錐状端部の先端を切断して得られた円錐台状のワークを円柱形状に加工するワークの加工装置であって、少なくとも、前記円錐台状のワークを載置するテーブルと、該テーブルに載置されたワークの上方に配置され、円筒状で先端に砥石を有した中心軸周りに回転可能なコアビットと、該コアビットに駆動力を伝達して回転させる駆動モータと、前記コアビットを前記ワークに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構とを具備し、前記コアビットを駆動モータによって回転させながら前記送り機構によって相対的に下方に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記テーブルに載置されたワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工するものであることを特徴とするワークの加工装置が提供される。
【００１０】
このように、少なくとも、前記円錐台状のワークを載置するテーブルと、該テーブルに載置されたワークの上方に配置され、円筒状で先端に砥石を有した中心軸周りに回転可能なコアビットと、該コアビットに駆動力を伝達して回転させる駆動モータと、前記コアビットを前記ワークに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構とを具備し、前記コアビットを駆動モータによって回転させながら前記送り機構によって相対的に下方に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記テーブルに載置されたワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工するものであれば、ワークを短時間で精度良く円柱形状に加工できるものとなるし、その円柱形状以外のほとんど全ての部分が研削粉としてロスすることなくブロック状で残るので、この部分を無駄にすることなく利用でき、コストを削減できるものとなる。
【００１１】
このとき、前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決め手段を有することが好ましい。
このように、前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決め手段を有すれば、ワークをより精度良く円柱形状に加工できるものとなる。
【００１２】
またこのとき、前記位置決め手段は、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させる移動手段と、前記テーブル上に配置され、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックと、該位置決めブロックと対向した位置に配置され、前記ワークに対して水平方向に前進して前記ワークを押え込む押えブロックとを有し、前記位置決めブロックは、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記移動手段によって前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような位置に配置されたものとすることができる。
【００１３】
このように、前記位置決め手段が、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させる移動手段と、前記テーブル上に配置され、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックと、該位置決めブロックと対向した位置に配置され、前記ワークに対して水平方向に前進して前記ワークを押え込む押えブロックとを有し、前記位置決めブロックは、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記移動手段によって前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような位置に配置されたものであれば、簡単な構成でワークを芯出しして位置決めを行うことができ、ワークをより精度良く円柱形状に加工できるものとなる。
【００１４】
またこのとき、前記コアビットの外周面に近接させる、少なくとも１つのガイドローラーを具備し、該ガイドローラーを前記コアビットの外周面に近接させながら前記ワークを加工するものであることが好ましい。
このように、前記コアビットの外周面に近接させる、少なくとも１つのガイドローラーを具備し、該ガイドローラーを前記コアビットの外周面に近接させながら前記ワークを加工するものであれば、コアビットが偏心して回転するのを抑制することができ、その結果、ワークをより精度良く円柱形状に加工でき、コアビットのライフの低下及びワークの加工ロスを抑制できるものとなる。
【００１５】
またこのとき、前記ガイドローラーは、前記位置決めブロック及び／又は前記押えブロックに配置されるものであることが好ましい。
このように、前記ガイドローラーが、前記位置決めブロック及び／又は前記押えブロックに配置されるものであれば、コアビットがワークに当接して回転する直近にガイドローラーを配置したものとなるので、コアビットが偏心して回転するのをより確実に抑制できるものとなる。
【００１６】
またこのとき、前記ワークの円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものであることが好ましい。
このように、前記ワークの円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものであれば、上記したワークの外周面に当接して押え付ける位置決めブロック及び押えブロックを簡単な構成にすることができるし、ワークの位置決めもより容易に正確に行うことができるものとなる。
【００１７】
またこのとき、前記位置決め手段による前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御する機構を具備することができる。
このように、前記位置決め手段による前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御する機構を具備すれば、作業者の作業工程時間を削減できるものとなる。
【００１８】
また、本発明によれば、円柱状の直胴部と該直胴部の端部が円錐状であるインゴットから前記端部を切断分離し、該切断された円錐状端部の先端を切断して得られた円錐台状のワークを円柱形状に加工するワークの加工方法であって、前記円錐台状のワークをテーブルに載置し、円筒状で先端に砥石を有したコアビットを中心軸周りに回転させながら該コアビットを前記テーブルに載置されたワークの上方から下方に相対的に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記ワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工することを特徴とするワークの加工方法が提供される。
【００１９】
このように、前記円錐台状のワークをテーブルに載置し、円筒状で先端に砥石を有したコアビットを中心軸周りに回転させながら該コアビットを前記テーブルに載置されたワークの上方から下方に相対的に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記ワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工すれば、ワークを短時間で精度良く円柱形状に加工することができるし、その円柱形状以外のほとんど全ての部分が研削粉としてロスすることなくブロック状で残るので、この部分を無駄にすることなく利用でき、コストを削減することができる。
【００２０】
またこのとき、前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決めを行ってから前記ワークの加工を行うことが好ましい。
このように、前記コアビットの中心軸と前記加工するワークの芯とを一致させる位置決めを行ってから前記ワークの加工を行えば、ワークを短時間でより精度良く円柱形状に加工することができる。
【００２１】
またこのとき、前記位置決めは、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックを、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような前記テーブル上の位置に配置し、前記位置決めブロックと対向した位置から前記ワークに対して水平方向に前進する押えブロックによって前記ワークを押え込み、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させることによって行うことができる。
【００２２】
このように、前記位置決めは、前記ワークの外周面に当接して該ワークを位置決めする位置決めブロックを、該位置決めブロックと前記ワークの外周部が当接した状態で前記テーブルを前記コアビットの直下に移動させた際に、前記ワークの芯が前記コアビットの中心軸に一致するような前記テーブル上の位置に配置し、前記位置決めブロックと対向した位置から前記ワークに対して水平方向に前進する押えブロックによって前記ワークを押え込み、前記ワークが載置されたテーブルを前記コアビットの直下に移動させることによって行えば、容易にワークを芯出しして位置決めを行うことができ、ワークをより精度良く円柱形状に加工できる。
【００２３】
またこのとき、前記コアビットの外周面にガイドローラーを近接させながら前記ワークの加工を行うことが好ましい。
このように、前記コアビットの外周面にガイドローラーを近接させながら前記ワークの加工を行えば、コアビットが偏心して回転するのを抑制することができ、その結果、ワークをより精度良く円柱形状に加工することができ、コアビットのライフの低下及びワークの加工ロスを抑制できる。
【００２４】
またこのとき、前記コアビットによる前記ワークへの切り込みにおいて、切り込み開始時及び切り込み終了時のみ切り込み速度を遅くすることが好ましい。
このように、前記コアビットによる前記ワークへの切り込みにおいて、切り込み開始時及び切り込み終了時のみ切り込み速度を遅くすれば、ワークの加工において、ワークに欠けが発生するのを抑制できる。
【００２５】
またこのとき、前記ワークとして、円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものを用いることができる。
このように、前記ワークとして、円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものを用いれば、上記した位置決めブロック及び押えブロックによるワークの押え付けを簡単に実施できるし、ワークの位置決めもより容易に正確に行うことができる。
【００２６】
またこのとき、前記位置決めにおける前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御することができる。
このように、前記位置決めにおける前記テーブルの移動と、前記コアビットによるワークのくり貫き加工を自動制御して、作業者の作業工程時間を削減することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、ワークの加工装置において、少なくとも、円錐台状のワークを載置するテーブルと、該テーブルに載置されたワークの上方に配置され、円筒状で先端に砥石を有した中心軸周りに回転可能なコアビットと、該コアビットに駆動力を伝達して回転させる駆動モータと、前記コアビットを前記ワークに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構とを具備し、前記コアビットを駆動モータによって回転させながら前記送り機構によって相対的に下方に切り込み送りし、前記コアビットの砥石を前記テーブルに載置されたワークに当接させて該ワークを円柱形状にくり貫き加工するので、ワークを短時間で精度良く円柱形状に加工することができるし、その円柱形状以外のほとんど全ての部分が研削粉としてロスすることなくブロック状で残るので、この部分を無駄にすることなく利用でき、コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のワークの加工装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明のワークの加工装置及び加工方法で加工対象となるワークの概略を説明する説明図である。
【図３】本発明のワークの加工方法の概略を説明する説明図である。
【図４】本発明のワークの加工装置の位置決め手段及びガイドローラーの一例を示す概略図である。
【図５】本発明のワークの加工装置及び加工方法で用いることができるハンドリング装置の一例を示す概略図である。
【図６】従来のワークの加工方法で用いられる一般的な円筒研削装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
一般に、ＣＺ法等によって引き上げられた例えばシリコン単結晶等のインゴットは円柱状の直胴部に円錐状の端部を有している。このようなインゴットは引き上げ後、所定の径となるように外周面に研削加工が施され、ブロックの切断工程にて円錐状の端部が切断分離され円柱状の直胴部のみとされる。
【００３０】
この切断分離された円錐状の端部を廃棄することなく有効的に活用するため、その円錐状の端部を円筒研削装置を用いて円筒研削して前記直胴部より小さい所望の径の円柱状に加工後、実験用のウェーハに切断加工する等して利用されていた。
しかし、円筒研削装置で所望の径になるまで研削するのは、その工程に多大な時間がかかり、また、研削される部分は全て研削粉としてロスとなってしまう。そのため、研削される部分のロスを削減しつつ円錐状の端部を短時間で円柱形状に加工することが課題となっていた。
【００３１】
そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、円錐状の端部を円筒研削によって円柱形状に加工するのではなく、所定の径の円筒状の砥石を有したコアビットによりくり貫き加工すれば、短時間に精度良く円柱形状に加工でき、その円柱状以外の部分のロスを削減して加工できることに想到し、本発明を完成させた。
【００３２】
図１は本発明のワークの加工装置の一例を示した概略図である。
また、図２は本発明のワークの加工装置及び加工方法で加工対象となるワークの概略を説明する説明図である。
図２に示すように、ＣＺ法等によって引き上げられたインゴットは円柱状の直胴部に円錐状の端部（コーンおよびテール）を有している。この円錐状の端部は直胴部から切り離され、先端の尖った部分が切り落されて円錐台形状となる。この円錐台形状のワークが本発明での加工対象となる。ここで、先端の尖った部分が切断された切断面は、本発明のワークの加工装置及び加工方法で前記直胴部の直径より小さい所望の直径を有する円柱状にくり貫き加工するために、その所望の径以上の直径になるように切断されている。
【００３３】
本発明のワークの加工装置１は、図１に示すように、上記したような円錐台状のワークＷを載置するテーブル５と、ワークＷを円柱状にくり貫くためのコアビット２と、そのコアビット２に駆動力を伝達して回転させる駆動モータ４と、コアビット２をワークＷに対して相対的に上下方向に移動させる送り機構３とを有している。
【００３４】
このコアビット２は、加工時のテーブル５に載置されたワークＷの上方に配置される。また、図３に示すように、コアビット２は円筒状であり、先端に砥石６が設けられている。そして、その中心軸周りに回転可能となっている。
ここで、コアビット２は、市販のコアドリルに通常取り付けられるものを用いることができ、加工されるワークＷの円柱形状の直径に併せて、そのコアビット２の直径を選択することができる。
このように、本発明のワークの加工装置では、用いるコアビット２の直径を変更することで容易にワークＷの様々な直径への加工に対応することができる。
【００３５】
さらにコアビット２は、送り機構３によってワークＷに対して相対的に上下方向に移動できるようになっている。即ち、図１に示すようにコアビット２をワークＷに対して上下方向に移動させるか、或いは、ワークＷをコアビット２に対して上下方向に移動させることができるようになっている。
【００３６】
また、テーブル５を例えば、エアシリンダ、ボールネジ、リニアガイド等により加工装置上で水平方向に移動可能とすることができ、ワークＷを載置した状態でテーブル５をコアビット２の直下に移動可能に構成できる。また、ワークＷのくり貫きが完了する状態では、コアビット２の砥石６部分がテーブル５のワークＷの載置面に当接することになる。そのため、テーブル５の材質を、コアビット２の砥石６が当接して切り込み可能なものとすることが望ましい。或いは、その砥石６が当接するテーブル５の部分に溝を設けて、砥石６がテーブル５に当接しないようにすることもできる。
【００３７】
また、ワークＷの加工中に研磨液を供給する供給口（不図示）を設けることができ、例えば、コアビット２の内側に供給口を設け、その供給口から砥石６に研磨液を供給することができる。この研磨液として例えば水を用いることができる。
さらに、ワークＷのくり貫き加工後にコアビット２を相対的に上方に移動させる際、この供給口からコアビット２の内側に水等の流体を噴射して内圧をかけるようにすることで、コアビット２の内部に密着していたワークＷを分離することができ、コアビット２の移動をスムーズに行うことができる。或いは、その流体として圧縮空気を用い、圧縮空気をコアビット２の内側に噴射する機構を設けるようにしても良い。
また、くり貫き加工後のワークＷをテーブル５上から搬出するために、図５に示すように、吸着式のハンドリング装置１２を設け、ワークＷを吸着して引き出すようにすることができる。
【００３８】
そして、このように構成されたワークの加工装置１では、コアビット２を駆動モータ４によって回転させながら送り機構３によって相対的に下方に切り込み送りし、コアビット２の砥石６をテーブル５に載置されたワークＷに当接させて、そのワークＷを円柱形状にくり貫き加工できるようになっている。
このようなワークの加工装置１であれば、ワークを短時間で精度良く円柱形状に加工できるものとなる。また、その円柱形状以外のほとんど全ての部分が研削粉としてロスすることなくブロック状で残るので、例えば有価物として売却する等、この部分を無駄にすることなく利用でき、コストを削減できるものとなる。
【００３９】
このとき、コアビット２の中心軸と加工するワークＷの芯とを一致させる位置決め手段を有することが好ましい。例えば、この位置決め手段を図４に示すような構成とすることができる。すなわち、位置決め手段７は、ワークＷが載置されたテーブル５をコアビット２の直下に移動させる移動手段１１と、テーブル５上に配置され、ワークＷの外周面に当接してそのワークＷを位置決めする位置決めブロック８と、その位置決めブロック８と対向した位置に配置され、ワークＷに対して、例えばエアシリンダ１３の空気圧等によって水平方向に前進してワークＷを押え込む押えブロック９とを有している。
【００４０】
この位置決めブロック８は、その位置決めブロック８とワークＷの外周部が当接した状態で移動手段１１によってテーブル５をコアビット２の直下に移動させた際に、ワークＷの芯がコアビット２の中心軸に一致するようなテーブル５上の位置に予め配置されたものとなっている。
このような位置決め手段７を有していれば、簡単な構成でワークＷの位置決め芯出しを行うことができ、ワークＷをより精度良く円柱形状に加工できるものとなる。
【００４１】
またこのとき、図４に示すように、コアビット２の外周面に近接させる、少なくとも１つのガイドローラー１０を具備し、そのガイドローラー１０をコアビット２の外周面に近接させながらワークＷを加工するものであることが好ましい。
このように、コアビット２の外周面に近接させる、少なくとも１つのガイドローラー１０を具備し、そのガイドローラー１０をコアビット２の外周面に近接させながらワークＷを加工するものであれば、ワークＷがシリコン等のような硬いものであっても、コアビット２がワークＷに切り込む際に偏心して回転してしまうのを抑制できるものとなる。その結果、ワークＷをより精度良く円柱形状に加工でき、偏心によるコアビット２のライフの低下を抑制し、また加工ロスが増えるのを抑制できるものとなる。
【００４２】
このガイドローラー１０は、図４に示すように、位置決めブロック８及び／又は押えブロック９上に配置されるものであることが好ましく、このようにすれば、コアビット２がワークＷに当接して回転する直近にガイドローラー１０を配置したものとなるので、コアビット２が偏心して回転するのをより確実に抑制できるものとなる。また、このガイドローラ１０は複数、特には３つ以上有するのが好ましい。３つ以上あればコアビット２の偏心をより確実に抑制することができる。
【００４３】
またこのとき、図２に示すように、ワークＷの円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものであることが好ましく、このようなものであれば、例えば図４に示す位置決めブロック８及び押えブロック９のワークＷに当接する部分を複雑な形状にする必要もなく、簡単に構成することができる。また、ワークＷの円錐台底部の外周面の一部を円筒研削して予め所定の直径としておけば、上記したような位置決めブロック８のテーブル５上への配置も容易により正確な位置で行うことができるので、ワークＷの位置決めもより容易に正確に行うことができるものとなる。
【００４４】
またこのとき、図１に示すように、位置決め手段７によるテーブル５の移動と、コアビット２によるワークＷのくり貫き加工、特にコアビット２の切り込み送り速度制御、回転制御等を自動制御する機構１４を具備することができる。このような機構１４を設けて自動制御を行えば、作業者の作業工程時間を削減できるものとなる。
【００４５】
次に本発明のワークの加工方法について説明する。
ここでは、図１に示すようなワークの加工装置１を用いた場合について説明する。
まず、図３に示すように、円錐台状のワークＷをテーブル５に載置する。このとき、ワークＷの向きを、例えば図５に示すように、ワークＷの円錐台底部を下側にして載置しても良いし、円錐台底部を上側にして載置しても良い。
【００４６】
このとき、コアビット２の中心軸と加工するワークＷの芯とを一致させる位置決めを行ってからワークＷの加工を行うことが好ましく、例えば、図４に示すように、ワークＷの外周面に当接してワークＷを位置決めする位置決めブロック８を、その位置決めブロック８とワークＷの外周部が当接した状態でテーブル５をコアビット２の直下に移動させた際に、ワークＷの芯がコアビット２の中心軸に一致するようなテーブル５上の位置に配置し、その位置決めブロック８と対向した位置からワークＷに対して水平方向に前進する押えブロック９によってワークＷを押え込み、その押え込まれたワークＷが載置されたテーブル５をコアビット２の直下に移動させることによって行うことができる。
このようにして位置決めを行えば容易にワークＷの位置決めを行うことができ、ワークＷをより精度良く円柱形状に加工することができる。
【００４７】
次に、図３に示すように、コアビット２を中心軸周りに回転させながら、そのコアビット２をテーブル５に載置されたワークＷの上方から下方に相対的に切り込み送りする。
ここで、コアビット２の回転数、切り込み送り速度は加工するインゴットやコアビット２の砥石６の直径等に応じて適宜決定することができるが、例えば、回転数を４００〜６００ｒｐｍ、切り込み送り速度を０．３〜３．０ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００４８】
このようにコアビット２を切り込み送りし、コアビット２の砥石６をワークＷに当接させてワークＷを円柱形状にくり貫き加工する。
このようにしてワークＷを加工すれば、ワークＷを短時間で精度良く円柱形状に加工することができる。また、その円柱形状以外のほとんど全ての部分が研削粉としてロスすることなくブロック状で残るので、この部分を無駄にすることなく利用でき、コストを削減することができる。
【００４９】
ここで、ワークＷの切り込みが完了した直後にコアビット２の回転を停止することが望ましく、こうすることでくり貫き加工後の円柱状のワークがコアビット２の回転に倣って共に回転し、コアビット２への衝突によるダメージで欠けが発生してしまうのを抑制することができる。
また、この際、例えば水等の研削液を砥石６に供給しながらくり貫き加工することができる。そして、その研削液の供給量を例えば、５〜２０Ｌ／ｍｉｎとすることができる。
【００５０】
また、ワークＷのくり貫き加工後にコアビット２を相対的に上方に移動させる。この際、この供給口からコアビット２の内側に水等の流体を、特に切り込み中の供給量を５Ｌ／ｍｉｎ、切り込み完了時の供給量を２０Ｌ／ｍｉｎ程度にして噴射して内圧をかけるようにすることで、コアビット２の内部に密着していたワークＷを分離することができ、コアビット２の移動をスムーズに行うことができる。或いは、その流体として圧縮空気を用い、圧縮空気をコアビット２の内側に噴射するようにしても良い。
【００５１】
またこのとき、図４に示すように、コアビット２の外周面にガイドローラー１０を近接させながらワークＷの加工を行うことが好ましく、このようにすれば、コアビット２が偏心して回転するのを抑制することができる。その結果、ワークＷをより精度良く円柱形状に加工でき、偏心によるコアビット２のライフの低下を抑制し、また加工ロスが増えるのを抑制することができる。
【００５２】
またこのとき、コアビット２によるワークＷへの切り込みにおいて、切り込み開始時及び切り込み終了時のみ切り込み速度を遅くすることが好ましい。例えば、切り込み開始時から切り込み量約３０ｍｍまでの切り込み速度を０．３ｍｍ／ｍｉｎ、残り切り込み量約１５ｍｍから切り込み終了までの切り込み速度を１．０ｍｍ／ｍｉｎ、それ以外の中間部での切り込み速度を２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度にすることができる。
このように、コアビット２によるワークＷへの切り込みにおいて、切り込み開始時及び切り込み終了時のみ切り込み速度を遅くすれば、ワークＷの加工において、特に切り込み開始時及び切り込み終了時に発生し易いワークＷの欠けを抑制することができる。
【００５３】
またこのとき、ワークＷとして、図２に示すような円錐台底部の外周面の一部が円筒研削されたものを用いることができる。このようなワークＷを用いれば、図４に示すような、位置決めブロック８及び押えブロック９によるワークＷの押え付けを簡単に実施できる。また、ワークＷの円錐台底部の外周面の一部を円筒研削して予め所定の直径としておけば、上記したような位置決めブロック８のテーブル５上への配置も容易により正確な位置で行うことができるので、ワークＷの位置決めもより容易に正確に行うことができる。
そして、加工終了後はくり貫いたワークＷを取り出して搬出する位置にテーブル５を移動させる。
【００５４】
このとき、上記した位置決めにおけるテーブル５の移動、すなわちワークＷの加工前にワークＷを載置したテーブル５の移動、及びワークＷのくり貫き加工後のワークＷが載置されたテーブル５の搬出位置までの移動と、コアビット２によるワークＷのくり貫き加工、特にコアビット２の切り込み送り速度制御、回転制御等を自動制御することができる。このような自動制御を行えば、作業者の作業工程時間を削減することができる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
図１に示すような本発明のワークの加工装置を用い、本発明のワークの加工方法に従って直径３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットから切断分離し、先端の尖った部分を切断した円錐台状の長さ１５０ｍｍのワークを直径２００ｍｍの円柱形状に加工した。
また、ワークの加工は図４に示すような位置決め手段によって位置決めしてから行った。加工中には、水をコアビットに設けた供給口から供給し、その流量を切り込み中で５Ｌ／ｍｉｎ、切り込み完了時に２０Ｌ／ｍｉｎとした。また、図４に示すようなガイドローラを位置決めブロックに１箇所設け、コアビットの外周面にそのガイドローラーを近接させながら加工を行った。
【００５７】
そして、その際の加工時間、作業者が行った作業工程時間及びワークの加工ロスについて評価した。
その結果を表１に示す。表１に示すように、加工時間は０．５時間であり、後述する比較例の３３．５時間という結果と比べ大幅に改善されていることが分かる。ワークの加工ロスも１Ｋｇと比較例の１３Ｋｇという結果と比べ著しく少なくなっていることが分かる。
また、作業者が行った作業工程時間も比較例の４時間と比べ０．５時間と大幅に短縮している。
このように、本発明のワークの加工装置及び加工方法は、円錐状端部の先端を切断して得られる円錐台状のワークを短時間で円柱形状に加工し、その円柱形状以外の部分のロスを削減して加工できることが確認できた。
【００５８】
（実施例２）
ワークを加工位置に位置決めする際のテーブルの移動と、コアビットの切り込み送り速度制御、回転制御を自動制御する機構を設けた、図１に示すような本発明のワークの加工装置を用いた以外実施例１と同様にしてワークを加工し、実施例１と同様に加工時間、作業者が行った作業工程時間及びワークの加工ロスについて評価した。ここで、コアビットの切り込み送り速度は、切り込み開始時から切り込み量約３０ｍｍまでの切り込み速度を０．３ｍｍ／ｍｉｎ、残り切り込み量約１５ｍｍから切り込み終了までの切り込み速度を１．０ｍｍ／ｍｉｎ、それ以外の部分での切り込み速度を２．０ｍｍ／ｍｉｎとし、コアビットの回転数を５００ｒｐｍとした。
その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１に比べ、作業者が行った作業工程時間が０．５時間から０．１時間に短縮されており、自動制御を行うことにより作業者が行った作業工程時間を更に短縮することができた。
【００５９】
（比較例）
図６に示すような円筒研削装置を用いてワークを円筒研削する従来の方法によって、円錐台状のワークを円柱状に加工し、実施例１と同様に評価した。
その結果を表１に示す。表１に示すように、加工時間、作業者が行った作業工程時間及びワークの加工ロスのいずれも実施例１より悪化していることが分かる。
【００６０】
【表１】
2011049195.tif 000003
【００６１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６２】
１…ワークの加工装置、  ２…コアビット、  ３…送り機構、
４…駆動モータ、  ５…テーブル、  ６…砥石、  ７…位置決め手段、
８…位置決めブロック、  ９…押えブロック、  １０…ガイドローラー、
１１…移動手段、  １２…ハンドリング装置、
１３…押えブロックのエアシリンダ、  １４…自動制御機構。
【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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