(57)【要約】【課題】  複数のブレードにより硬脆材料などの被削材の切断を行うにあたり、精度良く安定した切断ができる切断方法を提供する。【解決手段】  円板状基板の外周に超砥粒層が設けられた複数のブレードを、平面視で一直線上に配置し、被削材の送り方向において隣り合う複数のブレードの回転軸は水平方向の同一平面上になるように配置し、一直線上に配置された複数のブレードは、それぞれの直径が異なるとともに、直径の小さいブレードから順次直径が大きいブレードとなるように並べ、被削材は、直径の小さいブレードで切断された後、より直径の大きいブレードで切断されるように水平方向に送られてワンパスで切断する。【選択図】      図１
2009195995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状基板の外周に超砥粒層が設けられたブレードを複数用いて被削材を切断する方法であって、
前記複数のブレードは、平面視で一直線上に配置されるとともに、前記被削材の送り方向において隣り合う前記複数のブレードの回転軸は水平方向の同一平面上になるように配置され、
前記一直線上に配置された複数のブレードは、それぞれの直径が異なるとともに、直径の小さいブレードから順次直径が大きいブレードとなるように並べられ、
前記被削材は、前記直径の小さいブレードで切断された後、より直径の大きいブレードで切断されるように水平方向に送られてワンパスで切断されることを特徴とするブレードによる切断方法。
【請求項２】
前記複数のブレードの回転軸は、前記被削材の上面より上側に位置することを特徴とする請求項１に記載のブレードによる切断方法。
【請求項３】
前記複数のブレードの回転軸は、前記被削材の上面より上側に位置するものに加え、前記被削材の下面より下側に位置することを特徴とする請求項２に記載のブレードによる切断方法。
【請求項４】
前記複数のブレードの超砥粒層の厚みは、直径が大きいブレードほど小さくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブレードによる切断方法。
【請求項５】
前記被削材の上面より上側に位置する複数のブレードの回転軸が存在する平面と、前記被削材が移動する方向とは平行であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のブレードによる切断方法。
【請求項６】
前記被削材の下面より下側に位置する複数のブレードの回転軸が存在する平面と、前記被削材が移動する方向とは平行であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のブレードによる切断方法。
【請求項７】
前記複数のブレードの周速度はすべて同じであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のブレードによる切断方法。
【請求項８】
前記被削材は、太陽電池用シリコンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のブレードによる切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種被削材をブレードにより切断する方法に関し、特にシリコンなどの硬脆材料を板状に切断する際に効率的に切断するとともに、ブレードの作用面の状態が長時間安定した状態で切断を継続できる切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池用の多結晶シリコンなどを丸鋸型のブレードで切断することが多くなり、切断効率を高めるために、厚みの分を一回の切り込みで切断するような方法が試みられている。具体的には、例えば被削材の長さが８００ｍｍ、厚みが３００ｍｍのものがあり、直径が１ｍ程度のブレードを使用して、長さ方向に被削材を移動させて、３００ｍｍの厚みを一回で切断するようなことが行われる。しかしながら、３００ｍｍの厚みを一回で切断すると、ブレードにかかる負荷が非常に高すぎて、ブレード外周部に設けられた超砥粒層の作用面が目つぶれしてしまうという問題が発生する。そのため、複数のブレードを用いて、厚み方向を１５０ｍｍずつ２回に分けて切断することで対応されることがある。
【０００３】
複数のブレードを用いて切断する方法として、被削材の走行経路を挟み、かつその走行方向前後に位置をずらして２つの丸鋸を装備し、まず被削材の過半部を一方の丸鋸で切断し、残る部分をもう一方の丸鋸で反対側から切断する方法が提案されている。その具体例として図３（ａ）に示すように、円筒状の被削材５の過半部を一方の丸鋸１で上側から切断し、その後図３（ｂ）に示すように、残る部分をもう一方の丸鋸１１で下側から切断する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、複数の回転刃を同時に使用して鋼板を切断する方法において、図４に示すように、前段の回転刃１により被削材（鋼板）５の切断線に沿う切溝を形成し、この切溝を後段の回転刃１１、２１、３１、４１により順次切削することで鋼板を切断する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、材木を鋸挽きする鋸盤に関し、被削材５を送る上流側の鋸１を部分切り込み深さで使い、下流側の鋸１１を全切り込み深さで使って切断する鋸盤が提案されている。この鋸盤では、上流側の鋸１で切断した切溝厚さより下流側の鋸１１で切断した切溝厚さが僅かに厚くなるようにしている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１２６５２３号公報
【特許文献２】特開昭６０−１４１４２６号公報
【特許文献３】特開平１０−１９３３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの文献に開示された方法により複数のブレードを用いて切断を行う場合には、切断の状況が不安定になったり、切断装置の構造が複雑になる恐れがあり、切断面の精度の悪化や超砥粒層の破損を招く問題が生じやすくなる。
【０００８】
特許文献１に記載の方法では、図３に示すように、被削材５の上下に丸鋸１および１１を装備しておき、それぞれの丸鋸１、１１により被削材５の過半部を切断するものであるため、被削材５の大きさにより一方の丸鋸で切断する量はほとんど決まってしまい、調節することが困難である。そのため、丸鋸に適した条件で切断できるとは限らず、切断精度の悪化や超砥粒層の破損を招く恐れがある。
【０００９】
特許文献２に記載の方法では、図４に示すように、前段の回転刃１で切溝を形成し、続いて後段の回転刃１１、２１、３１、４１で順次切削するが、いずれの回転刃も同じ直径のものを使用しており、各回転刃の軸の位置が後段の回転刃になるほど被削材５に近づくような装置による切断方法が開示されている。そのため、１つの回転刃の切り込み深さは必然的に決まってしまうことになり、軸の位置を上下に調整できる装置とする場合には、装置の構造が複雑になってしまう。
また、１つの切溝を複数の回転刃で切削する場合、切溝の無い状態の被削材に溝を切削する際に、回転刃の送り方向や切り込み方向に曲がりやすく精度が悪くなる。この文献に記載の方法では、最初に切削を行う回転刃１が最も曲がりが発生しやすくなるため、基板の直径に対してある程度の厚みを確保して剛性を持たせる必要がある。しかも、すべての回転刃の直径が同じため、切断する被削材の厚みに従った最低限必要な直径は、後段の回転刃４１の直径により決まってしまう。その結果、前段の回転刃１の直径は必要以上に大きくなってしまい、この直径に合わせて剛性を確保するには、厚みも厚くする必要があるので、切溝の幅は大きくなり、高価な被削材の歩留まりが大幅に悪くなる。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の方法では、図５に示すように、上流側の鋸１により部分切り込み深さで切断を行い、下流側の鋸１１により全切り込み深さで切断する鋸盤によるものであるが、下流側の鋸１１の切溝厚さが上流側の鋸１で切断した切溝厚さより僅かに厚くなるようにすることが開示されており、このような切断を行うと、被削材５の切り口が欠ける恐れがある。特許文献３では、被削材５が材木であるため、切り口が欠けるような問題は生じにくいが、多結晶シリコンのような硬脆材料を切断する際には、切り口の欠けが非常に発生しやすくなり、切断精度を悪化させる恐れがある。
【００１１】
以上のようなことから、本発明は複数のブレードにより被削材の切断を行うにあたり、精度良く安定した切断ができる切断方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のブレードによる切断方法の第１の特徴は、円板状基板の外周に超砥粒層が設けられたブレードを複数用いて被削材を切断する方法であって、
前記複数のブレードは、平面視で一直線上に配置されるとともに、前記被削材の送り方向において隣り合う前記複数のブレードの回転軸は水平方向の同一平面上になるように配置され、
前記一直線上に配置された複数のブレードは、それぞれの直径が異なるとともに、直径の小さいブレードから順次直径が大きいブレードとなるように並べられ、
前記被削材は、前記直径の小さいブレードで切断された後、より直径の大きいブレードで切断されるように水平方向に送られることである。
【００１３】
第２の特徴は、前記複数のブレードの回転軸は、前記被削材の上面より上側に位置することである。
【００１４】
第３の特徴は、前記複数のブレードの回転軸は、前記被削材の上面より上側に位置するものに加え、前記被削材の下面より下側に位置することを特徴とすることである。
【００１５】
第４の特徴は、前記複数のブレードの超砥粒層の厚みは、直径が大きいブレードほど小さくなることである。
【００１６】
第５の特徴は、前記被削材の上面より上側に位置する複数のブレードの回転軸が存在する平面と、前記被削材が移動する方向とは平行であることである。
【００１７】
第６の特徴は、前記被削材の下面より下側に位置する複数のブレードの回転軸が存在する平面と、前記被削材が移動する方向とは平行であることである。
【００１８】
第７の特徴は、前記複数のブレードの周速度はすべて同じであることである。
【００１９】
第８の特徴は、前記被削材は、太陽電池用シリコンであることである。
【発明の効果】
【００２０】
以上のような構成のブレードによる切断方法によれば、構造の簡単な装置により、シリコンなどの硬脆材料の切断であっても、長時間にわたってブレードの作用面の状態が安定した状態で切断ができるので、効率的な切断ができ、切断精度も向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のブレードによる切断方法に用いる切断装置のイメージを図１に示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。装置本体など本発明の切断方法の説明に不要な部分は記載を省略しており、ブレードについても外周部に設けられる超砥粒層などは記載せず単純な円で示している。
【００２２】
この切断装置は、被削材５を載せるためのテーブル４を有し、移動可能な構造になっている。このテーブル４の上側にはブレード１、１１、２１を取り付けるための主軸３、１３、２３が設けられ、主軸３、１３、２３の高さ位置は固定されていて、いずれの主軸もテーブル４の上面から同じ距離の位置に設けられている。ブレード１、１１、２１は、上流側（図１では左側）のブレード１が最も小径であり、ブレード１１、ブレード２１と下流側（図１では右側）に行くほど直径が大きくなる。ブレード１、１１、２１の基板の厚みはすべて同じものが使用され、平面視で一直線上になるように設けられている。ブレード１、１１、２１の超砥粒層の厚みは、理論的にはすべて同じものとするのが好ましいが、現実には基板の振動や微小な歪み、変形などがあるため、直径が大きいブレードほど（言い換えると、下流側のブレードになるほど）僅かに厚みが小さくなるようにする。これらのブレード１、１１、２１を主軸３、１３、２３に固定するにあたり、フランジ２、１２、２２を介してナットで固定する。フランジ２、１２、２２はすべて同じ直径になっている。
【００２３】
被削材５はテーブル４上に載せられ、テーブル４を移動させることで被削材５は上流側から下流側へ移動させられ、ブレード１で切断された後、ブレード１１、そしてブレード２１で切断される。切断時には、各ブレードの主軸は移動させずに固定したままであり、被削材５のみが移動する。図１の例では、ブレード１により被削材５の高さｈのうち上面から（１／３）ｈの高さまでが切断され、次にブレード１１により被削材５の高さｈのうち上面から（２／３）ｈの高さまでが切断され、最後にブレード２１により被削材５の最下端まで切断される。
【００２４】
このような切断装置を用いて切断を行うことで、各ブレードに係る負荷が小さくなるとともに、切断装置の構造が簡単になる。主軸３、１３、２３は上下方向に移動させる必要が無く、使用するブレードの径を変えるだけで被削材の大きさに合わせて切り込み深さを設定することが可能なため、水平方向に移動させる機能があれば切断が可能である。またブレードの仕様を選定することで適切な条件で切断することが可能であり、安定した切断が行える。さらに、複数のブレードの超砥粒層の厚みは下流側のブレードほど僅かに小さくなっているので、下流側のブレードで切断した場合に被削材の切り口のチッピングが発生しにくく、超砥粒層が破損することも防止できる。
【００２５】
また、切断時に最も曲がりが発生しやすい上流側のブレード１の直径を小さくできるので、ブレード１の剛性を確保するにあたっても厚みが厚くなりすぎず、薄いものでも剛性が確保できるので、被削材の歩留まりが向上する。下流側のブレード１１や２１の厚みも上流側のブレード１の厚みに合わせると、直径に対する厚みは薄くなるが、ブレード１で形成した切溝をなぞって切断していくので、曲がりは発生しにくく、切断精度が悪くなることもない。さらに、フランジ２、１２、２２はすべて同じ直径としていることで、上流側のブレード１は基板全体の面積に対するフランジ２で固定する面積の比率が高くなり、切断時のブレード１の剛性が高くなるので、ブレード１の厚みは薄くできる。下流側のブレード１１や２１は、基板全体の面積に対するフランジ１２、２２で固定する面積の比率が低くなるが、上記と同様に、ブレード１で形成した切溝をなぞって切断していくので、曲がりは発生しにくく、切断精度が悪くなることもない。
【００２６】
本発明の切断方法の第２の実施の形態として、これに用いる切断装置のイメージを図２に示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図１と同様に、装置本体など本発明の切断方法の説明に不要な部分は記載を省略しており、ブレードについても外周部に設けられる超砥粒層などは記載せず単純な円で示している。
【００２７】
この切断装置は、被削材を載せるためのテーブル４を有し、移動可能な構造になっている。このテーブル４の上側にはブレード１、２１を取り付けるための主軸３、２３が設けられ、主軸３、２３の高さ位置は固定されていて、いずれの主軸もテーブル４の上面から同じ距離の位置に設けられている。また、このテーブル４の下側にはブレード１１、３１を取り付けるための主軸１３、３３が設けられ、主軸１３、３３の高さ位置は固定されていて、いずれの主軸もテーブル４の上面から同じ距離の位置に設けられている。平面視で各主軸の位置は、主軸３が最も上流側に設けられ、主軸１３、２３、３３の順で下流側になるように設けられている。
【００２８】
テーブル４の上側のブレードでは、上流側（図２では左側）のブレード１が小径であり、下流側（図２では右側）のブレード２１の方が直径が大きくなっている。またテーブル４の下側のブレードでは、上流側のブレード１１が小径で、下流側のブレード３１の方が直径が大きくなっている。ブレード１と１１の直径は同じであり、ブレード２１と３１の直径も同じになっている。なお、すべてのブレード１、１１、２１、３１の基板の厚みは同じものが使用され、平面視で一直線上になるように設けられている。ブレード１、１１、２１、３１の超砥粒層の厚みは、理論的にはすべて同じものとするのが好ましいが、現実には基板の振動や微小な歪み、変形などがあるため、直径が大きいブレードほど（言い換えると、下流側のブレードになるほど）僅かに厚みが小さくなるようにする。これらのブレード１、１１、２１、３１を主軸３、１３、２３、３３に固定するにあたり、フランジ２、１２、２２、３２を介してナットで固定する。フランジ２、１２、２２、３２はすべて同じ直径になっている。
【００２９】
テーブル４の下側のブレード１１および３１で被削材５を切断できるようにするため、ブレード１１および３１がテーブル４の上側に突出できるように、テーブル４の構造はテーブル４ａおよび４ｂでブレード１１および３１を挟み込む構造になっており、被削材５はテーブル４ａおよび４ｂに跨るように載せられる。
【００３０】
テーブル４上に載せられた被削材５は、テーブル４を移動させることで上流側から下流側へ移動させられ、ブレード１で切断され始める。そしてブレード１で切断が終わる前あるいは終わった直後にブレード１１で切断が開始され、同様にブレード１１で切断が終わる前あるいは終わった直後にブレード２１で切断が開始される。同様にさらにブレード３１でも切断が行われる。切断時には、各ブレードの主軸は移動させずに固定したままであり、被削材５のみが移動する。図２の例では、ブレード１により被削材５の高さｈのうち上面から（１／３）ｈの高さまでが切断され、次にブレード１１により被削材５の高さｈのうち下面から（１／３）ｈの高さまでが切断される。次に、ブレード２１により被削材５の高さｈのうち上面から（１／２）ｈの高さまでが切断され、最後にブレード３１により被削材５の高さｈのうち下面から（１／２）ｈの高さまでが切断されて切断が完了する。
【００３１】
このような切断装置による切断方法では、第１の実施の形態で説明した方法と同様の効果が得られるとともに、被削材の大きさが大きくなっても容易に対応できるという効果を有する。
【００３２】
以上の２つの例において、各ブレードの周速度は一定とするのが好ましい。これは、各ブレードの負荷を均一にして被削材に与える抵抗を一定とし、切断面の精度や面の状態を均一にするためである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のブレードによる切断方法は、シリコンなどの硬脆材料を板状に切断する場合に好適であるが、その他の各種材料の切断加工にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のブレードによる切断方法の第１の例に用いる切断装置のイメージを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明のブレードによる切断方法の第２の例に用いる切断装置のイメージを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】従来の丸鋸による切断方法の例を示すイメージ図である。
【図４】従来の回転刃による鋼材の切断方法の例を示す図である。
【図５】従来の鋸盤で材木を切断する方法の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１１、２１、３１、４１    ブレード（丸鋸、回転刃）
２、１２、２２、３２    フランジ
３、１３、２３、３３、４３    主軸
４    テーブル
５    被削材
【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】
2009195995.tif 000007