JP2009190142A - 円筒研削装置および研削方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円柱状のインゴットの側面を研削するための円筒研削装置であって、少なくとも3つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成り、前記インゴットに対して水平方向から進退動して前記ローラーを圧接可能な芯出し手段を具備し、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を一対のクランプで鉛直方向に保持し、回転手段で前記インゴットを軸周りに回転しながら前記芯出し手段が前記インゴットに対して水平方向から進退動して、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記回転手段の回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、前記インゴットを研磨ホイールで研削するものであることを特徴とする円筒研削装置。
【選択図】 図1
Description
図4に従来の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101は、インゴット105を保持するためのクランプ102、102’、インゴット105を回転駆動させるための回転手段104、インゴット105を研削する砥石103等を具備したものであり、前記クランプ102、102’から回転駆動力を伝達してインゴット105を軸周りに回転させるとともに、前記インゴット105に対し、回転する円盤状の砥石103をその回転軸方向へ送り込むと同時に前記クランプ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、前記インゴット102、102’の外周面を研削するように構成されている。
また、固定棒によってワークの両側の端面を把持してワークを研削する外径研削機であって、ワーク載置部にワークを載置し、その状態で前記固定棒の中心線延長上からワーク載置部のワーク接触部までの垂直に降ろした距離がワークの半径に等しく構成されるようにした外径研削機が開示されている(特許文献2参照)。
このように、前記テーブルがU字型の切り欠きを有していれば、簡単な構造でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
このように、前記芯出し手段は、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に1対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
このように、前記テーブルにU字型の切り欠きを設けることで、簡単な構成でクランプとテーブルの干渉を回避して、前記インゴットを前記クランプの上に出し入れすることができ、安価に構成できるとともに工程時間を短縮することができる。それによって、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができる。
このように、前記芯出し手段として、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に1対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
従来、円柱状のインゴットの側面の研削加工において、インゴットの研削を開始する前の工程には、作業者による手作業が必要であり、特に、インゴットの芯出し作業は最終的に熟練者がインゴットをプラスチックハンマーで叩いて目視により最終芯出しを行う方法がとられているのが現状である。また、従来の一般的な円筒研削装置では、インゴットをその回転軸が水平方向となるように保持しており、前記芯出し作業は大変手間のかかるものであった。特に、近年の大口径化したインゴットを加工する場合その手間が顕著であった。そのため、熟練作業者によって芯出しを精度良く行うことはできるものの、前記のようにインゴットの研削を開始するまでの工程で時間を要してしまい、このことが研削加工効率を低下させる一因となっていた。
図1に示すように、円筒研削装置1は、研削する円筒状のインゴット5の端面6を保持するための一対のクランプ2、2’と、前記インゴット5を軸周りに回転駆動させるための回転手段4と、前記インゴット5の側面7を研削する砥石であり軸周りに回転可能な研磨ホイール3が設けられている。そして、前記研磨ホイール3を前記インゴットの側面7に当接させ、前記インゴットの側面7に沿って上下に移動させることにより、前記インゴット5の側面を研削するものである。
このようなインゴットの保持は、例えば油圧シリンダによるクランプ間の押圧力によって行うことができ、その押圧力はその強弱を所望の値に調整可能となっている。
また、研磨ホイール3は、その軸周りに高速回転可能である。また、研磨ホイール3は軸方向に前後動自在であり、前進することでインゴットの側面7に当接して研削するようになっている。また、前記インゴットの側面7に沿って、すなわち鉛直方向に、移動可能となっており、トラバース研削が可能となっている。そして、インゴット5を回転手段4により軸周りに回転させながら、研磨ホイール3を前記のようにトラバース動させインゴット5の側面を研削していくものとなっている。
またここで、研削時における前記インゴット5を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、5〜20rpmとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって適宜決定すれば良い。
このように、本発明の円筒研削装置は、研削加工効率を向上させることができるものとなっている。
またここで、芯出し時の前記クランプ間の押圧力を、例えば、2000〜8000Nとすることができる。こうすることで、前記芯出し手段9のローラ11によって圧接されたインゴット5がクランプ2、2’間で芯出し位置に移動可能とすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、芯出し時において、インゴット5がクランプ2、2’間で芯出し位置に移動できる押圧力であれば良く、インゴットの外径等によって適宜決定すれば良い。
このように、前記テーブルがU字型の切り欠きを有していれば、図2(B)に示すように、インゴット5を載置したテーブル8がクランプ2’の上方から下降して後退するようにすれば、前記インゴット5を前記クランプ2’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット5を円筒研削装置1のテーブル8に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置も安価に構成することができる。
ここで、前記テーブル8の表面にインゴットの直径の目安となる樹脂を貼っておくことができる(図2(A)中の斜線部分)。このようにすればインゴット5をテーブル8上に縦置きに載置する位置の目安とすることができ、大幅にインゴット5が軸からずれてテーブル8上に載置されることが防止され、後続する芯出し工程での利便に供する。
図3に本発明の円筒研削装置で使用することができる芯出し手段の一例を示す。
図3に示すように、Y字型のアーム10、10’の先端に2つのローラー11、11’が設けられており、この芯出し部材12がそれぞれ左右対称に設置されている。また、それぞれの前記部材は、例えばエアシリンダ等により前進、後退を動作させることができるようになっている。そして、前記芯出し部材12をインゴット5に向かって前進させることにより前記インゴット5を前記ローラー11、11’で圧接できるようになっている。
このように、前記芯出し手段9は、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材12がそれぞれ左右対称に1対有するものであれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができるものとすることができる。
本発明のインゴットの研削方法では、図1に示すような円筒研削装置1を用いて、まず、テーブル8に円柱状のインゴット5を縦置きに載置する。そして、前記テーブル8をクランプ2’上に移動させた後、下降させることで前記インゴット5をクランプ2’上に移載し、前記インゴット5の両側の端面6をクランプ2、2’で鉛直方向に保持する。
ここで、図1の円筒研削装置の例では、インゴット5のクランプ2’への移載はテーブルを移動させることによって行われているが、クランプ2’が移動するような構成としても良い。
ここで、ローラー11の数は3個以上あれば特に限定されないが、例えば4〜6個のローラーを有する芯出し手段を用いても良い。
またここで、芯出し時における、前記インゴット5を軸周りに回転させる回転速度は、例えば、1〜5rpmとすることができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、インゴットの外径等の条件によって、効率よく芯出しすることができる回転速度に適宜決定すれば良い。
またここで、芯出しの完了は、芯出しを開始してから所定の時間が経過した時点とすることができる。ここで、所定の時間は特に限定されず、精度良く芯出しが行える時間であれば良く、例えば30秒から2分とすることができる。
ここで、研削時における前記クランプ2、2’間の押圧力を、例えば、10000〜20000Nとすることができる。このようにすれば、研削中にインゴット5がクランプ2、2’間を移動して位置ずれ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、これらの条件もこれに限定されず、研削中にインゴット5がクランプ2、2’間を移動して位置ずれ等が発生しない押圧力となっていれば良い。
このとき、図2(A)に示すように、前記テーブル8にU字型の切り欠きを設けることが好ましい。
このように、前記テーブル8にU字型の切り欠きを設けることで、図2(B)に示すように、インゴット5を載置したテーブル8がクランプ2’の上方から下降するようにすれば、テーブル8とクランプ2’を互いに干渉することなく、前記インゴット5を前記クランプ2、2’の上に簡単に移載することができ、工程時間を短縮することができる。それによって、前記インゴット5を円筒研削装置1のテーブル8に載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間をより短縮することができ、インゴットの研削加工効率をより向上させることができるとともに、装置を安価に構成できる。
このように、前記芯出し手段9として、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に1対有するものを用いれば、簡単な構造で芯出しを精度良く行うことができる。
ここで、芯出し手段9の水平方向の進退動を、例えばエアシリンダ等によって行うことができ、その際の供給圧力を0.3〜0.6MPaとすることができる。しかし、これらの条件はこれに限定されず、研削するインゴットの外径や使用する芯出し手段の大きさ等によって適宜決定すれば良い。
(実施例1)
図1に示すような円筒研削装置を用い、直径300mmのシリコンインゴットを1ブロック研削し、芯出しの精度と研削時間を測定した。図2(A)に示すようなU字の切り欠きを有するテーブルを使用し、芯出し手段として、図3に示すようなY字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に1対有するものを使用した。また、芯出し手段の水平方向の進退動を、エアシリンダによって行い、0.5MPaの供給圧によってインゴットに圧接させた。また、芯出し時において、クランプ間の押圧力を5000Nとし、回転速度3rpmでインゴットを軸周りに回転させた。そして、芯出し完了までの所定時間を1分とした。
また、芯出し完了後にクランプ間の押圧力を15000Nにして、クランプ間のインゴットを固定し、回転速度10rpmでインゴットを軸周りに回転させながらインゴットを研削した。
このことによって、本発明の円筒研削装置を用いた研削方法は、インゴットを円筒研削装置のテーブルに載置してから、芯出しを精度良く完了させるまでの工程時間を短縮することができ、インゴットの研削加工効率を向上させることができることが確認できた。
実施例1と同様の条件のシリコンインゴットを図4に示すような従来の円筒研削装置を用い、熟練作業者によって芯出しを行った後、1ブロック研削し、実施例1と同様の評価を行った。
その結果、芯出しの精度が±1mmと高精度で行うことができたが、インゴットの装置への載置から芯出し完了までの工程時間は約30分であり、研削完了までの工程時間は約80分という結果であった。
4…回転手段、 5…インゴット、6…インゴットの端面、
7…インゴットの側面、8…テーブル、9…芯出し手段、
10、10’…アーム、11、11’…ローラー、12…芯出し部材。
Claims (6)
- 少なくとも、円柱状のインゴットを縦置きに載置するテーブルと、前記インゴットの両側の端面を鉛直方向から保持する一対のクランプと、前記インゴットを軸周りに回転駆動させるための回転手段と、前記回転手段の回転軸方向に移動可能な研磨ホイールを具備した前記円柱状のインゴットの側面を研削するための円筒研削装置であって、少なくとも3つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成り、前記インゴットに対して水平方向から進退動して前記ローラーを圧接可能な芯出し手段を具備し、前記テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を前記一対のクランプで鉛直方向に保持し、前記回転手段で前記インゴットを軸周りに回転しながら前記芯出し手段が前記インゴットに対して水平方向から進退動して、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記回転手段の回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、前記インゴットを前記研磨ホイールで研削するものであることを特徴とする円筒研削装置。
- 前記テーブルはU字型の切り欠きを有することを特徴とする請求項1に記載の円筒研削装置。
- 前記芯出し手段は、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材がそれぞれ左右対称に1対有するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の円筒研削装置。
- 円柱状のインゴットの側面を研削する円筒研削装置によるインゴットの研削方法であって、テーブルに前記円柱状のインゴットを縦置きに載置し、前記インゴットの両側の端面を軸周りに回転可能なクランプで鉛直方向に保持し、前記クランプで保持した前記インゴットを軸周りに回転させながら、少なくとも3つのローラーと、前記ローラーを支持するアームから成る芯出し手段を前記インゴットに対して水平方向から進退動させ、前記インゴットの側面に前記ローラーを圧接させることによって、前記クランプの回転軸と前記インゴットの中心軸を一致させた後、研磨ホイールを前記インゴットの側面に当接させ、前記研磨ホイールを鉛直方向に移動させて、前記インゴットの側面を研削することを特徴とするインゴットの研削方法。
- 前記テーブルにU字型の切り欠きを設けることを特徴とする請求項4に記載のインゴットの研削方法。
- 前記芯出し手段として、Y字型のアームに2つのローラーが設けられた芯出し部材をそれぞれ左右対称に1対有するものを用いることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のインゴットの研削方法。
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