JP2011125986A - Surface grinding device of square block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池のセルを製造するための多結晶インゴットを角ブロックに切断した後、表面を要求される平坦度に研削する角ブロックの表面研削装置に関する。 The present invention relates to a surface grinding apparatus for a square block for grinding a surface to a required flatness after cutting a polycrystalline ingot for manufacturing a solar battery cell into square blocks.
太陽電池のセルは、シリコンのインゴットをスライスして製造される。円柱状の単結晶インゴットを製造してから、横断面が正方形の角ブロックに研削加工して、表面研削処理後にスライスする（特許文献１参照）。また、多結晶インゴットを角ブロックに切断し、表面研削処理後にスライスする。前者は効率の良い太陽電池に使用され、後者は低コストの太陽電池に使用される。いずれも、ほぼ正方形の薄板状にスライスして太陽電池セルを得る。インゴットは高価なため、電池の性能を保持できる限り、セルの厚みが薄ければ薄いほど生産コストを下げることができる。しかし、セルの厚みを薄くするとスライス加工時に割れやすい。角ブロックを表面研削して欠陥の無いものをスライスすることで、歩留まりを高めるようにしている（特許文献２参照）。 A solar cell is manufactured by slicing a silicon ingot. A cylindrical single crystal ingot is manufactured, and then ground into a square block having a square cross section, and sliced after the surface grinding process (see Patent Document 1). Also, the polycrystalline ingot is cut into square blocks and sliced after the surface grinding treatment. The former is used for efficient solar cells, and the latter is used for low-cost solar cells. In either case, solar cells are obtained by slicing into a substantially square thin plate. Since the ingot is expensive, as long as the cell performance can be maintained, the thinner the cell, the lower the production cost. However, if the thickness of the cell is reduced, it is easy to break during slicing. Yield is improved by surface-grinding the corner blocks and slicing those without defects (see Patent Document 2).
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
角ブロックの表面研削処理時に衝撃やストレスが加わると表面に微小なクラックが発生する。このクラックはスライス加工時やスライス加工後のセルの割れの原因になる。従って、角ブロックの表面研削処理のための設備に対してより高い技術と精度が要求されている。しかしながら、太陽電池の普及には、より低コストで生産性を高めることも要求されており、いずれの要求も満たす生産設備の開発が求められている。
The known prior art has the following problems to be solved.
When an impact or stress is applied during the surface grinding process of the square block, micro cracks are generated on the surface. This crack causes cell cracking during slicing and after slicing. Therefore, higher technology and accuracy are required for the equipment for surface grinding of the square block. However, the spread of solar cells is also required to increase productivity at a lower cost, and development of production facilities that satisfy both requirements is required.
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、角ブロックの表面研削処理時に加わる衝撃やストレスを十分に減少させ、さらに生産性を向上させる角ブロックの表面研削装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above points, and provides a surface grinding device for a corner block that sufficiently reduces the impact and stress applied during the surface grinding process of the corner block and further improves productivity. Objective.
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
多角柱のブロック状ワークを研削加工するものにおいて、前記ワークを支持して所定の軸を中心に回転駆動する回転支持装置と、回転軸を前記ワークの所定の軸とほぼ直交する方向に向け、前記所定の軸に平行なワークのエッジに対して側面を接触させて、当該エッジを研削加工する回転円盤状の研削刃と、前記研削刃の側面が前記エッジに接触して研削するときに生じる研削応力の方向と、前記ワークの所定の軸の方向とが一致する部分を生じさせるように前記研削刃の側面と前記エッジの研削面の関係を位置決めする研削刃位置決め装置と、前記研削刃を前記ワークの所定の軸の方向に相対移動させるトラバーサとを備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
The following configurations are means for solving the above-described problems.
<Configuration 1>
In grinding a block-shaped workpiece of a polygonal column, a rotation support device that supports the workpiece and rotates around a predetermined axis, and a rotation axis in a direction substantially orthogonal to the predetermined axis of the workpiece, This occurs when the side surface is brought into contact with the edge of the workpiece parallel to the predetermined axis and the edge is ground to grind the rotating disc-shaped grinding blade and the side surface of the grinding blade contacts the edge. A grinding blade positioning device for positioning a relationship between a side surface of the grinding blade and a grinding surface of the edge so as to generate a portion in which a direction of grinding stress and a direction of a predetermined axis of the workpiece coincide with each other; An angular block surface grinding apparatus comprising: a traverser that relatively moves in a direction of a predetermined axis of the workpiece.
〈構成２〉
構成１に記載の角ブロックの表面研削装置において、前記研削刃位置決め装置は、前記研削刃の側面を、前記ワークのエッジに円弧状の軌跡を描くように接触させ、前記トラバーサは、前記研削刃をその円弧の接線方向に相対移動するように制御することを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 2>
The surface grinding apparatus for a square block according to Configuration 1, wherein the grinding blade positioning device contacts a side surface of the grinding blade so as to draw an arc-shaped locus on an edge of the workpiece, and the traverser includes the grinding blade Is controlled so as to relatively move in the tangential direction of the arc.
〈構成３〉
構成１または２に記載の角ブロックの表面研削装置において、前記回転支持装置は、前記エッジの研削中に、前記ワークを前記所定の軸を中心に回転させて、前記研削刃は前記エッジ表面が前記所定の軸を中心とする円弧を形成するように研削することを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 3>
In the surface grinding apparatus for a square block according to Configuration 1 or 2, the rotation support device rotates the workpiece around the predetermined axis during grinding of the edge, and the grinding blade A corner block surface grinding apparatus for grinding so as to form an arc centered on the predetermined axis.
〈構成４〉
構成１乃至３のいずれかに記載の角ブロックの表面研削装置において、前記ワークの側面を研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記研削刃の回転軸と前記ワークの所定の軸とが同一平面上に位置するようにし、前記ワークの側面を前記所定の軸に垂直な方向に前記ワークの側面を横切るように、前記研削刃の側面が接触させる位置に前記研削刃を位置決めすることを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 4>
In the surface grinding apparatus for a square block according to any one of configurations 1 to 3, when grinding the side surface of the workpiece, the grinding blade positioning device includes a rotation axis of the grinding blade and a predetermined axis of the workpiece. Are positioned on the same plane, and the grinding blade is positioned at a position where the side surface of the grinding blade contacts so that the side surface of the workpiece crosses the side surface of the workpiece in a direction perpendicular to the predetermined axis. A surface grinding machine for square blocks.
〈構成５〉
構成１乃至４のいずれかに記載の角ブロックの表面研削装置において、前記研削刃位置決め装置は、各回転軸をほぼ同一直線上に配置した一対の研削刃をその側面が互いに対向するように配置し、回転支持装置は、前記一対の研削刃の間に、前記所定の軸を前記直線と直角に交わる方向に向けてワークを支持し、前記ワークのエッジを研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記一対の研削刃の回転軸を前記ワークの所定の軸から前記回転刃の半径とほぼ等しい距離だけ離して、前記研削刃の側面が前記エッジに接触するように位置決めし、前記ワークの側面を研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記一対の研削刃の回転軸と前記ワークの所定の軸とが同一平面上に位置するようにして、前記研削刃の側面が前記ワークの側面に接触するように位置決めすることを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 5>
5. The surface grinding apparatus for a square block according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the grinding blade positioning device arranges a pair of grinding blades having rotational axes arranged on substantially the same straight line so that the side surfaces thereof face each other. The rotation support device supports the workpiece between the pair of grinding blades so that the predetermined axis is perpendicular to the straight line, and when grinding the edge of the workpiece, the grinding blade The positioning device positions the rotating shafts of the pair of grinding blades so as to be separated from a predetermined axis of the workpiece by a distance substantially equal to the radius of the rotating blades so that the side surface of the grinding blade contacts the edge, When grinding the side surface of the workpiece, the grinding blade positioning device is configured such that the rotation axis of the pair of grinding blades and the predetermined axis of the workpiece are on the same plane, and the side surface of the grinding blade is The work Surface grinding apparatus of the corner block, characterized in that positioned to contact the side surface.
〈構成６〉
構成１乃至５のいずれかに記載の角ブロックの表面研削装置において、前記研削刃を回転駆動する駆動モータと、この駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、前記負荷トルクが予め指定された範囲を越えたときは、前記トラバーサによる相対移動速度を遅くし、前記負荷トルクが予め指定された範囲を下回るときは、前記トラバーサによる相対移動速度を速くするように制御する研削制御装置を備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 6>
In the surface grinding apparatus for a square block according to any one of Configurations 1 to 5, a drive motor that rotationally drives the grinding blade, a torque detector that detects a load torque of the drive motor, and the load torque are designated in advance. A grinding control device that controls to slow down the relative movement speed by the traverser when exceeding a predetermined range, and to increase the relative movement speed by the traverser when the load torque falls below a predetermined range. A corner block surface grinding apparatus characterized by the above.
〈構成７〉
構成５または６に記載の角ブロックの表面研削装置において、互いに対向するように配置された前記一対の研削刃を回転駆動する一対の駆動モータと、これらの駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、一対の駆動モータの負荷トルクの差が予め指定された閾値を越えたときは、前記研削刃位置決め装置は、負荷トルクの低いほうの研削刃を前記ワークに相対的に接近させ、もしくは、負荷トルクの高いほうの研削刃を前記ワークから相対的に遠ざけるように、研削刃をその回転軸の方向に移動する位置制御を行うことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 7>
In the surface grinding apparatus for a square block according to Configuration 5 or 6, a pair of drive motors that rotationally drive the pair of grinding blades arranged to face each other, and torque detection that detects a load torque of these drive motors When the difference in load torque between the tool and the pair of drive motors exceeds a predetermined threshold, the grinding blade positioning device causes the grinding blade having a lower load torque to approach the workpiece relatively, or A surface grinding apparatus for a square block, wherein position control is performed to move the grinding blade in the direction of its rotation axis so that the grinding blade having a higher load torque is moved away from the workpiece.
〈構成８〉
構成１乃至７のいずれかに記載の角ブロックの表面研削装置において、前記研削刃を回転駆動する駆動モータと、この駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、前記負荷トルクが予め指定された閾値以下のときは、研削を停止するとともに、前記ワークの研削方向の誤りを通知する警報信号を出力する研削制御装置を備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。
<Configuration 8>
The surface grinding apparatus for a square block according to any one of Configurations 1 to 7, wherein a drive motor that rotationally drives the grinding blade, a torque detector that detects a load torque of the drive motor, and the load torque are designated in advance. A corner block surface grinding apparatus comprising: a grinding control device that stops grinding and outputs an alarm signal for notifying an error in the grinding direction of the workpiece when the value is equal to or less than the threshold value.
〈構成１の効果〉
研削刃の側面がエッジに接触して研削するときに生じる研削応力の方向と、ワークの所定の軸の方向とが一致する部分を生じさせるようにすると、エッジの部分に加える衝撃を最小にして、回転円盤状の研削刃で研削ができる。従って、研削面のマイクロクラックを減少させ、研削速度も向上できる。
〈構成２の効果〉
ワークのエッジを、接線方向に移動する円弧状に研削すると、研削刃がエッジの部分に加える衝撃を小さくできる。
〈構成３の効果〉
いわゆるＲ面取り研削をすることができる。
〈構成４の効果〉
同じ研削刃を、エッジの研削だけでなく側面の研削にも使用できる。
〈構成６の効果〉
研削面の粗さによって、研削刃を回転駆動する駆動モータの負荷トルクが変動する。トラバーサによる相対移動速度を調整すれば、エッジも面も無理な力を加えずに均一に研削できる。
〈構成７の効果〉
ワークを挟んで対向する研削刃の負荷トルクを等しく一定にするように制御すると、ワークの両面の研削深さを均等にすることができる。
〈構成８の効果〉
ワークの研削方向に誤りがあると、通常より負荷トルクが大きく下回る。これを検出して警報を出力し、不良製品の発生を防止できる。
<Effect of Configuration 1>
By creating a part where the direction of the grinding stress that occurs when the side of the grinding blade contacts the edge and grinding, and the direction of the predetermined axis of the workpiece, the impact applied to the edge part is minimized. Can be ground with a rotating disk-shaped grinding blade. Therefore, microcracks on the ground surface can be reduced and the grinding speed can be improved.
<Effect of Configuration 2>
When the edge of the workpiece is ground in an arc shape that moves in the tangential direction, the impact of the grinding blade on the edge portion can be reduced.
<Effect of Configuration 3>
So-called R chamfering can be performed.
<Effect of Configuration 4>
The same grinding blade can be used not only for edge grinding but also for side grinding.
<Effect of Configuration 6>
Depending on the roughness of the grinding surface, the load torque of the drive motor that rotationally drives the grinding blade varies. By adjusting the relative movement speed by the traverser, the edges and surfaces can be ground uniformly without applying excessive force.
<Effect of Configuration 7>
By controlling the load torque of the grinding blades facing each other across the workpiece to be constant, the grinding depth on both sides of the workpiece can be made uniform.
<Effect of Configuration 8>
If there is an error in the workpiece grinding direction, the load torque will be much lower than usual. By detecting this and outputting an alarm, it is possible to prevent the occurrence of defective products.
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail for each example.
図１は実施例１の角ブロックの表面研削装置主要部を示す斜視図である。
ここでは、正四角柱のブロック状ワーク１４を研削加工する例を示す。図のように、ワーク１４は、端面に垂直で４本のエッジ２２に平行な所定の軸２０を中心に、回転駆動されるように支持されている。ワーク１４が正多角柱の場合には、所定の軸２０とは柱の中心の対称軸のことをいう。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a main part of a surface grinding apparatus for a square block according to a first embodiment.
Here, the example which grinds the block-shaped workpiece | work 14 of a regular square pole is shown. As shown in the figure, the
このワーク１４のエッジ２２とワークの側面２３とを要求される平坦度に研削する。研削刃２４は、回転軸をワーク１４の所定の軸２０とほぼ直交する方向に向けて支持されている。研削刃２４の側面２６は砥石により構成されている。この図では、研削刃２４は、ワーク１４のエッジ２２に対して側面２６を接触させており、この状態で回転して、エッジ２２を研削加工する。
The
この実施例では、研削刃２４の側面２６がエッジ２２に接触して研削するときに生じる研削応力の方向と、ワーク１４の所定の軸２０の方向とが一致する部分を生じさせるように、研削刃２４の側面２６とエッジ２２の研削面の関係を位置決めする。この部分は図４で詳細に説明する。研削刃２４は、回転しながらワーク１４の所定の軸２０の方向に相対移動される。この装置の場合には、ワーク１４を図の矢印５０と反対の方向に移動させることにより、相対的に研削刃２４を図の矢印５０方向にトラバースさせている。
In this embodiment, grinding is performed so as to generate a portion where the direction of the grinding stress generated when the
なお、エッジ２２の研削のことを面取りと総称するが、半導体インゴットの面取りには、Ｒ面取り研削とＣ面取り研削の２種類の方法がある。図１の（ａ）はＲ面取り研削方法を示し、図１の（ｂ）はＣ面取り研削方法を示す。図２を用いてその違いを説明する。
The grinding of the
図２は、表面研削処理の対象となる角ブロックの説明図で、図２（ａ）は円柱状の単結晶インゴットの例を示す斜視図である。また、図２（ｂ）は多結晶インゴットの例を示す斜視図である。
円柱状の単結晶インゴット１２は、曲面の一部を残して、図の破線のように周囲を切り落とし、ほぼ正四角柱のワークを得る。破線の部分はバンドソー等で切断するので、鋸刃の切断面の粗さを改善するように、研削をする必要がある。残された曲面の一部が図１で説明したエッジ２２に相当する。
FIG. 2 is an explanatory view of a corner block to be subjected to surface grinding treatment, and FIG. 2A is a perspective view showing an example of a cylindrical single crystal ingot. FIG. 2B is a perspective view showing an example of a polycrystalline ingot.
The cylindrical
単結晶インゴット１２から切り出したワーク１４のエッジ２２は図２（ａ）の一点鎖線の方向の縦断面からみたとき、長手方向にかなり大きく波打っている。従って数ミリメートル以上削り落とすことにより平坦化する。また、少しでも材料の無駄を減らすために、図１（ａ）に示すように、エッジ２２を所定の軸２０に垂直な断面からみたとき、曲面になるように研削する。即ち、研削刃２４は、エッジ２２の表面が所定の軸２０を中心とする円弧を形成するように研削する。これを、Ｒ面取り研削と呼んでいる。このＲ面取り研削を行うために、図１（ａ）に示すように、ワーク１４を所定の軸２０を中心に回転させながら、研削刃の側面２６をエッジ２２に接触させて研削をする。
The
一方、多結晶インゴットは型の中で溶融して固めて製造される。これは図２（ｂ）の破線に示すようにほぼ正四角柱に切断してワークを得る。この場合には、図１の（ｂ）に示すように、エッジ２２を、所定の軸２０に垂直な断面からみたときに直線的に研削する。直角のコーナーを４５度傾斜した面で切り落とす。これをＣ面取り研削と呼んでいる。いずれの場合にも、エッジ２２が面取りされた図２（ｃ）に示すようなワークを得るのであるが、エッジ２２の部分に違いがあり、その加工方法にも相異が生じる。図１（ｂ）に示すように、Ｃ面取り研削では、ワーク１４を回転させず、研削刃の側面２６をエッジ２２に接触させて、ワーク１４を所定の軸２０の方向に相対移動させる。
On the other hand, a polycrystalline ingot is manufactured by melting and solidifying in a mold. As shown by a broken line in FIG. 2 (b), the workpiece is obtained by cutting into a substantially quadrangular prism. In this case, as shown in FIG. 1B, the
図１に示したいずれの場合にも、研削刃２４の側面２６がエッジ２２に接触して研削するときに生じる研削応力の方向と、ワーク１４の所定の軸２０の方向とが一致する部分を生じさせるようにすると、研削中にエッジ２２の部分に加える衝撃を最小にして、回転円盤状の研削刃２４を用いた研削ができる。これにより、研削面のマイクロクラックを減少させ、研削速度も向上できる。
In any of the cases shown in FIG. 1, a portion where the direction of the grinding stress generated when the
図３は従来の表面研削装置の主要部斜視図である。
この図を用いて、実施例１の技術と従来技術との比較を行う。従来技術でも、始めに、図１の場合と同様に、ワーク１４を所定の軸２０を中心に回転できるように支持する。この状態で、ワーク１４のエッジ２２を研削する。このとき、研削刃２４の回転軸５１はワーク１４の所定の軸２０とほぼ直交する方向に向けられている。そして、研削刃２４の側面２６をエッジ２２に接触させて研削加工をする。全てのエッジ２２の研削を終了すると、その後図３（ｃ）に示すように、ワーク１４の側面２３の研削を実行する。研削刃２４はその回転軸５１の方向に移動可能に支持され、ワーク１４は研削される面を研削刃２４の方向に向けるように、順次回転される。
FIG. 3 is a perspective view of a main part of a conventional surface grinding apparatus.
Using this figure, the technique of Example 1 is compared with the conventional technique. Also in the prior art, first, as in the case of FIG. 1, the
図４と図５は、本発明の研削刃２４による研削の効果を示す説明図である。
図４の（ａ）は本発明の研削刃による研削の軌跡を示し、図５（ａ）はその研削面の拡大図である。図４の（ｂ）は従来の研削刃による研削の軌跡を示し、図５（ｂ）はその研削面の拡大図である。
本発明では、図４（ａ）と図５（ａ）に示すように、研削刃２４の側面を、ワーク１４のエッジ２２に円弧状の軌跡３２を描くように接触させる。研削刃２４は、その円弧の接線３４方向に相対移動される。
4 and 5 are explanatory diagrams showing the effect of grinding by the grinding
FIG. 4A shows a locus of grinding by the grinding blade of the present invention, and FIG. 5A is an enlarged view of the ground surface. FIG. 4B shows a locus of grinding with a conventional grinding blade, and FIG. 5B is an enlarged view of the ground surface.
In the present invention, as shown in FIGS. 4A and 5A, the side surface of the grinding
一方、従来の装置は、図４（ｂ）に示すように、研削刃２４による研削の軌跡は、エッジ２２の方向に対してほぼ直交する。研削後にエッジ２２の部分に生じたマイクロクラックの程度を比較してみた。その結果から、本発明の方法のほうが、研削刃２４がエッジ２２の部分に加える衝撃を十分に小さくできることが分かった。即ち、エッジ２２の方向に直角に応力が加わるよりも、エッジ２２の方向に平行に応力が加わるほうがエッジ２２の、エッジ２２と側面２３の境界部分の欠けを大幅に減少させることができた。しかも、図４（ａ）に示すように、本発明の場合には、エッジ２２に対してその長手方向に向けてカンナを当てるように研削をするので、研削刃２４とエッジ２２とが接触する面積が従来に比べて広くなり、応力も緩和されることからより検索速度を速めることもできた。
On the other hand, in the conventional apparatus, as shown in FIG. 4B, the grinding locus by the grinding
図６は、上記のように研削処理を実行する装置の全体図である。
図のように、テーブル５５の上に回転支持装置１６が配置されており、この回転支持装置１６がワーク１４を支持する。トラバーサ３０は、テーブル５５を移動させることにより、研削刃２４をワーク１４の所定の軸の方向に相対移動させる。各回転軸をほぼ同一直線上に配置した一対の研削刃２４は、その側面が互いに対向するように配置されて、それぞれ駆動モータ３６により駆動される。回転支持装置１６は、一対の研削刃２４の間に、所定の軸を研削刃２４の回転軸と直角に交わる方向に向けてワーク１２を支持している。
FIG. 6 is an overall view of an apparatus that performs the grinding process as described above.
As shown in the figure, the
研削制御装置４０は、装置各部を制御するととともに、研削刃２４の位置決めをする装置として機能する。研削制御装置４０は、最初に駆動モータ３６の位置決めをし、かつ、回転支持装置１６を起動してワーク１４のエッジ２２の位置決めをする。その後、駆動モータ３６を起動して研削刃２４によるエッジの研削を開始する。このとき、回転支持装置１６やトラバーサ３０の動作を研削処理に同期させる。また、駆動モータ３６の研削負荷を測定するために、トルク検出器３８が設けられている。研削制御装置４０は、操作バネル４６の操作によりその動作条件を設定される。
The grinding
操作バネル４６には、インゴットデータと、面取りの種別と、運転速度と、動作モニタデータが表示される。また、操作バネル４６には、管理者が運転速度を装置を増減できる速度制御ボタンや、各種の条件を数値で入力できる数字ボタンが表示されている。これらは、いわゆるタッチパネル式の制御ボタン構造とされている。
The
インゴットデータには、インゴットが単結晶か多結晶かの区別やインゴットの寸法などが表示される。面取りの種別には、Ｒ面取りかＣ面取りかという区別が表示される。これは、インゴットの区別を示すデータとの関係で自動的に設定されて表示される。運転速度は、駆動モータ３６の回転速度、回転支持装置１６の回転速度、トラバーサ３０のトラバース速度等を示すデータである。いずれの条件も、タッチバネル式のボタンにより、管理者が最適値に調整できる。
The ingot data displays whether the ingot is a single crystal or polycrystal, the dimensions of the ingot, and the like. In the type of chamfering, a distinction between R chamfering and C chamfering is displayed. This is automatically set and displayed in relation to the data indicating the ingot distinction. The operation speed is data indicating the rotation speed of the
図７は、駆動モータ３６を支持する位置決め機構の側面図である。
この位置決め機構が、ワーク１４を挟んで両側に一対配置される。そして、研削刃２４は、ワーク１２の側面を研削するときには図の実線の位置にあり、ワーク１２のエッジを研削するときには図の破線の位置にある。従来は、駆動モータ３６の回転軸の方向にのみ研削刃２４の位置を変更できたのであるが、このように、駆動モータ３６を上下方向に移動できるよう、油圧装置５７を新たに追加した。
FIG. 7 is a side view of a positioning mechanism that supports the
A pair of positioning mechanisms are arranged on both sides of the
図８は、本発明の装置の制御動作例を示す説明図である。
図には、駆動モータ３６と研削刃２４の側面とワーク１４の端面のみを示した。図６の装置は、図８（ａ）に示すように、ワーク１４の両側に配置した一対の研削刃２４により、ワーク１４の対角にある一対のエッジ２２を同時に研削する。即ち、ワーク１４のエッジを研削する場合には、研削刃位置決め装置は、一対の研削刃２４の回転軸をワーク１４の所定の軸から回転刃の半径とほぼ等しい距離だけ離して、研削刃２４の側面がエッジに接触するように位置決めする。左右対称に研削刃２４を配置してほぼ等しい圧力を加えながら同時に同方向に研削刃２４を回転駆動すると、ワーク１４の一対のエッジにはほぼ等しい応力がバランス良く加わる。これにより、ワーク１４を支持する装置にもワーク１４を偏心させるような力が加わらず、均等な研削ができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the control operation of the apparatus of the present invention.
In the figure, only the side surfaces of the
また、一対のエッジの研削が終了すると、図８（ｂ）に示すように、ワーク１４を９０度回転させて、残りの一対の研削を実行する。全てのエッジの研削が終了すると、今度は図８（ｃ）に示すように、ワーク１４のワークの側面２３を研削刃２４に対向させる。即ち、ワーク１４の側面を研削する場合には、研削刃位置決め装置は、一対の研削刃２４の回転軸とワーク１４の所定の軸とが同一平面上に位置するようにして、研削刃２４の側面がワーク１４の側面２３に接触するように位置決めする。そして、図８（ｄ）に示すようにして、一対のワークの側面２３の研削処理を実行する。同じことを残りのワークの側面２３ついて実行して全ての研削処理を終了する。
When the grinding of the pair of edges is completed, as shown in FIG. 8B, the
なお、溶融シリコンを垂直に引き上げながら製造される単結晶インゴットは、図２（ａ）に示すように端面は円形であるが、その軸方向にみると、直径が大きく変動して図２（ａ）の円Ａのような側面をしている。単結晶インゴット１２をその軸を通る面で２分すると、断面形状は左右対称になる。従って、図８に示したように左右一対のエッジの研削を同時にすると、研削刃２４の負荷トルクはほぼ左右同時に増減する。
Note that the single crystal ingot manufactured while pulling up the molten silicon vertically has a circular end face as shown in FIG. 2 (a). ). When the
一般に荒れた面を研削するときには、ワークの側面２３に加わる負荷トルクは大きい。比較的滑らかな面を研削するときは負荷トルクは小さい。図２（ａ）の円Ａの例で言えば、山の高い盛り上がった部分、即ち、半径が大きい部分を研削するときは負荷トルクが大きく、半径が小さい部分を研削するときは負荷トルクが小さくなる。そして、半径の大きい部分はより多く研削をする必要がある。
Generally, when grinding a rough surface, the load torque applied to the
そこで、図６に示したようにトルク検出器３８を設けて、負荷トルクを測定し、研削制御装置４０は、負荷トルクが予め指定された範囲を越えたときは、トラバーサ３０による相対移動速度を遅くし、負荷トルクが予め指定された範囲を下回るときは、トラバーサ３０による相対移動速度を速くするように制御する。これにより、エッジに無理な力を加えずに均一に研削処理ができる。なお、様々な要因によって、ワーク１４の側面２３にも凹凸があったり、平坦度にむらがあったりする。
Therefore, as shown in FIG. 6, a
従って、ワークの側面２３を研削するときも全く同様に、トラバーサ３０による相対移動速度を制御するとよい。これにより、ワークの側面２３にも無理な力を加えずに均一に研削処理ができる。しかも、図４（ａ）に示したエッジ２２に円弧状の軌跡を描くような研削方法と同様に、研削刃２４に強い急激な負荷が加わらないので、研削刃２４の長寿命化を図ることもできる。
Therefore, the relative moving speed by the
図９は図６の装置の新たな機能を示し、（ａ）は単結晶インゴットの端面図、（ｂ）と（ｃ）はそれぞれエッジ研削動作を示す角ブロックの端面図である。
単結晶シリコンインゴット１２は、立方体の結晶格子構造を持ち、格子に平行な方向に割れやすいという特徴がある。従って、最もストレスの加わるエッジの部分の研削時に格子に平行な方向の力が加わらないようにしている。
FIG. 9 shows new functions of the apparatus of FIG. 6, (a) is an end view of a single crystal ingot, and (b) and (c) are end views of a square block showing an edge grinding operation, respectively.
The single
具体的には、図９（ｂ）に示す格子縞の方向に結晶格子が向くように図９（ａ）に示した一点鎖線の切断面を選択する。従って、インゴット１２には予め図９（ａ）の矢印６０の位置に目印を付けておく。ところが、この目印が消えていたり、作業ミス等により、図９（ｃ）に示すような方向に結晶格子が向いていることがある。図９（ｃ）のような状態で切削加工をすると、エッジの部分に割れが生じやすく製品化できない。従って、このように切断された角ブロックは不良品として除去しなければならない。
Specifically, the cutting plane of the alternate long and short dash line shown in FIG. 9A is selected so that the crystal lattice is oriented in the direction of the lattice stripes shown in FIG. Therefore, the
ここで、図６に示した装置のトルク検出器３８が有効に機能する。図９（ｂ）の状態よりも、図９（ｃ）の状態のほうが、研削時の負荷トルクが低い。そこで、トルク検出器３８の出力を監視し、負荷トルクが閾値以下のときは研削を中止して、結晶格子の方向を確認する。結晶格子を肉眼でただちに確認することはできないが、既知の様々な方法で確認をして、該当する角ブロックを不良品と判定すればよい。
Here, the
図１０は角ブロックの研削深さ制御方法を示す説明図である。
互いに対向するように配置された一対の研削刃２４を回転駆動して、ワーク１４を両側から挟み付けるように研削をする場合に、研削負荷にバランスがとれていれば、既に実施例２で説明したような効果が得られる。ところが、例えば、図１０（ａ）に示すように、一対の研削刃２４とワーク１４のの研削面との間の距離が不均衡だと、ワーク１４の一方の面を削りすぎたり他方の面に研削不足が生じたりする。
FIG. 10 is an explanatory view showing a grinding depth control method for a square block.
If the grinding load is balanced when a pair of grinding
ここで、図６に示した装置のトルク検出器３８が有効に機能する。即ち、一対の駆動モータ３６の負荷トルクの差が予め指定された閾値を越えたときは、研削刃位置決め装置が、研削刃２４をその回転軸の方向（矢印６２方向）に移動させる。具体的には、負荷トルクの低いほうの研削刃２４をワークに相対的に接近させる。あるいは、負荷トルクの高いほうの研削刃をワークから相対的に遠ざける。このように、ワークを挟んで対向する研削刃の負荷トルクを等しく一定にするように制御すると、ワークの両面の研削深さを均等にすることができる。
Here, the
１０ 角ブロックの表面研削装置
１２ インゴット
１４ ワーク
１６ 回転支持装置
２０ 所定の軸
２２ エッジ
２３ ワークの側面
２４ 研削刃
２６ 研削刃の側面
２８ 研削刃位置決め装置
３０ トラバーサ
３２ 円弧状の軌跡
３４ 円弧の接線
３６ 駆動モータ
３８ トルク検出器
４０ 研削制御装置
４６ 操作バネル
５０ 矢印
５１ 回転軸
５５ テーブル
５７ 油圧装置
６０ 矢印
６２ 矢印
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ワークを支持して所定の軸を中心に回転駆動する回転支持装置と、
回転軸を前記ワークの所定の軸とほぼ直交する方向に向け、前記所定の軸に平行なワークのエッジに対して側面を接触させて、当該エッジを研削加工する回転円盤状の研削刃と、
前記研削刃の側面が前記エッジに接触して研削するときに生じる研削応力の方向と、前記ワークの所定の軸の方向とが一致する部分を生じさせるように前記研削刃の側面と前記エッジの研削面の関係を位置決めする研削刃位置決め装置と、
前記研削刃を前記ワークの所定の軸の方向に相対移動させるトラバーサとを備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 For grinding polygonal block work,
A rotation support device that supports the workpiece and rotates around a predetermined axis;
A rotating disk-shaped grinding blade that turns a rotating shaft in a direction substantially perpendicular to a predetermined axis of the workpiece, contacts a side surface with the edge of the workpiece parallel to the predetermined axis, and grinds the edge;
The side surface of the grinding blade and the edge of the edge are formed so as to generate a portion in which the direction of the grinding stress generated when the side surface of the grinding blade contacts the edge and grinding and the direction of the predetermined axis of the workpiece are matched. A grinding blade positioning device for positioning the relationship of the grinding surface;
A square block surface grinding apparatus comprising: a traverser that relatively moves the grinding blade in a direction of a predetermined axis of the workpiece.
前記研削刃位置決め装置は、前記研削刃の側面を、前記ワークのエッジに円弧状の軌跡を描くように接触させ、前記トラバーサは、前記研削刃をその円弧の接線方向に相対移動するように制御することを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the corner block according to claim 1,
The grinding blade positioning device brings the side surface of the grinding blade into contact with the edge of the work so as to draw an arc-shaped locus, and the traverser controls the relative movement of the grinding blade in the tangential direction of the arc. An apparatus for grinding a surface of a square block.
前記回転支持装置は、前記エッジの研削中に、前記ワークを前記所定の軸を中心に回転させて、前記研削刃は前記エッジ表面が前記所定の軸を中心とする円弧を形成するように研削することを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the square block according to claim 1 or 2,
The rotation support device rotates the workpiece around the predetermined axis during grinding of the edge, and the grinding blade grinds so that the edge surface forms an arc centered on the predetermined axis. An apparatus for grinding a surface of a square block.
前記ワークの側面を研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記研削刃の回転軸と前記ワークの所定の軸とが同一平面上に位置するようにし、前記ワークの側面を前記所定の軸に垂直な方向に前記ワークの側面を横切るように、前記研削刃の側面が接触させる位置に前記研削刃を位置決めすることを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the corner block according to any one of claims 1 to 3,
When grinding the side surface of the workpiece, the grinding blade positioning device causes the rotation axis of the grinding blade and the predetermined axis of the workpiece to be located on the same plane, and the side surface of the workpiece is A surface grinding apparatus for a square block, wherein the grinding blade is positioned at a position where the side surface of the grinding blade comes into contact so as to cross the side surface of the workpiece in a direction perpendicular to an axis.
前記研削刃位置決め装置は、各回転軸をほぼ同一直線上に配置した一対の研削刃をその側面が互いに対向するように配置し、回転支持装置は、前記一対の研削刃の間に、前記所定の軸を前記直線と直角に交わる方向に向けてワークを支持し、
前記ワークのエッジを研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記一対の研削刃の回転軸を前記ワークの所定の軸から前記回転刃の半径とほぼ等しい距離だけ離して、前記研削刃の側面が前記エッジに接触するように位置決めし、
前記ワークの側面を研削する場合には、前記研削刃位置決め装置は、前記一対の研削刃の回転軸と前記ワークの所定の軸とが同一平面上に位置するようにして、前記研削刃の側面が前記ワークの側面に接触するように位置決めすることを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the corner block according to any one of claims 1 to 4,
The grinding blade positioning device arranges a pair of grinding blades each having a rotational axis substantially on the same straight line so that side surfaces thereof are opposed to each other, and the rotation support device is arranged between the pair of grinding blades. The workpiece is supported in a direction that intersects the straight line at right angles to the straight line,
When grinding the edge of the workpiece, the grinding blade positioning device separates the rotation axis of the pair of grinding blades from a predetermined axis of the workpiece by a distance substantially equal to the radius of the rotation blade, and the grinding blade Positioning so that the side of the
When grinding the side surface of the workpiece, the grinding blade positioning device is configured such that the rotation axis of the pair of grinding blades and the predetermined axis of the workpiece are positioned on the same plane. The corner block surface grinding apparatus is characterized by positioning so as to be in contact with a side surface of the workpiece.
前記研削刃を回転駆動する駆動モータと、この駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、前記負荷トルクが予め指定された範囲を越えたときは、前記トラバーサによる相対移動速度を遅くし、前記負荷トルクが予め指定された範囲を下回るときは、前記トラバーサによる相対移動速度を速くするように制御する研削制御装置を備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the corner block according to any one of claims 1 to 5,
A drive motor that rotationally drives the grinding blade, a torque detector that detects a load torque of the drive motor, and when the load torque exceeds a predetermined range, the relative movement speed by the traverser is reduced, A corner block surface grinding apparatus, comprising: a grinding control device that controls to increase a relative moving speed by the traverser when the load torque falls below a predetermined range.
互いに対向するように配置された前記一対の研削刃を回転駆動する一対の駆動モータと、これらの駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、一対の駆動モータの負荷トルクの差が予め指定された閾値を越えたときは、
前記研削刃位置決め装置は、負荷トルクの低いほうの研削刃を前記ワークに相対的に接近させ、もしくは、負荷トルクの高いほうの研削刃を前記ワークから相対的に遠ざけるように、研削刃をその回転軸の方向に移動する位置制御を行うことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the square block according to claim 5 or 6,
A pair of drive motors that rotationally drive the pair of grinding blades arranged so as to face each other, a torque detector that detects a load torque of these drive motors, and a difference between the load torques of the pair of drive motors are designated in advance When the specified threshold is exceeded,
The grinding blade positioning device moves the grinding blade so that the grinding blade with the lower load torque is relatively close to the workpiece or the grinding blade with the higher load torque is relatively distant from the workpiece. A surface grinding apparatus for a square block characterized by performing position control for moving in the direction of the rotation axis.
前記研削刃を回転駆動する駆動モータと、この駆動モータの負荷トルクを検出するトルク検出器と、前記負荷トルクが予め指定された閾値以下のときは、研削を停止するとともに、前記ワークの研削方向の誤りを通知する警報信号を出力する研削制御装置を備えたことを特徴とする角ブロックの表面研削装置。 In the surface grinding apparatus of the corner block according to any one of claims 1 to 7,
A drive motor that rotationally drives the grinding blade, a torque detector that detects a load torque of the drive motor, and when the load torque is less than or equal to a predetermined threshold value, the grinding is stopped and the grinding direction of the workpiece A surface grinding device for a square block, comprising a grinding control device for outputting an alarm signal for notifying an error of the corner block.
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|---|---|---|---|
| JP2009288934A JP2011125986A (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Surface grinding device of square block |
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