JP2012144014A - Workpiece cutting device - Google Patents

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Tatsuya Sakamoto
達哉 坂本
Hiroaki Oki
洋章 大木
Shuhei Tsuda
修平 津田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of stresses in a workpiece or its support pin, and to prevent any crack or chip of a block when the cutting is completed.SOLUTION: A workpiece cutting device 1 includes a stage 11 with a workpiece being loaded thereon, a cylinder 12 for elevating/lowering the stage 11, a plurality of bottom side supporting pins 13 for supporting a bottom side of the workpiece, a plurality of cylinders 14 with brakes for controlling each bottom side supporting pin 13, a plurality of side face supporting pins 21 for respectively supporting two opposing side faces of the workpiece, a plurality of cylinders 22 with brakes for controlling each side face supporting pin 21, and a workpiece cutting mechanism 30. Each cylinder 14 with brake elevates the corresponding bottom face supporting pin 13, and brings it into contact with a bottom face of the workpiece on the stage 11, and then, locks it fixingly. Each cylinder 22 with brake moves each of the plurality of side face supporting pins 21 in the horizontal direction, and brings it into contact with the side face of the workpiece on the stage 11, and then, locks it fixingly.

Description

本発明は、ワーク切断装置に関し、特に、角柱状のシリコンブロックから複数個のブロックを切り出す際に好ましく用いられるワーク切断装置に関するものである。   The present invention relates to a workpiece cutting device, and more particularly to a workpiece cutting device that is preferably used when cutting a plurality of blocks from a prismatic silicon block.

一般に、太陽電池用多結晶シリコンは、溶融シリコンを鋳型で凝固させる鋳造法（キャスト法）、または電磁誘導による連続鋳造法（電磁鋳造法）で製造される。太陽電池用多結晶シリコンの鋳造では、角形の石英るつぼ、或いは角形のグラファイト製の鋳型が用いられ、得られたシリコンインゴットも角柱状となる。このシリコンインゴットを加工しやすい所定のサイズのシリコンブロックに分割した後、シリコンブロックをスライスすることにより、例えば約１５×１５ｃｍの正方形の太陽電池用多結晶シリコン基板が完成する。   In general, polycrystalline silicon for solar cells is manufactured by a casting method in which molten silicon is solidified with a mold (casting method) or a continuous casting method by electromagnetic induction (electromagnetic casting method). In the casting of polycrystalline silicon for solar cells, a square quartz crucible or a square graphite mold is used, and the resulting silicon ingot also has a prismatic shape. After dividing the silicon ingot into silicon blocks of a predetermined size that are easy to process, the silicon block is sliced to complete a polycrystalline silicon substrate for solar cells having a square shape of about 15 × 15 cm, for example.

シリコンインゴットを分割することによって得られるシリコンブロックはバンドソーで切り出された加工精度の低いブロックであり、切断面は湾曲していたり対向面が平行でなかったりする。そのため、シリコンブロックをさらに小さく分割する工程では、このような切断面の形状に配慮してシリコンブロックをクランプする必要がある。   The silicon block obtained by dividing the silicon ingot is a block with low processing accuracy cut out by a band saw, and the cut surface is curved or the opposed surface is not parallel. Therefore, in the step of dividing the silicon block further smaller, it is necessary to clamp the silicon block in consideration of the shape of the cut surface.

図６は、シリコンブロックを切断する従来のワーク切断装置の構成を示す図であって、（ａ）は略側面断面図、（ｂ）は略平面図である。   6A and 6B are diagrams showing a configuration of a conventional workpiece cutting apparatus for cutting a silicon block, in which FIG. 6A is a schematic side sectional view, and FIG. 6B is a schematic plan view.

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来のワーク切断装置４０は、シリコンブロック４９の底面を支持するステージ４１と、シリコンブロック４９の対向する２つの側面をそれぞれ支持する側面支持機構４２，４２と、シリコンブロック４９を切断するバンドソー等の切断機構４６とを備えている。ステージ４１は平坦な形状であり、シリコンブロック４９の両側面の固定は複数（ここでは８つ）の側面支持ピン４３によって行われる。側面支持ピン４３は分割される各ブロックの左右に２つずつ用意され、各側面支持ピン４３はバネ受け４４によって弾性的に支持されている。片側の４つの側面支持ピン４３は共通のスライドテーブル４５上に搭載されており、各側面支持ピン４３を進退移動させる駆動機構は片側につき１個のみである。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the conventional workpiece cutting device 40 includes a stage 41 that supports the bottom surface of the silicon block 49 and a side support mechanism that supports two opposing side surfaces of the silicon block 49. 42 and 42 and a cutting mechanism 46 such as a band saw for cutting the silicon block 49. The stage 41 has a flat shape, and both side surfaces of the silicon block 49 are fixed by a plurality of (here, eight) side surface support pins 43. Two side support pins 43 are prepared on the left and right of each divided block, and each side support pin 43 is elastically supported by a spring receiver 44. The four side support pins 43 on one side are mounted on a common slide table 45, and there is only one drive mechanism for moving each side support pin 43 back and forth.

このワーク切断装置４０においてシリコンブロック４９の側面を支持する場合には、スライドテーブル４５を前進させて側面支持ピン４３を側面に押し当てた後、その位置でスライドテーブル４５をロックすればよい。シリコンブロック４９の側面に接する側面支持ピン４３は所定の押圧力でシリコンブロック４９の側面を押圧している。このときの押圧力は側面までの距離によって異なる。バンドソーによって切り出されたシリコンブロックの切断面が歪んでいることにより、側面までの距離が相対的に近い場合には、側面支持ピン４３の押圧力は強くなり、逆に側面までの距離が相対的に遠い場合には、側面支持ピン４３の押圧力は弱くなる。   In the case of supporting the side surface of the silicon block 49 in the workpiece cutting device 40, the slide table 45 may be advanced and the side support pins 43 are pressed against the side surfaces, and then the slide table 45 may be locked at that position. The side support pins 43 in contact with the side surfaces of the silicon block 49 press the side surfaces of the silicon block 49 with a predetermined pressing force. The pressing force at this time varies depending on the distance to the side surface. When the cut surface of the silicon block cut out by the band saw is distorted, when the distance to the side surface is relatively close, the pressing force of the side support pin 43 becomes strong, and conversely the distance to the side surface is relatively When the distance is too far, the pressing force of the side support pins 43 becomes weak.

また、特許文献１には、シリコンブロックの切り終わり部分を下方から支持するためのシリコンブロック支えパッドと、シリコンブロック支えパッドを下方から上昇させてシリコンブロックに密着させるためのパッド上昇機構とを有するワーク切断装置が提案されている。しかし、この切断装置は、円柱状の単結晶シリコンブロックを対象としており、この切断装置を四角い鋳物のシリコンブロックに適用した場合、シリコンブロックを面支持するため完全に密着できず、前工程バンドソーでの湾曲面や斜断面では切り終わりでシリコンブロックが動き、その結果、割れや欠けが発生するおそれがある。   Further, Patent Document 1 has a silicon block support pad for supporting the cut end portion of the silicon block from below, and a pad raising mechanism for raising the silicon block support pad from below and closely contacting the silicon block. Work cutting devices have been proposed. However, this cutting device is intended for a cylindrical single crystal silicon block, and when this cutting device is applied to a square cast silicon block, the silicon block cannot be completely adhered to the surface because the silicon block is surface-supported. On the curved surface and the oblique section, the silicon block moves at the end of cutting, and as a result, there is a possibility that cracking or chipping may occur.

そのため、特許文献２には、のこぎり切断機のクランプ装置であって、切り込み途中でのこぎり刃がワークの切り込み溝に挟まれず、切断幅の大きなワークであっても刃先が周回の戻り過程で切り込み溝の側面に接触せず、切断後ののこぎり刃を切断面に触れさせず直接に後退可能であり、傷のない良好な切断面が得られるクランプ機構が提案されている。   For this reason, Patent Document 2 discloses a clamping device for a saw cutting machine, in which a saw blade is not sandwiched by a cutting groove of a workpiece, and the cutting edge of the cutting edge is cut in a revolving process even for a workpiece having a large cutting width. A clamping mechanism has been proposed in which the saw blade after cutting can be directly retracted without touching the cut surface without touching the cut surface, and a good cut surface without scratches can be obtained.

特許文献３には、被切断材料の両側又は片側におけるクランプ装置の接触片が刃物の切断方向とは垂直な方向に移動し得るように取り付けられ、切断終了と同時に接触片が移動するように移動装置が設けられ、切断面への刃物の食い込みを防止する方法が提案されている。   In Patent Document 3, the contact piece of the clamp device on both sides or one side of the material to be cut is attached so that it can move in a direction perpendicular to the cutting direction of the blade, and the contact piece moves so as to move simultaneously with the end of cutting. There has been proposed a method in which an apparatus is provided to prevent the cutting tool from biting into the cut surface.

特開２００９−１６０８２５号公報JP 2009-160825 A 特開平１１−３３８２０号公報JP 11-33820 A 特開昭４９−６００６９号公報JP-A 49-60069

しかしながら、図６に示した従来のワーク切断装置では、シリコンブロック４９の切断面が湾曲している場合に、その面を下向きにしてステージ４１上に搭載すると、シリコンブロック４９の中央部分がステージ４１に接触せず浮いた状態となり、ブロックを切り出す際にその切り終わりの部分にブロックの荷重が集中し、その結果、欠けや割れが発生するという問題がある。   However, in the conventional workpiece cutting apparatus shown in FIG. 6, when the cutting surface of the silicon block 49 is curved and mounted on the stage 41 with the surface facing downward, the central portion of the silicon block 49 is placed on the stage 41. When the block is cut out, the load of the block is concentrated at the end of the cutting, and as a result, there is a problem that chipping or cracking occurs.

また、シリコンブロック４９の切断面が斜断されている場合においてその面を横向きにしてステージ４１上に搭載すると、各側面支持ピンの荷重のばらつきが発生し、シリコンブロック４９からブロックを切り出す際にその切り終わりで両端の荷重がバランスをとろうとして、ブレードの走行方向（水平方向）の負荷も加わり、その結果、欠けや割れが発生するという問題もある。   In addition, when the cut surface of the silicon block 49 is obliquely cut and mounted on the stage 41 with the surface turned sideways, variations in the load of each side support pin occur, and the block is cut out from the silicon block 49. At the end of the cutting, the load at both ends tries to balance, and a load in the running direction (horizontal direction) of the blade is also applied. As a result, there is a problem that chipping or cracking occurs.

本発明は、上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、シリコンブロック等のワークに内部応力が発生することを防止し、ブロックの切り終わりに割れや欠けを防止することが可能なブロック切断装置を提供することにある。   The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to prevent internal stress from being generated in a workpiece such as a silicon block, and to prevent cracking and chipping at the end of block cutting. It is to provide a block cutting device.

上記課題を解決するため、本発明によるワーク切断装置は、略角柱状のワークの底面を支持する底面支持機構と、前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する側面支持機構と、前記底面支持機構及び前記側面支持機構によって支持された前記ワークを複数のブロックに切断する切断機構とを備え、前記底面支持機構は、前記ワークが載置されるステージと、前記ステージを昇降させるステージ昇降機構と、前記ワークの底面を支持する複数の底面支持ピンと、前記複数の底面支持ピンの各々の高さを独立して制御する複数の底面支持ピン制御機構とを備え、各底面支持ピン制御機構は、対応する底面支持ピンをそれぞれ上昇させて前記ステージ上の前記ワークの底面に接触させた後、その位置で動かないようにロックすることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a workpiece cutting device according to the present invention includes a bottom surface support mechanism that supports a bottom surface of a substantially prismatic workpiece, a side surface support mechanism that supports two opposing side surfaces of the workpiece, and the bottom surface support. A cutting mechanism that cuts the workpiece supported by the mechanism and the side support mechanism into a plurality of blocks, and the bottom support mechanism includes a stage on which the workpiece is placed, and a stage lifting mechanism that lifts and lowers the stage. A plurality of bottom surface support pins that support the bottom surface of the workpiece, and a plurality of bottom surface support pin control mechanisms that independently control the height of each of the plurality of bottom surface support pins, each bottom surface support pin control mechanism, The corresponding bottom support pins are raised and brought into contact with the bottom surface of the workpiece on the stage, and then locked so as not to move at that position. To.

本発明によれば、複数の底面支持ピンがシリコンブロック２の底面をそれぞれ均等な荷重で支持するので、底面の平坦性が悪くステージから浮いた部分を有するシリコンブロックを切り出す際に、その切り終わりでブロックの重量が集中し、欠けや割れが発生するという問題を解消することができる。   According to the present invention, since the plurality of bottom surface support pins support the bottom surface of the silicon block 2 with an equal load, when the silicon block having a portion with a poor bottom surface flatness and floating from the stage is cut out, Thus, the problem that the weight of the block is concentrated and chipping or cracking occurs can be solved.

本発明において、前記複数の底面支持ピンは、分割後のブロックの底面を４点で支持することが好ましく、各ブロックの底面の四隅を支持するように配置されていることが好ましい。この構成によれば、分割前後においてシリコンブロックの底面を確実に支持することができる。   In the present invention, the plurality of bottom surface support pins preferably support the bottom surface of the divided block at four points, and are preferably disposed so as to support the four corners of the bottom surface of each block. According to this configuration, the bottom surface of the silicon block can be reliably supported before and after the division.

本発明において、前記ステージ昇降機構は、前記ワークが前記複数の底面支持ピンによって支持された後、前記ステージを降下させることが好ましい。この構成によれば、ワークの底面の形状に合わせて複数の底面支持ピンの高さ方向の位置を容易に調整することができ、最終的には底面支持ピンのみで支持することができる。   In the present invention, it is preferable that the stage elevating mechanism lowers the stage after the workpiece is supported by the plurality of bottom surface support pins. According to this configuration, the position in the height direction of the plurality of bottom surface support pins can be easily adjusted in accordance with the shape of the bottom surface of the workpiece, and finally it can be supported only by the bottom surface support pins.

本発明において、前記側面支持機構は、前記ステージ上に載置された前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する複数の側面支持ピンと、前記複数の側面支持ピンの各々の水平方向の位置を独立して制御する複数の側面支持ピン制御機構とを備え、前記複数の側面支持ピン制御機構の各々は、前記複数の側面支持ピンの各々を水平方向に移動させて前記ステージ上の前記ワークの側面に接触させた後、その位置で動かないようにロックすることが好ましい。   In the present invention, the side surface support mechanism is configured to determine a horizontal position of each of the plurality of side surface support pins that respectively support two opposing side surfaces of the workpiece placed on the stage, and the plurality of side surface support pins. A plurality of side support pin control mechanisms for independently controlling, each of the plurality of side support pin control mechanisms moving each of the plurality of side support pins in the horizontal direction to move the workpiece on the stage. After making contact with the side surface, it is preferable to lock it so as not to move in that position.

この構成よれば、複数の側面支持ピンがシリコンブロックの側面をそれぞれ均等な荷重でクランプするので、ブロックをバンドソーで切り出す際に、荷重のばらつきによってブロックの切り終わりで両端の固定荷重がバランスをとろうとしてブレード走行方向に負荷が加わり、欠けや割れが発生するという問題を解消することができる。   According to this configuration, the plurality of side support pins clamp the sides of the silicon block with equal loads, so when cutting the block with a band saw, the fixed loads at both ends balance at the end of the block due to load variations. It is possible to solve the problem that a load is applied in the blade traveling direction to cause chipping or cracking.

本発明において、前記複数の側面支持ピンは、分割後のブロックの一方及び他方の側面をそれぞれ２点で支持することが好ましい。この構成によれば、分割前後においてシリコンブロックの側面を確実に支持することができる。   In the present invention, it is preferable that the plurality of side surface support pins support one side and the other side surface of the divided block at two points. According to this configuration, the side surface of the silicon block can be reliably supported before and after the division.

本発明において、前記側面支持ピン制御機構は、前記ワークを固定する前に、前記ステージの幅方向中央から見て前記ワークの幅の１／２の位置に前記側面支持ピンの先端を移動させて、前記ステージ上の前記ワークの位置及び向きを補正することが好ましい。ステージ上にワークを単に置いただけではその位置や向きが正確ではなく、これを調整する必要があるが、側面支持ピンを用いてこの調整を行うことにより、特別な装置を用いることなく簡単に位置調整することができる。   In the present invention, the side support pin control mechanism moves the tip of the side support pin to a position half the width of the workpiece as viewed from the center in the width direction of the stage before fixing the workpiece. It is preferable to correct the position and orientation of the workpiece on the stage. If the workpiece is simply placed on the stage, its position and orientation are not accurate, and it is necessary to adjust this. However, this adjustment using the side support pins allows easy positioning without using a special device. Can be adjusted.

本発明において、前記底面支持ピン制御機構及び前記側面支持ピン制御機構は、ブレーキ付シリンダであることが好ましい。ブレーキ付シリンダを用いることにより、ワークの底面や側面に対して過度な押圧力を与えることなく、支持ピンの移動及び位置決めを容易且つ正確に行うことができる。   In the present invention, the bottom surface support pin control mechanism and the side surface support pin control mechanism are preferably cylinders with a brake. By using the cylinder with a brake, it is possible to easily and accurately move and position the support pin without applying excessive pressing force to the bottom surface or side surface of the workpiece.

本発明において、前記ワークは、シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックであることが好ましい。シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックの切断面は湾曲していたり対向面が平行でなかったりすることから、本発明はこのようなシリコンブロックの切断加工に対して顕著な効果を有するものである。   In the present invention, the workpiece is preferably a silicon block cut out from a silicon ingot. Since the cut surface of the silicon block cut out from the silicon ingot is curved or the opposed surfaces are not parallel, the present invention has a remarkable effect on the cutting process of the silicon block.

本発明によれば、ワークや支持ピンに内部応力が発生することを防止し、切り終わりにブロックの割れや欠けを防止することが可能なブロック切断装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a block cutting device capable of preventing internal stress from being generated in a workpiece and a support pin and preventing a block from being cracked or chipped at the end of cutting.

本発明の好ましい実施の形態によるワーク切断装置の構成を示す略側面図である。It is a schematic side view which shows the structure of the workpiece | work cutting device by preferable embodiment of this invention. 図１に示すワーク切断装置の略平面図であって、特に底面支持ピン１３の平面レイアウトを示している。FIG. 2 is a schematic plan view of the workpiece cutting device shown in FIG. 1, and particularly shows a planar layout of bottom support pins 13. 底面支持ピン１３によるクランプ動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the clamp operation by the bottom face support pin. 側面支持ピン２１によるクランプ動作を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a clamping operation by a side support pin 21. ワーク装置のクランプ動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the clamp operation | movement of a workpiece | work apparatus. 従来のワーク切断装置のクランプ動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the clamp operation | movement of the conventional workpiece | work cutting device.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の好ましい実施の形態によるワーク切断装置の構成を示す略側面図である。また、図２は、図１に示すワーク切断装置の略平面図であって、特に底面支持ピン１３の平面レイアウトを示している。   FIG. 1 is a schematic side view showing the configuration of a workpiece cutting device according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the workpiece cutting apparatus shown in FIG. 1 and particularly shows a planar layout of the bottom support pins 13.

図１及び図２に示すように、本実施形態によるワーク切断装置１は、シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックを加工対象（ワーク）とするものであり、略直方体のシリコンブロック２は、上面２ａ、底面２ｂ及び４つの側面２ｃ〜２ｆを有している。シリコンブロック２の４つの側面２ｃ〜２ｆのうち、互いに対向する２つの側面２ｃ，２ｄはシリコンブロック２の長手方向と平行な側面であり、互いに対向する他の２つの側面２ｅ，２ｆは長手方向と直交する側面である。本実施形態におけるシリコンブロック２は、図２の一点鎖線Ｌで示すように、側面２ｅ，２ｆと平行な平面に沿って切断されて、複数のブロックに分割される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the workpiece cutting apparatus 1 according to the present embodiment uses a silicon block cut out from a silicon ingot as a processing object (work), and the substantially rectangular parallelepiped silicon block 2 has an upper surface 2a. , A bottom surface 2b and four side surfaces 2c to 2f. Of the four side surfaces 2c to 2f of the silicon block 2, the two side surfaces 2c and 2d facing each other are side surfaces parallel to the longitudinal direction of the silicon block 2, and the other two side surfaces 2e and 2f facing each other are the longitudinal direction. It is a side surface orthogonal to. The silicon block 2 in this embodiment is cut along a plane parallel to the side surfaces 2e and 2f and divided into a plurality of blocks, as indicated by a one-dot chain line L in FIG.

図１に示すように、ワーク切断装置１は、シリコンブロック２の底面２ｂを支持する底面支持機構１０と、シリコンブロック２の対向する２つの側面２ｃ，２ｄをそれぞれ支持する側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄと、底面支持機構１０及び側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄによって支持されたシリコンブロック２を複数のブロックに切断する切断機構３０とを備えている。特に限定されるものではないが、切断機構３０としてはバンドソーを好ましく用いることができる。また、２つの側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄは支持する側面が異なるだけであり、両者の構成は同一であるため、互いに左右対称な関係を有している。   As shown in FIG. 1, the workpiece cutting device 1 includes a bottom surface support mechanism 10 that supports the bottom surface 2b of the silicon block 2 and side surface support mechanisms 20C and 20D that respectively support two opposite side surfaces 2c and 2d of the silicon block 2. And a cutting mechanism 30 for cutting the silicon block 2 supported by the bottom surface support mechanism 10 and the side surface support mechanisms 20C and 20D into a plurality of blocks. Although not particularly limited, a band saw can be preferably used as the cutting mechanism 30. Further, the two side support mechanisms 20C and 20D differ only in the side surfaces to be supported, and the configurations of the two are the same, and therefore have a bilaterally symmetrical relationship.

底面支持機構１０は、シリコンブロック２が載置されるステージ１１と、ステージ１１を昇降させるシリンダ（ステージ昇降機構）１２と、シリコンブロック２の底面２ｂを支持する複数の底面支持ピン１３と、複数の底面支持ピン１３の高さを独立して制御する複数のブレーキ付シリンダ（側面支持ピン制御機構）１４とを備えている。   The bottom surface support mechanism 10 includes a stage 11 on which the silicon block 2 is placed, a cylinder (stage lifting mechanism) 12 that raises and lowers the stage 11, a plurality of bottom surface support pins 13 that support the bottom surface 2b of the silicon block 2, and a plurality of bottom surface support pins 13 And a plurality of cylinders with brakes (side support pin control mechanism) 14 for independently controlling the height of the bottom support pins 13 of the cylinder.

ステージ１１はシリコンブロック２の底面２ｂの幅方向の中央部を支持している。ステージ１１はその下方に設けられたシリンダ１２によって昇降可能に支持されている。シリンダ１２は、シリコンブロック２の搭載時にはステージ１１を所定の上昇位置に保持し、シリコンブロック２が複数の底面支持ピン１３によって支持された後はステージ１１を降下させる。   The stage 11 supports the central portion in the width direction of the bottom surface 2 b of the silicon block 2. The stage 11 is supported by a cylinder 12 provided below the stage 11 so as to be movable up and down. The cylinder 12 holds the stage 11 at a predetermined raised position when the silicon block 2 is mounted, and lowers the stage 11 after the silicon block 2 is supported by the plurality of bottom surface support pins 13.

複数の底面支持ピン１３は、シリコンブロック２の底面２ｂの幅方向の両端に配置されている。また、図２に示すように、複数の底面支持ピン１３は、分割された各ブロックの四隅を均等に支持（４点支持）するようにその個数及び配置が設定される。底面支持ピン１３の材質としては、シリコンブロック２の表面を傷つけることがないように樹脂を用いることが好ましい。各底面支持ピン１３はブレーキ付シリンダ１４に接続されており、昇降可能に構成されている。各ブレーキ付シリンダ１４は、対応する底面支持ピン１３を一定の荷重で上昇させてステージ１１上のシリコンブロック２の底面２ｂに接触させた後、その位置で動かないようにロックするブレーキ機能を有している。   The plurality of bottom surface support pins 13 are disposed at both ends in the width direction of the bottom surface 2 b of the silicon block 2. In addition, as shown in FIG. 2, the number and arrangement of the plurality of bottom surface support pins 13 are set so as to support the four corners of each divided block equally (four-point support). As the material of the bottom support pins 13, it is preferable to use a resin so as not to damage the surface of the silicon block 2. Each bottom support pin 13 is connected to a cylinder 14 with a brake and is configured to be able to move up and down. Each cylinder 14 with a brake has a brake function that locks the corresponding bottom support pin 13 so as not to move after the corresponding bottom support pin 13 is lifted with a constant load and brought into contact with the bottom surface 2b of the silicon block 2 on the stage 11. is doing.

図３は、底面支持ピン１３によるクランプ動作を説明するための模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a clamping operation by the bottom surface support pin 13.

図３に示すように、シリコンブロック２の湾曲した面を下向きにしてステージ１１上に搭載するとき、複数の底面支持ピン１３はその高さが個別に調整されて、シリコンブロック２の底面に接する。このとき、各底面支持ピン１３は弾性力で押しつけられることなくシリコンブロック２の底面２ｂに接触し、面内で均等な荷重を付与している。平坦なステージ１１でシリコンブロック２を支持する場合には、シリコンブロック中央とステージ１１とが接触せず浮いた状態となり、中央ブロックを切り出す際にその切り終わりでブロック重量がかかり、その結果、欠けや割れが発生するおそれがある。しかし、シリコンブロック２の底面２ｂを点支持する場合には、ブロックの切り終わり部分に応力が加わることがなく、シリコンブロック２の割れや欠けを防止することができる。   As shown in FIG. 3, when the curved surface of the silicon block 2 is mounted on the stage 11 with the curved surface facing downward, the height of the plurality of bottom surface support pins 13 is adjusted individually and comes into contact with the bottom surface of the silicon block 2. . At this time, each bottom surface support pin 13 contacts the bottom surface 2b of the silicon block 2 without being pressed by an elastic force, and applies an even load within the surface. When the silicon block 2 is supported by the flat stage 11, the center of the silicon block and the stage 11 are not in contact with each other and are in a floating state, and when the center block is cut out, the block weight is applied at the end of the cutting, resulting in chipping. And cracking may occur. However, when the bottom surface 2b of the silicon block 2 is point-supported, stress is not applied to the end of the block cutting, and the silicon block 2 can be prevented from cracking or chipping.

図２に示すように、側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄの各々は、ステージ１１上に載置されたシリコンブロック２の対向する２つの側面２ｃ，２ｄをそれぞれ支持する複数の側面支持ピン２１と、複数の側面支持ピン２１の各々の水平方向の位置を独立して制御する複数のブレーキ付シリンダ（側面支持ピン制御機構）２２と、側面支持ピン２１の前後方向の移動をガイドする複数のボールスプライン２３と、片側の複数のブレーキ付シリンダ及び複数のボールスプラインを搭載するスライドテーブル２４とを備えている。   As shown in FIG. 2, each of the side support mechanisms 20C and 20D includes a plurality of side support pins 21 that respectively support two opposing side surfaces 2c and 2d of the silicon block 2 placed on the stage 11, and a plurality of side support pins 21. A plurality of cylinders with brakes (side support pin control mechanism) 22 for independently controlling the horizontal position of each of the side support pins 21 and a plurality of ball splines 23 for guiding the movement of the side support pins 21 in the front-rear direction. And a slide table 24 on which a plurality of cylinders with brakes and a plurality of ball splines are mounted.

複数の側面支持ピン２１は、分割後のブロックの片側の側面につき２点で支持するようにその個数及び配置が設定される。側面支持ピン２１の材質としては、シリコンブロック２の表面を傷つけることがないように樹脂を用いることが好ましい。各ブレーキ付シリンダ２２は、複数の側面支持ピン２１の各々を水平方向に移動させてステージ１１上のシリコンブロック２の側面２ｃ又は側面２ｄに接触させた後、その位置で動かないようにロックするブレーキ機能を有している。   The number and arrangement of the plurality of side support pins 21 are set so as to be supported at two points on one side of the divided block. As a material for the side support pins 21, it is preferable to use a resin so as not to damage the surface of the silicon block 2. Each cylinder 22 with brake moves each of the side support pins 21 in the horizontal direction so as to come into contact with the side surface 2c or the side surface 2d of the silicon block 2 on the stage 11, and then locks so as not to move at that position. Has a brake function.

ブレーキ付シリンダ２２は、対応する側面支持ピン２１を一定の荷重で独立に進退させてシリコンブロック２の側面にそれぞれ接触させた後、その位置で動かないように固定する。側面支持ピン２１は連結片２５を介してブレーキ付シリンダ２２及びボールスプライン２３に接続されており、連結片２５を用いることによって側面支持ピン２１の高さ方向の適切な位置、つまりシリコンブロックの側面に当接するように調整されている。ブレーキ付シリンダ２２及びボールスプライン２３の軸部の先端は連結片２５を介して側面支持ピン２１に連結されている。   The cylinder 22 with a brake is fixed so that the corresponding side support pin 21 is moved forward and backward independently with a constant load and brought into contact with the side surface of the silicon block 2, and then does not move at that position. The side support pin 21 is connected to the brake cylinder 22 and the ball spline 23 via a connecting piece 25. By using the connecting piece 25, an appropriate position in the height direction of the side support pin 21, that is, the side face of the silicon block. It is adjusted so that it may contact. The distal ends of the shaft portions of the cylinder 22 with brake and the ball spline 23 are connected to the side support pins 21 through connecting pieces 25.

複数のブレーキ付シリンダ２２及びボールスプライン２３は共通のスライドテーブル２４上に搭載されている。したがって、スライドテーブル２４上のすべての側面支持ピン２１を一緒にスライドさせることが可能である。これにより、各側面支持ピン２１の概略位置が一括で調整される。   A plurality of cylinders 22 with brakes and ball splines 23 are mounted on a common slide table 24. Therefore, it is possible to slide all the side support pins 21 on the slide table 24 together. Thereby, the approximate position of each side surface support pin 21 is adjusted at once.

図４は、側面支持ピン２１によるクランプ動作を説明するための模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a clamping operation by the side support pins 21.

図４に示すように、側面が斜断面であるシリコンブロック２をステージ１１上に搭載するとき、複数の側面支持ピン２１はその位置が個別に調整されて、シリコンブロック２の側面に接する。このとき、各側面支持ピン２１は弾性力で押しつけられることなくシリコンブロック２の側面に接触し、面内で均等な荷重を付与している。したがって、ブロックを切り出す際にその切り終わりで側面支持ピン２１の押圧力の違いに起因する応力が加わることがなく、シリコンブロック２の割れや欠けを防止することができる。   As shown in FIG. 4, when the silicon block 2 whose side surface has an oblique cross section is mounted on the stage 11, the positions of the plurality of side surface support pins 21 are individually adjusted to contact the side surface of the silicon block 2. At this time, each side surface support pin 21 is in contact with the side surface of the silicon block 2 without being pressed by an elastic force, and applies an even load within the surface. Therefore, when the block is cut out, stress due to the difference in the pressing force of the side support pins 21 is not applied at the end of the cutting, and the silicon block 2 can be prevented from being cracked or chipped.

図５は、ワーク切断装置１によるシリコンブロック２のクランプ動作について説明するためのフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the clamping operation of the silicon block 2 by the workpiece cutting device 1.

図５に示すように、シリコンブロック２のクランプ動作では、ステージ１１上のシリコンブロック２のセンタリングを行った後（ステップＳ１〜Ｓ３）、サイドクランプ（Ｓ４〜Ｓ６）、及び、ボトムクランプ（ステップＳ７〜Ｓ９）を順に行う。   As shown in FIG. 5, in the clamping operation of the silicon block 2, after the silicon block 2 on the stage 11 is centered (steps S1 to S3), the side clamp (S4 to S6) and the bottom clamp (step S7). To S9) in order.

シリコンブロック２のクランプ動作では、まずステージ１１を上昇させた状態でシリコンブロック２をステージ１１上に載置する（ステップＳ１）。このとき、シリコンブロック２の位置や向きは適当であるので、センタリング動作によってその位置及び向きを補正する。詳細には、ブレーキ付シリンダ２２を最大まで前進させた後、ブレーキをオンにする（ステップＳ２）。次に、各側面支持ピン２１の先端位置がステージ１１の幅方向中央から見てシリコンブロック２の幅の１／２の位置（側面基準位置）に来るようにスライドテーブル２４を前進させる(ステップＳ３）。この動作により、側面基準位置よりも外側に飛び出している部分は、スライドテーブル２４と共に前進する側面支持ピン２１によって内側に押し込まれ、最終的にはステージ１１上でセンタリングされる。   In the clamping operation of the silicon block 2, the silicon block 2 is first placed on the stage 11 with the stage 11 raised (step S1). At this time, since the position and orientation of the silicon block 2 are appropriate, the position and orientation are corrected by the centering operation. Specifically, after the cylinder 22 with brake is advanced to the maximum, the brake is turned on (step S2). Next, the slide table 24 is advanced so that the tip position of each side support pin 21 comes to a position (side reference position) that is half the width of the silicon block 2 when viewed from the center in the width direction of the stage 11 (step S3). ). By this operation, the portion protruding outward from the side reference position is pushed inward by the side support pins 21 that move forward together with the slide table 24 and finally centered on the stage 11.

次に、サイドクランプ動作を開始する。サイドクランプ動作では、ブレーキ付シリンダ２２のブレーキをオフにした後（ステップＳ４）、側面支持ピン２１の先端をシリコンブロック２の側面２ｃ，２ｄにそれぞれ押し当てたままの状態でスライドテーブル２４を一定量前進させる（ステップＳ５）。これにより、シリコンブロック２の側面への各側面支持ピン２１の接触が独立して調整される。その後、ブレーキ付シリンダ２２のブレーキをオンにすることにより、側面支持ピン２１がその位置で動かないようにロックする(ステップＳ６）。これにより、シリコンブロック２の両側面がバネ性なしで固定された状態となる。以上により、サイドクランプ動作が完了する。   Next, the side clamp operation is started. In the side clamp operation, after the brake of the cylinder 22 with brake is turned off (step S4), the slide table 24 is fixed with the tip of the side support pin 21 kept pressed against the side surfaces 2c and 2d of the silicon block 2, respectively. The amount is advanced (step S5). Thereby, the contact of each side surface support pin 21 to the side surface of the silicon block 2 is adjusted independently. Thereafter, the brake of the cylinder 22 with brake is turned on to lock the side support pins 21 so as not to move at that position (step S6). As a result, both side surfaces of the silicon block 2 are fixed without springiness. Thus, the side clamp operation is completed.

次に、ボトムクランプ動作を開始する。ボトムクランプ動作では、シリコンブロック２が持ち上がらない程度の荷重でブレーキ付シリンダ１４を上昇させて、底面支持ピン１３の先端をシリコンブロック２の底面２ｂに押し当てる（ステップＳ７）。その後、ブレーキ付シリンダ１４のブレーキをオンにすることにより、シリコンブロック２の底面２ｂがバネ性なしで支持された状態となる（ステップＳ８）。その後、ステージ１１を降下させて、底面支持ピン１３のみでシリコンブロック２を支持する（ステップＳ９）。以上により、ボトムクランプ動作が完了する。   Next, the bottom clamp operation is started. In the bottom clamp operation, the cylinder 14 with brake is lifted with a load that does not lift the silicon block 2, and the tip of the bottom support pin 13 is pressed against the bottom surface 2b of the silicon block 2 (step S7). Thereafter, by turning on the brake of the cylinder 14 with brake, the bottom surface 2b of the silicon block 2 is supported without springiness (step S8). Thereafter, the stage 11 is lowered and the silicon block 2 is supported only by the bottom surface support pins 13 (step S9). Thus, the bottom clamp operation is completed.

以上のようにシリコンブロック２の底面２ｂ及び側面２ｃ，２ｄをクランプした後、切断機構３０によるシリコンブロック２の切断を開始する。なお、切断位置は図２の一点鎖線Ｌで示した通りである。   After clamping the bottom surface 2b and the side surfaces 2c and 2d of the silicon block 2 as described above, the cutting of the silicon block 2 by the cutting mechanism 30 is started. The cutting position is as shown by the alternate long and short dash line L in FIG.

以上説明したように、本実施形態によるブロック切断装置１は、複数の底面支持ピン１３がシリコンブロック２の底面をそれぞれ均等な荷重で支持すると共に、複数の側面支持ピン２１がシリコンブロック２の側面２ｃ，２ｄをそれぞれ均等な荷重でクランプするので、シリコンブロックを切り出す際にブロックの切り終わりで負荷が加わり、欠けや割れが発生するという問題を解消することができる。   As described above, in the block cutting device 1 according to the present embodiment, the plurality of bottom surface support pins 13 support the bottom surface of the silicon block 2 with an equal load, and the plurality of side surface support pins 21 include the side surfaces of the silicon block 2. Since 2c and 2d are each clamped with an equal load, when the silicon block is cut out, a load is applied at the end of the block cutting, and the problem of chipping or cracking can be solved.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, the invention is included in the invention.

例えば、上記実施形態においては、シリコンブロックを切断する場合を例に挙げたが、本発明はシリコンブロックに限定されるものではなく、角柱状の種々のワークに適用可能である。   For example, in the above-described embodiment, the case where the silicon block is cut is described as an example. However, the present invention is not limited to the silicon block, and can be applied to various prismatic workpieces.

また、上記実施形態においては、底面支持ピンや側面支持ピンを駆動するアクチュエータとしてブレーキ付シリンダを用いているが、本発明はブレーキ付きシリンダに限定されず、種々の制御機構を用いることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the cylinder with a brake is used as an actuator which drives a bottom face support pin or a side face support pin, this invention is not limited to a cylinder with a brake, A various control mechanism can be used.

また、上記実施形態においては、側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄを用いてシリコンブロックのセンタリングを行っているが、ステージ１１上にシリコンブロックを精度良く載置する場合には、側面支持機構２０Ｃ，２０Ｄによるセンタリング動作を省略することができる。   In the above embodiment, the silicon block is centered using the side support mechanisms 20C and 20D. However, when the silicon block is placed on the stage 11 with high accuracy, the side support mechanisms 20C and 20D are used. The centering operation can be omitted.

１ ワーク切断装置
２ シリコンブロック
２ａ シリコンブロックの上面
２ｂ シリコンブロックの底面
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ シリコンブロックの側面
１０ 底面支持機構
１１ ステージ
１２ シリンダ
１３ 底面支持ピン
１４ ブレーキ付シリンダ
２０Ｃ，２０Ｄ 側面支持機構
２１ 側面支持ピン
２２ ブレーキ付シリンダ
２３ ボールスプライン
２４ スライドテーブル
２５ 連結片
３０ 切断機構（バンドソー）
４０ ワーク切断装置
４１ ステージ
４２ 側面支持機構
４３ 側面支持ピン
４４ バネ受け
４５ スライドテーブル
４６ 切断機構
４９ シリコンブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work cutting device 2 Silicon block 2a Upper surface 2b of silicon block Bottom surface 2c, 2d, 2e, 2f of silicon block Side surface 10 of silicon block Bottom support mechanism 11 Stage 12 Cylinder 13 Bottom support pin 14 Cylinders 20C, 20D with brake Side support mechanism 21 Side support pin 22 Cylinder with brake 23 Ball spline 24 Slide table 25 Connecting piece 30 Cutting mechanism (band saw)
40 Work cutting device 41 Stage 42 Side support mechanism 43 Side support pin 44 Spring receiver 45 Slide table 46 Cutting mechanism 49 Silicon block

Claims (8)

略角柱状のワークの底面を支持する底面支持機構と、
前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する側面支持機構と、
前記底面支持機構及び前記側面支持機構によって支持された前記ワークを複数のブロックに切断する切断機構とを備え、
前記底面支持機構は、前記ワークが載置されるステージと、前記ステージを昇降させるステージ昇降機構と、前記ワークの底面を支持する複数の底面支持ピンと、前記複数の底面支持ピンの各々の高さを独立して制御する複数の底面支持ピン制御機構とを備え、
各底面支持ピン制御機構は、対応する底面支持ピンをそれぞれ上昇させて前記ステージ上の前記ワークの底面に接触させた後、その位置で動かないようにロックすることを特徴とするワーク切断装置。 A bottom surface support mechanism for supporting the bottom surface of the substantially prismatic workpiece;
A side support mechanism that supports two opposing sides of the workpiece;
A cutting mechanism for cutting the workpiece supported by the bottom surface support mechanism and the side surface support mechanism into a plurality of blocks;
The bottom surface support mechanism includes a stage on which the workpiece is placed, a stage lifting mechanism for moving the stage up and down, a plurality of bottom surface support pins for supporting the bottom surface of the workpiece, and a height of each of the plurality of bottom surface support pins. A plurality of bottom support pin control mechanisms for independently controlling
Each bottom surface support pin control mechanism raises the corresponding bottom surface support pin to contact the bottom surface of the workpiece on the stage, and then locks the workpiece so as not to move at that position. 前記複数の底面支持ピンは、分割後のブロックの底面を４点で支持することを特徴とする請求項１に記載のワーク切断装置。   The work cutting apparatus according to claim 1, wherein the plurality of bottom surface support pins support the bottom surface of the divided block at four points. 前記ステージ昇降機構は、前記ワークが前記複数の底面支持ピンによって支持された後、前記ステージを降下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク切断装置。   The workpiece cutting apparatus according to claim 1, wherein the stage elevating mechanism lowers the stage after the workpiece is supported by the plurality of bottom surface support pins. 前記側面支持機構は、前記ステージ上に載置された前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する複数の側面支持ピンと、前記複数の側面支持ピンの各々の水平方向の位置を独立して制御する複数の側面支持ピン制御機構とを備え、
前記複数の側面支持ピン制御機構の各々は、前記複数の側面支持ピンの各々を水平方向に移動させて前記ステージ上の前記ワークの側面に接触させた後、その位置で動かないようにロックすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のワーク切断装置。 The side surface support mechanism independently controls a plurality of side surface support pins that respectively support two opposing side surfaces of the workpiece placed on the stage and a horizontal position of each of the plurality of side surface support pins. A plurality of side support pin control mechanisms
Each of the plurality of side support pin control mechanisms moves each of the plurality of side support pins in the horizontal direction so as to contact the side surface of the workpiece on the stage, and then locks to prevent movement at that position. The workpiece cutting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the workpiece cutting device is provided. 前記複数の側面支持ピンは、分割後のブロックの一方及び他方の側面をそれぞれ２点で支持することを特徴とする請求項４のいずれか一項に記載のワーク切断装置。   5. The workpiece cutting device according to claim 4, wherein the plurality of side surface support pins respectively support one side and the other side surface of the divided block at two points. 前記側面支持ピン制御機構は、前記ワークを固定する前に、前記ステージの幅方向中央から見て前記ワークの幅の１／２の位置に前記側面支持ピンの先端を移動させて、前記ステージ上の前記ワークの位置及び向きを補正することを特徴とする請求項４又は５に記載のワーク切断装置。   The side support pin control mechanism moves the tip of the side support pin to a position half the width of the work as viewed from the center in the width direction of the stage before fixing the work. The work cutting apparatus according to claim 4 or 5, wherein the position and orientation of the work are corrected. 前記底面支持ピン制御機構及び前記側面支持ピン制御機構は、ブレーキ付シリンダであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のワーク切断装置。   The workpiece cutting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the bottom surface support pin control mechanism and the side surface support pin control mechanism are cylinders with a brake. 略角柱状のワークの底面を支持する底面支持機構と、
前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する側面支持機構と、
前記底面支持機構及び前記側面支持機構によって支持された前記ワークを複数のブロックに切断する切断機構とを備え、
前記側面支持機構は、前記ステージ上に載置された前記ワークの対向する２つの側面をそれぞれ支持する複数の側面支持ピンと、前記複数の側面支持ピンの各々の水平方向の位置を独立して制御する複数の側面支持ピン制御機構とを備え、
前記複数の側面支持ピン制御機構の各々は、前記複数の側面支持ピンの各々を水平方向に移動させて前記ステージ上の前記ワークの側面に接触させた後、その位置で動かないようにロックすることを特徴とするワーク切断装置。 A bottom surface support mechanism for supporting the bottom surface of the substantially prismatic workpiece;
A side support mechanism that supports two opposing sides of the workpiece;
A cutting mechanism for cutting the workpiece supported by the bottom surface support mechanism and the side surface support mechanism into a plurality of blocks;
The side surface support mechanism independently controls a plurality of side surface support pins that respectively support two opposing side surfaces of the workpiece placed on the stage and a horizontal position of each of the plurality of side surface support pins. A plurality of side support pin control mechanisms
Each of the plurality of side support pin control mechanisms moves each of the plurality of side support pins in the horizontal direction so as to contact the side surface of the workpiece on the stage, and then locks to prevent movement at that position. A workpiece cutting device characterized by that.
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