インゴットブロックのクランプ装置およびそれを用いて研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法
【課題】 磨耗した研削砥石でワークを研削加工しても所望寸法の加工ワークが得られるように、砥石の研削開始点位置を補正する方法の提供。
【解決手段】 ワークを主軸台７ａとタッチセンサー７ｔを備える心押台７ｂとよりなるクランプ装置７で挟持し、このクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石１０ｇにより円筒研削加工または面取り加工するにおいて、砥石の磨耗量に応じて研削砥石軸の前進移動を行って砥石を研削開始点位置まで移動させる砥石の研削開始点位置補正方法。
【解決手段】 ワークを主軸台７ａとタッチセンサー７ｔを備える心押台７ｂとよりなるクランプ装置７で挟持し、このクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石１０ｇにより円筒研削加工または面取り加工するにおいて、砥石の磨耗量に応じて研削砥石軸の前進移動を行って砥石を研削開始点位置まで移動させる砥石の研削開始点位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをその回転軸廻りに回転させる機能を有する主軸台と、この主軸台と心押台とでワークをクランプすることができる芯押台よりなるクランプ装置に関する。また、このクランプ装置に挟持されたインゴットブロックをカップホイール型砥石またはリング状平砥石により円筒研削加工または、面取り加工する際、砥石の磨耗により次の新しいインゴットブロックを研削加工する際に磨耗した砥石で研削加工するとインゴットブロックの削り代量が不足することとなるので、研削砥石軸に軸承された砥石を心押台に備え付けられたタッチセンサーに接触させ、接触時の砥石の位置座標と砥石待機位置での砥石の位置座標の差から砥石磨耗量ｄを演算し、その演算された磨耗量ｄの値に応じて研削砥石軸の前進移動を行って砥石を研削開始点位置まで移動させる砥石の研削開始点位置補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックを回転させながらカップホイール型砥石を用いて円筒研削することは知られている。また、特許弟３６４９３９３号明細書（特許文献１）は、ワークテーブル上に載置された四角型シリコンインゴットブロックの上面に砥粒と液体または気体との混合物を散布しながら平砥石または研磨ブラシの研磨工具でシリコンインゴットブロックと研磨工具とを相対運動させて研磨してシリコンインゴットブロック表面に存在する微小な凹凸を研磨加工し、得られた表面粗さＲｙが８μｍ以下のシリコンインゴットブロックをスライス加工して太陽電池用ウエハにするウエハの製造方法を提案する。
【０００３】
また、本願特許出願人は、特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献２）で、シリコンインゴットブロックを主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックの回転軸心を挟んでカップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸の一対を回転軸心に対して垂直に、かつ、この一対の砥石軸心が一直線上となるように砥石頭を設置したシリコンインゴットの複合面取り加工装置を提案した。図５にこのシリコンインゴットの複合面取り加工装置の平面図を示す。図５において、７ｂは主軸台、７ａは心押台、ｗはシリコンインゴットブロック、１１ｇ，１１ｇはカップホイール型粗砥石、１０ｇ，１０ｇはカップホイール型仕上げ砥石、１０ａ，１１ａは砥石軸である。
【０００４】
一方、主軸台と芯押台とからなるクランプ装置を用いるワークの円筒研削加工方法において、熱履歴により生じる主軸台のテーパ（傾き）を自動補正する方法は知られている。例えば、特開平０６−１１４７０２号公報（特許文献３）は、ＮＣ円筒研削盤における自動テーパ補正装置であって、砥石台上前側に測定位置と待機位置とに移動可能にタッチセンサーを設け、テーブル上に固着された主軸台の砥石台側端面に前記タッチセンサーにより主軸センタの軸心位置を検知するための第一基準部を設け、テーブル上のＺ軸案内上の移動位置決め可能な心押台に前記タッチセンサーにより心押センタの軸心位置を検知するための第二基準部を設け、前記心押センタの軸心をＸ軸方向に移動する手段を設け、前記タッチセンサーにより測定した前記第一基準部と前記心押センタの第二基準部それぞれのＸ軸寸法差と予め記憶する設定値によりテーパ補正量を算出する手段を設けてなることを特徴とする自動テーパ補正装置を提案する。
【０００５】
また、特開平１１−２１６６６８号公報（特許文献４）は、ワークを支持して回転する主軸台および心押台と、前記ワークを研削する砥石車を装着した砥石台とを備え、前記砥石台又は主軸台及び心押台をワークの回転軸線と直交する方向に進退するようにした研削盤において、研削位置から離隔した前記砥石車に接触し得る接触体と、非加工中における回転中の砥石車に対し前記接触体を接触させたときの該接触体が発生する振動数、振動波形、音質又は音量等の砥石車良否判定要素のうち少なくとも一つの判定要素に関するデータを測定するアコースティックエミッションセンサ測定手段と、砥石車の良否を判定する判定手段とを備えた研削盤を提案する。
【０００６】
一方、特開２００２−３０７３０２号公報（特許文献５）は、ワークを載置する水平方向に移動可能なワークテーブルと、回転しながら前記ワークを研削する円板状の砥石車と、前記砥石車近傍に設けられ、砥石車とワーク間の距離に応じた電気信号を出力するカラ−識別センサ、空気圧力センサ、および超音波センサより選ばれた非接触検出手段と、前記非接触検出手段と共にワークを研削するために往復移動する砥石移動手段と、前記砥石移動手段の動作を操作する操作手段と、前記非接触検出手段から出力された電気信号Ｅｉが、砥石車がワーク表面より０．０１〜０．０３ｍｍの距離である第１基準信号値Ｅｏを予め記憶する記憶手段と、前記非接触検出手段からの電気信号Ｅｉが第１基準信号値Ｅｏに一致することを制御装置の比較部が感知し、ワーク表面への砥石ステップ送り速度を１μｍに変更する指示を出す指示手段と、前記砥石車がワークに接触したことを検出する振動センサおよび砥石駆動モータのトルク変化を検知するギャップエリミネータより選ばれた接触検出手段と、および、前記接触検出手段から出力される電気信号を受け、砥石車がワークに接触した砥石車位置を砥石の切り込み開始点位置と認識する認識手段とを具備する研削装置を提案する。
【０００７】
また、特開２００２−３７０１６３号公報（特許文献６）は、研削装置の砥石頭近傍に設置されたノズルより研削液を、ワークテーブルの上に載置されたワークの加工点に向けてワーク表面に供給しつつ、該ワーク表面に対して回転している砥石車をワーク表面に下降させ、前記研削液を供給するノズル内に設置した水中マイクロホンが受波した研削液の音圧信号を所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタに通過させ、このバンドパスフィルタを通過した音圧信号より基本周波数を抽出し、該基本周波数における音圧信号の値（Ｐｉ）が、予め設定した前記基本周波数における音圧信号の値（Ｐ0）に達した（Ｐｉ＝Ｐ0）ときをワークに対する砥石車の切り込み開始点と決定する方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許弟３６４９３９３号明細書
【特許文献２】特願２０１０−１３１６０６号明細書
【特許文献３】特開平０６−１１４７０２号公報
【特許文献４】特開平１１−２１６６６８号公報
【特許文献５】特開２００２−３０７３０２号公報
【特許文献６】特開２００２−３７０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリコンインゴットブロックは、ウィヤーカットされ、半導体基板や太陽電池用基板として利用される。前記特許文献１および特許文献２記載のシリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、カップホイール型砥石またはリング状平砥石を用いて円筒研削加工または面取り加工する際、何本ものインゴットブロックを研削加工していると砥石が磨耗して次の新しくクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを研削加工すると所望量の研削取り代とならないことが生じる。よって、砥石の磨耗量を測定し、磨耗量が閾値を超える前に、砥石頭の砥石がインゴットブロックに接触する研削開始点位置に届くための砥石軸の前進距離を磨耗量に応じて補正する必要がある。
【００１０】
本願発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の平面研削装置における砥石車の切り込み開始点位置決め方法を、前記特許文献１および特許文献２記載のシリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、カップホイール型砥石またはリング状平砥石を用いて円筒研削加工または面取り加工する際の砥石の研削開始点位置を補正する方法に応用する技術に取り組み、その研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法、およびその方法を実施するに適したタッチセンサーを備える心押台の発明に到った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１は、インゴットブロックをその回転軸心廻りに回転させる機能を有する主軸台と、前記インゴットブロックの回転軸心を押圧する心押台とでインゴットブロックをクランプするクランプ装置と、インゴットブロックの回転軸心に対しカップホイール型砥石またはリング状平砥石を平行に、かつ、前記カップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸が前記インゴットブロックの回転軸心に対し垂直に設けた研削装置において、前記心押台として心押台の押圧シャフトを内蔵するハウジングの前方に設けられたリング状カラー上にタッチセンサーを砥石軸に対し平行となるよう固定した心押台を用いることを特徴とするインゴットブロックのクランプ装置を提供するものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のクランプ装置に挟持されたインゴットブロックをカップホイール型砥石またはリング状平砥石により円筒研削加工または面取り加工する際、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法を提供するものである。
１）砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
２）砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
３）砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
４）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
５）砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
６）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
７）数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
８）比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
９）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
１０）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【発明の効果】
【００１３】
砥石がワークに接触する研削開始点位置を決めるに必要なタッチセンサーを心押台の環状カラーに固定して備えるので、ワークの研削加工にタッチセンサーの存在が障害となることはない。また、Ｘ軸リニアスケール、Ｙ軸リニアスケール、Ｚ軸リニアスケールを備える数値制御研削装置を用いるので、砥石研削開始点位置座標の補正が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は心押台の平面図である。
【図２】図２は心押台の左側面図である。
【図３】図３はインゴットブロックの面取り加工装置の平面図である。
【図４】図４はインゴットブロックの面取り加工のフローを示す図である。
【図５】図５はインゴットブロックの複合面取り加工装置の平面図である。（未公開）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５に示すインゴットブロックの複合面取り加工装置１は、ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル４、
ｂ）このワークテーブル４上に左右に分離して搭載された主軸台７ａと心押台７ｂの一対よりなるクランプ装置７、
ｃ）前記クランプ装置に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブル４を正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
ｅ）前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇの一対をその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた粗研削ステージであって、前記一対のカップホイール型砥石の砥石径はワークの対角線長さより共に大きい直径を示し、かつ、一方のカップホイール型砥石の径は他方のカップホイール型砥石の径より５〜２０ｍｍ短い、
ｆ）前記粗研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた仕上げ研削ステージ、
および
ｇ）上記仕上げ研削ステージの右横側位置であって前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された前記主軸台と心押台の一対よりなるクランプ装置にワークの移出入を可能とする開口部を備えるロードポート８、
複合面取り加工装置１の左端面に前記ワークテーブルの左右移動案内レールを延長して設けるとともに、ワークテーブルを搭載するクランプ装置の主軸台と心押台のワーク支持軸を挟んで一対の回転刃９１ａ，９１ｂをその回転刃直径面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた側面剥ぎ加工ステージを設けたことを特徴とするインゴットブロックの複合面取り加工装置１である。
【００１６】
上記複合面取り加工装置１を用いてシリコンインゴットブロックの円筒研削加工または面取り加工を行う方法は、次の工程を経て行われる。
【００１７】
１）ロードポート位置にあるクランプ装置の主軸台と心押台に角柱状インゴットブロックを支架する。
【００１８】
２）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、角柱状インゴットブロック（ワーク）の右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００１９】
３）粗研削ステージの一対の砥石軸の一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜１２０ｍｍとする。
【００２０】
４）粗研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石間の距離が角柱状インゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させる。
【００２１】
５）クランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸を回転させることにより角柱状インゴットブロックをその軸芯方向（Ｃ軸）に回転させ、ついでワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックのＲコーナー部を当接させて研削加工を開始しワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型砥石の右端位置を越えたらＲコーナー部粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。また、Ｒコーナー部粗面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸の回転を停止させる。
【００２２】
６）Ｒコーナー部粗面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、前記角柱状インゴットブロックの右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００２３】
７）粗研削ステージの一対の砥石軸の一方を下降、他方を上昇させて双方の砥石軸芯
が前記角柱状インゴットブロックの軸芯と同一線上となる位置に調整する。
【００２４】
８）上記粗研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させることにより砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石を回転させる。
【００２５】
９）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて粗研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型粗研削砥石の右端位置を越えたら両側面粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。
【００２６】
１０）上記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させて前記角柱状インゴットブロックの右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００２７】
１１）上記クランプ装置の主軸台のワークスピンドルを９０度回転させ、シリコンブロックの未粗研削加工側面がカップホイール型粗研削砥石面に対向する位置とする。
【００２８】
１２）前記一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止する。
【００２９】
１３）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて粗研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型砥石の右端位置を越えたら両側面粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させ、ついで、砥石軸の回転を停止する。
【００３０】
１４）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸の一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜１２０ｍｍとする。
【００３１】
１５）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石間の距離が角柱状インゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させる。
【００３２】
１６）クランプ機構の主軸台のワークスピンドル軸を回転させることにより角柱状インゴットブロックをその軸芯方向に回転させ、ついで前記粗研削加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型仕上げ研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックのＲコーナー部を当接させて研削加工を開始しワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ機構に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ砥石の右端位置を越えたらＲコーナー部仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。また、Ｒコーナー部仕上げ面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸の回転を停止させる。
【００３３】
１７）Ｒコーナー部仕上げ面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、前記角柱状インゴットブロックの右端が仕上げ研削ステージのカップホイール型仕上げ研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００３４】
１８）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸の一方を下降、他方を上昇させて双方の砥石軸芯が前記角柱状インゴットブロックの軸芯と同一線上となる位置に調整する。
【００３５】
１９）上記仕上げ研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させることにより砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石を回転させる。
【００３６】
２０）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて仕上げ研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の右端位置を越えたら両側面仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。
【００３７】
２１）上記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させて前記角柱状インゴットブロックの右端が仕上げ研削ステージのカップホイール型仕上げ研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００３８】
２２）上記クランプ装置の主軸台のワークスピンドルを９０度回転させ、シリコンブロックの未仕上げ研削加工側面がカップホイール型仕上げ研削砥石面に対向する位置とする。
【００３９】
２３）前記一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止する。
【００４０】
２４）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型仕上げ研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて仕上げ研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ機構に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の右端位置を越えたら両側面仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させ、ついで、砥石軸の回転を停止する。
【００４１】
２５）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させ、ロードポート位置で移動停止させ、ついでクランプ機械の心押台を後退させて四隅コーナー部の面取り加工および四側面の面取り加工が終了した角柱状インゴットブロックの支架を解除し、この角柱状インゴットブロックを複合面取り加工装置外へ搬出する。
【００４２】
上記心押台７ｂは、図１、図２および図３に示すように心押台７ｂの押圧シャフト７ｓを内蔵するハウジング７ｈの前方に設けられたリング状カラー７ｒ上にタッチセンサー一対７ｔ，７ｔを砥石軸１０ａ，１０ａに対し平行となるよう固定してある。
【００４３】
タッチセンサー７ｔは、メトロール社のタッチセンサー“Ｐ２１ＥＤＨＢ−ＵＬＤ”（商品名）の外に、株式会社オムロンからも静電容量型タッチセンサーを入手できる。
【００４４】
図３および図５において、ｘ軸リニアスケール、ｙ軸リニアスケール、および、ｚ軸リニアスケールは図示されておらず、数値制御複合面取り加工装置１に備えられたｘ軸リニアスケール、ｙ軸リニアスケール、および、ｚ軸リニアスケールを利用した。
【００４５】
上述の面取り加工方法で何本ものインゴットブロックの面取り加工を行っていると砥医師が磨耗してしまう。それゆえ、時々砥石の磨耗量を測定し、砥石交換する時期を見出す必要がある。あるいは、砥石研削開始点の位置補正を行う必要がある。
【００４６】
この砥石研削開始点の位置補正は、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する。
【００４７】
（ｓ１）砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
【００４８】
（Ｓ２）砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
【００４９】
（Ｓ３）砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
【００５０】
（Ｓ４）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
【００５１】
（Ｓ５）砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
【００５２】
（Ｓ６）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
【００５３】
（Ｓ７）数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
【００５４】
（Ｓ８）比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
【００５５】
（Ｓ９）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【００５６】
（Ｓ１０）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【００５７】
図４において、一対の砥石１０ａ，１０ａの研削開始点の補正は、同時に行うことができる。
【００５８】
また、砥石１０ａ，１０ａの研削開始点の補正は、新しいインゴットブロックがクランプ装置に挟持される毎に行ってもよいし、インゴットブロックが２〜１０本面取り加工される毎に行ってもよい。この研削開始点の補正を実行する時期（タイミング）は、数値制御装置の記憶部にパラメータとして回数ｎを入力し、研削開始点の補正を実行させてもよい。ｎ＝１は、新しいインゴットブロックがクランプ装置に挟持される毎であり、ｎ＝５は、インゴットブロックが５本面取り加工される毎となる。
【００５９】
インゴットブロックとしては、単結晶シリコンインゴットブロック、多結晶シリコンインゴットブロック、サファイアインゴットブロックなどが利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の主軸台と心押台よりなるクランプ装置でワークを挟持し、研削砥石で研削加工を行う際の、研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法は、研削加工されたインゴットブロックの寸法が常に所望された加工寸法で加工できる利点を有する。
【符号の説明】
【００６１】
１ 複合面取り加工装置
ｗ インゴットブロック
１ 複合面取り加工装置
４ ワークテーブル
７ クランプ装置
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
７ｒ リング状カラー
７ｔ タッチセンサー
１０，１１ 砥石頭
１０ａ，１１ａ 砥石軸
１０ｇ 仕上げ研削砥石
１１ｇ 粗研削砥石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをその回転軸廻りに回転させる機能を有する主軸台と、この主軸台と心押台とでワークをクランプすることができる芯押台よりなるクランプ装置に関する。また、このクランプ装置に挟持されたインゴットブロックをカップホイール型砥石またはリング状平砥石により円筒研削加工または、面取り加工する際、砥石の磨耗により次の新しいインゴットブロックを研削加工する際に磨耗した砥石で研削加工するとインゴットブロックの削り代量が不足することとなるので、研削砥石軸に軸承された砥石を心押台に備え付けられたタッチセンサーに接触させ、接触時の砥石の位置座標と砥石待機位置での砥石の位置座標の差から砥石磨耗量ｄを演算し、その演算された磨耗量ｄの値に応じて研削砥石軸の前進移動を行って砥石を研削開始点位置まで移動させる砥石の研削開始点位置補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックを回転させながらカップホイール型砥石を用いて円筒研削することは知られている。また、特許弟３６４９３９３号明細書（特許文献１）は、ワークテーブル上に載置された四角型シリコンインゴットブロックの上面に砥粒と液体または気体との混合物を散布しながら平砥石または研磨ブラシの研磨工具でシリコンインゴットブロックと研磨工具とを相対運動させて研磨してシリコンインゴットブロック表面に存在する微小な凹凸を研磨加工し、得られた表面粗さＲｙが８μｍ以下のシリコンインゴットブロックをスライス加工して太陽電池用ウエハにするウエハの製造方法を提案する。
【０００３】
また、本願特許出願人は、特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献２）で、シリコンインゴットブロックを主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックの回転軸心を挟んでカップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸の一対を回転軸心に対して垂直に、かつ、この一対の砥石軸心が一直線上となるように砥石頭を設置したシリコンインゴットの複合面取り加工装置を提案した。図５にこのシリコンインゴットの複合面取り加工装置の平面図を示す。図５において、７ｂは主軸台、７ａは心押台、ｗはシリコンインゴットブロック、１１ｇ，１１ｇはカップホイール型粗砥石、１０ｇ，１０ｇはカップホイール型仕上げ砥石、１０ａ，１１ａは砥石軸である。
【０００４】
一方、主軸台と芯押台とからなるクランプ装置を用いるワークの円筒研削加工方法において、熱履歴により生じる主軸台のテーパ（傾き）を自動補正する方法は知られている。例えば、特開平０６−１１４７０２号公報（特許文献３）は、ＮＣ円筒研削盤における自動テーパ補正装置であって、砥石台上前側に測定位置と待機位置とに移動可能にタッチセンサーを設け、テーブル上に固着された主軸台の砥石台側端面に前記タッチセンサーにより主軸センタの軸心位置を検知するための第一基準部を設け、テーブル上のＺ軸案内上の移動位置決め可能な心押台に前記タッチセンサーにより心押センタの軸心位置を検知するための第二基準部を設け、前記心押センタの軸心をＸ軸方向に移動する手段を設け、前記タッチセンサーにより測定した前記第一基準部と前記心押センタの第二基準部それぞれのＸ軸寸法差と予め記憶する設定値によりテーパ補正量を算出する手段を設けてなることを特徴とする自動テーパ補正装置を提案する。
【０００５】
また、特開平１１−２１６６６８号公報（特許文献４）は、ワークを支持して回転する主軸台および心押台と、前記ワークを研削する砥石車を装着した砥石台とを備え、前記砥石台又は主軸台及び心押台をワークの回転軸線と直交する方向に進退するようにした研削盤において、研削位置から離隔した前記砥石車に接触し得る接触体と、非加工中における回転中の砥石車に対し前記接触体を接触させたときの該接触体が発生する振動数、振動波形、音質又は音量等の砥石車良否判定要素のうち少なくとも一つの判定要素に関するデータを測定するアコースティックエミッションセンサ測定手段と、砥石車の良否を判定する判定手段とを備えた研削盤を提案する。
【０００６】
一方、特開２００２−３０７３０２号公報（特許文献５）は、ワークを載置する水平方向に移動可能なワークテーブルと、回転しながら前記ワークを研削する円板状の砥石車と、前記砥石車近傍に設けられ、砥石車とワーク間の距離に応じた電気信号を出力するカラ−識別センサ、空気圧力センサ、および超音波センサより選ばれた非接触検出手段と、前記非接触検出手段と共にワークを研削するために往復移動する砥石移動手段と、前記砥石移動手段の動作を操作する操作手段と、前記非接触検出手段から出力された電気信号Ｅｉが、砥石車がワーク表面より０．０１〜０．０３ｍｍの距離である第１基準信号値Ｅｏを予め記憶する記憶手段と、前記非接触検出手段からの電気信号Ｅｉが第１基準信号値Ｅｏに一致することを制御装置の比較部が感知し、ワーク表面への砥石ステップ送り速度を１μｍに変更する指示を出す指示手段と、前記砥石車がワークに接触したことを検出する振動センサおよび砥石駆動モータのトルク変化を検知するギャップエリミネータより選ばれた接触検出手段と、および、前記接触検出手段から出力される電気信号を受け、砥石車がワークに接触した砥石車位置を砥石の切り込み開始点位置と認識する認識手段とを具備する研削装置を提案する。
【０００７】
また、特開２００２−３７０１６３号公報（特許文献６）は、研削装置の砥石頭近傍に設置されたノズルより研削液を、ワークテーブルの上に載置されたワークの加工点に向けてワーク表面に供給しつつ、該ワーク表面に対して回転している砥石車をワーク表面に下降させ、前記研削液を供給するノズル内に設置した水中マイクロホンが受波した研削液の音圧信号を所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタに通過させ、このバンドパスフィルタを通過した音圧信号より基本周波数を抽出し、該基本周波数における音圧信号の値（Ｐｉ）が、予め設定した前記基本周波数における音圧信号の値（Ｐ0）に達した（Ｐｉ＝Ｐ0）ときをワークに対する砥石車の切り込み開始点と決定する方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許弟３６４９３９３号明細書
【特許文献２】特願２０１０−１３１６０６号明細書
【特許文献３】特開平０６−１１４７０２号公報
【特許文献４】特開平１１−２１６６６８号公報
【特許文献５】特開２００２−３０７３０２号公報
【特許文献６】特開２００２−３７０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリコンインゴットブロックは、ウィヤーカットされ、半導体基板や太陽電池用基板として利用される。前記特許文献１および特許文献２記載のシリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、カップホイール型砥石またはリング状平砥石を用いて円筒研削加工または面取り加工する際、何本ものインゴットブロックを研削加工していると砥石が磨耗して次の新しくクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを研削加工すると所望量の研削取り代とならないことが生じる。よって、砥石の磨耗量を測定し、磨耗量が閾値を超える前に、砥石頭の砥石がインゴットブロックに接触する研削開始点位置に届くための砥石軸の前進距離を磨耗量に応じて補正する必要がある。
【００１０】
本願発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の平面研削装置における砥石車の切り込み開始点位置決め方法を、前記特許文献１および特許文献２記載のシリコンインゴットブロックを主軸台と心押台とからなるクランプ装置に挟持し、カップホイール型砥石またはリング状平砥石を用いて円筒研削加工または面取り加工する際の砥石の研削開始点位置を補正する方法に応用する技術に取り組み、その研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法、およびその方法を実施するに適したタッチセンサーを備える心押台の発明に到った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１は、インゴットブロックをその回転軸心廻りに回転させる機能を有する主軸台と、前記インゴットブロックの回転軸心を押圧する心押台とでインゴットブロックをクランプするクランプ装置と、インゴットブロックの回転軸心に対しカップホイール型砥石またはリング状平砥石を平行に、かつ、前記カップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸が前記インゴットブロックの回転軸心に対し垂直に設けた研削装置において、前記心押台として心押台の押圧シャフトを内蔵するハウジングの前方に設けられたリング状カラー上にタッチセンサーを砥石軸に対し平行となるよう固定した心押台を用いることを特徴とするインゴットブロックのクランプ装置を提供するものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のクランプ装置に挟持されたインゴットブロックをカップホイール型砥石またはリング状平砥石により円筒研削加工または面取り加工する際、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法を提供するものである。
１）砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
２）砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
３）砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
４）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
５）砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
６）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
７）数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
８）比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
９）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
１０）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【発明の効果】
【００１３】
砥石がワークに接触する研削開始点位置を決めるに必要なタッチセンサーを心押台の環状カラーに固定して備えるので、ワークの研削加工にタッチセンサーの存在が障害となることはない。また、Ｘ軸リニアスケール、Ｙ軸リニアスケール、Ｚ軸リニアスケールを備える数値制御研削装置を用いるので、砥石研削開始点位置座標の補正が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は心押台の平面図である。
【図２】図２は心押台の左側面図である。
【図３】図３はインゴットブロックの面取り加工装置の平面図である。
【図４】図４はインゴットブロックの面取り加工のフローを示す図である。
【図５】図５はインゴットブロックの複合面取り加工装置の平面図である。（未公開）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５に示すインゴットブロックの複合面取り加工装置１は、ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル４、
ｂ）このワークテーブル４上に左右に分離して搭載された主軸台７ａと心押台７ｂの一対よりなるクランプ装置７、
ｃ）前記クランプ装置に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブル４を正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
ｅ）前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇの一対をその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた粗研削ステージであって、前記一対のカップホイール型砥石の砥石径はワークの対角線長さより共に大きい直径を示し、かつ、一方のカップホイール型砥石の径は他方のカップホイール型砥石の径より５〜２０ｍｍ短い、
ｆ）前記粗研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能および上下昇降可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた仕上げ研削ステージ、
および
ｇ）上記仕上げ研削ステージの右横側位置であって前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された前記主軸台と心押台の一対よりなるクランプ装置にワークの移出入を可能とする開口部を備えるロードポート８、
複合面取り加工装置１の左端面に前記ワークテーブルの左右移動案内レールを延長して設けるとともに、ワークテーブルを搭載するクランプ装置の主軸台と心押台のワーク支持軸を挟んで一対の回転刃９１ａ，９１ｂをその回転刃直径面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた側面剥ぎ加工ステージを設けたことを特徴とするインゴットブロックの複合面取り加工装置１である。
【００１６】
上記複合面取り加工装置１を用いてシリコンインゴットブロックの円筒研削加工または面取り加工を行う方法は、次の工程を経て行われる。
【００１７】
１）ロードポート位置にあるクランプ装置の主軸台と心押台に角柱状インゴットブロックを支架する。
【００１８】
２）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、角柱状インゴットブロック（ワーク）の右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００１９】
３）粗研削ステージの一対の砥石軸の一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜１２０ｍｍとする。
【００２０】
４）粗研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石間の距離が角柱状インゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させる。
【００２１】
５）クランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸を回転させることにより角柱状インゴットブロックをその軸芯方向（Ｃ軸）に回転させ、ついでワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックのＲコーナー部を当接させて研削加工を開始しワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型砥石の右端位置を越えたらＲコーナー部粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。また、Ｒコーナー部粗面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸の回転を停止させる。
【００２２】
６）Ｒコーナー部粗面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、前記角柱状インゴットブロックの右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００２３】
７）粗研削ステージの一対の砥石軸の一方を下降、他方を上昇させて双方の砥石軸芯
が前記角柱状インゴットブロックの軸芯と同一線上となる位置に調整する。
【００２４】
８）上記粗研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させることにより砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石を回転させる。
【００２５】
９）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて粗研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型粗研削砥石の右端位置を越えたら両側面粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。
【００２６】
１０）上記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させて前記角柱状インゴットブロックの右端が粗研削ステージのカップホイール型粗研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００２７】
１１）上記クランプ装置の主軸台のワークスピンドルを９０度回転させ、シリコンブロックの未粗研削加工側面がカップホイール型粗研削砥石面に対向する位置とする。
【００２８】
１２）前記一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型粗研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止する。
【００２９】
１３）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型粗研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて粗研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型砥石の右端位置を越えたら両側面粗面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型粗研削砥石を軸承する砥石軸を後退させ、ついで、砥石軸の回転を停止する。
【００３０】
１４）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸の一方を上昇、他方を下降させて双方の砥石軸芯間高さを５０〜１２０ｍｍとする。
【００３１】
１５）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石間の距離が角柱状インゴットブロックの四隅Ｒコーナー部の取り代量位置に到達したら前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させる。
【００３２】
１６）クランプ機構の主軸台のワークスピンドル軸を回転させることにより角柱状インゴットブロックをその軸芯方向に回転させ、ついで前記粗研削加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型仕上げ研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックのＲコーナー部を当接させて研削加工を開始しワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ機構に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ砥石の右端位置を越えたらＲコーナー部仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。また、Ｒコーナー部仕上げ面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置の主軸台のワークスピンドル軸の回転を停止させる。
【００３３】
１７）Ｒコーナー部仕上げ面取り加工された角柱状インゴットブロックを支架するクランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させ、前記角柱状インゴットブロックの右端が仕上げ研削ステージのカップホイール型仕上げ研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００３４】
１８）仕上げ研削ステージの一対の砥石軸の一方を下降、他方を上昇させて双方の砥石軸芯が前記角柱状インゴットブロックの軸芯と同一線上となる位置に調整する。
【００３５】
１９）上記仕上げ研削ステージの一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止し、ついでこれら砥石軸を回転させることにより砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石を回転させる。
【００３６】
２０）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて仕上げ研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ装置に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の右端位置を越えたら両側面仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させる。
【００３７】
２１）上記クランプ装置を搭載するワークテーブルを左方向に移動させて前記角柱状インゴットブロックの右端が仕上げ研削ステージのカップホイール型仕上げ研削砥石の左端を越えた位置で前記ワークテーブルの移動を停止させる。
【００３８】
２２）上記クランプ装置の主軸台のワークスピンドルを９０度回転させ、シリコンブロックの未仕上げ研削加工側面がカップホイール型仕上げ研削砥石面に対向する位置とする。
【００３９】
２３）前記一対の砥石軸を前進移動させ、角柱状インゴットブロックの両側面の取り代量位置にこれら砥石軸に軸承されたカップホイール型仕上げ研削砥石が到達したら砥石軸の前進移動を停止する。
【００４０】
２４）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させて前記回転しているカップホイール型仕上げ研削砥石の砥石刃に角柱状インゴットブロックの両側面を当接させて仕上げ研削加工を開始しつつワークテーブルの右方向移動を続行し、クランプ機構に支架されている角柱状インゴットブロックの左端が前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石の右端位置を越えたら両側面仕上げ面取り加工終了とし、前記一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を軸承する砥石軸を後退させ、ついで、砥石軸の回転を停止する。
【００４１】
２５）前記クランプ装置を搭載するワークテーブルを右方向に移動させ、ロードポート位置で移動停止させ、ついでクランプ機械の心押台を後退させて四隅コーナー部の面取り加工および四側面の面取り加工が終了した角柱状インゴットブロックの支架を解除し、この角柱状インゴットブロックを複合面取り加工装置外へ搬出する。
【００４２】
上記心押台７ｂは、図１、図２および図３に示すように心押台７ｂの押圧シャフト７ｓを内蔵するハウジング７ｈの前方に設けられたリング状カラー７ｒ上にタッチセンサー一対７ｔ，７ｔを砥石軸１０ａ，１０ａに対し平行となるよう固定してある。
【００４３】
タッチセンサー７ｔは、メトロール社のタッチセンサー“Ｐ２１ＥＤＨＢ−ＵＬＤ”（商品名）の外に、株式会社オムロンからも静電容量型タッチセンサーを入手できる。
【００４４】
図３および図５において、ｘ軸リニアスケール、ｙ軸リニアスケール、および、ｚ軸リニアスケールは図示されておらず、数値制御複合面取り加工装置１に備えられたｘ軸リニアスケール、ｙ軸リニアスケール、および、ｚ軸リニアスケールを利用した。
【００４５】
上述の面取り加工方法で何本ものインゴットブロックの面取り加工を行っていると砥医師が磨耗してしまう。それゆえ、時々砥石の磨耗量を測定し、砥石交換する時期を見出す必要がある。あるいは、砥石研削開始点の位置補正を行う必要がある。
【００４６】
この砥石研削開始点の位置補正は、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する。
【００４７】
（ｓ１）砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
【００４８】
（Ｓ２）砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
【００４９】
（Ｓ３）砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
【００５０】
（Ｓ４）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
【００５１】
（Ｓ５）砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
【００５２】
（Ｓ６）砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
【００５３】
（Ｓ７）数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
【００５４】
（Ｓ８）比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
【００５５】
（Ｓ９）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【００５６】
（Ｓ１０）磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【００５７】
図４において、一対の砥石１０ａ，１０ａの研削開始点の補正は、同時に行うことができる。
【００５８】
また、砥石１０ａ，１０ａの研削開始点の補正は、新しいインゴットブロックがクランプ装置に挟持される毎に行ってもよいし、インゴットブロックが２〜１０本面取り加工される毎に行ってもよい。この研削開始点の補正を実行する時期（タイミング）は、数値制御装置の記憶部にパラメータとして回数ｎを入力し、研削開始点の補正を実行させてもよい。ｎ＝１は、新しいインゴットブロックがクランプ装置に挟持される毎であり、ｎ＝５は、インゴットブロックが５本面取り加工される毎となる。
【００５９】
インゴットブロックとしては、単結晶シリコンインゴットブロック、多結晶シリコンインゴットブロック、サファイアインゴットブロックなどが利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の主軸台と心押台よりなるクランプ装置でワークを挟持し、研削砥石で研削加工を行う際の、研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法は、研削加工されたインゴットブロックの寸法が常に所望された加工寸法で加工できる利点を有する。
【符号の説明】
【００６１】
１ 複合面取り加工装置
ｗ インゴットブロック
１ 複合面取り加工装置
４ ワークテーブル
７ クランプ装置
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
７ｒ リング状カラー
７ｔ タッチセンサー
１０，１１ 砥石頭
１０ａ，１１ａ 砥石軸
１０ｇ 仕上げ研削砥石
１１ｇ 粗研削砥石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インゴットブロックをその回転軸心廻りに回転させる機能を有する主軸台と、前記インゴットブロックの回転軸心を押圧する心押台とでインゴットブロックをクランプするクランプ装置と、インゴットブロックの回転軸心に対しカップホイール型砥石またはリング状平砥石を平行に、かつ、前記カップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸が前記インゴットブロックの回転軸心に対し垂直に設けた研削装置において、前記心押台として心押台の押圧シャフトを内蔵するハウジングの前方に設けられたリング状カラー上にタッチセンサーを砥石軸に対し平行となるよう固定した心押台を用いることを特徴とするインゴットブロックのクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工する際、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法。
（１）．砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
（２）．砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
（３）．砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
（４）．砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
（５）．砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
（６）．砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
（７）．数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
（８）．比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
（９）．磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
（１０）．磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【請求項１】
インゴットブロックをその回転軸心廻りに回転させる機能を有する主軸台と、前記インゴットブロックの回転軸心を押圧する心押台とでインゴットブロックをクランプするクランプ装置と、インゴットブロックの回転軸心に対しカップホイール型砥石またはリング状平砥石を平行に、かつ、前記カップホイール型砥石またはリング状平砥石を軸承する砥石軸が前記インゴットブロックの回転軸心に対し垂直に設けた研削装置において、前記心押台として心押台の押圧シャフトを内蔵するハウジングの前方に設けられたリング状カラー上にタッチセンサーを砥石軸に対し平行となるよう固定した心押台を用いることを特徴とするインゴットブロックのクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工する際、次の工程を経て研削砥石軸に軸承された砥石の研削開始点位置を補正する方法。
（１）．砥石の磨耗量の許される閾値（ｄ）を数値制御装置の記憶部に入力する。
（２）．砥石待機位置にある砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を数値制御装置の記憶部に入力する。
（３）．砥石待機位置にある砥石をインゴットブロックの回転軸心方向に距離ｙ０前進させてインゴットブロックに接触した砥石の位置座標（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を砥石によるワークの研削開始点として数値制御装置の記憶部に送信する。
（４）．砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ１前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーの位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ1，Ｚ0）として数値制御装置の記憶部に送信する。
（５）．砥石軸に軸承された砥石とクランプ装置の相対的な移動によりインゴットブロックの円筒研削または面取り加工を行った後、砥石を砥石待機位置に戻す。
（６）．砥石待機位置にある砥石を軸承する砥石軸をＸ軸方向に距離ｘ移動させた後、前記砥石軸に軸承された砥石を距離ｙ２前進させて前記タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ2，Ｚ0）を読み取り、タッチセンサーと接触した砥石の位置座標（Ｘ0＋ｘ，Ｙ0＋ｙ２，Ｚ0）として数値制御装置の記録部に送信する。
（７）．数値制御装置の演算部で砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜を演算し、比較部に送信する。
（８）．比較部で前記砥石の磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるか閾値ｄ外であるか判定する。
（９）．磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ内であるときは砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を変更せずに砥石軸を前進させてクランプ装置に新しく挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
（１０）．磨耗量の絶対値｜ｙ2-ｙ1｜が閾値ｄ以外であるときは、砥石による研削開始点（Ｘ0，Ｙ0＋ｙ0，Ｚ0）を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）と置き換えるプリセット信号を数値制御の記憶部に送信するとともに、砥石軸を補正研削開始点（Ｘ0，Ｙｙ２−ｙ１，Ｚ0）まで前進させてクランプ装置に挟持されたインゴットブロックを砥石により円筒研削加工または面取り加工を行う。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８１５６７（Ｐ２０１２−８１５６７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１０３８（Ｐ２０１０−２３１０３８）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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