ワークの複合面取り加工装置およびそれを用いてワークの円筒研削加工およびオリフラ研削加工する方法
【課題】円筒状インゴットブロックの外周面を円筒研削加工およびオリフラ研削加工する際の生産時間を短くしたい。
【解決手段】 ＸＲＤ機600を挟んで同一タイプのｎ（ｎ＝２〜４の整数）台の円筒研削
装置500と１台の円筒研削装置700を設け、ｎ台の円筒研削装置500によるワークｗの円筒
研削加工を、１台の円筒研削装置700でワークのオリフラ研削加工を同時平行になすこと
ができるように面取り加工プログラムを組むとともに、ワークの搬送ロボット200を付随
させた。
【解決手段】 ＸＲＤ機600を挟んで同一タイプのｎ（ｎ＝２〜４の整数）台の円筒研削
装置500と１台の円筒研削装置700を設け、ｎ台の円筒研削装置500によるワークｗの円筒
研削加工を、１台の円筒研削装置700でワークのオリフラ研削加工を同時平行になすこと
ができるように面取り加工プログラムを組むとともに、ワークの搬送ロボット200を付随
させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア、単結晶シリコン等の円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒外周面を円筒研削した後にオリフラをワーク外周面の結晶方位に研削加工する面取り加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ基板用のサファイア基板の原材料の円柱状サファイア・インゴットブロック（ワーク）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）あるいはベルニューイ法で育成したインゴットを適当な長さ（例えば、２５０ｍｍ、５００ｍｍ、１，０００ｍｍ）に結晶方向に切断してインゴットブロックとなしている。サファイア・インゴットの結晶方位は、ａ面、ｒ面、ｍ面およびｃ面配向を有する。円柱状サファイア・インゴットブロックの直径は、２インチ、４インチ、および６インチのものが、単結晶シリコンインゴットブロックの直径は、８インチ、１０インチ、１２インチ、２０インチのものが市場より入手できる。
【０００３】
特開２００９−２９８６７６号公報（特許文献１）の０００８段落は、「円柱状インゴットブロックは、その外周面をカップホイール型砥石により円筒研削され、さらに、オリエンテーションフラット（通称「オリフラ」と言う）またはインデックスフラット（通称「インフラ」と言う）が研削または切削された後、インゴットブロックのワイヤーカットソウによる厚み２００〜９００μｍの厚みにスライス加工されウエハを製造している。」と記載する。さらに、段落００２０−００２３は、「オリフラとは、円形の半導体基板の外周の一部を結晶方位と平行な方向にきり欠いて結晶方位を特定されるものであり、インフラとはオリフラと共に円形の半導体基板の外周に形成され、表裏を判別するためのものである。ただし、半導体基板の表裏を判別するためには、オリフラとインフラが半導体基板の中心に対して非対称となる位置に形成される必要がある。サファイア基板のオリフラは、結晶方位（１１−２０方向）を特定する。」と記載する。
【０００４】
また、特開２００８−２０７９９２号公報（特許文献２）は、段落０００２から０００４において、「サファイアは、六方晶の結晶構造を有する酸化アルミニウムの単結晶（融点：約２０５０℃）である。サファイア単結晶は、例えば、青色ＬＥＤ用のＧａＮ成膜基板などの基板材料として使用される。サファイア単結晶は異方性を有する材料であり、サファイア単結晶のインゴットからＧａＮ成膜用のウエハを切り出す場合、ウエハの主面がサファイア単結晶のｃ軸＜０００１＞に垂直な面（ｃ面）となるように切り出すことが一般的である。また、サファイアは光学的に一軸性の透明材料であることから液晶プロジェクタ用フィルムなどの光学材料としても使用される。光学材料として使用する場合、着色がなく透明であることが要求される。また、サファイア単結晶の偏光特性から、上記の基板材料の場合と同様、ｃ軸に垂直な面を主面とするｃ面基板が主に使用される。
【０００５】
サファイア単結晶のインゴットからｃ面基板を切り出す場合、材料をなるべく無駄にしないためには、ｃ軸方向に結晶を育成して略円柱状のインゴットを得るとともに、このインゴットをｃ軸方向（インゴットの軸方向）に対して垂直に切断することが望ましい。しかしながら、ｃ軸方向に結晶を育成した場合、泡欠陥が生じやすいことが知られている。インゴット内に泡欠陥があると、加工時に割れが生じやすく、また、基板材料や光学材料として使用した場合にそれらの特性が不十分となりやすい。泡欠陥の発生を低減する方法として、サファイア単結晶の育成方向をｃ軸から所定角度ずらした方向としたり、ｃ軸に垂直なａ軸又はｍ軸方向とすることが知られている（例えば、特開２００４−８３３１６号公報参照）。」と記載する。
【０００６】
また、サファイア・インゴットブロックは、特開２００８−９７１号公報（特許文献３）に開示されるように、大きな厚い板状のサファイア結晶からボーリングコアビット（刃物）で型抜き切り出しして製造されているのもある。
【０００７】
さらに、特表２０１０−５１４５８１号公報（特許文献４）は、インゴットブロックをスライス加工されたサファイア基板の表面加工方法を開示し、ａ面、ｒ面、ｍ面、及びｃ面配向からなる群から選択される結晶配向を有し且つ約０．０３７μｍ／ｃｍ2以下のｎ
ＴＴＶを有する概ね平坦な表面を含むサファイア基板であって、ｎＴＴＶが該概ね０平坦な表面の表面積で規格化された総厚みばらつきであり、該基板は約９．０ｃｍ以上の直径を有するサファイア基板を得ると開示する。その実施態様として、段落０００５から０００９において、「第１の固定研磨材を用いてサファイア基板の第１表面を研削加工すること、及び第１の固定研磨材よりも小さい平均粒径を有する第２の固定研磨材を用いてサファイア基板の第１表面を研削加工することを含むサファイア基板の機械加工方法を対象とする。他の実施態様は、第１表面がｃ面配向を有するように研磨材を用いてそれぞれのサファイア基板の第１表面を研削加工することを含む複数のサファイア基板を含むサファイア基板ロットを提供する方法を対象とし、サファイア基板ロットは少なくとも２０個のサファイア基板を含む。それぞれのサファイア基板は（ｉ）ｃ面配向、（ｉｉ）結晶のｍ面ミスオリエンテーション角度（θm）、及び（ｉｉｉ）結晶のａ面ミスオリエンテーショ
ン角度（θa）を有する第１表面を有し、ここでは、（ａ）ミスオリエンテーション角度
θmの標準偏差σmが約０．０１３０以下、及び（ｂ）ミスオリエンテーション角度θaの
標準偏差σaが約０．０３２５以下のうち少なくとも１つが成り立つ。他の実施態様は、
少なくとも２０個のサファイア基板を含むサファイア基板ロットを対象とする。それぞれのサファイア基板は（ｉ）ｃ面配向、（ｉｉ）結晶のｍ面ミスオリエンテーション角度（θm）、及び（ｉｉｉ）結晶のａ面ミスオリエンテーション角度（θa）を有する第１表面を有し、ここでは、（ａ）ミスオリエンテーション角度θmの標準偏差σmが約０．０１３０以下、及び（ｂ）ミスオリエンテーション角度θaの標準偏差σaが約０．０３２５以下のうち少なくとも１つが成り立つ。」と記載する。
【０００８】
特開２００９−１８６１８１号公報（特許文献５）は、図２に円柱状インゴットの結晶方位を測定するＸ線回析結晶方位測定装置を、および図６においてＸ線回析結晶方位測定装置を備えた円柱状インゴットの円筒研削装置を示し、段落００７０から００７７および段落００８５から００８９記載で円柱状インゴットの結晶方位ｈを測定した後に、第一搬送ロボットでインゴットを図３に示すカット面取り機に移動させ、そこで、軸方向結晶方位ｈに対し垂直に第一カット面Ｗａ１を研削して新たな第一カット面Ｗａ３とし、反対方向の第二カット面Ｗａ２を研削して新たな第二カット面Ｗａ４とし、ついで、第一搬送ロボットで垂直カット面Ｗ３，Ｗ４を有するインゴットを円筒研削装置のクランプ装置に移送し、円柱状砥石を用いて円柱状インゴットの外周面を円筒研削する方法が記載されている。さらに、特許文献５の図１０および段落００９０記載において、前記円筒研削加工されたインゴットの半径方向結晶方位ｋを前記Ｘ線回析結晶方位測定装置で測定し、前記円筒研削装置でインゴットの半径方向結晶方位ｋを基準としてオリフラ面を加工形成させることを開示する。
【０００９】
一方、半導体基板にノッチやレーザー加工できるＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（ＸＲＤ機）も基板やインゴットの結晶方位を測定するのに利用されている。例えば、ＪＳＴ−ＣＲＥＳＴの田中 義人は、「放射光時間分解Ｘ線回折測定による光記録媒体の相変化構造計測」先端磁性材料研究会１００３１６＠東工大発表論文（非特許文献１）でＸＲＤ機の構造およびその利用方法を開示する。
【００１０】
また、成蹊大学院の菊田 進作らは、「ＸＲＤ結晶方位データベースを応用したレーザ
ー加工材のスプリングバック量の推定」成蹊大学および株式会社アマダ共同発表論文（非特許文献２）でＸＲＤ機の構造およびその利用方法を開示する。
【００１１】
さらに、ＸＲＤ機で単結晶インゴットの結晶方位を測定する方法は、特開平１０−１６０６８８号公報（特許文献６）、特開２０００−２６７２号公報（特許文献７）、特開２００１−１３０９２号公報（特許文献８）、特開２００１−２７２３５９号公報（特許文献９）等で開示されるように、半導体基板メーカーでは行われていることである。
【００１２】
一方、特開２００５−２５５４６３号公報（特許文献１０）は、図１において、インゴットの円筒研削加工（１０１）後にインゴットのオリフラ加工（１０２）を行い、次いで、インゴットをワイヤーソウでウエハースライス加工（１０３）し、その後にウエハー外周研削加工（１０４）を行う工程図を開示する。
【００１３】
さらに、特開２０００−１５８１２３号公報（特許文献１１）は、インゴット搬送用ロボットおよびインゴットの搬送方法を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】田中 義人、“放射光時間分解Ｘ線回折測定による光記録媒体の相変化構造計測”先端磁性材料研究会１００３１６＠東工大発表ＰＤＦ論文、[online]、平成２３年７月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：www.spring8.or.jp/ext/ja/iuss/htm/text/06file/.../tanaka.pdf＞
【非特許文献２】菊田 進作、外３名、“ＸＲＤ結晶方位データベースを応用したレーザ加工材のスプリングバック量の推定”、[online]、平成２３年７月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：www.sd.seikei.ac.jp/lab/zairiki/_.../2011zairyo_powerpoint_kikuta.pdf＞
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−２９８６７６号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７９９２号公報
【特許文献３】特開２００８−９７１号公報
【特許文献４】特表２０１０−５１４５８１号公報
【特許文献５】特開２００９−１８６１８１号公報
【特許文献６】特開平１０−１６０６８８号公報
【特許文献７】特開２０００−２６７２号公報
【特許文献８】特開２００１−１３０９２号公報
【特許文献９】特開２００１−２７２３５９号公報
【特許文献１０】特開２００５−２５５４６３号公報
【特許文献１１】特開２０００−１５８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記特許文献５記載のＸＤＲ機付円筒研削装置においては、インゴットの外周の円筒研削後にオリフラ加工研削を行うが、サファイア基板製造メーカーからは、更に生産量が高いＸＤＲ機付円筒研削装置の出現が望まれている。
【００１７】
また、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーは、円柱状インゴットブロック（ワーク）の面取り加工代（ｔｅ）を０．５〜１．５ｍｍと少なく面取り加工プログラムに設定し、この加工プログラムをコントローラー（数値制御装置）のメモリー部に記憶させ、加工業者が前記ワークのＣ軸両端をクランプ装置に挟持させたのち、円柱状インゴットブ
ロックの面取り加工作業者は金槌でワークを叩いてクランプ装置のワーク支持軸に対するワークのＣ軸位置を研削砥石の研削砥石開始位置高さに合わせてから、研削砥石によるワークの面取り加工を開始している。
【００１８】
このワークのクランプ装置への挟持（支架）位置の補正方法は、再生に利用される研削屑の発生量が減量される利点がある。しかし、金槌で円柱状インゴットブロックを叩く手作業で挟持位置が補正されるので、研削面取り加工されたワークの中には、Ｃ軸補正位置が正確ではなく、外周寸法が不足の加工ワークが見出され、これがロス基板発生原因となるので、再生加工品として廻されるので基板生産率低下の原因となっている。例えば、サファイア基板においては、ワイヤーカット法により円柱状インゴットブロックをスライス加工した厚み０．２〜１．０ｍｍのサファイア基板のオリフラに対する基板中心を直角に結ぶ角度結晶配位方向角度が９０度より０．５度を越えるとサファイア基板としては不良品扱いとなるからである。
【００１９】
よって、ワークの円筒研削ステージにおいても、円筒研削加工されたワークのオリフラ加工においてもＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（ＸＲＤ機）を用いてワークの結晶方向を測定し、レーザー光により結晶配向方向をワークにマーキングすることが行われている。ワークのオリフラ加工時間は、円筒研削加工時間と比較して極めて短い。ＸＲＤ機は２，０００〜３，０００万円／台と高価であるので、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーは、ワークの円筒研削加工とワークのオリフラ加工が１台の面取り加工機で行える１台のＸＲＤ機を備える複合加工機の出現を要望する。
【００２０】
前記特許文献５記載のＸ線回析結晶方位測定装置、カット面取り機および円筒研削装置を備える円柱状インゴットの複合面取り加工装置は、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーの要望を満たすものである。しかし、円柱状インゴットの結晶方位ｈを測定した後に、第一搬送ロボットでインゴットをカット面取り機に移動させ、そこで、軸方向結晶方位ｈに対し垂直に第一カット面Ｗａ１を研削して新たな第一カット面Ｗａ３とし、反対方向の第二カット面Ｗａ２を研削して新たな第二カット面Ｗａ４とし、ついで、第一搬送ロボットで垂直カット面Ｗ３，Ｗ４を有するインゴットを円筒研削装置のクランプ装置へ移送し、円筒研削を行っている。しかしながら、現在、半導体基板メーカー用に市場に出回っているインゴットブロックは、前記の円筒研削加工される前のものであり、第一カット面Ｗａ３と第二カット面Ｗａ４を有し、Ｃ軸マーカーが施されている外周表面に皺のあるワークである。
【００２１】
特許文献５記載のＸＲＤ機付属円筒研削装置において、インゴットの外周円筒研削加工時間に較べてインゴットにオリフラ研削加工する時間は、約１／５と短い。よって、１台のＸＲＤ機に対し、４台の円筒研削装置を配置し、これら４台の円筒研削装置にワークを供給・排出させる搬送ロボット１台を付属させれば、加工ワークの生産高は４倍に向上する。また、ＸＲＤ機より照射されるレーザー光でオリフラ加工される結晶方位のマーキングができ、かつ、ＸＲＤ機で円柱状インゴットブロックのＣ軸心から外周面に到る半径の距離も測定できる。
【００２２】
本発明の第一の目的は、円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒研削加工とワークのオリフラ加工を１台の円筒研削装置で行える複合面取り加工装置４台をＸＲＤ機を挟んで右側に２〜４台、左側に１台配置した複合面取り加工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の請求項１は、
左右方向に延びた第一案内レール（１００）上を滑走できる搬送ロボット（２００）、
上記第一案内レールの右端に設けられた円柱状インゴットブロック（ワーク）の第一貯
蔵棚（３００）、
上記第一案内レールの左端に設けられたオリフラ加工されたワーク（最終加工製品）の第二貯蔵棚（４００）、
前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール（１００）に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、ｎ（ｎは２〜４の整数）台の円筒研削装置（５００）、Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）、および、円筒研削装置（７００）を間隔空けて併設した面取り加工装置群、
より構成されるワークの複合面取り加工装置であって、
上記ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）と左側に排泄される円筒研削装置（７００）は、同一種の円筒研削装置であって、前後方向に延びる第二案内レール（３，３）上を滑走できる芯出し機能を備えた主軸台（７ａ）と心押台（７ｂ）よりなるクランプ装置（７）を載置する移動テーブル（４）を設けとともに、前記クランプ装置の支持軸（７ａ１，７ｂ１）に支架されるワークのＣ軸に対し直角方向に、かつ、Ｃ軸を挟んで一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸を前進後退可能に設けるとともに、オートローダー機器（１３）およびワークストッカー（１４）を備え、前記ワークストッカー（１４）と前記オートローダー機器（１３）と前記クランプ装置（７）とでワークローディング／アンローディングステージを構成し、前記クランプ装置（７）と前記一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸とでワークの円筒研削ステージおよびオリフラ研削加工ステージを構成する、
ことを特徴とする複合面取り加工装置を提供するものである。
【００２４】
本発明の請求項２は、請求項１記載の複合面取り加工装置を用い、円筒研削装置（５００）で円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒研削加工を、円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するようにし、次の工程を経てワークの円筒研削加工およびオリフラ形成加工を実施する方法を提供するものである。
１）．第一貯蔵棚（３００）に保管されているワーク（ｗ）をブロック搬送ロボット（２００）で把持し、ついで把持されたワークをＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、このＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）でワークの両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でマーキングする。
２）．ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたＣ軸マーキングされたワーク（ｗ）を、円筒研削装置（５００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置の主軸台の支持軸（７ａ1）と心押台の支持軸（７ｂ１）間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクラン
プ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークのローディング工程。
３）．前記クランプ装置（７）に支架されているワークを主軸台（７ａ）のサーボモータによりクランプ装置のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸を回転させ、回転するこのカップホイール型砥石（１０ｇ）を前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石を円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置を前記カップホイール型砥石（１１ｇ）側へさらに前進させ、通過させて前記クランプ装置に支架されているワークの外周面を円筒研削加工する、円筒研削加工する工程。
４）．前記クランプ装置（７）に支架された円筒研削加工されたワークをオートローダー機器（１３）のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置のワークストッカー（１３）に円筒研削加工されたワークｗを移送する、ワークのアンローディング工程。
５）．円筒研削加工されたワーク（ｗ）を前記ブロック搬送ロボット（２００）で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ
結晶方位をレーザー光でマーキングする、オリフラマーキング工程。
６）．前記ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワーク（ｗ）を円筒研削加工装置（７００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸と心押台の支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこの第二クランプ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークの受け渡しローディング工程。
７）．前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸（７ａ１）を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする、芯出し工程。
８）．前記円筒研削装置（７００）の一対のカップホイール型砥石軸の内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を軸承する砥石軸を回転させ、回転するカップホイール型砥石を前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置（７）を前記カップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）側へ移動させて円柱状インゴットブロックの外周面にオリフラを形成する、オリフラ研削加工工程。
および、
９）．前記クランプ装置（７）に支架されたオリフラ研削加工されたワーク（ｗ）を前記オートローダー機器（１３）のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー（１４）に移送した後、前記搬送ロボット（２００）がワークを受け取って第二貯蔵棚（４００）に移送する、アンローディング工程。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の複合面取り加工装置は、１台のＸＲＤ機の使用であって、ｎ台の円筒研削装置（５００）で円柱状インゴットブロックの円筒研削加工を、１台の円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するように面取り加工プログラムを設定したので、ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）のそれぞれ１台の円筒研削装置にブロック搬送ロボット（２００）によりローディングされるワークの搬入時期をずらして行うことにより、ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）とオリフラ加工専用の円筒研削装置（７００）を同時間帯に稼動させていることができる。よって、ＸＲＤ機１台の利用に対する面取り加工ワークの生産高が特許文献５記載のＸＲＤ機を付属させた円筒研削装置の生産高のｎ倍向上できる。
【００２６】
また、円筒研削装置（５００）のカップホイール型砥石一対（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を同時に用いてワークを円筒研削加工できるので、円筒研削加工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は複合面取り加工装置の平面図である。
【図２】図２は円筒研削装置の側面面である。
【図３】図３は円筒研削装置の平面面である。
【図４】図４はオートローダー機器の背面図である。
【図５】図５は円筒研削装置の平面図で、オートローダー機器は省略されている。
【図６】図６はワークのクランプ装置での芯出し作業および円筒研削作業を示す側面図である。
【図７】図７はワークのクランプ装置での芯出し工程および円筒研削工程に到る工程フロー図である。
【図８】図８はワーク外周面を面取り加工している作業図であり、ワークの端面方向から見た図である。図８ａは円筒研削加工作業を、図８ｂはオリフラ加工作業を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示される本発明の複合面取り加工装置１は、左右方向に延びた第一案内レール１００上を滑走できる搬送ロボット２００、第一案内レールの右端に設けられたワークの第一貯蔵棚３００、前記第一案内レール１００の左端に設けられたオリフラ加工されたワークの第二貯蔵棚４００、前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール１００に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、円筒研削加工専用の３台の第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ、５００ｃ、ＸＲＤ機６００、および、オリフラ検索加工用の第二円筒研削装置７００の５機が間隔空けて併設した複合面取り加工装置１である。
【００２９】
３台の第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ，５００ｃおよび第二円筒研削装置７００は、同一型の円筒研削装置であり、第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ、５００ｃにはカップホイール型粗研削砥石１０ｇが、第二円筒研削装置７００にはカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇが取り付けられている。カップホイール型粗研削砥石１０ｇおよびカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇは同一の砥番のカップホイール型研削砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を用いてもよい。
【００３０】
図１に示す円筒研削装置５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，７００の代りに図２、図３に示すカップホイール型粗研削砥石１０ｇおよびカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇを備える円筒研削装置５００，７００を用いてもよい。
【００３１】
図２、図３および図５に示すように、円筒研削装置５００，７００は、機枠（ベース）２に左右方向に延びて敷設された一対の案内レール３，３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を設けてある。このワークテーブル４の左右往復移動は、サーボモータ５による回転駆動をボールネジ６が受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台（図示されていない）が左方向または右方向に前進することにより、この固定台表面にワークテーブル４の裏面が固定されているワークテーブル４が左方向または右方向に前進する。ワークテーブル４の左方向または右方向の前進は、サーボモータ５の回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３２】
このワークテーブル４上に前後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が搭載されている。よって、ワークテーブル４の前方向または後ろ方向の移動に付随してこのクランプ装置７も前方向または後ろ方向に移動し、クランプ装置７の主軸台センター支持軸７ａ１と心押台センター支持軸７ｂ１により支架（挟持）されて宙吊り状態となったワークｗは、第一円筒研削ステージ１０、第二円筒研削ステージ１１、またはロードポート８位置へと移動することが可能となっている。
【００３３】
クランプ装置７は公知のチャック機構であり、シリコンインゴットの円筒研削盤でよく使用されている。主軸台７ａは主軸台センター支持軸７ａ１をサーボモータ７ａｍで回転させることによりワークｗを３６０度回転させる機能を有する。心押台７ｂは空気シリンダー７ｅ駆動でガイドレール上を左右に移動できる移動台７ｂｔ上に設けられ、ワークをクランプ機構７で支架したのち、レバーを押し下げることにより固定し、ワークテーブル４の移動により心押台７ｂを搭載する移動台７ｂｔが移動するのを防ぐ。
【００３４】
前記第一円筒研削ステージ１０、第二円筒研削ステージ１１、およびロードポート８の位置関係は、前記ワークテーブル４を側面側から直角に見る方向であって、かつ、前側方向より後ろ側方向へ向かって、第一円筒研削ステージ１０、第二研削ステージ１１、ロードポート８を設ける。第一円筒研削ステージ１０および第二円筒研削ステージ１１は密閉カバー１２で覆われている。また、ロードポート８は片手横スライド扉１２ａにより閉じられる。密閉カバー１２で覆われた各研削１０，１１の空間には排気ダクト１８が接続さ
れ、この空間内に浮遊するミストや研削屑を外部へ排出する。
【００３５】
第一円筒研削ステージ１０は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１０ｔ，１０ｔ上に設けられた砥石軸の一対１０ａ，１０ａに軸承されたカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその研削砥石面１０ｇｓ，１０ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１０ｏ，１０ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１０ａ，１０ａはサーボモータ１０Ｍ，１０Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３６】
サーボモータ１０ｍ，１０ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル１０ｔ，１０ｔの裏面が固定されているツールテーブル１０ｔ，１０ｔが前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３７】
第二円筒研削ステージ１１は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１１ｔ，１１ｔ上に設けられた砥石軸の一対１１ａ，１１ａに軸承されたカップホイール型砥石の一対１１ｇ，１１ｇをその研削砥石面１１ｇｓ，１１ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１１ｏ，１１ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１１ａ，１１ａはサーボモータ１１Ｍ，１１Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３８】
サーボモータ１１ｍ，１1ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボール
ネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進移動または後退移動することにより、この固定台表面にツールテーブル１１ｔ，１１ｔの裏面が固定されているツールテーブル１１ｔ，１１ｔが前進または後退する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３９】
第二円筒研削ステージ１１は、前記第一円筒研削ステージ１０の後ろ側に平行に設けられる。即ち、両ステージ１０，１１の砥石軸芯１０ｏ，１１ｏが平行である。
【００４０】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１０ｇ，１１ｇ，１１ｇおよびオリフラ研削加工用カップホイール型砥石のカップホイール型砥石直径は、ワークが２〜６インチのサファイア基板用円柱状インゴットブロックであるときは、１００〜２４０ｍｍである。カップ砥石片の幅は３〜１０ｍｍ、リング状砥石幅は５〜１５ｍｍであるのがワークの研削焼け防止の観点から好ましい。
【００４１】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１１ｇの砥粒は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒が好ましく、結合剤（ボンド）はメタルボンド、ビトリファイドボンド、エポキシレジンボンドがよい。例えば、カップホイール型円筒研削砥石は特開平９−３８８６６号公報、特開２０００―９４３４２号公報や特開２００４−１６７６１７号公報等に開示される有底筒状砥石台金の下部環状輪に砥石刃の多数を研削液が散逸する隙間間隔で環状に配置したカップホイール型砥石で、台金の内側に供給された研削液が前記隙間から散逸する構造のものが好ましい。このカップホイール型円筒研削砥石の環状砥石刃の直径は、ワーク直径の１．２〜１．５倍の直径であることが好ましい。前記カップホイール型粗研削砥石１０ｇの環状砥石刃は、砥番１００〜２８０番のダイヤモンドレジンボンド砥石、またはダイヤモンドビトリファイドボンド砥石が好ましい。また、カップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇの環状砥石刃は、砥番３００〜１，２００番のダイヤモンドレジンボンド砥石
、ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石、またはダイヤモンドメタルボンド砥石が好ましい。
【００４２】
研削液としては、純水、コロイダルシリカ水分散液、セリア水分散液、ＳＣ−１液、ＳＣ−２液、あるいは、これら水分散液に有機リン化合物を配合した水分散液を利用するのが好ましい。
【００４３】
ロードポート８は、第二円筒研削ステージ１１の後ろ側であってワークテーブル４の前側に位置するハウジング材にワークｗを前記クランプ装置７への移出入を可能とする開口部を設けることにより形成される。
【００４４】
円筒研削装置７００によるワークのオリフラ研削加工時には、前記第一円筒研削ステージ１０は、第一オリフラ研削ステージと呼び変えられ、前記第二円筒研削ステージ１１は、第二オリフラ研削ステージと呼び変えられる。
【００４５】
図２において符号２０は制御装置を、符号２１は操作盤を示す。また、図３において、符号９ｃは研削液供給管を示す。
【００４６】
図１、図２、図３および図４に示すように、円筒研削装置（５００，７００）は、前記ワークテーブル４の前側であって前記ロードポート８と前記第二研削ステージ１１との空間部にオートローダー機器（ワークローディング／アンローディング装置）１３およびインゴットブロック３本を貯えるワークストッカー１４を機枠２上に並設している。符号１５は、脚立車を備えた運搬台車１６のテーブル上に載置された予備のワークストッカー（保管棚）である。
【００４７】
ワークストッカー（保管棚）１４，１５は、ワーク３本ｗ，ｗ，ｗを４５度傾斜して収納できる断面が逆２等辺三角形状のＶ字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン１６上に載置されている。
【００４８】
前記オートローダー機器（ワークローディング／アンローディング装置）１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているワーク１本を１対の爪１３ａ，１３ｂで挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート８前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート８からワークをクランプ装置７の主軸台７ａと心押台７ｂ間へと搬送する。ワークの一端を主軸台７ａのセンター支持軸７ａ１に当接させた後、心押台７ｂを空気シリンダー７ｅで右方向に移動させてセンター支持軸７ｂ１に他端を当接させワークを４５度Ｖ傾斜させかつ４面を宙吊り状態に支架する。ついで、前記爪１３ａ，１３ｂを離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂを待機位置へと戻る。
【００４９】
また、前記クランプ装置７に宙吊り状態に支架されている面取り加工および洗浄・風乾されたワークを両爪１３ａ，１３ｂで把持し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４，１５の空棚上方へ移動したのち、下降させてワークを前記空棚に載置下後、両爪１３ａ，１３ｂを離間してワークを開放したのち、前記待機位置へと両爪１３ａ，１３ｂを戻す。
【００５０】
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの前後方向の移動は、サーボモータ１３ｍにより回転駆動されたボールネジ１３ｋに裏面を螺合させた固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム１３ｃ側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させることにより行われる。
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの上下方向の移動は、エアーシリンダー１３ｐにより行われる。両爪１３ａ，１３ｂの離間は、図４の円内に示されるマイクロウイークエアシリンダ１３ｅを用いて両爪１３ａ，１３ｂを離間させる。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな昇降の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３ｌを用いて行う。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな前後移動の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３Ｒを用いて行う。
【００５１】
上記円筒研削装置に設置されたワークストッカー１４，１５に保管されたワークｗをオートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂを用い、クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１に自動挟持（支架）する工程は次ぎのように行われる。
【００５２】
オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂで直径がＲｍｍ、研削取り代（ｔ）設定がｔｇｍｍ厚みの円筒状インゴットブロック（ワーク）の中央部を把持する。Ｓ０１
【００５３】
前記ロボット爪に把持されたワークを主軸台７ａの支持軸７ａ１と心押台７ｂの支持軸７ｂ１間へ搬入し、前記心押台７ｂを前進させて前記ワークｗの長手方向（Ｃ軸方向）の両端を前記クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１で支架させる。なお、支持軸７ａ１，７ｂ１の両軸心を結ぶ線をクランプ装置７のＣ軸心と呼ぶ。Ｓ０２
【００５４】
オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂをワークｗより遠ざける。Ｓ０３
【００５５】
クランプ装置７に支架させたワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）を高さ測定機器ＨＳ（例えば、東京精密株式会社のタッチプローブセンサΣＤ（商品名）、ニコン株式会社のレーザー型変位センサー機器、または、ＣＣＤカメラを備えた画像撮像装置を用いて前記ワークを主軸台でＣ軸周りに３６０度回転させながら測定する。このワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）測定は、ＸＲＤ機でワークのＣ軸を検出するときに、Ｃ軸心からワーク外周に到るワーク半径を測定して求めることもできる。Ｓ０４
【００５６】
この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信する後述するＳ１２ａに進み、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する。Ｓ１３
【００５７】
Ｓ０４工程で測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の差（Ｈｈ−Ｈｍ）の１／２量を数値制御装置の演算部で算出する。Ｓ０５
【００５８】
また、クランプ装置７のＣ軸心とカップホイール型砥石１０ｇの研削開始点位置間の距離（Ｒ／２−ｔｇ）と前記最小値（Ｈｍ）の大小を数値制御装置の比較部で比較し、（Ｒ／２−ｔｇ−Ｈｍ）の値が正となる方向であって、クランプ装置７のＣ軸心と高さ測定機器ＨＳを含む平面上でワークのＣ軸心を移動させる方向を決める。Ｓ０６
【００５９】
前記ワークｗの中央を前記オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂで把持した後、クランプ装置７の心押台７ｂを後退させてワークの挟持を開放する。Ｓ０７
【００６０】
前記オートローダー機器のロボット爪に把持されたワークを前記の算出された（Ｈｈ−Ｈｍ）の１／２量だけインゴットブロックのＣ軸位置を移動させる前記クランプ装置の支持軸心（Ｃ軸）への補正を行う。Ｓ０８
【００６１】
前記心押台７ｂを前進させて前記クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１に支架させる。Ｓ０９
【００６２】
ロボット爪１３ａ，１３ｂをワークｗより遠ざける。Ｓ１０
【００６３】
支架させた前記ワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）を前記高さ測定機器ＨＳを用いて前記ワークｗを主軸台７ａのサーボモータでＣ軸周りに３６０度回転させながら測定する。Ｓ１１
【００６４】
この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信しＳ１２ａ、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する。Ｓ１３
【００６５】
前記測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）の少なくとも１点の外周位置高さの値が（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ未満であればワークのクランプ装置への自動クランプ不良の信号を発信しＳ１２ｂ、前記オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂでワークｗの中央部を把持した後、前記心押台７ｂを後退させてワークのクランプ装置７による支架を開放し、次いでロボット爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４へ移動させる（ワークをクランプ装置７外へ搬送する）。Ｓ１４
【００６６】
上記Ｓ１３工程のカップホイール型砥石１０ｇによる円筒状インゴットブロックの面取り研削加工は、インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を左右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら、かつ、主軸台のセンター支持軸７ａ１を１０〜３００ｒｐｍの回転速度で回転させながら８００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転しているカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇの砥石軸をクランプ装置７のＣ軸心側へ前進させてカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇの刃先位置がクランプ装置７のＣ軸心から（Ｒ／２−ｔｇ）の距離（研削開始点位置）までインフィードして研削加工を開始し、研削液を５〜１００ｃｃ／分の量研削作業点に供給させながら前記カップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇにより移動するインゴットブロック外周面厚みをｔｇｍｍの取り代量除去するインフィード円筒研削加工である。
【００６７】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１１ｇによるワークの研削取り代（ｔｇ）は０．５〜１．０ｍｍである。
【００６８】
上述のＳ１２ｂ工程で自動クランプ不良と判定された円柱状インゴットブロックｗは、円筒研削加工が行われずに回収されるので、研削量（ｔ）を前記設定研削量（ｔｇ）よりも大きい値とした円筒研削材料として再使用可能である。
【００６９】
前述したように、第一案内レール１００上を滑走する搬送ロボット２００は、ワークロッカー１４、貯蔵棚３００，４００、第一円筒研削装置５００、ＸＤＲ機６００、第二円筒研削装置７００間においてワークｗを受け渡すのに使用される。
【００７０】
Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（X-ray diffraction）６００は、Ｘ線照射
器、Ｘ線回析器、レーザー光照射器、ＣＣＤカメラ、ワーク台、時間回路を有するコントローラ等を備える。ワークの撮像、ワークの結晶方位測定、ワークへのレーザーマーキング、ワークのＣ軸からワークの外周までの半径の算出などが可能である。
【００７１】
ＣＣＤカメラでワークのＣ軸心（中心点）からワークの外周までの半径を測定できるの
で、ワークを回転させながらワークの半径をこのＸＲＤ機で測定し、半径の最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）を測定しておけば、本願明細書の段落００５７で記載したように、この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信する後述の工程Ｓ１２ａに進み、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する工程Ｓ１３を行うことができる。
【００７２】
本発明の複合面取り加工装置１を用い、円柱状サファイア・インゴットブロック（ワーク）に円筒研削加工およびオリフラ形成加工する工程は、次の工程を経て実施される。
【００７３】
（１）第一貯蔵棚３００に保管されているワークｗをブロック搬送ロボット２００で把持し、ついで把持されたワークを前記ＸＲＤ機６００前に移送し、ＸＲＤ機でワーク両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でワークにＣ軸方位をマーキングする。（Ｃ軸方位検出工程。）
【００７４】
（２）ブロック搬送ロボット２００に把持されたＣ軸マーキングされたワークｗを、円筒研削装置５００のワークストッカー１４に移送し、ついで、オートローダー機器１３のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸と心押台７ｂの支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクランプ装置７の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心一致するようにワークを支架させる。（ワークのローディング工程。）
【００７５】
（３）前記クランプ装置７に支架されているワークｗを主軸台７ａのサーボモータ１０Ｍ，１１Ｍによりクランプ装置７のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸１０ｏ，１１ｏを回転させ、回転するこのカップホイール型砥石１０ｇを前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石１０ｇを円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた目的とする半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇ間を通過させてワークの外周面を円筒粗研削加工し、さらに前記クランプ装置７を一対の回転しているカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇ間に通過させてワークの外周面を円筒仕上げ研削加工する。(図８ａ参照)（円筒研削加工工程）。
【００７６】
（４）前記クランプ装置７に支架された円筒研削加工されたワークｗをオートローダー機器１３のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置５００のワークストッカー１４に円筒研削加工されたワークを移送する。（円筒研削加工されたワークのアンローディング工程）。
【００７７】
（５）円筒研削加工されたワークｗを前記ブロック搬送ロボット２００で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記ＸＲＤ機の前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ結晶方位をレーザー光でマーキングする。（オリフラマーキング工程。）
【００７８】
（６）前記ブロック搬送ロボット２００に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワークｗを円筒研削加工装置７００のワークストッカー１４に移送し、ついで、オートローダー機器１３のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸と心押台７ｂの支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクランプ装置７の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる。（ワークの受け渡しローディング工程。）
【００７９】
（７）前記クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする工程。（オリフラ芯出しする工程。）
【００８０】
（８）前記円筒研削装置７００の一対のカップホイール型砥石軸１０ｏ，１０ｏの内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石１０ｇを軸承する砥石軸１０ｏを回転させ、回転するカップホイール型砥石１０ｇを前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇ間を通過させてカップホイール型砥石１０ｇによりワークの外周面を円筒粗研削加工してオリフラをワークに形成させ、さらに前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇ間に通過させてカップホイール型砥石１１ｇによりワークの外周面を円筒仕上げ研削加工してオリフラをワークに形成させる。図８ｂ参照。（オリフラ研削加工工程）。
【００８１】
および、
【００８２】
（９）前記クランプ装置７に支架されたオリフラ研削加工されたワークｗを前記オートローダー機器１３のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー１４に移送した後、前記搬送ロボット２００がワークｗを受け取って第二貯蔵棚４００に移送する。（アンローディング工程。）
【００８３】
上記において、カップホイール型砥石１０ｇ，１１ｇによるワークの研削取り代（ｔｇ）は０．５〜１．０ｍｍである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の複合面取り加工装置は、１台のＸＲＤ機６００、および（ｎ＋１）台の円筒研削装置５００，７００の使用でインゴットブロックの円筒研削加工およびオリフラ研削加工できるので、複合面取り加工装置１の１台のＸＲＤ機当たりの１時間当たりの面取り加工ワークの生産量を約ｎ倍以上向上させることができる。特に、一対のカップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇまたは１１ｇ，１１ｇ）でワークの円筒研削加工を行うので、特許文献５記載のＸＤＲ機付き円筒研削装置１台当たりのワークの円筒研削加工時間をも短縮できる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 複合面取り加工装置
ｗ ワーク（円柱状サファイア・インゴットブロック）
１００ 第一案内レール
２００ 搬送ロボット
３００，４００ 貯蔵棚
５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，７００ 円筒研削装置
４ ワークテーブル
６ 第二案内レール
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
８ ロードポート
１０ 第一研削ステージ
１０ｇ カップホイール型円筒研削砥石
１１ 第二研削ステージ
１１ｇ カップホイール型円筒研削砥石
ＨＳ 高さ測定機器
１３ オートローダー機器
１４ ワークストッカー
６００ ＸＲＤ機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア、単結晶シリコン等の円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒外周面を円筒研削した後にオリフラをワーク外周面の結晶方位に研削加工する面取り加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ基板用のサファイア基板の原材料の円柱状サファイア・インゴットブロック（ワーク）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）あるいはベルニューイ法で育成したインゴットを適当な長さ（例えば、２５０ｍｍ、５００ｍｍ、１，０００ｍｍ）に結晶方向に切断してインゴットブロックとなしている。サファイア・インゴットの結晶方位は、ａ面、ｒ面、ｍ面およびｃ面配向を有する。円柱状サファイア・インゴットブロックの直径は、２インチ、４インチ、および６インチのものが、単結晶シリコンインゴットブロックの直径は、８インチ、１０インチ、１２インチ、２０インチのものが市場より入手できる。
【０００３】
特開２００９−２９８６７６号公報（特許文献１）の０００８段落は、「円柱状インゴットブロックは、その外周面をカップホイール型砥石により円筒研削され、さらに、オリエンテーションフラット（通称「オリフラ」と言う）またはインデックスフラット（通称「インフラ」と言う）が研削または切削された後、インゴットブロックのワイヤーカットソウによる厚み２００〜９００μｍの厚みにスライス加工されウエハを製造している。」と記載する。さらに、段落００２０−００２３は、「オリフラとは、円形の半導体基板の外周の一部を結晶方位と平行な方向にきり欠いて結晶方位を特定されるものであり、インフラとはオリフラと共に円形の半導体基板の外周に形成され、表裏を判別するためのものである。ただし、半導体基板の表裏を判別するためには、オリフラとインフラが半導体基板の中心に対して非対称となる位置に形成される必要がある。サファイア基板のオリフラは、結晶方位（１１−２０方向）を特定する。」と記載する。
【０００４】
また、特開２００８−２０７９９２号公報（特許文献２）は、段落０００２から０００４において、「サファイアは、六方晶の結晶構造を有する酸化アルミニウムの単結晶（融点：約２０５０℃）である。サファイア単結晶は、例えば、青色ＬＥＤ用のＧａＮ成膜基板などの基板材料として使用される。サファイア単結晶は異方性を有する材料であり、サファイア単結晶のインゴットからＧａＮ成膜用のウエハを切り出す場合、ウエハの主面がサファイア単結晶のｃ軸＜０００１＞に垂直な面（ｃ面）となるように切り出すことが一般的である。また、サファイアは光学的に一軸性の透明材料であることから液晶プロジェクタ用フィルムなどの光学材料としても使用される。光学材料として使用する場合、着色がなく透明であることが要求される。また、サファイア単結晶の偏光特性から、上記の基板材料の場合と同様、ｃ軸に垂直な面を主面とするｃ面基板が主に使用される。
【０００５】
サファイア単結晶のインゴットからｃ面基板を切り出す場合、材料をなるべく無駄にしないためには、ｃ軸方向に結晶を育成して略円柱状のインゴットを得るとともに、このインゴットをｃ軸方向（インゴットの軸方向）に対して垂直に切断することが望ましい。しかしながら、ｃ軸方向に結晶を育成した場合、泡欠陥が生じやすいことが知られている。インゴット内に泡欠陥があると、加工時に割れが生じやすく、また、基板材料や光学材料として使用した場合にそれらの特性が不十分となりやすい。泡欠陥の発生を低減する方法として、サファイア単結晶の育成方向をｃ軸から所定角度ずらした方向としたり、ｃ軸に垂直なａ軸又はｍ軸方向とすることが知られている（例えば、特開２００４−８３３１６号公報参照）。」と記載する。
【０００６】
また、サファイア・インゴットブロックは、特開２００８−９７１号公報（特許文献３）に開示されるように、大きな厚い板状のサファイア結晶からボーリングコアビット（刃物）で型抜き切り出しして製造されているのもある。
【０００７】
さらに、特表２０１０−５１４５８１号公報（特許文献４）は、インゴットブロックをスライス加工されたサファイア基板の表面加工方法を開示し、ａ面、ｒ面、ｍ面、及びｃ面配向からなる群から選択される結晶配向を有し且つ約０．０３７μｍ／ｃｍ2以下のｎ
ＴＴＶを有する概ね平坦な表面を含むサファイア基板であって、ｎＴＴＶが該概ね０平坦な表面の表面積で規格化された総厚みばらつきであり、該基板は約９．０ｃｍ以上の直径を有するサファイア基板を得ると開示する。その実施態様として、段落０００５から０００９において、「第１の固定研磨材を用いてサファイア基板の第１表面を研削加工すること、及び第１の固定研磨材よりも小さい平均粒径を有する第２の固定研磨材を用いてサファイア基板の第１表面を研削加工することを含むサファイア基板の機械加工方法を対象とする。他の実施態様は、第１表面がｃ面配向を有するように研磨材を用いてそれぞれのサファイア基板の第１表面を研削加工することを含む複数のサファイア基板を含むサファイア基板ロットを提供する方法を対象とし、サファイア基板ロットは少なくとも２０個のサファイア基板を含む。それぞれのサファイア基板は（ｉ）ｃ面配向、（ｉｉ）結晶のｍ面ミスオリエンテーション角度（θm）、及び（ｉｉｉ）結晶のａ面ミスオリエンテーショ
ン角度（θa）を有する第１表面を有し、ここでは、（ａ）ミスオリエンテーション角度
θmの標準偏差σmが約０．０１３０以下、及び（ｂ）ミスオリエンテーション角度θaの
標準偏差σaが約０．０３２５以下のうち少なくとも１つが成り立つ。他の実施態様は、
少なくとも２０個のサファイア基板を含むサファイア基板ロットを対象とする。それぞれのサファイア基板は（ｉ）ｃ面配向、（ｉｉ）結晶のｍ面ミスオリエンテーション角度（θm）、及び（ｉｉｉ）結晶のａ面ミスオリエンテーション角度（θa）を有する第１表面を有し、ここでは、（ａ）ミスオリエンテーション角度θmの標準偏差σmが約０．０１３０以下、及び（ｂ）ミスオリエンテーション角度θaの標準偏差σaが約０．０３２５以下のうち少なくとも１つが成り立つ。」と記載する。
【０００８】
特開２００９−１８６１８１号公報（特許文献５）は、図２に円柱状インゴットの結晶方位を測定するＸ線回析結晶方位測定装置を、および図６においてＸ線回析結晶方位測定装置を備えた円柱状インゴットの円筒研削装置を示し、段落００７０から００７７および段落００８５から００８９記載で円柱状インゴットの結晶方位ｈを測定した後に、第一搬送ロボットでインゴットを図３に示すカット面取り機に移動させ、そこで、軸方向結晶方位ｈに対し垂直に第一カット面Ｗａ１を研削して新たな第一カット面Ｗａ３とし、反対方向の第二カット面Ｗａ２を研削して新たな第二カット面Ｗａ４とし、ついで、第一搬送ロボットで垂直カット面Ｗ３，Ｗ４を有するインゴットを円筒研削装置のクランプ装置に移送し、円柱状砥石を用いて円柱状インゴットの外周面を円筒研削する方法が記載されている。さらに、特許文献５の図１０および段落００９０記載において、前記円筒研削加工されたインゴットの半径方向結晶方位ｋを前記Ｘ線回析結晶方位測定装置で測定し、前記円筒研削装置でインゴットの半径方向結晶方位ｋを基準としてオリフラ面を加工形成させることを開示する。
【０００９】
一方、半導体基板にノッチやレーザー加工できるＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（ＸＲＤ機）も基板やインゴットの結晶方位を測定するのに利用されている。例えば、ＪＳＴ−ＣＲＥＳＴの田中 義人は、「放射光時間分解Ｘ線回折測定による光記録媒体の相変化構造計測」先端磁性材料研究会１００３１６＠東工大発表論文（非特許文献１）でＸＲＤ機の構造およびその利用方法を開示する。
【００１０】
また、成蹊大学院の菊田 進作らは、「ＸＲＤ結晶方位データベースを応用したレーザ
ー加工材のスプリングバック量の推定」成蹊大学および株式会社アマダ共同発表論文（非特許文献２）でＸＲＤ機の構造およびその利用方法を開示する。
【００１１】
さらに、ＸＲＤ機で単結晶インゴットの結晶方位を測定する方法は、特開平１０−１６０６８８号公報（特許文献６）、特開２０００−２６７２号公報（特許文献７）、特開２００１−１３０９２号公報（特許文献８）、特開２００１−２７２３５９号公報（特許文献９）等で開示されるように、半導体基板メーカーでは行われていることである。
【００１２】
一方、特開２００５−２５５４６３号公報（特許文献１０）は、図１において、インゴットの円筒研削加工（１０１）後にインゴットのオリフラ加工（１０２）を行い、次いで、インゴットをワイヤーソウでウエハースライス加工（１０３）し、その後にウエハー外周研削加工（１０４）を行う工程図を開示する。
【００１３】
さらに、特開２０００−１５８１２３号公報（特許文献１１）は、インゴット搬送用ロボットおよびインゴットの搬送方法を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】田中 義人、“放射光時間分解Ｘ線回折測定による光記録媒体の相変化構造計測”先端磁性材料研究会１００３１６＠東工大発表ＰＤＦ論文、[online]、平成２３年７月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：www.spring8.or.jp/ext/ja/iuss/htm/text/06file/.../tanaka.pdf＞
【非特許文献２】菊田 進作、外３名、“ＸＲＤ結晶方位データベースを応用したレーザ加工材のスプリングバック量の推定”、[online]、平成２３年７月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：www.sd.seikei.ac.jp/lab/zairiki/_.../2011zairyo_powerpoint_kikuta.pdf＞
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−２９８６７６号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７９９２号公報
【特許文献３】特開２００８−９７１号公報
【特許文献４】特表２０１０−５１４５８１号公報
【特許文献５】特開２００９−１８６１８１号公報
【特許文献６】特開平１０−１６０６８８号公報
【特許文献７】特開２０００−２６７２号公報
【特許文献８】特開２００１−１３０９２号公報
【特許文献９】特開２００１−２７２３５９号公報
【特許文献１０】特開２００５−２５５４６３号公報
【特許文献１１】特開２０００−１５８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記特許文献５記載のＸＤＲ機付円筒研削装置においては、インゴットの外周の円筒研削後にオリフラ加工研削を行うが、サファイア基板製造メーカーからは、更に生産量が高いＸＤＲ機付円筒研削装置の出現が望まれている。
【００１７】
また、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーは、円柱状インゴットブロック（ワーク）の面取り加工代（ｔｅ）を０．５〜１．５ｍｍと少なく面取り加工プログラムに設定し、この加工プログラムをコントローラー（数値制御装置）のメモリー部に記憶させ、加工業者が前記ワークのＣ軸両端をクランプ装置に挟持させたのち、円柱状インゴットブ
ロックの面取り加工作業者は金槌でワークを叩いてクランプ装置のワーク支持軸に対するワークのＣ軸位置を研削砥石の研削砥石開始位置高さに合わせてから、研削砥石によるワークの面取り加工を開始している。
【００１８】
このワークのクランプ装置への挟持（支架）位置の補正方法は、再生に利用される研削屑の発生量が減量される利点がある。しかし、金槌で円柱状インゴットブロックを叩く手作業で挟持位置が補正されるので、研削面取り加工されたワークの中には、Ｃ軸補正位置が正確ではなく、外周寸法が不足の加工ワークが見出され、これがロス基板発生原因となるので、再生加工品として廻されるので基板生産率低下の原因となっている。例えば、サファイア基板においては、ワイヤーカット法により円柱状インゴットブロックをスライス加工した厚み０．２〜１．０ｍｍのサファイア基板のオリフラに対する基板中心を直角に結ぶ角度結晶配位方向角度が９０度より０．５度を越えるとサファイア基板としては不良品扱いとなるからである。
【００１９】
よって、ワークの円筒研削ステージにおいても、円筒研削加工されたワークのオリフラ加工においてもＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（ＸＲＤ機）を用いてワークの結晶方向を測定し、レーザー光により結晶配向方向をワークにマーキングすることが行われている。ワークのオリフラ加工時間は、円筒研削加工時間と比較して極めて短い。ＸＲＤ機は２，０００〜３，０００万円／台と高価であるので、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーは、ワークの円筒研削加工とワークのオリフラ加工が１台の面取り加工機で行える１台のＸＲＤ機を備える複合加工機の出現を要望する。
【００２０】
前記特許文献５記載のＸ線回析結晶方位測定装置、カット面取り機および円筒研削装置を備える円柱状インゴットの複合面取り加工装置は、円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーの要望を満たすものである。しかし、円柱状インゴットの結晶方位ｈを測定した後に、第一搬送ロボットでインゴットをカット面取り機に移動させ、そこで、軸方向結晶方位ｈに対し垂直に第一カット面Ｗａ１を研削して新たな第一カット面Ｗａ３とし、反対方向の第二カット面Ｗａ２を研削して新たな第二カット面Ｗａ４とし、ついで、第一搬送ロボットで垂直カット面Ｗ３，Ｗ４を有するインゴットを円筒研削装置のクランプ装置へ移送し、円筒研削を行っている。しかしながら、現在、半導体基板メーカー用に市場に出回っているインゴットブロックは、前記の円筒研削加工される前のものであり、第一カット面Ｗａ３と第二カット面Ｗａ４を有し、Ｃ軸マーカーが施されている外周表面に皺のあるワークである。
【００２１】
特許文献５記載のＸＲＤ機付属円筒研削装置において、インゴットの外周円筒研削加工時間に較べてインゴットにオリフラ研削加工する時間は、約１／５と短い。よって、１台のＸＲＤ機に対し、４台の円筒研削装置を配置し、これら４台の円筒研削装置にワークを供給・排出させる搬送ロボット１台を付属させれば、加工ワークの生産高は４倍に向上する。また、ＸＲＤ機より照射されるレーザー光でオリフラ加工される結晶方位のマーキングができ、かつ、ＸＲＤ機で円柱状インゴットブロックのＣ軸心から外周面に到る半径の距離も測定できる。
【００２２】
本発明の第一の目的は、円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒研削加工とワークのオリフラ加工を１台の円筒研削装置で行える複合面取り加工装置４台をＸＲＤ機を挟んで右側に２〜４台、左側に１台配置した複合面取り加工装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の請求項１は、
左右方向に延びた第一案内レール（１００）上を滑走できる搬送ロボット（２００）、
上記第一案内レールの右端に設けられた円柱状インゴットブロック（ワーク）の第一貯
蔵棚（３００）、
上記第一案内レールの左端に設けられたオリフラ加工されたワーク（最終加工製品）の第二貯蔵棚（４００）、
前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール（１００）に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、ｎ（ｎは２〜４の整数）台の円筒研削装置（５００）、Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）、および、円筒研削装置（７００）を間隔空けて併設した面取り加工装置群、
より構成されるワークの複合面取り加工装置であって、
上記ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）と左側に排泄される円筒研削装置（７００）は、同一種の円筒研削装置であって、前後方向に延びる第二案内レール（３，３）上を滑走できる芯出し機能を備えた主軸台（７ａ）と心押台（７ｂ）よりなるクランプ装置（７）を載置する移動テーブル（４）を設けとともに、前記クランプ装置の支持軸（７ａ１，７ｂ１）に支架されるワークのＣ軸に対し直角方向に、かつ、Ｃ軸を挟んで一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸を前進後退可能に設けるとともに、オートローダー機器（１３）およびワークストッカー（１４）を備え、前記ワークストッカー（１４）と前記オートローダー機器（１３）と前記クランプ装置（７）とでワークローディング／アンローディングステージを構成し、前記クランプ装置（７）と前記一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸とでワークの円筒研削ステージおよびオリフラ研削加工ステージを構成する、
ことを特徴とする複合面取り加工装置を提供するものである。
【００２４】
本発明の請求項２は、請求項１記載の複合面取り加工装置を用い、円筒研削装置（５００）で円柱状インゴットブロック（ワーク）の円筒研削加工を、円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するようにし、次の工程を経てワークの円筒研削加工およびオリフラ形成加工を実施する方法を提供するものである。
１）．第一貯蔵棚（３００）に保管されているワーク（ｗ）をブロック搬送ロボット（２００）で把持し、ついで把持されたワークをＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、このＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）でワークの両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でマーキングする。
２）．ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたＣ軸マーキングされたワーク（ｗ）を、円筒研削装置（５００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置の主軸台の支持軸（７ａ1）と心押台の支持軸（７ｂ１）間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクラン
プ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークのローディング工程。
３）．前記クランプ装置（７）に支架されているワークを主軸台（７ａ）のサーボモータによりクランプ装置のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸を回転させ、回転するこのカップホイール型砥石（１０ｇ）を前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石を円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置を前記カップホイール型砥石（１１ｇ）側へさらに前進させ、通過させて前記クランプ装置に支架されているワークの外周面を円筒研削加工する、円筒研削加工する工程。
４）．前記クランプ装置（７）に支架された円筒研削加工されたワークをオートローダー機器（１３）のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置のワークストッカー（１３）に円筒研削加工されたワークｗを移送する、ワークのアンローディング工程。
５）．円筒研削加工されたワーク（ｗ）を前記ブロック搬送ロボット（２００）で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ
結晶方位をレーザー光でマーキングする、オリフラマーキング工程。
６）．前記ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワーク（ｗ）を円筒研削加工装置（７００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸と心押台の支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこの第二クランプ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークの受け渡しローディング工程。
７）．前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸（７ａ１）を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする、芯出し工程。
８）．前記円筒研削装置（７００）の一対のカップホイール型砥石軸の内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を軸承する砥石軸を回転させ、回転するカップホイール型砥石を前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置（７）を前記カップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）側へ移動させて円柱状インゴットブロックの外周面にオリフラを形成する、オリフラ研削加工工程。
および、
９）．前記クランプ装置（７）に支架されたオリフラ研削加工されたワーク（ｗ）を前記オートローダー機器（１３）のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー（１４）に移送した後、前記搬送ロボット（２００）がワークを受け取って第二貯蔵棚（４００）に移送する、アンローディング工程。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の複合面取り加工装置は、１台のＸＲＤ機の使用であって、ｎ台の円筒研削装置（５００）で円柱状インゴットブロックの円筒研削加工を、１台の円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するように面取り加工プログラムを設定したので、ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）のそれぞれ１台の円筒研削装置にブロック搬送ロボット（２００）によりローディングされるワークの搬入時期をずらして行うことにより、ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）とオリフラ加工専用の円筒研削装置（７００）を同時間帯に稼動させていることができる。よって、ＸＲＤ機１台の利用に対する面取り加工ワークの生産高が特許文献５記載のＸＲＤ機を付属させた円筒研削装置の生産高のｎ倍向上できる。
【００２６】
また、円筒研削装置（５００）のカップホイール型砥石一対（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を同時に用いてワークを円筒研削加工できるので、円筒研削加工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は複合面取り加工装置の平面図である。
【図２】図２は円筒研削装置の側面面である。
【図３】図３は円筒研削装置の平面面である。
【図４】図４はオートローダー機器の背面図である。
【図５】図５は円筒研削装置の平面図で、オートローダー機器は省略されている。
【図６】図６はワークのクランプ装置での芯出し作業および円筒研削作業を示す側面図である。
【図７】図７はワークのクランプ装置での芯出し工程および円筒研削工程に到る工程フロー図である。
【図８】図８はワーク外周面を面取り加工している作業図であり、ワークの端面方向から見た図である。図８ａは円筒研削加工作業を、図８ｂはオリフラ加工作業を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示される本発明の複合面取り加工装置１は、左右方向に延びた第一案内レール１００上を滑走できる搬送ロボット２００、第一案内レールの右端に設けられたワークの第一貯蔵棚３００、前記第一案内レール１００の左端に設けられたオリフラ加工されたワークの第二貯蔵棚４００、前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール１００に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、円筒研削加工専用の３台の第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ、５００ｃ、ＸＲＤ機６００、および、オリフラ検索加工用の第二円筒研削装置７００の５機が間隔空けて併設した複合面取り加工装置１である。
【００２９】
３台の第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ，５００ｃおよび第二円筒研削装置７００は、同一型の円筒研削装置であり、第一円筒研削装置５００ａ，５００ｂ、５００ｃにはカップホイール型粗研削砥石１０ｇが、第二円筒研削装置７００にはカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇが取り付けられている。カップホイール型粗研削砥石１０ｇおよびカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇは同一の砥番のカップホイール型研削砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を用いてもよい。
【００３０】
図１に示す円筒研削装置５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，７００の代りに図２、図３に示すカップホイール型粗研削砥石１０ｇおよびカップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇを備える円筒研削装置５００，７００を用いてもよい。
【００３１】
図２、図３および図５に示すように、円筒研削装置５００，７００は、機枠（ベース）２に左右方向に延びて敷設された一対の案内レール３，３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を設けてある。このワークテーブル４の左右往復移動は、サーボモータ５による回転駆動をボールネジ６が受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台（図示されていない）が左方向または右方向に前進することにより、この固定台表面にワークテーブル４の裏面が固定されているワークテーブル４が左方向または右方向に前進する。ワークテーブル４の左方向または右方向の前進は、サーボモータ５の回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３２】
このワークテーブル４上に前後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が搭載されている。よって、ワークテーブル４の前方向または後ろ方向の移動に付随してこのクランプ装置７も前方向または後ろ方向に移動し、クランプ装置７の主軸台センター支持軸７ａ１と心押台センター支持軸７ｂ１により支架（挟持）されて宙吊り状態となったワークｗは、第一円筒研削ステージ１０、第二円筒研削ステージ１１、またはロードポート８位置へと移動することが可能となっている。
【００３３】
クランプ装置７は公知のチャック機構であり、シリコンインゴットの円筒研削盤でよく使用されている。主軸台７ａは主軸台センター支持軸７ａ１をサーボモータ７ａｍで回転させることによりワークｗを３６０度回転させる機能を有する。心押台７ｂは空気シリンダー７ｅ駆動でガイドレール上を左右に移動できる移動台７ｂｔ上に設けられ、ワークをクランプ機構７で支架したのち、レバーを押し下げることにより固定し、ワークテーブル４の移動により心押台７ｂを搭載する移動台７ｂｔが移動するのを防ぐ。
【００３４】
前記第一円筒研削ステージ１０、第二円筒研削ステージ１１、およびロードポート８の位置関係は、前記ワークテーブル４を側面側から直角に見る方向であって、かつ、前側方向より後ろ側方向へ向かって、第一円筒研削ステージ１０、第二研削ステージ１１、ロードポート８を設ける。第一円筒研削ステージ１０および第二円筒研削ステージ１１は密閉カバー１２で覆われている。また、ロードポート８は片手横スライド扉１２ａにより閉じられる。密閉カバー１２で覆われた各研削１０，１１の空間には排気ダクト１８が接続さ
れ、この空間内に浮遊するミストや研削屑を外部へ排出する。
【００３５】
第一円筒研削ステージ１０は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１０ｔ，１０ｔ上に設けられた砥石軸の一対１０ａ，１０ａに軸承されたカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇをその研削砥石面１０ｇｓ，１０ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１０ｏ，１０ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１０ａ，１０ａはサーボモータ１０Ｍ，１０Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３６】
サーボモータ１０ｍ，１０ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル１０ｔ，１０ｔの裏面が固定されているツールテーブル１０ｔ，１０ｔが前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１０ｍ，１０ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３７】
第二円筒研削ステージ１１は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル１１ｔ，１１ｔ上に設けられた砥石軸の一対１１ａ，１１ａに軸承されたカップホイール型砥石の一対１１ｇ，１１ｇをその研削砥石面１１ｇｓ，１１ｇｓが相対向するようにワークテーブル４を挟んでワークテーブル４前後に対称にかつ砥石軸芯１１ｏ，１１ｏが同一線上となる位置に設け、これら砥石軸１１ａ，１１ａはサーボモータ１１Ｍ，１１Ｍの回転駆動により回転される構造となっている。
【００３８】
サーボモータ１１ｍ，１1ｍによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボール
ネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進移動または後退移動することにより、この固定台表面にツールテーブル１１ｔ，１１ｔの裏面が固定されているツールテーブル１１ｔ，１１ｔが前進または後退する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ１１ｍ，１１ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００３９】
第二円筒研削ステージ１１は、前記第一円筒研削ステージ１０の後ろ側に平行に設けられる。即ち、両ステージ１０，１１の砥石軸芯１０ｏ，１１ｏが平行である。
【００４０】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１０ｇ，１１ｇ，１１ｇおよびオリフラ研削加工用カップホイール型砥石のカップホイール型砥石直径は、ワークが２〜６インチのサファイア基板用円柱状インゴットブロックであるときは、１００〜２４０ｍｍである。カップ砥石片の幅は３〜１０ｍｍ、リング状砥石幅は５〜１５ｍｍであるのがワークの研削焼け防止の観点から好ましい。
【００４１】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１１ｇの砥粒は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒が好ましく、結合剤（ボンド）はメタルボンド、ビトリファイドボンド、エポキシレジンボンドがよい。例えば、カップホイール型円筒研削砥石は特開平９−３８８６６号公報、特開２０００―９４３４２号公報や特開２００４−１６７６１７号公報等に開示される有底筒状砥石台金の下部環状輪に砥石刃の多数を研削液が散逸する隙間間隔で環状に配置したカップホイール型砥石で、台金の内側に供給された研削液が前記隙間から散逸する構造のものが好ましい。このカップホイール型円筒研削砥石の環状砥石刃の直径は、ワーク直径の１．２〜１．５倍の直径であることが好ましい。前記カップホイール型粗研削砥石１０ｇの環状砥石刃は、砥番１００〜２８０番のダイヤモンドレジンボンド砥石、またはダイヤモンドビトリファイドボンド砥石が好ましい。また、カップホイール型仕上げ研削砥石１１ｇの環状砥石刃は、砥番３００〜１，２００番のダイヤモンドレジンボンド砥石
、ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石、またはダイヤモンドメタルボンド砥石が好ましい。
【００４２】
研削液としては、純水、コロイダルシリカ水分散液、セリア水分散液、ＳＣ−１液、ＳＣ−２液、あるいは、これら水分散液に有機リン化合物を配合した水分散液を利用するのが好ましい。
【００４３】
ロードポート８は、第二円筒研削ステージ１１の後ろ側であってワークテーブル４の前側に位置するハウジング材にワークｗを前記クランプ装置７への移出入を可能とする開口部を設けることにより形成される。
【００４４】
円筒研削装置７００によるワークのオリフラ研削加工時には、前記第一円筒研削ステージ１０は、第一オリフラ研削ステージと呼び変えられ、前記第二円筒研削ステージ１１は、第二オリフラ研削ステージと呼び変えられる。
【００４５】
図２において符号２０は制御装置を、符号２１は操作盤を示す。また、図３において、符号９ｃは研削液供給管を示す。
【００４６】
図１、図２、図３および図４に示すように、円筒研削装置（５００，７００）は、前記ワークテーブル４の前側であって前記ロードポート８と前記第二研削ステージ１１との空間部にオートローダー機器（ワークローディング／アンローディング装置）１３およびインゴットブロック３本を貯えるワークストッカー１４を機枠２上に並設している。符号１５は、脚立車を備えた運搬台車１６のテーブル上に載置された予備のワークストッカー（保管棚）である。
【００４７】
ワークストッカー（保管棚）１４，１５は、ワーク３本ｗ，ｗ，ｗを４５度傾斜して収納できる断面が逆２等辺三角形状のＶ字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン１６上に載置されている。
【００４８】
前記オートローダー機器（ワークローディング／アンローディング装置）１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているワーク１本を１対の爪１３ａ，１３ｂで挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート８前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート８からワークをクランプ装置７の主軸台７ａと心押台７ｂ間へと搬送する。ワークの一端を主軸台７ａのセンター支持軸７ａ１に当接させた後、心押台７ｂを空気シリンダー７ｅで右方向に移動させてセンター支持軸７ｂ１に他端を当接させワークを４５度Ｖ傾斜させかつ４面を宙吊り状態に支架する。ついで、前記爪１３ａ，１３ｂを離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂを待機位置へと戻る。
【００４９】
また、前記クランプ装置７に宙吊り状態に支架されている面取り加工および洗浄・風乾されたワークを両爪１３ａ，１３ｂで把持し、ついで、両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４，１５の空棚上方へ移動したのち、下降させてワークを前記空棚に載置下後、両爪１３ａ，１３ｂを離間してワークを開放したのち、前記待機位置へと両爪１３ａ，１３ｂを戻す。
【００５０】
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの前後方向の移動は、サーボモータ１３ｍにより回転駆動されたボールネジ１３ｋに裏面を螺合させた固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム１３ｃ側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させることにより行われる。
両爪１３ａ，１３ｂを支持する固定台１３ｆの上下方向の移動は、エアーシリンダー１３ｐにより行われる。両爪１３ａ，１３ｂの離間は、図４の円内に示されるマイクロウイークエアシリンダ１３ｅを用いて両爪１３ａ，１３ｂを離間させる。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな昇降の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３ｌを用いて行う。両爪１３ａ，１３ｂの僅かな前後移動の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ１３Ｒを用いて行う。
【００５１】
上記円筒研削装置に設置されたワークストッカー１４，１５に保管されたワークｗをオートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂを用い、クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１に自動挟持（支架）する工程は次ぎのように行われる。
【００５２】
オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂで直径がＲｍｍ、研削取り代（ｔ）設定がｔｇｍｍ厚みの円筒状インゴットブロック（ワーク）の中央部を把持する。Ｓ０１
【００５３】
前記ロボット爪に把持されたワークを主軸台７ａの支持軸７ａ１と心押台７ｂの支持軸７ｂ１間へ搬入し、前記心押台７ｂを前進させて前記ワークｗの長手方向（Ｃ軸方向）の両端を前記クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１で支架させる。なお、支持軸７ａ１，７ｂ１の両軸心を結ぶ線をクランプ装置７のＣ軸心と呼ぶ。Ｓ０２
【００５４】
オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂをワークｗより遠ざける。Ｓ０３
【００５５】
クランプ装置７に支架させたワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）を高さ測定機器ＨＳ（例えば、東京精密株式会社のタッチプローブセンサΣＤ（商品名）、ニコン株式会社のレーザー型変位センサー機器、または、ＣＣＤカメラを備えた画像撮像装置を用いて前記ワークを主軸台でＣ軸周りに３６０度回転させながら測定する。このワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）測定は、ＸＲＤ機でワークのＣ軸を検出するときに、Ｃ軸心からワーク外周に到るワーク半径を測定して求めることもできる。Ｓ０４
【００５６】
この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信する後述するＳ１２ａに進み、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する。Ｓ１３
【００５７】
Ｓ０４工程で測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の差（Ｈｈ−Ｈｍ）の１／２量を数値制御装置の演算部で算出する。Ｓ０５
【００５８】
また、クランプ装置７のＣ軸心とカップホイール型砥石１０ｇの研削開始点位置間の距離（Ｒ／２−ｔｇ）と前記最小値（Ｈｍ）の大小を数値制御装置の比較部で比較し、（Ｒ／２−ｔｇ−Ｈｍ）の値が正となる方向であって、クランプ装置７のＣ軸心と高さ測定機器ＨＳを含む平面上でワークのＣ軸心を移動させる方向を決める。Ｓ０６
【００５９】
前記ワークｗの中央を前記オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂで把持した後、クランプ装置７の心押台７ｂを後退させてワークの挟持を開放する。Ｓ０７
【００６０】
前記オートローダー機器のロボット爪に把持されたワークを前記の算出された（Ｈｈ−Ｈｍ）の１／２量だけインゴットブロックのＣ軸位置を移動させる前記クランプ装置の支持軸心（Ｃ軸）への補正を行う。Ｓ０８
【００６１】
前記心押台７ｂを前進させて前記クランプ装置７の支持軸７ａ１，７ｂ１に支架させる。Ｓ０９
【００６２】
ロボット爪１３ａ，１３ｂをワークｗより遠ざける。Ｓ１０
【００６３】
支架させた前記ワークｗの両端近傍の外周位置高さ（Ｈｒ，Ｈｌ）を前記高さ測定機器ＨＳを用いて前記ワークｗを主軸台７ａのサーボモータでＣ軸周りに３６０度回転させながら測定する。Ｓ１１
【００６４】
この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信しＳ１２ａ、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する。Ｓ１３
【００６５】
前記測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）の少なくとも１点の外周位置高さの値が（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ未満であればワークのクランプ装置への自動クランプ不良の信号を発信しＳ１２ｂ、前記オートローダー機器１３のロボット爪１３ａ，１３ｂでワークｗの中央部を把持した後、前記心押台７ｂを後退させてワークのクランプ装置７による支架を開放し、次いでロボット爪１３ａ，１３ｂをワークストッカー１４へ移動させる（ワークをクランプ装置７外へ搬送する）。Ｓ１４
【００６６】
上記Ｓ１３工程のカップホイール型砥石１０ｇによる円筒状インゴットブロックの面取り研削加工は、インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構７を左右方向に１〜１５ｍｍ／分速度で移動させながら、かつ、主軸台のセンター支持軸７ａ１を１０〜３００ｒｐｍの回転速度で回転させながら８００〜３，０００ｒｐｍの回転速度で回転しているカップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇの砥石軸をクランプ装置７のＣ軸心側へ前進させてカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇの刃先位置がクランプ装置７のＣ軸心から（Ｒ／２−ｔｇ）の距離（研削開始点位置）までインフィードして研削加工を開始し、研削液を５〜１００ｃｃ／分の量研削作業点に供給させながら前記カップホイール型砥石の一対１０ｇ，１０ｇにより移動するインゴットブロック外周面厚みをｔｇｍｍの取り代量除去するインフィード円筒研削加工である。
【００６７】
カップホイール型円筒研削砥石１０ｇ，１１ｇによるワークの研削取り代（ｔｇ）は０．５〜１．０ｍｍである。
【００６８】
上述のＳ１２ｂ工程で自動クランプ不良と判定された円柱状インゴットブロックｗは、円筒研削加工が行われずに回収されるので、研削量（ｔ）を前記設定研削量（ｔｇ）よりも大きい値とした円筒研削材料として再使用可能である。
【００６９】
前述したように、第一案内レール１００上を滑走する搬送ロボット２００は、ワークロッカー１４、貯蔵棚３００，４００、第一円筒研削装置５００、ＸＤＲ機６００、第二円筒研削装置７００間においてワークｗを受け渡すのに使用される。
【００７０】
Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（X-ray diffraction）６００は、Ｘ線照射
器、Ｘ線回析器、レーザー光照射器、ＣＣＤカメラ、ワーク台、時間回路を有するコントローラ等を備える。ワークの撮像、ワークの結晶方位測定、ワークへのレーザーマーキング、ワークのＣ軸からワークの外周までの半径の算出などが可能である。
【００７１】
ＣＣＤカメラでワークのＣ軸心（中心点）からワークの外周までの半径を測定できるの
で、ワークを回転させながらワークの半径をこのＸＲＤ機で測定し、半径の最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）を測定しておけば、本願明細書の段落００５７で記載したように、この測定された２点のＣ軸線上からの外周位置高さの最大値（Ｈｈ）と最小値（Ｈｍ）の値（Ｈｈ，Ｈｍ）が共に（Ｒ／２−ｔｇ）ｍｍ以上であればワークのクランプ装置７への自動クランプ終了の信号を発信する後述の工程Ｓ１２ａに進み、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する工程Ｓ１３を行うことができる。
【００７２】
本発明の複合面取り加工装置１を用い、円柱状サファイア・インゴットブロック（ワーク）に円筒研削加工およびオリフラ形成加工する工程は、次の工程を経て実施される。
【００７３】
（１）第一貯蔵棚３００に保管されているワークｗをブロック搬送ロボット２００で把持し、ついで把持されたワークを前記ＸＲＤ機６００前に移送し、ＸＲＤ機でワーク両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でワークにＣ軸方位をマーキングする。（Ｃ軸方位検出工程。）
【００７４】
（２）ブロック搬送ロボット２００に把持されたＣ軸マーキングされたワークｗを、円筒研削装置５００のワークストッカー１４に移送し、ついで、オートローダー機器１３のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸と心押台７ｂの支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクランプ装置７の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心一致するようにワークを支架させる。（ワークのローディング工程。）
【００７５】
（３）前記クランプ装置７に支架されているワークｗを主軸台７ａのサーボモータ１０Ｍ，１１Ｍによりクランプ装置７のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸１０ｏ，１１ｏを回転させ、回転するこのカップホイール型砥石１０ｇを前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石１０ｇを円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた目的とする半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇ間を通過させてワークの外周面を円筒粗研削加工し、さらに前記クランプ装置７を一対の回転しているカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇ間に通過させてワークの外周面を円筒仕上げ研削加工する。(図８ａ参照)（円筒研削加工工程）。
【００７６】
（４）前記クランプ装置７に支架された円筒研削加工されたワークｗをオートローダー機器１３のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置５００のワークストッカー１４に円筒研削加工されたワークを移送する。（円筒研削加工されたワークのアンローディング工程）。
【００７７】
（５）円筒研削加工されたワークｗを前記ブロック搬送ロボット２００で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記ＸＲＤ機の前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ結晶方位をレーザー光でマーキングする。（オリフラマーキング工程。）
【００７８】
（６）前記ブロック搬送ロボット２００に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワークｗを円筒研削加工装置７００のワークストッカー１４に移送し、ついで、オートローダー機器１３のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸と心押台７ｂの支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクランプ装置７の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる。（ワークの受け渡しローディング工程。）
【００７９】
（７）前記クランプ装置７の主軸台７ａの支持軸を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする工程。（オリフラ芯出しする工程。）
【００８０】
（８）前記円筒研削装置７００の一対のカップホイール型砥石軸１０ｏ，１０ｏの内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石１０ｇを軸承する砥石軸１０ｏを回転させ、回転するカップホイール型砥石１０ｇを前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１０ｇ，１０ｇ間を通過させてカップホイール型砥石１０ｇによりワークの外周面を円筒粗研削加工してオリフラをワークに形成させ、さらに前記クランプ装置７を一対のカップホイール型砥石１１ｇ，１１ｇ間に通過させてカップホイール型砥石１１ｇによりワークの外周面を円筒仕上げ研削加工してオリフラをワークに形成させる。図８ｂ参照。（オリフラ研削加工工程）。
【００８１】
および、
【００８２】
（９）前記クランプ装置７に支架されたオリフラ研削加工されたワークｗを前記オートローダー機器１３のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー１４に移送した後、前記搬送ロボット２００がワークｗを受け取って第二貯蔵棚４００に移送する。（アンローディング工程。）
【００８３】
上記において、カップホイール型砥石１０ｇ，１１ｇによるワークの研削取り代（ｔｇ）は０．５〜１．０ｍｍである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の複合面取り加工装置は、１台のＸＲＤ機６００、および（ｎ＋１）台の円筒研削装置５００，７００の使用でインゴットブロックの円筒研削加工およびオリフラ研削加工できるので、複合面取り加工装置１の１台のＸＲＤ機当たりの１時間当たりの面取り加工ワークの生産量を約ｎ倍以上向上させることができる。特に、一対のカップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇまたは１１ｇ，１１ｇ）でワークの円筒研削加工を行うので、特許文献５記載のＸＤＲ機付き円筒研削装置１台当たりのワークの円筒研削加工時間をも短縮できる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 複合面取り加工装置
ｗ ワーク（円柱状サファイア・インゴットブロック）
１００ 第一案内レール
２００ 搬送ロボット
３００，４００ 貯蔵棚
５００，５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，７００ 円筒研削装置
４ ワークテーブル
６ 第二案内レール
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
８ ロードポート
１０ 第一研削ステージ
１０ｇ カップホイール型円筒研削砥石
１１ 第二研削ステージ
１１ｇ カップホイール型円筒研削砥石
ＨＳ 高さ測定機器
１３ オートローダー機器
１４ ワークストッカー
６００ ＸＲＤ機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右方向に延びた第一案内レール（１００）上を滑走できる搬送ロボット（２００）、
上記第一案内レールの右端に設けられた円柱状インゴットブロック（ワーク）の第一貯蔵棚（３００）、
上記第一案内レールの左端に設けられたオリフラ加工されたワークの第二貯蔵棚（４００）、
前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール（１００）に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、ｎ（ｎは２〜４の整数）台の円筒研削装置（５００）、Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）、および、円筒研削装置（７００）を間隔空けて併設した面取り加工装置群、
より構成されるワークの複合面取り加工装置１であって、
上記ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）と左側に排泄される円筒研削装置（７００）は、同一種の円筒研削装置であって、前後方向に延びる第二案内レール（３，３）上を滑走できる芯出し機能を備えた主軸台（７ａ）と心押台（７ｂ）よりなるクランプ装置（７）を載置する移動テーブル（４）を設けとともに、前記クランプ装置の支持軸（７ａ１，７ｂ１）に支架されるワークのＣ軸に対し直角方向に、かつ、Ｃ軸を挟んで一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸を前進後退可能に設けるとともに、オートローダー機器（１３）およびワークストッカー（１４）を備え、前記ワークストッカー（１４）と前記オートローダー機器（１３）と前記クランプ装置（７）とでワークローディング／アンローディングステージを構成し、前記クランプ装置（７）と前記一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸とでワークの円筒研削ステージおよびオリフラ研削加工ステージを構成する、
ことを特徴とする複合面取り加工装置１。
【請求項２】
請求項１記載の複合面取り加工装置を用い、円筒研削装置（５００）でワークの円筒研削加工を、円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するようにし、次の工程を経てワークの円筒研削加工およびオリフラ形成加工を実施する方法。
１）．第一貯蔵棚（３００）に保管されているワーク（ｗ）をブロック搬送ロボット（２００）で把持し、ついで把持されたワークをＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、このＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）でワークの両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でマーキングする。
２）．ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたＣ軸マーキングされたワーク（ｗ）を、円筒研削装置（５００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置の主軸台の支持軸（７ａ1）と心押台の支持軸（７ｂ１）間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクラン
プ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークのローディング工程。
３）．前記クランプ装置（７）に支架されているワークを主軸台（７ａ）のサーボモータによりクランプ装置のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸を回転させ、回転するこのカップホイール型砥石（１０ｇ）を前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石を円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置を前記カップホイール型砥石（１１ｇ）側へさらに前進させ、通過させて前記クランプ装置に支架されているワークの外周面を円筒研削加工する、円筒研削加工する工程。
４）．前記クランプ装置（７）に支架された円筒研削加工されたワークをオートローダー機器（１３）のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置のワークストッカー（１３）に
円筒研削加工されたワークｗを移送する、ワークのアンローディング工程。
５）．円筒研削加工されたワーク（ｗ）を前記ブロック搬送ロボット（２００）で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ結晶方位をレーザー光でマーキングする、オリフラマーキング工程。
６）．前記ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワーク（ｗ）を円筒研削加工装置（７００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸と心押台の支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこの第二クランプ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークの受け渡しローディング工程。
７）．前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸（７ａ１）を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする、芯出し工程。
８）．前記円筒研削装置（７００）の一対のカップホイール型砥石軸の内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を軸承する砥石軸を回転させ、回転するカップホイール型砥石を前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置（７）を前記カップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）側へ移動させて円柱状インゴットブロックの外周面にオリフラを形成する、オリフラ研削加工工程。
および、
９）．前記クランプ装置（７）に支架されたオリフラ研削加工されたワーク（ｗ）を前記オートローダー機器（１３）のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー（１４）に移送した後、前記搬送ロボット（２００）がワークを受け取って第二貯蔵棚（４００）に移送する、アンローディング工程。
【請求項１】
左右方向に延びた第一案内レール（１００）上を滑走できる搬送ロボット（２００）、
上記第一案内レールの右端に設けられた円柱状インゴットブロック（ワーク）の第一貯蔵棚（３００）、
上記第一案内レールの左端に設けられたオリフラ加工されたワークの第二貯蔵棚（４００）、
前記搬送ロボットの滑走用第一案内レール（１００）に対し、後ろ側に平行に設けられた右端より左端側に向かって、ｎ（ｎは２〜４の整数）台の円筒研削装置（５００）、Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）、および、円筒研削装置（７００）を間隔空けて併設した面取り加工装置群、
より構成されるワークの複合面取り加工装置１であって、
上記ｎ台の円筒研削装置（５００ａ，・・・，５００ｎ）と左側に排泄される円筒研削装置（７００）は、同一種の円筒研削装置であって、前後方向に延びる第二案内レール（３，３）上を滑走できる芯出し機能を備えた主軸台（７ａ）と心押台（７ｂ）よりなるクランプ装置（７）を載置する移動テーブル（４）を設けとともに、前記クランプ装置の支持軸（７ａ１，７ｂ１）に支架されるワークのＣ軸に対し直角方向に、かつ、Ｃ軸を挟んで一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸を前進後退可能に設けるとともに、オートローダー機器（１３）およびワークストッカー（１４）を備え、前記ワークストッカー（１４）と前記オートローダー機器（１３）と前記クランプ装置（７）とでワークローディング／アンローディングステージを構成し、前記クランプ装置（７）と前記一対の円筒研削用カップホイール型砥石（１０ｇ，１０ｇ、または１１ｇ，１１ｇ）を軸承する砥石軸とでワークの円筒研削ステージおよびオリフラ研削加工ステージを構成する、
ことを特徴とする複合面取り加工装置１。
【請求項２】
請求項１記載の複合面取り加工装置を用い、円筒研削装置（５００）でワークの円筒研削加工を、円筒研削装置（７００）で円筒研削加工されたワークのオリフラ研削加工を実施するようにし、次の工程を経てワークの円筒研削加工およびオリフラ形成加工を実施する方法。
１）．第一貯蔵棚（３００）に保管されているワーク（ｗ）をブロック搬送ロボット（２００）で把持し、ついで把持されたワークをＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、このＸ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）でワークの両端のＣ軸方位を検出し、レーザー光でマーキングする。
２）．ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたＣ軸マーキングされたワーク（ｗ）を、円筒研削装置（５００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、クランプ装置の主軸台の支持軸（７ａ1）と心押台の支持軸（７ｂ１）間にワークのマーキングされたＣ軸心がこのクラン
プ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークのローディング工程。
３）．前記クランプ装置（７）に支架されているワークを主軸台（７ａ）のサーボモータによりクランプ装置のＣ軸廻りに回転させ、前記カップホイール型砥石軸を回転させ、回転するこのカップホイール型砥石（１０ｇ）を前記Ｃ軸廻りに回転しているワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させて円筒研削加工を開始し、前記カップホイール型砥石を円筒研削取り代（ｔｇ）を引いた半径（Ｒ／２）の円筒研削加工ワークが得られる距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置を前記カップホイール型砥石（１１ｇ）側へさらに前進させ、通過させて前記クランプ装置に支架されているワークの外周面を円筒研削加工する、円筒研削加工する工程。
４）．前記クランプ装置（７）に支架された円筒研削加工されたワークをオートローダー機器（１３）のハンド爪に抱き、ついで、円筒研削装置のワークストッカー（１３）に
円筒研削加工されたワークｗを移送する、ワークのアンローディング工程。
５）．円筒研削加工されたワーク（ｗ）を前記ブロック搬送ロボット（２００）で受け取り、ついで、受け取ったワークを前記Ｘ線回析結晶方位測定器付きレーザー装置（６００）前に移送し、ＸＲＤ機でワークのオリフラ結晶方位を検出した後、ワークにオリフラ結晶方位をレーザー光でマーキングする、オリフラマーキング工程。
６）．前記ブロック搬送ロボット（２００）に把持されたオリフラ結晶方位がマーキングされたワーク（ｗ）を円筒研削加工装置（７００）のワークストッカー（１４）に移送し、ついで、オートローダー機器（１３）のハンド爪にワークを抱かえ込み、前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸と心押台の支持軸間にワークのマーキングされたＣ軸心がこの第二クランプ装置の主軸台の支持軸と心押台の支持軸を結ぶＣ軸心と一致するようにワークを支架させる、ワークの受け渡しローディング工程。
７）．前記クランプ装置（７）の主軸台の支持軸（７ａ１）を回転させてオリフラ加工される結晶方位に前記研削加工されたワークを芯出しする、芯出し工程。
８）．前記円筒研削装置（７００）の一対のカップホイール型砥石軸の内のワークがオリフラ加工される位置に近い側にあるカップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）を軸承する砥石軸を回転させ、回転するカップホイール型砥石を前記オリフラ加工される結晶方位に芯出しされたワークの円周面に当接するよう前進（左方向移動）させてオリフラ研削加工を開始し、さらに前記カップホイール型砥石を前進させてオリフラ研削取り代（ｔof）を研削する距離まで前進（左方向移動）させる切込み加工を行った後、前記クランプ装置（７）を前記カップホイール型砥石（１０ｇまたは１１ｇ）側へ移動させて円柱状インゴットブロックの外周面にオリフラを形成する、オリフラ研削加工工程。
および、
９）．前記クランプ装置（７）に支架されたオリフラ研削加工されたワーク（ｗ）を前記オートローダー機器（１３）のロボット爪で把持し、前記ワークロッカー（１４）に移送した後、前記搬送ロボット（２００）がワークを受け取って第二貯蔵棚（４００）に移送する、アンローディング工程。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２２６５６（Ｐ２０１３−２２６５６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７４３５（Ｐ２０１１−１５７４３５）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]