円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する切断装置および切断方法
【課題】 円筒状インゴットの四側面剥ぎ切断加工を行って角柱状インゴットに形成する際の切断屑の発生量を低下させたい。
【解決手段】 切断装置１の薄い厚みの回転切断刃９１ａ，９１ｂを挟む外周刃横揺れ自己補償機構９６を新たに設けるとともに、インゴットの切断方法を予め回転切断刃９１ａ，９１ｂで１／２カットする溝切加工を行った後、インゴットを回転させて残りの１／２の溝を回転切断刃９１ａ，９１ｂで加工し、側面を切断するハーフカット方法に変更した。
【解決手段】 切断装置１の薄い厚みの回転切断刃９１ａ，９１ｂを挟む外周刃横揺れ自己補償機構９６を新たに設けるとともに、インゴットの切断方法を予め回転切断刃９１ａ，９１ｂで１／２カットする溝切加工を行った後、インゴットを回転させて残りの１／２の溝を回転切断刃９１ａ，９１ｂで加工し、側面を切断するハーフカット方法に変更した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状インゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台とよりなるクランプ機構に挟持し、回転切断刃によりその四側面を削ぎ落とす切断を行って四角柱状ブロックに加工する切断装置およびその切断装置を用いて円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に用いられる円板状単結晶シリコン基板や太陽発電電池の基板に用いられる四角形状単結晶シリコン基板の原材料の円筒状インゴットブロックは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、さらに、長さ２００ｍｍ、２５０ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、８００ｍｍ等の長さに内周刃で切断、あるいはワイヤーカットされて外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックとして市販される。
【０００３】
この外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、次の工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供せられる。あるいは、インゴットブロック製造メーカから太陽電池基板製造メーカに供給され、外周刃で四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅コーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工ステージへ供給される。
【０００４】
特開２００５−１２３５２７号公報（特許文献１）は、円柱状の半導体単結晶インゴットから太陽電池セルを構成する複数の半導体セグメントを製造するに際し、
前記半導体単結晶インゴットを軸直交断面により一定厚さの複数枚のウェーハ領域に区画し、さらに各ウェーハ領域の主表面において、ウェーハ中心点に関して対称な位置にある平行な第一の平行区画線の対と、同じく第二の平行区画線の対とを、前記第一の平行区画線が前記第二の平行区画線よりも長尺となるように互いに直交する形態で設定し、それら平行区画線の組にて前記ウェーハ領域を前記主表面の面内方向に区画することにより形成される３種のウェーハセグメント領域、すなわち、前記ウェーハ中心点を含む長方形状の第一セグメント領域と、その第一セグメント領域の残余の領域のうち該第一セグメント領域の長辺に対応する弓形の第二セグメント領域と、同じく短辺に対応する弓形の第三セグメント領域とのうち、前記第一セグメント領域に基づく長方形状の第一半導体セグメントと、前記第二セグメント領域に基づく弓形の第二半導体セグメントとを各々複数枚ずつ製造し、
前記長方形状の第一半導体セグメントに基づく第一セルのみを集め、これを長辺方向及び短辺方向にそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ格子状に配列して第一の太陽電池モジュールを作製する一方、
前記弓形の第二半導体セグメントに基づく第二セルのみを集め、それら複数の第二半導体セグメントを、弦部に直交する第一方向と弦部に平行な第二方向とにそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ配列して第二の太陽電池モジュールを作製することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提案する。
【０００５】
再公表２００５／０７６３３３号公報（特許文献２）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂
直方向の結晶方位を赤外線検出器で読み取り、解析ピークを基に結晶方位を赤いマーカーペンで線を引いて特定し、この赤い特定マークに沿ってダイソーで複数のブロックに切断する方法を開示する。
【０００６】
また、特開２００９−２３３８１９号公報（特許文献３）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位をＸ線解析機器で読み取り、この結晶方位線を基準に赤いマークを付し、ついで、砥石によりこの赤いマーク線に沿ってオリエンテーションフラットおよび／またはノッチ加工し、ついで、マルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供することを開示する。
【０００７】
本願特許出願人は、上記円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに切断加工する方法として特願２０１１−１４７６１号明細書（特許文献４）の請求項１で次の円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提案した。
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸（Ｃ軸）を挟んで一対の外周刃（回転切断刃）をその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃（ツール）軸心が位置するよう回転切断刃（ツール）軸を前記案内レールに対し前後に設けた円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記ローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、インゴットブロックの結晶方向検出機器を設けた結晶方向検出ステージ、
を設けた円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【０００８】
また、前記特許文献４の請求項２において、上記の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状インゴットブロックを角柱状インゴットブロックに面取り加工する方法を提案した。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて被加工物（ワーク）である円筒状インゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器のセンサーによりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、このＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、円筒状インゴットブロックのＣ軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
（３）表示された４つの結晶方位を示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）
を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（５）ついで、円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（６）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（７）ついで、２側面が切断された円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（９）ついで、円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
【０００９】
上記四側面剥ぎ切断装置１は、全自動であり、市販のインゴットスライサー四側面切断装置と比較し、１本の円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する時間が約１／２弱である利点を有する。しかし、太陽電池基板製造メーカ立会いの下にこの四側面剥ぎ切断装置１を用いて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの試作を行ったところ、（１）外周刃による側面剥ぎ工程において、単結晶シリコンインゴット切断屑の発生量をもっと減し、ダイソー刃で発生する切削屑量と同等にすることができないかと要望があった。
【００１０】
一方、特表平１０−５００１９４号公報（特許文献５）および米国特許第５４８４２０８号明細書（特許文献６）は、主軸（スピンドル）の自己補償型水静圧軸受け構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１２３５２７号公報
【特許文献２】再公表２００５／０７６３３３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３３８１９号公報
【特許文献４】特願２０１１−１２９７５４号明細書（未公開）
【特許文献５】特表平１０−５００１９４号公報
【特許文献６】米国特許第５４８４２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、外周刃（回転切断刃）による切削屑の発生量を減らすには、５００〜６００ｍｍ径の円板状基台の外周縁に５〜８ｍｍ幅で設けられたダイヤモンド電着刃の厚み４〜５ｍｍを１．３〜２．５ｍｍの厚みまで減らすことで解決できると着想し、追試実験を行ったところ、外周刃の回転時に外周刃が横揺れを生じて切削屑の半減には繋がらないことが判明した。
【００１３】
本発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の自己補償型水静圧軸受け構造を外周刃の横揺れ防止に応用できないか検討し、冷却液供給ノズルと兼用できる外周刃横揺れ自己補償パッド構造とすることにより、上記外周刃の回転により生じる外周刃の横揺れを抑制できることを見出した。
【００１４】
次に、本発明者らは、厚み１．３〜２．５ｍｍの回転切断刃のインゴット切断時の回転切断刃にかかるモータ負荷電力を軽減するために、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面を切断するのを止めて、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面の半分に切溝を設け、インゴットを１８０度回転した後に、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面の半分に切溝を設ける作業を実施し、１側面を切り落とす加工を行ったところ、インゴット本体から１側面が切り落とされる最後の瞬間に切り落とされる残った部分がチッピングを生じ、切断されて残ったインゴット本体の両端部分に０．５〜１ｍｍ程度のチッピングが４点見出されることが判明した。この４点のピッチング点は、四角柱状インゴットの端部なので、後の工程のワイヤーカットによる四角形基板形成時にオフ品となり、基板製品ロス率は極めて小さいものである。
【００１５】
本発明は、上記ハーフカット方法で円柱状インゴットを四角柱状インゴットに切断する際、得られる四角柱状インゴットにチッピングが生じない切断装置の提供を目的とする。また、この切断装置を用い、円柱状インゴットを四角柱状インゴットに切断する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１は、
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構であって、前記主軸台と心押台が相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持シャフト（ワーク支持軸）より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体が直線移動して接触できる補助サポート機構を設けたクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられたワーク（円筒状インゴットブロック）の側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状インゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体
の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いてワーク（円筒状インゴットブロック）を挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（４）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（５）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（７）ついで、２側面が切断された前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いてワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台
間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（４）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（５）ついで、四本の溝が形成された円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（７）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記円筒状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（８）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークを得る。
【発明の効果】
【００１９】
円柱状ワークの両側面が回転切断刃で切断されるとき、円柱状ワークの既に切断用溝（スリット）が設けられた円柱状ワーク両端の下部面が補助サポート機構により挟持されている状態で上部スリットと下部スリットが連通して切断されるので、両スリットの連通点に負荷する切断両側面片の荷重が分散され、円柱状ワークの切断最終点にチッピングが生じることはない。
【００２０】
回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅が１．２〜２．５ｍｍと狭くても、ダイヤモンド刃先の円筒状インゴットブロックの切り込み深さが目的の溝切り深さ（ｈ）の１／２を超え１〜５ｍｍ超える深さ（ｈ／２＋１〜５ｍｍ）に制限したので回転切断刃のダイヤモンド刃先が円筒状インゴットブロックの溝切り部分と接触している面積が回転切断刃のダイヤモンド刃先でインゴット側面を切断する際の約１／２となる。よって、電動モータに掛かる負荷もさほど増加しない。また、回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅を１．２〜２．５ｍｍとしたことによりインゴット切断屑の発生量も低減する。また、回転切断刃の直径を
４５０〜５５０ｍｍと小さくすることができる。
【００２１】
回転切断刃横揺れ自己補償機構は、回転している回転切断刃に横揺れが生じ、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口側に近づくと、このパッドの液体貯め空間の圧力が増加し、逆に後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力が低下する。よって、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると前側に横揺れした回転切断刃が後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。その回転切断刃の押し戻しにつれて前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は低下し、後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は増加する。後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると後ろ側に横揺れした回転切断刃が前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。よって、加圧冷却液供給圧力の大きさにより回転切断刃の横揺れ幅を制限することができ、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は四側面剥ぎ切断装置の平面図である。
【図２】図２は四側面剥ぎ切断装置の上面図である。
【図３】図３はクランプ機構の主軸台を示す図で、図３ａは主軸台のワーク支持側を見た図、図３ｂは主軸台の正面から見た補助サポート機構の正面図である。
【図４】図４はクランプ機構の補助サポート機構を拡大して示すクランプ機構の部分平面図である。
【図５】図５は回転切断刃横揺れ自己補償機構自己補償機構の正面断面図である。
【図６】図６はクランプ機構と補助サポート機構とで挟持されたワークの状態を示すクランプ装置の正面図である。
【図７】図７は回転切断刃で円柱状インゴットブロックに切り込みをかけて四角柱状単結晶インゴットブロック形状に製作する工程を示すフロー図で、クランプ装置の側面からインゴットブロックを見た図である。
【図８】図８は回転切断刃で円柱状インゴットブロックに切り込みをかけて四角柱状インゴットブロック形状に製作する工程を示す別態様のフロー図で、クランプ装置の側面からインゴットブロックを見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２に示す円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ落とし切断装置１は、次のａ）からｈ）の構成部材を備える。
【００２４】
ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール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
【００２５】
ｂ）前記ワークテーブル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機構７であって、前記主軸台７ａと心押台７ｂが相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持シャフト７ａ１，７ｂ１より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体７ａ１１，７ｂ１１が直線移動して接触できる補助サポート機構７’ａ１，７’ｂ１を設けたクランプ機構（図４、図６参照）、
【００２６】
ｃ）前記クランプ機構７に支架されたワークｗを載せた前記ワークテーブル４を左右方向に往復移動させる駆動機構７ａｍ、
【００２７】
ｄ）前記ワークテーブル４を切断装置１の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
【００２８】
ｅ）ワークのローディング／アンローディングステージ８Ｒ、
【００２９】
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒの背後に設けた前記クランプ機構７の待機位置ステージ７０、
【００３０】
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レール３，３に対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロック（ワーク）の側面剥ぎスライシングステージ９０、
【００３１】
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージ９０に位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先９１ａｇ，９１ｂｇより内側位置であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記ワークの上側の位置に加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプ９６ｐにより供給される加圧液体の供給管９６ｋを２分岐９６ｋ１，９６ｋ２し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖに望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構９６。（図５および図６参照）。
【００３２】
なお、前記分岐管９６ｋ１，９６ｋ２には圧力調整絞り弁９６ｚ，９６ｚが設置される。また、供給管９６ｋには、冷却液貯槽タンク９６ｔ内の冷却液がポンプ９６ｐ駆動により供給される。ポリ（四フッ化エチレン）、ナイロン６，１０、ＰＥＥＫ、ガラス繊維補強エポキシ樹脂などの耐熱性樹脂製加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を図４に示すように外周刃９１ａ，９１ｂのインゴットブロック送り出し側にも追加して設け、外周刃の冷却効率、横揺れ自己補償能力を高めてもよい。外周刃９１ａ，９１ｂ直径面と前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間口フランジ間の距離は０．０１〜０．０５ｍｍが好ましい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの形状はお椀型でもよいし、四角形状であってもよい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂを支持するフランジ９６ｆ，９６ｆは回転切断刃保護カバー９１ｃ内壁に固定される。ポンプ９６ｐにより供給管９６ｋに供給される加圧冷却液の圧力は、２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２、冷却液量は２〜２０リットル／分が好ましい。
【００３３】
図１と図２に戻って、前記クランプ機構７と一緒にローディング／アンローディングステージ８Ｒを構成するインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、前記ワークテーブル４の前側に並設している。インゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４の構造は、本願特許出願人による特開２０１１−１３６３８２号公報の図１から図５に詳細に開示されている。このインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、市場より入手できる。
【００３４】
前記インゴットブロック搬送機構１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているインゴットブロック１本を１対の爪で挟持し、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間へと搬入する。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宙吊り状態に支架する。ついで、前記両爪を離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪を支持する固定台を上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪をインゴットブロック搬送機構１３の待機位置へと戻す。
【００３５】
側面剥ぎスライシングステージ９０は、クランプ装置７と、このクランプ装置７を搭載
するワークテーブル４用の左右移動案内レール３，３と、このクランプ機構の主軸台７ａと心押台７ｂのワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで前後移動可能なスピンドル軸９２ａ，９２ｂの一対に軸承された回転切断刃の一対９１ａ，９１ｂをその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スライシングヘッド９とから構成される。
【００３６】
クランプ機構７は、図４および図６に示すように、ワークｗを水平方向に挟持することができる主軸台７ａと心押台７ｂとからなり、前記主軸台７ａと心押台７ｂが相向き合う主軸台面と心押台面に各々のセンター支持軸７ａ１，７ｂ１より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が直線移動して接触できる補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１，７’ｂ１，７’ｂ１が設けられている。補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1の直線移動手段はシリンダー機構、モータとボールネジの組み合わせ機構のいずれでもよい。上記支持シャフト（ワーク支持軸）７ａ１，７ｂ１より下位置は、回転切断刃により設けられたスリット幅を跨るワーク端面位置であるのが好ましい。
【００３７】
回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後移動は、回転切断刃９１ａ，９１ｂを軸承するスピンドル軸９２ａ，９２ｂを回転させるサーボモータ９３ｍ，９３ｍを搭載したツールテーブル９４ｔ，９４ｔを図示されていないモータ駆動ボールネジをモータ９４ｍ，９４ｍで回転駆動することにより行われる。このツールテーブル９４ｔの前進または後退の移動方向は、サーボモータ９４ｍ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。
【００３８】
一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂは、一対のスピンドル軸９２ａ，９２ｂに軸承され、これらスピンドル軸はサーボモータ９３ｍ，９３ｍにより駆動回転されることにより、回転切断刃９１ａ，９１ｂはワークに対し同一時計廻り方向に５０〜７，５００ｍｉｎ−１の回転速度で回転される（両スピンドル軸の回転方向は互いに逆方向となる）。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂはツールテーブル９４ｔ，９４ｔを前後移動することによりインゴットブロックの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂは、前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸（Ｃ軸）の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃軸心９２ａ，９２ｂが位置するよう回転切断刃軸心９２ａ，９２ｂを前記案内レール３，３に対し前後に設け、円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ９０を構成する。
【００３９】
ワークテーブル４は、５〜２００ｍｍ／分の速度で移動可能であり、回転軸９２ａ，９２ｂの昇降は１００ｍｍまで上下移動可能である。
【００４０】
前記回転切断刃９１ａ，９１ｂとしては、直径が４５０〜６００ｍｍ、厚み１〜２ｍｍの鋼板シートの外周縁（厚み１．０〜２．０ｍｍ）にダイヤモンド微粒子を幅５〜１０ｍｍ、厚み１．２〜２．５ｍｍ電着したダイヤモンドカッターが使用される。
【００４１】
ワークのＣ軸を水平方向に挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４を左方向に移動させることによりワーク端面の前後が一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら回転切断刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状に削ぎ落とされる面剥ぎ切断加工が行われる。この面剥ぎ切断加工の際、回転切断刃横揺れ自己補償機構９６からは冷却液が回転切断刃９１ａ，９１ｂに対して供給される。ワーク前後面の面剥ぎ切断加工が終了したら、クランプ機構７の主軸台７ａの支持軸を９０度回転させ、面剥ぎ切断加工が為されていないワークの円弧面を前後位置に芯出し（位置決め）し、ついで、ワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをサーボモータ９３ｍ，９３ｍで回転駆動させて残りの面剥ぎ切断加工を行う。円柱状インゴットブロックの四側面の面剥ぎ切断加工時間は、直径が２００ｍｍ、高さが２５０ｍｍの円柱状単結晶シリコン
インゴットブロックで１０〜２０分、直径が２００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで２２〜２７分で行うことができる。
【００４２】
上記切断装置１を用いてワーク（円柱状単結晶シリコンインゴットブロック）の四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する方法は、次の工程を経て実施される。
【００４３】
（１）ローディングステージ８Ｒに在るワークｗの搬送機構１３を用い、ストッカー１４上に載置されているワーク１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動によりワークを下降させてクランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させてワークｗをクランプ機構７に挟持する。
【００４４】
（２）前記挟持されたワークｗの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光をワークのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
【００４５】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させてワークの切断される結晶方位位置を芯出しする。
【００４６】
（４）回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂ外周刃によるワークｗの前後面の高さｈをｈ／２を１〜３ｍｍ越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＩ参照）
【００４７】
（５）円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて１８０度回転させる。（図７のＩＩ参照）
【００４８】
（６）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円筒状ワーク端下部を挟持させる。(図６参照)
【００４９】
（７）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｖを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５０】
（８）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポ
ート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。（図７のＩＩＩ参照）
【００５１】
（９）２側面が切断された円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図７のＩＶ参照）
【００５２】
（１０）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向にクランプ機構７を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＶ参照）
【００５３】
（１１）ついで、前記円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて１８０度回転させる。（図７のＶＩ参照）
【００５４】
（１２）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記円柱状インゴットブロックのワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
【００５５】
（１３）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロック（ワーク）の前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＶＩＩ参照）
【００５６】
（１４）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【００５７】
（１５）ワークテーブル４をクランプ機構待機ステージ７０へ移動させ、ローディング／アンローディングステージ８Ｒにあるインゴットブロックｗの搬送機構１３の爪で四角柱状ブロックを把持し、心押台７ｂを後退させてクランプ機構７による四角柱状ブロックの拘束を外す。
【００５８】
（１６）インゴットブロックの搬送機構１３の両爪をストッカー１４上に移行させ、ついで両爪を開放して四角柱状ブロックをストッカー１４上の棚上に載置する。
【００５９】
前記切断装置１を用いて円柱状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）の四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する別態様の加工方法として、次の工程に置き換えてもよい。
【００６０】
（１）ローディングステージ８Ｒに在る円筒状インゴットブロックの搬送機構１３を用
い、ストッカー１４上に載置されている円柱状シリコンインゴットブロック（ワーク）１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動により円筒状インゴットブロックを下降させて第一クランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックｗを第一クランプ機構７に挟持する。
【００６１】
（２）前記挟持された円柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
【００６２】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円柱状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
【００６３】
（４）回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂ外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックｗの前後面の高さｈをｈ／２を１〜３ｍｍ越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＩ参照）
【００６４】
（５）円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図８のＩＩ参照）
【００６５】
（６）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＩＩＩ参照）
【００６６】
（７）ついで、四本の溝が形成された円筒状ワークのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図８のＩＶ参照）
【００６７】
（８）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。(図６参照)
【００６８】
（９）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９により前記一対の加圧冷却液供給
パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＶ参照）
【００６９】
（１０）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円筒状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
【００７０】
（１１）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。（図８のＶＩ参照）
【００７１】
（１２）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
【００７２】
（１３）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＶＩＩ参照）
【００７３】
（１４）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークｗを得る。
【００７４】
以上、ワークｗとして円柱状シリコンインゴットブロックを例にして説明したが、ワークは丸太木、サファイア丸棒、セラミック丸棒、銅粉配合エポキシ樹脂製丸棒、エンジニアリングプラスチック製丸棒等も使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ切断装置１およびそれを用いて四角柱状ブロックに加工する方法は、ダイヤモンド刃先幅（刃の厚み）１が１．２〜２．５ｍｍの回転切断刃を用いることを回転切断刃横揺れ自己補償機構９６とハーフカット方法の併用を用いて可能としたので、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 切断装置
Ｃ Ｃ軸（クランプ装置のワーク回転軸）
ｗ ワーク（円柱状インゴットブロック）
３ 案内レール
４ ワークテーブル
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７’ａ１ 補助サポート機構
７’ａ１1 補助支持体
７ｂ 心押台
７’ｂ１ 補助サポート機構
７’ｂ１1 補助支持体
８Ｒ ローディング／アンローディングステージ
１３ インゴットブロック搬送機構
１４ ストッカー
７０ クランプ機構待機位置ステージ
９０ スライシングステージ
９１ａ，９１ｂ 回転切断刃
９２ａ，９２ｂ ツール軸
９６ 回転切断刃横揺れ自己補償機構
９６ａ，９６ｂ パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状インゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台とよりなるクランプ機構に挟持し、回転切断刃によりその四側面を削ぎ落とす切断を行って四角柱状ブロックに加工する切断装置およびその切断装置を用いて円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に用いられる円板状単結晶シリコン基板や太陽発電電池の基板に用いられる四角形状単結晶シリコン基板の原材料の円筒状インゴットブロックは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、さらに、長さ２００ｍｍ、２５０ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、８００ｍｍ等の長さに内周刃で切断、あるいはワイヤーカットされて外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックとして市販される。
【０００３】
この外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、次の工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供せられる。あるいは、インゴットブロック製造メーカから太陽電池基板製造メーカに供給され、外周刃で四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅コーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工ステージへ供給される。
【０００４】
特開２００５−１２３５２７号公報（特許文献１）は、円柱状の半導体単結晶インゴットから太陽電池セルを構成する複数の半導体セグメントを製造するに際し、
前記半導体単結晶インゴットを軸直交断面により一定厚さの複数枚のウェーハ領域に区画し、さらに各ウェーハ領域の主表面において、ウェーハ中心点に関して対称な位置にある平行な第一の平行区画線の対と、同じく第二の平行区画線の対とを、前記第一の平行区画線が前記第二の平行区画線よりも長尺となるように互いに直交する形態で設定し、それら平行区画線の組にて前記ウェーハ領域を前記主表面の面内方向に区画することにより形成される３種のウェーハセグメント領域、すなわち、前記ウェーハ中心点を含む長方形状の第一セグメント領域と、その第一セグメント領域の残余の領域のうち該第一セグメント領域の長辺に対応する弓形の第二セグメント領域と、同じく短辺に対応する弓形の第三セグメント領域とのうち、前記第一セグメント領域に基づく長方形状の第一半導体セグメントと、前記第二セグメント領域に基づく弓形の第二半導体セグメントとを各々複数枚ずつ製造し、
前記長方形状の第一半導体セグメントに基づく第一セルのみを集め、これを長辺方向及び短辺方向にそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ格子状に配列して第一の太陽電池モジュールを作製する一方、
前記弓形の第二半導体セグメントに基づく第二セルのみを集め、それら複数の第二半導体セグメントを、弦部に直交する第一方向と弦部に平行な第二方向とにそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ配列して第二の太陽電池モジュールを作製することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提案する。
【０００５】
再公表２００５／０７６３３３号公報（特許文献２）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂
直方向の結晶方位を赤外線検出器で読み取り、解析ピークを基に結晶方位を赤いマーカーペンで線を引いて特定し、この赤い特定マークに沿ってダイソーで複数のブロックに切断する方法を開示する。
【０００６】
また、特開２００９−２３３８１９号公報（特許文献３）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位をＸ線解析機器で読み取り、この結晶方位線を基準に赤いマークを付し、ついで、砥石によりこの赤いマーク線に沿ってオリエンテーションフラットおよび／またはノッチ加工し、ついで、マルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供することを開示する。
【０００７】
本願特許出願人は、上記円筒状インゴットブロックを四角柱状ブロックに切断加工する方法として特願２０１１−１４７６１号明細書（特許文献４）の請求項１で次の円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提案した。
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸（Ｃ軸）を挟んで一対の外周刃（回転切断刃）をその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃（ツール）軸心が位置するよう回転切断刃（ツール）軸を前記案内レールに対し前後に設けた円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記ローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、インゴットブロックの結晶方向検出機器を設けた結晶方向検出ステージ、
を設けた円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【０００８】
また、前記特許文献４の請求項２において、上記の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状インゴットブロックを角柱状インゴットブロックに面取り加工する方法を提案した。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて被加工物（ワーク）である円筒状インゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状インゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状インゴットブロックの前側に離れて設置した結晶方向検出機器のセンサーによりクランプ装置の主軸台のモータにより回転される円筒状インゴットブロックの結晶方位を測定し、このＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、円筒状インゴットブロックのＣ軸回転角度と円筒状インゴットブロック結晶方位の相関図を表示させる。
（３）表示された４つの結晶方位を示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）
を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状インゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（５）ついで、円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（６）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（７）ついで、２側面が切断された円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
（９）ついで、円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円筒状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円筒状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には冷却液が供給される。
【０００９】
上記四側面剥ぎ切断装置１は、全自動であり、市販のインゴットスライサー四側面切断装置と比較し、１本の円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する時間が約１／２弱である利点を有する。しかし、太陽電池基板製造メーカ立会いの下にこの四側面剥ぎ切断装置１を用いて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの試作を行ったところ、（１）外周刃による側面剥ぎ工程において、単結晶シリコンインゴット切断屑の発生量をもっと減し、ダイソー刃で発生する切削屑量と同等にすることができないかと要望があった。
【００１０】
一方、特表平１０−５００１９４号公報（特許文献５）および米国特許第５４８４２０８号明細書（特許文献６）は、主軸（スピンドル）の自己補償型水静圧軸受け構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１２３５２７号公報
【特許文献２】再公表２００５／０７６３３３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３３８１９号公報
【特許文献４】特願２０１１−１２９７５４号明細書（未公開）
【特許文献５】特表平１０−５００１９４号公報
【特許文献６】米国特許第５４８４２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、外周刃（回転切断刃）による切削屑の発生量を減らすには、５００〜６００ｍｍ径の円板状基台の外周縁に５〜８ｍｍ幅で設けられたダイヤモンド電着刃の厚み４〜５ｍｍを１．３〜２．５ｍｍの厚みまで減らすことで解決できると着想し、追試実験を行ったところ、外周刃の回転時に外周刃が横揺れを生じて切削屑の半減には繋がらないことが判明した。
【００１３】
本発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の自己補償型水静圧軸受け構造を外周刃の横揺れ防止に応用できないか検討し、冷却液供給ノズルと兼用できる外周刃横揺れ自己補償パッド構造とすることにより、上記外周刃の回転により生じる外周刃の横揺れを抑制できることを見出した。
【００１４】
次に、本発明者らは、厚み１．３〜２．５ｍｍの回転切断刃のインゴット切断時の回転切断刃にかかるモータ負荷電力を軽減するために、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面を切断するのを止めて、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面の半分に切溝を設け、インゴットを１８０度回転した後に、回転切断刃の通過１回でインゴットの１側面の半分に切溝を設ける作業を実施し、１側面を切り落とす加工を行ったところ、インゴット本体から１側面が切り落とされる最後の瞬間に切り落とされる残った部分がチッピングを生じ、切断されて残ったインゴット本体の両端部分に０．５〜１ｍｍ程度のチッピングが４点見出されることが判明した。この４点のピッチング点は、四角柱状インゴットの端部なので、後の工程のワイヤーカットによる四角形基板形成時にオフ品となり、基板製品ロス率は極めて小さいものである。
【００１５】
本発明は、上記ハーフカット方法で円柱状インゴットを四角柱状インゴットに切断する際、得られる四角柱状インゴットにチッピングが生じない切断装置の提供を目的とする。また、この切断装置を用い、円柱状インゴットを四角柱状インゴットに切断する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１は、
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構であって、前記主軸台と心押台が相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持シャフト（ワーク支持軸）より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体が直線移動して接触できる補助サポート機構を設けたクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられたワーク（円筒状インゴットブロック）の側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状インゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体
の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いてワーク（円筒状インゴットブロック）を挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（４）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（５）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（７）ついで、２側面が切断された前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いてワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台
間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（４）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（５）ついで、四本の溝が形成された円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（７）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記円筒状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（８）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークを得る。
【発明の効果】
【００１９】
円柱状ワークの両側面が回転切断刃で切断されるとき、円柱状ワークの既に切断用溝（スリット）が設けられた円柱状ワーク両端の下部面が補助サポート機構により挟持されている状態で上部スリットと下部スリットが連通して切断されるので、両スリットの連通点に負荷する切断両側面片の荷重が分散され、円柱状ワークの切断最終点にチッピングが生じることはない。
【００２０】
回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅が１．２〜２．５ｍｍと狭くても、ダイヤモンド刃先の円筒状インゴットブロックの切り込み深さが目的の溝切り深さ（ｈ）の１／２を超え１〜５ｍｍ超える深さ（ｈ／２＋１〜５ｍｍ）に制限したので回転切断刃のダイヤモンド刃先が円筒状インゴットブロックの溝切り部分と接触している面積が回転切断刃のダイヤモンド刃先でインゴット側面を切断する際の約１／２となる。よって、電動モータに掛かる負荷もさほど増加しない。また、回転切断刃のダイヤモンド刃先の幅を１．２〜２．５ｍｍとしたことによりインゴット切断屑の発生量も低減する。また、回転切断刃の直径を
４５０〜５５０ｍｍと小さくすることができる。
【００２１】
回転切断刃横揺れ自己補償機構は、回転している回転切断刃に横揺れが生じ、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口側に近づくと、このパッドの液体貯め空間の圧力が増加し、逆に後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力が低下する。よって、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると前側に横揺れした回転切断刃が後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。その回転切断刃の押し戻しにつれて前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は低下し、後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は増加する。後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると後ろ側に横揺れした回転切断刃が前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。よって、加圧冷却液供給圧力の大きさにより回転切断刃の横揺れ幅を制限することができ、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は四側面剥ぎ切断装置の平面図である。
【図２】図２は四側面剥ぎ切断装置の上面図である。
【図３】図３はクランプ機構の主軸台を示す図で、図３ａは主軸台のワーク支持側を見た図、図３ｂは主軸台の正面から見た補助サポート機構の正面図である。
【図４】図４はクランプ機構の補助サポート機構を拡大して示すクランプ機構の部分平面図である。
【図５】図５は回転切断刃横揺れ自己補償機構自己補償機構の正面断面図である。
【図６】図６はクランプ機構と補助サポート機構とで挟持されたワークの状態を示すクランプ装置の正面図である。
【図７】図７は回転切断刃で円柱状インゴットブロックに切り込みをかけて四角柱状単結晶インゴットブロック形状に製作する工程を示すフロー図で、クランプ装置の側面からインゴットブロックを見た図である。
【図８】図８は回転切断刃で円柱状インゴットブロックに切り込みをかけて四角柱状インゴットブロック形状に製作する工程を示す別態様のフロー図で、クランプ装置の側面からインゴットブロックを見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２に示す円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ落とし切断装置１は、次のａ）からｈ）の構成部材を備える。
【００２４】
ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール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
【００２５】
ｂ）前記ワークテーブル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機構７であって、前記主軸台７ａと心押台７ｂが相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持シャフト７ａ１，７ｂ１より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体７ａ１１，７ｂ１１が直線移動して接触できる補助サポート機構７’ａ１，７’ｂ１を設けたクランプ機構（図４、図６参照）、
【００２６】
ｃ）前記クランプ機構７に支架されたワークｗを載せた前記ワークテーブル４を左右方向に往復移動させる駆動機構７ａｍ、
【００２７】
ｄ）前記ワークテーブル４を切断装置１の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
【００２８】
ｅ）ワークのローディング／アンローディングステージ８Ｒ、
【００２９】
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒの背後に設けた前記クランプ機構７の待機位置ステージ７０、
【００３０】
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レール３，３に対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロック（ワーク）の側面剥ぎスライシングステージ９０、
【００３１】
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージ９０に位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先９１ａｇ，９１ｂｇより内側位置であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記ワークの上側の位置に加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプ９６ｐにより供給される加圧液体の供給管９６ｋを２分岐９６ｋ１，９６ｋ２し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖに望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構９６。（図５および図６参照）。
【００３２】
なお、前記分岐管９６ｋ１，９６ｋ２には圧力調整絞り弁９６ｚ，９６ｚが設置される。また、供給管９６ｋには、冷却液貯槽タンク９６ｔ内の冷却液がポンプ９６ｐ駆動により供給される。ポリ（四フッ化エチレン）、ナイロン６，１０、ＰＥＥＫ、ガラス繊維補強エポキシ樹脂などの耐熱性樹脂製加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を図４に示すように外周刃９１ａ，９１ｂのインゴットブロック送り出し側にも追加して設け、外周刃の冷却効率、横揺れ自己補償能力を高めてもよい。外周刃９１ａ，９１ｂ直径面と前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間口フランジ間の距離は０．０１〜０．０５ｍｍが好ましい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの形状はお椀型でもよいし、四角形状であってもよい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂを支持するフランジ９６ｆ，９６ｆは回転切断刃保護カバー９１ｃ内壁に固定される。ポンプ９６ｐにより供給管９６ｋに供給される加圧冷却液の圧力は、２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２、冷却液量は２〜２０リットル／分が好ましい。
【００３３】
図１と図２に戻って、前記クランプ機構７と一緒にローディング／アンローディングステージ８Ｒを構成するインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、前記ワークテーブル４の前側に並設している。インゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４の構造は、本願特許出願人による特開２０１１−１３６３８２号公報の図１から図５に詳細に開示されている。このインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、市場より入手できる。
【００３４】
前記インゴットブロック搬送機構１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているインゴットブロック１本を１対の爪で挟持し、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間へと搬入する。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宙吊り状態に支架する。ついで、前記両爪を離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪を支持する固定台を上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪をインゴットブロック搬送機構１３の待機位置へと戻す。
【００３５】
側面剥ぎスライシングステージ９０は、クランプ装置７と、このクランプ装置７を搭載
するワークテーブル４用の左右移動案内レール３，３と、このクランプ機構の主軸台７ａと心押台７ｂのワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで前後移動可能なスピンドル軸９２ａ，９２ｂの一対に軸承された回転切断刃の一対９１ａ，９１ｂをその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スライシングヘッド９とから構成される。
【００３６】
クランプ機構７は、図４および図６に示すように、ワークｗを水平方向に挟持することができる主軸台７ａと心押台７ｂとからなり、前記主軸台７ａと心押台７ｂが相向き合う主軸台面と心押台面に各々のセンター支持軸７ａ１，７ｂ１より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が直線移動して接触できる補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１，７’ｂ１，７’ｂ１が設けられている。補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1の直線移動手段はシリンダー機構、モータとボールネジの組み合わせ機構のいずれでもよい。上記支持シャフト（ワーク支持軸）７ａ１，７ｂ１より下位置は、回転切断刃により設けられたスリット幅を跨るワーク端面位置であるのが好ましい。
【００３７】
回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後移動は、回転切断刃９１ａ，９１ｂを軸承するスピンドル軸９２ａ，９２ｂを回転させるサーボモータ９３ｍ，９３ｍを搭載したツールテーブル９４ｔ，９４ｔを図示されていないモータ駆動ボールネジをモータ９４ｍ，９４ｍで回転駆動することにより行われる。このツールテーブル９４ｔの前進または後退の移動方向は、サーボモータ９４ｍ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。
【００３８】
一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂは、一対のスピンドル軸９２ａ，９２ｂに軸承され、これらスピンドル軸はサーボモータ９３ｍ，９３ｍにより駆動回転されることにより、回転切断刃９１ａ，９１ｂはワークに対し同一時計廻り方向に５０〜７，５００ｍｉｎ−１の回転速度で回転される（両スピンドル軸の回転方向は互いに逆方向となる）。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂはツールテーブル９４ｔ，９４ｔを前後移動することによりインゴットブロックの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂは、前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをその回転切断刃直径面が相対向するように、かつ、前記ワーク支持軸（Ｃ軸）の高さ位置よりも上方にある位置に回転切断刃軸心９２ａ，９２ｂが位置するよう回転切断刃軸心９２ａ，９２ｂを前記案内レール３，３に対し前後に設け、円筒状インゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ９０を構成する。
【００３９】
ワークテーブル４は、５〜２００ｍｍ／分の速度で移動可能であり、回転軸９２ａ，９２ｂの昇降は１００ｍｍまで上下移動可能である。
【００４０】
前記回転切断刃９１ａ，９１ｂとしては、直径が４５０〜６００ｍｍ、厚み１〜２ｍｍの鋼板シートの外周縁（厚み１．０〜２．０ｍｍ）にダイヤモンド微粒子を幅５〜１０ｍｍ、厚み１．２〜２．５ｍｍ電着したダイヤモンドカッターが使用される。
【００４１】
ワークのＣ軸を水平方向に挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４を左方向に移動させることによりワーク端面の前後が一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら回転切断刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状に削ぎ落とされる面剥ぎ切断加工が行われる。この面剥ぎ切断加工の際、回転切断刃横揺れ自己補償機構９６からは冷却液が回転切断刃９１ａ，９１ｂに対して供給される。ワーク前後面の面剥ぎ切断加工が終了したら、クランプ機構７の主軸台７ａの支持軸を９０度回転させ、面剥ぎ切断加工が為されていないワークの円弧面を前後位置に芯出し（位置決め）し、ついで、ワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂをサーボモータ９３ｍ，９３ｍで回転駆動させて残りの面剥ぎ切断加工を行う。円柱状インゴットブロックの四側面の面剥ぎ切断加工時間は、直径が２００ｍｍ、高さが２５０ｍｍの円柱状単結晶シリコン
インゴットブロックで１０〜２０分、直径が２００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで２２〜２７分で行うことができる。
【００４２】
上記切断装置１を用いてワーク（円柱状単結晶シリコンインゴットブロック）の四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する方法は、次の工程を経て実施される。
【００４３】
（１）ローディングステージ８Ｒに在るワークｗの搬送機構１３を用い、ストッカー１４上に載置されているワーク１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動によりワークを下降させてクランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させてワークｗをクランプ機構７に挟持する。
【００４４】
（２）前記挟持されたワークｗの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光をワークのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
【００４５】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させてワークの切断される結晶方位位置を芯出しする。
【００４６】
（４）回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂ外周刃によるワークｗの前後面の高さｈをｈ／２を１〜３ｍｍ越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＩ参照）
【００４７】
（５）円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて１８０度回転させる。（図７のＩＩ参照）
【００４８】
（６）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円筒状ワーク端下部を挟持させる。(図６参照)
【００４９】
（７）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｖを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５０】
（８）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポ
ート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。（図７のＩＩＩ参照）
【００５１】
（９）２側面が切断された円筒状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図７のＩＶ参照）
【００５２】
（１０）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向にクランプ機構７を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＶ参照）
【００５３】
（１１）ついで、前記円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて１８０度回転させる。（図７のＶＩ参照）
【００５４】
（１２）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記円柱状インゴットブロックのワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
【００５５】
（１３）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロック（ワーク）の前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断し、四角柱状インゴットブロックに加工する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図７のＶＩＩ参照）
【００５６】
（１４）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【００５７】
（１５）ワークテーブル４をクランプ機構待機ステージ７０へ移動させ、ローディング／アンローディングステージ８Ｒにあるインゴットブロックｗの搬送機構１３の爪で四角柱状ブロックを把持し、心押台７ｂを後退させてクランプ機構７による四角柱状ブロックの拘束を外す。
【００５８】
（１６）インゴットブロックの搬送機構１３の両爪をストッカー１４上に移行させ、ついで両爪を開放して四角柱状ブロックをストッカー１４上の棚上に載置する。
【００５９】
前記切断装置１を用いて円柱状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）の四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する別態様の加工方法として、次の工程に置き換えてもよい。
【００６０】
（１）ローディングステージ８Ｒに在る円筒状インゴットブロックの搬送機構１３を用
い、ストッカー１４上に載置されている円柱状シリコンインゴットブロック（ワーク）１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動により円筒状インゴットブロックを下降させて第一クランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックｗを第一クランプ機構７に挟持する。
【００６１】
（２）前記挟持された円柱状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円柱状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
【００６２】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円柱状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
【００６３】
（４）回転する一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂ外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックｗの前後面の高さｈをｈ／２を１〜３ｍｍ越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＩ参照）
【００６４】
（５）円柱状インゴットブロックのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図８のＩＩ参照）
【００６５】
（６）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＩＩＩ参照）
【００６６】
（７）ついで、四本の溝が形成された円筒状ワークのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度回転させる。（図８のＩＶ参照）
【００６７】
（８）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。(図６参照)
【００６８】
（９）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９により前記一対の加圧冷却液供給
パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＶ参照）
【００６９】
（１０）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が円筒状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
【００７０】
（１１）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台７ａのサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。（図８のＶＩ参照）
【００７１】
（１２）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
【００７２】
（１３）回転する前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂの方向に前記クランプ機構７を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の回転切断刃９１ａ，９１ｂによる円柱状インゴットブロックの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状インゴットブロックの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃９１ａ，９１ｂの前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構９６により前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間９６ｖにポンプ９６ｐを用いて２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が２〜２０リットル／分の割合で供給される。（図８のＶＩＩ参照）
【００７３】
（１４）前記主軸台７ａの補助サポート機構７’ａ１，７’ａ１と心押台７ｂの補助サポート機構７’ｂ１，７’ｂ１をそれぞれの補助支持体７’ａ１1，７’ｂ１1が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークｗを得る。
【００７４】
以上、ワークｗとして円柱状シリコンインゴットブロックを例にして説明したが、ワークは丸太木、サファイア丸棒、セラミック丸棒、銅粉配合エポキシ樹脂製丸棒、エンジニアリングプラスチック製丸棒等も使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ切断装置１およびそれを用いて四角柱状ブロックに加工する方法は、ダイヤモンド刃先幅（刃の厚み）１が１．２〜２．５ｍｍの回転切断刃を用いることを回転切断刃横揺れ自己補償機構９６とハーフカット方法の併用を用いて可能としたので、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 切断装置
Ｃ Ｃ軸（クランプ装置のワーク回転軸）
ｗ ワーク（円柱状インゴットブロック）
３ 案内レール
４ ワークテーブル
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７’ａ１ 補助サポート機構
７’ａ１1 補助支持体
７ｂ 心押台
７’ｂ１ 補助サポート機構
７’ｂ１1 補助支持体
８Ｒ ローディング／アンローディングステージ
１３ インゴットブロック搬送機構
１４ ストッカー
７０ クランプ機構待機位置ステージ
９０ スライシングステージ
９１ａ，９１ｂ 回転切断刃
９２ａ，９２ｂ ツール軸
９６ 回転切断刃横揺れ自己補償機構
９６ａ，９６ｂ パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構であって、前記主軸台と心押台が相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持軸より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体が直線移動して接触できる補助サポート機構を設けたクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられたワーク（円筒状インゴットブロック）の側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状インゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項２】
請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いて円柱状ワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させてワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（４）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（５）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（７）ついで、２側面が切断された前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテー
ブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【請求項３】
請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いて円柱状ワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（４）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（５）ついで、四本の溝が形成された円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（７）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記円筒状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（８）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際
、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークを得る。
【請求項１】
ａ）機枠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、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構であって、前記主軸台と心押台が相向き合う主軸台面と心押台面に各々の支持軸より下位置にワークの左端または右端にそれぞれの補助支持体が直線移動して接触できる補助サポート機構を設けたクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構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を複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状インゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の回転切断刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられたワーク（円筒状インゴットブロック）の側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記回転切断刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状インゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記回転切断刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた回転切断刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状インゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項２】
請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いて円柱状ワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させてワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（４）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（５）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（７）ついで、２側面が切断された前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（８）回転する前記一対の回転切断刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテー
ブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの残った前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて１８０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端に当接するよう直線移動させてワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、円柱状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円柱状ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて円柱状ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させ、四角柱状ワークを得る。
【請求項３】
請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置を用いて円柱状ワークを挟持し、このワークを、下記の工程を経て、四角柱状ワークに切断加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在るクランプ機構の主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円柱状ワークをクランプ機構により挟持する。
（２）回転する一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（３）ついで、円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（４）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行う。この溝加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（５）ついで、四本の溝が形成された円柱状ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が円筒状ワーク端に当接するよう直線移動させて円柱状ワーク端下部を挟持させる。
（７）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による円柱状ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記円筒状ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（８）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させる。
（９）ついで、前記ワークのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度または−２７０度回転させる。
（１０）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体がワーク端に当接するよう直線移動させて前記ワーク端下部を挟持させる。
（１１）回転する前記一対の回転切断刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の回転切断刃による前記ワークの前後面の高さを１／２を越える長さの溝加工を行い、前記ワークの前後の円弧状側面を切断する。この切断加工の際
、前記回転切断刃の前後面には回転切断刃横揺れ自己補償機構より冷却液が供給される。
（１２）前記主軸台の補助サポート機構と心押台の補助サポート機構をそれぞれの補助支持体が前記ワーク端側から遠ざかるよう後退移動させて前記ワーク端下部の挟持を開放し、切断された２側面を落下させて四角柱状ワークを得る。
【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２０１３−２６５８４（Ｐ２０１３−２６５８４Ａ）
【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２０１１−１６２７０８（Ｐ２０１１−１６２７０８）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【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２６日（２０１１．７．２６）
【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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