JP7845282B2 - Cylindrical grinding machine and cylindrical grinding method - Google Patents
Cylindrical grinding machine and cylindrical grinding methodInfo
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Description
本発明は、支持装置が取り付けられている主軸及び副軸とによって結晶棒(シリコン単結晶インゴットなど)を軸方向に挟んで軸周りに回転可能に支持(固定)する支持ユニットと、結晶棒の軸方向に沿って移動しつつ結晶棒の外周をトラバース研削する研削ユニットを有する円筒研削機および円筒研削方法に関する。 This invention relates to a cylindrical grinding machine and a cylindrical grinding method, comprising a support unit that axially clamps a crystal rod (such as a silicon single crystal ingot) between a main shaft and a sub-shaft to which a support device is attached, and supports (fixes) the crystal rod so that it can rotate around the axis; and a grinding unit that traverses and grinds the outer circumference of the crystal rod while moving along the axial direction of the crystal rod.
近年の半導体デバイスはその性能向上と製造コストの低減のため、半導体デバイス製造に使用されるウェーハの大直径化が進んでいる。この半導体デバイス製造に使用されているウェーハは、チョクラルスキー法等により円柱状の直胴部の前後に円錐状のコーン部とテール部を有する結晶棒を作製し、円筒研削機にて結晶棒の外周を円筒研削後、軸方向に対して垂直にスライスして板状に切り出し、研磨工程を経て製造されている。近年1本の結晶棒から得るウェーハの枚数の増加やウェーハの大直径化に伴い、作製される結晶棒も長尺化・大直径化し、高重量化している。 In recent years, semiconductor devices have seen an increase in wafer diameter to improve performance and reduce manufacturing costs. These wafers are produced by creating a crystalline rod with a cylindrical straight section and conical cone and tail sections using methods such as the Czochralski process. The outer circumference of the crystalline rod is then cylindrically ground, sliced perpendicular to the axial direction to create a plate-like shape, and polished. In recent years, with the increase in the number of wafers obtained from a single crystalline rod and the increase in wafer diameter, the crystalline rods produced have also become longer, larger in diameter, and heavier.
このような結晶棒を円筒研削する際、図5のような円筒研削機101を用いる。一般的な従来の円筒研削機101は、結晶棒7を機内外に搬送するための搬送ユニット116、結晶棒7を保持するための一対の支持ユニット104、結晶棒7の外周をトラバース研削するための研削ユニット105から構成されている。一対の支持ユニット104は、支持装置が各々の先端に取り付けられている主軸103aと副軸103bとを有しており、結晶棒7を軸方向に挟んで軸周りに回転可能にさせることができる。 When cylindrical grinding such a crystal rod, a cylindrical grinding machine 101 as shown in Figure 5 is used. A typical conventional cylindrical grinding machine 101 consists of a transport unit 116 for transporting the crystal rod 7 inside and outside the machine, a pair of support units 104 for holding the crystal rod 7, and a grinding unit 105 for traverse grinding the outer circumference of the crystal rod 7. The pair of support units 104 have a main shaft 103a and a sub-shaft 103b, each with a support device attached to its tip, allowing the crystal rod 7 to be clamped axially and rotated around its axis.
ここで図6~図9を用いて円筒研削する結晶棒7の形態の例(7a~7d)について説明する。
図6は無転位結晶の結晶棒7aを表しており、結晶棒7aの両端(直胴部8の両側)のコーン部9及びテール部10の形状は円錐状となっている
また、育成途中に有転位化した図7にある結晶棒7bの場合、図5の主軸103a及び副軸103bの先端にある支持装置102a、102bによってこの結晶棒7bを軸方向に挟んで固定すると有転位部Dが崩壊し、正常に固定できないという問題がある。そのため、前処理として有転位部Dをバンドソー切断機などによって結晶軸方向に対して垂直に切断している。このようにして有転位部Dを切断した形態の結晶棒7cが図8である。
更には、何らかの理由により無転位の結晶棒7a、あるいは有転位化した結晶棒7b等から切り出された図9に示す円柱形状の結晶棒7dを円筒研削機にてトラバース研削することもある。
Here, using Figures 6 to 9, we will explain examples of the shapes (7a to 7d) of the cylindrically ground crystal rod 7.
Figure 6 shows a dislocation-free crystal rod 7a, where the cone portion 9 and tail portion 10 at both ends (both sides of the straight body portion 8) of the crystal rod 7a are conical. Furthermore, in the case of the crystal rod 7b shown in Figure 7, which has become dislocation-containing during growth, there is a problem that if this crystal rod 7b is fixed by clamping it axially with the support devices 102a and 102b at the tips of the main shaft 103a and sub-shaft 103b in Figure 5, the dislocation portion D collapses, making it impossible to fix it properly. Therefore, as a pretreatment, the dislocation portion D is cut perpendicular to the crystal axis direction using a band saw or the like. Figure 8 shows the crystal rod 7c in the form in which the dislocation portion D has been cut in this way.
Furthermore, for some reason, a cylindrical crystal rod 7d, as shown in Figure 9, which has been cut from a dislocation-free crystal rod 7a or a dislocation-containing crystal rod 7b, may be traverse-ground using a cylindrical grinding machine.
以下では、便宜上、円錐状コーン部を「コーン有り9a」、円錐状テール部を「テール有り10a」、コーン部が垂直(平坦)に切断された平坦面を「コーン無し9b」、テール部が垂直(平坦)に切断された平坦面を「テール無し10b」と称する場合がある。 In the following, for convenience, the conical cone section may be referred to as "with cone 9a," the conical tail section as "with tail 10a," the flat surface obtained by vertically (flatly) cutting the cone section as "without cone 9b," and the flat surface obtained by vertically (flatly) cutting the tail section as "without tail 10b."
円筒研削機にてトラバース研削するときの準備工程(ローディング工程)では、結晶棒を搬送ユニットにて円筒研削機内に搬送し、支持ユニットにより結晶棒を結晶軸方向に挟む。
ところで支持装置は、特許文献1のような図10、11に示す円錐孔を有する固定支持部114、垂直に切断された端面を支持する浮動支持部115にて構成されている。
コーン有り9a、及びテール有り10aは、図10に示すように円錐孔が設けられた固定支持部114にて支持される。
一方、コーン無し9b、及びテール無し10bは、図11に示すように垂直に切断された面を浮動支持部115にて支持される。なお、浮動支持部115は若干可動な構造となっている。前記前処理として結晶軸方向に対して垂直に切断する際、円筒外周の凸凹により正確に垂直に切断することが困難であるが、そのような切断面を有する結晶棒であっても、図11のように可動な浮動支持部115によって保持可能になっている。
In the preparation process (loading process) for traverse grinding using a cylindrical grinding machine, the crystal rod is transported into the cylindrical grinding machine by a transport unit, and the crystal rod is clamped in the direction of the crystal axis by a support unit.
Incidentally, the support device consists of a fixed support portion 114 having a conical hole as shown in Figures 10 and 11, as in Patent Document 1, and a floating support portion 115 that supports the vertically cut end face.
The cone-equipped 9a and the tail-equipped 10a are supported by a fixed support portion 114 provided with a conical hole, as shown in Figure 10.
On the other hand, the cone-less 9b and tail-less 10b are supported by the floating support portion 115 at the vertically cut surface, as shown in Figure 11. The floating support portion 115 has a slightly movable structure. When cutting perpendicular to the crystal axis as a pretreatment, it is difficult to cut precisely perpendicularly due to the unevenness of the outer circumference of the cylinder, but even crystal rods with such cut surfaces can be held by the movable floating support portion 115 as shown in Figure 11.
準備工程(ローディング工程)にて、円筒研削機101内に搬送・支持された結晶棒7は、円筒研削する前の直径測定などを行い円筒研削される。ここでコーン(テール)有りの結晶棒の円筒研削時の様子を図12に示す。また、コーン(テール)無しの結晶棒の場合を図13に示す。研削ユニット105の砥石106によって結晶棒7はその外周を円筒研削されるが、結晶棒を仕上げ直径(最終目標の直径)にまで研削する時の削り代SRが1回あたりの最大削り代SRmを超える場合は、複数回に分けて円筒研削される。円筒研削中には砥石106の研削負荷により、砥石106の反対方向に外力EFが作用する。
図13に示すコーン無し9b、テール無し10bの場合では、垂直に切断された面と浮動支持部115で生じる摩擦力(支持摩擦力とも言う)よりも外力EF(あるいは研削負荷、1回あたりの最大削り代SRm)が大きくなると、円筒研削中に結晶棒7が動いてしまい(結晶棒の位置ズレ)、円筒研削面の研削不良や、直径精度不良が発生してしまう。一方、図12に示すコーン有り9a、テール有り10aの場合では、円錐孔にコーン部9、テール部10が入り込んだ状態での保持となるため、円筒研削中に結晶棒7が動いてしまうことはない。
In the preparation process (loading process), the crystal rods 7, which have been transported and supported in the cylindrical grinding machine 101, undergo diameter measurement and other procedures before cylindrical grinding. Figure 12 shows the process of cylindrical grinding of a crystal rod with a cone (tail). Figure 13 shows the case of a crystal rod without a cone (tail). The outer circumference of the crystal rod 7 is cylindrically ground by the grinding wheel 106 of the grinding unit 105. If the amount of material removed SR when grinding the crystal rod to the finished diameter (final target diameter) exceeds the maximum amount of material removed SRm per pass, the cylindrical grinding is performed in multiple passes. During cylindrical grinding, an external force EF acts in the opposite direction to the grinding wheel 106 due to the grinding load on the grinding wheel 106.
In the case of the cone-less 9b and tail-less 10b shown in Figure 13, if the external force EF (or grinding load, maximum cutting allowance SRm per pass) becomes greater than the frictional force (also called support frictional force) generated between the vertically cut surface and the floating support portion 115, the crystal rod 7 will move during cylindrical grinding (misalignment of the crystal rod), resulting in poor grinding of the cylindrical grinding surface and poor diameter accuracy. On the other hand, in the case of the cone-included 9a and tail-included 10a shown in Figure 12, the cone portion 9 and tail portion 10 are held in a state where they fit inside the conical hole, so the crystal rod 7 does not move during cylindrical grinding.
結晶棒7を結晶軸方向に挟み込み支持する摩擦力は、一対の支持ユニット104を結晶軸方向へ移動させて結晶棒7へ挟力CF(押付力とも言う)を与えることで得られる。一般的には円筒研削中に結晶棒7が動かぬようにコーン(テール)無しの場合の挟力を強くするが、同じ挟力でコーン(テール)有りを支持すると、コーン部9(テール部10)が円錐孔との接触部付近で折れてしまい、円筒研削面の研削不良や、直径精度不良が発生することがあった。また、コーン部9及びテール部10の円錐形状によるが、一般的に細い形状のテール側が折れやすかった。 The frictional force that clamps and supports the crystal rod 7 in the direction of the crystal axis is obtained by moving a pair of support units 104 in the direction of the crystal axis and applying a clamping force CF (also called a pressing force) to the crystal rod 7. Generally, the clamping force is increased when there is no cone (tail) to prevent the crystal rod 7 from moving during cylindrical grinding. However, if the same clamping force is used to support a cone (tail), the cone portion 9 (tail portion 10) may break near the contact point with the conical hole, resulting in poor grinding of the cylindrical grinding surface and inaccurate diameter. Furthermore, depending on the conical shape of the cone portion 9 and tail portion 10, the thinner tail side was generally more prone to breaking.
そこでコーン(テール)有り/無しのそれぞれ専用のセッティングをした円筒研削機を準備する方法もあるが、それぞれ加工する結晶棒の数と機械の数のバランスが悪いと機械の稼働率が低下するので現実的ではなかった。
またコーン(テール)有り/無しに合わせてその都度最適な研削レシピに手動で設定を変更する方法もあるが、その都度オペレーターが介在する作業となり、工数が増えてコストアップにつながっていた。
One possible approach is to prepare separate cylindrical grinding machines with and without cones (tails), but this is not practical because an imbalance between the number of crystal rods to be processed and the number of machines would reduce the machine utilization rate.
Another method involves manually changing the grinding recipe to the optimal setting each time, depending on whether a cone (tail) is present or not. However, this requires operator intervention each time, increasing labor costs.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、結晶棒のトラバース研削において、効率良く低コストで、かつ、結晶棒の位置ズレや折れの発生を防いで安定した品質で研削加工を行うことができる円筒研削機および円筒研削方法を提供することを目的とする。 This invention was made to solve the above problems, and aims to provide a cylindrical grinding machine and cylindrical grinding method that can perform traverse grinding of crystal rods efficiently, at low cost, and with stable quality by preventing misalignment and breakage of the crystal rods.
上記目的を達成するために、本発明は、結晶棒の端部を支持する支持装置が各々の先端に取り付けられている主軸と副軸とにより前記結晶棒を軸方向に挟んで軸周りに回転可能にする一対の支持ユニットと、該一対の支持ユニットに支持された結晶棒の軸方向に沿って移動しつつ該結晶棒の外周をトラバース研削する研削ユニットとを有する円筒研削機であって、
前記支持装置は、円錐状の結晶端部を支持可能な凹形状の第1支持部と、平坦な結晶端部を支持可能な第2支持部とを有しており、前記結晶棒の両端の円錐状のコーン部およびテール部の有無に関わらずに前記結晶棒を支持可能なものであり、
さらに、前記コーン部およびテール部の有無を自動判別可能な判別器と、
前記トラバース研削における、前記一対の支持ユニットによる前記結晶棒を挟む挟力と、前記研削ユニットによる1回あたりの最大削り代とについて、前記コーン部およびテール部の有無別に設定値が登録されている制御器とを有しており、
前記判別器により自動判別された前記コーン部およびテール部の有無に対応する前記挟力と前記1回あたりの最大削り代の設定値を有する研削レシピが前記制御器により自動選択されて、該研削レシピに基づいてトラバース研削の自動実施が可能なものであることを特徴とする円筒研削機を提供する。
To achieve the above objective, the present invention provides a cylindrical grinding machine comprising: a pair of support units that axially clamp a crystal rod and make it rotatable around an axis by a main shaft and a sub-shaft, each of which has a support device attached to the tip of the end of the crystal rod; and a grinding unit that traverse grinds the outer circumference of the crystal rod while moving along the axial direction of the crystal rod supported by the pair of support units,
The support device has a concave first support portion capable of supporting a conical crystal end and a second support portion capable of supporting a flat crystal end, and is capable of supporting the crystal rod regardless of whether or not there are conical cone portions and tail portions at both ends of the crystal rod.
Furthermore, a discriminator capable of automatically determining the presence or absence of the cone portion and tail portion,
The system has a controller in which set values are registered for the clamping force applied by the pair of support units to the crystal rod during the traverse grinding process, and for the maximum amount of material removed per pass by the grinding unit, separately for the presence or absence of the cone portion and the tail portion.
The present invention provides a cylindrical grinding machine in which a grinding recipe having the gripping force corresponding to the presence or absence of the cone portion and tail portion, which are automatically determined by the discriminator, and the set value of the maximum grinding allowance per pass is automatically selected by the controller, and traverse grinding can be automatically performed based on the grinding recipe.
このような本発明の円筒研削機は、コーン部およびテール部(以下、コーン部等とも言う)の有無に対応して登録されている設定値の挟力で結晶棒を支持固定したり、その設定値の1回あたりの最大削り代でトラバース研削が可能なものである。そしてコーン部等の有無に応じて、挟力や1回当たりの最大削り代について適切な設定値を設けることができる。これにより、挟力が大きすぎるためにコーン部等が折れたり、コーン部等が無い場合に1回あたりの最大削り代が支持摩擦力に比べて大きすぎて結晶棒の位置ズレが生じるのを防ぐことができる。その結果、円筒研削面の研削不良や直径精度不良が生じることもなく、安定した品質で研削可能である。 The cylindrical grinding machine of this invention supports and fixes the crystal rod with a clamping force of a registered set value corresponding to the presence or absence of a cone section and a tail section (hereinafter also referred to as the cone section, etc.), and is capable of traverse grinding with a maximum cutting depth per pass of that set value. Appropriate set values for the clamping force and the maximum cutting depth per pass can be set depending on the presence or absence of the cone section, etc. This prevents the cone section, etc. from breaking due to excessive clamping force, and prevents misalignment of the crystal rod due to the maximum cutting depth per pass being too large compared to the support friction force when the cone section, etc. is absent. As a result, grinding can be performed with stable quality without grinding defects or diameter accuracy defects on the cylindrical grinding surface.
また、コーン部等の有無の判別、研削レシピの選択、トラバース研削が自動的であるため、オペレーターを介する必要がなく低コストで研削可能なものとなる。
さらにはコーン部等の有り/無しの両方のパターンに対応しているので効率的に研削を行うことができ、従来のようなコーン部等の有り/無しの専用機の場合に生じる稼働率低下も防ぐことができる。
Furthermore, because the detection of the presence or absence of cone sections, selection of grinding recipes, and traverse grinding are all automated, there is no need for an operator, resulting in low-cost grinding.
Furthermore, since it supports both patterns with and without the cone section, grinding can be performed efficiently, and the decrease in operating rate that occurs with conventional machines that are dedicated to either having or not having the cone section can be prevented.
また本発明は、結晶棒の端部を支持する支持装置が各々の先端に取り付けられている主軸と副軸とにより前記結晶棒を軸方向に挟んで軸周りに回転可能にする一対の支持ユニットと、該一対の支持ユニットに支持された結晶棒の軸方向に沿って移動しつつ該結晶棒の外周をトラバース研削する研削ユニットとを有する円筒研削機を用い、前記結晶棒を円筒研削する方法であって、
前記支持装置として、円錐状の結晶端部を支持可能な凹形状の第1支持部と、平坦な結晶端部を支持可能な第2支持部とを有しており、前記結晶棒の両端の円錐状のコーン部およびテール部の有無に関わらずに前記結晶棒を支持可能なものを用意し、
さらに、前記コーン部およびテール部の有無を自動判別可能な判別器と、
前記トラバース研削における、前記一対の支持ユニットによる前記結晶棒を挟む挟力と、前記研削ユニットによる1回あたりの最大削り代とについて、前記コーン部およびテール部の有無別に設定値が登録されている制御器とを用意し、
前記一対の支持ユニットにより前記結晶棒を挟んで固定するとき、該結晶棒の前記コーン部およびテール部の有無を前記判別器により自動判別し、該自動判別した前記コーン部およびテール部の有無に対応する前記挟力と前記1回あたりの最大削り代の設定値を有する研削レシピを前記制御器により自動選択し、該研削レシピに基づいてトラバース研削を自動実施することを特徴とする円筒研削方法を提供する。
The present invention also relates to a method for cylindrical grinding a crystal rod, using a cylindrical grinding machine having a pair of support units that axially clamp the crystal rod and make it rotatable around an axis by a main shaft and a sub-shaft, each of which has a support device attached to the tip of the crystal rod's end, and a grinding unit that traverse grinds the outer circumference of the crystal rod while moving along the axial direction of the crystal rod supported by the pair of support units,
The support device has a concave first support portion capable of supporting a conical crystal end and a second support portion capable of supporting a flat crystal end, and is capable of supporting the crystal rod regardless of whether or not there are conical cone portions and tail portions at both ends of the crystal rod.
Furthermore, a discriminator capable of automatically determining the presence or absence of the cone portion and tail portion,
A controller is provided in which set values are registered for the clamping force of the pair of support units that hold the crystal rod in the traverse grinding, and for the maximum amount of material removed per pass by the grinding unit, separately for the presence or absence of the cone portion and the tail portion.
The present invention provides a cylindrical grinding method characterized by the following: when the crystal rod is clamped and fixed by the pair of support units, the presence or absence of the cone portion and tail portion of the crystal rod is automatically determined by the discriminator, the clamping force corresponding to the presence or absence of the cone portion and tail portion determined by the automatic discriminator and the setting value of the maximum cutting allowance per pass are automatically selected by the controller, and traverse grinding is automatically performed based on the grinding recipe.
このような本発明の円筒研削方法であれば、過度の挟力や1回あたりの最大削り代を起因とするコーン部等の折れや結晶棒の位置ズレの発生を防止することができ、安定した品質で研削可能である。
また、コーン部等の有無の判別などを自動的に行うことで人の手を介することが不要でありコストの削減を図ることができる。さらには、コーン部等の有り/無しの両方のパターンに対応しているので効率的に研削を行うことができる。
With this cylindrical grinding method of the present invention, it is possible to prevent breakage of the cone portion and other parts, as well as displacement of the crystal rods, caused by excessive clamping force or the maximum cutting allowance per pass, and grinding can be performed with stable quality.
Furthermore, by automatically determining the presence or absence of cone sections, human intervention is unnecessary, thus reducing costs. Moreover, since it supports both patterns with and without cone sections, grinding can be performed efficiently.
本発明の円筒研削機および円筒研削方法であれば、コーン部等の折れや結晶棒の位置ズレの発生を防止して安定した品質で結晶棒のトラバース研削が可能であるとともに、各種自動化による低コスト化や、コーン部等の有り/無しへの両対応による効率化を図ることができる。 The cylindrical grinding machine and method of the present invention prevent breakage of the cone portion and displacement of the crystal rod, enabling stable quality traverse grinding of crystal rods. Furthermore, it allows for cost reduction through various automation processes and improved efficiency by supporting both the presence and absence of the cone portion.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に結晶棒7をトラバース研削するための本発明の円筒研削機1の全体図を示す。図1に示すように円筒研削機1は、まず、搬送ユニット16と、一対の支持ユニット4と、研削ユニット5を有している。さらには判別器11と制御器12とを有している。
まず搬送ユニット16は結晶棒7を保持して搬送することができるものであればよい。また研削ユニット5は砥石6を有しており、一対の支持ユニット4に支持された結晶棒7の軸方向に沿って移動しつつ結晶棒7の外周をトラバース研削することができるものであればよい。これらの搬送ユニット16や研削ユニット5は不図示の駆動機構を備えていて移動可能なものであり、例えば従来と同様のものとすることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
Figure 1 shows an overall view of the cylindrical grinding machine 1 of the present invention for traverse grinding a crystal rod 7. As shown in Figure 1, the cylindrical grinding machine 1 first has a transport unit 16, a pair of support units 4, and a grinding unit 5. Furthermore, it has a discriminator 11 and a controller 12.
First, the transport unit 16 only needs to be capable of holding and transporting the crystal rod 7. The grinding unit 5 has a grinding wheel 6 and only needs to be capable of traversing and grinding the outer circumference of the crystal rod 7 while moving along the axial direction of the crystal rod 7 supported by a pair of support units 4. These transport unit 16 and grinding unit 5 are equipped with a drive mechanism (not shown) and are movable, and can be, for example, the same as conventional ones.
次に一対の支持ユニット4について説明する。一対の支持ユニット4は、搬送ユニット16で搬入された結晶棒7を軸方向に挟んで軸周りに回転可能にするものであり、第1支持ユニット4a、第2支持ユニット4bを有している。第1支持ユニット4aは主軸3aを有しており、第2支持ユニット4bは副軸3bを有している。また主軸3aは先端に支持装置2a、副軸3bは先端に支持装置2bを有している。このため結晶棒7は主軸3aの支持装置2aと副軸3bの支持装置2bとの間に挟まれて支持される。
なお、ここでは結晶棒7のテール部10が副軸3b側、コーン部9が主軸3a側で支持されている例を示すがこれに限定されず、結晶棒7の向きは逆であっても良い。
Next, the pair of support units 4 will be described. The pair of support units 4 are designed to hold the crystal rod 7, which has been transported by the transport unit 16, in the axial direction and allow it to rotate around its axis. The pair of support units 4 consist of a first support unit 4a and a second support unit 4b. The first support unit 4a has a main shaft 3a, and the second support unit 4b has a sub-shaft 3b. The main shaft 3a has a support device 2a at its tip, and the sub-shaft 3b has a support device 2b at its tip. As a result, the crystal rod 7 is held and supported between the support device 2a of the main shaft 3a and the support device 2b of the sub-shaft 3b.
Here, we show an example where the tail portion 10 of the crystal rod 7 is supported on the sub-axis 3b side and the cone portion 9 is supported on the main axis 3a side, but this is not the only option, and the orientation of the crystal rod 7 may be reversed.
ここで支持装置2a、2bの例を図2に示す。支持装置2a、2bは結晶部7の円錐状の結晶端部(コーン部9やテール部10)を支持可能な円錐孔を有する凹形状の第1支持部14と、平坦な結晶端部を支持可能な第2支持部15とを有している。第1支持部14、第2支持部15は例えば図10における固定支持部114、浮動支持部115と同様のものとすることができる。
したがって、支持装置2a、2bは共に、結晶棒7の両端の円錐状のコーン部9およびテール部10の有無に関わらずに結晶棒7を支持可能である。
Here, examples of support devices 2a and 2b are shown in Figure 2. Support devices 2a and 2b have a concave first support portion 14 with a conical hole capable of supporting the conical crystal ends (cone portion 9 and tail portion 10) of the crystal portion 7, and a second support portion 15 capable of supporting the flat crystal ends. The first support portion 14 and the second support portion 15 can be similar to, for example, the fixed support portion 114 and the floating support portion 115 in Figure 10.
Therefore, both support devices 2a and 2b can support the crystal rod 7 regardless of the presence or absence of the conical cone portion 9 and tail portion 10 at both ends of the crystal rod 7.
また一対の支持ユニット4は駆動機構13を有している。この駆動機構13は、例えばモーター(サーボモーター等)を有しており、第2支持ユニット4bを第1支持ユニット4aに向かって移動させることができる。もちろん、第1支持ユニット4aと反対方向に移動させることもできる。モーターの回転数や回転方向の調整により、第2支持ユニット4bの移動速度や移動方向を自在に変更調整可能である。 Furthermore, the pair of support units 4 have a drive mechanism 13. This drive mechanism 13, for example, has a motor (servo motor, etc.), and can move the second support unit 4b toward the first support unit 4a. Of course, it can also be moved in the opposite direction to the first support unit 4a. By adjusting the rotation speed and direction of the motor, the movement speed and direction of the second support unit 4b can be freely changed and adjusted.
次に判別器11について説明する。判別器11はコーン部9とテール部10の有無を自動判別可能な手段であり、コーン部9等に接触する接触式と非接触式が挙げられる。以下では判別器11の具体的な構成例と、準備工程(以下、ローディング工程という場合がある)での判別の仕組みの例を説明するが、以下の構成例・仕組みに限定されるものではなく、適宜決定することができる。なお、支持装置2b側(テール部10側)を例に挙げて説明するが、支持装置2a側(コーン部9側)でも同様とすることができる。 Next, the discriminator 11 will be described. The discriminator 11 is a means capable of automatically determining the presence or absence of the cone portion 9 and the tail portion 10. It can be a contact type that contacts the cone portion 9, etc., or a non-contact type. Below, a specific configuration example of the discriminator 11 and an example of the discrimination mechanism in the preparation process (hereinafter sometimes referred to as the loading process) will be described. However, the configuration example and mechanism are not limited to those described below and can be determined as appropriate. Note that the explanation will use the support device 2b side (tail portion 10 side) as an example, but the same can be applied to the support device 2a side (cone portion 9 side).
図3に接触式の判別器11を示す。図3の上段に示すように、このタイプではインゴット検知棒20、摺動部21、検出ドグ22、第1センサー23a、第2センサー23b、インゴット検知棒可動装置24を備えている。インゴット検知棒20は支持装置2bの第1支持部における円錐孔を通して摺動部21に保持されており、インゴット検知棒可動装置24により軸方向にスライド可能である。また、第1センサー23a、第2センサー23bは、インゴット検知棒20に設けられた検出ドグ22を検出するためのものである。 Figure 3 shows a contact-type discriminator 11. As shown in the upper part of Figure 3, this type includes an ingot detection rod 20, a sliding part 21, a detection dog 22, a first sensor 23a, a second sensor 23b, and an ingot detection rod movable device 24. The ingot detection rod 20 is held by the sliding part 21 through a conical hole in the first support part of the support device 2b, and is axially slidable by the ingot detection rod movable device 24. The first sensor 23a and the second sensor 23b are for detecting the detection dog 22 provided on the ingot detection rod 20.
ローディング工程に於いて、結晶棒7を支持装置2bが先端に取り付けられている副軸3bにより、結晶棒7を軸方向に挟んで支持固定する際に、テール部10が直接インゴット検知棒20に接触する。インゴット検知棒20は摺動部21に沿って移動するが、インゴット検知棒20に設置された検出ドグ22も同時に移動する。
ここで、当初(ローディング前)は検出ドグ22を検出する位置に第1センサー23aを設置しておき、また、結晶棒7(テール無し10b)を支持装置2bにより支持したときに(ローディング後に)検出ドグ22を検出する位置に第2センサー23bを設置しておくと、容易にテール部の有無を検出可能となる。つまり、テール有り10aの場合には、図3の中段に示すように第1センサー23a、及び第2センサー23bは検出ドグ22を検出しない。一方でテール無し10bの場合には、図3の下段に示すように第1センサー23aは検出ドグ22を検出しないが、第2センサー23bは検出ドグ22を検出する。
このような仕組みによってテール部10(およびコーン部9)の有無の自動判別が可能である。なお、表1にコーン部等の有無と第1、第2センサーによる検出との関係を示す。
During the loading process, when the crystal rod 7 is supported and fixed in the axial direction by the sub-shaft 3b to which the support device 2b is attached at its tip, the tail portion 10 comes into direct contact with the ingot detection rod 20. The ingot detection rod 20 moves along the sliding portion 21, and the detection dog 22 installed on the ingot detection rod 20 moves simultaneously.
Here, if the first sensor 23a is initially positioned to detect the detection dog 22 (before loading), and the second sensor 23b is positioned to detect the detection dog 22 when the crystal rod 7 (tailless 10b) is supported by the support device 2b (after loading), the presence or absence of the tail can be easily detected. In other words, in the case of tailed 10a, as shown in the middle of Figure 3, neither the first sensor 23a nor the second sensor 23b detects the detection dog 22. On the other hand, in the case of tailless 10b, as shown in the lower part of Figure 3, the first sensor 23a does not detect the detection dog 22, but the second sensor 23b detects the detection dog 22.
This mechanism enables automatic determination of the presence or absence of the tail section 10 (and cone section 9). Table 1 shows the relationship between the presence or absence of the cone section, etc., and detection by the first and second sensors.
図4に非接触式の判別器11を示す。図4の上段に示すように、支持装置2bにセンサー設置孔30が設けられており、その中に円錐部検出センサー31が配置されていて、該円錐部検出センサー31による検出ライン32が設けられている。
上述した接触式と同様にローディング工程に於いて結晶棒7を軸方向に支持固定する際に、図4の中段に示すようにテール有り10aの場合は、支持装置2bのセンサー設置孔30に設けられた円錐部検出センサー31の検出ライン32を遮るため検出可能となる。一方、図4の下段に示すようにテール無し10bの場合は、結晶棒7を軸方向に固定しても円錐部検出センサー31の検出ライン32を遮ることはないため検出はされない。この検出の有無により、テール部10の有無を自動判別可能である。
近年では、画像センサーの機能が高性能となり、円錐状のテール部10(コーン部9)を画像にて検出することが容易になったため、非接触式でのテール部10(コーン部9)の有無の自動判別に使用することができる。
Figure 4 shows a non-contact type discriminator 11. As shown in the upper part of Figure 4, a sensor mounting hole 30 is provided in the support device 2b, and a cone detection sensor 31 is placed inside it, and a detection line 32 is provided by the cone detection sensor 31.
Similar to the contact type described above, when supporting and fixing the crystal rod 7 in the axial direction during the loading process, as shown in the middle of Figure 4, if there is a tail 10a, the detection line 32 of the cone detection sensor 31 provided in the sensor mounting hole 30 of the support device 2b is blocked, making detection possible. On the other hand, as shown in the lower part of Figure 4, if there is no tail 10b, even if the crystal rod 7 is fixed in the axial direction, the detection line 32 of the cone detection sensor 31 is not blocked, so detection does not occur. The presence or absence of the tail 10 can be automatically determined based on whether or not detection occurs.
In recent years, image sensors have become more sophisticated, making it easier to detect the cone-shaped tail portion 10 (cone portion 9) in images. Therefore, they can be used for automatic, non-contact detection of the presence or absence of the tail portion 10 (cone portion 9).
次に制御器12について説明する。制御器12は例えばコンピュータとすることができる。この制御器12には、トラバース研削における、一対の支持ユニット4による結晶棒7を挟む挟力CFと、研削ユニット5による1回あたりの最大削り代SRm(1研削あたりの最大削り代)とについて、コーン部9およびテール部10の有無別に設定値が登録されている。
これらの設定値は特に限定されず、結晶棒7の種類、長さ、直径、あるいはコーン部9やテール部10の長短など、種々の条件に応じて適宜決定することができる。
Next, the controller 12 will be described. The controller 12 can be, for example, a computer. This controller 12 has set values registered for the clamping force CF applied by the pair of support units 4 to the crystal rod 7 during traverse grinding, and the maximum cutting amount SRm (maximum cutting amount per grind) applied by the grinding unit 5, separately for the presence or absence of the cone portion 9 and the tail portion 10.
These settings are not particularly limited and can be appropriately determined according to various conditions such as the type, length, and diameter of the crystal rod 7, or the length of the cone portion 9 and the tail portion 10.
特には、挟力CF(押付力)は、コーン無し9b、テール無し10bの場合はその垂直(平坦)に切断された面と第2支持部15との間で生じる摩擦力が大きく生じるように相対的に強い設定値が好ましい。一方で、コーン有り9a、テール有り10aの場合はコーン部9やテール部10と第1支持部14との接触部付近で折れが発生するのを防止するために相対的に弱い設定値が好ましい。
また、1回あたりの最大削り代SRm(外力EF)は、コーン無し9b、テール無し10bの場合、円筒研削中に結晶棒7が動いてしまうことを抑制するために、コーン有り9a、テール有り10bの場合に比べて相対的に少ない設定値が好ましい。
In particular, for the cone-less 9b and tail-less 10b models, it is preferable to set the clamping force CF (pressing force) to a relatively strong value so that a large frictional force is generated between the vertically (flat) cut surface and the second support portion 15. On the other hand, for the cone-included 9a and tail-included 10a models, it is preferable to set the clamping force CF to a relatively weak value in order to prevent breakage from occurring near the contact point between the cone portion 9 or tail portion 10 and the first support portion 14.
Furthermore, the maximum cutting allowance SRm (external force EF) per pass is preferably set to a relatively smaller value compared to the cases with a cone (9a) and a tail (10b) in the case of the cone-less (9b) and tail-less (10b) models, in order to suppress the movement of the crystal rod 7 during cylindrical grinding.
また制御器12は一対の支持ユニット4(駆動機構13など)、研削ユニット5、判別器11、搬送ユニット16などと接続されており、これらを自動操作できるようになっている。加えて、判別器11によって自動判別されたコーン部9等の有無に対応して、例えば上記のように登録されている挟力CFと1回あたりの最大削り代SRmの設定値を有する研削レシピを自動的に選択するようにプログラムが組まれている。そして、自動選択した適切な研削レシピに基づいてトラバース研削を自動的に実施するように各部の操作のためのプログラムが組まれている。 The controller 12 is connected to a pair of support units 4 (such as the drive mechanism 13), a grinding unit 5, a discriminator 11, a transport unit 16, etc., enabling automatic operation of these components. In addition, the controller 11 automatically detects the presence or absence of the cone section 9, and the controller 11 has programmed it to automatically select a grinding recipe with registered clamping force CF and maximum grinding depth SRm per pass, as described above. The controller 12 then programs each component to automatically perform traverse grinding based on the automatically selected appropriate grinding recipe.
以上のような本発明の円筒研削機1により、コーン部9等の有無に応じた、適切な挟力CFや1回あたりの最大削り代SRmでトラバース研削を行うことができる。そのため、従来問題となっていたコーン部9等の折れや結晶棒7の位置ズレの発生を抑制することができる。したがって円筒研削面の不良や直径精度不良などの発生を防ぎ、安定した品質の円筒研削後の結晶棒を提供することができる。しかも、コーン部9等の有無に関わらず、コーン部9等の有無の判別を含む一連のトラバース研削の工程を自動的に行うことができるので、実に効率的に、かつ、低コストで結晶棒の研削加工をすることができる。 The cylindrical grinding machine 1 of the present invention, as described above, allows for traverse grinding with appropriate clamping force CF and maximum cutting allowance SRm per pass, depending on the presence or absence of the cone portion 9. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of breakage of the cone portion 9 and other components, as well as misalignment of the crystal rod 7, which were problems in the past. Consequently, it is possible to prevent defects in the cylindrical grinding surface and diameter accuracy, and to provide crystal rods with stable quality after cylindrical grinding. Furthermore, since the series of traverse grinding processes, including the determination of the presence or absence of the cone portion 9, can be performed automatically regardless of its presence or absence, the grinding of crystal rods can be performed very efficiently and at low cost.
次に本発明の円筒研削方法について説明する。
まず図1等に示す本発明の円筒研削機1(一対の支持ユニット4、研削ユニット5、判別器11、制御器12、搬送ユニット16等)と研削対象の結晶棒7を用意する。
Next, the cylindrical grinding method of the present invention will be described.
First, prepare the cylindrical grinding machine 1 of the present invention (a pair of support units 4, a grinding unit 5, a discriminator 11, a controller 12, a transport unit 16, etc.) and the crystal rod 7 to be ground, as shown in Figure 1, etc.
そして準備工程(ローディング工程)では、まず搬送ユニット16を用いて、主軸3aと副軸3bの回転中心に結晶軸中心を合わせるために結晶棒7を移動する。
次いで結晶棒7を第1支持ユニット4aと第2支持ユニット4bで挟むため、第2支持ユニット4bを駆動機構13により第1支持ユニット4aに向かって移動させる。これらの一対の支持ユニット4により結晶棒7を挟んで支持固定する。
Then, in the preparation process (loading process), the crystal rod 7 is first moved using the transport unit 16 to align the crystal axis center with the rotation centers of the main shaft 3a and the sub-shaft 3b.
Next, in order to sandwich the crystal rod 7 between the first support unit 4a and the second support unit 4b, the second support unit 4b is moved toward the first support unit 4a by the drive mechanism 13. The crystal rod 7 is then sandwiched and supported by this pair of support units 4.
このとき、結晶棒7のコーン部9等の有無を判別器11により自動判別する。図3のような接触式のものを用いても良いし、図4のような非接触式のものを用いても良い。
ここで制御器12では、コーン部9等を有する場合とコーン部9等が無い場合のそれぞれについて予め設定値(挟力CFの設定値、1回あたりの最大削り代SRmの設定値)が登録されているので、判別器11により自動判別した結果に基づいて適切な設定値を含む研削レシピが自動選択される。
なお、結晶棒7が一対の支持ユニット4により結晶軸方向に挟み込まれた後、搬送ユニット16は結晶棒7を離して退避する。
At this time, the presence or absence of the cone portion 9 of the crystal rod 7 is automatically determined by the discriminator 11. A contact type as shown in Figure 3 may be used, or a non-contact type as shown in Figure 4 may be used.
In the controller 12, pre-set values (set value for clamping force CF, set value for maximum cutting amount SRm per pass) are registered for both cases: when the cone portion 9 etc. is present and when the cone portion 9 etc. is not present. Therefore, based on the result of the automatic determination by the discriminator 11, a grinding recipe including the appropriate set value is automatically selected.
After the crystal rod 7 is held in the crystal axis direction by the pair of support units 4, the transport unit 16 releases the crystal rod 7 and retracts.
そして、上記の自動選択された研削レシピに基づいてトラバース研削を自動実施する。すなわち、自動選択された挟力CFで結晶棒7を挟んで支持しつつその軸周りに回転させながら、研削ユニット5の砥石6を用いて結晶棒を仕上げ直径(最終目標の直径)にまで研削する時の削り代SRが1回あたりの最大削り代SRmを超える場合には、削り代がSRmとなるように、研削負荷を掛けながら結晶棒7の外周を自動的に研削する。
そして最終目標の直径までに必要な残りの削り代がSRmを超えない場合は、最後の研削としてその残りの削り代の分だけ研削を自動的に行い終了する。なお残りの削り代は、SRからSRmを研削回数分だけ差し引いた値とすることができ、これは例えば制御器12などにより自動計算させることができる。
Then, traverse grinding is automatically performed based on the automatically selected grinding recipe described above. That is, while the crystal rod 7 is held and supported by the automatically selected clamping force CF and rotated around its axis, the grinding wheel 6 of the grinding unit 5 is used to grind the crystal rod to the finished diameter (final target diameter). If the amount of material removed SR when grinding the crystal rod to the finished diameter (final target diameter) exceeds the maximum amount of material removed SRm per pass, the outer circumference of the crystal rod 7 is automatically ground while applying a grinding load so that the amount of material removed becomes SRm.
If the remaining material to be removed to reach the final target diameter does not exceed SRm, the system automatically performs the final grinding to remove that remaining material and then terminates. The remaining material to be removed can be calculated by subtracting SRm from SR by the number of grinding cycles, and this can be automatically calculated by, for example, the controller 12.
以下、実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、直径200mm、コーン部の長さが150mm、テール部の長さが250mm、直胴部の長さが1,000mmの結晶棒を50本用意した。そのうちの25本はそのままコーン有りかつテール有りの結晶棒とした(Aセット)。残りの25本はコーン部およびテール部を結晶軸方向に対して垂直に切断して平坦な端部とし、コーン無しかつテール無しの結晶棒とした(Bセット)。
そして、このような50本一組の結晶棒を4組用意した。
The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
First, 50 crystal rods were prepared, each with a diameter of 200 mm, a cone length of 150 mm, a tail length of 250 mm, and a straight body length of 1,000 mm. Of these, 25 were left as crystal rods with both a cone and a tail (Set A). The remaining 25 were cut perpendicular to the crystal axis to create flat ends, resulting in crystal rods without a cone and without a tail (Set B).
Then, we prepared four sets of these 50-piece crystal rods.
(実施例)
図1に示す本発明の円筒研削機1を用意し、上記の4組のうち1組の結晶棒に対して、本発明の円筒研削方法によってコーン部およびテール部の自動判別、該自動判別に応じた研削レシピの自動選択、該自動選択された研削レシピに基づくトラバース研削の自動実施を行った。コーン部とテール部の有無の自動判別は図4の非接触式の判別器を用いた。
使用した円筒研削機の支持ユニットの駆動機構による挟力は、ロードセル測定の結果、出力100%で16kNである。
(Examples)
A cylindrical grinding machine 1 of the present invention, as shown in Figure 1, was prepared, and one of the four sets of crystal rods described above was subjected to the cylindrical grinding method of the present invention, which automatically determined the presence and absence of the cone and tail portions, automatically selected a grinding recipe according to the automatic determination, and automatically performed traverse grinding based on the automatically selected grinding recipe. The presence or absence of the cone and tail portions was automatically determined using the non-contact type discriminator shown in Figure 4.
The clamping force exerted by the drive mechanism of the support unit of the cylindrical grinding machine used was 16 kN at 100% output, as measured by a load cell.
なお、制御器に登録した、コーン部およびテール部の有無と、研削レシピ(挟力(押付力)CFの設定値・1回あたりの最大削り代SRmの設定値)との関係は以下の通りである。
[コーン有りかつテール有りの場合の選択性研削レシピ]
CF:出力90%
SRm:10mm
[コーン無しかつテール無しの場合の選択性研削レシピ]
CF:出力98%
SRm:6mm
The relationship between the presence or absence of the cone and tail sections registered in the controller and the grinding recipe (settings for clamping force (pressing force) CF and maximum grinding amount SRm per pass) is as follows.
[Selective grinding recipe for cases with both a cone and a tail]
CF: Output 90%
SRm: 10mm
[Selective grinding recipe without cone and tail]
CF: Output 98%
SRm: 6mm
そして、Aセット(25本)でのコーン部やテール部の折れによる品質不良発生状況、Bセット(25本)での円筒研削中の結晶棒の位置ズレによる品質不良発生状況について調べたところ、結果は以下の通りであった。
Aセットでの品質不良発生(折れ):0本(品質不良発生率:0%)
Bセットでの品質不良発生(位置ズレ):0本(品質不良発生率:0%)
We then investigated the occurrence of quality defects due to breakage of the cone or tail portion in Set A (25 pieces) and the occurrence of quality defects due to misalignment of the crystal rods during cylindrical grinding in Set B (25 pieces), and the results were as follows.
Number of defective items (broken) in Set A: 0 (Defective item rate: 0%)
Quality defects in Set B (misalignment): 0 units (Quality defect rate: 0%)
(比較例1-3)
実施例とは異なり、コーン部およびテール部の自動判別、該自動判別に応じた研削レシピの自動選択、該自動選択された研削レシピに基づくトラバース研削の自動実施の機能のない円筒研削機を用意した。この円筒研削機は、図1の本発明の円筒研削機1における判別器や制御器を有しておらず、常に、予めオペレーターにより手動調整した一定の研削レシピ(一定のCF、一定のSRm)しか実行できないようになっている。それ以外は実施例の円筒研削機1と同様であり、支持ユニットの駆動機構の最大出力も同様である。
この円筒研削機を用いて、上記の4組のうち3組の結晶棒に対して、常に一定の研削レシピでトラバース研削を行った。
(Comparative Example 1-3)
Unlike the embodiment, a cylindrical grinding machine was prepared that lacks the functions of automatic identification of the cone and tail sections, automatic selection of a grinding recipe according to the automatic identification, and automatic execution of traverse grinding based on the automatically selected grinding recipe. This cylindrical grinding machine does not have the discriminator or controller of the cylindrical grinding machine 1 of the present invention shown in Figure 1, and is always configured to execute only a fixed grinding recipe (fixed CF, fixed SRm) that has been manually adjusted in advance by the operator. Otherwise, it is the same as the cylindrical grinding machine 1 of the embodiment, and the maximum output of the drive mechanism of the support unit is also the same.
Using this cylindrical grinding machine, traverse grinding was performed on three of the four sets of crystal rods mentioned above, always using a consistent grinding recipe.
なお、比較例1-3の研削レシピは以下の通りである。
[比較例1の研削レシピ]
CF:常に出力90%
SRm:常に10mm
[比較例2の研削レシピ]
CF:常に出力98%
SRm:常に10mm
[比較例3の研削レシピ]
CF:常に出力98%
SRm:常に6mm
The grinding recipes for Comparative Examples 1-3 are as follows.
[Grinding recipe for Comparative Example 1]
CF: Always at 90% output
SRm: Always 10mm
[Grinding recipe for Comparative Example 2]
CF: Always at 98% output
SRm: Always 10mm
[Grinding recipe for Comparative Example 3]
CF: Always at 98% output
SRm: Always 6mm
そして、実施例と同様に、Aセット(25本)でのコーン部やテール部の折れによる品質不良発生状況、Bセット(25本)での円筒研削中の結晶棒の位置ズレによる品質不良発生状況について調べたところ、結果は以下の通りであった。
なお、Aセットで生じた折れはいずれもテール部に関するものであり、コーン部に折れは生じなかった。
[比較例1の結果]
Aセットでの品質不良発生(折れ):0本(品質不良発生率:0%)
Bセットでの品質不良発生(位置ズレ):5本(品質不良発生率:20%)
[比較例2の結果]
Aセットでの品質不良発生(折れ):3本(品質不良発生率:12%)
Bセットでの品質不良発生(位置ズレ):2本(品質不良発生率:8%)
[比較例3の結果]
Aセットでの品質不良発生(折れ):3本(品質不良発生率:12%)
Bセットでの品質不良発生(位置ズレ):0本(品質不良発生率:0%)
Then, similar to the examples, we investigated the occurrence of quality defects due to breakage of the cone and tail portions in Set A (25 pieces) and the occurrence of quality defects due to misalignment of the crystal rods during cylindrical grinding in Set B (25 pieces). The results were as follows.
Furthermore, all the breaks that occurred in Set A were related to the tail section; no breaks occurred in the cone section.
[Results of Comparative Example 1]
Number of defective items (broken) in Set A: 0 (Defective item rate: 0%)
Quality defects (misalignment) in Set B: 5 units (Quality defect rate: 20%)
[Results of Comparative Example 2]
Quality defects (breakage) in Set A: 3 pieces (Quality defect rate: 12%)
Quality defects in Set B (misalignment): 2 units (Quality defect rate: 8%)
[Results of Comparative Example 3]
Quality defects (breakage) in Set A: 3 pieces (Quality defect rate: 12%)
Quality defects in Set B (misalignment): 0 units (Quality defect rate: 0%)
実施例および比較例2、3の結果から分かるように、折れによる品質不良発生率を最大12%低減できた。また、実施例および比較例1の結果から分かるように、位置ズレによる品質不良発生率を最大20%低減できた。双方の品質不良発生率を0%に抑えられたのは実施例だけであった。
このように本発明であれば、コーン(テール)有り/無しのそれぞれに調整した専用の円筒研削機を準備することなく、また、コーン(テール)有り/無しに合わせてその都度オペレーターが最適なレシピを手動で設定することなく、低コストで安定した品質で効率が良い円筒研削を行うことができる。
As can be seen from the results of the Examples and Comparative Examples 2 and 3, the rate of quality defects due to breakage could be reduced by up to 12%. Also, as can be seen from the results of the Examples and Comparative Example 1, the rate of quality defects due to misalignment could be reduced by up to 20%. The Examples were the only ones in which the rate of both types of quality defects could be kept to 0%.
Thus, with this invention, cylindrical grinding can be performed efficiently with low cost and stable quality without the need to prepare separate cylindrical grinding machines adjusted for the presence or absence of cones (tails), and without the operator having to manually set the optimal recipe each time depending on whether or not there are cones (tails).
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above. The embodiments described above are illustrative, and any configuration that is substantially identical to the technical concept described in the claims of the present invention and achieves similar effects is included within the technical scope of the present invention.
1…本発明の円筒研削機、 2a、2b…支持装置、 3a…主軸、 3b…副軸、
4…一対の支持ユニット、 4a…第1支持ユニット、 4b…第2支持ユニット、
5…研削ユニット、 6…砥石、
7…結晶棒、 7a…無転位の結晶棒、 7b…有転位化した結晶棒、
7c…有転位部を切断した結晶棒、 7d…切り出された結晶棒、
8…直胴部、 9、9a…コーン部、 9b…コーン部が切断された平坦面、
10、10a…テール部、 10b…テール部が切断された平坦面、
11…判別器、 12…制御器、
13…駆動機構、 14…第1支持部、 15…第2支持部、 16…搬送ユニット、
20…インゴット検知棒、 21…摺動部、 22…検出ドグ、
23a…第1センサー、 23b…第2センサー、
24…インゴット検知棒可動装置、
30…センサー設置孔、 31…円錐部検出センサー、 32…検出ライン、
D…有転位部、 CF…挟力、 EF…外力、
SR…削り代、 SRm…1回あたりの最大削り代。
1...Cylindrical grinding machine of the present invention, 2a, 2b...Support device, 3a...Main spindle, 3b...Sub-spindle,
4...a pair of support units, 4a...first support unit, 4b...second support unit,
5... Grinding unit, 6... Grinding wheel,
7...Crystal rod, 7a...Dislocation-free crystal rod, 7b...Dislocation-treated crystal rod
7c...Crystal rod with dislocations cut, 7d...Cut-out crystal rod,
8...Straight body section, 9, 9a...Cone section, 9b...Flat surface where the cone section has been cut off.
10, 10a...Tail section, 10b...Flat surface where the tail section has been cut off.
11... Discriminant, 12... Controller
13... Drive mechanism, 14... First support part, 15... Second support part, 16... Conveying unit,
20...Ingot detection rod, 21...Sliding part, 22...Detection dog,
23a...First sensor, 23b...Second sensor,
24...Ingot detection rod movable device,
30...Sensor mounting hole, 31...Conical part detection sensor, 32...Detection line,
D...dislocated part, CF...pinching force, EF...external force,
SR... Machining allowance, SRm... Maximum machining allowance per pass.
Claims (2)
前記支持装置は、円錐状の結晶端部を支持可能な凹形状の第1支持部と、平坦な結晶端部を支持可能な第2支持部とを有しており、前記結晶棒の両端の円錐状のコーン部およびテール部の有無に関わらずに前記結晶棒を支持可能なものであり、
さらに、前記コーン部およびテール部の有無を自動判別可能な判別器と、
前記トラバース研削における、前記一対の支持ユニットによる前記結晶棒を挟む挟力と、前記研削ユニットによる1回あたりの最大削り代とについて、前記コーン部およびテール部の有無別に設定値が登録されている制御器とを有しており、
前記判別器により自動判別された前記コーン部およびテール部の有無に対応する前記挟力と前記1回あたりの最大削り代の設定値を有する研削レシピが前記制御器により自動選択されて、該研削レシピに基づいてトラバース研削の自動実施が可能なものであることを特徴とする円筒研削機。 A cylindrical grinding machine comprising a pair of support units that axially clamp the crystal rod and make it rotatable around its axis by a main shaft and a sub-shaft, each of which has a support device attached to its tip to support the end of the crystal rod, and a grinding unit that traverses grinds the outer circumference of the crystal rod while moving along the axial direction of the crystal rod supported by the pair of support units,
The support device has a concave first support portion capable of supporting a conical crystal end and a second support portion capable of supporting a flat crystal end, and is capable of supporting the crystal rod regardless of whether or not there are conical cone portions and tail portions at both ends of the crystal rod.
Furthermore, a discriminator capable of automatically determining the presence or absence of the cone portion and tail portion,
The system includes a controller that stores set values for the clamping force applied by the pair of support units to the crystal rod during the traverse grinding process, and for the maximum amount of material removed per pass by the grinding unit, separately for the presence or absence of the cone portion and the tail portion.
A cylindrical grinding machine characterized in that a grinding recipe having the gripping force corresponding to the presence or absence of the cone portion and tail portion, which are automatically determined by the discriminator, and the set value of the maximum grinding allowance per pass is automatically selected by the controller, and traverse grinding can be automatically performed based on the grinding recipe.
前記支持装置として、円錐状の結晶端部を支持可能な凹形状の第1支持部と、平坦な結晶端部を支持可能な第2支持部とを有しており、前記結晶棒の両端の円錐状のコーン部およびテール部の有無に関わらずに前記結晶棒を支持可能なものを用意し、
さらに、前記コーン部およびテール部の有無を自動判別可能な判別器と、
前記トラバース研削における、前記一対の支持ユニットによる前記結晶棒を挟む挟力と、前記研削ユニットによる1回あたりの最大削り代とについて、前記コーン部およびテール部の有無別に設定値が登録されている制御器とを用意し、
前記一対の支持ユニットにより前記結晶棒を挟んで固定するとき、該結晶棒の前記コーン部およびテール部の有無を前記判別器により自動判別し、該自動判別した前記コーン部およびテール部の有無に対応する前記挟力と前記1回あたりの最大削り代の設定値を有する研削レシピを前記制御器により自動選択し、該研削レシピに基づいてトラバース研削を自動実施することを特徴とする円筒研削方法。 A method for cylindrical grinding a crystal rod, using a cylindrical grinding machine having a pair of support units that axially clamp the crystal rod and make it rotatable around an axis by a main shaft and a sub-shaft, each of which has a support device attached to the tip of the crystal rod's end, and a grinding unit that traverse grinds the outer circumference of the crystal rod while moving along the axial direction of the crystal rod supported by the pair of support units,
The support device has a concave first support portion capable of supporting a conical crystal end and a second support portion capable of supporting a flat crystal end, and is capable of supporting the crystal rod regardless of whether or not there are conical cone portions and tail portions at both ends of the crystal rod.
Furthermore, a discriminator capable of automatically determining the presence or absence of the cone portion and tail portion,
A controller is provided in which set values are registered for the clamping force of the pair of support units that hold the crystal rod in the traverse grinding, and for the maximum amount of material removed per pass by the grinding unit, separately for the presence or absence of the cone portion and the tail portion.
A cylindrical grinding method characterized by the following: when the crystal rod is clamped and fixed by the pair of support units, the presence or absence of the cone portion and tail portion of the crystal rod is automatically determined by the discriminator, the clamping force corresponding to the presence or absence of the cone portion and tail portion determined by the controller and the set value of the maximum cutting allowance per pass are automatically selected, and traverse grinding is automatically performed based on the grinding recipe.
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