(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023173377
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】円筒研削機
(51)【国際特許分類】
B24B 41/06 20120101AFI20231130BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20231130BHJP
B24B 5/04 20060101ALI20231130BHJP
B23Q 17/00 20060101ALI20231130BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
B24B41/06 J
B24B49/12
B24B41/06 A
B24B5/04
B23Q17/00 B
H01L21/304 611B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022085586
(22)【出願日】2022-05-25
(71)【出願人】
【識別番号】000190149
【氏名又は名称】信越半導体株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102532
【弁理士】
【氏名又は名称】好宮 幹夫
(74)【代理人】
【識別番号】100194881
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 俊弘
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】中川 和也
【テーマコード（参考）】
3C029
3C034
3C043
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C029EE04
3C029EE20
3C034AA01
3C034BB74
3C034BB81
3C034BB93
3C034CA13
3C034CA22
3C034CB02
3C034CB14
3C034DD10
3C034DD13
3C043AA03
3C043CC02
3C043DD02
3C043DD05
3C043DD06
3C043DD11
3C043EE04
5F057AA14
5F057BA01
5F057CA04
5F057FA12
(57)【要約】
【課題】ローディング工程において、結晶棒の端部の破損や支持ユニットの機械的位置ずれの発生を抑制でき、工程所要時間を短縮でき、結晶棒と主軸等との位置関係を検知する部位についてメンテナンスの必要性を軽減可能な円筒研削機を提供する。
【解決手段】円筒研削機であって、結晶棒の一端や他端と主軸や副軸との近接を非接触で検知する第１、第２の検知手段と、副軸側の第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能な駆動機構とを有し、結晶棒の一端と副軸との接触支持において、第２検知手段による一端と副軸との近接の検知から接触支持までの間の第２支持ユニットの移動速度Ｂが、近接の検知までの移動速度Ａよりも低速に調整され、かつ、結晶棒の他端と主軸との接触支持において、第１検知手段による他端と主軸との近接の検知から接触支持までの間の移動速度Ｄが、近接の検知までの移動速度Ｃよりも低速に調整される円筒研削機。
【選択図】図１
【解決手段】円筒研削機であって、結晶棒の一端や他端と主軸や副軸との近接を非接触で検知する第１、第２の検知手段と、副軸側の第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能な駆動機構とを有し、結晶棒の一端と副軸との接触支持において、第２検知手段による一端と副軸との近接の検知から接触支持までの間の第２支持ユニットの移動速度Ｂが、近接の検知までの移動速度Ａよりも低速に調整され、かつ、結晶棒の他端と主軸との接触支持において、第１検知手段による他端と主軸との近接の検知から接触支持までの間の移動速度Ｄが、近接の検知までの移動速度Ｃよりも低速に調整される円筒研削機。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶棒を保持して搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットに保持された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しており、
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものであることを特徴とする円筒研削機。
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものであることを特徴とする円筒研削機。
【請求項2】
前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒研削機。
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒研削機。
【請求項3】
前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒研削機。
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒研削機。
【請求項4】
前記センサーは、投光器と受光器とを有する光電式センサー、または、画像センサーであることを特徴とする請求項２に記載の円筒研削機。
【請求項5】
前記センサーは、投光器と受光器とを有する光電式センサー、または、画像センサーであることを特徴とする請求項３に記載の円筒研削機。
【請求項6】
前記第２支持ユニットの移動速度Ａおよび移動速度Ｃは３，０００～４，０００ｍｍ／ｍｉｎであり、
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の円筒研削機。
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の円筒研削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、結晶棒（シリコン単結晶インゴットなど）をトラバース研削するための準備工程（ローディング工程）に於いて、結晶棒の両端（円錐状のコーン部、及びテール部）を検出することで、主軸と副軸により該結晶棒を軸方向に挟んで支持する動作を安全に且つ短時間で行える円筒研削機に関する。
【背景技術】
【0002】
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筒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。そのため、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大直径化し、高重量化している。
【0003】
このような結晶棒を円筒研削する際、一般的な円筒研削機は、結晶棒を機内外に搬送するための搬送ユニット、結晶棒を機内で支持するための支持ユニット、結晶棒の外周をトラバース研削するための研削ユニットから構成されている。
図８に結晶棒を搬送ユニット３８、及び支持ユニット３４ａ、３４ｂにより結晶軸方向に挟む準備工程（ローディング工程）を示す。
（結晶棒の搬入）
結晶棒７を直径方向に挟んだ搬送ユニット３８は、主軸３３ａと副軸３３ｂの回転中心９に結晶軸中心１０を合わせるために移動する（図８の工程１）。
図８に結晶棒を搬送ユニット３８、及び支持ユニット３４ａ、３４ｂにより結晶軸方向に挟む準備工程（ローディング工程）を示す。
（結晶棒の搬入）
結晶棒７を直径方向に挟んだ搬送ユニット３８は、主軸３３ａと副軸３３ｂの回転中心９に結晶軸中心１０を合わせるために移動する（図８の工程１）。
【0004】
（結晶棒の支持）
次いで結晶棒７を支持ユニット３４ａ、３４ｂで挟む。円筒研削機は一般的に主軸側の支持ユニット３４ａが固定されており、副軸側の支持ユニット３４ｂがサーボモーターなどの駆動機構により移動する（図８の工程２）。
前記サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に向かって連続移動する副軸側の支持ユニット３４ｂの保持部（支持装置）３２ｂは結晶棒７の円錐状のテール部１２に接触し、結晶棒７を直径方向に挟んだ搬送ユニット３８ごと主軸側に移動を続ける（図８の工程３）。
そして、上記の連続した移動により、主軸側の支持ユニット３４ａの保持部３２ａと結晶棒７の円錐状のコーン部１１にも接触する。結晶棒７は主軸側の保持部３２ａと副軸側の保持部３２ｂに挟まれ支持されるが、後工程の円筒研削工程に於いて結晶棒７の円筒面を研削ユニットの砥石により削られる際に、研削抵抗により保持部３２ａ、３２ｂとコーン部１１、テール部１２が滑らないようする必要がある。そのため、結晶棒７が保持部３２ａ、３２ｂに挟まれ支持された後、さらに副軸側の支持ユニット３４ｂが主軸側に移動し続けて、結晶棒７のコーン部１１と保持部３２ａの間の摩擦力、テール部１２と保持部３２ｂの間の摩擦力を高める（図８の工程４）。
次いで結晶棒７を支持ユニット３４ａ、３４ｂで挟む。円筒研削機は一般的に主軸側の支持ユニット３４ａが固定されており、副軸側の支持ユニット３４ｂがサーボモーターなどの駆動機構により移動する（図８の工程２）。
前記サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に向かって連続移動する副軸側の支持ユニット３４ｂの保持部（支持装置）３２ｂは結晶棒７の円錐状のテール部１２に接触し、結晶棒７を直径方向に挟んだ搬送ユニット３８ごと主軸側に移動を続ける（図８の工程３）。
そして、上記の連続した移動により、主軸側の支持ユニット３４ａの保持部３２ａと結晶棒７の円錐状のコーン部１１にも接触する。結晶棒７は主軸側の保持部３２ａと副軸側の保持部３２ｂに挟まれ支持されるが、後工程の円筒研削工程に於いて結晶棒７の円筒面を研削ユニットの砥石により削られる際に、研削抵抗により保持部３２ａ、３２ｂとコーン部１１、テール部１２が滑らないようする必要がある。そのため、結晶棒７が保持部３２ａ、３２ｂに挟まれ支持された後、さらに副軸側の支持ユニット３４ｂが主軸側に移動し続けて、結晶棒７のコーン部１１と保持部３２ａの間の摩擦力、テール部１２と保持部３２ｂの間の摩擦力を高める（図８の工程４）。
【0005】
（搬送ユニットの退避）
前記工程にて結晶棒７が支持ユニット３４ａ、３４ｂにより結晶軸方向に挟み込まれた後、搬送ユニット３８は結晶棒７を離して退避する（図８の工程５）。
前記工程にて結晶棒７が支持ユニット３４ａ、３４ｂにより結晶軸方向に挟み込まれた後、搬送ユニット３８は結晶棒７を離して退避する（図８の工程５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１０－２２１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記のようなローディング工程において、副軸側の支持ユニット３４ｂの動作により、結晶棒７の円錐状のコーン部１１、及びテール部１２が保持部３２ａ、３２ｂに接触するため、接触による衝撃などにより結晶棒７の円錐状のコーン部１１、及びテール部１２が破損することがある。この場合は円筒研削工程に於いて、結晶棒７の円筒面を研削ユニットの砥石により削る際に研削抵抗により結晶棒が滑ったり、位置ずれを発生させ、研削された円筒面の状態不良や直径精度不良など品質に悪影響を及ぼすため、副軸側の支持ユニット３４ｂを低速度で動作させなければならない。
一方で、上記の衝撃などによる破損を抑制するため、副軸側の支持ユニット３４ｂを低速度で動作するとローディング工程に多くの時間を費やすことになる。
一方で、上記の衝撃などによる破損を抑制するため、副軸側の支持ユニット３４ｂを低速度で動作するとローディング工程に多くの時間を費やすことになる。
【0008】
また特許文献１では、ホルダー（支持装置）の係合孔を通してインゴット（結晶棒）の端部（コーン部、及びテール部）に当接可能なインゴット検知棒を備えた技術が開示されている。図９に従来における結晶棒７とホルダー４５との接触直前の位置を検知する接触式検知技術を示す。
結晶棒７を搬送ユニットにより直径方向に挟み、主軸と副軸の回転中心に結晶軸中心を合わせるために移動した後（図９の上図：ここでは副軸側を示す）、サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に連続移動する副軸側のホルダー４５の係合孔を通して摺動部４７に保持されたインゴット検知棒４６（インゴット検知棒可動装置５０で可動）と結晶棒７の端部（テール部１２）が接触し、端部検出ドグ４９がセンサー４８ａの位置から移動することでセンサー４８ｂが検出状態となれば、端部がホルダー４５に接触する直前位置が把握できる事が容易に想定できる（図９の下図）。
結晶棒７を搬送ユニットにより直径方向に挟み、主軸と副軸の回転中心に結晶軸中心を合わせるために移動した後（図９の上図：ここでは副軸側を示す）、サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に連続移動する副軸側のホルダー４５の係合孔を通して摺動部４７に保持されたインゴット検知棒４６（インゴット検知棒可動装置５０で可動）と結晶棒７の端部（テール部１２）が接触し、端部検出ドグ４９がセンサー４８ａの位置から移動することでセンサー４８ｂが検出状態となれば、端部がホルダー４５に接触する直前位置が把握できる事が容易に想定できる（図９の下図）。
【0009】
特許文献１のようなインゴット検知棒４６を含む接触式検知技術は、結晶棒の端部（円錐状のコーン部、及びテール部）の位置を検出するのに有効な手段であると言えるが、構成部品の故障や老朽化などが懸念される。具体的には、インゴット検知棒４６が摺動部４７で保持されており、円筒研削工程にて円筒外周面を研削されたミスト状の研削粉などの進入により、摺動部４７などが摩耗して摺動不良（動作不良）が発生することも考えられ、定期的なメンテナンスが必要となる。
【0010】
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ローディング工程において、主軸や副軸との接触による衝撃などにより、結晶棒の端部の破損や支持ユニットの機械的位置ずれが発生するのを抑制でき、また、ローディング工程に費やす時間を短縮でき、さらには、結晶棒と主軸や副軸との位置関係を検知する構成部品についてメンテナンスの必要性を軽減可能な円筒研削機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明は、結晶棒を保持して搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットに保持された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しており、
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものであることを特徴とする円筒研削機を提供する。
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものであることを特徴とする円筒研削機を提供する。
【0012】
このような本発明の円筒研削機であれば、ローディング工程において、上記駆動機構により、結晶棒の端部であるテール部（一端）やコーン部（他端）と主軸や副軸との近接の検知を境にして第２支持ユニットの移動速度が低速化されるので、結晶棒の端部と主軸や副軸との接触時の衝撃を緩和して安全に接触させることができる。このため、結晶棒の端部の破損を軽減できるし、各支持ユニットの機械的位置ずれの発生を抑制可能である。したがって、後の円筒研削工程において研削抵抗により結晶棒が滑ったり、位置ずれが生じたりすることもなく、研削された円筒面の状態不良や直径精度不良などの品質面への悪影響を防ぐことができる。
また上記の近接の検知まではより高速で第２支持ユニットが移動するので、ローディング工程の最初から最後まで低速で移動させる従来の円筒研削機よりも、工程時間を大幅に短縮可能なものとなる。したがって、処理能力が向上された円筒研削機であり、生産性を改善することができる。
さらには上記の近接の検知の手段が従来のような接触式ではなく非接触式であるため、検知のための構成部品同士の摩耗による不良等も発生せず、メンテナンスの頻度を低減化することができる。
また上記の近接の検知まではより高速で第２支持ユニットが移動するので、ローディング工程の最初から最後まで低速で移動させる従来の円筒研削機よりも、工程時間を大幅に短縮可能なものとなる。したがって、処理能力が向上された円筒研削機であり、生産性を改善することができる。
さらには上記の近接の検知の手段が従来のような接触式ではなく非接触式であるため、検知のための構成部品同士の摩耗による不良等も発生せず、メンテナンスの頻度を低減化することができる。
【0013】
この場合、前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものとすることができる。
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものとすることができる。
【0014】
または、前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものとすることができる。
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものとすることができる。
【0015】
このように保持部の内部または外部に配置されたセンサーにより、結晶棒の端部と主軸や副軸との近接の検知をより簡便に行うことが可能である。
【0016】
また、前記センサーは、投光器と受光器とを有する光電式センサー、または、画像センサーとすることができる。
【0017】
このようなセンサーにより、結晶棒の端部と主軸や副軸との近接の検知をより確実に行うことが可能である。
【0018】
また、前記第２支持ユニットの移動速度Ａおよび移動速度Ｃは３，０００～４，０００ｍｍ／ｍｉｎであり、
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎであるものとすることができる。
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎであるものとすることができる。
【0019】
このようなものであれば、ローディング工程に要する時間をより確実に短縮化することができるし、結晶棒の端部の破損等をより確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明の円筒研削機であれば、ローディング工程における結晶棒の端部の破損や位置ずれを防ぐことができる。また、ローディング工程に要する時間を極めて短縮化することができる。さらにメンテナンスの必要性を低減することができる。ひいては、円筒研削後の結晶棒の品質やその生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の円筒研削機の一例を示す説明図である。
【図2】ローディング工程（前半）における検知手段と駆動手段の機能と連携を示すフロー図である。
【図3】ローディング工程（後半）における検知手段と駆動手段の機能と連携を示すフロー図である。
【図4】検知手段の実施態様１での一例（内部配置）を示す説明図である。
【図5】実施態様１での結晶棒の端部と副軸（保持部）との近接の検知前後の一例を示す説明図である。
【図6】検知手段の実施態様２での一例（外部配置）を示す説明図である。
【図7】実施態様２での結晶棒の端部と副軸（保持部）との近接の検知前後の一例を示す説明図である。
【図8】従来のローディング工程の一例を示すフロー図である。
【図9】従来の結晶棒とホルダーとの接触直前の位置を検知する接触式検知技術を示すフロー図である。
【図10】従来機におけるインゴット検知棒と結晶棒の端部の形状との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
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８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。さらには非接触式の検知手段１４を有している。
まず搬送ユニット８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８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。
図１に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８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。さらには非接触式の検知手段１４を有している。
まず搬送ユニット８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８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。
【0023】
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８に保持された結晶棒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は先端に保持部２ａ、副軸３ｂは先端に保持部２ｂを有している。このため結晶棒７は主軸３ａの保持部２ａと副軸３ｂの保持部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（一端）１２が副軸３ｂ側、コーン部（他端）１１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。
なお、ここでは結晶棒７のテール部（一端）１２が副軸３ｂ側、コーン部（他端）１１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。
【0024】
また一対の支持ユニット４は駆動機構１３を有している。なお、簡単のため、駆動機構１３は図１にのみ示す。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。また、コンピュータ等を備えたものとすることもでき、特には、検知手段１４からの検知信号と連動して自動的に第２支持ユニット４ｂの移動速度を調整できるようになっている。
【0025】
また検知手段１４は、結晶棒７と一対の支持ユニット４との近接を非接触で検知するものである。より具体的には、結晶棒７の他端１１と主軸３ａとの近接を検知する第１検知手段１４ａと、結晶棒７の一端１２と副軸３ｂとの近接を検知する第２検知手段１４ｂからなっている。
【0026】
ここで、検知手段１４と駆動手段１３の機能および連携について、ローディング工程（図２：前半、図３：後半）の説明を交えて説明する。
まず、ローディング工程における基本的なフローは前述した一般例（図８）と同様である。すなわち、結晶棒７の搬入後、駆動機構１３により第１支持ユニット４ａに向かって第２支持ユニット４ｂが移動することで、搬送ユニット８で保持された結晶棒７の一端１２が第２支持ユニット４ｂの副軸３ｂ（より具体的には保持部２ｂ）に近づいて接触して支持され、続いて、結晶棒７の他端１１が第１支持ユニット４ａの主軸３ａ（より具体的には保持部２ａ）に近づいて接触して支持されて、結晶棒７が主軸３ａ（保持部２ａ）と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との間に挟まれて支持される。その後、搬入ユニット８は退避する。
しかしながら、本発明の円筒研削機１では、上記の結晶棒７の一端１２と副軸３ｂとの接触支持や、結晶棒７の他端１１と主軸３ａとの接触支持において、それぞれ、第２検知手段１４ｂと駆動機構１３の連携、第１検知手段１４ａと駆動機構１３の連携がある。
まず、ローディング工程における基本的なフローは前述した一般例（図８）と同様である。すなわち、結晶棒７の搬入後、駆動機構１３により第１支持ユニット４ａに向かって第２支持ユニット４ｂが移動することで、搬送ユニット８で保持された結晶棒７の一端１２が第２支持ユニット４ｂの副軸３ｂ（より具体的には保持部２ｂ）に近づいて接触して支持され、続いて、結晶棒７の他端１１が第１支持ユニット４ａの主軸３ａ（より具体的には保持部２ａ）に近づいて接触して支持されて、結晶棒７が主軸３ａ（保持部２ａ）と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との間に挟まれて支持される。その後、搬入ユニット８は退避する。
しかしながら、本発明の円筒研削機１では、上記の結晶棒７の一端１２と副軸３ｂとの接触支持や、結晶棒７の他端１１と主軸３ａとの接触支持において、それぞれ、第２検知手段１４ｂと駆動機構１３の連携、第１検知手段１４ａと駆動機構１３の連携がある。
【0027】
【0028】
（結晶棒の支持）
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が駆動機構１３により第１支持ユニット４ａに向かって移動する。このとき、第２検知手段１４ｂにより、結晶棒７の一端１２と副軸３ｂとの近接が検知されるまで移動速度Ａで移動するよう調整される（図２の工程２～工程３）。
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が駆動機構１３により第１支持ユニット４ａに向かって移動する。このとき、第２検知手段１４ｂにより、結晶棒７の一端１２と副軸３ｂとの近接が検知されるまで移動速度Ａで移動するよう調整される（図２の工程２～工程３）。
【0029】
そして、第２検知手段１４ｂにより上記近接が検知されると、その検知信号に基づき、駆動機構１３により、そこから一端１２と副軸３ｂとの接触支持までの間、移動速度Ａより低速の移動速度Ｂで移動するよう自動的に調整される。（図２の工程３～工程４）。
【0030】
一端１２と副軸３ｂとの接触支持後、連続して、第２支持ユニット４ｂが駆動機構１３により第１支持ユニット４ａに向かってさらに移動する。このとき、結晶棒７、搬送ユニット８、第２支持ユニット４ｂが一体となって移動する。そして、第１検知手段１４ａにより、結晶棒７の他端１１と主軸３ａとの近接が検知されるまで移動速度Ｃで移動するよう調整される（図２の工程４～図３の工程５）。移動速度Ｃは移動速度Ｂよりも高速とすることができ、例えば移動速度Ａと同じ速度にすることができる。なお、移動速度Ｂから移動速度Ｃへの変更調整は例えば結晶棒７や搬送ユニット８の移動開始を目視で確認して作業者の手動で行っても良いし、あるいは、搬送ユニット８の位置制御の機構から、その移動開始を駆動機構１３に伝えて自動的に変更調整する仕組みとすることもできる。
【0031】
そして、第１検知手段１４ａにより上記近接が検知されると、その検知信号に基づき、駆動機構１３により、そこから他端１１と主軸３ａとの接触支持までの間、移動速度Ｃより低速の移動速度Ｄで移動するよう自動的に調整される（図３の工程５～工程６）。移動速度Ｄは例えば移動速度Ｂと同じ速度にすることができる。
これにより、結晶棒７は主軸３ａと副軸３ｂとの間に挟まれ支持されるが、後工程の円筒研削工程に於いて結晶棒７の円筒面を研削ユニットの砥石により削られる際に、研削抵抗により主軸３ａ、副軸３ｂと他端１１、一端１２とが滑らないようするため、さらに第２支持ユニット４ｂが第１支持ユニット４ａ側に移動し続けて（押し続けて）、結晶棒７の他端１１や一端１２と接触する主軸３ａや副軸３ｂとの間の摩擦力を高める（図３の工程６）。このようにして結晶棒７を第１支持ユニット４ａ、第２支持ユニット４ｂにより結晶軸方向に挟み込むが、その挟み込み完了のタイミングは例えば結晶棒７や搬送ユニット８の移動停止を目視で確認して決めても良いし、あるいは、搬送ユニット８の位置制御の機構から、その移動停止を確認して決めても良い。
これにより、結晶棒７は主軸３ａと副軸３ｂとの間に挟まれ支持されるが、後工程の円筒研削工程に於いて結晶棒７の円筒面を研削ユニットの砥石により削られる際に、研削抵抗により主軸３ａ、副軸３ｂと他端１１、一端１２とが滑らないようするため、さらに第２支持ユニット４ｂが第１支持ユニット４ａ側に移動し続けて（押し続けて）、結晶棒７の他端１１や一端１２と接触する主軸３ａや副軸３ｂとの間の摩擦力を高める（図３の工程６）。このようにして結晶棒７を第１支持ユニット４ａ、第２支持ユニット４ｂにより結晶軸方向に挟み込むが、その挟み込み完了のタイミングは例えば結晶棒７や搬送ユニット８の移動停止を目視で確認して決めても良いし、あるいは、搬送ユニット８の位置制御の機構から、その移動停止を確認して決めても良い。
【0032】
（搬送ユニットの退避）
前記工程にて結晶棒７が挟み込まれた後、搬送ユニット８は結晶棒７を離して退避する（図３の工程７）。
前記工程にて結晶棒７が挟み込まれた後、搬送ユニット８は結晶棒７を離して退避する（図３の工程７）。
【0033】
このような検知手段１４と駆動機構１３の連携を備えた本発明の円筒研削機１であれば、結晶棒７の端部が主軸３ａや副軸３ｂに近接したときに、第２支持ユニット４ｂの移動速度を低速化するので、それらの接触時の衝撃を原因として、結晶棒７の端部の破損や支持ユニット４の機械的位置ずれが生じるのを防ぐことができる。
また、近接するまでは高速で第２支持ユニット４ｂを移動させることができるので、ローディング工程にかかる時間の短縮化を図ることができる。
さらには、前述したように特許文献１のような接触式の検知手段では検知に関する部品の摩耗等が生じてメンテナンスが必要になったりしたが、本発明のような非接触式の検知手段１４であれば、そのような部品の摩耗も生じずメンテナンスの必要性を低減することができる。
そしてこれらの優れた効果によって、高品質の円筒研削物を取得でき、またその生産性も優れたものとなる。
また、近接するまでは高速で第２支持ユニット４ｂを移動させることができるので、ローディング工程にかかる時間の短縮化を図ることができる。
さらには、前述したように特許文献１のような接触式の検知手段では検知に関する部品の摩耗等が生じてメンテナンスが必要になったりしたが、本発明のような非接触式の検知手段１４であれば、そのような部品の摩耗も生じずメンテナンスの必要性を低減することができる。
そしてこれらの優れた効果によって、高品質の円筒研削物を取得でき、またその生産性も優れたものとなる。
【0034】
なお、第２支持ユニット４ｂの移動速度Ａ－Ｄの具体的な設定値は特に限定されるものではないが、移動速度Ａおよび移動速度Ｃは、例えば３，０００～４，０００ｍｍ／ｍｉｎとすることができ、移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは、例えば５０～２００ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。これらの数値範囲から選択した設定値であれば、ローディング工程の短縮化や結晶棒７の端部の破損等の防止をより確実なものとすることができる。
【0035】
検知手段１４（第１検知手段１４ａ、第２検知手段１４ｂ）の例としては各種のセンサーを挙げることができ、例えば光電式センサーや画像センサーを用いることができる。光電式センサーでは投光器と受光器を備えたものとすることができる。また、画像センサーの場合、取得した画像を処理するための画像処理機（コンピュータ等）をさらに用いることができる。これらであれば、結晶棒と主軸・副軸との近接の検知をより確実に行うことが可能である。
【0036】
以下では検知手段１４の具体的な態様について説明する（実施態様１、２）。なお、第２検知手段１４ｂおよび副軸３ｂ（保持部２ｂ）を例に挙げて説明するが、第１検知手段１４ａおよび主軸３ａ（保持部２ａ）の場合でも同様の構成とすることができる。
【0037】
（検知手段の実施態様１：内部配置）
図４に検知手段１４（第２検知手段１４ｂ）の一例を示す。保持部２ｂの内部において、副軸３ｂに垂直な方向に配置されているケースである。また図５に結晶棒７の端部と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接の検知前後の例を示す。
結晶棒７が接触して支持される副軸３ｂの先端の保持部２ｂには、円錐状の凹部と所定直径の孔が組み合わさった貫通孔が形成されている。この貫通孔内に結晶棒７の端部が挿入されて支持できるようになっている。
また保持部２ｂにはセンサー設置孔２１が設けられており、その中に第２検知手段１４ｂとして円錐部検出センサー２２が配置されていて、該円錐部検出センサー２２による検出ライン２３が設けられている。結晶棒７の一端１２が検出ライン２３を通過することにより、一端１２と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接を検知するものである。このような構成により、近接の検知をより簡便に行うことができる。
図４に検知手段１４（第２検知手段１４ｂ）の一例を示す。保持部２ｂの内部において、副軸３ｂに垂直な方向に配置されているケースである。また図５に結晶棒７の端部と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接の検知前後の例を示す。
結晶棒７が接触して支持される副軸３ｂの先端の保持部２ｂには、円錐状の凹部と所定直径の孔が組み合わさった貫通孔が形成されている。この貫通孔内に結晶棒７の端部が挿入されて支持できるようになっている。
また保持部２ｂにはセンサー設置孔２１が設けられており、その中に第２検知手段１４ｂとして円錐部検出センサー２２が配置されていて、該円錐部検出センサー２２による検出ライン２３が設けられている。結晶棒７の一端１２が検出ライン２３を通過することにより、一端１２と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接を検知するものである。このような構成により、近接の検知をより簡便に行うことができる。
【0038】
また、センサー設置孔２１に圧縮空気２４を流す仕組みも設けておくことで、円筒研削工程にて結晶棒７の円筒外周面が研削されて発生したミスト状の研削粉などの進入により、円錐部検出センサー２２が汚れるのを防止し、メンテナンスを極力少なく出来る。
【0039】
またこの場合、結晶棒７の端部を検出する際に接触する部位がないため（検出手段１４が非接触式であるため）、保持部２ｂに進入する距離の制約もなく、端部の形状に制限がないことが分かる。
なお、第１検知手段１４ａにおいても同様の構成とすることができる。
なお、第１検知手段１４ａにおいても同様の構成とすることができる。
【0040】
この結晶棒の端部の形状制限について、特許文献１の接触式の例について考察する。図１０はインゴット検知棒４６と結晶棒７の端部の形状との関係を示したものであり、上段：インゴット検知棒を伸ばした状態、中段：結晶棒の端部の形状が短い場合、下段：結晶棒の端部の形状が長い場合の例である。
結晶棒７の端部（円錐状のコーン部及びテール部）がホルダー４５に支持されるため、インゴット検知棒４６、及びインゴット検知棒可動装置５０の許容ストローク（ａ）より、端部がホルダー４５内に進入する距離が小さくなくてはならない。
図１０の中段は、進入距離（ｂ）＜許容ストローク（ａ）となり、問題なく結晶棒７の円錐状の端部がホルダー４５に支持されるが、図１０の下段は、進入距離（ｃ）＞許容ストローク（ａ）となり結晶棒７の端部がホルダー４５に正常に支持されないことが分かる。すなわち、接触式の検知手段の場合、結晶棒７の端部の形状により制限されることを意味し、デメリットの一つと考えられる。
結晶棒７の端部（円錐状のコーン部及びテール部）がホルダー４５に支持されるため、インゴット検知棒４６、及びインゴット検知棒可動装置５０の許容ストローク（ａ）より、端部がホルダー４５内に進入する距離が小さくなくてはならない。
図１０の中段は、進入距離（ｂ）＜許容ストローク（ａ）となり、問題なく結晶棒７の円錐状の端部がホルダー４５に支持されるが、図１０の下段は、進入距離（ｃ）＞許容ストローク（ａ）となり結晶棒７の端部がホルダー４５に正常に支持されないことが分かる。すなわち、接触式の検知手段の場合、結晶棒７の端部の形状により制限されることを意味し、デメリットの一つと考えられる。
【0041】
このように接触式の検知手段では結晶棒７の端部の進入を阻害してしまう場合があるため、結晶棒７の端部の形状も考慮しないといけないが、本発明のような非接触式であればそのような考慮も不要とすることができて簡便である。
【0042】
（検知手段の実施態様２：外部配置）
図６に検知手段１４（第２検知手段１４ｂ）の他の一例を示す。保持部２ｂの外部に配置されているケースである。第２検知手段１４ｂとしての端部検出センサー２５を保持部２ｂの外部に設置することで結晶棒７の端部が保持部２ｂへ進入する前に検出することが可能となる。
端部検出センサー２５と保持部２ｂとの相対位置を一定にする必要があるため、最も容易な設置手段として、端部検出センサー２５は第２支持ユニット４ｂ（例えば第２支持ユニットのベース部２７ｂ）にブラケット２８を介して連結して完全固定することが望ましい。これにより、サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に移動する副軸側の第２支持ユニット４ｂとこの端部検出センサー２５を同期移動することが可能となる。
また、端部検出センサー２５による検出ライン２６が設けられている。結晶棒７の一端１２が検出ライン２６を通過することにより、一端１２と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接を検知するものである。このような構成により、近接の検知をより簡便に行うことができる。
なお、第１検知手段１４ａにおいても同様の構成とすることができる。
図６に検知手段１４（第２検知手段１４ｂ）の他の一例を示す。保持部２ｂの外部に配置されているケースである。第２検知手段１４ｂとしての端部検出センサー２５を保持部２ｂの外部に設置することで結晶棒７の端部が保持部２ｂへ進入する前に検出することが可能となる。
端部検出センサー２５と保持部２ｂとの相対位置を一定にする必要があるため、最も容易な設置手段として、端部検出センサー２５は第２支持ユニット４ｂ（例えば第２支持ユニットのベース部２７ｂ）にブラケット２８を介して連結して完全固定することが望ましい。これにより、サーボモーターなどの駆動機構により主軸側に移動する副軸側の第２支持ユニット４ｂとこの端部検出センサー２５を同期移動することが可能となる。
また、端部検出センサー２５による検出ライン２６が設けられている。結晶棒７の一端１２が検出ライン２６を通過することにより、一端１２と副軸３ｂ（保持部２ｂ）との近接を検知するものである。このような構成により、近接の検知をより簡便に行うことができる。
なお、第１検知手段１４ａにおいても同様の構成とすることができる。
【0043】
更に図５の実施態様１では、結晶棒７の円錐状の端部が保持部２ｂの内部に進入する必要があるため、結晶棒７の端部に円錐状の端部を有さない場合には検出することが出来ないが、外部配置の場合は図７に示す通り結晶棒７の端部が円錐状であろうが、平坦であっても検出が可能となる。
【0044】
結晶棒の端部と主軸や副軸との近接を検知する検知手段１４は、特許文献１のように結晶棒との接触や検知のための構成部品同士が接触する構造を必要とするものではなく、非接触で検知して駆動機構１３と上述した連携が可能なものであればよく、特に限定されない。
結晶棒の端部の破損等を防止するにあたって、支持ユニット４と結晶棒７の端部との接触直前に第２支持ユニット４ｂを低速移動するためには、支持ユニット４と結晶棒７の端部とが近接する位置を検知する必要があり、前述した実施態様１や実施態様２のような仕組みであれば、近接の検知をより簡便に行うことが可能である。
結晶棒の端部の破損等を防止するにあたって、支持ユニット４と結晶棒７の端部との接触直前に第２支持ユニット４ｂを低速移動するためには、支持ユニット４と結晶棒７の端部とが近接する位置を検知する必要があり、前述した実施態様１や実施態様２のような仕組みであれば、近接の検知をより簡便に行うことが可能である。
【実施例0045】
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。
従来の技術である結晶棒の端部（円錐状のコーン部、及びテール部）を検出しない自動円筒研削機（比較例）と、非接触式検出手段である図６の端部検出センサー２５を主軸側および副軸側の保持部の外部にそれぞれ設置した本発明の自動円筒研削機（図１）（実施例）を用意し、それぞれを用いてローディング工程の所要時間を比較した。
（実施例）
端部検出センサー２５は投光器と受光器が分離した一般的な光電式センサーであり、副軸３ｂ側において、その光電式センサーの光軸と保持部２ｂの端面との距離２９が１００ｍｍ、投光器と受光器の間隔３０が４５０ｍｍとなるように、ブラケット２８を介して第２支持ユニット４ｂのベース部２７ｂに完全に固定した。主軸３ａ側も同じ条件となる様にセッティングした。
使用した結晶棒７は、直径３００ｍｍ、コーン部長さ１５０ｍｍ、直胴部長さ１，０００ｍｍ、テール部長さ２５０ｍｍである。
従来の技術である結晶棒の端部（円錐状のコーン部、及びテール部）を検出しない自動円筒研削機（比較例）と、非接触式検出手段である図６の端部検出センサー２５を主軸側および副軸側の保持部の外部にそれぞれ設置した本発明の自動円筒研削機（図１）（実施例）を用意し、それぞれを用いてローディング工程の所要時間を比較した。
（実施例）
端部検出センサー２５は投光器と受光器が分離した一般的な光電式センサーであり、副軸３ｂ側において、その光電式センサーの光軸と保持部２ｂの端面との距離２９が１００ｍｍ、投光器と受光器の間隔３０が４５０ｍｍとなるように、ブラケット２８を介して第２支持ユニット４ｂのベース部２７ｂに完全に固定した。主軸３ａ側も同じ条件となる様にセッティングした。
使用した結晶棒７は、直径３００ｍｍ、コーン部長さ１５０ｍｍ、直胴部長さ１，０００ｍｍ、テール部長さ２５０ｍｍである。
【0046】
図２、図３のようにしてローディング工程を行った。
まず、搬送ユニット８により、主軸３ａと副軸３ｂの回転中心９に結晶軸中心１０を合わせるよう結晶棒７を移動搬入した（図２の工程１）。要した時間は３０秒であった。なお、この搬入により、副軸３ｂ側の端面とテール部（一端）１２との間隔、また、主軸３ａ側の端面とコーン部（他端）１１との間隔は、共に１，０００ｍｍであった。
テール部１２の検出まで、第２支持ユニット４ｂを駆動機構１３により主軸３ａ側に連続移動した（図２の工程２～工程３）。副軸３ｂ側の端部検出センサー（第２検知手段１４ｂ）が検出するまでの移動速度は４，０００ｍｍ／ｍｉｎ（以下、高速度）とし、要した時間は約１５秒であった。
次いで、そこから結晶棒７の円錐状のテール部１２が保持部２ｂの内部に進入して接触させた（図２の工程３～工程４）。接触するまでの移動速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ（以下、低速度）とし、要した時間が約４８秒であった。
まず、搬送ユニット８により、主軸３ａと副軸３ｂの回転中心９に結晶軸中心１０を合わせるよう結晶棒７を移動搬入した（図２の工程１）。要した時間は３０秒であった。なお、この搬入により、副軸３ｂ側の端面とテール部（一端）１２との間隔、また、主軸３ａ側の端面とコーン部（他端）１１との間隔は、共に１，０００ｍｍであった。
テール部１２の検出まで、第２支持ユニット４ｂを駆動機構１３により主軸３ａ側に連続移動した（図２の工程２～工程３）。副軸３ｂ側の端部検出センサー（第２検知手段１４ｂ）が検出するまでの移動速度は４，０００ｍｍ／ｍｉｎ（以下、高速度）とし、要した時間は約１５秒であった。
次いで、そこから結晶棒７の円錐状のテール部１２が保持部２ｂの内部に進入して接触させた（図２の工程３～工程４）。接触するまでの移動速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ（以下、低速度）とし、要した時間が約４８秒であった。
【0047】
主軸３ａ側の保持部２ａと結晶棒７の円錐状のコーン部１１も同様に動作する。
コーン部１１の検出までの、主軸３ａ側の端部検出センサー（第１検知手段１４ａ）が検出するまで第２支持ユニット４ｂを高速度で移動した（図２の工程４～図３の工程５）。要した時間は約１８秒であった。
結晶棒７のコーン部１１が保持部２ａの内部に進入して接触するまで低速度で移動して、結晶棒７が保持部２ａと保持部２ｂとの間に挟まれ支持された後、さらに第２支持ユニット４ｂが第１支持ユニット４ａ側に移動し続けて、結晶棒７のコーン部１１と保持部２ａの間の摩擦力、および、テール部１２と保持部２ｂの間の摩擦力を高めて挟み込みを完了させた（図３の工程５～工程６）。要した時間は７８秒であった。
その後、搬送ユニット８を結晶棒７から離して退避させた。要した時間は３０秒であった。
コーン部１１の検出までの、主軸３ａ側の端部検出センサー（第１検知手段１４ａ）が検出するまで第２支持ユニット４ｂを高速度で移動した（図２の工程４～図３の工程５）。要した時間は約１８秒であった。
結晶棒７のコーン部１１が保持部２ａの内部に進入して接触するまで低速度で移動して、結晶棒７が保持部２ａと保持部２ｂとの間に挟まれ支持された後、さらに第２支持ユニット４ｂが第１支持ユニット４ａ側に移動し続けて、結晶棒７のコーン部１１と保持部２ａの間の摩擦力、および、テール部１２と保持部２ｂの間の摩擦力を高めて挟み込みを完了させた（図３の工程５～工程６）。要した時間は７８秒であった。
その後、搬送ユニット８を結晶棒７から離して退避させた。要した時間は３０秒であった。
【0048】
（比較例）
使用した結晶棒は実施例と同じものを使用した。
図８のようにしてローディング工程を行った。
なお、結晶棒の搬入（図８の工程１）と搬送ユニット８の退避（図８の工程５）は実施例と同様であり、要した時間も実施例と同様に各々３０秒であった。
また、副軸側の支持ユニット４ｂを駆動機構により移動させ、結晶棒７のテール部１２を支持ユニット４ｂの副軸の保持部と接触させ（図８の工程２～工程３）、また、結晶棒７のコーン部１１を主軸側の支持ユニット４ａの副軸の保持部と接触させ、さらに結晶棒７の挟み込みを完了させた（図８の工程３～工程４）。この工程２～工程４での支持ユニット４ｂの移動速度は全て低速度の１００ｍｍ／ｍｉｎであり、工程２～工程３、工程３～工程４に要した時間は、それぞれ６３０秒、６６３秒であった。
使用した結晶棒は実施例と同じものを使用した。
図８のようにしてローディング工程を行った。
なお、結晶棒の搬入（図８の工程１）と搬送ユニット８の退避（図８の工程５）は実施例と同様であり、要した時間も実施例と同様に各々３０秒であった。
また、副軸側の支持ユニット４ｂを駆動機構により移動させ、結晶棒７のテール部１２を支持ユニット４ｂの副軸の保持部と接触させ（図８の工程２～工程３）、また、結晶棒７のコーン部１１を主軸側の支持ユニット４ａの副軸の保持部と接触させ、さらに結晶棒７の挟み込みを完了させた（図８の工程３～工程４）。この工程２～工程４での支持ユニット４ｂの移動速度は全て低速度の１００ｍｍ／ｍｉｎであり、工程２～工程３、工程３～工程４に要した時間は、それぞれ６３０秒、６６３秒であった。
【0049】
実施例および比較例でのローディング工程での各段階の所要時間を表１にまとめた。
ローディング工程の所要時間の合計が比較例では１，３５３秒であるのに対し、実施例では２１９秒であった。このように実施例は比較例の約１６％の所要時間であり、約８４％もの大幅な時間短縮が確認出来た。
自動円筒研削機では、円筒研削時間に要する時間が大半を占め、結晶棒１本で約２～４時間（結晶棒の長さなどに左右される）かかることを考慮すると、ローディング工程を含む円筒研削の全体工程において、本発明にて約１１～５％の処理時間の短縮が可能となり、生産性が向上する。
また、実施例の条件で結晶棒を支持して円筒研削を行っても、比較例の条件で結晶棒を支持して円筒研削を行った場合と同様、位置ずれを起こすことなく、研削面は比較例の条件と同様な面状態となった。
ローディング工程の所要時間の合計が比較例では１，３５３秒であるのに対し、実施例では２１９秒であった。このように実施例は比較例の約１６％の所要時間であり、約８４％もの大幅な時間短縮が確認出来た。
自動円筒研削機では、円筒研削時間に要する時間が大半を占め、結晶棒１本で約２～４時間（結晶棒の長さなどに左右される）かかることを考慮すると、ローディング工程を含む円筒研削の全体工程において、本発明にて約１１～５％の処理時間の短縮が可能となり、生産性が向上する。
また、実施例の条件で結晶棒を支持して円筒研削を行っても、比較例の条件で結晶棒を支持して円筒研削を行った場合と同様、位置ずれを起こすことなく、研削面は比較例の条件と同様な面状態となった。
【0050】
【表1】
【0051】
本明細書は、以下の態様を包含する。
［１］： 結晶棒を保持して搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットに保持された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しており、
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものである円筒研削機。
［２］： 前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものである上記［１］の円筒研削機。
［３］： 前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものである上記［１］の円筒研削機。
［４］： 前記センサーは、投光器と受光器とを有する光電式センサー、または、画像センサーである上記［２］または上記［３］の円筒研削機。
［５］： 前記第２支持ユニットの移動速度Ａおよび移動速度Ｃは３，０００～４，０００ｍｍ／ｍｉｎであり、
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎである上記［１］から上記［４］のいずれかの円筒研削機。
［１］： 結晶棒を保持して搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットに保持された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しており、
前記一対の支持ユニットは、主軸を有する第１支持ユニットと、副軸を有する第２支持ユニットとを有しているとともに、前記第２支持ユニットを前記第１支持ユニットに向かって移動可能な駆動機構とを有しており、
該駆動機構により前記第１支持ユニットに向かって前記第２支持ユニットが移動することで、前記搬送ユニットで保持された結晶棒の一端が前記第２支持ユニットの前記副軸に近づいて接触して支持され、続いて、前記結晶棒の他端が前記第１支持ユニットの前記主軸に近づいて接触して支持されて、前記結晶棒が前記主軸と前記副軸との間に挟まれて支持される円筒研削機であって、
前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を非接触で検知する第１検知手段と、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を非接触で検知する第２検知手段とをさらに有しており、
前記駆動機構は、
前記第２支持ユニットの移動速度を変更調整可能なものであり、
前記結晶棒の一端と前記副軸との接触支持において、前記第２検知手段による前記結晶棒の一端と前記副軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｂが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ａよりも低速に調整されるものであり、かつ、
前記結晶棒の他端と前記主軸との接触支持において、前記第１検知手段による前記結晶棒の他端と前記主軸との近接の検知から前記接触支持までの間の前記第２支持ユニットの移動速度Ｄが、前記近接の検知までの前記第２支持ユニットの移動速度Ｃよりも低速に調整されるものである円筒研削機。
［２］： 前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記主軸と前記副軸の各保持部の内部において、前記センサーは前記主軸と前記副軸に垂直な方向に配置されていて前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものである上記［１］の円筒研削機。
［３］： 前記主軸と前記副軸は、各々、前記結晶棒が接触して支持される保持部を有しており、
前記第１検知手段と前記第２検知手段は、各々、センサーであり、
前記センサーは、各々、ブラケットを介して前記第１支持ユニットと前記第２支持ユニットと連結しており、かつ、前記主軸と前記副軸の各保持部の外部に配置されていて、該外部で前記センサーによる検出ラインが設けられており、
前記第１検知手段は、前記結晶棒の他端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の他端と前記主軸との近接を検知するものであり、
前記第２検知手段は、前記結晶棒の一端が前記検出ラインを通過することにより、前記結晶棒の一端と前記副軸との近接を検知するものである上記［１］の円筒研削機。
［４］： 前記センサーは、投光器と受光器とを有する光電式センサー、または、画像センサーである上記［２］または上記［３］の円筒研削機。
［５］： 前記第２支持ユニットの移動速度Ａおよび移動速度Ｃは３，０００～４，０００ｍｍ／ｍｉｎであり、
前記第２支持ユニットの移動速度Ｂおよび移動速度Ｄは５０～２００ｍｍ／ｍｉｎである上記［１］から上記［４］のいずれかの円筒研削機。
【0052】
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。
【符号の説明】
【0053】
１…本発明の円筒研削機、 ２ａ、２ｂ…保持部、
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、 ８…搬送ユニット、
９…主軸と副軸の回転中心、 １０…結晶軸中心、
１１…コーン部（他端）、 １２…テール部（一端）、 １３…駆動機構、
１４…検知手段、 １４ａ…第１検知手段、 １４ｂ…第２検知手段、
２１…センサー設置孔、 ２２…円錐部検出センサー、
２３…検出ライン、 ２４…圧縮空気、
２５…端部検出センサー、 ２６…検出ライン、
２７ｂ…第２支持ユニットのベース部、 ２８…ブラケット、
２９…光電式センサーの光軸と保持部の端面との距離、
３０…投光器と受光器の間隔。
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、 ８…搬送ユニット、
９…主軸と副軸の回転中心、 １０…結晶軸中心、
１１…コーン部（他端）、 １２…テール部（一端）、 １３…駆動機構、
１４…検知手段、 １４ａ…第１検知手段、 １４ｂ…第２検知手段、
２１…センサー設置孔、 ２２…円錐部検出センサー、
２３…検出ライン、 ２４…圧縮空気、
２５…端部検出センサー、 ２６…検出ライン、
２７ｂ…第２支持ユニットのベース部、 ２８…ブラケット、
２９…光電式センサーの光軸と保持部の端面との距離、
３０…投光器と受光器の間隔。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】