JP5288384B2

JP5288384B2 - ガラスルツボの切断方法および切断装置

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Publication number: JP5288384B2
Application number: JP2010503859A
Authority: JP
Inventors: 賢佐藤
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: CN101977858A; KR20110009089A; JPWO2009116476A1; CN101977858B; US9555555B2; KR101239678B1; WO2009116476A1; US20110011228A1

Description

本発明は、ガラスルツボのリム部（開口縁部）を平滑に切断することができる切断方法と装置に関する。より詳しくは、本発明は、シリコン単結晶の引き上げに用いる石英ガラスルツボなどについて、切断箇所の縁部などに破損を生じることなく、リム部などを平滑に切断することができる切断方法と装置に関する。

シリコン単結晶引き上げには、シリコン融液を入れる石英ガラスルツボが用いられている。このガラスルツボは主に回転モールド法によって製造されており、回転するモールドの内表面に石英粉を均一に堆積させ、これを加熱溶融してガラス化することにより製造している。この製造方法ではルツボの開口縁部（リム部）が不揃いになり易いので、製造後にリム部を切断して製品に仕上げている。従来はリム部の切断を手作業で行っていたが、ルツボの大型化に伴いリム部の切断作業の負担が増しており、この負担を軽減するために切断作業の機械化が図られている。

ガラスルツボの切断装置として、ルツボの保持手段とリムの切断手段を有し、上記保持手段はルツボを把持する開閉自在なアームとその回転上下動手段を有し、上記切断手段は切断刃とその移動手段を備えており、好ましくは、さらにルツボの芯出し機構と切断したリムの排出機構を有し、ルツボの芯出しから、リムの切断、およびリムの排出に至る一連の工程を連続して行うことを特徴とするリムカット装置が知られている（特許文献１参照）。

上記リムカット装置は、ガラスルツボのリムを機械的に精度良く切断することができ、大型ガラスルツボについても短時間でリムの切断を完了することができる。また、芯出しから切断したリムの排出に至る一連の動作を自動化できるので作業効率を大幅に高めることができる利点を有している。

一方、ガラスルツボのリム部を切断する場合、図６に示すように、回転する切断刃１０をルツボ２０の側壁外表面２１に押し当てて、ルツボ２０を回転しながら、切断刃１０をルツボの内側に向かって押し進めて壁部を切断する方法が行われている。

上記切断方法によれば、ルツボの外表面２１にルツボ全周に延びる切断溝２８が形成され、この切断溝２８が壁の肉厚方法に進行して、切断終了部分がルツボ内表面２２になるので、切断されたリム部２６の重量がルツボ内表面２２の薄い切断面に集中して亀裂が入りやすくなり、該内表面の切断縁部が破損し、図７に示すように、ルツボ内表面に切断バリ２３や欠損部分２４を生じやすくなる。切断刃１０をルツボ内表面に押し当て、切断刃１０を外表面に向かって押し進めて切断する場合も同様である。
特開２００１−２２６１３４号

本発明は、従来の切断方法における上記問題を解決したものであり、切断箇所の縁部などに破損を生じることなく、リム部などを平滑に切断することができる切断方法および切断装置を提供する。

本発明は、以下の構成によって上記問題を解決した切断方法および切断装置に関する。
〔１〕切断刃によってルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って該切断刃をルツボの周方向に相対移動させて上記切り込みをルツボ全周に延長することによってルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断方法。
〔２〕ルツボを回転せずに、回転する切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させ、または切断刃の移動手段によって該切断刃をルツボの周方向に移動させて、ルツボのリム部を切断する上記[１]に記載するガラスルツボの切断方法。
〔３〕ルツボの外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる溝を形成し、該溝を設けた反対側の表面から上記[１]または上記[２]の方法によってルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断方法。
〔４〕ルツボの外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる溝を形成し、該溝を設けた反対側の表面から該溝に向かって切断刃を進めてルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断方法。
〔５〕ルツボに対して横向きに設置された円板状の切断刃、該切断刃の回転手段、該切断刃をルツボの周方向に移動させる切断刃移動手段、ルツボの回転手段を備え、ルツボを回転せずに、回転する切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させてルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断装置。
〔６〕上記[５]の切断装置において、ルツボを上向きに設置する支持台、ルツボの上方に設定される昇降自在な保持手段を有し、切断されたリム部を保持手段によって吊り上げて保持するガラスルツボの切断装置。
〔７〕上記[５]の切断装置において、ルツボを下向きに設置する支持台、ルツボの上方に設定される昇降自在な保持手段、支持台から上方に伸びるアームを有し、保持手段によってルツボを下向きに保持し、またリム部を上記アームによって保持した状態でリム部を切断し、切断後、ルツボを下向きに保持して状態で搬出した後に、切断したリム部を搬出するガラスルツボの切断装置。

本発明の切断方法は、切断刃によってルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って該切断刃をルツボの周方向に相対移動させて上記切り込みをルツボ全周に延長するので、壁部の肉厚全体が切断された状態で切断部分がルツボの周方向に延びることになり、従って、切断されたリム部の重量が切断直前の内表面に集中することがなく、切断縁部のバリや欠損を確実に防止することができる。

本発明の切断方法は、具体的には、例えば、ルツボを回転せずに、回転する切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させればよく、あるいは切断刃の移動手段によって該切断刃をルツボの周方向に移動させればよく、特別な切断手段を必要としないので、容易に実施することができる。

また、本発明の切断方法は、ルツボの外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる溝を形成し、該溝を設けた反対側の表面から該溝に向かって切断刃を進めてルツボのリム部を切断する方法を含む。この切断方法によれば、該溝を設けた反対側の表面から該溝に向かって切断刃を進めるので、切断終了部分が溝の内側になり、従って、ルツボ表面にバリや欠損を生じない。

ルツボの外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる溝を形成し、該溝を設けた反対側の表面から貫通した切り込みを設け、該切り込みをルツボ全周に延長してルツボ壁部を切断する方法によれば、貫通した切り込みを形成するとき、および貫通した切り込みをルツボ全周に延長するときにもルツボ表面にバリや欠損を生じることがなく、リム部を平滑に切断するができる。

本発明の切断装置は、ルツボに対して横向きに設置された円板状の切断刃、該切断刃の回転手段、該切断刃をルツボの周方向に移動させる切断刃移動手段、ルツボの回転手段を備えたものであり、ルツボを回転せずに、回転する切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させるように、切断刃およびルツボを制御することによって、切断縁部にバリや欠損を生じることなく、リム部を平滑に切断することができる。

また、上記切断装置が、ルツボの上方に設定される昇降自在な保持手段を有することによって、ルツボの設置および切断後の取り出しを保持手段によって機械的に行うことができる。また切断中にリム部を保持することができるので、切断終了時にリム部が切断面に衝突するのを防止することができ、切断されたリム部の取り出しを機械的に行うことができる。

本発明の切断方法を示す説明図本発明の切断方法を示す説明図本発明の切断方法を示す説明図本発明の切断装置の構成例を示す模式図本発明の切断装置の他の構成例を示す模式図従来の切断方法を示す説明図従来の切断方法を示す説明図

符号の説明

１０−切断刃、１１−支持手段、１２−支持台、１３−保持手段、１４−アーム、１５−緩衝材、１６−回転軸、１７−アーム、１８−緩衝材、２０−ルツボ、２１−外表面、２２−内表面、２３−バリ、２４−欠損部分、２５−リム部、２７−溝、２８−切断溝、３０−切り込み

以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明によるガラスルツボの切断方法の概略を示す説明図である。

本発明の切断方法は、図１に示すように、ルツボ２０を回転せずに、回転する切断刃１０をルツボ２０の壁面（図示する例では外表面２１）に当て、切断刃１０を壁厚方向に（ルツボの内側に向かって）押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込み３０を形成する。よって図示のように、切断刃１０はルツボ２０の壁部を突き抜けて内表面側に現れる。

次いで、図２に示すように、切断刃１０がルツボ壁部を貫通した状態を保って、ルツボ２０を回転させて切断刃１０をルツボの周方向に相対的に移動させる。壁部の肉厚全体が切断された状態で切断部分(切り込み)３０がルツボの周方向に延長され、ルツボを一回転すると上記切断部分(切り込み)３０がルツボ全周に延長されてリム部２５が切断される。

上記切断方法によれば、壁部の肉厚全体が切断された状態で切断部分がルツボの周方向に延びるので、切断されたリム部２５の重量が切断直前の内表面に集中することがなく、従って、切断縁部のバリや欠損を確実に防止することができる。また、本発明の切断方法は、切断刃１０をルツボ内表面に押しあて、外内表面に向かって押し進めて貫通した切り込み３０を形成してもよい。

本発明の他の切断方法は、図３に示すように、ルツボ２０の外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる浅い溝２７を形成し、該溝２７を設けた反対側の表面から該溝２７に向かって切断刃１０を進めてルツボのリム部を切断する。溝２７の深さは１〜３ｍｍ程度であることが好ましい。また、溝２７の幅は切断刃１０の幅の０．５〜２倍であればよく、１〜２倍であることが好ましい。溝２７の形成には、貫通する切り込み３０の形成に用いる切断刃１０を用いてもよく、この場合、溝２７の幅は切り込み３０の幅とほぼ同じになる。この切断方法によれば、該溝２７を設けた反対側の表面から該溝２７に向かって切断刃１０を進めるので、切断終了部分が溝の内側になり、従って、ルツボ表面にバリや欠損を生じない。

本発明の切断装置の概略を図４に示す。図示する切断装置は、ルツボ２０に対して横向きに設置された円板状の切断刃１０、該切断刃１０の支持手段１１を備えている。該支持手段１１には切断刃１０をルツボ２０の周方向に移動させる切断刃移動手段（図示省略）が設けられている。

上記切断装置には、さらにルツボ２０を設置する回転自在な支持台１２が設けられており、該支持台１２は回転軸１６を介して回転手段（図示省略）に接続されている。該支持台１２の側方には上記支持手段１１が設置されている。図４に示す例では、支持台１２にはルツボ２０が開口部を上向きにして設置される。

ルツボ２０の上方には昇降自在な保持手段１３が設けられている。保持手段１３には、下方に伸びる一対のアーム１４が設けられており、該アーム１４は図の左右に開閉自在に形成されている。該アーム１４の下端には緩衝材１５が設けられている。

ルツボの設置および取り出しは保持手段１３によって機械的に行われる。保持手段１３のアーム１４が上向きに設置されたルツボ２０の上方に移動し、ルツボ開口部の内側に下降し、両側のアーム１４を開いて緩衝材１５をルツボ内表面に押しつけてルツボ２０を保持する。この状態で支持台１２の上方に移動し、アーム１４が下降してルツボ２０を支持台１２に設置する。

図４の切断装置において、上向きに設置されたルツボ２０のリム部切断後は、保持手段１３がリム部２５を保持した状態で上昇した後に、側方に移動してリム部２５を外部に搬出する。その後、保持手段１３がルツボ２０の上方に復帰し、アーム１４がルツボ２０の内側に下降した後に左右に開いて緩衝材１５をルツボ２０の内側に押し当ててルツボ２０を保持する。この状態で保持手段１３が上昇し、次いで側方に移動してルツボ２０を外部に搬出する。

一方、ルツボ２０を下向きに設置してリム部を切断する装置例を図５に示す。図５の切断装置にはルツボ２０を設置する回転自在な支持台１２が設けられている。該支持台１２は回転軸１６を介して回転手段（図示省略）に接続されている。支持台１２の上面にはルツボ２０の内側に伸びる一対のアーム１７が設けられており、アーム１７の上端には緩衝材１８が設けられている。該アーム１７は図の左右に開閉自在に形成されており、ルツボ２０のリム部内側に挿入された後に左右に開いて緩衝材１８をリム部２５に押し当て、リム部２５の内側からリム部２５を支える。

ルツボ２０の上方には昇降自在な保持手段１３が設けられている。該保持手段１３にはルツボ２０の外側で下方に伸びる一対のアーム１４が設けられており、該アーム１４は図の左右に開閉自在に形成されている。該アーム１４の下端には緩衝材１５が設けられている。

保持手段１３の側方には円板状の回転刃１０が設けられている。該回転刃１０はルツボ２０に対して側方横向きに設置されており、支持手段１１によって回転自在に支持されている。該支持手段１１には切断刃１０をルツボ２０に対して往復動する手段（図示省略）が設けられている。

図５の切断装置において、リム部の切断中、ルツボ２０は下向きの状態で保持手段１３によって保持され、またリム部２５はアーム１７によって保持されている。リム部切断後には、ルツボ２０を保持した状態のまま保持手段１３が上昇し、次いで側方に移動してルツボ２０を外部に搬出する。ルツボ２０が搬出される間、切断されたリム部２５はアーム１７によって保持されている。次いで、保持手段１３が切断されたリム部２５の上方に復帰し、アーム１４が下降した後に左右に開いて、緩衝材１５をリム部２５の内側に押し当ててリム部２５を保持する。この状態で保持手段１３が上昇し、次いで側方に移動して切断されたリム部２５を外部に搬出する。

図４の切断装置および図５の切断装置の何れにおいても、最初はルツボ２０を回転せずに壁部を貫通する切り込みを形成し、次いで切断刃が該壁部を貫通した状態を保って該切断刃をルツボの周方向に相対移動させてリム部２５が切断される。

具体的には、先ず回転する切断刃１０をルツボ壁面（外表面）に当て、壁厚方向に押し進めてルツボ２０の壁部を貫通する切り込みを形成する。次いで、切断刃１０が壁部を貫通した状態を保って、ルツボ２０を回転させて切断刃１０をルツボの周方向に相対的に移動させるように、回転刃１０および支持台１２の動作が制御される。ルツボが一回転すると、切断刃１０が壁部を貫通した状態を保ってルツボ全周を移動することになり、リム部２５が切断される。

図４の切断装置は、ルツボが上向きに設置されるので、下側に保持手段を設ける必要が無く、装置構成が簡単であり、また保持手段に吊り下げられた切断後のリム部を、そのままの状態で外部に取り出すことができる。一方、図５の切断装置は、ルツボが下向きに設置されるので、切断作業中に潤滑用の水を供給したときに、この水がルツボ内部に溜まらず、ルツボの汚染を生じない。

Claims

切断刃によってルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、前記切断刃が該壁部を貫通した状態を保って該切断刃をルツボの周方向に相対移動させて上記貫通した切り込みをルツボ全周に延長することによってルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断方法。
ルツボを回転せずに、回転する前記切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めて前記貫通した切り込みを形成し、前記切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、前記ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させて、ルツボのリム部を切断する請求項１に記載するガラスルツボの切断方法。
ルツボを回転せずに、回転する前記切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めて前記切り込みを形成し、前記切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、切断刃の移動手段によって該切断刃をルツボの周方向に移動させて、ルツボのリム部を切断する請求項１に記載するガラスルツボの切断方法。
ルツボの外表面または内表面の何れかにルツボ全周に延びる溝を形成し、該溝を設けた反対側の表面から該溝に向かって切断刃を進めてルツボのリム部を切断することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載するガラスルツボの切断方法。
ルツボに対して横向きに設置された円板状の切断刃、該切断刃の回転手段、該切断刃をルツボの周方向に移動させる切断刃移動手段、ルツボの回転手段を備え、ルツボを回転せずに、回転する切断刃をルツボ壁面に当て壁厚方向に押し進めてルツボの壁部を貫通する切り込みを形成し、前記切断刃が該壁部を貫通した状態を保って、ルツボを回転させて該切断刃をルツボの周方向に相対的に移動させてルツボのリム部を切断することを特徴とするガラスルツボの切断装置。
前記ルツボを上向きに設置する支持台、前記ルツボの上方に設定される昇降自在な保持手段を有し、切断されたリム部を前記保持手段によって吊り上げて保持する請求項５に記載するガラスルツボの切断装置。
前記ルツボを下向きに設置する支持台、ルツボの上方に設定される昇降自在な保持手段、支持台から上方に伸びるアームを有し、前記保持手段によってルツボを下向きに保持し、リム部を上記アームによって保持した状態で該リム部を切断し、該リム部が切断された前記ルツボを下向きに保持した状態で搬出した後に、切断したリム部を搬出する請求項５に記載するガラスルツボの切断装置。