JP6073380B2 - 保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作物、特にインゴット、ブリックまたはコアをウェハ切断機において保持し、揺動させるためのウェハ製造業界の保持装置に関する。

特に本発明は、ブリックまたはインゴットからウェハを切断するためのマルチワイヤソーイング装置の揺動ユニットの駆動機構に関する。

揺動ユニットは、切断中に工作物を揺動させ、および／または位置決めするために使用される。通常のハンドソーと同様に、初めから終わりまで鋸の歯が工作物に平行に延びた状態で切らないことが有利である。

ソーイング装置は通常、少なくとも２つのワイヤガイドロール間に張られたワイヤウェブを有する。材料片（インゴット、ブリックまたはコア）がワイヤウェブ内へと下方に移動され、その間、ワイヤは動いており（ダイヤモンドワイヤの場合は往復運動で周期的に動き、スラリを使用する場合は一方向に動く）、それによってソーイング動作を実行し、材料片が切断されてウェハとなる。

本発明は、スラリ式および固定砥粒式のソーイング技術に関する。近年、半導体用ウェハ、太陽電池、またはＬＥＤ製造用サファイヤの固定砥粒を用いた切断がますます増えている。砥粒が金属ワイヤにしっかりと付着される。この場合、切断のために金属ワイヤによって運ばれるスラリに砥粒を懸濁させる必要はない。固定砥粒を有するワイヤは通常、ダイヤモンドワイヤである。固定砥粒で切断する場合、切削油またはクーラントが必要となる。

このようなソーイング技術は、半導体、電子コンポーネント、太陽光発電、光通信業界で使用される。一般的な被切断材はＧａＡｓ、ゲルマニウム、多結晶または単結晶もしくは擬似単結晶シリコン、ＩｎＰ、水晶、サファイヤ、またはその他のセラミック材料である。

締付固定システムは、ソーイング装置の切断ユニットの一部である。これは、切断工程中に工作物を正しい位置に保持する役割を果たす。この工程中、ワイヤガイドロールが回転し、ブリックがワイヤ領域内で移動される。高いウェハ品質（すなわち、平坦度）のためには、工作物が、ワイヤウェブを通って進められている間に正確な位置に保持されることが肝要でありうる。

揺動工程は、鋸を使って手で丸太を切り、切断スピードを上げるために加工物に対して様々な傾斜角度で鋸を保持することに似ている。鋸による切断工程中に工作物を揺動させると、ワイヤの工作物との接触長さが減少するため、有利である。工作物の揺動により、砥粒（ワイヤ上の１つのダイヤモンドに対応し、鋸の歯１つと同等である）１つあたりの圧力が増大し、その結果、切断速度がより速くなる。切断中、鋸の歯（ここでは、例えばダイヤモンドワイヤ上のダイヤモンド）間の空間が埋まる。空間が埋まると、それが埋まった後に下流のダイヤモンド（鋸の進行方向に移動する時、鋸くずの前に位置するもの）は切れなくなる。再び切断できるようにするには、鋸くずをその空間から除去しなければならない。これは通常、切削油をワイヤに噴射することによって行われる。これは歯が切断部から離れた時に行われる。したがって、限られた範囲だけを切断して、ダイヤモンドが切断部から頻繁に離れ、クリーニングされるようにすることが有利である。

揺動ユニットとその駆動装置は、切断工程の一部である。これは、切断工程中に工作物を揺動させる役割を果たす。工作物ホルダを回転可能に取り付けるための案内要素として弓状または弧状部分を有する揺動ユニットが、いくつかの先行技術文献から知られている。

ＤＥ１９５１７１０７は、ワイヤ式切断機に関して、工作物を保持し、位置決めするための保持装置を開示している。工作物の結晶軸を切断面に関して向き付けるために、ゴニオメータ式位置決め装置が使用される。ＤＥ１９５１７１０７は工作物用取付治具を開示しており、これは、締付固定機構部分と傾斜機構部分からなる。この取付ジグは、工作物結合ブロックが第一と第二のクランプシリンダによって自動的に締付固定されるように構成される。しかしながら、切断工程中に工作物ホルダを揺動運動させることはできない。また、締付固定機構は揺動ユニットと特に移動される。これにより、移動させるべき部品の質量が増え、これは第一に、アクチュエータを移動させなければならないからであり、第二に、そのためにより安定したフレームが必要となるからである。

ＵＳ５７３５２５８は、ワイヤ式切断機に関して、切断工程中に加工物を保持し、揺動させるための保持装置を開示している。工作物ホルダが、保持装置内の弧状のガイドを使って回動運動を行う。揺動のための駆動機構は、歯付ラックと協働する駆動ピニオンを含む。この保持装置は、工作物または工作物ホルダを保持装置の揺動部に固定するための自動固定機構を有していない。

ＤＥ１０２００４０２８３２３は、ワイヤ式切断機に関して、切断工程中に工作物を保持し、揺動させるための保持装置を開示している。工作物を３６０°未満の角度だけ回動させるために、弧状のガイドが設けられている。ＤＥ１０２００４０２８３２３は、工作物または工作物ホルダを揺動部と容易に着脱する方法を開示しておらず、また、揺動運動の駆動方法も示していない。

ワイヤ式切断機に関連して、ＤＥ１９８５１０７０は、保持装置に関して、揺動運動を行うための弧状部分を開示している。回動軸は、工作物の縦軸に平行であるか、工作物の縦軸と一致する。工作物は、回転可能に取り付けられたローラによって切断位置に支持される。

ＡＴ２８５８６６（ＥＰ１３２０４３８Ｂ１）は、ワイヤウェブに関する工作物の振動運動のための手段を含むワイヤソーを開示している。旋回運動をスライド要素の線形運動に重ね、スイング式の揺動運動を起こす。

ＷＯ９８００２７３Ａ１は、２バーリンクを用いる振り子運動による工作物の揺動を開示している。

回転台を使用する工作物揺動が、ＷＯ２０１０００６１４８により開示されている。ＷＯ２０１０００６１４８は、回転台式の揺動ユニットのための駆動機構として、ステップモータとステップモータコントローラを開示している。

工作物ホルダ内の弧状のガイドを使用する回動運動は、例えば上記のＵＳ５７３５２５８において開示された。ＵＳ５７３５２５８はさらに、逆転可能な回転機構であるピニオンとラック（回転運動を直線運動に変換する歯車のペア）からなる揺動ユニットのための駆動機構を開示している。

先行技術で使用される揺動駆動装置はかなり複雑であり、維持費がかかる精密な構成要素が使用され、これらは切断工程から生じる粉塵に曝される。

主な問題は、運動方向を変える時の伝動部品、例えばピニオンとラックの間の遊び（またはクリアランス）である。遊びは、切断品質に悪影響を与えうる。この解決策での別の問題は、特に砥粒を含有させた切削油または砥粒汚染によって汚損された時の、ピニオン上およびラック部分上の摩擦が大きくなることである。これらの構成部品が配置されるチャンバを工作物チャンバから完全に閉じることは実際には不可能である。今日の解決策は、完全には密閉されない。砥粒汚染が歯車および駆動領域に進入すると、ピニオンの歯がごく短時間で摩耗し、これはピニオンの歯がラックの歯と係合する際に、それらの表面が、相互に力を与えながら相互にスライドするからである。すると、粉塵がやすり（石目やすり）の刃のように動作する。

独国特許発明第１９５１７１０７号明細書 米国特許第５７３５２５８号明細書 独国特許発明第１０２００４０２８３２３号明細書 独国特許発明第１９８５１０７０号明細書 オーストリア特許第２８５８６６号明細書 国際公開第９８／００２７３号 国際公開第２０１０／００６１４８号

本発明の目的は、上記の問題を解決し、砥粒汚染と内部摩耗に対する耐性がより高い揺動駆動機構を提供することである。駆動機構は、高い切断品質を確保するために、大きな遊びを示すべきではない。駆動機構は、構造が単純で、保守作業が少なくて済み、費用対効果が高いものであるべきである。構成部品が精密部品であることは求められるべきではなく、システム内の遊びを防止するために使用される予張力のかけ方が容易であるべきである。

この目的は、切断機において工作物を保持し、揺動させるための保持装置によって達成され、この保持装置は、
−支持部と、
−支持部に関して移動可能に取り付けられた揺動部と、
−工作物を揺動部に固定するための、揺動部上に配置された固定機構と、
−前記揺動部を前記支持部に関して移動させるための駆動機構と、
を含み、
この駆動機構は、
−支持部に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの駆動滑車と、
−駆動滑車と協働し、駆動滑車から揺動部へと向かって延びる第一部分と第二部分を有する可撓性の引張手段であって、第一部分の端と第二部分の端が揺動部に固定して取り付けられた、引張手段と、
を含み、
駆動滑車が第一の方向に回転する時には引張手段の第一部分が揺動部を第一の移動方向に引っ張り、駆動滑車が反対方向に回転する時には引張手段の第二部分が揺動部を第一の移動方向と反対の第二の移動方向に引っ張る。

ベルト、ワイヤまたはチェーン等の可撓性の引張手段と協働する駆動滑車を使用することによって、駆動機構はよりスムーズになる。同時に、駆動滑車と揺動部の間で引張手段に予張力を付与することによって、遊びを容易に減らし、または除去することができる。これは特に、揺動方向が変わる時に保持される。

引張手段の縦方向の延伸と可撓性によって、駆動滑車を工作物が切断される空間から離して設置することができる。砥粒および／または切削油による汚染を効率的に回避できる。

本発明の利点は、駆動滑車と引張機構の間に相対的なスライド運動が生じないことである（自転車チェーンやカセットと同じ原理）。引張手段の部分を揺動部に固定して取り付けることによって、揺動部と引張手段の間にも相対的なスライド運動が生じない。さらに、引張手段に予応力を付与しやすく、例えば張力を張力計で容易に測定できる。予応力は、駆動滑車の位置を変えることによって付与してもよい。これまでの技術水準では、予張力の付与は、２つの金属部品に予張力がかけられているため、ずっと難しく、これは、２つの構成部品の相対位置を変えると、力がはるかに大きく変化することを意味する。また、張力の測定も難しい。

可撓性の引張手段の第一部分は第一の方向に延び、引張手段の第二部分は第二の方向に延びる。駆動滑車は交互に異なる方向に回動して、揺動部を前後に動かすようにされている。

静止支持部という用語は、支持部が揺動運動と一緒に動かないことを意味する。もちろん、支持部は保持装置全体と共に、切断機内のワイヤウェブに向かう（直線）方向に移動されてもよい。しかしながら、ワイヤウェブを保持装置に向かって移動させることもまた可能であろう。

工作物を揺動部に固定するために、固定機構は通常、工作物を担持する工作物ホルダと協働するようになされている。このような実施形態において、固定機構は工作物と直接接触しない。インゴット、ブリックまたはコアは通常、それ自体は工作物ホルダに取り付けられるビーム、例えば（ガラスまたはポリマ）板（固定用アタッチメントとも呼ばれる）に接着剤で接着される。この工作物ホルダは次に、固定機構によって固定され、それによって工作物を確実に接続し、正確に位置付けることができる。それゆえ、「工作物を揺動部に固定する」という文言は、揺動部に工作物ホルダを固定し、その上に工作物が（間接的に）取り付けられる可能性も含む。「工作物を保持し、揺動させる」という用語もまた、それが工作物に取り付けられた少なくとも１つの中間部材（工作物ホルダおよび／またはビーム等）を保持し、揺動させる可能性も含むものとする。

好ましくは、固定機構とアクチュエータ機構は各々、アクチュエータ機構と固定機構の間で力を伝達するための協働面を有する。この実施形態では、相互に合致するようになされた協働面によって力を効率的に伝達できる。作用と反作用の意味で、アクチュエータ機構から固定機構への、および／またはその逆の力の伝達が可能である。例えば、固定機構のばね手段が、後述のように、実際にはアクチュエータ機構を戻すように駆動してもよい。

好ましくは、固定機構とアクチュエータ機構は相互に分離して形成される。機械的に分離することによって、保持装置は、アクチュエータ機構が作動工程中のみ固定機構と接触し、揺動運動中はこれらが「切断される」ように設計できる。

好ましくは、固定機構は工作物ホルダを締付固定するための締付手段を含む。これによって、工作物または工作物ホルダと揺動部との間の機械的に確実な接続と正確な位置決めが可能となる。さらに、この解決策は先行技術において知られている工作物ホルダにも適用可能である。

好ましくは、固定機構は張力手段、好ましくはばね手段を含み、これが固定機構を固定状態に付勢する。固定状態において、工作物または工作物ホルダはアクチュエータ機構から独立した揺動部によって固定されて保持される。ばね手段は、自然の状態でこれらが工作物または工作物ホルダを固定／締付固定するようにばね力が付与されている。工作物を解放するためには、ばねに力をかける必要がある。これは、揺動運動中にアクチュエータ機構を動作しないようにすることができるため、有利である。固定機構は「自己」固定式である。さらに、アクチュエータ機構はばね手段に対抗するだけで、固定機構をその解放状態にすることができる。本発明では様々な張力手段を利用でき、例えば圧縮ばね、引張ばね、ダイヤフラムスプリング、カウンタウェイト、シリンダ等がある。

ばねを用いた固定手段の代わりに複動シリンダも使用できる。この場合、ばねは不要であり、締付固定中、永久的なシリンダ出力がかけられる。

好ましくは、固定機構が解放状態にある時、アクチュエータ機構の協働面は固定機構の協働面に押し付けられる。これによって、単純で確実な機械的解決策が得られる。

好ましくは、固定機構の協働面とアクチュエータ機構の協働面は、アクチュエータ機構が切り離された状態の時、相互に分離される。これによって、揺動部の揺動運動が妨害されず、固定機構とアクチュエータ機構がぶつからない。

好ましくは、アクチュエータ機構の協働面はアクチュエータロッドの表面である。これによって、確実な機械的解決策が得られる。

好ましくは、アクチュエータロッドは固定機構に向かって直線状に、好ましくは縦方向に移動可能である。直線運動により、アクチュエータ機構と固定機構の間の最適な力伝達が可能となる。

好ましくは、アクチュエータ機構はアクチュエータロッドに作用する少なくとも１つのレバーを含む。これによって、より力が大きく、単純な機械的構成が得られる。

好ましくは、アクチュエータ機構は作動用のシリンダ−ピストンユニットを含む。シリンダ−ピストン駆動装置は容易に制御でき、必要な力を発生させる。

好ましくは、固定手段は工作物ホルダを受けるための受容部を含む。この受容部は、工作物ホルダを必要な位置に容易に設置できるようにし、また固定手順を行いやすくする。好ましくは、受容部はＴ字形スロットとして形成される。

好ましくは、固定機構の協働面は、工作物ホルダを締付固定するようになされたプランジャの表面である。これによって、力を直接的に伝達できる。

好ましくは、固定機構は、協働して工作物ホルダと係合する錨型の端を有する少なくとも１つのプランジャを含み、好ましくは、プランジャはばね手段によって押し上げられる。

工作物ホルダは一連の錨型プランジャによって保持されてもよく、これらは好ましくは、工作物に沿って延びる列として配置される。

好ましくは、前記揺動部を前記支持部に関して移動させる駆動機構は、
−支持部に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの駆動滑車と、
−駆動滑車と協働し、駆動滑車から揺動部へと向かって延びる第一部分と第二部分を有する可撓性の引張手段であって、第一部分の端と第二部分の端が揺動部に固定して取り付けられた、引張手段と、
を含み、
駆動滑車が第一の方向に回転する時には引張手段の第一部分が揺動部を第一の移動方向に引っ張り、駆動滑車が反対方向に回転する時には引張手段の第二部分が揺動部を第一の移動方向と反対の第二の移動方向に引っ張る。

ベルト、ワイヤまたはチェーン等の可撓性の引張手段と協働する駆動滑車を使用することによって、駆動機構はよりスムーズになる。同時に、駆動滑車と揺動部の間で引張手段に予張力を付与することによって、遊びを容易に減らし、または除去することができる。これは特に、揺動方向が変わる時に保持される。

引張手段の縦方向の延伸と可撓性によって、駆動滑車を工作物が切断される空間から離して設置することができる。砥粒および／または切削油による汚染を効率的に回避できる。

本発明の利点は、駆動滑車と引張機構の間に相対的なスライド運動が生じないことである（自転車チェーンやカセットと同じ原理）。引張手段の部分を揺動部に固定して取り付けることによって、揺動部と引張手段の間にも相対的なスライド運動が生じない。さらに、引張手段に予応力を付与しやすく、例えば張力を張力計で容易に測定できる。予応力は、駆動滑車の位置を変えることによって付与してもよい。

可撓性の引張手段の第一部分は第一の方向に延び、引張手段の第二部分は第二の方向に延びる。駆動滑車は交互に異なる方向に回転して、揺動部を前後に動かすようになされている。

目的はまた、工作物を切断するための切断機、特に工作物を複数のウェハに切断するためのワイヤソーによって達成され、この切断機は、切断機において工作物を保持し、揺動させるための保持装置を含み、保持装置は、前項までの特許請求項の１つによる保持装置である。通常、ワイヤソーは、ワイヤガイドロールによって支持され、駆動されるワイヤウェブを有する。保持装置は切断機の中に、保持装置によって固定される工作物が切断ワイヤまたはワイヤウェブを通って引き動かされるように配置される。

目的はまた、工作物を前項までの特許請求項の１つによる保持装置に固定する方法によって達成され、これは、
−アクチュエータ機構によって固定機構を作動させ、それによって固定機構を解放状態にするステップと、
−工作物または、工作物を保持する工作物ホルダを保持装置の固定機構に設置するステップと、
−固定機構を固定状態にするステップと、
を含む。

好ましくは、固定機構に、固定手段を固定状態に保持する役割を果たすばね手段に対抗する力が加えられ、次に工作物が切断機の保持装置内にセットされ、次に固定手段への力が解除されて、工作物または工作物ホルダが固定され、その後、揺動部が揺動駆動手段により支持部に関して移動される。

以下に、その他の利点と好ましい実施形態を説明する。

固定機構は、揺動部と共に揺動可能である。プランジャの上側部分は大きく平坦な端を有し、これがばねアセンブリを圧迫する。揺動ユニットが略縦方向の位置にある場合、レバーシステムを下げることができ、ばねアセンブリが作動される。プランジャがばねの力に対抗して下げられる。圧力がかけられなければ、ばねはその下端に錨を有するプランジャを押し下げ、それゆえ、工作物ホルダがある場合はそれを締付固定する。

固定レバーシステム（固定部の一部）が、例えば空気圧シリンダ等によって揺動部の固定機構（ばねとプランジャ）に力を加える。すると、それまで継続していた（取り外し不能な）ばねアセンブリとの機械的接続が区分点において分離可能となる。

アクチュエータ機構は、揺動部上の固定手段に力を加えることができる。この力は例えば、空気圧または油圧シリンダによって生成できる。その他の可能性は電気シリンダおよび／またはリニアドライブである。ばね手段に対抗して、システムのロックを解除するために必要な大きな力は、今度は揺動ユニットの外側で生成されることになる。このようにして、揺動ユニットをより小型で単純なものに設計できる。

好ましくは、第一部分は揺動部の第一の取付点に固定され、第二部分は揺動部の第二の取付点に固定され、取付点の支持部に関する移動方向において、第一の取付点は第二の取付点から離して配置される。これによって非常に快適で単純な往復運動駆動手段を実現できる。

好ましくは、引張手段の第一および第二部分の少なくとも一方は方向転換手段、好ましくは方向転換滑車によって方向転換される。方向転換手段は引張手段の走行路を変化させ、それゆえ、予張力を付与することができる。予張力は、また別の方向転換手段によって、または駆動滑車を移動させることによって付与してもよい。さらに、引張手段構成部分の端の引張方向は、それが揺動部の移動方向に対応するか、少なくともそこに向かって収束するように方向付けることができる。方向転換手段により、駆動滑車を揺動部から、砥粒および／または切削油から保護するのに十分な距離だけ離して設置することが可能となる。

方向転換滑車を、引張手段の方向を変えるために使用してもよい。主目的は、引張手段の長さを一定に保持し、滑車と引張手段の間の力を制御することである。好ましくは、方向転換滑車は、引張手段がたどる経路が一定の長さであり、引張手段の浪費、ひいては摩耗を減使用させるように設置される。

好ましい解決策では、標準的な玉軸受を使って方向転換滑車を取り付ける。方向転換滑車の構成にはいくつかの可能性がある。他の実現可能な実施形態としては、曲率が固定されたすべり面を有する滑り支持部材を用いたディスクがある。

方向転換滑車はその回転角度の限られた範囲でのみ使用されるため、その代わりにスライド要素、または回転対称でない要素（例えば、滑車の一部分）を使用してもよい。

好ましくは、引張手段の第一部分は第一の方向転換手段により方向転換され、引張手段の第二部分は第二の方向転換手段により方向転換される。これによって、引張力を均等に、好ましくは対称に分散させ、均一に揺動させることが可能となる。

もちろん、方向転換滑車が２つより多い、または少ないその他の解決策も可能である。機能は常に同じである。方向転換滑車は駆動ベルトの方向を換え、理想的には、引張手段の経路の長さを一定に保持する。

好ましくは、方向転換手段は支持部に回転可能に取り付けられる。これによって、移動可能な構成部品間の、結果的にスリップの原因となるスライドが回避される。

好ましくは、引張手段の第一部分と引張手段の第二部分は反対方向に方向転換され、および／または引張手段構成部分の走行路は対称である。この方法により、揺動運動がより均等に、よりスムーズになる。

好ましくは、引張手段の第一部分と引張手段の第二部分は互いに離れる向きに方向転換される。方向転換部分は各々、外側方向に走る。これによって、引張手段の第一および第二部分を駆動滑車と方向転換手段の間で、横並びに、狭いスペースで案内できる。

好ましくは、引張手段はベルトである。ベルトは強力で確実な機械的伝動部品を構成する。

何種類かの駆動ベルトの可能性がある。これらのほとんどすべてが使用可能であり、チェーンさえも使用できる。その他の可能な実施形態はフラットベルト、Ｖベルトまたは歯付ベルトである。

好ましくは、ベルトは歯付ベルトであり、駆動滑車は歯付滑車である。これによって、滑車と引張手段との協働が改善され、スリップが減少する。

好ましくは、引張手段はオメガ（Ω）形の走行路を有し、オメガ（Ω）形の走行路の最上部が駆動滑車の外周と係合する。この走行路は対称であり、同時に省スペースの解決策である。

好ましくは、保持装置は仕切りパネルを含み、駆動滑車と引張手段の上側部分が仕切りパネルより上に配置され、引張手段構成部分の下側部分と揺動部の取付点が仕切りパネルより下に配置され、引張手段構成部分は仕切りパネル内の通路を通って延びる。仕切りパネルは、能動駆動部品、例えば駆動滑車等を砥粒および／または切削油から効率的に保護する。

好ましくは、揺動部は支持部上の弧状のガイドによって案内される。これによって、非常の好ましい種類の移動が可能になり、その結果、品質の高い切断が行われる。

工作物の揺動運動の中心は、例えば工作物の断面内にあってもよい。この中心は、弧状のガイドを通る円の中点である。

好ましくは、取付点における引張手段構成部分と揺動部の間の接続部には歯が付いている。これによって、引張手段構成部分と揺動部の間の取付けがより確実となり、歯は変形しない。

好ましくは、引張手段の一つまたは二つの部分は、揺動運動中の揺動部の移動方向に沿っていく方向に、または平行に基本的に収束するように（近づいていくように）、方向転換される。これは、引張手段の予張力が揺動運動のいずれの段階においても減少しないことを効率的に確実にできる。

好ましくは、引張手段の一つまたは二つの部分は、その方向転換部分が揺動部の接触面と当接するように方向転換され、好ましくは、この表面はアーチ状の面である。このようにして、引張手段の部分の方向転換部分は接触面上に載り、その上でスライドしない。

好ましくは、揺動部を案内する弧状のガイドと引張手段の部分が当接する接触面は、引張手段が伸びないように、相互に平行である。さらに、これらは好ましくは、同じ中心点を有する。

好ましくは、保持装置は、工作物を揺動部に固定するための、揺動部上に配置され、解放状態と固定状態の間で作動させることのできる固定機構と、前記固定機構を機械的に作動させるための、支持部上に取り付けられた機械的アクチュエータ機構と、を含み、アクチュエータ機構は切り離し状態とすることができ、この場合、アクチュエータ機構は固定機構から切り離され、それによってアクチュエータ機構は、揺動部の支持部に関する揺動運動から切り離される。

アクチュエータ機構は、作動状態（固定機構を作動する）から作動しない切り離し状態（固定機構から分離される）に、およびその逆にすることができる。

固定機構から分離されることにより、アクチュエータ機構が揺動部の支持部に関する移動に関して静止する。固定機構と協働する機械的アクチュエータ機構により、工作物の保持装置との取付け／解放が自動的に制御できる。本発明によれば、アクチュエータ機構は固定機構から空間的に分離され、アクチュエータ機構は静止支持部に関係し、固定機構は移動可能な揺動部に関係する。アクチュエータ機構は、支持部に関する揺動部の移動に関して静止しており、すなわち、アクチュエータ機構は揺動移動に追従しない。本発明の解決策では、締付固定システム全体が、作動されると揺動部と固定または静止部に分かれる。固定機構を作動するのに必要な大きな力は、揺動部の外側で生成される。

揺動ユニット上のねじを手作業で締める必要がなくなる。固定工程はより早く、締付固定の再現性が向上する。

本発明の他の実施形態を図面と特許請求の範囲の従属項の中に示す。参照符号の一覧は本開示の一部となる。以下に本発明を図面によって詳しく説明する。

工作物を保持するための保持装置を備えるワイヤ式切断機を示す。 本発明の保持装置を示す。 揺動部がわずかに傾斜した位置にある保持装置をより詳細に示す。 揺動部がより傾斜した位置にある、図３の保持装置を示す。 揺動部の揺動運動のための駆動機構を示す。 図５の駆動機構を斜視図で示す。 固定機構用のアクチュエータ機構と揺動運動用の駆動機構を備える保持装置を概略的に示す。 引張手段の走行路が非対称の実施形態を示す。

図１は、工作物２、特にインゴット、ブリックまたはコアを複数のウェハに切断するための、ワイヤガイドロール２２により支持されるワイヤウェブ２３を備えるワイヤ式切断機２０を示す。切断位置において工作物２を保持し、揺動させるための保持装置１は、ワイヤウェブ２３の上方に配置される。保持装置１は支持部９と、支持部９に関して移動可能に取り付けられた揺動部５と、を含む。揺動部５の揺動は、矢印Ｒ１と矢印Ｒ２で示されている。

図２、３、４は、保持装置１をより詳しく示す。固定機構６（ばね手段８とプランジャ７を含む）は、工作物２を揺動部５に固定するために揺動部５上に配置され、固定機構６は解放状態と固定状態の間で作動させることができる。

固定手段６は、工作物ホルダ４（図３と４に示される）を受けるための、揺動部５内のＴ字形スロットの形態の受容部２８を含む。工作物ホルダ４は、受容部２８に横方向に挿入される。縦に移動可能なプランジャ７は錨形の下端を有し、これが工作物ホルダ４の、それに対応する凹部と協働する。プランジャ７を引き上げることによって、工作物ホルダ４は受容部２８の中に締付固定される。締付固定手段の代わりに、固定機構６はロッキング手段を含んでいてもよい。

図２の固定機構６はばね手段８を含み、これはプランジャ７を押し上げ、それゆえ、固定機構６を固定状態にする。

プランジャ７の上端は協働面７ａを有し、アクチュエータロッド１１、すなわち上側プランジャの、協働面７ａと対向して配置された協働面１１ａと協働する。アクチュエータロッド１１は、支持部９の中に配置された機械的アクチュエータ機構１０に属する。協働面１１ａと７ａには、よりよく協働するため、または保護のための中間部材が設けられていてもよい。

機械的アクチュエータ機構１０は、前記固定機構６を機械的に作動させるために支持部９に搭載され、それゆえ支持部９に関して揺動部５が運動しても静止している。

固定機構６とアクチュエータ機構１０は、相互に機械的に分離して形成され、それらの協働面７ａ、１１ａまたは中間部材（図示せず）のみを介して協働する。アクチュエータ機構１０は、例えば、アクチュエータ駆動手段として（空気圧、油圧または電気）シリンダ−ピストンユニット１４とレバーシステムを含み、レバーシステムは水平レバー１３に連結される垂直レバー１３を含み、水平レバー自体はアクチュエータロッド１１に連結され、それゆえ、アクチュエータロッド１１に作用する。水平レバー１３は支持部９に回動可能に取り付けられ、シリンダピストンユニット１４は支持部９に固定して取り付けられる。アクチュエータロッド１１は、固定機構６とそのプランジャ７に向かって縦方向に直線運動可能である。アクチュエータ機構１０の協働面１１ａは、アクチュエータロッド１１の下端である。シリンダ−ピストンの代わりに、どのような駆動手段を使用してもよい。

固定機構６を解放状態にするために、シリンダ−ピストンユニット１４が作動され、アクチュエータ機構１０の協働面１１ａが固定機構６の協働面７ａに当たってこれを押し下げ、これによりばね手段８のばね力を打ち消す。その錨形の端を有するプランジャ７は下方に移動し、工作物ホルダ４を解放する。

図２は切り離し状態を示しており、この状態では、アクチュエータ機構１０は固定機構６から切り離されている。本実施形態では、切り離し状態は、アクチュエータ機構１０と固定機構６が接触せず、または相互に短い距離だけ離して配置されるという事実により特徴付けられる。

好ましくは、機構６、１０は、固定機構６の協働面７ａとアクチュエータ機構１０の協働面１１ａが、アクチュエータ機構１０の切り離し状態では相互に離れ（図２の小さなギャップ）、それゆえ、固定機構６が固定状態にあると揺動部５が自由に回動するように設計される。これは図３に示される状態とは異なる。

工作物２を固定する時には以下のステップが実行される。すなわち、固定機構６をアクチュエータ機構１０によって作動させ、それによって固定機構６を解放状態にするステップと、工作物２または工作物２を保持する工作物ホルダ４を保持装置１の固定機構６に配置するステップと、固定機構６への力を解除することによって、固定機構６を固定状態にするステップが実行される。

図２の好ましい実施形態では、アクチュエータ機構１０がストッパ１２を含み、これは、好ましくはレバー１３がストッパ１２に当たった時にアクチュエータロッド１１の運動を制限する。好ましくは、ストッパ１２はその高さが調節可能であり、アクチュエータ機構１０の動作を制御する。

図３と４は、揺動中の揺動部５を示す。揺動部は好ましくは、弧状のガイド２７によって案内され、回動運動する（図６）。代替的な実施形態においては、もちろん、揺動部５の直線運動を起こさせることも可能である。

図３の「揺動」位置において、揺動部５は略縦方向にあり、支持部９に関してわずかしか傾いていない。アクチュエータロッド１１をプランジャ７に押し付けるだけで、工作物２を解放し、またはロック解除できる。

図４の「揺動」位置では、ロッド１１とプランジャ７が協働しえなくなり、固定機構６は解除できない。

以下の実施形態は、揺動部５を移動させるための駆動機構に関する。

図５は、保持装置１の別の図を示す。駆動機構２６は、揺動部５を静止支持部９に関して揺動させるために提供される。駆動機構２６は、支持部９に回転可能に取り付けられた駆動滑車１６を含み、この駆動滑車１６は、例えばモータ等の駆動装置２５と、ベルトの形態の可撓性の引張手段２６に接続される。駆動滑車１６の回転軸（図７に示される）は、支持部９に関して、また支持部９に対する揺動部５の運動に関して静止している。

ベルトは歯付ベルトであり、駆動滑車１６は歯付滑車である。代替的実施形態は、引張手段としてワイヤまたは伝動チェーンまたは同様の手段を使用する。引張手段１５は駆動滑車１６の外周に係合し、駆動滑車１６から揺動部５へと延びる第一部分１５ａおよび第二部分１５ｂを有し、第一部分１５ａおよび第二構成部分１５ｂはそれらの端において揺動部５に固定される。

駆動滑車１６と引張手段１５は、駆動滑車１６が第一の回転方向に回転する時に、引張手段の第一部分１５ａが揺動部５を第一の移動方向Ｒ２に引っ張り、駆動滑車１６が、第一の回転方向と反対の第二の回転方向に回転する時、引張手段の第二部分１５ｂが揺動部５を第一の移動方向Ｒ２と反対の第二の移動方向Ｒ１に引っ張るように協働する。駆動装置２５は、駆動滑車１６と協働して、例えば、その動作状態において永久的に交互方向への回転運動を駆動滑車１６に伝えるようになされている。

第一部分１５ａは揺動部５の第一の取付点１８ａに固定され、第二部品１５ｂは揺動部５の第二の取付点１８ｂに固定される。取付点１８ａ、１８ｂの支持部９に関する移動方向において、第一の取付点１８ａは第二の取付点１８ｂから離して配置される。取付点１８ａ、１８ｂにおける引張手段の部分１５ａ、１５ｂと揺動部５との接続部には、固定をより確実にするために歯が付いている。

図５の好ましい実施形態において、引張手段の部分１５ａ、１５ｂは、回転可能な方向転換滑車の形態の方向転換手段１７ａ、１７ｂによって方向転換される。ここで、引張手段の第一部分１５ａは第一の方向転換手段１７ａによって方向転換され、引張手段の第二部分１５ｂは第二の方向転換手段１７ｂによって方向転換され。方向転換手段１７ａ、１７ｂは支持部９に取り付けられる。

回転可能に取り付けられた方向転換滑車の代わりに、静止ガイド、例えば円形セグメントの形態もまた使用可能であろう。

引張手段の第一部分１５ａと引張手段の第二部分１５ｂは反対向きに外側に方向転換され（すなわち、これらは互いに離れるように方向転換される）、それによってオメガ（Ω）形の走行路を形成し、オメガ（Ω）形の走行路の最上部が駆動滑車１６の外周と係合する。留意しなければならない点として、方向転換手段１７ａと１７ｂは、より広く離してもよく、それによってΩ形から、よりラムダ（Λ）形に近い走行路またはガウス分布に似た走行路となる。後者の選択肢は、「Ω形の」走行路という用語に含まれると理解する。好ましい実施形態において、引張手段構成部分１５ａ、１５ｂの走行路は対称であり、それによって対称の引張力を生成するが、例えば図８に示されるように、非対称の走行路も可能である。

引張手段の部分１５ａ、１５ｂは揺動中、揺動部５の移動方向に沿っていく方向に、または平行になる方向に本質的に収束するよう方向転換される。

図５の好ましい実施形態において、揺動部５は支持部９と対面する接触面２１を有する。接触面２１は、支持部９に向かって湾曲している。引張手段の部分１５ａ、１５ｂは、その方向転換部分が揺動部５の接触面２１と沿うように方向転換される。これによって、引張力のスムーズで効率的な伝達が、基本的に揺動方向に平行に行われるようにすることができる。好ましくは、接触面２１は揺動部５の移動方向に平行である。

図６は、駆動機構２６を備える保持装置１の斜視図を示す。この実施形態において、保持装置１は仕切りパネル１９を含み、駆動滑車１６と引張手段１５の上側部分は仕切りパネル１９より上に配置され、引張手段の部分１５ａ、１５ｂの下側部分と揺動部５の取付点１８ａ、１８ｂは仕切りパネル１９より下に配置される。引張手段の部分１５ａ、１５ｂは、仕切りパネル１９に設けられた通路２４を通って延びる。仕切りパネル１９は、駆動機構２６の主要部分を粉塵から保護する。

図５に示されるように、揺動部５は支持部９の弧状のガイド２７によって案内される。線形揺動を実現するために、線形のガイドもまた使用可能であろう。

図７は、揺動運動のための駆動機構２６と固定機構６と協働するアクチュエータ機構１０を保持装置１の中に組み込む方法の概略図を示す。図７からわかるように、すべての能動駆動部品は工作物２から、それゆえ切断工程による砥粒と切削油から離して配置される。理想的には、駆動機構２６はシリンダ−ピストンユニット１４間の中央に位置付けられる。

図８は、引張手段１５の走行路が非対称の実施形態を示す。図８からわかるように、引張手段の部分の一方だけが方向転換手段１７によって方向転換される。使用する方向転換手段の数はいくつでもよく、省くことさえできる。

本発明はもちろん、開示された実施形態に限定されない。例えば、駆動滑車と方向転換滑車は、図に示される実施形態とは位置を変えてもよい。基本的に、駆動滑車がどの位置にあるかは問題ではない。これは、特に歯を持たない駆動ベルトと共に、方向転換滑車の位置へと変更することができる。

特に、固定機構の作動に関する態様と揺動駆動に関する態様は、あらゆる考えうる方法で組み合わせて、さらに有利な効果が得られるようにしてもよい。留意しなければならない点として、特にアクチュエータ機構と駆動滑車を支持部に配置することは好ましい実施形態であり、それは、この場合、粉塵の影響を受けやすい駆動／作動要素が揺動部から独立している（あるいは、工作物から分離されるか、離間される）からである。

１ 保持装置、２ 工作物、３ 板、４ 工作物ホルダ、５ 保持装置１の揺動部、６ 固定機構、７ プランジャ、８ ばね手段、９ 支持部、１０ アクチュエータ機構、１１ アクチュエータロッド、１２ ストッパ、１３ レバー、１４ シリンダ−ピストンユニット、１５ 引張手段、１５ａ 引張手段の第一部分、１５ｂ 引張手段の第二構成部分、１６ 駆動滑車、１７ａ、１７ｂ 方向転換手段、１８ａ、１８ｂ 取付点、１９ 仕切りパネル、２０ 切断機、２１ アーチ状面、２２ ワイヤガイドロール、２３ 切断ワイヤ、２４ 通路、２５ モータ等の駆動手段、２６ 駆動機構、２７ 弧状のガイド、２８ 受容部、Ｒ 移動方向、Ｒ１ 揺動部５の第一の移動方向、Ｒ２ 揺動部５の第二の移動方向。

Claims (15)

1. 切断機（２０）において工作物（２）を保持し、揺動させるための保持装置（１）であって、
   支持部（９）と、
   支持部（９）に関して移動可能に取り付けられた揺動部（５）と、
   工作物（２）を揺動部（５）に固定するための、揺動部（５）上に配置された固定機構（６）と、
   前記揺動部（５）を前記支持部（９）に関して移動させるための駆動機構（２６）と、
   を含み、
   駆動機構（２６）が、
   支持部（９）に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの駆動滑車（１６）と、
   駆動滑車（１６）と協働し、駆動滑車（１６）から揺動部（５）へと向かって延びる第一部分（１５ａ）と第二部分（１５ｂ）を有する可撓性の引張手段（１５）であって、第一部分（１５ａ）の端と第二部分（１５ｂ）の端が揺動部（５）に固定して取り付けられた、引張手段（１５）と、
   を含み、
   駆動滑車（１６）が第一の方向に回転する時には引張手段の第一部分（１５ａ）が揺動部（５）を第一の移動方向（Ｒ１）に引っ張り、駆動滑車（１６）が反対方向に回転する時には引張手段の第二部分（１５ｂ）が揺動部（５）を第一の移動方向（Ｒ１）と反対の第二の移動方向（Ｒ２）に引っ張ることを特徴とする保持装置。
2. 請求項１に記載の保持装置において、
   第一部分（１５ａ）が揺動部（５）の第一の取付点（１８ａ）に固定され、第二部分（１８ｂ）が揺動部（５）の第二の取付点（１８ｂ）に固定され、取付点（１８ａ、１８ｂ）の支持部（９）に関する移動方向において、第一の取付点（１８ａ）が第二の取付点（１８ｂ）から離して配置されることを特徴とする保持装置。
3. 請求項１または２に記載の保持装置において、
   引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）の少なくとも一方が方向転換手段（１７ａ、１７ｂ）、好ましくは方向転換滑車により方向転換されることを特徴とする保持装置。
4. 請求項３に記載の保持装置において、
   引張手段の第一部分（１５ａ）が第一の方向転換手段（１７ａ）によって方向転換され、引張手段の第二部分（１５ｂ）が第二の方向転換手段（１７ｂ）によって方向転換されることを特徴とする保持装置。
5. 請求項３または４に記載の保持装置において、
   方向転換手段（１７ａ、１７ｂ）は支持部（９）に回転可能に取り付けられることを特徴とする保持装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の保持装置において、
   引張手段の第一部分（１５ａ）と引張手段の第二部分（１５ｂ）が互いに反対方向に方向転換され、および／または引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）の走行路が対称であることを特徴とする保持装置。
7. 請求項６に記載の保持装置において、
   引張手段の第一部分（１５ａ）と引張手段の第二部分（１５ｂ）が互いに離れる向きに方向転換されることを特徴とする保持装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の保持装置において、
   引張手段（１５）がベルトであり、好ましくはベルトが歯付ベルトであって駆動滑車（１６）が歯付滑車であることを特徴とする保持装置。
9. 請求項３から８のいずれか１項に記載の保持装置において、
   引張手段（１５）がオメガ（Ω）形の走行路を有し、オメガ（Ω）形の走行路の最上部が駆動滑車（１６）の外周に係合することを特徴とする保持装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の保持装置において、
    保持装置（１）が仕切りパネル（１９）を含み、駆動滑車（１６）と引張手段（１５）の上側部分とが仕切りパネル（１９）より上に配置され、引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）の下側部分と揺動部（５）の取付点（１８ａ、１８ｂ）が仕切りパネル（１９）より下に配置され、引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）が仕切りパネル（１９）内の通路（２４）を通って延びることを特徴とする保持装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の保持装置において、
    揺動部（５）が支持部（９）上の弧状のガイド（２７）によって案内されることを特徴とする保持装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の保持装置において、
    取付点（１８ａ、１８ｂ）における引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）と揺動部（５）の間の接続部に歯が付いていることを特徴とする保持装置。
13. 請求項３から１２のいずれか１項に記載の保持装置において、
    引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）が、揺動運動中の揺動部（５）の移動方向に沿っていく方向に、または平行になる方向に、収束するように方向転換されることを特徴とする保持装置。
14. 請求項３から１３のいずれか１項に記載の保持装置において、
    引張手段の部分（１５ａ、１５ｂ）が、方向転換された部分が揺動部（５）の接触面（２１）と沿うように方向転換され、この表面（２１）がアーチ状面であることを特徴とする保持装置。
15. 工作物（２）を切断するための切断機（２０）、特にインゴット、ブリックまたはコアを複数のウェハに切断するためのワイヤソーにおいて、切断機（２０）が、切断機（２０）において工作物（２）を保持し、かつ揺動させるための保持装置（１）を含み、保持装置（１）が請求項１〜１４のうちの１項に記載の保持装置であることを特徴とする切断機。
    

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