JP6986166B2 - レベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法 - Google Patents

Description

本発明は結晶体チップ及び方向調整加工技術分野に関するものであり、特にレベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法に関するものである。

結晶体又は結晶棒加工において、首尾切り、スライス切り、内円切り、端面研磨、基準辺加工、マルチライン切りなどのプロセスは、いずれも結晶体に対して方向を調整して加工する必要である。通常の加工工程としては、押さえ板で結晶体を固定し、先ず結晶体と押さえ板をＸ線ゴニオメーター（角度計）上に置き、結晶体の位置を調節して所要の結晶軸方向角度を得る。調節する時は、Ｘ・Ｙ両方向に沿って方向を調節し、所要の位置にして接着剤で接着する。接着剤が固まるのを待ってから、押さえ板を切断設備上において切断又は研磨をする。このような方法は、治具や押さえ板の機械的な嵌め合いを利用したもので、機械的ポジショニングに属する。切断後、専用の角度計で測定をして、検証する。伝統的技術は、操作が煩雑であり、特別なジグと接着剤でのポジショニング方式が必要である。このため、時間がかかり、清掃が不便であるなどの欠点がある。機械的ポジショニングは、セット及び運搬中にミスが発生し易く、最大な欠点としては、一旦接着されるとその後、角度の正確度は、ランダムにコントロールできず、精度のばらつきが大きいということである。

上記問題に対して、既存の中国特許文献では、結晶体自動Ｘ線方向調整固着機が開示されている。この固着機には、垂直方向に回転する駆動モータや水平方向に回転する駆動モータ、垂直方向に回転するモータ上に取り付けられるエンコーダー、水平方向に回転するモータ上に取り付けられるエンコーダー、二つの回転モータを制御するＰＬＣ、Ｘ線角度計、押さえ板ジグなどが含まれている。この発明は、結晶体の方向調整角度を測定した後、モータで結晶体を垂直と水平に回転させて、エンコーダーを利用して回転角度を測定し、所要の方向調整角度まで回転させてから、接着剤で結晶体を押さえ板上に接着させ、接着剤が固まった後、押さえ板と結晶体を切断設備上に取り付けて切断する。その原理は伝統的な加工法とほとんど変わらず、ただ手動で結晶体の角度を調節する動作を電動で制御するように変えて、二つのモータの回転によって調節を実現する。ただ、エンコーダーのフィードバックを利用して角度を調節することによって、調節精度はある程度向上できるものの、この発明には依然として従来加工法中の欠点が存在しており、自動化程度が高くなっただけで、実質的な改進はない。

本発明は既存技術に存在する欠点と問題について、レベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法を提出し、この方法は簡単であるだけでなく、精度が保証でき、操作が便利になる。

レベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法は、
加工しようとする結晶体上にレベルセンサーを固定し、
Ｘ線角度計上において、Ｘ線角度計作業台を参考として、所要の結晶体回折角度下で方向調整を行い、所要の結晶体原子面と水平面との相対位置関係を探し出し、レベルセンサーによって測定される結晶体の原子面Ｘ方向とＹ方向上の水平角度データ∠ｘ、∠ｙを得る、
結晶体の方向調整時に得られる結晶体原子面Ｘ方向とＹ方向上の水平角度データを利用して、結晶体を切断設備上に設置し、相対角度の偏差によって結晶体の加工設備上における角度に補正して、新しい空間位置を獲得し、この位置状態で加工を行なうことによって、所要の方向調整角度の結晶体の外観表面を得る、
前記相対角度偏差は、Ｘ線角度計の作業台表面を参照し、中間紐帯又は過渡として水平面を用い、切断設備の加工面と角度計の作業台平面との相対角度偏差を測定して、Δｘ、Δｙとする、
ステップを含むことを特徴とする。

さらに、前記相対角度偏差の測定は、以下ステップを含む：
レベルセンサーを結晶体上に固定し、
レベルセンサーが固定された結晶体をＸ線角度計の中に入れて、当該Ｘ線角度計を所要の結晶軸方向角度θ位置の方向調整状態に調節し、回折現象が発生する時、結晶体原子面がレベルセンサーのＸ軸方向上の角度値とＹ軸方向上の角度値を測定して、∠ｘ１、∠ｙ１と記録し、結晶体原子面が空間水平方向における角度値を得る、
上記レベルセンサーが固定された結晶体を、記録された∠ｘ１、∠ｙ１によって、結晶体原子面の空間水平方向における位置を当該角度に調節し、方向調整時の空間水平位置に戻すように、切断設備に設置し、試験切断を行い、
切断が終わると、切断された結晶体を再び基準検査平面付きＸ線角度計上に設置し、結晶体の加工面をＸ線角度計の測定基準面にしっかりと近づけて、方向調整を行い、結晶体のＸ軸方向とＹ軸方向における実際の結晶軸方向角度を測定して、結晶体のＸ軸方向における方向調整角度をθｘ、Ｙ軸方向における方向調整角度をθｙと記録し、θとθｘ、θとθｙを比較することによって、前記相対角度偏差ΔｘとΔｙを得る、計算方法は、方向調整時の理論回折角θから加工後の実際測定された結晶軸方向角度θｘを引いた値であり、即ち、計算式Δｘ＝θ-θｘ、Δｙ＝θ-θｙである。

さらに、レベルセンサーとディスプレイを接続し、結晶体の空間における水平方向角度をレベルセンサーのＸ軸、Ｙ軸の二つの垂直方向のデータでディスプレイ上にデジタル化表示する。

前記レベルセンサーは、傾斜角センサーとも呼ばれ、工学上はレベル又は傾角計とも呼ばれる。本発明中に使用されるセンサーは、両軸レベルセンサーであり、両方向の水平角度を測定することができる。このため、被測定面全体の水平度を定めることができ、本発明中ではこの二つの垂直方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向と定義する。

本発明は、レベルセンサーと合理的なステップによって、結晶体内部の結晶軸方向角度や切断設備の加工面、Ｘ線角度計の測定面、空間水平面との間において相対関係を生じさせ、相対関係間のデータ換算を通じて、加工角度が決められる。このため、以下有益な効果がある。

１．ジグや押さえ板の精度に依頼せず、結晶体の方向調整切断精度を大きく向上し、高精度の切断を実現することができ、伝統的な接着加工法に比べて、精度を１桁分以上向上させることができる。伝統的な方向調整加工法の精度は分レベルであるのに対し、本発明の加工法を使用すれば秒レベルに達することができる。
２．本発明の加工法は接着剤を使わないので、待機時間が大きく短縮するだけでなく、接着剤除去の時間と難しさを減らし、結晶体に対する損傷を低減することができる。結晶体の接着プロセスと煩雑な調節機構を省略したため、操作が簡単になり、効率が大きくアップできる。
３．レベルセンサーを使用することによって、結晶体の水平位置角度情報のデジタル化を実現し、生産中の結晶体角度のリアルタイム監視、リアルタイム観察が実現でき、直観的で明瞭である。
４．この新しい加工法が使用されることによって、生産の難易度が大きく軽減し、操作者に対する要求が低くなり、人件費及び労働力の消耗が少なくなる。
５．普及性に優れ、各種角度調整が必要である用途に使用することができる。

要するに、本発明の加工法を使用することによって、方向調整加工プロセスを大きく簡略化し、結晶体方向調整切断の精度を向上し、時間と人件費を低減することができ、方向調整加工精度を高い精度で制御することができる。

図１は本発明の角度偏差を測定する第１プロセスの略図である。 図２は本発明の角度偏差を測定する第２プロセスの略図である。 図３は本発明の角度偏差を測定する第３プロセスの略図である。 図４は本発明の結晶体加工プロセスの略図である。

本発明の原理：
Ｘ線角度計の作業台と標準水平面の誤差がゼロであり、さらに、切断設備の切断面と標準水平面の誤差がゼロであるとすれば、方向調整切断後の結晶体内の原子面と標準水平面の誤差もゼロである。勿論、実際中この３つの平面の誤差がゼロである状況はほとんど実現できない。本発明では、空間数平面や方向調整測定設備の測定面及び切断設備の切断面など三者間の相互関係と参考座標との対応する規則に注目した。操作の簡略化や加工精度の向上作用にとって、本発明は、レベルセンサーのデータ表示を利用して、計算によって、補正量を増やして、三つの平面をほとんど平行するようにして、誤差をゼロ又はゼロに近くすることができ、操作が簡単になる。

結晶体加工を行なう前に、先ず方向調整設備と切断設備の加工面を比較して、両者間の相対水平角度偏差を得て、これを補正値とする。前記偏差は、以下方法によって得られる。

図１（１）に示されているように、テストする前に、Ｘ線角度計１の方向が、調整しようとする結晶軸方向角度に調節される。即ち、２つのθ角が調節されて、方向調整測定が準備される。

図１（２）に示されているように、レベルセンサー２が固定された結晶体３が、Ｘ線角度計の方向調整作業台１１上に設置される。レベルセンサー２は、データケーブル２１を通じてディスプレイ２０と接続されて、方向調整測定が行なわれる。

図１（３）に示されているように、水平左右方向における結晶体位置の調節を通じて、結晶体内部の原子面がブラッグの条件を満たす時に、Ｘ線受信機が受信するシグナルが最大になる。この時、結晶体の方向調整位置を探し出したことになる。そして、結晶体３のＸ軸方向における水平面との相対的な空間角度位置が確定される。引き続き、結晶体３を９０°回転させて、同じ方法で結晶体３のＹ軸方向における水平面との相対的な空間角度位置が探し出される。この時、結晶体３の空間における水平面との相対空間位置が確定される。そして、両方向上のレベルセンサー２０のディスプレイに表示される水平面との角度値、即ち、結晶体の原子面の空間水平方向における角度値が記録され、∠ｘ１、∠ｙ１とされる。

図２（１）に示されているように、上記方向調整済みの結晶体３が、結晶体加工設備４上に設置される。

図２（２）に示されているように、水平方向上において結晶体３の前後・左右の位置が調節されながら、レベルセンサー・ディスプレイ２０上に表示されるデータが観察されて、結晶体３を、方向調整を行なう時の空間水平位置に戻す。そして、レベルセンサー・ディプレイ２０に表示される∠ｘ１、∠ｙ１の空間角度データが得られる。

図２（３）に示されているように、切断設備のグラインダー４１を左右に移動させて、結晶体３の平面が加工され、外観結晶面３１が得られる。

図３（１）に示されているように、Ｘ線角度計５が方向調整しようとする結晶軸方向角度に調節される。即ち、二つのθ角が調節されて、方向調整測定が準備される。

図３（２）に示されているように、加工済みの結晶体３の加工面３１が、Ｘ線角度計５の測定基準面５０に近づけられて、方向調整が行なわれる。加工済み結晶体３のＸ軸方向とＹ軸方向における実際の結晶軸方向角度θｘ、θｙが測定される。θとθｘ、θとθｙが比較されることによって、前記相対角度偏差ΔｘとΔｙが得られる。計算方法は、方向調整時の理論回折角θから加工後の実際測定された結晶軸方向角度θｘが引かれた値である。即ち、計算式Δｘ＝θ-θｘ、Δｙ＝θ-θｙである。

操作の時、結晶体３上に接着剤で接続ブロック６が固定され、レベルセンサー２が接続ブロック４上に固定される。

上記所用の結晶体３と加工しようとする結晶体１００には、同様又は違う結晶体が使用されうる。

正式生産時のプロセスは以下のとおりである。

図４（１）に示されているように、レベルセンサー２が固定された結晶体１００が、Ｘ線角度計１の方向調整作業台１１上に設置される。レベルセンサー２がデータケーブル２１を通じてディスプレイ２０に接続されて、方向調整測定が行なわれる。結晶体位置が水平方向上で左右に調節されることによって、結晶体内部の原子面がブラッグの条件を満たす時に、Ｘ線受信機が受信するシグナルが最大になる。この時、結晶体１００の方向調整位置が探し出され、結晶体のＸ軸方向上における水平面との相対空間角度が∠ｘとされる。引き続き、結晶体を９０°回転させて、同じ方法で結晶体のＹ軸方向上における水平面との相対空間角度が∠ｙとされる。この時、結晶体１００の空間における水平面との相対位置が確定する。

図４（２）に示されているように、レベルセンサーが固定された結晶体１００が加工設備の作業台上に設置される。前記取得した結晶体１００の空間中における水平面との相対空間角度値∠ｘ、∠ｙから、校正時、両方向上から得た偏差ΔｘとΔｙが引かれて、結晶体１００の位置が当該位置に調節される。そして、切断設備のグラインダー４１を左右に移動させて、結晶体平面、即ち結晶体の外観結晶面が加工されることによって、加工が完了される。図４（３）参照。

以上はあくまでも本発明の最良の実施形態だけに過ぎなく、本発明の構造特徴はこれに限らない。本分野の技術者が、本発明の分野において、実施した変更や改良などは、いずれも本発明の保護範囲に属する。

Claims (3)

1. 加工しようとする結晶体にレベルセンサーを固定するステップと、
   Ｘ線角度計において、標準水平面との誤差がゼロであるＸ線角度計の作業台平面を参考として、所要の結晶体回折角度下で方向調整を行い、所要の結晶体原子面と水平面との相対位置関係を探し出し、レベルセンサーによって測定される結晶体の原子面Ｘ方向とＹ方向上の水平角度データ∠ｘ、∠ｙを得るステップと、
   結晶体の方向調整時に得られる結晶体原子面Ｘ方向とＹ方向上の水平角度データを利用して、結晶体を切断設備に設置し、相対角度の偏差によって結晶体の加工設備上における角度に補正して、新しい空間位置を獲得し、この位置状態で加工を行なうことによって、所要の方向調整角度の結晶体の外観表面を得るステップと、
   前記相対角度偏差は、前記Ｘ線角度計の前記作業台平面を参照し、前記標準水平面との相対的な角度を基準として、前記切断設備の加工面と角度計の前記作業台平面との相対角度偏差を測定して、Δｘ、Δｙとするステップと
   を含む、ことを特徴とするレベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法。
2. 前記相対角度の偏差の測定は、
   レベルセンサーを結晶体上に固定するステップと、
   レベルセンサーが固定された結晶体をＸ線角度計の中に入れて、当該Ｘ線角度計を所要の結晶軸方向角度θ位置の方向調整状態に調節し、回折現象が発生する時、レベルセンサーのＸ軸方向上の角度値とＹ軸方向上の角度値とを測定して、∠ｘ１、∠ｙ１と記録し、結晶体の原子面の空間水平面に対する角度値を得るステップと、
   上記レベルセンサーが固定された結晶体を、記録された∠ｘ１、∠ｙ１によって、結晶体原子面の空間水平方向における位置を当該角度値に調節し、方向調整時の空間水平位置に戻すように、切断設備に設置し、試験切断するステップと、
   切断が終わると、切断された結晶体を再び基準検査平面付きＸ線角度計上に設置し、結晶体の加工面を、Ｘ線角度計の測定基準面にしっかりと近づけて、方向調整を行い、結晶体のＸ軸方向とＹ軸方向における実際の結晶軸方向角度を測定して、結晶体のＸ軸方向における方向調整角度をθｘ、Ｙ軸方向における方向調整角度をθｙと記録し、θとθｘ、θとθｙを比較することによって、前記相対角度偏差ΔｘとΔｙを得る、ここで、計算方法は、方向調整時の理論回折角θから加工後の実際測定された結晶軸方向角度θｘを引いた値であり、即ち、計算式Δｘ＝θ-θｘ、Δｙ＝θ-θｙである、ステップと
   を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法。
3. レベルセンサーとディスプレイを接続し、結晶体の空間における水平方向角度をレベルセンサーのＸ軸、Ｙ軸の二つの垂直方向のデータでディスプレイ上にデジタル化表示する、ことを特徴とする請求項１に記載のレベルセンサーのポジショニングに基づく結晶体の方向調整加工法。

Images