KR101117522B1

KR101117522B1 - 도가니 리프트 장치 및 도가니의 취출 방법

Info

Publication number: KR101117522B1
Application number: KR1020090037489A
Authority: KR
Inventors: 타케시 후지타
Original assignee: 쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2012-03-15
Also published as: EP2113491A1; JP2009269769A; EP2113491B1; TW201009141A; CN101570392B; TWI396783B; CN101570392A; US8141389B2; KR20090115069A; JP4986921B2; US20090279996A1

Abstract

(과제) 석영 유리 도가니 등을 몰드(mold)로부터 용이하게 취출(take-out)할 수 있는 도가니 리프트 장치와 그 취출 방법을 제공한다.

(해결 수단) 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재와, 당해 덮개재에 의해 밀봉된 도가니의 내부 공간을 감압하는 수단과, 상기 덮개재의 상하 이동 기구를 갖고, 내부 공간이 감압된 도가니를 덮개재와 일체로 들어올리는 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치 및, 취출 방법으로서, 예를 들면, 스탠드와, 당해 스탠드 상단의 양부(梁部; beam)로부터 상하 이동하는 수단을 갖는 크레인 장치에 의해 연결된 덮개재와, 당해 덮개재를 통과하여 도가니 내부 공간에 개구하는 흡인 덕트와, 당해 흡인 덕트에 접속한 감압 장치를 갖는 도가니 리프트 장치 및, 당해 장치를 이용한 취출 방법.

도가니, 리프트, 취출, 몰드, 덮개재

Description

도가니 리프트 장치 및 도가니의 취출 방법{CRUCIBLE LIFT DEVICE AND METHOD FOR TAKING-OUT CRUCIBLE}

본 발명은, 도가니를 몰드(mold) 등으로부터 기계적으로 취출(take-out)할 수 있는 도가니 리프트 장치 및 도가니의 취출 방법에 관한 것이다. 본 발명의 도가니 리프트 장치는, 실리콘 결정의 인상에 이용하는 석영 유리 도가니를 몰드로부터 자동적으로 취출하는 장치로서 매우 적합하다.

반도체 디바이스의 재료가 되는 실리콘 단결정이나, 태양 전지의 재료가 되는 실리콘 결정 등의 인상에는 석영 유리 도가니가 이용된다. 예를 들면, 실리콘 단결정은, 석영 유리 도가니에 채운 다결정 실리콘 덩어리를 가열 용융하여 실리콘 융액으로 하고, 이 실리콘 융액에 종결정을 담그어 인상하는 방법에 의해 주로 제조되고 있다. 태양 전지의 재료가 되는 실리콘 결정도 동일한 인상 방법에 의해 제조되고 있다.

석영 유리 도가니는 회전 몰드법 등에 의해 제조되고 있다. 이 방법은 도가니 형상의 회전 몰드의 내표면에 석영 분말을 소정 두께로 퇴적하고, 몰드를 회전시키면서 이 석영 분말층을 가열 용융하여 유리화함으로써 도가니를 제조하는 방법 이다(특허문헌 1, 2). 또한, 회전 몰드의 내표면에 부분적으로 용융시킨 석영 분말을 부착시켜 석영 유리 도가니를 제조하는 방법도 알려지고 있다(특허문헌 3).

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 소56-17996호

[특허문헌 2] 일본공개특허공보 소56-149333호

[특허문헌 3] 일본공개특허공보 평1-148718호

제조한 석영 유리 도가니를 몰드로부터 취출할 때에, 종래는 몰드의 위와 아래를 반전시켜 도가니를 취출하거나, 몰드를 옆으로 쓰려뜨려 취출하거나, 도가니에 흡반(suction cup)을 흡착시켜 취출하고 있었다. 그러나, 이러한 방법으로는 도가니가 파손할 위험성이 높고, 또한 도가니 외표면에는 미(未)용융 석영 분말이 다량으로 부착하고 있기 때문에, 이 석영 분말이 도가니 내표면에 부착함으로써 당해 내표면을 손상시킬 위험성도 있다. 또한, 석영 유리 도가니는 충격을 받으면 용이하게 파손하기 때문에, 도가니나 몰드를 기계적으로 파지(grasp)하여 몰드로부터 취출하는 장치는 위험성이 높다. 이 때문에, 현재는 미묘한 역가감(力加減)이 요구되기 때문에 사람의 작업에 의지하고 있지만, 최근, 도가니가 대형화하고 있어, 사람 손에 의지하지 않는 기계 자동화가 요구되고 있다.

본 발명은, 종래의 상기 문제를 해결한 것으로서, 이하에 나타내는 구성에 의해, 석영 유리 도가니 등을 몰드로부터 용이하게 취출할 수 있는 도가니 리프트 장치와 그 취출 방법을 제공한다.

〔1〕 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재(lid member)와, 당해 덮개재에 의해 밀봉된 도가니의 내부 공간을 감압하는 수단과, 상기 덮개재의 상하 이동 기구를 갖고, 내부 공간이 감압된 도가니를 덮개재와 일체로 들어올리는 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치.

〔2〕 실리콘 결정의 인상에 이용하는 석영 유리 도가니에 대해, 몰드(mold)에 장착된 석영 유리 도가니의 개구부에 덮개재를 밀폐하고, 당해 도가니의 내부 공간을 감압하여 당해 도가니를 몰드로부터 취출하는 상기〔1〕에 기재된 도가니 리프트 장치.

〔3〕 스탠드와, 당해 스탠드 상단의 양부(梁部; beam)로부터 상하 이동하는 수단을 갖는 크레인 장치에 의해 연결된 덮개재와, 당해 덮개재를 통과하여 도가니 내부 공간에 개구하는 흡인 덕트와, 당해 흡인 덕트에 접속한 감압 장치를 갖는 상기〔1〕 또는 상기〔2〕에 기재된 도가니 리프트 장치.

〔4〕 도가니 개구부에 밀착하는 완충재가 덮개재의 원주 둘레부(circumferential edge)에 형성되고 있는 상기〔1〕~ 상기〔3〕의 어느 하나에 기재된 도가니 리프트 장치.

〔5〕 몰드 상단부(上端部)에 걸어맞추는 아암이 연결 플레이트에 장착되어 있고, 도가니의 상하 이동과는 독립으로, 상기 아암을 몰드 상단부에 걸어맞춰 몰드의 들어올림이 가능한 상기〔1〕~ 상기〔4〕의 어느 하나에 기재된 도가니 리프트 장치.

〔6〕 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재와, 당해 덮개재에 의해 밀봉된 도가니의 내부 공간을 감압하는 수단과, 상기 덮개재의 승강 이동 수단을 갖고, 내부 공간이 감압된 도가니를 덮개재와 일체로 들어올리는 도가니 리프트 장치를 이용하여, 도가니 개구부에 덮개재를 밀착하여 내부 공간을 감압하고, 한편, 도가니가 장착되어 있는 몰드의 통기공을 통해 몰드와 도가니의 사이에 압축 공기를 도입하여, 도가니를 덮개재와 일체로 몰드로부터 끌어올리는 것을 특징으로 하는 도가니의 취출 방법.

본 발명의 리프트 장치는, 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재와, 당해 덮개재에 의해 밀봉된 도가니의 내부 공간을 감압하는 수단과, 상기 덮개재의 상하 이동 기구를 갖고, 내부 공간이 감압된 도가니를 덮개재와 일체로 들어올리기 때문에, 내부 공간으로 도가니 외표면에 부착하고 있는 미용융 석영 분말이 들어오지 않고, 따라서, 도가니 내표면을 손상시킬 위험성이 없다. 또한, 도가니를 직접 파지하는 것이 아니고, 도가니 내 전체를 감압에 의해 흡착하여, 덮개재와 일체로 들어올리기 때문에, 국소적으로 힘이 가해져 도가니를 파손하는 일이 없고, 또한, 몰드를 반전하거나, 옆으로 쓰러뜨리거나 할 필요가 없이, 위로 열린 채로 도가니를 들어올리기 때문에, 도가니에 접촉에 의한 충격을 주는 위험성이 없고, 대형 도가니에 대해서도 용이하게 취출할 수 있어, 기계 자동화에 적합하다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 도가니 리프트 장치는, 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재와, 당해 덮개재에 의해 밀봉된 도가니의 내부 공간을 감압하는 수단과, 상기 덮개재의 상하 이동 기구를 갖고, 내부 공간이 감압된 도가니를 덮개재와 일체로 들어올리는 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치이다. 본 발명의 도가니 리프트 장치는, 실리콘 결정의 인상에 이용하는 석영 유리 도가니에 대해, 몰드에 장착된 석영 유리 도가니를 몰드로부터 취출하는 장치로서 매우 적합하다.

본 발명의 리프트 장치에 대해, 장치 구성의 일 예를 도 1~도 3에 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 리프트 장치(10)는, 스탠드(1)와, 당해 스탠드 상단의 양부(2)로부터 하방에 연재(extend)하는 샤프트(3)와, 당해 샤프트(3)에 장착된 연결 플레이트(4)와, 당해 연결 플레이트(4)에 장착된 덮개재(5)와, 당해 덮개재(5)를 관통하여 도가니(20)의 내부 공간(21)에 개구하는 흡인 덕트(6)와, 당해 흡인 덕트(6)에 접속한 감압 장치(9)(감압용 컴프레서)와, 상기 샤프트(3)를 통해 상기 연결 플레이트(4)를 상하 이동하는 상하 이동 기구(7)(승강 모터 등)를 구비하고 있다. 샤프트(3), 연결 플레이트(4), 상하 이동 기구(7)에 의해 크레인 장치가 형성되어 있다. 또한, 크레인 장치의 구성은 도시하는 예에 한정되지 않는다.

도시하는 장치예에서는, 샤프트(3)는, 연결 플레이트(4)의 상하 이동을 안정되게 안내하도록, 덮개재의 원주를 따라서 균등하게 4개 형성되어 있지만, 이는 4개에 한정되지 않는다. 이들의 샤프트(3)는 스탠드(1)의 양부(2)를 통과하여 상하로 연재하고 있고, 당해 양부(2)에는 상하 이동 기구(7)(승강 모터)가 설치되어 있 다. 샤프트(3)는 상하 이동 기구(7)에 연결되어 있고, 당해 승강 모터(7)에 의해 샤프트(3)가 회전하여, 당해 샤프트(3)의 하단에 연결하고 있는 연결 플레이트(4)가 상하로 이동된다.

당해 연결 플레이트(4)의 하측에는 덮개재(5)가 실질적으로 수평으로 장착되어 있어, 연결 플레이트(4)와 일체로 상하 이동한다. 바람직하게는, 당해 덮개재(5)의 원주 둘레부에는 도가니 개구부에 밀착하는 완충재(8)가 형성되어 있다. 당해 덮개재(5)에는 흡인 덕트(6)가 접속되어 있고, 흡인 덕트(6)의 일단은 덮개재(5)를 관통하여, 도가니(20)의 내부 공간(21)에 개구하도록 접속되어 있다. 한편, 흡인 덕트(6)의 타단은 감압용의 컴프레서(9)에 접속하고 있다.

도시하는 예에서는, 도가니(20)는 몰드(30)에 장입(裝入; set)되어 있다. 당해 몰드(30)는 예를 들면, 도가니(20)의 제조용 몰드로서, 바람직하게는, 몰드(30)에는 그 내표면에 개구하는 통기공(31)이 형성되어 있다. 이 통기공은 몰드 내표면에 퇴적한 석영 분말을 가열 용융하여 유리화할 때에, 석영 분말층 내를 감압하는 진공 흡인용의 통기공을 이용할 수 있다.

상기 장치 구성에 있어서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 도가니(20)가 설치되어 있는 몰드(30)의 상측에 상기 리프트 장치(10)가 설치된다. 상기 도가니(20)의 개구부를 향해 덮개재(5)가 하강하고, 완충재(8)를 통해 덮개재(5)가 도가니(20)의 개구부에 밀착하며, 도가니(20)의 내부 공간(21)을 밀봉한다. 다음으로, 흡인 덕트(6)를 통해 상기 내부 공간(21)이 감압된다. 내부 공간(21)의 감압에 의해 덮개재(5)는 개구부에 흡착되어 도가니(20)와 일체가 된다.

감압 후, 승강 모터(7)에 의해 샤프트(3)가 회전되고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 덮개재(5)와 일체로 도가니(20)가 들어올려진다. 도가니(20)를 들어올릴 때에는, 감압 장치(9)에 의한 흡인을 정지해도 상관 없고, 흡인을 계속해도 상관 없다. 또한, 도가니(20)의 들어올림 개시시에는, 가스 도입 기구(11)를 이용함으로써, 몰드(30)의 통기공(31)을 통해, 몰드 내표면과 도가니(20)의 사이에 압축 공기 등의 가스를 도입하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 몰드(30)의 내표면과 도가니(20)의 외표면과의 사이에 공기 등의 가스가 들어오는 점으로부터, 도가니(20)가 몰드(30)로부터 떨어지기 쉬워진다. 다음으로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 추가로 샤프트(3)의 회전에 의해 도가니(20)가 끌어올려져, 몰드(30)로부터 빠져 나온다.

도가니(20)가 몰드(30)로부터 빠져 나온 후는, 도가니(20)를 지지한 상태에서, 몰드(30)를 인출하여 이송용의 대차(臺車; transfer truck)(도시 생략)를 바꿔 넣고, 도가니(20)를 내려 당해 대차에 실어서 반송할 수 있다. 혹은, 스탠드 상단의 양부(2)에 주행 레일(도시 생략)과 주행용 모터(도시 생략)를 형성하여, 도가니(20)를 들어올린 상태인 채로 상기 주행 레일을 따라서 외부로 주행시켜도 좋다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 몰드 상단부에 걸어맞추는 아암(32)을 연결 플레이트(4)에 장착하고, 또한 연결 플레이트(4)에 상기 아암(32)을 개폐하는 구동 모터(33)를 형성하여, 몰드(30)의 들어올림이 가능하도록 형성해도 좋다. 또한, 아암(32)이나 구동 모터(33)는 연결 플레이트(4)가 아닌, 덮개재(5)에 직접 장착해도 좋다. 이 경우, 연결 플레이트(4)는 불필요하다.

이 경우, 연결 플레이트(4)를 하강시켜, 상기 아암(32)을 닫아 아암(32)의 선단을 몰드(30)의 상단에 걸어맞추고, 이 상태에서 연결 플레이트(4)를 상승시켜 몰드(30)를 들어올린다. 이 몰드(30)의 들어올림은 도가니(20)의 빼냄과는 독립하게 행할 수 있다.

본 발명의 도가니 리프트 장치에 따르면, 덮개재(5)와 일체로 도가니(20)를 들어올릴 수 있어, 몰드(30)를 반전이나 옆으로 쓰러뜨리기 할 필요가 없고, 또한 도가니(20)를 직접 파지할 필요도 없기 때문에, 도가니(20)를 손상시키지 않고 용이하게 몰드(30)로부터 취출할 수 있다. 또한, 도가니의 개구부는 덮개재에 의해 밀폐되기 때문에, 도가니 외표면에 부착하고 있는 미용융 석영 분말이 내부 공간으로 들어오지 않고, 따라서 도가니 내표면을 손상시킬 위험성이 없다. 또한, 덮개재에 의한 밀폐로부터 감압 및, 도가니의 들어올림을 기계적으로 행할 수 있기 때문에, 자동화에 적합하다.

도 1은 본 발명의 도가니 리프트 장치가 도가니를 들어올리기 직전의 상태를 나타내는 모식 단면도이다.

도 2는 본 발명의 도가니 리프트 장치가 도가니를 들어올리는 중의 상태를 나타내는 모식 단면도이다.

도 3은 본 발명의 도가니 리프트 장치가 도가니를 들어올린 후의 상태를 나타내는 모식 단면도이다.

도 4는 본 발명의 도가니 리프트 장치에 아암을 장착한 구성을 나타내는 모식 단면도이다.

Claims

몰드(mold)에 수용된 도가니를 상기 몰드로부터 취출하기 위한 도가니 리프트 장치로서,

상기 도가니의 개구부에 밀착하는 덮개재(lid member)와,

상기 덮개재에 의해 밀봉된 상기 도가니의 내부 공간을 감압하는 감압 장치와,

상기 도가니의 내부 공간이 감압된 상태에서, 상기 덮개재와 함께 상기 도가니를 들어올리는 상하 이동 기구를 구비하고,

상기 덮개재 또는 이에 연결된 연결 플레이트에는, 상기 몰드와 걸어맞춰지는 아암이 형성되어 있고,

이에 의해 상기 상하 이동 기구는, 상기 아암을 상기 몰드에 걸어맞춘 상태에서, 상기 덮개재와 함께 상기 몰드의 들어올림이 가능한 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치.
제1항에 있어서,

상기 덮개재에는, 상기 도가니의 개구부와 접하는 부분에 완충재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치.
제1항에 있어서,

상기 몰드의 내표면과 상기 도가니의 외표면과의 사이에 가스를 도입하는 가스 도입 기구

를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 도가니 리프트 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 도가니는, 실리콘 결정의 인상에 이용하는 석영 유리 도가니인 도가니 리프트 장치.
제1항에 있어서,

스탠드를 추가로 구비하고,

상기 상하 이동 기구는, 상기 스탠드 상단의 양부(梁部; beam)에 고정되어, 상기 덮개재를 상하 이동시키는 크레인 장치의 일부를 구성하고 있는 도가니 리프트 장치.
삭제
삭제
아암을 구비한 덮개재를 몰드 내의 도가니를 향하여 하강시키는 공정과,

상기 몰드에 수용된 도가니의 개구부에 덮개재를 밀착한 상태에서, 상기 도가니의 내부 공간을 감압하는 공정과,

상기 도가니의 내부 공간이 감압된 상태에서, 상기 덮개재와 함께 상기 도가니를 들어올림으로써, 상기 도가니를 덮개재와 일체적으로 상기 몰드로부터 취출하는 공정과,

상기 아암을 상기 몰드에 걸어 맞춘 상태에서, 상기 덮개재와 함께 상기 몰드를 들어올리는 공정

을 구비하는 것을 특징으로 하는 도가니의 취출 방법.
제10항에 있어서,

상기 도가니를 상기 몰드로부터 취출할 때, 상기 몰드의 내표면과 상기 도가니의 외표면과의 사이에 가스를 도입하는 공정

을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 도가니의 취출 방법.
제7항에 있어서,

상기 양부에 형성된 주행 레일을 추가로 구비하고,

상기 도가니는 상기 크레인 장치에 의해 들어올려진 상태인 채로 상기 주행 레일을 따라서 외측으로 반송되는 도가니 리프트 장치.
제1항에 있어서,

상기 감압 장치는, 상기 덮개재를 관통하여 도가니 내부 공간을 개구하는 흡인 덕트에 접속되어 있는 도가니 리프트 장치.