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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Drahtsägemaschine,
welche vorher ein Brechen eines Drahts verhindern kann, der für das Schneiden eines
Gußblocks
bzw. eines Rohlings verwendet wird.
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Nachdem oberen und untere Teile von
einem Gußblock
bzw. Rohling, der durch ein Ziehverfahren oder dgl. hergestellt
wurde, abgeschnitten wurden, wird der Rohling an seinem Umfang geschliffen,
einem Flachbearbeiten entsprechend einer Orientierung bzw. Ausrichtung
unterworfen und dann in Wafer vorbestimmter Dicke geschnitten. Obwohl
eine Schneideinrichtung mit innerer Klinge bzw. Schneide bisher
für ein
derartiges Rohlingsschneiden verwendet wurde, kann es nicht gut
eine Vergrößerung von Wafern
handhaben. Daher war eine Drahtsäge,
die einen Pianodraht verwendete, weit verbreitet in Antwort auf
eine intensivierte Nachfrage in bezug auf Wafer angenommen, die
in der Größe vergrößert waren.
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Eine konventionelle Drahtsägemaschine
hat drei mit Rillen versehene bzw. Nutenwalzen 1–3,
von welchen eine (die Walze bzw. Rolle 3) mit einem Antriebsmotor 4,
wie dies in 1 gezeigt
ist, gekoppelt ist. Ein Draht 5 wird von einer Spule bzw.
Haspel 6 abgezogen, um die Nutenwalzen 1 bis 3 mehrfach geführt und
dann um eine andere Spule 7 gewickelt. Eine Spanneinrichtung 8 übt eine
Spannung auf den Draht 5 aus. So bewegt sich der Draht
in einem gespannten Zustand entlang eines Bewegungspfads um die
Nutenwalzen 1 bis 3.
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Ein Rohling 9, der zu schneiden
ist, wird an einem Halter 10 unter Verwendung eines geeigneten Haftwerkzeugs
festgelegt und an einer Position zwischen den Rillen- bzw. Nutenwalzen 1 und 2 angeordnet.
Der Rohling 9 wird in eine Mehrzahl von Wafern durch die
Schneidbewegung des Drahts 5 geschnitten. Während dem
Schneiden wird Schlamm bzw. eine Aufschlämmung 11 von einem
Schlammtank 12 durch ein Zufuhrrohr 13 zu einer
Düse 14 zugeführt, auf
den Draht 5 gesprüht,
in einer Pfanne 15 gesammelt und dann dem Aufschlämmungstank 12 zurückgeführt, um
die Schneidbewegung zu unterstützen.
Die Aufschlämmung 11 wird
durch eine Zirkulation zwischen dem Aufschlämmungstank 12 und einem
Wärmetauscher 16 gekühlt.
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Der Draht 5 wird von der
Spule 6 durch Ablenkrollen bzw. -walzen 18 zu
den Nutenwalzen 1 bis 3 geführt, für ein Schneiden des Rohlings 9 während eines
Wegs, der entlang der Richtung d1 verläuft, verwendet,
durch bzw. über
andere Ablenkwalzen 18 zu einer weiteren Spule bzw. Haspel 7 vorwärtsgeführt und
dann auf die Spule 7 gewickelt, wie dies in 2 gezeigt ist. Der Draht 5 kann
stattdessen bidirektional vorwärts
geführt
bzw. bewegt werden. D. h. eine Bewegung des Drahts 5 entlang
einer Richtung d2 gemeinsam mit der Bewegung
entlang der Richtung d1 wird periodisch
in der Weise wiederholt, daß der Draht 5 sukzessive
auf die Spule 7 als ein Gesamtes aufgewickelt wird.
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Ein Zug bzw. eine Spannung wird auf
den Draht 5 aufgebracht, um den Rohling 9 unter
stabilen Bedingungen zu schneiden. Eine derartige Spannung ist durch
eine pendelartige Spannungseinrichtung 8 (gezeigt in 1), ein Ausgleichsgewicht 17 (gezeigt
in 2) oder eine Pulverkupplung
(nicht dargestellt) aufgebracht. Beispielsweise wird der Draht 5 entlang
eines Bewegungspfads um eine Pendelwalze 19, die zwischen
der einlaßseitigen
Ablenkwalze 18 und der auslaßseitigen Ablenkwalze 18 vorgesehen
ist, geführt.
Die Pendelwalze 19 hat ein Ausgleichsgewicht 17 für eine Aufbringung
einer vorbestimmten Spannung hängen.
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Die Spannung, die auf den Draht gegebenenfalls
aufgebracht wird, erhöht
sich während
der Bewegung des Drahts 5. Insbesondere tritt eine Erhöhung der
Spannung wahrscheinlich auf, wenn eine Bewegungsrichtung des Drahts 5 geschaltet
wird als d1→d2 oder
d2→d1. Ein ansteigender Teil der Spannung wird
bis zu einem gewissen Grad bei einem Drehen der Zugspannungseinrichtung
nach oben (1) bei einer
Bewegung der Pendelwalze 19 (2)
nach oben oder einer Rotation einer Pulverkupplung (nicht dargestellt)
absorbiert. Jedoch wird ein abrupter Anstieg der Spannung nicht
mit einer derartigen Bewegung der Zugspannungseinrichtung 8,
der Pendelwalze 19 oder der Pulverkupplungen kompensiert.
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Ein derartiger abrupter Anstieg der
Spannung, d. h. eine abnormale Spannung veranlaßt ein Brechen des Drahts 5 unabhängig von
derartigen spannungssteuernden bzw. -regelnden Mitteln, wie der
Spanneinrichtung 8, der Pendelwalze 19, oder der
Pulverkupplung. Wenn der Draht 5 gebrochen ist, wird ein
Drahtsägevorgang
in unvermeidbarer Weise unterbrochen. Zusätzlich ist eine Menge Arbeit
und Zeit erforderlich, um den gebrochenen Draht 5 zu lösen bzw.
zu entfernen und einen neuen Draht 5 zu spannen, was in
einer Reduktion von Produktivität
resultiert.
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Es wird auf JP-A-09094755 und JP-A-10119031
Bezug genommen, welche sich auf Drahtsägemaschinen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 beziehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt auf
einen Betrieb bzw. eine Betätigung
einer Drahtsägemaschine unter
stabilen Bedingungen ab, indem ein Zeichen bzw. Vorzeichen beurteilt
wird, das einen abnormalen Anstieg einer Spannung voraussagt, die
auf einen Draht aufgebracht wird, und eine geeignete Aktion, wie
ein Betriebs- bzw. Betätigungsstop
oder ein Spannungslösen,
durchgeführt
wird, um vorab ein Brechen des Drahts zu verhindern.
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Gemäß Anspruch 1 umfaßt die neu
vorgeschlagene Drahtsägemaschine:
eine
Vielzahl von mit Rillen versehenen Rollen bzw. Walzen, welche eine
Vielzahl von Rillen bzw. Nuten für
Bewegungswege bzw. -pfade eines einen Rohling schneidenden Drahts
an Umfängen
davon aufweisen,
eine Drahthaspel bzw. -spule zum Senden eines
neuen Drahts durch bzw, über
Ablenkrollen zu den mit Rillen versehenen Rollen,
eine andere
Drahthaspel zum Aufwickeln eines Drahts, welcher von den mit Rillen
versehenen Rollen gesandt ist, durch bzw. über andere Ablenkrollen,
eine
Spanneinrichtung zum Aufbringen bzw. Anwenden einer vorbestimmten
Spannung auf den sich bewegenden Draht,
einen Spannungssensor
zum Detektieren bzw. Feststellen einer an den Draht angelegten Spannung, welcher
an einer Position zwischen den mit Rillen versehenen Rollen und
den Ablenkrollen vorgesehen ist,
Berechnungs- und Beurteilungsschaltungen,
an welche ein detektierter Wert der Spannung, welche an den Draht
angelegt ist, für
ein Beurteilen eines Anzeichens eingegeben wird, welches einen abnormalen Anstieg
der Spannung aus einem fluktuierenden Spalt der Spannung, einer
Fluktuationsgeschwindigkeit der Spannung und/oder einer Beschleunigung der
Spannung voraussagt, und
eine Regel- bzw. Steuereinrichtung,
an welche ein Signal, welches einen abnormalen Anstieg der Spannung
voraussagt, von den Berechnungs- und Beurteilungsschaltungen eingegeben
wird zum Ausgeben eines Betriebsunterbrechungssignals oder eines Alarms
in Antwort auf das voraussagende bzw. Voraussagesignal.
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Gemäß einem Merkmal des unabhängigen Anspruchs
2 wird ein Hinweis, welcher einen abnormalen Anstieg der Spannung
vorhersagt, durch eine vertikale Bewegung einer Pendelwalze, welche
einen Zug auf den Draht aufbringt, dargestellt. In diesem Fall wird
ein abnormaler Anstieg der Spannung aus einem Fluktuationsspalt
der vertikalen Bewegung, einer Fluktuationsgeschwindigkeit der vertikalen
Bewegung und/oder einer Beschleunigung der vertikalen Bewegung vorhergesagt.
Die Fluktuation der Spannung des Drahts kann in Kombination mit
einer vertikalen Verlagerung der Pendelwalzen bzw. Pendelrollen
für den
Erhalt eines Vorhersagesignals mit einer hohen Zuverlässigkeit
verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Drahtsägemaschine darstellt.
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2 ist
eine Ansicht, die einen Bewegungspfad eines Drahts illustriert.
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3 ist
eine Ansicht, die einen Bewegungspfad eines Drahts illustriert,
welcher darin ein System zum Abschätzen bzw. Beurteilen eines
An- bzw. Vorzeichens, das einen ab normalen Anstieg einer Spannung
vorhersagt, gemäß der vorliegenden
Erfindung installiert.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNGEN
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Wenn ein Rohling in Wafer durch ein
Drahtsägemaschine
geschnitten wird, steigt eine Spannung, die auf einen Draht 5 aufgebracht
ist, manchmal abnormal an. Ein derartiger abnormaler Anstieg der
Spannung würde
durch nicht gleichmäßiges Wickeln
des Drahts 5 auf die Spulen bzw. Haspeln 6, 7, durch
ein Nicht-Gleichgewicht zwischen einem Abwickeln und einem Wickeln
aufgrund einer unzureichenden Synchronisation zwischen den Rotationsbedingungen
der Spulen 6 und einer Verschiebeeinrichtung an der Abwickelseite
und den Rotationsbedingungen der Spule 7 und einer Verschiebeeinrichtung an
der Wicklungsseite, ein Verwickeln des Drahts 5 in den
mit Rillen versehenen bzw. Nutenwalzen 1 bis 3 oder
den Führungswalzen,
die Nuten aufweisen, die durch Abrieb deformiert sind, und dgl.
bewirkt.
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Die Erfinder haben geforscht und
den Anstieg einer Spannung, die auf den Draht 5 aufgebracht
ist, unter verschiedenen Gesichtspunkten überprüft. Als ein Ergebnis haben
die Erfinder ein Auftreten eines Vorzeichens bzw. Zeichens entdeckt, welches
einen abnormalen Anstieg der Spannung vorhersagt und bestätigt, daß ein abnormaler
Anstieg der Spannung kaum ohne das Auftreten von irgendeinem vorhersagenden
bzw. Vorhersagezeichen auftritt. Ein derartiges Vorhersagezeichen
wird durch eine heftige, vertikale Bewegung der Eendelwalze 19,
welche an einer vorbestimmten Höhe
in einem stabilen Zustand gehalten ist, über einem vorbestimmten Bereich
oder mit einer Geschwindigkeit oder mit einer Beschleunigung über einem
vorbestimmten Grenzwert, und/oder einer Fluktuation der Spannung,
die auf den Draht 5 aufgebracht ist und durch ein Drahtspannmeßinstrument überwacht
wird, über
einem vorbestimmten Bereich oder bei einer Geschwindigkeit oder
mit einer Beschleunigung über einem
vorbestimmten Grenzwert repräsentiert.
Wir haben abgeschätzt,
daß ein
Brechen des Drahts 5 beim Entstehen durch einen Betätigungsstop
bzw. eine Betriebsunterbrechung der Drahtsägemaschine oder durch eine
Ausgabe eines Alarms verhindert wird, welcher einen Betätiger auffordert,
Betriebsbedingungen in Übereinstimmung
mit der Detektion eines derartigen Vorhersagezeichens zu verändern.
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Um ein derartiges Vorhersagezeichen
zu detektieren, sind Positionssensoren 20, 20 für ein Detektieren
einer Verlagerung der Pendelwalzen 19, 19 und
Spannungssensoren 21, 21 zum Detektieren einer
Spannung, die auf den Draht 5 aufgebracht ist, an beiden
Seiten der Drahtsäge
angebracht, wie dies in 3 gezeigt
ist. Die Spannungssensoren 21, 21 sind vorzugsweise
an Positionen zwischen den Nutenwalzen 1, 2 und
den Ablenkwalzen 18, 18 für ein Detektieren einer Spannung
angeordnet, die auf den Draht 5 aufgebracht ist, der aus
den Nutenwalzen 1, 2 austritt.
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Die Positionssensoren 20, 20 detektieren kontinuierlich
Positionen der Pendelwalzen 19, 19, welche sich
nach oben und unten in Antwort auf eine Fluktuation der Spannung
bewegen. Die Detektionsergebnisse stellen eine Verlagerung der Pendelwalzen 19, 19 dar.
Da Daten betreffend die Verlagerung kontinuierlich erhalten werden,
wird eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung der Vertikalbewegung
der Pendelwalzen 19, 19 aus einer Änderung der
Verlagerung berechnet. Andererseits repräsentiert ein durch den Spannungssensor 21 detektierter Wert
direkt eine fluktuierende bzw. Fluktua tionssituation einer Spannung,
die auf den Draht 5 aufgebracht ist.
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Positionsdaten der Pendelwalzen 19,
die durch die Positionssensoren 20 detektiert werden, gemeinsam
mit den Spannungsdaten des Drahts 5, der durch die Tensions-
bzw. Spannungssensoren 21 detektiert werden, werden an
eine Berechnungsschaltung 22 ausgegeben. In der Berechnungsschaltung 22 werden
Daten von den Positionssensoren 20 und Spannungsdaten von
den Spannungssensoren 21 jeweils mit vorab festgelegten
Werten verglichen. Auf der Basis eines derartigen Vergleichs wird
ein anstehender Rohlings-Schneidvorgang als in einem normalen Zustand
betrachtet, wenn eine Vertikalbewegung der Pendelwalzen 19,
eine Geschwindigkeit der Vertikalbewegung oder eine Beschleunigung
der Vertikalbewegung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten
ist, oder wenn eine Fluktuation der auf den Draht 5 aufgebrachten
Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird.
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Da ein Zeichen, das einen abnormalen
Anstieg der Spannung vorhersagt, in Übereinstimmung mit dem Material
und dem Durchmesser des Drahts 5, der zu verwenden ist,
den Arbeitsbedingungen der Drahtsägemaschine und dgl. variiert
ist, ist es bevorzugt, vorab ein derartiges Signal, das diese Faktoren in
Betracht zieht, zu bestimmen. Beispielsweise tritt manchmal eine
Vertikalbewegung der Pendelwalzen 19, 19 bei einer
Geschwindigkeit über
30 cm/s oder mit einer Beschleunigung über 50 cm/s2,
eine Fluktuation der Spannung, die auf den Draht 5 aufgebracht ist, über einem
vorbestimmten Bereich von ±2 kgf/mm2 und eine Fluktuation der Spannung bei einer Geschwindigkeit über 6 kgf/mm2/s oder mit einer Beschleunigung über 10 kgf/mm2/s2 in üb lichen
Spezifikationen auf. Wenigstens einer dieser Werte wird vorbereitend
als ein Schwellwert an die Berechnungs- und Abschätzungsschaltung 22 eingegeben.
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Wenn Positionsdaten von den Positionssensoren 20, 20 und/oder
Spannungsdaten von den Spannungssensoren 21, 21 den
vorab festgelegten Schwellwert bzw. die Schwellwerte übersteigen,
wird ein abnormaler Anstieg der Spannung vorhergesagt und ein Signal
s, das den vorhergesagten, abnormalen Anstieg repräsentiert,
wird an eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung bzw. einen Controller 23 ausgegeben.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 23 gibt ein Befehlsignal
in Antwort auf das Vorhersagesignal s aus, um automatisch die Arbeit
der Drahtsägemaschine
zu stoppen oder einen Alarm auszugeben. Ein Betätiger stoppt unmittelbar den
Betrieb der Drahtsägemaschine
in einem sicheren Zustand oder eliminiert oder korrigiert Gründe der
Abnormalität,
wenn er den Alarm hört.
Er kann auch den Betrieb der Drahtsägemaschine unter sorgfältiger Beobachtung
fortsetzen, bis der Rohling vollständig in Wafer geschnitten ist,
und dann eine Tätigkeit
zum Eliminieren oder Beseitigen von Gründen der Abnormalität durchführen, um
ein Brechen des Drahts 5 in der Zukunft zu vermeiden.
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Ein Brechen des Drahts 5 wird
im bzw. beim Entstehen durch Detektieren eines Zeichens, das einen
abnormalen Anstieg der Spannung voraussagt, die auf den Draht 5 aufgebracht
ist, und durch Verändern
von Betriebs- bzw. Arbeitsbedingungen in Übereinstimmung mit dem detektierten
Vorzeichen auf diese Weise verhindert. Folglich wird die Drahtsägemaschine
effizient für
ein Schneiden eines Rohlings in Wafer mit hoher Produktivität ohne schwierige
Arbeiten, wie ein Entfernen eines gebrochenen Drahts 5 oder
ein Spannen eines neuen Drahts 5, angetrieben bzw. betrieben.
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In der Drahtsägemaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie oben festgehalten, werden eine Fluktuation einer
Spannung, die auf einen Draht aufgebracht ist, und/oder einer Vertikalbewegung von
Pendelwalzen detektiert und ein Zeichen bzw. Anzeichen, das einen
abnormalen Anstieg der Spannung vorhersagt, wird aus den Detektionsergebnissen
abgeschätzt.
Wenn derart das Vorhersagesignal erscheint, wird der Schneidvorgang
gestoppt oder die Spannung, die auf den Draht aufgebracht wird, wird
reduziert. Folglich wird ein Brechen des Drahts sicher im voraus
bzw. beim Entstehen verhindert und die Drahtsägemaschine kann mit exzellenter
Effizienz angetrieben werden.