JP2000042894A - ワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成が簡単で且つ正確にガイドローラの磨耗を
検出し、カイドローラの交換時期を適切に検出できるよ
うにしたワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置を提供
する。 【解決手段】ガイドローラ１６の１回転中の所定の回転
角度範囲（溝７０）を近接スイッチ１００で検出すると
共に、パルスジェネレータ１０４から一定周期のパルス
信号を出力させる。そして、信号処理回路１０２におい
て、前記近接スイッチ１００で前記溝７０を検出してい
る間に前記パルスジェネレータ１０４から出力されるパ
ルス信号を抽出し、パルスカウンター１０６でそのパル
ス数をカウントする。演算部１０８は、そのパルス数が
ワイヤの走行速度に対して所定の閾値より小さくなった
場合には、ガイドローラ１６の回転速度が磨耗によって
速くなったと判断し、ガイドローラ１６の磨耗を表示部
に表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワイヤソーのガイド
ローラ磨耗検出装置に係り、特にシリコン、ガラス、セ
ラミックス等の脆性材料を切断するワイヤソーのガイド
ローラ磨耗検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーで使用しているガイドローラ
は、プラスチック等の合成樹脂材で成形されているもの
が多く、長く使用しているうちに次第に磨耗してくる。
この磨耗したガイドローラを継続して使用すると作動不
良の原因となるため、適当な時期に新しいものと交換す
るようにしている。

【０００３】従来、このガイドローラの交換時期をワイ
ヤの走行位置の変化によって判断するようにしたものが
ある。即ち、ガイドローラが磨耗すると、ガイドローラ
の径変化によってワイヤの走行位置が変位することを利
用して、ガイドローラが磨耗限界となったときのワイヤ
の走行位置に所定のセンサを設置し、そのセンサでワイ
ヤの接触を検出した場合に警告信号等を発してガイドロ
ーラの交換を促すようにしたものである。

【０００４】また、従来、上記ガイドローラの磨耗検出
と同様の構成によりワイヤが脱線した場合にはワイヤが
センサに接触するようにし、そのセンサがワイヤの接触
を検出した場合にはワイヤの脱線を警告するようにした
ものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにしてガイドローラの磨耗やワイヤの脱線を検知す
る方法では、ワイヤの走行位置の近傍に上述のセンサを
各ガイドローラ毎に配置しなければならず、機構上構成
が複雑になると共に、ガイドローラの磨耗検出の場合に
はセンサの設置位置によって誤差が生じるためガイドロ
ーラが磨耗限界に達したことを正確に検出することがで
きないという問題があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、構成が簡単で且つ正確にガイドローラの磨耗
を検出することができるワイヤソーのガイドローラ磨耗
検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ガイドローラにガイドさ
れながら走行するワイヤを複数個のグルーブローラに巻
き掛けてワイヤ列を形成し、前記ワイヤ列に被加工物を
押し当てることにより多数枚のウェーハを同時に切断す
るワイヤソーにおいて、前記ガイドローラの１回転中の
所定の回転角度範囲でオン信号を出力し、前記所定の回
転角度範囲以外でオフ信号を出力する時間検出手段と、
一定周期のパルスを出力するパルス出力手段と、前記時
間検出手段からオン信号が出力されている間に前記パル
ス出力手段から出力されるパルスの数をカウントするカ
ウント手段と、前記カウント手段によってカウントされ
たパルスの数と所定の閾値とを比較し、前記パルスの数
が前記閾値よりも小さくなったことを検出すると、前記
ガイドローラが磨耗限界に達したことを示す信号を出力
する判定手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】本発明によれば、ガイドローラの１回転中
の所定の回転角度範囲でオン信号を出力するようにし、
そのオン信号が出力されている間にリファレンス信号と
して出力されるパルスをカウントすることによってその
パルス数でガイドローラが磨耗限界に達したことを検出
するようにしたため、本装置を電子回路（ハードウェ
ア）若しくはソフトウェア又はこれらの組み合わせで実
現することができ、構成が簡単であると共に、ガイドロ
ーラの回転に対して大幅に高い周波数のパルス信号をリ
ファレンス信号として用いることによって磨耗の検出精
度を大幅に向上させることができる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、前記ワイ
ヤソーにおいて、前記ガイドローラの１回転中の所定の
回転角度範囲でオン信号を出力し、前記所定の回転角度
範囲以外でオフ信号を出力する時間検出手段と、前記時
間検出手段から出力されたオン信号の時間幅を一定時間
伸長させる信号処理手段と、前記ガイドローラの１回転
中において前記信号処理手段によって得られた信号にオ
フ信号を示す部分が存在するか否かを判定し、前記オフ
信号を示す部分が存在しない場合には前記ガイドローラ
が磨耗限界に達したことを示す信号を出力する判定手段
と、を備えたことを特徴としている。

【００１０】本発明によれば、ガイドローラの１回転中
の所定の回転角度範囲でオン信号を出力するようにし、
そのオン信号の時間幅を一定時間伸長させた後、オフ信
号の有無によってガイドローラが磨耗限界に達したか否
かを検出するようにしたため、本装置を電子回路（ハー
ドウェア）若しくはソフトウェア又はこれらの組み合わ
せで実現することができ、構成が簡単であると共に、磨
耗の検出精度を大幅に向上させることができる。

【００１１】また、請求項６に記載の発明は、上記ワイ
ヤソーにおいて、前記ガイドローラの１回転中の所定の
回転角度範囲でオン信号を出力し、前記所定の回転角度
範囲以外でオフ信号を出力する時間検出手段と、前記時
間検出手段から出力されたオン信号に基づいて、該オン
信号の所定倍の周波数のパルス信号を出力するパルス生
成手段と、前記パルス生成手段から出力されたパルス信
号の周波数と所定の閾値とを比較し、前記パルス信号の
周波数が前記閾値を越えたことを検出すると、前記ガイ
ドローラが磨耗限界に達したことを示す信号を出力する
判定手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１２】本発明によれば、ガイドローラの１回転中
の所定の回転角度範囲でオン信号を出力するようにし、
そのオン信号に基づいて生成したパルス信号の周波数に
よってガイドローラが磨耗限界に達したことを検出する
ようにしたため、本装置を電子回路（ハードウェア）若
しくはソフトウェア又はこれらの組み合わせで実現する
ことができ、構成が簡単であると共に、磨耗の検出精度
を大幅に向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置の好ましい実
施の形態について詳説する。まず、本発明に係るガイド
ローラ磨耗検出装置が適用されるワイヤソーについて説
明する。

【００１４】図１は、ワイヤソー１０の全体構成を示す
斜視図である。同図に示すように、ワイヤリール１２に
巻かれたワイヤ１４は、多数のガイドローラ１６、１
６、…で形成されるワイヤ走行路を経て３本のグルーブ
ローラ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに巻き掛けられ、水平な
ワイヤ列２０を形成する。ワイヤ列２０を形成したワイ
ヤ１４は、ワイヤ列２０を挟んで左右対称に形成された
他方側のワイヤ走行路を経て図示しないワイヤリールに
巻き取られる。

【００１５】前記ワイヤ列２０の両側に形成されるワイ
ヤ走行路には、それぞれワイヤ案内装置２２、ダンサロ
ーラ２４及びワイヤ洗浄装置２６が配設されており（一
方側のみ図示）、ワイヤ案内装置２２は、ワイヤリール
１２からワイヤ１４を一定ピッチでガイドする。また、
ダンサローラ２４は、所定重量のウェイト（図示せず）
が架設されていて、走行するワイヤ１４にこのウェイト
で一定の張力を付与する。ワイヤ洗浄装置２６は、洗浄
液タンク２９から供給される洗浄液をワイヤ１４に噴射
して、ワイヤ１４に付着したスラリをワイヤ１４から除
去する。

【００１６】前記一対のワイヤリール１２及びグルーブ
ローラ１８Ｃには、それぞれ正逆回転可能なモータ（図
示せず）が連結されており、前記ワイヤ１４は、このモ
ータを駆動することにより、一対のワイヤリール１２間
を高速で往復走行する。前記ワイヤ列２０の上方には、
ワイヤ列２０に対して垂直に昇降移動するワークフィー
ドテーブル２８が設置されている。ワークフィードテー
ブル２８にはチルチングユニット３０が備えられてお
り、インゴット３２は、このチルチングユニット３０の
下部に保持される。チルチングユニット３０は、インゴ
ット３２を水平方向及び垂直方向に傾斜自在に保持し、
これにより、インゴット３２の結晶方位合わせがなされ
る。

【００１７】ワイヤソー１０は以上のように構成され
る。そして、次のようにしてインゴット３２を切断す
る。まず、インゴット３２をチルチングユニット３０の
ワーク保持部に装着する。次いで、そのチルチングユニ
ット３０を用いてインゴット３２の結晶方位合わせを行
う。

【００１８】次に、モータ（図示せず）を駆動してワイ
ヤリール１２及びグルーブローラ１８Ｃを高速回転さ
せ、ワイヤ１４を高速走行させる。そして、そのワイヤ
１４の走行が安定したところで、ワークフィードテーブ
ル２８を下降させ、高速走行するワイヤ列２０にインゴ
ット３２を押し当てる。この際、ワイヤ列２０とインゴ
ット３２との接触部には、図示しないノズルからスラリ
が供給され、インゴット３２は、このスラリ中に含有さ
れる砥粒のラッピング作用で多数枚のウェーハに切断さ
れる。

【００１９】なお、インゴット３２の加工に供したスラ
リは、ワイヤ列２０の下方位置に設置されたオイルパン
３６を介してスラリタンク３４に回収され、循環供給さ
れる。この際、スラリは加工時に発生する熱を吸熱して
温度上昇するので、回収したスラリは、熱交換機３８に
循環されて一定温度に冷却される。次に、上述したワイ
ヤソー１０に適用されるガイドローラ磨耗検出装置の実
施の形態について説明する。図２は、本発明に係るガイ
ドローラ磨耗検出装置が設置されるガイドローラ１６の
構成を示す側面部分断面図である。同図に示すように、
ワイヤソーの本体フレーム１０Ａに固定されたシャフト
６０の先端には、ベアリング６２、６２を介してベアリ
ングケース（回転体）６４が回動自在に支持されてい
る。このベアリングケース６４は筒状に形成されてお
り、その基端部にはフランジ６４ａが形成されている。

【００２０】前記ベアリングケース６４の先部には、図
示しないボルトによってベアリングキャップ６６が固定
されている。このベアリングキャップ６６はベアリング
ケース６４の先端開口部を遮蔽し、その外周には雄ネジ
６６ａが形成されている。前記ベアリングキャップ６６
に形成された雄ネジ６６ａには、挟持リング６８の内周
に形成された雌ネジ６８ａが螺合される。ガイドローラ
１６は、前記ベアリングケース６４に装着したのち、こ
の挟持リング６８をベアリングキャップ６６に螺合させ
ることによりベアリングケース６４に固定する。すなわ
ち、ガイドローラ１６は、挟持リング６８とベアリング
ケース６４のフランジ６４ａとで挟持してベアリングケ
ース６４に固定する。

【００２１】このガイドローラ１６は、プラスチック等
の合成樹脂材で成形されており、その外周部にはワイヤ
案内用の溝１６Ａ、１６Ｂが２溝形成されている。溝が
２溝形成されているのは、ガイドローラ１６の寿命を伸
ばすためであり、一方の溝１６Ａが磨耗した場合、反転
させて他方側の溝１６Ｂを使用する。なお、使用に際し
て、ガイドローラ１６はベアリングケース６４の先端側
に位置している溝１６Ａを利用する。

【００２２】ここで、図２及び図３に示すように、ガイ
ドローラ１６の後面側（正確には上記ベアリングケース
６４のフランジ６４ａ部分であるが、以下、ガイドロー
ラ１６と共に回動する部分を含めてガイドローラ１６と
称する。）の一部に円弧上の溝７０が形成される。そし
て、ガイドローラ１６の回転時にこの溝７０が通過する
ことになる位置に対向して近接スイッチ１００が本体フ
レーム１０Ａに設置される。このガイドローラ１６の後
面側の溝７０と近接スイッチ１００は、後述するように
ガイドローラ１６の磨耗を検出するために設けられたも
のであり、近接スイッチ１００は、ガイドローラ１６の
回転時に近接スイッチ１００の対向位置を溝７０が通過
しているときには、オンを示すＨレベルの信号（オン信
号）を出力し、溝７０以外の部分が通過しているときに
は、オフを示すＬレベルの信号（オフ信号）を出力する
ようになっている。これにより、近接スイッチ１００か
らは、ガイドローラ１６が１回転する毎に、ガイドロー
ラ１６が所定角度する間（溝７０が形成されている角度
範囲を通過する間）でＨレベルのオン信号が出力される
ようになる。

【００２３】次に、上記ガイドローラ１６の磨耗を検出
するガイドローラ磨耗検出装置の回路構成を第１から第
５までの実施の形態で説明する。尚、以下に示すどの実
施の形態においても上述したガイドローラ１６の溝７０
と近接スイッチ１００については共通の構成要素となる
が、溝７０の構成についてはどの実施の形態でも流動性
があるため、各実施の形態毎に好適と思われる溝７０の
形態で説明することとする。

【００２４】図４は、本発明に係るガイドローラ磨耗検
出装置の第１の実施の形態を示した構成図である。図４
に示すようにガイドローラ１６の後面側に配置された近
接スイッチ１００の出力信号は、信号処理回路１０２に
入力されるようになっている。また、この信号処理回路
１０２にはパルスジェネレータ１０４から所定周期のパ
ルス列からなるパルス信号（リファレンス信号）が入力
されるようになっている。ここで、ガイドローラ１６の
回転時において、近接スイッチ１００から出力される信
号とパルスジェネレータ１０４から出力されるパルス信
号を図５のタイムチャートに示す。図５（Ａ）は、図４
においてガイドローラ１６に記されたＡ点、Ｂ点、Ｃ点
の位置を目安として、近接スイッチ１００の対向位置を
通過しているガイドローラ１６の位置を示し、図５
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、図５（Ａ）に対応して近接
スイッチ１００、パルスジェネレータ１０４から出力さ
れる信号を示している。この図５によれば、ガイドロー
ラ１６のＡ点とＢ点の区間に形成された溝７０（図４参
照）が近接スイッチ１００の位置を通過している間で、
近接スイッチ１００からＨレベルのオン信号が出力さ
れ、それ以外の区間ではＬレベルのオフ信号が出力され
るようになっている。また、パルスジェネレータ１０４
からはガイドローラ１６の回転周期に比べて短い周期の
パルスが連続的に出力されるようになっている。尚、近
接スイッチ１００からＨレベルのオン信号が出力される
時間幅は当然ガイドローラ１６の回転速度に応じて変化
する。

【００２５】上記信号処理回路１０２は、上記近接スイ
ッチ１００から入力される信号に基づいて、前記ガイド
ローラ１６の溝７０が近接スイッチ１００の対向位置を
通過している期間にパルスジェネレータ１０４から入力
されるパルス信号を抽出し、そのパルス信号をパルスカ
ウンター１０６に出力する。即ち、信号処理回路１０２
は、図５（Ｂ）に示す近接スイッチ１００からの信号が
Ｈレベルである期間ではパルスジェネレータ１０４から
入力されるパルス信号をそのままパルスカウンター１０
６に出力し、一方、近接スイッチ１００からの信号がＬ
レベルである期間ではＬレベルの一定電圧信号をパルス
カウンター１０６に出力する（図５（Ｄ）参照）。これ
により、ガイドローラ１６の溝７０が近接スイッチ１０
０の対向位置を通過する時間幅に応じた数のパルスがパ
ルスカウンター１０６に入力されるようになる。

【００２６】上記パルスカウンター１０６は、上述のよ
うに上記信号処理回路１０２から入力されるパルスの数
をカウントし、そのカウントした値を演算部１０８に出
力する。ただし、カウントは、ガイドローラ１６が１回
転する毎にリセットされるようになっている。このパル
スカウンター１０６でカウントされたパルス数は、上述
のようにガイドローラ１６の溝７０が近接スイッチ１０
０の対向位置を通過する時間幅で定まり、この時間幅は
ガイドローラ１６の回転速度で定まるため、ここでカウ
ントされたパルス数は、ガイドローラ１６の回転の速さ
を示す指標となる。つまり、カウントされたパルス数が
小さいほどガイドローラ１６の回転速度は速く、カウン
トされたパルス数が大きいほどガイドローラ１６の回転
速度が遅いということになる。

【００２７】上記演算部１０８は、上記パルスカウンタ
ー１０６から入力されたカウント値（パルス数）に基づ
いてガイドローラ１６が磨耗限界（交換時期）に達した
か否かを検出する。即ち、ガイドローラ１６の回転は、
ワイヤの摩擦力で回転するため、ガイドローラ１６の回
転速度は、ワイヤの走行速度とガイドローラ１６の半径
で定まる。従って、ガイドローラ１６の半径が磨耗によ
って縮径されてガイドローラ１６が磨耗限界（交換時
期）に達したことは、ワイヤが所定の速度で走行してい
るときに上記パルスカウンター１０６から入力されるパ
ルス数によって検出することができる。

【００２８】そこで、演算部１０８は、ユーザ設定によ
り入力部１１０から入力されたガイドローラ１６の磨耗
限界を示す半径と、ワイヤの走行速度とからガイドロー
ラ１６が磨耗限界に達した場合のパルス数（閾値）Ａを
予め算出しておく。そして、ワイヤの走行時において、
その閾値Ａと上記パルスカウンター１０６から入力され
るパルス数Ｂを比較する。その結果、パルス数Ｂが閾値
Ａに対して、パルス数Ｂ＞閾値Ａであれば正常（ガイド
ローラ１６の交換不要な場合）、パルス数Ｂ＝閾値Ａで
あれば警告（ガイドローラ１６の磨耗は磨耗限界に一致
した場合）、パルス数Ｂ＜閾値Ａであれば交換（ガイド
ローラ１６の磨耗は磨耗限界を超えた場合）と判定し、
表示部１１２にその表示を行わせる。これにより、ユー
ザは警告又は交換という表示によって適切な時期にガイ
ドローラ１６を交換することができるようになる。尚、
閾値Ａは、ワイヤの走行制御が開始される前にガイドロ
ーラ１６の磨耗限界を示す半径と、ワイヤの走行制御時
におけるワイヤの走行速度とから演算によって求めるよ
うにしてもよいし、演算部１０８の記憶部にワイヤの走
行速度に対応させて予めその閾値Ａを複数登録してお
き、ワイヤの走行速度に応じて記憶部から読み出すよう
にしてもよい。

【００２９】また、演算部１０８は、上記磨耗検出の判
定と共に上記パルスカウンター１０６から入力されるパ
ルス数Ｂが異常値を示した場合にはワイヤがガイドロー
ラ１６から脱線したと判定し、表示部１１２にワイヤ脱
線を警告する表示を行わせるようにしている（又は、強
制的に装置の運転を停止させる）。例えば、ワイヤが脱
線した直後においてガイドローラ１６の回転が正常時よ
りも遅くなると、パルスカウンター１０６から演算部１
０８に入力されるパルス数は正常時に比べて大きくな
り、ワイヤの脱線後しばらくしてガイドローラ１６の回
転が略停止すると、その停止位置によっては、パルスカ
ウンター１０６から演算部１０８に入力されるパルス数
は０又は極端に大きな値を示すため、演算部１０８はこ
のような値を異常値として前記脱線検出の判定を行う。
これにより、ワイヤが脱線したことを即座に検知するこ
とができる。

【００３０】尚、ワイヤは予め設定された速度（線速）
で制御されるようになっているが、例えば、図６に示す
ように加速走行Ｓ₁ 、定速走行Ｓ₂ 、減速走行Ｓ₃ によ
り往復走行しながら、一方のワイヤリールから他方のワ
イヤリールに徐々に巻回されるように制御される場合に
は、上記ガイドローラ１６の磨耗及びワイヤの脱線の判
定は、定速走行Ｓ₂ 時において行うようにする。そし
て、上記閾値Ａを算出する際には、この定速走行Ｓ₂ 時
の走行速度を用いて行う。

【００３１】次に、本発明に係るガイドローラ磨耗検出
装置の第２の実施の形態について説明する。図７は、そ
の回路構成を示した図である。尚、第２の実施の形態
は、上記第１の実施の形態においてワイヤの走行速度に
かかわらず同一の閾値Ａによってガイドローラの磨耗限
界を検出するようにしたもので、第１の実施の形態と同
様に作用する部分については上記図４と同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００３２】図７に示すように、パルスジェネレータ１
０４から出力されたパルス信号は、周波数変換回路１２
０を介して信号処理回路１０２に入力されるようになっ
ている。周波数変換回路１２０は、パルスジェネレータ
１０４から入力されたパルス信号を所定倍の周波数のパ
ルス信号に変換するもので、この変換倍率は、演算部１
０８からの信号によって任意に切り替えられるようにな
っている。演算部１０８は、ワイヤの走行速度に応じて
信号処理回路１０２に入力するパルス信号の周波数を設
定することにより、上記第１の実施の形態で説明した磨
耗限界を判定する閾値Ａを一定にする。例えば、ワイヤ
の走行速度がＳ₀ のときに信号処理回路１０２に入力す
るパルス信号の周波数をν₀ として上記磨耗限界を閾値
Ａ₀ で判定するとした場合に、ワイヤの走行速度がＫ・
Ｓ₀ （Ｋ倍）に変更されたときには、周波数変換回路１
２０によって信号処理回路１０２に入力するパルス信号
の周波数をＫ・ν₀ （Ｋ倍）に変換する。これにより、
パルスカウンター１０６から入力されるパルス数Ｂと常
に一定の閾値Ａ₀ との比較により磨耗限界を判定するこ
とができるようになる。

【００３３】尚、この第２の実施の形態においても、上
記第１の実施の形態と同様に、パルスカウンター１０６
から入力されるパルス数Ｂが異常値を示した場合にはワ
イヤがガイドローラ１６から脱線したと判定し、表示部
１１２にワイヤ脱線を警告する表示等を行わせることが
できる。次に、本発明に係るガイドローラ磨耗検出装置
の第３の実施の形態について説明する。図８はその回路
構成を示した図である。同図に示すガイドローラ磨耗検
出装置は、上記第１、第２の実施の形態と異なり、リフ
ァレンス信号としてのパルス信号を必要とせず、上記パ
ルスジェネレータ１０４を不要にしたものである。

【００３４】図８に示すように、ガイドローラ１６の後
面側に配置された近接スイッチ１００の出力信号は、信
号処理回路１３０に入力される。この信号処理回路１３
０は、近接スイッチ１００から入力されたＨレベルのオ
ン信号の時間幅を伸長する回路であり、その伸長のため
に付加する時間幅は、演算部１３４からの信号によって
設定されるようになっている。ここで、信号処理回路１
３０の処理内容を図９のタイムチャートに示す。図９
（Ａ）は、図８においてガイドローラ１６に記されたＡ
点、Ｂ点、Ｃ点の位置を目安として、近接スイッチ１０
０の対向位置を通過しているガイドローラ１６の位置を
示し、図９（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図９（Ａ）に対
応して近接スイッチ１００から出力される信号と、信号
処理回路１３０によって伸長された信号を示す。同図
（Ｂ）に示すようにガイドローラ１６のＢ点を挟んだ区
間に形成された溝７０が近接スイッチ１００の対向位置
を通過している期間内において、近接スイッチ１００か
らＨレベルのオン信号が出力され、それ以外の区間では
Ｌレベルのオフ信号が出力される。これに対して信号処
理回路１３０は、同図（Ｃ）に示すように近接スイッチ
１００から出力されたＨレベルのオン信号に所定の時間
幅ＴｄのＨレベルの信号を付加し、Ｈレベルの信号全体
としての時間幅を伸長させるようにしている。即ち、近
接スイッチ１００から入力されたオン信号の立ち下がり
時刻を時間Ｔｄだけ遅延させる。尚、同図のタイムチャ
ートでは信号の伝送、信号処理等によって生じる遅延時
間については無視して示している。このＨレベルのオン
信号を伸長させるために付加する時間幅Ｔｄは、ワイヤ
の走行速度に応じた値に設定されるが、定速時（図６参
照）におけるワイヤの走行速度の設定に変更がなければ
一定の時間幅ＴｄによってＨレベルのオン信号の伸長が
行われる。そのため、図９と同様に示した図１０のタイ
ムチャートのように、ガイドローラ１６が磨耗限界に達
してガイドローラ１６の回転速度が速くなると、近接ス
イッチ１００からＨレベルのオン信号が出力される周期
が短くなり（図１０（Ｂ））、図１０（Ｃ）に示すよう
に信号処理回路１３０で伸長されたＨレベルのオン信号
が次の周期のＨレベルのオン信号と連結してＬレベルの
オフ信号を示すことなくＨレベルの一定電圧信号を示す
ようになる。

【００３５】図８に示すパルスカウンター１３２は、上
述のように信号処理回路１３０で生成された信号のパル
スの数をカウントし、そのカウントした値を演算部１３
４に出力する。ただし、カウントは、ガイドローラ１６
が１回転する毎にリセットされるようになっている。こ
のパルスカウンター１３２でカウントされるパルス数
は、通常、ガイドローラ１６が１回転する毎に１の値を
示すが、上述のようにガイドローラ１６が磨耗限界に達
してＨレベルの一定電圧信号が信号処理回路１３０から
入力されるようになると、０の値を示すようになる。

【００３６】上記演算部１３４は、上記パルスカウンタ
ー１３２から入力されたカウント値（パルス数）に基づ
いてガイドローラ１６が磨耗限界（交換時期）に達した
か否かを検出する。即ち、パルスカウンター１３２から
１のパルス数を入力した場合には、正常（ガイドローラ
１６の交換不要な場合）と判定し、パルスカウンター１
３２から０のパルス数を入力した場合には、交換（ガイ
ドローラ１６の磨耗は磨耗限界を超えた場合）と判定し
て、表示部１１２にその結果の表示を行わせる。これに
より、ユーザはガイドローラ１６の交換時期を適切に判
断することができるようになる。

【００３７】また、演算部１３４は、ガイドローラ１６
が磨耗限界に達したときに上記パルスカウンター１３２
から入力されるパルス数が０となるように、前記信号処
理回路１３０においてＨレベルのオン信号を伸長させる
ための付加時間Ｔｄを信号処理回路１３０に出力する。
この付加時間Ｔｄは、ユーザ設定により入力部１１０か
ら入力されるガイドローラ１６の磨耗限界を示す半径
と、ワイヤの走行速度とに基づいて、ガイドローラ１６
が磨耗限界の半径に達した場合に、近接スイッチ１００
から出力されるＬレベルのオフ信号の時間幅を求めるこ
とで得られる。即ち、このＬレベルのオフ信号の時間幅
を上記付加期間Ｔｄとすることにより、ガイドローラ１
６が磨耗限界に達した時点で、信号処理回路１３０から
出力される信号をＨレベルの一定電圧信号にすることが
でき、パルスカウンター１３２から演算部１３４に入力
されるパルス数を０とすることができるようになる。
尚、付加時間Ｔｄを、ワイヤの走行速度に対応させて予
め演算部１３４の記憶部に記憶させておくようにし、ワ
イヤの走行速度に応じて付加時間Ｔｄを記憶部から読み
出して信号処理回路１３０に出力するようにしてもよ
い。

【００３８】尚、この第３の実施の形態に示した構成に
よりワイヤの脱線を検出することも可能である。例え
ば、パルスカウンター１３２から演算部１３４に入力さ
れるパルス数が０の場合、即ち、信号処理回路１３０か
ら出力される信号がＨレベル、又は、Ｌレベルの一定電
圧を示した場合には、ガイドローラ１６が回転していな
いと判定できるため、これによりワイヤの脱線を認識す
ることができる。

【００３９】次に、本発明に係るガイドローラ磨耗検出
装置の第４の実施の形態について説明する。図１１はそ
の回路構成を示した図である。同図に示すガイドローラ
磨耗検出装置は、上記第３の実施の形態と同様に、リフ
ァレンス信号としてのパルス信号を必要とせず、上記パ
ルスジェネレータ１０４を不要にしたものである。図１
１に示すようにガイドローラ１６の後面側に配置された
近接スイッチ１００の出力信号は、信号処理回路１５０
に入力されるようになっている。尚、溝７０は、ガイド
ローラ１６のＡ点から略半周の区間にＢ点を挟んで形成
されている。信号処理回路１５０は、近接スイッチ１０
０から入力されたパルス信号の周波数を逓倍する回路で
あり、その処理内容を図１２のタイミングチャートに示
す。図１２（Ａ）は図１１においてガイドローラ１６に
記されたＡ点、Ｂ点、Ｃ点の位置を目安として、近接ス
イッチ１００の対向位置を通過しているガイドローラ１
６の位置を示し、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に対応して
近接スイッチ１００から出力される信号を示す。また、
同図（Ｃ）、（Ｄ）は、近接スイッチ１００の出力信号
が逓倍処理される過程を示している。

【００４０】同図（Ｂ）に示すようにガイドローラ１６
のＢ点を挟んで形成された溝７０が近接スイッチ１００
の対向位置を通過している間で、近接スイッチ１００か
らＨレベルのオン信号が出力され、それ以外の区間では
Ｌレベルのオフ信号が出力される。これに対して信号処
理回路１３０は、同図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように近接
スイッチ１００から出力される信号の周波数を２倍、３
倍、…と逓倍して所定の倍率の周波数に変換し、同図
（Ｄ）に示すように近接スイッチ１００から出力される
信号の周波数よりも十分に大きい周波数のパルス信号を
生成する。このようにして生成されたパルス信号の周波
数は、ガイドローラ１６の回転速度に応じて変化するた
め、このパルス信号の所定時間当たりのパルス数は、ガ
イドローラ１６の回転速度の大小を示すこととなる。

【００４１】図１１に示すパルスカウンター１５２は、
上述のように信号処理回路１５０によって生成されたパ
ルス信号のパルス数をカウントし、そのカウントした値
を演算部１５４に出力する。但し、カウントは所定時間
毎にリセットされるようになっている。上記演算部１５
４は、上記パルスカウンター１５２から入力されたカウ
ント値（パルス数）に基づいてガイドローラ１６が磨耗
限界（交換時期）に達したか否かを検出する。即ち、ユ
ーザ設定により入力部１１０から入力されたガイドロー
ラ１６の磨耗限界を示す半径と、ワイヤの走行速度とか
ら、ガイドローラ１６が磨耗限界に達したときに上記パ
ルスカウンター１５２から入力されるパルス数（閾値）
Ａを予め算出しておく。そして、ワイヤの走行時におい
て、その閾値Ａと上記パルスカウンター１５２から入力
されるパルス数Ｂを比較する。パルス数Ｂが閾値Ａに対
して、パルス数Ｂ＜閾値Ａであれば正常（ガイドローラ
１６の交換不要な場合）、パルス数Ｂ＝閾値Ａであれば
警告（ガイドローラ１６の磨耗は磨耗限界に一致した場
合）、パルス数Ｂ＞閾値Ａであれば交換（ガイドローラ
１６の磨耗は磨耗限界を超えた場合）と判定し、表示部
１５８にその表示を行わせる。これにより、ユーザは警
告又は交換という表示を検知して適切な時期にガイドロ
ーラ１６を交換することができるようになる。

【００４２】また、演算部１５４は、上記磨耗検出の判
定と共に上記パルスカウンター１５２から入力されるパ
ルス数Ｂが異常値を示した場合にはワイヤがガイドロー
ラ１６から脱線したと判定し、表示部１５８にワイヤ脱
線を警告する表示を行わせるようにしている（又は、強
制的に装置の運転を停止させる）。例えば、ワイヤが脱
線した直後においてガイドローラ１６の回転が正常時よ
りも遅くなると、パルスカウンター１５２から演算部１
５４に入力されるパルス数は正常時に比べて小さくな
り、ワイヤの脱線後しばらくしてガイドローラ１６の回
転が略停止すると、パルスカウンター１５２から演算部
１５４に入力されるパルス数は略０となるため、演算部
１５４はこのような値を異常値として脱線の有無を判定
する。これにより、ワイヤが脱線したことを確実に検知
することができるようになる。

【００４３】尚、上記第４の実施の形態において、近接
スイッチ１００の出力信号の周波数をワイヤの走行速度
に応じた倍率で逓倍するようにすれば、上記第２の実施
の形態と同様に、ワイヤの走行速度にかかわらず磨耗限
界の検出を一定の閾値Ａで判定することができる。次
に、本発明に係るガイドローラ磨耗検出装置の第５の実
施の形態について説明する。図１３は、その回路構成を
示した図である。尚、第５の実施の形態は、上記第４の
実施の形態で示したパルスカウンター１５２の代わりに
周波数−電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路を用いて磨耗限界を検
出するようにしたもので、第４の実施の形態と同様に作
用する部分については上記図１１と同一符号を付し、そ
の説明を省略する。

【００４４】上記信号処理回路１５０によって生成され
たパルス信号は、周波数−電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路１６
０に入力され、パルス信号の周波数に応じた電圧が演算
部１５４に入力されるようになっている。尚、Ｆ／Ｖ変
換回路１６０の出力電圧は図示しないＡ／Ｄ変換器を介
して演算部１５４に入力される。演算部１５４は、Ｆ／
Ｖ変換回路１６０から入力された電圧値に基づいてガイ
ドローラ１６が磨耗限界（交換時期）に達したか否かを
検出する。即ち、ユーザ設定により入力部１５６から入
力されたガイドローラ１６の磨耗限界を示す半径とワイ
ヤの走行速度とに基づいて、ガイドローラ１６が磨耗限
界に達した場合の上記Ｆ／Ｖ変換回路１６０から入力さ
れる電圧値（閾値）Ａを予め算出しておく。そして、ワ
イヤの走行時において、その閾値Ａと上記Ｆ／Ｖ変換回
路１６０から入力される電圧値Ｂを比較する。その結
果、電圧値Ｂが閾値Ａに対して、電圧値Ｂ＜閾値Ａであ
れば正常（ガイドローラ１６の交換不要な場合）、電圧
値Ｂ＝閾値Ａであれば警告（ガイドローラ１６の磨耗は
磨耗限界に一致した場合）、電圧値Ｂ＞閾値Ａであれば
交換（ガイドローラ１６の磨耗は磨耗限界を超えた場
合）と判定し、表示部１５８にその表示を行わせる。こ
れにより、ユーザは警告又は交換という表示を検知して
適切な時期にガイドローラ１６を交換することができる
ようになる。

【００４５】尚、上記図１１、図１３に示した第４、第
５の実施の形態において、溝７０を図１４（Ａ）、
（Ｂ）に示すように形成することもできる。同図（Ａ）
に示す例は、ガイドローラ１６が一回転する間に２つの
溝７０Ａ、７０Ｂによって２つのオン信号を得るように
したもので、これによって信号処理回路１５０で得られ
るパルス信号を上記図１２と同様に図１５のタイムチャ
ートに示す。また、図１４（Ｂ）の例は、ガイドローラ
１６に２列の溝７０Ｃ、７０Ｄを形成すると共に、各溝
７０Ｃ、７０Ｄに対応して２つの近接スイッチ１００
Ａ、１００Ｂを設けるようにしたものである。

【００４６】以上、第１〜第５の実施の形態で説明した
ガイドローラ磨耗検出装置は、各構成部の構成を電子回
路（ハードウェア）で実現することもできるし、コンピ
ュータにおいてソフトウェアによる演算によって実現す
ることもでき、ハードウェアとソフトウェアのどちらへ
の依存度を高めるかに柔軟性がある。従って、例えば、
電子回路にソフトウェアのプログラムを介在させること
により、幾多のワイヤ走行速度に対応させて上記ガイド
ローラ１６の磨耗検出を行うことができる。また、電子
回路の採用により、プログラムを軽減することができ、
且つ、演算回路における記憶部領域を低減できるため、
演算効率を向上させることができるようになる。

【００４７】また、上記実施の形態では、ガイドローラ
１６が磨耗限界に達したことを検出するようにしたが、
これに限らず、第１、第２、第４、第５の実施の形態で
は、演算部に入力されるパルス数等からガイドローラ１
６の磨耗量を検出して、その表示を行うことも可能であ
る。また、上記実施の形態では、ガイドローラ１６の１
回転中の所定回転角度をガイドローラ１６の後面に形成
した溝７０と近接スイッチ１００により検出するように
したが、これに限らず、他の方法で前記ガイドローラ１
６の１回転中の所定角度を検出するようにしてもよい。

【００４８】また、上記実施の形態において、ガイドロ
ーラ１６の磨耗検出に使用する信号を用いてワイヤの脱
線も同時に検出できる旨説明したが、これに限らず、近
接スイッチ１００の出力を直接監視し、近接スイッチ１
００からの出力が一定値を示すようになった場合にガイ
ドローラ１６の回転が停止したとしてワイヤの脱線を認
識するようにしてもよい。また、ワイヤが脱線したこと
示す信号を上述のいずれかの方法により検出した場合に
は、自己診断機能によりワイヤソーの運転を停止させ、
内部故障が生じたことを表示部に表示させるようにす
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガイドローラの１回転中の所定の回転角度範囲でオン信
号を出力するようにし、そのオン信号が出力されている
間にリファレンス信号として出力されるパルスをカウン
トすることによってそのパルス数でガイドローラが磨耗
限界に達したことを検出するようにしたため、本装置を
電子回路（ハードウェア）若しくはソフトウェア又はこ
れらの組み合わせで実現することができ、構成が簡単で
あると共に、ガイドローラの回転に対して大幅に高い周
波数のパルス信号をリファレンス信号として用いること
によって磨耗の検出精度を大幅に向上させることができ
る。

【００５０】また、他の形態によれば、ガイドローラの
１回転中の所定の回転角度範囲でオン信号を出力するよ
うにし、そのオン信号の時間幅を一定時間伸長させた
後、オフ信号の有無によってガイドローラが磨耗限界に
達したか否かを検出するようにしたため、本装置を電子
回路（ハードウェア）若しくはソフトウェア又はこれら
の組み合わせで実現することができ、構成が簡単である
と共に、磨耗の検出精度を大幅に向上させることができ
る。

【００５１】また、他の形態によれば、ガイドローラの
１回転中の所定の回転角度範囲でオン信号を出力するよ
うにし、そのオン信号に基づいて生成したパルス信号の
周波数によってガイドローラが磨耗限界に達したことを
検出するようにしたため、本装置を電子回路（ハードウ
ェア）若しくはソフトウェア又はこれらの組み合わせで
実現することができ、構成が簡単であると共に、磨耗の
検出精度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ワイヤソーの全体構成を示した斜視図
である。

【図２】図２は、本発明が適用されるガイドローラの構
成を示した側面部分断面図である。

【図３】図３は、ガイドローラの後面を示した平面図で
ある。

【図４】図４は、本発明に係るガイドローラ磨耗検出装
置の第１の実施の形態を示した構成図である。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、それ
ぞれ、図４に示したガイドローラの位置、近接スイッチ
の出力信号、パルスジェネレータの出力信号、信号処理
回路の出力信号のタイムチャートである。

【図６】図６は、ワイヤの走行制御の一例を示した図で
ある。

【図７】図７は、本発明に係るガイドローラ磨耗検出装
置の第２の実施の形態を示した構成図である。

【図８】図８は、本発明に係るガイドローラ磨耗検出装
置の第３の実施の形態を示した構成図である。

【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、図
８に示したガイドローラの位置、近接スイッチの出力信
号、信号処理回路の出力信号のタイムチャートである。

【図１０】図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞ
れ、ガイドローラが磨耗限界に達したときの図８に示し
たガイドローラの位置、近接スイッチの出力信号、信号
処理回路の出力信号のタイムチャートである。

【図１１】図１１は、本発明に係るガイドローラ磨耗検
出装置の第４の実施の形態を示した構成図である。

【図１２】図１２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１１に
示したガイドローラの位置、近接スイッチの出力信号の
タイムチャートであり、図１２（Ｃ）、（Ｄ）は、図１
１に示した信号処理回路の処理内容を示したタイムチャ
ートである。

【図１３】図１３は、本発明に係るガイドローラ磨耗検
出装置の第５の実施の形態を示した構成図である。

【図１４】図１４（Ａ）、（Ｂ）は、第４、第５の実施
の形態においてガイドローラの溝の他の形態を示した図
である。

【図１５】図１５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１４
（Ａ）に示したガイドローラの溝の形態によって得られ
るガイドローラの位置、近接スイッチの出力信号のタイ
ムチャートであり、図１５（Ｃ）、（Ｄ）は、そのとき
の図１１に示した信号処理回路の処理内容を示したタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １２…ワイヤリール １４…ワイヤ １６…ガイドローラ １８…グルーブローラ ２０…ワイヤ列 ６４…ベアリングケース ７０…溝 １００…近接スイッチ １０２、１３０、１５０…信号処理回路 １０４…パルスジェネレータ １０６、１３２、１５２…パルスカウンター １０８、１３４、１５４…演算部 １１０、１３６、１５６…入力部 １１２、１３８、１５８…表示部 １２０…周波数変換回路 １６０…周波数−電圧変換回路

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイドローラにガイドされながら走行す
   るワイヤを複数個のグルーブローラに巻き掛けてワイヤ
   列を形成し、前記ワイヤ列に被加工物を押し当てること
   により多数枚のウェーハを同時に切断するワイヤソーに
   おいて、 前記ガイドローラの１回転中の所定の回転角度範囲でオ
   ン信号を出力し、前記所定の回転角度範囲以外でオフ信
   号を出力する時間検出手段と、 一定周期のパルスを出力するパルス出力手段と、 前記時間検出手段からオン信号が出力されている間に前
   記パルス出力手段から出力されるパルスの数をカウント
   するカウント手段と、 前記カウント手段によってカウントされたパルスの数と
   所定の閾値とを比較し、前記パルスの数が前記閾値より
   も小さくなったことを検出すると、前記ガイドローラが
   磨耗限界に達したことを示す信号を出力する判定手段
   と、 を備えたことを特徴とするワイヤソーのガイドローラ磨
   耗検出装置。
2. 【請求項２】 前記閾値は、前記ワイヤが所定の走行速
   度で走行している場合において、前記ガイドローラが磨
   耗限界に達した時に前記カウント手段から出力されるパ
   ルスの数であって、前記判定手段は、前記閾値を前記ワ
   イヤの走行速度に応じて変更することを特徴とする請求
   項１のワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置。
3. 【請求項３】 前記パルス出力手段は、前記ワイヤの走
   行速度にかかわらず前記閾値が一定となるように、前記
   ワイヤの走行速度に応じて前記パルスの周期を変更する
   ことを特徴とする請求項１のワイヤソーのガイドローラ
   磨耗検出装置。
4. 【請求項４】 ガイドローラにガイドされながら走行す
   るワイヤを複数個のグルーブローラに巻き掛けてワイヤ
   列を形成し、前記ワイヤ列に被加工物を押し当てること
   により多数枚のウェーハを同時に切断するワイヤソーに
   おいて、 前記ガイドローラの１回転中の所定の回転角度範囲でオ
   ン信号を出力し、前記所定の回転角度範囲以外でオフ信
   号を出力する時間検出手段と、 前記時間検出手段から出力されたオン信号の時間幅を一
   定時間伸長させる信号処理手段と、 前記ガイドローラの１回転中において前記信号処理手段
   によって得られた信号にオフ信号を示す部分が存在する
   か否かを判定し、前記オフ信号を示す部分が存在しない
   場合には前記ガイドローラが磨耗限界に達したことを示
   す信号を出力する判定手段と、 を備えたことを特徴とするワイヤソーのガイドローラ磨
   耗検出装置。
5. 【請求項５】 前記時間検出手段から出力されたオン信
   号の時間幅を一定時間伸長させるために前記オン信号に
   付加する時間は、前記ワイヤが所定の走行速度で走行し
   ている場合において、前記ガイドローラが磨耗限界に達
   した時に前記時間検出手段から出力されるオフ信号の時
   間幅であって、前記判定手段は、前記オン信号に付加す
   る時間を前記ワイヤの走行速度に応じて変更することを
   特徴とする請求項４のワイヤソーのガイドローラ磨耗検
   出装置。
6. 【請求項６】 ガイドローラにガイドされながら走行す
   るワイヤを複数個のグルーブローラに巻き掛けてワイヤ
   列を形成し、前記ワイヤ列に被加工物を押し当てること
   により多数枚のウェーハを同時に切断するワイヤソーに
   おいて、 前記ガイドローラの１回転中の所定の回転角度範囲でオ
   ン信号を出力し、前記所定の回転角度範囲以外でオフ信
   号を出力する時間検出手段と、 前記時間検出手段から出力されたオン信号に基づいて、
   該オン信号の所定倍の周波数のパルス信号を出力するパ
   ルス生成手段と、 前記パルス生成手段から出力されたパルス信号の周波数
   と所定の閾値とを比較し、前記パルス信号の周波数が前
   記閾値を越えたことを検出すると、前記ガイドローラが
   磨耗限界に達したことを示す信号を出力する判定手段
   と、 を備えたことを特徴とするワイヤソーのガイドローラ磨
   耗検出装置。
7. 【請求項７】 前記パルス生成手段から出力されたパル
   ス信号の周波数に応じた電圧に変換する変換手段、又
   は、前記パルス生成手段から出力されたパルス信号の所
   定時間内に含まれるパルスの数をカウントするカウント
   手段を設け、前記判定手段は、前記パルス生成手段から
   出力されたパルス信号の周波数を前記変換手段によって
   得られた電圧、又は、前記カウント手段によってカウン
   トされたパルスの数によって検出することを特徴とする
   請求項６のワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置。
8. 【請求項８】 前記閾値は、前記ワイヤが所定の走行速
   度で走行している場合において、前記ガイドローラが磨
   耗限界に達した時に前記周波数変化手段によって得られ
   るパルス信号の周波数であって、前記判定手段は、前記
   閾値を前記ワイヤの走行速度に応じて変更することを特
   徴とする請求項６のワイヤソーのガイドローラ磨耗検出
   装置。
9. 【請求項９】 前記パルス生成手段は、前記ワイヤの走
   行速度にかかわらず前記閾値が一定となるように、前記
   ワイヤの走行速度に応じて前記オン信号の周波数を変換
   する倍率を変更することを特徴とする請求項６のワイヤ
   ソーのガイドローラ磨耗検出装置。
10. 【請求項１０】 前記判定手段は、前記カウント手段に
    よってカウントされたパルスの数が異常を示す数となっ
    た場合に前記ワイヤが前記ガイドローラから脱線したこ
    とを示す信号を出力することを特徴とする請求項１のワ
    イヤソーのガイドローラ磨耗検出装置。
11. 【請求項１１】 前記判定手段は、前記パルス生成手段
    から出力されたパルス信号の周波数が略０に近い値とな
    った場合に前記ワイヤが前記ガイドローラから脱線した
    ことを示す信号を出力することを特徴とする請求項６の
    ワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置。
12. 【請求項１２】 前記判定手段は、前記時間検出手段か
    ら出力される信号を入力し、該入力した信号がオン信号
    又はオフ信号のみを所定時間以上示すようになった場合
    には、前記ワイヤが前記ガイドローラから脱線したこと
    を示す信号を出力することを特徴とする請求項１、４又
    は６のガイドローラ磨耗検出装置。
13. 【請求項１３】 前記判定手段によって前記ワイヤが前
    記ガイドローラから脱線したことを示す信号が出力され
    た場合に、自己診断機能により内部故障を表示すること
    を特徴とする請求項１０、１１又は１２のワイヤソーの
    ガイドローラ磨耗検出装置。