JP2000071163A - ワイヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】確実にグルーブローラの磨耗を検知することが
できるワイヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置を提供
すること。 【解決手段】グルーブローラ１８Ａが磨耗して使用限界
径ｒに達すると、ワイヤ１４と接触検出バー５４Ａが接
触する。ワイヤ１４には、一定の電圧が印加されている
ので、接触すると、絶縁状態であった接触検出バー５４
Ａには瞬時、電流が流れる。制御装置４６は、この電流
を検出することにより、グルーブローラ１８Ａの磨耗を
検知する。

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グルー
ブローラ磨耗検知装置に係り、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グル
ーブローラ磨耗検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーで使用しているグルーブロー
ラは、表面がプラスチック等の合成樹脂材で形成され、
使用しているうちに走行するワイヤによってグルーブロ
ーラの溝が次第に不規則に磨耗してきて、被加工物の切
断面精度が悪化してくる。このため、適当な時期に新し
いグルーブローラと交換する必要がある。

【０００３】従来は、グルーブローラの交換を時間管理
とし、所定時間経過すると、新しいグルーブローラと交
換するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た時間管理の方法では、グルーブローラの正確な磨耗量
を把握することができず、グルーブローラの磨耗限界を
越えて使用していたり、まだ使用できるグルーブローラ
を交換してしまったりするという問題があった。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたもので、確実にグ
ルーブローラの磨耗を検知することができるワイヤソー
のグルーブローラ磨耗検知装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、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、前記ワイヤを走行させると共に
前記ワイヤ列の切断部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、前記被加工物の端材がグルーブローラに接触する
のを防止する端材防止板を前記ワイヤ列の切断部に近接
して設け、該端材防止板に前記グルーブローラの磨耗を
検知する磨耗検知センサを取り付けたことを特徴とす
る。

【０００６】本発明によれば、グルーブローラの磨耗を
検知する磨耗検知センサを前記ワイヤ列に近接して設け
たので、グルーブローラの交換時期を確実に知ることが
できる。また、本発明では、前記磨耗検知センサを端材
防止板に取り付けたので、特別な部材を必要とすること
なく、磨耗検知センサを取り付けることができる。請求
項２及び請求項３に記載の発明によれば、前記摩耗検出
センサに対して、前記ワイヤ列をはさんだ反対側に前記
ワイヤの断線を検知する断線検知センサを設けたので、
グルーブローラの交換時期を確実に知ることができると
ともにワイヤの断線を検出して切断加工を中断させる等
の安全対策をとることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置の好ましい
実施の形態について詳説する。まず、本発明の第１の実
施の形態のグルーブローラ磨耗検知装置が適用されるワ
イヤソーについて説明する。

【０００８】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。

【０００９】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、走行
するワイヤ１４に洗浄液を噴射してワイヤ１４に付着し
たスラリをワイヤ１４から除去する。

【００１０】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。

【００１１】図２、図３は、それぞれ上述したワイヤソ
ーの切断部の構成を示す正面図と側面断面図である。同
図に示すように、３本のグルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃ
は、ワイヤソーの本体フレーム（図示せず）に固定され
た一対のスピンドルブラケット４０Ｌ、４０Ｒにスピン
ドルユニット４２Ａ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｂ、４２
Ｃ、４２Ｃを介して回動自在に支持されている。このグ
ルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃの外周には多数の溝が一定
ピッチで形成されており、この溝にワイヤ１４が順次巻
きかけられることによりワイヤ列２０が形成されてい
る。

【００１２】また、前記スピンドルブラケット４０Ｌ、
４０Ｒには、上方に開口した端材タンク５２が架設され
る。この端材タンク５２には、ポリ塩化ビニル等の絶縁
材料で形成された一対の端材防止板５０Ａ、５０Ｂが取
り付けられている。端材防止板５０Ａ、５０Ｂはそれぞ
れ、グルーブローラ１８Ａ、１８Ｂの近傍で、ワイヤ列
２０に近接して取り付けられる。これにより、ワイヤ列
２０でインゴット３２を切断する際に発生するインゴッ
ト３２の端材（インゴット３２が割れ、欠け等したも
の）は、たとえワイヤ１４に引きずられてもグルーブロ
ーラ１８Ａ、１８Ｂに接触する前に端材防止板５０Ａ、
５０Ｂに接触し、端材タンク５２内に落下する。

【００１３】ところで、グルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃ
の近傍には、それぞれ接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃが設
けられている。このうち接触検出バー５４Ａ、５４Ｂ
は、それぞれ前記端材防止板５０Ａ、５０Ｂの上端内側
に取り付けられ、また、接触検出バー５４Ｃは、絶縁材
料で形成された一対の取付ブラケット５６Ｌ、５６Ｒを
介して前記一対のスピンドルブラケット４０Ｌ、４０Ｒ
に取り付けられる。

【００１４】これらの接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃは、
導電材料で形成され、信号ケーブルを介して電流計４４
Ａ〜４４Ｃ（４４Ａのみ図示）に接続される。電流計４
４Ａ〜４４Ｃは、接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃに流れる
電流を検出し、その検出値を制御装置４６に出力する。
制御装置４６は、接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃに電流が
流れたことを検出すると、接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃ
と前記ワイヤ１４が接触したと判断する。そして、接触
した接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃが設置されているグル
ーブローラ１８Ａ〜１８Ｃが磨耗により使用限界に達し
たと判断する。

【００１５】また、前記検流計４４Ａ〜４４Ｃは、信号
ケーブルを介して電源５８に接続される。電源５８は、
直流電源、交流電源のどちらでもよく、ワイヤ１４と接
触検出バー５４Ａ〜５４Ｃとの間に電圧を印加する。グ
ルーブローラ磨耗検知装置は以上のように構成される
が、ここで、上述した接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃの具
体的な設置位置について説明する。

【００１６】図４は、接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃの取
付位置の説明図である。まず、グルーブローラ１８Ａ〜
１８Ｃの磨耗量とワイヤ１４の走行位置との関係につい
て説明する。図４に示すグルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃ
は、未使用の状態で溝の半径がＲであり、このとき、ワ
イヤ１４は、同図に実線で示す位置でガイドされながら
走行する。前述したように、グルーブローラ１８Ａ〜１
８Ｃは使用により磨耗して径が縮小するので、この縮小
量に応じて前記ワイヤ１４の走行位置も徐々に内側に変
位する。そして、グルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃが磨耗
して使用限界径であるｒに達すると、ワイヤ１４は、２
点鎖線で示す位置を走行するようになる。

【００１７】前記接触検出バー５４Ａ〜５４Ｃは、グル
ーブローラ１８Ａ〜１８Ｃが使用限界径ｒに達した時の
ワイヤに接触する位置に設置しておく。即ち、接触検出
バー５４Ａは、図４に示したように、その上端位置が２
点鎖線の位置になるように設置する。なお、端材防止板
５０Ａ、５０Ｂは、その上端位置が接触検出バー５４
Ａ、５４Ｂの上端位置と一致するように設置しておく。
これにより、グルーブローラ１８Ａ、１８Ｂが使用限界
径ｒになる前に、ワイヤ１４が端材防止板５０Ａ、５０
Ｂに接触することはない。また、このように接触検出バ
ー５４Ａ、５４Ｂを取り付けることにより、端材防止板
５０Ａ、５０Ｂと接触検出バー５４Ａ、５４Ｂのワイヤ
１４に対する位置調整を同時に行うことができる。

【００１８】次に、前記のごとく構成されたグルーブロ
ーラ磨耗検知装置の作用について説明する。まず、ワイ
ヤソー１０の稼働とともに、ワイヤ１４と接触検出バー
５４Ａ〜５４Ｃとの間に電源５８により一定の電圧を印
加する。走行するワイヤ１４には、砥粒が付着している
ため、使用を重ねているうちにグルーブローラ１８Ａ〜
１８Ｃの溝は磨耗する。この磨耗によりグルーブローラ
１８Ａ〜１８Ｃの溝は縮径し、これに伴ってワイヤ１４
の走行位置も変化する。

【００１９】ここで、たとえばグルーブローラ１８Ａの
溝が磨耗により使用限界径ｒに達したとする。グルーブ
ローラ１８Ａの溝の径が使用限界径ｒに達すると、その
磨耗した溝によってガイドされるワイヤ１４が接触検出
バー５４Ａに接触し、その接触検出バー５４Ａに電流が
流れる。接触検出バー５４Ａに電流が流れると、制御装
置４６は、グルーブローラ１８Ａの溝が使用限界径ｒに
達したことを検知し、グルーブローラ１８Ａの交換時期
であることをランプや音声によってオペレータに警告す
る。オペレータは、この警告を受けてグルーブローラ１
８Ａを新しいものに交換する。

【００２０】なお、グルーブローラ１８Ｂ、１８Ｃが磨
耗した場合も、上記したグルーブローラ１８Ａの場合と
同様に、接触検出バー５４Ｂ、５４Ｃとワイヤ１４が接
触し、この接触を制御装置４６が検知することにより、
グルーブローラ１８Ｂ、１８Ｃの磨耗を正確に検出する
ことができる。このように、本実施の形態のワイヤソー
のグルーブローラ磨耗検知装置によれば、グルーブロー
ラ１８Ａ〜１８Ｃが使用限界まで磨耗したことを直接判
断することができるので、誤動作無く、確実に使用限界
でグルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃの交換を行うことがで
きる。

【００２１】また、テンション変動などによって一本だ
けが他の溝よりも突出して磨耗した場合であっても、早
急にこれを検知することができるため、グルーブローラ
の芯鋼まで切断して装置を損傷したり、ワイヤ１４の断
線を引き起こしたりすることも防止できる。また、本実
施の形態では、接触検出バー５４Ａ、５４Ｂを端材防止
板５０Ａ、５０Ｂに取り付けたので、接触検出バー５４
Ａ、５４Ｂを取り付けるための特別な部材を必要とする
ことなく取り付けることができ、更に、前記ワイヤ列２
０の下方に取付スペースがない場合にも対応することが
できる。また、本実施の形態では、端材防止板５０Ａ、
５０Ｂの位置調整を行うだけで、接触検出バー５４Ａ、
５４Ｂの位置調整を行うことができ、接触検出バー５４
Ａ、５４Ｂの取り付け作業を効率良く行うことができ
る。

【００２２】なお、接触検出バー５４Ａ、５４Ｂは端材
防止板５０Ａ、５０Ｂの上端外側に設けてもよい。この
場合、インゴット３２の端材が接触検出バー５４Ａ、５
４Ｂに接触するのを防止することができ、グルーブロー
ラ磨耗検知装置の誤作動を防止することができる。ま
た、端材防止板５０Ａ、５０Ｂを導電材料で形成して接
触検出バー５４Ａ、５４Ｂと一体構造とすると共に、端
材タンク５２を絶縁材料で形成してもよい。これによ
り、上記した実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００２３】また、接触検出バー５４Ａ、５４Ｂを端材
防止板５０Ａ、５０Ｂに図２で左右方向にスライド自在
に取り付けると、接触検出バー５４Ａ、５４Ｂがワイヤ
１４に接触して傷付いた場合に接触検出バー５４Ａ、５
４Ｂの位置をずらすだけで、再び使用することができ
る。また、接触検出バー５４Ｃの取り付け方法は、上述
した実施の形態に限定するものではなく、例えば端材タ
ンク５２等に取り付けてもよい。

【００２４】次に、グルーブローラ磨耗検知装置の第２
の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施
の形態と同一若しくは類似の部材については、同一の符
号を付してその説明を省略する。図５に示すように、各
接触検出バー５４Ｃ〜５４Ｈは、電源５８により一定の
電圧が印加され、所定量の制限された電流が流れるよう
に構成される。この電流の値は、電流計４４Ａ、４４Ｄ
により検出され、その検出値は制御装置６０に出力され
る。一方、前記一対のワイヤリール１２間を走行するワ
イヤ１４は、アースされるように構成される。

【００２５】上記の如く構成されたグルーブローラ磨耗
検知装置では、前記ワイヤ１４が接触検出バー５４Ｃ〜
５４Ｅに接触すると、前記接触検出バー５４Ｃ〜５４Ｅ
に電流が流れる。制御装置６０は、この電流計４４Ａに
流れる電流値を検知して、グルーブローラ１８Ａ〜１８
Ｃが使用限界に達したと判断し、オペレーターに警告す
る。

【００２６】このように、第２の実施の形態のグルーブ
ローラ磨耗検知装置においても、正確にグルーブローラ
１８Ａ〜１８Ｃの磨耗を検知することができ、第１の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。また、上記
の如く構成されたグルーブローラ磨耗検知装置に５４Ｆ
〜５４Ｈの接触検知バーを接触検出バー５４Ｃ〜５４Ｅ
に対してワイヤ列２０をはさんで反対側に設け、前記ワ
イヤ１４が切断加工中に何らかの要因により断線して接
触検出バー５４Ｆ〜５４Ｈに接触すると、前記接触検出
バー５４Ｆ〜５４Ｈに電流が流れる。制御装置６０は、
この電流計４４Ｄに流れる電流値を検知して、ワイヤ１
４が断線したと判断し、ワイヤソーを緊急停止するとと
もにオペレーターに警告する。

【００２７】更に、前記接触検出ワイヤに流れる電流値
の変化を検知する代わりに、前記接触検出ワイヤに加わ
る振動や張力変化、前記接触検出ワイヤの断線を検知す
ることにより、グルーブローラ１８Ａ〜１８Ｃの磨耗
や、ワイヤ１４の断線を検知してもよい。図６に、接触
検出バー５４Ａ、５４Ｂを端材防止板５０Ａ、５０Ｂに
取り付けたグルーブローラ磨耗検知装置の第３の実施の
形態について説明する。同図に示すように、端材防止板
５０Ａ、５０Ｂと、ワイヤ列２０をはさんで接触検出バ
ー５４Ｇ、５４Ｈを設けることによって、グルーブロー
ラ１８Ａ〜１８Ｃの摩耗検知とワイヤ１４の断線検出を
組み合わせた構成も可能である。

【００２８】また、上述した実施の形態では、遊離砥粒
ワイヤソーの例で説明したが、固定砥粒ワイヤソーに用
いてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グルーブローラが使用限界まで磨耗したことを直接検知
することができるので、グルーブローラの磨耗を確実に
検知することができる。また、本発明では、磨耗検知セ
ンサを端材防止板に取り付けたので、その取り付け作業
を簡単に且つ正確に行うことができる。

【００３０】また他の発明の形態によれば、前記摩耗検
出センサに対して、前記ワイヤ列をはさんだ反対側に前
記ワイヤの断線を検知する断線検知センサを設けたの
で、グルーブローラの交換時期を確実に知ることができ
るとともにワイヤの断線を検出して切断加工を中断させ
る等の安全対策をとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤソーの全体構成を示す斜視図

【図２】グルーブローラ磨耗検知装置の第１の実施の形
態の正面図

【図３】グルーブローラ磨耗検知装置の第１の実施の形
態の側面断面図

【図４】接触検出バーの取り付け説明図

【図５】グルーブローラ磨耗検知装置の第２の実施の形
態の側面断面図

【図６】グルーブローラ磨耗検知装置の第３の実施の形
態の側面断面図

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １２…ワイヤリール １４…ワイヤ １８Ａ〜１８Ｃ…グルーブローラ ２０…ワイヤ列 ３２…インゴット ４４Ａ〜４４Ｃ…電流計 ４６…制御装置（第１の実施の形態） ５０Ａ、５０Ｂ…端材防止板 ５２…端材タンク ５４Ａ〜５４Ｈ…接触検出バー ５８…電源 ６０…制御装置（第２、第３の実施の形態）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、前記ワイヤを走行させると共
   に前記ワイヤ列の切断部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、 前記被加工物の端材が前記グルーブローラに接触するの
   を防止する端材防止板を前記ワイヤ列の切断部に近接し
   て設け、該端材防止板に前記グルーブローラの磨耗を検
   知する磨耗検知センサを取り付けたことを特徴とするワ
   イヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置。
2. 【請求項２】 前記摩耗検出センサに対して、前記ワイ
   ヤ列をはさんだ反対側に前記ワイヤの断線を検知する断
   線検知センサを設けたことを特徴とする請求項１のワイ
   ヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置。
3. 【請求項３】 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、前記ワイヤを走行させると共
   に前記ワイヤ列の切断部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、 前記ワイヤ列の切断部に近接して前記グルーブローラの
   磨耗を検知する磨耗検知センサを設け、前記摩耗検出セ
   ンサに対して、前記ワイヤ列をはさんだ反対側に前記ワ
   イヤの断線を検知する断線検知センサを設けたことを特
   徴とするワイヤソーのグルーブローラ磨耗検知装置。