JP2004001218A - ワイヤソー - Google Patents
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Abstract
【課題】メインローラの配列スペースの無駄を低減させて、装置の上下方向に対するコンパクト化を図ると共に、複数の被加工物を一挙同時に切断加工できるようにして、作業能率の向上を図る。
【解決手段】被加工物Wの切断位置2に配備されるメインローラ群を、一対のメインローラ3で構成し、この一対のメインローラ3の相互間に、ワイヤ列1aへの押圧荷重を支持する中間ローラ4を設け、一対のメインローラ3と中間ローラ4とを平行に且つ一列状に配列させる。そして、一対のメインローラ3と中間ローラ4との各相互間にそれぞれ、複数の被加工物Wの切断加工を行う切断領域5を設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】被加工物Wの切断位置2に配備されるメインローラ群を、一対のメインローラ3で構成し、この一対のメインローラ3の相互間に、ワイヤ列1aへの押圧荷重を支持する中間ローラ4を設け、一対のメインローラ3と中間ローラ4とを平行に且つ一列状に配列させる。そして、一対のメインローラ3と中間ローラ4との各相互間にそれぞれ、複数の被加工物Wの切断加工を行う切断領域5を設ける。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤを使用して被加工物を切断するように構成したワイヤソーに係り、特に、被加工物の切断位置に配設されるメインローラの周辺構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、シリコン等の半導体材料のインゴットを切断して半導体ウエハを製造するに際しては、多数のローラ群に亘って走行するワイヤを利用して所定の切断加工を行うように構成したワイヤソーが使用される。
【0003】
この種のワイヤソーの具体例として、特開昭63−62655号公報によれば、繰出リールから繰り出された一本のワイヤを、上流側の張力調整用ローラ等を経由して、被加工物の切断位置に配設された三本のメインローラ(同公報では回転ロール)に多列状に巻き掛け、更に下流側の張力調整用ローラ等を経由して、巻取リールにより巻き取る構成が開示されている。
【0004】
この場合、三本のメインローラは三角形状に配列されており、これらのうちの二本のメインローラに水平に張り渡されているワイヤ列に被加工物を圧接して、砥粒の供給の下で切断加工を行う構成とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のワイヤソーは、被加工物の切断位置に配備されるローラ群として、上記例示のように三本のメインローラを三角形状に配列させるのが通例であるため、左右方向のみならず上下方向に対しても比較的大きな配列スペースが必要になり、装置の大型化、特に切断加工に供せられる装置部分の上下方向に対する大型化を招く。
【0006】
また、この種のワイヤソーは、三本のメインローラのうちの二本のメインローラ間に張り渡されているワイヤ列に、被加工物が押し当てられるに留まる。すなわち、三本のメインローラに三角形状に巻き掛けられたワイヤ列には、直線状の張り渡し部位が計三箇所の領域に存在するにも拘らず、被加工物の切断領域は単一の領域とされるに留まる。このため、ワイヤ列の配列スペースに無駄が生じると共に、切断加工に要する作業時間が長期化されて作業能率が悪化するという問題が生じる。
【0007】
しかも、各メインローラには、ワイヤ列との接触による摩耗が生じるため、これらのメインローラを定期的に或いは寿命に応じて交換する必要があるが、従来においては、その交換作業が面倒且つ煩雑なものとなっていた。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メインローラの配列スペースの無駄を可及的に低減させて装置を効果的に小型化すると共に、被加工物に対する切断加工の作業能率を向上させることを第1の技術的課題とし、またメインローラの交換作業の容易化を図ることを第2の技術的課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため、本発明は、複数のメインローラにワイヤを所定ピッチで巻き掛けてワイヤ列を形成し、ワイヤを走行させると共に、ワイヤ列の切断領域に被加工物を圧接させて、被加工物の切断加工を行うワイヤソーにおいて、メインローラを一対として互いに平行に離間させて配置すると共に、この一対のメインローラ間に、被加工物との圧接によってワイヤ列に加わる荷重を支持する中間ローラを配置したことに特徴づけられる。
【0010】
従って、被加工物の切断位置においては、一対のメインローラにワイヤが所定のピッチで巻き掛けられてワイヤ列が形成される。中間ローラは、被加工物からワイヤ列に加わる荷重を支持して、ワイヤ列の撓みを防止する役目を果たす。尚、中間ローラは、一本であっても良く或いは二本以上であっても良い。
【0011】
そして、一対のメインローラと中間ローラとの間にはそれぞれ、ワイヤ列の切断領域が設けられる。従って、ワイヤ列の切断領域は、一対のメインローラ間の複数箇所に存在することになり、これらの複数箇所の切断領域による被加工物の同時切断加工が可能となる。
【0012】
この場合、中間ローラを一対のメインローラに対して中高になるように配置して、切断領域側のワイヤ列に傾斜を与えることが好ましい。このような構成によれば、切断領域を有するワイヤ列の張り渡し方向が、被加工物の圧接方向に対して傾斜した状態となるため、両者の方向が直交する場合と比較して、ワイヤ列に撓みが生じ難くなると共に、被加工物に対する切断性および切断能力が向上する。
【0013】
また、一対のメインローラのうちの何れか一方を回転駆動手段に連結すると共に、一対のメインローラおよび中間ローラを動力伝達手段を介して連結し、且つ、動力伝達手段にトルクリミッタを介装することが好ましい。このような構成によれば、回転駆動手段および動力伝達手段の動作により、各メインローラおよび中間ローラに回転トルクが付与されてワイヤが円滑に走行する。この場合、ワイヤ列からメインローラ及び中間ローラを介して動力伝達手段に過負荷が作用した場合には、トルクリミッタの動作により各ローラへのトルク伝達が遮断されるため、ワイヤの断線等の弊害が回避される。
【0014】
更に、一対のメインローラ及び中間ローラの回転駆動系が配置される側の一方の軸端部を軸受ユニットを介して基台上にそれぞれ支持し、回転駆動系が配置される側と反対側の他方の軸端部を軸受ユニットを介してアームで相互に連結すると共に、前記中間ローラの他方の軸端部を軸受ユニットを介して基台上に支持する構成とすれば、各ローラの支持が適切になされる。
【0015】
すなわち、一対のメインローラ及び中間ローラの一方側の端部はそれぞれ、各軸受ユニットを介して基台上に支持されるのに対して、一対のメインローラの他方側の端部は、中間ローラの他方側の軸受ユニットおよびアームを介して基台上に支持される。従って、各ローラは効率良く両持ち的に支持された状態となり、充分な支持剛性が得られる。
【0016】
また、一対のメインローラの他方の軸端部をそれぞれ軸受ユニットに着脱自在に装着すると共に、アームを中間ローラの他方の軸受ユニットに対して揺動および軸方向移動自在に装着する構成とすれば、メインローラの交換作業を簡便に行うことができる。
【0017】
すなわち、一対のメインローラの一方側には、回転駆動系が配設されているため、メインローラを一方側から取り外すとしたならば、軸受ユニットだけでなく回転駆動系をも取り外す必要があり、作業が面倒且つ煩雑なものとなる。しかしながら、上記の構成によれば、一対のメインローラから他方側の軸受ユニットを離脱させ、アームを中間ローラの他方側の軸受ユニットに対して軸方向移動させ且つ揺動させることにより、各メインローラの他方側スペースからアームおよびこれに連結されている軸受ユニットが退避し、各メインローラの取り外し及び取り付けを他方側スペースから容易に行えることになる。従って、メインローラを取り外し方向に移動させた際に、アーム及び軸受ユニットとメインローラとが干渉しなくなる位置まで、アームを揺動可能とすることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部概略構成を例示している。図外の繰出リールから巻取リールに至るワイヤ1の走行経路の途中には、図示のような被加工物Wの切断位置2が設けられている。この切断位置2には、所定ピッチでワイヤ1が多列状に巻き掛けられる一対のメインローラ3が配置されている。
【0019】
一対のメインローラ3の相互間、すなわちワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部には、被加工物Wからワイヤ列1aに加わる荷重を支持する中間ローラ4が設けられている。この中間ローラ4は、例えば一対のメインローラ3に比して小径とされている。そして、一対のメインローラ3と中間ローラ4とは、相互に平行に且つ一列状に配列されている。こ実施形態において、一方のメインローラ3と中間ローラ4との間には、複数(図例では2個)の被加工物Wを切断する切断領域5が設けられ、また他方のメインローラ3と中間ローラ4との間にも、同様にして複数(図例では2個)の被加工物Wを切断する切断領域5が設けられている。
【0020】
被加工物Wとしては、シリコン等の半導体材料のインゴットや、ガラス或いはセラミックス等のインゴットが挙げられる。この実施形態では、一対のメインローラ3にワイヤ1が0.3〜0.35mmピッチで約500列に巻き掛けられている。また、被加工物Wは、15cm角で長さ30cmのシリコンブロックである。
【0021】
図2に示すように、中間ローラ4は、一対のメインローラ3に対して中高になるように配置されている。詳述すると、中間ローラ4は、被加工物Wが押し当てられるワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部が所定寸法だけ上側に張り出された状態となるように配置されている。そして、ワイヤ列1aが中間ローラ4からメインローラ3にかけて下り勾配となる傾斜角αは、0.3度程度とされている。尚、各メインローラ3及び中間ローラ4の外周面には、ワイヤ列1aをローラ軸方向に対して所定ピッチ間隔に位置決めするための多列状の周溝3a,4aが形成されている。
【0022】
この実施形態では、被加工物Wが上方から下降してワイヤ列1aに押し当てられる構成であるため、上側に張り渡されているワイヤ列1aに切断領域5が形成されているが、被加工物Wが下方から上昇する構成とする場合には、下側に張り渡されているワイヤ列1bに切断領域が形成され、且つ中間ローラ4は、下側にワイヤ列1bを押し下げた状態(中高の状態)になるように配置されることになる。
【0023】
図3は、メインローラ3及び中間ローラ4の支持構造並びに駆動構造を例示している。一対のメインローラ3及び中間ローラ4の軸方向一端側には、各ローラ3,4に回転トルクを付与する回転駆動系6が配備されている。尚、以下の説明においては、各ローラ3,4の軸方向における回転駆動系6が配備されている側を基端側と言い、その反対側を先端側と言う。
【0024】
一対のメインローラ3の基端側の軸端部及び先端側の軸端部はそれぞれ、基端側軸受ユニット7及び先端側軸受ユニット8に回転自在に支持されており、また中間ローラ4の基端側の軸端部及び先端側の軸端部も、基端側軸受ユニット9及び先端側軸受ユニット10に回転自在に支持されている。
【0025】
各ローラ3,4のそれぞれの基端側軸受ユニット7,9は、取付部材としてのコラム11を介して基台12aに支持されると共に、各ローラ3,4のそれぞれの先端側軸受ユニット8,10は、水平方向に延びる単一のアーム13により相互に連結され、中間ローラ4の先端側軸受ユニット10は、基台12bに支持されている。この場合、各ローラ3,4は、その軸方向がコラム11と直角になるように配列されている。尚、各基端側軸受ユニット7,9は、回転駆動系6と各ローラ3,4との間に介設されている。
【0026】
図4に拡大して示すように、各メインローラ3の先端側軸受ユニット8はそれぞれ、アーム13の端ボス部13aに嵌合固定された外筒8aと、この外筒8aの内周側に複数の軸受8bを介して回転自在に支持された内筒8cとを備え、この内筒8cとメインローラ3とが締結部材(コレット)15により一体回転可能に締結固定されている。締結部材15は、テーパ状の内周面を有する環状体であって、メインローラ3の先端部に一体形成されたテーパ状の外周面を有する突状部3bに嵌合されている。
【0027】
締結部材15の先端側には、メインローラ3に螺合されているボルト16のねじ込み量に応じて軸方向に移動する押圧体17が配設されており、ボルト16をねじ込むことにより、押圧体17が締結部材15を基端側に移動させ、これに伴って締結部材15が拡径して、そのくさび作用により内筒8cとメインローラ3とが締結固定されるようになっている。内筒8cの内孔は、ボルト16に対する工具の挿入空間とされており、この内筒8cよりも先端側に突出する外筒8aの先端部に蓋体18がネジ等により固定されている。各メインローラ3の外周には、例えば樹脂でなる外嵌体3xが着脱自在に装着されており、この外嵌体3xの外周面に上述の周溝3aが形成されている。尚、図示しないが、各メインローラ3の基端部は、各基端側軸受ユニット7から分離可能とされている。
【0028】
中間ローラ4の先端側軸受ユニット10は、基台12bに固定された支持ブラケット14と、アーム13の中間ボス部13bが嵌合され且つ支持ブラケット14に固定された外筒10aと、この外筒10aの内周側に複数の軸受10bを介して回転自在に支持された内軸10cとを備え、この内軸10cと中間ローラ4とがボルト19により一体回転可能に固定されている。外筒10aの内孔は、ボルト19に対する工具の挿入空間とされており、この外筒10aの先端部に蓋体20がネジ等により固定されている。
【0029】
アーム13は、中間ローラ4の先端側軸受ユニット10(外筒10a)に軸方向移動自在に且つ揺動自在に支持されている。この場合、図5に鎖線で示すように、アーム13は、各メインローラ3の先端側スペースから退避した状態となる角度まで揺動するように構成されている。すなわち、アーム13が揺動端に達した時点では、各メインローラ3を先端側に向かって移動させても、各メインローラ3とアーム13とが干渉しない状態となるようにその揺動範囲が設定されている。
【0030】
図3及び図6に示すように、回転駆動系6は、一対のメインローラ3及び中間ローラ4に動力を伝達する動力伝達手段としての巻き掛け伝動手段6xと、この巻き掛け伝動手段6xを駆動する回転駆動手段としての駆動モータ6yとを備えている。巻き掛け伝動手段6xは、一方のメインローラ3と一体回転可能なメイン駆動車輪21と、中間ローラ4と一体回転可能な中間従動車輪22と、他方のメインローラ3と一体回転可能なメイン従動車輪23とを備え、これらの各車輪21,22,23に亘って無端状伝動部材24が巻き掛けられている。尚、中間従動車輪22とメイン従動車輪23との間には、無端状伝動部材24の張力を調整する2個のテンション車輪25が配設されている。
【0031】
一方のメインローラ3の基端側には、メイン駆動車輪21と一体回転可能な駆動入力車輪26が同軸上に配設されており、この駆動入力車輪26に駆動モータ6yから回転トルクが伝達されるようになっている。この場合、中間従動車輪22およびメイン従動車輪23にはそれぞれ、所定の回転トルク以上で各ローラ3,4への動力伝達を遮断するトルクリミッタ27が付設されている。尚、上記の各車輪21,22,23,25としては、タイミングプーリ、Vプーリ、スプロケット等が使用され、上記の無端状伝動部材24としては、タイミングベルト、Vベルト、チェーン等が使用される。
【0032】
以上の構成によれば、回転駆動系6の作動により各メインローラ3及び中間ローラ4が回転して、ワイヤ列1aが巻き掛け駆動されている間に、上下動可能な昇降機構(図示略)に把持された四個の被加工物Wが上方から下降し、例えばスラリーなどの供給の下でワイヤ列1aに押し当てられて切断加工が行われる。この場合、中間ローラ4は、ワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部を上側に張り出させるように配置されているため、被加工物Wは、傾斜しているワイヤ列1aに垂直下方に向かって押し当てられることになり、ワイヤ列1aが非傾斜状態の場合と比較して、切断能力或いは切断性が向上する。そして、一回の切断工程で、複数個(図例では四個)の被加工物Wが同時に切断加工されるため、作業能率が大幅に向上する。
【0033】
このような切断加工が行われている間に、巻き掛け伝動手段6xの中間従動車輪22またはメイン従動車輪23に過負荷が作用した場合には、トルクリミッタ27の動作により各ローラ3,4への動力伝達が遮断されて、各車輪22,23が空転状態になる。これにより、ワイヤ1の断線等が生じなくなり、優れた安定性を確保できることになる。
【0034】
更に、一対のメインローラ3と中間ローラ4とは、水平方向に一列状に配列されているので、これらの各ローラ3,4の配列スペースを上下方向に対して小さくでき、装置の上下方向に対するコンパクト化を図ることが可能となる。
【0035】
一方、メインローラ3の取り換えを行う場合には、先ず図4に示す先端側軸受ユニット8の先端部を封止している蓋体18を取り外し、内筒8cの工具挿入空間に工具を挿入してボルト16を弛める。これにより、押圧体17が先端側に移動して締結部材15によるくさび作用が解除され、メインローラ3が先端側軸受ユニット8の内筒8cから離脱した状態となる。このような作業を二本のメインローラ3について行った後、アーム13を先端側軸受ユニット8と共に同図に鎖線で示すように軸方向先端側に移動させ、更に図5に鎖線で示すようにアーム13を揺動させる。この後、各メインローラ3の外周から外嵌体3xを離脱させて先端側に向かって引き抜くと共に、新たな外嵌体3xを同一箇所に嵌合固定し、アーム13を当初の状態に復帰動させる。そして、ボルト16をメインローラ3にねじ込むことによって、締結部材15のくさび作用によりメインローラ3と先端側軸受ユニット8の内筒8cとを締結固定し、更に蓋体18を固定することによってメインローラ3の取り換え作業が完了する。
【0036】
このように、メインローラ3と先端側軸受ユニット8との着脱作業と、アーム13の軸方向移動及び揺動操作により、メインローラ3の外嵌体3xの取り換えが行えることになり、その取り換え作業が極めて容易化される。
【0037】
尚、上記の実施形態は、一対のメインローラ3の相互間に一本の中間ローラ4を配設したものであるが、二本以上の中間ローラを配設して、これらの中間ローラと一対のメインローラとを一列状に配列させても良い。
【0038】
また、上記実施形態では、外嵌体3xが別体として嵌合固定されたメインローラ3を使用したが、外嵌体3xが一体となったメインローラ3を使用しても良い。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、上述の通り構成されているので、以下に示す効果を奏する。
【0040】
すなわち、被加工物の切断位置に配備されるメインローラ群を一対のメインローラで構成し、この一対のメインローラと中間ローラとを一列状に配列したから、ローラの配列スペースに無駄が生じなくなり、効率良く装置の小型化を図ることが可能となる。
【0041】
また、一対のメインローラ間に複数のワイヤ列の切断領域を設けたから、一回の切断工程において複数の切断領域で被加工物を同時に切断加工できることになり、切断に要する作業時間の短縮および作業能率の向上が図られる。
【0042】
更に、一対のメインローラに対して中間ローラを中高になるように配置して、ワイヤ列に傾斜を与えたから、被加工物の圧接方向に対してワイヤ列の張り渡し方向が傾斜することになり、被加工物に対する切断性が改善されて円滑な切断加工を実行することが可能となる。
【0043】
加えて、各メインローラと中間ローラとを、トルクリミッタが介装された動力伝達手段により回転駆動させるようにしたから、ワイヤ列に対する過負荷が防止されて、装置の安定性を確保することが可能となる。
【0044】
一方、一対のメインローラ及び中間ローラの基端側の軸端部を軸受ユニットを介して基台上にそれぞれ支持し、これらの先端側の軸端部を軸受ユニットを介してアームで相互に連結し、且つ、中間ローラの先端側の軸端部を軸受ユニットを介して基台上に支持したから、各ローラが効率良く両持ち的に支持された状態になり、充分な支持剛性を確保できる。
【0045】
更に、一対のメインローラの先端側の軸端部をそれぞれ軸受ユニットに着脱自在に装着し、アームを中間ローラの先端側の軸受ユニットに揺動および軸方向自在に装着したから、メインローラの取り換えをその先端側から容易に行うことができ、取り換え時の作業性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部概略斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す概略縦断正面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す一部破断平面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す拡大横断平面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す正面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るワイヤソーの巻き掛け伝動手段を示す概略正面図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ
1a ワイヤ列
2 被加工物の切断位置
3 メインローラ
4 中間ローラ
5 切断領域
6 回転駆動系
6x 巻き掛け伝動手段(動力伝達手段)
6y 駆動モータ(回転駆動手段)
7 メインローラの基端側軸受ユニット
8 メインローラの先端側軸受ユニット
9 中間ローラの基端側軸受ユニット
10 中間ローラの先端側軸受ユニット
12a 基台
12b 基台
13 アーム
14 持ブラケット(取付部材)
15 締結部材
27 トルクリミッタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤを使用して被加工物を切断するように構成したワイヤソーに係り、特に、被加工物の切断位置に配設されるメインローラの周辺構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、シリコン等の半導体材料のインゴットを切断して半導体ウエハを製造するに際しては、多数のローラ群に亘って走行するワイヤを利用して所定の切断加工を行うように構成したワイヤソーが使用される。
【0003】
この種のワイヤソーの具体例として、特開昭63−62655号公報によれば、繰出リールから繰り出された一本のワイヤを、上流側の張力調整用ローラ等を経由して、被加工物の切断位置に配設された三本のメインローラ(同公報では回転ロール)に多列状に巻き掛け、更に下流側の張力調整用ローラ等を経由して、巻取リールにより巻き取る構成が開示されている。
【0004】
この場合、三本のメインローラは三角形状に配列されており、これらのうちの二本のメインローラに水平に張り渡されているワイヤ列に被加工物を圧接して、砥粒の供給の下で切断加工を行う構成とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のワイヤソーは、被加工物の切断位置に配備されるローラ群として、上記例示のように三本のメインローラを三角形状に配列させるのが通例であるため、左右方向のみならず上下方向に対しても比較的大きな配列スペースが必要になり、装置の大型化、特に切断加工に供せられる装置部分の上下方向に対する大型化を招く。
【0006】
また、この種のワイヤソーは、三本のメインローラのうちの二本のメインローラ間に張り渡されているワイヤ列に、被加工物が押し当てられるに留まる。すなわち、三本のメインローラに三角形状に巻き掛けられたワイヤ列には、直線状の張り渡し部位が計三箇所の領域に存在するにも拘らず、被加工物の切断領域は単一の領域とされるに留まる。このため、ワイヤ列の配列スペースに無駄が生じると共に、切断加工に要する作業時間が長期化されて作業能率が悪化するという問題が生じる。
【0007】
しかも、各メインローラには、ワイヤ列との接触による摩耗が生じるため、これらのメインローラを定期的に或いは寿命に応じて交換する必要があるが、従来においては、その交換作業が面倒且つ煩雑なものとなっていた。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メインローラの配列スペースの無駄を可及的に低減させて装置を効果的に小型化すると共に、被加工物に対する切断加工の作業能率を向上させることを第1の技術的課題とし、またメインローラの交換作業の容易化を図ることを第2の技術的課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため、本発明は、複数のメインローラにワイヤを所定ピッチで巻き掛けてワイヤ列を形成し、ワイヤを走行させると共に、ワイヤ列の切断領域に被加工物を圧接させて、被加工物の切断加工を行うワイヤソーにおいて、メインローラを一対として互いに平行に離間させて配置すると共に、この一対のメインローラ間に、被加工物との圧接によってワイヤ列に加わる荷重を支持する中間ローラを配置したことに特徴づけられる。
【0010】
従って、被加工物の切断位置においては、一対のメインローラにワイヤが所定のピッチで巻き掛けられてワイヤ列が形成される。中間ローラは、被加工物からワイヤ列に加わる荷重を支持して、ワイヤ列の撓みを防止する役目を果たす。尚、中間ローラは、一本であっても良く或いは二本以上であっても良い。
【0011】
そして、一対のメインローラと中間ローラとの間にはそれぞれ、ワイヤ列の切断領域が設けられる。従って、ワイヤ列の切断領域は、一対のメインローラ間の複数箇所に存在することになり、これらの複数箇所の切断領域による被加工物の同時切断加工が可能となる。
【0012】
この場合、中間ローラを一対のメインローラに対して中高になるように配置して、切断領域側のワイヤ列に傾斜を与えることが好ましい。このような構成によれば、切断領域を有するワイヤ列の張り渡し方向が、被加工物の圧接方向に対して傾斜した状態となるため、両者の方向が直交する場合と比較して、ワイヤ列に撓みが生じ難くなると共に、被加工物に対する切断性および切断能力が向上する。
【0013】
また、一対のメインローラのうちの何れか一方を回転駆動手段に連結すると共に、一対のメインローラおよび中間ローラを動力伝達手段を介して連結し、且つ、動力伝達手段にトルクリミッタを介装することが好ましい。このような構成によれば、回転駆動手段および動力伝達手段の動作により、各メインローラおよび中間ローラに回転トルクが付与されてワイヤが円滑に走行する。この場合、ワイヤ列からメインローラ及び中間ローラを介して動力伝達手段に過負荷が作用した場合には、トルクリミッタの動作により各ローラへのトルク伝達が遮断されるため、ワイヤの断線等の弊害が回避される。
【0014】
更に、一対のメインローラ及び中間ローラの回転駆動系が配置される側の一方の軸端部を軸受ユニットを介して基台上にそれぞれ支持し、回転駆動系が配置される側と反対側の他方の軸端部を軸受ユニットを介してアームで相互に連結すると共に、前記中間ローラの他方の軸端部を軸受ユニットを介して基台上に支持する構成とすれば、各ローラの支持が適切になされる。
【0015】
すなわち、一対のメインローラ及び中間ローラの一方側の端部はそれぞれ、各軸受ユニットを介して基台上に支持されるのに対して、一対のメインローラの他方側の端部は、中間ローラの他方側の軸受ユニットおよびアームを介して基台上に支持される。従って、各ローラは効率良く両持ち的に支持された状態となり、充分な支持剛性が得られる。
【0016】
また、一対のメインローラの他方の軸端部をそれぞれ軸受ユニットに着脱自在に装着すると共に、アームを中間ローラの他方の軸受ユニットに対して揺動および軸方向移動自在に装着する構成とすれば、メインローラの交換作業を簡便に行うことができる。
【0017】
すなわち、一対のメインローラの一方側には、回転駆動系が配設されているため、メインローラを一方側から取り外すとしたならば、軸受ユニットだけでなく回転駆動系をも取り外す必要があり、作業が面倒且つ煩雑なものとなる。しかしながら、上記の構成によれば、一対のメインローラから他方側の軸受ユニットを離脱させ、アームを中間ローラの他方側の軸受ユニットに対して軸方向移動させ且つ揺動させることにより、各メインローラの他方側スペースからアームおよびこれに連結されている軸受ユニットが退避し、各メインローラの取り外し及び取り付けを他方側スペースから容易に行えることになる。従って、メインローラを取り外し方向に移動させた際に、アーム及び軸受ユニットとメインローラとが干渉しなくなる位置まで、アームを揺動可能とすることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部概略構成を例示している。図外の繰出リールから巻取リールに至るワイヤ1の走行経路の途中には、図示のような被加工物Wの切断位置2が設けられている。この切断位置2には、所定ピッチでワイヤ1が多列状に巻き掛けられる一対のメインローラ3が配置されている。
【0019】
一対のメインローラ3の相互間、すなわちワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部には、被加工物Wからワイヤ列1aに加わる荷重を支持する中間ローラ4が設けられている。この中間ローラ4は、例えば一対のメインローラ3に比して小径とされている。そして、一対のメインローラ3と中間ローラ4とは、相互に平行に且つ一列状に配列されている。こ実施形態において、一方のメインローラ3と中間ローラ4との間には、複数(図例では2個)の被加工物Wを切断する切断領域5が設けられ、また他方のメインローラ3と中間ローラ4との間にも、同様にして複数(図例では2個)の被加工物Wを切断する切断領域5が設けられている。
【0020】
被加工物Wとしては、シリコン等の半導体材料のインゴットや、ガラス或いはセラミックス等のインゴットが挙げられる。この実施形態では、一対のメインローラ3にワイヤ1が0.3〜0.35mmピッチで約500列に巻き掛けられている。また、被加工物Wは、15cm角で長さ30cmのシリコンブロックである。
【0021】
図2に示すように、中間ローラ4は、一対のメインローラ3に対して中高になるように配置されている。詳述すると、中間ローラ4は、被加工物Wが押し当てられるワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部が所定寸法だけ上側に張り出された状態となるように配置されている。そして、ワイヤ列1aが中間ローラ4からメインローラ3にかけて下り勾配となる傾斜角αは、0.3度程度とされている。尚、各メインローラ3及び中間ローラ4の外周面には、ワイヤ列1aをローラ軸方向に対して所定ピッチ間隔に位置決めするための多列状の周溝3a,4aが形成されている。
【0022】
この実施形態では、被加工物Wが上方から下降してワイヤ列1aに押し当てられる構成であるため、上側に張り渡されているワイヤ列1aに切断領域5が形成されているが、被加工物Wが下方から上昇する構成とする場合には、下側に張り渡されているワイヤ列1bに切断領域が形成され、且つ中間ローラ4は、下側にワイヤ列1bを押し下げた状態(中高の状態)になるように配置されることになる。
【0023】
図3は、メインローラ3及び中間ローラ4の支持構造並びに駆動構造を例示している。一対のメインローラ3及び中間ローラ4の軸方向一端側には、各ローラ3,4に回転トルクを付与する回転駆動系6が配備されている。尚、以下の説明においては、各ローラ3,4の軸方向における回転駆動系6が配備されている側を基端側と言い、その反対側を先端側と言う。
【0024】
一対のメインローラ3の基端側の軸端部及び先端側の軸端部はそれぞれ、基端側軸受ユニット7及び先端側軸受ユニット8に回転自在に支持されており、また中間ローラ4の基端側の軸端部及び先端側の軸端部も、基端側軸受ユニット9及び先端側軸受ユニット10に回転自在に支持されている。
【0025】
各ローラ3,4のそれぞれの基端側軸受ユニット7,9は、取付部材としてのコラム11を介して基台12aに支持されると共に、各ローラ3,4のそれぞれの先端側軸受ユニット8,10は、水平方向に延びる単一のアーム13により相互に連結され、中間ローラ4の先端側軸受ユニット10は、基台12bに支持されている。この場合、各ローラ3,4は、その軸方向がコラム11と直角になるように配列されている。尚、各基端側軸受ユニット7,9は、回転駆動系6と各ローラ3,4との間に介設されている。
【0026】
図4に拡大して示すように、各メインローラ3の先端側軸受ユニット8はそれぞれ、アーム13の端ボス部13aに嵌合固定された外筒8aと、この外筒8aの内周側に複数の軸受8bを介して回転自在に支持された内筒8cとを備え、この内筒8cとメインローラ3とが締結部材(コレット)15により一体回転可能に締結固定されている。締結部材15は、テーパ状の内周面を有する環状体であって、メインローラ3の先端部に一体形成されたテーパ状の外周面を有する突状部3bに嵌合されている。
【0027】
締結部材15の先端側には、メインローラ3に螺合されているボルト16のねじ込み量に応じて軸方向に移動する押圧体17が配設されており、ボルト16をねじ込むことにより、押圧体17が締結部材15を基端側に移動させ、これに伴って締結部材15が拡径して、そのくさび作用により内筒8cとメインローラ3とが締結固定されるようになっている。内筒8cの内孔は、ボルト16に対する工具の挿入空間とされており、この内筒8cよりも先端側に突出する外筒8aの先端部に蓋体18がネジ等により固定されている。各メインローラ3の外周には、例えば樹脂でなる外嵌体3xが着脱自在に装着されており、この外嵌体3xの外周面に上述の周溝3aが形成されている。尚、図示しないが、各メインローラ3の基端部は、各基端側軸受ユニット7から分離可能とされている。
【0028】
中間ローラ4の先端側軸受ユニット10は、基台12bに固定された支持ブラケット14と、アーム13の中間ボス部13bが嵌合され且つ支持ブラケット14に固定された外筒10aと、この外筒10aの内周側に複数の軸受10bを介して回転自在に支持された内軸10cとを備え、この内軸10cと中間ローラ4とがボルト19により一体回転可能に固定されている。外筒10aの内孔は、ボルト19に対する工具の挿入空間とされており、この外筒10aの先端部に蓋体20がネジ等により固定されている。
【0029】
アーム13は、中間ローラ4の先端側軸受ユニット10(外筒10a)に軸方向移動自在に且つ揺動自在に支持されている。この場合、図5に鎖線で示すように、アーム13は、各メインローラ3の先端側スペースから退避した状態となる角度まで揺動するように構成されている。すなわち、アーム13が揺動端に達した時点では、各メインローラ3を先端側に向かって移動させても、各メインローラ3とアーム13とが干渉しない状態となるようにその揺動範囲が設定されている。
【0030】
図3及び図6に示すように、回転駆動系6は、一対のメインローラ3及び中間ローラ4に動力を伝達する動力伝達手段としての巻き掛け伝動手段6xと、この巻き掛け伝動手段6xを駆動する回転駆動手段としての駆動モータ6yとを備えている。巻き掛け伝動手段6xは、一方のメインローラ3と一体回転可能なメイン駆動車輪21と、中間ローラ4と一体回転可能な中間従動車輪22と、他方のメインローラ3と一体回転可能なメイン従動車輪23とを備え、これらの各車輪21,22,23に亘って無端状伝動部材24が巻き掛けられている。尚、中間従動車輪22とメイン従動車輪23との間には、無端状伝動部材24の張力を調整する2個のテンション車輪25が配設されている。
【0031】
一方のメインローラ3の基端側には、メイン駆動車輪21と一体回転可能な駆動入力車輪26が同軸上に配設されており、この駆動入力車輪26に駆動モータ6yから回転トルクが伝達されるようになっている。この場合、中間従動車輪22およびメイン従動車輪23にはそれぞれ、所定の回転トルク以上で各ローラ3,4への動力伝達を遮断するトルクリミッタ27が付設されている。尚、上記の各車輪21,22,23,25としては、タイミングプーリ、Vプーリ、スプロケット等が使用され、上記の無端状伝動部材24としては、タイミングベルト、Vベルト、チェーン等が使用される。
【0032】
以上の構成によれば、回転駆動系6の作動により各メインローラ3及び中間ローラ4が回転して、ワイヤ列1aが巻き掛け駆動されている間に、上下動可能な昇降機構(図示略)に把持された四個の被加工物Wが上方から下降し、例えばスラリーなどの供給の下でワイヤ列1aに押し当てられて切断加工が行われる。この場合、中間ローラ4は、ワイヤ列1aの張り渡し方向略中央部を上側に張り出させるように配置されているため、被加工物Wは、傾斜しているワイヤ列1aに垂直下方に向かって押し当てられることになり、ワイヤ列1aが非傾斜状態の場合と比較して、切断能力或いは切断性が向上する。そして、一回の切断工程で、複数個(図例では四個)の被加工物Wが同時に切断加工されるため、作業能率が大幅に向上する。
【0033】
このような切断加工が行われている間に、巻き掛け伝動手段6xの中間従動車輪22またはメイン従動車輪23に過負荷が作用した場合には、トルクリミッタ27の動作により各ローラ3,4への動力伝達が遮断されて、各車輪22,23が空転状態になる。これにより、ワイヤ1の断線等が生じなくなり、優れた安定性を確保できることになる。
【0034】
更に、一対のメインローラ3と中間ローラ4とは、水平方向に一列状に配列されているので、これらの各ローラ3,4の配列スペースを上下方向に対して小さくでき、装置の上下方向に対するコンパクト化を図ることが可能となる。
【0035】
一方、メインローラ3の取り換えを行う場合には、先ず図4に示す先端側軸受ユニット8の先端部を封止している蓋体18を取り外し、内筒8cの工具挿入空間に工具を挿入してボルト16を弛める。これにより、押圧体17が先端側に移動して締結部材15によるくさび作用が解除され、メインローラ3が先端側軸受ユニット8の内筒8cから離脱した状態となる。このような作業を二本のメインローラ3について行った後、アーム13を先端側軸受ユニット8と共に同図に鎖線で示すように軸方向先端側に移動させ、更に図5に鎖線で示すようにアーム13を揺動させる。この後、各メインローラ3の外周から外嵌体3xを離脱させて先端側に向かって引き抜くと共に、新たな外嵌体3xを同一箇所に嵌合固定し、アーム13を当初の状態に復帰動させる。そして、ボルト16をメインローラ3にねじ込むことによって、締結部材15のくさび作用によりメインローラ3と先端側軸受ユニット8の内筒8cとを締結固定し、更に蓋体18を固定することによってメインローラ3の取り換え作業が完了する。
【0036】
このように、メインローラ3と先端側軸受ユニット8との着脱作業と、アーム13の軸方向移動及び揺動操作により、メインローラ3の外嵌体3xの取り換えが行えることになり、その取り換え作業が極めて容易化される。
【0037】
尚、上記の実施形態は、一対のメインローラ3の相互間に一本の中間ローラ4を配設したものであるが、二本以上の中間ローラを配設して、これらの中間ローラと一対のメインローラとを一列状に配列させても良い。
【0038】
また、上記実施形態では、外嵌体3xが別体として嵌合固定されたメインローラ3を使用したが、外嵌体3xが一体となったメインローラ3を使用しても良い。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、上述の通り構成されているので、以下に示す効果を奏する。
【0040】
すなわち、被加工物の切断位置に配備されるメインローラ群を一対のメインローラで構成し、この一対のメインローラと中間ローラとを一列状に配列したから、ローラの配列スペースに無駄が生じなくなり、効率良く装置の小型化を図ることが可能となる。
【0041】
また、一対のメインローラ間に複数のワイヤ列の切断領域を設けたから、一回の切断工程において複数の切断領域で被加工物を同時に切断加工できることになり、切断に要する作業時間の短縮および作業能率の向上が図られる。
【0042】
更に、一対のメインローラに対して中間ローラを中高になるように配置して、ワイヤ列に傾斜を与えたから、被加工物の圧接方向に対してワイヤ列の張り渡し方向が傾斜することになり、被加工物に対する切断性が改善されて円滑な切断加工を実行することが可能となる。
【0043】
加えて、各メインローラと中間ローラとを、トルクリミッタが介装された動力伝達手段により回転駆動させるようにしたから、ワイヤ列に対する過負荷が防止されて、装置の安定性を確保することが可能となる。
【0044】
一方、一対のメインローラ及び中間ローラの基端側の軸端部を軸受ユニットを介して基台上にそれぞれ支持し、これらの先端側の軸端部を軸受ユニットを介してアームで相互に連結し、且つ、中間ローラの先端側の軸端部を軸受ユニットを介して基台上に支持したから、各ローラが効率良く両持ち的に支持された状態になり、充分な支持剛性を確保できる。
【0045】
更に、一対のメインローラの先端側の軸端部をそれぞれ軸受ユニットに着脱自在に装着し、アームを中間ローラの先端側の軸受ユニットに揺動および軸方向自在に装着したから、メインローラの取り換えをその先端側から容易に行うことができ、取り換え時の作業性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部概略斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す概略縦断正面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す一部破断平面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す拡大横断平面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るワイヤソーの要部を示す正面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るワイヤソーの巻き掛け伝動手段を示す概略正面図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ
1a ワイヤ列
2 被加工物の切断位置
3 メインローラ
4 中間ローラ
5 切断領域
6 回転駆動系
6x 巻き掛け伝動手段(動力伝達手段)
6y 駆動モータ(回転駆動手段)
7 メインローラの基端側軸受ユニット
8 メインローラの先端側軸受ユニット
9 中間ローラの基端側軸受ユニット
10 中間ローラの先端側軸受ユニット
12a 基台
12b 基台
13 アーム
14 持ブラケット(取付部材)
15 締結部材
27 トルクリミッタ
Claims (1)
- 複数のメインローラにワイヤを所定ピッチで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領域を被加工物に圧接させて、前記被加工物の切断加工を行うワイヤソーにおいて、
前記メインローラを一対として互いに平行に離間させて配置すると共に、前記一対のメインローラ間に、前記被加工物との圧接によって前記ワイヤ列に加わる荷重を支持する中間ローラを配置したことを特徴とするワイヤソー。
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