JP2007111823A

JP2007111823A - ワイヤ式切断装置

Info

Publication number: JP2007111823A
Application number: JP2005305835A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 利幸鈴木
Original assignee: TOKO KIKAI SEISAKUSHO KK
Current assignee: TOKO KIKAI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【目的】従来タイプのトラバース機構をなくし，巻取られる切断用ワイヤの張力の変化，ねじれをなくし，ワイヤ式切断装置をコンパクト化できるようにする。
【構成】巻取りボビン51とボビン駆動モータ56を移動台50上に配置し，切断用ワイヤ10の巻取りにともない，移動台50を往復移送機構60により，巻取られる切断用ワイヤ10の走行方向と直交する方向に往復移動させる。
【選択図】図２

Description

この発明は，半導体材料，磁性材料，セラミックス，プリント配線基板等のいわゆる脆性材料をウエハ状，その他の形状に切断するのに適したワイヤ式切断装置に関する。

ワイヤ式切断装置はワイヤソーとも呼ばれ，メインロール部の複数の平行に配置された溝ロールに張設された切断用ワイヤを走行させ，走行する切断用ワイヤに被切断材を押し付けることによって被切断材を切断するものである。切断用ワイヤはワイヤ繰出し機構から繰出されてメインロール部に供給され，さらにメインロール部からワイヤ巻取り機構に送られ，その巻取りボビンに巻取られる。

巻取りボビンは，巻胴と，この巻胴の両端に取付けられたフランジとを有する。両端のフランジ間において，巻胴に切断用ワイヤを均一に巻回するために，ワイヤ巻取り機構にはトラバースロールを含むトラバース機構が設けられている。

切断用ワイヤはメインロール部からワイヤ巻取り機構の巻取りボビンの中心（両端のフランジ間の中央位置）に向って複数のガイドロール（ガイドシーブ）により案内されて供給される。巻取りボビンに最も近い位置にあるガイドロール（以下，先端ガイドロールという）と巻取りボビンとの間にトラバースロールが配置され，切断用ワイヤはこのトラバースロール（トラバースシーブ）を経て巻取りボビンに送られる。

巻取りボビンを回転させて切断用ワイヤを巻取る過程で，トラバースロ−ルは巻取りボビンの直前の位置で巻取りボビンの両フランジ間を（巻取りボビンの幅方向に）往復動し，切断用ワイヤの巻回位置を規制する。

このような従来のトラバース機構を備えたワイヤ巻取り機構は次のような問題点を有している。

先端ガイドロールの位置は固定されているのに対してトラバースロールは巻取りボビンの幅方向に往復動するので，切断用ワイヤは先端ガイドロールとトラバースロ−ルとの間で，先端ガイドロールから巻取りドラムの軸方向に垂直に向う線に対して斜めになり，かつその斜めの角度が変化する。すなわち，先端ガイドロールからトラバースロ−ルまでの切断用ワイヤの長さが，切断用ワイヤの巻取りにしたがって変化する。切断用ワイヤはメインロール部から一定の走行速度で給送されてきているが（ガイドロールにおける線速が一定），先端ガイドロールとトラバールロールとの間の走行距離が変化するので巻取りボビンにおける巻取りの線速は一定でなくなる。

巻取りボビンは慣性が大きいから，切断用ワイヤの巻取り線速の変化にその回転速度が追従できず，巻取られる切断用ワイヤに張力の乱れが起こる。

張力の乱れをできるだけ少なくするためには先端ガイドロールを巻取りドラムからできるだけ離して先端ガイドロールとトラバースロールとの間における切断用ワイヤの走行距離の変化を少なくすればよいが，そうすると装置が大型化する。

切断用ワイヤはトラバースロールの往復動にともなって先端ガイドロールとトラバースロールとの間で上述のように斜めに振れる。このような従来のトラバース機構では，切断用ワイヤがトラバースロ−ルやガイドロールのＶ溝底に収まらず，ワイヤに不自然な曲げや回転（ねじれ）が発生し，これによりワイヤの直線性が悪くなる。

この発明は上記の問題点を解決するものである。

この発明によるワイヤ式切断装置は，ワイヤ繰出し機構から繰出された切断用ワイヤが，メインロール部の複数の溝ロールを経てワイヤ巻取り機構に巻取られるワイヤ式切断装置において，少なくともワイヤ巻取り機構が，移動台と，この移動台上に回転自在に保持される巻取りボビンと，上記移動台上に固定され，上記巻取りボビンを回転駆動するボビン駆動モータと，上記移動台を上記巻取りボビンの回転軸に沿う方向に往復移送する往復移送機構とを備えているものである。

この発明では従来のトラバース機構は設けられていない。この発明では，ワイヤ巻取り機構における巻取りボビンとこの巻取りボビンを回転駆動するボビン駆動モータとが移動台上に設けられ，この移動台が切断用ワイヤの巻取りに伴って巻取りボビンの軸方向に沿う方向に往復動する。

したがって，メインロール部から給送される切断用ワイヤの走行方向を，巻取りボビンの軸方向に対して常に垂直に保つことができる。これにより，切断用ワイヤの巻取り速度変動をなくすことができる。これにより，切断用ワイヤの巻取りの張力が安定する。また，先端ガイドロ−ルの位置を巻取りボビンに近づけることができるので，装置をコンパクトにすることができる。また，従来のトラバース機構のように切断用ワイヤが巻取りに伴って斜めに振れることがないから，ワイヤに不自然な曲げ，回転（ねじれ）が発生しない。

ワイヤ式切断装置には，切断用ワイヤの走行制御のやり方に応じて種々のタイプのものがある。

最も単純なものは，切断用ワイヤをワイヤ繰出し機構からメインロール部を経てワイヤ巻取り機構まで一方向にのみ走行させるものである。このタイプのものにおいては，少なくともワイヤ巻取り機構にこの発明を適用すればよい。ワイヤ繰出し機構にこの発明を適用し，ワイヤ巻取り機構と同様な構成としてもよい。

切断用ワイヤを往復走行させるタイプのワイヤ式切断装置もある。このタイプには，切断用ワイヤを繰出し側から巻取り側に全部走行させたのち，反対に，巻取り側から繰出し側に切断用ワイヤを走行させるものと，繰出し側から巻取り側に切断用ワイヤを一定長さ，または一定時間走行させ，この後，切断用ワイヤを適当な長さ戻し，再び上記走行を繰り返すものとがある。いずれにしても，巻取り機構と繰出し機構は，巻取りと繰出しの両方の機能を持つことになるので，繰出し機能を持つ巻取り機構，巻取り機能を持つ繰出し機構（これらを繰出し巻取り機構と呼んでもよい）の両方にこの発明を適用することが好ましい。もっとも，繰出し機能を持つ巻取り機構にのみこの発明を適用することを排除するものではない。

図１はワイヤ式切断装置の全体的構成の概要を示すものである。

メインロール部20は，この実施例では２つの溝ロール21，22を備えている。溝ロール21，22の周面には，その長さ方向に一定間隔で周方向に溝が形成されている。溝ロール21，22は互いに平行に回転自在に保持されている。一方の溝ロールを駆動ロールとしてもよいし，両方を従動ロールとしてもよい。

メインロール部20の上方にはワーク送り装置25が設けられている。ワーク送り装置25のロッドの先端にはワーク（被切断材）Ｗが保持されている。矢印で示すように，ワークＷはワ−ク送り装置25によってメインロール部20の方向に進退する。

この実施例のワイヤ式切断装置では，切断用ワイヤ10の繰出し，巻取りのために２台の繰出し巻取り機構30，40が設けられている。これらの繰出し巻取り機構30，40は同じ構造のもので，一方が繰出し側となったときには他方は巻取り側となり，一方が巻取り側となったときには他方が繰出し側となる。図１に示す状態では機構30が繰出し側，機構40が巻取り側となっている。

切断用ワイヤ10は，繰出し側の機構30から繰出され，ガイドシーブ（ガイドロール）31，35を経てダンサー機構32のダンサロール34に掛けられ，さらにガイドシーブ（ガイドロール）36，37，38，39を経てメインロール部20に到達する。メインロール部20では，切断用ワイヤ10は溝ロール21の溝に順次掛けられている。メインロール部20から出た切断用ワイヤー10はガイドシーブ（ガイドロール）49，48，47，46を経て，ダンサー機構42のダンサ−ロール44に掛けられ，さらにガイドシーブ（ガイドロール）45，41を経て，巻取り側の機構40によって巻取られる。

ワーク送り装置25に保持されたワークＷは，ワーク送り装置25によってメインロール部20の方向に送られ，走行する切断用ワイヤ10に押し付けられることにより，ワークＷが切断される。

ダンサー機構32，42は，一端で枢着されたアーム33，43と，このアーム33，43の他端に回転自在に取付けられたダンサロール34，44とをそれぞれ含み，繰出し側の機構30から繰出される切断用ワイヤ10の張力，巻取り側の機構40に巻取られる切断用ワイヤ10の張力をそれぞれ調整するものである。なお，上述したガイドシーブは適当な支持部材に回転自在に支持されている。

図２および図３は切断用ワイヤの繰出し巻取り機構30，40の構成を示すものである。以下の説明では，切断用ワイヤ10を巻取るように働く機構の動作の観点から機構40の構成を説明する。

切断用ワイヤの繰出し巻取り機構（以下，単に巻取り機構という）40は移動台50を備えている。この移動台50は，ガイドシーブ45，41に案内されて巻取り機構40に給送される切断用ワイヤ10の走行方向に直交する方向に移動自在である。すなわち機台または床には，切断用ワイヤ10の走行方向に直交する方向の２本のレール61が敷設され，移動台50の下面に固定された複数の摺動部材62がこれらのレール61に摺動自在に嵌められている。

移動台50上には，軸支持体54とモータ支持体55とが固定されている。軸支持体54は軸受を備え，この軸受に巻取りボビン51の軸52が回転自在にかつ水平に支持されている。巻取りボビン51はその中心で軸52に固定されている。巻取りボビン51の軸52の軸方向は，移動台50の移動方向（レール61の長手方向）と一致する。すなわち，巻取りボビン51の軸52の軸方向は切断用ワイヤ10の走行方向と直交する。

他方，モータ支持体55にはボビン駆動モータ56が固定され，その回転軸が巻取りボビン51の軸52にカップリング58により連結されている。

機台または床には凹所70が形成され，この凹所70内に往復移送機構60が設けられている。往復移送機構60は，ねじ軸63とこのねじ軸63を回転駆動するモータ65とを含む。ねじ軸63はその両端部で，凹所70内に固定された軸受64によって回転自在に支持されている。ねじ軸63の軸方向はレール61の長手方向と一致している。モータ65は凹所70内に固定され，その回転軸がねじ軸63の端部にカップリング66により連結されている。

ねじ軸63にはナット68がねじはめられ，このナット68は移動台50の下面に取付けられた取付部材67に固定されている。したがって，モータ65を正方向または逆方向に回転駆動することにより，ねじ軸63が正，逆回転し，これに伴って移動台50がレール61に沿って往復移送される。

移動台50の往復動する範囲は巻取り用ボビン51の両端のフランジ間の間隔（ボビンの幅）にほぼ等しい。すなわち，給送される切断用ワイヤ10のボビンへの給送位置（ガイドシーブ41の位置）は動かないが（固定であるが），巻取り用ボビン51が，その両端のフランジの内側面が切断用ワイヤ10の給送位置にくるように往復移送駆動される。ボビン51による巻取速度が巻取り機構40に給送される切断用ワイヤ10の線速に合うように，駆動モータ56によってボビン51が巻取り方向に回転駆動される。そして，この巻取速度にあわせて，所定のピッチ（ワイヤの径の数倍程度）で切断用ワイヤ10がボビン51にフランジ間を往復しながら巻回されるように（ピッチ巻き），駆動モータ65を含む往復移送機構60によって移動台50が往復移送される。

このワイヤ式切断装置では従来技術のようにトラバース機構は設けられていない。このワイヤ式切断装置では，ワイヤ巻取り機構40における巻取りボビン51とこの巻取りボビン51を回転駆動するボビン駆動モータ56とが移動台50上に設けられ，この移動台50が，切断用ワイヤ10の巻取りに伴って，往復移送機構60により巻取りボビン51の軸方向に沿う方向に往復駆動される。

したがって，メインロール部20から給送される切断用ワイヤ10の走行方向は，巻取りボビン51の軸方向に対して常に垂直に保たれる。これにより，切断用ワイヤ10の巻取り速度の変動をなくすことができる。これにより，切断用ワイヤ10の巻取りの張力が安定する。また，先端にあるガイドシーブ41の位置を巻取りボビン51に近づけることができるのでワイヤ式切断装置をコンパクトにすることができる。さらに従来のトラバース機構のように切断用ワイヤ10が巻取りに伴って斜めに振れることがないから，ワイヤに不自然な曲げ，回転（ねじれ）等が発生しない。

この実施例は，切断用ワイヤを往復走行させるタイプのワイヤ式切断装置である。この種のワイヤ式切断装置には，切断用ワイヤを繰出し側から巻取り側に全部走行させたのち，反対に，巻取り側から繰出し側に切断用ワイヤを走行させるものと，繰出し側から巻取り側に切断用ワイヤを一定長さ，または一定時間順方向走行させ，この後，切断用ワイヤを適当な長さ戻し（逆方向走行させ），再び上記順方向走行を繰り返すものとがある。いずれにしても，上記の通り，巻取り繰出し機構30，40は，巻取りと繰出しの両方の機能を持つことになるので，両方の機構30，40を図２，図３に示す構成とすることが好ましい。もっとも，繰出し機能を持つ巻取り機構40のみを図２，図３に示す構成としてもよい。

切断用ワイヤをワイヤ繰出し機構からメインロール部を経てワイヤ巻取り機構まで一方向にのみ走行させるタイプのものにおいては，少なくともワイヤ巻取り機構を図２，図３に示すような構成とすればよい。ワイヤ繰出し機構を図２，図３に示すような構成としてもよい。

ワイヤ式切断装置の全体的構成の概要を示す。ワイヤ巻取り機構の具体的構成を示す断面図である。図２のIII−III線に沿う拡大断面図である。

符号の説明

10 切断用ワイヤ
20 メインロール部
21 溝ロール
30，40 ワイヤ繰出し巻取り機構
50 移動台
51 巻取りボビン
56 ボビン駆動モータ
60 往復移送機構

Claims

ワイヤ繰出し機構から繰出された切断用ワイヤが，メインロール部の複数の溝ロールを経てワイヤ巻取り機構に巻取られるワイヤ式切断装置において，
少なくともワイヤ巻取り機構が，
移動台と，
この移動台上に回転自在に保持される巻取りボビンと，
上記移動台上に固定され，上記巻取りボビンを回転駆動するボビン駆動モータと，
上記移動台を上記巻取りボビンの回転軸に沿う方向に往復移送する往復移送機構とを備えている，
ワイヤ式切断装置。