JP2011255468A

JP2011255468A - ワイヤソーのトラバース装置

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Publication number: JP2011255468A
Application number: JP2010132810A
Authority: JP
Inventors: Masaru Fukuman; 勝福万; Hirokazu Takahashi; 宏和高橋
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: JP5612367B2

Abstract

【課題】ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれの発生を抑制する。
【解決手段】トラバース装置は、リール９Ａから繰り出されるワイヤＷが掛け渡されるガイドプーリ５０を備えたスライダ４０と、このスライダを駆動するトラバースモータ４６等を備える。トラバース装置は、さらにワイヤＷに接触可能に配置される一対のタッチローラ５６ａ，５６ｂと、これらに対するワイヤＷの接触荷重を検出するロードセル６０ａ，６０ｂと、これらの検出荷重に基づきトラバースモータ４６を制御する制御装置６２等を備える。制御装置６２は、ロードセル６０ａ，６０ｂのうち何れかにより接触荷重が検出されると、当該荷重が生じた側のタッチローラとワイヤＷとが非接触状態となるように、検出された接触荷重に基づいてトラバースモータ４６を制御することによりスライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して相対的にシフトさせるシフト動作を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体インゴット等のワークを切断するワイヤソーに組み込まれるトラバース装置に関するものである。

切断用のワイヤをその軸方向に高速走行させながらこれに半導体インゴット等のワークを押し付けてスライス状に切断するワイヤソーが知られている。

ワイヤソーでは、前記ワイヤは、その両端がそれぞれワイヤ繰り出し・巻取り装置のリールに巻回されており、これらの装置が、一方側のワイヤ繰り出し・巻取り装置のリールからワイヤを繰り出しつつ他方側のワイヤ繰り出し・巻取り装置のリールにより巻き取る状態とこれと逆の状態とに交互に切り換えられることにより、ワイヤの走行方向が切り替えられながらワークの切断作業が行われる。

前記ワイヤ繰り出し・巻取り装置によるワイヤの繰り出し時には、リールからのワイヤ繰り出し位置が当該リールの軸方向に変化するため、これに伴ってワイヤの軸方向がリールの軸方向に対して大きく傾斜するとリール上でワイヤ同士が摩擦してワイヤが損傷するといった不都合が生じ得る。

そこで、かかる不都合を回避するため、各ワイヤ繰り出し・巻取り装置には、リールの軸方向に対してワイヤの繰り出し角度を直角に維持するためのトラバース装置が付設されている。トラバース装置は、リールから繰り出されるワイヤを案内するガイドプーリ及びこのガイドプーリを支持する支持部材を有するスライダと、このスライダを移動させる移動手段とを備えており、リールの軸方向に対してワイヤの繰り出し角度が略直角に保たれるように前記スライダをワイヤ繰り出し位置の変化に追従させる構成となっている。

しかし、スライダをワイヤ繰り出し位置の変化に完全に追従させることは困難である。例えば、リール上でのワイヤの巻き付け状態などの種々の要因によってワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とにずれが生じる場合があり、ワイヤの損傷を確実に防止するには、このようなずれを速やかに解消する必要がある。

そこで、例えば特許文献１には、ガイドローラとリールとの間に介在する一対のタッチローラをスライダの前記支持部材に設け、前記リールから繰り出されるワイヤをこれらタッチローラの間を通じて前記ガイドプーリに掛け渡すように構成されたトラバース装置が記載されている。各タッチローラは、リールの軸方向に対してワイヤの繰り出し角度が略直角となるときには両タッチローラとワイヤとが非接触状態となり、それ以外のときには何れかのタッチローラとワイヤとが接触してタッチローラが回転するように配置されている。また、各タッチローラには回転板が固定されており、この回転板に形成される開口部が光学式の近接スイッチにより検出されることにより、タッチローラが回転すると、当該近接スイッチからパルス信号が出力されるようになっている。つまり、このトラバース装置では、近接スイッチから出力されるパルス信号に基づいてタッチローラとワイヤとの接触を検知することにより、何れかのタッチローラとワイヤとが接触したときには、当該タッチローラとワイヤとが非接触状態となるように、つまり、リールの軸方向に対してワイヤの繰り出し角度が略直角となるようにスライダの移動速度を制御するようになっている。

特開平９−１４５４号公報

しかしながら、タッチローラに固定された回転板の開口部を光学式の近接スイッチにより検出し、当該近接スイッチから出力されるパルス信号に基づいてタッチローラの回転を検知する上記従来のトラバース装置では、例えば、ワイヤに付着した加工液等が回転板の開口部や近接スイッチに付着することによりタッチローラの回転検出、つまりにタッチローラとワイヤとの接触検知に支障が出るおそれがある。

また、このトラバース装置では、タッチローラとワイヤとの接触検知によりワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とにずれが生じていることを検知することは可能であるが、具体的なずれ具合を検知することは困難である。そのため、ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれの発生を抑制しつつ当該スライダを適切に移動させる上では信頼性の点で未だ改善の余地がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤソーのトラバース装置において、ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれの発生を抑制しつつ当該スライダをより適切にワイヤ繰り出し位置の変化に追従させることを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、切断用のワイヤが巻回されたリールを含み、このリールから前記ワイヤを繰り出すワイヤ繰り出し装置を備えたワイヤソーにおける前記リールからのワイヤ繰り出しの際に、前記リールの軸方向に対して前記ワイヤの繰り出し角度が略直交するように前記ワイヤを案内するためのトラバース装置であって、ワイヤ案内用のスライダと、このスライダを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段とを含み、前記スライダは、前記リールから繰り出されるワイヤが掛け渡されるガイドプーリと、前記ガイドプーリよりもリール側の位置で前記ワイヤの両側に位置する一対のタッチローラと、これらタッチローラ及び前記ガイドプーリを支持しかつ前記リールの軸方向と平行な方向に移動可能に支持される支持部材と、前記タッチローラのうち何れかに前記ワイヤが接触したときに当該ワイヤから当該タッチローラがその回転半径方向に受ける接触荷重をそれぞれ検出する荷重検出手段とを備えており、前記一対のタッチローラは、前記ワイヤの繰り出し角度が所定範囲内にあるときには当該各タッチローラと前記ワイヤとが非接触状態となり、かつこの所定範囲を超えると、一方側のタッチローラがワイヤに接触するように、前記支持部材にそれぞれ回転可能に支持されており、前記駆動手段は、前記支持部材を前記軸方向と平行な方向に移動させるものであり、前記制御手段は、前記リールからのワイヤの繰り出しに伴い当該ワイヤ繰り出し位置が変化する方向に前記スライダを移動させるとともに、前記各荷重検出手段のうち何れかによって前記接触荷重が検出されると、当該接触荷重に基づいて前記タッチローラと前記ワイヤとの接触の有無を判断し、接触している場合には当該接触荷重が生じた側の前記タッチローラと前記ワイヤとが非接触状態となるように、検出された前記接触荷重に基づいて当該スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的にシフトさせるシフト動作を行うものである。

このトラバース装置では、リールの軸方向と略直交する方向にワイヤが繰り出される適正な位置からスライダが外れると、何れかのタッチローラにワイヤが接触してその接触荷重が荷重検出手段により検出され、この接触荷重が生じた側のタッチローラとワイヤとが非接触状態となるように、検出された接触荷重に基づいてスライダの位置がワイヤ繰り出し位置に対して相対的にシフトされる。このようにタッチローラとワイヤとの接触荷重の検出に基づき当該タッチローラとワイヤとの接触を検知する構成によれば、タッチローラに固定された回転板の開口部を近接センサにより検出してタッチローラとワイヤとの接触検知を行う従来装置のように当該接触検知に際して加工液の付着による影響を受けることが軽減され、タッチローラとワイヤとの接触をより正確に検知することが可能となる。しかも、この接触荷重はワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれ量に対応するものとして取り扱うことが可能であるため、この接触荷重に基づいてタッチローラとワイヤとが非接触状態となるようにスライダの位置をワイヤ繰り出し位置に対してシフトさせる上記構成によれば、ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれをより精度良くかつ速やかに解消することが可能となる。

この構成において、前記制御手段は、前記スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的に進行方向にシフトさせたときには当該シフト後のスライダの移動速度が当該シフト前の移動速度よりも速くなるようにスライダの移動速度を補正し、前記スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的に進行方向と逆方向にシフトさせたときには当該シフト後のスライダの移動速度が当該シフト前の移動速度よりも遅くなるようにスライダの移動速度を補正するものであるのが好適である。

この構成によれば、スライダをシフトさせた後のワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれの再発、あるいはずれの拡大を抑制することが可能となる。

なお、前記制御手段は、前記接触荷重としてその絶対値に基づき前記駆動手段を制御するものであってもよいが、前記制御手段は、前記接触荷重の単位時間当たりの変化量に基づいて前記駆動手段を制御するものであるのが好適である。例えば、制御手段は、前記変化量が一定値を超える場合に前記シフト動作を行う。

このように接触荷重の変化量に基づき駆動手段（スライダ）を制御する構成によれば、ノイズによる影響や荷重検出手段の校正精度による影響を排除することが可能であり、当該接触荷重に基づきスライダを駆動制御する上での信頼性が向上する。

また、上記のようなトラバース装置において、前記制御手段は、前記軸方向と平行な方向であって前記リールの両端にそれぞれ対応する所定のスライダ反転位置で前記スライダの進行方向を反転させる通常反転動作を実行しながら前記ワイヤ繰り出し位置が変化する方向と同方向に当該スライダを移動させ、前記各荷重検出手段のうち前記スライダの進行方向側とは反対側に位置するタッチローラの接触荷重を検出するものにより接触荷重が検出されかつ当該検出荷重が所定の閾値を超えているときには、前記スライダの位置に拘わらず当該スライダの進行方向を反転させる強制反転動作を実行するものであるのが好適である。

この構成によれば、例えばリールに対するワイヤの巻き付け状態の乱れ等に起因して、リール端以外の位置でワイヤ繰り出し位置が変化する方向が突然反転し、これにより当該ワイヤ繰り出し位置が変化する方向とスライダの進行方向とが互いに逆向きになった場合でも、スライダの進行方向を速やかに反転させてワイヤ繰り出し位置の変化に追従させることが可能となる。

なお、このような場合には、ワイヤの繰り出し位置が反転した後、これに遅れてスライダの進行方向が反転するため、当該反転直後はワイヤの繰り出し位置とスライダの位置とにずれが生じる。従って、前記制御手段は、前記強制反転動作により前記スライダの進行方向を反転させた後、前記ワイヤ繰り出し位置に対して前記スライダを所定のシフト量だけ相対的に進行方向にシフトさせるものであるのが好適である。

この構成によれば、上記のような強制反転動作直後のワイヤの繰り出し位置とスライダとの位置ずれを速やかに解消することが可能となる。

なお、前記制御手段は、前記スライダの移動領域のうち前記スライダ反転位置からそれぞれ一定の区間を除く領域でのみ前記強制反転動作を実行するものであるのが好適である。

この構成によれば、ワイヤ繰り出し位置が変化する方向とスライダの進行方向とがスライダ反転位置の近傍において互いに逆向きとなった場合に、通常反転動作と強制反転動作とが繰り返し実行されるといった不都合を未然に回避することが可能となる。

以上説明した本発明によれば、タッチローラに対するワイヤの接触荷重の検出に基づき当該タッチローラとワイヤとの接触を検知する構成であるため、加工液の付着による影響を軽減することが可能であり、これによりタッチローラとワイヤとの接触を正確に検知することが可能となる。しかも、接触荷重は、ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれ量に対応するものとして取り扱うことが可能であるため、この接触荷重に基づいてスライダの位置をワイヤ繰り出し位置に対して相対的にシフトさせる等する本発明の構成によれば、タッチローラに固定した回転板を光学式の近接スイッチにより検出してスライダを制御する従来装置に比べて、ワイヤ繰り出し位置とスライダの位置とのずれの発生をより確実に抑制することが可能であり、これによってスライダをより適切にワイヤ繰り出し位置の変化に追従させることができる。

本発明に係るトラバース装置が組み込まれたワイヤソーを示す全体構成図である。トラバース装置の構成を示す概略図である。タッチローラとロードセルの関係を示すトラバース装置の要部側面図である。制御装置によるトラバース装置の制御を示すフローチャートである。制御装置による制御に基づくトラバース装置の動作を説明する模式図である（（ａ）は、ワイヤ繰り出し位置が変化する方向とスライダの進行方向とが互いに逆向きになった状態、（ｂ）は、適正位置からスライダが外れた状態をそれぞれ示す）。スライダの移動領域とリールとの位置関係を説明する模式図である。スライダの強制反転動作による弊害を説明するためのトラバース装置の要部模式図。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るトラバース装置が適用されるワイヤソーの全体構成を示している。この図に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、トラバース装置１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ、及び４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを備えている。

ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されており、ガイドローラ２６Ａが駆動モータ２５によって回転駆動されるようになっている。

各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるリール９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するリール駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。

ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａにおいてリール９Ａから繰り出されたワイヤＷは、トラバース装置１２Ａの後記ガイドプーリ５０，５２、ガイドプーリ１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力調節装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外周面のガイド溝（図示省略）に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回螺旋状に巻回された（巻き掛けられた）後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのトラバース装置１２Ｂのガイドプーリ４０により案内されつつリール９Ｂに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向と、各リール駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるリール９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがリール９Ａから繰り出されてリール９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがリール９Ｂから繰り出されてリール９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。

すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られることによりワイヤ群が形成され、このワイヤ群がワイヤ軸方向に往復駆動されるようになっている。

前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２とワーク送りモータ３４とを備えている。

ワーク保持部３２は、上記ワーク２８をその軸方向とワイヤ並び方向とが合致する向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、上記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降（切断送り）させるものである。

ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、加工液供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらの加工液供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、砥粒を含む加工液（スラリー）を供給してワイヤＷの表面に付着させるものである。つまり、このワイヤソーでは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤＷに加工液供給装置３６Ａ，３６Ｂからスラリーが供給されながら上記ワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされる。これにより当該ワーク２８から一度に多数枚のウエハ（薄片）が同時に切り出されるようになっている。

次に、上記トラバース装置１２Ａ，１２Ｂの構成について詳細に説明する。

トラバース装置１２Ａ，１２Ｂは、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂによるワイヤ繰り出し時に、当該ワイヤＷがリール９Ａ，９Ｂからその軸線方向と直交する方向に繰り出されるように当該ワイヤＷを案内するとともに、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂによるワイヤ巻き取り時に、リール９Ａの軸線方向にワイヤＷが整列して巻回されるようにワイヤＷを案内するものである。すなわち、トラバース装置１２Ａ，１２Ｂは、ワイヤ繰り出し時には、リール９上でのワイヤ同士の摩擦によるワイヤＷの損傷を防止し、ワイヤ巻き取り時には、リール９へのワイヤＷの巻き取りの乱れを抑制する。

なお、各トラバース装置１２Ａ，１２Ｂの構成は基本的に共通するため、以下の説明では一方側のトラバース装置１２Ａ（ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａに付設されるトラバース装置１２Ａ）の構成について詳述する。

図２は、トラバース装置１２Ａの全体構成を概略的に示している。同図に示すように、トラバース装置１２Ａは、リール９Ａの軸線と平行に設けられる一対のガイドレール４２と、これらガイドレール４２上に移動可能に支持されるスライダ４０と、これを駆動する駆動手段と、その駆動を制御する制御系とを含む。

前記スライダ４０は、リール９Ａの軸線と平行に設けられた軸回りに回転自在に支持される第１ガイドプーリ５０と、この第１ガイドプーリ５０に対してリール９Ａとは反対側の位置に配置され、前記軸線と直交する軸回りに回転自在に支持される第２ガイドプーリ５２と、ガイドレール４２上に移動可能に支持されかつ前記ガイドプーリ５０、５２を支持する支持部材５４とを含んでおり、前記リール９Ａから引き出されたワイヤＷがこれら第１ガイドプーリ５０及び第２ガイドプーリ５２に掛け渡されて前記ガイドプーリ１４Ａに案内されている。

前記駆動手段は、前記ガイドレール４２と平行に延び、前記支持部材５４に固定される図外のナット部材に螺合挿入されるボールネジ４４と、このボールネジ４４を駆動するトラバースモータ４６とを含み、このトラバースモータ４６の駆動によるボールネジ４４の回転に伴い前記スライダ４０をガイドレール４２に沿って移動させる。これにより、スライダ４０がリール９Ａの軸線方向に移動しながらワイヤＷを案内する（以下；リール９Ａの軸線方向及びスライダ４０の移動方向をＺ軸方向という）。なお、トラバースモータ４６には、ロータリエンコーダ等の位置検出器４８が組み込まれており、スライダ４０の駆動時には、この位置検出器４８から後記制御装置６２に位置検出信号（パルス信号等）が出力される。

前記スライダ４０は、さらにワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡによるワイヤＷの繰り出し中に、リール９Ａ上のワイヤ繰り出し位置Ｐ（図２参照）とスライダ４０との相対的な位置関係を検知するための手段を含む。具体的には、第１ガイドプーリ５０よりもリール９Ａ側の位置に配置され、かつワイヤＷの両側の位置に支持される一対のタッチローラ５６ａ，５６ｂと、これらタッチローラ５６ａ，５６ｂにワイヤＷが接触したときの接触荷重を検出可能なロードセル６０ａ，６０ｂとを含む。

図２，図３に示すように、各タッチローラ５６ａ，５６ｂは、それぞれＺ軸方向と直交する方向に延びる支持軸５８に回転自在に支持されている。これらタッチローラ５６ａ，５６ｂは、Ｚ軸方向に所定間隔を隔てて並んでおり、前記ワイヤＷが両タッチローラ５６ａ，５６ｂの間の隙間を通じて第１ガイドプーリ５０に案内されている。これらタッチローラ５６ａ，５６ｂは、リール９Ａから第１ガイドプーリ５０に繰り出されるワイヤＷの繰り出し角度、つまりワイヤＷとリール９Ａの軸線（Ｚ軸）とがなす角度が所定範囲内（略直角となる範囲内）にあるときには当該タッチローラ５６ａ，５６ｂとワイヤＷとが非接触状態となり、かつこの所定範囲内を超えると当該タッチローラ５６ａ，５６ｂのうち一方側のものとワイヤＷとが接触するように配置されている。

スライダ４０には、Ｚ軸方向に所定間隔を隔てて一対の軸取付部４１が設けられており、タッチローラ５６ａ，５６ｂの各支持軸５８は、これら軸取付部４１の内側に配置され、前記ロードセル６０ａ，６０ｂを介してそれぞれ軸取付部４１に固定されている。各ロードセル６０ａ，６０ｂは、圧電式ロードセルである。この構成により、各タッチローラ５６ａ，５６ｂにワイヤＷが接触すると、当該タッチローラ５６ａ，５６ｂの半径方向の接触荷重が各ロードセル６０ａ，６０ｂにより検出されて当該接触荷重に応じた電圧が各ロードセル６０ａ，６０ｂから後記制御装置６２に出力される。なお、各ロードセル６０ａ，６０ｂは、圧電式のもの以外に歪みゲージ式のもの等も適用可能である。

トラバース装置１２Ａは、スライダ４０の駆動を制御する制御系（本発明にかかる制御手段に相当する）として制御装置６２及びモータドライバ６４を含む。

制御装置６２は、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡによるワイヤＷの繰り出し及び巻き取り時にスライダ４０を予め記憶されているプログラムに従って駆動制御するものであり、特に、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａからのワイヤ繰り出し時には、ワイヤ繰り出し位置ＰのＺ軸方向の変化に適切にスライダ４０が追従するように、具体的には、リール９Ａからのワイヤ繰り出し角度がリール９Ａの軸線に対して略直角となるように前記ロードセル６０ａ，６０ｂ及び前記位置検出器４８からの出力に基づきスライダ４０の駆動を制御する。この制御装置６２は、ワイヤソーの駆動を統括的に制御するＮＣ装置等からなる。

モータドライバ６４は、トラバースモータ４６への電力供給を制御することにより当該モータ４６の駆動を制御するもので、前記制御装置６２から出力される制御信号に基づき前記電力供給を制御する。

次に、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａによるワイヤ繰り出し動作時の前記制御装置６２によるスライダ４０の制御について図４のフローチャートに従って説明する。

ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡによるワイヤＷの繰り出しが開始されると、制御装置６２は、前記モータドライバ６４に制御信号を出力することによりトラバースモータ４６を駆動し、これにより当該スライダ４０を予め定められたトラバース方向に移動させる。この際、制御装置６２は、予め定められたトラバース速度でスライダ４０を移動させる。

スライダ４０が移動を開始すると、制御装置６２は、前記ロードセル６０ａ，６０ｂからの出力監視を開始する（ステップＳ１）。そして、ロードセル６０ａ，６０ｂの何れかから一定値以上の出力があった場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御装置６２は、タッチローラ５６ａ，５６ｂの何れかにワイヤＷが接触したと判断し、その出力値（電圧値：ｍＶ）をサンプリングして当該出力値の単位時間当たりの変化量（ｍＶ／ｓｅｃ）を演算し、さらにこの変化量に所定の変換係数（ｍｍ／ｍＶ）を乗じた値である接触速度を演算する（ステップＳ３）。この接触速度とは、ワイヤ繰り出し位置の進行速度とスライダ４０の移動速度との速度差に対応するものである。従って、この接触速度に基づいてスライダ４０の位置や速度を制御することは、ワイヤ繰り出し位置とスライダ位置及びワイヤ繰り出し位置の進行速度とスライダ速度との速度差を精度良く補正するには好適である。なお、この接触速度の代わりに出力値（電圧値）の単位時間当たりの変化量（ｍＶ／ｓｅｃ）をそのまま用いた場合にも以下の制御は可能である。

制御装置６２は、接触速度が予め定められた反転閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５）。ここでＹＥＳと判断した場合には、制御装置６２は、ステップＳ１での出力がロードセル６０ａ，６０ｂのうちスライダ進行方向側のものからの出力か否かを判断し（ステップＳ１５）、ここでＮＯと判断した場合には、前記位置検出器４８から入力される信号に基づきスライダ４０の位置が強制反転禁止区間Ａ_１内か否かを判断する（ステップＳ１７）。なお、強制反転禁止区間Ａ_１とは、図６に示すように、リール９Ａとの関係で予め設定されているスライダ４０の移動領域Ａ_０のうちその両端に設定された一定の区間をいう。この強制反転禁止区間Ａ_１については後に詳述する。

ステップＳ１７でＮＯと判断した場合、すなわち、スライダ４０の位置が強制反転禁止区間Ａ_１の外側であると判断した場合には、制御装置６２は、スライダ４０の進行方向を反転させ（以下、この処理に基づくスライダ４０の反転動作を強制反転という）、反転後、さらに予め定められたシフト量だけスライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して進行方向にシフトさせる（スライダ位置をプラス補正する）（ステップＳ１９、Ｓ２１）。具体的には、トラバース速度よりも速い速度でスライダ４０を上記シフト量だけ高速前進させる。

例えば、図５（ａ）に示すように、スライダ４０の移動開始し直度、スライダ４０の移動方向とワイヤ繰り出し位置Ｐが変化する方向とが一致していないような場合には、スライダ４０の進行方向と反対側に位置するタッチローラ５６ａにワイヤＷが強く接触するため（ステップＳ５でＹＥＳ、ステップＳ１５でＮＯ）、制御装置６２は、スライダ４０が強制反転禁止区間Ａ_１内に位置していないことを条件に（ステップＳ１７でＮＯ）、スライダ４０の進行方向を強制反転させる（ステップＳ１９）。これによりワイヤ繰り出し位置Ｐの変化にスライダ４０の移動を追従させる。なお、スライダ４０の反転後は、予め定められたシフト量だけスライダ４０の位置がワイヤ繰り出し位置Ｐに対して進行方向にシフトされることにより（ステップＳ２１）、スライダ４０の反転遅れによるワイヤ繰り出し位置Ｐとスライダ４０の位置とのずれが解消又は緩和される。

ステップＳ３で求めた接触速度が反転閾値以上と判断した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ１での出力がロードセル６０ａ，６０ｂのうちスライダ進行方向側のものと判断した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、及びスライダ４０が強制反転禁止区間Ａ_１内に位置すると判断した場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）には、制御装置６２は、前記接触速度が予め定められた位置補正閾値（＜反転閾値）以上か否かを判断する（ステップＳ７）。ここでＹＥＳと判断した場合には、制御装置６２は、ステップＳ１の出力がロードセル６０ａ，６０ｂのうちスライダ進行方向側のものからの出力か否かを判断し（ステップＳ２３）、ここでＮＯと判断した場合には、スライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して相対的に進行方向と逆方向にシフトさせる（スライダ位置をマイナス補正する；ステップＳ２５）。具体的には、ワイヤＷが接触しているタッチローラ５６ａ，５６ｂと当該ワイヤＷとが非接触状態となるように前記接触速度の大きさに応じた時間だけスライダ４０の移動を停止、又は前記接触速度の大きさに応じたシフト量だけスライダ４０を後退させる。さらに制御装置６２は、前記接触速度の大きさに応じた速度分だけ遅くなるようにスライダ４０の前記トラバース速度を補正する（トラバース速度をマイナス補正する；ステップＳ２７）。

例えば、ワイヤ繰り出し中、図５（ｂ）の二点鎖線に示すように、ワイヤ繰り出し位置Ｐに対してスライダ４０が先行し、タッチローラ５６ａ，５６ｂのうち進行方向と反対側に位置するタッチローラ５６ｂにワイヤＷが接触すると（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２３でＮＯ）、制御装置６２は、スライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して相対的に進行方向と逆方向にシフトし、さらにスライダ４０のトラバース速度をマイナス補正する（ステップＳ２５，Ｓ２７）。

これに対して、ステップＳ２３でＹＥＳと判断した場合、すなわち、ステップＳ１の出力がロードセル６０ａ，６０ｂのうちスライダ進行方向側のものからの出力であると判断した場合には、制御装置６２は、スライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して相対的に進行方向（プラス方向）にシフトさせる（スライダ位置をプラス補正する；ステップＳ２９）。具体的には、ワイヤＷが接触しているタッチローラ５６ａ，５６ｂと当該ワイヤＷとが非接触状態となるように前記接触速度の大きさに応じたシフト量だけスライダ４０を前記トラバース速度よりも速い速度で高速前進させる。さらに制御装置６２は、前記接触速度の大きさに応じた速度分だけ速くなるようにスライダ４０の前記トラバース速度を補正する（トラバース速度をプラス補正する；ステップＳ３１）。

例えば、ワイヤ繰り出し中、図５（ｂ）の一点鎖線に示すように、ワイヤ繰り出し位置Ｐに対してスライダ４０に遅れが生じ、これにより進行方向側のタッチローラ５６ａにワイヤＷが接触すると（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２３でＹＥＳ）、制御装置６２は、スライダ４０の位置をワイヤ繰り出し位置Ｐに対して相対的に進行方向（プラス方向）にシフトし、さらにその後のスライダ４０のトラバース速度をプラス補正する（ステップＳ２９，Ｓ３１）。

接触速度が位置補正閾値未満と判断した場合（ステップＳ７でＮＯ）には、制御装置６２は、位置検出器４８から入力される信号に基づいて、スライダ４０が予め定められている反転位置Ｅ（図６参照）に達したか否かを判断する（ステップＳ９）。ここでＹＥＳと判断した場合には、制御装置６２は、スライダ４０の進行方向を反転させた後（以下、この処理に基づくスライダ４０の反転を通常反転という）、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、制御装置６２は、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡによるワイヤＷの繰り出しが終了したか否かを判断し、ここでＮＯと判断した場合にはステップＳ１にリターンし、ＹＥＳと判断した場合には本フローチャートを終了する。

以上のような制御装置６２の制御によるスライダ４０の動作は以下の通りである。

ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡによるワイヤＷの繰り出しが開始されると、これに同期してスライダ４０が移動を開始し、予め設定されているトラバース速度で移動する。この際、ワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向とスライダ４０の進行方向とが互いに逆向きの場合には（図５（ａ）参照）、強制反転禁止区間Ａ_１内にスライダ４０が位置していないことを条件に、スライダ４０の強制反転が行われる。これによりワイヤ繰り出し位置Ｐの変化に追従してスライダ４０の移動が行われる。

スライダ４０の移動中、ワイヤＷの繰り出し角度が略直角となる位置からスライダ４０の位置が外れた場合には（図５（ｂ）参照）、このずれが解消されるようにスライダ４０の位置がワイヤ繰り出し位置Ｐに対してシフトされるとともにスライダ４０のトラバース速度が補正される。

そして、ワイヤ繰り出し位置Ｐがリール９の末端に到達すると、当該末端でワイヤ繰り出し位置Ｐが変化する方向が反転する一方で、スライダ４０もその移動領域Ａ_０の一端の反転位置Ｅ（図６参照；本発明のスライダ反転位置に相当する）に到達することにより進行方向が通常反転される。なお、ワイヤＷがリール９に乱れた状態で巻き付けられているなどしていると、リール９の末端以外の位置でワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向が反転する場合があるが、このような場合には、ワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向とスライダ４０の進行方向とが互いに逆向きとなる（図５（ａ）参照）。この場合には、スライダ４０の上記強制反転が行われ、これによりワイヤ繰り出し位置Ｐの反転に追従してスライダ４０の進行方向が反転されることとなる。

こうしてワイヤＷの繰り出しに伴い、ワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向と同方向にスライダ４０が移動しながらワイヤＷの繰り出し角度が略直角となるように前記リール９Ａから繰り出されるワイヤＷが当該スライダ４０により案内されることとなる。

なお、このトラバース装置１２Ａでは、スライダ４０がその移動領域Ａ_０の一端の反転位置Ｅに到達するとその進行方向を反転（通常反転；図４のステップＳ１１）させる以外に、スライダ４０とワイヤ繰り出し位置Ｐとの進行方向が逆向きとなるような状況が発生した場合にもスライダ４０を強制的に反転（強制反転；図４のステップＳ１９）させる。そのため、この強制反転動作を無条件に実行する場合には、以下に説明するように、リール９Ａの端部においてスライダ４０の不要な反転動作が繰り返されるおそれがある。そこで、このトラバース装置１２Ａでは、図６に示すように、スライダ４０の移動領域Ａ_０の両端に強制反転禁止区間Ａ_１を設定し、スライダ４０がこの区間内に位置する場合には、スライダ４０の強制反転動作を規制することにより（図４のステップＳ１７）、スライダ４０の不要な反転動作の発生を防止している。

すなわち、例えば図７に示すように、リール９Ａがスライダ４０の移動領域Ａ_０の一端に偏って組み込まれた場合等には、ワイヤ繰り出し位置Ｐがリール９Ａの一端に到達する前にスライダ４０が移動領域Ａ_０の一端の反転位置Ｅに到達して通常反転される場合がある。このような場合には、ワイヤ繰り出し位置Ｐとスライダ４０が互いに逆方向に進行するため、スライダ４０の強制反転動作を規制しない場合（図４のステップＳ１７の処理がないと仮定した場合）には、スライダ４０の進行方向が反転位置Ｅで通常反転された後、直ぐに強制反転が行われ、さらにこのスライダ４０が反転位置Ｅに達して通常反転が行われるといった反転動作の繰り返しが起きるおそれがある。

しかし、このトラバース装置１２Ａでは、スライダ４０がその移動領域Ａ_０の両端に設定された強制反転禁止区間Ａ_１に位置する場合（図４のステップＳ１７でＹＥＳ）には、制御装置６２は、スライダ４０の進行方向を反転させることなくステップＳ７に移行する。従って、図７に示すように、スライダ４０が先行して反転位置Ｅで通常反転され、これによりワイヤ繰り出し位置Ｐとスライダ４０が互いに逆方向に進行して接触速度が反転閾値を超えた場合であっても、スライダ４０の強制反転は行われず、結果的にスライダ４０のシフト動作やトラバース速度の補正が行われる（図４のステップＳ７及びステップＳ２３〜Ｓ３１）。具体的には、図７の例では、スライダ４０の進行方向と反対側に位置するタッチローラ５６ａにワイヤＷが接触することとなるため、制御装置６２は、スライダ４０の移動を停止、あるいは所定シフト量だけ後退させた後にスライダ４０のトラバース速度をマイナス補正する（図４のステップＳ２５、Ｓ２７）。これによりスライダ４０は移動領域Ａ_０の一端又はその近傍において待機またはそれに近い微速前進の状態となり、上記のような不要な反転動作が繰り返されることが防止される。

以上のように、このトラバース装置では、タッチローラ５６ａ，５６ｂとワイヤＷとの接触荷重の検出に基づき当該タッチローラ５６ａ，５６ｂとワイヤＷとの接触を検知するため、加工液の付着による影響を受け難く、従って、タッチローラに固定した回転板の開口部を近接センサで検出することにより当該接触検知を行う従来のトラバース装置に比べるとタッチローラ５６ａ，５６ｂとワイヤＷとの接触をより正確に検知することが可能となる。しかも、この接触荷重は、ワイヤ繰り出し位置Ｐとスライダ４０の位置とのずれ量にある程度対応した大きさとなるため、この接触荷重に基づいてスライダ４０の位置やトラバース速度を制御する上記トラバース装置によれば、スライダ４０が適正位置（ワイヤＷの繰り出し角度が略直角となる位置）からスライダ４０の位置が外れた場合でもその際のずれを確実に、かつ速やかに解消することが可能であり、従って、ワイヤ繰り出し位置Ｐの変化により精度良くスライダ４０を追従させることができる。

特に、このトラバース装置では、ロードセル６０ａ，６０ｂにより検出される接触荷重の単位時間当たりの変化量を求め、この変化量をもとに接触速度を求めてスライダ４０の駆動を制御している。このように接触荷重の単位時間当たりの変化量に基づきスライダ４０を駆動制御する構成によれば、ノイズやロードセル６０ａ，６０ｂの校正精度等による影響、例えばシフト量の演算やトラバース速度の補正量の演算への影響を排除することが可能であり、従って、ロードセルにより検出される接触荷重の絶対値をそのまま用いる場合に比べると、当該接触検知の信頼性を高めることができるという利点がわる。

また、このトラバース装置では、接触速度が一定値（反転閾値）以上になるとスライダ４０の進行方向を強制反転させるため（図４のステップＳ１９）、リール９Ａに対するワイヤＷの巻き付け状態に起因してリール９Ａの軸方向中間部分等でワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向が突然反転したような場合でも、これに追従するようにスライダ４０の進行方向を速やかに反転させることができる。しかも、この強制反転直後は、ワイヤ繰り出し位置Ｐに対して所定のシフト量だけスライダ４０の位置を進行方向にシフトさせるので（図４のステップＳ２１）、スライダ４０の反転遅れによるワイヤ繰り出し位置Ｐとスライダ４０の位置とのずれを速やかに解消することが可能である。従って、上記のようにワイヤ繰り出し位置Ｐの変化する方向が突然反転した場合でもスライダ４０をワイヤ繰り出し位置Ｐの変化に適切に追従させることができる。

なお、ここではワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂに近接されるトラバース装置１２Ａ，１２Ｂの一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａに近接されるトラバース装置１２Ａについて説明したが、他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂに近接されるトラバース装置１２Ｂも同様の構成を有している。

以上、本発明に係るトラバース装置およびこれが適用されるワイヤソーの実施形態の一例について説明したが、トラバース装置やワイヤソーの具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、このトラバース装置では、制御装置６２は、ロードセル６０ａ，６０ｂにより検出される接触荷重の単位時間当たりの変化量に基づく値である接触速度を求め、この接触速度に基づいてスライダ４０の駆動制御を行っているが、勿論、ロードセルにより検出される接触荷重の絶対値を用いて当該駆動制御を行うようにしてもよい。

また、実施形態のスライダ４０は、回転軸の方向が互いに直交する２つのガイドプーリ５０、５２を備えているが、ワイヤソー内における具体的なワイヤ経路によっては、何れか一方のガイドプーリを省略した構成としてもよい。

また、スライダ４０の駆動手段としては、上記のようなボールネジ４４とトラバースモータ４６との組み合わせによるもの以外に、例えばリニアモータ等によりスライダ４０を直接駆動するもの等も適用可能である。

９Ａ、９Ｂリール
１０Ａ、１０Ｂワイヤ繰出し・巻取り装置
１２Ａ、１２Ｂトラバース装置
４０スライダ
５０第１ガイドプーリ
５２第２ガイドプーリ
５４支持部材
５６ａ，５６ｂタッチローラ
６０ａ，６０ｂロードセル
６２制御装置
６４モータドライバ
Ｗワイヤ

Claims

切断用のワイヤが巻回されたリールを含み、このリールから前記ワイヤを繰り出すワイヤ繰り出し装置を備えたワイヤソーにおける前記リールからのワイヤ繰り出しの際に、前記リールの軸方向に対して前記ワイヤの繰り出し角度が略直交するように前記ワイヤを案内するためのトラバース装置であって、
ワイヤ案内用のスライダと、このスライダを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段とを含み、
前記スライダは、前記リールから繰り出されるワイヤが掛け渡されるガイドプーリと、前記ガイドプーリよりもリール側の位置で前記ワイヤの両側に位置する一対のタッチローラと、これらタッチローラ及び前記ガイドプーリを支持しかつ前記リールの軸方向と平行な方向に移動可能に支持される支持部材と、前記タッチローラのうち何れかに前記ワイヤが接触したときに当該ワイヤから当該タッチローラがその回転半径方向に受ける接触荷重をそれぞれ検出する荷重検出手段とを備えており、
前記一対のタッチローラは、前記ワイヤの繰り出し角度が所定範囲内にあるときには当該各タッチローラと前記ワイヤとが非接触状態となり、かつこの所定範囲を超えると、一方側のタッチローラがワイヤに接触するように、前記支持部材にそれぞれ回転可能に支持されており、
前記駆動手段は、前記支持部材を前記軸方向と平行な方向に移動させるものであり、
前記制御手段は、前記リールからのワイヤの繰り出しに伴い当該ワイヤ繰り出し位置が変化する方向に前記スライダを移動させるとともに、前記各荷重検出手段のうち何れかによって前記接触荷重が検出されると、当該接触荷重に基づいて前記タッチローラと前記ワイヤとの接触の有無を判断し、接触している場合には当該接触荷重が生じた側の前記タッチローラと前記ワイヤとが非接触状態となるように、検出された前記接触荷重に基づいて当該スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的にシフトさせるシフト動作を行うことを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項１に記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的に進行方向にシフトさせたときには当該シフト後のスライダの移動速度が当該シフト前の移動速度よりも速くなるようにスライダの移動速度を補正し、前記スライダの位置を前記ワイヤ繰り出し位置に対して相対的に進行方向と逆方向にシフトさせたときには当該シフト後のスライダの移動速度が当該シフト前の移動速度よりも遅くなるようにスライダの移動速度を補正することを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項１又は２に記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記接触荷重の単位時間当たりの変化量に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項３に記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記変化量が一定値を超える場合に前記シフト動作を行うことを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項１乃至４の何れかに記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記軸方向と平行な方向であって前記リールの両端にそれぞれ対応する所定のスライダ反転位置で前記スライダの進行方向を反転させる通常反転動作を実行しながら前記ワイヤ繰り出し位置が変化する方向と同方向に当該スライダを移動させ、前記各荷重検出手段のうち前記スライダの進行方向側とは反対側に位置するタッチローラの接触荷重を検出するものにより接触荷重が検出されかつ当該検出荷重が所定の閾値を超えているときには、前記スライダの位置に拘わらず当該スライダの進行方向を反転させる強制反転動作を実行することを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項５に記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記強制反転動作により前記スライダの進行方向を反転させた後、前記ワイヤ繰り出し位置に対して前記スライダを所定のシフト量だけ相対的に進行方向にシフトさせることを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
請求項５又は６に記載のワイヤソーのトラバース装置において、
前記制御手段は、前記スライダの移動領域のうち前記スライダ反転位置からそれぞれ一定の区間を除く領域でのみ前記強制反転動作を実行することを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。