JP2015155119A - Wire saw and cutting work method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコン、サファイア、SiC等の半導体材料やセラミックス等を切断するワイヤソー及び切断加工方法に関する。 The present invention relates to a wire saw for cutting semiconductor materials such as silicon, sapphire, and SiC, ceramics, and a cutting method.
従来から半導体インゴット等のワークをウエハ状に切り出すワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数の溝ローラ間にワイヤが巻き回されてワイヤ列が形成されており、該ワイヤ列のワイヤが一方向走行または往復走行するようになっている。そして、前記ワークをワイヤ列に押し付けることで該ワークがウエハ状に多数枚同時に切り出されるようになっている。 Conventionally, a wire saw for cutting a workpiece such as a semiconductor ingot into a wafer shape is known. In this wire saw, a wire row is formed by winding a wire between a plurality of groove rollers, and the wire in the wire row travels in one direction or reciprocates. Then, by pressing the workpiece against the wire row, a large number of workpieces are simultaneously cut out in a wafer shape.
前記ワイヤソーでは、ワイヤの両端が、それぞれワイヤの供給・回収リールに巻回されており、供給側のリールから繰出されたワイヤは、複数の溝ローラを経由して回収側の回収リールに巻取られるようになっている。また、ワイヤ走行方向が切り替わる際には、上記の供給側と回収側が逆の状態となって、ワイヤの繰出し及び巻取りが行なわれるようになっている。 In the wire saw, both ends of the wire are wound around the supply / recovery reel of the wire, respectively, and the wire fed from the supply-side reel is wound around the recovery-side recovery reel via a plurality of groove rollers. It is supposed to be. Further, when the wire traveling direction is switched, the supply side and the collection side are reversed, so that the wire is fed and wound.
また、上記ワークの切断に当たり、切断が進行すると、切断負荷が高まり切削屑の排出もされ難くなるため、前記ワイヤを揺動円弧運動させながら切断する方法が知られている(例えば特許文献1)。 Further, when cutting the workpiece, as the cutting progresses, the cutting load increases and it becomes difficult to discharge the cutting waste. Therefore, a method is known in which the wire is cut while moving in a swinging arc (for example, Patent Document 1). .
上記特許文献1のごとくワイヤを揺動円弧運動させることで、前記ワークとワイヤとの接触量が低減され、切断負荷が軽減される。このように切断負荷が軽減されることで、切断速度が増大すると共に切削屑が排出され易くなる。
By moving the wire in a swinging arc as in
しかしながら、上記特許文献1のワイヤソーは、ワイヤを揺動円弧運動させる際に、ワイヤの張力変動が大きくなり、切断精度の低下やワイヤの断線などの不具合を招く虞があった。即ち、ワイヤ列から引き出された供給側及び回収側のワイヤと両ワイヤを受けるそれぞれのガイドプーリとの間で溝ローラの揺動円弧運動により、ワイヤ長が変位し、その変位により、一方はワイヤが引っ張られ、他方はワイヤが弛む状態となる。
However, the wire saw disclosed in
上記のようなワイヤ長の変位は、溝ローラの供給側及び回収側の溝部に負荷が大きく掛かるため、溝ローラの供給側及び回収側に対応するそれぞれの第1溝や溝ローラの両隣のガイドプーリが特に深く掘れていく問題がある。このように溝ローラやガイドプーリが深く掘れて摩耗していくと、その部分のワイヤ張力が変動したり、深く掘れた溝にワイヤが引っ掛かってワイヤが断線したりする問題があった。 The displacement of the wire length as described above places a large load on the groove portions on the supply side and the collection side of the groove roller, so that the guides on both sides of the first groove and the groove roller corresponding to the supply side and the collection side of the groove roller respectively. There is a problem that the pulley is dug deeply. As described above, when the groove roller and the guide pulley are deeply dug and worn, there is a problem that the wire tension of the portion fluctuates or the wire is caught in the deeply dug groove and the wire is disconnected.
そこで、このワイヤの引っ張り状態と弛んだ状態を緩和する装置として、前記揺動に同調させてワインダ(供給・回収リールに相当)の回転速度を制御するワインダ速度制御手段を有しているワイヤソーが知られている(例えば特許文献2)。 Therefore, a wire saw having a winder speed control means for controlling the rotational speed of a winder (corresponding to a supply / recovery reel) in synchronism with the swinging as an apparatus for relieving the tension state and the slack state of the wire. Known (for example, Patent Document 2).
上記特許文献2の装置は、揺動時のワイヤ走行経路のワイヤ長変位量に応じてワインダの繰出し・巻取り量を調整するようにワインダの速度を速めたり、遅くしたりしている。
The device of
ところで、上記特許文献2の装置は、ワインダを駆動制御しているが、これらのワインダは、鋼線を芯線とするワイヤが多重に巻回されており、さらには強度を保つために肉厚に形成されているため、かなりの重量物となる。このような重量物であるワインダをワイヤ走行の正逆反転時に制御しようとした場合、イナーシャ(慣性力)の影響を大きく受けるため、瞬時の制御をすることが困難となる問題があった。また、ワインダは、上記のように重量物の回転を制御するために大型のモータが接続されることが多く、この大型のモータでは、ワイヤ長さの微細な変化に追従して制御することが困難となる問題があった。
By the way, although the apparatus of the above-mentioned
上記のように揺動時のワイヤ長変位量に追従し切れない場合は、ワイヤに負荷がかかり、ワイヤが断線したり、ワイヤの張力変動により切断精度が低下したりする問題があった。 When the wire length displacement amount at the time of swinging cannot be followed as described above, there is a problem that a load is applied to the wire and the wire is disconnected or the cutting accuracy is lowered due to fluctuations in the tension of the wire.
また、上記特許文献2の装置は、揺動によって生じた変位を揺動部から一番離れた位置、即ちワインダの回転速度で制御するようになっているため、ワイヤ長変位に対応するワイヤ走行経路長が長くなり、制御量の誤差が生じたり、制御が反映されるまでの時間が長くなったりする問題があった。このように制御が反映されるまでの時間が長いとワイヤ張力の変動が起こり、ワイヤが断線したり、切断精度が低下したりする問題があった。
Further, since the apparatus of
そこで、本発明は、ワイヤの揺動によるワイヤ長の変位を即座に吸収すべく、制御を高速化すると共に精度良く制御することでワイヤの断線を防止し切断精度を高めることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent wire breakage and improve cutting accuracy by speeding up the control and controlling it with high accuracy in order to immediately absorb the displacement of the wire length due to the swinging of the wire.
そこで、請求項1の発明は、
走行するワイヤにワークを押し付けて該ワークを切断するワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの繰出し及び巻取りを交互に行う一対のリールと、
前記ワークが押し付けられる方向に対して略垂直に形成される揺動軸を中心に揺動する揺動円板と、
前記揺動円板に軸支され、前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回動自在な複数の溝ローラと、
前記複数の溝ローラに巻回されることにより、前記溝ローラ間に形成されるワイヤ列と、
前記両リール間のワイヤ走行経路上であって、前記ワイヤ列の繰出し側及び巻取り側にそれぞれ設けられ、その一端にガイドプーリが設けられると共に他端側が軸支された一端を基点に揺動することによって前記ワイヤに所定の張力を付与するモータが設けられた一対のテンショナーと、
前記ワイヤソーを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記揺動円板の揺動に同期させて前記テンショナーを制御するようにした構成を採用したワイヤソーである。
Therefore, the invention of
In a wire saw that presses a workpiece against a traveling wire and cuts the workpiece,
A pair of reels for alternately feeding and winding the wire; and
A swing disk that swings about a swing shaft formed substantially perpendicular to the direction in which the workpiece is pressed;
A plurality of groove rollers that are pivotally supported by the oscillating disk and are rotatable about a rotation axis parallel to the oscillating axis;
A wire row formed between the groove rollers by being wound around the plurality of groove rollers;
On the wire travel path between the reels, provided on the feeding side and the winding side of the wire row, respectively, a guide pulley is provided at one end thereof, and the other end side is pivoted from one end pivotally supported. A pair of tensioners provided with a motor for applying a predetermined tension to the wire,
A control device for controlling the wire saw;
With
The control device is a wire saw that employs a configuration in which the tensioner is controlled in synchronization with the swing of the swing disk.
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のワイヤソーにおいて、
前記両テンショナーをそれぞれワイヤの走行経路に沿って移動自在に設け、
前記溝ローラ支持部の揺動に伴うワイヤ長さの変動を打ち消す方向にそれぞれのテンショナーを移動させるようにした構成を採用したワイヤソーである。
The invention of
Both the tensioners are provided movably along the travel path of the wire,
This is a wire saw that employs a configuration in which each tensioner is moved in a direction to cancel the fluctuation of the wire length accompanying the swinging of the groove roller support portion.
また、請求項3の発明は、請求項1に記載のワイヤソーにおいて、
前記制御装置によるテンショナーの制御は、前記モータのトルクの増減により行うようにした構成を採用したワイヤソーである。
The invention of
The control of the tensioner by the control device is a wire saw adopting a configuration in which the tension is controlled by increasing or decreasing the torque of the motor.
また、請求項4の発明は、
走行するワイヤにワークを押し付けて該ワークを切断するワイヤソーの切断加工方法において、
前記揺動円板の揺動に伴うワイヤ長さの変動を打ち消す方向にそれぞれのテンショナーを移動させるようにした構成を採用したワイヤソーの切断加工方法である。
The invention of claim 4
In a wire saw cutting method for pressing a workpiece against a traveling wire and cutting the workpiece,
This is a wire saw cutting method employing a configuration in which each tensioner is moved in a direction to cancel the fluctuation of the wire length accompanying the swing of the swing disk.
本発明によれば、揺動円板の揺動に同期してそれぞれのテンショナーの制御が行なわれるので、前記揺動円板の揺動によるワイヤの張力変動を効果的に抑えることができる。また、軽量なテンショナーの制御を行うので、ワイヤの張力変動に高速で追従制御することができる。 According to the present invention, each tensioner is controlled in synchronization with the swinging of the swinging disk, so that fluctuations in the tension of the wire due to the swinging of the swinging disk can be effectively suppressed. In addition, since the light weight tensioner is controlled, it is possible to follow up the wire tension fluctuation at high speed.
また、本発明によれば、溝ローラ支持部に近いテンショナー部分で揺動によるワイヤ長さの変位を緩和できるので、誤差が少なく、しかも高速に制御を行うことができる。 In addition, according to the present invention, since the displacement of the wire length due to swinging can be mitigated at the tensioner portion close to the groove roller support portion, the error can be reduced and the control can be performed at high speed.
また、本発明によれば、テンショナー部分のガイドプーリをそのまま使用するので、新たにガイドプーリを設ける必要がなく、ガイドプーリが増えることのコストアップがない。さらにガイドプーリが増えることによるワイヤの負荷も軽減できる。 Further, according to the present invention, since the guide pulley of the tensioner portion is used as it is, there is no need to newly provide a guide pulley, and there is no increase in cost due to an increase in the number of guide pulleys. Furthermore, the load on the wire due to the increase in the number of guide pulleys can be reduced.
以下、本発明の第1の実施形態について図1乃至図4に基づいて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明のワイヤソーの全体概略正面図である。図1のようにワイヤソー1は、ワイヤ2が多数回巻き掛けられた供給リール3と、前記ワイヤ2を巻き取る回収リール4と、前記ワイヤ2を所定の方向にトラバースするトラバーサプーリ5及び6と、前記ワイヤ2を所定の方向に導く複数のガイドローラ7a、7b、7cと、前記ワイヤ2に所定の張力を付与するテンショナー50、60と、前記ガイドローラ7bの位置でワイヤの張力を測定するロードセル8と、前記ワイヤ2が複数回巻き掛けられてワイヤ列2aを形成する2本の溝ローラ11a、11bと、前記溝ローラ11a、11bを回動自在に軸支する揺動円板10と、前記2本の溝ローラ11a、11bの間の上部に設けられるワークWを保持し前記ワイヤ列に向けて該ワークWを押し付けるワーク保持部20と、前記ワイヤソー1の動作を制御する制御装置17などを備えて構成される。
FIG. 1 is an overall schematic front view of a wire saw of the present invention. As shown in FIG. 1, a wire saw 1 includes a
図2のように前記揺動円板10は、立設された本体プレート16に開口した円形の貫通孔にクロスローラベアリングなどのベアリング33を介して軸支されており、図1における揺動軸芯10a回りに回動自在になっている。また、図2及び図3のように前記揺動円板10の前面下方には溝ローラ支持部10bが前方に突出するように設けられている。前記溝ローラ支持部10bと前記揺動円板10との間には、表面に多数の溝が形成された一対の溝ローラ11a、11bが回動自在に軸支されている。前記溝ローラ11a、11bは、揺動円板10の裏面側に設けられた主軸モータ12と図示しない適宜の伝導機構によって接続されており、前記両溝ローラ11a、11bは、前記主軸モータ12の駆動によって回動自在になっている。
As shown in FIG. 2, the
また、本体プレート16の下方には揺動モータ15が設けられ、この揺動モータ15のモータ軸に駆動プーリ13が軸止されている。前記揺動円板10の後端外周には、図示しない歯車が形成されており、この歯車と前記駆動プーリ13との間にタイミングベルト14が張設されている。従って、前記揺動モータ15を駆動することで前記揺動円板10は前記溝ローラ11a、11bと一体に揺動軸芯10a回りに揺動するようになっている。
A
前記溝ローラ11a、11bには、前記ワイヤ2が螺旋状に多数巻き付けられてワイヤ列2aが形成されている(図3参照)。前記ワイヤ列2aの上方には、ワークWを保持すると共に該ワイヤ列に向けてワークWを押し付けるワーク保持部20が設けられている。
A plurality of
前記ワーク保持部20は、ワークWが固定されるワークテーブル21と、該ワークテーブル21を支持する支柱32と、該支柱32の上端に固定されたテーブル保持枠27と、該テーブル保持枠27を昇降させる駆動ユニットとを備えている。
The
前記ワークWは、このワークWが完全に切断されるように該ワークWと一緒に切断されるダミー部材35が接着される。前記ダミー部材35には、カーボン、ガラス、セラミックスなどが用いられる。前記ダミー部材35は、ワーク台34に接着等で固定され、このワーク台34がワークテーブル21にネジ等の部材で固定されることでワークWがワーク保持部20に保持されるようになっている。
The workpiece W is bonded with a
図2のように前記駆動ユニットは、前記本体プレート16の裏面に上方に向けて固定されたモータ23と、前記本体プレート16の前面に沿って前記溝ローラ11a、11bの回転軸と直交するように設けられたボールネジ22とを備えている。前記モータ23のモータ軸には、駆動プーリ24が軸止され、ボールネジ22の上端には従動プーリ26が軸止されている。そして、前記駆動プーリ24と従動プーリ26との間には、本体プレート16の開口部16aを介してタイミングベルト25が張設されている。
As shown in FIG. 2, the drive unit is perpendicular to the rotation axis of the
また、前記ボールネジ22を挟んで前記本体プレート16と平行に支持枠29が設けられ、該支持枠29の前面にレール30がボールネジ22に沿って上下方向に敷設されている。前記テーブル保持枠27の裏面には、前記ボールネジ22と螺合するナット部材28と、前記レール30と摺動可能に嵌合したガイド31が設けられている。従って、モータ23を駆動することで、ワーク保持部20がワークWと一体に昇降動するようになっている。
A
前記供給リール3には、固定砥粒方式のワイヤソーの場合、例えば鋼線で形成された芯線にダイヤモンドなどの砥石が電着、レジン等で固定された固定砥粒ワイヤが巻き回される。また、遊離砥粒方式のワイヤソーの場合は、鋼線に銅メッキやブラスメッキが施されたワイヤが巻き回される。前記供給リール3は、モータ3aが接続され、該供給リール3を正逆転させてワイヤ2の繰出しと、走行反転時のワイヤ2の巻取りを行うようになっている。
In the case of a fixed abrasive type wire saw, for example, a fixed abrasive wire in which a grindstone such as diamond is electrodeposited and fixed by a resin or the like is wound around a core wire formed of a steel wire. In the case of a loose abrasive wire saw, a wire in which a steel wire is subjected to copper plating or brass plating is wound. The
前記供給リール3から繰出されたワイヤ2はトラバーサ5によって供給リール3の幅方向に所定ピッチで繰出しと巻取りが行なわれる。その後、前記ワイヤ2は、複数のガイドプーリ7a、テンショナー50のテンションプーリ51、張力を測定するロードセル8が設けられたガイドプーリ7bに導かれ、ガイドプーリ7cを経由して溝ローラ11aに導かれる。前記溝ローラ11aに導かれたワイヤ2は、溝ローラ11a、11bの溝に螺旋状に巻き掛けられ、ワイヤ列2aを形成する。
The
なお、ワイヤ列2aのワイヤ2の走行方向と直交する方向には、図示しない加工液を供給する加工液供給ノズルが延設されている。この加工液供給ノズルからは、固定砥粒方式のワイヤソーの場合には、水に界面活性剤等が添加された加工液がワイヤ2やワークWに向けて噴射されるようになっている。また、遊離砥粒方式のワイヤソーの場合は、SiCやダイヤモンド等が油やグリコール等に混合されたスラリが加工液として用いられる。
A machining liquid supply nozzle that supplies a machining liquid (not shown) extends in a direction orthogonal to the traveling direction of the
また、前記溝ローラ11bから出たワイヤ2は、供給側と同様に複数のガイドプーリ7c、7b、7aとテンションプーリ61を経由してトラバーサ6に導かれ、回収リール4に巻き取られるようになっている。なお、回収リール4にも供給リール3と同様にモータ4aが接続されており、該回収リール4が正逆転されることでワイヤ2の巻取りと繰出しを行うようになっている。
Further, the
前記供給側テンショナー50は、ワイヤ2が掛けられるテンションプーリ51と、該テンションプーリ51にその一端が軸支されるテンションアーム52と、該テンションアーム52の他端に接続され、エンコーダが内蔵されたモータ53とを備えている。
The
前記供給側テンショナー50は、前記モータ53を駆動してテンションアーム52に所定の力を付与することでテンションプーリ51を介してワイヤ2に所定の張力を付与するようになっている。そして、ワイヤ2の張力が変動すると前記テンションアーム52がモータ53の軸を中心に回動し、モータ53に内蔵されたエンコーダでテンションアーム52の角度変化を読み取るようになっている。なお、回収側テンショナー60も供給側のテンショナー50と同様にエンコーダの内蔵されたモータ63と、テンションアーム62と、テンションプーリ61とを備えているが、構成は供給側と同様であるので詳細な説明は省略する。
The
前記制御装置17は、前記ワイヤソー1の全体の制御を行うようになっており、図1の二点鎖線のようにワイヤソー1に設けられた各種駆動源と接続されている。例えば、基本的なワイヤ2の走行制御は、供給側及び回収側テンショナー50、60での張力変動に基づき、モータ3a、主軸モータ12、モータ4aの速度比を制御することで行われるようになっている。
The
また、前記制御装置17は、前記揺動円板10を駆動する揺動モータ15と供給側及び回収側テンショナー50、60のモータ53、63を同期させて制御するようになっている。例えば、図4のように、揺動円板10が基準位置(揺動角度が0°)から反時計回り(−方向)に揺動した場合、溝ローラ11aのワイヤ2の引き出し位置80a(図3参照)は、供給側の第1ガイドプーリ7cから遠ざかることになる。
The
この様子を拡大した図6(a)に基づいて説明する。図示のように溝ローラ11aが実線位置(基準位置に相当)に位置する場合、溝ローラ11aと供給側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長さLaは、La=L1+R1で表される。そして、揺動円板10が反時計回りに揺動して溝ローラ11aが実線位置から二点鎖線位置へと変位すると、溝ローラ11aと供給側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長さLbは、Lb=L2+R2で表され、図示のごとくLa<Lbとなる。
This situation will be described with reference to FIG. When the
これに対して、例えば図5のように、揺動円板10が基準位置から時計回り(+方向)に揺動した場合、溝ローラ11aのワイヤ2の引き出し位置80a(図3参照)は、供給側の第1ガイドプーリ7cに近づくことになる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, for example, when the
この様子を拡大した図6(b)に基づいて説明する。図示のように揺動円板10が時計回りに揺動することで溝ローラ11aが実線位置から二点鎖線位置へと変位すると、溝ローラ11aと供給側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長さLcは、Lc=L3+R3で表され、La>Lcとなる。
This state will be described with reference to FIG. As illustrated, when the
なお、溝ローラ11bのワイヤ2の引き出し位置80b(図3参照)と回収側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長さも前述の図4乃至図6と対称に変化するため説明を省略する。
The wire length between the
上記のように、通常行われる揺動動作は、上記の図4と図5が一定の速度で繰り返し行われるため、前記溝ローラ11a、11bとそれぞれの対応する第1プーリ7c間のワイヤ長は繰り返し短くなったり長くなったりの変化を繰り返すことになる。
As described above, since the swinging operation that is normally performed is repeatedly performed at a constant speed in FIGS. 4 and 5 described above, the wire length between the
ここで、第1の実施形態に係るワイヤソー1では、前記揺動円板10の揺動に応じて、前記供給側及び回収側テンショナー50、60を揺動させることでそれぞれのテンションプーリ51、61を前記ワイヤ長さの変位を打ち消す方向に位置させるようにするものである。
Here, in the wire saw 1 according to the first embodiment, the tension pulleys 51 and 61 are respectively moved by swinging the supply-side and collection-
図4のように揺動円板10が反時計回り(−方向)に揺動していくに伴い、供給側テンショナー50のモータ53を駆動してテンションアーム52を時計回り(+方向)に回転させる。このテンションアーム52の回転量は、予め制御装置17に設定された揺動円板10の基準位置からの揺動角度に応じたワイヤ長の変位量から算出できる。即ち、揺動円板10の揺動変化に伴う前記ワイヤ長の変位に同期して、このワイヤ長の変位を打ち消す方向に前記テンションアーム52が駆動制御される。ここでいう同期とは、揺動円板10の揺動変化と同一の周期だけではなく、前記ワイヤ長の変位を打ち消すことができる周期(ほぼ同一の周期)も含むものである。
As the swinging
なお、前述したがワイヤソー1のワイヤ走行は基本的には、供給側及び回収側テンショナー50、60での張力変動をテンションアーム52、62の角度変化としてエンコーダで読み取り、テンションアーム52、62が平行(基準位置)となるように供給リールモータ3a、主軸モータ12、回収リールモータ4aの回転比が制御されるようになっている。
As described above, the wire traveling of the wire saw 1 is basically performed by the encoder reading the fluctuation in tension on the supply side and
しかし、前記揺動円板10の揺動に伴って同期制御されるテンションアーム52、62の変位量を前記各モータ3a、12、4aの回転比に反映させると揺動円板10の揺動によるワイヤ長の変位を打ち消す制御をしたにもかかわらず、その制御が相殺されてしまうことになる。
However, if the displacement amounts of the
そこで、本発明においては、前記揺動円板10の揺動によるテンションアーム52、62の回転量は、前記各モータ3a、12、4aの回転比には反映させないようにしている。すなわち、テンションアーム52、62の原点位置をワイヤ長の変位に合せて変位させるようになっている。
Therefore, in the present invention, the amount of rotation of the
ただし、前記揺動円板10の揺動によるワイヤ長の変位量以上、あるいは変位量以下となる張力変動を前記エンコーダで検知した場合は、その分の補正を通常のワイヤソー1の制御と同様に前記各モータ3a、12、4aの回転比を制御して行なうようにしている。
However, if the encoder detects a tension fluctuation that is greater than or less than the displacement amount of the wire length due to the oscillation of the
上記のように前記揺動円板10の揺動によるテンションアーム52、62の駆動は、前記揺動円板10の揺動によるワイヤ長の変化に対して直接的に行われるので、供給リール3a、回収リール4aによる慣性力の影響なく、即座に前記ワイヤ長の変位を打ち消すことができ、特にワイヤ走行速度を高める場合にワイヤ張力の変動を精度良く低減することができる。
As described above, the driving of the
また、図5のように揺動円板10が時計回り(+方向)に揺動していくに伴い、回収側テンショナー60のモータ63を駆動してテンションアーム62を時計回り(−方向)に揺動させる。このテンションアーム62の回転量も、前記供給側の場合と同様に算出され、前記テンションアーム62が回収側のワイヤ長の変位を打ち消す方向に駆動制御される。
Further, as shown in FIG. 5, as the
次に、ワイヤソー1の切断加工動作を説明する。まず、ワイヤソー1には、ワークWがワークテーブル21にセットされ、所定のパラメータ(例えばワイヤ走行速度、揺動角度、揺動速度、ワイヤ張力、ワイヤ供給量など)が制御装置17に入力される。前記ワイヤソー1が起動されると、前記パラメータに従って、ワークWの切断が完了するまでの一連の処理が自動的に行われるようになっている。
Next, the cutting operation of the wire saw 1 will be described. First, the workpiece W is set on the work table 21 in the wire saw 1, and predetermined parameters (for example, wire traveling speed, swing angle, swing speed, wire tension, wire supply amount, etc.) are input to the
前記ワークWは、最後まで切断されるようダミー部材35が接着され、このダミー部材35とワーク台34が接着等で固定される。前記ワーク台34に固定されたワークWは、該ワーク台34を介してワイヤソー1のワークテーブル21にネジ等で固定される。
A
次にワイヤソー1が起動されると、溝ローラ11a、11bの回転に連動して供給リール3及び回収リール4が駆動され、ワイヤ2が走行される。前記ワイヤ2は、適宜、設定されたパラメータに従って、前進走行と後退走行を繰り返しながら、その前進量と後退量の差で所定量ずつワイヤ2が供給される。
Next, when the wire saw 1 is activated, the
また、前記ワイヤ2の走行と共に前記揺動円板10も制御装置17の指令によって所定角度、所定速度で揺動制御が行なわれる。この揺動制御に伴い、前述のように供給側及び回収側テンショナー50、60の制御も行われる。
As the
図7は、前記揺動制御の動作を表すフローチャートである。まず、ワイヤソー1が起動(スタート)されると揺動モータ15に位置指令が行なわれる(S1)。この位置指令値から、当該位置でのワイヤ長の変位量を算出する(S2)。位置指令を受けた揺動モータ15は、その位置指令値に基づいて駆動され、揺動円板10が揺動動作を開始する(S3)。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the swing control. First, when the wire saw 1 is activated (started), a position command is issued to the swing motor 15 (S1). From this position command value, the amount of displacement of the wire length at the position is calculated (S2). The
前記揺動円板10の揺動動作開始と同期(ほぼ同一の周期を含む)して前記工程S2で算出されたワイヤ長の変位量が0に近似するように供給側及び回収側テンショナー50、60の位置制御が行なわれる(S4)。前記工程S4の後、揺動動作が終了したかどうかの判断が行なわれ(S5)、揺動動作が終了でない場合は、上記工程S1からの動作が繰り返し行われる。揺動動作が終了すると揺動動作が停止する(エンド)。なお、前記工程S1乃至S5は、便宜上、直列に進行するように記述しているが、実際の制御は、ほぼ同時に行われる。
The supply-side and recovery-
図8(a)乃至(c)は、前記揺動円板10の揺動動作に伴う供給側及び回収側テンショナー50、60のタイムチャートである。図8(a)のように前記揺動円板10は、所定の速度で時計回り(+方向)、反時計回り(−方向)に所定の角度で揺動を行う。
FIGS. 8A to 8C are time charts of the supply side and
図8(b)のように前記供給側テンショナー50は、揺動円板10の揺動角度が+方向に変位した場合、この角度変位に同期して供給側テンショナー50におけるテンションプーリ51が移動制御される。この移動制御により、前記揺動円板10の揺動動作に伴う溝ローラ11aと供給側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長の変位が打ち消されるので、ワイヤ2の張力変動が緩和され、ワイヤ2が安定に走行する。また、揺動円板10の揺動角度が−方向に変位した場合、上記と逆に供給側のテンションプーリ51が移動制御される。
As shown in FIG. 8B, the supply-
図8(c)のように前記回収側テンショナー60は、揺動円板10の揺動角度が+方向に変位した場合、この角度変位に同期して回収側テンショナー60におけるテンションプーリ61が移動制御される。この移動制御により、前記揺動円板10の揺動動作に伴う溝ローラ11bと回収側の第1ガイドプーリ7cとの間のワイヤ長の変位が打ち消されるので、ワイヤ2の張力変動が緩和され、ワイヤ2が安定に走行する。また、揺動円板10の揺動角度が−方向に変位した場合、上記と逆に供給側のテンションプーリ61が移動制御される。
As shown in FIG. 8C, when the swinging angle of the swinging
上記のように揺動円板10の揺動変位に伴い、供給側及び回収側テンショナー50、60が繰り返し制御される。
As described above, the supply-side and recovery-
次に本発明の第2の実施形態について、図9に基づいて説明する。なお、第1の実施形態と共通する部分の符号は、第1の実施形態と同じものを使用し、共通部分の説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol of the part which is common in 1st Embodiment uses the same thing as 1st Embodiment, and abbreviate | omits description of a common part.
図9は、ワイヤソー1の供給側の一部を抜粋した概略正面図である。供給側テンショナー50は、第1の実施形態と同様にテンションプーリ51、テンションアーム52、エンコーダを内蔵するテンションモータ53を備え、これらが一体に支持枠70に支持されている。前記支持枠70は、図示上下方向に敷設されたレール71と摺動可能に嵌合し、適宜の駆動源(図示しない)によって、上下方向に移動自在となっている。なお、図示しないが回収側についても供給側と同様の機構が設けられている。
FIG. 9 is a schematic front view of a part extracted from the supply side of the wire saw 1. Similar to the first embodiment, the
前記供給側テンショナー50は、揺動円板10が時計方向(+方向)に揺動するに伴って、ワイヤ長の変位を打ち消す下方向(+方向)に移動するようになっている。また、揺動円板10が反時計方向(−方向)に揺動するに伴って、ワイヤ長の変位を打ち消す上方向(−方向)に移動するようになっている。この供給側テンショナー50の上下方向の移動は、この移動専用に別途モータ等を設けても良いが、揺動円板10の揺動モータ15を適宜のリンクやベルト等を用いて同期して駆動するようにしても良い。このように揺動モータ15を併用することで、同期を取り易く、またコストも増大しない。なお、回収側テンショナー60は、図示しないが、供給側テンショナー50と同様に揺動円板10の揺動に伴って、ワイヤ長の変位を打ち消す方向に移動するようになっている。その他の機構については第1の実施形態と同様のものを用いている。以上が、本発明の第2の実施形態の構成である。
The supply-
次に本発明の第3の実施形態について、以下に説明する。基本的なワイヤソー1の構成は、第1の実施形態と同じであるが、第3の実施形態では、前記供給側テンショナー50のテンショナーモータ53及び回収側テンショナー60のテンショナーモータ63を駆動量で制御するのではなく、出力トルクの変化で制御するようにしている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described below. The basic configuration of the wire saw 1 is the same as that of the first embodiment, but in the third embodiment, the
即ち、前記揺動円板10が、時計方向(+方向)に揺動した場合、供給側のテンショナーモータ53の出力トルク値を高め、回収側のテンショナーモータ63の出力トルク値を低減する制御を行う。また、前記揺動円板10が、反時計方向(−方向)に揺動した場合、供給側のテンショナーモータ53の出力トルク値を低減し、回収側のテンショナーモータ63の出力トルク値を高める制御を行う。これらの制御は第1の実施形態と同様に予め制御装置17に入力されている揺動円板10の揺動角度に応じて算出されるワイヤ長さの変位量に基づいて同期(ほぼ同一の周期を含む)して行なわれる。
That is, when the
図10は、本発明の第3の実施形態のフローチャートである。まず、ワイヤソー1が起動(スタート)されると、揺動モータ15に位置指令が送られる(S11)。続いて、この位置指令値から当該位置でのワイヤ長の変位量が算出される(S22)。ワイヤ長の変位量が算出されると揺動円板10の揺動動作が開始される(S33)。次に揺動円板10の揺動動作に伴うワイヤ長の変位量に応じてテンショナーモータ53、63の出力トルクを増減させる(S44)。続いて、揺動円板10の揺動動作が終了したかどうかの判断が行なわれ、揺動動作が終了していない場合は、工程S11からの動作が繰り返し行われる。揺動動作が終了した場合は、動作を終了する(エンド)。上記以外のワイヤソー1の構成は、第1の実施形態と同様である。以上が、本発明の第3の実施形態の構成である。
FIG. 10 is a flowchart of the third embodiment of the present invention. First, when the wire saw 1 is activated (started), a position command is sent to the swing motor 15 (S11). Subsequently, the displacement amount of the wire length at the position is calculated from the position command value (S22). When the displacement amount of the wire length is calculated, the swinging motion of the swinging
本発明のワイヤソー及び切断加工方法は、上記の実施形態に限定されず、本発明の範囲内で適宜に変更できる。本発明のワイヤソーは上記ワイヤソー1に限定されず、揺動しながら走行するワイヤにワークを押し当てて切断加工を行うワイヤソーに広く適用が可能である。 The wire saw and the cutting method of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the present invention. The wire saw of the present invention is not limited to the above-described wire saw 1, and can be widely applied to a wire saw that performs a cutting process by pressing a workpiece against a wire traveling while swinging.
例えば、ワイヤ列2aを形成しない1本ワイヤで切断するシングルワイヤソーに用いても良い。また、ワイヤを揺動させる機構も本実施形態においては、ベアリングを用いて揺動円板を揺動させるようにしたが、円弧状のガイド機構を用いるなど各種の機構を用いることができる。
For example, you may use for the single wire saw cut | disconnected by one wire which does not form the wire row | line |
本発明においては、溝ローラが2本のワイヤソーを用いたが、溝ローラも3本以上であっても良く、複数本であれば良い。また、テンショナーの駆動もテンションアームの揺動で張力制御するようにしているが、テンションプーリの位置変位を検出及び制御できるものであれば各種のものを用いることができる。例えばテンションアームを用いずに直接テンションプーリを各方向に変位させるようにし、その位置の変位を検出するようにしても良い。 In the present invention, two wire saws are used for the groove roller, but three or more groove rollers may be used, and a plurality of groove rollers may be used. Further, the tensioner is driven by tension control by swinging the tension arm, but various types can be used as long as the displacement of the tension pulley can be detected and controlled. For example, the tension pulley may be directly displaced in each direction without using the tension arm, and the displacement of the position may be detected.
W ワーク
1 ワイヤソー
2 ワイヤ
3 供給リール
3a 供給リールモータ
4 回収リール
4a 回収リールモータ
5 トラバーサ
6 トラバーサ
7a ガイドプーリ
7b ガイドプーリ
7c 第1ガイドプーリ
8 ロードセル
10 揺動円板
10a 揺動中心
11a 溝ローラ
11b 溝ローラ
12 主軸モータ
13 駆動プーリ
14 タイミングベルト
15 揺動モータ
16 本体プレート
17 制御装置
20 ワーク支持部
21 ワークテーブル
22 ボールネジ
23 モータ
24 駆動プーリ
25 ベルト
26 従動プーリ
27 支持枠
28 ナット部材
29 支持枠
30 レール
31 ガイド
32 支柱
33 ベアリング
34 ワーク台
35 ダミー部材
50 供給側テンショナー
51 テンションプーリ
52 テンションアーム
53 モータ
60 回収側テンショナー
61 テンションプーリ
62 テンションアーム
63 モータ
70 支持枠
71 レール
80a 引き出し位置
80b 引き出し位置
1
Claims (4)
前記ワイヤの繰出し及び巻取りを交互に行う一対のリールと、
前記ワークが押し付けられる方向に対して略垂直に形成される揺動軸を中心に揺動する揺動円板と、
前記揺動円板に軸支され、前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回動自在な複数の溝ローラと、
前記複数の溝ローラに巻回されることにより、前記溝ローラ間に形成されるワイヤ列と、
前記両リール間のワイヤ走行経路上であって、前記ワイヤ列の繰出し側及び巻取り側にそれぞれ設けられ、その一端にガイドプーリが設けられると共に他端側が軸支された一端を基点に揺動することによって前記ワイヤに所定の張力を付与するモータが設けられた一対のテンショナーと、
前記ワイヤソーを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記揺動円板の揺動に同期させて前記テンショナーを制御することを特徴とするワイヤソー。 In a wire saw that presses a workpiece against a traveling wire and cuts the workpiece,
A pair of reels for alternately feeding and winding the wire; and
A swing disk that swings about a swing shaft formed substantially perpendicular to the direction in which the workpiece is pressed;
A plurality of groove rollers that are pivotally supported by the oscillating disk and are rotatable about a rotation axis parallel to the oscillating axis;
A wire row formed between the groove rollers by being wound around the plurality of groove rollers;
On the wire travel path between the reels, provided on the feeding side and the winding side of the wire row, respectively, a guide pulley is provided at one end thereof, and the other end side is pivoted from one end pivotally supported. A pair of tensioners provided with a motor for applying a predetermined tension to the wire,
A control device for controlling the wire saw;
With
The wire saw according to claim 1, wherein the control device controls the tensioner in synchronization with the swing of the swing disk.
前記揺動円板の揺動に伴うワイヤ長さの変動を打ち消す方向にそれぞれのテンショナーを移動させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー。 Both the tensioners are provided movably along the travel path of the wire,
2. The wire saw according to claim 1, wherein each tensioner is moved in a direction to cancel the fluctuation of the wire length accompanying the swing of the swing disk.
前記揺動円板の揺動に伴うワイヤ長さの変動を打ち消す方向にそれぞれのテンショナーを移動させるようにしたことを特徴とするワイヤソーの切断加工方法。 In a wire saw cutting method for pressing a workpiece against a traveling wire and cutting the workpiece,
A wire saw cutting method, wherein each tensioner is moved in a direction to cancel the fluctuation of the wire length accompanying the swing of the swing disk.
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