JP2020078840A - Wire saw and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行するワイヤにインゴット等のワークを押し付けて切断し、一度に複数の薄膜片を形成することができるワイヤソー及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a wire saw capable of forming a plurality of thin film pieces at one time by pressing a work such as an ingot against a traveling wire to cut the work, and a control method thereof.
従来より、半導体基板などの脆性材料を薄く切り出す装置としてワイヤソーが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のワイヤソーによって切り出されたウエハ状の基板については、厚さや反り（平坦度）、粗さなどの品質向上や製造コスト低減が求められている。品質向上や製造コストについては、加工に使用するワイヤの使用量が大きく影響する。 BACKGROUND ART Conventionally, a wire saw has been known as a device for thinly cutting a brittle material such as a semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1). For a wafer-shaped substrate cut out by this type of wire saw, it is required to improve quality such as thickness, warp (flatness), and roughness, and reduce manufacturing cost. The amount of wire used for processing has a large effect on quality improvement and manufacturing costs.
すなわち、１回の切断に使用するワイヤ量が多ければ品質は安定するがコストが高くなり、逆にワイヤ量を少なくすればコストが低くなるが品質は不安定になる。品質向上及び製造コストを両立させるためには、切断位置に応じて切断テーブル速度若しくはワイヤ速度、ワイヤ張力、ワイヤ新線供給量又はワイヤガイド揺動角度若しくは揺動速度などを変化させる可変切断が行われている。 That is, if the amount of wire used for one cutting is large, the quality is stable but the cost is high. Conversely, if the amount of wire is small, the cost is low but the quality is unstable. In order to achieve both quality improvement and manufacturing cost, variable cutting is performed to change the cutting table speed or wire speed, wire tension, new wire supply amount, wire guide swing angle or swing speed, etc., depending on the cutting position. It is being appreciated.
しかしながら、従来の可変切断では、その効果に限度があり、更なる品質向上及びコスト低減へ向けた改善が求められている。 However, the conventional variable cutting has a limited effect, and further improvement for quality improvement and cost reduction is required.
すなわち、切断に使用するダイヤモンドワイヤは、芯線となるワイヤの表面にダイヤ粒を電着等により固着させているものが多い。そのダイヤ粒表面は、メッキ等のコーティングで覆われており、新線の初期状態では加工に寄与するダイヤ粒がほとんど隠れている。そのため、加工初期は、加工効率が低い状態となり、必然的にワイヤの撓みが大きくなる。このワイヤの撓みが大きいと、ワイヤのブレが生じ、切り出すウエハ等の製品の品質が低下する。 That is, most of the diamond wires used for cutting have diamond grains fixed to the surface of the core wire by electrodeposition or the like. The surface of the diamond grains is covered with a coating such as plating, and in the initial state of the new wire, most of the diamond grains contributing to processing are hidden. Therefore, in the initial stage of processing, the processing efficiency is low, and the bending of the wire is inevitably large. If the bending of the wire is large, the wire is shaken and the quality of the product such as the cut-out wafer is deteriorated.
この現象は、インゴットの長手方向のワイヤの新線側で切断されたウエハに多く見られ、切断毎の歩留まりや品質のバラツキに大きく影響している。 This phenomenon is often observed in the wafer cut on the new wire side of the wire in the longitudinal direction of the ingot, and has a great influence on the yield and quality variation of each cutting.
このようなワイヤのブレを起こさないようにするため、切断初期のテーブル速度を変更するなどの対応をしているが、切断時間に影響を及ぼすという問題がある。例えば、テーブル速度を下げすぎると必然的にワイヤの使用量が増加し、コストに影響する。 In order to prevent such wire movement, the table speed at the initial stage of cutting is changed, but there is a problem that the cutting time is affected. For example, reducing the table speed too much inevitably increases the amount of wire used, affecting cost.
逆にテーブル速度を上げすぎるとダイヤ粒の摩耗が促進され、品質低下につながるという問題がある。 On the other hand, if the table speed is increased too much, the wear of diamond grains is promoted, leading to the problem of quality deterioration.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワイヤソーにおいて、製造コストを抑えながらワークの品質を向上させることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the quality of a work in a wire saw while suppressing the manufacturing cost.
上記の目的を達成するために、この発明では、ワーク長手方向における別々の位置である新線側と旧線側とでそれぞれ荷重の検出してその変動を抑える制御を行うようにした。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, the load is detected at each of the new line side and the old line side, which are different positions in the longitudinal direction of the work, and the control for suppressing the variation is performed.
具体的には、第１の発明では、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を対象とする。 Specifically, the first invention is directed to a wire saw that presses a work against a traveling wire to cut the work.
そして、上記ワイヤソーは、
互いに離れた位置に並べられて、互いに平行な回転軸を中心にそれぞれ回転する複数の円柱状のワイヤガイドと、
上記複数のワイヤガイドの外周に、中間部分が巻き付けられるワイヤと、
上記ワイヤの両端の各々に対応して設けられ、該ワイヤの巻き出し及び巻き取りを行うと共に、上記ワイヤの張力を調整する張力調整部を有する一対のワイヤ巻取装置と、
上記ワークを保持し、一対の上記ワイヤガイドの間に向かって進退するワーク保持部と、
上記ワーク保持部に設けられ、上記ワイヤに加わる荷重を検出する切断負荷検出センサと、
上記切断負荷検出センサの信号を用いて上記一対のワイヤ巻取装置を制御する制御装置とを備え、
上記一対のワイヤ巻取装置は、巻き出し量よりも巻き取り量を少なくして新しい上記ワイヤを供給する新線側ワイヤ巻取装置と、他方の旧線側ワイヤ巻取装置とからなり、
上記切断負荷検出センサは、上記ワークの長手方向一方側でかつ上記新線側ワイヤ巻取装置側の新線側切断負荷検出センサと、長手方向他方側の旧線側切断負荷検出センサとを備え、
上記制御装置は、上記新線側切断負荷検出センサと上記旧線側切断負荷検出センサとの値を検知し、両者の値が予め設定された適正値に近付くように、上記新線側ワイヤ巻取装置及び旧線側ワイヤ巻取装置の制御を行うように構成されている。
And the wire saw
A plurality of columnar wire guides arranged at positions distant from each other and respectively rotating about parallel rotation axes,
On the outer circumference of the plurality of wire guides, a wire around which an intermediate portion is wound,
A pair of wire winding devices provided corresponding to each of both ends of the wire, performing unwinding and winding of the wire, and having a tension adjusting portion for adjusting the tension of the wire;
A work holding portion that holds the work and moves back and forth between the pair of wire guides,
A cutting load detection sensor that is provided in the work holding unit and detects a load applied to the wire,
A control device for controlling the pair of wire winding devices using the signal of the cutting load detection sensor,
The pair of wire winding devices includes a new wire side wire winding device that supplies a new wire with a smaller winding amount than the winding amount, and the other old wire side wire winding device,
The cutting load detection sensor includes a new wire side cutting load detection sensor on one side in the longitudinal direction of the workpiece and on the new wire side wire winding device side, and an old line side cutting load detection sensor on the other side in the longitudinal direction. ,
The control device detects the values of the new wire side disconnection load detection sensor and the old wire side disconnection load detection sensor, and the new wire side wire winding is performed so that the values of both of them approach a preset proper value. It is configured to control the winding device and the old wire side wire winding device.
すなわち、例えばダイヤコーティングワイヤの場合、ワイヤ表面のコーティングの影響でダイヤ粒の切断効率が低い新線側と、ワイヤ走行によってある程度コーティングが剥離しダイヤ粒が現れている旧線側とでは切断効率が異なるため、それぞれのワイヤ撓みが異なり、切り出すウエハ等の製品の品質が低下する。しかし、上記の構成によると、ワイヤ撓みの反力をワークの長手方向に離して設けた切断負荷計測センサでそれぞれ計測し、ワークの長手方向全体で切断負荷が一定になるように切断中の新線側ワイヤ巻取装置及び旧線側ワイヤ巻取装置によるワイヤ速度、ワイヤ張力、新線供給量等を制御してワイヤ撓みを一定にすることができる。これにより、ワイヤブレが低減し、ウエハ等の製品の品質の向上と安定とが図られる。また、従来の切断中のテーブル速度可変制御を行わなくてもワイヤ撓みが一定にできることから、切断時間が短縮され、ワイヤ使用量を低減させることができる。 That is, for example, in the case of a diamond-coated wire, the cutting efficiency is lower between the new wire side where the diamond grain cutting efficiency is low due to the effect of the coating on the wire surface and the old wire side where the coating is peeled to some extent and the diamond grain appears due to the wire running. Since they are different, the wire deflections are different, and the quality of products such as wafers to be cut out deteriorates. However, according to the above configuration, the reaction force of the wire bending is measured by the cutting load measuring sensors provided separately in the longitudinal direction of the work, and the new cutting force is measured during cutting so that the cutting load is constant in the entire longitudinal direction of the work. The wire bending can be made constant by controlling the wire speed, the wire tension, the new wire supply amount, etc. by the wire winding device and the old wire winding device. As a result, wire blur is reduced, and the quality of products such as wafers is improved and stabilized. Further, since the wire deflection can be made constant without performing the conventional table speed variable control during cutting, the cutting time can be shortened and the wire usage amount can be reduced.
第２の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a second invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is less than the predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The tension of the wire is increased by adjusting the tension adjusting section of the new wire side wire winding device,
The value of the cutting load detection sensor on the new line side is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、新線側の砥粒がワークに対して切り込まずに滑っていると考えられるので、新線側のワイヤの張力を上げることで、新線側での砥粒の滑りが防止される。これにより、新線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the new line side are slipping without cutting into the work.Therefore, by increasing the tension of the wire on the new line side, the abrasive grains on the new line side will slip. Is prevented. As a result, the value of the new wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第３の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置による新線供給量を減らし、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a third invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is less than the predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The amount of new wire supplied by the new wire winding device is reduced,
The value of the cutting load detection sensor on the new line side is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、新線側の砥粒がワークに対して切り込まずに滑っていると考えられるので、新線の供給量を減らすことで、新線側での砥粒の滑りが防止される。これにより、新線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the new line side are slipping without cutting into the work. Therefore, reducing the supply amount of the new line prevents the abrasive grains from slipping on the new line side. To be done. As a result, the value of the new wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第４の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
上記旧線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a fourth invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If is also rising,
To increase the tension of the wire by adjusting the tension adjusting portion of the old wire side wire winding device,
The value of the old line side disconnection load detection sensor is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、旧線側の砥粒が摩耗し、切れ味が低下していると考えられるので、旧線側の張力を上昇させることで、旧線側での切れ味低下を防止する。これにより、旧線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the old wire side are worn and the sharpness is lowered. Therefore, by increasing the tension on the old wire side, the sharpness on the old wire side is prevented from being lowered. As a result, the value of the old wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第５の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
上記新線の供給量を上げ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a fifth invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If is also rising,
Increase the supply of the above new line,
The value of the old line side disconnection load detection sensor is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、旧線側の砥粒が摩耗し、切れ味が低下していると考えられるので、新線の供給量を上げることで、旧線側での切れ味低下が防止される。これにより、旧線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the old wire side are worn and the sharpness is deteriorated. Therefore, increasing the supply amount of the new wire prevents the sharpness on the old wire side from being deteriorated. As a result, the value of the old wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第６の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記一対のワイヤ巻取装置の上記ワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を下げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a sixth invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
Adjusting the unwinding and winding speed of the wire of the pair of wire winding devices to reduce the wire speed,
The value of the cutting load detection sensor on the new line side is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、新線側の砥粒がワークに対して切り込まずに滑っていると考えられるので、一対のワイヤ巻取装置のワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を下げることで、新線側での砥粒の滑りが防止される。これにより、新線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the new wire side are slipping without cutting into the work, so the wire speed of the pair of wire winding devices is adjusted and the wire speed is adjusted. By lowering, the slip of the abrasive grains on the new line side can be prevented. As a result, the value of the new wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第７の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a seventh invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The tension of the wire is increased by adjusting the tension adjusting section of the new wire side wire winding device,
The value of the cutting load detection sensor on the new line side is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、新線側の砥粒がワークに対して切り込まずに滑っていると考えられるので、新線側の張力調整部を調整してワイヤの張力を上げることで、新線側での砥粒の滑りが防止される。これにより、新線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the new wire side are slipping without cutting into the work, so by adjusting the tension adjusting part on the new wire side to increase the wire tension, Sliding of abrasive grains on the side is prevented. As a result, the value of the new wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第８の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線の供給量を下げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In an eighth invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
Reduce the supply of the above new line,
The value of the cutting load detection sensor on the new line side is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、新線側の砥粒がワークに対して切り込まずに滑っていると考えられるので、新線の供給量を減らすことで、新線側での砥粒の滑りが防止される。これにより、新線側切断負荷検出センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains on the new line side are slipping without cutting into the work. Therefore, reducing the supply amount of the new line prevents the abrasive grains from slipping on the new line side. To be done. As a result, the value of the new wire side cutting load detection sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
第９の発明では、第１の発明のワイヤソーを制御する方法において、
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に上昇し、かつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
上記一対のワイヤ巻取装置の上記ワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を上昇させ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける構成とする。
In a ninth invention, in the method for controlling the wire saw of the first invention,
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor increase, and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is greater than a predetermined appropriate value. If is also rising,
Adjusting the unwinding and winding speeds of the wire of the pair of wire winding devices to increase the wire speed,
The value of the old line side disconnection load detection sensor is made to approach the appropriate value.
上記の構成によると、旧線側で砥粒が摩耗し、切れ味が低下していると考えられるので、一対のワイヤ巻取装置のワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を上昇させることで、旧線側の切れ味低下を防止する。これにより、旧線側センサの値が適正値に近付き、ワイヤ撓みがワークの長手方向で一定となる。 According to the above configuration, it is considered that the abrasive grains are worn on the old wire side and the sharpness is deteriorated, so the wire speed of the pair of wire winding devices is adjusted by increasing the wire winding and winding speeds. By doing so, it is possible to prevent deterioration of sharpness on the old line side. As a result, the value of the old wire side sensor approaches the appropriate value, and the wire deflection becomes constant in the longitudinal direction of the work.
以上説明したように、本発明によれば、ワーク側の切断荷重の変化を検知してその変動を抑える制御を行うことにより、製造コストを抑えながらワークの品質を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the quality of the work while suppressing the manufacturing cost by detecting the change in the cutting load on the work side and controlling the change.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜本実施形態のワイヤソーの基本構造＞
図２に、本実施形態のワイヤソー１の基本構造を示す。ワイヤソー１には、ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌやワイヤ３、支持部４、ワイヤ巻取装置５，６、インゴットなどのワークＷを保持するワーク保持部７、加工液供給装置８、加工制御装置９などが備えられている。なお、便宜上、上下や左右、前後等の方向は、特に言及しない限り図示の矢印に従うものとする。例えば、ワイヤ３の直径は０．１〜０．５ｍｍ程度であり、ワイヤ列の間隔は数１００μｍ程度であるが、図では、分かり易くするために誇張及び簡略化して表してある。
<Basic structure of wire saw of the present embodiment>
FIG. 2 shows the basic structure of the wire saw 1 of this embodiment. The wire saw 1 includes wire guides 2R and 2L, a wire 3, a support portion 4, wire winding devices 5 and 6, a work holding portion 7 that holds a work W such as an ingot, a working liquid supply device 8, and a working control device 9. Is provided. Note that, for convenience, directions such as up and down, left and right, and front and back follow the illustrated arrows unless otherwise specified. For example, the diameter of the wire 3 is about 0.1 to 0.5 mm, and the interval between the wire rows is about several hundreds of μm, but in the figure, it is exaggerated and simplified for easy understanding.
支持部４は、ワイヤソー１の加工スペースに配置され、加工スペースを区画している壁体１ａに取り付けられている。図３に拡大して示すように、支持部４は、互いに離れて対向する一対の支持壁部４ａ，４ａや、これら支持壁部４ａ，４ａの下端部分に連なる連結部４ｂなどで構成されている。支持壁部４ａの上端部分に、２つのワイヤガイド２Ｒ，２Ｌが配置されている。 The support portion 4 is arranged in the processing space of the wire saw 1 and is attached to the wall body 1 a that partitions the processing space. As shown in an enlarged manner in FIG. 3, the support portion 4 is composed of a pair of support wall portions 4a, 4a facing each other apart from each other, a connecting portion 4b connected to lower end portions of the support wall portions 4a, 4a, and the like. There is. Two wire guides 2R and 2L are arranged at the upper end portion of the support wall portion 4a.
ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌは、円柱形状をしている。各ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌは、水平方向（ｘ方向）に互いに離れた位置に並べられた状態で、その各端部が各支持壁部４ａに回転自在に支持されている。図２に示すように、これらワイヤガイド２Ｒ，２Ｌは、ワイヤガイド駆動モータ２ａによって駆動され、同期して互いに平行な回転軸Ａを中心に回転する。ワイヤガイド駆動モータ２ａは、加工制御装置９（図２にのみ模式的に示す）によって駆動制御されている。 The wire guides 2R and 2L have a columnar shape. The respective wire guides 2R and 2L are rotatably supported by the respective support wall portions 4a in a state where they are arranged at positions separated from each other in the horizontal direction (x direction). As shown in FIG. 2, the wire guides 2R and 2L are driven by a wire guide drive motor 2a and synchronously rotate about mutually parallel rotation axes A. The wire guide drive motor 2a is drive-controlled by the processing control device 9 (only schematically shown in FIG. 2).
ワイヤ３には、公知の固定砥粒ワイヤが用いられている。１つのワイヤソー１に対し、例えば１００ｍ以上の長さの１本のワイヤ３が用いられ、その中間部分が左右の両ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの外周に螺旋状に巻き付けられている。 As the wire 3, a known fixed abrasive wire is used. For example, one wire 3 having a length of 100 m or more is used for one wire saw 1, and an intermediate portion is spirally wound around the outer circumferences of the left and right wire guides 2R and 2L.
右側ワイヤガイド２Ｒから外方に引き出されたワイヤ３の右端側の部分は、複数のプーリＰに案内されて右側のワイヤ巻取装置（以下、新線側ワイヤ巻取装置５ともいう）まで延びている。同様に、ワイヤ３の左端側の部分も複数のプーリＰに案内されて左側のワイヤ巻取装置（以下、旧線側ワイヤ巻取装置６ともいう）まで延びている。 The right end side portion of the wire 3 pulled out from the right wire guide 2R is guided by the plurality of pulleys P and extends to the right wire winding device (hereinafter, also referred to as new wire side wire winding device 5). ing. Similarly, the left end portion of the wire 3 is also guided by the plurality of pulleys P and extends to the left wire winding device (hereinafter, also referred to as the old wire side wire winding device 6).
これら一対のワイヤ巻取装置５，６と、ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌとの間には、それぞれ、テンションアーム１１ａ，１２ａを有する張力調整部１１，１２が設けられ、これら張力調整部１１，１２のサーボモータを制御してテンションアーム１１ａ，１２ａを揺動させてワイヤ３の張力Ｔ１，Ｔ２を調節している。左右のワイヤ巻取装置５，６は、それぞれ加工制御装置９によって駆動制御される、サーボモータ等よりなるアシストモータ５ａ，６ａを有し、アシストモータ５ａ，６ａの回転により、ワイヤ３の巻き出しや巻き取りが交互に同期して行われる。 Between the pair of wire winding devices 5 and 6 and the wire guides 2R and 2L, tension adjusting parts 11 and 12 having tension arms 11a and 12a are provided, respectively. The tensions T1 and T2 of the wire 3 are adjusted by swinging the tension arms 11a and 12a by controlling the servo motor. The left and right wire winding devices 5 and 6 have assist motors 5a and 6a, such as servo motors, which are driven and controlled by the processing control device 9, respectively, and the wire 3 is unwound by the rotation of the assist motors 5a and 6a. And winding are alternately synchronized.
具体的には、新線側ワイヤ巻取装置５に新線のワイヤ３が設置されている。そして、新線側ワイヤ巻取装置５のアシストモータ５ａの回転により、新線側ワイヤ巻取装置５から所定長さのワイヤ３が巻き出されて、旧線側ワイヤ巻取装置６に巻き取られる（前進走行）。続いて、所定長さよりも短い長さ分だけ、旧線側ワイヤ巻取装置６のアシストモータ６ａの回転によりワイヤ３が巻き出されて、ワイヤ３は逆方向に走行し、新線側ワイヤ巻取装置５に再度巻き取られる（後退走行）。 Specifically, the wire 3 of the new wire is installed in the wire winding device 5 on the new wire side. Then, by rotating the assist motor 5a of the new wire side wire winding device 5, the wire 3 having a predetermined length is unwound from the new wire side wire winding device 5 and wound on the old wire side wire winding device 6. Be driven (forward running). Subsequently, the wire 3 is unwound by the rotation of the assist motor 6a of the old wire winding device 6 by a length shorter than the predetermined length, the wire 3 travels in the opposite direction, and the new wire winding It is rewound by the take-up device 5 (backward traveling).
通常、前進走行及び後退走行ともに、その走行の開始時及び終了時以外は、等速で走行するように制御される。ワイヤ３は、これら前進走行と後退走行とを交互に繰り返し行うことにより、その新線部分は新線側ワイヤ巻取装置５から順次繰り出され、新線側ワイヤ巻取装置５から旧線側ワイヤ巻取装置６へと順次巻き取られていく。この繰り出し量から巻き取り量を差し引いたワイヤの量が新線供給量Ｑとなる。 Normally, both forward traveling and backward traveling are controlled so as to travel at a constant speed except at the start and end of the traveling. By alternately repeating forward traveling and backward traveling of the wire 3, the new wire portion is sequentially fed out from the new wire side wire winding device 5, and the new wire side wire winding device 5 is fed from the old wire side wire winding device 5. The winding device 6 is successively wound up. The amount of wire obtained by subtracting the winding amount from the unwinding amount becomes the new wire supply amount Q.
ワーク保持部７は、ワーク保持部材７ａや昇降モータ７ｂなどで構成され、支持部４の上方に配設されている。ワーク保持部材７ａの下面は左右のワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの間の部分と対向している。そのワーク保持部材７ａの下面に長手方向がワイヤガイド２Ｒ，２Ｌと平行となるように横向きにされたワークＷが着脱可能に支持される。 The work holding unit 7 is composed of a work holding member 7 a, a lifting motor 7 b, and the like, and is arranged above the support unit 4. The lower surface of the work holding member 7a faces the portion between the left and right wire guides 2R and 2L. On the lower surface of the work holding member 7a, a work W, which is laterally oriented so that its longitudinal direction is parallel to the wire guides 2R and 2L, is detachably supported.
昇降モータ７ｂはワーク保持部材７ａの上側に配置されている。昇降モータ７ｂは、加工制御装置９と協働し、ボールネジ機構（不図示）により、上下にワーク保持部材７ａを変位させる。それにより、ワークＷを支持したワーク保持部材７ａは、鉛直方向（ｚ方向）を、両ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの中間点に向かって進退する。 The lifting motor 7b is arranged above the work holding member 7a. The elevating motor 7b cooperates with the processing control device 9 to displace the work holding member 7a up and down by a ball screw mechanism (not shown). As a result, the work holding member 7a supporting the work W advances and retracts in the vertical direction (z direction) toward the midpoint between the two wire guides 2R and 2L.
加工液供給装置８は、両ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの上方にそれぞれ設置されており、走行するワイヤ３の上に加工液を流下させるように構成されている。 The machining fluid supply device 8 is installed above both wire guides 2R and 2L, and is configured to flow the machining fluid onto the traveling wire 3.
加工制御装置９は、例えばＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、メモリに実装された制御プログラム等のソフトウエアとで構成されている。加工制御装置９は、ワイヤソー１の動作全体を総合的に制御する機能を有している。ワークＷをセットし、ワイヤソー１を作動させるだけで、この加工制御装置９の作用により切断の各処理は自動的に実行される。 The processing control device 9 includes, for example, hardware such as a CPU and a memory, and software such as a control program installed in the memory. The processing control device 9 has a function of comprehensively controlling the entire operation of the wire saw 1. By simply setting the work W and operating the wire saw 1, each processing of cutting is automatically executed by the operation of the processing control device 9.
図３に、ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの部分を詳細に示すように、例えば各ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌは、外径が１５０〜４００ｍｍの円柱形状をしており、左右のワイヤガイド２Ｒ，２Ｌは、それぞれの中心を通る回転軸Ａが４００〜８００ｍｍ離れた位置に配置されている。各ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌの外周面には、回転軸Ａに沿って並ぶ環状のガイド溝（図示せず）が、数１００μｍの一定のピッチで複数形成されている。そして、ワイヤ３は、各ワイヤガイド２Ｒ，２Ｌに形成されたガイド溝に巻き掛けられながら、左右のワイヤガイド２Ｒ，２Ｌに螺旋状に巻き付けられている。 As shown in detail in FIG. 3 of the wire guides 2R, 2L, for example, each wire guide 2R, 2L has a cylindrical shape with an outer diameter of 150 to 400 mm, and the left and right wire guides 2R, 2L are The rotation axes A passing through the respective centers are arranged at positions separated by 400 to 800 mm. On the outer peripheral surface of each wire guide 2R, 2L, a plurality of annular guide grooves (not shown) lined up along the rotation axis A are formed at a constant pitch of several hundred μm. The wire 3 is spirally wound around the left and right wire guides 2R and 2L while being wound around the guide grooves formed in the wire guides 2R and 2L.
図１に拡大して模式的に示すように、ワーク保持部７には、ワイヤ３に加わる荷重を検出する切断負荷検出センサ２０，２１が設けられている。これら切断負荷検出センサ２０，２１の信号を用いて加工制御装置９が、一対のワイヤ巻取装置５，６を制御するように構成されている。なお、ワーク保持部材７ａの下端にワークプレート７ｃ及びビーム板７ｄを介してワークＷが取り付けられている。 As enlarged and schematically shown in FIG. 1, the work holding unit 7 is provided with cutting load detection sensors 20 and 21 that detect a load applied to the wire 3. The processing control device 9 is configured to control the pair of wire winding devices 5 and 6 using the signals of the cutting load detection sensors 20 and 21. A work W is attached to the lower end of the work holding member 7a via a work plate 7c and a beam plate 7d.
切断負荷検出センサ２０，２１は、ワークＷの長手方向一方側（新線側ワイヤ巻取装置５側）の新線側切断負荷検出センサ２０と、長手方向他方側の旧線側切断負荷検出センサ２１とからなる。加工制御装置９は、新線側切断負荷検出センサ２０と旧線側切断負荷検出センサ２１との値を検知し、両者の値が予め設定された適正値に近付くように、新線側ワイヤ巻取装置５及び旧線側ワイヤ巻取装置６の制御を行うように構成されている。 The cutting load detection sensors 20 and 21 are a new wire side cutting load detection sensor 20 on one side in the longitudinal direction of the work W (new wire side wire winding device 5 side) and an old line side cutting load detection sensor on the other side in the longitudinal direction. 21 and 21. The machining control device 9 detects the values of the new wire side cutting load detection sensor 20 and the old wire side cutting load detection sensor 21, and the new wire side wire winding is performed so that the values of both of them approach a preset proper value. It is configured to control the take-up device 5 and the old wire side wire take-up device 6.
以下、具体的に説明する。図４に模式的に示すように、新線側切断負荷検出センサ２０と旧線側切断負荷検出センサ２１とは、それぞれ例えば圧電素子、歪みゲージ等の荷重センサを備え、少なくともワークＷの切込方向の荷重Ｆｚ１，Ｆｚ２と、ワイヤ３の走行方向の荷重Ｆｘ１，Ｆｘ２、及びこれらの合力（切断荷重Ｆ１，Ｆ２）を計測可能に構成されている。新線側切断負荷検出センサ２０と旧線側切断負荷検出センサ２１とが、ワークＷの長手方向に互いに離れて配置されていることで、それぞれ離れた位置での切断荷重Ｆ１，Ｆ２を計測できるようになっている。 The details will be described below. As schematically shown in FIG. 4, the new line side cutting load detection sensor 20 and the old line side cutting load detection sensor 21 are each provided with a load sensor such as a piezoelectric element or a strain gauge, and at least the cutting of the work W is performed. The loads Fz1 and Fz2 in the directions, the loads Fx1 and Fx2 in the traveling direction of the wire 3, and the resultant force (cutting loads F1 and F2) are configured to be measurable. Since the new line side cutting load detection sensor 20 and the old line side cutting load detection sensor 21 are arranged apart from each other in the longitudinal direction of the work W, the cutting loads F1 and F2 can be measured at positions separated from each other. It is like this.
ワイヤソー１は、計測された切断荷重Ｆ１，Ｆ２が一定となるようにワイヤ速度Ｖｘ（アシストモータ５ａ，６ａの回転数）、新線供給量Ｑを自動で変化させて加工効率を一定にするように構成されている。また、ワークＷの長手方向の前後位置の切断荷重Ｆ１，Ｆ２が均等になるように、張力調整部１１，１２のサーボモータを調整してワイヤ新線側と旧線側のワイヤ３の張力Ｔ１，Ｔ２を個別に自動コントロールするようになっている。 The wire saw 1 automatically changes the wire speed Vx (the number of rotations of the assist motors 5a and 6a) and the new wire supply amount Q so that the measured cutting loads F1 and F2 are constant, so that the machining efficiency is constant. Is configured. Further, the servo motors of the tension adjusting units 11 and 12 are adjusted so that the cutting loads F1 and F2 at the front and rear positions in the longitudinal direction of the work W are equalized, and the tension T1 of the wire 3 on the new wire side and the old wire side is adjusted. , T2 are automatically controlled individually.
次いで、具体的な、加工制御装置９の制御の流れについて説明する。 Next, a specific control flow of the processing control device 9 will be described.
まず、上記ワイヤソー１を駆動し、ワークＷの切断を開始する。ワイヤ速度Ｖｘは一定（アシストモータ５ａ，６ａは所定回転数）とし、ワークＷの切込速度Ｖｚも所定速度（昇降モータ７ｂは所定回転数）とする。このとき、ワイヤ３の走行方向の荷重Ｆｘ１，Ｆｘ２の適正荷重をそれぞれＦｘ１０，Ｆｘ２０とする。 First, the wire saw 1 is driven to start cutting the work W. The wire speed Vx is constant (the assist motors 5a and 6a have a predetermined rotation speed), and the cutting speed Vz of the work W is also a predetermined speed (the lifting motor 7b has a predetermined rotation speed). At this time, the proper loads of the loads Fx1 and Fx2 in the traveling direction of the wire 3 are Fx10 and Fx20, respectively.
図５Ａに示すように、まず、ステップＳ０１のように新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２が適正値に対して同様に低下した場合について説明する。 As shown in FIG. 5A, first, a case will be described in which the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side similarly decrease with respect to appropriate values as in step S01.
ステップＳ０２において、新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ１がその適正荷重値Ｆｘ１０よりも下がっている（Ｆｘ１＜Ｆｘ１０）かを判定する。 In step S02, it is determined whether the load value Fx1 of the new wire side cutting load detection sensor 20 is lower than the appropriate load value Fx10 (Fx1<Fx10).
ＹＥＳの場合、新線側で砥粒が切り込まずに滑っていると判断できるので、ステップＳ０３において、ワイヤ巻取装置５，６のワイヤ３の巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度Ｖｘを下げ、新線側切断負荷検出センサ２０の値Ｆｘ１の値を適正値Ｆｘ１０に近付ける。通常、新線の初期状態では加工に寄与するダイヤ粒がほとんど隠れているため滑り易いので、ワイヤ速度Ｖｘを下げることで、滑りを軽減できる。 In the case of YES, it can be determined that the abrasive grains are slipping without cutting on the new wire side, so in step S03, the unwinding and winding speeds of the wire 3 of the wire winding devices 5 and 6 are adjusted to adjust the wire speed. Vx is lowered and the value of the value Fx1 of the new wire side disconnection load detection sensor 20 is brought close to the appropriate value Fx10. Usually, in the initial state of the new wire, most of the diamond grains that contribute to processing are hidden, so that it is easy to slip, so slipping can be reduced by reducing the wire speed Vx.
次いで、ステップＳ０４において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ０９に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、さらにステップＳ０５において、新線側ワイヤ巻取装置５の張力調整部１１を調整して新線側のワイヤ３の張力Ｔ１を上げ、新線側切断負荷検出センサ２０の値を適正値に近付ける。通常、新線の初期状態では加工に寄与するダイヤ粒がほとんど隠れているのため滑り易いので、新線側のワイヤ張力Ｔ１を上げることで、新線側の滑りを軽減できる。 Next, in step S04, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S09, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, in step S05, the tension adjusting unit 11 of the new wire side wire winding device 5 is further adjusted to increase the tension T1 of the new wire side wire 3, and the new wire side cutting load detection sensor 20. Bring the value of to a proper value. Usually, in the initial state of the new wire, most of the diamond grains that contribute to the processing are hidden, and therefore it is easy to slip. Therefore, by increasing the wire tension T1 on the new wire side, the slip on the new wire side can be reduced.
次いで、ステップＳ０６において、再び新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ０９に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、さらにステップＳ０７において、新線供給量Ｑを下げ、新線側切断負荷検出センサ２０の値を適正値に近付ける。通常、新線の初期状態では加工に寄与するダイヤ粒がほとんど隠れているのため滑り易いので、新線供給量Ｑを下げることで、新線側の滑りを軽減できる。 Next, in step S06, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined again. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S09, the control ends, and the work W is machined normally. Continued. If the fluctuation is not eliminated, the supply amount Q of the new line is further reduced and the value of the new line side disconnection load detection sensor 20 is brought closer to an appropriate value in step S07. Usually, in the initial state of the new line, most of the diamond grains that contribute to processing are hidden, and therefore slippery, and therefore slippage on the new line side can be reduced by reducing the supply amount Q of the new line.
次いで、ステップＳ０８において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ０９に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、ステップＳ０２に戻って制御が繰り返される。 Next, in step S08, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined, and if the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S09, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, the process returns to step S02 and the control is repeated.
このように、通常、新線の初期状態では加工に寄与するダイヤ粒がほとんど隠れているため滑り易いので、ワイヤ速度Ｖｘを下げたり、新線側の張力調整部１１を調整してワイヤ３の張力Ｔ１を上げたり、新線供給量Ｑを減らしたりすることで、滑りを軽減できる。これにより、新線側切断負荷検出センサ２０の値Ｆｘ１が適正荷重値Ｆｘ１０に近付き、ワイヤ３の撓みが一定となる。 As described above, normally, in the initial state of the new wire, the diamond grains that contribute to the processing are almost hidden, so that the wire is slippery. Therefore, the wire speed Vx is decreased, or the tension adjusting unit 11 on the new wire side is adjusted to adjust the wire 3. The slip can be reduced by increasing the tension T1 or decreasing the new line supply amount Q. As a result, the value Fx1 of the new wire side cutting load detection sensor 20 approaches the appropriate load value Fx10, and the bending of the wire 3 becomes constant.
次いで、図５Ｂに示すように、ステップＳ０１’のように、Ｆ１，Ｆ２が同様に上昇している場合について説明する。 Next, as shown in FIG. 5B, a case where F1 and F2 similarly rise as in step S01' will be described.
ステップＳ０２’において、旧線側切断負荷検出センサ２１の荷重値Ｆｘ２が、その適正荷重値Ｆｘ２０よりも上がっている（Ｆｘ２＞Ｆｘ２０）かを判定する。 In step S02', it is determined whether the load value Fx2 of the old wire side cutting load detection sensor 21 is higher than the appropriate load value Fx20 (Fx2>Fx20).
ＹＥＳの場合、旧線側において砥粒摩耗により切れ味が低下していると判断できるので、ステップＳ０３’において、ワイヤ巻取装置５，６のワイヤ３の巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度Ｖｘを上げ、旧線側切断負荷検出センサ２１の値Ｆｘ２を適正荷重値Ｆｘ２０に近付ける。通常は、旧線側のワイヤ３の砥粒が摩耗して切れ味が低下して旧線側切断負荷検出センサ２１の荷重値Ｆｘ２が上昇すると考えられるので、ワイヤ速度Ｖｘを上げることで、旧線側の砥粒摩耗を軽減できる。この場合、新線側においても、ワイヤ速度Ｖｘを上げることで、適度に滑り、荷重値Ｆｘ１が低下する。 In the case of YES, it can be determined that the sharpness has deteriorated due to abrasive grain wear on the old wire side, so in step S03′, the unwinding and winding speeds of the wire 3 of the wire winding devices 5 and 6 are adjusted. The speed Vx is increased to bring the value Fx2 of the old line side cutting load detection sensor 21 closer to the proper load value Fx20. Usually, it is considered that the abrasive grains of the wire 3 on the old wire side are worn and the sharpness is lowered, and the load value Fx2 of the cutting load detection sensor 21 on the old wire side is increased. Therefore, by increasing the wire speed Vx, Abrasive wear on the side can be reduced. In this case, also on the new line side, by increasing the wire speed Vx, the load value Fx1 decreases due to appropriate slippage.
次いで、ステップＳ０４’において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ０５’に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、ステップＳ０２’に戻って制御が繰り返される。 Next, in step S04′, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. If the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S05′, the control ends, and the work W is processed as usual. Will continue. If the variation is not eliminated, the process returns to step S02' and the control is repeated.
次いで、図６Ａに示すように、ステップＳ１１のように、Ｆ１がＦ２よりも小さい場合（Ｆ１＜Ｆ２）について説明する。 Next, as shown in FIG. 6A, a case where F1 is smaller than F2 (F1<F2) as in step S11 will be described.
ステップＳ１２において、新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ１がその適正荷重値Ｆｘ１０よりも下がっている（Ｆｘ１＜Ｆｘ１０）かつ旧線側切断負荷検出センサ２１の荷重値Ｆｘ２が、その適正荷重値Ｆｘ２０とほぼ等しい（Ｆｘ２≒Ｆｘ２０）かを判定する。 In step S12, the load value Fx1 of the new wire side cutting load detection sensor 20 is lower than the appropriate load value Fx10 (Fx1<Fx10) and the load value Fx2 of the old line side cutting load detection sensor 21 is the appropriate load. It is determined whether the value is substantially equal to Fx20 (Fx2≈Fx20).
ＹＥＳの場合、新線側砥粒が切れ込まずに滑っていると判断できるので、ステップＳ１３において、新線側の張力調整部１１を調整してその張力Ｔ１を上げる。これにより、上がっている側の新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ１を適正荷重値Ｆｘ０に近付ける。 In the case of YES, it can be determined that the new-line side abrasive grains are slipping without cutting, so in step S13, the tension adjusting unit 11 on the new-line side is adjusted to increase the tension T1. As a result, the load value Fx1 of the rising new line side cutting load detection sensor 20 is brought close to the appropriate load value Fx0.
次いで、ステップＳ１４において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ１７に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、さらにステップＳ１５において、新線供給量Ｑを下げ、新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ１を適正荷重値Ｆｘ１０に近付ける。 Next, in step S14, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S17, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, in step S15, the new wire supply amount Q is further reduced to bring the load value Fx1 of the new wire side cutting load detection sensor 20 closer to the proper load value Fx10.
次いで、ステップＳ１６において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ１７に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、ステップＳ１２に戻って制御が繰り返される。 Next, in step S16, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S17, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, the process returns to step S12 and the control is repeated.
さらに、図６Ｂに示すように、ステップＳ２１のように、Ｆ１がＦ２よりも小さい場合（Ｆ１＜Ｆ２）について説明する。 Further, as shown in FIG. 6B, a case where F1 is smaller than F2 (F1<F2) as in step S21 will be described.
ステップＳ２２において、新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ１がその適正荷重値Ｆｘ１０とほぼ等しく（Ｆｘ１≒Ｆｘ１０）かつ旧線側切断負荷検出センサ２１の荷重値Ｆｘ２が、その適正荷重値Ｆｘ２０よりも大きい（Ｆｘ２＞Ｆｘ２０）かを判定する。 In step S22, the load value Fx1 of the new line side cutting load detection sensor 20 is substantially equal to the appropriate load value Fx10 (Fx1≈Fx10), and the load value Fx2 of the old line side cutting load detection sensor 21 is the appropriate load value Fx20. Larger than (Fx2>Fx20).
ＹＥＳの場合、旧線側の砥粒が摩耗し、切れ味が低下していると判断できるので、ステップＳ２３において、旧線側の張力調整部１２を調整してその張力Ｔ２を上げる。これにより、上がっている側の旧線側切断負荷検出センサ２１の荷重値Ｆｘ２を適正荷重値Ｆｘ２０に近付ける。 In the case of YES, it can be determined that the abrasive grains on the old wire side are worn and the sharpness is deteriorated. Therefore, in step S23, the tension adjusting unit 12 on the old wire side is adjusted to increase the tension T2. As a result, the load value Fx2 of the rising line-side cutting load detection sensor 21 on the rising side is brought close to the appropriate load value Fx20.
次いで、ステップＳ２４において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ２７に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、さらにステップＳ２５において、新線供給量Ｑを上げ、新線側切断負荷検出センサ２０の荷重値Ｆｘ２を適正荷重値Ｆｘ２０に近付ける。 Next, in step S24, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S27, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, in step S25, the new wire supply amount Q is further increased to bring the load value Fx2 of the new wire side cutting load detection sensor 20 closer to the proper load value Fx20.
次いで、ステップＳ２６において、新線側と旧線側の切断荷重Ｆ１，Ｆ２の変動を判定し、変動が解消されたら、ステップＳ２７に進んで制御が終了し、通常通りのワークＷの加工が続行される。変動が解消されない場合には、ステップＳ２２に戻って制御が繰り返される。 Next, in step S26, the fluctuations of the cutting loads F1 and F2 on the new line side and the old line side are determined. When the fluctuations are eliminated, the process proceeds to step S27, the control ends, and the machining of the work W as usual continues. To be done. If the fluctuation is not eliminated, the process returns to step S22 and the control is repeated.
以上説明したように、例えばダイヤコーティングワイヤ３の場合、ワイヤ３の表面コーティングの影響でダイヤ粒の切断効率が低い新線側と、ワイヤ３走行によってある程度コーティングが剥離しダイヤ粒が現れている旧線側とでは切断効率が異なる。このため、それぞれのワイヤ３の撓みが異なり、切り出すウエハ等の製品の品質が低下する。しかし、本実施形態によると、ワイヤ３撓みの反力を切断負荷検出センサ２０，２１で計測し、ワークＷの長手方向の切断荷重Ｆ１，Ｆ２が一定になるように切断中のワイヤ３の張力を自動で変化させてワイヤ３の撓みを一定にすることができる。これにより、ワイヤ３のブレが低減し、ウエハ等の製品の品質の向上と安定とが図られる。また、従来の切断中のテーブル速度可変制御を行わなくてもワイヤ３撓みが一定にできることから、切断時間が短縮され、ワイヤ３の使用量を低減させることができる。 As described above, for example, in the case of the diamond-coated wire 3, the diamond wire appears on the new wire side where the cutting efficiency of the diamond grain is low due to the surface coating of the wire 3 and the diamond grain appears due to the wire 3 running to some extent. Cutting efficiency is different from the wire side. Therefore, the bending of each wire 3 is different, and the quality of the product such as a wafer to be cut out is deteriorated. However, according to the present embodiment, the reaction force of bending of the wire 3 is measured by the cutting load detection sensors 20 and 21, and the tension of the wire 3 during cutting is adjusted so that the cutting loads F1 and F2 in the longitudinal direction of the work W are constant. Can be automatically changed to make the deflection of the wire 3 constant. As a result, the blurring of the wire 3 is reduced, and the quality and stability of products such as wafers can be improved. Further, since the deflection of the wire 3 can be made constant without performing the conventional table speed variable control during cutting, the cutting time can be shortened and the usage amount of the wire 3 can be reduced.
したがって、本実施形態に係るワイヤソー１によると、ワークＷ側の切断荷重の変化を検知してその変動を抑える制御を行うことで、製造コストを抑えながらワークＷの品質を向上させることができる。 Therefore, according to the wire saw 1 according to the present embodiment, it is possible to improve the quality of the work W while suppressing the manufacturing cost by detecting the change in the cutting load on the work W side and controlling the change.
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention may have the following configurations in the above embodiment.
すなわち、上記実施形態では、右側を新線側とし、左側を旧線側としたが、右側を旧線側とし、左側を新線側としてもよい。 That is, in the above embodiment, the right side is the new line side and the left side is the old line side, but the right side may be the old line side and the left side may be the new line side.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Note that the above embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, and uses.
１ ワイヤソー
１ａ 壁体
２Ｒ，２Ｌ ワイヤガイド
２ａ ワイヤガイド駆動モータ
３ ワイヤ
４ 支持部
４ａ 支持壁部
４ｂ 連結部
５ 新線側ワイヤ巻取装置
５ａ，６ａ アシストモータ
６ 旧線側ワイヤ巻取装置
７ ワーク保持部
７ａ ワーク保持部材
７ｂ 昇降モータ
７ｃ ワークプレート
７ｄ ビーム材
８ 加工液供給装置
９ 加工制御装置
１１，１２ 張力調整部
２０ 新線側切断負荷検出センサ
２１ 旧線側切断負荷検出センサ
Ｆ１，Ｆ２ 切断荷重
Ｆｘ１，Ｆｘ２ 荷重値
Ｆｚ１，Ｆｚ２ 荷重値
Ｔ１，Ｔ２ 張力
1 wire saw
1a wall
2R, 2L wire guide
2a Wire guide drive motor
3 wires
4 Support
4a Support wall
4b connection part
5 New wire winding device
5a, 6a Assist motor
6 Old wire winding device
7 Work holding part
7a Work holding member
7b Lifting motor
7c Work plate
7d beam material
8 Working fluid supply device
9 Processing control device
11, 12 Tension adjustment unit
20 New line side disconnection load detection sensor
21 Old line side disconnection load detection sensor
F1, F2 Cutting load Fx1, Fx2 Load value Fz1, Fz2 Load value
T1, T2 tension
Claims (9)
互いに離れた位置に並べられて、互いに平行な回転軸を中心にそれぞれ回転する複数の円柱状のワイヤガイドと、
上記複数のワイヤガイドの外周に、中間部分が巻き付けられるワイヤと、
上記ワイヤの両端の各々に対応して設けられ、該ワイヤの巻き出し及び巻き取りを行うと共に、上記ワイヤの張力を調整する張力調整部を有する一対のワイヤ巻取装置と、
上記ワークを保持し、一対の上記ワイヤガイドの間に向かって進退するワーク保持部と、
上記ワーク保持部に設けられ、上記ワイヤに加わる荷重を検出する切断負荷検出センサと、
上記切断負荷検出センサの信号を用いて上記一対のワイヤ巻取装置を制御する制御装置とを備え、
上記一対のワイヤ巻取装置は、巻き出し量よりも巻き取り量を少なくして新しい上記ワイヤを供給する新線側ワイヤ巻取装置と、他方の旧線側ワイヤ巻取装置とからなり、
上記切断負荷検出センサは、上記ワークの長手方向一方側でかつ上記新線側ワイヤ巻取装置側の新線側切断負荷検出センサと、長手方向他方側の旧線側切断負荷検出センサとを備え、
上記制御装置は、上記新線側切断負荷検出センサと上記旧線側切断負荷検出センサとの値を検知し、両者の値が予め設定された適正値に近付くように、上記新線側ワイヤ巻取装置及び旧線側ワイヤ巻取装置の制御を行うように構成されている
ことを特徴とするワイヤソー。 A wire saw for pressing a work against a traveling wire to cut the work,
A plurality of columnar wire guides arranged at positions distant from each other and respectively rotating about parallel rotation axes,
On the outer circumference of the plurality of wire guides, a wire around which an intermediate portion is wound,
A pair of wire winding devices provided corresponding to each of both ends of the wire, performing unwinding and winding of the wire, and having a tension adjusting portion for adjusting the tension of the wire;
A work holding portion that holds the work and moves back and forth between the pair of wire guides,
A cutting load detection sensor that is provided in the work holding unit and detects a load applied to the wire,
A control device for controlling the pair of wire winding devices using the signal of the cutting load detection sensor,
The pair of wire winding devices includes a new wire side wire winding device that supplies a new wire with a smaller winding amount than the winding amount, and the other old wire side wire winding device,
The cutting load detection sensor includes a new wire side cutting load detection sensor on one side in the longitudinal direction of the workpiece and on the new wire side wire winding device side, and an old line side cutting load detection sensor on the other side in the longitudinal direction. ,
The control device detects the values of the new wire side cutting load detection sensor and the old wire side cutting load detection sensor, and the new wire side wire winding is performed so that the values of both of them approach a preset proper value. A wire saw configured to control a take-up device and an old wire-side wire take-up device.
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is less than the predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The tension of the wire is increased by adjusting the tension adjusting section of the new wire side wire winding device,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the new wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置による新線供給量を減らし、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is less than the predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The amount of new wire supplied by the new wire winding device is reduced,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the new wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
上記旧線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If is also rising,
To increase the tension of the wire by adjusting the tension adjusting portion of the old wire side wire winding device,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the old wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値が上記旧線側切断負荷検出センサの値よりも小さい場合でかつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
新線の供給量を上げ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
When the value of the new line side cutting load detection sensor is smaller than the value of the old line side cutting load detection sensor and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If is also rising,
Increase the supply of new lines,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the old wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記一対のワイヤ巻取装置の上記ワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を下げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The wire speed is lowered by adjusting the unwinding and winding speeds of the wire of the pair of wire winding devices,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the new wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
上記新線側ワイヤ巻取装置の上記張力調整部を調整して上記ワイヤの張力を上げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
The tension of the wire is increased by adjusting the tension adjusting section of the new wire side wire winding device,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the new wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に低下し、かつ該新線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも下がっている場合には、
新線の供給量を下げ、
上記新線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor decrease, and the machining load in the wire traveling direction of the new line side cutting load detection sensor is lower than a predetermined appropriate value. If it is also lowered,
Reduce the supply of new lines,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the new wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
上記新線側切断負荷検出センサの値及び上記旧線側切断負荷検出センサの値が共に上昇し、かつ該旧線側切断負荷検出センサのワイヤ走行方向の加工負荷が予め定められた適正値よりも上がっている場合には、
上記一対のワイヤ巻取装置の上記ワイヤの巻き出し及び巻き取り速度を調整してワイヤ速度を上昇させ、
上記旧線側切断負荷検出センサの値を上記適正値に近付ける
ことを特徴とするワイヤソーの制御方法。 A method of controlling a wire saw according to claim 1, wherein
Both the value of the new line side cutting load detection sensor and the value of the old line side cutting load detection sensor increase, and the processing load in the wire traveling direction of the old line side cutting load detection sensor is greater than a predetermined appropriate value. If is also rising,
Adjusting the unwinding and winding speeds of the wire of the pair of wire winding devices to increase the wire speed,
A method of controlling a wire saw, wherein the value of the old wire side cutting load detection sensor is brought close to the appropriate value.
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| JP2012091238A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | Wire saw |
| JP2018051667A (en) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | 株式会社テック技販 | Ingot cutting device, and load detecting device to be used in ingot cutting device |
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| JP2018051667A (en) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | 株式会社テック技販 | Ingot cutting device, and load detecting device to be used in ingot cutting device |
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