JP3071100B2 - ワイヤソーにおけるスラリー供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体材料、磁
性材料、セラミック等の脆性材料をワイヤにより切断す
るワイヤソー装置に係り、詳しくはその切断時にワイヤ
上にスラリーを供給するためのスラリー供給装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のワイヤソー装置におい
ては、繰出しリールから繰り出された切断用ワイヤが、
切断機構の複数の支持ローラ間に所定ピッチで周回支持
された後、巻取りリールに巻き取られる。そして、支持
ローラ間のワイヤに所定の張力が付与された状態で、同
ワイヤ上にスラリー供給部より砥粒を含むスラリーが供
給されながら、そのワイヤにワークが押し付けられ、ラ
ッピング作用によってワークが切断される。

【０００３】このワイヤソー装置においては、砥粒を含
むスラリーを貯留したスラリータンクが設けられ、この
タンク内のスラリーがスラリー供給部に供給される。そ
して、このスラリー供給部よりワイヤ上に供給されたス
ラリーは回収されて再びスラリータンク内に戻される。
タンク内に戻されるスラリーは、ワイヤによるワーク切
断に伴い加熱されて高温となるため、ワークの切断が進
行するのに伴って、スラリータンク内のスラリーの温度
が上昇する。しかし、ワイヤ上に供給されるスラリーの
温度が変化すると、その変化に伴ってローラが伸縮され
たりして、ワークの加工条件が変化するため、ワークの
加工精度を一定に保持することができなくなる。

【０００４】このため、従来では、ワークの切断時、電
動ポンプにより汲み上げたスラリータンク内のスラリー
を冷却器によって冷却し、その冷却したスラリーを再び
タンク内に戻すようにしている。又、この冷却のために
スラリーを導く通路中にはバルブが設けられるととも
に、スラリータンク内には同タンク内のスラリーの温度
を検出するための温度センサが配置されている。そし
て、温度センサにより検出されたタンク内のスラリーの
温度に基づいて、バルブの開閉及び電動ポンプのオン、
オフが制御されるようになっている。即ち、従来では、
タンク内のスラリーの温度が所定温度以上に達した場合
に、バルブが開放されるとともに、電動ポンプがオンさ
れ、冷却器によるスラリーの冷却が行われる。そして、
タンク内のスラリーの温度が所定温度になったときに、
バルブが閉鎖されるとともに、電動ポンプがオフされ
る。これにより、スラリータンク内のスラリーの温度が
一定に保たれるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
ように、バルブの開閉や電動ポンプのオン、オフによっ
てスラリーの温度制御を行うようにすると、バルブの開
閉や電動ポンプのオン、オフが頻繁となる。このため、
バルブの損耗が著しくなり、同バルブや電動ポンプが早
期に劣化してそれらの寿命が短くなるという問題があっ
た。しかも、温度センサによる検出温度に基づいてバル
ブを開閉したり電動ポンプをオン、オフしたりするだけ
では、温度検知した時点からのタイムラグにより、タン
ク内のスラリーの温度変化に素早く追随して温度制御を
行うことが困難であった。

【０００６】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、スラリーの温度制御を
精度良く行うことができるとともに、その温度制御を行
うための部材の長寿命化を図ることができるワイヤソー
におけるスラリー供給装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、切断用ワイヤを所定ピッチ
で周回支持する複数の支持ローラを備えた切断機構と、
砥粒を含んだスラリーを貯留するスラリータンクと、そ
のスラリータンクに連通され、前記切断機構におけるワ
イヤ上にスラリーを供給するスラリー供給部と、ワイヤ
上に供給されたスラリーをスラリータンクに戻すための
回収用通路と、スラリータンクに両端が連通された冷却
用通路と、その冷却用通路中に配置され、スラリータン
ク内のスラリーを冷却用通路内に導入するとともに、同
通路を介して再びスラリータンク内に戻す電動ポンプ
と、冷却用通路中に配置され、同通路内を通過するスラ
リーを冷却する冷却器とを備えたワイヤソー装置におい
て、回収用通路内のスラリーの温度を検出する温度セン
サと、その温度センサによる検出温度に基づいて、スラ
リーの温度が所定温度になるように、前記電動ポンプの
回転数を制御する制御手段とを設けたものである。

【０００８】請求項２の発明では、前記制御手段はイン
バータを含むものである。請求項３の発明では、スラリ
ータンク内のスラリーを外部に排出するための排出用通
路と、スラリーをスラリータンク内に補給するための補
給用通路とを設け、各通路中には同通路をそれぞれ開閉
するバルブを設け、スラリータンク内にはスラリーの液
位を検出する液位検出手段を設け、前記制御手段は、液
位検出手段による検出液位に基づいて、前記各バルブを
開閉制御するものである。

【０００９】

【００１０】

【作用】従って、請求項１の発明によれば、温度センサ
により検出された回収用通路内のスラリーの温度に基づ
いて、そのスラリーの温度が所定温度になるように、電
動ポンプの回転数が制御されて、冷却器を通過するスラ
リーの流量が調整される。このため、電動ポンプがオ
ン、オフを繰り返したりすることがなく、そのポンプの
早期劣化が抑制されるとともに、回収用通路内のスラリ
ーの温度変化に素早く追随して温度制御を行うことがで
きる。

【００１１】請求項２の発明によれば、電動ポンプはイ
ンバータによりその回転数が高精度に制御される。請求
項３の発明によれば、例えば、スラリータンク内のスラ
リーを所定量交換するような場合でも、その交換が自動
的に且つ正確に行われる。

【００１２】

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。図１及び図２に示すように、基台１
の上面には第１〜第３の機構フレーム２，３，４が立設
されている。切断機構５は第１機構フレーム２上に装設
され、互いに平行に配置された一対の支持ローラとして
の駆動溝ローラ６及び被動溝ローラ７を備えている。各
溝ローラ６，７の外周には多数の環状溝６ａ，７ａが所
定ピッチで形成されている。

【００１４】鋼線よりなる１本の切断用ワイヤ８は両溝
ローラ６，７の各環状溝６ａ，７ａに連続的に順次巻回
支持されている。駆動溝ローラ６はモータ９により回転
され、これによりワイヤ８は被動溝ローラ７の回転を伴
いながら一方向又は双方向に走行される。

【００１５】ワーク支持機構１０は切断機構５の上方に
おいて、第２機構フレーム３上に図示しない駆動手段に
より上下動可能に支持され、その下部にはワーク１１が
着脱自在にセットされる。スラリー供給部としてのスラ
リー供給パイプ１２は、切断機構５における両溝ローラ
６，７間のワイヤ８の若干上方に位置するように、第１
機構フレーム２上に支持され、そのワイヤ８の走行方向
と直行する方向へ延びている。

【００１６】そして、ワイヤ８が切断機構５の両溝ロー
ラ６，７間で一方向又は双方向に走行されながら、ワー
ク支持機構１０が切断機構５に向かって下降される。こ
のとき、ワイヤ８上へスラリー供給パイプ１２より砥粒
を含むスラリーＳが供給されるとともに、そのワイヤ８
に対してワーク１１が押し付けられ、ラッピング作用に
よってワーク１１が多数枚の薄片となるようにスライス
される。

【００１７】リール機構１３は第３機構フレーム４上に
装設され、ワイヤ８を繰り出すための繰出しリール１４
と、ワイヤ８を巻き取るための巻取りリール１５とを備
えている。トラバース機構１６はリール機構１３に隣接
して第３機構フレーム４上に装設され、繰出しリール１
４からのワイヤ８の繰り出し及び巻取りリール１５への
ワイヤ８の巻き取りをトラバースしながら案内する。ワ
イヤの張力付与機構２５は前記リール機構１３と切断機
構５との間に位置するように、第２機構フレーム３上に
装設され、ウェイト２６により各ガイドローラ２７，２
８を介して、両溝ローラ６，７間のワイヤ８に所定の張
力が付与される。ワイヤの張力低減機構２９は巻取りリ
ール１５と張力付与機構２５との間に位置するように、
第２機構フレーム３上に装設され、同機構２９によりこ
の部分のワイヤ８の張力が低減される。

【００１８】図７に示すように、前記スラリー供給パイ
プ１２は先端に向かって小径となるテーパ状に形成さ
れ、その外周下部には軸線方向に沿って延びる溝状の供
給孔３５が形成されている。そして、後述するスラリー
タンク４３より供給パイプ１２内に供給されたスラリー
Ｓが、供給孔３５から両溝ローラ６，７間のワイヤ８上
にスクリーン状をなすように落下して同ワイヤ８上に供
給される。尚、供給パイプ１２を先端に向かって小径と
なるテーパ状に形成することにより、供給パイプ１２内
の基端側と先端側とでスラリーＳの圧力をほぼ均一にす
ることができ、スラリーＳを供給孔３５の何れの位置か
らも一様に落下させることができる。

【００１９】図６及び図７に示すように、支持フレーム
３６は第１機構フレーム２上に取り付けられ、同フレー
ム３６には半円弧状をなす支持溝３７が透設されてい
る。そして、前記スラリー供給パイプ１２は支持溝３７
内にその延在方向に沿って移動可能に挿通支持されてい
る。又、供給パイプ１２の基端部は支持フレーム３６の
後方に突出して操作部１２ａとなっている。固定歯車３
８は支持溝３７の円弧の中心において、支持フレーム３
６の前面に回転不能に支持されている。移動歯車３９は
固定歯車３８に噛合するように、供給パイプ１２に一体
回転可能に固定されている。

【００２０】そして、作業者が操作部１２ａを摘んで供
給パイプ１２を支持溝３７に沿って移動させることによ
り、供給パイプ１２が支持溝３７の両端に対応する２位
置、即ち図５及び図６に実線で示す内側位置Ｐ１と鎖線
で示す外側位置Ｐ２とに配置される。このとき、供給パ
イプ１２は移動歯車３９を介して回転されながら移動さ
れるが、各位置Ｐ１，Ｐ２に配置されたときに供給孔３
５が常に下向きになるように、両歯車３８，３９のギア
比が設定されている。

【００２１】前記スラリー供給パイプ１２は、ワーク支
持機構１０にセットされるワーク１１の径の大きさに応
じて、その配置位置が前記２位置Ｐ１，Ｐ２の何れか一
方に決定される。即ち、例えば図５に実線で示すよう
に、ワーク支持機構１０にセットされるワーク１１が比
較的小径のものである場合には、供給パイプ１２を内側
位置Ｐ１に配置し、ワーク１１が比較的大径のものであ
る場合には、供給パイプ１２を外側位置Ｐ２に配置す
る。尚、この場合、供給パイプ１２が、ワーク１１の外
周面と接する垂直な接線Ｌより内側に配置されないよう
にする。その結果、ワーク１１が切断機構５に向かって
下降されて切断されるとき、供給パイプ１２がワーク１
１と干渉するのが防止される。しかも、ワーク１１の切
断部位の極力近傍においてワイヤ８上にスラリーＳを供
給することができ、確実な切断動作を行い得る。

【００２２】図１に示すように、フィルタ４１は切断機
構５の下方に配置され、同フィルタ４１の下方にはスラ
リー受け４２が配置されている。スラリータンク４３は
基台１の内部に配置され、回収用通路としての回収用配
管４４を介してスラリー受け４２と連通されている。そ
して、ワーク１１の切断時に、切粉やワーク１１の破片
等の異物を含んだスラリーＳが切断機構５の下方へ落下
すると、そのスラリーＳがフィルタ４１により異物を濾
過された状態でスラリー受け４２に受け止められる。そ
して、そのスラリーＳは回収用配管４４を介してスラリ
ータンク４３に戻される。

【００２３】図３に示すように、スラリータンク４３内
には砥粒を含むスラリーＳが貯留されている。供給用配
管４５はスラリータンク４３と前記スラリー供給パイプ
１２とを連通するように配置され、第１バルブ４６が開
放された状態で電動ポンプ４７が作動されることによ
り、スラリータンク４３内のスラリーＳが供給用配管４
５及び図示しない回転継手を介して供給パイプ１２に供
給される。排出用通路としての排出用配管４８は供給用
配管４５の途中に接続されている。そして、前記第１バ
ルブ４６が閉鎖されるとともに、この排出用配管４８中
の第２バルブ４９が開放された状態で、電動ポンプ４７
が作動されることにより、スラリータンク４３内のスラ
リーＳが排出用配管４８を介して外部に排出される。補
給用通路としての補給用配管５０はスラリータンク４３
に連通され、第３バルブ５１の開放に伴い、この補給用
配管５０を介して図示しない供給部からスラリータンク
４３内にスラリーＳが補給される。尚、この供給部に
は、予め砥粒を所定割合で調合したスラリーＳが貯留さ
れている。

【００２４】冷却用通路としての冷却用配管５２はその
両端がスラリータンク４３に連通され、同配管５２中に
は電動ポンプ５３及び冷却器５４が配置されている。そ
して、電動ポンプ５３の作動に伴い、スラリータンク４
３内のスラリーＳが冷却用配管５２及び冷却器５４を介
して冷却されて、再びスラリータンク４３内に戻され
る。温度センサ５５はスラリータンク４３内に配置さ
れ、同タンク４３内のスラリーＳの温度を検出して検出
信号を出力する。もう１つの温度センサ６１は回収用配
管４４内に配置され、同配管４４内を流れる戻りスラリ
ーＳの温度を検出して検出信号を出力する。

【００２５】レベルゲージ５６はスラリータンク４３内
において垂直方向に延びるように配置され、スラリーＳ
上に浮かぶフロート５７を備えている。フロート５７は
スラリータンク４３内のスラリーＳの液位の変化に伴
い、レベルゲージ５６の長手方向に沿って移動される。
そして、レベルゲージ５６はそのフロート５７の位置、
即ちスラリーＳの液位を検出して検出信号を出力する。
本実施例では、レベルゲージ５６及びフロート５７によ
り、液位検出手段が構成されている。

【００２６】図２に示すように、制御装置５８は前記基
台１の後方に近接して配置され、その前面には各種の操
作キーや表示部等を備えた制御パネル５９が取り付けら
れている。

【００２７】図４に、この実施例のスラリー供給装置の
主要構成部分についての回路構成を示す。同図に示すよ
うに、この制御装置５８には前記温度センサ６１からの
温度検出信号が入力されるとともに、前記レベルゲージ
５６からの液位検出信号が入力される。そして、制御装
置５８はそれら信号の入力に基づいて、回収用配管４４
内のスラリーＳの温度を認識するとともに、スラリータ
ンク４３内のスラリーＳの液位を認識する。尚、前記温
度センサ５５により検出されたスラリータンク４３内の
スラリーＳの温度は、制御パネル５９上の表示部等に表
示される。

【００２８】又、制御装置５８は、前記制御パネル５９
上の所定の操作キーの操作や認識したスラリーＳの液位
に基づいて、前記各バルブ４６，４９，５１を開閉制御
するとともに、電動ポンプ４７の作動を制御する。更
に、制御装置５８は、前記認識した回収用配管４４内の
スラリーＳの温度に基づいて、同配管４４内のスラリー
Ｓの温度が予め設定された所定の設定温度になるよう
に、インバータ６０を介して電動ポンプ５３の回転数を
制御する。本実施例では、制御装置５８及びインバータ
６０により制御手段が構成されている。

【００２９】次に、前記のように構成されたワイヤソー
におけるスラリー供給装置の作用を説明する。さて、ワ
ーク１１の切断を行う場合には、先ず、ワーク支持機構
１０にセットされるワーク１１の径の大きさに応じて、
スラリー供給パイプ１２を内側位置Ｐ１又は外側位置Ｐ
２の何れか一方に配置する。次に、制御パネル５９上の
所定の操作キーを操作すると、ワーク１１の切断動作が
開始される。即ち、ワイヤ８が切断機構５の両溝ローラ
６，７間で走行されながら、ワーク支持機構１０が切断
機構５に向かって下降される。尚、このとき、第１バル
ブ４６が開放されるとともに、第２及び第３バルブ４
９，５１が閉鎖され、電動ポンプ４７，５３が作動され
る。その結果、ワイヤ８上へスラリー供給パイプ１２よ
り砥粒を含むスラリーＳが供給されるとともに、そのワ
イヤ８に対してワーク１１が押し付けられ、同ワーク１
１がスライスされる。

【００３０】前記ワーク１１の切断時に、切粉やワーク
１１の破片等の異物を含んだスラリーＳは切断機構５の
下方へ落下する。そして、そのスラリーＳはフィルタ４
１により異物を濾過された状態でスラリー受け４２に受
け止められ、回収用配管４４を介してスラリータンク４
３に戻される。このため、ワーク１１の切断時に、スラ
リーＳに混入された異物を直ちに取り除くことができ、
異物により回収用配管４４が詰まったりするおそれがな
い。しかも、フィルター４１を基台１の内部に配置され
たスラリータンク４３内に設ける必要がなくなり、フィ
ルター４１の清掃や保守点検等の作業を容易に行うこと
ができる。

【００３１】又、スラリータンク４３内に戻されるスラ
リーＳは、ワイヤ８によるワーク切断に伴い加熱されて
高温となるため、ワーク１１の切断が進行するのに伴っ
て、回収用配管４４内のスラリーＳの温度が上昇する。
このとき、この回収用配管４４内のスラリーＳの温度は
温度センサ６１により検出される。そして、その検出温
度に基づいて、制御装置５８により、回収用配管４４内
のスラリーＳの温度が設定温度になるように、電動ポン
プ５３の回転数がインバータ６０を介して高精度に制御
されて、冷却用配管５２を流れるスラリーＳの流量が高
精度に調整される。つまり、例えば図８に示すように、
温度センサ６１による検出温度の変化に伴って、冷却器
５４を通過するスラリーＳの流量が素早く追随して変化
される。その結果、回収用配管４４内のスラリーＳの温
度を常に設定温度に正確に保持することができ、ワーク
１１の加工精度を常に一定に保持することができる。

【００３２】又、本実施例では、回収用配管４４内のス
ラリーＳの温度の変化に伴って電動ポンプ５３がオン、
オフを頻繁に繰り返したりすることがないので、同ポン
プ５３の早期劣化を抑制することができ、その長寿命化
を図ることができる。

【００３３】スラリータンク４３内のスラリーＳは、ワ
ーク１１の切断が繰り返されるうちに、汚損したり含ま
れる砥粒が劣化したりするため、定期的に交換する必要
がある。そして、その交換は、スラリータンク４３内の
スラリーＳを一度に全て交換するのではなくて、例えば
１／３ずつ行われる。即ち、制御パネル５９上の所定の
操作キーを操作すると、第１及び第３バルブ４６，５１
が閉鎖されるとともに、第２バルブ４９が開放され、電
動ポンプ４７が作動される。尚、このとき、電動ポンプ
５３は作動されない。従って、排出用配管４８を介し
て、スラリータンク４３内のスラリーＳが外部へ排出さ
れる。

【００３４】このとき、レベルゲージ５６により検出さ
れたスラリータンク４３内のスラリーＳの液位が、予め
設定された所定の最大液位の２／３になると、第２バル
ブ４９が閉鎖されるとともに、電動ポンプ４７が停止さ
れて、スラリーＳの排出が終了される。次に、第３バル
ブ５１が開放され、図示しない供給部より補給用配管５
０を介して新たなスラリーＳがスラリータンク４３内に
補給される。このとき、レベルゲージ５６により検出さ
れたスラリータンク４３内のスラリーＳの液位が、予め
設定された所定の最大液位に達すると、第３バルブ５１
が閉鎖されて、スラリーＳの補給が終了される。

【００３５】従って、本実施例では、スラリータンク４
３内のスラリーＳを所定量交換するような場合でも、そ
の交換を自動的に且つ正確に行うことができる。上記実
施例から把握できる請求項以外の技術思想について、以
下にその効果とともに記載する。

【００３６】（１）請求項１において、スラリー供給部
は位置調整可能に設けられているワイヤソー装置。この
ようにすれば、ワークの大きさに応じて、スラリー供給
部の配置位置を最適位置に設定することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、次
のような優れた効果を奏する。請求項１の発明によれ
ば、スラリーの温度制御を精度良く行うことができると
ともに、電動ポンプが早期に劣化することがなく、同ポ
ンプの長寿命化を図ることができる。

【００３８】請求項２の発明によれば、インバータによ
り電動ポンプの回転数を高精度に制御することができ
る。請求項３の発明によれば、スラリータンク内のスラ
リーを所定量交換するような場合でも、その交換を自動
的に且つ正確に行うことができる。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化したワイヤソーにおけるス
ラリー供給装置の一実施例を示すもので、ワイヤソー装
置の全体構成を示す正面図である。

【図２】 ワイヤソー装置において第２機構フレームを
除いて示す平面図である。

【図３】 スラリータンク及びその周辺構成を示す概略
図である。

【図４】 スラリー供給装置の主要構成部分の回路構成
図である。

【図５】 ワークに対するスラリー供給パイプの位置関
係を示す概略正面図である。

【図６】 スラリー供給パイプを２位置に移動配置する
ための機構を拡大して示す部分正断面図である。

【図７】 図６のVII −VII 線における断面図である。

【図８】 温度センサによる検出温度の変化と、冷却用
配管を流れるスラリーの流量の変化との関係を示すタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

５…切断機構、６…支持ローラとしての駆動溝ローラ、
７…支持ローラとしての被動溝ローラ、８…切断用ワイ
ヤ、１２…スラリー供給部としてのスラリー供給パイ
プ、４１…フィルタ、４３…スラリータンク、４４…回
収用通路としての回収用配管、４８…排出用通路として
の排出用配管、４９…第２バルブ、５０…補給用通路と
しての補給用配管、５１…第３バルブ、５２…冷却用通
路としての冷却用配管、５３…電動ポンプ、５４…冷却
器、５５…温度センサ、５６…液位検出手段を構成する
レベルゲージ、５７…液位検出手段を構成するフロー
ト、５８…制御手段を構成する制御装置、６０…制御手
段を構成するインバータ、Ｓ…スラリー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安立 敏晴 神奈川県横浜市金沢区堀口120番地 株 式会社 日平トヤマ 横浜工場 内 (72)発明者 石塚 智 神奈川県横浜市金沢区堀口120番地 株 式会社 日平トヤマ 横浜工場 内 (72)発明者 笹沼 孝明 神奈川県横浜市金沢区堀口120番地 株 式会社 日平トヤマ 横浜工場 内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 27/06 B28D 5/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切断用ワイヤを所定ピッチで周回支持す
   る複数の支持ローラを備えた切断機構と、 砥粒を含んだスラリーを貯留するスラリータンクと、 そのスラリータンクに連通され、前記切断機構における
   ワイヤ上にスラリーを供給するスラリー供給部と、 ワイヤ上に供給されたスラリーをスラリータンクに戻す
   ための回収用通路と、 スラリータンクに両端が連通された冷却用通路と、 その冷却用通路中に配置され、スラリータンク内のスラ
   リーを冷却用通路内に導入するとともに、同通路を介し
   て再びスラリータンク内に戻す電動ポンプと、 冷却用通路中に配置され、同通路内を通過するスラリー
   を冷却する冷却器とを備えたワイヤソー装置において、 回収用通路内のスラリーの温度を検出する温度センサ
   と、 その温度センサによる検出温度に基づいて、スラリーの
   温度が所定温度になるように、前記電動ポンプの回転数
   を制御する制御手段とを設けたワイヤソーにおけるスラ
   リー供給装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段はインバータを含むもので
   ある請求項１に記載のワイヤソーにおけるスラリー供給
   装置。
3. 【請求項３】 スラリータンク内のスラリーを外部に排
   出するための排出用通路と、スラリーをスラリータンク
   内に補給するための補給用通路とを設け、各通路中には
   同通路をそれぞれ開閉するバルブを設け、スラリータン
   ク内にはスラリーの液位を検出する液位検出手段を設
   け、前記制御手段は、液位検出手段による検出液位に基
   づいて、前記各バルブを開閉制御する請求項１又は２に
   記載のワイヤソーにおけるスラリー供給装置。