JP3605807B1

JP3605807B1 - 切断用ワイヤーの搬送装置

Info

Publication number: JP3605807B1
Application number: JP2004147485A
Authority: JP
Inventors: 勝敏齋藤
Original assignee: 株式会社シーイーエム; 三石物産株式会社
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: WO2005110678A1; JP2005329473A

Abstract

【課題】一個のガイドローラーの使用回数を増やし、ガイドローラーの溝交換時間を短くすることにより、装置の停止時間を短縮して生産性の向上を図り、併せて作業者の作業負担の軽減と環境改善ができる切断用ワイヤーの搬送装置を提供する。
【解決手段】ワイヤーソーに供給する切断用ワイヤーを巻き取る２つのワイヤーボビンと、前記２つのワイヤーボビンの間を走行する切断用ワイヤーを案内する複数のワイヤー溝を備えたガイドローラーとを有する切断用ワイヤーの搬送装置であって、前記ガイドローラーを回転軸２１の方向に移動させる移動機構を設けることにより、前記複数のワイヤー溝のうち、切断用ワイヤーを巻き付けるワイヤー溝を、前記ガイドローラーを取り付けた状態で変更できることを特徴とする切断用ワイヤーの搬送装置。
【選択図】図３

Description

本発明はワイヤーソーに供給する切断用ワイヤーの搬送装置に関する。
特に、走行するワイヤーをインゴットなどの被加工物に押し付けて多数の薄板にスライス加工するワイヤーソーに供給する切断用ワイヤーの搬送装置に関する。

半導体ウエハー、太陽電池用ウエハー、化合物半導体用ウエハー、マスク材、酸化化合物等、一本のインゴットからなる被加工物から複数の薄板をスライス加工するにはワイヤーソーや内周刃によるブレードソーが用いられている。
図１は、ワイヤーソーの装置構成を示す図である。
図１に示すように、ワイヤーソーは、一定のピッチで溝が切られた溝付ローラー４に、切断用ワイヤー７を巻き付け、切断し易くするための切断用スラリー８を供給しながら、切断用ワイヤー７を走行させているところに、インゴット５を下降させて切断することによって、必要な厚さの製品を得ることができる。
切断ワイヤー７は、第１のワイヤーボビン１から供給され、溝付ローラー４の位置でインゴット５を切断し、第２のワイヤーボビン６に巻き取るまで、この切断用ワイヤー７が緩まないで、方向転換し、切断用ワイヤー７に無理が掛からないで供給、巻き取りが行われるように案内するために、多数の小ガイドローラー２およびガイドローラー３が設置されている。
小ガイドローラー２とガイドローラー３は、溝付ローラー４を中心として左右対称に取り付けられている。
ワイヤーソーは、第１のワイヤーボビン１から供給された切断用ワイヤー７を、溝付ローラー４に巻きつけて複数条にしてインゴット５に押し付けることによってインゴット５を切断し、第２のワイヤーボビン６で巻き取る構造となっている。
また、第１のワイヤーボビン１から切断用ワイヤー７が緩まないで方向転換をしながら第２のワイヤーボビン６に巻き取られるようにに案内するため、一台の装置で約２０個前後のガイドローラー３が設けられている。

図２は、従来のガイドローラーを示す図である。
図２に示すように、従来は、一個のガイドローラー３には、例えば２本のワイヤー溝１０が切られており、その使用方法は、ガイドローラー３を取り付けた後、一方のワイヤー溝にワイヤーを通して使い、このワイヤー溝が磨耗などによって交換の時期になったら、ガイドローラーを取り外し、セットし直しをし、もう一方の溝にワイヤーを通して使用し、寿命が来たら新しいローラーと交換しており、一台の装置で交換するガイドローラー３の数が多いワイヤーソーでは１ヶ月に数百個にもなっていた。
このガイドローラー３は、止めリング１２と止めネジ１１によって取り外し可能な状態で、ガイドローラー取付台９に固定されている。

ガイドローラー３を取り外す時は、止めネジ１１を緩め、止めリング１２を取り外してガイドローラー３を取り外す。
また、ガイドローラー３を取り付ける時は、ガイドローラー３をガイドローラー取付台９にセットし、止めリング２を付け、止めネジ４を締め付けて固定する。
そして、最初の溝から次の溝に変える時は、一旦抜き取ったガイドローラー３をひっくり返して位置を変え、ガイドローラー取付台９にセットし、止めリング２を付け、止めネジ４を締め付けて固定する。
なお、ガイドローラー取付台９はガイドローラー３、止めネジ１１、止めリング１２と一緒に回転する構造になっている。

このように、従来のガイドローラー３は、最初のワイヤー溝１０が磨耗等によって新しい溝と交換が必要になった時、止めネジ１１および止めリング１２を取り外し、次の新しい溝が使える様に、ひっくり返して取付け使用するようになっており、その都度、ガイドローラー３の取り外し、取り付けを行う必要があった。
特に、ガイドローラー３の取り付け場所は図１に示すようにそれぞれ異なっており、その場所毎に取り付け位置の制限があるうえ、狭くて環境の悪い所で取り替える作業は多大な時間と労力が必要であった。
そして、このガイドローラー３の交換頻度が多い事から装置の停止時間が長くなり、生産ロスが起こっていた。
装置の稼働中は、切断用にスラリー８を使うため、そのスラリーが装置内に飛散し、ガイドローラー３等に付着し、ガイドローラー３の取り付け、取り外しがやりにくく、それに工具、作業服、手袋等の汚れ、消耗もひどく、環境面や消耗品の消費でも問題があった。
また、従来の２本溝付のガイドローラー３は、ローラーの一方の面にマークを付ける等の方法によって、磨耗した溝と、新しい溝とを区別していたが、ガイドローラー３取り付け後にはこのマークが見えなくなるため、溝の使用間違いが起こり易く、そのため、ワイヤーの寿命を短くする要因の一つともなっていた。
なお、ワイヤーソーに用いる切断用ワイヤーのガイドローラーに関する従来技術としては、特開平９−２４８８２２号公報に、ガイドローラーの磨耗検出方法が提案されている。
しかし、開平９−２４８８２２号公報においては、本発明が課題とするガイドローラーの使用回数を増やす方法に関しては全く検討されていなかった。
特開平９−２４８８２２号公報

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、一個のガイドローラーの使用回数を増やし、ガイドローラーの溝交換時間を短くすることにより、装置の停止時間を短縮して生産性の向上を図り、併せて作業者の作業負担の軽減と環境改善ができる切断用ワイヤーの搬送装置を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、ガイドローラーを回転軸の方向に移動する移動機構を設けることにより、一個のガイドローラーの使用回数を増やし、ガイドローラーの溝交換時間を短くすることにより、装置の停止時間を短縮して生産性の向上を図り、併せて作業者の作業負担の軽減と環境改善ができる切断用ワイヤーの搬送装置を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）ワイヤーソーに供給する切断用ワイヤーを巻き取る２つのワイヤーボビンと、前記２つのワイヤーボビンの間を走行する切断用ワイヤーを案内する複数のワイヤー溝を備えたガイドローラーとを有する切断用ワイヤーの搬送装置であって、前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせて回転軸の方向に段階的に移動させる移動機構を設けることにより、前記複数のワイヤー溝のうち、切断用ワイヤーを巻き付けるワイヤー溝を、前記ガイドローラーを取り付けた状態で変更できることを特徴とする切断用ワイヤーの搬送装置。
（２）前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動させる移動機構がネジ機構であり、握りハンドルを回転させてネジを回すことによって前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動できるとともに、前記ガイドローラーを固定するためのストッパーを有することにより前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせられることを特徴とする（１）に記載の切断用ワイヤーの搬送装置。
（３）前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動させる移動機構が、案内溝とキーからなるクラッチ機構であり、前記案内溝に挿入するキーの位置を変えることにより前記ガイドローラーを前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせられることを特徴とする（１）に記載の切断用ワイヤーの搬送装置。

本発明によれば、ガイドローラーを回転軸の方向に移動する移動機構を設けることにより、一個のガイドローラーの使用回数を増やし、ガイドローラーの溝交換時間を短くすることにより、装置の停止時間を短縮して生産性の向上を図り、併せて作業者の作業負担の軽減と環境改善ができる切断用ワイヤーの搬送装置を提供することができ、具体的には、下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）ガイドローラーを最初の１回のセットすれば最後まで取り外すことなく、次ぎの溝と交換でき、ガイドローラーに５つのワイヤー溝を設けた場合には、一個のガイドローラーの取り替え寿命を従来の２．５倍に伸ばすことができる。
２）ガイドローラーの取替え時間が従来の約１／４となり、その分、製品の処理量を増加させることができる。
３）作業員の負担が軽減することができ、専用工具を使わないで溝の変更が出来る様になった事で作業環境が大幅に改善できるうえ、工具、軍手、等の消耗品を低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図３乃至図７を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図３および図４は、本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第１の実施形態を示す図である。
図３および図４において、３はガイドローラー、７は切断用ワイヤー、９はガイドローラー取付台、１０はワイヤー溝、１３はワイヤーガイド、１４は握りハンドル、１５はストッパー、１６はストップレバーを示す。
本発明は、ワイヤーソーに供給する切断用ワイヤー７を巻き取る２つのワイヤーボビンと、前記２つのワイヤーボビンの間を走行する切断用ワイヤー７を案内する複数のワイヤー溝１０を備えたガイドローラーとを有する切断用ワイヤーの搬送装置であって、前記ガイドローラー３を回転軸２１の方向に移動させる移動機構を設けることにより、前記複数のワイヤー溝１０のうち、切断用ワイヤ７ーを巻き付けるワイヤー溝を、前記ガイドローラーを取り付けた状態で変更できることを特徴とする。

このワイヤーソーに取り付けられているガイドローラー３を回転軸２１の方向に移動させる移動機構を設けることにより、１個のガイドローラーの使用回数を増やし、ガイドローラーの溝交換時間を短くすることにより、装置の停止時間を短縮し設備の稼働率が上がるため生産性の向上が図れるうえ、作業者の作業環境を改善でき、作業負担を軽減することができる。
ガイドローラー３に複数のワイヤー溝を設けて、磨耗した溝を変える時には、ガイドローラー３をセットしたままで、握りハンドル１４を一定回転することによってネジ機構によってガイドローラー３が図３の回転軸２１の方向（図３の下段の図の矢印の方向）に移動して、新しい溝が上昇（または下降）するので、ガイドローラー３を取り外さなくても使用するワイヤー溝１０を変更することができる。
また、必要な新しい溝が確実に必要な位置に上昇（または下降）し固定されるために、ストッパー１５が設置され、また、切断用ワイヤー７が確実に必要な溝に導かれるためにワイヤーガイド１３が取り付けられている。
なお、ガイドローラー３は、強度および入手の容易性の観点から、金属または非金属あるいはその複合体で構成された材質のものが好ましい。

本実施形態においては、５本のワイヤー溝１０が設けられたガイドローラー３と、それを保持し回転する、握りハンドル１４の付いたガイドローラー取付台９、新しい溝に切り替える時に使うストッパー１５およびストップレバー１６、切断用ワイヤー７が新しい溝に切り替えられた時、確実に新しい溝にセットされるためのワイヤーガイド１３が設けられている。
ガイドローラー取付台９には、ガイドローラー３を回転軸２１の方向（図３の下段の図の矢印の方向）に移動させるためのネジ機構が設けられており、握りハンドル１４を回転させてネジを回すことによって前記ガイドローラー３を回転軸２１の方向に移動できる構造になっており、一定回転毎に次の新しい溝が前に使っていた溝の位置に上昇または下降する構造になっている。
その時、このガイドローラー取付台９と一体になったストッパー１５が一緒に回転する。
ストッパー１５には、ストップレバー１６で固定される様に溝等の切り込みが付けられ、また、ストップレバー１６はばね等でストッパー５を押さえ付け、固定する構造になっており、ストップレバー１６を動かすことによって、ストッパー１５が固定されたり、固定がはずされ、握りハンドル１４によって回転が可能になるようになっている。
次の新しいワイヤー溝１０を定位置に上昇させるためにストッパー１５が回転する時は、ストップレバー１６を回転させ、一定回転で新しい溝が定位置に来た時に、ストップレバー１６を元に戻し、ガイドローラー取付台９を固定する構造になっている。

図４に示すように、ワイヤーガイド１３は、ガイドローラー３に切断用ワイヤー７がセットされる場所に取り付けられており、切断用ワイヤー７が通る隙間だけがあり、間違って他の溝には切断用ワイヤー７がガイドローラー３にセットできないように、数本のロッド等で他の溝をガードしている構造になっているので、切断用ワイヤー７をセットする必要のある溝以外の溝には、ワイヤー７がセットされることを防止できる。
以下に、最初に使用する溝を、上から順に下の溝に切り替える場合について操作方法を説明する。
まず最初に新しいガイドローラー３をセットする。次に切断用ワイヤー７をワイヤーガイド４、あるいはストッパー１５を使って新しく使用する溝（この図の場合は一番上の溝）に導く。
新しい溝（下の溝）に帰る時は、ストップレバー１６を使ってストッパー１５から外して、握りハンドル１４によってガイドローラー取付台９を一定回転させ、内部に取り付けられたネジ機構によって、下の溝が上昇し、今まで使用していた溝の位置に来る。
ストップレバー１６はばね等によって元の位置に戻るようになっており、ストッパー１５は固定される。
以下、順次、次の溝（下の溝）が同様に上昇し、一度ガイドローラーを取り付けたら、最後の溝に切り替えて使うまで、ガイドローラーを取り外すことなく、使用が可能となる。
なお、このストッパー１５を図３に示す溝使用位置のレベルに設置することによって、ワイヤーガイド１３と兼用させることができる。

以上の説明では、最初に使用する溝が一番上で、次に使用する溝は順に上に上がって行く構造の説明をしたが、逆に一番下の溝が最初に使用され、次に使用する溝が順に下がって来る様な状態で使用しなければならない時は、握りハンドル１４を回せば下に下がる構造で使用が可能となる、また、ブラケット等で逆側に取り付ける構造でもよい。
なお、握りハンドル１４にレバー等を取り付けておけば、操作がやり易く、確実に定位置まで回転させたことを確認する目安にすることができる。
また、ワイヤー溝１０を上、下する方法は、握りハンドル１４を回して行う以外に、プッシュ・プル方式等も考えられる。
ストッパー５は、ストッパー６で固定される構造になっているが、逆にストッパー６を固定し、ストッパー５を握りハンドル２と連動させ、あるいは単独で動く様にし、例えば、ストッパー５が、次の溝に切り替える時（回転する時）、固定されたストッパー６から外れ、切り替えられた新しい溝が定低位置に来て、ストッパー５も定位置のストッパー６の位置に来た時元に戻って固定される構造も考えられる。
また、ここでは本発明の具体例を述べたが、これらの一連の動きを、全自動にすれば作業環境等は更に大幅な改善を図ることができる。
＜第２の実施形態＞

図５乃至図７は、本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第２の実施形態を示す図である。
図５乃至図７において、３はガイドローラー、１０はワイヤー溝、１４および１４´は握りハンドル、１７は押し上げ用スプリング、１８は案内溝、１９はキー、２０はワイヤー取付位置確認ガイド、２１は回転軸を示す。
本実施形態は、ガイドローラー３を回転軸２１の方向に移動させる移動機構が、案内溝１８とキー１９からなるクラッチ機構であり、前記案内溝１８に挿入するキー１９の位置を変えることによりガイドローラー３を回転軸２１の方向に移動できることを特徴とする。
まず、図５に示す本実施形態においては、ガイドローラー３の下側中心部に、ガイドローラー３を押し上げる押し上げ用スプリング１７が設けられており、このスプリングの力によってガイドローラー３を回転軸２１の方向（図５に示す矢印の方向）に移動することができる。

また、ガイドローラー３の下側に、案内溝１８とキー１９が設けられており、キー１９を案内溝に挿入することによってガイドローラー３の上下方向の位置を固定することができ、前述の第１の実施形態に示したようなストッパー１５を設ける必要がない。
図７は、本発明に用いる案内溝とキーからなるクラッチ機構を例示する図である。
図７に示すように、案内溝１８には、ガイドローラー３に設けられたワイヤー溝１０の数と同数の５つの凹部２２からなる設定段階が設けられており、この５つの凹部２２のいずれかにキー１９を挿入することによってガイドローラー３の上下方向の位置をワイヤー溝１０のいずれかの位置に設定することができ、これによって、使用するワイヤー溝１０を選択することができる。
例えば、ガイドローラー３を上昇させる場合には、キー１９を右方向（図７の矢印の方向）に移動させ、逆に、ガイドローラー３を下降させる場合には、左方向に移動させればよい。
図６に示す実施形態においては、ガイドローラー３の下側外周部に、ガイドローラー３を押し上げる押し上げ用スプリング１７が設けられており、このスプリングの力によってガイドローラー３を図６の矢印で示す回転軸２１方向に移動することができる。
また、ガイドローラー３の上側に、案内溝１８とキー１９が設けられており、案内溝には、図７と同様で上下方向が異なる５つの凹部２２からなる設定段階が設けられており、この５つ凹部２２のいずれかにキー１９を挿入することによってガイドローラー３の上下方向の位置をワイヤー溝１０のいずれかの位置に設定することができ、これによって、使用するワイヤー溝１０を選択することができる。
なお、本実施形態においてはワイヤー溝１０の本数を５本としたが、このワイヤー溝の数は複数であればよく、また、この溝を増やすことによって、さらにガイドローラーの使用回数を増加させることができる。

従来使用されている、２本溝が切られたガイドローラーと同じ寸法のガイドローラーに、等ピッチで５本のワイヤー溝を設けて本発明を実施したところ、ガイドローラーを取り付けた状態でワイヤー溝を変更することができ、ガイドローラーの取り付け位置の制限によらず、狭くて環境の悪い所であっても簡単にワイヤー溝を取り替えることができた。
ガイドローラーに５つのワイヤー溝を設けた場合には、一個のガイドローラーの取り替え寿命が２．５倍に伸び、取替え時間が従来の約１／４となり、その分、製品の処理量が増え、また、作業員の負担が軽減された。
また、取替え時間が短くなったことや、専用工具を使わないで溝の変更が出来る様になった事で作業環境が大幅に改善出来、工具、軍手、等の消耗品が減少した。

ワイヤーソーの装置構成を示す図である。従来の切断用ワイヤーの搬送装置に用いるガイドローラーを例示する図である。本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第１の実施形態を示す図である。本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第１の実施形態を示す図である。本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第２の実施形態を示す図である。本発明における切断用ワイヤーの搬送装置の第２の実施形態を示す図である。本発明に用いる案内溝とキーからなるクラッチ機構を例示する図である。

符号の説明

１第１のワイヤーボビン
２小ガイドローラー
３ガイドローラー
４溝付ローラー
５インゴット
６第２のワイヤーボビン
７切断用ワイヤー
８切断用スラリー
９ガイドローラー取付台
１０ワイヤー溝
１１止めネジ
１２止めリング
１３ワイヤーガイド
１４，１４´ 握りハンドル
１５ストッパー
１６ストップレバー
１７押し上げ用スプリング
１８案内溝
１９キー
２０ワイヤー取付位置確認ガイド
２１回転軸
２２凹部

Claims

ワイヤーソーに供給する切断用ワイヤーを巻き取る２つのワイヤーボビンと、前記２つのワイヤーボビンの間を走行する切断用ワイヤーを案内する複数のワイヤー溝を備えたガイドローラーとを有する切断用ワイヤーの搬送装置であって、前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせて回転軸の方向に段階的に移動させる移動機構を設けることにより、前記複数のワイヤー溝のうち、切断用ワイヤーを巻き付けるワイヤー溝を、前記ガイドローラーを取り付けた状態で変更できることを特徴とする切断用ワイヤーの搬送装置。
前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動させる移動機構がネジ機構であり、握りハンドルを回転させてネジを回すことによって前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動できるとともに、前記ガイドローラーを固定するためのストッパーを有することにより前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせられることを特徴とする請求項１に記載の切断用ワイヤーの搬送装置。
前記ガイドローラーを回転軸の方向に移動させる移動機構が、案内溝とキーからなるクラッチ機構であり、前記案内溝に挿入するキーの位置を変えることにより前記ガイドローラーを前記ガイドローラーを前記複数のワイヤー溝の位置に合わせられることを特徴とする請求項１に記載の切断用ワイヤーの搬送装置。