JP3647607B2

JP3647607B2 - Slurry circulation device and wire saw

Info

Publication number: JP3647607B2
Application number: JP16441797A
Authority: JP
Inventors: 昭夫川北; 智石塚
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: JPH1110511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤを用いて、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料のワークを切削加工するためのワイヤソーに装設されるスラリ循環装置、そのスラリ循環装置を備えたワイヤソーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤソーにおいては、複数の加工用ローラが所定間隔おきに配設され、それらのローラの外周には複数の環状溝が所定ピッチで形成されている。また、各加工用ローラ間において、環状溝には１本のワイヤが順に巻回されている。そして、ワイヤが走行されながら、そのワイヤ上に遊離砥粒を含む水性または油性のスラリが供給され、この状態でワイヤに対しワークが押し付け接触されて、そのワークが切削されてウェハ状にスライス加工される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記スラリはワークの切削時、発熱によって分散液（水や油）が蒸発したりして、スラリ中に含まれる遊離砥粒の量が相対的に上昇する。これは、特に分散液が水性である場合に顕著であった。このため、スラリの粘度が高くなり、スラリの流動性も低下する。その結果、遊離砥粒がワイヤに対して均一に付着せず、ワークの切削効率が低下するとともに、ワークのスライス面の精度が低下していた。
【０００４】
しかしながら、従来スラリの砥粒濃度を管理する方法は、作業者の勘や経験に頼られていた。つまり、スラリの砥粒濃度が大きくなると、作業者が装置を一旦停止させて、スラリの一部または全部を廃棄し、スラリを補充していた。このため、作業効率が低下するとともに、スラリが無駄に廃棄されることもあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたもので、その目的は、ワークの切削中において、自動的にスラリの砥粒濃度をほぼ一定にすることが可能なスラリ循環装置、スラリ循環装置を備えたワイヤソーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明においては、分散液に砥粒が混合されたスラリをワークの切削加工部に供給した後、そのスラリを回収して再び切削加工部に供給するスラリ循環装置において、切削加工部に供給するスラリの砥粒濃度を測定する濃度測定手段と、スラリ貯留部に分散液を供給する分散液供給手段と、スラリ貯留部に供給される分散液の量を測定する分散液用流量計と、スラリ貯留部内におけるスラリをスラリ廃液部に排出するスラリ排出手段と、スラリ貯留部に新しいスラリを供給するスラリ供給手段と、濃度測定手段による測定結果に対応する分散液供給量が設定されると共に、濃度測定手段による測定結果が上限値を超えたとき分散液供給手段を動作させる制御手段と、分散液供給量を任意に設定可能な入力キーと、分散液供給量やスラリ排出量の設定を自動または手動で行うかを設定する自動／手動設定キーと、スラリ定量交換を実行させる定量交換指令キーとを備え、自動設定のときは制御手段に設定された前記測定結果に対応する分散液供給量を、手動設定のときは入力キーで設定した分散液供給量をスラリ貯留部に供給するように構成し、前記分散液用流量計によりスラリ貯留部に供給された分散液の累積量を測定し、この測定された累積量が予め設定した設定値以上になったとき、前記定量交換指令キーの押下によって、スラリ排出手段とスラリ供給手段とが動作されて、スラリ貯留部内におけるスラリの定量交換を行い、その後に濃度測定手段を実行するように構成した。
【０００７】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のスラリ循環装置において、遊離砥粒をスラリ貯留部に供給する砥粒供給手段を備え、前記制御手段には濃度測定手段よる測定結果に対応する遊離砥粒供給量が設定されており、制御手段は、濃度測定手段による測定結果が下限値に満たないとき、砥粒供給手段を動作させるものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または請求項２に記載のスラリ循環装置を備えたワイヤソーである。
【００１５】
なお、以下に述べる発明の実施の形態において、特許請求の範囲または課題を解決するための手段に記載の「濃度測定手段」は粘度計４１ａに相当し、同じく「スラリ供給手段を構成する分散液供給手段」は第３バルブ４６ｂに相当し、同じく「スラリ供給手段を構成する砥粒供給手段」はスクリューフィーダ４５ｂに相当し、同じく「制御手段」及び「コンピュータ」はＣＰＵ５１ａ、ＲＯＭ５１ｂ、ＲＡＭ５１ｃに相当し、同じく「分散液供給量設定手段」は入力キー５１ｄに相当し、同じく「スラリ定量交換指令手段」は定量交換指令キー５１ｆに相当し、同じく「スラリ排出手段」はスラリ供給ポンプ３８、供給配管路３７、分岐配管路３７ａ、第１バルブ３８ａ及び第２バルブ３８ｂに相当し、同じく「スラリ貯留部」はスラリ貯留タンク３６に相当し、同じく「スラリ廃液部」はスラリ廃液タンク３９に相当する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面を用いて説明する。
先ず、はじめにワイヤソーの構成について説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、切断機構１１は装置基台１２上に装設されている。この切断機構１１は平行に延びる加工用駆動ローラ１３及び加工用被動ローラ１４を備え、それらの外周には環状溝１３ａ，１４ａが所定ピッチで形成されている。なお、図面においては理解を容易にするために、環状溝１３ａ，１４ａの数を実際よりも少なく描いてある。
【００１８】
１本の線材よりなるワイヤ１５は前記加工用ローラ１３，１４の各環状溝１３ａ，１４ａに連続的に巻回されている。ワイヤ走行用モータ１６は装置基台１２上に配設され、このモータ１６により加工用駆動ローラ１３が直接回転されると、ワイヤ１５を介して加工用被動ローラ１４が回転される。そして、これらの加工用ローラ１３，１４の回転によって、ワイヤ１５が所定の走行速度で走行される。このワイヤ１５の走行は、一定量前進（例えば１０ｍ）及び一定量後退（例えば９ｍ）を繰り返し、全体として歩進的に前進するように行われる。
【００１９】
ワーク支持機構１９は前記切断機構１１の上方に位置するように、装置基台１２上に立設されたコラム２０に上下動可能に支持され、その下部には硬脆材料よりなるワーク２１が着脱自在にセットされる。ワーク昇降用モータ２２はコラム２０上に配設され、このモータ２２により図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構１９が上下動される。スラリ供給機構３４は切断機構１１の上方に対向配置され、加工用ローラ１３，１４と平行に延び、ワーク２１の前後両側に位置する複数のスラリ供給パイプ３５を備えている。
【００２０】
そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ１５が切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間で走行されながら、ワーク支持機構１９が切断機構１１に向かって下降される。このとき、スラリ供給機構３４のスラリ供給パイプ３５からワイヤ１５上へ、遊離砥粒を含む水性または油性のスラリが供給されるとともに、そのワイヤ１５に対しワーク２１が押し付け接触され、ラッピング作用によってワーク２１がスライス状に切削加工される。切削加工部１７は、加工用ローラ１３，１４、ワイヤ１５及びスラリ供給パイプ３５で構成されている。
【００２１】
リール機構２３は前記装置基台１２上に装設され、ワイヤ１５を繰り出すための繰出しリール２４と、ワイヤ１５を巻き取るための巻取りリール２５とを備えている。回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータよりなる一対のリール回転用モータ２６，２７は装置基台１２に配設され、それらのモータ軸には図示しない伝達機構を介してリール２４，２５が連結されている。
【００２２】
トラバース機構２８は前記リール機構２３に隣接して装置基台１２上に装設され、繰出しリール２４からのワイヤ１５の繰出し及び巻取りリール２５へのワイヤ１５の巻取りを、上下にトラバースしながら案内する。そして、前記リール機構２３の両リール２４，２５の回転により、繰出しリール２４から切断機構１１へワイヤ１５が繰り出されるとともに、加工後のワイヤ１５が巻取りリール２５に巻き取られる。
【００２３】
張力付与機構２９及びガイド機構３０は、前記リール機構２３と切断機構１１との間に配設されている。そして、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間に巻回されたワイヤ１５の両端が、ガイド機構３０の各ガイドローラ３１を介して張力付与機構２９に掛装されている。この状態で、張力付与機構２９により、加工用ローラ１３，１４間のワイヤ１５に所定の張力が付与される。
【００２４】
張力低減機構３２は前記リール機構２３と張力付与機構２９との間に配設され、一対の回転ローラ３３を備えている。そして、これらの回転ローラ３３にはワイヤ１５が掛装され、両回転ローラ３３が回転されることによって、張力付与機構２９からリール機構２３の各リール２４，２５側へ波及するワイヤ１５の張力が低減される。
【００２５】
次に、前記スラリ供給機構３４の構成について説明する。
図３に示すように、ワイヤソーの下部に位置するスラリ貯溜タンク３６は遊離砥粒を含む水性または油性のスラリを貯溜している。このスラリは、油性または水性の分散液とＳｉＣ等の遊離砥粒とが調合されている。攪拌翼３６ｂは、スラリ貯溜タンク３６の内底部に回転可能に配設され、この攪拌翼３６ｂがモータ（図示略）によりスラリ攪拌のために回転する。
【００２６】
また、スラリ貯留タンク３６には、スラリ循環配管路４０ａが配設されている。そのスラリ循環配管路４０ａには、三方バルブ４０ｂを介してスラリ貯留タンク３６内のスラリを循環させるための循環ポンプ４０ｃと、スラリを冷却するための熱交換器４０とが配設されている。循環ポンプ４０ｃは、スラリ貯留タンク３６内のスラリ温度が常に一定になるように、スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ循環配管路４０ａに供給している。さらに、三方バルブ４０ｂには、スラリをスラリ廃液タンク３９へ排出するためのスラリ排出配管路４０ｄが接続されている。
【００２７】
スラリ貯溜タンク３６とスラリ供給パイプ３５との間には、供給配管路３７が接続されている。供給ポンプ３８は供給配管路３７中に配設され、スラリ貯溜タンク３６内のスラリが、この供給ポンプ３８の動作により、供給配管路３７を介してスラリ供給パイプ３５からワイヤ１５上に供給される。
【００２８】
第１バルブ３８ａは、供給配管路３７中に配設されている。そして、第１バルブ３８ａの開閉量に応じてスラリ供給パイプ３５に供給するスラリ量が調整される。
【００２９】
第２バルブ３８ｂは、供給配管路３７から分岐した分岐配管路３７ａ中に配設されている。第１バルブ３８ａが閉じているときに、この第２バルブ３８ｂを開くことにより、供給配管路３７中に存在するスラリが分岐配管路３７ａを介してワイヤソーの外部に位置するスラリ廃液タンク３９に排出される。
【００３０】
流量計４１は、供給配管路３７中に配設され、この流量計４１により供給配管路３７内を流れるスラリの流量が測定される。
粘度計４１ａは、供給配管路３７中において、流量計４１の下流側に配設され、この粘度計４１ａにより供給配管路３７内を流れるスラリの粘度が検出されて、スラリ中の砥粒濃度が測定される。
【００３１】
スラリ回収タンク４２は前記切断機構１１の下方に配設され、このスラリ回収タンク４２とスラリ貯溜タンク３６との間には、回収配管路４３が接続されている。回収ポンプ４４は回収配管路４３中に配設され、ワイヤ１５上からスラリ回収タンク４２内に落下したスラリが、この回収ポンプ４４の動作により、回収配管路４３を介してスラリ貯溜タンク３６に戻される。
【００３２】
スラリ貯留タンク３６の上部に位置する砥粒タンク４５は遊離砥粒を収容し、スクリューフィーダ４５ｂはその砥粒タンク４５の直下に配設され、砥粒タンク４５から供給される遊離砥粒の量を調整する。供給配管路４５ａは、スクリューフィーダ４５ｂに接続され、スクリューフィーダ４５ｂからの遊離砥粒をスラリ貯留タンク３６に導く。
【００３３】
スラリ貯留タンク３６の上部に位置する分散液タンク４６は、水性または油性の分散液を貯留している。供給配管路４６ａは、分散液タンク４６に接続され、分散液をスラリ貯留タンク３６に導く。第３バルブ４６ｂは、供給配管路４６ａを開閉する。分散液用流量計４７は供給配管路４６ａ中を流れる分散液の量を測定する。
【００３４】
次に、前記スラリ循環装置の制御回路図について説明する。
図４に示すように、制御回路５０は制御部５１、各タンク３６，３９，４２の液面レベルセンサ３６ａ，３９ａ，４２ａ、流量計４１、粘度計４１ａ、分散液用流量計４７、供給ポンプ３８、回収ポンプ４４、第１バルブ３８ａ、第２バルブ３８ｂ、第３バルブ４６ｂ及びスクリューフィーダ４５ｂで構成されている。
【００３５】
制御部５１はＣＰＵ（Central Processing Unit）５１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１ｂ、ＲＡＭ（Randam Access Memory）５１ｃ，入力キー５１ｄで構成されている。ＣＰＵ５１ａは制御回路５０全体の制御を行う。ＲＯＭ５１ｂは制御回路５０の制御を行うためのプログラムを記憶している。ＲＡＭ５１ｃはフラッシュメモリ等で構成され、プログラム実行時に発生する一時的なデータを記憶する。入力キー５１ｄは分散液供給量等の設定入力に必要なテンキー等を備えている。自動／手動設定キー５１ｅは分散液等の供給量やスラリの排出量の設定を自動または手動で行うかを設定するものである。定量交換指令キー５１ｆはスラリ定量交換を実行させるものである。
【００３６】
各液面レベルセンサ３６ａ，３９ａ，４２ａは、それぞれの各タンク３６，３９，４２に備えられ、制御部５１に各タンク３６，３９，４２内におけるスラリの情報（例えば所定量有り、空等）を示す旨の信号を送出する。
【００３７】
流量計４１、粘度計４１ａ及び分散液用流量計４７は、それぞれ測定結果を制御部５１に送出する。
供給ポンプ３８及び回収ポンプ４４は、制御部５１からの制御信号に基づいて動作するように構成されている。第１バルブ３８ａ、第２バルブ３８ｂ及び第３バルブ４６ｂも制御部５１からの制御信号に基づいて開閉動作するように構成されている。
【００３８】
スクリューフィーダ４５ｂは、制御部５１からの制御信号に基づいて、所定時間、スクリュー（図示略）を回転させることにより、砥粒タンク４５内の遊離砥粒を供給配管路４５ａを介してスラリ貯留タンク３６に供給する。また、第３バルブ４６ｂ及びスクリューフィーダ４５ｂは、スラリ定量交換或いは全量交換におけるスラリ供給手段を構成している。
【００３９】
次に、前記のように構成されたワイヤソーの動作を説明する。
さて、このワイヤソーにおいては、ワイヤ１５がリール機構２３の繰出しリール２４から繰り出され、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間において歩進的に走行された後、巻取りリール２５に巻き取られる。そして、スラリ供給機構３４のスラリ供給パイプ３５から、加工用ローラ１３，１４間のワイヤ１５上に、遊離砥粒を含むスラリが供給されながら、ワーク支持機構１９の下降により、ワイヤ１５に対してワーク２１が押し付け接触される。これにより、ワーク２１が所定の厚さに切削加工される。
【００４０】
次に、スラリ貯留タンク３６内に分散液と遊離砥粒とを供給する方法について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートは制御部５１のＲＯＭ５１ｂに記憶されているプログラムに基づいて、ＣＰＵ５１ａの制御のもとに進行する。また、スラリの粘度を上限値以下に調整するために必要な分散液の供給量は、粘度計４１ａの測定結果に対応しており、その対応関係はＲＯＭ５１ｂに記憶されている。さらに、スラリの粘度を下限値に調整するために必要な遊離砥粒の供給量は、粘度計４１ａの測定結果に対応しており、その対応関係もＲＯＭ５１ｂに記憶されている。
【００４１】
Ｓ１においては、加工中或いは加工停止時に行われ、粘度計４１ａの測定結果が予め規定した粘度の上限値を超えているか否かが判断される。測定結果が上限値を超えている場合、すなわち砥粒濃度が上限値を超えている場合は、分散液が不足している場合であるため、Ｓ２に移行する。
【００４２】
一方、測定結果が上限値以下の場合は、スラリの濃度が適正な状態か、或いは遊離砥粒が不足している場合であるため、Ｓ７に移行する。すなわち、通常ワーク２１のスライス加工においては分散液の蒸発の方が、遊離砥粒の不足よりも早いのが一般的であるが、遊離砥粒の摩耗や何らかの原因によって遊離砥粒が早くに不足する場合も想定して、Ｓ７以降の処理を設けている訳である。
【００４３】
Ｓ２においては、自動／手動設定キー５１ｅが自動に設定されているか否かが判断される。自動に設定されている場合は、Ｓ３に移行して第３バルブ４６ｂが開らかれ、ＲＯＭ５１ｂに設定された粘度計４１ａの測定結果に対応する供給量の分散液がスラリ貯留タンク３６に供給される。一方、自動に設定されていない場合、すなわち手動に設定されている場合は、Ｓ４に移行して手動で供給量を設定し、その設定量の分散液の供給が行われる。
【００４４】
Ｓ５においては、分散液用流量計４７を流れる分散液の流量が前記Ｓ１の測定結果に対応した流量に達するまで待たれる。
Ｓ６においては、前記Ｓ３において、分散液用流量計４７を流れる分散液の流量が前記Ｓ１の測定結果に対応した流量に達したと判断して、第３バルブ４６ｂが閉じられ、この処理を終了する。
【００４５】
Ｓ７においては、粘度計４１ａの測定結果が予め規定した粘度の下限値未満であるか否かが判断される。測定結果が下限値未満の場合、すなわち砥粒濃度が下限値未満である場合は、遊離砥粒が不足している場合であるため、Ｓ８に移行する。一方、測定結果がスラリの濃度が適正な状態であるため、この処理を終了する。
【００４６】
Ｓ８においては、スクリューフィーダ４５ｂが起動され、その回転が開始される。
Ｓ９においては、スクリューフィーダ４５ｂが前記Ｓ１の測定結果に対応した回転回数に達するまで待たれる。
【００４７】
Ｓ１０においては、スクリューフィーダ４５ｂが停止され、この処理が終了される。
次に、前記図５のＳ４における手動操作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４８】
Ｓ１１においては、作業者によって分散液供給量が入力キー５１ｄにより設定される。
Ｓ１２においては、第３バルブ４６ｂが開かれる。
【００４９】
Ｓ１３においては、分散液用流量計４７を流れる分散液の流量が前記Ｓ１１における設定量に達するまで待たれる。
Ｓ１４においては、前記Ｓ１１において、設定量の分散液が供給されたと判断して、第３バルブ４６ｂが閉じられる。
【００５０】
Ｓ１５においては、粘度が下限値〜上限値の間になったか否かが判断される。
下限値〜上限値の間になった場合は、この処理を終了する。一方、下限値〜上限値の間になっていない場合は、Ｓ１１に戻ってこの処理が繰り返えされる。
【００５１】
以上のフローチャートを次に述べるスラリ定量交換動作後に続いて実行させるようにプログラムすることもできる。
すなわち、図７のフローチャートに示すように、Ｓ２０においては、作業者によって、定量交換支持キー５１ｆが押下される。
【００５２】
Ｓ２１においては、供給ポンプ３８が起動される。
Ｓ２２においては、第１バルブ３８ａが閉じられるとともに、第２バルブ３８ｂが開かれる。すなわち、スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ廃液タンク３９へ排出するスラリ排出工程が開始される。
【００５３】
Ｓ２３においては、流量計４１を通過するスラリの量が定量に達するまで待たれる。
Ｓ２４においては、第１バルブ３８ａが開かれるとともに、第２バルブ３８ｂが閉じられる。すなわち、スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ廃液タンク３９へ排出するスラリ排出工程が終了される。
【００５４】
Ｓ２５においては、スクリューフィーダ４５ｂが起動される。すなわち、遊離砥粒をスラリ貯留タンク３６内に供給する砥粒供給工程が開始される。
Ｓ２６においては、スクリューフィーダ４５ｂが所定回数、回転されることにより、所定量の遊離砥粒がスラリ貯留タンク３６に供給されるまで待たれる。
【００５５】
Ｓ２７においては、スクリューフィーダ４５ｂが所定回数、回転されると、停止される。すなわち、遊離砥粒をスラリ貯留タンク３６内へ供給する砥粒供給工程が終了する。
【００５６】
Ｓ２８においては、第３バルブ４６ｂが開かれる。すなわち、分散液をスラリ貯留タンク３６内に供給する分散液供給工程が開始される。
Ｓ２９においては、分散液用流量計４７によって、所定量の分散液がスラリ貯留タンク３６に供給されるまで待たれる。
【００５７】
Ｓ３０においては、第３バルブ４６ｂが閉じられる。すなわち、分散液をスラリ貯留タンク３６内へ供給する分散液供給工程が終了される。
ところで、分散液の累積量が設定量に達するまでには、ワーク２１の切削加工によってスラリ中にワーク２１の切削粉が混入される。スラリ中に切削粉が混入すると、スラリ中に含まれる遊離砥粒の割合が相対的に減少する。このため、ワイヤ１５に対して遊離砥粒が付着しにくくなり、ワーク２１の切削効率が低下する。従って、累積した分散液の供給量が所定量に達した場合は、スラリ中に含まれる切削粉も増加して、スラリ中の遊離砥粒の量が相対的に減少していると判断し、スラリ貯留タンク３６内のすべてのスラリをスラリ廃液タンク３９に排出させてから遊離砥粒と分散液とをスラリ貯留タンク３６内に供給して、新しいスラリにする。
【００５８】
以下に、スラリ貯留タンク３６内のすべてのスラリをスラリ廃液タンク３９に排出させて、スラリ貯留タンク３６内に遊離砥粒と分散液とを供給する方法について説明する。
【００５９】
先ず、制御部５１からの制御信号により、第１バルブ３８ａが閉じられるとともに、第２バルブ３８ｂが全開にされる。すると、供給配管路３７から供給されるスラリは、分岐配管路３７ａを介してスラリ廃液タンク３９への排出が開始される。スラリ貯留タンク３６内のすべてのスラリが供給ポンプ３８によって、スラリ廃液タンク３９に排出されると、スラリ貯留タンク用液面レベルセンサ３６ａにより、スラリ貯留タンク３６内のほぼすべてのスラリがなくなり、空になった旨の信号が制御部５１に送出される。すると、スクリューフィーダ４５ｂのスクリューを制御部５１からの制御信号に基づいて、スクリューの回転が開始されて遊離砥粒の供給が開始されるとともに、第３バルブ４６ｂが全開にされて分散液の供給が開始される。
【００６０】
ところで、スラリ貯留タンク３６内に貯留することができるスラリは、一定量であるため、スクリューフィーダ４５ｂのスクリューを所定時間回転させることにより、所定量の遊離砥粒がスラリ貯留タンク３６内に供給される。また、分散液用流量計４７を流れる流量により、分散液が測定され、スラリ貯留タンク３６に供給される。そして、所定量の分散液が分散液用流量計４７を流れると、分散液用流量計４７は、所定量の分散液が流れた旨の制御信号を制御部５１に送出する。すると、第３バルブ４６ｂが閉じられる。そして、スラリ貯留タンク３６内に供給された遊離砥粒と分散液とは、攪拌翼３６ｂによって攪拌されて、新しいスラリとなる。
【００６１】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
・ワーク２１の切削加工部に供給するスラリは、供給配管路３７中に配設された粘度計４１ａによって測定される。そして、スラリの粘度が上限値を超えている場合は、すなわち砥粒濃度が上限値を超えている場合は、制御部５１からの制御信号に基づいて第３バルブ４６ｂを全開にさせる。そして、粘度計４１ａの測定結果に応じた分散液がスラリ貯留タンク３６内に供給されると、第３バルブ４６ｂが閉じられる。このため、ワーク２１の切削時に発生する熱によって分散液（水や油）が蒸発して、スラリ中に含まれる遊離砥粒の量が相対的に減少することはなく、スラリが無駄に廃棄されることもない。故に、スラリの粘度が高くなり、供給配管路３７内においてスラリの流動性が低下することもない。従って、ワイヤ１５には均一の遊離砥粒が付着し、ワーク２１の切削効率が低下するとともなく、ワーク２１のスライス面の精度が低下することもない。
【００６２】
・スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ廃液タンク３９に排出する際にも、通常ワイヤ１５にスラリを供給するための供給ポンプ３８が用いられている。すなわち、第１バルブ３８ａと第２バルブ３８ｂとの開閉を制御部５１からの制御信号にて制御することにより、スラリを分岐配管路３７ａに導いてスラリの排出が行われている。このため、スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ廃液タンク３９に排出するための専用のポンプを設ける必要はない。
【００６３】
・スラリ貯留タンク３６内に供給する遊離砥粒と分散液とは、スラリ貯留タンク３６の上部に位置している。このため、スクリューフィーダ４５ｂ及び第３バルブ４６ｂを制御部５１からの制御信号によって調整することにより、遊離砥粒と分散液とをスラリ貯留タンク３６に供給することができる。従って、遊離砥粒と分散液とを供給するための構成が簡単である。また、スクリューフィーダ４５ｂと第３バルブ４６ｂとを別々に制御しているため、それぞれ独立させて動作させることもできる。
【００６４】
・スラリ貯留タンク３６内には、攪拌翼３６ｂが配設され、常時攪拌されている。このため、予めスラリ貯留タンク３６の外部で遊離砥粒と分散液とを調合することはない。すなわち、別々にスラリ貯留タンク３６内に供給しても遊離砥粒と分散液とが攪拌翼３６ｂにより調合されてスラリとなる。また、スラリ貯留タンク３６内に貯留しているスラリの遊離砥粒が分散液から分離して、スラリ貯留タンク３６の内底部に沈殿するおそれを確実に防止することができる。
【００６５】
・定量交換指令キー５１ｆの押下によって、ワーク２１の切削に供したスラリがスラリ廃液タンク３９に排出される。そして、分散液と遊離砥粒とがスラリ貯留タンク３６内に供給され、スラリ貯留タンク３６内は、新しいスラリとなる。
さらに、スラリ中の砥粒濃度が測定される。そして、スラリ中の砥粒濃度が下限値〜上限値の間にないときは、再度スラリ中の砥粒濃度が調整されるため、確実にスラリ中の砥粒濃度をほぼ一定にすることができる。
【００６６】
なお、前記本実施形態は次のように変更して具体化することも可能である。
・分散液が水性の場合は、特に加工中に蒸発し易く、すぐに粘度が上限値を超えるため、分散液の補給が必要となる。しかしながら、頻繁にワイヤソーを停止させていては、稼働率が低下してしまう。そこで、図５のフローチャートを実行する前に、図７に示すフローチャートに代えて、図８に示すフローチャートを実行するように構成しても良い。すなわち、ワーク２１を加工中は、スラリ供給ポンプ３８は起動され、第１バルブ３８ａが開かれ、第２バルブ３８ｂが閉じられた状態である。
【００６７】
この状態において、Ｓ３１においては、作業者によって、定量交換指令キー５１ｆが押下される。
Ｓ３２においは、三方バルブ４０ｂのスラリ排出配管路４０ｄ側のバルブが開かれる。
【００６８】
Ｓ３３においては、スラリ貯留タンク３６内のスラリがスラリ廃液タンク３９へ排出されるのに伴って、スラリ貯留タンク３６内のスラリが減少する。そして、スラリ貯留タンク３６内のスラリが所定量以下になるまで、換言すれば、液面レベルセンサ３６ａが制御部５１に対して、排出レベルを検出した旨の信号を送出するのが待たれる。
【００６９】
Ｓ３４においては、三方バルブ４０ｂのスラリ排出配管路４０ｄ側のバルブが閉じられる。
Ｓ３５においては、前記Ｓ２５〜Ｓ２７に示した砥粒供給工程と同様にスラリ貯留タンク３６内に遊離砥粒の供給が行われる。
【００７０】
Ｓ３６においては、前記Ｓ２８〜Ｓ３０に示した分散液供給工程と同様にスラリ貯留タンク３６内に分散液の供給が行われる。
このように構成すれば、第１バルブ３８ａを閉じることなく、スラリ貯留タンク３６内のスラリをスラリ廃液タンク３９に排出することができるとともに、ワーク２１の切削中に新しいスラリ（分散液及び遊離砥粒）をスラリ貯留タンク３６内に供給することができる。その結果、ワイヤソーを停止させることなく、使用中のスラリを新しいスラリに交換することができる。従って、ワイヤソーの稼働率が低下することはない。
【００７１】
・分散液の累積量が設定量に達するまでには、ワーク２１の切削加工によってスラリ中にワーク２１の切削粉が混入される。スラリ中に切削粉が混入すると、スラリ中に含まれる遊離砥粒の割合が相対的に減少する。このため、ワイヤ１５に対して遊離砥粒が付着しにくくなり、ワーク２１の切削効率が低下する。従って、累積した分散液の供給量が設定量に達した場合は、スラリ中に含まれる切削粉も増加して、スラリ中の遊離砥粒の量が相対的に減少していると判断し、スラリ貯留タンク３６内のすべてのスラリをスラリ廃液タンク３９に排出させてから遊離砥粒と分散液とをスラリ貯留タンク３６内に供給して、新しいスラリにする必要がある。そこで、図５及び図６に示すフローチャートが実行されて分散液がスラリ貯留タンク３６内に供給される度に、換言すれば、第３バルブ４６ｂが「開」になる度に、図９に示すフローチャートを実行させるようにしても良い。
【００７２】
すなわち、Ｓ４１においては、スラリ貯留タンク３６内に供給した分散液の累積が分散液用流量計４７によって行われる。
Ｓ４２においては、分散液の累積量が予め設定した設定量以上になったか否かが判断される。累積量が設定量以上になった場合はＳ４３に移行する。一方、累積量が設定量未満の場合は、Ｓ４１に戻る。
【００７３】
Ｓ４３においては、分散液の累積量がクリアされる。すなわち、スラリ定量交換が行われた後、図５に示すフローチャートが実行されるため、累積量をクリアさせている。
【００７４】
Ｓ４４においては、図７または図８に示す、スラリ定量交換が実行される。
このように構成すれば、設定量以上の分散液がスラリ貯留タンク３６内に供給された場合は、図７または図８に示すフローチャートが実行される。このため、スラリ中に含まれる遊離砥粒の割合が相対的に減少して、ワイヤ１５に対して遊離砥粒が付着しにくくなって、ワーク２１の切削効率が低下させることがなく、スライス面の精度が低下することもない。
【００７５】
・スラリ回収タンク４２の底面からスラリ廃液タンク３９まで接続する廃液配管路４８を設け、その廃液配管路４８中に第４バルブ４９ａを備える。このように構成すれば、スラリ回収タンク４２内のスラリをより素早くスラリ廃液タンク３９に移送することができる。
【００７６】
・供給ポンプ３８及び回収ポンプ４４の各ポンプを２台備え、各ポンプを交互運転させても良い。このように構成すれば、各ポンプの寿命が延命されるとともに、万一各ポンプ３８，４４のうち一方のポンプ３８，４４が故障しても他方のポンプ３８，４４でワイヤソーを稼働させることができる。しかも、故障したポンプ３８，４４はワイヤソーを稼働させながら修理することも可能である。
【００７７】
・粘度計４１ａでスラリの粘度を測定する方法に代えて、供給配管路３７中に配設された流量計４１を流れる単位時間当たりの流量からスラリの流速を求めてスラリの粘度を算出させ、分散液をスラリ貯留タンク３６に供給するように構成しても良い。
【００７８】
・スラリ貯留タンク３６内のすべてのスラリをスラリ廃液タンク３９に排出するスラリ排出手段と、遊離砥粒をスラリ貯留タンク３６に供給する砥粒供給手段と、分散液をスラリ貯留タンク３６に供給する分散液供給手段とを同時に動作させても良い。
【００７９】
・スラリ定量交換におけるスラリ供給（分散液及び遊離砥粒）は、第３バルブ４６ｂ，スクリューフィーダ４５ｂからではなく、外部に設けたミキシングタンクに予め分散液と遊離砥粒とを調合させておき、そのミキシングタンクからスラリ貯留タンク３６内に所定量のスラリを供給するようにしても良い。
【００８０】
・図７に示すスラリ定量交換のフローチャートにおいて、定量を全量とすれば、スラリ全量交換が行われることは言うまでもない。
さらに、前記本実施形態から把握される請求項以外の技術的思想について、その効果とともに以下に記載する。
【００８１】
・請求項１〜請求項６に記載のスラリ循環装置において、濃度測定手段は、供給配管路中に配設した流量計を流れる単位時間当たりの流量からスラリの粘度を測定するスラリ循環装置。
【００８２】
このように構成すれば、スラリの流量から粘度を測定することができ、粘度を測定する専用の粘度計を省略することができる。
ところで、本明細書において、記録媒体とは、読み出しが可能な半導体記憶装置、磁気記憶装置の記録媒体、光磁気記憶装置の記録媒体など、コンピュータのプログラムを記録できるものならどのようなものでもよい。具体的には、半導体ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、相変化ディスク、磁気テープなどを含むものとする。
【００８３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、濃度測定手段の測定結果に基づいて、その測定結果が上限値を超える場合、自動的に分散液をスラリ貯留部に供給することができる。このため、ワークの切削中において、自動的にスラリの砥粒濃度をほぼ一定にすることができる。さらに、自動に設定されている場合は、制御手段に設定された濃度測定手段の測定結果に対応する供給量の分散液がスラリ貯留部に供給され、手動に設定されている場合は、手動で供給量を設定し、その設定量の分散液の供給が行われる。加えて、設定量以上の分散液がスラリ貯留部に供給された場合は、定量交換指令により、スラリ排出手段及びスラリ供給手段が動作されてスラリ定量交換が実行された後、濃度測定手段が実行される。このため、より一層確実にスラリの砥粒濃度をほぼ一定にすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、濃度測定手段の測定結果が下限値未満である場合、不足している遊離砥粒をスラリ貯留部に供給することができる。このため、スラリ貯留部で適正なスラリを作ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、ワークの切削中において、スラリの砥粒濃度をほぼ一定にすることが可能なスラリ循環装置を備えたワイヤソーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態におけるワイヤソーの正面図。
【図２】同じく、ワイヤソーの平面図。
【図３】同じく、スラリ供給機構を示す配管図。
【図４】同じく、電気ブロック図。
【図５】分散液と遊離砥粒との供給動作を示すフローチャート。
【図６】手動操作による分散液の供給動作を示すフローチャート。
【図７】スラリ定量交換の動作を示すフローチャート。
【図８】スラリ定量交換の動作を示すフローチャート。
【図９】分散液の累積量が設定量以上になったときの動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１７…切削加工部、３６…スラリ貯留部としてのスラリ貯留タンク、３７…スラリ排出手段を構成する供給配管路、３７ａ…スラリ排出手段を構成する分岐配管路、３８…スラリ排出手段を構成する供給ポンプ、３８ａ…スラリ排出手段を構成する第１バルブ、３８ｂ…スラリ排出手段を構成する第２バルブ、３９…スラリ廃液部としてのスラリ廃液タンク、４１ａ…濃度測定手段としての粘度計、４５ｂ…スラリ供給手段を構成する砥粒供給手段としてのスクリューフィーダ、４６ｂ…スラリ供給手段を構成する分散液供給手段としての第３バルブ、５１ａ…コンピュータを構成するＣＰＵ、５１ｂ…コンピュータを構成するＲＯＭ、５１ｃ…コンピュータを構成するＲＡＭ、５１ｄ…分散液供給量設定手段としての入力キー、５１ｆ…スラリ定量交換指令手段としての定量交換指令キー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a slurry circulator installed in a wire saw for cutting a work made of hard and brittle materials such as a semiconductor material, a magnetic material, and ceramic using a wire, and a wire sol equipped with the slurry circulator.ToIt is related.
[0002]
[Prior art]
In a wire saw, a plurality of processing rollers are arranged at predetermined intervals, and a plurality of annular grooves are formed at a predetermined pitch on the outer periphery of these rollers. In addition, one wire is wound around the annular groove in order between the processing rollers. Then, while the wire is running, an aqueous or oily slurry containing loose abrasive grains is supplied onto the wire, and the workpiece is pressed against the wire in this state, and the workpiece is cut and sliced into a wafer shape. Is done.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the workpiece is cut, the dispersion liquid (water or oil) evaporates due to heat generation, and the amount of free abrasive grains contained in the slurry is relatively increased. This was particularly noticeable when the dispersion was aqueous. For this reason, the viscosity of the slurry increases and the fluidity of the slurry also decreases. As a result, loose abrasive grains did not adhere uniformly to the wire, cutting efficiency of the workpiece decreased, and accuracy of the slice surface of the workpiece decreased.
[0004]
However, the conventional method for managing the abrasive grain concentration of the slurry has relied on the intuition and experience of the operator. That is, when the abrasive concentration of the slurry increases, the operator temporarily stops the apparatus, discards a part or all of the slurry, and replenishes the slurry. For this reason, the working efficiency is lowered, and the slurry is sometimes wasted.
[0005]
  The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to automatically make the abrasive grain concentration of the slurry almost constant during the cutting of the workpiece. Slurry circulation device, wire saw equipped with slurry circulation device-It is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In the invention according to claim 1, in the slurry circulating device that supplies the slurry, in which the abrasive grains are mixed in the dispersion, to the cutting portion of the workpiece, and then collects the slurry and supplies the slurry again to the cutting portion, Concentration measuring means for measuring the abrasive grain concentration of the slurry supplied to the processing section, dispersion liquid supplying means for supplying the dispersion liquid to the slurry storage section, and for the dispersion liquid for measuring the amount of the dispersion liquid supplied to the slurry storage section A flow meter,A slurry discharge means for discharging the slurry in the slurry reservoir to the slurry waste liquid section, a slurry supply means for supplying new slurry to the slurry reservoir,The dispersion supply amount corresponding to the measurement result by the concentration measurement means is set, and the control means for operating the dispersion supply means when the measurement result by the concentration measurement means exceeds the upper limit, and the dispersion supply amount arbitrarily An input key that can be set, and an automatic / manual setting key that sets whether to set the dispersion supply amount and slurry discharge amount automatically or manually., Quantitative exchange command key to execute slurry quantitative exchange andIn the automatic setting, the dispersion supply amount corresponding to the measurement result set in the control means is supplied to the slurry storage unit, and in the manual setting, the dispersion supply amount set by the input key is supplied to the slurry storage unit.And measuring the cumulative amount of the dispersion supplied to the slurry reservoir by the dispersion flow meter, and when the measured cumulative amount exceeds a preset value, By pressing, the slurry discharging means and the slurry supplying means are operated, and the slurry is quantitatively exchanged in the slurry reservoir, and thereafter the concentration measuring means is executed.
[0007]
  In the invention described in claim 2,2. The slurry circulating apparatus according to claim 1, further comprising an abrasive supply means for supplying free abrasive grains to the slurry reservoir, wherein the control means is set with a free abrasive supply amount corresponding to a measurement result by the concentration measuring means. The control means operates the abrasive grain supply means when the measurement result by the concentration measurement means is less than the lower limit value.Is.
[0008]
  In invention of Claim 3,A wire saw comprising the slurry circulating device according to claim 1.
[0015]
  In the embodiments of the invention described below, the “concentration measuring means” described in the claims or means for solving the problems corresponds to the viscometer 41a, and similarly “dispersed liquid constituting the slurry supply means” "Supply means" corresponds to the third valve 46b, "Abrasive supply means constituting the slurry supply means" corresponds to the screw feeder 45b, and "Control means" and "Computer" correspond to the CPU 51a, ROM 51b, RAM 51c. Similarly, the “dispersion supply amount setting means” corresponds to the input key 51d, the “slurry quantitative exchange command means” also corresponds to the quantitative exchange command key 51f, and the “slurry discharge means” also corresponds to the slurry supply pump 38, the supply. It corresponds to the pipe line 37, the branch pipe line 37a, the first valve 38a and the second valve 38b. Corresponds to the tank 36, also "slurry waste liquid portion" slurryWaste liquidtank39It corresponds to.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the wire saw will be described.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cutting mechanism 11 is mounted on the apparatus base 12. The cutting mechanism 11 includes a processing drive roller 13 and a processing driven roller 14 extending in parallel, and annular grooves 13a and 14a are formed at a predetermined pitch on the outer periphery thereof. In the drawings, the number of the annular grooves 13a and 14a is smaller than the actual number for easy understanding.
[0018]
A wire 15 made of one wire is continuously wound around the annular grooves 13a and 14a of the processing rollers 13 and 14, respectively. The wire travel motor 16 is disposed on the apparatus base 12, and when the processing drive roller 13 is directly rotated by the motor 16, the processing driven roller 14 is rotated via the wire 15. The wire 15 travels at a predetermined traveling speed by the rotation of the processing rollers 13 and 14. The traveling of the wire 15 is performed so as to advance stepwise as a whole by repeating a certain amount of advance (for example, 10 m) and a certain amount of reverse (for example, 9 m).
[0019]
The work support mechanism 19 is supported by a column 20 standing on the apparatus base 12 so as to be vertically movable so as to be positioned above the cutting mechanism 11, and a work 21 made of a hard and brittle material is attached to and detached from the lower part. Set freely. The work lifting / lowering motor 22 is disposed on the column 20, and the work support mechanism 19 is moved up and down by a motor such as a ball screw (not shown). The slurry supply mechanism 34 includes a plurality of slurry supply pipes 35 disposed opposite to each other above the cutting mechanism 11, extending in parallel with the processing rollers 13 and 14, and positioned on both the front and rear sides of the workpiece 21.
[0020]
During the operation of the wire saw, the workpiece support mechanism 19 is lowered toward the cutting mechanism 11 while the wire 15 travels between the processing rollers 13 and 14 of the cutting mechanism 11. At this time, an aqueous or oily slurry containing loose abrasive grains is supplied onto the wire 15 from the slurry supply pipe 35 of the slurry supply mechanism 34, and the workpiece 21 is pressed against and contacted with the wire 15. 21 is cut into slices. The cutting unit 17 includes processing rollers 13 and 14, a wire 15, and a slurry supply pipe 35.
[0021]
The reel mechanism 23 is installed on the apparatus base 12 and includes a feeding reel 24 for feeding the wire 15 and a take-up reel 25 for winding the wire 15. A pair of reel rotation motors 26 and 27 comprising servo motors capable of changing the rotation direction and rotation speed are disposed on the apparatus base 12, and the reels 24 and 25 are connected to the motor shaft via a transmission mechanism (not shown). It is connected.
[0022]
The traverse mechanism 28 is installed on the apparatus base 12 adjacent to the reel mechanism 23, and traverses the wire 15 from the supply reel 24 and the wire 15 to the take-up reel 25 while traversing up and down. invite. Then, by rotating both reels 24 and 25 of the reel mechanism 23, the wire 15 is fed from the feeding reel 24 to the cutting mechanism 11 and the processed wire 15 is wound on the take-up reel 25.
[0023]
The tension applying mechanism 29 and the guide mechanism 30 are disposed between the reel mechanism 23 and the cutting mechanism 11. Then, both ends of the wire 15 wound between the processing rollers 13 and 14 of the cutting mechanism 11 are hooked on the tension applying mechanism 29 via the guide rollers 31 of the guide mechanism 30. In this state, a predetermined tension is applied to the wire 15 between the processing rollers 13 and 14 by the tension applying mechanism 29.
[0024]
The tension reducing mechanism 32 is disposed between the reel mechanism 23 and the tension applying mechanism 29 and includes a pair of rotating rollers 33. Then, the wire 15 is hooked on these rotating rollers 33, and the rotation of the both rotating rollers 33 causes the tension of the wire 15 to spread from the tension applying mechanism 29 to each reel 24, 25 side of the reel mechanism 23. Reduced.
[0025]
Next, the configuration of the slurry supply mechanism 34 will be described.
As shown in FIG. 3, the slurry storage tank 36 located below the wire saw stores an aqueous or oily slurry containing loose abrasive grains. In this slurry, an oily or aqueous dispersion and free abrasive grains such as SiC are prepared. The stirring blade 36b is rotatably disposed at the inner bottom portion of the slurry storage tank 36, and the stirring blade 36b is rotated for slurry stirring by a motor (not shown).
[0026]
The slurry storage tank 36 is provided with a slurry circulation piping 40a. A circulating pump 40c for circulating the slurry in the slurry storage tank 36 and a heat exchanger 40 for cooling the slurry are disposed in the slurry circulation piping 40a via a three-way valve 40b. The circulation pump 40c supplies the slurry in the slurry storage tank 36 to the slurry circulation pipeline 40a so that the slurry temperature in the slurry storage tank 36 is always constant. Further, the three-way valve 40b is connected to a slurry discharge piping 40d for discharging the slurry to the slurry waste liquid tank 39.
[0027]
A supply piping 37 is connected between the slurry storage tank 36 and the slurry supply pipe 35. The supply pump 38 is disposed in the supply piping 37, and the slurry in the slurry storage tank 36 is supplied onto the wire 15 from the slurry supply pipe 35 via the supply piping 37 by the operation of the supply pump 38. .
[0028]
The first valve 38 a is disposed in the supply piping 37. The amount of slurry supplied to the slurry supply pipe 35 is adjusted according to the opening / closing amount of the first valve 38a.
[0029]
The second valve 38 b is disposed in a branch pipe line 37 a branched from the supply pipe line 37. When the second valve 38b is opened when the first valve 38a is closed, the slurry existing in the supply piping 37 is discharged to the slurry waste liquid tank 39 located outside the wire saw via the branch piping 37a. Is done.
[0030]
The flow meter 41 is disposed in the supply piping 37, and the flow rate of the slurry flowing through the supply piping 37 is measured by the flow meter 41.
The viscometer 41a is disposed in the supply piping 37 on the downstream side of the flow meter 41. The viscosity of the slurry flowing in the supply piping 37 is detected by the viscometer 41a, and the abrasive concentration in the slurry is determined. Measured.
[0031]
The slurry recovery tank 42 is disposed below the cutting mechanism 11, and a recovery piping 43 is connected between the slurry recovery tank 42 and the slurry storage tank 36. The recovery pump 44 is disposed in the recovery piping 43, and the slurry that has fallen into the slurry recovery tank 42 from the wire 15 is returned to the slurry storage tank 36 via the recovery piping 43 by the operation of the recovery pump 44. It is.
[0032]
The abrasive tank 45 located above the slurry storage tank 36 contains loose abrasive grains, and the screw feeder 45b is disposed directly below the abrasive tank 45, and the amount of free abrasive grains supplied from the abrasive tank 45. Adjust. The supply piping 45 a is connected to the screw feeder 45 b and guides the free abrasive grains from the screw feeder 45 b to the slurry storage tank 36.
[0033]
A dispersion liquid tank 46 located above the slurry storage tank 36 stores an aqueous or oily dispersion liquid. The supply piping 46 a is connected to the dispersion tank 46 and guides the dispersion to the slurry storage tank 36. The third valve 46b opens and closes the supply piping 46a. The dispersion flow meter 47 measures the amount of the dispersion flowing in the supply piping 46a.
[0034]
Next, a control circuit diagram of the slurry circulating apparatus will be described.
As shown in FIG. 4, the control circuit 50 includes a control unit 51, liquid level sensors 36a, 39a, 42a of the tanks 36, 39, 42, a flow meter 41, a viscometer 41a, a dispersion flow meter 47, and a supply pump. 38, a recovery pump 44, a first valve 38a, a second valve 38b, a third valve 46b, and a screw feeder 45b.
[0035]
The control unit 51 includes a CPU (Central Processing Unit) 51a, a ROM (Read Only Memory) 51b, a RAM (Randam Access Memory) 51c, and input keys 51d. The CPU 51a controls the entire control circuit 50. The ROM 51b stores a program for controlling the control circuit 50. The RAM 51c is composed of a flash memory or the like, and stores temporary data generated during program execution. The input key 51d is provided with a numeric keypad and the like necessary for setting input of the dispersion liquid supply amount and the like. The automatic / manual setting key 51e is used to set whether the supply amount of the dispersion liquid and the discharge amount of the slurry are automatically or manually set. The fixed amount exchange command key 51f is used to execute slurry fixed amount exchange.
[0036]
Each liquid level sensor 36a, 39a, 42a is provided in each of the tanks 36, 39, 42, and the control unit 51 provides information on the slurry in each of the tanks 36, 39, 42 (eg, there is a predetermined amount, empty, etc.). A signal indicating that is sent.
[0037]
The flow meter 41, the viscometer 41 a and the dispersion flow meter 47 send the measurement results to the control unit 51.
The supply pump 38 and the recovery pump 44 are configured to operate based on a control signal from the control unit 51. The first valve 38a, the second valve 38b, and the third valve 46b are also configured to open and close based on a control signal from the control unit 51.
[0038]
The screw feeder 45b rotates a screw (not shown) for a predetermined time on the basis of a control signal from the control unit 51, so that the free abrasive grains in the abrasive tank 45 are supplied to the slurry storage tank via the supply piping 45a. 36. Further, the third valve 46b and the screw feeder 45b constitute a slurry supply means in slurry quantitative exchange or total quantity exchange.
[0039]
Next, the operation of the wire saw configured as described above will be described.
In this wire saw, the wire 15 is unwound from the unwinding reel 24 of the reel mechanism 23, travels stepwise between the processing rollers 13 and 14 of the cutting mechanism 11, and is then wound around the take-up reel 25. . Then, while slurry containing loose abrasive grains is supplied from the slurry supply pipe 35 of the slurry supply mechanism 34 onto the wire 15 between the processing rollers 13 and 14, the workpiece support mechanism 19 is lowered to the wire 15. The work 21 is pressed and contacted. Thereby, the workpiece 21 is cut to a predetermined thickness.
[0040]
Next, a method for supplying the dispersion liquid and the free abrasive grains into the slurry storage tank 36 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart proceeds under the control of the CPU 51a based on a program stored in the ROM 51b of the control unit 51. Further, the supply amount of the dispersion necessary for adjusting the viscosity of the slurry below the upper limit value corresponds to the measurement result of the viscometer 41a, and the correspondence relationship is stored in the ROM 51b. Furthermore, the supply amount of the free abrasive grains necessary for adjusting the viscosity of the slurry to the lower limit value corresponds to the measurement result of the viscometer 41a, and the corresponding relationship is also stored in the ROM 51b.
[0041]
In S1, it is performed during processing or when processing is stopped, and it is determined whether or not the measurement result of the viscometer 41a exceeds a predetermined upper limit value of viscosity. When the measurement result exceeds the upper limit value, that is, when the abrasive concentration exceeds the upper limit value, the dispersion liquid is insufficient, and the process proceeds to S2.
[0042]
On the other hand, if the measurement result is equal to or lower than the upper limit value, the slurry concentration is in an appropriate state or the loose abrasive grains are insufficient, so the process proceeds to S7. That is, in the slicing process of the normal workpiece 21, the evaporation of the dispersion liquid is generally faster than the shortage of free abrasive grains, but the free abrasive grains are insufficient early due to wear of the free abrasive grains or for some reason. In consideration of the case, the processing after S7 is provided.
[0043]
In S2, it is determined whether or not the automatic / manual setting key 51e is set to automatic. When it is set to automatic, the process proceeds to S3, the third valve 46b is opened, and a supply amount of the dispersion corresponding to the measurement result of the viscometer 41a set in the ROM 51b is supplied to the slurry storage tank 36. The On the other hand, when it is not set to automatic, that is, when it is set to manual, the process proceeds to S4, where the supply amount is set manually, and the set amount of the dispersion liquid is supplied.
[0044]
In S5, the process waits until the flow rate of the dispersion flowing through the dispersion flowmeter 47 reaches a flow rate corresponding to the measurement result of S1.
In S6, it is determined in S3 that the flow rate of the dispersion flowing through the dispersion flowmeter 47 has reached the flow rate corresponding to the measurement result in S1, the third valve 46b is closed, and this process is terminated. To do.
[0045]
In S7, it is determined whether or not the measurement result of the viscometer 41a is less than a predetermined lower limit of the viscosity. When the measurement result is less than the lower limit value, that is, when the abrasive grain concentration is less than the lower limit value, it is a case where the free abrasive grains are insufficient, and the process proceeds to S8. On the other hand, since the measurement result shows that the concentration of the slurry is appropriate, this process is terminated.
[0046]
In S8, the screw feeder 45b is activated and its rotation is started.
In S9, the process waits until the screw feeder 45b reaches the number of rotations corresponding to the measurement result of S1.
[0047]
In S10, the screw feeder 45b is stopped and this process is terminated.
Next, the manual operation in S4 of FIG. 5 will be described using the flowchart shown in FIG.
[0048]
In S11, the supply amount of the dispersion liquid is set by the operator using the input key 51d.
In S12, the third valve 46b is opened.
[0049]
In S13, the process waits until the flow rate of the dispersion flowing through the dispersion flowmeter 47 reaches the set amount in S11.
In S14, it is determined in S11 that a set amount of the dispersion has been supplied, and the third valve 46b is closed.
[0050]
  In S15, it is determined whether or not the viscosity is between a lower limit value and an upper limit value.
If it is between the lower limit value and the upper limit value, this process is terminated. On the other hand, it is between the lower limit value and the upper limit value.NotIf so, the process returns to S11 and this process is repeated.
[0051]
The above flowchart can be programmed to be executed after the slurry quantitative exchange operation described below.
That is, as shown in the flowchart of FIG. 7, in S20, the quantitative replacement support key 51f is pressed by the operator.
[0052]
  In S21, the supply pump 38 is activated.
  In S22, the first valve 38a isClosedAnd the second valve 38b isOpenIt is. That is, the slurry in the slurry storage tank 36 is slurried.Waste liquidtank39The slurry discharge process is started.
[0053]
  In S23, the process waits until the amount of slurry passing through the flow meter 41 reaches a fixed amount.
  In S24, the first valve 38a isOpenAnd the second valve 38b isClosedIt is. That is, the slurry in the slurry storage tank 36 is slurried.Waste liquidtank39The slurry discharging process for discharging to is completed.
[0054]
In S25, the screw feeder 45b is activated. That is, an abrasive grain supply process for supplying loose abrasive grains into the slurry storage tank 36 is started.
In S <b> 26, the screw feeder 45 b is rotated a predetermined number of times to wait for a predetermined amount of loose abrasive grains to be supplied to the slurry storage tank 36.
[0055]
In S27, when the screw feeder 45b is rotated a predetermined number of times, it is stopped. That is, the abrasive grain supply process for supplying loose abrasive grains into the slurry storage tank 36 is completed.
[0056]
In S28, the third valve 46b is opened. That is, a dispersion supply process for supplying the dispersion into the slurry storage tank 36 is started.
In S 29, the process waits until a predetermined amount of the dispersion is supplied to the slurry storage tank 36 by the dispersion flow meter 47.
[0057]
In S30, the third valve 46b is closed. That is, the dispersion supply process for supplying the dispersion into the slurry storage tank 36 is completed.
By the way, until the cumulative amount of the dispersion reaches the set amount, the cutting powder of the workpiece 21 is mixed into the slurry by the cutting of the workpiece 21. When cutting powder is mixed in the slurry, the ratio of free abrasive grains contained in the slurry is relatively reduced. For this reason, it becomes difficult for loose abrasive grains to adhere to the wire 15, and the cutting efficiency of the workpiece 21 decreases. Therefore, when the cumulative amount of the dispersion supplied reaches a predetermined amount, the cutting powder contained in the slurry is also increased, and the amount of free abrasive grains in the slurry is determined to be relatively reduced, After all the slurry in the slurry storage tank 36 is discharged to the slurry waste liquid tank 39, the free abrasive grains and the dispersion liquid are supplied into the slurry storage tank 36 to form a new slurry.
[0058]
Hereinafter, a method of discharging all the slurry in the slurry storage tank 36 to the slurry waste liquid tank 39 and supplying the free abrasive grains and the dispersion liquid to the slurry storage tank 36 will be described.
[0059]
First, in accordance with a control signal from the control unit 51, the first valve 38a is closed and the second valve 38b is fully opened. Then, the slurry supplied from the supply piping 37 is started to be discharged to the slurry waste liquid tank 39 via the branch piping 37a. When all the slurry in the slurry storage tank 36 is discharged to the slurry waste liquid tank 39 by the supply pump 38, almost all of the slurry in the slurry storage tank 36 is eliminated by the slurry storage tank liquid level sensor 36a. A signal to that effect is sent to the control unit 51. Then, on the basis of the control signal from the control unit 51, the screw of the screw feeder 45b is started to rotate and the supply of free abrasive grains is started, and the third valve 46b is fully opened to supply the dispersion liquid. Is started.
[0060]
By the way, since the slurry that can be stored in the slurry storage tank 36 is a fixed amount, a predetermined amount of free abrasive grains is supplied into the slurry storage tank 36 by rotating the screw of the screw feeder 45b for a predetermined time. The Further, the dispersion is measured by the flow rate flowing through the dispersion flowmeter 47 and supplied to the slurry storage tank 36. Then, when a predetermined amount of the dispersion flows through the dispersion liquid flow meter 47, the dispersion liquid flow meter 47 sends a control signal indicating that the predetermined amount of dispersion liquid has flowed to the controller 51. Then, the third valve 46b is closed. Then, the free abrasive grains and the dispersion liquid supplied into the slurry storage tank 36 are agitated by the agitating blade 36b to become a new slurry.
[0061]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
-The slurry supplied to the cutting part of the workpiece 21 is measured by a viscometer 41 a disposed in the supply piping 37. When the slurry viscosity exceeds the upper limit value, that is, when the abrasive concentration exceeds the upper limit value, the third valve 46b is fully opened based on the control signal from the control unit 51. And if the dispersion liquid according to the measurement result of the viscometer 41a is supplied in the slurry storage tank 36, the 3rd valve 46b will be closed. For this reason, the dispersion liquid (water or oil) evaporates due to the heat generated when the workpiece 21 is cut, and the amount of free abrasive grains contained in the slurry is not relatively reduced, and the slurry is wasted. It never happens. Therefore, the viscosity of the slurry is increased, and the fluidity of the slurry in the supply piping 37 is not lowered. Therefore, uniform free abrasive grains adhere to the wire 15 and the cutting efficiency of the work 21 is not lowered, and the accuracy of the slice surface of the work 21 is not lowered.
[0062]
When supplying the slurry in the slurry storage tank 36 to the slurry waste liquid tank 39, the supply pump 38 for supplying the slurry to the wire 15 is usually used. That is, the opening and closing of the first valve 38a and the second valve 38b is controlled by the control signal from the control unit 51, whereby the slurry is guided to the branch piping 37a and the slurry is discharged. For this reason, it is not necessary to provide a dedicated pump for discharging the slurry in the slurry storage tank 36 to the slurry waste liquid tank 39.
[0063]
The free abrasive grains and the dispersion liquid supplied into the slurry storage tank 36 are located in the upper part of the slurry storage tank 36. For this reason, by adjusting the screw feeder 45 b and the third valve 46 b with the control signal from the control unit 51, the loose abrasive grains and the dispersion liquid can be supplied to the slurry storage tank 36. Therefore, the configuration for supplying the free abrasive grains and the dispersion liquid is simple. Moreover, since the screw feeder 45b and the third valve 46b are controlled separately, they can be operated independently.
[0064]
A stirring blade 36b is disposed in the slurry storage tank 36 and is constantly stirred. For this reason, the free abrasive grains and the dispersion liquid are not prepared in advance outside the slurry storage tank 36. That is, even if the slurry is separately supplied into the slurry storage tank 36, the free abrasive grains and the dispersion are mixed by the stirring blade 36b to become a slurry. In addition, it is possible to reliably prevent the free abrasive grains of the slurry stored in the slurry storage tank 36 from separating from the dispersion and sedimenting on the inner bottom portion of the slurry storage tank 36.
[0065]
  -Slurry used for cutting the workpiece 21 by pressing down the quantitative replacement command key 51fWaste liquidtank39To be discharged. Then, the dispersion liquid and the free abrasive grains are supplied into the slurry storage tank 36, and the slurry storage tank 36 becomes a new slurry.
Further, the abrasive grain concentration in the slurry is measured. And when the abrasive grain concentration in the slurry is not between the lower limit value and the upper limit value, the abrasive grain concentration in the slurry is adjusted again, so that the abrasive grain concentration in the slurry can be made substantially constant reliably. .
[0066]
In addition, the said embodiment can also be changed and actualized as follows.
-When the dispersion is aqueous, it tends to evaporate especially during processing, and the viscosity immediately exceeds the upper limit, so it is necessary to replenish the dispersion. However, if the wire saw is frequently stopped, the operating rate is lowered. Therefore, before executing the flowchart of FIG. 5, the flowchart shown in FIG. 8 may be executed instead of the flowchart shown in FIG. That is, while the workpiece 21 is being processed, the slurry supply pump 38 is activated, the first valve 38a is opened, and the second valve 38b is closed.
[0067]
In this state, in S31, the operator presses the quantitative exchange command key 51f.
In S32, the valve on the slurry discharge pipe line 40d side of the three-way valve 40b is opened.
[0068]
  In S33, the slurry in the slurry storage tank 36 is slurried.Waste liquidtank39The slurry in the slurry storage tank 36 decreases as it is discharged. In other words, until the slurry in the slurry storage tank 36 becomes a predetermined amount or less, in other words, the liquid level sensor 36a waits for the controller 51 to send a signal indicating that the discharge level has been detected.
[0069]
In S34, the valve on the slurry discharge pipe line 40d side of the three-way valve 40b is closed.
In S35, the free abrasive grains are supplied into the slurry storage tank 36 in the same manner as the abrasive supply process shown in S25 to S27.
[0070]
  In S36, the dispersion liquid is supplied into the slurry storage tank 36 in the same manner as the dispersion liquid supply process shown in S28 to S30.
  With this configuration, the slurry in the slurry storage tank 36 can be removed without closing the first valve 38a.Waste liquidtank39In addition, the new slurry (dispersed liquid and free abrasive grains) can be supplied into the slurry storage tank 36 during the cutting of the workpiece 21. As a result, the slurry in use can be replaced with a new slurry without stopping the wire saw. Therefore, the operating rate of the wire saw does not decrease.
[0071]
-The cutting powder of the workpiece 21 is mixed in the slurry by cutting the workpiece 21 until the cumulative amount of the dispersion reaches the set amount. When cutting powder is mixed in the slurry, the ratio of free abrasive grains contained in the slurry is relatively reduced. For this reason, it becomes difficult for loose abrasive grains to adhere to the wire 15, and the cutting efficiency of the workpiece 21 decreases. Therefore, when the cumulative amount of dispersion supplied reaches the set amount, the cutting powder contained in the slurry is also increased, and the amount of free abrasive grains in the slurry is determined to be relatively reduced, After all the slurry in the slurry storage tank 36 is discharged to the slurry waste liquid tank 39, it is necessary to supply the free abrasive grains and the dispersion liquid into the slurry storage tank 36 to form a new slurry. Therefore, every time the flowchart shown in FIGS. 5 and 6 is executed and the dispersion is supplied into the slurry storage tank 36, in other words, every time the third valve 46b is “opened”, the state shown in FIG. The flowchart may be executed.
[0072]
That is, in S 41, the dispersion liquid supplied into the slurry storage tank 36 is accumulated by the dispersion flow meter 47.
In S42, it is determined whether or not the cumulative amount of the dispersion has reached or exceeded a preset amount. If the accumulated amount is equal to or greater than the set amount, the process proceeds to S43. On the other hand, if the cumulative amount is less than the set amount, the process returns to S41.
[0073]
In S43, the accumulated amount of the dispersion is cleared. That is, since the flowchart shown in FIG. 5 is executed after the slurry quantitative exchange is performed, the accumulated amount is cleared.
[0074]
In S44, slurry quantitative exchange shown in FIG. 7 or FIG. 8 is executed.
If comprised in this way, when the dispersion liquid more than a preset amount is supplied in the slurry storage tank 36, the flowchart shown in FIG. 7 or FIG. 8 will be performed. For this reason, the ratio of the free abrasive grains contained in the slurry is relatively reduced, and the free abrasive grains are less likely to adhere to the wire 15, so that the cutting efficiency of the workpiece 21 does not decrease, and the slice surface The accuracy of is not reduced.
[0075]
A waste liquid pipe line 48 connected from the bottom surface of the slurry recovery tank 42 to the slurry waste liquid tank 39 is provided, and a fourth valve 49 a is provided in the waste liquid pipe line 48. If comprised in this way, the slurry in the slurry collection | recovery tank 42 can be transferred to the slurry waste liquid tank 39 more rapidly.
[0076]
-Two pumps of the supply pump 38 and the recovery pump 44 may be provided, and each pump may be operated alternately. With this configuration, the life of each pump is extended, and even if one of the pumps 38, 44 fails, the wire saw can be operated by the other pump 38, 44. it can. Moreover, the failed pumps 38 and 44 can be repaired while operating the wire saw.
[0077]
-Instead of the method of measuring the viscosity of the slurry with the viscometer 41a, the flow rate of the slurry is obtained from the flow rate per unit time flowing through the flow meter 41 arranged in the supply piping 37, and the viscosity of the slurry is calculated. You may comprise so that a dispersion liquid may be supplied to the slurry storage tank 36. FIG.
[0078]
A slurry discharge means for discharging all the slurry in the slurry storage tank 36 to the slurry waste liquid tank 39, an abrasive supply means for supplying free abrasive grains to the slurry storage tank 36, and a dispersion liquid to the slurry storage tank 36 The dispersion supply means may be operated simultaneously.
[0079]
-Slurry supply (dispersion liquid and free abrasive grains) in slurry quantitative exchange is prepared by mixing the dispersion liquid and free abrasive grains in advance in a mixing tank provided outside, not from the third valve 46b and the screw feeder 45b. A predetermined amount of slurry may be supplied from the mixing tank into the slurry storage tank 36.
[0080]
-Needless to say, in the flow chart of slurry quantitative exchange shown in FIG.
Further, technical ideas other than the claims ascertained from the present embodiment will be described below together with the effects thereof.
[0081]
The slurry circulating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the concentration measuring means measures the viscosity of the slurry from a flow rate per unit time flowing through a flow meter disposed in the supply piping.
[0082]
If comprised in this way, a viscosity can be measured from the flow volume of a slurry, and the viscometer for exclusive use which measures a viscosity can be abbreviate | omitted.
By the way, in this specification, the recording medium may be any readable semiconductor storage device, magnetic storage device recording medium, magneto-optical storage device recording medium, or the like as long as it can record a computer program. . Specifically, it includes semiconductor ROM, floppy disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, phase change disk, magnetic tape, and the like.
[0083]
【The invention's effect】
  Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
  Claim1According to the described invention, based on the measurement result of the concentration measuring means,If the measurement result exceeds the upper limit, it will automaticallyThe dispersion can be supplied to the slurry reservoir. For this reason, the abrasive grain concentration of the slurry can be automatically made substantially constant during the cutting of the workpiece.. TheIn addition, when set to automatic, a supply amount of the dispersion corresponding to the measurement result of the concentration measuring means set in the control means is supplied to the slurry reservoir, and when set to manual, Then, the supply amount is set, and the set amount of the dispersion liquid is supplied.In addition, when more than the set amount of dispersion is supplied to the slurry reservoir, the slurry discharge means and the slurry supply means are operated by the quantitative exchange command, and the slurry quantitative exchange is executed, and then the concentration measuring means is executed. Is done. For this reason, it is possible to make the abrasive concentration of the slurry almost constant.
  According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, when the measurement result of the concentration measuring means is less than the lower limit value, the insufficient free abrasive grains are stored in the slurry reservoir. Can be supplied. For this reason, an appropriate slurry can be made in the slurry reservoir.
  According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a wire saw provided with a slurry circulating device capable of making the abrasive grain concentration of the slurry substantially constant during workpiece cutting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a wire saw according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the wire saw.
FIG. 3 is a piping diagram similarly showing a slurry supply mechanism.
FIG. 4 is an electric block diagram.
FIG. 5 is a flowchart showing a supply operation of a dispersion liquid and loose abrasive grains.
FIG. 6 is a flowchart showing a dispersion supply operation by manual operation.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of slurry quantitative exchange.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of slurry quantitative exchange.
FIG. 9 is a flowchart showing an operation when the accumulated amount of the dispersion liquid is equal to or larger than a set amount.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Cutting process part, 36 ... Slurry storage tank as a slurry storage part, 37 ... Supply pipe line which comprises slurry discharge means, 37a ... Branch pipe line which comprises slurry discharge means, 38 ... Supply which comprises slurry discharge means Pump, 38a ... first valve constituting slurry discharging means, 38b ... second valve constituting slurry discharging means, 39 ... slurry waste liquid tank as slurry waste liquid part, 41a ... viscometer as concentration measuring means45b ... Screw feeder as abrasive supply means constituting slurry supply means, 46b ... Third valve as dispersion supply means constituting slurry supply means, 51a ... CPU constituting computer, 51b ... ROM constituting computer 51c, a RAM constituting the computer, 51d, an input key as a dispersion supply amount setting means, 51f, a quantitative exchange command key as a slurry quantitative exchange command means.

Claims

In a slurry circulating device that supplies a slurry in which abrasive grains are mixed with a dispersion liquid to a cutting portion of a workpiece, and then collects the slurry and supplies the slurry to the cutting portion again.
A concentration measuring means for measuring the abrasive particle concentration of the slurry supplied to the cutting portion;
A dispersion supply means for supplying the dispersion to the slurry reservoir;
A flow meter for the dispersion for measuring the amount of the dispersion supplied to the slurry reservoir;
Slurry discharge means for discharging the slurry in the slurry storage section to the slurry waste liquid section;
Slurry supply means for supplying new slurry to the slurry reservoir,
The dispersion supply amount corresponding to the measurement result by the concentration measurement means is set, and the control means for operating the dispersion supply means when the measurement result by the concentration measurement means exceeds the upper limit, and the dispersion supply amount arbitrarily Automatic setting with a configurable input key, automatic / manual setting key to set whether to set the dispersion supply amount and slurry discharge amount automatically or manually, and a quantitative exchange command key to execute slurry quantitative exchange the dispersion liquid supply amount corresponding to the set the measurement results to the control means, when the manual setting constitute a dispersion supply amount set by the input key so as to supply the slurry reservoir when said dispersion The cumulative amount of the dispersion supplied to the slurry reservoir is measured by the flow meter for the slurry. It means a slurry supply means and is operated, perform quantitative replacement of the slurry in the slurry reservoir, then constructed slurry circulation device to perform the concentration measurement means.

The slurry circulating apparatus according to claim 1, wherein
Abrasive grain supply means for supplying free abrasive grains to the slurry reservoir,
The control means is set with a free abrasive grain supply amount corresponding to the measurement result by the concentration measurement means, and the control means operates the abrasive grain supply means when the measurement result by the concentration measurement means is less than the lower limit value. Slurry circulation device.

A wire saw comprising the slurry circulating device according to claim 1.