JP5443242B2

JP5443242B2 - ワイヤソー

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Publication number: JP5443242B2
Application number: JP2010080806A
Authority: JP
Inventors: 健司藤村; 勝福万; 利光岩井
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011212763A

Description

本発明は、半導体材料、セラミック、ガラス基板等の脆性材料からなるワークを高速駆動されるワイヤによりウエハ状に切断するワイヤソーに関するものである。

ワイヤソーは、複数のワイヤを列状に配置して走行させ、当該ワイヤに遊離砥粒を含有する加工液（スラリ）を吹き付けながらワイヤの軸方向と直交する方向にワークを切断送りすることにより、複数枚のウエハを多数枚同時に切り出すものである。

このワイヤソーでは、加工中にワイヤが断線する場合がある。このような場合には、ワークや装置の損傷を防止するために速やかに断線を検知して装置を停止させる必要があり、特許文献１には、そのような断線検知の方法（手段）が記載されている。

この特許文献１に記載される方法（手段）は、導電性を有する断線検出用ワイヤ（以下、検出部材という）をワイヤ並び方向と交差するようにワイヤ群に近接する位置に配置し、ワイヤをグランドに接続した上でこの検出部材に電圧を印加することによりその電圧変化を監視するものである。つまり、ワイヤに断線が生じると、その断線部分が検出部材に接触して当該検出部材に電流が流れるため、このときの電圧変化に基づきワイヤの断線を検知する。

特開平１０−３４５１５号公報（図７）

特許文献１に記載されたような方法（手段）では次のような課題がある。

近年、環境への配慮から、スラリとして油性のものに代えて水溶性のものが用いられる場合があり、例えば、固定砥粒ワイヤ（ワイヤに砥粒が固着されたもの）が適用されるワイヤソーではより水に近いものが用いられる場合がある。この種のスラリは導電性を有するため、このようなスラリが使用されるワイヤソーに上記従来の断線検知方法（手段）が適用されると、ワイヤと検出部材との間にスラリが介在することにより、断線が生じていなくても断線時と同様に検出部材に電流が流れ、断線が誤検知されるおそれがある。

また、特許文献１の方法（手段）は、検出部材とワイヤとの接触により断線を検知するため、検出部材が配置されるワイヤ群の近傍位置以外の場所（ワイヤ繰り出し位置やワイヤ巻取り位置の近傍）で断線が生じた場合に当該断線を検出することが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤの断線をより正確に検出できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、ワイヤソーであって、複数のガイドローラを備えるワーク切断部と、前記複数のガイドローラに切断用ワイヤが巻回されることによりガイドローラ間に形成されるワイヤ群と、前記ワーク切断部への切断用ワイヤの繰出し及び巻取りを交互に行うことにより前記ワイヤ群を軸方向に走行させる一対のワイヤ繰出し・巻取り装置と、ワークを前記ワイヤ群に対して相対的に切断送りする送り手段と、前記ワイヤ群のうちワークが切断送りされる切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラの各中心位置よりも内側の位置で前記ワイヤ群に加工液を供給する加工液供給部と、前記切断用ワイヤの断線を検知するための断線検知手段とを備え、前記加工液供給部からワイヤ群に対して加工液が供給された状態で、前記一対のワイヤ繰出し・巻取り装置のうち一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置から切断用ワイヤが繰出されながら他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置に巻取られる状態と当該他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置から切断用ワイヤが繰出されながら前記一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置に巻取られる状態とに前記ワイヤ群の走行状態が切換えられながら前記送り手段により前記ワイヤ群に対してワークが切断送りされるように構成されており、前記断線検知手段は、導電性を有する材料からなりかつ前記ワイヤ群の外側の位置であって前記切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラにそれぞれ近接する位置に前記切断用ワイヤと非接触の状態でそれぞれ配置される一対の検出部材と、これら検出部材と前記切断用ワイヤとの間に電圧を印加しながらそのときの当該各検出部材と前記切断用ワイヤとの通電状態をそれぞれ監視する監視手段と、この監視手段により監視される前記通電状態に基づき前記切断用ワイヤの断線の有無を判定する判定手段とを含んでおり、前記各検出部材は、前記切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラの各中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置に配置されており、前記判定手段は、前記各検出部材のうち前記切断領域におけるワイヤ群の走行方向上流側に位置する検出部材を判定用検出部材と決定し、前記監視手段により監視される前記通電状態のうち前記判定用検出部材と前記切断用ワイヤとの通電状態に基づき当該切断用ワイヤの断線の有無を判定するものである。

このワイヤソーでは、ワーク切断部（ワイヤ群）において切断用ワイヤに断線が生じると、これが検出部材に接触して当該検出部材と切断用ワイヤとが通電状態となり、この通電状態の検知に基づき判定手段により断線の有無が判定される。この場合、このワイヤソーによれば、従来のように加工液の影響を受けることなく切断用ワイヤの断線を正確に検知することが可能である。すなわち、各加工液供給部から供給される加工液は、ワイヤ群の走行に伴いその走行方向下流側に運ばれるため、上記のように各検出部材が切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラの各中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置に配置された構成によれば、各検出部材のうち、切断領域におけるワイヤ群の走行方向上流側に位置する検出部材には殆ど加工液がかからない。従って、このように各検出部材が配置された上で、判定手段が、各検出部材のうち前記切断領域におけるワイヤ群の走行方向上流側に位置する検出部材を判定用検出部材と決定してこの判定用検出部材と切断用ワイヤとの通電状態に基づき切断用ワイヤの断線の有無を判定する上記ワイヤソーの構成によれば、断線が生じていないにもかかわらず、切断用ワイヤと検出手段との間に加工液が介在して断線時と同様に切断用ワイヤと検出手段とが通電状態となる、つまり断線が誤検知されるといった不都合を回避することが可能であり、これによって切断用ワイヤの断線を正確に検知することが可能となる。

なお、この構成では、断線した切断用ワイヤが各検出部材と接触することにより断線が検知されるため、ワーク切断部以外の箇所で断線が生じた場合、すなわち各ワイヤ繰出し・巻取り装置とワーク切断部との間の位置で切断用ワイヤに断線が生じたような場合に当該断線を検知することは困難である。しかし、この問題は次の構成により解決される。

すなわち、前記監視手段を第１監視手段としたときに、前記断線検知手段は、前記切断用ワイヤの両端に電圧を印加しながら当該切断用ワイヤの通電状態を監視する第２監視手段を備えており、前記判定手段は、この第２監視手段により監視される通電状態に基づき前記切断用ワイヤの断線の有無を判定するとともに所定時間毎に第１監視手段と第２監視手段とを切換えるように構成される。

このように、第２監視手段により切断用ワイヤの両端に電圧を印加しながらその通電状態を監視し、この通電状態に基づき判定手段がさらに切断用ワイヤの断線の有無を判定する構成によれば、断線が発生した場合にはその場所（位置）に拘わらず通電が遮断されるため、切断用ワイヤの全域に亘って断線を検知することが可能となる。

そして、所定時間毎に第１監視手段と第２監視手段とが切換えられるこのワイヤソーの構成によれば、切断用ワイヤ全域に亘って正確な断線検出が可能となる。すなわち、上記の通り、切断用ワイヤ全域に亘ってその断線を検知することが可能であることから、第２監視手段により監視される通電状態のみに基づいて断線の有無を判定することも考えられる。しかし、導電性を有する加工液が切断用ワイヤに供給されるような場合には、断線が生じていても、加工液により断線部分が補完されて切断用ワイヤの通電状態が保たれるおそれがあり、第２監視手段により監視される導通状態のみに基づいて切断用ワイヤの断線を検知するのでは信頼性の上で問題がある。これに対して所定時間毎に第１監視手段と第２監視手段とを切換える構成によれば、第１監視手段により監視される切断用ワイヤと各検出部材との導通状態に基づき断線の有無判定が行われることにより、ワーク切断部での切断用ワイヤの断線については加工液の影響を受けることなく確実に断線を検知することができ、また、第２監視手段により監視される導通状態に基づき断線の有無判定が行われることにより、加工液の供給が行われていないワーク切断部以外での切断用ワイヤの断線についても当該断線を確実に検知することができる。従って、切断用ワイヤ全域に亘って正確な断線検知が可能となる。

なお、この種のワイヤソーでは、そのフレームや筐体等の構成部分は感電防止等の目的からグランドに接続される。そのため、上記構成において、前記第２監視手段は、負極がグランドに接続されかつ正極が前記切断用ワイヤの一方側の端部に接続される電源部と、前記切断用ワイヤの他方側の端部を電気的にグランドに接続する導電部と、この導電部の電圧を検出する第１検出部と、グランドから切断用ワイヤの前記一方側の端部までの電圧を検出する第２検出部とを含み、前記各検出部により検出される電圧を監視するものであり、前記判定手段は、第１検出部の検出値が所定の第１基準値以下でかつ第２検出部の検出値が所定の第２基準値以上である場合には前記切断用ワイヤに断線が有ると判定し、前記第１検出部の検出値が前記第１基準値以下でかつ第２検出部の検出値が第２基準値未満である場合には前記切断用ワイヤが走行経路から外れていると判定するように構成することもワークや装置の損傷を防止する上で有効である。

このような構成によれば、切断用ワイヤの断線の検知に加えて、切断用ワイヤが走行経路から外れた状態、詳しくは、例えば案内用のプーリ等から切断用ワイヤが脱落してフレームや筐体等、グランドに接続された部分に接触している状態を検知することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ワイヤ群の近傍に配置される検出部材と切断用ワイヤとの接触による通電状態に基づいて当該切断用ワイヤの断線を検知するワイヤソーにおいて、切断用ワイヤと検出部材との間に加工液が介在して断線が誤検知されるといった不都合を良好に回避することができる。従って、加工液による影響を受けることなく切断用ワイヤの断線をより正確に検出できるようになる。また、ワーク切断部以外の場所での切断用ワイヤの断線についても当該断線を適切に検出することが可能となる。

本発明にかかるワイヤソー（第１の実施形態）を示す全体構成図である。切断用ワイヤの断線を検知するための構成を示す回路図である。ワイヤソーの駆動状態を示す概略図である（（ａ）は切断用ワイヤの順方向駆動状態を示し、（ｂ）は切断用ワイヤの逆方向駆動状態を示す）。本発明に係るワイヤソー（第２の実施形態）のうち切断用ワイヤの断線を検知するための構成を示す回路図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１は、本発明に係るワイヤソー（第１の実施形態）の全体構成を概略的に示している。この図に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ及びガイドローラ２４Ａ，２４Ｂを備えている。ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配置されており、これらガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは図外の駆動モータによって個別に回転駆動されるようになっている。

各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ（適宜、第１ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ、第２ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ１０Ｂという）は、切断用ワイヤＷ（以下、ワイヤＷと略す）が巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａから繰出されたワイヤＷは、ガイドプーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力調節装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの外側に多数回螺旋状に巻回された（巻き掛けられた）後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータによるガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、第２ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９ＢからワイヤＷが繰出されながら第１ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａに巻き取られる状態（図１中の実線矢印に示す走行状態；以下、順方向駆動状態という）と、ワイヤＷがボビン９Ａから繰出されながらボビン９Ｂに巻き取られる状態（図１中の破線矢印に示す走行状態；以下、逆方向駆動状態という）とにワイヤＷの駆動方向が反転可能となっている。

すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られながらその軸方向に往復駆動されるようになっている。

前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０（本発明の送り手段に相当する）が設けられている。このワーク送り装置３０は、前記ワーク２８をその軸方向とワイヤ並び方向とが合致する向きに保持するワーク保持部３２と、ワーク送りモータを駆動源として上記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（すなわち切断送りする）図外のねじ送り機構とを含む。従って、このワイヤソーでは、当該ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤ群がその長手方向に同時に高速駆動された状態で、当該ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた上下のワイヤ群のうち上側のワイヤ群の略中間部が切断領域とされ、当該ワイヤ群に対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウエハ（薄片）が同時に切り出される。

前記切断領域の両側であってワイヤ群の上方位置には、分散液に遊離砥粒を混合した加工液であるスラリを供給するためのノズル２６Ａ、２６Ｂ（本発明の加工液供給部に相当する）が配備されている。これらノズル２６Ａ、２６Ｂは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの各中心位置よりも内側の位置でスラリをワイヤ群に供給するとともにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂに供給するものであり、これによりワイヤＷを担体として遊離砥粒をワーク２８に送り込みながら当該ワーク２８を切断するとともに、当該スラリによりガイドローラ２４Ａ，２４Ｂを冷却するようなっている。なお、この例では、例えばスラリとして水溶性の分散剤に砥粒を混合した導電性を有するものが適用されている。また、スラリの供給は上記の通りガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの冷却も目的とするため、加工中は、ワイヤＷの走行状態（方向）に関係なく常に両ノズル２６Ａ、２６Ｂからスラリの供給が行われる。

ワイヤ群の外側の位置であって各ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂの近傍位置にはそれぞれワイヤＷの断線を検知するための検出部材３６Ａ，３６Ｂが配備されている。

これら検出部材３６Ａ，３６Ｂ（適宜、第１検出部材３６Ａ、第２検出部材３６Ｂという）は、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの軸方向と平行な方向に延びる導電性を有する棒状の部材で、具体的には各ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置であって前記中心位置よりも下側の位置に配備され、それぞれ絶縁材料からなる支持部材を介してワイヤソーのフレーム等に固定されている。

これら検出部材３６Ａ，３６Ｂと前記ワイヤＷとの間には電圧が印加されており、ワイヤ群に断線が生じてワイヤＷの切断部分が検出部材３６Ａ，３６に接触すると、後述するように断線検知用回路４０が通電状態となって当該断線が検知されるようになっている。

なお、図中符号３８は、ＮＣ装置等からなる制御装置である。この制御装置３８は、前記ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂ、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの各駆動モータおよびワーク送り装置３０のワーク送りモータ等を駆動制御することにより当該ワイヤソーの動作を統括的に制御するものである。

この制御装置３８は、図２に示すように、その機能構成として判定部３８ａ、監視部３８ｂおよび記憶部３８ｃを備えており、監視部３８ｂにより以下に説明する断線検知用回路４０の特定箇所の電圧値を監視しつつ、判定部３８ａにより当該電圧値と記憶部３８ｃに記憶される基準値（閾値）との比較に基づきワイヤＷの断線の有無を判定するとともに、ワイヤＷに断線が生じている場合にはワイヤＷの走行を緊急停止させるべく前記ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂ等を駆動制御する。すなわち、当実施形態では、後記断線検知用回路４０及び監視部３８ｂが本発明の監視手段に相当し、判定部３８ａ及び記憶部３８ｃが本発明の判定手段に相当し、制御装置３８、断線検知用回路４０及び検出部材３６Ａ，３６Ｂが本発明の断線検知手段に相当する。

このワイヤソーは、ワイヤＷの断線を検知するための図２に示すような断線検知用回路４０を備えている。同図に示すように、この断線検知用回路４０は、直流電源４１（以下、電源４１と略す）、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ダイオードＤ及び電圧計測部４２、４４を含む。

電源４１は、その負極が、ワイヤＷの一方側の端部及び当該ワイヤＷの他方側の端部にボビン９Ａを介して接続されるダイオードＤに接続され、正極が、前記検出部材３６Ａ，３６Ｂにそれぞれ接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の並列回路に対して直列に接続されている。

抵抗Ｒ１、Ｒ２の両端にはそれぞれ、電圧計測部４２、４４（以下、必要に応じて第１電圧計測部４２、第２電圧計測部４４という）が接続され、これら電圧計測部４２、４４から前記制御装置３８に計測値が出力されるようになっている。そして、ワイヤＷの一端がボビン９ＡおよびダイオードＤを介して電源４１の負極に接続される一方、他端がボビン９Ｂを介して電源４１の負極に接続されている。なお、ワイヤＷはピアノ線等の導電性を有する線材からなりボビン９Ａ，９Ｂも導電性を有する金属又は樹脂材料から形成されている。

上記のワイヤソーでは、ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂ等の駆動によりガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷ（ワイヤ群）がその長手方向に高速で駆動されるとともにこのワイヤ群に対してノズル２６Ａ、２６Ｂからスラリが供給され、この状態でワーク送り装置３０の作動によりワーク２８がワイヤ群に対して切断送りされることにより、当該ワーク２８から一度に多数枚のウエハが同時に切り出される。

ワーク２８の切断作業中、前記監視部３８ｂは、断線検知用回路４０の各電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２を監視し、判定部３８ａはこれら計測値Ｖ_１，Ｖ_２に基づきワイヤＷの断線の有無を判定する。具体的には、記憶部３８ｃに予め記憶されている基準値（閾値）と前記計測値Ｖ_１，Ｖ_２とを比較し、計測値Ｖ_１，Ｖ_２がこの基準値を超えている場合にはワイヤＷに断線が生じていると判定する。つまり、ワイヤＷに断線が生じていない場合には、図２の断線検知用回路４０においてワイヤＷと各検出部材３６Ａ，３６Ｂとは非接触状態であるため、抵抗Ｒ１、Ｒ２には電流が流れず、各電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２は「０」となる（実際には「０」とは限らないが説明の便宜上「０」とする。以下、同じ）。これに対してワイヤＷに断線が生じている場合には、ワイヤＷの断線部分が検出部材３６Ａ，３６Ｂに接触することにより抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２に断続的に電気が流れ、これにより前記基準値（閾値）を超える電圧が抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２に生じる。従って、上記のように監視部３８ｂにより電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２を監視する、すなわちワイヤＷと検出部材３６Ａ，３６Ｂとの通電状態を監視することによりワイヤＷの断線が検知可能となる。

なお、このようなワイヤＷの断線の有無判定に関して、前記判定部３８ａは、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂの駆動状態に応じて（切断領域におけるワイヤ群の走行方向に応じて）、電圧計測部４２、４４のうち一方側の電圧計測部４２（又は４４）の計測値Ｖ_１（又はＶ_２）に基づき断線の有無を判定する。具体的には、第２ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＢからワイヤＷを繰り出しながら第１ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａにより巻取る順方向駆動状態中は第２電圧計測部４４の計測値Ｖ_２に基づいて断線の有無判定を行い、逆に、第１ワイヤ繰出し・巻取り装置１０ＡからワイヤＷを繰り出しながら第２ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂにより巻取る逆方向駆動状態中は、第１電圧計測部４４の計測値Ｖ_１に基づき断線の有無判定を行う。

このように切断領域におけるワイヤ群の走行方向に応じて監視する計測値Ｖ_１，Ｖ_２を切換えるのは、スラリの影響を受けることなく断線の有無判別を行うためである。つまり、ノズル２６Ａ、２６Ｂから吐出されたスラリはワイヤ群の走行に伴いその走行方向下流側に運ばれるため、上記のような各検出部材３６Ａ，３６Ｂの配置によれば、切断領域におけるワイヤ群の走行方向下流側に位置する検出部材３６Ａ，３６Ｂに対してはガイドローラ２４Ａ，２４Ｂに沿ってスラリが流下あるいは飛散することによりスラリがかかるが、同走行方向上流側に位置する検出部材３６Ａ，３６Ｂにはスラリは殆どかからない。具体的には、図３（ａ）に示すように、順方向駆動状態では、切断領域におけるワイヤ群の走行方向下流側に位置する第１検出部材３６Ａにはスラリがかかるが、同走行方向上流側に位置する第２検出部材３６Ｂにはスラリが殆どかからない。他方、図３（ｂ）に示すように、逆方向駆動状態では、切断領域におけるワイヤ群の走行方向下流側に位置する第２検出部材３６Ｂにはスラリがかかるが、同走行方向上流側に位置する第１検出部材３６Ａにはスラリが殆どかからない。そのため、判定部３８ａは、切断領域におけるワイヤ群の走行方向に応じて、前記検出部材３６Ａ，３６Ｂのうち、スラリがかかり難い走行方向上流側に位置する検出部材３６Ａ，３６Ｂを判定用検出部材と決定し、監視部３８ｂにより監視される検出部材３６Ａ，３６ＢとワイヤＷとの通電状態（電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２）のうち、当該判定用検出部材とワイヤＷとの通電状態に基づいてワイヤＷの断線有無を判定することによりスラリの影響を受けることなく断線の有無判別を行う。つまり、ワイヤＷと検出部材３６Ａ，３６Ｂとの間にスラリが介在することにより、断線が生じていないにもかかわらず、断線時と同様に断線検知用回路４０の抵抗Ｒ１、Ｒ２に電流が流れ、これにより断線が誤検出されることを回避するようになっている。

以上のように、このワイヤソーでは、ワイヤ群の近傍位置に検出部材３６Ａ，３６Ｂを設け、ワイヤＷとこれら検出部材３６Ａ，３６Ｂとの通電状態（電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２）を監視するため、ワイヤＷに断線が生じた場合には当該断線を速やかに検知してワイヤＷの走行を停止させることができる。

特に、このワイヤソーでは、各検出部材３６Ａ，３６Ｂを各ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置であって前記中心位置よりも下側の位置に配置した上で、これら検出部材３６Ａ，３６Ｂのうち、ワイヤ群の走行方向に応じてスラリがかかり難い側の検出部材３６Ａ，３６Ｂ、つまり切断領域におけるワイヤ群の走行方向上流側に位置する検出部材３６Ａ，３６ＢとワイヤＷとの通電状態（電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２）基づきワイヤＷの断線を検知するようになっているので、上記の通りワイヤＷと検出部材３６Ａ，３６Ｂとの間にスラリが介在して断線が誤検出されるといった不都合を良好に回避することができる。

従って、従来のこの種のワイヤソーと比べると、このような断線の誤検知を排除できる分、より正確にワイヤＷの断線を検知することができるようになる。

次に、本発明の第２の実施形態にかかるワイヤソーについて説明する。

第２の実施形態にかかるワイヤソーの基本的な構成は第１の実施形態のものと共通であり、従って、共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、第１実施形態との相違点について詳しく説明する。

第２の実施形態のワイヤソーは、断線検知用回路４０として図４に示すような回路を備えている。この断線検知用回路４０は、第１の実施形態の回路構成に、さらに以下のような構成が付加されたものである。すなわち、この断線検知用回路４０は、前記電源４１（第１電源４１という）とは別に電源４５（第２電源４５という）を備えている。この第２電源４５は、その負極がグランドに接続され、正極がスイッチＳ２及び抵抗Ｒ４の直流回路を介してワイヤＷの一端側（ボビン９Ｂ）に接続されている。また、ワイヤＷの他端側（ボビン９Ａ）が抵抗Ｒ３を介してグランドに接続されており、断線検知用回路４０は、この抵抗Ｒ３の両端電圧を計測する電圧計測部４６（適宜、第３電圧計測部４６という：本発明の第１検出部に相当する）と、ワイヤＷ（ボビン９Ａ，９Ｂ含む）及び抵抗Ｒ３の直列回路の両端電圧を計測する電圧計測部４８（適宜、第４電圧計測部４８という：本発明の第２検出部に相当する）とを備えている。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の並列回路と第１電源４１との間にスイッチＳ１を備えている。なお、この実施形態では、第２電源４５、スイッチＳ２、抵抗Ｒ４、ワイヤＷ（ボビン９Ａ，９Ｂ）及び抵抗Ｒ３の直列回路、電圧計測部４６、４８及び監視部３８ｂが本発明の第２監視手段に相当し、断線検知用回路４０のうち第１の実施形態の構成部分及び監視部３８ｂが本発明の第１監視手段に相当する。

この第２の実施形態にかかるワイヤソーでは、さらに制御装置３８の機能構成としてタイマ部３８ｄが設けられており、ワーク２８の切断作業中、判定部３８ａは、断線検知用回路４０の前記スイッチＳ１、Ｓ２を前記タイマ部３８ｄの計時に基づき一定の時間間隔（例えば、０．５ｓ間隔）で交互に開閉する。これにより判定部３８ａは、第１電源４１の電圧をワイヤＷと検出部材３６Ａ，３６Ｂとの間に印加する状態（スイッチＳ１が閉、スイッチＳ２が開の状態；第１電圧印加状態という）と、第２電源４５の電圧を抵抗Ｒ４、ワイヤＷ及び抵抗Ｒ３の直列回路の両端に印加する状態（スイッチＳ１が開、スイッチＳ２が閉の状態；第２電圧印加状態という）とを交互に切換える（つまり、第１監視手段と第２監視手段を切換える）。

そして、第１電圧印加状態では、第１実施形態と同様に、監視部３８ｂが各電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２を監視（ワイヤＷと検出部材３６Ａ，３６Ｂとの導通状態を監視）しながら、判定部３８ａが計測値Ｖ_１，Ｖ_２に基づきワイヤＷの断線の有無を判別する。

他方、第２電圧印加状態では、監視部３８ｂが電圧計測部４６、４８の計測値Ｖ_３，Ｖ_４監視（ワイヤＷの通電状態を監視）しながら、判定部３８ａが計測値Ｖ_３，Ｖ_４に基づきワイヤＷの断線の有無を判別するとともにワイヤＷの走行経路からの脱落の有無を判別する。具体的には、判定部３８ａは、記憶部３８ｃに予め記憶されている第１基準値、第２基準値と前記計測値Ｖ_３，Ｖ_４とをそれぞれ比較し、第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値以上である場合にはワイヤＷに断線が生じていると判定する（第１基準値＜第２基準値とする）。つまり、第２電圧印加状態でワイヤＷに断線が生じていなければ、抵抗Ｒ４，ワイヤＷ及び抵抗Ｒ３の直列回路に電流が流れるため、抵抗Ｒ３の両端と、ワイヤＷ及び抵抗Ｒ３の直列回路の両端にはそれぞれ第１基準値及び第２基準値以内の電圧が生じる。一方、ワイヤＷに断線が生じた場合には、前記直列回路の通電が遮断されるために第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が「０」となる一方で、第４電圧計測部４８の計測値はほぼ第２電源４５の電圧値と等しくなる。従って、判定部３８ａは、第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値以上である場合には、ワイヤＷに断線が生じていると判定する。

また、判定部３８ａは、第１基準値、第２基準値と計測値Ｖ_３，Ｖ_４との比較において、第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値未満である場合には、例えばガイドプーリ１４Ａ，１４ＢからワイヤＷが脱落する等して当該ワイヤＷが走行経路から外れていると判定する。つまり、このワイヤソーのフレームや筐体等、ワイヤＷの走行経路の周辺部は感電防止等の目的からグランドに接続されており、ワイヤＷがガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等から脱落し、断線を伴うことなくワイヤＷが走行経路から外れた場合には、ワイヤＷが走行経路の周辺部に接触してワイヤＷが電気的にグランドに短絡する。その結果、第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３は「０」となって第１基準値以下となり、また、第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４もワイヤＷの途中部分でグランドに短絡することにより第２基準値より低くなる。従って、判定部３８ａは、第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値未満である場合には、ワイヤＷが走行経路から外れていると判定する。

以上のような第２の実施形態のワイヤソーによれば、第１の実施形態と同様、スラリによる影響を排除してワイヤＷの断線検出を行うことができることに加え、ワーク切断部以外の場所でのワイヤＷの断線についても当該断線を検出できるという利点がある。つまり、第１の実施形態の構成では、上述したように検出部材３６Ａ，３６ＢとワイヤＷとの接触により当該ワイヤＷの断線が検知されるため、例えばワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂとガイドローラ２４Ａ，２４Ｂとの間で断線が生じたような場合に当該断線を検出することは困難であるが、第２の実施形態によれば、第２電圧印加状態（スイッチＳ２が閉、スイッチＳ１が開）においてワイヤＷに断線が生じた場合には、その断線の位置に拘わらず第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値以上となるため、ワイヤＷの全域に亘ってその断線を早期に検知できる。従って、ワーク切断部以外でのワイヤＷの断線についても当該断線を適切に検知することができる。

また、この第２の実施形態のワイヤソーによれば、上記の通りワイヤＷの断線に加えて、ワイヤＷがガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等から脱落して走行経路から外れるといったトラブルを検知することが可能である。従って、ワイヤＷの断線のみならず、ワイヤＷが走行経路から外れることに起因するワーク２８や装置の損傷を未然に防止することができるという利点がある。

なお、この第２の実施形態のワイヤソーでは、第２電圧印加状態中にワイヤＷに断線が生じると、上記の通り第３電圧計測部４６の計測値Ｖ_３が第１基準値以下でかつ第４電圧計測部４８の計測値Ｖ_４が第２基準値以上となるため、理論上は、ワイヤＷに第２電源４５による電圧を印加しながら電圧計測部４６，４８の計測値Ｖ_３，Ｖ_４を監視すれば、ワイヤＷの断線をその全域に亘って検知することが可能である。しかし、ワーク切断部において導電性を有するスラリがワイヤＷに供給される場合には、断線が生じていても、スラリにより断線部分が補完されてワイヤＷの通電状態が保たれるおそれがあり、ワイヤＷに第２電源４５による電圧を印加しながらその導通状態（電圧計測部４６，４８の計測値Ｖ_３，Ｖ_４）を監視するのみではワイヤＷの断線検知の信頼性に問題がある。これに対して、上記のように所定時間毎に第１電圧印加状態と第２電圧印加状態とを切換える構成によれば、第１電圧印加状態中に電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１、Ｖ_２に基づき断線の有無判定が行われることにより、第１実施形態で説明した通り、ワーク切断部でのワイヤＷの断線をスラリの影響を受けることなく確実に検知することができる一方で、第２電圧印加状態中に電圧計測部４６、４８の計測値Ｖ_３、Ｖ_４に基づき断線の有無判定が行われることにより、スラリの供給が行われていないワーク切断部以外でのワイヤＷの断線についても当該断線を確実に検知することができる。従って、ワイヤＷの全域に亘って信頼性の高い断線検知が可能となる。

ところで、以上説明した各実施形態のワイヤソーは、本発明の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記各実施形態では、判定部３８ａが予め記憶部３８ｃに記憶されている基準値（閾値）と電圧計測部４２、４４の計測値Ｖ_１，Ｖ_２とを比較し、当該計測値Ｖ_１，Ｖ_２が基準値を超えた場合に断線が生じていると判定するように構成されているが、判定部３８ａによる具体的な判定方法はこれに限定されるものではない。例えばワイヤ群は一定速度で回転しているため、計測値Ｖ_１，Ｖ_２の単位間当たりの電圧変化の回数を計数する、具体的には前記基準値を超える計測値Ｖ_１，Ｖ_２が単位時間当たりに何回発生するかを計数することにより当該計数値に基づき断線の有無を判定するようにしてもよい。この場合、電流値に基づいて断線の有無を判定してもよい。このような判定方法によれば、ノイズの影響等を排除してより正確に断線の有無を判定することが可能となる。

また、各実施形態では、一対のガイドローラ２４Ａ，２４ＢにワイヤＷが巻回されることにより当該ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間にワイヤ群が形成されたワイヤソーに本発明を適用した例について説明したが、３つのガイドローラや４つのガイドローラに切断用ワイヤが巻回されることによりワイヤ群が形成されるワイヤソーについても本発明は適用可能である。この場合も、検出部材（検出部材３６Ａ，３６Ｂ）は切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラにそれぞれ近接する位置に配置するようにすればよい。なお、上記実施形態では、各検出部材３６Ａ，３６Ｂは、各ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ（断領域の両側のガイドローラ）の中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置であって前記中心位置よりも下側の位置に配備されているが、各検出部材３６Ａ，３６Ｂの位置は、各ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの中心位置よりも当該ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの並び方向外側の位置であれば必ずしも前記中心位置よりも下側の位置である必要はなく、当該中心位置の真横の位置であってもよい。

１０Ａ，１０Ｂワイヤ繰出し・巻取り装置
２４Ａ，２４Ｂガイドローラ
２８ワーク
３６Ａ，３６Ｂ検出部材
３８制御装置
３８ａ判定部
３８ｂ監視部
３８ｃ記憶部
３８ｄタイマ部
４０断線検知用回路
４２、４４、４６、４８電圧計測部
Ｗ切断用ワイヤ

Claims

ワイヤソーであって、
複数のガイドローラを備えるワーク切断部と、前記複数のガイドローラに切断用ワイヤが巻回されることによりガイドローラ間に形成されるワイヤ群と、前記ワーク切断部への切断用ワイヤの繰出し及び巻取りを交互に行うことにより前記ワイヤ群を軸方向に走行させる一対のワイヤ繰出し・巻取り装置と、ワークを前記ワイヤ群に対して相対的に切断送りする送り手段と、前記ワイヤ群のうちワークが切断送りされる切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラの各中心位置よりも内側の位置で前記ワイヤ群に加工液を供給する加工液供給部と、前記切断用ワイヤの断線を検知するための断線検知手段とを備え、
前記加工液供給部からワイヤ群に対して加工液が供給された状態で、前記一対のワイヤ繰出し・巻取り装置のうち一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置から切断用ワイヤが繰出されながら他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置に巻取られる状態と当該他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置から切断用ワイヤが繰出されながら前記一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置に巻取られる状態とに前記ワイヤ群の走行状態が切換えられながら前記送り手段により前記ワイヤ群に対してワークが切断送りされるように構成されており、
前記断線検知手段は、導電性を有する材料からなりかつ前記ワイヤ群の外側の位置であって前記切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラにそれぞれ近接する位置に前記切断用ワイヤと非接触の状態でそれぞれ配置される一対の検出部材と、これら検出部材と前記切断用ワイヤとの間に電圧を印加しながらそのときの当該各検出部材と前記切断用ワイヤとの通電状態をそれぞれ監視する監視手段と、この監視手段により監視される前記通電状態に基づき前記切断用ワイヤの断線の有無を判定する判定手段とを含んでおり、
前記各検出部材は、前記切断領域を挟んで互いに隣接するガイドローラの各中心位置よりも当該ガイドローラの並び方向外側の位置に配置されており、
前記判定手段は、前記各検出部材のうち前記切断領域におけるワイヤ群の走行方向上流側に位置する検出部材を判定用検出部材と決定し、前記監視手段により監視される前記通電状態のうち前記判定用検出部材と前記切断用ワイヤとの通電状態に基づき当該切断用ワイヤの断線の有無を判定することを特徴とするワイヤソー。
請求項１に記載のワイヤソーにおいて、
前記監視手段を第１監視手段としたときに、前記断線検知手段は、前記切断用ワイヤの両端に電圧を印加しながら当該切断用ワイヤの通電状態を監視する第２監視手段を備えており、前記判定手段は、この第２監視手段により監視される前記通電状態に基づき前記切断用ワイヤの断線の有無を判定するとともに所定時間毎に第１監視手段と第２監視手段とを切換えることを特徴とするワイヤソー。
請求項２に記載のワイヤソーにおいて、
前記第２監視手段は、負極がグランドに接続されかつ正極が前記切断用ワイヤの一方側の端部に接続される電源部と、前記切断用ワイヤの他方側の端部を電気的にグランドに接続する導電部と、この導電部の電圧を検出する第１検出部と、グランドから切断用ワイヤの前記一方側の端部までの電圧を検出する第２検出部とを含み、前記各検出部により検出される電圧を監視するものであり、
前記判定手段は、第１検出部の検出値が所定の第１基準値以下でかつ第２検出部の検出値が所定の第２基準値以上である場合には前記切断用ワイヤに断線が有ると判定し、前記第１検出部の検出値のみが前記第１基準値以下でかつ第２検出部の検出値が第２基準値未満である場合には前記切断用ワイヤが走行経路から外れていると判定することを特徴とするワイヤソー。