JP5610976B2 - ワイヤソー - Google Patents

Description

本発明は、例えばシリコンのインゴット等を切断するワイヤソーに関する。

従来より、一般的に、半導体シリコンインゴット等のワークから薄板状のウェーハを切り出す手段としてワイヤソーが用いられる。例えば、特許文献１に開示されているワイヤソーは、互いに横並びに配置され水平軸心回りに回転する一対のローラを備えていて、該一対のローラには、１本のワイヤが上記各々のローラの水平軸心方向に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられている。上記ワイヤは、送り出しと引き戻しとを交互に繰り返しながらワイヤの新線部分が順次繰り出されるように制御されている。そして、走行するワイヤにスラリーを付着させつつ、一対のローラ間を走行するワイヤに対し、上方からワークを押し当てて、複数箇所でウェーハを同時に切断するようになっている。

ところで、上記ワイヤソーを用いて、例えば、円柱状のワークを切断する場合、ワークを下降させるにつれて切断長が変化していくので、ワイヤにかかる切断負荷が変動し、それに伴ってワイヤの撓み量が変動するようになる。したがって、ローラ間を走行するワイヤの軌道が安定せず、ワークの切断精度が悪化してしまう。

これを回避するために、特許文献１に開示されているワイヤソーでは、ワークの切断中におけるワイヤの撓み量を測定し、測定した撓み量とワイヤの初期張力とに基づいて切断負荷を算出するようにしている。そして、算出した切断負荷値と予め記憶された切断負荷の基準値とを比較し、切断負荷値が基準値を超えると、切断負荷が減るようにワークの送り速度が減速制御され、切断負荷値が基準値に満たないと、切断負荷が増えるようにワークの送り速度が増加制御されるようになっている。これにより、ワークの切断精度を良くすることができるようになっている。

また、近年、特許文献２に開示されているように、サファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）といった難削材の切断に通常のワイヤに比べて高価な固定砥粒ワイヤが用いられるようになってきている。

特開２０００−２１８５０２号公報（段落００２５〜００２８欄、図５） 特開２０１０−１０５０６１号公報（段落００１８欄、図１）

ところで、特許文献１では、ワークの切断精度が良くなるものの、ワイヤの使用量については何ら考慮されていない。したがって、特許文献２の如き固定砥粒ワイヤを用いてワークを切断すると、通常のワイヤを使用する際に比べてランニングコストが高くなってしまう。

また、切断負荷値が基準値を超えると、特許文献１のワイヤソーでは、切断負荷が減るようにワークの下降速度を減速制御するので、１回の切り出しに要するワークの切断時間が増加して生産性が悪くなってしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その特徴とするところは、ワークの切断精度を良くするとともにワイヤの使用量を少なくしてランニングコストを低く抑えることができ、しかも生産性の良いワイヤソーを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ワーク切断時において、切断負荷の変化に応じてワイヤソーの駆動部分を制御する制御装置の制御の仕方に工夫を凝らしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、互いに横並びに配置され水平軸心回りに回転する一対のローラと、該一対のローラ間に各々の水平軸心方向に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられた１本のワイヤと、上記ローラの少なくとも一方を回転駆動させて上記ワイヤを一端側から他端側に送り出すローラ駆動手段と、切断に供するワークを把持して下降し、上記ワークを上記ワイヤに押し付けて複数箇所で同時に切断するワーク押付手段と、上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段に接続され、上記ワイヤの送り出しと引き戻しとを交互に繰り返しながらワイヤ新線部分が順次繰り出すように、且つ、ワイヤ走行速度及び新線供給速度が変化するように上記ローラ駆動手段を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、ワーク切断時にワイヤにかかる切断負荷の基準値を記憶する基準負荷記憶部と、ワーク切断時の切断負荷値を検出する切断負荷検出部と、該切断負荷検出部の検出値と上記基準負荷記憶部に記憶された基準値とを比較判定する判定部とを備え、該判定部の判定結果により、上記検出値が基準値に満たない場合には、ワーク切断時の切断負荷が上がるように上記ローラ駆動手段を制御して新線供給速度を下げ、一方上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値を超えた場合には、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ駆動手段を制御して上記ワイヤ走行速度を上げるように構成されていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段は、各々サーボモータ制御により駆動され、上記切断負荷検出部は、ワーク切断時に、上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段のサーボモータのいずれか一方の切断負荷値を検出するように構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１の発明において、上記切断負荷検出部は、上記ワーク把持部材に取り付けられた力センサからワークにかかる切断負荷値を検出するするように構成されていることを特徴とする。

第４の発明では、第１の発明において、上記切断負荷検出部は、上記ワイヤの撓み量を検出する撓みセンサからワークにかかる切断負荷値を検出するように構成されていることを特徴とする。

第５の発明では、第１から４のいずれか１つの発明において、上記一対のローラを支持するローラ支持部材と、上記一対のローラ間において、該ローラの回転軸心と平行に設けられた揺動軸心を中心に上記ローラを揺動させるローラ揺動手段とを備えていることを特徴とする。

第６の発明では、第５の発明において、上記制御装置は、上記ローラの揺動速度が変化するように上記ローラ揺動手段を制御し、上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値を超えた場合には、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ揺動手段を制御して上記ローラの揺動速度を上げるように構成されていることを特徴とする。

第７の発明では、第６の発明において、上記制御装置は、ワイヤ走行速度及び上記ローラの揺動速度が所定の上限値になると、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ押付手段を制御してワーク下降速度を下げるように構成されていることを特徴とする。

第８の発明では、第５の発明において、上記制御装置は、上記ローラの揺動速度が変化するように上記ローラ揺動手段を制御し、上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値に満たない場合には、ワーク切断時の切断負荷が上がるように上記ローラ駆動手段、ワーク押付手段及びローラ揺動手段の少なくとも１つを制御してワイヤ走行速度の減速、上記ローラの揺動速度の減速又はワーク下降速度の上昇、或いは、これら２つ、又は３つが組み合わさるように構成されていることを特徴とする。

第１の発明では、ワーク切断時において、切断負荷値が基準値に満たないと新線供給速度が下がって切断負荷が増える一方、切断負荷値が基準値を超えるとワイヤ走行速度が上がって切断負荷が減る。したがって、ワーク切断中の切断負荷が基準値となるように補正され、ワイヤの軌道が安定してワークの切断精度を高くすることができる。また、切断負荷値が基準値に満たないと、新線供給速度が下がるので、ワイヤ新線部分を繰り出す量が減るようになる。したがって、ワイヤの使用量を減らしてランニングコストを低く抑えることができる。さらに、切断負荷値が基準値を超えると、ワイヤ走行速度が上がるので、ワイヤの切れ味が増して切断負荷が減り、しかも、新線供給速度を維持した状態であればワイヤの使用量を増やすことなく切断負荷を減らすことができる。したがって、特許文献１の如き切断負荷を減らすためにワークの下降速度を下げて１回の切り出しに要する切断時間が増えてしまうといったことを回避でき、生産性を損なうことなくワークの切断精度を高めることができる。

第２の発明では、ワーク切断時の切断負荷値をローラ駆動手段及びワーク押付手段のサーボモータのいずれか一方から検出するので、切断負荷値を検出するためにセンサ等を新たに追加する必要がなく、低コストなワイヤソーとすることができる。

第３の発明では、ワーク切断時にワークにかかる切断負荷値を直接力センサを用いて検出できるようになるので、精度の高い切断負荷値を得ることができ、その検出値に基づいて制御を行うことで、さらにワークの切断精度を高めることができる。

第４の発明では、ワーク切断時のワイヤの撓み量を直接撓みセンサを用いて測定し、その測定値に基づいて切断負荷値を検出できるようになるので、精度の高い切断負荷値を得ることができ、その検出値に基づいて制御を行うことで、さらにワークの切断精度を高めることができる。

第５の発明では、ワイヤの切断時にローラが揺動することによってワークの切断長を短くしながら切断することができるようになる。これにより、切断負荷が減少するので、生産性を高めることができる。

第６の発明では、切断負荷値が基準値を超えると、ローラの揺動速度が上がるので、ワイヤの切れ味が増して切断負荷が減り、生産性を高めることができる。

第７の発明では、ワーク切断時にワイヤ走行速度及びローラの揺動速度を上げたにもかかわらず切断負荷値が基準値まで下がらないような場合であっても、ワーク下降速度が下がることで切断負荷が下がるようになり、ワイヤの軌道を安定させてワークの切断精度を確実に高めることができる。

第８の発明では、ワーク切断時に新線供給速度を下げたにもかかわらず切断負荷値が基準値まで上がらないような場合であっても、ワイヤ走行速度の減速、ローラの揺動速度の減速又はワーク下降速度の上昇、或いは、これら２つ、又は３つが組み合わさり、切断負荷値が基準値まで上がるようになるので、ワイヤの軌道を安定させてワークの切断精度を確実に高めることができる。

本発明の実施形態１に係るワイヤソーの全体構成を示した図である。 実施形態１に係るワイヤソーの構成を示すブロック図である。 実施形態１に係るワイヤソーのワーク切断時における制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係るワイヤソーの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るワイヤソーの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るワイヤソー１を示す。該ワイヤソー１は、半導体や太陽電池等に用いられるシリコンのインゴット（以下、ワークと呼ぶ）Ｗを複数箇所で同時に薄板状ウェーハに切断するためのものである。上記ワイヤソー１は、貫通孔１２が形成された上下に延びる側壁プレート１０を備えていて、該側壁プレート１０には、軸心が水平方向に延びる揺動円板９１が上記貫通孔１２に回動自在に取り付けられている。

上記側壁プレート１０の正面側には、上方が開放し、側面視で断面略コ字状のローラ支持部材４が上記揺動円板９１に取り付けられている。

一方、上記側壁プレート１０の背面側には、サーボモータ制御で、回転軸心が水平方向に延びる一対のローラ駆動モータ（ローラ駆動手段）２０が上記揺動円板９１に取り付けられている。そして、上記ローラ駆動モータ２０の側方には、上記揺動円板９１を揺動駆動させる揺動駆動モータ９２が上記側壁プレート１０に固定されていて、図示しないタイミングベルト等を介して、その回転力を揺動円板９１に伝達し、上記揺動円板９１をその軸心周りに所定の角度範囲で揺動させるようになっている。尚、本発明のローラ揺動手段９は、上記揺動円板９１と揺動駆動モータ９２とからなっている。

上記ローラ支持部材４には、互いに横並びに配置された一対のローラ２が回転自在に取り付けられている。該ローラ２は、その回転軸が上記ローラ駆動モータ２０の出力軸に連結されていて、該ローラ駆動モータ２０の回転駆動により、水平軸心周りに回転するようになっている。尚、上記一対のローラ２は、上記揺動円板９１の軸心が上記一対のローラ２の間に位置するように配設されている。

上記一対のローラ２間には、ワークＷを切断するための１本のワイヤ３が上記各ローラ２の水平軸心方向に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられていて、一端側が一方のローラ２外側に位置するとともに他端側が他方のローラ２外側に位置するようになっている。

上記一対のローラ２に巻き掛けられたワイヤ３の一端側は、複数の円盤状プーリＰ（図１では２個のみ示す）に案内されながらワイヤ供給装置６まで延びている。該ワイヤ供給装置６は、上記ワイヤ３を上記ローラ２へ送り出すようになっていて、上記ワイヤ３の新線部分が巻装された供給側ボビン６１と、該供給側ボビン６１を回転駆動させる第１アシストモータ６２とを備えている。

一方、上記一対のローラ２に巻き掛けられたワイヤ３の他端側は、複数の円盤状プーリＰ（図１では２個のみ示す）に案内されながらワイヤ巻取装置７まで延びている。該ワイヤ巻取装置７は、上記ローラ２から送り出されるワイヤ３を巻き取る巻取側ボビン７１と、該巻取側ボビン７１を回転駆動させる第２アシストモータ７２とを備えている。

そして、上記ワイヤ３は、上記ローラ駆動モータ２０、第１アシストモータ６２及び第２アシストモータ７２の回転駆動により、送り出しと、送り出し量よりも所定量だけ少ない引き戻しとを交互に繰り返しながらワイヤ３の新線部分が順次繰り出され、一端側から他端側に送り出されるようになっている。

上記一対のローラ２の上方には、上記一対のローラ２間に巻き掛けられたワイヤ３に対応するようにワーク押付手段５が配設されている。該ワーク押付手段５は、上下に延びる略直方体状のワーク把持部材５１を備えていて、該ワーク把持部材５１の下端には、上記ワークＷが把持される一方、上端には、サーボモータ制御のワーク昇降モータ５２が取り付けられている。

そして、上記ワイヤ３が走行している状態において、上記ワーク昇降モータ５２が回転駆動すると、図示しないボールネジ機構によって上記ワーク把持部材５１が上記ワイヤ３に対して下降し、上記ワークＷがワイヤ３に押し付けられて、複数箇所でウェーハが同時に切断されるようになっている。

上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９には、図２に示すように、当該ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御する制御装置８が接続されている。

上記制御装置８は、図示しないが、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、制御プログラムが格納されたメモリ等を備えて、上記ワイヤ３の送り出しと、送り出し量よりも所定量だけ少ない引き戻しとを交互に繰り返しながらワイヤ３の新線部分が繰り出すように、且つ、ワイヤ走行速度及び新線供給速度が変化するように上記ローラ駆動モータ２０を制御している。また、上記制御装置８は、上記ワーク把持部材５１が昇降するように、且つ、ワーク下降速度が変化するように上記ワーク押付手段５を制御している。さらに、上記制御装置８は、上記一対のローラ２が揺動するように、且つ、ローラ２の揺動速度が変化するように上記ローラ揺動手段９を制御している。

ここで、新線供給速度とは、単位時間当たりの新線供給量のことであり、ワイヤ走行速度（ｍ／ｍｉｎ）×（送り出し時間−引き戻し時間）／（送り出し時間＋引き戻し時間）で表される。当該新線供給速度は送り出し時間又は引き戻し時間を変化させることにより調整することができる。

上記制御装置８は、ワークＷ切断時にワイヤ３にかかる切断負荷の基準値（若しくは基準範囲）を記憶する基準負荷記憶部８ａと、ワークＷ切断時の切断負荷値を検出する切断負荷検出部８ｂと、該切断負荷検出部８ｂの検出値と上記基準負荷記憶部８ａに記憶された基準値とを比較判定する判定部８ｃとを備えていて、上記切断負荷検出部８ｂは、ワークＷ切断時に上記ローラ駆動モータ２０にかかる負荷に基づいて切断負荷値を検出するようになっている。尚、上記切断負荷検出部８ｂは、ワークＷ切断時に、上記ワーク昇降モータ５２にかかる負荷に基づいて切断負荷値を検出するようにしてもよい。

そして、上記制御装置８は、上記判定部８ｃの判定結果により、上記検出値が基準値に満たない場合には、ワークＷ切断時の切断負荷が上がるように、上記ローラ駆動モータ２０を制御してワイヤ走行速度及び新線供給速度を下げるようにし、また、上記ワーク押付手段５を制御してワーク下降速度を上げるようにし、さらに、上記ローラ揺動手段９を制御してローラ２の揺動速度を下げるように構成されている。一方、上記制御装置８は、上記判定部８ｃの判定結果により、上記検出値が基準値を超えた場合には、ワークＷ切断時の切断負荷が下がるように、上記ローラ駆動モータ２０を制御してワイヤ走行速度及び新線供給速度を上げるようにし、また、上記ワーク押付手段５を制御してワーク下降速度を下げるようにし、さらに、上記ローラ揺動手段９を制御してローラ２の揺動速度を上げるように構成されている。したがって、ワークＷ切断中の切断負荷が基準値となるように補正され、ワイヤ３の軌道が安定してワークＷの切断精度を高くすることができる。

次に、ワイヤソー１でワークＷを切断する際の具体的な制御動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ワイヤソー１の電源をＯＮにし、使用者がワークＷをワーク把持部材５１に把持させるとともに、切断条件等を図示しない操作パネルで設定する。

その後、図３のフローチャートのステップＳ１に進む。このステップＳ１では、制御装置８が、ワイヤ走行速度、新線供給速度、ワーク下降速度及びローラ２の揺動速度をそれぞれ所定値に設定して、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御し、ワークＷの切断が開始された後、ステップＳ２に進んで切断負荷検出部８ｂにより、ワークＷの切断時における切断負荷値が検出される。

次いで、ステップＳ３では、判定部８ｃが、ステップ２で検出した切断負荷値と、上記基準負荷記憶部８ａに記憶された切断負荷の基準値とを比較判定する。

このステップＳ３の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、判定部８ｃが、検出値と基準値とが等しいと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８が、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、ステップＳ２３に進む。

一方、ステップＳ３の判定がＮＯであるときには、すなわち、判定部８ｃが、検出値と基準値とが等しくないと判定すると、ステップＳ４に進み、判定部８ｃが、検出値が基準値を超えているかどうかを判定する。

ここで、ステップＳ４の判定がＹＥＳのとき、すなわち、判定部８ｃが、検出値が基準値を超えていると判定したときの具体的な制御動作を説明する。

ステップＳ４において、判定部８ｃが、検出値が基準値を超えていると判定すると、ステップＳ５に進み、制御装置８は、ローラ駆動モータ２０を制御してワイヤ走行速度を所定値よりα１分増加させ、その後、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、制御装置８が、ワイヤ走行速度が予め設定された上限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ７の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ワイヤ走行速度が上限値に達したと判定すると、ステップＳ９に進み、制御装置８は、ローラ揺動手段９を制御してローラ２の揺動速度を所定値よりα２分増加させ、その後、ステップＳ１１に進む。

一方、ステップＳ７の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ワイヤ走行速度が上限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ１１では、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が予め設定された上限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ１１の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が上限値に達したと判定すると、ステップＳ１３に進み、制御装置８は、ワーク押付手段５を制御してワーク下降速度を所定値よりα３分減少させ、その後、ステップＳ１５へ進む。

一方、ステップＳ１１の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が上限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ１５では、制御装置８が、ワーク下降速度が予め設定された下限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ１５の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ワーク下降速度が下限値に達したと判定すると、ステップＳ１７に進み、制御装置８は、ローラ駆動モータ２０を制御して新線供給速度を所定値よりα４分増加させ、その後、ステップＳ１９に進む。

一方、ステップＳ１５の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ワーク下降速度が下限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ１９では、制御装置８が、新線供給速度が予め設定された上限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ１９の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、新線供給速度が上限値に達したと判定すると、ステップＳ２２に進み、制御装置８は、切断負荷が基準値となるようにワークＷを切断できないとして、切断を停止させる。

一方、ステップＳ１９の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、新線供給速度が上限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

次に、ステップＳ４の判定がＮＯのとき、すなわち、判定部８ｃが、検出値が基準値に満たないと判定したときの具体的な制御動作を説明する。

ステップＳ４において、判定部８ｃが、検出値が基準値に満たないと判定すると、ステップＳ６に進み、制御装置８は、ローラ駆動モータ２０を制御して新線供給速度を所定値よりα５分減少させ、その後、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、制御装置８が、新線供給速度が予め設定された下限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ８の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、新線供給速度が下限値に達したと判定すると、ステップＳ１０に進み、制御装置８は、ローラ駆動モータ２０を制御してワイヤ走行速度を所定値よりα６分減少させ、その後、ステップＳ１２に進む。

一方、ステップＳ８の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ワイヤ走行速度が下限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ１２では、制御装置８が、ワイヤ走行速度が予め設定された下限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ１２の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ワイヤ走行速度が下限値に達したと判定すると、ステップＳ１４に進み、制御装置８は、ローラ揺動手段９を制御してローラ２の揺動速度を所定値よりα７分減少させ、その後、ステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１２の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ワイヤ走行速度が下限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ１６では、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が予め設定された下限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ１６の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が下限値に達したと判定すると、ステップＳ１８に進み、制御装置８は、ワーク押付手段５を制御してワーク下降速度を所定値よりα８分増加させ、その後、ステップＳ２０へ進む。

一方、ステップＳ１６の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ローラ２の揺動速度が下限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２０では、制御装置８が、ワーク下降速度が予め設定された上限値に達したかどうかを判定する。このステップＳ２０の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８が、ワーク下降速度が上限値に達したと判定すると、ステップＳ２２に進み、制御装置８は、切断負荷が基準値となるようにワークＷを切断できないとして、切断を停止させる。

一方、ステップＳ２０の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８が、ワーク下降速度が上限値に達していないと判定すると、ステップＳ２１に進み、制御装置８は、そのときのワイヤ走行速度、新線供給速度、ローラ２の揺動速度及びワーク下降速度の設定値に基づいて、上記ローラ駆動モータ２０、ワーク押付手段５及びローラ揺動手段９を制御してワークＷの切断を継続し、その後、ステップＳ２３に進む。

そして、ステップＳ２３では、制御装置８が、切断負荷検出部８ｂによりワークＷの切断時において検出された切断負荷値がゼロであるかどうかを判定する。このステップＳ２３の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、制御装置８は、切断負荷値がゼロであると判定すると、ワークＷの切断が終了したとして、制御を終了させる。

一方、ステップＳ２３の判定がＮＯであるとき、すなわち、制御装置８の切断負荷値がゼロでないと判定すると、ステップＳ２に戻り、再び切断負荷値と基準値とを比較判定する。

尚、ワークＷの切断時において、切断負荷値が基準値を超えると、制御装置８が、ワイヤ走行速度及びローラ２の揺動速度を制御した後、ワーク下降速度、新線供給速度の順で制御するように構成されているが、上記ワーク下降速度及び新線供給速度の制御の順はこれに限らず、新線供給速度を制御した後、ワーク下降速度を制御するようにしてもよい。また、ワーク下降速度、新線供給速度を制御せずにワークＷの切断を停止させるようにしてもよい。

また、ワークＷの切断時において、切断負荷値が基準値に満たないと、制御装置８が、新線供給速度を制御した後、ワイヤ走行速度、ローラ２の揺動速度、ワーク下降速度の順で制御するように構成されているが、上記ワイヤ走行速度、ローラ２の揺動速度、ワーク下降速度の制御の順はこれに限らず、どれを先に制御するようにしてもよい。また、ワイヤ走行速度、ローラ２の揺動速度、ワーク下降速度を制御せずにワークＷの切断を停止させるようにしてもよい。

以上より、本発明の実施形態１によれば、ワークＷ切断時の切断負荷値が基準値に満たないと、新線供給速度が下がるので、ワイヤ３の新線部分を繰り出す量が減るようになる。したがって、ワイヤ３の使用量を減らしてランニングコストを低く抑えることができる。また、ワークＷ切断時の切断負荷値が基準値を超えると、ワイヤ走行速度が上がるので、ワイヤ３の切れ味が増して切断負荷が減り、しかも、新線供給速度を維持した状態であればワイヤ３の使用量を増やすことなく切断負荷を減らすことができる。したがって、特許文献１の如き切断負荷を減らすためにワーク下降速度を下げて切断時間が増えてしまうといったことを回避でき、生産性を損なうことなくワークＷの切断精度を高めることができる。

また、ワークＷ切断時の切断負荷値をローラ駆動モータ２０及びワーク押付手段５のいずれか一方から検出するので、切断負荷値を検出するためにセンサ等を新たに追加する必要がなく、低コストなワイヤソー１とすることができる。

また、ワイヤ３の切断時にローラ２が揺動することによってワークＷの切断長を短くしながら切断することができるようになる。これにより、切断負荷が減少するので、生産性を高めることができる。

また、ワークＷ切断時に切断負荷値が基準値を超えると、ローラ２の揺動速度が上がるので、ワイヤ３の切れ味が増して切断負荷が減り、生産性を高めることができる。

また、ワークＷ切断時にワイヤ走行速度及びローラ２の揺動速度を上げたにもかかわらず切断負荷値が基準値まで下がらないような場合であっても、ワーク下降速度が下がることで切断負荷が下がるようになり、ワイヤ３の軌道を安定させてワークＷの切断精度を確実に高めることができる。

また、ワークＷ切断時に新線供給速度を下げたにもかかわらず切断負荷値が基準値まで上がらないような場合であっても、ワイヤ走行速度、ローラ２の揺動速度が下がるか、ワーク下降速度が上がるようになり、ワイヤ３の軌道を安定させてワークＷの切断精度を確実に高めることができる。

尚、本発明の実施形態１のワイヤソー１には、ローラ２を揺動させるローラ揺動手段９が設けられているが、当該ローラ揺動手段９が設けられていないワイヤソー１においても上記制御装置８の制御を適用することができる。この場合、制御装置８は、図３に示すフローチャートのステップＳ９、Ｓ１１及びステップＳ１４、Ｓ１６を省いて制御を行うようになる。
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係るワイヤソー１を示す。この実施形態２では、ワークＷの切断時に切断負荷値を検出する機器として、ワークＷにかかる負荷を直接検出することができる力センサ２１を用いている点が実施形態１と異なっているだけで、他の部分は同じであるため、以下、異なる部分のみを詳細に説明する。

実施形態２のワイヤソー１には、図４に示すように、ワーク把持部材５１に力センサ２１が取り付けられている。上記力センサ２１は、制御装置８に接続されていて、ワークＷの切断時におけるワークＷにかかる切断負荷値を切断負荷検出部８ｂに出力するようになっている。

実施形態２における制御装置８の具体的な制御動作は、切断負荷値を検出するための機器がローラ駆動モータ２０やワーク押付手段５のワーク昇降モータ５２ではなく力センサ２１を用いている以外は実施形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。

したがって、実施形態２のワイヤソーによれば、ワークＷ切断時のワークＷにかかる切断負荷値を直接力センサ２１を用いて検出できるようになるので、精度の高い切断負荷値を得ることができ、その検出値に基づいて制御を行うことで、さらにワークＷの切断精度を高めることができる。
《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３に係るワイヤソー１を示す。この実施形態３では、ワークＷの切断時に切断負荷値を検出する機器として、ワイヤ３の撓み量を直接測定することができる撓みセンサ２２を用いている点が実施形態１と異なっているだけで、他の部分は同じであるため、以下、異なる部分のみを詳細に説明する。

実施形態２のワイヤソー１には、図５に示すように、ワイヤ３に撓みセンサ２２が接触するように設けられている。上記撓みセンサ２２は、制御装置８に接続されていて、ワークＷの切断時におけるワイヤ３の撓み量を制御装置８に出力するようになっている。そして、制御装置８に入力されたワイヤ３の撓み量から切断負荷値が算出されるようになっている。

実施形態３における制御装置８の具体的な制御動作は、切断負荷値を検出するための機器がローラ駆動モータ２０やワーク押付手段５のワーク昇降モータ５２ではなく撓みセンサ２２を用いている以外は実施形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。

したがって、実施形態３のワイヤソーによれば、ワークＷ切断時のワイヤ３の撓み量を直接撓みセンサ２２を用いて測定し、その測定値に基づいて切断負荷値を検出できるようになるので、精度の高い切断負荷値を得ることができ、その検出値に基づいて制御を行うことで、さらにワークＷの切断精度を高めることができる。

本発明は、例えば、例えばシリコンのインゴット等を切断するワイヤソーに適している。

１ ワイヤソー
２ ローラ
３ ワイヤ
４ ローラ支持部材
５ ワーク押付手段
８ 制御装置
８ａ 基準負荷記憶部
８ｂ 切断負荷検出部
８ｃ 判定部
９ ローラ揺動手段
２０ ローラ駆動モータ（ローラ駆動手段
２１ 力センサ
２２ 撓みセンサ

Claims (8)

1. 互いに横並びに配置され水平軸心回りに回転する一対のローラと、
   該一対のローラ間に各々の水平軸心方向に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられた１本のワイヤと、
   上記ローラの少なくとも一方を回転駆動させて上記ワイヤを一端側から他端側に送り出すローラ駆動手段と、
   切断に供するワークを把持して下降し、上記ワークを上記ワイヤに押し付けて複数箇所で同時に切断するワーク押付手段と、
   上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段に接続され、上記ワイヤの送り出しと引き戻しとを交互に繰り返しながらワイヤ新線部分が順次繰り出すように、且つ、ワイヤ走行速度及び新線供給速度が変化するように上記ローラ駆動手段を制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置は、ワーク切断時にワイヤにかかる切断負荷の基準値を記憶する基準負荷記憶部と、ワーク切断時の切断負荷値を検出する切断負荷検出部と、該切断負荷検出部の検出値と上記基準負荷記憶部に記憶された基準値とを比較判定する判定部とを備え、該判定部の判定結果により、上記検出値が基準値に満たない場合には、ワーク切断時の切断負荷が上がるように上記ローラ駆動手段を制御して新線供給速度を下げ、一方上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値を超えた場合には、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ駆動手段を制御して上記ワイヤ走行速度を上げるように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
2. 請求項１に記載のワイヤソーであって、
   上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段は、各々サーボモータ制御により駆動され、
   上記切断負荷検出部は、ワーク切断時に、上記ローラ駆動手段及びワーク押付手段のサーボモータのいずれか一方にかかる負荷に基づいて切断負荷値を検出するように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
3. 請求項１に記載のワイヤソーであって、
   上記切断負荷検出部は、上記ワーク把持部材に取り付けられた力センサからワークにかかる切断負荷値を検出するするように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
4. 請求項１に記載のワイヤソーであって、
   上記切断負荷検出部は、上記ワイヤの撓み量を検出する撓みセンサからワークにかかる切断負荷値を検出するように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のワイヤソーであって、
   上記一対のローラを支持するローラ支持部材と、
   上記一対のローラ間において、該ローラの回転軸心と平行に設けられた揺動軸心を中心に上記ローラを揺動させるローラ揺動手段とを備えていることを特徴とするワイヤソー。
6. 請求項５に記載のワイヤソーであって、
   上記制御装置は、上記ローラの揺動速度が変化するように上記ローラ揺動手段を制御し、上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値を超えた場合には、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ揺動手段を制御して上記ローラの揺動速度を上げるように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
7. 請求項６に記載のワイヤソーであって、
   上記制御装置は、ワイヤ走行速度及び上記ローラの揺動速度が所定の上限値になると、ワーク切断時の切断負荷が下がるように上記ローラ押付手段を制御してワーク下降速度を下げるように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
8. 請求項５に記載のワイヤソーであって、
   上記制御装置は、上記ローラの揺動速度が変化するように上記ローラ揺動手段を制御し、上記判定部の判定結果により、上記検出値が基準値に満たない場合には、ワーク切断時の切断負荷が上がるように上記ローラ駆動手段、ワーク押付手段及びローラ揺動手段の少なくとも１つを制御して、ワイヤ走行速度の減速、上記ローラの揺動速度の減速又はワーク下降速度の上昇、或いは、これら２つ、又は３つが組み合わさるように構成されていることを特徴とするワイヤソー。
   

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