JP5893547B2

JP5893547B2 - ワイヤ工具検査方法

Info

Publication number: JP5893547B2
Application number: JP2012263196A
Authority: JP
Inventors: 彰広川原; 庸市近藤; 奥田　和弘; 和弘奥田; 彰裕田中
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: JP2014108472A

Description

本発明は、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイヤ、ＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する際に使用されるワイヤ工具に関する。

太陽電池用シリコンや半導体用シリコンなどのインゴットのスライス加工に使用されるワイヤ工具としては、砥粒をレジンボンドによって固着したレジンワイヤ工具と、砥粒を電着によって固定した電着ワイヤ工具と、が代表的である。例えば、特許文献１，２などに記載されている電着ワイヤ工具は、砥粒保持力が強く、加工効率が高いなどの優れた特徴を有している。

一般に、砥粒を固着している固着層の厚さは、砥粒の突出量と背反関係にあり、固着層の厚さが増大するほど、砥粒の突出量が減少し、ワイヤ工具の切れ味が低下する傾向があるので、製造工程においては固着層の厚さを管理する必要があるが、実際には固着層の厚さを正確に特定するのは極めて困難である。

例えば、電着ワイヤ工具の外径をノギスやマイクロメータで測定した場合、ワイヤ工具の外周には砥粒が存在するので、その測定値は芯線と砥粒との合算値となり、固着層の厚さを正確に特定することができない。そこで、砥粒が固着されていない芯線の外径をマイクロメータで測定し、メッキ工程で印加される総電流量を算出し、これらに基づいて固着層の厚さを算定している。

しかしながら、芯線の外周に砥粒を固着すると、メッキされる表面積が大きく変わってしまい、砥粒数の増大に伴って固着層の厚さは減少するので、電着層の厚さを正確に測定できないのが実状である。

固着層の厚さを測定する方法としては、ワイヤ工具の断面をクロスセクションポリシャーなどの加工機で加工して測定する方法があるが、多大な手間と時間を要するので、ワイヤ工具の製造工程において採用することはできない。また、前記測定方法は、所謂、破壊試験であるため被測定物であるワイヤ工具を切断して測定する必要があるが、製品として出荷する前のワイヤ工具を測定する場合、切断できる個所はその初期部分や終期部分（ワイヤ工具の先端部分や終端部分）に限られるので、全長が１ｋｍを超えるワイヤ工具の検査方法としては不適である。

一方、本発明に関連すると思料されるワイヤ工具の検査技術が、例えば、「固定砥粒付ワイヤソーのワイヤ径検出装置」に係る特許文献３あるいは「ワイヤソー」に係る特許文献４などにおいて提案されている。

特開昭５３−１４４８９号公報特許第４１５７７２４号公報特開平１１−１８８５９９号公報特開２００５−０７４５９９

特許文献３に記載されている検査技術は、被加工物の切断作業中のワイヤ工具の外径を測定することにより、ワイヤ工具の摩耗状態を把握するためのものであるため、ワイヤ工具の製造工程の検査には不向きである。

また、特許文献４に記載された検査技術は、ワイヤ工具を構成する砥粒の個数と分散性を評価することを目的としているため、ワイヤ工具の製造工程における固着層の管理手段として使用することは困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ワイヤ工具の製造工程などにおいて、芯線の外周に形成された固着層の状態をワイヤ工具の全長に亘って迅速かつ正確に検査することができる検査方法を提供することにある。

本発明のワイヤ工具検査方は、レジン若しくは金属の固着層によって芯線の外周面に砥粒が固着されたワイヤ工具を長手方向に搬送しながらレーザ光を所定の時間間隔で照射して当該ワイヤ工具の外径を測定する工程と、これによって得られる複数の測定値を所定周期ごとに区切って測定値群を順次形成する工程と、前記測定値群に含まれる複数の測定値の中から最小測定値を順次抽出する工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記最小測定値と前記芯線の外径との差に基づいて前記固着層の厚さを算出する工程を設けることが望ましい。

また、前記最小測定値が所定の基準値未満になると、前記ワイヤ工具の搬送を停止する緊急停止手段若しくは警報を発する警告手段の少なくとも一方を備えることが望ましい。

一方、前記ワイヤ工具の搬送速度を１０ｍ／ｍｉｎ〜４０ｍ／ｍｉｎとし、前記レーザ光を照射する時間間隔を０．１ｍｓ〜１ｍｓとすることができる。

本発明により、ワイヤ工具の製造工程などにおいて、芯線の外周に形成された固着層の状態をワイヤ工具の全長に亘って迅速かつ正確に検査することができる検査方法を提供することができる。

本発明の実施形態であるワイヤ工具検査方法が使用されるワイヤ工具製造設備の一部省略概要図である。図１示すワイヤ工具製造設備にて使用されるワイヤ工具検査方法によって得られる測定値の処理過程を示す図である。図１に示すワイヤ工具検査方法によって得られた検査データを示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、ワイヤ工具製造設備１００は、原材料である芯線１０を連続的に繰り出すドラム２０と、芯線１０に下地メッキを施すメッキ槽３０と、下地メッキが施された芯線１１の外周に砥粒を固着する砥粒固着槽４０と、外周に砥粒が固着された芯線１２にメッキを施して砥粒を含む固着層を形成するメッキ槽５０と、砥粒を含む固着層が形成された後、長手方向（矢線Ｓ方向）に搬送されるワイヤ工具１３に対してレーザ光Ｌを所定の時間間隔で照射して当該ワイヤ工具１３の外径を測定するレーザ測定装置６０と、レーザ測定装置６０で測定されたデータを処理する情報処理装置７０と、砥粒を含む固着層が形成され製品となったワイヤ工具１３を巻き取るドラム８０と、を備えている。

また、ワイヤ工具製造設備１００は、メッキ槽５０において、砥粒を含む固着層が形成された後、長手方向（矢線Ｓ方向）に搬送されるワイヤ工具１３の外観を間歇的に撮影するカメラ９０と、カメラ９０で撮影された画像を解析する画像解析装置９１と、情報処理装置７０から送信される非常信号を受信してドラム２０の芯線供給を停止する緊急停止手段７１と、緊急停止手段７１と連動して警報音及び警報光を発する警報手段７２と備えている。なお、図１に示すワイヤ工具製造設備１００においては、芯線１０に対する前処理工程（脱脂、酸洗いなど）や後処理工程（洗浄など）などを省略している。

本実施形態のワイヤ工具検査方法においては、前述したように、レーザ測定装置６０は、長手方向（矢線Ｓ方向）に搬送されるワイヤ工具１３に対してレーザ光Ｌを所定の時間間隔で照射して当該ワイヤ工具１３の線径ｄｎを測定し、その測定値ｄ１〜ｄ１５，・・・を情報処理装置７０へ送信する。

情報処理装置７０においては、レーザ測定装置６０から送信された複数の測定値ｄ１〜ｄ１５，・・・を所定周期ごとに区切って、所定個数の測定値からなる測定値群Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・を順次形成し、各測定値群Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・に含まれる複数の測定値の中から最小測定値（例えば、ｄ１，ｄ９，ｄ１３）を順次抽出し、これらの最小測定値（線径：ｍｍ）とワイヤ工具１３の移動距離（ｍ）との相関関係を算出し、図２に示すようなグラフＧ１として出力する。

芯線１３の外径、ワイヤ工具１３における固着層の厚さ、レーザ光Ｌの照射間隔、前記測定値群に含まれる測定値の個数などについては限定しないが、本実施形態では、搬送速度（１５ｍ／ｍｉｎ）で長手方向（矢線Ｓ方向）に搬送される芯線１２（外径１８０μｍ）の外周に、メッキ槽５０にて、厚さ１２μｍの固着層（メッキ層）が形成されるように電流を印加して形成されたワイヤ工具１３に対して、レーザ光Ｌを約０．２８ｍｓ間隔（≒３６００回／秒）で照射して当該ワイヤ工具１３の線径を測定し、その測定値を連続的に情報処理装置７０へ送信する。

情報処理装置７０においては、レーザ測定装置６０から送信された複数の測定値を一定周期０．２５秒ごとに区切って８９６個の測定値からなる測定値群を順次形成し、各測定値群に含まれる８９６個の測定値の中から最小測定値を順次抽出し、これを線径（ｍｍ）とし、ワイヤ工具１３の移動距離（ｍ）と線径（ｍｍ）との関係に基づいてグラフＧ１を形成している。

ワイヤ工具１３の製造開始から終了に至るまで、レーザ測定装置６０によるワイヤ工具１３の線径測定を行い、その測定値を情報処理装置７０で処理してグラフＧを出力することにより、ワイヤ工具１３の製造工程において、芯線１１の外周に形成された固着層の状態（固着層の厚さ）をワイヤ工具１３の全長に亘って迅速かつ正確に検査することができる。

グラフＧ１により、ワイヤ工具１３の平均最小線径は２０４．４μｍであり、標準偏差０．３であることが分かる。即ち、ワイヤ工具１３の固着層（メッキ層）の厚さは１２．２μｍであり、メッキ槽５０にて印加する電流に基づく計算上の固着層（メッキ層）の厚さ１２μｍと略一致しているため、ワイヤ工具検査方法により、正確な測定を行うことができると判断することができる。

一方、図３に示すグラフＧ２は、その他のワイヤ工具の製造工程にて前述したワイヤ工具検査方法を実施して得られたものであるが、製造作業中の人為的なミスにより、メッキ槽５０（図１参照）の運転が一時停止したとき、グラフＧ２中のそれに対応する部分に、ワイヤ工具の線径が著しく減少したことを示す部分（矢線Ｐで示す部分）が現れているのが分かる。このように、ワイヤ工具の製造工程において本発明のワイヤ工具検査方法を実施することにより、砥粒固着層の厚さを常時監視することができるので、品質管理を徹底することができる。

また、図１に示すように、メッキ槽の運転停止などにより、グラフＧ１中の最小測定値が所定の基準値未満になると、ワイヤ工具１３の搬送を停止する緊急停止手段７１を設けているので、不良品が多量に発生するのを防止することができる。また、緊急停止手段７１と連動して警報音及び警報光を発する警告手段７２を設けているため、緊急事態が発生したとき、迅速に対応することができる。

なお、図１〜図３に基づいて説明した実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明のワイヤ工具検査方法は前述した実施形態に限定されない。

本発明は、太陽電池用シリコンや半導体用シリコンなどのインゴットをスライス加工する際に使用されるワイヤ工具の製造業の分野において広く利用することができる。

１０，１１，１２芯線
１３ワイヤ工具
２０，８０ドラム
３０，５０メッキ槽
４０砥粒固着槽
６０レーザ測定装置
７０情報処理装置
７１緊急停止手段
７２警報手段
９０カメラ
９１画像解析装置
ｄｎ外径
ｄ１〜ｄ１５測定値
Ａ１，Ａ２，Ａ３測定値群
ｄ２，ｄ９，ｄ１３最小測定値
Ｇ１，Ｇ２グラフ
Ｌレーザ光

Claims

レジン若しくは金属の固着層によって芯線の外周面に砥粒が固着されたワイヤ工具を長手方向に搬送しながらレーザ光を所定の時間間隔で照射して当該ワイヤ工具の外径を測定する工程と、これによって得られる複数の測定値を所定周期ごとに区切って測定値群を順次形成する工程と、前記測定値群に含まれる複数の測定値の中から最小測定値を順次抽出する工程とを備えたことを特徴とするワイヤ工具検査方法。
前記最小測定値と前記芯線の外径との差に基づいて前記固着層の厚さを算出する工程を設けた請求項１記載のワイヤ工具検査方法。
前記最小測定値が所定の基準値未満になると、前記ワイヤ工具の搬送を停止する緊急停止手段若しくは警報を発する警告手段の少なくとも一方を備えたワイヤ工具検査方法。
前記ワイヤ工具の搬送速度が１０ｍ／ｍｉｎ〜４０ｍ／ｍｉｎであり、前記レーザ光を照射する時間間隔が０．１ｍｓ〜１ｍｓである請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤ工具検査方法。