JPH07314320A - ワイヤソーのガイドローラ摩耗検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業者による検査を不要とし、自動的にガイ
ドローラの案内溝の摩耗を検出することができるワイヤ
ソーのガイドローラ摩耗検出装置を提供する。 【構成】 検出対象のガイドローラ１４を跨るワイヤ１
３の２箇所１３ａ及び１３ｂに２個の導電性接触子４１
を接触させ、接触する２点間に電源４２と電圧検出手段
４３を接続して、接触する２点間の電気抵抗の変化を検
出して接触する２点間のワイヤ長さの変化を検出し、こ
れによってガイドローラ１４の案内溝１４ａの摩耗を検
出する。また、摩耗検出は機械の稼働前や終了時等ワイ
ヤ１３の走行停止時に行い、ワイヤ１３の走行時には、
摩耗検出は行わず、ワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３
ｂと２個の導電性接触子４１は接触しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砥粒を含むワイヤを走
行させるとともに前記ワイヤに被加工物を押し当てて被
加工物を薄板状に切断するワイヤソーにおける、前記ワ
イヤを案内するガイドローラの案内溝の摩耗を検出する
ワイヤソーのガイドローラ摩耗検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体インゴットやセラミックス等の被
加工物（以下「ワーク」という）を薄板状に切断する切
断装置の一つにワイヤソーがある。このワイヤソーは砥
粒が付着したワイヤを多数平行に並べて高速走行させ、
そのワイヤにワークを押し当てることによってワークを
多数の薄板状に切断する。

【０００３】図５に一般的なワイヤソーの主要構成を示
す。図５において、ワイヤリール１１及び１２は連動し
てワイヤ１３の供給及び回収を行う。図５の例ではワイ
ヤリール１１が供給側、ワイヤリール１２が回収側とし
て表している。ワイヤリール１１から送り出されたワイ
ヤ１３は多数のガイドローラ１４を経由して３個の溝付
きローラ１５に巻き掛けられる。溝付きローラ１５には
円周上に多数の溝が設けられており、ワイヤ１３は各溝
に順次巻き掛けられた後、再び多数のガイドローラ１４
を経由してワイヤリール１２に回収される。溝付きロー
ラ１５の各溝にワイヤ１３が順次巻き掛けられることに
よってワイヤ列１６が形成されるが、ワイヤ列１６の３
辺のうちの１辺の加工ワイヤ列１６ａの上方には砥粒液
供給装置１７から供給される砥粒液を吐出する砥粒液供
給ノズル１８が設けられていて、加工ワイヤ列１６ａに
砥粒液が吐出されワイヤに砥粒が付着する。ワイヤ１３
は高速で走行しており、これによって、砥粒が付着し高
速で走行する加工ワイヤ列１６ａが構成される。このよ
うな状態の加工ワイヤ列１６ａに下側からワークブロッ
ク２１に固定されたワーク２０を押しつけると、ワーク
２０は砥粒が付着したワイヤ１３によって加工ワイヤ列
１６ａのワイヤ間隔分ごとに薄板状に切断される。

【０００４】なお、砥粒が付着したワイヤ１３はワイヤ
リール１２に回収される前にワイヤ洗浄装置１９を通過
して砥粒が除去される。また、図５では砥粒液供給ノズ
ル１８及びワイヤ洗浄装置１９は２箇所にあるが、これ
は前述した方向と反対側にワイヤ１３を走行する場合、
すなわち、ワイヤリール１２をワイヤ供給側、ワイヤリ
ール１１を回収側として用いる場合にも対応するためで
あり、通常は、所定の時間ごとにワイヤ１３の走行方向
を切換えワイヤ１３を往復走行させることによって連続
運転を行う。また、ワイヤ１３は一般的に鋼線で導電性
を有している。

【０００５】ワイヤソーはこのように構成されており、
前述したように、ワイヤ１３はワイヤリール１１及びワ
イヤリール１２の間を多数のガイドローラ１４によって
所定の位置に案内される。この場合、溝付きローラ１５
を通過したワイヤ１３には砥粒が付着しており、ワイヤ
洗浄装置１９を通過した後でも十分に砥粒が除去されな
かったりワイヤ１３そのものが硬いこと等から、機械を
稼働していくとガイドローラ１４の案内溝が摩耗する。

【０００６】この場合、初期状態ではワイヤ１３はガイ
ドローラ１４の案内溝の底面に接触しているが、案内溝
は次第にワイヤ１３の直径分の幅で削られていくので、
摩耗が進行するとワイヤ１３は案内溝の両側にも接触す
るようになる。この状態を放置しておくとワイヤ１３は
ガイドローラ１４と擦れ合って摩耗し断線する危険性が
ある。加工途中でワイヤ１３が断線すると、そのワーク
は使用不能となるとともに、機械にも損傷を与え大きな
損害となる。したがって、ガイドローラ１４の摩耗は早
期に検出する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤソーでは、一定時間機械を稼働させたら機械を停
止して作業員が多数のガイドローラ１４を一個ずつ目視
で検出するため、検出に時間がかかり機械の稼働率が低
下するとともに、作業者に大きな負担となるという問題
がある。また、砥粒等が飛散した機械内にあるガイドロ
ーラ１４を点検するのは非常に困難で、検出もれが発生
しやすいという問題もある。

【０００８】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
もので、作業者による検査を不要とし、自動的にガイド
ローラの案内溝の摩耗を検出することができるワイヤソ
ーのガイドローラ摩耗検出装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、砥粒を含むワイヤ１３を走行させるとと
もにワイヤ１３にワーク２０を押し当ててワーク２０を
薄板状に切断するワイヤソーにおける、ワイヤ１３を案
内するガイドローラ１４の案内溝１４ａの摩耗検出装置
を、 （イ）ワイヤ１３に導電性を有するものを用いる。 （ロ）摩耗検出対象のガイドローラ１４の近傍に、ガイ
ドローラ１４を跨るワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３
ｂを、互いに導通しない２個の導電性接触子４１で挟む
挟み手段３０を設ける。 （ハ）２個の導電性接触子４１の一方と他方の間に電源
４２を接続する。 （ニ）２個の導電性接触子４１の一方と他方の間に電圧
検出手段４３を接続する。 （ホ）電圧検出手段４３からの信号によってガイドロー
ラ１４の案内溝１４ａの摩耗を判断する判断部４４を設
ける。 以上のように構成し、ワイヤ１３の走行停止時に、２個
の導電性接触子４１がワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１
３ｂに接触してガイドローラ１４の案内溝１４ａの摩耗
を検出するようにした。

【００１０】また、挟み手段３０を、 （イ）ガイドローラ１４の近傍にベース３１を設ける。 （ロ）ベース３１に揺動自在に２個のレバー３３及び３
４を設け、レバー３３及び３４のワイヤ１３の２箇所１
３ａ及び１３ｂを挟む部分は絶縁体とする。 （ハ）２個のレバー３３及び３４のうち少なくとも一方
のレバー３３のワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂを
挟む部分に導電性接触子４１を１個ずつ固着する。 （ニ）摩耗検出時に、２個のレバー３３及び３４を互い
に近づけて２個の導電性接触子４１をワイヤ１３の２箇
所１３ａ及び１３ｂに接触させる付勢手段３５及び３７
を設ける。 （ホ）ワイヤ１３の走行時に、２個のレバー３３及び３
４を互いに引き離す逃がし手段３８を設ける。 以上のように構成した。

【００１１】また、電源４２を定電流電源とした。

【００１２】

【作用】本発明に係るワイヤソーのガイドローラ摩耗検
出装置によれば、ガイドローラ１４の案内溝１４ａが摩
耗すると、ガイドローラ１４を跨るワイヤ１３の２箇所
１３ａ及び１３ｂと導電性接触子４１が接触する２点間
の、ガイドローラ１４を跨るワイヤ長さが変化し、その
間の電気抵抗が変化するのでこれを検出するようにし
た。摩耗検出は機械の稼働前や終了時等ワイヤ１３の走
行停止時に行う。この場合、摩耗検出時に、挟み手段３
０によって２個のレバー３３及び３４が互いに近づき、
２個の導電性接触子４１がワイヤ１３の２箇所１３ａ及
び１３ｂに接触してガイドローラ１４の案内溝１４ａの
摩耗を検出するが、ワイヤ１３の走行時には、逃がし手
段３８によって２個のレバー３３及び３４が互いに引き
離されてワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂと２個の
導電性接触子４１は接触しない。また、電源４２を定電
流電源することにより、抵抗の小さい変化が検出できる
ので、ワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂと導電性接
触子４１が接触する２点間のワイヤ長さの変化が小さく
ても検出できる。

【００１３】

【実施例】本発明に係るワイヤソーのガイドローラ摩耗
検出装置の実施例の原理を図１に示す。図１はガイドロ
ーラ１４の案内溝１４ａの変化を示たもので、左側が案
内溝１４ａの初期状態、右側が案内溝１４ａが摩耗した
状態である。図１に示すように、案内溝１４ａの直径
を、案内溝１４ａが初期状態のときをＤａ、摩耗許容限
界をＤｂとすると、ガイドローラ１４を跨るワイヤ１３
の２箇所１３ａ及び１３ｂと導電性接触子４１が接触す
る２点（点Ａ及び点Ｂ）間（以下、「点ＡＢ間」とい
う）の、ガイドローラ１４を跨るワイヤ長さＬａ（初期
状態）とＬｂ（摩耗許容限界）との差は次のようにな
る。 Ｌａ−Ｌｂ＝（Ｄａ−Ｄｂ）π／２ このワイヤ長さの変化（Ｌａ−Ｌｂ）を、この間の電気
抵抗の変化を利用して検出するのが本発明の原理であ
る。

【００１４】本発明に係るワイヤソーのガイドローラ摩
耗検出装置の実施例の基本構成を図２に示す。図２はワ
イヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂと導電性接触子４１
の接触及び非接触状態と検出回路を示したもので、左側
が案内溝１４ａが初期状態で非接触状態（ワイヤ１３の
走行時）、右側が案内溝１４ａが摩耗した状態で接触状
態（摩耗検出時）を示している。図２において、挟み手
段３０の２個のレバー３３及び３４のワイヤ１３の２箇
所を挟む挟み部分３３ａ及び３４ａは絶縁体で、そのう
ち一方のレバー３３の絶縁部分３３ａの２箇所に導電性
接触子４１が１個ずつ固着され、導電性接触子４１の一
方と他方の間に電源（定電流電源）４２及び電圧検出手
段４３が接続されている。また、電圧検出手段４３には
ガイドローラ１４の案内溝１４ａの摩耗を判断する判断
部４４が接続されている。

【００１５】これによって、摩耗検出時に、挟み手段３
０によって２個のレバー３３及び３４の挟み部分３３ａ
及び３４ａは互いに近づき、２個の導電性接触子４１が
ワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂに接触すると、点
ＡＢ間に電流が流れるので、電圧検出手段４３によって
点ＡＢ間の電圧が検出される。この場合、点ＡＢ間の電
気抵抗は点ＡＢ間の長さに比例して変化するので、点Ａ
Ｂ間の電圧の変化を検出することによって逆に点ＡＢ間
の長さの変化を検出することができる。ＡＢ間の電圧の
変化は電圧検出手段４３で検出され、判断部４４に送ら
れる。判断部４４ではＡＢ間の電圧の変化からガイドロ
ーラ１４の案内溝１４ａの摩耗が許容限界に達したと判
断すると外部に信号を出して知らせる。また、ワイヤ１
３の走行時には、２個のレバー３３及び３４の挟み部分
３３ａ及び３４ａは互いに引き離されてワイヤ１３の２
箇所１３ａ及び１３ｂと２個の導電性接触子４１は接触
しないので、ワイヤ１３の走行の妨げとならない。な
お、電源４２を定電流電源することにより、点ＡＢ間の
電気抵抗の変化があっても点ＡＢ間を流れる電流の変化
は非常に小さく、抵抗の小さい変化が検出できるので、
点ＡＢ間の長さの変化が小さくても検出できる。

【００１６】本発明に係るワイヤソーのガイドローラ摩
耗検出装置の挟み手段３０の実施例の要部を図３及び図
４に示す。図３は側面図でワイヤ１３の２箇所１３ａ及
び１３ｂと導電性接触子４１の接触状態、図４は図３の
Ｃ−Ｃ断面図（正面図）である。図３及び図４におい
て、検出対象のガイドローラ１４の軸受け台の近傍にベ
ース３１が設けられ、ベース３１の２箇所に軸３２が固
着されている。軸３２には揺動自在にレバー３３及び３
４が設けられ、レバー３３及び３４は略Ｔ字形状になっ
ており、挟み部分３３ａ及び３４ａ（ガイドローラ１４
側）の幅がワイヤ１３の２箇所１３ａと１３ｂとの距離
より大きいとともに、絶縁体になっている。レバー３３
の挟み部分３３ａの両端には導電性接触子４１が１個ず
つ固着されている。レバー３３及び３４には傾斜部分３
３ｂ及び３４ｂが形成されている。また、レバー３３は
圧縮バネ３５によってワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１
３ｂ側に付勢され、レバー３４は圧縮バネ３７によって
ワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂ側に付勢されてい
る。ベース３１に設けられたストッパ３６はレバー３３
の付勢状態の位置を設定するものである。さらに、ベー
ス３１にエアシリンダ３８が設けられ、エアシリンダ３
８のピストンの先端には先端略球状の逃がしヘッド３８
ａが固着されている。

【００１７】これによって、摩耗検出時には、エアシリ
ンダ３８のピストンが下降し逃がしヘッド３８ａがレバ
ー３３及び３４の傾斜部分３３ｂ及び３４ｂから外れる
ので、レバー３３の挟み部分３３ａはストッパ３６に規
制されるまで、圧縮バネ３５によってワイヤ１３の２箇
所１３ａ及び１３ｂ側に移動し、レバー３４の挟み部分
３４ａは圧縮バネ３７によってワイヤ１３の２箇所１３
ａ及び１３ｂ側に移動する。この結果、レバー３３及び
３４の挟み部分３３ａ及び３４ａは互いに近づきワイヤ
１３の２箇所１３ａ及び１３ｂを挟むので、２個の導電
性接触子４１がワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂに
接触する。また、ワイヤ１３の走行時には、エアシリン
ダ３８のピストンが上昇し逃がしヘッド３８ａがレバー
３３及び３４の傾斜部分３３ｂ及び３４ｂに当接して、
２個のレバー３３及び３４の挟み部分３３ａ及び３４ａ
を互いに引き離すので、２個の導電性接触子４１はワイ
ヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂから離れる。

【００１８】なお、実施例では２個の導電性接触子４１
とワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂの接触をレバー
機構を用いた場合を示したが、これに限らず、平行移動
機構で行ってもよい。また、実施例では２個のレバー３
３及び３４でワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂを挟
む方法を示したが、一方（例えばレバー３３）をワイヤ
１３の２箇所１３ａ及び１３ｂから僅かに離して固定
し、他方のみを可動させる方法でもよい。さらに、実施
例では付勢手段３５及び３７は圧縮バネを用いたが、他
の弾性体でもよいし、逃がし手段３８はエアシリンダを
用いたが、電磁式アクチュエータ等他の手段でもよいこ
とはいうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るワイ
ヤソーのガイドローラ摩耗検出装置によれば、摩耗検出
は機械の稼働前や終了時等ワイヤ１３の走行停止時に行
い、ガイドローラ１４を跨るワイヤ１３の２箇所１３ａ
及び１３ｂに２個の導電性接触子４１を接触させ、接触
する２点間のワイヤ長さの変化を、その間の電気抵抗の
変化によって検出するようにした。また、ワイヤ１３の
走行時には、ワイヤ１３の２箇所１３ａ及び１３ｂと２
個の導電性接触子４１は接触しないようにした。したが
って、作業者による検査を不要とし、自動的にガイドロ
ーラ１４の案内溝１４ａの摩耗を検出することができる
ワイヤソーのガイドローラ摩耗検出装置を提供すること
ができる。

【００２０】また、本発明に係るワイヤソーのガイドロ
ーラ摩耗検出装置によれば、ガイドローラ１４の案内溝
１４ａの摩耗を初期状態と摩耗許容限界の中間状態につ
いても検出することができるので、摩耗が許容限界に達
する前にも検知することができる。さらに、ワイヤ走行
時には検出装置はワイヤ走行の妨げとならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガイドローラ摩耗検出装置の実施
例の原理図（ガイドローラの案内溝の変化を示たもの
で、左側が案内溝の初期状態、右側が案内溝が摩耗した
状態）

【図２】本発明に係るガイドローラ摩耗検出装置の実施
例の基本構成図（ワイヤと導電性接触子の接触及び非接
触状態と検出回路を示したもので、左側が案内溝が初期
状態で非接触状態、右側が案内溝が摩耗した状態で接触
状態）

【図３】本発明に係るガイドローラ摩耗検出装置の挟み
手段３０の実施例の要部を示す図（側面図でワイヤと導
電性接触子の接触状態）

【図４】図３のＣ−Ｃ断面図（正面図）

【図５】一般的なワイヤソーの主要構成図

【符号の説明】

１３ａ、１３ｂ……ガイドローラを跨るワイヤの２箇所 １４ａ……ガイドローラの案内溝 ３３ａ、３４ａ……レバーのワイヤ挟み部分 ４１………導電性接触子 ４２………電源 ４３………電圧検出手段 ４４………判断部 Ａ、Ｂ……ワイヤと導電性接触子の接触点 Ｌａ、Ｌｂ……ＡＢ間のワイヤ長さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥粒を含むワイヤを走行させるとともに前
   記ワイヤに被加工物を押し当てて被加工物を薄板状に切
   断するワイヤソーにおける、前記ワイヤを案内するガイ
   ドローラの案内溝の摩耗を検出するガイドローラ摩耗検
   出装置であって、 導電性を有する前記ワイヤと、 摩耗検出対象の前記ガイドローラの近傍に設けられ、前
   記ガイドローラを跨る前記ワイヤの２箇所を互いに導通
   しない２個の導電性接触子で挟む挟み手段と、 前記２個の導電性接触子の一方と他方の間に接続された
   電源と、 前記２個の導電性接触子の一方と他方の間に接続された
   電圧検出手段と、 前記電圧検出手段からの信号によって前記ガイドローラ
   の摩耗を判断する判断部と、 から構成され、 前記ワイヤの走行停止時に、前記２個の導電性接触子が
   前記ワイヤの２箇所に接触して前記ガイドローラの案内
   溝の摩耗を検出することを特徴とするワイヤソーのガイ
   ドローラ摩耗検出装置。
2. 【請求項２】前記挟み手段が、 前記ガイドローラの近傍に設けられたベースと、 前記ベースに揺動自在に設けられ、前記ワイヤの２箇所
   を挟む部分が絶縁体である２個のレバーと、 前記２個のレバーのうち少なくとも一方のレバーの前記
   ワイヤの２箇所を挟む部分に固着された前記２個の導電
   性接触子と、 摩耗検出時に、前記２個のレバーを互いに近づけて前記
   ２個の導電性接触子を前記ワイヤの２箇所に接触させる
   付勢手段と、 前記ワイヤの走行時に、前記２個のレバーを互いに引き
   離す逃がし手段と、から構成されたことを特徴とする請
   求項１に記載のワイヤソーのガイドローラ摩耗検出装
   置。
3. 【請求項３】前記電源が、定電流電源であることを特徴
   とする請求項１に記載のワイヤソーのガイドローラ摩耗
   検出装置。