JPH10175154A - ワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法 - Google Patents

ワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法

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JPH10175154A
JPH10175154A JP33591496A JP33591496A JPH10175154A JP H10175154 A JPH10175154 A JP H10175154A JP 33591496 A JP33591496 A JP 33591496A JP 33591496 A JP33591496 A JP 33591496A JP H10175154 A JPH10175154 A JP H10175154A
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JP
Japan
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groove
wire
shape
grooved roller
calculated
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Application number
JP33591496A
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English (en)
Inventor
Masashi Nagatsuka
真史 永塚
Yuji Kaneda
雄司 兼田
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】実機と略同じ条件で溝形状を測定することによ
り、正確な溝の磨耗量を得る。 【解決手段】先ず、溝付ローラ32の溝33の形状を形
状測定装置10によって測定する。次に、形状測定装置
10によって測定された溝に、実機のワイヤの直径と等
しい円Bを外接させたときの外接点Cを算出する。次い
で、円Bに負荷を与えたときに外接点Cに加わる力を算
出する。そして、力が加わったときに変形する溝33の
形状を算出することにより、溝付ローラ32の溝33の
磨耗量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、円柱状の半導体イ
ンゴット、セラミック、ガラス等の被加工物を走行する
ワイヤで薄板状のウェーハに切断するワイヤソー用溝付
ローラの溝形状測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体インゴット、セラミック、ガラス
等の被加工物を薄板状のウェーハ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、一方のワ
イヤリールから繰り出されたワイヤを複数台の溝付ロー
ラの溝に巻き掛けてワイヤ列を形成し、他方のワイヤリ
ールに巻き取ると共に、前記ワイヤ列に砥粒を含む加工
液を供給して被加工物を押し当てることにより、その砥
粒のラッピング作用によって被加工物を多数のウェーハ
に切断する。
【0003】ところで、溝付ローラの溝が磨耗していく
と、切断されるウェーハの精度に悪影響を与える。即
ち、溝の傾斜面が磨耗した場合には、ワイヤが溝付ロー
ラの軸線方向に移動して、結果的にウェーハの厚さが不
均一となる。また、溝が径方向に磨耗して隣接する溝と
の溝径が大きく変化するとワイヤが蛇行してしまい、結
果的にウェーハの平坦度が悪化するという現象が生じ
る。
【0004】そこで、従来から形状測定機を用いて溝付
ローラの溝形状を測定し、その結果が許容値を外れた時
に溝付ローラの寿命と判断して溝付ローラを新品のもの
と交換するようにしている。図14は、溝付ローラ1の
測定状態を示す要部断面図である。同図によれば、形状
測定機の触針先端子2を溝付ローラ1の溝3に当接させ
ると共に、溝付ローラの軸線方向(図中矢印で示す方
向)に走行させて溝3の形状を測定する。図15は、そ
の測定結果を示す出力データであり、このデータに基づ
いて隣接する溝3、3…同士のピッチ(P)、及び溝径
のバラツキ(α)を算出し溝3、3…の磨耗量を計測し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
形状測定方法は、ワイヤが巻き掛けられていない状態で
の溝自体の形状を測定するものなので、負荷がかかった
状態の溝形状を測定することができない。従って、従来
方法では、ワイヤが巻き掛かった状態での溝3の磨耗量
(変化量)を正確に計測できないという欠点がある。
【0006】例えば、図15に示すように、溝3の両壁
3A、3Bの傾斜角度θ1、θ2に差があると、実際に
はこの溝3に巻き掛けられるワイヤの位置が図15上で
左右方向にずれているにもかかわらず、先端子2は溝3
の深部を測定し、この深部でPを算出するので測定誤差
が出る。このような不具合は、溝3にワイヤが巻き掛け
られた実機上で測定すれば解消できるが、実機上では形
状測定機を配置するスペースがなく、そのスペースを確
保しようとするとワイヤソー全体が大型になるという欠
点が生じる。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、実機と略同じ条件で溝形状を測定することがで
きるワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、一方のワイヤリールから繰り出されたワイ
ヤを複数台の溝付ローラの溝に巻き掛けてワイヤ列を形
成し、他方のワイヤリールに巻き取ると共に、前記ワイ
ヤ列に砥粒を含む加工液を供給して被加工物を押し当て
ることにより、前記被加工物を多数のウェーハに切断す
るワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法に於いて、
前記溝付ローラの溝形状を形状測定手段によって測定
し、該形状測定手段によって測定された溝に前記ワイヤ
の直径と等しい仮相円を外接させたときの、その外接点
を算出し、前記溝付ローラの溝に対する前記ワイヤの押
付力と同一の負荷を前記仮相円に与えたときに、前記外
接点に加わる力を算出し、該力が加わったときに変形す
る前記溝の形状を算出することにより、溝付ローラの形
状を測定することを特徴としている。
【0009】本発明によれば、先ず、溝付ローラの溝形
状を形状測定手段によって測定する。次に、形状測定手
段によって測定された溝に、ワイヤの直径と等しい仮相
円を外接させたときの外接点を算出する。次いで、仮相
円に負荷を与えたときに外接点に加わる力を算出する。
そして、前記力が加わったときに変形する溝の形状を算
出することにより、溝付ローラの溝形状を測定する。こ
のように本発明は、負荷を与えて変形する溝形状を演算
して溝形状を測定するようにしたので、実機と略同じ条
件で溝形状を測定できる。従って、本発明によれば、溝
付ローラの溝の磨耗量を正確に計測できる。
【0010】また、本発明は、仮相円に与える負荷を、
溝付ローラの溝に対するワイヤの押付力と同一に設定し
ているので、更に実機に近い状態で溝形状を測定でき
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法の好ましい
実施の形態について詳説する。図1は、溝付ローラの溝
形状を形状測定装置によって測定している状態を示す正
面図である。
【0012】同図に示す形状測定装置10は台車12上
に設置されており、使用途中の溝付ローラを測定する際
にはワイヤソーの近傍に移動され、新品の溝付ローラを
測定する際には搬入倉庫等に移動されて、その場所で測
定を行うことが可能となっている。前記形状測定装置1
0は、台車12上に固定される測定台ベース14を有
し、この測定台ベース14上にコラム16が鉛直方向に
立設されている。コラム16には、駆動部18が図示し
ない直動ベアリングを介して昇降移動可能に設けられ、
この駆動部18を昇降移動させる電動モータ20がコラ
ム16の上部に設置されている。駆動部18の下部に
は、検出器22が取り付けられる。駆動部18は、検出
器22を水平方向に往復移動させるもので、その移動速
度は、台車12内のコントローラ19によって制御され
ている。検出器22の側部には、逆L字状の触針24が
延設され、触針24は基部を支点に上下に揺動自在に設
けられる。この触針24の移動が検出器22で検出され
ると、検出器22は触針24の移動量に基づいた電気信
号をコントーラ19に出力する。そして、コントローラ
19は前記電気信号に基づいて測定データを作成し、こ
れを図示しないディスプレイ、又はプリンタに出力して
表示させる。符号28は傾斜装置であり、傾斜装置28
のハンドル30を操作すれば、検出器22と駆動部18
とが所定の傾きに設定される。
【0013】ところで、測定対象の溝付ローラ32は、
前記台車12上に設置されたX−Yテーブル34上に支
持される。X−Yテーブル34上には支持台36が設け
られ、前記溝付ローラ32は、支持台36の両側に立設
された支持アーム38、38上にその軸受部32A、3
2Aが載置されて支持されている。この形状測定装置1
0による測定方法について説明する。
【0014】先ず、溝付ローラ32を支持台36上に支
持させる。次に、X−Yテーブル34を駆動して溝付ロ
ーラ32の測定部分を触針24の下方に位置させる。次
いで、形状測定装置10の駆動部18をコラム16に沿
って下降移動させて触針24の高さを溝付ローラ32の
位置に合わせる。そして、駆動部18を駆動して検出器
22を測定開始位置に移動させたのち、触針24を下降
移動させて溝付ローラ32の溝33に当接させる。以上
で測定準備が完了する。そして、検出器22を水平方向
に移動させて溝33の形状測定を行う。
【0015】図2は、その測定結果を示す溝33の出力
データAである。以下、本実施の形態の溝形状測定方法
について図2〜図13を参照しながら説明する。先ず、
図2に示した溝33の出力データAから求められた溝
に、図3に示す実機のワイヤの直径と等しい仮相円(理
論円)Bを外接させたときの外接点Cの位置を算出す
る。
【0016】次いで、溝付ローラ32の溝33に対する
ワイヤの押付力と同一の負荷を仮相円Bに与えたとき
に、外接点Cに加わる力Fを算出する。そして、図4に
示すように、前記力Fが加わったときに変形する溝33
の形状を算出することにより、溝33、33…同士のピ
ッチ(P)、及び溝径のバラツキ(α)を算出し、溝3
3、33…の磨耗量を計測する。
【0017】このように、本実施の形態では、負荷を与
えて変形する溝形状を演算して溝形状を測定するように
したので、実機と略同じ条件で溝形状を測定できる。従
って、溝付ローラの溝の磨耗量を正確に計測することが
できる。また、本発明は、仮相円に与える負荷を、溝付
ローラの溝に対するワイヤの押付力と同一に設定したの
で、更に実機に近い状態で溝形状を測定できる。
【0018】ここで、溝形状を正確に測定するために
は、前記仮相円Bの外接点Cの位置を正確に算出するこ
とが重要である。図5に示すように、仮相円Bの外接点
Cを単純に内接する2点を用いて算出すると、例えば、
外接点付近に図6に示すように特異点が存在した場合、
外接点Cの座標位置が大きくずれるという欠点がある。
また、溝33は仮相円Bとの半径差が小さく、外接点付
近に注目すると、図7に示すように仮相円Bとの隙間が
1μm以内の部分が数度の範囲にわたっている。一般に
形状測定機の分解能は0.1μm程度、指示精度は2μ
m程度であり、従来の方法では、測定機の指示精度、量
子化誤差が接点の座標値に大きく影響し精度の良い解析
を行うことができないという欠点がある。更に、実機の
機構上では、仮相円Bと溝33との間に予圧がかかって
おり、これによって接点の位置がずれているが、従来の
解析方法はこのずれを考慮していない。
【0019】そこで、本実施の形態では、前記不具合を
解消する解析方法として、図8に示す手順で外接点を算
出している。先ず、溝33に対して仮相円Bが内接する
旧接点を算出する。次に、前記旧接点と同じ中心を
持ち仮相円Bの半径より一定量αだけ大きい同心円を
求める。次いで、仮相円Bと同心円とで囲まれる範囲
に存在する測定データを抽出する。そして、抽出した
データの平均値を算出して新接点を算出する。
【0020】このように、本実施の形態では、旧接点
を算出した後に、さらに一定量αだけ仮相円Bを溝33
にくい込ませ、くい込ませる前後の仮相円Bの間に存在
するデータの平均を算出し、外接点座標を算出するよう
にした。したがって、本実施の形態は、仮相円Bの外接
点を精度良く算出することができ、また、予圧による外
接点をずれも考慮しているので、実機の使用状態におけ
る外接点に近い値を算出することができる。
【0021】ここで、前記外接点の算出方法について図
9、図10を参照して説明する。図9に示すように、 .左・右円弧形状の各測定データを仮相円(サンプル
ボール)の半径だけ移動したデータを作成する。 注意)1.移動の方向は、法線方向とする。法線の算出
方法は、触針先端R補正と同じ。
【0022】2.データが戻る場合は、そのデータは無
視する。 で作成したデータで隣合う2点を通る直線を左・
右それぞれで求める。 で求めた2つの直線の交点を計算する。 交点の座標値が、2点のデータの間にあるものをさ
がす。この座標値が、サンプルボールの中心となり、図
10に示すように、 接点座標を求めることで、外接
点が算出される。
【0023】次に、外接点に加わる力の算出方法につい
て図11、図12を参照して説明する。図11に示すよ
うに、 溝付きローラの溝に対して、ワイヤーは所定のテンシ
ョンと角度で取付けられる。α:巻き付け角度、T:ワ
イヤーのテンション(N)、R:ローラの半径(mm) ワイヤーが、溝付きローラに対し、テンションTで押
し付けられた時、ローラに作用する法線方向の線状等分
布荷重Pは、角度αによらず、 となる。
【0024】一方、ワイヤーは図12に示すように溝付
きローラの溝で受けるので、溝の外接点に作用する線状
の等分布荷重は、 式を代入して、 となる。
【0025】次いで、力が加わった時の溝の変形を算出
する方法については、図13に示すように、円柱50が
平面52あるいは円筒面に、線状の等分布荷重Pで接触
する時の、弾性体の変位の解として、接触弾性理論に基
づく”ヘルツの公式”あるいは、有限要素法を利用した
数値解析、あるいは、等価実験により求められる実験値
として求める。これにより、溝の変形を算出することで
きる。
【0026】一方、本実施の形態の溝形状測定方法を利
用することで、溝付ローラ32の寿命及び保守点検(再
生加工)の時期を判断することもできる。その判断方法
は、先ず、新品の溝付ローラ32の溝形状を測定し、前
記ピッチP1 と溝径のバラツキα1 の初期データを保存
する。次に、この溝付ローラ32を実機に搭載し、被加
工物をn本(例えば10本)切断した後のP2 、α2
中間データを保存する。そして、初期データP1 、α1
から中間データP2 、α2を減算し、n本目における変
化量(磨耗量)を求める。この変化量に基づいて、被加
工物1本当たりの変化量を求め、何本目に保守点検が必
要となるか、及び何本目に寿命となるかを予測する。即
ち、保守点検時期の規定値、及び寿命の規定値を予め設
定しておき、これらの規定値を超えると予測される本数
目の被加工物を切断終了した時に、保守点検を行い又は
新品のものと交換する。
【0027】これにより、溝付ローラ32の寿命及び保
守点検の時期を効率良く判断することができる。尚、前
記中間データは1回に限らず、n本毎に複数回取得する
ようにすれば、切断本数に対する溝の形状変化の統計値
を得ることができる。したがって、この統計値から変化
量の異常の有無を判定できるので、例えば、変化量が異
常の場合には、ワイヤソーに異常が生じたと判断しワイ
ヤソーの異常診断を行う。これにより、ワイヤソーの故
障及び切断ウェーハの精度低下を未然に防止することが
できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るワイヤ
ソー用溝付ローラの溝形状測定方法によれば、ワイヤで
変形する溝形状を演算して溝形状を測定するようにした
ので、実機と略同じ条件で溝形状を測定できる。従っ
て、本発明によれば、溝付ローラの溝の磨耗量を正確に
計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】形状測定装置による溝付ローラの溝形状測定状
態を示す正面図
【図2】溝形状測定結果の出力データを示す説明図
【図3】溝に対するワイヤ(仮相円)の外接点を算出す
るための説明図
【図4】仮相円に負荷を与えた時の溝形状を算出するた
めの説明図
【図5】従来の外接点を算出するための説明図
【図6】溝に特異点が存在した場合における外接点のず
れを示す説明図
【図7】外接点のばらつきを示す説明図
【図8】本実施の形態の外接点を算出するための説明図
【図9】仮相円の外接点を算出するための説明図
【図10】仮相円の外接点を算出するための説明図
【図11】外接点に加わる力を算出するための説明図
【図12】外接点に加わる力を算出するための説明図
【図13】外接点に力が加わった時の溝の変形を算出す
るための説明図
【図14】従来の溝形状測定状態を示す要部拡大断面図
【図15】従来の溝形状測定結果の出力データを示す説
明図
【符号の説明】
10…形状測定装置 12…台車 18…駆動部 19…コントローラ 22…検出器 24…触針 32…溝付ローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方のワイヤリールから繰り出されたワイ
    ヤを複数台の溝付ローラの溝に巻き掛けてワイヤ列を形
    成し、他方のワイヤリールに巻き取ると共に、前記ワイ
    ヤ列に砥粒を含む加工液を供給して被加工物を押し当て
    ることにより、前記被加工物を多数のウェーハに切断す
    るワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法に於いて、 前記溝付ローラの溝形状を形状測定手段によって測定
    し、 該形状測定手段によって測定された溝に前記ワイヤの直
    径と等しい仮相円を外接させたときの、その外接点を算
    出し、 前記溝付ローラの溝に対する前記ワイヤの押付力と同一
    の負荷を前記仮相円に与えたときに、前記外接点に加わ
    る力を算出し、 該力が加わったときに変形する前記溝の形状を算出する
    ことにより、溝付ローラの形状を測定することを特徴と
    するワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法。
JP33591496A 1996-12-16 1996-12-16 ワイヤソー用溝付ローラの溝形状測定方法 Pending JPH10175154A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009198198A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp ロープ溝形状測定装置およびロープ溝形状測定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009198198A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp ロープ溝形状測定装置およびロープ溝形状測定方法

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