KR100276048B1 - 와이어 톱의 와이어 트래버스장치 - Google Patents

와이어 톱의 와이어 트래버스장치 Download PDF

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오쯔보 히데오
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Abstract

본 발명은 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 관한 것으로서, 특히, 원주상의 반도체 잉곳, 세라믹, 유리 등의 피가공물을 주행하는 와이어로 다수의 박판상의 웨이퍼로 절단하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 관한 것이다.
본 발명은 와이어(14)가 걸리고 와이어(14)를 와이어 릴(26)의 축선방향으로 안내하는 안내용 가이드 롤러(68)를 구비하였다. 이 안내용 가이드 롤러(68)에 걸린 와이어(14)의 푸는각의 변위에 따라 변동하는 와이어(14)의 부하를 연속적으로 검출한다. 그리고 검출한 부하가 소정치가 되도록 안내용 가이드 롤러(68)의 안내속도를 연속적으로 제어하여 와이어(14)의 변위를 조정한다. 따라서 와이어(14)의 푸는각의 변위가 변동한 경우에 이 변동에 대해 와이어(14)의 안내속도를 민첩하게 반응시킬 수 있다.
또한 안내용 가이드롤러(68)와 와이어릴(26)을 접근시킬 수 있어 와이어트래비스장치의 콤팩트화를 도모할 수 있고, 와이어의 감는 피치의 정밀도를 향상시킬 수 있으며 와이어 변위의 검출 정밀도가 향상된다.

Description

와이어 톱의 와이어 트래버스장치
제1도는 본 발명에 관한 와이어 톱의 전체를 도시한 전체도.
제2도는 본 발명에 관한 와이어 톱의 와이어 트래버스장치를 측면에서 본 상태의 요부확대도.
제3도는 제2도의 A-A 화살표방향으로 본 도면.
제4도는 본 발명에 관한 와이어 톱의 와이어 트래버스장치의 구조를 도시한 전체도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 와이어 톱 12 : 와이어 릴
14 : 와이어 16 : 와이어 트래버스장치
26 : 와이어 릴 68 : 안내용 가이드 롤러
70 : 로드 셀 (검출부) 72 : 제어부
본 발명은 와이어 톱의 와이어 트래버스(traverse)장치에 관한 것으로서, 특히, 원주상의 반도체 잉곳, 세라믹, 유리 등의 피가공물을 주행하는 와이어로 다수의 박판상의 웨이퍼로 절단하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 관한 것이다.
반도체 잉곳, 세라믹, 유리 등의 피가공물을 박판상의 웨이퍼로 절단하는 절단장치중의 하나로 와이어 톱이 있다. 이 와이어 톱은 한쪽 와이어 릴에서 풀어진 와이어를 복수개의 홈붙이 롤러에 감아 와이어열을 형성하고 다른쪽 와이어 릴에 감음과 동시에 상기 와이어열에 연마용입자를 함유한 가공액을 공급하여 피가공물을 밀어붙임으로써 그 연마용입자의 래핑(lapping)작용에 의해 상기 피가공물을 다수의 박판상의 웨이퍼로 절단하는 것이다.
이 와이어 톱은 한쪽 와이어 릴의 하류측과 다른쪽 와이어 릴의 상류측에 각각 와이어 트래버스장치를 구비하고 있다. 이들 와이어 트래버스장치는 와이어 릴에 감겨지는 와이어나 와이어 릴에서 풀어지는 와이어를 와이어 릴의 축선방향으로 안내한다.
이 와이어는 와이어 릴에 나선상으로 감기므로 와이어를 와이어 릴에서 풀어내는 경우 와이어는 와이어 릴의 축선방향으로 이동한다. 그리고, 예컨대 와이어 릴에 와이어가 불규칙하게 감겨진 경우 와이어를 풀어낼 때의 와이어의 이동속도가 변동한다.
한편, 와이어 트래버스장치는 와이어 릴의 축선방향으로 이동하는 슬라이더를 구비하고 슬라이더에 소정간격을 두고 한쌍의 검출부가 설치되어 있다.
이 한쌍의 검출부사이에는 와이어가 배치되고 와이어의 이동속도와 슬라이더의 이동속도에 차이가 발생한 경우 와이어가 한쌍의 검출부중 어느 한쪽에 접촉한다. 그리고 와이어가 접촉한 검출부에서 출력된 접촉신호에 의거하여 검출부와 와이어와의 접촉을 해소하도록 와이어의 안내속도를 제어한다.
상술한 와이어 트래버스장치는 와이어와 한쌍의 검출부와의 접촉에 의해 와이어의 안내속도를 제어하는데, 이 와이어 트래버스장치 이외에 와이어의 안내속도를 터치 롤러(touch roller)의 회전수로 제어하는 와이어 트래버스장치가 알려져 있다.
이 와이어 트래버스장치는 와이어 트래버스장치의 슬라이더에 한쌍의 터치 롤러를 일정간격을 두고 회동가능하게 지지하고 슬라이더를 통하여 한쌍의 터치롤러를 와이어 릴의 축선방향으로 이동한다. 이 경우 와이어의 이동속도와 한쌍의 터치 롤러의 이동속도에 차이가 발생한 경우 한쌍의 터치 롤러 사이에 배치된 와이어가 터치 롤러에 접촉하여 터치 롤러가 회전한다. 그리고 터치 롤러에 와이어가 접촉했을 때의 터치 롤러의 회전수를 검출하여 검출한 회전수에 따라 와이어를 안내하는 한쌍의 터치 롤러의 이동속도를 제어한다.
그러나 와이어와 한쌍의 검출부와의 접촉에 의해 와이어의 안내속도를 제어하는 와이어 트래버스장치의 경우 한쌍의 검출부에 와이어가 접촉함으로써 와이어의 이동속도와 한쌍의 검출부의 이동속도와의 차이를 검출하므로 와이어와의 접촉으로 검출부가 마모되어 속도차이의 검출정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있다. 또한 한쌍의 검출부가 소정간격을 두고 배치되어 있으므로 속도차이가 발생하고 나서 와이어가 한쌍의 검출부에 접촉할 때까지는 시간지체가 발생하여 와이어 이동속도의 변동에 대해 한쌍의 검출부를 민첩하게 반응시킬 수 없다고 하는 문제가 있다.
한편, 한쌍의 터치 롤러의 회전수로 와이어의 안내속도를 제어하는 와이어 트래버스장치의 경우 와이어가 터치 롤러에서 분리되어도 터치 롤러의 회전이 관성력으로 계속된다. 따라서 와이어와 터치 롤러와의 접축이 해소되고나서 터치 롤러의 회전이 정지할 때까지는 시간지체가 발생하므로, 와이어 이동속도의 변동에 대해 한쌍의 터치 롤러를 민첩하게 반응시킬 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히 이 상태가 심해지면 한쌍의 터치 롤러에 헌팅(hunting)이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 와이어 이동속도의 변동에 대해 와이어의 안내속도를 민첩하게 반응시킬 수 있는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 와이어 톱의 와이어 릴에서 풀어지거나 또는 감겨지는 와이어를 따라 상기 와이어 릴의 축선방향으로 이동하고 상기 와이어 릴의 길이방향에 대해 푸는각 또는 감는각이 거의 직각이 되도록 상기 와이어를 안내하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 있어서, 상기 와이어를 상기 와이어 릴의 축선방향으로 안내하는 안내용 가이드 롤러에 상기 와이어를 걸고, 상기 안내용 가이드 롤러에 걸린 상기 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위를 검출부에서 연속적으로 검출하고 이 검출된 상기 와이어 푸는각 또는 감는각의 변위에 의거하여 상기 와이어의 푸는각 또는 감는각이 거의 직각이 되도록 상기 안내용 가이드 롤러의 와이어 안내속도를 연속적으로 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 연속적으로 검출한 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위에 의거하여 안내용 가이드 롤러의 안내속도를 제어하므로 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위 변동을 무단계로 검출할 수 있다. 따라서 와이어 릴의 축선방향으로 이동하는 와이어의 이동속도가 변동하여 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위가 변동한 경우에 변위의 변동에 대해 와이어의 안내속도를 민첩하게 반응시킬 수 있다.
다음에 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
제1도에는 와이어 톱(10)의 전체구성도가 도시되어 있다. 한쪽 와이어 릴(12)에 감긴 와이어(14)는 후술하는 와이어 트래버스장치(16), 복수의 고정 가이드 롤러(18,18), 댄서 롤러(20)를 경유하여 세개의 홈붙이 롤러(22,22,22)에 순차적으로 감겨 와이어열(24)을 형성한 후 복수의 고정 가이드롤러(18,18), 댄서 롤러(20), 와이어 트래버스장치(16)를 거쳐 다른쪽 와이어 릴(26)에 감긴다.
상기 댄서 롤러(20)에는 소정중량의 추(44)가 매달려 설치되어 주행하는 와이어(14)에 항상 필요한 장력을 부여한다.
상기 와이어 주행로의 도중에는 와이어 세정장치(46,46)가 설치되고 이 와이어 세정장치(46,46)에 의해 상기 와이어(14)에 부착한 가공액(40)을 제거한다.
상기 와이어 릴(12,26)에는 각각 정역회전(正逆回轉)가능한 구동모터(28,30)가 연결되고 상기 세개의 홈붙이 롤러(22,22,22)중 한개에도 정역회전가능한 구동모터(32)가 연결된다. 상기 와이어(14)는 상기 구동모터(28,30,32)를 구동함으로써 한쪽 와이어 릴(12)과 다른쪽 와이어 릴(26)사이를 왕복주행한다.
상기 와이어열(24)에는 가공액저류탱크(38)에 저류된 가공액(40)이 지액공급(砥液供給)노즐(42)로 부터 공급된다. 이 와이어열(24)의 아래쪽에는 피가공물인 반도체 잉곳(54)이 워크 블록(56)과 슬라이스 베이스(58)를 통하여 워크이송대(48)에 지지되어 있다. 상기 워크이송대(48)는 모터(50)로 회동하는 나사봉(52)에 의해 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 있어 위쪽으로 이동시킴으로써 상기 반도체 잉곳(54)을 고속주행하는 와이어열(24)에 밀어붙인다. 상기 와이어열(24)에 밀어붙여진 반도체 잉곳(54)은 가공액(40)에 의한 래핑작용으로 다수의 박판상의 웨이퍼로 절단된다.
이하, 상술한 와이어 트래버스장치(16)에 대하여 설명한다. 와이어 트래버스장치(16)는 한쪽 와이어 릴(12) 및 다른쪽 와이어 릴(26)의 근방에 각각 설치되어 있는데, 이들 와이어 트래버스장치(16)는 동일하게 구성되어 있으므로 와이어 릴(26)의 근방에 설치된 와이어 트래버스장치(16)에 대해서 설명하며 와이어 릴(12)의 근방에 설치된 와이어 트래버스장치(16)에 대해서는 설명을 생략한다.
제2도에 도시한 바와 같이 와이어 트래버스장치(16)의 리니어 모터(60)는 와이어 릴(26)의 좌측에 평행하게 배설되어 있다. 리니어 모터(60)의 고정자(62)는 양측부에 가이드 레일(64,64)이 설치되고 가이드 레일(64,64)은 슬라이더(66)가 화살표 Y1-Y2방향으로 이동가능하게 지지되어 있다. 그리고 슬라이더(66)의 권선에 여자전류(勵磁電流)를 흐르게 함으로써 슬라이더(66)가 가이드 레일(64,64)을 따라 화살표 Y1-Y2방향으로 이동한다.
또한 와이어 트래버스장치(16)는 안내용 가이드 롤러(68), 로드 셀(검출부 ;70) 및 제어부(72 ; 제4도 참조)를 구비하고 있다. 제2도상에서 안내용 가이드 롤러(68)는 와이어 릴(26)의 좌측에 배치되고 안내용 가이드 롤러(68)의 축선은 와이어 릴(26)의 축선과 평행하게 배치되어 있다. 이 안내용 가이드 롤러(68)는 후술하는 로드 셀(70)의 오른쪽 끝부분에 회동가능하게 지지되어 있다. 안내용 가이드 롤러(68)의 외주에는 홈(68A)이 형성되고 홈(68A)에는 와이어(14)가 걸려 있다. 홈(68A)에 걸린 와이어(14)는 가이드 롤러(74 ; 제3도 참조)를 통하여 제1도상에서 설명한 고정 가이드 롤러(18)로 안내된다.
그런데, 와이어 릴(26)에는 와이어(14)가 나선상으로 감겨지므로 감겨진 와이어(14)를 와이어 릴(26)에서 풀면 와이어(14)는 와이어 릴(26)의 축선방향으로 ℓ만큼 이동한다(즉 와이어(14)의 푸는각이 거의 직각에 대해 소정각도 변위함). 이 때 와이어(14)의 장력을 T로 하면 안내용 가이드 롤러(68)에 화살표방향의 하중(P)이 작용하고 이 하중(P)은 다음 식으로 산출된다.
P = T ×(ℓ/D)
단, D : 와이어 릴(26)과 안내용 가이드 롤러(68)와의 중심간 거리
상술한 로드 셀(70)은 오른쪽 끝부분에 안내용 가이드 롤러(68)가 회동가능하게 지지되고 왼쪽 끝부분이 블록(71)을 통하여 슬라이더(66)에 고정되어 있다. 따라서 와이어 릴(26)에서 와이어(14)를 풀어냄으로써 안내용 가이드 롤러(68)에 화살표방향의 하중(P)이 작용한 경우(제2도 참조), 로드 셀(70)의 오른쪽 끝부분에 화살표방향의 하중(P)이 작용한다(제4도 참조). 이것에 의해 로드 셀(70)이 굽힘변형되어 로드 셀(70)에서 하중(P)에 상당하는 전기신호가 출력된다.
제어부(72)는 로드 셀(70)에서 입력된 하중(P)이 0이 되도록 슬라이더(66)의 이동속도를 제어한다. 이것에 의해 안내용 가이드 롤러(68)에 걸린 와이어(14)의 안내속도가 제어되고 와이어(14)는 와이어 릴(26)의 축선방향에 대해 직각으로 풀어진다. 또한 제4도상에서 75는 모터 드라이버이다.
상기와 같이 구성된 상기 실시형태의 와이어 톱의 와이어 트래버스장치의 작용을 설명한다.
우선 와이어(14)를 와이어 릴(26)에서 풀어낸다. 이 경우 와이어(14)는 와이어 릴(26)에 나선상으로 감겨 있으므로 와이어 릴(26)에 경사상으로 감겨 있다. 따라서 와이어(14)를 와이어 릴(26)에서 풀어냄으로써 와이어(14)는 와이어 릴(26)의 축선방향으로 ℓ(경사상으로 감겨진 분량)만큼 이동한다. 이것에 의해 안내용 가이드 롤러(68)에 화살표방향의 하중(P ; 제2도 참조)이 작용한다.
이와 같이 안내용 가이드 롤러(68)에 화살표방향의 하중(P)이 작용함으로써 로드 셀(70)의 오른쪽 끝부분에 화살표방향의 하중(P ; 제4도 참조)이 작용한다. 이것에 의해 로드 셀(70)이 굽힘변형되어 로드 셀(70)에서 하중(P)에 상당하는 전기신호가 출력된다. 로드 셀(70)에서 출력된 전기신호는 제어부(72)에 입력된다.
제어부(72)는 로드 셀(70)에서 입력된 전기신호에 의거하여 로드 셀(70)에 작용하는 하중(P)이 0이 되도록 슬라이더(66)의 이동속도를 제어한다. 즉, 제어부(72)는 로드 셀(70)에 작용하는 하중(P)이 0이 되도록 슬라이더(66)의 이동속도를 구하고, 이 구해진 이동속도로 슬라이더(66)를 이동시키는 지령신호를 모터 드라이버(75)에 출력한다. 모터 드라이버(75)는 제어부(72)로 부터의 지령신호에 의거하여 리니어 모터(60)의 슬라이더(66)를 지령속도로 이동한다. 이것에 의해 와이어(14)는 푸는각이 거의 직각인 상태로 와이어 릴(26)에서 풀어져 와이어(14)의 변위가 보정된다.
상기 실시형태에서는 본 발명에 관한 와이어 톱의 와이어 트래버스장치를 와이어 릴(26)에서 와이어(14)를 풀어내는 경우에 대하여 설명하였는데, 이것에 한정하지 않고 와이어(14)를 와이어 릴(26)에 감는 경우에 적용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 의하면, 연속적으로 검출한 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위에 의거하여 안내용 가이드 롤러의 안내속도를 제어하므로 와이어의 푸는각 또는 감는 각의 변위 변동을 무단계로 검출할 수 있다.
따라서 와이어 릴의 축선방향으로 이동하는 와이어의 이동속도가 변동하여 와이어의 푸는각 또는 감는각의 변위가 변동한 경우에 변위의 변동에 대해 와이어의 안내속도를 민첩하게 반응시킬 수 있다. 이것에 의해 와이어의 안내속도를 적정 속도로 제어할 수 있다.
또한 안내용 가이드 롤러에 대한 와이어의 변위를 검출하는 와이어 변위 검출기능을 안내용 가이드 롤러에 갖게 하였으므로 안내용 가이드 롤러와 와이어 릴을 접근시킬 수 있다. 따라서 와이어 트래버스장치의 콤팩트화를 도모할 수 있고, 또 와이어 릴에 와이어를 감을 때의 와이어 감는 피치의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 또한 와이어 변위의 검출 정밀도가 향상된다.
또한 안내용 가이드 롤러에 대한 와이어의 변위를 안내용 가이드 롤러에 작용하는 와이어의 부하를 검출함으로써 검출한다. 이것에 의해 검출부를 와이어에 접촉시킬 필요가 없으므로 검출부의 소모를 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 와이어 톱의 와이어 릴에서 풀어지거나 또는 감겨지는 와이어를 따라 상기 와이어 릴의 축선방향으로 이동하고 상기 와이어 릴의 길이방향에 대해 푸는 각 또는 감는 각이 거의 직각이 되도록 상기 와이어를 안내하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치에 있어서, 상기 와이어를 상기 와이어 릴의 축선방향을 안내하는 안내용 가이드 롤러에 상기 와이어를 걸고 상기 안내용 가이드 롤러에 걸린 상기 와이어의 푸는 각 또는 감는 각의 변위를 검출부에서 연속적으로 검출하고 그 검출된 상기 와이어의 푸는 각 또는 감는 각의 변위에 의거하여 상기 와이어의 푸는 각 또는 감는 각이 거의 직각이 되도록 상기 안내용 가이드 롤러의 와이어 안내속도를 연속적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내용 가이드 롤러를 로드 셀에 지지하고 상기 와이어의 푸는 각 또는 감는 각의 변위를 상기 로드 셀에 가해지는 하중으로 검출하는 것을 특징으로 하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로드 셀은 상기 하중에 의해 굽힘변형되고 이 굽힘변형에 상당하는 전기신호를 제어신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 와이어 톱의 와이어 트래버스장치.
KR1019960027639A 1995-07-14 1996-07-09 와이어 톱의 와이어 트래버스장치 KR100276048B1 (ko)

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JP17867595A JP3107143B2 (ja) 1995-07-14 1995-07-14 ワイヤソーのワイヤトラバース装置
JP7-178675 1995-07-14

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