JPH11138415A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工用ローラ間のワイヤに急激な張力変動を
生じることがなくて、ワークを高精度に加工することが
できるワイヤソーを提供する。 【解決手段】 複数の加工用ローラ１５，１６，１７間
に所定ピッチで巻回されたワイヤ１８を、正方向及び逆
方向に往復走行させながら、ワイヤ１８に対しワーク２
２を接触させて、ワーク２２に加工を施すようにする。
ワイヤ１８の走行速度は、なめらかな曲線にて変化する
ように制御する。その際、所定時間おきの走行速度デー
タを記憶しておき、各制御時点及びそれよりも溯った時
点における複数の走行速度データの平均値を演算して、
その結果得られる平均走行速度データに基づいてワイヤ
１８の走行速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤを使用し
て、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料よ
りなるワークに対し、切断等の加工を施すワイヤソーに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のワイヤソーにおいては、複数の
加工用ローラが所定間隔おきに配設され、それらのロー
ラの外周には複数の環状溝が所定ピッチで形成されてい
る。また、各加工用ローラ間において、環状溝には１本
のワイヤが順に巻回されている。そして、ワイヤが一定
量だけ正方向に前進及び一定量だけ逆方向に後退を繰り
返して、全体として歩進的に前進するように走行され
る。この状態で、ワイヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供
給されながら、そのワイヤに対しワークが押し付け接触
されて、ワークに切断等の加工が施されるようになって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
ワイヤソーにおいては、ワイヤの走行速度が図７の特性
グラフに示すように、ほぼ直線的に増減変更されるよう
になっていた。このため、ワイヤの走行速度の変更点Ｐ
１〜Ｐ９においては、加工用ローラ間のワイヤに急激な
張力変動が生じて、加工精度に悪影響を及ぼすという問
題があった。

【０００４】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、加工用ローラ間のワイヤに急激な張力変
動を生じることがなくて、ワークを高精度に加工するこ
とができるワイヤソーを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、複数の加工用ローラ
間にワイヤを所定ピッチで巻回し、そのワイヤを正方向
及び逆方向に往復走行させながら、ワイヤに対しワーク
を接触させて、加工を施すようにしたワイヤソーにおい
て、ワイヤの走行速度変更点の指令データに基づいて補
間で演算される時間毎の複数の走行速度データを有し、
その走行速度データのうち少なくとも、前記走行速度変
更点付近における走行速度データを、その時点を含む近
傍の所定時間内に存在する複数個の走行速度データから
平均演算し、この結果得られる平均走行速度データに基
づいてワイヤの走行速度を制御する制御手段を備えたこ
とを要旨とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の一実施形態
を、図１〜図５に基づいて説明する。図１及び図２に示
すように、装置基台１１上にはコラム１２が立設されて
いる。コラム１２の一側には切断機構１３がブラケット
１４を介して装設されている。この切断機構１３は所定
間隔をおいて平行に延びる複数の加工用ローラ１５，１
６，１７を備え、それらの外周には環状溝１５ａ，１６
ａ，１７ａが所定ピッチで形成されている。なお、図面
においては理解を容易にするために、環状溝１５ａ，１
６ａ，１７ａの数を実際よりも少なく描いてある。

【０００７】前記加工用ローラ１５，１６，１７の各環
状溝１５ａ，１６ａ，１７ａには、１本の線材よりなる
ワイヤ１８が連続的に巻回されている。ブラケット１４
には回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータよ
りなるワイヤ走行用モータ１９が配設され、このモータ
１９により図示しない伝達機構を介して加工用ローラ１
５，１６，１７が回転される。そして、これらの加工用
ローラ１５，１６，１７の回転によって、ワイヤ１８が
所定の走行速度で走行される。このワイヤ１８の走行
は、一定量だけ正方向に前進（例えば１０ｍ）及び一定
量だけ逆方向に後退（例えば９ｍ）を繰り返し、全体と
して歩進的に前進するように行われる。このために、例
えば図５で示すように、ワイヤの走行速度の変更点Ｐ
１，Ｐ２，…Ｐａが指令される。

【０００８】前記切断機構１３の上方に位置するよう
に、ブラケット１４上にはスラリ供給機構２０が配設さ
れ、このスラリ供給機構２０から加工用ローラ１５，１
６，１７間のワイヤ１８上に、遊離砥粒を含む水性また
は油性のスラリが供給される。スラリ供給機構２０の上
方において、コラム１２にはワーク支持機構２１が上下
動可能に支持され、その下部には硬脆材料よりなるワー
ク２２が着脱自在にセットされる。コラム１２上にはワ
ーク昇降用モータ２３が配設され、このモータ２３によ
り図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機
構２１が上下動される。

【０００９】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１８が切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１
７間で走行されながら、ワーク支持機構２１が切断機構
１３に向かって下降される。このとき、スラリ供給機構
２０からワイヤ１８上へ遊離砥粒を含むスラリが供給さ
れるとともに、そのワイヤ１８に対しワーク２２が押し
付け接触され、ラッピング作用によってワーク２２がウ
エハ状に切断加工される。

【００１０】前記装置基台１２上にはリール機構２４が
装設され、ワイヤ１８を繰り出すための繰出しリール２
５と、ワイヤ１８を巻き取るための巻取りリール２６と
を備えている。装置基台１２には回転方向及び回転速度
を変更可能なサーボモータよりなる一対のリール回転用
モータ２７，２８が配設され、それらのモータ軸には図
示しない伝達機構を介してリール２５，２６が連結され
ている。

【００１１】前記装置基台１１上にはリール機構２４に
隣接してトラバース機構２９が装設され、繰出しリール
２５からのワイヤ１８の繰出し及び巻取りリール２６へ
のワイヤ１８の巻取りを、上下にトラバースしながら案
内する。そして、前記リール機構２４の両リール２５，
２６の回転により、繰出しリール２５から切断機構１３
へワイヤ１８が繰り出されるとともに、加工後のワイヤ
１８が巻取りリール２６に巻き取られる。

【００１２】前記トラバース機構２９には、繰出しリー
ル２５及び巻取りリール２６に隣接して各一対の検出ロ
ーラ３３が配設され、それらの検出ローラ３３間にはワ
イヤ１８が挿通されている。各一対の検出ローラ３３に
はエンコーダ３４がそれぞれ連結されている。そして、
ワイヤ１８の走行に伴い繰出しリール２５及び巻取りリ
ール２６に対するワイヤ１８の繰出しまたは巻取り位置
が変化したとき、ワイヤ１８がいずれかの検出ローラ３
３に接触しそのエンコーダ３４からワイヤ１８の繰出し
位置とトラバース機構の位置ずれに対応する検出信号が
トラバース用モータ（図示しない）へフィードバック信
号として出力される。

【００１３】前記リール機構２４と切断機構１３との間
には、ダンサ式の張力保持機構３０及びガイド機構３１
が配設されている。そして、切断機構１３の加工用ロー
ラ１５，１６，１７間に巻回されたワイヤ１８の両端
が、ガイド機構３１の各ガイドローラ３２を介して張力
保持機構３０のガイドローラ３２Ａに掛装されている。
また、エンコーダ３０Ａにより、このガイドローラ３２
Ａの位置変動量を検出している。この状態で、張力保持
機構３０により、加工用ローラ１５，１６，１７間のワ
イヤ１８に所定の張力が保持されるとともに、過剰の張
力が吸収されるようになっている。また、エンコーダ３
０Ａからの検出信号は、リール回転用モータ２７，２８
へフィードバック信号として出力され、ワイヤ１８に一
定張力を付与するようにワイヤ１８の繰出し及び巻取り
制御が行われるようになっている。

【００１４】次に、前記のように構成されたワイヤソー
の回路構成について説明する。図３に示すように、中央
処理装置（ＣＰＵ）４１は、ワイヤソーの各部の動作を
制御する。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４２は、ワイ
ヤソーの動作に必要な各種の制御プログラムを記憶して
いる。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４３は、制御
プログラムの実行に伴って得られたデータ等を一時的に
記憶する。例えば、前記複数の速度変更点Ｐ１，Ｐ２…
Ｐ９に対する走行速度データの指令に基づいて、例えば
直線補間の演算により図４及び図５で鎖線で示すような
直線的に変化する走行速度データＶ（ｔ）が得られる。
そして、この走行速度データＶ（ｔ）から所定時間毎の
複数個の走行速度データが取り出されＲＡＭ４３に記憶
されている。そして、このＣＰＵ４１、Ｒ０Ｍ４２及び
ＲＡＭ４３により、制御手段が構成されている。

【００１５】前記ＣＰＵ４１には、エンコーダ３４，３
０Ａから検出信号が入力されるとともに、操作パネル４
４から各種の操作信号が入力される。また、ＣＰＵ４１
からは、駆動回路４５，４６を介して前記ワイヤ走行用
モータ１９及びリール回転用モータ２７，２８に駆動制
御信号が出力される。

【００１６】前記ＣＰＵ４１は、ワーク２２の切断加工
時に、ＲＡＭ４３に記憶された走行速度データＶ（ｔ）
の内で、少なくとも走行速度変更点Ｐ１，Ｐ２……Ｐａ
付近の走行速度データＶ（ｔ）に対応する各制御時点ｔ
に対し、その時点ｔを含む近傍で、例えばそれよりも溯
った時点ｔ−１，ｔ−２…における複数ｎ個の走行速度
データＶ（ｔ）の平均演算をし、下記（数式１）のよう
に平均走行速度データＶ’（ｔ）を得る。すなわち、図
４で示すように、例えば、Ｖ（ｔ）グラフ上のＰａ点に
ついて演算する場合、その時点ｔａを含む以前のｎ個の
時間（ｔａ−ｎ＋１），（ｔａ−ｎ＋２）…，（ｔａ−
１），ｔａに対応する走行速度データＶ（ｔａ−ｎ＋
１），Ｖ（ｔａ−ｎ＋２）…，Ｖ（ｔａ−１），Ｖ（ｔ
ａ）を加算してｎで割り算する。その結果、平均走行速
度データＶ’（ｔａ）が得られ、Ｐａ’点が決まる。こ
のようにして、各時点ｔについて演算を行うことによ
り、Ｖ’（ｔ）のグラフで示すようななめらかな曲線状
のデータに変換される。このデータはＲＡＭ４３に記憶
される。なお、ｎは所定時間Ｎ内に存在するデータの個
数であり、このｎの設定により変換後のデータの曲線度
合を調整することができる。ここでは、指令範囲に対す
る所定時間毎の全データについて演算を行い連続的な変
換データを得ている。そして、この平均値に変換された
走行速度データＶ’（ｔ）に基づき、ワイヤ走行用モー
タ１９に駆動信号を出力して、ワイヤ１８の走行速度を
図４，５に実線で示すように、なめらかな特性曲線にて
変化するように制御する。つまり、指令に基づく走行速
度変更点Ｐ１，Ｐ２，…Ｐ９はそれぞれ、Ｐ’１，Ｐ’
２，…Ｐ’９と曲線上に位置し急激な速度変動がなくな
る。

【００１７】

【数１】

【００１８】また、前記ＣＰＵ４１は、演算して変換さ
れた前記平均走行速度データＶ’（ｔ）に基づいて、各
リール２５，２６の回転速度及びトラバース機構２９の
トラバース速度の速度データを演算する。そして、この
演算結果に基づいて、各回転用モータ２７，２８及びト
ラバース用モータ（図示しない）に駆動信号を出力し
て、繰出しリール２５及び巻取りリール２６の回転速度
及びトラバース速度を制御する。

【００１９】次に、前記のように構成されたワイヤソー
について動作を説明する。さて、このワイヤソーにおい
ては、ワイヤ１８がリール機構２４の繰出しリール２５
から繰り出され、切断機構１３の加工用ローラ１５，１
６，１７間において歩進的に走行された後、巻取りリー
ル２６に巻き取られる。そして、スラリ供給機構２０に
より、加工用ローラ１５，１６，１７間のワイヤ１８上
に遊離砥粒を含むスラリが供給されながら、ワーク支持
機構２１の下降により、ワイヤ１８に対してワーク２２
が押し付け接触される。これにより、ワーク２２が所定
の厚さに切断加工される。

【００２０】このワーク２２の切断加工時には、ＣＰＵ
４１の制御により、ＲＡＭ４３に記憶されている前記平
均走行速度データＶ’（ｔ）に基づいて、ワイヤ走行用
モータ１９が回転制御されて、ワイヤ１８が正方向及び
逆方向へ歩進的に往復走行される。このため、ワイヤ１
８の走行速度は、図５に実線Ｖ’（ｔ）で示すように、
急激に変化することなくなめらかなカーブを描いて変化
する。

【００２１】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。・ この実施形態のワイヤソ
ーにおいては、ワイヤ１８の走行速度がなめらかな曲線
にて変更制御されるようになっている。このため、加工
用ローラ１５，１６，１７間のワイヤ１８に急激な張力
変動を生じることがなくて、ワーク２２を高精度に加工
することができる。また、ワーク２２の加工中に、ワイ
ヤ１８に急激な張力変動が生じないため、ワイヤ切れ等
の発生を防止することもできる。

【００２２】・ この実施形態のワイヤソーにおいて
は、ワイヤの走行速度指令に基づいて所定時間おきの走
行速度データＶ（ｔ）がＲＡＭ４３に記憶されている。
そして、この記憶された走行速度データＶ（ｔ）の内
で、各制御時点及びそれよりも溯った時点における複数
の走行速度データＶ（ｔ）の平均値がＣＰＵ４１で演算
され、その平均走行速度データＶ’（ｔ）に基づいてワ
イヤ１８の走行速度が制御されるようになっている。こ
のため、既存の直線的に台形形状に変化する走行速度デ
ータを使用して、簡単な演算によりワイヤ１８の走行速
度を緩やかに変更制御することができる。

【００２３】・所定時間Ｎまたはｎ個の設定を調整する
ことにより、例えば、図６のグラフに示すように、変換
後のデータ曲線度合いを適宜調整することができる。な
お、この実施形態は、次のように変更して具体化するこ
とも可能である。

【００２４】・ ワイヤ１８の走行速度の変化特性を、
例えば図７に示す従来の変化特性において、走行速度の
変更点Ｐ１〜Ｐ９付近の部分のみを、前記の演算により
なめらかな曲線状となるように変換すること。

【００２５】・特に走行速度の変更点Ｐ１〜Ｐ９付近の
部分を重み付けした平均値演算による速度データに変更
すること。 ・平均をとるためのｎ個の走行速度データＶ（ｔ）の範
囲を制御時点に対し、前後の範囲に設定すること。

【００２６】・走行速度データＶ（ｔ）を求める補間と
して２次曲線以上の曲線補間を使用すること。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、加工用ローラ間のワイヤに急激な張力変動
を生じることがなくて、ワークを高精度に加工すること
ができるとともに、ワイヤ切れ等の発生を防止すること
ができる。また、直線的な既存の走行速度データを用い
て簡単な演算により走行速度データをなめらかな曲線デ
ータに変換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のワイヤソーの一実施形態を示す正
面図。

【図２】 同じくワイヤソーの平面図。

【図３】 ワイヤソーの回路構成を示すブロック図。

【図４】 同ワイヤソーにおけるワイヤ走行速度の演算
を説明するためのグラフ。

【図５】 同ワイヤソーにおけるワイヤ走行速度の変化
を示すグラフ。

【図６】 ワイヤ走行速度の変化の一例を示すグラフ。

【図７】 従来のワイヤソーのワイヤ走行速度の変化を
示すグラフ。

【符号の説明】

１３…切断機構、１５，１６，１７…加工用ローラ、１
５ａ，１６ａ，１７ａ…環状溝、１８…ワイヤ、１９…
ワイヤ走行用モータ、２０…スラリ供給機構、２１…ワ
ーク支持機構、２２…ワーク、２４…リール機構、２５
…繰出しリール、２６…巻取りリール、２７，２８…リ
ール回転用モータ、３０Ａ，３４…エンコーダ、４１…
制御手段を構成するＣＰＵ、４２…制御手段を構成する
ＲＯＭ、４３…制御手段を構成するＲＡＭ、Ｖ（ｔ）…
走行速度データ、Ｖ’（ｔ）…平均走行速度データ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の加工用ローラ間にワイヤを所定ピ
   ッチで巻回し、そのワイヤを正方向及び逆方向に往復走
   行させながら、ワイヤに対しワークを接触させて、加工
   を施すようにしたワイヤソーにおいて、 ワイヤの走行速度変更点の指令データに基づいて補間で
   演算される時間毎の複数の走行速度データを有し、 その走行速度データのうち少なくとも、前記走行速度変
   更点付近における走行速度データを、その時点を含む近
   傍の所定時間内に存在する複数個の走行速度データから
   平均演算し、この結果得られる平均走行速度データに基
   づいてワイヤの走行速度を制御する制御手段を備えたワ
   イヤソー。