(57)【要約】【課題】重量物であるリールを繰り返し載せ換えても設置台が変形しにくく、測定器軸心とリール孔部とを確実に固定しうる、金属線条体巻装用のリール測定装置を提供すること。【解決手段】設置台のテーブル面に、複数個に分割された円盤状台座を設置することにより、重量物であるリールを設置しても台座全体に変形が生じることを防止しうる。また、リール測定装置の軸心の先端部をテーパー状に形成し、バネによって下方へと移動しうるように弾性を付与することにより、測定器軸心とリール孔部との間のクリアランスを解消しうる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リール設置台と、複数個のリール測定端子とを有する金属線条体巻装用のリール測定装置であって、
前記設置台のテーブル面は、リール回転軸を囲む円盤状台座を有し、
前記円盤状台座は超硬質製、かつ、複数個に分割されており、
前記リール回転軸の軸心の先端部はテーパー状に形成されており、
前記軸心は上部と下部とに分かれており、上部と下部との間にはバネが存在し、前記軸心の上部が垂直方向に移動可能である、
ことを特徴とする金属線条体巻装用のリール測定装置。
【請求項２】
前記リールの孔部に上方から嵌め込んで固定するための固定部材であって、先端部がテーパー状に形成された固定部材を有する請求項１に記載の金属線条体巻装用のリール測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線条体巻装用の空リールについて、その変形の有無を試験するための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素材の製造工程では、図９に示すようなワイヤソーマシンを用いて、シリコン等のインゴットをスライス加工することが行われる。
【０００３】
図９のワイヤソーマシンでは、供給側リール２１から供給された金属線２２は、ローラー２４ａ〜２４ｃに幾重にも巻きかけて走行する。このとき、金属線２２はローラー間で高張力状態となっており、シリコンインゴット２３を上から押し付けると、シリコンインゴット２３が薄くスライスされる。使用済みの金属線２５は、排出側リール２６へと巻き取られる。
【０００４】
シリコンインゴット２３をスライス加工した後、供給用リール２１は空となり、次回は排出用リール２６として再利用される。一方、使用済み金属線２５が巻き取られた排出用リール２６は、リール本体が高価格な高精度加工品であるために、使用済み金属線２５を切断して廃棄した後、空リールとして回収され、次回は金属線２２の供給用リール２１として再利用される。
【０００５】
使用済み金属線が巻き取られた排出用リールについて、金属線を切断する方法としては、ガス切断法や、特許文献１，２に開示されるようなレーザ切断法が利用されている。
【０００６】
一方、金属線条体巻装用のリールには、(1) 一体物リール、(2) 組み立てリール、(3) 溶接リールという種類が存在する。一体物リールは、巻胴とフランジを一体物として削り出したものであり、剛性が高く、繰り返し使用に耐えることができるが、材料費や加工コストが高く、中実構造のために非常に重い。組み立てリールは、巻胴とフランジがボルトで連結した物であり、部材を鋳造等で成形できるために材料費や加工費が安く、中空構造とできるために軽量化が可能であるが、金属線の巻き付け張力によって変形が生じやすく、胴巻とフランジの間に隙間が生じて金属線が食い込むといったトラブルが発生する場合がある。溶接リールは、組み立てリールと同様にコストが安く、胴巻とフランジの間に隙間が生じることもないが、ワイヤソーマシン等の金属線の巻き付け張力が大きな用途に使用すると、コーナー部となる溶接部分に割れが発生するという問題がある。
【０００７】
なお、リールに金属線条体を巻き付けたときの押し広げ力を緩和し、巻胴部とフランジ部とのコーナー部に割れを生じさせないような構造の金属線条体巻装用リールが、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特許第３３２６１３８号公報
【特許文献２】特許第４０８３６４９号公報
【特許文献３】特開２００４−１８２４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ワイヤソーマシンは、一般的にφ0.13mm〜0.14mmといった細径金属線（ワイヤ）を数百kmという長さで巻回しており、さらに30N前後の強い張力が掛かった状態で使用されるため、リールには数十トンの大きな応力が負荷される。
【０００９】
また、使用後の金属線を解線（切断）する場合、レーザ光線等によって金属線を熔断するために、リールには熱負荷が繰り返し掛かることになる。
【００１０】
このため、剛性の高い一体物リールであっても、繰り返しワイヤソーマシンに使用されると、リールに変形が生じることは避けられない。もし、ワイヤソーマシンにおいてリールに許容範囲を超える程度の変形が生じている場合には、リールが偏心回転し、金属線を安定して繰り出すことができない。また、金属線に微少な張力変化が生じ、断線の原因となりうる。
【００１１】
リールが再利用に適しているか、言い換えれば、リールの変形が許容範囲内であるかどうかについては、図１０に示すような専用のリール測定装置を用いて精密検査する必要がある。このリール測定装置３１では、円形の設置台３２上に空リール３４を設置し、空リール３４を設置台３２に固定した状態で回転させる。そして、リール胴部３６、リール上部顎部３７ａ及びリール下部顎部３７ｂの位置、リール上部顎部３７ａとリール下部顎部３７ｂとの距離を、測定端子３８ａ，３８ｂ，３９，４０ａ，４０ｂを用いて測定する。
【００１２】
測定端子３８ａ，３８ｂ，３９，４０ａ，４０ｂは、リニヤゲージのような計測端子であり、所定の位置でリールに当接し、周方向の変形を計測する。なお、計測端子の種類は特に限定されず、レーザ端子のような非接触式の計測端子であってもよい。
【００１３】
ここで、金属線条体巻装用のリール、特に一体物リールは重量物であるため、リール設置時の衝撃によってリール測定装置３１の設置台３２に変形が生じやすかった。また、測定器軸心３３も、重量物であるリールを繰り返し載せ換える際に破損しやすかった。
【００１４】
さらに、測定器軸心３３は、リール孔部３５へ嵌め込む構造となっているために、測定器軸心３３とリール孔部３５との間にはクリアランスが存在し、すべてのリール計測時に、毎度同じ位置にリールを設置することができず、リールの変形を精密に測定することが困難であった。
【００１５】
本発明は、重量物であるリールを繰り返し載せ換えても設置台が変形しにくく、測定器軸心とリール孔部とを確実に固定しうる、金属線条体巻装用のリール測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、金属線条体巻装用のリール測定装置に関する上記課題を解決すべく、種々検討した結果、設置台のテーブル面に、複数個に分割された円盤状台座を設置することにより、重量物であるリールを設置しても台座全体に変形が生じることを防止しうることを見出した。
【００１７】
また、本発明者は、リール測定装置の軸心の先端部をテーパー状に形成し、バネによって下方へと移動しうるように弾性を付与することにより、測定器軸心とリール孔部との間のクリアランスを解消しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１８】
具体的に、本発明は、
リール設置台と、複数個のリール測定端子とを有する金属線条体巻装用のリール測定装置であって、
前記設置台のテーブル面は、リール回転軸を囲む円盤状台座を有し、
前記円盤状台座は超硬質製、かつ、複数個に分割されており、
前記リール回転軸の軸心の先端部はテーパー状に形成されており、
前記軸心が上部と下部とに分かれており、上部と下部との間にはバネが存在し、前記軸心の上部が垂直方向に移動可能である、
ことを特徴とする金属線条体巻装用のリール測定装置、に関する。
【００１９】
前記設置台のテーブル面に、リール回転軸を囲む円盤状台座を設置し、前記円盤状台座を超硬金属製、かつ、複数個に分割することにより、リールを設置する際に分割された台座の一部にのみリールの重量が掛かっても、重量が掛かっていない台座には何ら応力が掛からないため、台座全体に不可逆的な変形が生じない。また、台座の材質を超硬金属とすることにより、台座自体も破損しにくい。
【００２０】
リール回転軸の軸心は、リール孔部に嵌め込まれ、リール測定装置の設置台とリールとを固定する機能を有するが、本発明では、リール回転軸の軸心の先端部をテーパー状（リール側が狭く、反対側が広いテーパー状）とすることにより、軸心先端部とリール孔部とが密着する。
【００２１】
さらに、前記軸心は上部と下部とに分かれており、上部と下部との間にはバネが存在し、前記軸心の上部（先端部を含む）が垂直方向に移動可能であることにより、リール孔部の内径がどのようなリールであっても、軸心先端部の外形よりも内径の方が小さい限り、軸心先端部とリール孔部とを密着させることが可能である。
【００２２】
前記超硬質としては、タングステン合金や工具鋼等が好ましい。
【００２３】
本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置は、前記リールの孔部に上方から嵌め込んで固定するための固定部材であって、先端部がテーパー状（リール側が狭く、反対側が広いテーパー状）に形成された固定部材を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置は、リールを安定して回転させることが可能であり、測定端子によるリール胴部周方向の変形計測の測定精度が、従来よりも向上する。その結果、再利用に適するリールの選別精度が向上し、ワイヤソーマシン等の加工精度を保つことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参酌しながら説明する。なお、本発明は、以下に限定されない。
【００２６】
（円盤状台座の構造）
本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置の一例を、図１に示す。リール設置台１には、ハウジング１０が設けられ、その上段にテーブル面２が設けられている。軸心の上端部３はテーパー状（上部が狭く、下部が広い）となっている。この軸心（リール回転軸）を中心として、円盤状固定部材４と、その外側に円盤状台座５が設置されている。円盤状台座５は、５ａ〜５ｄの４つに等分割されており、それぞれの部分は、内側の円盤状固定部材４よりも高い位置に存在している。従って、リールの底面は、円盤状固定部材４とは接触せず、円盤状台座５と接触することになる。
【００２７】
なお、図１の例では、円盤状台座５は４つに等分割されているが、分割する数は特に限定されない。５ａ〜５ｄは、それぞれボルト７によってテーブル面２上に固定されている。
【００２８】
図２に示すように、従来の金属線条体巻装用のリール測定装置では、リール設置台のテーブル面に設置される円盤状台座８は、分割されたものではない。ここで、リール９をテーブル面に載せる際に、本来はまっすぐに設置することが理想であるが、重量物であることから、図３に示すように傾いた状態で載せられ、リール９の底面の一部が円盤状台座８と接点Pで接触する場合もある。このとき従来の円盤状台座８では、接点Ｐに過大な応力が掛かることになる。
【００２９】
この場合、従来の円盤状台座８では、図４(a)及び図４(b)に示すように、接点Ｐ付近が下向きに変形しやすい。このため、円盤状台座８を頻繁に交換する必要がある。
【００３０】
一方、本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置では、円盤状台座５は５ａ〜５ｄに等分割されている。リールをテーブル面に載せる際に、図４に示すように傾いた状態となり、図５(a)及び図５(b)に示す接点Ｑでリールと円盤状台座とが最初に接した場合、接点Ｑ付近に過大な応力が掛かるが、５ａ及び５ｂと接点Ｑは分離されており、５ｃ及び５ｄも分割されているために、下向きの応力に対して追従しやすい。
【００３１】
また、図５(a)及び図５(b)に示す接点Ｒでリールと円盤状台座とが最初に接した場合、５ｃにのみ下向きの応力が発生するが、５ａ，５ｂ，５ｄと５ｃとは分離されているため、
５ｃは接点Ｑに下向きの応力が掛かる場合よりも、応力に対して追従しやすい。
【００３２】
その結果、本発明の円盤状台座５（５ａ〜５ｄ）は、従来の分割されていない円盤状台座８と比べて、変形が生じにくい。
【００３３】
さらに、円盤状台座５の特定部分、例えば、５ａが変形又は破損した場合には、５ａのみ交換すれば足りるため、従来の円盤状台座８と比較してメンテナンスコストを抑えることもできる。
【００３４】
（軸心の構造）
次に、本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置の軸心について説明する。図６は、本発明のリール測定装置の中心部分の断面図（垂直方向）である。
【００３５】
本発明のリール測定装置では、軸心（リール回転軸）上端部３は、テーパー状に形成されている。軸心は、上部１１と下部１２とから構成されており、中空軸受１７内に保持されている。なお、中空軸受１７の底部は、モータ１８が接続されており、中空軸受１７及びその上部に位置するテーブル面２を回転させる。
【００３６】
軸心の上部１１は、下部１２よりも径が大きく、上部１２には下部１３の一部が挿入されている（図６及び後述する図７においては、挿入されている部分が破線で表されている）。そして、軸心上部底面はバネ１３によって支えられている。このため、軸心上端部３を含む軸心上部１１は、弾性を有しており垂直方向に移動可能である。
【００３７】
軸心上端部３がテーパー状であり、垂直方向に移動可能であることにより、リール孔部２５の内径が異なるリール９を測定する場合であっても、リール孔部２５と軸心上端部との間にクリアランスが発生することを防止しうる。
【００３８】
図７にリール底面１５及び軸心上端部３付近の拡大図を示す。新品のリールであれば、リール孔部３５ａの内径は小さく、軸心上端部３は図７(a)に示すような状態でリール底面１５と接する。このとき、軸心上部１１は下方に押し下げられた状態（低い位置）にある。
【００３９】
一方、繰り返し使用されたリールであれば、リール孔部の内径が摩耗によって大きくなっており、軸心上端部３は図７(b)に示すような状態でリール底面１５と接する。このとき、軸心上部１１は図７(a)の位置よりもバネ１３によって押し上げられた状態（高い位置）にある。
【００４０】
従来のリール軸心７であっても、新品のリールであればリール孔部３５ａとリール軸心７との間には、図８(a)に示すようにクリアランスが存在しない。このため、リールを安定して回転させることは可能である。
【００４１】
しかし、繰り返し使用されたリールであれば、図８(b)に示すようにクリアランス１６が存在するためにリールが偏心回転する。その結果、リール胴部の変形を測定端子によって精密に測定することはできない。
【００４２】
本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置では、リール孔部と軸心先端部との間にクリアランスが存在しないため、リールが偏心回転することがない。また、軸心先端部が弾性を有していることから、リールをテーブル面上に垂直に保持することができる。
【００４３】
なお、測定時にリールの回転をより安定化させ、測定精度を向上するためには、図６に示したように、リール孔部の上部にも軸心上端部と同様のテーパー状の固定部材１４を嵌め込んでリールを固定することが好ましい。
【００４４】
上述したような特徴を有することにより、約68kgの炭素鋼製リール（胴部外径200mm、胴部の高さ260mm、上部及び下部外径300mm、全体の高さ340mm）を測定対象とした場合、従来のリール測定装置では±0.1mm程度であった測定精度が、本発明のリール測定装置では±0.01mm単位まで管理することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置は、金属線条体巻装用のリールの変形を精密に測定しうる測定装置として、半導体分野、金属加工分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の金属線条体巻装用のリール測定装置の一例を表す図であり、テーブル面周辺の外観図である。
【図２】従来の金属線条体巻装用のリール測定装置のテーブル面周辺の外観図である。
【図３】金属線条体巻装用のリール測定装置において、リール底面と円盤状台座とが接点Ｐで接触する状態を説明する概念図である。
【図４】従来の円盤状台座の変形状態を説明する図であり、(a)は円盤状台座の上面図、(b)は。円盤状台座の側面図である。
【図５】本発明のリール測定装置の円盤状台座にリールが傾いた状態で接触した場合における接触位置を説明する図であって、(a)は円盤状台座の上面図、(b)は(a)のＸ方向から見た側面図、(c)は(a)のＹ方向から見た側面図である。
【図６】本発明のリール測定装置の中心部分断面図（垂直方向）である。
【図７】本発明のリール測定装置の軸心上端部付近の拡大図であり、(a)は軸心内径が小さい場合、(b)は軸心内径が大きい場合を表す。
【図８】従来のリール測定装置の軸心上端部付近の拡大図であり、(a)は軸心内径が小さい場合、(b)は軸心内径が大きい場合を表す。
【図９】半導体素材の製造工程で使用されるワイヤソーマシンを説明する概念図である。
【図１０】従来の金属線条体巻装用のリール測定装置による測定状態を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：リール設置台
２：テーブル面
３：本発明の軸心上端部
４：円盤状固定部材
５：本発明の円盤状台座
（５ａ〜５ｄ：分割された円盤状台座の各部）
６：固定用ボルト
７：従来の軸心上端部
８：円盤状台座
９：リール（空リール）
１０：ハウジング
１１：軸心上部
１２：軸心下部
１３：バネ
１４：固定部材
１５：リール底面
１６：クリアランス
１７：中空軸受
１８：モータ
２１：供給側リール
２２：金属線
２３：シリコンインゴット
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ：ローラー
２５：使用済みの金属線
２６：排出側リール
３１：従来のリール測定装置
３２：設置台
３３：測定装置軸心
３４：空リール
３５：リール孔部
（３５ａ：内径の小さなリール孔部、３５ｂ：内径の大きなリール孔部）
３６：リール胴部
３７ａ：リール上部顎部
３７ｂ：リール下部顎部
３８ａ：上部顎部測定端子
３８ｂ：下部顎部測定端子
３９：胴部測定端子
４０ａ：上部顎間距離測定端子
４０ｂ：下部顎間距離測定端子
【図１】
2010132439.tif 000003
【図２】
2010132439.tif 000004
【図３】
2010132439.tif 000005
【図４】
2010132439.tif 000006
【図５】
2010132439.tif 000007
【図６】
2010132439.tif 000008
【図７】
2010132439.tif 000009
【図８】
2010132439.tif 000010
【図９】
2010132439.tif 000011
【図１０】
2010132439.tif 000012