(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソーであって、
並列した状態で支持部に支持され、回転駆動される複数のワイヤガイドと、
複数の前記ワイヤガイドの周囲に１本の前記ワイヤの中間部分を螺旋状に巻き付けることにより、当該ワイヤガイド間に形成される略平行なワイヤ群と、
前記ワイヤの巻き出し及び巻き取りを交互に行う一対のワイヤ送り装置と、
前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、
前記ワイヤ群に加工補助液を供給する液供給装置と、
前記支持部に取り付けられるワイヤ断線検出装置と、
前記ワイヤの断線の有無を判断し、断線有りの場合に当該ワイヤの走行を停止する制御装置と、
を備え、
前記ワイヤ断線検出装置は、
前記ワイヤガイドの近傍に配置され、前記ワイヤ群と略直交する方向に延びる断線検出部材と、
前記断線検出部材の振動を検出し、その振動信号を前記制御装置に出力する振動センサと、
を有し、
前記断線検出部材及び前記振動センサが、除振部材を介して前記支持部に取り付けられ、
前記制御装置が、入力される前記振動信号の１００ｋＨｚより小さい周波数帯をカットする信号加工手段を有し、
前記信号加工手段によって加工された前記振動信号に基づいて前記制御装置が前記ワイヤの断線の有無を判断するワイヤソー。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソーにおいて、
前記信号加工手段が、更に、前記振動信号の５００ｋＨｚより大きい周波数帯をカットするワイヤソー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワイヤソーにおいて、
前記制御装置が、
前記振動信号と閾値とを比較して前記ワイヤの断線の有無を判断する断線判断手段と、
前記ワイヤの走行状態の変化に応じて、前記閾値を可変する閾値調整手段と、
を有しているワイヤソー。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のワイヤソーにおいて、
前記制御装置が、無負荷の条件下で前記ワイヤソーを作動させることにより、当該条件下で発生する前記振動信号を学習するノイズ学習手段を有しているワイヤソー。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のワイヤソーにおいて、
前記制御装置が、前記ワイヤの回転周期ごとに入力される複数の前記振動信号に基づいて前記ワイヤの断線の有無を判断する多重判断手段を有するワイヤソー。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のワイヤソーにおいて、
前記支持部に、当該支持部の振動を検出し、その振動信号を前記制御装置に出力する第２振動センサが取り付けられ、
前記制御装置が、前記ワイヤの断線の有無を判断する際に、前記振動センサから入力される前記振動信号と、前記第２振動センサから入力される前記振動信号とを比較する固有ノイズ除去手段を有しているワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シリコンインゴット等から薄板状の基板を切り出すのに用いられるワイヤソーに関し、特にワイヤの断線を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、一般に、ワイヤソーでは、１本の切断用のワイヤ１００が複数（同図では２つ）のワイヤガイド１０１の周囲に螺旋状に巻き付けられていて、ワイヤガイド１０１，１０１の間には略平行に並ぶワイヤ群１０２が形成されている。ワイヤガイド１０１等を回転駆動してワイヤ１００を走行制御することにより、ワイヤ群１０２を構成している各ワイヤ１００の部位は、同じ方向に同じ速度で走行する。
【０００３】
液供給装置１０３から加工補助液を供給しながら、走行するワイヤ群１０２にシリコンインゴット等（ワークＷともいう）が押し当てられる。そうすることで、ワイヤ群１０２により、ワークＷの複数ヶ所が同時に切断され、ワークＷから複数の基板を一度に切り出すことができる。
【０００４】
ところで、切断の途中でワイヤが断線する場合がある。そうなると、断線したワイヤがワークを傷つけて基板の良品率の低下を招く虞があるし、ワイヤが断線したままで切断を続けるとワイヤが絡まるなどして復旧も困難になる。従って、ワイヤの断線が発生した場合には、断線をいち早く検出し、ワイヤソーを緊急停止させる必要がある。
【０００５】
ワイヤの断線を検出するために、従来のワイヤソーでは、ワイヤに電流を流してその電圧変化からワイヤの断線を検出する方法が一般に行われている。
【０００６】
ところが、この方法は、電気伝導率の高い加工補助液には適さないという欠点がある。すなわち、加工補助液の電気伝導率が高くなると、加工補助液を通じてワイヤに電流が流れ、ワイヤが地絡して断線を誤って検出する場合や、ワイヤが断線した時に即座に検出できない場合が発生し得る。
【０００７】
そこで、ワイヤの走行路の近傍に接触検出バーを設け、断線したワイヤがこの接触検出バーに接触することで生じる振動を検出することにより、ワイヤの断線を検出するワイヤ断線検出装置が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
詳しくは、このワイヤ断線検出装置では、一対の溝付ローラ（ワイヤガイドに相当）の中間位置に接触検出バーが設置されている。溝付ローラを支持している一対の支持プレートのそれぞれに、ブラケットが対向状に固着されており、これらブラケットに接触検出バーの両端部が支持されている。一方のブラケットの内部には、接触検出バーの振動を検出する振動センサが内蔵されている。
【０００９】
この振動センサで検出された振動の検出値は微分回路を介して制御部に出力される。制御部は、所定値以上の振幅を検出するとワイヤソーの運転を停止する。溝付ローラの回転や、ワイヤに加工補助液が当たることで発生する微振動は、ノイズ成分として微分回路で取り除くことにより断線以外の誤検出を防止している（同明細書の段落００１３〜００１５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のワイヤ断線検出装置によれば、振動の変化でワイヤの断線を検出するので、加工補助液の電気伝導率の高低に関わりなくワイヤの断線が検出できる。
【００１２】
しかし、接触検出バーを支持するブラケットは直接支持プレートに固着されているため、溝付ローラの回転に伴って発生する振動が接触検出バーに直接伝わり、ワイヤの断線と区別し難い不利がある。
【００１３】
また、このワイヤ断線検出装置では、断線したワイヤの振動は通常検出される振動よりも大きいことを前提としている（同明細書の段落００１７）。しかし、実際には、ノイズの主たる原因である加工補助液は、ワイヤの走行状態やワークの切断状態などによってその飛散状態が変化し、ノイズの強さも大きく変わるため、状況によってはノイズによる振動か、断線による振動かの判断が難しい場合がある。従って、単に微分回路で処理するだけではノイズの振動を安定して取り除くことは困難である。
【００１４】
そこで本発明の目的は、ワイヤの断線がより高精度に検出でき、信頼性に優れたワイヤソーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のワイヤソーは、走行するワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソーである。並列した状態で支持部に支持され、回転駆動される複数のワイヤガイドと、複数の前記ワイヤガイドの周囲に１本の前記ワイヤの中間部分を螺旋状に巻き付けることにより、当該ワイヤガイド間に形成される略平行なワイヤ群と、前記ワイヤの巻き出し及び巻き取りを交互に行う一対のワイヤ送り装置と、前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、前記ワイヤ群に加工補助液を供給する液供給装置と、前記支持部に取り付けられるワイヤ断線検出装置と、前記ワイヤの断線の有無を判断し、断線有りの場合に当該ワイヤの走行を停止する制御装置と、を備える。
【００１６】
前記ワイヤ断線検出装置は、前記ワイヤガイドの近傍に配置され、前記ワイヤ群と略直交する方向に延びる断線検出部材と、前記断線検出部材の振動を検出し、その振動信号を前記制御装置に出力する振動センサと、を有している。そして、前記断線検出部材及び前記振動センサは、除振部材を介して前記支持部に取り付けられている。
【００１７】
このように構成されたワイヤソーによれば、断線したワイヤと直接接して振動を発生する断線検出部材と、その振動を検出する振動センサとが、除振部材を介して支持部に取り付けられているので、ワイヤガイドの回転振動等、装置側で発生する振動の強度は、除振部材によって低減されて振動センサ等に伝わる。従って、振動センサでのノイズが減少するため、ワイヤの断線を高精度に検出できる。
【００１８】
前記制御装置は、入力される前記振動信号の１００ｋＨｚより小さい周波数帯をカットする信号加工手段を有し、前記信号加工手段によって加工された前記振動信号に基づいて前記制御装置が前記ワイヤの断線の有無を判断するように構成するのが好ましい。
【００１９】
そうすれば、詳細は後述するが、振動信号の１００ｋＨｚより小さい周波数帯をカットすることで、誤判断を招き易い、加工補助液に起因するノイズ信号を効果的に取り除くことができる。従って、そのように加工した振動信号に基づいてワイヤの断線の有無を判断することで、ワイヤの断線を高精度に検出できる。
【００２０】
前記信号加工手段は、更に、前記振動信号の５００ｋＨｚより大きい周波数帯をカットするように構成するのが好ましい。
【００２１】
そうすれば、よりいっそうノイズ信号による誤判断を少なくできる。
【００２２】
例えば、前記制御装置が、前記振動信号と閾値とを比較して前記ワイヤの断線の有無を判断する断線判断手段と、前記ワイヤの走行状態の変化に応じて、前記閾値を可変する閾値調整手段と、を有しているように構成することができる。
【００２３】
そうすれば、ワイヤの断線判断の際に基準となる閾値を、ワイヤの走行状態の変化に応じて適切に可変できる。
【００２４】
更に、前記制御装置が、無負荷の条件下で前記ワイヤソーを作動させることにより、当該条件下で発生する前記振動信号を学習するノイズ学習手段を有しているように構成することもできる。
【００２５】
そうすれば、ワイヤの種類変更など、設定された条件の範囲を超える場合が発生しても、実際に用いられる条件に基づいて閾値等の補正ができるので、広範囲な条件にも簡単に対応できる。
【００２６】
更に、前記制御装置が、前記ワイヤの回転周期ごとに入力される複数の前記振動信号に基づいて前記ワイヤの断線の有無を判断する多重判断手段を有するようにしてもよい。
【００２７】
そうすれば、ワイヤの断線の有無を、断線が発生するタイミングにおいて、複数の振動信号に基づいて判断できる。
【００２８】
更に、前記支持部に、当該支持部の振動を検出し、その振動信号を前記制御装置に出力する第２振動センサが取り付けられ、前記制御装置が、前記ワイヤの断線の有無を判断する際に、前記振動センサから入力される前記振動信号と、前記第２振動センサから入力される前記振動信号とを比較する固有ノイズ除去手段を有しているように構成することができる。
【００２９】
そうすれば、装置から伝わるノイズを効果的に排除することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ワイヤの断線がより高精度に検出でき、信頼性に優れたワイヤソーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一般的なワイヤソーの基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明のワイヤソーの要部を示す概略図である。
【図３】本発明のワイヤソーの要部を示す概略図である。
【図４】本発明のワイヤソーの制御に関する構成を示す概略図である。
【図５】振動信号を示す概略図である。（ａ）は液ノイズ信号、（ｂ）は断線信号である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、液ノイズ信号を比較した実験結果を示す概略図である。
【図７】ワイヤの走行速度が変化する場合における液ノイズ信号の変化を示す概略図である。
【図８】試験的に発生させた断線信号を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００３３】
図２、図３に、本実施形態のワイヤソー１の要部を示す。このワイヤソー１は、例えば、シリコンインゴット等の柱状の被加工物であるワークＷを複数の薄板状の基板に切断するのに用いられる。ワイヤソー１には、ワイヤガイド２やワイヤ３、支持部４、ワイヤ送り装置５，６、ワーク保持部７、液供給装置８、ワイヤ断線検出装置９、制御装置１０、などが備えられている。なお、同図の矢印は本実施形態における上下の方向を示している。
【００３４】
支持部４は、ワイヤソー１の加工スペースに配置され、加工スペースを区画している壁体１１に取り付けられている。支持部４は、互いに離れて対向する一対の支持壁部４ａ，４ａや、これら支持壁部４ａ，４ａの下端部分に連なる連結部４ｂなどで構成されている。支持壁部４ａの上端部分に、２つのワイヤガイド２、２が配置されている。
【００３５】
ワイヤガイド２は、円柱形状をしている。各ワイヤガイド２は、互いに離れて略水平方向に並列された状態で、その各端部が各支持壁部４ａに回転自在に支持されている。これらワイヤガイド２は、ワイヤガイド駆動モータ２ａによって駆動され、互いに同期して回転軸Ａ１を中心に回転する。ワイヤガイド駆動モータ２ａは、制御装置１０によって駆動制御されている。
【００３６】
ワイヤ３は、例えば、固定砥粒ワイヤ（ワイヤの表面にダイヤモンド等の微細な砥粒が固着されている）など、切断用の特殊ワイヤである。１つのワイヤソー１に対し、例えば１００ｍ以上の長さの１本のワイヤ３が用いられる。
【００３７】
このようなワイヤ３が両ワイヤガイド２、２の周囲に螺旋状に巻き付けられ、これらワイヤガイド２、２の間には、ワイヤ３の一部が略平行に並び、ワイヤ群が形成されている。具体的には、ワイヤ３の中間部分が、回転軸Ａ１の方向に所定のピッチで、各ワイヤガイド２に交互に繰り返し巻き掛けられ、各ワイヤガイド２の間に張り渡されている。ワイヤガイド２，２等を等速で回転駆動することにより、ワイヤ３は、２つのワイヤガイド２，２の周囲を一定の周期で回転する。そのワイヤ３の回転を利用してワークＷの切断が行われる。切断には、上側のワイヤ群（ワイヤ群３ａともいう）が用いられる。
【００３８】
ワイヤガイド２から外方に引き出されたワイヤ３の一方の端側の部分は、複数のプーリＰに案内されて一方のワイヤ送り装置５（ワイヤ供給装置５ともいう）まで延びている。同様に、ワイヤ３の他方の端側の部分も複数のプーリＰに案内されて他方のワイヤ送り装置６（ワイヤ巻取装置６ともいう）まで延びている。ワイヤ送り装置５，６と、ワイヤガイド２との間には、それぞれ、テンション機構１１が設けられ、これらテンション機構１１がワイヤ３のテンションを調節している。ワイヤ送り装置５，６は、それぞれ制御装置１０によって駆動制御されるアシストモータ５ａ，６ａを有し、アシストモータ５ａ，６ａの回転により、ワイヤ３の巻き出しや巻き取りが交互に同期して行われる。
【００３９】
具体的には、ワイヤ供給装置５に新線のワイヤ３が設置される。そして、ワイヤ供給装置５から所定長さのワイヤ３が巻き出されて、ワイヤ巻取装置６に巻き取られる（前進走行）。続いて、所定長さよりも短い長さ分だけ、ワイヤ巻取装置６からワイヤ３が巻き出されて、ワイヤ３は逆方向に走行し、ワイヤ供給装置５に再度巻き取られる（後退走行）。通常、前進走行及び後退走行ともに、その走行の開始時及び終了時以外は、等速で走行するように制御される。ワイヤ３は、これら前進走行と後退走行とを交互に繰り返し行うことにより、その新線部分はワイヤ供給装置５から順次繰り出され、ワイヤ供給装置５からワイヤ巻取装置６へと順次巻き取られていく。
【００４０】
ワーク保持部７は、ワーク保持部材７ａや昇降モータ７ｂなどで構成され、支持部４の上方に配設されている。ワーク保持部材７ａの下面はワイヤ群３ａと対向していて、その対向部分にワークＷが着脱可能に支持される。昇降モータ７ｂはワーク保持部材７ａの上側に配置されている。昇降モータ７ｂは、制御装置１０と協働し、ボールネジ機構（不図示）により、上下にワーク保持部材７ａを変位させる。
【００４１】
液供給装置８は、ワイヤ群３ａに加工補助液を供給するために設置されている。本実施形態の液供給装置８は、支持部４の上側における各ワイヤガイド２の近傍に１つずつ配置され、ワイヤ群３ａに押し付けられるワークＷの両側に加工補助液を供給するように構成されている。切断時にワイヤ群３ａに加工補助液を供給することにより、ワイヤ３とワークＷとの間で発生する熱や摩擦抵抗が軽減され、切断性能の向上やワイヤ３の断線防止が図られている。
【００４２】
図３に示すように、このワイヤソー１には、ワイヤガイド２，２の周囲に巻き付けられている部分で発生するワイヤ３の断線を検出するためにワイヤ断線検出装置９が備えられている。ワイヤ断線検出装置９は、除振部材１５を介して支持部４に取り付けられている。本実施形態のワイヤ断線検出装置９は、支持部４のワイヤ巻取装置６側に配置されている。
【００４３】
具体的には、除振部材１５は、一対の要素部材１５ａ，１５ａで構成されており、各要素部材１５ａに振動の伝わり難いゴム等の弾性部材が備えられている。各要素部材１５ａは、各支持壁部４ａの側部に対向状に取り付けられている。要素部材１５ａの基端部分は支持部４に固定されていて、要素部材１５ａの先端部分に、弾性部材を介してワイヤ断線検出装置９が取り付けられている。従って、支持部４等からワイヤ断線検出装置９への振動の伝達は、除振部材１５によって効果的に遮断される。
【００４４】
ワイヤ断線検出装置９は、断線検出部材１６と振動センサ１７とを有している。断線検出部材１６は、棒状又は線状の振動を伝達し易い部材で構成されている。断線検出部材１６は、ワイヤガイド２の外周面の近傍に配置され、ワイヤ群３ａと略直交する方向（回転軸Ａ１の方向）に延びている。振動センサ１７は、例えばＡＥ（アコースティックエミッション）センサなどからなり、断線検出部材１６に接続されて断線検出部材１６の振動を検出し、その振動信号を制御装置１０に出力する。
【００４５】
また、このワイヤソー１には、ワイヤ３の断線を高精度に検出するために、補助センサ１８（第２振動センサ）が備えられている。補助センサ１８は、支持部４における振動センサ１７の近傍部位に直接取り付けられている。補助センサ１８も、振動センサ１７と同じＡＥセンサなどからなる。補助センサ１８は、支持部４の振動を検出し、その振動信号を制御装置１０に出力する。
【００４６】
制御装置１０は、ＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、メモリに実装された制御プログラム等のソフトウエアとで構成されている。制御装置１０は、ワイヤソー１の動作全体を総合的に制御する。
【００４７】
図４に示すように、制御装置１０の出力側には、ワイヤガイド駆動モータ２ａや昇降モータ７ｂ、アシストモータ５ａ，６ａ等が接続されていて、制御装置１０はこれらを駆動制御している。
【００４８】
具体的には、制御装置１０が、ワイヤガイド駆動モータ２ａやアシストモータ５ａ，６ａを駆動制御することにより、ワイヤ３は反転走行しながら次第にワイヤ供給装置５からワイヤ巻取装置６に巻き取られる。また、制御装置１０が昇降モータ７ｂを駆動制御することにより、ワーク保持部材５１に保持されたワークＷがワイヤ群３ａに向かって変位し、切断されるまでワークＷは常時ワイヤ３に押し付けられる。
【００４９】
制御装置１０の入力側には、振動センサ１７や補助センサ１８が接続されている。制御装置１０は、これら振動センサ１７等から入力される情報に基づいてワイヤ３の断線の有無を判断し、断線有りと判断した場合には、ワイヤガイド駆動モータ２ａ等の駆動を止めて、ワイヤ３の走行を緊急停止する。
【００５０】
また、制御装置１０には、図２に示したように、入出力装置１９が接続されている。入出力装置１９には、モニター等からなる表示部１９ａや、操作ボタン等を有する操作部１９ｂが備えられている。表示部１９ａは制御装置１０の出力側に接続され、操作部１９ｂは制御装置１０の入力側に接続されている。
【００５１】
なお、本実施形態では、制御装置１０や入出力装置１９は１つの装置として例示しているが、制御装置１０等は、必ずしも１個の装置である必要はなく、必要に応じて複数の装置を組み合わせて構成することができる。例えば、ワイヤソー１の駆動に関する機能と、ワイヤ３の断線検出に関する機能とを、それぞれ別の装置で構成することもできる。
【００５２】
そして、制御装置１０には、振動センサ１７等と協働して、ワイヤ３の断線を精度高く検出して安定した停止制御が行えるように、信号加工手段１０ａや断線判断手段１０ｂ、閾値調整手段１０ｃ、ノイズ学習手段１０ｄ、多重判断手段１０ｅ、装置ノイズ除去手段１０ｆが備えられている。制御装置１０にはまた、データ等を記憶する機能部位として記憶部１０ｇも備えられている。
【００５３】
（信号加工手段）
信号加工手段１０ａは、ワイヤ３の断線をより高精度に検出できるように、振動センサ１７から入力される断線検出部材１６の振動信号を加工する。具体的には、振動センサ１７から入力される振動信号には、ワイヤ３の断線による振動以外の振動の信号（ノイズ信号ともいう）も含まれる。信号加工手段１０ａは、このノイズ信号を効果的に排除するべく、所定の周波数帯の振動信号だけを残し、その他の周波数帯をカットする。
【００５４】
ノイズ信号には、例えば、ワイヤガイド２の回転に伴う振動や、加工補助液が断線検出部材１６に衝突して生じる振動の信号などがある。特に、後者（液ノイズ信号ともいう）は、ワイヤ３が断線した時に発生する振動信号（断線信号ともいう）と周波数帯が重なるため、断線信号と誤判断し易い傾向がある。しかも、切断終了間近では、ワークＷと液供給装置８との間が狭まって加工補助液が飛散し易くなるため、飛散した加工補助液が断線検出部材１６に当たる頻度や強度が増加し、ワイヤ３の断線が検出し辛くなる。そこで、このワイヤソー１では、液ノイズ信号と、断線信号とで、周波数帯で信号強度が異なる点に着目し、前者を効果的に排除できるように、信号加工手段１０ａが設けられている。
【００５５】
図５に、所定の条件の下で試験的に発生させた振動信号（代表例）を示す。同図の（ａ）は、液ノイズ信号であり、同図の（ｂ）は断線信号である。いずれも信号強度を周波数帯別に表している。
【００５６】
同図の（ａ）に示したように、液ノイズ信号は、約２５ＫＨｚの周波数の周辺に、最も信号強度の強いピークが生じ、１００ＫＨｚ以上の周波数帯では、誤差レベルの僅かな信号強度しか生じない傾向が認められた。
【００５７】
対して同図の（ｂ）に示したように、断線信号は、液ノイズ信号と同様に、１００ＫＨｚ以下の周波数帯に最も信号強度の強いピークが生じたが、１００ＫＨｚ以上の周波数帯、具体的には、２００〜３００ｋＨｚの周波数帯においても比較的強い信号強度のピークが生じ、低周波数から高周波数に向かって信号強度が減衰する傾向が認められた。
【００５８】
そこで、このワイヤソー１では、信号加工手段１０ａにより、制御装置１０に入力される振動信号のうち、液ノイズ信号のピークと断線信号のピークとが重なる１００ＫＨｚより小さい周波数帯をカットすることで、液ノイズ信号と断線信号とを容易に区別できるようにしている。
【００５９】
図６に、信号加工手段１０ａにより、１００ＫＨｚより小さい周波数帯をカットした場合とそうでない場合について、液ノイズ信号を比較した実験結果を示す。なお、同図は、ワイヤ３が後退走行から前進走行に走行方向を反転する際における液ノイズ信号の経時変化を表している。
【００６０】
同図の（ａ）が、１００ＫＨｚより小さい周波数帯をカットしていない場合であり、同図の（ｂ）が、１００ＫＨｚより小さい周波数帯をカットした場合である。同図から明らかなように、１００ＫＨｚより小さい周波数帯をカットすることで、液ノイズ信号を安定して除去できるようになる。
【００６１】
更には、信号加工手段１０ａにより、制御装置１０に入力される振動信号のうち、５００ＫＨｚより大きい周波数帯もカットするようにするのが好ましい。５００ＫＨｚより大きい周波数帯では、信号強度の強い断線信号は得られないため、その周波数帯をカットすることで、高周波数帯に強い信号強度があるノイズ信号を排除できるので、よりいっそうノイズ信号による誤判断を少なくできる。
【００６２】
なお、カットする周波数の値は、入出力装置１９を通じて任意に設定可能である。その値は記憶部１０ｇに記憶され、信号加工手段１０ａはその値に基づいて振動信号を加工する。
【００６３】
このように、このワイヤソー１では、振動センサ１７から入力される振動信号に対し、前処理として、信号加工手段１０ａが、ノイズ信号とピークが重なる周波数帯をカットする加工を施し、その加工した振動信号に基づいてワイヤ３の断線の有無を判断するようにしたので、ワイヤ３の断線の有無を高精度かつ安定して検出することが可能になる。
【００６４】
（断線判断手段）
断線判断手段１０ｂは、予め設定された閾値と、振動信号とを比較することにより、ワイヤ３の断線の有無を判断する。具体的には、断線判断手段１０ｂは、振動信号がその閾値を超える場合はワイヤ３の断線有りと判断し、振動信号がその閾値以下の場合はワイヤ３の断線無しと判断する。そして、断線判断手段１０ｂがワイヤ３の断線有りと判断した場合、ワイヤ３の走行は緊急停止される。
【００６５】
（閾値調整手段）
閾値調整手段１０ｃは、ワイヤ３の走行状態の変化に応じて閾値を可変する。ワイヤ３の走行状態とは、例えばワイヤ３の走行速度やワイヤ３の走行方向をいい、特に、その変化によって加工補助液の飛散状態が変化するワイヤ３の走行状態を意味する。
【００６６】
例えば、図６に見られたように、ワイヤ３の走行方向によって、液ノイズ信号の信号強度は大小に変化する。このワイヤソー１の場合、支持部４のワイヤ巻取装置６側の側部にワイヤ断線検出装置９が配置されているため、ワイヤガイド２の回転方向の影響により、ワイヤ３の前進走行時には、後退走行時と比べて、加工補助液が断線検出部材１６に向かって飛散し易くなる。その結果、液ノイズ信号の信号強度も、後退走行に比べて前進走行の方が大きくなる。
【００６７】
従って、この場合、閾値調整手段１０ｃは、ワイヤ３の後退走行時よりも前進走行時の方が閾値が大きくなるように閾値を変える。
【００６８】
ワイヤ３の走行速度が変化することによっても、液ノイズ信号の信号強度は大小に変化する。図７に、その一例を示す。同図は、走行が停止した状態から等速走行の速度まで、一定の比率でワイヤ３が増速した時における液ノイズ信号の信号強度の変化を表している。同図の実線がそのワイヤ３の速度変化を示しており、同図の符号Ｎが液ノイズ信号である。なお、ここでの液ノイズ信号は、信号加工手段１０ａによって加工処理されたものである。
【００６９】
ワイヤ３の走行速度が速くなれば、断線検出部材１６に衝突する加工補助液の衝撃も大きくなる。従って、液ノイズ信号の信号強度や、そのばらつきは、ワイヤ３の走行速度の増加に応じて大きくなる。
【００７０】
このように、ワイヤ３の走行状態の変化に伴って液ノイズ信号の信号強度も変化するので、閾値が一定である場合、誤判断を招くおそれがある。それに対し、このワイヤソー１では、閾値調整手段１０ｃが、ワイヤ３の走行状態の変化に応じて閾値を可変するため、高精度なワイヤ３の断線の検出が可能になっている。
【００７１】
図７の破線がその閾値を例示したものであり、この場合、閾値は、液ノイズ信号の信号強度の変化に合わせて一定の比率で可変するように設定されている。例えば、ワイヤ３の等速走行時の速度に対する閾値を基準閾値として設定し、そして、ワイヤ３の速度に応じて閾値を可変する設定値としてワイヤ速度比Ｙｓ（０＜Ｙｓ≦１．０）を設定する。基準閾値等は記憶部１０ｇに記憶される。
【００７２】
例えば、基準閾値を６００とし、ワイヤ速度比Ｙｓを０．５としたとする。この場合、ワイヤ３の走行速度が０の時には閾値は３００となり、等速走行時の走行速度の時には閾値は６００となる。０から等速走行時の走行速度の間では、ワイヤ３の走行速度の変化に対し、閾値は３００から６００の間で一定の比率で可変する。なお、ワイヤ速度比Ｙｓが１．０の場合には閾値は可変しない。
【００７３】
このような可変する閾値の設定は、データマップ等を利用しても行うことができる。例えば、走行条件を変えてワイヤソー１の様々な走行状態を再現し、その個々の走行条件での液ノイズ信号の信号強度の変化を測定する。そして、その測定結果に基づいて、ワイヤ３の走行条件に応じた閾値の最適な可変条件を求め、その可変条件をデータマップ化や数式化して記憶部１０ｇに入力する。閾値調整手段１０ｃは、記憶部１０ｇに入力されたデータマップ等を参照し、ワイヤ３の走行条件に応じて閾値を設定する。
【００７４】
このように、このワイヤソー１では、ワイヤ３の断線判断の際に基準となる閾値を、ワイヤ３の走行状態の変化に応じて適切に可変できるので、ワイヤ３の断線の有無をよりいっそう高精度かつ安定して検出することが可能になる。
【００７５】
（ノイズ学習手段）
閾値調整手段１０ｃの場合、閾値や、閾値を可変するワイヤ３の走行条件は事前に設定されている。そのため、閾値調整手段１０ｃがその機能を発揮できるのは設定された条件の範囲内に限られる。従って、例えば、ワイヤ３や加工補助液が性状の異なる種類に変更されるなど、設定された条件の範囲を超える場合が発生すると、それに合わせて新たに条件を設定する必要があり、手間がかかる。そこで、このワイヤソー１では、そのような場合にも簡単に対応できるようにノイズ学習手段１０ｄが設けられている。
【００７６】
ノイズ学習手段１０ｄは、無負荷の条件下でワイヤソー１を作動させることにより、その条件下で発生する振動信号を学習する。すなわち、このワイヤソー１では、実際に用いられるワイヤ３や加工補助液、ワイヤ３の走行条件の下で空運転を行うことにより、その条件下で発生するノイズ信号をノイズ学習手段１０ｄが学習するため、閾値やカットする周波数の値を、実際の条件に合わせて補正できるようになっている。
【００７７】
具体的には、入出力装置１９を通じてオペレータがノイズ学習モードを選択することにより、ノイズ学習手段１０ｄは作動する。作動したノイズ学習手段１０ｄは、ワイヤソー１が空運転可能な状態、例えば、ワイヤ３や加工補助液、ワイヤ３の走行条件等がセッティングされているか否かを確認し、セッティングが不十分であれば、オペレータにセッティングの完了を促す。ノイズ学習手段１０ｄは、ワイヤソー１が空運転可能な状態であることを確認すると、ワイヤソー１を実際の運転と同じ条件で作動させる。ワイヤソー１が作動している間は、ワイヤ３に負荷が加わらないように、昇降モータ７ｂは作動せず、ワーク保持部７は支持部４から離れた位置に保持される。
【００７８】
ノイズ学習手段１０ｄは、ワイヤソー１の空運転中に検出される振動信号を、その際のワイヤ３の走行条件等と関連付けて記憶部１０ｇに記憶する。そして、例えば、ノイズ学習手段１０ｄは、検出された振動信号に基づき、閾値やカットする周波数の値の補正が必要であると判断した場合、自動的にこれらを補正する。例えば、ノイズ信号の信号強度が全体的に高くなった場合には、ノイズ学習手段１０ｄは、閾値をその変化に応じて引き上げる。
【００７９】
また、ノイズ学習手段１０ｄは、オペレータからの指示があれば、記憶した振動信号等の情報を表示部１９ａに表示する。従って、その表示された情報に基づき、オペレータ自身が閾値等を入力して補正することもできる。
【００８０】
このように、このワイヤソー１では、ノイズ学習モードを選択することにより、実際に用いられるワイヤソー１の条件に基づいて、簡単に閾値等の補正ができるので、広範囲な条件に対応でき、ワイヤ３の断線の有無をよりいっそう高精度かつ安定して検出することができる。
【００８１】
（多重判断手段）
通常、ワイヤ３の断線の有無は、ワイヤ３が最初に断線検出部材１６に衝突した時に検出される振動信号に基づいて判断される。すなわち、１つの振動信号の変化からワイヤ３の断線の有無を判断しているため、例えば、断線信号に近似したノイズ信号が発生するような条件下では、誤判断の頻度が高まり、ワイヤ３の断線の検出の信頼性が低下する。そこで、このワイヤソー１では、そのような条件下でもワイヤ３の断線の有無を高精度かつ安定して検出できるように、所定の複数の振動信号に基づいてワイヤ３の断線の有無を判断する多重判断手段１０ｅが設けられている。
【００８２】
図８に、ワイヤ３が一定速度で走行している時に、試験的にワイヤ３の断線を発生させ、その際検出される振動信号を所定時間測定した結果を示す。測定の際には、液ノイズ信号を除去するため、加工補助液は用いていない。従って、同図の線状の振動信号はいずれも断線信号を表している。
【００８３】
断線信号は、一定の間隔で発生し、これらはワイヤ３の回転周期と一致している。すなわち、ワイヤ３は２つのワイヤガイド２，２の周囲を一定の周期で回転しているため、その部分でワイヤ３が断線した場合、断線したワイヤ３は、その回転周期ごとで断線検出部材１６に衝突する。
【００８４】
この点を利用して、多重判断手段１０ｅは、回転周期ごとに発生する複数の振動信号に基づいてワイヤ３の断線の有無を判断する。例えば、誤判断の発生頻度が高まった場合などに、入出力装置１９を通じてオペレータが多重判断モードを選択することで、多重判断手段１０ｅは作動する。多重判断手段１０ｅがワイヤ３の断線の判断に用いる振動信号の数は、記憶部１０ｇに記憶することができ、オペレータは、その数を任意に設定することができる。
【００８５】
多重判断手段１０ｅは、最初に閾値を超える振動信号が検知された場合、記憶部１０ｇに設定されている数の分だけ、更に、そのワイヤ３の回転周期ごとに、振動信号が閾値を超えるか否かを判断する。そして、その全ての振動信号が閾値を超えた場合に、ワイヤ３の断線有りと判断し、ワイヤソー１を緊急停止させる。
【００８６】
このように、このワイヤソー１では、ワイヤ３の断線の有無を、断線信号が発生するタイミングでの複数の振動信号に基づいて判断することもできるので、誤判断の頻度が高まるような条件下でも、ワイヤ３の断線を高精度に検出することができる。
【００８７】
（装置ノイズ除去手段）
装置ノイズ除去手段１０ｆは、補助センサ１８と協働して、振動信号に含まれる、装置に起因するノイズ信号を減少させる。具体的には、装置ノイズ除去手段１０ｆは、振動センサ１７から入力される振動信号（主信号ともいう）と、補助センサ１８から入力される支持部４の振動信号（補助信号ともいう）とを比較する機能を有している。
【００８８】
補助信号は、支持部４に固有の振動や、装置側で突発的に発生する振動に起因した振動信号であり、その振動は、除振部材１５を通じて振動センサ１７にも伝わる。従って、主信号には、信号強度の弱まった補助信号がノイズとして含まれる（装置ノイズ）。装置ノイズ除去手段１０ｆは、この装置ノイズを除去することができる。
【００８９】
信号強度の差を除けば、補助信号と、装置ノイズとでは、周波数やタイミング、分布等はほぼ同じである。その信号強度の差もほぼ一定しているため、補助信号から装置ノイズの信号強度も想定できる。従って、例えば、主信号が閾値を超えた場合でも、装置ノイズ除去手段１０ｆは、それが装置ノイズが原因か否かが判断できる。そして、その場合、装置ノイズ除去手段１０ｆが、装置ノイズが原因であると判断した時には、装置ノイズ除去手段１０ｆは、断線判断手段１０ｂと協働し、ワイヤソー１を緊急停止せずに運転を継続する。
【００９０】
このように、このワイヤソー１では、装置ノイズに基づく誤判断を効果的に排除することができるので、ワイヤ３の断線の有無をよりいっそう高精度かつ安定して検出することができる。
【００９１】
なお、本発明にかかるワイヤソーは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、ワイヤガイドを３つ以上備えたワイヤソーにも適用できる。ワイヤソーは、信号加工手段１０ａや閾値調整手段１０ｃ、ノイズ学習手段１０ｄ、多重判断手段１０ｅ、装置ノイズ除去手段１０ｆの全てを備えているのが好ましいが、必須ではない。ワイヤソーがこれらのいずれか１つを備えているだけでも従来に比べれば効果的である。
【符号の説明】
【００９２】
１  ワイヤソー
２  ワイヤガイド
３  ワイヤ
４  支持部
５、６  ワイヤ送り装置
７  ワーク保持部
８  液供給装置
９  ワイヤ断線検出装置
１０  制御装置
１０ａ  信号加工手段
１０ｂ  断線判断手段
１０ｃ  閾値調整手段
１０ｄ  ノイズ学習手段
１０ｅ  多重判断手段
１０ｆ  装置ノイズ除去手段
１０ｇ  記憶部
１５  除振部材
１６  断線検出部材
１７  振動センサ
１８  補助センサ（第２振動センサ）
１９  入出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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