(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に往復移動可能な一対のワイヤリールと、
前記一対のワイヤリール間に配置されたローラユニットであって、一方のワイヤリールから繰り出されたワイヤが複数回巻き掛けられる一方、この後、ワイヤを他方のワイヤリールに巻き取らせるべく導出させる少なくとも一対のメインローラを含む、ローラユニットと、
前記一対のワイヤリールの近傍にそれぞれ配置され、前記一方のワイヤリールから繰り出されるワイヤ又は前記他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤをそれぞれ案内する一対のガイドローラと、
前記ワイヤの繰り出し又は巻き取りを監視する監視装置と
を具備したワイヤソーにおいて、
前記一対のガイドローラの軸線はそのガイドローラの近傍に配置されたワイヤリールの軸線と平行であり、
前記監視装置は、互いに組みをなすワイヤリール及びガイドローラの少なくとも１組の配置領域にて、ガイドローラへ繰り出されるワイヤ又はガイドローラから巻き取られるワイヤ並びに対応する側のワイヤリールの少なくとも一方を撮像可能な視野を有し、該撮像対象の動きを監視するカメラを含み、
前記カメラが監視する前記撮像対象の動きには、前記ワイヤの位置と、前記ワイヤリールの前記軸線方向位置の全域とが含まれる、ことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記カメラにより得られた画像データを参照し、前記ワイヤが対応する側のガイドローラを含み且つワイヤリールの軸線方向と垂直な平面内に位置すべく前記ワイヤリールの軸線方向位置を調整する制御装置を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記ガイドローラがワイヤの張力を調整すべく、その軸線方向と交差する方向に往復移動可能なダンサローラを兼用している場合、前記カメラは前記ガイドローラをも撮像可能な視野を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソー。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミックス等の脆性材料からなるワークを走行するワイヤにより複数のスライス品に切断するワイヤソー及び該ワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のワイヤソーは例えば、以下の特許文献１に記載されている。該特許文献１のワイヤソーは、ワイヤリールからのワイヤの繰り出しや、ワイヤリールへのワイヤの巻き取りの際、リールを軸線方向に往復動させる往復動機構、所謂、リールトラバース機構をそれぞれ備えている。これらリールトラバース機構は、ワイヤの繰り出し又は巻き取りの際、ワイヤの繰り出し及び巻き取りの方向がそのワイヤリールの軸線方向と垂直となるようにワイヤリールの往復動を制御し、これにより、ワイヤの折れ曲がりや捩れを招くこと無くワイヤの繰り出しや巻き取りが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第3074007号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のリールトラバース機構は、ワイヤリールから繰り出されるワイヤの位置や、ワイヤリールに巻き取られるワイヤの位置を検出する位置センサを含み、これら位置センサからの検出信号に基づき、ワイヤリールの往復動を制御する。
しかしながら、一般的にワイヤソーは他の加工機と同様にその全体が保護カバーによって覆われているため、ワークの切断加工中、ワイヤの繰り出しや巻き取りが正常になされているか否かを外部から視認できない。特に、ワイヤの細線化が求められている中で、ワイヤの位置のみを監視するだけでは、ワイヤの繰り出しや巻き取りが正常になされているか否かを確認することが困難になっている。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、切断加工中のワイヤの断線リスクの低減及びワイヤの長寿命化を実現するためにワイヤの繰り出し及び巻き取りを視覚的に監視可能なワイヤソー及び該ワイヤソーを使用してワークから複数のスライス品を製造する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的は本発明のワイヤソーによって達成され、該ワイヤソーは、
軸線方向に往復移動可能な一対のワイヤリールと、
前記一対のワイヤリール間に配置されたローラユニットであって、一方のワイヤリールから繰り出されたワイヤが複数回巻き掛けられる一方、この後、ワイヤを他方のワイヤリールに巻き取らせるべく導出させる少なくとも一対のメインローラを含む、ローラユニットと、
前記一対のワイヤリールの近傍にそれぞれ配置され、前記一方のワイヤリールから繰り出されるワイヤ又は前記他方のワイヤリールに巻き取られるワイヤをそれぞれ案内する一対のガイドローラと、
前記ワイヤの繰り出し又は巻き取りを監視する監視装置と
を具備し、
前記一対のガイドローラの軸線はそのガイドローラの近傍に配置されたワイヤリールの軸線と平行であり、
前記監視装置は、互いに組みをなすワイヤリール及びガイドローラの少なくとも１組の配置領域にて、ガイドローラへの繰り出されるワイヤ又はガイドローラから巻き取られるワイヤ並びに対応する側のワイヤリールの少なくも一方を撮像可能な視野を有し、該撮像対象の動きを監視するカメラを含み、
前記カメラが監視する前記撮像対象の動きには、前記ワイヤの位置と、前記ワイヤリールの前記軸線方向位置の全域とが含まれる（請求項１）。
【０００７】
請求項１のワイヤソーによれば、上述の監視装置がカメラを含んでいるので、該カメラはワイヤリールから繰り出されるワイヤ又はワイヤリールに巻き取られるワイヤ並びに対応する側のワイヤリールの少なくとも一方の動きを保護カバーの存在に拘わらず、画像データとして捉えることから、この画像データに基づき、ワイヤの繰り出しや巻き取りが正常であるか否かが視覚的に監視可能となる。
【０００８】
例えば、ワイヤソーは制御装置を更に具備することができ、この制御装置は、カメラにより得られた画像データを参照し、ワイヤが対応する側のガイドローラを含み且つワイヤリールの軸線方向と垂直な平面内に位置すべくワイヤリールの軸線方向位置を調整する（請求項２）。
このような制御装置は、ワイヤリールから繰り出されるワイヤ又はワイヤリールに巻き取られるワイヤを前記平面内に常時位置付け、ワイヤの繰り出し及び巻き取りを安定させる。
【０００９】
例えば、ガイドローラがワイヤの張力を調整すべく、その軸線方向と交差する方向に往復移動可能なダンサローラを兼用している場合、カメラはガイドローラをも撮像可能な視野を有しているのが好ましい（請求項３）。
この場合、カメラにより得られた画像データにはガイドローラの画像が一緒に含まれることから、ガイドローラの動きもまた同時に監視可能となる。
また、本発明は上述のワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法（請求項４）をも提供し、該製造方法は添付図面及びワイヤソーの構成に係る後述の説明から明らかとなる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜４に係る本発明のワイヤソー及び製造方法は、互いに組みをなすワイヤ及びワイヤリールの少なくとも一方の動きをカメラによって撮像しているので、ワイヤの繰り出し及び巻き取りの監視が視覚的に可能となり、ワイヤの安定した繰り出し及び巻き取り、即ち、ワイヤの折れ曲がりや捩れの抑制によるワイヤ断線リスクの低減に寄与する。また、特にワイヤ自体に砥粒が固着されているような場合には、非接触でのワイヤの監視及びワイヤリール内でのワイヤ同士の不所望な接触の防止による砥粒への負担軽減、つまり、ワイヤの長寿命化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態のワイヤソーの全体構成を示した概略図である。
【図２】ワイヤリール及びワイヤに対するカメラの配置を示した図である。
【図３】図１の制御装置が実行する制御手順を示したフローチャートである。
【図４】ワイヤリールに対するワイヤの繰り出し（又は巻き取り）に関し、ワイヤが位置付けられるべき平面を示した図である。
【図５】前記平面からずれたワイヤの偏差を示す図である。
【図６】前記平面の定義を（ａ）〜（ｃ）を参照して説明するための図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態のワイヤソーにおいて、ワイヤリール、ガイドローラ及び方向変換ローラの配置を示した図である。
【図８】図７のガイドローラ及びワイヤリールに対するカメラの視界範囲を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すれば、本発明の第１実施形態に係るワイヤソーは一対のワイヤリール１０を備え、これらワイヤリール１０はそれぞれ正逆回転可能であって、一方のワイヤリールが繰り出しリールとして使用されるとき、他方のワイヤリールは巻き取りリールとなる。
繰り出しリールはその回転に伴ってワイヤ１２を繰り出し、繰り出されたワイヤ１２はガイドローラ１４及び方向変換ローラ１６を経てローラユニット１８に導かれる。ここで、ガイドローラ１４は繰り出しリールの近傍にて、これらの軸線を互いに平行にして配置され、一方、方向変換ローラ１６はローラユニット１８の近傍に配置されている。
【００１３】
本実施形態では、ローラユニット１８は一対のメインローラ２０を含み、これらメインローラ２０もまたそれぞれ正逆回転可能であって、互いに所定の間隔を存して水平方向に離間している。
ローラユニット１８に導かれたワイヤ１２は一対のメインローラ２０間に複数回巻き掛けられた後、方向変換ローラ１６及びガイドローラ１４を経て巻き取りリールに巻き取られる。ここでも、方向変換ローラ１６はローラユニット１８の近傍に配置され、ガイドローラ１４は巻き取りリールの近傍にて、これらの軸線を互いに平行にして配置されている。なお、図１は、右側のワイヤリール１０が繰り出しリール、左側のワイヤリール１０が巻き取りリールとなっている。
【００１４】
各ワイヤリール１０はトラバース制御機構２２にそれぞれ連結され、該トラバース制御機構２２は対応する側のワイヤリール１０をその軸線方向に往復動させることができる。詳しくは、ワイヤリール１０が繰り出しリールである場合、そのトラバース制御機構２２は繰り出しリールを往復動させ、繰り出しリールから繰り出されるワイヤ１２が対応する側のガイドローラ１４に向けて真っ直ぐに延びるべく繰り出しリールの軸線方向位置を制御する。
一方、ワイヤリール１０が巻き取りリールである場合、そのトラバース制御機構２２は巻き取りリールを往復動させ、巻き取りリール上でのワイヤ１２の巻き取り位置を巻き取りリールの軸線に沿い規定ピッチずつ移動させるべく巻き取りリールの軸線方向位置を制御する。
【００１５】
一方、ローラユニット１８の上方には昇降テーブル２４が配置され、該昇降テーブル２４の下面にはワークＷの切断加工に先立ち、接着層２６を介してワークＷが取り付けられる。
前述したワイヤ１２がローラユニット１８を通過して走行しているとき、ワークＷが昇降テーブル２４と共に徐々に下降されると、ワークＷは一対のメインローラ２０間のワイヤ１２により複数のスライス品に切断される。ここでの切断加工にあたり、メインローラ２０間のワイヤ１２には砥粒を含んだクーラントが供給されるか、又は、ワイヤ１２自体に砥粒が固着されている。なお、供給されたクーラントはローラユニット１８の下方にてクーラント受け（図示しない）にて回収され、再利用される。
【００１６】
上述の切断加工中、トラバース制御機構２２は対応する側のワイヤリール１０が繰り出しリールであるか又は巻き取りリールであるかに応じて、その軸線方向位置を前述したように制御する。
また、一対のワイヤリール１０の役割は繰り出しリールと巻き取りリールとの間で交互に切り換えられ、この際、使用限度を達したワイヤ１２は一方のワイヤリール１０に集められる。
【００１７】
上述した製造方法でのスライス品の製造過程中、本実施形態のワイヤソーはワイヤ１２の繰り出し及び巻き取りを監視する監視装置を更に備え、この監視装置について、以下に説明する。
監視装置は一対のカメラ２８を含み、これらカメラ２８は互いに組みをなすワイヤリール１０及びガイドローラ１４の配置領域にそれぞれ配置されている。詳しくは、図２に示されるように、カメラ２８は互いに組みをなすワイヤリール１０とガイドローラ１４との間の上方に位置付けられており、ワイヤリール１０に対するワイヤ１２の繰り出し又は巻き取りの方向でみたとき、カメラ２８はワイヤリール１０及びワイヤ１２の少なくも一方を含む視野Ｖを有し、本実施形態の場合、その視野Ｖはワイヤリール１０及びワイヤ１２の両方を含む。
【００１８】
一方、ワイヤリール１０の軸線方向でみたとき、カメラ２８の視野Ｖは図１中、１点鎖線の矩形のブロックで示され、ワイヤリール１０の往復ストローク範囲をカバーする。それ故、カメラ２８は対応する側のワイヤリール１０及びワイヤ１２の双方をそのワイヤリール１０の軸線方向位置に拘わらず撮像可能である。
上述した一対のカメラ２８は制御装置３０に電気的に接続され、該制御装置３０は一対のカメラ２８にて撮像して得た画像データを受け取ることができる。制御装置３０に例えば液晶ディスプレイ等の表示装置３２が電気的に接続されている場合、制御装置３０は表示装置３２を介して画像データを視認させることもできる。
【００１９】
更に、制御装置３０は前述した一対のトラバース制御機構２２にも電気的に接続され、前記画像データを参照して、一対のワイヤリール１０の軸線方向位置を調整、即ち、微調整する。
具体的には、制御装置３０は図３に示す制御手順に従い一対のトラバース制御機構２２の作動を補正する。
制御手順では、ワイヤ１２が繰り出し（又は巻き取り）中か否かが判別され（ステップＳ１）、ここでの判別結果が真(Y)の場合、制御装置３０は対応する側のカメラ２８にて撮像した画像データを取り込む（ステップＳ２）。この後、制御装置３０は、取り込んだ画像データを参照し、繰り出し側のワイヤリール１０の軸線方向と垂直で且つ対応する側のガイドローラ１４を含む平面からの繰り出しワイヤ１２の偏差を演算する（ステップＳ３）。
【００２０】
ここでの平面Ｐは図４に示され、図４中、繰り出し側のワイヤリール１０及びガイドローラ１４の軸線はそれぞれ参照符号Ａr,Ａgで示され、そして、図５中、ワイヤ１２が１点鎖線又は２点鎖線で示されるように平面Ｐ内から外れている場合、これらワイヤ１２の偏差は平面Ｐを基準として例えばｅ1，ｅ2で表れる。
なお、本実施形態にて使用した平面Ｐの「垂直」とは、軸線Ａr,Ａgと平面Ｐとのなす角度が必ずしも９０°であることを意味せず、実質的に垂直と見なすことができる範囲（９０°±α）を含むものとして定義される。
ここで、図６（ａ），（ｂ）に示されているようにワイヤリール１０とガイドローラ１４との間のワイヤ１２の長さがＬ、ワイヤ１２のワイヤ径（ワイヤ１２に砥粒が固着されている場合には砥粒をも含めたワイヤ径）がｍで表され、そして、ワイヤリール１０に巻き取られているワイヤ１２間のピッチがｎで表されるとき、図６（ｃ）を参照すれば、αはｔａｎα＝２ｎ／Ｌ，ｎ＞ｍとして定義される。例えば、Ｌ＝３５０ｍｍ，ｎ＝０．３ｍｍ，ｍ＝０．０８ｍｍである場合、α＝０．０９８°となる。
【００２１】
この後、制御装置３０はワイヤ１２の偏差に基づき、繰り出し側のトラバース制御機構２２に対する制御量を演算し（ステップＳ４）、該制御量をそのトラバース制御機構２２に出力する（ステップＳ５）。この結果、トラバース制御機構２２は繰り出し側のワイヤリール１０の軸線方向位置を微調整し、繰り出しワイヤ１２を平面Ｐ内に位置付けさせる。
このようにしてワイヤ１２の繰り出し方向が微調整されれば、ワイヤ１２は折れ曲がったり、捩れたりすることなくガイドローラ１４を経てローラユニット１８に向けて導かれ、ワイヤ１２の破断やガイドローラ１４の偏摩耗等を防止することができる。
【００２２】
上述の制御手順は繰り出し側のトラバース制御機構２２を制御対象としたが、巻き取り側のトラバース制御機構２２に関しても、制御装置３０は同様な制御手順に従い、巻き取り側のトラバース制御機構２２を介して対応のワイヤリール１０の軸線方向位置を微調整し、巻き取りワイヤ１２を平面Ｐ内に位置付けさせる。それ故、ここでも、上述の場合と同様な利点が得られる。
なお、上述したワイヤ１２の繰り出し制御は、その画像データにワイヤ１２のみが含まれているだけでも可能であり、また、ワイヤ１２の巻き取り制御もまたその画像テータにワイヤリール１０のみが含まれているだけでも可能である。
【００２３】
次に、図７及び図８を参照して本発明の第２実施形態に係るワイヤソーについて説明する。
第２実施形態の場合、前述した一対のガイドローラ１４はダンサローラを兼用し、ワイヤ１２の張力を可変することができる。それ故、ガイドローラ１４は方向変換ローラ１６との間にてワイヤリール１０を挟むように配置され、その軸線方向と交差する方向にリニアアクチュエータ３４によって往復動可能となっている。リニアアクチュエータ３４はワイヤ１２の張力を検出する張力センサ（図示しない）からの検出結果を受けて作動し、ワイヤ１２の張力を一定に維持すべく、ガイドローラ１４の位置を制御する。
【００２４】
この場合、監視装置のカメラ２８は、ワイヤ１２の繰り出し又は巻き取りの方向でみて、ワイヤリール１０からガイドローラ１４を含んだ視野Ｖを有し、そして、制御装置３０はカメラ２８にて撮像した画像データに基づき、ガイドローラ１４が適切な位置にあるか否かを監視することができる。
【００２５】
本発明は上述の第１及び第２実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ローラユニット１８は３個以上のメインローラを含んでいてもよいし、一対のワイヤリール１０の配置や、これらワイヤリール１０間のワイヤ１２の引き回し等は本発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０              ワイヤリール
１４              ガイドローラ
１８              ローラユニット
２０              メインローラ
２２              トラバース制御機構
２８              カメラ（監視装置）
３０              制御装置
Ｐ                平面
Ｖ                視野
Ａr,Ａg            軸線
【図１】
0006563240.tif 000002
【図２】
0006563240.tif 000003
【図３】
0006563240.tif 000004
【図４】
0006563240.tif 000005
【図５】
0006563240.tif 000006
【図６】
0006563240.tif 000007
【図７】
0006563240.tif 000008
【図８】
0006563240.tif 000009