(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の一方から繰り出されワイヤが外周の溝に沿って複数回巻き掛けられ、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と、これらメインローラを回転させるモータとを含む、ローラユニットと、
前記メインローラの温度を管理する温度管理装置と
を具備したワイヤソーにおいて、
前記温度管理装置は、
ワーク切断加工時の前記モータの負荷の変化を監視する監視手段と、
前記メインローラのローラ温を前記ローラユニットに供給されるクーラントを使用して調整可能なローラ温調整手段と、
前記監視手段によって得られた前記モータの負荷の変化量に応じ、前記ローラ温調整手段を介して前記ローラ温を目標温度に制御する制御手段と
を含み、
前記制御手段は、前記モータの負荷の変化量に基づき、前記ローラユニットに供給される前のクーラントの温度を制御し、前記ローラユニットに供給された後のクーラントの温度に基づき、前記ローラ温を前記目標温度に維持することを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ローラユニットに供給される前のクーラントの温度及び前記ローラユニットに供給された後のクーラントの温度をそれぞれ検出する２つの温度センサを有する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】
請求項１又は２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、ワイヤが巻き掛けられた複数のメインローラ（溝付けローラ）を備え、これらメインローラ間を走行するワイヤによりワークを複数のスライス品に切断加工する。
また、特許文献１のワイヤソーは、ワークの切断加工時、メインローラにおける溝の溝幅を一定、つまり、メインローラの外周を形成する高分子材料層の熱膨脹を一定に維持すべくメインローラのローラ温を管理する温度管理手段を備え、該温度管理手段はローラ温の管理にクーラント（研磨液）、ヒータ及び温度センサ（熱電対）を使用してメインローラの温度を一定に維持する。
【０００３】
詳しくは、特許文献１の場合、ヒータは切断加工に先立ちメインローラを予熱し、この後、ワイヤソーによる切断加工が開始されたとき、ワイヤとメインローラとの間の摩擦熱やメインローラの軸受部での発熱等に起因したメインローラの温度上昇をクーラントによるメインローラの冷却で相殺することで、ローラ温を温度センサにて監視しながら目標温度に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-18831号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した温度管理手段はクーラントの温度が一定であるので、切断加工時、ローラ温が急激に変化する状況に対しては迅速に対応できず、ローラ温をその目標温度に安定して維持できない。
【０００６】
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、ローラ温の急激な変化をもたらすことなくローラ温を目標温度に安定して維持することで加工精度のよい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】
【０００７】
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、
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の一方から繰り出されワイヤが外周の溝に沿って複数回巻き掛けられ、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と、これらメインローラを回転させるモータとを含む、ローラユニットと、メインローラの温度を管理する温度管理装置とを具備し、
前記温度管理装置は、
ワークの切断加工時の前記モータの負荷の変化を監視する監視手段と、
前記メインローラのローラ温を前記ローラユニットに供給されるクーラントを使用して調整可能なローラ温調整手段と、
前記監視手段によって得られた前記モータの負荷の変化量に応じ、前記ローラ温調整手段を介して前記ローラ温を目標温度に制御する制御手段と
を含み、
前記制御手段は、前記モータの負荷の変化量に基づき、前記ローラユニットに供給される前のクーラントの温度を制御し、前記ローラユニットに供給された後のクーラントの温度に基づき、前記ローラ温を前記目標温度に維持する（請求項１）。
【０００８】
請求項１のワイヤソーは、ワークの切断加工時、モータの負荷の変化量がローラ温の変化に概ね比例することに着目して開発されたもので、モータの負荷の変化量からローラ温の変化を予測し、この予測結果に基づき、制御手段はローラ温調整手段を介してローラ温を目標温度に維持する。
【０００９】
この場合、制御手段は、ローラユニットに供給される前のクーラントの温度及びローラユニットに供給された後のクーラントの温度をそれぞれ検出する２つの温度センサを有することができる（請求項２）。
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も提供し（請求項３）、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１〜３に係る本発明は、モータの負荷の変化量からローラ温の変化を予測し、この予測結果に基づいてローラ温を調整するようにしたから、ローラ温の急激な変化をもたらすことなくローラ温を目標温度に安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態のワイヤソーを示した概略構成図である。
【図２】図１のコントローラが実行する制御手順を示したフローチャートである。
【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、ローラユニット１０を備え、該ローラユニット１０は一対のメインローラ１２を含む。これらメインローラ１２はモータ１４によって正逆回転可能であって、水平方向に互いに離間して配置されている。
ローラユニット１０は一対のワイヤリールと組みをなし、これらワイヤリールもまた正逆回転可能であり、その回転方向に応じて繰り出しリール又は巻き取りリールとして使用される。
【００１３】
繰り出しリールはその回転に伴ってワイヤ１６を繰り出し、繰り出されたワイヤ１６はガイドローラ及び方向変換ローラ等を経てローラユニット１０に導かれる。図１ではローラユニット１０の近傍に配置される方向変換ローラ１８のみが示されている。
ローラユニット１０に導かれたワイヤ１６は一対のメインローラ１２間に複数回巻き掛けられた後、前述の方向変換ローラ及びガイドローラと同様な方向変換ローラ１８及びガイドローラを経て巻き取りリールに巻き取られる。ここで、メインローラ１２の外周にはワイヤ１６の巻き掛けを案内する複数の溝が設けられ、これら溝はメインローラ１２の外周を形成する高分子材料層に形成されている。
【００１４】
なお、各ワイヤリールはトラバース制御機構（図示しない）にそれぞれ連結され、これらトラバース制御機構は対応する側のワイヤリールをその軸線方向に往復動させることで、ワイヤ１６の安定した繰り出し又は巻き取りを可能にする。
一方、ローラユニット１０の上方には昇降テーブル２０が配置され、該昇降テーブル２０の下面にはワークＷの切断加工に先立ち、接着層２２を介してワークＷが取り付けられる。
【００１５】
一方、ローラユニット１０の直上にはメインローラ１２間に臨むようにしてノズル２４が配置され、このノズル２４はクーラントの供給タンク２６に例えばポンプ２８を介して接続されている。ここで、クーラントは砥粒を含んでいるか、又は、ワイヤ１６自体に砥粒が固着されている。
ワイヤ１６がローラユニット１０内を走行中、ワークＷが昇降テーブル２０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１２間のワイヤ１６により複数のスライス品に切断される。ここでの切断加工中、ノズル２４からワイヤ１６に向けてクーラントが吐出され、吐出されたクーラントはワイヤ１６及びメインローラ１２の冷却に寄与する。
【００１６】
なお、冷却に使用されたクーラントはクーラント受け３０に回収され、このクーラント受け３０はメインローラ１２間に配置されている。なお、クーラント受け３０内の使用済みクーラントは処理された後、供給タンク２６に戻される。
上述の切断加工中、一対のワイヤリール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１６は一方のワイヤリールに集められる。
【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メインローラ１２のローラ温を管理する温度管理装置を更に備え、この温度管理装置について、以下に説明する。
温度管理装置は、ローラ温調整手段としてのクーラント温調整器３２を備え、このクーラント温調整器３２は供給タンク２６内のクーラントを冷却又は加熱することでクーラント温を調整する。このようなクーラント温調整器３２はコントローラ３４に電気的に接続され、このコントローラ３４にはローラユニット１０のモータ１４に加えて、２個の温度センサ３６，３８がそれぞれ電気的に接続されている。温度センサ３６は供給タンク２６に配置され、ローラユニット１０に供給される前のクーラントのクーラント温度Ｔ1を検出し、一方、温度センサ３８はクーラント受け３０に配置され、ローラユニット１０に供給された後のクーラントのクーラント温度Ｔ2を検出する。
【００１８】
コントローラ３４は、ワークＷの切断加工中、モータ１４における負荷の変化を監視する監視機能と、このモータ負荷の変化量及びクーラント温度Ｔ1，Ｔ2に基づき、ローラ温を目標温度に維持すべく供給タンク２６内のクーラントの温度を制御する制御機能を有する。
制御機能の詳細は図２の制御手順に示され、以下、制御手順について説明する。
【００１９】
先ず、コントローラ３４は準備工程を実施し（ステップＳ１）、この準備工程にて、クーラント温度Ｔ1をクーラント温調整器３２により調整し、所定の準備温度に保持する。ここでの準備温度はローラ温を目標温度に維持するに際し、クーラントがローラユニット１０を通過する際のクーラントの温度上昇を考慮したうえで、供給タンク２６内のクーラントに要求されるクーラント温の予測値である。
【００２０】
この後、コントローラ３４はワークＷの切断加工中か否かを判別し（ステップＳ２）、ここでの判別結果が真(Y)の場合、温度センサクーラント温度Ｔ1，Ｔ2を読み込み（ステップＳ３）、次式が成立するか否かを判別する（ステップＳ４）。
Ｋ・Ｔ2＋Ｃ≒Ｔo        …(1)
(1)式にて、Ｋは比例係数、Ｃは定数、Ｔoはローラ温の目標温度をそれぞれ示す。
【００２１】
(1)式は、クーラント受け３０内のクーラントの温度Ｔ2とローラ温とが概ね比例関係にあることを表す。詳しくは、ワークＷの切断加工中、ワイヤ１６はワークＷやメインローラ１２との接触によって発熱し、ここでの発熱はメインローラ１２のローラ温を上昇させる。一方、クーラントもまたワイヤ１６との接触によって加熱されることから、クーラントの温度も上昇されることは明らかであり、本発明者等はローラユニット１０を通過した後のクーラントの温度Ｔ2がメインローラ１２のローラ温に概ね比例することを見出し、上記の(1)を得た。
【００２２】
ステップＳ４の判別結果が真の場合、ステップＳ２以降のステップが繰り返して実施されるが、その判別結果が偽(N)の場合、コントローラ３４はモータ１４の負荷Ｒmを読み込み（ステップＳ５）、そして、負荷Ｒmの変化から負荷Ｒmの変化量ΔＲmを演算する（ステップＳ６）。
ここで、負荷Ｒmの変化量ΔＲmはワークＷの切断加工に伴って発生する発熱量の増減と相関関係にあることから、コントローラ３４は変化量ΔＲmに基づき、ローラ温を目標温度Ｔoに維持するあたり、供給タンク２６内のクーラントに要求されるクーラント温度Ｔ1の増減量ΔＴを予測する（ステップＳ７）。
【００２３】
この後、コントローラ３４は次の式(2)の真偽を判別する（ステップＳ８）。
Ｋ・（Ｔ1＋ΔＴ）＋Ｃ＞Ｔo        …(2)
(2)式は(1)式と同様な意味合いを有するが、供給タンク２６内におけるクーラントの温度（Ｔ1＋ΔＴ）にてローラ温の目標温度Ｔoを予測している点で相違する。
【００２４】
ステップＳ８での判別結果が真の場合、コントローラ３４は増減量ΔＴに基づき、クーラント温調整器３２を介して供給タンク２６のクーラントを冷却する（ステップＳ９）、一方、ステップＳ８での判別結果が偽の場合、コントローラ３４は増減量ΔＴに基づき、クーラント温調整器３２を介して供給タンク２６のクーラントを加熱する（ステップＳ１０）。
この後、ステップＳ２での判別結果が偽にならない限り、ステップＳ２以降のステップが繰り返して実施され、ローラ温を目標温度Ｔoに維持すべく供給タンク２６内のクーラントの温度Ｔ1が制御される。
【００２５】
上述の制御手順によれば、供給タンク２６内のクーラントの温度Ｔ1がモータ１４における負荷Ｒmの変化量ΔＲmに基づいて制御されるので、この変化量ΔＲmがローラ温の変化に実質的に反映されることはない。それ故、コントローラ３４はローラ温の急激な変化をもたらすことなく、ローラ温を目標温度Ｔoに安定して維持することができる。この結果、ワークＷの切断加工中、メインローラ１２における溝の溝幅もまた一定に維持され、ワークＷのスライス加工を精度良く行える。
【００２６】
本実施形態では、クーラントの温度を制御しているので、特許文献１のワイヤソーのようにメインローラの内部にヒータや温度センサ（熱電対）を内蔵する必要もなく、メインローラ１２の内部構造を頗る簡単にすることができる。
本発明は上述の一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、前記(1)式はクーラント温度Ｔ2とメインローラ１２のローラ温とが概ね比例関係にあることを簡略的に例示したものに過ぎず、実際上、(1)式に他の補正項等が含まれることは言うまでもない。
【００２７】
また、メインローラ１２の冷却／加熱はクーラントによらず、例えばメインローラ１２内に例えばペルチェ素子等の機器を内蔵することでも可能である。
更に、ワイヤソー自体の具体的な構成もまた、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】
【００２８】
１０                ローラユニット
１２                メインローラ
１４                モータ
１６                ワイヤ
２４                ノズル
２６                供給タンク
３０                クーラント受け
３２                クーラント温調整器（ローラ温調整手段）
３４                コントローラ（監視手段、制御手段）
３６，３８          温度センサ
W                  ワーク
【図１】
0006525709.tif 000002
【図２】
0006525709.tif 000003