(57)【要約】【課題】タッチローラやガイドローラの磨耗や空転を防止することのできるトラバース装置とこれを用いたワイヤーソー装置を提供する。【解決手段】ワイヤー２をリール１に対して、トラバース動作させるトラバース装置であり、ワイヤー２を保持するガイドローラ６と、ガイドローラ６とリール１との間に、ワイヤー２の走行経路を挟んでトラバース方向の両側に、所定間隔で離間して回転自在に軸支された一対のタッチローラ３と、タッチローラ３の回転軸に配置されたベアリング５と、ワイヤー２との接触によるタッチローラ３の回転を検出して回転検出信号を出力する一対のセンサ４と、センサ４から回転検出信号が出力されたときに、回転検出信号が出力されないようにワイヤー案内機構のトラバース速度を変更して制御する制御手段とを備え、ベアリング５の摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下である。【選択図】図１
2005280865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーをリールから送り出すときに、前記ワイヤーを前記リールの軸線方向に沿ってトラバース動作させるワイヤー案内機構によって、前記ワイヤーを案内しながらワイヤーの送り出しを行うトラバース装置であって、
前記ワイヤー案内機構は、前記ワイヤーを走行自在に保持する一つ以上のガイドローラと、前記ガイドローラと前記リールとの間に、前記ワイヤーの走行経路を挟んでトラバース方向の両側に、所定間隔で離間して回転自在に軸支された一対のタッチローラと、前記一対のタッチローラの回転軸に配置されたベアリングと、前記一対のタッチローラにそれぞれ対応して配置され、前記ワイヤーとの接触によるタッチローラの回転を検出して回転検出信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサのいずれかから回転検出信号が出力されたときに、前記回転検出信号が出力されないように前記ワイヤー案内機構のトラバース速度を変更して制御する制御手段と、を備え、
前記ベアリングは、その摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下であるトラバース装置。
【請求項２】
ワイヤーをリールへ巻き取るときに、前記ワイヤーを前記リールの軸線方向に沿ってトラバース動作させるワイヤー案内機構によって、前記ワイヤーを案内しながらワイヤーの巻き取りを行うトラバース装置であって、
前記ワイヤー案内機構は、前記ワイヤーを走行自在に保持する一つ以上のガイドローラと、前記ガイドローラと前記リールとの間に、前記ワイヤーの走行経路を挟んでトラバース方向の両側に、所定間隔で離間して回転自在に軸支された一対のタッチローラと、前記一対のタッチローラの回転軸に配置されたベアリングと、前記一対のタッチローラにそれぞれ対応して配置され、前記ワイヤーとの接触によるタッチローラの回転を検出して回転検出信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサのいずれかから回転検出信号が出力されたときに、前記回転検出信号が出力されないように前記ワイヤー案内機構のトラバース速度を変更して制御する制御手段と、を備え、
前記ベアリングは、その摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下であるトラバース装置。
【請求項３】
前記ガイドローラは、その回転軸に摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下であるベアリングが配置されている請求項１または２に記載のトラバース装置。
【請求項４】
前記ベアリングは、アンギュラーベアリングである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトラバース装置。
【請求項５】
前記ベアリングは、ニードルベアリングである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトラバース装置。
【請求項６】
切断用ワイヤーと、
前記切断用ワイヤーを送り出す第一リールと、
前記切断用ワイヤーを巻き取る第二リールと、
前記第一リールと前記第二リールとの間に設けた、前記切断用ワイヤーを略平行に複数回掛け渡した互いに平行な複数のローラと、
前記複数のローラ間に設けた、前記切断用ワイヤーによって対象物をスライスする切断領域と、
前記第一リールと前記複数のローラとの間および／または前記第二リールと前記複数のローラとの間に配置した請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のトラバース装置と、
を備えたワイヤーソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ワイヤーソー装置において、切断用のワイヤーをリールから送り出す際や巻き取る際に、ワイヤーをリールの軸線方向にトラバースさせるためのトラバース装置およびこのトラバース装置を備えたワイヤーソー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多結晶シリコンなどによって半導体基板を形成する場合、例えば鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを形成し、このインゴットを所定の寸法に切断して半導体インゴットを形成した後、この半導体インゴットをワイヤーソー装置で複数枚に切断して形成していた。
【０００３】
図２は、上述のような半導体インゴットを切断するための一般的なワイヤーソー装置を説明する斜視図である。
【０００４】
切断用のワイヤー２は、直径約１００〜３００μｍのピアノ線などからなり、供給用のリール１ａから、互いに平行に配置された二本のメインローラ９側に送り出される。これらのメインローラ９の表面には、一定間隔でワイヤー２を配置可能な多数の溝が設けられている。この溝にワイヤー２を配置しながら二本のメインローラ９の間に掛け渡すようにして複数回巻きつける。これらのメインローラ９間が対象物の半導体インゴット１１をスライスする切断領域となる。対象物の切断を終えたワイヤー２は巻き取り用のリール１ｂに巻き取られる。
【０００５】
この切断領域に半導体インゴット１１を、例えば複数本配置し、スラリーノズル１０より砥粒スラリー（オイルまたは水にＳｉＣなどの砥粒が混合された切削液）を供給するとともに、２本のメインローラ９間に複数本張られたワイヤー２を高速で走行させながら、半導体インゴット１１をワイヤー２に向けて徐々に下降させて押しつける。これによって半導体インゴット１１を切断し、半導体基板を作製することができる。
【０００６】
このようなワイヤーソー装置は、通常、供給用のリール１ａや巻き取り用のリール１ｂに対してワイヤー２の位置を決めるワイヤー案内機構を有しており、これらのリールの軸線方向に対してワイヤー２を平行に移動させながら供給させたり、巻き取ったりする、いわゆるトラバース動作をするように構成されている。
【０００７】
図１は上述のトラバース動作を行うワイヤー案内機構を説明する図であり、図１（ａ）は側面からみた模式図、図１（ｂ）は上面から見た模式図である。
【０００８】
ワイヤー２は、自由回転可能なリール１に巻き付けられており、一対のタッチローラ３の間を通り、複数の溝付きのガイドローラ６を経て、切断位置に案内される。そして、移動板７が両リール１の軸線方向へトラバース移動し、一方のリール１ａからワイヤー２がトラバースされながら送り出されるとともに、他方のリール１ｂにワイヤー２がトラバースされながら巻き取られる。このとき、移動板７のトラバース速度はあらかじめ制御手段８によって設定されている。
【０００９】
各一対のタッチローラ３は上下方向へ所定間隔をおいて隣接配置されるように、移動板７に回転可能に支持され、このタッチローラ３間の間隙中をワイヤーが通過する。タッチローラ３の回転軸にはベアリング５が設けられ、そして、タッチローラ３の回転を検出するセンサ４が連結され、タッチローラ３がワイヤー２との接触によって回転されたときに回転検出信号を出力する。すなわち、トラバース動作時において、移動板７のトラバース速度が遅い場合には、移動板７の移動方向の前方側に位置する一方のタッチローラ３ａが回転し、対応する一方のセンサ４ａから回転検出信号が出力され、また、移動板７のトラバース速度が速い場合には、移動板７の移動方向の後方側に位置する他方のタッチローラ３ｂが回転し、対応する他方のセンサ４ｂから回転検出信号が出力される。そして、回転検出信号が制御手段８に送られ、移動板７のトラバース速度を調節して、ワイヤー２がタッチローラ３間の間隙中を通過するように調節される。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−４７８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
通常、タッチローラ３はワイヤー２の走行速度に追従して回転する必要があり、例えば、ワイヤー２に接触する部分はウレタン樹脂などによって構成されていた。そして、タッチローラ３の回転軸に設けられるベアリングは、高速回転に対応でき、回転抵抗が小さいボールベアリングが使用されていた。しかし、トラバース動作に伴い、ワイヤー２が頻繁にタッチローラ３に対して接触・離間を繰り返すため、タッチローラ３が慣性で回転し続けた状態となる。このような状態で高速走行するワイヤー２が、タッチローラ３に接触すると、相対速度の違いからタッチローラ３の表面がワイヤー２によって削られる度合いが大きいため、磨耗が著しいという問題があった。そして、ワイヤー２によってタッチローラ３に溝が形成され、その溝にワイヤー２が嵌まり、断線するといった問題があった。特に、ワイヤーソー装置は、切断機構においてワイヤー上に砥粒スラリーが供給されるため、タッチローラ３の磨耗が甚だしいものであった。そのため、頻繁にタッチローラの交換を行う必要があり、生産性の低下を招いていた。
【００１１】
また、ワイヤー２がタッチローラ３と接触した際に、タッチローラ３が空転し易い構造となっているため、タッチローラの空転現象が発生し、その回転検出信号が制御手段８に送られ、移動板７が必要以上に大きく移動するために、ワイヤー２に負荷がかかり断線するといった問題もあった。
【００１２】
また、ガイドローラ６もタッチローラ３と同様に、ワイヤー２の走行速度に追従して回転する必要があるので、例えば、ワイヤー２に接触する部分はウレタン樹脂などによって構成され、回転軸にベアリングが設けられているが、ガイドローラ６もワイヤー２によって、表面が削られてしまい、損耗が激しいという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、タッチローラやガイドローラの磨耗や空転を防止することのできるトラバース装置とこれを用いたワイヤーソー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、ワイヤーとタッチローラ、あるいはワイヤーとガイドローラとの接触は多くの点接触から成り立っている点に着目した。ここでワイヤーを高速走行すると、ワイヤーとローラの間で微視的な衝突が繰り返されて、新しい点接触ポイントが生じるはずであり、この絶え間ない微視的な衝突によって、ローラの表面が徐々に削り取られるものと推測した。そして、この微視的な衝突を減少させるために種々の工夫を行い、本発明に到達したのである。
【００１５】
上述に鑑み、本発明の請求項１にかかるトラバース装置は、ワイヤーをリールから送り出すときに、前記ワイヤーを前記リールの軸線方向に沿ってトラバース動作させるワイヤー案内機構によって、前記ワイヤーを案内しながらワイヤーの送り出しを行うトラバース装置であって、前記ワイヤー案内機構は、前記ワイヤーを走行自在に保持する一つ以上のガイドローラと、前記ガイドローラと前記リールとの間に、前記ワイヤーの走行経路を挟んでトラバース方向の両側に、所定間隔で離間して回転自在に軸支された一対のタッチローラと、前記一対のタッチローラの回転軸に配置されたベアリングと、前記一対のタッチローラにそれぞれ対応して配置され、前記ワイヤーとの接触によるタッチローラの回転を検出して回転検出信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサのいずれかから回転検出信号が出力されたときに、前記回転検出信号が出力されないように前記ワイヤー案内機構のトラバース速度を変更して制御する制御手段と、を備え、前記ベアリングは、その摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下とした。
【００１６】
本発明の請求項２にかかるトラバース装置は、ワイヤーをリールへ巻き取るときに、前記ワイヤーを前記リールの軸線方向に沿ってトラバース動作させるワイヤー案内機構によって、前記ワイヤーを案内しながらワイヤーの巻き取りを行うトラバース装置であって、前記ワイヤー案内機構は、前記ワイヤーを走行自在に保持する一つ以上のガイドローラと、前記ガイドローラと前記リールとの間に、前記ワイヤーの走行経路を挟んでトラバース方向の両側に、所定間隔で離間して回転自在に軸支された一対のタッチローラと、前記一対のタッチローラの回転軸に配置されたベアリングと、前記一対のタッチローラにそれぞれ対応して配置され、前記ワイヤーとの接触によるタッチローラの回転を検出して回転検出信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサのいずれかから回転検出信号が出力されたときに、前記回転検出信号が出力されないように前記ワイヤー案内機構のトラバース速度を変更して制御する制御手段と、を備え、前記ベアリングは、その摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下とした。
【００１７】
本発明の請求項３にかかるトラバース装置は、請求項１または２に記載のトラバース装置において、前記ガイドローラは、その回転軸に摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下であるベアリングが配置されるようにした。
【００１８】
本発明の請求項４にかかるトラバース装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトラバース装置において、前記ベアリングは、アンギュラーベアリングとした。
【００１９】
本発明の請求項５にかかるトラバース装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトラバース装置において、前記ベアリングは、ニードルベアリングとした。
【００２０】
本発明の請求項６にかかるワイヤーソー装置は、切断用ワイヤーと、前記切断用ワイヤーを送り出す第一リールと、前記切断用ワイヤーを巻き取る第二リールと、前記第一リールと前記第二リールとの間に設けた、前記切断用ワイヤーを略平行に複数回掛け渡した互いに平行な複数のローラと、前記複数のローラ間に設けた、前記切断用ワイヤーによって対象物をスライスする切断領域と、前記第一リールと前記複数のローラとの間および／または前記第二リールと前記複数のローラとの間に配置した請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のトラバース装置と、を備えている。
【００２１】
上述のように本発明のトラバース装置は、ベアリングとして摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下となるものを用いるようにしたので、適度な回転負荷を有する。この回転負荷が軽すぎると、静止状態にあるタッチローラやガイドローラと高速走行するワイヤーとが軽く接触しただけで、ローラの表面が弾き飛ばされるような状態で回転することになり、ワイヤーとローラ表面との微視的な衝突を減少させることができず、ローラの表面が損耗する。さらに、逆に、この回転負荷が強すぎると、静止状態にあるタッチローラやガイドローラを回転させるのに大きな回転モーメントを要するようになり、ワイヤーがローラの表面に対してスリップするため、ワイヤーとローラ表面との微視的な衝突が増大し、ローラの表面の損耗を引き起こしてしまう。これに対して、ベアリングの摩擦係数を上述の範囲内とすることにより、高速走行するワイヤーに対して、タッチローラやガイドローラのなじみが良くなり、これらが接触したときに機敏に追従するため、ワイヤーとローラ表面との微視的な衝突を減少させることができ、ローラの表面の損耗を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
上述のように本発明のトラバース装置は、タッチローラあるいはガイドローラに用いるベアリングとして、摩擦係数が２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下となるようにしたので、高速走行するワイヤーに対して、タッチローラやガイドローラのなじみが良くなり、これらが接触したときに機敏に追従するため、ワイヤーとローラ表面との微視的な衝突を減少させることができ、ローラの表面が損耗してしまうといった問題を抑制できる。さらに、タッチローラの場合、トラバース動作に伴って、ワイヤーが頻繁にタッチローラに対して接触・離間を繰り返しても、タッチローラが慣性で回り続けて空転現象が発生する問題を抑制できる。したがって、タッチローラの空転現象によって回転検出信号が制御手段に送られ、移動板が必要以上に大きく移動してしまい、ワイヤーに負荷がかかって断線するといった問題を軽減できる。
【００２３】
また、本発明のワイヤーソー装置は、本発明のトラバース装置を備えているので、タッチローラやガイドローラの損耗を低く抑えることができるので、これらのローラの交換を行う回数を低減することができ、低コスト化、高生産性という観点から高い効果を有する。
【００２４】
なお、特許文献１には、タッチローラに対してフィンを設け、回転に伴う空気抵抗によって、制動機能を付与した構成が記載されているが、フィンの場合、回転数が増加すると空気抵抗によって制動機能の効果を得ることができるような構成であるため、ワイヤーがローラと接触してローラが回転を始めてから制動機能の効果が得られるまでに幾ばくかの時間を要する。したがって、本発明のように静止状態から回転し始める際の問題を解決するという構成ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明をワイヤーソー装置に具体化した一実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００２６】
図２はワイヤー装置を示す図である。本発明のワイヤーソー装置は、切断用ワイヤーとしてのワイヤー２と、ワイヤー２を送り出す第一リールであるリール１ａと、ワイヤー２を巻き取る第二リールであるリール１ｂと、リール１ａとリール１ｂとの間に設けた、ワイヤー２を略平行に複数回掛け渡した互いに平行な複数のローラであるメインローラ９と、複数のメインローラ９の間に設けた、ワイヤー２によって対象物をスライスする切断領域とを備えている。
【００２７】
そして、リール１ａとメインローラ９との間および／またはリール１ｂとメインローラ９との間に後述する本発明のトラバース装置Ｘが配置されている。
【００２８】
具体的には各部分は次のように構成されている。まず、切断用のワイヤー２は、直径約１００〜３００μｍのピアノ線などからなり、供給用のリール１ａから、互いに平行に配置された二本のメインローラ９側に送り出される。これらのメインローラ９の表面には、一定間隔でワイヤー２を配置可能な多数の溝が設けられている。この溝にワイヤー２を配置しながら二本のメインローラ９の間に掛け渡すようにして複数回巻きつける。これらのメインローラ９間が対象物の半導体インゴット１１をスライスする切断領域となる。対象物の切断を終えたワイヤー２は巻き取り用のリール１ｂに巻き取られる。
【００２９】
この切断領域に半導体インゴット１１を、例えば複数本配置し、スラリーノズル１０より砥粒スラリー（オイルまたは水にＳｉＣなどの砥粒が混合された切削液）を供給するとともに、２本のメインローラ９間に複数本張られたワイヤー２を高速で走行させながら、半導体インゴット１１をワイヤー２に向けて徐々に下降させて押しつける。これによって半導体インゴット１１を切断し、半導体基板を作製することができる。
【００３０】
スラリーノズル１０は複数本に張られたワイヤー２にムラなく均等に砥粒スラリーが供給できるように設けられており、砥粒スラリーは例えば、砥粒と鉱物油、界面活性剤、分散剤からなるラッピングオイルを混合して構成される。
【００３１】
半導体インゴット１１は、例えば鋳造法などによって形成された多結晶シリコンのインゴットを所定の寸法、例えば１５０×１５０×３００ｍｍの直方体に切り出したものなどで構成される。この半導体インゴット１１の一面にエポキシ系樹脂などの接着剤などを塗り、カーボン材またはガラス材のスライス台に接着されている。したがって、半導体インゴットは切断してもバラバラになることがなく、その状態で次工程の洗浄工程に投入される。
【００３２】
メインローラ９は、例えば直径２００〜３５０ｍｍ、長さ４００〜５００ｍｍのウレタンゴムなどからなり、その表面に４００〜６００μｍ程度の所定間隔でワイヤー２がはまる多数の溝（不図示）が形成されている。この溝の間隔とワイヤー２の直径との関係によって、最終製品である半導体基板の厚みが定まる。
【００３３】
ワイヤー２は一方のリール１ａから送り出され、メインローラ９上に設けられた所定間隔の溝に巻きつけ配列される。なお、ワイヤー２は、例えば、直径１４０〜１８０μｍ程度を有する鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線が使用され、新品の状態においては、JIS G 3502 SWRS82Aに記載された銅と亜鉛を主成分とするブラスメッキ処理が施され、その表面はブラスメッキ層（不図示）が形成されて極めて滑らかな状態となっている。このワイヤー２はメインローラ９を所定の回転速度で回転させることによって、走行させることができ、通常、４００〜７００ｍ／ｍｉｎ程度となるように高速に走行され、他方のリール１ｂに巻き取られる。
【００３４】
ここで本発明のワイヤーソー装置にかかる本発明のトラバース装置Ｘは、供給用のリール１ａとメインローラ９との間および／または巻き取り用のリール１ｂとメインローラ９との間に設けられている。そしてこのトラバース装置Ｘは、供給用のリール１ａおよび／または巻き取り用のリール１ｂに対してワイヤー２の位置を決めるワイヤー案内機構を有している。このワイヤー案内機構によって、これらのリールの軸線方向に対してワイヤー２を平行に移動させながら供給させたり、巻き取ったりするトラバース動作を行うことができる。
【００３５】
図１は本発明のトラバース装置にかかるワイヤー案内機構を説明する図であり、図１（ａ）は側面からみた模式図、図１（ｂ）は上面から見た模式図である。同図において、１はリール、２はワイヤー、３はタッチローラ、４はセンサ、５はベアリング、６はガイドローラ、７は移動板、８は制御手段を示す。
【００３６】
本発明のトラバース装置にかかるワイヤー案内機構は、図１に示すように、ワイヤー２は、回転自在に支持されたリール１に巻き付けられており、一対のタッチローラ３の間を通り、ワイヤー２を走行自在に保持する一つ以上の溝付きのガイドローラ６を経て、切断位置に案内される。そして、移動板７が両リール１の軸線方向へトラバース移動し、一方のリール１ａからワイヤー２がトラバースされながら送り出されるとともに、他方のリール１ｂにワイヤー２がトラバースされながら巻き取られる。このとき、移動板７のトラバース速度はあらかじめ制御手段８によって設定されている。また、両リール１ａ、１ｂは巻き取り、送り出しの両機能を有している
各一対のタッチローラ３は、ガイドローラ６と各リール１との間に設けられ、トラバース方向の両側へ所定間隔で離間して隣接配置されるように、移動板７に対して、回転自在に軸支されている。そして、このタッチローラ３間の間隙中をワイヤーが通過するように配置される。一対のタッチローラ３の回転軸にはベアリング５が設けられている。そして、タッチローラ３の周囲は、例えば、ウレタン樹脂などによって覆われ、ワイヤー２と接触したときに、このワイヤー２の動きに追従して回転できるようになっている。さらにタッチローラ３の回転を検出するセンサ４が連結され、タッチローラ３がワイヤー２との接触によって回転されたときに回転検出信号を出力する。すなわち、トラバース動作時において、移動板７のトラバース速度が遅い場合には、移動板７の移動方向の前方側に位置する一方のタッチローラ３ａが回転し、対応する一方のセンサ４ａから回転検出信号が出力され、また、移動板７のトラバース速度が速い場合には、移動板７の移動方向の後方側に位置する他方のタッチローラ３ｂが回転し、対応する他方のセンサ４ｂから回転検出信号が出力される。制御手段８は、上述のような構成によって一対のセンサ４のいずれかから回転検出信号が出力されたときに、回転検出信号が出力されないようにワイヤー案内機構が保持された移動板７のトラバース速度を変更する。すなわち、これによってワイヤー２がタッチローラ３間の間隙中を通過するように調節される。このようなセンサ４としては、周知のエンコーダを好適に用いることができる。
【００３７】
本発明のトラバース装置では、タッチローラ３に設けられるベアリング５の摩擦係数を２．５×１０−３以上５．０×１０−３以下とする。このようなベアリング５をタッチローラ３の回転軸に設けることによって、適度な回転負荷を有するようになる。このとき、高速走行するワイヤー２に対して、タッチローラ３のなじみが良くなり、これらが接触したときに機敏に追従して回転することができるため、タッチローラ３の表面とワイヤー２との間の微視的な衝突を減少させることができ、タッチローラ３の表面の損耗を抑制できる。したがって、ワイヤー２によってタッチローラ３に溝が形成され、その溝にワイヤー２が嵌まり、断線するといった問題を防ぐことができる。また、タッチローラ３の交換頻度を抑制することができ、生産性の低下を防ぐことができる。
【００３８】
さらに、トラバース動作に伴って、ワイヤー２が頻繁にタッチローラ３に対して接触・離間を繰り返しても、タッチローラ３が慣性で回り続けて空転現象が発生する問題を抑制できる。したがって、タッチローラ３の空転現象によってセンサ４から回転検出信号が制御手段８に送られ、移動板７が必要以上に大きく移動してしまい、ワイヤー２に負荷がかかって断線するといった問題を軽減できる。
【００３９】
なお、ベアリング５の摩擦係数が２．５×１０−３より小さい場合、タッチローラ３の回転負荷が軽すぎるため、静止状態にあるタッチローラ３と高速走行するワイヤー２とが軽く接触しただけで、タッチローラ３の表面が弾き飛ばされるような状態で回転することになり、タッチローラ３の表面が損耗して、溝が形成され、その溝にワイヤー２が嵌まり、断線するといった問題が生じる。さらに、慣性によってタッチローラ３の空転現象が発生し、その回転検出信号が制御手段８に送られ、移動板７が必要以上に大きく移動するために、ワイヤー２に負荷がかかり断線したりするといった問題がある。
【００４０】
逆に、ベアリング５の摩擦係数が５．０×１０−３より大きい場合、タッチローラ３の回転負荷が強すぎるため、静止状態にあるタッチローラ３を回転させるのに大きな回転モーメントを要するようになり、ワイヤー２がタッチローラ３の表面に対してスリップするため、タッチローラ３の表面の損耗を引き起こしてしまう。さらに、ワイヤー２がタッチローラ３に接触しても、タッチローラ３が回転しない可能性があり、そのため回転検出信号が制御手段８に送られずに、移動板７が適正な位置に移動せず、ワイヤー２に負荷がかかり断線するといった問題がある。
【００４１】
上述のようなベアリング５としては、アンギュラーベアリングかもしくはニードルベアリングを用いることが望ましい。アンギュラーベアリングの構造図を図３に示し、ニードルベアリングの構造図を図４に示す。
【００４２】
図３に示すように、アンギュラーベアリングは、一対のアンギュラーベアリングを背面合わせの向きに配置されており、外輪１３と内輪１４にボール状の転動体１２を押接して外輪１３、内輪１４と転動体１２との間の間隙をなくし、かつ回転軸１６の円滑な回転を確保することができるように構成されている。このように背面合わせの向きに配置した一対のアンギュラーベアリングは、予圧付与手段１５による予圧付与を行なうことができる。そのため、取り付け時に、タッチローラ３の与圧付与手段によって予圧を与えることが可能であり、これによって、タッチローラ３の回転負荷を調節し、上述の摩擦係数の範囲とすることが可能となる。
【００４３】
図３に示したようなアンギュラーベアリングは、ボールベアリングの一形態であり、転動体１２がボール状であるため外輪１３または内輪１４と接する部分は点である。それに対して、図４に示すように、ニードルベアリングでは転動体１２がころ状であるため外輪１３または内輪１４と接する部分が線となるため、ボールベアリングに比べ摩擦係数を高くすることができ、本発明の摩擦係数を有するベアリングとして設けるのに適している。さらに、ニードルベアリングの１つである円すいころベアリングを用いることによって、上述のアンギュラーベアリングと同様に、与圧付与手段による与圧付与を行うことができ、タッチローラ３の回転負荷を調節し、上述の摩擦係数の範囲とすることが可能となる。
【００４４】
以上のようにして本発明のトラバース装置Ｘを実現することができる。なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００４５】
例えば、上述の説明では、タッチローラ３に対して、本発明にかかる摩擦係数の範囲を有するベアリングを設けた例を説明したが、上述のタッチローラ３と同様に、ガイドローラ６に対して、本発明にかかる摩擦係数の範囲を有するベアリング５を配置しても、良好に本発明の効果を奏する。ガイドローラ６もタッチローラ３と同様にその表面部にウレタン樹脂などが設けられてワイヤー２と接触するように構成されている。タッチローラ３に比べてワイヤー２と点接触しているポイント数や時間が大きいだけであり、本質的には変わりがない。
【００４６】
また、上述の説明では、制御手段８として、プログラマブルコントローラー（シーケンサ）を用いた例によって説明した。このようなプログラマブルコントローラーは、この機械制御の分野においては極めてよく知られているものであって、単機能を有するモジュールを組み合わせてユニット化して用いたり、機能を特化した１つのモジュールを用いたりして構成される。本発明にかかる制御手段８は、入力部としては、センサ４からの信号を拾うためには、例えばセンサ４としてエンコーダを用いた場合、エンコーダからの回転検出信号は、カウンタモジュールなどを用いて検出することができる。出力部としては、例えば、移動板７をパルスによって駆動するリニアモータを使って制御する場合には、パルスジェネレータのモジュールなどを適宜組み合わせて用いればよい。さらに、プログラマブルコントローラーを用いる代わりに、汎用のパソコンに制御用のインターフェース機構を設けてもよく、全く同様の結果を得ることができる。
【００４７】
さらに、上述した本発明のトラバース装置Ｘを備えた本発明のワイヤーソー装置は、タッチローラ３やガイドローラ６の損耗を低く抑えることができるので、これらのローラの交換頻度を低減することができ、低コスト化、高生産性という観点から高い効果を有する。なお、本発明のワイヤーソー装置において、本発明のトラバース装置Ｘは、供給のリール１ａとメインローラ９との間に設けても良いし、巻き取り側のリール１ｂとメインローラとの間のいずれに配置しても良く、供給側のリール１ａと巻き取り側のリール１ｂとの両側に設けても良い。また、本発明の説明上、第一リール１ａを供給側とし第二リール１ｂを巻き取り側のリールとして説明したが、第一リール１ａから供給されたワイヤー２が、切断領域を経て第二リール１ｂにすべて巻き取られた後、両リール１ａ、１ｂの回転方向が切り換わり、第一リール１ａが巻き取り側のリールとなり、第二リール１ｂが供給側のリールとなるように機能が反転する構造であっても構わない。
【実施例】
【００４８】
図１に示すトラバース装置を適用した図２に示すワイヤーソー装置に１５０ｍｍ角×Ｌ＝２８０ｍｍの半導体インゴット１１として多結晶シリコンインゴットを２本セットし、ＳｉＣ砥粒スラリーを供給しながら、１８０μｍの直径を有するピアノ線のワイヤー２を５００ｍ／ｍｉｎで走行させ切断試験を実施した。このとき、タッチローラ３のベアリング５として図３に示したアンギュラーベアリングを用い、予圧付与手段１５による予圧付与を行って、摩擦係数を１．５×１０−３、２．０×１０−３、２．５×１０−３、３．５×１０−３、５．０×１０−３、５．５×１０−３に変えて、本発明の内外の条件でベアリング５を準備した。
【００４９】
それぞれのベアリングにつき、連続５０回の切断を行い、これを１回の切断試験とし、この切断試験を１０回行った。そして、１０回の切断試験の内におけるワイヤー２の断線回数を確認した。
【表１】
2005280865.tif 000003
【００５０】
表１に示すように、摩擦係数が１．５×１０−３、２．０×１０−３のときには、切断試験１０回中４回、２回のワイヤー２の断線が確認された。このときのタッチローラ３を確認すると、ワイヤー２とタッチローラ３との接触部分に溝が形成されており、この溝にワイヤー２が嵌まり、ワイヤー２が断線している。また、摩擦係数が５．５×１０−３のときには、切断試験１０回中２回のワイヤーの断線が確認された。これは、ワイヤーがタッチローラ３に接触した際のタッチローラ３の反応性が悪く、そのため回転検出信号が制御手段８に送られずに、移動板７が適正な位置に移動せず、ワイヤー２に負荷がかかり断線している。
【００５１】
摩擦係数が、２．５×１０−３、３．５×１０−３、５．０×１０−３のときには、ワイヤー２の断線が確認されなかった。これは、ワイヤー２がタッチローラ３に接触した際のタッチローラの反応性がよく、また、タッチローラ３がワイヤー２の走行速度に追従して回転するため、タッチローラ３の磨耗が抑制され、本発明の結果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】トラバース装置のワイヤー案内機構を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】ワイヤーソー装置の構成を示す模式図である。
【図３】アンギュラーベアリングを示す概略構造図である。
【図４】ニードルベアリングを示す概略構造図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：リール
１ａ：第一リール（供給側のリール）
１ｂ：第二リール（巻き取り側のリール）
２：切断用ワイヤーであるワイヤー
３、３ａ、３ｂ：タッチローラ
４、４ａ、４ｂ：センサ
５：ベアリング
６：ガイドローラ
７：移動板
８：制御手段
９：複数のローラである複数のメインローラ
１０：スラリーノズル
１１：半導体インゴット
１２：転動体
１３：外輪
１４：内輪
１５：予圧付与手段
１６：回転軸
Ｘ：トラバース装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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