ワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置及び磨耗検出方法
【課題】ワイヤソーにおけるガイドプーリの磨耗を早期に検出する。
【解決手段】ガイドプーリ７の案内溝２７を経由してワイヤ２を複数の溝ローラ１１間に巻き掛け、ワイヤ２を走行させて溝ローラ１１間のワイヤ２にワーク１５を押し付けることによってワーク１５を切断するワイヤソーにおいて、前記ワイヤ２の所定走行速度及び前記ガイドプーリ７の案内溝２７の初期外径ｄ１を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリ７の所定範囲の回転数を設定する制御部と、ガイドプーリ７の回転数を検出するセンサ３２とを備えるガイドプーリの磨耗検出装置１９。前記ワイヤソーを駆動してワイヤ２が前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリ７の回転数をセンサ３２で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリ７の回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断する。
【解決手段】ガイドプーリ７の案内溝２７を経由してワイヤ２を複数の溝ローラ１１間に巻き掛け、ワイヤ２を走行させて溝ローラ１１間のワイヤ２にワーク１５を押し付けることによってワーク１５を切断するワイヤソーにおいて、前記ワイヤ２の所定走行速度及び前記ガイドプーリ７の案内溝２７の初期外径ｄ１を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリ７の所定範囲の回転数を設定する制御部と、ガイドプーリ７の回転数を検出するセンサ３２とを備えるガイドプーリの磨耗検出装置１９。前記ワイヤソーを駆動してワイヤ２が前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリ７の回転数をセンサ３２で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリ７の回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーにおけるワイヤを案内するガイドプーリの磨耗を検出するワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置及び磨耗検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の溝ローラ間にワイヤを巻き回して形成されるワイヤ列にシリコンカーバイドやダイヤモンド等からなる砥粒が混合された加工液を供給し、ワーク（例えばシリコン、シリコンカーバイド、サファイア、セラミック材料等）を多数枚の薄板状に切断するワイヤソーが知られている。
【０００３】
また、前記ワイヤの表面にダイヤモンド等の砥粒がレジンや電着により固定された固定砥粒ワイヤを用い、水やグリコール類等を使用した加工液をワイヤ列に供給しながら、前記ワークを多数枚の薄板に切断する固定砥粒方式のワイヤソーも知られている。
【０００４】
上記両方式のワイヤソーにおいては、供給リールから供給されるワイヤを複数のガイドプーリに掛け渡して複数の溝ローラ間にワイヤを導き、このワイヤを前記複数の溝ローラ間に巻き回してワイヤ列を形成した後、前記ワイヤを複数のガイドプーリで回収リールに導いて巻き取るようになっている。
【０００５】
前記ガイドプーリは、例えばウレタン、ポリエチレン等の各種樹脂やゴム、セラミックス等で形成されており、その外周にはワイヤを案内する案内溝が形成されている。前記ガイドプーリは、ワイヤソーに回動自在に軸支され、前記案内溝にワイヤを掛け渡すことでワイヤを所定の方向に案内するようになっており、ワイヤの走行に伴って回転するようになっている。
【０００６】
上記のようにガイドプーリの案内溝にはワイヤが掛け渡され、このワイヤには遊離砥粒方式の場合、砥粒を含む加工液が付着し、そのワイヤが案内溝を走行するために、その際の摩擦により、次第に案内溝が削られて磨耗し、ガイドプーリの案内溝径が小さくなる。 また、固定砥粒方式のワイヤは、表面にダイヤモンド等の砥粒が固定されたものであり、遊離砥粒方式の場合と同様にガイドプーリの案内溝が削られて磨耗する。
【０００７】
図７（ａ）及び（ｂ）は、上記ワイヤソーにおけるガイドプーリの案内溝が磨耗した状態を表したものである。
【０００８】
図示のようにガイドプーリ５０は、ワイヤソーの固定枠５６に固定された固定軸５１の先端にベアリング５４を介して回動可能に軸支されており、前記ガイドプーリ５０は、ワイヤ５３の走行に伴って回転するようになっている。図７（ａ）の二点鎖線は、初期状態（未磨耗）のガイドプーリ５０の案内溝５５に巻き掛けられたワイヤ５３の位置を表しており、ワイヤソーで切断加工を行うに伴い、上記二点鎖線位置からガイドプーリ５０の案内溝５５は磨耗し、図示実線のように磨耗した案内溝５５にワイヤ５３が食い込んで引っ掛かり、ワイヤ５３に無理な力が働いて断線する問題がある。
【０００９】
また、図７（ｂ）のｄ３は、ガイドプーリ５０の案内溝５５の初期外径位置であり、ｄ４は、使用限界以上に磨耗した案内溝５５の外径位置である。このようにｄ４位置では、案内溝５５が深く掘れてワイヤ５３が引っ掛かり易い状態となる。
【００１０】
前記ワイヤ５３が案内溝５５に引っ掛かると断線する問題があるので、前記ガイドプーリ５０の案内溝５５は、適時磨耗状態を確認する必要があるが、ワイヤ５３が掛け渡された状態で確認する事は困難であるため、使用時間やワイヤ５３を新線と交換する際に確認が行われる。また、この確認も視認性が悪い箇所に設けられているガイドプーリ５０は、装置から取り外して確認する必要があり、作業の煩雑化やワイヤが掛かった状態では確認できない問題があった。しかし、ガイドプーリの案内溝が磨耗したまま装置を稼動し続けると、装置のプーリ軸にまでワイヤが達し、最悪装置のプーリ軸を切断してしまう問題があった。
【００１１】
そこで、このようなワイヤソーのガイドプーリの磨耗を検出するものとして、ガイドローラ（ガイドプーリに相当）の近傍に検出バーを設けると共に検出バーのガイドローラ側にローラを設けておき、ガイドローラの案内溝が正常な時は、前記ローラとワイヤが接触しないようにすることで検出バーが作動しないようにし、ガイドローラが磨耗した際にはワイヤが前記ローラに接触することで検出バーが揺動してガイドローラの磨耗を検出するようにしたワイヤソーのガイドローラの磨耗検出装置が知られている（例えば特許文献１）。
【００１２】
また、ガイドローラ（ガイドプーリに相当）の近傍に掛け渡されたワイヤのガイドローラに跨る２箇所を導電性接触子で挟み込み、ガイドローラの磨耗によってこの２箇所のワイヤ間の距離が縮まることでワイヤが前記導電性接触子に接触して回路を形成し、この回路の通電状態を検出することでガイドローラの磨耗を検出するようにしたワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置も知られている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−２９９７２９号公報
【特許文献２】特開平７−３１４３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記特許文献１のワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置は、ガイドプーリの近傍に設けられた検出バーの先端に設けられたローラに磨耗したガイドプーリによって走行路が内側に寄ったワイヤが接触することで、検出バーが作動し、ガイドプーリの磨耗を検出するようになっており、間接的な手段を用いてガイドプーリの磨耗を検出するものである。
【００１５】
このため、前記検出バーに設けられたローラへのワイヤの接触により、ローラが磨耗し、検出精度が低下する問題がある。また、検出バーの反応する距離の設定にばらつきが生じたり、複数設ける場合にはそれぞれ反応する距離を設定しなければならず作業が煩雑化する問題がある。
【００１６】
また、遊離砥粒方式の場合は検出バー近辺に加工液中の砥粒が分離して蓄積し、検出バーが砥粒によって動作不良を起こす等、誤動作が生じ易い問題がある。
【００１７】
また、特許文献２のワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置は、ガイドプーリの近傍に掛け渡されたワイヤのガイドプーリに跨る２箇所を導電性接触子で挟み込み、ガイドプーリの磨耗によってこの２箇所のワイヤ間の距離が縮まることでワイヤが前記導電性接触子に接触した通電状態を検出するようになっており、上記特許文献１同様に間接的な手段を用いてガイドプーリの磨耗を検出するものである。
【００１８】
従って、特許文献１と同様の問題がある。また、通電された導電性接触子と接触したワイヤとで回路を形成し、電流変化により、ガイドプーリが磨耗したことを検出するものであるが、使用する加工液が水溶性で導電性のものである場合は、誤動作を起こし易く、また、ワイヤ表面にレジンで砥粒が固定された固定砥粒ワイヤを使用する場合では、ワイヤ表面の導電性が悪く、検出できない問題がある。これは、遊離砥粒方式を用いた場合でも加工液の導電性が悪い場合に、導電性接触子間に加工液が介在して誤動作したり、砥粒が蓄積しないようにカバーを設けたりする必要があり、コストが高く付いたり、設置場所が限定される問題がある。
【００１９】
また、特許文献１や特許文献２の装置では、ガイドプーリが磨耗限界に達した状態でしか判断できないので、ガイドプーリがどの程度まで磨耗しているかといった途中段階での磨耗状態を判断できない問題がある。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、誤動作が少なく、設置や調整が容易で、しかも使用途中でも磨耗状態を検出できるワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで請求項１の発明は、ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリの所定範囲の回転数を設定する制御部と、前記ガイドプーリの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、ワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を前記検出手段で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリの回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにした構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、回転数検出手段が、前記ガイドプーリと一体に回動するように設けた被検出部材と、前記被検出部材を検出することでガイドプーリの回転数を検出するセンサとで構成されたワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２３】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、回転数検出手段が、ガイドプーリの回転を検出するように設けたエンコーダである構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２４】
また、請求項４の発明は、ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定し、前記設定されたワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径とから前記ガイドプーリの所定範囲の回転数を予め設定し、続いてワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を検出し、この回転数と予め設定されたガイドプーリの所定範囲の回転数とを比較して前記ガイドプーリの回転数が所定範囲外の回転数となったことを判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにした構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態をガイドプーリを取り外すことなく確認できるので、多数のガイドプーリを取り外して確認する手間が無くなり、ワイヤソーを効率良く稼動させることができる。
【００２６】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態をいち早く検出できるので、交換が速やかに行え、ワイヤがガイドプーリに引っ掛かって断線することが無い。
【００２７】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態を非接触に検出できるので、検出部材の磨耗がなく、交換する必要がないのでコストが低減できる。また、本発明によれば非接触で検出できるので、接触式のセンサに比べ調整が容易で、調整によるばらつきも無いので検出精度も高めることができる。また、調整が容易であるので複数のガイドプーリにセンサを設ける場合であっても、設置に時間を要することが無い。
【００２８】
本発明によれば、接触式センサのようにセンサ部分への砥粒の蓄積による誤作動を低減でき、さらに、センサを加工液がかからない加工部の裏側に設置するようにすれば、誤作動を格段に低減でき、精度の良い検出が行なえると共にセンサの寿命も高めることができる。また、非接触で回転数からガイドプーリの磨耗状態を検出できるので、センサに加工液がかからないように設置することが可能となり、砥粒蓄積防止のためのカバーを必要とせず、センサの設置場所の自由度も高くなる。
【００２９】
また、本発明によれば、導電状態を検出するものではないので、使用する加工液が水溶性で導電性のものであっても誤作動が起こらず、また、ワイヤ表面の導電性が悪くても精度良く検出できる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、磨耗限界に至るまでの途中段階でのガイドプーリの磨耗状態も回転数から判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソーの全体概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部切欠き側面図である。
【図３】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置に係る制御機構を表すブロック図である。
【図４】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の動作を表す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の第２の実施形態を表す一部切欠き側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図６】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の第３の実施形態を表す一部切欠き側面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、ワイヤソーのガイドプーリの案内溝が磨耗した状態を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の第１の実施形態について図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
【００３３】
図１は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソーの全体概略図である。ワイヤソー１は、適宜駆動源で回動自在で１本のワイヤ２を繰出す供給リール３と、中央に設けられ、複数の溝が形成され、その少なくとも１本が駆動されることで回動自在の１対の溝ローラ１１、１１と、適宜駆動源で回動自在で前記ワイヤ２を巻き取る回収リール４と、前記溝ローラ１１、１１間の上部に設けられたワーク１５を保持し、溝ローラ１１、１１間のワイヤ列に押し付ける加工部４０を備えている。
【００３４】
前記供給リール３から繰出される１本のワイヤ２は、複数のガイドプーリ７を経由して、多数の溝が形成された１対の溝ローラ１１、１１にワイヤ２が巻き回された後、再び複数のガイドプーリ７を経てワイヤ２が回収リール４に巻き取られるようになっている。
【００３５】
前記ワイヤ２は、遊離砥粒方式のワイヤソーでは、ピアノ線が用いられ、固定砥粒方式のワイヤソーでは、ダイヤモンド等の砥粒がピアノ線の表面に固定されたものが用いられる。このワイヤ２は供給リール３から１本繰出され、供給リール３の幅方向に移動自在な供給トラバーサ５によってトラバースされながら、複数のガイドプーリ７に案内されて、テンションプーリ８に導かれる。
【００３６】
前記テンションプーリ８は、テンションアーム９の一端に軸支されており、このテンションアーム９の他端側は、モータ１１と接続された軸１０に軸止され、このモータ１１を駆動することでテンションアーム９が軸１０を基点にテンションプーリ８と共に揺動するようになっている。このテンションアーム９の揺動により、ワイヤ２に適正な張力が付与されるようになっている。
【００３７】
前記ワイヤ２は、前記テンションプーリ８を経由した後、１対の溝ローラ１１、１１間に多数回巻き回されてワイヤ列を形成し、供給側と同様に回収側のテンションプーリ８を経由して、ワイヤ２に適正な張力を付与するようになっており、この後、ワイヤ２は回収トラバーサ６でトラバースされながら回収リール４に巻き取られるようになっている。
【００３８】
また、ワイヤ２は、供給リール３及び回収リール４の正逆回転並びに溝ローラ１１の正逆回転により、一方向走行又は往復走行するようになっている。
【００３９】
また、前記加工部４０には、モータ１６で適宜な機構により昇降自在な昇降テーブル１２が設けられ、この昇降テーブル１２の下面には貼付台１３が適宜な機構で脱着可能に２列設けられている。
【００４０】
また、前記両貼付台１３にはカーボン等のダミー部材１４が接着されたシリコンやサファイア等のワーク１５が貼り付けられており、前記昇降テーブル１３を加工させることで、１対の溝ローラ１１、１１間に形成されたワイヤ列に前記ワーク１５が押し付けられるようになっている。
【００４１】
また、前記ワイヤ列上の２列のワーク１５を挟んで両側には加工液ノズル１７が設けられ、遊離砥粒方式のワイヤソーでは、シリコンカーバイド等の砥粒を含んだ加工液１８が、固定砥粒方式のワイヤソーでは、界面活性剤等を含んだ水溶性の加工液１８等が供給されるようになっている。
【００４２】
上記のように加工液１８を供給しながらワイヤ２を一方向走行又は往復走行させて、前記ワイヤ列にワーク１５を押し付けることでワーク１５が多数枚のウエハに切断されるようになっている。
【００４３】
前記ワイヤソー１において、供給側のテンションプーリ８の供給側に位置するガイドプーリ７と回収側のテンションプーリ８の回収側に位置するガイドプーリ７には、ガイドプーリ７の回転数を検出するセンサ３２が設けられた磨耗検出装置１９が設けられている。
【００４４】
次に本発明の回転数検出手段に相当するガイドプーリの磨耗検出装置１９について図２（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、前記磨耗検出装置１９の正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部を切り欠いた側面図である。
【００４５】
前記磨耗検出装置１９は、Ｖ字状の案内溝２７が形成されたガイドプーリ７と、このガイドプーリ７と一体に回転するように設けた被検出部材３３と、この被検出部材３３の回転を検出することでガイドプーリ７の回転数を検出する光学センサや近接センサ等からなるセンサ３２とで構成されている。
【００４６】
前記ガイドプーリ７は、ウレタンゴムやポリエチレン等のゴムや樹脂からなり、外周にＶ字状の案内溝２７が形成されると共にドーナツ状に形成されたガイドプーリ本体２８と、そのガイドプーリ本体２８の内周の円形穴に嵌入されたフランジ２６と、前記ガイドプーリ本体２８をフランジ２６に固定するプーリ押え２９とから構成されている。
【００４７】
前記フランジ２６は、固定軸２３にベアリング２４を介して軸支され、この固定軸２３は、ワイヤソー１の機枠に立設された固定枠２０に軸止されることで、前記ガイドプーリ７は、回動自在になっている。
【００４８】
また、前記ガイドプーリ７のベアリング２４は、前面側にキャップ３０が設けられ、背面側は、ラビリンス３１により、加工液１８の進入を防止している。そして、前記キャップ３０の前面には、センサ３２によって検出される被検出部材３３が半円状に設けられている。また、キャップ３０の外周で前記被検出部材３３の設けられた位置と対称にバランスウエイト３４が設けられ、前記ガイドプーリ７の回転を安定させるようになっている。
【００４９】
前記センサ３２は、固定枠２０から前方に突出し前記ガイドプーリ７の前面に沿って延設されたセンサブラケット２２に前記被検出部材３３と対向するように固定されており、前記被検出部材３３がガイドプーリ７と一体に回転する回転数を検出するようになっている。
【００５０】
上記の回転数の検出は、ガイドプーリ７の回転に伴って回転する被検出部材３３をセンサ３２で検出し、センサ３２が一定時間内にＯＮ状態となる回数を検出して行われる。この時、センサ３２でのＯＮ状態とＯＦＦ状態がガイドプーリ７の１回転内で均等に発生するように被検出部材３３の検出範囲をガイドプーリ７の半回転分に設定することによってセンサ３２での被検出部材３３の検出を効率良く行うことができる。
【００５１】
なお、上記のように被検出部材３３の検出範囲をガイドプーリ７の半回転分に設定すると、ガイドプーリ７の全体のバランスが崩れるので、ガイドプーリ７の回転を安定化させるためにフランジ２６の被検出部材３３と対称となる位置にバランスウエイト３４が設けられている。
【００５２】
図３のように本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソー１には、ワイヤソー１全体を制御するワイヤソー制御部３５が設けられ、ワイヤソー１の各部の動作を制御するようになっており、また、上記センサ３２で検出したパルス信号等を演算して回転数を算出するようになっている。
【００５３】
また、前記ワイヤソー制御部３５には、タッチパネル等の入力部３６が接続され、例えばワイヤ２の走行速度、ガイドプーリ７の初期外径、ワイヤ２の加減速時間、昇降テーブル１２の加工速度、ワイヤ２の送り量等、各種の設定情報をワイヤソー１に入力するようになっている。
【００５４】
さらに、各種のワイヤソー１の稼働状況や警告等を表示する表示部３７もワイヤソー制御部３５に接続されている。なお、表示部３７は、入力部３６のタッチパネル等の表示画面を共有するようにしても良い。
【００５５】
次に本発明のガイドプーリの磨耗検出装置１９でのガイドプーリ７の案内溝２７の磨耗検出方法について図３及び図４に基づいて説明する。
【００５６】
ワイヤソー１は、ワーク１５を切断加工する前に切断条件（ワイヤ２の走行速度、ガイドプーリ７の初期外径、昇降テーブル１２の加工速度等）が入力部３６を通じて入力され、ワイヤソー制御部３５に情報が送られるようになっている。この内、前記磨耗検出装置１９では、ワイヤ２の走行速度情報及び磨耗検出装置１９に使用されるガイドプーリ７の初期外径を使用して、ワイヤ２が所定走行速度で走行する際の未磨耗状態のガイドプーリ７の初期回転数をワイヤソー制御部３５で予め算出して設定しておく。なお、ガイドプーリ７の初期外径は通常、決定されているので、固定の数値としておいても良い。また、ワイヤソー１の起動毎にティーチングを行ってガイドプーリ７の外径を設定するようにしても良い。
【００５７】
図４（ａ）は前記磨耗検出装置１９が設けられたガイドプーリ７の正面図であり、使用に伴ってガイドプーリ７が磨耗した状態を表す。初期のガイドプーリ７の案内溝２７の外径位置は、図示二点鎖線位置であり、この案内溝２７の初期外径をｄ１位置とする。また、案内溝２７が使用限度まで磨耗した状態が図示破線位置であり、この外径をｄ２とする。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図であり、案内溝２７がｄ１からｄ２まで磨耗した状態を表している。
【００５８】
ここで、この初期外径ｄ１を１２５ｍｍとし、この初期外径を入力部３６から入力すると共にワイヤ２の走行速度を１０００ｍ／ｍｉｎとして入力する。これにより、ワイヤソー制御部３５では、予め未磨耗状態のガイドプーリ７の正常回転数を算出して、設定する（上記例では１００００００／１２５π＝２５４６ｒｐｍとなる）。なお、ここで設定する回転数は、前記正常回転数に対して任意の範囲で閾値を設けて設定することが好ましい。この閾値はガイドプーリ７の案内溝２７が使用限界に至る前の回転数を上限に設定すれば良い。また、下限値も設定しておけば、ワイヤ２の断線やガイドプーリ７からの脱線をガイドプーリ７の回転数の低下から検出できる。
【００５９】
次に、この状態で切断加工を開始しても良いが、既に切断加工を行った状態のワイヤソー１では、既にガイドプーリ７の案内溝２７が磨耗していることもあるので、切断加工を行わないワイヤ２だけの空運転走行を行ってワイヤ２の走行速度を１０００ｍ／ｍｉｎの一定走行速度を所定時間行う（この所定時間はセンサ３２が安定して検出できる任意の時間を設定すれば良い）。
【００６０】
この時、ガイドプーリ７の案内溝２７が磨耗して案内溝２７の外径ｄ２が１２１ｍｍであったとすると、センサ３２で検出した回転数は、２６３０ｒｐｍ（１００００００／１２１π＝２６３０ｒｐｍ）となる。
【００６１】
これを予め算出された回転数と比較し、許容回転数以上の回転数となれば、ガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達したとして、表示部３７に表示したり、適宜に設けた警報装置から警報を発したりしてガイドプーリ７の交換を促す。なお、使用限界に達した場合にワイヤソー１を停止させるようにしても良いが、切断加工中にワイヤソー１を停止させるとワーク１５の切断精度が低下するので、切断開始前にガイドプーリ７の交換を促すようにすることが好ましい。
【００６２】
本実施形態においては、供給側のテンションプーリ８の供給側と回収側テンションプーリ８の回収側の２箇所に磨耗検出装置１９を設けたが、これは、テンション変動により磨耗し易いガイドプーリ７の部分に設けたものであり、各テンションプーリ８や任意のガイドプーリ７だけ設けることも可能である。また、ワイヤソー１にガイドプーリ７が装着された状態では確認し難い所に磨耗検出装置１９を設けても良い。
【００６３】
また、ワイヤ２の走行速度を予め決定した走行速度に定めておき、ワイヤソー１で切断加工を始める前の空運転時に上記予め決定した走行速度でワイヤソー１を起動するようにした磨耗検出モードを設けたり、回転数から案内溝２７の磨耗状態を算出して表示部３７に表示するようにしても良い。
【００６４】
なお、切断時間、所定時間経過毎のガイドプーリ７の回転数を累積して記憶し、経時的なガイドプーリ７の磨耗状態を把握するようにすれば、次に行う切断中にガイドプーリ７が使用限度以上に磨耗することを事前に予測でき、次の切断を行う前にガイドプーリ７の交換を促すようにすることが可能になる。これは、同条件で繰返し切断する量産時に特に有効に適用できる。
【００６５】
前記切断時間は、同じ大きさの同じ材質のワーク１５を同じ条件で切断する場合は、砥粒の磨耗等の影響を除外すればほぼ同等の時間で切断でき、例えば各回の切断開始前に回転数を測定し、切断時間毎の回転数データを蓄積していけば、切断時間毎のガイドプーリ７の磨耗量を測定できるので、この磨耗量から、あとどの程度の時間でガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達するのかが認識できる。このことにより、次回の切断を行う途中でガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達する場合に警報を発するようにすれば、ワイヤ２の断線等のトラブルを未然に防止できる。
【００６６】
また、ガイドプーリ７の回転数を磨耗検出装置１９で検出することで、ワイヤ２が断線した場合でも、回転数が基準より低くなったことを検出して、ワイヤ２の断線を検出できる。また、案内溝２７から、ワイヤ２が脱線して外れた場合でも断線と同様にガイドプーリ７の回転数が基準より低くなるので検出できる。
【００６７】
次に、ガイドプーリの磨耗検出装置の第２の実施形態について図５（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。
【００６８】
本実施形態においては、センサ３２として第１の実施形態と同様に光学センサや近接センサが用いられ、ガイドプーリ７を第１の実施形態のように固定軸２３を軸にして回転させるのではなく、回転軸３８と一体に回転させるようにし、この回転軸３８をワイヤソー１の機枠２１に軸支すると共に機枠２１の後方に貫通させ、この回転軸３８の後端に被検出部材３３とバランスウエイト３４を設けたものである。また、前記被検出部材３３と対向するように前記センサ３２が設けられ、このセンサ３２は、機枠２１の後方に設けたセンサブラケット２２に固定されている。
【００６９】
回転数の検出は、第１の実施形態と同様にガイドプーリ７と一体に回転する被検出部材３３をセンサ３２で検出することによって行う。なお、本実施形態においては、遊離砥粒方式のように加工液１８でセンサ３２部分が汚れて検出が阻害される場合に有効であり、センサ３２が加工液１８のかからないワイヤソー１の裏側部分に設けられているのでセンサ３２の誤作動を防止できる。
【００７０】
次に本発明の第３の実施形態について図６に基づいて説明する。
【００７１】
本実施形態においては、第２実施形態におけるセンサ３２としてエンコーダを用いたものであり、この場合は、回転軸３８の回転を角速度の変化から直接認識するようにしたものである。
【００７２】
このように被検出部材３３を用いることなく直接回転数を認識できるので精度の良い回転数検出を行うことができる。また、加工液１８による汚染により誤作動することもない。
【００７３】
以上が、本発明の実施形態であるが、これに限定されず、ガイドプーリ７の回転数を検出できるセンサを各種使用できる。
【００７４】
また、上記各実施形態においては、多数の溝が形成された溝ローラ１１を用い、形成されたワイヤ列にワーク１５を押し付けることにより、ワーク１５を多数枚のウエハ状に切断するマルチワイヤソーを基に説明したが、溝ローラ１１に１本のワイヤ２を巻き掛けたシングルワイヤソーにも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３ 供給リール
４ 回収リール
５ 供給トラバーサ
６ 回収トラバーサ
７ ガイドプーリ
８ テンションプーリ
９ テンションアーム
１０ 軸
１１ 溝ローラ
１２ 昇降テーブル
１３ 貼付台
１４ ダミー部材
１５ ワーク
１６ 昇降モータ
１７ 加工液ノズル
１８ 加工液
１９ 磨耗検出装置
２０ 固定枠
２１ 機枠
２２ センサブラケット
２３ 固定軸
２４ ベアリング
２５ ベアリング
２６ フランジ
２７ 案内溝
２８ ガイドプーリ本体
２９ プーリ押え
３０ キャップ
３１ ラビリンス
３２ センサ
３３ 被検出部材
３４ バランスウエイト
３５ ワイヤソー制御部
３６ 入力部
３７ 表示部
３８ 軸
３９ モータ
４０ 加工部
４１ エンコーダ
５０ ガイドプーリ
５１ 固定軸
５２ フランジ
５３ ワイヤ
５４ ベアリング
５５ 案内溝
５６ 固定枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーにおけるワイヤを案内するガイドプーリの磨耗を検出するワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置及び磨耗検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の溝ローラ間にワイヤを巻き回して形成されるワイヤ列にシリコンカーバイドやダイヤモンド等からなる砥粒が混合された加工液を供給し、ワーク（例えばシリコン、シリコンカーバイド、サファイア、セラミック材料等）を多数枚の薄板状に切断するワイヤソーが知られている。
【０００３】
また、前記ワイヤの表面にダイヤモンド等の砥粒がレジンや電着により固定された固定砥粒ワイヤを用い、水やグリコール類等を使用した加工液をワイヤ列に供給しながら、前記ワークを多数枚の薄板に切断する固定砥粒方式のワイヤソーも知られている。
【０００４】
上記両方式のワイヤソーにおいては、供給リールから供給されるワイヤを複数のガイドプーリに掛け渡して複数の溝ローラ間にワイヤを導き、このワイヤを前記複数の溝ローラ間に巻き回してワイヤ列を形成した後、前記ワイヤを複数のガイドプーリで回収リールに導いて巻き取るようになっている。
【０００５】
前記ガイドプーリは、例えばウレタン、ポリエチレン等の各種樹脂やゴム、セラミックス等で形成されており、その外周にはワイヤを案内する案内溝が形成されている。前記ガイドプーリは、ワイヤソーに回動自在に軸支され、前記案内溝にワイヤを掛け渡すことでワイヤを所定の方向に案内するようになっており、ワイヤの走行に伴って回転するようになっている。
【０００６】
上記のようにガイドプーリの案内溝にはワイヤが掛け渡され、このワイヤには遊離砥粒方式の場合、砥粒を含む加工液が付着し、そのワイヤが案内溝を走行するために、その際の摩擦により、次第に案内溝が削られて磨耗し、ガイドプーリの案内溝径が小さくなる。 また、固定砥粒方式のワイヤは、表面にダイヤモンド等の砥粒が固定されたものであり、遊離砥粒方式の場合と同様にガイドプーリの案内溝が削られて磨耗する。
【０００７】
図７（ａ）及び（ｂ）は、上記ワイヤソーにおけるガイドプーリの案内溝が磨耗した状態を表したものである。
【０００８】
図示のようにガイドプーリ５０は、ワイヤソーの固定枠５６に固定された固定軸５１の先端にベアリング５４を介して回動可能に軸支されており、前記ガイドプーリ５０は、ワイヤ５３の走行に伴って回転するようになっている。図７（ａ）の二点鎖線は、初期状態（未磨耗）のガイドプーリ５０の案内溝５５に巻き掛けられたワイヤ５３の位置を表しており、ワイヤソーで切断加工を行うに伴い、上記二点鎖線位置からガイドプーリ５０の案内溝５５は磨耗し、図示実線のように磨耗した案内溝５５にワイヤ５３が食い込んで引っ掛かり、ワイヤ５３に無理な力が働いて断線する問題がある。
【０００９】
また、図７（ｂ）のｄ３は、ガイドプーリ５０の案内溝５５の初期外径位置であり、ｄ４は、使用限界以上に磨耗した案内溝５５の外径位置である。このようにｄ４位置では、案内溝５５が深く掘れてワイヤ５３が引っ掛かり易い状態となる。
【００１０】
前記ワイヤ５３が案内溝５５に引っ掛かると断線する問題があるので、前記ガイドプーリ５０の案内溝５５は、適時磨耗状態を確認する必要があるが、ワイヤ５３が掛け渡された状態で確認する事は困難であるため、使用時間やワイヤ５３を新線と交換する際に確認が行われる。また、この確認も視認性が悪い箇所に設けられているガイドプーリ５０は、装置から取り外して確認する必要があり、作業の煩雑化やワイヤが掛かった状態では確認できない問題があった。しかし、ガイドプーリの案内溝が磨耗したまま装置を稼動し続けると、装置のプーリ軸にまでワイヤが達し、最悪装置のプーリ軸を切断してしまう問題があった。
【００１１】
そこで、このようなワイヤソーのガイドプーリの磨耗を検出するものとして、ガイドローラ（ガイドプーリに相当）の近傍に検出バーを設けると共に検出バーのガイドローラ側にローラを設けておき、ガイドローラの案内溝が正常な時は、前記ローラとワイヤが接触しないようにすることで検出バーが作動しないようにし、ガイドローラが磨耗した際にはワイヤが前記ローラに接触することで検出バーが揺動してガイドローラの磨耗を検出するようにしたワイヤソーのガイドローラの磨耗検出装置が知られている（例えば特許文献１）。
【００１２】
また、ガイドローラ（ガイドプーリに相当）の近傍に掛け渡されたワイヤのガイドローラに跨る２箇所を導電性接触子で挟み込み、ガイドローラの磨耗によってこの２箇所のワイヤ間の距離が縮まることでワイヤが前記導電性接触子に接触して回路を形成し、この回路の通電状態を検出することでガイドローラの磨耗を検出するようにしたワイヤソーのガイドローラ磨耗検出装置も知られている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−２９９７２９号公報
【特許文献２】特開平７−３１４３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記特許文献１のワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置は、ガイドプーリの近傍に設けられた検出バーの先端に設けられたローラに磨耗したガイドプーリによって走行路が内側に寄ったワイヤが接触することで、検出バーが作動し、ガイドプーリの磨耗を検出するようになっており、間接的な手段を用いてガイドプーリの磨耗を検出するものである。
【００１５】
このため、前記検出バーに設けられたローラへのワイヤの接触により、ローラが磨耗し、検出精度が低下する問題がある。また、検出バーの反応する距離の設定にばらつきが生じたり、複数設ける場合にはそれぞれ反応する距離を設定しなければならず作業が煩雑化する問題がある。
【００１６】
また、遊離砥粒方式の場合は検出バー近辺に加工液中の砥粒が分離して蓄積し、検出バーが砥粒によって動作不良を起こす等、誤動作が生じ易い問題がある。
【００１７】
また、特許文献２のワイヤソーのガイドプーリ磨耗検出装置は、ガイドプーリの近傍に掛け渡されたワイヤのガイドプーリに跨る２箇所を導電性接触子で挟み込み、ガイドプーリの磨耗によってこの２箇所のワイヤ間の距離が縮まることでワイヤが前記導電性接触子に接触した通電状態を検出するようになっており、上記特許文献１同様に間接的な手段を用いてガイドプーリの磨耗を検出するものである。
【００１８】
従って、特許文献１と同様の問題がある。また、通電された導電性接触子と接触したワイヤとで回路を形成し、電流変化により、ガイドプーリが磨耗したことを検出するものであるが、使用する加工液が水溶性で導電性のものである場合は、誤動作を起こし易く、また、ワイヤ表面にレジンで砥粒が固定された固定砥粒ワイヤを使用する場合では、ワイヤ表面の導電性が悪く、検出できない問題がある。これは、遊離砥粒方式を用いた場合でも加工液の導電性が悪い場合に、導電性接触子間に加工液が介在して誤動作したり、砥粒が蓄積しないようにカバーを設けたりする必要があり、コストが高く付いたり、設置場所が限定される問題がある。
【００１９】
また、特許文献１や特許文献２の装置では、ガイドプーリが磨耗限界に達した状態でしか判断できないので、ガイドプーリがどの程度まで磨耗しているかといった途中段階での磨耗状態を判断できない問題がある。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、誤動作が少なく、設置や調整が容易で、しかも使用途中でも磨耗状態を検出できるワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで請求項１の発明は、ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリの所定範囲の回転数を設定する制御部と、前記ガイドプーリの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、ワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を前記検出手段で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリの回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにした構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、回転数検出手段が、前記ガイドプーリと一体に回動するように設けた被検出部材と、前記被検出部材を検出することでガイドプーリの回転数を検出するセンサとで構成されたワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２３】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、回転数検出手段が、ガイドプーリの回転を検出するように設けたエンコーダである構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置である。
【００２４】
また、請求項４の発明は、ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定し、前記設定されたワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径とから前記ガイドプーリの所定範囲の回転数を予め設定し、続いてワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を検出し、この回転数と予め設定されたガイドプーリの所定範囲の回転数とを比較して前記ガイドプーリの回転数が所定範囲外の回転数となったことを判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにした構成を採用したワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態をガイドプーリを取り外すことなく確認できるので、多数のガイドプーリを取り外して確認する手間が無くなり、ワイヤソーを効率良く稼動させることができる。
【００２６】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態をいち早く検出できるので、交換が速やかに行え、ワイヤがガイドプーリに引っ掛かって断線することが無い。
【００２７】
本発明によれば、ワイヤソーのガイドプーリの磨耗状態を非接触に検出できるので、検出部材の磨耗がなく、交換する必要がないのでコストが低減できる。また、本発明によれば非接触で検出できるので、接触式のセンサに比べ調整が容易で、調整によるばらつきも無いので検出精度も高めることができる。また、調整が容易であるので複数のガイドプーリにセンサを設ける場合であっても、設置に時間を要することが無い。
【００２８】
本発明によれば、接触式センサのようにセンサ部分への砥粒の蓄積による誤作動を低減でき、さらに、センサを加工液がかからない加工部の裏側に設置するようにすれば、誤作動を格段に低減でき、精度の良い検出が行なえると共にセンサの寿命も高めることができる。また、非接触で回転数からガイドプーリの磨耗状態を検出できるので、センサに加工液がかからないように設置することが可能となり、砥粒蓄積防止のためのカバーを必要とせず、センサの設置場所の自由度も高くなる。
【００２９】
また、本発明によれば、導電状態を検出するものではないので、使用する加工液が水溶性で導電性のものであっても誤作動が起こらず、また、ワイヤ表面の導電性が悪くても精度良く検出できる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、磨耗限界に至るまでの途中段階でのガイドプーリの磨耗状態も回転数から判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソーの全体概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部切欠き側面図である。
【図３】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置に係る制御機構を表すブロック図である。
【図４】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の動作を表す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】（ａ）は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の第２の実施形態を表す一部切欠き側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図６】は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置の第３の実施形態を表す一部切欠き側面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、ワイヤソーのガイドプーリの案内溝が磨耗した状態を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の第１の実施形態について図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
【００３３】
図１は、本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソーの全体概略図である。ワイヤソー１は、適宜駆動源で回動自在で１本のワイヤ２を繰出す供給リール３と、中央に設けられ、複数の溝が形成され、その少なくとも１本が駆動されることで回動自在の１対の溝ローラ１１、１１と、適宜駆動源で回動自在で前記ワイヤ２を巻き取る回収リール４と、前記溝ローラ１１、１１間の上部に設けられたワーク１５を保持し、溝ローラ１１、１１間のワイヤ列に押し付ける加工部４０を備えている。
【００３４】
前記供給リール３から繰出される１本のワイヤ２は、複数のガイドプーリ７を経由して、多数の溝が形成された１対の溝ローラ１１、１１にワイヤ２が巻き回された後、再び複数のガイドプーリ７を経てワイヤ２が回収リール４に巻き取られるようになっている。
【００３５】
前記ワイヤ２は、遊離砥粒方式のワイヤソーでは、ピアノ線が用いられ、固定砥粒方式のワイヤソーでは、ダイヤモンド等の砥粒がピアノ線の表面に固定されたものが用いられる。このワイヤ２は供給リール３から１本繰出され、供給リール３の幅方向に移動自在な供給トラバーサ５によってトラバースされながら、複数のガイドプーリ７に案内されて、テンションプーリ８に導かれる。
【００３６】
前記テンションプーリ８は、テンションアーム９の一端に軸支されており、このテンションアーム９の他端側は、モータ１１と接続された軸１０に軸止され、このモータ１１を駆動することでテンションアーム９が軸１０を基点にテンションプーリ８と共に揺動するようになっている。このテンションアーム９の揺動により、ワイヤ２に適正な張力が付与されるようになっている。
【００３７】
前記ワイヤ２は、前記テンションプーリ８を経由した後、１対の溝ローラ１１、１１間に多数回巻き回されてワイヤ列を形成し、供給側と同様に回収側のテンションプーリ８を経由して、ワイヤ２に適正な張力を付与するようになっており、この後、ワイヤ２は回収トラバーサ６でトラバースされながら回収リール４に巻き取られるようになっている。
【００３８】
また、ワイヤ２は、供給リール３及び回収リール４の正逆回転並びに溝ローラ１１の正逆回転により、一方向走行又は往復走行するようになっている。
【００３９】
また、前記加工部４０には、モータ１６で適宜な機構により昇降自在な昇降テーブル１２が設けられ、この昇降テーブル１２の下面には貼付台１３が適宜な機構で脱着可能に２列設けられている。
【００４０】
また、前記両貼付台１３にはカーボン等のダミー部材１４が接着されたシリコンやサファイア等のワーク１５が貼り付けられており、前記昇降テーブル１３を加工させることで、１対の溝ローラ１１、１１間に形成されたワイヤ列に前記ワーク１５が押し付けられるようになっている。
【００４１】
また、前記ワイヤ列上の２列のワーク１５を挟んで両側には加工液ノズル１７が設けられ、遊離砥粒方式のワイヤソーでは、シリコンカーバイド等の砥粒を含んだ加工液１８が、固定砥粒方式のワイヤソーでは、界面活性剤等を含んだ水溶性の加工液１８等が供給されるようになっている。
【００４２】
上記のように加工液１８を供給しながらワイヤ２を一方向走行又は往復走行させて、前記ワイヤ列にワーク１５を押し付けることでワーク１５が多数枚のウエハに切断されるようになっている。
【００４３】
前記ワイヤソー１において、供給側のテンションプーリ８の供給側に位置するガイドプーリ７と回収側のテンションプーリ８の回収側に位置するガイドプーリ７には、ガイドプーリ７の回転数を検出するセンサ３２が設けられた磨耗検出装置１９が設けられている。
【００４４】
次に本発明の回転数検出手段に相当するガイドプーリの磨耗検出装置１９について図２（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、前記磨耗検出装置１９の正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部を切り欠いた側面図である。
【００４５】
前記磨耗検出装置１９は、Ｖ字状の案内溝２７が形成されたガイドプーリ７と、このガイドプーリ７と一体に回転するように設けた被検出部材３３と、この被検出部材３３の回転を検出することでガイドプーリ７の回転数を検出する光学センサや近接センサ等からなるセンサ３２とで構成されている。
【００４６】
前記ガイドプーリ７は、ウレタンゴムやポリエチレン等のゴムや樹脂からなり、外周にＶ字状の案内溝２７が形成されると共にドーナツ状に形成されたガイドプーリ本体２８と、そのガイドプーリ本体２８の内周の円形穴に嵌入されたフランジ２６と、前記ガイドプーリ本体２８をフランジ２６に固定するプーリ押え２９とから構成されている。
【００４７】
前記フランジ２６は、固定軸２３にベアリング２４を介して軸支され、この固定軸２３は、ワイヤソー１の機枠に立設された固定枠２０に軸止されることで、前記ガイドプーリ７は、回動自在になっている。
【００４８】
また、前記ガイドプーリ７のベアリング２４は、前面側にキャップ３０が設けられ、背面側は、ラビリンス３１により、加工液１８の進入を防止している。そして、前記キャップ３０の前面には、センサ３２によって検出される被検出部材３３が半円状に設けられている。また、キャップ３０の外周で前記被検出部材３３の設けられた位置と対称にバランスウエイト３４が設けられ、前記ガイドプーリ７の回転を安定させるようになっている。
【００４９】
前記センサ３２は、固定枠２０から前方に突出し前記ガイドプーリ７の前面に沿って延設されたセンサブラケット２２に前記被検出部材３３と対向するように固定されており、前記被検出部材３３がガイドプーリ７と一体に回転する回転数を検出するようになっている。
【００５０】
上記の回転数の検出は、ガイドプーリ７の回転に伴って回転する被検出部材３３をセンサ３２で検出し、センサ３２が一定時間内にＯＮ状態となる回数を検出して行われる。この時、センサ３２でのＯＮ状態とＯＦＦ状態がガイドプーリ７の１回転内で均等に発生するように被検出部材３３の検出範囲をガイドプーリ７の半回転分に設定することによってセンサ３２での被検出部材３３の検出を効率良く行うことができる。
【００５１】
なお、上記のように被検出部材３３の検出範囲をガイドプーリ７の半回転分に設定すると、ガイドプーリ７の全体のバランスが崩れるので、ガイドプーリ７の回転を安定化させるためにフランジ２６の被検出部材３３と対称となる位置にバランスウエイト３４が設けられている。
【００５２】
図３のように本発明のガイドプーリの磨耗検出装置を適用したワイヤソー１には、ワイヤソー１全体を制御するワイヤソー制御部３５が設けられ、ワイヤソー１の各部の動作を制御するようになっており、また、上記センサ３２で検出したパルス信号等を演算して回転数を算出するようになっている。
【００５３】
また、前記ワイヤソー制御部３５には、タッチパネル等の入力部３６が接続され、例えばワイヤ２の走行速度、ガイドプーリ７の初期外径、ワイヤ２の加減速時間、昇降テーブル１２の加工速度、ワイヤ２の送り量等、各種の設定情報をワイヤソー１に入力するようになっている。
【００５４】
さらに、各種のワイヤソー１の稼働状況や警告等を表示する表示部３７もワイヤソー制御部３５に接続されている。なお、表示部３７は、入力部３６のタッチパネル等の表示画面を共有するようにしても良い。
【００５５】
次に本発明のガイドプーリの磨耗検出装置１９でのガイドプーリ７の案内溝２７の磨耗検出方法について図３及び図４に基づいて説明する。
【００５６】
ワイヤソー１は、ワーク１５を切断加工する前に切断条件（ワイヤ２の走行速度、ガイドプーリ７の初期外径、昇降テーブル１２の加工速度等）が入力部３６を通じて入力され、ワイヤソー制御部３５に情報が送られるようになっている。この内、前記磨耗検出装置１９では、ワイヤ２の走行速度情報及び磨耗検出装置１９に使用されるガイドプーリ７の初期外径を使用して、ワイヤ２が所定走行速度で走行する際の未磨耗状態のガイドプーリ７の初期回転数をワイヤソー制御部３５で予め算出して設定しておく。なお、ガイドプーリ７の初期外径は通常、決定されているので、固定の数値としておいても良い。また、ワイヤソー１の起動毎にティーチングを行ってガイドプーリ７の外径を設定するようにしても良い。
【００５７】
図４（ａ）は前記磨耗検出装置１９が設けられたガイドプーリ７の正面図であり、使用に伴ってガイドプーリ７が磨耗した状態を表す。初期のガイドプーリ７の案内溝２７の外径位置は、図示二点鎖線位置であり、この案内溝２７の初期外径をｄ１位置とする。また、案内溝２７が使用限度まで磨耗した状態が図示破線位置であり、この外径をｄ２とする。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図であり、案内溝２７がｄ１からｄ２まで磨耗した状態を表している。
【００５８】
ここで、この初期外径ｄ１を１２５ｍｍとし、この初期外径を入力部３６から入力すると共にワイヤ２の走行速度を１０００ｍ／ｍｉｎとして入力する。これにより、ワイヤソー制御部３５では、予め未磨耗状態のガイドプーリ７の正常回転数を算出して、設定する（上記例では１００００００／１２５π＝２５４６ｒｐｍとなる）。なお、ここで設定する回転数は、前記正常回転数に対して任意の範囲で閾値を設けて設定することが好ましい。この閾値はガイドプーリ７の案内溝２７が使用限界に至る前の回転数を上限に設定すれば良い。また、下限値も設定しておけば、ワイヤ２の断線やガイドプーリ７からの脱線をガイドプーリ７の回転数の低下から検出できる。
【００５９】
次に、この状態で切断加工を開始しても良いが、既に切断加工を行った状態のワイヤソー１では、既にガイドプーリ７の案内溝２７が磨耗していることもあるので、切断加工を行わないワイヤ２だけの空運転走行を行ってワイヤ２の走行速度を１０００ｍ／ｍｉｎの一定走行速度を所定時間行う（この所定時間はセンサ３２が安定して検出できる任意の時間を設定すれば良い）。
【００６０】
この時、ガイドプーリ７の案内溝２７が磨耗して案内溝２７の外径ｄ２が１２１ｍｍであったとすると、センサ３２で検出した回転数は、２６３０ｒｐｍ（１００００００／１２１π＝２６３０ｒｐｍ）となる。
【００６１】
これを予め算出された回転数と比較し、許容回転数以上の回転数となれば、ガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達したとして、表示部３７に表示したり、適宜に設けた警報装置から警報を発したりしてガイドプーリ７の交換を促す。なお、使用限界に達した場合にワイヤソー１を停止させるようにしても良いが、切断加工中にワイヤソー１を停止させるとワーク１５の切断精度が低下するので、切断開始前にガイドプーリ７の交換を促すようにすることが好ましい。
【００６２】
本実施形態においては、供給側のテンションプーリ８の供給側と回収側テンションプーリ８の回収側の２箇所に磨耗検出装置１９を設けたが、これは、テンション変動により磨耗し易いガイドプーリ７の部分に設けたものであり、各テンションプーリ８や任意のガイドプーリ７だけ設けることも可能である。また、ワイヤソー１にガイドプーリ７が装着された状態では確認し難い所に磨耗検出装置１９を設けても良い。
【００６３】
また、ワイヤ２の走行速度を予め決定した走行速度に定めておき、ワイヤソー１で切断加工を始める前の空運転時に上記予め決定した走行速度でワイヤソー１を起動するようにした磨耗検出モードを設けたり、回転数から案内溝２７の磨耗状態を算出して表示部３７に表示するようにしても良い。
【００６４】
なお、切断時間、所定時間経過毎のガイドプーリ７の回転数を累積して記憶し、経時的なガイドプーリ７の磨耗状態を把握するようにすれば、次に行う切断中にガイドプーリ７が使用限度以上に磨耗することを事前に予測でき、次の切断を行う前にガイドプーリ７の交換を促すようにすることが可能になる。これは、同条件で繰返し切断する量産時に特に有効に適用できる。
【００６５】
前記切断時間は、同じ大きさの同じ材質のワーク１５を同じ条件で切断する場合は、砥粒の磨耗等の影響を除外すればほぼ同等の時間で切断でき、例えば各回の切断開始前に回転数を測定し、切断時間毎の回転数データを蓄積していけば、切断時間毎のガイドプーリ７の磨耗量を測定できるので、この磨耗量から、あとどの程度の時間でガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達するのかが認識できる。このことにより、次回の切断を行う途中でガイドプーリ７の磨耗が使用限界に達する場合に警報を発するようにすれば、ワイヤ２の断線等のトラブルを未然に防止できる。
【００６６】
また、ガイドプーリ７の回転数を磨耗検出装置１９で検出することで、ワイヤ２が断線した場合でも、回転数が基準より低くなったことを検出して、ワイヤ２の断線を検出できる。また、案内溝２７から、ワイヤ２が脱線して外れた場合でも断線と同様にガイドプーリ７の回転数が基準より低くなるので検出できる。
【００６７】
次に、ガイドプーリの磨耗検出装置の第２の実施形態について図５（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。
【００６８】
本実施形態においては、センサ３２として第１の実施形態と同様に光学センサや近接センサが用いられ、ガイドプーリ７を第１の実施形態のように固定軸２３を軸にして回転させるのではなく、回転軸３８と一体に回転させるようにし、この回転軸３８をワイヤソー１の機枠２１に軸支すると共に機枠２１の後方に貫通させ、この回転軸３８の後端に被検出部材３３とバランスウエイト３４を設けたものである。また、前記被検出部材３３と対向するように前記センサ３２が設けられ、このセンサ３２は、機枠２１の後方に設けたセンサブラケット２２に固定されている。
【００６９】
回転数の検出は、第１の実施形態と同様にガイドプーリ７と一体に回転する被検出部材３３をセンサ３２で検出することによって行う。なお、本実施形態においては、遊離砥粒方式のように加工液１８でセンサ３２部分が汚れて検出が阻害される場合に有効であり、センサ３２が加工液１８のかからないワイヤソー１の裏側部分に設けられているのでセンサ３２の誤作動を防止できる。
【００７０】
次に本発明の第３の実施形態について図６に基づいて説明する。
【００７１】
本実施形態においては、第２実施形態におけるセンサ３２としてエンコーダを用いたものであり、この場合は、回転軸３８の回転を角速度の変化から直接認識するようにしたものである。
【００７２】
このように被検出部材３３を用いることなく直接回転数を認識できるので精度の良い回転数検出を行うことができる。また、加工液１８による汚染により誤作動することもない。
【００７３】
以上が、本発明の実施形態であるが、これに限定されず、ガイドプーリ７の回転数を検出できるセンサを各種使用できる。
【００７４】
また、上記各実施形態においては、多数の溝が形成された溝ローラ１１を用い、形成されたワイヤ列にワーク１５を押し付けることにより、ワーク１５を多数枚のウエハ状に切断するマルチワイヤソーを基に説明したが、溝ローラ１１に１本のワイヤ２を巻き掛けたシングルワイヤソーにも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３ 供給リール
４ 回収リール
５ 供給トラバーサ
６ 回収トラバーサ
７ ガイドプーリ
８ テンションプーリ
９ テンションアーム
１０ 軸
１１ 溝ローラ
１２ 昇降テーブル
１３ 貼付台
１４ ダミー部材
１５ ワーク
１６ 昇降モータ
１７ 加工液ノズル
１８ 加工液
１９ 磨耗検出装置
２０ 固定枠
２１ 機枠
２２ センサブラケット
２３ 固定軸
２４ ベアリング
２５ ベアリング
２６ フランジ
２７ 案内溝
２８ ガイドプーリ本体
２９ プーリ押え
３０ キャップ
３１ ラビリンス
３２ センサ
３３ 被検出部材
３４ バランスウエイト
３５ ワイヤソー制御部
３６ 入力部
３７ 表示部
３８ 軸
３９ モータ
４０ 加工部
４１ エンコーダ
５０ ガイドプーリ
５１ 固定軸
５２ フランジ
５３ ワイヤ
５４ ベアリング
５５ 案内溝
５６ 固定枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリの所定範囲の回転数を設定する制御部と、
前記ガイドプーリの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
ワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を前記検出手段で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリの回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにしたことを特徴とするワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項２】
前記回転数検出手段が、前記ガイドプーリと一体に回動するように設けた被検出部材と、
前記被検出部材を検出することでガイドプーリの回転数を検出するセンサとから構成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項３】
前記回転数検出手段が、前記ガイドプーリの回転を検出するように設けたエンコーダであることを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項４】
ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定し、前記設定されたワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径とから前記ガイドプーリの所定範囲の回転数を予め設定し、続いてワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を検出し、この回転数と予め設定されたガイドプーリの所定範囲の回転数とを比較して前記ガイドプーリの回転数が所定範囲外の回転数となったことを判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにしたことを特徴とするワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出方法。
【請求項１】
ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定することで、予め前記所定走行速度におけるガイドプーリの所定範囲の回転数を設定する制御部と、
前記ガイドプーリの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
ワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を前記検出手段で検出し、この回転数と予め制御部に設定された所定範囲の回転数とを比較し、ガイドプーリの回転数が所定範囲外となったことを前記制御部で判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにしたことを特徴とするワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項２】
前記回転数検出手段が、前記ガイドプーリと一体に回動するように設けた被検出部材と、
前記被検出部材を検出することでガイドプーリの回転数を検出するセンサとから構成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項３】
前記回転数検出手段が、前記ガイドプーリの回転を検出するように設けたエンコーダであることを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出装置。
【請求項４】
ガイドプーリの案内溝を経由してワイヤを複数の溝ローラ間に巻き掛け、前記ワイヤを走行させて前記溝ローラ間のワイヤにワークを押し付けることによって前記ワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径を設定し、前記設定されたワイヤの所定走行速度及び前記ガイドプーリの案内溝の初期外径とから前記ガイドプーリの所定範囲の回転数を予め設定し、続いてワイヤソーを駆動してワイヤが前記所定走行速度に達した時点でのガイドプーリの回転数を検出し、この回転数と予め設定されたガイドプーリの所定範囲の回転数とを比較して前記ガイドプーリの回転数が所定範囲外の回転数となったことを判断することでガイドプーリの磨耗を検出するようにしたことを特徴とするワイヤソーのガイドプーリの磨耗検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１８４６８（Ｐ２０１１−２１８４６８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８１２０（Ｐ２０１０−８８１２０）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００１３２９５４）株式会社タカトリ (65)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００１３２９５４）株式会社タカトリ (65)
【Ｆターム（参考）】
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