JP2004291227A - モータの非常停止方法、モータの非常停止装置、ワイヤソーのワイヤ駆動停止方法およびワイヤソー - Google Patents

Abstract

【課題】 通常通り正常にモータを停止させるとともに、モータに連結される動力伝達部材の損傷等を未然に防止する。
【解決手段】 サーボアンプ４２により制御される駆動モータ２５等により切断用ワイヤを駆動するワイヤソー。サーボアンプ４２には、制御部４８が設けられ、電力供給停止時には、この制御部４８により駆動モータ２５等の減速動作が制御される。また、ワイヤソーの制御装置５０には、サーボアンプ４２から駆動モータ２５等に供給される電流値を検出する電流計４７（負荷検知手段）と、電力供給停止時に電流計４７に検出される電流値に基づいて駆動モータ２５の減速度を設定する減速度設定部５４と、これにより設定された減速度で駆動モータ２５を減速させるべくサーボアンプ４２（制御部４８）に制御信号を出力する主制御部５２とが設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のサーボモータを同期して駆動させる各種機械装置等に適した前記モータの非常停止方法および非常停止装置と、この方法、装置を使ったワイヤソーのワイヤ駆動停止方法およびワイヤソーとに関するものである。

半導体インゴットからウエハを切り出す手段として、従来から特許文献１に開示されるようなワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数のガイドローラ間に切断用ワイヤが巻き掛けられることにより該ワイヤが多数本並んだ状態で張設され、かつその軸方向に高速駆動された状態で、この軸方向と直交する方向に半導体インゴットが切断送りされることにより、このインゴットから多数枚のウエハを同時に切り出すように構成されている。

この種のワイヤソーでは、ガイドローラを含むワイヤ駆動用の各ローラ等がサーボモータ（以下、モータと略す）により同期して駆動されることによりワイヤが一定張力を保持した状態で高速駆動される。そのため、ワイヤソーの駆動中に停電等が発生して電源からの電力供給が停止されると、サーボアンプからモータへの制御信号および駆動用電力の供給が停止され、これによりモータ同士の同期が損なわれてガイドローラ等に巻回されているワイヤが緩んだり、切れたりするトラブルが発生する。このようなトラブルは、最悪の場合、半導体インゴットを無駄にすることもあるため極力回避する必要がある。

そこで、このようなトラブルの発生を防止すべく、停電等が発生した場合でも制御系および動力系に対する電力供給が一切停止することがないように、無停電電源装置（Uninterruptive Power System；以下ＵＰＳという）を設けて必要な電源の全てをバックアップするようにしたワイヤソーが開発されている。

ところが、このようなワイヤソーでは、電源全体をバックアップするために極めて大型のＵＰＳが必要となり、装置の大型化、コスト高を助長するという問題がある。そこで、最近では、ワイヤソーに搭載されるＮＣ装置等、制御系の電源だけをＵＰＳでバックアップし、その他の動力系（例えばモータ）の電源については、例えば特許文献２に開示されているように、サーボアンプにコンデンサを設けて電力を蓄電しておき、停電時にはその電力を使ってモータを停止させるという所謂ＵＰＳフリーシステムが考えられている。つまり、モータが減速動作にさえ入れば、後は外部からの電力供給がなくても、減速動作により発生する回生電力を利用することにより各モータを正常に停止させることが可能となるため、この減速用の電力だけをコンデンサによって確保することにより、ワイヤ切断等のトラブル発生を効果的に防止する一方で、ＵＰＳの適用範囲を狭めて装置の大型化等を回避するというものである。
特開平８−３２３７４１号公報 特開平８−３０９７３８号公報（段落００１９，００２４参照）

ところで、回生電力を発生させるためには、モータを強制的に減速させて、フリーランによる停止時間、つまり自然停止するのに要する時間（自然停止時間という）よりも短い時間で停止させる必要があるが、この自然停止時間は、モータの負荷によって異なり、また、この負荷は、半導体インゴットに対するワイヤの切断送り量等によって相違する。そのため、上記のようなワイヤソーでは、如何なる作業状態下で電力の供給が停止されても適切に回生電力が発生するように、例えば、図６に示すように、電力供給停止時の負荷に拘わらず、一律に、最大負荷時の自然停止時間よりも若干短い時間を目標停止時間として（図中の実線）、この時間でモータを停止させるべくモータを減速させるようにしている。

ところが、この場合には、次のような問題が考えられる。すなわち、例えばごく低負荷時には、ワイヤ駆動用の各ローラの慣性力によって各ローラが回り続けようとするエネルギーが切断抵抗等により殆ど吸収されないため、この状態で停電が発生すると、各ローラはモータの制動力のみで急激に減速されることとなり、その結果、ローラの慣性力によって動力伝達用のベルトにスリップが生じ、あるいはその他の動力伝達部分が損傷を受けるといったトラブルの発生が考えられる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、停電等、電源異常が発生した際に、通常通り正常にモータを停止させるとともに、モータに連結される動力伝達部材の損傷等のトラブルを未然に防止することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るモータの非常停止方法は、電源異常によりモータへの電力供給が停止されたときに、前記モータに所定の減速動作を開始させることにより、その減速中に得られる回生電力を使って前記モータを停止させるモータの非常停止方法において、駆動中の前記モータの負荷を監視し、電力供給停止時の前記負荷に応じたモータの減速度を設定してその減速度で前記モータを減速させることにより、前記モータを停止させるようにしたものである（請求項１）。

この方法によると、停電等により電力供給が停止されたときには、その時点の負荷に見合った減速度でモータを減速させるため、回生電力を発生させ得る減速度であって、かつモータに連結される駆動伝達部材等に無理な負担がからない範囲で減速度を設定することにより、モータ減速中の動力伝達部材等の損傷トラブルを未然に防止できるようになる。

この方法においては、前記負荷の増大に伴い前記モータが停止するまでの所要時間が短くなるように前記減速度を設定するのが好ましい（請求項２）。

すなわち、電力供給停止時の負荷が小さい場合には低い減速度で、一方、負荷が大きい場合には高い減速度でモータを減速させるようにすれば、モータをフリーランに近い状態で減速させることが可能となるため、動力伝達部材等に負担をかけることなくモータを停止させることが可能となる。

また、上記の方法においては、停止直前で減速度が徐々に小さくなるように（請求項３）、例えば、指数関数曲線状に速度が低下するように前記モータの減速度を設定するのがより好ましい（請求項４）。

このようにすればモータとこれによって駆動される機構部分とをよりスムーズに、かつ同時に停止させることが可能となる。

なお、上記の各方法においては、モータへ供給される電流値を検出し、その検出値に基づいて前記モータの負荷を監視するのが好ましい（請求項５）。

つまり、モータの負荷は、各種パラメータを用いて検知することが可能であるが、モータに供給される電流値はモータの負荷に応じて顕著に変化し、また検出も容易である。従って、前記モータに供給される電流値に基づいて前記負荷を監視することにより、電力供給停止時点のモータの負荷を簡単、かつ正確に検知することが可能となる。

一方、本発明のワイヤ駆動停止方法は、複数のワイヤ駆動用モータにより切断用ワイヤを高速駆動するワイヤソーの前記切断用ワイヤの駆動停止方法であって、電源異常により電力供給が停止されたときに、上記請求項１乃至５の何れかに記載のモータの非常停止方法に基づいて前記ワイヤ駆動用モータを停止させることにより、前記切断用ワイヤの駆動を停止させるようにしたものである（請求項６）。

この方法によれば、停電等、電源異常により電力供給が停止されたときには、その時点のモータの負荷に見合った減速度でワイヤ駆動用モータを減速させるため、モータに連結される駆動ベルト等の動力伝達部材やワイヤ巻取り用のローラ等に無理な負担がかかるのを有効に防止することができる。そのため、動力伝達部材等に損傷トラブルを招くことなく、各ワイヤ駆動用モータの同期を保った状態で各モータを正常に停止させることが可能となる。

なお、ワイヤソーについても、ワイヤ駆動用モータへ供給される電流値を検出し、その検出値に基づいてモータの負荷を監視するようにしてもよいが、ワイヤソーでは、ワークの断面形状が共通であればモータの負荷はワークの切断送り量に対応するので、例えば、前記切断用ワイヤのワークに対する切断送り量とこれに対応する前記負荷との対応関係を予め求めておき、駆動中のワークの切断送り量に基づいて前記対応関係からワイヤ駆動モータの負荷を求めることにより、該モータの負荷を監視するようにしてもよい（請求項７）。

一方、本発明に係るモータの非常停止装置は、電源異常によりモータへの電力供給が停止されたときに、前記モータに所定の減速動作を開始させることにより、その減速中に得られる回生電力を使って前記モータを停止させるモータの非常停止装置において、駆動中の前記モータの負荷を検知可能な負荷検知手段と、前記電力供給停止時に前記負荷検知手段により検知される負荷に基づいて前記モータの減速度を設定する減速度設定手段と、この減速度設定手段により設定された減速度で前記モータを減速させるべく前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えているものである（請求項８）。

この装置によると、停電等、電源異常によりモータへの電力供給が停止されると、負荷検知手段により検知されるその時点の負荷に基づき、減速度設定手段により該負荷に応じた減速度が設定される。そして、制御手段によりその減速度でモータが減速制御されることとなる。

この装置において、前記減速度設定手段は、前記負荷の増大に伴い前記モータが停止するまでの所要時間が短くなるように前記減速度を設定するのが好ましい（請求項９）。

この構成によると、電力供給停止時の負荷が小さい場合には低い減速度で、一方、負荷が大きい場合には高い減速度でモータが減速されることとなる。そのため、モータをフリーランに近い状態で減速させることが可能となり、その結果、動力伝達部材等に無理な負担をかけることなく、より安全にモータを減速、停止させることができるようになる。

また、前記減速度設定手段は、停止直前で減速度が徐々に小さくなるように（請求項１０）、例えば、指数関数曲線状に速度が低下するように前記モータの減速度を設定するのがより好ましい（請求項１１）。

この構成によると、モータとこれによって駆動される機構部分とをよりスムーズに停止させることが可能となる。

なお、モータの負荷は、各種パラメータを用いて検知することが可能であるが、モータに供給される電流値はモータの負荷に応じて顕著に変化し、また検出も容易である。従って、前記負荷検知手段は、前記モータに供給される電流値に基づいて前記負荷を検知するように構成されているのが（請求項１２）、最適な減速度を設定する上では好ましい。

一方、本発明に係るワイヤソーは、複数のワイヤ駆動用モータにより切断用ワイヤを高速駆動するワイヤソーにおいて、電源異常により電力供給が停止されたときに前記ワイヤ駆動用モータを停止させる手段として、前記請求項８乃至１２の何れかに記載のモータの非常停止装置を備えているものである（請求項１３）。

このワイヤソーによれば、停電等、電源異常によりモータへの電力供給が停止されると、負荷検知手段により検知されるその時点の負荷に基づき、減速度設定手段により該負荷に応じた減速度が設定される。そして、制御手段によりその減速度でワイヤ駆動用モータが減速制御されることとなる。

なお、ワイヤソーについても、ワイヤ駆動用モータへ供給される電流値を検出し、その検出値に基づいてモータの負荷を監視するようにしてもよいが、ワイヤソーでは、ワークの断面形状が共通であればモータの負荷はワークの切断送り量に対応する。そのため、例えば、負荷検知手段として、ワークの切断送り量を検出する切断送り量検出手段と、前記切断用ワイヤに対するワークの切断送り量とこれに対応するワイヤ駆動用モータの負荷との対応関係を予め記憶する記憶手段とを設け、前記切断送り検出手段の検出値に基づき前記記憶手段に記憶されている前記対応関係とからワイヤ駆動モータの負荷を検知するように構成することもできる（請求項１４）。

本発明では、駆動中のモータの負荷を監視し、停電等の電源異常により電力供給が停止された時には、その時点のモータの負荷に応じたモータの減速度を設定してモータを減速、停止させることにより、現実の負荷に見合った減速度でモータを減速させるようにしたので、減速中、モータに結合される動力伝達部材等に無理な負担がかかるのを有効に防止することができる。従って、回生電力を使ってモータを正常に停止させる一方で、動力伝達部材が損傷する等のトラブル発生を防止して安全にモータを停止させることができる。

特に、負荷の増大に伴いモータが短時間で停止するように減速度を設定するようにすれば、すなわち、電力供給停止時の負荷が小さい場合には低い減速度で、一方、負荷が大きい場合には高い減速度でモータを減速させるようにすれば、モータをフリーランに近い状態で減速させることが可能となるため、動力伝達部材等により負担をかけることなくモータを減速、停止させることが可能となる。

本発明の最良の実施形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るワイヤソーの全体構成図である。この図に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ、及び４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを備えている。

ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されており、ガイドローラ２６Ａが駆動モータ２５によって回転駆動されるようになっている。

各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａから繰出されたワイヤＷは、ガイドプーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力調節装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外周面のガイド溝（図示省略）に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回螺旋状に巻回された（巻き掛けられた）後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。

すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られながらその軸方向に往復駆動されるようになっている。

このガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。ワーク保持部３２は、上記ワーク２８をその軸方向とワイヤ並び方向とが合致する向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、上記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（すなわち切断送りする）ものである。

ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらの砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給し、ワイヤＷの表面に付着させるものである。

従って、このワイヤソーでは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤＷに砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂからスラリーが供給されながら、上記ワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウエハ（薄片）が同時に切り出される。

なお、同図中、符号１９Ａ，１９Ｂはそれぞれワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂを駆動する駆動モータである。このワイヤソーでは、これらの駆動モータ１９Ａ，１９Ｂを含め、ワイヤＷを駆動するための前記モータ２５、モータ１１Ａ，１１Ｂはいずれもサーボモータから構成されている。

次に、上記ワイヤＷの駆動を制御する制御系の構成について図２を用いて説明する。なお、この実施形態では、この制御系に本発明に係るモータの非常停止装置が組み込まれた構成となっている。

図２において、符号４０、４２、５０は、それぞれワイヤソーの電源である三相交流電源（以下、電源と略す）、駆動モータ２５の駆動を制御するサーボアンプ、ワイヤソーの駆動を統括的に制御する制御装置５０を示しており、この実施形態では、前記サーボアンプ４２および制御装置５０によりワイヤソーを自動制御するＮＣ（Numerical Control）装置が構成されている。なお、サーボアンプ４２は、ワイヤＷを駆動する前記各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ毎に設けられるが、図２では、便宜上、ガイドローラ２６Ａを駆動する駆動モータ２５とそのサーボアンプ４２のみを図示している。

前記サーボアンプ４２は、コンバータ部４４、インバータ部４６、電流計４７、コンデンサＣおよび制御部４８から構成されており、前記電源４０がコンバータ部４４に、駆動モータ２５がインバータ部４６にそれぞれ接続されている。

コンバータ部４４は、三相交流の電圧を直流に変換するもので、インバータ部４６は、コンバータ部４４で変換された前記直流電圧を三相電圧に変換する。

コンデンサＣは、コンバータ部４４とインバータ部４６との間に設けられており、コンバータ部４４により変換された直流電圧を平滑化し、その直流電圧を電荷として蓄積するもので、駆動モータ２５の減速を開始するのに必要な電荷（電力）を蓄積する。すなわち、停電等、電源異常により電力供給が停止されたときには、ここに蓄積された電荷（電力）が減速開始用の駆動電力として駆動モータ２５に供給されるようになっている。

制御部４８は、駆動モータ２５の駆動を制御するもので前記制御装置５０からの制御信号に基づいて各種演算処理を行うように構成されている。

電流計４７は、駆動モータ２５に供給される電流値を検出するもので、常時、又は一定の時間サイクルで該電流値を検出してその結果を後記制御装置５０（減速度設定部５４）に出力するようになっている。

なお、ここでは駆動モータ２５とそのサーボアンプ４２との構成について説明したが、その他の各モータ１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂとそのサーボアンプ４２も共通の構成を有している。

一方、制御装置５０は、その機能構成として主制御部５２、減速度設定部５４および記憶部５６等を含んでいる。

主制御部５２は、予め記憶されている加工プログラムに従って前記ワイヤＷ等を駆動すべく前記各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの駆動を統括的に制御するもので、図外の入力部を介して数値情報として入力される加工指令情報に基づいてワイヤＷを駆動すべく各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂのサーボアンプ４２（制御部４８）に制御信号を出力する。

特に、以下に説明する減速度設定部５４において各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの減速度が設定されたときは、その減速度で各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを減速させるべく前記サーボアンプ４２に制御信号を出力する。

前記減速度設定部５４は、停電等の電源異常により電源４０からの電力供給が停止されたときに前記各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの減速度を設定するもので、各サーボアンプ４２の電流計４７による検出値、各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂに内蔵される図外のエンコーダからの出力値および前記記憶部５６に記憶されている基礎データとに基づいて各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの減速度を設定し、その結果を前記主制御部５２に出力するように構成されている。

詳しく説明すると、前記記憶部５６には、モータ２５等の負荷として前記電流計４７による検出値と、その負荷（電流値）状態の下で各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを停止させるのに必要な最適な時間（目標停止時間）との対応関係を定めた基礎データが予め各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂに対応して記憶されており、前記減速度設定部５４は、ＵＰＳ６０から後記電力供給停止信号が出力されると、その時点の電流計４７の検出値をサンプリングするとともに、その検出値に対応する目標停止時間を記憶部５６から読出し、その目標停止時間とモータ２５等の回転速度（回転数）とに基づいて前記減速度を演算するように構成されている。

なお、記憶部５６に記憶される前記データは、予め実験的に、あるいは演算により求められており、当実施形態では、図３に示すように、負荷の増大に伴いモータを短時間で停止させ得るように、より詳しくは、モータ２５等が自然停止するまでに要する時間（同図中の破線；フリーラン）より短い時間であって、かつ可及的にその時間（自然停止時間）に近い時間でモータ２５等を停止させ得るように前記目標停止時間が設定されている（同図中の実線）。つまり、モータ２５等を減速させる際の減速度として、回生電力が発生し得る必要最小限の減速度を設定するように減速度設定部５４が構成されている。

なお、同図中符号６０は、周知のＵＰＳ６０であって、電源４０からの電力の供給状態を検知しながら、停電等の異常によって電源４０からの電力供給が遮断されると、各サーボアンプ４２の制御部４８および制御装置５０に対して所定の電力を供給してこれらの電源をバックアップするとともに、制御装置５０に対して電源４０からの電力供給が停止されたことを示す信号（電力供給停止信号）を出力するように構成されている。

次に、上記のように構成されたワイヤソーの作用効果について説明する。

上記のワイヤソーにおいて、そのメイン電源がオンされるとワイヤソーが起動し、所定のウォームアップ動作が開始される。このウォームアップ動作中、直流電圧が電荷として各サーボアンプ４２のコンデンサＣにフル充電状態まで蓄積され、モータ２５等の減速開始用の駆動電力がバックアップされる。

ウォームアップ動作が完了すると、主制御部５２からサーボアンプ４２に制御信号が出力され、所定の加工指令情報に基づいて各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂが駆動される。これによりワイヤＷが高速駆動される一方で、ワーク送り装置３０によりワイヤＷに対してワーク２８が切断送りされてワーク２８の切り出しが開始される。

このようなワイヤソーの駆動中、停電等の電源異常により電源４０からの電力供給が停止されると、ＵＰＳ６０から各サーボアンプ４２の制御部４８および制御装置５０に電力の供給開始されるとともに、ＵＰＳ６０から制御装置５０に電力供給停止信号が出力され、これにより制御装置５０から各サーボアンプ４２にモータ停止指令信号、すなわち各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを停止させるための制御信号が出力される。詳しくは、ＵＰＳ６０から電力供給停止信号が出力されると、その時点の各サーボアンプ４２の電流計４７およびモータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの各エンコーダからの出力値に基づいて前記減速度設定部５４において各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂの減速度が設定され、前記モータ停止指令信号として、減速度設定部５４で設定された減速度に関する情報を伴った指令信号が各サーボアンプ４２に出力される。

このモータ停止指令信号の出力より、各サーボアンプ４２のコンデンサＣに電荷として蓄積されている直流電圧が減速開始用の駆動電力として各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂに供給され、モータ２５等が減速動作に移行される。

この際、前記減速度設定部５４において設定された減速度でモータ２５等が減速制御されることにより、モータ２５等が発電機として適正に機能し、これにより発生する回生電力がモータ減速用の駆動電力として使用されながらそれぞれモータ２５等が同期を保った状態で減速されることとなる。また、上記のような減速度でモータ２５等が減速されることによって、ボビン９Ａ，９Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂおよびガイドローラ２６Ａに無理な力（負担）がかかることなくモータ２５等が減速されることとなる。すなわち、上述したように、減速度設定部５４では、電力供給停止時の負荷に応じて、回生電力が発生し得る必要最小限の減速度を設定するように構成されているので、モータ２５等はフリーランにより近い状態で減速することとなり、モータのみの制動力により高い減速度で急激に減速されることがない。そのため、モータ２５等の減速時にガイドローラ２６Ａに無理な力（負担）がかかることがない。

こうして前記モータ停止指令信号の出力に応じてモータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂが減速された後、モータ２５等がそれぞれ同期した状態で正常に停止することとなる。

以上のように、このワイヤソーでは、停電等の電源異常により駆動モータ２５等への駆動電力の供給が停止されたときには、その時点の負荷に応じて回生電力が発生し得る必要最小限の減速度を設定し、その減速度で各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを減速させるので、従来のこの種のワイヤソーに比べてより安全に駆動モータ２５等を停止させることができる。すなわち、停電発生時の負荷状態に拘わらず一律に最大負荷時に対応する減速度でモータを減速させる従来のワイヤソーでは、例えば低負荷時に停電等の電源異常が発生すると、高速回転しているローラがモータの制動力のみにより急激に減速されることとなり、該モータに結合されるガイドローラ等の動力伝達部分が慣性力で損傷することが考えられるが、上記実施形態のワイヤソーによると、駆動モータ２５等は、上述したようにフリーランに近い状態で減速されることとなるため、ガイドローラ２６Ａ等に無理な力がかかることがない。そのため、該ローラ２６Ａ等が損傷を受けるといったトラブルの発生が未然に防止されることとなる。

従って、上記実施形態のワイヤソーによると、各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂをその同期を図った状態で正常に停止させることができる一方で、従来のこの種のワイヤソーに比べてより安全に各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを停止させることができる。

なお、上述したワイヤソーは、本発明が適用されるワイヤソーの一実施形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、以下のような構成を採用することもできる。

（１） 上記実施形態では、サーボアンプ４２から各モータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂに供給される電流値を検出することにより、モータ２５等の負荷を検知するようにしているが、具体的な構成に基づき、別のパラメータを利用してモータ２５等の負荷を監視するようにしてもよい。例えば、断面形状が共通するワーク２８では、ワイヤＷに対するワーク２８の切断送り量に対応してモータ２５等の負荷が変化するため、例えば、図４に示すように、ワイヤＷに対するワーク２８の切断送り量ｆをパラメータとしてモータ２５等の負荷を監視するようにしてもよい。この場合には、切断送り量とこれに対応するワイヤ駆動用モータの負荷との対応関係を予め記憶する記憶手段を設けるとともに、切断送り量を検出する切断送り量検出手段を設け、この切断送り検出手段の検出値に基づいて記憶手段に記憶されている前記対応関係からワイヤ駆動モータの負荷を検知するように構成してもよい。

（２） 上記実施形態では、予めモータ２５等の負荷（電流計４７による検出電流値）と目標停止時間との関係を基礎データとして記憶部５６に記憶させておき、電流計４７およびエンコーダの出力値とこの基礎データとに基づいて減速度を求めるようにしているが、減速度の設定方法は、電力供給停止時の前記負荷に応じてモータ２５等の減速度を設定する方法であれば実施形態の方法に限定されるものではない。

（３） 上記実施形態では、電力供給停止時の負荷状態でモータ２５等が自然停止するまでに要する時間（自然停止時間）より短い時間であって、かつ可及的にその時間に近い時間で駆動モータ２５等が停止し得るように減速度を設定するようにしているが、勿論、より短い時間でモータ２５等が停止し得るように減速度を設定するようにしてもよい。要は、電力供給停止時のモータ２５等の負荷に応じ、減速中のガイドローラ２６Ａ等の損傷を防ぐことができる範囲で減速度を設定するようにすればよい。

例えば、一定の減速度でモータ２５，１１Ａ，１１Ｂ，１９Ａ，１９Ｂを減速させる以外に、停止直前での減速度が徐々に小さくなるように、例えば図５に示すように指数関数曲線状に速度が低下する速度特性に従ってモータ２５等が減速するように減速度を設定するようにしてもよい。このようにすれば、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等の従動プーリの破損やワイヤＷの切断等を効果的に防止することができるという効果がある。すなわち、モータ２５等を一定の減速度で急激に減速させて停止させると、ワイヤＷはモータ２５等に追従して停止するものの、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等の従動プーリはその慣性力により回転し続けるという現象が発生する場合ある。このような場合には、停止しているワイヤＷに対してガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等が激しく擦れ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等のワイヤ案内面に深溝が形成されたり、あるいはワイヤＷが切断に至る場合がある。これに対して、上記のような速度特性に従ってモータ２５等を減速させるようにすれば、モータ２５等を急激に減速させつつ停止直前では緩やかに減速させることができるので、ワイヤＷの減速動作にガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等が追従し易くなる。従って、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ等の従動ローラとワイヤＷとを同時に、かつスムーズに停止させることが可能となり、その結果、従動プーリの破損やワイヤＷの切断等のトラブルを未然に防止できるようになる。

（４） なお、電源異常によりモータへの電力供給が停止されたときに回生電力を使ってモータを停止させるとともに、その際のモータの減速度を電力供給停止時の負荷に応じて設定するという上記実施形態で説明したモータ非常停止方法（非常停止装置）は、勿論ワイヤソー以外の各種機械装置等についても適用可能である。

本発明に係るワイヤソーの全体構成図である。 ワイヤソーの制御系（主にワイヤ駆動用のモータを制御する部分）の構成を示す図である。 制御装置の記憶部に記憶された基礎データ（電流値と停止時間との関係）を示すグラフである。 モータの負荷を監視する別の方法を説明する模式図である。 ワイヤ駆動用のモータを減速制御する上で好ましい速度特性を示す図である。 回生電力を使ってモータを停止させる際の従来の減速度の設定方法を説明するグラフ（負荷と停止時間との関係を示すグラフ）である。

符号の説明

１１Ａ，１１Ｂ ボビン駆動モータ
１９Ａ，１９Ｂ 駆動モータ
２５ 駆動モータ
４０ 三相交流電源
４２ サーボアンプ
４４ コンバータ部
４６ インバータ部
４７ 電流計
４８ 制御部
５０ 制御装置
５２ 主制御部
５４ 減速度設定部
５６ 記憶部
６０ ＵＰＳ（無停電電源装置）
Ｗ 切断用ワイヤ
Ｃ コンデンサ

Claims (14)

1. 電源異常によりモータへの電力供給が停止されたときに、前記モータに所定の減速動作を開始させることにより、その減速中に得られる回生電力を使って前記モータを停止させるモータの非常停止方法において、
   駆動中の前記モータの負荷を監視し、電力供給停止時の前記負荷に応じたモータの減速度を設定してその減速度で前記モータを減速させることにより、前記モータを停止させることを特徴とするモータの非常停止方法。
2. 請求項１に記載のモータの非常停止方法において、
   前記負荷の増大に伴い前記モータが停止するまでの所要時間が短くなるように前記減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止方法。
3. 請求項１又は２に記載のモータの非常停止方法において、
   停止直前で減速度が徐々に小さくなるように前記モータの減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止方法。
4. 請求項３に記載のモータの非常停止方法において、
   指数関数曲線状に速度が低下するように前記モータの減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止方法。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のモータの非常停止方法において、
   前記モータへ供給される電流値を検出し、その検出値に基づいて前記モータの負荷を監視することを特徴とするモータの非常停止方法。
6. 複数のワイヤ駆動用モータにより切断用ワイヤを高速駆動するワイヤソーの前記切断用ワイヤの駆動停止方法であって、
   電源異常により電力供給が停止されたときに、上記請求項１乃至５の何れかに記載のモータの非常停止方法に基づいて前記ワイヤ駆動用モータを停止させることにより、前記切断用ワイヤの駆動を停止させることを特徴とするワイヤ駆動停止方法。
7. 請求項６に記載のワイヤ駆動停止方法において、
   前記切断用ワイヤに対するワークの切断送り量とこれに対応する前記負荷との対応関係を予め求めておき、駆動中のワークの切断送り量に基づいて前記対応関係からワイヤ駆動モータの負荷を求めることにより、該モータの負荷を監視することを特徴とするワイヤ駆動停止方法。
8. 電源異常によりモータへの電力供給が停止されたときに、前記モータに所定の減速動作を開始させることにより、その減速中に得られる回生電力を使って前記モータを停止させるモータの非常停止装置において、
   駆動中の前記モータの負荷を検知可能な負荷検知手段と、
   前記電力供給停止時に前記負荷検知手段により検知される負荷に基づいて前記モータの減速度を設定する減速度設定手段と、
   この減速度設定手段により設定された減速度で前記モータを減速させるべく前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするモータの非常停止装置。
9. 請求項８に記載のモータの非常停止装置において、
   前記減速度設定手段は、前記負荷の増大に伴い前記モータを短時間で停止させるように前記減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止装置。
10. 請求項８又は９に記載のモータの非常停止装置において、
    前記減速度設定手段は、停止直前で減速度が徐々に小さくなるように前記モータの減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止装置。
11. 請求項１０に記載のモータの非常停止装置において、
    前記減速度設定手段は、指数関数曲線状に速度が低下するように前記モータの減速度を設定することを特徴とするモータの非常停止装置。
12. 請求項８乃至１１の何れかに記載のモータの非常停止装置において、
    前記負荷検知手段は、前記モータに供給される電流値に基づいて前記負荷を検知することを特徴とするモータの非常停止装置。
13. 複数のワイヤ駆動用モータにより切断用ワイヤを高速駆動するワイヤソーにおいて、
    電源異常により電力供給が停止されたときに前記ワイヤ駆動用モータを停止させる手段として、前記請求項８乃至１２の何れかに記載のモータの非常停止装置を備えていることを特徴とするワイヤソー。
14. 請求項１３に記載のワイヤソーにおいて、
    前記請求項８乃至１１の何れかに記載のモータの非常停止装置を備えるワイヤソーであって、
    前記負荷検知手段は、ワークの切断送り量を検出する切断送り量検出手段と、前記切断用ワイヤに対するワークの切断送り量とこれに対応するワイヤ駆動用モータの負荷との対応関係を予め記憶する記憶手段とを有し、前記切断送り検出手段の検出値に基づき前記記憶手段に記憶されている前記対応関係とからワイヤ駆動モータの負荷を検知することを特徴とするワイヤソー。

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