JPH0966459A - ワイヤソー装置及びワイヤの巻き取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤの巻き取りに際して、巻き崩れや、食
い込み等の発生を防止する。 【解決手段】 タッチローラ６４，６５、センサとして
のエンコーダ６６，６７及び制御手段２６によってトラ
バーサ２９の反転端の位置の補正手段が構成される。ト
ラバーサ２９が上下方向に往復移動するとき、所定往復
回数毎に、例えば十往復に一度の割合でトラバーサ２９
に巻き取りリール１４の上部軸端の位置を超過移動させ
る。ワイヤ６が接触してタッチローラ６５が回転し始め
るまでの間に、トラバーサ２９が移動する距離△Ｌは装
置固有のものである。よって、タッチローラ６５の回転
が感知されたときのトラバーサ２９の位置から△Ｌの距
離の分だけリール１４側へ戻ったとこの位置が、常に補
正された新たな上部反転端の位置となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体材
料、磁性材料、セラミック等の脆弱性材料をワイヤによ
り切断するワイヤソー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置においては、ワイヤを加工
用ローラ側へ繰り出すリールと、切断を終えたワイヤを
巻き取るためのリールとを備えたリール機構がフレーム
上に装設されている。そして、複数の加工用ローラ間に
ワイヤが多数回螺旋状に巻掛けられる。そして、その加
工用ローラの回転によりワイヤが走行され、その走行中
のワイヤに対してワークが接触されるとともに、その接
触部に砥粒を含むスラリーが供給されて、ワークがワイ
ヤによりウエハー状にスライスされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置の
運転中、リールは熱膨張やワイヤの巻付圧力のために軸
方向に伸張する。よって、リールの巻付胴の端部の位置
が定まらず、このため巻き取りが一定範囲を往復動する
トラバーサに案内されるにもかかわらず、リールに対す
るワイヤの巻き取り端部の位置が定位置にならないおそ
れがある。従って、巻き崩れが起こったり、すでに巻か
れたワイヤ間に新たに巻き付けられたワイヤが食い込ん
だりする。その結果、ワイヤ送りの向きを反転してワイ
ヤを繰り出すとき、ワイヤには大きな張力変動が働い
て、ワイヤが断線したりするおそれがある。

【０００４】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的
は、ワイヤの巻き取りの際にワイヤがリールの巻胴部に
巻き崩れ、及び巻き不足が生じたりすることなく均一に
巻き取られるようなワイヤソー装置及びその巻き取り方
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、リールにワイヤを均一
に巻き取るために、トラバーサの反転端の位置を補正す
る補正手段を設けている。

【０００６】請求項２に記載の発明では、前記補正手段
は、トラバーサを所定往復回数毎に前記リールの巻付端
より超過して移動させ、センサがその超過を検出したと
きにおけるトラバーサの位置から新たな反転端の位置を
演算して補正するようにしたものである。

【０００７】請求項３に記載の発明では、前記リールは
巻付胴の軸線に対してほぼ直角な内面を有するフランジ
を設けている。請求項４に記載の発明では、前記リール
をその中心軸線が鉛直方向を指向するように支持すると
ともに、前記トラバーサをリールの軸線方向に沿って往
復移動可能になるように配置したものである。

【０００８】請求項５に記載の発明では、トラバーサを
所定往復回数毎にリールの巻付端より超過して移動さ
せ、センサがその超過を検出したときのトラバーサの位
置から反転端の位置を演算して補正するようにしたもの
である。

【０００９】請求項６に記載の発明では、前記リールの
両端部のうち少なくとも一方の外面を圧縮ばねを介して
保持したものである。従って、請求項１に記載の発明で
は、トラバーサの反転端の位置が補正されながらワイヤ
がリールの巻付胴の端から端へ均一に巻き取られる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、トラバーサが
所定往復回数毎にリールの巻付端より超過して移動さ
れ、センサがその超過を検出したときにおけるトラバー
サの位置の検出信号からトラバーサの新たな反転端の位
置が自動的に演算され補正される。

【００１１】請求項３に記載の発明では、前記リールの
巻付胴の軸線に対して直角な内面を有するフランジの付
け根の部分までワイヤが均一に巻き取られ、ワイヤの巻
き取り量が減少することがない。

【００１２】請求項４に記載の発明では、上部反転端位
置のみ補正が行われる。請求項５に記載の発明では、装
置の運転中にトラバーサが所定往復回数毎にリールの巻
付端より超過して移動され、センサがその超過を検出し
たときにおけるトラバーサの位置から新たな反転端の位
置が演算され補正される。

【００１３】請求項６に記載の発明では、前記リールが
熱膨張やワイヤ巻付圧力等によって伸長しようとしたと
き、一方の端部に設けられた圧縮ばねによってそのリー
ルの伸長が許容される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化したワイ
ヤソー装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。

【００１５】図１及び図２に示すように、基台１は床面
上に設置され、その上面にはフレーム２，３，４が立設
されている。切断機構５はフレーム２上に装設されてい
る。この切断機構５は平行に延びる加工用ローラとして
の駆動溝ローラ７及び従動溝ローラ８を備え、それらの
外周には環状をなす多数の溝７ａ，８ａが所定ピッチで
形成されている。なお、図面において理解を容易にする
ために、溝７ａ，８ａの数を実際よりも少なく描いてい
る。一本の切断用ワイヤ６は前記溝ローラ７，８の各溝
７ａ，８ａに連続的に巻回されている。ワイヤ走行用モ
ータ９は基台１上に配設され、このモータ９により駆動
溝ローラ７が直接回転される。そして、溝ローラ７，８
の往復回転によって、ワイヤ６が一方向又は双方向に走
行される。例えば、溝ローラ７，８の往復回転により、
ワイヤ６が１０メートル往動した後、９メートル復動す
るということを繰り返す。ワーク支持機構１０はフレー
ム３の左側面に前記切断機構５の上方において上下動可
能に支持され、その下部にはワーク１１がセットされ
る。そして、ワイヤ６が溝ローラ７ａ，８ａ間で走行さ
れながら、ワーク支持機構１０が下降される。このと
き、ワイヤ６上へ砥粒を含むスラリーが図示しないスラ
リー供給装置から供給されるとともに、そのワイヤ６に
対し、ワーク１１が押し付けられ、ラッピング作用によ
ってワーク１１がスライス加工される。

【００１６】リール機構１２はフレーム４上に装設され
ている。このリール機構１２は、ワイヤ６を繰り出し、
巻き取るための一対のリール１３，１４を備えている。
なお、両リール１３，１４は巻き取り、繰り出しの両機
能を有するが、以降の説明においては、説明を簡略化す
るために一例として一方のリール１３を繰り出しリー
ル、他方のリール１４を巻き取りリールとした場合を述
べる。後述する一対のリール回転用モータ３１，３２は
基台１に配設され、これらのモータ３１，３２により繰
り出しリール１３及び巻き取りリール１４が個別に回転
される。

【００１７】トラバース機構１５はリール機構１２に隣
接してフレーム４上に装設され、繰り出しリール１３か
らのワイヤ６の繰り出し及び巻き取りリール１４へのワ
イヤ６の巻き取りを上下にトラバースしながら案内す
る。そして、両リール１３，１４の回転及び溝ローラの
回転により繰り出しリール１３から切断機構５へワイヤ
６が繰り出されるとともに、加工動作後に巻き取りリー
ル１４に巻き取られる。

【００１８】一対のダンサアーム１７はフレーム３の前
面に回転軸を介して回動可能に支持され、それらの先端
にはガイドローラ１８及びウェイト１９がそれぞれ取付
けられている。そして、両ダンサアーム１７に付設され
たウェイト１９の重力により、溝ローラ７，８間のワイ
ヤ６に所定の張力が付与される。なお、２１，２３，２
４，２５はワイヤ６の走行を案内するためのガイドロー
ラを示す。

【００１９】ワイヤ６は繰り出しリール１３から繰り出
されてローラ２３、ダンサアーム１７のローラ１８、ガ
イドローラ２５及び一組のガイドローラ２１を経て切断
機構５に至る。そして、その切断機構５からもう一組の
ガイドローラ２１、ガイドローラ２５、ダンサアーム１
７のローラ１８及びローラ２４を経て巻き取りリール１
４に巻き取られる。

【００２０】制御手段を構成する制御装置２６は前記基
台１の後方に近接して配置され、その前面には各種の操
作キーや表示ランプ等を備えた制御パネル２７が取り付
けられている。

【００２１】次に、この実施形態の主要部の構成を詳細
に説明する。図３に示すように、前記制御装置２６はＣ
ＰＵ５０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２を有している。ＣＰ
Ｕ５０は装置全体の動作を制御し、ＲＯＭ５１には後述
のプログラムが格納され、ＲＡＭ５２は各種のデータを
一時的に記憶する。ＣＰＵ５０には後述のセンサ６６，
６７及び前記モータ３１，３２が接続されている。

【００２２】図４、図５及び図６に示すように、回転方
向及び回転速度を変更可能な前記一対のモータ３１，３
２はフレーム４に装着され、その上面にはモータ軸３１
ａ，３２ａが突設されている。回転軸３３は各モータ３
１，３２に対応するように、複数の軸受３４を介してフ
レーム４内に回転可能に支持され、それらの上端には大
径部３３ａが一体形成されている。カップリング３５は
モータ軸３１ａ，３２ａを各回転軸３３に連結するよう
に、それらの間に取り付けられている。

【００２３】前記繰り出しリール１３及び巻き取りリー
ル１４は、ドライブピン３６により各回転軸３３の大径
部３３ａ上に位置決めされた状態でネジ３７により圧縮
ばね４０を介して大径部３３ａに保持され、その巻胴４
２が鉛直線上に位置するとともに、フランジ４１の内面
が巻胴４２の軸線に対してほぼ直角をなしている。よっ
て、リール１３，１４の上端が開放しているため、ワイ
ヤ巻付圧力、熱膨張等によって両リール１３，１４が軸
方向に伸縮する自由度が残され、圧縮ばね４０によって
押さえつけられている。

【００２４】また、演算プログラムにより両リール１
３，１４のワイヤ繰り出し量が算出され、ワイヤ６が同
一速度で両リール１３，１４間を走行されるように、両
リール１３，１４の巻径の変化にともないモータ３１，
３２の回転速度がそれぞれ制御される。

【００２５】図５及び図６に示すように、一対の取付板
４６はフレーム４上に所定間隔をおいて立設され、この
両取付板４６間には上下一対の回転軸４７，４８が回転
可能に支持されている。回転方向及び回転速度の変更可
能な一対のモータ４９は後部取付板４６の外面に装着さ
れ、それらのモータ軸がカップリングを介して回転軸４
７，４８にそれぞれ連結されている。

【００２６】一対の下部駆動スプロケット５６は前記下
部回転軸４８に所定間隔をおいて固定されている。一対
の上部従動スプロケット５７は上部回転軸４７上に軸受
を介して回転可能に支持され、各従動スプロケット５７
と駆動スプロケット５６との間にはチェーン５９がそれ
ぞれ掛装されている。

【００２７】移動体６１は前記各対のチェーン５９の途
中に支持され、それらのチェーン５９の回転により、巻
き取りリール１４の長手方向へ往復移動される。水平ガ
イドローラ６２は移動体６１の下面に垂直軸線の周りで
回転可能に支持され、巻き取りリール１４に巻き取られ
るワイヤ６がほぼ水平方向に走行するように規制する。
垂直ガイドローラ６３は移動体６１の側面に水平軸線の
周りで回転可能に支持され、前記ワイヤ６が上下方向に
走行するように規制する。

【００２８】図５に示すように、上下各一対のタッチロ
ーラ６４，６５は上下方向へ所定の微小間隙をおいて隣
接配置されるように、前記各移動体６１に回転可能に支
持され、このタッチローラ６４，６５間の間隙中にワイ
ヤ６が挿通されている。センサとしてのエンコーダ６
６，６７は各タッチローラ６４，６５の回転軸に連結さ
れ、タッチローラ６４，６５がワイヤ６との接触によっ
て回転されたときに検出信号を出力する。

【００２９】次に、前記のように構成されたワイヤソー
装置の動作、特にワイヤ巻き取りの動作について詳述す
る。前記のように構成されたトラバース機構１５におい
ては、装置の運転時に前記各モータ４９が、繰り出しリ
ール１３及び巻き取りリール１４上のワイヤ６の巻径の
変化に応じてワイヤ６の走行速度が一定になるように適
宜の速度で回転される。

【００３０】そして、モータ４９により回転軸４７，４
８が回転され、前記両移動体６１がそれぞれ垂直方向に
往復移動される。これにより、ワイヤ６が繰り出しリー
ル１３上から長手方向にトラバースされながら繰り出さ
れ、また、ワイヤ６が巻き取りリール１４上に長手方向
へトラバースされながら巻き取られる。

【００３１】このようにトラバーサ２９は、制御装置２
６に記憶された両リール１３、１４の巻胴４２の両端位
置間を端から端へと往復移動してワイヤ６を案内する。
しかしながら、ワイヤソー装置の運転中には熱膨張やワ
イヤ６の巻付圧力によって巻き取りリール１４の巻胴４
２が軸方向へ伸長する。その結果、トラバーサ２９が一
定範囲を往復してワイヤ６を案内していたのでは、リー
ル１４の巻胴４２の伸長した分だけ巻き取りに隙間が生
じてしまう。その結果、巻き崩れや、ワイヤの食い込み
等が起こるおそれがある。

【００３２】この不具合を防止するため、装置の運転中
に、トラバーサ２９の往復移動距離、すなわちトラバー
サ２９の反転端の位置を適宜補正しながらワイヤ６を巻
き取っていくことが必要である。本実施形態では、セン
サとしてのエンコーダ６６，６７及び制御装置２６によ
ってトラバーサ２９の反転端の位置の補正手段を構成し
た。

【００３３】このトラバーサ２９の動作を図７及び図８
に示すフローチャートに基づいて説明する。図８に示す
ように、ステップＳ１でトラバーサ２９が往復移動範囲
の上端に位置したことが検出されると、ステップＳ２に
おいてワイヤ６の巻き取り時か否かが判別される。な
お、スタート時トラバーサ２９が移動範囲の上端に位置
したことの判別は予めプログラムされたデータに基づ
く。

【００３４】ステップＳ２における判別がＹＥＳの場合
は、ステップＳ３において上端に位置した回数がカウン
トされ、判別がＮＯの場合には、すなわちワイヤ６の繰
り出し時には、移動回数データがカウントされない。

【００３５】そして、ステップＳ４においてステップＳ
３におけるカウント値が所定値に達したか否かが判別さ
れ、カウント値が予め定められた値、例えば「１０」に
達した場合にはステップＳ５に進行する。すなわち、ト
ラバーサ２９がワイヤ６の巻き取り時において往復移動
範囲の上端に達した回数が１０回になると、ステップＳ
５でトラバーサ２９が移動範囲を若干超過するように同
方向へさらに移動される。

【００３６】したがって、図７に示すようにワイヤ６が
リール１４のフランジ４１の内面に沿うとともに、同フ
ランジの外周縁にかかって斜状になる。このため、ワイ
ヤ６がローラ６５に接する状態になり、ステップＳ６に
おいてセンサとしてのエンコーダ６７がオンされたタイ
ミングにおけるトラバーサ２９の位置がメモリされる。
そして、ステップＳ７において、その位置から予め設定
された所定量△Ｌだけリール１４側へ戻ったところの位
置が次回以降のトラバーサ２９の上部側反転端位置とし
て補正設定される。その後、ステップＳ８においてカウ
ント値がクリアされ、再びステップＳ１に戻って上記過
程をたどって反転端補正が行われる。

【００３７】つまり、トラバーサ２９の上部反転端の位
置を補正するには、例えば十往復に一度の割合でトラバ
ーサ２９を、リール１４上の端部を超過して移動させ
て、タッチローラ６５が回り始めるときのトラバーサ２
９の位置をエンコーダ６７によって検出するのみでその
補正を行うことができる。

【００３８】本実施形態では、反転端の補正をリール１
４の上端についてのみ行ったのは、リールの下端は固定
されており、リールの伸縮は上端側で現れるからであ
る。このようにすれば、ワイヤ６が巻き取りリール１４
にほぼ完全に均一に巻き取られることになり、巻き崩れ
が起こったり、ワイヤ６の食い込みが起こったりするお
それがなくなる。

【００３９】また本実施形態では、十往復に一度の割合
で反転端の補正を行うこととしたため、リール１４の巻
胴４２の端部付近にワイヤ６が集中して巻き取られるこ
とはない。この補正頻度は、リール１４の巻径等の装置
の使用条件を考慮して定めるのが望ましい。

【００４０】本実施形態では前記のようにワイヤソー装
置を構成したため、以下の効果を有する。 （１）トラバーサ２９の反転端の位置が、装置の運転中
に適宜補正されるため、ワイヤ６が巻き取りリール１４
に均一に巻き取られて巻き崩れや、ワイヤ６の食い込み
等が起こるおそれはない。 （２）リールの巻付端からの超過量で反転端の位置を検
出させるため、ワイヤの巻径の大小にかかわらず補正量
が安定して得られる。 （３）上記反転端の補正を自動的に行うようにしたた
め、作業者の負担を軽減し、省力化にもつながる。 （４）リールを垂直に配置した場合には、巻き取りリー
ル１４の上端部のみで反転端の補正を行えば足り、下端
については反転端の補正をする必要がないため、プログ
ラム構成が簡単である。 （５）リール１３，１４の上端部が圧縮ばね４０により
押えられており、巻付け圧力により仮にフランジ４１が
上方へ湾曲しても、それを許容できる。これに対して、
リールのフランジ部４１をナットにより押さえつけた場
合には、フランジの湾曲によりナットを緩めることがで
きなくなり、リール１３，１４を外すことが不可能にな
るおそれがある。 尚、この発明は前記実施形態に限定
されるものではなく、各部の構成を例えば以下のように
変更して具体化することも可能である。 （１）トラバーサ２９の反転端の補正の頻度を、適当な
範囲内で変更して行うこと。 （２）トラバーサ２９の反転端の補正を、巻き取りリー
ル１４の下端についても行うこと。このようにすれば、
ワイヤ６がリール１４にさらに均一に巻き取られて、巻
き崩れや、ワイヤの食い込みがなくなる。 （３）繰り出しリール１３および巻き取りリール１４
を、その中心軸線が水平になるように支持したワイヤソ
ー装置において、そのリールの両端についてトラバーサ
２９の反転端の補正を適宜行いながらワイヤを巻き取っ
ていくようにすること。

【００４１】上記実施形態から把握できる請求項以外の
技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１）請求項４において、前記リールをその中心軸線が
鉛直方向を指向するように支持するとともに、前記トラ
バーサをリールの軸線方向に往復移動可能になるように
配置したワイヤソー装置において、トラバーサをリール
の少なくとも上部巻付端についてのみ超過して移動さ
せ、センサがその超過を検出したときにおけるトラバー
サの位置から反転端の位置を演算して補正するようにし
たワイヤソー装置。

【００４２】このように構成すれば、リールの下部巻付
端についてはトラバーサの反転端の補正をする必要がな
くなる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、リールの巻
付胴の端から端へワイヤが均一に巻き取られるため、ワ
イヤの巻き崩れや、食い込み等が起こるおそれがない。

【００４４】請求項２に記載の発明では、トラバーサの
反転端の位置がセンサによる検出信号から自動的に演算
され補正されるため、作業者の負担を軽減することがで
き、省力化につながる。

【００４５】請求項３に記載の発明では、フランジがリ
ールの巻付胴の軸線に対してほぼ直角な内面を有するた
め、その付け根の部分までワイヤが均一に巻き取られ
て、ワイヤの巻き取り量が減少することがない。

【００４６】請求項４に記載の発明では、リールの上部
反転端位置についてのみ補正を行えば足りるため、下端
については補正をする必要がなく、トラバーサ制御が簡
単になる。

【００４７】請求項５に記載の発明では、装置の運転中
にトラバーサを所定往復回数毎にリールの軸端より超過
して移動させてトラバーサの新たな反転端の位置を演算
し補正しているため、リールの巻付胴の端から端へワイ
ヤが均一に巻き取られてワイヤの巻き崩れや、食い込み
等が起こるおそれがない。また、トラバーサを毎回リー
ルの軸端より超過して移動させて反転端の位置を補正す
るのでないため、リールの巻付端にワイヤが集中して巻
き取られることはなく、リールのフランジが破損するお
それがない。

【００４８】請求項６に記載の発明では、前記リールの
フランジがワイヤ巻付圧力や熱膨張等によって湾曲して
も、圧縮ばねがその湾曲を許容するため、リールが取り
外し不能にロックされるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤソー装置の全体構成を示す正面図。

【図２】ワイヤソー装置の平面図。

【図３】制御装置を示すブロック図。

【図４】ワイヤの繰り出し及び巻き取り機構を拡大して
示す部分破断側面図。

【図５】ワイヤのトラバース機構を拡大して示す部分切
欠き正面図。

【図６】同じくトラバース機構の部分平面図。

【図７】トラバーサの反転端の補正手段を示す部分側面
図。

【図８】トラバーサの動作を示すフローチャート。

【符号の説明】

５…切断機構、６…ワイヤ、７…駆動溝ローラ、８…従
動溝ローラ、１１…ワーク、１２…リール機構、１３…
繰り出しリール、１４…巻き取りリール、１５…トラバ
ース機構、２９…トラバーサ、４０…圧縮ばね、６４，
６５…タッチローラ、６６，６７…エンコーダ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方のリールから繰り出された一本のワ
   イヤを、複数の加工用ローラ間に螺旋状に巻き付けると
   ともに、該ワイヤを他方のリールにトラバーサを介して
   巻き取り、前記加工用ローラ間においてワイヤによりワ
   ークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソー装置
   において、 リールにワイヤを均一に巻き取るために、トラバーサの
   反転端の位置を補正する補正手段を設けたワイヤソー装
   置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、トラバーサを所定往復
   回数毎に前記リールの巻付端より超過して移動させ、セ
   ンサがその超過を検出したときにおけるトラバーサの位
   置から新たな反転端の位置を演算して補正するようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー装置。
3. 【請求項３】 前記リールは巻付胴の軸線に対してほぼ
   直角な内面を有するフランジを設けた請求項２に記載の
   ワイヤソー装置。
4. 【請求項４】 前記リールをその中心軸線が鉛直方向を
   指向するように支持するとともに、前記トラバーサをリ
   ールの軸線方向に沿って往復移動可能になるように配置
   した請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤソー装置。
5. 【請求項５】 一方のリールから繰り出された一本のワ
   イヤを、複数の加工用ローラ間に螺旋状に巻き付けると
   ともに、該ワイヤを他方のリールにトラバーサを介して
   巻き取り、前記加工用ローラ間においてワイヤによりワ
   ークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソー装置
   のワイヤの巻き取り方法において、 トラバーサを所定往復回数毎にリールの巻付端より超過
   して移動させ、センサがその超過を検出したときにおけ
   るトラバーサの位置から反転端の位置を演算して補正す
   るワイヤの巻き取り方法。
6. 【請求項６】 一方のリールから繰り出された一本のワ
   イヤを、複数の加工用ローラ間に螺旋状に巻き付けると
   ともに、該ワイヤを他方のリールにトラバーサを介して
   巻き取り、前記加工用ローラ間においてワイヤによりワ
   ークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソー装置
   において、 前記リールの両端部のうち少なくとも一方の外面を圧縮
   ばねを介して保持したワイヤソー装置。