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JP3741305B2 - Wire saw and method for controlling wire tension thereof - Google Patents
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JP3741305B2 - Wire saw and method for controlling wire tension thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤソーおよびワイヤソーのワイヤ張力制御方法、詳しくはグルーブローラ間に架けわたされたワイヤの、インゴット切断時の張力を制御するワイヤソーおよびそのワイヤ張力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤソーは、繰出し装置のワイヤ繰出し用のリール(またはボビン)から導出されたインゴット切断用のワイヤを、複数本のワイヤソー用グルーブローラに対してコイル状に巻き架け、その後、巻取り装置のワイヤ巻取り用のリール(またはボビン)に巻き取る装置構成となっている。
これらのグルーブローラの基本構造は、円筒形状の台金の外周面に所定厚さのライニング材(ウレタンゴム)を被覆し、このウレタンゴムの外周面にワイヤ溝が刻設されている。
ワイヤソーによる単結晶シリコンインゴットの切断時には、ラッピングオイルに遊離砥粒を含むスラリー状の砥液を供給しながら、往復走行中のワイヤ列に対してインゴットを相対的に押し付ける。これにより、砥粒の研削作用でインゴットが多数枚のウェーハに切断される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、グルーブローラ間には、長尺な1本のワイヤが350〜450回くらい巻きかけられている。その結果、1本のワイヤが横一列に束ねられた形状のワイヤ列が現出される。
その際、ワイヤは1巻き当たり20〜40Nの張力でグルーブローラ間に巻きつけられていた。これにより、各グルーブローラは1t程度の大きな力でローラ間方向に締め付けられ、ローラ間の距離はワイヤを巻きかける前よりも短くなっていた。
【0004】
ところで、ワイヤが新しければ、ワイヤの張力のバラツキはグルーブローラの軸線方向においてほとんど生じない。しかしながら、インゴットを長時間切断していると、ワイヤの巻取り側の部分の磨耗が激しくなる。これによって、新線時に比べてワイヤの張力が低下し、グルーブローラ間の距離が長くなる。
このように、ローラ間の距離の変位が大きくなると、通常、ワイヤの磨耗が激しくなったことが予想される。この現象が起きると、ワイヤがゆるんでインゴットの切断精度が低下するという懸念が生じる。その他、この大きな距離の変位は、グルーブローラのスピンドルに異常が起きた場合にも発生する。
【0005】
そこで、発明者は、長期にわたる鋭意研究の結果、インゴット切断中のグルーブローラ間の距離を検出し、この検出値に基づいて、ローラ間に巻きかけられたワイヤの張力を調整すれば、ワイヤのゆるみによるインゴットの切断精度の低下を防ぐことができることを知見し、この発明を完成させた。
また、このようにインゴット切断中のグルーブローラ間の距離をモニタリングすれば、グルーブローラのスピンドルの異常を早期に発見できることを知見し、この発明を完成させた。
【0006】
【発明の目的】
この発明は、ワイヤの伸びにより生じるインゴットの切断精度の低下を抑えることができ、しかもワイヤソー用グルーブローラのスピンドルの異常を早期に発見することもできるワイヤソーおよびこれに用いられたワイヤの張力制御方法を提供することを、その目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ワイヤが架けられる多数本のワイヤ溝が各外周面に刻設された複数本のワイヤソー用グルーブローラと、これらのワイヤソー用グルーブローラにワイヤを繰り出す繰出し装置と、ワイヤソー用グルーブローラから導出されたワイヤを巻き取る巻取り装置とを備え、上記繰出し装置および巻取り装置を駆動することにより、ワイヤソー用グルーブローラ間に架けわたされたワイヤを往復走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、インゴットの切断中に上記ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出し、この検出値に基づいて上記繰出し装置およびまたは巻取り装置の駆動を制御することにより、ワイヤの張力を調節するワイヤソーである。
【0008】
この発明が適用されるワイヤソーの種類は限定されない。例えば、インゴットを動かしてワイヤ列に押圧、接触させて切断するものでもよい。反対にワイヤ列を動かしてインゴットに押圧、接触させて切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴット下面が当接するものでもよい。さらに、ワイヤ列の下部にインゴット上面が押し当てられるものでもよい。
ワイヤソーにより切断されるインゴットとしては、例えばシリコン単結晶、化合物半導体単結晶、磁性材料、石英、セラミックスなどが挙げられる。
切断に使用される砥液としては、例えば平均粒径5〜50μmのSiCなどの砥粒を含む周知のものを使用することができる。
【0009】
ワイヤソーに組み配置されるワイヤソー用グルーブローラの本数は複数本であれば限定されない。例えば2本でもよいし、3本以上でもよい。
ワイヤソー用グルーブローラの構造は限定されない。通常は、円筒形状の台金の外周面に所定厚さのライニング材(ウレタンゴム)を被覆し、このライニング材の外周面にワイヤ溝を刻設した構成を有している。
【0010】
請求項2に記載の発明は、上記インゴットの切断中に上記ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出する検出部を設け、この検出部による検出値が基準値よりも大きいとき、繰出し装置のワイヤの繰出し速度を下げる制御、およびまたは、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を上げる制御を行うとともに、上記検出値が基準値よりも小さいとき、繰出し装置からのワイヤの繰出し速度を上げる制御、およびまたは、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を下げる制御を行う張力制御手段を設けた請求項1に記載のワイヤソーである。
検出部は、ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出することができるものであれば限定されない。例えば静電容量式の変位センサなど、各種のセンサを軸線に近接して配置することができる。
【0011】
ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離の測定方法は限定されない。例えば、ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を直接的に測定してもよい。また、任意のワイヤソー用グルーブローラまたは全てのワイヤソー用グルーブローラにおいて、インゴット切断中のワイヤの伸びによるローラ軸線の変位を測定し、この測定値から間接的にワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出してもよい。さらに、任意のワイヤソー用グルーブローラまたは全てのワイヤソー用グルーブローラにおいて、ワイヤの巻き掛け側だけで上記ローラ軸線の変位を測定してもよい。反対に、ワイヤの巻き終わり側だけでローラ軸線の変位を測定してもよい。さらには、より高い精度でワイヤの張力の制御を行うために、ワイヤの巻きかけ側とワイヤの巻き終わり側でローラ軸線の変位を測定してもよい。
【0012】
また、上記基準値とは、インゴットを良好に切断できるワイヤの張力の1つの特定値を意味する他に、インゴットを良好に切断することができるワイヤの張力の特定範囲をも意味する。したがって、この特定範囲の値を示す場合には、グルーブローラ間の距離の検出値が上限の基準値よりも大きければワイヤを緊張させ、反対にこの検出値が下限の基準値よりも小さければワイヤを緩めるという制御が行われることとなる。
上記張力制御手段の具体的な構成は限定されない。要は、検出値が基準値を上回る時に、繰出し装置のワイヤの繰出し速度を下げるとともに、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を上げる制御、または、それらのいずれか一方の制御を行い、また、検出値が基準値よりも下回る時に、繰出し装置のワイヤの繰出し速度を上げるとともに、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を下げるという制御、または、それらのいずれか一方の制御を行うことができればよい。
【0013】
請求項3に記載の発明は、ワイヤソーにあって複数本のワイヤソー用グルーブローラ間に架けわたされたワイヤの、インゴット切断中における張力を制御するワイヤソーのワイヤ張力制御方法であって、上記インゴット切断中のワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出し、その検出値が基準値よりも大きいときは、架けわたされたワイヤの張力を増大させるとともに、検出値が基準値よりも小さいときは、このワイヤの張力を減少させるワイヤソーのワイヤ張力制御方法である。
このようなワイヤの伸びに対する具体的な張力制御の方法としては、例えば上述した張力制御手段を用いた方法などが挙げられる。
例えばワイヤ張力を増大させるには、繰出し装置からワイヤソー用グルーブローラへのワイヤの繰出し速度を下げるだけの制御でもよいし、ワイヤソー用グルーブローラから巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を上げるだけの制御でもよい。
【0014】
【作用】
請求項1〜請求項3に記載の発明によれば、インゴット切断中、ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出している。
つまり、インゴットを切断してワイヤが磨耗するとワイヤが伸びる。その結果、ワイヤによるワイヤソー用グルーブローラ同士の締めつけ力が低下してローラ軸線間の距離が長くなる。この状態を検出部が検出したときには、基準値に戻るまでこのワイヤの張力を増大させる。
このように制御することで、ワイヤの伸びによるインゴットの切断精度の低下を抑えることができる。
また、このようなワイヤのゆるみの検出は、ワイヤソー用グルーブローラのスピンドルの異常を早期に発見することにもつながる。
【0015】
特に、請求項2に記載の発明によれば、検出部の検出値が、あらかじめ設定された基準値よりも大きい場合には、張力制御手段からの指令により、繰出し装置からのワイヤの繰出し速度を下げるか、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を上げるか、これら両方のワイヤ速度の制御を行うことでワイヤの張力を増大させる。
また、検出値が基準値よりも小さい場合には、張力制御手段からの指令により、繰出し装置からのワイヤの繰出し速度を上げるか、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を下げるか、これら両方のワイヤ速度の制御を行うことでワイヤの張力を低減させる。
このうち、グルーブローラの軸線間の距離の変動に合わせて、繰出し装置からグルーブローラへのワイヤの繰り出し速度と、グルーブローラから巻取り装置へのワイヤの巻き取り速度とを同時に行う制御の場合には、単に繰出し装置からのワイヤの繰出し速度をはやめたり、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度をはやめたりする際に比べて、グルーブローラ間に巻きかけられたワイヤの張力制御を短時間で行うことができる。しかも、その制御精度も高めることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1はこの発明の第1の実施例に係るワイヤソーの要部模式図である。
図1において、10はこの発明の第1の実施例に係るワイヤソーであり、このワイヤソー10は、CZ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットIを多数枚のウェーハにワイヤ切断する装置である。ワイヤソー10は、正面視して逆三角形状に配置された3本のグルーブローラ12を有している。これらのグルーブローラ12間には、1本のワイヤ11aが互いに平行になるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ12間にワイヤ列11が現出される。ワイヤ列11は、3本のグルーブローラ12間で駆動モータにより往復走行される。上側に配置された2本のグルーブローラ12の中間が、インゴットIの切断位置となっている。この切断位置の両側部の上方には、砥液をワイヤ列11上に連続供給する図外の砥液供給部が、例えば一対配設されている。
これらの3本のグルーブローラ12間の内部空間には、通常、上向きコの字形状をして、インゴットIの端材を下方から受ける端材受け部材(図示せず)が収納されている。
【0017】
ワイヤ11aは、繰出し装置13のボビン20から導出され、供給側のガイドローラ(図示せず)を介して、これらのグルーブローラ12に架け渡された後、導出側のガイドローラ(図示せず)を介して、巻取り装置15のボビン21に巻き取られる。繰出し装置13および巻取り装置15の回転軸は、駆動モータ16,17の出力軸にそれぞれ連結されている。
各駆動モータ16,17を周期的に駆動すると、それぞれ一対の軸受18に軸支された各ボビン20,21が、それぞれの軸線を中心として図1における時計回り方向または反時計回り方向に回転して、ワイヤ11aが往復走行する。
【0018】
なお、図1において、19はインゴットIの昇降台、19aはインゴットIを昇降台19に固定するカーボンベッドである。また、60はワイヤソー10全体の制御装置、61はこの制御装置60に組み込まれて、検出部S1,S2からの検出信号に基づいて、グルーブローラ12間に巻きかけられたワイヤ11aの張力を調整し、ワイヤ11aのゆるみによるインゴットIの切断精度の低下を防ぐ張力制御手段である。これらの制御装置60および張力制御手段61は、公知のコンピュータを用いて構成されている。
上記検出部S1,S2には、静電容量式の変位センサが採用されている。
このうち、ワイヤ導入側の検出部S1は、グルーブローラ12のワイヤ導入側の軸部40aと検出部S1との間隔d1の変位を検出する。一方、ワイヤ導出側の検出部S2は、グルーブローラ12のワイヤ導出側の軸部40bと検出部S2との間隔d2の変位を検出する。
なお、制御装置60のメモリには、あらかじめインゴットIを切断する前に測定された間隔d1,d2の値を基準にした間隔d1の上限基準値Xa、間隔d1の下限基準値Xb、間隔d2の上限基準値Yaおよび間隔d2の下限基準値Ybがそれぞれ記憶されている。
【0019】
次に、図2を参照しながら、この発明の第1の実施例に係るグルーブローラ12を詳細に説明する。図2は、この発明の第1の実施例に係るワイヤソーに組み込まれたワイヤソー用グルーブローラの拡大断面図である。
ここでは、3本のグルーブローラ12のうちの下側に配置されたグルーブローラ(駆動側のグルーブローラ)12を例にとる。なお、残り2本のグルーブローラ(従動側のグルーブローラ)12にも、同じように各軸部40a,40bの外方に検出部S1,S1をそれぞれ配してもよい。
図2に示すように、グルーブローラ12は、所定間隔をあけて配置された一対の軸受30,31間にそれぞれ軸支されている。
各軸受30,31は、連結プレートを介して外部部材に固定された円筒ケーシング32を有している。円筒ケーシング32には、インナスリーブ33が内嵌されている。インナスリーブ33の内部には、6個のベアリング34を介して、スピンドル35,36が周方向へ回転自在に装着されている。また、インナスリーブ33の外面と円筒ケーシング32の内面との間には水冷ジャケットが配設され、これらの加熱を防止している。
【0020】
グルーブローラ12は、SUS製で厚肉な円筒状の台金12Aを有している。台金12Aの外周面は、厚さ5〜20mmのウレタンゴム製のライニング材12cで被覆されている。また、ウレタンゴム12cの外周面には、ピッチの短い平行溝である多数本のワイヤ溝12aが刻設されている。
また、台金12Aの中央部から両端部付近にかけては、比較的薄肉なローラ補強筒材39が内嵌されている。ただし、このローラ補強筒材39は必ずしも必要ではない。
さらに、台金12Aの両端部には、同じくSUS製のスリーブ端板40が内嵌されている。各スリーブ端板40の外端面の中心部には先端部が徐々に先細化した軸部40a,40bが一体形成されている。このうち、ワイヤ11aの導入側が軸部40aで、ワイヤ11aの導出側が軸部40bである。両軸部40a,40bは、スピンドル35,36のグルーブローラ12側の端面中央部に陥没形成された凹嵌合部に嵌合されている。これにより、左右のスピンドル35,36と中央のグルーブローラ12とは一体的に回転する。
両軸部40a,40bよりワイヤソー内方には、インゴット切断中のグルーブローラ12間の距離を検出する一対の検出部S1,S2が配設されている。ここでいうワイヤソー内方とは、両軸部40a,40bよりもグルーブローラ12間の方向であることを意味する。また、インゴットIの切断前において、間隔d1と間隔d2とは同じ距離に設定されているものとする。
【0021】
次に、図1〜図3に基づいて、このワイヤソー10によるインゴットIの切断方法を説明する。図3は、この発明の第1の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
図1,図2に示すように、ワイヤソー10は、砥液を砥液供給部より供給しながら、駆動モータ16により繰出し装置13のボビン20を回転させて、ワイヤ11aを供給側のガイドローラを経てグルーブローラ12に供給する一方、駆動モータ17により巻取リール15のボビン21を回転させて、グルーブローラ12、導出側のガイドローラを経てワイヤ11aを巻き取る。そして、適宜、各ボビン20,21の回転方向を変えることで、ワイヤ11aを往復走行させる。
【0022】
このとき、図外の回転モータによって駆動側のグルーブローラ12を回転させ、ワイヤ列11を往復動させる。これに伴い、他の2本の従動側のグルーブローラ12が軸受30,31間で回転するとともに、両ガイドローラも回転する。
このワイヤ列11の往復走行時に、上方からインゴットIをワイヤ列11へ押し付けていく。これにより、インゴットIが何枚ものウェーハに切断される。すなわち、ワイヤ列11の往復走行時に、砥液中の遊離砥粒がワイヤ列11のワイヤ11aにより切断溝の底部に擦りつけられることにより、その底部が徐々に削り取られて、最終的に多数枚の薄いウェーハに切断される。
【0023】
ワイヤソー10によるインゴットIの切断を長時間行うと、インゴットIの押付け力によって、ワイヤ11aの巻取り側の部分の磨耗が激しくなる。これによって、新線時に比べてワイヤ11aの張力が低下し、グルーブローラ12間の距離が長くなる。これを、検出部S1,S2によって、軸部40aと検出部S1との間隔、および、軸部40bと検出部S2との間隔d2の各変位として検出する。以下、図3のフローチャートを参照して、インゴット切断時のワイヤ11aの張力を制御する方法を詳細に説明する。
【0024】
まず、ステップ101によりメモリなどのイニシャライズが行われる。次いで、制御装置60のメモリから予め設定、記憶された基準値Xa,Xb,Ya,Ybを読み出す(ステップ102)。インゴット切断中、検出部S1によって常に軸部40aと検出部S1との間隔d1を検出し、これらの検出信号が張力制御手段61に送られる(ステップ103)。また、検出部S2からも軸部40bと検出部S2との間隔d2を検出して、その検出信号が張力制御手段61に送られる(ステップ104)。この際、間隔d1の検出値をX1,間隔d2の検出値をY1とする。なお、ワイヤ新線時、検出値X1は制御装置60のメモリ中の上限基準値Xaから下限基準値Xbまでの範囲内に存在し、検出値Y1は上限基準値Yaから下限基準値Ybまでの範囲内に存在している。
【0025】
次に、得られた検出値X1を上限基準値Xaと比較する(ステップ105)。長時間インゴットIを切断していると、ワイヤ11aが磨耗して張力が弱まる。すると、その分だけグルーブローラ12が外方へ移動する。この状態がグルーブローラ12の繰出し側で起きると、軸部40aが検出部S1から離反し、検出値X1が上限基準値Xaよりも大きくなる。この場合、ステップ106へ進み、検出値Y1を上限基準値Yaと対比させて、ワイヤ11aがグルーブローラ12の巻取り側で伸びていないかどうかを判断する。一方、検出値X1が上限基準値Xaを下回っていれば、ステップ111へ進む。
ステップ106において、磨耗によりワイヤ11aが伸びていれば、対応する検出部S2から軸部40bが離反し、検出値Y1が上限基準値Yaよりも大きくなる。すなわち、グルーブローラ12の繰出し側と巻取り側との両方でワイヤ11aに伸びが発生している。この場合には、張力制御手段61から繰出し装置13および巻取り装置15にワイヤ11aを緊張するように指令が出される(ステップ107)。
よって、この指令により駆動モータ16の回転速度が下げられ、繰出し装置13からグルーブローラ12に供給されるワイヤ11aの繰出し速度が下がる。かつ、張力制御手段61から駆動モータ17に回転速度を上げる指令が出され、グルーブローラ12から巻取り装置15へのワイヤ11aの巻取り速度が上がる。こうして、ワイヤ11aの張りは、グルーブローラ12の繰出し側と巻取り側の両方で高められる。
【0026】
また、ステップ106において、検出値Y1が上限基準値Yaを下回っている場合にはステップ108へ進む。ここでは、検出値Y1と下限基準値Ybとを対比させる。検出値Y1が下限基準値Ybを下回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側でワイヤ11aがゆるんでおり、グルーブローラ12の巻取り側ではワイヤ11aが張っている。よって、駆動モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度を下げるとともに、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取り速度も下げる(ステップ109)。
また、ステップ108で検出値Y1が下限基準値Ybを上回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側ではワイヤ11aがゆるんでいるが、グルーブローラ12の巻取り側ではワイヤ11aの張りは基準値の範囲である。したがって、駆動モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度を下げ、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取りは通常速度を維持する(ステップ110)。
【0027】
そして、上記ステップ105において、検出値X1が上限基準値Xaを下回っていれば、ステップ111で検出値X1と下限基準値Xbとを対比させる。この際、検出値X1が下限基準値Xbを下回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側でワイヤ11aが張り過ぎている。このときにはステップ112へ進む。
一方、検出値X1が下限基準値Xbを上回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側のワイヤ11aの張りは基準値の範囲であり、ステップ117へ進む。ステップ112では、検出値Y1と上限基準値Yaとを対比させる。検出値Y1が上限基準値Yaよりも大きい場合には、グルーブローラ12の繰出し側でワイヤ11aが張り過ぎている。一方、グルーブローラ12の巻取り側ではワイヤ11aがゆるんでいる。よって、回転モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度を上げ、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取り速度を上げる(ステップ113)。
【0028】
上記ステップ112において、検出値Y1が上限基準値Yaよりも小さい場合にはステップ114へ進む。ここでは、検出値Y1と下限基準値Ybとを対比させる。検出値Y1が下限基準値Ybを下回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側および巻取り側でワイヤ11aが張り過ぎている。そのため、回転モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度を上げる一方、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取り速度を下げる(ステップ115)。
また、ステップ114において、検出値Y1が下限基準値Ybを上回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側ではワイヤ11aが張り過ぎているが、グルーブローラ12の巻取り側ではワイヤ11aの張りは基準値の範囲である。よって、駆動モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度を上げ、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取りを通常速度に維持する(ステップ116)。
【0029】
さらに、上記ステップ117において、検出値Y1が上限基準値Yaよりも大きい場合には、グルーブローラ12の繰出し側でのワイヤ11aの張りは通常の範囲であるものの、グルーブローラ12の巻取り側ではワイヤ11aがゆるんでいる。したがって、駆動モータ16によるワイヤ11aの繰出しは通常速度とし、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取りは速度を上げる(ステップ118)。
一方、このステップ117で、検出値Y1が上限基準値Yaよりも小さければステップ119へ進む。ここでは検出値Y1と下限基準値Ybとを対比させる。その際、検出値Y1が下限基準値Ybを下回っていると、グルーブローラ12の繰出し側でのワイヤ11aの張りは通常の範囲である。一方、グルーブローラ12の巻取り側でのワイヤ11aは張り過ぎている。よって、回転モータ16によるワイヤ11aの繰出しは通常速度とし、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取り速度を下げる(ステップ120)。
【0030】
また、このステップ119において、検出値Y1が下限基準値Ybを上回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側および巻取り側のワイヤ11aの張りは、いずれも基準値の範囲である。したがって、駆動モータ16によるワイヤ11aの繰出し速度、および、駆動モータ17によるワイヤ11aの巻取り速度を通常の速度でそれぞれ維持する(ステップ121)。
以上、ステップ107,ステップ109,ステップ110,ステップ113,ステップ115,ステップ116,ステップ118,ステップ120,ステップ121のうち、何れかの制御を行った後、このワイヤ11aの張力制御を終了する。その後、所定時間毎に上記制御を繰り返す。
【0031】
このように、ワイヤ11aの張力制御を行うようにしたので、ワイヤ11aの伸びで発生するインゴットIの切断精度の低下を抑制することができる。しかも、インゴット切断中、常時、ワイヤ11aのゆるみを検出するようにしたので、インゴットの伸びを原因としたワイヤ11aの張力の変化、例えばグルーブローラ12のスピンドル35,36の異常なども早期に発見することができる。
また、インゴットの切断時、グルーブローラ12間の距離の変動に合わせて、繰出し装置からグルーブローラ12へのワイヤ11aの繰り出し速度と、グルーブローラ12から巻取り装置15へのワイヤ11aの巻き取り速度とを制御するので、単に繰出し装置13によってワイヤ11aの繰出し速度をはやめたり、巻取り装置15によってワイヤ11aの巻取り速度をはやめたりする制御に比べて、グルーブローラ12間に巻きかけられたワイヤ11aの張力制御を短時間で行うことができる。しかも、ワイヤ11aの張力制御の精度も高められる。
【0032】
次に、図4のフローチャートに基づいてこの発明の第2の実施例について説明する。図4は、この発明の第2の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
この第2の実施例に係るワイヤソーおよびこれに用いられたワイヤの張力制御方法の特長は、ワイヤ11aの張力制御を簡略化するために、インゴット切断時のワイヤ11aの張力制御を、検出部S1からの検出信号に基づいて、繰出し装置13だけで行う点である。
【0033】
まず、ステップ201により張力制御手段61などでの各種装置のイニシャライズが行われる。次いで、制御装置60のメモリから基準値Xa,Xbを読み出す(ステップ202)。インゴット切断中、常時、検出部S1によって軸部40aと検出部S1との間隔d1を検出し、その検出信号を張力制御手段61に送る(ステップ203)。
得られた検出値X1を、上限基準値Xaと比較する(ステップ204)。検出値X1が上限基準値Xaを上回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側でワイヤ11aがゆるんでいる。よって、繰出し装置13の駆動モータ16の回転を下げてワイヤ11aを張る(ステップ205)。一方、ステップ204で検出値X1が上限基準値Xaを下回っていればステップ206へ進み、検出値X1と下限基準値Xbとを対比させる。検出値X1が下限基準値Xbを下回っていれば、グルーブローラ12の繰出し側でワイヤ11aが張りすぎている。そこで、繰出し装置13の駆動モータ16の回転を上げ、ワイヤ11aをゆるめる(ステップ207)。一方、ステップ206で検出値X1が下限基準値Xbを上回っていれば、この繰出し側でのワイヤ11aの張りは基準値の範囲である。そのため、駆動モータ16の回転速度は通常の速度とする(ステップ208)。
その他の構成、作用、効果は第1の実施例と同じであるので説明を省略する。
【0034】
次に、図5のフローチャートに基づいて、この発明の第3の実施例について説明する。図5は、この発明の第3の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
この第3の実施例に係るワイヤソーおよびこれに用いられたワイヤの張力制御方法の特長は、ワイヤ11aの張力制御を簡略化するために、インゴット切断時のワイヤ11aの張力制御を、検出部S2からの検出信号に基づいて、巻取り装置15だけで行う点である。
【0035】
まず、ステップ301においては各種イニシャライズ処理が行われる。次いで、制御装置60のメモリから基準値Ya,Ybを読み出す(ステップ302)。インゴット切断中、常時、検出部S2によって軸部40bと検出部S2との間隔d2を検出し、その検出信号を張力制御手段61に送る(ステップ303)。
その後、得られた検出値Y1を上限基準値Yaと比較する(ステップ304)。検出値Y1が上限基準値Yaを上回っていれば、ワイヤ11aがゆるんでいる。よって、駆動モータ17の回転を上げてグルーブローラ12の巻取り側のワイヤ11aを張る(ステップ305)。一方、このステップ304で検出値Y1が上限基準値Yaを下回っていればステップ306へ進み、検出値Y1と下限基準値Ybと比較する。検出値Y1が下限基準値Ybを下回っていれば、ワイヤ11aが張りすぎているので、巻取り装置15の駆動モータ17の回転を下げてワイヤ11aをゆるめる(ステップ307)。また、検出値Y1が下限基準値Ybを上回っていれば、ワイヤ11aの張りが基準値の範囲であるので、駆動モータ16は通常の回転を維持する(ステップ308)。
その他の構成、作用、効果は第1の実施例と同じであるので説明を省略する。
【0036】
【発明の効果】
この発明によれば、グルーブローラの軸線間の距離の変位を検出部によって検出し、その検出値に基づいてワイヤの張力を制御するようにしたので、ワイヤの伸びにより起きるインゴットの切断精度の低下を抑えることができる。また、ワイヤソー用グルーブローラのスピンドルの異常も早期に発見することができる。
【0037】
特に、請求項2に発明によれば、グルーブローラの軸線間の距離の変動に合わせて、繰出し装置からグルーブローラへのワイヤの繰り出し速度と、グルーブローラから巻取り装置へのワイヤの巻き取り速度とを同時に行う制御を行った場合には、単に繰出し装置からのワイヤの繰出し速度をはやめたり、巻取り装置によるワイヤの巻取り速度をはやめたりするのに比べて、グルーブローラ間に巻きかけられたワイヤの張力制御を短時間で行うことができ、その制御精度も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例に係るワイヤソーの要部模式図である。
【図2】この発明の第1の実施例に係るワイヤソーに組み込まれたワイヤソー用グルーブローラの拡大断面図である。
【図3】この発明の第1の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
【図4】この発明の第2の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
【図5】この発明の第3の実施例に係るワイヤの張力制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 ワイヤソー、
11a ワイヤ、
12a ワイヤ溝、
12 ワイヤソー用グルーブローラ、
13 繰出し装置、
15 巻取り装置、
I インゴット、
61 張力制御手段、
S1,S2 検出部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire saw and a wire tension control method for the wire saw, and more particularly to a wire saw for controlling a tension of an ingot cut of a wire laid between groove rollers and a wire tension control method thereof.
[0002]
[Prior art]
In the wire saw, an ingot cutting wire led out from a wire feeding reel (or bobbin) of a feeding device is wound around a plurality of wire saw groove rollers in a coil shape, and then the wire winding of the winding device is performed. The device configuration is such that it is wound on a take-up reel (or bobbin).
In the basic structure of these groove rollers, the outer peripheral surface of a cylindrical base metal is coated with a lining material (urethane rubber) having a predetermined thickness, and a wire groove is formed on the outer peripheral surface of the urethane rubber.
At the time of cutting the single crystal silicon ingot by the wire saw, the ingot is relatively pressed against the wire row that is traveling reciprocally while supplying slurry-like abrasive liquid containing loose abrasive grains to the wrapping oil. Thereby, an ingot is cut | disconnected to many wafers with the grinding effect | action of an abrasive grain.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, between the groove rollers, one long wire is wound about 350 to 450 times. As a result, a wire row having a shape in which one wire is bundled in a horizontal row appears.
At that time, the wire was wound between the groove rollers with a tension of 20 to 40 N per winding. Thereby, each groove roller was fastened in the direction between the rollers with a large force of about 1 t, and the distance between the rollers was shorter than before the wire was wound.
[0004]
By the way, if the wire is new, variation in the tension of the wire hardly occurs in the axial direction of the groove roller. However, if the ingot is cut for a long time, wear on the winding side of the wire becomes severe. As a result, the tension of the wire is reduced as compared with the new line, and the distance between the groove rollers is increased.
As described above, when the displacement of the distance between the rollers is increased, it is generally expected that the wear of the wire is increased. When this phenomenon occurs, there is a concern that the wire will loosen and the ingot cutting accuracy will decrease. In addition, this large distance displacement also occurs when an abnormality occurs in the spindle of the groove roller.
[0005]
Therefore, as a result of earnest research over a long period of time, the inventor detects the distance between the groove rollers during ingot cutting, and adjusts the tension of the wire wound between the rollers based on the detected value, thereby The present invention was completed by discovering that it is possible to prevent a decrease in cutting accuracy of the ingot due to loosening.
Further, the present invention has been completed by discovering that the abnormality of the spindle of the groove roller can be detected at an early stage by monitoring the distance between the groove rollers during ingot cutting.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention can suppress a decrease in cutting accuracy of an ingot caused by the elongation of a wire, and can also detect an abnormality of a spindle of a groove roller for a wire saw at an early stage, and a wire tension control method used therefor The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a plurality of wire saw groove rollers in which a plurality of wire grooves on which wires are laid are engraved on each outer peripheral surface, and a feeding device that feeds the wires to these wire saw groove rollers; A winding device that winds the wire led out from the wire saw groove roller, and drives the feeding device and the winding device to reciprocate the wire spanned between the wire saw groove rollers to move the ingot. In the wire saw to be cut, the distance between the axes of the wire saw groove roller is detected during the cutting of the ingot, and the driving of the feeding device and / or the winding device is controlled based on the detected value, thereby controlling the wire tension. Wire saw to be adjusted.
[0008]
The kind of wire saw to which this invention is applied is not limited. For example, an ingot may be moved to press and contact the wire row and cut. On the contrary, the wire row may be moved to press and contact the ingot and cut. Further, the lower surface of the ingot may be in contact with the upper part of the wire row. Further, the upper surface of the ingot may be pressed against the lower part of the wire row.
Examples of the ingot cut by the wire saw include a silicon single crystal, a compound semiconductor single crystal, a magnetic material, quartz, and ceramics.
As the abrasive liquid used for cutting, for example, a well-known one containing abrasive grains such as SiC having an average particle diameter of 5 to 50 μm can be used.
[0009]
The number of wire saw groove rollers assembled and arranged in the wire saw is not limited as long as it is plural. For example, two may be sufficient and three or more may be sufficient.
The structure of the wire saw groove roller is not limited. Usually, the outer peripheral surface of a cylindrical base metal is covered with a lining material (urethane rubber) having a predetermined thickness, and a wire groove is formed on the outer peripheral surface of the lining material.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a detection unit that detects a distance between the axes of the wire saw groove rollers during the cutting of the ingot, and when the detection value by the detection unit is larger than a reference value, Control for decreasing the feeding speed of the wire and / or control for increasing the winding speed of the wire to the winding apparatus, and control for increasing the feeding speed of the wire from the feeding apparatus when the detected value is smaller than the reference value. And / or a wire saw according to claim 1, further comprising tension control means for performing control for reducing the winding speed of the wire to the winding device.
The detection unit is not limited as long as it can detect the distance between the axes of the wire saw groove rollers. For example, various sensors such as a capacitance type displacement sensor can be arranged close to the axis.
[0011]
The method for measuring the distance between the axes of the wire saw groove rollers is not limited. For example, the distance between the axes of the wire saw groove rollers may be measured directly. In addition, in any wire saw groove roller or all wire saw groove rollers, the displacement of the roller axis due to the elongation of the wire during ingot cutting is measured, and the distance between the axes of the wire saw groove roller is indirectly determined from this measured value. It may be detected. Further, in any wire saw groove roller or all wire saw groove rollers, the displacement of the roller axis may be measured only on the wire winding side. On the contrary, the displacement of the roller axis may be measured only on the winding end side of the wire. Further, in order to control the tension of the wire with higher accuracy, the displacement of the roller axis may be measured on the wire winding side and the wire winding end side.
[0012]
The reference value means one specific value of the wire tension that can cut the ingot well, and also means a specific range of the wire tension that can cut the ingot well. Therefore, when the value of this specific range is indicated, the wire is tensioned if the detected value of the distance between the groove rollers is larger than the upper limit reference value, and conversely if the detected value is smaller than the lower limit reference value, the wire is tensioned. The control of loosening is performed.
The specific configuration of the tension control means is not limited. In short, when the detected value exceeds the reference value, the wire feeding speed of the feeding device is lowered and the wire winding speed to the winding device is increased, or one of them is controlled. When the detected value is lower than the reference value, the wire feeding speed of the feeding device is increased and the winding speed of the wire to the winding device is decreased, or either one of them can be controlled. I can do it.
[0013]
The invention according to claim 3 is a wire tension control method of a wire saw for controlling the tension during ingot cutting of a wire spanned between a plurality of wire saw groove rollers in the wire saw. The distance between the axes of the wire saw groove roller is detected, and when the detected value is larger than the reference value, the tension of the wired wire is increased, and when the detected value is smaller than the reference value, This is a wire tension control method for a wire saw that reduces the tension of the wire.
As a specific tension control method for such wire elongation, for example, a method using the above-described tension control means may be used.
For example, in order to increase the wire tension, the control may be merely to lower the feeding speed of the wire from the feeding device to the wire saw groove roller, or only to increase the winding speed of the wire from the wire saw groove roller to the winding device. Control may be used.
[0014]
[Action]
According to the first to third aspects of the present invention, the distance between the axes of the wire saw groove rollers is detected during ingot cutting.
That is, when the wire is worn by cutting the ingot, the wire is extended. As a result, the clamping force between the wire saw groove rollers by the wire is reduced, and the distance between the roller axes is increased. When the detection unit detects this state, the tension of the wire is increased until it returns to the reference value.
By controlling in this way, it is possible to suppress a decrease in ingot cutting accuracy due to the elongation of the wire.
In addition, the detection of the looseness of the wire leads to early detection of an abnormality in the spindle of the wire saw groove roller.
[0015]
In particular, according to the second aspect of the present invention, when the detection value of the detection unit is larger than a preset reference value, the wire feeding speed from the feeding device is controlled by a command from the tension control means. The tension of the wire is increased by lowering, increasing the winding speed of the wire around the winding device, or controlling both of these wire speeds.
In addition, when the detected value is smaller than the reference value, the wire feeding speed from the feeding device is increased or the wire winding speed to the winding device is decreased according to a command from the tension control means. The wire tension is reduced by controlling the wire speed.
Of these, in the case of control in which the feeding speed of the wire from the feeding device to the groove roller and the winding speed of the wire from the groove roller to the winding device are simultaneously performed in accordance with the variation in the distance between the axes of the groove rollers. Compared to simply stopping the feeding speed of the wire from the feeding device or stopping the winding speed of the wire to the winding device, the tension control of the wire wound between the groove rollers can be performed in a short time. It can be carried out. In addition, the control accuracy can be improved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a main part of a wire saw according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a wire saw according to a first embodiment of the present invention. This wire saw 10 is an apparatus for cutting a single crystal silicon ingot I pulled by a CZ method into a plurality of wafers. . The wire saw 10 has three groove rollers 12 arranged in an inverted triangle shape when viewed from the front. Between these groove rollers 12, one wire 11a is wound at a constant pitch so as to be parallel to each other. As a result, the wire row 11 appears between the groove rollers 12. The wire row 11 is reciprocated between the three groove rollers 12 by a drive motor. The middle of the two groove rollers 12 arranged on the upper side is the cutting position of the ingot I. Above the both side portions of the cutting position, for example, a pair of abrasive liquid supply units (not shown) for continuously supplying the abrasive liquid onto the wire row 11 are provided.
In the internal space between these three groove rollers 12, an end material receiving member (not shown) that normally has an upward U shape and receives the end material of the ingot I from below is accommodated.
[0017]
The wire 11a is led out from the bobbin 20 of the feeding device 13, and is passed over these groove rollers 12 through a guide roller (not shown) on the supply side, and then a guide roller (not shown) on the lead side. Is wound around the bobbin 21 of the winding device 15. The rotation shafts of the feeding device 13 and the winding device 15 are connected to the output shafts of the drive motors 16 and 17, respectively.
When the drive motors 16 and 17 are periodically driven, the bobbins 20 and 21 pivotally supported by the pair of bearings 18 rotate in the clockwise direction or the counterclockwise direction in FIG. 1 about the respective axis lines. Thus, the wire 11a reciprocates.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 19 denotes a lifting platform for the ingot I, and 19 a a carbon bed for fixing the ingot I to the lifting platform 19. 60 is a control device for the entire wire saw 10, 61 is incorporated in the control device 60, and adjusts the tension of the wire 11 a wound between the groove rollers 12 based on detection signals from the detection units S 1 and S 2. And tension control means for preventing a decrease in cutting accuracy of the ingot I due to loosening of the wire 11a. These control device 60 and tension control means 61 are configured using a known computer.
Capacitance displacement sensors are employed for the detection units S1 and S2.
Among these, the detection part S1 on the wire introduction side detects the displacement of the interval d1 between the shaft part 40a on the wire introduction side of the groove roller 12 and the detection part S1. On the other hand, the detection unit S2 on the wire lead-out side detects the displacement of the interval d2 between the shaft part 40b on the wire lead-out side of the groove roller 12 and the detection unit S2.
In the memory of the control device 60, the upper limit reference value Xa of the interval d1, the lower limit reference value Xb of the interval d1, and the interval d2 based on the values of the intervals d1 and d2 measured before the ingot I is cut in advance. The upper limit reference value Ya and the lower limit reference value Yb of the interval d2 are stored.
[0019]
Next, the groove roller 12 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a wire saw groove roller incorporated in a wire saw according to a first embodiment of the present invention.
Here, the groove roller (driving side groove roller) 12 disposed on the lower side of the three groove rollers 12 is taken as an example. Similarly, the remaining two groove rollers 12 (driven-side groove rollers) 12 may be provided with the detecting portions S1 and S1 outside the shaft portions 40a and 40b, respectively.
As shown in FIG. 2, the groove roller 12 is pivotally supported between a pair of bearings 30 and 31 arranged at a predetermined interval.
Each bearing 30, 31 has a cylindrical casing 32 fixed to an external member via a connecting plate. An inner sleeve 33 is fitted in the cylindrical casing 32. Inside the inner sleeve 33, spindles 35 and 36 are mounted via six bearings 34 so as to be rotatable in the circumferential direction. Further, a water cooling jacket is disposed between the outer surface of the inner sleeve 33 and the inner surface of the cylindrical casing 32 to prevent these heating.
[0020]
The groove roller 12 has a thick cylindrical base metal 12A made of SUS. The outer peripheral surface of the base metal 12A is covered with a urethane rubber lining material 12c having a thickness of 5 to 20 mm. A large number of wire grooves 12a, which are parallel grooves with a short pitch, are formed on the outer peripheral surface of the urethane rubber 12c.
Further, a relatively thin roller reinforcing cylinder 39 is fitted from the central part of the base metal 12A to the vicinity of both ends. However, the roller reinforcing cylinder 39 is not always necessary.
Further, a sleeve end plate 40 made of SUS is also fitted into both ends of the base metal 12A. Shaft portions 40a and 40b whose tip portions are gradually tapered are integrally formed at the center portion of the outer end surface of each sleeve end plate 40. Among these, the introduction side of the wire 11a is the shaft portion 40a, and the lead-out side of the wire 11a is the shaft portion 40b. Both shaft portions 40a and 40b are fitted into a concave fitting portion formed in a recessed manner at the end surface central portion of the spindle 35 or 36 on the groove roller 12 side. As a result, the left and right spindles 35 and 36 and the central groove roller 12 rotate integrally.
A pair of detectors S1 and S2 for detecting the distance between the groove rollers 12 during ingot cutting are disposed inside the wire saw from both shaft portions 40a and 40b. Here, the inside of the wire saw means that the direction is between the groove rollers 12 rather than the two shaft portions 40a, 40b. Further, it is assumed that the interval d1 and the interval d2 are set to the same distance before the ingot I is cut.
[0021]
Next, based on FIGS. 1-3, the cutting method of the ingot I by this wire saw 10 is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing a wire tension control method according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the wire saw 10 rotates the bobbin 20 of the feeding device 13 by the drive motor 16 while supplying the abrasive liquid from the abrasive liquid supply unit, and the wire 11a is used as a supply-side guide roller. Then, while being supplied to the groove roller 12, the bobbin 21 of the take-up reel 15 is rotated by the drive motor 17, and the wire 11a is taken up through the groove roller 12 and the guide roller on the lead-out side. And the wire 11a is reciprocated by changing the rotation direction of each bobbin 20 and 21 suitably.
[0022]
At this time, the drive side groove roller 12 is rotated by a rotation motor (not shown) to reciprocate the wire row 11. Along with this, the other two driven-side groove rollers 12 rotate between the bearings 30 and 31, and both guide rollers also rotate.
During the reciprocating traveling of the wire row 11, the ingot I is pressed against the wire row 11 from above. Thereby, the ingot I is cut into several wafers. That is, when the wire row 11 reciprocates, the loose abrasive grains in the abrasive liquid are rubbed against the bottom of the cutting groove by the wire 11a of the wire row 11 so that the bottom portion is gradually scraped, and finally a large number of sheets Cut into thin wafers.
[0023]
When the ingot I is cut by the wire saw 10 for a long period of time, the pressing force of the ingot I increases the wear on the winding side of the wire 11a. As a result, the tension of the wire 11a is reduced as compared with the new line, and the distance between the groove rollers 12 is increased. This is detected by the detectors S1 and S2 as displacements of the interval between the shaft 40a and the detector S1 and the interval d2 between the shaft 40b and the detector S2. Hereinafter, the method for controlling the tension of the wire 11a during ingot cutting will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0024]
First, in step 101, initialization of the memory and the like is performed. Next, the reference values Xa, Xb, Ya, Yb set and stored in advance from the memory of the control device 60 are read (step 102). During the ingot cutting, the interval d1 between the shaft portion 40a and the detection portion S1 is always detected by the detection portion S1, and these detection signals are sent to the tension control means 61 (step 103). Further, the distance d2 between the shaft part 40b and the detection part S2 is also detected from the detection part S2, and the detection signal is sent to the tension control means 61 (step 104). At this time, the detected value of the interval d1 is X1, and the detected value of the interval d2 is Y1. In addition, at the time of a new wire, the detected value X1 exists in the range from the upper limit reference value Xa to the lower limit reference value Xb in the memory of the control device 60, and the detected value Y1 is from the upper limit reference value Ya to the lower limit reference value Yb. Exists in range.
[0025]
Next, the obtained detection value X1 is compared with the upper limit reference value Xa (step 105). If the ingot I is cut for a long time, the wire 11a is worn and the tension is weakened. Then, the groove roller 12 moves outward by that amount. When this state occurs on the feeding side of the groove roller 12, the shaft portion 40a is separated from the detection portion S1, and the detection value X1 becomes larger than the upper limit reference value Xa. In this case, the process proceeds to step 106, where the detected value Y1 is compared with the upper limit reference value Ya to determine whether or not the wire 11a is stretched on the winding side of the groove roller 12. On the other hand, if the detected value X1 is below the upper limit reference value Xa, the process proceeds to step 111.
In step 106, if the wire 11a is extended due to wear, the shaft portion 40b is separated from the corresponding detection portion S2, and the detection value Y1 becomes larger than the upper limit reference value Ya. That is, the wire 11a is stretched on both the feeding side and the winding side of the groove roller 12. In this case, a command is issued from the tension control means 61 to tension the wire 11a to the feeding device 13 and the winding device 15 (step 107).
Therefore, the rotation speed of the drive motor 16 is lowered by this command, and the feeding speed of the wire 11a supplied from the feeding device 13 to the groove roller 12 is lowered. In addition, a command to increase the rotational speed is issued from the tension control means 61 to the drive motor 17, and the winding speed of the wire 11a from the groove roller 12 to the winding device 15 is increased. Thus, the tension of the wire 11a is enhanced on both the feeding side and the winding side of the groove roller 12.
[0026]
If the detected value Y1 is below the upper reference value Ya in step 106, the process proceeds to step 108. Here, the detected value Y1 is compared with the lower limit reference value Yb. If the detected value Y1 is below the lower limit reference value Yb, the wire 11a is loose on the feeding side of the groove roller 12, and the wire 11a is stretched on the winding side of the groove roller 12. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the drive motor 16 is lowered, and the winding speed of the wire 11a by the drive motor 17 is also lowered (step 109).
If the detected value Y1 exceeds the lower limit reference value Yb in step 108, the wire 11a is loose on the feeding side of the groove roller 12, but the tension of the wire 11a is the reference value on the winding side of the groove roller 12. It is a range. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the drive motor 16 is lowered, and the winding of the wire 11a by the drive motor 17 is maintained at the normal speed (step 110).
[0027]
In step 105, if the detected value X1 is lower than the upper limit reference value Xa, the detected value X1 is compared with the lower limit reference value Xb in step 111. At this time, if the detected value X1 is lower than the lower limit reference value Xb, the wire 11a is too tight on the feeding side of the groove roller 12. At this time, the routine proceeds to step 112.
On the other hand, if the detected value X1 exceeds the lower limit reference value Xb, the tension of the wire 11a on the feeding side of the groove roller 12 is within the range of the reference value, and the process proceeds to step 117. In step 112, the detected value Y1 is compared with the upper limit reference value Ya. When the detection value Y1 is larger than the upper limit reference value Ya, the wire 11a is excessively stretched on the feeding side of the groove roller 12. On the other hand, the wire 11a is loose on the winding side of the groove roller 12. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the rotary motor 16 is increased, and the winding speed of the wire 11a by the drive motor 17 is increased (step 113).
[0028]
If the detected value Y1 is smaller than the upper limit reference value Ya in step 112, the process proceeds to step 114. Here, the detected value Y1 is compared with the lower limit reference value Yb. If the detected value Y1 is below the lower limit reference value Yb, the wire 11a is excessively stretched on the feeding side and the winding side of the groove roller 12. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the rotary motor 16 is increased, while the winding speed of the wire 11a by the drive motor 17 is decreased (step 115).
In step 114, if the detected value Y1 exceeds the lower limit reference value Yb, the wire 11a is excessively tensioned on the feeding side of the groove roller 12, but the tension of the wire 11a is standard on the winding side of the groove roller 12. A range of values. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the drive motor 16 is increased, and the winding of the wire 11a by the drive motor 17 is maintained at the normal speed (step 116).
[0029]
Further, in step 117, when the detected value Y1 is larger than the upper limit reference value Ya, the tension of the wire 11a on the feeding side of the groove roller 12 is in a normal range, but on the winding side of the groove roller 12 The wire 11a is loose. Therefore, the feeding of the wire 11a by the drive motor 16 is set to the normal speed, and the winding of the wire 11a by the drive motor 17 is increased (step 118).
On the other hand, if the detected value Y1 is smaller than the upper limit reference value Ya in step 117, the process proceeds to step 119. Here, the detected value Y1 is compared with the lower limit reference value Yb. At this time, if the detection value Y1 is below the lower limit reference value Yb, the tension of the wire 11a on the feeding side of the groove roller 12 is in a normal range. On the other hand, the wire 11a on the winding side of the groove roller 12 is too tight. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the rotary motor 16 is set to a normal speed, and the winding speed of the wire 11a by the drive motor 17 is lowered (step 120).
[0030]
In step 119, if the detected value Y1 exceeds the lower limit reference value Yb, the tension of the wire 11a on the feeding side and the winding side of the groove roller 12 is within the range of the reference value. Therefore, the feeding speed of the wire 11a by the drive motor 16 and the winding speed of the wire 11a by the drive motor 17 are maintained at normal speeds (step 121).
As described above, after controlling any one of Step 107, Step 109, Step 110, Step 113, Step 115, Step 116, Step 118, Step 120, and Step 121, the tension control of the wire 11a is finished. Thereafter, the above control is repeated every predetermined time.
[0031]
As described above, since the tension control of the wire 11a is performed, it is possible to suppress a decrease in the cutting accuracy of the ingot I generated by the elongation of the wire 11a. In addition, since the looseness of the wire 11a is always detected during ingot cutting, changes in the tension of the wire 11a caused by the ingot elongation, for example, abnormalities in the spindles 35 and 36 of the groove roller 12, etc. are also detected early. can do.
When the ingot is cut, the feeding speed of the wire 11a from the feeding device to the groove roller 12 and the winding speed of the wire 11a from the groove roller 12 to the winding device 15 are adjusted in accordance with the variation in the distance between the groove rollers 12. Therefore, the wire wound between the groove rollers 12 is simply compared with the control in which the feeding speed of the wire 11a is stopped by the feeding device 13 or the winding speed of the wire 11a is stopped by the winding device 15. The tension control of 11a can be performed in a short time. In addition, the accuracy of tension control of the wire 11a can be improved.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a wire tension control method according to the second embodiment of the present invention.
The feature of the wire saw according to the second embodiment and the tension control method of the wire used therein is that the tension control of the wire 11a at the time of cutting the ingot is detected by the detecting unit S1 in order to simplify the tension control of the wire 11a. This is a point performed only by the feeding device 13 on the basis of the detection signal from.
[0033]
First, in step 201, various devices are initialized by the tension control means 61 and the like. Next, the reference values Xa and Xb are read from the memory of the control device 60 (step 202). During the ingot cutting, the detection unit S1 always detects the interval d1 between the shaft 40a and the detection unit S1, and sends the detection signal to the tension control means 61 (step 203).
The obtained detection value X1 is compared with the upper limit reference value Xa (step 204). If the detected value X1 exceeds the upper limit reference value Xa, the wire 11a is loose on the feeding side of the groove roller 12. Therefore, the rotation of the drive motor 16 of the feeding device 13 is lowered and the wire 11a is stretched (step 205). On the other hand, if the detected value X1 is below the upper limit reference value Xa in step 204, the process proceeds to step 206, where the detected value X1 is compared with the lower limit reference value Xb. If the detected value X1 is below the lower limit reference value Xb, the wire 11a is too tight on the feeding side of the groove roller 12. Therefore, the rotation of the drive motor 16 of the feeding device 13 is increased to loosen the wire 11a (step 207). On the other hand, if the detected value X1 exceeds the lower limit reference value Xb in step 206, the tension of the wire 11a on the feeding side is within the reference value range. Therefore, the rotational speed of the drive motor 16 is set to a normal speed (step 208).
Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0034]
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a wire tension control method according to a third embodiment of the present invention.
The feature of the wire saw according to the third embodiment and the wire tension control method used therein is that, in order to simplify the tension control of the wire 11a, the tension control of the wire 11a at the time of cutting the ingot is detected by the detecting unit S2. This is a point performed only by the winding device 15 based on the detection signal from.
[0035]
First, in step 301, various initialization processes are performed. Next, the reference values Ya and Yb are read from the memory of the control device 60 (step 302). During the ingot cutting, the detection unit S2 always detects the interval d2 between the shaft part 40b and the detection unit S2, and sends the detection signal to the tension control means 61 (step 303).
Thereafter, the obtained detection value Y1 is compared with the upper limit reference value Ya (step 304). If the detected value Y1 exceeds the upper reference value Ya, the wire 11a is loose. Therefore, the rotation of the drive motor 17 is increased and the wire 11a on the winding side of the groove roller 12 is stretched (step 305). On the other hand, if the detected value Y1 is below the upper limit reference value Ya in step 304, the process proceeds to step 306, where the detected value Y1 is compared with the lower limit reference value Yb. If the detected value Y1 is lower than the lower limit reference value Yb, the wire 11a is too tight, and the rotation of the drive motor 17 of the winding device 15 is lowered to loosen the wire 11a (step 307). If the detected value Y1 exceeds the lower limit reference value Yb, the tension of the wire 11a is within the reference value range, and the drive motor 16 maintains normal rotation (step 308).
Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0036]
【The invention's effect】
According to this invention, since the displacement of the distance between the axis of the groove roller is detected by the detection unit, and the tension of the wire is controlled based on the detected value, the ingot cutting accuracy caused by the elongation of the wire is reduced. Can be suppressed. Also, abnormalities in the spindle of the wire saw groove roller can be detected early.
[0037]
In particular, according to the second aspect of the present invention, the wire feeding speed from the feeding device to the groove roller and the wire winding speed from the groove roller to the winding device in accordance with the variation in the distance between the axis lines of the groove rollers. When the control is performed simultaneously, the wire is wound between the groove rollers as compared with simply stopping the wire feeding speed from the feeding device or stopping the wire winding speed by the winding device. The tension of the wire can be controlled in a short time, and the control accuracy is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a wire saw according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a wire saw groove roller incorporated in a wire saw according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a wire tension control method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a flowchart showing a wire tension control method according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a flowchart showing a wire tension control method according to a third embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
10 Wire saw,
11a wire,
12a wire groove,
12 Groove roller for wire saw,
13 Feeding device,
15 winding device,
I ingot,
61 tension control means,
S1, S2 detector.

Claims (3)

ワイヤが架けられる多数本のワイヤ溝が各外周面に刻設された複数本のワイヤソー用グルーブローラと、
これらのワイヤソー用グルーブローラにワイヤを繰り出す繰出し装置と、
ワイヤソー用グルーブローラから導出されたワイヤを巻き取る巻取り装置とを備え、上記繰出し装置および巻取り装置を駆動することにより、ワイヤソー用グルーブローラ間に架けわたされたワイヤを往復走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、
インゴットの切断中に上記ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出し、この検出値に基づいて上記繰出し装置およびまたは巻取り装置の駆動を制御することにより、ワイヤの張力を調節するワイヤソー。
A plurality of wire saw groove rollers in which a plurality of wire grooves on which wires are laid are engraved on each outer peripheral surface;
A feeding device for feeding the wire to these wire saw groove rollers;
A winding device that winds the wire led out from the wire saw groove roller, and drives the feeding device and the winding device to reciprocate the wire spanned between the wire saw groove rollers to move the ingot. In the wire saw to cut,
A wire saw that adjusts the wire tension by detecting the distance between the axes of the wire saw groove roller during cutting of the ingot and controlling the driving of the feeding device and / or winding device based on the detected value.
上記インゴットの切断中に上記ワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出する検出部を設け、
この検出部による検出値が基準値よりも大きいとき、繰出し装置のワイヤの繰出し速度を下げる制御、およびまたは、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を上げる制御を行うとともに、上記検出値が基準値よりも小さいとき、繰出し装置からのワイヤの繰出し速度を上げる制御、およびまたは、巻取り装置へのワイヤの巻取り速度を下げる制御を行う張力制御手段を設けた請求項1に記載のワイヤソー。
A detection unit for detecting the distance between the axes of the wire saw groove rollers during cutting of the ingot is provided,
When the detection value by the detection unit is larger than the reference value, control for lowering the feeding speed of the wire of the feeding device and / or control for increasing the winding speed of the wire to the winding device are performed. 2. The wire saw according to claim 1, further comprising a tension control unit that performs control to increase a feeding speed of the wire from the feeding apparatus and / or control to decrease a winding speed of the wire to the winding apparatus when the value is smaller than the value.
ワイヤソーにあって複数本のワイヤソー用グルーブローラ間に架けわたされたワイヤの、インゴット切断中における張力を制御するワイヤソーのワイヤ張力制御方法であって、
上記インゴット切断中のワイヤソー用グルーブローラの軸線間の距離を検出し、
その検出値が基準値よりも大きいときは、架けわたされたワイヤの張力を増大させるとともに、検出値が基準値よりも小さいときは、このワイヤの張力を減少させるワイヤソーのワイヤ張力制御方法。
A wire saw wire tension control method for controlling the tension during ingot cutting of a wire spanned between a plurality of wire saw groove rollers in a wire saw,
Detect the distance between the axes of the wire saw groove roller during cutting the ingot,
A wire tension control method for a wire saw, wherein when the detected value is larger than a reference value, the tension of the laid wire is increased, and when the detected value is smaller than the reference value, the tension of the wire is decreased.
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