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JP7824036B2 - Wire saw traverse device - Google Patents
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JP7824036B2 - Wire saw traverse device - Google Patents

Wire saw traverse device

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JP7824036B2 JP2021116452A JP2021116452A JP7824036B2 JP 7824036 B2 JP7824036 B2 JP 7824036B2 JP 2021116452 A JP2021116452 A JP 2021116452A JP 2021116452 A JP2021116452 A JP 2021116452A JP 7824036 B2 JP7824036 B2 JP 7824036B2
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Description

本発明は、ワイヤソーのトラバース装置に関する。 The present invention relates to a traverse device for a wire saw.

従来、半導体インゴット等のワークを、高速走行するワイヤに押し付けてスライス状に切断するワイヤソーが知られている。一方側のボビンから繰り出されたワイヤは、一方側のトラバース装置を経由してワイヤガイドに周回され、ワイヤガイド間においてワークを切断する。ワークを切断したワイヤは、他方側のトラバース装置を経由して他方側のボビンに巻き取られる。 Conventionally, wire saws are known that cut a workpiece such as a semiconductor ingot into slices by pressing it against a wire traveling at high speed. The wire is unwound from a bobbin on one side, passes through a traverse device on one side, and is wound around a wire guide, cutting the workpiece between the wire guides. After cutting the workpiece, the wire passes through a traverse device on the other side and is wound onto a bobbin on the other side.

トラバース装置は、一方側のボビンおよび他方側のボビンの近傍にそれぞれ設けられ、ワイヤをガイドするトラバースプーリを備える。トラバース装置は、トラバースプーリをボビンの軸方向に往復移動させることで、トラバースプーリをボビンからのワイヤの繰り出し位置またはボビンへのワイヤの巻き取り位置の変化に追従させ、ボビンとトラバースプーリ間におけるワイヤの角度を、ボビンの軸方向と略直交する方向に保つように構成されている。 The traverse device is equipped with a traverse pulley that is provided near the bobbin on one side and the bobbin on the other side and guides the wire. The traverse device is configured to move the traverse pulley back and forth in the axial direction of the bobbin, causing the traverse pulley to follow changes in the position where the wire is unwound from the bobbin or the position where the wire is wound onto the bobbin, and to maintain the angle of the wire between the bobbin and the traverse pulley in a direction approximately perpendicular to the axial direction of the bobbin.

しかしながら、種々の要因により、ボビンからのワイヤの繰り出し位置またはボビンへのワイヤの巻き取り位置と、トラバースプーリの位置にずれが生じる場合がある。このようなずれが生じ、ボビンとトラバースプーリ間におけるワイヤの角度が略直交の状態から変化した場合、ワイヤ同士が摩擦を起こしてワイヤを損傷させる等の不具合が発生する。 However, due to various factors, there may be a misalignment between the position where the wire is unwound from the bobbin or the position where the wire is wound onto the bobbin and the position of the traverse pulley. If this misalignment occurs and the angle of the wire between the bobbin and the traverse pulley changes from a nearly perpendicular state, friction will occur between the wires, causing damage to the wire and other problems.

ボビンとトラバースプーリ間におけるワイヤの角度を略直交に保ち、上記のような不具合を防ぐため、例えば、特許文献1のように、テンションローラの位置でワイヤの基準合力を検出するとともに、トラバースローラの位置でワイヤの目標位置からの変位に基づく変動合力を検出することで、トラバースローラの速度を制御するトラバース装置が提案されている。また、例えば特許文献2のように、タッチローラとワイヤとの接触荷重を検出することによりタッチローラとワイヤとの接触を検知し、スライダの移動速度を補正するトラバース装置が提案されている。 To prevent the above-mentioned problems by maintaining a substantially perpendicular angle between the bobbin and traverse pulley, a traverse device has been proposed, as in Patent Document 1, which detects the reference resultant force of the wire at the position of the tension roller and detects the fluctuating resultant force at the position of the traverse roller based on the displacement of the wire from the target position, thereby controlling the speed of the traverse roller. Also proposed is a traverse device, as in Patent Document 2, which detects contact between the touch roller and the wire by detecting the contact load between the touch roller and the wire, and corrects the slider movement speed.

特許第5177701号公報Patent No. 5177701 特許第5612367号公報Patent No. 5612367

特許文献1のように、ワイヤを直接検出するのではなく、トラバースローラの位置から間接的にワイヤの変位を検出する場合、ワイヤの走行による振動等の影響によりワイヤ位置の検出精度が低下するおそれがある。特許文献2のように、ワイヤの接触を検知する場合、検出部材とワイヤとの接触によって検出部位やワイヤが摩耗すると、部品を交換する頻度が高くなる。また、これらの従来のトラバース装置におけるワイヤの検出部分は、複雑な形状を有しており、ワークの加工の際に用いられるスラリが飛散して付着すると、その影響で検出精度が低下するおそれや、検出機能自体を損なうおそれがある。 When detecting wire displacement indirectly from the position of the traverse roller rather than directly, as in Patent Document 1, there is a risk that the detection accuracy of the wire position will decrease due to the effects of vibrations caused by the wire traveling. When detecting wire contact, as in Patent Document 2, if the detection part or the wire wears due to contact between the detection member and the wire, the part will need to be replaced more frequently. Furthermore, the wire detection part in these conventional traverse devices has a complex shape, and if slurry used in processing the workpiece splashes and adheres to it, this could reduce detection accuracy or even impair the detection function itself.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワイヤ自体を非接触で検出することにより、部品交換頻度が低く、スラリの飛散や振動等の外乱の影響を受け難い、検出精度の優れたトラバース装置を提供することにある。 The present invention was made in light of these issues, and its purpose is to provide a traverse device with excellent detection accuracy that detects the wire itself without contact, requires less frequent part replacement, and is less susceptible to external disturbances such as slurry splashes and vibrations.

上記の目的を達成するために、この発明では、ワイヤ自体を非接触で検出するようにした。 To achieve the above objective, this invention is designed to detect the wire itself without contact.

具体的には、第1の発明では、ワークを加工するためのワイヤ、前記ワイヤを周回させる複数のワイヤガイド、前記ワイヤガイドへ前記ワイヤを繰り出す一方側のボビン、及び、前記ワイヤガイドからの前記ワイヤを巻き取る他方側のボビンを有するワイヤソーに備えられるトラバース装置を対象とし、
2つの前記ボビンと前記ワイヤガイドとの間にそれぞれ設けられ、前記ワイヤをガイドするトラバースプーリと、
前記ボビンと前記トラバースプーリとの間に設けられ、前記ワイヤの前記ボビンの軸方向の位置変位を非接触で検出可能な位置変位検出センサと、
前記トラバースプーリ及び前記位置変位検出センサを、前記ボビンの軸方向に対して略平行に往復移動させるトラバースユニットと、
前記位置変位検出センサによって、前記ワイヤの前記位置変位検出センサに対する位置変位が検出されたとき、前記トラバースユニットの駆動部を制御して、前記トラバースプーリの位置または往復移動速度を変化させ、前記ワイヤを前記位置変位検出センサから所定の範囲内に位置させるトラバース制御部と、を備えることを特徴とする。
Specifically, the first invention is directed to a traverse device provided in a wire saw having a wire for machining a workpiece, a plurality of wire guides for winding the wire, a bobbin on one side for feeding the wire to the wire guide, and a bobbin on the other side for winding the wire from the wire guide,
a traverse pulley provided between each of the two bobbins and the wire guide, for guiding the wire;
a position displacement detection sensor provided between the bobbin and the traverse pulley, capable of detecting a position displacement of the wire in the axial direction of the bobbin in a non-contact manner;
a traverse unit that reciprocates the traverse pulley and the position displacement detection sensor substantially parallel to the axial direction of the bobbin;
and a traverse control unit that, when the position displacement detection sensor detects a position displacement of the wire relative to the position displacement detection sensor, controls the drive unit of the traverse unit to change the position or reciprocating movement speed of the traverse pulley, thereby positioning the wire within a predetermined range from the position displacement detection sensor.

上記の構成によると、ボビンとトラバースプーリとの間に設けられた位置変位検出センサによって、ワイヤのボビン軸方向の位置変位を、ワイヤ自体を検出することによって把握することができる。ワイヤ自体を検出するため、検出精度に優れる。また、ワイヤと位置変位検出センサは接触しないため、部品交換頻度が低く、スラリの飛散や振動等の外乱の影響を受け難い。 With the above configuration, the positional displacement detection sensor installed between the bobbin and the traverse pulley can grasp the positional displacement of the wire in the axial direction of the bobbin by detecting the wire itself. Because the wire itself is detected, detection accuracy is excellent. Furthermore, because the wire and the positional displacement detection sensor do not come into contact, part replacement is less frequent and the system is less susceptible to disturbances such as slurry splashes and vibrations.

第2の発明では、第1の発明において、
前記トラバースプーリは、前記ボビンの軸方向と略直交する方向へ延びる回転軸を有するとともに、前記ボビンの軸方向と略平行な方向へ延びる揺動軸を中心に揺動可能に構成され、
前記揺動軸は、前記ワイヤの走行中に前記トラバースプーリの揺動を規制するロック機構を備えることを特徴とする。
In a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention,
the traverse pulley has a rotation axis extending in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the bobbin, and is configured to be swingable about a swing axis extending in a direction substantially parallel to the axial direction of the bobbin,
The swing shaft is characterized by having a locking mechanism that restricts the swing of the traverse pulley while the wire is running.

ボビンにおけるワイヤの巻径が変化すると、ボビンからのワイヤの繰り出し始点またはワイヤからボビンへの巻き取り始点の位置が変位するが、上記の構成によると、トラバースプーリは、ボビンの巻径の変化に応じて、ワイヤとトラバースプーリとの接触端部が、ボビンからのワイヤの繰り出し始点またはワイヤからボビンへの巻き取り始点を指向するように、揺動軸を中心に揺動可能である。ワイヤの走行中はロック機構によって、トラバースプーリの揺動を規制することで、トラバースプーリの揺動に起因する振動が、位置変位検出センサによるワイヤの検出精度に影響することを防止できる。また、揺動によるトラバースプーリの偏摩耗を防止できる。 When the diameter of the wire wound on the bobbin changes, the position of the start point of the wire being unwound from the bobbin or the start point of winding the wire onto the bobbin shifts. However, with the above configuration, the traverse pulley can swing about the swing axis so that the contact end between the wire and the traverse pulley points toward the start point of the wire being unwound from the bobbin or the start point of winding the wire onto the bobbin in response to changes in the bobbin diameter. By restricting the swing of the traverse pulley using a locking mechanism while the wire is running, vibrations caused by the swing of the traverse pulley can be prevented from affecting the accuracy of wire detection by the position displacement detection sensor. It also prevents uneven wear of the traverse pulley due to the swing.

第3の発明では、第1の発明において、
前記トラバースプーリは、前記ボビンの軸方向と略直交する方向へ延びる回転軸を有するとともに、前記ボビンの軸方向と略平行な方向へ延びる揺動軸を中心に揺動可能に構成され、
前記揺動軸は、前記トラバースプーリの揺動を規制するロック機構を備え、該ロック機構は、前記ワイヤの走行速度が低速領域にある時、前記トラバースプーリの揺動の規制を解除することを特徴とする。
In a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention,
the traverse pulley has a rotation axis extending in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the bobbin, and is configured to be swingable about a swing axis extending in a direction substantially parallel to the axial direction of the bobbin,
The oscillating shaft is provided with a locking mechanism that restricts the oscillation of the traverse pulley, and the locking mechanism releases the restriction on the oscillation of the traverse pulley when the running speed of the wire is in a low speed range.

上記の構成によると、トラバースプーリは、ボビンの巻径の変化に応じて、ワイヤとトラバースプーリとの接触端部が、ボビンからのワイヤの繰り出し始点またはワイヤからボビンへの巻き取り始点を指向するように、揺動軸を中心に揺動可能である。また、ロック機構が、ワイヤの走行速度が低速領域にある時にトラバースプーリの揺動の規制を解除して、トラバースプーリの揺動に起因する振動が、位置変位検出センサによるワイヤの検出精度に影響することを防止できる。また、揺動によるトラバースプーリの偏摩耗を防止できる。 With the above configuration, the traverse pulley can swing around the swing axis in response to changes in the bobbin winding diameter, so that the contact end between the wire and the traverse pulley faces the start point of the wire being unwound from the bobbin or the start point of the wire being wound onto the bobbin. Furthermore, the locking mechanism releases restrictions on the swinging of the traverse pulley when the wire is traveling at a low speed, preventing vibrations caused by the swinging of the traverse pulley from affecting the wire detection accuracy of the position displacement detection sensor. It also prevents uneven wear of the traverse pulley due to the swinging.

第4の発明では、第1から第3のいずれか1つの発明において、
前記ワイヤに、直流電流、交流電流又はパルス電流を通電する電源を備え、
前記位置変位検出センサは、通電した前記ワイヤに一定又は特定の周期で発生する磁界を利用して、前記ワイヤの前記位置変位検出センサに対する位置変位を検出可能な磁気センサであることを特徴とする。
In a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention,
a power source that applies a direct current, an alternating current, or a pulsed current to the wire;
The position displacement detection sensor is a magnetic sensor that can detect the position displacement of the wire relative to the position displacement detection sensor by utilizing a magnetic field that is generated in the current-carrying wire at a constant or specific period.

上記の構成によると、磁気センサによってワイヤ自体を検出できるので、検出精度が高い。また、ワイヤの磁界を検出するので、スラリの飛散や振動等の外乱の影響を受け難い。 With the above configuration, the wire itself can be detected using a magnetic sensor, resulting in high detection accuracy. Furthermore, because the magnetic field of the wire is detected, it is less susceptible to disturbances such as slurry scattering and vibrations.

第5の発明では、第4の発明において、
前記位置変位検出センサは、前記ワイヤを挟んで前記ボビンの軸方向両側に配置されることを特徴とする。
In a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention,
The position displacement detection sensors are arranged on both axial sides of the bobbin, sandwiching the wire therebetween.

上記の構成によると、ワイヤの両側に配置された位置変位検出センサによって、より高精度にワイヤの位置変位を検出することが可能となる。 With the above configuration, the positional displacement detection sensors located on both sides of the wire make it possible to detect the positional displacement of the wire with greater accuracy.

第6の発明では、第4または第5の発明において、
前記位置変位検出センサは、非磁性体によって被覆されていることを特徴とする。
In a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention,
The position displacement detection sensor is characterized in that it is covered with a non-magnetic material.

上記の構成によると、位置変位検出センサは、非磁性体によって被覆することにより、検出精度に影響を与えることなく保護することが可能である。 With the above configuration, the position displacement detection sensor can be protected without affecting detection accuracy by being covered with a non-magnetic material.

第7の発明では、第4から第6のいずれか1つの発明において、
前記ワイヤの径、走行速度及び種類の少なくともいずれか1つに応じて、前記ワイヤに通電する電流の強さを調整、又は、出力値演算処理により、前記位置変位検出センサの感度を調整又は補正可能に構成されることを特徴とする。
In a seventh aspect of the present invention, in any one of the fourth to sixth aspects of the present invention,
The present invention is characterized in that the strength of the current passing through the wire can be adjusted according to at least one of the diameter, running speed, and type of the wire, or the sensitivity of the position displacement detection sensor can be adjusted or corrected by output value calculation processing.

上記の構成によると、ワイヤの径、走行速度及び種類に関わらず、本発明を適用可能であり、汎用性が高く、位置変位検出センサの検出精度を保つことが容易となる。 The above configuration makes the present invention applicable regardless of the diameter, running speed, or type of wire, making it highly versatile and making it easier to maintain the detection accuracy of the position displacement detection sensor.

以上説明したように、本発明によれば、ワイヤ自体を位置変位検出センサによって非接触で検出することにより、部品交換頻度が低く、スラリの飛散や振動等の外乱の影響を受け難い、検出精度の優れたトラバース装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, by detecting the wire itself non-contact using a position displacement detection sensor, it is possible to provide a traverse device with excellent detection accuracy, which requires less frequent part replacement and is less susceptible to external disturbances such as slurry splashes and vibrations.

本発明の実施形態に係るトラバース装置を含むワイヤソーの概略図である。1 is a schematic diagram of a wire saw including a traverse device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトラバース装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a traverse device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトラバース装置の要部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of the traverse device according to the embodiment of the present invention. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 本発明の実施形態に係るトラバース装置の要部の側面図である。FIG. 2 is a side view of a main part of the traverse device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(ワイヤソーの構成)
図1は本発明の実施形態に係るトラバース装置2A,2Bを含むワイヤソー1の構成を示す。ワイヤソー1は、ワークWを加工するためのワイヤ3と、ワイヤ3を周回させる複数のワイヤガイド4,4と、ワイヤガイド4へワイヤ3を繰り出す一方側のボビン5A、及び、4ワイヤガイドからのワイヤ3を巻き取る他方側のボビン5Bを有する。
(Configuration of wire saw)
1 shows the configuration of a wire saw 1 including traverse devices 2A and 2B according to an embodiment of the present invention. The wire saw 1 has a wire 3 for machining a workpiece W, multiple wire guides 4 around which the wire 3 is wound, a bobbin 5A on one side that pays out the wire 3 to the wire guide 4, and a bobbin 5B on the other side that winds up the wire 3 from the wire guide 4.

ワイヤガイド4,4は、互いに略平行に延びる回転軸を有し、間隔をあけて回転可能に支持されている。ワイヤガイド4はワイヤガイド駆動モータ41によって回転駆動され、ワイヤガイド駆動モータ41は、ワイヤ速度制御部30によって制御されている。ワイヤガイド4,4にはワイヤ3が周回され、ワイヤ3は、ワイヤガイド4の回転軸と略直交する方向に高速走行可能である。ワイヤガイド4,4間の上方には、テーブル6が昇降可能に配置されている。テーブル6の下面には、例えば半導体インゴット等のワークWが着脱可能に取り付けられている。 The wire guides 4, 4 have rotation axes that extend approximately parallel to each other and are rotatably supported at a distance. The wire guide 4 is driven to rotate by a wire guide drive motor 41, which is controlled by a wire speed control unit 30. A wire 3 is wound around the wire guides 4, 4, and can travel at high speed in a direction approximately perpendicular to the rotation axis of the wire guide 4. A table 6 is positioned above the wire guides 4, 4 and can be raised and lowered. A workpiece W, such as a semiconductor ingot, is removably attached to the underside of the table 6.

また、ワイヤガイド4,4の上方には、ワイヤ3へ砥粒を含んだスラリを供給する加工液供給部(図示省略)を備えてもよい。砥粒の付着したワイヤ3を高速走行させながら、テーブル6を下降させることにより、ワイヤガイド4,4間においてワークWがワイヤ3へ押し付けられ、切断される。 A machining fluid supply unit (not shown) may also be provided above the wire guides 4, 4 to supply a slurry containing abrasive grains to the wire 3. By lowering the table 6 while running the wire 3 with abrasive grains attached at high speed, the workpiece W is pressed against the wire 3 between the wire guides 4, 4 and cut.

ボビン5A,5Bは、ワイヤガイド4,4から離れた位置において、互いに間隔をあけて配置され、それぞれ正逆回転可能に支持されている。ボビン5A,5Bは、ボビン制御部50によって制御されるボビン駆動モータ51によって正逆回転駆動される。ボビン5A,5Bは、回転軸である軸Xを中心に回転し、ワイヤガイド4へのワイヤ3の繰り出し、およびワイヤガイド4からのワイヤ3の巻き取りを行う。 The bobbins 5A and 5B are spaced apart from each other at positions away from the wire guides 4 and are supported so that they can rotate forward and backward. The bobbins 5A and 5B are driven to rotate forward and backward by a bobbin drive motor 51 controlled by a bobbin control unit 50. The bobbins 5A and 5B rotate around axis X, which is the rotation axis, and pay out the wire 3 onto the wire guide 4 and wind up the wire 3 from the wire guide 4.

一方側のボビン5Aとワイヤガイド4との間、及び、他方側のボビン5Bとワイヤガイド4との間には、それぞれ、ワイヤ3をガイドするトラバース装置2A,2Bが設けられる。例えば、一方側のトラバース装置2Aは、ボビン5Aからワイヤ3が、ボビン5Aの軸X方向と略直交して繰り出されるようにガイドする。他方側のトラバース装置2Bは、ワイヤガイド4からのワイヤ3が、ボビン5Bの軸X方向と略直交するようにボビン5Bへ延びて、巻き取られるようにガイドする。なお、ボビン5A,5Bはそれぞれ正逆回転可能であるため、ワイヤ3の繰り出しおよび巻き取りの方向はこの限りではない。 Traverse devices 2A and 2B that guide the wire 3 are provided between the bobbin 5A on one side and the wire guide 4, and between the bobbin 5B on the other side and the wire guide 4, respectively. For example, the traverse device 2A on one side guides the wire 3 so that it is unwound from the bobbin 5A approximately perpendicular to the axial X direction of the bobbin 5A. The traverse device 2B on the other side guides the wire 3 so that it extends from the wire guide 4 to the bobbin 5B approximately perpendicular to the axial X direction of the bobbin 5B and is then wound up. Note that because the bobbins 5A and 5B can each rotate forward and backward, the unwound and wound directions of the wire 3 are not limited to these.

トラバース装置2A,2Bとワイヤガイド4の間には、それぞれ、ワイヤ3の張力調整機能を有するガイドプーリ7が設けられ、ガイドプーリ7において、ワイヤ3の張力検出及び調整が行われる。具体的には、ガイドプーリ7は、ワイヤ3の張力を検出するワイヤ張力検出部70を備える。ワイヤ張力検出部70が、ガイドプーリ7に架け渡されたワイヤ3の張力を検出し、その検出信号に基づいてワイヤ張力制御部71が、後述のボビン制御部50及びトラバース制御部11へ制御信号を入力する。そして、ボビン制御部50及びトラバース制御部11がボビン5A,5Bを駆動するボビン駆動モータ51及びトラバース装置2A,2Bを駆動するトラバースモータ24を制御することによって、ワイヤ3に適切な張力が与えられる。なお、ボビン制御部50及びトラバース制御部11はNC制御装置である。 A guide pulley 7, capable of adjusting the tension of the wire 3, is provided between each of the traverse devices 2A and 2B and the wire guide 4. The guide pulley 7 detects and adjusts the tension of the wire 3. Specifically, the guide pulley 7 is equipped with a wire tension detection unit 70 that detects the tension of the wire 3. The wire tension detection unit 70 detects the tension of the wire 3 wound around the guide pulley 7, and based on the detection signal, the wire tension control unit 71 inputs control signals to the bobbin control unit 50 and traverse control unit 11 (described below). The bobbin control unit 50 and traverse control unit 11 then control the bobbin drive motor 51 that drives the bobbins 5A and 5B and the traverse motor 24 that drives the traverse devices 2A and 2B, thereby applying appropriate tension to the wire 3. The bobbin control unit 50 and traverse control unit 11 are NC controlled devices.

(トラバース装置の構成)
次に、トラバース装置について説明する。トラバース装置2A,2Bの構成は基本的に共通するため、以下の説明では、一方側のトラバース装置2Aの構成について詳述する。
(Configuration of traverse device)
Next, the traverse devices will be described. Since the traverse devices 2A and 2B basically have the same configuration, the following description will focus on the configuration of the traverse device 2A on one side.

トラバース装置2Aは、ボビン5Aとワイヤガイド4との間に設けられるトラバースプーリ20と、ボビン5Aとトラバースプーリ20との間に設けられ、ワイヤ3のボビン5Aの軸X方向の位置変位を非接触で検出可能な位置変位検出センサ21,22と、トラバースプーリ20及び位置変位検出センサ21,22を、ボビン5Aの軸X方向に対して略平行に往復移動させるトラバースユニット23を備える。 The traverse device 2A includes a traverse pulley 20 disposed between the bobbin 5A and the wire guide 4, position displacement detection sensors 21 and 22 disposed between the bobbin 5A and the traverse pulley 20 and capable of non-contact detection of the position displacement of the wire 3 in the axial direction of the bobbin 5A, and a traverse unit 23 that moves the traverse pulley 20 and the position displacement detection sensors 21 and 22 back and forth substantially parallel to the axial direction of the bobbin 5A.

トラバースプーリ20は、図2および図3に示すように、ボビン5Aの近傍に配置され、第1ベース部材25及び第2ベース部材26を介してトラバースユニット23に備えられている。ボビン5Aから繰り出されたワイヤ3は、ボビン5Aの軸X方向に対して略直交に延びた先で、トラバースプーリ20に架け渡される。トラバースプーリ20に架け渡されたワイヤ3は、トラバースプーリ20からワイヤガイド4へと延びる。 As shown in Figures 2 and 3, the traverse pulley 20 is positioned near the bobbin 5A and is attached to the traverse unit 23 via a first base member 25 and a second base member 26. The wire 3 unwound from the bobbin 5A extends approximately perpendicular to the axial direction X of the bobbin 5A and is then wound around the traverse pulley 20. The wire 3 wound around the traverse pulley 20 then extends from the traverse pulley 20 to the wire guide 4.

トラバースプーリ20は、ボビン5Aの軸X方向と略直交する方向に延びる回転軸を有し、回転可能に第1ベース部材25に支持されている。第1ベース部材25は、トラバースプーリ20を回転可能に支持するプーリ支持面25aと、プーリ支持面25aの端部から立設するセンサ支持面25bとを有する。プーリ支持面25aとセンサ支持面25bがなす角度は略直角である。 The traverse pulley 20 has a rotation axis that extends in a direction substantially perpendicular to the axis X of the bobbin 5A, and is rotatably supported by the first base member 25. The first base member 25 has a pulley support surface 25a that rotatably supports the traverse pulley 20, and a sensor support surface 25b that stands upright from the end of the pulley support surface 25a. The angle formed by the pulley support surface 25a and the sensor support surface 25b is substantially a right angle.

第1ベース部材25は、センサ支持面25bにおいて、隣接する第2ベース部材26に連結されている。センサ支持面25bは、トラバースプーリ20の回転軸よりもボビン5A側に、センサ支持部25cを備える。センサ支持部25cは、センサ支持面25bからトラバースプーリ20側に突出し、ボビン5Aとトラバースプーリ20との間に、ワイヤ3のボビン5Aの軸X方向の位置変位を非接触で検出可能な位置変位検出センサ21,22を備える。 The first base member 25 is connected to the adjacent second base member 26 at the sensor support surface 25b. The sensor support surface 25b has a sensor support portion 25c on the bobbin 5A side of the rotation axis of the traverse pulley 20. The sensor support portion 25c protrudes from the sensor support surface 25b toward the traverse pulley 20, and is equipped with position displacement detection sensors 21 and 22 between the bobbin 5A and traverse pulley 20 that can detect position displacement of the wire 3 in the axial X direction of the bobbin 5A without contact.

また、トラバースプーリ20は、ボビン5Aの軸X方向と略平行な方向へ延びる揺動軸Yを中心に揺動可能に構成されている。具体的には、第2ベース部材26が、ボビン5Aの軸X方向と略平行な方向へ延びる揺動軸Yを有する。第1ベース部材25は、揺動軸Yを介して揺動可能に、第2ベース部材26に連結されている。そのため、この揺動軸Yの駆動によって、第1ベース部材25とともに、トラバースプーリ20及び位置変位検出センサ21,22が、揺動可能である。 The traverse pulley 20 is configured to be swingable about a swing axis Y that extends in a direction substantially parallel to the axial X direction of the bobbin 5A. Specifically, the second base member 26 has a swing axis Y that extends in a direction substantially parallel to the axial X direction of the bobbin 5A. The first base member 25 is swingably connected to the second base member 26 via the swing axis Y. Therefore, by driving the swing axis Y, the traverse pulley 20 and the position displacement detection sensors 21 and 22 can swing together with the first base member 25.

第2ベース部材26は、トラバースユニット23に取り付けられ、トラバースユニット23に設けられたガイドレール(図示省略)に沿って往復移動可能である。トラバースユニット23がトラバースモータ24によって駆動されることにより、第2ベース部材26、第1ベース部材25がボビン5Aの軸X方向に対して略平行に往復移動し、第1ベース部材25とともにトラバースプーリ20及び位置変位検出センサ21,22が往復移動する。 The second base member 26 is attached to the traverse unit 23 and is capable of reciprocating movement along a guide rail (not shown) provided on the traverse unit 23. When the traverse unit 23 is driven by the traverse motor 24, the second base member 26 and the first base member 25 reciprocate substantially parallel to the axial direction X of the bobbin 5A, and the traverse pulley 20 and position displacement detection sensors 21 and 22 reciprocate together with the first base member 25.

-位置変位検出センサの構成-
位置変位検出センサ21,22は、図4にも示すように、ボビン5Aとトラバースプーリ20との間に設けられ、ワイヤ3のボビン5Aの軸X方向の位置変位を非接触で検出可能である。具体的には、位置変位検出センサ21,22は、センサ支持部25cの下面に取り付けられ、ワイヤ3の上方に位置している。位置変位検出センサ21,22は、ワイヤ3自体を非接触で検出可能であれば、その数や位置は限定されないが、本実施形態のように、少なくとも2つの位置変位検出センサ21,22が、ワイヤ3を挟んでボビン5Aの軸X方向両側に配置されていれば、より高精度にワイヤ3の位置変位を検出することが可能となる。
-Configuration of position displacement detection sensor-
4, the position displacement detection sensors 21, 22 are provided between the bobbin 5A and the traverse pulley 20 and are capable of contactlessly detecting the position displacement of the wire 3 in the axial direction of the bobbin 5A. Specifically, the position displacement detection sensors 21, 22 are attached to the lower surface of the sensor support portion 25c and are positioned above the wire 3. The number and positions of the position displacement detection sensors 21, 22 are not limited as long as they are capable of contactlessly detecting the wire 3 itself. However, as in this embodiment, if at least two position displacement detection sensors 21, 22 are arranged on both sides of the bobbin 5A in the axial direction of the wire 3, it is possible to detect the position displacement of the wire 3 with higher accuracy.

位置変位検出センサ21,22は、例えば、通電したワイヤ3に一定又は特定の周期で発生する磁界を利用して、ワイヤ3の位置変位検出センサ21,22に対する位置変位を検出可能な磁気センサである。本実施形態のように、位置変位検出センサ21,22として磁気センサを用いる場合、ワイヤ3に、直流電流、交流電流又はパルス電流を通電するための電源8を備えることが必要である。電源8から延びる2つの電極が、それぞれボビン5A,5Bに接続されることで、ワイヤ3はボビン5A,5B間において通電される。 The position displacement detection sensors 21, 22 are magnetic sensors that can detect the position displacement of the wire 3 relative to the position displacement detection sensors 21, 22, for example, by utilizing a magnetic field generated at a constant or specific cycle in the current-carrying wire 3. When using magnetic sensors as the position displacement detection sensors 21, 22, as in this embodiment, it is necessary to provide a power supply 8 for passing DC, AC, or pulsed current through the wire 3. Two electrodes extending from the power supply 8 are connected to the bobbins 5A, 5B, respectively, so that the wire 3 is energized between the bobbins 5A, 5B.

一般的に、ワイヤソーは、ワイヤ断線を検出して、切断作業を停止するために、通電状態にされる。本実施形態の位置変位検出センサ21,22は、この機能を利用して、ワイヤ3に通電させ、そのワイヤ3に一定又は特定の周期で発生する磁界を検出することができる。 Generally, wire saws are energized to detect wire breakage and stop the cutting operation. The position displacement detection sensors 21 and 22 of this embodiment utilize this function to energize the wire 3 and detect the magnetic field generated in the wire 3 at a constant or specific cycle.

位置変位検出センサ21,22として磁気センサを用いる場合、振動、スラリ、クーラント等の外乱に影響を受け難い。また、位置変位検出センサ21,22は、非磁性体によって被覆されていてもよい。例えば、位置変位検出センサ21,22の表面を2mm程度の厚さの樹脂で被覆することにより、検出精度に影響なく位置変位検出センサ21,22を保護することが可能であり、破損を防ぐことができる。 When magnetic sensors are used as the position displacement detection sensors 21, 22, they are less susceptible to disturbances such as vibrations, slurry, and coolant. The position displacement detection sensors 21, 22 may also be coated with a non-magnetic material. For example, by coating the surfaces of the position displacement detection sensors 21, 22 with a resin approximately 2 mm thick, it is possible to protect the position displacement detection sensors 21, 22 without affecting detection accuracy and prevent damage.

半導体用のインゴット等を精密に切断するワイヤソーにおいては、例えば、ワイヤ径が約0.05mm~0.2mmの非常に細いワイヤが用いられる。このような細いワイヤに通電させる電流が大きすぎると、印加によりワイヤを損傷させる恐れがある。そのため、位置変位検出センサ21,22としては、例えば1mA~100mAの微弱な電流により発生する磁界を測定可能なものでなければならず、その点、磁気センサが最適であると言える。 Wire saws used to precisely cut semiconductor ingots and other materials use very thin wires, with diameters of approximately 0.05 mm to 0.2 mm, for example. If too much current is passed through such thin wires, there is a risk that the wires may be damaged. Therefore, position displacement detection sensors 21 and 22 must be able to measure the magnetic field generated by a weak current of, for example, 1 mA to 100 mA, and in this regard, magnetic sensors are ideal.

磁気センサは、一次元以上の磁気成分を検出できるものであれば、その種類等は限定されない。例えば、磁気センサとして、磁気インピーダンス素子、ホール素子等を利用することができる。感度及び精度に優れる小型のセンサが磁気センサとして好ましい。本実施形態においては、位置変位検出センサ21,22として±2μT以下の微小な磁力を検出できる小型磁気センサを用いた。 There are no restrictions on the type of magnetic sensor, as long as it can detect magnetic components in one or more dimensions. For example, magnetic impedance elements, Hall elements, etc. can be used as magnetic sensors. Small sensors with excellent sensitivity and accuracy are preferred. In this embodiment, small magnetic sensors capable of detecting minute magnetic forces of ±2 μT or less are used as the position displacement detection sensors 21 and 22.

この小型磁気センサは、高周波電流が流れる感磁体のインピーダンスが周辺磁界に応じて変化する素子の特性を利用したものであり、そのインピーダンスの変化を検出することにより周辺磁界が測定される。 This small magnetic sensor utilizes the element's characteristic that the impedance of a magnetically sensitive element through which a high-frequency current flows changes in response to the surrounding magnetic field, and measures the surrounding magnetic field by detecting changes in that impedance.

この小型磁気センサの感度は、ワイヤの径、走行速度及び種類の少なくともいずれか1つに応じて、ワイヤに通電する直流電流、交流電流又はパルス電流の強さを調整、又は、トラバース制御部11における出力値演算処理により、調整又は補正可能である。 The sensitivity of this small magnetic sensor can be adjusted or corrected by adjusting the strength of the DC, AC, or pulse current passed through the wire, or by output value calculation processing in the traverse control unit 11, depending on at least one of the wire diameter, running speed, and type.

本実施形態において、位置変位検出センサ21,22として小型磁気センサを用い、ワイヤの最適な検出条件について実験を行った。なお、実験1から実験4は、ワイヤソーへの搭載を想定したモデルによる実験を行った結果である。 In this embodiment, small magnetic sensors were used as the position displacement detection sensors 21 and 22, and experiments were conducted to determine the optimal detection conditions for the wire. Note that Experiments 1 to 4 are the results of experiments conducted using a model designed to be mounted on a wire saw.

本実験において、ワイヤ3への通電は、特定の周期的磁界(周波数10Hz~1000Hz)が得られるパルス及び交流の電流を用いた。磁気センサの種類によっては、一定の磁界の検出に適したものもあるが、ワイヤソー自体が磁気ノイズを発する可能性があるため、ワイヤから発せられる磁界に特定の周期を持たせる事で、周辺の磁気ノイズとの識別を容易にすることができる。 In this experiment, the wire 3 was energized using pulsed and alternating current, which generates a specific periodic magnetic field (frequency 10 Hz to 1000 Hz). Some types of magnetic sensors are suitable for detecting a certain magnetic field, but since the wire saw itself can emit magnetic noise, giving the magnetic field emitted from the wire a specific period makes it easier to distinguish it from surrounding magnetic noise.

実験1:周波数の変化による電圧特性評価 ワイヤ3に印加する電流を4mA、ワイヤから小型磁気センサの距離を5mmに固定し、矩形波およびサイン波のそれぞれについて周波数を10Hz~1000Hzの範囲で変化させて、電圧特性を確認した。10Hz~300Hzの領域では、300Hz~1000Hzよりも大きなノイズが確認された。この結果から、ワイヤへ印加する電流は、矩形波及びサイン波のいずれも用いることが可能であり、周波数は特に限定されないが、好ましくは300Hz~1000Hzであると言える。 Experiment 1: Evaluation of voltage characteristics with frequency change The current applied to wire 3 was fixed at 4 mA, the distance from the wire to the miniature magnetic sensor was fixed at 5 mm, and the frequency was changed between 10 Hz and 1000 Hz for both square waves and sine waves to confirm the voltage characteristics. In the 10 Hz to 300 Hz range, greater noise was observed than in the 300 Hz to 1000 Hz range. From these results, it can be said that either a square wave or a sine wave can be used as the current applied to the wire, and that, although there are no particular restrictions on the frequency, a frequency between 300 Hz and 1000 Hz is preferable.

実験2:電流の変化による電圧特性評価
ワイヤ3に印加する周波数を500Hz、ワイヤから小型磁気センサの距離を5mmに固定し、電流を1mA~100mAの範囲で変化させて、電圧特性を確認した。1mA~100mAの範囲で、電流の大きさに比例して電圧が検出された。この結果から、1mA~100mAの微弱な電流であっても、精度よく検出可能であると言え、位置変位検出センサの検出能力や、ワイヤからセンサの距離によっては、1mA以下の電流で検出できる可能性もある。
Experiment 2: Evaluation of voltage characteristics due to changes in current The frequency applied to the wire 3 was fixed at 500 Hz, the distance from the wire to the small magnetic sensor was fixed at 5 mm, and the current was changed in the range of 1 mA to 100 mA to confirm the voltage characteristics. Within the range of 1 mA to 100 mA, a voltage was detected that was proportional to the magnitude of the current. From these results, it can be said that even weak currents of 1 mA to 100 mA can be detected with high accuracy, and depending on the detection capabilities of the position displacement detection sensor and the distance from the wire to the sensor, it may be possible to detect with a current of 1 mA or less.

実験3:ワイヤと小型磁気センサの距離による電圧特性評価
ワイヤに印加する周波数を500Hz、電流を10mAに固定し、ワイヤから小型磁気センサの距離を1mm~10mmの範囲で変化させて、電圧特性を確認した。検出された電圧は、ワイヤからの距離にやや反比例し、距離が遠くなると電圧が下がっていった。ワイヤから位置変位検出センサの距離は、電流を強くすれば短くできるため、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、1~5mA程度の微弱な電流をワイヤに印加することを想定した場合、ワイヤから小型磁気センサの距離は5mm程度が好ましいと考えられる。
Experiment 3: Evaluation of voltage characteristics depending on the distance between the wire and the small magnetic sensor The frequency and current applied to the wire were fixed at 500 Hz and 10 mA, respectively, and the distance between the wire and the small magnetic sensor was varied between 1 mm and 10 mm to confirm the voltage characteristics. The detected voltage was slightly inversely proportional to the distance from the wire, with the voltage decreasing as the distance increased. The distance between the wire and the position displacement detection sensor is not particularly limited, as it can be shortened by increasing the current. However, in this embodiment, assuming that a weak current of approximately 1 to 5 mA is applied to the wire, it is considered preferable that the distance between the wire and the small magnetic sensor be approximately 5 mm.

実験4:ワイヤの種類と周波数の変化による電圧特性評価
砥粒が付着されていない通常のワイヤであって、ワイヤ径0.1mm、0.12mmのものと、ダイヤモンド砥粒の付着したダイヤモンドワイヤであって、ワイヤ径0.12~0.18mm、0.16~0.22mm、0.18~0.24mmのものについて、ワイヤから小型磁気センサの距離を5mm、印加する電流を4mAに固定し、それぞれのワイヤへ印加する周波数を10Hz~1000Hzに変化させて電圧特性を確認した。10Hz~500Hzにおいて、ワイヤの径や種類によって検出される電圧が大きく変化することはなかったが、1000Hzにおいて、ワイヤの径や種類で電圧にばらつきが生じた。この結果から、ワイヤの径や種類には特に限定されないが、印加する電圧は、1000Hz以下であることが好ましく、この範囲であれば、ワイヤの径、走行速度および種類に応じてセンサの感度を補正することが容易であると考えられる。
Experiment 4: Evaluation of voltage characteristics depending on wire type and frequency For ordinary wires with no abrasive grains attached, with wire diameters of 0.1 mm and 0.12 mm, and diamond wires with diamond abrasive grains attached, with wire diameters of 0.12-0.18 mm, 0.16-0.22 mm, and 0.18-0.24 mm, the distance from the wire to the small magnetic sensor was fixed at 5 mm, the applied current was fixed at 4 mA, and the frequency applied to each wire was changed from 10 Hz to 1000 Hz to confirm the voltage characteristics. At 10 Hz to 500 Hz, the detected voltage did not change significantly depending on the wire diameter or type, but at 1000 Hz, the voltage varied depending on the wire diameter and type. From these results, although there are no particular limitations on the wire diameter or type, it is preferable that the applied voltage be 1000 Hz or less, and within this range, it is considered easy to correct the sensor sensitivity according to the wire diameter, running speed, and type.

実験5:実機におけるノイズの確認
ワイヤソー(トーヨーエイテック社製、T-8331A)に小型磁気センサを搭載し、ワイヤ走行停止時に検出されるノイズとその大きさを確認した。60Hz付近に0.04V、180Hz付近に0.02Vの目立ったノイズが確認された。300Hzにおいてもわずかにノイズが確認された。このようなノイズがワイヤの磁界の検出に影響を及ぼすことを防ぐため、ワイヤに印加する周波数は300Hz以上が好ましいと考えられる。
Experiment 5: Confirmation of noise on actual machine A small magnetic sensor was installed on a wire saw (T-8331A, manufactured by Toyo Advanced Technologies Co., Ltd.) to confirm the noise and its magnitude detected when the wire stopped running. Noticeable noise of 0.04 V near 60 Hz and 0.02 V near 180 Hz was confirmed. Slight noise was also confirmed at 300 Hz. To prevent such noise from affecting the detection of the wire's magnetic field, it is considered preferable that the frequency applied to the wire be 300 Hz or higher.

位置変位検出センサ21,22によって、ワイヤ3の位置変位検出センサ21,22に対するボビン5Aの軸X方向の位置変位が検出されたとき、図1に示すように、センサ出力検出部10からトラバース制御部11へ検出信号が入力される。トラバース制御部11は、トラバースユニット23の駆動部であるトラバースモータ24を制御して、トラバースプーリ20の位置または往復移動速度を変化させ、ワイヤ3を位置変位検出センサ21,22から所定の範囲内に位置させる。例えば、位置変位検出センサ21,22のいずれかが、予め設定された信号の範囲を超えて、大きな信号を検出した場合、その信号の大きさに応じてトラバースプーリ20のトラバース位置(往復の反転位置)や往復移動速度を変化させる。 When the position displacement detection sensors 21, 22 detect a position displacement of the wire 3 in the axial X direction of the bobbin 5A relative to the position displacement detection sensors 21, 22, a detection signal is input from the sensor output detection unit 10 to the traverse control unit 11, as shown in FIG. 1. The traverse control unit 11 controls the traverse motor 24, which is the drive unit of the traverse unit 23, to change the position or reciprocating speed of the traverse pulley 20 and position the wire 3 within a predetermined range from the position displacement detection sensors 21, 22. For example, if either of the position displacement detection sensors 21, 22 detects a large signal that exceeds a preset signal range, the traverse position (reversal position of reciprocating movement) or reciprocating speed of the traverse pulley 20 is changed depending on the magnitude of the signal.

具体的には、左右の位置変位検出センサ21,22で検出される信号の大きさに差が生じ、その差が予め設定された信号の範囲を超えて大きな信号を検出した場合である。例えば、左側の位置変位検出センサ21と比較して右側の位置変位検出センサ22の信号が大きい場合、ワイヤ3は、左右の位置変位検出センサ21,22のうち、右側の位置変位検出センサ21に偏っている。位置変位検出センサ21,22のいずれかにワイヤ3が偏っているということは、すなわち、ボビン5Aとトラバースプーリ20との間において、ワイヤ3の走行方向とボビン5Aの軸X方向の直交状態が損なわれているということである。トラバース制御部11は、このような場合に、ワイヤ3の走行方向とボビン5Aの軸X方向を、直交状態に戻すため、往復移動速度を予め設定された速度から変化させ、又は、予め設定されたトラバースプーリ20のトラバース位置(往復の反転位置)を変化させる。 Specifically, this occurs when a difference occurs in the magnitude of the signals detected by the left and right position displacement detection sensors 21, 22, and the difference exceeds a preset signal range. For example, if the signal from the right position displacement detection sensor 22 is larger than that from the left position displacement detection sensor 21, the wire 3 is biased toward the right position displacement detection sensor 21. The bias of the wire 3 toward either of the position displacement detection sensors 21, 22 means that the perpendicularity between the running direction of the wire 3 and the axial X direction of the bobbin 5A between the bobbin 5A and the traverse pulley 20 has been lost. In such a case, the traverse control unit 11 changes the reciprocating speed from a preset speed or changes the preset traverse position (reversal position of the reciprocating movement) of the traverse pulley 20 to restore the perpendicularity between the running direction of the wire 3 and the axial X direction of the bobbin 5A.

左右の位置変位検出センサ21,22から検出される信号の差に基づいて、ワイヤ3の偏りを検出することで、ボビンのワイヤ巻き形状の凹凸などの外乱により、位置変位検出センサ21,22とワイヤ3との距離が変動する場合においても、ワイヤ3の検出精度に影響することを防止できる。 By detecting the misalignment of the wire 3 based on the difference in signals detected by the left and right position displacement detection sensors 21, 22, the detection accuracy of the wire 3 can be prevented from being affected even when the distance between the position displacement detection sensors 21, 22 and the wire 3 fluctuates due to disturbances such as irregularities in the wire winding shape of the bobbin.

-トラバースプーリの揺動ロック機構-
図3及び図5に示すように、トラバースプーリ20は、ボビン5Aの巻径の変化に応じて、ボビン5A側のワイヤ3とトラバースプーリ20との接触端部20aが、ボビンからのワイヤの繰り出し始点31,32を指向するように、揺動軸Yを中心に揺動可能である。この揺動軸Yによるトラバースプーリ20の角度変化によって、より正確にボビン5A,5Bからの繰り出しや巻き取りが行われ、ワイヤ3の損傷を防ぐことができる。
- Traverse pulley swing lock mechanism -
3 and 5, the traverse pulley 20 can swing about the swing axis Y in response to changes in the winding diameter of the bobbin 5A so that the contact end 20a between the wire 3 on the bobbin 5A side and the traverse pulley 20 is directed toward the wire payout start points 31 and 32 from the bobbin. This change in the angle of the traverse pulley 20 caused by the swing axis Y allows for more accurate payout and winding of the wire 3 from the bobbins 5A and 5B, preventing damage to the wire 3.

しかしながら、トラバースプーリ20が常に揺動可能な状態にあると、ワイヤ3の走行中にトラバースプーリ20が揺動することにより、振動が発生し、位置変位検出センサ21,22によるワイヤ3位置変位の検出が精密に行えない恐れがある。 However, if the traverse pulley 20 is always in a swingable state, the swinging of the traverse pulley 20 while the wire 3 is running will cause vibrations, which may prevent the position displacement detection sensors 21, 22 from accurately detecting the position displacement of the wire 3.

そこで、揺動軸Yは、ワイヤ3の走行中にトラバースプーリ20の揺動を規制するロック機構27を備えるものとすることが好ましい。具体的には、第2ベース部材26に設けられたクランプ等のロック機構27によって、揺動軸Yの駆動が制御される。ワイヤ3の走行中はロック機構27によって、トラバースプーリ20の揺動を規制することで、トラバースプーリ20の揺動に起因する振動が、位置変位検出センサ21,22によるワイヤ3の検出精度に影響することを防止できる。また、揺動によるトラバースプーリ20の偏摩耗を防止できる。 It is therefore preferable that the oscillating shaft Y be equipped with a locking mechanism 27 that restricts the oscillation of the traverse pulley 20 while the wire 3 is running. Specifically, the drive of the oscillating shaft Y is controlled by a locking mechanism 27, such as a clamp, provided on the second base member 26. By restricting the oscillation of the traverse pulley 20 by the locking mechanism 27 while the wire 3 is running, it is possible to prevent vibrations caused by the oscillation of the traverse pulley 20 from affecting the detection accuracy of the wire 3 by the position displacement detection sensors 21, 22. It is also possible to prevent uneven wear of the traverse pulley 20 due to the oscillation.

また、ロック機構27は、ワイヤ3の走行速度が、例えば、100m/min以下の低速領域にある時、トラバースプーリ20の揺動の規制を解除するものとしてもよい。ワイヤ3の走行速度が高速領域にある時は、トラバースプーリ20の揺動に起因する振動が大きくなるおそれがあるが、低速領域であれば、トラバースプーリ20の揺動に起因する振動が小さくなるため、揺動の規制を解除してトラバースプーリ20を揺動させ、角度を変化させても位置変位検出センサ21,22は検出精度への影響を受け難い。 The locking mechanism 27 may also be configured to release the restriction on the swinging of the traverse pulley 20 when the running speed of the wire 3 is in a low-speed range, for example, 100 m/min or less. When the running speed of the wire 3 is in a high-speed range, there is a risk that the vibration caused by the swinging of the traverse pulley 20 will be large. However, in the low-speed range, the vibration caused by the swinging of the traverse pulley 20 will be small. Therefore, even if the swing restriction is released and the traverse pulley 20 is allowed to swing, changing the angle, the detection accuracy of the position displacement detection sensors 21, 22 is unlikely to be affected.

以上説明したように、本発明によれば、ボビン5A,5Bとトラバースプーリ20との間に設けられた位置変位検出センサ21,22によって、ワイヤ3のボビン軸X方向の位置変位を、ワイヤ3自体を検出することによって把握することができる。ワイヤ3自体を検出するため、検出精度に優れ、ワイヤ3と位置変位検出センサ21,22は接触しないため、部品交換頻度が低く、スラリの飛散や振動等の外乱の影響を受け難い。 As described above, according to the present invention, the positional displacement of the wire 3 in the direction of the bobbin axis X can be determined by detecting the wire 3 itself using the positional displacement detection sensors 21, 22 provided between the bobbins 5A, 5B and the traverse pulley 20. Because the wire 3 itself is detected, detection accuracy is excellent, and because the wire 3 and the positional displacement detection sensors 21, 22 do not come into contact, part replacement is less frequent and the system is less susceptible to disturbances such as slurry splashing and vibration.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Note that the above embodiments are essentially preferred examples and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or uses.

1 ワイヤソー
2A トラバース装置
2B トラバース装置
3 ワイヤ
4 ワイヤガイド
5A ボビン
5B ボビン
6 テーブル
7 ガイドプーリ
8 電源
10 センサ出力検出部
11 トラバース制御部
20 トラバースプーリ
21 位置変位検出センサ
22 位置変位検出センサ
23 トラバースユニット
24 トラバースモータ(トラバースユニットの駆動部)
25 第1ベース部材
26 第2ベース部材
27 ロック機構
X ボビンの回転軸
Y 揺動軸
REFERENCE SIGNS LIST 1 Wire saw 2A Traverse device 2B Traverse device 3 Wire 4 Wire guide 5A Bobbin 5B Bobbin 6 Table 7 Guide pulley 8 Power supply 10 Sensor output detection unit 11 Traverse control unit 20 Traverse pulley 21 Position displacement detection sensor 22 Position displacement detection sensor 23 Traverse unit 24 Traverse motor (traverse unit drive unit)
25 First base member 26 Second base member 27 Locking mechanism X Rotation axis of bobbin Y Swing axis

Claims (5)

ワークを加工するためのワイヤ、前記ワイヤを周回させる複数のワイヤガイド、前記ワイヤガイドへ前記ワイヤを繰り出す一方側のボビン、及び、前記ワイヤガイドからの前記ワイヤを巻き取る他方側のボビンを有するワイヤソーに備えられるトラバース装置であって、
2つの前記ボビンと前記ワイヤガイドとの間にそれぞれ設けられ、前記ボビンの軸方向と略直交する方向へ延びる回転軸を有し、前記ワイヤをガイドするトラバースプーリと、
前記ボビンと前記トラバースプーリとの間に設けられ、前記ワイヤの前記ボビンの軸方向の位置変位を非接触で検出可能な位置変位検出センサと、
前記トラバースプーリ及び前記位置変位検出センサを支持し、前記ボビンの軸方向と略平行な方向へ延びる揺動軸を中心に揺動可能に構成されるベース部材と、
前記ベース部材を、前記ボビンの軸方向に対して略平行に往復移動させるトラバースユニットと、
前記位置変位検出センサによって、前記ワイヤの前記位置変位検出センサに対する位置変位が検出されたとき、前記トラバースユニットの駆動部を制御して、前記トラバースプーリの位置または往復移動速度を変化させ、前記ワイヤの走行方向が前記ボビンの軸方向と直交するように前記ワイヤを前記位置変位検出センサから所定の範囲内に位置させるトラバース制御部と、を備え、
前記トラバースプーリは、前記ボビンの巻径の変化に応じて、前記揺動軸の駆動により前記ベース部材及び前記位置変位センサとともに揺動可能であり、
前記揺動軸は、前記トラバースプーリの揺動を規制するロック機構を備え、該ロック機構は、前記ワイヤの走行速度が100m/min以下である時、前記トラバースプーリの揺動に起因する振動が前記位置変位検出センサの検出精度へ影響を与えないものとして、前記トラバースプーリの揺動の規制を解除することを特徴とするワイヤソーのトラバース装置。
A traverse device provided in a wire saw having a wire for processing a workpiece, a plurality of wire guides for winding the wire, a bobbin on one side for feeding the wire to the wire guide, and a bobbin on the other side for winding the wire from the wire guide,
a traverse pulley provided between each of the two bobbins and the wire guide, the traverse pulley having a rotation axis extending in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the bobbin, and guiding the wire;
a position displacement detection sensor provided between the bobbin and the traverse pulley, capable of detecting a position displacement of the wire in the axial direction of the bobbin in a non-contact manner;
a base member that supports the traverse pulley and the position displacement detection sensor and is configured to be swingable about a swing axis that extends in a direction substantially parallel to the axial direction of the bobbin;
a traverse unit that reciprocates the base member substantially parallel to the axial direction of the bobbin;
a traverse control unit that controls a drive unit of the traverse unit to change the position or reciprocating speed of the traverse pulley when the position displacement detection sensor detects a position displacement of the wire relative to the position displacement detection sensor, and positions the wire within a predetermined range from the position displacement detection sensor so that the running direction of the wire is perpendicular to the axial direction of the bobbin,
the traverse pulley is capable of swinging together with the base member and the position displacement sensor by driving the swing shaft in accordance with a change in the winding diameter of the bobbin,
The oscillating shaft is provided with a locking mechanism that restricts the oscillation of the traverse pulley, and when the wire running speed is 100 m/min or less, the locking mechanism releases the restriction on the oscillation of the traverse pulley, ensuring that vibrations caused by the oscillation of the traverse pulley do not affect the detection accuracy of the position displacement detection sensor .
前記ワイヤに、直流電流、交流電流又はパルス電流を通電する電源を備え、
前記位置変位検出センサは、通電した前記ワイヤに一定又は特定の周期で発生する磁界を利用して、前記ワイヤの前記位置変位検出センサに対する位置変位を検出可能な磁気センサであることを特徴とする請求項1に記載のワイヤソーのトラバース装置。
a power source that applies a direct current, an alternating current, or a pulsed current to the wire;
The wire saw traverse device according to claim 1, characterized in that the position displacement detection sensor is a magnetic sensor capable of detecting the position displacement of the wire relative to the position displacement detection sensor by utilizing a magnetic field generated in the energized wire at a constant or specific period.
前記位置変位検出センサは、前記ワイヤを挟んで前記ボビンの軸方向両側に配置されることを特徴とする請求項2に記載のワイヤソーのトラバース装置。 A wire saw traverse device as described in claim 2, characterized in that the position displacement detection sensors are arranged on both axial sides of the bobbin, sandwiching the wire. 前記位置変位検出センサは、非磁性体によって被覆されていることを特徴とする請求項2又は3に記載のワイヤソーのトラバース装置。 A wire saw traverse device according to claim 2 or 3, characterized in that the position displacement detection sensor is coated with a non-magnetic material. 前記ワイヤの径、走行速度及び種類の少なくともいずれか1つに応じて、前記ワイヤに通電する電流の強さを調整、又は、出力値演算処理により、前記位置変位検出センサの感度を調整又は補正可能に構成されることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載のワイヤソーのトラバース装置。 A wire saw traverse device as described in any one of claims 2 to 4, characterized in that the strength of the current passed through the wire can be adjusted, or the sensitivity of the position displacement detection sensor can be adjusted or corrected by output value calculation processing, depending on at least one of the diameter, traveling speed, and type of the wire.
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