特許 6012103 ワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012103

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】ワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 27/06 20060101AFI20161011BHJP

【ＦＩ】

   B24B27/06 Q

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-240210(P2012-240210)

(22)【出願日】2012年10月31日

(65)【公開番号】特開2014-87902(P2014-87902A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000152675

【氏名又は名称】コマツＮＴＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083770

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 國男

(74)【代理人】

【識別番号】100148943

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 貴志

(72)【発明者】

【氏名】河津 知之

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 正法

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２３９８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２６３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３３７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２８Ｄ ５／０４

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｖ溝加工後の複数の多溝付きローラを加工対象とし、前記複数の多溝付きローラをワイヤソーに取り付け、前記複数の多溝付きローラの間に固定砥粒付きワイヤを前記各多溝付きローラの多数のＶ溝に沿って低い張力のもとに螺旋状に巻き掛け、前記複数の多溝付きローラを異なる回転数のもとに回転させ、前記各多溝付きローラの周速度と前記固定砥粒付きワイヤの走行速度との間に速度差を与え、前記各多溝付きローラを所定の時間にわたって回転させた後に、前記複数の多溝付きローラの回転数の大小関係を転換し、かつ前記複数の多溝付きローラの回転方向を反転して、前記複数の多溝付きローラを所定の時間にわたって回転させ、前記固定砥粒付きワイヤの研削作用によって、前記Ｖ溝にＵ溝を形成する、ことを特徴とするワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤソーの多溝付きローラの溝をワイヤソーおよび同じワイヤソーの固定砥粒付きワイヤにより加工する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤソーは、加工用の複数の多溝付きローラ間に固定砥粒付きワイヤを多重に巻き掛けて、ワイヤ列を形成し、このワイヤ列の加工域に半導体インゴットなどのワークを押し当てながら加工送りし、ワークを多数のウエーハとして切断するときに利用される。固定砥粒付きワイヤは、多溝付きローラの独立した環状の多数の溝の内部に納められる。

【0003】

多溝付きローラの溝加工は、一般に工作機械を用い、旋削加工や研削加工によって行われる。溝の理想形は、固定砥粒付きワイヤの外れ防止、横振れのない安定な走行の観点から、多溝付きローラの外周面において、溝の開口位置でテーパ面を有し、溝の両側面でローラの軸線に対して垂直な面となっており、さらに溝の底面で固定砥粒付きワイヤの外形に適合する適度な深さのＵ字状の面として形成されていることである。しかし、上記のような理想形の溝加工は、旋削加工や研削加工によって不可能に近い。特に、固定砥粒付きワイヤの細線化にともなって、適切な深さのＵ字状の面の機械加工は、ますます困難な状況にある。

【0004】

このような背景のもとに、特許文献１は、専用の溝加工装置を用い、加工対象のローラを回転させるとともに、溝加工用ワイヤを走行させつつ加工対象のローラに押し当て、ローラの外周面に所定のピッチで多数の溝を形成する、ことを開示している。

【0005】

特許文献１の技術によると、専用の溝加工装置が必要とされること、溝加工用ワイヤとワイヤソーで用いられる溝加工用ワイヤとが相違していること、仮にそれらのワイヤが同一規格の製品であるとしても、ロットの違いによって、加工後の多数の溝がワイヤソーで用いられる溝加工用ワイヤに正確に適合しないこともある、という問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−１２６３４１公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の課題は、専用の溝加工装置を用いることなく、多溝付きローラの溝、特にＵ溝をワイヤソーで用いられる固定砥粒付きワイヤに正確に適合させ、理想的な形状の溝加工を可能とすることである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題のもとに、本発明は、溝加工にワイヤソーおよび同じワイヤソーの固定砥粒付きワイヤを用い、Ｖ溝加工後の複数の多溝付きローラを加工対象とし、これらの多溝付きローラをワイヤソーに取り付け、複数の多溝付きローラの間に固定砥粒付きワイヤを各多溝付きローラの多数のＶ溝に沿って低い張力のもとに螺旋状に巻き掛け、複数の多溝付きローラを異なる回転数のもとに回転させ、各多溝付きローラと固定砥粒付きワイヤとの間に速度差を与え、さらに、所定の時間後に、多溝付きローラの回転数の大小関係の転換、および複数の多溝付きローラの回転方向の反転を行うことによって、Ｖ溝にＵ溝を均一に形成している。

【0009】

具体的に記載すると、本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法は、Ｖ溝加工後の複数の多溝付きローラを加工対象とし、前記複数の多溝付きローラをワイヤソーに取り付け、前記複数の多溝付きローラの間に固定砥粒付きワイヤを前記各多溝付きローラの多数のＶ溝に沿って低い張力のもとに螺旋状に巻き掛け、前記複数の多溝付きローラを異なる回転数のもとに回転させ、前記各多溝付きローラの周速度と前記固定砥粒付きワイヤの走行速度との間に速度差を与え、前記各多溝付きローラを所定の時間にわたって回転させた後に、前記複数の多溝付きローラの回転数の大小関係を転換し、かつ前記複数の多溝付きローラの回転方向を反転して、前記複数の多溝付きローラを所定の時間にわたって回転させ、前記固定砥粒付きワイヤの研削作用によって、前記Ｖ溝にＵ溝を形成する、ことを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法によると、Ｕ溝の加工過程でワイヤソーが利用されるから、溝加工に特別な加工機が必要とされず、ワイヤソーの機能が有効に活用でき、しかも溝加工後の多溝付きローラが溝加工に用いられた固定砥粒付きワイヤとともに同じワイヤソーで用いられるから、加工後のＵ溝が溝加工に用いられた固定砥粒付きワイヤに正確に適合し、理想的な形状の溝加工が可能となり、さらに溝加工後にワークの切断加工に移行するときに、多溝付きローラや固定砥粒付きワイヤの取り替え作業が必要とされず、省力化が達成できる。

【0011】

特に、本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法によると、複数の多溝付きローラの間で高速回転と低速回転とが転換されるから、それらの多溝付きローラでのＵ溝の深さに差異が現れにくく、多溝付きローラ間でのＵ溝の形成が均一となり、さらに、回転の大小関係の転換と同時に回転方向も変えられるから、多溝付きローラ間での溝加工の条件がさらに均等となり、多溝付きローラ間でのＵ溝の形成が一層均一となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の前提となるワイヤソーの要部の平面図である。

【図2】加工対象の多溝付きローラの一部拡大断面付きの側面図である。

【図3】本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法にもとづいて加工対象の多溝付きローラをワイヤソーに取り付け、多溝付きローラ間に固定砥粒付きワイヤを巻き掛けた状態の平面図である。

【図4】本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法にもとづいて加工対象の多溝付きローラをワイヤソーに取り付け、多溝付きローラ間に固定砥粒付きワイヤを巻き掛けた状態の正面図である。

【図5】多溝付きローラの溝を示し、（１）はＶ溝の拡大断面図、（２）はＶ溝および溝加工後のＵ溝の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法の前提となるワイヤソー１の要部を示している。なお、図において、溝ピッチやワイヤピッチなどは、明示のために誇張して描かれており、また、ワイヤ巻き数は、作図上の限界から少なく表されている。

【0014】

図１のように、ワイヤソー１は、複数、例えば２本の駆動軸２、３を有しており、各駆動軸２、３は、各駆動モータ４、５により駆動され、これらの駆動モータ４、５は、制御装置１１によって回転数制御すなわち速度制御される。なお、２つの駆動軸２および２つの駆動軸３は、同一軸線上で向き合っており、それぞれ軸受け１７、１８によって回転自在に支持されている部分とこれらを連結する中間の平行な連結ボルト１９、２０とからなる。図示の例によると、中間の連結ボルト１９、２０は、それぞれ駆動軸２、３をねじ結合として一体化しているが、連結ボルト１９、２０を取り外すことによって、それぞれの駆動軸２、３は、同一軸線上で分離できるようになっている。

【0015】

本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法は、図２に示すように、多溝付きローラ６、７を加工対象としている。これらの多溝付きローラ６、７は、予めＶ溝加工されており、外周面において環状で独立のＶ溝８、９を所定の等しい溝ピッチのもとに多数形成している。なお、一例としてＶ溝８、９は、多溝付きローラ６、７の軸線方向において、１０ｍｍの間に３０本程度形成されている。

【0016】

そして本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法は、図３および図４に例示するように、加工対象の多溝付きローラ６、７をワイヤソー１の対応の駆動軸２、３に取り付け、平行な多溝付きローラ６、７の間に、それぞれのＶ溝８、９に沿って固定砥粒付きワイヤ１０を低い張力、例えば５Ｎ程度で螺旋状に巻き掛け、駆動モータ４、５の回転数制御によって一方の多溝付きローラ６と他方の多溝付きローラ７との間に異なる回転数を与え、この異なる回転数のもとで加工具としての固定砥粒付きワイヤ１０を連続走行または往復走行させる。

【0017】

駆動軸２、３に対する多溝付きローラ６、７の取り付けは、両方の駆動軸２、３から連結ボルト１９、２０を抜き取った後に、一対の軸受け１７、１８の間に加工対象の多溝付きローラ６、７を配置し、駆動軸２、３の中心孔および多溝付きローラ６、７の中心孔に連結ボルト１９、２０を挿入し、一対の駆動軸２、３の円錐面で芯出ししながら多溝付きローラ６、７を挟み込み、連結ボルト１９、２０の先端のねじを対応の駆動軸２、３のねじ孔にねじ込むことによって行われる。

【0018】

また、固定砥粒付きワイヤ１０は、例えばダイヤモンド砥粒付きのワイヤであり、図４において、加工域となる上側の位置で、同じピッチ位置のＶ溝８、９に巻き掛けられているが、加工域とならない下側の位置で、或るＶ溝８から１ピッチ隣のＶ溝９に巻き掛けられるから、全体として螺旋状に巻き掛けられる。

【0019】

多溝付きローラ６、７に対する異なる回転数の設定によって、多溝付きローラ６のＶ溝８の周速度とＶ溝８に納まっている固定砥粒付きワイヤ１０の走行速度との間、および多溝付きローラ７のＶ溝９の周速度とＶ溝９に納まっている固定砥粒付きワイヤ１０の走行速度との間に速度差が与えられるため、固定砥粒付きワイヤ１０は、速度差にもとづくＶ溝８、９に対する滑り、換言すると、滑りにともなう研削作用によって、図５の（１）のようなＶ溝８、９の両斜面を研削し、所定の時間後に、図５の（２）のように、適切な深さのＵ溝１２、１３を形成する。

【0020】

このようにして、多溝付きローラ６、７は、Ｕ溝１２、１３の溝加工後に、Ｖ溝８、９を開口側でテーパ面とし、Ｕ溝１２、１３を溝側面および溝底面とする理想的な形状の溝１４、１５を形成する。溝加工時において、溝１４、１５の深さは、加工の時間によって任意に決定できる。

【0021】

固定砥粒付きワイヤ１０の研削作用は、一方の多溝付きローラ６のＶ溝８の周速度とＶ溝８に納まっている固定砥粒付きワイヤ１０の走行速度との間の速度差、および他方の多溝付きローラ７のＶ溝９の周速度とＶ溝９に納まっている固定砥粒付きワイヤ１０の走行速度との間の速度差によって決定されが、それらの速度差は、基本的にはＶ溝８、９に対する固定砥粒付きワイヤ１０の滑りに起因して発生するから、一方の多溝付きローラ６のＶ溝８と他方の多溝付きローラ７のＶ溝９との間で不均一に発生することも予測される。もし、速度差が不均一に発生すると、多溝付きローラ６、７の間で固定砥粒付きワイヤ１０の研削作用が異なるため、Ｕ溝１２、１３は同じ形状として形成されなくなる。

【0022】

前記のような可能性があることを想定し、本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法は、多溝付きローラ６、７を異なる回転数のもとに所定の時間にわたって回転させた後に、多溝付きローラ６、７の回転数の大小関係を転換して、多溝付きローラ６、７を前と同じ回転方向で所定の時間にわたって回転させている。

【0023】

上記のような溝加工方法によると、一方の前記多溝付きローラ６と他方の多溝付きローラ７との間で高速回転と低速回転とが転換されるから、各多溝付きローラ６、７において固定砥粒付きワイヤ１０の研削作用が同じとなり、Ｕ溝１２、１３の深さや形状に差異が現れず、多溝付きローラ６、７の間でのＵ溝１２、１３の形成が均一となる。

【0024】

さらに、本発明に係るワイヤソー用溝付きローラの溝加工方法は、多溝付きローラ６、７を異なる回転数のもとに所定の時間にわたって回転させた後に、多溝付きローラ６、７の回転数の大小関係を転換し、かつ回転方向を反転して、多溝付きローラ６、７を所定の時間にわたって回転させている。

【0025】

上記のような溝加工方法によると、回転数の大小関係を転換し、かつ回転方向を反転すると、多溝付きローラ６、７の間での溝加工の条件がさらに均等となり、各多溝付きローラ６、７において、固定砥粒付きワイヤ１０の研削作用が正確に同じにできるため、多溝付きローラ６、７の間でのＵ溝１２、１３の深さや形状が一層均一となる。

【0026】

多溝付きローラ６、７の回転数、加工の時間などは、制御装置１１により設定される。回転数は、例えば０ｒｐｍ＜回転数＜１５０ｒｐｍ程度であり、また、溝加工の時間は、固定砥粒付きワイヤ１０の研削能力にもよるが、通常、３０分程度である。

【0027】

次の表１は、駆動モータ４、５の回転数（１００ｒｐｍ・９５ｒｐｍ）の大小関係を転換し、かつ回転方向（正転・逆転）を反転したときの回転数および加工時間を設定した例を示している。

【0028】

【表1】

【0029】

多溝付きローラ６、７は、上記の溝加工の工程を経て、溝加工に利用したワイヤソー１および溝研削に使用した固定砥粒付きワイヤ１０をそのまま用いて、ワーク１６の切断加工に利用できる状態となる。

【0030】

そこで、作業者は、制御装置１１をワーク１６の切断加工モードに切替え、固定砥粒付きワイヤ１０の張力を切断加工時の目標張力に設定した後に、溝加工後の多溝付きローラ６、７を速度制御、張力制御に切り換えて、ワイヤソー１を運転し、図４に想像線で例示するように、半導体インゴットなどのワーク１６を固定砥粒付きワイヤ１０のワイヤ列の切断域に押し当てながら送り移動させ、固定砥粒付きワイヤ１０の連続走行または往復走行によってワーク１６をウエーハとして切断する。なお、ワーク１６の送り移動は、送りユニット２１によって行われる。このようにして、溝加工に利用されたワイヤソー１および固定砥粒付きワイヤ１０は、溝加工後の多溝付きローラ６、７とともに、そのままワーク１６の切断に利用される。

【0031】

なお、固定砥粒付きワイヤ１０の張力は、図示しないが、ワイヤ経路に設置したダンサ装置によって制御される。ダンサ装置は、固定砥粒付きワイヤ１０をダンサローラに巻き掛けておき、ダンサローラを支持するアームをトルクモータによって所定のトルクで駆動することによって、固定砥粒付きワイヤ１０の張力を目標張力に維持する。

【0032】

以上のように、本発明に係るワイヤソー用多溝付きローラの溝加工方法によると、多溝付きローラ６、７の溝加工は、ワイヤソー１の機能を利用して行えるから、ワイヤソー１の機能が有効に活用でき、Ｕ溝１２、１３の加工に特別な加工機は、必要とされない。しかも、溝加工後の多溝付きローラ６、７は、溝加工に用いた固定砥粒付きワイヤ１０とともに、溝加工に供したワイヤソー１と同時に利用されるから、Ｕ溝１２、１３は、固定砥粒付きワイヤ１０に正確に適合し、かつ理想的な溝形態となっている。さらに、溝加工後にワーク１６の切断加工に移行するときに、溝加工に供したワイヤソー１の重い多溝付きローラ６、７の取り替えや、固定砥粒付きワイヤ１０の面倒な巻き替え作業が必要とされず、省力化が達成でき、作業性も向上する。

【産業上の利用可能性】

【0033】

以上の例は、２本構成の多溝付きローラ６、７を例示しているが、多溝付きローラ６、７は、３本以上の多溝付きローラとして構成することもできる。例えば多溝付きローラが３本ある場合、２本の多溝付きローラと１本の多溝付きローラとの間で異なる回転数を設定してもよく、また３本の多溝付きローラ毎に異なる回転数を設定してもよい。また、多溝付きローラ６、７の設置数に対して駆動モータ４、５の設置数が少ないときには、多溝付きローラ６、７の回転駆動のために、外部の駆動モータが用意される。

【符号の説明】

【0034】

１ ワイヤソー
２、３ 駆動軸
４、５ 駆動モータ
６、７ 多溝付きローラ
８、９ Ｖ溝
１０ 固定砥粒付きワイヤ
１１ 制御装置
１２、１３ Ｕ溝
１４、１５ 溝
１６ ワーク
１７、１８ 軸受け
１９、２０ 連結ボルト
２１ 送りユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】