特開 2023-22450 ワイヤソーの異常診断装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023022450

(43)【公開日】2023-02-15

(54)【発明の名称】ワイヤソーの異常診断装置および方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 27/06 20060101AFI20230208BHJP

   B24B 49/14 20060101ALI20230208BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20230208BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20230208BHJP

   B28D 1/10 20060101ALI20230208BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230208BHJP

【ＦＩ】

B24B27/06 R

B24B49/14

B24B49/16

B28D5/04 C

B28D1/10

H01L21/304 611W

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021127332

(22)【出願日】2021-08-03

(71)【出願人】

【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】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】村田 伶児

(72)【発明者】

【氏名】秋 充

(72)【発明者】

【氏名】島田 侑里

(72)【発明者】

【氏名】河津 知之

【テーマコード（参考）】

3C034

3C069

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA19

3C034BB92

3C034CA17

3C034CA19

3C034CA24

3C034DD18

3C069AA01

3C069BA06

3C069BC03

3C069CA03

3C069CA04

3C069DA01

3C069EA03

3C158AA05

3C158AA14

3C158AC02

3C158BA06

3C158BA08

3C158BA09

3C158BB09

3C158DA03

5F057AA02

5F057AA19

5F057AA51

5F057BA02

5F057CA02

5F057DA15

5F057EB24

5F057GA11

5F057GA16

5F057GA27

5F057GB11

5F057GB22

5F057GB31

(57)【要約】

【課題】ワイヤソーにおいて、切断加工前の運転状態を十分に監視して異常診断を的確に行う。
【解決手段】ワイヤソー１の異常診断装置は、診断モード実行部５１と、データ群取得部５２と、偏差情報算出部５４と、判定部５５とを備える。診断モード実行部５１は、ワイヤソー１による切断加工前に、加工用ローラ６が一定速度で回転する第１の診断モード、繰出しリール３が一定速度で回転する第２の診断モード、および巻取りリール９が一定速度で回転する第３の診断モードをそれぞれ実行する。データ群取得部５２は、第１～第３の診断モードの各々で複数のデータ項目について第１～第３のデータ群を取得する。偏差情報算出部５４は、第１～第３のデータ群と、正常時における第１～第３の基準データ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出する。判定部５５は、偏差情報に基づいて、ワイヤソー１の異常の有無を判定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の加工用ローラと、複数の前記加工用ローラに巻き掛けられるワイヤと、前記ワイヤを前記加工用ローラに向けて繰り出す繰出しリールと、前記加工用ローラから送られる前記ワイヤを巻き取る巻取りリールと、を備え、前記ワイヤによりワークの切断加工を行うワイヤソーの異常診断装置であって、
前記切断加工前に、前記加工用ローラが一定の第１の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第１の診断モード、前記繰出しリールが一定の第２の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第２の診断モード、および前記巻取りリールが一定の第３の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第３の診断モードをそれぞれ実行する診断モード実行部と、
前記ワイヤソーの運転状態を示す複数のデータ項目について、前記第１の診断モードで得られる第１のデータ群、前記第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および前記第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得するデータ群取得部と、
複数の前記データ項目について、前記ワイヤソーの正常時における前記第１の診断モードで得られる第１の基準データ群、前記ワイヤソーの正常時における前記第２の診断モードで得られる第２の基準データ群、および前記ワイヤソーの正常時における前記第３の診断モードで得られる第３の基準データ群と、前記第１のデータ群、前記第２のデータ群、および前記第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出する偏差情報算出部と、
算出された前記偏差情報に基づいて前記ワイヤソーの異常の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とするワイヤソーの異常診断装置。

【請求項2】

前記第１のデータ群および前記第１の基準データ群を得るときの複数の前記データ項目には、前記加工用ローラを回転駆動するモータのトルク負荷、前記加工用ローラまたは該加工用ローラの支持部材の温度、および前記加工用ローラまたは該加工用ローラの支持部材の振動特性が含まれることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーの異常診断装置。

【請求項3】

前記第２のデータ群および前記第２の基準データ群を得るときの複数の前記データ項目には、前記繰出しリールを回転駆動するモータのトルク負荷、前記繰出しリールまたは該繰出しリールの支持部材の温度、および前記繰出しリールまたは該繰出しリールの支持部材の振動特性が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤソーの異常診断装置。

【請求項4】

前記第３のデータ群および前記第３の基準データ群を得るときの複数の前記データ項目には、前記巻取りリールを回転駆動するモータのトルク負荷、前記巻取りリールまたは該巻取りリールの支持部材の温度、および前記巻取りリールまたは該巻取りリールの支持部材の振動特性が含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワイヤソーの異常診断装置。

【請求項5】

前記偏差情報算出部は、前記第１の基準データ群により構成される第１の単位空間、前記第２の基準データ群により構成される第２の単位空間、および前記第３の基準データ群により構成される第３の単位空間と、前記第１のデータ群により構成される第１の信号空間、前記第２のデータ群により構成される第２の信号空間、および前記第３のデータ群により構成される第３の信号空間とをそれぞれ対比したマハラノビス距離を前記偏差情報として算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワイヤソーの異常診断装置。

【請求項6】

前記ワイヤソーに異常があると判定された場合、前記偏差情報に対する複数の前記データ項目の各々の寄与度に基づいて、異常の要因を推定する要因推定部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のワイヤソーの異常診断装置。

【請求項7】

複数の加工用ローラと、複数の前記加工用ローラに巻き掛けられるワイヤと、前記ワイヤを前記加工用ローラに向けて繰り出す繰出しリールと、前記加工用ローラから送られる前記ワイヤを巻き取る巻取りリールと、を備え、前記ワイヤによりワークの切断加工を行うワイヤソーの異常診断方法であって、
前記切断加工前に、前記加工用ローラが一定の第１の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第１の診断モード、前記繰出しリールが一定の第２の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第２の診断モード、および前記巻取りリールが一定の第３の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第３の診断モードをそれぞれ実行するステップと、
前記ワイヤソーの運転状態を示す複数のデータ項目について、前記第１の診断モードで得られる第１のデータ群、前記第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および前記第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得するステップと、
複数の前記データ項目について、前記ワイヤソーの正常時における前記第１の診断モードで得られる第１の基準データ群、前記ワイヤソーの正常時における前記第２の診断モードで得られる第２の基準データ群、および前記ワイヤソーの正常時における前記第３の診断モードで得られる第３の基準データ群と、前記第１のデータ群、前記第２のデータ群、および前記第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出するステップと、
算出された前記偏差情報に基づいて前記ワイヤソーの異常の有無を判定するステップと、
を含むことを特徴とするワイヤソーの異常診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤソーの異常診断装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体材料や磁性材料等のワークをワイヤによって切断加工するワイヤソーが存在する（例えば、特許文献１参照）。このワイヤソーは、複数の加工用ローラに所定間隔で巻き掛けたワイヤを高速走行させて、そのワイヤにワークを押し当てることで切断加工する。ワイヤソーは、一般に、ワイヤが巻き掛けられる複数の加工用ローラと、ワイヤを加工用ローラに向けて繰り出す繰出しリールと、加工用ローラから送られるワイヤを巻き取る巻取りリールとを備えている。

【0003】

特許文献１に記載の装置は、ワークの切断加工前に、ワイヤの張力、及びワーク保持部に取り付けられた振動センサによる振動の測定を行い、この測定値を用いてワイヤソーの正常又は異常の判断を行う。そして、ワイヤソーが正常であると判断された場合にワークの切断加工を行うことで、ワークから切り出されるウェーハ等の製品の品質悪化を防いでいる（特許文献１の段落［０００９］，［００１０］参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７２９６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の装置では、ワークの切断加工前に行われる測定の際のワイヤソーの運転は、その後の切断加工時の運転と同じ条件、例えばワイヤの走行速度（線速）が一定という条件で行われていると考えられる。

【0006】

しかし、ワイヤソーは、加工用ローラ、繰出しリール、および巻取りリールの多軸同期制御が必要な複雑な構成であり、線速一定の条件での運転時には、繰出しリールおよび巻取りリールの貯線量や有効径が都度変化する。さらに、メンテナンス時に加工用ローラの外周面の溝を削る修復が行われて有効径が減少するように変化する場合がある。このため、特許文献１の装置は、切断加工前の運転状態の監視が十分とは言えず、的確な異常診断が困難である。

【0007】

本発明は、ワイヤソーにおいて、切断加工前の運転状態を十分に監視して異常診断を的確に行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明は、ワイヤによりワークの切断加工を行うワイヤソーの異常診断装置である。前記ワイヤソーは、複数の加工用ローラと、複数の前記加工用ローラに巻き掛けられるワイヤと、前記ワイヤを前記加工用ローラに向けて繰り出す繰出しリールと、前記加工用ローラから送られる前記ワイヤを巻き取る巻取りリールと、を備える。前記異常診断装置は、前記切断加工前に、前記加工用ローラが一定の第１の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第１の診断モード、前記繰出しリールが一定の第２の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第２の診断モード、および前記巻取りリールが一定の第３の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第３の診断モードをそれぞれ実行する診断モード実行部と、前記ワイヤソーの運転状態を示す複数のデータ項目について、前記第１の診断モードで得られる第１のデータ群、前記第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および前記第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得するデータ群取得部と、複数の前記データ項目について、前記ワイヤソーの正常時における前記第１の診断モードで得られる第１の基準データ群、前記ワイヤソーの正常時における前記第２の診断モードで得られる第２の基準データ群、および前記ワイヤソーの正常時における前記第３の診断モードで得られる第３の基準データ群と、前記第１のデータ群、前記第２のデータ群、および前記第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出する偏差情報算出部と、算出された前記偏差情報に基づいて前記ワイヤソーの異常の有無を判定する判定部と、を備える。

【0009】

また、本発明は、ワイヤによりワークの切断加工を行うワイヤソーの異常診断方法である。前記異常診断方法は、前記切断加工前に、前記加工用ローラが一定の第１の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第１の診断モード、前記繰出しリールが一定の第２の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第２の診断モード、および前記巻取りリールが一定の第３の回転速度となるように前記ワイヤソーを運転する第３の診断モードをそれぞれ実行するステップと、前記ワイヤソーの運転状態を示す複数のデータ項目について、前記第１の診断モードで得られる第１のデータ群、前記第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および前記第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得するステップと、複数の前記データ項目について、前記ワイヤソーの正常時における前記第１の診断モードで得られる第１の基準データ群、前記ワイヤソーの正常時における前記第２の診断モードで得られる第２の基準データ群、および前記ワイヤソーの正常時における前記第３の診断モードで得られる第３の基準データ群と、前記第１のデータ群、前記第２のデータ群、および前記第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出するステップと、算出された前記偏差情報に基づいて前記ワイヤソーの異常の有無を判定するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ワイヤソーにおいて、切断加工前の運転状態を十分に監視して異常診断を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る異常診断装置が適用されるワイヤソーの概略構成を示す図である。

【図2】ワイヤソーの制御構成を示す概略ブロック図である。

【図3】ワイヤソーの制御装置における異常診断に関する内部構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本実施形態に係る異常診断方法の内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る異常診断装置が適用されるワイヤソー１の概略構成を示す図である。
図１に示すように、ワイヤソー１は、ワイヤ２によりワーク１５の切断加工を行うものである。ワイヤソー１は、複数の加工用ローラ６と、ワイヤ２を加工用ローラ６に向けて繰り出す繰出しリール３と、加工用ローラ６から送られるワイヤ２を巻き取る巻取りリール９とを備えている。例えば砥粒固定型のワイヤ２が、所定間隔をおいて平行に延びる複数の加工用ローラ６に巻き掛けられている。

【0014】

加工用ローラ６の外周面には多数の環状の溝（図示省略）が所定のピッチで形成されており、複数の加工用ローラ６の各溝に、１本の線材よりなるワイヤ２が連続して巻き回されている。加工用ローラ６は、本実施形態では２本配置されている。

【0015】

ワイヤ２は、繰出しリール３から繰り出され、繰出し側のトラバース装置４、ダンサローラ装置５を経て、２本の加工用ローラ６に多重に巻き掛けられ、巻取り側のダンサローラ装置７、トラバース装置８を経て、巻取りリール９に巻き取られる。

【0016】

ワイヤ２は、２本の加工用ローラ６の間において往復走行される。この場合、ワイヤ２は、一定量前進及びその一定量前進より少ない移動量の一定量後退を交互に繰り返し、全体として歩進的に前進するように駆動される。なお、ワイヤ２は、一方向に連続して前進するように駆動されてもよい。

【0017】

トラバース装置４，８は、それぞれ繰出しリール３または巻取りリール９の軸線に対してワイヤ２を常に直交させるために設けられている。また、ダンサローラ装置５，７は、図示しないダンサローラの往復運動によってワイヤ２の往復走行を許容しながらワイヤ２に一定の張力を付与するために設けられている。

【0018】

ワイヤ２は、２本の加工用ローラ６の間で加工対象のワーク１５に対向する範囲において、切断域を形成している。切断域でのワイヤ２の間隔は、加工用ローラ６の外周面に形成されている溝のピッチによって規制されている。この溝のピッチは、ワーク１５を切断加工した後の板状体すなわちウェーハの厚みを決定する。

【0019】

繰出しリール３、加工用ローラ６、および巻取りリール９は、それぞれ繰出しリール駆動用のモータ１１、加工用ローラ駆動用のモータ１２、および巻取りリール駆動用のモータ１３によって回転駆動される。これらのモータ１１，１２，１３は、いずれも制御装置５０（図２参照）によって制御される。

【0020】

ワーク１５は、２本の加工用ローラ６の間のワイヤ２の切断域に対応する位置において、加工送り用のフィード装置１６に固定され、所定のフィード速度でワイヤ２の切断域に押し当てられる。フィード装置１６のワークフィード用のモータ１４は、例えば送りねじユニット等の回転－直線運動変換機構（図示省略）を内蔵している。ワークフィード用のモータ１４は、制御装置５０の制御下におかれ、ワーク１５の切断加工のために、ワーク１５のフィード移動量に応じて、ワーク１５を所定のフィード速度で加工送り方向に移動させる。フィード移動量は、ワーク１５のフィード位置ないし切り込み深さに対応しており、ワークフィード用のモータ１４に連結されているエンコーダ２０からの信号によって検出されるようになっている。

【0021】

繰出しリール駆動用のモータ１１、加工用ローラ駆動用のモータ１２、および巻取りリール駆動用のモータ１３には、それぞれエンコーダ１７，１８，１９が連結されている。したがって、繰出しリール３、加工用ローラ６、および巻取りリール９の回転速度は、それぞれエンコーダ１７，１８，１９からの信号によって検出されるようになっている。

【0022】

図２は、ワイヤソー１の制御構成を示す概略ブロック図である。
図２に示すように、ワイヤソー１は、ワイヤソー１の各部を統括して制御する制御装置５０を備えている。制御装置５０は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶部とを備えている。記憶部には、本実施形態に係る異常診断方法を実行するためのプログラムが保存されている。

【0023】

制御装置５０には、エンコーダ１７～２０からの各信号が入力される。制御装置５０は、ドライバ２１～２４を介して、モータ１１～１４の駆動をそれぞれ制御する。また、制御装置５０には、入力装置２５と、表示装置２６とが接続されている。入力装置２５は、ユーザの操作の受付け等の各種情報の入力を行う。表示装置２６は、操作画面、表示画面、警告メッセージ等の各種情報を表示する。また、制御装置５０には、振動検出手段３１～３３および温度検出手段３４～３６からの各信号が入力される。

【0024】

振動検出手段３１は、繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材（図示省略）の振動特性を検出する。振動検出手段３２は、加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材（図示省略）の振動特性を検出する。振動検出手段３３は、巻取りリール９または該巻取りリール９の支持部材（図示省略）の振動特性を検出する。加工用ローラ６、繰出しリール３および巻取りリール９の各々の支持部材としては、例えば軸受、該軸受が設置されるケーシング等が該当する。温度検出手段３４は、繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材の温度を検出する。温度検出手段３５は、加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材の温度を検出する。温度検出手段３６は、巻取りリール９または該巻取りリール９の支持部材の温度を検出する。振動検出手段３２および温度検出手段３５は、２本の加工用ローラ６の一方または両方に対応して設けられる。

【0025】

ワイヤソー１においては、例えば、加工用ローラ６の軸受は、通常、高荷重かつ高速で回転するため寿命が短い。また、加工用ローラ６を回転駆動する際のモータ負荷が過度に高くなる場合がある。また、ワーク１５の加工領域周辺の温度上昇による熱変位によって、ワーク１５を切断加工したウェーハに反りが生じる等、ワーク１５の加工品質が低下する場合がある。このように、ワイヤソー１において、種々の異常が生じる可能性がある。ここで、ワイヤソー１による切断加工中に異常を察知したとしてもすぐには修復が困難な場合があり、この場合には歩留まりが低下することは避けられない。これに対して、本実施形態は、切断加工前にワイヤソー１の異常診断を行うものである。

【0026】

図３は、ワイヤソー１の制御装置５０における異常診断に関する内部構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、ワイヤソー１の制御装置５０は、診断モード実行部５１と、データ群取得部５２と、基準データ群設定部５３と、偏差情報算出部５４と、判定部５５と、要因推定部５６とを備えている。図３に示す各部は、ワイヤソー１の異常診断装置を構成しており、これら各部の機能は、制御装置５０において記憶部に保存された所定のプログラムがＲＡＭ上で実行されることによって実現される。なお、図３に示す各部は、ハードウエアで構成される制御回路であってもよい。

【0027】

診断モード実行部５１は、第１の診断モード、第２の診断モード、および第３の診断モードをそれぞれ実行する。第１の診断モードは、切断加工前に、加工用ローラ６が一定の第１の回転速度となるようにワイヤソー１を運転するモードである。第２の診断モードは、切断加工前に、繰出しリール３が一定の第２の回転速度となるようにワイヤソー１を運転するモードである。第３の診断モードは、巻取りリール９が一定の第３の回転速度となるようにワイヤソー１を運転するモードである。これらの第１の診断モード、第２の診断モード、および第３の診断モードでは、ワイヤ２がワーク１５に接触しない状態の運転（以下、「空運転」ともいう）が行われる。

【0028】

データ群取得部５２は、第１の診断モードで得られる第１のデータ群、第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得する。第１～第３のデータ群は、ワイヤソー１の運転状態を示す複数のデータ項目について得られる。

【0029】

本実施形態では、第１のデータ群を得るときの複数のデータ項目は、加工用ローラ６を回転駆動するモータ１２のトルク負荷、加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材（図示省略）の温度、および加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材の振動特性である。ただし、他のデータ項目が含まれてもよい。第２のデータ群を得るときの複数のデータ項目は、繰出しリール３を回転駆動するモータ１１のトルク負荷、繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材（図示省略）の温度、および繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材の振動特性である。ただし、他のデータ項目が含まれてもよい。第３のデータ群を得るときの複数のデータ項目は、巻取りリール９を回転駆動するモータ１３のトルク負荷、巻取りリール９または該巻取りリール９の支持部材（図示省略）の温度、および繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材の振動特性である。ただし、他のデータ項目が含まれてもよい。

【0030】

振動特性として、振幅、周波数、あるいは変化量、存在量と呼ばれる特徴量が使用され得る。モータ１１～１３のトルク負荷は、制御装置５０からドライバ２１～２３にそれぞれ出力するトルク指令値、あるいはドライバ２１～２３からモータ１１～１３にそれぞれ出力する駆動電流値として求められる。

【0031】

基準データ群設定部５３は、単位空間を構成するデータ群である、第１の基準データ群、第２の基準データ群、および第３の基準データ群を設定する。第１の基準データ群は、前記した第１のデータ群を得るときと同じ複数のデータ項目について、ワイヤソー１の正常時における第１の診断モードで得られる。第２の基準データ群は、前記した第２のデータ群を得るときと同じ複数のデータ項目について、ワイヤソー１の正常時における第２の診断モードで得られる。第３の基準データ群は、前記した第３のデータ群を得るときと同じ複数のデータ項目について、ワイヤソー１の正常時における第３の診断モードで得られる。第１の基準データ群、第２の基準データ群、および第３の基準データ群の設定は、第１のデータ群、第２のデータ群、および第３のデータ群の取得の前に、予め行われる。

【0032】

偏差情報算出部５４は、第１の基準データ群、第２の基準データ群、および第３の基準データ群と、第１のデータ群、第２のデータ群、および第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出する。すなわち、偏差情報は、第１の基準データ群と第１のデータ群との間の偏差に関する第１の偏差情報と、第２の基準データ群と第２のデータ群との間の偏差に関する第２の偏差情報と、第３の基準データ群と第３のデータ群との間の偏差に関する第３の偏差情報とを含む。つまり、偏差情報は、第１の診断モードで得られる第１の偏差情報と、第２の診断モードで得られる第２の偏差情報と、第３の診断モードで得られる第３の偏差情報とを含む。

【0033】

本実施形態では、第１の偏差情報は、第１の基準データ群により構成される第１の単位空間と、第１のデータ群により構成される第１の信号空間との間のマハラノビス距離である。第２の偏差情報は、第２の基準データ群により構成される第２の単位空間と、第２のデータ群により構成される第２の信号空間との間のマハラノビス距離である。第３の偏差情報は、第３の基準データ群により構成される第３の単位空間と、第３のデータ群により構成される第３の信号空間との間のマハラノビス距離である。なお、偏差情報は、機械学習により学習済みの偏差情報算出モデルによって算出されるように構成されてもよい。

【0034】

判定部５５は、偏差情報算出部５４によって算出された偏差情報に基づいてワイヤソー１の異常の有無を判定する。この判定は、本実施形態では、偏差情報としてのマハラノビス距離を予め設定された閾値と比較することによって行われる。すなわち、判定部５５は、偏差情報算出部５４によって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値を超えていないことを監視する。

【0035】

ワイヤソー１の正常な運転状態においてはマハラノビス距離が特定の範囲内に収まる。一方で、運転状態が異常な兆候を含む場合、複数のデータ項目の相関関係が単位空間から乖離することとなる。したがって、ＭＴ法や標準化誤圧法で用いられるマハラノビス距離を算出することで、ワイヤソー１の運転状態における異常を診断することができる。

【0036】

要因推定部５６は、ワイヤソー１に異常があると判定された場合、偏差情報としてのマハラノビス距離に対する複数のデータ項目の各々の寄与度に基づいて、異常の要因を推定する。

【0037】

次に、図４を参照して、本実施形態に係る異常診断方法について説明する。
図４は、本実施形態に係る異常診断方法の内容を示すフローチャートである。
図４に示すように、診断モード実行部５１は、複数の診断モードのうちの一つを実行する（ステップＳ１）。具体的には、まず、切断加工前に、加工用ローラ６が一定の第１の回転速度となるようにワイヤソー１を空運転する第１の診断モードを実行する。

【0038】

続いて、データ群取得部５２は、ワイヤソー１の運転状態を示す複数のデータ項目について、第１の診断モードで得られる第１のデータ群を取得する（ステップＳ２）。

【0039】

ステップＳ３では、複数の診断モードの全て、すなわち第１の診断モード、第２の診断モード、および第３の診断モードの全てが実行されたか否かが判断される。複数の診断モードの全てが実行された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４に進む。複数の診断モードのうちで実行されていない診断モードが残っている場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。

【0040】

これにより、ステップＳ１，Ｓ２が繰り返されて、繰出しリール３が一定の第２の回転速度となるようにワイヤソー１を空運転する第２の診断モードで得られる第２のデータ群が取得される。また、巻取りリール９が一定の第３の回転速度となるようにワイヤソー１を空運転する第３の診断モードで得られる第３のデータ群が取得される。

【0041】

続いて、偏差情報算出部５４は、偏差情報を算出する（ステップＳ４）。偏差情報は、第１の基準データ群、第２の基準データ群、および第３の基準データ群と、第１のデータ群、第２のデータ群、および第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する情報である。ここで、第１～第３の基準データ群は、前記した複数のデータ項目について、ワイヤソー１の正常時における第１～第３の診断モードで、それぞれ予め得られる。

【0042】

ステップＳ５では、判定部５５は、偏差情報算出部５４によって算出された偏差情報に基づいてワイヤソー１の異常の有無を判定する。本実施形態では、偏差情報としてのマハラノビス距離が予め設定された閾値を超えていない場合、ワイヤソー１に異常が無いと判定される。なお、この判定は、偏差情報を構成する第１の偏差情報、第２の偏差情報、および第３の偏差情報の各々について別々に行われる。

【0043】

ワイヤソー１に異常が無いと判断された場合（ステップＳ５でＮｏ）、ステップＳ７に進み、ワイヤソー１に異常が有ると判断された場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、ステップＳ６に進む。

【0044】

ステップＳ６では、要因推定部５６は、偏差情報としてのマハラノビス距離に対する複数のデータ項目の各々の寄与度に基づいて、異常の要因を推定する。例えば、要因推定部５６は、マハラノビス距離を大きくすることに対する寄与度が高いデータ項目を検討すべき要因として推定する。また、複数のデータ項目の各々の寄与度の分布から、より具体的な要因が、例えば経験的または実験的に推定されてもよい。

【0045】

ステップＳ７では、判定部５５による判定結果、すなわちワイヤソー１の異常の有無が、表示装置２６に表示される。また、ワイヤソー１に異常が有ると判断された場合には、要因推定部５６によって推定された異常の要因が表示装置２６に表示される。このとき、例えばワイヤソー１の運転停止を促す警告メッセージや、経験的または実験的に得られた対処方法等の各種情報が表示装置２６に表示されてもよい。

【0046】

前記したように、本実施形態に係るワイヤソー１の異常診断装置は、切断加工前に、加工用ローラ６が一定の第１の回転速度となるようにワイヤソー１を運転する第１の診断モード、繰出しリール３が一定の第２の回転速度となるようにワイヤソー１を運転する第２の診断モード、および巻取りリール９が一定の第３の回転速度となるようにワイヤソー１を運転する第３の診断モードをそれぞれ実行する診断モード実行部５１と、ワイヤソー１の運転状態を示す複数のデータ項目について、第１の診断モードで得られる第１のデータ群、第２の診断モードで得られる第２のデータ群、および第３の診断モードで得られる第３のデータ群をそれぞれ取得するデータ群取得部５２と、複数の前記データ項目について、ワイヤソー１の正常時における第１の診断モードで得られる第１の基準データ群、ワイヤソー１の正常時における第２の診断モードで得られる第２の基準データ群、およびワイヤソー１の正常時における第３の診断モードで得られる第３の基準データ群と、第１のデータ群、第２のデータ群、および第３のデータ群とをそれぞれ対比した偏差に関する偏差情報を算出する偏差情報算出部５４と、算出された偏差情報に基づいてワイヤソー１の異常の有無を判定する判定部５５とを備えている。

【0047】

このような本実施形態では、ワイヤソー１による切断加工前に、加工用ローラ６が一定速度で回転する第１の診断モード、繰出しリール３が一定速度で回転する第２の診断モード、および巻取りリール９が一定速度で回転する第３の診断モードがそれぞれ実行される。そして、第１～第３の診断モードの各々で複数のデータ項目について第１～第３のデータ群が取得され、これらが正常時における第１～第３の基準データ群とそれぞれ対比されて算出された偏差情報に基づいて、ワイヤソー１の異常の有無が判定される。

【0048】

ワイヤソー１は、一般に、線速一定の条件で運転され、かかる運転時には、繰出しリール３および巻取りリール９の貯線量や有効径が都度変化する。さらに、メンテナンスによって加工用ローラ６の有効径が減少するように変化する場合がある。このように切断加工前の運転状態が通常ばらついており、従来技術では運転状態の監視を十分に行うことが困難であった。これに対して、本実施形態は、切断加工前に、加工用ローラ６、繰出しリール３、および巻取りリール９の回転速度をそれぞれ別個に一定に設定した第１～第３の診断モードを順次実行して、データ群を取得するようにした。

【0049】

したがって、本実施形態によれば、ワイヤソー１において、切断加工前の運転状態を十分に監視して異常診断を的確に行うことができる。これにより、切断加工中にワイヤソー１に異常が発生することを未然に防止できるため、切断加工中にワイヤソー１が停止したり修復が必要になったりすることがなく、歩留まりの向上につながる。

【0050】

また、本実施形態では、第１のデータ群および第１の基準データ群を得るときの複数のデータ項目には、加工用ローラ６を回転駆動するモータ１２のトルク負荷、加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材の温度、および加工用ローラ６または該加工用ローラ６の支持部材の振動特性が含まれる。この構成では、ワイヤソー１の異常診断に特に関連性の高い加工用ローラ６に関するデータ項目についてのデータ群が得られる。これにより、有効な異常診断を効率的に行うことができる。

【0051】

また、本実施形態では、第２のデータ群および第２の基準データ群を得るときの複数のデータ項目には、繰出しリール３を回転駆動するモータ１１のトルク負荷、繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材の温度、および繰出しリール３または該繰出しリール３の支持部材の振動特性が含まれる。この構成では、ワイヤソー１の異常診断に関連性の高い繰出しリール３に関するデータ項目についてのデータ群が得られる。これにより、有効な異常診断を効率的に行うことができる。

【0052】

また、本実施形態では、第３のデータ群および第３の基準データ群を得るときの複数のデータ項目には、巻取りリール９を回転駆動するモータ１３のトルク負荷、巻取りリール９または該巻取りリール９の支持部材の温度、および巻取りリール９または該巻取りリール９の支持部材の振動特性が含まれる。この構成では、ワイヤソー１の異常診断に関連性の高い巻取りリール９に関するデータ項目についてのデータ群が得られる。これにより、有効な異常診断を効率的に行うことができる。

【0053】

また、本実施形態では、偏差情報算出部５４は、予め設定された基準データ群により構成される単位空間と、取得されたデータ群により構成される信号空間との間のマハラノビス距離を偏差情報として算出する。この構成では、ワイヤソー１の異常の有無をマハラノビス距離が所定の閾値を超えたか否かで判定することができる。

【0054】

また、本実施形態は、偏差情報に対する複数のデータ項目の各々の寄与度に基づいて、異常の要因を推定する要因推定部５６を備える。この構成では、ワイヤソー１において、推定された異常の要因に関係する部位の交換、修復、調整等の適切な処置を実施することが可能となる。

【0055】

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではない。本発明は、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。

【0056】

例えば、加工用ローラ６は、前記した実施形態では２本配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば逆三角形の頂点位置に３本、あるいは四角形の頂点位置に４本配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３ 繰出しリール
６ 加工用ローラ
９ 巻取りリール
１１～１３ モータ
１５ ワーク
３１～３３ 振動検出手段
３４～３６ 温度検出手段
５１ 診断モード実行部
５２ データ群取得部
５４ 偏差情報算出部
５５ 判定部
５６ 要因推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】