(57)【要約】【課題】ワイヤ放電加工装置においてワイヤの断線を抑制する。【解決手段】ワイヤを送りながらワイヤの複数の位置で同時にワークとの間の放電を行ってワークを加工するワイヤ放電加工装置において、ワイヤに放電加工電力を供給しながらワイヤがガイドローラ組を少なくとも一周する第１の長さＸだけワイヤを送る放電加工動作と、供給電力を放電加工電力よりも低下させ、ワイヤがガイドローラ組をワイヤの巻き掛け回数周する長さとワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さとの合計長さから第１の長さを引いた第２の長さＹだけワイヤを送る空送り動作と、を交互に行う。【選択図】図５
2010207988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、
各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けされたワイヤと、
巻き掛け方向にワイヤを送るワイヤ送り機構と、
ワイヤに電力を供給する電源と、
ワイヤの送り速度と給電電力を増減する制御部と、を備え、
ワイヤを送りながらワイヤの複数の位置で同時にワークとの間の放電を行ってワークを加工するワイヤ放電加工装置であって、
制御部は、
ワイヤに放電加工電力を供給しながらワイヤがガイドローラ組を少なくとも一周する第１の長さだけワイヤを送る放電加工動作と、供給電力を放電加工電力よりも低下させ、ワイヤがガイドローラ組をワイヤの巻き掛け回数周する長さとワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さとの合計長さから第１の長さを引いた第２の長さだけワイヤを送る空送り動作と、を交互に行うこと、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ放電加工装置であって、
制御部は、空送り動作の際のワイヤの送り速度を放電加工動作の際のワイヤの送り速度よりも早くするワイヤ送り速度変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置であって、
ワイヤに張力を付加するワイヤ張力付加機構を備え、
制御部は、空送り動作の際のワイヤに掛かる張力を放電加工動作の際のワイヤに掛かる張力よりも低くするワイヤ張力変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤ放電加工装置であって、
制御部は、空送り動作開始の際にワイヤ張力変更手段によってワイヤに掛かる張力を低下させた後、ワイヤ送り速度変化手段によってワイヤの送り速度を早くすること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工装置であって、
ワイヤの送り方向と交差する方向にワークを移動させるワーク送り機構を備え、
制御部は、空送り動作の際のワークの送り速度を放電加工動作の際のワークの送り速度よりも遅くするワーク送り速度変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン等の円柱状インゴットからウェハを切り出す場合における切断手段として、砥粒を用いたワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数のガイドローラ間に巻回された切断用ワイヤをその長手方向に高速駆動しながら、ワイヤに対してワークを切断送りすることにより、ワークから多数枚の薄片を同時に切り出すものである。
【０００３】
しかし、このようなワイヤソーでは、ガイドローラ間に形成された複数本の切断ワイヤ部分に対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給する必要があり、その取扱いは容易でない。また、ワイヤがワークに直接接触することによる断線を抑制するために比較的太いワイヤを使用する必要があり、切断加工代が大きくなってしまうという問題があった。さらに、従来のワイヤソーは、インゴットからウェハを切り出すのに長時間を要する場合もあり、加工時間短縮のニーズが高まっている。
【０００４】
一方、近年、シリコンカーバイドが半導体の材料として注目されている。しかし、このシリコンカーバイドは硬質材料であるため、従来のワイヤソーでは、シリコンのインゴットを切断する以上の時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
このため、導電性を有する硬質材料のワークを効率良く切断する手段として、当該ワークとワイヤとの間に電圧を断続的に印加し、各切断ワイヤ部分によってワークを放電加工の原理で切断する放電式ワイヤソーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に記載された放電式ワイヤソーは、複数本のワイヤをそれぞれガイドローラ間に２から３回巻き掛けすることにより、１本のワイヤについて２から３の切断ワイヤ部分を形成し、これらの切断ワイヤ部分に対してワークを切断送りするとともに、各切断用ワイヤ部分に個別に接触子を接触させて電圧を印加するようにしたものである。この放電式ワイヤソーは、一度に多くのウェハの切断を行うために複数本のワイヤを使用しており、装置が複雑になってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、ワイヤの巻き掛け回数を多くして、一本のワイヤで多数の切断ワイヤ部分を構成し、構造を簡素化したワイヤ放電加工装置が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２４８７１９号公報
【特許文献２】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−７５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ワイヤ放電加工装置は、ワイヤとワークとに電圧を断続的に印加し、ワイヤとワークとの間に断続的に放電を生じさせ、その熱によってワークを加工していくものである。このため、ワイヤ表面には放電によってクレータ状のくぼみや円錐状の穴の放電痕が形成され、放電痕の周囲は放電による温度上昇によって硬化する。そして、ワイヤはワークとの間で放電するたびに放電跡が増加するとともに熱硬化部分が増大し、引っ張り強度が低下してくることとなる。
【００１０】
ところが、特許文献２、３に記載された従来のワイヤ放電加工装置においては、１本のワイヤをガイドローラに多数回巻き掛けしているので、ワイヤ放電加工装置に供給されたワイヤは、巻き掛け回数だけワークの間を通過し、ワークとの放電を行うこととなる。供給側に近いワイヤはまだワークとの間で放電をしておらず、その引っ張り強度は高いが、ワークの間を通過してワークとの間で放電を重ねて行くうちにワイヤ表面に発生する放電痕と熱硬化によって次第にその引っ張り強度が低下してくる。
【００１１】
一方、ワイヤ放電加工装置においては、放電加工中のワイヤの振れを小さくして切断加工代を小さくするためにワイヤに所定の張力を掛けている。このため、放電痕や熱硬化によってワイヤの引っ張り強度が低下し、ワイヤに掛かっている所定の張力に耐え切れなくなると、ワイヤの断線が発生する場合がある。
【００１２】
ワイヤ放電加工装置において、加工中のワイヤの断線は大きな問題である。その理由は、ワイヤを複数のガイドローラに巻回し直す必要があるため、加工時間ロスが生じるからであり、特に、特許文献２あるいは３に記載されているような装置の場合は、１本のワイヤを何回も巻き掛けする必要があり、復旧に長時間を要し、生産性の低下が大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
またワイヤの断線後にワイヤを巻き直す際にはワークを一端原点位置に戻すことが必要となるので、再加工の際にワークの位置がずれ、ワークの切断面に段差を生じる場合が多く、切断品質の低下を招くという問題があった。
【００１４】
本発明は、ワイヤ放電加工装置においてワイヤの断線を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けされたワイヤと、巻き掛け方向にワイヤを送るワイヤ送り機構と、ワイヤに電力を供給する電源と、ワイヤの送り速度と給電電力を増減する制御部と、を備え、ワイヤを送りながらワイヤの複数の位置で同時にワークとの間の放電を行ってワークを加工するワイヤ放電加工装置であって、制御部は、ワイヤに放電加工電力を供給しながらワイヤがガイドローラ組を少なくとも一周する第１の長さだけワイヤを送る放電加工動作と、供給電力を放電加工電力よりも低下させ、ワイヤがガイドローラ組をワイヤの巻き掛け回数周する長さとワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さとの合計長さから第１の長さを引いた第２の長さだけワイヤを送る空送り動作と、を交互に行うこと、を特徴とする。
【００１６】
本発明のワイヤ放電加工装置において、制御部は、空送り動作の際のワイヤの送り速度を放電加工動作の際のワイヤの送り速度よりも早くするワイヤ送り速度変更手段を備えること、としても好適であるし、ワイヤに張力を付加するワイヤ張力付加機構を備え、制御部は、空送り動作の際のワイヤに掛かる張力を放電加工動作の際のワイヤに掛かる張力よりも低くするワイヤ張力変更手段を備えること、としても好適であるし、制御部は、空送り動作開始の際にワイヤ張力変更手段によってワイヤに掛かる張力を低下させた後、ワイヤ送り速度変化手段によってワイヤの送り速度を早くすること、としても好適であるし、ワイヤの送り方向と交差する方向にワークを移動させるワーク送り機構を備え、制御部は、空送り動作の際のワークの送り速度を放電加工動作の際のワークの送り速度よりも遅くするワーク送り速度変更手段を備えること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ワイヤ放電加工装置においてワイヤの断線を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態におけるワイヤ放電加工装置のワークの切断を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるワイヤ放電加工装置のガイドローラ組に巻き掛けられたワイヤを線状に展開して表示した説明図である。
【図４】本発明の実施形態におけるワイヤ放電加工装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態におけるワイヤ放電加工装置の動作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】
【００１９】
以下、本発明の実施形態のワイヤ放電加工装置１００について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ１５を繰り出す繰出しボビン１０Ａと、放電加工に使用されたワイヤ１５を巻き取る巻取りボビン１０Ｂと、ワイヤ１５が巻き掛けられてワイヤ１５の方向を変更するプーリ１１Ａ〜１１Ｃ，１１Ｅ〜１１Ｇと、ワイヤ１５の全走行長さを調整するダンサロール１２と、ワイヤ１５に付加される張力を検出するワイヤ張力センサ１３Ａ、１３Ｂと、巻き取りボビン１０Ｂに向うワイヤ１５の巻き取りボビン１０Ｂの軸方向の位置を調整するワイヤ整列ユニット１４と、ワイヤ１５が複数回巻き掛けられているガイドローラ２４Ａ〜２４Ｄと、ワイヤ１５とワーク２８に電力を供給する電源２９と、電源２９からの電力をワイヤ１５に供給する給電子４１と、ワーク２８を移動させるワーク送りユニット２７と、制御部５０とを備えている。４つのガイドローラ２４Ａ〜２４Ｄは1つのガイドローラ組２６を構成する。
【００２０】
繰出しボビン１０Ａ及び巻取りボビン１０Ｂは、それぞれモータ２５Ａ，２５Ｄによって回転駆動され、プーリ１１Ｃはモータ２５Ｂによって、またガイドローラ２４Ｄはモータ２５Ｃによって回転駆動され、ワーク送りユニット２７はステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。また、ワイヤ放電加工装置１００は、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤの断線を検出する断線検出センサ３２とを備えている。モータ２５Ｂは、ロータリーエンコーダを内蔵しており、その回転数を出力することができるモータである。
【００２１】
繰出しボビン１０Ａから図１に示す矢印の方向に繰出されたワイヤ１５は、プーリ１１Ａ、ダンサロール１２、プーリ１１Ｂ〜１１Ｃ、ワイヤ張力センサ１３Ａ、プーリ１１Ｅ、１１Ｆの順に巻き掛けられ、プーリ１１Ｆを出たワイヤ１５は、多数のガイド溝をもつガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外側にガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの順に巻きかけられる。ガイドローラ２４Ｄを出たワイヤ１５は最初にガイドローラ２４Ａに巻きかけられているワイヤ１５の部分とガイドローラ２４Ａの軸方向にピッチＰだけ離れた位置から再びガイドローラ２４Ａから２４Ｄに巻きかけられていく。最初に巻きかけられたワイヤ１５の部分と、次に巻き掛けられたワイヤ１５の部分との各ガイドローラ２４Ａから２４Ｄの軸方向の間隔はいずれの場所でもピッチＰとなっている。このようにワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｄに複数回巻き掛けられる。
【００２２】
図１に示すように本実施形態では、ワイヤ１５は５回巻き掛けられている。ここで、巻き掛け回数は、ワイヤ１５のガイドローラ２４Ａ及び２４Ｂに巻き掛けられている回数である。従って、ワイヤ１５の最後の巻き掛けのようにワイヤ１５がガイドローラ２４Ｄからガイドローラ２４Ａに戻らずプーリ１１Ｇに向って延びてもガイドローラ２４Ａ及び２５Ｂに巻きかけられているので、巻き掛け回数は１回と数える。つまり、巻き掛けの回数はガイドローラ２４Ａとガイドローラ２４Ｂとの間に張られているワイヤ１５の条数となる。
【００２３】
ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｄに複数回巻き掛けされた後、プーリ１１Ｇ、ワイヤ張力センサ１３Ｂ、ワイヤ整列ユニット１４を通り、巻取りボビン１０Ｂに巻き取られている。ワイヤ１５は黄銅等の金属線である。
【００２４】
図１に示すように、給電子４１はガイドローラ２４Ａとガイドローラ２４Ｂとの間に張られたワイヤ１５のガイドローラ２４Ａ側とガイドローラ２４Ｂ側とにそれぞれ設けられている。各給電子４１はワイヤ１５の各条に接して各条のワイヤ１５に電源２９のからの電力を給電する複数の導電ブロック４１Ａと各導電ブロック４１Ａの間を絶縁する絶縁ブロック４１Ｂとが軸方向に交互に並べて配置されたもので、各ブロック４１Ａ，４１Ｂは図示しない通しボルトとナットによって一体に締め付けられているものである。
【００２５】
ワーク送りユニット２７は、各給電子４１の間でガイドローラ２４Ａとガイドローラ２４Ｂとの間に張られたワイヤ１５の送り方向と直交する方向に向かってワーク２８を移動させることができるよう配置され、ステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。ステッピングモータ２５Ｅは内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からワーク２８の位置を検出することができるよう構成されている。
【００２６】
本実施形態では、各給電子４１は電源２９のマイナス側あるいはグランド側と導電線３０によって接続され、ワーク２８は電源のプラス側と導電線３０によって接続されている。電源２９は、例えば数１０ＫＨｚの直流パルス電流を各給電子４１とワーク２８との間に流し、ワーク２８とワイヤ１５との間に断続的な放電を発生させる。放電によって発生される熱によってワーク２８は切断加工される。ワーク２８と給電子４１に接続される極性は相互に異なっていればよく、ワーク２８をマイナス側とし、ワイヤ１５をプラス側としてもよい。
【００２７】
本実施形態のワイヤ放電加工装置１００では、ワーク２８及び給電子４１は電気伝導率が調整された純水または油系の加工液に浸漬されており、ワイヤ１５とワーク２８の間の放電は水中で行われ、加工中にワーク２８全体の温度の上昇を抑えることができるよう構成されている。ワーク２８と給電子４１の間に加工液を吹きかけるように構成することとしてもよい。
【００２８】
各ボビン１０Ａ，１０Ｂを回転させるモータ２５Ａ，２５Ｄと、プーリ１１Ｃを回転させるモータ２５Ｂと、ガイドローラ２４Ｄを回転させるモータ２５Ｃと、ステッピングモータ２５Ｅと、ワイヤ整列ユニット１４と、電源２９とは制御部５０に接続され、制御部５０の指令によって動作するよう構成されている。また、各ワイヤ張力センサ１３Ａ、１３Ｂと、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤ１５の断線を検出する断線検出センサ３２と、は制御部５０に接続され、各検出信号は制御部５０に入力されるよう構成されている。制御部５０は断線検出センサ３２によってワイヤ１５の断線が検出された場合には、ワイヤ放電加工装置１００の動作を停止する。
【００２９】
以上のように構成されたワイヤ放電加工装置１００の動作について図２から図５を参照しながら説明する。図５のステップＳ１０１に示すように、ワイヤ放電加工装置１００が始動されると制御部５０は、各モータ２５Ａから２５Ｄを始動して各ボビン１０Ａ，１０Ｂ、プーリ１１Ｃ、ガイドローラ２４Ｄを回転させる。これによってワイヤ１５は繰り出しボビン１０Ａから巻き取りボビン１０Ｂに向って図１の矢印で示す方向に向かって送られる。制御部５０は、プーリ１１Ｃを回転させるモータ２５Ｂの回転数を内蔵されたロータリーエンコーダから取得し、回転数を変更することによってワイヤ１５の送り速度が図４に示す放電加工用送り速度Ｖ１になるようにフィードバック制御する。ワイヤ１５の送り速度はモータ２５Ｂの回転数によって規定され、ガイドローラ２４Ｄを回転させるモータ２５Ｃと、各ボビン１０Ａ，１０Ｂを回転させるモータ２５Ａ，２５Ｄはワイヤ１５の送り速度がＶ１となるような従動速度で回転している。
【００３０】
モータ２５Ｃが出力トルクがほとんどゼロとなるようにモータ２５Ｂの回転に従動して回転している場合には、モータ２５Ｂによって駆動されるプーリ１１Ｃとモータ２５Ｃによって駆動されるガイドローラ２４Ｄとの間にあるワイヤ１５には張力はほとんど掛かっていない。制御部５０は、ガイドローラ２４Ｄを回転させるモータ２５Ｃの出力トルクを上昇させる指令を出力する。この指令によってモータ２５Ｃの回転数はそのままで、出力トルクが増大し、プーリ１１Ｃとガイドローラ２４Ｄとの間にあるワイヤ１５に張力が付加され始める。制御部５０はワイヤ１５に掛かった張力をプーリ１１Ｃとガイドローラ２４Ｄとの間にあるワイヤ張力センサ１３Ａによって検出し、この部分のワイヤ１５に掛かる張力が図４に示す放電加工用張力Ｔ１となるようにモータ２５Ｃの出力トルク指令値を調整する。
【００３１】
繰り出しボビン１０Ａを回転させるモータ２５Ａは、位置センサ３１によって検出したダンサロール１２の位置が所定の位置となるように回転数、出力トルクが制御され、ガイドローラ２４Ｄを駆動するモータ２５Ｃによってワイヤ１５に張力が付加され始めた場合に繰り出しボビン１０Ａから巻き取りボビン１０Ｂまでのワイヤ全長が一定に保持されるように制御部５０によって制御される。
【００３２】
また、制御部５０は、ガイドローラ２４Ｄと巻き取りボビン１０Ｂとの間のワイヤ１５の張力をワイヤ張力センサ１３Ｂによって検出し、巻き取りボビン１０Ｂの巻き取り動作によってワイヤ１５の張力が変動しないようモータ２５Ｄの出力トルクを制御している。
【００３３】
以上のような動作によって、ワイヤ１５が放電加工用送り速度Ｖ１で送られ、放電加工用張力Ｔ１が付加された状態となったら、図４に示す時間ｔ１に、制御部５０は図５のステップＳ１０２に示すように、各給電子４１とワーク２８との間に放電加工用の電流を印加する。そして図４に示す時間ｔ２に電流が放電加工用電流Ａ１に達したら、制御部５０はステッピングモータ２５Ｅによってワーク２８をワイヤ１５に向かって送り始め、放電加工動作を開始する。
【００３４】
図２に示すように、ワイヤ１５に向かって円柱状のワーク２８が送られると、ワイヤ１５とワーク２８との間に放電が発生し、その熱によって円柱状のワーク２８は次第に切断されていく。図２に示すように、ワイヤ１５には放電加工用張力Ｔ１が付加されており、ワイヤ１５は放電加工用送り速度Ｖ１で送られている。図２に示すように、１本のワイヤ１５はガイドローラ２４Ａとガイドローラ２４Ｂとの間では５条となっており、ワイヤ１５の各条に給電子４１から給電されて、ワーク２８のガイドローラ２４Ａ側の点ａから点ｅとガイドローラ２４Ｂ側の点ａ´から点ｅ´の間でそれぞれワーク２８との間で放電を行う。点ａから点ｅと点ａ´から点ｅ´の間の各長さＬはワイヤ１５とワーク２８との間の放電区間の長さでありワーク２８の加工長さである。図２に示すように、円柱形のワーク２８を円板状にスライスする場合には、各条のワーク加工長さＬは同一長さとなっている。
【００３５】
図３はガイドローラ２４Ａから２４Ｄまたはガイドローラ組２６に巻き掛けられたワイヤ１５を線状に展開して表示したもので、図中の矢印はワイヤの送り方向を示している。図３（ａ）に示すように、ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｄに５回巻き掛けされており、図２に示した点ａと点ａ´、点ｂと点ｂ´、点ｃと点ｃ´、点ｄと点ｄ´、点ｅと点ｅ´はそれぞれワイヤ１５の各条とワーク２８との放電開始位置と放電終了位置とを示し、各点間はワーク２８の加工長さＬだけ離れ、ワイヤ１５の送り方向に順に並んだ点として表される。また、点ａと点ｂはその間がワイヤ１５が図２に示すガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ離れた点として表せる。ガイドローラ２４Ａから２４Ｄを一周する長さＸは一定であるから、点ｂと点ｃとの間、点ｃと点ｄとの間、点ｄと点ｅとの間の長さもそれぞれＸとなる。また、図３において、点ｐは点ａからワイヤ１５の送り方向と反対方向に向かってガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ離れた点を示し、点ｐ´は点ｐからワイヤ１５の送り方向に加工長さＬだけ離れた点を示している。また、図３（ｂ）の点ｑは点ｅからガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ離れた点を示し、点ｑ´は点ｑからワイヤ１５の送り方向に加工長さＬだけ離れた点を示している。
【００３６】
ワイヤ１５が図３（ａ）に示す矢印の方向に向かって送られると同時に放電加工用電流Ａ１が印加され、ワイヤ１５とワーク２８との間の放電が開始されると、最初に点ａと点ａ´、点ｂと点ｂ´、点ｃと点ｃ´、点ｄと点ｄ´、点ｅと点ｅ´の各間に位置しているワイヤ１５とワーク２８との間で放電が発生する。つまり、５つの加工長さＬの部分でワイヤ１５とワーク２８との間で放電が開始される。そして、ワイヤ１５が送られると、上流側のワイヤ１５が順次各点の間の放電加工区間を通過し、ワーク２８との間で放電する。
【００３７】
そして、ワイヤ１５がガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ送られると、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）で示した点ｐに有ったワイヤ１５の部分は点ａに移動し、点ａにあったワイヤ１５の部分は点ｂに移動する。同様に点ｂに有ったワイヤ１５の部分は位置は点ｃに、点ｃの位置にあったワイヤ１５の部分は点ｄに、点ｄにあったワイヤ１５の部分は点ｅに点ｅにあったワイヤ１５の部分は点ｑに移動する。そして、図３（ｂ）のハッチングで示す点ａと点ｑとの間に位置するワイヤ１５は全てワーク２８との放電区間あるいは加工長さＬの間を１回通り、ワイヤ１５には１回放電加工を行った際の放電痕と熱硬化が残る。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、ワイヤ１５がガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ送られる前に図３（ａ）に示す点ｐよりも上流側にあったワイヤ１５の部分は長さＸだけワイヤが送られた後でも、図３（ｂ）に示す点ａよりもワイヤ１５の送り方向の上流側にあるので、まだワーク２８との間で放電しておらず、放電痕や熱硬化は発生していない。
【００３９】
制御部５０は、図５のステップＳ１０３に示すように、ワイヤ１５の放電加工用送り速度Ｖ１とワイヤ１５がガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸとの関係から、図４に示すワイヤ１５をガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ送るための時間Δｔ１を計算し、この時間Δｔ１が経過したら、図４に示す時間ｔ３にワイヤ１５を長さＸだけ送り、放電加工動作が終了したものと判断する。この場合、長さＸは第１の長さとなる。
【００４０】
制御部５０は放電加工動作が終了したものと判断したら、空送り動作を開始する。制御部５０は、図５のステップＳ１０４に示すように、ワーク２８の送り速度を放電加工の際の送り速度よりも低下させる。この送り速度は後で説明する印加電流の低下に応じた速度とする。そして、図５のステップＳ１０５に示すようにワイヤ１５への印加電流を放電加工用電流Ａ１から図４に示す空送り用電流Ａ０に低減する指令を出力する。空送り用電流Ａ０は、ワイヤ１５とワーク２８との間に微弱な放電を保ち、ワーク２８の温度が低下しない程度の電流である。この指令によって電源２９からの出力電流がＡ１からＡ０に低減される。図４に示す時間ｔ４に印加電流が空送り用電流Ａ０になったら、制御部５０は図５のステップＳ１０６に示すように、ワイヤ張力を放電加工用張力Ｔ１から空送り用張力Ｔ０に低下させる指令を出力する。空送り用張力Ｔ０は、放電加工用張力Ｔ１の半分から１／５程度の張力である。この指令によって、モータ２５Ｃの出力トルクが低減され、ワイヤ１５に掛かる張力が空送り用張力Ｔ０に低減される。この際、ワイヤ１５の張力はワイヤ張力センサ１３Ａによって検出され、ワイヤ１５に付加される張力がスムースに低減されるようモータ２５Ｃの出力トルクにフィードバックされる。
【００４１】
図４に示す時間ｔ５にワイヤ１５の張力が空送り用張力Ｔ０に低減されたら制御部５０は、図５のステップＳ１０７に示すように、ワイヤ１５の送り速度を空送り用速度Ｖ２に増加させる指令を出力する。空送り用速度Ｖ２は、放電加工用送り速度Ｖ１の５倍以上の速度である。この指令によって、モータ２５Ｂの回転数が上昇し、ワイヤ１５の送り速度を空送り用速度Ｖ２に増加させる。この際、制御部５０は他のモータ２５Ａ，２５Ｃ，２５Ｄの各回転数をモータ２５Ｂの回転数に従動する回転数に上昇させて、ワイヤ１５の送り速度を均一に増加させるようにする。また、制御部５０は、ワイヤ張力センサ１３Ａ，１３Ｂの出力信号をフィードバックしてワイヤ１５の張力が空送り用張力Ｔ０に保持されるようにモータ２５Ｃ，２５Ｄの出力トルクを調整する。
【００４２】
図４に示す時間ｔ６にワイヤ１５の送り速度が空送り速度Ｖ２に達したら制御部５０は、図５のステップＳ１０８に示すように、ワイヤ１５の空送り速度Ｖ２とワイヤ１５がガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸとの関係から、図３（ｂ）に示す
長さＹだけワイヤ１５を送るために必要な時間Δｔ２を計算し、この時間Δｔ２が経過したら、図４に示す時間ｔ７にワイヤ１５を長さＹだけ送ったものと判断する。長さＹは第２の長さとなる。
【００４３】
図３（ｂ）に示すように、長さＹは、ワイヤ１５がガイドローラ２４Ａから２４Ｄ（ガイドローラ組２６）の外周をワイヤの巻き掛け回数周である５周する長さ＝５Ｘと、ワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さＬとの合計長さ＝５Ｘ＋Ｌから、ガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸを引いた長さであり、Ｙ＝（５Ｘ＋Ｌ）−Ｘ＝４Ｘ＋Ｌである。図３（ｂ）に示すように、ワイヤ１５を長さＹだけ送ると、ワイヤ１５を送る前に点ａに有ったワイヤ１５の部分は、点ｅ´に来る。このため、加工長さＬの位置する部分にあるワイヤ１５は全て放電を１回もしていないワイヤ１５に置き換わる。
【００４４】
制御部５０は、時間ｔ７にワイヤ１５を長さＹだけ送ったものと判断したら、図５のステップＳ１０９に示すように、ワイヤ１５の送り速度を元の放電加工用送り速度Ｖ１に戻す指令を出力する。この指令によってモータ２５Ｂの回転数が低下し、ワイヤ１５の送り速度は空送り速度Ｖ２から放電加工用送り速度Ｖ１に低減される。この際、ワイヤ１５の送り速度を増加させた時と同様、制御部５０は他のモータ２５Ａ，２５Ｃ，２５Ｄの各回転数をモータ２５Ｂの回転数に従動する回転数に低下させて、ワイヤ１５の送り速度を均一に低下させるようにする。また、制御部５０は、ワイヤ張力センサ１３Ａ，１３Ｂの出力信号をフィードバックしてワイヤ１５の張力が空送り用張力Ｔ０に保持されるようにモータ２５Ｃ，２５Ｄの出力トルクを調整する。
【００４５】
図４に示す時間ｔ８にワイヤ１５の送り速度が放電加工用送り速度Ｖ１に低下したら、制御部５０は、図５のステップＳ１１０に示すように、ワイヤ１５に付加されている張力を元の放電加工用張力Ｔ１に戻す指令を出力する。この指令によって、モータ２５Ｃの出力トルクが増加され、ワイヤ１５に掛かる張力が放電加工用張力Ｔ１に増加される。この際、ワイヤ１５の張力はワイヤ張力センサ１３Ａによって検出され、ワイヤ１５に付加される張力がスムースに増加されるようモータ２５Ｃの出力トルクにフィードバックされる。
【００４６】
図４に示す時間ｔ９にワイヤ１５の張力が放電加工用張力Ｔ１に到達すると、制御部５０は、図５のステップＳ１１１に示すように、ワイヤ１５への印加電流を空送り用電流Ａ０から放電加工用電流Ａ１に増加する指令を出力する。この指令によって電源２９からの出力電流がＡ０からＡ１に増加される。図４に示す時間ｔ１０にワイヤ１５への印加電流が放電加工用電流Ａ１に達すると、制御部５０は、図５のステップＳ１１２に示すように、ワーク２８の送り速度を元の放電加工の際の送り速度に戻し、空送りと動作を終了し、放電加工動作を開始する。そして、制御部５０はワーク２８の切断を続けていく。
【００４７】
そして、制御部５０はワーク送りユニット２７のステッピングモータ２５Ｅの回転子の位置信号からワーク２８の位置を取得し、図５のステップＳ１１３に示すように、ワーク２８の切断が終了したかどうかを判断する。そして、ワーク２８の切断が終了した場合には、ワイヤ放電加工装置１００の動作を停止し、ワーク２８を切断中と判断した場合には、図５のステップＳ１０３に戻って、ワイヤ１５をガイドローラ２４Ａから２４Ｄの外周を一周する長さＸだけ送るための時間Δｔ１が経過したかどうかを判断し、図５のステップＳ１０４からＳ１１２に示す放電加工動作と空送り動作とを繰り返す。
【００４８】
なお、以上の本実施形態の動作の説明においては、各動作の順序を明確に説明するために各動作の時間を細かく分けて説明したが、放電加工動作から空送り動作に移行する際の時間ｔ３から時間ｔ６の間、空送り動作から放電加工動作に移行する時間ｔ７からｔ１０の間の各時間間隔は時間Δｔ１，Δｔ２に比較して無視しうる程度に短いものである。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のワイヤ放電加工装置１００では、ワイヤ１５はワーク２８との放電区間あるいは図２、図３に示すワーク２８の加工長さＬの区間を１回だけ通過することとなる。このため、ワイヤ１５に多重に放電痕や熱硬化が残らず、ワイヤ１５の引っ張り強度の低下を抑制することができ、放電加工中のワイヤ１５の断線を抑制することができる。また、本実施形態では、ワイヤ１５を空送りしている間のワイヤの送り速度を放電加工をしている際の速度よりも速くしているので、ワイヤ１５の空送り時間を短縮でき、放電加工によるワーク２８の切断時間を短縮することができる。さらに、本実施形態では、空送りの際にワイヤ１５の張力を低減していることから、ワイヤ１５の送り速度が高い状態でもワイヤ１５の断線を効果的に抑制することができる。更に、本実施形態では、空送りの際にワーク２８の送り速度を印加電流に応じた速度まで低減しつつワーク２８を連続的に加工しているので、ワーク２８の切断面に段差が生じることを抑制することができる。更に、本実施形態では、ワイヤ１５に多重に放電を行わせないようにしてワイヤ１５の劣化を抑制しているので、細いワイヤ１５を使用することができ、切断の際の加工代を小さくすることができる。
【００５０】
以上説明した実施形態では、放電動作の際のワイヤ１５の送り長さである第１の長さは、ガイドローラ２４Ａ〜２４Ｄの外周を一周する長さＸとして説明したが、ワイヤ１５の強度が十分であれば、その長さを二周分の２Ｘあるいは他の長さとしても良い。第１の長さである放電加工動作の際のワイヤ送り長さを２Ｘとした場合、第２の長さである空送りの際のワイヤ送り長さＹは、Ｙ＝（５Ｘ＋Ｌ）−２Ｘ＝３Ｘ＋Ｌとなる。
【００５１】
本実施形態では、空送り動作中には、印加電流を低減すると共にワーク２８の送り速度を低下させることとして説明したが、印加電流を停止するとともにワーク２８の送りを停止する様にしてもよい。この場合でも、ワーク２８は同一位置に保持されるので、ワーク２８の切断面に段差が生じることはない。
【００５２】
図２に示すように、円柱状のワーク２８を切断する際には放電区間の長さワークの加工長さＬはワーク２８のワイヤ１５に対する直角方向の位置、すなわち送り方向の位置によって変化するので、ワーク送りユニット２７を駆動するステッピングモータ２５Ｅの回転子の位置からワーク２８の送り方向の位置を取得し、ワーク２８の送り方向の位置によってワーク２８の加工長さＬを計算し、空送り動作の際のワイヤ１５の送り長さＹを変化させるようにしてもよい。
【００５３】
本実施形態では、プーリ１１Ｃを駆動するモータ２５Ｂがワイヤ１５の送り速度を規定し、ガイドローラ２４Ｄを駆動するモータ２５Ｃがワイヤ１５の張力を規定することとして説明したが、モータ２５Ｃがワイヤ１５の送り速度を規定し、モータ２５Ｂがワイヤ１５の張力を規定するようにしても良い。
【００５４】
本実施形態では、空送り動作の際にワイヤに付加される張力を放電加工用張力Ｔ１から空送り用張力Ｔ０に低下させることとして説明したが、ワイヤの強度が十分である場合には、送り動作の際のワイヤ張力を変化させずに放電加工用張力Ｔ１に保持するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０Ａ  繰り出しボビン、１０Ｂ  巻き取りボビン、１１Ａ〜１１Ｃ，１１Ｅ〜１１Ｇ  プーリ、１２  ダンサロール、１３Ａ，１３Ｂ  ワイヤ張力センサ、１４  ワイヤ整列ユニット、１５  ワイヤ、２４Ａ〜２４Ｄ  ガイドローラ、２５Ａ〜２５Ｄ  モータ、２５Ｅ  ステッピングモータ、２６  ガイドローラ組、２７  ワーク送りユニット、２８  ワーク、２９  電源、３０  導電線、３１  位置センサ、３２  断線検出センサ、４１  給電子、４１Ａ  導電ブロック、４１Ｂ  絶縁ブロック、５０  制御部、１００  ワイヤ放電加工装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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