(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置であって、
前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、
前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、
１本の前記切断用ワイヤを前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、
前記切断用ワイヤの巻き出し及び巻き取りが可能なワインダと、
前記ワイヤガイドと前記ワインダとの間に設けられ、前記切断用ワイヤを案内するワイヤ走行経路と、
変位することによって前記ワイヤ走行経路の長さを変化させ、前記切断用ワイヤの張力を一定に保持するテンションプーリと、
前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、前記ワイヤガイド支持部の揺動に同調させて前記ワインダの回転速度を制御するワインダ速度制御手段を有し、
前記ワインダが前記切断用ワイヤを巻き出している場合において、前記ワイヤ走行経路が長くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時には、前記ワイヤ走行経路が短くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時よりも、前記ワインダの回転速度が大きくなるように、前記ワインダ速度制御手段が制御し、前記テンションプーリを基準位置で安定させながら切断するワイヤソー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記ワインダ速度制御手段が、予め設定された制御パラメータを含み、当該制御パラメータに基づいて前記ワインダの回転速度を制御するワイヤソー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤソー装置において、
前記ワインダ速度制御手段が、前記テンションプーリの変位量の実測値に基づいて前記ワインダの回転速度を制御する補正手段を有しているワイヤソー装置。
【請求項４】
走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断する切断加工方法であって、
前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、１本の前記切断用ワイヤを前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、前記切断用ワイヤの巻き出し及び巻き取りが可能なワインダと、前記ワイヤガイドと前記ワインダとの間に設けられ、前記切断用ワイヤを案内するワイヤ走行経路と、変位することによって前記ワイヤ走行経路の長さを変化させ、前記切断用ワイヤの張力を一定に保持するテンションプーリと、前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、を備えたワイヤソー装置を使用し、
前記ワインダが前記切断用ワイヤを巻き出している場合において、前記ワイヤ走行経路が長くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時には、前記ワイヤ走行経路が短くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時よりも、前記ワインダの回転速度を大きくさせ、前記テンションプーリを基準位置で安定させながら切断する切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シリコンインゴット等から薄板状の基板を切り出すのに用いられるワイヤソー装置及び切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のワイヤソー装置では、離れて配置されたロール状のワイヤガイドの周囲に切断用ワイヤ（単にワイヤともいう）が螺旋状に巻き付けられている。そうすることで、ワイヤガイド間には略平行に並ぶワイヤ群が形成される。ワイヤを走行制御することにより、ワイヤ群の各ワイヤは同じ速度で同方向に走行する。ワイヤ群にシリコンインゴット等（ワークともいう）を押し当てることにより、ワークから複数の基板を同時に切り出すことができる。
【０００３】
ところが、切削が進むと、切削負荷が大きくなって切り粉も排出され難くなるため、ワイヤを揺動させながら切断する方法（揺動切断）が提案されている（特許文献１）。ワイヤを揺動させた場合、ワークとワイヤとの接触量が全体的に小さくなるため、切断速度が増大し、切り粉も排出され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−１７１７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、揺動切断を行った場合、ワイヤに局所的な張力変動が発生する場合がある。その場合、切断精度の低下やワイヤの断線などの不具合を招く虞がある。
【０００６】
図１に、揺動切断を行うワイヤソー装置を簡略的に示す。同図では、ワイヤ１０１が供給ワインダ１０２から巻き出されて巻取ワインダ１０３に巻き取られている状態を表している。ワイヤ１０１の中間部分は供給側ガイド１０４及び巻取側ガイド１０５からなる一対のワイヤガイドの周囲に巻き付けられ、両ワイヤガイド１０４，１０５間にワイヤ群が形成されている。このワイヤ群にワークＷが押し付けられ、ワークＷは切断される。
【０００７】
供給側ガイド１０４と供給ワインダ１０２との間や、巻取側ガイド１０５と巻取ワインダ１０３との間には、ワイヤ１０１を案内する複数のプーリＰが配置されている。ワイヤ１０１の張力はテンションプーリＰｔによって一定に保持されている。同図の（ａ）や（ｂ）に示すように、一対のワイヤガイド１０４，１０５は揺動変位する。
【０００８】
例えば、ワイヤガイド１０４，１０５等が、同図の（ａ）のように揺動変位したとすると、供給ワインダ１０２から供給側ガイド１０４に至るワイヤ１０１の走行距離は相対的に長くなる。一方、巻取側ガイド１０５から巻取ワインダ１０３に至るワイヤ１０１の走行距離は相対的に短くなる。その結果、巻取側ガイド１０５の近傍ではワイヤ１０１は緩み、供給側ガイド１０４の近傍ではワイヤ１０１は引っ張られる。
【０００９】
また、同図の（ｂ）のように揺動変位したとすると、供給ワインダ１０２から供給側ガイド１０４に至るワイヤ１０１の走行距離は相対的に短くなり、巻取側ガイド１０５から巻取ワインダ１０３に至るワイヤ１０１の走行距離は相対的に長くなる。その結果、巻取側ガイド１０５の近傍ではワイヤ１０１は引っ張られ、供給側ガイド１０４の近傍ではワイヤ１０１は緩む。同図の（ａ）と（ｂ）の状態が繰り返されることで、ワイヤ１０１には、局所的な引っ張り状態や緩み状態が繰り返し発生する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ワイヤの張力変動の発生が効果的に抑制できるワイヤソー装置及び切断加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のワイヤソー装置は、走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置である。ワイヤソー装置は、前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、１本の前記切断用ワイヤを前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、前記切断用ワイヤの巻き出し及び巻き取りが可能なワインダと、前記ワイヤガイドと前記ワインダとの間に設けられ、前記切断用ワイヤを案内するワイヤ走行経路と、前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、制御装置と、を備える。
【００１２】
そして、前記制御装置が、前記ワイヤガイド支持部の揺動に同調させて前記ワインダの回転速度を制御するワインダ速度制御手段を有している。
【００１３】
このような構成のワイヤソー装置によれば、ワインダ速度制御手段がワインダ等と協働することにより、ワイヤガイド支持部の揺動に同調させてワインダの回転速度を制御することができる。
【００１４】
すなわち、ワイヤガイド支持部の揺動に伴うワイヤ走行経路の長さの変化に合わせてワインダの回転速度を増減することができるので、変化した長さの分だけワイヤの巻き出し量や巻き取り量を増やしたり減らしたりできる。従って、揺動によってワイヤ走行経路の長さが変化してもワイヤの張力を一定にすることが可能になり、ワイヤの局所的な張力変動の発生を効果的に抑制することができる。
【００１５】
具体的には、前記ワインダが前記切断用ワイヤを巻き出している場合に、前記ワインダ速度制御手段は、前記ワイヤ走行経路が長くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時に、前記ワイヤ走行経路が短くなる方向に前記ワイヤガイド支持部が揺動する時よりも、前記ワインダの回転速度が大きくなるように制御すればよい。
【００１６】
そうすれば、ワイヤ走行経路が長くなる時には、ワイヤ走行経路が短くなる時よりもワインダの回転速度が大きくなるので、ワイヤが引っ張られる時には、ワイヤの巻き出し等の量が相対的に多くなり、ワイヤが緩む時には、ワイヤの巻き出し量等が相対的に少なくなる。従って、ワイヤ走行経路と、ワイヤ走行経路を走行するワイヤとで、長さの差がほどんど無くなるので、ワイヤの局所的な張力変動の発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
例えば、前記ワインダ速度制御手段が、予め設定された制御パラメータを含み、当該制御パラメータに基づいて前記ワインダの回転速度を制御することができる。そうすれば、複雑な装置を用いずに済み、既存の装置等を活用して比較的簡単に実現できる。
【００１８】
また、前記ワイヤ走行経路に、前記切断用ワイヤの張力を一定に保持するテンションプーリが設けられている場合には、前記ワインダ速度制御手段が、前記テンションプーリの変位量の実測値に基づいて前記ワインダの回転速度を制御する補正手段を有しているようにすることができる。
【００１９】
そうすれば、加工中に張力が変化しても、それに合わせてワインダの回転速度を補正することができるので、ワイヤの局所的な張力変動の発生を安定して抑制することができる。
【００２０】
切断加工方法としては、前記切断用ワイヤの揺動に同調して、前記切断用ワイヤの走行速度を自動制御するワインダ速度制御工程を含むのが好ましい。そうすれば、ワイヤの揺動に合わせてワイヤの走行速度が自動的に制御されるので、複雑な処理を要さず、簡単に高精度な切断加工を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のワイヤソー装置等によれば、揺動切断を行う際に発生し得る張力変動を効果的に抑制することができるので、高精度な切断加工を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、揺動切断を行っている従来のワイヤソー装置の異なる状態を簡略的に示した図である。
【図２】実施形態に係るワイヤソー装置の要部の全体構成を示す概略図である。
【図３】ワイヤソー装置の主要部の概略図である。
【図４】ワイヤ走行経路の変化を説明するための図である。
【図５】ワイヤ走行経路の変化を説明するための図である。
【図６】ワイヤの走行方向とワイヤガイド支持部等の揺動方向との組み合わせ別に、各ワインダの回転速度制御についてまとめた表である。
【図７】揺動角度に対する各ワインダの回転速度のタイムチャートである。（ａ）は揺動角度の経時変化、（ｂ）は（ａ）に対応した前進走行時における各ワインダの回転速度の経時変化、（ｃ）は（ａ）に対応した後退走行時における各ワインダの回転速度の経時変化である。
【図８】テンションプーリの変位を説明するための図である。
【図９】補正プログラムによる制御の流れを示すフローチャートである。（ａ）は、前進走行時における供給ワインダのフローチャート、（ｂ）は、前進走行時における巻取ワインダのフローチャートである。
【図１０】ワイヤの走行方向とテンションプーリの変位方向との組み合わせ別に、各ワインダの回転速度の補正制御についてまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（ワイヤソー装置）
図２に、本実施形態のワイヤソー装置１を示す。このワイヤソー装置１は、例えば、半導体装置や太陽電池等の製造に用いられるシリコンインゴット等の柱状の被加工物（ワークＷと称する）を、複数の薄板状の基板に切断するために使用される。ワイヤソー装置１には、ワイヤガイド２や切断用ワイヤ３、ワイヤガイド支持部４、供給ワインダ６、巻取ワインダ７、制御装置８、側壁プレート１０、張力保持機構１１、ワイヤ走行経路１４、ワーク保持部５０などが備えられている。
【００２４】
側壁プレート１０は、ワイヤソー装置１の加工領域を区画する壁体の一部であり、加工領域に面するその側面に円形に開口する貫通孔１２を有している。貫通孔１２の内側には、揺動円板９１が配置されている。揺動円板９１は、貫通孔１２の中心を通る揺動軸Ａ１回りに揺動変位する。
【００２５】
揺動円板９１の一方の側面（加工領域側）には、ワイヤガイド支持部４が固定されている。ワイヤガイド支持部４も揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。ワイヤガイド支持部４は、揺動軸Ａ１の方向に離れて対向する一対の支持壁４ａ，４ａや、これら支持壁４ａの一端に連なる連結壁４ｂなどで構成されている。ワイヤガイド支持部４における連結壁４ｂの反対側（ワークＷ側）に、一対のワイヤガイド２、２が配置されている。
【００２６】
ワイヤガイド２は、円柱形状をしている。ワイヤガイド２の端部は両支持壁部４ａに支持されていて、各ワイヤガイド２は互いに離れて並列している。ワイヤガイド２は、互いに同期して、揺動軸Ａ１と平行な回転軸Ａ２を中心に回転する。これら２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分の中点に揺動軸Ａ１が位置している（図３参照）。
【００２７】
揺動円板９１の他方の側面（裏面側）には、ワイヤガイド駆動モータ２０や揺動駆動モータ９２が取り付けられている。揺動駆動モータ９２の駆動によって揺動円板９１は揺動し、ワイヤガイド駆動モータ２０の駆動によってワイヤガイド２は回転する。揺動駆動モータ９２及びワイヤガイド駆動モータ２０は、制御装置８によって駆動制御されている。
【００２８】
本実施形態では、切断用ワイヤ３（ワイヤ３ともいう）に、ワイヤ３の表面にダイヤモンド等の微細な砥粒が固着されている固定砥粒ワイヤが用いられている。１つのワイヤソー装置１に対し、例えば１００ｍ以上の長さの１本のワイヤ３が用いられる。一対のワイヤガイド２、２の間に略平行な複数のワイヤ３の列（ワイヤ群３ａともいう）が形成されるように、ワイヤ３は一対のワイヤガイド２、２に螺旋状に巻き付けられている。
【００２９】
具体的には、図３にも示すように、ワイヤ３の中間部分が、一対のワイヤガイド２の全体の周囲に繰り返し巻き掛けられ、両ワイヤガイド２の間に張り渡されている。ワイヤ３は、一方のワイヤガイド２（供給側ワイヤガイド２）のワークＷ側を通って他方のワイヤガイド２（巻取側ワイヤガイド２）まで張り渡され、巻取側ワイヤガイド２に巻き掛けられている。巻取側ワイヤガイド２に巻き掛けられたワイヤ３は、連結壁４ｂ側を通って供給側ワイヤガイド２まで張り渡され、供給側ワイヤガイド２に巻き掛けられている。この状態が回転軸Ａ２の方向に所定のピッチで繰り返し行われ、最後に巻取側ワイヤガイド２のワークＷ側からワイヤ３が引き出されている。
【００３０】
供給ワイヤガイド２から外方に引き出されたワイヤ３は、ワイヤ走行経路１４（供給側ワイヤ走行経路１４ａともいう）に案内されて供給ワインダ６まで延びている。供給側ワイヤ走行経路１４ａには複数のプーリＰが配設されていて、ワイヤ３はこれらプーリＰに巻き掛けられて向きを変えながら供給ワインダ６まで延びている。
【００３１】
供給ワインダ６には、供給側ボビン６１や供給側アシストモータ６２などが備えられている。供給ワインダ６には、最初に、ワイヤ３の新線が巻装された供給側ボビン６１が装着される。供給側アシストモータ６２は、制御装置８と協働して供給側ボビン６１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き出したり巻き取ったりする。
【００３２】
巻取側ワイヤガイド２から外方に引き出されたワイヤ３は、ワイヤ走行経路１４（巻取側ワイヤ走行経路１４ｂともいう）に案内されて巻取ワインダ７まで延びている。巻取側ワイヤ走行経路１４ｂには複数のプーリＰが配設されていて、ワイヤ３はこれらプーリＰに巻き掛けられて向きを変えながら巻取ワインダ７まで延びている。
【００３３】
巻取ワインダ７には、巻取側ボビン７１や巻取側アシストモータ７２などが備えられている。巻取ワインダ７には、最初に、ワイヤ３が巻装されていない空の状態の巻取側ボビン７１が装着される。巻取側アシストモータ７２は、制御装置８と協働して巻取側ボビン７１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き取ったり巻き出したりする。
【００３４】
本実施形態では、ワイヤ群３ａがワイヤガイド２から離れないように、ワイヤガイド２から引き出されたワイヤ３が最初に巻き掛けられるプーリＰ（第１プーリＰ１）は、軸方向から見て、ワークＷ側とは逆の方向に両ワイヤガイド２から離れて配置されている。
【００３５】
ワイヤ３の張力を一定に保持制御するために、各ワイヤ走行経路１４には張力保持機構１１が配設されている。張力保持機構１１には、テンションアーム１１ａやテンションモータ１１ｂ、テンションプーリＰ２などが備えられている。
【００３６】
テンションアーム１１ａの先端部にテンションプーリＰ２が回転自在に支持され、テンションアーム１１ａの基端部にテンションモータ１１ｂのシャフトが固定されている。テンションプーリＰ２はシャフトを中心に回動変位する。テンションプーリＰ２が変位することによってワイヤ走行経路１４の長さが変化する。
【００３７】
サーボモータ等からなるテンションモータ１１ｂは、テンションアーム１１ａに一定のトルクを与えている。それにより、ワイヤ３の張力は一定に保持されている。テンションモータ１１ｂには、エンコーダ（図示せず）が設けられている。このエンコーダにより、テンションアーム１１ａの回転角度の変位量、つまりテンションプーリＰ２の位置の変位量が実測されている。本実施形態のテンションモータ１１ｂは制御装置８に接続されており、制御装置８は、テンションモータ１１ｂからテンションプーリＰ２の変位量を受信する。
【００３８】
本実施形態のワイヤソー装置１では、回転方向を交互に変えてワイヤガイド駆動モータ２０及び両アシストモータ６２，７２を駆動させることにより、供給ワインダ６及び巻取ワインダ７のそれぞれにおいてワイヤ３の巻き出しとワイヤ３の巻き取りとが交互に繰り返し行われる。
【００３９】
具体的には、供給側ボビン６１から所定長さのワイヤ３が巻き出され、供給ワインダ６側から巻取ワインダ７側へ向かってワイヤ３が走行し、巻取側ボビン７１に巻き取られる（前進走行）。続いて、所定長さよりも短い長さ分だけ、巻取側ボビン７１からワイヤ３が巻き出され、巻取ワインダ７側から供給ワインダ６側へ向かってワイヤ３が走行し、供給側ボビン６１に再度巻き取られる（後退走行）。この前進走行と後退走行との処理を交互に繰り返し行うことにより、ワイヤ３の新線部分は供給側ボビン６１から順次繰り出され、ワイヤ３は、供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１へと順次巻き取られていく。
【００４０】
ワーク保持部５０は、ワーク保持部材５１やワーク昇降モータ５２などで構成さていて、ワイヤガイド支持部４のワークＷ側に離れて配設されている。詳しくは、図３に示したように、軸方向から見て、揺動軸Ａ１を通り、揺動角度が０の時の２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分に対して略垂直な延長線Ｌ上にワーク保持部材５１が位置している。ワーク保持部材５１の一端（テーブル５１ａともいう）はワイヤ群３ａと対向していて、そのテーブル５１ａにワークＷが着脱可能に支持されている。
【００４１】
ワーク保持部材５１の他端側に、ワーク昇降モータ５２が配置されている。ワーク昇降モータ５２は、制御装置８と協働し、ボールネジ機構（不図示）によってワーク保持部材５１を延長線Ｌに沿って変位させる。
【００４２】
制御装置８は、ＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、メモリに実装された制御プログラム等のソフトウエアとで構成されている。制御装置８には、ワイヤガイド駆動モータ２０やワーク昇降モータ５２、供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２、揺動駆動モータ９２等が接続されていて、制御装置８はこれらを駆動制御している。
【００４３】
具体的には、制御装置８はワーク昇降モータ５２を駆動制御している。それにより、ワーク保持部材５１やワークＷはワイヤ群３ａに向かって変位し、ワークＷは切断されるまで常時ワイヤ３に押し付けられる。
【００４４】
また、制御装置８は、揺動駆動モータ９２も駆動制御している。それにより、揺動円板９１が揺動し、揺動円板９１とともにワイヤガイド支持部４やワイヤガイド２、ワイヤ群３ａも揺動する。具体的には、図３に示したように、延長線Ｌに垂直な揺動角度０の基準位置から、時計回り及び反時計回りに所定の角度（θ）の範囲で、ワイヤガイド支持部４等は揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。
【００４５】
更に、制御装置８は、ワイヤガイド駆動モータ２０や供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２を駆動制御している。それにより、ワイヤ３の巻き出し及び巻き取りの処理が交互に繰り返し行われ、ワイヤ３は次第に供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１に巻き取られる。
【００４６】
制御装置８は、ワイヤガイド駆動モータ２０等とワイヤガイド支持部４等とを同時に駆動制御する。その結果、ワイヤ群３ａは走行状態で揺動変位し、ワイヤ走行経路１４の長さは繰り返し変化する。
【００４７】
例えば、図４に示すように、ワイヤガイド２が揺動角度が０の基準位置（仮想線）から時計回りに揺動した場合には、ワイヤ３の引き出し位置は第１プーリＰ１から遠ざかる。その結果、ワイヤ走行経路１４は、遠ざかった距離（Ｌ１）だけ基準位置でのワイヤ走行経路１４と比べて長くなる。また、図５に示すように、基準位置（仮想線）から反時計回りに揺動した場合には、ワイヤ３の引き出し位置は第１プーリＰ１に近づく。その結果、ワイヤ走行経路１４は、近づいた距離（Ｌ２）だけ基準位置でのワイヤ走行経路１４と比べて短くなる。
【００４８】
その結果、ワイヤ３は繰り返し引っ張られたり緩んだりするため、切断精度の低下やワイヤ３の断線などの不具合を招く虞がある。また、その張力変動の影響がテンションプーリＰ２に及ぶと、それによってもワイヤ走行経路１４の長さが変動するため、局所的な張力変動が増強され、より不安定になる虞もある。
【００４９】
そこで、揺動によって生じるワイヤ３の張力変動の発生を抑制するために、制御装置８に、供給ワインダ６や巻取ワインダ７の回転速度を制御するワインダ速度制御プログラム８ａ（ワインダ速度制御手段）が組み込まれている。
【００５０】
ワインダ速度制御プログラム８ａは、各アシストモータ６２，７２と協働して、ワイヤガイド支持部４等の揺動に同調させて各ワインダ６，７の回転速度を制御する処理を実行する。この点、前進走行が行われている状態を例に具体的に説明する。
【００５１】
供給側ワイヤ走行経路１４ａでは、ワイヤガイド支持部４等が時計回りに揺動する時（供給側ワイヤ走行経路１４ａが長くなる方向）には、ワイヤ３が引っ張られる。従って、ワインダ速度制御プログラム８ａは、その長さの変化に合わせてワイヤ３を多く巻き出すために供給ワインダ６の回転速度を増加させる。そして、ワイヤガイド支持部４等が反時計回りに揺動する時（供給側ワイヤ走行経路１４ａが短くなる方向）には、ワイヤ３が緩む。従って、ワインダ速度制御プログラム８ａは、その長さの変化に合わせてワイヤ３を少なく巻き出すために供給ワインダ６の回転速度を減少させる。
【００５２】
巻取側ワイヤ走行経路１４ｂでは、ワイヤガイド支持部４等が時計回りに揺動する時（巻取側ワイヤ走行経路１４ｂが短くなる方向）には、ワイヤ３が緩む。従って、ワインダ速度制御プログラム８ａは、その長さの変化に合わせてワイヤ３を多く巻き取るために巻取ワインダ７の回転速度を増加させる。そして、ワイヤガイド支持部４等が反時計回りに揺動する時（巻取側ワイヤ走行経路１４ｂが長くなる方向）には、ワイヤ３が引っ張られる。従って、ワインダ速度制御プログラム８ａは、その長さの変化に合わせてワイヤ３を少なく巻き取るために巻取ワインダ７の回転速度を減少させる。
【００５３】
後退走行の場合には、ワイヤ３の走行方向が逆になるので、各ワインダ６，７の回転速度の制御もそれに応じて変更される。各ワインダ６，７の回転速度の制御について、ワイヤ３の走行方向とワイヤガイド支持部４等の揺動方向との組み合わせ別にまとめた表を図６に示す。
【００５４】
各ワインダ６，７の回転速度を制御するために、ワインダ速度制御プログラム８ａには制御パラメータが予め設定されている。制御パラメータは、ワイヤソー装置１の機械的条件から算出される。例えば、ワイヤガイド支持部４等が揺動しても、テンションプーリＰ２が所定の基準位置で安定する、つまり張力変動が生じなくなるように、各ワインダ６，７の回転速度を増減する制御パラメータを算出し、この制御パラメータを用いて各ワインダ６，７の回転速度を制御する。
【００５５】
更に、本実施形態のワインダ速度制御プログラム８ａには補正プログラム８ｂ（補正手段）も備えられている。補正プログラム８ｂは、テンションプーリＰ２の変位量の実測値に基づいて各ワインダ６，７の回転速度を補正する処理を実行する。
【００５６】
ワイヤ３の張力が一定でなく可変制御される場合や、経時的にワイヤ３の張力が変化するような場合には、制御パラメータによる制御では対応できない。そこで、補正プログラム８ｂにより、テンションプーリＰ２の変位量の実測値に基づいて各ワインダ６，７の回転速度を補正することで、加工中にワイヤ３の張力が変化しても各ワインダ６，７の回転速度を適正に保つことができる。
【００５７】
（切断加工方法）
このワイヤソー装置１では、ワークＷをセットし、例えば、操作スイッチを操作してワイヤソー装置１を作動させることで、ワイヤガイド駆動モータ２０等と制御装置８との協働により、ワークＷの切断が完了するまでの一連の処理が自動的に実行される。
【００５８】
まず最初には、テーブル５１ａにワークＷがセットされる（ワーク支持工程）。具体的には、ワークＷはその切断方向がワイヤ群３ａと平行になるようにテーブル５１ａに取り付けられる。そうしてワイヤソー装置１を作動させると、ワイヤガイド２の回転に連動して、供給ワインダ６及び巻取ワインダ７においてワイヤ３の巻き出し処理や巻き取り処理が行われ、ワイヤ３は前進走行と後退走行を繰り返す（ワイヤ走行工程）。
【００５９】
ワイヤ３の走行に連動して、ワイヤガイド支持部４等も制御装置８によって自動的に揺動制御される（揺動制御工程）。ワイヤ走行工程及び揺動制御工程が行われる際に、ワインダ速度制御プログラム８ａや補正プログラム８ｂが実行され、各ワインダ６，７の回転速度が制御される。
【００６０】
図７に、揺動角度に対する各ワインダ６，７の回転速度のタイムチャートを示す。同図の（ａ）はワイヤガイド支持部４等の揺動角度の経時変化を表している。同図の（ｂ）は（ａ）に対応した前進走行時における各ワインダ６，７の回転速度の経時変化を表している。同図の（ｃ）は（ａ）に対応した後退走行時における各ワインダ６，７の回転速度の経時変化を表している。（ｂ）及び（ｃ）の各図における、上側の実線は供給ワインダ６の回転速度の経時変化、下側の実線は巻取ワインダ７の回転速度の経時変化である。
【００６１】
同図に示すｔ１の時間帯では、図３に示すように、ワイヤガイド２等は符号Ｓ１の状態から符号Ｓ２の状態に変位している（揺動方向が時計回り）。また、ｔ２の時間帯では、ワイヤガイド等は符号Ｓ２の状態から符号Ｓ１の状態に変位している（揺動方向が反時計回り）。
【００６２】
ｔ１の時間帯では、供給側ワイヤガイド２は第１プーリＰ１から遠ざかるため、供給側ワイヤ走行経路１４ａは長くなる。一方、巻取側ワイヤガイド２は第１プーリＰ１に近づくため、巻取側ワイヤ走行経路１４ｂは短くなる。従って、ｔ１の時間帯では、前進走行時には各ワインダ６，７は同調して回転速度が大きく制御され、後退走行時には各ワインダ６，７は同調して回転速度が小さく制御される。
【００６３】
ｔ２の時間帯では、供給側ワイヤガイド２は第１プーリＰ１に近づくため、供給側ワイヤ走行経路１４ａは短くなる。一方、巻取側ワイヤガイド２は第１プーリＰ１から遠ざかるため、巻取側ワイヤ走行経路１４ｂは長くなる。従って、ｔ２の時間帯では、前進走行時には各ワインダ６，７は同調して回転速度が小さく制御され、後退走行時には各ワインダ６，７は同調して回転速度が大きく制御される。
【００６４】
各時間帯ｔ１，ｔ２での各ワインダ６，７の回転速度は略一定の速度に制御されている。そして、各ワインダ６，７の回転速度の切り替えは、ワイヤガイド支持部４等の揺動角度が最大となる状態（図３のＳ１，Ｓ２）の時間帯、つまり揺動の速度が最も遅くなる時間帯で切り替わるように設定されている。そうすることで、回転速度を安定して切り替えることができる。
【００６５】
このように、揺動によってワイヤ走行経路１４に長さの変動が発生しても、それに応じて各ワインダ６，７の回転速度が大小に変化するので、ワイヤ３の張力変動が効果的に抑制される。それにより、テンションプーリＰ２も基準位置に安定し、ワイヤ３の張力も精度高く保持できるようになるため、高精度な切断を実現できる。
【００６６】
ワイヤソー装置１では、走行方向を反転させながらワイヤ３が走行を繰り返すため、経時的にワイヤ３の張力が変化する場合がる。また、加工の途中で意図的にワイヤ３の張力を可変制御する場合もある。そのような場合には、所定の張力になるようにテンションプーリＰ２は基準位置から外れた位置に変位する。
【００６７】
図８に、テンションプーリＰ２を示す。例えば、ワイヤ３の張力が高まると、テンションアーム１１ａは実線で示す基準位置から回動し、仮想線Ｙ１で示すように、テンションプーリＰ２が、ワイヤ３が連続して巻き掛けられた直近のプーリＰに近づく方向（＋方向ともいう）に変位する。また、ワイヤ３の張力が緩むと、テンションアーム１１ａは基準位置から回動し、仮想線Ｙ２で示すように、テンションプーリＰ２が、ワイヤ３が連続して巻き掛けられた直近のプーリＰから離れる方向（−方向ともいう）に変位する。
【００６８】
そこで、テンションプーリＰ２が基準位置から変位しても、自動的に基準位置に戻って安定するように、補正プログラム８ｂが実行される（フィードバック制御）。加工中は、常時、テンションプーリＰ２の変位が実測されていて、その実測値が制御装置８に入力されている。補正プログラム８ｂは、その実測値に基づいて各ワインダ６，７の回転速度を補正する処理を実行する。
【００６９】
図９に、補正制御のフローチャートを示す。同図の（ａ）は、前進走行時における供給ワインダ６の制御を、同図の（ｂ）は、前進走行時における巻取ワインダ７の制御を表している。
【００７０】
補正プログラム８ｂは、供給側ワイヤ走行経路１４ａ内のテンションプーリＰ２（供給側テンションプーリＰ２ａともいう）が＋方向へ変位したか否かを判断する（ステップＳ１）。そして、供給側テンションプーリＰ２ａが＋方向へ変位した場合には、ワイヤ３が引っ張られているので、補正プログラム８ｂは、それに応じてワイヤ３が多く巻き出されるように供給ワインダ６の回転速度を増やす処理を実行し、供給側テンションプーリＰ２ａを基準位置に戻す（ステップＳ２）。
【００７１】
また、補正プログラム８ｂは、供給側テンションプーリＰ２ａが−方向へ変位したか否かを判断している（ステップＳ３）。そして、供給側テンションプーリＰ２ａが−方向へ変位した場合には、ワイヤ３が緩んでいるので、補正プログラム８ｂは、それに応じてワイヤ３が少なく巻き出されるように供給ワインダ６の回転速度を減らす処理を実行し、供給側テンションプーリＰ２ａを基準位置に戻す（ステップＳ４）。
【００７２】
同様に、補正プログラム８ｂは、巻取側ワイヤ走行経路１４ｂ内のテンションプーリＰ２（巻取側テンションプーリＰ２ｂともいう）が＋方向へ変位したか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、巻取側テンションプーリＰ２ｂが＋方向へ変位した場合には、ワイヤ３が引っ張られているので、補正プログラム８ｂは、それに応じてワイヤ３を少なく巻き取るように巻取ワインダ７の回転速度を減らす処理を実行し、巻取側テンションプーリＰ２ｂを基準位置に戻す（ステップＳ１２）。
【００７３】
また、補正プログラム８ｂは、巻取側テンションプーリＰ２ｂが−方向へ変位したか否かを判断している（ステップＳ１３）。そして、巻取側テンションプーリＰ２ｂが−方向へ変位した場合には、ワイヤ３が緩んでいるので、補正プログラム８ｂは、それに応じてワイヤ３を多く巻き取るように巻取ワインダ７の回転速度を増やす処理を実行し、巻取側テンションプーリＰ２ｂを基準位置に戻す（ステップＳ１４）。
【００７４】
後退走行の場合には、ワイヤ３の走行方向が逆になるので、各ワインダ６，７の回転速度の補正もそれに応じて変更される。各ワインダ６，７の回転速度の補正制御について、ワイヤ３の走行方向とテンションプーリＰ２の変位方向との組み合わせ別にまとめた表を図１０に示す。
【００７５】
従って、加工中にワイヤ３の張力が変化するような場合が発生しても、テンションプーリＰ２は基準位置に保持されるので、各ワインダ６，７の回転速度を安定して適正に保つことができる。
【００７６】
そして、ワークＷをワイヤ群３ａに押し付けるために、揺動制御されながら走行しているワイヤ群３ａに向かってワーク保持部材５１が変位する（変位制御工程）。走行するワイヤ群３ａにワークＷが接すると、その摩擦抵抗によってワークＷは切削される。切削時には、オイル供給装置（不図示）よりワークＷの切削部位にオイルが供給される。ワークＷが分断されるまで、ワイヤ３の走行制御及び揺動制御が自動的に実行される。
【００７７】
なお、本発明にかかるワイヤソー装置等は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。本発明が適用可能なワイヤソー装置は、図１に示すワイヤソー装置１に限られない。揺動しながら走行するワイヤにワークを押し当てて切断加工を行うタイプのワイヤソー装置に本発明は広く適用可能である。
【００７８】
例えば、張力保持機構１１は、テンションモータ１１ｂに限らずバネ等で構成してあってもよい。例えば、供給ワインダ６や巻取ワインダ７に張力保持機構を組み込んであってもよい。ワイヤガイド２は３つ以上であってもよい。
【００７９】
ワークＷの形状（加工前の形状）も特に限定されるものではない。例えば、円柱状や直方体状等の様々な形状を持つワークＷに本発明は広く適用可能である。ワークＷの材質もシリコン等に限定されるものではない。切断用ワイヤは固定砥粒ワイヤに限らないが、ワークＷがサファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の難削材の場合には固定砥粒ワイヤを用いるのが好ましい。
【００８０】
ワイヤをワークの反対側から引き出すなど、ワイヤガイドへのワイヤの巻き付け方も仕様に応じて適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のワイヤソー装置及び切断加工方法は、シリコンインゴット等の切断に好適である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ワイヤソー装置
２  ワイヤガイド
３  切断用ワイヤ
４  ワイヤガイド支持部
６  供給ワインダ
７  巻取ワインダ
８  制御装置
８ａ  ワインダ速度制御プログラム
８ｂ  補正プログラム
１０  側壁プレート
１１  張力保持機構
５０  ワーク保持部
６１  供給側ボビン
７１  巻取側ボビン
Ｐ  プーリ
Ｐ１  第１プーリ
Ｐ２  テンションプーリ
Ｗ  ワーク
Ａ１  揺動軸
Ａ２  回転軸
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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