(57)【要約】【課題】加工屑を排出することができるノズル及びマルチワイヤ放電加工装置を提供すること。【解決手段】マルチワイヤ放電加工装置は、並列する該ワイヤに対し加工液を供給する加工液供給ノズルであるノズル１００を備える。ノズル１００は、加工液を溜める液溜部１０１と、外部へ加工液を噴射するスリット状の開口１０５を有する噴射部１０２とを備える。噴射部１０２は、開口１０５が形成される主面１０４と、開口１０５の長手方向両脇に形成され、噴射方向前方に向かって突出する一対の耳部１０６とを有している。一対の耳部１０６は、開口１０５から噴射方向前方に向かって互いの間隔が末広がりに広がっていく傾斜面１０６ａを開口１０５の両端部と連続して備える。ノズル１００は、開口１０５の両端から噴射する加工液を傾斜面１０６ａで案内して噴射する。【選択図】図４
2018051703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された液体を溜める液溜部と、該液溜部と連通し外部へ液体を噴射するスリット状の開口を有する噴射部と、を備えるノズルであって、
該噴射部は、
該開口が形成される主面と、
該開口の長手方向両脇に形成され、噴射方向前方に向かって突出する一対の耳部と、を有し、
該一対の耳部は、該開口から噴射方向前方に向かって互いの間隔が末広がりに広がっていく傾斜面を該開口の両端部と連続して備え、
該開口の両端から噴射する液体を該傾斜面で案内して噴射する
ことを特徴とするノズル。
【請求項２】
該傾斜面は、該主面からの立ち上がり角度が９０度未満４０度以上であることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
被加工物を固定する基台と、ガイドローラに巻き掛けられて複数条に並列するワイヤと、該ワイヤを巻き取る巻き取りユニットと、該基台に固定された被加工物と該ワイヤに高周波パルス電圧を印加する電源ユニットと、該基台と該ワイヤとを相対移動させ並列する該ワイヤを該被加工物に切り込ませる移動ユニットと、並列する該ワイヤに対し加工液を供給する加工液供給ノズルと、を備えるマルチワイヤ放電加工装置であって、
該加工液供給ノズルは、請求項１または２に記載のノズルであることを特徴とするマルチ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、ノズル及びマルチワイヤ放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削や研削などの各種加工において、加工屑を排出したり、加工熱を冷却したりするなどの目的で加工液（水やオイルなど）を供給するノズルが使われている。たとえば、マルチワイヤ放電加工装置などは、０．５ｍｍから３．０ｍｍ以下程度の間隔で並列する複数条のワイヤに対し、それぞれのワイヤに対応する細いノズルを複数個用意するのではなく、スリット状の開口から加工液を供給するノズルが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３６８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されているように、平坦面にスリットを形成し液体を噴射すると、所定以上の流速や水圧でないと液体の粘性により噴出した液体は、スリットより狭い幅に収束してしまい、希望の幅の水流を得ることが出来ない。水圧や流速を上げるためには、流量を増やしたり、スリット幅を狭くしたりする必要があり、所望の水圧のもと所望の供給量で所望の幅に液体を噴射するのが難しく、加工屑を排出することが困難であった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、加工屑を排出することができるノズル及びマルチワイヤ放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のノズルは、供給された液体を溜める液溜部と、該液溜部と連通し外部へ液体を噴射するスリット状の開口を有する噴射部と、を備えるノズルであって、該噴射部は、該開口が形成される主面と、該開口の長手方向両脇に形成され、噴射方向前方に向かって突出する一対の耳部と、を有し、該一対の耳部は、該開口から噴射方向前方に向かって互いの間隔が末広がりに広がっていく傾斜面を該開口の両端部と連続して備え、該開口の両端から噴射する液体を該傾斜面で案内して噴射することを特徴とする。
【０００７】
本発明のノズルにおいて、該傾斜面は、該主面からの立ち上がり角度が９０度未満４０度以上にしても良い。
【０００８】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置は、被加工物を固定する基台と、ガイドローラに巻き掛けられて複数条に並列するワイヤと、該ワイヤを巻き取る巻き取りユニットと、該基台に固定された被加工物と該ワイヤに高周波パルス電圧を印加する電源ユニットと、該基台と該ワイヤとを相対移動させ並列する該ワイヤを該被加工物に切り込ませる移動ユニットと、並列する該ワイヤに対し加工液を供給する加工液供給ノズルと、を備えるマルチワイヤ放電加工装置であって、該加工液供給ノズルは、前記ノズルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
そこで、本願発明のノズルでは、開口の両端に傾斜面を設ける事で、開口両端部から噴射される液体が傾斜面に沿って流れることで（コアンダ効果）、水流の中央へと液体が収束するのを防ぎ、所望の流量・流速の液体を噴射後一定の範囲で幅を維持することが出来るという効果を奏する。これにより、本願発明のノズルでは、加工屑を排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺を拡大して示す概略斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るマルチ放電加工装置のノズルを示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示されたノズルの斜視図である。
【図５】図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図７は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置のワイヤがインゴットに切り込む状態の平面図である。
【図８】図８は、図７中ＶＩＩ部を拡大して示す図である。
【図９】図９は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す正面図である。
【図１０】図１０は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す側面図である。
【図１１】図１１は、比較例のマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す正面図である。
【図１２】図１２は、比較例のマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す側面図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示されたノズルの側面図である。
【図１６】図１６は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のワイヤがインゴットに切り込む状態の側面図である。
【図１７】図１７は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの加工液を噴出中の状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１２】
〔実施形態１〕
実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例について説明する。図１は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。図２は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺を拡大して示す概略斜視図である。
【００１３】
マルチワイヤ放電加工装置１は、図１に示すように、ワイヤＲにより被加工物であるインゴットＩを放電加工するものであり、ワイヤＲと、繰り出しボビン２０と、巻き取りユニットである巻き取りボビン２１と、ガイドローラ部３０と、インゴットＩを支持する支持機構４０と、電源ユニット６０と、制御手段９０と、加工液供給ノズルであるノズル１００とを備えている。
【００１４】
繰り出しボビン２０には、未使用のワイヤＲが一定量巻回されている。ワイヤＲは、ガイドローラ部３０の複数のガイドローラ３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅに複数回巻き掛けられて複数条に並列して走行する。ワイヤＲは、切断面が円形に形成され、芯部と、芯部の周面を被覆する被覆部とから構成されている。芯部は、高純度の鋼であり、例えばピアノ線である。被覆部は、黄銅やタングステン、モリブデンなどの芯部より放電しやすい電気抵抗の低い材料で形成されている。ワイヤＲの直径は、例えば、５０μｍ〜１４０μｍ程度である。もちろん、ワイヤＲの直径は、５０μｍ〜１４０μｍに限定されず、例えば１００μｍ〜２００μｍでもよい。また、ワイヤＲは、高純度の鋼である芯部と、黄銅やタングステン、モリブデンなどの被覆部とから構成されても、黄銅のみから形成されてもよい。また、ワイヤＲは、その切断面が円形である例を説明したが、円形以外であってもよい。例えば、ワイヤＲは、その切断面が楕円形や多角形であってもよい。繰り出しボビン２０は、ガイドローラ部３０に向けてワイヤＲを繰り出す。
【００１５】
ガイドローラ部３０は、繰り出しボビン２０の近傍に配設され、繰り出しボビン２０から繰り出されたワイヤＲが複数回巻き掛けられる。ガイドローラ部３０は、互いに軸方向が平行な複数のガイドローラ３０ａ〜３０ｆを含む。ガイドローラ部３０のガイドローラ３０ａ〜３０ｆの軸方向は、繰り出しボビン２０の軸方向と平行である。ガイドローラ３０ａ〜３０ｆは、円柱状に形成され、ワイヤＲが走行する方向に間隔をおいて配設されている。
【００１６】
ガイドローラ３０ａは、繰り出しボビン２０の近傍に配設され、繰り出しボビン２０により繰り出され、ワイヤＲを巻き掛けてワイヤＲをガイドローラ３０ｂ〜３０ｆに向けて送り出す。
【００１７】
ガイドローラ３０ｂ〜３０ｅは、並列ワイヤ部３１０を構成し、ワイヤＲを環状に支持するように配設されている。例えば、並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅは、環状のワイヤＲを内側から支持するように配設されている。並列ワイヤ部３１０は、図２に示すように、ガイドローラ３０ａにより送り出されたワイヤＲを軸方向（Ｙ軸方向）に一定の間隔をあけて複数回巻き掛ける。並列ワイヤ部３１０のワイヤＲは、例えば、軸方向に０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔をあけてガイドローラ３０ｂ〜３０ｅに８周巻き掛けられている。
【００１８】
ここで、Ｙ軸方向は、ガイドローラ３０ａ〜３０ｆの軸方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向、本実施形態では、鉛直方向である。
【００１９】
並列ワイヤ部３１０において、ガイドローラ３０ｂは、ガイドローラ３０ａにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｃに送り出す。ガイドローラ３０ｃは、ガイドローラ３０ｂにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｄに送り出す。ガイドローラ３０ｄは、ガイドローラ３０ｃにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｅに送り出す。ガイドローラ３０ｅは、ガイドローラ３０ｄにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｂに送り出す。これで、並列ワイヤ部３１０を構成するガイドローラ３０ｂ〜３０ｅに１周巻き掛けられたことになる。ワイヤＲは、軸方向に０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔をあけつつ並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｂ〜３０ｅに残り７周巻き掛けられる。並列ワイヤ部３１０は、８周巻き掛けられた最後のワイヤＲをガイドローラ３０ｂからガイドローラ３０ｆに送り出す。なお、ガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅは、図１に示すように、側方から見て矩形の角に配置されて、ガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅに支持されたワイヤＲは、ガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅを角とする矩形上を周回する。
【００２０】
また、これらガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅのうち対角線上に位置するガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｅは、図示しないモーターによって回転し、外周で支持したワイヤＲの走行速度を制御するモーター駆動ローラである。ガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅは、並列ワイヤ部３１０の周回するワイヤＲと同数即ち８本のガイド溝３３が回転方向に沿って設けられる。ガイド溝３３は、ガイドローラ３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅの軸方向に等間隔に設けられる。ガイド溝３３の深さは、０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度である。
【００２１】
ガイドローラ３０ｆは、巻き取りボビン２１の近傍に配設され、並列ワイヤ部３１０から送り出されたワイヤＲを巻き掛けて巻き取りボビン２１に送り出す。巻き取りボビン２１は、ガイドローラ３０ｆから送り出された使用済みのワイヤＲを巻き取って回収する。
【００２２】
なお、繰り出しボビン２０及び巻き取りボビン２１は、図示しないモータによって回転駆動される。ガイドローラ３０ａ〜３０ｆに巻き掛けられたワイヤＲが走行する速度は、０．５ｍ／ｓｅｃ〜１ｍ／ｓｅｃ程度である。また、並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｄ，３０ｅにより張設されたワイヤＲは、インゴットＩをウエーハにスライスする切断ワイヤ部３２０を構成する。切断ワイヤ部３２０のワイヤＲは、Ｚ軸方向に沿って上向きへ走行する。
【００２３】
インゴットＩは、円柱形状であり、切断ワイヤ部３２０のワイヤＲの間隔で円板状のウエーハにスライスされる。インゴットＩは、体積抵抗率が０．０１Ωｃｍ以上でかつ１０００Ωｃｍ以下の半導体である。インゴットＩを構成する半導体は、ＳｉＣ、単結晶ダイヤ等である。
【００２４】
支持機構４０は、切断ワイヤ部３２０の近傍に設けられている。支持機構４０は、基台４１と、支持柱４２と、移動ユニットである加工送り手段４３とを備えている。基台４１は、インゴットＩを固定するものであり、導電性を有する導電材で形成される。基台４１は、前面４１ａにインゴットＩの周面Ｉａが導電性接着剤Ｂにより接着されて固定される。インゴットＩは、その端面Ｉｅが切断ワイヤ部３２０のワイヤＲが走行するＺ軸方向と略平行になるように基台４１に固定される。
【００２５】
支持柱４２は、棒状に形成されており、Ｚ軸方向に立設されている。支持柱４２は、一端に基台４１が固定され、他端に加工送り手段４３が固定されている。加工送り手段４３は、基台４１とワイヤＲとをＸ軸方向に相対移動させるものである。実施形態において、加工送り手段４３は、基台４１に固定されたインゴットＩにワイヤＲが切り込むもの、即ち、並列するワイヤＲをインゴットＩに切り込ませて、ウエーハにスライスするものである。例えば、加工送り手段４３は、Ｘ軸方向に沿って延在される図示しないボールねじと、パルスモータ等で構成される駆動源とを有する。加工送り手段４３は、ボールねじのナットに固定された支持柱４２をＸ軸方向に沿って移動させて、基台４１とワイヤＲとを相対的に移動させ、基台４１に固定したインゴットＩに切断ワイヤ部３２０のワイヤＲを切り込ませる。
【００２６】
マルチワイヤ放電加工は、誘電体である水や油などの液体である加工液Ｆの中で実施される。切断ワイヤ部３２０は、加工液Ｆが貯留された加工槽５０の中に浸漬されている。加工槽５０の中で、加工液Ｆに浸漬された切断ワイヤ部３２０のワイヤＲがインゴットＩを加工する。
【００２７】
加工槽５０は、上面に開口部５３を有している。基台４１は、開口部５３から加工槽５０の内部に挿入される。基台４１は、加工槽５０に対してＸ軸方向に往復移動が可能となる。加工槽５０は、ガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｄを収容し、ガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｄを加工液Ｆ中に浸漬する。ガイドローラ３０ｂにより送り出されたワイヤＲは、開口部５３から加工槽５０の内部に進入する。加工槽５０の内部に進入したワイヤＲは、加工槽５０内に配設されたガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｄを介して、開口部５３から加工槽５０の外部に送り出される。
【００２８】
電源ユニット６０は、基台４１に固定されたインゴットＩとワイヤＲに高周波パルス電圧を印加するものである。電源ユニット６０は、電源６１と、ワイヤＲに給電するワイヤ用給電子６２と、基台４１に取り付けられて基台４１に給電する基台用給電子６３と、高周波パルス電圧の電圧値を調整する電圧調整手段６４と、高周波パルス電圧の周波数を所定の周波数に調整するパルス調整手段６５とを備えている。電源６１は、ワイヤ用給電子６２に接続され、ワイヤ用給電子６２を介して高周波パルス電圧をワイヤＲに供給する。
【００２９】
制御手段９０は、繰り出しボビン２０、巻き取りボビン２１、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｅ、加工送り手段４３、電源ユニット６０及びノズル１００に加工液Ｆを供給する図示しない加工液供給源などのマルチワイヤ放電加工装置１の各構成要素を制御する。制御手段９０は、繰り出しボビン２０、巻き取りボビン２１、ガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｅにモータ駆動信号を出力し、ワイヤＲの繰り出しや巻き取り、ワイヤＲの案内をするように制御する。また、制御手段９０は、加工送り手段４３にモータ駆動信号を出力してインゴットＩを切断ワイヤ部３２０のワイヤＲに切り込ませるように制御する。また、制御手段９０は、電源ユニット６０に制御信号を出力して高周波パルス電力の出力時間などを制御する。
【００３０】
なお、制御手段９０は、コンピュータシステムを含む。制御手段９０は、ＣＰＵ（central  processing  unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read  only  memory）又はＲＡＭ（random  access  memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。
【００３１】
制御手段９０のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムに従ってＲＡＭ上で演算処理を実施して、マルチワイヤ放電加工装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してマルチワイヤ放電加工装置１の各構成要素に出力する。また、制御手段９０は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。
【００３２】
次に、マルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００を図面を参照して説明する。図３は、実施形態１に係るマルチ放電加工装置のノズルを示す平面図である。図４は、図３に示されたノズルの斜視図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【００３３】
ノズル１００は、並列ワイヤ部３１０の切断ワイヤ部３２０を構成する並列するワイヤＲに対し加工液Ｆを供給するものである。ノズル１００は、図２及び図３に示すように、並列ワイヤ部３１０のワイヤＲの内側で、かつガイドローラ３０ｄ，３０ｅにより張設された切断ワイヤ部３２０を構成するワイヤＲの近傍に配置されている。また、ノズル１００は、図示しないＺ軸方向移動手段によりＺ軸方向に移動自在に配置され、かつインゴットＩよりもＺ軸方向の下側（切断ワイヤ部３２０のワイヤＲの移動方向の上流側）に配置される。
【００３４】
ノズル１００は、ガイドローラ３０ａ〜３０ｆと軸方向と平行に直線状に形成されている。ノズル１００は、並列ワイヤ部３１０のワイヤＲの並列する方向の全長と略同じ長さに形成されている。ノズル１００は、ワイヤＲに接触しても導通しない絶縁体により構成されている。
【００３５】
ノズル１００は、図３、図４、図５及び図６に示すように、液溜部１０１と、噴射部１０２とを備える。液溜部１０１は、配管１０３を通して加工液供給源から供給された加工液Ｆを一旦溜めるものである。液溜部１０１は、Ｙ軸方向と平行な棒状に形成されている。液溜部１０１は、内側が中空の箱である。
【００３６】
噴射部１０２は、主面１０４と、スリット状の開口１０５と、一対の耳部１０６とを備える。主面１０４は、液溜部１０１のインゴットＩに対向する外表面であり、スリット状の開口１０５が形成される。開口１０５は、液溜部１０１と連通し、液溜部１０１の外部へ液溜部１０１内の加工液Ｆを噴射するものである。開口１０５は、長手方向がＹ軸方向と平行に形成され、主面１０４に設けられることで、インゴットＩに向けて加工液Ｆを噴射する。
【００３７】
耳部１０６は、主面１０４の長手方向の両脇に形成され、主面１０４から加工液Ｆの噴射方向前方に向かって突出している。耳部１０６は、主面１０４のＹ軸方向の両端に設けられている。耳部１０６は、主面１０４から加工液Ｆの噴射方向前方即ちインゴットＩに向かって凸に形成されている。一対の耳部１０６は、開口１０５から加工液Ｆの噴射方向前方に向かって互いの間隔が末広がりに広がっていく傾斜面１０６ａを開口１０５の長手方向の両端部と連続して備える。一対の耳部１０６の傾斜面１０６ａは、開口１０５のＹ軸方向の両端に連なり、かつ主面１０４から離れてインゴットＩに近付くのにしたがって互いの間隔が徐々に広くなるように、加工液Ｆの噴射方向に対して傾斜している。傾斜面１０６ａの主面１０４からの立ち上がり角度θは、９０度未満でかつ４０度以上である。傾斜面１０６ａの主面１０４からの立ち上がり角度θは、主面１０４と傾斜面１０６ａとのなす角度である。噴射部１０２は、傾斜面１０６ａを備えることにより、開口１０５の長手方向の両端から噴射する加工液Ｆをコアンダ効果によって傾斜面１０６ａに沿って流して、開口１０５の長手方向の両端から噴射する加工液Ｆを傾斜面１０６ａで案内して噴射することとなる。なお、角度θが９０度を超えると、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅が狭くなって望ましくなく、角度θが４０度未満であると、開口１０５から噴射される加工液Ｆが傾斜面１０６ａに沿って流れなくなり、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅が狭くなって望ましくない。
【００３８】
次に、マルチワイヤ放電加工装置１の加工動作を図面に基づいて説明する。図７は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置のワイヤがインゴットに切り込む状態の平面図である。図８は、図７中ＶＩＩ部を拡大して示す図である。
【００３９】
まず、基台４１にインゴットＩを固定し、加工槽５０内に加工液Ｆを貯留して、オペレータが加工内容情報を登録し、加工動作の開始指示があった場合に、加工動作を開始する。加工動作において、マルチワイヤ放電加工装置１の制御手段９０は、繰り出しボビン２０からワイヤＲを繰り出してガイドローラ部３０によりワイヤＲを案内し、切断ワイヤ部３２０のワイヤＲをインゴットＩの下方から上方へ向かう矢印方向Ｑに走行させる。制御手段９０は、電源ユニット６０を制御して高周波パルス電圧をワイヤＲとインゴットＩとに印加するとともに、Ｚ軸方向移動手段を制御して、ノズル１００をＺ軸方向に移動させることによりノズル１００をインゴットＩの下側に位置付けて開口１０５から加工液Ｆを噴射させる。
【００４０】
制御手段９０は、加工送り手段４３を制御してインゴットＩを切断ワイヤ部３２０のワイヤＲに向けて移動させる。ワイヤＲとインゴットＩが接近し、加工液Ｆの液中で絶縁状態にあるインゴットＩとワイヤＲの間隔が数十μｍ位まで近づいて、両者の絶縁が破壊されて放電が発生すると、インゴットＩが加熱されて溶融され、さらに加工液Ｆの温度が急激に上昇することにより加工液Ｆが気化し、体積膨張によってインゴットＩの溶融箇所を飛散させる。制御手段９０は、高周波パルス電圧を極間に印加することで、ワイヤＲによりインゴットＩを溶融すると共に飛散させる処理を断続的に行って放電加工を実施し、図７に示すように、インゴットＩを複数のウエーハにスライスする。インゴットＩが溶融することによりワイヤＲとインゴットＩとの間に発生する図８に示す加工屑Ｗは、ノズル１００の開口１０５から噴射される加工液Ｆによって、インゴットＩに放電加工によって形成された加工溝ＰＤ内から除去される。
【００４１】
以上のように、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１によれば、ノズル１００が並列ワイヤ部３１０の切断ワイヤ部３２０のワイヤＲ同士が並列する方向と平行なスリット状の開口１０５を備え、開口１０５の長手方向の両端に傾斜面１０６ａを有する耳部１０６を備える。このために、マルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００の開口１０５から噴射された加工液Ｆが、図９に示すように、傾斜面１０６ａに沿って流れて、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅ＨＰＹが、図１１に示す比較例の加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅ＨＣＹよりも広くなる。また、マルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００の開口１０５から噴射された加工液Ｆの水流のＹ軸方向に直交する方向の幅ＨＰＸ（図１０に示す）が、図１２に示す比較例の加工液Ｆの水流のＹ軸方向の直交する方向の幅ＨＣＸよりも狭くなる。このため、マルチワイヤ放電加工装置１は、水流の中央へとノズル１００から噴射する加工液Ｆが収束するのを防ぎ、所望の流量・流速の加工液Ｆを開口１０５から噴射後、一定の範囲でＹ軸方向の幅ＨＰＹを維持することができる。その結果、マルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００から噴射した加工液Ｆの水流を比較例よりも並列する複数の加工溝ＰＤの奥まで届かせることができ、加工屑Ｗを加工溝ＰＤ内から排出することができる。
【００４２】
なお、図９は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す正面図である。図１０は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す側面図である。図１１は、比較例のマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す正面図である。図１２は、比較例のマルチワイヤ放電加工装置のノズルが噴射する加工液の水流を示す側面図である。なお、図１１及び図１２に示す比較例は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００から耳部１０６を取り外したものを示している。
【００４３】
次に、本発明の発明者は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００の効果を確認した。確認においては、以下の表１に示す比較例１、比較例２、本発明品１、本発明品２、本発明品３、本発明品４のノズル１００のＹ軸方向の幅が２０ｍｍの開口１０５から加工液Ｆを噴射させた。
【００４４】
【表１】
2018051703.tif 000003
【００４５】
比較例１は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００から耳部１０６を取り外したものであり、比較例２は、マルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００の傾斜面１０６ａの角度θを２０度とし、耳部１０６の主面１０４からの高さを２ｍｍとした。本発明品１から本発明品４は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００であり、本発明品１は、傾斜面１０６ａの角度θを６０度とし、耳部１０６の主面１０４からの高さを２ｍｍとし、本発明品２は、傾斜面１０６ａの角度θを６０度とし、耳部１０６の主面１０４からの高さを４ｍｍとし、本発明品３は、傾斜面１０６ａの角度θを４０度とし、耳部１０６の主面１０４からの高さを２ｍｍとし、本発明品４は、傾斜面１０６ａの角度θを９０度とし、耳部１０６の主面１０４からの高さを２ｍｍとした。
【００４６】
実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００の効果の確認では、比較例１、２、本発明品１、本発明品２、本発明品３、本発明品４のノズル１００の開口１０５から噴射する加工液Ｆの流量を２Ｌ／ｍｉｎ、４Ｌ／ｍｉｎ、６Ｌ／ｍｉｎとした時の加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅ＨＣＹ，ＨＰＹが２０ｍｍ以上を維持できる位置の主面１０４からの距離を測定した。測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
2018051703.tif 000004
【００４８】
表２によれば、比較例１及び比較例２の加工液Ｆの水流の幅ＨＣＹが２０ｍｍ以上を維持できる位置の主面１０４からの距離に対して、本発明品１〜４の加工液Ｆの水流の幅ＨＰＹが２０ｍｍ以上を維持できる位置の主面１０４からの距離がはるかに長いことが明らかとなった。その結果、傾斜面１０６ａの角度が９０度未満でかつ４０度以上の耳部１０６を備えることによって、マルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００は、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流ＨＰのＹ軸方向の幅ＨＰＹを比較例よりも広くでき、ノズル１００から噴射する加工液Ｆの水流を比較例よりも加工溝ＰＤの奥まで届かせることができ、加工屑Ｗを加工溝ＰＤ内から排出することができることが明らかとなった。
【００４９】
〔実施形態２〕
実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの構成例について説明する。図１３は、実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの断面図である。図１３は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００が異なること以外、実施形態１と同じ構成である。
【００５０】
実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００−２は、図１３に示すように、液溜部１０１のＹ軸方向の両端に位置する内面１０１ａが耳部１０６の表面１０６ｂと同一平面上に形成されている。実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００−２は、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の両端が内面１０１ａ、耳部１０６の表面１０６ｂ及び傾斜面１０６ａに沿って流れることになり、開口１０５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅ＨＰＹを広くでき、ノズル１００−２から噴射する加工液Ｆの水流を加工溝ＰＤの奥まで届かせることができて、加工屑Ｗを加工溝ＰＤ内から排出することができる。
【００５１】
〔実施形態３〕
実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの構成例について説明する。図１４は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの斜視図である。図１５は、図１４に示されたノズルの側面図である。図１６は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のワイヤがインゴットに切り込む状態の側面図である。図１７は、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置のノズルの加工液を噴出中の状態を示す側面図である。図１４から図１７は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００−３は、図１４及び図１５に示すように、噴射部１０２に加え、第２噴射部１１２を備える。第２噴射部１１２は、第２主面１１４と、スリット状の第２開口１１５と、一対の第２耳部１１６とを備える。
【００５３】
第２主面１１４は、主面１０４よりも並列ワイヤ部３１０の切断ワイヤ部３２０のワイヤＲから離れ、かつ液溜部１０１のインゴットＩに対向する外表面であり、スリット状の第２開口１１５が形成される。第２開口１１５は、液溜部１０１と連通し、液溜部１０１の外部へ液溜部１０１内の加工液Ｆを噴射するものである。第２開口１１５は、長手方向がＹ軸方向と平行に形成され、第２主面１１４に設けられることで、インゴットＩに向けて加工液Ｆを噴射する。また、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１のノズル１００−３は、開口１０５から噴射される図１５に一点鎖線で示す加工液Ｆの向きと、第２開口１１５から噴射される図１５に二点鎖線で示す加工液Ｆの向きとは互いに交差する位置に、開口１０５，１１５が配置されている。
【００５４】
第２耳部１１６は、第２主面１１４の長手方向の両脇に形成され、第２主面１１４から加工液Ｆの噴射方向前方に向かって突出している。第２耳部１１６は、第２主面１１４のＹ軸方向の両端に設けられている。第２耳部１１６は、第２主面１１４から加工液Ｆの噴射方向前方即ちインゴットＩに向かって凸に形成されている。一対の第２耳部１１６は、第２開口１１５から加工液Ｆの噴射方向前方に向かって互いの間隔が末広がりに広がっていく第２傾斜面１１６ａを第２開口１１５の長手方向の両端部と連続して備える。一対の第２耳部１１６の第２傾斜面１１６ａは、第２開口１１５のＹ軸方向の両端に連なり、かつ第２主面１１４から離れてインゴットＩに近付くのにしたがって互いの間隔が徐々に広くなるように、加工液Ｆの噴射方向に対して傾斜している。第２傾斜面１１６ａの第２主面１１４からの立ち上がり角度は、９０度未満でかつ４０度以上である。第２傾斜面１１６ａの第２主面１１４からの立ち上がり角度は、第２主面１１４と第２傾斜面１１６ａとのなす角度である。第２噴射部１１２は、第２傾斜面１１６ａを備えることにより、第２開口１１５の長手方向の両端から噴射する加工液Ｆをコアンダ効果によって第２傾斜面１１６ａに沿って流して、第２開口１１５の長手方向の両端から噴射する加工液Ｆを第２傾斜面１１６ａで案内して噴射することとなる。
【００５５】
実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、加工動作において、開口１０５，１１５から加工液Ｆを噴射しながら放電加工を行い、実施形態１と同様に、Ｚ軸方向移動手段を制御して、図１６に示すように、ノズル１００−３をＺ軸方向に移動させることによりノズル１００をインゴットＩの下側に位置付けて開口１０５，１１５から加工液Ｆを噴射させる。
【００５６】
実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、実施形態１と同様に、ノズル１００−３が並列ワイヤ部３１０の切断ワイヤ部３２０のワイヤＲ同士が並列する方向と平行なスリット状の開口１０５，１１５を備え、開口１０５，１１５の長手方向の両端に傾斜面１０６ａ，１１６ａを有する耳部１０６，１１６を備える。このために、マルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００−３の開口１０５，１１５から噴射された加工液Ｆが、傾斜面１０６ａ，１１６ａに沿って流れて、開口１０５，１１５から噴射される加工液Ｆの水流のＹ軸方向の幅ＨＰＹを広くでき、ノズル１００−３から噴射する加工液Ｆの水流を加工溝ＰＤの奥まで届かせることができて、加工屑Ｗを加工溝ＰＤ内から排出することができる。
【００５７】
また、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００−３の開口１０５から噴射される加工液Ｆと第２開口１１５から噴射される加工液Ｆとが衝突するので、開口１０５，１１５から噴射されてインゴットＩの周面Ｉａにより反射された加工液Ｆの水流を互いに衝突させることによって、加工液Ｆを加工溝ＰＤの奥に押し込むことができる。その結果、実施形態３に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、ノズル１００−３から噴射する加工液Ｆの水流を加工溝ＰＤの奥まで届かせることができて、加工屑Ｗを排出することができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  マルチワイヤ放電加工装置
２１  巻き取りボビン（巻き取りユニット）
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ  ガイドローラ
４１  基台
４３  加工送り手段（移動ユニット）
６０  電源ユニット
１００，１００−２，１００−３  ノズル（加工液供給ノズル）
１０１  液溜部
１０２  噴射部
１０４  主面
１０５  開口
１０６  耳部
１０６ａ  傾斜面
Ｒ  ワイヤ
Ｉ  インゴット（被加工物）
Ｆ  加工液（液体）
【図１】
2018051703.tif 000005
【図２】
2018051703.tif 000006
【図３】
2018051703.tif 000007
【図４】
2018051703.tif 000008
【図５】
2018051703.tif 000009
【図６】
2018051703.tif 000010
【図７】
2018051703.tif 000011
【図８】
2018051703.tif 000012
【図９】
2018051703.tif 000013
【図１０】
2018051703.tif 000014
【図１１】
2018051703.tif 000015
【図１２】
2018051703.tif 000016
【図１３】
2018051703.tif 000017
【図１４】
2018051703.tif 000018
【図１５】
2018051703.tif 000019
【図１６】
2018051703.tif 000020
【図１７】
2018051703.tif 000021