(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーソー・カッティング過程中にワイヤーソー・カッティング用研磨スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去する方法であって、
再循環スラリー・ディスペンシング・システムから運動中のワイヤーソーに研磨スラリーを被着し、
前記運動中のワイヤーソーと被着された前記研磨スラリーとを用いてワークピースをカッティングし、
前記ワークピースから研磨スラリーを前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻し、
研磨スラリーの少なくとも一部を少なくとも１つの磁気分離器を通して送ることにより、研磨スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去し、そして
前記磁気分離器を通して送られた研磨スラリーを、前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の循環に戻す、工程を含んでおり、
前記ワークピースが、シリコン・インゴット、ポリシリコン・インゴット、ヒ化ガリウム・インゴット、セラミック・インゴット、石英インゴット、二酸化ケイ素インゴット、及びガラス・インゴットから成る群から選択されており、
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、熱交換器を含んでおり、前記熱交換器が、前記使用済研磨スラリーが前記ワークピースから搬出される、システム内の地点と、前記使用済研磨スラリーが前記磁気分離器に入る地点との間に配置されている、ワイヤーソー・カッティング過程中にワイヤーソー・カッティング用研磨スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去する方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気分離器が、並列配置された２つ又は３つの以上の磁気分離器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの磁気分離器が、直列配置された２つ又は３つの以上の磁気分離器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、前記ワークピースから使用済研磨スラリーを捕集するための捕集器を含んでおり、前記磁気分離器が前記捕集器内に少なくとも部分的に浸されている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、スラリー・タンクを含んでおり、前記磁気分離器が前記スラリー・タンク内に少なくとも部分的に浸されている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、スラリー・タンクと、研磨スラリーを前記スラリー・タンクから前記磁気分離器を通して搬出し、そして前記スラリー・タンクへ戻すように構成された分離器スラリー・ループとを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ワイヤーソー・カッティング装置であって、
ワークピースを保持するように構成された装着・支持ヘッドと、
前記ワークピースを作業時に当該ワイヤーソーと接触させることができるように前記装着・支持ヘッドに対して位置決めされるワイヤーソーと、
スラリー流路を画定する再循環スラリー・ディスペンシング・システムから研磨スラリーを前記ワイヤーソーへ供給するように位置決めされ構成された、前記ワイヤーソーに研磨スラリーを被着するための被着領域と、
研磨スラリーを、前記ワイヤーソー及び装着された前記ワークピースから離脱させて、前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻すように導くように構成されたワイヤーソー・スラリー退出領域とを含み、
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、研磨スラリーから磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための少なくとも１つの磁気分離器を含み、
前記磁気分離器が、該磁気分離器内に研磨スラリーの少なくとも一部を受容するように構成された入口と、前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の再循環に精製済の研磨スラリーを戻すように構成された出口とを含んでおり、
前記ワークピースが、シリコン・インゴット、ポリシリコン・インゴット、ヒ化ガリウム・インゴット、セラミック・インゴット、石英インゴット、二酸化ケイ素インゴット、及びガラス・インゴットから成る群から選択されており、
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに、
（ａ）  並列配置された２つ又は３つ以上の磁気分離器と、
（ｂ）  前記ワイヤーソー・スラリー退出領域と前記磁気分離器の入口との間に位置決めされており、そして前記ワイヤーソー・スラリー退出領域で循環に戻された研磨スラリーを、前記磁気分離器の入口に送るように構成されたスプリッタと、
（ｃ）  前記被着領域と前記磁気分離器出口との間に位置決めされており、そして、前記磁気分離器から放出された精製済の研磨スラリーを合体させて前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の再循環に戻すように構成されたコンバイナとを含む、ワイヤーソー・カッティング装置。
【請求項８】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに、
（ａ）  前記ワイヤーソー・スラリー退出領域と前記分離器入口との間に位置決めされ、そして前記磁気分離器に研磨スラリーの少なくとも一部を迂回させるように構成されたダイバータと、
（ｂ）  前記ダイバータと前記磁気分離器の出口と前記被着領域との間に位置決めされ、そして前記磁気分離器の出口から放出された研磨スラリーと、前記磁気分離器に迂回されなかった研磨スラリー部分とを合体させて、前記再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の当該合流部と前記被着部との間の領域で循環に戻すように構成された合流部とを含む、請求項７に記載のワイヤーソー装置。
【請求項９】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに、直列配置された２つ又は３つ以上の磁気分離器を含む、請求項７に記載のワイヤーソー装置。
【請求項１０】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに、
（ａ）  ワイヤーソー・スラリー退出領域から研磨スラリーを捕集するように位置決めされて構成された捕集器と、
（ｂ）  前記スラリー・ディスペンシング・システム内部の循環に、捕集された前記研磨スラリーを戻すように構成された、前記捕集器内に位置決めされた捕集出口とを含み、
前記磁気分離器が前記捕集器内に少なくとも部分的に浸されており、そして前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムを通流する研磨スラリーの少なくとも一部を精製するように構成されている、請求項７に記載のワイヤーソー装置。
【請求項１１】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに、
（ａ）  研磨スラリーのためのリザーバーを提供するように構成されたスラリー・タンクと、
（ｂ）  前記ワイヤーソー・スラリー退出領域と前記スラリー・タンクとの間に位置決めされ、そして前記スラリー・タンク内に研磨スラリーを搬送するように構成されたスラリー・タンク進入部と、
（ｃ）  前記スラリー・タンクと前記被着領域との間に位置決めされ、研磨スラリーが前記スラリー・タンクから前記被着領域へ流れるのを可能にするように構成されたスラリー・タンク退出部と、分離器スラリー・ループと、
（ｄ）  前記スラリー・タンクと前記分離器入口との間に位置決めされ、前記スラリー・タンクから前記分離器スラリー・ループへ研磨スラリーを迂回させるように構成された、前記分離器スラリー・ループに対する進入部と、
（ｅ）  前記分離器出口と前記スラリー・タンクとの間に位置決めされ、前記分離器スラリー・ループから研磨スラリーを前記スラリー・タンクへ戻すように構成された、前記分離器スラリー・ループに対する退出部とを含む、請求項７に記載のワイヤーソー装置。
【請求項１２】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに：
（ａ）  熱交換器スラリー・ループと、
（ｂ）  熱交換器と、
（ｃ）  前記熱交換器内に研磨スラリーを搬入するように位置決めされ構成された交換器入口と、
（ｄ）  前記熱交換器から研磨スラリーを搬出するように位置決めされ構成された交換器出口と、
（ｅ）  前記スラリー・タンクと前記交換器入口との間に位置決めされ、前記スラリー・タンク内の研磨スラリーの一部を前記熱交換器スラリー・ループへ搬送するように構成された、熱交換器スラリー・ループに対する進入部と、
（ｆ）  前記スラリー・タンクと前記交換器出口との間に位置決めされ、前記熱交換器スラリー・ループ内の研磨スラリーを前記スラリー・タンク内に戻すように構成された、熱交換器スラリー・ループに対する退出部とを含む、請求項１１に記載のワイヤーソー装置。
【請求項１３】
前記再循環スラリー・ディスペンシング・システムがさらに：
（ａ）  ポンプと、
（ｂ）  熱交換器と、
（ｃ）  研磨スラリーが前記スラリー・タンクから前記ポンプ内に流入するのを可能にするように構成され位置決めされるポンプ入口と、
（ｄ）  研磨スラリーが前記ポンプから前記熱交換器へ流れるのを可能にするように構成され位置決めされるポンプ出口と、
（ｅ）  前記ポンプから前記熱交換器内に研磨スラリーを搬入するように位置決めされ構成された交換器入口と、
（ｆ）  前記熱交換器から前記被着領域へ研磨スラリーを搬送するように位置決めされ構成された交換器出口とを含む、請求項１１に記載のワイヤーソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーソー・カッティング過程中に生成された磁性又は磁化汚染物質を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーソーのカッティングは、インゴットをスライシング（薄切り）することにより、集積回路及び太陽光発電（ＰＶ）産業において使用するための薄型ウエハーにするための主要な方法である。この方法は、他の材料から成る基板、例えばサファイア、炭化ケイ素、又はセラミック基板をウエハー形成するためにも広く用いられる。ワイヤーソーは典型的には、細い金属ワイヤーのウェブ、又はワイヤーウェブを有している。個々のワイヤーは直径約０．１５ｍｍであり、そして一連のスプール、プーリー、及びワイヤーガイドを通って０．１〜１．０ｍｍの距離を置いて互いに平行に配列されている。研磨スラリーが被着されている運動中のワイヤーと、ワークピース（例えばインゴット）とを接触させることにより、スライシング又はカッティングが達成される。
【０００３】
コンベンショナルなワイヤーソー研磨スラリーは典型的には、重量比１：１で混合することにより合体されたキャリアと研磨粒子とを含む。キャリアは、潤滑及び冷却を可能にする液体、例えば鉱物油、ケロセン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はその他のポリアルキレングリコールである。液状キャリアはまた、研磨剤がワークピースに接触し得るように、ワイヤに対して研磨剤を保持する。研磨剤は典型的には、硬質材料、例えば炭化ケイ素粒子である。
【０００４】
ワイヤーソー・カッティング過程は、固定体積のスラリーを保持タンクから連続的に再循環させ、そしてカッティングしようとするワークピースの近くでワイヤーウェブにノズルを使用して供給するバッチ処理である。この過程中、切り口を含む切り込みから生じた廃棄物は、徐々にスラリー中に蓄積する。スラリーは最終的に機能を失う。排出されたスラリーは処理され、その成分（すなわち研磨剤及びキャリア）に分離される。作業の経済面には改善が必須である。
【０００５】
使用済スラリーの一成分は、主にワイヤーソー・カッティング過程中に生じるワイヤー摩耗によって発生する磁性不純物又は磁化可能な不純物である。このような不純物は、スラリー中の成分及び切り口物質と相互作用して、粘度変化、ｐＨ変化、温度変化、添加物の分解、粒度分布変化、又は他のスラリー変化を招くおそれがある。従って、磁性不純物又は磁化可能な不純物の蓄積は、経時的なカッティング性能の劣化をもたらす。
【０００６】
米国特許第６，２６４，８４３号明細書には、機械加工中に生成される切削懸濁液を改良するバッチ法が記載されている。この記載の方法は、先ず研磨剤含有分を分離し、次いで磁気分離器を使用して、研磨された物質を除去する。次いで、回収された流体を新鮮なスラリーとともに再構成し、そしてカッティング過程に返す。
【０００７】
米国特許第６，４３３，１４３号明細書には、研磨剤なしのカッティング流体を使用して希土類合金をカッティングする方法が記載されている。記載の方法において、遠心分離及び磁気分離器を使用して、キログラム量の希土類合金の切り口物質が除去される。使用済流体中には研磨剤は含有されないので、この方法は、大量の固形物を除去するように設計される。
【０００８】
バッチ法は業界に受け入れられはするものの、スラリーを変えると、ワイヤーソー・カッティング過程を低速にしてしまい、装置に大きな負荷をかけるおそれのあるより多くの工具起動を必要とする。加えて、コストの高いバッチ法を用いずに、比較的大量の研磨材料と比較的少量の汚染物質とを含有する使用済カッティング流体から汚染物質を除去することも難題である。従って、汚染物質除去が連続して行われるワイヤーソー・カッティング作業があれば有利である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ワイヤーソー・カッティング過程中にワイヤーソー・カッティング・スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去する方法を提供する。この方法は、再循環スラリー・ディスペンシング（分配）・システムから運動中のワイヤーソーに研磨スラリーを被着し；運動中のワイヤーソーと被着された研磨スラリーとを用いてワークピースをカッティングし；ワークピースから使用済研磨スラリーを再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻し；スラリーの少なくとも一部を磁気分離器を通して送ることにより、スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去し；そして磁気分離器を通して送られたスラリーを、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の循環に戻す、工程を含む。
【００１０】
本発明はまた、ワイヤーソー・カッティング装置を提供する。この装置は、ワークピースを保持するように構成された装着・支持ヘッドと；ワークピースを作業時にワイヤーソーと接触させることができるように装着・支持ヘッドに対して位置決めされるワイヤーソーと；再循環スラリー・ディスペンシング・システムから研磨スラリーをワイヤーソーに被着するように位置決めされ構成された被着領域と；スラリーを、ワイヤーソー及び装着されたワークピースから離脱させて、スラリー流路内に戻すように導くように構成されたワイヤーソー・スラリー退出領域とを含む。再循環スラリー・ディスペンシング・システムはスラリー流路を画定する。再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、スラリーから磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための磁気分離器を含み、磁気分離器は、スラリーの少なくとも一部が磁気分離器内に流入するのを可能にするための入口と、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の再循環に精製済スラリーが戻されるのを可能にするための出口とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に使用される構成部分のうちのいくつかを示す図である。
【図２】再循環スラリー・ディスペンシング・システムが捕集器、磁気分離器、スラリータンク、ポンプ、及び熱交換器を含む、ワイヤーソー・カッティング装置を示す図である。
【図３】磁気分離器を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示す図である。
【図４】磁気分離器を備えたワイヤーソー・カッティング装置であって、磁気分離器から放出されたスラリーが、スラリー流が磁気分離器を出るシステム地点と、スラリーがワイヤーソーに被着されるシステム地点との間に位置する再循環スラリー・ディスペンシング・システム地点で循環に戻される装置を示す図である。
【図５】磁気分離器を備えたワイヤーソー・カッティング装置であって、磁気分離器から放出されたスラリーが、スラリー流が磁気分離器を出るシステム地点と、使用済スラリーがワークピースから搬出されるシステム地点との間に位置する再循環スラリー・ディスペンシング・システム地点で循環に戻される装置を示す図である。
【図６】並列配置された２つの磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、スラリー流を磁気分離器のうちの一方又は両方に迂回させることができる装置を示す図である。
【図７】直列配置された２つの磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置を示す図である。
【図８】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムが捕集器を含み、そして磁気分離器が捕集器内に部分的に浸されている装置を示す図である。
【図９】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、磁気分離器内への迂回のためにワークピースから使用済スラリーを捕集する捕集器を含み、さらに、スラリーのためのリザーバーとして、そして磁気分離器から放出されたスラリーの受容器として作用するスラリー・タンクを含む装置を示す図である。
【図１０】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムがスラリー・タンクを含み、そして磁気分離器がスラリー・タンク内に部分的に浸されている装置を示す図である。
【図１１】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムが熱交換器を含む装置を示す図である。
【図１２】ワイヤーソーが作業している間、クリーニングのために、磁気分離器が再循環スラリー・ディスペンシング・システムから取り出される、本発明において使用される構成部分を示す図である。
【図１３】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、スラリー・タンクと、スラリーをスラリー・タンクから磁気分離器を介して搬送し、そしてスラリー・タンクへ戻すように構成された分離器スラリー・ループとを含む装置を示している。
【図１４】磁気分離器を含むワイヤーソー・カッティング装置であって、再循環スラリー・ディスペンシング・システムが、スラリー・タンクと、スラリーをスラリー・タンクから熱交換器を介して搬送し、そしてスラリー・タンクへ戻すように構成された熱交換器スラリー・ループとを含む装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ワイヤーソー・カッティング過程中にワイヤーソー・カッティング・スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去する方法を提供する。この方法は、再循環スラリー・ディスペンシング・システムから運動中のワイヤーソーに研磨スラリーを被着し；運動中のワイヤーソーと被着された研磨スラリーとを用いてワークピースをカッティングし；ワークピースから使用済研磨スラリーを再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻し；スラリーの少なくとも一部を磁気分離器を通して送ることにより、スラリーから磁性又は磁化汚染物質を除去し；そして磁気分離器を通して送られたスラリーを、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の循環に戻す、工程を含む。
【００１３】
本発明はまた、ワイヤーソー・カッティング装置を提供する。この装置は、ワークピースを保持するように構成された装着・支持ヘッドと；ワークピースを作業時にワイヤーソーと接触させることができるように装着・支持ヘッドに対して位置決めされるワイヤーソーと；再循環スラリー・ディスペンシング・システムから研磨スラリーをワイヤーソーに被着するように位置決めされ構成された被着領域と；スラリーを、ワイヤーソー及び装着されたワークピースから離脱させて、スラリー流路内に戻すように導くように構成されたワイヤーソー・スラリー退出領域とを含む。再循環スラリー・ディスペンシング・システムはスラリー流路を画定し、そしてスラリーから磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための磁気分離器を含む。磁気分離器は、スラリーの少なくとも一部が磁気分離器内に流入するのを可能にするための入口と、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の再循環に精製済スラリーが戻されるのを可能にするための出口とを含む。
【００１４】
図１は、本発明の方法において使用されるワイヤーソー・カッティング・システム１０の種々の構成部分を概略的に示す。本発明において利用される再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２は、磁気分離器１４を含んでいる。研磨スラリーがワイヤーソー及びワークピース１６上に流れ、次いで、ワイヤーソー及びワークピース１６を離れるように流れ、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２を使用したスラリー再循環ループを完結する。
【００１５】
再循環スラリー・ディスペンシング・システムは磁気分離器を含んでいる。磁気分離器は少なくとも１つの（例えば少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ）入口と、少なくとも１つの（例えば少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ）出口とを含んでいるので、スラリーは磁気分離器の内部に対して流入・流出することができる。分離器の内部は、スラリーが分離器を通流するのに伴ってスラリーから磁性又は磁化物質を吸引して保持するように配列された永久磁石及び／又は電磁石を含んでいる。入口及び出口は連続的なメッシュ、例えば金属ワイヤーから形成されたスクリーンを含むことができる。例えば、入口及び出口は、磁石を位置決めすることができる内部区間を画定するバスケット形状の連続的なメッシュを含むことができる。磁石は取り外しできることが好ましい。或いは入口、出口、及び内部空間は、再循環スラリー・ディスペンシング・システムの他の構成部分と完全に一体化されていてもよい。例えば入口、出口、及び内部空間は、１つの連続した管であってよく、この管内で磁石は、スラリー流路内に磁気分離器を形成するように配列されている。別の例としては、入口及び出口は、スラリーが大きい内部空間、例えばタンク又はタブを通流するのが可能であるように構成することができ、そして磁石は、アクセス・ポート又は開口を介してタンク又はタブ内に配置することができる。磁気分離器の目的は、研磨スラリー中に存在し得る磁性又は磁化不純物を少なくとも部分的に保持する一方、他のスラリー成分が、再循環スラリー・ディスペンシング・システムを比較的妨げられることなしに通流するようにすることである。商業的に入手可能ないくつかの模範的な磁気分離器は、ELECTRO FERRO FILTER Model EVP/E (Magnet Industries Cal Pvt. Ltd.)、PERMANENT FERRO FILTER Model PVP/R (Magnet Industries Cal Pvt. Ltd.)、及びSUPER B FERROUS TRAPS (Eriez Magnetics）である。
【００１６】
ワイヤーソー・カッティング装置が作業中のときには、再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、図２〜１１の矢尻によって示された方向で、スラリー流を含む。ワイヤーソーの概略的な表示における矢尻はワイヤーソーの動きを示している。ワイヤーソーの運動方向は、ワイヤーソーの作業中、逆転してもよい。スラリー流の方向は典型的にはワイヤーソー作業中には逆転しない。再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部で、流れは、ダイバータによって迂回させるか、又は合流部で合体させることができる。ダイバータは、スラリー流が一方の端部に入るのを可能にし、そして入った流れ全体は分割されて少なくとも２つの別個のスラリー流になる。接合部は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内で流れる２つ以上のスラリー流を合体して単一の流れにすることができる。例えばダイバータ及び合流部は、Ｔ字形又はＹ字形の管であってよく、これらの管を通ってスラリーが流れ、そしてそれぞれ１つの流れから２つの流れに分割されるか、又は２つの流れが合体されて１つの流れになる。
【００１７】
再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の流量は典型的には２０００Ｋｇ／ｈｒ〜８０００Ｋｇ／ｈｒ（例えば３０００Ｋｇ／ｈｒ〜６０００Ｋｇ／ｈｒ）である。具体的な実施態様に応じて、磁気分離器を通る流量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム流量の０％以上（例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上、又は５００％以上）であってよい。具体的な実施態様に応じて、磁気分離器を通る流量は典型的には、再循環スラリー・ディスペンシング・システム流量の１０００％以下（例えば９００％以下、８００％以下、７００％以下、６００％以下、５００％以下、９０％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下、又は５０％以下）であってよい。
【００１８】
再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、捕集器を含むこともできる。捕集器は典型的には、ワークピースからスラリーを再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の循環に戻す表面である。例えば、捕集器は容器であってよい。この容器は、ワイヤーソーから流れる又は滴るスラリーを捕集するように位置決めされた開いた頂部を含み、そしてスラリーが流出する出口又はドレンを有している。出口は、底部、側部に配置することができ、或いは、捕集器の頂部から捕集済スラリー中に浸された管又はサイフォンを含むこともである。捕集器は多くの種々異なる方法で形成することができる。例えば、捕集器は漏斗形、円錐形、ピラミッド形、又は半球形のシェルであってよい。捕集器は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部のスラリー・タンクにスラリーを導くように角度付けされた１つ又は２つ以上の表面であってもよい。
【００１９】
再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、所望の場合には、スラリー・タンクと１つ又は２つ以上のポンプを含むことができる。スラリー・タンクはスラリーのためのリザーバーを提供し、そして典型的にはポンプの上流側に位置する。スラリー・タンクは典型的には、工具の作業中又は工具がアイドリングしている間にスラリーの固形成分が沈降するのを防止するのを助けるための攪拌機を有している。
【００２０】
再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、熱交換器を含んでいてよい。熱交換器は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の任意の地点に位置することができる。熱交換器は、スラリー・タンク、捕集器、ポンプ、及び磁気分離器のような構成部分の中、周り、又はこれらと一体的に形成することができる。典型的な形態は、熱交換器が、別個のポンプを含む別個の再循環システムとして配置されている形態であり、この別個の再循環システムはスラリー・タンク内部のスラリーを交換する。熱交換器は、スラリーを冷却又は加熱するために使用することができる。例えばスラリーの加熱は、粘度がワイヤーソー装置の適正な作業にとって余りにも高い場合には、スラリーの粘度を低下させるために用いることができる。或いは、例えばスラリーの冷却は、粘度がワイヤーソー装置の適正な作業にとって余りにも低い場合には、スラリーの粘度を高めるために用いることができる。スラリーの温度は、スラリー成分の分解速度に影響を与えることができる。スラリー温度の加減は、磁化凝集体の形成の動力学特性に影響を与えることもでき、ひいては、熱交換器を使用することにより、磁気分離器の効率に影響を与えることができる。従って、スラリー温度を制御することが望まれる。
【００２１】
再循環スラリー・ディスペンシング・システムは、１つ又は２つ以上の捕集器、１つ又は２つ以上のスラリー・タンク、１つ又は２つ以上のポンプ、１つ又は２つ以上の熱交換器、又はこれらの任意の組み合わせを含んでいてよい。再循環スラリー・ディスペンシング・システムはさらに、種々の構成部分間にスラリーを搬送するための配管を含んでいてもよい。この配管は典型的には、流れを１つの次元に制約する構造、例えばチューブ又はパイプを含む。スラリーが再循環スラリー・ディスペンシング・システムを通流するのを重力が可能にする場合には、配管は、より開いた構造、例えばトラフを含んでいてよい。配管はチューブ内の開口を含んでいてもよく、この開口により、スラリーが再循環スラリー・ディスペンシング・システムの別の構成部分、例えばスラリー・タンク内に注がれるのが可能になる。或いは、例えば、流れが水平である場合には、配管は再循環スラリー・ディスペンシング・システムの一部に設けられたトラフから成っていてもよい。
【００２２】
本発明のワイヤーソー装置が作業中のときには、装着・支持ヘッドに固定されたワークピースが、運動しているワイヤーソーに押しつけられる一方、スラリーがワイヤーソーに被着される。ワイヤーソーは、２つ又は３つ以上のワイヤー・ガイド・ローラを有している。これらのローラは、互いに平行に配置された軸を有しており、そしてローラの周りにはワイヤが１回又は２回以上案内される。典型的には、ワイヤーソーは３つのワイヤー・ガイド・ローラを有しており、ワイヤーは、ワイヤー・ガイドの周りに多重に案内され、ワイヤーウェブを形成する。４つ以上のワイヤー・ガイドを有する形態を本発明の方法において用いることができる。ワイヤーソーは、ワイヤ区分を長手方向に動かすワイヤー・ガイド・ローラの回転によって動かされる。運動方向は、作業中に変えることができ、又は一定の方向にすることもできる。例えば、方向はカッティング過程中、１つの方向から次の方向へ振動させることができる。
【００２３】
本発明のワイヤーソーにおいて使用されるワイヤーは、当業者に知られているように、任意の好適な材料から形成することができる。典型的には、ワイヤーの太さは０．０１ｍｍ以上（例えば０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上、又は０．１５ｍｍ以上）である。典型的には、ワイヤーの太さは０．５ｍｍ以下（例えば０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２５ｍｍ以下、又は０．２ｍｍ以下）である。典型的には、ワイヤーは硬質引き抜き鋼から形成されている。或いは、ワイヤーは、１種又は２種以上の合金、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及び／又はＷを含有する合金から形成することができる。ワイヤーはカッティング作業中に摩耗するので、摩耗物質は一緒に再循環され、そして、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内のスラリーを汚染する。
【００２４】
ワイヤーソーに被着されているスラリーの少なくとも一部を、磁気分離器を通して送ることにより、ワイヤーソーのワイヤの摩耗に起因して存在し得る磁性不純物又は磁化可能な不純物をスラリーから除去する。本明細書中及び添付の特許請求の範囲において使用される「磁性物質」という用語は、永久磁性を呈する物質又は強磁性の物質、例えばフェライト・ヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）又はマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を含む。「磁化可能な物質」という用語は、常磁性を呈する物質、例えば鉄を含み、ひいては磁界に引きつけられる物質を含む。磁性又は磁化可能である必要があるのは、磁気分離器によって除去される材料の一部だけにすぎない。例えば、磁性不純物又は磁化可能な不純物に反磁性スラリー成分が結合されることが可能であり、またその組み合わせが磁気分離器によって除去されることもある。具体的には、１つ又は２つ以上の研磨粒子が、磁性不純物又は磁化可能な不純物と一緒に凝集する可能性があり、その凝集体は磁気分離器によって除去することができる。好ましくは磁性物質は鉄を含む。好ましくは、磁気分離器を通流するスラリー中の磁性不純物又は磁化可能な不純物の少なくとも１０ｗｔ％（例えば少なくとも２０ｗｔ％、少なくとも３０ｗｔ％、少なくとも４０ｗｔ％、又は少なくとも５０ｗｔ％）が、磁気分離器が再生又はクリーニングを必要とする前に、ワークピースのカッティング作業中に除去される。磁性不純物又は磁化可能な不純物を除去する際の磁気分離器の効率は、磁気分離器を通る流量、磁気分離器のタイプ、磁気分離器内の磁性不純物又は磁化可能な不純物のローディング量、及び再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の磁気分離器の配置状態を含む多くの因子に依存する。磁気分離器の再生は通常、水溶液を使用して磁気分離器を洗浄すること、磁気分離器を攪拌すること、磁気分離器を通して高圧ガスを吹き付けること、そして、磁気分離器を消磁することのうちの１つ又は組み合わせを含む。
【００２５】
磁気分離器によって分離することができる磁性不純物又は磁化可能な不純物は、ワイヤー以外の源から生じることもあり得る。例えば、磁性不純物又は磁化可能な不純物は、強磁性又は常磁性ワークピースに起因する切り口物質、又は、強磁性又は常磁性であるワークピース中の不純物から生じることがある。別の不純物源としては、ワイヤー以外のワイヤーソー装置の部分が考えられる。磁性不純物は、スラリー成分又はスラリー成分中の不純物から生じることもある。例えば、ワイヤーソー装置の作業中にカッティング過程の機械的・化学的摩耗により、研磨剤から強磁性又は常磁性不純物が放出されることがあり、或いは、強磁性又は常磁性不純物が、スラリー中に使用される研磨材料のバッチ中の汚染物質である可能性もある。
【００２６】
図２は、本発明の方法において使用される装置の実施態様を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム１００は、スラリー流路を画定する。再循環スラリー・ディスペンシング・システム１００は被着領域１０５で、運動中のワイヤーソー１０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド１０２によって保持されたワークピース１０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー１０６及びワークピース１０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域１０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。再循環スラリー・ディスペンシング・システム１００はまた、捕集器１０８を含んでいる。捕集器は、ワイヤーソー１０６のワイヤーソー・スラリー退出領域１０７から来た使用済スラリーを捕集するように位置決めされている。スラリーは捕集器１０８を捕集器出口１０９から出て、磁気分離器１１０内に分離器入口１２０を通って流入する。スラリーは分離器１１０から分離器出口１２２を通って出て、スラリー・タンク１１６内にタンク進入部１１５から流入する。スラリーはタンク１１６からタンク退出部１１７を通って流出し、そしてポンプ１１２内にポンプ入口１１１を介して流入する。次いでスラリーはポンプ１１２からポンプ出口１３３を介して流出し、そして熱交換器１３０内に交換器入口１４０から流入する。最後に、スラリーは熱交換器１３０から交換器出口１４２を通って流出し、ワイヤーソー１０６及びワークピース１０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１００の再循環ループを完結する。
【００２７】
図３は、本発明の好ましい実施態様において使用されるワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム２００は、スラリー流路を画定し、被着領域２０５で、運動中のワイヤーソー２０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド２０２によって保持されたワークピース２０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー２０６及びワークピース２０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域２０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーは、スラリー退出領域２０７から磁気分離器２１０内に分離器入口２２０を通って流入する。スラリーは分離器２１０から分離器出口２２２を通って出て、ワイヤーソー２０６及びワークピース２０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム２００の再循環ループを完結する。
【００２８】
磁気分離器２２０内のスラリーの滞留時間は、磁気分離器の内室のサイズ、及び再循環スラリー・ディスペンシング・システム２００内の流量に依存する。滞留時間が長いほど、磁性不純物又は磁化可能な不純物の除去効率を高くすることができるが、しかし、カッティング過程のスループットが低下するおそれがあり、或いは、滞留時間を長くすることは、機械的に実施するには現実的でないことがある。例えば、極めて大型の磁気分離器は著しく高価であり、且つ／又は、既存の装置との組み合わせが難しいことがある。
【００２９】
図４は、本発明の好ましい実施態様において使用される磁気分離器３１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム３００は、スラリー流路を画定し、被着領域３０５で、運動中のワイヤーソー３０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド３０２によって保持されたワークピース３０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー３０６及びワークピース３０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域３０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。ワイヤーソー・スラリー退出領域３０７から流出したスラリーの一部がダイバータ３１８で迂回させられ、そして磁気分離器３１０内に分離器入口３２０を通って流入する。ダイバータ３１８は、ワイヤーソー・スラリー退出領域３０７と合流部３２４と分離器入口３２０との間に位置決めされている。スラリーは磁気分離器３１０から分離器出口３２２を通って流出する。磁気分離器３１０に送られないワイヤーソー・スラリー退出領域３０７から流出するスラリーは、磁気分離器出口３２２を通して放出されるスラリーと、合流部３２４で合体される。合流部３２４は、分離器出口３２２と被着領域３０５との間に位置決めされている。スラリーは合流部３２４から、ワイヤーソー３０６及びワークピース３０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム３００の再循環ループを完結する。磁気分離器３１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の総流量のパーセントとして見て、典型的には１００％以下（例えば最大９０％、最大８０％、最大７０％、最大６０％、又は最大５０％）である。磁気分離器３１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム３００を通る流れの総体積のパーセントとして見て、典型的には０％以上（例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、又は５０％以上）である。迂回スラリー流量は、ワイヤーソー・カッティング過程の作業要件に依存し、カッティング処理中に、迂回スラリー流量を多数回にわたって変化させることができる。例えば、迂回スラリー流量を変化させることにより、磁性不純物又は磁化可能な不純物を除去するために磁気分離器の効率を高めることができる。別の可能性は、磁気分離器３１０の修復、交換、又は再生を目的として、再循環スラリー・ディスペンシング・システム３００を通る総スラリー流量のうち、地点３１８で迂回させられる流量が無し又は０％となることである。迂回スラリー量は、任意の好適な手段によって制御することができる。例えば、迂回スラリー量は、迂回点３１８及び分離器入口３２０；分離器出口３２２及び合流点３２４；又は迂回点３１８及び合流点３２４において、又はこれらの間に設けられた弁、任意の管の口径、ポンプによって制御することができる。
【００３０】
図５は、本発明の好ましい実施態様において使用される磁気分離器４１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム４００は、スラリー流路を画定し、被着領域４０５で、運動中のワイヤーソー４０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド４０２によって保持されたワークピース４０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー４０６及びワークピース４０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域４０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。ワイヤーソー・スラリー退出領域４０７から流出したスラリーの一部がダイバータ４１８で迂回させられ、そして磁気分離器４１０内に分離器入口４２０を通って流入する。ダイバータ４１８は、被着領域４０５と合流部４２４と分離器入口４２０との間に位置決めされている。スラリーは磁気分離器４１０から分離器出口４２２を通って流出する。磁気分離器４１０から放出されたスラリーは、分離器出口４２２とワイヤーソー・スラリー退出領域４０７との間の合流部４２４で循環に戻される。磁気分離器４１０に送られないワイヤーソー・スラリー退出領域４０７から流出するスラリーは、被着領域４０５に戻って、再循環スラリー・ディスペンシング・システム４００の再循環ループを完結する。磁気分離器４１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の総流量のパーセントとして見て、典型的には１００％以下（例えば最大９０％、最大８０％、最大７０％、最大６０％、又は最大５０％）である。磁気分離器４１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム４００を通る流れの総体積のパーセントとして見て、典型的には０％以上（例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、又は５０％以上）である。迂回スラリー流量は、ワイヤーソー・カッティング過程の作業要件に依存し、カッティング処理中に、迂回スラリー流量を多数回にわたって変化させることができる。例えば、迂回スラリー流量を変化させることにより、磁性不純物又は磁化可能な不純物を除去するために磁気分離器の効率を高めることができる。別の可能性は、磁気分離器４１０の修復、交換、又は再生を目的として、再循環スラリー・ディスペンシング・システム４００を通る総スラリー流量のうち、地点４１８で迂回させられる流量が無し又は０％となることである。迂回スラリー量は、任意の好適な手段によって制御することができる。例えば、迂回スラリー量は、迂回点４１８及び分離器入口４２０；分離器出口４２２及び合流点４２４；又は迂回点４１８及び合流点４２４において、又はこれらの間に設けられた弁、任意の管の口径、ポンプ、又はこれらの任意の組み合わせによって制御することができる。
【００３１】
図６は、並列配置された２つの磁気分離器５１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム５００は、スラリー流路を画定し、被着領域５０５で、運動中のワイヤーソー５０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド５０２によって保持されたワークピース５０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー５０６及びワークピース５０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域５０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。ワイヤーソー・スラリー退出領域５０７から流出したスラリーがスプリッタ５１６に流れる。スプリッタ５１６は、ワイヤーソー・スラリー退出領域５０７と分離器入口５２０及び５２１との間に位置決めされている。スプリッタ５１６から、スラリーは入口５２０を通して磁気分離器５１０内に、そして入口５２１を通して磁気分離器５１１内に送られる。スラリーは磁気分離器５１０から出口５２２を通して放出され、そして磁気分離器５１１から出口５２３を通して放出されたスラリーと、コンバイナ５２６で合体される。コンバイナ５２６は、被着領域５０５と分離器出口５２２及び分離器５２３との間に位置決めされている。コンバイナ５２６で合体されたスラリーは、ワイヤーソー５０６及びワークピース５０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム５００の再循環ループを完結する。磁気分離器５１０及び５２０のうちのいずれか一方を通る総流量のパーセンテージは、再循環スラリー・ディスペンシング・システム５００内の総流量の最大１００％（例えば最大９０％、最大８０％、最大６０％、又は最大５０％）である。いずれか一方の磁気分離器を通る総流量のパーセンテージは、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の総流量の０％以上（例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、又は５０％以上）である。磁気分離器５１０及び５２０のうちのいずれか一方を通る総流量のパーセンテージは、任意の好適な流量制御装置によって制御することができる。例えば、流量のパーセンテージは、分割点５１６及び入口５２０及び５２１；又はコンバイナ５２６及び出口５２２及び５２３において、又はこれらの間に設けられた弁、管の口径、ポンプ、又はこれらの任意の組み合わせによって制御することができる。好ましくは、磁気分離器５１０及び５１１を通して送られるスラリー流のパーセンテージは、スプリッタ５１６と分離器入口５２０との間に配置された弁５１４、及び分割点５１６と分離器入口５２１との間に配置された弁５１５によって制御される。磁気分離器５１０及び５１１に送られるスラリー流量のパーセンテージは個別に操作することにより、磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための磁気分離器の効率を高めることができる。スラリーの通流なしに磁気分離器を修復、交換、又は再生することを目的として、再循環スラリー・ディスペンシング・システム５００内の総流量のうちの、磁気分離器５１０又は５１１の一方に迂回させられる流量のパーセンテージが０％に等しくなることも可能である。図６の形態の変更形は、並列の３つ以上（例えば３つ以上、４つ以上、５つ以上、又は６つ以上）の磁気分離器を有することである。流れは２つの磁気分離器に関して上述したような磁気分離器のサブセットに分割することができ、個々の磁気分離器を通る総流量の合計は、再循環スラリー・ディスペンシング・システムを通る総流量に等しい。例えば、「ｎ」個の磁気分離器を有する形態の場合（ｎは１以上の整数（ｉ）であり、そしてＦnは再循環スラリー・ディスペンシング・システムの総流量のうちのパーセントである）、下記等式が作用する：
【数１】
0005706336.tif 000002
上記式中：１００％≧Ｆn≧０％
【００３２】
図７は、本発明の実施態様において使用するための、直列配置された２つの磁気分離器６１０及び６１１を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム６００は、スラリー流路を画定し、被着領域６０５で、運動中のワイヤーソー５０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド６０２によって保持されたワークピース６０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー６０６及びワークピース６０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域６０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーは、ワイヤーソー・スラリー退出領域６０７から分離器入口６２０を通って磁気分離器６１０内に流入し、磁気分離器６１０から分離器出口６２２を通って出る。続いて、分離器出口６２２から放出されたスラリーは、分離器入口６２１に送られ、磁気分離器６１１を通る。スラリーは磁気分離器６１１から分離器出口６２３を通って出て、ワイヤーソー６０６及びワークピース６０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム６００の再循環ループを完結する。
【００３３】
分離器６１０及び６１１はほぼ同様の構成を有することができ、或いは、それぞれの分離器は異なる構成を有することもできる。例えば、ワイヤーソー・スラリー退出領域６０７と磁気分離器６１１との間に位置する大きい磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための選択能力がより高い磁気分離器６１０を有することが望ましい場合がある。磁気分離器６１１は、より細かい磁性汚染物質又は磁化可能な汚染物質を除去するための選択能力がより高くてよい。図７の形態の変化形は、直列配置された３つ以上（例えば３つ以上、４つ以上、５つ以上、又は６つ以上）の磁気分離器を有することである。
【００３４】
図８は、本発明の実施態様において使用される磁気分離器７１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム７００は、スラリー流路を画定し、被着領域７０５で、運動中のワイヤーソー７０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド７０２によって保持されたワークピース７０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー７０６及びワークピース７０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域７０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。再循環スラリー・ディスペンシング・システム７００はまた、捕集器７０８を含んでいる。捕集器は、ワイヤーソー・スラリー退出領域７０７から来た使用済スラリーを捕集するように位置決めされている。スラリーは捕集器７０８を捕集器出口７０９から出て、ワイヤーソー７０６及びワークピース７０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム７００の再循環ループを完結する。磁気分離器７１０は捕集器７０８内に浸されているので、ワイヤーソー７０６及びワークピース７０４から搬出されたスラリーの少なくともいくらかは、磁気分離器７１０を通して送られる。磁気分離器は、捕集器７０８内に部分的又は完全に浸すことができる。磁気分離器は、任意の位置、例えば側方、頂部、又は底部からスラリーと接触するように、捕集器内に浸すことができる。好ましくは、磁気分離器は、捕集器出口７０９の近くに配置されている。１つ又は２つ以上の磁気分離器を使用することができる。ワイヤーソー・カッティング作業中に磁気分離器を修復、交換、又は再生するために、磁気分離器のうちの１つ又は２つ以上を取り外すことができる。
【００３５】
図９は、本発明の実施態様において使用される磁気分離器８１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。この装置は、点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム８００から成っており、このシステムはスラリー流路を画定する。再循環スラリー・ディスペンシング・システム８００は、被着領域８０５で、運動中のワイヤーソー８０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド８０２によって保持されたワークピース８０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー・スラリー退出領域８０７で、ワイヤーソー８０６及びワークピース８０４から離れて流れる。再循環スラリー・ディスペンシング・システム８００はまた、捕集器８０８を含んでいる。捕集器は、ワイヤーソー・スラリー退出領域８０７から来た使用済スラリーを捕集するように位置決めされている。スラリーは捕集器８０８を捕集器出口８０９から出て、そして磁気分離器８１０内に分離器入口８２０を通って流入する。スラリーは、分離器８１０から分離器出口８２２を通って出て、スラリー・タンク８１６内にタンク進入部８１５から流入する。スラリーは、タンク８１６からタンク退出部８１７を通って流出し、そしてワイヤーソー８０６及びワークピース８０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム８００の再循環ループを完結する。
【００３６】
図１０は、本発明の実施態様において使用される磁気分離器９１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。この装置は、点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム９００から成っており、このシステムはスラリー流路を画定する。再循環スラリー・ディスペンシング・システム９００は、被着領域９０５で、運動中のワイヤーソー９０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド９０２によって保持されたワークピース９０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー９０６及びワークピース９０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域９０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーはスラリー・タンク９１６内にタンク進入部９１５から流入する。スラリーは、タンク９１６からタンク退出部９１７を通って流出し、そしてワイヤーソー９０６及びワークピース９０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム９００の再循環ループを完結する。磁気分離器はスラリー・タンク９１６内に浸されているので、スラリーの少なくともいくらかは磁気分離器９１０を通る。磁気分離器に対して複数の入口及び出口があってよい。磁気分離器の内部は、スラリー・タンクの内部全体から成っていることにより、磁気分離器に対する入口はタンク進入部９１５と同じ構成部分であってよく、また磁気分離器に対する出口はタンク退出部９１７と同じ構成部分であってよい。
【００３７】
磁気分離器９１０は、スラリー・タンク９１６内に部分的又は完全に浸すことができる。磁気分離器は、任意の位置、例えば側方、頂部、又は底部からスラリーと接触するように、捕集器９１６内に浸すことができる。好ましくは、磁気分離器は、スラリーがスラリー・タンク９１６内に搬入されるタンク進入部９１７の近くに配置されている。１つ又は２つ以上の磁気分離器を使用することができる。ワイヤーソー・カッティング作業中に磁気分離器を修復、交換、又は再生するために、磁気分離器のうちの１つ又は２つ以上を取り外すことができる。
【００３８】
図１１は、本発明の方法において使用される装置の実施態様を示している。この装置は、点線で囲んで示す再循環スラリー・ディスペンシング・システム１０００から成っており、このシステムはスラリー流路を画定する。再循環スラリー・ディスペンシング・システム１０００は、被着領域１００５で、運動中のワイヤーソー１００６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド１００２によって保持されたワークピース１００４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー１００６及びワークピース１００４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域１００７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーは、ワイヤーソー・スラリー退出領域１００７から熱交換器１０３０内に、交換器入口１０４０を通って流れる。スラリーは、熱交換器１０３０から交換器出口１０４２を通って流出し、そして磁気分離器１０１０内に分離器入口１０２０を通って流入する。最後にスラリーは分離器出口１０２２から流出し、そしてワイヤーソー１００６及びワークピース１００４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１０００の再循環ループを完結する。
【００３９】
図１２は、本発明の方法において使用されるワイヤーソー・カッティング・システム１１１０の種々の構成部分を概略的に示している。本発明において利用される再循環スラリー・ディスペンシング・システム１１２は、磁気分離器１１１４を含む。研磨スラリーは、ワイヤーソー及びワークピース１１１６上に流れ、そしてワイヤーソー及びワークピース１１１６から離れて流れ、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１１１２を用いてスラリー再循環ループを完結する。ワイヤーソー装置が使用されている状態で、磁気分離器１１１４を修復のために取り外し、別の分離器と交換するか、又は再生することができる。再生は一般に、水溶液を使用して磁気分離器を洗浄すること、磁気分離器を攪拌すること、又は、磁気分離器を消磁することのうちの１つ又は組み合わせを含む。修復、交換、又は再生を施した磁気分離器を続いて、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内部の同じ位置に再び取り付けることができる。
【００４０】
図１３は、本発明の実施態様において使用される磁気分離器１２１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。破線で囲まれて示した再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２００は、スラリー流路を画定し、そして被着領域１２０５で、運動中のワイヤーソー１２０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド１２０２によって保持されたワークピース１２０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー１２０６及びワークピース１２０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域１２０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーはスラリー・タンク１２１６内にタンク進入部１２１５から流入する。スラリー・タンク１２１６内で捕集されたスラリーの一部は、破線によって囲まれて示された分離器スラリー・ループ１２５０に、分離器スラリー・ループに対する進入部１２６０を通って迂回させられ、磁気分離器１２１０に分離器入口１２２０を通って入り、磁気分離器から分離器出口１２２２を通って出て、そしてスラリー・タンク内に、分離器スラリー・ループに対する退出部１２６２を通って戻される。スラリーはタンク１２１６からタンク退出部１２１７を通って流出し、そしてワイヤーソー１２０６及びワークピース１２０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２００の再循環ループを完結する。
【００４１】
磁気分離器１２１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム内の総流量のパーセントとして見て、典型的には１０００％以下（例えば最大９００％、最大８００％、最大７００％、最大６００％、最大５００％、最大４００％、最大３００％、最大２００％、又は最大１００％）である。磁気分離器１２１０を通して送られるスラリーの量は、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２００を通る流れの総体積のパーセントとして見て、典型的には０％以上（例えば１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上、又は５００％以上）である。迂回スラリー流量は、ワイヤーソー・カッティング過程の作業要件に依存し、カッティング処理中に、迂回スラリー流量を多数回にわたって変化させることができる。例えば、迂回スラリー流量を変化させることにより、磁性不純物又は磁化可能な不純物を除去するために磁気分離器の効率を高めることができる。別の可能性は、磁気分離器１２１０の修復、交換、又は再生を目的として、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１２００を通る総スラリー流量のうち、磁気分離器１２１０に迂回させられる流量が無し又は０％となることである。迂回スラリー量は、任意の好適な手段によって制御することができる。例えば、迂回スラリー量は、分離器スラリー・ループに対する進入部１２６０及び分離器入口１２２０；又は分離器出口１２２２及び分離器スラリー・ループに対する退出部１２６２において、又はこれらの間に設けられた弁、任意の管の口径、ポンプ、又はこれらの任意の組み合わせによって制御することができる。
【００４２】
図１４は、本発明の実施態様において使用される磁気分離器１３１０を備えたワイヤーソー・カッティング装置を示している。破線で囲まれて示した再循環スラリー・ディスペンシング・システム１３００は、スラリー流路を画定し、そして被着領域１３０５で、運動中のワイヤーソー１３０６に研磨スラリーを被着する一方、装着・支持ヘッド１３０２によって保持されたワークピース１３０４がカッティングされる。スラリーはワイヤーソー１３０６及びワークピース１３０４から離れて流れ、そしてワイヤーソー・スラリー退出領域１３０７で再循環スラリー・ディスペンシング・システム内に戻る。スラリーはワイヤーソー・スラリー退出領域１３０７から分離器入口１３２０を通って磁気分離器１３１０内に流入する。スラリーは磁気分離器１３１０から分離器出口１３２２を通って流出し、そしてスラリー・タンク１３１６内にタンク進入部１３１５から流入する。スラリー・タンク１３１６内で捕集されたスラリーの一部は、破線によって囲まれて示された熱交換器スラリー・ループ１３８０に、熱交換器スラリー・ループに対する進入部１３９０を通って迂回させられ、熱交換器１３３０に交換器入口１３４０を通って入り、熱交換器から交換器出口１３４２を通って出て、そしてスラリー・タンク内に、分離器スラリー・ループに対する退出部１３９２を通って戻される。スラリーはタンク１３１６からタンク退出部１３１７を通って流出し、そしてワイヤーソー１３０６及びワークピース１３０４上に戻ることにより、再循環スラリー・ディスペンシング・システム１３００の再循環ループを完結する。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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