(57)【要約】【課題】  加工液を効率よくワイヤに付着させて被加工物との加工点に充分に供給可能とすると共に、ワイヤ及び溝ローラを効率よく冷却して被加工物の加工精度の向上を図るようにしたワイヤソーを提供する。【解決手段】  往復動作するワイヤ２に加工液１０を供給しながら被加工物８をワイヤ２に対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソー１において、被加工物８の切断時にワイヤ２又は被加工物８を前記垂直方向に定期的に移動させる駆動手段２０を備え、加工液１０を加工点に供給するようにしたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動作するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーにおいて、
前記被加工物の切断時に前記ワイヤ又は被加工物を前記垂直方向に定期的に移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの往復速度を変化させる制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの張力を変化させる制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
【請求項４】
前記ワイヤの下方に前記被加工物の両側近傍まで前記ワイヤに沿って加工液受けプレートを設け、前記加工液受けプレートに前記加工液を供給して前記ワイヤに接触させることを特徴とする請求項１乃至３記載のワイヤソー。
【請求項５】
往復動作するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーの加工液供給方法において、
前記被加工物の切断時に前記ワイヤ又は被加工物を前記垂直方向に定期的に移動させて前記ワイヤと被加工物との間に隙間を開け、前記隙間に前記加工液を送り込むことを特徴とするワイヤソーの加工液供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工液を供給しながらワイヤを往復動作させて高硬度の被加工物を切断するワイヤソー及びワイヤソーの加工液供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、被加工部材としてのシリコンの結晶材料を薄く切断して半導体ウェハを製造したり、水晶、サファイア等を切断する手段としてワイヤと加工液（スラリー）とを使用して切断するワイヤソーがある。図３に示すように切り上げ（アップカット）方式のワイヤソー１は、新線リール（図示せず）から繰り出されたワイヤ２を３本の溝ローラ３、４、５に所定のピッチ（スライスすべき板厚＋切り代）で各溝に巻き付け、これら複数列のワイヤ２の下方に配設したテーブル７に載置固定した被加工物（以下「ワーク」という）８をワイヤ２の下方から押し付けながらテーブル７を上動させ、溝ローラ３を駆動モータ６で駆動して所定のワイヤ速度（往復速度）＋ワイヤフィード（新線繰り出し量）になるように各ワイヤ２を矢印で示す直線方向に水平に往復動作させると共に、図４に示すようにワーク８の上方に配置した加工液供給装置９から各ワイヤ２に加工液１０を供給し、ワイヤ２により加工液１０に分散している砥粒のラッピング作用を生じさせ、このラッピング作用によりワーク８の切断を行うようになっている。ローラ５を出たワイヤ２は巻取リール（図示せず）に巻き取られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
加工液供給装置９は、加工液１０を供給するノズル１１、このノズル１１から供給された加工液１０を溜めるタンク１２、及びタンク１２の底面の左右両側隅部に設けられたフィルタ１３から成り、これら左右のフィルタ１３からタンク１２内の加工液１０を矢印のようにカーテン状に流下させて各ワイヤ２のワーク８の両側に供給するようになっている。
【特許文献１】特許第２６５６７１９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成のワイヤソーにおいては、往復動作するワイヤ２は、カーテン状に流下する加工液１０を横切るだけであるためワイヤ２に効率よく加工液１０を付着させることができず、しかも、ワイヤ２に付着してワーク８に運ばれた加工液１０は、ワイヤ２とワーク８との隙間が狭いために大半がワーク８の表面で落下してしまい加工点に持ち込まれる量が僅かとなり、加工液１０を加工点に充分に供給することができない。このため、ワイヤ２の切れ味が悪く、加工精度が悪い。また、切断に伴い発生した熱（以下「加工熱」という）がワイヤ２を介して溝ローラ４、５を加熱し、これらの溝ローラ４、５の熱膨張によりワーク８の加工方向の反りや、うねりが大きくなり加工精度が悪化する等の問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、加工液を効率よくワイヤに付着させて被加工物との加工点に充分に供給可能とすると共に、ワイヤ及び溝ローラを効率よく冷却して被加工物の加工精度の向上を図るようにしたワイヤソー及びワイヤソーの加工液供給方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、往復動作するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーにおいて、前記被加工物の切断時に前記ワイヤ又は被加工物を前記垂直方向に定期的に移動させる駆動手段を備えたことを特徴としている。
請求項２の発明では、請求項１に記載のワイヤソーにおいて、前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの往復速度を変化させる制御手段を更に備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項１に記載のワイヤソーにおいて、前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの張力を変化させる制御手段を更に備えたことを特徴としている。
請求項４の発明では、請求項１乃至３に記載のワイヤソーにおいて、前記ワイヤの下方に前記被加工物の両側近傍まで前記ワイヤに沿って加工液受けプレートを設け、前記加工液受けプレートに前記加工液を供給して前記ワイヤに接触させることを特徴としている。
【０００８】
請求項５の発明では、往復動作ワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーの加工液供給方法において、前記被加工物の切断時に前記ワイヤ又は被加工物を前記垂直方向に定期的に移動させて前記ワイヤと被加工物との間に隙間を開け、前記隙間に前記加工液を送り込むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、ワイヤ又は被加工物をワイヤに対し垂直方向に定期的に移動させることでワイヤと被加工物との間に隙間を開けることができ、この隙間に前記ワイヤに付着した加工液を引き込むことが可能となり、ワイヤの加工点に前記加工液を供給することが可能となる。これにより、ワークの加工能力の向上、加工精度の向上等を図ることが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明では、前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの往復速度を変化させることで、被加工物の加工開始位置を精度良く位置決めすることができ、これに伴い被加工物の加工精度も良くなる。
請求項３の発明では、前記被加工物の切断位置に応じて前記ワイヤの張力を変化させることで、加工能力の増加、被加工物の加工方向の反りやうねりを小さく抑えることが可能となり、加工精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
請求項４の発明では、ワイヤと被加工物との間に加工液を充分に供給することができ、これにより、ワイヤと被加工物との押し付け力を増加することができ、加工能力が増加し、加工速度が高くなると共に切れ味が良くなり、加工精度が向上する。また、ワイヤに加工液を充分に付着させることができることでワイヤに付着した加工液をワイヤを往復動させる溝ローラに供給することができ、加工熱による前記ワイヤ及び溝ローラの熱膨張が押さえられて加工方向の反りやうねりが小さくなり、加工精度が向上する。
【００１２】
請求項５の発明では、被加工物の切断時にワイヤと被加工物との間の隙間に加工液を充分に供給することができ、これにより、ワイヤと被加工物との押し付け力を増加することができ、加工能力が増加し、加工速度が高くなると共に切れ味が良くなり、加工精度が向上する。更に、ワイヤに加工液を充分に付着させることができ、且つワイヤに付着した加工液をワイヤを往復動させるための溝ローラに供給することができ、加工熱による前記ワイヤ及び溝ローラの熱膨張が押さえられ、加工方向の反りやうねりが小さくなり、加工精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るワイヤソーの概略構成を示す。尚、図３及び図４に示す部材と同一部材には同一の符号を付してある。ワイヤソー１は、新線リール（図示せず）から繰り出されたワイヤ２を３本の溝ローラ３、４、５に所定のピッチ（スライスすべき板厚＋切り代）で各溝に巻き付け、これら複数列のワイヤ２の下方に配設したテーブル７に載置固定したワーク８をワイヤ２の下方から押し付けながらテーブル７を上下に移動させ、溝ローラ３を駆動モータで駆動して所定のワイヤ速度（往復速度）＋ワイヤフィード（新線繰り出し量）になるように各ワイヤ２を矢印Ａ、Ｂで示す直線方向に水平に往復動作させると共に、ワーク８の上方に配置した加工液供給装置９から各ワイヤ２に加工液１０を供給し、ワイヤ２により加工液１０に分散している砥粒のラッピング作用を生じさせ、このラッピング作用によりワーク８の切断を行うようになっている。また、ワイヤ２の繰出し側には張力調整手段（図示せず）が設けられており、ワイヤ２の張力を所定の値に調整可能とされている。
【００１５】
加工液供給装置９は、加工液１０を供給するノズル１１、このノズル１１から供給された加工液１０を溜めるタンク１２、及びタンク１２の底面の左右両側隅部に設けられたフィルタ１３、１３から成り、これらの左右のフィルタ１３、１３からタンク１２内の加工液１０をカーテン状に流下させて各ワイヤ２のワーク８の両側に供給するようになっている。
【００１６】
複数列のワイヤ２の下方位置には僅かな間隔（１〜８ｍｍ）を存してワーク８の左右両側に加工液受けプレート１５、１５が設けられている。これらの左右の加工液受けプレート１５、１５は、溝ローラ４、５の長さ（紙面に垂直方向）と略同じ長さ（幅）とされ、左右の溝ローラ４、５の近傍からワーク８の両側部近傍位置までワイヤ２に沿って水平に配置されており、基端側の両側部がブラケット（図示せず）を介して支持板１６に固定され、該支持板１６は、不図示のフレームに固定されている。加工液受けプレート１５の上面と支持板１６の下端との間には充分な隙間が設けられており、ワイヤ２が往復動作自在に遊貫されている。尚、加工液受けプレート１５は、幅広の平板でも良く、或いはワイヤ２と平行な両側部を上方に折曲させて樋状としても良い。
【００１７】
支持板１６の下部には加工液供給装置９のフィルタ１３、１３の下方、且つワイヤ２の上方にガイドプレート１７が設けられている。ガイドプレート１７は、上端が支持板１６の下部に固定されてワーク８側に斜め下方に加工液受けプレート１５の略中央近傍まで延出され、先端がワイヤ２の上方に僅かな隙間（１〜５ｍｍ）を存して離隔している。このガイドプレート１７は、フィルタ１３からカーテン状に流下する加工液を加工液受けプレート１５の上面に導き供給する。
【００１８】
テーブル７は、駆動手段２０により矢印Ｃ、Ｄで示すように垂直に上下動（昇降）可能とされている。テーブル７の基台７ａには送りナット２１が軸方向を垂直（上下方向）に向けて配置されて固定されており、この送りナット２１に送りねじ２２が垂直に螺合されている。送りねじ２２の基端にはギヤ２３が固定されており、タイミングベルト２４を介して駆動モータ２６の軸に固定されたギヤ２５に噛合されている。駆動モータ２６は、前記ギヤ２５から２３を介して送りねじ２２を駆動し、テーブル７を上動（上昇）又は下動（下降）させて、ワーク８の切断時にワイヤ２をワーク８に押し付けたり、ワイヤ２とワーク８との間に隙間を開けるようになっている。
【００１９】
制御装置２８は、コンピュータを備えており、所定のプログラムに従ってワーク８の切断位置（加工位置）に応じてワイヤ２とワーク８との間に隙間を開ける周期、隙間の間隔、ワーク即ち、テーブル７を下降又は上昇させる速度（テーブル速度）を制御すべく駆動モータ２６を制御する。また、制御装置２８は、モータ６を制御してワイヤ２の速度（往復速度）、ワイヤフィード（新線繰り出し量）を等を制御する。ワイヤ２とワーク８との間に隙間を開ける周期、隙間の間隔、テーブル速度等は、ワーク８の形状や材質等に応じて最適な値に制御される。
【００２０】
以下に動作を説明する。
図２に示すようにワーク８の切断時に、ノズル１１からタンク１２に加工液１０が供給され、この加工液１０は、左右のフィルタ１３、１３から矢印で示すようにカーテン状に流下し、ガイドプレート１７により加工液受けプレート１５上に供給され、当該加工液受けプレート１５上を長手方向（左右方向）に流れる。ワイヤ２は、この加工液受けプレート１５上に供給された加工液１０の中を矢印Ａ又はＢで示す左右方向へ水平に往復動作する。従って、ワイヤ２は、加工液受けプレート１５の略全長に亘りその表面に加工液１０が付着する。尚、ワイヤ２は、その下部が加工受けプレート１５上の加工液１０に接触するだけでも加工点に加工液を充分に供給することが可能である。
【００２１】
制御装置２８は、ワイヤ２が矢印Ａで示す右方に移動する時に駆動モータ２６を駆動してテーブル７を僅かに下降させてワイヤ２と加工点との間に隙間を開ける。ワイヤ２の表面に付着した加工液１０のうち両側に付着している加工液は、当該ワイヤ２とワーク８との隙間が小さいためにその大半がワーク８の表面で掻き落とされて落下するが、ワイヤ２の下側に付着している加工液が図示のようにワイヤ２とワーク８の加工点との間の前記隙間に左方から多量に引き込まれる。これにより、ワイヤ２とワーク８との加工点に充分な量の加工液が供給される。同時に切粉が加工点から右方に効率よく排出される。
【００２２】
次いで、制御装置２８がテーブル２７を上昇させてワーク８の加工点をワイヤ２に押し付けながらワイヤ２を矢印Ｂで示す左方に走行移動させて、前記多量に供給された加工液によりワーク８を切断する。制御装置２８は、制御プログラムに基づいてワーク８の切断位置（加工位置）に応じてワイヤ２とワーク８との間に隙間を開ける周期、隙間の間隔、ワーク８即ち、テーブル７を下降又は上昇させる速度（テーブル速度）、ワーク８をワイヤ２に押し付ける時間等を最適な値に制御する。これにより、ワイヤ２にワーク８を押し付ける力を増加させることができ、加工能力が増加し、加工速度が高くなると共に、切れ味が良くなり、加工精度も向上する。
【００２３】
往復動作するワイヤ２が矢印Ａ方向に動いている場合、左側の加工液受けプレート１５上の加工液１０は、上述したようにワーク８の方向に運ばれるが、右側の加工液受けプレート１５上の加工液１０は、ワイヤ２に付着して溝ローラ５の方向に運ばれ、当該ワイヤ２と溝ローラ５とを効率よく冷却する。反対にワイヤ２が矢印Ｂ方向に動いている場合も同様にしてワイヤ２と溝ローラ４とを効率よく冷却する。これにより、加工熱による溝ローラ４、５の熱膨張が押さえられ、ワーク８の加工方向の反り、うねりが小さくなり、加工精度が向上する。
【００２４】
上述したようにワークを定期的（周期的）に昇降させることでワイヤ２のワーク８との加工点に充分な加工液を供給することができるためにテーブル速度を速くすることが可能であり、加工開始から加工終了までに要する総加工時間を短く、且つワーク８の加工精度を向上させることが可能である。
尚、テーブル７を下降させてワイヤ２とワーク８との間に隙間を開け、加工液受けプレート１５を設けずに図４に示すようにワイヤ２をカーテン状に流下する加工液１０を単に横切らせても、ワイヤ２の下側に付着した加工液１０を加工点に供給することが可能である。しかしながら、上述したように加工液受けプレート１５を設けることで、ワイヤ２の周囲に多量の加工液を付着させることが可能となり、加工点に充分な量の加工液を供給することが可能となる。これにより、上述した各効果を得ることが可能となる。
【００２５】
また、上記実施例では、ワークの加工位置（切断位置）に応じてテーブル速度を変えた場合について説明したが、ワーク８の加工位置に応じて制御装置２８により溝ローラ３の駆動モータ６（図３）を制御してワイヤ往復速度を変えるようにしてもよい。この場合、ワーク８の加工開始（スタート）時のワイヤ２の速度を遅くすることでワーク８の加工位置を精度良く位置決めすることができ、これに伴いワーク８の加工精度も良くなる。
【００２６】
或いは、制御装置２８によりワーク８の加工位置に応じてワイヤ２の張力を変えるようにしてもよい。この場合、加工開始時のワイヤ２の張力を高くすることで溝ローラ４、５からワーク８までの距離が長くてもワイヤ２が撓み難くなると共に加工能力が増加しワーク８の加工方向の反りやうねりを小さく抑えることが可能となり、加工精度を向上させることができる。
【００２７】
また、上記実施形態では加工液をワイヤの上方より供給する場合について説明したが、これに限るものではなく、加工液をワイヤの下方、或いは側方から供給する場合でもワイヤの下方に加工液受けプレートを設けることにより同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では水平に往復移動するワイヤ２の下方からワーク８を上昇させてワイヤ２に押し付けて切断する切り上げ（アップカット）方式のワイヤソーについて説明したが、ワイヤ２の上方にテーブル７を配置しワーク８を下降させてワイヤ２に押し付けて切断する切り下げ（ダウンカット）方式のワイヤソーについても、加工液受けプレート１５とワイヤ２間の距離を調整することによりワイヤ２の上部に加工液を付着させ、テーブル７を定期的に上昇させてワイヤ２の上部とワーク８との間に隙間を開け、この隙間に加工液を送り込んで加工点に充分な加工液を供給することで、上述した切り上げ方式のワイヤソーの場合と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
更に、上記実施形態では、ワイヤ２の高さ位置を一定にしてテーブル７を上下に定期的に移動（昇降）させてワイヤ２とワーク８との間に隙間を開ける場合について記述したが、テーブル７の高さ位置を一定にしてワイヤ２を定期的に上下に移動（昇降）させるようにしても同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るワイヤソーの要部断面図である。
【図２】図１に示すワイヤソーの加工時における加工液の供給動作の説明図である。
【図３】ワイヤソーの構成の一例を示す要部斜視図である。
【図４】従来のワイヤソーの加工液供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ワイヤソー
２  ワイヤ
３、４、５  溝ローラ
６  駆動モータ
７  テーブル
８  ワーク
９  加工液供給装置
２０  駆動手段
２１  送りナット
２２  送りねじ
２３、２５  ギヤ
２４  タイミングベルト
２６  駆動モータ
２８  制御装置
【図１】
2005153031.tif 000003
【図２】
2005153031.tif 000004
【図３】
2005153031.tif 000005
【図４】
2005153031.tif 000006