(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ取扱アセンブリであって、
少なくとも１つのワイヤスプールと、
前記少なくとも１つのワイヤスプールと動作可能に接続された１つ以上のワイヤガイドと、
前記少なくとも１つのワイヤスプールおよび前記１つ以上のワイヤガイドと動作可能に通信するように構成されるコントローラであって、前記少なくとも１つのワイヤスプールおよび１つ以上のワイヤガイドに指令を出して、自動的に前記少なくとも１つのワイヤスプールからワイヤを巻き戻し、前記１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を形成し、前記少なくとも１つのワイヤスプールは、直線位置決めステージに回転可能に取り付けられ、前記少なくとも１つのワイヤスプールが第１の所定方向に回転するに従い、直線軸に沿って前記少なくとも１つのワイヤスプールを回転させるように構成される直線位置決めステージを備えるものであり、
前記１つ以上のワイヤガイドは、回転ステージを中心に回転可能に取り付けられ、そして、前記１つ以上のワイヤガイドが第３の所定方向に回転するときに、前記回転ステージが第２の所定方向に回転するように構成されるワイヤガイドである
上記ワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項２】
前記１つ以上のワイヤスプールの動作を駆動するように構成されるワイヤスプールサーボモータをさらに備える請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項３】
前記直線位置決めステージの動作を駆動するように構成される直線位置決めステージサーボモータをさらに備える請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項４】
前記第１、第２、及び第３の所定方向が同じ方向を含む同じ方向を含む請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項５】
前記１つ以上のワイヤガイドの動作を駆動するように構成されるサーボモータをさらに備える請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項６】
前記回転ステージの動作を駆動するように構成されるサーボモータをさらに備える請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項７】
前記直線位置決めステージが、前記ワイヤガイドの回転と前記回転ステージの回転に応じて、前記少なくとも１つのワイヤスプールを駆動させる請求項１に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項８】
前記１つ以上のワイヤガイドおよび回転ステージの前記回転により、ワイヤが、所定のワイヤ領域ピッチに従って、前記１つ以上の各ワイヤガイドの溝の周りに前記少なくとも１つのワイヤスプールから引っ張られる請求項７に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項９】
前記直線位置決めステージが、前記少なくとも１つのワイヤスプールの回転毎に所定量だけ連続的に移動して、前記少なくとも１つのワイヤスプールに対する前記直線位置決めステージの位置を調整し、前記少なくとも１つのワイヤスプール上のワイヤの巻き戻しを補償する請求項８に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項１０】
前記直線位置決めステージが、回転端に到達しつつある前記回転ステージに応じて、連続的に調整している位置移動にステップ運動を付加して、前記ワイヤを隣接する溝に配置するように位置決めする請求項９に記載のワイヤ取扱アセンブリ。
【請求項１１】
固定砥粒ワイヤを収容するように構成された少なくとも１つのワイヤスプールと、少なくとも１つのワイヤスプールからの前記固定砥粒ワイヤを複数の溝に受け入れる１つ以上のワイヤガイドとを有するワイヤスライス機に、固定砥粒ワイヤ領域を自動的に形成する方法であって、
前記少なくとも１つのワイヤスプールから前記固定砥粒ワイヤを１つ以上のワイヤガイドに自動的に巻き戻すステップと、
前記１つ以上のワイヤガイドの周りに固定砥粒ワイヤ領域を自動的に形成するステップであって、前記固定砥粒ワイヤを自動的に巻き戻すステップおよび前記ワイヤ領域を形成するステップは、前記固定砥粒ワイヤが各溝の周りに巻き付けられるのと同時に、前記１つ以上のワイヤガイドを回転させるステップよりなるステップと、
前記少なくとも１つのワイヤスプールを所定期間、ステップ運動で移動させて、前記固定砥粒ワイヤを隣接する溝に配置するために、前記１つ以上のワイヤガイドの溝を跨ぐことを可能にするステップとをさらに含む
上記方法。
【請求項１２】
コンピュータシステムによる実行時に、ワイヤスライス機が、ワイヤ領域を自動的に形成して、スライス作業を行うことを可能にするコンピュータ命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記コンピュータ命令が、
ワイヤを少なくとも１つのワイヤスプールに巻き付けるステップと、
前記少なくとも１つのワイヤスプールから前記ワイヤを１つ以上のワイヤガイドに自動的に巻き戻すステップと、
複数のワイヤパラメータに従って、前記１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を自動的に形成するステップであって、前記ワイヤが、前記１つ以上のワイヤガイドに形成された各溝の周りに巻き付けられるのと同時に、前記１つ以上のワイヤガイドを回転させるための命令を含むものであり、そして、
前記少なくとも１つのワイヤスプールを所定期間、ステップ運動で移動させて、前記固定砥粒ワイヤを隣接する溝に配置するために、前記１つ以上のワイヤガイドの溝を跨ぐことを可能にするための命令をさらに含む
上記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ワイヤスライス機、より詳しくは、ワイヤ領域をワイヤスライス機に自動的に形成して、スライス作業の実行に使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なワイヤスライス機では、操作者は、スライス作業の実行に使用されるワイヤ領域を手で形成する。特に、操作者は、自身の手または負荷装置を使用して、ワイヤスプールに巻き付けられているワイヤを物理的に掴むことから始め、ワイヤスライス機に一体化された３つまたは４つのワイヤガイドに形成されている第１の溝の周りにワイヤを巻き付ける。次に、操作者は、自身の手または負荷装置を使用して、隣接する次の組の溝にワイヤを配置することにより、ワイヤガイドの周りへの他の巻き付けを行って、ワイヤのテンションを維持し、ワイヤの巻き戻しを防止する。操作者は、ワイヤ領域がワイヤガイドの周りに形成されるまで、次の溝の周りへのワイヤの巻き付けの実行を継続する。このようにワイヤスライス機にワイヤ領域を巻き付けることは、大変な仕事であり、３０分から最長４時間にわたってずっと関わっていることがあり、さらには、熟練した操作者でも、適切なテンションを有しないかまたは取扱いによりある損傷を生じたワイヤ領域の形にしてしまうことがある。最終的に、不適切なテンションは、加工材のスライス作業を行うためのワイヤスライス機の能力に影響を与え、場合によっては、生産の中断を招くことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態はワイヤ取扱アセンブリである。この実施形態では、ワイヤ取扱アセンブリは、少なくとも１つのワイヤスプールと、それと動作可能に接続された１つ以上のワイヤガイドと、少なくとも１つのワイヤスプールおよび１つ以上のワイヤガイドと動作可能に通信するコントローラとを備える。コントローラは、少なくとも１つのワイヤスプールおよび１つ以上のワイヤガイドに指令を出して、少なくとも１つのワイヤスプールからワイヤを自動的に巻き戻し、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を形成するように構成される。
【０００４】
第２の実施形態は、ワイヤを収容するように構成された少なくとも１つのワイヤスプールと、そこからのワイヤを受け入れるように構成された１つ以上のワイヤガイドとを有するワイヤスライス機に、ワイヤ領域を自動的に巻き付けるためのシステムである。この実施形態では、システムは、少なくとも１つのワイヤスプールおよび１つ以上のワイヤガイドに指令を出して、自動的に少なくとも１つのワイヤスプールからワイヤを巻き戻し、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を形成するように構成されたコントローラを備える。
【０００５】
第３の実施形態は固定砥粒ワイヤスライス機である。この実施形態では、固定砥粒ワイヤスライス機は、固定砥粒ワイヤを収容するように構成された少なくとも１つのワイヤスプールを備える。１つ以上のワイヤガイドは、少なくとも１つのワイヤスプールからの固定砥粒ワイヤを受け入れるように構成される。コントローラは、少なくとも１つのワイヤスプールおよび１つ以上のワイヤガイドに指令を出して、自動的に少なくとも１つのワイヤスプールから固定砥粒ワイヤを巻き戻し、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を形成するように構成される。
【０００６】
第４の実施形態は固定砥粒ワイヤスライスシステムである。この実施形態では、固定砥粒ワイヤスライスシステムは、直線位置決めステージと、それを中心に回転可能に取り付けられる固定砥粒ワイヤを収容するように構成された少なくとも１つのワイヤスプールと、回転ステージと、回転ステージを中心に回転可能に取り付けられた１つ以上のワイヤガイドであって、それらの各々が、固定砥粒ワイヤを収容するように１つ以上のワイヤガイドに形成された複数の溝を備える１つ以上のワイヤガイドと、直線位置決めステージ、少なくとも１つのワイヤスプール、回転ステージおよび１つ以上のワイヤガイドと動作可能に通信するコントローラであって、直線位置決めステージ、少なくとも１つのワイヤスプール、回転ステージおよび１つ以上のワイヤガイドに指定を出して、自動的に少なくとも１つのワイヤスプールから固定砥粒ワイヤを巻き戻し、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を形成するように構成されたコントローラとを備える。
【０００７】
第５の実施形態は、ワイヤ領域を自動的に形成する方法であって、ワイヤを少なくとも１つのワイヤスプールに巻き付けるステップと、少なくとも１つのワイヤスプールからワイヤを１つ以上のワイヤガイドに自動的に巻き戻すステップと、複数のワイヤパラメータに従って、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を自動的に形成するステップとを含む方法である。
【０００８】
第６の実施形態は、固定砥粒ワイヤを収容するように構成された少なくとも１つのワイヤスプールと、そこからの固定砥粒ワイヤを複数の溝に受け入れる１つ以上のワイヤガイドとを有するワイヤスライス機に、固定砥粒ワイヤ領域を自動的に形成する方法である。この実施形態では、本方法は、少なくとも１つのワイヤスプールから固定砥粒ワイヤを１つ以上のワイヤガイドに自動的に巻き戻すステップと、１つ以上のワイヤガイドの周りに固定砥粒ワイヤ領域を自動的に形成するステップとを含む。
【０００９】
第７の実施形態は、コンピュータシステムによる実行時に、ワイヤスライス機が、ワイヤ領域を自動的に形成して、スライス作業を行うことを可能にするコンピュータ命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。この実施形態では、コンピュータ命令は、ワイヤを少なくとも１つのワイヤスプールに巻き付けるステップと、少なくとも１つのワイヤスプールからワイヤを１つ以上のワイヤガイドに自動的に巻き戻すステップと、複数のワイヤパラメータに従って、１つ以上のワイヤガイドの周りにワイヤ領域を自動的に形成するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ワイヤ領域を自動的に形成するためのワイヤ取扱アセンブリを含む一実施形態によるワイヤスライス機の概略図である。
【図２】図１に示した一実施形態によるワイヤスライス機に使用されるワイヤガイドアセンブリの切り取り斜視図である。
【図３】図１に示した一実施形態によるワイヤスライス機に使用されるワイヤスプールアセンブリの斜視図を示している。
【図４】図２および図３にそれぞれ示した一実施形態によるワイヤガイドアセンブリおよびワイヤスプールアセンブリの動作を示した斜視図である。
【図５】図１の一実施形態によるワイヤスライス機に一体化されるようなワイヤガイドアセンブリおよびワイヤスプールアセンブリの動作の他の図を示している。
【図６】図１に示した一実施形態によるコントローラに関連する機能構成要素のいくつかを示したブロック図である。
【図７】図１に示した一実施形態によるワイヤスライス機におけるワイヤ領域の自動形成を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ワイヤ領域を自動的に形成するためのワイヤ取扱アセンブリを含む一実施形態によるワイヤスライス機１００の概略図である。ワイヤスライス機１００を使用して、加工材を少なくとも１つのワイヤに接触させることにより、加工材を切断または成形するスライス作業を行うことができる。加工材の例示的であるが限定的ではない実施例は、円形断面または正方形断面、ならびに球状、多角形、あるいは他の形状を有することができる硬くて脆い結晶およびセラミックのブロックまたはインゴットを含む。硬くて脆い結晶およびセラミックの例示的であるが限定的ではない実施例は、ガーネット（（ＳｉＯ４）３）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、イットリウム金属ガーネット（ＹＡＧ）、窒化ガリウム（ＧａＮｉ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮｉ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、砒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮｉ）、ゲルマニウム等を含む。
【００１２】
一実施形態では、ワイヤスライス機１００に利用されるワイヤは、研磨粒子または研磨砂が、ステンレス鋼、他の適切な金属等のような材料からなるコアに接着される固定砥粒ワイヤである。一実施形態では、研磨粒子は、例えば、天然または合成のダイヤモンドあるいは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）を含むことができる超研磨材である。研磨材料をコアに固定するために用いられる半田付け工程、電気メッキ工程または他の適切な工程によって、接着を実現することができる。一実施形態では、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ’Ｗｉｎｔｅｒダイヤモンドワイヤがワイヤスライス機１００に使用され得る。典型的に、これらのダイヤモンドワイヤは、１５０μｍのコアに対して約１８０ミクロン（μｍ）から、３００μｍのコアに対して約４３０μｍの範囲である直径で利用可能である。当業者は、他の適切な直径であり得るときに、ワイヤスライス機１００には他の研磨材被覆ワイヤを使用してもよいことを理解するであろう。以下の説明は、固定砥粒ワイヤの使用に関するものであるが、当業者は、本発明の態様が、研磨スラリに関連する裸ワイヤ、ならびに他の種類のワイヤを利用するワイヤスライス機に適用可能であることを理解するであろう。
【００１３】
再び図１を参照すると、他の機能の中でも特に、自動的にワイヤを巻き付けて、スライス作業を行う際に使用するためのワイヤ領域を形成するように機能することができるワイヤ取扱アセンブリ１１０を含むハウジング１０５を有するワイヤスライス機１００が示されている。図１に示したような一実施形態では、ハウジング１０５は、操作者１２０がワイヤ取扱アセンブリ１１０にアクセスすることを可能にするドア１１５を含む。さらに、ハウジング１０５は、操作者１２０がワイヤの自動巻き付け、ワイヤ領域の形成およびワイヤスライス作業を見ることを可能にするウィンドウ１２５を含み得る。ハウジング１０５の一方の側面にはコントローラ１３０が取り付けられ、このコントローラにより、操作者１２０が、ワイヤスライス機１００によって行うことができる種々の工程作業を選択することが可能になる。このような工程作業の例として、ワイヤの自動巻き付け、ワイヤ領域の形成およびワイヤスライスが挙げられる。特定の工程作業を選択することに加えて、操作者１２０は、コントローラ１３０を使用して、上記工程作業の各々に影響を与える種々のパラメータを選択して入力することができる。例えば、操作者１２０は、巻き付け作業で、またはワイヤ領域の形成、ワイヤに関連するピッチ、ピッチ幅およびピッチ巻き付けで巻き付けるべきワイヤの量を入力することができる。当業者は、操作者１２０がコントローラ１３０への入力を行って、工程作業を制御することができるパラメータが少数であること、およびこれらの作業を制御するためにコントローラ１３０によって使用することができる他のパラメータが様々であることを理解するであろう。例えば、他のパラメータは、故障時のワイヤの伸び、ワイヤのテンション、可変の領域テンション等を含んでもよい。図１は、ハウジング１０５の側面のコントローラ１３０を示しているが、当業者は、上記作業の効率を促進するコントローラ１３０の追加の構成要素をワイヤスライス機１００に組み込み得ることを理解するであろう。
【００１４】
図１に示したようなワイヤ取扱アセンブリ１１０は、ワイヤが巻き付けられるワイヤスプールアセンブリ１３５を含む。一実施形態では、図１に示したようなワイヤスプールアセンブリ１３５は、単層のワイヤを間に巻き付ける２つのスプーリングローラドラム（例えば、単層の二重ドラムスプーリングアセンブリ）を含み得る。当業者は、単層の二重ドラムスプーリングアセンブリが１つのみの可能な実施形態であること、およびワイヤスプールアセンブリ１３５が１つのみのスプーリングローラドラム（以下でワイヤスプールと呼ばれる）を含み得ることを理解するであろう。さらに、ワイヤスプールアセンブリ１３５は、１つのみの層ではなく、２つ以上の層のワイヤを支持し得る。ワイヤ領域を形成するために、ワイヤスプールアセンブリ１３５からのワイヤが、一定のピッチの溝を有するガイドローラを含むワイヤガイドアセンブリ１４０に案内される。一実施形態では、図１に示したように、ワイヤガイドアセンブリ１４０は３つのガイドローラを含むが、それに近い数のガイドローラ（例えば４つのガイドローラ）を使用して、ワイヤ領域を形成することが可能である。加工材アクチュエータ１４５は、加工材１５０をスライス作業用のワイヤ領域に送るように構成される。ワイヤ領域を形成するワイヤはワイヤスプールの間で前後に巻き付けられるので、新しいワイヤがワイヤ領域のスライス範囲に送られ、使用したワイヤが除去される。ワイヤ取扱アセンブリ１１０の詳細について以下により詳細に説明する。
【００１５】
図２は、ワイヤガイドアセンブリ１４０のより詳細な図を示している。特に、図２は、一実施形態によるワイヤガイドアセンブリ１４０の構成要素の切り取り斜視図を示している。図２に示したように、ワイヤガイドアセンブリ１４０は、一定のワイヤピッチに対して溝が彫られた複数の溝２０５を各々有するワイヤガイド２００を備える。ワイヤガイド２００は回転ステージ２１５に取り付けられる。スピンドル駆動サーボモータ等のサーボモータ２２０は、ベルト駆動部２２５を使用して、ワイヤガイド駆動軸２３０を中心に頂部中央ワイヤガイド２００を所定方向に回転駆動する。ベルト駆動部２２５およびサーボモータ２２０から頂部中央ワイヤガイド２００に伝達される回転運動は、他のワイヤガイド２００の固定砥粒ワイヤの摩擦により伝達され、それと同時に、他のワイヤガイド２００がそれらのそれぞれの駆動軸を中心に、頂部中央ワイヤガイドと同じ方向に回転させられる。本質的に、ワイヤガイド２００の周りに形成されるワイヤ領域により、ワイヤガイド２００はあたかも共に連動するかのように機能する。回転ステージサーボモータ等のサーボモータ２３５は、ベルト駆動部２４０を使用して、ワイヤガイド２００の回転と共に回転ステージ２１５を所定方向に回転駆動する。サーボモータ２２０の動作を妨害することなく、回転ステージ２１５を回転させるためのベルト駆動部２４０の動作が行われることに留意されたい。同様に、回転ステージ２１５の動作を妨害することなく、ワイヤガイド２００を回転させるためのベルト駆動部２２５の動作が行われる。
【００１６】
図３は、図１に示した一実施形態によるワイヤスプールアセンブリ１３５のより詳細な図を示している。特に、図３は、後側から見たときの（ドア１１５の反対側の）ワイヤスプールアセンブリ１３５の斜視図を示している。図３に示したように、ワイヤスプールアセンブリ１３５は、直線位置決めステージ３０５に取り付けられたワイヤスプール３００を備え、直線位置決めステージ３０５により、ワイヤスプール３００が、矢印で両方を示したような順方向におよび逆方向に移動することが可能になる。図３には示されていないが、直線位置決めステージ３０５は好ましくはワイヤスライス機１００の頂部に取り付けられる。各ワイヤスプール３００は、ドラムを所定方向に回転させるスプーリングローラおよびテンションサーボモータ等のサーボモータ３１０を有する。本質的に、サーボモータ３１０は、スライス作業中にワイヤのテンションを維持する一定のトルク補助モードでワイヤスプール３００を保持する。直線スプーリングローラステージサーボモータ等のサーボモータ３１５は、直線位置決めステージ３０５を順方向および逆方向に移動させるために使用される。本質的に、サーボモータ３１５は、単層のワイヤをワイヤスプール３００に保持するために使用される。直線位置決めステージ３０５は、スライスおよび自動巻き付け中に移動し、以下に説明するように、ワイヤガイドアセンブリ１４０の周りに形成されるワイヤ領域にわたる認識された位置を維持する。
【００１７】
一実施形態では、ワイヤスプール３００は、アルミニウムまたは他の適切な材料からなることができ、好ましくは中空コアを有する。牽引力を向上させ、表面に対する研磨摩耗を低減または最小化するために、一方または両方のスプールにはウレタンあるいは他の適切な層または膜を被覆することができる。簡単な巻き結びノットおよびワイヤの数回転の摩擦によって、または他の適切な技術によって、ワイヤをワイヤスプールに固定することができる。
【００１８】
一実施形態では、ワイヤスプール３００を軸（図示せず）に取り付けることができ、これらの軸は、好ましくは、ブラケットおよびピローブロックボール軸受を含み得る周知の締結手段によって、直線位置決めステージ３０５に固定される。一実施形態では、ワイヤスプール３００が取り付けられる軸は、可撓性サーボカップリングまたは当業界で周知の他の適切な手段を介してサーボモータ３１０に接続され得る。
【００１９】
図４は、図２および図３にそれぞれ示した一実施形態によるワイヤガイドアセンブリ１４０およびワイヤスプールアセンブリ１３５の動作を示した斜視図４００である。特に、図４は、固定砥粒ワイヤを有するワイヤ領域４０５の自動形成中におけるワイヤガイドアセンブリ１４０およびワイヤスプールアセンブリ１３５の動作の運動方向を示している。図４に示したように、ワイヤスプール３００は時計回り方向に回転する。特に、図４の右側のワイヤスプール３００のワイヤがワイヤスプール３００から巻き戻されて、ワイヤガイド２００の周りに巻き付けられる。ワイヤスプール３００が時計回り方向に回転してワイヤを巻き戻すのと同時に、ワイヤガイド２００が時計回り方向に回転し、さらに、回転ステージ２１５が時計回り方向に回転する。右側のワイヤスプール３００が時計回り方向に回転して、そこからワイヤを巻き戻すときに、ワイヤガイド２００および回転ステージ２１５が回転することにより、ワイヤが右側のワイヤスプール３００から引っ張られる。また、この時点において、ワイヤは右側のワイヤスプール３００から巻き戻されているので、巻き戻されたワイヤを補償するために、直線位置決めステージ３０５はその順方向および逆方向（図４の矢印で図示）への位置決めを継続する。特に、直線位置決めステージ３０５はスプーリングローラの回転毎に所定量だけ移動する。一実施形態では、この所定量は例えばワイヤの幅等のワイヤパラメータに依存する。この動作に加えて、直線位置決めステージ３０５は、回転ステージ２１５が完全に回転すると、追加のステップ運動を上記の移動スプーリング補償運動に加える。このステップ運動は、ワイヤ領域４０５のワイヤピッチを含むことができるピッチパラメータに依存することができる所定量の運動を含む。本質的に、このステップ運動により、右側のワイヤスプール３００が、次の回転中にワイヤをワイヤガイド２００の次の溝に位置決めすることが可能になり、その結果、ワイヤはそれ自体の上に重ならない。この工程は、ワイヤ全体が巻き付けられてワイヤ領域４０５を形成するまで継続する。以下により詳細に説明するように、ワイヤガイド２００の周りにワイヤを最初に配置した後に残る余分なワイヤは、図４の左側のワイヤスプール３００に引き上げられて、これに取り付けられる。ここで、ワイヤスライス機１００は加工材のスライス作業を行う態勢にある。本説明は、ワイヤが右側のワイヤスプール３００から巻き戻されることを示しているが、当業者は、ワイヤを左側のワイヤスプール３００から巻き戻して、右側のスプールに送ることができることを理解するであろう。
【００２０】
上記運動の全てを調整するために、サーボモータ３１０が回転ステージサーボモータ２３５およびサーボモータ３１５に電子的に連動されることに留意されたい。サーボモータ３１０、回転ステージサーボモータ２３５、サーボモータ３１５およびサーボモータ２２０は、これらの動作をさらに監視して制御するコントローラ１３０によって与えられた方向に従って動作する。さらに、操作者は、コントローラ１３０（図１）を使用して、モータの変速比を変化させ、異なるワイヤ厚さに対処することができる。
【００２１】
図５Ａおよび図５Ｂは、図４に示したワイヤガイドアセンブリ１４０およびワイヤスプールアセンブリ１３５の動作の他の図を示している。特に、図５Ａおよび図５Ｂは、ワイヤスライス機１００内のワイヤガイドアセンブリ１４０およびワイヤスプールアセンブリ１３５を示している。図５Ａおよび図５Ｂは、一実施形態によるワイヤスライス機１００内のワイヤガイドアセンブリ１４０およびワイヤスプールアセンブリ１３５の動作の正面図および側面図をそれぞれ示している。図４に関連して示したように、図５Ａは、ワイヤガイド２００、回転ステージ２１５およびワイヤスプール３００の特定方向の運動を示している。さらに、ワイヤスプール３００からワイヤを巻き戻し、ワイヤ領域４０５を自動的に形成するための運動は、右側のワイヤスプール３００に残っている巻き戻されたワイヤを補償するために、直線位置決めステージ３０５を、図５Ｂの矢印で示したような順方向および逆方向に移動させつつ、ワイヤスプール３００、ワイヤガイド２００および回転ステージの全てを時計回り方向に同時に回転させるステップを含む。上記のように、直線位置決めステージ３０５は、一実施形態においてワイヤの幅に依存するワイヤスプールの回転毎に所定量だけ移動する。図５Ｂは、直線位置決めステージ３０５が一回転毎にワイヤスプール３００からワイヤを巻き戻すことができる所定量の移動と、回転ステージ２１５が完全な回転を終了した後に、隣接する次の溝にワイヤを位置決めするために直線位置決めステージ３０５によって行われるステップ運動とを示している。
【００２２】
図５Ａおよび図５Ｂに示したように、右側（図５Ａ）のワイヤスプール３００からのワイヤは、自動的に巻き戻されており、ワイヤ領域４０５を形成するために使用され、余分なワイヤは、左側（図５Ａ）のワイヤスプール３００に取り付けられており、スライス作業を行う態勢にある。スライス作業を行うために、加工材アクチュエータ１４５が加工材１５０をワイヤ領域４０５に送る。次に、ワイヤスライス機１００が、加工材１５０に対して種々のスライス作業を行って、多数の形状を得ることができる。例えば、上記ワイヤ等の固定砥粒ワイヤを使用して、典型的な工程で得られる平坦な薄片以外の形状を形成し、半導体ウエハを製造することができる。一実施形態では、ワイヤスライス機１００は、ワイヤに多軸運動を与えて、曲線的なスライスプロファイルを生成し、湾曲したウエハを形成することができる。他の実施形態では、ワイヤスライス機は、ワイヤが加工材の材料を粉砕するときに、加工材１５０を回転させ、曲線的なスライスを行って、例えばドーム等の複雑な形状を形成することができる。
【００２３】
スライス作業の実行中に、加工材１５０はスライス範囲を介してワイヤ領域４０５に送られる。右側（図５Ａ）のワイヤスプール３００からのワイヤはスライス範囲を介して左側（図５Ａ）のワイヤスプール３００に前後に移動する。固定砥粒ワイヤは本質的に非常に強固であるので、ワイヤを複数のスライス作業のために使用することができ、したがって、ワイヤは右側のワイヤスプール３００から左側のワイヤスプール３００に前後に移動するときにすぐには摩耗しない。
【００２４】
図６は、図１に示した一実施形態によるコントローラ１３０に関連する機能構成要素のいくつかを示したブロック図６００である。図６に示したように、コントローラ１３０は、操作者指定の種々の入力を受信するように構成される設定コントローラ６０５を備え、上記操作者指定の種々の入力は、一般に、スプール３００に対するワイヤの巻き付けおよび巻き戻しと、ワイヤガイド２００の周りにおけるワイヤ領域４０５の形成と、ワイヤスライス機１００によって行うべきスライス作業の種類とに関連する。操作者１２０によって指定され得る入力の例示目的であるが網羅的ではないリストは、巻き付けるべき／巻き戻すべきおよびスライス作業に使用すべきワイヤの長さ、ワイヤの速度、ワイヤのテンション、ワイヤの巻き付けピッチ、ピッチ溝、ならびにワイヤガイド２００およびワイヤスプール３００の回転数に関連し得る。当業者は、他の多くの入力が操作者１２０によって指定されることができ、操作者１２０がコントローラ１３０を使用して、ワイヤの巻き付け／巻き戻し、ワイヤ領域の形成、およびワイヤのスライス等の作業を制御することができることを理解するであろう。
【００２５】
ディスプレイコントローラ６１０は、操作者指定の種々の入力をディスプレイに表示するように構成される。当業者は、入力が、操作者１２０によって指定され、ここで実施することができる詳細には説明していない操作者の再検討のために表示されることができる複数の方法があることを理解するであろう。同様に、ワイヤスライス機１００によって行われた任意の１つの作業中に生成され得る出力（例えば、サーボモータのフィードバック、作業の残り時間）は、ディスプレイコントローラ６１０を使用することによって操作者１２０に表示され得る。
【００２６】
次に、操作者１２０によって指定された入力に応じて、コントローラ１３０は、ワイヤスプール３００に対するワイヤの巻き付けおよび巻き戻しと、ワイヤガイド２００の周りにおけるワイヤ領域４０５の形成と、スライス作業の実行とを含み得る作業を開始する。ワイヤスプール３００に対するワイヤの巻き付けおよび巻き戻し、ワイヤガイド２００の周りにおけるワイヤ領域４０５の形成、ならびにスライス作業の実行は、ワイヤスプール巻き付け／巻き戻しコントローラ６２５、ワイヤ領域形成装置コントローラ６３０およびスライス作業コントローラ６３５によってそれぞれ制御される。これらの作業を行うために、ワイヤスプール巻き付け／巻き戻しコントローラ６２５、ワイヤ領域形成装置コントローラ６３０およびスライス作業コントローラ６３５がサーボモータコントローラ６１５と共に動作して、モータ２２０、２３５、３１０および３１５を駆動し、ワイヤガイド２００、ワイヤスプール３００、回転ステージ２１５、ベルト駆動部２２５と２４０、直線位置決めステージ３０５が上記のように移動することを可能にする。モータ２２０、２３５、３１０および３１５が動作状態にある間、サーボモータモニタコントローラ６２０は、モータの動作を監視し、フィードバックをサーボモータコントローラ６１５に提供して、上記作業の任意の１つを行う間のモータの性能の制御を補助する。
【００２７】
図６は、ワイヤスプール３００に対するワイヤの自動的な巻き付け／巻き戻しおよびワイヤガイド２００の周りにおけるワイヤ領域４０５の形成のために用いられる方法の一般的な理解を容易にするコントローラ１３０の構成要素のみを示している。当業者は、コントローラ１３０が、図６に示されていない追加の構成要素を有することができることを理解するであろう。例えば、コントローラ１３０は、加工材アクチュエータ１４５の移動を制御し、およびワイヤスライス機１００によって使用されるワイヤの状態を監視するためにワイヤ領域の近傍に配置され得るセンサを監視するための構成要素を有してもよい。
【００２８】
コントローラ１３０は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはハードウェア要素およびソフトウェア要素の両方を含む実施形態の形態をとることができる。好ましい実施形態では、上記作業の任意の１つを容易にするためにコントローラ１３０によって実行される機能は、ファームウェア、レジデントソフトウェア、マイクロコード等を含むがそれらに限定されないソフトウェアで実行され得る。
【００２９】
さらに、上記作業の任意の１つを容易にするためにコントローラ１３０によって実行される処理機能は、コンピュータまたは任意の命令実行システムによって使用するためのあるいはそれらに関連するプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能な媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。この説明の目的のために、コンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するためのあるいはそれらに関連するプログラムを包含または記憶することができる任意の装置であり得る。コンピュータ読み取り可能な媒体は、電子式、磁気式、光学式、電磁式、赤外線式、または半導体のシステム（あるいは装置またはデバイス）であり得る。コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、半導体またはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスクおよび光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、コンパクトディスク−リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−読み取り／書き込み（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、およびデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）を含む。
【００３０】
図７は、図１に示したような一実施形態によるワイヤスライス機１００のワイヤ領域の自動形成を示したフローチャート７００である。ワイヤ領域４０５の自動形成が開始できる前に、操作者１２０は、７０５において製造業者のスプールからのワイヤをワイヤスプール３００に取り付ける必要がある。この作業は、一般に、操作者１２０が、このスプールからのワイヤの端部を掴んでワイヤをワイヤスプール３００の１つに取り付けて、ワイヤの巻き戻しを開始することができるように、ワイヤスライス機１００の近傍にワイヤスプールを配置することを含む。次に、操作者１２０は、このワイヤの情報をコントローラ１３０のディスプレイパネルに入力することによって、ワイヤスプール３００の１つに巻き戻すべきワイヤの量を入力する。ワイヤスプール３００に巻き戻すことができるワイヤの量の一例は１キロメートルである。ここで、関連するスプーリングローラドラム３００は製造業者のスプールからのワイヤの回転および引張を開始する。最終的に、単層または複数の層のワイヤがワイヤスプール３００に巻き付けられる。
【００３１】
次に、７１０において、操作者１２０はワイヤをワイヤガイド２００の最初の溝に配置する。特に、操作者は、ワイヤを有するワイヤスプール３００からのワイヤの端部を手で掴んで、ワイヤを各ワイヤガイド２００の最初の溝の周りに配置する。一実施形態では、操作者は、ワイヤを各ワイヤガイド２００の最内側の溝に配置し、次の取り付けのための取り付けられていないワイヤの一部を、現在不使用のスプーリングローラドラムに残しておく。
【００３２】
次に、操作者１２０は、コントローラ１３０のディスプレイパネルを使用して、ワイヤとワイヤガイド２００のピッチとに関連する動作パラメータを入力する。入力され得る情報の例は、ワイヤガイド２００の溝の数、溝幅、ワイヤ領域ピッチ、ワイヤガイド２００の周りに巻き付けるべきワイヤの量を含む。当業者は、追加のパラメータが、操作者１２０によって指定され、コントローラによって用いられて、ワイヤ領域を形成し得ることを理解するであろう。
【００３３】
次に、操作者指定の入力の受信に応じて、コントローラは、７１５でワイヤスプール３００からのワイヤの巻き戻しを開始し、７２０でワイヤをワイヤガイド２００の周りに巻き付けて、ワイヤ領域の自動的な形成を開始する。ワイヤスプール３００からのワイヤの巻き戻しとワイヤガイド２００の周りへのワイヤの巻き付けとに関連する移動は、ワイヤスプール３００が回転してワイヤを巻き戻すのと同時に、ワイヤガイド２００および回転ステージ２１５を回転させることを含む。この時間中、ワイヤがワイヤスプール３００から巻き戻されているときに、直線位置決めステージ３０５が順方向および逆方向に移動する。例えば、ワイヤの幅が０．３ｍｍである場合、直線位置決めステージはワイヤスプール３００のスプールの回転毎に０．３ｍｍ移動するであろう。回転ステージ２１５が完全に回転すると、直線位置決めステージ３０５はステップ運動を行って、ワイヤをワイヤガイド２００の次の溝に位置決めする。例えば、ワイヤ領域ピッチが１．３ｍｍであることが所望される場合、直線位置決めステージ３０５は、回転ステージ２１５が完全に回転すると１．３ｍｍ進んで、ワイヤをワイヤガイド２００の隣接する次の溝に位置決めする。この工程は、ワイヤ領域がワイヤガイド２００の周りに形成されるまで繰り返す。
【００３４】
上記のような移動により、ワイヤ領域４０５をワイヤガイド２００の周りに形成することが可能であり、その結果、ワイヤスプール３００からのワイヤは、最初に、右下のワイヤガイド２００の最初の溝の周りに巻き付けられ、次に、左下のワイヤガイド２００の最初の溝に巻き付けられ、その次に、頂部ワイヤガイドの最初の溝に巻き付けられる（図４および図５Ａ）。ここで、ワイヤを右下のワイヤガイドの周りに巻き付け、次に、左下のワイヤガイドに巻き付け、その次に、頂部ワイヤガイドに巻き付けることによって（図４および図５Ａ）、ワイヤ領域の自動形成が継続する。その場合、このパターンの巻き付けは、ワイヤ領域が形成されるまで継続する。例えば、１キロメートルのワイヤでは、このパターンの巻き付けは約１００回のこのような巻きを含む。
【００３５】
再び図７を参照すると、ワイヤ領域がワイヤガイド２００の周りに形成された後、最初にワイヤをワイヤガイドの最初の溝の周りに配置した後に残る余分なワイヤは、７２５において他のワイヤスプール３００に引っ張られ、これに取り付けられる。次に、スライス作業を行うために、サーボモータ３１０と３１５が７３０で作動されて、ワイヤスプール３００に取り付けられたワイヤにプリセットトルクを加え、ワイヤのテンションを維持する。そのとき、ワイヤスライス機１００は７３５で加工材のスライス作業を行う準備ができている。
【００３６】
上記フローチャートは、ワイヤ領域をワイヤスライス機１００に形成することおよびワイヤを使用してスライス作業を開始することに関連する機能のいくつかを示している。この点について、各ブロックは、これらの機能の実行に関連する工程作業を表している。いくつかの代替実施形態では、ブロック内に示されている作業が、図面に示した順序とは異なって行われ得るか、あるいは例えば、実際には、関連する作業に応じて、ほぼ同時にまたは逆の順序で行われ得ることにも留意されたい。さらに、当業者は、処理機能を示す追加のブロックが付加され得ることを理解するであろう。
【００３７】
上記説明から、本発明の実施形態が、ワイヤ領域を手で形成する従来の方法と比較して、いくつかの利点を提供することが明らかになる。例えば、本明細書に記載したような自動的なワイヤ領域形成方法により、ワイヤ領域を形成する時間が最長４時間から５分もしくはそれ未満までと大幅に短くなる。さらに、本発明の実施形態は、人の手または負荷テンション装置を使用してワイヤ領域を形成することにより生じる一貫しないテンションに対して、ワイヤ領域のテンションの一貫した制御を容易にすることができる。その上、本発明の実施形態の自動的な方法は、操作者の操作によって典型的に生じるワイヤ損傷の除去を補助することができる。
【００３８】
本開示は、特に、その好ましい実施形態について図示および記載してきたが、変更および修正が当業者に想起されるであろうことが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲が、本開示の真の精神内に含まれるようなこのような全ての修正および変更を網羅するように意図されることを理解されたい。
【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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