(57)【要約】【課題】角切り方式のワイヤソーにおいて、ワイヤ案内用ローラの交換をすることなく、複数の円柱体ワークおよび立方体のワークを同じ寸法として切断できるようにする。【解決手段】  所定のピッチで碁盤目状に交差するワイヤ２を用いて、１または２以上の立方体のワーク３および複数の円柱体のワーク４を同じ寸法とし切断する角切り方式のワイヤソー１において、複数のワーク４を同時に切断するに際して、立方体のワーク３を切断するときのワイヤ２のピッチを変えないまま、複数の円柱体のワーク４をワイヤ２の碁盤目状の枡目に市松模様状として置き、それぞれのワイヤ２を挟んで複数の円柱体のワーク４を千鳥状として配置する。【選択図】図５
2012115950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチで碁盤目状に交差するワイヤを用いて、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークを同じ寸法の四角柱として切断する角切り方式のワイヤソーにおいて、複数の円柱体のワークを同時に切断するに際して、１または２以上の立方体のワークを切断するときのワイヤのピッチを変えないまま、複数の円柱体のワークをワイヤの碁盤目状の枡目に市松模様状として置き、それぞれのワイヤを挟んで複数の円柱体のワークを千鳥状として配置する、ことを特徴とするワーク切断方法。
【請求項２】
１または２以上の立方体のワークを１つの板状のワークプレートに固着し、この板状のワークプレートを額縁枠状の位置決めプレートによってベースに位置決めする、ことを特徴とする請求項１記載のワーク切断方法。
【請求項３】
額縁枠状の位置決めプレートを複数の位置決めブロックによってベースに位置決めすることを特徴とする請求項２記載のワーク切断方法。
【請求項４】
複数の円柱体のワークを個別の円柱状のワークプレートに固着し、これらの円柱状のワークプレートを平板状の位置決めプレートの市松模様状配置の位置決め孔に嵌めてベースに位置決めする、ことを特徴とする請求項１記載のワーク切断方法。
【請求項５】
平板状の位置決めプレートに形成されている位置決め溝に円柱状のワークプレートの位置決めピンを嵌め込んで、円柱状のワークプレートと一体のワークを円周方向に位置決めする、ことを特徴とする請求項４記載のワーク切断方法。
【請求項６】
平板状の位置決めプレートを複数の位置調整ブロックと調整ボルトとによってベースに位置調整自在として位置決めする、ことを特徴とする請求項４または請求項５記載のワーク切断方法。
【請求項７】
１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークを同じ大きさのベースを介してワイヤソーのワイヤに対し位置決めする、ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、または請求項６記載のワーク切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角切り方式のワイヤソーによって異なる種類のワークを多数の四角柱として切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、角切り方式のワイヤソーの一例を開示している。一般に、角切り方式のワイヤソーにおいて、ワイヤは、多数のローラに対して平面的に見て十文字交差の状態として巻き掛けられ、切断域で碁盤目状として配置される。ワークの切断動作時において、碁盤目状のワイヤは、走行しながら切断域でワークに接触し、ワークを所定の寸法の四角柱として切断する。このような切断形態は、当業者間で「角切り」とも呼ばれている。
【０００３】
従来、角切りは、この種のワイヤソーを用いて、例えばシリコンブロックなどの大きな立方体のワークを位置決めして切断を行うか、あるいはシリコンインゴットなどの円柱体の複数のワークを整列させて同時に切断を行っていた。
【０００４】
図１および図２は、従来方式にしたがって、１台の角切り方式のワイヤソー１を利用して、そのワイヤ２により１つの立方体のワーク３、複数の円柱体のワーク４を同じ寸法の四角柱として切断するときの状態を示している。
【０００５】
図１において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、それぞれ１または２以上のワイヤ案内用溝付きのローラ５およびローラ６に所定の等しいピッチで巻き掛けられ、ワーク３に対応する位置で碁盤目状に交差し、切断域を形成している。なお、Ｘ軸方向のワイヤ２とＹ軸方向のワイヤ２とは、異なるＸＹ平面で交差しているため、互いに干渉しない位置にある。
【０００６】
図１のように、ワーク３の切断に際して、碁盤目状のワイヤ２に対して、ワーク３は、等しいピッチのすべての枡目に向き合うように配置される。加工時に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、走行しながらワーク３の上面に接し、切断方向に送られることによって、ワーク３をワイヤ２の枡目ごとに複数の四角柱として切断する。ここで四角柱の縦横寸法は、ワイヤ２のピッチに対応している。
【０００７】
また、図２において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、それぞれ１または２以上のローラ５およびローラ６に、広いピッチと狭いピッチとを交互に繰り返すように、交差する状態で巻き掛けられ、広いピッチの枡目で各ワーク４に対応している。図２でも、図１と同様に、Ｘ軸方向のワイヤ２とＹ軸方向のワイヤ２とは、異なるＸＹ平面で交差しているため、互いに干渉しない。
【０００８】
図２のように、複数の円柱体のワーク４の切断に際して、それぞれのワーク４は、広いピッチの枡目内に配置される。加工時に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、走行しながら各ワーク４の上面に接し、切断方向に送られることによって、それらのワーク４をほぼ四角柱の形状として切断する。ここで四角柱の縦横寸法は、ワイヤ２の広いピッチに対応しており、図１のワイヤ２のピッチと等しい。
【０００９】
上記のように、従来方式の切断によれば、ワーク３、４の種類が異なると、切断後の四角柱の縦横寸法、すなわち四辺の長さが同じであっても、ワイヤ２の配置は、図１、図２のように、異なる巻き掛け態様となる。したがって、１台の角切り方式のワイヤソー１を利用して、ワーク３、４を切断するとき、切断後の四角柱の縦横寸法が同じであったとしても、ワーク３の切断時と、ワーク４の切断時とでは、ワイヤ２の配置を変更しなければならず、そのために、ワイヤ案内用溝付きのローラ５、６の位置調整や、交換、ワイヤ２の巻き掛け作業が必要となり、そのときの段取り変えに時間が掛かるほか、ローラ５、６やローラ周辺の部品点数も多くなるという、欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２４１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の課題は、角切り方式のワイヤソーにおいて、ワイヤ案内用溝付きのローラの位置調整や交換をすることなく、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークを同じ寸法として切断できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、発明者は、複数の円柱状のワークを切断するとき、それらのワークの配列に着目し、その配列を特別な配置とすることによって、上記課題を解決している。すなわち、本発明は、所定のピッチで碁盤目状に交差するワイヤを用いて、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークを同じ寸法の四角柱として切断するに際し、立方体のワークの切断時におけるワイヤのピッチを変えないまま、複数の円柱体のワークをワイヤの碁盤目状の枡目に市松模様状として配置している。
【００１３】
具体的に記載すると、本発明に係るワーク切断方法は、所定のピッチで碁盤目状に交差するワイヤを用いて、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークを同じ寸法の四角柱として切断する角切り方式のワイヤソーにおいて、複数の円柱体のワークを同時に切断するに際して、１または２以上の立方体のワークを切断するときのワイヤのピッチを変えないまま、複数の円柱体のワークをワイヤの碁盤目状の枡目に市松模様状として置き、それぞれのワイヤを挟んで複数の円柱体のワークを千鳥状として配置している（請求項１）。
【００１４】
前記のワーク切断方法において、１または２以上の立方体のワークは、１つの板状のワークプレートに固着され、この板状のワークプレートは、額縁枠状の位置決めプレートによってベースに位置決めされる（請求項２）。
【００１５】
また、前記のワーク切断方法において、額縁枠状の位置決めプレートは、複数の位置決めブロックによってベースに位置決めされる（請求項３）。
【００１６】
前記のワーク切断方法において、複数の円柱体のワークは、個別の円柱状のワークプレートに固着され、これらの円柱状のワークプレートは、平板状の位置決めプレートの市松模様状配置の位置決め孔に嵌めてベースに位置決めされる（請求項４）。
【００１７】
前記のワーク切断方法において、円柱状のワークプレートと一体のワークは、平板状の位置決めプレートに形成されている位置決め溝に円柱状のワークプレートの位置決めピンを嵌め込んで、円周方向に位置決めされる（請求項５）。
【００１８】
また、前記のワーク切断方法において、平板状の位置決めプレートは、複数の位置調整ブロックと調整ボルトとによってベースに位置調整自在として位置決めされる（請求項６）。
【００１９】
さらに、前記のワーク切断方法において、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークは、同じ大きさベースを介してワイヤソーのワイヤに対して位置決めされる（請求項７）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るワーク切断方法によると、角切り方式のワイヤソーにおいて、複数の円柱体のワークを同時に切断するに際して、立方体のワークを切断するときのワイヤのピッチを変えないまま、複数の円柱体のワークをワイヤの碁盤目状の枡目に市松模様状として配置しているから、複数の円柱体のワークを切断する場合、および１または２以上の立方体のワークを切断する場合のいずれの場合においても、切断後の四角柱の縦横寸法が同じであれば、ワイヤのピッチの変更やワイヤの巻き換え、ワイヤ案内用のローラの位置調整や交換の必要がなく、したがって段取り変えの時間が短縮でき、ワイヤ案内用のローラおよびローラ周辺の部品点数も少なくできる（請求項１）。
【００２１】
しかも、複数の円柱体のワークがそれぞれのワイヤを挟んで千鳥状に配置されているから、複数の円柱体のワークの切断時に、各円柱体のワークの切断位置でワイヤにワークの中心から離れる方向の逃げ力が発生したとしても、ワイヤの走行方向で隣り合う円柱体のワーク間で逃げ力の発生方向が逆となるため、それらの逃げ力が分散または相殺され、切断面の加工精度が向上する（請求項１）。
【００２２】
前記ワーク切断方法において、１または２以上の立方体のワークが１つの板状のワークプレートに固着され、額縁枠状の位置決めプレートの枠内に納められてベースに位置決めされるから、ベース上で立方体のワークが正確に位置決めできる（請求項２）。
【００２３】
また、前記ワーク切断方法において、額縁枠状の位置決めプレートが位置決めブロックによりベースに位置決めされるから、ベースに対して位置決めプレートが簡単に位置決め状態として取付けられる（請求項３）。
【００２４】
前記ワーク切断方法において、複数の円柱体のワークが個別の円柱状のワークプレートに固着され、平板状の位置決めプレートの市松模様状配置の位置決め孔に嵌めてベースに位置決めされるから、複数の円柱体のワークは切断動作中にもずれず、切断後の精度も良くなる（請求項４）。
【００２５】
前記ワーク切断方法において、円柱状のワークプレートと一体のワークが平板状の位置決めプレートに形成されている位置決め溝に円柱状のワークプレートの位置決めピンを嵌め込んで、円周方向に位置決めされるから、複数の円柱体のワークが確実に回り止め状態となり、切断動作中にもずれず、切断面の精度も良くなる（請求項５）。
【００２６】
また、前記ワーク切断方法において、平板状の位置決めプレートが位置調整ブロック、調整ボルトによりベースに位置調整自在として位置決めされるから、ベースに対して位置決めプレートの位置調整によって、すべての円柱体のワークおよび円柱状のワークプレートがワイヤに対して正確に位置決めできる（請求項６）。
【００２７】
さらに、前記ワーク切断方法において、１または２以上の立方体のワークおよび複数の円柱体のワークが同じ大きさのベースを介してワイヤソーのワイヤに対して位置決めされると、ワイヤソーの加工テーブル上で共通の位置決め手段が利用でき、クランプ操作も同じとなるため、作業上有利となる（請求項７）。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の切断方法による１つの立方体ワークの切断時の平面図である。
【図２】従来の切断方法による複数の円柱体のワークの切断時の平面図である。
【図３】本発明に係るワーク切断方法により１つの立法体のワークを切断するときの一部破平面図である。
【図４】本発明に係るワーク切断方法により１つの立法体のワークを切断するときの一部破断側面図である。
【図５】本発明に係るワーク切断方法により複数の円柱体のワークを切断するときの平面図である。
【図６】本発明に係るワーク切断方法により複数の円柱体のワークを切断するときの側面図である。
【図７】複数の円柱体のワークの位置決め部分の拡大断面図である。
【図８】本発明に係るワーク切断方法により複数の円柱体のワークを切断するときのワイヤとワークとの位置関係の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図３ないし図８は、１台の角切り方式のワイヤソー１を利用して、本発明の切断方法にもとづいて、一例として１つの立方体のワーク３、複数の円柱体のワーク４をそれぞれ同じ寸法の四角柱として切断するときの状態を示している。なお、立方体のワーク３は、例えば多結晶シリコンであり、円柱体のワーク４は、例えば単結晶シリコンである。
【００３０】
まず、図３および図４は、１つの立方体のワーク３を複数の四角柱として切断するときの状態を示している。図３および図４において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、通常、連続する１本の切断用ワイヤであり、図１と同様に、それぞれＸ軸方向に平行な一対の軸に支持された１または２以上のワイヤ案内用溝付きのローラ５に切断域で平行に巻き掛けられた後、Ｙ軸方向に平行な一対の軸に支持された１または２以上のワイヤ案内用溝付きのローラ６の巻き始め位置に導かれ、これらのローラ６に切断域で平行に巻き掛けられる。
【００３１】
このようにして、１本のワイヤ２は、等しいピッチで平面的に見て直交し、ワーク３に対応する切断域で碁盤目状の枡目を形成している。なお、Ｘ軸方向のワイヤ２とＹ軸方向のワイヤ２とは、異なるＸＹ平面にあって、異なる面で交差しているため、互いに干渉しない位置にある。
【００３２】
平行なワイヤ２の間隔は、ローラ５、６の溝間隔によって規制されており、すべて所定の等しいピッチに設定されている。なお、ローラ５、６は、ワイヤ掛け作業をし易くするために、一般に、ワイヤ巻き掛け位置毎に独立しているが、ワイヤ掛け作業を考慮しないならば、各対向位置において、１つの溝付きの長いローラ５、６として構成することもできる。
【００３３】
ワーク３は、碁盤目状のワイヤ２に対して、等しいピッチのすべての枡目に向き合うように、接着層９により板状のワークプレート７の上面に位置決め状態で固定される。ワークプレート７は、交差状態で上面に開口するワイヤ通過溝１０を碁盤目状に有しており、切断時にワイヤ２の逃げ空間を形成している。
【００３４】
ワークプレート７は、ワーク３と共に例えば磁気吸着方式のベース１１の上に置かれ、ベース１１の上に置かれている額縁枠状の位置決めプレート１２の額縁枠内に嵌まり合って位置決めされる。位置決めプレート１２は、各辺毎に例えば２個のＬ字型の位置決めブロック１３を有している。各位置決めブロック１３は、取付けボルト１４によって位置決めプレート１２の外周縁に取付けられ、位置決めブロック１３の一部すなわち下端の内面をベース１１の側面に当てることによって、位置決めプレート１２をベース１１に対して位置決め状態として取付けている。
【００３５】
このようにして、ワーク３、これと一体のワークプレート７および位置決めプレート１２は、ワイヤソー１の加工位置の図示しない加工テーブル上に搬送され、加工テーブルの図示しない位置決め手段としての複数のロケートピンやクランプ手段によってワイヤ２に対して正確に位置決め状態として取付けられる。
【００３６】
加工時に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、走行しながらワーク３の上面に接して、ワーク３に対して相対的に切断方向に送られることによって、ワーク３をワイヤ２の枡目ごとにほぼ正方形の四角柱として切断する。ここで四角柱の縦横寸法は、平行なワイヤ２のピッチと対応している。なお、ワイヤ２は、ワーク３を完全に切り終えた後、ワイヤ通過溝１０に入る。
【００３７】
つぎに、図５ないし図８は、角切り方式のワイヤソー１によってワイヤ２のピッチを変えないまま、複数の円柱体のワーク４を縦横同じ寸法の四角柱として切断するときの状態を示している。
【００３８】
図５および図６においても、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、図３および図４と同様に巻き掛けられているため、ワーク４に対応する切断域で碁盤目状の枡目を形成している。ここでワイヤ２のＸ軸方向およびＹ軸方向のピッチは、図３のピッチと等しく設定されている。
【００３９】
図３と同じ角切り方式のワイヤソー１を利用して、ワイヤ２のピッチを変えないまま、複数の円柱体のワーク４を縦横同じ寸法として切断するとき、それぞれのワーク４は、個別の円柱状のワークプレート８の上面に接着層１５によって固着され、ワークプレート８を平板状の位置決めプレート１６の位置決め孔１７の内部に納められる。ワークプレート８は、好ましくはワーク４と同じ径の円柱体となっている。
【００４０】
位置決めプレート１６の位置決め孔１７は、ワークプレート８に嵌まり合う大きさの円として形成されており、ワイヤ２の碁盤目状の枡目の位置において、市松模様の黒位置または白位置に対応して形成されている。なお、各ワークプレート８は、碁盤目状のワイヤ２に対応させて上面に開口する井桁状のワイヤ通過溝２２を有しており、切断時にワイヤ２の逃げ空間を形成している。
【００４１】
位置決めプレート１６は、例えば磁気吸着方式のベース１８の上に置かれ、隣り合う２辺毎に例えば２個の位置調整ブロック２０によってベース１８に位置決め状態として取付けられている。なお、好ましくはベース１１とベース１８とは、同じ大きさのものとして構成されている。
【００４２】
図７のように、各位置調整ブロック２０は、ほぼコ字型であり、一例として２本の取付けボルト１９によって位置決めプレート１６の外周縁に取付けられ、その一部すなわち下端部でベース１８の側面に当接している。また、位置調整ブロック２０は、位置決めプレート１６の微調整のために、締め付けボルト付きの調整ボルト２１を有している。調整ボルト２１は、位置調整ブロック２０にねじ結合しており、その先端でベース１８の側面に当接している。
【００４３】
作業者が各辺の調整ボルト２１の回転方向を選択し、選択方向に回すと、位置決めプレート１６は、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に平行移動可能となり、さらにＸＹ平面上でのいずれの旋回方向にも位置調整自在となる。この調整によって、すべてのワーク４は、ワイヤ２に対して正確に対応できるようになっている。
【００４４】
また、図７のように、ワークプレート８は、外周面に半径方向の位置決めピン２３を有しており、この位置決めピン２３は、位置決めプレート１６の位置決め溝２４に嵌まって円周方向に位置決めされる。この円周方向の位置決めによって、ワークプレート８およびワークプレート８の上面に固着されているワーク４は、回り止めされ、必要に応じてすべてのワーク４の結晶方向も揃えられ、かつワイヤ２に対して位置決めされる。この結果、ワイヤ通過溝２２もワイヤ２に対して位置決めされることになる。
【００４５】
複数のワーク４およびこれらと一体のワークプレート８は、ワイヤソー１の図示しない加工テーブルの上に置かれ、図示しない複数のロケートピンやクランプ手段によって加工テーブルに位置決め状態で取り付けられる。このようにして、複数のワーク４およびワークプレート８は、ワイヤソー１のワイヤ２に対して最終的に正確に位置決めされる。
【００４６】
ベース１８が前記のベース１１と同じ寸法として構成されておれば、ワイヤソー１の加工テーブルや、加工テーブル付属の図示しない位置決め手段としての複数のロケートピンやクランプ手段は、いずれのワーク３、４のベース１１、１８についても共通に利用できることになる。
【００４７】
図５のような複数のワーク４の市松模様状の配置によって、隣り合う枡目の複数のワーク４は、図８のように、Ｙ軸の方向のそれぞれのワイヤ２を挟んで千鳥状に配置される。この千鳥状の配置は、Ｘ軸の方向でもＹ軸の方向と同様となる。このため、Ｘ軸の方向およびＹ軸の方向のすべてのワイヤ２は、走行方向において左側のワーク４の弦、右側のワーク４の弦を交互に通過することになる。
【００４８】
加工時に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のワイヤ２は、走行しながら複数のワーク４の上面に接し、ワーク４に対して相対的に切断方向に送られることによって、それらのワーク４をほぼ正方形の四角柱の形状として切断し、最終的にワイヤ通過溝２２に入る。四角柱の縦横の最大寸法は、それぞれワイヤ２のピッチと一致しており、正方形の各辺、すなわち円弧を含まない部分は、前記の弦の長さに相当している。切断後、各ワーク４は、ワークプレート８とともに加工テーブルから外され、ワークプレート８から離される。
【００４９】
図８のように、ワイヤ２に対する複数のワーク４の千鳥状の配置によって、ワーク４の切断中に、各ワーク４の切断位置で、切断面の面積の違いによる抵抗差により、ワイヤ２にワーク４の中心から離れる方向の逃げ力が発生する。しかし、それらの逃げ力が発生したとしても、ワイヤ２の走行方向で隣り合うワーク４の間で逃げ力の方向が逆となるために、それらの逃げ力が分散または相殺され、切断面の加工精度が向上する。この作用は、ワイヤ２のＸ軸方向およびＹ軸方向において起きているから、切断面の加工精度は、すべての切断面において向上することになる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
図３の実施形態は、１個の立方体のワーク３を切断対象としているが、ワーク３は、ワークプレート７よりも小さい２個以上のワーク３を１台のワークプレート７に接着固定して同時切断することも可能である。
【００５１】
また、図３および図５の実施形態によると、ワーク３、４は、切断後に正方形の四角柱であるが、切断後のそれは、長方形の四角柱であってもよく、したがって市松模様は、長方形の枡目を形成することになる。ちなみに市松模様は、本来、正方形の枡目であるが、現在では、長方形も含むとされている。
【符号の説明】
【００５２】
１  角切り方式のワイヤソー
２  ワイヤ
３  立方体のワーク
４  円柱体のワーク
５  ローラ
６  ローラ
７  板状のワークプレート
８  円柱状のワークプレート
９  接着層
１０  ワイヤ通過溝
１１  ベース
１２  額縁枠状の位置決めプレート
１３  位置決めブロック
１４  取付けボルト
１５  接着層
１６  平板状の位置決めプレート
１７  位置決め孔
１８  ベース
１９  取付けボルト
２０  位置調整ブロック
２１  調整ボルト
２２  ワイヤ通過溝
２３  位置決めピン
２４  位置決め溝
【図１】
2012115950.tif 000003
【図２】
2012115950.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012115950.tif 000007
【図６】
2012115950.tif 000008
【図７】
2012115950.tif 000009
【図８】
2012115950.tif 000010