(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記切断部電気特性は前記ワイヤ切断部の極間距離と相関を有し、前記並列ワイヤ部のうちで最初に前記ワイヤ電極が供給される前記ワイヤ切断部である先頭ワイヤ切断部の前記切断部電気特性である先頭切断部電気特性と、前記並列ワイヤ部のうちで前記ワイヤ電極が２番目以降に供給される前記ワイヤ切断部である後続ワイヤ切断部の前記切断部電気特性である後続切断部電気特性とを比較した結果に基づいて前記ワイヤ電極の走行する方向を決定する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記加工制御装置は、前記先頭切断部電気特性と前記後続切断部電気特性との比較の結果を定量的な指標値として算出し、前記指標値とあらかじめ定めた基準値との比較に基づいて前記ワイヤ電極の走行方向を決定することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記切断部電気特性は前記ワイヤ切断部の極間距離と相関を有し、前記切断部電気特性のばらつきの大きさと前記ワイヤ切断部の極間距離のばらつきの大きさとの相関を利用して前記ワイヤ電極の走行する方向を決定する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記加工制御装置は、前記切断部電気特性のうちの２つの間の差の最大値を定量的な指標値として算出し、前記指標値とあらかじめ定めた基準値との比較に基づいて前記ワイヤ電極の走行方向を決定することを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報であって前記ワイヤ電極の使用の状態と相関を有する電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
前記加工状態取得部は、前記ワイヤ電極が走行方向を変えることなく同じ方向に連続して走行した距離である同方向連続走行距離を前記電極状態情報として検出し、前記加工制御装置は、前記同方向連続走行距離があらかじめ定めた値を超えた場合に、前記ワイヤ電極の走行方向を反転させることを特徴とする請求項５に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記電極状態情報に基づいて前記並列ワイヤ部に未使用の前記ワイヤ電極が供給されるか否かを判定し、さらに、前記加工制御装置は、前記並列ワイヤ部に使用済みの前記ワイヤ電極が供給される場合、前記ワイヤ電極の走行する方向を一方向に維持し、前記並列ワイヤ部に未使用の前記ワイヤ電極が供給される場合、前記電極状態情報又は前記切断部電気特性に基づいて前記ワイヤ電極の走行方向を反転させる制御を実行する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記ワイヤ電極の走行方向を反転させる際に、前記ワイヤ電極の反転前に前記並列ワイヤ部に供給されていた部分の累積使用回数に比べて、前記ワイヤ電極の反転後に前記並列ワイヤ部に供給される部分の累積使用回数が多い場合に、反転前に比べて反転後の前記ワイヤ電極の走行速度を上げるか、又は反転前に比べて反転後の単位時間あたりの極間の放電エネルギーを下げるかのいずれか一方を実行する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記電極状態情報に基づいて前記ワイヤ電極のうちの前記並列ワイヤ部に供給される部分の累積の使用回数を算出し、算出した累積の使用回数が増すに従って、前記ワイヤ電極の走行速度を増す加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項１０】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、放電加工の状態に関する量であって前記加工状態情報を含む量である状態量を観測する状態量取得部と、前記状態量に基づいて、前記加工状態情報から放電加工によって切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきを小さくする加工条件を決定するための学習を実行する学習部とを有する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項１１】
一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりに前記ガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、
前記ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は前記極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、
前記ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、
前記並列ワイヤ部と前記被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、
前記ワイヤ切断部と前記被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、放電加工の状態に関する量であって前記加工状態情報を含む量である状態量を観測する状態量取得部と、前記状態量に基づいて、前記加工状態情報から放電加工によって切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきを小さくする加工条件を決定するための学習を実行した学習済み学習機とを有する加工制御装置と
を備えるワイヤ放電加工装置。
【請求項１２】
１本のワイヤ電極の一方の端を供給側ボビンに巻き付け他方の端を回収側ボビンに巻き付け、
複数のガイドローラに、前記ワイヤ電極を前記ガイドローラの回転軸の方向に一定の間隔をあけて複数回巻回することによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成し、
前記ワイヤ切断部と半導体インゴットとの間の電気特性である切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得し、
前記加工状態情報に基づいてワイヤ電極走行指令、放電波形指令及びステージ指令を決定し、
前記ワイヤ切断部と前記半導体インゴットとの間の電圧波形又は電流波形を前記放電波形指令に基づいて制御し、
前記ワイヤ電極の走行を前記ワイヤ電極走行指令に基づいて制御し、
前記並列ワイヤ部と前記半導体インゴットとの間の相対位置を変化させる切断送りステージを前記ステージ指令に基づいて制御し、
前記切断部電気特性は前記ワイヤ切断部の極間距離と相関を有し、前記並列ワイヤ部のうちで最初に前記ワイヤ電極が供給される前記ワイヤ切断部である先頭ワイヤ切断部の前記切断部電気特性である先頭切断部電気特性と、前記並列ワイヤ部のうちで前記ワイヤ電極が２番目以降に供給される前記ワイヤ切断部である後続ワイヤ切断部の前記切断部電気特性である後続切断部電気特性とを比較した結果に基づいて前記ワイヤ電極の走行する方向を決定し、
前記半導体インゴットから複数の半導体ウエハを切り出す半導体ウエハの製造方法。
【請求項１３】
１本のワイヤ電極の一方の端を供給側ボビンに巻き付け他方の端を回収側ボビンに巻き付け、
複数のガイドローラに、前記ワイヤ電極を前記ガイドローラの回転軸の方向に一定の間隔をあけて複数回巻回することによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成し、
前記ワイヤ切断部と半導体インゴットとの間の電気特性である切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得し、
前記加工状態情報に基づいてワイヤ電極走行指令、放電波形指令及びステージ指令を決定し、
前記ワイヤ切断部と前記半導体インゴットとの間の電圧波形又は電流波形を前記放電波形指令に基づいて制御し、
前記ワイヤ電極の走行を前記ワイヤ電極走行指令に基づいて制御し、
前記並列ワイヤ部と前記半導体インゴットとの間の相対位置を変化させる切断送りステージを前記ステージ指令に基づいて制御し、
前記加工状態情報に基づいて前記ワイヤ電極走行指令、前記放電波形指令及び前記ステージ指令を決定し、前記切断部電気特性のばらつきの大きさと前記ワイヤ切断部の極間距離のばらつきの大きさとの相関を利用して前記ワイヤ電極の走行する方向を決定し、
前記半導体インゴットから複数の半導体ウエハを切り出す半導体ウエハの製造方法。
【請求項１４】
１本のワイヤ電極の一方の端を供給側ボビンに巻き付け他方の端を回収側ボビンに巻き付け、
複数のガイドローラに、前記ワイヤ電極を前記ガイドローラの回転軸の方向に一定の間隔をあけて複数回巻回することによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成し、
前記ワイヤ切断部と半導体インゴットとの間の電気特性である切断部電気特性又は前記ワイヤ切断部の状態についての情報であって前記ワイヤ電極の使用の状態と相関を有する電極状態情報を加工状態情報として取得し、
前記加工状態情報に基づいてワイヤ電極走行指令、放電波形指令及びステージ指令を決定し、
前記ワイヤ切断部と前記半導体インゴットとの間の電圧波形又は電流波形を前記放電波形指令に基づいて制御し、
前記ワイヤ電極の走行を前記ワイヤ電極走行指令に基づいて制御し、
前記並列ワイヤ部と前記半導体インゴットとの間の相対位置を変化させる切断送りステージを前記ステージ指令に基づいて制御し、
前記半導体インゴットから複数の半導体ウエハを切り出す半導体ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、ワイヤ電極を用いて被加工物から複数の板状部材を一括して切り出す放電加工を行うワイヤ放電加工装置及び半導体ウエハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチワイヤ放電加工装置では、１本のワイヤ電極の複数の部分を互いに間隔をあけて設置して複数のワイヤ切断部を形成する。そして、複数のワイヤ切断部と被加工物との間に放電を発生させ、被加工物から複数の板状部材を一括して切り出す。マルチワイヤ放電加工装置は、例えば、半導体製造工程において、インゴットから複数のウエハを切り出すスライス加工に用いられる。【０００３】
特許文献１に記載のワイヤ放電加工装置は、切断ワイヤ部の各々における極間の状態を、短絡、放電、回り込み、開放の４つの状態に分類し、それぞれの状態の発生数を個別に計数し、計数した結果から加工状態を求める。そして、求めた加工状態に応じて、加工送り速度、極間へのパルス電圧印加周波数等を制御する。特許文献１に記載のワイヤ放電加工装置は、加工送り速度、極間へのパルス電圧印加周波数等の制御によって、放電集中、ワイヤ電極の断線等の発生を回避する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１７４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のワイヤ放電加工装置には、切り出される板状部材の板厚のばらつきを小さくすることが難しいという課題があった。本開示は、上記を鑑みてなされたものであり、被加工物から一括して複数の板状部材を切り出すマルチワイヤ放電加工において板状部材の板厚のばらつきを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のワイヤ放電加工装置は、一方の端が供給側ボビンに巻き付けられ他方の端が回収側ボビンに巻き付けられ、複数のガイドローラのまわりにガイドローラの回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部を形成する１本のワイヤ電極と、ワイヤ切断部と被加工物との間である極間の電圧波形又は極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置と、ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置と、並列ワイヤ部と被加工物との間の相対位置を変化させる切断送りステージをステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動制御装置と、ワイヤ切断部と被加工物との間の電気特性を計測した切断部電気特性又はワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部と、加工状態情報に基づいてワイヤ電極走行指令、放電波形指令及びステージ指令を決定し、切断部電気特性は前記ワイヤ切断部の極間距離と相関を有し、並列ワイヤ部のうちで最初にワイヤ電極が供給されるワイヤ切断部である先頭ワイヤ切断部の切断部電気特性である先頭切断部電気特性と、並列ワイヤ部のうちでワイヤ電極が２番目以降に供給されるワイヤ切断部である後続ワイヤ切断部の切断部電気特性である後続切断部電気特性とを比較した結果に基づいてワイヤ電極の走行する方向を決定する加工制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、被加工物から一括して複数の板状部材を切り出すマルチワイヤ放電加工において板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺の構成の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１による極間の電流波形の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１による複数のワイヤ切断部のパルス発生率と被加工物に形成される加工溝の断面図とを例示する図である。
【図５】実施の形態１によるワイヤ放電加工装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図６】実施の形態１によるワイヤ放電加工装置が備える処理回路をプロセッサ及びメモリで構成する場合の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態１によるワイヤ放電加工装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の構成例を示す図である。
【図８】実施の形態２によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２によるワイヤ放電加工装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図１０】実施の形態３によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態３による加工制御装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態３による機械学習装置の動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は例示であり、本開示の範囲は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、以下に説明する実施の形態は、適宜組み合わせて実行することができる。
【００１０】
実施の形態１
図１は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。図１（ａ）には、ワイヤ放電加工装置１０００の構成が示され、図１（ｂ）には、制御部３００の構成を示すブロック図が示されている。図１（ａ）には３軸直交座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸が示されている。ワイヤ放電加工装置１０００は、加工機構部１００、給電を実行する給電部２００、ワイヤ放電加工装置１０００を制御する制御部３００を備える。ワイヤ放電加工装置１０００は、被加工物ｗから一括して複数の板状部材を切り出す。被加工物ｗの例としては、タングステン、モリブデン、シリコンカーバイド（炭化珪素）、単結晶シリコン、単結晶シリコンカーバイド、ガリウムナイトライド、多結晶シリコン等を挙げることができる。
【００１１】
加工機構部１００は、複数のガイドローラ２、ボビン３、ボビン回転制御装置８―１、ボビン回転制御装置８―２、トラバース制御装置９、トラバース制御装置９ａ、制振ガイドローラ４、制振ガイドローラ４ａ、ノズル７及び切断送りステージ１０を備える。複数のガイドローラ２は、ワイヤ電極１の走行をガイドする。ボビン３は、繰り出し動作と巻き取り動作によってワイヤ電極１を走行させる。ボビン回転制御装置８―１及びボビン回転制御装置８―２はボビン３の回転を制御する。トラバース制御装置９及びトラバース制御装置９ａは、ボビン３の回転軸方向の位置を調整する。制振ガイドローラ４及び制振ガイドローラ４ａは、ワイヤ電極１の振動を抑制する。ノズル７は、加工液を被加工物ｗに向けて供給する。切断送りステージ１０は、被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間の相対位置を変化させる。
【００１２】
給電部２００は、給電子ユニット６、給電子ユニット６ａ及び加工用電源５を備える。加工用電源５は、給電子ユニット６及び給電子ユニット６ａを介してワイヤ電極１に対して給電を行う。制御部３００は、加工制御装置３１、放電波形制御装置３２、加工状態取得部３３、切断ステージ駆動制御装置３４及びワイヤ走行制御装置３５を備える。加工制御装置３１は、放電波形制御装置３２、加工状態取得部３３、切断ステージ駆動制御装置３４及びワイヤ走行制御装置３５を制御する。放電波形制御装置３２は加工用電源５を制御する。加工状態取得部３３は後述する加工状態情報ｐｓを出力する。切断ステージ駆動制御装置３４は切断送りステージ１０を制御する。ワイヤ走行制御装置３５はワイヤ電極１の走行を制御する。
【００１３】
加工機構部１００の構成及び動作について説明する。複数のガイドローラ２は、ガイドローラ２―１、ガイドローラ２―２、ガイドローラ２―３及びガイドローラ２―４で構成される。複数のガイドローラ２の各々は、各々の回転軸のまわりに回転可能に設置されている。そして、互いに離間して配置されて配置されており、また、複数のガイドローラ２の各々は、互いの回転軸が平行となるように配置されている。複数のガイドローラ２の各々の回転軸が互いに平行であることにより、ワイヤ電極１をより高精度に走行させることができる。本実施の形態の効果を奏する範囲で、複数のガイドローラ２の回転軸は、平行からずれて配置されていてもよい。以下では、複数のガイドローラ２の回転軸は図１（ａ）のｘ軸に平行であるとして説明する。
【００１４】
１本のワイヤ電極１が、複数のガイドローラ２のまわりに、複数のガイドローラ２の各々の回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されている。これにより、ｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉが形成される。ｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉの各々はワイヤ電極１の一部であり、これらをまとめて並列ワイヤ部１ａと称する。並列ワイヤ部１ａ、ワイヤ切断部１ａ―ｉ等は、ワイヤ電極１の一部ではあるが、同時に、ワイヤ切断部１ａ―ｉ等は、ワイヤ放電加工装置１０００の構成要素でもある。そのため、以下の説明では、ワイヤ電極１のうちの一部がワイヤ切断部１ａ―ｉの位置を走行して放電加工に使用される場合に、ワイヤ電極１がワイヤ切断部１ａ―ｉに供給されるという言い方をする場合がある。また、ｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉの各々を、ワイヤ切断部１ａ―ｉと称する場合がある。ここで、ｎは２以上の整数であり、ｉは指定される場合を除き１からｎの整数である。ｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉは、互いに平行に設置されることが望ましい。また、ワイヤ切断部１ａ―ｉの間の間隔は等しいことが望ましい。ワイヤ切断部１ａ―ｉが互いに平行かつ等間隔に配置されれば、切り出される複数の板状部材の板厚が等しく、断面を平行とすることができる。ワイヤ切断部１ａ―ｉの配置は、本実施の形態の効果を奏する範囲で非平行としてもよく、等間隔からずれてもよい。また、複数のガイドローラ２は、必ずしも４本である必要はなく、３本以下としてもよく、５本以上としてもよい。
【００１５】
被加工物ｗは、制振ガイドローラ４と制振ガイドローラ４ａとの間に設置され、制振ガイドローラ４及び制振ガイドローラ４ａがワイヤ電極１のｚ軸方向の動きを制限することによって並列ワイヤ部１ａにおけるワイヤ電極１の振動が抑制される。なお、制振ガイドローラ４及び制振ガイドローラ４ａを省くこともできる。ボビン３は、ボビン３―１及びボビン３―２で構成される。ボビン回転制御装置８―１及びトラバース制御装置９はボビン３―１を制御する。ボビン回転制御装置８―２及びトラバース制御装置９ａはボビン３―２を制御する。ボビン回転制御装置８―１及びボビン回転制御装置８―２をまとめてボビン回転制御装置８と称する。ボビン回転制御装置８は、ワイヤ走行制御装置３５からの指令に基づいてボビン３の回転を制御し、ワイヤ電極１の走行を制御する。例えば、ボビン回転制御装置８は、ワイヤ電極１の走行方向及び走行速度を制御してもよい。ボビン３―１が繰り出し動作を行い、ボビン３―２が巻き取り動作を行う場合のワイヤ電極１の走行方向を順方向と称する。また、ボビン３―１が巻き取り動作を行い、ボビン３―２が繰り出し動作を行う場合のワイヤ電極１の走行方向を逆方向と称する。すなわち、逆方向は、順方向の逆の走行方向となっている。なお、ボビン３―１を供給側ボビン、ボビン３―２を回収側ボビンと称する場合がある。
【００１６】
トラバース制御装置９及びトラバース制御装置９ａは、ワイヤ電極１の繰り出し位置又は巻き取り位置に応じてボビン３のｘ軸方向の位置を制御する。ｘ軸方向は、ボビン３の回転軸と平行である。トラバース制御装置９及びトラバース制御装置９ａによるボビン３の位置制御をトラバース制御と称する。トラバース制御によって、ボビン３はより安定に、かつ、より高精度にワイヤ電極１を走行させることができる。また、加工機構部１００はさらに、ワイヤ電極１の振動を抑制するガイド用プーリ、ワイヤ電極１の張力を測定するロードセル、ワイヤ電極１の張力を制御するダンサローラ等を備えてもよい。そして、ロードセル及びダンサローラによってワイヤ電極１の張力をワイヤ電極１の走行に適した範囲に維持してもよい。例えば、ダンサローラは、ワイヤ電極１の繰り出し速度及び巻き取り速度を変化させることによって、ワイヤ電極１の張力を制御してもよい。
【００１７】
図２は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺の構成の一例を示す図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）には、３軸直交座標系が示されている。図２の座標軸と図１（ａ）の座標軸の方向は一致している。図２（ａ）は、ｚ軸に平行に被加工物ｗ及びその周辺を見た図であり、図２（ｂ）は、ｘ軸と平行に被加工物ｗ及びその周辺を見た図である。なお、図２のｊは、２からｎ―１までの整数である。ワイヤ電極１が順方向に走行している場合、ワイヤ電極１の各部分は、最初にワイヤ切断部１ａ―１として放電加工に使用され、続いて、ｉ＝２からｉ＝ｎへと、順次、ワイヤ切断部１ａ―ｉとして使用される。一方、ワイヤ電極１が逆方向に走行している場合、ワイヤ電極１の各部分は、最初に、ワイヤ切断部１ａ―ｎとして使用され、続いて、ｉ＝ｎ−１からｉ＝１へと、順次、ワイヤ切断部１ａ―ｉとして放電加工に使用される。図２のｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ案内溝４１―ｉを、ワイヤ案内溝４１と称する。そして、図２のｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ案内溝４１ａ―ｉを、ワイヤ案内溝４１ａと称する。ここで、図２に示すように、制振ガイドローラ４及び制振ガイドローラ４ａの表面の複数個所に、ワイヤ案内溝４１の各々及びワイヤ案内溝４１ａの各々を、ｘ軸方向に等間隔に設けてもよい。そして、ワイヤ電極１を、複数のガイドローラ２に１周巻回させるごとにワイヤ案内溝４１の各々、及びワイヤ案内溝４１ａの各々に掛けるように設置してもよい。このようにすれば、ワイヤ切断部１ａ―ｉの間の間隔をより均等にすることができる。
【００１８】
ノズル７から、被加工物ｗに向けて加工液が供給される。図２に示すように、ノズル７は、並列ワイヤ部１ａと被加工物ｗとの間隙に加工液が入り込むように、被加工物ｗにノズル７の噴出口が近接して配置されることが望ましい。また、ノズル７に、図示しない加工液タンク、及び、図示しないポンプを接続してもよい。また、被加工物ｗを加工液が貯められた加工槽の内側に設置し、被加工物ｗを加工液に浸漬した状態にして放電加工を実行してもよい。加工液が被加工物ｗとワイヤ電極１との間隙に供給されると、被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間に発生する加工屑を間隙の外へと排出させる効果がある。この加工屑は、被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間に短絡を発生させる原因となるため、加工液を供給することによって、短絡の発生頻度を低減することができる。なお、ノズル７を省くこともできる。切断送りステージ１０は、並列ワイヤ部１ａ又は被加工物ｗの少なくともいずれか一方を移動させ、被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間の相対位置を変更する。ワイヤ切断部１ａ―ｉと被加工物ｗとの間を極間と称する。また、極間の距離を極間距離と称する。極間に所定の電圧が印加され、極間距離が所定の範囲の値になると、極間に放電が発生して発熱し被加工物ｗが溶融する。そして、一括して複数の板状部材が切り出される。
【００１９】
給電部２００について説明する。給電子ユニット６は、図２に示すようにｉ＝１からｉ＝ｎの給電子６―ｉを備える。給電子ユニット６ａは、図２に示すようにｉ＝１からｉ＝ｎの給電子６ａ―ｉを備える。加工用電源５は、給電子６―ｉ及び給電子６ａ―ｉを介してワイヤ切断部１ａ―ｉに給電し、ワイヤ切断部１ａ―ｉと被加工物ｗとの間に電圧を印加する。加工用電源５は、被加工物ｗに給電を実行する。加工用電源５は、極間に印加される電圧、極間に流れる電流等をワイヤ切断部１ａ―ｉごとに制御してもよい。
【００２０】
制御部３００について説明する。制御部３００は、ワイヤ放電加工装置１０００を制御する。放電波形制御装置３２は、放電波形指令ｗｃに基づいて加工用電源５を制御し、極間に印加される電圧波形又は極間に流れる電流波形を制御する。放電波形制御装置３２は、電圧波形、電流波形等を、ワイヤ切断部１ａ―ｉごとに制御してもよい。切断ステージ駆動制御装置３４は、ステージ指令ｓｃに基づいて切断送りステージ１０を駆動し、被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間の相対位置を制御する。ワイヤ走行制御装置３５は、ワイヤ電極走行指令ｒｃに基づいてボビン回転制御装置８を制御しボビン回転制御装置８はボビン３を回転させる。このように、ワイヤ走行制御装置３５は、ワイヤ電極走行指令ｒｃに基づいてワイヤ電極１の走行を制御する。加工制御装置３１は、加工状態取得部３３から取得した加工状態情報ｐｓに基づいてワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃを決定する。加工制御装置３１は、極間距離、極間の電圧、ワイヤ電極１の走行状態等を、安定した加工が実行できる状態に維持する。加工状態取得部３３は、加工状態情報ｐｓを出力する。
【００２１】
加工制御装置３１及び加工状態取得部３３の動作及び構造を例示する。加工状態取得部３３は、切断部電気特性ｅｃ―ｉを加工状態情報ｐｓとして出力する。加工状態取得部３３は、切断部電気特性ｅｃ―ｉに加えて実施の形態２に説明する電極状態情報ｅｓ―ｉを加工状態情報ｐｓとして出力してもよい。ここで、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間の電気特性を計測した量を切断部電気特性ｅｃ―ｉと称する。加工状態取得部３３は、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離と相関がある量を切断部電気特性ｅｃ―ｉとすることが望ましい。ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離と切断部電気特性ｅｃ―ｉとが相関を有する場合、加工制御装置３１は、切断部電気特性ｅｃ―ｉとワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離とを対応づけることができる。例えば、切断部電気特性ｅｃ―ｉの値をｉごとに比較することによって、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離をｉごとに比較できる。また、切断部電気特性ｅｃ―ｉの値のばらつきを検知することによって、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離のばらつきの大きさを検知できる。そして、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離と相関がある切断部電気特性ｅｃ―ｉの例としては、極間の電圧、極間のインピーダンス、極間の電流、極間に発生する電流パルスの数、極間に発生した電流パルスの数と極間に印加された電圧パルスの数との比等を挙げることができる。なお、上記の電流パルスの数は、電流パルスのエネルギー、電流パルスのピーク値等があらかじめ定めた範囲の中に含まれるものを計数してもよい。また、切断部電気特性ｅｃ―ｉは、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間の電気特性を計測した量そのものではなくてもよい。例えば、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間のインピーダンスのように、電気特性を計測した量に基づいて算出した値を切断部電気特性ｅｃ―ｉとして用いてもよい。
【００２２】
また、ワイヤ切断部１ａ―ｉにより被加工物ｗに形成される加工溝を加工溝ｇｉ、加工溝ｇｉの溝幅を加工溝幅ｓｉと称する。ここで、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離と加工溝幅ｓｉとは相関を有していてもよい。切断部電気特性ｅｃ―ｉとワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離が相関を有する場合、切断部電気特性ｅｃ―ｉに基づいてワイヤ電極の走行方向を制御することによって加工溝幅ｓｉのばらつきを低減することができる。
【００２３】
ワイヤ電極１の各部が最初に供給されるワイヤ切断部１ａ―ｉを、先頭ワイヤ切断部と称する。そして、先頭ワイヤ切断部の切断部電気特性ｅｃ―ｉを、先頭切断部電気特性ｌｅｃと称する。ワイヤ電極１の走行方向が順方向の場合、ワイヤ切断部１ａ―１が先頭ワイヤ切断部となり、切断部電気特性ｅｃ―１が先頭切断部電気特性ｌｅｃとなる。次に、ワイヤ電極１の各部が２番目以降に供給されるワイヤ切断部１ａ―ｉを、後続ワイヤ切断部と称する。そして、後続ワイヤ切断部の切断部電気特性ｅｃ―ｉを、後続切断部電気特性ｓｅｃと称する。ワイヤ電極１の走行方向が順方向の場合、後続ワイヤ切断部は、ｉ＝２からｎの切断部電気特性ｅｃ―ｉのうちのいずれかひとつである。加工制御装置３１は、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとを比較した結果に基づいてワイヤ電極１の走行する方向を決定してもよい。後述するように、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較に基づいてワイヤ電極１の走行方向を決定することにより、先頭切断部と後続切断部の極間距離の差が大きくなった場合にワイヤ電極１の走行方向を反転することができる。そして、切り出される板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態の効果を奏するためには、加工制御装置３１が、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとを比較することができればよい。例えば、加工制御装置３１は、先頭切断部電気特性ｌｅｃとひとつの後続切断部電気特性ｓｅｃとを比較してワイヤ電極１の走行する方向を決定してもよい。また、例えば、先頭切断部電気特性ｌｅｃと複数の後続切断部電気特性ｓｅｃから算出される量とを比較してワイヤ電極１の走行する方向を決定してもよい。また、例えば、先頭切断部電気特性ｌｅｃから計算される量と、複数の後続切断部電気特性ｓｅｃから算出される量とを比較してワイヤ電極１の走行する方向を決定してもよい。本実施の形態においては、先頭切断部電気特性ｌｅｃから計算される量と後続切断部電気特性ｓｅｃから算出される量との比較についても、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較と称する。後続切断部電気特性ｓｅｃから算出される量の例としては、複数の後続切断部電気特性ｓｅｃの相乗平均、相加平均等を挙げることができる。
【００２５】
図３は、本実施の形態による極間の電流波形の一例を示す図である。図３の横軸は時間であり、縦軸は極間に流れる電流値である。ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間に流れる電流値を極間電流ｄｃ―ｉと称する。図３を用いて加工状態取得部３３の動作の一例を説明する。加工状態取得部３３は、極間電流ｄｃ―ｉのピーク値があらかじめ定めた範囲に含まれる電流パルスの数と極間に印加された電圧パルスの数との比を取得する。加工状態取得部３３は、第１の閾値ｔｈ１及び第２の閾値ｔｈ２の２つの閾値を有しているとする。ここで、第１の閾値ｔｈ１は、第２の閾値ｔｈ２より大きい。極間電流ｄｃ―ｉのピーク値が、第２の閾値ｔｈ２と同じか又は第２の閾値ｔｈ２より小さい場合、加工状態取得部３３は、開放状態と判断する。また、極間電流ｄｃ―ｉのピーク値が第１の閾値ｔｈ１と第２の閾値ｔｈ２の間の値である場合、加工状態取得部３３は、放電パルスが発生している状態と判断する。また、極間電流ｄｃ―ｉのピーク値が第１の閾値ｔｈ１と同じか又は第１のしきい値ｔｈ１より大きい場合、加工状態取得部３３は、短絡状態と判断する。第１の閾値ｔｈ１の値及び第２の閾値ｔｈ２の値を試験等に基づいて設定することによって、上記の各状態と加工の状態とを対応させてもよい。例えば、開放状態を、極間距離が大きく放電加工に必要な電流が流れない状態としてもよい。また、放電パルス発生の状態を、放電加工が適正に実行される範囲に極間距離がある状態としてもよい。また、短絡状態を、適正な加工が実行できる状態より、極間距離が小さく極間電流ｄｃ―ｉが大きくなっている状態とし、短絡状態を、ワイヤ電極１の断線が発生しやすい状態としてもよい。
【００２６】
加工状態取得部３３は、単位時間の間にワイヤ切断部１ａ―ｉにおいて放電パルス発生の状態と判定された回数を、極間に単位時間の間に印加された電圧パルス数で除したものをパルス発生率ｐｒ―ｉとして算出する。以下に説明する例では、パルス発生率ｐｒ―ｉを切断部電気特性ｅｃ―ｉとする。パルス発生率ｐｒ―ｉは、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間距離と相関を有している。
【００２７】
図４は、本実施の形態による複数のワイヤ切断部のパルス発生率と被加工物に形成される加工溝の断面図とを例示する図である。図４を用いてパルス発生率ｐｒ―ｉとワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間距離との関係を例示する。図４（ａ）及び図４（ｂ）の横軸は時間であり、縦軸はパルス発生率ｐｒ―ｉである。図４（ｃ）は、被加工物ｗの断面図である。図４（ｃ）には、ｉ＝１からｉ＝３のワイヤ切断部１ａ―ｉが示されている。ワイヤ切断部１ａ―ｉは、ｚ軸の負の方向に被加工物ｗを切断し、ｉ＝１からｉ＝３の加工溝ｇｉが形成される。ｉ＝１からｉ＝３の加工溝幅ｓｉは、ｕ部とｖ部とで異なっていることに留意する。図４（ａ）には、図４（ｃ）のｕ部の加工時のパルス発生率ｐｒ―ｉがプロットされている。また、図４（ｂ）には、図４（ｃ）のｖ部の加工時のパルス発生率ｐｒ―ｉがプロットされている。図４（ｃ）に示す３軸直交座標系の軸方向は図１の座標系の軸方向と一致している。また、図４（ｃ）の被加工物ｗの断面はｙ軸に垂直である。わかりやすく表示するため、図４（ａ）及び図４（ｂ）にプロットされたパルス発生率ｐｒ―ｉは、ｉ＝１からｉ＝ｎのうちのｉ＝１からｉ＝５のみとしている。また、わかりやすく表示するため、図４（ｃ）には、ｎ個の加工溝ｇｉのうちのｇ１からｇ３までを図示している。
【００２８】
図４の例では、パルス発生率ｐｒ―１を先頭切断部電気特性ｌｅｃとし、パルス発生率ｐｒ―２を後続切断部電気特性ｓｅｃとする。後続切断部電気特性ｓｅｃは、ｉ＝２からｉ＝ｎまでのパルス発生率ｐｒ―ｉのいずれかひとつとしてもよい。図４（ａ）では、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差は小さく、図４（ｃ）のｕ部では、先頭切断部である加工溝幅ｓ１と、後続切断部である加工溝幅ｓ２との間の差異は小さい。一方、図４（ｂ）では、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差は大きく、図４（ｃ）のｖ部では、加工溝幅ｓ１と加工溝幅ｓ２との差異は大きい。このように、図４の例では、切断部電気特性ｅｃ―ｉとなるパルス発生率ｐｒ―ｉと、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間距離とが相関を有している。また、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間距離と加工溝幅ｓｉとは相関を有しているため、切断部電気特性ｅｃ―ｉと加工溝幅ｓｉとは相関を有することになる。以上から、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差の大きさから、加工溝幅ｓｉのばらつきの大きさを検知することができる。
【００２９】
加工制御装置３１は、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較の結果を定量的な指標値として算出し、算出した指標値とあらかじめ定めた基準値との比較に基づいてワイヤ電極１の走行方向を決定する。これにより、加工溝幅のばらつきの大きさに応じて、ワイヤ電極の走行方向を決定することができる。図４の例の先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差を発生率差ｄと称する。言い換えれば、図４の例における先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較の結果としての定量的な指標値は、発生率差ｄである。そして、図４（ａ）の発生率差ｄより図４（ｂ）の発生率差ｄの方が大きいことに対応して、図４（ｃ）のｕ部の加工溝幅ｓｉのばらつきより、図４（ｃ）のｖ部の加工溝幅ｓｉのばらつきの方が大きい。図４の例の場合、発生率差ｄが大きい場合、加工溝幅ｓｉのばらつきも大きくなる。加工制御装置３１は、切断部電気特性ｅｃ―ｉの間のばらつきと、ワイヤ切断部１ａ―ｉにおける極間距離のばらつきとの間の相関を利用してワイヤ電極走行指令ｒｃを決定してもよい。なお、加工制御装置３１は、発生率差ｄに代えて、ｉ＝１からｉ＝ｎのパルス発生率ｐｒ―ｉのうちの２つの差の最大値を、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較の結果としての定量的な指標値として用いてもよい。そして、ワイヤ電極１の走行方向を決定してもよい。また、切断部電気特性ｅｃ―ｉの選び方、被加工物ｗの材質、ワイヤ走行指令ｓｃ、波形指令ｗｃ、ステージ指令ｓｃ等に依存して、切断部電気特性ｅｃ―ｉとワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離との関係は変化しうる。例えば、図４の例とは逆に、先頭切断部電気特性ｌｅｃが後続切断部電気特性ｓｅｃに比べて大きい場合に、加工溝幅ｓ１が、ｉ＝２からｉ＝ｎの加工溝幅ｓｉより大きくなる場合も発生しうる。
【００３０】
図５は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の動作の一例を示すフロー図である。図５を参照して、ワイヤ放電加工装置１０００の動作の一例を説明する。加工制御装置３１は、ステップＳ１０１において、並列ワイヤ部１ａに未使用のワイヤ電極１が供給される状態、すなわち未使用のワイヤ電極１がボビン３―１に装着された状態でワイヤ電極１の走行方向を順方向として加工を開始する。このとき、未使用のワイヤ電極１が先頭ワイヤ切断部であるワイヤ切断部１ａ―１として使用される。一方、先頭ワイヤ切断部として使用されたワイヤ電極１が後続ワイヤ切断部であるｉ＝２からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉに供給されるため、ワイヤ電極１の中の使用済みの部分が後続ワイヤ切断部として使用される。
【００３１】
先頭ワイヤ切断部にワイヤ電極１の中の未使用の部分が供給され、後続ワイヤ切断部にワイヤ電極１の中の使用済の部分が供給されることにより、先頭ワイヤ切断部と後続ワイヤ切断部の加工の状態に差異が生じる。加工の状態の差異の例として、ワイヤ電極１に被加工物ｗ等が付着し、ワイヤ電極１の状態の差異によって加工の状態に差異が生じる場合を挙げることができる。そして、先頭切断部電気特性ｌｅｃと、後続切断部電気特性ｓｅｃとの間にも差異が生じ、加工溝幅ｓ１とｉ＝２からｉ＝ｎの加工溝幅ｓｉとの間にも差異が生じる。ステップＳ１０１において、ワイヤ電極１の走行方向を順方向として加工が継続される間、発生率差ｄは時間の経過に伴って拡大し、加工溝幅ｓ１とｉ＝２からｉ＝ｎの加工溝幅ｓｉとの間の差異も拡大する。
【００３２】
加工制御装置３１は、指標値である発生率差ｄについて、２つの閾値を有しているとする。閾値を基準値と称してもよい。２つの閾値を、第１閾値Ｐｔｈ１及び第２閾値Ｐｔｈ２とする。ここで、第２閾値Ｐｔｈ２は第１閾値Ｐｔｈ１より小さい値とする。ステップＳ１０２において、加工制御装置３１は、発生率差ｄが第１閾値Ｐｔｈ１より大きいか否かを判断する。ステップＳ１０２において、発生率差ｄが第１閾値Ｐｔｈ１より大きいと判断した場合、加工制御装置３１は、ステップＳ１０４へと進み、ステップＳ１０４においてワイヤ電極１の走行方向を順方向から逆方向へと反転して加工を実行する。一方、発生率差ｄが第１閾値Ｐｔｈ１より小さいか又は同じと判断した場合、加工制御装置３１は、ステップＳ１０３へと進み、ステップＳ１０３においてワイヤ電極１の走行方向を順方向に維持して加工を続行し、ステップＳ１０２へと進む。そして、ステップＳ１０２において発生率差ｄが第１閾値Ｐｔｈ１より大きいと判断されるまで、加工制御装置３１はステップＳ１０２とステップＳ１０３の動作フローを繰り返し実行する。
【００３３】
加工制御装置３１は、ワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃを決定することによって、以下に説明するようにステップＳ１０４の走行方向を反転させる動作を行う。例えば、まず、加工用電源５の給電とワイヤ電極１の走行を停止する。同時に、切断送りステージ１０を停止させて被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間の相対位置の変化を停止させる。その後、ワイヤ電極１の逆方向への走行と加工用電源５による給電を開始させる。同時に、切断送りステージ１０を動作させ被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの間の相対位置の変化を開始させる。以上のように、ステップＳ１０４の走行方向を反転させる動作を行ってもよい。上記の反転動作の間、安定して放電加工が実行されるように、放電波形、極間距離等を制御してもよい。
【００３４】
ステップＳ１０４において、ワイヤ電極１の走行方向が順方向から逆方向に切り替わると、ｉ＝１からｉ＝ｎのワイヤ切断部１ａ―ｉに供給されるワイヤ電極１は、すべて使用済みのワイヤ電極１になる。そのため、並列ワイヤ部１ａにおけるｉごとの極間距離のばらつき及び発生率差ｄは、時間の経過に伴い小さくなる。ステップＳ１０４の走行方向の反転により、加工溝幅ｓｉのばらつきを小さくすることができる。ステップＳ１０５において、加工制御装置３１は、発生率差ｄが第２閾値Ｐｔｈ２より小さいか否かについての判断を実行する。ステップＳ１０５において、発生率差ｄが第２閾値Ｐｔｈ２より小さいと判断した場合、加工制御装置３１はステップＳ１０７へと進み、ワイヤ電極１の走行方向を逆方向から順方向へと反転し、ステップＳ１０２へと進む。一方、発生率差ｄが第２閾値Ｐｔｈ２と同じか又は第２閾値Ｐｔｈ２より大きいと判断した場合、加工制御装置３１はステップＳ１０６へと進み、ワイヤ電極１の走行方向を逆方向に維持して加工を続行し、ステップＳ１０５へと進む。そして、加工制御装置３１は、ステップＳ１０５において発生率差ｄが第２閾値Ｐｔｈ２より小さいと判断されるまで、ステップＳ１０５とステップＳ１０６の動作フローを繰り返し実行する。
【００３５】
ここで、ステップＳ１０４においてワイヤ電極１の走行方向を反転した後、ワイヤ電極１を逆方向へ走行させ続けると、ワイヤ電極１の一部が、他の部分に比べてより多く使用される。そのため、ステップＳ１０５の条件分岐の動作により、ワイヤ電極１の一部と他の部分との使用回数の差を低減することができる。以上が、ワイヤ放電加工装置１０００の動作フローの一例である。ステップＳ１０２及びステップＳ１０５の条件分岐の動作フローにおいて、加工制御装置３１は、先頭切断部電気特性ｌｅｃと、後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較に基づいてワイヤ電極１の走行する方向を決定する。また、切断部電気特性ｅｃ―ｉと極間距離との間には相関があり、加工制御装置３１は、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較の結果を定量的な指標値として算出する。そして、算出した指標値の値とあらかじめ定めた閾値である基準値との大小関係に基づいてワイヤ電極１の走行方向を決定する。その結果、順方向走行時に、ステップＳ１０２の動作により、加工溝幅ｓｉのばらつきの大きさが第１閾値Ｐｔｈ１に対応する値より大きくなった場合にワイヤ電極１を逆方向に反転することができる。そして、加工溝幅ｓｉのばらつきを低減させることができる。そして、切り出される板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【００３６】
加工溝幅ｓｉのばらつきの大きさが小さくなれば、被加工物ｗから切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきが小さくなる。この板厚のばらつきは、例えば、半導体ウエハの製造工程におけるマルチワイヤ放電加工の後工程において板厚のばらつきを研磨によって所定の公差以下とする工程において、研磨の所要時間を増大させる要因となる。また、加工溝幅ｓｉの間のばらつきが低減されると、加工液がより均等に加工溝ｇｉに供給されることになり、加工溝ｓｉ内の加工屑が均等に取り除かれ、加工液による冷却能力の加工溝ｓｉの間のばらつきが低減される。これにより、ワイヤ電極１の断線の発生確率を低減することができる。さらに、ワイヤ電極１の断線の発生確率が低減されるとワイヤ電極１に、より多くの電力を給電することが可能となり、加工速度を向上することができる。
【００３７】
また、逆方向走行時に、ステップＳ１０５の動作により、加工溝幅ｓｉのばらつきの大きさが第２閾値Ｐｔｈ２に対応する値より小さくなった場合にワイヤ電極１の走行方向を順方向に反転することができる。そして、ワイヤ電極１の一部が他の部分に比べて偏って多く使用されることを避けることができる。ワイヤ電極１の全体をより均等に使用することにより、ワイヤ電極１の寿命を延ばし、ワイヤ電極１の断線の発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、図５の動作フローのステップＳ１０５からステップＳ１０７までの動作を省いても、加工溝幅ｓｉのばらつきを小さくする効果を奏する。また、図５の動作フローにおいて、ステップＳ１０５からステップＳ１０７までの動作フローに代えて、実施の形態２と同様に、ステップＳ１０４で走行方向を反転してからあらかじめ定めた距離だけワイヤ電極１が走行した場合に走行方向を反転させてもよい。また、図５では、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較結果を定量的に示す指標値として先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差の値を用いる。この指標値は、先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの差に限定されるものではなく、比較結果を定量的に示すものであればよい。例えば、指標値として先頭切断部電気特性ｌｅｃと後続切断部電気特性ｓｅｃとの比を用いてもよい。
【００３９】
また、図５のフロー図では、パルス発生率ｐｒ―ｉを切断部電気特性ｅｃ―ｉとしているが、切断部電気特性ｅｃ―ｉを、ワイヤ切断部１ａ―ｉの極間距離と相関を有する量とすることにより、切断部電気特性ｅｃ―ｉに基づいて加工溝幅ｓｉの状態を検知できる。そして、図５の動作例と同様の効果を得ることができる。例えば、図３を用いて説明した短絡状態の発生率、絶縁状態の発生率等を切断部電気特性ｅｃ―ｉとして用いてもよい。また、ワイヤ切断部１ａ―ｉのうち、被加工物ｗの切断される部分の長さが、加工の進行に伴って変化する場合がある。一例を挙げれば、円柱形状の被加工物ｗの中心軸に対してワイヤ切断部１ａ―ｉが垂直となるような配置による加工の場合、切断送りステージ１０の移動に伴って被加工物ｗの切断される部分の長さが変化する。このような場合、切断部電気特性ｅｃ―ｉは、図５のステップＳ１０２、ステップＳ１０５の第１閾値Ｐｔｈ１及び第２閾値Ｐｔｈ２等を、円柱形状の被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの相対位置に応じて変化させてもよい。すなわち、先頭切断部電気特性ｌｅｃと前記後続切断部電気特性ｓｅｃとの比較の結果として算出される指標値についての基準値を被加工物ｗと並列ワイヤ部１ａとの相対位置に応じて変化させてもよい。このようにすれば、図５の動作例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、走行方向を反転させた後、ワイヤ電極１の走行距離又は走行時間があらかじめ定めた値を超えるまで、加工制御装置３１が走行方向を反転しない構成としてもよい。このような動作により、並列ワイヤ部１ａと被加工物ｗとの間の電気特性が不安定な状態での反転動作を避け、誤動作の発生を避けることができる。走行方向反転直後に生じる不安定な電気特性の例としては、走行方向反転前のパルス発生率ｐｒ―ｉに比べて走行方向反転直後にパルス発生率ｐｒ―ｉが著しく低下する状態を挙げることができる。また、別の例として、走行方向反転前のパルス発生率ｐｒ―ｉに比べて走行方向反転直後のパルス発生率ｐｒ―ｉの時間変動が増大する状態を挙げることができる。
【００４１】
また、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる際に、ワイヤ電極１の反転前に並列ワイヤ部１ａに供給されていた部分の累積使用回数に比べて、ワイヤ電極１の反転後に並列ワイヤ部１ａに供給される部分の累積使用回数が多い場合がある。このような場合、加工制御装置３１は、反転前に比べて反転後のワイヤ電極１の走行速度を上げるか、又は反転前に比べて反転後の単位時間あたりの極間の放電エネルギーを下げるかのいずれか一方を実行してもよい。これにより、ワイヤ電極１の各部の消耗の度合いをより均等とすることができる。ここで、走行速度とは、ワイヤ電極１が単位時間あたりに進行する距離としてもよい。また、ワイヤ電極１が単位時間あたりに繰り出される長さ又は巻き取られる長さとしてもよい。そして、ワイヤ電極１の消耗を遅くし寿命を延ばすことができる。ここで、累積使用回数は、並列ワイヤ部１ａとして放電加工に使用された回数としてもよい。また、加工制御装置３１は、実施の形態２に説明する電極状態情報ｅｓ―ｉを取得し、取得した電極状態情報ｅｓ―ｉに基づいて累積使用回数を算出してもよい。また、加工制御装置３１は、切断部電気特性ｅｃ―ｉに基づいて累積使用回数を求めてもよい。また、加工制御装置３１は、電極状態情報ｅｓ―ｉに基づいてワイヤ電極１の累積使用回数を算出し、算出した累積使用回数が増すに従って、ワイヤ電極１の走行速度を増してもよい。これにより、ワイヤ電極１の消耗を遅くして寿命を延ばすことができる。
【００４２】
図６は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置が備える処理回路を、プロセッサ及びメモリで構成する場合の構成例を示す図である。処理回路がプロセッサ１０００１及びメモリ１０００２で構成される場合、ワイヤ放電加工装置１０００の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア、ファームウェア等はプログラムとして記述され、メモリ１０００２に格納される。処理回路では、メモリ１０００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００１が読み出して実行することによって、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、ワイヤ放電加工装置１０００の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１０００２を備える。また、これらのプログラムは、ワイヤ放電加工装置１０００の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、プロセッサ１０００１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等であってもよい。メモリ１０００２は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  EPROM）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリとしてもよい。また、メモリ１０００２を、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、又はＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等としてもよい。
【００４３】
図７は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の構成例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図７に示す処理回路１０００３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、又はこれらを組み合わせたものとしてもよい。ワイヤ放電加工装置１０００の機能を、機能ごとに処理回路１０００３によって実現してもよく、複数の機能をまとめて処理回路１０００３によって実現してもよい。処理回路は、必ずしも加工機構部１００、給電部２００等の近くに設置する必要はない。例えば、図１の制御部３００を処理回路とし、制御部３００を、加工機構部１００及び給電部２００から離れた場所に配置し、制御部３００と加工機構部１００及び給電部２００とを、ネットワークで接続しても良い。また、制御部３００は、例えば、クラウドサーバ上の処理回路としてもよい。
【００４４】
ワイヤ放電加工装置１０００は、１本のワイヤ電極１を備える。ワイヤ電極１は、一方の端がボビン３―１に巻き付けられ他方の端がボビン３―２に巻き付けられる。そして、ワイヤ電極１は、複数のガイドローラ２のまわりにガイドローラ２―１等の回転軸の方向に間隔をあけて複数回巻回されることによりワイヤ切断部１ａ―ｉが複数並設された並列ワイヤ部１ａを形成する。また、ワイヤ放電加工装置１０００は、ワイヤ切断部１ａ―ｉと被加工物ｗとの間である極間の電圧波形又は極間に流れる電流波形を放電波形指令ｗｃに基づいて制御する放電波形制御装置３２を備える。また、ワイヤ放電加工装置１０００は、ワイヤ走行制御装置３５と、切断ステージ駆動制御装置３４とを備える。ワイヤ走行制御装置３５は、ワイヤ電極１の走行をワイヤ電極走行指令ｒｃに基づいて制御する。切断ステージ駆動制御装置３４は、並列ワイヤ部１ａと被加工物ｗとの間の相対位置を変化させる切断送りステージ１０をステージ指令ｓｃに基づいて制御する。また、ワイヤ放電加工装置１０００は、ワイヤ切断部１ａ―ｉと被加工物ｗとの間の電気特性を計測した切断部電気特性ｅｃ―ｉ又はワイヤ切断部１ａ―ｉの状態についての情報である電極状態情報ｅｓ―ｉを加工状態情報ｐｓとして取得する加工状態取得部３３を備える。また、ワイヤ放電加工装置１０００は、加工状態情報ｐｓに基づいてワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃを決定する加工制御装置３１を備える。
【００４５】
また、被加工物ｗを半導体インゴットとして半導体ウエハの製造を行うこともできる。例えば、１本のワイヤ電極１の一方の端をボビン３―１に巻き付け他方の端をボビン３―２に巻き付ける。そして、複数のガイドローラ２に、ワイヤ電極１をガイドローラ２―１等の回転軸の方向に一定の間隔をあけて複数回巻回することによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部１ａを形成する。そして、ワイヤ切断部１ａ―ｉと半導体インゴットとの間である極間の電圧波形又は電流波形を放電波形指令ｗｃに基づいて制御する。そして、並列ワイヤ部１ａと半導体インゴットとの間の相対位置を変化させる切断送りステージ１０をステージ指令ｓｃに基づいて制御する。さらに、ワイヤ切断部１ａ―ｉと被加工物ｗとの間の電気特性である切断部電気特性ｅｃ―ｉ又はワイヤ切断部１ａ―ｉの状態についての情報である電極状態情報ｅｃ―ｉを加工状態情報ｐｓとして取得する。そして、加工状態情報ｐｓに基づいてワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃを決定する。このようにして、半導体インゴットから複数の半導体ウエハを切り出す。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被加工物から一括して複数の板状部材を切り出すマルチワイヤ放電加工において板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。また、ワイヤ電極１の全体をより一様に使用することができる。また、ワイヤ電極１の断線の発生確率を低減することができる。また、ワイヤ電極１の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
実施の形態２．
図８は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。図８（ａ）には、ワイヤ放電加工装置１０００ａの全体の構成が示されており、図８（ｂ）には、制御部３００ａの構成を示すブロック図が示されている。本実施の形態のワイヤ放電加工装置１０００ａは、実施の形態１の図１に示す制御部３００に代えて制御部３００ａを備える。さらに、制御部３００ａは、実施の形態１の図１に示す加工制御装置３１に代えて加工制御装置３１ａを備え、加工状態取得部３３に代えて、加工状態取得部３３ａを備える。本実施の形態の説明において、実施の形態１に説明したワイヤ放電加工装置１０００の構成要素と同じ又は対応する構成要素については同一の符号を付す。加工状態取得部３３ａは、電極状態情報ｅｓ―ｉを取得し、取得した電極状態情報ｅｓ―ｉを加工状態情報ｐｓとして出力する。加工制御装置３１ａは、加工状態情報ｐｓに基づいてワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃを決定する。
【００４８】
加工状態取得部３３ａは、ワイヤ切断部１ａ―ｉとして使用されるワイヤ電極１の状態についての情報を、電極状態情報ｅｓ―ｉとして取得する。電極状態情報ｅｓ―ｉを、ワイヤ電極１の使用の状態を示す情報、ワイヤ電極１が放電加工に使用された回数又は量と相関を有する量としてもよい。また、電極状態情報ｅｓ―ｉを、ワイヤ電極１の各部の累積の使用量と相関を有する量、ワイヤ電極１の各部の累積の使用量を示す量等としてもよい。ここで、電極状態情報ｅｓ―ｉの例としては、電極状態情報ｅｓ―ｉを検出した時点におけるワイヤ電極１の各部分の累積の使用量を示す情報、ワイヤ電極１の各部分が、放電加工に使用されることによってどの程度変化したかを示す情報、ワイヤ電極１の走行方向、走行距離、走行速度を記憶したワイヤ走行記憶、ワイヤ電極１の表面を撮影した画像等を挙げることができる。また、加工状態取得部３３ａは、様々な方法で電極状態情報ｅｓ―ｉを取得することができる。例えば、ボビン３に設けたエンコーダの計測結果から電極状態情報ｅｓ―ｉを取得してもよい。また、加工状態取得部３３ａに入力部を設け、作業者の入力によって電極状態情報ｅｓ―ｉを取得してもよい。また、並列ワイヤ部１ａに供給されようとするワイヤ電極１を撮影する撮像装置を設けてワイヤ電極１の画像から電極状態情報ｅｓ―ｉを決定してもよい。電極状態情報ｅｓ―ｉを、ワイヤ電極１の各部の使用の状態と相関を有する量である場合、電極状態情報ｅｓ―ｉに基づいてワイヤ電極１の走行方向を決定することにより、切り出される板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【００４９】
図９は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の動作の一例を示すフロー図である。図９を参照して、ワイヤ放電加工装置１０００ａの動作を例示する。ステップＳ２０１において、加工制御装置３１ａは、ワイヤ電極１の走行方向を順方向として加工を開始する。ステップＳ２０２において、加工制御装置３１ａは、加工状態情報ｐｓに基づいて並列ワイヤ部１ａに供給されるワイヤ電極１が未使用であるか又は使用済みであるかを判断する。例えば、加工制御装置３１ａは、ワイヤ電極１の走行方向と走行距離を加工状態情報ｐｓとして取得する。そして、累積の順方向の走行距離、累積の逆方向の走行距離、及びワイヤ電極１の長さ等から、並列ワイヤ部１ａへ供給されるワイヤ電極１が未使用であるか否かを判断してもよい。また、例えば、加工制御装置３１ａは、ワイヤ電極１を撮影した画像からワイヤ電極１がどの程度使用されたかを示す情報を加工状態情報ｐｓとして取得し、加工状態情報ｐｓに基づいて並列ワイヤ部１ａに供給されるワイヤ電極１が未使用か否かを判断してもよい。
【００５０】
ステップＳ２０２において、並列ワイヤ部１ａに使用済のワイヤ電極１が供給されると判断した場合、加工制御装置３１ａは、ステップＳ２０３へと進み、ステップＳ２０３において走行方向を順方向に維持して加工を続行しステップＳ２０２へと進む。そして、加工制御装置３１ａは、ステップＳ２０２において並列ワイヤ部１ａへ未使用のワイヤ電極が供給されると判断されるまでステップＳ２０２とステップＳ２０３の動作フローを繰り返し実行する。一方、ステップＳ２０２において、並列ワイヤ部１ａに未使用のワイヤ電極１が供給されると判断した場合、加工制御装置３１ａは、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４において、加工制御装置３１ａは、同方向連続走行距離があらかじめ定めた閾値より大きいか否かを、電極状態情報ｅｓ―ｉすなわち加工状態情報ｐｓに基づいて判断する。ここで、同方向連続走行距離とは、ワイヤ電極１が走行方向を同じ方向に維持して連続して走行した距離である。言い換えれば、同方向連続走行距離は、ワイヤ電極１が走行方向の反転を行わずに連続して走行した距離である。例えば、加工制御装置３１ａは、ワイヤ電極１の走行方向と走行距離を加工状態情報ｐｓとして取得して同方向連続走行距離を算出し、算出した同方向連続走行距離を閾値と比較してステップＳ２０４の判断を実行してもよい。なお、加工制御装置３１ａがステップＳ２０２の判断に用いる加工状態情報ｐｓと加工制御装置３１ａステップＳ２０４の判断に用いる加工状態情報ｐｓとは、同じでもよく異なってもよい。
【００５１】
ステップＳ２０４において、同方向連続走行距離が閾値より大きいと判断した場合、加工制御装置３１ａは、ステップＳ２０６へと進む。ステップＳ２０６において、加工制御装置３１ａは、走行方向を反転して加工を実行しステップＳ２０４へと進む。ステップＳ２０４において同方向連続走行距離が閾値より小さいか又は閾値と同じであると判断した場合、加工制御装置３１ａはステップＳ２０５へ進み、ステップＳ２０５において走行方向を維持して加工を続行し、ステップＳ２０４へと進む。なお、順方向に走行している場合にステップＳ２０４の判断がされる場合と、逆方向に走行している場合にステップＳ２０４の判断がされる場合がある。順方向に走行している場合の同方向連続走行距離の閾値と、逆方向に走行している場合の同方向連続走行距離の閾値とを、同じ値としてもよいが、異なる値とすることが望ましい。以上説明したように、加工制御装置３１ａは、図９のステップＳ２０４の条件分岐によって、同方向連続走行距離が閾値より大きいか否かに基づいて走行方向を反転するかしないかを判断する。これにより、加工溝幅ｓｉのばらつきを小さくすることができる。言い換えれば、被加工物ｗから一括して切り出される複数の板状材の間の板厚のばらつきを低減できる。また、ワイヤ電極１の使用の偏りを緩和することができる。ここで、使用の偏りとは、ワイヤ電極１の一部の累積の使用量が、ワイヤ電極１の別の部分の累積の使用量に比べて多いことを指す。
【００５２】
また、ステップＳ２０２の条件分岐では、加工制御装置３１ａが未使用のワイヤ電極１が並列ワイヤ部１ａに供給されるか否かによって、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる制御を実行するか否かを決定する。これにより、使用済みワイヤ電極１が並列ワイヤ部１ａに供給されている場合には、走行方向の反転は実行されず、ワイヤ電極１の走行方向は一方向に維持される。これにより、不要な走行方向の反転に伴って発生する加工の中断をなくし、効率よく加工を行うことができる。一方、未使用のワイヤ電極１が供給される場合には、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる制御を実行して切り出される複数の板状材の間の板厚のばらつきを低減できる。また、ワイヤ電極１の一部が他の部分に比べて多く使用されることを抑制することができる。なお、図９の動作フローにおいて、ステップＳ２０２を省き、ステップＳ２０１からステップＳ２０４へと進む動作フローを実行してもよい。このような動作フローによっても、同方向連続走行距離があらかじめ定めた距離に到達するごとに、ワイヤ電極１の走行方向を反転させることができる。そして、未使用のワイヤ電極１が供給される場合には、加工溝幅ｓｉのばらつきを低減させることができる。
【００５３】
また、実施の形態１の図５を用いて説明した動作フローに加えて、図９に説明した動作フローの一部を実行することもできる。例えば、加工状態取得部３３は、電極状態情報ｅｓ―ｉを加工状態情報ｐｓとしてさらに取得し、図５の動作フローに加えて、図９のステップＳ２０２の条件分岐の動作を実行してもよい。そして、未使用のワイヤ電極１が並列ワイヤ部１ａに供給される場合に限って、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる制御を実行してもよい。これにより、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる制御が不要と判断された場合、ワイヤ電極１の走行方向の反転による加工の中断がなくなるため、効率よく加工を実行できる。また、図９に説明した動作フローに、実施の形態１の図５に説明した動作フローを加えることもできる。例えば、加工制御装置３１ａは、図５に説明した切断部電気特性ｅｃ―ｉを電極状態情報ｅｓ―ｉに加えて加工状態情報ｐｓとして取得する。そして、加工制御装置３１ａは、図９のステップＳ２０４の条件分岐の動作に代えて、図５のステップＳ１０２、ステップＳ１０５等の条件分岐の動作を実行し、ワイヤ電極１の走行方向を制御してもよい。
【００５４】
また、実施の形態１と同様に、図９の動作フローにおいて、加工制御装置３１ａは、ワイヤ電極１の走行方向反転後の走行距離が直前の走行方向の反転前の走行距離を超えないようにワイヤ電極走行指令ｒｃを決定してもよい。そして、ワイヤ電極１の各部をより均等に使用してもよい。また、実施の形態１と同様に、加工制御装置３１ａは、図９の動作フローにおいて、ワイヤ電極１の反転前の走行速度が、ワイヤ電極１の反転後の走行速度より速くなるようにワイヤ電極走行指令ｒｃを決定してもよい。また、単位時間あたりの放電エネルギーを、走行方向の反転前に比べて走行方向の反転後に下げてもよい。言い換えれば、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる際に、ワイヤ電極１の反転前に並列ワイヤ部１ａに供給されていた部分の累積使用回数に比べて、ワイヤ電極１の反転後に並列ワイヤ部１ａに供給される部分の累積使用回数が多い場合がある。このような場合、加工制御装置３１ａは、反転前に比べて反転後のワイヤ電極１の走行速度を上げるか、又は反転前に比べて反転後の単位時間あたりの極間の放電エネルギーを下げるかのいずれか一方を実行してもよい。ここで、ワイヤ電極１の各部の累積使用回数は、ワイヤ電極１の各部が並列ワイヤ部１ａとして放電加工に使用された回数としてもよい。これにより、ワイヤ電極１の各部の消耗の度合いをより均等とすることができる。また、加工制御装置３１ａは、累積使用回数を、電極状態情報ｅｓ―ｉ、切断部電気特性ｅｃ―ｉ等に基づいて求めてもよい。また、加工制御装置３１ａは、電極状態情報ｅｓ―ｉに基づいてワイヤ電極１の累積使用回数を算出し、算出した累積使用回数が増すに従って、ワイヤ電極１の走行速度を増してもよい。これにより、ワイヤ電極１の消耗を遅くして寿命を延ばすことができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、被加工物から一括して複数の板状部材を切り出すマルチワイヤ放電加工において板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。また、ワイヤ電極１の全体を、より均等に使用することができる。その結果、ワイヤ電極１の断線の発生確率を低減することができる。また、ワイヤ電極１の寿命を延ばすことができる。また、並列ワイヤ部１ａに使用済みのワイヤ電極１が供給される場合に、ワイヤ電極１の走行方向を反転させる制御を停止させることができる。そのため、効率よく加工を実行できる。
【００５６】
実施の形態３．
図１０は、本実施の形態によるワイヤ放電加工装置の構成の一例を示す図である。図１０（ａ）には、ワイヤ放電加工装置１０００ｂの全体の構成が示されており、図１０（ｂ）には、制御部３００ｂの構成を示すブロック図が示されている。本実施の形態のワイヤ放電加工装置１０００ｂは、実施の形態１の図１に示す制御部３００に代えて制御部３００ｂを備える。さらに、制御部３００ｂは、実施の形態１の図１に示す加工制御装置３１に代えて加工制御装置３１ｂを備え、加工状態取得部３３に代えて加工状態取得部３３ｂを備える。本実施の形態の説明において、実施の形態１に説明したワイヤ放電加工装置１０００の構成要素と同じ又は対応する構成要素については同一の符号を付す。図１１は、本実施の形態による加工制御装置の構成の一例を示す図である。図１１に示す加工制御装置３１ｂは、状態量ｓｔを観測する状態量取得部３１１、学習を実行する学習部３１２、意思決定部３１３を備える。意思決定部３１３は、学習部３１２の学習した結果を用いて、ワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ及びステージ指令ｓｃ等を加工条件として決定する。
【００５７】
加工状態取得部３３ｂは、切断部電気特性ｅｃ―ｉ又は状態情報ｅｓ―ｉの少なくともいずれか一方を含む加工状態情報ｐｓを出力する。加工制御装置３１ｂは、加工状態取得部３３ｂから加工状態情報ｐｓを取得する。状態量取得部３１１は、少なくとも加工状態情報ｐｓを含む状態量ｓｔを取得する。状態量ｓｔは、放電加工の状態に関する量である。状態量ｓｔの例としては、ワイヤ放電加工装置１０００ｂの状態に関する量、被加工物ｗの状態に関する量等を挙げることができる。そして、ワイヤ放電加工装置１０００ｂの状態に関する量の例としては、ワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ、ステージ指令ｓｃ、ワイヤ電極１の走行速度及び走行方向の実測結果、切断送りステージ１０の位置、速度、加速度等の実測結果等を挙げることができる。被加工物ｗの状態に関する量の例としては、被加工物ｗの加工の状態の計測結果、被加工物ｗの材料の特性、被加工物ｗのサイズ、形状、加工溝幅ｓｉの実測結果、切り出された薄板の板厚等を挙げることができる。なお、上記のワイヤ放電加工装置１０００ｂの状態に関する量、被加工物ｗの状態に関する量等は、加工前、加工中、加工後のいずれの状態を取得してもよい。
【００５８】
学習部３１２は、状態量ｓｔに基づいて作成されるデータセットにしたがって、加工状態情報ｐｓから、加工溝幅ｓｉのばらつきを小さくする加工条件を決定するための学習を実行する。言い換えれば、学習部３１２は、状態量ｓｔに基づいて作成されるデータセットにしたがって、加工状態情報ｐｓから、マルチワイヤ放電加工によって切り出される複数の板状部材の間の板厚のばらつき小さくする加工条件を決定するための学習を実行する。学習部３１２は、さらに、状態量ｓｔに基づいて作成されるデータセットにしたがってワイヤ電極１の各部がより均等に使用されるための加工条件を決定するための学習を実行してもよい。ここで、加工条件は、例えば、ワイヤ放電加工装置１０００ｂ、被加工物ｗ等についての設定条件としてもよい。また、左記の設定条件は、変更可能、又は選択可能な設定条件としてもよい。また、加工条件の例としては、ワイヤ電極走行指令ｒｃ、放電波形指令ｗｃ、ステージ指令ｓｃ等を挙げることができる。
【００５９】
以下では、強化学習（Reinforcement Learning）を適用した場合の学習を例示する。強化学習は、ある環境内におけるエージェント（行動主体）が、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-learning）、ＴＤ学習（TD-learning）等が知られている。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式（行動価値テーブル）は（１）式で表される。
【００６０】
【数１】
0006927464.tif 000002
【００６１】
（１）式において、ｓｔ＋１は時刻ｔにおける環境を表し、ａｔは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａｔにより、環境はｓｔ＋１に変わる。ｒｔ＋１はその環境の変化によってもらえる報酬を表し、γは割引率を表し、αは学習係数を表す。なお、γは０＜γ≦１の範囲の値をとり、αは０＜α≦１の範囲の値をとるとする。（１）式で表される更新式は、時刻ｔ＋１における最良の行動ａｔ＋１の行動価値が、時刻ｔにおいて実行された行動ａｔの行動価値Ｑよりも大きければ、行動価値Ｑを大きくし、逆の場合は、行動価値Ｑを小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａの行動価値Ｑを、時刻ｔ＋１における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。これにより、或る環境における最良の行動価値が、それ以降の環境における行動価値に順次伝播していくようになる。
【００６２】
報酬計算部３１２１は、状態量ｓｔに基づいて報酬ｒを計算する。関数更新部３１２２は、報酬ｒに応じて加工条件を決定する関数である行動価値関数Ｑを更新する。ここで、報酬計算部３１２１は、例えば、報酬ｒの値を、マイナス１からプラス１の間の値としてもよい。一例として、報酬計算部３１２１は、第１の基準値と、第１の基準値より大きい第２の基準値とをあらかじめ定めるとする。次に、与えられた加工条件のもとで一括して切り出された板状部材の板厚を計測する。そして、計測した板厚のばらつきが第１の基準値と同じか第１の基準値より小さい場合、報酬計算部３１２１は、加工条件に対して、報酬ｒとしてプラス１を与える。そして、計測した板厚のばらつきが第１の基準値と第２の基準値の間の値である場合、報酬ｒとして０を与えるとしてもよい。そして、計測した板厚のばらつきが第２の基準値と同じか第２の基準値より大きい場合、報酬計算部３１２１は、報酬ｒとしてマイナス１を与えるとしてもよい。また、報酬計算部３１２１は、報酬基準を有し、報酬基準に基づいて報酬を算出してもよい。報酬基準は、公知の方法に従って算出してもよい。例えば、報酬基準は、報酬基準算出法に基づいて算出してもよい。
【００６３】
報酬計算部３１２１は、例えば、実施の形態１に説明した発生率差ｄに基づいて報酬ｒを計算してもよい。例えば、報酬計算部３１２１は、発生率差ｄがあらかじめ定めた値より小さい場合には大きな報酬ｒを出力し、発生率差ｄがあらかじめ定めた値と同じか又はあらかじめ定めた値より大きい場合には小さな報酬ｒを出力してもよい。このように報酬ｒを決定すれば、関数更新部３１２２は、加工溝幅ｓｉの間の差異が小さくなるように行動価値関数Ｑを更新することができる。そして、意思決定部３１３は、加工溝幅ｓｉのばらつきを小さくする加工条件を選択できる。機械学習装置３１０は、状態量ｓｔに基づいて、加工状態情報ｐｓから加工溝幅ｓｉの間のばらつきを小さくするための加工条件を決定する学習を実行してもよい。言い換えれば、一括して切り出される複数の板状部材の間の板厚のばらつきを小さくするための加工条件を決定する学習を実行してもよい。
【００６４】
また、例えば、報酬計算部３１２１は、ワイヤ電極１を複数の部分に分割する。そして、一定期間使用したワイヤ電極１について、ワイヤ電極１の各部分ごとに、ワイヤ切断部１ａ―ｉのいずれかひとつを通過した回数を使用回数として取得する。そして、ワイヤ電極１の複数の部分の間の使用回数の差の最大値が所定の値を超える場合、報酬ｒを小さい値とし、複数の部分の使用回数の差の最大値が所定の値を超えない場合、報酬ｒを大きい値としてもよい。このようにして報酬ｒを算出すれば、関数更新部３１２２は、ワイヤ電極１の各部の使用回数の差異が小さくなるように行動価値関数Ｑを更新することができる。そして、意思決定部３１３は、ワイヤ電極１の各部の使用回数の差異が小さくなる加工条件を選択することができる。このように、機械学習装置３１０は、状態量ｓｔに基づいて加工状態情報ｐｓからワイヤ電極１の複数の部分の間の累積の使用量のばらつきを小さくする加工条件を決定するための学習を実行してもよい。
【００６５】
図１２は、本実施の形態による機械学習装置の動作の一例を示すフロー図である。図１２のフロー図を参照して、行動価値関数Ｑ（ｓｔ，ａｔ）を更新する強化学習について説明する。ステップＳ３０１において、状態量取得部３１１は、状態量ｓｔを取得する。ステップＳ３０２において、報酬計算部３１２１は、状態量取得部３１１が取得した状態量ｓｔに基づいて報酬ｒを算出する。ステップＳ３０３において、関数更新部３１２２は、報酬計算部３１２１が算出した報酬ｒに基づいて行動価値関数Ｑを更新する。ステップＳ３０４において、関数更新部３１２２は、行動価値関数Ｑが収束したか否かの判断を実行する。行動価値関数Ｑが収束したと判断した場合、学習部３１２は、学習を終了する。一方、行動価値関数Ｑが収束していないと判断した場合、学習部３１２は、ステップＳ３０１へと進み、行動価値関数Ｑが収束したと判断されるまで、ステップＳ３０１からステップＳ３０４の動作フローを繰り返し実行する。例えば、関数更新部３１２２は、ステップＳ３０３における更新前の行動価値関数Ｑと更新後の行動価値関数Ｑとの差異があらかじめ定めた範囲より小さい場合に、行動価値関数Ｑが収束したと判断してもよい。なお、学習部３１２は、ステップＳ３０４に代えて、あらかじめ定めた回数だけ、ステップＳ３０１からステップＳ３０３の動作を繰り返した場合に学習を終了する動作フローとしても良い。
【００６６】
なお、図１１を用いて説明した学習アルゴリズムに強化学習を適用した例は、本実施の形態の一つの例に過ぎない。本実施の形態で用いる機械学習装置３１０の学習アルゴリズムは強化学習に限定されるものではなく、教師あり学習、教師なし学習、半教師あり学習等の学習アルゴリズムを適用することも可能である。また、特徴量そのものの抽出を学習する深層学習（Deep Learning）を用いることもできる。また、他の公知の方法、例えばニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行することもできる。また、機械学習装置３１０は、ワイヤ放電加工装置１０００ｂの中の機会学習装置３１０以外の構成要素に近接して配置してもよよいが、離れた位置に配置してもよい。例えば、機械学習装置３１０と、ワイヤ放電加工装置１０００ｂの中の機会学習装置３１０以外の構成要素とを電気通信回線によって接続してもよい。また、機械学習装置３１０は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。
【００６７】
また、機械学習装置３１０による学習を実行済みの学習済み学習機を、学習を実行したワイヤ放電加工装置とは別のワイヤ放電加工装置に適用してもよい。例えば、ワイヤ放電加工装置１０００ｂとは異なるワイヤ放電加工装置に、加工状態情報ｐｓを含み放電加工の状態に関する量である状態量ｓｔを観測する状態量取得部３１１を備えてもよい。そして、さらに、状態量ｓｔに基づいて加工状態量ｐｓから、切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきを小さくする加工条件を決定するための学習を実行した学習済み学習機を備えてもよい。学習済み学習機は、例えば、更新済みの行動価値関数Ｑを有する意思決定部３１３としてもよい。学習済み学習機を用いることにより、学習済み学習機が搭載されたワイヤ放電加工装置において新たな学習を行うことなく、一括して切り出される複数の板状部材の板厚の間のばらつきの小さい加工を実現できる。また、図１１の加工制御装置３１ｂにおいて、機械学習装置３１０から意思決定部３１３を省いた機械学習装置を構成してもよい。このような機械学習装置によって、外部から加工状態情報ｐｓ、状態量ｓｔを繰り返し取得して学習を繰り返し実行し、学習した結果を搭載した学習済み学習機を構成してもよい。
【００６８】
なお、本実施の形態に説明する機械学習装置は、様々な構成をとることができる。例えば、複数の放電加工装置から取得した状態量で構成されるデータセットに従って学習を行ってもよい。そして、データセットを取得中に、データセットを取得する対象となるワイヤ放電加工装置を、データセットの取得対象に加えてもよくデータセットの取得対象から除いてもよい。また、ひとつのワイヤ放電加工装置から取得した状態量に基づいて学習を実行した機械学習装置が、別のワイヤ放電加工装置から取得した状態量に基づいて追加の学習を実行してもよい。本実施の形態によれば、状態量ｓｔに基づいて、加工状態情報ｐｓから加工溝幅ｓｉの間のばらつきを小さくするための加工条件を決定する学習を実行する。言い換えれば、一括して切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきを小さくするための加工条件を決定する学習を実行する。そのため、学習の結果を利用して、より早く、より効率的に一括して切り出される複数の板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態のワイヤ放電加工装置１０００ｂによれば、被加工物から一括して複数の板状部材を切り出すマルチワイヤ放電加工において板状部材の板厚のばらつきを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  ワイヤ電極、１ａ  並列ワイヤ部、１ａ―ｉ  ワイヤ切断部、２  複数のガイドローラ、３  ボビン、１０  切断送りステージ、３１、３１ａ、３１ｂ  加工制御装置、３２  放電波形制御装置、３３、３３ａ、３３ｂ  加工状態取得部、３４  切断ステージ駆動制御装置、３５  ワイヤ走行制御装置、３１０  機械学習装置、３１１  状態量取得部、３１２  学習部、１０００、１０００ａ、１０００ｂ  ワイヤ放電加工装置、ｌｅｃ  先頭切断部電気特性、ｓｅｃ  後続切断部電気特性、ｐｓ  加工状態情報、ｒｃ  ワイヤ電極走行指令、ｓｃ  ステージ指令、ｗ  被加工物、ｗｃ  放電波形指令。
【要約】
マルチワイヤ放電加工において被加工物から切り出される複数の薄板状部材の板厚のばらつきを小さくするために、複数のガイドローラ（２）のまわりに複数回巻回されることによりワイヤ切断部が複数並設された並列ワイヤ部（１ａ）を形成する１本のワイヤ電極（１）と、極間の電圧波形又は極間の電流波形を放電波形指令に基づいて制御する放電波形制御装置（３２）と、ワイヤ電極の走行をワイヤ電極走行指令に基づいて制御するワイヤ走行制御装置（３５）と、並列ワイヤ部と被加工物との間の相対位置をステージ指令に基づいて制御する切断ステージ駆動装置（３４）と、極間の電気特性である切断部電気特性又はワイヤ切断部の状態についての情報である電極状態情報を加工状態情報として取得する加工状態取得部（３３）と、加工状態情報に基づいてワイヤ電極走行指令、放電波形指令及びステージ指令を決定する加工制御装置（３１）とを備える。【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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