マルチワイヤ放電加工装置及びそれを用いた炭化ケイ素板の製造方法
【課題】マルチワイヤ放電加工装置において簡便な構成によって加工速度を向上させる。
【解決手段】間隔をおいて配設された複数のガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆを含むガイドローラ組と、各ガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分２６を構成するワイヤ１５と、ワイヤ１５の各条に接し、ワイヤ１５の送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力を給電する回転電極２００Ａ，２００Ｂと、放電加工電力を供給する共通の加工用の電源２９とを備え、ワイヤ１５を矢印Ｒの方向に送りながら各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間で放電を行ってインゴット２８を切断加工する。
【解決手段】間隔をおいて配設された複数のガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆを含むガイドローラ組と、各ガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分２６を構成するワイヤ１５と、ワイヤ１５の各条に接し、ワイヤ１５の送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力を給電する回転電極２００Ａ，２００Ｂと、放電加工電力を供給する共通の加工用の電源２９とを備え、ワイヤ１５を矢印Ｒの方向に送りながら各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間で放電を行ってインゴット２８を切断加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置の構造及びそのマルチワイヤ放電加工装置を用いて炭化ケイ素板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン等の円柱状インゴットからウェハを切り出す場合における切断手段として、砥粒を用いたワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数のガイドローラ間に巻回された切断用ワイヤをその長手方向に高速駆動しながら、ワイヤに対してワークを切断送りすることにより、ワークから多数枚の薄片を同時に切り出すものである。
【０００３】
しかし、このようなワイヤソーでは、ガイドローラ間に形成された複数本の切断ワイヤ部分に対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給する必要があり、その取扱いは容易でない。また、ワイヤがワークに直接接触することによる断線を抑制するために比較的太いワイヤを使用する必要があり、切断加工代が大きくなってしまうという問題があった。さらに、従来のワイヤソーは、インゴットからウェハを切り出すのに長時間を要する場合もあり、加工時間短縮のニーズが高まっている。
【０００４】
一方、近年、シリコンカーバイドが半導体の材料として注目されている。しかし、このシリコンカーバイドは硬質材料であるため、従来のワイヤソーでは、シリコンのインゴットを切断する以上の時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、シリコンカーバイドのインゴットと切断用ワイヤとの間に電圧を断続的に印加し、各切断ワイヤ部分によってインゴットを放電加工の原理で切断する放電式ワイヤソーの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、単一の切断用ワイヤを複数のガイドローラに巻回することにより複数条の切断ワイヤ部分を形成し、通電部材を各条と接するように設け、各条と半導体インゴットとの間に電圧を印加して放電を発生させ、半導体インゴットを同時に３個以上に切断する方法が提案されている。
【０００６】
一方、インゴットからウェハを高速で切りだすことが要請されている。この要請に対し、特許文献１では、複数条にワイヤを巻きかけた複数のガイドローラを電気的に絶縁して軸方向に接続し、各ガイドローラに巻き掛けられた各条のワイヤにはそれぞれ別個の電源から給電し、一度に放電加工のできる切断ワイヤ部分を増やすことが提案されている。また、１本のワイヤをガイドローラに多数回巻回して多数条のワイヤ切断部分を形成し、各切断ワイヤ部分同士の間でワイヤをコイル状にすることによって各切断ワイヤ部分間のインピーダンスを高くして各切断ワイヤ部分同士を電気的な絶縁状態とし、各切断ワイヤ部分それぞれに放電電力を印加して各切断ワイヤ部分で同時に放電を発生させて高速切断をすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、互いに磁気的に絶縁されたコアの周囲にコイル状にしたワイヤを配置し、切断ワイヤ部分同士の間の電気的な絶縁をより高めようとすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２４８７１９号公報
【特許文献２】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−７５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された従来技術のように、１本のワイヤが３条程度に巻きつけられたローラを絶縁接続して多くの切断ワイヤ部分を設け、ローラに巻き付けられたワイヤの各条を一組として給電する方法では、切断ワイヤ部分の本数を多くしようとすると、ワイヤの本数を増やすことが必要となり、多くの送り出しボビン、巻き取りボビン、ワイヤ送り機構を備えることが必要で、切断ワイヤ部分の本数を多くするには限界があった。また、特許文献２に記載されている方法では、特定のガイドローラにワイヤを複数回巻回して絶縁コイルを形成しているので、各コイルが電磁的に結合された状態となっている。このため、１つの切断ワイヤ部分で放電が発生して電圧変動が生じた場合には、他の切断ワイヤ部分にその影響が現れてくることから、各切断ワイヤ部分に個別に給電することが難しいという問題があった。特許文献３に記載された従来技術はこのような問題をある程度解決することができるものであるが、細いワイヤを複雑に巻回することは非常に構造を複雑にする上、コアを多く設けることはそれだけ多くのスペースが必要となってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１，２に記載された従来技術では、放電加工を行うパルス電力は、ワークを電源のプラス側に接続し、スイッチングトランジスタを介してワイヤを電源のマイナス側に接続してスイッチングトランジスタをオンオフさせることによってワークとワイヤとの間に放電加工パルスを印加するものである。しかし、放電加工パルスが印加されても放電が発生しない場合があると、電源系統内に設けられているコンデンサ等に前回の放電加工パルスの印加による電荷が残留してしまい、その後の放電が不安定となる場合がある。この場合には放電パルスを印加する周期を長くして、残留している電荷がある程度放電した状態になってから次の放電加工パルスを印加するようにする方法が考えられる。しかし、放電加工の速度は所定の時間における放電の回数、すなわち所定時間における放電加工パルスの印加回数によるので、残電荷の放電を待って次の放電加工パルスを印加していたのでは加工時間を短くできないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１から３に記載されたような複数の切断ワイヤ部分を有するマルチワイヤ放電加工装置では、複数の切断ワイヤ部分は1本のワイヤを複数回ローラなどに巻きかけることによって形成されていることから、１本のワイヤが複数回ワークとの間で放電を行うこととなる。放電加工によってシリコンカーバイド等の硬質材料のスライスを行うと、放電によって切断ワイヤ部分のワイヤ表面にシリコンカーバイドが粉状に付着する。そして、シリコンカーバイドの粉が付着した切断ワイヤ部分が次のワイヤ切断部分の手前まで送られ、給電のために導電ブロックに接触すると、ワイヤ表面に付着したシリコンカーバイドの粉がいわば砥石のような働きをして、導電ブロックの表面を磨耗させてしまい繁雑に電極ブロックを交換することが必要となり、全体的な加工速度が低下してしまうという問題があった。また、特許文献１から３に記載された従来技術では、ワイヤと導電ブロックの表面との間に滑りがあるため、ワイヤと導電ブロックとの間に瞬間的に隙間ができ、ワイヤと導電ブロックとの間で放電が発生し、この放電により導電ブロックが削られてしまう場合があり、この場合も繁雑に電極ブロックを交換することが必要となり、全体的な加工速度が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、マルチワイヤ放電加工装置において簡便な構成によって加工速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備え、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分とワークとの間で放電を行ってワークを加工することを特徴とする。
【００１３】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、放電加工電力は、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスであること、としても好適である。
【００１４】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、放電加工パルスを発生させる少なくとも１つの主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの主直流電源と、放電加工後の残電荷を除去するために放電加工パルスと逆電圧の残留電荷除電パルスを発生させる少なくとも一つの副スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副直流電源と、を備えること、としても好適である。
【００１５】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００１６】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、主スイッチングトランジスタの個数は副スイッチングトランジスタの個数と同じかそれより多いこと、としても好適である。
【００１７】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、としても好適である。
【００１８】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは共通で、各副スイッチングトランジスタは主スイッチングトランジスタのオンオフの周期の主スイッチングトランジスタの個数分の一の周期でオンオフし、各放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００１９】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、複数の電極を含み、各電極は、切断ワイヤ部分が伸びる方向の切断ワイヤ部分の中央からワイヤに沿って互いに反対方向に向かって等距離の位置に配置されていること、としても好適である。
【００２０】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用い、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分と炭化ケイ素のインゴットとの間で放電を行って炭化ケイ素のインゴットから複数の炭化ケイ素板を切り出す炭化ケイ素板の製造方法であって、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスを放電加工用電力として供給すること、を特徴とする。
【００２１】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００２２】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、としても好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置において簡便な構成によって加工速度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極と切断ワイヤ部分とを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極とワイヤの付着物とを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極の支持構造を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００は、送り出しモータ２５Ａによって回転駆動されて放電加工に用いられる黄銅、鉄線、タングステン線、モリブデン線などの金属線であるワイヤ１５を送り出す送り出しボビン１０Ａと、滑りクラッチ２２を介して取り付けられた巻き取りモータ２５Ｈによって駆動されてワイヤ１５を巻き取る巻き取りボビン１０Ｂと、ワイヤ１５の送り経路を規定するプーリ１１Ａ〜１１Ｉと、ワイヤ１５の走行長さを調整してワイヤ１５の走行を安定させるダンサロール１２と、ワイヤ１５が巻き掛けられる面にゴム製の滑り止め部材が設けられ、速度モータ２５Ｂによって駆動されてワイヤ１５の送り速度を規定する速度プーリ１６と、第１のワイヤ張力センサ１３Ａ、第２のワイヤ張力センサ１３Ｂと、出力トルクを調整することができるトルクモータ２５Ｄによって駆動され、ワイヤ１５が巻き掛けられている面にゴム製の滑り止め部材が取り付けられており、対向して設けられたクランプユニット１９のクランプローラ１９ａとの間にワイヤ１５を挟みこんで送り方向に引っ張り、ワイヤ１５に張力を掛ける張力プーリ１８と、位置決めモータ２５Ｇによって軸方向に移動するワイヤ整列ユニット２１と、ワイヤ１５が複数回巻き掛けられて複数の切断ワイヤ部分２６を構成する複数のガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆを含むガイドローラ組と、放電加工用の電源２９と、ワイヤ１５が巻き掛けられて回転する複数の回転電極２００Ａ、２００Ｂと、回転電極２００Ａ，２００Ｂの表面にワイヤ１５を押し付けるアイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂとワークであるシリコンカーバイトのインゴット２８を送る送りユニット２７と、制御部８０とを備えている。回転電極２００Ａ，２００Ｂは回転しないよう固定された各中心軸２０３Ａ，２０３Ｂの周りに回転するよう構成されている。
【００２６】
送り出しボビン１０Ａから図１に示す矢印Ｒの方向に繰出されたワイヤ１５は、プーリ１１Ａ、ダンサロール１２、プーリ１１Ｂ，１１Ｃ、速度プーリ１６、プーリ１１Ｄ、第１のワイヤ張力センサ１３Ａ、プーリ１１Ｅ、１１Ｆの順に巻き掛けられ、プーリ１１Ｆを出たワイヤ１５は、多数のガイド溝をもつガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂの外側にガイドローラ２４Ａ、アイドルローラ３００Ａ、回転電極２００Ａ、アイドルローラ３５０Ａ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ、アイドルローラ３００Ｂ、回転電極２００Ｂ、アイドルローラ３５０Ｂ、ガイドローラ２４Ｅ，２４Ｆの順に巻きかけられる。ガイドローラ２４Ｆを出たワイヤ１５は最初にガイドローラ２４Ａに巻きかけられているワイヤ１５の部分とガイドローラ２４Ａの軸方向にピッチＰだけ離れた位置から再びガイドローラ２４Ａから２４Ｆに巻きかけられていく。最初に巻きかけられたワイヤ１５の部分と、次に巻き掛けられたワイヤ１５の部分との各ガイドローラ２４Ａから２４Ｆまで間の軸方向の間隔はいずれの場所でもピッチＰとなっている。このようにワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂに複数回巻き掛けられる。そして、ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂに複数回巻き掛けされた後、プーリ１１Ｇ、第２のワイヤ張力センサ１３Ｂ、プーリ１１Ｈ、張力プーリ１８、プーリ１１Ｉ、ワイヤ整列ユニット２１を通り、巻き取りボビン１０Ｂに巻き取られる。
【００２７】
図１に示すように本実施形態では、ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆに４回巻き掛けられており、ワイヤ１５は５条となっている。ここで、巻き掛け回数は、切断ワイヤ部分２６を規定するガイドローラ２４Ｂ及び２４Ｃに巻き掛けられている回数である。従って、ワイヤ１５の最後の巻き掛けのようにワイヤ１５がガイドローラ２４Ｆからガイドローラ２４Ａに戻らずプーリ１１Ｇに向って延びてもガイドローラ２４Ｂ及び２４Ｃに巻きかけられているので、巻き掛け回数は１回と数える。つまり、巻き掛けの回数はガイドローラ２４Ｂとガイドローラ２４Ｃとの間に張られている切断ワイヤ部分２６の本数となり、本実施形態では、切断ワイヤ部分２６は５本となる。なお、本実施形態では、説明のためにワイヤ１５の巻き掛け回数は４回、条数は５条、切断ワイヤ部分２６は５本として説明するが、本発明は巻き掛け回数が数１０回、条数が数１０条、切断ワイヤ部分２６が数１０本であってもよい。
【００２８】
図１に示すように、ガイドローラ２４Ｆはドローモータ２５Ｃによって回転駆動される。ワーク送りユニット２７はステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。また、マルチワイヤ放電加工装置１００は、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤの断線を検出する断線検出センサ３２とを備えている。送り出しモータ２５Ａ、速度モータ２５Ｂ、ドローモータ２５Ｃ、トルクモータ２５Ｄ、巻き取りモータ２５Ｈは、ロータリーエンコーダを内蔵しており、その回転数を出力することができるモータである。また、各位置決めモータ２５Ｆ，２５Ｇは、内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からガイド１７、ワイヤ整列ユニット２１の位置を検出することができるよう構成されている。また、ワーク送りユニット２７は、切断ワイヤ部分２６でワイヤ１５の送り方向と直交する方向に向かってインゴット２８を移動させることができるよう配置され、ステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。ステッピングモータ２５Ｅは内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からインゴット２８の位置を検出することができるよう構成されている。電源２９はプラス側出力線２９５によってインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６から分岐した第１の回転電極接続線２９６Ａ、第２の回転電極接続線２９６Ｂによってそれぞれ回転電極２００Ａ，２００Ｂに接続され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとの間に放電電力を給電するよう構成されている。
【００２９】
本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００では、インゴット２８及び回転電極２００Ｂは電気伝導率が調整された純水または油系の加工液に浸漬されており、切断ワイヤ部分２６とインゴット２８の間の放電は水中で行われ、加工中にインゴット２８全体の温度の上昇を抑えることができるよう構成されている。
【００３０】
送り出しボビン１０Ａ、巻き取りボビン１０Ｂを回転させる送り出しモータ２５Ａ、巻き取りモータ２５Ｈと、速度プーリ１６を回転させる速度モータ２５Ｂと、ガイドローラ２４Ｆを回転させるドローモータ２５Ｃと、張力プーリ１８を回転させるトルクモータ２５Ｄと、ステッピングモータ２５Ｅと、位置決めモータ２５Ｆ、２５Ｇと、電源２９とは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によって動作するよう構成されている。また、第１、第２のワイヤ張力センサ１３Ａ、１３Ｂと、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤ１５の断線を検出する断線検出センサ３２と、は制御部８０に接続され、各検出信号は制御部８０に入力されるよう構成されている。制御部８０は、内部の信号処理用のＣＰＵと制御用のプログラムやデータを格納するメモリを備えるコンピュータである。制御部８０は断線検出センサ３２によってワイヤ１５の断線が検出された場合には、マルチワイヤ放電加工装置１００の動作を停止する。
【００３１】
以上のよう構成されたマルチワイヤ放電加工装置１００において、図２に示す矢印Ｒの方向にワイヤ１５が送られると、ガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂはそれぞれワイヤ１５の巻きかけられている面がワイヤ１５の送り方向と同方向となるように、ガイドローラ２４Ａ、回転電極２００Ａ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ、回転電極２００Ｂ、ガイドローラ２４Ｅ，２４Ｆは時計方向に回転し、各アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂは反時計周りに回転する。各アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂはフッ素系材料、ナイロン系材料等耐磨耗性の高い材料が用いられている。また、各回転電極２００Ａ，２００Ｂの円筒形の電極部材２０１Ａ，２０１Ｂには電気伝導度の高い銅、銅タングステン等の銅合金、銀タングステン等の銀合金等の材料が用いられている。各回転電極２００Ａ，２００Ｂの円筒形の電極部材２０１Ａ，２０１Ｂは、その周速がワイヤ１５の送り速度と略同様となるように回転するので、ワイヤ１５との相対速度が略ゼロであり、従来の固定式の電極のようなワイヤ１５と電極との擦れが発生することはなく、電気伝導度の高い銅等の材料を用いた場合でも表面が磨耗してしまうことが抑制される。また、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との間に滑りがないのでワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間に瞬間的に隙間ができてワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間で放電が発生することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂが削られてしまうことが抑制される。
【００３２】
複数の切断ワイヤ部分２６を有するマルチワイヤ放電加工装置１００でシリコンカーバイド（炭化ケイ素）のインゴット２８を切断する場合、ワイヤ１５の表面には放電のたびにシリコンカーバイドの成分が粉７０として付着する。図３に示すように、放電加工ではインゴット２８を切断ワイヤ部分２６に向って送りながら行うので、ワイヤ１５とインゴット２８との放電はワイヤ１５のインゴット２８側とインゴット２８の加工溝２８ａとの間で発生することが多い。このため、放電加工によって飛び散ったシリコンカーバイドの粉７０は主にワイヤ１５のインゴット２８側の表面に付着する。そこで、本実施形態ではシリコンカーバイドの粉７０の付着が少ないインゴット２８と反対側のワイヤ１５の表面が電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの表面に設けられた溝２０６Ａ，２０６Ｂに接するように回転電極２００Ａ，２００Ｂを配置している。このため、放電加工によってワイヤ１５に付着したシリコンカーバイドの粉７０と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの溝２０６Ａ，２０６Ｂに接することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの溝２０６Ａ，２０６Ｂが磨耗することが抑制される。これによって、直径の大きなシリコンカーバイド等の硬質材料のスライスを行う場合のように長時間の放電加工を行う場合でも繁雑に電極を交換することなく、安定してワイヤ１５に放電電力を給電し、放電加工をすることができる。このため、電極を交換する時間がなくなり、全体的な加工時間を短縮でき全体的な加工速度を向上させることができる。
【００３３】
図２に示すように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００では、回転電極２００Ａの矢印Ｒで示すワイヤの送り方向の上流側と下流側に２つのアイドルローラ３００Ａ，３５０Ａが回転電極２００Ａの電極部材２０１Ａへのワイヤ１５の巻き掛け角度が角度θ1（ｒａｄ）となるように配置されている。この場合、電極部材２０１Ａの直径をＤとすると、ワイヤ１５は回転電極に（θ1×Ｄ／２）の長さだけ接触する。また、ワイヤ１５には張力Ｔが掛かっていることから、張力Ｔにより、Ｆ1＝２×Ｔ×ｓｉｎ（θ1／２）、だけの力によってワイヤ１５が電極部材２０１Ａの表面に押し付けられる。このように、本実施形態の回転電極２００Ａ，２００Ｂは電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との接触長を長くとれると共に、ワイヤ１５が電極部材２０１Ａ，２０１Ｂに押し付けられるので、放電加工電力をワイヤ１５の各条に給電する際の電気抵抗が少なく、電圧を低下させずに放電加工電力を供給することができる。そして、回転電極２００Ａ，２００Ｂはワイヤ１５の送り方向と同方向に向かって回転するので電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との相対速度がほとんどない状態でワイヤ１５と接触する。このため、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂに電気伝導度の高い銅等の材料を用いた場合でも、接触距離が長く、ワイヤ１５が押し付けられた状態でもその表面が磨耗することがなく、長時間安定してワイヤ１５に放電電力を給電し、放電加工をすることができる。また、ワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの接触面積が大きく、確実に接触することからワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間の電気抵抗を少なくすることができると共に、ワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間に瞬間的に隙間ができてワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間で放電が発生することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂが削られてしまうことが抑制される。
【００３４】
図２に示すように、２つの隣り合う同一直径のガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃの間の直線のワイヤ１５は複数の切断ワイヤ部分２６を構成する。より詳細にはガイドローラ２４Ｂの下端と２４Ｃの上端との間の高さＹ1が切断ワイヤ部分２６の長さとなる。切断ワイヤ部分２６のＹ方向（上下方向）の中心は点２６Ｃである。回転電極２００Ａ，２００Ｂは各回転中心２０５Ａ，２０５Ｂがそれぞれ切断ワイヤ部分２６の中心２６ＣからＸ方向（横方向）にＸ1で、Ｙ方向のプラス側、マイナス側にそれぞれＹ2の位置となるように配置されている。また、各ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃと各回転電極２００Ａ，２００Ｂとの間には切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃを通る中心線２８Ｄに対して上下対象で、中心２６ＣからのＸ方向の距離が同様となるような位置にアイドルローラ３５０Ａ，３００Ｂが配置されている。このように、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３５０Ａ，３００Ｂ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃを配置することにより、各回転電極２００Ａ，２００Ｂは切断ワイヤ部分２６の中心からワイヤ１５の巻きかけられる経路に沿って同一距離に配置され、切断ワイヤ部分２６に対して均等に放電電力を供給することができる。そして、インゴット２８を切断する際には円筒状のインゴット２８の中心２８Ｃを切断ワイヤ部分２６のＹ方向の中心２６Ｃに合わせて各中心２６Ｃ，２８Ｃを通ってワークの送り方向に延びる中心線２８Ｄに沿って送って放電加工を行うので、放電加工の際に、インゴット２８の上部と下部とを均等に加工することができる。
【００３５】
図４を参照しながら、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００の回転電極２００Ａの支持構造について説明する。図４（ａ）に示すように、本実施形態の回転電極２００Ａは、マルチワイヤ放電加工装置１００のベースに取り付けられて回転しない基盤２５０Ａに固定された回転しない金属製の中心軸２０３Ａの基盤２５０Ａと反対側の先端部分に設けられた段部２１０Ａの外周に２つの導電性ベアリング２０２Ａを介して電極部材２０１Ａが取り付けられたものである。電極部材２０１Ａは、電気伝導率が良い銅等の材料で構成された円筒状の導電体である。中心軸２０３Ａは基盤２５０Ａに対して電気的に絶縁されるよう固定されていてもよい。導電性ベアリング２０２Ａは、金属製の段部２１０Ａの外周に固定される金属製の内輪２１１Ａと、電極部材２０１Ａの内面に嵌め込まれる金属製の外輪２１２Ａと、内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間に挟みこまれた周状に配置された金属製のボール２１３Ａとによって構成されている。また、内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間には導電性グリス２１４Ａが充填されている。段部２１０Ａの先端には先端側の導電性ベアリング２０２Ａを軸方向に押さえるキャップ２１６Ａが取り付けられている。図４（ｂ）に示すように電極部材２０１Ａの外面にはワイヤ１５を巻けるＶ字型の溝２０６Ａが設けられており、各溝２０６Ａの間隔はワイヤ１５の間隔と同様、ピッチＰとなっている。
【００３６】
回転しない中心軸２０３Ａには、加工用の電源２９からの放電加工電力が入力される入力端子２２０Ａが設けられている。入力端子２２０Ａは円形でも良いし、四角など他の形状でも良い。入力端子２２０Ａから入力された放電電力の電流は、図４の矢印２２１，２２２，２２３に示すように、中心軸２０３Ａから段部２１０Ａに流れ、段部２１０Ａから導電性ベアリング２０２Ａの内輪２１１Ａ、ボール２１３Ａ、外輪２１２Ａを通って電極部材２０１Ａに達し、電極部材２０１Ａの外面に設けられた溝２０６Ａに接触しているワイヤ１５の各条に流れていく。また、導電性ベアリング２０２Ａの内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間には導電性グリス２１４Ａが充填されているので、内輪２１１Ａに流れた電流は、導電性グリス２１４Ａの中を流れて外輪２１２Ａに達し、外輪２１２Ａから電極部材２０１Ａに達する。このように、導電性ベアリング２０２Ａは電気抵抗が低くなるように構成されているので、回転しない入力端子２２０Ａから回転する電極部材２０１Ａまでに達するまで放電電力の電圧降下が少ない構造となっている。
【００３７】
本実施形態では、回転電極２００Ａ，２００Ｂを採用し、回転支持部の電気抵抗を少なくしたことにより、電源２９から電極部材２０１Ａを経て切断ワイヤ部分２６に達するまでの放電電力の電圧降下を全体的に低減している。これにより、後で説明する高周波の放電加工パルスが印加された場合でも効果的に各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間での一定時間内の放電回数を多くして加工速度を向上させることができる。
【００３８】
以上の実施形態では、電極部材２０１Ａの外面に設けられた溝２０６ＡはＶ字形とすることとして説明したが、図４（ｃ）に示すように、ワイヤ１５の外面に沿った半円形の溝２０７Ａとしても良い。この場合には、ワイヤ１５を線ではなく面でサポートするため、回転電極２００Ａに巻き掛けられることによるワイヤ１５の負荷を低減し、ワイヤ１５の断線を抑制することができる。
【００３９】
図５を参照して、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００に用いられる放電加工用の電源２９の構成と動作について説明する。図５に示すように、電源２９は、それぞれ一組の主スイッチングトランジスタと主直流電源とこれと並列に接続された一組の副スイッチングトランジスタと副直流電源により構成される３つのＡ系電源系統２９０Ａ、Ｂ系電源系統２９０Ｂ、Ｃ系電源系統２９０Ｃが並列に接続されたものである。本実施形態の電源２９に含まれる主スイッチングトランジスタの個数と副スイッチングトランジスタの個数は同一である。Ａ系電源系統２９０Ａは、Ａ系主直流電源２９２Ａと、Ａ系主直流電源２９２Ａと直列に接続され、Ａ系主直流電源２９２Ａの出力を入り切りするＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａと、Ａ系主直流電源２９２Ａと並列で、プラスマイナスの方向が逆でその電圧がＡ系主直流電源２９２Ａよりも低いＡ系副直流電源２９４Ａと、Ａ系副直流電源２９４Ａと直列に接続され、Ａ系副直流電源２９４Ａの出力を入り切りするＡ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａと、を備えている。各Ａ系スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９３Ａの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。Ｂ系電源系統２９０Ｂ、Ｃ系電源系統２９０Ｃも同様の構成で、Ｂ系電源系統２９０Ｂは、Ｂ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂ、Ｂ系主直流電源２９２Ｂ、Ｂ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｂ、Ｂ系副直流電源２９４Ｂ、を備えており、Ｃ系電源系統２９０Ｃは、Ｃ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｃ、Ｃ系主直流電源２９２Ｃ、Ｃ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｃ、Ｃ系副直流電源２９４Ｃ、を備えている。
【００４０】
各系電源系統２９０Ａ，２９０Ｂ，２９０Ｃの各系主直流電源２９２Ａ，２９２Ｂ，２９２Ｃのプラス側（各系副直流電源２９４Ａ，２９４Ｂ，２９４Ｃのマイナス側）は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系電源系統２９０Ａ，２９０Ｂ，２９０Ｃの各系主直流電源２９２Ａ，２９２Ｂ，２９２Ｃのマイナス側（各系副直流電源２９４Ａ，２９４Ｂ，２９４Ｃのプラス側）は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００４１】
図６に示すように、電源２９から出力される放電加工電力は、放電加工を行う電圧Ｖ1の高圧の放電加工パルス２９７と、放電加工パルス２９７と逆電圧の残留電荷除電パルス２９８とを含む高周波パルス２９９である。残留電荷除電パルス２９８は放電加工後に電源系統内のコンデンサ等に残留している残電荷あるいは放電が発生しなかった場合にコンデンサ等に残留している残電荷を除電するための逆電圧パルスであり、放電加工パルス２９７よりも低い電圧Ｖ2である。この高周波パルス２９９は次のように各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ，２９３Ａ〜２９３Ｃを動作させることによって得られる。
【００４２】
図６に示すように、最初、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ，２９３Ａ〜２９３Ｃはオフとなっており、電源２９から出力はでていない。図６の時間ｔ1に、Ａ系主スイッチングトランジスタ２９１ＡがオンとなるとＡ系主直流電源２９２からの電流がプラス側出力線２９５から出力され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間にはＡ系放電加工パルス２９７Ａの電圧Ｖ1が電源２９から出力される放電加工パルス２９７として印加される。そして、時間Δｔ3の間だけＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａのオン状態を継続した後、図６の時間ｔ2にＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａをオフとする。すると、プラス側出力線２９５から出力されていたＡ系主直流電源２９２Ａからの電流が停止し、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間の印加電圧はゼロとなりＡ系放電加工パルス２９７Ａは停止し、電源２９から出力される放電加工パルス２９７も停止する。そして、所定の時間Δｔ4の間だけ印加電圧をゼロの状態に保持した後、時間ｔ3にＡ系副スイッチングトランジスタ２９３ＡがオンとなるとＡ系副直流電源２９４Ａからの電流がマイナス側出力線２９６から出力され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間にはマイナスの電圧Ｖ2のＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａが電源２９から出力される残留電荷除電パルス２９８として印加される。そして、時間Δｔ5の間だけＡ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａのオン状態を継続した後、図６の時間ｔ4にＡ系副スイッチングトランジスタ２９３をオフとする。すると、マイナス側出力線２９６から出力されていたＡ系副直流電源２９４Ａからの電流が停止し、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間の印加電圧はゼロとなりＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａは停止し、電源２９から出力される残留電荷除電パルス２９８も停止する。このように、Ａ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａ、Ａ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａを交互にオンオフしてプラス側の高圧のＡ系放電加工パルス２９７Ａとマイナス側の低圧のＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａとを出力する。
【００４３】
そしてＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａの停止後、時間Δｔ6後の時間ｔ5に今度はＢ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂがオンとなり、先にＡ系各スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９３Ａと同様、Ｂ系各スイッチングトランジスタ２９１Ｂ，２９３Ｂがオンオフ動作して、図６に示す時間ｔ5から時間ｔ8までのＢ系放電加工パルス２９７ＢとＢ系残留電荷除電パルス２９８Ｂを発生させ、電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力する。そして、時間ｔ9に今度はＣ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｃがオンとなり、先にＡ系、Ｂ系各スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９１Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂと同様、Ｃ系各スイッチングトランジスタ２９１Ｃ，２９３Ｃがオンオフ動作して、図６に示す時間ｔ9から時間ｔ12までのＣ系放電加工パルス２９７ＣとＣ系残留電荷除電パルス２９８Ｃを発生させ、電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力する。
【００４４】
そして、時間ｔ13に再びＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａがオンとなり、それ以降上記のＡ系、Ｂ系、Ｃ系の各スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃは、それぞれ順次オンオフを行って各系放電加工パルス２９７Ａ〜２９７Ｃ、各系残留電荷除電パルス２９８Ａ〜２９８Ｃを順次電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力するサイクルを繰り返す。このように、それぞれ周期を時間Δｔ2だけをずらしてＡ系、Ｂ系、Ｃ系の各スイッチングトランジスタを順次動作させ、３系統の出力を合わせて電源２９からの出力とすることにより、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃのオンの周期Δｔ1は電源２９から出力される放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８の周期Δｔ2の３倍となっている。また、周期Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期となる。このため、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８を出力することができる。図６に示す電源２９から出力される高圧の放電加工パルス２９７の周期はΔｔ2であり、その周波数は数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚの高周波である。また、低圧の残留電荷除電パルス２９８の周波数は高圧の放電加工パルス２９７との周波数と同じ周波数である。
【００４５】
また、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減されるので、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの温度上昇を抑制しながら高周波の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８を出力することができ、安定した放電加工を行うことができる。
【００４６】
なお、図６では、Ａ系残留電荷除電パルス２９８Ａ停止後、時間Δｔ6後の時間ｔ5にＢ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂがオンとなることとして説明したが、各系の残留電荷除電パルス２９８Ａ〜２９８Ｃが停止後すぐに次の系統の主スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃがオンとなるようにしてもよい。この場合には、高圧の放電加工パルス２９７の周期Δｔ1が時間Δｔ6だけ短くなるのでより高い周波数の放電加工パルス２９７となる。
【００４７】
図１から図４を参照して説明したような構造を有し、図５、図６を参照して説明した放電加工用の電源２９を備えている本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００の動作について図７を参照しながら説明する。図７は、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、インゴット２８と、電源２９の電気的な接続状態を模式的に表した図である。各回転電極２００Ａ，２００Ｂは金属製で一体となっており各回転電極２００Ａ，２００Ｂは１つのマイナス側出力線２９６に接続されていることから、各回転電極２００Ａ，２００Ｂはワイヤ１５の各条に対して共通の電極となっている。また、各回転電極２００Ａ，２００Ｂは切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃまでの距離ＬA，ＬBが同一となるように配置されており、インゴット２８は、その中心２８Ｃと切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃを通ってワークの送り方向に沿って延びる中心線２８Ｄに沿って送り方向に移動していくので、各回転電極２００Ａ，２００Ｂからインゴット２８の中心２８Ｃまでの距離も同一となっている。従って、各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間には同一の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８がワイヤ１５の各条の２箇所から同時に印加されることとなる。
【００４８】
図７に示すように、電源２９から高周波の放電加工パルス２９７がインゴット２８に入力されると回転電極２００Ａと回転電極２００Ｂを通して各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に同一の放電加工パルス２９７が印加される。回転電極２００Ａ，２００Ｂは電気抵抗が低くなるように構成されているので、このような高周波の放電加工パルス２９７が印加された場合でも、その電圧を低下させずに切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に放電加工パルス２９７が印加される。１つの放電加工パルス２９７が印加された際、放電は各切断ワイヤ部分２６の中で、点ａと点ａ´、点ｂと点ｂ´、点ｃと点ｃ´、点ｄと点ｄ´、点ｅと点ｅ´の間で示されるインゴット２８の中に入り込んでいる部分と、インゴット２８との間の距離が最も近くなる部分で１回だけ発生する。例えば、放電加工パルス２９７が入力された際に第１の切断ワイヤ部分２６１の点ａ側とインゴット２８との距離が他の切断ワイヤ部分２６２から２６５よりも短い場合には、放電は第１の切断ワイヤ部分２６１とインゴット２８との間でのみ発生し、他の切断ワイヤ部分２６２から２６５とインゴット２８との間では放電は発生しない。この場合、電流はインゴット２８から切断ワイヤ部分２６１に流れ、点ａに近い側に配置されている回転電極２００Ａに流れる。この放電によって点ａの近傍が削られると、切断ワイヤ部分２６１とインゴット２８との距離が他の部分よりも大きくなるので、次の放電加工パルス２９７が印加された際には点ａの近くではないところ、例えば、第２の切断ワイヤ部分２６の点ｂ近傍で放電が発生する。このように１つの放電加工パルス２９７によって電圧が印加される都度１回だけ放電が発生し、その放電は切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との距離が一番近くなっている部分でランダムに発生するので、各切断ワイヤ部分２６はインゴット２８を送り方向に均等に切断していくことができる。インゴット２８を切断すると複数枚のシリコンカーバイド（炭化ケイ素）の薄板を製造することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００は、同一の電源２９から従来技術よりも高い周波数で放電加工パルス２９７を切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に印加することができるので、簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。本実施形態では、巻き掛け回数が数５回、条数が数５条、切断ワイヤ部分２６が数５本として説明したが、本発明は巻き掛け回数が数１０回、条数が数１０条、切断ワイヤ部分２６が数１０本の以上のマルチワイヤ放電加工装置にも適用でき、特に、このような多くの巻き掛け回数のマルチワイヤ放電加工装置に適用されるとその効果は更に顕著となる。
【００５０】
図８、図９を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図７を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図８に示す実施形態は電源２９を３つの各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆと１つの副スイッチングトランジスタ２９０Ｇの４つのスイッチングトランジスタによって構成するようにしたものである。
【００５１】
図８に示すように、電源２９は、それぞれ１つのスイッチングトランジスタと１つの直流電源を含む４つのＤ系電源系統２９０Ｄ、Ｅ系電源系統２９０Ｅ、Ｆ系電源系統２９０Ｆ、Ｇ系電源系統２９０Ｇが並列に接続されたものである。Ｄ系電源系統２９０ＤからＦ系電源系統２９０Ｆは、それぞれＤ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆと、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆに直列に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆの出力を入り切りする各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆを備えている。また、Ｇ系電源系統２９０Ｇは、Ｄ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆとプラスマイナスの方向が逆になっているＧ系副直流電源２９４Ｇと、Ｇ系副直流電源２９４Ｇに直列に接続され、Ｇ系副直流電源２９４Ｇの出力を入り切りするＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇを備えている。各系スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆ，２９３Ｇの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。
【００５２】
各系電源系統２９０Ｄ〜２９０Ｆの各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのプラス側（は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのマイナス側は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。また、Ｇ系電源系統２９０ＧはＧ系副直流電源２９４Ｇのマイナス側が共通のプラス側出力線２９５に接続され、Ｇ系副直流電源２９４Ｇのプラス側が共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００５３】
図９に示すように、本実施形態の電源２９において、Ｄ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆは、それぞれのオンオフの周期Δｔ1の１／３の時間Δｔ2ずつずれて順次オンし、そのオン時間は時間Δｔ3である。そして、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３ＧはＤ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆのオンのタイミングと時間Δｔ3＋Δｔ4だけずれたタイミングでオンし、時間Δｔ2と同じ長さの時間Δｔ7の周期でオンオフを繰り返している。ここで時間Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期となる。つまり、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆの周期Δｔ1の１／３の周期でオンオフしている。このように、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタの周期Δｔ1の各系主スイッチングトランジスタの個数分の１の周期Δｔ7でオンオフを繰り返すものである。そして、１つのＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは、一の主スイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）がオフとなっている間になってから次のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｅ）がオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）によって発生した放電加工パルス（例えば、２９７Ｄ）に続く残留電荷除電パルス２９８Ｇを発生させるものである。
【００５４】
本実施形態も先に説明した実施形態と同様、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７を出力することができると共に、その電圧、電流が低い残留電荷除電パルス２９８を１つのＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇによって発生させることによってスイッチングトランジスタの個数を削減し、より簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。
【００５５】
図１０、図１１を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図８、図９を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図１０に示す実施形態は電源２９を３つの各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆと２つのＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈの５つのスイッチングトランジスタによって構成するようにしたものである。
【００５６】
図１０に示すように、電源２９は、それぞれ１つのスイッチングトランジスタと１つの直流電源を含む５つのＤ系電源系統２９０Ｄ、Ｅ系電源系統２９０Ｅ、Ｆ系電源系統２９０Ｆ、Ｇ系電源系統２９０Ｇ，Ｈ系電源系統２９０Ｈが並列に接続されたものである。Ｄ系電源系統２９０ＤからＦ系電源系統２９０Ｆは、それぞれＤ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆと、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆに直列に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆの出力を入り切りする各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆを備えている。また、Ｇ系電源系統２９０Ｇ，Ｈ系電源系統２９０Ｈは、Ｄ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆとプラスマイナスの方向が逆になっているＧ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈと、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈに直列に接続され、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈの出力を入り切りするＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈを備えている。各系スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆ，２９３Ｇ，２９３Ｈの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。
【００５７】
各系電源系統２９０Ｄ〜２９０Ｆの各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのプラス側（は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのマイナス側は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。また、Ｇ系、Ｈ系電源系統２９０Ｇ，２９０ＨはＧ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈのマイナス側が共通のプラス側出力線２９５に接続され、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈのプラス側が共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００５８】
図１１に示すように、本実施形態の電源２９は、Ｄ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆはそれぞれのオンオフの周期Δｔ1の１／３の時間Δｔ2ずつずれて順次オンし、そのオン時間は時間Δｔ3である。ここで時間Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期である。そして、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは放電加工パルス２９７と時間Δｔ3＋Δｔ4だけずれたタイミングで時間Δｔ2の２倍の長さ時間Δｔ8の周期で交互にオンオフを繰り返しており、各副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈのオンオフのタイミングは相互に時間Δｔ2だけずれている。つまり、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆの周期Δｔ1の２／３の周期Δｔ8でオンオフしている。
【００５９】
つまり、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）がオフになってから次のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｅ）がオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）によって発生した放電加工パルス（例えば、２９７Ｄ）に続く残留電荷除電パルス（例えば、２９８Ｇ）を発生させる動作を交互に繰り返すものである。そして、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは、各系主スイッチングトランジスタの周期Δｔ1の［（各系副主スイッチングトランジスタの個数）／（各系主スイッチングトランジスタの個数分）］の周期Δｔ8でオンオフを繰り返すものである。これにより、２つのＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈによって各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆがオフとなっている間に交互にそれぞれ低圧の残留電荷除電パルス２９８Ｇ，２９８Ｈを発生させるものである。
【００６０】
本実施形態も先に説明した実施形態と同様、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７を出力することができると共に、その電圧、電流が低い残留電荷除電パルス２９８を２つの副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈによって発生させることによってスイッチングトランジスタの個数を削減し、より簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。
【００６１】
以上説明した各実施形態では、各主直流電源２９２Ａ〜２９２Ｃ、各副直流電源２９４Ａから２９４Ｃ，２９４Ｇ，２９４Ｈはそれぞれ電池等の単純な直流電源として説明したが、放電加工パルス２９７の電圧Ｖ1あるいは残留電荷除電パルス２９８の電圧Ｖ2をそれぞれ供給できるものであれば、例えば、コンデンサやトランスを用いて電力を蓄えておき、この蓄えた電力を直流電力として供給するようなものとしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０Ａ 送り出しボビン、１０Ｂ 巻き取りボビン、１１Ａ〜１１Ｉ プーリ、１２ ダンサロール、１３Ａ，１３Ｂ ワイヤ張力センサ、１５ ワイヤ、１６ 速度プーリ、１７ ガイド、１８ 張力プーリ、１９ クランプユニット、１９ａ クランプローラ、２１ ワイヤ整列ユニット、２２ 滑りクラッチ、２４Ａ〜２４Ｆ ガイドローラ、２５Ａ 送り出しモータ、２５Ｂ 速度モータ、２５Ｃ ドローモータ、２５Ｄ トルクモータ、２５Ｅ ステッピングモータ、２５Ｆ，２５Ｇ 位置決めモータ、２５Ｈ 巻取りモータ、２６ 切断ワイヤ部分、２６Ｃ，２８Ｃ 中心、２７ ワーク送りユニット、２８ インゴット、２８Ｄ 中心線、２８ａ 加工溝、２９ 電源、３１ 位置センサ、３２ 断線検出センサ、７０ 粉、８０ 制御部、１００ マルチワイヤ放電加工装置、２００Ａ，２００Ｂ，５００Ａ 回転電極、２０１Ａ，２０１Ｂ，５０１Ａ 電極部材、２０２Ａ 導電性ベアリング、２０３Ａ，２０３Ｂ 中心軸、２０５Ａ，２０５Ｂ 回転中心、２０６Ａ，２０６Ｂ，２０７Ａ，３５６Ａ，５０６Ａ 溝、２０８Ａ 回転軸、２０９Ａ ベアリング、２１０Ａ 段部、２１１Ａ，２３１Ａ 内輪、２１２Ａ，２３２Ａ 外輪、２１３Ａ，２３３Ａ ボール、２１４Ａ 導電性グリス、２１６Ａ キャップ、２２０Ａ 入力端子、２３０Ａ 段部、２３５Ａ カラー、２３６Ａ 端部、２３７Ａ 接続部材、２３８Ａ ブラケット、２３９Ａ 流動体、２５０Ａ 基盤、２５１Ａ 内面、２６１〜２６５ 切断ワイヤ部分、２９０Ａ〜２９０Ｈ 電源系統、２９１Ａ〜２９１Ｃ 主スイッチングトランジスタ、２９２Ａ〜２９２Ｃ 主直流電源、２９３Ａ〜２９３Ｃ，２９３Ｇ，２９３Ｈ 副スイッチングトランジスタ、２９４Ａ〜２９４Ｃ，２９４Ｇ，２９４Ｈ 副直流電源、２９５ プラス側出力線、２９６ マイナス側出力線、２９６Ａ，２９６Ｂ 回転電極接続線、２９７，２９７Ａ〜２９７Ｃ 放電加工パルス、２９８，２９８Ａ〜２９８Ｃ，２９８Ｇ，２９８Ｈ 残留電荷除電パルス、２９９ 高周波パルス、３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂ アイドルローラ、４０１ 隙間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置の構造及びそのマルチワイヤ放電加工装置を用いて炭化ケイ素板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン等の円柱状インゴットからウェハを切り出す場合における切断手段として、砥粒を用いたワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数のガイドローラ間に巻回された切断用ワイヤをその長手方向に高速駆動しながら、ワイヤに対してワークを切断送りすることにより、ワークから多数枚の薄片を同時に切り出すものである。
【０００３】
しかし、このようなワイヤソーでは、ガイドローラ間に形成された複数本の切断ワイヤ部分に対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給する必要があり、その取扱いは容易でない。また、ワイヤがワークに直接接触することによる断線を抑制するために比較的太いワイヤを使用する必要があり、切断加工代が大きくなってしまうという問題があった。さらに、従来のワイヤソーは、インゴットからウェハを切り出すのに長時間を要する場合もあり、加工時間短縮のニーズが高まっている。
【０００４】
一方、近年、シリコンカーバイドが半導体の材料として注目されている。しかし、このシリコンカーバイドは硬質材料であるため、従来のワイヤソーでは、シリコンのインゴットを切断する以上の時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、シリコンカーバイドのインゴットと切断用ワイヤとの間に電圧を断続的に印加し、各切断ワイヤ部分によってインゴットを放電加工の原理で切断する放電式ワイヤソーの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、単一の切断用ワイヤを複数のガイドローラに巻回することにより複数条の切断ワイヤ部分を形成し、通電部材を各条と接するように設け、各条と半導体インゴットとの間に電圧を印加して放電を発生させ、半導体インゴットを同時に３個以上に切断する方法が提案されている。
【０００６】
一方、インゴットからウェハを高速で切りだすことが要請されている。この要請に対し、特許文献１では、複数条にワイヤを巻きかけた複数のガイドローラを電気的に絶縁して軸方向に接続し、各ガイドローラに巻き掛けられた各条のワイヤにはそれぞれ別個の電源から給電し、一度に放電加工のできる切断ワイヤ部分を増やすことが提案されている。また、１本のワイヤをガイドローラに多数回巻回して多数条のワイヤ切断部分を形成し、各切断ワイヤ部分同士の間でワイヤをコイル状にすることによって各切断ワイヤ部分間のインピーダンスを高くして各切断ワイヤ部分同士を電気的な絶縁状態とし、各切断ワイヤ部分それぞれに放電電力を印加して各切断ワイヤ部分で同時に放電を発生させて高速切断をすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、互いに磁気的に絶縁されたコアの周囲にコイル状にしたワイヤを配置し、切断ワイヤ部分同士の間の電気的な絶縁をより高めようとすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２４８７１９号公報
【特許文献２】特開２０００−９４２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−７５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された従来技術のように、１本のワイヤが３条程度に巻きつけられたローラを絶縁接続して多くの切断ワイヤ部分を設け、ローラに巻き付けられたワイヤの各条を一組として給電する方法では、切断ワイヤ部分の本数を多くしようとすると、ワイヤの本数を増やすことが必要となり、多くの送り出しボビン、巻き取りボビン、ワイヤ送り機構を備えることが必要で、切断ワイヤ部分の本数を多くするには限界があった。また、特許文献２に記載されている方法では、特定のガイドローラにワイヤを複数回巻回して絶縁コイルを形成しているので、各コイルが電磁的に結合された状態となっている。このため、１つの切断ワイヤ部分で放電が発生して電圧変動が生じた場合には、他の切断ワイヤ部分にその影響が現れてくることから、各切断ワイヤ部分に個別に給電することが難しいという問題があった。特許文献３に記載された従来技術はこのような問題をある程度解決することができるものであるが、細いワイヤを複雑に巻回することは非常に構造を複雑にする上、コアを多く設けることはそれだけ多くのスペースが必要となってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１，２に記載された従来技術では、放電加工を行うパルス電力は、ワークを電源のプラス側に接続し、スイッチングトランジスタを介してワイヤを電源のマイナス側に接続してスイッチングトランジスタをオンオフさせることによってワークとワイヤとの間に放電加工パルスを印加するものである。しかし、放電加工パルスが印加されても放電が発生しない場合があると、電源系統内に設けられているコンデンサ等に前回の放電加工パルスの印加による電荷が残留してしまい、その後の放電が不安定となる場合がある。この場合には放電パルスを印加する周期を長くして、残留している電荷がある程度放電した状態になってから次の放電加工パルスを印加するようにする方法が考えられる。しかし、放電加工の速度は所定の時間における放電の回数、すなわち所定時間における放電加工パルスの印加回数によるので、残電荷の放電を待って次の放電加工パルスを印加していたのでは加工時間を短くできないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１から３に記載されたような複数の切断ワイヤ部分を有するマルチワイヤ放電加工装置では、複数の切断ワイヤ部分は1本のワイヤを複数回ローラなどに巻きかけることによって形成されていることから、１本のワイヤが複数回ワークとの間で放電を行うこととなる。放電加工によってシリコンカーバイド等の硬質材料のスライスを行うと、放電によって切断ワイヤ部分のワイヤ表面にシリコンカーバイドが粉状に付着する。そして、シリコンカーバイドの粉が付着した切断ワイヤ部分が次のワイヤ切断部分の手前まで送られ、給電のために導電ブロックに接触すると、ワイヤ表面に付着したシリコンカーバイドの粉がいわば砥石のような働きをして、導電ブロックの表面を磨耗させてしまい繁雑に電極ブロックを交換することが必要となり、全体的な加工速度が低下してしまうという問題があった。また、特許文献１から３に記載された従来技術では、ワイヤと導電ブロックの表面との間に滑りがあるため、ワイヤと導電ブロックとの間に瞬間的に隙間ができ、ワイヤと導電ブロックとの間で放電が発生し、この放電により導電ブロックが削られてしまう場合があり、この場合も繁雑に電極ブロックを交換することが必要となり、全体的な加工速度が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、マルチワイヤ放電加工装置において簡便な構成によって加工速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備え、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分とワークとの間で放電を行ってワークを加工することを特徴とする。
【００１３】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、放電加工電力は、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスであること、としても好適である。
【００１４】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、放電加工パルスを発生させる少なくとも１つの主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの主直流電源と、放電加工後の残電荷を除去するために放電加工パルスと逆電圧の残留電荷除電パルスを発生させる少なくとも一つの副スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副直流電源と、を備えること、としても好適である。
【００１５】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００１６】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、主スイッチングトランジスタの個数は副スイッチングトランジスタの個数と同じかそれより多いこと、としても好適である。
【００１７】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、としても好適である。
【００１８】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは共通で、各副スイッチングトランジスタは主スイッチングトランジスタのオンオフの周期の主スイッチングトランジスタの個数分の一の周期でオンオフし、各放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００１９】
本発明のマルチワイヤ放電加工装置において、複数の電極を含み、各電極は、切断ワイヤ部分が伸びる方向の切断ワイヤ部分の中央からワイヤに沿って互いに反対方向に向かって等距離の位置に配置されていること、としても好適である。
【００２０】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用い、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分と炭化ケイ素のインゴットとの間で放電を行って炭化ケイ素のインゴットから複数の炭化ケイ素板を切り出す炭化ケイ素板の製造方法であって、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスを放電加工用電力として供給すること、を特徴とする。
【００２１】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、としても好適である。
【００２２】
本発明の炭化ケイ素板の製造方法において、加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、としても好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置において簡便な構成によって加工速度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の構成を示す系統図である。
【図２】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極と切断ワイヤ部分とを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極とワイヤの付着物とを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の回転電極の支持構造を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の加工電源の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるマルチワイヤ放電加工装置の放電加工用の高周波パルスの波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００は、送り出しモータ２５Ａによって回転駆動されて放電加工に用いられる黄銅、鉄線、タングステン線、モリブデン線などの金属線であるワイヤ１５を送り出す送り出しボビン１０Ａと、滑りクラッチ２２を介して取り付けられた巻き取りモータ２５Ｈによって駆動されてワイヤ１５を巻き取る巻き取りボビン１０Ｂと、ワイヤ１５の送り経路を規定するプーリ１１Ａ〜１１Ｉと、ワイヤ１５の走行長さを調整してワイヤ１５の走行を安定させるダンサロール１２と、ワイヤ１５が巻き掛けられる面にゴム製の滑り止め部材が設けられ、速度モータ２５Ｂによって駆動されてワイヤ１５の送り速度を規定する速度プーリ１６と、第１のワイヤ張力センサ１３Ａ、第２のワイヤ張力センサ１３Ｂと、出力トルクを調整することができるトルクモータ２５Ｄによって駆動され、ワイヤ１５が巻き掛けられている面にゴム製の滑り止め部材が取り付けられており、対向して設けられたクランプユニット１９のクランプローラ１９ａとの間にワイヤ１５を挟みこんで送り方向に引っ張り、ワイヤ１５に張力を掛ける張力プーリ１８と、位置決めモータ２５Ｇによって軸方向に移動するワイヤ整列ユニット２１と、ワイヤ１５が複数回巻き掛けられて複数の切断ワイヤ部分２６を構成する複数のガイドローラ２４Ａ〜２４Ｆを含むガイドローラ組と、放電加工用の電源２９と、ワイヤ１５が巻き掛けられて回転する複数の回転電極２００Ａ、２００Ｂと、回転電極２００Ａ，２００Ｂの表面にワイヤ１５を押し付けるアイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂとワークであるシリコンカーバイトのインゴット２８を送る送りユニット２７と、制御部８０とを備えている。回転電極２００Ａ，２００Ｂは回転しないよう固定された各中心軸２０３Ａ，２０３Ｂの周りに回転するよう構成されている。
【００２６】
送り出しボビン１０Ａから図１に示す矢印Ｒの方向に繰出されたワイヤ１５は、プーリ１１Ａ、ダンサロール１２、プーリ１１Ｂ，１１Ｃ、速度プーリ１６、プーリ１１Ｄ、第１のワイヤ張力センサ１３Ａ、プーリ１１Ｅ、１１Ｆの順に巻き掛けられ、プーリ１１Ｆを出たワイヤ１５は、多数のガイド溝をもつガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂの外側にガイドローラ２４Ａ、アイドルローラ３００Ａ、回転電極２００Ａ、アイドルローラ３５０Ａ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ、アイドルローラ３００Ｂ、回転電極２００Ｂ、アイドルローラ３５０Ｂ、ガイドローラ２４Ｅ，２４Ｆの順に巻きかけられる。ガイドローラ２４Ｆを出たワイヤ１５は最初にガイドローラ２４Ａに巻きかけられているワイヤ１５の部分とガイドローラ２４Ａの軸方向にピッチＰだけ離れた位置から再びガイドローラ２４Ａから２４Ｆに巻きかけられていく。最初に巻きかけられたワイヤ１５の部分と、次に巻き掛けられたワイヤ１５の部分との各ガイドローラ２４Ａから２４Ｆまで間の軸方向の間隔はいずれの場所でもピッチＰとなっている。このようにワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂに複数回巻き掛けられる。そして、ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂに複数回巻き掛けされた後、プーリ１１Ｇ、第２のワイヤ張力センサ１３Ｂ、プーリ１１Ｈ、張力プーリ１８、プーリ１１Ｉ、ワイヤ整列ユニット２１を通り、巻き取りボビン１０Ｂに巻き取られる。
【００２７】
図１に示すように本実施形態では、ワイヤ１５はガイドローラ２４Ａから２４Ｆに４回巻き掛けられており、ワイヤ１５は５条となっている。ここで、巻き掛け回数は、切断ワイヤ部分２６を規定するガイドローラ２４Ｂ及び２４Ｃに巻き掛けられている回数である。従って、ワイヤ１５の最後の巻き掛けのようにワイヤ１５がガイドローラ２４Ｆからガイドローラ２４Ａに戻らずプーリ１１Ｇに向って延びてもガイドローラ２４Ｂ及び２４Ｃに巻きかけられているので、巻き掛け回数は１回と数える。つまり、巻き掛けの回数はガイドローラ２４Ｂとガイドローラ２４Ｃとの間に張られている切断ワイヤ部分２６の本数となり、本実施形態では、切断ワイヤ部分２６は５本となる。なお、本実施形態では、説明のためにワイヤ１５の巻き掛け回数は４回、条数は５条、切断ワイヤ部分２６は５本として説明するが、本発明は巻き掛け回数が数１０回、条数が数１０条、切断ワイヤ部分２６が数１０本であってもよい。
【００２８】
図１に示すように、ガイドローラ２４Ｆはドローモータ２５Ｃによって回転駆動される。ワーク送りユニット２７はステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。また、マルチワイヤ放電加工装置１００は、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤの断線を検出する断線検出センサ３２とを備えている。送り出しモータ２５Ａ、速度モータ２５Ｂ、ドローモータ２５Ｃ、トルクモータ２５Ｄ、巻き取りモータ２５Ｈは、ロータリーエンコーダを内蔵しており、その回転数を出力することができるモータである。また、各位置決めモータ２５Ｆ，２５Ｇは、内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からガイド１７、ワイヤ整列ユニット２１の位置を検出することができるよう構成されている。また、ワーク送りユニット２７は、切断ワイヤ部分２６でワイヤ１５の送り方向と直交する方向に向かってインゴット２８を移動させることができるよう配置され、ステッピングモータ２５Ｅによって駆動されるよう構成されている。ステッピングモータ２５Ｅは内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からインゴット２８の位置を検出することができるよう構成されている。電源２９はプラス側出力線２９５によってインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６から分岐した第１の回転電極接続線２９６Ａ、第２の回転電極接続線２９６Ｂによってそれぞれ回転電極２００Ａ，２００Ｂに接続され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとの間に放電電力を給電するよう構成されている。
【００２９】
本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００では、インゴット２８及び回転電極２００Ｂは電気伝導率が調整された純水または油系の加工液に浸漬されており、切断ワイヤ部分２６とインゴット２８の間の放電は水中で行われ、加工中にインゴット２８全体の温度の上昇を抑えることができるよう構成されている。
【００３０】
送り出しボビン１０Ａ、巻き取りボビン１０Ｂを回転させる送り出しモータ２５Ａ、巻き取りモータ２５Ｈと、速度プーリ１６を回転させる速度モータ２５Ｂと、ガイドローラ２４Ｆを回転させるドローモータ２５Ｃと、張力プーリ１８を回転させるトルクモータ２５Ｄと、ステッピングモータ２５Ｅと、位置決めモータ２５Ｆ、２５Ｇと、電源２９とは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によって動作するよう構成されている。また、第１、第２のワイヤ張力センサ１３Ａ、１３Ｂと、ダンサロール１２の位置を検出する位置センサ３１と、ワイヤ１５の断線を検出する断線検出センサ３２と、は制御部８０に接続され、各検出信号は制御部８０に入力されるよう構成されている。制御部８０は、内部の信号処理用のＣＰＵと制御用のプログラムやデータを格納するメモリを備えるコンピュータである。制御部８０は断線検出センサ３２によってワイヤ１５の断線が検出された場合には、マルチワイヤ放電加工装置１００の動作を停止する。
【００３１】
以上のよう構成されたマルチワイヤ放電加工装置１００において、図２に示す矢印Ｒの方向にワイヤ１５が送られると、ガイドローラ２４Ａから２４Ｆ、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂはそれぞれワイヤ１５の巻きかけられている面がワイヤ１５の送り方向と同方向となるように、ガイドローラ２４Ａ、回転電極２００Ａ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃ、回転電極２００Ｂ、ガイドローラ２４Ｅ，２４Ｆは時計方向に回転し、各アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂは反時計周りに回転する。各アイドルローラ３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂはフッ素系材料、ナイロン系材料等耐磨耗性の高い材料が用いられている。また、各回転電極２００Ａ，２００Ｂの円筒形の電極部材２０１Ａ，２０１Ｂには電気伝導度の高い銅、銅タングステン等の銅合金、銀タングステン等の銀合金等の材料が用いられている。各回転電極２００Ａ，２００Ｂの円筒形の電極部材２０１Ａ，２０１Ｂは、その周速がワイヤ１５の送り速度と略同様となるように回転するので、ワイヤ１５との相対速度が略ゼロであり、従来の固定式の電極のようなワイヤ１５と電極との擦れが発生することはなく、電気伝導度の高い銅等の材料を用いた場合でも表面が磨耗してしまうことが抑制される。また、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との間に滑りがないのでワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間に瞬間的に隙間ができてワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間で放電が発生することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂが削られてしまうことが抑制される。
【００３２】
複数の切断ワイヤ部分２６を有するマルチワイヤ放電加工装置１００でシリコンカーバイド（炭化ケイ素）のインゴット２８を切断する場合、ワイヤ１５の表面には放電のたびにシリコンカーバイドの成分が粉７０として付着する。図３に示すように、放電加工ではインゴット２８を切断ワイヤ部分２６に向って送りながら行うので、ワイヤ１５とインゴット２８との放電はワイヤ１５のインゴット２８側とインゴット２８の加工溝２８ａとの間で発生することが多い。このため、放電加工によって飛び散ったシリコンカーバイドの粉７０は主にワイヤ１５のインゴット２８側の表面に付着する。そこで、本実施形態ではシリコンカーバイドの粉７０の付着が少ないインゴット２８と反対側のワイヤ１５の表面が電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの表面に設けられた溝２０６Ａ，２０６Ｂに接するように回転電極２００Ａ，２００Ｂを配置している。このため、放電加工によってワイヤ１５に付着したシリコンカーバイドの粉７０と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの溝２０６Ａ，２０６Ｂに接することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂの溝２０６Ａ，２０６Ｂが磨耗することが抑制される。これによって、直径の大きなシリコンカーバイド等の硬質材料のスライスを行う場合のように長時間の放電加工を行う場合でも繁雑に電極を交換することなく、安定してワイヤ１５に放電電力を給電し、放電加工をすることができる。このため、電極を交換する時間がなくなり、全体的な加工時間を短縮でき全体的な加工速度を向上させることができる。
【００３３】
図２に示すように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００では、回転電極２００Ａの矢印Ｒで示すワイヤの送り方向の上流側と下流側に２つのアイドルローラ３００Ａ，３５０Ａが回転電極２００Ａの電極部材２０１Ａへのワイヤ１５の巻き掛け角度が角度θ1（ｒａｄ）となるように配置されている。この場合、電極部材２０１Ａの直径をＤとすると、ワイヤ１５は回転電極に（θ1×Ｄ／２）の長さだけ接触する。また、ワイヤ１５には張力Ｔが掛かっていることから、張力Ｔにより、Ｆ1＝２×Ｔ×ｓｉｎ（θ1／２）、だけの力によってワイヤ１５が電極部材２０１Ａの表面に押し付けられる。このように、本実施形態の回転電極２００Ａ，２００Ｂは電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との接触長を長くとれると共に、ワイヤ１５が電極部材２０１Ａ，２０１Ｂに押し付けられるので、放電加工電力をワイヤ１５の各条に給電する際の電気抵抗が少なく、電圧を低下させずに放電加工電力を供給することができる。そして、回転電極２００Ａ，２００Ｂはワイヤ１５の送り方向と同方向に向かって回転するので電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとワイヤ１５との相対速度がほとんどない状態でワイヤ１５と接触する。このため、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂに電気伝導度の高い銅等の材料を用いた場合でも、接触距離が長く、ワイヤ１５が押し付けられた状態でもその表面が磨耗することがなく、長時間安定してワイヤ１５に放電電力を給電し、放電加工をすることができる。また、ワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの接触面積が大きく、確実に接触することからワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間の電気抵抗を少なくすることができると共に、ワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間に瞬間的に隙間ができてワイヤ１５と電極部材２０１Ａ，２０１Ｂとの間で放電が発生することが抑制され、電極部材２０１Ａ，２０１Ｂが削られてしまうことが抑制される。
【００３４】
図２に示すように、２つの隣り合う同一直径のガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃの間の直線のワイヤ１５は複数の切断ワイヤ部分２６を構成する。より詳細にはガイドローラ２４Ｂの下端と２４Ｃの上端との間の高さＹ1が切断ワイヤ部分２６の長さとなる。切断ワイヤ部分２６のＹ方向（上下方向）の中心は点２６Ｃである。回転電極２００Ａ，２００Ｂは各回転中心２０５Ａ，２０５Ｂがそれぞれ切断ワイヤ部分２６の中心２６ＣからＸ方向（横方向）にＸ1で、Ｙ方向のプラス側、マイナス側にそれぞれＹ2の位置となるように配置されている。また、各ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃと各回転電極２００Ａ，２００Ｂとの間には切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃを通る中心線２８Ｄに対して上下対象で、中心２６ＣからのＸ方向の距離が同様となるような位置にアイドルローラ３５０Ａ，３００Ｂが配置されている。このように、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、アイドルローラ３５０Ａ，３００Ｂ、ガイドローラ２４Ｂ，２４Ｃを配置することにより、各回転電極２００Ａ，２００Ｂは切断ワイヤ部分２６の中心からワイヤ１５の巻きかけられる経路に沿って同一距離に配置され、切断ワイヤ部分２６に対して均等に放電電力を供給することができる。そして、インゴット２８を切断する際には円筒状のインゴット２８の中心２８Ｃを切断ワイヤ部分２６のＹ方向の中心２６Ｃに合わせて各中心２６Ｃ，２８Ｃを通ってワークの送り方向に延びる中心線２８Ｄに沿って送って放電加工を行うので、放電加工の際に、インゴット２８の上部と下部とを均等に加工することができる。
【００３５】
図４を参照しながら、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００の回転電極２００Ａの支持構造について説明する。図４（ａ）に示すように、本実施形態の回転電極２００Ａは、マルチワイヤ放電加工装置１００のベースに取り付けられて回転しない基盤２５０Ａに固定された回転しない金属製の中心軸２０３Ａの基盤２５０Ａと反対側の先端部分に設けられた段部２１０Ａの外周に２つの導電性ベアリング２０２Ａを介して電極部材２０１Ａが取り付けられたものである。電極部材２０１Ａは、電気伝導率が良い銅等の材料で構成された円筒状の導電体である。中心軸２０３Ａは基盤２５０Ａに対して電気的に絶縁されるよう固定されていてもよい。導電性ベアリング２０２Ａは、金属製の段部２１０Ａの外周に固定される金属製の内輪２１１Ａと、電極部材２０１Ａの内面に嵌め込まれる金属製の外輪２１２Ａと、内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間に挟みこまれた周状に配置された金属製のボール２１３Ａとによって構成されている。また、内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間には導電性グリス２１４Ａが充填されている。段部２１０Ａの先端には先端側の導電性ベアリング２０２Ａを軸方向に押さえるキャップ２１６Ａが取り付けられている。図４（ｂ）に示すように電極部材２０１Ａの外面にはワイヤ１５を巻けるＶ字型の溝２０６Ａが設けられており、各溝２０６Ａの間隔はワイヤ１５の間隔と同様、ピッチＰとなっている。
【００３６】
回転しない中心軸２０３Ａには、加工用の電源２９からの放電加工電力が入力される入力端子２２０Ａが設けられている。入力端子２２０Ａは円形でも良いし、四角など他の形状でも良い。入力端子２２０Ａから入力された放電電力の電流は、図４の矢印２２１，２２２，２２３に示すように、中心軸２０３Ａから段部２１０Ａに流れ、段部２１０Ａから導電性ベアリング２０２Ａの内輪２１１Ａ、ボール２１３Ａ、外輪２１２Ａを通って電極部材２０１Ａに達し、電極部材２０１Ａの外面に設けられた溝２０６Ａに接触しているワイヤ１５の各条に流れていく。また、導電性ベアリング２０２Ａの内輪２１１Ａと外輪２１２Ａとの間には導電性グリス２１４Ａが充填されているので、内輪２１１Ａに流れた電流は、導電性グリス２１４Ａの中を流れて外輪２１２Ａに達し、外輪２１２Ａから電極部材２０１Ａに達する。このように、導電性ベアリング２０２Ａは電気抵抗が低くなるように構成されているので、回転しない入力端子２２０Ａから回転する電極部材２０１Ａまでに達するまで放電電力の電圧降下が少ない構造となっている。
【００３７】
本実施形態では、回転電極２００Ａ，２００Ｂを採用し、回転支持部の電気抵抗を少なくしたことにより、電源２９から電極部材２０１Ａを経て切断ワイヤ部分２６に達するまでの放電電力の電圧降下を全体的に低減している。これにより、後で説明する高周波の放電加工パルスが印加された場合でも効果的に各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間での一定時間内の放電回数を多くして加工速度を向上させることができる。
【００３８】
以上の実施形態では、電極部材２０１Ａの外面に設けられた溝２０６ＡはＶ字形とすることとして説明したが、図４（ｃ）に示すように、ワイヤ１５の外面に沿った半円形の溝２０７Ａとしても良い。この場合には、ワイヤ１５を線ではなく面でサポートするため、回転電極２００Ａに巻き掛けられることによるワイヤ１５の負荷を低減し、ワイヤ１５の断線を抑制することができる。
【００３９】
図５を参照して、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００に用いられる放電加工用の電源２９の構成と動作について説明する。図５に示すように、電源２９は、それぞれ一組の主スイッチングトランジスタと主直流電源とこれと並列に接続された一組の副スイッチングトランジスタと副直流電源により構成される３つのＡ系電源系統２９０Ａ、Ｂ系電源系統２９０Ｂ、Ｃ系電源系統２９０Ｃが並列に接続されたものである。本実施形態の電源２９に含まれる主スイッチングトランジスタの個数と副スイッチングトランジスタの個数は同一である。Ａ系電源系統２９０Ａは、Ａ系主直流電源２９２Ａと、Ａ系主直流電源２９２Ａと直列に接続され、Ａ系主直流電源２９２Ａの出力を入り切りするＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａと、Ａ系主直流電源２９２Ａと並列で、プラスマイナスの方向が逆でその電圧がＡ系主直流電源２９２Ａよりも低いＡ系副直流電源２９４Ａと、Ａ系副直流電源２９４Ａと直列に接続され、Ａ系副直流電源２９４Ａの出力を入り切りするＡ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａと、を備えている。各Ａ系スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９３Ａの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。Ｂ系電源系統２９０Ｂ、Ｃ系電源系統２９０Ｃも同様の構成で、Ｂ系電源系統２９０Ｂは、Ｂ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂ、Ｂ系主直流電源２９２Ｂ、Ｂ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｂ、Ｂ系副直流電源２９４Ｂ、を備えており、Ｃ系電源系統２９０Ｃは、Ｃ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｃ、Ｃ系主直流電源２９２Ｃ、Ｃ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｃ、Ｃ系副直流電源２９４Ｃ、を備えている。
【００４０】
各系電源系統２９０Ａ，２９０Ｂ，２９０Ｃの各系主直流電源２９２Ａ，２９２Ｂ，２９２Ｃのプラス側（各系副直流電源２９４Ａ，２９４Ｂ，２９４Ｃのマイナス側）は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系電源系統２９０Ａ，２９０Ｂ，２９０Ｃの各系主直流電源２９２Ａ，２９２Ｂ，２９２Ｃのマイナス側（各系副直流電源２９４Ａ，２９４Ｂ，２９４Ｃのプラス側）は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００４１】
図６に示すように、電源２９から出力される放電加工電力は、放電加工を行う電圧Ｖ1の高圧の放電加工パルス２９７と、放電加工パルス２９７と逆電圧の残留電荷除電パルス２９８とを含む高周波パルス２９９である。残留電荷除電パルス２９８は放電加工後に電源系統内のコンデンサ等に残留している残電荷あるいは放電が発生しなかった場合にコンデンサ等に残留している残電荷を除電するための逆電圧パルスであり、放電加工パルス２９７よりも低い電圧Ｖ2である。この高周波パルス２９９は次のように各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ，２９３Ａ〜２９３Ｃを動作させることによって得られる。
【００４２】
図６に示すように、最初、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ，２９３Ａ〜２９３Ｃはオフとなっており、電源２９から出力はでていない。図６の時間ｔ1に、Ａ系主スイッチングトランジスタ２９１ＡがオンとなるとＡ系主直流電源２９２からの電流がプラス側出力線２９５から出力され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間にはＡ系放電加工パルス２９７Ａの電圧Ｖ1が電源２９から出力される放電加工パルス２９７として印加される。そして、時間Δｔ3の間だけＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａのオン状態を継続した後、図６の時間ｔ2にＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａをオフとする。すると、プラス側出力線２９５から出力されていたＡ系主直流電源２９２Ａからの電流が停止し、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間の印加電圧はゼロとなりＡ系放電加工パルス２９７Ａは停止し、電源２９から出力される放電加工パルス２９７も停止する。そして、所定の時間Δｔ4の間だけ印加電圧をゼロの状態に保持した後、時間ｔ3にＡ系副スイッチングトランジスタ２９３ＡがオンとなるとＡ系副直流電源２９４Ａからの電流がマイナス側出力線２９６から出力され、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間にはマイナスの電圧Ｖ2のＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａが電源２９から出力される残留電荷除電パルス２９８として印加される。そして、時間Δｔ5の間だけＡ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａのオン状態を継続した後、図６の時間ｔ4にＡ系副スイッチングトランジスタ２９３をオフとする。すると、マイナス側出力線２９６から出力されていたＡ系副直流電源２９４Ａからの電流が停止し、インゴット２８と各回転電極２００Ａ，２００Ｂとインゴット２８との間の印加電圧はゼロとなりＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａは停止し、電源２９から出力される残留電荷除電パルス２９８も停止する。このように、Ａ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａ、Ａ系副スイッチングトランジスタ２９３Ａを交互にオンオフしてプラス側の高圧のＡ系放電加工パルス２９７Ａとマイナス側の低圧のＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａとを出力する。
【００４３】
そしてＡ系残留電荷除電パルス２９８Ａの停止後、時間Δｔ6後の時間ｔ5に今度はＢ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂがオンとなり、先にＡ系各スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９３Ａと同様、Ｂ系各スイッチングトランジスタ２９１Ｂ，２９３Ｂがオンオフ動作して、図６に示す時間ｔ5から時間ｔ8までのＢ系放電加工パルス２９７ＢとＢ系残留電荷除電パルス２９８Ｂを発生させ、電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力する。そして、時間ｔ9に今度はＣ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｃがオンとなり、先にＡ系、Ｂ系各スイッチングトランジスタ２９１Ａ，２９１Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂと同様、Ｃ系各スイッチングトランジスタ２９１Ｃ，２９３Ｃがオンオフ動作して、図６に示す時間ｔ9から時間ｔ12までのＣ系放電加工パルス２９７ＣとＣ系残留電荷除電パルス２９８Ｃを発生させ、電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力する。
【００４４】
そして、時間ｔ13に再びＡ系主スイッチングトランジスタ２９１Ａがオンとなり、それ以降上記のＡ系、Ｂ系、Ｃ系の各スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃは、それぞれ順次オンオフを行って各系放電加工パルス２９７Ａ〜２９７Ｃ、各系残留電荷除電パルス２９８Ａ〜２９８Ｃを順次電源２９からの放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８として出力するサイクルを繰り返す。このように、それぞれ周期を時間Δｔ2だけをずらしてＡ系、Ｂ系、Ｃ系の各スイッチングトランジスタを順次動作させ、３系統の出力を合わせて電源２９からの出力とすることにより、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃのオンの周期Δｔ1は電源２９から出力される放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８の周期Δｔ2の３倍となっている。また、周期Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期となる。このため、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８を出力することができる。図６に示す電源２９から出力される高圧の放電加工パルス２９７の周期はΔｔ2であり、その周波数は数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚの高周波である。また、低圧の残留電荷除電パルス２９８の周波数は高圧の放電加工パルス２９７との周波数と同じ周波数である。
【００４５】
また、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減されるので、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの温度上昇を抑制しながら高周波の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８を出力することができ、安定した放電加工を行うことができる。
【００４６】
なお、図６では、Ａ系残留電荷除電パルス２９８Ａ停止後、時間Δｔ6後の時間ｔ5にＢ系主スイッチングトランジスタ２９１Ｂがオンとなることとして説明したが、各系の残留電荷除電パルス２９８Ａ〜２９８Ｃが停止後すぐに次の系統の主スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃがオンとなるようにしてもよい。この場合には、高圧の放電加工パルス２９７の周期Δｔ1が時間Δｔ6だけ短くなるのでより高い周波数の放電加工パルス２９７となる。
【００４７】
図１から図４を参照して説明したような構造を有し、図５、図６を参照して説明した放電加工用の電源２９を備えている本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００の動作について図７を参照しながら説明する。図７は、回転電極２００Ａ，２００Ｂ、インゴット２８と、電源２９の電気的な接続状態を模式的に表した図である。各回転電極２００Ａ，２００Ｂは金属製で一体となっており各回転電極２００Ａ，２００Ｂは１つのマイナス側出力線２９６に接続されていることから、各回転電極２００Ａ，２００Ｂはワイヤ１５の各条に対して共通の電極となっている。また、各回転電極２００Ａ，２００Ｂは切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃまでの距離ＬA，ＬBが同一となるように配置されており、インゴット２８は、その中心２８Ｃと切断ワイヤ部分２６の中心２６Ｃを通ってワークの送り方向に沿って延びる中心線２８Ｄに沿って送り方向に移動していくので、各回転電極２００Ａ，２００Ｂからインゴット２８の中心２８Ｃまでの距離も同一となっている。従って、各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間には同一の放電加工パルス２９７、残留電荷除電パルス２９８がワイヤ１５の各条の２箇所から同時に印加されることとなる。
【００４８】
図７に示すように、電源２９から高周波の放電加工パルス２９７がインゴット２８に入力されると回転電極２００Ａと回転電極２００Ｂを通して各切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に同一の放電加工パルス２９７が印加される。回転電極２００Ａ，２００Ｂは電気抵抗が低くなるように構成されているので、このような高周波の放電加工パルス２９７が印加された場合でも、その電圧を低下させずに切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に放電加工パルス２９７が印加される。１つの放電加工パルス２９７が印加された際、放電は各切断ワイヤ部分２６の中で、点ａと点ａ´、点ｂと点ｂ´、点ｃと点ｃ´、点ｄと点ｄ´、点ｅと点ｅ´の間で示されるインゴット２８の中に入り込んでいる部分と、インゴット２８との間の距離が最も近くなる部分で１回だけ発生する。例えば、放電加工パルス２９７が入力された際に第１の切断ワイヤ部分２６１の点ａ側とインゴット２８との距離が他の切断ワイヤ部分２６２から２６５よりも短い場合には、放電は第１の切断ワイヤ部分２６１とインゴット２８との間でのみ発生し、他の切断ワイヤ部分２６２から２６５とインゴット２８との間では放電は発生しない。この場合、電流はインゴット２８から切断ワイヤ部分２６１に流れ、点ａに近い側に配置されている回転電極２００Ａに流れる。この放電によって点ａの近傍が削られると、切断ワイヤ部分２６１とインゴット２８との距離が他の部分よりも大きくなるので、次の放電加工パルス２９７が印加された際には点ａの近くではないところ、例えば、第２の切断ワイヤ部分２６の点ｂ近傍で放電が発生する。このように１つの放電加工パルス２９７によって電圧が印加される都度１回だけ放電が発生し、その放電は切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との距離が一番近くなっている部分でランダムに発生するので、各切断ワイヤ部分２６はインゴット２８を送り方向に均等に切断していくことができる。インゴット２８を切断すると複数枚のシリコンカーバイド（炭化ケイ素）の薄板を製造することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のマルチワイヤ放電加工装置１００は、同一の電源２９から従来技術よりも高い周波数で放電加工パルス２９７を切断ワイヤ部分２６とインゴット２８との間に印加することができるので、簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。本実施形態では、巻き掛け回数が数５回、条数が数５条、切断ワイヤ部分２６が数５本として説明したが、本発明は巻き掛け回数が数１０回、条数が数１０条、切断ワイヤ部分２６が数１０本の以上のマルチワイヤ放電加工装置にも適用でき、特に、このような多くの巻き掛け回数のマルチワイヤ放電加工装置に適用されるとその効果は更に顕著となる。
【００５０】
図８、図９を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図７を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図８に示す実施形態は電源２９を３つの各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆと１つの副スイッチングトランジスタ２９０Ｇの４つのスイッチングトランジスタによって構成するようにしたものである。
【００５１】
図８に示すように、電源２９は、それぞれ１つのスイッチングトランジスタと１つの直流電源を含む４つのＤ系電源系統２９０Ｄ、Ｅ系電源系統２９０Ｅ、Ｆ系電源系統２９０Ｆ、Ｇ系電源系統２９０Ｇが並列に接続されたものである。Ｄ系電源系統２９０ＤからＦ系電源系統２９０Ｆは、それぞれＤ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆと、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆに直列に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆの出力を入り切りする各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆを備えている。また、Ｇ系電源系統２９０Ｇは、Ｄ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆとプラスマイナスの方向が逆になっているＧ系副直流電源２９４Ｇと、Ｇ系副直流電源２９４Ｇに直列に接続され、Ｇ系副直流電源２９４Ｇの出力を入り切りするＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇを備えている。各系スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆ，２９３Ｇの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。
【００５２】
各系電源系統２９０Ｄ〜２９０Ｆの各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのプラス側（は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのマイナス側は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。また、Ｇ系電源系統２９０ＧはＧ系副直流電源２９４Ｇのマイナス側が共通のプラス側出力線２９５に接続され、Ｇ系副直流電源２９４Ｇのプラス側が共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００５３】
図９に示すように、本実施形態の電源２９において、Ｄ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆは、それぞれのオンオフの周期Δｔ1の１／３の時間Δｔ2ずつずれて順次オンし、そのオン時間は時間Δｔ3である。そして、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３ＧはＤ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆのオンのタイミングと時間Δｔ3＋Δｔ4だけずれたタイミングでオンし、時間Δｔ2と同じ長さの時間Δｔ7の周期でオンオフを繰り返している。ここで時間Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期となる。つまり、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆの周期Δｔ1の１／３の周期でオンオフしている。このように、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタの周期Δｔ1の各系主スイッチングトランジスタの個数分の１の周期Δｔ7でオンオフを繰り返すものである。そして、１つのＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは、一の主スイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）がオフとなっている間になってから次のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｅ）がオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）によって発生した放電加工パルス（例えば、２９７Ｄ）に続く残留電荷除電パルス２９８Ｇを発生させるものである。
【００５４】
本実施形態も先に説明した実施形態と同様、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７を出力することができると共に、その電圧、電流が低い残留電荷除電パルス２９８を１つのＧ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇによって発生させることによってスイッチングトランジスタの個数を削減し、より簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。
【００５５】
図１０、図１１を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図８、図９を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図１０に示す実施形態は電源２９を３つの各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆと２つのＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈの５つのスイッチングトランジスタによって構成するようにしたものである。
【００５６】
図１０に示すように、電源２９は、それぞれ１つのスイッチングトランジスタと１つの直流電源を含む５つのＤ系電源系統２９０Ｄ、Ｅ系電源系統２９０Ｅ、Ｆ系電源系統２９０Ｆ、Ｇ系電源系統２９０Ｇ，Ｈ系電源系統２９０Ｈが並列に接続されたものである。Ｄ系電源系統２９０ＤからＦ系電源系統２９０Ｆは、それぞれＤ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆと、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆに直列に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆの出力を入り切りする各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆを備えている。また、Ｇ系電源系統２９０Ｇ，Ｈ系電源系統２９０Ｈは、Ｄ系からＦ系の各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆとプラスマイナスの方向が逆になっているＧ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈと、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈに直列に接続され、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈの出力を入り切りするＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈを備えている。各系スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆ，２９３Ｇ，２９３Ｈの各ゲートは制御部８０に接続され、制御部８０の指令によってオンオフするよう構成されている。
【００５７】
各系電源系統２９０Ｄ〜２９０Ｆの各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのプラス側（は共通のプラス側出力線２９５に接続され、各系主直流電源２９２Ｄ〜２９２Ｆのマイナス側は共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。また、Ｇ系、Ｈ系電源系統２９０Ｇ，２９０ＨはＧ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈのマイナス側が共通のプラス側出力線２９５に接続され、Ｇ系、Ｈ系副直流電源２９４Ｇ，２９４Ｈのプラス側が共通のマイナス側出力線２９６に接続されている。プラス側出力線２９５はインゴット２８に接続され、マイナス側出力線２９６は第１の回転電極接続線２９６Ａと第２の回転電極接続線２９６Ｂとに分岐し、第１の回転電極接続線２９６Ａは回転電極２００Ａに接続され、第２の回転電極接続線２９６Ｂは回転電極２００Ｂに接続されている。従って、電源２９は各回転電極２００Ａ，２００Ｂに共通の電源であり、各回転電極２００Ａ，２００Ｂには共通の電源２９から同一の放電加工電力が給電される。
【００５８】
図１１に示すように、本実施形態の電源２９は、Ｄ系からＦ系の各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆはそれぞれのオンオフの周期Δｔ1の１／３の時間Δｔ2ずつずれて順次オンし、そのオン時間は時間Δｔ3である。ここで時間Δｔ2は、電源２９から出力される高周波パルス２９９の周期である。そして、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは放電加工パルス２９７と時間Δｔ3＋Δｔ4だけずれたタイミングで時間Δｔ2の２倍の長さ時間Δｔ8の周期で交互にオンオフを繰り返しており、各副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈのオンオフのタイミングは相互に時間Δｔ2だけずれている。つまり、Ｇ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇは各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆの周期Δｔ1の２／３の周期Δｔ8でオンオフしている。
【００５９】
つまり、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）がオフになってから次のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｅ）がオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタ（例えば、２９１Ｄ）によって発生した放電加工パルス（例えば、２９７Ｄ）に続く残留電荷除電パルス（例えば、２９８Ｇ）を発生させる動作を交互に繰り返すものである。そして、Ｇ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈは、各系主スイッチングトランジスタの周期Δｔ1の［（各系副主スイッチングトランジスタの個数）／（各系主スイッチングトランジスタの個数分）］の周期Δｔ8でオンオフを繰り返すものである。これにより、２つのＧ系、Ｈ系副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈによって各系主スイッチングトランジスタ２９１Ｄ〜２９１Ｆがオフとなっている間に交互にそれぞれ低圧の残留電荷除電パルス２９８Ｇ，２９８Ｈを発生させるものである。
【００６０】
本実施形態も先に説明した実施形態と同様、各系スイッチングトランジスタ２９１Ａ〜２９１Ｃ、２９３Ａ〜２９３Ｃの動作回数が低減され、従来よりも周波数が高い高周波の放電加工パルス２９７を出力することができると共に、その電圧、電流が低い残留電荷除電パルス２９８を２つの副スイッチングトランジスタ２９３Ｇ，２９３Ｈによって発生させることによってスイッチングトランジスタの個数を削減し、より簡便な構成でマルチワイヤ放電加工装置１００の加工速度を向上させることができる。
【００６１】
以上説明した各実施形態では、各主直流電源２９２Ａ〜２９２Ｃ、各副直流電源２９４Ａから２９４Ｃ，２９４Ｇ，２９４Ｈはそれぞれ電池等の単純な直流電源として説明したが、放電加工パルス２９７の電圧Ｖ1あるいは残留電荷除電パルス２９８の電圧Ｖ2をそれぞれ供給できるものであれば、例えば、コンデンサやトランスを用いて電力を蓄えておき、この蓄えた電力を直流電力として供給するようなものとしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０Ａ 送り出しボビン、１０Ｂ 巻き取りボビン、１１Ａ〜１１Ｉ プーリ、１２ ダンサロール、１３Ａ，１３Ｂ ワイヤ張力センサ、１５ ワイヤ、１６ 速度プーリ、１７ ガイド、１８ 張力プーリ、１９ クランプユニット、１９ａ クランプローラ、２１ ワイヤ整列ユニット、２２ 滑りクラッチ、２４Ａ〜２４Ｆ ガイドローラ、２５Ａ 送り出しモータ、２５Ｂ 速度モータ、２５Ｃ ドローモータ、２５Ｄ トルクモータ、２５Ｅ ステッピングモータ、２５Ｆ，２５Ｇ 位置決めモータ、２５Ｈ 巻取りモータ、２６ 切断ワイヤ部分、２６Ｃ，２８Ｃ 中心、２７ ワーク送りユニット、２８ インゴット、２８Ｄ 中心線、２８ａ 加工溝、２９ 電源、３１ 位置センサ、３２ 断線検出センサ、７０ 粉、８０ 制御部、１００ マルチワイヤ放電加工装置、２００Ａ，２００Ｂ，５００Ａ 回転電極、２０１Ａ，２０１Ｂ，５０１Ａ 電極部材、２０２Ａ 導電性ベアリング、２０３Ａ，２０３Ｂ 中心軸、２０５Ａ，２０５Ｂ 回転中心、２０６Ａ，２０６Ｂ，２０７Ａ，３５６Ａ，５０６Ａ 溝、２０８Ａ 回転軸、２０９Ａ ベアリング、２１０Ａ 段部、２１１Ａ，２３１Ａ 内輪、２１２Ａ，２３２Ａ 外輪、２１３Ａ，２３３Ａ ボール、２１４Ａ 導電性グリス、２１６Ａ キャップ、２２０Ａ 入力端子、２３０Ａ 段部、２３５Ａ カラー、２３６Ａ 端部、２３７Ａ 接続部材、２３８Ａ ブラケット、２３９Ａ 流動体、２５０Ａ 基盤、２５１Ａ 内面、２６１〜２６５ 切断ワイヤ部分、２９０Ａ〜２９０Ｈ 電源系統、２９１Ａ〜２９１Ｃ 主スイッチングトランジスタ、２９２Ａ〜２９２Ｃ 主直流電源、２９３Ａ〜２９３Ｃ，２９３Ｇ，２９３Ｈ 副スイッチングトランジスタ、２９４Ａ〜２９４Ｃ，２９４Ｇ，２９４Ｈ 副直流電源、２９５ プラス側出力線、２９６ マイナス側出力線、２９６Ａ，２９６Ｂ 回転電極接続線、２９７，２９７Ａ〜２９７Ｃ 放電加工パルス、２９８，２９８Ａ〜２９８Ｃ，２９８Ｇ，２９８Ｈ 残留電荷除電パルス、２９９ 高周波パルス、３００Ａ，３００Ｂ，３５０Ａ，３５０Ｂ アイドルローラ、４０１ 隙間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、
各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、
ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、
放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備え、
ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分とワークとの間で放電を行ってワークを加工するマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
放電加工電力は、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスであること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、放電加工パルスを発生させる少なくとも１つの主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの主直流電源と、放電加工後の残電荷を除去するために放電加工パルスと逆電圧の残留電荷除電パルスを発生させる少なくとも一つの副スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副直流電源と、を備えること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
主スイッチングトランジスタの個数は副スイッチングトランジスタの個数と同じかそれより多いこと、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
請求項３から５のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは共通で、各副スイッチングトランジスタは主スイッチングトランジスタのオンオフの周期の主スイッチングトランジスタの個数分の一の周期でオンオフし、各放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを順次発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
複数の電極を含み、
各電極は、切断ワイヤ部分が伸びる方向の切断ワイヤ部分の中央からワイヤに沿って互いに反対方向に向かって等距離の位置に配置されていること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用い、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分と炭化ケイ素のインゴットとの間で放電を行って炭化ケイ素のインゴットから複数の炭化ケイ素板を切り出す炭化ケイ素板の製造方法であって、
放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスを放電加工用電力として供給すること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の炭化ケイ素板の製造方法であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の炭化ケイ素板の製造方法であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【請求項１】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、
各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、
ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、
放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備え、
ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分とワークとの間で放電を行ってワークを加工するマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
放電加工電力は、放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスであること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、放電加工パルスを発生させる少なくとも１つの主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの主直流電源と、放電加工後の残電荷を除去するために放電加工パルスと逆電圧の残留電荷除電パルスを発生させる少なくとも一つの副スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副直流電源と、を備えること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
主スイッチングトランジスタの個数は副スイッチングトランジスタの個数と同じかそれより多いこと、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
請求項３から５のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは共通で、各副スイッチングトランジスタは主スイッチングトランジスタのオンオフの周期の主スイッチングトランジスタの個数分の一の周期でオンオフし、各放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを順次発生させること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のマルチワイヤ放電加工装置であって、
複数の電極を含み、
各電極は、切断ワイヤ部分が伸びる方向の切断ワイヤ部分の中央からワイヤに沿って互いに反対方向に向かって等距離の位置に配置されていること、
を特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
【請求項９】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けられて複数条となり、ガイドローラ組のうちの一対の隣り合うガイドローラ間で互いに離間した複数の切断ワイヤ部分を構成するワイヤと、ワイヤの各条に接し、ワイヤの送り方向と同じ方向に向かって回転して共通の放電加工電力をワイヤの各条に給電する電極と、放電加工電力を供給する共通の加工電源と、を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用い、ワイヤを巻き掛け方向に送りながら各切断ワイヤ部分と炭化ケイ素のインゴットとの間で放電を行って炭化ケイ素のインゴットから複数の炭化ケイ素板を切り出す炭化ケイ素板の製造方法であって、
放電加工パルスと、放電加工パルスと逆電圧で放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスと、を含む高周波パルスを放電加工用電力として供給すること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の炭化ケイ素板の製造方法であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらして放電加工パルスを順次発生させること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の炭化ケイ素板の製造方法であって、
加工電源は、複数の主スイッチングトランジスタと少なくとも１つの副スイッチングトランジスタとを含み、
各主スイッチングトランジスタはタイミングをずらしてそれぞれ所定の周期でオンオフして放電加工パルスを順次発生させ、
副スイッチングトランジスタは一のスイッチングトランジスタがオフになってから次のスイッチングトランジスタがオンとなるまでの間にオンオフし、一のスイッチングトランジスタによって発生した放電加工パルスに続く残留電荷除電パルスを発生させること、
を特徴とする炭化ケイ素板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２５８８０（Ｐ２０１２−１２５８８０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９６８０（Ｐ２０１０−２７９６８０）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（３９１０５１４４１）株式会社東京カソード研究所 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（３９１０５１４４１）株式会社東京カソード研究所 (40)
【Ｆターム（参考）】
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