ワイヤソーによるワークの切断方法及びワイヤソー
【課題】ワイヤの張力を所定の目標張力に近付けるための張力調節装置を利用して巻取側のワイヤの張力のみを有効に低減しながら効率よくかつ高精度でワークの切断を行う。
【解決手段】ワイヤソーにおいて、ワイヤＷを前進させながらワーク２８を切断する前進駆動切断工程と、ワイヤＷの駆動方向を反転させるための第１の切換工程と、ワイヤＷを後退させながらワーク２８を切断する後退駆動切断工程と、ワイヤＷの駆動方向を反転させて前記前進駆動切断工程に復帰するための第２の切換工程とを順に繰り返す。前記両切断工程では張力操作装置１８Ａ，１８Ｂを用いて巻取り側のワイヤ張力のみ下げる。そのためのワイヤ目標張力の低下は各切換工程においてワイヤＷの減速が終了してから行う。
【解決手段】ワイヤソーにおいて、ワイヤＷを前進させながらワーク２８を切断する前進駆動切断工程と、ワイヤＷの駆動方向を反転させるための第１の切換工程と、ワイヤＷを後退させながらワーク２８を切断する後退駆動切断工程と、ワイヤＷの駆動方向を反転させて前記前進駆動切断工程に復帰するための第２の切換工程とを順に繰り返す。前記両切断工程では張力操作装置１８Ａ，１８Ｂを用いて巻取り側のワイヤ張力のみ下げる。そのためのワイヤ目標張力の低下は各切換工程においてワイヤＷの減速が終了してから行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーを用いて半導体インゴット等を切断するための方法及びワイヤソーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば半導体インゴット等のワークから多数枚の薄片（例えばウェハ）を一度に切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、ワイヤ繰出しボビンから引き出された切断用のワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてからワイヤ巻取りボビンに回収される。そして、両ボビン及びガイドローラの回転によって切断用ワイヤがその長手方向に高速駆動された状態で、特定のガイドローラ同士の間に複数本並んだワイヤに対してこれと略直交する方向に前記半導体インゴット等からなるワークが切断送りされることにより、このワークから多数枚の薄片が同時に切り出される。
【０００３】
このようなワイヤソーでは、ワークの安定した切断を行うために前記ワイヤに一定以上の張力を与える必要があるが、その一方、当該張力が高いほどワイヤ巻取りボビンの強度的な負担が大きくなるという事情がある。すなわち、ワイヤ巻取りボビンが巻取るワイヤの張力が高いほど、当該ワイヤが前記ワイヤ巻取りボビンの外周面に食い込みやすくなり、当該ボビンの寿命を縮めるおそれが高くなる。また、前記ワイヤに固定砥粒が固着されている場合には、前記ワイヤ巻取りボビン上でワイヤ同士が圧接する力が高くなるために当該砥粒が脱落しやすいという不都合も生じる。
【０００４】
このような不都合を解消する手段として、前記の張力調整装置を用い、巻取り側のワイヤ張力を繰出し側のワイヤ張力よりも低くすることが考えられる。しかし、前記ワイヤソーでは、前記ワイヤを駆動する方式として、当該ワイヤを前進方向（ワイヤ繰出しボビンからワイヤ巻取りボビンに向かう方向）と後退方向（ワイヤ巻取りボビンからワイヤ繰出しボビンに向かう方向）に交互に移動させる往復駆動方式が採用されることが多く、このような往復駆動方式でワイヤソーを運転する場合に前記のような張力調節を行うとなると、加工効率が著しく低下するおそれがある。
【０００５】
すなわち、前記往復駆動方式では、ワイヤの駆動方向をいきなり逆転させると強い衝撃が発生するので、実際には、当該ワイヤを一旦減速させて停止させ、その停止状態から逆向きの駆動をはじめて目標速度まで徐々に加速させるという操作が必要であり、このような駆動の向きの反転に時間がかかる。これに加え、前記ワイヤの駆動の向きを逆転させる際には、それまで張力を下げていた巻取り側のワイヤの張力を高め、逆に、高い張力を与えていた繰出し側のワイヤの張力を下げる必要があり、しかも、このような張力の変動を急に行うとワイヤの断線等が生じるおそれがあるため、当該ワイヤ張力の増減もある程度時間をかけて緩やかに行わなければならない。従って、前記ワイヤの駆動の向きの反転に加え、この反転に伴う張力の増減にも時間を要することになる。
【０００６】
そこで、下記特許文献１では、前記ワイヤの駆動の向きの逆転のためのワイヤ駆動速度の減速中に、それまで張力を下げていた巻取り側のワイヤの張力を高めるとともに、高い張力を与えていた繰出し側のワイヤの張力を下げる調節を行うことにより、ロスタイムの削減を図ることが提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２７６０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載される方法では、ワイヤ駆動速度の減速中に、巻取り側のワイヤの張力を高めると同時に繰出し側のワイヤの張力を下げる調節が行われるので、その調節により張力が下がったワイヤ部分がガイドローラ間の領域すなわちワークを切断する領域に入り込み、これにより当該ワークの加工精度に悪影響を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ワイヤの駆動の向きの切換にあたり、ワイヤの駆動の向きを逆転させるにあたってのワイヤの張力の調節によるロスタイムを有効に削減しながら、その張力調節に起因するワークの加工精度の低下を防ぐことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、前記第１の切換工程中において、前記ワイヤ駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤ駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うものである。
【００１０】
この方法によれば、前記第１の切換工程でワイヤの駆動の向きを反転させるのに際し、この第１の切換工程でワイヤの減速及びその後の加速に要する時間を利用してワイヤの張力を切換えることができるため、当該張力切換のために発生するロスタイムがない。しかも、ワイヤ張力を第１の目標張力から第４の目標張力まで下げる調節については、前記ワイヤの減速完了後に行われるので、当該調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１１】
また、本発明では、前記第１の切換工程での目標張力の移行に代え、もしくは前記第１の切換工程での目標張力の移行に加え、前記第２の切換工程中に、前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げながら前記巻取り側張力付与部材によりワイヤの張力を調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げながら前記繰出し側張力付与部材により前記ワイヤの張力を調節することによって、このワイヤの張力の切換に起因するロスタイムを無くすことができるとともに、この第２の切換工程においても、前記ワイヤの駆動速度の減速中にワイヤ目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような張力調節を行い、かつ、そのワイヤの駆動速度の減速完了後にワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような制御を行うことにより、その調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１２】
前記各工程でのワイヤの張力を調節するための操作としては、前記ワイヤの実際の張力を検出する操作と、この検出した張力が目標張力に近付くように前記ワイヤの所定箇所に前記各張力付与部材を押付ける操作とを含むものが好適である。
【００１３】
また本発明は、切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるととも
に前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、この張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させるものである。
【００１４】
また、本発明では、前記張力制御手段が、前記第１の切換工程での目標張力の移行に代え、もしくは前記第１の切換工程での目標張力の移行に加え、前記第２の切換工程中に、前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げながら当該ワイヤの張力を調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げながら当該ワイヤの張力を調節するように、前記各張力操作手段を作動させることによって、このワイヤの張力の切換に起因するロスタイムを無くすことができるとともに、この第２の切換工程においても、前記ワイヤの駆動速度の減速中にワイヤ目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような張力調節を行い、かつ、そのワイヤの駆動速度の減速完了後にワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような制御を行うことにより、その調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１５】
前記張力制御手段としては、前記ワイヤ繰出し装置からガイドローラに至る領域及びガイドローラから前記ワイヤ巻取り装置に至る領域でワイヤの張力を検出する張力検出手段と、前記各工程に応じて前記ワイヤの目標張力を設定する目標張力設定手段と、前記各領域で検出された張力を前記目標張力設定手段により設定された目標張力に近づけるべく前記張力操作手段を作動させる張力調節手段とを含むものが、好適である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、張力付与部材をワイヤに押付けることにより当該ワイヤの張力を操作する装置を有効に利用して、巻取り側のワイヤの張力のみを有効に低減しながら、ロスタイムの少ない効率的な運転でワークを切断することができるとともに、その張力調節に起因するワークの加工精度の低下を防ぐことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂと、その間に配された４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂとを備えている。これらのガイドローラのうち、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されている。
【００１９】
前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａとガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ
との間には、ワイヤ繰出し装置１０Ａに近い側から順に、固定プーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、繰出し側張力操作装置１８Ａ、及び固定プーリ２２Ａが設けられ、前記繰出し側張力操作装置１８Ａは繰出し側張力付与部材である可動プーリ２０Ａを含んでいる。同様に、前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂとガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂとの間には、ワイヤ巻取り装置１０Ｂに近い側から順に、固定プーリ１２Ｂ，１４Ｂ，１６Ｂ、巻取り側張力操作装置１８Ｂ、及び固定プーリ２２Ｂが設けられ、前記巻取り側張力操作装置１８Ｂは巻取り側張力付与部材である可動プーリ２０Ｂを含んでいる。
【００２０】
各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａから繰り出されたワイヤＷは、固定プーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、張力操作装置１８Ａの可動プーリ２０Ａ、及び固定プーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外側に多数回巻回された後、固定プーリ２２Ｂ、張力操作装置１８Ｂの可動プーリ２０Ｂ、固定プーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られるとともに、両張力操作装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられるようになっている。また、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａのうちの特定のガイドローラ（図例ではガイドローラ２６Ａ）の回転軸に、この回転軸を回転駆動するためのローラ駆動モータ２５が連結されている。
【００２１】
そして、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向及びローラ駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。
【００２２】
すなわち、この実施の形態に係るワイヤソーでは、前記４つのガイドローラのうちのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間にワイヤＷが多数本並んだ状態で張られ、かつ、その長手方向（軸方向）に往復駆動される。ただし、本発明では前記ガイドローラの具体的な個数を問わず、２個以上の範囲で自由に設定可能である。
【００２３】
前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。ワーク保持部３２は、前記ワーク２８をその結晶軸に基づいて目的の結晶方位が得られる向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、前記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（すなわち切断送りする）ものである。この実施の形態では、ワーク送りモータ３４はサーボモータで構成され、ワーク２８の切断送り位置を検出する送り位置検出手段を兼ねている。
【００２４】
前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、スラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらのスラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給し、これをワイヤＷ表面に付着させるものである。
【００２５】
従って、このワイヤソーでは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤＷにスラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂから加工液が供給されながら、これらのワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウェハが同時に切り出される。
【００２６】
次に、前記張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの構造を図２及び図３に基づいて説明する。なお、両張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの構成は同等であるので、ここでは張力操作装置１８Ａを例にとって説明する。
【００２７】
前記可動プーリ２０Ａは、固定プーリ１６Ａ，２２Ａの間に配され、この可動プーリ２０Ａの上下移動によってワイヤ長が変化する（具体的には、可動プーリ２０Ａが下降するとワイヤ長が増え、可動プーリ２０Ａが上昇するとワイヤ長が減る）ように各プーリ１６Ａ，２０Ａ，２２Ａが配されている。
【００２８】
なお、固定プーリ２２Ａの支持部材３８には、張力検出器（張力検出手段）４０が取付けられている。この張力検出器４０は、前記支持部材３８に加えられる荷重、ひいては前記ワイヤＷの張力を検出する。この張力検出器４０には、ロードセルや、差動トランスとばねとを組み合わせたもの等が利用可能である。
【００２９】
前記可動プーリ２０Ａは、ワイヤＷの軸方向と直交する回転軸４２を中心として回転可能となるようにレバー４４の先端に取付けられている。このレバー４４の基端には回動中心軸４６が固定され、この回動中心軸４６は、固定側板４８に固定された揺動シリンダ５０に連結されている。この揺動シリンダ５０は、前記回動中心軸４６回りにレバー４４及び可動プーリ２０Ａを回動させて当該可動プーリ２０Ａを前記ワイヤＷに押付けることにより、当該ワイヤＷに張力を与えるとともに、その押付け力の増減によって前記張力を変化させる。
【００３０】
前記回動中心軸４６にはエンコーダ５２が連結されている。このエンコーダ５２は、前記回動中心軸４６の回動角度位置、換言すれば可動プーリ２０Ａの位置を検出する。
【００３１】
このワイヤソーには、図４に示すようなコントローラ６０が備えられている。このコントローラ６０は、張力制御手段としての機能を有するものであって、張力調節手段６２、速度調節手段６４、及び目標張力設定手段６６を備えている。
【００３２】
張力調節手段６２は、ワイヤ繰出し側及びワイヤ巻取り側のそれぞれにおける張力検出器４０で検出されたワイヤ張力を目標張力設定手段６６によって設定された目標張力Ｔに保つように、揺動シリンダ５０を駆動する空気圧サーボ回路５４に電気信号を出力して当該揺動シリンダ５０の駆動力ひいてはワイヤ張力を調節する。具体的に、例えば前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ側の検出張力が前記目標張力Ｔよりも高い場合には、揺動シリンダ５０の駆動力を低下させてこの揺動シリンダ５０に連結されたレバー４４を上向きに回動させることにより、このレバー４４に支持されている可動プーリ２０Ａが前記ワイヤＷに押付けられる力を下げる。逆に、前記検出張力が前記目標張力Ｔよりも低い場合には、前記揺動シリンダ５０の駆動力を高くして前記レバー４４を下向きに回動させることにより図２の反時計回り方向に回動させて前記可動プーリ２０Ａが前記ワイヤＷに押付けられる力を上げる。
【００３３】
前記速度調節手段６４は、ワイヤＷを駆動しながらワーク２８を切断するための工程として、後に詳述する前進駆動切断工程、第１の切換工程、後退駆動切断工程、及び第２の切換工程をこの順に繰返し実行するように、前記ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン駆動の向き及び駆動速度を調節するものである。
【００３４】
ここで、前記前進駆動切断工程は、前記ワイヤ繰出し装置１０ＡからワイヤＷを繰出し、かつ、このワイヤＷを前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂにより巻取りながら、前記ワーク２８の切断を進める工程であり、前記後退駆動切断工程は、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂに
より巻き取られたワイヤＷを逆に当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂから繰出し、かつ、このワイヤＷを前記ワイヤ繰出し装置１０Ａにより巻取りながら、前記ワークの切断を進める工程である。
【００３５】
また、前記第１の切換工程は、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤＷの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する工程であり、前記第２の切換工程は、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する工程である。
【００３６】
なお、この実施の形態に係る速度調節手段６４は、エンコーダ５２で検出された可動プーリ２０Ａ，２０Ｂの位置を予め設定された基準位置（ここでは、図２の実線に示すようにレバー４４が水平となる位置）に近づけるように、ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ制御信号を出力して両ボビン９Ａ，９Ｂの回転速度を微調節する機能も有している。例えば、ボビン９ＡからワイヤＷが繰り出されてボビン９Ｂに巻取られる状態で、繰出し側の可動プーリ２０Ａが基準位置よりも下方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ａを上昇させるべく、ワイヤ繰出し装置となっている側のボビン９Ａの回転速度を減少させ、逆に、可動プーリ２０Ａが基準位置よりも上方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ａを下降させるべく、ワイヤ繰出し装置となっている側のボビン９Ａの回転速度を増加させる。一方、ワイヤ巻取り側の可動プーリ２０Ｂが基準位置よりも下方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ｂを上昇させるべく、ワイヤ巻取り装置となっている側のボビン９Ｂの回転速度を増加させ、逆に可動プーリ２０Ｂが基準位置よりも上方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ｂを下降させるべく、ワイヤ巻取り装置となっている側のボビン９Ｂの回転速度を減少させる。
【００３７】
目標張力設定手段６６は、上述のようにワイヤＷの目標張力Ｔを設定して張力調節手段６２に入力するものであるが、前記各工程に応じて目標張力Ｔを図５の最下段に示されるように変化させる特徴を有している。具体的には次のとおりである。
【００３８】
１．前進駆動切断工程：前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１に固定し、前記ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第１の目標張力Ｔ１よりも低い第２の目標張力Ｔ２に固定する。
【００３９】
２．第１の切換工程：前記ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第２の目標張力Ｔ２からこの第２の目標張力Ｔ２よりも高い第３の目標張力Ｔ３まで徐々に上げる。逆に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第１の目標張力Ｔ１からこの第１の目標張力Ｔ１及び前記第３の目標張力Ｔ３よりも低い第４の目標張力Ｔ４まで徐々に下げる。
【００４０】
さらに、このワイヤソーの特徴として、前記目標張力設定手段６６は、図５の最上段及び最下段に示されるように、前記ワイヤＷの駆動速度の減速及び加速のタイミングに同調して前記目標張力Ｔの上昇及び低下を行わせる。具体的に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔの上昇はこれを前記ワイヤ駆動速度の減速の開始とほぼ同時に開始し、当該減速の完了とほぼ同時に前記第３の目標張力Ｔ３（＞Ｔ２）に至らせる。次に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔの低下は前記ワイヤ駆動速度の減速完了後（当該完了とほぼ同時）に開始し、後退側への加速の完了とほぼ同時に前記第４の目標張力Ｔ４（＜Ｔ１）に至らせる。
【００４１】
３．後退駆動切断工程：前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第３の目標張力Ｔ３に固定し、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第４の目標張力Ｔ４に固定する。
【００４２】
４．第２の切換工程：前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第４の目標張力Ｔ４から前記第１の目標張力Ｔ１まで徐々に上げる。逆に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第３の目標張力Ｔ３から前記第２の目標張力Ｔ２まで徐々に下げる。
【００４３】
さらに、このワイヤソーの特徴として、前記目標張力設定手段６６は、前記第１の切換工程と同様、図５の最上段及び最下段に示されるように、前記ワイヤＷの駆動速度の減速及び加速のタイミングに同調して前記目標張力Ｔの上昇及び低下を行わせる。具体的に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔの上昇はこれを前記ワイヤ駆動速度の減速の開始とほぼ同時に開始し、当該減速の完了とほぼ同時に前記第１の目標張力Ｔ１（＞Ｔ４）に復帰させる。次に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔの低下は前記ワイヤ駆動速度の減速完了後（当該完了とほぼ同時）に開始し、後退側への加速の完了とほぼ同時に前記第２の目標張力Ｔ２（＜Ｔ３）に復帰させる。
【００４４】
従って、前記各工程と目標張力との関係をまとめると次表のようになる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
なお、前記各目標張力Ｔ１〜Ｔ４の具体的な数値については適宜設定が可能である。この実施の形態では、前記第１の目標張力Ｔ１及び前記第３の目標張力Ｔ３がそれぞれ２５（Ｎ）に設定され、前記第２の目標張力Ｔ２及び前記第４の目標張力Ｔ４がそれぞれ１３（Ｎ）に設定されている。また、前記各切換工程での目標張力Ｔの移行速度は、その移行が当該切換工程でのワイヤ駆動速度の減速終了時点（すなわちワイヤＷの停止時点）と略合致するように設定されている。
【００４７】
次に、前記各工程でのワイヤソーの動作の詳細並びにワイヤ駆動速度及びワイヤ張力の制御の内容を図５のタイムチャートも参照しながら説明する。
【００４８】
１．前進駆動切断工程
この工程では、ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａが繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂが巻取り方向に駆動されることにより、ワイヤＷが前記ボビン９Ａから繰出されて前記ボビン９Ｂに巻取られる。このようなワイヤＷの前進駆動とともにワーク２８が切断送りされることにより、当該ワーク２８の切断が進められる。
【００４９】
このとき、目標張力設定手段６６は、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤＷの目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１（例えば２５Ｎ）に設定し、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤＷの目標張力Ｔを第２の目標張力Ｔ２（例えば１３Ｎ）に設定する。この目標張力Ｔの設定を受け、張力調節手段６２は、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の張力検出器４０の検出張力及びワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の張力検出器４０の検出張力がそれぞれ前記第１の目標張力Ｔ１及び前記第２の目標張力Ｔ２に近付くように、各揺動シリンダ５０の駆動力を調節する。
【００５０】
一方、張力操作装置１８Ａに設けられたエンコーダ５２の検出信号（すなわち可動プーリ２０Ａの位置検出信号）は速度調節手段６４に取り込まれる。この速度調節手段６４は、前記可動プーリ２０Ａの検出位置と予め設定された基準位置とを比較し、前者が後者よりも高い場合には、可動プーリ２０Ａを下降させるべく、ワイヤ繰出しボビンであるボビン９Ａの回転速度を増加させる。逆に、前者が後者よりも低い場合には、可動プーリ２０Ａを上昇させるべく、ワイヤ繰出しボビンであるボビン９Ａの回転速度を減少させる。このような制御により、定常状態では可動プーリ２０Ａがほぼ基準位置に保持され、その移動しろが確保される。
【００５１】
以上の制御により、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力はほぼ前記第１の目標張力Ｔ１に保たれ、これにより、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間においてワーク２８の良好な切断に必要なワイヤ張力が確保される。その一方、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力はほぼ前記第２の目標張力Ｔ２に抑えられるため、当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９ＢでのワイヤＷの食い込みが緩和され、同装置１０Ｂの強度的負担が軽減される。
【００５２】
２．第１の切換工程
前記前進駆動切断工程が予め設定された第１のワイヤ長（例えば３００ｍ）に至った時点で第１の切換工程に移行される。この工程では、まず、前記ワイヤＷの駆動が徐々に減速される（前進減速）。そして、その速度が０になった時点、すなわち前進減速が終了した時点で、今度はワイヤＷの駆動の向きを逆にして次第に加速され（後退加速）、次の後退駆動切断工程に移行する。すなわち、ワイヤＷの駆動が前進駆動から後退駆動に緩やかに切換えられる。
【００５３】
このとき、このワイヤソーの特徴として、目標張力設定手段６６は、図５の最下段に示されるような目標張力の変更を行う。具体的には、前記ワイヤＷの減速とほぼ同時に、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔをそれまでの第２の目標張力Ｔ２から上げ始め、前記の前進減速の終了までに第３の目標張力Ｔ４（この実施の形態では２５Ｎ）に至らせる。さらに、当該前進減速が終了した時点からワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔをそれまでの第１の目標張力Ｔ１から下げ始め、後進加速が終了するまでに第４の目標張力Ｔ４（例えば１３Ｎ）に至らせる。これに追従して実際のワイヤ張力もそれぞれ増減し、後退駆動が開始される頃には、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力がほぼ２５Ｎまで高められ、さらに、後退加速が終了する頃にはワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力がほぼ１３Ｎまで下げられた状態となる。
【００５４】
３．後退駆動切断工程
この工程では、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂが繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａが巻取り方向に駆動されることにより、ワイヤＷが前記ボビン９Ｂから繰出されて前記ボビン９Ａに巻取られる。このとき既に、張力制御については、ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力を第３の目標張力Ｔ３に近付け、かつ、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力を第４の目標張力Ｔ４に近付ける制御に完全移行しているため、前記前進駆動切断工程と同様、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間でワーク２８の良好な切断に必要なワイヤ張力（≒２５Ｎ）を確保することができるとともに、巻取り側となったワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力を抑えて（≒１３Ｎ）同装置１０Ａの強度的負担を軽減することができる。
【００５５】
４．第２の切換工程
前記後退駆動切断工程が前記第１のワイヤ長よりも短い第２のワイヤ長（例えば１００ｍ）に至った時点で第２の切換工程に移行される。この工程でも、まず、前記ワイヤＷの駆動が徐々に減速され（後退減速）、その速度が０になった時点すなわち後退減速が終了した時点で今度はワイヤＷの駆動の向きを逆にして次第に加速され（前進加速）、前記前進駆動切断工程に移行する。すなわち、ワイヤＷの駆動が後退駆動から前進駆動に緩やかに切換えられる。
【００５６】
このときも、目標張力設定手段６６は、図５の最下段に示されるような目標張力の変更を行う。具体的には、前記ワイヤＷの減速とほぼ同時に、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔをそれまでの第４の目標張力Ｔ４から上げ始め、前記減速の終了とほぼ同時に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１に復帰させる。さらに、当該後退減速が終了した時点からワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔをそれまでの第３の目標張力Ｔ３から下げ始め、前進加速が終了するまでに当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを第２の目標張力Ｔ２に復帰させる。これに追従して実際のワイヤ張力もそれぞれ復帰し、次の前進駆動切断工程で前進駆動を再開する頃には、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力がほぼ２５Ｎまで高められ、逆にワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力がほぼ１３Ｎまで下げられた状態となる。
【００５７】
以上のように、この装置によれば、ワイヤＷの前進・後退を繰り返す往復駆動方式を採用しながらも、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側及びワイヤ巻取り装置１０Ｂ側にそれぞれ設けられた張力調整用の張力操作装置１８Ａ，１８Ｂを有効に利用して、安定した切断に要するワイヤ張力を確保しながら巻取り側のワイヤ張力のみを低減して当該巻取り側のボビン（前進時はボビン９Ｂ、後退時はボビン９Ａ）の強度的負担を軽減することができる。しかも、その張力の切換をワイヤ反転のための第１の切換工程及び第２の切換工程の間に行っているので、当該張力の切換に起因するロスタイムの発生を防ぐことができる。
【００５８】
さらに、このワイヤソーでは、前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下がそれぞれワイヤ駆動速度の減速が完了した後に開始されるので、当該目標張力の降下に起因してワーク２８の加工精度が低下するのを回避することが可能である。
【００５９】
例えば、図５の中段に示される比較例のように、前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下がそれぞれワイヤ駆動速度の減速開始とほぼ同時に開始された場合、換言すれば、当該ワイヤ目標張力の降下が図５に示される減速期間Ａ１，Ａ２内でそれぞれ行われた場合、その目標張力の降下により実際に張力が低下したワイヤＷの部分が、図１に示されるガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａに巻回されている領域、すなわちワーク２８の切断に直接寄与する領域に入り込むおそれがあり、このことがワーク２８の加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、図５の最下段に示されるように前記減速期間Ａ１，Ａ２がそれぞれ終了した後に前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下が開始されることにより、当該目標張力の降下に起因して実際の張力が低下したワイヤＷの部分が前記の切断寄与領域に入り込むことが確実に防がれ、これに起因するワーク加工精度の低下が防止される。
【００６０】
なお、図５の最下段に示される例では、前記各切換工程中の減速期間Ａ１，Ａ２の開始と同時に低張力側の目標張力の上昇がそれぞれ開始され、前記減速期間Ａ１，Ａ２の終了直後に目標張力の低下がそれぞれ開始されるが、そのタイミングには時間差が与えられてもよい。例えば、図６の最下段に示されるように、前記各減速期間Ａ１，Ａ２の開始時点から遅れて目標張力の上昇が開始されてもよいし、前記各減速期間Ａ１，Ａ２の終了時点から遅れて目標張力の低下が開始されてもよい。要は、目標張力の切換が各切換工程と同期して行われ、かつ、目標張力の低下がワイヤ駆動速度の減速の終了後（終了と同時も含む。）に開始されて反対方向へのワイヤ駆動速度の加速の終了までに完了されていればよい。
【００６１】
また、前記の実施の形態では、第１の切換工程と第２の切換工程の双方を張力切換期間として利用しているが、いずれか一方の切換工程のみを一方の張力切換期間として利用し、他方の切換工程から他方の張力切換期間がはみ出す形態であっても、その一方の張力切換期間によるロスタイムを無くす分だけ作業効率を高めることが可能である。
【００６２】
その他、本発明は例えば次のような態様をとることが可能である。
【００６３】
・本発明において、第１の目標張力Ｔ１と第３の目標張力Ｔ３とは等しくなくてもよく、同様に、第２の目標張力Ｔ２と第４の目標張力Ｔ４とは等しくなくてもよい。これらの目標張力は、前記目標張力Ｔ２，Ｔ４がそれぞれ前記目標張力Ｔ１，Ｔ３よりも低いという条件を満たす範囲で適宜設定が可能である。
【００６４】
・本発明において、張力制御の具体的構成は特に問わない。例えば、前記可動プーリ２０Ａ，２０Ｂの可動範囲が十分に確保されていれば、速度調節手段６４によるワイヤ駆動速度の微調節の省略が可能である。また、ワーク切断当初に一時的にワイヤ張力（ワーク２８の切断に寄与するワイヤ部分の張力）を高めるような制御を行ってもよい。
【００６５】
・各張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの具体的構造についても適宜変更が可能である。例えば、前記可動プーリ２０Ａ，２０Ｂをレール等により案内しながら送りねじ機構やラック・ピニオン機構等により直線的に変位させるものでもよい。また、前記レバー４４を用いる場合でも、当該レバー４４を揺動させる手段は前記揺動シリンダ５０に限らず、例えばサーボモータが用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの全体構成図である。
【図２】前記ワイヤソーに設けられた張力操作装置の正面図である。
【図３】前記張力操作装置の平面図である。
【図４】前記ワイヤソーに装備されるコントローラの機能構成を示すブロック図である。
【図５】前記ワイヤソーにおけるワイヤ駆動速度及びワイヤ目標張力の時間変化を示すグラフである。
【図６】前記ワイヤ駆動速度及び前記ワイヤ目標張力の時間変化の変形例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
Ｗ ワイヤ
９Ａ ワイヤ繰出し装置のボビン
９Ｂ ワイヤ巻取り装置のボビン
１０Ａ ワイヤ繰出し装置
１０Ｂ ワイヤ巻取り装置
１８Ａ 繰出し側張力操作装置
１８Ｂ 巻取り側張力操作装置
２０Ａ 可動プーリ（繰出し側張力付与部材）
２０Ｂ 可動プーリ（巻取り側張力付与部材）
２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ ガイドローラ
２８ ワーク
３０ 切断送り装置
４０ 張力検出器（張力検出手段）
４４ レバー
６０ コントローラ
６２ 張力調節手段
６４ 速度調節手段
６６ 目標張力設定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーを用いて半導体インゴット等を切断するための方法及びワイヤソーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば半導体インゴット等のワークから多数枚の薄片（例えばウェハ）を一度に切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、ワイヤ繰出しボビンから引き出された切断用のワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてからワイヤ巻取りボビンに回収される。そして、両ボビン及びガイドローラの回転によって切断用ワイヤがその長手方向に高速駆動された状態で、特定のガイドローラ同士の間に複数本並んだワイヤに対してこれと略直交する方向に前記半導体インゴット等からなるワークが切断送りされることにより、このワークから多数枚の薄片が同時に切り出される。
【０００３】
このようなワイヤソーでは、ワークの安定した切断を行うために前記ワイヤに一定以上の張力を与える必要があるが、その一方、当該張力が高いほどワイヤ巻取りボビンの強度的な負担が大きくなるという事情がある。すなわち、ワイヤ巻取りボビンが巻取るワイヤの張力が高いほど、当該ワイヤが前記ワイヤ巻取りボビンの外周面に食い込みやすくなり、当該ボビンの寿命を縮めるおそれが高くなる。また、前記ワイヤに固定砥粒が固着されている場合には、前記ワイヤ巻取りボビン上でワイヤ同士が圧接する力が高くなるために当該砥粒が脱落しやすいという不都合も生じる。
【０００４】
このような不都合を解消する手段として、前記の張力調整装置を用い、巻取り側のワイヤ張力を繰出し側のワイヤ張力よりも低くすることが考えられる。しかし、前記ワイヤソーでは、前記ワイヤを駆動する方式として、当該ワイヤを前進方向（ワイヤ繰出しボビンからワイヤ巻取りボビンに向かう方向）と後退方向（ワイヤ巻取りボビンからワイヤ繰出しボビンに向かう方向）に交互に移動させる往復駆動方式が採用されることが多く、このような往復駆動方式でワイヤソーを運転する場合に前記のような張力調節を行うとなると、加工効率が著しく低下するおそれがある。
【０００５】
すなわち、前記往復駆動方式では、ワイヤの駆動方向をいきなり逆転させると強い衝撃が発生するので、実際には、当該ワイヤを一旦減速させて停止させ、その停止状態から逆向きの駆動をはじめて目標速度まで徐々に加速させるという操作が必要であり、このような駆動の向きの反転に時間がかかる。これに加え、前記ワイヤの駆動の向きを逆転させる際には、それまで張力を下げていた巻取り側のワイヤの張力を高め、逆に、高い張力を与えていた繰出し側のワイヤの張力を下げる必要があり、しかも、このような張力の変動を急に行うとワイヤの断線等が生じるおそれがあるため、当該ワイヤ張力の増減もある程度時間をかけて緩やかに行わなければならない。従って、前記ワイヤの駆動の向きの反転に加え、この反転に伴う張力の増減にも時間を要することになる。
【０００６】
そこで、下記特許文献１では、前記ワイヤの駆動の向きの逆転のためのワイヤ駆動速度の減速中に、それまで張力を下げていた巻取り側のワイヤの張力を高めるとともに、高い張力を与えていた繰出し側のワイヤの張力を下げる調節を行うことにより、ロスタイムの削減を図ることが提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２７６０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載される方法では、ワイヤ駆動速度の減速中に、巻取り側のワイヤの張力を高めると同時に繰出し側のワイヤの張力を下げる調節が行われるので、その調節により張力が下がったワイヤ部分がガイドローラ間の領域すなわちワークを切断する領域に入り込み、これにより当該ワークの加工精度に悪影響を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ワイヤの駆動の向きの切換にあたり、ワイヤの駆動の向きを逆転させるにあたってのワイヤの張力の調節によるロスタイムを有効に削減しながら、その張力調節に起因するワークの加工精度の低下を防ぐことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、前記第１の切換工程中において、前記ワイヤ駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤ駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うものである。
【００１０】
この方法によれば、前記第１の切換工程でワイヤの駆動の向きを反転させるのに際し、この第１の切換工程でワイヤの減速及びその後の加速に要する時間を利用してワイヤの張力を切換えることができるため、当該張力切換のために発生するロスタイムがない。しかも、ワイヤ張力を第１の目標張力から第４の目標張力まで下げる調節については、前記ワイヤの減速完了後に行われるので、当該調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１１】
また、本発明では、前記第１の切換工程での目標張力の移行に代え、もしくは前記第１の切換工程での目標張力の移行に加え、前記第２の切換工程中に、前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げながら前記巻取り側張力付与部材によりワイヤの張力を調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げながら前記繰出し側張力付与部材により前記ワイヤの張力を調節することによって、このワイヤの張力の切換に起因するロスタイムを無くすことができるとともに、この第２の切換工程においても、前記ワイヤの駆動速度の減速中にワイヤ目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような張力調節を行い、かつ、そのワイヤの駆動速度の減速完了後にワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような制御を行うことにより、その調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１２】
前記各工程でのワイヤの張力を調節するための操作としては、前記ワイヤの実際の張力を検出する操作と、この検出した張力が目標張力に近付くように前記ワイヤの所定箇所に前記各張力付与部材を押付ける操作とを含むものが好適である。
【００１３】
また本発明は、切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるととも
に前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、この張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させるものである。
【００１４】
また、本発明では、前記張力制御手段が、前記第１の切換工程での目標張力の移行に代え、もしくは前記第１の切換工程での目標張力の移行に加え、前記第２の切換工程中に、前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げながら当該ワイヤの張力を調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げながら当該ワイヤの張力を調節するように、前記各張力操作手段を作動させることによって、このワイヤの張力の切換に起因するロスタイムを無くすことができるとともに、この第２の切換工程においても、前記ワイヤの駆動速度の減速中にワイヤ目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような張力調節を行い、かつ、そのワイヤの駆動速度の減速完了後にワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような制御を行うことにより、その調節により張力が低下したワイヤ部分がガイドローラ間の切断加工領域に入り込むことが防がれ、これに起因するワークの加工精度の低下が防止される。
【００１５】
前記張力制御手段としては、前記ワイヤ繰出し装置からガイドローラに至る領域及びガイドローラから前記ワイヤ巻取り装置に至る領域でワイヤの張力を検出する張力検出手段と、前記各工程に応じて前記ワイヤの目標張力を設定する目標張力設定手段と、前記各領域で検出された張力を前記目標張力設定手段により設定された目標張力に近づけるべく前記張力操作手段を作動させる張力調節手段とを含むものが、好適である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、張力付与部材をワイヤに押付けることにより当該ワイヤの張力を操作する装置を有効に利用して、巻取り側のワイヤの張力のみを有効に低減しながら、ロスタイムの少ない効率的な運転でワークを切断することができるとともに、その張力調節に起因するワークの加工精度の低下を防ぐことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂと、その間に配された４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂとを備えている。これらのガイドローラのうち、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されている。
【００１９】
前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａとガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ
との間には、ワイヤ繰出し装置１０Ａに近い側から順に、固定プーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、繰出し側張力操作装置１８Ａ、及び固定プーリ２２Ａが設けられ、前記繰出し側張力操作装置１８Ａは繰出し側張力付与部材である可動プーリ２０Ａを含んでいる。同様に、前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂとガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂとの間には、ワイヤ巻取り装置１０Ｂに近い側から順に、固定プーリ１２Ｂ，１４Ｂ，１６Ｂ、巻取り側張力操作装置１８Ｂ、及び固定プーリ２２Ｂが設けられ、前記巻取り側張力操作装置１８Ｂは巻取り側張力付与部材である可動プーリ２０Ｂを含んでいる。
【００２０】
各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａから繰り出されたワイヤＷは、固定プーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、張力操作装置１８Ａの可動プーリ２０Ａ、及び固定プーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外側に多数回巻回された後、固定プーリ２２Ｂ、張力操作装置１８Ｂの可動プーリ２０Ｂ、固定プーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られるとともに、両張力操作装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられるようになっている。また、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａのうちの特定のガイドローラ（図例ではガイドローラ２６Ａ）の回転軸に、この回転軸を回転駆動するためのローラ駆動モータ２５が連結されている。
【００２１】
そして、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向及びローラ駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。
【００２２】
すなわち、この実施の形態に係るワイヤソーでは、前記４つのガイドローラのうちのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間にワイヤＷが多数本並んだ状態で張られ、かつ、その長手方向（軸方向）に往復駆動される。ただし、本発明では前記ガイドローラの具体的な個数を問わず、２個以上の範囲で自由に設定可能である。
【００２３】
前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。ワーク保持部３２は、前記ワーク２８をその結晶軸に基づいて目的の結晶方位が得られる向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、前記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（すなわち切断送りする）ものである。この実施の形態では、ワーク送りモータ３４はサーボモータで構成され、ワーク２８の切断送り位置を検出する送り位置検出手段を兼ねている。
【００２４】
前記ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、スラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらのスラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給し、これをワイヤＷ表面に付着させるものである。
【００２５】
従って、このワイヤソーでは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤＷにスラリー供給装置３６Ａ，３６Ｂから加工液が供給されながら、これらのワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウェハが同時に切り出される。
【００２６】
次に、前記張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの構造を図２及び図３に基づいて説明する。なお、両張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの構成は同等であるので、ここでは張力操作装置１８Ａを例にとって説明する。
【００２７】
前記可動プーリ２０Ａは、固定プーリ１６Ａ，２２Ａの間に配され、この可動プーリ２０Ａの上下移動によってワイヤ長が変化する（具体的には、可動プーリ２０Ａが下降するとワイヤ長が増え、可動プーリ２０Ａが上昇するとワイヤ長が減る）ように各プーリ１６Ａ，２０Ａ，２２Ａが配されている。
【００２８】
なお、固定プーリ２２Ａの支持部材３８には、張力検出器（張力検出手段）４０が取付けられている。この張力検出器４０は、前記支持部材３８に加えられる荷重、ひいては前記ワイヤＷの張力を検出する。この張力検出器４０には、ロードセルや、差動トランスとばねとを組み合わせたもの等が利用可能である。
【００２９】
前記可動プーリ２０Ａは、ワイヤＷの軸方向と直交する回転軸４２を中心として回転可能となるようにレバー４４の先端に取付けられている。このレバー４４の基端には回動中心軸４６が固定され、この回動中心軸４６は、固定側板４８に固定された揺動シリンダ５０に連結されている。この揺動シリンダ５０は、前記回動中心軸４６回りにレバー４４及び可動プーリ２０Ａを回動させて当該可動プーリ２０Ａを前記ワイヤＷに押付けることにより、当該ワイヤＷに張力を与えるとともに、その押付け力の増減によって前記張力を変化させる。
【００３０】
前記回動中心軸４６にはエンコーダ５２が連結されている。このエンコーダ５２は、前記回動中心軸４６の回動角度位置、換言すれば可動プーリ２０Ａの位置を検出する。
【００３１】
このワイヤソーには、図４に示すようなコントローラ６０が備えられている。このコントローラ６０は、張力制御手段としての機能を有するものであって、張力調節手段６２、速度調節手段６４、及び目標張力設定手段６６を備えている。
【００３２】
張力調節手段６２は、ワイヤ繰出し側及びワイヤ巻取り側のそれぞれにおける張力検出器４０で検出されたワイヤ張力を目標張力設定手段６６によって設定された目標張力Ｔに保つように、揺動シリンダ５０を駆動する空気圧サーボ回路５４に電気信号を出力して当該揺動シリンダ５０の駆動力ひいてはワイヤ張力を調節する。具体的に、例えば前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ側の検出張力が前記目標張力Ｔよりも高い場合には、揺動シリンダ５０の駆動力を低下させてこの揺動シリンダ５０に連結されたレバー４４を上向きに回動させることにより、このレバー４４に支持されている可動プーリ２０Ａが前記ワイヤＷに押付けられる力を下げる。逆に、前記検出張力が前記目標張力Ｔよりも低い場合には、前記揺動シリンダ５０の駆動力を高くして前記レバー４４を下向きに回動させることにより図２の反時計回り方向に回動させて前記可動プーリ２０Ａが前記ワイヤＷに押付けられる力を上げる。
【００３３】
前記速度調節手段６４は、ワイヤＷを駆動しながらワーク２８を切断するための工程として、後に詳述する前進駆動切断工程、第１の切換工程、後退駆動切断工程、及び第２の切換工程をこの順に繰返し実行するように、前記ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン駆動の向き及び駆動速度を調節するものである。
【００３４】
ここで、前記前進駆動切断工程は、前記ワイヤ繰出し装置１０ＡからワイヤＷを繰出し、かつ、このワイヤＷを前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂにより巻取りながら、前記ワーク２８の切断を進める工程であり、前記後退駆動切断工程は、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂに
より巻き取られたワイヤＷを逆に当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂから繰出し、かつ、このワイヤＷを前記ワイヤ繰出し装置１０Ａにより巻取りながら、前記ワークの切断を進める工程である。
【００３５】
また、前記第１の切換工程は、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤＷの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する工程であり、前記第２の切換工程は、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する工程である。
【００３６】
なお、この実施の形態に係る速度調節手段６４は、エンコーダ５２で検出された可動プーリ２０Ａ，２０Ｂの位置を予め設定された基準位置（ここでは、図２の実線に示すようにレバー４４が水平となる位置）に近づけるように、ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ制御信号を出力して両ボビン９Ａ，９Ｂの回転速度を微調節する機能も有している。例えば、ボビン９ＡからワイヤＷが繰り出されてボビン９Ｂに巻取られる状態で、繰出し側の可動プーリ２０Ａが基準位置よりも下方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ａを上昇させるべく、ワイヤ繰出し装置となっている側のボビン９Ａの回転速度を減少させ、逆に、可動プーリ２０Ａが基準位置よりも上方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ａを下降させるべく、ワイヤ繰出し装置となっている側のボビン９Ａの回転速度を増加させる。一方、ワイヤ巻取り側の可動プーリ２０Ｂが基準位置よりも下方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ｂを上昇させるべく、ワイヤ巻取り装置となっている側のボビン９Ｂの回転速度を増加させ、逆に可動プーリ２０Ｂが基準位置よりも上方の位置にあることが検出された場合には、可動プーリ２０Ｂを下降させるべく、ワイヤ巻取り装置となっている側のボビン９Ｂの回転速度を減少させる。
【００３７】
目標張力設定手段６６は、上述のようにワイヤＷの目標張力Ｔを設定して張力調節手段６２に入力するものであるが、前記各工程に応じて目標張力Ｔを図５の最下段に示されるように変化させる特徴を有している。具体的には次のとおりである。
【００３８】
１．前進駆動切断工程：前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１に固定し、前記ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第１の目標張力Ｔ１よりも低い第２の目標張力Ｔ２に固定する。
【００３９】
２．第１の切換工程：前記ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第２の目標張力Ｔ２からこの第２の目標張力Ｔ２よりも高い第３の目標張力Ｔ３まで徐々に上げる。逆に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第１の目標張力Ｔ１からこの第１の目標張力Ｔ１及び前記第３の目標張力Ｔ３よりも低い第４の目標張力Ｔ４まで徐々に下げる。
【００４０】
さらに、このワイヤソーの特徴として、前記目標張力設定手段６６は、図５の最上段及び最下段に示されるように、前記ワイヤＷの駆動速度の減速及び加速のタイミングに同調して前記目標張力Ｔの上昇及び低下を行わせる。具体的に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔの上昇はこれを前記ワイヤ駆動速度の減速の開始とほぼ同時に開始し、当該減速の完了とほぼ同時に前記第３の目標張力Ｔ３（＞Ｔ２）に至らせる。次に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔの低下は前記ワイヤ駆動速度の減速完了後（当該完了とほぼ同時）に開始し、後退側への加速の完了とほぼ同時に前記第４の目標張力Ｔ４（＜Ｔ１）に至らせる。
【００４１】
３．後退駆動切断工程：前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第３の目標張力Ｔ３に固定し、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第４の目標張力Ｔ４に固定する。
【００４２】
４．第２の切換工程：前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを前記第４の目標張力Ｔ４から前記第１の目標張力Ｔ１まで徐々に上げる。逆に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを前記第３の目標張力Ｔ３から前記第２の目標張力Ｔ２まで徐々に下げる。
【００４３】
さらに、このワイヤソーの特徴として、前記目標張力設定手段６６は、前記第１の切換工程と同様、図５の最上段及び最下段に示されるように、前記ワイヤＷの駆動速度の減速及び加速のタイミングに同調して前記目標張力Ｔの上昇及び低下を行わせる。具体的に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔの上昇はこれを前記ワイヤ駆動速度の減速の開始とほぼ同時に開始し、当該減速の完了とほぼ同時に前記第１の目標張力Ｔ１（＞Ｔ４）に復帰させる。次に、前記ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔの低下は前記ワイヤ駆動速度の減速完了後（当該完了とほぼ同時）に開始し、後退側への加速の完了とほぼ同時に前記第２の目標張力Ｔ２（＜Ｔ３）に復帰させる。
【００４４】
従って、前記各工程と目標張力との関係をまとめると次表のようになる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
なお、前記各目標張力Ｔ１〜Ｔ４の具体的な数値については適宜設定が可能である。この実施の形態では、前記第１の目標張力Ｔ１及び前記第３の目標張力Ｔ３がそれぞれ２５（Ｎ）に設定され、前記第２の目標張力Ｔ２及び前記第４の目標張力Ｔ４がそれぞれ１３（Ｎ）に設定されている。また、前記各切換工程での目標張力Ｔの移行速度は、その移行が当該切換工程でのワイヤ駆動速度の減速終了時点（すなわちワイヤＷの停止時点）と略合致するように設定されている。
【００４７】
次に、前記各工程でのワイヤソーの動作の詳細並びにワイヤ駆動速度及びワイヤ張力の制御の内容を図５のタイムチャートも参照しながら説明する。
【００４８】
１．前進駆動切断工程
この工程では、ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａが繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂが巻取り方向に駆動されることにより、ワイヤＷが前記ボビン９Ａから繰出されて前記ボビン９Ｂに巻取られる。このようなワイヤＷの前進駆動とともにワーク２８が切断送りされることにより、当該ワーク２８の切断が進められる。
【００４９】
このとき、目標張力設定手段６６は、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤＷの目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１（例えば２５Ｎ）に設定し、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤＷの目標張力Ｔを第２の目標張力Ｔ２（例えば１３Ｎ）に設定する。この目標張力Ｔの設定を受け、張力調節手段６２は、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の張力検出器４０の検出張力及びワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の張力検出器４０の検出張力がそれぞれ前記第１の目標張力Ｔ１及び前記第２の目標張力Ｔ２に近付くように、各揺動シリンダ５０の駆動力を調節する。
【００５０】
一方、張力操作装置１８Ａに設けられたエンコーダ５２の検出信号（すなわち可動プーリ２０Ａの位置検出信号）は速度調節手段６４に取り込まれる。この速度調節手段６４は、前記可動プーリ２０Ａの検出位置と予め設定された基準位置とを比較し、前者が後者よりも高い場合には、可動プーリ２０Ａを下降させるべく、ワイヤ繰出しボビンであるボビン９Ａの回転速度を増加させる。逆に、前者が後者よりも低い場合には、可動プーリ２０Ａを上昇させるべく、ワイヤ繰出しボビンであるボビン９Ａの回転速度を減少させる。このような制御により、定常状態では可動プーリ２０Ａがほぼ基準位置に保持され、その移動しろが確保される。
【００５１】
以上の制御により、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力はほぼ前記第１の目標張力Ｔ１に保たれ、これにより、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間においてワーク２８の良好な切断に必要なワイヤ張力が確保される。その一方、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力はほぼ前記第２の目標張力Ｔ２に抑えられるため、当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９ＢでのワイヤＷの食い込みが緩和され、同装置１０Ｂの強度的負担が軽減される。
【００５２】
２．第１の切換工程
前記前進駆動切断工程が予め設定された第１のワイヤ長（例えば３００ｍ）に至った時点で第１の切換工程に移行される。この工程では、まず、前記ワイヤＷの駆動が徐々に減速される（前進減速）。そして、その速度が０になった時点、すなわち前進減速が終了した時点で、今度はワイヤＷの駆動の向きを逆にして次第に加速され（後退加速）、次の後退駆動切断工程に移行する。すなわち、ワイヤＷの駆動が前進駆動から後退駆動に緩やかに切換えられる。
【００５３】
このとき、このワイヤソーの特徴として、目標張力設定手段６６は、図５の最下段に示されるような目標張力の変更を行う。具体的には、前記ワイヤＷの減速とほぼ同時に、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔをそれまでの第２の目標張力Ｔ２から上げ始め、前記の前進減速の終了までに第３の目標張力Ｔ４（この実施の形態では２５Ｎ）に至らせる。さらに、当該前進減速が終了した時点からワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔをそれまでの第１の目標張力Ｔ１から下げ始め、後進加速が終了するまでに第４の目標張力Ｔ４（例えば１３Ｎ）に至らせる。これに追従して実際のワイヤ張力もそれぞれ増減し、後退駆動が開始される頃には、ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力がほぼ２５Ｎまで高められ、さらに、後退加速が終了する頃にはワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力がほぼ１３Ｎまで下げられた状態となる。
【００５４】
３．後退駆動切断工程
この工程では、ワイヤ巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂが繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ繰出し装置１０Ａのボビン９Ａが巻取り方向に駆動されることにより、ワイヤＷが前記ボビン９Ｂから繰出されて前記ボビン９Ａに巻取られる。このとき既に、張力制御については、ワイヤ巻き取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力を第３の目標張力Ｔ３に近付け、かつ、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力を第４の目標張力Ｔ４に近付ける制御に完全移行しているため、前記前進駆動切断工程と同様、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間でワーク２８の良好な切断に必要なワイヤ張力（≒２５Ｎ）を確保することができるとともに、巻取り側となったワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力を抑えて（≒１３Ｎ）同装置１０Ａの強度的負担を軽減することができる。
【００５５】
４．第２の切換工程
前記後退駆動切断工程が前記第１のワイヤ長よりも短い第２のワイヤ長（例えば１００ｍ）に至った時点で第２の切換工程に移行される。この工程でも、まず、前記ワイヤＷの駆動が徐々に減速され（後退減速）、その速度が０になった時点すなわち後退減速が終了した時点で今度はワイヤＷの駆動の向きを逆にして次第に加速され（前進加速）、前記前進駆動切断工程に移行する。すなわち、ワイヤＷの駆動が後退駆動から前進駆動に緩やかに切換えられる。
【００５６】
このときも、目標張力設定手段６６は、図５の最下段に示されるような目標張力の変更を行う。具体的には、前記ワイヤＷの減速とほぼ同時に、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔをそれまでの第４の目標張力Ｔ４から上げ始め、前記減速の終了とほぼ同時に、前記ワイヤ繰出し装置１０Ａ側の目標張力Ｔを第１の目標張力Ｔ１に復帰させる。さらに、当該後退減速が終了した時点からワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔをそれまでの第３の目標張力Ｔ３から下げ始め、前進加速が終了するまでに当該ワイヤ巻取り装置１０Ｂ側の目標張力Ｔを第２の目標張力Ｔ２に復帰させる。これに追従して実際のワイヤ張力もそれぞれ復帰し、次の前進駆動切断工程で前進駆動を再開する頃には、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ張力がほぼ２５Ｎまで高められ、逆にワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ張力がほぼ１３Ｎまで下げられた状態となる。
【００５７】
以上のように、この装置によれば、ワイヤＷの前進・後退を繰り返す往復駆動方式を採用しながらも、ワイヤ繰出し装置１０Ａ側及びワイヤ巻取り装置１０Ｂ側にそれぞれ設けられた張力調整用の張力操作装置１８Ａ，１８Ｂを有効に利用して、安定した切断に要するワイヤ張力を確保しながら巻取り側のワイヤ張力のみを低減して当該巻取り側のボビン（前進時はボビン９Ｂ、後退時はボビン９Ａ）の強度的負担を軽減することができる。しかも、その張力の切換をワイヤ反転のための第１の切換工程及び第２の切換工程の間に行っているので、当該張力の切換に起因するロスタイムの発生を防ぐことができる。
【００５８】
さらに、このワイヤソーでは、前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下がそれぞれワイヤ駆動速度の減速が完了した後に開始されるので、当該目標張力の降下に起因してワーク２８の加工精度が低下するのを回避することが可能である。
【００５９】
例えば、図５の中段に示される比較例のように、前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下がそれぞれワイヤ駆動速度の減速開始とほぼ同時に開始された場合、換言すれば、当該ワイヤ目標張力の降下が図５に示される減速期間Ａ１，Ａ２内でそれぞれ行われた場合、その目標張力の降下により実際に張力が低下したワイヤＷの部分が、図１に示されるガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａに巻回されている領域、すなわちワーク２８の切断に直接寄与する領域に入り込むおそれがあり、このことがワーク２８の加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、図５の最下段に示されるように前記減速期間Ａ１，Ａ２がそれぞれ終了した後に前記第１の切換工程におけるワイヤ繰出し装置１０Ａ側のワイヤ目標張力の降下、及び前記第２の切換工程におけるワイヤ巻取り装置１０Ｂ側のワイヤ目標張力の降下が開始されることにより、当該目標張力の降下に起因して実際の張力が低下したワイヤＷの部分が前記の切断寄与領域に入り込むことが確実に防がれ、これに起因するワーク加工精度の低下が防止される。
【００６０】
なお、図５の最下段に示される例では、前記各切換工程中の減速期間Ａ１，Ａ２の開始と同時に低張力側の目標張力の上昇がそれぞれ開始され、前記減速期間Ａ１，Ａ２の終了直後に目標張力の低下がそれぞれ開始されるが、そのタイミングには時間差が与えられてもよい。例えば、図６の最下段に示されるように、前記各減速期間Ａ１，Ａ２の開始時点から遅れて目標張力の上昇が開始されてもよいし、前記各減速期間Ａ１，Ａ２の終了時点から遅れて目標張力の低下が開始されてもよい。要は、目標張力の切換が各切換工程と同期して行われ、かつ、目標張力の低下がワイヤ駆動速度の減速の終了後（終了と同時も含む。）に開始されて反対方向へのワイヤ駆動速度の加速の終了までに完了されていればよい。
【００６１】
また、前記の実施の形態では、第１の切換工程と第２の切換工程の双方を張力切換期間として利用しているが、いずれか一方の切換工程のみを一方の張力切換期間として利用し、他方の切換工程から他方の張力切換期間がはみ出す形態であっても、その一方の張力切換期間によるロスタイムを無くす分だけ作業効率を高めることが可能である。
【００６２】
その他、本発明は例えば次のような態様をとることが可能である。
【００６３】
・本発明において、第１の目標張力Ｔ１と第３の目標張力Ｔ３とは等しくなくてもよく、同様に、第２の目標張力Ｔ２と第４の目標張力Ｔ４とは等しくなくてもよい。これらの目標張力は、前記目標張力Ｔ２，Ｔ４がそれぞれ前記目標張力Ｔ１，Ｔ３よりも低いという条件を満たす範囲で適宜設定が可能である。
【００６４】
・本発明において、張力制御の具体的構成は特に問わない。例えば、前記可動プーリ２０Ａ，２０Ｂの可動範囲が十分に確保されていれば、速度調節手段６４によるワイヤ駆動速度の微調節の省略が可能である。また、ワーク切断当初に一時的にワイヤ張力（ワーク２８の切断に寄与するワイヤ部分の張力）を高めるような制御を行ってもよい。
【００６５】
・各張力操作装置１８Ａ，１８Ｂの具体的構造についても適宜変更が可能である。例えば、前記可動プーリ２０Ａ，２０Ｂをレール等により案内しながら送りねじ機構やラック・ピニオン機構等により直線的に変位させるものでもよい。また、前記レバー４４を用いる場合でも、当該レバー４４を揺動させる手段は前記揺動シリンダ５０に限らず、例えばサーボモータが用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの全体構成図である。
【図２】前記ワイヤソーに設けられた張力操作装置の正面図である。
【図３】前記張力操作装置の平面図である。
【図４】前記ワイヤソーに装備されるコントローラの機能構成を示すブロック図である。
【図５】前記ワイヤソーにおけるワイヤ駆動速度及びワイヤ目標張力の時間変化を示すグラフである。
【図６】前記ワイヤ駆動速度及び前記ワイヤ目標張力の時間変化の変形例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
Ｗ ワイヤ
９Ａ ワイヤ繰出し装置のボビン
９Ｂ ワイヤ巻取り装置のボビン
１０Ａ ワイヤ繰出し装置
１０Ｂ ワイヤ巻取り装置
１８Ａ 繰出し側張力操作装置
１８Ｂ 巻取り側張力操作装置
２０Ａ 可動プーリ（繰出し側張力付与部材）
２０Ｂ 可動プーリ（巻取り側張力付与部材）
２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ ガイドローラ
２８ ワーク
３０ 切断送り装置
４０ 張力検出器（張力検出手段）
４４ レバー
６０ コントローラ
６２ 張力調節手段
６４ 速度調節手段
６６ 目標張力設定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、
前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、
前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、
前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、
前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項２】
ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、
前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切
断工程と、
前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、
前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、
前記第２の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤソーによるワークの切断方法において、
前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるように前記繰出し側張力付与部材により前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤソーによるワークの切断方法において、
前記各工程でのワイヤの張力を調節するための操作として、
前記ワイヤの実際の張力を検出する操作と、
この検出した張力が目標張力に近付くように前記ワイヤの所定箇所に前記各張力付与部材を押付ける操作とを含むことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項５】
切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、
回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、
前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、
前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、
前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、
前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、
前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、
前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、
この張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項６】
切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、
回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、
前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、
前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、
前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、
前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、
前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、
前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、
この張力制御手段は、前記第２の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項７】
請求項６記載のワイヤソーにおいて、
前記張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、前記ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載のワイヤソーにおいて、
前記張力制御手段は、
前記ワイヤ繰出し装置からガイドローラに至る領域及びガイドローラから前記ワイヤ巻取り装置に至る領域でワイヤの張力を検出する張力検出手段と、
前記各工程に応じて前記ワイヤの目標張力を設定する目標張力設定手段と、
前記各領域で検出された張力を前記目標張力設定手段により設定された目標張力に近づけるべく前記張力操作手段を作動させる張力調節手段とを含むことを特徴とするワイヤソー。
【請求項１】
ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、
前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、
前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、
前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、
前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項２】
ワイヤ繰出し装置から繰り出された切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されてワイヤ巻取り装置に巻き取られるワイヤソーを用い、そのガイドローラ同士の間で並ぶ複数本のワイヤを軸方向に駆動しながらこれらのワイヤに対してワークを相対移動させることにより切断送りして当該ワークを切断する方法において、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取るとともに、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤに繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力に巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤを前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、
前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取るとともに、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤに前記巻取り側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるように調節し、かつ、前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤに前記繰出し側張力付与部材を押付けることにより当該ワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように調節しながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切
断工程と、
前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、
前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行い、
前記第２の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような前記繰出し側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤソーによるワークの切断方法において、
前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記巻取り側張力付与部材による前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるように前記繰出し側張力付与部材により前記ワイヤの張力の調節を行うことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤソーによるワークの切断方法において、
前記各工程でのワイヤの張力を調節するための操作として、
前記ワイヤの実際の張力を検出する操作と、
この検出した張力が目標張力に近付くように前記ワイヤの所定箇所に前記各張力付与部材を押付ける操作とを含むことを特徴とするワイヤソーによるワークの切断方法。
【請求項５】
切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、
回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、
前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、
前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、
前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、
前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、
前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、
前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、
この張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項６】
切断用のワイヤを用いてワークを同時に複数個所で切断するためのワイヤソーであって、
回転中心軸が互いに平行になるように配設され、その周囲に前記ワイヤが巻回される複数のガイドローラと、
前記ワイヤを前記ガイドローラに繰出すためのワイヤ繰出し装置と、
前記ワイヤを前記ガイドローラから巻取るためのワイヤ巻取り装置と、
前記ガイドローラのうちの特定のガイドローラの間に張られた複数本のワイヤとワークとを相対移動させることにより当該ワイヤに対して当該ワークを切断送りして当該ワークを切断する切断送り手段と、
前記ワイヤ繰出し装置から前記ワイヤを繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ巻取り装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める前進駆動切断工程と、前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られた前記ワイヤを逆に当該ワイヤ巻取り装置から繰出し、かつ、このワイヤを前記ワイヤ繰出し装置により巻取りながら、前記ワークの切断を進める後退駆動切断工程と、前記前進駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、さらにその駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記後退駆動切断工程に移行する第１の切換工程と、前記後退駆動切断工程後に前記ワイヤの駆動速度を減速し、その駆動の向きを逆転させてから当該ワイヤの駆動速度を加速して前記前進駆動切断工程に移行する第２の切換工程とを、前記前進駆動切断工程、前記第１の切換工程、前記後退駆動切断工程、及び前記第２の切換工程の順に繰返し行うように前記ワイヤ繰出し装置及び前記ワイヤ巻取り装置の作動を制御するワイヤ駆動制御手段と、
前記ワイヤ繰出し装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる繰出し側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる繰出し側張力操作手段と、
前記ワイヤ巻取り装置と前記各ガイドローラとの間の領域で前記ワイヤに押付けられる巻取り側張力付与部材を含み、その押付け力を変えることにより当該ワイヤの張力を変化させる巻取り側張力操作手段と、
前記前進駆動切断工程では、前記ワイヤ繰出し装置から繰出されるワイヤの張力を第１の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ巻取り装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力よりも低い第２の目標張力に近付け、前記後退駆動切断工程では、前記ワイヤ巻取り装置から繰出されるワイヤの張力を前記第２の目標張力よりも高い第３の目標張力に近付けるとともに前記ワイヤ繰出し装置により巻き取られるワイヤの張力を前記第１の目標張力及び前記第３の目標張力よりも低い第４の目標張力に近付けるように、前記各張力操作手段を作動させる張力制御手段とを備え、
この張力制御手段は、前記第２の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第４の目標張力から前記第１の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、当該ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第３の目標張力から前記第２の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項７】
請求項６記載のワイヤソーにおいて、
前記張力制御手段は、前記第１の切換工程において、前記ワイヤの駆動速度の減速中に前記ワイヤ巻取り装置側のワイヤの目標張力を前記第２の目標張力から前記第３の目標張力まで上げるような前記ワイヤの張力の調節を行い、かつ、前記ワイヤの駆動速度の減速完了後に前記ワイヤ繰出し装置側のワイヤの目標張力を前記第１の目標張力から前記第４の目標張力まで下げるような前記ワイヤの張力の調節を行うように、前記各張力操作手段を作動させることを特徴とするワイヤソー。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載のワイヤソーにおいて、
前記張力制御手段は、
前記ワイヤ繰出し装置からガイドローラに至る領域及びガイドローラから前記ワイヤ巻取り装置に至る領域でワイヤの張力を検出する張力検出手段と、
前記各工程に応じて前記ワイヤの目標張力を設定する目標張力設定手段と、
前記各領域で検出された張力を前記目標張力設定手段により設定された目標張力に近づけるべく前記張力操作手段を作動させる張力調節手段とを含むことを特徴とするワイヤソー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５８１９９（Ｐ２０１０−５８１９９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２４９４６（Ｐ２００８−２２４９４６）
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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