ワイヤソー装置及び切断加工方法
【課題】揺動切断の際に発生するワイヤの局所的な張力変動を抑制する。
【解決手段】往復走行しながら揺動する切断用ワイヤ３に被加工物Ｗを押し付けて切断するワイヤソー装置１である。揺動するワイヤガイド支持部４や、ワイヤガイド支持部４に配置された一対のワイヤガイド２、２、切断用ワイヤ３を一対のワイヤガイド２、２に巻き付けることにより、これらワイヤガイド２、２の間に形成されるワイヤ群３ａ、切断用ワイヤ３の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置６とワイヤ巻取装置７、変位して被加工物Ｗをワイヤ群３ａに押し付けるワーク保持部５０、制御装置８を備える。制御装置８が、切断用ワイヤ３の走行速度を制御する走行速度制御手段８ａと、切断用ワイヤ３の走行速度の増減に応じてワイヤガイド支持部４の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段８ｂとを有している。
【解決手段】往復走行しながら揺動する切断用ワイヤ３に被加工物Ｗを押し付けて切断するワイヤソー装置１である。揺動するワイヤガイド支持部４や、ワイヤガイド支持部４に配置された一対のワイヤガイド２、２、切断用ワイヤ３を一対のワイヤガイド２、２に巻き付けることにより、これらワイヤガイド２、２の間に形成されるワイヤ群３ａ、切断用ワイヤ３の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置６とワイヤ巻取装置７、変位して被加工物Ｗをワイヤ群３ａに押し付けるワーク保持部５０、制御装置８を備える。制御装置８が、切断用ワイヤ３の走行速度を制御する走行速度制御手段８ａと、切断用ワイヤ３の走行速度の増減に応じてワイヤガイド支持部４の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段８ｂとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シリコンインゴット等から薄板状の基板を切り出すのに用いられるワイヤソー装置及び切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のワイヤソー装置では、離れて配置されたロール状のワイヤガイドの周囲に切断用ワイヤ（単にワイヤともいう）が螺旋状に巻き付けられている。そうすることで、ワイヤガイド間には略平行に並ぶワイヤ群が形成される。ワイヤは、前進と後退とを繰り返しながら往復走行する。走行するワイヤ群にシリコンインゴット等の被加工物（ワークともいう）を押し当てることにより、ワークから複数の基板を同時に切り出すことができる。
【０００３】
ところが、切削が進むと、切削負荷が大きくなって切り粉も排出され難くなるため、ワイヤを揺動させながら切断する方法（揺動切断）が提案されている（特許文献１）。ワイヤを揺動させた場合、ワークとワイヤとの接触量が全体的に小さくなるため、切断速度が増大し、切り粉も排出され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−１７１７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、揺動切断では、例えば、ワイヤの走行方向が逆転する際など、ワイヤの走行速度が増減する場合や、ワイヤの走行が一時的に停止する場合などに問題がある。
【０００６】
すなわち、ワイヤにワークが押し付けられた状態で、ワイヤの走行速度が減少したり停止したりすると、揺動状態によっては、ワイヤに過度な張力が作用する、ワイヤが損傷する、ワークがワイヤに引っ掛かる等、ワイヤに異常が生じる虞がある。ワイヤに異常が生じると、切断不良が発生し易いし、最悪の場合にはワイヤが断線してしまう可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、揺動切断の実行中にワイヤの走行速度が増減しても、ワイヤに異常が生じるのを抑制できるワイヤソー装置及び切断加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のワイヤソー装置は、往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置である。前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、１本の前記切断用ワイヤの中間部分を前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、前記切断用ワイヤの一方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置と、前記切断用ワイヤの他方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ巻取装置と、前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、制御装置と、を備える。
【０００９】
そして、前記制御装置が、前記切断用ワイヤの走行速度を制御する走行速度制御手段と、前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記ワイヤガイド支持部の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段と、を有している。
【００１０】
このような構成のワイヤソー装置によれば、ワイヤの走行速度の増減に応じてその揺動速度も増減するので、ワイヤの走行速度が低下している時にワイヤが大きく揺動変位することが抑制されるため、ワイヤの張力異常や、ワークへのワイヤの引っ掛かり等を効果的に防ぐことができる。
【００１１】
特に、前記切断用ワイヤの走行方向が逆転する時の前記走行速度の増減に応じて前記揺動速度が増減するようにするとよい。
【００１２】
切断処理中にはワイヤの前進と後退とが繰り返し行われるため、ワイヤの走行方向が逆転する工程が複数回発生する。その際、ワイヤの走行がいったん停止する時があり、また、その前後の前進走行及び後退走行のそれぞれにおいてワイヤの走行速度が増減するため、ワイヤに異常が生じ易い。従って、ワイヤの走行方向が逆転する時に、その走行速度の増減に応じて揺動速度が増減するようにすることで、ワークの切断処理中に発生し得るワイヤの異常を効果的に抑制できる。
【００１３】
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部の揺動も停止するようにするのが好ましい。
【００１４】
そうすれば、ワイヤが走行せず、切削が行われない状態でワイヤが揺動変位すること無くなるので、ワイヤの異常発生をよりいっそう安定して抑制できる。
【００１５】
また、前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部が前記基準位置に位置するのが好ましい。
【００１６】
そうすれば、走行が停止したワイヤへのワークの押し付け状態が安定するため、ワイヤに偏った負荷が作用するのを回避できる。
【００１７】
切断加工方法としては、往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断する切断加工方法であって、前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記切断用ワイヤの揺動速度が増減するように自動制御する揺動速度制御工程を含むのが好ましい。そうすれば、簡単な操作で、ワイヤに異常が生じるのを安定して抑制することができるので、加工精度や生産性に優れる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のワイヤソー装置等によれば、揺動切断に起因して生じ得るワイヤの異常が効果的に抑制できるようになるので、高精度な切断加工を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るワイヤソー装置の要部の全体構成を示す概略図である。
【図２】ワイヤソー装置の主要部の概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、往復走行を説明するための図である。
【図４】（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動角度の制御パターン、（ｃ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンを示す概略図である。
【図５】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図６】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図７】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動角度の制御パターン、（ｃ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図８】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の揺動角度の制御パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（ワイヤソー装置）
図１に、本実施形態のワイヤソー装置１を示す。このワイヤソー装置１は、例えば、半導体装置や太陽電池等の製造に用いられるシリコンインゴット等の柱状の被加工物（ワークＷと称する）を、複数の薄板状の基板に切断するために使用される。ワイヤソー装置１には、ワイヤガイド２や切断用ワイヤ３、ワイヤガイド支持部４、ワイヤ供給装置６、ワイヤ巻取装置７、制御装置８、側壁プレート１０、張力保持機構１１、ワーク保持部５０などが備えられている。
【００２１】
側壁プレート１０は、ワイヤソー装置１の加工領域を区画する壁体の一部であり、加工領域に面するその側面に円形に開口する貫通孔１２を有している。貫通孔１２の内側には、揺動円板９１が配置されている。揺動円板９１は、貫通孔１２の中心を通る揺動軸Ａ１回りに揺動変位する。
【００２２】
揺動円板９１の一方の側面（加工領域側）には、ワイヤガイド支持部４が固定されている。ワイヤガイド支持部４も揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。ワイヤガイド支持部４は、揺動軸Ａ１の方向に離れて対向する一対の支持壁４ａ，４ａや、これら支持壁４ａの一端に連なる連結壁４ｂなどで構成されている。ワイヤガイド支持部４における連結壁４ｂの反対側（ワークＷ側）に、一対のワイヤガイド２、２が配置されている。
【００２３】
ワイヤガイド２は、円柱形状をしている。ワイヤガイド２の端部は両支持壁部４ａに支持されていて、各ワイヤガイド２は互いに離れて並列している。ワイヤガイド２は、互いに同期して、揺動軸Ａ１と平行な回転軸Ａ２を中心に回転する。これら２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分の中点に揺動軸Ａ１が位置している（図２参照）。
【００２４】
揺動円板９１の他方の側面（裏面側）には、ワイヤガイド駆動モータ２０や揺動駆動モータ９２が取り付けられている。揺動駆動モータ９２の駆動によって揺動円板９１は揺動し、ワイヤガイド駆動モータ２０の駆動によってワイヤガイド２は回転する。揺動駆動モータ９２及びワイヤガイド駆動モータ２０は、制御装置８によって駆動制御されている。
【００２５】
本実施形態では、切断用ワイヤ３（ワイヤ３ともいう）に、ワイヤ３の表面にダイヤモンド等の微細な砥粒が固着されている固定砥粒ワイヤが用いられている。１つのワイヤソー装置１に対し、例えば１００ｍ以上の長さの１本のワイヤ３が用いられる。一対のワイヤガイド２、２の間に略平行な複数のワイヤ３の列（ワイヤ群３ａともいう）が形成されるように、ワイヤ３は一対のワイヤガイド２、２に螺旋状に巻き付けられている。
【００２６】
具体的には、図２にも示すように、ワイヤ３の中間部分が、一対のワイヤガイド２、２の全体の周囲に繰り返し巻き掛けられ、両ワイヤガイド２の間に張り渡されている。ワイヤ３は、一方のワイヤガイド２（供給側ワイヤガイド２ａ）のワークＷ側を通って他方のワイヤガイド２（巻取側ワイヤガイド２ｂ）まで張り渡され、巻取側ワイヤガイド２ｂに巻き掛けられている。巻取側ワイヤガイド２ｂに巻き掛けられたワイヤ３は、連結壁４ｂ側を通って供給側ワイヤガイド２ａまで張り渡され、供給側ワイヤガイド２ａに巻き掛けられている。この状態が回転軸Ａ２の方向に所定のピッチで繰り返し行われ、最後に巻取側ワイヤガイド２ｂのワークＷ側からワイヤ３が引き出されている。
【００２７】
供給側ワイヤガイド２ａから外方に引き出されたワイヤ３は、複数のプーリＰに案内されて向きを変えながらワイヤ供給装置６まで延びている。巻取側ワイヤガイド２ｂから外方に引き出されたワイヤ３は、複数のプーリＰに案内されて向きを変えながらワイヤ巻取装置７まで延びている。
【００２８】
ワイヤ供給装置６には、供給側ボビン６１や供給側アシストモータ６２などが備えられている。ワイヤ供給装置６には、最初に、ワイヤ３の新線が巻装された供給側ボビン６１が装着される。供給側アシストモータ６２は、制御装置８と協働して供給側ボビン６１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き出したり巻き取ったりする。
【００２９】
ワイヤ巻取装置７には、巻取側ボビン７１や巻取側アシストモータ７２などが備えられている。ワイヤ巻取装置７には、最初に、ワイヤ３が巻装されていない空の状態の巻取側ボビン７１が装着される。巻取側アシストモータ７２は、制御装置８と協働して巻取側ボビン７１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き取ったり巻き出したりする。
【００３０】
本実施形態では、ワイヤ群３ａがワイヤガイド２から離れないように、ワイヤガイド２から引き出されたワイヤ３が最初に巻き掛けられるプーリＰは、軸方向から見て、ワークＷ側とは逆の方向に両ワイヤガイド２から離れて配置されている。
【００３１】
ワイヤ３の張力を一定に保持制御するために、供給側ワイヤガイド２ａとワイヤ供給装置６との間、及び巻取ワイヤガイド２ｂとワイヤ巻取装置７との間には、張力保持機構１１が配設されている。張力保持機構１１は、テンションアーム１１ａやテンションモータ１１ｂなどで構成されている。
【００３２】
テンションアーム１１ａは、その先端側にプーリＰが回転自在に支持されており、その基端側がテンションモータ１１ｂのシャフトに固定されている。テンションモータ１１ｂは、ワイヤ３の張力に応じてテンションアーム１１ａを揺動変位させる。つまり、ワイヤ３の張力が変動すれば、それに応じてプーリＰが変位し、ワイヤ３の張力は一定に保持される。
【００３３】
このワイヤソー装置１では、回転方向を交互に変えてワイヤガイド駆動モータ２０及び両アシストモータ６２，７２を駆動させることにより、ワイヤ供給装置６及びワイヤ巻取装置７のそれぞれにおいてワイヤ３の巻き出しとワイヤ３の巻き取りとが交互に繰り返し行われる。それにより、ワイヤ３は前進走行と後退走行とを繰り返す（往復走行）。
【００３４】
図３に、往復走行を行っている状態を示す。同図の（ａ）が前進走行、（ｂ）が後退走行である。
【００３５】
前進走行では、供給側ボビン６１から所定長さのワイヤ３が巻き出されて巻取側ボビン７１に巻き取られる。本実施形態では、前進走行の期間中、ワイヤ３は一定の速度で走行するように制御されている。そして、所定長さのワイヤ３が移送されると、連続して後退走行が行われ、所定長さよりも短い長さ分だけ、巻取側ボビン７１からワイヤ３が巻き出されて供給側ボビン６１に再度巻き取られる。後退走行の期間中もワイヤは一定の速度で走行するように制御されている。この処理を交互に繰り返し行うことにより、ワイヤ３の新線部分は供給側ボビン６１から順次繰り出され、ワイヤ３は、供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１へと順次巻き取られていく。
【００３６】
ワーク保持部５０は、ワーク保持部材５１やワーク昇降モータ５２などで構成されていて、ワイヤガイド支持部４のワークＷ側に離れて配設されている。詳しくは、図２に示したように、軸方向から見て、揺動軸Ａ１を通り、揺動角度が０の時の２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分に対して略垂直な延長線Ｌ上にワーク保持部材５１が位置している。ワーク保持部材５１の一端（テーブル５１ａともいう）はワイヤ群３ａと対向していて、そのテーブル５１ａにワークＷが着脱可能に支持されている。
【００３７】
ワーク保持部材５１の他端側に、ワーク昇降モータ５２が配置されている。ワーク昇降モータ５２は、制御装置８と協働し、ボールネジ機構（不図示）によってワーク保持部材５１を延長線Ｌに沿って変位させる。
【００３８】
制御装置８は、ＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、メモリに実装された制御プログラム等のソフトウエアとで構成されている。制御装置８には、ワイヤガイド駆動モータ２０やワーク昇降モータ５２、供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２、揺動駆動モータ９２等が接続されていて、制御装置８はこれらを駆動制御している。
【００３９】
図１に示したように、制御装置８には、速度制御プログラム８ａ（走行速度制御手段）や揺動制御プログラム８ｂ（揺動速度制御手段）、変位制御プログラム８ｃが組み込まれている。
【００４０】
変位制御プログラム８ｃは、ワーク昇降モータ５２を駆動制御している。それにより、ワーク保持部材５１やワークＷはワイヤ群３ａに向かって変位し、ワークＷは切断されるまでワイヤ３に押し付けられる。
【００４１】
速度制御プログラム８ａは、ワイヤガイド駆動モータ２０や供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２を駆動制御している。それにより、ワイヤ３の前進走行と後退走行が交互に繰り返し行われ、ワイヤ３は次第に供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１に巻き取られる。
【００４２】
揺動制御プログラム８ｂは、揺動駆動モータ９２を駆動制御している。それにより、揺動円板９１が揺動し、揺動円板９１とともにワイヤガイド支持部４やワイヤガイド２、ワイヤ群３ａが揺動する。具体的には、図２に示したように、延長線Ｌに垂直な揺動角度０の基準位置から、時計回り及び反時計回りに所定の角度（θ）の範囲で、ワイヤガイド支持部４等は揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。
【００４３】
（切断加工方法）
このワイヤソー装置１では、ワークＷをセットし、例えば、操作スイッチを操作してワイヤソー装置１を作動させることで、ワイヤガイド駆動モータ２０等と制御装置８との協働により、ワークＷの切断が完了するまでの一連の処理が自動的に実行される。
【００４４】
まず最初に、テーブル５１ａにワークＷがセットされる（ワーク支持工程）。具体的には、ワークＷはその切断方向がワイヤ群３ａと平行になるようにテーブル５１ａに取り付けられる。そうして、ワイヤソー装置１を作動させると、速度制御プログラム８ａが実行される。その結果、ワイヤ供給装置６及びワイヤ巻取装置７においてワイヤ３の引き出し処理や巻き取り処理が行われ、これら処理に連動してワイヤガイド２も回転し、ワイヤ３は前進走行と後退走行を繰り返す（ワイヤ走行工程）。
【００４５】
ワイヤ３の走行に連動して、ワイヤガイド支持部４等は、揺動制御プログラム８ｂによって自動的に揺動制御される（揺動制御工程）。
【００４６】
そして、変位制御プログラム８ｃによってワーク昇降モータ５２が自動的に駆動制御され、ワーク保持部材５１及びワークＷは、ワイヤ群３ａに向かって変位する（変位制御工程）。走行するワイヤ群３ａにワークＷが接すると、一定の変位量でワークＷはワイヤ群３ａに押し付けられ、その摩擦抵抗によってワークＷは切削される。切削時には、オイル供給装置（不図示）よりワークＷの切削部位にオイルが供給される。ワークＷが分断されるまで、ワイヤ３の走行制御やワイヤガイド支持部４等の揺動制御、ワークＷの変位制御が自動的に実行される。
【００４７】
ワークＷが分断されるまでの間に、走行方向は複数回切り替わる。走行方向が切り替わる時には、ワイヤ３の走行方向が逆転するため、ワイヤ３の走行がいったん停止し、その前後の前進走行及び後退走行のそれぞれにおいてワイヤ３の走行速度が増減する。その際、ワイヤガイド支持部４等の揺動状態によっては、ワイヤ３に過度な張力が作用するなど、ワイヤ３に異常が生じる虞がある。
【００４８】
そこで、このワイヤソー装置１では、ワイヤ３に異常が生じないように、ワイヤ３の走行速度の増減に応じてワイヤガイド支持部４等の揺動速度が増減するように制御されており、ワイヤ３に加わる負荷が低減されるようになっている。
【００４９】
図４に、ワイヤ３の走行速度等の制御パターンの一例を示す。（ａ）はワイヤ３の走行速度の制御パターンであり、（ｂ）は（ａ）のワイヤ３の走行速度に対応したワイヤガイド支持部４等の揺動角度の制御パターンであり、（ｃ）は（ａ）のワイヤ３の走行速度に対応したワイヤガイド支持部４等の揺動速度の制御パターンである。なお、ワイヤ３の走行速度は、前進走行の方向を＋の値、後退走行の方向を−の値で示してある（図２参照）。
【００５０】
ワイヤソー装置１が作動すると、所定の走行速度になるまで一定の増速率で走行速度が増加する（増速制御）。そして、所定の走行速度になると、所定長さのワイヤ３が移送されるまでその走行速度が保持される（等速制御）。
【００５１】
所定長さのワイヤ３が移送されると、一定の減速率で走行速度が減速する（減速制御）。そして、走行速度が０になって走行が停止すると、ワイヤ３の張力調整等のために所定時間、その状態が保持される（停止制御）。その後、走行方向が逆転して、先と同様に、増速制御、等速制御、減速制御、停止制御の順で走行速度が制御される。その後は、ワークＷが切断されるまで、この一連の制御が繰り返し実行される。
【００５２】
本実施形態のワイヤガイド支持部４等は、＋θ〜−θの範囲を一定の周期で揺動するように制御されている。そして、停止制御される時には、ワイヤガイド支持部４等が基準位置で停止するように制御されている。
【００５３】
具体的には、揺動制御プログラム８ｂには、走行が停止する時にワイヤガイド支持部４等が基準位置に戻るように、揺動の途中でも強制的に本来の揺動動作を止めて基準位置に戻す復帰プログラムが含まれている。停止時にワイヤガイド支持部４等を基準位置に戻すことで、走行が停止して切削できない状態にあるワイヤ群３ａへのワークＷの押し付け状態が安定するため、ワイヤ３に偏った負荷が作用するのを回避できる。
【００５４】
揺動速度は、走行速度の増減に応じて増減するように制御されている。すなわち、走行速度の増速制御、等速制御、減速制御、停止制御の各々に同期して、揺動速度も増速制御、等速制御、減速制御、停止制御されている。具体的には、走行速度が低下すればそれに同調して揺動速度は低下する。そして、走行が停止すれば揺動速度も停止し、走行速度が増加すればそれに同調して揺動速度も増加する。そうすることで、ワイヤ３の走行速度が低下している時にワイヤ３が大きく揺動変位することが抑制されるため、ワイヤ３の張力異常や、ワイヤ３に固着された砥粒の脱落、ワークＷへのワイヤ３の引っ掛かり等を効果的に防ぐことができる。
【００５５】
（変形例）
ワイヤソー装置１の変形例を示す。本変形例のワイヤソー装置では、図５に示すように、走行速度や揺動速度の制御パターンが異なっている、本変形例では、所定時間走行を停止する停止制御は行われず、瞬間的に走行が停止して走行方向の逆転が連続的に行われる。この場合、揺動制御においては、停止制御を行ってもよいし、同図に示したように停止制御は行わずに、減速制御から増速制御への切り替えを連続的に行ってもよい。
【００５６】
図６に、また別のワイヤソー装置１の変形例を示す。本変形例のワイヤソー装置では、走行方向が逆転するときに揺動速度が０にならず、ワイヤ３の走行が停止している時に揺動速度が所定の最低速度となるように制御されている。この制御パターンは、いったん停止すると動き出しに大きな力が必要になる、比較的大きな装置に有利である。なお、同図は停止制御の無い場合を示しているが、停止制御がある場合にも同様に適用できる。
【００５７】
ワイヤ３の走行が停止しているときに、ワイヤガイド支持部４等は必ずしも基準位置に位置する必要はない。例えば、図７に示すように、停止制御の期間中、ワイヤガイド支持部４等が基準位置に位置せず、任意の位置で停止するように制御してもよい。すなわち、ワイヤガイド支持部４等は、走行が停止する時に位置した揺動角度で停止し、停止制御の期間が経過した後、その揺動角度から揺動制御が復帰する。
【００５８】
本発明は、揺動角度の制御パターンが異なるワイヤソー装置にも適用できる。図８に、そのようなワイヤソー装置の一例を示す。（ａ）のワイヤソー装置では、前進走行の時には、０〜＋θの範囲を一定の周期で揺動するように制御され、後退走行の時には、０〜−θの範囲を一定の周期で揺動するように制御されている。（ｂ）のワイヤソー装置では、前進走行の時には、等速制御の期間中は＋θの角度で保持されるように制御され、後退走行の時には、等速制御の期間中は−θの角度で保持されるように制御されている。
【００５９】
本発明にかかるワイヤソー装置等は、上述した実施形態等に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、本発明が適用可能なワイヤソー装置は、図１に示すワイヤソー装置に限られない。往復走行しながら揺動するワイヤにワークを押し当てて切断加工を行うタイプのワイヤソー装置に本発明は広く適用可能である。ワイヤガイドも３つ以上であってもよい。
【００６０】
揺動速度の増減制御は、ワイヤの走行方向が逆転する時に限らない。前進走行や後退走行の途中でワイヤの走行速度を増減させる場合にも、その増減に応じて揺動速度を増減制御することができる。
【００６１】
ワークＷの形状（加工前の形状）も特に限定されるものではない。例えば、円柱状や直方体状等の様々な形状を持つワークＷに本発明は広く適用可能である。ワークＷの材質もシリコン等に限定されるものではない。切断用ワイヤは固定砥粒ワイヤに限らないが、ワークＷがサファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の難削材の場合には固定砥粒ワイヤを用いるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のワイヤソー装置及び切断加工方法は、シリコンインゴット等の切断に好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ワイヤソー装置
２ ワイヤガイド
３ 切断用ワイヤ
４ ワイヤガイド支持部
６ ワイヤ供給装置
７ ワイヤ巻取装置
８ 制御装置
８ａ 速度制御プログラム
８ｂ 揺動制御プログラム
８ｃ 変位制御プログラム
１０ 側壁プレート
１１ 張力保持機構
５０ ワーク保持部
６１ 供給側ボビン
７１ 巻取側ボビン
Ｐ プーリ
Ｗ ワーク
Ａ１ 揺動軸
Ａ２ 回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シリコンインゴット等から薄板状の基板を切り出すのに用いられるワイヤソー装置及び切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のワイヤソー装置では、離れて配置されたロール状のワイヤガイドの周囲に切断用ワイヤ（単にワイヤともいう）が螺旋状に巻き付けられている。そうすることで、ワイヤガイド間には略平行に並ぶワイヤ群が形成される。ワイヤは、前進と後退とを繰り返しながら往復走行する。走行するワイヤ群にシリコンインゴット等の被加工物（ワークともいう）を押し当てることにより、ワークから複数の基板を同時に切り出すことができる。
【０００３】
ところが、切削が進むと、切削負荷が大きくなって切り粉も排出され難くなるため、ワイヤを揺動させながら切断する方法（揺動切断）が提案されている（特許文献１）。ワイヤを揺動させた場合、ワークとワイヤとの接触量が全体的に小さくなるため、切断速度が増大し、切り粉も排出され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−１７１７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、揺動切断では、例えば、ワイヤの走行方向が逆転する際など、ワイヤの走行速度が増減する場合や、ワイヤの走行が一時的に停止する場合などに問題がある。
【０００６】
すなわち、ワイヤにワークが押し付けられた状態で、ワイヤの走行速度が減少したり停止したりすると、揺動状態によっては、ワイヤに過度な張力が作用する、ワイヤが損傷する、ワークがワイヤに引っ掛かる等、ワイヤに異常が生じる虞がある。ワイヤに異常が生じると、切断不良が発生し易いし、最悪の場合にはワイヤが断線してしまう可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、揺動切断の実行中にワイヤの走行速度が増減しても、ワイヤに異常が生じるのを抑制できるワイヤソー装置及び切断加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のワイヤソー装置は、往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置である。前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、１本の前記切断用ワイヤの中間部分を前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、前記切断用ワイヤの一方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置と、前記切断用ワイヤの他方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ巻取装置と、前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、制御装置と、を備える。
【０００９】
そして、前記制御装置が、前記切断用ワイヤの走行速度を制御する走行速度制御手段と、前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記ワイヤガイド支持部の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段と、を有している。
【００１０】
このような構成のワイヤソー装置によれば、ワイヤの走行速度の増減に応じてその揺動速度も増減するので、ワイヤの走行速度が低下している時にワイヤが大きく揺動変位することが抑制されるため、ワイヤの張力異常や、ワークへのワイヤの引っ掛かり等を効果的に防ぐことができる。
【００１１】
特に、前記切断用ワイヤの走行方向が逆転する時の前記走行速度の増減に応じて前記揺動速度が増減するようにするとよい。
【００１２】
切断処理中にはワイヤの前進と後退とが繰り返し行われるため、ワイヤの走行方向が逆転する工程が複数回発生する。その際、ワイヤの走行がいったん停止する時があり、また、その前後の前進走行及び後退走行のそれぞれにおいてワイヤの走行速度が増減するため、ワイヤに異常が生じ易い。従って、ワイヤの走行方向が逆転する時に、その走行速度の増減に応じて揺動速度が増減するようにすることで、ワークの切断処理中に発生し得るワイヤの異常を効果的に抑制できる。
【００１３】
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部の揺動も停止するようにするのが好ましい。
【００１４】
そうすれば、ワイヤが走行せず、切削が行われない状態でワイヤが揺動変位すること無くなるので、ワイヤの異常発生をよりいっそう安定して抑制できる。
【００１５】
また、前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部が前記基準位置に位置するのが好ましい。
【００１６】
そうすれば、走行が停止したワイヤへのワークの押し付け状態が安定するため、ワイヤに偏った負荷が作用するのを回避できる。
【００１７】
切断加工方法としては、往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断する切断加工方法であって、前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記切断用ワイヤの揺動速度が増減するように自動制御する揺動速度制御工程を含むのが好ましい。そうすれば、簡単な操作で、ワイヤに異常が生じるのを安定して抑制することができるので、加工精度や生産性に優れる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のワイヤソー装置等によれば、揺動切断に起因して生じ得るワイヤの異常が効果的に抑制できるようになるので、高精度な切断加工を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るワイヤソー装置の要部の全体構成を示す概略図である。
【図２】ワイヤソー装置の主要部の概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、往復走行を説明するための図である。
【図４】（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動角度の制御パターン、（ｃ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンを示す概略図である。
【図５】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図６】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図７】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）はワイヤの走行速度の制御パターン、（ｂ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動角度の制御パターン、（ｃ）は（ａ）に対応したワイヤガイド支持部等の揺動速度の制御パターンである。
【図８】変形例のワイヤソー装置における制御パターンを示す概略図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の揺動角度の制御パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（ワイヤソー装置）
図１に、本実施形態のワイヤソー装置１を示す。このワイヤソー装置１は、例えば、半導体装置や太陽電池等の製造に用いられるシリコンインゴット等の柱状の被加工物（ワークＷと称する）を、複数の薄板状の基板に切断するために使用される。ワイヤソー装置１には、ワイヤガイド２や切断用ワイヤ３、ワイヤガイド支持部４、ワイヤ供給装置６、ワイヤ巻取装置７、制御装置８、側壁プレート１０、張力保持機構１１、ワーク保持部５０などが備えられている。
【００２１】
側壁プレート１０は、ワイヤソー装置１の加工領域を区画する壁体の一部であり、加工領域に面するその側面に円形に開口する貫通孔１２を有している。貫通孔１２の内側には、揺動円板９１が配置されている。揺動円板９１は、貫通孔１２の中心を通る揺動軸Ａ１回りに揺動変位する。
【００２２】
揺動円板９１の一方の側面（加工領域側）には、ワイヤガイド支持部４が固定されている。ワイヤガイド支持部４も揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。ワイヤガイド支持部４は、揺動軸Ａ１の方向に離れて対向する一対の支持壁４ａ，４ａや、これら支持壁４ａの一端に連なる連結壁４ｂなどで構成されている。ワイヤガイド支持部４における連結壁４ｂの反対側（ワークＷ側）に、一対のワイヤガイド２、２が配置されている。
【００２３】
ワイヤガイド２は、円柱形状をしている。ワイヤガイド２の端部は両支持壁部４ａに支持されていて、各ワイヤガイド２は互いに離れて並列している。ワイヤガイド２は、互いに同期して、揺動軸Ａ１と平行な回転軸Ａ２を中心に回転する。これら２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分の中点に揺動軸Ａ１が位置している（図２参照）。
【００２４】
揺動円板９１の他方の側面（裏面側）には、ワイヤガイド駆動モータ２０や揺動駆動モータ９２が取り付けられている。揺動駆動モータ９２の駆動によって揺動円板９１は揺動し、ワイヤガイド駆動モータ２０の駆動によってワイヤガイド２は回転する。揺動駆動モータ９２及びワイヤガイド駆動モータ２０は、制御装置８によって駆動制御されている。
【００２５】
本実施形態では、切断用ワイヤ３（ワイヤ３ともいう）に、ワイヤ３の表面にダイヤモンド等の微細な砥粒が固着されている固定砥粒ワイヤが用いられている。１つのワイヤソー装置１に対し、例えば１００ｍ以上の長さの１本のワイヤ３が用いられる。一対のワイヤガイド２、２の間に略平行な複数のワイヤ３の列（ワイヤ群３ａともいう）が形成されるように、ワイヤ３は一対のワイヤガイド２、２に螺旋状に巻き付けられている。
【００２６】
具体的には、図２にも示すように、ワイヤ３の中間部分が、一対のワイヤガイド２、２の全体の周囲に繰り返し巻き掛けられ、両ワイヤガイド２の間に張り渡されている。ワイヤ３は、一方のワイヤガイド２（供給側ワイヤガイド２ａ）のワークＷ側を通って他方のワイヤガイド２（巻取側ワイヤガイド２ｂ）まで張り渡され、巻取側ワイヤガイド２ｂに巻き掛けられている。巻取側ワイヤガイド２ｂに巻き掛けられたワイヤ３は、連結壁４ｂ側を通って供給側ワイヤガイド２ａまで張り渡され、供給側ワイヤガイド２ａに巻き掛けられている。この状態が回転軸Ａ２の方向に所定のピッチで繰り返し行われ、最後に巻取側ワイヤガイド２ｂのワークＷ側からワイヤ３が引き出されている。
【００２７】
供給側ワイヤガイド２ａから外方に引き出されたワイヤ３は、複数のプーリＰに案内されて向きを変えながらワイヤ供給装置６まで延びている。巻取側ワイヤガイド２ｂから外方に引き出されたワイヤ３は、複数のプーリＰに案内されて向きを変えながらワイヤ巻取装置７まで延びている。
【００２８】
ワイヤ供給装置６には、供給側ボビン６１や供給側アシストモータ６２などが備えられている。ワイヤ供給装置６には、最初に、ワイヤ３の新線が巻装された供給側ボビン６１が装着される。供給側アシストモータ６２は、制御装置８と協働して供給側ボビン６１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き出したり巻き取ったりする。
【００２９】
ワイヤ巻取装置７には、巻取側ボビン７１や巻取側アシストモータ７２などが備えられている。ワイヤ巻取装置７には、最初に、ワイヤ３が巻装されていない空の状態の巻取側ボビン７１が装着される。巻取側アシストモータ７２は、制御装置８と協働して巻取側ボビン７１を回転駆動し、ワイヤ３を巻き取ったり巻き出したりする。
【００３０】
本実施形態では、ワイヤ群３ａがワイヤガイド２から離れないように、ワイヤガイド２から引き出されたワイヤ３が最初に巻き掛けられるプーリＰは、軸方向から見て、ワークＷ側とは逆の方向に両ワイヤガイド２から離れて配置されている。
【００３１】
ワイヤ３の張力を一定に保持制御するために、供給側ワイヤガイド２ａとワイヤ供給装置６との間、及び巻取ワイヤガイド２ｂとワイヤ巻取装置７との間には、張力保持機構１１が配設されている。張力保持機構１１は、テンションアーム１１ａやテンションモータ１１ｂなどで構成されている。
【００３２】
テンションアーム１１ａは、その先端側にプーリＰが回転自在に支持されており、その基端側がテンションモータ１１ｂのシャフトに固定されている。テンションモータ１１ｂは、ワイヤ３の張力に応じてテンションアーム１１ａを揺動変位させる。つまり、ワイヤ３の張力が変動すれば、それに応じてプーリＰが変位し、ワイヤ３の張力は一定に保持される。
【００３３】
このワイヤソー装置１では、回転方向を交互に変えてワイヤガイド駆動モータ２０及び両アシストモータ６２，７２を駆動させることにより、ワイヤ供給装置６及びワイヤ巻取装置７のそれぞれにおいてワイヤ３の巻き出しとワイヤ３の巻き取りとが交互に繰り返し行われる。それにより、ワイヤ３は前進走行と後退走行とを繰り返す（往復走行）。
【００３４】
図３に、往復走行を行っている状態を示す。同図の（ａ）が前進走行、（ｂ）が後退走行である。
【００３５】
前進走行では、供給側ボビン６１から所定長さのワイヤ３が巻き出されて巻取側ボビン７１に巻き取られる。本実施形態では、前進走行の期間中、ワイヤ３は一定の速度で走行するように制御されている。そして、所定長さのワイヤ３が移送されると、連続して後退走行が行われ、所定長さよりも短い長さ分だけ、巻取側ボビン７１からワイヤ３が巻き出されて供給側ボビン６１に再度巻き取られる。後退走行の期間中もワイヤは一定の速度で走行するように制御されている。この処理を交互に繰り返し行うことにより、ワイヤ３の新線部分は供給側ボビン６１から順次繰り出され、ワイヤ３は、供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１へと順次巻き取られていく。
【００３６】
ワーク保持部５０は、ワーク保持部材５１やワーク昇降モータ５２などで構成されていて、ワイヤガイド支持部４のワークＷ側に離れて配設されている。詳しくは、図２に示したように、軸方向から見て、揺動軸Ａ１を通り、揺動角度が０の時の２つの回転軸Ａ２を結ぶ線分に対して略垂直な延長線Ｌ上にワーク保持部材５１が位置している。ワーク保持部材５１の一端（テーブル５１ａともいう）はワイヤ群３ａと対向していて、そのテーブル５１ａにワークＷが着脱可能に支持されている。
【００３７】
ワーク保持部材５１の他端側に、ワーク昇降モータ５２が配置されている。ワーク昇降モータ５２は、制御装置８と協働し、ボールネジ機構（不図示）によってワーク保持部材５１を延長線Ｌに沿って変位させる。
【００３８】
制御装置８は、ＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、メモリに実装された制御プログラム等のソフトウエアとで構成されている。制御装置８には、ワイヤガイド駆動モータ２０やワーク昇降モータ５２、供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２、揺動駆動モータ９２等が接続されていて、制御装置８はこれらを駆動制御している。
【００３９】
図１に示したように、制御装置８には、速度制御プログラム８ａ（走行速度制御手段）や揺動制御プログラム８ｂ（揺動速度制御手段）、変位制御プログラム８ｃが組み込まれている。
【００４０】
変位制御プログラム８ｃは、ワーク昇降モータ５２を駆動制御している。それにより、ワーク保持部材５１やワークＷはワイヤ群３ａに向かって変位し、ワークＷは切断されるまでワイヤ３に押し付けられる。
【００４１】
速度制御プログラム８ａは、ワイヤガイド駆動モータ２０や供給側アシストモータ６２，巻取側アシストモータ７２を駆動制御している。それにより、ワイヤ３の前進走行と後退走行が交互に繰り返し行われ、ワイヤ３は次第に供給側ボビン６１から巻取側ボビン７１に巻き取られる。
【００４２】
揺動制御プログラム８ｂは、揺動駆動モータ９２を駆動制御している。それにより、揺動円板９１が揺動し、揺動円板９１とともにワイヤガイド支持部４やワイヤガイド２、ワイヤ群３ａが揺動する。具体的には、図２に示したように、延長線Ｌに垂直な揺動角度０の基準位置から、時計回り及び反時計回りに所定の角度（θ）の範囲で、ワイヤガイド支持部４等は揺動軸Ａ１を中心に揺動変位する。
【００４３】
（切断加工方法）
このワイヤソー装置１では、ワークＷをセットし、例えば、操作スイッチを操作してワイヤソー装置１を作動させることで、ワイヤガイド駆動モータ２０等と制御装置８との協働により、ワークＷの切断が完了するまでの一連の処理が自動的に実行される。
【００４４】
まず最初に、テーブル５１ａにワークＷがセットされる（ワーク支持工程）。具体的には、ワークＷはその切断方向がワイヤ群３ａと平行になるようにテーブル５１ａに取り付けられる。そうして、ワイヤソー装置１を作動させると、速度制御プログラム８ａが実行される。その結果、ワイヤ供給装置６及びワイヤ巻取装置７においてワイヤ３の引き出し処理や巻き取り処理が行われ、これら処理に連動してワイヤガイド２も回転し、ワイヤ３は前進走行と後退走行を繰り返す（ワイヤ走行工程）。
【００４５】
ワイヤ３の走行に連動して、ワイヤガイド支持部４等は、揺動制御プログラム８ｂによって自動的に揺動制御される（揺動制御工程）。
【００４６】
そして、変位制御プログラム８ｃによってワーク昇降モータ５２が自動的に駆動制御され、ワーク保持部材５１及びワークＷは、ワイヤ群３ａに向かって変位する（変位制御工程）。走行するワイヤ群３ａにワークＷが接すると、一定の変位量でワークＷはワイヤ群３ａに押し付けられ、その摩擦抵抗によってワークＷは切削される。切削時には、オイル供給装置（不図示）よりワークＷの切削部位にオイルが供給される。ワークＷが分断されるまで、ワイヤ３の走行制御やワイヤガイド支持部４等の揺動制御、ワークＷの変位制御が自動的に実行される。
【００４７】
ワークＷが分断されるまでの間に、走行方向は複数回切り替わる。走行方向が切り替わる時には、ワイヤ３の走行方向が逆転するため、ワイヤ３の走行がいったん停止し、その前後の前進走行及び後退走行のそれぞれにおいてワイヤ３の走行速度が増減する。その際、ワイヤガイド支持部４等の揺動状態によっては、ワイヤ３に過度な張力が作用するなど、ワイヤ３に異常が生じる虞がある。
【００４８】
そこで、このワイヤソー装置１では、ワイヤ３に異常が生じないように、ワイヤ３の走行速度の増減に応じてワイヤガイド支持部４等の揺動速度が増減するように制御されており、ワイヤ３に加わる負荷が低減されるようになっている。
【００４９】
図４に、ワイヤ３の走行速度等の制御パターンの一例を示す。（ａ）はワイヤ３の走行速度の制御パターンであり、（ｂ）は（ａ）のワイヤ３の走行速度に対応したワイヤガイド支持部４等の揺動角度の制御パターンであり、（ｃ）は（ａ）のワイヤ３の走行速度に対応したワイヤガイド支持部４等の揺動速度の制御パターンである。なお、ワイヤ３の走行速度は、前進走行の方向を＋の値、後退走行の方向を−の値で示してある（図２参照）。
【００５０】
ワイヤソー装置１が作動すると、所定の走行速度になるまで一定の増速率で走行速度が増加する（増速制御）。そして、所定の走行速度になると、所定長さのワイヤ３が移送されるまでその走行速度が保持される（等速制御）。
【００５１】
所定長さのワイヤ３が移送されると、一定の減速率で走行速度が減速する（減速制御）。そして、走行速度が０になって走行が停止すると、ワイヤ３の張力調整等のために所定時間、その状態が保持される（停止制御）。その後、走行方向が逆転して、先と同様に、増速制御、等速制御、減速制御、停止制御の順で走行速度が制御される。その後は、ワークＷが切断されるまで、この一連の制御が繰り返し実行される。
【００５２】
本実施形態のワイヤガイド支持部４等は、＋θ〜−θの範囲を一定の周期で揺動するように制御されている。そして、停止制御される時には、ワイヤガイド支持部４等が基準位置で停止するように制御されている。
【００５３】
具体的には、揺動制御プログラム８ｂには、走行が停止する時にワイヤガイド支持部４等が基準位置に戻るように、揺動の途中でも強制的に本来の揺動動作を止めて基準位置に戻す復帰プログラムが含まれている。停止時にワイヤガイド支持部４等を基準位置に戻すことで、走行が停止して切削できない状態にあるワイヤ群３ａへのワークＷの押し付け状態が安定するため、ワイヤ３に偏った負荷が作用するのを回避できる。
【００５４】
揺動速度は、走行速度の増減に応じて増減するように制御されている。すなわち、走行速度の増速制御、等速制御、減速制御、停止制御の各々に同期して、揺動速度も増速制御、等速制御、減速制御、停止制御されている。具体的には、走行速度が低下すればそれに同調して揺動速度は低下する。そして、走行が停止すれば揺動速度も停止し、走行速度が増加すればそれに同調して揺動速度も増加する。そうすることで、ワイヤ３の走行速度が低下している時にワイヤ３が大きく揺動変位することが抑制されるため、ワイヤ３の張力異常や、ワイヤ３に固着された砥粒の脱落、ワークＷへのワイヤ３の引っ掛かり等を効果的に防ぐことができる。
【００５５】
（変形例）
ワイヤソー装置１の変形例を示す。本変形例のワイヤソー装置では、図５に示すように、走行速度や揺動速度の制御パターンが異なっている、本変形例では、所定時間走行を停止する停止制御は行われず、瞬間的に走行が停止して走行方向の逆転が連続的に行われる。この場合、揺動制御においては、停止制御を行ってもよいし、同図に示したように停止制御は行わずに、減速制御から増速制御への切り替えを連続的に行ってもよい。
【００５６】
図６に、また別のワイヤソー装置１の変形例を示す。本変形例のワイヤソー装置では、走行方向が逆転するときに揺動速度が０にならず、ワイヤ３の走行が停止している時に揺動速度が所定の最低速度となるように制御されている。この制御パターンは、いったん停止すると動き出しに大きな力が必要になる、比較的大きな装置に有利である。なお、同図は停止制御の無い場合を示しているが、停止制御がある場合にも同様に適用できる。
【００５７】
ワイヤ３の走行が停止しているときに、ワイヤガイド支持部４等は必ずしも基準位置に位置する必要はない。例えば、図７に示すように、停止制御の期間中、ワイヤガイド支持部４等が基準位置に位置せず、任意の位置で停止するように制御してもよい。すなわち、ワイヤガイド支持部４等は、走行が停止する時に位置した揺動角度で停止し、停止制御の期間が経過した後、その揺動角度から揺動制御が復帰する。
【００５８】
本発明は、揺動角度の制御パターンが異なるワイヤソー装置にも適用できる。図８に、そのようなワイヤソー装置の一例を示す。（ａ）のワイヤソー装置では、前進走行の時には、０〜＋θの範囲を一定の周期で揺動するように制御され、後退走行の時には、０〜−θの範囲を一定の周期で揺動するように制御されている。（ｂ）のワイヤソー装置では、前進走行の時には、等速制御の期間中は＋θの角度で保持されるように制御され、後退走行の時には、等速制御の期間中は−θの角度で保持されるように制御されている。
【００５９】
本発明にかかるワイヤソー装置等は、上述した実施形態等に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、本発明が適用可能なワイヤソー装置は、図１に示すワイヤソー装置に限られない。往復走行しながら揺動するワイヤにワークを押し当てて切断加工を行うタイプのワイヤソー装置に本発明は広く適用可能である。ワイヤガイドも３つ以上であってもよい。
【００６０】
揺動速度の増減制御は、ワイヤの走行方向が逆転する時に限らない。前進走行や後退走行の途中でワイヤの走行速度を増減させる場合にも、その増減に応じて揺動速度を増減制御することができる。
【００６１】
ワークＷの形状（加工前の形状）も特に限定されるものではない。例えば、円柱状や直方体状等の様々な形状を持つワークＷに本発明は広く適用可能である。ワークＷの材質もシリコン等に限定されるものではない。切断用ワイヤは固定砥粒ワイヤに限らないが、ワークＷがサファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の難削材の場合には固定砥粒ワイヤを用いるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のワイヤソー装置及び切断加工方法は、シリコンインゴット等の切断に好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ワイヤソー装置
２ ワイヤガイド
３ 切断用ワイヤ
４ ワイヤガイド支持部
６ ワイヤ供給装置
７ ワイヤ巻取装置
８ 制御装置
８ａ 速度制御プログラム
８ｂ 揺動制御プログラム
８ｃ 変位制御プログラム
１０ 側壁プレート
１１ 張力保持機構
５０ ワーク保持部
６１ 供給側ボビン
７１ 巻取側ボビン
Ｐ プーリ
Ｗ ワーク
Ａ１ 揺動軸
Ａ２ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置であって、
前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、
前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、
１本の前記切断用ワイヤの中間部分を前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、
前記切断用ワイヤの一方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置と、
前記切断用ワイヤの他方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ巻取装置と、 前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記切断用ワイヤの走行速度を制御する走行速度制御手段と、
前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記ワイヤガイド支持部の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段と、を有しているワイヤソー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行方向が逆転する時の前記走行速度の増減に応じて前記揺動速度が増減するワイヤソー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部の揺動が停止するワイヤソー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部が前記基準位置に位置するワイヤソー装置。
【請求項５】
往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断する切断加工方法であって、
前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記切断用ワイヤの揺動速度が増減するように自動制御する揺動速度制御工程を含む切断加工方法。
【請求項１】
往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断するワイヤソー装置であって、
前記被加工物が押し付けられる方向に対して略垂直な基準位置から所定の角度の範囲で揺動軸を中心に揺動するワイヤガイド支持部と、
前記ワイヤガイド支持部に配置され、各々が互いに離れて前記揺動軸と平行な回転軸を中心に回転する一対のワイヤガイドと、
１本の前記切断用ワイヤの中間部分を前記一対のワイヤガイドの周囲に螺旋状に巻き付けることにより、これらワイヤガイドの間に形成される略平行なワイヤ群と、
前記切断用ワイヤの一方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ供給装置と、
前記切断用ワイヤの他方の端部側の巻き出し及び巻き取りが可能なワイヤ巻取装置と、 前記被加工物を支持し、変位して当該被加工物を前記ワイヤ群に押し付けるワーク保持部と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記切断用ワイヤの走行速度を制御する走行速度制御手段と、
前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記ワイヤガイド支持部の揺動速度を増減制御する揺動速度制御手段と、を有しているワイヤソー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行方向が逆転する時の前記走行速度の増減に応じて前記揺動速度が増減するワイヤソー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部の揺動が停止するワイヤソー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤソー装置において、
前記切断用ワイヤの走行が停止しているときには、前記ワイヤガイド支持部が前記基準位置に位置するワイヤソー装置。
【請求項５】
往復走行しながら揺動する切断用ワイヤに被加工物を押し付けて当該被加工物を切断する切断加工方法であって、
前記切断用ワイヤの走行速度の増減に応じて前記切断用ワイヤの揺動速度が増減するように自動制御する揺動速度制御工程を含む切断加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４０１２５（Ｐ２０１２−２４０１２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０９０５４（Ｐ２０１１−１０９０５４）
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【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２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【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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