ワイヤ鋸装置およびワイヤ鋸装置でワークを切削する方法
【課題】ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を抑制することで切断面品位を高めてワークを切削することを可能にする。
【解決手段】ワイヤ鋸装置１は、ワイヤ２、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、フレーム４、モータ６、ワーク送り部５、センサ７Ａ，７Ｂ、および、制御部８を備える。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、ワイヤ２が張架される。フレーム４は、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃを回転自在に保持する。モータ６は、設定された速度でワイヤ２を走行させる。ワーク送り部５は、ワイヤ２の側面に対して垂直な方向から、ワイヤ２の側面に向けてワーク５０を送る。センサ７Ａ，７Ｂは、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃの位置に関する検出瞬時値を出力する。制御部８は、センサ７Ａ，７Ｂから入力される検出瞬時値を解析し、検出瞬時値に生じる振動の振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するようにワイヤ２が走行する速度を設定する。
【解決手段】ワイヤ鋸装置１は、ワイヤ２、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、フレーム４、モータ６、ワーク送り部５、センサ７Ａ，７Ｂ、および、制御部８を備える。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、ワイヤ２が張架される。フレーム４は、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃを回転自在に保持する。モータ６は、設定された速度でワイヤ２を走行させる。ワーク送り部５は、ワイヤ２の側面に対して垂直な方向から、ワイヤ２の側面に向けてワーク５０を送る。センサ７Ａ，７Ｂは、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃの位置に関する検出瞬時値を出力する。制御部８は、センサ７Ａ，７Ｂから入力される検出瞬時値を解析し、検出瞬時値に生じる振動の振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するようにワイヤ２が走行する速度を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤを切削具として用いてワークを切削するワイヤ鋸装置、および、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある種の電子部品は、未焼結セラミックブロックなどのワークから個別に切り出される。ワークを切削する工程に利用される加工機には様々な種類があり、ある種の加工機はワイヤ鋸装置である。ワイヤ鋸装置は走行するワイヤの側面にワークを押し当てることにより、ワークを切削する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一般的な構成を採用したワイヤ鋸装置は複数のガイドローラ、フレーム、ワイヤ、モータ、および、ワーク送り部を備える。フレームは、ガイドローラを規定の位置で回転自在に保持する。ワイヤは複数のガイドローラに張架される。モータは、ワイヤを走行させる。ワーク送り部は、走行するワイヤの側面に向けてワークを送る。
【０００４】
このようなワイヤ鋸装置では、ワイヤに作用する切削力などによりフレームやガイドローラが撓む。また、ワイヤに生じる摩擦熱やモータに生じる発熱などによりフレームやガイドローラが熱膨張する。このためワークにおける規定の切断位置から、ガイドローラの回転軸に沿う方向にワイヤが逃げる（オフセットする）ことがある。これにより電子部品の寸法精度が劣化する恐れがある。
【０００５】
そこで特許文献１に開示されたワイヤ鋸装置は、一般的なワイヤ鋸装置が備える構成に加えて、検出部と可動軸受と調整部とを備える。検出部は、ガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるガイドローラのオフセット量を検出する第１のセンサと、ガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるワーク送り部のオフセット量を検出する第２のセンサとを備える。可動軸受は、ガイドローラの回転軸に沿う方向に摺動自在にガイドローラを保持する。調整部は、ガイドローラを回転軸に沿う方向に押し、これによりガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるワークとワイヤとの間のオフセットを補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０１０４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オフセットを補償する上記ワイヤ鋸装置では、可動軸受を付設することにより装置が低剛性にならざるを得ず、ワイヤが走行することに伴ってワイヤおよびガイドローラに生じる振動の振幅が増大し易い。これにより、ワークの切断面で平坦度などが劣化して、ワークの切断面品位が低下する問題が生じる。この問題は、調整部や可動軸受を設けない一般的な構成を採用したワイヤ鋸装置であっても、装置が低剛性であれば生じる。
【０００８】
また、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動は装置の各種設定によっても影響を受ける。仮に、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を最も抑制できる最適な設定が予め判明していれば、装置の初期設定を予め最適なものにしておくことが可能である。しかしながら、ワイヤの摩耗や各部の熱膨張などによってワークや装置の状態が遷移することで、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を最も抑制できる最適な設定は変化する。そのため、初期設定を予め最適化しておくことは困難である。
【０００９】
そこで本発明の目的は、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を抑制することで切断面品位を高めてワークを切削することを可能にするワイヤ鋸装置、および、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るワイヤ鋸装置は、ワイヤ、複数のガイドローラ、フレーム、モータ、ワーク送り部、センサ、および、制御部を備える。複数のガイドローラは、ワイヤが架設される。フレームは、複数のガイドローラを回転自在に保持する。モータは、設定された速度でワイヤを走行させる。ワーク送り部は、ワイヤの側面に対して垂直な方向から、ワイヤの側面に向けてワークを送る。センサは、ガイドローラの位置に関する検出瞬時値を出力する。制御部は、センサから入力される検出瞬時値を解析して検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定する。
ここで、振幅代表値とは最大振幅やRMS振幅など振幅に関する解析値である。なお、最大振幅は、一定期間における振動のpeek to peek値に対する半値である。RMS振幅は、一定期間における振動の値を2乗した上で相加平均し平方根をとった値である。
ワイヤおよびガイドローラに生じる振動の振幅は、ワイヤが走行する速度やワークと装置との状態などに応じて変化する。そこで、このワイヤ鋸装置は、ガイドローラの位置に関する検出瞬時値に基づいて、制御部でワイヤが走行する速度を設定する。これにより、ワークと装置との状態が遷移しても、ガイドローラに生じる振動を抑制するのに適した速度に、ワイヤが走行する速度の設定を近づけることが可能になる。したがって、ワイヤに生じる振動を抑制してワークの切断面品位を改善することが可能になる。
【００１１】
この発明に係るフレームは、ガイドローラの回転軸に沿う方向での摺動を禁止してガイドローラを保持すると好適である。
これにより、特許文献１のような摺動自在にガイドローラを保持する構成に比べて、ガイドローラとフレームとの接続剛性を高められる。したがって、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を抑制できる。その上、装置を簡易に構成することができ、設備費用を抑えられる。
【００１２】
この発明に係る検出瞬時値は、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動すると好適である。
ワークを送る際にワーク送り部でも振動が生じる。この振動が影響すると、検出瞬時値は、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動しないことがある。このような検出瞬時値を用いて制御部でワイヤが走行する速度を設定しても、ガイドローラに生じる振動を抑制する効果は低い。そこで、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動する検出瞬時値に基づいてワイヤが走行する速度を設定することで、ガイドローラに生じる振動を効果的に抑制できる。なお、ワーク送り部の振動についてセンサで検出しなくてもワイヤが走行する速度を適正に設定できるので、装置を簡易に構成することができ設備費用を抑えられる。
【００１３】
この発明に係る検出瞬時値は、ガイドローラの回転軸に沿う方向でのガイドローラの位置に関すると好適である。
回転軸に沿う方向に生じるガイドローラの振動は、ワークの切断面品位に影響を与えやすい。その上、ガイドローラに生じる撓みによる影響を受けにくい。そこで、この検出瞬時値に基づいて制御部でワイヤが走行する速度を設定することで、回転軸に沿う方向に生じるガイドローラの振動を効果的に抑制できる。
【００１４】
この発明に係るフレームは、複数のガイドローラを保持する第一壁部と、センサを保持する第二壁部と、第一壁部および第二壁部の間を連結して、床面に設置されるベースとを備え、センサは測定点での光の反射を利用する光センサであると好適である。
これにより、ガイドローラに生じる振動がセンサ本体に及びにくくなる。したがって、センサの信頼性が高まる。また、光センサは安価ながら、ガイドローラの位置を高精度かつ高分解能に検出できる。
【００１５】
この発明に係る制御部は、検知した振幅代表値が閾値を超過する場合に、ワイヤが走行する速度の設定を変更すると好適である。
これにより、フィードバックを用いてワイヤが走行する速度を逐次変更する構成に比べて、制御系の発振や発散を抑制できる。したがって、制御系の発振や発散による影響を回避してワークの切断面品位が変動することを抑制できる。
【００１６】
この発明に係るワイヤ鋸装置でワークを切削する方法では、まず、設定された速度でワイヤを走行させ、ワイヤの側面に向けてワークを送りながら、ワイヤを張架したガイドロールの位置に関する検出瞬時値を検出する。そして、検出瞬時値を解析して検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、振幅代表値が閾値を超過するか判定し、超過する場合に、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ワークと装置との状態が遷移しても、ガイドローラに生じる振動を抑制するのに適した速度に、ワイヤが走行する速度の設定を近づけることが可能になる。これにより、ワイヤに生じる振動を抑制して、ワークの切断面品位を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【図２】図１に示すワイヤ鋸装置でワークを切削する動作を説明する図である。
【図３】図１に示すワイヤ鋸装置の備えるセンサの検出瞬時値の振動を例示する図である。
【図４】図１に示すワイヤ鋸装置の備えるセンサの検出瞬時値の振動を例示する図である。
【図５】図１に示すワイヤ鋸装置が備える制御部の概略構成を説明する図である。
【図６】図５に示す制御部の制御フローを説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、第１の実施形態に係るワイヤ鋸装置１を説明する。
図１（Ａ）は、ワイヤ鋸装置１の概略の正面断面図であり、図１（Ｂ）はワイヤ鋸装置１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置１はワイヤ２、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、フレーム４、ワーク送り部５、モータ６、センサ７Ａ，７Ｂ、制御部８、テンション調整部９，１０、および、終端ボビン１１，１２を備える。
【００２０】
フレーム４は、背面板４Ａ、底面板４Ｂ、および正面板４Ｃを備える。底面板４Ｂは本発明のベースであり床面に設置される。背面板４Ａは本発明の第一壁部であり、底面板４Ｂの装置背面側の端部から立ち上がる。正面板４Ｃは本発明の第二壁部であり、底面板４Ｂの装置正面側の端部から立ち上がる。
【００２１】
ワイヤ２は、有端線状であり、第一端が終端ボビン１１に巻き取られ、第二端が終端ボビン１２に巻き取られている。そして、第一端から第二端にかけて、終端ボビン１１、テンション調整部９を構成する複数の中間ローラ、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、テンション調整部１０を構成する複数の中間ローラ、終端ボビン１２の順に張架される。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃに対しては、ワイヤ２は螺旋状に、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃを取り巻く外側を周回するように張架される。
【００２２】
ワーク送り部５は、昇降自在に設けられ、装置底面側にワーク５０を保持する。ワーク送り部５は、ガイドローラ３Ａの直上であって、ワイヤ２のガイドローラ３Ｂ，３Ｃに張架された部位の中央上方に配置される。ワーク送り部５は上方から降下することで、保持するワーク５０をワイヤ２の側面に対して垂直に、所定速度で送る。
【００２３】
ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、互いの回転軸が平行になるように背面板４Ａの装置正面側に固定軸受けを介して取り付けられる。固定軸受けを利用することにより、可動軸受けを利用する場合よりも、フレーム４とガイドローラ３Ａ〜３Ｃとの接続剛性を高められる。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃそれぞれは、複数の送り溝（不図示）を周面に備える。複数の送り溝は、互いに平行に周に沿って刻設される。各送り溝はワイヤ２が収められてワイヤ２の位置を規制する。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、逆二等辺三角形の頂点をなす位置に配置される。具体的には、ガイドローラ３Ａは装置底面側に、ガイドローラ３Ｂは装置左側面側に、ガイドローラ３Ｃは装置右側面側に配置される。
【００２４】
テンション調整部９，１０は、ワイヤ２が張架される経路長を調整してワイヤ２のテンションを一定にする。
【００２５】
終端ボビン１１，１２は、所定速度で正回転または逆回転するものであり、ワイヤ２を巻き取りまたは送出する。
【００２６】
モータ６は、背面板４Ａの装置背面側に取り付けられ、モータ６の回転軸はガイドローラ３Ｃに連結される。したがって、モータ６はガイドローラ３Ｃを直接駆動させる。また、ガイドローラ３Ａ，３Ｂは走行するワイヤ２から作用する摩擦力により回転する。したがって、モータ６はガイドローラ３Ａ，３Ｂを間接駆動させる。
【００２７】
センサ７Ａ，７Ｂは、正面板４Ｃの装置背面側に設けられる。モータなどの可動部を取り付けていない正面板４Ｃにセンサ７Ａ，７Ｂを取り付けることにより、センサ７Ａ，７Ｂに可動部の振動が及びにくくなる。センサ７Ａはガイドローラ３Ｂの装置正面側の端面に対向して配置される。センサ７Ｂはガイドローラ３Ｃの装置正面側の端面に対向して配置される。これらのセンサ７Ａ，７Ｂは光センサであって、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃの端面での光の反射を用いて、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃまでの距離を検出する。そして、回転軸に沿った方向でのガイドローラ３Ｂ，３Ｃに生じる振動に略比例する大きさで振動する検出瞬時値を出力する。
【００２８】
制御部８は、センサ７Ａ，７Ｂから検出瞬時値が入力される。制御部８は、これらの検出瞬時値を解析してそれぞれの振動の最大振幅を検知する。制御部８は、検知した最大振幅に基づいてワイヤ２が走行する速度についての設定速度を更新する。そして制御部８は、この設定速度を実現するモータ制御信号をモータ６に出力する。前記モータ６は、モータ制御信号に基づく回転速度でガイドローラ３Ｃを回転させる。これによりワイヤ２が設定速度で走行する。
なお、ここでは振幅代表値として最大振幅を利用する例を示しているが、振幅代表値として、ＲＭＳ振幅など他の振幅に関する解析値を利用してもよい。また、振幅代表値として、複数のセンサそれぞれの出力に基づく解析値を足し合わせたり平均したりしたものを利用してもよく、一方のセンサの解析値のみを利用してもよい。
【００２９】
以上の構成により、ワイヤ鋸装置１では、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃの振動を抑制する適切な速度でワイヤ２を走行させられる。ワイヤ鋸装置１の操業中にワイヤ２の摩耗や装置各部の熱膨張などが進行しても、ワイヤ鋸装置１の操業中にワイヤ２の設定速度を制御部８が更新することで、切断面品位を高めてワーク５０を切断できる。
【００３０】
次に、このワイヤ鋸装置１を用いてワーク５０を切削する状態について説明する。
図２（Ａ）は、ワイヤ鋸装置１でワーク５０を切削する状態を説明する概略の斜視図である。
ワーク５０は、主要層５１と犠牲層５２とを備える。主要層５１は、目的とする電子部品を構成する部材である。犠牲層５２はワーク送り部５に直接保持され、後に電子部品から削除される部材である。この犠牲層５２は、ワイヤ鋸装置１を用いた切削工程において、主要層５１を端部まで略均一な切断面で切削するために設けている。
ワーク送り部５はワーク５０を保持し、ワーク５０をワイヤ２の側面に対して垂直に送る。これによりワーク５０は、走行するワイヤ２の側面に当接して切削される。
【００３１】
図２（Ｂ）は、ワイヤ鋸装置１でワーク５０を切削する状態の正面断面における概略の状態遷移図である。
本実施形態では、ワーク５０の切削プロセスにおいて、モータを所定期間だけ正転させた後、ワイヤ２の走行およびワーク５０の送りを停止させる。そして、ワイヤ２の走行方向を逆向きに変更するために、モータを逆転させてワイヤの走行を再開させるとともに、ワークの送りを再開させる。このように、ワーク５０の切削プロセスにおいて、モータの正転と逆転とを繰り返し変更する。
【００３２】
次に、本実施形態のワイヤ鋸装置１におけるセンサ７Ａ，７Ｂが検出するデータの一例を説明する。
図３は、センサ７Ｂが出力する検出瞬時値を［ｍｍ］単位のガイドローラ３Ｃの変位量に換算したデータの振動を示すグラフを、ワイヤ２の設定速度ごとに例示した図である。
図４は、センサ７Ａが出力する検出瞬時値を［ｍｍ］単位のガイドローラ３Ｂの変位量に換算したデータの振動を示すグラフを、ワイヤ２の設定速度ごとに例示した図である。
【００３３】
ワイヤ２の設定速度が［0m/min］の場合にもデータ波形は振動する。このため、センサ７Ａ，７Ｂが検出する値はノイズを含む。
【００３４】
ガイドローラ３Ｃはモータ６に直接駆動され、ガイドローラ３Ｂはワイヤ２を介してモータ６に間接駆動される。このため、図３のデータ波形は、図４のデータ波形よりも振動が大きい傾向にある。
【００３５】
また、モータ６の駆動を正転から逆転に反転した時、または、モータ６の駆動を逆転から正転に反転した時に、各グラフのデータ波形で瞬間的に振動が極大化する傾向がある。
さらに、モータを定常動作させている期間（定常期間）には、データ波形における振動の振幅が略一定になる傾向がある。
【００３６】
また、定常期間におけるデータ波形の振動中心は、各周期でプラス側とマイナス側に交互にずれる傾向がある。これは、各ガイドローラ３Ａ〜３Ｃの回転軸に対する垂直面から傾いてワイヤ２が各ガイドローラ３Ａ〜３Ｃに巻き掛かり、ワイヤ２からガイドローラ３Ａ〜３Ｃに作用する力が、回転軸に沿う方向の分力を持つためである。この分力は、モータの正転時と逆転時とで逆向きに作用し、データ波形の振動中心がプラス側とマイナス側に交互にずれることになる。
【００３７】
ここで例示するデータ波形では、振動の大きさとワイヤ２の設定速度との間に特定の変動傾向が見られる。そして、データ波形の振動を抑制可能な、ワイヤ２の設定速度が存在することがわかる。例えば、この例では［900m/min］の設定が最適といえる。
【００３８】
次に、制御部８による制御について説明する。
図５は、制御部８の概略構成を説明する図である。
制御部８は、入力ポート８Ａ、出力ポート８Ｂ、ＣＰＵ８Ｃ、およびメモリ８Ｄを備える。入力ポート８Ａは、センサ７Ａ，７Ｂを含む複数の外部装置に接続され、少なくとも検出瞬時値が入力される。出力ポート８Ｂは、モータ６を含む複数の外部装置に接続され、少なくともモータ制御信号を出力する。メモリ８Ｄは、各種プログラムデータを記憶している。また、閾値テーブル、検出瞬時値記憶エリア、および設定記憶エリアを備える。ＣＰＵ８Ｃは、メモリ８Ｄから各種プログラムデータを読み出してプログラムを実行する。
検出瞬時値記憶エリアは、入力ポート８Ａに入力される検出瞬時値のサンプリングデータを一定量累積記憶するメモリ領域である。設定記憶エリアは、出力ポート８Ｂに接続される各外部装置に設定する動作条件を記憶するメモリ領域である。閾値テーブルは、詳細を後述するがワイヤ２の設定速度を更新する更新処理の実行を行うか否かの判定に利用される閾値を、ワイヤ２の設定速度に関係づけて記憶するメモリ領域である。
【００３９】
図６は制御部８による制御フローの一例を示す図である。
装置起動時に制御部８は、メモリ８Ｄの設定記憶エリアに初期値を記憶させる（Ｓ１）。ワイヤ２が走行する速度の初期値として、例えば［500m/min］を採用する。
【００４０】
制御部８は、メモリ８Ｄの設定記憶エリアに記憶された設定速度の情報に基づいてワイヤ２が走行するようにモータ６の回転速度を制御しながら、ワーク送り部５を作動させる。これにより、ワイヤ２が設定速度で走行し、ワーク５０の切削が進展する。制御部８は、ワーク５０の切削が進展するのに伴ってセンサ７Ａ，７Ｂから入力される検出瞬時値をサンプリングし、メモリ８Ｄの検出瞬時値記憶エリアに記憶させる（Ｓ２）。
【００４１】
所定期間が経過した後に制御部８は、ワーク送り部５とモータ６とを停止させ、メモリ８Ｄの設定記憶エリア内の、モータ６の回転方向に関する情報を書き換える（Ｓ３）。
【００４２】
ワーク送り部５およびモータ６を停止させた後に制御部８は、ワーク５０の送り量が所定距離に達したかの判定を行い、所定距離に達していれば、そのワーク５０の切削を終了する（Ｓ４）。ワーク５０の送り量はメモリ８Ｄに更新記憶するようにしておくと好適である。
【００４３】
ワーク５０の送り量が所定距離に達していなければ制御部８は、上述の所定期間においてメモリ８Ｄの検出瞬時値記憶エリアに記憶したサンプリングデータを解析して振幅代表値を検知する（Ｓ５）。
【００４４】
振幅代表値を検知した後に制御部８は、そのときのワイヤ２の設定速度に関係づけてメモリ８Ｄの閾値テーブルに記憶された閾値を読み出し、その閾値を振幅代表値が超過するかの判定を行う。振幅代表値が閾値を超過していなければ、再びワーク送り部５とモータ６とを作動させる（Ｓ６→Ｓ２）。
【００４５】
振幅代表値が閾値を超過していれば制御部８は、ワイヤ２の設定速度の更新処理を行い、メモリ８Ｄの設定記憶エリア内の設定速度に関する情報を更新する。そして、再びワーク送り部５とモータ６とを作動させる（Ｓ７→Ｓ２）。
【００４６】
以上の制御フローでは、閾値を用いて更新処理の実行を行うか否かの判定（Ｓ６）を行うので、フィードバックを用いて更新処理をリアルタイムに実行する構成に比べて、制御系の発振や発散を抑制できる。したがって、制御系の発振や発散による影響を回避してワークの切断面品位が変動することを抑制できる。
【００４７】
なお、ここでは所定期間の経過の度に、判定（Ｓ６）を行う例を示したが、所定期間が複数回経過した後で判定（Ｓ６）を行ってもよい。また、ワークを切断する最中でなくワークの切断後に判定（Ｓ６）を行ってもよい。また、複数のワークの切断後に判定（Ｓ６）を行ってもよい。
【００４８】
また、更新処理（Ｓ７）には、どのような最適化手法を採用してもよい。例えば、装置起動時などに予め検出瞬時値の振幅代表値の変動傾向を判定しておき、その変動傾向にしたがって加減算を選択し、設定速度を所定の刻み幅、例えば［100m/min］で変更するようにしてもよい。
また、例えば以前の検出瞬時値の検出結果に基づいて振幅代表値の変動傾向を判定し、その変動傾向にしたがって加減算を選択し、設定速度を所定の刻み幅で変更するようにしてもよい。
また、例えば更新処理（Ｓ７）において、設定速度を実際に変更しながらワークの切削テストを実施し、最も振幅代表値が低減される速度を選択するようにしてもよい。
他にも、線形計画法やＡＩの公知の最適化手段を用いて更新処理（Ｓ７）を行い、振幅代表値が低減される速度を探索して設定するようにしてもよい。
【００４９】
また、メモリ８Ｄの閾値テーブルについて、閾値を初期値のまま更新せずに利用してもよい。この場合、例えばワークの寸法公差を考慮して閾値を予め設定しておくと好適である。また、操業中に閾値を更新するようにしてもよい。例えば、閾値を以前に検知した振幅代表値に更新すれば、新たに検知する検出瞬時値がワークや装置の状態遷移や外乱などによって増大したものであれば、更新処理（Ｓ７）が速やかに実行される。すると、設定速度が最適解ではない局所解に陥っていた場合にも最適解の再探索が行われやすくなり、設定速度が最適解になりやすくなる。
【００５０】
以下に、第２の実施形態に係るワイヤ鋸装置２１を説明する。ここでは第１の実施形態と同様な構成に同じ符号を付し、説明を省く。
【００５１】
図７は、ワイヤ鋸装置２１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置２１は、第１の実施形態のセンサ７Ａ，７Ｂに替えて、センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとを備える。
センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとは、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの装置正面側の端面に設けられる。センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとは加速度検知素子であって、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの所定方向の加速度を検出する。これらガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの加速度は、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの変位に合わせて振動する。なお、加速度を検出する方向については、ガイドローラの回転軸に沿う方向に限らず、鉛直方向や水平方向、それらの合成方向であってもよい。いずれの方向の振動も、ワイヤ２の走行する速度に対して類似の変動傾向を示すことがあるので、センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとが検出する加速度の振動を抑制することで、その振動の方向性によらずに、ワークの切断面品位を高めることが可能になる。
【００５２】
以下に、第３の実施形態に係るワイヤ鋸装置３１を説明する。ここでは第１の実施形態と同様な構成に同じ符号を付し、説明を省く。
【００５３】
図８は、ワイヤ鋸装置３１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置３１は、第１の実施形態の構成に加えて、オフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとを備える。なお、ガイドローラ３Ｃは、背面板４Ａに可動軸受けを介して取り付けられるものとし、オフセット調整部３２Ｂのリンク機構を介して正面板４Ｃに取り付けられる。図示していないガイドローラ３Ｂも同様に、背面板４Ａに可動軸受けを介して取り付けられものとし、オフセット調整部３２Ａ（不図示）のリンク機構を介して正面板４Ｃに取り付けられる。
【００５４】
この構成では、制御部８が、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの回転軸に沿った方向のオフセットを補償するように、センサの出力に基づいてオフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとを制御する。オフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとは制御部８からの制御信号に従って、リンク機構のリンク角を調整し、これにより、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの回転軸に沿った方向のオフセットを補償する。
このような構成であっても、センサ出力に基づいて制御部８がワイヤ２の設定速度を適正に更新することで、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃとの振動を抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２１，３１…ワイヤ鋸装置
２…ワイヤ
３Ａ〜３Ｃ…ガイドローラ
４…フレーム
４Ａ…背面板
４Ｂ…底面板
４Ｃ…正面板
５…送り部
６…モータ
７Ａ，７Ｂ…センサ
８…制御部
８Ａ…入力ポート
８Ｂ…出力ポート
８Ｃ…ＣＰＵ
８Ｄ…メモリ
９，１０…テンション調整部
１１，１２…終端ボビン
５０…ワーク
５１…主要層
５２…犠牲層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤを切削具として用いてワークを切削するワイヤ鋸装置、および、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある種の電子部品は、未焼結セラミックブロックなどのワークから個別に切り出される。ワークを切削する工程に利用される加工機には様々な種類があり、ある種の加工機はワイヤ鋸装置である。ワイヤ鋸装置は走行するワイヤの側面にワークを押し当てることにより、ワークを切削する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一般的な構成を採用したワイヤ鋸装置は複数のガイドローラ、フレーム、ワイヤ、モータ、および、ワーク送り部を備える。フレームは、ガイドローラを規定の位置で回転自在に保持する。ワイヤは複数のガイドローラに張架される。モータは、ワイヤを走行させる。ワーク送り部は、走行するワイヤの側面に向けてワークを送る。
【０００４】
このようなワイヤ鋸装置では、ワイヤに作用する切削力などによりフレームやガイドローラが撓む。また、ワイヤに生じる摩擦熱やモータに生じる発熱などによりフレームやガイドローラが熱膨張する。このためワークにおける規定の切断位置から、ガイドローラの回転軸に沿う方向にワイヤが逃げる（オフセットする）ことがある。これにより電子部品の寸法精度が劣化する恐れがある。
【０００５】
そこで特許文献１に開示されたワイヤ鋸装置は、一般的なワイヤ鋸装置が備える構成に加えて、検出部と可動軸受と調整部とを備える。検出部は、ガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるガイドローラのオフセット量を検出する第１のセンサと、ガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるワーク送り部のオフセット量を検出する第２のセンサとを備える。可動軸受は、ガイドローラの回転軸に沿う方向に摺動自在にガイドローラを保持する。調整部は、ガイドローラを回転軸に沿う方向に押し、これによりガイドローラの回転軸に沿う方向に生じるワークとワイヤとの間のオフセットを補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０１０４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オフセットを補償する上記ワイヤ鋸装置では、可動軸受を付設することにより装置が低剛性にならざるを得ず、ワイヤが走行することに伴ってワイヤおよびガイドローラに生じる振動の振幅が増大し易い。これにより、ワークの切断面で平坦度などが劣化して、ワークの切断面品位が低下する問題が生じる。この問題は、調整部や可動軸受を設けない一般的な構成を採用したワイヤ鋸装置であっても、装置が低剛性であれば生じる。
【０００８】
また、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動は装置の各種設定によっても影響を受ける。仮に、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を最も抑制できる最適な設定が予め判明していれば、装置の初期設定を予め最適なものにしておくことが可能である。しかしながら、ワイヤの摩耗や各部の熱膨張などによってワークや装置の状態が遷移することで、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を最も抑制できる最適な設定は変化する。そのため、初期設定を予め最適化しておくことは困難である。
【０００９】
そこで本発明の目的は、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を抑制することで切断面品位を高めてワークを切削することを可能にするワイヤ鋸装置、および、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るワイヤ鋸装置は、ワイヤ、複数のガイドローラ、フレーム、モータ、ワーク送り部、センサ、および、制御部を備える。複数のガイドローラは、ワイヤが架設される。フレームは、複数のガイドローラを回転自在に保持する。モータは、設定された速度でワイヤを走行させる。ワーク送り部は、ワイヤの側面に対して垂直な方向から、ワイヤの側面に向けてワークを送る。センサは、ガイドローラの位置に関する検出瞬時値を出力する。制御部は、センサから入力される検出瞬時値を解析して検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定する。
ここで、振幅代表値とは最大振幅やRMS振幅など振幅に関する解析値である。なお、最大振幅は、一定期間における振動のpeek to peek値に対する半値である。RMS振幅は、一定期間における振動の値を2乗した上で相加平均し平方根をとった値である。
ワイヤおよびガイドローラに生じる振動の振幅は、ワイヤが走行する速度やワークと装置との状態などに応じて変化する。そこで、このワイヤ鋸装置は、ガイドローラの位置に関する検出瞬時値に基づいて、制御部でワイヤが走行する速度を設定する。これにより、ワークと装置との状態が遷移しても、ガイドローラに生じる振動を抑制するのに適した速度に、ワイヤが走行する速度の設定を近づけることが可能になる。したがって、ワイヤに生じる振動を抑制してワークの切断面品位を改善することが可能になる。
【００１１】
この発明に係るフレームは、ガイドローラの回転軸に沿う方向での摺動を禁止してガイドローラを保持すると好適である。
これにより、特許文献１のような摺動自在にガイドローラを保持する構成に比べて、ガイドローラとフレームとの接続剛性を高められる。したがって、ワイヤおよびガイドローラに生じる振動を抑制できる。その上、装置を簡易に構成することができ、設備費用を抑えられる。
【００１２】
この発明に係る検出瞬時値は、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動すると好適である。
ワークを送る際にワーク送り部でも振動が生じる。この振動が影響すると、検出瞬時値は、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動しないことがある。このような検出瞬時値を用いて制御部でワイヤが走行する速度を設定しても、ガイドローラに生じる振動を抑制する効果は低い。そこで、ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動する検出瞬時値に基づいてワイヤが走行する速度を設定することで、ガイドローラに生じる振動を効果的に抑制できる。なお、ワーク送り部の振動についてセンサで検出しなくてもワイヤが走行する速度を適正に設定できるので、装置を簡易に構成することができ設備費用を抑えられる。
【００１３】
この発明に係る検出瞬時値は、ガイドローラの回転軸に沿う方向でのガイドローラの位置に関すると好適である。
回転軸に沿う方向に生じるガイドローラの振動は、ワークの切断面品位に影響を与えやすい。その上、ガイドローラに生じる撓みによる影響を受けにくい。そこで、この検出瞬時値に基づいて制御部でワイヤが走行する速度を設定することで、回転軸に沿う方向に生じるガイドローラの振動を効果的に抑制できる。
【００１４】
この発明に係るフレームは、複数のガイドローラを保持する第一壁部と、センサを保持する第二壁部と、第一壁部および第二壁部の間を連結して、床面に設置されるベースとを備え、センサは測定点での光の反射を利用する光センサであると好適である。
これにより、ガイドローラに生じる振動がセンサ本体に及びにくくなる。したがって、センサの信頼性が高まる。また、光センサは安価ながら、ガイドローラの位置を高精度かつ高分解能に検出できる。
【００１５】
この発明に係る制御部は、検知した振幅代表値が閾値を超過する場合に、ワイヤが走行する速度の設定を変更すると好適である。
これにより、フィードバックを用いてワイヤが走行する速度を逐次変更する構成に比べて、制御系の発振や発散を抑制できる。したがって、制御系の発振や発散による影響を回避してワークの切断面品位が変動することを抑制できる。
【００１６】
この発明に係るワイヤ鋸装置でワークを切削する方法では、まず、設定された速度でワイヤを走行させ、ワイヤの側面に向けてワークを送りながら、ワイヤを張架したガイドロールの位置に関する検出瞬時値を検出する。そして、検出瞬時値を解析して検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、振幅代表値が閾値を超過するか判定し、超過する場合に、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ワークと装置との状態が遷移しても、ガイドローラに生じる振動を抑制するのに適した速度に、ワイヤが走行する速度の設定を近づけることが可能になる。これにより、ワイヤに生じる振動を抑制して、ワークの切断面品位を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【図２】図１に示すワイヤ鋸装置でワークを切削する動作を説明する図である。
【図３】図１に示すワイヤ鋸装置の備えるセンサの検出瞬時値の振動を例示する図である。
【図４】図１に示すワイヤ鋸装置の備えるセンサの検出瞬時値の振動を例示する図である。
【図５】図１に示すワイヤ鋸装置が備える制御部の概略構成を説明する図である。
【図６】図５に示す制御部の制御フローを説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るワイヤ鋸装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、第１の実施形態に係るワイヤ鋸装置１を説明する。
図１（Ａ）は、ワイヤ鋸装置１の概略の正面断面図であり、図１（Ｂ）はワイヤ鋸装置１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置１はワイヤ２、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、フレーム４、ワーク送り部５、モータ６、センサ７Ａ，７Ｂ、制御部８、テンション調整部９，１０、および、終端ボビン１１，１２を備える。
【００２０】
フレーム４は、背面板４Ａ、底面板４Ｂ、および正面板４Ｃを備える。底面板４Ｂは本発明のベースであり床面に設置される。背面板４Ａは本発明の第一壁部であり、底面板４Ｂの装置背面側の端部から立ち上がる。正面板４Ｃは本発明の第二壁部であり、底面板４Ｂの装置正面側の端部から立ち上がる。
【００２１】
ワイヤ２は、有端線状であり、第一端が終端ボビン１１に巻き取られ、第二端が終端ボビン１２に巻き取られている。そして、第一端から第二端にかけて、終端ボビン１１、テンション調整部９を構成する複数の中間ローラ、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃ、テンション調整部１０を構成する複数の中間ローラ、終端ボビン１２の順に張架される。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃに対しては、ワイヤ２は螺旋状に、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃを取り巻く外側を周回するように張架される。
【００２２】
ワーク送り部５は、昇降自在に設けられ、装置底面側にワーク５０を保持する。ワーク送り部５は、ガイドローラ３Ａの直上であって、ワイヤ２のガイドローラ３Ｂ，３Ｃに張架された部位の中央上方に配置される。ワーク送り部５は上方から降下することで、保持するワーク５０をワイヤ２の側面に対して垂直に、所定速度で送る。
【００２３】
ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、互いの回転軸が平行になるように背面板４Ａの装置正面側に固定軸受けを介して取り付けられる。固定軸受けを利用することにより、可動軸受けを利用する場合よりも、フレーム４とガイドローラ３Ａ〜３Ｃとの接続剛性を高められる。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃそれぞれは、複数の送り溝（不図示）を周面に備える。複数の送り溝は、互いに平行に周に沿って刻設される。各送り溝はワイヤ２が収められてワイヤ２の位置を規制する。ガイドローラ３Ａ〜３Ｃは、逆二等辺三角形の頂点をなす位置に配置される。具体的には、ガイドローラ３Ａは装置底面側に、ガイドローラ３Ｂは装置左側面側に、ガイドローラ３Ｃは装置右側面側に配置される。
【００２４】
テンション調整部９，１０は、ワイヤ２が張架される経路長を調整してワイヤ２のテンションを一定にする。
【００２５】
終端ボビン１１，１２は、所定速度で正回転または逆回転するものであり、ワイヤ２を巻き取りまたは送出する。
【００２６】
モータ６は、背面板４Ａの装置背面側に取り付けられ、モータ６の回転軸はガイドローラ３Ｃに連結される。したがって、モータ６はガイドローラ３Ｃを直接駆動させる。また、ガイドローラ３Ａ，３Ｂは走行するワイヤ２から作用する摩擦力により回転する。したがって、モータ６はガイドローラ３Ａ，３Ｂを間接駆動させる。
【００２７】
センサ７Ａ，７Ｂは、正面板４Ｃの装置背面側に設けられる。モータなどの可動部を取り付けていない正面板４Ｃにセンサ７Ａ，７Ｂを取り付けることにより、センサ７Ａ，７Ｂに可動部の振動が及びにくくなる。センサ７Ａはガイドローラ３Ｂの装置正面側の端面に対向して配置される。センサ７Ｂはガイドローラ３Ｃの装置正面側の端面に対向して配置される。これらのセンサ７Ａ，７Ｂは光センサであって、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃの端面での光の反射を用いて、ガイドローラ３Ｂ，３Ｃまでの距離を検出する。そして、回転軸に沿った方向でのガイドローラ３Ｂ，３Ｃに生じる振動に略比例する大きさで振動する検出瞬時値を出力する。
【００２８】
制御部８は、センサ７Ａ，７Ｂから検出瞬時値が入力される。制御部８は、これらの検出瞬時値を解析してそれぞれの振動の最大振幅を検知する。制御部８は、検知した最大振幅に基づいてワイヤ２が走行する速度についての設定速度を更新する。そして制御部８は、この設定速度を実現するモータ制御信号をモータ６に出力する。前記モータ６は、モータ制御信号に基づく回転速度でガイドローラ３Ｃを回転させる。これによりワイヤ２が設定速度で走行する。
なお、ここでは振幅代表値として最大振幅を利用する例を示しているが、振幅代表値として、ＲＭＳ振幅など他の振幅に関する解析値を利用してもよい。また、振幅代表値として、複数のセンサそれぞれの出力に基づく解析値を足し合わせたり平均したりしたものを利用してもよく、一方のセンサの解析値のみを利用してもよい。
【００２９】
以上の構成により、ワイヤ鋸装置１では、ガイドローラ３Ａ〜３Ｃの振動を抑制する適切な速度でワイヤ２を走行させられる。ワイヤ鋸装置１の操業中にワイヤ２の摩耗や装置各部の熱膨張などが進行しても、ワイヤ鋸装置１の操業中にワイヤ２の設定速度を制御部８が更新することで、切断面品位を高めてワーク５０を切断できる。
【００３０】
次に、このワイヤ鋸装置１を用いてワーク５０を切削する状態について説明する。
図２（Ａ）は、ワイヤ鋸装置１でワーク５０を切削する状態を説明する概略の斜視図である。
ワーク５０は、主要層５１と犠牲層５２とを備える。主要層５１は、目的とする電子部品を構成する部材である。犠牲層５２はワーク送り部５に直接保持され、後に電子部品から削除される部材である。この犠牲層５２は、ワイヤ鋸装置１を用いた切削工程において、主要層５１を端部まで略均一な切断面で切削するために設けている。
ワーク送り部５はワーク５０を保持し、ワーク５０をワイヤ２の側面に対して垂直に送る。これによりワーク５０は、走行するワイヤ２の側面に当接して切削される。
【００３１】
図２（Ｂ）は、ワイヤ鋸装置１でワーク５０を切削する状態の正面断面における概略の状態遷移図である。
本実施形態では、ワーク５０の切削プロセスにおいて、モータを所定期間だけ正転させた後、ワイヤ２の走行およびワーク５０の送りを停止させる。そして、ワイヤ２の走行方向を逆向きに変更するために、モータを逆転させてワイヤの走行を再開させるとともに、ワークの送りを再開させる。このように、ワーク５０の切削プロセスにおいて、モータの正転と逆転とを繰り返し変更する。
【００３２】
次に、本実施形態のワイヤ鋸装置１におけるセンサ７Ａ，７Ｂが検出するデータの一例を説明する。
図３は、センサ７Ｂが出力する検出瞬時値を［ｍｍ］単位のガイドローラ３Ｃの変位量に換算したデータの振動を示すグラフを、ワイヤ２の設定速度ごとに例示した図である。
図４は、センサ７Ａが出力する検出瞬時値を［ｍｍ］単位のガイドローラ３Ｂの変位量に換算したデータの振動を示すグラフを、ワイヤ２の設定速度ごとに例示した図である。
【００３３】
ワイヤ２の設定速度が［0m/min］の場合にもデータ波形は振動する。このため、センサ７Ａ，７Ｂが検出する値はノイズを含む。
【００３４】
ガイドローラ３Ｃはモータ６に直接駆動され、ガイドローラ３Ｂはワイヤ２を介してモータ６に間接駆動される。このため、図３のデータ波形は、図４のデータ波形よりも振動が大きい傾向にある。
【００３５】
また、モータ６の駆動を正転から逆転に反転した時、または、モータ６の駆動を逆転から正転に反転した時に、各グラフのデータ波形で瞬間的に振動が極大化する傾向がある。
さらに、モータを定常動作させている期間（定常期間）には、データ波形における振動の振幅が略一定になる傾向がある。
【００３６】
また、定常期間におけるデータ波形の振動中心は、各周期でプラス側とマイナス側に交互にずれる傾向がある。これは、各ガイドローラ３Ａ〜３Ｃの回転軸に対する垂直面から傾いてワイヤ２が各ガイドローラ３Ａ〜３Ｃに巻き掛かり、ワイヤ２からガイドローラ３Ａ〜３Ｃに作用する力が、回転軸に沿う方向の分力を持つためである。この分力は、モータの正転時と逆転時とで逆向きに作用し、データ波形の振動中心がプラス側とマイナス側に交互にずれることになる。
【００３７】
ここで例示するデータ波形では、振動の大きさとワイヤ２の設定速度との間に特定の変動傾向が見られる。そして、データ波形の振動を抑制可能な、ワイヤ２の設定速度が存在することがわかる。例えば、この例では［900m/min］の設定が最適といえる。
【００３８】
次に、制御部８による制御について説明する。
図５は、制御部８の概略構成を説明する図である。
制御部８は、入力ポート８Ａ、出力ポート８Ｂ、ＣＰＵ８Ｃ、およびメモリ８Ｄを備える。入力ポート８Ａは、センサ７Ａ，７Ｂを含む複数の外部装置に接続され、少なくとも検出瞬時値が入力される。出力ポート８Ｂは、モータ６を含む複数の外部装置に接続され、少なくともモータ制御信号を出力する。メモリ８Ｄは、各種プログラムデータを記憶している。また、閾値テーブル、検出瞬時値記憶エリア、および設定記憶エリアを備える。ＣＰＵ８Ｃは、メモリ８Ｄから各種プログラムデータを読み出してプログラムを実行する。
検出瞬時値記憶エリアは、入力ポート８Ａに入力される検出瞬時値のサンプリングデータを一定量累積記憶するメモリ領域である。設定記憶エリアは、出力ポート８Ｂに接続される各外部装置に設定する動作条件を記憶するメモリ領域である。閾値テーブルは、詳細を後述するがワイヤ２の設定速度を更新する更新処理の実行を行うか否かの判定に利用される閾値を、ワイヤ２の設定速度に関係づけて記憶するメモリ領域である。
【００３９】
図６は制御部８による制御フローの一例を示す図である。
装置起動時に制御部８は、メモリ８Ｄの設定記憶エリアに初期値を記憶させる（Ｓ１）。ワイヤ２が走行する速度の初期値として、例えば［500m/min］を採用する。
【００４０】
制御部８は、メモリ８Ｄの設定記憶エリアに記憶された設定速度の情報に基づいてワイヤ２が走行するようにモータ６の回転速度を制御しながら、ワーク送り部５を作動させる。これにより、ワイヤ２が設定速度で走行し、ワーク５０の切削が進展する。制御部８は、ワーク５０の切削が進展するのに伴ってセンサ７Ａ，７Ｂから入力される検出瞬時値をサンプリングし、メモリ８Ｄの検出瞬時値記憶エリアに記憶させる（Ｓ２）。
【００４１】
所定期間が経過した後に制御部８は、ワーク送り部５とモータ６とを停止させ、メモリ８Ｄの設定記憶エリア内の、モータ６の回転方向に関する情報を書き換える（Ｓ３）。
【００４２】
ワーク送り部５およびモータ６を停止させた後に制御部８は、ワーク５０の送り量が所定距離に達したかの判定を行い、所定距離に達していれば、そのワーク５０の切削を終了する（Ｓ４）。ワーク５０の送り量はメモリ８Ｄに更新記憶するようにしておくと好適である。
【００４３】
ワーク５０の送り量が所定距離に達していなければ制御部８は、上述の所定期間においてメモリ８Ｄの検出瞬時値記憶エリアに記憶したサンプリングデータを解析して振幅代表値を検知する（Ｓ５）。
【００４４】
振幅代表値を検知した後に制御部８は、そのときのワイヤ２の設定速度に関係づけてメモリ８Ｄの閾値テーブルに記憶された閾値を読み出し、その閾値を振幅代表値が超過するかの判定を行う。振幅代表値が閾値を超過していなければ、再びワーク送り部５とモータ６とを作動させる（Ｓ６→Ｓ２）。
【００４５】
振幅代表値が閾値を超過していれば制御部８は、ワイヤ２の設定速度の更新処理を行い、メモリ８Ｄの設定記憶エリア内の設定速度に関する情報を更新する。そして、再びワーク送り部５とモータ６とを作動させる（Ｓ７→Ｓ２）。
【００４６】
以上の制御フローでは、閾値を用いて更新処理の実行を行うか否かの判定（Ｓ６）を行うので、フィードバックを用いて更新処理をリアルタイムに実行する構成に比べて、制御系の発振や発散を抑制できる。したがって、制御系の発振や発散による影響を回避してワークの切断面品位が変動することを抑制できる。
【００４７】
なお、ここでは所定期間の経過の度に、判定（Ｓ６）を行う例を示したが、所定期間が複数回経過した後で判定（Ｓ６）を行ってもよい。また、ワークを切断する最中でなくワークの切断後に判定（Ｓ６）を行ってもよい。また、複数のワークの切断後に判定（Ｓ６）を行ってもよい。
【００４８】
また、更新処理（Ｓ７）には、どのような最適化手法を採用してもよい。例えば、装置起動時などに予め検出瞬時値の振幅代表値の変動傾向を判定しておき、その変動傾向にしたがって加減算を選択し、設定速度を所定の刻み幅、例えば［100m/min］で変更するようにしてもよい。
また、例えば以前の検出瞬時値の検出結果に基づいて振幅代表値の変動傾向を判定し、その変動傾向にしたがって加減算を選択し、設定速度を所定の刻み幅で変更するようにしてもよい。
また、例えば更新処理（Ｓ７）において、設定速度を実際に変更しながらワークの切削テストを実施し、最も振幅代表値が低減される速度を選択するようにしてもよい。
他にも、線形計画法やＡＩの公知の最適化手段を用いて更新処理（Ｓ７）を行い、振幅代表値が低減される速度を探索して設定するようにしてもよい。
【００４９】
また、メモリ８Ｄの閾値テーブルについて、閾値を初期値のまま更新せずに利用してもよい。この場合、例えばワークの寸法公差を考慮して閾値を予め設定しておくと好適である。また、操業中に閾値を更新するようにしてもよい。例えば、閾値を以前に検知した振幅代表値に更新すれば、新たに検知する検出瞬時値がワークや装置の状態遷移や外乱などによって増大したものであれば、更新処理（Ｓ７）が速やかに実行される。すると、設定速度が最適解ではない局所解に陥っていた場合にも最適解の再探索が行われやすくなり、設定速度が最適解になりやすくなる。
【００５０】
以下に、第２の実施形態に係るワイヤ鋸装置２１を説明する。ここでは第１の実施形態と同様な構成に同じ符号を付し、説明を省く。
【００５１】
図７は、ワイヤ鋸装置２１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置２１は、第１の実施形態のセンサ７Ａ，７Ｂに替えて、センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとを備える。
センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとは、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの装置正面側の端面に設けられる。センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとは加速度検知素子であって、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの所定方向の加速度を検出する。これらガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの加速度は、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの変位に合わせて振動する。なお、加速度を検出する方向については、ガイドローラの回転軸に沿う方向に限らず、鉛直方向や水平方向、それらの合成方向であってもよい。いずれの方向の振動も、ワイヤ２の走行する速度に対して類似の変動傾向を示すことがあるので、センサ２７Ａ（不図示）とセンサ２７Ｂとが検出する加速度の振動を抑制することで、その振動の方向性によらずに、ワークの切断面品位を高めることが可能になる。
【００５２】
以下に、第３の実施形態に係るワイヤ鋸装置３１を説明する。ここでは第１の実施形態と同様な構成に同じ符号を付し、説明を省く。
【００５３】
図８は、ワイヤ鋸装置３１の概略の側面断面図である。
ワイヤ鋸装置３１は、第１の実施形態の構成に加えて、オフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとを備える。なお、ガイドローラ３Ｃは、背面板４Ａに可動軸受けを介して取り付けられるものとし、オフセット調整部３２Ｂのリンク機構を介して正面板４Ｃに取り付けられる。図示していないガイドローラ３Ｂも同様に、背面板４Ａに可動軸受けを介して取り付けられものとし、オフセット調整部３２Ａ（不図示）のリンク機構を介して正面板４Ｃに取り付けられる。
【００５４】
この構成では、制御部８が、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの回転軸に沿った方向のオフセットを補償するように、センサの出力に基づいてオフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとを制御する。オフセット調整部３２Ａ（不図示）とオフセット調整部３２Ｂとは制御部８からの制御信号に従って、リンク機構のリンク角を調整し、これにより、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃの回転軸に沿った方向のオフセットを補償する。
このような構成であっても、センサ出力に基づいて制御部８がワイヤ２の設定速度を適正に更新することで、ガイドローラ３Ｂ（不図示）とガイドローラ３Ｃとの振動を抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２１，３１…ワイヤ鋸装置
２…ワイヤ
３Ａ〜３Ｃ…ガイドローラ
４…フレーム
４Ａ…背面板
４Ｂ…底面板
４Ｃ…正面板
５…送り部
６…モータ
７Ａ，７Ｂ…センサ
８…制御部
８Ａ…入力ポート
８Ｂ…出力ポート
８Ｃ…ＣＰＵ
８Ｄ…メモリ
９，１０…テンション調整部
１１，１２…終端ボビン
５０…ワーク
５１…主要層
５２…犠牲層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ、
前記ワイヤが張架される複数のガイドローラ、
前記複数のガイドローラを回転自在に保持するフレーム、
設定された速度で前記ワイヤを走行させるモータ、
前記ワイヤの側面に対して垂直な方向から、前記ワイヤの側面に向けてワークを送るワーク送り部、
少なくともいずれかの前記ガイドローラの位置に関する検出瞬時値を出力するセンサ、および、
前記センサから入力される前記検出瞬時値を解析して前記検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するように前記ワイヤが走行する速度を設定する制御部、を備えるワイヤ鋸装置。
【請求項２】
前記フレームは、前記ガイドローラの回転軸に沿う方向での摺動を禁止して前記ガイドローラを保持する、請求項１に記載のワイヤ鋸装置。
【請求項３】
前記検出瞬時値は、前記ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動する、請求項１または２に記載のワイヤ鋸装置。
【請求項４】
前記検出瞬時値は、前記ガイドローラの回転軸に沿う方向での前記ガイドローラの位置に関する、請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項５】
前記フレームは、前記複数のガイドローラを保持する第一壁部と、前記センサを保持する第二壁部と、前記第一壁部および前記第二壁部を連結して、床面に設置されるベースとを備え、
前記センサは、測定点での光の反射を利用する光センサである、請求項１〜４のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項６】
前記制御部は、検知した前記振幅代表値が閾値を超過する場合に、前記ワイヤが走行する速度の設定を変更する、請求項１〜５のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項７】
設定された速度でワイヤを走行させ、前記ワイヤの側面に向けてワークを送りながら、前記ワイヤを張架したガイドローラの位置に関する検出瞬時値を検出するステップと、
前記検出瞬時値を解析して、前記検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、前記振幅代表値が閾値を超過するか判定し、超過する場合に、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定するステップと、
を有する、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法。
【請求項１】
ワイヤ、
前記ワイヤが張架される複数のガイドローラ、
前記複数のガイドローラを回転自在に保持するフレーム、
設定された速度で前記ワイヤを走行させるモータ、
前記ワイヤの側面に対して垂直な方向から、前記ワイヤの側面に向けてワークを送るワーク送り部、
少なくともいずれかの前記ガイドローラの位置に関する検出瞬時値を出力するセンサ、および、
前記センサから入力される前記検出瞬時値を解析して前記検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、その振幅代表値を低減するように前記ワイヤが走行する速度を設定する制御部、を備えるワイヤ鋸装置。
【請求項２】
前記フレームは、前記ガイドローラの回転軸に沿う方向での摺動を禁止して前記ガイドローラを保持する、請求項１に記載のワイヤ鋸装置。
【請求項３】
前記検出瞬時値は、前記ガイドローラに生じる振動に略比例する大きさで振動する、請求項１または２に記載のワイヤ鋸装置。
【請求項４】
前記検出瞬時値は、前記ガイドローラの回転軸に沿う方向での前記ガイドローラの位置に関する、請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項５】
前記フレームは、前記複数のガイドローラを保持する第一壁部と、前記センサを保持する第二壁部と、前記第一壁部および前記第二壁部を連結して、床面に設置されるベースとを備え、
前記センサは、測定点での光の反射を利用する光センサである、請求項１〜４のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項６】
前記制御部は、検知した前記振幅代表値が閾値を超過する場合に、前記ワイヤが走行する速度の設定を変更する、請求項１〜５のいずれかに記載のワイヤ鋸装置。
【請求項７】
設定された速度でワイヤを走行させ、前記ワイヤの側面に向けてワークを送りながら、前記ワイヤを張架したガイドローラの位置に関する検出瞬時値を検出するステップと、
前記検出瞬時値を解析して、前記検出瞬時値の振動における振幅代表値を検知し、前記振幅代表値が閾値を超過するか判定し、超過する場合に、その振幅代表値を低減するようにワイヤが走行する速度を設定するステップと、
を有する、ワイヤ鋸装置でワークを切削する方法。
【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２０１０−２６０１３０（Ｐ２０１０−２６０１３０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２４１３（Ｐ２００９−１１２４１３）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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