CH718900A2 - Drahtsäge. - Google Patents

Abstract

Eine Drahtsäge (1) umfasst: einen Schlitten (4), der so angeordnet ist, dass er in einer vertikalen Richtung beweglich ist; eine Säule (3), die eine Führungsfläche (3a,3b,3c,3d) aufweist, die entlang einer Schneidrichtung für die Werkstückzufuhr eines Werkstückvorschubmechanismus (7) vorgesehen ist; einen hydrostatischen Führungsmechanismus (9), der den Schlitten (4) in einer Richtung orthogonal zur Schneidrichtung bewegt, indem er ein Fluid in eine Tasche (4a,4b,4c,4d) inspeist, die so angeordnet ist, dass sie der Führungsfläche (3a,3b,3c,3d) gegenüberliegt; ein Steuerventil, das einen Druck des der Führungsfläche (3a,3b,3c,3d) zuzuführenden Fluids variiert; und eine Steuerung, die in der Lage ist, den Druck des der Führungsfläche (3a,3b,3c,3d) zuzuführenden Fluids wie gewünscht in Abhängigkeit von einer Schneidposition eines Werkstücks (W) einzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drahtsäge mit einem Werkstückvorschubmechanismus.

2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik

[0002] Im Allgemeinen schneidet eine Drahtsäge zum Schneiden von Werkstücken wie Halbleitermaterialien oder magnetischen Materialien mit einem Draht ein Werkstück, indem eine Werkstückvorschubvorrichtung das Werkstück vorschiebt und schneidet, während dem Draht ein Bearbeitungsfluid zugeführt wird.

[0003] Da ein zu schneidendes und zu formendes Werkstück zu dünnen Halbleiterwafern verarbeitet wird, ist es erforderlich, das Werkstück mit hoher Präzision zu schneiden. Die Präzision der Form eines Halbleiterwafers wird durch relative Verschiebung zwischen einem Werkstück und einem Draht bestimmt. Die relative Verschiebung wird im Allgemeinen mittels thermischer Verschiebung korrigiert, die durch eine Temperaturkontrolle an jedem Teil erfolgt (siehe z. B. Patentliteratur 1 und 2).

[0004] Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Drahtsäge wird eine günstige Oberfläche eines Wafers durch Verschieben einer Walzenträgerwelle (40) in Längsrichtung mittels Temperierung von Steuerwasser durch eine NC-Maschine (80) gebildet.

[0005] Bei der in Patentliteratur 2 beschriebenen Drahtsäge wird die Schnittform eines Werkstücks so gesteuert, dass sie eine gewünschte Form ist, indem die relativen Positionen des Werkstücks (30) und der Führungsrollen (16A, 16B) in einer Richtung, in der eine Gruppe von Drähten angeordnet ist, geändert werden, indem ein geeigneter Abschnitt (20) eines Stützrahmens mittels Temperaturänderung elastisch verformt wird, wenn das Werkstück bearbeitet wird.

[Dokument(e) des Stands der Technik]

[Patentliteratur(en)]

[0006] Patentliteratur 1: JP2009-196023A Patentliteratur 2: JP2004-114280A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0007] Die in JP2009-196023A und JP2004-114280A beschriebenen Drahtsägen weisen jedoch Konfigurationen auf, bei denen der Stützrahmen oder die Walzenträgerwelle, der/die aus Metall besteht, durch einen Temperaturregler thermisch expandiert oder kontrahiert wird. Bei diesen Drahtsägen ist es schwierig, die relative Verschiebung des Werkstücks und der Drähte zu kontrollieren, und es besteht daher der Wunsch, die Präzision beim Schneiden eines Werkstücks weiter zu verbessern.

[0008] In Anbetracht dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drahtsäge bereitzustellen, die in der Lage ist, die Präzision beim Schneiden eines Werkstücks weiter zu verbessern.

[0009] Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Drahtsäge gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Schlitten, der so angeordnet ist, dass er in einer vertikalen Richtung beweglich ist; eine Säule, die eine Führungsfläche aufweist, die entlang einer Schneidrichtung entsprechend der Werkstückzufuhr eines Werkstückvorschubmechanismus vorgesehen ist; einen hydrostatischen Führungsmechanismus, der den Schlitten in einer Richtung orthogonal zur Schneidrichtung bewegt, indem ein Fluid in eine Tasche eingespeist wird, die so angeordnet ist, dass sie der Führungsfläche gegenüberliegt; ein Steuerventil, das einen Druck des der Führungsfläche zuzuführenden Fluids variiert; und eine Steuerung, die in der Lage ist, den Druck des der Führungsfläche zuzuführenden Fluids wie gewünscht in Abhängigkeit von einer Schneidposition eines Werkstücks einzustellen.

[0010] Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Drahtsäge bereitzustellen, die in der Lage ist, die Präzision beim Schneiden eines Werkstücks weiter zu verbessern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0011] FIG. 1 ist eine schematische perspektivische Hauptteilansicht, die ein Beispiel einer Drahtsäge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; FIG. 2 ist eine schematische laterale Querschnittsansicht des Hauptteils der Drahtsäge; FIG. 3 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht des Hauptteils der Drahtsäge; FIG. 4 ist eine schematische Ansicht, die die Beschaffenheit einer Führungsfläche zeigt; und FIG. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Drahtsäge zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0012] Unter Bezugnahme auf FIG. 1 bis FIG. 5 wird eine Drahtsäge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

[0013] Die vorliegende Ausführungsform wird, wie jeweils anwendbar, beschrieben, indem die Seite, an der sich ein Werkstückvorschubtisch 61 einer in FIG. 1 dargestellten Spannvorrichtung 6 befindet, als Vorderseite, die Seite hinter dem Werkstückvorschubtisch 61 als Rückseite, die vertikal obere Seite als Oberseite, die vertikal untere Seite als Unterseite, die linke Seite der Zeichnungen als linke Seite und die rechte Seite der Zeichnungen als rechte Seite bezeichnet wird.

[0014] Bevor die Drahtsäge 1 beschrieben wird, wird zunächst ein in der Drahtsäge 1 zu verwendendes Werkstück W beschrieben. Ferner sind, wie in FIG. 2 gezeigt, Hauptteile der Drahtsäge 1 im Wesentlichen bilateralsymmetrisch ausgebildet, und daher wird eines dieser Teile beschrieben, während das andere gegebenenfalls weggelassen wird.

<Werkstück>

[0015] Wie in FIG. 1 gezeigt, ist das Werkstück W aus einem harten, spröden Material wie einem Halbleitermaterial, einem magnetischen Material oder einer Keramik gebildet. Das Werkstück W ist an dem Werkstückvorschubtisch 61 der Spannvorrichtung 6 befestigt und wird gegen Drähte 54 einer auf der Drahtsäge 1 angeordneten Bearbeitungsvorrichtung 5 gedrückt, um bearbeitet und geschnitten zu werden.

<Drahtsäge>

[0016] Die Drahtsäge 1 ist eine Schneidvorrichtung, die das Werkstück W mittels der Drähte 54 der Bearbeitungsvorrichtung 5 schneidet. Wie in FIG. 1 oder FIG. 2 gezeigt, umfasst die Drahtsäge 1 hauptsächlich einen Basistisch 2, eine Säule 3, einen Schlitten 4, die Bearbeitungsvorrichtung 5, die Spannvorrichtung 6, einen Werkstückvorschubmechanismus 7, einen hydrostatischen Führungsmechanismus 9 und eine Steuerung 10 (siehe FIG. 5).

<Basistisch>

[0017] Der in FIG. 1 dargestellte Basistisch 2 ist eine Basis, die die Säule 3 und die Bearbeitungsvorrichtung 5 von unten hält. Der Basistisch 2 ist quer über das gesamte untere Ende der Drahtsäge 1 angeordnet.

<Säule>

[0018] Die Säule 3 ist ein säulenförmiges Element, das aufrecht auf dem Basistisch 2 vorgesehen ist und den Maschinenkörper der Drahtsäge 1 bildet. Wie in FIG. 2 gezeigt, sind der Schlitten 4, der hydrostatische Führungsmechanismus 9, der Werkstückvorschubmechanismus 7 und ein Balancer (Ausgleicher) 8 innerhalb der Säule 3 vorgesehen. Die Säule 3 weist an den Innenwänden Führungsflächen 3a, 3b, 3c, 3d auf, die entlang einer Schnittrichtung (vertikalen Richtung) für die Werkstückzufuhr des Werkstückvorschubmechanismus 7 vorgesehen sind.

<Schlitten>

[0019] Wie in FIG. 2 gezeigt, ist der Schlitten 4 ein vertikaler Vorschubschlitten, der so angeordnet ist, dass er in vertikaler Richtung relativ zur Säule 3 beweglich ist. An der Vorderseite des Schlittens 4 wird die Spannvorrichtung 6, die das Werkstück W hält, getragen. Wie in FIG. 4 dargestellt, weist der Schlitten 4 in der äußeren Umfangsfläche Taschen 4a, 4b, 4c, 4d auf, in die von einer hydrostatischen Pumpe P1 des hydrostatischen Führungsmechanismus 9 über Steuerventile 90 Öl eingespeist wird.

[0020] Bei den Taschen 4a bis 4d handelt es sich um hydrostatische Taschen zum Einstellen der Positionen des Schlittens 4 durch Bewegen des Schlittens 4 in horizontalen Richtungen (Längs- und Querrichtung) mit Hilfe des Drucks des von der hydrostatischen Pumpe P1 gelieferten Öls (siehe FIG. 5). Die Taschen 4a bis 4d sind so angeordnet, dass sie den Führungsflächen 3a bis 3d der Säule 3 mit einem freien Raum S1 dazwischen gegenüberliegen. Der freie Raum kann S1 mit Hilfe des Drucks des Öls, das in die Taschen 4a bis 4d, welche die Form von Vertiefungen haben, eingespeist wird, von einigen µm bis zu einigen zehn µm variiert werden, so dass der Schlitten 4 mit Hilfe des zugeführten Hydraulikdrucks bewegt werden kann.

[0021] Es sei darauf hingewiesen, dass der hydrostatische Führungsmechanismus 9 später ausführlich beschrieben wird. Des Weiteren werden die Steuerventile 91, 92, 93, 94, 95 der Einfachheit halber in einigen Fällen gesammelt als „Steuerventile 90“ bezeichnet.

<Bearbeitungsvorrichtung>

[0022] Wie in FIG. 1 gezeigt, ist die Bearbeitungsvorrichtung 5 ein Schneidmechanismus, der ein unbearbeitetes Werkstück W bearbeitet, das durch die Spannvorrichtung 6 eingespannt ist. Die Bearbeitungsvorrichtung 5 umfasst zum Beispiel drei Bearbeitungswalzen 51, 52, 53, die in geeigneten Abständen solcherart angeordnet sind, dass sie in der Seitenansicht ein Dreieck zeichnen, die Drähte 54, die um die Bearbeitungswalzen 51, 52, 53 gewickelt sind und zum Schneiden des Werkstücks W verwendet werden, Antriebsmotoren (nicht dargestellt), die die Bearbeitungswalzen 51, 52 in Drehung versetzen, und eine Halterung 55. Die Bearbeitungsvorrichtung 5 ist, mit der Halterung 55 dazwischen, auf dem Basistisch 2 nahe der Säule 3 angeordnet.

[0023] Entlang der axialen Richtungen der Bearbeitungswalzen 51, 52 sind nebeneinander mehrere Werkstücke W angeordnet (in den beigefügten Zeichnungen ist nur eines von ihnen dargestellt, während die anderen weggelassen sind). Wenn die Drahtsäge 1 betätigt wird, werden die Drähte 54 dazu gebracht, sich zwischen den Bearbeitungswalzen 51, 52 zu bewegen, und das von der Spannvorrichtung 6 gehaltene Werkstück W wird in Richtung der Bearbeitungsvorrichtung 5 abgesenkt und durch den Werkstückvorschubmechanismus 7 gegen die Drähte 54 gedrückt, um geschnitten zu werden (siehe FIG. 2).

[0024] Beispielsweise sind die Bearbeitungswalzen 51, 52, 53 so konfiguriert, dass sie von den Antriebsmotoren (nicht dargestellt), die an den jeweiligen Bearbeitungswalzen 51, 52 vorgesehen sind, über einen Übertragungsmechanismus (nicht dargestellt), der eine Riemenscheibe, einen Riemen und dergleichen umfasst, in Drehung versetzt werden, um die Drähte 54 zu bewegen. Bei den Bearbeitungswalzen 51, 52, 53 muss es sich nur um mindestens ein Paar von Bearbeitungswalzen handeln, es könnten auch drei oder mehr Bearbeitungswalzen sein, solange die Bearbeitungswalzen parallel mit einem Abstand zueinander angeordnet sind. Ferner könnten die Antriebsmotoren (nicht dargestellt) direkt mit den Bearbeitungswalzen 51, 52 gekoppelt sein, ohne dass eine Riemenscheibe oder ein Riemen verwendet wird.

[0025] Bei den Drähten 54 handelt es sich jeweils um einen Bearbeitungsdraht, der zum Beispiel aus einem einzigen Drahtmaterial gebildet ist. Die Drähte 54 werden von den Bearbeitungswalzen 51, 52 angetrieben, um sich wiederholt und abwechselnd um eine bestimmte Strecke vorwärts und um eine bestimmte Strecke rückwärts zu bewegen, so dass sie sich insgesamt schrittweise vorwärts bewegen, oder um sich kontinuierlich in eine Richtung vorwärts zu bewegen.

<Spannvorrichtung>

[0026] Wie in FIG. 1 gezeigt, ist die Spannvorrichtung 6 ein Haltemechanismus zum Einspannen des Werkstücks W, wenn das Werkstück W unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung 5 bearbeitet wird. Die Spannvorrichtung 6 hält das Werkstück W von dem Zeitpunkt an, an dem die Spannvorrichtung 6 das unbearbeitete Werkstück W einspannt und dann das Werkstück W gegen die Drähte 54 der Bearbeitungsvorrichtung 5 drückt, so dass das Werkstück W bearbeitet wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Spannvorrichtung 6 das Werkstück W nach Beendigung der Bearbeitung freigibt. Die Spannvorrichtung 6 umfasst einen Werkstückhalter (nicht dargestellt), der das Werkstück W hält, einen Spanner (nicht dargestellt), der den Werkstückhalter spannt, und den Werkstückvorschubtisch 61, mit dem der Werkstückhalter (nicht dargestellt) und der Spanner (nicht dargestellt) durch den Werkstückvorschubmechanismus 7 auf und ab bewegt werden.

<Werkstückvorschubmechanismus>

[0027] Wie in FIG. 3 gezeigt, ist der Werkstückvorschubmechanismus 7 eine Transportvorrichtung zum Bewegen des Werkstücks W zwischen einer Bearbeitungsposition, in der das Werkstück W von den Drähten 54 geschnitten wird, und einer Werkstückaustauschposition, in der das bearbeitete Werkstück W (siehe FIG. 1) gegen ein unbearbeitetes Werkstück W ausgetauscht wird. Darüber hinaus fungiert der Werkstückvorschubmechanismus 7 auch als Hebe- und Senkvorrichtung, die das Werkstück W (siehe FIG. 1) auf und ab bewegt, wenn das Werkstück W bearbeitet wird. Der Werkstückvorschubmechanismus 7 ist zum Beispiel mit einem Linearmotor 70 oder einer Hebe- und Senkvorrichtung mit einer Kugelumlaufspindel und einem Servomotor und dergleichen gestaltet. Als Beispiel wird im Folgenden der Fall beschrieben, in dem der Werkstückvorschubmechanismus 7 mit dem Linearmotor 70 konfiguriert ist.

<Linearmotor>

[0028] Wie in FIG. 3 dargestellt, ist der Linearmotor 70 eine Antriebsquelle für die Bewegung des Schlittens 4 in der vertikalen Richtung. Der Linearmotor 70 umfasst im Wesentlichen eine Basis 75, einen Stator 74, der an der Basis 75 befestigt ist und einen Permanentmagneten 73 aufweist, und ein bewegliches Element 72, das so vorgesehen ist, dass es relativ zu dem Stator 74 beweglich ist, und eine Ankerwicklung 71 aufweist. Der Linearmotor 70 ist so konfiguriert, dass das bewegliche Element 72 angetrieben wird, wenn die Ankerwicklung 71 mit einem Wechselstrom von einer Stromversorgungseinrichtung (nicht dargestellt) versorgt wird. Da die Ankerwicklung 71 in diesem Fall Wärme erzeugt, ist eine Kühlvorrichtung 11 zur Reduzierung der Wärme (siehe FIG. 5) so angeordnet, dass sie an der Ankerwicklung 71 anliegt. Der Permanentmagnet 73 ist von einem oberen Ende bis zu einem unteren Ende eines Bereichs angeordnet, in dem sich der Schlitten 4 bewegen kann. Der Stator 74 ist an der Basis 75 befestigt, und das bewegliche Element 72 ist auf dem Schlitten 4 angeordnet. Die Basis 75 ist mit der Säule 3 verbunden. Der Linearmotor 70 ist über die Steuerung 10 elektrisch mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden.

<Kühlvorrichtung>

[0029] Wie in FIG. 5 gezeigt, ist die Kühlvorrichtung 11 eine Vorrichtung zum Kühlen des Linearmotors 70, um die Temperatur auf eine bestimmte, im Voraus festgelegte Temperatur einzustellen. Die Kühlvorrichtung 11 umfasst eine hydrostatische Hydraulikeinheit 11a, die hydrostatische Pumpe P1, einen Ölkühler 11b, Durchflussregler 11c, 11d und eine Wanne 11e für hydrostatisches Führungsfluid (Öl), die ein in die Taschen 4a bis 4d eingespeistes hydrostatisches Führungsfluid (Öl) sammelt. Zudem umfasst die Kühlvorrichtung 11 die hydrostatische Pumpe P1 zum Einspeisen des Öls in die Taschen 4a bis 4d des hydrostatischen Führungsmechanismus 9 über die Steuerventile 90 und die Druckschalter PS1, PS2, PS3, PS4.

<Ölkühler>

[0030] Der Ölkühler 11b ist eine Vorrichtung, um die Temperatur des im Linearmotor 70 zu verwendenden Öls angemessen zu halten. Wenn eine thermische Verschiebung in der Basis 75 aufgrund der in der Ankerwicklung 71 des Linearmotors 70 erzeugten Wärme auftritt, würde die thermische Verschiebung die Bearbeitungspräzision beeinträchtigen. Daher reduziert der Ölkühler 11b die Temperatur des Öls, um eine solche thermische Verschiebung so gering wie möglich zu halten, wodurch eine stabile Bearbeitungsgenauigkeit erreicht wird.

<Balancer>

[0031] Wie in FIG. 5 dargestellt, ist der Balancer 8 eine Vorrichtung zum Ausgleichen des Gewichts eines Objekts, das sich auf und ab bewegt (angehoben und abgesenkt wird). Das Gewicht umfasst beispielsweise das Gewicht des Schlittens 4, das Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und das Gewicht des Werkstücks W. Der Balancer 8 ist mit einer Antriebsquelle gestaltet, die sich auf- und abwärts bewegt, und der Aufbau und die Art des Balancers 8 sind nicht ausdrücklich eingeschränkt.

[0032] Als ein Beispiel für den Balancer 8 ist der Balancer 8 hauptsächlich mit einer Zylindervorrichtung 80 gestaltet. Als ein spezifisches Beispiel umfasst der Balancer 8 ferner die Zylindervorrichtung 80, einen Druckschalter PS5, ein Steuerventil 95 und eine Zylinderpumpe P2 einer Zylinderhydraulikeinheit 12. Der Balancer 8 wird von der Steuerung 10 so gesteuert, dass er synchron mit dem Linearmotor 70 arbeitet.

<Zylindervorrichtung>

[0033] Wie in FIG. 3 gezeigt, ist die Zylindervorrichtung 80 eine Vorrichtung zum Tragen von Objekten, die sich auf und ab bewegen, um die Gewichte auszugleichen. Die Zylindervorrichtung 80 umfasst einen Zylinder 81, einen Kolben 82, eine Kolbenstange 83, ein Schlittenkopplungselement 84 und eine Führungsschiene 85. Wie in FIG. 5 dargestellt, hält die Zylindervorrichtung 80 den Schlitten 4, indem sie den Zylinder 81 mit Hilfe eines Öls betätigt, das von der Zylinderhydraulikeinheit 12 über das Steuerventil 95 und den Druckschalter PS5 geliefert wird.

[0034] Wie in FIG. 3 dargestellt, sind im Inneren des Zylinders 81 der Kolben 82 und die Kolbenstange 83 sowie das von der Zylinderhydraulikeinheit 12 über das Steuerventil 95 und den Druckschalter PS5 zugeführte Öl untergebracht. Der Zylinder 81 ist an dem Schlitten 4 befestigt, der die Spannvorrichtung 6 trägt, die das Werkstück W hält. Wie in FIG. 5 dargestellt, ist der Zylinder 81 über den Druckschalter PS5 und das Steuerventil 95 mit der Zylinderpumpe P2 der Zylinderhydraulikeinheit 12 verbunden. Der Druck des dem Zylinder 81 zuzuführenden Öls kann von der Steuerung 10 in Abhängigkeit von dem Gewicht des Schlittens 4, dem Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und dem Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W (siehe FIG. 1) beliebig eingestellt werden.

[0035] Der Kolben 82 und die am Kolben 82 befestigte Kolbenstange 83 sind ein feststehender Körper, der den sich auf und ab bewegenden Zylinder 81 trägt.

[0036] Die Kolbenstange 83 hat einen unteren Endabschnitt, der fest mit dem Kolben 82 verbunden ist, und einen oberen Endabschnitt, an den das Schlittenkopplungselement 84 gekoppelt ist.

[0037] Das Schlittenkopplungselement 84 ist ein Element, das den oberen Endabschnitt der Kolbenstange 83 und den oberen Endabschnitt des Schlittens 4 verbindet, damit der Schlitten 4 von der Zylindervorrichtung 80 auf und ab bewegt werden kann.

[0038] Die Zylindervorrichtung 80 bewegt den Zylinder 81 mit Hilfe des hydraulischen Drucks des von der Zylinderhydraulikeinheit 12 zugeführten Öls auf und ab, um den Schlitten 4 zu halten.

[0039] Wie in FIG. 5 gezeigt, ist der Druckschalter PS5 ein hydraulischer Regler mit einer Kontrollfunktion zum Halten des hydraulischen Drucks innerhalb eines im Voraus festgelegten Einstellbereichs und einer Schutzfunktion zum Anhalten des hydraulischen Systems, wenn der hydraulische Druck anormal wird. Der Druckschalter PS5 ist zwischen dem Steuerventil 95 und dem Zylinder 81 angeschlossen.

[0040] Das Steuerventil 95 ist ein Ventil zum Antreiben des Kolbens 82 zur Veränderung des Drucks des Öls, das dem Zylinder 81 des Balancers 8 zuzuführen ist.

[0041] Die Zylinderpumpe P2 der Zylinderhydraulikeinheit 12 ist eine Pumpe zur Erzeugung des hydraulischen Drucks, um den Zylinder 81 vorwärts und rückwärts zu bewegen und das Öl in den Zylinder 81 auszustoßen.

[0042] Das Steuerventil 95 und die Zylinderpumpe P2 werden von der Steuerung 10 in Abhängigkeit vom Gewicht des Schlittens 4, dem Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und dem Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W (siehe FIG. 1) gesteuert.

<Hydrostatischer Führungsmechanismus>

[0043] Wie in FIG. 5 gezeigt, ist der hydrostatische Führungsmechanismus 9 ein Mechanismus zur Druckbeaufschlagung und Zuführung des hydrostatischen Führungsfluids (Öl), um unter Nutzung der geringen Viskosität des Öls den Schlitten 4 anzuheben und den Schlitten 4 zu führen. Der hydrostatische Führungsmechanismus 9 ist in der Lage, die Position des Schlittens 4 mit hoher Präzision einzustellen, indem das Fluid in die Taschen 4a, 4b, 4c, 4d eingespeist wird, die so angeordnet sind, dass sie den Führungsflächen 3a bis 3d gegenüberliegen, um den Schlitten 4 in den Richtungen (horizontalen Richtungen) orthogonal zur Schneidrichtung (vertikalen Richtung) zu bewegen. Das heißt, da das Schmieröl, wie in FIG. 4 gezeigt, in dem Raum S1 zwischen den Führungsflächen 3a bis 3d und der gegenüberliegenden Fläche des Schlittens 4, die den Führungsflächen 3a bis 3d gegenüberliegt, vorhanden ist, besitzt der hydrostatische Führungsmechanismus 9 einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und ist somit in der Lage, den Schlitten 4 leichtgängig zu bewegen. Da der Bearbeitungsfehler des Raums S1 zwischen den Führungsflächen 3a bis 3d und der gegenüberliegenden Fläche des Schlittens 4 durch den Schmierfilm gemittelt wird, ist es somit möglich, den Schlitten 4 mit einer höheren Präzision als die Bauteilpräzision zu bewegen.

[0044] Wie in FIG. 5 gezeigt, umfasst der hydrostatische Führungsmechanismus 9 die Säule 3 mit den Führungsflächen 3a bis 3d, den Schlitten 4 mit den Taschen 4a bis 4d, den Ölkühler 11b, die Druckschalter PS1 bis PS5, die Steuerventile 90 (Steuerventile 91 bis 95), die Steuerung 10, einen Fluiddurchflussregler 96 und die hydrostatische Pumpe P1.

<Führungsflächen und Taschen>

[0045] Die vorgenannten Führungsflächen 3a bis 3d sind in den Innenwandflächen der Säule 3 ausgebildet.

[0046] Bei den vorgenannten Taschen 4a bis 4d handelt es sich um Nuten, die in Querschnittsansicht jeweils die Form einer Vertiefung haben und in die der hydraulische Druck zur Bewegung des Schlittens 4 in die Längs- und Querrichtungen eingespeist wird. Wenn zum Beispiel die Drücke des in die Taschen 4a, 4b eingespeisten Öls (siehe FIG. 2) gleich sind, da es keinen Unterschied zwischen den hydraulischen Drücken in den vorderen und hinteren Taschen 4a, 4b gibt, befindet sich der Schlitten 4 in der Mitte innerhalb des Bewegungsbereichs in der Längsrichtung.

[0047] Wenn der in die Tasche 4a eingespeiste hydraulische Druck größer ist als der in die Tasche 4b eingespeiste hydraulische Druck, bewegt sich der Schlitten 4 zur Vorderseite, wo sich die Tasche 4b befindet. Ist der in die Tasche 4a eingespeiste hydraulische Druck kleiner als der in die Tasche 4b eingespeiste hydraulische Druck, bewegt sich der Schlitten 4 zur Rückseite, wo sich die Tasche 4a befindet.

[0048] In dem Fall, in dem die Drücke des in die Taschen 4c, 4d eingespeisten Öls (siehe FIG. 2) gleich sind, da es keinen Unterschied zwischen den hydraulischen Drücken in den linken und rechten Taschen 4c, 4d gibt, befindet sich der Schlitten 4 in der Mitte innerhalb des Bewegungsbereichs in Querrichtung. Wenn der in die Tasche 4c eingespeiste hydraulische Druck größer ist als der in die Tasche 4d eingespeiste hydraulische Druck, bewegt sich der Schlitten 4 zur rechten Seite, wo sich die Tasche 4d befindet. Ist der in die Tasche 4c eingespeiste hydraulische Druck kleiner als der in die Tasche 4d eingespeiste hydraulische Druck, bewegt sich der Schlitten 4 zur linken Seite, wo sich die Tasche 4c befindet.

<Druckschalter>

[0049] Bei den Druckschaltern PS1 bis PS5 handelt es sich jeweils um einen hydraulischen Regler mit einer Kontrollfunktion zum Halten des hydraulischen Drucks innerhalb eines im Voraus festgelegten Einstellbereichs und einer Schutzfunktion zum Anhalten der Bewegung des Werkstücks W durch den Werkstückvorschubmechanismus 7, wenn der hydraulische Druck anormal geworden ist. Die Druckschalter PS1 bis PS5 sind jeweils ein hydraulischer Schutzdruckschalter. Der Druckschalter PS1 ist zwischen dem Steuerventil 91 und der Tasche 4a angeschlossen. Der Druckschalter PS2 ist zwischen dem Steuerventil 92 und der Tasche 4b angeschlossen. Der Druckschalter PS3 ist zwischen dem Steuerventil 93 und der Tasche 4c angeschlossen. Der Druckschalter PS4 ist zwischen dem Steuerventil 94 und der Tasche 4d angeschlossen.

<Steuerventil>

[0050] Die Steuerventile 90 (Steuerventile 91 bis 94) sind Ventile zur Veränderung der Drücke des in die Taschen 4a bis 4d einzuspeisenden Öls. Die Steuerventile 90 (Steuerventile 91 bis 94) sind jeweils mit einem Proportionalmagnet-Druckreduzierventil gestaltet und werden bei Empfang von Stellsignalen von der Steuerung 10 aktiviert und stellen die Drücke des in die Taschen 4a, 4b, 4c, 4d einzuspeisenden Öls in Abhängigkeit von der Schneidposition des Werkstücks W ein.

<Steuerung>

[0051] Die Steuerung 10 ist eine Steuervorrichtung, die funktionell in der Lage ist, die Drücke des in die Taschen 4a bis 4d einzuspeisenden Öls wie gewünscht in Abhängigkeit von der Schneidposition des Werkstücks W einzustellen. Darüber hinaus hat die Steuerung 10 auch die Aufgabe, das Steuerventil 95 und die Zylinderpumpe P2 in Abhängigkeit von dem Gewicht des Schlittens 4, dem Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und dem Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W (siehe Fig. 1), wie oben beschrieben, anzusteuern.

<Fluiddurchflussregler>

[0052] Der Fluiddurchflussregler 96 ist eine Vorrichtung zur Unterdrückung des Auftretens von Turbulenzen aufgrund der Biegung eines Rohrs oder von Wirbeln aufgrund einer Verschlechterung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung, um den Ölstrom so zu regulieren, dass eine vorbestimmte Menge an Öl fließt.

<Hydrostatische Pumpe>

[0053] Die hydrostatische Pumpe P1 der hydrostatischen Hydraulikeinheit 11a ist eine Pumpe, die das Öl in die Taschen 4a bis 4d fördert, um einen hydraulischen Druck zu erzeugen, der den Schlitten 4 in den horizontalen Richtungen bewegt. Die hydrostatische Pumpe P1 ist über den Fluiddurchflussregler 96, die Steuerventile 91 bis 94 und die Druckschalter PS1 bis PS4 mit den Taschen 4a bis 4d verbunden. Die hydrostatische Pumpe P1 ist elektrisch mit der Steuerung 10 verbunden und wird mit dem Stellsignal von der Steuerung 10 angesteuert.

[Funktionsweise]

[0054] Als Nächstes wird die Funktionsweise der Drahtsäge 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf FIG. 1 bis FIG. 5 beschrieben werden.

[0055] Wie in FIG. 1 dargestellt, wird zunächst das Werkstück W an dem Werkstückvorschubtisch 61 befestigt. Das Werkstück W wird geschnitten, indem der Linearmotor 70 (siehe FIG. 3) angetrieben wird, um das Werkstück W abzusenken und das Werkstück W gegen die Drähte 54 der Bearbeitungsvorrichtung 5 zu drücken.

[0056] Beim Schneiden des Werkstücks W wird zum Beispiel ein Funktionsabschnitt der in FIG. 5 dargestellten Steuerung 10 betätigt, um die Drücke des in die Taschen 4c, 4d des Schlittens 4 einzuspeisenden Öls in Abhängigkeit von der Schneidposition des Werkstücks W einzustellen (siehe FIG. 1). Somit ist es möglich, die Position des zu schneidenden Werkstücks W (siehe FIG. 1) relativ zu den Drähten 54 durch Bewegen des Schlittens 4 in seitlicher Richtung in Abhängigkeit von den Größen der in die Taschen 4c, 4d eingespeisten hydraulischen Drücke einzustellen, um die Position des Schlittens 4 in seitlicher Richtung zu verschieben und einzustellen.

[0057] Darüber hinaus ist die Steuerung 10 in der Lage, die Position des Schlittens 4 in der Längsrichtung einzustellen, indem sie den Funktionsabschnitt zum Einstellen der Drücke des in die Taschen 4a, 4b des Schlittens 4 einzuspeisenden Öls betätigt, um den Schlitten 4 in Abhängigkeit von den Größen der in die Taschen 4a, 4b eingespeisten hydraulischen Drücke in der Längsrichtung zu bewegen. Folglich kann die Drahtsäge 1 die Präzision beim Schneiden des Werkstücks W verbessern und somit eine noch höhere Präzision erreichen.

[0058] Darüber hinaus ist der Balancer 8 in der Lage, das Gewicht des Schlittens 4, das Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und den Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W auszugleichen, um einen stabilen Halt zu erreichen. Da der Balancer 8 die vom Linearmotor 70 hochzuziehende Last reduzieren kann, kann somit die Größe des Linearmotors 70 verringert werden.

[0059] Wie oben beschrieben, umfasst die Drahtsäge 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: den Schlitten 4, der so angeordnet ist, dass er in der vertikalen Richtung beweglich ist; die Säule 3, die die Führungsflächen 3a, 3b, 3c, 3d aufweist, die entlang der Schneidrichtung für die Werkstückzufuhr des Werkstückvorschubmechanismus 7 vorgesehen sind; den hydrostatischen Führungsmechanismus 9, der den Schlitten 4 in der Richtung orthogonal zur Schneidrichtung bewegt, indem er das Fluid den Taschen 4a, 4b, 4c, 4d zuführt, die so angeordnet sind, dass sie den Führungsflächen 3a bis 3d gegenüberliegen; die Steuerventile 91, 92, 93, 94, die die Drücke des den Führungsflächen 3a bis 3d zuzuführenden Fluids variieren; und die Steuerung 10, die in der Lage ist, die Drücke des den Führungsflächen 3a bis 3d zuzuführenden Fluids wie gewünscht in Abhängigkeit von der Schneidposition des Werkstücks W (siehe FIG. 1) einzustellen, wie in FIG. 2 oder FIG. 5 dargestellt.

[0060] Gemäß dieser Konfiguration umfasst die Drahtsäge 1 den hydrostatischen Führungsmechanismus 9, der den Schlitten 4 bewegt, indem er den Taschen 4a bis 4d, die den Führungsflächen 3a bis 3d gegenüberliegen und entlang der Schneidrichtung des Werkstücks W (siehe FIG. 1) vorgesehen sind, Fluid zuführt. Der hydrostatische Führungsmechanismus 9 ist in der Lage, die Präzision beim Schneiden des Werkstücks W weiter zu verbessern, indem er die Schneidposition des Werkstücks W (siehe FIG. 1) einstellt, indem er den Druck des Fluids, das in die Taschen 4a bis 4d eingespeist wird, die so angeordnet sind, dass sie den Führungsflächen 3a bis 3d gegenüberliegen sind, in Abhängigkeit von einem Fehler in der Position entsprechend einstellt.

[0061] Darüber hinaus kann die hydrostatische Führung der Führungsflächen 3a bis 3d des hydrostatischen Führungsmechanismus 9 die Position feineinstellen, indem das unter Druck stehende Fluid in die Taschen 4a bis 4d des Schlittens 4 eingespeist wird, um die Führungsflächen 3a bis 3d anzuheben und das Werkstück W in der Längs- und Querrichtung zu bewegen, um die relativen Positionen des Werkstücks W und der Drähte 54 zu verschieben. Da die Führungsflächen 3a bis 3d und die Taschen 4a bis 4d vollständig berührungslos sind, wird somit durch den Mittelungseffekt, bei dem das Fluid einen Formfehler der Führungsflächen 3a bis 3d abfedert, eine hohe Betriebspräzision erreicht.

[0062] Da die Führungsflächen 3a bis 3d und die Taschen 4a bis 4d einen geringeren Reibungswiderstand (mit höherem Ansprechverhalten) als eine Rollführung besitzen, außerdem aufgrund der Viskosität des Fluids eine hohe Dämpfung aufweisen und nicht durch Turbulenzen beeinträchtigt werden, verfügen die Führungsflächen 3a bis 3d und die Taschen 4a bis 4d zudem über bessere Bewegungen und ermöglichen eine hochpräzise Positionseinstellung. Darüber hinaus ermöglicht es die Drahtsäge 1, das Werkstück in jede gewünschte geschwungene Form zu bringen, indem die Drücke des in die Taschen 4a bis 4d eingespeisten Fluids angepasst werden, um das Werkstück in Längs- und Querrichtung zu bewegen.

[0063] Die Drahtsäge 1 umfasst zudem den Balancer 8, der das Gewicht dessen, was in der vertikalen Richtung bewegt werden kann, und den Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W ausgleicht.

[0064] Gemäß dieser Konfiguration ist der Balancer 8 in der Lage, das Gewicht dessen, was in vertikaler Richtung bewegt werden kann (zum Beispiel das Gewicht des Schlittens 4 und das Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70), und den Bearbeitungswiderstand bei der Bearbeitung des Werkstücks W auszugleichen, um einen stabilen Halt zu erreichen. Da der Balancer 8 die vom Linearmotor 70 hochzuziehende Last reduzieren kann, kann somit die Größe des Linearmotors 70 verringert werden, um eine Verringerung der Größe der gesamten Säule 3 zu erreichen.

[0065] Des Weiteren umfasst der Balancer 8 die Zylindervorrichtung 80.

[0066] Gemäß dieser Konfiguration fängt der Balancer 8 mittels des hydraulischen Drucks, der dem Zylinder 81 der Zylindervorrichtung 80 zugeführt wird, das Gewicht des Schlittens 4, das Gewicht des beweglichen Elements 72 des Linearmotors 70 und den Bearbeitungswiderstand beim Bearbeiten des Werkstücks W ab, um einen stabilen Halt zu erreichen.

[0067] Darüber hinaus umfasst die Drahtsäge 1, wie in FIG. 2 und FIG. 3 gezeigt, den Linearmotor 70, der den Schlitten 4 in der vertikalen Richtung (der Schneidrichtung des Werkstücks W) bewegt.

[0068] Da sich die Ankerwicklung 71 auf der bewegten Seite relativ zum Permanentmagneten 73 auf der feststehenden Seite berührungslos bewegt, verschleißt der Linearmotor 70 gemäß dieser Konfiguration nicht, und es kann eine gleichmäßige Bewegung beim Schneiden erreicht werden. Des Weiteren kann die Drahtsäge 1 die Arbeit der Wartung der Teile des Linearmotors 70 vermeiden und somit die Wartungsfreundlichkeit verbessern.

[Modifikation]

[0069] Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Änderungen im Rahmen der technischen Idee möglich sind, und es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung diese modifizierten und geänderten Erfindungen umfasst.

[0070] Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform anhand des Falles beschrieben wurde, in dem die Taschen 4a bis 4d an der vorderen, hinteren, linken und rechten Seite der äußeren Umfangsfläche des Schlittens 4 vorgesehen sind, wie in FIG. 2 als Beispiel für den hydrostatischen Führungsmechanismus 9 gezeigt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.

[0071] Als Taschen 4a bis 4d, in die das Öl eingespeist wird, müssen nur mindestens die Taschen 4c, 4d an der linken und rechten Seite der äußeren Umfangsfläche des Schlittens 4 vorgesehen sein. Auch wenn es auf diese Weise nur möglich ist, die Position des Schlittens 4 in seitlicher Richtung zu verstellen, kann die Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks W adjustiert werden, so dass das Werkstück W (siehe FIG. 1) mit hoher Präzision geschnitten werden kann.

[0072] Zudem ist der Werkstückvorschubmechanismus 7 nicht auf den Linearmotor 70 beschränkt und könnte eine Hebe- und Senkvorrichtung mit einer Kugelumlaufspindel und einem Servomotor sein.

Claims (4)

1. Drahtsäge, umfassend: einen Schlitten, der so angeordnet ist, dass er in einer vertikalen Richtung beweglich ist; eine Säule, die eine Führungsfläche aufweist, die entlang einer Schneidrichtung für die Werkstückzufuhr eines Werkstückvorschubmechanismus vorgesehen ist; einen hydrostatischen Führungsmechanismus, der den Schlitten in einer Richtung orthogonal zur Schneidrichtung bewegt, indem er ein Fluid in eine Tasche einspeist, die so angeordnet ist, dass sie der Führungsfläche gegenüberliegt; ein Steuerventil, das einen Druck des der Führungsfläche zuzuführenden Fluids variiert; und eine Steuerung, die in der Lage ist, den Druck des der Führungsfläche zuzuführenden Fluids wie gewünscht in Abhängigkeit von einer Schneidposition eines Werkstücks einzustellen.

2. Drahtsäge nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Balancer, der ein Gewicht dessen, was in der vertikalen Richtung bewegt werden kann, und den Bearbeitungswiderstand ausgleicht, wenn das Werkstück bearbeitet wird.

3. Drahtsäge nach Anspruch 2, wobei der Balancer eine Zylindervorrichtung umfasst.

4. Drahtsäge nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Linearmotor, der den Schlitten in der vertikalen Richtung bewegt.