JP2007021676A - ノズル装置、ワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業効率の低下、及び加工精度の低下を防ぐノズル装置、これを備えたワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法を提供する。
【解決手段】 ノズル装置１０Ａ，１０Ｂは、ワイヤ工具２１によりワーク４１を加工する際に冷媒７を供給するためのノズル装置であって、冷媒７を吐出するためのノズル１Ａ，１Ｂと、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ａ，１Ｂの向きを制御する制御装置２Ａ，２Ｂと、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワイヤ工具によりワークを加工する際に冷媒を供給するためのノズル装置、これを備えたワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法に関するものである。

図７に示すように、半導体シリコンのインゴットといった硬脆材料等のワーク４１を薄く加工（スライス）するためのワイヤソーとして、ワイヤ工具２１を備えたマルチワイヤソー装置２０が用いられている。このマルチワイヤソー装置２０では、ワイヤ工具２１の複数の列が、ローラ２３Ａ及び２３Ｂを巻回することにより形成されている。加工対象となるワーク４１は、ワーク保持部２４に接着剤で保持されている。ワイヤ工具２１を図７における右上方向又は左下方向に巻取ることにより、ワイヤ工具２１が走行を始める。走行中のワイヤ工具２１の列にワーク４１を押し当てることにより、ワーク４１が薄く切断される。

上記のような加工を行う場合、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２が摩擦により高温になるため、ワイヤ工具２１の断線が発生しやすくなったり、砥粒を固定するボンドや砥粒が損傷することでワーク４１を傷付けたり切れ味が低下したりする。断線が発生した際には復旧が必要となり、また切れ味が低下すればそれだけ加工に時間がかかるため、作業効率が低下してしまう。また、ワーク４１の加工を進めるほどワーク４１から切粉が発生するため、この切粉により加工精度が低下したり、作業効率が低下したりしてしまう。このような作業効率の低下、及び加工精度の低下を防止するため、様々な試みがなされている。例えば、下記特許文献１及び２に開示された方法では、接触部分４２の近傍に向けて冷却液を一定方向に噴射することにより、接触部分４２を冷却して高温化を防止しつつ、発生する切粉の排出を行っている。
特開２０００−２９６４５５号公報 特開２０００−２１８５０４号公報

ここで、ワーク４１は円柱形状である場合が多い。このようなワーク４１を軸方向に垂直に切断加工する場合は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、加工するにつれて接触部分４２の端部（すなわちワーク４１の外周面４４とワイヤ工具２１との接触端４３，４３）各々の位置が変化する。このため、接触端４３，４３各々の位置によっては、一定方向に噴射される上記冷却液が接触端４３，４３各々に噴射されず（特に図８（ｂ）に示すような状態の場合）、冷却が不十分となったり、切粉の排出が不十分になったりして、作業効率の低下や、加工精度の低下が生じるという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、作業効率の低下、及び加工精度の低下を防ぐノズル装置、これを備えたワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るノズル装置は、ワイヤ工具によりワークを加工する際に冷媒を供給するためのノズル装置であって、冷媒を吐出するためのノズルと、ワークとワイヤ工具との位置関係に応じて、ノズルの向きを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

これにより、まず、ワークとワイヤ工具との位置関係に応じて、ノズルの向きが制御装置により制御される。そして、向きが制御されたノズルから冷媒が吐出される。このため、ワークとワイヤ工具との位置関係が変化しても、冷媒によりワイヤ工具とワークとの接触部分を十分に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下を防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉を冷媒により排出させることができる。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ワイヤ工具に対するワークの位置を検出する位置検出装置を備え、制御装置は、位置検出装置により検出したワークの位置に基づいて、ノズルの向きを制御するのも好ましい。

これにより、まず、ワイヤ工具に対するワークの位置が位置検出装置により検出される。そして、この検出されたワークの位置に基づいて、制御装置によりノズルの向きが制御される。このため、ワイヤ工具に対するワークの位置が変化しても、ワイヤ工具とワークとの接触部分をより確実に冷却することができる。従って、ワイヤ工具の断線が更に発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ワークとワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じたノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルを記憶する記憶装置を備え、制御装置は、プロファイルに基づいて、ノズルの向きを制御するのも好ましい。

これにより、まず、ノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルが、記憶装置により記憶される。なお、このプロファイルに記憶されたノズルの向きは、ワークとワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じている。そして、この記憶されたプロファイルに基づいて、制御装置によりノズルの向きが制御される。このため、ワークとワイヤ工具との位置関係が変化しても、ワイヤ工具とワークとの接触部分をより確実に冷却することができる。従って、ワイヤ工具の断線が更に発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、冷媒を超音波振動させるための超音波振動付与手段を備えるのも好ましい。

これにより、超音波振動する冷媒がワイヤ工具とワークとの接触部分に供給される。このため、ワークから発生する切粉が、超音波振動する冷媒により更に確実に排出されるので、加工精度の低下をより確実に防ぐことができる。

本発明に係るワイヤ加工装置は、上記のノズル装置と、ワイヤ工具と、ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワークを保持するワーク保持手段と、ワーク保持手段により保持されたワークを、ワイヤ工具に対して付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする。

これにより、ワーク保持手段により保持されたワークが、ワイヤ走行手段により走行するワイヤ工具に対して、付勢手段により付勢される。このとき、ノズル装置により向きが制御されたノズルから冷媒が吐出される。このため、ワークを加工することができるとともに、ワークとワイヤ工具との位置関係が変化しても、冷媒によりワイヤ工具とワークとの接触部分を十分に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下を防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉を冷媒により排出させることができる。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

本発明に係るワイヤ加工方法は、ノズルを通して冷媒を供給しながらワイヤ工具によりワークを加工するワイヤ加工方法であって、ワークとワイヤ工具との位置関係に応じて、ノズルの向きを変更することを特徴とする。

これにより、ワークとワイヤ工具との位置関係に応じて、ノズルの向きが変更されて、ノズルを通して冷媒が供給される。このため、ワークとワイヤ工具との位置関係が変化しても、冷媒によりワイヤ工具とワークとの接触部分を十分に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下を防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉を冷媒により排出させることができる。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ワイヤ工具に対するワークの位置を検出し、検出したワークの位置に基づいてノズルの向きを変更するのも好ましい。

これにより、まず、ワイヤ工具に対するワークの位置が検出される。そして、この検出されたワークの位置に基づいて、ノズルの向きが変更される。このため、ワイヤ工具に対するワークの位置が変化しても、ワイヤ工具とワークとの接触部分をより確実に冷却することができる。従って、ワイヤ工具の断線が更に発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ワークとワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じたノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルを予め記憶しておき、プロファイルに基づいてノズルの向きを変更するのも好ましい。

これにより、まず、ノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルが、記憶装置により予め記憶される。なお、このプロファイルに記憶されたノズルの向きは、ワークとワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じている。そして、この記憶されたプロファイルに基づいて、ノズルの向きが変更される。このため、ワークとワイヤ工具との位置関係が変化しても、ワイヤ工具とワークとの接触部分をより確実に冷却することができる。従って、ワイヤ工具の断線が更に発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ワークとワイヤ工具との接触端に冷媒を供給するように、ノズルの向きを変更するのも好ましい。

これにより、ワークとワイヤ工具との接触端の位置が変化しても、ノズルの向きが変更されて、この接触端に冷媒が供給される。このため、ワイヤ工具とワークとの接触部分をより確実に冷却することができる。従って、ワイヤ工具の断線が更に発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワークから発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、冷媒を超音波振動させるのも好ましい。

これにより、超音波振動する冷媒がワイヤ工具とワークとの接触部分に供給される。このため、ワークから発生する切粉が、超音波振動する冷媒により更に確実に排出されるので、加工精度の低下をより確実に防ぐことができる。

また、ワークは略円柱状の外形を有するのも好ましい。

これにより、略円柱状の外形を有するワークを、軸方向に垂直に切断することで、作業効率の低下、及び加工精度の低下を防ぎながら、略円盤状のワークを得ることができる。

本発明によれば、作業効率の低下、及び加工精度の低下を防ぐノズル装置、これを備えたワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るノズル装置、ワイヤ加工装置、及びワイヤ加工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るワイヤ加工装置３０の構造の概略を示す斜視図である。なお、図１には、ワイヤ加工装置３０が備える制御装置２Ａ，２Ｂは図示していない。また、図２は、図１に示したワイヤ加工装置３０の構造の概略を示す側面図である。

ワイヤ加工装置３０は、シリコンのインゴット等のワーク４１をワイヤ工具２１により加工するための装置である。ワイヤ加工装置３０は、ノズル装置１０Ａ，１０Ｂと、ワイヤ工具２１と、定滑車２２Ａ，２２Ｂと、ローラ（ワイヤ走行手段）２３Ａ，２３Ｂと、ワーク保持部（ワーク保持手段）２４と、付勢部（付勢手段）２５と、を備えている。ワイヤ加工装置３０において、定滑車２２Ａに掛けられたワイヤ工具２１が、ローラ２３Ａ及び２３Ｂを複数回まとめて巻回した後に、定滑車２２Ｂに掛けられている。これにより、ローラ２３Ａ及び２３Ｂ間にワイヤ工具２１の列が形成されている。このため、ワイヤ工具２１を定滑車２２Ａ側方向（すなわち図１における右上方向、または図２における右方向）に巻取ることによるワイヤ工具２１の走行、及びワイヤ工具２１を滑車２２Ｂ側方向（すなわち図１における左下方向、または図２における左方向）に巻取ることによるワイヤ工具２１の走行の各動作を行うことができる。なお、各動作を交互に行うこともできる。

ワイヤ工具２１は、ピアノ線等からなるワイヤに砥粒を固定した工具であり、全長は１ｋｍを超えている。ワイヤの直径は全長に亘って０．５ｍｍ未満である。一般的に、直径が０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍのワイヤが多く用いられ、直径が０．１４ｍｍのワイヤが特に多く用いられる。ワイヤに固定している砥粒は、ダイヤモンドやＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）等からなり、粒径が２０μｍ〜３０μｍ程度である。また、粒径が１０μｍ〜２０μｍ、又は３０μｍ〜４０μｍ程度である砥粒を用いることもある。

定滑車２２Ａ，２２Ｂは、定滑車の回転中心となる軸の位置が固定された滑車である。定滑車２２Ａ，２２Ｂを固定する方法は特に限定されず、固定の様子は図示していない。ワイヤ工具２１は、定滑車２２Ａ，２２Ｂ各々によって走行の方向が変更されている。

ワイヤ工具２１は、定滑車２２Ａを介してローラ２３Ａ及び２３Ｂを複数回巻回した状態で張力を有している。なお、複数回巻回した後のワイヤ工具２１は、上記の定滑車２２Ｂに掛けられている。ローラ２３Ａ及びローラ２３Ｂ各々は、円柱形状であり、互いに連動して回転することによりワイヤ工具２１を走行させることができる。走行するワイヤ工具２１の走行方向は、ローラ２３Ａ及び２３Ｂにより案内されている。

ワーク４１は、ワーク保持部２４により保持することができる。ワーク保持部２４の例として、炭素鋼等が挙げられる。

ワーク保持部２４は、付勢部２５により固定されている。ワーク保持部２４により保持されたワーク４１を、ローラ２３Ａ，２３Ｂの回転により走行しているワイヤ工具２１に対して、付勢部２５により付勢、すなわち押付けわせる。このように、付勢部２５がワーク４１を走行中のワイヤ工具２１に対して加圧することにより、ワーク４１の加工が行われる。なお、付勢の方向は逆にしてもよい。すなわち、位置が固定されたワーク４１に対して、走行中のワイヤ工具２１を付勢することにより加工を行ってもよい。

ワーク保持部２４に、ノズル装置１０Ａが接続されて設けられている。また、ノズル装置１０Ｂが、ワーク保持部２４を挟むようにノズル装置１０Ａと対向する位置で、ワーク保持部２４に接続されて設けられている。ノズル装置１０Ａ，１０Ｂは、ワイヤ工具２１によるワーク４１の加工の際に冷媒を供給する装置であり、各々同様な構成を有している。従って、以下、ノズル装置１０Ａについてのみ説明を行う。

ノズル装置１０Ａは、ノズル１Ａ及び制御装置２Ａを備えている。制御装置２Ａは、駆動力を伝達する略円柱状のローラ３Ａ，５Ａ，６Ａと、付勢伝達コードを収納するとともに引っ張り出された付勢伝達コードの長さに応じて回転方向を制御する回転制御ローラ４Ａと、を有する。

ワーク保持部２４に接続された付勢伝達コードが、ローラ３Ａに掛けられた後に、回転制御ローラ４Ａに収納されている。また、回転制御ローラ４Ａ及びローラ５Ａは接して設けられている。さらに、ローラ５Ａ及び６Ａは、互いに連動して回転できるように、駆動伝達コードにより断面略８字状に巻回されている。すなわち、駆動伝達コードが、ローラ５Ａを一回り巻回した後に、ローラ６Ａを逆方向に一回り巻回して両端が接続された状態になっている。ローラ６Ａは、支柱８Ａ，８Ａに支えらながら、ローラ６Ａが有する軸を介して２本の支柱８Ａ，８Ａに独立して回動可能に設けられている。なお、支柱８Ａ，８Ａは、位置が固定されている。支柱８Ａ，８Ａを固定する方法は特に限定されず、固定の様子は図示していない。また、ローラ６Ａの曲面状の側面に、ノズル１Ａが突設されている。ノズル１Ａは、ローラ６Ａの軸方向を長手方向として、ローラ６Ａの軸方向の長さ程度に延びている。ノズル１Ａの先端には、略長方形状の吐出孔ＨＡが形成されている。また、冷媒が収容されている冷媒容器（図示せず）とノズル１Ａとが、冷媒供給用チューブ（図示せず）により接続されている。冷媒は、冷媒供給用チューブを介して冷媒容器からノズル１Ａに供給され、ノズル１Ａは吐出孔ＨＡからこの冷媒を吐出する。

次に、ノズル１Ａ，１Ｂを通して冷媒７を供給しながらワイヤ工具２１によりワーク４１を加工するワイヤ加工方法について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、ノズル１Ａ，１Ｂの向きの経時変化を説明する説明図である。まず、図３（ａ）は、ワーク４１の加工が始まった直後の状態を示す。ワイヤ工具２１の走行中に、ワーク保持部２４が保持したワーク４１を付勢部２５により付勢する。より詳しくは、ワーク４１をワイヤ工具２１側（すなわち図３における下方向）に対して付勢、すなわち押し下げるとともにワーク４１をワイヤ工具２１の列に押し当てる。これにより、ワーク４１が加工され始める。この状態においては、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２は、一点で示されている。この接触部分４２は、ワーク４１の外周面４４とワイヤ工具２１との接触端４３と一致している。ノズル１Ａ，１Ｂ各々の向きが接触端４３に向くように、回転制御ローラ４Ａから引っ張り出される付勢伝達コードの長さが調整されている。

次に、図３（ｂ）は、ワーク４１の加工が５割程完了した状態を示す。この状態においては、接触部分４２の端部が、ワーク４１の外周面４４とワイヤ工具２１との接触端４３，４３と一致している。ワーク４１の断面形状は円形状であるため、この状態では接触部分４２の長さは図３（ａ）の状態に比べて長くなっている。これにより、接触端４３，４３は図３（ａ）の状態に比べて互いに離れた場所に位置している。ここで、ワイヤ工具２１にワーク４１を更に付勢させることで、ローラ３Ａ，３Ｂ各々が反時計回り及び時計回りに回転する。このローラ３Ａ，３Ｂの回転により、回転制御ローラから付勢伝達コードが引っ張り出される。この引っ張り出された付勢伝達コードの長さに応じて回転制御ローラ４Ａ，４Ｂ各々の回転方向が制御される。すなわち、図３（ｂ）の状態に遷移するまでの付勢伝達コードの長さでは、回転制御ローラ４Ａ，４Ｂ各々は反時計回り及び時計回り（白矢印で示される）に回転する。これにより、ローラ５Ａ，５Ｂ各々が時計周り及び反時計回りに回転するため、ローラ６Ａ，６Ｂ各々が反時計回り及び時計回りに回転する。よって、このローラ６Ａ，６Ｂ各々の回転により、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが図３（ｂ）における下向きに変更される。従って、この互いに離れた場所に位置する接触端４３，４３に向くように、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが変更される。このように、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが変更される。

次に、図３（ｃ）は、ワーク４１の加工が終わる直前の状態を示す。この状態においても、接触部分４２の端部が、ワーク４１の外周面４４とワイヤ工具２１との接触端４３，４３と一致している。ワーク４１の断面形状は円形状であるため、この状態では接触部分４２の長さは図３（ｂ）の状態に比べて短くなっている。これにより、接触端４３，４３は図３（ｂ）の状態に比べて互いに近づいた場所に位置している。ここで、ワイヤ工具２１にワーク４１を更に付勢させることで、ローラ３Ａ，３Ｂ各々が反時計回り及び時計回りに回転する。このローラ３Ａ，３Ｂ各々の回転により、回転制御ローラから付勢伝達コードが引っ張り出される。この引っ張り出された付勢伝達コードの長さに応じて回転制御ローラ４Ａ，４Ｂ各々の回転方向が制御される。すなわち、図３（ｃ）の状態を含む、図３（ｂ）の状態以降の付勢伝達コードの長さでは、回転制御ローラ４Ａ，４Ｂ各々は今までの回転の向きを変更して、時計回り及び反時計回り（黒矢印で示される）に回転する。これにより、ローラ５Ａ，５Ｂ各々が反時計周り及び時計回りに回転するため、ローラ６Ａ，６Ｂ各々が時計回り及び反時計回りに回転する。よって、このローラ６Ａ，６Ｂの回転により、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが図３（ｃ）における上向きに変更される。従って、図３（ｂ）の状態に比べて互いに近づいた場所に位置する接触端４３，４３に向くように、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが変更される。このように、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが変更される。

次に、本実施形態に係るノズル装置１０Ａ，１０Ｂ、ワイヤ加工装置３０、及びワイヤ加工方法の作用及び効果について説明する。

上述のように、ワーク保持部２４により保持されたワーク４１が、ローラ２３Ａ，２３Ｂにより走行するワイヤ工具２１に対して、付勢部２５により付勢される。これにより、ワーク４１が加工される。このとき、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが制御装置２Ａ，２Ｂにより制御される。そして、向きが制御されたノズル１Ａ，１Ｂから冷媒７が吐出される。このため、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係が変化しても、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２の接触端４３，４３に冷媒７が供給される。これにより、冷媒７により接触部分４２を十分に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具２１の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下を防ぐことができる。また、ワーク４１から発生する切粉を冷媒により排出させることができる。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。なお、ワーク４１は、略円柱形状の外形を有するのが好ましい。これにより、ワーク４１を軸方向（すなわち、図３（ａ）〜（ｃ）の紙面に垂直な方向）に垂直に切断することにより、上記のように作業効率の低下、及び加工精度の低下を防ぎながら、略円盤状のワークを得ることができる。

なお、ワイヤ工具２１上の、接触端４３，４３から離れた位置に冷媒７を噴出して付着させる方法においては、ワイヤ工具２１から冷媒７が弾かれたり、ワイヤ工具２１の列の間を冷媒７がすり抜けてしまう。従って、冷媒７による接触部分４２の冷却効果は低くなってしまう。しかしながら、本実施形態では、上述したように、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ａ，１Ｂの向きが制御される。このため、確実に接触端４３，４３に冷媒７が供給されるので、接触部分４２を十分に冷却させることができる。

次に、ノズル１Ａ，１Ｂの変形例について説明する。図４（ａ）及び（ｂ）各々は、ノズル１Ａ，１Ｂの変形例であるノズル１Ｃ，１Ｄと、ノズル１Ｅ，１Ｆとの側面図である。ノズルは、図４（ａ）に示すノズル１Ｃ，１Ｄのように、先端に近づくに従い徐々に幅が狭くなるカーブ形状としてもよい。また、ノズルは、図４（ｂ）に示すノズル１Ｅ，１Ｆのように、先端に近づくに従い徐々に幅が狭くなる折れ曲がり形状としてもよい。このような形状にすることにより、接触端４３が狭い空間にある場合でも、ノズルをワイヤ工具２１やワーク保持部２４等に触れさせることなく、接触端４３に冷媒７を供給することが容易になる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るワイヤ加工装置について説明する。図５は、このワイヤ加工装置が備えるノズル装置１０Ｇの構造の概略を示す斜視図である。第１実施形態に係るワイヤ加工装置３０はノズル装置１０Ａ，１０Ｂを備えているのに対し、第２実施形態に係るワイヤ加工装置はノズル装置１０Ｇを備えるとともに、ノズル装置１０Ｇと同様の構造のノズル装置をノズル装置１０Ｇと対向する位置に備えている。ノズル装置１０Ｇは、ノズル１Ｇ、制御装置２Ｇ、及び位置検出装置３Ｇを備えている。ノズル１Ｇの先端には、複数の分岐孔ＨＧが形成されている。ノズル１Ｇは、この複数の分岐孔ＨＧから冷媒を複数に分岐させて吐出する。制御装置２Ｇは、演算装置４Ｇ、回転駆動装置５Ｇ、及び上記のローラ６Ａを有する。

位置検出装置３Ｇは、支柱８Ａ間に架設された横板８Ｇ上に設けられている。位置検出装置３Ｇは、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分を捉える装置である。この位置検出装置３Ｇにより、ワイヤ工具２１に対するワーク４１の位置が検出される。位置検出装置３Ｇの例としては、ＣＣＤカメラといった撮影装置等が挙げられる。

演算装置４Ｇは、接続コードにより位置検出装置３Ｇに接続されている。演算装置４Ｇは、位置検出装置３Ｇにより検出されたワーク４１の位置に関する情報を受信し、この情報に基づいてノズル１Ｇの新たな向きを演算する装置である。演算装置４Ｇの例としては、パーソナルコンピュータといった計算機等が挙げられる。

回転駆動装置５Ｇは、接続コードにより演算装置４Ｇに接続されるとともに、ローラ６Ａの回転軸に設けられている。回転駆動装置５Ｇは、演算装置４Ｇの演算により算出されたノズル１Ｇの新たな向きに関する情報を受信し、この情報に基づいてローラ６Ａを回転駆動させる装置である。これにより、ノズル１Ｇの向きが変更される等の制御が行われる。回転駆動装置５Ｇの例としては、モータ等が挙げられる。

次に、ノズル１Ｇを通して冷媒７を供給しながらワイヤ工具２１によりワーク４１を加工するワイヤ加工方法について説明する。ワイヤ工具２１によるワーク４１の加工が進むほど、上述したように、ワイヤ工具２１に対するワーク４１の位置が変化する。ここで、位置検出装置３Ｇにより、ワイヤ工具２１に対するワーク４１の位置が検出される。この位置検出装置３Ｇにより検出されたワーク４１の位置に関する情報に基づいて、演算装置４Ｇによりノズル１Ｇの新たな向きが演算される。そして、この演算装置４Ｇの演算により算出されたノズル１Ｇの新たな向きに関する情報に基づいて、回転駆動装置５Ｇによりノズル１Ｇの向きが変更される等の制御が行われる。このように、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係に応じて、ノズル１Ｇの向きが変更される。ノズル１Ｇからは冷媒７が供給される。なお、走行中のワイヤ工具２１に対してワーク４１を付勢部２５により付勢した際に、ローラ２３Ａ及び２３Ｂを巻回したワイヤ工具２１が撓んだ状態でも、ワーク４１とワイヤ工具２１の位置関係に応じてノズル１Ｇの向きが変更されるようにしてもよい。

次に、本実施形態に係るノズル装置１０Ｇの作用及び効果について説明する。

上述のように、位置検出装置３Ｇにより、ワイヤ工具２１に対するワーク４１の位置が検出される。この検出されたワーク４１の位置に基づいて、演算装置４Ｇによりノズル１Ｇの新たな向きが演算される。そして、このノズル１Ｇの新たな向きに関する情報に基づいて、回転駆動装置５Ｇによりノズル１Ｇの向きが変更される等の制御が行われる。このため、ワイヤ工具２１に対するワーク４１との位置が変化しても、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２の接触端４３，４３に冷媒７が供給される。また、ノズル１Ｇは、複数の分岐孔ＨＧから冷媒７を複数に分岐させて吐出する。これにより、ワーク４１の軸方向に関して偏りなく接触端４３，４３に冷媒７を供給することができる。このため、冷媒７により接触部分４２をより確実に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具２１の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、ワーク４１から発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るワイヤ加工装置について説明する。図６は、このワイヤ加工装置が備えるノズル装置１０Ｉの構造の概略を示す斜視図である。第１実施形態に係るワイヤ加工装置３０はノズル装置１０Ａ，１０Ｂを備えているのに対し、第３実施形態に係るワイヤ加工装置はノズル装置１０Ｉを備えるとともに、ノズル装置１０Ｉと同様の構造のノズル装置をノズル装置１０Ｉと対向する位置に備えている。ノズル装置１０Ｉは、ノズル１Ｉ、制御装置２Ｉ、記憶装置３Ｉ、及び超音波振動子（超音波振動付与手段）７Ｉを備えている。ノズル１Ｉの先端には、複数の噴霧孔ＨＩが形成されている。ノズル１Ｉは、この複数の噴霧孔ＨＩから冷媒７を噴霧させる。なお、複数の噴霧孔ＨＩは、例えば、冷媒７を加圧することにより霧状にして強く吹き付ける。制御装置２Ｉは、演算装置４Ｉ、回転駆動装置５Ｉ、及び上記のローラ６Ａを有する。

記憶装置３Ｉは、演算装置４Ｉと通信可能に設けられている。記憶装置３Ｉは、ノズル１Ｉの向きの経時的な変化を示すプロファイルを記憶する装置である。このプロファイルに示されるノズル１Ｉの向きの変化は、ワーク４１とワイヤ工具２１との経時的な位置関係の変化に応じて予め記憶装置３Ｉに記憶されている。記憶装置３Ｉの例としては、メモリやハードディスクといった情報格納装置等が挙げられる。

演算装置４Ｉは、記憶装置３Ｉと通信可能に設けられている。演算装置４Ｉは、記憶装置３Ｉにより記憶されたプロファイルに基づいて、ノズル１Ｉの新たな向きを演算する装置である。演算装置４Ｉの例としては、パーソナルコンピュータといった計算機等が挙げられる。

回転駆動装置５Ｉは、接続コードにより演算装置４Ｉに接続されるとともに、ローラ６Ａの回転軸に設けられている。回転駆動装置５Ｉは、演算装置４Ｉの演算により算出されたノズル１Ｉの新たな向きに関する情報を受信し、この情報に基づいてローラ６Ａを回転駆動させる装置である。これにより、ノズル１Ｉの向きが変更される等の制御が行われる。回転駆動装置５Ｉの例としては、モータ等が挙げられる。

超音波振動子７Ｉは、ノズル１Ｉの外周面に設けられている。超音波振動子７Ｉは、冷媒７を超音波振動させる振動子である。

次に、ノズル１Ｉを通して冷媒７を供給しながらワイヤ工具２１によりワーク４１を加工するワイヤ加工方法について説明する。ワイヤ工具２１によるワーク４１の加工が進むほど、上述したように、ワイヤ工具２１に対するワーク４１の位置が変化する。ここで、記憶装置３Ｉにより、ノズル１Ｉの向きの経時的な変化を示すプロファイルが予め記憶されている。この記憶装置３Ｉにより記憶されたプロファイルに基づいて、演算装置４Ｉによりノズル１Ｉの新たな向きが演算される。そして、この演算装置４Ｉの演算により算出されたノズル１Ｉの新たな向きに関する情報に基づいて、回転駆動装置５Ｉによりノズル１Ｉの向きが変更される等の制御が行われる。このように、ワーク４１とワイヤ工具２１との位置関係の変化の記録に応じて、ノズル１Ｉの向きが変更される。ノズル１Ｉからは冷媒７が供給される。なお、超音波振動子により、この冷媒７は超音波振動している。

次に、本実施形態に係るノズル装置１０Ｉの作用及び効果について説明する。

上述のように、記憶装置３Ｉにより、ノズル１Ｉの向きの経時的な変化を示すプロファイルが、記憶装置により予め記憶される。なお、このプロファイルに記憶されたノズル１Ｉの向きは、ワーク４１とワイヤ工具２１との経時的な位置関係の変化に応じている。この記憶されたワーク４１の位置に基づいて、演算装置４Ｉによりノズル１Ｉの新たな向きが演算される。そして、このノズル１Ｉの新たな向きに関する情報に基づいて、回転駆動装置５Ｉによりノズル１Ｉの向きが変更される等の制御が行われる。このため、ワイヤ工具２１に対するワーク４１との位置関係が変化しても、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２の接触端４３，４３に冷媒７が供給される。また、ノズル１Ｉは、複数の噴霧孔ＨＩから冷媒７を噴霧させる。これにより、ワーク４１の軸方向に関して偏りなく接触端４３，４３に冷媒７を供給することができる。このため、冷媒７により接触部分４２をより確実に冷却させることができる。従って、ワイヤ工具２１の断線が発生し難くなるので、作業効率の低下をより確実に防ぐことができる。また、同じ形状のワーク４１であれば、同じプロファイルを用いて、常に接触端４３，４３に冷媒７を供給しながらの加工を繰り返し行うことができる。この結果、繰り返し行う加工作業の効率を維持することができる。また、ワーク４１から発生する切粉が冷媒により更に確実に排出される。この結果、加工精度の低下を防ぐことができる。

また、ノズル装置１０Ｉは、超音波振動子７Ｉを備えることにより、超音波振動する冷媒７が、ワイヤ工具２１とワーク４１との接触部分４２に供給される。このため、ワーク４１から発生する切粉が、超音波振動する冷媒７により更に確実に排出される。これにより、加工精度の低下をより確実に防ぐことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上記した実施形態では、ワイヤに砥粒を固定させたワイヤ工具２１を用いている（固定砥粒方式）が、例えば、砥粒を固定させていないワイヤをワイヤ工具とし、このワイヤ工具とワークの外周面との接触端に、砥粒を含有する冷媒を上記のように供給して加工を行ってもよい（遊離砥粒方式）。

また、上記した実施形態では、ローラ２３Ａ及び２３Ｂ間にはワイヤ工具２１の複数の列が形成されている（マルチワイヤ）が、例えば、ワイヤ工具２１の列は１本だけ形成されていてもよい（シングルワイヤ）。

また、上記した実施形態では、ワイヤ工具２１の一端が定滑車２２Ａに掛けられるとともに他端が定滑車２２Ｂに掛けられているが、例えば、ワイヤ工具２１の両端各々を定滑車２２Ａ及び２２Ｂに掛けずに、一端と他端を接続してエンドレスにワイヤ工具２１を走行させてもよい（エンドレスワイヤ）。

また、上記した実施形態では、ワーク４１の外形は略円柱形状であるのが好ましいとしたが、例えば、ワーク４１の外形は略直方体状でもよく、特に限定されない。

ワイヤ加工装置の構造の概略を示す斜視図である。 ワイヤ加工装置の構造の概略を示す側面図である。 ノズルの向きの経時変化を説明する説明図である。 ノズルの変形例の側面図である。 ノズル装置の構造の概略を示す斜視図である。 ノズル装置の構造の概略を示す斜視図である。 マルチワイヤソー装置の構造の概略を示す斜視図である。 接触端の位置の経時変化を説明する説明図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｇ，１Ｉ…ノズル、２Ａ，２Ｂ，２Ｇ，２Ｉ…制御装置、３Ａ，３Ｂ，５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ…ローラ、３Ｇ…位置検出装置、３Ｉ…記憶装置、４Ａ，４Ｂ…回転制御ローラ、４Ｇ，４Ｉ…演算装置、５Ｇ，５Ｉ…回転駆動装置、７…冷媒、７Ｉ…超音波振動子、８Ａ，８Ｂ…支柱、８Ｇ…横板、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｇ、１０Ｉ…ノズル装置、２０…マルチワイヤソー装置、２１…ワイヤ工具、２２Ａ，２２Ｂ…定滑車、２４…ワーク保持部、２５…付勢部、３０…ワイヤ加工装置、４１…ワーク、４２…接触部分、４３…接触端、４４…外周面、ＨＡ…吐出孔、ＨＧ…分岐孔、ＨＩ…噴霧孔。

Claims (11)

1. ワイヤ工具によりワークを加工する際に冷媒を供給するためのノズル装置であって、
   前記冷媒を吐出するためのノズルと、
   前記ワークと前記ワイヤ工具との位置関係に応じて、前記ノズルの向きを制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするノズル装置。
2. 前記ワイヤ工具に対する前記ワークの位置を検出する位置検出装置を備え、
   前記制御装置は、前記位置検出装置により検出した前記ワークの位置に基づいて、前記ノズルの向きを制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のノズル装置。
3. 前記ワークと前記ワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じた前記ノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルを記憶する記憶装置を備え、
   前記制御装置は、前記プロファイルに基づいて、前記ノズルの向きを制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のノズル装置。
4. 前記冷媒を超音波振動させるための超音波振動付与手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズル装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のノズル装置と、
   前記ワイヤ工具と、
   前記ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、
   前記ワークを保持するワーク保持手段と、
   前記ワーク保持手段により保持された前記ワークを、前記ワイヤ工具に対して付勢する付勢手段と、
   を備えることを特徴とするワイヤ加工装置。
6. ノズルを通して冷媒を供給しながらワイヤ工具によりワークを加工するワイヤ加工方法であって、
   前記ワークと前記ワイヤ工具との位置関係に応じて、前記ノズルの向きを変更することを特徴とするワイヤ加工方法。
7. 前記ワイヤ工具に対する前記ワークの位置を検出し、
   検出した前記ワークの位置に基づいて前記ノズルの向きを変更することを特徴とする請求項６に記載のワイヤ加工方法。
8. 前記ワークと前記ワイヤ工具との経時的な位置関係の変化に応じた前記ノズルの向きの経時的な変化を示すプロファイルを予め記憶しておき、
   前記プロファイルに基づいて前記ノズルの向きを変更することを特徴とする請求項６に記載のワイヤ加工方法。
9. 前記ワークと前記ワイヤ工具との接触端に前記冷媒を供給するように、前記ノズルの向きを変更することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のワイヤ加工方法。
10. 前記冷媒を超音波振動させることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のワイヤ加工方法。
11. 前記ワークは略円柱状の外形を有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載のワイヤ加工方法。

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