JP4839137B2 - Wire saw - Google Patents
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Description
本発明は、切断用ワイヤにより構成されたワイヤ群に対して半導体インゴット等のワークを切断送りすることにより当該ワークをウエハ状に切断するワイヤソーに関するものである。 The present invention relates to a wire saw for cutting a workpiece such as a semiconductor ingot or the like into a wafer by cutting and feeding a workpiece such as a semiconductor ingot to a wire group constituted by cutting wires.
従来から、ワークをウエハ状に切り出す手段としてワイヤソーが知られている。ワイヤソーは、複数のガイドローラ間に切断用ワイヤが巻き掛けられることにより該ワイヤが多数本並んだ状態で張設され、このワイヤ群をその軸方向に高速駆動しながら該ワイヤ群に遊離砥粒を含むスラリを供給し、この状態で、ワーク保持部に保持されたワークを切断用ワイヤの軸方向と直交する方向に、前記ワイヤ群に対して切断込み送りすることにより、ワークをウエハ状に多数枚同時に切り出すように構成されている。 Conventionally, a wire saw is known as means for cutting a workpiece into a wafer shape. A wire saw is stretched in a state where a large number of wires are arranged by winding a cutting wire between a plurality of guide rollers, and loose abrasive grains are formed on the wire group while driving the wire group at a high speed in the axial direction. In this state, the workpiece held in the workpiece holding section is cut and fed into the wire group in a direction perpendicular to the axial direction of the cutting wire, thereby making the workpiece into a wafer shape. A large number of sheets are cut out simultaneously.
また、最近では、ワーク切断面の平面精度をより向上させるために、ワークに対する切断用ワイヤの切り込み部分に冷却用エアを吹き付けてワークの冷却を促進するものも提案されている(例えば特許文献1)。つまり、ワイヤソーによる切断作業では、その加工熱によりワークが熱膨張を起こして切断面が多少湾曲する傾向があるため、冷却用エアを吹き付けてワークの熱膨張を抑制し、これにより切断面の平面精度を向上させるようにしている。
上記特許文献1のようなワイヤソーは、切断面の平面精度を向上させる上で有効と考えられるが次のような課題が残されている。すなわち、冷却用エアを吹き付けるためにこれがワイヤに作用して振動を起こし、特に、送り込み側(ワイヤ駆動方向におけるワークの上流側)ではこのようなワイヤの振動によってワイヤに付着したスラリが脱落し、ワイヤ群を構成する各ワイヤのワークに対するスラリ持ち込み量にバラツキが生じてしまい、結果、各切断面の面精度の均一性が損なわれることが考えられる。従って、この点について対策をとる必要がある。 Although a wire saw like the said patent document 1 is considered effective in improving the plane accuracy of a cut surface, the following subjects remain. That is, in order to blow cooling air, this acts on the wire and causes vibration. Especially, on the feeding side (upstream side of the workpiece in the wire driving direction), the slurry attached to the wire is dropped by the vibration of the wire, It is conceivable that the amount of slurry brought into the workpiece of each wire constituting the wire group varies, and as a result, the uniformity of the surface accuracy of each cut surface is impaired. Therefore, it is necessary to take measures against this point.
また、切断作業中の発熱量は、ワークの断面形状によっては切断する位置で異なる場合があるため、引用文献1のように同じ条件で継続的に冷却用エアを供給する場合には、過冷却や冷却不足が発生してワーク冷却の有効性が低減することも考えられる。 In addition, the amount of heat generated during the cutting operation may vary depending on the cross-sectional shape of the workpiece, so that when the cooling air is continuously supplied under the same conditions as in the cited document 1, the supercooling is performed. It is also conceivable that the effectiveness of workpiece cooling is reduced due to insufficient cooling.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ワーク切断面の平面精度を高めるとともに各切断面の面精度の均一性を高めることにより、ワーク切断面の品質をより一層向上させることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and further improves the quality of the workpiece cutting surface by increasing the plane accuracy of the workpiece cutting surface and increasing the uniformity of the surface accuracy of each cutting surface. The purpose is that.
上記の課題を解決するために、本発明は、複数のガイドローラに巻回された切断用ワイヤにより形成されるワイヤ群と、このワイヤ群をワイヤ軸方向に往復駆動する駆動手段と、この駆動手段によるワイヤ群の駆動の向きを切換え制御するワイヤ駆動制御手段と、ワークを保持し、前記ワイヤ群に対して相対的に移動することにより前記ワイヤ群に対してワークを切断送りするワーク保持部材と、前記ワイヤ群のうちワークが切込み送りされる領域よりもワイヤ軸方向外側に配置され、前記ワイヤ群に対してスラリを供給するスラリ供給手段とを備えたワイヤソーにおいて、前記ワーク保持部材に保持されるワークを挟んで前記ワイヤ駆動方向両側にそれぞれ配備され、前記ワークに対してワーク冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、前記ワイヤ駆動制御手段によるワイヤ群の駆動の向きの切換えに応じて、当該ワイヤ駆動方向におけるワーク上流側に位置する冷媒供給手段が停止し、かつワーク下流側に位置する冷媒供給手段のみが作動するように各冷媒供給手段の作動の切換えを制御する冷媒供給制御手段と、を備えているものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a wire group formed by a cutting wire wound around a plurality of guide rollers, a drive unit that reciprocates the wire group in the wire axial direction, and the drive Wire drive control means for switching and controlling the driving direction of the wire group by the means, and a work holding member for holding the work and moving the work relative to the wire group to cut and feed the work to the wire group A wire saw including a slurry supply means for supplying slurry to the wire group, the wire saw being disposed outside the region in which the workpiece is cut and fed in the wire group, and held by the workpiece holding member. Refrigerant supply means provided on both sides of the wire drive direction across the workpiece to be supplied, and supplying a workpiece cooling refrigerant to the workpiece; According to the switching of the driving direction of the wire group by the wire drive control means, the refrigerant supply means located on the upstream side of the workpiece in the wire drive direction is stopped, and only the refrigerant supply means located on the downstream side of the work is operated. And a refrigerant supply control means for controlling switching of the operation of each refrigerant supply means.
この構成によると、スラリ供給手段により供給されるスラリが各ワイヤに付着し、ワイヤの移動と共にワーク(切断溝)内に持ち込まれることによりワークの切断が進められ、その一方で、冷媒供給手段によりワークに対して冷媒が供給されることにより当該切断作業に伴うワークの熱膨張が抑制される。この冷媒の供給に際しては、ワイヤの駆動の向きの切換えに応じ、当該駆動方向におけるワーク下流側からのみ冷媒が供給されるように冷媒供給手段の作動が制御される。そのため、送り込み側(つまり、ワイヤ駆動方向におけるワークの上流側)のワイヤに対しては冷媒が供給されることがなく、当該送り込み側のワイヤのスラリ脱落などの不都合が回避される。 According to this configuration, the slurry supplied by the slurry supply means adheres to each wire, and the work is cut by being brought into the work (cutting groove) along with the movement of the wire. By supplying the coolant to the workpiece, the thermal expansion of the workpiece accompanying the cutting operation is suppressed. When supplying the refrigerant, the operation of the refrigerant supply means is controlled so that the refrigerant is supplied only from the downstream side of the workpiece in the driving direction according to the switching of the driving direction of the wire. Therefore, the refrigerant is not supplied to the wire on the feeding side (that is, the upstream side of the workpiece in the wire driving direction), and inconveniences such as slurry dropping of the wire on the feeding side are avoided.
なお、このワイヤソーにおいては、各冷媒供給手段により供給される冷媒の供給量又は温度の少なくとも一方を調整可能な調整手段と、ワークの切断送り位置を検出する送り位置検出手段とをさらに有し、前記冷媒供給制御手段が、前記ワイヤ群に対するワークの切断送り位置に応じてこの調整手段を制御するものであるのが好ましい。 The wire saw further includes an adjustment unit that can adjust at least one of the supply amount or temperature of the refrigerant supplied by each refrigerant supply unit, and a feed position detection unit that detects a cutting feed position of the workpiece. It is preferable that the refrigerant supply control means controls the adjusting means in accordance with a work cutting feed position with respect to the wire group.
つまり、切断作業中のワークの発熱量は、ワークの断面形状や切断位置によって異なる場合がある。この点、上記の構成によると、ワークの具体的な断面形状や切断送り位置に応じて冷媒の供給量又は温度といった条件を可変制御することが可能となるため、ワークの断面形状等に応じてワークをより適切に冷却することが可能となる。 That is, the heat generation amount of the workpiece during the cutting operation may vary depending on the cross-sectional shape of the workpiece and the cutting position. In this respect, according to the above configuration, it is possible to variably control the conditions such as the supply amount or temperature of the refrigerant according to the specific cross-sectional shape and cutting feed position of the work. The workpiece can be cooled more appropriately.
より具体的な構成として、断面円形のワークを切断するものでは、次のような構成を採用することが考えられる。すなわち、前記調整手段は、前記冷媒の供給量を調整可能に設けられ、前記冷媒供給制御手段は、ワーク中心部分切断時の冷媒の供給量がそれ以外のときの供給量よりも多くなるように前記調節手段を制御する。あるいは、前記調整手段は、前記冷媒の温度を調整可能に設けられ、前記冷媒供給制御手段は、ワーク中心部分切断時の冷媒の温度がそれ以外のときの温度よりも低くなるように前記調整手段を制御する。 As a more specific configuration, in the case of cutting a workpiece having a circular cross section, the following configuration may be adopted. That is, the adjusting means is provided so as to be able to adjust the supply amount of the refrigerant, and the refrigerant supply control means is configured so that the supply amount of the refrigerant when the work center part is cut is larger than the supply amount at other times. Controlling the adjusting means; Alternatively, the adjusting means is provided so as to be capable of adjusting the temperature of the refrigerant, and the refrigerant supply control means is configured to adjust the temperature of the refrigerant when the work center portion is cut to be lower than the temperature at other times. To control.
つまり、断面円形のワークではワイヤによる切断長さがワーク中心で最大となるため、ワークの熱膨張は、切断開始から徐々に増加し、切断位置がワーク中心に達したところでピークを迎え、その後、徐々に緩和される。従って、上記の構成によれば、このようなワークの熱膨張特性に対応して過不足無く合理的にワークを冷却することが可能となる。特に、ワークの切断終期に過冷却が発生すると、一旦膨張したワークが短期間に大きく収縮する結果、切断面の平面精度が大きく損なわれることが考えられるが、上記の構成によれば、このような過冷却による弊害を有効に回避することが可能となる。 In other words, since the cutting length by the wire is the maximum at the workpiece center in a workpiece having a circular cross section, the thermal expansion of the workpiece gradually increases from the start of cutting, and reaches a peak when the cutting position reaches the workpiece center. It is gradually eased. Therefore, according to said structure, it becomes possible to cool a workpiece | work rationally without excess and deficiency corresponding to the thermal expansion characteristic of such a workpiece | work. In particular, when supercooling occurs at the end of cutting of the workpiece, it is considered that the once expanded workpiece contracts greatly in a short period of time, and as a result, the plane accuracy of the cut surface may be greatly impaired. It is possible to effectively avoid harmful effects caused by excessive cooling.
なお、上記の各ワイヤソーにおいて、前記冷媒供給手段は、前記ワーク保持部材に設けられているのが好適である。 In each of the wire saws described above, it is preferable that the refrigerant supply means is provided on the work holding member.
この構成によれば、ワークと冷媒供給手段とが一体に移動するので、ワークと冷媒供給手段との干渉を防止することが可能となる。 According to this configuration, since the workpiece and the refrigerant supply unit move together, it is possible to prevent interference between the workpiece and the refrigerant supply unit.
この場合、ワーク保持部材が、その下端に前記ワークを垂下した状態で保持し、前記ワークをワイヤ群に対してその上側から切り込み送りするものでは、前記冷媒供給手段は、前記ワークの被保持部分、又はその近傍に前記冷媒を供給するものであるのが好適である。 In this case, when the work holding member holds the work in a state where the work is suspended at the lower end thereof and cuts and feeds the work from the upper side to the wire group, the coolant supply means is a portion to be held of the work. It is preferable that the refrigerant is supplied in the vicinity thereof.
この構成によれば、ワークの被保持部分からワーク表面に沿って冷媒が流下することとなるので、冷媒を飛散させることなくワークの広い範囲に供給することが可能となる。 According to this configuration, since the coolant flows down from the held portion of the work along the work surface, the coolant can be supplied to a wide range of the work without being scattered.
また、上記の各ワイヤソーにおいて、前記冷媒供給手段は、前記冷媒として前記スラリ供給手段とは別にスラリを供給するものであるのが好適である。 In each of the above wire saws, it is preferable that the refrigerant supply means supplies slurry as the refrigerant separately from the slurry supply means.
冷媒は、ワークの冷却に適したものであればその種類は問わないが、スラリを冷媒として用いる上記の構成によれば、冷媒およびスラリを供給回収するための配管系統を共通化することが可能となる。 The refrigerant may be of any type as long as it is suitable for cooling the workpiece. However, according to the above-described configuration using the slurry as the refrigerant, it is possible to share the piping system for supplying and collecting the refrigerant and the slurry. It becomes.
本発明のワイヤソーによれば、ワークに対して冷媒を供給しながら切断作業を進めるため、ワークの熱膨張を効果的に抑えることができる。しかも、この冷媒の供給は、ワイヤの駆動の向きに応じて、当該駆動方向におけるワークの下流側でのみ行うように構成されているので、送り込み側(つまり、ワイヤ駆動方向におけるワークの上流側)のワイヤに冷媒が供給されてスラリが脱落するといった不都合を有効に回避することができ、ワーク(切断溝)に対する各ワイヤのスラリ持ち込み量を適切に確保することができる。従って、ワークの熱膨張を抑制してワーク切断面の平面精度を高める一方で、各切断面の面精度の均一性を向上させることができる。 According to the wire saw of the present invention, since the cutting operation is performed while supplying the coolant to the workpiece, the thermal expansion of the workpiece can be effectively suppressed. Moreover, since the refrigerant is supplied only on the downstream side of the workpiece in the driving direction according to the driving direction of the wire, the supply side (that is, the upstream side of the workpiece in the wire driving direction). Thus, it is possible to effectively avoid the inconvenience that the coolant is supplied to the wire and the slurry falls off, and the amount of the slurry brought into the workpiece (cutting groove) can be appropriately ensured. Therefore, while suppressing the thermal expansion of a workpiece | work and improving the plane accuracy of a workpiece cutting surface, the uniformity of the surface accuracy of each cutting surface can be improved.
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るワイヤソーの全体構成を概略的に示している。この図に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置10A,10B、ガイドプーリ12A,12B、ガイドプーリ14A,14B、ガイドプーリ16A,16B、ワイヤ張力調節装置18A,18B、ガイドプーリ22A,22B、及び4つのガイドローラ24A,24B,26A,26Bを備えている。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a wire saw according to the present invention. The wire saw shown in this figure includes a pair of wire feeding /
ガイドローラ24A,24Bは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ26A,26Bはそれぞれガイドローラ24A,24Bの下方の位置に配されており、ガイドローラ26Aが駆動モータ25によって回転駆動されるようになっている。
The
各ワイヤ繰出し・巻取り装置10A,10Bは、切断用のワイヤWが巻かれるボビン9A,9Bと、これを回転駆動するボビン駆動モータ11A,11Bと、を備えている。一方のワイヤ繰出し・巻取り装置10Aのボビン9Aから繰出されたワイヤWは、ガイドプーリ12A,14A,16A、ワイヤ張力調節装置18Aのプーリ20A、及びガイドプーリ22Aの順に掛けられ、さらにガイドローラ24A,24B,26B,26Aの外周面のガイド溝(図示省略)に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回螺旋状に巻回された(巻き掛けられた)後、ガイドプーリ22B、ワイヤ張力調節装置18Bのプーリ20B、ガイドプーリ16B,14B,12Bの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置10Bのボビン9Bに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置18A,18BによってワイヤWに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ25によるガイドローラ26Aの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ11A,11Bによるボビン9A,9Bの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤWがボビン9Aから繰出されてボビン9Bに巻き取られる状態(前進駆動状態という)と、ワイヤWがボビン9Bから繰出されてボビン9Aに巻き取られる状態(後退駆動状態という)とにワイヤWの駆動方向が切換え可能となっている。
Each of the wire feeding /
すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ24A,24Bの間に多数本のワイヤWが互いに平行な状態で張られたワイヤ群を形成しながら、これらワイヤ群がその軸方向に進退駆動可能となっている。なお、この実施形態では、前記ワイヤ繰出し・巻取り装置10A,10B等が本発明の駆動手段に相当する。
That is, in this wire saw, a wire group in which a large number of wires W are stretched in parallel with each other is formed between the
図2は、ガイドローラ24A,24B間の部分をやや詳細に図示している。
FIG. 2 illustrates the portion between the
この図に示すように、前記ワイヤ群のうちワーク28が切り込み送りされる領域よりもワイヤWの駆動方向(同図では左右方向)両外側であってワイヤW(ワイヤ群)の上方には、それぞれワイヤ群に対してスラリ(砥粒が混合された加工液)を供給するための一対のスラリ供給装置36,38(本発明に係るスラリ供給手段に相当する)が配備されている。
As shown in this figure, the drive direction of the wire W (left and right direction in the figure) both outside the region of the wire group where the
これらのスラリ供給装置36,38は、それぞれ二つ一組のノズル部材36a,36b(38a,38b)を備えている。これらノズル部材36a,36b,38a,38bは、例えば前後方向に延びるスリット状の液吐出口を有しており、この液吐出口からスラリを吐出することにより、前記ワイヤ群全体、つまりワイヤWの並び方向(図2では紙面に直交する方向)全体に亘ってスラリを供給するようになっている。
Each of these
ノズル部材36a,36b、および38a,38bは、それぞれワイヤWの駆動方向に一定間隔を隔てて配置されることにより、前記作業領域の両側、つまりワイヤWの駆動方向上流側および下流側のそれぞれ二箇所でワイヤ群に対してスラリを供給するようになっている。特に、各組のノズル部材36a,36b、38a,38bのうち前記作業領域から離間する側のノズル部材36a、38aは、ガイドローラ24A,24Bの真上に配置されており、これによって前記ワイヤ群と共にガイドローラ24A,24Bにスラリを供給し、同ローラ24A,24Bを冷却するようになっている。
The
前記ガイドローラ24A,24B間に張られた前記ワイヤ群の上方には、円柱状のワーク(インゴット)28を移動させるワーク送り装置30が設けられている。
Above the group of wires stretched between the
このワーク送り装置30は、ワーク保持部32(本発明に係るワーク保持部材に相当する)と、ワーク送りモータ34とを備えている。
The
ワーク保持部32は、スライスベース33を介して前記ワーク28をその結晶軸に基づいて目的の結晶方位が得られる向きに保持するものであり、ワーク送りモータ34は、図略のボールネジとの組み合わせにより、前記ワーク保持部32とワーク28とを一体に昇降させる(すなわち切断送りする)ものである。従って、このワイヤソーでは、ガイドローラ24A,24B間に張られた多数本のワイヤWがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤWにノズル部材36a,36b,38a,38bから加工液が供給されながら、これらのワイヤWに対してワーク28が下方に切断送りされることにより、このワーク28から一度に多数枚のウエハ(薄片)が同時に切り出されるようになっている。
The
なお、この実施の形態では、ワーク送りモータ34は駆動モータ25等と同様にサーボモータで構成されており、ワーク28の切断送り位置を検出する本発明に係る送り位置検出手段を兼ねている。
In this embodiment, the
ワーク送り装置30の前記ワーク保持部32には、さらに切断作業中のワーク28に対してワーク冷却用の冷媒を供給する一対の冷媒供給装置42,44が設けられている。
The
これら冷媒供給装置42,44は、ワーク28の被保持部分(スライスベース33)を挟んでワイヤWの駆動方向両側に設けられている。各冷媒供給装置42,44は、それぞれワイヤWの駆動方向外側からスライスベース33に向かって斜め下向きに延び、かつ、ワーク28の軸方向(同図では紙面に直交する方向)に亘って延びるスリット状の液吐出口を有したノズル部材42a,44aを備えている。そして、これらノズル部材42a,44aから冷媒を吐出することにより、スライスベース33の部分(ワーク28の被保持部分)からワーク28の表面に沿って冷媒を流下させつつ当該ワーク28を冷却するようになっている。
These
冷媒としてはスラリが用いられており、当実施形態では、前記スラリ供給装置36,38によって供給されるスラリと冷媒としてのスラリとが共用されるようになっている。すなわち、当実施形態では、スラリは、給送ポンプを備えた図外の単一のタンクに貯溜されており、前記ポンプの駆動によりタンクから共通配管50を通じて給送されつつ、当該共通配管50から分岐する分岐管52〜64を介して前記スラリ供給装置36,38の各ノズル部材36a,36b、および冷媒供給装置42,44の各ノズル部材42a,44aにそれぞれ案内される。そして、これらノズル部材36a,36b等から吐出された後、ガイドローラ24A,24B,26A,26Bの下方に配置されるスラリパンによって捕集されつつまとめて図外の回収管を通じて前記タンクに戻されるようになっている。
Slurry is used as the refrigerant. In this embodiment, the slurry supplied by the
なお、以下の説明ではスラリ供給装置36,38により供給されるスラリと、冷媒供給装置42,44により供給される冷媒としてのスラリとを区別するため、後者については特に必要な場合を除き「冷媒」と呼ぶことにする。
In the following description, the slurry supplied by the
各分岐管52〜64には、それぞれ電磁バルブ等からなる開度調整可能なバルブ52a〜64aが介設されており、後記コントローラによりこれらバルブ52a〜64aの開閉および開度が制御されるようになっている。また、冷媒供給装置42,44に対して冷媒(スラリ)を供給するための分岐管62a,64aは、主にフレキシブルチューブ等の可撓性のある配管から構成されており、これによってワーク保持部32の移動に容易に追従し得るようになっている。
The
上記のワイヤソーには、図示を省略するが、一連のワーク切断動作を制御するためのCPU等を含むコントローラが搭載されており、切断作業中は、ワイヤWを所定の設定条件に従って駆動するとともに、ワーク28を所定の設定送り速度で切断送りすべく前記ボビン駆動モータ11A,11B、駆動モータ25およびワーク送りモータ34等の駆動がこのコントローラにより制御されるようになっている。また、スラリ供給装置36,38および冷媒供給装置42,44により設定量のスラリを供給すべく各バルブ52a〜64aの開閉制御が前記コントローラにより行われるようになっている。すなわち、この実施形態では、このコントローラが本発明に係るワイヤ駆動制御手段および冷媒供給制御手段に相当する。
Although not shown, the above-mentioned wire saw is equipped with a controller including a CPU for controlling a series of workpiece cutting operations. During the cutting operation, the wire W is driven according to predetermined setting conditions, The controller controls the driving of the
次に上記コントローラの制御に基づくワーク28の切断動作についてその作用と共に説明する。
Next, the cutting operation of the
まず、ワーク保持部32にワーク28が保持される。そして、この状態で、ワーク送りモータ34の駆動によりワーク28が初期位置、例えば図2に実線で示すようにワイヤW(ワイヤ群)から上方に離間した位置にセットされる。この際、スラリ供給系統(上記共通配管50、分岐管52〜64等)のバルブ52a〜64aは全て閉止されている。
First, the
上記初期位置にワーク28がセットされると、駆動モータ25およびボビン駆動モータ11A,11Bが駆動され、一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置10AからワイヤWが繰り出されながら他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置10Bにより巻き取られることにより、図3(a)に矢印で示すようにワイヤWが前進駆動される。
When the
そして、このワイヤWの駆動速度が予め設定された切断速度に達すると、バルブ52a〜58aが開操作されて両スラリ供給装置36,38からワイヤW(ワイヤ群)へのスラリの供給が開始される。また、バルブ64aが開操作され、これにより同図に示すように、ワーク28を挟んでワイヤWの駆動方向下流側に配置された冷媒供給装置44からのみワーク28へのスラリ(冷媒)の供給が開始される。
When the driving speed of the wire W reaches a preset cutting speed, the
そして、ワーク送りモータ34の作動により一定速度でワーク28の切断送りが開始される。このようにワーク28の切断送りが開始されると、ワイヤWがワーク28に対して切り込むとともに、当該ワイヤWに付着した遊離砥粒を含むスラリがワイヤWの移動とともにワーク28内(切断溝)に持ち込まれ、これによってワーク28の切断が進められることとなる。
Then, the
切断作業中は、ワーク28に対して冷媒が供給されることによりワーク28が冷却される。具体的には、ノズル部材44aからスライスベース33の部分に供給された冷媒が同図に示すようにワーク表面に沿って流下しつつワーク28aの熱を奪うことによりワーク28が冷却され、これにより加工熱によるワーク28の熱膨張が抑制されることとなる。
During the cutting operation, the
この際、このワイヤソーでは、上記の通りワイヤWの駆動方向に対してワーク28の下流側に位置する冷媒供給装置44からのみスラリが供給されるため、ワーク28に対して送り込み側(つまり、ワイヤWの駆動方向におけるワーク28の上流側)に位置するワイヤWに冷媒が供給される(流下する)ことがない。そのため、冷媒の流下等により送り込み側のワイヤWに振動が生じて当該ワイヤWに付着したスラリ(スラリ供給装置36,38により供給されたスラリ)が脱落するといった不都合を伴うことがなく、その結果、各ワイヤWによるワーク28に対するスラリ持ち込み量が均一に保たれたままで各ワイヤWによるワーク28の切断が進められることとなる。
At this time, in this wire saw, since the slurry is supplied only from the
このようにしてワイヤWを前進駆動した状態で一定期間だけ切断作業が進められると、ワイヤWの駆動速度が減速されて一旦停止された後、今度は逆に、他方側のワイヤ繰出し・巻取り装置10BからワイヤWが繰り出されながら上記一方側のワイヤ繰出し・巻取り装置10Aにより巻き取られ、これによりワイヤWの駆動が、図3(b)に矢印で示すように後退駆動に切り換えられてワーク28の切断作業が進められる。
When the wire W is driven forward in this way and the cutting operation is continued for a certain period, the drive speed of the wire W is decelerated and temporarily stopped, and then, on the contrary, the wire feeding / winding on the other side is reversed. While the wire W is being fed out from the
この際、ワイヤWの駆動方向が切り替わると同時に、前記バルブ64aが閉止されるとともにバルブ62aが開操作され、これによって、同図に示すように前進駆動時とは逆側の冷媒供給装置42からの冷媒の供給が開始される。つまり、ワイヤWの後退駆動への切換後も前進駆動時と同様にワイヤWの駆動方向においてワーク28の下流側からのみ冷媒の供給が行われ、その結果、各ワイヤWによるワーク28に対するスラリ持ち込み量が均一に保たれつつ各ワイヤWによる切断が進められることとなる。
At this time, the driving direction of the wire W is switched, and at the same time, the
こうして一定の期間毎にワイヤWの駆動の向きが切換えられるとともに、この切換えに応じて冷媒供給装置42,44の切換えが行われながら、ワーク28の切断作業が進められ、ワーク28が所定の切断終了送り位置に到達すると、ワイヤWの駆動が停止されて一連の切断作業が終了することとなる。
In this way, the driving direction of the wire W is switched at regular intervals, and the
以上説明したように、このワイヤソーでは、切断作業中、ワーク28に対して冷媒を供給しながら切断作業を進めるように構成されているため、加工に伴うワーク28の熱膨張を効果的に抑えることができる。しかも、このワイヤソーでは、冷媒を供給する装置としてワイヤWの駆動方向にワーク28を挟んで一対の冷媒供給装置42,44が設けられ、さらにワイヤWの駆動の向きに応じて常にワーク28の下流側(ワイヤWの駆動方向における下流側)からのみ冷媒の供給が行われるように冷媒供給装置42,44が切換え制御されることにより、冷媒を供給することによる弊害、つまり、送り込み側(ワイヤWの駆動方向におけるワーク上流側)のワイヤWに冷媒が供給されて当該ワイヤWからスラリが脱落するという弊害が有効に回避され、その結果、当該ワイヤWによるワーク28(切断溝)へのスラリ持ち込み量が均一に保たれるようになっているので、ワーク28の熱膨張を抑えてワーク切断面の平面精度を高める一方で、各切断面の面精度の均一性を向上させることができるようになる。従って、従来のこの種のワイヤソーに比べると、ワーク切断面の品質をより一層向上させることができるという効果がある。
As described above, this wire saw is configured to advance the cutting operation while supplying the coolant to the
また、このワイヤソーでは、上記の通り、ワーク保持部32に各冷媒供給装置42,44が搭載され、スライスベース33の近傍に冷媒が供給されつつワーク上端からその表面に沿って流下するようになっているので、冷媒を、飛散を伴うことなく可及的に広い範囲に亘って供給することができる。従って、上記のようにワイヤWの駆動方向におけるワーク28の下流側からのみ冷媒を供給しならも高い冷却効果を得ることができるという利点もある。
Further, in this wire saw, as described above, the
また、上記のようにワーク保持部32に各冷媒供給装置42,44が搭載され、冷媒供給装置42,44とワーク28とが一体的に移動するので、冷媒供給装置42,44とワーク28とが干渉するおそれがないという利点もある。
Further, as described above, the
なお、上記の実施形態では、冷媒供給装置42,44による冷媒の供給量については特に説明していないが、ワーク28の切断送り位置に応じて冷媒の供給量を制御することによって、より合理的にワーク28を冷却し得るように構成してもよい。すなわち、上記のように円柱状のワーク28を切断する場合、その切断面は、図5に示すように軸方向中央(切断面Fa)では平面又はこれに近い状態となるが、その両側(切断面Fb,Fc)では熱膨張の影響により湾曲した形状となる傾向がある。これは円柱状のワーク28では切断送り位置によってワイヤWによるワーク28の切断長さが異なり、切断に伴う発熱量がワーク中心部分で大きくなることに起因している。そのため、冷媒の供給に関してもこの傾向に対応して冷媒の供給量を変化させることが有効となる。具体的には、駆動モータ25によりワーク28の切断送り位置を検出しながら、ワーク中心部分切断時の冷媒供給量がそれ以外の時の冷媒供給量よりも相対的に多くなるように上記コントローラによりバルブ62a,64aの開度を制御するように構成する。
In the above-described embodiment, the supply amount of the refrigerant by the
このような構成によれば、切断に伴うワーク28の発熱量に対応して過不足なくワーク28を冷却することが可能となるため、合理的にワーク28を冷却することができる。
According to such a configuration, the
また、ワーク28の過冷却を有効に防止することができ、当該過冷却による平面精度への影響を回避できるという利点もある。すなわち、切断開始から終了まで定量的に冷媒を供給していると、例えば、発熱量の少ない切断終期の段階でワーク28が過剰に冷却される結果、一旦膨張したワーク28の収縮が急激に進行し、例えば同図中に一点鎖線で示すように切断面Fb,Fcが大きく変形することが考えられる。しかし、上記のように冷媒の供給量を制御するようにすれば、このような切断終期段階でのワーク28の過冷却を防止することができ、その結果、切断面の平面精度を高めることが可能となる。
Further, it is possible to effectively prevent overcooling of the
なお、このような作用効果は、冷媒の供給量を制御する以外に、冷媒の温度を制御することにより得ることも可能である。すなわち、冷媒を定量的に供給しつつワーク中心部分切断時の冷媒温度がそれ以外の冷媒温度よりも低くなるように冷媒の温度を可変制御するようにしてもよい。具体的には、例えば図4に示すように、前記共通配管50と各分岐管62,64との間の部分に温調用ヒータ61をもつ温調用配管60を介設し、共通配管50、温調配管60および分岐管62,64を介して冷媒供給装置42,44に冷媒を供給するように構成する。そして、駆動モータ25によりワーク28の切断送り位置を検出しながら、ワーク中心部分切断時の冷媒の温度がそれ以外の時の温度よりも相対的に低くなるように、上記コントローラにより温調用ヒータ61の作動を制御するようにする。
Such an effect can be obtained by controlling the temperature of the refrigerant in addition to controlling the supply amount of the refrigerant. That is, the coolant temperature may be variably controlled so that the coolant temperature is lower than other coolant temperatures while the coolant is supplied quantitatively. Specifically, for example, as shown in FIG. 4, a
このような構成の場合も、切断に伴うワーク28の発熱量に応じて適切に、かつ合理的にワーク28を冷却することができる。なお、ここでは、温調配管60に温調用ヒータ61を設け、冷媒をヒータ過熱することにより冷媒温度を調整するようにしているが、例えば、温調用ヒータ61に代えて冷却装置を設け、ワーク中心部分切断時の冷媒の温度がそれ以外の時の温度よりも相対的に低くなるように前記冷却装置を制御するようにしてもよい。
Even in such a configuration, the
なお、以上説明したワイヤソーは、本発明に係るワイヤソーの実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the wire saw demonstrated above is an example of embodiment of the wire saw which concerns on this invention, The specific structure can be suitably changed in the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、上記実施形態では、ワーク28を冷却するための冷媒としてスラリを用いているが、勿論、これ以外の冷媒を用いるようにしてもよい。例えば、冷媒として圧縮エアをワーク28に吹き付けるように構成してもよい。但し、上記実施形態のように、冷媒としてスラリを用いる構成によれば、冷媒の供給(回収)系統とスラリの供給(回収)系統とを共通化することができるため、ワイヤソーを合理的に構成でき、装置の低廉化に貢献できるという利点がある。また、冷媒とスラリの管理を共通化することができるため、管理負担も軽減される。
For example, in the above-described embodiment, slurry is used as the coolant for cooling the
W ワイヤ
10A,10B ワイヤ繰出し・巻取り装置
11A,11B ボビン駆動モータ
24A,24B,26A,26B ガイドローラ
25 駆動モータ
28 ワーク
30 ワーク送り装置
34 ワーク送りモータ
36,38 スラリ供給装置
42,44 冷媒供給装置
Claims (7)
前記ワーク保持部材に保持されるワークを挟んで前記ワイヤ駆動方向両側にそれぞれ配備され、前記ワークに対してワーク冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、
前記ワイヤ駆動制御手段によるワイヤ群の駆動の向きの切換えに応じて、当該ワイヤ駆動方向におけるワーク上流側に位置する冷媒供給手段が停止し、かつワーク下流側に位置する冷媒供給手段のみが作動するように各冷媒供給手段の作動の切換えを制御する冷媒供給制御手段と、を備えていることを特徴とするワイヤソー。 Wire group formed by cutting wires wound around a plurality of guide rollers, driving means for reciprocatingly driving the wire group in the wire axial direction, and wire for controlling switching of the direction of driving of the wire group by the driving means Drive control means, a workpiece holding member that holds the workpiece and moves relative to the wire group to cut and feed the workpiece to the wire group, and the workpiece is cut and fed out of the wire group. In a wire saw provided with a slurry supply means that is disposed outside the region in the wire axial direction and supplies slurry to the wire group,
Refrigerant supply means provided on both sides of the wire driving direction across the work held by the work holding member, and supplying a work cooling refrigerant to the work,
In response to switching of the driving direction of the wire group by the wire drive control means, the refrigerant supply means located upstream of the workpiece in the wire drive direction stops and only the refrigerant supply means located downstream of the work operates. And a refrigerant supply control means for controlling switching of the operation of each refrigerant supply means.
前記各冷媒供給手段により供給される冷媒の供給量又は温度の少なくとも一方を調整可能な調整手段と、ワークの切断送り位置を検出する送り位置検出手段とをさらに有し、
前記冷媒供給制御手段は、前記ワイヤ群に対するワークの切断送り位置に応じてこの調整手段を制御することを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to claim 1, wherein
An adjustment means capable of adjusting at least one of a supply amount or a temperature of the refrigerant supplied by each of the refrigerant supply means, and a feed position detection means for detecting a cutting feed position of the workpiece;
The wire supply saw characterized in that the refrigerant supply control means controls the adjusting means in accordance with a cutting and feeding position of a workpiece with respect to the wire group.
前記ワークとして断面円形のワークを切断するものであって、
前記調整手段は、前記冷媒の供給量を調整可能に設けられ、
前記冷媒供給制御手段は、ワーク中心部分切断時の冷媒の供給量がそれ以外のときの供給量よりも多くなるように前記調節手段を制御することを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to claim 2,
Cutting a workpiece having a circular cross section as the workpiece,
The adjusting means is provided so as to be able to adjust the supply amount of the refrigerant,
The wire supply saw characterized in that the refrigerant supply control means controls the adjusting means so that the supply amount of the refrigerant when the work center part is cut is larger than the supply amount at other times.
前記ワークとして断面円形のワークを切断するものであって、
前記調整手段は、前記冷媒の温度を調整可能に設けられ、
前記冷媒供給制御手段は、ワーク中心部分切断時の冷媒の温度がそれ以外のときの温度よりも低くなるように前記調整手段を制御することを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to claim 2,
Cutting a workpiece having a circular cross section as the workpiece,
The adjusting means is provided to be able to adjust the temperature of the refrigerant,
The wire supply saw characterized in that the refrigerant supply control means controls the adjusting means so that the temperature of the refrigerant when the work center part is cut is lower than the temperature at other times.
前記冷媒供給手段は、前記ワーク保持部材に設けられていることを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to any one of claims 1 to 4,
The wire saw characterized in that the refrigerant supply means is provided on the work holding member.
前記ワーク保持部材は、その下端に前記ワークを垂下した状態で保持し、前記ワークをワイヤ群に対してその上側から切断送りするものであって、
前記冷媒供給手段は、前記ワークの被保持部分又はその近傍に前記冷媒を供給することを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to claim 4, wherein
The workpiece holding member holds the workpiece in a suspended state at its lower end, and cuts and feeds the workpiece from the upper side to the wire group,
The wire supply saw characterized in that the coolant supply means supplies the coolant to a portion to be held of the workpiece or the vicinity thereof.
前記冷媒供給手段は、前記冷媒として前記スラリ供給手段とは別にスラリを供給することを特徴とするワイヤソー。 The wire saw according to any one of claims 1 to 6,
The wire supply saw characterized in that the coolant supply means supplies slurry as the coolant separately from the slurry supply means.
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