JP6639177B2 - マルチワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチワイヤ放電加工装置に関する。

インゴット等の被加工物からウエーハを切り出す場合には、ワイヤーソーと呼ばれる加工装置を用いるのが一般的である。このワイヤーソーは、複数のガイドローラに巻き掛けられたワイヤを所定の方向に送りながら被加工物に切り込ませることで、薄いウエーハを切り出す。マルチワイヤ放電加工装置は、スラリーが不要であり、硬質な材料であっても導電性があれば、ワイヤにテンションがかからずワイヤが破断する事がないという利点から研究開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。

マルチワイヤ放電加工装置において、ワイヤは、外周にガイド溝が彫られた支持層を有するガイドローラに巻き掛けられている。ガイド溝は、ワイヤやワイヤに付着した加工屑によって削られ、幅や深さが大きくなり、ワイヤの位置が変化したり振動が発生しやすくなり、被加工物に刻まれる溝幅が太くなる。そこで、マルチワイヤ放電加工装置は、定期的にガイドローラを交換する必要があるが、支持層の外周を除去して（ガイドローラは縮径する）支持層に新たにガイド溝を形成することで、新品のガイドローラを購入したのと同じ効果が低コストで得られる。

特開２０１２−１２５８７９号公報

しかし、マルチワイヤ放電加工装置は、モータにより駆動するガイドローラの支持層の外周を除去して支持層に新たにガイド溝を形成した場合、ガイドローラの径が縮径するため、ガイドローラが同じ回転数で回転しても周速が変化して、ワイヤの走行速度も減速してしまう。このために、マルチワイヤ放電加工装置は、モータにより駆動するガイドローラの支持層の外周を除去して支持層に新たにガイド溝を形成した場合、屑の排出が低減され短絡が発生しやすくなったり加工時間が長くなるなどの影響が発生する恐れがある。また、マルチワイヤ放電加工装置は、モータにより駆動するガイドローラを複数用いていて、一方だけが縮径した場合、複数のガイドローラの周速が変わってしまい、ワイヤに余計な引張力がかかったり、弛んだりしてしまう。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ワイヤの走行速度を維持することができるマルチワイヤ放電加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のマルチワイヤ放電加工装置は、ワイヤと、該ワイヤが複数回巻き掛けられるガイドローラー群と、被加工物を固定する基台と、該基台と該ワイヤとを相対的に移動させ該基台に固定した被加工物に該ワイヤを切り込ませる移動手段と、該ワイヤと該基台との間に高周波パルス電力を供給する高周波パルス電源ユニットと、各構成要素を制御する制御手段と、を有するマルチワイヤ放電加工装置であって、該ガイドローラー群は、モーターによって回転し、外周で支持した該ワイヤの走行速度を制御するモーター駆動ローラを含み、該モーター駆動ローラの直径を測定する直径測定手段を備え、該制御手段は、該直径測定手段の測定結果に基づいて該モーター駆動ローラの直径に応じて該モーター駆動ローラの回転数を調整し、該ワイヤの走行速度を制御することを特徴とする。

前記マルチワイヤ放電加工装置は、所定の直径を有するワイヤ速度測定ローラの回転数でワイヤの走行速度を検出し、該走行速度に基づいて該モーター駆動ローラの回転数を調整する事が望ましい。

そこで、本願発明のマルチワイヤ放電加工装置は、ワイヤの走行速度を維持することができる。

図１は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。 図２は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺を拡大して示す概略斜視図である。 図３は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の削られる前のガイドローラの断面図である。 図４は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の削られた一例のガイドローラの断面図である。 図５は、実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。

本発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例について説明する。図１は、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。図２は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の被加工物の周辺を拡大して示す概略斜視図である。図３は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の削られる前のガイドローラの断面図である。図４は、図１に示すマルチワイヤ放電加工装置の削られた一例のガイドローラの断面図である。マルチワイヤ放電加工装置１は、図１に示すように、ワイヤＲにより被加工物であるインゴットＩを放電加工するものであり、ワイヤＲと、繰り出しボビン２０と、巻き取りボビン２１と、ガイドローラ部（ガイドローラー群に相当）３０と、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２と、制御手段１００とを備えている。

繰り出しボビン２０には、未使用のワイヤＲが一定量巻回されている。ワイヤＲは、切断面が円形に形成され、芯部と、芯部の周面を被覆する被覆部とから構成されている。芯部は、高純度の鋼であり、例えばピアノ線である。被覆部は、黄銅やタングステン、モリブデンなどの芯部より放電しやすい電気抵抗の低い材料で形成されている。ワイヤＲの直径は、例えば、１００μｍ〜１４０μｍ程度である。もちろん、ワイヤＲの直径は、１００μｍ〜１４０μｍに限定されず、例えば１００μｍ〜２００μｍでもよい。また、ワイヤＲは、高純度の鋼である芯部と、黄銅やタングステン、モリブデンなどの被覆部とから構成されても、黄銅のみから形成されてもよい。また、ワイヤＲは、その切断面が円形である例を説明したが、円形以外であってもよい。例えば、ワイヤＲは、その切断面が楕円形や多角形であってもよい。

繰り出しボビン２０は、ガイドローラ部３０に向けてワイヤＲを繰り出す。また、マルチワイヤ放電加工装置１は、図１に示すように、ワイヤＲの走行方向の繰り出しボビン２０とガイドローラ部３０との間に配置され、かつワイヤＲが巻きかけられた張力調整ユニット８０を備える。張力調整ユニット８０は、互いに軸方向が平行な供給ローラ８１とワイヤ速度測定ローラ８２とを有する。張力調整ユニット８０は、ワイヤＲの走行方向の上流から供給ローラ８１、ワイヤ速度測定ローラ８２の順で配置されている。

供給ローラ８１は、外観が円柱状に形成され、かつワイヤＲが外周面に巻き掛けられているとともにマルチワイヤ放電加工装置１の図示しない筐体に軸心回りに回転自在に設けられている。これにより供給ローラ８１は、巻き掛けられているワイヤＲの走行に従動して回転する。

ワイヤ速度測定ローラ８２は、回転することでワイヤＲの走行速度を検出するものである。ワイヤ速度測定ローラ８２は、張力調整ローラ８２ａと、回転速度検出手段８２ｂとを有する。張力調整ローラ８２ａは、外観が円柱状に形成され、かつマルチワイヤ放電加工装置１の図示しない筐体に軸心回りに回転自在に設けられているとともに、鉛直方向と平行なＺ軸方向に走行自在に設けられている。張力調整ローラ８２ａは、供給ローラ８１とガイドローラ部３０との間のワイヤＲに張力を付与する方向にＺ軸方向に所定の力で付勢されている。実施形態１において、張力調整ローラ８２ａは、Ｚ軸方向の下方に向かってワイヤＲに押し付けられる方向に付勢されているが、これに限定されない。張力調整ローラ８２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ８２は、外周面が押し付けられるワイヤＲの走行に従動して回転する。

また、張力調整ローラ８２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ８２は、予め定められた所定の直径を有しており、走行するワイヤＲにより削られ難いセラミックスなどの材料により少なくとも外周面が構成されている。張力調整ローラ８２ａの少なくとも外周面を構成する材料は、ワイヤＲにより削られ難い硬質なものであって、例えば、耐摩耗ウレタン、もしくはアルミナなどの高硬度の材料により構成される。これにより、張力調整ローラ８２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ８２は、ワイヤＲの走行によっても削られることなく、直径が変化しない。

回転速度検出手段８２ｂは、張力調整ローラ８２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ８２の回転数でワイヤＲの走行速度を検出し、検出した結果を制御手段１００に出力する。回転速度検出手段８２ｂは、張力調整ローラ８２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ８２の単位時間当たりの回転数又は回転角度を検出するロータリエンコーダなどにより構成される。

ガイドローラ部３０は、繰り出しボビン２０の近傍に配設され、繰り出しボビン２０から繰り出されたワイヤＲが複数回巻き掛けられる。ガイドローラ部３０は、互いに軸方向が平行な複数のガイドローラ３０ａ〜３０ｇを含む。ガイドローラ部３０のガイドローラ３０ａ〜３０ｇの軸方向は、張力調整ユニット８０の供給ローラ８１及びワイヤ速度測定ローラ８２の軸方向と平行である。ガイドローラ３０ａ〜３０ｇは、円柱状に形成され、ワイヤＲが走行する方向に間隔をおいて配設されている。

ガイドローラ３０ａ，３０ｂは、繰り出しボビン２０の近傍に配設され、繰り出しボビン２０により繰り出され、張力調整ユニット８０を通過したワイヤＲを巻き掛けてワイヤＲをガイドローラ３０ｃ〜３０ｇに向けて送り出す。

ガイドローラ３０ｃ〜３０ｆは、並列ワイヤ部３１０を構成し、ワイヤＲを環状に支持するように配設されている。例えば、並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆは、環状のワイヤＲを内側から支持するように配設されている。並列ワイヤ部３１０は、図２に示すように、ガイドローラ３０ａ，３０ｂにより送り出されたワイヤＲを軸方向（Ｙ軸方向）に一定の間隔をあけて複数回巻き掛ける。並列ワイヤ部３１０のワイヤＲは、例えば、軸方向に０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔をあけてガイドローラ３０ｃ〜３０ｆに１０周巻き掛けられている。

ここで、Ｙ軸方向は、ガイドローラ３０ａ〜３０ｇの軸方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向、本実施形態では、鉛直方向である。

並列ワイヤ部３１０において、ガイドローラ３０ｃは、ガイドローラ３０ｂにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｄに送り出す。ガイドローラ３０ｄは、ガイドローラ３０ｃにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｅに送り出す。ガイドローラ３０ｅは、ガイドローラ３０ｄにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｆに送り出す。ガイドローラ３０ｆは、ガイドローラ３０ｅにより送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３０ｃに送り出す。これで、並列ワイヤ部３１０を構成するガイドローラ３０ｃ〜３０ｆに１周巻き掛けられたことになる。ワイヤＲは、軸方向に０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔をあけつつ並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｃ〜３０ｆに残り９周巻き掛けられる。並列ワイヤ部３１０は、１０周巻き掛けられた最後のワイヤＲをガイドローラ３０ｃからガイドローラ３０ｇに送り出す。なお、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ、ガイドローラ３０ｅ及びガイドローラ３０ｆは、図１に示すように、側方から見て矩形の角に配置されて、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ、ガイドローラ３０ｅ及びガイドローラ３０ｆに支持されたワイヤＲは、ガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ、ガイドローラ３０ｅ及びガイドローラ３０ｆを角とする矩形上を周回する。

また、これらガイドローラ３０ｃ、ガイドローラ３０ｄ、ガイドローラ３０ｅ及びガイドローラ３０ｆのうち対角線上に位置するガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｆは、モーター３２ｄ，３２ｆによって回転し、外周で支持したワイヤＲの走行速度を制御するモーター駆動ローラである。ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｆは、ローラ３１ｄ，３１ｆとローラ３１ｄ，３１ｆを軸回りに回転するモーター３２ｄ，３２ｆとを備える。ローラ３１ｄ，３１ｆは、図３及び図４に示すように、円柱状の母材３１ａと、母材３１ａの外周面に設けられた支持層３１ｂとを備える。支持層３１ｂは、シリコン樹脂などの樹脂やセラミックスにより構成される。支持層３１ｂを構成するシリコン樹脂などの樹脂やセラミックスは、加工屑が付着して走行するワイヤＲにより削られる材料である。支持層３１ｂ即ちガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｆの外周面には、並列ワイヤ部３１０の周回するワイヤＲと同数即ち１０本のガイド溝３３が回転方向に沿って設けられる。ガイド溝３３は、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｆの軸方向に等間隔に設けられる。なお、ガイドローラ３０ｃ及びガイドローラ３０ｅの外周面にも、並列ワイヤ部３１０の周回するワイヤＲと同数即ち１０本のガイド溝３３が回転方向に沿って設けられる。なお、これらのガイド溝３３の深さは、０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度である。

ガイドローラ３０ｇは、巻き取りボビン２１の近傍に配設され、並列ワイヤ部３１０から送り出されたワイヤＲを巻き掛けて巻き取りボビン２１に送り出す。巻き取りボビン２１は、ガイドローラ３０ｇから送り出された使用済みのワイヤＲを巻き取って回収する。また、マルチワイヤ放電加工装置１は、図１に示すように、ワイヤＲの走行方向のガイドローラ部３０のガイドローラ３０ｇと巻き取りボビン２１との間に配置され、かつワイヤＲが巻きかけられた張力調整ユニット９０を備える。張力調整ユニット９０は、互いに軸方向が平行な供給ローラ９１とワイヤ速度測定ローラ９２と従動ローラ９３とを有する。張力調整ユニット９０は、ワイヤＲの走行方向の上流から供給ローラ９１、ワイヤ速度測定ローラ９２、従動ローラ９３の順で配置されている。

供給ローラ９１及びワイヤ速度測定ローラ９２は、供給ローラ８１及びワイヤ速度測定ローラ８２と同様の機能を備えている。供給ローラ９１は、ワイヤ速度測定ローラ９２にワイヤＲを供給する。

ワイヤ速度測定ローラ９２は、回転することでワイヤＲの走行速度を検出するものである。ワイヤ速度測定ローラ９２は、張力調整ローラ９２ａと、回転速度検出手段９２ｂとを有する。張力調整ローラ９２ａは、外観が円柱状に形成され、かつマルチワイヤ放電加工装置１の図示しない筐体に軸心回りに回転自在に設けられているとともに、鉛直方向と平行なＺ軸方向に移動自在に設けられている。張力調整ローラ９２ａは、供給ローラ９１と従動ローラ９３との間のワイヤＲに張力を付与する方向にＺ軸方向に所定の力で付勢されている。実施形態１において、張力調整ローラ９２ａは、Ｚ軸方向の下方に向かってワイヤＲに押し付けられる方向に付勢されているが、これに限定されない。張力調整ローラ９２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ９２は、外周面が押し付けられるワイヤＲの走行に従動して回転する。

また、張力調整ローラ９２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ９２は、予め定められた所定の直径を有しており、走行するワイヤＲにより削られ難いセラミックスなどの材料により少なくとも外周面が構成されている。張力調整ローラ９２ａの少なくとも外周面を構成する材料は、ワイヤＲにより削られ難い硬質なものであって、例えば、耐摩耗ウレタン、もしくはアルミナなどの高硬度の材料により構成される。これにより、張力調整ローラ９２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ９２は、ワイヤＲの走行によっても削られることなく、直径が変化しない。

回転速度検出手段９２ｂは、張力調整ローラ９２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ９２の回転数でワイヤＲの走行速度を検出し、検出した結果を制御手段１００に出力する。回転速度検出手段９２ｂは、張力調整ローラ９２ａ即ちワイヤ速度測定ローラ９２の単位時間当たりの回転数又は回転角度を検出するロータリエンコーダなどにより構成される。

従動ローラ９３は、ワイヤ速度測定ローラ９２と巻き取りボビン２１との間に配置され、ワイヤＲが巻き掛けられている。従動ローラ９３は、巻き掛けられているワイヤＲの走行に従動して回転する。

なお、繰り出しボビン２０及び巻き取りボビン２１は、図示しないモータによって回転駆動される。ガイドローラ３０ａ〜３０ｇに巻き掛けられたワイヤＲが走行する速度は、０．５m/sec〜１m/sec程度である。また、並列ワイヤ部３１０のガイドローラ３０ｅ，３０ｆにより張設されたワイヤＲは、インゴットＩをウエーハにスライスする切断ワイヤ部３２０を構成する。切断ワイヤ部３２０のワイヤＲは、Ｚ軸方向に沿って上向きへ走行する。

インゴットＩは、円柱形状であり、切断ワイヤ部３２０のワイヤＲの間隔で円板状のウエーハにスライスされる。インゴットＩは、導電性がある材料であり、ＳｉＣ、単結晶ダイヤ、シリコン、ＧａＮ（窒化ガリウム）等から形成される。

切断ワイヤ部３２０の近傍には、インゴットＩを支持する支持機構４０が設けられている。支持機構４０は、基台４１と、支持柱４２と、移動手段４３とを備えている。基台４１は、インゴットＩを固定するものである。基台４１は、前面４１ｃにインゴットＩの周面Ｉａが導電性接着剤Ｂにより接着されて固定される。インゴットＩは、その端面Ｉｅが切断ワイヤ部３２０のワイヤＲが走行するＺ軸方向と略平行になるように基台４１に固定される。

支持柱４２は、棒状に形成されており、Ｚ軸方向に立設されている。支持柱４２は、一端に基台４１が固定され、他端に移動手段４３が固定されている。移動手段４３は、インゴットＩとワイヤＲとをＸ軸方向に相対移動させるものである。例えば、移動手段４３は、Ｘ軸方向に沿って延在される図示しないボールねじと、パルスモータ等で構成される駆動源とを有する。移動手段４３は、ボールねじのナットに固定された支持柱４２をＸ軸方向に沿って移動させて、基台４１とワイヤＲとを相対的に移動させ、基台４１に固定したインゴットＩに切断ワイヤ部３２０のワイヤＲを切り込ませる。

マルチワイヤ放電加工は、誘電体である水や油などの加工液Ｆの中で実施される。切断ワイヤ部３２０は、加工液Ｆが貯留された加工槽５０の中に浸漬されている。加工槽５０の中で、加工液Ｆに浸漬された切断ワイヤ部３２０のワイヤＲがインゴットＩを加工する。

加工槽５０は、上面に開口部５３を有している。基台４１は、開口部５３から加工層５０の内部に挿入される。基台４１は、加工槽５０に対してＸ軸方向に往復移動が可能となる。加工槽５０は、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅを収容し、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅを加工液Ｆ中に浸漬する。ガイドローラ３０ｃにより送り出されたワイヤＲは、開口部５３から加工槽５０の内部に進入する。加工槽５０の内部に進入したワイヤＲは、加工槽５０内に配設されたガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｅを介して、開口部５３から加工槽５０の外部に送り出される。

マルチワイヤ放電加工装置１は、ワイヤＲとインゴットＩに給電する給電機構６０を備えている。給電機構６０は、高周波パルス電源ユニット６１と、ワイヤ用電極６２と、図示しない基台用電極とを備えている。

高周波パルス電源ユニット６１は、ワイヤＲと、基台４１に固定されたインゴットＩとの間に高周波パルス電力を供給する。例えば、高周波パルス電源ユニット６１は、高周波パルス電力の電圧を調整する電圧調整手段６１ａと、高周波パルス電力の周波数を所定の周波数に調整するパルス調整手段６１ｂとを備えている。高周波パルス電源ユニット６１は、ワイヤ用電極６２に接続され、ワイヤ用電極６２を介して高周波パルス電力をワイヤＲに供給する。

ワイヤ用電極６２は、図２に示すように、ベース部材６２ａに軸心回りに回転自在に設けられた電極ローラ６２ｂ及び従動ローラ６２ｃを備える。電極ローラ６２ｂは、高周波パルス電源ユニット６１から高周波パルス電力が供給される。電極ローラ６２ｂと従動ローラ６２ｃとは、円柱状に形成され、かつ互いに平行に配置されている。電極ローラ６２ｂと従動ローラ６２ｃは、ガイドローラ３０ａ〜３０ｇと平行である。電極ローラ６２ｂ及び従動ローラ６２ｃは、ガイドローラ３０ｆとガイドローラ３０ｃとの間に張設されるワイヤＲに当接されている。ワイヤ用電極６２は、電極ローラ６２ｂと従動ローラ６２ｃとの間にワイヤＲを通し、ワイヤＲに当接された電極ローラ６２ｂと従動ローラ６２ｃがワイヤＲの走行に従動して回転する。また、電極ローラ６２ｂ及び従動ローラ６２ｃは、並列ワイヤ部３１０の周回するワイヤＲと同数即ち１０本のガイド溝６３が回転方向に沿って設けられる。ガイド溝６３は、電極ローラ６２ｂ及び従動ローラ６２ｃの軸方向に等間隔に設けられる。また、高周波パルス電源ユニット６１は、基台４１に固定される基台用電極に接続され、基台４１を介して高周波パルス電力をインゴットＩに供給する。

高周波パルス電源ユニット６１から高周波パルス電力を供給して、ワイヤＲとインゴットＩとの極間に電圧を印加すると、ワイヤＲは、正面に配置されたインゴットＩに対して放電を行う。例えば、加工液Ｆ中で絶縁状態にあるインゴットＩとワイヤＲの間隔が数十μｍ位まで近づくと、両者の絶縁が破壊されて放電が発生する。この放電によってインゴットＩが加熱されて溶融され、さらに液体の温度が急激に上昇することにより液体が気化し、体積膨張によって溶融箇所を飛散させる。このように、ワイヤＲとインゴットＩとの極間に電圧を印加することで、インゴットＩを溶融すると共に飛散させる処理を断続的に行ってインゴットＩの放電加工を実施する。

制御手段１００は、繰り出しボビン２０、巻き取りボビン２１、ガイドローラ３０ｄ、ガイドローラ３０ｆ、移動手段４３及び高周波パルス電源ユニット６１などのマルチワイヤ放電加工装置１の各構成要素を制御する。制御手段１００は、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果に応じて、繰り出しボビン２０、巻き取りボビン２１、ガイドローラ３０ｄ及びガイドローラ３０ｆにモータ駆動信号を出力し、ワイヤＲの繰り出しや巻き取り、ワイヤＲの案内をするように制御する。また、制御手段１００は、移動手段４３にモータ駆動信号を出力してインゴットＩを切断ワイヤ部３２０のワイヤＲに切り込ませるように制御する。また、制御手段１００は、高周波パルス電源ユニット６１に制御信号を出力して高周波パルス電力の出力時間などを制御する。

また、制御手段１００は、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの直径であるガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ０，Ｄ０´（図３及び図４に示す）に応じて、加工中のワイヤＲの走行速度が一定になるように、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数を調整し、ワイヤＲの走行速度を制御するものである。さらに、実施形態１において、制御手段１００は、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果に基づいてワイヤＲの走行速度を検出し、ワイヤＲの走行速度に基づいてガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数を調整するものである。

具体的には、ワイヤＲの目標とする走行速度をＶ０（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、削られる前の正規のガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底の部分の図３に示す直径をＤ０（ｍｍ）とし、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数をｎ（ｒｐｍ）とすると、以下の式１が成立する。

Ｖ０＝π×Ｄ０×ｎ／６０・・・式１

このとき、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２におけるワイヤＲの実際の走行速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２の直径（所定の直径に相当）をＤｔ（ｍｍ）とし、ワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数をｎｔ（ｒｐｍ）とすると、以下の式２及び式３が成立する。

Ｖ＝π×Ｄｔ×ｎｔ／６０・・・式２
Ｖ０＝Ｖ・・・式３

即ち、制御手段１００は、回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果からワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔを算出し、式２に基づいて、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖを算出する。制御手段１００は、実際の走行速度Ｖが目標とする走行速度Ｖ０となるように、即ち、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数が回転数ｎとなるように、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのモーター３２ｄ，３２ｆを制御する。

ここで、加工中に、図４に示すように、ガイド溝３３が深く及び幅が広くなるようにガイドローラ３０ｄ，３０ｆがワイヤＲにより削られると、ガイド溝３３の底の部分の図３に示す直径が一例として図４に示す直径Ｄ０´まで縮小し、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖも減速する。このとき、式１、式２及び式３によれば、実際の走行速度Ｖとワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔとが比例し、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆにおけるワイヤＲの走行速度Ｖ０とガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎとが比例し、実際の走行速度Ｖがガイドローラ３０ｄ，３０ｆにおけるワイヤＲの走行速度Ｖ０と等しいので、制御手段１００は、回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔの減少率（％）であるときに、式１中のガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを回転数ｎｔの減少率（％）分増加させるように、モーター３２ｄ，３２ｆの回転数ｎを増加させる。例えば、制御手段１００は、回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔが５（％）減少すると、モーター３２ｄ，３２ｆの回転数ｎを５（％）増加させる。

また、実施形態１において、制御手段１００は、回転速度検出手段８２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２の回転数ｎｔの減少率（％）であるときに、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちワイヤ速度測定ローラ８２寄りのガイドローラ３０ｄの回転数ｎをワイヤ速度測定ローラ８２の回転数ｎｔの減少率（％）分増加させ、回転速度検出手段９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ９２の回転数ｎｔの減少率（％）であるときに、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちワイヤ速度測定ローラ９２寄りのガイドローラ３０ｆの回転数ｎをワイヤ速度測定ローラ９２の回転数ｎｔの減少率（％）分増加させるが、これに限定されない。

なお、制御手段１００は、コンピュータシステムを含む。制御手段１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。

制御手段１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、マルチワイヤ放電加工装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してマルチワイヤ放電加工装置１の各構成要素に出力する。また、制御手段１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

次に、マルチワイヤ放電加工装置の加工動作の一例について説明する。先ず、オペレータは、基台４１にインゴットＩを固定し、加工槽５０内に加工液Ｆを貯留して、加工情報を制御手段１００に登録する。マルチワイヤ放電加工装置１は、加工動作の開始指示があった場合に、加工動作を開始する。加工動作において、制御手段１００は、高周波パルス電源ユニット６１を制御し、高周波パルス電力をワイヤＲとインゴットＩに供給する。また、制御手段１００は、繰り出しボビン２０からワイヤＲを繰り出し、ガイドローラ部３０によりワイヤＲを案内させて予め定められた目標とされる一定の走行速度Ｖ０でワイヤＲを走行させる。

ワイヤＲは、ガイドローラ３０ｂにより並列ワイヤ部３１０に送り出される。並列ワイヤ部３１０に送り出されたワイヤＲは、切断ワイヤ部３２０でインゴットＩを放電加工する。例えば、制御手段１００は、移動手段４３を制御し、インゴットＩを切断ワイヤ部３２０のワイヤＲに向けて移動させ、ワイヤＲとインゴットＩとの極間に電圧を印加して放電加工を実施し、インゴットＩに加工溝を形成する。例えば、インゴットＩとワイヤＲとが接近すると放電が発生し、インゴットＩが溶融されて飛散される処理を断続的に行って放電加工を実施し、インゴットＩを複数のウエーハにスライスする。

また、マルチワイヤ放電加工装置１の制御手段１００は、加工動作において、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔの減少率（％）分増加させるように、モーター３２ｄ，３２ｆの回転数ｎを増加させる。

また、マルチワイヤ放電加工装置１は、制御手段１００の加工動作時のモーター３２ｄ，３２ｆの回転数ｎの増加させる割合が所定値を超えると、メンテナンス時に、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの支持層３１ｂの外周をガイド溝３３とともに除去して、支持層３１ｂに新たにガイド溝３３を形成しても良い。

また、マルチワイヤ放電加工装置１の制御手段１００は、メンテナンス時に、二つのガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちの一方のモーター３２ｄを停止し従動にして、他方をモーター３２ｆにより回転させる。そして、制御手段１００は、回転速度測定手段８２ａ，９２ａの測定結果に基づいて、他方のモーター３２ｆを制御して、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖが予め定められた目標となる走行速度Ｖ０となるように、他方の回転数ｎを調整する。制御手段１００は、調整した回転数ｎを記憶する。また、制御手段１００は、メンテナンス時に、二つのガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちの他方のモーター３２ｆを停止し従動にして、一方をモーター３２ｄにより回転させる。そして、制御手段１００は、回転速度測定手段８２ａ，９２ａの測定結果に基づいて、一方のモーター３２ｄを制御して、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖが予め定められた目標となる走行速度Ｖ０となるように、一方の回転数ｎを調整する。制御手段１００は、調整した回転数ｎを記憶する。これにより、マルチワイヤ放電加工装置１は、一度に２つ以上のモーター３２ｄ，３２ｆ付きガイドローラ３０ｄ，３０ｆの直径が変わった場合も、ワイヤＲの速度を一定に保つ事ができる。

実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ０，Ｄ０´が変化しても、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを調整するので、ワイヤＲの走行速度を維持することを可能とすることができる。

また、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２，９２の回転数ｎｔ即ちワイヤＲの実際の走行速度Ｖに基づいて、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを調整するので、ワイヤＲの走行速度を確実に維持することができる。

さらに、実施形態１に係るマルチワイヤ放電加工装置１は、回転速度検出手段８２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ８２の回転数ｎｔに基づいてガイドローラ３０ｄの回転数ｎを調整し、回転速度検出手段９２ｂの検出結果であるワイヤ速度測定ローラ９２の回転数ｎｔに基づいてガイドローラ３０ｆの回転数ｎを調整するので、ワイヤＲの走行速度を確実に維持することができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例について説明する。図５は、実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す概略図である。なお、図５において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１−２は、図５に示すように、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの直径を測定する直径測定手段７０を備える。直径測定手段７０は、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆに対応して二つ設けられる。マルチワイヤ放電加工装置１−２は、ガイド溝３３が所定の深さに形成されるので、直径測定手段７０がイドローラ３０ｄ，３０ｆの直径を測定することにより、ガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ０，Ｄ０´を測定することができる。直径測定手段７０は、Ｙ軸方向に沿って移動自在に設けられて、加工槽５０外の位置と、加工槽５０内で対応するガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底とＸ軸方向又はＺ軸方向に対面する測定位置とに亘って移動される。直径測定手段７０は、マルチワイヤ放電加工装置１−２のメンテナンス時に加工液Ｆを排出された加工槽５０内の測定位置に位置付けられて、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底までの距離を測定し、測定結果を制御手段１００に出力する。直径測定手段７０として、レーザー変位計、タッチセンサ（タッチスイッチ）を用いることができるが、これらに限定されない。

制御手段１００は、予め、測定位置の各直径測定手段７０と対応するガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転中心との距離を記憶しており、メンテナンス時に各直径測定手段７０の測定結果に基づいて、各ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ０，Ｄ０´を算出する。そして、制御手段１００は、メンテナンス時にガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうち少なくとも一方のガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ，Ｄ０´が、所定値以下か否かを判定する。制御手段１００は、メンテナンス時に、二つのガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちの一方のモーター３２ｄを停止し従動にして、他方をモーター３２ｆにより回転させる。そして、制御手段１００は、回転速度測定手段８２ａ，９２ａの測定結果に基づいて、他方のモーター３２ｆを制御して、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖが予め定められた目標となる走行速度Ｖ０となるように、他方の回転数ｎを調整する。制御手段１００は、調整した回転数ｎを記憶する。また、制御手段１００は、メンテナンス時に、二つのガイドローラ３０ｄ，３０ｆのうちの他方のモーター３２ｆを停止し従動にして、一方をモーター３２ｄにより回転させる。そして、制御手段１００は、回転速度測定手段８２ａ，９２ａの測定結果に基づいて、一方のモーター３２ｄを制御して、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖが予め定められた目標となる走行速度Ｖ０となるように、一方の回転数ｎを調整する。制御手段１００は、調整した回転数ｎを記憶する。これにより、マルチワイヤ放電加工装置１−２は、一度に２つ以上のモーター３２ｄ，３２ｆ付きガイドローラ３０ｄ，３０ｆの直径が変わった場合も、ワイヤＲの速度を一定に保つ事ができる。

そして、マルチワイヤ放電加工装置１−２の制御手段１００は、加工動作において、直径測定手段７０の測定結果に基づいて得られた調整後の回転数ｎでモーター３２ｄ，３２ｆを駆動して、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを調整する。こうして、マルチワイヤ放電加工装置１−２は、インゴットＩをウエーハにスライスする。

実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１−２は、実施形態１と同様に、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ，Ｄ０´が変化しても、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを調整するので、ワイヤＲの走行速度を維持することを可能とすることができる。

また、実施形態２に係るマルチワイヤ放電加工装置１−２は、ガイドローラ３０ｄ，３０ｆのガイド溝３３の底の部分の直径Ｄ０，Ｄ０´を測定する直径測定手段７０を備え、直径測定手段７０の測定結果に基づいてガイドローラ３０ｄ，３０ｆの回転数ｎを調整するので、ワイヤＲの走行速度を確実に維持することができる。

なお、本発明は上記実施形態１、実施形態２に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、マルチワイヤ放電加工装置１の制御手段１００は、加工動作において、回転速度検出手段８２ｂ，９２ｂの検出結果に基づいて、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖを算出し、ワイヤＲの実際の走行速度Ｖが予め定められた目標とされる走行速度Ｖ０となるように、モーター３２ｄ，３２ｆを制御しても良い。

１ マルチワイヤ放電加工装置
３０ ガイドローラ部（ガイドローラー群）
３０ｄ，３０ｆ ガイドローラ（モーター駆動ローラ）
３２ｄ，３２ｆ モーター
４１ 基台
４３ 移動手段
６１ 高周波パルス電源ユニット
７０ 直径測定手段
８２，９２ ワイヤ速度測定ローラ
１００ 制御手段
Ｉ インゴット（被加工物）
Ｄ０，Ｄ０´ 直径
Ｄｔ 所定の直径

Claims (2)

1. ワイヤと、該ワイヤが複数回巻き掛けられるガイドローラー群と、被加工物を固定する基台と、該基台と該ワイヤとを相対的に移動させ該基台に固定した被加工物に該ワイヤを切り込ませる移動手段と、該ワイヤと該基台との間に高周波パルス電力を供給する高周波パルス電源ユニットと、各構成要素を制御する制御手段と、を有するマルチワイヤ放電加工装置であって、
   該ガイドローラー群は、
   モーターによって回転し、外周で支持した該ワイヤの走行速度を制御するモーター駆動ローラを含み、
   該モーター駆動ローラの直径を測定する直径測定手段を備え、
   該制御手段は、
   該直径測定手段の測定結果に基づいて該モーター駆動ローラの直径に応じて該モーター駆動ローラの回転数を調整し、該ワイヤの走行速度を制御することを特徴とするマルチワイヤ放電加工装置。
2. 所定の直径を有するワイヤ速度測定ローラの回転数でワイヤの走行速度を検出し、該走行速度に基づいて該モーター駆動ローラの回転数を調整する事を特徴とする請求項１記載のマルチワイヤ放電加工装置。

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