JPH01216760A - ワイヤソーマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミックス等の磁
性材料に対して遊離砥粒を供給しつつワイヤにより精密
スライス加工、溝付加工などを行うワイヤソーマシンに
関する。

（従来の技術〕 この種のワイヤソーマシンとして一般的なのは第３図に
示されるようなシーソ一方式のものである。これを第３
図に基づき説明する。

切削用ワイヤｌは、基体８０上に設置されたワイヤ送出
手段たる繰出しボビン（図示せず）力Ａら送出され、途
中切削加工を行った後、巻取手段たる巻取りボビン（図
示せず）に還ってくる。その間のワイヤ経路上には、被
加工物Ｗに向かって順に、定張力機構２２．３１、第２
のアイドルローラ群２６，２？、シーソーレバー２５、
アイドルローラ３２．３３、切削ヘッド２００が設けら
れている。

切削ヘッド２００は、三角形の各頂点位置で基体８０に
軸支された３本のワイヤ溝付ローラ２８゜、２９．３０
を備え、これらローラ２８．２９゜３０間を掛渡すよう
にしてワイヤ１が幾重に巻回されている。ローラ２８，
２９．３０のうち、上部にあるローラ２８は駆動ローラ
である。

シーソーレバー２５は、アーム両端にワイヤ１用アイド
ルローラ群２３，２４を一軸支持させ、アーム中間点で
基体８０に揺動可能に枢支されている。

第２のアイドルローラ群２６．２？は、シーソーレバー
２５のアイドルローラ群２３．２４にそれぞれ上下間で
対向するよう基体８０に一軸支持されたものである。

対向するアイドルローラ群間±２３と２６珈２４と２７
間には、ワイヤｌが数回巻回されて貯線部Ｔ０．９０が
形成され、ワイヤｌの往復動ｖＡ量と交互に供給および
吸収する機能を存している。

図示しない繰出しボビンに巻き貯えられたワイヤｌは、
定張力機構２２により一定張力の付与された後、シーソ
ーレバー２５の一端のアイドルローラ群２３およびこれ
と対向する第２のアイドルローラ群２６との間で数回巻
回される。その後、アイドルローラ３２を経て切削ヘッ
ド２００の駆動ローラ２８の一端に導かれ溝付ローラ２
８，２９．３０の溝に沿って多条（通常数百回）に巻回
された後、駆動ローラ２８の他端からアイドルローラ３
３を経て、対向するアイドルローラ群２４．２７間を巻
回され、定張力機構３１により一定張力で引出され図示
しない巻取りボビンに巻取られる。

駆動ローラ２８が駆動されて矢印Ｃの如く正逆回転を行
うとともに、シーソーレバー２５が駆動ローラ２８の回
転に同期して矢印りの如く揺動すると、これらの動作に
伴い、ワイヤｌが往復動しながら繰出しボビンから巻取
りボビンに送られ、切削ヘッド２００下面においては矢
印Ｂの如く往復動をする。第３図の場合、シーソーレバ
ー２５は、貯線部７０が短距離になった分のワイヤを、
貯線部９０の距離を長くして吸収させるのである。

被加工物Ｗは、往復運動するワイヤに対して矢印Ａ方向
に押上げられるとともに、ワイヤｌと被加工物Ｗの摺接
部に対して図示しない砥液供給口より遊離砥粒が供給さ
れ、切削加工される。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に示した如き従来のワイヤソーマシンにおいては、
ワイヤを高速で往復動させ、被加工物を高速で切削した
場合、ワイヤが破断することがある。切削ヘッドは１本
のワイヤによる多数巻回の構成であるため、ワイヤが１
個所でも断線すれば、高価な被加工物全てを不良にする
。従って、従来のワイヤソーマシンにおいては、ワイヤ
を低速で往復動させ、低速で切削を行わざるを得ないと
いう問題があった。

発明者らは、高速切削時のワイヤ断線についてその発生
原因を詳細に研究した結果、次の知見を得た。

第３図にみるように、シーソーレバー２５は、駆動ロー
ラ２Ｂの回転と貯線部７０からワイヤｌを切削へラド２
００方向に送る仕事とのバランスをとるために、水平状
態から第３図の状態まで揺動する。このとき、貯線部７
０の間隔の縮少に起因するワイヤｌの余長と、貯線部９
０の間隔の拡大によるワイヤ１の増加長と、駆動ローラ
２８の回動によるワイヤ１の送り長の王者は全て等しく
なければならない０等しくなければワイヤに緊張や弛み
が生じ、断線の原因となる。特に、ワイヤ往復動が高速
の場合には、この傾向が著しい、第４図でさらに詳しく
説明する。

この図はシーソーレバー、およびそれと対向する第２の
アイドルローラ群を示す正面図である。

第２のアイドルローラ群２６．２Ｔはシーソーレバー２
５の揺動面と同一平面上に固定されている。

水平状態のシーソーレバー２５′が２５の位置まで揺動
すれば、左側のアイドルローラ群２３′。

２６間に張られていたワイヤｌは駆動ローラ２８の時計
方向の回転により矢印Ｘ方向に引出される。

一方、溝付ローラ２８，２９，３０の時計方向の回動に
よって余ったワイヤは、矢印Ｙ方向に向かって移動し、
シーソーレバー２５の右側のアイドルローラ群２４′が
２４の位置に移動することによってアイドルローラ群２
４．２Ｔ間に吸収される、従って、 （アイドルローラ群２３’、２６間貯線量）−（２３，
２６６間貯線量 ＝（アイドルローラ群２４，２Ｔ間貯線量）−（２４’
　、２Ｔ間貯線量） とならなければならない、しかし、幾何学的な関係のた
めに、上記等号は成立せず（左辺）〉（右辺）となる、
この差はわずかであるが、アイドルローラ群には通常ワ
イヤを数回巻回するのだから、全体としての差はかなり
大きくなる。

以上のように、ワイヤ断線の原因は、従来のワイヤソー
マシンのシーソーレバー機構が本来的に抱え込んでいる
特徴によるものである。

本発明は斯かる知見に基づき、幾何学的な貯線量のアン
バランスを解消し、高速ワイヤ往復動による高速切削を
可能として、切削作業時間の大幅短縮化を実現し得るワ
イヤソーマシンを提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、第１図にみるように、前述した如きシーソ方
式のワイヤソーマシンにおいて、シーソーレバー５と対
向し、これと揺動方向を逆にする相似形の副シーソーレ
バー５０を設け、その両端に第２のアイドルローラ群６
，７を配したことを特徴とするワイヤソーマシンを要旨
とする。

〔作　　用〕

本発明のワイヤソーマシンは、第１図にみるように、シ
ーソーレバー５に加えて副シーソーレバー５０を設けた
。ｍシーソーレバー５０とシーソーレバー５は水平状態
で平行になるよう構成されており、２本のシーソーレバ
ー５，５０の各揺動中心からそれぞれ有するアイドルロ
ーラ群までの距離は全て等しい、２本のシーソーレバー
５，５０は互いに逆方向に同一速度で揺動するよう、例
えばギヤ等によって駆動される。２本のシーソーレバー
５，５０のある時点での位置関係を第２図に示す。

シーソーレバー５と副シーソーレバー５０は、それぞれ
の水平位置ｓ’、ｓｏ’から互いに逆方向に同一角度θ
だけ揺動している。幾何学的関係から明らかなように、
第２図においては常に次の等式が成立する。

（７イ）　／ｇ／　０−　ラ群３　”　＊　　６　”　
ＨＷ’？ＷＡ　１））−（３，６間貯線量） ＝（アイドルローラ群４，７間貯線１））−（４”、Ｔ
”間貯線量） また、本発明のワイヤソーマシンにおいては、副シーソ
ーレバーの駆動源が従来のワイヤソーマシンにおけるシ
ーソーレバーの駆動源と全く同じであり、従って切削ヘ
ッドにおけるワイヤの動きは従来と変わらない。

本発明のワイヤソーマシンは、以上に述べたように、シ
ーソーレバーを２本にし、従来固定されていた第２のア
イドルローラ群を副シーソーレバーの両端に配するとと
もに、２本のシーソーレバーの揺動方向に逆にするよう
構成したため、幾何学的な貯線量のアンバランスが解消
される。それにより、ワイヤの断線を起こすことなく、
高速のワイヤ往−動が可能になり、切削作業時間の大幅
な短縮、ひいては高生産性、低コスト化を実現し得る。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について第１図および第２図に基
づき説明する。

・　切削用ワイヤｌが送出手段（図示せず）から巻取手
段（図示せず）に還る経路には、被加工物Ｗに向かって
順に、定張力機構２，１）、副シーソーレバー５０、シ
ーソーレバー５、アイドルローラ１２．１３、切削ヘッ
ド１００が設けられている。

切削ヘッド１００は、三角形の各頂点位置で基体６０に
軸支された３本のワイヤ溝付ローラ８゜９．１０を備え
、これらローラ間８．９．１０間を掛渡すようにしてワ
イヤｌが幾重に巻回されている。上部にあるローラ８は
駆動ローラである。

シーソーレバー５は、アーム両端にワイヤｌ用アイドル
ローラ群３，４を一軸支持させ、アーム中間点で基体６
０に揺動可能に枢支されている。

同様にシーソーレバー５と相位する副シーソーレバーＳ
Ｏも、アーム両端に、前記アイドルローラ群３，４と対
向する第２のアイドルローラ群６，７を一軸支持させ、
アーム中間点で基体６０に揺動可能に枢支されている。

対向するアイドルローラ群間±３．６と、４と７間は、
ワイヤｌが数回巻回されて貯線量３０゜４０が形成され
、ワイヤｌの往復動線量を交互に供給および吸収する機
能を有している。

図示しない送出手段に巻き貯えられたワイヤ１は、定張
力機構２により一定張力を付与された後、対向するアイ
ドルローラ群３，６の間で数回巻回され、アイドルロー
ラ１２を経て駆動ローラ８の一端に導かれる。溝付ロー
ラ８，９．１０の溝に沿って多条（通常数百回）に巻回
された後、駆動ローラ８の他端からアイドルローラ１３
を経て、対向するアイドルローラ群４，７間を巻回され
、定張力機構１）により一定張力で引出され図示しない
巻取手段に巻取られる。

切削加工の際は、駆動ローラ８が正逆回転を行うととも
に、シーソーレバー５および副シーソーレバー５０が駆
動ローラ８の正逆回転に同期して互いに逆方向に揺動す
る。これらの動作に伴い、ワイヤｌが切削ヘッド１００
下面において矢印Ｂ方向に往復動し、更にこれに一定の
送り動作が加わった運動をする。

第１図の場合、２本のシーソーレバー５，５０は、貯線
量３０が短距離になった分のワイヤを、貯線量４０の距
離を長くして吸収させる。その作用は前述のとおりであ
る。被加工物Ｗは、往復動するワイヤｌに対して矢印Ａ
方向に押上られるとともに、ワイヤｌと被加工物Ｗ摺接
部に対して遊離砥粒が供給されることにより切削加工さ
れる。

以下に、シーソーレバーを１本有する従来の装置と本発
明の装置とを用いて断線率の比較を行った結果を示す。

従来の装置により、１００ｍ角Ｘ２００ｍ長のシリコン
インゴットを１００本スライス加工して断線率を調べた
。この時のワイヤの平均往復動線速は２５０ｍ／ｍｉｎ
であった。

次に、従来の装置に副シーソーレバーとその駆動系を加
え、他の部分を従来のままとして改造を行い、その装置
を用いて上記と全（同じ実験を行った。

その結果、断線率が従来の装置では１９％であったのに
対し、本発明の装置では０％、すなわち断線が皆無とな
った。なお、従来の装置においては、−回のスライス加
工中に２回以上の断線事故を起こしているものもあり、
この場合も断線１回と算定しているので、実際の断線率
はさらに高くなると考えられる。

本発明の装置は、更に高線速である３４０ｍ／ｍｉｎで
スライス加工を行ったときも全く不都合を生じなかった
。

なお、本発明の実施例では、被加工物としてシリコンを
用いたが、ワイヤソー加工を要求する他の脆性材料に対
しても有効であるのは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のワイヤソーマシンは、シー
ソーレバーを２本にし、従来固定されていた第２のアイ
ドルローラ群を副シーソーレバーの両端に配するととも
に、２本のシーソーレバーの揺動方向を逆にするよう構
成したため、幾何学的な貯ＩＩのアンバランスが解消さ
れる。それにより、ワイヤの断線を起こすことなく、高
速のワイヤ往復動が可能になり、切削作業時間の大幅な
短縮、ひいては高生産性、低コスト化を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワイヤソーマシンの一実施例を概略的
に示す部分的斜視図、第２図は第１図のワイヤソーマシ
ンにおける２本のシーソーレバー作用を説明する正面図
、第３図は従来のワイヤソーマシンの一部を概略的にあ
られす斜視図、第４図は第３図のワイヤソーマシンにお
けるシーソーレバーの作用を説明する正面図である。 図中、ｌ：ワイヤ、３，４：アイドルローラ群、５ニジ
−ソーレバー、６．７：第２のアイドルローラ群、３０
．４０ｊ貯線部、５０：副シーソー　　゛レバー、１０
０：切削ヘッド、Ｗ：被加工物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）切削用ワイヤが送出手段から巻取手段へ向かう経
   路に、ワイヤ往復動により被加工物の切削を実行する切
   削ヘッド、アーム両端にアイドルローラ群を一軸支持さ
   せアーム中間点が枢支された揺動可能なシーソーレバー
   、および前記両アイドルローラ群にそれぞれ対向するよ
   う一軸支持された第２のアイドルローラ群を備え、シー
   ソーレバーのアイドルローラ群と第２のアイドルローラ
   群とが対向するもの同士間でワイヤを巻回した貯線部を
   構成し、ワイヤの往復動線量を供給吸収する機能を有し
   てなるワイヤソーマシンにおいて、前記シーソーレバー
   と対向し、これと揺動方向を逆にする相似形の副シーソ
   ーレバーが設けられ、その両端に前記第２のアイドルロ
   ーラ群を配したことを特徴とするワイヤソーマシン。