JPH0416309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は複数個の溝付案内ローラに巻回された
高張力金属細線（以下ワイヤ）を軸線方向に往復
送線駆動し、これに脆性被加工物（以下ワーク）
を圧接し両者間に遊離砥粒加工液（以下スラリ）
を注ぎつつラツピングカツトするようにしたワイ
ヤ・ソーにおいて、付着するスラリを効率よく洗
浄して、ワイヤ・ソーの長寿命化等を図れるよう
にしたワイヤ・ソーの洗浄装置に関する。 〔発明の背景〕 ワイヤ・ソーは一般に第１図に示すように、無
端状とされ、ラツピングカツト加工部にてスラリ
を直接ワーク２の直上もしくはワーク直前のワイ
ヤ１に供給する方法が採られている。この場合、
ワイヤ１はワーク２を離れてもスラリを付着させ
たまま下流のツーリングを通過することになる。
そこで、次々と案内ローラ３の溝４に進入、退出
を繰返して必然的にローラ溝部に転動摩耗を生
じ、やがて次第にワイヤ１の整列精度を低下させ
ることになつていた。また、案内ローラ３の製作
誤差や張力不揃いなどの原因で各溝の谷径が不均
等に摩耗することもある。さらに案内ローラ群の
組付誤差によりワイヤ１が溝中心面に直入せず傾
斜して溝側面に触れる場合などは、摺動成分を生
じ、摩耗が急速に展開する。特に案内ローラ群３
の一部溝の偏摩耗に基づく谷径の減少から派生す
る滑り成分は、本質的にポジテブ・フイードバツ
クのかかる発散系であり、一旦、一部溝の摩耗が
先行し、その谷径が全溝の平均値から一定以上離
れると以後、滑りはなだれ状に増加して異常摩滅
に至る。 ワーク２の要求精度が高くかつ加工面積が大き
い程、案内溝４の摩耗はその耐用性を低下させ、
甚しくはワークごとに新案内ローラに取り替えた
り或いはやむなく精度低下に甘んじることにな
る。例えば直径５〜６インチにおよぶ大径シリコ
ン単結晶のウエハリング加工の如く10数時間以上
を要する場合は、作業途中案内ローラの交換が行
えないという実際面からの技術的理由で、溝の偏
摩耗拡大による精度劣化を容認せざるを得ず、甚
しくは、なだれ摩耗に転落して作業継続不能に陥
る。勢いワイヤ・ソーは、大物加工に不適視さ
れ、昨今シリコン・インゴツトの径大化に伴いこ
の弱点が目立ち、その有用性を失いつつある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、ワイヤ・ソーのツーリング精
度の長寿命を確保すると同時に諸経費の節減が図
れるワイヤ・ソーのスラリ洗浄装置を提供するこ
とにある。 〔発明の概要〕 本発明に係るワイヤ・ソーのスラリ洗浄装置で
は、スラリのワイヤに対する着脱自在性に着目
し、加工域でスラリを伴つたワイヤがガイドに進
入以前に砥粒を含まない清澄液の噴流をスラリを
同伴するワイヤへ注いで付着砥粒を洗い落すよう
にしている。 また、洗浄液で希釈されたスラリは回収し再び
加工用スラリと洗浄用液とに分離して繰返し使用
するために、循環システムを採用する。即ち、混
合液中に分散浮遊する砥粒を、液との比重差で沈
降分離させて濃縮し再び加工スラリとする一方、
分離した上澄みを洗浄液として採り出し再使用を
連続繰返すものである。 従来のワイヤ・ソーに用いるスラリは通常シリ
コンカーバイドに代表される粉末砥粒をタービン
油やスピンドル油など適当粘度の支持油に混合
し、更に適宜に分散剤などを加えて油との沈降分
離と凝集を極力防いでいる。なお、水性スラリを
用いることがあるが、この場合もグリセリンをか
なり大量に併用するなどの手段で粘度を高めて砥
粒の懸濁支持性を高めることが定着化している。 そこで本発明では、迅速な沈降分離速度を得る
ため低粘度の媒液を用い、また、上記の一連に循
環系に最も適当な媒質液として水を選定するのが
望ましい。なお少量の防錆、発泡抑制又は消泡剤
などの添加を併用してもよい。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第２図及び第３図を
参照して説明する。 大量水（例えば200）に比較的少量（例えば
10Kg）のGC砥粒を投じた薄いスラリ（この場合、
重量比濃度１／20）を上液槽６に充満している。
上液槽６はいわゆるシツクナ機構であり、希釈さ
れたスラリ混合水を数倍以上の濃度の加工用スラ
リに濃縮する一方、洗浄用上澄みを採水するよう
にしてある。即ち、上液槽６の槽底は円錐状の斜
面とし、複数本のスクレーパアーム７を有するス
パイダ状構造物を回転自在に懸垂している。スク
レーパアーム７には複数の連鎖環状のスクレーピ
ング金具を末端に吊下げ、その大部分は槽底に載
り支えられている。スパイダをゆるやかに回転駆
動すれば、スクレーパ金具８の連鎖は円錐曲面に
沿いつつ第３図に示すように渦巻状に底面を這い
全面をカバーして浚い、沈降堆積する砥粒を斜面
に沿つて掻き落し、谷部のＵ型環状溝９内に集め
る。環状溝９９内にも連鎖状スクレーパが回動し
砥粒は円環溝に沿い移動し、やがてスラリ取出開
口位置１０に至り落ち込む。該スラリ取出開口１
０にトラツプされた沈積砥粒は少量の水とともに
加工用スラリとして取り出され、加工部へ重力で
流下して加工に供される。 スラリ濃度は砥粒の沈降速度、スクレーパの浚
渫速度、底面形状、希釈混合割合などの諸因子で
定まるが、これらを適宜に選び、容積比１／３程
度の濃度に調整する。 一方、上液槽６のホールドアツプの大部分は10
分前後の平均滞留時間の間に、懸濁浮遊する砥粒
を分離しつつゆるやかに槽外周に向い、やがて外
縁のオーバフローダムに至るようにしている。こ
こで上澄みを槽外周の環状樋１５にオーバフロー
させて洗浄用に採水し、重力水頭で（必要なら別
の加圧ポンプで加圧して）加工部１１へ送つて洗
浄用噴流水膜を作り、砥粒や加工破砕片を付着同
伴するワイヤがガイド部に進入する以前でワイヤ
に注ぎ、これら好ましくない同伴物の除去に供す
るようにしている。 スラリに混入した排水はホツパ底部１２、網
１３へ通し、混入異物を除いた後、サンブタンク
１４へ集め、ポンプで汲みあげて上液槽６へ戻
す。 この〓１３により、系内外からの混入異物が
捕捉され、ワーク、ワイヤの破損等のトラブルの
発生を予防する。 配列ワイヤは別設のシーソー機構（図示せず）
で往復送線してのこびき作動させるようにし、洗
浄ノズルはこれに応動して左右交互に自動的に切
り換えるようにしている。 加工進歩に伴い直接的に発生するワークや砥粒
の破砕片（チツプ）およびワイヤの摩耗、間接的
に発生するシーリング全般の摩耗（ワイヤ・ガイ
ド頼、スクレーパと槽底面、スラリ通路やノズル
など）により、サブミクロン乃至はミリ・ミクロ
ンに亘る微細片が発生する。スラリの使用限（寿
命）は健全砥粒に対するこれら微細片の混在割合
の大きく影響され、加工局所におけるその割合の
増加につれ次第に有効なピツチング作用を減じて
加工能を失うに至る。 これは固定砥粒を用いた結合砥石における目詰
り現象と同様である。従来ワイヤ・ソー作業では
経験的に適当な運転期間置きに劣化スラリをバツ
チ取り換えてえり、勢い使用可能砥粒の損失は免
れかつた。 この実施例では水注スラリの希釈プロセスが同
時にスラリの水洗い機能を併有する。即ち、希釈
スラリに混入する沈降しにくい微細片類は速やか
に沈降する砥粒から分離し、上澄み中に懸濁のま
ま上液槽６からオーバーフローするよう調整す
る。そこで前記環状樋１５内に表面過機能のあ
る材２０を敷設すれば、オーバフローに混在す
る微細片類を捕捉して砥粒の目詰りを防ぎその有
効寿命を延長し得る。（目詰り砥石の水洗ドレツ
シングに相当する。） また、この環状樋１５には上澄みの一部を系外
に排出するオーバフロー１６を設ける。洗浄水供
給路途中の水平マニホールド１７につなぐ取出口
１８から新水（＋α）を補給するほぼ等量（循環
する間の蒸発ほかの損失を無視すれば）の上澄み
を溢流して新水と置換する。ここで前記材２０
を除外すると、前記直接間接に発生する加工チツ
プ類や更に長時間で２次的に生成する微小気泡を
随伴する浮遊物などを同伴して系外に排除する。
この汚損スラリの連続的使い捨て方式による水洗
いは、安価、無害な普通水を用いることから容認
される浄化手段であり、適時随意に適用できる。 本実施例に係るスラリは前述の如く極めて沈降
分離し易いので、スラリ供給通路を閉塞させない
工夫が必要である。そこで断面変化の少ない下り
勾配配管とし、かつ摺動部をもたないピンチ型仕
切弁１９を設けている。なお、スラリ源は加工位
置レベルよりも上方に配置し、スラリは重力降下
するので、この間にポンプなどの機能部品を必要
としない。 使用後のスラリは大量の水で薄められるので循
環系にトラブルを与える可能性は極めて少ない
が、このシステムの最低位におかれるサンプタン
ク１４は運休間に少量乍ら沈積、沈澱があるの
で、底面にアジテータを設ける。要すれば、槽内
壁は加振ゴム製バツク構造を採るなどの対策を行
う。 加工終了時（或いは随時）にスラリを止める場
合、これに先行してスクレーパを停めて沈積砥粒
の移動を止めるとスラリは急速に薄まるので、ス
ラリ通路の自浄および加工終了ワークの粗洗いに
供した後ピンチ型仕切弁１９を閉じる。かくして
スラリ通路の停止間の堆積による閉塞トラブルを
防いで、次回の支障ない起動に備える。 また、長時間運休時に上液槽６内の懸濁砥粒が
充分に沈降堆積してスクレーパを埋め起動時の駆
動所要トルクは甚大となるので、再起動ごとに駆
動方向を反転制御する。鎖状のスクレレーパ金具
８は破線で示すように渦状軌路の方向を変え、起
動の際、１リングごと沈降、沈澱層から引きぬか
れるので一時に全リンクを引抜く不利から避けら
れ起動を容易にする。 本発明の主目的とするワイヤ・ツーリングの摩
耗防止効果は、洗浄水の採取量と質（清澄さ）、
洗浄方法とその要領などに左右されるが、第１表
に具体的に示す如く実験の結果、油性スラリを用
いた従来方式に比べ顕著な改良効果が認められ
た。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によればツーリング精度
の長寿命化が図れると共に、諸経費の節減による
経済的効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤ・ソーの一般構成を示す斜視
図、第２図は本発明の一実施例を示す概略構成
図、第３図は上液槽を示す平面図である。 １…ワイヤ、２…ワーク、３…案内ローラ、４
…案内溝、５…遊離砥粒スラリ、６…上液槽、７
…スクレーパアーム、８…スクレーパ金具、９…
Ｕ型環状溝、１０…スラリ取出開口、１１…加工
部、１２…ホツパ底部、１３…〓、１４…サン
プタンク、１５…環状樋、１６…オーバフロー、
１７…水平マニホールド、１８…取出口、１９…
ピンチ型仕切弁、２０…材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 砥粒を付着したワイヤを用いたワイヤ・ソー
   の上方に設けられ、その内部に充満した加工液希
   釈スラリを高濃度の加工用スラリと清澄な洗浄液
   とに沈降分離する上液槽と、この上液槽の下方に
   設けられ、この上液槽で濃縮された加工用スラリ
   を重力流下させてワイヤと被加工物との加工域に
   供給するスラリデスペンサと、前記上液槽で分離
   された上澄みからなる洗浄液を前記加工域におい
   てスラリを同伴するワイヤに注ぎ、付着砥粒を洗
   い落す部分と、該付着砥粒を洗い落した洗浄液で
   希釈されたスラリを再び前記上液槽に戻す押上ポ
   ンプ装置とを具備してなることを特徴とするワイ
   ヤ・ソーのスラリ洗浄装置。 ２ 前記スラリの構成要素となる遊離砥粒を懸濁
   支持するラツプ主媒質は水であり、防錆剤、防腐
   剤、発泡抑制剤などを必要量添加していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤ・
   ソーのスラリ洗浄装置。 ３ 前記上液槽は、ワイヤの洗浄位置レベルより
   上方１〜２ｍの範囲に自由液面を構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤ・
   ソーのスラリ洗浄装置。 ４ 上澄み中に懸濁浮遊する加工微細片類を捕捉
   する濾過手段を有し、汚損スラリの連続水洗い浄
   化作用による砥粒の目詰り劣化現象防止機能を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載のワイヤ・ソーのスラリ洗浄装置。 ５ 前記沈降分離用上液槽は、円錐状底面及びこ
   れを浚い沈降堆積した砥粒を掻き集める回動スク
   レーパを有し、このスクレーパはチエーン状の連
   環構造とし、超動停止ごとに回転方向を反転駆動
   する運動制御を行なうようにされていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤ・ソ
   ーのスラリ洗浄装置。