JPH09207062A - ワイヤソ−の加工方法および加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤソーのランニングコストを低減させる
ワイヤソ−の加工方法および加工システムを提供するこ
と。 【解決手段】 ワイヤソーの機内をシャッタ３４、受け
プレ−ト３５ａ、前面プレ−ト３５ｂ、背面プレ−ト３
５ｃで仕切り、水系の分散液を用いたスラリで被切削体
の切削を行なう。次いで前記機内に洗浄手段３６から洗
浄液である水を供給して、付着した砥粒を洗い流す。こ
の洗浄液を受けプレ−ト３５ａ、スラリ槽３９を介して
洗浄液貯槽５に排出し、この洗浄液からデカンタ６１に
て砥粒を分離し、次いでフィルタ６２にて微粒成分を分
離して洗浄液を回収し、砥粒を洗浄液の一部により調合
槽２に搬送する。このシステムでは、付着した砥粒を再
使用することができるため、ランニングコストを低減さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソ−の加工
方法および加工システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばセラミックス、ＩＣチップ
の基板、太陽電池のシリコン、合成石英等の脆性材料か
ら薄状板を得るには、インナソーと呼ばれる装置が採用
されているが、この装置は切削刃で脆性材料を１枚ずつ
切削して薄状板を得るものであるため、多数の薄状板を
得るには非常に時間がかかり生産効率が悪く、また切削
代が多く歩留まりが低下するという問題がある。

【０００３】そこで最近において例えば図５に示すワイ
ヤソーと呼ばれる装置が開発され、実用化されている。
この装置は、多数のワイヤを３本のローラ１２（１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ）間に互いに平行に張設してなり、
ローラ１２の回転により例えば右方向に移動するワイヤ
群１１に、砥粒を分散液である鉱油を主成分とするオイ
ルに分散させてスラリ状としたものを、スラリ槽１３か
ら供給管Ｔ１４、スラリ供給手段１５を介して循環供給
し、ワイヤ群１１の上方側に配置された被切削体１６を
ワイヤ群１１を通過するように下降させることにより、
被切削体をワイヤ群１１により切削し、多数の薄状板を
同時に得るように構成されている。図中１７はスラリ供
給手段１５からワイヤ群１１に供給されたスラリを受け
る受槽、Ｔ１７は配管である。

【０００４】そしてこのようなワイヤソ−では、切削時
に機内にスラリが飛散して、ロ−ラ１２や周辺の部材、
本体の外装部内面等に砥粒が付着し、次第に堆積してし
まうため、メンテナンス時に洗浄液例えば機械油を用い
て、装置を洗浄するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上述
の洗浄作業は、洗浄液を用いて行なうため、洗浄液をワ
イヤソ−に供給するための専用の装置を用意しなければ
ならない。またロ−ラ１２等に付着した砥粒は洗浄の
際、洗浄液と共に廃棄されてしまうため、廃棄された分
新たな砥粒を追加する必要があり、このように切削に要
する砥粒の量が多くなると、砥粒は高価なため、ランニ
ングコスト自体が高くなってしまうという問題がある。

【０００６】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、ランニングコストを低減させ
ることのできる、ワイヤソーの加工方法および加工シス
テムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、先ず水系
の分散液を用いれば、洗浄液として水を用いることがで
きるので、ワイヤソ−の洗浄が容易であることに着目
し、さらに洗浄した砥粒を再使用するという着想をなし
て本発明を完成した。

【０００８】即ち本発明のワイヤソ−の加工方法は、砥
粒を分散液に分散してなるスラリを、互いに平行に張設
されたワイヤ群に供給し、被切削体を前記ワイヤ群に通
過させることにより多数の薄状板を同時に得るワイヤソ
−において、前記ワイヤソ−を洗浄液で洗浄する工程
と、この工程で使用した洗浄液から砥粒を分離して回収
する工程と、回収した砥粒を用いて前記被切削体を切削
する工程と、を含むことを特徴とする。但し本発明の分
散液は、水系の分散液の他、オイル系の分散液も含むも
のである。

【０００９】またこのような方法は、ワイヤソ−に供給
するスラリを調合するための調合手段と、前記ワイヤソ
−を洗浄液で洗浄する洗浄手段と、使用した洗浄液から
砥粒を分離して回収する砥粒回収手段と、回収された砥
粒を調合手段に搬送する搬送手段と、を備えたことを特
徴とするワイヤソ−の加工システムによって実施され
る。さらにこのシステムでは、調合手段内のスラリ中の
砥粒含有率が目標値となるように、前記砥粒供給部より
の砥粒及び分散液供給部よりの分散液の供給量を各々制
御する制御部を備えてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。図１は本発明を実施するワイヤソーの運転シ
ステムの構成例を示す図であり、図中２は後述するワイ
ヤソーに供給するスラリを調合するための調合手段をな
す、撹拌機２０を備えた調合槽である。この調合槽２に
は、調合槽２に砥粒を供給するための砥粒供給部例えば
ホッパ２１がスクリューフィーダ２１ａ、バルブＶ２１
を介して設けられると共に、調合槽２に分散液を供給す
るための分散液供給部をなす分散液槽２２がバルブＶ２
２を介して設けられている。

【００１１】また調合槽２内には、スラリの砥粒含有率
の検出手段であるスラリの比重を測定するための比重計
Ｓ１と、同じく砥粒含有率の検出手段であるスラリの粘
度を測定するための粘度計Ｓ２とが設けられており、こ
れらの検出値に基づいてコントロ−ラＣによりバルブＶ
２１、バルブＶ２２の開度が制御されるように構成され
ている。但しスラリの砥粒含有率はサンプリングして測
定するようにしてもよい。

【００１２】調合槽２の下流側にはワイヤソ−３が設け
られている。このワイヤソー３について図２、３、４に
より説明すると、図中１１は多数例えば数百本のピアノ
線からなるワイヤを、三角形領域を形成する３本のロー
ラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ間に巻回して、互いに平行に
張設してなるワイヤ群であり、被切削体１６は、このワ
イヤ群１１の上方側に配置され、ワイヤ群１１を通過し
ながら下降するように構成されている。

【００１３】前記各ローラ１２は両端を本体フレ−ムに
固定された軸受けユニット３３（３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ）で支持されており、軸受け部３３ｂに設けられた回
転軸３３ｄにより、ローラ１２ｂが図示しないモ−タで
駆動回転され、さらに他のロ−ラ１２ａ，１２ｃはワイ
ヤ群１１により回転するように構成されている。この軸
受けユニット３３の下方側にはワイヤソ−の背面側に向
けて下方側に傾斜する受けプレ−ト３５ａが設けられて
おり、例えばこの受けプレ−ト３５ａのワイヤソ−の側
面側の両端は屈曲端の上面が水平となるように屈曲され
ている。シャッタ３４はワイヤソ−３４の両側面側（軸
受けユニット３３の背面側）を覆うように、前記受けプ
レ−ト３５ａの両端側上面に例えばスライドしながら取
り付けられるように設けられている。

【００１４】受けプレ−ト３５ａの前面側には前面プレ
−ト３５ｂが例えば開閉自在に設けられており、受けプ
レ−ト３５ａの背面側にはシャッタ３４と同じ縦方向の
長さを持つ背面プレ−ト３５ｃが例えばシャッタ３４と
上面をそろえて設けられ、背面プレ−ト３５ｃと受けプ
レ−ト３５ａとの間に、洗浄液排出用の開口部３５ｄが
形成されるように構成されている。このようにしてシャ
ッタ３４、受けプレ−ト３５ａ、前面プレ−ト３５ｂ、
背面プレ−ト３５ｃとにより機内が仕切られており、シ
ャッタ３４の上方側には、機内を洗浄する洗浄手段３６
が設けられている。

【００１５】前記ワイヤ群１１の被切削体通過領域の上
流側には、スラリ供給手段１５が設けられており、前記
三角形領域の内部には、ワイヤ群１１から流れ落ちるス
ラリーを受け留めるための受槽１７が設けられ、この受
槽１７の下流側には配管Ｔ１７を介して撹拌機１３ａを
備えたスラリ槽１３が設けられている。またこのスラリ
槽１３は前記開口部３５ｄから排出された洗浄液を受け
留めるように構成されており、前記調合槽２からスラリ
を供給する供給管Ｔ２と、スラリ槽１３のスラリをスラ
リ供給手段１５に循環するための循環管Ｔ１４と、スラ
リ槽１３内のスラリ又は洗浄液を後述する廃スラリ槽４
あるいは洗浄液貯槽５に排出する排出管Ｔ３とが設けら
れている。

【００１６】ワイヤソー３の下流側には、廃スラリを貯
留するための撹拌機４０を備えた廃スラリ槽４がバルブ
Ｖ３１を介して設けられると共に、洗浄液を貯留するた
めの洗浄液貯槽５がバルブＶ３２を介して設けられてお
り、これらの槽の下流側には、砥粒を回収するための砥
粒回収手段例えばデカンタ６１が設けられていて、この
デカンタ６１は、分離された砥粒を調合槽２に搬送する
ための配管Ｔ６１を介して調合槽２に接続されている。
また洗浄液貯槽５は配管Ｔ５１を介して前記洗浄手段３
６に接続されている。

【００１７】またデカンタ６１の下流側には、破砕砥粒
や切粉等の成分を回収するための回収手段、例えば不織
布等により構成されるフィルタ６２が配管Ｔ６２を介し
て設けられており、前記配管Ｔ６２は、フィルタ６２を
通過し、分離された液体成分の一部を調合槽２に戻すた
めに、調合槽２の上流側で前記配管Ｔ６１と合流しなが
ら調合槽２に接続されている。またフィルタ６２の下流
側には、配管Ｔ６２から分岐する配管Ｔ６３を介して分
散液貯槽７が設けられており、配管Ｔ６３からは配管Ｔ
６４が分岐している。なお砥粒回収手段としてはサイク
ロン等を用いてもよく、回収手段としてはデカンタ等を
用いてもよい。図中Ｖはバルブ、Ｔは配管を各々示して
いる。

【００１８】このようなワイヤソ−の加工システムの作
用について、例えば水系の分散液を使用した場合により
説明する。先ず、バルブＶ２１を開いてホッパ２１から
スクリューフィーダ２１ａを介して調合槽２に所定量の
砥粒を供給すると共に、バルブＶ２２を開いて分散液槽
２２から調合槽２に、例えば水をベ−スとし、砥粒が分
散するように分散剤が添加された分散液を所定量供給
し、調合槽２内において撹拌機２０により砥粒と分散液
とを混合してスラリを調合する。

【００１９】次いで調合されたスラリを、バルブＶ２を
開いてワイヤソー３のスラリ槽１３に供給し、ワイヤソ
ー３にて被切削体１６の切削を行なう。即ちバルブＶ１
４を開き、バルブＶ２、Ｖ３１、Ｖ３２を閉じて、スラ
リをスラリ供給手段１５を介して、ワイヤ群１１に例え
ばカ−テン状に供給しながら、被切削体１６をワイヤ群
１１の上方側からワイヤ群１１を通過するように下降さ
せて切削し、多数の薄状板を同時に形成する。

【００２０】この切削に使用された廃スラリには、水、
分散剤と、例えば１０〜３０μｍの大きさの砥粒、切削
により破砕された５〜１５μｍの大きさの破砕砥粒、数
μｍの大きさの被切削体の切粉、ワイヤから出る金属粉
等が含まれている。従って切削を繰り返して行うと、次
第にスラリ中の切粉や金属粉の量が増加してきて、被切
削体の切削機能が低下するため、所定回数切削を行った
後、バルブＶ３１を開いてスラリ槽１３内の所定量の廃
スラリを排出すると共に、バルブＶ２を開いて排出され
たスラリと同量の新しいスラリを供給してスラリの交換
を行なう。

【００２１】そしてワイヤソ−３から排出した廃スラリ
を一旦廃スラリ槽４に貯留し、廃スラリが所定量になっ
た後デカンタ６１に送る。デカンタ６１では廃スラリに
高遠心力を与えることにより、廃スラリから砥粒よりも
細かい微粒成分と分散液とを分離除去し、砥粒を回収す
る。そして前記微粒成分を含む分散液は配管Ｔ６２を介
してフィルタ６２へ送り、フィルタ６２にて切粉、破砕
砥粒、金属粉等の微粒成分を分離除去する。フィルタ６
２で回収した分散液の一部は、バルブＶ６２を開き、バ
ルブＶ６３、Ｖ６４を閉じて、配管Ｔ６２、配管Ｔ６１
を介して、デカンタ６１で分離された砥粒と共に調合槽
２へ戻す。そして残りの分散液は、バルブＶ６３を開
き、バルブＶ６２、６４を閉じて配管Ｔ６３を介して分
散液貯槽７に貯留し、この後廃スラリ処理を行なう。

【００２２】このようにして被切削体１６を切削する
と、スラリが機内、即ちシャッタ３４や受けプレ−ト３
５ａ、前面プレ−ト３５ｂ、背面プレ−ト３５ｃの内面
や軸受けユニット３３、ローラ１２等に飛散し、時間の
経過により乾燥して砥粒がこれらに付着する。そして砥
粒は切削を行なうに連れてさらに付着して次第に堆積し
ていくため、所定回数切削の後、ワイヤソ−の洗浄処理
を行なう。即ちバルブＶ３２を開き、バルブＶ２、Ｖ１
４、Ｖ３１を閉じ、洗浄液貯槽５から配管Ｔ５１、バル
ブＶ５１、ポンプを介して洗浄手段３６から洗浄液例え
ば水を機内即ちシャッタ３４等の内面や軸受けユニット
３３、ローラ１２等にシャワ−状に供給して、これらに
付着した砥粒を洗い流す。

【００２３】洗い流された砥粒は洗浄液と共に、受けプ
レ−ト３５ａに流れ落ち、この斜面に沿って開口部３５
ｄを介してスラリ槽１３へ流れ、排出管Ｔ３を介して洗
浄液貯槽５に排出される。そして洗浄液貯槽５内の洗浄
液量が所定量となった後、デカンタ６１に送り、砥粒よ
りも細かい微粒成分と洗浄液とを分離除去し砥粒を回収
する。そして前記微粒成分を含む洗浄液はフィルタ６２
へ送り、フィルタ６２にて微粒成分を分離除去する。フ
ィルタ６２で分離した洗浄液の一部例えば砥粒を搬送す
るために必要な量は、バルブＶ６２を開き、バルブＶ６
３、６４を閉じて配管Ｔ６２、配管Ｔ６１を介して、砥
粒と共に調合槽２へ搬送する。そして残りの洗浄液は、
バルブＶ６４を開き、バルブＶ６２、６３を閉じて配管
Ｔ６４を介して排出する。

【００２４】このようにしてワイヤソ−では、被切削体
の切削処理とワイヤソ−の洗浄処理とを交互に繰り返し
て行い、各々の工程により砥粒を回収して調合槽２へ搬
送するが、調合槽２では搬送された砥粒と分散液あるい
は洗浄液と、新たに添加された砥粒や分散液とを混合し
て、新しいスラリを調合する。この際調合槽２では、比
重計Ｓ１、粘度計Ｓ２によりスラリの比重と粘度を検出
し、この検出値をコントロ−ラＣに出力する。コントロ
−ラＣでは、予め設定されているスラリの比重と粘度の
目標値と前記検出値との比較出力に基づいてバルブＶ２
１、Ｖ２２の開度を制御し、ホッパ２１からの砥粒の供
給量及び分散液槽２２からの分散液の供給量を調整して
いる。

【００２５】即ち調合槽２では、比重計Ｓ１と粘度計Ｓ
２とによりスラリ中の砥粒含有率を把握しており、両者
はスラリの比重、粘度が高いと砥粒含有率が高く、スラ
リの比重、粘度が低いと砥粒含有率が低いという関係に
ある。ここでワイヤソ−の洗浄処理の際、回収された砥
粒は洗浄液と共に調合槽２に搬送されるが、砥粒の搬送
量に比べて洗浄液の搬送量が多いときには、調合槽２の
スラリの比重及び粘度が低くなってくるので、バルブＶ
２１の開度を大きくして、ホッパ２１からの砥粒の供給
量を増大させる。一方砥粒の搬送量が洗浄液の搬送量に
比べて多いときには、調合槽２のスラリの比重及び粘度
が高くなってくるので、バルブＶ２２の開度を大きくし
て、分散液槽２２からの分散液の供給量を増大させる。

【００２６】このようなワイヤソ−の加工システムで
は、特にスラリの分散液として水を用いている場合に
は、機内に飛散して付着した砥粒は水により簡単に洗い
流すことができ、またこの領域はシャッタ３４等で仕切
られていてスラリの飛散領域が制限されていることか
ら、ワイヤソ−の洗浄処理を容易に行なうことができ
る。さらに洗浄液として水を用いているので、洗浄液の
コストが安い。このように水系の分散液を用いた場合、
オイル系の分散液に比べて飛散しやすく、しかも乾燥に
より砥粒が各部に付着しやすいが、逆にオイル系の分散
液よりもはるかに洗浄が容易になる。

【００２７】さらに付着砥粒を洗浄してその洗浄液から
砥粒を分離回収し、切削に再使用するため、切削全体の
コストを低減することができる。そしてまたシャッタ３
４等によりスラリの飛散領域を制限し、これらを洗浄し
てこれらに付着した砥粒を回収するため、砥粒の回収効
率が高い。また上述の実施の形態では、洗浄液として分
散液の成分でもある水を用いているので、デカンタ６１
で分離回収した砥粒を洗浄液により搬送することができ
る。

【００２８】さらにまた調合槽内にてスラリの比重と粘
度とを検出することによって、スラリ中の砥粒含有率を
把握し、砥粒含有率が目標値となるように、砥粒と分散
液の供給量を制御してスラリの調合を行なっているの
で、切削能力の高い安定した性状のスラリの調合を自動
的に行なうことができる。

【００２９】また本発明は分散液としてオイル系を用い
る場合にも適用することができ、この場合には、例えば
機械油を洗浄液として用いてワイヤソ−の洗浄処理を行
い、砥粒をデカンタ６１にて分離回収した後、この砥粒
を分散液により調合槽に搬送する。この場合において
も、切削では回収できなかった高価な砥粒が洗浄液から
回収することができるため、ランニングコストを低減す
ることができる。

【００３０】以上において本発明は、ワイヤソ−が複数
の場合にも適用することができる。また洗浄液から砥粒
のみを回収し調合槽に搬送するようにしてもよく、洗浄
液から回収した砥粒を一旦貯留しておき、手動あるいは
自動で調合槽に搬送するようにしてもよい。この際自動
で搬送する場合には、洗浄液により搬送してもよいし、
新たに分散液や分散液の成分である液体分を搬送路に供
給して搬送するようにしてもよい。

【００３１】さらに実施の形態では洗浄液から砥粒を回
収する際には、砥粒を分離する砥粒回収手段と、砥粒よ
りも微小な成分と洗浄液とを分離する回収手段とを設け
たが、砥粒の回収手段のみを用いて、砥粒と洗浄液とを
分離するようにしてもよい。またスラリ中の砥粒含有率
は、比重計、粘度計のいずれか一方により検出するよう
にしてもよいし、これらに限らず例えば濁度計等の光学
的な検出手段を用いて検出するようにしてもよい。また
検出は、配管Ｔ６２と合流した後の配管Ｔ６１の途中で
検出するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤソ−の洗浄処理
を行なって、この洗浄液からワイヤソ−に付着していた
砥粒を回収することにより、付着砥粒を再使用できるの
で、ランニングコストを低減することができる。また水
系の分散液を用いる場合には、洗浄処理を容易に行なう
ことができると共に、洗浄液が安価となる。さらにスラ
リ中の砥粒含有率が目標値となるように、調合槽内に砥
粒と分散液とを供給するようにすると、切削能力の高い
スラリの調合を自動的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するワイヤソ−の運転システムの
一例を示す構成図である。

【図２】ワイヤソーの一例を示す斜視図である。

【図３】ワイヤソ−のシャッタと、軸受けユニットの一
例を示す斜視図である。

【図４】ワイヤソ−の一例を示す断面図である。

【図５】従来のワイヤソーを示す断面図である。

【符号の説明】

１１ ワイヤ群 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ ローラ １３ スラリ−槽 １５ スラリ供給手段 １６ 被切削体 ２ 調合槽 ３３ 軸受けユニット ３４ シャッタ ３５ａ 受けプレ−ト ３５ｂ 前面プレ−ト ３５ｃ 背面プレ−ト ３６ 洗浄手段 ４ 廃スラリ槽 ５ 洗浄液貯槽 ６１ デカンタ ６２ フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 健正 富山県小矢部市西福町１−１−25

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒を分散液に分散してなるスラリを、
   互いに平行に張設されたワイヤ群に供給し、被切削体を
   前記ワイヤ群に通過させることにより多数の薄状板を同
   時に得るワイヤソ−において、 前記ワイヤソ−を洗浄液で洗浄する工程と、 この工程で使用した洗浄液から砥粒を分離して回収する
   工程と、 回収した砥粒を用いて前記被切削体を切削する工程と、 を含むことを特徴とするワイヤソ−の加工方法。
2. 【請求項２】 前記分散液は水系の分散液であることを
   特徴とする請求項１記載のワイヤソ−の加工方法。
3. 【請求項３】 砥粒を分散液に分散してなるスラリを、
   互いに平行に張設されたワイヤ群に供給し、被切削体を
   前記ワイヤ群に通過させることにより多数の薄状板を同
   時に得るワイヤソ−において、 前記ワイヤソ−に供給するスラリを調合するための調合
   手段と、 前記ワイヤソ−を洗浄液で洗浄する洗浄手段と、 使用した洗浄液から砥粒を分離して回収する砥粒回収手
   段と、 回収された砥粒を調合手段に搬送する搬送手段と、 を備えたことを特徴とするワイヤソ−の加工システム。
4. 【請求項４】 砥粒を分散液に分散してなるスラリを、
   互いに平行に張設されたワイヤ群に供給し、被切削体を
   前記ワイヤ群に通過させることにより多数の薄状板を同
   時に得るワイヤソ−において、 前記ワイヤソ−に供給するスラリを調合するための調合
   手段と、 この調合槽に砥粒及び分散液を各々供給する砥粒供給部
   及び分散液供給部と、 前記ワイヤソ−を洗浄液で洗浄する洗浄手段と、 使用した洗浄液から砥粒を分離して回収する砥粒回収手
   段と、 回収された砥粒を調合手段に搬送する搬送手段と、 前記調合手段内のスラリ中の砥粒含有率が目標値となる
   ように、前記砥粒供給部よりの砥粒及び分散液供給部よ
   りの分散液の供給量を各々制御する制御部と、 を備えたことを特徴とするワイヤソ−の加工システム。
5. 【請求項５】 前記分散液は水系の分散液であることを
   特徴とする請求項３または４記載のワイヤソ−の加工シ
   ステム。