JPH10202495A - 樋付きワイヤ式切断加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤの被切削部材通過域の部分への加工液
の付着率の向上を図ることができる樋付きワイヤ式切断
加工装置を提供する。 【解決手段】 その長さ方向に移動駆動自在に張設さ
れ、被切削部材１を切断するワイヤ５と、ワイヤ５に砥
粒を含む加工液Ｌを供給する加工液供給装置２０とを具
備し、加工液供給装置２０は、加工液Ｌをワイヤ５の被
切削部材通過域Ｚの部分に向けて流下させる樋２１と、
着脱自在に設けられ、樋２１が固設され、この樋２１に
加工液Ｌを供給するノズル２５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料や磁性
材料、あるいはセラミックス等の高硬度脆性材料をワイ
ヤによって切断するためのワイヤ式切断加工装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ式切断加工装置は、複数の溝ロー
ラの間に張設され、多数本水平方向にに並設されたワイ
ヤをワイヤ走行装置によって一方向に所定速度で走行さ
せながら、被切断部材を押付装置によって上記ワイヤに
押し付けるとともに被切断部材の切断加工部に砥粒を含
む加工液を供給して被切断部材を切断加工するもの、お
よび、ワイヤを交互に逆方向に走行させて切断加工する
ものが知られている。

【０００３】従来のワイヤ式切断加工装置において、砥
粒を含む加工液は、例えば、特開平７−１４４２号公報
に示されるように、被切断部材の切断加工を行う直前段
においてワイヤに向けて、上方から散布され、その一部
がワイヤに付着し、他の大部分はワイヤを通過して落下
させられるようになっている。すなわち、ワイヤに付着
した一部の加工液が被切断部材を切断するために用いら
れ、その他の加工液は、装置の最下位に配されているス
ラリー受けタンクに回収され、再循環利用されるように
なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ワ
イヤ式切断加工装置に用いられるワイヤは、０．１６〜
０．１８ｍｍと、きわめて細いものであるため、ワイヤ
において被切削部材が切断されながら通過する領域であ
る被切削部材通過域への付着率が低いという未解決の問
題がある。

【０００５】また、多数本の各ワイヤへの加工液の付着
具合にバラツキが生じる恐れがある。

【０００６】また、上記構成のワイヤ式切断加工装置の
ように加工液を循環させる場合には、加工液の砥粒が、
ワイヤで飛散し、その一部が、スラリー受けタンク内に
入らずその周辺に付着するために、加工液中の砥粒の濃
度の低下率が大きいという問題がある。

【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、ワイヤの被切削部材通過域の部分への加
工液の付着率の向上を図ることができ、又、ワイヤに均
等に加工液を付着させることができ、又、加工液を循環
させる場合に、その加工液中の砥粒の濃度の低下率を小
さくすることができる樋付きワイヤ式切断加工装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第一の発明は、被切削部材を切断するワイ
ヤと、該ワイヤが張設され、該ワイヤをその長さ方向に
移動駆動するワイヤ駆動装置と、前記ワイヤに砥粒を含
む加工液を供給する加工液供給装置とを備えるワイヤ式
切断加工装置において、加工液供給装置は、加工液をワ
イヤの被切削部材通過域の部分に向けて流下させる樋を
有することを特徴とする。

【０００９】即ち、樋により、加工液がワイヤの被切削
部材通過域の部分に重点的に供給される。

【００１０】また、本発明の第二の発明は、第一の発明
において、ワイヤが多数本並べて配置され、樋は、多数
本のワイヤの並んだ方向に水平に延在する底部と、底部
の両側端に設けられ、ワイヤの長さ方向に延在する側壁
部とからなることを特徴とする。即ち、加工液が樋に供
給されると、その加工液は、その底部がワイヤの並んだ
方向に水平に延在するので、重力によりその方向に均さ
れる。また、樋の両側端ではワイヤの長さ方向に延在す
る側壁部により加工液の流出が防止される。従って、加
工液は、樋によってワイヤの並んだ方向に均されなが
ら、ワイヤの長さ方向に流れ、各ワイヤに供給される。

【００１１】本発明の第三の発明は、第一又は第二の発
明において、加工液供給装置は、着脱自在に設けられ、
樋が固設され、樋に前記加工液を供給するノズルを有す
ることを特徴とする。

【００１２】即ち、被切削部材の大きさに応じて、樋の
寸法の異なるノズルに交換する。また、被切削部材の設
置或いは退去時には、ノズルを取り外して、その搬送空
間ないし作業空間を拡大する。

【００１３】本発明の第四の発明は、第一、第二、第三
の発明において、加工液供給装置は、ワイヤの被切削部
材通過域の部分の直下に配置され、ワイヤの被切削部材
通過域の部分に向けて流下され、その下方に落ちた加工
液を回収する回収容器と、回収容器に回収された加工液
をノズルに循環させる加工液循環駆動機構とを備えてい
ることを特徴とする。

【００１４】即ち、樋により、加工液がワイヤの被切削
部材通過域の部分に重点的に供給されることで、回収容
器内に入らずその周辺に付着する砥粒が低減される。

【００１５】本発明のその他の発明としては、第一の発
明において、樋の先端の位置を移動位置決めする樋移動
位置決め機構を設けるものがある。これにより、被切削
部材の大きさの変更に伴う被切削部材通過域の変化に応
じて、加工液の流下位置をより正確に設定することがで
きる。また、その設定作業を容易にできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき説明する。尚、本実施形態では、図３に示すよ
うに被切削部材１が横臥された概略円柱状のシリコン単
結晶の塊りであり、樋付きワイヤ式切断加工装置１００
は、そのシリコン単結晶の塊りをスライスするものであ
る。

【００１７】樋付きワイヤ式切断加工装置１００は、被
切削部材１を切断するワイヤ５と、ワイヤ５が張設さ
れ、ワイヤ５を被切削部材１が切断されるようにその長
さ方向（図中矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動するワイヤ駆
動装置１０と、切断加工時に、ワイヤ５に被切削部材１
を削る砥粒を含む加工液Ｌを供給する加工液供給装置２
０と、被切削部材１が取り付けられ、切断加工時に、被
切削部材１を上方からワイヤ５に図中矢印Ｈ方向に押し
付け、ワイヤ５の下方に通過させると共に、その逆方向
（図中矢印Ｇ方向）に引き揚げる押付装置５０と、ワイ
ヤ駆動装置１０、加工液供給装置２０、押付装置５０が
装着される躯体６０とを具備している。

【００１８】ワイヤ５は、図２に示すように、多数本、
水平方向に間隔を空けて並べて配置されており、ワイヤ
駆動装置１０は、各ワイヤ５を掛ける溝１１ａがそれぞ
れ周設され、多数本のワイヤ５が水平に掛けられる回転
自在な図３に示す一対の溝ローラ１１と、ワイヤ５に張
力を与えると共に、このワイヤ５をその長さ方向（図中
矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動するワイヤ駆動動力機構１
２とからなっている。ワイヤ駆動動力機構１２は、本実
施形態ではワイヤ５を往復駆動させるものであるが、ワ
イヤ５の両端を繋いで環状とし、このワイヤ５を一方向
に回転駆動させるものとしてもよい。

【００１９】加工液供給装置２０は、加工液Ｌをワイヤ
５の被切削部材通過域Ｚの部分に流下させる二個の樋２
１と、着脱自在に設けられ、それぞれ樋２１が固設さ
れ、この樋２１に加工液Ｌを供給する二個のノズル２５
と、ワイヤ５の被切削部材通過域Ｚの部分の直下である
ワイヤ駆動装置１０の一対の溝ローラ１１の間に上方に
開放されて配置され、ワイヤ５の被切削部材通過域Ｚの
部分に流下され、その下方に落ちた加工液Ｌを回収する
回収容器３１と、回収容器３１に回収された加工液Ｌを
ノズル２５に循環させる加工液循環駆動機構４０とを備
えている。加工液循環駆動機構４０は、回収容器３１と
各ノズル２５との間を連絡する管４１と、管４１に設け
られ、各ノズル２５に向けて加工液Ｌを圧送するポンプ
４２と、管４１に設けられ、加工液Ｌ中の切り屑を除去
するフィルタ４３とからなっている。

【００２０】各ノズル２５は、ワイヤ駆動装置１０の一
対の溝ローラ１１の直上にそれぞれ配置されており、各
ノズル２５は、図２に示すように、ワイヤ５の並んだ方
向（即ち図中矢印Ａ、Ｂ方向）に水平に延在する円筒状
のノズル本体２６と、ノズル本体２６の一端を閉塞する
と共に突設された取付軸２７と、ノズル本体２６の他端
の開放端部２６ａの外周面に突設された係止突起２８と
を備えている。

【００２１】ノズル本体２６の周壁には、加工液Ｌを吐
出するスリット２９が、ワイヤ５の並んだ方向（図中矢
印Ａ、Ｂ方向）に延在形成されている。

【００２２】また、各ノズル２５の取付軸２７側には、
図１に示すように上方に開放された半円状の軸受け面６
１ａを有する軸受け部材６１が図２に示すようにそれぞ
れ溝ローラ１１の軸受け６２を介して躯体６０に固設さ
れており、各ノズル２５の取付軸２７は、図１に示す軸
受け面６１ａに、図中矢印Ｃ、Ｄ方向に回転自在且つ図
２中矢印Ａ、Ｂ方向に進退自在に載置されている。

【００２３】各ノズル２５の開放端部２６ａ側には、軸
受け部材６１側に開放された有底円筒状を成す加工液注
入筒６５がそれぞれ溝ローラ１１の軸受け６２及び固定
金具６６を介して躯体６０に固設されており、加工液注
入筒６５の周壁の底側には、図３の加工液循環駆動機構
４０の管４１が連通接続される図２の加工液導入孔６５
ａが貫通形成されている。加工液注入筒６５の周壁の開
放端側には、ノズル２５の係止突起２８が係止される係
止穴６５ｂが形成されており、係止穴６５ｂは、開放端
縁から底側に切込む導入部６５ｃと、導入部６５ｃの先
端から周方向（図中矢印Ｃ方向）に延在される係止部６
５ｄとからなっている。この加工液注入筒６５には、ノ
ズル本体２６の開放端部２６ａが着脱自在に嵌合されて
おり、ノズル本体２６の係止突起２８は、係止穴６５ｂ
の係止部６５ｄの先端６５ｅに係止される。また、係止
部６５ｄの先端６５ｅは、後述するように樋２１の下端
である先端２１ａが各ワイヤ５の直上に配されると共
に、被切削部材通過域Ｚの両境界Ｚ１に近接するよう
に、係止突起２８を支持する位置及び向きに形成されて
いる。

【００２４】各ノズル２５に設けられる各樋２１は、多
数本のワイヤ５の並んだ方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に
水平に延在する底部２２と、底部２２の両側端に屹立さ
れ、ワイヤ５の長さ方向（図中矢印Ｅ、Ｆ方向）に延在
する側壁部２３とからなっており、底部２２は、ノズル
本体２６に沿う平面視長方形状に形成され、そのワイヤ
５の並んだ方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）の幅は、両端の
ワイヤ５、５間の幅より広い。また、底部２２は、図１
に示すように被切削部材通過域Ｚに向けて下方に傾斜し
ている。

【００２５】各樋２１の上端である基端２１ｂは、各ノ
ズル本体２６のスリット２９の下に固設されており、各
樋２１の下端である先端２１ａは、各ワイヤ５の直上に
配されると共に、被切削部材通過域Ｚの両境界Ｚ１に近
接されている。

【００２６】樋付きワイヤ式切断加工装置１００は、以
上のような構成を有するので、ノズル２５から吐出され
た加工液Ｌは、樋２１に供給され、この樋２１を通じ
て、ワイヤ５の被切削部材通過域Ｚの部分に重点的に供
給される。これにより、ワイヤ５の被切削部材通過域Ｚ
の部分への加工液Ｌの付着率の向上を図ることができ
る。

【００２７】また、ノズル２５から樋２１に吐出された
加工液Ｌは、図２に示すように樋２１の底部２２が多数
のワイヤ５の並んだ方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に水平
に延在するので、重力によりその方向に均され、均等な
厚みとなる。また、樋２１の両側端ではワイヤ５の長さ
方向に延在する側壁部２３により加工液Ｌの流出が防止
される。従って、加工液Ｌは、樋２１の底部２２によっ
てワイヤ５の並んだ方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に均さ
れながら、その底部２２の傾斜によってワイヤ５の長さ
方向（図中矢印Ｅ、Ｆ方向）に流れ、各ワイヤ５に供給
される。これによって、各ワイヤ５により均等に加工液
Ｌを付着させることができるので、ワイヤ５毎の切削度
合のバラツキを少なくできる。

【００２８】よって、全体の切削時間の短縮、切り口の
表面精度の向上を図ることができる。

【００２９】また、樋２１により、加工液Ｌがワイヤ５
の被切削部材通過域Ｚの部分に重点的に供給されること
で、図３の回収容器３１内に入らずその周辺に付着する
砥粒を低減することができるので、循環され、再使用さ
れる加工液Ｌ中の砥粒の濃度の低下率を小さくすること
ができる。

【００３０】また、被切削部材１の設置或いは退去時に
は、次のように、容易にノズル２５と共に樋２１を取り
外すことができる。即ち、まず、図２に示すノズル２５
を図中矢印Ｄ方向に回転させて、開放端部２６ａの係止
突起２８を、加工液注入筒６５の係止穴６５ｂの係止部
６５ｄから導入部６５ｃに移動させる。すると、ノズル
２５の係止突起２８は、加工液注入筒６５の開放端縁側
に離脱可能となる。そこで、ノズル２５を加工液注入筒
６５から引き抜く。

【００３１】このように、ノズル２５と共に樋２１を取
り外すことにより、切削後、図３のワイヤ５の下に位置
する被切削部材１を退去させる際には、その搬送空間な
いし作業空間を拡大することができる。即ち、被切削部
材１を、ワイヤ５の下から上方に引揚げる経路の搬送空
間と、その後一方の溝ローラ１１の上方を通過させる経
路の搬送空間とが拡大される。

【００３２】また、被切削部材１の設置の際にも、ノズ
ル２５と共に樋２１を取り外しておくことで、一方の溝
ローラ１１の上方を通過させる経路の搬送空間とが拡大
される。よって、被切削部材１の設置或いは退去をより
容易に行なうことができる。

【００３３】また、ノズル２５及び樋２１は、次のよう
に容易に装着できる。即ち、まず、図２に示すノズル２
５の一端の取付軸２７を軸受け部材６１の軸受け面６１
ａに載せ、ノズル２５の開放端部２６ａの係止突起２８
を、加工液注入筒６５の係止穴６５ｂの導入部６５ｃに
挿入すると共に、ノズル２５の開放端部２６ａを加工液
注入筒６５に挿入させ嵌合させる。そこで、ノズル２５
を図中矢印Ｃ方向に回転させて、係止突起２８を、加工
液注入筒６５の係止穴６５ｂの導入部６５ｃから係止部
６５ｄに移動させる。すると、ノズル２５の係止突起２
８は、係止部６５ｄの先端６５ｅで回転を阻止されると
共に、ノズル２５の延在方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）の
移動を阻止され、この状態で、樋２１の下端である先端
２１ａが各ワイヤ５の直上に配されると共に、被切削部
材通過域Ｚの両境界Ｚ１に近接される。

【００３４】従って、図３のノズル２５及び樋２１は、
容易に着脱できるので、被切削部材１の直径や長さ等の
大きさに対応する被切削部材通過域Ｚの変化に応じて、
樋２１の寸法の異なるノズル２５に交換することで、加
工液Ｌの流下位置を被切削部材通過域Ｚの境界Ｚ１に近
接する位置に正確に設定することができるので、更にワ
イヤ５の被切削部材通過域Ｚの部分への加工液Ｌの付着
率の向上を図ることができる。

【００３５】尚、上記実施形態において、図１の樋２１
の先端２１ａの位置を移動位置決めする樋移動位置決め
機構を設けてもよい。これにより、被切削部材１の大き
さの変更に伴う被切削部材通過域Ｚの変化に応じて、加
工液Ｌの流下位置をより正確に設定することができる。
また、その設定作業を容易にできる。樋移動位置決め機
構としては、ノズル２５を樋２１と共に、ワイヤ５の長
さ方向（図中矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動位置決め自在に取
り付ける機構や、ノズル２５を樋２１と共に、ワイヤ５
の長さ方向に沿って図中矢印Ｃ、Ｄ方向に回転位置決め
自在に取り付ける機構や、樋２１をノズル２５に対し
て、ワイヤ５の長さ方向（図中矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動
位置決め自在に取り付ける機構のいずれであってもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の第一の発
明に係る樋付きワイヤ式切断加工装置によれば、樋によ
り、加工液がワイヤの被切削部材通過域の部分に重点的
に供給されるので、ワイヤの被切削部材通過域の部分へ
の加工液の付着率の向上を図ることができ、引いては、
全体の切削時間の短縮、切り口の表面精度の向上を図る
ことができる。

【００３７】本発明の第二の発明に係る樋付きワイヤ式
切断加工装置によれば、加工液は、樋のワイヤの並んだ
方向に水平な底面によってワイヤの並んだ方向に均され
ながら、ワイヤの長さ方向に流れ、各ワイヤに供給され
る。これによって、各ワイヤに均等に加工液を付着させ
ることができるので、ワイヤ毎の切削度合のバラツキを
少なくでき、引いては、全体の切削時間の短縮、切り口
の表面精度の向上を図ることができる。

【００３８】本発明の第三の発明に係る樋付きワイヤ式
切断加工装置によれば、上記効果に加えて、樋が固設さ
れたノズルが着脱自在なので、被切削部材の大きさに応
じて、樋の寸法の異なるノズルに容易に交換することが
できる。従って、被切削部材の大きさの変更に伴う被切
削部材通過域の変化に応じて、加工液の流下位置をより
正確に設定することができるので、更にワイヤの被切削
部材通過域の部分への加工液の付着率の向上を図ること
ができる。

【００３９】また、被切削部材の設置或いは退去時に
は、ノズルを取り外して、その搬送空間ないし作業空間
を拡大することができるので、被切削部材の設置或いは
退去をより容易に行なうことができる。

【００４０】本発明の第四の発明に係る樋付きワイヤ式
切断加工装置によれば、加工液を循環させるものなの
で、上記効果に加えて、樋により、加工液がワイヤの被
切削部材通過域の部分に重点的に供給されることで、回
収容器内に入らずその周辺に付着する砥粒が低減され、
その加工液中の砥粒の濃度の低下率を小さくすることが
できるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の樋付きワイヤ式切断加
工装置のノズル及び樋を示す正面図である。

【図２】 図１のノズル及び樋を示す平面図である。

【図３】 図１の樋付きワイヤ式切断加工装置の全体図
である。

【符号の説明】

１ 被切削部材 ５ ワイヤ １０ ワイヤ駆動装置 ２０ 加工液供給装置 ２１ 樋 ２２ 底部 ２３ 側壁部 ２５ ノズル ３１ 回収容器 ４０ 加工液循環駆動機構 １００ 樋付きワイヤ式切断加工装置 Ｌ 加工液 Ｚ 被切削部材通過域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被切削部材を切断するワイヤと、該ワイ
   ヤが張設され、該ワイヤをその長さ方向に移動駆動する
   ワイヤ駆動装置と、前記ワイヤに砥粒を含む加工液を供
   給する加工液供給装置とを備えるワイヤ式切断加工装置
   において、 前記加工液供給装置は、前記加工液を前記ワイヤの被切
   削部材通過域の部分に向けて流下させる樋を有すること
   を特徴とする樋付きワイヤ式切断加工装置。
2. 【請求項２】 前記ワイヤが多数本並べて配置され、前
   記樋は、多数本の前記ワイヤの並んだ方向に水平に延在
   する底部と、該底部の両側端に設けられ、前記ワイヤの
   長さ方向に延在する側壁部とからなることを特徴とする
   請求項１記載の樋付きワイヤ式切断加工装置。
3. 【請求項３】 前記加工液供給装置は、着脱自在に設け
   られ、前記樋が固設され、該樋に前記加工液を供給する
   ノズルを有することを特徴とする請求項１又は２記載の
   樋付きワイヤ式切断加工装置。
4. 【請求項４】 前記加工液供給装置は、前記ワイヤの被
   切削部材通過域の部分の直下に配置され、該ワイヤの被
   切削部材通過域の部分に向けて流下され、その下方に落
   ちた前記加工液を回収する回収容器と、該回収容器に回
   収された加工液を前記ノズルに循環させる加工液循環駆
   動機構とを備えていることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の樋付きワイヤ式切断加工装置。