JPH11309660A

JPH11309660A - ワイヤー式切断機及びワークを切断する方法

Info

Publication number: JPH11309660A
Application number: JP13607598A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamada; 透山田; Katsushi Tokunaga; 勝志徳永
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-09
Also published as: EP0953416A3; EP0953416A2

Abstract

(57)【要約】【課題】切断速度の高いワイヤー式切断機及びワーク
を切断する方法を提供する。【解決手段】ワイヤー式切断機において、ワイヤーと
平行方向にワークを往復運動をさせる手段を具備してい
るワイヤー式切断機。またはワイヤー式切断機におい
て、ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺動さ
せるワーク揺動機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構と
ワイヤーの走行とを同期させる手段を具備しているワイ
ヤー式切断機。及びワイヤー式切断機によりワークを切
断する方法において、ワイヤーと平行方向にワークを往
復運動させつつワークを切断するワークを切断する方
法。または、ワイヤー式切断機によりワークを切断する
方法において、ワイヤーの走行方向と同一平面内でワー
クを揺動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行とを同期さ
せてワークを切断するワークを切断する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンを
はじめとする結晶材料、ガラス、セラミックス等の脆性
材料の切断に用いられるワイヤー式切断機及びこれを用
いてワークを切断する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば石英インゴット、あるいは、半導
体シリコンインゴットや、ＧａＰ、ＩｎＰ等の被切断物
（ワーク）から、一定の厚さの平板状素材を切り出す装
置として、細い一本のピアノ線等の鋼線からなるワイヤ
ーを一方向に走行させ、または往復運動させながら走行
させて、これに被切断物を圧接すると共に、ワイヤーと
被切断物との接触部分に、砥粒を供給することによっ
て、被切断物を切断するワイヤー式切断機が使用されて
いる。

【０００３】このワイヤー式切断機においては、スライ
シングマシンで使用されるダイヤモンド刃や、バンドソ
ーで使用される鋼板の厚さに比べて小さい径のワイヤー
を使用できるので、高価な材料を小さい切り代で切断で
きること、さらに、種々の被切断物を極めて精度よく切
断できることなどの利点を有し、例えば石英インゴッ
ト、あるいは、半導体シリコンインゴットや、ＧａＰ、
ＩｎＰ等の化合物半導体のインゴット等を、高い生産効
率で切断できる。

【０００４】このワイヤー式切断機の切断機構の一例を
図１に示す。通常ワイヤー式切断機では、駆動用モータ
１に接続されたローラー２とこれと平行に配置された駆
動用モータに接続されない２本または３本のローラー３
の間に螺旋状にワイヤー４を巻き付け、駆動用モータ１
を回転することによってワイヤー４を走行させ、ワーク
Ｗ及びワイヤー４に砥粒を分散させた液体をかけながら
ワークＷとワイヤー４を接触させることにより切断が実
行される。この図１ではワークＷがワイヤー列の下方か
らワイヤー４に押し当てられているが、ワイヤー列及び
ワークの昇降機構５の上下を反転してもよい。

【０００５】図２にワークがワイヤーと砥粒により切断
される様子を示す。切断はワイヤーとワークの間に挟ま
れた砥粒がワーク表面を研削する事によって起こるが、
ワイヤーの走行に伴って、やがて砥粒はワイヤーとワー
クの間から排除されてしまう。そこでワイヤーがワーク
に侵入する手前でワイヤーに砥粒を分散させた液体をか
け続けてワイヤーとワークの間に砥粒を供給する。しか
し、ワイヤーとワークは加工圧力のため通常密着してい
るので、新しい砥粒の供給効率は悪く、切断速度を上げ
られない原因となっていた。

【０００６】砥粒の供給効率を上げる一つの方法とし
て、ワイヤー列を揺動させ、ワイヤーとワークを一部分
離すことによって砥粒の供給効率を改善することが考え
られた。しかし、この方法はローラーを回転させながら
揺動させるための複雑な機構と、それによって生じる巻
出し側、巻取り側のワイヤー長さの変動を吸収するため
の複雑な機構を必要とするため実用的なものではなかっ
た。

【０００７】砥粒の供給効率を上げるもう一つの方法と
しては、図３に示した特開平９−８５７３６号公報のよ
うにワークを揺動させる方法が考えられた。この方法は
前記のワイヤー列を揺動させる方法に比べればワイヤー
の長さの変動を吸収する機構が不要か、必要であっても
簡素なものですむことが利点である。しかし、ワークを
支持する部材を円弧状のガイドレール上を走行するよう
に構成する必要があり、部材がねじりや曲げモーメント
を受けるため、構造上支持精度及び剛性を確保すること
が困難であり、工作精度及び耐久性の劣化を招いてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みなされたもので、ワイヤー式切断機の構造
とワークの切断方法を改良してワイヤーとワークの間に
供給される砥粒の量を増やすことにより、切断速度の高
いワイヤー式切断機及びワークの切断方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、ワイヤー式切断機において、ワイヤーと平
行方向にワークを往復運動させる手段を具備しているこ
とを特徴とするワイヤー式切断機である。

【００１０】このように、ワイヤー式切断機において、
ワイヤーと平行方向へのワークの往復運動をさせる手段
を具備しているワイヤー式切断機は、従来のワイヤー式
切断機に比べてワイヤーとワークの間に供給される砥粒
の量が多いため、切断速度の高いワイヤー式切断機とな
る。

【００１１】この場合、ワイヤー式切断機は、請求項２
に記載したように、往復運動とワイヤーの走行とを同期
させる手段を具備していることが好ましい。このよう
に、ワークの往復運動とワイヤーの走行とを同期させる
手段を具備していれば、より一層効率良く砥粒をワイヤ
ーとワークの間に供給することができる。

【００１２】またこの場合、ワイヤー式切断機は、請求
項３に記載したように、往復運動とワークの昇降とを同
期させる手段を具備していることが好ましい。このよう
に、ワークの往復運動とワークの昇降とを同期させる手
段を具備していれば、ワークの切断の進行に応じて、ワ
ークは切断作業中常に理想的な圧力でワイヤーと接する
ため、より一層効率よくワークの切断作業を進めること
ができる。

【００１３】そして、本発明の請求項４に記載した発明
は、ワイヤー式切断機において、ワイヤーの走行方向と
同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動機構を具備
し、かつ該ワーク揺動機構とワイヤーの走行とを同期さ
せる手段を具備していることを特徴とするワイヤー式切
断機である。

【００１４】このように、ワイヤー式切断機において、
ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺動させる
ワーク揺動機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワイ
ヤーの走行とを同期させる手段を具備しているワイヤー
式切断機は、従来のワークを揺動させる方式のワイヤー
式切断機と異なり、単にワークを揺動させることができ
るだけではなく、該揺動とワイヤーの走行を同期させる
ことができるため、従来のワイヤー式切断機に比べてワ
イヤーとワークの間に供給される砥粒の量は格段に多い
ものとなる。そのため切断速度の極めて高いワイヤー式
切断機とすることができる。

【００１５】また、本発明の請求項５に記載した発明
は、ワイヤー式切断機において、ワイヤーの走行方向と
同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動機構を具備
し、かつ該ワーク揺動機構とワークの昇降とを同期させ
る手段を具備していることを特徴とするワイヤー式切断
機である。

【００１６】このように、ワイヤー式切断機において、
ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺動させる
ワーク揺動機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワー
クの昇降とを同期させる手段を具備しているワイヤー式
切断機は、従来のワークを揺動させる方式のワイヤー式
切断機と異なり、単にワークを揺動させることができる
だけではなく、該揺動とワークの昇降を同期させること
ができるために、ワークの揺動に伴うワークの上下動を
相殺させることができる。そのため、単に砥粒の供給量
が増えるだけではなく、ワークの切断の進行に応じて、
ワークはワークの切断作業中常に理想的な圧力でワイヤ
ーと接するため、より一層効率よくワークの切断作業を
進めることができる。

【００１７】そして、本発明の請求項６に記載した発明
は、ワイヤー式切断機において、ワイヤーの走行方向と
同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動機構を具備
し、かつ該ワーク揺動機構とワイヤーの走行およびワー
クの昇降とを同期させる手段を具備していることを特徴
とするワイヤー式切断機である。

【００１８】このように、ワイヤー式切断機において、
ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺動させる
ワーク揺動機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワイ
ヤーの走行およびワークの昇降とを同期させる手段を具
備しているワイヤー式切断機は、従来のワークを揺動さ
せる方式のワイヤー式切断機と異なり、単にワークを揺
動させることができるだけではなく、ワークの揺動とワ
イヤーの走行およびワークの揺動とワークの昇降を同期
させることができるために、ワイヤーとワークの間に供
給される砥粒の量は従来のワイヤー式切断機に比べて格
段に多くすることができ、またワークの切断の進行に応
じて、ワークは切断作業中常に理想的な圧力でワイヤー
と接することとなり、より一層効率よくワークの切断作
業を進めることができる。そのため、格段に高い切断速
度のワイヤー式切断機となる。

【００１９】このワーク揺動機構としては、例えば請求
項７に記載したように、ワークを保持するワークテーブ
ルと、該ワークテーブルを支持するリンク機構とから構
成することができ、また請求項８に記載したように、ワ
ークを保持するワークテーブルと、該ワークテーブルを
支持する伸縮自在な複数のアームとから構成することも
できるし、さらに請求項９に記載したように、ワークを
保持するワークテーブルから構成し、該ワークテーブル
は一辺が支持部材に対して回転自由に固定され、該一辺
と対向する辺が伸縮自在のアームで支持部材に接続され
ているようにすることもできる。

【００２０】これらの構成のワーク揺動機構は、いずれ
も単純かつ頑丈な構造であり、支持精度および剛性は極
めて高いものとすることが可能である。そのため、従来
のワークを揺動させる方式のワイヤー式切断機と異な
り、高い工作精度および耐久性をもつワイヤー式切断機
となる。

【００２１】そして、本発明の請求項１０に記載した発
明は、ワイヤー式切断機によりワークを切断する方法に
おいて、ワイヤーと平行方向にワークを往復運動させつ
つワークを切断することを特徴とするワークを切断する
方法である。このように、ワイヤーと平行方向にワーク
を往復運動させつつワークを切断するようにすれば、ワ
イヤーとワークの間に砥粒が効率よく供給されるように
なり、ワークを切断する速度を向上させることができ
る。

【００２２】そして、この場合、請求項１１に記載した
ように、往復運動とワイヤーの走行とを同期させてワー
クを切断することが好ましい。このように、ワークの往
復運動とワイヤーの走行とを同期させてワークを切断す
れば、より効率良くワイヤーとワークの間に砥粒が供給
され、さらにワークを切断する速度を向上させることが
できる。

【００２３】また、この場合、請求項１２に記載したよ
うに、往復運動とワークの昇降とを同期させてワークを
切断することが好ましい。このように、ワークの往復運
動とワークの昇降とを同期させてワークを切断するよう
にすれば、ワークの切断の進行に応じて、ワークはワー
クの切断作業中常に理想的な圧力でワイヤーと接するた
め、より一層効率よくワークの切断作業を進めることが
できる。

【００２４】そして、本発明の請求項１３に記載した発
明は、ワイヤー式切断機によりワークを切断する方法に
おいて、ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺
動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行とを同期させてワ
ークを切断することを特徴とするワークを切断する方法
である。

【００２５】このように、ワイヤーの走行方向と同一平
面内でワークを揺動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行
とを同期させてワークを切断すれば、従来の単にワーク
を揺動させるだけの切断方法と異なり、ワイヤーとワー
クの間に供給される砥粒の量は格段に多いものとなる。
そのためワークの切断速度は著しく向上したものとな
る。

【００２６】また、本発明の請求項１４に記載した発明
は、ワイヤー式切断機によりワークを切断する方法にお
いて、ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺動
させ、かつ該揺動とワークの昇降とを同期させてワーク
を切断することを特徴とするワークを切断する方法であ
る。

【００２７】このように、ワイヤーの走行方向と同一平
面内でワークを揺動させ、かつ該揺動とワークの昇降と
を同期させてワークを切断すれば、従来の単にワークを
揺動させるだけの切断方法と異なり、ワークの揺動に伴
うワークの上下動を相殺させることができる。そのた
め、単に砥粒の供給量が増えるだけではなく、ワークの
切断の進行に応じて、ワークはワークの切断作業中常に
理想的な圧力でワイヤーと接するため、より一層効率よ
くワークを切断することができる。

【００２８】そして、本発明の請求項１５に記載した発
明は、ワイヤー式切断機によりワークを切断する方法に
おいて、ワイヤーの走行方向と同一平面内でワークを揺
動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行およびワークの昇
降とを同期させてワークを切断することを特徴とするワ
ークを切断する方法である。

【００２９】このように、ワイヤーの走行方向と同一平
面内でワークを揺動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行
およびワークの昇降とを同期させてワークを切断すれ
ば、従来の単にワークを揺動させるだけの切断方法と異
なり、ワイヤーとワークの間に供給される砥粒の量は従
来の方法に比べて格段に多くすることができ、またワー
クの切断の進行に応じて、ワークは切断作業中常に理想
的な圧力でワイヤーと接することとなり、より一層効率
よくワークを切断することができる。そのため、格段に
高い切断速度でワークを切断することができる。

【００３０】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発
明の発明者は、ワイヤー式切断機において、ワイヤーと
ワークの間に砥粒を効率よく供給することによりワイヤ
ー式切断機の切断速度を向上させるという課題について
研究を行った。

【００３１】従来より、ワイヤーとワークの密着した接
触の状態を変化させることにより砥粒の供給効率を向上
させる技術は知られていた。例えば、ワイヤー列を揺動
させる方法やワークを揺動させる方法（特開平９−８５
７３６号公報参照）等が提案された。しかし、前記した
ようにワイヤー列を揺動させる方法は、機器の構造が複
雑になり実用性に欠けた。一方、ワークを揺動させる方
法は、ワイヤー列を揺動させる方法に比べれば機器の構
造は簡単なものであったが、機器の構造の剛性に欠け、
工作精度や機器の耐久性の面では実用的な水準には達し
なかった。また、改善を試みた切断速度についてもいま
だに不満足なものであった。

【００３２】上記の２つの方法のうち比較的に装置の構
造を簡単なものとすることができるのは、ワークの方に
揺動等の動きをさせ、ワイヤーとワークの接触の状態を
変化させることにより、砥粒の供給効率を向上させて切
断速度の向上を図る方法である。そこで、本発明の発明
者は、このワークの方を動かす方法を採用することと
し、この方法及びこの方法を行う装置に改良を加えるこ
とにより、実用的な切断速度の高いワイヤー式切断機を
実現した。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下具体的に本発明の実施の形態
を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明の発明者は、ワークを動かすことにより、ワ
イヤーとワークの接触の状態を変化させ、ワークの切断
速度を向上させる方法について検討を重ねた。前記のよ
うにワークを動かす機構は単純かつ頑丈なものであるこ
とが望ましい。

【００３４】そこで、考えられた方法の一つは、ワーク
をワイヤーの走行方向と平行に往復運動させることであ
る。図４及び図５に、ワークをワイヤーの走行方向と平
行に往復運動させることにより、効率良くワークが切断
される様子を示す。

【００３５】まず図４において、この方法でワークＷを
切断中のある時刻の状態として、ワークＷが左右のロー
ラー３間の左のローラー３寄りにあり、ワイヤー４が左
から右に走行している状態を示した。この時ワイヤー４
は、加工部前縁１１では、ワークＷに対して加工圧に比
例する曲率で接しており、ワークＷに接していない加工
部前縁の端部１２では加工部前縁の端部１２の接線とな
っている。また、このときワークＷが左寄りにあること
からワークＷの左側が右側に比べて切断が進行してい
る。

【００３６】次の時刻、図５に示すようにワークＷの左
右ローラー３間の往復運動によってワークＷが左右のロ
ーラー３の中間まで移動すると、加工部前縁１１の左端
の部分がワイヤーから離れ、楔状の隙間１３ができる。
このとき、ワイヤー４が左から右に走行しているので、
ここに砥粒を分散した液体をかけておけば、この隙間１
３から効率的にワイヤー４とワークＷの間に砥粒が運び
込まれ、切断特性が著しく向上することになる。

【００３７】この場合、ワークがワイヤー走行方向に逆
行して移動するときはこのような効果はないが、逆行の
速度を順行の速度に比べて速くして、逆行している時間
の割合を減らすことができる。また、図６に示すよう
に、ワークが左から右へ移動する時は、ワイヤーは左か
ら右に走行するものとし、ワークが右から左へ移動する
時は、ワイヤーは右から左に走行するようにすれば、逆
行時間を完全になくして常に効率的にワイヤーとワーク
の間に砥粒が供給されることになる。つまり、ワークの
往復運動とワイヤーの走行とを同期させることにより、
切断時間全体での切断特性を著しく向上させることがで
きる。

【００３８】また、この場合、図７に示すように、ワー
クの往復運動とワークの昇降運動とを同期させることが
好ましい。これは、この切断方法ではワークの位置によ
り切断の進行速度が異なることになるからである。特に
ワークの往復運動とワイヤーの走行を同期させた時に
は、ワイヤーの走行速度が０になる時間ができるため、
これが顕著になる。ワークの往復運動とワークの昇降運
動とを同期させることにより、ワークの切断の進行に応
じて、ワークはワークの切断作業中常に理想的な圧力で
ワイヤーと接するため、より一層効率よくワークを切断
することができる。

【００３９】このワークを往復させる手段としては、種
々の装置が考えられるが、いずれもこの動作自体が単純
な動作なため、単純かつ頑丈であり小型な装置とするこ
とができる。図８は、ワークを往復させる装置の一例を
示したもので、ワークＷを往復させるワーク往復機構２
１は、ワーク昇降機構５に取り付けられた形になってい
る。このワーク往復機構２１は、ワークＷの往復のため
の動力としてモータ２２を備えており、モータ２２のモ
ータ軸にはモータプーリー２３が取りつけられている。

【００４０】また、ワークＷを保持したワークテーブル
２７には、ボールねじ２６が取り付けられ、このボール
ねじ２６が回転するとワークテーブル２７はねじ機構に
より移動させられるようになっている。ボールねじ２６
にはボールねじプーリー２５が取り付けられ、ボールね
じプーリー２５とモータプーリー２３はベルト２４によ
り連結され動力を伝達される。

【００４１】以上のような装置において、モータ２２を
任意の方向に回転させることにより、ワークテーブル２
７に保持されたワークＷを任意に往復運動させることが
できる。このような装置は、簡単な機構なため非常に小
型に設計することができ、既存のワイヤー式切断機に簡
単に取り付けることが可能である。しかもワーク往復機
構２１は、円弧状のガイドレール等を用いていない、極
めて単純かつ頑丈な構造であるため、工作精度の低下や
耐久性の劣化を招くことがない。

【００４２】一方、発明者は、ワークを動かすことによ
りワークの切断速度を向上させるもう一つの方法とし
て、ワークを揺動させる方法及びワークを揺動させる機
構に改良を加えることを考えた。前記のように、従来の
ワークを揺動させる方法は、切断速度の面で満足なもの
ではなかった。

【００４３】そこで、考えられた方法は、ワークを揺動
させ、かつワークの揺動とワイヤーの走行とを同期させ
る方法である。図９、図１０及び図１１に、ワークを揺
動させつつワークの揺動とワイヤーの走行を同期させる
ことにより、効率良くワークが切断される様子を示す。

【００４４】まず図９において、この方法でワークＷを
切断中のある時刻の状態として、ワークＷが左側に揺動
させられている状態を示した。この時ワイヤーは、加工
部前縁３１では、ワークに対して加工圧に比例する曲率
で接しており、ワークの左側では、加工部前縁左端の部
分がワイヤーから離れ、楔状の隙間３２ができる。この
時、図１１に示すように、ワークの揺動とワイヤーの走
行とを同期させ、ワイヤーを左から右に走行させて、こ
こに砥粒を分散した液体をかけておけば、この隙間から
効率的にワイヤーとワークの間に砥粒が運び込まれ、切
断特性が著しく向上することになる。

【００４５】次に図１０に示すようにワークが右側に揺
動させられた時には、ワークの揺動と同期してワイヤー
を右から左に走行させて切断を行う。このようにワーク
の揺動とワイヤーの走行を同期させることにより、従来
の単にワークを揺動させるだけの切断方法と異なり、ワ
ークの切断速度は格段に向上したものとなる。

【００４６】そして、この場合、図１２に示すように、
ワークの揺動とワークの昇降を同期させることが好まし
い。これは、この切断方法では、ワークの揺動位置によ
り切断の進行速度が異なることになり、またワークの揺
動にワークの上下動が伴うことがあり、これを相殺しな
くてはならない場合があるからである。ワークの揺動位
置による切断の進行速度の変動は、特にワークの揺動と
ワイヤーの走行を同期させた時には、ワイヤーの走行速
度が０になる時間ができるため、より顕著なものとな
る。従って、ワークの揺動とワイヤーの走行とを同期さ
せた場合には、ワークの揺動とワークの昇降とを同期さ
せておくことが好ましい。ワークの往復運動とワークの
昇降運動とを同期させることにより、ワークの切断の進
行に応じて、ワークはワークの切断作業中常に理想的な
圧力でワイヤーと接するため、より一層効率よくワーク
を切断することができる。

【００４７】このワークを揺動させるワーク揺動機構と
しては、例えばワークを保持するワークテーブルと、該
ワークテーブルを支持するリンク機構とから構成するこ
とができる。図１３に、このような構成のワーク揺動機
構の一例を示した。まず４枚の鋼板４１を互いに図１３
のように回転自由に接続する。このようにしてできた四
辺形は形状が一意的に定まらない。これに伸縮自在のア
ーム４２を図１３のように四辺形のうちの二辺を結ぶよ
うにそれぞれの辺に対して回転自由に接続すると、アー
ム４２の伸縮によって四辺形の形状を図１４のように変
形させることができる。アーム４２は油圧シリンダのよ
うなものであっても良いし、ボールねじにモータを組み
合わせても実現できる。

【００４８】このリンク機構の四辺形の形状は図１３の
形状に限定されるものではなく、所望の揺動運動が得ら
れるように辺の長さの比を自由に選択できる。また、通
常の四辺形ではなく図１５のような二辺が交差するよう
な四辺形とすることもできる。

【００４９】このリンク構造の基部をワイヤー式切断機
のワーク昇降装置に取り付け、リンク構造の先端部でワ
ークテーブルを支持するようにすれば、既存のワイヤー
式切断機になんら改造を加えることなくワークを揺動さ
せる機構を付加することができる。また、このような構
成のワーク揺動機構は、前記の円弧状のガイドレール等
と異なり、部品の全てを剛性の高い鋼板、鋼管等で構成
することができるため、極めて機械的強度の高いものと
することができる。

【００５０】また、他のワーク揺動機構としては、例え
ば、ワークを保持するワークテーブルと、該ワークテー
ブルを支持する伸縮自在な複数のアームとから構成する
ことができる。図１６（ａ）（ｂ）に、このような構成
のワーク揺動機構の一例を示した。アーム５１，５２，
５３は固定部５４およびワークテーブル５５に対して回
転自由に固定されている。また、アーム５１，５２，５
３は内蔵するモータ（図示せず）を回転させることによ
り自在に伸縮させることができる。

【００５１】図１６に示すように、これら３本のアーム
の長さを独立に制御することにより、ワークテーブル５
５の姿勢はＸＺ平面上の移動の２自由度とＸＺ平面上の
回転の１自由度を得ることができる。したがって、この
ようなワーク揺動機構は、ワークの揺動のみならず、ワ
ークの昇降までも自在に制御することができる。

【００５２】アームを伸縮する機構としては種々のもの
が考えられるが、例えば図１７に示すように、ボールネ
ジ５６にモータ５７を組み合わせた機構にすることがで
きる。この場合は図１８に示すように、固定部５４に対
してスライドするような機構でも同様の効果を得ること
ができる。

【００５３】そして、各アームの固定部は回転自在とな
っているため、アームには張力または圧縮力のみが働
き、ねじりや曲げモーメントが働かない。したがって、
このようなワーク揺動機構は、その剛性が大変に高いも
のとなる。また、このような構成のワーク揺動機構も、
既存のワイヤー式切断機に簡単に取り付けることが可能
である。

【００５４】さらに、他のワーク揺動機構としては、例
えばワークを保持するワークテーブルから構成し、該ワ
ークテーブルは一辺が支持部材に対して回転自由に固定
され、該一辺と対向する辺が伸縮自在のアームで支持部
材に接続されているようにすることができる。図１９
に、このような構成のワーク揺動機構の一例を示した。
図１９に示すように、長方形のワークテーブル６１の一
辺を支持部材６２に対して回転自由に固定し、この一辺
と向かい合う辺を伸縮自在のアーム６３で支持部材に接
続する。図２０に示すようにアーム６３の長さを変える
ことによってワークテーブル６１を揺動させることがで
きる。アーム６３は油圧シリンダのようなものであって
も良いし、ボールネジにモータを組み合わせても実現で
きる。

【００５５】通常ワークはワークテーブルの中心で保持
されるため、揺動の中心となる支持部材に対して回転自
由に固定されたワークテーブルの一辺は、ワークの中心
線を含む鉛直面からはずれた位置にある。このため、こ
のような構造のワーク揺動機構は、ワークを揺動させた
場合の垂直方向の移動量は少ないものとなり、ワイヤー
やワーク昇降装置の負担は少ないものとなる。このよう
な、構造は小さく頑丈に製造することが可能であり、ワ
ーク揺動機構の支持部材の基部を既存のワイヤー式切断
機のワーク昇降装置に取り付けることは容易である。

【００５６】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明する。（実施例１、比較例１）図８に示したワーク往復機構を
ワーク昇降装置に取り付けたワイヤー式切断機を用いて
ワークの切断を行った。該ワークは、直径１２５ｍｍ×
長さ３００ｍｍのシリコン単結晶ブロックを用い、砥粒
は＃１０００の炭化珪素を使用し、オイル１Ｌに対して
砥粒１ｋｇを分散させて使用した。ワイヤーの直径は１
８０μｍ、ピッチは０．５ｍｍとし、張力は２．６ｋｇ
ｆ、スパンは４１５ｍｍ、平均走行速度は５００ｍ／ｍ
ｉｎ、ワイヤーに対するワークの押し付け圧を１００ｋ
ｇｆとした。そして、ワークの往復に同期してワイヤー
を走行させ、またワークの往復に同期してワークを昇降
させた。一方、比較例として、従来のワイヤー式切断機
を用い、ワークをローラー間の中央部に固定して、上記
と同様の条件でワークの切断を行った。その結果を表１
に示す。

【００５７】表１により、実施例１のワイヤー式切断機
の切断速度は、比較例１の従来のワイヤー式切断機の切
断速度の２倍近くまで向上していることがわかる。ま
た、１０００時間運転後も両者の工作精度に相違は見ら
れなかった。

【００５８】（実施例２、比較例２）図１３に示したワ
ーク揺動機構をワーク昇降装置に取り付けたワイヤー式
切断機を用いてワークの切断を行った。該ワークは、直
径１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍのシリコン単結晶ブロッ
クを用い、砥粒は＃１０００の炭化珪素を使用し、オイ
ル１Ｌに対して砥粒１ｋｇを分散させて使用した。ワイ
ヤーの直径は１８０μｍ、ピッチは０．５ｍｍとし、張
力は２．６ｋｇｆ、スパンは４１５ｍｍ、平均走行速度
は５００ｍ／ｍｉｎ、ワイヤーに対するワークの押し付
け圧を１００ｋｇｆとした。

【００５９】そして、ワークを加工前縁部の中央を中心
に左右に振幅５度で揺動させ、またワークの揺動に同期
してワイヤーを走行させ、ワークの揺動に同期してワー
クを昇降させた。一方、比較例として、従来のワイヤー
式切断機を用い、ワークをローラー間の中央部に固定し
て、上記と同様の条件でワークの切断を行った。結果を
表１に並記した。

【００６０】表１により、実施例２のワイヤー式切断機
の切断速度は、比較例２の従来のワイヤー式切断機の切
断速度の２倍近くまで向上していることがわかる。ま
た、１０００時間運転後も両者の工作精度に相違は見ら
れなかった。

【００６１】（実施例３、比較例３）図１６に示したワ
ーク揺動機構をワーク昇降装置に取り付けたワイヤー式
切断機を用いてワークの切断を行った。該ワークは、直
径１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍのシリコン単結晶ブロッ
クを用い、砥粒は＃１０００の炭化珪素を使用し、オイ
ル１Ｌに対して砥粒１ｋｇを分散させて使用した。ワイ
ヤーの直径は１８０μｍ、ピッチは０．５ｍｍとし、張
力は２．６ｋｇｆ、スパンは４１５ｍｍ、平均走行速度
は５００ｍ／ｍｉｎ、ワイヤーに対するワークの押し付
け圧を１００ｋｇｆとした。

【００６２】そして、ワークを加工前縁部の中央を中心
に左右に振幅５度で揺動させ、またワークの揺動に同期
してワイヤーを走行させ、ワークの揺動に同期してワー
クを昇降させた。一方、比較例として、従来のワイヤー
式切断機を用い、ワークをローラー間の中央部に固定し
て、上記と同様の条件でワークの切断を行った。結果を
表１に並記した。

【００６３】表１により、実施例３のワイヤー式切断機
の切断速度は、比較例３の従来のワイヤー式切断機の切
断速度の２倍近くまで向上していることがわかる。ま
た、１０００時間運転後も両者の工作精度に相違は見ら
れなかった。

【００６４】（実施例４、比較例４）図１９に示したワ
ーク揺動機構をワーク昇降装置に取り付けたワイヤー式
切断機を用いてワークの切断を行った。該ワークは、直
径１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍのシリコン単結晶ブロッ
クを用い、砥粒は＃１０００の炭化珪素を使用し、オイ
ル１Ｌに対して砥粒１ｋｇを分散させて使用した。ワイ
ヤーの直径は１８０μｍ、ピッチは０．５ｍｍとし、張
力は２．６ｋｇｆ、スパンは４１５ｍｍ、平均走行速度
は５００ｍ／ｍｉｎ、ワイヤーに対するワークの押し付
け圧を１００ｋｇｆとした。

【００６５】そして、ワークを加工前縁部の中央を中心
に左右に振幅５度で揺動させ、またワークの揺動に同期
してワイヤーを走行させ、ワークの揺動に同期してワー
クを昇降させた。一方、比較例として、従来のワイヤー
式切断機を用い、ワークをローラー間の中央部に固定し
て、上記と同様の条件でワークの切断を行った。結果を
表１に並記した。

【００６６】表１により、実施例４のワイヤー式切断機
の切断速度は、比較例４の従来のワイヤー式切断機の切
断速度の２倍近くまで向上していることがわかる。ま
た、１０００時間運転後も両者の工作精度に相違は見ら
れなかった。

【００６７】

【表１】

【００６８】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許
請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構
成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるも
のであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００６９】例えば、本発明でいうワークの往復及びワ
ークの揺動は、ワークを動かすことによりワイヤーとワ
ークの接触状態を変化させて切断速度を向上し得るもの
であれば、本発明の内容に含まれ、本発明の効果を得る
ことができ、前記実施形態および実施例に示した手法に
限定されるものではない。

【００７０】また、本発明でいうワークの往復運動とワ
イヤーの走行との同期、ワークの往復運動とワークの昇
降との同期、ワークの揺動とワイヤーの走行との同期、
及びワークの揺動とワークの昇降との同期は、同期させ
る両者の動作を調節することによりワークの切断を効率
良く行い得るものであれば、本発明の内容に含まれ、本
発明の効果を得ることができ、前記実施形態および実施
例に示した手法に限定されるものではない。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ワイヤー
式切断機の構造を改良して、ワークの切断方法を改良し
たことにより、ワイヤーとワークの間に供給される砥粒
の量を増大させ、切断速度の高いワイヤー式切断機とワ
ークを切断する方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のワイヤー式切断機の切断機構の一例を示
した説明図である。

【図２】ワークがワイヤーと砥粒により切断される様子
を示した図である。

【図３】特開平９−８５７３６号のワイヤー式切断機の
構造を示した図である。

【図４】ワークを往復運動させつつワークを切断する様
子を示した図である。

【図５】ワークを往復運動させつつワークを切断する様
子を示した図である。

【図６】ワークの往復運動とワイヤーの走行とを同期さ
せる様子を示した図である。

【図７】ワークの往復運動とワークの昇降とを同期させ
る様子を示した図である。

【図８】ワークを往復運動させる装置の一例を示した図
である。

【図９】ワークを揺動させつつワークを切断する様子を
示した図である。

【図１０】ワークを揺動させつつワークを切断する様子
を示した図である。

【図１１】ワークの揺動とワイヤーの走行とを同期させ
る様子を示した図である。

【図１２】ワークの揺動とワークの昇降とを同期させる
様子を示した図である。

【図１３】リンク機構を用いたワーク揺動機構の一例を
示した図である。

【図１４】リンク機構を用いたワーク揺動機構が揺動す
る様子を示した図である。

【図１５】リンク機構を用いたワーク揺動機構の他の一
例を示した図である。

【図１６】複数アームを用いたワーク揺動機構の一例を
示した図であって、（ａ）はＸＺ平面上から見た図であ
り、（ｂ）はＹＺ平面上から見た図である。

【図１７】アーム伸縮機構の一例を示した図である。

【図１８】アーム伸縮機構の一例を示した図である。

【図１９】ワークテーブルの一辺が支持部材に対して回
転自由に固定され、該一辺と対向する辺が伸縮自在のア
ームで支持部材に接続されているワーク揺動機構の一例
を示した図である。

【図２０】ワークテーブルの一辺が支持部材に対して回
転自由に固定され、該一辺と対向する辺が伸縮自在のア
ームで支持部材に接続されているワーク揺動機構が揺動
する様子を示した図である。

【符号の説明】

１…駆動用モータ、２…ローラー、３…ローラー、
４…ワイヤー、５…ワーク昇降機構、１１…加工部前
縁、１２…加工部前縁の端部、１３…隙間、２１…
ワーク往復機構、２２…モータ、２３…モータプー
リー、２４…ベルト、２５…ボールねじプーリー、
２６…ボールねじ、２７…ワークテーブル、３１…加工
部前縁、３２…隙間、４１…鋼板、４２…アー
ム、５１…アーム、５２…アーム、５３…アーム、
５４…固定部、５５…ワークテーブル、５６…ボー
ルねじ、５７…モータ、６１…ワークテーブル、６
２…支持部材、６３…アーム、Ｗ…ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤー式切断機において、ワイヤーと
平行方向にワークを往復運動させる手段を具備している
ことを特徴とするワイヤー式切断機。
【請求項２】前記往復運動とワイヤーの走行とを同期
させる手段を具備していることを特徴とする請求項１に
記載のワイヤー式切断機。
【請求項３】前記往復運動とワークの昇降とを同期さ
せる手段を具備していることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載のワイヤー式切断機。
【請求項４】ワイヤー式切断機において、ワイヤーの
走行方向と同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動
機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワイヤーの走行
とを同期させる手段を具備していることを特徴とするワ
イヤー式切断機。
【請求項５】ワイヤー式切断機において、ワイヤーの
走行方向と同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動
機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワークの昇降と
を同期させる手段を具備していることを特徴とするワイ
ヤー式切断機。
【請求項６】ワイヤー式切断機において、ワイヤーの
走行方向と同一平面内でワークを揺動させるワーク揺動
機構を具備し、かつ該ワーク揺動機構とワイヤーの走行
およびワークの昇降とを同期させる手段を具備している
ことを特徴とするワイヤー式切断機。
【請求項７】前記ワーク揺動機構は、ワークを保持す
るワークテーブルと、該ワークテーブルを支持するリン
ク機構とから構成されていることを特徴とする請求項４
ないし請求項６のいずれか１項に記載のワイヤー式切断
機。
【請求項８】前記ワーク揺動機構は、ワークを保持す
るワークテーブルと、該ワークテーブルを支持する伸縮
自在な複数のアームとから構成されていることを特徴と
する請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のワ
イヤー式切断機。
【請求項９】前記ワーク揺動機構は、ワークを保持す
るワークテーブルから構成されており、該ワークテーブ
ルは一辺が支持部材に対して回転自由に固定され、該一
辺と対向する辺が伸縮自在のアームで支持部材に接続さ
れていることを特徴とする請求項４ないし請求項６のい
ずれか１項に記載のワイヤー式切断機。
【請求項１０】ワイヤー式切断機によりワークを切断
する方法において、ワイヤーと平行方向にワークを往復
運動させつつワークを切断することを特徴とするワーク
を切断する方法。
【請求項１１】前記往復運動とワイヤーの走行とを同
期させてワークを切断することを特徴とする請求項１０
に記載のワークを切断する方法。
【請求項１２】前記往復運動とワークの昇降とを同期
させてワークを切断することを特徴とする請求項１０ま
たは請求項１１に記載のワークを切断する方法。
【請求項１３】ワイヤー式切断機によりワークを切断
する方法において、ワイヤーの走行方向と同一平面内で
ワークを揺動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行とを同
期させてワークを切断することを特徴とするワークを切
断する方法。
【請求項１４】ワイヤー式切断機によりワークを切断
する方法において、ワイヤーの走行方向と同一平面内で
ワークを揺動させ、かつ該揺動とワークの昇降とを同期
させてワークを切断することを特徴とするワークを切断
する方法。
【請求項１５】ワイヤー式切断機によりワークを切断
する方法において、ワイヤーの走行方向と同一平面内で
ワークを揺動させ、かつ該揺動とワイヤーの走行および
ワークの昇降とを同期させてワークを切断することを特
徴とするワークを切断する方法。