JPS62271668A - ワイヤソ−の加工作業自動制御方法及び装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンの単結晶等の被加工物を精密に研
削加工するワイヤソーをマイクロコンピュータにより自
動−御して良好に加工作業を行なう方法及びこの方法を
実施するために用いられる装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ワイヤソーには第９図に例示するようなものが
あり、そのワイヤソー装置本体１は、基台部２とその上
に設置された加工機器設置部３とより成る。

この基台部２には、シリコン等の被加工物を載置するた
めのテーブル４が設置してあり、このテーブル４は、駆
動制御装置部で昇降制御される。

また、加工機器設置部３には、加工部６、ワイヤの緩み
唆収機構７、ワイヤのガイドローラ群８、ワイヤ供給部
９、ワイヤ巻取部１０、及び制御盤１１等が設けである
。

この加工部６は、３本の円柱状ローラであるドライブロ
ーラ１２および２本のヘッドローラ１３゜１４を互いに
平行に配置して成り、この各ローラ１２．１３．１４に
は、それぞれ並列した多数の円環状の溝であるワイヤ受
周溝を所定ピンチで穿設して成る。そして、ワイヤ供給
部９から引き出される特殊ピアノ線であるワイヤを、巻
き始め側のガイドローラ群８にガイドされるよう導き、
緩み吸収機構７の一方のローラを経由し、加工部６に巻
装する。

この加工部６ではワイヤは、ドライブローラ１２の始端
のワイヤ受周溝より巻き付は初められ順次へラドローラ
１３．１４に巻き付けられるもので、ワイヤが各ローラ
１２．１３．１４を順次経由して始端部の周溝から終端
部の周溝まで次々に螺線状に巻き付けられて一対のヘン
トローラ１３゜１４の間に周溝のピッチに相応して配列
されたワイヤ列を形成するようワイヤを巻装するもので
ある。

さらに、ワイヤは上述した緩み吸収機構７の他方のロー
ラを経由し、巻き取り側ガイドローラ群８にガイドされ
ワイヤ巻取部１０に巻き取られるようにする。

従来、この装置で研削加工を行なう場合には、加工機器
設置部３の駆動モータを働かせ、加工部６のドライブロ
ーラ１２をあらかじめ設定された所定回転数子正逆差動
回転駆動するとともに、緩み吸収機構７をシーソーの如
くに傾動して、ワイヤが一定の張力を保ったまま往復差
動するよう走行させる°。

これにより、ワイヤはワイヤ供給部９からワイヤ巻取部
ｌＯにあらかじめ設定された所要速度で送られることに
なる。

そして、加工部６の一対のヘッドローラ１３゜１４間を
走行するワイヤ列に遊離砥粒とランピング油との混合液
を滴下し、これに対し、テーブル４上に載置された被加
工物を押し付けるようにテーブル４をあらかじめ設定さ
れた所定速度で上昇送りして切断又は切込加工を行なう
ものである。

このような従来のワイヤソーの加工作業を、円形断面の
被加工物の場合を例示する第１０Ａ図乃至第１１図によ
って説明する。ここで第１０Ａ図に示すようにワイヤソ
ー装置のテーブル４上に載置された被加工物１５は、テ
ーブル４を上方に押し上げる力ＦＴと、このテーブル４
の上面に当接してその上昇速度の上限を規制するために
一定のＡＴＦ速度ｖＡで上昇するガイドアーム１６を有
するＡＴＦ装置１７とにより、あらかじめ設定された一
定の上昇送り速度で、被加工物１５がワイヤ１８で研削
されながら上昇される。

本明細書ではこのときの上昇速度を研削速度ｖ、ｌと定
義する。

またこの際、被加工物１５は多数並列され左右に往復差
動されるワイヤ１８に押し付けられ研削されることにな
る。このときのワイヤ１８の左右の移動速度をメインド
ライブ速度゛ｖＮとする。また、差動動作によりワイヤ
１８・がワイヤ供給部９からワイヤ巻取部ｌＯに送られ
る速度をフィード速度Ｖ、とする。

また、ワイヤ７が被加工物１５から受ける力をＦ、研削
長をｌとする。

さらに、第１０Ｂ図の模式モデルに示す如く、各矩形図
の線巾りをワイヤ１８の１往復当りの切込み深さを表わ
すものとし、線巾Ｈを所定時間内の切込み深さを表わす
ものとする。また、その横巾ｌは研削長とする。よって
、矩形図の面積が一定時間内の研削仕事量を表わすこと
になる。

このような前提のもとに、従来の円形断面の被加工物１
５を研削する場合の研削プロセスを第１１図の模式図に
よって説明する。

従来は、加工作業の自動制御を行なっていなかっ失ので
、加工作業中ＡＴＦ（オート・テーブル・フィード）速
度Ｖ、とメインドライブ速度ＶＷとフィード速度ｖｙは
あらかじめ設定された所要速度に保持されていた。この
ため、被加工物１５の上部における研削長がｌと短い部
分、中央部の研削長が２１となる長い部分及び、下部の
研削長がｌと短くなった部分の研削加工速度が一定とな
り、ワイヤ１８の研削仕事量が中央部の研削時に最大と
なるようになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような従来の装置では、加工作業中に、ＡＴＦ速
度ｖＡとメインドライブ速度ｖＨとフィード速度Ｖアを
適宜変更する手段がないので、研削速度ｖＸは一定とな
り、断面矩形の被加工物の場合はよいが円形断面の場合
ではワイヤ１８にかかる力Ｆは被加工物１５の研削開始
部分では小さいが徐々に大きくなって被加工物１５の中
央部で最大となった後、また徐々に減小することになる
。

従って、ワイヤ１８の研削仕事量もこれに比例するので
、被加工物１５の切り出し部分と切り終り部分では研削
仕事量が小さくなり無駄が多く、加工能率もさがること
になる。

これは、ワイヤ１８の断面直径を測定してみても容易に
わかる。すなわち、被加工物１５の中央部を研削すると
きは研削仕事量が大きいので、ワイヤ１８の消耗量が多
く、ワイヤ断面１８の直径が小さくなる。このため、ワ
イヤ１８が研削加工中切断してしまわないよう強度を保
たねばならないので、中央部研削中にワイヤ断面１８の
直径が強度上安全な値以下に消耗されることがないよう
に定めた研削速度で全部の作業を行なわなければならな
い。このため、切り出し部分と切り終り部分では、研削
仕事量が小さくなりワイヤ１８の消耗量も小さくなって
、ワイヤ断面１８の直径が大きくその部分はまだ使用可
能であるにもかかわらず、ワイヤ巻取部１０に巻き取ら
れてしまい無駄を生ずるという問題があった。

また、ワイヤ断面１８が曲線１９で示すように変化する
のにつれて、被加工物１５の切断面２０もこの曲線１９
から一定の研削幅２０を隔てた湾曲した面（中央部の凸
面部の高さは実際には３ｐｍ程度である）に形成されて
しまい平面性を阻害される。

また、矩形断面でない、任意断面の被加工物を研削加工
する場合には切断面にうねりが生じ切断片の厚さを均一
にできないという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑み、任意断面の被加工物を能率
よくかつ切断面の平面性を保持して均一な厚さに研削す
る方法とそれを実施する装置を新たに提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のワイヤソーの加工作業自動制御方法は、被加工
物の断面形状に対応して、ワイヤソーにおけるＡＴＦ速
度速度色メインドライブ速度ｖＨとワイヤフィード速度
ｖＦを各々選択してかつ独立して変形制御しながら研削
作業を行なうことを特徴とするものであり、この方法を
実施するワイヤソーの加工作業自動制御装置として、第
１図に示すようにワイヤソーのＡＴＦ駆動手段とメイン
ドライブ駆動手段とワイヤフィード駆動手段の中から制
御すべきものを制御方式選定入力手段の操作により指令
情報を信号に代えて制御起動条件判定手段に入力し、こ
れらを選択して制御可能な状態とするとともに、ＡＴＦ
駆動手段とメインドライブ駆動手段とフィード駆動手段
との選択されたちのにおける制御関数及びそのパラメー
タ等をそれぞれ独立してこの制御方式選定入力手段の操
作により信号に代えて調御信号設定手段に入力し、これ
らを自動的に駆動制御して研削作業を実行可能とするこ
とを特徴とする。

〔作　用〕

上述のように構成することにより、フィード速度を制御
してワイヤの消費量が最小となるようにする作用があり
、メインドライブ速度を制御することによりワイヤにか
かる力を一定にし、研削断面の平面性を保持して均一な
厚さに研削するという作用があり、ＡＴＦ速度制御をす
ることによりワイヤにかかる力を一定にし、研削断面の
平面性を保持して、均一な厚さにすると同時にワイ＋の
消費量を最小となるようにし、加工時間を短縮する作用
を有する。また、これらのフィード速度とメインドライ
ブ速度とＡＴＦ速度を任意に選択し組み合せ、各々独立
して制御することにより、任意断面の被加工物を能率よ
くかつ良好に研削加工できるという作用を奏する。

〔実施例〕

以下本発明のワイヤソーの加工作業自動制御方法および
装置の一実施例を第１図乃至第８Ｂ図によりて説明する
。なお、この第１図乃至第８Ｂ図において、第９図乃至
第１１図に対応する部分には同一符号を付すこととし、
その詳細な説明を省略する。

第１図は、本例のワイヤソーの加工作業自動制御方法を
実施する装置の全体構成の概略説明図で、このワイヤ装
置のテーブル４上にはベース３０を介して被加工物１５
（本例では断面円形のシリコン単結晶）を載置する。

このテーブル４には常時矢印Ｙで示す上方向の切込み荷
重を負荷する。また、このテーブル４の一部には荷重を
検出するためのロードセル３１を介してＡＴＦ駆動手段
の押え片３２を係着する。

このＡＴＦ駆動手段は、モータ部３３とこれにより回転
駆動される送りねじ棒３４と、この送りねじ棒３４に螺
挿されその軸線方向に所定速度で移送可能にされた押え
片３２とよりなる。また、このテーブル４にはテーブル
４の上昇位置を検知して被加工物１５の研削深さを検出
するためのマグネスケール３５を設置する。さらに、ワ
イヤ供給部９から引き出したワイヤ１Ｂを、ワイヤガイ
ド等を介して加工部のドライブローラ１２と一対のへフ
ドローラ１３．１４に巻装し、ワイヤガイド等を介して
、ワイヤ巻取部１０に巻き取られるようにする。

この加工部のドライブローラ１２とこれを正逆差動回転
駆動するメインドライブモータとによりメインドライブ
駆動手段を構成する。なお、このメインドライブモータ
にはモータ負荷検出器３６（本例では電流計）を設置す
る。

また、このメインドライブ駆動手段による差動動作にと
もなって、ワイヤ供給部９からワイヤ１８を引き出し、
ワイヤ巻取部１０をワイヤフィードモータにより駆動し
て使用済みワイヤ１８を巻き取るワイヤフィード駆動手
段を構成する。

このように構成されたワイヤソーの加工作業はマイクロ
コンビエータにより自動制御する。すなわち、制御方式
選定入力手段であるキーボード等の操作により、所要条
件を信号に代えて、制御起動条件判定手段に入力し、Ａ
ＴＦ駆動手段とメインドライブ駆動手段とフィード駆動
手段の中から制御すべきものを選択し、開閉器の手動操
作モード又は自動操作モードの切換えを行なって、制御
動作可能な状態にする。

このとき、制御起動条件判定手段からワイヤソー起動準
備状態判定手段に接続し、ワイヤソーに設置されたセン
サ３７により、運転準備、システム運転、及びＡＴＦ自
動運転の信号を検知し、作業が正確に実行可能か否かを
判定することが可能である。また、制御方式選定入力手
段の操作により制御関数及びそのパラメータ等を信号に
代えて、調御信号設定手段に入力し、制御信号補正手段
及び開閉器を介して所要のＡＴＦ駆動手段、メインドラ
イブ駆動手段、フィード駆動手段を自動的に駆動制御し
て研削作業を実行する。なお、この研削作業中、ＡＴＦ
駆動手段の荷重検出器３１からのデータ信号や、メイン
ドライブ駆動手段のモータ負荷検出器３６からの信号を
制御信号補正手段に帰しフィードバック制御を行なって
適正な研削作業を実行するものである。

第２図は、本例のワイヤソーの加工作業自動制御装置の
ブロック線図で、４０は加工作業を自動制御するための
コントロール装置、４１はワイヤソー装置である。

このワイヤソー装置４１は、ワイヤフィードモータ４２
、メインドライブモータ４３及びＡＴＦ駆動モータ４４
ををする。また、検出手段としてモータ負荷検出器４５
、ＡＴＦ荷重検出器及びマグネスケール４６を有する。

また、運転準備信号部４８、システム運転信号部４９、
及びＡＴＦ自動運転信号部５０を内部に設けた起動条件
信号発生装置４７を有する。さらに、ブザー装置より成
るアラーム発生装置５１を有する。

そして、コントロール装置４０はマイクロプロセッサ５
２（中央演算処理装置）と、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４
と３つのインターフェース５５゜５６．５７と、これら
を接続するバス５８とを有する。ここで、ＲＯＭ５３は
オペレーティングシステム、プログラム、制御関数等を
記憶するものであり、ＲＡＭ５４は制御方式、制御対象
、制御関数パラメータ等を格納するものである。

また、このインターフェース５６にはキーボード及びモ
ニタ装置より成る操作部５９が接続される。この操作部
５９は、マイクロコンピュータに対し、制御方式、制御
対象、関数パラメータ、操作モード等のデータを入力す
るためのものであり、このとき操作情報がモニタ表示さ
れる。

さらに、この操作部５９には、各制御対象であるワイヤ
フィードモータ４２、メインドライブモータ４３、ＡＴ
Ｆ駆動モータ４４、手動又は自動操作を選択する切換ス
イッチが設けである。また、ワイヤフィードモータ４２
、メインドライブモータは操作部５９より入力すること
により設定される。

そして、手動又は自動操作を選択する切換スイッチが自
動操作に選択され、かつ手動又は自動操作選択パラメー
タが自動操作に設定されている各開閉器６１，６２．６
３のみがデジタル入出力部６０を介して、自動操作に切
換選定され、この条件を満していない各開閉器６１．６
２．６３は手動操作に切換選定される。

具体的にいうと、手動又は自動の選択切換えのためのス
イッチは１つであって、このスイッチを手動又は自動に
入れることにより、全てのワイヤフィードモータ４２、
メインドライブモータ４３及びＡＴＦ駆動モータ４４が
手動操作モード又は自動操作モードに切換えられる。す
なわち、自動操作したいモータが１つでもあれば自動に
選択切換えを行なうものである。

そして、自動操作モードに切換えた場合に、ワイヤフィ
ードモータ４２とメインドライブモータ４３とＡＴＦ駆
動モータ４４との中に手動操作を選択すべきものがある
場合には、操作部でパラメータを入力するときにそれが
手動となるように設定するものである。

また、操作部５９で入力されたデータは、インターフェ
ース５６を介してマイクロプロセッサ５２に供給されＲ
ＡＭ５４に書き込み処理される。そして、このマイクロ
プロセッサ５２で成牛された各制御対象の制御信号出力
は、インターフェース５５からアナログ出力部６４に供
給され、ここでデジタル信号からアナログ信号に変換さ
れた後、各開閉器６１．６２．６３の中の自動操作に切
換選定されたものを通って、ワイヤフィードモータ４２
とメインドライブモータ４３とＡＴＦ駆動モータ４４と
の中の自動操作を選定されたものに供給され、その駆動
が制御され被加工物の研削作業が実行される。

この研削作業中は、マグネスケール４６の検出信号出力
がデジタル入力部６５とインターフェース５５を通して
マイクロプロセッサ５２にフィードバックされる。これ
とともに、モータ負荷検出器４４とＡＴＦ荷重検出器４
５との各検出信号出力はアナログ入力部６６に供給され
アナログ信号からデジタル信号に変換されインターフェ
ース５５を通してマイクロプロセッサ５２にフィードバ
ックされる。

そして、これらフィードバックされてきた情報と、読み
出し専用メモリＲＯＭ５３及びアクセスメモリＲＡＭ５
４から読み出された情報をマイクロプロセッサ５２で処
理し、フィードバック制御を実行可能に構成する。

また、コントロール装置４０が誤動作を検知した場合に
は、マイクロプロセッサ５２が非常信号を発生し、イン
ターフェース５５とデジタル入出力部６０を通して開閉
器６１．６２．６３の中の自動操作に選定されている開
閉器を手動操作に切換えると共にアラーム発生装置５１
に信号を与え、ブザーを鳴らすように構成する。

また、マルチパスインターフェース５７にはマルチパス
６７によりＬＡＮインターフェース６８が接続される。

このＬＡＮインターフェース６８は、上位コンピュータ
６９のＦＡネット７０の分岐装置７１に接続され、この
上位コンピュータ６９でコントロール装２４０を直接操
作できるようにする。

次に、コントロール装置４０の動作を第３Ａ図及び第３
Ｂ図に示すフローチャートによって説明する。

まず、電源を投入すると、コントロール装置４０が正常
に働くか否かチェックする。（ステップ■）ＮＯの場合
にはアラーム発生装置５１のアラーム表示をし、ステッ
プ■にもどす、ＹＥＳの場合には操作部５９をイニシャ
ル状態（入力可能な状態）に設定する。（ステップ■）
そして、操作者がキー人力をしたか否か判別する。（ス
テップ■）キー人力がなかった場合はステップ■にもど
す。

（ステップ■）さらに、キー人力があった場合には、そ
れが制御方式を選定するセレクトキー人力であるか否か
判断する。（ステップ■）ＹＥＳの場合は、制御方式と
しての円筒形被加工物に対する円筒形制御方式又は、任
意断面形状の被加工物に対するフレキシブル制御方式の
内、操作者によって選定された入力データを受ける。さ
らに、ワイヤフィードモータ４２、メインドライブモー
タ４３及びＡＴＰ駆動モータ４４の中から自動制御され
るべきものとして操作者により選定された入力データを
受ける。（ステップ■） ここで、コントロール装置４０が正常に働くか否かチェ
ックし、異常がある場合はアラーム表示をする。また正
常に働く場合はその入力データが正常か否か判断し、異
常がある場合はエラー表示をしてステップ■にもどす、
（ステップ■）入力データが正常な場合は、そのデータ
を格納する。

（ステップ■） この後、エンドキー人力の有無を判別し、ＮＯの場合は
ステップ■までもどす、またＹＥＳの場合には、ステッ
プ■にもどす。

この後ステップ■からステップ■まで行ないセレクトキ
ー人力でない場合には、ディスプレイキー人力が有った
か否か判別する。

ＹＥＳの場合には、自動制御をする制御対象が選定され
書き込まれているか否か判別する。これがＮＯの場合に
はエラー表示をし、ステップ■にもどす、（ステップ［
相］）ＹＥＳの場合には、制御速度の指定制御関数の指
定及び制御関数に代入する被加工物特有の数値であるパ
ラメータの入力を受ける。（ステップ■） そしてコントロール装置が正常に働くか否かチェックし
異常がある場合はアラーム表示する。

（ステップ［相］） 正常な場合には、入力データが正常か否か判断し、異常
がある場合はエラー表示をしてステップ■にもどす、（
ステップ■）入力データが正常な場合にはそのデータを
格納する。（ステップＯ）そして、エンドキー人力があ
ったか否か判別し、ＮＯの場合にはステップ■にもどし
、ＹＥＳの場合にはステップ■にもどす、（ステップ■
）次にステップ■からステップ■までを繰り返し、セレ
クトキー人力及びディスプレイキー人力でない場合スピ
ードキー人力か否か判別する。ＹＥＳの場合には、自動
制御をする制御対象が選定され書き込まれているか否か
判別する。これがＮＯの場合にはエラー表示をし、ステ
°ツブ■にもどす。

（ステップ０） ＹＥＳの場合には、各制御されるべきモータ４２．４３
．４４の各々に対するスピードを制御するための速度−
電圧変換係数の入力を受ける。

（ステップＯ）そしてコントロール装置が正常に働くか
否かチェックし異常がある場合はアラーム表示する。（
ステップ［相］） 正常な場合には、入力データが正常か否か判断し、異常
がある場合はエラーへ表示をしてステップＯにもどす、
（ステップ［相］）入力データが正常な場合にはそのデ
ータを格納する。（ステップ［相］）そして、エンドキ
ー人力があったか否か判別し、Ｎｏの場合にはステップ
Ｏにもどし、ＹＥＳの場合にはステップ■にもどす、（
ステップ◎）次にステップ■からステップ０までを繰り
返し、セレクトキー人力、ディスプレイキー人力、及び
スピードキー人力ではなく、リスタートキー人力があっ
たか否か判別する。（ステップＯ）このリスタートキー
は、ワイヤ９−装置が停電事故により作業の途中で停電
した場合等、作業の中断時点以降の作業を再開するとき
のための操作キーである。

このリスタートキー人力があった場合には、所要のスケ
ールカウンタ補正値入力を行なう、これは、停電等によ
り作業が中断した場合、マグネスケール３５のカウント
が作業開始時を０としてこの中断時点で停止されている
ことになるが、停電等によりスケールカウンタ停止中に
スケールを移動させた場合のカウントが実際と異なって
いる場合がある。このような場合にスケールカウンタの
値を実際の正確な値に補正するため操作者が補正値を入
力するものである。（ステップＯ）そしてコントロール
装置が正常に働（か否かチェックし異常がある場合はア
ラーム表示する。（ステップＯ） 正常な場合には、入力データが正常か否か判断し、異常
がある場合はエラー表示をしてステップ２２にもどす、
（ステップ＠）入力データが正常な場合にはそのデータ
を格納する。（ステップ０）そして、スタートキー人力
があったか否か判別し、入力があった場合は、後述する
ステップＯに進む。

（ステップＯ） このスタートキー人力がなかった場合にはエンドキー人
力があったか否か判別し、ＮＯの場合にはステップＯに
もどし、ＹＥＳの場合にはステップ■にもどす、（ステ
ップＯ） 次にステップ■からステップ■までを繰り返し、スター
トキー人力があったか否か判別する。（ステップＯ）こ
のスタートキー人力があった場合、制御プログラムに設
定されるべきパラメータに未設定部分があるか否か判断
する。未設定部分がある場合に−はエラー表示をしてス
テップ■にもどす。

未設定部分がない場合は、第３Ｂ図に続きを示すように
、コントローラが正常か否か判別し、異常がある場合は
各駆動モータの開閉器をオフとし、（ステップＯ）アラ
ーム表示をする。（ステップコントローラが正常な場合
には、セレクトスイッチが手動か自動かを判断し、（ス
テップＯ）手動の場合には、開閉器がオフとなっている
か否か判別し、オフである場合には、アラーム表示をす
る。（ステップ０）さらに、開閉器が開いている場合に
は、これをオフとする操作をしてアラーム表示をする。

（ステップ０）セレクトスイッチが自動の場合には、ワ
イヤソー装置における運転準備信号がオン又はオフとな
っているか判別し、オフの場合はステップＯに進む、（
ステップＯ）これが、オンの場合はシステム運転信号が
オンかオフかを判断し、オフの場合には、開閉器がオン
か否か判断し、開閉器オフの場合は後述するステップ０
に進み、開閉器オンの場合には、開閉器をオフにする操
作をした後、後述するステップ０に進む、（ステップＯ
）システム運転信号がオンの場合には、ＡＴＦ自動運転
信号がオンかオフかを判別し、オフの場合はステップ０
に進む、（ステップ０） ＡＴＦ自動運転信号がオンの場合には、ワイヤソー装置
のマグネスケール３５のカウンタ値を読み取って入力す
る。（ステップＯ）そして、この入力値が正常か否か判
別し、異常な場合はステップＯに進む、　（ステップ＠
） この入力値が正常な場合は、リスタートキーによる起動
か否か判別し、ＹＥＳの場合には、カウンタ値補正をす
る。これにより、研削深さがカランタ補正値とマグネス
ケールカウンタ入力値とを加えた値として与えられるこ
とになる。（ステップ＠）このカウンタ値補正終了後及
び、リスタートキーによる起動でない場合、フィード制
御が自動モードか手動モードかを判別確認し、手動モー
ドの場合には、後述するステップＯに進む、（ステップ
Ｏ） フィード制御が自動モードと判別された場合には、フィ
ードモータのｗＩＩｌ信号を出力する。（ステップ６）
なお、この制御信号は、ワイヤフィー１速度を駆動モー
タの電圧に換算した結果をアナログ変換したものである
。そして、この信号出力に対するデジタルアナログ変換
が正常か否か判別し、異常な場合はステップＯに進む、
（ステップ０）正常に信号変換したと判断された場合は
、ワイヤフィードの開閉器６１をオンにして信号を送り
、自動制御による作業を実行する。（ステップ次に、メ
インドライブ制御自動モードか手動モードかを判別し、
手動モードの場合には、後述するステップ０に進む、（
ステップ６） メインドライブ制御が自動モードと判別された場合には
、メインドライブモータの制御信号を出力する。（ステ
ップ０＞なお、この制御信号は、メインドライブ速度を
駆動モータの電圧に換算した結果をアナログ変換したも
のである。そして、この信号出力に対するデジタルアナ
ログ変換が正常か否か判別し、異常な場合はステップＯ
に進む。

（ステップΦ正常に信号変換したと判断された場合は、
メインドライブの開閉器６２をオンにして信号を送り、
自動制御による作業を実行する。

（ステップＯ） 次に、ＡＴＦ駆動制御自動モードか手動モードかを判別
し、手動モードの場合には、後述するステップ０に進む
、（ステップ０））ＡＴＦ駆動制御が自動モードと判別
された場合には、ＡＴＦ駆動の制御信号を出力する。（
ステップ０）なお、この制御信号は、ＡＴＦ速度を駆動
モータの電圧に換算した結果をアナログ変換したもので
ある。そして、この信号出力に対するデジタルアナログ
変換が正常か否か判別し、異常な場合はステップＯに進
む、（ステップｅ正常に信号変換員たと判断された場合
は、ワイヤフィードの開閉器６３をオンにして信号を送
り、自動制御による作業を実行する。（ステップ０） 次にエンドキー人力があったか否かを判別し、無い場合
はステップＯにもどす、また、あった場合は各駆動モー
タの開閉器６１．６２．６３をオフし、ステップ■にも
どす、（ステップ０）加工作業実行中、上記ステップＯ
以後の制御を繰返し連続して行う。

加工作業終了時システム運転及びＡＴＦ運転信号がオフ
となり（ステップ＠、　＠）　、各駆動モータの開閉器
６１．６２．６３をオフしくステップ０）ステップ０に
続く処理を繰返し連続して行う。

したがって、同じ加工条件の加工対象物を複数個繰り返
し加工する場合は、コントロール装置を操作しなくとも
実施でき、人的作業の繁雑さがない。

次に上述した実際の加工作業とは別に試験を行なう場合
には、ステップ■からステップ■までを繰り返し、セレ
クトキー人力、ディスプレイキー人力、スピードキー人
力及びスタートキー人力でないことを確認の上テストキ
ー人力か否か判別し、ＮＯの場合はステップ■にもどす
、（ステップＯ）テストキー人力の場合には、診断項目
入力と診断プログラムの関数に代入するパラメータを入
力する。（ステップ０）そしてコントロール装置が正常
に働くか否かチェックし異常がある場合はアラーム表示
する。（ステップ０） 正常な場合には、入力データが正常か否か判断し、異常
がある場合はエラー表示をしてステップ０にもどす、（
ステップＯ）入力データが正常な場合にはその診断用の
データを格納する。（ステップＯ）そして、スタートキ
ー人力があったか否か判別する。（ステップ０） ＹＥＳの場合には、コントロール装置が正常に働（か否
か判断し、異常がある場合はアラーム表示をしてステッ
プ■にもどす、（ステップ０＞コントロール装置が正常
な場合は診断処理を実行する。（ステップ０）この診断
処理完了後エンドキ一人力があっか否か判別し、無い場
合は、ステップＯにもどす、また、エンドキー人力があ
った場合にはステップ■にもどす。

次に、スタートキー人力がないＮＯの場合には、エンド
キー人力があったか否か判別し、無しの場合にはステッ
プＯに戻し、有の場合にはステップ■にもどす０以上、
一連の動作により加工作業を自動的に行なうものである
。

次に、実際に円筒断面の被加工物を切断するための手段
を具体的に説明する。

まず、ワイヤフィード駆動制御手段のみを自動制御し、
メインドライブ駆動及びＡＴＦ駆動を手動により一定速
度で行なった場合には、第１１図に対応する第４Ａ図の
模式図に示すようになる。

すなわち、この場合各研削加工初めの位置Ａ、中間位置
Ｂ、加工終了位置Ｃにおいて、研削加工速度が１ｖとい
う一定値に保たれる。また、ワイヤ荷重は、研削加工初
めから終了にかけてＩＦ。

２Ｆ、ＩＦというように増減して変化することになる。

このとき、ワイヤフィードモータに対し所要の駆動制御
を行ない、ワイヤの縦断面で示すようにワイヤの摩耗量
が均一となるように制御する。

いま第５図に示すように、被加工物１５の研削深さをＸ
とし、被加工物の直径をＤ、研削時にワイヤ１８が撓ん
だときの誤差であるシフト量をＬｌこの被加工物を支受
するときのベース巾をＢ、フィード速度係数をＦＫ　（
ｍ／５ｉｎ）、フィード速度イニシャル係数をＦ　Ｉ　
　（ｍ／５ｉｎ）、（！＜−＋Ｌ）の場合のフィード速
度上部変化率係数をＦＵＫ、（Ｘ≧−＋Ｌ）フィード速
度下部変化率係数をＦＬＫとし、 とすると、 いま、ワイヤフィード速度制御関数Ｖ、　（−／−１ｎ
）は、 （ｉ）　ｘ＜二十Ｌ　かつｆ　ＦＵ（Ｘ）　＜　Ｆ　Ｉ
のとき、ｖ、＝ＦＩとする。

（ｉｉ）　Ｘ＜−＋Ｌ　　かつｆ　ＦＵ（Ｘ）≧Ｆｌの
とき、Ｖ　ｔ　”　ｌ　Ｆｌｌ（Ｘ）とする。

（但し、０≦ｘ＜Ｌではｖ　ｔ　−ＰＫ（１−Ｆ（１１
））（但しＦＫ・−≧Ｆｌ） Ｖｒ−ｊＦＬ（買）とする。

（但し、Ｄ＋Ｌ≦Ｘ≦Ｅではｖ、　−Ｆｉｌ（１−ＰＬ
Ｋ）（但しＦＫ・−≧Ｆｌ）　　　　・ Ｖｔ”ＰＫ・−とする。

上述の制御関数を図式化すると第６Ａ図のようになる。

このような制御で研削加工を行なった場合、被加工物の
切断面は、凸状の曲面となる。この凸曲面の厚さ変化は
平面と比べて、中央部が２μｍはどふくらんだ形状であ
り、従来の第１！図に示す研削方法と比較して凸曲面の
中央部の高さを１μｍはど低くできるものである。また
、ワイヤ消費量は従来と比べ、２５￥節減でき、ワイヤ
ソー装置におけるワイヤのフィード系ローラ消費量も２
５％節減できる。

次に、メインドライブ駆動制御手段のみを自動制御し、
ワイヤフィード駆動及びＡＴＦ駆動を手動により一定速
度で行なった場合には、第４Ｂ図の模式図に示すように
なる。

すなわち、各研削加工切めの位置Ａ１中間位置Ｂ、加工
終了位置Ｃにおいて、研削加工速度はｌｖという一定値
となり、ワイヤ荷重も研削加工切めから終了にかけて２
Ｆという一定値となる。

このとき、メインドライブモータに対し、所要の駆動制
御を行ない、研削加工切めと終了部分でワイヤの往復回
数が少な（するよう制御する。

いまメインドライブ速度係数をＭＫ（回／ｗｉｎ）とし
、メインドライブ速度イニシャル係数をＭｌ（回／■ｉ
ｎ）とし、メインドライブ速度上部変化率り 係数をＭＵＫ　（ｘ＜−＋Ｌ）とし、メインドライイブ
速度下部変化率係数をＭＬＫ　（ｘ≧−＋Ｌ）とし、 とすると、 いま、メインドライブ速度制御関数Ｖ。（回／−Ｉｎ）
は、 （ｉ）Ｘ＜−＋ｌ、　　かつｊ　＊ａ（Ｘ）　＜　Ｍ　
Ｉのとき、Ｖ＠　−Ｍｌとする。

（ｉｉ）ｘ＜−＋Ｌ　　かっｆ　ｇｏ（ｘ）≧Ｍｌのと
き、Ｖｍ　＝　ｆ　ｘａ（Ｘ）とする。

（但し、０≦ｘｌＬではＶＮ　＝ＭＫ（Ｉ　　ＭＵＫ）
）（但しＭＫ・−≧Ｍｌ） ＶＭ　＝　ｊ　ｘｔ（ｘ）　とする。

（但し、Ｄ＋Ｌ：５ｘ≦ＥではＶＭ　＝ＭＫ（Ｉ　　Ｍ
ＬＫ）υ Ｖｓ”ＭＫ・−とする。

上述の制御関数を図式化すると第６Ｂ図のようになる。

このような制御で研削加工を行なった場合、被加工物の
切断面は、平面となる（±ｌｔｍ）＊また、被加工物の
厚さ変化やうねりも見受けられず、ワイヤソー装置にお
けるドライブ系ローラの消費量を従来と比べ２５％節減
できる。

次に、ＡＴＦ駆動制御手段のみを自動制御し、ワイヤフ
ィード駆動及びメインドライブ駆動を手動により一定速
度で行なった場合には、第４Ｃ図の模式図に示すように
なる。

すなわち、各研削加工切めの位置Ａ、中間位置Ｂ、加工
終了位置Ｃにおいて、研削加工速度は２ｖ、ｌｖ、２ｖ
というように変化し、ワイヤ荷重は、研削加工切めから
終了にかけて２Ｆという一定値となる。

このとき、ＡＴＦ駆動モータに対し、所要の駆動制御を
行ない、研削加工切めと終了部分でＡＴＦの送り速度が
速くなるように制御する。

いまＡＴＦ速度係数をＴＫ（μ／■ｉｎ）とし、ＡＴＦ
速度イニシャル係数をＴＩ（μ／■ｉｎ）とし、ＡＴＦ
速度上部変化率係数ＴＵＫ　（ｘ＜　−＋Ｌ）とし、Ａ
ＴＦ速度下部変化率係数ＴＬＫ（Ｘ≧−＋Ｌ）とし、 とすると、 いま、ＡＴＦ速度制御関１ｖｔ　　（＃／５ｉｎ）は、
（ｉ）ｘ＜−＋Ｌ　　かつｆｔｏ（Ｘ）≧ＴＩのとき、
ｖ、＝ＴＩとする。

（ｉｉ）ｘ＜−＋Ｌ　　かつｆ　ｔｏ（ｘ）　＜　Ｔ　
Ｉのとき、Ｖ　ｔ　＝　１　ｔｏ（ｘ）　とする。

（ただしＴＫ・−≦ＴＩ） ｖｔ　＝　ｊ　ｙｔ（ｘ）とする。

Ｖｔ　”ＴＫ・−とする。

上述の制御関数を図式化すると第６Ｃ図のようになる。

　　　′ このような制御で研削加工を行なった場合、被加工物の
切断面は、凹状の′曲面となる。この凹曲面の厚さ変化
は平面と比べて中央部が１μｍはどへこんだ形状であり
、加工精度上厚さ変化、及びう−ねりも少なく、従−一
に比ベワイヤ消費量も２０％節−し、ワイヤソー−置に
おけるフィード系及びドライブ系のローラ消曽量をそれ
ぞれ２０％節減し、加工時間も２０％短縮することがで
きる。

次に“、メイレドライブ駆動制一手段及びワイヤフィー
ド駆動子“電を自動−御し、ＡＴＦ−動を手動によ゛り
一定速度で行なった場合には、第４Ｄ図の模式図に示す
ようになる。すなわち、各研削加工切めの位置Ａ、中間
位ｆＢ、加工終了位置Ｃにおいて、研削加工速度は１ｖ
という一定値となり、ワイヤ荷重も研削加工初めから終
了にかけて２Ｆという一定値となる。このときメインド
ライブモータに対し、所要の駆動制御を行ない、研削加
工初めと終了部分でワイヤの往復回数が少なくなるよう
制御する。

これとともに、ワイヤフィードモータに対し、所要の駆
動制御を行ない、研削加工初め及び終了部分と中間部分
とでワイヤの摩耗量が同等になるように制御する。

このような制御で研削加工を行なった場合、被加工物の
切断面は、凹状の曲面となる。この凹曲面の厚さ変化は
平面と比べて中央部が１μｍはどへこんだ形状であり、
加工精度上厚さ変化、及びうねりも少なく、従来に比ベ
ワイヤ消費量も２５％節減し、ワイヤソー装置における
フィード系及びドライブ系のローラ消費量をそれぞれ２
５％節減することができる。

次に、メインドライブ駆動制御手段、ワイヤフィード駆
動手段及びＡＴＦ駆動手段を自動制御により一定速度で
行なった場合には、第４Ｅ図の模式図に示すようになる
。すなわち、各研削加工初めの位１ｉＡ、中間位１ｉＢ
、加工終了位置Ｃにおいて、研削加工速度は２ｖ、ｌｖ
、２ｖというように変化し、ワイヤ荷重は研削加工初め
から終了にかけて２Ｆという一定値となる。

このときメインドライブモータに対し、ワイヤ荷重が一
定となるようフィードバック制御を行なう、また、ワイ
ヤフィードモータに対し研削車に比例するような所要の
駆動制御を行ない、研削加工初め及び終了部分の方が、
中間部分よりワイヤの摩耗量がワイヤの使用強度上問題
がない程度大きくなるように制御する。これとともに、
ＡＴＦ駆動モータに対し、研削車に反比例するような所
要の駆動制御を行ない、研削加工初めと終了部分で　Ａ
ＴＦの送り速度が速くなるように制御する。

このような制御で研削加工を行なった場合、被加工物の
切断面は、凹状の曲面となる。この凹曲面の厚さ変化は
平面と比べて中央部が１μｍはどへこんだ形状であり、
加工精度上厚さ変化、及びうねりも少なく、従来に比ベ
ワイヤ消費量も４０％節減し、ワイヤソー装置における
フィード系ローラ消費量を４０％、フィード系ローラ消
費量を２０％それぞれ節減し、加工時間も２０％短縮す
ることができる。

なお、上述の実施例は、 １）被加工物：シリコン単結集（φ３’ＸＪ５０）２）
装ＷＡＹ彎Ｔサンプルカット機（Ｙｌｌ　１０５Ｈ）３
）ワイヤ：φ０．１６論ピアノ線（メッキなし）４〉砥
料：ＧＣ＃１２００ ５）研削油：弓ツブ油 ６）カートリッジ：Ｎ３型 ７）ローラ消費量：０．６； ８）ワイヤ巻数ニア６本 の条件の下で実験を行なったものである。

このように、本例では、切断面の加工精度を良好にでき
るものであり、ワイヤやローラ等の消費を節減し、加工
時間を短縮することが可能となる。

また上位計算機により個々のワイヤソー装置のマイクロ
コンピュータを集中的に管理することができる、さらに
、研削作業中のワイヤの断線防止やローラの使用寿命の
管理も実行可能となる。

次に、任意断面形状の被加工物を研削する場合の制＠（
Ｄ他０実施！／！奪第８Ａ図及１第８Ｂ図９１って説明
する。　　　　゛ 本例では、被加工物１５の高さ方向に１０段階に分割し
、その分割された各部分についてワイヤフィード速度、
メインドライブ速度、ＡＴＦ速度を指定し、研削加工を
実゛行するものである。

すなわち、ステップ１では、研削深さがｌｌ（■）ワイ
ヤフロイード速度ｐ＜Ｖｔｔ、メインドライブ速度がＶ
□、ＡＴＦ速度力ｊｖｔ＋というようにステップ１０ま
で順次指竺′シ、この指定された値に従って研削加工を
実行するものである。

このため各ステップで適切な研削加工を実行し、断面形
状の複雑な被加工物１５の切断面の加工精度を良好にで
きるものであり、ワイヤやローラ等の消費を節減し、加
工時間を短縮することが可能となる。

（発明の効果〕 以上詳述したように本発明のワイヤソーの加工作業自動
制御方法及び装置によれば、任意断面の被加工物の研削
作業を能率よくかつワイヤソー装置の各部材の消耗を節
減しながら実行できるものであり、切断面の加工精度を
良好にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のワイヤソーの加工作業自動制御方法
及び装置の一実施例を示す全体の概略構成図、第２図は
その装置のハードウェアの構成を説明するブロック図、
第３Ａ図及び第３Ｂ図はそのソウトウエアの構成を説明
するフローチャート、第４Ａ図乃至第４Ｅ図はその研削
加工の実際例を示す模式図、第５図はワイヤソーで被加
工物を研削する場合のモデルを示す要部の概略図、第６
Ａ図乃至第７図は研削加工の制御方法を説明する線図、
第８Ａ図及び第８Ｂ図は本発明の他の実施例である任意
断面の被加工物を研削する例を示す線図、第９図は従来
のワイヤソー装置の一例を示す斜視図、第１０Ａ図及び
第１０Ｂ図はその研削状態をモデル化して示す線図、第
１１図はこの研削加工の実際例を示す模式図である。 １・・・ワイヤソー装置、１５・・・被加工物、１８・
・・ワイヤ、４０・・・コントロール装置、４２・・・
ワイヤフィードモータ、４３・・・メインドライブモー
タ、４４・・・ＡＴＦ駆動モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被加工物の断面形状に対応して、ワイヤソーにおけ
   るＡＴＦ速度、メインドライブ速度、ワイヤフィード速
   度の各々を選択してかつ独立して制御することにより研
   削作業を実行するようにしたことを特徴とするワイヤソ
   ーの加工作業自動制御方法。 ２）ＡＴＦ駆動手段と、メインドライブ駆動手段と、ワ
   イヤフィード駆動手段と、上記各駆動手段の中から制御
   対象を特定しその制御内容を指定する等の指令情報を入
   力するための制御方式選定入力手段と、当該制御方式選
   定入力手段の指令情報を受けて上記各駆動手段の中の制
   御すべきものを制御可能な状態とする制御起動条件判定
   手段と、上記選択された各駆動手段のそれぞれの制御を
   するための制御信号を供給する調御信号設定手段とを有
   することを特徴とするワイヤソーの加工作業自動制御装
   置。