特開 2023-169626 ワイヤソー及びワーク加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169626

(43)【公開日】2023-11-30

(54)【発明の名称】ワイヤソー及びワーク加工方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 27/06 20060101AFI20231122BHJP

   B24B 49/14 20060101ALI20231122BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20231122BHJP

   B28D 7/04 20060101ALI20231122BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

B24B27/06 D

B24B49/14

B28D5/04 C

B28D7/04

H01L21/304 611W

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022080858

(22)【出願日】2022-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】391003668

【氏名又は名称】トーヨーエイテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤村 健司

(72)【発明者】

【氏名】高田 昌明

(72)【発明者】

【氏名】大矢 純

(72)【発明者】

【氏名】吉村 浩幸

【テーマコード（参考）】

3C034

3C069

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034BB91

3C034CA30

3C034CB20

3C069AA01

3C069BA06

3C069BB03

3C069BC02

3C069CA04

3C069CB01

3C069CB03

3C069EA02

3C158AA05

3C158AA12

3C158AA14

3C158AA16

3C158AB04

3C158AC01

3C158AC02

3C158BA07

3C158BB04

3C158BC01

3C158CB01

3C158CB03

3C158DA03

3C158DA15

5F057AA02

5F057BA01

5F057BB03

5F057CA02

5F057EB24

5F057GA04

5F057GA07

5F057GB03

5F057GB30

5F057GB31

(57)【要約】

【課題】加工精度に優れたワイヤソー及びワーク加工方法を提供する。
【解決手段】一対のワイヤガイド２，２間に巻回されたワイヤ３によって、回転軸の延びる方向に並ぶワイヤ列と、ワイヤガイド間へ向かってワークＷを進退可能に保持し、ワイヤ列へワークを押し当てるワーク保持部５と、ワーク保持部を支持するフレーム２０と、を備え、フレームは、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部２１及び第２支持部２２を有し、第１支持部は、ワイヤ列の並び方向におけるワーク保持部の中間部よりも一方側に配置され、第２支持部は、ワイヤ列の並び方向における第１支持部よりも他方側に配置され、第１支持部及び第２支持部が、互いに独立して形成される温調通路３１，３２をそれぞれ有し、温調通路へ供給される温調媒体によって温度変化し、ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが互いに平行な回転軸を有し、該回転軸を中心に回転駆動される円柱状の一対のワイヤガイドと、
前記一対のワイヤガイド間に巻回されたワイヤによって形成され、前記回転軸の延びる方向に並ぶワイヤ列と、
前記ワイヤガイド間へ向かってワークを進退可能に保持し、前記ワイヤ列へ前記ワークを押し当てるワーク保持部と、
前記ワーク保持部を支持するフレームと、を備え、
前記フレームは、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部及び第２支持部を有し、前記第１支持部は、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の中間部よりも一方側に配置され、前記第２支持部は、前記ワイヤ列の並び方向における前記第１支持部よりも他方側に配置され、
前記第１支持部及び前記第２支持部が、互いに独立して形成される温調通路をそれぞれ有し、前記温調通路へ供給される温調媒体によって温度変化することで前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形可能に構成されることを特徴とするワイヤソー。

【請求項2】

前記第１支持部は、前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より一方側に一方側第１支持部及び前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より他方側に他方側第１支持部を有し、
前記第２支持部は、前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より一方側に一方側第２支持部及び前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より他方側に他方側第２支持部を有し、
前記一方側第１支持部、前記他方側第１支持部、前記一方側第２支持部及び前記他方側第２支持部が、互いに独立して形成される前記温調通路をそれぞれ有し、前記温調通路へ供給される前記温調媒体によって温度変化することで前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。

【請求項3】

前記ワーク保持部は、前記ワークの加工中に前記ワーク保持部の傾き変位を検知する傾斜センサと、
前記傾斜センサが検知した変位量に基づいて、前記第１支持部及び前記第２支持部へそれぞれ供給する前記温調媒体の温度又は流量を調整し、前記ワイヤ列の並び方向に対する前記ワーク保持部の前記傾き変位を抑制するように前記第１支持部及び前記第２支持部の変形量をそれぞれ制御する制御装置と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソー。

【請求項4】

前記フレームは、前記ワイヤ列の並び方向における前記第１支持部よりも他方側に、前記第２支持部と前記ワイヤガイドを回転駆動するモータとを有し、
前記第１支持部は、前記第２支持部よりも大きな線膨張係数を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソー。

【請求項5】

それぞれ互いに平行な回転軸を有し、該回転軸を中心に回転駆動される円柱状の一対のワイヤガイドと、前記一対のワイヤガイド間に巻回されたワイヤによって形成され、前記回転軸の延びる方向に並ぶワイヤ列と、前記ワイヤガイド間へ向かってワークを進退可能に保持し、前記ワイヤ列へ前記ワークを押し当てるワーク保持部と、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の中間部よりも一方側に第１支持部及び前記ワイヤ列の並び方向における第１支持部よりも他方側に第２支持部を有し前記ワーク保持部を支持するフレームと、前記ワーク保持部に設置された傾斜センサと、前記第１支持部及び前記第２支持部にそれぞれ互いに独立して形成された温調通路へ温調媒体を供給する制御装置と、を備えるワイヤソーを準備し、
前記ワークの加工中、前記傾斜センサが前記ワーク保持部の傾き変位を検知し、
前記ワーク保持部が検知した変位量に基づいて、前記制御装置が前記第１支持部及び前記第２支持部へそれぞれ供給する前記温調媒体の温度又は流量を制御し、
前記温調媒体の制御による温度の変化によって、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の傾き変位を抑制するように、前記第１支持部及び前記第２支持部が、前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形することを特徴とするワーク加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤソー及びワーク加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコンインゴット等の被加工物（以下、ワークと称する）を、スライス状に切断加工する装置として、ワイヤソーが知られている。ワイヤソーでは、一方側のボビンから繰り出されたワイヤが、複数のワイヤガイドの周囲に巻回されてワイヤ列を形成し、他方側のボビンに巻き取られる。ワイヤは高速駆動され、ワイヤ列においてワークを複数枚の工作物へ切断する。

【0003】

工作物として、半導体基板の材料となるウエハ等を切り出す場合は、厚さやソリ（平坦度）等の品質指標があり、高精度な加工が求められる。しかしながら、加工負荷、加工熱、ワイヤソー本体の稼働時の発熱等の要因で、ワイヤガイド及びワークを支持するフレームが変位することにより、ワイヤとワークとの間に相対的な変位差が生じ、切り出された工作物にうねりやソリが生じるという問題があった。

【0004】

従来、このような問題を解決するために、例えば特許文献１では、ワークを支持するフレームの温度を変化させ、フレームをワイヤ列の並び方向と平行な方向に弾性変形させることによりワークとガイドローラとの相対変位をワイヤ列の並び方向に変化させて、ワークの切断形状を制御することが開示されている。また、特許文献２には、ワイヤを巻回させる溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度制御により、溝付きローラの軸方向の変位量を制御することでインゴットの切断軌跡を制御することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－１１４２８０号公報

【特許文献2】特開２００８－２１３１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

工作物のうねりやソリの要因は、ワイヤ列の並び方向と平行な方向（溝付きローラの軸方向）の変位だけではなく、ワイヤに対するワークの傾きの変位を含む三次元的な変位である。そのため、特許文献１や特許文献２のように、フレームをワイヤ列の並び方向と平行な方向に変位させるだけでは、加工精度の向上に限界がある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワイヤに対するワークの傾きを抑制し、加工精度に優れたワイヤソー及びワーク加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、この発明では、ワイヤ列の並び方向における一方側の第１支持部と、他方側の第２支持部をそれぞれ独立して変形可能とすることで、ワークの傾き変位を抑制するようにした。

【0009】

具体的には、第１の発明では、
それぞれが互いに平行な回転軸を有し、該回転軸を中心に回転駆動される円柱状の一対のワイヤガイドと、
前記一対のワイヤガイド間に巻回されたワイヤによって形成され、前記回転軸の延びる方向に並ぶワイヤ列と、
前記ワイヤガイド間へ向かってワークを進退可能に保持し、前記ワイヤ列へ前記ワークを押し当てるワーク保持部と、
前記ワーク保持部を支持するフレームと、を備え、
前記フレームは、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部及び第２支持部を有し、前記第１支持部は、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の中間部よりも一方側に配置され、前記第２支持部は、前記ワイヤ列の並び方向における前記第１支持部よりも他方側に配置され、
前記第１支持部及び前記第２支持部が、互いに独立して形成される温調通路をそれぞれ有し、前記温調通路へ供給される温調媒体によって温度変化することで前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形可能に構成されることを特徴とする。

【0010】

上記の構成によると、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部と第２支持部を、ワイヤ並び方向の一方側と他方側とに配置し、第１支持部と第２支持部それぞれの温度を制御してワークの進退方向に変形させることで、ワイヤに対するワークのワイヤ並び方向の傾きを補正することが可能となる。これにより、ワイヤに対するワークの傾きの変位を小さくして加工を行い、うねりやソリの小さい工作物を得ることが可能となり、加工精度に優れる。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、
前記第１支持部は、前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より一方側に一方側第１支持部及び前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より他方側に他方側第１支持部を有し、
前記第２支持部は、前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より一方側に一方側第２支持部及び前記ワイヤの軸方向における前記ワーク保持部の中間部より他方側に他方側第２支持部を有し、
前記一方側第１支持部、前記他方側第１支持部、前記一方側第２支持部及び前記他方側第２支持部が、互いに独立して形成される前記温調通路をそれぞれ有し、前記温調通路へ供給される前記温調媒体によって温度変化することで、前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形可能に構成されることを特徴とする。

【0012】

上記の構成によると、ワイヤ並び方向の両側及びワイヤ軸方向の両側で、ワーク保持部の外周４か所に、温度変化によって弾性変形可能な支持部を配置することで、例えば前後左右のワークの傾きをより精密に制御することが可能となり、加工精度をさらに高めることができる。

【0013】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
前記ワーク保持部は、前記ワークの加工中に前記ワーク保持部の傾き変位を検知する傾斜センサと、
前記傾斜センサが検知した変位量に基づいて、前記第１支持部及び前記第２支持部へそれぞれ供給する前記温調媒体の温度又は流量を調整し、前記ワイヤ列の並び方向に対する前記ワーク保持部の前記傾き変位を抑制するように前記第１支持部及び前記第２支持部の変形量をそれぞれ制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【0014】

ワークの長さや加工速度によって工作物のうねりの状態は異なるが、上記の構成によると、加工を行いながら実際のワークの傾きに基づいて第１支持部及び第２支持部の変形量がそれぞれ制御されるため、ワーク形状や加工条件に拠らず加工精度を向上できる。

【0015】

第４の発明では、第１又は第２の発明において、
前記フレームは、前記ワイヤ列の並び方向における前記第１支持部よりも他方側に、前記第２支持部と前記ワイヤガイドを回転駆動するモータとを有し、
前記第１支持部は、前記第２支持部よりも大きな線膨張係数を有することを特徴とする。

【0016】

上記の構成によると、フレームのうち、ワイヤソーの筐体部分を構成する第２支持部よりも第１支持部の方がワイヤとワークとの相対変位に影響を与えやすいため、第１支持部の線膨張係数を第２支持部よりも大きくすることで、第２支持部よりも第１支持部を容易に変位可能とし、効率的に加工精度を高めることが可能となる。

【0017】

第５の発明は、ワーク加工方法であって、
それぞれ互いに平行な回転軸を有し、該回転軸を中心に回転駆動される円柱状の一対のワイヤガイドと、前記一対のワイヤガイド間に巻回されたワイヤによって形成され、前記回転軸の延びる方向に並ぶワイヤ列と、前記ワイヤガイド間へ向かってワークを進退可能に保持し、前記ワイヤ列へ前記ワークを押し当てるワーク保持部と、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の中間部よりも一方側に第１支持部及び前記ワイヤ列の並び方向における第１支持部よりも他方側に第２支持部を有し前記ワーク保持部を支持するフレームと、前記ワーク保持部に設置された傾斜センサと、前記第１支持部及び前記第２支持部にそれぞれ互いに独立して形成された温調通路へ温調媒体を供給する制御装置と、を備えるワイヤソーを準備し、
前記ワークの加工中、前記傾斜センサが前記ワーク保持部の傾き変位を検知し、
前記ワーク保持部が検知した変位量に基づいて、前記制御装置が前記第１支持部及び前記第２支持部へそれぞれ供給する前記温調媒体の温度又は流量を制御し、
前記温調媒体の制御による温度の変化によって、前記ワイヤ列の並び方向における前記ワーク保持部の傾き変位を抑制するように、前記第１支持部及び前記第２支持部が、前記ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形することを特徴とする。

【0018】

上記の構成によると、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部と第２支持部を、ワイヤ並び方向の一方側と他方側とに配置し、第１支持部と第２支持部それぞれの温度を制御してワークの進退方向に変形させることで、ワイヤに対するワークのワイヤ並び方向の傾きを抑制することが可能となる。これにより、ワイヤに対するワークの傾きの変位を小さくして加工を行い、うねりやソリの小さい工作物を得ることが可能となり、加工精度に優れる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、ワイヤに対するワークの傾きの変位を抑制することにより、加工精度及び加工効率に優れたワイヤソー及びそれを用いたワーク加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るワイヤソーの概略側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るワイヤソーの概略正面図である。

【図3】ワイヤガイドの温度変化と変位量を示すグラフである。

【図4】ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。

【図5】ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。

【図6】ワイヤソーの運転時間とワーク保持部の傾きを示すグラフである。

【図7】ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。

【図8】ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。

【図9】本発明の実施形態に係るワイヤソーの構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の実施形態に係るワーク加工方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

図１は、本発明の実施形態に係るワイヤソー１を側面視した概略図であり、図２は、概略正面図である。このワイヤソー１は、例えば半導体装置や太陽電池等の製造に用いられるシリコンインゴット等の被加工物（以下、ワークＷという）を、複数箇所で同時に切断し、薄板状ウエハ等の工作物を得るために使用される。

【0023】

（ワイヤソーの全体構成）
図１及び図２に示すように、ワイヤソー１は、それぞれが互いに平行な回転軸を有し、回転軸を中心に回転駆動される円柱状の一対のワイヤガイド２，２と、一対のワイヤガイド２，２間に巻回されたワイヤ３とを備える。本実施形態において、ワイヤガイド２，２の回転軸はワイヤソー１の前後方向に延び、ワイヤガイド２，２は左右に配置されている。ワイヤ３は、このような左右のワイヤガイド２，２に巻回されてワイヤ列を形成する。ワイヤ列の並び方向は、ワイヤガイド２の回転軸の延びる方向と平行な方向であり、本実施形態における前後方向である。

【0024】

ワイヤガイド２，２は、ベース１０の上に立設するフレーム２０に保持され、モータ４によって回転駆動される。ワイヤ３は、ワイヤガイド２，２の回転軸と略直交する方向に高速走行可能である。ワイヤソー１は、平行に並べられた一対のワイヤガイド２，２間に螺旋状に巻回されたワイヤ３を走行させながら、ワイヤ列にワークＷを押し当てて、ワークＷを切断加工するように構成されている。

【0025】

フレーム２０は、ワイヤガイド２，２の前後及び上部を覆う。フレーム２０は、ワイヤガイド２，２と、ワイヤガイド２，２間においてワークＷを保持するワーク保持部５とを支持する。フレーム２０は、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部２１及び第２支持部２２を有する。第１支持部２１は、ワイヤ列の並び方向におけるワーク保持部５の中間部よりも一方側に配置され、第２支持部２２は、ワイヤ列の並び方向における第１支持部２１よりも他方側に配置される。フレーム２０は、ワイヤ列の並び方向における第１支持部２１よりも他方側に、第２支持部２２とワイヤガイド２，２を回転駆動するモータ４とを有する。本実施形態において、第１支持部２１は、ワーク保持部５の前後方向中間部よりも前側（一方側）に配置され、第２支持部２２は、第１支持部２１よりも後側（他方側）に配置される。

【0026】

ワイヤガイド２，２の前方には、ベース１０の上に支持壁２３が立設している。支持壁２３は、ワイヤガイド２，２の軸心の前端部を支持する。支持壁２３は、正面視して左右のワイヤガイド２，２が隠れるほどの大きさの直方体である。支持壁２３の上端部は、ワイヤガイド２，２の上端よりも少し高い位置である。第１支持部２１は、支持壁２３の上部に立設している。第１支持部２１は、上下方向に延びている。

【0027】

第１支持部２１は、ワイヤ３の軸方向におけるワーク保持部５の中間部より一方側に一方側第１支持部２１Ｒ及びワイヤ３の軸方向におけるワーク保持部５の中間部より他方側に他方側第１支持部２１Ｌを有する。本実施形態において、ワイヤ３の軸方向とは左右方向であり、ワーク保持部５を間に挟み、左右に離間して、右側第１支持部２１Ｒと左側第１支持部２１Ｌが設けられている。

【0028】

第２支持部２２は、第１支持部２１よりも後側に立設している。第２支持部２２は、ワイヤガイド２，２の後方に立設する筐体部２２ａと、筐体部２２ａの上部から前方に向かって延伸するワーク支持部２２ｂとを有する。筐体部２２ａは、ワイヤガイド２，２の軸心の後端部及びワイヤガイド２，２を駆動するモータ４を支持する。ワーク支持部２２ｂは、ワーク保持部５を介してワークＷを支持する。

【0029】

第２支持部２２は、ワイヤ３の軸方向におけるワーク保持部５の中間部より一方側に一方側第２支持部（不図示）及びワイヤ３の軸方向におけるワーク保持部５の中間部より他方側に他方側第２支持部（不図示）を有する。図示は省略したが、本実施形態において、ワーク保持部５を間に挟み、左右に離間して、右側第２支持部と左側第２支持部が設けられている。

【0030】

（フレームの温調通路）
第１支持部２１及び第２支持部２２は、互いに独立して形成される温調通路３１，３２をそれぞれ有する。第１支持部２１及び第２支持部２２は、温調通路３１，３２へ供給される温調媒体によって温度変化することで、ワークの進退方向にそれぞれ弾性変形可能に構成されている。

【0031】

具体的には、第１支持部２１に形成される第１温調通路３１は、上下方向に延びて形成される。ワイヤソー１は、第１温調通路３１へ供給される温調媒体の温度を昇降する第１温調器４１Ｒ，４１Ｌ（図９参照）を有する。第１温調通路３１へ供給される温調媒体は第１温調器４１Ｒ，４１Ｌを介して循環する。第１支持部２１は、第１温調通路３１へ供給される温調媒体の温度が昇降されることで、上下方向に伸縮可能である。

【0032】

第１支持部２１は、右側第１支持部２１Ｒと左側第１支持部２１Ｌのそれぞれに独立した第１温調通路３１Ｒ，３１Ｌが形成されていてもよい。右側の第１温調通路３１Ｒに供給される温調媒体は、右側第１温調器４１Ｒによって温度を昇降される。右側第１温調器４１Ｒによって、右側第１支持部２１Ｒは独立して上下方向に伸縮可能である。左側の第１温調通路３１Ｌに供給される温調媒体は、左側第１温調器４１Ｌによって温度を昇降される。左側第１温調器４１Ｌによって、左側第１支持部２１Ｌは独立して上下方向に伸縮可能である。

【0033】

第２支持部２２の第２温調通路３２は、筐体部２２ａ内において上下方向に延び、筐体部２２ａの上部からワーク支持部２２ｂ内へ連続して前方へ延びている。ワーク支持部２２ｂ内において、第２温調通路３２は、前後方向２箇所において上下方向に延び、その間で前後方向に延びている。ワイヤソー１は、第２温調通路３２へ供給される温調媒体の温度を昇降する第２温調器を有する。第２温調通路３２へ供給される温調媒体は第２温調器を介して循環する。第２支持部２２は、第２温調通路３２へ供給される温調媒体の温度が昇降されることで、前後方向に変位可能、かつ、上下方向に伸縮可能である。

【0034】

第２支持部２２は、右側第２支持部と左側第２支持部にそれぞれ独立した第２温調通路３２が形成されていてもよい。右側の第２温調通路３２に供給される温調媒体は、右側第２温調器４２Ｒ（図９参照）によって温度を昇降される。右側第２温調器４２Ｒによって、右側第２支持部は独立して上下方向に伸縮可能である。左側の第２温調通路３２に供給される温調媒体は、左側第２温調器４２Ｌ（図９参照）によって温度を昇降される。左側第２温調器４２Ｌによって、左側第２支持部は独立して上下方向に伸縮可能である。

【0035】

第１支持部２１は、第２支持部２２よりも大きな線膨張係数を有する材料から構成される。本実施形態において、第２支持部２２は、第１支持部２１の線膨張係数の１／２以下の線膨張係数を有する低熱膨張合金から構成される。例えば、第２支持部２２の線膨張係数は、１０μｍ／Ｋ以下である。フレーム２０のうち、ワイヤソー１の筐体部分を構成する第２支持部２２よりも第１支持部２１の方がワイヤ３とワークＷとの相対変位に影響を与えやすいため、第１支持部２１の線膨張係数を大きくすることで、第２支持部２２よりも第１支持部２１を容易に変位可能とし、効率的に加工精度を高めることが可能となる。

【0036】

（ワイヤガイドの温調通路）
ワイヤガイド２，２は、筐体部２２ａ及び支持壁２３によって両持ち支持される軸心に対して、回転可能な外筒が取り付けられて構成されている。ワイヤガイド２，２は、軸心内部に温調媒体を供給可能なガイド温調通路３３が形成されている。ガイド温調通路３３は、軸心に沿って回転軸の延伸方向に延びるように形成されている。

【0037】

ガイド温調通路３３は、支持壁２３及び筐体部２２ａの内部を通り、温調媒体の温度を昇降可能なガイド温調器を介して循環する。ワイヤガイド２，２は、ガイド温調通路３３へ供給される温調媒体の温度が昇降されることで、前後方向に弾性変位可能である。

【0038】

左右のワイヤガイド２，２にはそれぞれ独立したガイド温調通路３３Ｒ、３３Ｌが形成されていてもよい。右側のワイヤガイド２内のガイド温調通路３３Ｒに供給される温調媒体は、右側ガイド温調器４３Ｒ（図９参照）によって温度を昇降され、左側のワイヤガイド２内のガイド温調通路３３Ｌに供給される温調媒体は、左側ガイド温調器４３Ｌ（図９参照）によって温度を昇降される。

【0039】

ワイヤガイド２，２の間において、ワイヤ列の上方に、ワーク支持部２２ｂが位置する。ワーク支持部２２ｂには、ワーク保持部５が設けてある。

【0040】

ワーク保持部５は、ワイヤガイド２，２間へ向かってワークＷを進退可能に保持し、ワイヤ列へワークＷを押し当てる。ワーク保持部５は、第２支持部２２のワーク支持部２２ｂからワイヤガイド２，２間へ向かって延びている。

【0041】

ワーク保持部５の下端部には、スライスベース６が固定されている。スライスベース６の下部には、例えば半導体インゴット等のワークＷが着脱可能に取り付けられる。ワーク保持部５は、図示しない駆動モータによって、ワイヤガイド２，２間へ向かう方向、すなわち、本実施形態では上下方向へワークＷを移動させ、ワイヤ列へワークＷを押し当てる。

【0042】

ワーク保持部５には、ワーク保持部５の傾き変位を検出する傾斜センサ５１が設置されている。傾斜センサ５１は、ワーク保持部５の傾斜角度を検出することで、ワイヤ３に対してワークＷがどれほど傾いているかを検出可能とする。ワイヤ３に対するワークＷの傾きとは、ワイヤ列の並び方向の傾きであり、つまり本実施形態においては、前後方向の傾きである。傾斜センサ５１は、前後方向だけでなく、前後左右の傾きを検出可能なものであってもよい。

【0043】

（ワイヤガイドの変位）
ワイヤガイド２，２の外筒、又は、ワイヤガイド２，２の外筒及び軸心は、回転熱又は軸心内部の温調媒体によって回転軸の延伸方向（前後方向）に膨張及び収縮する。図３は、ワイヤガイドの温度変化と変位量を示すグラフであり、横軸にワイヤガイド温度、縦軸にワイヤガイドの軸心の前後方向の伸び量（変位）を示す。ワイヤガイド２，２の軸心は、図３に示すように、加工中に加工熱や回転熱等によって外筒や軸心の温度が上がるにつれて、回転軸の延伸方向に伸長する。

【0044】

図４及び図５は、ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。図４は、ワーク保持部５が下降して、ワークＷの下端がワイヤ３に接触した切込み量０の加工開始状態を示す。図５は、ワイヤガイドの変位のみを考慮した場合の切込量Ａ時点の状態を示す。なお、図４，５及び後述する図７，８では、説明の便宜のため、前後方向に並ぶワイヤ列のうち１列のみのワイヤ３の移動を示している。加工開始後、切込量Ａ時点では、ワイヤガイド２，２がワイヤ３は加工熱や回転熱等によって回転軸の延伸方向に伸長することにより、ワークＷにおけるワイヤ軌跡３ａが前方に向かって湾曲する。このようなワイヤガイド２，２の変位によるワイヤ軌跡３ａの湾曲を抑制するために、ワイヤガイド２内のガイド温調通路３３に供給される温調媒体の温度が制御される。

【0045】

ワイヤガイド２，２の上方には、ワイヤ３へ砥粒を含んだスラリを供給する加工液供給部（不図示）や、外周に砥粒を保持させたワイヤ３に対して加工液を供給する加工液供給部（不図示）を備えてもよい。ワイヤガイド２，２の変位によるワイヤ軌跡３ａの湾曲を抑制するために、スラリの温度を制御してもよい。

【0046】

（フレームの変位）
フレーム２０は、加工負荷、加工熱、ワイヤソー１の稼働時の発熱等の要因で、ワイヤ３に対して、ワークＷの進退方向（上下方向）や、ワイヤ３の軸方向（左右方向）に傾く。図６は、ワイヤソーの運転時間とワーク保持部の傾きを示すグラフであり、横軸にワイヤソーの運転時間、縦軸にワーク保持部の傾きを示す。ワイヤソー１の運転が開始されると、稼働時の発熱や加工熱等によりフレーム２０が傾くことによって、ワーク保持部５が傾き、ワーク保持部５とともにワークＷも傾く。

【0047】

図７は、ワークにおけるワイヤ軌跡を説明するための模式図である。図７は、フレームの傾きのみを考慮した場合の切込量Ａ時点の状態を示す。加工開始後、切込量Ａ時点では、フレーム２０が加工熱や稼働時の装置の発熱等によって前後方向に傾くことで、ワークＷにおけるワイヤ軌跡３ａが前方に向かって湾曲する。このようなフレーム２０の傾き変位によるワイヤ軌跡３ａの湾曲を抑制するために、第１支持部２１及び第２支持部２２内に形成された第１温調通路３１及び第２温調通路３２に供給される温調媒体の温度が制御される。

【0048】

図５及び図７では、ワイヤガイド２，２の変位とフレーム２０の傾きによるワイヤ軌跡への影響をそれぞれ示したが、実際の加工では、ワイヤガイド２，２の変位及びフレーム２０の傾きの両方がワイヤ軌跡に影響する。

【0049】

図８は、加工完了時の状態であり、ワイヤガイド２，２の変位及びフレーム２０の傾きの両方の影響によるワイヤ軌跡３ａを示す。ワイヤガイド２，２の変位のみならず、フレーム２０の傾きが加工精度に影響するため、うねりやソリの小さい工作物を得るためには、ワイヤガイド２，２の変位及びフレーム２０の傾き変位の両方を抑制することが必要となる。

【0050】

（ワイヤソーの温調制御）
図９は本発明の実施形態に係るワイヤソーの温調制御の構成を示すブロック図である。図９に示すように、ワイヤソー１は、傾斜センサ５１及びワイヤガイド変位センサ５２を備える。

【0051】

傾斜センサ５１は、加工中のワイヤ３に対するワーク保持部５の傾きを検出し、検出した傾きの変位量を判定部５３へ出力する。

【0052】

ワイヤガイド変位センサ５２は、フレーム２０に設置されている。ワイヤガイド変位センサ５２は、加工中のワイヤガイド２，２の回転軸の延伸方向の変位を検出し、検出した変位量を判定部５３へ出力する。

【0053】

判定部５３は、傾斜センサ５１及びワイヤガイド変位センサ５２から出力された変位量を入力し、その変位量が所定の値よりも大きいか否かを判定する。変位量の所定の値は、ワイヤガイド２，２の軸方向の変位量及びワーク保持部５の傾き変位量のそれぞれに対して予め定められている。判定部５３は、ワイヤガイド変位センサ５２から受信したワイヤガイド２，２の軸方向の変位量が所定の値を超えていると判定した場合、及び、傾斜センサ５１から受信したワーク保持部５の傾きの変位量が所定の値を超えていると判定した場合、温調制御が必要であると判定し、制御装置５４へその変位量を出力する。

【0054】

制御装置５４は、傾斜センサ５１が及びワイヤガイド変位センサ５２が検知した変位量に基づいて、第１支持部２１、第２支持部２２、ワイヤガイド２，２へそれぞれ供給する温調媒体の温度又は流量を調整する。制御装置５４は、ワイヤ列の並び方向に対するワーク保持部５の傾き変位又はワイヤガイド２，２の回転軸の延伸方向の変位を抑制するように第１支持部２１、第２支持部２２又はワイヤガイド２，２の変形量をそれぞれ制御する。

【0055】

具体的には、制御装置５４は、判定部５３から送信された変位量が入力されると、その変位の種類と変位量に基づいて、その変位を抑制するために、第１温調制御部６１、第２温調制御部６２、ガイド温調制御部６３及びスラリ温調制御部６４のいずれの制御がどの程度必要であるかを推定する。制御装置５４は、第１温調制御部６１、第２温調制御部６２、ガイド温調制御部６３及びスラリ温調制御部６４の少なくとも１つへ、それぞれ推定された変位指数を出力する。

【0056】

第１温調制御部６１、第２温調制御部６２、ガイド温調制御部６３及びスラリ温調制御部６４は、制御装置５４から入力された変位指数に基づいて、制御を必要とする温調器を駆動させる。

【0057】

第１温調制御部６１は、左右の第１温調通路３１内に供給する温調媒体の温度をそれぞれ昇降させる右側第１温調器４１Ｒ及び左側第１温調器４１Ｌを制御する。

【0058】

第２温調制御部６２は、左右の第２温調通路３２内に供給する温調媒体の温度をそれぞれ昇降させる右側第２温調器４２Ｒ及び左側第２温調器４２Ｌを制御する。

【0059】

ガイド温調制御部６３は、左右のガイド温調通路３３内に供給する温調媒体の温度をそれぞれ昇降させる右側ガイド温調器４３Ｒ及び左側ガイド温調器４３Ｌを制御する。

【0060】

スラリ温調制御部６４は、ワイヤ３へ供給するスラリの温度を昇降させるスラリ温調器４４を制御する。

【0061】

次いで、ワイヤソー１の温調制御の具体的な流れについて、図１０に基づいて説明する。

【0062】

まず、ワイヤソー１を駆動し、ワークＷの加工を開始する（ステップＳ０１）と、ワイヤ巻取装置（不図示）が回転駆動されることにより、ワイヤ３が走行開始する（ステップＳ０２）。また、昇降モータ（不図示）によってワーク保持部５が駆動され、下降することにより、ワークＷへの切込みが開始される（ステップＳ０３）。

【0063】

ワークＷの加工中、ステップＳ０４において、傾斜センサ５１は、ワーク保持部５の傾斜角度を検出し、判定部５３は、その傾斜角度が予め設定された目標値であるか否かを判定する。

【0064】

判定部５３の判定結果が、ＹＥＳの場合は次のステップに進むが、ＮＯの場合は、制御装置５４が第１温調制御部６１及び第２温調制御部６２へ制御信号を出力する。第１温調制御部６１及び第２温調制御部６２は、制御信号に基づいて、前後左右の温調器４１Ｒ，４１Ｌ，４２Ｒ，４２Ｌのうち、傾斜角度を目標値へ戻すために必要な温調器を駆動させ、温調媒体の温度を上昇又は下降させる（ステップＳ０５）。

【0065】

ステップＳ０５において、温調が制御されることにより第１支持部２１及び第２支持部２２は、それぞれ独立して上下方向に伸縮し、ワーク保持部５の傾きが補正される。補正されたワーク保持部５の傾斜角度が目標値となるまでステップＳ０４とステップＳ０５が繰り返される。

【0066】

また、ワークＷの加工中、ステップＳ０６において、ワイヤガイド変位センサ５２は、ワイヤガイド２，２の回転軸の延伸方向の伸び量を検出し、判定部５３は、その伸び量が予め設定された目標値であるか否かを判定する。

【0067】

判定部５３の判定結果が、ＹＥＳの場合は次のステップに進むが、ＮＯの場合は、制御装置５４がガイド温調制御部６３及びスラリ温調制御部６４へ制御信号を出力する。ガイド温調制御部６３及びスラリ温調制御部６４は、制御信号に基づいて、左右のガイド温調器４３Ｒ，４３Ｌ及びスラリ温調器４４のうち、傾斜角度を目標値へ戻すために必要な温調器を駆動させ、温調媒体の温度を上昇又は下降させる（ステップＳ０７）。

【0068】

ステップＳ０７において、温調が制御されることによりワイヤガイド２，２の軸心は、回転軸の伸長方向に伸縮し、伸び量が補正される。補正された延び量が目標値となるまでステップＳ０６とステップＳ０７が繰り返される。

【0069】

傾斜センサ５１及びワイヤガイド変位センサ５２によって、ワイヤガイド２，２の軸心の伸び量と、ワーク保持部５の傾きが監視されつつ、加工完了の位置までワーク保持部５は下降を継続し、ワークＷの切込みを行う（ステップＳ０８、ステップＳ０９）。

【0070】

ワーク保持部５が完了位置に到達したと判定されたとき、ワーク保持部５は切込みを完了し（ステップＳ１０）、ワイヤ３の走行が停止され（ステップＳ１１）、加工が終了される（ステップＳ１２）。

【0071】

なお、上記温調制御の流れは一例であり、これに限られない。例えば、ステップＳ０４とステップＳ０６はこの順である必要はなく、逆でもよいし、同時に進行しても良い。

【0072】

（発明の作用効果）
このようなワイヤソー１によれば、温度の変化により弾性変形可能な第１支持部２１と第２支持部２２を、第１支持部２１を前側及び第２支持部２２をその後側に配置し、第１支持部２１と第２支持部２２それぞれの温度を独立して制御することで、ワイヤ３に対するワークＷの前後方向の傾きを抑制することが可能となる。これにより、ワイヤ３に対するワークＷの傾きの変位を小さくして加工を行い、うねりやソリの小さい工作物を得ることが可能となり、加工精度に優れる。

【0073】

また、ワイヤ並び方向の両側及びワイヤ軸方向の両側、つまり、本実施形態において前後左右に、右側第１支持部２１Ｒ、左側第１支持部２１Ｌ、右側第２支持部及び左側第２支持部を設け、それぞれの支持部に独立した温調通路が形成されることで、前後左右のワークＷの傾きをより精密に制御することが可能となり、加工精度をより高めることができる。

【0074】

また、ワークＷの加工中、傾斜センサ５１及びワイヤガイド変位センサ５２によって、ワイヤガイド２，２の軸心の伸び量とワーク保持部５の傾きを監視しながら温調を制御し、ワイヤガイド２，２の軸心の伸び量とワーク保持部５の傾きを補正するため、ワーク形状や加工条件に拠らず工作物のソリやうねりを制御可能であり、加工精度を更に高めることができる。

【0075】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0076】

１ ワイヤソー
２ ワイヤガイド
３ ワイヤ
４ モータ
５ ワーク保持部
１０ ベース
２０ フレーム
２１ 第１支持部
２２ 第２支持部
３１ 第１温調通路
３２ 第２温調通路
３３ ガイド温調通路
４１Ｒ 右側第１温調器
４１Ｌ 左側第１温調器
４２Ｒ 右側第２温調器
４２Ｌ 左側第２温調器
４３Ｒ 右側ガイド温調器
４３Ｌ 左側ガイド温調器
４４ スラリ温調器
５１ 傾斜センサ
５２ ワイヤガイド変位センサ
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】