JPS59232762A - ワイヤ・ソ−のスラリ洗浄装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は複数個の溝付案内ローラに巻回された高張力金
属細線（以下ワイヤ）を線軸方向に往復送線駆動し、こ
れに脆性被加工物（以下ワーク）全圧接し両者間に遊離
砥粒加工液（以下スラリ）″′全注ぎつつラッピングカ
ットするようにしたワイヤ・ソーにおいて、付着するス
ラリ全効率よく洗浄して、ワイヤ・ソーの長寿命化等を
図れるようにしたワイヤ・ソーの洗浄装置に関する。

〔発明の背景〕

ワイヤ・ソーは一般に第１図に示すように、無端状とさ
れ、ラッピングカット加工部にてスラリ全直接ワーク２
の直上もしくはワーク直前のワイヤ１に供給する方法が
採られている。この場合、ワイヤ１はワーク２を離れて
もスラリ全付着させたまま下流のツーリング全通過する
ことになる。

そこで、次々と案内ローラ３の溝４に進入、退出ｆ：繰
返して必然的にローラ溝部に転動摩耗を生じ、やがて次
第にワイヤ１の整列精度を低下させることになっていた
。また、案内ローラ３の製作誤差や張力不揃いなどの原
因で谷溝の谷径が不均等に摩耗することもある。さらに
系内ローラ群の組付誤差によりワイヤ１が溝中心面に直
入せず傾斜して溝側面に触れる場合などは、摺動成分を
生じ、摩耗が急速に展開する。特に案内ロー、う３の一
部溝の偏摩耗に基づく谷径の減少から派生する滑り成分
は、本質的にボジテプ・フィードバックのかかる発散系
であシ、一旦、一部溝の摩耗が先行し、その谷径が全溝
の平均値から一定以上離れると以後、滑りはなだれ状に
増加して異常摩滅に至る。

ワーク２の要求精度が高くかつ加工面積が大きい程、案
内溝４の摩耗はその耐用性を低下させ、甚しくはワーク
ごとに新案内ローラに取シ替えたυ或いはやむなく精度
低下に甘んじることになる。

例えば直径５〜６インチにおよぶ大径シリコン単結晶の
ウェハリング加工の如く１０数時間以上を要する場合は
、作業途中案内ローラの交換が行えないという実際面か
らの技術的理由で、溝の偏摩耗拡大による精度劣化を容
認せざるを得す、甚しくは、なだれ摩耗に転落して作業
継続不能に陥る。

勢いワイヤ・ソーは、大物加工に不適視され、昨今シリ
コン・インゴットの径大化に伴いこの弱点が目立ち、そ
の有用性を失いつつある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ワイヤ・ソーのツーリング精度の長寿
命全確保すると同時に諸経費の節減が図れワイヤ・ソー
のスラリ洗浄装置全提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係るワイヤ・ソーのスラリ洗浄装置では、スラ
リのワイヤに対する着脱自在性に層目し、加工域でスラ
リを伴ったワイヤがガイドに進入以前に、砥粒を含まな
い清澄液の噴流をスラリ混合水するワイヤへ注いで付看
砥粒全洗い落すようにしている。

また、洗浄液で希釈されたスラリは回収し再び加工用ス
ラリと洗浄用液とに分離して繰返し使用するために、循
環システムを採用する。即ち、混合液中に分散浮遊する
砥粒全、液との比重差で沈降分離させて濃縮し再び加ニ
スラリとする一方、分離した上澄みを洗浄液として採り
出し再使用を連続繰返すものである。

従来のワイヤ・ソーに用いるスラリは通常シリコンカー
バイドに代表される粉末砥粒をタービン油やスピンドル
油など適当粘度の支持油に混合し、更に適宜に分散剤な
どを加えて油との沈降分離と凝集を極力防いでいる。な
お、水性スラリを用いることがあるが、この場合もグリ
セリンをかなり大量に併用するなどの手段で粘度を高め
て砥粒の懸濁支持性を高めることが定着化している。

そこで本発明では、迅速な沈降分離速度を得るため低粘
度の媒液を用い、また、上記の一連の循環系に最も適当
な媒質液として水を選定するのが望ましい。なお少量の
防錆、発泡抑制又は消泡剤などの添加剤全併用してもよ
い。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図及び第３図を参照して
説明する。

大量水（例えば２００ｔ）に比較的少量（例えばｉｏｋ
ｇ）のＧＣ砥粒を投じた薄いスラリ（この場合、重量比
濃度１／２０）を上液槽６に充満している。上液槽６は
いわゆるシラフナ機構であシ、希釈されたスラリ混合水
を数倍以上の濃度の加工用スラリに濃縮する一方、洗浄
用上澄みを採水するようにしである。即ち、上液槽６の
槽底は７円錐状の斜面とし、複数本のスクレーバアーム
７を有するスパイダ状構造物を回転自在に懸垂している
。スクレーバアーム７には複数の連鎖環状のスクレーピ
ング金具を末端に吊下げ、その大部分は槽底に載シ支見
られている。スパイダをゆるやかに回転駆動すれば、ス
クレーバ金具８の連鎖は円錐曲面に沿いつつＭ３図に示
すように渦巻状に底面を這い全面全カバーして浚い、沈
降堆積する砥粒を斜面に沿って掻き落し、谷部のＵ型環
状溝９内に集める。環状溝９内にも連鎖状スクレーバが
回動し砥粒は円環溝に沿い移動し、やがてスラリ取出開
口位置１０に至り落ち込む。該スラリ取出開口１０にト
ラップでれた沈積砥粒は少量の水とともに加工用スラリ
として取り出され、加工部　・へ重力で流下して加工に
供される。

スラリ濃度は砥粒の沈降速度、スクレーパの浚渫速度、
底面形状、希釈混合割合などの諸因子で定まるが、これ
らを適宜に選び、容積比１／３程度の濃度に調整する。

一方、上液槽６のホールドアツプの大部分は１０分前後
の平均滞留時間の間に、懸濁浮遊する砥粒を分離しつつ
ゆるやかに槽外周に向い、やがて外縁のオーバフローダ
ムに至るようにしている。

ここで上澄みを槽外周の環状樋１５にオーバフローさせ
て洗浄用に採水し、重力水頭で（必要なら別の加圧ポン
プで加工して）加工部１１へ送って洗浄用噴流水Ｊ１６
ｉｆ−作り、砥粒や加工破砕片を付着同伴するワイヤが
ガイド部に進入する以前でワイヤに注ぎ、これら好まし
くない同伴物の除去に供するようにしている。

スラリに混入した排水はホッパ底部１２、Ｐ鋼１３へ通
し、混入異物を除いた後、サンプタンク１４へ集め、ポ
ンプで汲みあげて上液槽６へ戻す。

このＦｆｌＡ１３により、系内外からの混入異物がＪｔ
ｔｔ捉され、ワーク、ワイヤの破損等のトラブルの発生
を予防する。

配列ワイヤは別設のシーソー機構（図示せず）で往復送
線してのこびき作動させるようにし、洗浄ノズルはこれ
に応動して左右交互に自動的に切シ換えるようにしてい
る。

加工進歩に伴い直接的に発生するワークや砥粒の破砕片
（チップ）およびワイヤの摩耗、間接的に発生するツー
リング全般の摩耗（ワイヤ・ガイド類、スクレーパと槽
底面、スラリ通路ヤノズルなど）により、サブミクロン
乃至はミリ・ミクロンに亘る微細片が発生する。スラリ
の使用限（寿命）は健全砥粒に対するこれら微細片の混
在割合に大きく影響され、加工局所におけるその割合の
増加につれ次第に有効なピッチング作用を減じて加工能
を失うに至る。

これは固定砥粒を用いた結合砥石における目詰シ現象と
同様である。従来ワイヤ・ソ一作業では経験的に適当な
運転期間置きに劣化スラリをノ（ツチ取り換えており、
勢い使用可能砥粒の損失は免れなかった。

この実施例では水性スラリの希釈プロセスが同時にスラ
リの水洗い機能を併有する。即ち、希釈スラリに混入す
る沈降しにくい微細片類は速やかに沈降する砥粒から分
離し、上澄み中に懸濁のまま上液槽６からオーバフロー
するよう調整する。

そこで前記環状樋１５内に表面濾過機能のめる炉材２０
を敷設すれば、オーツくフローに混在する微細片類を捕
捉して砥粒の目詰りを防ぎその有効寿命を延長し得る。

（目詰り砥石の水洗ドレッシングに相当する。） また、この環状樋１５には上澄みの一部を系外に排出す
るオーバフロー１６を設ける。洗浄水供給路途中の水平
マニホールド１７につなぐ取出口１８から新水（＋α）
を補給するとほぼ等量（循環する間の蒸発ほかの損失を
無視すれば）の上澄−２ｈｔ溢流して期水と置換する。

ここで前記炉材２０を除外すると、前記直接間接に発生
する加工チップ類や更に長時間で２次的に生成する微小
気泡を随伴する浮遊物などを同伴して系外に排除する。

この汚損スラリの連続的使い捨て方式による水洗いは、
安価、無害な普通水を用いることから容認される浄化手
段であり、適時随意に適用できる。

本実施例に係るスラリは前述の如く極めて沈降分離し易
いので、スラリ供給通路を閉塞させない工夫が必要であ
る。そこで断面変化の少ない下り勾配゛配管とし、かつ
摺動部をもたないピンチ型仕切弁１９？、設けている。

なお、スラリ源は加工位置レベルよりも上方に配置し、
スラリは重力降下するので、この間にポンプなどの機能
部品を必要としない。

使用後のスラリは大量の水で’ｔ３：ｊめられるので循
環系にトラブルを与える可能性は極めて少ないが、この
システムの最低位におかれるサンプタンク１４は連体間
に少量乍ら沈積、沈澱があるので、底面にアジテータを
設ける。要すれば、槽内壁は加振ゴム製パック構造を採
るなどの対策を行う。

加工終了時（或いは随時）にスラリを止める場合、これ
に先行してスクレーバを停めて沈積砥粒の移ａｔ止める
とスラリは急速に薄まるので、スラリ通路の自浄２よび
加工終了ワークの狙洗いに供した後ピンチ型仕切弁１９
を閉じる。かくしてスラリ通路の停止間の堆積による閉
塞トラブルを防いで、次回の支障ない起動に備える。

また、長時間運休時に上液槽６内の懸濁砥粒が充分に沈
降堆積してスクレーパを埋め起動時の駆動所要トルクは
甚大となるので、再起動ごとに駆動方向を反転制御する
。鎖状のスクレーバ金具８は破線で示すように渦状軌路
の方向を変え、起動の際、１リンクごと沈降、沈澱層か
ら引きねかれるので一時に全リンクを引抜く不利から避
けられ″′Ａ襲動を容易にする。

本発明の主目的とするワイヤ・ツーリングの摩耗防止効
果は、洗浄水の採取量と質（清澄さ）、洗浄方法とその
要領などに左右されるが、第１表に具体的に示す如く実
験の結果、油性スラリを用いた従来方式に比べ顕著−な
改良効果が認められた。

即ち、（１）、直接的に加工精度を支配するワーク前後
のガイドローラ（ＭＣナイロン並びに超高分子量ポリエ
チレン製）について何れも１／１０以下の摩耗となシ、
換言すれば、桁違いに耐用性改善金兄た。なお、洗浄条
件を改良すれば更に高い効果が奏されるのは勿論である
。また、シーソー機構等のツーリング全般に亘り有利な
結果がうかがえる。

一方ワイヤ・ツーリング摩耗低減の事実は同時に、ワイ
ヤおよび砥粒自体の消耗低域を相対的に意味するが、ワ
イヤ・ソー加工におけるこれら主要消費財節減の経済的
意義は大きいものがある。

（２）、大柄な上液槽６をワイヤ・ソー装置の直上に配
置し、通常は使用されない天井空間を有効利用する立体
構成をとり、占拠床面積効率向上とともに、スラリおよ
び洗浄水供給の一定重力水頭加圧による流れの安定が図
れる。

（３）、水ベースの希釈スラリの採用は油性スラリに比
べ下記の利点がある。

■　入手容易かつ極めて安価な普通水を使用できる。

Ｏ油スラリに比較し温度に殆ど無関係に安定した低粘度
全作ち、かつ加工速度が犬きく作業能率が高い。

θ　油よりも冷却効率上有利な水を天敵に用いるので、
ワークやガイドを直冷でき、昇温を効果１的に抑え熱膨
張誤差による精度不良を防ぐことができる。

■　無臭、無害であシ、かつ汚れが落ち易く、取扱いが
容易である。装置の運転保守から、加工済ワークの後処
理清掃作業、劣化スラリの廃棄処理などのアフタサービ
スに至るまで、一連の作業プロセス全面に亘シ作業性を
向上する。

■　極めて安定不活性で消防法規制や廃棄後の２次公害
派生などの面で特別なサービスやアフタケアが不要であ
る。

θ　使用中スラリに混入する加工チップや摩耗片類を浮
遊分離する水洗い能があシ、砥粒の目詰シ劣化を防止し
てその使用都留り全向上する。また、■、■の特性から
、上澄みの一部を新水と置換し系外に排除する使い捨て
自浄方式の併用が可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によればツーリング精度の長寿命
化が図れると共に、諸経費の節減による経済的効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤ・ソーの一般構成を示す斜視図、第２図
は本発明の一実施例を示す概略構成図、第３図は上液槽
を示す平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砥粒を付着したワイヤを用いたワイヤ・ソ、−の上
   方に設けられ、その内部に充満した加工液希釈スラリを
   高濃度の加工用スラリと清澄な洗浄液とに沈降分離する
   上液槽と、この上液槽の下方に設けられ、この上液槽で
   濃縮された加工用スラリ全重力流下させてワイヤと被加
   工物との加工域に供給するスラリデスペンサと、前記上
   液槽で分離された上澄みからなる洗浄液を前記加工域に
   おいてスラリを同伴するワイヤに注ぎ、付着砥粒を洗い
   落す部分と、これを再び前記上液槽に戻す押上ポンプ装
   置とを具備してなることを特徴とするワイヤ・ソーのス
   ラリ洗浄装置Ｍ　。 ２　スラリの構成要素となる遊離砥粒を懸濁支持するラ
   ップ主媒質は水であり、防錆剤、防腐剤、発泡抑制剤な
   どを必要量添加していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のワイヤ・ノーのスラリ洗浄装置。 ３、上液槽は、ワイヤの洗浄位置レベルより上方１〜２
   ｍの範囲に自由液面全構成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のワイヤ・ノーのスラリ洗浄装置。 ４、上澄み中に懸濁浮遊する加工微細片類を捕捉する濾
   過手段を有し、汚損スラリの連続水洗い浄化作用による
   砥粒の目詰り劣化現象防止機能を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のワイヤ・ソー
   のスラリ洗浄装置。 ５、　沈降分離用上液槽は、円錐状底面及びこれを浚い
   沈降堆積した砥粒を掻き集める回動スクレーパを有し、
   このスクレーバはチェーン状の連環構造とし、起動停止
   ごとに回転方向を反転駆動する運動、制御を行なうよう
   にされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のワイヤ・ソーのスラリ洗浄装置。