JP2001206636A - 金属線巻取用リール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソーワイヤ用等の極細金属線巻取用のリール
を、軽量かつ強度並びに剛性の高いものとする。 【解決手段】 巻胴１の両端にフランジ２、２を溶接接
合する溶接リールにおいて、巻胴１を、厚み１．０〜
２．０ｍｍの高張力鋼板をプレス加工により波状に成形
した後、円筒状に曲げ加工して製作することにより、外
周側で細長溝状となり内周側で細長突起状となって長手
方向に巻胴１の両端近傍まで延び、一定間隔で複数個平
行に並ぶリブ１ａを形成する。また、フランジ２、２
は、例えば厚み１．６ｍｍの高張力鋼板をプレス成形し
たものとし、巻胴１の長手方向内側に向けて膨出する内
向膨出部２ｂを設け、また、鍔部２ａに、放射状のリブ
２ｃを設ける。そして、両端のフランジ２、２の内向膨
出部２ｂを巻胴１の両端内周部分に嵌合し、スポット溶
接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属線を巻取るリ
ールに関し、特に、人口水晶、シリコン、セラミック等
の硬質材料の切断に用いられるワイヤソー用ワイヤ（以
下、ソーワイヤという）等の線径が０．２０ｍｍ以下の
極細金属線の繰出し及び巻取り用として好適な金属線巻
取用リールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ソーワイヤ等の極細金属線の繰出し及び
巻取り用のリールとしては、巻胴と両端のフランジを構
造用炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）から一体物として削り出
した一体物リールのほか、図２に示すような、円筒状の
巻胴２１と両端のフランジ２２、２２との分割構造と
し、それらを溶接により接合した溶接リールがある。ま
た、やはり巻胴と両端フランジとの分割構造で、溶接で
はなくボルトで連結した組立リールも知られている。

【０００３】一体物リールは、剛性が高く、繰り返し使
用に耐えられるが、削り出しであるために材料費や加工
コストがかさみ、また、中実構造となって総重量が増す
ため、取り扱いが容易でなく、運搬コストもかさむ。

【０００４】また、ボルト連結の組立リールの場合は、
各部を切削によらず鍛造等で成形できるので材料費およ
び加工コストを低減でき、また、中空構造として軽量化
を図ることができるが、ワイヤを多層に巻き付け、ある
いは巻き取ったときの、ワイヤの巻き付け張力に起因し
て発生する側圧（両端のフランジを互いに離反する方向
に押し拡げる力）によって、フランジと巻胴との間に隙
間ができ、その隙間にワイヤが食い込むといった問題が
発生する。

【０００５】それに対し、図２に示す溶接リールは、中
空構造として材料費および加工コストを低減するととも
に軽量化を図ることができ、しかも、溶接接合により一
体化されるので、フランジ２２、２２と巻胴２１の間に
隙間ができてワイヤが食い込むといった問題は生じな
い。しかしながら、こうして溶接によって中空構造を実
現しリールの軽量化を図るとはいっても、ワイヤをリー
ルに多層に巻き取ったときの締め付け力に対する強度を
確保し、また、側圧に対する強度を確保するためには、
巻胴２１に厚肉鋼管を用い、あるいは厚肉鋼板を曲げ加
工により円筒形にしたものを用い、フランジ２２、２２
もまた肉厚の大きなものとする必要があって、軽量化の
点で極めて不十分なものであった。

【０００６】また、図３に示すように、軽量化を図るた
めに巻胴３１を薄肉鋼板で作り、強度不足を補うために
巻胴３１の内側にリング状の補強板３３をあてがうよう
にした溶接リールもあるが、この場合の巻胴３１は、補
強板３３から離れた部分では補強効果が小さくなるた
め、補強板３３の数が少ないと、局部的に強度が弱くな
る。また、巻胴全体の補強効果を高めるよう何箇所にも
補強板３３を設けるのでは、製造コストが高くなり、製
造工程の作業能率も悪くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように溶接リール
は、円筒状の巻胴と両端のフランジとで構成することに
より、材料費及び加工コストの低減とともに、ある程度
の軽量化を可能とするものであるが、上述のように従来
の溶接リールでは、強度を確保しつつ十分な軽量化を達
成するということができなかった。

【０００８】特に、ソーワイヤ用リールは、線径が０．
２０ｍｍ以下の極細金属線であるワイヤを巻き付け、ま
た、巻き取るものであって、ワイヤの径が細くなり、巻
きピッチが密になると、そのワイヤを多層に巻き付け、
あるいは巻き取ったときの巻き付け張力に起因して発生
する締め付け力及び側圧が加速度的に増大する。そのた
め、巻胴及びフランジは、強度を確保するために、ます
ます厚肉にせざるを得ず、重くなって、取り扱い性が悪
く、運搬コストもかさみ、また、材料費や加工コストが
かさみ、高価であった。

【０００９】ソーワイヤは、線径が例えば０．１４ｍ
ｍ、０．１６ｍｍ，０．１８ｍｍ等各種のものがある。
それを重量にして例えば２０ｋｇとか３０ｋｇとかの所
定量巻き付けるようリールが設計される。このソーワイ
ヤ用リールは、ワイヤメーカにおいてソーワイヤを巻き
付け、ユーザに出荷する。そして、ユーザはリールをワ
イヤソー装置に装着し、リールから繰り出したソーワイ
ヤによって例えばシリコンウェハーを切断し、そのワイ
ヤを別の空のリールに巻き取る。そして、使用済のソー
ワイヤが巻き取られたリールは、メーカに返され、メー
カにおいて解線され、新たなソーワイヤが巻き付けられ
て、再度ユーザに出荷される。従来のソーワイヤ用リー
ルは高価なものであり、こうして繰り返し使用される。
それらソーワイヤをメーカにおいてリールに巻き付ける
時の巻き付け張力は１ｋｇ前後であるのに対し、ユーザ
においてソーワイヤを使用し巻き取る時の巻き付け張力
は例えば２．５ｋｇ程度と大きく、特にこの巻き取り時
の巻き付け張力に起因して大きな締め付け力及び側圧
（押し拡げ力）が発生する。リールの巻胴は、この締め
付け力に対し、また、側圧がフランジを押し拡げること
による伸びに対して十分な強度を有するものでなければ
ならない。また、フランジは、上記側圧に対し十分な強
度を有するとともに、側圧による撓み（両方のフランジ
の外周部の間隙が広がる方向への反り返り）の少ない剛
性を有するものでなければならない。側圧によるフラン
ジの撓みは、巻胴の変形（へこみ）を引き起こし、それ
がワイヤを巻取るときのハンチングにつながり、断線の
要因となる。そのため、ソーワイヤ用リールの巻胴及び
フランジは、厚肉となり、重くならざるを得なかったの
である。

【００１０】したがって、ソーワイヤ用等の極細金属線
巻取用のリールを、軽量で、かつ、強度並びに剛性の高
いものとすることが課題である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の金属線巻取用リ
ールは、円筒状の巻胴の両端にフランジを設けて成る金
属線巻取用リールにおいて、巻胴に、巻胴の長手方向に
延びるリブを規則的な間隔で複数個平行に設けたことを
特徴とする。このように構成したリールは、リブが梁
（はり）の役目を果たすことによって、巻胴の剛性並び
に強度が高まり、ワイヤを巻き取るときの締め付け力に
対し、また、両端のフランジを介して伝達される側圧に
対して、変形しにくくなる。そのため、巻胴の肉厚を小
さくすることができ、軽量化が可能となる。

【００１２】リブは均等かつ小さな間隔で設けるのがよ
く、そうすることにより、梁（はり）の効果が巻胴全体
に及び、強度並びに剛性の局部的な低下を防止できる。
リブの間隙（ピッチ）は３〜８ｍｍ程度が好適であり、
リブの高さは０．３〜１．０ｍｍ程度が好適である。リ
ブは幅の小さいものを細かい間隙で多数設ける方が、金
属線にクセが付きにくい。また、リブの高さは適当に大
きい方が、梁（はり）の効果が大きくなり、強度並びに
剛性が向上する。しかし、リブの高さをあまり大きくし
ようとすると、プレス成形等の加工時に加工限度を越え
て破損したり、巻胴の肉厚が薄くなって逆に強度が低下
することになる。

【００１３】上記構成は、特に、巻胴と両端のフランジ
との分割構造とし、巻胴と両端のフランジとをそれぞれ
鋼材で形成し、それらを溶接により接合して成る金属線
巻取用リールに適用するのが有利である。この場合、巻
胴は鋼板を曲げ加工により円筒形にすることにより製作
するものとして、曲げ加工に先立ってプレス加工により
鋼板を波状に成形することによりリブを形成することが
でき、製作が容易で、また、強度並びに剛性の向上とと
もに軽量化を達成するのが容易である。

【００１４】そして、そのような溶接リールに適用する
場合に、上記リブは、巻胴の外周側で巻胴の両端近傍ま
で細長溝状に延び、内周側で細長突起状に延びるよう形
成するのがよい。このようなリブは例えばプレス加工に
より容易に形成できる。リブをこのように巻胴の外周側
で巻胴の両端近傍まで細長溝状に延び、内周側で細長突
起状に延びるものとすることにより、巻き取った金属線
に付くクセを小さくすることができ、また、巻胴両端部
に段差がないようにして、金属線を巻き取ったときのリ
ブによる引っ掛かりや断線を無くし、また、巻形状の崩
れを無くすることができる。

【００１５】溶接リールの場合、巻胴と両端のフランジ
は、共に高張力鋼板で作るのがよい。巻胴の材料は、例
えばＳＡＦＣ（冷間圧延高張力鋼板）、ＳＡＰＨ（熱間
圧延高張力鋼板）等が好適である。そして、フランジの
材料は、例えばＳＡＰＨ（熱間圧延高張力鋼板）、ＳＰ
ＣＣ（冷間圧延高張力鋼板）等が好適である。また、巻
胴及びフランジの材料はＳ４５Ｃ等の構造用炭素鋼であ
ってもよい。

【００１６】そして、巻胴を構成する高張力鋼板の厚み
は１．０〜２．０ｍｍが好適である。１．０ｍｍ未満だ
と強度が不足する。しかし、２．０ｍｍを越える厚みは
強度上必要でなく、軽量化の妨げとなる。また、フラン
ジを構成する高張力鋼板の厚みは１．２〜２．０ｍｍが
好適である。１．２ｍｍ未満だと強度が不足し、高い側
圧に耐えることができない。逆に２．０ｍｍを越えると
側圧に耐える強度はあっても、弾性に乏しいため、たわ
みに対する復元力が低下する。

【００１７】また、フランジは、巻胴の長手方向内側に
向けて膨出する内向膨出部を有し、その内向膨出部を巻
胴の両端内周部分に嵌合させるよう構成するのがよい。
このように構成することにより、フランジと巻胴とを固
着する際の位置合わせが容易となり、両者を例えばスポ
ット溶接により複数箇所で簡単に接合できる。また、金
属線の巻き付け、あるいは巻き取ったときの締め付け力
に対する巻胴の剛性を高めることができる。

【００１８】また、フランジの巻胴との接合部の径方向
外側に張り出した鍔部には、巻胴に面する内面側で細長
溝状となり外面側で細長突起状となって放射状に延びる
複数個のリブを設けるのがよく、そうすることにより、
フランジの側圧に対する強度を高めることができる。

【００１９】上記構成の金属線巻取用リールは、特に、
ソーワイヤ等の線径が０．２０ｍｍ以下の極細金属線の
繰出し及び巻取り用として好適である。巻き付け、ある
いは巻き取る金属線の径が細くなり、巻きピッチが密に
なると、巻き付け張力に起因して発生する締め付け力及
び側圧が著しく増大するが、本発明の上記構成によれ
ば、巻胴は、上記締め付け力に対し十分な強度並びに剛
性を有し、また、側圧がフランジを押し拡げることによ
る伸びに対して十分な強度を有し、さらに、側圧により
フランジが撓むときの巻胴の変形（へこみ）に対して十
分な剛性を有するものとすることができ、軽量で、か
つ、強度並びに剛性の高い極細金属線巻取用のリールを
得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００２１】図１は本発明によるリール（金属線巻取用
リール）の正面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面で示す要部
破断側面図（ｂ）である。このリールは、例えば人口水
晶、シリコン、セラミック等の硬質材料の切断に用いら
れるワイヤソー用ワイヤ（ソーワイヤ）等の線径が０．
２０ｍｍ以下の極細金属線の繰出し及び巻取り用として
好適な金属線巻取用リールであって、円筒状の巻胴１と
両端のフランジ２、２との分割構造とされ、それらが複
数箇所においてスポット溶接により溶着接合されてい
る。

【００２２】巻胴１は、例えば厚み１．０ｍｍの冷間圧
延高張力鋼板（ＳＡＦＣ）を、巻胴１の両端となる部分
を除いてプレス加工により波状に成形し、その後、円筒
状に曲げ加工して製作したものであって、波状に成形し
た部分によって、高さ０．５ｍｍ程度の複数個のリブ１
ａが形成されたものとなっている。これらリブ１ａは、
外周側で両端の円筒面に対し凹んだ形状の細長溝状とな
り、内周側で細長突起状となって、巻胴１の長手方向に
巻胴１の両端近傍まで延び、規則的な間隔（図示の例で
は５ｍｍ程度の一定間隔）で複数個平行に並ぶ。巻胴１
の両端部分はリブの無い円筒面のままである。

【００２３】フランジ２、２は、例えば厚み１．６ｍｍ
の熱間圧延高張力鋼板（ＳＡＰＨ）をプレス成形したも
のであって、巻胴１との接合部の径方向外側に張り出し
たそれぞれの鍔部２ａの径方向内側には、巻胴１の端部
を塞ぐよう巻胴１の長手方向内側に向けて膨出する内向
膨出部２ｂが設けられている。

【００２４】フランジ２、２のそれぞれの鍔部２ａに
は、巻胴１に面する内面側で細長溝状となり外面側で細
長突起状となって放射状に延びる複数個（図示の例では
１２個）のリブ２ｃが設けられている。また、フランジ
２、２のそれぞれの鍔部２ａの外周には、補強用の折返
し部２ｄ形成されいる。

【００２５】両端のフランジ２、２は、それぞれの内向
膨出部２ｂが巻胴１の両端内周部分に嵌合され、嵌合部
分において複数箇所で巻胴１とスポット溶接される。図
において、Ｗは溶接箇所を示す。そして、両フランジ
２、２の内向膨出部２ｂの端面中央の開口を貫通するよ
う連結管３が装着され、その連結管３の両端が、かしめ
により両内向膨出部２ｂの端面に固着されている。

【００２６】このリールは、リブ１ａが梁（はり）の役
目を果たすことによって、巻胴１の剛性並びに強度が高
まり、ワイヤを巻き取るときの締め付け力に対し、ま
た、両端のフランジ２、２を介して伝達される側圧に対
して、変形しにくくなる。そのため、巻胴１の肉厚を小
さくすることができ、軽量化が可能である。

【００２７】本発明の上記リールは、種々に形態を変更
して実施することができるものである。その際、リブ１
ａの間隙（ピッチ）は３〜８ｍｍ程度が好適であり、リ
ブの高さは０．３〜１．０ｍｍ程度が好適である。そし
て、巻胴１の材料は、ＳＡＦＣ（冷間圧延高張力鋼板）
のほか、ＳＡＰＨ（熱間圧延高張力鋼板）等が好適であ
る。また、フランジ２の材料は、ＳＡＰＨ（熱間圧延高
張力鋼板）のほか、ＳＰＣＣ（冷間圧延高張力鋼板）等
が好適である。また、巻胴１及びフランジ２の材料はＳ
４５Ｃ等の構造用炭素鋼であってもよい。また、巻胴１
を構成する鋼板の厚みは１．０〜２．０ｍｍが好適であ
り、フランジを構成する鋼板の厚みは１．２〜２．０ｍ
ｍが好適である。また、フランジ２、２のそれぞれの鍔
部２ａに設ける放射状のリブ２ｃはの数は、８〜１６程
度が適当である。

【００２８】以上、ソーワイヤ用リールについて説明し
たが、本発明はソーワイヤ用以外の他の金属線巻取用リ
ールとしても実施できるものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明の金属線巻取用リールは、巻胴に
設けた長手方向のリブが梁（はり）の役目を果たすこと
によって、巻胴の剛性並びに強度が高まり、ワイヤを巻
き取るときの締め付け力に対し、また、両端のフランジ
を介して伝達される側圧に対して、変形しにくくなる。
そのため、ソーワイヤ等の線径が０．２０ｍｍ以下の極
細金属線の繰出し及び巻取り用のリールで、巻き付け、
あるいは巻き取る金属線の径が細くなり、巻きピッチが
密になって、巻き付け張力に起因して発生する締め付け
力及び側圧が著しく増大する場合でも、巻胴を薄肉で、
かつ上記締め付け力に対し十分な強度並びに剛性を有
し、また、側圧がフランジを押し拡げることによる伸び
に対して十分な強度を有し、さらに、側圧によりフラン
ジが撓むときの巻胴の変形（へこみ）に対して十分な剛
性を有するものとすることができ、軽量かつ強度並びに
剛性の高い極細金属線巻取用のリールを得ることができ
る。

【００３０】そして、本発明は特に巻胴の両端にフラン
ジを接合する溶接リールに適用する場合に実施が容易で
ある。そして、その場合に、巻胴の外周側で巻胴の両端
近傍まで細長溝状に延び、内周側で細長突起状に延びる
よう上記リブを形成することにより、巻き取った金属線
に付くクセを小さくすることができ、また、巻胴両端部
に段差がないようにして、金属線を巻き取ったときのリ
ブによる引っ掛かりや断線を無くし、また、巻形状の崩
れを無くすることができる。

【００３１】ソーワイヤ用リールの場合、従来の溶接リ
ールでは、例えば３０ｋｇのワイヤを巻き取るリールの
リール重量が２０〜３０Ｋｇとなっていたのに対し、本
発明によれば、例えば同じ３０ｋｇのワイヤを巻き取る
リールのリール重量を２Ｋｇ程度とすることができ、１
／１０〜１／１５の軽量化が可能である。そのため、取
り扱い性が飛躍的に向上し、また、運搬コストを低減で
き、材料費や加工コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリールの正面図（ａ）と、そのＡ
−Ａ断面で示す要部破断側面図（ｂ）である。

【図２】従来の溶接リールの要部破断側面図である。

【図３】従来の他の溶接リールの側面視断面図である。

【符号の説明】

１ 巻胴 １ａ リブ ２ フランジ ２ａ 鍔部 ２ｂ 内向膨出部 ２ｃ リブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の巻胴の両端にフランジを設けて
   成る金属線巻取用リールにおいて、上記巻胴に、該巻胴
   の長手方向に延びるリブを規則的な間隔で複数個平行に
   設けたことを特徴とする金属線巻取用リール。
2. 【請求項２】 巻胴と両端のフランジとの分割構造と
   し、それら巻胴と両端のフランジとをそれぞれ鋼材で形
   成し、それらを溶接により接合して成る請求項１記載の
   金属線巻取用リール。
3. 【請求項３】 上記リブは、巻胴の外周側で該巻胴の両
   端近傍まで細長溝状に延び、内周側で細長突起状に延び
   るよう形成されている請求項２記載の金属線巻取用リー
   ル。
4. 【請求項４】 巻胴と両端のフランジとが高張力鋼板か
   ら成る請求項２又は３記載の金属線巻取用リール。
5. 【請求項５】 巻胴を構成する高張力鋼板の厚みが１．
   ０〜２．０ｍｍで、フランジを構成する高張力鋼板の厚
   みが１．２〜２．０ｍｍである請求項４記載の金属線巻
   取用リール。
6. 【請求項６】 フランジは、巻胴の長手方向内側に向け
   て膨出する内向膨出部を有し、該内向膨出部が上記巻胴
   の両端内周部分に嵌合している請求項２、３、４または
   ５記載の金属線巻取用リール。
7. 【請求項７】 フランジの巻胴との接合部の径方向外側
   に張り出した鍔部には、巻胴に面する内面側で細長溝状
   となり外面側で細長突起状となって放射状に延びる複数
   個のリブが設けられている請求項２、３、４、５又は６
   に記載の金属線巻取用リール。