JP2006055952A - 超長尺工具の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 遊離砥粒、電着、超長尺のキーワードを同時に備えるワイヤソー等の超長尺工具を不断連続で長時間をかけることなく製造する製造装置を開発する。
【解決手段】 超長尺工具の製造装置は、鍍金液槽４０１、鍍金浴４０２、始点陰極４０３、終点陰極４０４、始点陽極４０５、中間点陽極４０６、終点陽極４０７、プーリー１１５を備える。超長尺工具の製造装置はプーリー１１５，１１５の間に補助可動電極５０１を備える。補助可動電極５０１は、線状素材１０２に陰極電流を供給しつつ、線状素材１０２の送致を補助する。補助可動電極５０１により、陽極と陰極との間が短くなり、鍍金工程に必要とされる電流が確保できる。また補助可動電極５０１は、線状素材１０２が回転するため、線状素材１０２に電着された砥粒により、補助可動電極５０１が磨耗したりスパークを起こすことを防止できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、金属、石材等の切断、研磨、研削等に利用されるワイヤソー用の超長尺ワイヤやバンドソー用の超長尺バンド等の超長尺工具を効率良く製造可能とする電着工具製造技術に関する。

ワイヤソー、ワイヤーソー、又はソーワイヤー等と呼ばれる超長尺工具は、石材切断用に開発されたが、本発明においては、単結晶インゴッド切断又はスライシング用の細線、又は高精細のワイヤソー、ワイヤーソー、ソーワイヤー用ワイヤー、またはワイヤ工具も含むものとして論ずる（以下、ワイヤソーという）。これらのワイヤソーの製造技術を用いる超長尺工具の製造装置においては、いくつかの限界が指摘されている。

なお、本出願の請求内容は、ワイヤ長短を特定するものではないが、本発明に関して、ワイヤソーとは、ＪＩＳ用語の高温超電導線材の製造基礎技術開発において一般に１ｍ以上を指す長尺ワイヤの中で、少なくとも１００ｍを超すロングレングスである超長尺ワイヤソーに関する技術である。したがって、本明細書において、「超長尺素材」「超長尺工具」とは、その長手方向の長さが少なくとも１００ｍ以上のものを意味する。

非特許文献１には、ワイヤソーに関して二つの課題が提示されている。該非特許文献１で示される通り、ワイヤソーに関する課題の第一点は、遊離砥粒方式は、「遊離砥粒を用いるため使用時におけるワイヤ走行速度に上限がある」ことであり、第二点目は、電着ワイヤ工具は、「めっき工程における工具製造時間が長い」ということである。これらは定説となっている。

該定説に従い、超長尺ワイヤソー製造技術対象は、主として電着、及び樹脂接着による固定砥粒方式などに向けられてきており、特許文献１、同２、同３、同４他、多数の発明がなされた。

また、接着剤を用いて砥粒を固定する発明、マスキングによって砥粒を固定する発明、または、溝、孔等に砥粒を埋め込むことで砥粒を固定する発明、さらに固定された砥粒を安定させるために電着等による鍍金技術を併用した発明、または加熱により固定された砥粒を安定させる発明もなされ、このような技術により製造された石材切断用工具も含めた発明が提案されている（特許文献５、同６他参照）。これらだけでなく、ワイヤー強度を大きくすることにより、またはワイヤーに芯線入れることにより、ワイヤー製造中の断線を少なくする発明も提案された（特許文献７、同８他参照）。また、長尺ワイヤを繋げて超長尺ワイヤを実現する発明（特許文献９参照）等もある。

非特許文献２では、「電着ワイヤ工具は工具耐磨耗性や耐熱性に優れるため、その適用が期待されている。しかしめっき工程における工具製造時間が長いため工具コストが極めて高くなり、結果として加工現場では用いられてない。」と断定されている。
特開平９−２５４００８号公報 特開２００１−５４８５０号公報 米国特許第６１０２０２４号明細書 米国特許第６１７８９６２号明細書 特開平１０−４４１３２号公報 米国特許第５９３２５０８号明細書 特表２０００−５０８３８３号公報 米国特許第６１７９９８８号明細書 米国特許第６３１１６８４号明細書 日本機械学会論文集６９巻６８０号論文Ｎｏ．０２−０９４８ 日本機械学会第４回生産加工・工作機械部門講演論文集２２５

然るに、本発明の目的は、該非特許文献１に提示される二つの課題、即ち、遊離砥粒方式は遊離砥粒を用いるためワイヤ走行速度に上限があるという課題、及び、電着ワイヤ工具は鍍金工程における工具製造時間が長いという課題を解決した超長尺ワイヤソーの製造方法を提供することにある。本発明の目的は、上記非特許文献１において、「例えば工具長として１０ｋｍ以上を必要とするシリコンインゴットのマルチ切断用ワイヤ工具においては工具製造に１週間以上もの時間を要してしまう。これにより工具コストが極めて高くなり、結果として加工現場では用いられていない」と指摘されている課題を、切削評価において高い評価を得る遊離砥粒電着技術で実現することにある。

即ち、本発明の目的は、遊離砥粒、電着、超長尺のキーワードを同時に備えるワイヤソー等の超長尺工具を不断連続で長時間をかけることなく製造する製造装置を開発することにある。

本発明は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、超長尺素材の送致路上の２箇所に位置し、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材を送致して鍍金液中を通過させる一対の主可動電極と、一対の主可動電極の間に位置し、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材の長手方向への送致を補助する補助可動電極と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定するため、砥粒の固定強度は強くなり、ワイヤ等の超長尺工具の走行速度を高めることができる。また、主可動電極の間に補助可動電極を備えているため、砥粒の電着効率は高くなり、超長尺工具の製造時間を短縮することができる。補助可動電極は超長尺素材の送致に伴い動くことができるので、補助可動電極が砥粒電着工具との接触により磨耗したりスパークが生じることを防ぐこともできる。

また本発明の別の態様は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、超長尺素材の送致路上の２箇所に位置し、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材を送致して鍍金液中を通過させる一対の主可動電極と、一対の主可動電極の間に位置する補助電極と、一対の主可動電極の間に位置し、超長尺素材に補助電極から受けた電流を供給しつつ超長尺素材の長手方向への送致を補助する補助可動部品と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定するため、砥粒の固定強度は強くなり、ワイヤ等の超長尺工具の走行速度を高めることができる。また、主可動電極の間に補助電極と補助可動部品とを備え、補助可動部品は補助電極から受けた電流を超長尺素材に供給するため、砥粒の電着効率は高くなり、超長尺工具の製造時間を短縮することができる。補助可動部品は超長尺素材の送致に伴い動くことができるので、補助可動部品が砥粒電着工具との接触により磨耗したりスパークが生じることを防ぐこともできる。

また本発明の別の態様は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、超長尺素材に電流を供給する電極と、電極と超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体と、を備え、超長尺素材は、電極から液体を介して電流を供給されることを特徴とする。

この構成によれば、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定するため、砥粒の固定強度は強くなり、ワイヤ等の超長尺工具の走行速度を高めることができる。また、電気導電性のある液体を介して電流を超長尺素材に供給するため、砥粒の電着効率は高くなり、超長尺工具の製造時間を短縮することができる。電気導電性のある液体を介して電流を超長尺素材に供給するため、砥粒電着工具との接触により部材が磨耗したりスパークが生じることを防ぐことができる。

この場合、鍍金液を収容する鍍金液槽と、電気導電性のある液体を収容し鍍金液槽とは電気的に独立した液槽と、を備え、超長尺素材は、液槽内において電極から液体を介して電流を供給されることが好適である。

この構成によれば、鍍金液槽とは電気的に独立した液槽内において超長尺素材に電流を供給するため、砥粒の過剰電着を防止することができる。

この場合、電気導電性のある液体は鍍金液であることが好適である。
この構成によれば、別途導電性の液体を用意する必要がなく、作業の省力化、低コスト化を図ることができる。

また本発明の別の態様は、前述の本発明に係る補助可動電極、または補助電極と補助可動部品とを備えた超長尺工具の製造装置であって、超長尺素材に電流を供給する電極と、電極と超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体と、をさらに備え、超長尺素材は、電極から液体を介して電流を供給されることを特徴とする。

この構成によれば、主可動電極の他に、補助可動電極または補助可動部品、および電気導電性のある液体により、超長尺素材に電流を供給するため、電着効率を向上させ、超長尺工具の製造時間を短縮することができる。また、補助可動電極、補助可動部品、電気導電性のある液体を備えることにより、砥粒電着工具により部材が磨耗したりスパークが生じることを防止することができる。

この場合、鍍金液を収容する鍍金液槽と、電気導電性のある液体を収容し鍍金液槽とは電気的に独立した液槽と、を備え、超長尺素材は、液槽内において電極から液体を介して電流を供給されることが、過剰電着を防ぐために好適である。

この場合、電気導電性のある液体は鍍金液であることが、作業の便宜のために好適である。

この場合、超長尺素材は陰極電流を供給されるものとすることにより、超長尺素材に鍍粒を電着することができる。

この場合、鍍金液に陽極電流を供給する陽極電流電極をさらに備えるものとすることにより、超長尺工具に鍍粒を電着することができる。

この場合、線状の超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定するものとすることにより、例えばワイヤソーを製造することができる。

この場合、板状の超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定するものとすることにより、例えばバンドソーを製造することができる。

この場合、超長尺素材を送致するための送致路を２以上備え、それぞれの送致路において送致される各超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定するようにされており、遊離砥粒を電着された各超長尺素材を組み合わせて１つの超長尺工具とする組合せ手段をさらに備えるものとすることができる。

この構成によれば、遊離鍍粒を電着された２以上の超長尺素材を撚り合わせる等して組み合わせることにより、種々の超長尺工具を製造することができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、回転動作により超長尺素材を送致するものとすることができる。この構成によれば、比較的に簡単な構造で補助可動電極または補助可動部品を構成することができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、超長尺素材が主可動電極により送致される速度と同期をとりつつ自ら動作し、超長尺素材を送致するものとすることができる。この構成によれば、補助可動電極または補助可動部品と、超長尺素材との間に力がほとんど加わらないため、補助可動電極等が磨耗することをより効果的に防止することができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、超長尺素材が主可動電極により送致されることにより生じる力で動作するものとすることができる。この構成によれば、補助可動電極または補助可動部品が自ら動作するための駆動手段を設ける必要がないため、装置の構造を簡単なものとすることができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、１以上が超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けられるようにされていることが好適である。この構成によれば、補助可動電極または補助可動部品が超長尺素材を安定して保持して送致することができる。また、補助可動電極または補助可動部品と超長尺素材との接触面積が大きくなるため、供給する電流の導通も良くすることができる。

また、この場合、補助可動電極または補助可動部品は、２以上が超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付られるようにされて組み合わされていることが好適である。この構成によれば、２以上の補助可動電極または補助可動部品が組み合わされていることにより、超長尺素材を安定して保持し、電流の導通も良くすることができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、２以上備えられて組み合わされていることが好適である。この構成によれば、超長尺素材の送致路を設定する自由度が大きくなる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、１以上が鍍金液に浸漬されていることが好適である。この構成によれば、補助可動電極または補助可動部品が低い位置にあることになり、作業者にとって作業が楽な構造とすることができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品は、２以上が単一の鍍金液槽に入った鍍金液に浸漬されていることが好適である。この構成によれば、補助可動電極または補助可動部品が低い位置にあることになり、単一の液槽に入った鍍金液に浸漬されているため、作業者にとって作業が楽な構造とすることができる。

また本発明は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、超長尺素材の送致路上の２箇所に配置した主可動電極により、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材を送致して鍍金液中を通過させ、かつ一対の主可動電極の間に配置した補助可動電極により、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材の長手方向への送致を補助することを特徴とする。

また本発明は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、超長尺素材の送致路上の２箇所に配置した主可動電極により、超長尺素材に電流を供給しつつ超長尺素材を送致して鍍金液中を通過させ、かつ主可動電極の間に配置した補助電極から電流を供給される補助可動部品により、超長尺素材に補助電極から受けた電流を供給しつつ超長尺素材の長手方向への送致を補助することを特徴とする。

また本発明は、超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に超長尺素材を通過させて、遊離砥粒を超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、超長尺素材に電流を供給する電極と、電極と超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体とを配置し、電極から液体を介して電流を供給しつつ超長尺素材の電着を行うことを特徴とする。

この場合、鍍金液を収容する鍍金液槽と、電気導電性のある液体を収容し鍍金液槽とは電気的に独立した液槽とを配置し、液槽内において電極から液体を介して超長尺素材に電流を供給することが好適である。

この場合、電気導電性のある液体を鍍金液とすることが好適である。

また本発明の別の態様は、前述の本発明に係る補助可動電極または補助可動部品を備えた超長尺工具の製造方法であって、超長尺素材に電流を供給する電極と、電極と超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体とを配置し、電極から液体を介して電流を供給しつつ超長尺素材の電着を行うことを特徴とする。

この場合、鍍金液を収容する鍍金液槽と、電気導電性のある液体を収容し鍍金液槽とは電気的に独立した液槽とを配置し、液槽内において電極から液体を介して超長尺素材に電流を供給することが好適である。
この場合、電気導電性のある液体を鍍金液とすることが好適である。

この場合、超長尺素材に陰極電流を供給することができ、鍍金液に陽極電流を供給することができる。また、この場合、線状の超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定することができ、板状の超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定することができる。

この場合、超長尺素材を送致するための送致路を２以上用意し、それぞれの送致路において各長尺素材に遊離砥粒を電着して固定し、遊離砥粒を電着した各超長尺素材を組み合わせて１つの超長尺工具とすることができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品を、回転動作により超長尺素材を送致するものとすることができる。そして、この場合、補助可動電極または補助可動部品を、超長尺素材が主可動電極により送致される速度と同期をとりつつ自ら動作し、超長尺素材を送致するものとすることができる。あるいは、補助可動電極または補助可動部品を、超長尺素材が主可動電極により送致されることにより生じる力で動作するものとすることができる。

この場合、補助可動電極または補助可動部品に、超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けて超長尺素材の送致を行うことが好適である。あるいは、補助可動電極または補助可動部品の２以上に、超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けたものを組み合わせて超長尺素材の送致を行うことが好適である。

この場合、補助可動電極または補助可動部品を２以上配置して組み合わせて超長尺素材の送致を行うことが好適である。

この場合、補助可動電極または補助可動部品の１以上を鍍金液に浸漬することが好適である。この場合、補助可動電極または補助可動部品の２以上を単一の鍍金液槽内に入った鍍金液に浸漬することが好適である。

本発明による超長尺工具の製造装置および超長尺工具の製造方法によれば、超長尺工具の走行速度を向上させ、超長尺工具の工具製造時間を短縮することができる。したがって、例えば工具長として１０ｋｍ以上を必要とする超長尺工具の製造においても、１週間もかかることなく製造することができる。このため、切削評価において高い評価を得る遊離砥粒電着技術により短時間で超長尺工具を製造することができる。したがって、遊離砥粒、電着、超長尺のキーワードを同時に備えるワイヤソー等の超長尺工具を不断連続で長時間をかけることなく製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
ワイヤソー等の超長尺工具の製造装置において、砥粒の電着のためにワイヤに電流を供給する電極は、鍍金液が入った鍍金液槽の前後にワイヤの送致路に沿って設けられる。ところが、超長尺のワイヤに電極から電流を供給して遊離砥粒の電着を行うと、ワイヤの電極から離れた箇所では電流が不足しているため、電着が効率良く進まなくなる。そのため、目的とする砥粒を電着するためには、ワイヤ送り速度を遅くしなくてはならないことは、前述の非特許文献１で指摘された通りである。しかし、この場合にワイヤに流す電流を増大させれば、素材の抵抗のため、ワイヤが発熱し、ワイヤが切断する恐れがある。

そこで本発明においては、前述の課題を解決するための手段として、鍍金液槽の前後以外に、補助電極を設ける。

電着工程の先端位置と末端位置以外に補完電極を設けることは、特開２００３−３４０７２９号公報において、実施例として図中で示唆されている。当該特許文献に従うと、ワイヤに砥粒が付着する以前では、固定式電極との面接触で、ワイヤに加わるテンションにより、パンタグラフ状態となる場合に少ない支障で電流の供給が可能となる。しかし、ワイヤの送致路において、砥粒が付着した後の工程で、単結晶インゴット等の硬脆素材を研削、または切断することを目的とする「ダイヤモンド砥粒」等がワイヤに付着した後は、接触する固定式電極までも、研削、または切断してしまうことは自明である。同時に、該砥粒に電気導通性がある場合、または該砥粒が電気導通性のある物質で被覆されている場合は、固定式電極と点接触となり、スパークが発生するために、ワイヤ表面が破壊され、ワイヤ断線の重要な要因になる。結局、ワイヤに加わるテンションによるパンタグラフ状態では、研削を目的とするワイヤが固定式電極を切断することになるため、実施不能となる。

図１は従来のワイヤソーの製造装置を示す図である。このワイヤソーの製造装置は、ワイヤ等の線状素材（超長尺素材）１０２がプーリー１１５により送致される送致路に沿って、脱脂槽１０６、水洗槽１０７、酸洗槽１０８、第２の水洗槽１０９、下地鍍金槽１１０、第１の電着槽１１１、第２の電着槽１１２、埋込槽１１３、および第３の水洗槽１１４を備えて構成されている。プーリー１１５とプーリー１１５の間には、非回転電極１０３が設けられ、線状素材１０２に電着のための電流を供給するようにされている。そして、第１の砥粒沈降領域１１６と第２の砥粒沈降領域１１７において、線状素材１０２に砥粒を電着する。

図２は、図１のプーリー部を概念的に拡大したものであり、回転しない電極と素材との接触の概念図である。図１の装置における第２の水洗槽１０９と下地メッキ槽１１０との間、及び下地メッキ槽１１０と第１の電着槽１１１との間の非回転電極１０３ではなく、第１の電着槽１１１と第２の電着槽１１２との間、第２の電着槽１１２と埋込槽１１３との間、及び埋込槽１１３と第３の水洗槽１１４との間の非回転電極１０３では、図２に示すように、線状素材１０２と非回転電極１０３の間には、電着されたまたは鍍金された砥粒１０４があり、線状素材１０２を送るときに、非回転電極１０３と接触する砥粒１０４は、該非回転電極１０３が擦れることにより、接触部分１０１で、該非回転電極１０３が研削、または切断されることは自明である。また、該砥粒１０４に電気導通性がある場合、または該砥粒１０４が電気導通性のある物質で被覆されている場合に、該非回転電極１０３と点接触した接触部分１０１は、擦れることにより、スパークを発生することは公然として知られている。

然るに、本発明では、該接触部分１０１が擦りを生じない構造にすることにより、この重要な課題を解決に導く。

図３は、回転する電極と素材との接触の概念図である。図３に示すように、回転電極１０５が回転等の機能を有し、線状素材１０２の送り速度と同期をとり回転することにより、該回転電極１０５は研削されることなく、同時にスパークは生じることもない。

図４は、補完電極を有しない鍍金槽の概念図である。図４に示すように、線状素材１０２は、鍍金液槽４０１内にある鍍金液、即ち鍍金浴４０２内で遊離砥粒が電着され、該遊離砥粒が固定される。陰極電流が工程の始点陰極４０３と終点陰極４０４で加えられ、陽極電流が始点陽極４０５、終点陽極４０７、及び中間点陽極４０６に流される。

始点陰極４０３と始点陽極４０５、及び終点陰極４０４と終点陽極４０７は、距離が短いために、電気が流れやすいが、始点陰極４０３と中間点陽極４０６、及び終点陰極４０４と中間点陽極４０６は、距離が長いために、電気が流れにくい。

始点陰極４０３と中間点陽極４０６との間、及び終点陰極４０４と中間点陽極４０６との間に電流を流すためには、電流値を高めなくてはならないが、電流値を高くすると、始点陰極４０３と始点陽極４０５、及び終点陰極４０４と終点陽極４０７においては、過剰電流となり、断線を起こす。

図５は、上述したような従来の超長尺工具の製造装置の欠点を解消した本発明の第１実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。図５に示すように、本実施形態の超長尺工具の製造装置は、鍍金液槽４０１、鍍金液槽４０１内に入った鍍金浴（鍍金液）４０２、始点陰極（主可動電極）４０３、終点陰極（主可動電極）４０４、始点陽極４０５、中間点陽極４０６、終点陽極４０７、および６個のプーリー１１５を備えて構成される。これらは、線状素材（超長尺素材）１０２を長手方向（矢印方向）に送致して、遊離砥粒を含む鍍金浴４０２中に線状素材１０２を通過させるようにされており、遊離砥粒を線状素材１０２に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造することができるようにされている。

本実施形態で遊離砥粒を電着される線状素材１０２は、例えば、純金属、合金、化学化合物質、または有機化合物質で構成される。本実施形態では、線状の超長尺素材に遊離砥粒を電着してワイヤソーを製造する場合を主に示すが、板状の超長尺素材に遊離砥粒を電着して固定するものとし、バンドソーを製造することも可能である。鍍金液槽４０１には、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸からなるワット浴等の鍍金浴４０２が収容される。鍍金浴４０２には、例えばニッケル鍍金により被覆されたダイヤモンド砥粒等の遊離砥粒が入れられる。

始点陰極４０３と終点陰極４０４は、線状素材１０２の送致路上であって鍍金液槽４０１の前後にそれぞれ配置される。始点陰極４０３と終点陰極４０４は、線状素材１０２を送致するプーリー形状をなし、モーター等の動力源に接続され、回転することにより線状素材１０２を矢印方向に送致することができるようになっている。また、始点陰極４０３と終点陰極４０４は、線状素材１０２を送致しつつ陰極電流を供給することができるようになっている。また、６個のプーリー１１５は、それぞれ線状素材１０２の送致路上に配置され、線状素材１０２を送致することができるようにされている。

始点陽極４０５、中間点陽極４０６および終点陽極４０７は、それぞれ鍍金浴４０２に浸漬され、送致される線状素材１０２を囲繞するようにして配置される。そして、鍍金浴４０２に陽極電流を供給することができるようにされている。

本実施形態においては、一対のプーリー１１５，１１５の間に補助可動電極５０１を備えている。補助可動電極５０１は、線状素材１０２に陰極電流を供給しつつ、線状素材１０２の送致を補助するようになっている。補助可動電極５０１は、プーリー形状をなしモーター等の動力源に接続され、線状素材１０２が始点陰極４０３と終点陰極４０４とによって送致される速度と同期をとりつつ自ら回転動作をすることにより、線状素材１０２の送致を補助するようになっている。具体的には、補助可動電極５０１は、図３に示したように作用する。あるいは補助可動電極５０１は、動力源に接続されず、線状素材１０２が始点陰極４０３と終点陰極４０４とによって送致されることにより生じる力により従動的に回転動作をするようになっていても良い。

本実施形態の超長尺工具の製造装置が動作する際には、始点陰極４０３、終点陰極４０４および補助可動電極５０１は、線状素材１０２に陰極電流を供給しつつ線状素材１０２を送致する。また、始点陽極４０５、中間点陽極４０６および終点陽極４０７は、それぞれ鍍金浴４０２に陽極電流を供給する。そうすると、線状素材１０２には、鍍金浴４０２中の遊離砥粒が電着される。この場合、該補助可動電極５０１により、陽極と陰極との間が短くなり、過剰電流とならない範囲で、鍍金工程に必要とされる電流が確保できる。また補助可動電極５０１は、線状素材１０２が送致される速度に同期して回転するため、線状素材１０２に電着された砥粒により、補助可動電極５０１が磨耗したりスパークを起こすことを防止することができる。

図６は、本発明の第２実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助電極と補助可動部品とを示す図である。本実施形態においては、前述の第１実施形態の補助可動電極に替えて補助可動部品６０１、スリップリング６０２およびブラシ（補助電極）６０３を備えていることが、第１実施形態とは異なっている。補助可動部品６０１は、プーリー１１５，１１５の間に配置され、回転可能とされており、線状素材１０２の送致を補助することができるようにされている。補助可動部品６０１にはスリップリング６０２が取り付けられている。補助可動部品６０１の線状素材１０２と接する部分とスリップリング６０２とは、電気的に接続されている。またブラシ６０３は回転するスリップリング６０２と接触して、陰極電流を補助可動部品６０１に供給することができるようにされている。このような構成により、補助可動部品６０１は、直接、線状素材１０２に電流を供給しないものの、ブラシ６０３から受けた陰極電流を線状素材１０２に間接的に供給するようになっている。

図７は、本発明の第３実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。本実施形態では、電気導電性のある液体を介して超長尺素材に電流を供給する点が、前述の第１実施形態や第２実施形態と異なっている。図７に示すように、本実施形態では、プーリー１１５とその間の線状素材１０２は、液槽７０１に入った電気導電性のある液４０８に浸漬されている。液槽７０１内の液４０８には電極７０２が浸漬されている。液槽７０１は、鍍金液槽４０１とは電気的に独立している。

本実施形態では、線状素材１０２には、電気導電性のある液４０８を介して非接触式で線状素材１０２に電流を供給する。そのため、電極７０２が砥粒が電着された線状素材１０２により磨耗することがない。

図８は、本発明の第４実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。本実施形態においては、第１実施形態に示したような補助可動電極５０１と、第３実施形態に示したような電気導電性のある液を収容した液槽７０１と電極７０２とを併用している。このような装置構成によっても、電着効率を高め、電極の磨耗やスパークを防ぐことができる。あるいは、第２実施形態に示したような補助可動部品６０１と、第３実施形態に示したような液槽７０１と電極７０２とを組み合わせた装置構成としても、上記効果を得ることができる。

図９は、本発明の第５実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。本実施形態においては、第１実施形態で示したような装置が２台並列配置されており、線状素材１０２の送致路を２本備えた形態となっている。そして、それぞれの送致路において線状素材１０２，１０２に遊離砥粒が電着されるようになっている。遊離砥粒を電着された線状素材１０２，１０２は、プーリー９０１，９０１，９０１，９０１によって、一まとめにされ、次いで撚線機（組合せ手段）９０２により撚り合わされ１つの超長尺工具９０３とされる。本実施形態においては、遊離砥粒を電着された線状素材を組み合わせることにより、種々の用途に合った超長尺工具を製造することができる。なお、本実施形態においては、２つの超線状素材を組み合わせる場合のみならず、３以上の線状素材を組み合わせる場合にも適用することができる。また本実施形態においては、２以上の遊離砥粒を電着された超長尺素材を撚り合わせる場合のみならず、板状の超長尺素材を貼り合わせる場合等にも適用できる。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助可動電極を示す図である。本実施形態においては、第１実施形態における補助可動電極５０１と異なり、補助可動電極１００１に線状素材１０２が１回以上螺旋状に巻き付けられるようになっている。これにより、補助可動電極１００１は線状素材１０２を安定して保持することができる。また、本実施形態では補助可動電極１００１と線状素材１０２との接触面積が大きくなるため、供給する電流の導通も良くすることができる。

図１１は、本発明の第７実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助可動電極を示す図である。本実施形態においては、補助可動部品１００１にさらに補助可動部品１１０１が設けられ、補助可動部品１００１，１１０１は、それぞれ線状素材１０２を１回以上螺旋状に巻き付けられるようにされている。本実施形態では、保持可動電極１００１，１１０１は、線状素材１０２をさらに安定して保持することができる。また、本実施形態では補助可動電極１００１，１１０１と線状素材１０２との接触面積がさらに大きくなるため、供給する電流の導通もさらに良くすることができる。

図１２は、本発明の第８実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。本実施形態においては、第１実施形態における補助可動電極５０１内の２以上が、液槽１２０１に入れられて電気導電性のある液４０８に浸漬されている。液槽１２０１により、過剰電着が防止される。このような装置構成によれば、補助可動電極５０１の位置が低くなるため、装置の保守作業等が容易になる。

尚、本発明の超長尺工具の製造装置および超長尺工具の製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

従来のワイヤソーの製造装置を示す図である。 回転しない電極と素材との接触の概念図である。 回転する電極と素材との接触の概念図である。 補助電極を有しない鍍金液槽の概念図である。 本発明の第１実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助電極と補助可動部品とを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助可動電極を示す図である。 本発明の第７実施形態に係る超長尺工具の製造装置における補助可動電極を示す図である。 本発明の第８実施形態に係る超長尺工具の製造装置を示す図である。

符号の説明

１０１…接触部分、１０２…線状素材（超長尺素材）、１０３…非回転電極、１０４…砥粒、１０５…回転電極、１０６…脱脂槽、１０７…水洗槽、１０８…酸洗槽、１０９…第２の水洗槽、１１０…下地鍍金槽、１１１…第１の電着槽、１１２…第２の電着槽、１１３…埋込槽、１１４…第３の水洗槽、１１５…プーリー、１１６…第１の砥粒沈降領域、１１７…第２の砥粒沈降領域、４０１…鍍金液槽、４０２…鍍金浴（鍍金液）、４０３…始点陰極（主可動電極）、４０４…終点陰極（主可動電極）、４０５…始点電極、４０６…中間点陽極、４０７…終点電極、４０８…液、５０１…補助可動電極、６０１…補助可動部品、６０２…スリップリング、６０３…ブラシ（補助電極）、７０１…液槽、７０２…電極、９０１…プーリー、９０２…撚線機（組合せ手段）、９０３…超長尺工具、１００１…補助可動電極、１１０１…補助可動電極、１２０１…液槽。

Claims (42)

1. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、
   前記超長尺素材の送致路上の２箇所に位置し、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材を送致して前記鍍金液中を通過させる一対の主可動電極と、
   前記一対の主可動電極の間に位置し、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材の長手方向への送致を補助する補助可動電極と、
   を備えたことを特徴とする超長尺工具の製造装置。
2. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、
   前記超長尺素材の送致路上の２箇所に位置し、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材を送致して前記鍍金液中を通過させる一対の主可動電極と、
   前記一対の主可動電極の間に位置する補助電極と、
   前記一対の主可動電極の間に位置し、前記超長尺素材に前記補助電極から受けた電流を供給しつつ前記超長尺素材の長手方向への送致を補助する補助可動部品と、
   を備えたことを特徴とする超長尺工具の製造装置。
3. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造装置であって、
   前記超長尺素材に電流を供給する電極と、
   前記電極と前記超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体と、
   を備え、
   前記超長尺素材は、前記電極から前記液体を介して電流を供給されることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
4. 請求項３に記載の超長尺工具の製造装置であって、
   前記鍍金液を収容する鍍金液槽と、
   前記電気導電性のある液体を収容し前記鍍金液槽とは電気的に独立した液槽と、
   を備え、
   前記超長尺素材は、前記液槽内において前記電極から前記液体を介して電流を供給されることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
5. 請求項４に記載の超長尺工具の製造装置であって、
   前記電気導電性のある液体は鍍金液であることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
6. 請求項１または請求項２に記載の超長尺工具の製造装置であって、
   前記超長尺素材に電流を供給する電極と、
   前記電極と前記超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体と、
   をさらに備え、
   前記超長尺素材は、前記電極から前記液体を介して電流を供給されることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
7. 請求項６に記載の超長尺工具の製造装置であって、
   前記鍍金液を収容する鍍金液槽と、
   前記電気導電性のある液体を収容し前記鍍金液槽とは電気的に独立した液槽と、
   を備え、
   前記超長尺素材は、前記液槽内において前記電極から前記液体を介して電流を供給されることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
8. 請求項７に記載の超長尺工具の製造装置であって、
   前記電気導電性のある液体は鍍金液であることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造装置であって、前記超長尺素材は陰極電流を供給されることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
10. 請求項９に記載の超長尺工具の製造装置であって、前記鍍金液に陽極電流を供給する陽極電流電極をさらに備えることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造装置であって、線状の前記超長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定するものであることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
12. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造装置であって、板状の前記超長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定するものであることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造装置であって、
    前記超長尺素材を送致するための送致路を２以上備え、
    前記それぞれの送致路において送致される各超長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定するようにされており、
    前記遊離砥粒を電着された各超長尺素材を組み合わせて１つの超長尺工具とする組合せ手段をさらに備えることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
14. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１３のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、回転動作により前記超長尺素材を送致するものであることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
15. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１４のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、前記超長尺素材が前記主可動電極により送致される速度と同期をとりつつ自ら動作し、前記超長尺素材を送致するものであることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
16. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１４のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、前記超長尺素材が前記主可動電極により送致されることにより生じる力で動作することを特徴とする超長尺工具の製造装置。
17. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１６のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、１以上が前記超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けられるようにされていることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
18. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１６のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、２以上が前記超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付られるようにされて組み合わされていることを特徴とする超長尺工具の製造装置。
19. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１６のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、２以上備えられて組み合わされていることを特徴とする超長尺素材の製造装置。
20. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１６のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、１以上が前記鍍金液に浸漬されていることを特徴とする超長尺素材の製造装置。
21. 請求項１の前記補助可動電極、請求項２の前記補助可動部品、請求項６ないし請求項１６のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品は、２以上が単一の鍍金液槽に入った前記鍍金液に浸漬されていることを特徴とする超長尺素材の製造装置。
22. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、
    前記超長尺素材の送致路上の２箇所に配置した主可動電極により、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材を送致して前記鍍金液中を通過させ、
    かつ前記一対の主可動電極の間に配置した補助可動電極により、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材の長手方向への送致を補助することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
23. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、
    前記超長尺素材の送致路上の２箇所に配置した主可動電極により、前記超長尺素材に電流を供給しつつ前記超長尺素材を送致して前記鍍金液中を通過させ、
    かつ前記主可動電極の間に配置した補助電極から電流を供給される補助可動部品により、前記超長尺素材に前記補助電極から受けた電流を供給しつつ前記超長尺素材の長手方向への送致を補助することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
24. 超長尺素材を長手方向に送致して、遊離砥粒を含む鍍金液中に前記超長尺素材を通過させて、前記遊離砥粒を前記超長尺素材に電着して固定し、硬脆材料の加工を目的とする超長尺工具を製造する超長尺工具の製造方法であって、
    前記超長尺素材に電流を供給する電極と、前記電極と前記超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体とを配置し、
    前記電極から前記液体を介して電流を供給しつつ前記超長尺素材の電着を行うことを特徴とする超長尺工具の製造方法。
25. 請求項２４に記載の超長尺工具の製造方法であって、
    前記鍍金液を収容する鍍金液槽と、前記電気導電性のある液体を収容し前記鍍金液槽とは電気的に独立した液槽とを配置し、
    前記液槽内において前記電極から前記液体を介して前記超長尺素材に電流を供給することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
26. 請求項２５に記載の超長尺工具の製造方法であって、
    前記電気導電性のある液体を鍍金液とすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
27. 請求項２２または請求項２３に記載の超長尺工具の製造方法であって、
    前記超長尺素材に電流を供給する電極と、前記電極と前記超長尺素材とが浸漬される電気導電性のある液体とを配置し、
    前記電極から前記液体を介して電流を供給しつつ前記超長尺素材の電着を行うことを特徴とする超長尺工具の製造方法。
28. 請求項２７に記載の超長尺工具の製造方法であって、
    前記鍍金液を収容する鍍金液槽と、前記電気導電性のある液体を収容し前記鍍金液槽とは電気的に独立した液槽とを配置し、
    前記液槽内において前記電極から前記液体を介して前記超長尺素材に電流を供給することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
29. 請求項２８に記載の超長尺工具の製造方法であって、前記電気導電性のある液体を鍍金液とすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
30. 請求項１ないし請求項２９のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造方法であって、前記超長尺素材に陰極電流を供給することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
31. 請求項３０に記載の超長尺工具の製造方法であって、前記鍍金液に陽極電流を供給することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
32. 請求項２２ないし請求項３１のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造方法であって、線状の前記超長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
33. 請求項２２ないし請求項３１のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造方法であって、板状の前記超長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
34. 請求項２２ないし請求項３３のいずれか１項に記載の超長尺工具の製造方法であって、
    前記超長尺素材を送致するための送致路を２以上用意し、
    前記それぞれの送致路において各長尺素材に前記遊離砥粒を電着して固定し、
    前記遊離砥粒を電着した各超長尺素材を組み合わせて１つの超長尺工具とすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
35. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３４のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品を、回転動作により前記超長尺素材を送致するものとすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
36. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３５のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品を、前記超長尺素材が前記主可動電極により送致される速度と同期をとりつつ自ら動作し、前記超長尺素材を送致するものとすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
37. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３５のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品を、前記超長尺素材が前記主可動電極により送致されることにより生じる力で動作するものとすることを特徴とする超長尺工具の製造方法。
38. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３７のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品に、前記超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けて前記超長尺素材の送致を行うことを特徴とする超長尺工具の製造方法。
39. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３７のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品の２以上に、前記超長尺素材を１回以上螺旋状に巻き付けたものを組み合わせて前記超長尺素材の送致を行うことを特徴とする超長尺工具の製造方法。
40. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項３９のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品を２以上配置して組み合わせて前記超長尺素材の送致を行うことを特徴とする超長尺工具の製造方法。
41. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項４０のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品の１以上を前記鍍金液に浸漬することを特徴とする超長尺工具の製造方法。
42. 請求項２２の前記補助可動電極、請求項２３の前記補助可動部品、請求項２７ないし請求項４１のいずれか１項の前記補助可動電極または前記補助可動部品の２以上を単一の鍍金液槽内に入った前記鍍金液に浸漬することを特徴とする超長尺工具の製造方法。

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