JP2008221383A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

【課題】支持軸及びローラの芯材の損傷を防止する。
【解決手段】ワイヤ駆動用のローラ３を、支持軸１２に着脱可能に固定したワイヤソーにおいて、支持軸１２とローラ３の芯材２０との間に、芯材２０及び支持軸１２より硬度が低くかつ靭性の高い材質で形成されたスリーブ２３を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤ駆動用のローラを着脱可能に備えたワイヤソーであって、詳しくは支持軸とローラとの固定構造に関する。

シリコン等の半導体結晶材料や水晶等の硬脆性材料（ワーク：被加工物）からウェハ状の薄板を製造する手段として、ワイヤによりこれらのワークを切断加工するワイヤソーが知られている。
このワイヤソーは、所定のピッチでワイヤが巻きつけられた溝付きのローラと、ワイヤに加工液を供給する加工液供給装置とを備えており、ローラを回転駆動してワイヤを往復動させ、この往復動するワイヤにワークを押し付けて切断する。

ローラはモータ等により回転駆動される支持軸に着脱可能に固定され、容易に交換可能となっている。ローラの芯材と支持軸との当接部は例えばテーパ状に形成されており、ボルト等によりローラが支持軸に向かって軸方向に付勢されることで、ローラの芯材と支持軸とが密着して駆動力を伝達可能に固定される。
このようなワイヤソーでは、ローラにはワイヤの張力及び巻数に応じて径方向に大きな荷重が作用する。更に、支持軸が高速で回転することで、ローラの芯材と支持軸との当接部に微少な隙間が生じ、テーパ面が剥離や磨耗などの損傷を受ける虞がある。

そこで、支持軸とローラの芯材との間にテーパ面を有するアダプタを着脱可能に備え、磨耗したアダプタを容易に交換可能にしたものが知られている（特許文献１)。
特開２００２−９６２５３号公報

しかしながら、上記の特許文献１のように、支持軸とローラの芯材との間にアダプタを備えたとしても、アダプタとともに依然として支持軸及びローラの芯材が磨耗する虞がある。ローラの芯材が損傷した場合にはローラとともに容易に交換可能であるものの、支持軸が損傷した場合には交換が困難である。これに対し、支持軸を交換せずに例えば偏磨耗を失くすように研磨してテーパ面を再生する方法が考えられるが、支持軸を取り外さずに精度良く研磨することは困難であるとともに、例え研磨したとしてもローラの軸方向の位置が変化してしまうので、ワイヤの軸方向の位置調整が必要となり、保守作業が煩雑になってしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、支持軸及びローラの芯材の損傷を防止するワイヤソーを提供することを目的する。

上記目的を達成するため、請求項１の発明では、ワイヤ駆動用のローラを支持軸に着脱可能に固定したワイヤソーにおいて、支持軸と該支持軸に固定されるローラの芯材との間に、ローラの芯材及び支持軸より硬度が低くかつ靭性の高い材質で形成されたスリーブを備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明では、請求項１において、スリーブは、外周面及び内周面の少なくとも一方がテーパ状の円環形状に形成されたことを特徴とする。

また、請求項３の発明では、請求項１または２において、スリーブは、支持軸に対して着脱可能に固定されることを特徴とする。
また、請求項４の発明では、スリーブは、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材質で形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明では、支持軸とローラの芯材との間に、ローラの芯材及び支持軸より硬度が低くかつ靭性の高い材質で形成されたスリーブが備えられるので、例えばローラの芯材と支持軸との間で滑りが発生したとしても、ローラの芯材及び支持軸の当接面での損傷を防止することができる。これにより、支持軸を交換したりローラの芯材や支持軸を研磨して当接面を再生したりするといった煩雑な保守作業を不要にすることができる。

請求項２の発明では、スリーブの外周面及び内周面のすくなくとも一方がテーパ状である円環形状に形成されているので、芯材と支持軸とを容易に同心に配置することができる。
請求項３の発明では、スリーブは、支持軸に対して着脱可能に固定されるので、スリーブが損傷した場合に交換することができ、保守作業を容易に行うことができる。

請求項４の発明では、スリーブは、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材質で形成されているので、スリーブの磨耗及び腐食が抑制され、耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るワイヤソーの加工部１の構成を示す斜視図である。本実施形態では、ワイヤソーとして、シリコン等のワーク（被加工物）を上方からワイヤ２に押し付けて切断するダウンカット方式のワイヤソーを採用している。
図１に示すように、ワイヤソーの加工部１は、水平方向に間隔を置いて配置された２個のローラ３を備えている。ローラ３には所定のピッチ（スライスすべき板厚＋切り代）で複数の溝が形成されており、この溝に新線リール（図示せず）から繰り出されたワイヤ２が螺旋状に巻き付けられてローラ３間にワイヤ列４が形成されている。ローラ３はモータ(図示せず)により回転駆動されて、ワイヤ２を往復動させる機能を有する。また、ワイヤ２の繰出し側には張力調整手段（図示せず）が設けられており、ワイヤ２の張力を所定の値に調整可能とされている。

ワーク５は、ワーク固定具６を介してワーク昇降装置７に着脱可能に固定される。ワーク昇降装置７は、ワーク５をローラ３間で上下動させる機能を有する。ワイヤ列４の上方には、ワーク５を挟んだ位置に加工液供給装置８が夫々設けられている。
加工液供給装置８は、ローラ３間で走行するワイヤ列４に加工液を供給する機能を有している。本実施形態のワイヤソーでは、加工液として、研磨剤を油性又は水性の分散媒に混合したものが採用されている。

図２は、ローラ３の支持構造を示す断面図である。
図２に示すように、ローラ３は、対向して配置された本体ブラケット１０、１１の間で、支持軸１２、１３によって支持されている。支持軸１２、１３は、例えばクロムモリブデン鋼のような構造用鋼材で形成されている。
本体ブラケット１０には円筒状の軸受けケース１４が固定されている。軸受けケース１４には、軸受け１６ａを介して支持軸１２が回転可能に支持されている。一方、本体ブラケット１１には、円筒状の軸受けケース１５が軸方向に移動可能に支持されている。軸受けケース１５には、軸受け１６ｂを介して支持軸１３が回転可能に支持されている。支持軸１２及び１３は、互いに同心に配置されている。

支持軸１３の軸心には、ボルト１７が貫通する貫通孔１８が設けられている。支持軸１２には、ローラ３に相対する一端部１２ａの軸心にボルト１７のネジ孔１９が設けられている。一方、支持軸１２の他端部１２ｂには、モータから回転駆動力が伝達されるように、例えばベルトを掛け回すプーリが固定されている。
ローラ３の軸心部には略円筒状の芯金（芯材）２０が備えられている。芯金２０は、支持軸１２、１３と同様に、例えばクロムモリブデン鋼のような構造用鋼材で形成されている。芯金２０の中空孔２１には、一端部２１ａ側から支持軸１２の一端部１２ａが、他端部２１ｂ側から支持軸１３の一端部１３ａが挿入されている。

ボルト１７は、支持軸１３の貫通孔１８及び芯金２０の中空孔２１に挿入されて貫通し、支持軸１２のネジ孔１９に羅合して締め付けられることで、その頭部１７ａで支持軸１３及びローラ３の芯金２０を支持軸１２に向かって軸方向に押し付ける機能を有する。
図３は、芯金２０と支持軸１２との固定部の構造を示す拡大断面図である。
図３に示すように、芯金２０の中空孔２１は、一端部２１ａ側が外方に向かって拡径しており、芯金２０の内周面２２がテーパ状に形成されている。

一方、支持軸１２は、一端部１２ａがその中央側の部位より小径の段付き状に形成されており、一端部１２ａでは外径が一定のストレート形状になっている。支持軸１２と芯金２０との間には、支持軸１２の一端部１２ａに被せるようにスリーブ２３が挿入されている。スリーブ２３は、例えば砲金(青銅)や真鍮（黄銅）のように、芯金２０及び支持軸１２、１３より硬度が低く、かつ靭性が高く、耐摩耗性や耐腐食性の比較的高い材質で形成されている。スリーブ２３は、支持軸１２から抜け落ちないように、支持軸１２の一端部１２ａにボルト２４によって固定された押え板２５によって支持されている。なお、芯金２０と支持軸１３との固定部も同様な構造であって、スリーブ２３が挿入されている。

図４及び図５は、スリーブ２３の形状を示し、図４は正面図、図５は側面断面図である。
図４、図５に示すように、スリーブ２３は、肉厚ｔが約５〜１０ｍｍ程度の薄肉の円環形状に形成されている。スリーブ２３の内周面２３ａは、全幅に亘って内径が一定のストレート形状であり、支持軸１２の一端部１２aがわずかな隙間で嵌合可能に内径が設定されている。スリーブ２３の外周面２３ｂは、芯金２０の内周面２２と当接するようにテーパ状に形成されている。

以上のような構成のワイヤソーでは、支持軸１３の貫通孔１８及び芯金２０の中空孔２１に挿入して貫通したボルト１７を、支持軸１２のネジ孔１９に羅合して締め付けることで、支持軸１３及び芯金２０が支持軸１２に向かって軸方向に押し付けられる。したがって、テーパ状である芯金２０の内周面２２とスリーブ２３の外周面２３ｂとが圧接し、芯金２０とスリーブ２３とで回転力が伝達可能に密着結合される。また、スリーブ２３は薄肉であるため、芯金２０とスリーブ２３とが圧接したときに、軸心に向かって縮小する。これにより、スリーブ２３の内周面２３ａとこの内周面２３ａと当接する支持軸１２の一端部１２ａの外周面とがストレート形状であっても、スリーブ２３と支持軸１２とで回転力が伝達可能に密着結合される。このようにして、支持軸１２とローラ３の芯金２０とはスリーブ２３を介して回転力が伝達可能に固定される。また、スリーブ２３の外周面２３ｂと芯金２０の内周面２２とがテーパ状に形成されているので、支持軸１２とローラ３とを互いに軸方向に押し付けることで、芯金２０の軸心、即ちローラ３の軸心と支持軸１２の軸心とを容易に一致させることができる。

また、芯金２０と支持軸１３との固定部についても、同様な構造であるので、上記のような作用効果を同様に得ることができる。
特に、本願発明を採用したワイヤソーでは、スリーブ２３が芯金２０や支持軸１２、１３より硬度の低い材質で形成されているので、これらの当接面で例え滑りが発生したとしても、芯金２０や支持軸１２、１３の損傷は防止することができる。更に、スリーブ２３は耐磨耗性や耐腐食性が高い材質で形成されているので、スリーブ２３自体も比較的損傷し難くなる。また、スリーブ２３は薄肉に形成され、かつ硬度の比較的高い支持軸１２、１３に被せるように配置されるので、スリーブ２３が硬度の低い材質で形成されていても、押し付け力に起因するローラ３の軸心と支持軸１２、１３の軸心とのズレを抑制することができる。

本実施形態のワイヤソーでは、ボルト１７を取り外すことでローラ３を容易に取り外して交換することができる。更に、ローラ３を取り外すことでスリーブ２３に作用する押し付け力がなくなるので、更に押さえ板２５を外すことでスリーブ２３を支持軸１２、１３から容易に取り外すことができる。したがって、スリーブ２３が損傷した場合には、これを容易に交換することができる。

また、スリーブ２３は、円環形状の単純な構造であるとともに、テーパ面が外周面２３ｂだけに形成されているので、特許文献１に記載されているアダプタと比較して容易に製作が可能である。したがって、交換部品のコストが抑制され、ランニングコストを低減することができる。
なお、本実施形態では、スリーブ２３の外周面２３ｂがテーパ状に形成してあるが、内周面２３ａあるいは内周面２３ａ及び外周面２３ｂの両方をテーパ状に形成してもよい。また、本実施形態では、ローラ３を２本の支持軸１２、１３で両側から支持する構造であるが、１本の支持軸で片側から支持する構造のワイヤソーであっても本願発明を適用することができる。

また、本実施形態では、スリーブ２３の材質として砲金や真鍮といった銅合金を挙げているが、これに限定するものではなく、芯金２０や支持軸１２、１３より硬度の低い材質であればよく、更に耐磨耗性や耐腐食性が高いものであるとよい。

本発明に係るワイヤソーの加工部の構成を示す斜視図である。 ローラの支持構造を示す断面図である。 芯金と支持軸との固定部の構造を示す拡大断面図である。 スリーブの形状を示す正面図である。 スリーブの形状を示す側面断面図である。

符号の説明

１ 加工部
２ ワイヤ
３ ローラ
１２、１３ 支持軸
２０ 芯金
２３ スリーブ

Claims (4)

1. ワイヤ駆動用のローラを、支持軸に着脱可能に固定したワイヤソーにおいて、
   前記支持軸と該支持軸に固定される前記ローラの芯材との間に、前記ローラの芯材及び前記支持軸より硬度が低くかつ靭性の高い材質で形成されたスリーブを備えたことを特徴とするワイヤソー。
2. 前記スリーブは、外周面及び内周面の少なくとも一方がテーパ状の円環形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
3. 前記スリーブは、前記支持軸に対して着脱可能に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー。
4. 前記スリーブは、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材質で形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤソー。

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