JP2009154250A - バンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法及びバンドナイフ式スライサー - Google Patents

Abstract

【課題】化学的機械的研磨に用いるスライス厚み精度および平滑性に優れた研磨パッドを得るためのバンドナイフ式スライサーおよびその刃位置調整方法の提供。
【解決手段】バンドナイフ３の熱膨張の増減を調整することによってバンドナイフの刃先の位置を制御するため、バンドナイフへ温度調整された液体を噴射する噴射ノズル２を設ける。被加工物を一対のニップロール６，６’により挟持しつつバンドナイフへ送り出しながらシート状にスライスするに際し、バンドナイフに液体を噴射してバンドナイフの熱膨張の増減を調整することにより、バンドナイフの刃先の位置を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、バンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法及びバンドナイフ式スライサーに関する。

従来、化学的機械的研磨法（Chemical Mechanical Polishing）による研磨パッド製造プロセスにおいて、ポリウレタン樹脂からなるブロック材からシート状の研磨パッドを切り出すために、バンドナイフ式スライス方法が用いられている。

バンドナイフ式スライサーは、前縁に刃を形成した帯状でエンドレスのバンドナイフを一対のプーリに緊張状態で懸掛けしたスライス装置であって、バンドナイフを回転させつつ、前述した刃に被切断物を押し付けることによりこれを上下にスライスするものである。このとき、平滑性や厚み精度に優れた研磨パッドを得るには、スライス時におけるスライスポイントの安定化、すなわちバンドナイフの刃先の位置変動を如何にして抑制するかが最も重要なポイントである。そのため特許文献１〜３には、ブロック材を均一にかつ効率良くスライスする具体的な手法が提案されている。

たとえば、特許文献１には、プーリ外周面に突起部を設け、該突起部に、バンドナイフに設けられた穿孔部を噛み合わさることで、バンドナイフとプーリ外周面との滑りを無くすことを狙った手法が開示されている。しかしながら、バンドナイフのスライス摩耗や摩耗した刃先の再研削により、スライスの厚み精度を左右するバンドナイフの刃先の位置が経時的に徐々に後退し変化するため、目標とする平滑性や厚み精度が得にくく、研磨パッドが必要とする高精度なスライス性を十分に満足するものではなかった。

また、特許文献２には、バンドナイフの走行方向に対して回転軸を傾斜し圧接した調整ロールを設け、該調整ロールの傾斜角をバンドナイフの刃先の変動に対応して変化させることで、バンドナイフの刃先の位置をコントロールすることを狙った手法が開示され、特許文献３には、プーリ表面にゴムをライニングし、その外周面に溝加工をすることにより、バンドナイフとプーリ外周面の接触面における摩擦を増やし、相互の滑りを抑制することを狙った手法が開示されている。

しかしながら、バンドナイフ式スライサーに用いられるバンドナイフは、金属からなるベルトであり、その巾方向の前後に張力差がある場合、張力が低い側に進行する性質がある。バンドナイフ式スライサーを用いる場合、被加工物は通常スライスし易いように軟化させるため、オーブンにより予備加熱された被加工物からの熱伝達やスライス時の摩擦熱等により、バンドナイフには熱膨張が起こる。その結果、バンドナイフの張力は、その巾方向に於いて、スライス時に被加工物と接触する刃先側が緩むことになり、上述した張力の低い側に移動するという金属ベルトの性質により、スライスが進むと供に、バンドナイフは徐々に被加工物の投入方向とは逆側に進もうとする。

よって、バンドナイフの刃先の位置を調整ロールにより無理矢理調整したり、バンドナイフとプーリの接触摩擦を大きくし滑りを抑制しようとしても、上述した様に、巾方向において張力が低い側に移動するという金属ベルトが持つ本質的問題により、バンドナイフの刃先の位置が変動し、研磨パッドが要求する様な高精度なスライスが難しい。加えてバンドナイフの進行がより進むと、バンドナイフがニップロールと被加工物の間に挟まれ動かなくなり、装置が停止する事態を招くことにもなり得る。
実開昭６２−１３０８１５号公報 特開昭６３−１２００１８号公報 実開平０４−００５９１０号公報

本発明の目的は、近年の化学的機械的研磨法に用いられる研磨パッドの様に、厚み精度および平滑性に優れた研磨パッド等を製造する際に適用することが可能なバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法及びバンドナイフ式スライサーを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法は（１）の方法からなる。
（１）一方の端面に刃を形成した帯状で金属からなるエンドレス状のバンドナイフと、該バンドナイフを緊張状態に巻き付けた一対のプーリとを用い、該プーリの少なくとも一方を駆動させて前記バンドナイフを走行させるとともに、被加工物を一対のニップロールにより挟持し、前記バンドナイフへ送り出しながらシート状にスライスするに際し、前記バンドナイフに液体を噴射し、前記バンドナイフの熱膨張の増減を調整することで、前記バンドナイフの刃先の位置を制御することを特徴とするバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
（２）前記バンドナイフの巾方向において、前記液体を前記バンドナイフの先端部或いは後端部のいずれか一方に噴射することを特徴とする、前記（１）に記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
（３）前記バンドナイフの巾方向において、前記液体を少なくとも２箇所から噴射することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
（４）前記液体の温度を一体に或いは噴射する場所の数に応じ個別に調整し、前記バンドナイフに噴射することを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
（５）前記被加工物をシート状にスライスしている最中の前記バンドナイフに対して、前記被加工物を通過し終えた直後の位置に前記液体を噴射することを特徴とする、前記（１）〜（４）のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
（６）一方の端面に刃を持った帯状で金属からなるエンドレス状のバンドナイフと、前記バンドナイフを緊張状態に巻き付けた一対のプーリと、該プーリの少なくとも一方を駆動するプーリ駆動手段と、被加工物を挟持する一対のニップロールと、該ニップロールの少なくとも一方を駆動して前記被加工物を前記バンドナイフへ送り出すロール駆動手段とを有し、さらに、前記バンドナイフの熱膨張の増減を調整し該バンドナイフの刃先の位置を制御するため、前記バンドナイフへ液体を噴射する噴射ノズルを有することを特徴とするバンドナイフ式スライサー。
（７）前記バンドナイフの巾方向に前記噴射ノズルを少なくとも２個有することを特徴とする、前記（６）に記載のバンドナイフ式スライサー。
（８）前記噴射ノズルに供給される前記液体の温度を一体に或いは個別にコントロールする温度調整手段を有していることを特徴とする、前記（６）または（７）に記載のバンドナイフ式スライサー。
（９）前記噴射ノズルは、前記被加工物をシート状にスライスしている最中の前記バンドナイフの、前記被加工物を通過し終えた直後の位置に、設けられていることを特徴とする、前記（６）〜（８）のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサー。
（１０）前記（１）〜（５）のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法または前記（６）〜（９）のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーを用いてスライスされた研磨パッド。

請求項１にかかる本発明によれば、優れたスライス性を有する新規なバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法が提供されるので、特に化学的機械的研磨法で使用するのに好適な、厚み精度および平滑性に優れた研磨パッド等を提供することができる。

また、請求項６にかかる本発明によれば、優れたスライス性を有する新規なバンドナイフ式スライサーが提供されるので、特に化学的機械的研磨法で使用するのに好適な、厚み精度や平滑性に優れた研磨パッド等を製造することができる。

以下、更に詳しく本発明について、説明する。

図１は、本発明にかかるスライサーの構造を示した概略図であり、スライサー１は、一方の端面に刃を持った帯状で金属からなるエンドレス状のバンドナイフ３、バンドナイフ３を緊張状態に巻き付けた一対のプーリ４、４’、被加工物を挟持する一対のニップロール６、６’ 等からなっている。さらにプーリ４、４’ の少なくとも一方を駆動するプーリ駆動手段５、及びニップロール６、６’ の少なくとも一方を駆動して被加工物を前記バンドナイフへ送り出すロール駆動手段７等も備えている。

図２は図１に示した概略図のＺ−Ｚ断面を示した概略図であり、バンドナイフ３はニップロール６，６’の中心線ＣＬと刃先Ｑとの間隔Ｌを保ちながらナイフ把持部９により走行可能な状態で把持されるととともに、押しボルト１０及びロッド１１により、バンドナイフ３の巾方向における後端位置を走行自在に規制している。なお、巾方向における後端とは、バンドナイフの被加工物に接触する側とは反対側をいう。

上記図１、２において、８は被加工物としてのプラスチック樹脂からなるブロック材で、ニップロール６、６’により挟持されながらバンドナイフ側へ送り出されることで、プーリ４、４’に緊張状態で把持されながら走行するバンドナイフ３により、上下にシート状にスライスされる。

このような装置で被加工物をシート状にスライスするに際し、本発明においては、バンドナイフ３に液体を噴射し、バンドナイフ３の熱膨張の増減を調整することで、バンドナイフ３の刃先の位置を制御する。
図３は、上記図１、２において、本発明にかかる刃位置調整方法を示すバンドナイフ式スライサーの斜視図であり、２は、ブロック材８をシート状にスライスしている最中のバンドナイフ３に向け、該バンドナイフ先端部の温度より低い液体を噴射する噴射ノズルで、前記バンドナイフ３がブロック材８を通過し終えた直後の位置に備えられている。かかる噴射ノズル２の内部構造を図４に示すが、噴射ノズル２によれば、給水管２０１から供給された液体と、空気導入管２０２から停留部２０３を介し噴射孔２０４から噴射された圧縮空気とが混合部２０５で混ざり合い、霧状となって噴射される。

噴射ノズル２から噴射された液体の冷却効果により、バンドナイフ３の先端部が熱膨張することを抑制することができるので、上記先端部の張力低下を抑えることが可能となる。その結果、バンドナイフ３がブロック８進行方向に対して逆の方向に進行することを防ぎ、スライス時における刃先の位置変動を制御することができるので、非常に厚み精度に優れた研磨パッドが得られる。
また、図５に、本発明にかかる別の刃位置調整方法を示す。この態様では、上記図３と逆の効果を狙い、噴射ノズル２からバンドナイフ３の後端部に向け高温の液体を噴射し、後端部を積極的に加熱し膨張させる。スライスによる摩擦熱でバンドナイフ３の先端部に熱膨張が生じるが、それに合わせてバンドナイフ３の後端部も積極的に熱膨張させ、張力をバンドナイフ３の巾方向に均一化することができる。その結果、バンドナイフ３がブロック８進行方向に対して逆の方向に進行することを防ぐことができ、バンドナイフ３の刃先の位置が安定し、非常に高精度なスライスが可能となる。

さらに、図６に示す態様も可能である。すなわち、上記図３及び図５の双方の組み合わせの効果を狙い、バンドナイフ３の巾方向において複数個の噴射ノズル２を設けることの好ましい。上記図３、５の態様のものを各々単独で実施した場合に比べ、その相乗的効果により、非常に厚み精度に優れたスライスが可能となる。

また、図７に示すように、バンドナイフ３を噴射ノズル２で挟む様にして両面から噴射することで、更に効率の良いスライスが実現できる。
本発明において使用される液体は、水、潤滑油、切削油、アルコールなど特に限定されるもではなく、上記効果が得られるものであれば、如何なる態様のもので合っても構わない。かかる液体は、温度を一体に或いは噴射する場所の数に応じ個別に調整することが好ましい。その手段としては、液体温度の測定器と、測定した液体の温度に対応して加熱温度を設定できる熱交換機およびコントローラなどを例示できる。

図８に、被加工物に対するバンドナイフ３の刃位置を自動的に調整する方法を示す。２３は、タンク２６に貯蔵された液体を噴射ノズル２へ送液するためのポンプであり、２１は、送液中の液体の温度をコントロールする熱交換機である。また、２７は、タンク２６へ水を供給するためのハンドバルブであり、２４は、位置検出センサー２５により検出されるバンドナイフ３の刃先の位置の変化量と温度測定器２２により測定した液体の温度に対応し、熱交換機２１の加熱温度を設定するためのコントローラである。

ポンプ２３においては、ギアポンプ、モーノポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプなど液体を送液できるものであれば如何なる構造のものであっても良く、更に液体の送りを計量しながら送液できるものであればより好ましい。３２は圧縮空気を製造する圧縮空気製造手段であり、製造された圧縮空気は減圧弁３１にて適正な圧力に減圧され、ポンプ２３により送液された液体と供に、噴射ノズル２から噴霧上に噴射される。また、３３は減圧弁３１で減圧された圧力を表示する圧力計である。

なお、ポンプ２３は、噴射ノズル２の構造が、圧縮空気を噴射することで発生する吸引力により、タンク２６から液体を直接吸引できることが可能であれば省くことができる。その場合の噴射する液体の送液量は、減圧弁３１により噴射ノズル２へ送る圧縮空気の圧力を変更し、発生する吸引力を調整することにより、コントロールすることが可能である。

上記のような構成の本発明によれば、ハンドナイフ３の前後の位置を精密に制御することができるので、生産性に優れた極めてきめ細やかな高精度なスライスが可能となる。

以下、実施例に基づき、本発明のバンドナイフ式スライサーおよび刃位置調整方法の、具体的構成、効果について説明をする。

図１〜図３に示した構成のバンドナイフ式スライサー（実施例１）及び図８に示した構成のバンドナイフ式スライサー（実施例２）を用いて、ポリウレタン樹脂からなる巾１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚み２０ｍｍのブロックをスライスし、厚み２ｍｍの研磨パッドを製造した。

スライス条件は、ニップロール６によるウレタン樹脂のニップ代を０．２ｍｍに、ニップロール６，６’の中心線ＣＬと刃先Ｑとの間隔Ｌを３ｍｍに設定し、ニップロール６の送り速度を１ｍ／分に、またバンドナイフの切削速度を８ｍ／分とした。また、噴射ノズル２から噴射する液体としては水を使用し、かかる水のポンプ２３による送液量を６０ｃｃ／分に、減圧弁３１による圧縮空気の噴射圧力を１５０ＫＰａに設定し、バンドナイフ３の幅方向先端側に向け噴射した。

また、比較のために、図１〜図３に示した構成のバンドナイフ式スライサーで噴射ノズル２を用いなかった以外は同様にして研磨パッドを製造した（比較例）。

評価は、スライス時におけるバンドナイフ３の刃先の位置（ニップロール６，６’の中心線ＣＬから刃先Ｑまでの距離）と供に、スライスしている状態が区別できる様に、スライス時におけるモータの消費電流も併せ測定し、結果をレコーダーに出力させその変化を比較した。

図９にそれらの結果を示す。この図からも明らかの様に、噴射ノズルを用いずにスライスを実施した比較例においては、スライスが進むと供に、バンドナイフ３の刃先の位置がブロック材８の進行方向とは逆方向に大きく動くのに比べ、実施例１の態様によれば、噴射ノズル２からバンドナイフ３の先端部に向け液体を噴射し、スライスによる熱膨張を抑制することすることができるので、その動きを遙かに小さくできる。更に、実施例２の態様によれば、バンドナイフ３の刃先の位置変動を抑制するため、バンドナイフ３の刃先の位置を検出し、刃先の位置の変動量に応じて、噴射ノズル２に送る液体の温度をコントロールすることで、バンドナイフ３の刃先がほとんど動かなくなる。その結果、厚み精度、平滑性に優れたスライスが実現できると供に、スライス時の消費電流についても、小刻みな変動が抑制され、極めて安定したスライスが可能になる。

本発明にかかるバンドナイフ式スライサーの構成例をモデル的に示した概略図である。 図１に示した本発明にかかるバンドナイフ式スライサーのＺ−Ｚ断面における概略図である。 図２における噴射ノズル２近傍の構成例をモデル的に示した概略斜視図である。 本発明にかかるバンドナイフ式スライサーで使用する噴射ノズル２の構造を模式的に示した概略断面図である。 図２において液体をバンドナイフの後端部に向け噴射する場合の構成例をモデル的に示した概略斜視図である。 図２において液体をバンドナイフの全巾に渡り噴射する場合の構成例をモデル的に示した概略斜視図である。 本発明にかかるバンドナイフ式スライサーの構成例の別の態様をモデル的に示した概略図である。 バンドナイフの位置を検知しコントロールする構成を示した概略図である。 実施例および比較例における刃先位置およびモータの電流値を示す図である。

符号の説明

１ スライサー
２ 噴射ノズル
３ バンドナイフ
４、４’ プーリ
５ プーリ駆動手段
６、６’ ニップロール
７ ロール駆動手段
８ ブロック材
９ ナイフ把持部
１０ 押しボルト
１１ ロッド
２１ 熱交換機
２２ 温度測定器
２３ ポンプ
２４ コントローラ
２５ 位置検出センサ
２６ タンク
２７ ハンドバルブ
３１ 減圧弁
３２ 圧縮空気製造手段
３３ 圧力計
２０１ 給水管
２０２ 空気導入管
２０３ 停留部
２０４ 噴射孔
２０５ 混合部
ＣＬ ニップロールの中心線
Ｑ 刃先

Claims (10)

1. 一方の端面に刃を形成した帯状で金属からなるエンドレス状のバンドナイフと、該バンドナイフを緊張状態に巻き付けた一対のプーリとを用い、該プーリの少なくとも一方を駆動させて前記バンドナイフを走行させるとともに、被加工物を一対のニップロールにより挟持し、前記バンドナイフへ送り出しながらシート状にスライスするに際し、前記バンドナイフに液体を噴射し、前記バンドナイフの熱膨張の増減を調整することで、前記バンドナイフの刃先の位置を制御することを特徴とするバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
2. 前記バンドナイフの巾方向において、前記液体を前記バンドナイフの先端部或いは後端部のいずれか一方に噴射することを特徴とする請求項１に記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
3. 前記バンドナイフの巾方向において、前記液体を少なくとも２箇所から噴射することを特徴とする請求項１または２に記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
4. 前記液体の温度を一体に或いは噴射する場所の数に応じ個別に調整し、前記バンドナイフに噴射することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
5. 前記被加工物をシート状にスライスしている最中の前記バンドナイフに対して、前記被加工物を通過し終えた直後の位置に前記液体を噴射することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法。
6. 一方の端面に刃を持った帯状で金属からなるエンドレス状のバンドナイフと、前記バンドナイフを緊張状態に巻き付けた一対のプーリと、該プーリの少なくとも一方を駆動するプーリ駆動手段と、被加工物を挟持する一対のニップロールと、該ニップロールの少なくとも一方を駆動して前記被加工物を前記バンドナイフへ送り出すロール駆動手段とを有し、さらに、前記バンドナイフの熱膨張の増減を調整し該バンドナイフの刃先の位置を制御するため、前記バンドナイフへ液体を噴射する噴射ノズルを有することを特徴とするバンドナイフ式スライサー。
7. 前記バンドナイフの巾方向に前記噴射ノズルを少なくとも２個有することを特徴とする請求項６に記載のバンドナイフ式スライサー。
8. 前記噴射ノズルに供給される前記液体の温度を一体に或いは個別にコントロールする温度調整手段を有していることを特徴とする請求項６または７に記載のバンドナイフ式スライサー。
9. 前記噴射ノズルは、前記被加工物をシート状にスライスしている最中の前記バンドナイフの、前記被加工物を通過し終えた直後の位置に、設けられていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサー。
10. 請求項１〜５のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーの刃位置調整方法または請求項６〜９のいずれかに記載のバンドナイフ式スライサーを用いてスライスされた研磨パッド。

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