JP2010125543A - ワイヤソー用のボビン及びワイヤソー - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤの巻き回圧力により円筒状のボビン本体が変形することを抑制できるようにすること。
【解決手段】ワイヤソーの駆動軸３３を挿入可能な中心孔３７ｂを有し、外周面にワイヤソーのワイヤ１４を巻き回状態でスタックするための円筒状のボビン本体３７を備える。ボビン本体３７の長さ方向の中央部において中心孔３７ｂの内周には、その中央部を閉鎖状態で補強する補強壁３８を形成する。補強壁３８の軸心位置には、駆動軸３３上の連結凹部３３ａに係合可能な連結凸部４０ａを形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料をワイヤにより切断するワイヤソーにおいて、前記ワイヤが巻き回されるワイヤソー用のボビン、及びそのボビンを備えたワイヤソーに関するものである。

従来、この種のワイヤソー用のボビンとしては、例えば図５に示されるような構成が具体化されている。この従来構成においては、ボビン７１がワイヤソーの駆動軸７２に、通しボルト７３を用いて着脱可能に支持される。すなわち、ボビン７１が円筒状に形成され、そのボビン７１の外周にはワイヤソーのワイヤ７４を巻き回するための巻き胴部７５が形成されている。ボビン７１の中心には、前記駆動軸７２に嵌合可能な中心孔７６が形成されている。

また、特許文献１には図４に示す構成が開示されている。すなわち、前記図５の構成とほぼ同様に、ボビン５１が円筒状に形成され、そのボビン５１の外周にはワイヤソーのワイヤ５２を巻き回するための巻き胴部５３が設けられている。ボビン５１の中心には、図示しないモータにより回転されるワイヤソーの駆動軸５４に嵌合可能な中心孔５５が形成されている。

さらに、特許文献１の構成においては、前記ボビン５１の中心孔５５には、ボビン５１の基端から先端付近まで延びる大径孔部５５ａが形成されている。ボビン５１の先端付近において、中心孔５５にはフランジ５８が形成されている。そして、そのフランジ５８には、ボビン５１の先端付近に位置する小径孔部５５ｂと、大径孔部５５ａと小径孔部５５ｂとの間に位置するテーパ孔部５５ｃとが設けられている。駆動軸５４には、ボビン５１の中心孔５５の大径孔部５５ａに対応する大径軸部５４ａと、小径孔部５５ｂに嵌合可能な小径軸部５４ｂと、テーパ孔部５５ｃに接合可能なテーパ軸部５４ｃとが設けられている。

前記駆動軸５４の小径孔部５５ｂには、雄ネジ５６が形成されている。そして、ボビン５１の中心孔５５を駆動軸５４に挿入した状態で、ボビン５１の先端側から雄ネジ５６にナット５７が螺合されることにより、駆動軸５４のテーパ軸部５４ｃが中心孔５５のテーパ孔部５５ｃに圧接される。
特開２０００−３１７８０５号公報

ところが、前記図４及び図５に示す従来のワイヤソー用のボビンにおいては、次のような問題があった。すなわち、ボビン５１，７１が円筒状に形成され、例えば、図５に２点鎖線で示すように、ボビン５１，７１の巻き胴部５３，７５にワイヤ５２，７４が巻き取られているとき、そのワイヤ５２，７４の巻き回圧力により、巻き胴部５３，７５が内側に向かって凹状に変形して、ワイヤ５２，７４の巻き取り形状が悪くなる。そして、このように、ワイヤ５２，７４の巻き取り形状が悪くなると、外周側に巻き回されたワイヤ５２，７４がその内周側のワイヤの巻き取り部に食い込む。この状態で、ボビン５１，７１が駆動軸５４，７２に支持されて、ワイヤ５２，７４によるワーク加工が開始されると、ワイヤ５２，７４の繰り出し（巻き出し）時に、ワイヤ５２，７４の張力が大きく変動する。このため、ワイヤ５２，７４が切断されたり、ワークの加工精度が低下したりする。

また、特許文献１の構成において、ボビン５１が駆動軸５４に支持されて、中心孔５５の小径孔部５５ｂに駆動軸５４の小径軸部５４ｂが挿入された状態においても、小径孔部５５ｂがボビン５１の端部に位置しているため、ワイヤ５２の巻き回圧力により、図４に鎖線で示すように巻き胴部５３が凹状に変形する。従って、この場合も、前記のワイヤ切断や、加工精度の低下の問題が生じる。

さらに、特許文献１の構成において、ワイヤ５２の巻き回圧力は、図４に矢印で示すように、中心孔５５の小径孔部５５ｂに対して縮径方向の力として作用する。このため、駆動軸５４に対するボビン５１の着脱が困難になるという別の問題も生じる。すなわち、ワイヤソーとは別のワイヤ巻き取り装置により、ボビン５１の巻き胴部５３に新しいワイヤ５２を巻き回して、そのボビンをワイヤソーの駆動軸５４に装着する際、ボビン５１の中心孔５５の小径孔部５５ｂを駆動軸５４の小径軸部５４ｂに嵌合することが困難である。また、ワイヤソーの運転にともない、一方のボビンから他方のボビンにワイヤ５２が巻き取られた後に、そのワイヤ巻き取り状態のボビンを駆動軸５４から取り外す際に、駆動軸５４の小径軸部５４ｂからボビン５１の中心孔５５の小径孔部５５ｂを抜き取ることが困難になる。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。この発明の主な目的は、ワイヤの巻き回圧力による変形を抑制することができるワイヤソー用のボビン、及びそのボビンを備えたワイヤソーを提供することにある。

上記の目的を達成するために、ボビンの駆動軸を挿入可能な中心孔を有し、外周面にワイヤを巻き回するための円筒状のボビン本体を備えたワイヤソー用のボビンであって、前記ボビン本体の軸線方向の中央部において、前記中心孔の内周にはその中央部を閉鎖状態で補強する補強壁を設けたことを特徴としている。

従って、この発明においては、円筒状のボビン本体の中央部が補強壁により補強されているので、ボビン本体上にワイヤが巻き取られたとき、そのワイヤの巻き回圧力によるボビンの変形は微少に抑えられる。よって、ボビン本体の変形にともない、ワイヤの巻き取り形状が悪くなることを抑制することができる。

また、前記の構成において、前記補強壁の軸心位置には、前記駆動軸上の連結凹部に係合可能な連結凸部を設けるとよい。このように構成した場合には、ボビン本体上にワイヤが巻き取られたとき、そのワイヤの巻き回圧力により、連結凸部と連結凹部との連結部分に締め付け力が作用することはない。よって、ボビン本体を駆動軸に対して容易に着脱することができる。

さらに、前記の構成において、前記補強壁の軸心位置には、前記駆動軸上の連結凸部に係合可能な連結凹部を設けることが好ましい。従って、補強壁と駆動軸との連結部の凹凸が逆になるのみであって、前記と同様な作用を得ることができる。

ワイヤソーに係る発明においては、請求項２に記載のボビンを備え、モータにより回転される駆動軸をボビンの中心孔に挿入して、前記連結凹部と前記連結凸部とを連結したことを特徴とする。

同じくワイヤソーに係る発明においては、請求項３に記載のボビンを備え、モータにより回転される駆動軸をボビンの中心孔に挿入して、前記連結凸部と前記連結凹部とを連結したことを特徴とする。

この発明によれば、ワイヤの巻き回圧力により円筒状のボビン本体が変形することを抑制することができ、ワイヤ切断を防止できるとともに、加工精度を向上できるという効果を発揮する。

以下に、この発明の一実施形態を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のワイヤソーにおいては、図示しないコラムに切断機構１１が装設されている。この切断機構１１は、所定間隔をおいて平行に延びる複数の加工用ローラ１２，１２を備え、それらの加工用ローラ１２，１２の外周には多数の環状溝１２ａ，１２ａが所定ピッチで形成されている。加工用ローラ１２，１２の各環状溝１２ａ，１２ａには、１本の線材よりなるワイヤ１４が連続して巻き回されている。そして、図示しないローラ駆動用モータにて加工用ローラ１２，１２が正逆回転されることにより、ワイヤ１４が加工用ローラ１２，１２間において往復走行される。この場合、ワイヤ１４の走行は、一定量前進及びその一定量前進より少ない移動量の一定量後退を交互に繰り返し、全体としてワイヤ１４が歩進的に前進するように行われる。

図１に示すように、前記切断機構１１の上方には、スラリ供給機構１５が設けられ、このスラリ供給機構１５から加工用ローラ１２，１２間のワイヤ１４に、遊離砥粒を含むスラリが供給される。切断機構１１の上方には、硬脆材料よりなるワーク１６が図示しないワーク支持機構にセットした状態で配置される。そして、ワイヤ１４が加工用ローラ１２，１２間で走行されるとともに、そのワイヤ１４上にスラリ供給機構１５からスラリが供給されながら、ワーク支持機構とともにワーク１６が切断機構１１に向かって下降される。この下降により、ワーク１６がワイヤ１４に押し付けられて、切断される。

図１に示すように、ワイヤソーの図示しないフレーム１８には図２に示すリール機構１７が装設されている。このリール機構１７は、外周面のワイヤ１４が巻き回される一対のボビン２０，２０、すなわちワイヤ１４を繰り出すための繰り出し側ボビン２０（図１において左側または右側のボビン２０）と、ワイヤ１４を巻き取るための巻き取り側ボビン２０（図１において右側または左側のボビン２０）とを備えている。そして、回転方向及び回転速度を変更可能な図示しないモータにより、リール機構１７の両ボビン２０，２０が正逆回転されることにより、繰り出し側ボビン２０から切断機構１１にワイヤ１４が繰り出し及び巻き取りをともないながら全体として順次繰り出されるとともに、加工に使用された後のワイヤ１４が巻き取り側ボビン２０に巻き取り及び繰り出しをともないながら全体として順次巻き取られる。

図１に示すように、前記フレームには図示しないトラバース機構が、リール機構１７の繰り出し側ボビン２０及び巻き取り側ボビン２０と隣接対応した状態で装設されている。そして、トラバース機構により、繰り出し側ボビン２０及び巻き取り側ボビン２０からのワイヤ１４の繰り出しと、同じく繰り出し側ボビン２０及び巻き取り側ボビン２０に対するワイヤ１４の巻き取りとが、ボビン２０，２０の長さ方向にワイヤ１４をトラバースしながら案内される。

前記リール機構１７と切断機構１１との間にはそれぞれ図示しない張力付与機構が配設されている。そして、張力付与機構により、加工用ローラ１２，１２間等のワイヤ１４に対して所定の張力が付与される。

次に、前記リール機構１７における両ボビン２０，２０の構造及びその支持構成について詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、前記フレーム１８には、軸受筒３１が複数のボルト３２により水平方向に貫通固定されている。軸受筒３１内には、駆動軸３３が複数のベアリング３４を介して回転可能に支持されている。駆動軸３３の先端中央部には連結凹部３３ａが形成されるとともに、先端周辺部には複数のネジ孔３３ｂが形成されている。駆動軸３３の基端にはプーリ３５が取り付けられ、このプーリ３５と図示しないモータのモータ軸上に取り付けられたプーリとの間にはベルト３６が掛装されている。そして、モータの回転により、ベルト３６及びプーリ３５を介して駆動軸３３が回転される。

図２及び図３に示すように、前記繰り出し側ボビン２０及び巻き取り側ボビン２０のボビン本体３７は、鉄系金属等の金属により円筒状に形成されている。ボビン本体３７の外周にはワイヤ１４を巻き回状態でスタックするための巻き胴部３７ａが形成されるとともに、外周両端にはフランジ３７ｃが形成されている。ボビン本体３７の中心には、前記駆動軸３３の外周の軸受筒３１に外嵌可能な中心孔３７ｂが形成されている。ボビン本体３７の長さ方向の中央部において、中心孔３７ｂの内周にはその中央部を閉鎖状態で補強するための補強壁３８が形成されている。

前記補強壁３８は、ボビン本体３７の中心孔３７ｂの内周面に一体に形成された環状の壁部３９と、その壁部３９の中心部の透孔３９ａ内に嵌合固定された連結部材４０とから構成されている。連結部材４０の中心部には、駆動軸３３上の連結凹部３３ａに係合可能な連結凸部４０ａが形成されている。連結部材４０の外周にはフランジ部４０ｂが突設され、そのフランジ部４０ｂには複数のボルト挿通孔４０ｃが形成されている。ボビン本体３７内の壁部３９には、連結部材４０のボルト挿通孔４０ｃに対応する複数のボルト挿通孔３９ｂが形成されている。

そして、ボビン本体３７の中心孔３７ｂの先端側から各ボルト挿通孔４０ｃ，３９ｂを介して駆動軸３３のネジ孔３３ｂに複数のボルト４１が螺合されることにより、ボビン本体３７が駆動軸３３に対して固定されている。この状態で、連結部材４０の連結凸部４０ａが駆動軸３３の連結凹部３３ａに嵌合されて、ボビン本体３７が駆動軸３３に対して一体回転可能に連結されている。

さて、未使用の新たなワイヤ１４は、ボビン２０に満巻状態で巻き付けられている。そして、この新たなワイヤ１４を用いてワーク１６が加工される場合は、一方の駆動軸３３に満巻ボビン２０が支持されるとともに、他方の駆動軸３３に空ボビン２０が支持される。この状態で、ワイヤソーが運転されると、駆動軸３３の正逆回転にともなって、前記のように、ボビン２０，２０も正逆回転され、ワイヤ１４が加工用ローラ１２，１２の位置において加工に供されるとともに、トラバース機構（図示しない）によりトラバースされながら、繰り出し及び巻き取りが繰り返され、満巻ボビン２０側から加工用ローラ１２，１２等を経て繰り出されて空ボビン２０側に巻き取られる。

このとき、ボビン本体３７の中心孔３７ｂの内周にその中央部を閉鎖状態で補強するための補強壁３８が設けられているため、ワイヤ１４が巻き回されても、ボビン本体３７の変形を防止できる。

従って、この実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１） この実施形態のワイヤソーのボビン２０，２０においては、円筒状をなすボビン本体３７の長さ方向の中央部に位置するように、ボビン本体３７の中心孔３７ｂの内周にその中央部を閉鎖状態で補強するための補強壁３８が設けられている。このため、ボビン本体３７の巻き胴部３７ａ上にワイヤ１４が巻き取られたとき、そのワイヤ１４の巻き回圧力が補強壁３８により受け止められて、巻き胴部３７ａの中央部が凹状に変形するおそれを防止することができる。よって、ボビン本体３７の巻き胴部３７ａの変形にともない、ワイヤ１４の巻き取り形状が悪くなることを防止することができる。このため、ワイヤ１４の張力変動を抑制でき、ワイヤ１４の切断や加工精度の低下を回避できる。

（２） この実施形態のボビン２０，２０においては、ボビン本体３７内の補強壁３８には、駆動軸３３上の連結凹部３３ａに係合可能な連結凸部４０ａが形成されている。このため、ボビン本体３７の巻き胴部３７ａ上にワイヤ１４が巻き取られたとき、そのワイヤ１４の巻き回圧力により、連結凸部４０ａと連結凹部３３ａとの連結部分に締め付け力が作用することはない。よって、ボビン本体３７を駆動軸３３に対して容易に着脱することができ、ボビン２０の取り扱いを容易に行うことができる。

すなわち、ワイヤソーと別のワイヤ巻き取り装置により、繰り出し側ボビン２０におけるボビン本体３７の巻き胴部３７ａに新しいワイヤ１４を巻き回して、そのボビン２０をワイヤソーの駆動軸３３に装着する場合、ボビン本体３７側の連結凸部４０ａを駆動軸３３側の連結凹部３３ａに対して容易に連結させることができる。また、ワイヤソーの運転にともない、繰り出し側ボビン２０から巻き取り側ボビン２０にワイヤ１４が巻き取られた後に、そのワイヤ巻き取り状態のボビン２０を駆動軸３３から取り外す場合にも、駆動軸３３側の連結凹部３３ａからボビン本体３７側の連結凸部４０ａを容易に抜き取ることができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態においては、駆動軸３３に連結凹部３３ａが、ボビン２０の補強壁３８（連結部材４０）に連結凸部４０ａがそれぞれ形成されている。これに対し、この関係を逆にして、駆動軸３３に連結凸部４０ａを、ボビン２０の補強壁３８（連結部材４０）に連結凹部を形成すること。

・ ボビン本体３７の材質としては鉄系金属に限らず、アルミニウム合金やチタン合金を用いることも考えられる。
・ 前記実施形態においては、ボビン２０，２０の駆動軸３３が水平方向を向くワイヤソーにおいて本発明を具体化したが、駆動軸が上下方向を向くワイヤソーに本発明を具体化してもよい。

・ 前記実施形態においては、リール機構１７の両ボビン２０，２０が正逆回転されることにより、繰り出し側ボビン２０から切断機構１１にワイヤ１４が繰り出し及び巻き取りをともないながら全体として順次繰り出されるとともに、加工に使用された後のワイヤ１４が巻き取り側ボビン２０に巻き取り及び繰り出しをともないながら全体として順次巻き取られるように構成されている。これに対し、ワイヤ１４が反転移動されることなく一方向に連続移動されることにより、ワーク加工が行われるタイプのワイヤソーにおいて本発明を具体化してもよい。

一実施形態のワイヤソー用のボビンを備えたワイヤソーを示す要部斜視図。 図１のワイヤソーにおけるボビンの部分を拡大して示す要部断面図。 同じくボビンの部分を分解して示す要部斜視図。 従来のワイヤソー用のボビンを示す要部断面図。 図４とは異なる従来のワイヤソー用のボビンを示す要部断面図。

符号の説明

１１…切断機構、１２…加工用ローラ、１４…ワイヤ、１７…リール機構、２０…ボビン、３３…駆動軸、３３ａ…連結凹部、３３ｂ…ネジ孔、３７…ボビン本体、３７ａ…巻き胴部、３７ｂ…中心孔、３８…補強壁、３９…壁部、４０…連結部材、４０ａ…連結凸部、４１…ボルト。

Claims (5)

1. ボビンの駆動軸を挿入可能な中心孔を有し、外周面にワイヤを巻き回するための円筒状のボビン本体を備えたワイヤソー用のボビンであって、
   前記ボビン本体の軸線方向の中央部において、前記中心孔の内周にはその中央部を閉鎖状態で補強する補強壁を設けたことを特徴とするワイヤソー用のボビン。
2. 前記補強壁の軸心位置には、前記駆動軸上の連結凹部に係合可能な連結凸部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー用のボビン。
3. 前記補強壁の軸心位置には、前記駆動軸上の連結凸部に係合可能な連結凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー用のボビン。
4. 請求項２に記載のボビンを備え、モータにより回転される駆動軸をボビンの中心孔に挿入して、前記連結凹部と前記連結凸部とを連結したことを特徴とするワイヤソー。
5. 請求項３に記載のボビンを備え、モータにより回転される駆動軸をボビンの中心孔に挿入して、前記連結凸部と前記連結凹部とを連結したことを特徴とするワイヤソー。

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