JP2011224713A - Method for producing elastic roller with groove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溝付き弾性ローラの製造方法に関し、詳細には、複数のＶ溝が外周面の周方向に形成された溝付き弾性ローラの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a grooved elastic roller, and more particularly to a method for manufacturing a grooved elastic roller in which a plurality of V-grooves are formed in the circumferential direction of an outer peripheral surface.
溝付き弾性ローラは、ワイヤーソー用メインローラ、電子写真用ローラ、刃物カット用ローラ等の広範な工業分野で使用されている。このような溝付き弾性ローラは、通常、外周層とこの外周層内に挿設された芯体とを備えている。上記外周層は、ウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の合成樹脂の成型体から形成されている。特に、各種のワーク（被加工物）を切断するためのワイヤーソーにおいては、複数の円柱状のメインローラが所定間隔おきに配設され、それらのメインローラの外周面（外周層の周面）に、複数のＶ字状のワイヤー溝（以下、「Ｖ溝」ともいう。）が所定ピッチで形成されている。 The grooved elastic roller is used in a wide range of industrial fields such as a wire saw main roller, an electrophotographic roller, and a cutter cutting roller. Such a grooved elastic roller normally includes an outer peripheral layer and a core body inserted in the outer peripheral layer. The outer peripheral layer is formed from a molded body of synthetic resin such as urethane resin or polyethylene resin. In particular, in a wire saw for cutting various workpieces (workpieces), a plurality of cylindrical main rollers are arranged at predetermined intervals, and the outer peripheral surfaces (peripheral surfaces of the outer peripheral layer) of these main rollers. In addition, a plurality of V-shaped wire grooves (hereinafter also referred to as “V grooves”) are formed at a predetermined pitch.
ワイヤーソーによるワークの切断を行う場合には、メインローラのＶ溝に掛装されたピアノ線等のワイヤーを走行させながら、そのワイヤー上にスラリー（砥粒を含むクーラント溶液）を供給し、この状態でワイヤーに対してワークを圧接することによって、ワークを切断することができる。上記ワイヤーとしては、ダイヤモンドを電着する等して得られた固定砥粒ワイヤーも用いることができる。 When cutting a workpiece with a wire saw, a slurry (a coolant solution containing abrasive grains) is supplied onto the wire while running a wire such as a piano wire hung on the V groove of the main roller. The workpiece can be cut by pressing the workpiece against the wire in the state. As said wire, the fixed abrasive wire obtained by electrodepositing a diamond etc. can also be used.
このようなメインローラを備えたワイヤーソーを用いた切断によって、厚さの薄い加工物を製造する場合には、外周層のＶ溝の形成ピッチを小さくし、ワイヤーの配列ピッチを狭くする必要がある。近年では、太陽電池用のシリコンウェハ等の加工物の薄膜化傾向が顕著となっており、これに伴ってＶ溝のさらなる形成ピッチの狭小化及び開口角度の狭角化が要求されている。 In the case of manufacturing a thin workpiece by cutting using a wire saw having such a main roller, it is necessary to reduce the pitch of the V-grooves in the outer peripheral layer and the arrangement pitch of the wires. is there. In recent years, the tendency to reduce the thickness of workpieces such as silicon wafers for solar cells has become prominent, and along with this, further narrowing of the V-groove formation pitch and narrowing of the opening angle are required.
外周層の外周面へのＶ溝の形成には、従来、バイト等による切削加工が主に採用されているものの、Ｖ溝の狭ピッチ化及び狭角化（例えば、形成ピッチ０．２８ｍｍ、開口角度３０°以下）が進むにつれ、切削加工でのＶ溝形成に限界が生じている。また、切削加工では切削時の発熱が大きいために水等による冷却を必要とし、Ｖ溝形成作業の効率化も困難である。これに対し、充分な精度で溝切り加工を行うために、溝の目標形状に対応する形状の切刃の刃部を有し、その刃部の内部に中空部が形成されており、この中空部を囲む刃部内側面の先端側に切刃のすくい面が形成されている溝切り工具が提案されている（特開２００７−２７６０２０号公報）。 Conventionally, cutting with a cutting tool or the like has been mainly used for forming the V-groove on the outer peripheral surface of the outer peripheral layer. However, narrowing and narrowing of the V-groove (for example, forming pitch 0.28 mm, opening) As the angle (30 ° or less) advances, there is a limit to the V-groove formation in the cutting process. Further, since cutting generates a large amount of heat during cutting, cooling with water or the like is required, and it is difficult to improve the efficiency of the V-groove forming operation. On the other hand, in order to perform grooving with sufficient accuracy, it has a blade portion of a cutting blade corresponding to the target shape of the groove, and a hollow portion is formed inside the blade portion. A grooving tool has been proposed in which a rake face of the cutting edge is formed on the tip side of the inner side surface of the blade part surrounding the part (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-276020).
しかしながら、上記溝切り工具では、中空部を有する上記刃部を一体的に形成していることから、Ｖ溝の開口角度を変えるためにはその都度所望の開口角度をなす刃部を形成する必要があり経済的でない。また、上記刃部に中空部を設けつつ実際の使用に耐え得る強度を確保するにはある程度の刃厚が必要となり、Ｖ溝の狭ピッチ化及び狭角化への対応にも充分でない。さらに、刃厚を薄くした場合には、被加工物への切り込みの際の負荷に耐えきれないで刃部に欠け等が生じやすくなってしまうことから、ランニングコストの増大を招くおそれがある。加えて、この技術によるＶ溝形成は、所定角度を有する刃部の弾性体への押し付けによる切削加工であることから、従来のバイトによる切削加工で生じているＶ溝縁部でのササクレの発生や溝幅の不揃い等の不都合が生じ得る。 However, in the grooving tool, since the blade portion having the hollow portion is integrally formed, in order to change the opening angle of the V-groove, it is necessary to form a blade portion having a desired opening angle each time. Is not economical. In addition, a certain blade thickness is required to secure the strength that can withstand actual use while providing a hollow portion in the blade portion, and it is not sufficient to cope with narrowing and narrowing of the V-groove. Furthermore, when the blade thickness is reduced, the blade portion may not be able to withstand the load at the time of cutting into the workpiece, and the blade portion is liable to be chipped and the like, which may increase the running cost. In addition, since the V-groove formation by this technique is a cutting process by pressing the blade part having a predetermined angle against the elastic body, the generation of the crust at the edge of the V-groove generated by the cutting process by the conventional cutting tool. And inconveniences such as uneven groove widths may occur.
本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｖ溝の開口角度を自在に変更可能であり、刃部の薄厚化と共にＶ溝形成の狭ピッチ化にも充分に対応することができ、加工面がより清浄で溝幅も一定のＶ溝を形成可能な溝付き弾性ローラの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and its purpose is to freely change the opening angle of the V-groove, and it can sufficiently cope with the thinning of the blade and the narrow pitch of the V-groove formation. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a grooved elastic roller capable of forming a V-groove with a clean surface and a constant groove width.
本発明者らは、上記従来技術で生じている不都合を検討したところ、切削対象が弾性を有するエラストマー材料であり、その特有の弾性によって加工の際の切削抵抗が生じ、その結果、切削対象が変形してしまって目的の形状が得られないことに原因があるという知見を得た。 The inventors of the present invention have studied the inconveniences occurring in the above-described prior art. As a result, the cutting object is an elastomer material having elasticity, and the cutting resistance is generated due to its unique elasticity. It was found that there was a cause that the target shape could not be obtained due to deformation.
その結果、上記課題を解決するためになされた発明は、
弾性ローラの外周面の周方向に複数のＶ溝を形成する溝付き弾性ローラの製造方法であって、
上記弾性ローラの周方向に弾性ローラ又は薄刃カッターを相対的に移動させつつ、その薄刃カッターを用いてＶ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みを形成する切込工程
を有することを特徴とする溝付き弾性ローラの製造方法である。
As a result, the invention made to solve the above problems is
A method for producing a grooved elastic roller that forms a plurality of V grooves in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller,
A slit that forms a first cut and a second cut forming the first side surface and the second side surface of the V groove using the thin blade cutter while relatively moving the elastic roller or the thin blade cutter in the circumferential direction of the elastic roller. A grooved elastic roller manufacturing method comprising: a step of inserting.
当該溝付き弾性ローラの製造方法では、弾性ローラへのＶ溝形成の際の切込工程において、上記弾性ローラの周方向に弾性ローラ又は薄刃カッターを相対的に移動させつつ、その薄刃カッターを用い、Ｖ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みを形成している。薄刃カッターによる切り込みの採用により、弾性ローラの外周面に対する切削抵抗を極力小さくすることができ、これにより、切り込みの際の上記外周面の変形を最小限に抑えることができ、所望の形状のＶ溝を効率良くかつ清浄に形成することができる。また、Ｖ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みをそれぞれ独立して行っていることから、Ｖ溝の形成ピッチ及び開口角度を任意の値に設定することができ、目的とするＶ溝の形状変更にも容易に対応することができる。さらに、上記薄刃カッターに欠け等が生じたとしても、その薄刃カッターは独立して設けられていることから刃部全体の交換の必要がなく、その薄刃カッターの交換や修繕だけ行えばよいので、ランニングコストの抑制にも繋がる。 In the manufacturing method of the grooved elastic roller, the thin blade cutter is used while relatively moving the elastic roller or the thin blade cutter in the circumferential direction of the elastic roller in the cutting step when forming the V groove on the elastic roller. The first cut and the second cut forming the first side surface and the second side surface of the V groove are formed. By adopting cutting with a thin blade cutter, it is possible to minimize the cutting resistance with respect to the outer peripheral surface of the elastic roller, thereby minimizing the deformation of the outer peripheral surface at the time of cutting, and having a desired V shape. The groove can be formed efficiently and cleanly. Moreover, since the 1st notch and 2nd notch which comprise the 1st side surface and 2nd side surface of a V-groove are each performed independently, the formation pitch and opening angle of a V-groove can be set to arbitrary values. Therefore, it is possible to easily cope with the target shape change of the V-groove. Furthermore, even if chipping or the like occurs in the thin blade cutter, since the thin blade cutter is provided independently, there is no need to replace the entire blade portion, it is only necessary to replace or repair the thin blade cutter, This also leads to a reduction in running costs.
当該溝付き弾性ローラの製造方法においては、上記切込工程が、刃面を弾性ローラの中心軸と垂直方向面に対して所定角度傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラの中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第１切り込み用薄刃カッターを用いて第１切り込みを形成する第１切込工程と、刃面を弾性ローラの中心軸と垂直方向面に対して上記第１切り込み用薄刃カッターと対称に傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラの中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第２切り込み用薄刃カッターを用いて第２切り込みを形成する第２切込工程とを有することが好ましい。このように、第１切込工程と第２切込工程とをそれぞれ独立してかつ対称的に行うことで、求められる形成ピッチ及び開口角度を有するＶ溝をより効率的かつ低コストで形成することができる。 In the manufacturing method of the grooved elastic roller, the cutting step includes the step of inclining the blade surface by a predetermined angle with respect to the surface perpendicular to the central axis of the elastic roller, and in this state, the blade edge with respect to the central axis of the elastic roller. A first cutting step of forming a first cut using a first cutting blade cutter capable of moving forward and backward relatively, and the first cutting of the blade surface with respect to a surface perpendicular to the central axis of the elastic roller. A second incision that forms a second incision by using a second incision thin blade cutter that is inclined symmetrically with the thin blade cutter for cutting and the blade tip can be moved forward and backward relative to the central axis of the elastic roller in this state. It is preferable to have a process. In this way, the V-groove having the required formation pitch and opening angle is formed more efficiently and at low cost by performing the first cutting process and the second cutting process independently and symmetrically. be able to.
当該溝付き弾性ローラの製造方法では、一のＶ溝を形成する際に、上記第１切込工程及び第２切込工程のうち一方を行った後に他方を行ってもよく、上記第１切込工程と第２切込工程とを同時に行ってもよい。いずれの場合であっても所定の形成ピッチ及び開口角度の複数のＶ溝を効率良く形成することができる。 In the manufacturing method of the grooved elastic roller, when one V-groove is formed, one of the first cutting step and the second cutting step may be performed and then the other may be performed. You may perform a cutting process and a 2nd cutting process simultaneously. In any case, a plurality of V grooves having a predetermined formation pitch and opening angle can be efficiently formed.
上記第１切込工程及び第２切込工程のうち一方を行った後に他方を行う場合、先に行う切込工程（以下、「先行切込工程」ともいう。）の切り込み深さを後に行う切込工程（以下、「後行切込工程」ともいう。）の切り込み深さより大きくすることが好ましい。先行切込工程の切り込み深さを後行切込工程より大きくすることで、切り込みが不充分な状態を回避することができ、Ｖ溝形成の確実性を向上させることができる。 When performing the other after performing one of the first cutting step and the second cutting step, the cutting depth of the first cutting step (hereinafter also referred to as “preceding cutting step”) is performed later. It is preferable to make it larger than the cutting depth of the cutting process (hereinafter also referred to as “following cutting process”). By making the cutting depth of the preceding cutting process larger than that of the subsequent cutting process, it is possible to avoid an insufficient cutting state and improve the reliability of V-groove formation.
上記Ｖ溝のピッチを０．３０ｍｍ以下、開口角度を３５°以下、深さを０．３０ｍｍ以下とすることが好ましい。このような条件でのＶ溝形成は従来であれば困難であったが、当該製造方法によれば効率良くかつ簡便に行うことができ、被加工物の薄厚化にも容易に対応することができる。 It is preferable that the pitch of the V groove is 0.30 mm or less, the opening angle is 35 ° or less, and the depth is 0.30 mm or less. V-groove formation under such conditions has been difficult in the past, but according to the manufacturing method, it can be performed efficiently and simply, and can easily cope with the thinning of the workpiece. it can.
上記薄刃カッターの刃厚を１．０ｍｍ以下、研磨角（両面研磨であれば、刃先の両研磨面間の角度。片面研磨であれば、刃先の研磨面と非研磨面との間の角度。以下同じ。）を３０°以下とすることにより、Ｖ溝の狭ピッチ化及び狭角化にも容易に対応することができる。 The blade thickness of the thin blade cutter is 1.0 mm or less, and the polishing angle (the angle between the two polished surfaces of the blade edge in the case of double-sided polishing. In the case of single-side polishing, the angle between the polished surface of the blade edge and the non-polished surface. The same applies hereinafter) to 30 ° or less, it is possible to easily cope with narrowing and narrowing of the V groove.
当該溝付き弾性ローラの製造方法により得られる弾性ローラは、ワイヤーソー用メインローラとして好適に用いることができる。 The elastic roller obtained by the manufacturing method of the grooved elastic roller can be suitably used as a wire saw main roller.
以上説明したように、本発明の弾性ローラの製造方法によれば、外周面が弾性体で形成される弾性ローラであっても、その周方向に微細な形状の、すなわち、ピッチや開口角度や深さの小さい清浄なＶ溝を精度よく、容易にかつ低コストで形成することができる。 As described above, according to the elastic roller manufacturing method of the present invention, even if the outer peripheral surface is an elastic roller formed of an elastic body, the circumferential direction has a fine shape, that is, the pitch, the opening angle, A clean V-groove with a small depth can be formed accurately, easily and at low cost.
本発明の溝付き弾性ローラの製造方法は、弾性ローラの外周面の周方向に複数のＶ溝を形成する溝付き弾性ローラの製造方法であって、上記弾性ローラの周方向に弾性ローラ又は薄刃カッターを相対的に移動させつつ、その薄刃カッターを用いてＶ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みを形成する切込工程を有することを特徴とする。 The grooved elastic roller manufacturing method of the present invention is a grooved elastic roller manufacturing method in which a plurality of V-grooves are formed in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller, the elastic roller or thin blade in the circumferential direction of the elastic roller. It has the notch process which forms the 1st notch and the 2nd notch which constitute the 1st side and the 2nd side of a V slot using the thin blade cutter, moving a cutter relatively, It is characterized by the above-mentioned.
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態である第１実施形態について、当該製造方法により得られる溝付き弾性ローラ及びそれに形成されたＶ溝、並びに当該製造方法の各工程及びこの製造方法に用いられる薄刃カッターを順次説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, with respect to the first embodiment which is an embodiment of the present invention, the grooved elastic roller obtained by the manufacturing method, the V-groove formed thereon, each step of the manufacturing method, and the thin blade cutter used in the manufacturing method Will be described sequentially.
＜溝付き弾性ローラ＞
図１に示す溝付き弾性ローラ１は、主に芯体３とこの芯体３の外周に設けられた外周層２とを備える。外周層２の表面には、周方向に複数のＶ溝４が形成されている。溝付き弾性ローラ１は、ワイヤーソー装置において、そのＶ溝４にワイヤーを掛装されるメインローラとして好適に用いられる。
<Elastic roller with groove>
The grooved elastic roller 1 shown in FIG. 1 mainly includes a core body 3 and an outer peripheral layer 2 provided on the outer periphery of the core body 3. A plurality of V grooves 4 are formed in the circumferential direction on the surface of the outer peripheral layer 2. The grooved elastic roller 1 is preferably used as a main roller in which a wire is hung on the V groove 4 in a wire saw device.
外周層２は、弾性体で形成されている。このような弾性体としては、ワイヤーソー装置におけるワークの切断加工の際の耐摩耗性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。このような弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠して２０℃で測定）としては、例えば８０°以上であり、８５°以上が好ましく、９０°以上がより好ましい。このような弾性体の具体例としては、例えばウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等のエラストマーが挙げられる。この中でも、得られる弾性ローラの耐摩耗性が優れることから、ウレタン系樹脂が好ましい。 The outer peripheral layer 2 is formed of an elastic body. Such an elastic body is not particularly limited as long as it is a material having wear resistance when the workpiece is cut in the wire saw device. The JIS-A hardness (measured at 20 ° C. in accordance with JIS-K6253) of such an elastic body is, for example, 80 ° or more, preferably 85 ° or more, and more preferably 90 ° or more. Specific examples of such elastic bodies include elastomers such as urethane resins, silicone resins, and polyolefin resins. Of these, urethane resins are preferred because the resulting elastic roller has excellent wear resistance.
上記芯体３は、中空の円柱形状を有している。芯体３の外周面を構成する壁の厚みは特に限定されず、代表的には１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。また、芯体３の外径は、用いられる用途等によって異なるが、典型的には１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下である。芯体３の材料は、ワークの加工・切断時にかかる応力に耐えうると共に、回転による振れ精度を充分確保することができる程度の剛性を有するものである限り特に限定されず、例えばクロム鋼、モリブデン鋼、ステンレス等の中から適宜選択される。芯体３の形成方法としては、特に限定されず、鋳造、鍛造、半溶融鍛造等の公知の方法を採用することができる。 The core body 3 has a hollow cylindrical shape. The thickness of the wall which comprises the outer peripheral surface of the core body 3 is not specifically limited, Typically, it is 10 mm or more and 50 mm or less. Moreover, although the outer diameter of the core body 3 changes with uses etc. which are used, it is 10 cm or more and 50 cm or less typically. The material of the core 3 is not particularly limited as long as it can withstand the stress applied during processing and cutting of the workpiece and has sufficient rigidity to ensure sufficient runout accuracy by rotation. For example, chromium steel, molybdenum It is appropriately selected from steel, stainless steel and the like. It does not specifically limit as a formation method of the core 3, Well-known methods, such as casting, forging, and semi-molten forging, are employable.
＜Ｖ溝＞
複数のＶ溝４は、ワイヤーソー用メインローラとしての溝付き弾性ローラ１の外周層２の外周面において周方向に形成されている。弾性ローラ１におけるＶ溝数は用途等に応じて変更すればよい。例えば、ワイヤーソー用メインローラであれば、ローラ１本あたり１５００溝〜２０００溝程度のＶ溝数を採用することができる。図２に示すように、Ｖ溝４の形状は、主に、Ｖ溝の第１側面４Ａと第２側面４Ｂとの間のなす角度である開口角度θ及びＶ溝の深さＤで規定される。それぞれのＶ溝はピッチＰの間隔で形成されている。また、Ｖ溝４は仕切壁５により区画されている。なお、図２には図示していないが、Ｖ溝４には、第１側面及び第２側面のそれぞれに沿ってＶ溝の最深点より内部に向かって延出切込（後述）が形成されている。
<V groove>
The plurality of V-grooves 4 are formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the outer peripheral layer 2 of the grooved elastic roller 1 as a wire saw main roller. What is necessary is just to change the number of V-grooves in the elastic roller 1 according to a use etc. For example, in the case of a wire saw main roller, the number of V grooves of about 1500 to 2000 grooves per roller can be adopted. As shown in FIG. 2, the shape of the V-groove 4 is mainly defined by an opening angle θ that is an angle formed between the first side surface 4A and the second side surface 4B of the V-groove and a depth D of the V-groove. The Each V groove is formed at an interval of a pitch P. Further, the V groove 4 is partitioned by a partition wall 5. Although not shown in FIG. 2, the V groove 4 is formed with a cut (explained later) extending inward from the deepest point of the V groove along each of the first side surface and the second side surface. ing.
上記Ｖ溝の開口角度θの上限としては、３５°が好ましく、３０°がより好ましく、２６°がさらに好ましい。一方、開口角度θの下限としては、１０°が好ましく、１２°がより好ましく、１４°がさらに好ましい。開口角度θを上記範囲とすることで、Ｖ溝の狭ピッチ化及び狭角化に対応することができると共に、Ｖ溝形成の作業効率の低下を防止することができる。 The upper limit of the V groove opening angle θ is preferably 35 °, more preferably 30 °, and even more preferably 26 °. On the other hand, the lower limit of the opening angle θ is preferably 10 °, more preferably 12 °, and even more preferably 14 °. By setting the opening angle θ in the above range, it is possible to cope with the narrowing and narrowing of the V groove and to prevent the work efficiency of forming the V groove from being lowered.
上記Ｖ溝の深さＤの上限としては、０．３０ｍｍが好ましく、０．２７ｍｍがより好ましく、０．２４ｍｍがさらに好ましい。一方、深さＤの下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．０７ｍｍがより好ましく、０．０９ｍｍがさらに好ましい。深さＤを上記範囲とすることにより、ワイヤーソー装置におけるワイヤーの脱落を防止することができると共に、Ｖ溝を精度よく形成することができる。 The upper limit of the depth D of the V-groove is preferably 0.30 mm, more preferably 0.27 mm, and further preferably 0.24 mm. On the other hand, as a minimum of depth D, 0.05 mm is preferred, 0.07 mm is more preferred, and 0.09 mm is still more preferred. By setting the depth D in the above range, it is possible to prevent the wires from falling off in the wire saw device and to form the V-groove with high accuracy.
Ｖ溝４のピッチＰは、製造されるべき加工品の厚さに応じて変更することができる。溝付き弾性ローラ１では、複数のＶ溝４がウレタン系樹脂等の高耐摩耗性弾性体に形成されているので、Ｖ溝４のピッチＰを１００μｍ以上１０００μｍ以下の程度にまで小さくすることが可能である。これにより、近年における太陽電池用のシリコンウェハに代表されるように加工品の薄膜化傾向に充分対応することができる。 The pitch P of the V-groove 4 can be changed according to the thickness of the workpiece to be manufactured. In the grooved elastic roller 1, since the plurality of V-grooves 4 are formed in a highly wear-resistant elastic body such as urethane resin, the pitch P of the V-grooves 4 can be reduced to about 100 μm or more and 1000 μm or less. Is possible. As a result, it is possible to sufficiently cope with the trend of thinned processed products as represented by silicon wafers for solar cells in recent years.
Ｖ溝４のピッチＰの上限としては、０．３０ｍｍが好ましく、０．２８ｍｍがより好ましく、０．２６ｍｍがさらに好ましい。一方、このピッチＰの下限としては、０．１０ｍｍが好ましく、０．１２ｍｍがより好ましく、０．１４ｍｍがさらに好ましい。Ｖ溝４のピッチＰが上記範囲にあることで加工品の薄厚化に充分に対応することができる。 The upper limit of the pitch P of the V groove 4 is preferably 0.30 mm, more preferably 0.28 mm, and further preferably 0.26 mm. On the other hand, the lower limit of the pitch P is preferably 0.10 mm, more preferably 0.12 mm, and still more preferably 0.14 mm. When the pitch P of the V-groove 4 is in the above range, it can sufficiently cope with the thinning of the processed product.
仕切壁５は、複数のＶ溝４を隔てる壁部である。仕切壁３は、Ｖ溝４の各々にワイヤーが配置される際に、各ワイヤーの両側においてワイヤーと接触し保持する。仕切壁３の側面形状は、Ｖ溝４が形成されることで規定される。また、仕切壁３の厚みは、形成されるＶ溝４のピッチＰ及び開口角度によって規定される。 The partition wall 5 is a wall portion that separates the plurality of V grooves 4. The partition wall 3 contacts and holds the wire on both sides of each wire when the wire is disposed in each of the V grooves 4. The side surface shape of the partition wall 3 is defined by forming the V groove 4. Moreover, the thickness of the partition wall 3 is prescribed | regulated by the pitch P and opening angle of the V groove 4 to be formed.
＜溝付き弾性ローラの製造方法＞
まず、当該製造方法に用いられるＶ溝形成装置について説明し、その後、当該製造方法における切込工程を説明する。
<Method for producing grooved elastic roller>
First, a V-groove forming apparatus used in the manufacturing method will be described, and then a cutting process in the manufacturing method will be described.
＜Ｖ溝形成装置＞
図３に示したＶ溝形成装置１０では、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂが、それぞれ第１支持フレーム１４Ａ及び第２支持フレーム１４Ｂに支持されており、これら第１及び第２支持フレーム１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれ第１切込ステージ１５Ａ及び第２切込ステージ１５Ｂに垂直に設けられている。さらに、第１切込ステージ１５Ａ及び第２切込ステージ１５Ｂは、共に一のｘｙステージ１６上にそれぞれ独立して前後進及びｘｙステージ１６のｘｙ平面に沿って回転可能に取り付けられており、ｘｙステージ１６は基台１７上に前後方向（図３中、ｘ方向）左右方向（図３中、ｙ方向）及びこれらを組み合わせた方向に移動可能に取り付けられている。
<V groove forming device>
In the V-groove forming apparatus 10 shown in FIG. 3, the first cutting thin blade cutter 13A and the second cutting thin blade cutter 13B are supported by the first support frame 14A and the second support frame 14B, respectively. The second support frames 14A and 14B are provided perpendicular to the first cutting stage 15A and the second cutting stage 15B, respectively. Furthermore, the first cutting stage 15A and the second cutting stage 15B are both mounted on the xy stage 16 independently of each other so as to be able to move forward and backward and rotate along the xy plane of the xy stage 16, respectively. The stage 16 is mounted on the base 17 so as to be movable in the front-rear direction (x direction in FIG. 3), the left-right direction (y direction in FIG. 3), and a combination thereof.
第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃面は、弾性ローラ１´の中心軸（図示せず）と垂直方向面に対して所定角度δＡ傾斜している。また、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａは、その刃面と第１切込ステージ１５Ａの前後進方向（図中、両矢印ｘＡの方向）とが一致するように、支持フレーム１４Ａに支持されている。従って、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａは、第１切込ステージ１５Ａの前後進に伴い、弾性ローラ１´の中心軸と垂直方向面に対して所定角度δＡ傾斜した状態で、刃先を弾性ローラ１´の中心軸に対して相対的に前後進可能なように構成されている。 Blade surface of the first cut for thin-blade cutters 13A is inclined a predetermined angle [delta] A relative to the vertical direction face the central axis of the elastic roller 1 '(not shown). The first cut for thin-blade cutter. 13A (in the figure, the direction of the double arrow x A) backward direction before the cutting surface and the first cut stage 15A so that the match is supported by the support frame 14A Yes. Therefore, the first cut for thin-blade cutters 13A is, with the reverse before the first cutting stage 15A, in an inclined a predetermined angle [delta] A to the central axis and vertical surface of the elastic roller 1 ', the elastic roller a cutting edge It is configured to be able to move forward and backward relative to the central axis of 1 ′.
第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂの刃面も同様に、弾性ローラ１´の中心軸と垂直方向面に対して第１切り込み用薄刃カッター１３Ａと対称的に所定角度δＢ傾斜している。また、第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂは、その刃面と第２切込ステージ１５Ｂの前後進方向（図中、両矢印ｘＢの方向）とが一致するように、支持フレーム１４Ｂに支持されている。従って、第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂは、第２切込ステージ１５Ｂの前後進に伴い、弾性ローラ１´の中心軸と垂直方向面に対して所定角度δＢ傾斜した状態で、刃先を弾性ローラ１´の中心軸に対して相対的に前後進可能なように構成されている。 Similarly blade surface of the second cuts for thin blade cutter 13B, elastically roller center axis and the first cut for thin blade cutters 13A and symmetrically predetermined angle [delta] B inclined relative to the vertical plane of the 1 '. Further, second cuts for thin-blade cutter 13B is (in the figure, the direction of the double arrow x B) backward direction before the cutting surface and the second cut stage 15B so that the match is supported by the support frame 14B Yes. Therefore, second cuts for thin-blade cutter 13B is with the reverse before the second cut stage 15B, in a state where the predetermined angle [delta] B inclined with respect to the central axis and vertical surface of the elastic roller 1 ', the elastic roller a cutting edge It is configured to be able to move forward and backward relative to the central axis of 1 ′.
第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃面の傾斜角度δＡと、第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂの刃面の傾斜角度δＢの合計が、目的とするＶ溝の開口角度θ（図２参照）に相当する。第１切込ステージ１５Ａ及び第２切込ステージ１５Ｂがｘｙ平面に沿って回転可能にｘｙステージ１６上に取り付けられていることから、目的とするＶ溝の開口角度θの変更は、その変更に応じて要求される各刃面の傾斜角度δに対応するように、前後進方向ｘＡ及びｘＢを回転させることで行うことができる。このようにＶ溝の開口角度θの変更に伴って刃面の傾斜角度δを変更したとしても、第１切込ステージ１５Ａ及び第２切込ステージ１５Ｂがそれぞれ独立してｘｙステージ１６上で前後進可能であり、これらを取り付けているｘｙステージ１６も弾性ローラ１´の中心軸に対して独立に前後左右の移動が可能であるから、切り込みの際に必要な第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂと弾性ローラ１´との間の距離を適宜変更することができ、効率良くＶ溝を形成することができる。 The sum of the inclination angle δ A of the blade surface of the first cutting blade cutter 13A and the inclination angle δ B of the blade surface of the second cutting blade cutter 13B is the target V-groove opening angle θ (see FIG. 2). It corresponds to. Since the first cutting stage 15A and the second cutting stage 15B are mounted on the xy stage 16 so as to be rotatable along the xy plane, the change of the target V-groove opening angle θ is changed to the change. so as to correspond to the inclination angle δ of each blade face which is required in accordance, the forward and backward directions x a and x B can be performed by rotating. Thus, even if the blade surface inclination angle δ is changed in accordance with the change in the V-groove opening angle θ, the first cutting stage 15A and the second cutting stage 15B are independently moved back and forth on the xy stage 16. Since the xy stage 16 to which these are attached can also move back and forth and left and right independently of the central axis of the elastic roller 1 ', the first thin blade cutter 13A for cutting required for cutting and The distance between the second cutting thin blade cutter 13B and the elastic roller 1 'can be appropriately changed, and the V-groove can be formed efficiently.
実際の切り込み加工を行う際には、図に示すように弾性ローラ１´は、支持シャフト１１Ａ及び１１Ｂ間に弾性ローラ１´の不要な回転を防止するための固定具１２を介してその中心軸が水平となるように支持される。 When performing the actual cutting process, as shown in the figure, the elastic roller 1 ′ has a central axis via a fixture 12 for preventing unnecessary rotation of the elastic roller 1 ′ between the support shafts 11 </ b> A and 11 </ b> B. Is supported horizontally.
＜切込工程＞
当該製造方法の切込工程では、上述のＶ溝形成装置を用い、上記弾性ローラ１´の周方向に弾性ローラ１´又は薄刃カッター（１３Ａ、１３Ｂ）を相対的に移動させつつ、その薄刃カッター（１３Ａ、１３Ｂ）を用いてＶ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みを形成する。具体的には、上記切込工程は、刃面を弾性ローラ１´の中心軸と垂直方向面に対して所定角度δＡ傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラ１´の中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第１切り込み用薄刃カッター１３Ａを用い、Ｖ溝４の第１側面４Ａ（図２参照）を構成する第１切り込みを形成する第１切込工程と、刃面を弾性ローラ１´の中心軸と垂直方向面に対して上記第１切り込み用薄刃カッターと対称に傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラ１´の中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを用い、Ｖ溝４の第２側面４Ｂ（図２参照）を構成する第２切り込みを形成する第２切込工程とを有する。この切込工程の手順として、開口角度θ、深さＤのＶ溝を形成する際の手順について図４を参照しつつ説明する。
<Cutting process>
In the cutting process of the manufacturing method, the thin-blade cutter is used while relatively moving the elastic roller 1 ′ or the thin blade cutter (13 </ b> A, 13 </ b> B) in the circumferential direction of the elastic roller 1 ′ using the above-described V-groove forming device. (13A, 13B) are used to form the first cut and the second cut forming the first side surface and the second side surface of the V groove. Specifically, the cutting step, by a predetermined angle [delta] A tilting the blade surface with respect to the central axis and vertical surface of the elastic roller 1 ', and the center axis of the elastic roller 1' cutting edge in this state A first cutting step for forming a first cut forming a first side surface 4A (see FIG. 2) of the V-groove 4 using a first cutting blade cutter 13A capable of moving forward and backward relatively, and a blade surface Is inclined symmetrically to the first cutting blade cutter with respect to the plane perpendicular to the central axis of the elastic roller 1 ', and in this state, the blade edge is moved forward and backward relative to the central axis of the elastic roller 1'. A second cutting step of forming a second cut forming the second side surface 4B (see FIG. 2) of the V-groove 4 using a possible second blade cutter 13B for cutting. As a procedure for this cutting process, a procedure for forming a V groove having an opening angle θ and a depth D will be described with reference to FIG.
図４（ａ）に示すように、予め第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃先と第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂの刃先とを、両刃面間の角度がθ（すなわち、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃面の傾斜角度δＡ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂの刃面の傾斜角度δＢが共にθ／２で対称的である。）となるように接触させる。開口角度θとしては、例えば、３０°（それぞれの傾斜角度δは１５°）である。両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂの刃先同士を接触させた状態で、ｘｙステージをｘ正方向（図３参照）に移動させることにより、別途図示しない支持シャフトに支持された弾性ローラ１´の外周面と両刃先とを接触させる。このときの外周面と両刃先とが接触した点を接触点Ｏとする。 As shown in FIG. 4A, the angle between both blade surfaces of the cutting edge of the first cutting thin blade cutter 13A and the cutting edge of the second cutting thin blade cutter 13B is θ (that is, the first cutting thin blade cutter 13A). inclination angle [delta] B of the blade surface inclination angle [delta] a and a second notch for thin blade cutter 13B of the blade surface are both symmetrical theta / 2.) and is in contact so that. The opening angle θ is, for example, 30 ° (each inclination angle δ is 15 °). With the blade tips of both thin blade cutters 13A and 13B in contact with each other, by moving the xy stage in the x positive direction (see FIG. 3), the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′ supported by a support shaft (not shown) and Bring both blade edges into contact. The point at which the outer peripheral surface and the two blade edges contact at this time is defined as a contact point O.
次に、図４（ｂ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを、それぞれの刃面の傾斜角度δ（＝θ／２）を維持したまま両矢印ｘＡ及びｘＢ（図３参照）の方向に沿って後進させる。これにより、後進後であっても第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂのそれぞれの刃先方向は接触点Ｏに向かっている。両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂの後進は第１切込ステージ１５Ａ及び第２切込ステージ１５Ｂのそれぞれを両矢印ｘＡ及びｘＢに沿って弾性ローラ１´から遠ざけるように後進させることで行う。両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂを後進させる距離としては、弾性ローラ１´の外周面と各刃先と間の最短距離が、形成されることになるＶ溝の深さＤと等しくなるように設定する。 Next, as shown in FIG. 4 (b), the first cutting thin blade cutter 13A and the second cutting thin blade cutter 13B are double-pointed while maintaining the inclination angle δ (= θ / 2) of the respective blade surfaces. x a and x B is backward along a direction (see FIG. 3). Thereby, even after reverse traveling, the cutting edge directions of the first cutting thin blade cutter 13A and the second cutting thin blade cutter 13B are directed toward the contact point O. Reverse of both thin blade cutter. 13A and 13B is carried out by causing reverse so away from the elastic roller 1 'along each of the first slits stage 15A and second slits stage 15B to the double arrow x A and x B. The distance for moving both the thin blade cutters 13A and 13B backward is set so that the shortest distance between the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′ and each blade edge is equal to the depth D of the V groove to be formed.
続いて、図４（ｃ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを後進させた後の状態で、ｘｙステージ（図３参照）をｘ正方向に移動させ、両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂのそれぞれの刃先を弾性ローラ１´の外周面に接触させる。このとき、両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂがそれぞれ前進したとした場合に両刃先が接触する点を点Ｑとすると、点ＱがＶ溝の最深点となり、弾性ローラ外周面と点Ｑとの間の距離が、形成されることになるＶ溝の深さＤに相当する。続いて、切込工程に備えて弾性ローラ１´を所定速度（例えば、周速３０ｍ／ｍｉｎ程度）で回転させる。 Subsequently, as shown in FIG. 4C, the xy stage (see FIG. 3) is moved in the positive x direction after the first cutting blade cutter 13A and the second cutting blade cutter 13B are moved backward. Then, the respective blade tips of both the thin blade cutters 13A and 13B are brought into contact with the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. At this time, when the thin blade cutters 13A and 13B are respectively moved forward and the point where the two blade tips come into contact is the point Q, the point Q becomes the deepest point of the V-groove, and between the elastic roller outer peripheral surface and the point Q The distance corresponds to the depth D of the V-groove to be formed. Subsequently, the elastic roller 1 ′ is rotated at a predetermined speed (for example, a peripheral speed of about 30 m / min) in preparation for the cutting process.
次いで、図４（ｄ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａを点Ｑまで前進させることにより、弾性ローラ１´の外周面に第１切り込みを形成する。この第１切り込みが、形成されるＶ溝の第１側面４Ａ（図２参照）を構成することになる。この弾性ローラ１´の回転により、第１切り込みが弾性ローラ１´の外周面の周方向全周にわたって形成されることになる。第１切込工程の切込時間は弾性ローラの周速度や切込深さ、刃厚等を考慮して決めればよく、例えば５秒以下程度でよい。弾性ローラ１´の外周面への第１切り込みの形成が完了した時点で第１切り込み用薄刃カッター１３Ａを後進させて第１切込工程を終了する。 Next, as shown in FIG. 4 (d), the first cutting blade cutter 13 </ b> A is advanced to the point Q to form the first cutting on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. This 1st notch comprises the 1st side surface 4A (refer FIG. 2) of the V-groove formed. By the rotation of the elastic roller 1 ′, the first cut is formed over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. The cutting time in the first cutting process may be determined in consideration of the peripheral speed of the elastic roller, the cutting depth, the blade thickness, etc., and may be about 5 seconds or less, for example. When the formation of the first cut on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 'is completed, the first cutting thin blade cutter 13A is moved backward to complete the first cutting step.
続いて、図４（ｅ）に示すように、第１切込工程と同様に、第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを点Ｑまで前進させて第２切り込みを形成する。この第２切り込みが、形成されるＶ溝の第２側面４Ｂ（図２参照）を構成することになる。この弾性ローラ１´の回転により、第２切り込みが弾性ローラ１´の外周面の周方向全周にわたって形成されることになる。切込時間は第１切込工程と同程度でよい。弾性ローラ１´の外周面への第２切り込みの形成が完了した時点で第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを後進させて第２切込工程を終了する。 Subsequently, as shown in FIG. 4E, the second cutting is formed by advancing the second cutting thin blade cutter 13B to the point Q as in the first cutting step. This 2nd notch comprises the 2nd side 4B (refer FIG. 2) of the V-groove formed. By the rotation of the elastic roller 1 ′, the second cut is formed over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. The cutting time may be about the same as the first cutting process. When the formation of the second cut on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 'is completed, the second cutting thin blade cutter 13B is moved backward to complete the second cutting step.
最後に、第１切り込み及び第２切り込みの形成により、弾性ローラ１´の全周にわたって断面が中心角θの二等辺三角形の円環状の残余部分がＶ溝となるべき空間を埋めているので、圧縮エアーを吹き付け、Ｖ溝から残余部分が外れたところを引っ張る等して残余部分を取り除く。その結果、弾性ローラ１´の外周面に図２に示すような第１側面４Ａ及び第２側面４Ｂを有するＶ溝４が形成されることになる。なお、上記残余部分を取り除くのと前後して、バキューム等により切込工程において発生した屑等を除去してもよい。 Finally, by forming the first cut and the second cut, the annular remaining portion of the isosceles triangle whose cross section is the central angle θ fills the space to be the V-groove over the entire circumference of the elastic roller 1 ′. Compressed air is blown, and the remaining portion is removed by pulling the portion where the remaining portion is removed from the V-groove. As a result, the V-groove 4 having the first side surface 4A and the second side surface 4B as shown in FIG. 2 is formed on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. In addition, before and after removing the remaining portion, waste generated in the cutting process may be removed by vacuum or the like.
以上の切込工程及び残余部分除去工程をＶ溝の必要数と同じ回数だけ所定形成ピッチ（例えば、０．３ｍｍ等）で繰り返すことで、外周面に複数のＶ溝が形成された溝付き弾性ローラを効率良く形成することができる。 The grooved elasticity in which a plurality of V grooves are formed on the outer peripheral surface by repeating the above-described cutting process and residual portion removing process at a predetermined formation pitch (for example, 0.3 mm) as many times as the required number of V grooves. A roller can be formed efficiently.
＜薄刃カッター＞
当該製造方法に用いられる薄刃カッターは、上述のような切込工程において弾性体で構成される外周層に切り込みを形成可能な程度に鋭利性及び耐久性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、薄刃カッターとしては、図５（ａ）に示すように、先端側を傾斜させた台形板状であり、その傾斜辺に両面研磨による刃が形成されている。薄刃カッターの刃先角（側面視で薄刃カッターの刃と背との間の角度）φ（図５（ａ）参照）としては、５°以上４０°以下であればよく、８°以上３５°以下が好ましく、１０°以上３０°以下がより好ましい。薄刃カッターの実効刃物角（正面視で実際の切り込みの際に影響する角度）Ψ（図５（ｂ）参照）としては、１０°以上２０°以下であればよい。また、研磨角ω（図５（ｃ）参照）としては、１５°以上３０°以下であればよい。薄刃カッターの構成材料としては、耐久性を考慮すると炭化タングステン等の超硬焼結材料を好適に用いることができる。
<Thin blade cutter>
The thin-blade cutter used for the manufacturing method is not particularly limited as long as it has sharpness and durability to such an extent that a cut can be formed in the outer peripheral layer formed of an elastic body in the cutting process as described above. Specifically, as shown in FIG. 5A, the thin blade cutter has a trapezoidal plate shape with the tip side inclined, and a blade by double-side polishing is formed on the inclined side. The cutting edge angle of the thin blade cutter (angle between the blade and the back of the thin blade cutter in a side view) φ (see FIG. 5A) may be 5 ° or more and 40 ° or less, and 8 ° or more and 35 ° or less. Is preferably 10 ° or more and 30 ° or less. The effective blade angle of the thin blade cutter (the angle that affects the actual cutting in front view) ψ (see FIG. 5B) may be 10 ° or more and 20 ° or less. The polishing angle ω (see FIG. 5C) may be 15 ° or more and 30 ° or less. As a constituent material of the thin blade cutter, a cemented carbide sintered material such as tungsten carbide can be suitably used in consideration of durability.
＜ワイヤーソー用メインローラ＞
このようにして製造される溝付き弾性ローラは、ワイヤーソー用メインローラとして好適に用いることができる。図６及び７に示すように、ワイヤーソー装置２０（ワイヤーソーにおけるワーク切断機構の部分）は、複数（図中３つを例示）のワイヤーソー用メインローラ１を水平配置し、ワイヤーソー用メインローラ１の外周面に設けられた複数のＶ溝４にワイヤー２１を捲回・配置することによって構成される。ワイヤーソー装置２０の運転の際には、このワイヤー２１を一方向又は双方向に走行させて、これにワーク（図中ではシリコンインゴット２２を例示）を圧接すると共に、ワイヤー２１上にスラリー（砥粒を含むクーラント溶液）を供給することによって、ワークを切断することができる。
<Main roller for wire saw>
Thus, the grooved elastic roller manufactured can be used suitably as a main roller for wire saws. As shown in FIGS. 6 and 7, the wire saw device 20 (part of the workpiece cutting mechanism in the wire saw) horizontally arranges a plurality of wire saw main rollers 1 (three are illustrated in the figure), and the wire saw main The wire 21 is wound and arranged in a plurality of V grooves 4 provided on the outer peripheral surface of the roller 1. During operation of the wire saw device 20, the wire 21 travels in one direction or in both directions, and a workpiece (a silicon ingot 22 is illustrated in the figure) is pressed against the wire 21, and slurry (abrasive) is placed on the wire 21. The workpiece can be cut by supplying a coolant solution containing grains.
ワイヤー２１の材料としては、ワークの切断が可能である限り特に限定されないが、一般的に、ピアノ線と称される鋼線が用いられる。また、ワイヤー２１として、ダイヤモンドの砥粒がピアノ線の外周面に電着もしくは固着されているものを用いてもよい。この場合、ダイヤモンドの砥粒がより確実に固定されるように、ダイヤモンドの表面にニッケルめっきを施してもよい。ワイヤー２１の直径としては、使用するワイヤーソー用メインローラ（溝付き弾性ローラ）１のＶ溝４に安定して配置可能である限り特に限定されないものの、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。砥粒の例としては、ＳｉＣ、ＷＣ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。クーラントとしては、油性又は水性のものを用いることができる。油性クーラントの例としては、鉱物油が挙げられる。また水性クーラントの例としては、水、又は水及びポリエチレングリコールの混合物が挙げられる。ワイヤー２１としてピアノ線を用いる場合には、スラリー（砥粒を含むクーラント溶液）を用いることができる。また、ワイヤー２１としてダイヤモンドの砥粒が固定されたピアノ線を用いる場合には、クーラントのみを用いることができる。 The material of the wire 21 is not particularly limited as long as the workpiece can be cut, but a steel wire called a piano wire is generally used. Alternatively, the wire 21 may be one in which diamond abrasive grains are electrodeposited or fixed to the outer peripheral surface of the piano wire. In this case, nickel plating may be applied to the surface of the diamond so that the diamond abrasive grains are more reliably fixed. The diameter of the wire 21 is not particularly limited as long as it can be stably disposed in the V-groove 4 of the wire saw main roller (grooved elastic roller) 1 to be used, but may be, for example, 50 μm or more and 300 μm or less. Examples of abrasive grains include SiC, WC, Al 2 O 3 and the like. As the coolant, an oily or aqueous coolant can be used. An example of an oil-based coolant is mineral oil. Examples of the aqueous coolant include water or a mixture of water and polyethylene glycol. When a piano wire is used as the wire 21, a slurry (a coolant solution containing abrasive grains) can be used. Moreover, when using the piano wire to which the diamond abrasive grain was fixed as the wire 21, only a coolant can be used.
ワイヤーソー装置２０によって切断・加工するためのワークとしては、半導体インゴット等の脆性材料、代表的にはシリコンインゴットが挙げられる。また、シリコンインゴットから得られる加工品の例としては、半導体用シリコンウェハ、太陽電池用シリコンウェハ等が挙げられる。太陽電池用シリコンウェハとしては、一般的に約０．１５〜０．２０ｍｍの厚みを有するものが要求されるため、この厚みにワイヤー２１の直径及び砥粒の大きさを加えた程度のピッチを有する溝付き弾性ローラ１を備えたワイヤーソー装置２０が必要とされる。当該製造方法により得られる溝付き弾性ローラ１では、Ｖ溝のピッチを極めて小さくすることができることから、太陽電池用シリコンウェハに代表される加工物の薄膜化傾向に充分対応することができる。 Examples of the workpiece to be cut and processed by the wire saw device 20 include a brittle material such as a semiconductor ingot, typically a silicon ingot. Examples of processed products obtained from silicon ingots include silicon wafers for semiconductors and silicon wafers for solar cells. Since a silicon wafer for solar cells is generally required to have a thickness of about 0.15 to 0.20 mm, a pitch obtained by adding the diameter of the wire 21 and the size of the abrasive grains to this thickness is used. The wire saw apparatus 20 provided with the elastic roller 1 with a groove | channel which has is required. In the grooved elastic roller 1 obtained by the manufacturing method, since the pitch of the V-groove can be extremely small, it is possible to sufficiently cope with the thinning tendency of a workpiece typified by a silicon wafer for solar cells.
［第２実施形態］
第１実施形態では、第１切込工程での切り込み深さと第２切込工程での切り込み深さとが等しかったが、第２実施形態では、第１切込工程の切り込み深さを第２切込工程の切り込み深さより大きくしている。これにより、第１切り込みの終点である点Ｑからずれた位置に第２切込工程が行われたとしても、第１切り込み深さを大きくしたことによる切り込み余裕が生じていることから、切り込みの確実性を高めてＶ溝を効率良く形成することができる。以下、本実施形態に係る切込工程を説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the cutting depth in the first cutting step is equal to the cutting depth in the second cutting step, but in the second embodiment, the cutting depth in the first cutting step is set to the second cutting depth. It is larger than the cutting depth of the cutting process. As a result, even if the second cutting step is performed at a position shifted from the point Q that is the end point of the first cutting, there is a cutting margin due to the increased first cutting depth. The V-groove can be efficiently formed with increased reliability. Hereinafter, the cutting process according to the present embodiment will be described.
＜切込工程＞
図８（ａ）に示すように、予め第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃先と第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂの刃先とを、両刃面間の角度がθ（例えば、３０°）となるように接触させる。両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂの刃先同士を接触させた状態で、ｘｙステージをｘ正方向（図３参照）に移動させることにより、別途図示しない支持シャフトに支持された弾性ローラ１´の外周面と両刃先とを接触させる。このときの外周面と両刃先とが接触した点を接触点Ｏとする。
<Cutting process>
As shown in FIG. 8A, the angle between the blade edges of the blade edge of the first cutting blade cutter 13A and the blade edge of the second cutting blade cutter 13B is θ (for example, 30 °) in advance. Make contact. With the blade tips of both thin blade cutters 13A and 13B in contact with each other, by moving the xy stage in the x positive direction (see FIG. 3), the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′ supported by a support shaft (not shown) and Bring both blade edges into contact. The point at which the outer peripheral surface and the two blade edges contact at this time is defined as a contact point O.
次に、図８（ｂ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを、それぞれの刃面の傾斜角度δ（＝θ／２）を維持したまま両矢印ｘＡ及びｘＢ（図３参照）の方向に沿って後進させる。両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂを後進させる距離としては、弾性ローラ１´の外周面と各刃先と間の最短距離が、形成されることになるＶ溝の深さＤと等しくなるように設定する。 Next, as shown in FIG. 8B, the first cutting thin blade cutter 13A and the second cutting thin blade cutter 13B are moved to the double arrows while maintaining the inclination angle δ (= θ / 2) of the respective blade surfaces. x a and x B is backward along a direction (see FIG. 3). The distance for moving both the thin blade cutters 13A and 13B backward is set so that the shortest distance between the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′ and each blade edge is equal to the depth D of the V groove to be formed.
続いて、図８（ｃ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａ及び第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを後進させた後の状態で、ｘｙステージ（図３参照）をｘ正方向に移動させ、両薄刃カッター１３Ａ及び１３Ｂのそれぞれの刃先を弾性ローラ１´の外周面に接触させる。続いて、切込工程に備えて弾性ローラ１´を所定速度（例えば、周速３０ｍ／ｍｉｎ程度）で回転させる。 Subsequently, as shown in FIG. 8C, the xy stage (see FIG. 3) is moved in the positive x direction after the thin blade cutter 13A for first cutting and the thin blade cutter 13B for second cutting are moved backward. Then, the respective blade tips of both the thin blade cutters 13A and 13B are brought into contact with the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. Subsequently, the elastic roller 1 ′ is rotated at a predetermined speed (for example, a peripheral speed of about 30 m / min) in preparation for the cutting process.
次いで、図８（ｄ）に示すように、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａを点Ｑに向かって前進させることで、弾性ローラ１´の外周面に第１切り込みを形成する。この第１切り込みが、形成されるＶ溝の第１側面４Ａ（図９参照）を構成することになる。弾性ローラ１´の回転により、第１切り込みが弾性ローラ１´の外周面の周方向全周にわたって形成されることになる。第１切込工程の切込時間は、例えば５秒以下程度でよい。このとき、第１切り込み用薄刃カッター１３Ａの刃先を点Ｑを越えて距離ｄＡ（例えば、第１切り込み深さの２０％以上４０％以下の距離）の分だけさらに前進させて、第１延出切込４ａ（図９参照）を形成しておく。この第１延出切込４ａを形成することで、Ｖ溝形成の確実性を向上させることができる。弾性ローラ１´の外周面への第１切り込みの形成が完了した時点で第１切り込み用薄刃カッター１３Ａを後進させて第１切込工程を終了する。 Next, as shown in FIG. 8D, the first cutting blade 13A is advanced toward the point Q, thereby forming the first cutting on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. This 1st notch comprises the 1st side 4A (refer FIG. 9) of the V-groove formed. By the rotation of the elastic roller 1 ′, the first cut is formed over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. The cutting time of the first cutting process may be about 5 seconds or less, for example. At this time, the blade edge of the first cutting thin blade cutter 13A is further advanced by a distance d A (for example, a distance of 20% or more and 40% or less of the first cutting depth) beyond the point Q, and the first extension A cutout 4a (see FIG. 9) is formed. By forming the first extending cut 4a, the reliability of V-groove formation can be improved. When the formation of the first cut on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 'is completed, the first cutting thin blade cutter 13A is moved backward to complete the first cutting step.
続いて、図８（ｅ）に示すように、第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを点Ｑまで前進させて第２切り込みを形成する。この第２切り込みが、形成されるＶ溝の第２側面４Ｂ（図９参照）を構成することになる。弾性ローラ１´の回転により、第２切り込みが弾性ローラ１´の外周面の周方向全周にわたって形成されることになる。切込時間は第１切込工程と同程度でよい。弾性ローラ１´の外周面への第２切り込みの形成が完了した時点で第２切り込み用薄刃カッター１３Ｂを後進させて第２切込工程を終了する。 Subsequently, as shown in FIG. 8E, the second cutting thin blade cutter 13B is advanced to the point Q to form a second cutting. This 2nd notch comprises the 2nd side surface 4B (refer FIG. 9) of the V-groove formed. By the rotation of the elastic roller 1 ′, the second cut is formed over the entire circumference in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. The cutting time may be about the same as the first cutting process. When the formation of the second cut on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 'is completed, the second cutting thin blade cutter 13B is moved backward to complete the second cutting step.
最後に、第１切り込み及び第２切り込みの形成により、弾性ローラ１´の全周にわたって断面が中心角θの二等辺三角形の円環状の残余部分がＶ溝となるべき空間を埋めているので、その外周のいずれかの箇所を適宜カッター等で切断して残余部分を取り除く。その結果、弾性ローラ１´の外周面に図９に示すようなＶ溝４が形成されることになる。上述のように、Ｖ溝４には、第１側面４Ａ及び第２側面４Ｂが形成されていると共に、第１延出切込４ａが形成されている。なお、上記残余部分を取り除くのと前後して、圧縮エアー等により切込工程において発生した屑等を除去してもよい。 Finally, by forming the first cut and the second cut, the annular remaining portion of the isosceles triangle whose cross section is the central angle θ fills the space to be the V-groove over the entire circumference of the elastic roller 1 ′. Any portion of the outer periphery is appropriately cut with a cutter or the like to remove the remaining portion. As a result, a V-groove 4 as shown in FIG. 9 is formed on the outer peripheral surface of the elastic roller 1 ′. As described above, the first side surface 4A and the second side surface 4B are formed in the V groove 4, and the first extending cut 4a is formed. In addition, before and after removing the remaining portion, waste generated in the cutting process may be removed by compressed air or the like.
以上の切込工程及び残余部分除去工程をＶ溝の必要数と同じ回数だけ所定形成ピッチ（例えば、０．３ｍｍ等）で繰り返すことで、延出切込を有する複数のＶ溝が外周面に形成された溝付き弾性ローラを効率良く形成することができる。 By repeating the above incision process and residual portion removal process at a predetermined formation pitch (for example, 0.3 mm) as many times as the required number of V grooves, a plurality of V grooves having extended incisions are formed on the outer peripheral surface. The formed grooved elastic roller can be formed efficiently.
［第３実施形態］
第１実施形態では、第１切込工程を先に行い、第２切込工程を後に行っていたが、第２実施形態では、第１切込工程と第２切込工程とを同時に行ってもよい。このように切込工程を行うことで、切込工程の短縮化を図ることができ、作業効率を向上させることができる。この場合は、上述の点Ｑにおいて接触する第１切り込み用薄刃カッターの刃先と第２切り込み用薄刃カッターの刃先とが離れないように、一方の薄刃カッターの刃先を他方の薄刃カッターの側面に押し当てながら（すなわち、一方の刃先は延出切込を形成しつつ、他方の刃先は点Ｑの位置にある状態で）切込工程を行ってもよい。しかしながら、両刃先を接触させながら切込工程を行うと、切り込みにより生じた屑が切り込み箇所に留まって切込抵抗が増大するおそれがある。そこで、このような切込抵抗の増大の回避のために、第１切り込み用薄刃カッターの刃先と第２切り込み用薄刃カッターの刃先とを周方向でわずかにずらして切込工程を行うことが好ましい。また、切り込み箇所に圧縮エアーを吹き付けるか、又はバキュームにより吸引して、生じた屑を除去しながら切込工程を行うことも好ましい。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, the first cutting process is performed first and the second cutting process is performed later. In the second embodiment, the first cutting process and the second cutting process are performed simultaneously. Also good. By performing the cutting process in this way, the cutting process can be shortened and work efficiency can be improved. In this case, the cutting edge of one thin blade cutter is pushed against the side surface of the other thin blade cutter so that the cutting edge of the first cutting blade cutter contacting the point Q is not separated from the cutting edge of the second cutting blade cutter. The cutting process may be performed while applying (that is, one cutting edge forms an extended cut while the other cutting edge is at the position of point Q). However, if the cutting process is performed while the two blade edges are in contact with each other, there is a risk that the scrap generated by the cutting stays at the cutting position and the cutting resistance increases. Therefore, in order to avoid such an increase in the cutting resistance, it is preferable to perform the cutting step by slightly shifting the cutting edge of the first cutting thin blade cutter and the cutting edge of the second cutting thin blade cutter in the circumferential direction. . In addition, it is also preferable to perform the cutting process while removing the generated waste by blowing compressed air to the cutting position or sucking it with a vacuum.
［第４実施形態］
第１実施形態では、２つの薄刃カッターを用いて切込工程を順次行っていたが、第３実施形態では、薄刃カッターの数は限定されず、１つでも、３つ以上、好適には４つ以上の偶数個を併用してもよい。薄刃カッターを１つ用いる場合は、第１切込工程を１回行った後に第２切込工程を１回行って一のＶ溝を順次形成していく手順と、Ｖ溝の必要数の分だけ第１切込工程を先に行い、その後すでに設けた第１切り込みに対して第２切込工程を行ってＶ溝を形成する手順が挙げられる。４つ以上の偶数個の薄刃カッターを用いることにより、複数のＶ溝形成に必要な複数の切込工程を同時に行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。
[Fourth Embodiment]
In the first embodiment, the cutting process is sequentially performed using two thin blade cutters. However, in the third embodiment, the number of thin blade cutters is not limited, and even one, three or more, preferably four. Two or more even numbers may be used in combination. When one thin blade cutter is used, the first cutting step is performed once, then the second cutting step is performed once to form one V-groove sequentially, and the necessary number of V-grooves Only the first cutting process is performed first, and then the second cutting process is performed on the first cutting already provided to form the V groove. By using four or more even-numbered thin blade cutters, a plurality of cutting steps necessary for forming a plurality of V-grooves can be performed simultaneously, and work efficiency can be improved.
＜その他の実施形態＞
第２実施形態では、第１切込工程の際にのみ延出切込を形成することで、第１切り込みの深さを第２切り込みの深さより大きくしていたが、第３実施形態では、第１切込工程だけでなく第２切込工程においても延出切込を形成している。この場合は、第２切込工程において、第２切り込み用薄刃カッターの刃先を上記点Ｑを越えて所定距離（例えば、第２切り込み深さの１０％以上２０％以下の距離）の分だけさらに前進させて、第２延出切込を形成すればよい。この第２延出切込と上述の第１延出切込とを形成することで、第１切り込みと第２切り込みとが点Ｑで交差することになり、Ｖ溝形成の確実性を向上させることができる。ただ、先行切込工程による第１延出切込の距離が点Ｑを越えてある程度とられていれば、後行切込工程による第２延出切込の距離はそれほど大きくする必要はなく、第２延出切込の距離は第１延出切込の距離より小さくてもよい。
<Other embodiments>
In the second embodiment, the depth of the first cut was made larger than the depth of the second cut by forming the extended cut only during the first cutting step, but in the third embodiment, The extended cut is formed not only in the first cutting process but also in the second cutting process. In this case, in the second cutting step, the cutting edge of the second cutting thin blade cutter is further passed by a predetermined distance (for example, a distance of 10% to 20% of the second cutting depth) beyond the point Q. What is necessary is just to advance and to form a 2nd extended cut. By forming the second extended cut and the first extended cut described above, the first cut and the second cut intersect at point Q, thereby improving the reliability of V-groove formation. be able to. However, if the distance of the first extended cut by the preceding cutting process is taken to some extent beyond the point Q, the distance of the second extended cut by the subsequent cutting process does not need to be so large. The distance of the second extended cut may be smaller than the distance of the first extended cut.
第１実施形態においては、第１切り込み用薄刃カッターの刃面の傾斜角度δＡと第２切り込み用薄刃カッターの刃面の傾斜角度δＢとは等しく対称的（δＡ＝δＢ）であるが、目的とする溝付き弾性ローラにおけるＶ溝の仕様に応じて、傾斜角度δＡと傾斜角度δＢとを異なる値として非対称（δＡ≠δＢ）としてもよい。このような場合であっても本発明の効果を享受することができる。 In the first embodiment, the inclination angle δ A of the blade surface of the first cutting thin blade cutter and the inclination angle δ B of the blade surface of the second cutting thin blade cutter are equally symmetrical (δ A = δ B ). However, the inclination angle δ A and the inclination angle δ B may be different values to be asymmetric (δ A ≠ δ B ) according to the specification of the V groove in the intended grooved elastic roller. Even in such a case, the effects of the present invention can be enjoyed.
溝付き弾性ローラの外周層を構成するウレタン系樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール化合物成分、及び硬化剤成分を含む組成物の硬化により形成される。 The urethane resin constituting the outer peripheral layer of the grooved elastic roller is formed by curing a composition containing an isocyanate component, a polyol compound component, and a curing agent component.
ワイヤーソー用メインローラとしての溝付き弾性ローラの構成材料であるウレタン系樹脂としては、公知のものを使用することができる。ウレタン系樹脂の製造方法としては、例えばプレポリマー法、擬プレポリマー法、ワンショット法、擬ワンショット法が挙げられるが、プレポリマー法が最も一般的である。プレポリマー法においては、典型的に、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを約５０〜１５０℃で反応させることによってウレタンプレポリマーを合成し、このウレタンプレポリマー及び適当量の硬化剤（並びに他の任意成分）を約５０〜１５０℃で加熱し反応・硬化させることによって、ウレタン系樹脂を製造することができる。ウレタン系樹脂は、所望の形状を有する金型に液状の原料（ウレタンプレポリマー及び硬化剤等）を注入し、加熱・硬化させることによって成形することができる。 A well-known thing can be used as urethane type resin which is a constituent material of the elastic roller with a groove | channel as a main roller for wire saws. Examples of the method for producing the urethane-based resin include a prepolymer method, a pseudo prepolymer method, a one-shot method, and a pseudo one-shot method, and the prepolymer method is the most common. In the prepolymer process, a urethane prepolymer is typically synthesized by reacting a polyisocyanate compound and a polyol compound at about 50-150 ° C., and the urethane prepolymer and an appropriate amount of curing agent (as well as other optional agents). The urethane resin can be produced by reacting and curing the component) at about 50 to 150 ° C. The urethane-based resin can be molded by injecting a liquid raw material (such as a urethane prepolymer and a curing agent) into a mold having a desired shape, and heating and curing.
ウレタン系樹脂を製造する際において、ポリオール化合物の水酸基に対するポリイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル比は、１．０以上とすることが好ましい。ポリオール化合物の水酸基に対するポリイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル比が１．０以上となるようにポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させることによって、ワイヤーソー用メインローラの外周層としての使用に好適な弾性及び耐摩耗性を有するウレタン系樹脂を得ることができる。 When manufacturing a urethane-type resin, it is preferable that the molar ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate compound with respect to the hydroxyl group of a polyol compound shall be 1.0 or more. Suitable for use as the outer peripheral layer of the main roller for wire saws by reacting the polyisocyanate compound and the polyol compound such that the molar ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate compound to the hydroxyl group of the polyol compound is 1.0 or more. A urethane resin having elasticity and wear resistance can be obtained.
ウレタン系樹脂の合成に用いられるポリイソシアネート化合物の例としては、
フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等の芳香族ジイソシアネート；
シクロペンタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート；
ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ペンタメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
Examples of polyisocyanate compounds used in the synthesis of urethane resins include
Phenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenyl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate (MDI), 4,4'-tolidine diisocyanate (TODI), 4,4'- Aromatic diisocyanates such as diphenyl ether diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI);
Cyclopentane diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, etc. Group diisocyanates;
Examples thereof include aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI), pentamethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate.
These polyisocyanate compounds can be used alone or in combination of two or more.
ウレタン系樹脂の合成に用いられるポリオール化合物の例としては、
ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール等が挙げられる。
これらのポリオール成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
Examples of polyol compounds used for the synthesis of urethane resins include:
Examples include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, and polyolefin polyols.
These polyol components can be used alone or in combination of two or more.
ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフラン等のアルキレンオキサイドの単独又は共重合体；
テトラメチレンエーテルグリコールを含んでなる単独又は共重合体；
ヒドロキシル基に対してＣ２−４アルキレンオキサイド１〜５モルが付加した付加体等のビスフェノールＡ又は水添ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加体が挙げられる。
Examples of polyether polyols include:
Homo- or copolymers of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran;
A homo- or copolymer comprising tetramethylene ether glycol;
Examples include an alkylene oxide adduct of bisphenol A or hydrogenated bisphenol A such as an adduct obtained by adding 1 to 5 moles of C 2-4 alkylene oxide to a hydroxyl group.
ポリエステル系ポリオールは、例えば、
イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステル；アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステル等から選択された少なくとも１種のジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステルと、
エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のＣ２−１０アルカンジオール、ジエチレングリコール等のジ又はトリＣ２−１０アルカンジオール等から選択された少なくとも１種のアルカンジオール成分との反応により得ることができる。
The polyester polyol is, for example,
Aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid and terephthalic acid or dialkyl esters thereof; at least one dicarboxylic acid selected from aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid or dialkyl esters thereof; or dialkyl esters thereof;
C 2-10 alkanediols such as ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentylglycol, di- or tri-C such as diethylene glycol It can be obtained by reaction with at least one alkanediol component selected from 2-10 alkanediol and the like.
アジピン酸をジカルボン酸成分のベースとしたポリエステル系ポリオールの具体例としては、
ポリエチレンアジぺート（ＰＥＡ）、ポリジエチレンアジぺート（ＰＤＡ）、ポリプロピレンアジペート（ＰＰＡ）、ポリテトラメチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキサメチレンアジペート（ＰＨＭＡ）、及びこれらの成分を組み合わせた共重合体等が挙げられる。なお、ポリエステル系ポリオールには、ラクトン類（ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等のＣ３−１４ラクトン）の単独重合体又は共重合体も含まれる。
Specific examples of polyester-based polyols based on adipic acid as a dicarboxylic acid component include:
Polyethylene adipate (PEA), polydiethylene adipate (PDA), polypropylene adipate (PPA), polytetramethylene adipate (PBA), polyhexamethylene adipate (PHMA), a copolymer combining these components, etc. Is mentioned. Polyester polyols include homopolymers or copolymers of lactones (C 3-14 lactones such as ε-caprolactone, δ-valerolactone, and β-methyl-δ-valerolactone).
ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、
アルカンポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール等のポリオールと、ジメチルカーボネート等の短鎖ジアルキルカーボネートとの反応により得られるポリカーボネートジオールが挙げられる。ポリカーボネート系ポリオールの代表例としては、ポリヘキサメチレンカーボネート（ＰＨＣ）が挙げられる。
Examples of the polycarbonate polyol include:
Examples thereof include polycarbonate diols obtained by reacting polyols such as alkane polyols, polyether polyols, and polyester polyols with short-chain dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate. A representative example of the polycarbonate polyol is polyhexamethylene carbonate (PHC).
また、ポリオレフィン系ポリオールとしては、例えば、
ポリブタンジエンポリオール、水素化ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ひまし油変性ポリオール、ブタジエンとスチレンもしくはアクリロニトリルとの共重合体の末端に水酸基を導入したもの等が挙げられる。
Examples of polyolefin polyols include:
Examples thereof include polybutanediene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, castor oil-modified polyol, and those obtained by introducing a hydroxyl group at the terminal of a copolymer of butadiene and styrene or acrylonitrile.
ポリオール化合物の分子量は、数平均分子量４００以上１０，０００以下、好ましくは５００以上８，０００以下、さらに好ましくは５５０以上５，０００以下程度であってよい。また、ポリオール化合物は、結晶性であってもよく非結晶性であってもよい。 The molecular weight of the polyol compound may be a number average molecular weight of 400 or more and 10,000 or less, preferably 500 or more and 8,000 or less, and more preferably about 550 or more and 5,000 or less. The polyol compound may be crystalline or non-crystalline.
ウレタン系樹脂の合成に用いられる硬化剤としては、例えば、
エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール，ネオペンチルグリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、分子量４００までのポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、分子量４００までのポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、分子量４００までのポリブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ヒマシ油、４，４’−ジオキシジフェニルプロパン、ジオキシメチルヒロドキノン等の低分子量グリコール（上記のポリエステル系ポリオールと重複しない化合物）；
エチレンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、ポリオキシポロピレントリアミン等の脂肪族ポリアミン；
４，４’−メチレン−ビス−２−メチルシクロヘキシルアミン等の脂環族ポリアミン；
１，４−フェニレンジアミン、２，６−ジアミノトルエン、１，５−ナフタレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１−メチル−３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５’−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（オルト−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス―（２，３−ジクロロアニリン）、トリメチレングリコールジ−パラ−アミノベンゾエート、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、トリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、クロロアニリン変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、メチレンジアニリン／塩化ナトリウム錯体、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゼン等の芳香族ポリアミン等が挙げられる。
As the curing agent used for the synthesis of the urethane resin, for example,
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octane Diol, neopentyl glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol up to molecular weight 400, dipropylene glycol, molecular weight Polypropylene glycol up to 400, dibutylene glycol, polybutylene glycol up to molecular weight 400, glycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, sorbitol, castor oil, 4,4'-di Low molecular weight glycols such as oxydiphenylpropane and dioxymethyl hydroquinone (compounds that do not overlap with the above polyester polyols);
Aliphatic polyamines such as ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, and polyoxypropylenetriamine;
Alicyclic polyamines such as 4,4′-methylene-bis-2-methylcyclohexylamine;
1,4-phenylenediamine, 2,6-diaminotoluene, 1,5-naphthalenediamine, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 1-methyl-3,5-bis (methylthio) -2 , 6-diaminobenzene, 1-methyl-3,5′-diethyl-2,6-diaminobenzene, 4,4′-methylene-bis- (3-chloro-2,6-diethylaniline), 4,4 ′ -Methylene-bis- (ortho-chloroaniline), 4,4'-methylene-bis- (2,3-dichloroaniline), trimethylene glycol di-para-aminobenzoate, 4,4'-methylene-bis- ( 2,6-diethylaniline), 4,4′-methylene-bis- (2,6-diisopropylaniline), 4,4′-methylene-bis- (2-methyl-6-isopropylaniline), , 4′-diaminodiphenylsulfone, tolylenediamine, diethyltolylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane, chloroaniline-modified dichlorodiaminodiphenylmethane, 3,5 -Bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, methylenedianiline / sodium chloride complex, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane And aromatic polyamines such as trimethylene glycol-di-p-aminobenzene.
ワイヤーソー用メインローラとしての溝付き弾性ローラの構成材料であるウレタン系樹脂としては、ポリエステル系ポリオール化合物及び１，５−ナフタレンジイソシアネート化合物から得られたプレポリマーと、硬化剤とを反応させることによって得られたウレタン系樹脂が最も好ましい。このような組成のウレタン系樹脂は、格段に高い耐摩耗性及び耐荷重性を有し、耐熱性、耐油性等のその他の諸特性も優れている。従って、このようなウレタン系樹脂から形成された溝付き弾性ローラを用いることにより、Ｖ溝の間の仕切壁の耐久性、ひいては溝付き弾性ローラの寿命をさらに高め、長期間にわたって加工品の歩留まりを高いレベルに維持することができる。 As a urethane-based resin that is a constituent material of a grooved elastic roller as a main roller for a wire saw, a prepolymer obtained from a polyester-based polyol compound and a 1,5-naphthalene diisocyanate compound is reacted with a curing agent. The obtained urethane resin is most preferable. The urethane-based resin having such a composition has remarkably high wear resistance and load resistance, and is excellent in other characteristics such as heat resistance and oil resistance. Therefore, by using the grooved elastic roller formed from such urethane resin, the durability of the partition wall between the V grooves and the life of the grooved elastic roller is further increased, and the yield of processed products over a long period of time. Can be maintained at a high level.
当該製造方法により得られる溝付き弾性ローラは、ワイヤーソー用メインローラとして好適に用いることができるものの、それを構成する外周層の材質やＶ溝形状のバリエーションに応じて、電子写真用ローラ、刃物カット用ローラ等の産業的な広範囲の展開も可能である。 The grooved elastic roller obtained by the manufacturing method can be suitably used as a wire saw main roller. However, depending on the material of the outer peripheral layer and the variation of the V groove shape, the electrophotographic roller and the blade A wide range of industrial development such as cutting rollers is also possible.
以下、本発明の詳細を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the detail of this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
＜溝付き弾性ローラの作製＞
〔実施例１〕
反応槽に１，５−ナフタレンジイソシアネート７２０ｇ、及び１００℃で４時間減圧乾燥したポリエステル系ポリオールであるポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）（数平均分子量：２，０００）（住化バイエルウレタン株式会社製「Ｖｕｌｋｏｌｌａｎ（登録商標）２０００ＭＭ」）２，４００ｇを仕込み、窒素雰囲気下で１２５℃に加熱しプレポリマーを合成した。このとき、１，５−ナフタレンジイソシアネートが完全に溶解していることを確認した。このプレポリマーに、硬化剤として１，４−ブタンジオール１５２ｇ及びトリメチロールプロパン１７ｇを加え、エアーが巻き込まれないように攪拌機を用いて６０秒間混合攪拌し、注型液を調製した。芯体の外周周りに厚み６ｍｍの円筒状の硬化体が形成されるように対応した金型を用意し、予め金型の内面に離型剤を塗布して金型温度を１３５℃になるように設定した。次いで、調製した注型液をこの金型に投入し、９０分間硬化させ、架橋反応によってウレタン系樹脂が得られていることを確認した。その後、このウレタン系樹脂を金型から脱型し、次いで、ウレタンの物性をさらに向上させるために、１２０℃で１５時間、後架橋を行い、ウレタン系樹脂が外層部分を形成する直径２２２ｍｍの弾性ローラを作製した。
<Preparation of grooved elastic roller>
[Example 1]
1,5-naphthalene diisocyanate (720 g) and polyethylene adipate (PEA) (number average molecular weight: 2,000) which is a polyester polyol dried under reduced pressure at 100 ° C. for 4 hours in a reaction vessel (“Vulkollan” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) (Registered trademark) 2000MM ") 2,400 g was charged and heated to 125 ° C under a nitrogen atmosphere to synthesize a prepolymer. At this time, it was confirmed that 1,5-naphthalene diisocyanate was completely dissolved. To this prepolymer, 152 g of 1,4-butanediol and 17 g of trimethylolpropane were added as a curing agent, and the mixture was stirred for 60 seconds using a stirrer so as not to entrain air to prepare a casting solution. A corresponding mold is prepared so that a 6 mm thick cylindrical cured body is formed around the outer periphery of the core body, and a mold release agent is applied in advance to the inner surface of the mold so that the mold temperature becomes 135 ° C. Set to. Next, the prepared casting solution was put into this mold and cured for 90 minutes, and it was confirmed that a urethane resin was obtained by a crosslinking reaction. Thereafter, the urethane resin is removed from the mold, and then further crosslinked at 120 ° C. for 15 hours to further improve the physical properties of the urethane. A roller was produced.
次に、刃先角２５°、研磨角２５°、刃厚０．８ｍｍ、材質が炭化タングステン超硬焼結材の薄刃カッターを２つ用意し、Ｖ溝形成装置にこれらの薄刃カッターを取り付けた。このＶ溝形成装置を用い、回転数１２０ｒｐｍ、周速度３５．２ｍ／ｍｉｎで弾性ローラを回転させながら、Ｖ溝の開口角度３０°（それぞれの薄刃カッターの傾斜角度として１５°）、ピッチ０．２８ｍｍとなるように第１切込工程及び第２切込工程を繰り返し、複数のＶ溝を外周面の周方向に形成することによって、実施例１に係る溝付き弾性ローラを作製した。 Next, two thin blade cutters having a cutting edge angle of 25 °, a polishing angle of 25 °, a blade thickness of 0.8 mm, and a material made of tungsten carbide cemented carbide sintered material were prepared, and these thin blade cutters were attached to a V groove forming apparatus. Using this V-groove forming apparatus, while rotating the elastic roller at a rotational speed of 120 rpm and a circumferential speed of 35.2 m / min, the V-groove opening angle is 30 ° (15 ° as the inclination angle of each thin blade cutter), and the pitch is 0. By repeating the first cutting step and the second cutting step so as to be 28 mm and forming a plurality of V grooves in the circumferential direction of the outer peripheral surface, the grooved elastic roller according to Example 1 was manufactured.
〔比較例１〕
頂角３０°の公知のバイトを用いてＶ溝形成したこと以外は、実施例１と同様に溝付きの弾性ローラのサンプルを作製した。
[Comparative Example 1]
A grooved elastic roller sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that a V-groove was formed using a known bite having an apex angle of 30 °.
＜評価＞
実施例及び比較例で得られたサンプルについて、Ｖ溝外観評価及びＶ溝開口角度測定を以下の手順で評価した。
<Evaluation>
About the sample obtained by the Example and the comparative example, V-groove external appearance evaluation and V-groove opening angle measurement were evaluated in the following procedures.
〔Ｖ溝外観評価〕
ビデオマイクロスコープ（キーエンス社製；１５０倍）を用いて、Ｖ溝の上方からの外観（溝幅、Ｖ溝縁部のササクレの発生）を観察した。これらの観察写真を図８及び９に示す。
[V groove appearance evaluation]
Using a video microscope (manufactured by Keyence Co., Ltd .; 150 times), the appearance from above the V-groove (groove width, generation of crease at the V-groove edge) was observed. These observation photographs are shown in FIGS.
〔Ｖ溝開口角度測定〕
上記ビデオマイクロスコープ（１５０倍）を用い、Ｖ溝断面の観察写真から開口角度を求めた（Ｖ溝数：５）。評価結果を表１に示す。
[V-groove opening angle measurement]
Using the above video microscope (150 times), the opening angle was determined from the observation photograph of the V groove cross section (number of V grooves: 5). The evaluation results are shown in Table 1.
実施例１に係る溝付き弾性ローラでは、切り込み加工面が清浄であり、溝幅も一定してＶ溝が形成されていることが分かる。一方、比較例１のサンプルでは、多数のササクレのようなものが見られると共に、２本目以降のＶ溝の溝幅及び開口角度が狭くなっていることが分かる。これは、実施例１に係る溝付き弾性ローラでは、刃物の切込抵抗が小さいために弾性ローラの外周面の変形が小さいのに対し、比較例１のサンプルでは、刃物の切れ味が悪いことに加えて、２本目以降のＶ溝切削加工において、弾性ローラ外周面に与える力が大きいために仕切壁が変形を起こしてすでに形成された隣接するＶ溝に逃げてしまって所望の切削を行うことができず、バイトを引き抜いた後にその変形が弾性によって回復して溝幅が狭くなったことが原因であると考えられる。 In the grooved elastic roller according to Example 1, it can be seen that the cut surface is clean, the groove width is constant, and the V groove is formed. On the other hand, in the sample of the comparative example 1, it can be seen that a lot of sacres are seen and the groove width and opening angle of the second and subsequent V-grooves are narrowed. This is because, in the grooved elastic roller according to Example 1, the cutting resistance of the blade is small, so that the deformation of the outer peripheral surface of the elastic roller is small, whereas in the sample of Comparative Example 1, the sharpness of the blade is poor. In addition, in the second and subsequent V-groove cutting processes, the force applied to the outer peripheral surface of the elastic roller is so large that the partition wall is deformed and escapes to the adjacent V-groove that has already been formed to perform the desired cutting. This is considered to be because the deformation was restored by elasticity after the cutting tool was pulled out and the groove width was narrowed.
以上のように、本発明の溝付き弾性ローラの製造方法では、Ｖ溝の開口角度や狭ピッチ化にも充分に対応することができ、加工面がより清浄で溝幅も一定のＶ溝が形成された溝付き弾性ローラを製造可能であることから、極薄厚化が要求される加工物の製造のためのワイヤーソー用メインローラの製造に好適である。 As described above, the grooved elastic roller manufacturing method of the present invention can sufficiently cope with the V-groove opening angle and narrow pitch, and the V-groove with a clean surface and a constant groove width can be obtained. Since the formed grooved elastic roller can be manufactured, it is suitable for manufacturing a wire saw main roller for manufacturing a workpiece that requires extremely thin thickness.
１ 溝付き弾性ローラ
２ 弾性ローラ
４ Ｖ溝
１３ 薄刃カッター
１３Ａ 第１切り込み用薄刃カッター
１３Ｂ 第２切り込み用薄刃カッター
Ｐ 形成ピッチ
θ 開口角度
Ｄ 切り込み深さ
δ 傾斜角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Elastic roller with groove 2 Elastic roller 4 V groove 13 Thin blade cutter 13A First thin blade cutter 13B Second thin blade cutter P Forming pitch θ Opening angle D Depth of cut δ Inclination angle
Claims (8)
上記弾性ローラの周方向に弾性ローラ又は薄刃カッターを相対的に移動させつつ、その薄刃カッターを用いてＶ溝の第１側面及び第２側面を構成する第１切り込み及び第２切り込みを形成する切込工程
を有することを特徴とする溝付き弾性ローラの製造方法。 A method for producing a grooved elastic roller that forms a plurality of V grooves in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic roller,
A slit that forms a first cut and a second cut forming the first side surface and the second side surface of the V groove using the thin blade cutter while relatively moving the elastic roller or the thin blade cutter in the circumferential direction of the elastic roller. The manufacturing method of the elastic roller with a groove | channel characterized by having an insertion process.
刃面を弾性ローラの中心軸と垂直方向面に対して所定角度傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラの中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第１切り込み用薄刃カッターを用いて第１切り込みを形成する第１切込工程と、
刃面を弾性ローラの中心軸と垂直方向面に対して上記第１切り込み用薄刃カッターと対称に傾斜させ、かつこの状態で刃先を弾性ローラの中心軸に対して相対的に前進及び後進可能な第２切り込み用薄刃カッターを用いて第２切り込みを形成する第２切込工程と
を有する請求項１に記載の溝付き弾性ローラの製造方法。 The above cutting process is
A first blade cutter for cutting is used in which the blade surface is inclined at a predetermined angle with respect to the surface perpendicular to the central axis of the elastic roller, and the blade tip can be moved forward and backward relative to the central axis of the elastic roller in this state. A first incision step for forming a first incision,
The blade surface is inclined symmetrically to the first cutting blade cutter with respect to the plane perpendicular to the central axis of the elastic roller, and the blade tip can be moved forward and backward relative to the central axis of the elastic roller in this state. A method for producing a grooved elastic roller according to claim 1, further comprising: a second cutting step of forming a second cut using a thin blade cutter for second cutting.
A grooved elastic roller as a wire saw main roller obtained by the method for manufacturing a grooved elastic roller according to any one of claims 1 to 7.
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