JP2012076172A

JP2012076172A - ワイヤソー

Info

Publication number: JP2012076172A
Application number: JP2010222315A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Takatori; 王昌高鳥; Takanori Imai; 孝則今井; Hiroyuki Aramaki; 広至荒巻; Hiroshi Sakuramoto; 博櫻本
Original assignee: Takatori Corp
Current assignee: Takatori Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】ワイヤソーにおけるワイヤの脱線を防止して断線を防止すると共に、溝ローラの磨耗を低減する。
【解決手段】溝ローラ７ａ、７ｂ間にワイヤ４を多列に巻き掛けて形成されたワイヤ列に加工物２５を押し付けて、前記ワイヤ４を一方向走行又は往復走行させることにより、前記加工物２５を多数枚の薄板に切断するワイヤソーにおいて、少なくとも一方の溝ローラ７ｂを他の溝ローラ７ａよりも摩擦係数が低い金属製ローラとする。また、溝ローラ７ａ、７ｂの溝形状を逆台形状にし、溝ローラ７ｂの回転速度を溝ローラ７ａよりも僅かに速くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン、サファイア、シリコンカーバイド等の各種加工物を枚葉状に切断するワイヤソーに関する。

従来より、複数の溝ローラ間にワイヤを巻き回して形成したワイヤ列に、シリコンカーバイドやダイヤモンド等の砥粒が混合された加工液を供給し、前記ワイヤ列にシリコン、シリコンカーバイド、サファイア、セラミック材料等の各種加工物を押し付けて多数枚の枚葉状に切断する遊離砥粒方式のワイヤソーが知られている。

また、前記ワイヤの表面にダイヤモンド等の砥粒がレジンや電着により固定された固定砥粒ワイヤを用い、水や水溶性のグリコール類等を使用した加工液を加工部に供給しながら、前記加工物を多数枚に切断する固定砥粒方式のワイヤソーも知られている。

上記のような両方式のワイヤソーにおいては、通常１本のワイヤを複数の溝ローラ間に巻回してワイヤ列を形成し、このワイヤを一方向又は往復走行させながらワイヤ列の部分で加工物を加工するようになっている。

通常、上記の溝ローラは、円筒状の金属ロールの外周にウレタンゴムやポリエチレン等のゴムや樹脂が固定され、その表面に加工するピッチに合わせた多数の溝が形成されている（例えば特許文献１）。

特開２０００−６１８００号公報

ところで、上記特許文献１のように溝ローラにウレタンゴムを使用したワイヤソーでは、形成された溝が比較的柔軟で摩擦係数も比較的高いため、ワイヤの溝ローラへの食い付きが良く、ワイヤが溝ローラの溝に食い込み易い。

このようにワイヤが溝ローラの溝に食い込んだ場合、ワイヤは左右の溝ローラの僅かな回転差（ワークローラー径の誤差、左右の溝ローラの駆動誤差、加工物の抵抗等）により、左右の溝ローラ間でワイヤの弛みや張りが生じ、弛みが発生した場合、ワイヤの逃げ場がなくなって溝からワイヤが脱線する問題がある。

図５（ａ）及び（ｂ）は、上記の従来のワイヤソーでのワイヤの弛みを表す説明図である。図５（ａ）は、ワイヤ５４が正転方向に走行する場合を表し、左側の溝ローラ５０ａが反時計方向に速度Ｒ１で回転し、右側の溝ローラ５０ｂは、速度Ｒ１より僅かに遅いＲ１´で回転する状態を表している。

また、図５（ｂ）は、ワイヤ５４が逆転方向に走行する場合を表し、左側の溝ローラ５０ａが時計方向に速度Ｒ１で回転し、右側の溝ローラ５０ｂは、速度Ｒ１より僅かに遅いＲ１´で回転する状態を表している。

図５（ａ）のように左右の溝ローラ５０ａ、５０ｂの僅かな回転差により、ワイヤ５４が正転方向に走行する場合は、右側の溝ローラ５０ｂの下方でワイヤ５４に図示二点鎖線のような弛みが生じる。この弛みが生じたワイヤ５４は逃げ場がないので、そのまま溝ローラ５４の溝５３（図６参照）から脱線し、隣接する他の溝５３に移行する。

図５（ｂ）は、ワイヤ５４が逆転方向に走行する場合を示しており、右側の溝ローラ５０ｂの上方でワイヤ５４に弛みが生じる。この場合も上記同様にワイヤ５４が溝５３から脱線し、隣接する他の溝５３に移行する。

このようにワイヤ５４が弛んだ場合、溝ローラ５０ａ、５０ｂの溝５３からワイヤが脱線して隣接した他の溝５３にワイヤが移行してワイヤ５４同士が重なり、ワイヤ５４がその摩擦によって断線する問題があった。また、ワイヤ５４同士が重なった溝５３部分で加工物が斜めに切断されて脱落し、その破片がワイヤ５４に巻き込まれて断線する問題があった。

また、左右の溝ローラ５０ａ、５０ｂ間でワイヤ５４が張り過ぎた場合、ワイヤ５４が溝ローラ５０ａ、５０ｂの溝５３に食い込んで、溝ローラ５０が早く磨耗する問題があった。

そこで、本発明の目的は、ワイヤソーの溝ローラからのワイヤの脱線を防止すると共に溝ローラ間でのワイヤ走行を安定化し、さらに溝ローラの磨耗を低減することにある。

そこで請求項１の発明は、複数の溝ローラ間にワイヤを多列に巻き掛けて形成されたワイヤ列に加工物を押し付けて、前記ワイヤを一方向走行又は往復走行させることにより、前記加工物を多数枚の薄板に切断するワイヤソーにおいて、
前記溝ローラの少なくとも一方を他の溝ローラよりも摩擦係数が低い金属製ローラとした構成を採用したワイヤソーである。この金属製ローラは、他の溝ローラよりも摩擦係数が低い金属で一体に構成しても、溝の形成されている外周部分のみを他の溝ローラよりも摩擦係数が低い金属で構成するようにしても良い。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記溝ローラの溝が逆台形状に形成されている構成を採用したワイヤソーである。この逆台形状の溝は金属製ローラ側のみであっても良く、金属製ローラと他の溝ローラの両方に採用しても良い。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記金属製ローラを他の溝ローラに対して僅かに速く回転するようにした構成を採用したワイヤソーである。前記金属製ローラは、他のゴムや樹脂等からなる非金属製の溝ローラより０．０５％程度速く回転させることが好ましい。

本発明によれば、溝ローラの少なくとも一方が摩擦係数の低い金属製ローラであるので、ワイヤが金属製ローラの溝内を滑ってワイヤの弛みを吸収し、ワイヤの溝からの飛び出しが発生せず、ワイヤが断線することがない。また、ワイヤの弛みが金属製ローラでの滑りによって吸収され、他のゴムや樹脂製の非金属製ローラでのワイヤの保持力が高まって溝ローラの磨耗が低減できる。

本発明によれば、溝ローラの少なくとも一方を摩擦係数の低い金属製ローラとし、他方をウレタン等のゴムや樹脂製の比較的摩擦係数の高い非金属製ローラとしたので、ワイヤの左右方向へのブレはウレタン等のゴムや樹脂製の溝ローラで吸収し、弛みに関しては金属製ローラでの滑りで吸収できるので、ワイヤの溝からの脱線を効果的に防止できる。

また、本発明によれば、溝ローラの溝を逆台形状に形成しているので、ワイヤを左右及び底面の３点で保持することができ、結果、ワイヤの保持力が高まってワイヤが溝から飛び出すことがなく、安定したワイヤ走行が可能となって切断精度も向上させるができる。

また、本発明によれば、金属製ローラの回転を他方の溝ローラの回転より僅かに速めて回転させているので、その分ワイヤが金属製ローラの溝部で僅かにスリップして、ワイヤが金属製ローラの溝に食い込むようになり、結果、断線の防止と安定したワイヤ走行が行われるものである。

は、本発明のワイヤソーの一実施形態を表す正面図である。は、本発明のワイヤソーに使用される溝ローラ部分を説明する平面図である。は、本発明のワイヤソーに使用される溝ローラの一部拡大断面図である。は、本発明のワイヤソーの溝ローラの動作を説明する説明図である。（ａ）及び（ｂ）は、従来のワイヤソーの動作を説明する説明図である。は、従来のワイヤソーに使用される溝ローラの一部拡大断面図である。

本発明のワイヤソーの第１の実施形態について図１乃至図４に基づいて以下に説明する。

図１は、本発明のワイヤソーの一実施形態を表す正面図であり、図示左からワイヤ４を繰出す供給リール２、該供給リール２から供給されたワイヤ４をトラバースするトラバースプーリ３、ワイヤ４を案内する複数のガイドプーリ５、供給側の張力を付与するテンションプーリ１２、張力を付与されたワイヤ４を溝ローラ７ｂに案内する複数のガイドプーリ６が設けられている。

前記供給リール２は、ワイヤ４が巻き回され、適宜のモータ（図示しない）により、正転時にはワイヤ４を繰出し、逆転時にはワイヤ４を巻き取るようになっており、前記トラバースプーリ３は供給リール２の軸方向に沿って前後に移動しながら、ワイヤ４をトラバースするようになっている。

前記ワイヤ４は、固定砥粒方式の場合は、芯線の外周にダイヤモンド等の砥粒が固定されたものを用い、遊離砥粒方式の場合は、表面にブラスメッキや銅メッキが施された芯線を用いる。

前記テンションプーリ１２は、テンションアーム１３の一端に軸支され、このテンションアーム１３の他端側は揺動軸１４に軸止されている。前記揺動軸１４は、モータ１５に接続され、このモータ１５を駆動させることでテンションアーム１３を揺動させて前記テンションプーリ１２によりワイヤ４に適正な張力を付与するようになっている。

図示中央には、２本の溝ローラ７ａ、７ｂが設けられ、両溝ローラ７ａ、７ｂ間にワイヤ４が多数巻き回されてワイヤ列が形成されている。前記溝ローラ７ｂに供給されたワイヤ４は両溝ローラ７ａ、７ｂの外周に複数刻まれた溝３０に巻き掛けられ、図２のように溝ローラ７ａ、７ｂの軸方向と直交するようにワイヤ列を形成している。

前記ワイヤ列を経由したワイヤ４は、回収側に設けられた複数のガイドプーリ８に案内され、供給側と同様にテンションプーリ１６、複数のガイドプーリ９、トラバースプーリ１０を経て回収リール１１に巻き取られるようになっている。

前記テンションプーリ１６は供給側と同様に、テンションアーム１７の一端に設けられ、モータ１９の駆動により、揺動軸１８を基点にテンションアーム１７を揺動させて、ワイヤ４に適正な張力を付与するようになっている。

前記回収リール１１は、適宜のモータ（図示しない）により、正転時にはワイヤ４を巻取り、逆転時には巻き取られたワイヤ４を繰出すようになっており、前記トラバースプーリ１０は、回収リール１１の軸方向に沿って前後に移動しながら、ワイヤ４をトラバースするようになっている。

前記ワイヤ列の上方には加工部２０が設けられ、この加工部２０には、加工テーブル２１がテーブル駆動モータ２２と図示しない適宜のボールネジによって昇降自在に設けられている。この加工テーブル２１の下方には、左右２列の加工物２５、２５が設けられ、これらの加工物２５、２５は、セラミックスやカーボン等のダミー部材２４と接着され、適宜な固定手段により貼付け台２３を介して保持されている。また、前記加工物２５、２５は、前記加工テーブル２１を下降させることで、往復動又は一方向に走行させられたワイヤ４に押し付けられ、枚葉状の薄板に切断されるようになっている。

また、前記溝ローラ７ａ、７ｂに近接した上方にはワイヤ４に向けて加工液２７を噴出する２つのノズル２６、２６が設けられている。これらのノズル２６、２６からは、固定砥粒方式の場合は界面活性剤を含有する冷却水等からなる加工液２７が噴出するようになっており、遊離砥粒方式の場合にはダイヤモンドやシリコンカーバイド等の砥粒を含んだ加工液２７が噴出するようになっている。

前記溝ローラ７ａは、円筒状の芯金３２の外周にポリエチレン樹脂やウレタンゴムを圧入等の適宜手段で固定することにより形成され、この樹脂やゴム表面に所定のピッチで溝３０が多数形成されている。なお、本実施形態においてはウレタンゴム製ローラを使用している。

前記溝ローラ７ｂは、前記溝ローラ７ａの溝３０の摩擦係数よりも低い金属製ローラが使用され、その外周に上記溝ローラ７ａと同ピッチで溝３０が多数形成されている。本実施形態においては、前記溝ローラ７ｂは、ステンレス製ローラで一体形成されている。なお、本実施形態においては全体がステンレスで一体形成されたローラを用いたが、芯金に別素材を用い、外周にステンレス等の金属素材を用いるようにしても良い。

前記両溝ローラ７ａ、７ｂは、ワイヤソー１の本体に設けられた２本のスピンドル３３、３３に適宜の固定手段で固定され、両スピンドル３３、３３を駆動させることにより、両溝ローラ７ａ、７ｂは、正転方向または逆転方向に回転駆動されるようになっている。

上記溝ローラ７ａ、７ｂの外周は、従来のようにＶ字形状となる溝３０が形成されている。このように溝ローラ７ａに比較的摩擦係数の高いゴムや樹脂を用い、溝ローラ７ｂに前記溝ローラ７ａよりも摩擦係数が低いステンレス等の金属製ローラを用いることで、溝ローラ７ａ、７ｂ間で発生したワイヤ４の弛みを溝ローラ７ｂの外周でのワイヤ４の滑りによって吸収するのでワイヤ４に弛みが発生しない。

次に本発明のワイヤソーの第２の実施形態について以下に説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分の説明は省略する。

第２の実施形態では、図３（ａ）及び（ｂ）のように溝ローラ７ａ、７ｂの溝３０の形状を逆台形状に形成したものとなっている。このことにより、前記Ｖ字形状の溝３０よりもワイヤ４の保持力が高まり、ワイヤ４の走行が安定するので、ワイヤ４の脱線（目飛び）を防止できる。これは、Ｖ字形状の溝３０がワイヤ４を両側面の２点で保持することに対し、逆台形状に溝３０を形成することでワイヤ４と溝３０の接触が両側面及び底面の３点に増大し、結果、溝３０へのワイヤ４の保持力が高まることによるものである。

なお、本実施形態においては両溝ローラ７ａ、７ｂの溝３０を逆台形状に形成したが、金属製の溝ローラ７ｂのみを逆台形状に形成しても良い。但し、両溝ローラ７ａ、７ｂの溝３０、３０のバランスを保つ観点から、両溝ローラ７ａ、７ｂの溝３０、３０を逆台形状に形成することが好ましい。

次に第３の実施形態について、図４（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。

図４（ａ）は、ワイヤソー１を正転方向に駆動している状態を表わすもので、溝ローラ７ａ、７ｂは、それぞれ反時計方向に回転している。この時、溝ローラ７ａの回転速度をＲ１に設定し、溝ローラ７ｂの回転速度を前記Ｒ１よりも例えば０．０５％速めたＲ２に設定する。

上記のように溝ローラ７ａの回転速度をＲ１、溝ローラ７ｂの回転速度をＲ２にすると、ワイヤ４は、溝ローラ７ａの回転速度Ｒ１に追従してＲ１で走行する。この時、金属製の溝ローラ７ｂは、溝ローラ７ａよりも僅かに速く回転させているので、溝ローラ７ｂがワイヤ４に対してスリップして滑りが発生する。

このように溝ローラ７ｂ上でワイヤ４の滑りを誘発させ、他方溝ローラ７ａにワイヤ４を追従させることにより、ワイヤ４は、溝ローラ７ｂの溝３０に食い込むようになる。従って、ワイヤ４は、溝３０に保持されて安定に走行すると共に溝３０からの脱線が起こらない。

さらに、溝ローラ７ｂの外周でワイヤ４の滑りが発生しても、溝ローラ７ｂは、金属製ローラで形成されているので、磨耗が少なく、他方、溝ローラ７ａではワイヤ４が溝ローラ７ａに追従しながら走行するので、滑りが発生せず、溝ローラ７ａの磨耗も低減できる。

図４（ｂ）は、ワイヤ４の逆転走行を表わすものであり、溝ローラ７ｂの回転速度を溝ローラ７ａに対して０．０５％程度速めた構成を採用している。この場合も、金属製の溝ローラ７ｂの外周でワイヤ４に滑りが生じるが、上記同様にワイヤ４が溝ローラ７ｂに食い込むので、ワイヤ４に弛みが発生しない。なお、溝ローラ７ｂを溝ローラ７ａよりも速める度合は、溝ローラ７ａ、７ｂの素材、摩擦係数によって適宜定めることができる。

上記が、本発明の実施形態であるが、発明の範囲内で各種の変更ができる。

本発明においては、金属製ローラとしてステンレス製ローラを用いたが、これに限定されず、各種の金属製ローラを用いることができ、ゴムや樹脂等の非金属製ローラに対して摩擦係数が低く、硬度が高いものであれば使用できる。

使用する溝ローラの本数も２本だけでなく、３本や４本でも良く、この場合は少なくとも１本の溝ローラが他の溝ローラよりも摩擦係数の低い金属製ローラであれば良い。

また、金属製ローラは、少なくとも表面の溝部分が金属で形成されていれば良く、例えば溝表面に金属がコーティングされたものでも良い。

１ワイヤソー
２供給リール
３トラバースプーリ
４ワイヤ
５ガイドプーリ
６ガイドプーリ
７ａ溝ローラ（非金属製ローラ）
７ｂ溝ローラ（金属製ローラ）
８ガイドプーリ
９ガイドプーリ
１０トラバースプーリ
１１回収リール
１２テンションプーリ
１３テンションアーム
１４揺動軸
１５モータ
１６テンションプーリ
１７テンションアーム
１８揺動軸
１９モータ
２０加工部
２１加工テーブル
２２駆動モータ
２３貼付け台
２４ダミー部材
２５加工物
２６ノズル
２７加工液
３０溝
３１ウレタンゴム
３２芯金
３３スピンドル
５０溝ローラ
５１ウレタンゴム
５２芯金
５３溝
５４ワイヤ

Claims

複数の溝ローラ間にワイヤを多列に巻き掛けて形成されたワイヤ列に加工物を押し付けて、前記ワイヤを一方向走行又は往復走行させることにより、前記加工物を多数枚の薄板に切断するワイヤソーにおいて、
前記溝ローラの少なくとも一方を他の溝ローラよりも摩擦係数が低い金属製ローラとしたことを特徴とするワイヤソー。
前記溝ローラの溝が逆台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
前記金属製ローラを残りの溝ローラに対して僅かに速く回転するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のワイヤソー。