JP2013043225A

JP2013043225A - ワイヤソー

Info

Publication number: JP2013043225A
Application number: JP2011180677A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shimada; 仁志嶋田; Tomoyuki Kawazu; 知之河津; Yosuke Yabu; 洋祐藪; Hiroshi Tanizaki; 啓谷崎
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-03-04
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: US10124431B2; US20160175953A1; TW201309406A; JP5185419B2; WO2013027702A1; CH707317B1; TWI441702B; CN103429387A; CN103429387B; KR20140049078A

Abstract

【課題】切断加工の前後にワークの接着や剥離の作業を行う必要がなく、加工能率の向上及び製造コストの低減を図ることができるワイヤソーを提供する。
【解決手段】複数の加工用ローラ１１間にワイヤ１２を複数回周回させる。ワイヤ１２の周回域の上方には、ワークＷを横方向から弾性的に挟持する挟持機構１３と、その挟持機構１３に挟持されたワークＷをワイヤ１２に向かって押し下げる押下機構２５とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば半導体材料、磁性材料、セラミックス等の脆性材料よりなるワークをワイヤにより切断加工する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としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、複数の加工用ローラ間にワイヤが複数回周回されている。ワイヤの周回域の上方には昇降機構が配置され、その昇降機構にはワークが接着剤によりカーボンプレート，取付板等に固定された状態で着脱可能に取り付けられている。そして、加工用ローラの回転により、ワイヤが加工用ローラ間で延長方向に周回走行されながら、ワイヤに対して砥粒を含む加工液が供給される。この状態で、昇降機構の下降動作によりワークがワイヤに押し付けられて、ワークに切断加工が施されるようになっている。

特開２００２−１２０１３９号公報

ところが、この従来のワイヤソーにおいては、ワークの切断加工に先立って、ワークを接着剤によりカーボンプレート，取付板を介して昇降機構に接着固定するとともに、ワークの切断加工後に、加工製品をカーボンプレート及び取付板から剥離する必要がある。このため、切断加工の前後の作業に手間がかかって、加工能率の低下及び製造コストの高騰を招くという問題があった。

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。その目的は、切断加工の前後にワークの接着や剥離の作業を行う必要がなく、加工能率の向上及び製造コストの低減を図ることができる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、この発明は、複数の加工用ローラ間にワイヤを複数回周回させたワイヤソーにおいて、ワイヤの周回域の上方においてワークを横方向から弾性的に挟持する挟持手段と、その挟持手段に挟持されたワークをワイヤに向かって押し下げる押下手段とを備えたことを特徴としている。

従って、この発明のワイヤソーでは、ワークがワイヤの周回域の上方において挟持手段により横方向から弾性的に挟持されながら、押下手段によりワイヤに向かって押し下げられる。このため、従来構成とは異なり、切断加工前にワークを接着剤によりカーボンプレート及び取付板に接着固定したり、切断加工後にワークをカーボンプレート及び取付板から剥離したりする作業を行う必要がなく、ワークをワイヤ上に連続的に送り込むことができる。よって、ワークの加工能率を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。

前記の構成において、前記挟持手段を、ワークの側面を受けるための受け部材と、バネ力を用いてワークを受け部材に向かって押圧するための押圧部材とにより構成するとよい。ここで、ワークの側面とは、ワークの横方向を向いた側面だけではなく、長さ方向の端部の端面も含むものとする。

前記の構成において、ワイヤの周回域の下方においてワークを横方向から弾性的に挟持する補助挟持手段を設けるとよい。
前記の構成において、前記補助挟持手段を、ワークの側面を受けるための受け部材と、バネ力を用いてワークを受け部材に向かって押圧するための押圧部材とにより構成するとよい。

前記の構成において、前記加工用ローラ間におけるワイヤの周回域の下方に加工用ローラと平行な軸線を有する回転可能なローラを設けるとともに、回転ローラの外周面とワイヤとの間の最短距離がワークの半径より長く、直径より短く設定し、ワイヤによって切断されたワークが前記ローラの外周面に圧接されるようにするとよい。

前記の構成において、前記ローラを回転させるための駆動手段を設けるとよい。

以上のように、この発明によれば、切断加工の前後にワークの接着や剥離の作業を行う必要がなく、加工能率の向上及び製造コストの低減を図ることができるという効果を発揮する。

第１実施形態のワイヤソーを示す断面図。図１の２−２線における縮小断面図。第２実施形態のワイヤソーを示す断面図。第３実施形態のワイヤソーを示す断面図。第４実施形態のワイヤソーを示す断面図。変更例のワイヤソーを示す断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化したワイヤソーの第１実施形態を、図１及び図２に従って説明する。

図１及び図２に示すように、この実施形態のワイヤソーにおいては、図示しないフレーム上に複数（実施形態では一対）の加工用ローラ１１が横方向に平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。各加工用ローラ１１の外周面には複数の環状溝１１ａが所定のピッチで配列され、両加工用ローラ１１の環状溝１１ａ間にはワイヤ１２が複数回周回されている。

前記加工用ローラ１１間におけるワイヤ１２の周回域の上方には、ワークＷを横方向から弾性的に挟持するための挟持手段としての一対の挟持機構１３が配置されている。なお、図１に示されたワークＷは断面四角形状をなす角柱状であるが、他の形状，例えば円柱状でもよい。各挟持機構１３には、ワイヤ１２の配列方向に延びる一対のガイド板１４，１５がワイヤ１２の走行方向において間隔をおいて配置されている。一方のガイド板１４には支持孔１４ａが透設され、その支持孔１４ａには押圧部材としての挟持部材１６が受け部材としての他方のガイド板１５に接近及び離間する方向へ移動可能に挿入支持されている。ガイド板１４の側面には、挟持部材１６を支持孔１４ａから脱落しないように保持するための保持板１７が複数のネジ１８により取り付けられている。挟持部材１６と保持板１７との間には、挟持部材１６を他方のガイド板１５側に向かって付勢するための複数のバネ１９が介装されている。

図２に示すように、前記各挟持機構１３における両ガイド板１４，１５の一側端部間には、受け部材としての規制板２０が配置されている。両ガイド板１４，１５の他側端部間には支持板２１が介装され、その支持板２１の内側には押圧部材としての位置決め部材２２が規制板２０に接近及び離間する方向へ移動可能に配置されている。位置決め部材２２と支持板２１との間には、位置決め部材２２を規制板２０側に向かって付勢するためのバネ２３が介装されている。

図１に示すように、前記各挟持機構１３の上部外側には、挟持機構１３のガイド板１４，１５間に上方からワークＷを送り込むための一対の送り込み機構２４が配置されている。そして、この送り込み機構２４により、複数のワークＷが挟持機構１３のガイド板１４，１５間に順に送り込まれて、挟持部材１６とガイド板１５との間で横方向から弾性的に挟持される。このとき、図２に示すように、ワークＷの長さ方向の両端部が位置決め部材２２と規制板２０との間で挟持されることによって、ワークＷがワイヤ１２の配列方向の所定位置に位置決めされる。

前記挟持機構１３の上方には、各挟持機構１３に挟持されたワークＷをワイヤ１２に向かって押し下げるための押下手段としての押下機構２５が配置されている。この押下機構２５には、フレーム上に昇降可能に配置された昇降体２６と、その昇降体２６の下面に突設された一対の押下部材２７とが設けられている。押下部材２７の下端には合成樹脂よりなる押下片２７ａが着脱可能に取付けられている。そして、加工用ローラ１１間においてワイヤ１２が周回走行されながら、昇降体２６によって押下部材２７が下降されることにより、挟持状態のワークＷがワイヤ１２に向かって押し下げられて、ワークＷの切断加工が行われる。

前記加工用ローラ１１間におけるワイヤ１２の周回域の下方には、補助挟持手段としての一対の補助挟持機構２８が前記各挟持機構１３に対応して配置されている。この補助挟持機構２８には、前述した挟持機構１３の構成と同様に、ガイド板１４，１５、挟持部材１６、保持板１７、バネ１９等が設けられている。そして、ワイヤ１２によってスライス切断されたワークＷが、この補助挟持機構２８の押圧部材としての挟持部材１６と受け部材としてのガイド板１５との間で挟持された後に、挟持機構１３の挟持部材１６とガイド板１５との間における挟持から解放される。

前記補助挟持機構２８の下方には、製品排出用のシュータ２９が配置されている。そして、補助挟持機構２８の挟持部材１６とガイド板１５との間から落下した切断製品が、このシュータ２９に沿って外部に排出されるようになっている。

次に、前記のように構成されたワイヤソーの作用を説明する。
このワイヤソーの運転時には、図１に示すように、複数のワークＷが送り込み機構２４により挟持機構１３のガイド板１４，１５間に送り込まれて、押下部材２７によって押し下げられて、挟持部材１６とガイド板１５との間で横方向から弾性的に挟持される。この場合、図２に示すように、ワークＷの長さ方向の両端部が位置決め部材２２と規制板２０との間で弾性的に挟持されることによって、ワークＷがワイヤ１２の配列方向の所定位置に位置決めされる。

この状態で、加工用ローラ１１の回転により、ワイヤ１２が加工用ローラ１１間で延長方向に周回走行されながら、図示しないノズルからワイヤ１２上に加工液が供給される。そして、押下機構２５の昇降体２６により押下部材２７が下降されて、挟持状態のワークＷがワイヤ１２に向かって押し下げられる。このため、ワークＷに対して切断加工が施される。切断されたワークＷは、挟持機構１３における挟持部材１６とガイド板１５との間の挟持から解放された後に、補助挟持機構２８の挟持部材１６とガイド板１５との間で挟持されながらシュータ２９上に落下して、そのシュータ２９を介して外部に排出される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）このワイヤソーでは、ワークＷがワイヤ１２の周回域の上方において挟持機構１３により横方向から弾性的に挟持されて保持される。そして、ワークＷは、この保持状態を維持されながら押下機構２５によりワイヤ１２に向かって押し下げられる。このため、従来構成とは異なり、切断加工前にワークＷを接着剤によりカーボンプレート及び取付板に接着固定したり、切断加工後にワークＷをカーボンプレート及び取付板から剥離したりする作業を行う必要がない。そして、複数のワークＷをワイヤ１２上に順に送り込んで、ワークＷの切断加工を連続的に行うことができる。よって、ワークＷの加工能率を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。

（２）このワイヤソーでは、スライス切断されたワークＷがワイヤ１２の周回域の下方において補助挟持機構２８により弾性的に挟持されて保持される。従って、スライス切断されたワークＷの不安定な挙動を防止できて、ワーク破損等を未然に回避できる。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化したワイヤソーの第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態では、図３に示すように、加工用ローラ１１間におけるワイヤ１２の周回域の上方及び下方に、前記第１実施形態と同一の構造をなす１つの挟持機構１３及び補助挟持機構２８が配置されている。また、押下機構２５には、挟持機構１３に対応する１つの押下部材２７が設けられている。そして、例えば、断面円形状のワークＷが送り込み機構２４により挟持機構１３内に送り込まれて挟持されるとともに、その挟持状態のワークＷが押下機構２５の押下部材２７によりワークＷに向かって押し下げられて、ワークＷに切断加工が施される。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明を具体化したワイヤソーの第３実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第３実施形態では、図４に示すように、加工用ローラ１１間におけるワイヤ１２の周回域の上方に、前記第１実施形態と同一の構造をなす１つの挟持機構１３が配置されている。また、この実施形態では、前記第１実施形態における押下機構２５の押下部材２７に代えて、昇降体２６の下部に一対の押下ローラ３１が加工用ローラ１１と平行な軸線を中心に回転可能に支持されている。そして、断面円形状をなすワークＷが、押下ローラ３１の上方からの圧接により、ワイヤ１２に向かって押し下げられるようになっている。

前記ワイヤ１２の周回域の下方には、前記第１実施形態における補助挟持機構２８に代えて、挟持機構１３と対応する回転ローラ３２が加工用ローラ１１と平行な軸線を中心に回転可能に配置されている。回転ローラ３２には、駆動手段としてのモータ３３が接続されている。そして、ワイヤ１２によって切断されたワークＷが回転ローラ３２の外周面に圧接されて、回転ローラ３２の回転に追従して回転される。この回転ローラ３２は、その外周面とワイヤ１２との間の最短距離がワークＷの半径より長く、直径より短くなる位置に配置される。

よって、この実施形態においては、断面円形状のワークＷが挟持機構１３に挟持された状態で、押下ローラ３１により押し下げられながらワイヤ１２で切断加工されるとき、ワークＷが挟持機構１３の挟持域を超えて下降されると、ワークＷが挟持状態から解放されてワイヤ１２の走行方向に追従回転される。その後、ワークＷが回転ローラ３２の外周面に圧接されると、ワークＷが回転ローラ３２の回転による回転力を受ける。このとき、ローラ３２がモータ３３によって、ワイヤ１２の走行方向に追従回転されるワークＷの回転方向と同方向（図４の時計方向）に回転されている場合には、ワークＷの回転が減速される。このため、ワークＷに対する単位時間当たりの切り込み量が少なくなって、切断精度が向上する。これに対して、ローラ３２がモータ３３によって、ワイヤ１２の走行方向に追従回転されるワークＷの回転方向と逆方向（図４の反時計方向）に回転されている場合には、ワークＷの回転が増速される。このため、ワークＷに対する単位時間当たりの切り込み量が多くなって、切断効率が高くなる。

従って、この第３実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（３）このワイヤソーでは、加工用ローラ１１間におけるワイヤ１２の周回域の下方に加工用ローラ１１と平行な軸線を有し、モータ３３によって回転されるローラ３２が設けられ、ワイヤ１２によって切断された円柱状のワークＷがこのローラ３２の外周面に圧接される。そして、回転ローラ３２の外周面とワイヤ１２との間の最短距離がワークＷの半径より長く、直径より短くなっている。このため、ワークＷがワイヤ１２により切断されながらローラ３２に圧接されたとき、ワークＷに回転力が付与される。よって、ワークＷを押下機構２５によりワイヤ１２の周回域を超えた位置まで押し下げなくても、ワークＷ全体に切断加工を施すことかできて、ワークＷの加工能率を向上させることができる。

（４）このワイヤソーにおいては、前記ローラ３２を回転させるためのモータ３３が設けられている。このため、モータ３３の回転方向を選択することにより、切断効率または切断精度のどちらを優先するかを設定できる。

（第４実施形態）
次に、この発明を具体化したワイヤソーの第４実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第４実施形態では、図５に示すように、挟持機構１３が、ワイヤ１２の周回域の上方において上下方向へ間隔をおいて配置された複数組の第１挟持ローラ３４、第２挟持ローラ３５及びバネ３６から構成されている。各第１挟持ローラ３４は、ワイヤ１２の走行方向の一側方の定位置に回転可能に配置されている。各第２挟持ローラ３５は、ワイヤ１２の走行方向の他側方において回転可能、及び第１挟持ローラ３４に接近及び離間する方向へ移動可能に配置されている。各バネ３６は、第２挟持ローラ３５を第１挟持ローラ３４と接近する方向に移動付勢している。

また、この実施形態においては、前記挟持機構１３の各第１挟持ローラ３４が、図示しないモータにより図５の反時計方向へ同期して回転されるようになっている。そして、このモータ及び各第１挟持ローラ３４により、ワークＷをワイヤ１２に向かって押し下げるための押下機構２５が構成されている。さらに、ワイヤ１２の周回域の下方には、前記挟持機構１３と同様に構成された１組の第１挟持ローラ３４、第２挟持ローラ３５及びバネ３６よりなる補助挟持機構２８が配置されている。

よって、この実施形態においては、断面四角形状のワークＷが、挟持機構１３の第１挟持ローラ３４と第２挟持ローラ３５との間に挟持された状態で、第１挟持ローラ３４の回転によりワイヤ１２に向かって押し下げられて、ワークＷの切断加工が行われる。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び第３実施形態の（３）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（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。

・前記各実施形態において、挟持手段としての挟持機構１３の構成、及び押下手段としての押下機構２５の構成を任意に変更すること。例えば、補助挟持機構２８を省略すること。

・前記第３実施形態において、モータ３３回転速度を変更できるように構成すること。
・前記第３実施形態において、回転ローラ３２がフリー回転されるように構成すること。この場合、ワークＷはワイヤ１２の走行にともなって回転される。

・図６に示すように、ワークＷが筒状をなす場合、ワイヤ１２の下方位置においてワークＷ内に進入される下部押下部材５１を設けること。すなわち、筒状のワークＷの切断にともない、そのワークＷがワイヤ１２の下方側に移動したとき、ワークＷの側方の退避位置にあった下部押下部材５１がワークＷ内に進入される。そして、ワークＷの切断にともなって、下部押下部材５１が下降してワークＷを切断が終了するまで押し下げる。従って、上部側の押下部材２７はワイヤ１２に接する手前の位置まで下降すればよい。下部押下部材５１は押下機構２５を構成する。

・前記第１実施形態において、補助挟持機構２８のガイド板１５を図１のガイド位置からガイド板１４の反対方向へ移動するように構成すること。そして、すべてのワークＷの切断が終了したときには、ガイド板１５がガイド板１４から離れる方向に移動され、最後にスライス切断されたワークＷが補助挟持機構２８から解放されてシュータ２９上に落下されるようにすること。

１１…加工用ローラ、１２…ワイヤ、１３…挟持手段としての挟持機構、１４，１５…ガイド板、１６…挟持部材、１９…バネ、２５…押下手段としての押下機構、２６…昇降体、２７…押下部材、２８…補助挟持機構、３２…回転ローラ、３３…駆動手段としてのモータ、３４…第１挟持ローラ、３５…第２挟持ローラ、３６…バネ、Ｗ…ワーク。

上記の目的を達成するために、この発明は、複数の加工用ローラと、複数の加工用ローラの周りを複数回周回させたワイヤとを備えるワイヤソーにおいて、ワイヤの周回域の上方においてワークを横方向から弾性的に挟持する挟持手段と、挟持手段に挟持されたワークをワイヤに向けて押し下げる押下手段とを備え、挟持手段は、ワークの側面を受ける受け部材と、バネ力を用いてワークを受け部材に向けて押圧する押圧部材とを備えることを特徴としている。

従って、この発明のワイヤソーでは、ワークがワイヤの周回域の上方において挟持手段により横方向から弾性的に挟持されながら、押下手段によりワイヤに向かって押し下げられる。このため、従来構成とは異なり、切断加工前にワークを接着剤によりカーボンプレート及び取付板に接着固定したり、切断加工後にワークをカーボンプレート及び取付板から剥離したりする作業を行う必要がなく、ワークをワイヤ上に連続的に送り込むことができる。よって、ワークの加工能率を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。ここで、ワークの側面とは、ワークの横方向を向いた側面だけではなく、長さ方向の端部の端面も含むものとする。

Claims

複数の加工用ローラ間にワイヤを複数回周回させたワイヤソーにおいて、
ワイヤの周回域の上方においてワークを横方向から弾性的に挟持する挟持手段と、その挟持手段に挟持されたワークをワイヤに向かって押し下げる押下手段とを備えたことを特徴とするワイヤソー。
前記挟持手段を、ワークの側面を受けるための受け部材と、バネ力を用いてワークを受け部材に向かって押圧するための押圧部材とにより構成したことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
ワイヤの周回域の下方においてワークを横方向から弾性的に挟持する補助挟持手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー。
前記補助挟持手段を、ワークの側面を受けるための受け部材と、バネ力を用いてワークを受け部材に向かって押圧するための押圧部材とにより構成したことを特徴とする請求項３に記載のワイヤソー。
前記加工用ローラ間におけるワイヤの周回域の下方に加工用ローラと平行な軸線を有する回転可能なローラを設けるとともに、回転ローラの外周面とワイヤとの間の最短距離がワークの半径より長く、直径より短く設定し、ワイヤによって切断されたワークが前記ローラの外周面に圧接されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
前記ローラを回転させるための駆動手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載のワイヤソー。