JP2015174164A - ツルーイング用砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤー工具に損傷を与えることなく、良好なツルーイングを行うことができるツルーイング用砥石を提供する。【解決手段】ツルーイング用砥石１０は、ワイヤー工具をツルーイングするための砥石であって、砥石本体１１の外面において、ツルーイング開始時に当該ワイヤー工具が当接する領域に、ワイヤー工具の走行方向（矢線Ｒ方向）に沿って円弧形状をなす凸曲面部１２を設けている。凸曲面部１２の表面には、砥石本体１１より軟質の低硬度層１３が全面的に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、芯線の外周に砥粒が電気メッキで固着されたワイヤー工具のツルーイングに使用される砥石、詳しくは、製造後、製品として出荷される前のワイヤー工具のツルーイング工程において使用されるツルーイング用砥石に関する。

太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイヤ、ＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する際には、芯線の外周に砥粒が電気メッキで固着された電着ワイヤー工具が多用されている。電着ワイヤー工具は所定の工程を経て製造されるが、製品として出荷される前の電着ワイヤー工具に対しツルーイングが行われることがある。

従来のツルーイング方法としては、図５に示すように、長手方向に走行する電着ワイヤー工具５０に対して、直方体形状のツルーイング用砥石５１を押し当て、電着ワイヤー工具５０でツルーイング用砥石５１を切断するという方法が採られている。

一方、本発明の技術分野と若干異なるが、インゴットの切断作業に使用されているワイヤー工具をドレッシングする方法として、例えば、特許文献１，２などに記載されているものがある。

特許文献１，２に記載されたドレッシング方法は、マルチワイヤー式切断装置にセットされた状態で長手方向に走行するワイヤー工具に対して、四角柱形状のドレッシングストーン（ドレッシングツール）を押圧接触させ、ワイヤー工具でドレッシングストーン（ドレッシングツール）を切断することによって当該ワイヤー工具のドレッシングを行うというものである。

特開平１１−２８６５４号公報 特開２０００−１５８３１９号公報

図５に示すように、従来のツルーイング砥石５１を使用して電着ワイヤー工具５０のツルーイングを行う場合、ツルーイング中にツルーイング砥石５１から受ける押圧力によってワイヤー工具５０が撓むので、ツルーイング砥石５１の角部５１ａにおいてワイヤー工具５０に過度の負荷が加わるという現象が生じる。

このような現象が生じると、図６に示すように、ツルーイング完了後の電着ワイヤー工具５０の表面に多数の傷Ｓがついてしまうので、電着ワイヤー工具５０の強度が低下したり、切断加工時に断線が生じたりすることがある。

また、図５に示す従来のツルーイング砥石５１を使用して電着ワイヤー工具５０のツルーイングを行った場合、ツルーイング開始直後、即ち、電着ワイヤー工具５０がツルーイング砥石５１の外面５１ｂに接触したときにワイヤー工具５０が振動するので、良好なツルーイングを行うことができないという問題もある。

このような問題（電着ワイヤー工具５０の表面損傷や電着ワイヤー工具５０の振動）は、特許文献１，２に記載されているワイヤー工具のドレッシング方法を利用して、ワイヤー工具のツルーイングを行ったとしても、回避することができない。

本発明が解決しようとする課題は、ワイヤー工具に損傷を与えることなく、良好なツルーイングを行うことができるツルーイング用砥石を提供することにある。

本発明のツルーイング用砥石は、ワイヤー工具をツルーイングするための砥石本体の外面において、ツルーイング開始時に当該ワイヤー工具が当接する領域に、前記ワイヤー工具の走行方向に沿って円弧形状をなす凸曲面部を設け、前記凸曲面部の表面に前記砥石本体より軟質の低硬度層を設けたことを特徴とする。

このような構成とすれば、ツルーイング中に、当該ツルーイング砥石の凸曲面部から受ける押圧力によってワイヤー工具が撓んでも、凸曲面部はワイヤー工具の走行方向に沿って円弧状をなしているので、ワイヤー工具が凸曲面部から受ける押圧力が均等化される結果、ワイヤー工具に過度の負荷が加わることがなくなり、ワイヤー工具に損傷を与えることなく、良好なツルーイングを行うことができる。

また、前記凸曲面部の表面に前記砥石本体より軟質の低硬度層を設けたことにより、ツルーイング開始直後、ワイヤー工具がツルーイング用砥石の凸曲面部の表面の低硬度層に接触したとき、当該ワイヤー工具は低硬度層に速やかに食い込むので、ワイヤー工具の振動が発生せず、さらに良好なツルーイングを行うことができる。

この場合、前記低硬度層を紫外線硬化樹脂若しくは熱硬化樹脂で形成することが望ましい。なお、ワイヤー工具の振動を防止する機能については、紫外線硬化樹脂及び熱硬化樹脂は同等であるが、トルエンやキシレンなどの有機溶剤を含む熱硬化樹脂よりも、これらの有機溶剤を含まない紫外線硬化樹脂の方が、環境負荷が小さいという長所がある。

一方、前記砥石本体としては、アルミナ砥石、例えば、ＷＡ(ホワイトアランダム)あるいはＡ(アランダム)などを好適に使用することができる。

また、前記凸曲面部の円弧形状の曲率半径は１００ｍｍ〜１５００ｍｍであることが望ましい。このような構成とすれば、近年、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイヤ、ＳｉＣなどのインゴットのスライス加工において多用されているマルチワイヤー式切断装置（例えば、多溝ローラの配置間隔が５０ｍｍ〜１４０ｍｍのマルチワイヤー式切断装置）にセットされたワイヤー工具のツルーイングを好適に行うことができる。

さらに、前記砥石本体のダイナミック硬さが２５０〜４００であり、前記砥石本体の砥粒のダイナミック硬さが１５００〜２０００であり、前記砥石本体の結合剤のダイナミック硬さが１３０〜１７０であり、前記低硬度層のダイナミック硬さが１〜４０であることが望ましい。ここで、前記ダイナミック硬さとは、株式会社島津製作所のダイナミック超微小硬度計「ＤＵＨ−２１１」を用いて測定して得られる値であり、測定条件は以下の通りである。
試験モード：圧子押し込み試験
試験力：９８ｍＮ
負荷時間：４．４４１３ｍＮ／ｓｅｃ
負荷保持時間：５秒
測定室温：常温

本発明により、ワイヤー工具に損傷を与えることなく、良好なツルーイングを行うことができるツルーイング用砥石を提供することができる。

本発明の実施形態であるワイヤー工具ツルーイング用砥石を示す一部切欠斜視図である。 図１に示すツルーイング砥石を使用してワイヤー工具のツルーイングを行っている状態を示す正面図である。 図１に示すツルーイング砥石を使用してツルーイングを行った後のワイヤー工具の一部を示す図である。 図１に示すツルーイング砥石を使用してツルーイングを行った後のワイヤー工具の一部を示す図である。 従来の砥石を使用してツルーイングを行っている状態を示す正面図である。 図５に示す砥石を使用してツルーイングを行った後のワイヤー工具の一部を示す図である。

以下、図１〜図４に基づいて、本発明の実施形態であるツルーイング用砥石１０について説明する。図１，図２に示すように、本実施形態のツルーイング用砥石１０は、ワイヤー工具２０をツルーイングするための砥石であって、砥石本体１１の外面において、ツルーイング開始時に当該ワイヤー工具２０が当接する領域に、ワイヤー工具２０の走行方向（矢線Ｒ方向）に沿って円弧形状をなす凸曲面部１２を設けている。凸曲面部１２の表面には、砥石本体１１より軟質の低硬度層１３が全面的に設けられている。

低硬度層１３は、凸曲面部１２の表面に紫外線硬化樹脂を塗布した後、紫外線を照射して硬化させることによって形成され、そのダイナミック硬さは３０．８であるが、これに限定しないので、ダイナミック硬さが１〜４０の合成樹脂、例えば、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ペンタエリスリトルテトラアクリレート樹脂あるいは熱硬化樹脂で形成することもできる。また、ツルーイング用砥石１０のサイズは、縦Ａが１００ｍｍ、横Ｂが１００ｍｍ、高さＣが５０ｍｍであり、凸曲面部１２の曲率半径は２００ｍｍであるが、これに限定するものではない。

砥石本体１１のダイナミック硬さは２５０〜４００であり、砥石本体１１の砥粒（図示せず）はアルミナ砥粒の一種であるＷＡ（ホワイトアランダム：ダイナミック硬さ２０００）であるが、これに限定するものではないので、Ａ(アランダム：ダイナミック硬さ１５００)を用いて形成することもできる。また、砥石本体１１の結合剤（図示せず）はガラス（ダイナミック硬さ１３０〜１７０）であるが、これに限定するものではない。なお、前述したダイナミック硬さは、株式会社島津製作所のダイナミック超微小硬度計「ＤＵＨ−２１１」を用いて測定して得られた値であり、測定条件は以下の通りである。
試験モード：圧子押し込み試験
試験力：９８ｍＮ
負荷時間：４．４４１３ｍＮ／ｓｅｃ
負荷保持時間：５秒
測定室温：常温

次に、図２を参照しながら、ツルーイング用砥石１０を使用してワイヤー工具２０のツルーイングを行う過程について説明する。なお、ワイヤー工具２０は、図３に示す様に、芯線２１の外周に複数の砥粒２２を金属メッキ層２３によって固着することによって形成されている。

ツルーイング用砥石１０を使用してワイヤー工具２０のツルーイングを行う場合、図２に示すように、矢線Ｒ方向に走行するワイヤー工具２０に対してツルーイング用砥石１０の凸曲面部１２側が押圧される。ツルーイング開始直後、ワイヤー工具２０は低硬度層１３に接触するが、当該ワイヤー工具２０は、砥石本体１１よりも軟質の低硬度層１３に速やかに食い込み、その後、凸曲面部１２の表面に食い込んで、砥石本体１１を切断していくことができる。

ワイヤー工具２０が凸曲面部１２に接触したとき、ツルーイング用砥石１０の凸曲面部１２から受ける押圧力によってワイヤー工具２０は撓んだ状態となるが、凸曲面部１２はワイヤー工具２０の走行方向（矢線Ｒ方向）に沿って円弧状をなしているので、ワイヤー工具２０が凸曲面部１２から受ける押圧力が均等化される。このため、ワイヤー工具２０に過度の負荷が加わることがなくなり、ワイヤー工具２０に損傷を与えることもなく、良好なツルーイングを行うことができる。

前述したように、凸曲面部１２の表面には、砥石本体１１より軟質の低硬度層１３が設けられているので、ツルーイング開始直後、ワイヤー工具２０がツルーイング用砥石の凸曲面部１２の表面の低硬度層１３に接触したとき、当該ワイヤー工具２０は低硬度層１３に速やかに食い込む結果、ワイヤー工具２０の振動が発生せず、極めて良好なツルーイングを行うことができる。

次に、図３，図４に基づいて、凸曲面部１２の曲率半径が異なる２種類のツルーイング用砥石１０を使用してワイヤー工具２０のツルーイングを行った後のワイヤー工具２０の表面状態について説明する。

図３は図１に示すツルーイング用砥石１０と同じサイズで、凸曲面部１２の円弧形状の曲率半径が１５００ｍｍのツルーイング用砥石（図示せず）を使用してツルーイングを行った後のワイヤー工具２０の表面状態を示している。

図４は図１に示すツルーイング用砥石１０と同じサイズで、凸曲面部１２の円弧形状の曲率半径が１００ｍｍのツルーイング用砥石（図示せず）を使用してツルーイングを行ったあとのワイヤー工具２０の表面状態を示している。

図３，図４と図６とを対比すると、図５に示す従来のツルーイング用砥石５１を使用してツルーイングを行ったワイヤー工具５０の表面には多数の傷Ｓが生じているのに対し、曲率半径が１００ｍｍまたは１５００ｍｍの凸曲面部１２及び低硬度層１３を備えたツルーイング用砥石を使用してツルーイングを行ったワイヤー工具２０の表面には殆ど傷がないのが分かる。

このことにより、図１に示すツルーイング用砥石１０（凸曲面部１２の曲率半径２００ｍｍ）だけでなく、曲率半径が１００ｍｍ〜１５００ｍｍの凸曲面部１２及び低硬度層１３を備えたツルーイング用砥石を使用してワイヤー工具２０のツルーイングを行えば、ワイヤー工具２０に損傷を与えることなく、良好なツルーイングを行うことができると推測することができる。

なお、図１〜図４に基づいて説明したツルーイング用砥石１０は本発明の一例を示すものであり、本発明に係るツルーイング用砥石は前述したツルーイング用砥石１０に限定されない。

太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイヤ、ＳｉＣなどのインゴットのスライス加工に使用される電着ワイヤー工具のツルーイング用砥石として、ワイヤー工具製造業などの産業分野において広く利用することができる。

１０ ツルーイング用砥石
１１ 砥石本体
１２ 凸曲面部
１３ 低硬度層
２０ ワイヤー工具
２１ 芯線
２２ 砥粒
２３ 金属メッキ層
Ａ 縦
Ｂ 横
Ｃ 高さ

Claims (5)

1. ワイヤー工具をツルーイングするための砥石本体の外面において、ツルーイング開始時に当該ワイヤー工具が当接する領域に、前記ワイヤー工具の走行方向に沿って円弧形状をなす凸曲面部を設け、前記凸曲面部の表面に前記砥石本体より軟質の低硬度層を設けたことを特徴とするツルーイング用砥石。
2. 前記低硬度層を紫外線硬化樹脂若しくは熱硬化樹脂で形成した請求項１記載のツルーイング用砥石。
3. 前記砥石本体がアルミナ砥石である請求項１または２記載のツルーイング用砥石。
4. 前記凸曲面部の円弧形状の曲率半径が１００ｍｍ〜１５００ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のツルーイング用砥石。
5. 前記砥石本体のダイナミック硬さが２５０〜４００であり、前記砥石本体の砥粒のダイナミック硬さが１５００〜２０００であり、前記砥石本体の結合剤のダイナミック硬さが１３０〜１７０であり、前記低硬度層のダイナミック硬さが１〜４０である請求項１〜４のいずれかに記載のツルーイング用砥石。

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