JP3045267U - ワイヤーソー用多溝ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝のピッチが小さいにも拘わらず切断精
度が高いワイヤーソー用多溝ローラの提供 【解決手段】 少なくともワイヤー溝の部分がセラミッ
クスで形成されており、ワイヤー溝の深さが０.１mm以
上、溝の角度が７０°以下、溝山の山頂幅が０.１mm以
下、溝底の曲率がワイヤー径よりも等しいか小さいワイ
ヤーソー用多溝ローラ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、シリコン、磁性体、水晶等に切断、溝入れ等の加工を行うワイヤー ソーに用いられる多溝ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

シリコン、磁性体、水晶等を切断する際、高価な被加工物の切断代を少なくす るために、使用するワイヤーの直径を小さくしたり、これら被加工物を使用した 部品の小型化のためにワイヤー溝のピッチ(溝相互の間隔)が小さくなる傾向にあ る。ところが、現在、多用されている樹脂製のローラではワイヤー溝のピッチが 小さくなると切断精度が低下する問題がある。 ワイヤー溝のピッチが小さくなると、ワイヤー溝間の山頂幅や溝を隔てる側壁 の厚さが狭くなり、しかも樹脂は金属やセラミックスよりも材質が柔らかいため に側壁が薄くなると溝の剛性が低下し、加工時のワイヤーの張力によりワイヤー 溝が変形して切断面が波打つ状態となり、平面度が低下する。このため、切断加 工後に、切断面の研磨などの二次加工が必要となる。

【０００３】 一方、ワイヤー溝の部分をセラミックスによって形成した多溝ローラが知られ ており(特開昭63-237863号)、これは樹脂製ローラよりも剛性が大きく、加工精 度および耐磨耗性等が優れている。しかし、セラミックス材料は焼結工程などを 必要とし、また高硬度であるために溝の加工が難しく、樹脂材料に比べて加工コ ストが格段に高い。従って、むやみに溝の数を増やすことはできず、また、単に 溝の数を増やしても、その形状やピッチ等が適切でなければ実用性のある多溝ロ ーラを得ることはできない。

【０００４】

【考案の解決課題】

本考案は、従来のワイヤーソー用多溝ローラにおける上記問題を解決したもで あり、少なくとも溝の部分をセラミックスで形成することにより溝部分の剛性を 高め、かつ溝の深さと角度、溝山の山頂幅、および溝底の曲率を特定することに より、実用性の高い多溝ローラを完成させたものである。 さらに好ましくは、これらの溝の条件に加えて、溝幅に対応する単位長さ当た りの溝数、およびワイヤーに対する装着状態を特定することにより、一層、切断 性能を高めた多溝ローラを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決する手段】

即ち本考案は、(１)ワイヤーソーに用いられ、表面に複数のワイヤー溝を備え ており、少なくともワイヤー溝の部分がセラミックスで形成されている多溝ロー ラであって、ワイヤー溝の深さが０.１mm以上、溝の角度が７０°以下、溝山の 山頂幅が０.１mm以下であり、かつ、溝底の曲率が挿入されたワイヤー径と等し いかこれより小さいことを特徴とするワイヤーソー用多溝ローラに関する。 溝の部分をセラミックスによって形成し、溝の深さ、角度、溝山の山頂幅、お よび溝底の曲率を上記範囲に設定することにより、切断精度が高く実用性に優れ た多溝ローラを得ることができる。さらに、ワイヤーが溝に挟み込まれた状態で 嵌装されるので、加工時にワイヤーが横揺れせず、より精度の高い加工効果が達 成される。

【０００６】 さらに本考案は、(２)ワイヤーソーに用いられ、表面に複数のワイヤー溝を備 えており、少なくともワイヤー溝の部分がセラミックスで形成されている多溝ロ ーラであって、ワイヤー溝の深さが０.１mm以上、溝の角度が７０°以下、溝山 の山頂幅が０.１mm以下、溝幅が０.０９〜０.６mm、単位長さ当たりの溝数が２ ０本/cm以上であり、かつ、溝底の曲率が挿入されたワイヤー径と等しいかこれ より小さいことを特徴とするワイヤーソー用多溝ローラに関する。 この構造の多溝ローラは、溝の深さ、角度、溝山の山頂幅、および溝底の曲率 に加えて、溝幅とこれに対応する溝数を最適範囲に設定することにより切断性能 がより一層向上する。また、従来のものよりも溝数が多く設けることができ、従 って、ワイヤーの多様な巻装が可能になる。さらに、ワイヤーが加工時に横揺れ せず、より精度の高い加工効果が達成される。

【０００７】

【考案の実施態様】

以下に本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図１および図２は本考案に係る多溝ローラの溝部分の断面図である。 本考案の多溝ローラは、ワイヤーソーに用いられ、表面にワイヤーが巻装され るローラであって、表面に多数のワイヤー溝を備えており、少なくともワイヤー 溝の部分がセラミックスで形成されている。 セラミックスの種類は限定されない。例えば、アルミナ、ジルコニア、炭化珪 素、窒化珪素、サーメット、サファイアなどを用いることができる。また、セラ ミックス部分以外の材質も限定されない。金属、サーメット、インバー、樹脂な ど、あるいはこれらを複合して用いることができる。本考案の多溝ローラは溝の 部分がセラミックスであれば良い。

【０００８】 本考案の多溝ローラは、図示するように、ローラ表面に設けたワイヤー溝１０ において、溝１０の深Ｄさが０.１mm以上、溝の角度θが７０°以下であり、隣 り合う溝どうしを隔てる溝山１１の山頂幅Ｌが０.１mm以下のものである。ここ で、溝の深さＤはローラ表面１２から溝の底面１３に至る長さ、溝の角度θは溝 の両側面１４ａ、１４ｂがなす角度である。また、溝山１１の山頂幅Ｌとは溝山 １１の上端面(ローラ表面)の幅を云う。 溝の深さＤが０.１mm未満であると、ワイヤー２０の直径より小さく、ワイヤ ー２０が溝１０からはみ出す場合があるので好ましくない。また、溝の角度θが ７０゜を上回ると溝の両側面の傾斜が緩くなり、ワイヤー２０が溝から外れ易く なる。また、この角度θが７０゜より大きいと必然的に溝幅(溝の開口幅)Ｗが大 きくなるので、ローラ表面における単位長さ当たりの溝数を増やすのが困難にな る。同様に、山頂幅Ｌが０.１mmより大きいと溝のピッチＰ(溝の中心間距離)が 大きくなり、単位長さ当たりの溝数を増やすのが困難になる。

【０００９】 溝１０が深く、溝山１４が狭い(溝の角度および山頂幅が小さい)ほど、樹脂で は柔らか過ぎて溝部分が変形し易く、加工精度の低下が著しくなるが、本考案の 多溝ローラは、以上のように、溝部分にセラミックスを用いて剛性を高め、かつ 樹脂材料では不都合が著しくなる溝の範囲(上記Ｄ,Ｌ,θの範囲)を特定し、その 範囲について切断性能を高めたものである。

【００１０】 さらに、本考案の多溝ローラは、溝底の曲率Ｒが挿入されたワイヤー径と等し いかこれより小さく、ワイヤーが両側の溝面によって挟み込まれる形状を有する ものである。図示するように、溝１０の曲率Ｒが挿入されたワイヤー２０の直径 (ワイヤー径)よりも小さい場合、ワイヤー２０は溝の底面１３から離れて溝の両 側面１４ａ,１４ｂによって挟み込まれた状態で保持される。また、溝底の曲率 Ｒがワイヤー径と等しい場合も、ワイヤー２０が溝底１３に一致して両側の溝面 によって挟み込まれた状態となる。このように、ワイヤー２０が溝面１４ａ,１ ４ｂによって挟み込まれた状態で保持されると、ワイヤー２０が横方向に動く空 隙がなく、加工時にワイヤーが横揺れしないので、より精度の高い加工効果が達 成される。なお、溝の曲率Ｒは、溝底が湾曲面ではない場合には、これに近似す る湾曲面の曲率である。

【００１１】 また、本考案の多溝ローラは、その好適な態様の一つとして、溝幅が０.０９ 〜０.６mmであって、単位長さ当たりの溝数が２０本/cm以上のものを含む。従来 の多溝ローラの溝数は１cm当たり１５本程度のものが多いが、本考案の多溝ロー ラは単位当たりの溝数を２０本以上、更には２５本以上に増やすことができる。 多溝ローラにワイヤーを巻装する場合、必ずしも全ての溝にワイヤーを嵌装せ ず、切断条件に応じて、例えば、１本ないし数本置きに嵌装する場合があるが、 従来の多溝ローラは溝ピッチを小さくできないので溝数が限られ、このような巻 装状態の変更に対応し難い。本考案の多溝ローラは溝数が多いので多様な巻装状 態に容易に対応することができる。 更に、本考案の多溝ローラは、以上の溝形状を有するので、溝数を多く形成で きると共に、細い径のワイヤーを用いるのに適する。

【００１２】

【実施例および比較例】 切断試験 溝の部分がセラミックス製の多溝ローラと、従来の樹脂製多溝ローラを用い、 ローラ外径:φ９０mm、溝の角度θ:７０°、溝底の曲率Ｒ:０.０３mm、溝の深さ Ｄ:０.１mmとし、溝山の山頂幅Ｌを０.０１mmごとに変えたローラについて、直 径φ０.０８mmのワイヤーを使用し、ラップオイルと粒度＃4000のＳｉＣ砥粒を 混合した砥液を用い、２５mm角×５０mm長の石英部材を切断し、切断面の平面度 が０.００８mm以下のものを合格品として、その歩留まりを調べた。この結果を 図３に示した。 図示するように、従来の樹脂製多溝ローラは、ワイヤー溝の山頂幅Ｌが０.１m mより小さくなると被加工物の歩留まりが低下するが、本考案の多溝ローラでは このような歩留まりの低下は生じない。

【００１３】 また、同様の切断試験において、ワイヤー溝の深さＤが０.１mmより深いロー ラを用いた場合には、樹脂製多溝ローラでは溝の強度が、溝の深さＤが０.１mm の場合よりも低下する傾向がみられた。一方、本考案の多溝ローラではこのよう な強度低下は生じなかった。

【００１４】 さらに、同様の切断試験において、ワイヤー溝の角度θが７０°より小さく、 溝山の肉厚が薄くなる形状について、その切断歩留まりを調べたところ、樹脂製 多溝ローラの溝山は溝の角度が７０゜の場合よりも変形し易く、歩留まりが大幅 に低下した。一方、本考案の多溝ローラでは、このような歩留まりの低下はみら れなかった。

【００１５】 実施例１ ワイヤー溝の深さＤ:０.１mm、溝の角度θ:７０°、溝底の曲率Ｒ:０.０３mm および山頂幅Ｌ:０.０５mmの本考案に係る多溝ローラを用い、直径φ０.０８mm のワイヤーを巻き付け、ワイヤーが溝底から離れて両側の溝面によって挟み込ま れた状態に着装し、ラップオイルと粒度＃4000のＳｉＣ砥粒を混合した砥液を用 い、２０mm×４０mm長の磁性体を切断したところ、平面度０.００８mm以下のも のの歩留まりは９６％であった。一方、同一の溝形状の樹脂製多溝ローラを用い て同一条件で磁性体を切断したところ歩留まりは７０％であり、本考案の多溝ロ ーラより歩留まりが格段に低かった。

【００１６】 実施例２ ワイヤー溝の深さＤ:０.４mm、溝の角度θ:１０°、溝底の曲率Ｒ:０.０６mm および山頂幅Ｌ:０.０５mmの本考案に係るセラミックス製多溝ローラおよび樹脂 製多溝ローラについて、実施例１と同一の条件で切断試験を行った。樹脂製多溝 ローラの歩留まりは７２％であったが、本考案の多溝ローラの歩留まりは９６％ であった。

【００１７】

【考案の効果】

本考案の多溝ローラは、樹脂製多溝ローラに比較して、溝のピッチが小さい場 合にも優れた加工精度を有する。また、従来のセラミック製多溝ローラよりもピ ッチが小さく、従って、溝数を増すことができるので、多様な切断条件に容易に 対応することができる。更に、本考案の多溝ローラは従来の樹脂製ローラよりも 剛性が高いので、ワイヤーを強固に張った場合でもローラの溝部が変形しない。 従って、ワイヤーを直線的に強く張ることができ、加工精度を一層高めることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る多溝ローラの溝部分の模式断面
図。

【図２】本考案に係る多溝ローラの溝部分の模式断面
図。

【図３】切断試験の結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１０−溝、１１−溝山、１２−ローラ表面、１３−溝底
面、１４ａ,１４ｂ−溝の両側面、２０−ワイヤー

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤーソーに用いられ、表面に複数の
   ワイヤー溝を備えており、少なくともワイヤー溝の部分
   がセラミックスで形成されている多溝ローラであって、
   ワイヤー溝の深さが０.１mm以上、溝の角度が７０°以
   下、溝山の山頂幅が０.１mm以下であり、かつ、溝底の
   曲率が挿入されたワイヤー径と等しいかこれより小さい
   ことを特徴とするワイヤーソー用多溝ローラ。
2. 【請求項２】 ワイヤーソーに用いられ、表面に複数の
   ワイヤー溝を備えており、少なくともワイヤー溝の部分
   がセラミックスで形成されている多溝ローラであって、
   ワイヤー溝の深さが０.１mm以上、溝の角度が７０°以
   下、溝山の山頂幅が０.１mm以下、溝幅が０.０９〜０.
   ６mm、単位長さ当たりの溝数が２０本/cm以上であり、
   かつ、溝底の曲率が挿入されたワイヤー径と等しいかこ
   れより小さいことを特徴とするワイヤーソー用多溝ロー
   ラ。