JP5150756B2

JP5150756B2 - ワイヤソー

Info

Publication number: JP5150756B2
Application number: JP2011167025A
Authority: JP
Inventors: 克彦阿部; 俊樹長井
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN103079762A; CN103079762B; TW201304892A; KR101336904B1; WO2013018556A1; TWI408020B; KR20130028153A; JP2013027965A

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するようにした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、ワイヤが掛け渡される複数の加工ローラと、その加工ローラ間にワイヤを供給するための供給側のボビンと、加工ローラ間の使用済みワイヤを巻き取るための巻き取り側のボビンとを備えている。供給側のボビン及び巻き取り側のボビンには、それらのボビンを軸線方向に沿ってトラバース動作させるためのトラバース機構が設けられている。加工ローラと各ボビンとの間には、ワイヤの張力を調整するためのダンサローラ式の張力調整装置、及びワイヤの走行を案内するための複数のガイドローラがそれぞれ設けられている。そして、加工ローラ間でワイヤが周回走行されながら、そのワイヤ上に砥粒を含むスラリが供給される。この状態で、ワイヤに対してワークが押し付けられて、ワークがスライス状に切断加工される。

特開平４-１３５１５８号公報

ところで、この従来構成においては、両ボビンをトラバース機構により軸線方向に沿ってトラバース動作させるようになっている。このため、両ボビンと対向する位置に、ボビンの軸線方向に沿ってトラバース動作可能なトラバースローラを含むトラバース機構を設ける必要がない。

しかしながら、この従来構成においては、加工ローラと両ボビンとの間に、ワイヤの張力を調整する張力調整装置、及びワイヤの走行を案内する複数のガイドローラがそれぞれ設けられている。このため、部品点数が多くなって構造が複雑になるばかりでなく、加工ローラと両ボビンとの間に、張力調整装置及び複数のガイドローラを配置するためのスペースが必要になって、ワイヤソー全体が大型になるという問題があった。また、ワイヤが加工ローラと両ボビンとの間で、複数のガイドローラを介して走行方向の転換をともないながら案内走行されるため、ワイヤに捩れが生じやすく、イナーシャの問題が生じたり、ワイヤの断線率が高くなったりするという問題もあった。

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、張力調整装置や複数のガイドローラを配置するためのスペースを確保する必要がなく、ワイヤソー全体を小型にすることができ、ガイドローラによりワイヤに捩れが生じるのを抑制することができるとともに、ガイドローラによるイナーシャの問題やワイヤの断線率を低減す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、複数の加工ローラ間にワイヤを掛け渡すとともに、そのワイヤを加工ローラ間に供給するための供給側のボビン及び加工ローラ間の使用済みワイヤを巻き取るための巻き取り側のボビンを備えたワイヤソーにおいて、前記両ボビンをその軸線方向に沿ってトラバース動作させるトラバース手段と、前記加工ローラと両ボビンとの間のワイヤの張力を検出するための張力検出手段と、その張力検出手段の検出に基づいて、ワイヤの張力を調整する方向にボビンを移動させる張力調整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においては、ボビンを軸線方向にトラバース動作させるトラバース手段と、ワイヤの張力を検出する張力調整手段とを一体型にした状態で各ボビンに付設することができる。よって、従来構成とは異なり、加工ローラと両ボビンとの間に、ダンサローラ式の張力調整装置や複数のガイドローラを設ける必要がなく、従って、それらを配置するためのスペースを確保する必要がなく、両ボビンを加工ローラに近接して配置することができて、ワイヤソーの構成を簡素化できるとともに、ワイヤソー全体を小型にすることができる。また、加工ローラと両ボビンとの間の複数のガイドローラを省略することができるため、ガイドローラによるワイヤの案内走行にともなって、ワイヤに捩れが生じるのを抑制することができるとともに、ガイドローラによるイナーシャの問題やワイヤの断線率を低減することができる。

前記の構成において、前記張力検出手段は、ワイヤから発生される音波を感知して張力を検出するように構成するとよい。

以上のように、この発明によれば、ワイヤソーの構成を簡素化できるとともに、小型にすることができ、しかも、ワイヤに捩れが生じるのを抑制することができるとともに、ガイドローラによるイナーシャの問題や、ワイヤの断線率を低減することができるという効果を発揮する。

一実施形態のワイヤソーを示す正面図。図１のワイヤソーの平面図。図１の３−３線における断面図。

以下に、この発明を具体化したワイヤソーの一実施形態を図面に従って説明する。
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）の加工ローラ１１Ａ，１１Ｂが水平面内において間隔を設けて平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。両加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの外周面には複数の環状溝１１ａが所定のピッチで形成され、この加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの環状溝１１ａ間にはワイヤ１２が掛け渡されている。加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの両側近傍の下方位置におけるフレーム上には、一対のボビン１３Ａ，１３Ｂが支持装置１４Ａ，１４Ｂを介して、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの軸線と平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。

そして、前記加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの所定サイクルの往復回転にともなって、いずれか一方のボビン１３Ａ，１３Ｂが交互に供給側のボビンとなって、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ間にワイヤ１２を供給するとともに、他方のボビン１３Ｂ，１３Ａが交互に巻き取り側のボビンとなって、加工ローラ１１Ｂ，１１Ａ間から使用済みワイヤ１２を巻き取るようになっている。図１及び図２に示す状態では、矢印から理解されるように、左側のボビン１３Ａが供給側のボビンとなり、右側のボビン１３Ｂが巻き取り側のボビンとなっている。

前記両加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ間のワイヤ１２の上方には図示しないサドルが昇降可能に配置され、そのサドルの下面にはワークＷが支持板１５に貼着した状態で着脱可能に装着される。そして、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの回転にともなって、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ間でワイヤ１２が延長方向に走行されながら、そのワイヤ１２上に砥粒を含むスラリが供給される。この状態で、サドルの下降によりワークＷがワイヤ１２に押し付けられて、そのワークＷに切断加工が施される。

図１〜図３に示すように、前記両ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂには、両ボビン１３Ａ，１３Ｂをその軸線方向に沿ってトラバース動作させるためのトラバース手段としてのトラバース機構１６と、ボビン１３Ａ，１３Ｂをワイヤ１２の延長方向に沿って移動させてワイヤ１２の張力を調整するための張力調整手段としての張力調整機構１７とがそれぞれ設けられている。加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間のワイヤ１２に対向配置されるようにフレーム上には、ワイヤ１２の張力を検出するための張力検出手段としてのセンサ１８がワイヤ１２から間隔をおいて配置されている。これらのセンサ１８は、ワイヤ１２の振動にともなって発生される音波を感知して、ワイヤ１２の張力を検出する音波センサから構成されている。そして、このセンサ１８の検出結果に基づいて、張力調整機構１７によりボビン１３Ａ，１３Ｂが加工ローラ１１Ａ，１１Ｂに対して接近・離間する方向に移動されて、ワイヤ１２の張力が所定値となるように調整される。

次に、前記両支持装置１４Ａ，１４Ｂのトラバース機構１６及び張力調整機構１７の構成について詳細に説明する。図１〜図３に示すように、張力調整機構１７においては、フレーム上に支持台２１が図示しないガイドレールを介して上下動可能に支持され、その支持台２１上にトラバース機構１６を介してボビン１３Ａ，１３Ｂが支持されている。フレーム上には調整用モータ２２が配置され、このモータ２２の回転により、ボールネジ２３及びナット２４を介して支持台２１が上下方向に移動されて、ボビン１３Ａ，１３Ｂがワイヤ１２の張力を調整する方向に移動される。

前記トラバース機構１６においては、支持台２１上に支持板２５が図示しないガイドレールを介して加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの軸線方向へ移動可能に支持されている。支持板２５上には、ボビン１３Ａ，１３Ｂを両端より着脱可能に支持するための一対のスピンドル装置２６，２７、及び一方のスピンドル装置２６を介してボビン１３Ａ，１３Ｂを回転させるための回転用モータ２８が支持されている。支持台２１上にはトラバース用モータ２９が配置され、このモータ２９の回転により、ボールネジ３０及びナット３１を介して支持板２５が往復移動されて、ボビン１３Ａ，１３Ｂが軸線方向に沿ってトラバース動作される。

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、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの所定サイクルで往復回転され、一方の供給側ボビン１３Ａから加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ間にワイヤ１２が供給されるとともに、他方の巻き取り側ボビン１３Ｂに対して使用済みワイヤ１２を巻き取られる。このとき、各ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂにおいて、トラバース機構１６のトラバース用モータ２９により、ボビン１３Ａ，１３Ｂが軸線方向に沿ってトラバース動作される。このトラバース動作により、供給側のボビン１３Ａからワイヤ１２が張力変動を抑制しつつ繰り出されるとともに、巻き取り側のボビン１３Ｂに対して使用済みワイヤ１２が均一の巻きピッチとなるように巻き取られる。

そして、前記加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの回転にともない、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ間に掛け渡されたワイヤ１２がその延長方向に走行されて、ワイヤ１２上に砥粒を含むスラリが供給される。この状態で、サドルの下降によりワークＷがワイヤ１２に押し付けられて、そのワークＷに切断加工が施される。このとき、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間において、センサ１８によりワイヤ１２の張力が検出される。そして、そのセンサ１８の検出結果に基づいて、各ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂにおいて、張力調整機構１７の調整用モータ２２により、ボビン１３Ａ，１３Ｂが加工ローラ１１Ａ，１１Ｂに対して接近または離間されて、ワイヤ１２の張力が所定値となるように調整される。

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）このワイヤソーにおいては、供給側のボビン１３Ａ，１３Ｂ及び巻き取り側のボビン１３Ｂ，１３Ａをその軸線方向に沿ってトラバース動作させるトラバース機構１６と、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間のワイヤ１２の張力を検出するためのセンサ１８と、そのセンサ１８の検出に基づいてボビン１３Ａ，１３Ｂを移動させて、ワイヤ１２の張力を調整する張力調整機構１７とが設けられている。

このため、トラバース機構１６と張力調整機構１７とを一体型にした状態で、両ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂ等に設けることができる。よって、従来構成とは異なり、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間に、ダンサローラ式の張力調整装置や複数のガイドローラを配置したり、その配置のためのスペースを確保したりする必要はない。このため、部品点数を減らして構成を簡素化できるとともに、両ボビン１３Ａ，１３Ｂを加工ローラ１１Ａ，１１Ｂに近接して配置することができて、ワイヤソー全体を小型にすることができる。また、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間の複数のガイドローラを省略することができるため、ワイヤ１２の走行方向転換箇所がなくなる。従って、ガイドローラによってワイヤ１２に捩れが生じるのを抑制することができるとともに、ガイドローラによるイナーシャの問題やワイヤ１２の断線率を低減することができる。

（２）このワイヤソーにおいては、前記センサ１８が、ワイヤ１２と間隔をおいて配置され、ワイヤ１２から発生される音波を感知してワイヤ１２の張力を検出する音波センサより構成されている。このため、センサ１８の設置位置の制約をあまり受けることがなく、非接触状態でワイヤ１２の張力を適正に検出することができる。しかも、センサ１８がワイヤ１２から間隔をおいて配置されるため、センサ１８がスラリによって汚されることを回避することが可能になり、メンテナンス負担を軽減できる。

（３）このワイヤソーにおいては、両ボビン１３Ａ，１３Ｂの軸線が加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの軸線と平行に延びるように配置されている。このため、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂと両ボビン１３Ａ，１３Ｂとの間のガイドローラを省略できて、部品点数を低減でき、ガイドローラによるイナーシャの問題をなくし、ワイヤ断線を抑制できる。また両ボビン１３Ａ，１３Ｂを加工ローラ１１Ａ，１１Ｂに近接して配置できて、配置スペースを小さくでき、ワイヤソーを小型化できる。

（変更例）
なお、本発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・両ボビン１３Ａ，１３Ｂの軸線を加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの軸線と異なった方向に延びるように配置すること。この場合には、必要に応じて、両ボビン１３Ａ，１３Ｂと加工ローラ１１Ａ，１１Ｂとの間にガイドローラを介装してもよい。

・前記実施形態において、センサ１８として音波センサとは異なったセンサ，例えば光学センサを使用すること。

１１Ａ，１１Ｂ…加工ローラ、１２…ワイヤ、１３Ａ，１３Ｂ…ボビン、１４Ａ，１４Ｂ…支持装置、１６…トラバース手段としてのトラバース機構、１７…張力調整手段としての張力調整機構、１８…張力検出手段としてのセンサ、２１…支持台、２２…調整用モータ、２５…支持板、２６，２７…スピンドル装置、２８…回転用モータ、２９…トラバース用モータ、Ｗ…ワーク。

Claims

ワーク加工用のワイヤが掛け渡される複数の加工用ローラと、
そのワイヤを前記加工用ローラの間に供給するように回転する供給側のボビンと、
前記加工用ローラの間の前記ワイヤを巻き取るように回転する巻き取り側のボビンとを備えたワイヤソーにおいて、
前記供給側のボビンおよび前記巻き取り側のボビンをそれぞれその回転軸線の方向に沿ってトラバース動作させる一対のトラバース機構と、
前記加工用ローラと前記供給側のボビンおよび前記巻き取り側のボビンとの間の前記ワイヤの張力をそれぞれ検出するための一対のセンサと、
そのセンサによる検出結果に基づいて、前記ワイヤの張力を調整するように前記供給側のボビンおよび前記巻き取り側のボビンをそれぞれ移動させる一対の張力調整機構とを備え、
前記センサは、前記ワイヤから発生する音波を感知して前記ワイヤの張力を検出することを特徴とするワイヤソー。
前記センサは、前記ワイヤから離間した位置において、前記ワイヤの張力を検出することを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
各トラバース機構は、前記供給側のボビンおよび前記巻き取り側のボビンのうちの対応する一方のボビンを支持する支持板と、該支持板に固定されたトラバース用ナットと、該トラバース用ナットに作動可能に螺合するとともに、前記ボビンの回転軸線の方向に沿って延びるトラバース用ボールネジと、該トラバース用ボールネジを回転させて、前記支持板を前記トラバース用ボールネジに沿って移動させるトラバース用モータとを備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
各張力調整機構は、前記一対のトラバース機構のうちの一方を支持する支持台と、該支持台に固定された調整用ナットと、該調整用ナットに作動可能に螺合するとともに、前記加工用ローラの一つに向かって延びる調整用ボールネジと、該調整用ボールネジを回転させて、前記支持台を前記調整用ボールネジに沿って前記加工用ローラの一つに対し選択的に接近および離間させる調整用モータとを備えることを特徴とする請求項３に記載のワイヤソー。