JP5917252B2 - ワイヤソー - Google Patents

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に対して、ワイヤにより切断加工を施すようにしたワイヤソーに関するものである。

この種のワイヤソーにおいては、ワイヤ用の一対のリールと複数の加工用ローラとが設けられている。両リールと加工用ローラとの間において装置フレームには、ワイヤの走行を案内するための複数のガイドローラが設けられている。そして、一方のリールから繰り出されたワイヤがガイドローラを介して複数の加工用ローラ上に導かれて、その加工用ローラ間に周回されるとともに、ガイドローラを介して第２リールに巻き取られ、加工用ローラ間の位置においてワイヤによりワークに対して切断加工が施される。

このような従来構成のワイヤソーにおいては、ワイヤがガイドローラにより案内される際に、ワイヤに捩じれ等が生じやすいため、第１及び第２リールと加工用ローラとの間におけるガイドローラの配置個数を少なくすることが望まれている。ところが、ガイドローラの配置個数を少なくすると、ガイドローラ間におけるワイヤの張設距離，すなわち走行距離が長くなって、ワイヤに振動が発生しやすくなる。このような場合には、ワイヤ切れを生じたり、ワークの加工に悪影響を及ぼしたり、あるいはガイドローラが偏磨耗したりするというおそれがあった。

また、従来のこの種の技術としては、例えば特許文献１に開示されるような構成も提案されている。この特許文献１に記載の構成では、複数の加工用ローラに周回されたワイヤに対して、ワイヤの周回域の外側に設けられた磁石により切断深さ方向に吸引力が付与されて、ワイヤが撓みを生じることなく水平に張った状態に保持されるようになっている。これにより、ワークが切り残しを生じることなく素早く切断されるとしている。

特開２０１０−１１０８３９号公報

しかしながら、この特許文献１には、ワーク切断中にワイヤの周回域の外側の磁石の吸引力により加工用ローラに周回されたワイヤの撓みを抑制する技術構成については記載されているが、周回域外のワイヤ走行経路におけるワイヤの振動を抑制する技術構成については全く示唆されていない。従って、前記のような従来構成におけるワイヤの振動に起因した問題を解消することはできなかった。

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、ワイヤ用のリールと加工用ローラとの間のワイヤ走行経路において、ワイヤに振動が発生することを抑制することができて、ワイヤ切れを生じたり、ワークの加工に悪影響を及ぼしたりするおそれを防止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、第１リールに巻き付けられたワイヤを複数の加工用ローラ間に周回させて第２リールに巻き取り、前記加工用ローラ間の位置においてワイヤによりワークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソーであって、前記第１及び第２リールのうちの少なくとも一方のリールと加工用ローラとの間のワイヤ走行経路において、前記ワイヤに対して張力を付与するダンサローラと、前記ワイヤを吸引して同ワイヤに緊張力を付与する第１磁石を設け、前記加工用ローラ間におけるワイヤの周回域の内側において、前記ワイヤを吸引してそのワイヤに加工用ローラの環状溝の底部側への押圧力を付与する第２磁石を設けた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、ワイヤ用のリールと加工用ローラとの間のワイヤ走行経路に張られたワイヤが第１磁石により吸引されて、緊張されながら走行される。よって、ワイヤを長く張ってもワイヤに振動が発生することを抑制することができ、ワイヤの振動に起因してワイヤ切れを生じたり、ワークの加工に悪影響を及ぼしたりするおそれを防止することができる。

また、ワイヤに対し、非接触で磁力により吸引するため、ワイヤにダメージがかからない。
前記の構成において、前記第１及び第２リールと加工用ローラとの間にワイヤの走行を案内するための複数のガイドローラを設け、前記第１磁石を互いに離れて配置されたガイドローラ間を走行するワイヤに対応して設けるとよい。

前記の構成において、前記第１磁石をワイヤに対して接近離間可能に対向配置するとよい。

以上のように、この発明によれば、ワイヤ用のリールと加工用ローラとの間のワイヤ走行経路において、ワイヤに振動が発生することを抑制することができて、ワイヤ切れを生じたり、ワークの加工に悪影響を及ぼしたりするおそれを防止す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概略正面図。 図１のワイヤソーの斜視図。 ワイヤのガイドローラ間に配置された磁石の支持構成を拡大して示す部分側断面図。 同ワイヤソーにおける加工用ローラの部分を拡大して示す要部側面図。 加工用ローラの近傍に配置された磁石の支持構成を拡大して示す平断面図。 第２実施形態のワイヤソーにおいてガイドローラ間に配置された磁石の支持構成を示す部分側断面図。 加工用ローラの近傍に配置された磁石の支持構成の変更例を示す平断面図。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ変更例を示す簡略図。

（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〜図５に従って説明する。

図１に示すように、この実施形態のワイヤソーにおいては、装置フレーム１１の内部が区画壁１２により、加工側エリア１３と、リール側エリア１４とに区画形成されている。リール側エリア１４において装置フレーム１１には、ワイヤ１５が巻き付けられる一対のリール１６，１７が一軸線を中心に回転可能に支持されている。

前記加工側エリア１３において装置フレーム１１には、複数（実施形態では一対）の加工用ローラ１８，１９が相互間隔をおいて水平方向へ平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。

図２に示すように、前記両加工用ローラ１８，１９の外周面には多数の環状溝１８１，１９１が一定ピッチで形成されている。そして、この加工用ローラ１８，１９の環状溝１８１，１９１間に前記ワイヤ１５が架設状態で周回されている。図４に示すように、加工用ローラ１８，１９間におけるワイヤ１５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２０が支持板２１に貼着した状態で着脱可能に装着されている。

図１及び図２に示すように、前記両リール１６，１７と加工用ローラ１８，１９との間のワイヤ走行経路において、装置フレーム１１には、一対のダンサアーム２２，２３が揺動可能に支持されている。各ダンサアーム２２，２３の先端部には、ワイヤ１５が周回されるガイドローラとしてのダンサローラ２２１，２３１が水平方向に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。ダンサアーム２２，２３はそれぞれアクチュエータ２２２，２３２に支持され、このアクチュエータ２２２，２３２の駆動力を利用して、ワイヤ１５に対して適正な張力が付与されるようになっている。

図１及び図２に示すように、前記各ダンサローラ２２１，２３１と両リール１６，１７との間においてリール１６，１７の近傍位置には、ガイドローラとしてのトラバースローラ２４，２５が回転可能に、かつ図示しない駆動手段によりリール１６，１７の軸線方向に沿ってトラバース可能に配置されている。このトラバースローラ２４，２５は、リール１６，１７に対するワイヤ１５の巻取り及びリール１６，１７からのワイヤ１５の繰出しにともなってトラバース動作される。

各ダンサローラ２２１，２３１と両加工用ローラ１８，１９との間において加工用ローラ１８，１９の近傍に位置するように、加工側エリア１３における装置フレーム１１には、ワイヤ１５をガイドするためのガイドローラ２６，２７が回転可能に配置されている。

図１及び図２に示すように、前記各ガイドローラ２６，２７とダンサローラ２２１，２３１との間において、リール側エリア１４の装置フレーム１１には、ワイヤ１５を吸引するための永久磁石よりなる第１磁石２８がワイヤ１５に対向するように配置されている。図３に示すように、この第１磁石２８は、支持板２９に固定された状態で、ワイヤ１５に対して接近離間可能に対向配置されている。つまり、支持板２９にはワイヤ１５の走行方向と交差する方向に延びる長孔２９１が形成され、その長孔２９１を通るネジ３０が装置フレーム１１に螺合されている。

そして、ネジ３０の頭部を支持板２９に締め付けることにより、図３に実線及び２点鎖線で示すように、第１磁石２８がワイヤ１５に対して近接する位置と離間する位置とに固定されるとともに、ネジ３０を緩めることにより、前記近接位置と離間位置との間を移動できるようになっている。なお、装置フレーム１１には、支持板２９がネジ３０を中心に回動することを阻止するための部材（図示しない）が設けられている。そして、各ガイドローラ２６，２７とダンサローラ２２１，２３１との間において、各第１磁石２８がワイヤ１５と近接する位置に配置された状態で、ワイヤ１５が第１磁石２８に吸引され、その吸引によってワイヤ１５が緊張されて、ワイヤ１５の振動が抑制されるようになっている。

図４及び図５に示すように、前記加工側エリア１３の装置フレーム１１には、各加工用ローラ１８，１９の上部側の近傍位置であって、ワイヤ１５の周回域の内側にはワイヤ１５を下方へ吸引するための一対の第２磁石３１が配置されている。そして、ワイヤ１５が第２磁石３１に下方へ吸引されることにより、そのワイヤ１５が加工用ローラ１８，１９の環状溝１８１，１９１の上部側の底部に押圧されて、環状溝１８１，１９１からのワイヤ１５の浮き上がりを抑制してワイヤ飛びや脱落が防止されるようになっている。この第２磁石３１は、ワイヤ１５の配列方向に沿って延長された磁性材よりなる筒状のホルダ３１１と、そのホルダ３１１内に収容された複数の永久磁石よりなる棒状磁石片３１２とより構成されている。

図１に示すように、前記装置フレーム１１のリール側エリア１４の側壁３２には、扉３３によって開閉される開口３４が形成されている。前記区画壁１２には開口３５が形成され、その開口３５には図示しないスリットを有する閉鎖板３６が設けられている。そして、この閉鎖板３６のスリット内に前記ワイヤ１５が通されている。

次に、前記のように構成されたワイヤソーの動作を説明する。
このワイヤソーの運転時には、各第１磁石２８がワイヤ１５と近接する位置に配置される。この状態で、一方のリール１６または１７に巻き付けられたワイヤ１５が、トラバースローラ２４または２５、ダンサローラ２２１または２３１、ガイドローラ２６または２７をそれぞれ介して、加工用ローラ１８，１９上に導かれて、両加工用ローラ１８，１９間で周回走行される。それとともに、加工用ローラ１８，１９から繰り出されるワイヤ１５が、ガイドローラ２７または２６、ダンサローラ２３１または２２１、トラバースローラ２５または２４をそれぞれ介して、他方のリール１７または１６に巻き取られる。

そして、前記加工用ローラ１８，１９間におけるワイヤ１５の周回走行状態で、そのワイヤ１５上に図示しない供給装置から加工液が供給される。この状態で、図示しないサドルが下降されて、ワーク２０がワイヤ１５に対して押し付けられ、ワイヤ１５によりワーク２０に切断加工が施される。ワイヤ１５が所定長さ走行すると、リール１６，１７及び加工用ローラ１８，１９が逆転されて、ワイヤ１５の走行方向が逆方向に切り換えられる。これが繰り返されて、ワーク２０の切断加工が進行される。

ここで、繰出し側のリール１６または１７が第１リールとなり、巻取り側のリール１７または１６が第２リールとなる。
このワイヤソーの運転時には、互いに離れて配置されている各ガイドローラ２６，２７とダンサローラ２２１，２３１との間において、第１磁石２８により走行中のワイヤ１５が吸引されて、ワイヤ１５が緊張され、その緊張によってワイヤ１５の振動が抑制される。よって、ワイヤ１５の振動に起因してワイヤ切れを生じたり、ワーク２０の加工に悪影響を及ぼしたり、ダンサローラ２２１，２３１やガイドローラ２６，２７が偏磨耗したりするおそれを防止することが可能になる。

また、加工用ローラ１８，１９の上部側の内側近傍位置においては、第２磁石３１によりワイヤ１５が下方へ吸引されて、そのワイヤ１５に対して加工用ローラ１８，１９の環状溝１８１，１９１の底部側への押圧力が付与される。よって、例えば、加工用ローラ１８，１９の環状溝１８１，１９１とワイヤ１５との間に切り粉やゴミ等が侵入したり、またワーク２０の加工終了時において、加工用ローラ１８，１９間のワイヤ１５に対するワーク２０からの押圧力が解放された場合に、ワイヤ１５が浮き上がって加工用ローラ１８，１９の環状溝１８１，１９１内から脱落して、目飛びが生じたり、ワイヤ１５が切断されたりするようなおそれはない。

一方、前記ワイヤ１５の脱着交換時等において、ワイヤ１５を走行経路から撤去したり、走行経路に沿って新たに引き回したりする場合には、第１磁石２８をワイヤ１５から離間した位置に配置する。これにより、ワイヤ１５に作用する第１磁石２８の磁力が小さくなって、ワイヤ１５の端部が第１磁石２８に吸着されたりすることを防止できて、ワイヤ１５の脱着作業を第１磁石２８の磁力に影響されることなく行うことができる。

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前記第１及び第２リール１６，１７のうちの少なくとも一方のリールと加工用ローラ１８，１９との間のワイヤ走行経路において、ガイドローラ間を走行するワイヤ１５に対応して、そのワイヤ１５に近接するようにワイヤ１５を吸引する第１磁石２８が設けられている。このため、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ１５用のリール１６，１７と加工用ローラ１８，１９との間において、ガイドローラ間に張られたワイヤ１５が第１磁石２８により吸引されて緊張されながら走行される。よって、ワイヤ１５に振動が発生することを抑制することができ、ワイヤ１５の振動に起因してワイヤ切れを生じたり、ワーク２０の加工に悪影響を及ぼしたりするおそれを防止することができる。

また、ワイヤ１５に対し、磁力により非接触で作用するので、ワイヤ１５にダメージがかからない。
（２） このワイヤソーにおいては、前記第１磁石２８が互いに離れて配置されたローラ２２１，２６間及び２３１，２７間の位置に設けられている。このため、ガイドローラの個数を少なくして、ローラ２２１，２６間及び２３１，２７間におけるワイヤ１５の走行距離が長くなった場合でも、そのガイドローラ間においてワイヤ１５に振動が生じることを有効に抑制することができる。言い換えれば、ガイドローラの個数を少なくすることが可能になるため、ワイヤ１５にねじれが生じたりするおそれを少なくすることができるとともに、ワイヤ１５の案内構造を簡素化できる。

（３） このワイヤソーにおいては、前記第１磁石２８がワイヤ１５に対して接近離間可能に対向配置されている。このため、ワイヤ１５の脱着交換時等において、第１磁石２８をワイヤ１５から離間した位置に配置することができる。これにより、第１磁石２８によってワイヤ１５の脱着作業に悪影響が与えられるおそれを防止することができる。

（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実施形態においては、図６に示すように、第１磁石２８を固定した支持板２９が装置フレーム１１に対して、ガイドレール４１を介してワイヤ１５と接近離間する方向へ移動可能に支持されている。装置フレーム１１には、第１磁石２８を支持板２９とともにワイヤ１５から離間した位置に移動させるためのソレノイド４２が配置されている。ソレノイド４２と支持板２９との間には、第１磁石２８を支持板２９とともにワイヤ１５に接近した位置に移動付勢するためのバネ４３が介装されている。

そして、通常時には、バネ４３の付勢力により、第１磁石２８がワイヤ１５に接近した位置に移動配置されるようになっている。これに対して、ワイヤ１５の脱着交換時等において、ワイヤ１５を脱着させる場合には、ソレノイド４２の励磁により、第１磁石２８がバネ４３の付勢力に抗して、ワイヤ１５から離間した位置に移動配置されるようになっている。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（３）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。
（４） この実施形態においては、バネ４３の付勢力及びソレノイド４２の励磁により、第１磁石２８がワイヤ１５に対して接近する位置と離間する位置とに移動配置されるようになっている。このため、第１磁石２８が作業者による位置変更の難しい箇所に配置されている場合でも、ソレノイド４２の遠隔位置からの励消磁操作により、第１磁石２８をワイヤ１５に対して容易に接近離間させることができる。

（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。
・ 加工用ローラ１８，１９の内側近傍位置に配置される第２磁石３１を、図７に示すように、磁性材よりなる筒状のホルダ３１１と、そのホルダ３１１内の両端部に収容された一対の永久磁石よりなる棒状磁石片３１２と、両棒状磁石片３１２間に介装された棒状磁性体３１３とより構成すること。

・ 第１磁石２８を電磁石により構成し、ワイヤソーの運転時には、第１磁石２８の電磁石の励磁によりワイヤ１５を吸引し、ワイヤ１５の脱着交換時等においては、第１磁石２８の電磁石の消磁によりワイヤ１５を吸引しないように構成すること。

・ ガイドローラとしてのダンサローラ２２１，２３１とガイドローラとしてのトラバースローラ２４，２５との間にも、第１磁石２８を配置すること。
・ 第１磁石２８を一方のリール１６または１７と加工用ローラ１８，１９との間のワイヤ経路に設けること。

・ 位置固定された２つのガイドローラ間を走行するワイヤ１５に対し、第１磁石２８を配置すること。
・ 本発明は、この実施形態のワイヤソーに限らず、他の形態のワイヤソーに用いることもできる。例えば、加工用ローラ１８，１９と、ワイヤ用リール１６，１７との間のワイヤ走行経路に設けるガイドローラの数を極力減らし、ガイドローラを図８（ａ）に示すように１個または図８（ｂ）に示すようにゼロとしたワイヤ案内構成を有するワイヤソーに適用することもできる。なお、図８（ａ）（ｂ）のようにガイドローラを１個またはゼロにした構成においては、ワイヤ１５が定位置を走行するように、リール１６，１７がワイヤ１５の繰出しや巻取りにともなって矢印方向にトラバース動作される。

（別の技術的思想）
さらに、上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とともに記載する。

（イ） 第１リールに巻き付けられたワイヤを複数の加工用ローラの環状溝間に周回させて第２リールに巻き取り、前記加工用ローラ間の位置においてワイヤによりワークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソーであって、
前記加工用ローラ間におけるワイヤの周回域の内側においてワイヤを吸引してそのワイヤに加工用ローラの環状溝の底部側への押圧力を付与する磁石を設けたことを特徴とするワイヤソー。

この構成によれば、例えば、加工用ローラの環状溝とワイヤとの間に、切り粉やゴミ等が侵入したり、またワークの加工終了時において、加工用ローラ間のワイヤに対する押圧力が解放された場合に、ワイヤが浮き上がって加工用ローラの環状溝内から脱落して目飛びが生じたり、ワイヤが切断されたりするようなおそれを防止することができる。ワイヤに対し、磁力により非接触で作用するので、ワイヤに負荷やダメージがかからない。

（ロ） 前記（イ）項において、前記磁石を加工用ローラの軸線方向に沿って延びる棒状に形成したことを特徴とするワイヤソー。

１１…装置フレーム、１５…ワイヤ、１６…リール、１７…リール、１８，１９…加工用ローラ、１８１，１９１…環状溝、２０…ワーク、２２１，２３１…ガイドローラを構成するダンサローラ、２４，２５…ガイドローラを構成するトラバースローラ、２６，２７…ガイドローラ、２８…第１磁石、２９…支持板、３０…ネジ、３１…第２磁石、４２…ソレノイド、４３…バネ。

Claims (3)

1. 第１リールに巻き付けられたワイヤを複数の加工用ローラ間に周回させて第２リールに巻き取り、前記加工用ローラ間の位置においてワイヤによりワークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソーであって、
   前記第１及び第２リールのうちの少なくとも一方のリールと加工用ローラとの間のワイヤ走行経路において、前記ワイヤに対して張力を付与するダンサローラと、前記ワイヤを吸引して同ワイヤに緊張力を付与する第１磁石を設け、
   前記加工用ローラ間におけるワイヤの周回域の内側において、前記ワイヤを吸引してそのワイヤに加工用ローラの環状溝の底部側への押圧力を付与する第２磁石を設けたことを特徴とするワイヤソー。
2. 前記第１及び第２リールと加工用ローラとの間にワイヤの走行を案内するための複数のガイドローラを設け、前記第１磁石を互いに離れて配置されたガイドローラ間を走行するワイヤに対応して設けたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
3. 前記第１磁石をワイヤに対して接近離間可能に対向配置し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。