JP6371681B2 - ワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソ−に用いられるガイドローラの外周部を構成する樹脂層の再生方法に関する。

従来から、半導体インゴット等のワークを複数枚の薄片に切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。ワイヤソーは、互いに平行な回転軸を中心に回転する複数のガイドローラに対しワイヤが螺旋状に巻き付けられて、ガイドローラ間に等ピッチで並ぶワイヤ列が形成された構成を有し、複数のガイドローラによってワイヤを案内しながら往復方向に高速走行させ、走行中のワイヤ列に加工液を供給しつつワークを押し当てて切断する装置である（例えば、特許文献１参照）。

このようなワイヤソ−に用いられるガイドローラは、ワイヤを案内するガイド溝が設けられた樹脂層を外周部に備える。樹脂層は、ワイヤソ−を繰り返し使用することにより摩耗する。ワイヤソ−で切り出すワークの薄片の厚み精度は、この樹脂層の摩耗に起因して低下する。このため、ガイドローラは、所定の使用期間や使用回数を超えると交換する必要がある。

このガイドローラとしては、ワイヤソーのローラ支持軸に回転自在に装着される内側ローラと、この内側ローラの外周面に着脱可能に取り付けられる複数の分割片からなる外側ローラとを備え、内側ローラをワイヤソーのローラ支持軸に装着したままの状態で外側ローラのみを取り外して交換できるようにした分割構造のローラが開発されている（例えば、特許文献２参照）。

この種のガイドローラの外側ローラを構成する分割片は、金属製の比較的硬い材料、具体的には鋳鉄によって形成されており、その外周面には、上記ガイド溝を有する樹脂層が設けられている。この樹脂層は、分割片の外表面に成型用接着剤を塗布した後に、当該分割片の外表面に金型を用いて一体成形されており、分割片と接着されている。

また、ワイヤソーの切断方式には、加工液として油剤に砥粒を分散させたスラリーと呼ばれる液を使用する遊離砥粒方式と、電着やボンド（結合材）等により砥粒を表面に固定したワイヤを用い、潤滑や冷却を目的とした加工液を使用する固定砥粒方式とが知られている。

遊離砥粒方式のワイヤソ−に用いられる加工液としては、油性スラリーを使用する場合と、水溶性スラリーを使用する場合とがあるが、使用後のリサイクルや廃液処理などの問題と引火性の懸念から、近年は、グリコール系成分を含む水溶性スラリーの採用が主流になっている（例えば、特許文献３参照）。他方、固定砥粒方式のワイヤソ−に用いられる加工液としても、水溶性の加工液の使用が主流となっており、親和性（界面活性）や浸透性を向上させる目的でグリコール系成分を含むものが多い。

特開２００３−１５９６４２号公報 特開２００９−１９０１４０号公報 特開２００７−０３１５０２号公報

上述した分割構造のガイドローラを再生するためには、外側ローラを構成する分割片に樹脂層を成形し直す必要がある。分割片に樹脂層を成形し直す作業では、当該分割片から樹脂層を切削加工により一旦除去した後に、樹脂層に染み込んで分割片の外表面に付着した加工液の油性成分を有機溶剤で清拭する洗浄処理を行っている。

しかし、上記水溶性の加工液を用いたワイヤソーでの使用済みガイドローラの分割片の外表面には、樹脂層を通して加工液の油性成分だけでなく水溶性成分、具体的にはグリコール系成分も付着し、このグリコール系成分が当該分割片の外表面に形成されている微小空孔に入り込む。このため、有機溶剤による清拭だけでは、このようなグリコール系成分までもきれいに拭き取ることが困難であり、分割片の外表面にグリコール系成分が残存する。

このようにグリコール系成分が残存した状態にある分割片の外表面に樹脂層を一体成形すると、分割片の外表面に残存したグリコール系成分が当該分割片と樹脂層との接着を阻害し、これら分割片と樹脂層との接着性が低下してしまう。それにより、再生したガイドローラの使用時には、外側ローラから樹脂層が剥がれるおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、再生利用されるガイドローラからその外周部を構成する樹脂層が剥がれるのを防止することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、樹脂層を除去したローラ本体の外周面を水洗するようにした。

具体的には、本発明は、筒状のローラ本体の外周面に対し、切断用ワイヤが巻き付けられる樹脂層を接着した状態に一体成形したワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層を再生する方法を対象とし、以下の解決手段を講じたものである。

すなわち、第１の発明は、ローラ本体から樹脂層を除去する樹脂層除去ステップと、樹脂層が除去されたローラ本体の外周面を洗浄する洗浄ステップと、ローラ本体の洗浄された外周面に対し、成型用接着剤を塗布した後に、樹脂層を金型を用いて一体成形する樹脂層成形ステップと、を含む。そして、第１の発明は、洗浄ステップで、ローラ本体の外周面を水洗することを特徴とする。ここでいう「水洗」とは、常温の水は勿論、温水や冷水、圧力水を用いた洗浄、さらには水蒸気を用いた洗浄及び水での清拭をも含む意味である。

第２の発明は、第１の発明のワイヤソ−用ガイドローラの再生方法において、ローラ本体が、ワイヤソ−のローラ支持軸に支持される内側ローラと、内側ローラの外周面に着脱可能に取り付けられる外側ローラと、を備え、外側ローラが、鋳物であり、樹脂層が一体成形される外周面を有するガイドローラの再生方法を対象とする。樹脂層除去ステップでは、内側ローラから取り外した外側ローラに対して樹脂層を除去する処理を施す。そして、第２の発明は、洗浄ステップにおいて、外側ローラの外表面を水で高圧洗浄することを特徴とする。ここでいう「高圧洗浄」とは、一般的な水道圧（例えば０．３ＭＰａ）よりも高い圧力で吐出された水により洗浄することを意味する。

第３の発明は、第１又は第２の発明のワイヤソ−用ガイドローラの再生方法において、洗浄ステップで、ローラ本体の外周面を有機溶剤で清拭することを特徴とする。

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つのワイヤソ−用ガイドローラの再生方法において、樹脂層除去ステップで樹脂層を除去した後に、ローラ本体の外周面にショットブラスト加工を施すことを特徴とする。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つのワイヤソ−用ガイドローラの再生方法において、ワイヤソ−用ガイドローラが、ワイヤに水溶性のグリコール系成分を含む加工液を供給し、その加工液が供給されたワイヤをガイド溝で案内し走行させることでワークを切断するワイヤソーに用いられるガイドローラであることを特徴とする。

第１の発明によれば、ローラ本体から樹脂層を除去した後にそのローラ本体の外周面を水洗するようにしたから、再生させる対象のガイドローラがグリコール系成分などの水溶性の成分を含む加工液を用いたワイヤソーでの使用済みガイドローラであっても、樹脂層に染み込んでローラ本体の外周面に付着した水溶性の加工液成分を水に溶かして除去することができる。これにより、ローラ本体の外周面に樹脂層を一体成形したときに、その樹脂層をローラ本体にしっかりと接着させることができる。したがって、再生利用されるガイドローラからその外周部を構成する樹脂層が剥がれるのを防止することができる。

第２の発明によれば、外側ローラの外周面を水で高圧洗浄するようにしたので、外側ローラが鋳物であってもその外周面に形成された微小空孔に入り込んだグリコール系成分などの水溶性の加工液成分までも水で十分に除去することができる。これによって、外側ローラの外周面に付着した水溶性の加工液成分を確実に除去することができる。

第３の発明によれば、ローラ本体の外周面を水洗と併せて有機溶剤で清拭するようにしたから、水で洗い流せない加工液成分もローラ本体の外周面から除去することができる。これによって、ローラ本体と樹脂層との接着がグリコール系成分などの水溶性の加工液成分のみならずその他の加工液成分によって阻害されるのを防止できる。

第４の発明によれば、ローラ本体から樹脂層を除去した後にそのローラ本体の外周面にショットブラスト加工を施すようにしたので、ローラ本体の外周面に樹脂層を一体成形したときに、同加工によりローラ本体の外周面に形成された多数のディンプルに当該樹脂層が入り込んでアンカー効果が得られると共に、これらローラ本体と樹脂層との界面面積が増大する。これによって、ローラ本体と樹脂層との接着強度を高めることができる。

第５の発明によれば、水溶性のグリコール系成分を含む加工液を用いるワイヤソーで使用された使用済みガイドローラを良好に再生することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るガイドローラが用いられるワイヤソ−の要部を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係るガイドローラの概略構成を一部断面で示す分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係るガイドローラの樹脂層再生方法のフロー図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

この実施形態では、本発明に係るガイドローラ１０が用いられるワイヤソー１００について、遊離砥粒方式のワイヤソー１００を例に挙げて説明する。図１は、遊離砥粒方式のワイヤソー１００の要部を示す斜視図である。

ワイヤソー１００は、図１に示すように、互いに平行な回転軸Ａを中心に回転する円柱状のガイドローラ１０を複数（図１に示す例では２つ）備えている。複数のガイドローラ１０の外周面にはピアノ線等からなる切断用ワイヤ１０１が螺旋状に巻き付けられていて、これらガイドローラ１０の間には等ピッチ（例えば数１００μｍ程度）で並ぶワイヤ列１０２が形成されている。

また、ワイヤソー１００は、ワイヤ１０１をその一方の端部側から巻き出しながら他方の端部側を巻き取ることにより高速走行させるワイヤ送り機構（不図示）と、走行中のワイヤ列１０２にスラリーＳを供給する加工液供給装置１０３と、半導体インゴット等のワーク（被加工物）Ｗを保持するワーク保持部１０４とを備える。ワイヤ送り機構は、ワイヤ１０１の送り方向を往復方向に切替え可能に構成されている。スラリーＳは、砥粒を油剤に分散させた切削用の加工液であり、エチレングリコール等の水溶性のグリコール系成分を含む。

そして、ワイヤソー１００は、複数のガイドローラ１０によってワイヤ１０１を案内しながら高速走行させ、走行中のワイヤ列１０２に加工液供給装置１０３からスラリーＳを供給しつつ、スラリーＳが付着したワイヤ列１０２にワーク保持部１０４で保持したワークＷを上方から押し付け、そうすることで、ワークＷを複数枚の薄片に切断するようになっている。

図２は、ガイドローラ１０の概略構成を一部断面で示す分解斜視図である。ガイドローラ１０は、図２に示すように、ワイヤソー１００のローラ支持軸１０５に軸受け（不図示）を介して回転自在に支持される筒状の内側ローラ１１と、この内側ローラ１１の外周面に固定された筒状の外側ローラ１２と、を備える。

これら内側ローラ１１及び外側ローラ１２は共に、金属等の比較的硬い材料、具体的にはニッケル鋳鉄で形成された鋳物であって、ガイドローラ１０の主体である筒状のローラ本体１３を構成している。外側ローラ１２は、鋳物であるので、多数の微小空孔（不図示）が形成された外周面を有する。

外側ローラ１２は、いわゆるシェル型の分割構造を有し、その周方向に分割される断面半円状の２つの分割片１２Ａ，１２Ｂで構成されている。これら各分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面、つまり外側ローラ１２の外周面を構成する面には、熱可塑性の合成樹脂、例えばポリウレタン（ＰＵ）等からなる樹脂層１５が接着した状態に一体成形されている。樹脂層１５の厚さは、数ｍｍ〜十数ｍｍ程度である。この樹脂層１５の外周面には、ワイヤ１０１を案内するガイド溝１６が設けられている。

外側ローラ１２を構成する２つの分割片１２Ａ，１２Ｂは、内側ローラ１１に対しボルト等の締結具でそれぞれ取り付けられ、樹脂層１５と共に内側ローラ１１の外周面に着脱可能な外装体１７を構成している。このような構成のガイドローラ１０では、内側ローラ１１から外装体１７を分割片１２Ａ，１２Ｂに分割して取り外すことによって、内側ローラ１１をローラ支持軸１０５に装着したままの状態で外装体１７のみを交換することができる。

使用済みガイドローラ１０の交換した外装体１７は、外側ローラ１２を構成する分割片１２Ａ，１２Ｂに樹脂層１５を成形し直し、ガイドローラ１０の樹脂層１５を再生させることでリサイクルすることができる。このガイドローラ１０の樹脂層１５を再生させる方法について、図３を参照しながら説明する。

図３は、ガイドローラ１０の樹脂層再生方法のフロー図である。この実施形態に係るガイドローラ１０の樹脂層再生方法は、図３に示すように、樹脂層除去ステップＳＴ１と、表面加工ステップＳＴ２と、洗浄ステップＳＴ３と、樹脂層成形ステップＳＴ４と、ガイド溝形成ステップＳＴ５と、を含む。

樹脂層除去ステップＳＴ１では、例えば工作機械を用いた切削加工により外装体１７の分割片１２Ａ，１２Ｂから樹脂層１５を削り出して除去する。続いて行う表面加工ステップＳＴ２では、樹脂層１５を除去した分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面、つまり外側ローラ１２の外周面を構成する面に対し、投射材と呼ばれる粒体を衝突させるショットブラスト加工を施す。そのことで、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に、多数のディンプルが形成される。

次に行う洗浄ステップＳＴ３では、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を洗浄する。ワイヤソー１００の使用時にワイヤ列１０２に供給されるスラリーＳは、ガイドローラ１０の外周部を構成する樹脂層１５に染み込んでいき、外側ローラ１２（ローラ本体１３）と樹脂層１５との界面にまで浸透する。この洗浄ステップＳＴ３では、こうして外側ローラ１２の外周面に付着したスラリーＳの加工液成分を洗浄するステップである。

洗浄ステップＳＴ３では、まず、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水洗する水洗処理を行う。具体的には、分割片１２Ａ，１２Ｂをクレーチングなどの載置台に載置し、その載置台を一定の速度で回転させながら分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面全体を一般的な水道圧（例えば０．３ＭＰａ）よりも高い圧力で吐出された水により所定時間（例えば５分〜１０分程度）に亘って高圧洗浄する。これによって、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に付着したグリコール系成分などの水溶性の加工液成分を当該外表面に形成された微小空孔に入り込んだ分までも水に溶かして十分に除去することができる。この水洗処理は、人が手作業で行ってもよいし、専用の洗浄機械を用いて行っても構わない。また、水洗処理に用いる水は、常温の水は勿論、温水でも冷水でもよい。

洗浄ステップＳＴ３では、次いで、このように水洗した分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に残る水分をエアブローによって飛ばした後に、当該分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を自然乾燥させる。そして、乾燥させた分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に脱脂洗浄を行う。具体的には、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を有機溶剤で清拭する。そのことで、グリコール系成分などの水溶性の加工液成分のみならず水で洗い流せないその他の加工液成分も分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面から除去することができる。

次に行う樹脂層成形ステップＳＴ４では、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に熱反応などで結合する成型用接着剤を塗布した後、当該分割片１２Ａ，１２Ｂを金型に収容し、その金型内で分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面上に樹脂材料を流し込んで加熱した後に硬化させることによって、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に樹脂層１５を接着した状態に一体成形する。

このとき、先立って行った洗浄ステップＳＴ３で分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に付着した加工液成分をグリコール系成分までも除去してあるので、分割片１２Ａ，１２Ｂと樹脂層１５との接着がスラリーＳのグリコール系成分などの加工液成分に阻害されることがなく、樹脂層１５を分割片１２Ａ，１２Ｂにしっかりと接着させることができる。

また、先の表面加工ステップで分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に多数のディンプルを形成してあるので、これらディンプルに樹脂層１５が入り込んでアンカー効果が得られると共に、ディンプルの凹凸形状によって分割片１２Ａ，１２Ｂと樹脂層１５との界面面積が増大するので、そのことでも樹脂層１５を分割片１２Ａ，１２Ｂにしっかりと接着させることができる。

しかる後に行うガイド溝形成ステップＳＴ５では、分割片１２Ａ，１２Ｂに成形した樹脂層１５の外表面、つまりガイドローラ１０の外周面を形成する面に、工作機械を用いたＮＣ（Numerical Control）加工によりガイド溝１６を切削形成する。以上のステップにより、ガイドローラ１０の樹脂層１５を再生させることができる。

−実施形態の効果−
この実施形態に係るガイドローラ１０の樹脂層再生方法によると、樹脂層１５を外側ローラ１２の分割片１２Ａ，１２Ｂにしっかりと接着させることができるので、再生利用されるガイドローラ１０から樹脂層１５が剥がれるのを防止することができる。

なお、上記実施形態では、ガイドローラ１０の樹脂層再生方法における洗浄ステップＳＴ３で分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水で高圧洗浄するとしたが、本発明はこれに限らず、洗浄ステップＳＴ３では、水を用いた高圧洗浄に代え、一般的な水道圧で吐出された水をホース等で当該分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面に掛け流すようにしてもよい。

洗浄ステップＳＴ３で行う水洗処理は、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水蒸気に晒すことでスラリーＳの水溶性成分を洗い流す処理であってもよい。また、この水洗処理は、分割片１２Ａ，１２Ｂを洗浄槽に溜めた水に浸して水浴させる処理であってもよい。この水浴処理を採用する場合には、分割片１２Ａ，１２Ｂを浸した洗浄槽の水を撹拌したり、その洗浄槽の水に超音波振動を付加したりすることが、分割片１２Ａ，１２Ｂの洗浄性を高める観点で好ましい。

その他、水洗処理は、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水で清拭するだけでも構わない。要は、洗浄ステップＳＴ３では、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水で洗浄していればよい。

また、上記実施形態では、洗浄ステップＳＴ３で分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を水洗した後に有機溶剤で清拭するとしたが、本発明はこれに限らず、洗浄ステップＳＴ３では、分割片１２Ａ，１２Ｂの外表面を有機溶剤で清拭した後に水洗してもよい。

また、上記実施形態では、内側ローラ１１及び外側ローラ１２が共に鋳鉄で形成されているとしたが、本発明はこれに限らず、それら内側ローラ１１及び外側ローラ１２は、その他の硬質な金属材料で形成されていてもよく、炭素繊維強化樹脂（カーボン樹脂）などの非金属材料で形成されていてもよい。例えば、外側ローラ１２を炭素繊維強化樹脂で形成すれば、外側ローラ１２の軽量化を図ることができるので、外装体１７の交換作業を容易化することができる。

また、上記実施形態では、ローラ本体１３が内側ローラ１１と外側ローラ１２とで構成され、外側ローラ１２が２つの分割片１２Ａ，１２Ｂからなるシェル型の分割構造を有するとしたが、本発明はこれに限らず、外側ローラ１２は、３つ以上の分割片で構成されていてもよいし、円筒型の非分割構造のものであってもよい。また、ローラ本体１３は、内側ローラ１１と外側ローラ１２とに分離可能な構造ではなく、ローラ支持軸１０５に回転自在に支持される一体物の部材であっても構わない。

また、上記実施形態では、遊離砥粒方式のワイヤソー１００を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、固定砥粒方式のワイヤソ−に用いられるガイドローラの樹脂層再生方法にも勿論適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されない。上記実施形態が例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに色々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲に属することは当業者に理解されるところである。

以上説明したように、本発明は、ワイヤソーに用いられるガイドローラの外周部を構成する樹脂層の再生方法について有用であり、特に、再生利用されるガイドローラから樹脂層が剥がれるのを防止することが要望されるワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法に適している。

Ｓ スラリー（加工液）
Ｗ ワーク
１０ ガイドローラ
１１ 内側ローラ
１２ 外側ローラ
１２Ａ 分割片
１２Ｂ 分割片
１３ ローラ本体
１５ 樹脂層
１６ ガイド溝
１７ 外装体
１００ ワイヤソ−
１０１ ワイヤ
１０２ ワイヤ列
１０３ 加工液供給装置
１０４ ワーク保持部
１０５ ローラ支持軸

Claims (5)

1. 筒状のローラ本体の外周面に対し、切断用ワイヤが巻き付けられる樹脂層を接着した状態に一体成形したワイヤソ−用ガイドローラの前記樹脂層を再生する方法であって、
   前記ローラ本体から前記樹脂層を除去する樹脂層除去ステップと、
   前記樹脂層が除去された前記ローラ本体の外周面を洗浄する洗浄ステップと、
   前記ローラ本体の洗浄された外周面に対し、成型用接着剤を塗布した後に、前記樹脂層を金型を用いて一体成形する樹脂層成形ステップと、を含み、
   前記洗浄ステップでは、前記ローラ本体の外周面を水洗する
   ことを特徴とするワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法。
2. 請求項１に記載されたワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法において、
   前記ローラ本体は、ワイヤソ−のローラ支持軸に支持される内側ローラと、該内側ローラの外周面に着脱可能に取り付けられる外側ローラと、を備え、
   前記外側ローラは、鋳物であり、前記樹脂層が一体成形される外周面を有し、
   前記樹脂層除去ステップでは、前記内側ローラから取り外した前記外側ローラに対して前記樹脂層を除去する処理を施し、
   前記洗浄ステップでは、前記外側ローラの外周面を水で高圧洗浄する
   ことを特徴とするワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法。
3. 請求項１又は２に記載されたワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法において、
   前記洗浄ステップでは、前記ローラ本体の外周面を有機溶剤で清拭する
   ことを特徴とするワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載されたワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法において、
   前記樹脂層除去ステップで前記樹脂層を除去した後に、前記ローラ本体の外周面にショットブラスト加工を施す
   ことを特徴とするワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載されたワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法において、
   前記ワイヤソ−用ガイドローラは、前記ワイヤに水溶性のグリコール系成分を含む加工液を供給し、該加工液が供給されたワイヤを前記ガイド溝で案内し走行させることでワークを切断するワイヤソーに用いられるガイドローラである
   ことを特徴とするワイヤソ−用ガイドローラの樹脂層再生方法。
   

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