JPH0938854A

JPH0938854A - マルチワイヤーソーのワイヤー供給装置

Info

Publication number: JPH0938854A
Application number: JP7195265A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikehara; 正博池原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-10
Also published as: US6109253A

Abstract

(57)【要約】【課題】切断されるワークの各切断箇所でのワイヤー
磨耗量を一定に保つことによって、ワイヤー使用量の低
減によるラニングコストの低減や、細径ワイヤー使用に
よる収率アップを可能とする。【解決手段】一端が供給リールに連結されるとともに
他端が回収リールに連結された１本のワイヤーが、一定
の間隔を存して平行に配置された少なくとも２本以上の
ワークローラ間に所定間隔で螺旋状に掛け回されたマル
チワイヤーソーであって、ワークの切断過程においてワ
ークとワイヤーとの接触長ｌが曲線１５のように変化す
る場合、ワークの切断過程におけるワイヤーの供給速度
ｖを曲線１５に近似させた折れ線１６となるように制御
する。つまり、ワイヤー供給装置の制御系に８ステップ
プログラマを追加して、折れ線１６のようにプログラマ
を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワイヤー供給装置、
特に、一端が供給リールに連結されるとともに他端が回
収リールに連結された１本のワイヤーが、一定の間隔を
存して平行に配置された少なくとも２本以上のワークロ
ーラ間に所定間隔で螺旋状に掛け回されたマルチワイヤ
ーソーのワイヤー供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マルチワイヤーソーの一例を図４及び図
５に示す。図４は装置を正面から見た図、図５は装置の
ワークローラ部分を拡大して上方から見た図である。

【０００３】マルチワイヤーソーは、ワイヤー３を掛け
るための螺旋状の溝１１，２１が形成された少なくとも
２本以上（本例では２本）の円柱形状のワークローラ
１，２を、その中心軸が平行かつ水平となるように配置
し、１本のワイヤー３をその２本のワークローラ１，２
の螺旋溝１１，２１に螺旋状に掛け回していくことでワ
イヤー３を多数本平行に張設（図５参照）した状態とし
たものである。また、ワイヤー３は、一端が供給リール
４に連結され、他端が回収リール５に連結されている。

【０００４】すなわち、ワイヤー３は、左右のウエイト
９ａ，９ｂでテンションを与えられながら定滑車６，６
・・・や動滑車７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ及びワークロー
ラ１，２を介して、供給リール４側から回収リール５側
に巻き取られるようになっており、動滑車７ａ，７ｂが
交互に上下動することで、ワイヤー３を往復動作させる
ようになっている。

【０００５】そして、このように張設した１本のワイヤ
ーを、供給リール４側から回収リール５側に向かって長
さ方向に高速走行させながら砥液をかけ、高速走行中の
ワイヤー３にワーク１０を押し当てる（押し上げ方向
Ｚ）ことで、ワーク１０を複数個のワーク片１０ａ，１
０ａ・・・に同時に切断加工するものである。

【０００６】このようなマルチワイヤーソーにおいて、
ワイヤー３の走行方式には２通りあり、一つは一方向走
行式で、もう一つは往復走行式である。

【０００７】一方向走行式の場合、ワイヤー３は常に供
給リール４側から回収リール５側に向かって高速走行す
る。そのため、ワイヤー３の供給速度は走行速度と常に
一致する。

【０００８】一方、往復走行式は、供給リール４側から
回収リール５側にワイヤー３を例えば４ｍ送った後、次
に回収リール５側から供給リール４側にワイヤー３を例
えば３．５ｍ戻すといったサイクルを、例えば２ｓｅｃ
の周期で繰り返すような走行方式である。この場合のワ
イヤー３の供給速度は１５ｍ／ｍｉｎとなる。ただし、
切削能力を決定するワイヤー３の走行速度は、ワークロ
ーラ１，２の角加速度によって決まり、例えば２００ｍ
／ｍｉｎ以上に設定することも可能である。つまり、往
復走行式の場合には、ワイヤー３の供給速度と走行速度
とは必ずしも一致しない。

【０００９】ここで、切断されるワーク１０の形状とし
て、例えば円柱体を考える。すなわち、切断の進行とと
もにワーク１０とワイヤー３との接触長が変化するよう
な切断面形状（円形状）のワークを考える。

【００１０】この場合、ワーク１０は砥液によって磨耗
し切断されるが、ワイヤー３も同時に砥液によって磨耗
を受ける。そのため、ワイヤー３の回収リール５側で
は、供給リール４側に比べてワイヤー径が小さくなる。
この場合、ワークローラ１，２に形成された螺旋溝１
１，２１のピッチが一定であれば、切削分離された円柱
片の厚みがワイヤー３の回収リール５側（図５では上方
側）で厚くなってしまう。これを補正するために、ワー
クローラ１，２のピッチ（ｐ１，ｐ２，・・・，ｐ２４
０）は、ｐ１＞ｐ２＞・・・＞ｐ２４０（ただし、ｐ
１：供給リール４側、ｐ２：回収リール５側）に設計さ
れている。

【００１１】図６は、このような円柱体のワーク１０を
切断加工した場合の、切断の進行に伴うワイヤー３の径
の変化とワーク１０の厚みの変化との関係を示した図で
あり、図６（ａ），（ｂ）は切断加工開始直後、同図
（ｃ），（ｄ）は切断加工の中間時点、同図（ｅ），
（ｆ）は切断加工終了直前をそれぞれ示している。

【００１２】ワークローラ１，２のピッチによる補正
で、切断面の高さ方向の同じ位置の厚み（すなわち、各
ワーク片１０ａ，１０ａ・・・の同じ位置での高さ）は
等しくなっているが、切断された個々のワーク片（以
下、円柱片という）１０ａ，１０ａ・・・を見た場合、
切断面内で厚みが不均一（凸レンズ状）になっている。

【００１３】すなわち、円柱片１０ａ，１０ａ・・・は
切断時の側面から見てその中央部１０１が最も厚く、上
下両端縁１０２，１０３に行く程薄くなっている。これ
は、切断加工開始直後及び切断加工終了直前のワーク１
０とワイヤー３との接触長ｌが最も短いことから、この
ときのワイヤー３の磨耗の程度が少ない（つまり、切り
代が大きい）のに対し、切断加工の中間時点ではワーク
１０とワイヤー３との接触長ｌが最も長く、このときの
ワイヤー３の磨耗の程度が最も大きい（つまり、切り代
が小さい）からである。

【００１４】このような現象は、一方向走行式及び往復
走行式のいずれの方式においても起こる現象であり、往
復走行式に特有のものではない。つまり、マルチワイヤ
ーソーの切断は、ラッピングと同じような原理で行われ
るため、そのワイヤー走行速度は一般にワーク１０の押
し上げ速度に対して十分に速く（例えば、ワイヤー供給
速度を１５．６ｍ／ｍｉｎ、ワーク１０の押し上げ速度
を５ｍｍ／ｈとすると、ワイヤー供給速度は押し上げ速
度に対して１８７２０倍となっている）、また往復走行
式においても常に新線を供給していることから、ワイヤ
ー３の線径変化という点では、一方向走行式と同じだか
らである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のマ
ルチワイヤーソーでは、ワイヤーピッチを上記の如く調
整（ｐ１＞ｐ２＞・・・＞ｐ２４０）することによっ
て、切断された個々の円柱片１０ａ，１０ａ・・・の同
じ切断位置での厚みは等しくなっている。

【００１６】しかしながら、個々の円柱片１０ａ，１０
ａ・・・を見た場合には、切断面内で厚みが不均一にな
っている。この切面面内での厚み不均一による円柱片１
０ａ，１０ａ・・・の厚みばらつきを抑えるためには、
ワイヤー磨耗量が無視し得る程度にワイヤー供給速度を
上げる必要があり、切断加工のラニングコストを大きく
引き上げてしまうといった問題があった。

【００１７】また、個々の円柱片１０ａ，１０ａ・・・
の切断面内のばらつきを抑える必要の無い場合でも、部
分的に磨耗量が大きくなることから、細径のワイヤーで
は断線するなど使用の障害となり、また切り代低減によ
る収率アップの妨げになるといった問題があった。

【００１８】そこで、請求項１及び２に記載の発明は、
切断されるワークの各切断箇所でのワイヤー磨耗量を一
定に保つことによって、ワイヤー使用量の低減によるラ
ニングコストの低減や、細径ワイヤー使用による収率ア
ップを可能としたマルチワイヤーソーのワイヤー供給装
置を提供することを目的としたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の発明は、一端が供給リー
ルに連結されるとともに他端が回収リールに連結された
１本のワイヤーが、一定の間隔を存して平行に配置され
た少なくとも２本以上のワークローラ間に所定間隔で螺
旋状に掛け回されたマルチワイヤーソーにおいて、切断
されるワークとワイヤーとの接触長が切断の進行に伴っ
て変化する場合、前記ワイヤーの供給速度を調整するこ
とにより、切断されるワークの各切断箇所でのワイヤー
磨耗量を一定に保つことを特徴としたものである。

【００２０】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
一端が供給リールに連結されるとともに他端が回収リー
ルに連結された１本のワイヤーが、一定の間隔を存して
平行に配置された少なくとも２本以上のワークローラ間
に所定間隔で螺旋状に掛け回されたマルチワイヤーソー
において、切断されるワークとワイヤーとの接触長に比
例して前記ワイヤーの供給速度を制御することを特徴と
したものである。

【００２１】ワイヤーの磨耗量は、切断加工中のワーク
とワイヤーとの接触長に比例する。従って、接触長が短
いときにはワイヤー供給速度を遅く設定し、接触長が長
いときにはワイヤー供給速度を速く設定すれば、切断さ
れる個々のワーク切断面内でのワイヤー磨耗量が一定と
なる。これにより、切断切り代が個々のワーク切断面内
の全域において等しくなり、面内厚みは均一となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。ただし、マルチワイヤーソ
ー自体の構成は、上記従来の技術で示した図４，図５の
ものと同様であるので、以下の説明においては同図に附
した符号を用いて説明を行うものとする。

【００２３】本発明に係わるマルチワイヤーソーのワイ
ヤー供給装置は、切断されるワーク１０とワイヤー３と
の接触長ｌが切断の進行に伴って変化する場合に、ワイ
ヤー３の供給速度を調整することによって、切断される
ワーク１０の各切断箇所でのワイヤー磨耗量を常に一定
に保つようにしたものである。

【００２４】ここで、供給速度の調整とは、具体的には
切断されるワーク１０とワイヤー３との接触長ｌに比例
して、ワイヤー３の供給速度を制御することである。

【００２５】ワイヤー３の磨耗量は、切断加工中のワー
ク１０とワイヤー３との接触長ｌに比例する。従って、
接触長ｌが短いときにはワイヤー３の供給速度を遅くす
るように制御し、接触長ｌが長いときにはワイヤー３の
供給速度を速くするように制御すれば、切断される個々
のワーク切断面内でのワイヤー磨耗量が一定となる。こ
れにより、切断切り代が個々のワーク切断面内の全域に
おいて等しくなり、面内厚みは均一となる。

【００２６】ここで、ワーク１０の半径をｒ、ワイヤー
３がワーク１０に接触するときのワーク位置をｈ＝０、
ワイヤー３がワーク１０を切断し終わったときのワーク
位置をｈ＝２ｒとすると、ワーク１０とワイヤー３の接
触長ｌは、

【００２７】

【数１】ｌ＝２〔ｈ（２ｒ−ｈ）〕^1/2 ・・・（１）となる。従って、理想的なワイヤー供給速度ｖは、

【００２８】

【数２】ｖ＝ｃｌ・・・（２）となる。ただし、ｃは比例定数である。

【００２９】本発明では、ワーク１０の切断加工中、こ
の（２）式に示す関係を満たすように、ワイヤー３の供
給速度ｖを制御するものである。

【００３０】

【実施例】本発明の内容をより理解しやすくするため
に、以下に本発明の実施例について説明する。

【００３１】本実施例では、ワーク１０の形状を高さ１
００ｍｍ、直径５２ｍｍの円柱体とする。また、マルチ
ワイヤーソーについては、２本のワークローラ１，２間
を往復走行するワイヤー３の径をφ０．１ｍｍ、ワーク
１０の押し上げ速度を５ｍｍ／ｈとし、ワーク１０の高
さ方向に垂直な面で切断して、ワーク１０を高さ０．３
ｍｍの２４０個の円柱片１０ａ，１０ａ・・・に分離す
るものとする。

【００３２】このような条件でワーク１０の切断を行っ
た場合に、ワイヤー３がワーク１０に接触するときのワ
ーク位置（ｈ＝０）からワイヤー３がワーク１０を切断
し終わったときのワーク位置（ｈ＝２ｒ＝５２ｍｍ）ま
での、ワーク１０とワイヤー３との接触長ｌの変化は、
上記（１）式より図１（ａ）に示すような曲線１５とな
る。

【００３３】そのため、ワイヤー３がワーク１０に接触
するときのワーク位置（ｈ＝０）からワイヤー３がワー
ク１０を切断し終わったときのワーク位置（ｈ＝２ｒ＝
５２ｍｍ）までの、ワイヤー３の供給速度ｖの変化は、
上記（２）式より、上記（１）式に近似させた図１
（ｂ）に示す折れ線１６となる。ただし、（２）式の比
例定数ｃは、ｃ＝３００〔ｍｉｎ^-1〕として計算してい
る。

【００３４】すなわち、本実施例では、マルチワイヤー
ソーのワイヤー供給装置の制御系に、８ステッププログ
ラマを追加して、上記（１）式の曲線に近似させた折れ
線となるように、図１（ｂ）のようにプログラマを設定
するものである。

【００３５】図２は、このようなプログラマによってワ
イヤー３の供給速度ｖを制御した場合の、ワイヤー３の
径と円柱片１０ａ，１０ａ・・・の厚みとの関係を示し
た図である。図２からも分かるように、ワイヤー３の供
給速度ｖをワイヤー３とワーク１０との接触長ｌに比例
して制御した場合には、切断される個々のワーク切断面
内でのワイヤー３の磨耗量が一定となる結果、切断切り
代が個々のワーク切断面内の全域において等しくなって
おり、面内厚みがほぼ均一なものとなっている。

【００３６】また、図３（ａ）は、図１（ｂ）のように
設定されたプログラマによってワイヤー３の供給速度ｖ
を制御した場合の加工結果（切断された円柱片１０ａの
各部位の厚み）を示している。因みに、図３（ｂ）は、
ワイヤー３の供給速度ｖを１５．６ｍ／ｍｉｎで一定
〔図１（ｃ）参照〕とした場合の加工結果（切断された
円柱片１０ａの各部位の厚み）を示している。

【００３７】図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、
接触長ｌに比例してワイヤー３の供給速度ｖを制御した
本願発明のものの方が、面内厚みがより均一化されてい
ることが分かる。

【００３８】また、図１（ｂ），（ｃ）から明らかなよ
うに、本願発明のものの方が、ワイヤー３の使用量が少
なくなっている。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係わるマルチワイヤーソーのワ
イヤー供給装置は、切断されるワークとワイヤーとの接
触長が切断の進行に伴って変化する場合に、ワイヤーの
供給速度を接触長の変化に比例して調整するように構成
したので、最小のワイヤー使用量で、加工厚みの面内均
一性に優れた切断が可能となるとともに、ワイヤー使用
量の低減によるラニングコストの低減が可能となる。ま
た、従来のマルチワイヤーソーでは使用が困難であった
細径のワイヤー（例えば、φ０．１ｍｍのワイヤー）を
用いて断線なしに加工できるので、切り代の低減による
大幅な収率アップが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はワークの切断過程におけるワークとワ
イヤーとの接触長の変化を示すグラフ、（ｂ）はワーク
の切断過程におけるワイヤーの供給速度の変化を示すグ
ラフ、（ｃ）はワークの切断過程においてワイヤーの供
給速度を一定とした場合を示すグラフである。

【図２】ワイヤーの供給速度を接触長に比例して制御し
た場合のワイヤー径とワーク厚みとの関係を示す図であ
って、（ａ）は図５に示すＡ−Ａ線に沿う断面図、
（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図３】ワークを切断加工した結果を示しており、
（ａ）はワイヤーの供給速度を接触長に比例して制御し
た場合の加工結果、（ｂ）はワイヤーの供給速度を一定
とした場合の加工結果である。

【図４】マルチワイヤーソーを正面から見た概略図であ
る。

【図５】マルチワイヤーソーを上方から見た概略図であ
る。

【図６】円柱体のワークを切断加工した場合の、切断の
進行に伴うワイヤー径とワーク厚みとの関係を示した図
であり、（ａ）は図５に示すＡ−Ａ線に沿う断面図であ
って切断加工開始直後の図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−
Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は図５に示すＡ−Ａ線に沿う
断面図であって切断加工の中間時点の図、（ｄ）は
（ｃ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｅ）は図５に示
すＡ−Ａ線に沿う断面図であって切断加工終了直前の
図、（ｆ）は（ｅ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【符号の説明】１，２ワークローラ３ワイヤー４供給リール５回収リール１０ワーク１１，２１螺旋溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端が供給リールに連結されるとともに
他端が回収リールに連結された１本のワイヤーが、一定
の間隔を存して平行に配置された少なくとも２本以上の
ワークローラ間に所定間隔で螺旋状に掛け回されたマル
チワイヤーソーにおいて、切断されるワークとワイヤー
との接触長が切断の進行に伴って変化する場合、前記ワ
イヤーの供給速度を調整することにより、切断されるワ
ークの各切断箇所でのワイヤー磨耗量を一定に保つこと
を特徴とするマルチワイヤーソーのワイヤー供給装置。
【請求項２】一端が供給リールに連結されるとともに
他端が回収リールに連結された１本のワイヤーが、一定
の間隔を存して平行に配置された少なくとも２本以上の
ワークローラ間に所定間隔で螺旋状に掛け回されたマル
チワイヤーソーにおいて、切断されるワークとワイヤー
との接触長に比例して前記ワイヤーの供給速度を制御す
ることを特徴とするマルチワイヤーソーのワイヤー供給
装置。