KR19990008077A - 와이어식 절단 가공 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

톱 와이어(14)가 걸려진 3개의 홈 롤(11 내지 13) 중, 2개의 홈 롤(11,12)을 상하로 배치하고, 이들의 홈 롤(11,12)의 사이에서 톱 와이어(14)를 연직으로 주행시킨다. 공작물(9)을 수평으로 이동시켜 연직으로 주행하는 와이어(14)에 밀어붙인다. 바람직하게는, 홈 롤(13)을 하부 홈 롤(12)과 거의 같은 높이 위치에 배치한다.

Description

와이어식 절단 가공 장치 및 방법

와이어식 절단 가공 장치는 와이어 톱(wire saw)이라고도 불리며, 도 50 또는 도 51에 나타낸 바와 같이, 정삼각형에 가까운 형의 삼각형의 정점에 상당하는 위치에 상호 평행하게 배치된 3개의 홈 롤(601,602,603)을 구비하고 있다. 이들 홈 롤(601 내지 603)의 홈에 절단용 와이어(604)가 일정 간격으로 평행하게 확장 설치된다. 와이어(604)를 한 방향으로 주행시키고 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 노즐(도시 생략)에 의해 분사하면서, 수평으로 주행하는 와이어(604)에 피절단재(600)를 밀어붙여 피절단재(600)를 둥글게 잘라간다.

도 50에 있어서는 피절단재(600)는 홈 롤(603 및 602)의 하방에 유지되어 있다. 홈 롤(603)과 홈 롤(602)의 사이를 수평 방향으로 주행하는 와이어(604)를 향하여 피절단재(600)를 밀어올림에 의해 피절단재(600)가 절단된다. 도 51에 있어서는 피절단재(600)는 홈 롤(602 및 603)의 상방에 유지되어 있다. 홈 롤(602)과 홈 롤(603)의 사이를 수평 방향으로 주행하는 와이어(604)를 향하여 피절단재(600)를 밀어내림에 의해 피절단재(600)가 절단된다.

근년, 특히 반도체 업계에 있어서 생산성 향상을 위해 반도체 웨이퍼의 대구경화가 요망되어 있다. 대구경의 웨이퍼를 제조하기 위해서 대구경의 반도체 결정 로드(피절단재)가 준비된다. 대구경의 로드를 절단하기 위해서는 당연히 와이어식 절단 가공 장치도 대형화한다.

도 50 또는 도 51에 나타낸 바와 같이, 피절단재를 상방으로 또는 하방으로 이동시키면서 절단하는 장치에 있어서는, 피절단재가 대구경화하면 장치의 높이가 높게 될 수 박에 없다. 장치의 높이가 높게 되면, 높은 정밀도를 유지하기 위해서 프레임 등에 높은 강성이 요구된다. 또한, 절단용 와이어의 손조작, 피절단재의 착탈 등의 작업성이 악화된다. 또한, 도 50에 나타내는 형식의 것에서는 연마용 입자를 포함하는 가공액이 피절단재의 절단된 홈에 쌓여, 굳어지기 때문에 절삭 효율이 나쁘게 된다. 도 51에 나타내는 형식의 것에서는 가공액이 적하하여, 가공액이 가공면에 침투하기 어렵다고 하는 문제도 있다.

본 발명은, 반도체 재료, 자성 재료, 세라믹 등의 소위 취약성 재료를 웨이퍼 형상으로 절단하는데 알맞은 와이어식 절단 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1로부터 도 8은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 도면.

도 1은, 와이어식 절단 가공 장치의 전체구성을 모식적으로 나타내는 도면.

도 2는, 와이어식 절단 가공 장치에서의 홈 롤군을 확대하여 나타내는 사시도.

도 3은, 와이어식 절단 가공 장치에서의 톱 와이어(saw wire)를 풀어내고, 감기 기구의 구성을 확대하여 나타내는 사시도.

도 4는, 홈 롤의 제3의 구동방식을 나타내는 사시도.

도 5는, 모터 구동 회로를 나타내는 회로도.

도 6은, 모터 구동 회로의 다른 예를 나타내는 회로도.

도 7은, 홈 롤의 제4의 구동방식을 나타내는 사시도.

도 8은, 홈 롤의 구동장치를 모식적으로 나타내는 도면.

도 9로부터 도 49는 본 발명의 제2실시예를 나타내는 도면.

도 9는, 와이어식 절단 가공 장치에서의 홈 롤군을 확대하여 나타내는 사시도.

도 10은 와이어식 절단 가공 장치의 전체적 배치구성 및 제어계의 일부를 모식적으로 나타내는 도면.

도 11로부터 도 15는 홈 롤 유닛과 그 구동계를 나타내는 도면.

도 11은, 홈 롤 유닛과 그 구동계를, 일부파단하여 나타내는 정면도.

도 12는, 홈 롤 유닛의 측면도이고, 일부가 파단하여 나타내고 있는 도면.

도 13은, 구동계의 전체를 나타내는 정면도.

도 14는, 구동계의 일부를 확대하여 나타내는 종단면도.

도 15는 공작물을 절단하고 있을 때의 모양을 일부를 파단하여 나타내는 것으로, 홈 롤 유닛의 일부의 측면도.

도 16 및 도 17은 공작물 이송장치를 나타내는 것으로, 도 16은 일부를 파단하여 나타내는 측면도, 도 17은 배면도.

도 18로부터 도 28은 공작물 유지 장치의 상세한 내용을 나타내는 도면.

도 18은 공작물 유지 장치의 일부를 파단하여 나타내는 평면도.

도 19는 도 18의 ⅩⅨ-ⅩⅨ선을 따르는 단면도.

도 20은 도 18의 ⅩⅩ-ⅩⅩ선을 따르는 단면도.

도 21은 공작물 유지 장치의 일부를 파단하여 나타내는 측면도.

도 22로부터 도 24는 공작물 유지부재를 나타내는 것으로, 도 22는 평면도, 도 23은 정면도, 도 24는 저면도.

도 25로부터 도 27은 조임피스를 나타내는 것으로, 도 25는 평면도, 도 26은 측면도, 도 27은 정면도.

도 28은 공작물 유지부재에 조임피스를 설치한 상태를 나타내는 정면도.

도 29로부터 도 35는 톱 와이어 감기 기구에 포함되는 캡스턴 기구, 감기 측 댄서 기구 및 장력검출장치를 나타내는 도면.

도 29는 캡스턴 기구, 감기 측 댄서 기구 및 도르래바퀴의 정면도.

도 30은 도 29의 ⅩⅩⅩ-ⅩⅩⅩ선을 따르는 단면도.

도 31은 도 29의 ⅩⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅩⅠ선을 따르는 단면도.

도 32는 도 29의 ⅩⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅩⅡ선을 따르는 단면도.

도 33은 도 29의 ⅩⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅩⅢ선을 따르는 단면도.

도 34는 도 29의 ⅩⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅩⅣ선을 따르는 단면도.

도 35는 도 29의 ⅩⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅩⅤ선으로부터 화살표 방향으로 도시한 도면.

도 36 내지 도 39는 톱 와이어 풀기 기구에 포함되는 풀기 측 댄서 기구 및 측장부를 나타내는 도면.

도 36은 풀기 측 댄서 기구 및 측장부(測長部)의 정면도.

도 37은 도 36의 ⅩⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅩⅦ선을 따르는 단면도.

도 38은 측장부의 배면도.

도 39는 도 36의 ⅩⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅩⅨ선을 따르는 단면도.

도 40은 풀기 측 가로이송 기구 및 감기 측 가로이송 기구의 정면도.

도 41로부터 도 44는 풀기 측 가로이송 기구를 나타내는 도면.

도 41은 도 40의 ⅩⅩⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅩⅩⅠ선을 따르는 단면도.

도 42는 도 40의 ⅩⅩⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅩⅩⅡ선을 따르는 단면도.

도 43은 도 41 또는 도 42의 ⅩⅩⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅩⅩⅢ선을 따르는 단면도.

도 44는 가동샤프트의 연동기구 및 구동기구를 나타내는 확대사시도.

도 45는 감기 측 가로이송의 제어를 설명하기 위한 가로이송 이동속도패턴을 나타내는 도면.

도 46은 감는 방향 검출의 원리를 나타내는 도면.

도 47로부터 도 49는 감는 방향 검출장치를 나타내는 도면.

도 47은 감는 방향 검출장치의 종단면도.

도 48은 도 47의 ⅩⅩⅩⅩⅧ-ⅩⅩⅩⅩⅧ선을 따르는 단면도.

도 49는 도 47의 ⅩⅩⅩⅩⅨ-ⅩⅩⅩⅩⅨ선을 따르는 단면도.

도 50은, 종래예를 나타내고, 홈 롤러의 배치 및 피절단재의 이동방향을 나타내는 사시도.

도 51은, 기타의 종래예를 나타내고, 홈 롤러의 배치 및 피절단재의 이동방향을 나타내는 사시도.

본 발명은 장치의 높이를 낮게 할 수 있는 와이어식 절단 가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 작업성이 향상된 와이어식 절단 가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 유지 보수가 용이한 와이어식 절단 가공 장치, 방법 및 홈 롤 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 2개의 홈 롤 간을 주행하는 절단용 와이어의 진동을 방지하거나, 또는 작게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 절단용 와이어의 장력을 연속적으로 조정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 절단용 와이어의 감기용 보빈의 경량화를 도모하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 댄서 기구나 캡스턴 기구 등의 복수의 롤을 포함하며, 이것들의 롤에 절단용 와이어가 복수회에 걸쳐서 걸려져 있는 기구에 있어서, 절단용 와이어의 주행의 안정화를 도모하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 피절단재의 각도위치를 2방향으로 안정하게 조정가능한 피절단재 유지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 보빈에 감겨진 와이어의 감는 방향을 자동적으로 검출할 수 있는 감는 방향 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 절단용 와이어의 감기 측에서 안정한 가로이송 제어를 가능하게 하는 것이다.

본 발명에 의한 와이어식 절단 가공 장치는, 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 것에 있어서, 상기의 복수의 홈 롤 중의 적어도 2개의 홈 롤이, 이들의 홈 롤 간을 절단용 와이어가 거의 연직으로 주행하도록, 상하로 배치되어 있고, 상기의 거의 연직으로 주행하는 절단용 와이어에 대하여 피절단재를 거의 수평으로 진퇴시키는 피절단재 이송장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 와이어식 절단 가공방법은, 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공방법에 있어서, 상기의 복수의 홈 롤 중의 적어도 2개의 홈 롤을 상하로 배치함에 의해 이것들의 홈 롤 간을 절단용 와이어를 거의 연직으로 주행시키고, 상기의 거의 연직으로 주행하는 절단용 와이어에 대하여 피절단재를 거의 수평으로 진퇴시키는 것이다.

본 명세서에 있어서, 거의 연직이란, 연직에 대하여 ±45도의 경사까지를 포함하며, 거의 수평이란 수평에 대하여 ±45도의 경사까지를 포함한다. 또한, 롤이란 롤러, 그 밖의 회전하는 것을 전부 포함한다.

본 발명에 의하면, 절단용 와이어를 거의 연직으로 주행시키고, 이러한 거의 연직으로 주행하는 와이어에 의하여 피절단재를 절단하고 있다. 피절단재는 거의 수평 방향으로 이동하면서 거의 연직으로 주행하는 와이어로 밀어붙여진다. 따라서, 피절단재를 상하 방향으로 이동시키는 종래의 장치와 비교하여 장치의 높이를 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 와이어의 손조작이나 피절단재의 착탈 등의 작업성이 향상된다. 또한, 피절단재와 절단용 와이어와의 접촉장소, 즉 가공장소에 공급되는 연마용 입자를 포함하는 가공액은 피절단재의 가공면을 따라서 낙하하기 때문에, 가공액을 충분히 침투시킬 수 있음과 동시에, 가공액이 홈에 막히는 일도 없다.

본 발명의 1 실시 태양에 있어서는, 상하로 배치된 2개의 홈 롤에 덧붙여 제3의 홈 롤이 설치되고, 이 제3의 홈 롤이 상하 2개의 홈 롤 중의 하부의 홈 롤과 거의 같은 높이 위치에 배치된다. 즉, 3개의 홈 롤이, 수직 및 수평인 변을 갖는 직각삼각형의 거의 정점에 상당하는 위치에 배치된다. 절단용 와이어는 하부에 위치하는 2개의 홈 롤 간을 거의 수평으로 주행한다.

피절단재는 거의 수평 방향으로 이동하면서, 상술한 바와 같이 거의 수직으로 주행하는 절단용 와이어에 의해서 절단되기 때문에, 절단의 진행에 동반하여 상기의 직각삼각형의 내부로 들어간다. 피절단재가 절단되는 때에 생기는 절단 부스러기는 하방으로 낙하한다. 하부에 위치하는 2개의 홈 롤이 간격을 두고 거의 같은 높이 위치에 배치되어 있기 때문에, 이것들의 홈 롤의 사이에 절단 부스러기 수용부분을 설치할 수 있어, 이 절단 부스러기를 이것들의 2개의 홈 롤의 사이에서 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다.

복수의 홈 롤의 구동 방법에는 후술하는 실시예에서 상술하는 것같이 여러가지의 것이 있다. 상술한 3개의 홈 롤을 직각삼각형의 거의 정점에 상당하는 위치에 배치하는 실시 태양에 있어서는, 제3의 홈 롤을 모터에 의해서 구동되는 구동 롤로 하고, 이 구동 롤의 회전 이동력을 동력 전달 기구를 통해 2개의 홈 롤에 전달하는 구성을 취하는 것이 바람직하다. 구동 모터를 하방으로 배치할 수 있다.

상기 동력 전달 기구는, 예를 들면 상하 2개의 홈 롤 및 제3의 홈 롤에 각각 대응하여 설치된 벨트 바퀴와, 이것들의 벨트 바퀴에 걸려진 벨트에 의해서 구성된다.

제3의 홈 롤이 구동 롤이다. 상하 2개의 홈 롤 및 제3의 홈 롤에 걸려진 절단용 와이어, 및 이것들의 홈 롤에 대응하는 벨트 바퀴에 걸려진 벨트는 동시에 제3의 홈 롤의 부분에서 예각을 이루도록 접혀서 꺽여진다. 따라서, 절단용 와이어가 제3의 홈 롤의 주위면의 홈에 접하는 길이, 및 벨트가 제3의 홈 롤에 대응하는 벨트 바퀴의 주위면에 접하는 길이는 비교적 길다. 제3의 홈 롤의 구동력이 효과적으로 절단용 와이어 및 벨트에 전달되게 된다.

상기의 동력 전달 기구는 바람직하게는 2개의 토크제어 가능한 커플링을 포함한다. 이 토크제어 가능한 커플링은 상하 2개의 홈 롤의 축과 이들에 대응하여 설치된 벨트 바퀴의 사이에 설치된다. 제3의 홈 롤에 대응하여 설치된 벨트 바퀴는 제3의 홈 롤의 축에 고정된다.

이러한 구동계를 별도의 관점에서 표현하면 다음과 같이 된다. 즉, 홈 롤의 구동계는, 제3의 홈 롤을 회전 구동하는 모터와, 상기의 2개의 홈 롤에 대응하는 출력축을 가지며, 상기 모터의 회전 이동력을 상기 출력축으로 전달하는 동력 전달 기구와, 상기 2개의 홈 롤의 축과 이것에 대응하는 상기 출력축의 사이에 설치된 토크제어 가능한 커플링으로 구성된다.

이러한 구동계는 다음과 같은 특징을 갖는다. 즉, 모든 홈 롤이 회전 구동되므로, 절단용 와이어와 홈 롤의 사이의 미끄러짐이 거의 생기지 않는다. 미끄러짐이 거의 생기지 않기 때문에 홈 롤의 마모가 적고, 또한 복수의 홈 롤의 사이에서 마모도가 균등화된다. 또한, 홈 롤의 직경에 다소의 차이가 있어도, 상기 2개의 홈 롤에 작용하는 회전저항이 0 또는 거의 0이 되도록 상기 커플링에 있어서의 전달토크를 조정할 수 있다. 이것에 의해 복수의 홈 롤의 원주길이 오차가 허용된다.

또한 바람직하게는, 상하 2개의 홈 롤과 제3의 홈 롤이 프레임에 회전 가능하게 지지되고, 이 프레임이 와이어식 절단 가공 장치의 기대(機臺)에 착탈가능하게 설치된다. 이 프레임과 그것에 지지된 3개의 홈 롤은 홈 롤 유닛을 구성한다.

복수의 홈 롤을 유닛화하여, 이것을 기대에 착탈가능하게 하는 것에 의해, 유지 보수시에 홈 롤 유닛을 기대로부터 떼어내고, 가공 장치의 밖으로 꺼낼 수 있다. 홈 롤 유닛을 넓은 장소에 둘 수 있기 때문에, 홈 롤의 교환 및 홈 롤의 표면 홈의 보수 등의 작업이 용이하게 된다.

이와 같이 홈 롤을 유닛화한 구성에 있어서는, 홈 롤 유닛이 기대에 설치된 때에, 가공 장치의 구동장치의 출력축과 적어도 하나의 홈 롤의 축이 착탈가능한 커플링에 의해 결합된다.

또한 바람직한 실시 태양에 있어서는, 프레임으로부터 돌출하는 홈 롤의 축을 둘러싸도록 원환형상의 탄성체 밀봉체가 프레임에 설치된다. 홈 롤 유닛이 기대에 설치된 때에 원환형상 탄성체 밀봉체는 프레임의 격벽에 열려진 축을 통과시키는 구멍의 주위에 접한다. 이 격벽은 구동장치측과 홈 롤이 배치된 절단실을 구획짓는 것이다. 절단실에서는 상술한 바와 같이 연마용 입자를 포함하는 가공액이 와이어에 분사된다. 또한, 절단 부스러기가 생긴다. 환상 밀봉체의 존재에 의해서 이러한 이물이 구동장치가 설치된 방에 침입하는 것이 방지된다.

바람직한 실시 태양으로서는, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내주는 와이어 풀기 기구 및 상기 홈 롤로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구가 동시에 상기 홈 롤의 한쪽 측방에 배치된다.

와이어 풀기 기구와 와이어 감기 기구를 홈 롤의 양측에 배치하는 구성과 비교하여 장치의 길이를 짧게 할 수 있다.

2개의 홈 롤 간을 주행하는 절단용 와이어의 진동을 방지하거나, 또는 적게 할 수 있는 본 발명에 의한 구성은, 평행하게 배치된 적어도 2개의 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에서, 적어도 1개의 홈 롤에 근접하여, 절단용 와이어가 통하는 홈이 형성된, 또는 형성될 수 있는(주행하는 와이어에 의해서 홈을 형성하여도 좋다) 와이어 가이드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

2개의 홈 롤은 상술한 와이어식 절단 가공 장치와 같이 상하로 배치되어 있어도 좋고, 좌우로 배치되어 있어도 좋다. 즉, 와이어 가이드는 절단용 와이어가 연직으로 주행하는 타입의 와이어식 절단 가공 장치에 있어서도, 절단용 와이어가 수평으로 주행하는 종래의 타입의 와이어식 절단 가공 장치에 있어서도 적용할 수 있다.

와이어 가이드의 존재에 의해서, 2개의 홈 롤 간을 주행하는 절단용 와이어의 진동을 방지하거나, 또는 적게 할 수 있기 때문에, 절단 정밀도가 높아진다. 또한, 연마용 입자를 포함하는 가공액 및 절단 부스러기가 홈 롤에 부착하는 것을 방지하여, 홈 롤의 수명을 길게 할 수 있다.

바람직하게는 와이어 가이드는 피절단재의 이송 경로의 양측에 설치된다. 가공액이나 절단 부스러기의 홈 롤에의 부착방지를 위해서는, 와이어 가이드는, 피절단재의 이송 경로와 적어도 1개의 홈 롤의 사이의 위치에 있어서, 피절단재의 이송경로 보다도 절단용 와이어의 주행방향 전방의 위치에 배치된다.

절단용 와이어의 장력을 연속적으로 조정할 수 있는 본 발명에 의한 구성은 다음과 같다.

즉, 평행하게 배치되고, 또한 절단용 와이어가 걸려진 복수의 홈 롤을 포함하는 홈 롤군과, 홈 롤군에 절단용 와이어를 공급하는 와이어 풀기 기구와, 홈 롤군으로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구를 구비한 와이어식 절단 가공 장치에 있어서, 와이어 풀기 기구 또는 와이어 감기 기구의 적어도 어느것인가 한쪽에, 절단용 와이어의 장력을 조정하기 위한 댄서 기구가 설치되고, 이러한 댄서 기구는 회전가능한 고정롤과 상하 동작가능한 가동롤을 포함하며, 이것들의 양 롤 간에 절단용 와이어가 걸려져 있고, 상기 가동롤이 연속적으로 위치조정 가능한 기구에 의해서 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기의 연속적으로 위치조정 가능한 기구의 일례로서는 에어실린더를 포함하는 기구가 있다. 장력을 조정하여야 할 장소에 설치된 장력 센서로부터의 검출호에 기초하여 에어실린더가 제어된다.

이 구성에 의하면, 절단용 와이어의 장력을 임의로, 또한 무단계적으로, 절단용 와이어의 주행중에도 조정할 수 있다.

절단용 와이어를 감는 보빈의 경량화를 도모할 수 있는 본 발명에 의한 구성은 다음과 같다.

즉, 평행하게 배치되고, 또한 절단용 와이어가 걸려진 복수의 홈 롤을 포함하는 홈 롤군과, 홈 롤군에 절단용 와이어를 공급하는 와이어 풀기 기구와, 홈 롤군으로부터의 절단용 와이어를 감는 감기 보빈을 포함하는 와이어 감기 기구를 구비한 와이어식 절단 가공 장치에서, 와이어 풀리 기구와 와이어 감기 기구 중, 와이어 감기 기구에만 캡스턴 기구가 설치되고, 이러한 캡스턴 기구에 의해서 감기 보빈 측의 와이어장력이 홈 롤군 측의 와이어 장력보다도 낮게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

홈 롤군의 장력을 피절단재의 절단에 알맞은 크기로 설정하고, 감기 측의 장력을 이것보다도 약한 값으로 설정할 수 있다. 감기 측의 장력이 비교적 작으므로, 감기 보빈으로서 충분히 견고한 것이 아니어도 족하며, 그 경량화, 저렴화를 도모할 수 있다.

절단용 와이어가 왕복주행 가능한 와이어식 절단 가공 장치에 있어서는, 절단용 와이어를 와이어 풀리 기구로부터 홈 롤군을 거쳐서 상기 와이어 감기 기구로 보내는 순방향 주행시에, 홈 롤군으로부터 와이어 감기 기구 측으로 절단용 와이어를 잡아 당기는 방향으로, 상기 2개의 롤의 적어도 어느것인가 한쪽을 구동하는 장치와, 상기 순방향 주행과는 역방향의 주행시에, 상기 2개의 롤의 적어도 어느것인가 한쪽의 회전을 제동하는 장치를 설치한다.

구동장치가 모터인 경우에는, 이 모터를 항상 한 방향으로 회전시켜 두면, 절단용 와이어의 역방향 주행시에 제동장치로서 작용하기 때문에 구성이 간소하게 된다.

2개의 롤을 포함하며, 이것들의 롤 간에 와이어가 복수회에 걸쳐서 걸려진 장력 조정 기구에 있어서, 와이어의 주행을 안정화시킬 수 있는 본 발명에 의한 구조는, 2개의 롤에 걸려진 절단용 와이어가 평행하게 되도록, 이것들의 롤의 축의 한쪽이 다른쪽에 대하여 기울고 있는 것이다.

장력 조정 기구의 예로서는 댄서 기구나 캡스턴 기구가 있다.

본 발명에 의하면, 와이어가 롤의 홈에 정확히 따라서 주행하기 때문에, 와이어의 장력이 안정하여, 고속운전이 가능하게 된다. 또한, 롤의 마모가 감소하여, 수명이 연장된다.

피절단재의 각도를 2방향에 대하여 조정가능한 본 발명에 의한 피절단재 유지 장치는, 지지체와, 제1의 회전체와, 제2의 회전체를 포함하며, 지지체는 제1의 회전체를 제1의 축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 부분을 가지며, 제1의 회전체는, 제2의 회전체를, 제1의 축에 수직인 제2의 축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 부분을 가지며, 제2의 회전체는 피절단재를 지지하는 부분을 가지고 있는 구성을 갖는다.

피절단재는 제2의 회전체에 유지되고, 제2의 회전체는 제2의 축을 중심으로 회전가능하다. 제1의 회전체는 제2의 축에 수직인 제1의 축을 중심으로 회전가능하다. 따라서, 피절단재를 2개의 축을 중심으로 임의의 각도 회전시킬 수 있고, 그 각도를 2방향으로 조정할 수 있다. 또한, 각 회전체는 한 방향으로만 회전가능하게 설치되어 있기 때문에, 높은 강성을 유지할 수 있다. 특히, 제1의 축과 제2의 축이 직교하는 배치구성으로 하는 것에 의해 견고한 구조가 된다.

보빈에 감겨진 와이어의 감는 방향을 자동적으로 검출하는 본 발명에 의한 장치는, 가로이송 기구에 포함되는 보빈의 축과 평행하게 이동가능한 가동체의 선단부에 설치된 수용부재와, 이 수용부재에 되감기 보빈의 축방향으로 활주가능하게 유지된 지지체와, 이 지지체에, 되감기 보빈의 축과 평행한 축에 의해 회전가능하게 설치된 가로이송 도르래바퀴와, 상기 수용부재와 지지체의 사이에 설치되고, 되감기 보빈으로부터 풀리고 또한 상기 가로이송 도르래바퀴에 걸려진 절단용 와이어에 작용하는 되감기 보빈의 축방향의 분력을 검출하는 센서를 구비하고 있는 것이다.

보빈에 감겨진 와이어를 풀어냈을 때에, 와이어의 감는 방향을 따라서 풀려진 와이어는 비스듬하게 되기 때문에, 보빈의 축방향으로 분력이 작용한다. 이 분력의 방향을 감지함에 의해, 와이어의 감는 방향을 검출할 수 있다. 와이어의 감는 방향을 자동적으로 검출할 수 있기 때문에, 와이어의 풀기에 있어서, 가로이송 제어의 자동화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

절단용 와이어의 감기 측에서 안정한 가로이송 제어를 행할 수 있는 본 발명에 의한 가로이송 기구는, 와이어의 되감기 보빈의 축과 평행하게 이동가능한 가동체와, 이 가동체의 선단부에 설치된 가로이송 도르래바퀴와, 상기 가동체의 이동을 구동하는 모터를 포함하며, 상기 모터와 서어보 모터에서 미리 정해진 가로이송 이동속도 및 이동량에 따라서 제어되는 것이다.

서어보 모터는 미리 정한 가로이송 이동속도 및 이동량에 따라서 제어할 수 있다. 가로이송 방향의 제어(방향전환)를 위해 보빈의 끝의 위치를 검출하는 센서가 불필요하게 되고, 이 센서를 사용하여 제어하는 때에 생기는 오버런 등이 없어진다. 속도 제어 범위가 넓고, 가는 감기 피치를 실현하는 것도 가능하다.

[제1실시예]

도 1은 와이어식 절단 가공 장치(와이어 톱)의 전체구성을 도식적으로 나타내는 것이다. 이 와이어식 절단 가공 장치에서의 홈 롤(또는 롤러)군을 확대하여 도 2에, 와이어의 풀기, 감기 기구의 구성을 확대하여 도 3에 각각 나타나고 있다.

이것들의 도면에 있어서, 3개의 홈 롤(11,12,13)이 회전가능하게 또한 상호 평행하게 프레임(도 1, 2에서는 도시 생략)에 지지되어 있다. 홈 롤(11)은 홈 롤(12)의 바로위의 위치에 있고, 홈 롤(13)은 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 중간의 높이 위치에 있어서 이것들의 홈 롤(11,12)로부터 측방으로 떨어진 위치에 있다.

홈 롤(11 내지 13)의 주위면에는 각각 일정 간격으로 홈이 형성되어 있다. 홈의 간격이 절단에 의해 형성되는 웨이퍼의 두께를 규정한다(도 2에서는 작도를 쉽게 하기 위해서 홈간격이 상당히 넓게 그려지고 있다). 절단용 와이어(14)가 이것들의 홈 롤(11 내지 13)에 그것들의 홈을 따라서 순서대로 걸려지고, 각 홈 롤에 있어서의 홈의 수만큼 감겨지고 있다.

홈 롤(11)과 홈 롤(12)은 상술한 바와 같이 상하로 떨어져 배치되어 있다. 따라서, 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이에 있어서 톱 와이어(saw wire:14)는 연직 하방으로(또는 상방으로) 주행한다.

피절단재의 이송장치(공작물 이송장치:40)는 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이를 연직으로 주행하는 톱 와이어(14)의 측방(도 1면에 있어서 좌측)에 배치되어 있다. 이 이송장치(40)는 지지대(41)상에 설치된 가이드(42)를 따라서 수평 방향으로 이동가능하게 지지된 이동체(43)를 포함하고 있다. 이 이동체(43)의 선단부에 공작물(피절단재:9)이 공지의 유지 장치에 의해서 착탈가능하게 유지되어 있다.

한편, 지지대(41)상에 고정된 지지부재(46)에 볼나사(45)가 베어링(47)에 의해 회전가능하게 또한 수평으로 유지되어 있다. 이 볼나사(45)는 이동체(43)의 내부로 연장되어, 이동체(43)에 설치된 볼나사 수용부분(44)에 나사로 끼워지고 있다. 볼나사(45)는, 지지부재(46)상에 고정된 모터(48)에 의해서 톱니가 부착된 벨트(체인, 타이밍 벨트, 그 밖의 회전 동력을 정확히 전달할 수 있는 것을 사용할 수 있다:49)를 통해 회전 구동된다.

모터(48)를 회전시키는 것에 의해 볼나사(45)가 회전하고, 이것에 의해서 이동체(43)가 가이드(42)를 따라서 수평 방향으로 이동한다. 이동체(43)에 유지된 공작물(9)은 수평 방향으로 이동하고, 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이를 연직으로 주행하는 톱 와이어(14)에 대하여 수직으로 진퇴한다. 절단하는 때에는, 공작물(9)은 연직으로 주행하는 와이어(14)에 수직으로 눌러지게 된다.

공작물이 이송장치(40)로서는 상기한 바와 같이 볼나사를 이용한 것 이외에, 이송나사를 이용한 것, 래크 피니온기구를 이용한 것, 유압 또는 공기 압력실린더를 이용한 것 등을 이용하는 것이 좋다.

톱 와이어(14)가 이 와이어(14)에 진입하는 공작물(9)과 접촉하는 장소(가공장소)의 경사 상방에는, 연마용 입자를 포함하는 가공액을 가공장소를 향하여 경사 하방으로 공급하는 노즐(15)이 설치되어 있다. 이 노즐을 가공장소의 경사 하방의 위치에 배치하고, 가공액을 가공장소로 향하여 경사 상방으로 공급하도록 하여도 좋다. 후술하는 바와 같이 홈 롤(11) 내지 홈 롤(13)중의 적어도 어느것인가 하나가 모터에 의해서 회전 구동된다. 홈 롤(11) 내지 홈 롤(13)이 같은 방향으로 회전함으로써, 홈 롤(11 내지 13)에 확장 설치된 톱 와이어(14)가 한 방향으로 주행한다. 공작물(9)을 조금씩 와이어(14)를 향하여 수평 방향으로 이동시키고, 공작물(9)을 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이의 연직으로 주행하는 와이어(14)로 눌러붙이고, 또한 와이어(14)와 공작물(9)이 접촉하고 있는 가공장소에 노즐(15)로부터 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급한다. 이것에 의해서 공작물(9)이 일정폭의 복수의 웨이퍼로 절단된다.

홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이를 톱 와이어(14)가 연직으로 주행한다. 이 연직으로 주행하는 톱 와이어(14)에 대하여, 공작물(9)은 수평 방향으로 진퇴한다. 따라서, 공작물(9)을 상하 방향으로 이동시키는 종래의 구성과 비교하여 절단장치의 높이를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 프레임을 높게 하는 경우와 비교하여 그 강성은 작아도 좋기 때문에, 프레임의 경량화가 가능하게 된다. 또한 톱 와이어(14)의 손조작(홈 롤(11 내지 13)에 와이어(14)를 감는 것 등)이나, 공작물(9)의 착탈을 위한 작업이 하기 쉽게 된다. 또한, 연마용 입자를 포함하는 가공액은 공작물(9)의 가공면을 따라서 흘러가기 때문에, 공작물의 홈에 막히는 일은 없고, 또한 가공면에 충분히 침투하여, 절삭 효율이 높아진다.

톱 와이어(14)의 풀기 기구 및 감기 기구는 홈 롤(11 내지 13)을 사이에 두고 공작물(9)의 이송장치(40)와의 반대측에 설치되어 있다.

톱 와이어(14)의 풀기 기구는 톱 와이어를 감아돌린 되감기 보빈(릴 또는 드럼:50), 풀기롤(51) 및 장력 조정 기구(52)를 포함하고 있다. 되감기 보빈(50)은 프레임(8)에 회전가능하게 유지되어 있다. 되감기 보빈(50)에 장력 조정 장치를 설치하는 것도 가능하다. 보빈(50)으로부터 풀려진 와이어(14)는 풀기롤(51)을 거쳐서 장력 조정 기구(52)로 이송된다.

장력 조정 기구(52)는 수평으로 배치된 2개의 홈 롤(53 및 54)을 포함하고 있다. 홈 롤(53)은 프레임(8)에 회전가능하게 지지되어 있다. 홈 롤(댄서롤:54)은 아암(55)의 선단부에 회전가능하게 지지되어 있다. 아암(55)은 그 기단부에서 장력 조정 장치(도시생략)의 축(56)에 고정되어 있다. 홈 롤(53,54)에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 톱 와이어(14)는, 프레임(8)에 회전가능하게 설치된 고정도르래바퀴(57)를 거쳐서, 2개의 홈 롤(53)과 홈 롤(54)의 사이로 그것들의 홈에 수회에 걸쳐서 감겨진 후, 홈 롤(11)을 향한다.

장력 조정 장치는 축(56)의 회전각을 검출하는 각도검출기와, 아암(55)이 거의 수평자세를 유지하도록 축(56)을 통해 아암(55)을 구동하는 구동장치(에어실린더 등)(어느것이나 도시생략)를 포함하고 있다. 홈 롤(11)로 공급되는 와이어의 장력을 검출하는 로드셀(도시생략)로부터의 장력신호를 받아, 이 검출장력이 설정값에 항상 거의 같게 되도록 에어실린더가 구동되어, 아암(55)이 요동한다. 아암(55)이 수평자세로부터 일정각도 이상, 상방 또는 하방으로 흔들리면, 그것이 각도 검출기에 의해서 검출되고, 이 검출에 응답하여, 아암(55)이 항상 거의 수평자세로 유지되도록, 되감기 보빈(50)의 구동이 제어된다.

톱 와이어(14)의 감기 기구도 또한 장력 조정 기구(72)를 포함하고 있다. 이 장력 조정 기구(72)는 장력 조정 기구(52)와 같은 구성이다. 톱 와이어(14)는 홈 롤(12)로부터, 프레임(8)에 회전가능하게 고정된 방향전환용의 도르래바퀴(77,78,79)를 거쳐서 장력 조정 기구(72)로 이송된다. 이 장력 조정 기구(72)에 있어서, 와이어(14)는 홈 롤(73)과 홈 롤(74)에 복수회 감겨진 후, 가로이송 기구(61)로 이송된다. 홈 롤(댄서롤:74)은 장력 조정 장치(도시생략)의 축(76)에 고정된 아암(75)의 선단부에 회전가능하게 설치되어 있다. 이 장력 조정 기구(72)에 의해서, 홈 롤(12)로부터 풀려진 톱 와이어(14)의 장력이 항상 거의 일정하게 유지된다.

가로이송 기구(61)는 2개의 래크(62)와 래크(66)를 포함하고 있다. 한쪽의 래크(62)는 프레임(8)에 수평으로 고정되어 있다. 다른쪽의 래크(66)는 래크(62)와 평행하게 그 긴 쪽 방향으로 이동가능하게 유지되어 있다. 래크(62)와 래크(66)의 톱니는 마주 보고 있다.

이것들의 래크(62)와 래크(66)의 사이에 피니온(65)이 배치되고, 피니온(65)의 톱니는 양 래크(62,66)의 톱니와 맞물리고 있다.

가동 래크(66)의 선단부에는 아암(70)이 설치되어 있다. 가동 래크(66)의 선단부에 도르래바퀴(67)가, 아암(70)에 도르래바퀴(68,69)가 회전가능하게 설치되어 있다. 피니온(65)에도 동심(同心)의 도르래바퀴(64)가 고정되어 있다. 또한 고정 래크(62)의 선단부에도 도르래바퀴(63)가 회전가능하게 설치되어 있다. 와이어(14)는 장력 조정 기구(72)로부터, 프레임((8)에 설치된 회전가능한 도르래바퀴(71)를 거쳐서, 고정 래크(62)의 도르래바퀴(63)에 걸려지고, 또한 피니온(65)의 도르래바퀴(64)에 걸려지고 있다. 와이어(14)는 도르래바퀴(64)에서 접혀 꺽여진 가동 래크(66)의 도르래바퀴(67,68,69)에 걸려진 후, 감기 보빈(릴 또는 드럼:60)에 감겨지고 있다.

가동 래크(66)는 왕복구동장치(실린더, 또는 모터와 운동방향 전환기구 등)(도시생략)에 의해 그 긴 쪽 방향으로 왕복구동된다. 가동 래크(66)의 왕복구동에 따라서 피니온(65)과 도르래바퀴(64)도 가동 래크(66)의 이동거리의 반을 이동한다. 가동 래크(66)의 선단부의 도르래바퀴(69)는 감기 보빈(60)에 바로위에 있고, 이 보빈(60)의 축방향으로 이동한다. 이것에 의해, 톱 와이어(14)는 정렬시키면서 감기 보빈(60)에 의해서 감겨져 간다. 감기 보빈(60)은 회전 구동 장치(필요하면 장력 조정 기구를 구비하였다)에 의해서 감기방향으로 회전되는 것은 말할 필요도 없다.

톱 와이어(14)의 풀기 기구와 감기 기구가 동시에 홈 롤(11 내지 13)의 한쪽 측방에 배치되어 있기 때문에, 이것들의 기구를 홈 롤의 양측에 배치하는 경우와 비교하여, 장치전체의 길이를 짧게 할 수 있고, 이 점에서도 장치의 소형화에 기여한다.

상기의 예에서는 톱 와이어(14)는 풀기 기구로부터 홈 롤(11 내지 13)을 거쳐서 감기 기구를 향하여 한 방향으로 주행한다. 필요하면 톱 와이어(14)를 왕복주행시키는 것도 가능하다. 톱 와이어의 왕복주행방법에는 적어도 다음 2 방법이 있다.

그 제1은, 왕로주행(往路走行)에 있어서, 와이어 되감기 보빈에 감겨지고 있는 모든 와이어를 와이어 풀기 측에서 와이어 감기 측으로 보내고, 와이어 감기 보빈으로 감는다. 다음에, 와이어 감기 측을 새로운 와이어 풀기 측으로 하고, 와이어 풀기 측을 새로운 와이어 감기 측으로 하여서 와이어의 복로주행(復路走行)을 행하게 하는 것이다. 이 방법은, 와이어의 한 방향 주행으로 공작물을 절단할 수 있기 때문에, 절단면이 깨끗하게 된다고 하는 특징이 있다. 와이어 풀기 기구는 복로주행에 있어서 새로운 와이어 감기 기구로서 작용하기 위해서, 가로이송 기구가 설치되게 한다.

그 제2는, 와이어 풀기 측에서 와이어 감기 측으로 톱 와이어를 소정길이(예를 들면 100m 내지 200m 만큼) 주행시킨 후, 톱 와이어를 와이어 감기 측에서 와이어 풀기 측으로 상기의 소정길이 보다도 조금 짧은 정도의 길이 만큼(바람직하게는 상기 소정길이의 반의 길이), 되감은 것이다. 이러한 와이어 감기와 와이어 되감기를 반복하여, 최종적으로는, 와이어를 와이어 감기 측에 감는다. 이 방법은 비교적 짧은 와이어를 실질적으로 길게 쓸 수 있다고 하는 이점이 있다. 와이어 풀기 측에는 반드시 가로이송 기구는 필요하지 않다. 왜냐하면, 와이어 풀기 측에서는, 상기의 소정길이 보다도 조금 짧은 길이의 와이어를 일시적으로 감을 뿐이기 때문이다. 필요하면, 와이어 풀기 측의 와이어 되감기 보빈에 보빈 가로이송 기구를 설치한다. 보빈 가로이송 기구는 와이어 되감기 보빈 전체를 그 축방향으로 이동시키면서 와이어를 감는 것이다.

또한 필요하면, 홈 롤(11 내지 13)과 와이어 풀기 기구 및 와이어 감기 기구의 사이에 와이어의 세정장치(7:도 1 참조)를 배치한다. 와이어를 왕복주행시킨 경우에도, 와이어 세정장치(7)를 한 장소에 배치하면 족하다.

홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이를 주행하는 톱 와이어(14)는 연직으로 한정되지 않고, 다소 경사져도 좋다. 연직과 수평(종래예)과의 정확히 중간은 경사 45도라는 관점에서 보면, 홈 롤(11)과 홈 롤(12)의 사이를 주행하는 톱 와이어(14)는 연직에 대하여 ±45도 기울어져 있어도 좋다. 마찬가지로, 공작물(9)의 진퇴방향도 수평에 대하여 ±45도 기울어져 있어도 좋다. 공작물(9)의 진퇴방향은 톱 와이어의 주행방향과 직교하고 있는 것이 바람직하지만, 절단의 방법에 의해서는 공작물(9)의 진퇴방향은 톱 와이어의 주행방향에 대하여 직각 이외의 각도로 기울어져 있어도 좋다.

톱 와이어가 확장 설치되는 홈 롤은 3개 이외에도, 2개라도 좋고(홈 롤(11)과 홈 롤(12)), 4개 이상이라도 좋다.

홈 롤(11 내지 13)의 구동방식에는 여러가지의 것이 있다. 그 대표적인 것에 대하여 설명해둔다.

그 제1은, 1축 구동, 2축 종동방식이다. 1개의 홈 롤(13)이 감속기 또는 다른 동력 전달 기구(도시생략)를 통해 모터에 의해 회전 구동되다. 다른 2개의 홈 롤(11,12)은 베어링에 의해 회전가능하게 받쳐지고 있다. 3개의 홈 롤(11 내지 13)에 걸려진 톱 와이어(14)에 의해서, 홈 롤(13)의 회전 구동력이 다른 홈 롤(11,12)에 전달된다.

그 제2는, 동기회전방식이다. 3개의 홈 롤(11 내지 13)의 축의 각각에 톱니가 부착된 바퀴가 고정되고, 이것들의 톱니가 부착된 바퀴에 톱니가 부착된 벨트가 걸려진다. 하나의 홈 롤(13)이 모터에 의해 구동된다. 모터의 동력은 벨트, 톱니가 부착된 바퀴에 의해서 다른 홈 롤(11,12)에 전달된다. 회전동력의 전달은 풀리와 벨트, 기어와 체인 등에 의한 것도 있다.

그 제3은 삼축구동방식이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 3개의 홈 롤(11,12,13)을 각각 별개로 회전 구동하기 위한 모터(21,22,23)가 설치된다. 이것들의 모터(21 내지 23)는 후술하는 바와 같이 동일한 토크를 발생하도록 구동제어된다. 홈 롤(11)은 직접적으로, 또는 적당한 회전 동력 전달 기구(도시생략)를 통해 모터(21)에 의해서 회전 구동된다. 마찬가지로, 홈 롤(12 및 13)은 모터(22 및 23)에 의해서 각각 회전 구동된다.

도 5는 모터(21 내지 23)의 구동제어회로를 나타내고 있다.

3개의 모터(21 내지 23)에는 회전속도를 일정하게 제어하기 위한 피드백제어계(귀환제어회로)가 설치되어 있다. 이것들의 피드백 제어계에는 공통의 목표회전속도(속도목표값)가 주어진다.

모터(21)의 피드백제어계에 대하여 설명하면, 모터(21)의 회전속도(회전수)를 검출하는 타코제네레이터(회전수 검출기:33A)가 설치되어 있다. 검출된 회전속도의 목표회전속도로부터의 편차가 감산회로(34A)에서 검출되어, 이 편차를 나타내는 신호가 속도증폭기(31A)에 주어진다. 속도증폭기(31A)의 출력은 전류증폭기(32A)에 의해서 구동전류로 변환되고, 모터(21)로 흐른다. 이것에 의해서, 모터(21)는 그 회전속도가 설정된 목표회전속도에 일치하도록 제어된다.

모터(22,23)의 피드백제어계도 모터(21)의 피드백제어계와 기본적으로 같은 구성이다. 모터(22,23)의 회전속도를 각각 검출하는 타코제네레이터가 각각 부호(33B,33C)에서 나타나고 있다. 또한, 감산회로가 부호(34B,34C)에서, 속도증폭기가 부호(31B,31C)에서, 전류증폭기가 부호(32B,32C)에서 각각 나타나고 있다.

또한 이 구동 회로에는 전환회로(25,26)가 포함되고 있다. 전환회로(25)는, 속도증폭기(31B)의 출력측과 전류증폭기(32B)의 입력측의 사이에 설치된 스위치(SW1b)와, 속도증폭기(31A)의 출력측과 전류증폭기(32B)의 입력측(스위치(SW1b)에서도 입력측)의 사이에 설치된 스위치(SW1a)로써 구성되어 있다. 스위치(SW1a)와 스위치(SW1b)는 연동하여, 스위치(SW1a)가 온일 때 스위치(SW1b)는 오프, 스위치(SW1a)가 오프일 때 스위치(SW1b)는 온이 된다.

전환회로(25)가 모터(22)의 피드백제어계내 및 이 피드백제어계와 모터(21)의 피드백제어계의 사이에 설치되어 있는데 대하여, 전환회로(26)는 모터(23)의 피드백제어계내 및 이 피드백제어계와 모터(22)의 피드백제어계의 사이에 설치되어 있다.

전환회로(26)는 상호 연동하고 또한 반대의 온, 오프상태를 취하는 2개의 스위치(SW2a 및 SW2b)를 포함하고 있다. 스위치(SW2a)는 전류증폭기(32b)의 입력측과 전류증폭기(32C)의 입력측의 사이에 접속되어 있다. 스위치(SW2b)는 속도증폭기(31C)의 출력측과 전류증폭기(32C)의 입력측의 사이에 접속되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 전환회로(26)를 모터(23)의 피드백제어계내 및 이 피드백제어계와 모터(21)의 피드백제어계의 사이에 설치하여도 좋다. 즉, 전환회로(26)의 스위치(SW2a)를 속도증폭기(31A)의 출력측과 전류증폭기(32C)의 입력측의 사이에 접속한다. 다른 구성은 도 5에 나타내는 것과 동일하다.

이것들의 스위치(SW1a,SW1b,SW2a,SW2b)는 유접점 스위치로서 도시되어 있지만, 물론, 반도체스위치를 사용할 수 있다.

공작물(9)을 와이어(14)에 의해서 절단하는 때에는, 스위치(SW1a,SW2a)가 온으로 되고, 스위치(SW1b,SW2b)가 오프로 된다. 이것에 의해, 모터(21)의 피드백제어계가 동작하고, 다른 모터(22,23)의 피드백제어계는 개방된다. 모터(21)는 그 회전속도가 목표회전속도와 일치하도록 제어된다. 이 모터(21)의 피드백제어계에서 발생한 토크지령(속도증폭기(31A)의 출력신호)은 모터(22,23)를 각각 구동하기 위한 전류증폭기(32B,32C)에 주어진다. 따라서, 모터(22,23)는 모터(21)와 같은 토크를 발생하도록 구동된다.

홈 롤(11,12,13)의 각각이 모터(21,22,23)에 의해서 동일한 토크로 회전 구동된다. 상기의 제1의 구동방식과 비교하면 회전저항이 없기 때문에, 홈 롤(11 내지 13)과 와이어(14)와의 미끄러짐이 거의 없다. 이것에 의해 홈 롤(11 내지 13)의 홈의 마모가 현저히 감소한다. 또한, 3개의 홈 롤(11 내지 13)의 마모도를 균등화할 수 있다.

3개의 홈 롤(11 내지 13)은 일정한 토크로 구동되어 있다. 어떠한 원인으로 하나의 홈 롤의 홈직경이 작게 되었다고 하면, 토크가 일정하므로 그 홈 롤은 가속된다. 이 결과, 홈직경이 작게 되어도 홈의 원주속도와 와이어의 주행속도는 거의 동등하게 유지된다. 이 때문에, 미끄러짐이 발생하기 어렵다. 따라서, 상기의 제2의 구동방식과 비교하여, 홈 롤의 직경의 차이를 허용할 수 있다.

스위치(SW1a,SW2a)를 동시에 오프하고, 스위치(SW1b,SW2b)를 온으로 하면, 모터(22,23)의 피드백제어계도 또한 동작한다. 이것은 3개의 모터(21,22,23)를 각각 별개로 같은 목표회전속도로 구동하는 때에 유효하다. 예를 들면, 와이어(14)를 3개의 홈 롤(11 내지 13)에 감을 때나, 와이어가 없는 상태로 모터(21 내지 23)를 공회전할 때에 사용된다.

그 제4는, 1축 구동, 2축 토크가변구동방식이다.

도 7 및 도 8을 참조하여, 3개의 홈 롤(11,12,13)을 회전 구동하기 위한 모터(20)가 설치되어 있다. 홈 롤(13)은 직접적으로, 또는 적당한 회전 동력 전달 기구(35)(도 8에만 도시)를 통해 모터(20)에 의해서 회전 구동된다. 모터(20)의 회전동력은 동력 전달 기구 및 토크제어 가능한 커플링(37,38)을 통해 홈 롤(11,12)에 각각 전달되고, 이것들의 홈 롤(11,12)이 회전 구동된다.

상기 동력 전달 기구는 3개의 톱니가 부착된 기어(27,28,29)와, 이것들의 톱니가 부착된 기어(27,28,29)에 걸려진 톱니가 부착된 벨트(24)로써 구성된다. 톱니가 부착된 기어(29)는 홈 롤(13)의 축(19)(도 8에만 도시) 또는 이 축에 연결된 축으로 고정되어 있다. 다른 톱니가 부착된 기어(27,28)는 각각 홈 롤(11,12)에 대응하여 설치된 회전축(홈 롤(12)에 대응하는 회전축(17)만 도 8에 도시)에 고정되어 있다.

톱니가 부착된 기어(29)보다도 다른 톱니가 부착된 기어(27,28)의 쪽이 직경이 조금 작고, 톱니가 부착된 기어(27,28)의 쪽이 톱니가 부착된 기어(29)보다도 조금 빠르게 회전한다(예를 들면 10% 정도 빠르다).

동력 전달 기구는 그 외에, 기어의 조합, 풀리와 벨트의 조합, 기어와 체인의 조합 등에 의해 실현할 수 있다.

이것들의 톱니가 부착된 기어(27,28)의 회전은 커플링(37,38)을 각각 통해 대응하는 홈 롤(11,12)에 각각 전달된다.

대표적으로 커플링(38)에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 커플링(38)은 예를 들면 파우더 클러치이다. 파우더 클러치(38)의 구동축은 톱니가 부착된 기어(28)의 축(17)에 설치되고 있다. 파우더 클러치(38)의 피구동측은 홈 롤(12)의 축(18)(또는, 이것에 연결된 축)에 설치되고 있다. 축(17)의 회전 이동력이 파우더 클러치(38)를 통해 홈 롤(12)의 축(18)에 전달된다.

파우더 클러치(37)도 같은 구성이고, 톱니가 부착된 기어(27)의 축의 회전이 파우더 클러치(37)를 통해 홈 롤(11)의 축으로 전달된다.

홈 롤(11,12)의 베어링 등에 있어서 회전저항이 생긴다. 이 회전저항을 없애는 정도의 회전토크가 홈 롤(11,12)의 축으로 전달되도록 파우더 클러치(37,38)에 있어서의 전달토크가 조정된다. 즉, 홈 롤(11,12)의 회전저항이 거의 0, 또는 0이 되는 정도의 회전토크가 톱니가 부착된 기어(29,27,28), 톱니가 부착된 벨트(24) 및 파우더 클러치(37,38)를 통해 모터(20)로부터 홈 롤(11,12)로 전달된다.

홈 롤(13)은 모터(20)에 의해서, 다른 홈 롤(11,12)은 동력 전달 기구 및 파우더 클러치를 거쳐서 모터(20)에 의해서 각각 회전 구동된다. 상기 제1의 구동방식과 비교하면, 홈 롤(11,12)의 회전저항이 없거나 또는 거의 없기 때문에, 홈 롤(11 내지 13)과 와이어(14)의 미끄러짐이 거의 없다. 이것에 의해 홈 롤(11 내지 13)의 홈의 마모가 현저히 감소한다. 또한, 3개의 홈 롤(11 내지 13)의 마모도를 균등화할 수 있다. 또한, 홈 롤(11 내지 13)에 홈직경의 차이가 다소 있었다고 해도, 또는 홈직경의 차이가 생겼다고 해도, 파우더 클러치(37,38)에 있어서의 전달토크를 조정함에 의해, 홈 롤(11,12)의 회전저항을 0, 또는 거의 0으로 할 수 있다. 따라서, 상기 제2의 구동방식과 비교하여, 홈 롤의 직경의 차이를 허용할 수 있다.

[제2실시예]

(1) 홈 롤의 배치

제2실시예의 와이어식 절단 가공 장치(와이어 톱)에서 사용되는 3개의 홈 롤의 배치가 도 9에 나타나고 있다.

홈 롤(111,112)은 상하의 관계를 유지하도록 배치되어 있다. 홈 롤(113)은 하부의 홈 롤(112)과 같은 높이 위치에 있다. 홈 롤(111 내지 113)은, 측면에서 보아, 연직 및 수평인 변을 갖는 직각삼각형의 정점에 상당하는 위치에 각각 배치되어 있게 된다. 톱 와이어(114)는 홈 롤(111)과 홈 롤(112)의 사이에서 연직하방으로 주행하며, 또한 홈 롤(111)과 홈 롤(113)의 사이의 위치에서 수평 방향으로 주행한다.

이러한 홈 롤의 배치는 몇개의 이점을 가지고 있다. 그 하나는, 홈 롤(113)을 구동롤(상술한 1축 구동, 2축 종동방식, 동기회전방식, 또는 1축 구동, 2축 토크가변구동방식에 있어서)로 한 때에 유효한 것이다. 도 9에서 알 수 있는 것같이, 구동용 홈 롤(113)에 걸려진 톱 와이어(114)는 예각을 이루며, 톱 와이어(114)가 홈 롤(113)(의 홈)에 접하는 길이(또는 권부각(卷付角))가 크다. 이것은 홈 롤(113)의 회전 구동력이 톱 와이어(114)에 충분히 전달되는 것을 의미한다. 또한, 구동롤(113)의 축으로 동력 전달용 벨트 바퀴를 설치하고, 다른 홈 롤(111,112)에 벨트에 의해서 회전력을 전달하는 구동계를 설치한 경우(1 구체예에 대하여 후술한다)에도, 벨트가 상기 벨트 바퀴에 접하는 원주길이가 길게 되고, 충분한 구동력의 전달을 달성할 수 있다.

그 둘째는 구동롤(113)이 하부에 배치되어 있기 때문에, 이 구동롤(113)을 구동하는 모터를 하부에 배치할 수 있는 점이다.

그 세째는 홈 롤(112)과 홈 롤(113)의 사이의 간격을 이용할 수 있는 것이다. 공작물(109)은 연직으로 주행하는 톱 와이어(114)에 의해서 절단된다. 절단의 진행에 따라, 공작물(109)은 3개의 홈 롤(111 내지 113)로써 형성되는 직각삼각형의 내부에 들어간다. 공작물(109)이 절단되는 때에 절단 부스러기가 발생하고, 이것은 하방으로 낙하한다. 하부에 위치하는 홈 롤(112)과 홈 롤(113)은 간격을 두고 거의 같은 높이 위치에 배치되어 있기 때문에, 이것들의 홈 롤(112)과 홈 롤(113)의 사이에 절단 부스러기 수용부분(후술한다)을 설치할 수 있고, 절단 부스러기를 용이하게 제거할 수 있다.

3개의 홈 롤을 유닛화하여, 이 유닛을 와이어식 절단 가공 장치의 기대에 착탈가능하게 설치할 수 있는 구성으로 하는 것에 의해, 이 구성은 한층더 효과적인 것이 된다.

(2) 전체구성

도 10은 제2실시예에 의한 와이어식 절단 가공 장치의 전체적 배치구성 및 제어계의 일부를 모식적으로 나타내는 것이다.

공작물(109)은 공작물 이송장치(170)의 선단부에 유지되고, 홈 롤(111)과 홈 롤(112)의 사이를 예직(銳直)으로 주행하는 톱 와이어(114)에 대하여 진퇴한다.

되감기 보빈(540)에 감겨지고 있는 톱 와이어(114)는 풀기 측 가로이송 기구(400), 도르래바퀴(380), 측장부(370), 풀기 측 댄서 기구(350), 및 도르래바퀴(471,472)(이들이 톱 와이어의 풀기 기구를 구성한다)를 거쳐서 홈 롤군의 상부의 홈 롤(111)로 공급된다.

톱 와이어(114)는 3개의 홈 롤(111 내지 113)의 사이를 그 홈의 수만큼 순서대로 걸려져 있다. 홈 롤(113)이 구동 모터(149)에 의해서 구동된다. 톱 와이어(114)는 홈 롤(113)로부터 인출되어, 감기 기구로 이송된다. 감기 기구는 도르래바퀴(473), 그 밖의 방향전환용 도르래바퀴, 도르래바퀴(474), 캡스턴 기구(300), 감기 측 댄서 기구(320), 도르래바퀴(340,475), 감기 측 가로이송 기구(500) 및 감기 보빈(550)을 포함한다.

홈 롤군에 공급되는 톱 와이어(114)의 장력은 풀기 측 댄서 기구(350)에 의해서 항상 거의 일정값(설정값)이 되도록 제어된다. 홈 롤군의 입구측에서의 와이어(114)의 장력은, 도르래바퀴(472)의 지지부재에 설치된 로드 셀을 포함하는 장력 검출 장치(481)에 의해서 검출된다. 한편, 풀기 측 댄서 기구(350)는 고정롤(351)과 댄서롤(352)을 포함하며, 이것들의 롤(351,352) 사이에 와이어(114)가 복수회 걸리고 있다. 댄서롤(352)은 아암에 지지되고, 아암의 요동이 에어실린더에 의해서 제어된다. 장력제어장치(483)에 있어서, 장력검출장치(481)의 검출장력과 설정값이 비교되어, 그 편차에 따른 지령이 공전변환장치(484)에 주어진다. 공전변환장치(484)는 에어실린더에 주는 공기압을 제어한다. 이것에 의해서, 검출장력과 설정값과의 편차가 0에 가까이 가도록 댄서롤(352)의 높이 위치가 조정된다. 풀기 측 댄서 기구(350)의 상세한 구성에 관하여는 후술한다.

댄서롤(352)의 높이 위치는 싱크로발신기(365)에 의해서 검출된다. 이 검출출력은 댄서제어장치(485)에 주어진다. 댄서제어장치(485)는 되감기 보빈(500)을 회전시키는 모터(서어보 모터:492)를 제어한다. 즉, 댄서롤(352)의 높이 위치가 항상 거의 일정하게 유지되도록 보빈(540)으로부터의 와이어의 풀기량이 조정된다.

측장부(370)는 회전가능하게 설치된 2개의 도르래바퀴(371,372)를 포함하며, 풀리는 톱 와이어(114)가 이것들의 도르래바퀴(371,372)에 걸리고 있다. 한쪽의 도르래바퀴(371)의 회전량이 검출되어, 이 회전량에 따라서, 톱 와이어(114)의 풀기량(공급량)이 산출된다. 측장부(370)의 상세한 구성에 관해서도 후술한다.

풀기 측 가로이송 기구(400)에 포함되는 도르래바퀴(428)의 부착부분에는 되감기 보빈(540)으로부터 풀리는 와이어(114)의 감는 방향 검출장치(440)가 설치되고, 이 검출장치(440)는 2개의 로드셀을 포함하고 있다. 검출된 감는 방향에 따라서, 가로이송 기구(400)에 의한 와이어의 이동방향이 제어된다. 즉, 가로이송 제어장치(491)에 의해서 풀기 측 가로이송 기구(400)의 구동 모터(430)의 회전방향이 제어된다. 감는 방향 검출장치(440)의 상세한 구조 및 가로이송 이동방향제어에 관해서도 후술한다.

홈 롤군으로부터 인출되는 톱 와이어(114)의 장력은 캡스턴 기구(300)에 의해서 항상 거의 일정값(설정값)이 되도록 제어된다. 홈 롤군의 출구측에서의 와이어(114)의 장력과 입구측에서의 와이어(114)의 장력과는 일반적으로 같게 되도록 제어된다.

홈 롤군의 출구측에서의 와이어(114)의 장력은 도르래바퀴(473)의 지지부재에 설치된 로드셀을 포함하는 장력검출장치(482)에 의해서 검출된다. 한편, 캡스턴 기구(300)는 2개의 회전가능하게 설치된 고정롤(301,302)을 포함하고 있다. 와이어(114)는 이것들의 롤(301,302)에 복수회에 걸쳐서 걸리고 있다. 한쪽의 롤(301)의 회전은 모터(310)에 의해서 제어된다. 장력제어장치(489)에 있어서, 로드셀이 검출한 장력과 설정값(이 설정값은 장력제어장치(483)의 설정값과 같은 값으로 설정된다)이 비교되어, 그 편차에 따라서 편차가 0에 가까이 가도록 모터(310)가 제어된다. 캡스턴 기구(300)의 상세한 내용에 관해서도 후술한다.

캡스턴 기구(300)는 그 입구측의 장력과 출구측의 장력을 분리한다고 하는 특징을 갖는다. 캡스턴 기구(300)의 입구측(홈 롤군의 출구측)의 장력은 상술한 바와 같이, 홈 롤군의 구동(공작물의 절단)에 알맞은 값으로 설정된다. 한편, 감기 보빈(500)에 감겨지는 와이어(114)의 장력은 홈 롤군에 있어서의 장력보다도 작은 쪽이 바람직하다. 따라서, 캡스턴 기구(300)의 출구측(감기 보빈(500)측)의 장력은 입구측의 장력보다도 낮게 설정된다.

감기 보빈(500)에 감겨지는 와이어(114)의 장력은 감기 측 댄서 기구(320)에 의해서 제어된다. 이 댄서 기구(320)의 구성은 풀기 측 댄서 기구(350)와 기본적으로 동일하여, 고정롤(321)과 댄서롤(322)를 구비하고 있다. 도르래바퀴(340)의 지지부재에 설치된 로드셀을 포함하는 장력검출장치(343)에 의해서 검출된 장력은 장력제어장치(486)에 주어진다. 장력제어장치(486)는 검출장력과 설정장력(장력제어장치(483,489)의 설정값보다도 작다)과의 편차가 0에 가까이 가도록 공전변환장치(487)를 제어하고, 이것에 의해서 실린더 및 아암을 통해 댄서롤(322)이 상하 동작한다. 풀기 측 댄서 기구(320)의 상세한 구성에 관해서도 후술한다.

댄서롤(322)의 높이 위치는 싱크로발신기(335)에 의해서 검출된다. 이 검출 높이 위치에 따라서, 댄서제어장치(488)에 의해서 감기 구동 모터(494)가 제어되는 것에 의해, 댄서롤(322)의 높이가 항상 거의 일정하게 유지되도록 와이어의 감기량이 조정된다.

감기 측 가로이송 기구(500)의 가로이송 모터(530)는 가로이송 제어장치(493)에 의해서 제어된다. 가로이송 기구(500)의 구성 및 가로이송 제어의 상세한 내용에 관해서도 후술한다.

제1실시예에 있어서 설명한 바와 같이 톱 와이어(114)의 주행제어방식에는, 한 방향 주행 및 왕복주행이 있다. 왕복주행에는 2종류가 있다. 본 실시예에서는, 풀기 측에서 감기 측에 와이어를 적당한 길이(예를 들면 100m 내지 200m) 주행시키고(이것을 순방향 주행이라 한다), 그 후, 역방향으로 상기의 길이의 반의 길이를 되감고(이것을 역방향 주행이라 한다), 이 왕복주행을 반복하는 방식(편의적으로, 간헐 왕복주행 방식이라고 한다)이 사용된다. 와이어(114)는 공작물(109)을 절단하는데 어떤 부분에 있어서도 3회(순,역,순) 균등하게 사용되게 된다.

톱 와이어(114)의 간헐 왕복주행 제어에 있어서, 롤군의 구동 모터(149)의 순, 역방향 구동에 따라서, 되감기 보빈(540) 및 감기 보빈(550)의 구동 모터(492 및 494)도 마찬가지로 순, 역방향 구동시키는 것은 말할 필요도 없다.

상술한 장력제어장치(483,486,489), 댄서제어장치(485,488) 및 가로이송 제어장치(491,493)를 1대 또는 복수대의 컴퓨터 내지는 컨트롤러에 의해서 실현할 수 있다. 이 컴퓨터 내지는 컨트롤러는 또한, 톱 와이어(114)의 간헐 왕복주행 제어도 행한다.

톱 와이어는 스틸와이어이고, 다음 범위의 것을 사용할 수 있다.

1. 탄소량0.72C%-1.02C%

탄소량(중량%)이 0.72C% 미만이면 인장강도가 부족하고, 1.02C%를 넘으면 무르게 된다. 미량의 크롬을 함유시켜도 좋다.

2. 선직경 0.010mm-0.300mm

선직경(線徑)이 0.010 미만이면 강도부족이 생기고, 0.300mm를 넘으면, 공작물(웨이퍼)의 손실이 지나치게 크게 된다.

3. 편직경차0.0005mm-0.0100mm

편직경차(扁徑差) 0.0005mm는 제조정밀도의 한계이고, 0.0100mm를 넘으면 절단에 의해 형성되는 웨이퍼의 표면정밀도가 불량이 되기 쉽다.

4. 도금(황동도금)

동0.50%-0.70%

아연0.30%-0.50%

기타0.01%-0.05%

도금 두께0.0001mm-0.01000mm

톱 와이어의 표면도금은 연마용 입자(다이아몬드)를 절단면(절삭장소)에 가져가는데 도움이 된다. 톱 와이어의 표면도금으로서는, 황동도금 뿐만 아니라, 구리도금, 아연도금, 니켈도금이라도 좋다.

5. 인장력2800N/mm²-4800N/mm²

와이어의 단선은 치명적이기 때문에, 이 정도의 인장력이 필요하다.

표준적인 사양은 다음과 같다.

1. 탄소량0.82C%

2. 선직경0.180mm

3. 편직경차0.002mm

4. 도금(황동도금)

동0.63%

아연0.35%

기타0.02%

두께0.0020mm

5. 인장강도3200N/mm²

(3) 홈 롤 유닛과 그 구동계

도 11 내지 도 15는 홈 롤 유닛과 그 구동계를 나타내는 것이다.

와이어식 절단 가공 장치의 기대(120)상에 프레임(121)이 설치되어 있다. 이 프레임(121)내에는 격벽(122) 및 격벽(123)에 의해서 3개의 방으로 나누어지고 있다. 가장 큰 방이 절단실(125)이고, 이 절단실(125)은 착탈가능한 커버(124)에 의해서 덮어진다. 절단실(125)내에 홈 롤 유닛이 배치된다.

홈 롤 유닛은 1개의 프레임(130)을 포함한다. 이 프레임(130)은 홈 롤(111 내지 113)의 축을 그것들의 양단으로 회전가능하게 지지하기 위한 3쌍의 베어링(134)을 구비하고 있다. 홈 롤(111 내지 113)은, 도 9에 나타낸 것으로 같이, 직각삼각형의 거의 정점에 상당하는 위치에서 베어링(134)에 의하여 지지되고 있다.

프레임(130)에는 공작물(109)이 진입하는 일면을 제외하고, 상부 홈 롤(111)의 아래에서, 상기 일면에 대향하는 경사면, 하부 홈 롤(113)의 위, 프레임(130)의 저면 및 하부 홈 롤(112)의 위에 이르기까지 커버(139)가 설치되어 있다. 이 커버(139)의 저면의 부분이 절단 부스러기 수용부분(139a)으로 되어 있다. 프레임(130)의 양측면도 판상체로 덮어져 있다. 한쪽의 측면의 하부에 추출구(130A)가 열려지고 있다. 공작물(109)을 절단하는 때에 사용하는 연마용 입자를 포함하는 가공액, 절단에 의해 생기는 절단 부스러기가 이것들의 커버(139) 및 측면판에 의해서 주위로 비산하는 것이 방지되고, 또한 하방으로 낙하한 것이 절단 부스러기 수용부분(139a)에 의해서 받쳐진다. 절단 부스러기 수용부분(139a) 위의 절단 부스러기 등은 추출구(130A)에서 외부로 추출된다. 2개의 하부롤(112,113)의 사이에 이와 같이 절단 부스러기 수용부분(139a)을 설치할 수 있다.

커버(139)의 상부 홈 롤(11)의 하방에 위치하는 선단부 및 커버(139)의 하부 홈 롤(112)의 상방에 위치하는 선단부에는 와이어 가이드(128)가 설치되고 있다. 이 와이어 가이드(128)는 홈 롤(111,112)의 폭(길이)의 전체에 걸쳐서 신장하고, 또한 2개의 홈 롤(111,112)의 사이를 연직으로 주행하는 톱 와이어(114)와 거의 접하거나, 또는 와이어(114)의 주행위치보다도 간신히 프레임 외부쪽으로 돌출하는 정도로 설치되어 있다. 주행하는 톱 와이어(114)에 공작물(109)을 눌러 공작물(109)을 절단하는 과정에서는 톱 와이어(114)가 프레임 내부쪽으로 약간 휘어진다(특히 도 16 참조). 와이어 가이드(128)에는 톱 와이어(104)가 주행하는 위치에 톱 와이어(104)가 통하는 홈이 형성되어 있다. 또는, 주행하는 톱 와이어(104)에 의해서 와이어 가이드(128) 자체의 일부를 절단하여 홈을 형성한다. 와이어 가이드(128)는 나일론, 플라스틱 등의 비금속제인 것이 바람직하다.

와이어 가이드(128)의 역할은 몇개가 있다. 그 하나는, 연직으로 주행하는 톱 와이어(114)의 진동을 방지하거나, 또는 적제 하는 것이다. 이것에 의해서 톱 와이어(114)에 의한 절단 정밀도를 높일 수 있다. 그 둘째는, 연마용 입자를 포함하는 가공액 및 절단 부스러기가 홈 롤(111,112)에 부착하는 것을 방지하는 것이다. 이것에 의해 홈 롤의 수명이 길게 된다.

상부의 와이어 가이드(128)의 하방 및 하부의 와이어 가이드(128)의 상방에 있어서(될 수 있는한 공작물(109)의 이동경로에 가까운 쪽이 바람직하다), 홈 롤(111)과 홈 롤(112)의 사이를 연직으로 주행하는 톱 와이어(114)의 주행경로보다도 외측의 위치에, 주행하는 톱 와이어(114)를 향하여 연마용 입자를 포함하는 가공액을 분사하는 노즐(129)이 설치되고, 프레임(130)에 고정되어 있다. 상부의 노즐(129)은 톱 와이어(114)의 순방향 주행을 위한 것, 하부의 노즐(129)은 톱 와이어(114)의 역방향 주행을 위한 것이다. 노즐(129)은 적어도 톱 와이어(114)가 주행하는 폭에 걸쳐서 형성된 분사구를 포함하며, 톱 와이어(114)에 균일하게 가공액을 공급한다. 톱 와이어(114)로 공급된 가공액은 톱 와이어(114)의 주행에 따라 공작물(109)의 절단장소로 운반된다.

홈 롤(111 내지 113)의 축(부호(131,133)로 나타내는 것만 도시)은 구동측의 한끝에 있어서 프레임(130)으로부터 외부쪽으로 돌출하고 있다. 프레임(130)의 베어링(134)의 장소에 있어서, 이것들이 돌출한 축(131,133)의 주위를 둘러싸도록 원환형상의 탄성체(예를 들면 고무)로 구성되는 밀봉부재(138)가 프레임(130)에 고정되어 있다. 밀봉부재(138)는 그 선단부분이 외부쪽을 향하여 넓어지고 있다. 격벽(123)에는 차폐판(127)이 설치되고, 이 차폐판(127)에는 축(131,133)이 통하는 구멍이 뚫려져 있다. 밀봉부재(138)가 차폐판(127)의 구멍의 주위에 밀착하고 있다. 절단실(125)에는 절단용 와이어(114)나 공작물(109)에 연마용 입자를 포함하는 가공액이 걸리거나, 절단 부스러기가 생기기도 한다. 밀봉부재(138)에 의하여 절단실(125)로부터 구동측의 방에 이것들의 가공액이나 절단 부스러기가 침입하는 것이 방지된다.

구동측과 반대측의 면에 있어서, 프레임(130)에는 각 베어링(134)에 대응하는 장소에 잡는 부분(取手:135)이 설치되어 있다. 홈 롤(111 내지 113)을 지지하는 프레임(130)은, 절단실(125)내에서, 기대(120)상에 볼트너트(쇄선(137)만으로 나타낸다)에 의해서 고정된다. 볼트너트(137)를 떼는 것에 의해, 프레임(130)을 기대(120)로부터 떼어, 와이어식 절단 가공 장치의 외부로 꺼낼 수 있다. 프레임(130)의 착탈작업에 있어서 프레임(130)을 이동시키거나, 위치결정하거나 하는 때에 잡는 부분(取手:135)이 사용된다.

홈 롤(111 내지 113)을 포함하는 프레임(130)을 와이어식 절단 가공 장치의 외부의 넓은 장소로 꺼낼 수 있기 때문에, 이 넓은 장소에서 홈 롤(111 내지 113)의 표면 홈의 보수 등의 작업을 행할 수 있다. 유지가 용이하다.

프레임(121)의 또하나의 격벽(122)에는 구동장치부착판(126)이 고정되어 있다. 이 부착판(126)에는 홈 롤(111 내지 113)에 대응하는 위치에 3개의 베어링(144)이 고정되고, 이것들의 베어링(144)에 축(부호(141,143)에 대해서만 도시)이 각각 회전가능하게 받쳐지고 있다. 이것들의 축(141,143)과 홈 롤(111 내지 113)의 축(131,133)과는 기어커플링(136)에 의해서 결합하고 있다.

홈 롤(113)의 축(133)에 결합한 구동측(143)에는 2개의 홈부착벨트 바퀴(153,156)가 고정되어 있다. 한편, 기대(120)에는 구동 모터(149)가 고정되고, 그 출력축에 홈부착벨트 바퀴(158)가 고정되어 있다. 벨트 바퀴(156,158)에 홈벨트(157)가 걸리고, 모터(149)의 회전 구동력이 축(143)에 전달된다. 이것에 의해서 홈 롤(113)이 회전 구동된다.

한편, 다른 2개의 홈 롤(111,112)의 축에 결합하고, 베어링(144)으로 받쳐진 축(141:이하, 대표적으로 홈 롤(111)에 대응하는 구동계에 대하여 설명한다)에는 홈부착벨트 바퀴(151)가 회전가능하게 지지되어 있다. 이 벨트 바퀴(151)는 파우더 클러치(160)의 일부를 구성한다.

파우더 클러치(160)는, 부착판(126)에 브래킷(165)에 의해서 고정된 환상의 전자석체(여자코일을 포함한다:164)를 포함한다. 이 전자석계(164)를 둘러싸도록 얇은 금속판으로 이루어지는 종동측 회전체(163)가 설치되고, 이 회전체(163)는 축(141)에 고정되어 있다. 이 회전체(163)의 또한 외측에 이것을 둘러싸도록 구동측 회전체(162)가 있고, 이 회전체(162)는 벨트 바퀴(151)에 고정되어 있다. 회전체(162)의 외주면에는 다수의 핀(166)이 설치되어 있다.

부착판(126)에는 또한 텐션 풀리(155)가 회전가능하게 설치되어 있다. 홈벨트(154)가 벨트 바퀴(151,152(홈 롤(122)에 대응한다),153) 및 텐션 풀리(155)에 걸리고 있다. 구동축(143)의 회전 구동력은 벨트(154), 벨트 바퀴(151,152), 파우더 클러치(160), 축(141)을 통해서 홈 롤(111,112)에 전달된다.

파우더 클러치(160)의 사용방법의 주목적으로는 여러가지의 것이 있다. 그 하나는 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 전달토크를 조정함에 의해, 홈 롤(111,112)의 회전저항을 0 또는 거의 0으로 하는 것이다. 그 둘째는, 가감속시에 있어서, 홈 롤(111,112)이 톱 와이어(114)에 주는 관성영향을 경감하는 것이다. 톱 와이어(114)는 간헐 왕복주행 방식으로 구동된다. 주행방향을 역회전하는 때에는, 우선 감속하고, 일시정지시키고, 그 후 가속한다. 홈 롤은 중량이 있으므로 관성이 크다. 파우더 클러치(160)의 전달토크를 적당한 값으로 설정해두면, 홈 롤의 관성이 톱 와이어(114)에 주는 영향을 적게 할 수 있다. 파우더 클러치(160)에 의한 전달토크는 홈 롤의 직경의 약간의 차이를 맞추어 미리 조정해두는 것도 가능하고, 가감속인 때에 전달토크를 크게하고, 정상상태에서는 전달토크를 작게 하도록 제어하여도 좋다. 이러한 목적을 위하여는, 홈 롤(111,112 및 113)에 각각 대응하는 벨트 바퀴(151,152 및 153)의 직경은 같아도 좋다. 어느쪽의 경우에도 일반적으로는, 구동 홈 롤(111)의 모터(149)가 목표회전수가 되도록 피드백 회전제어된다.

벨트 바퀴(151 내지 153,156), 베어링(144), 파우더 클러치(160) 등의 구동계는 부착판(126)에 설치되어 있다. 따라서, 이 부착판(126)의 전체를 교환하는 것도 가능하다.

공작물(109)의 크기(직경)에 따라서 홈 롤(111 내지 113)의 간격을 바꾸는 것이 바람직하다. 대구경의 공작물(109)인 경우에는 홈 롤(111 내지 113)의 간격을 넓게 취하는 것이 필요하다. 이것에 따라서 구동계도 변경할 필요가 있다.

공작물(109)의 크기에 따른 크기의 홈 롤 유닛을 미리 복수타입 준비해 둔다. 마찬가지로, 이들에 합쳐서 복수타입의 구동계(부착판(126))도 미리 준비해둔다. 이것에 따라, 공작물(109)의 크기에 알맞은 홈 롤 유닛과 구동계를 채용하고, 이들을 기대에 설치하면, 공작물(109)의 크기에 따른 와이어식 절단 가공 장치를 용이하게 제조할 수 있다.

(4) 공작물 이송장치와 공작물 유지 장치

도 16 및 도 17은 공작물 이송장치의 구성을 나타내고 있다.

공작물 이송장치(170)는 이동체(171)를 구비하고 있다. 이 이동체(171)의 하면에는 그 긴 쪽 방향을 따라서 2개의 레일(174)이 평행하게 설치되어 있다. 한편, 기대(120)상에 볼트에 의해서 고정된 지지대(172)의 상면(이동체 지지면)에는 슬라이드 기구(173)가 설치되고, 레일(174)을 활주가능하게 받치고 있다. 이것에 의해서 이동체(171)는 지지대(172)상에 이동가능하게 지지되어 있다. 이동체(171)의 전단부에는 공작물 유지 장치(190)가 설치되어 있다. 공작물 유지 장치(190)의 상세한 구성에 관하여는 후술한다.

지지대(172)의 이동체 지지면의 하방에는, 지지대(172)에 설치된 베어링(178,179)에 의해서 나사축(177)이 회전가능하게 지지되어 있다. 나사축(177)은 이동체(171)의 이동방향으로 신장하고 또한 수평으로 설치되어 있다. 이 나사축(177)에는 너트(176)가 나사로 끼워지고, 이 너트(176)는 부착부재(175)에 회전가능하게 지지되어 있다. 부착부재(175)는 이동체(171)의 하면에 고정되어 있다. 지지대(172)의 이동체 지지면에는 부착부재(175)가 통하는 홈(180)이 이동체의 이동방향을 따라서 형성되어 있다.

나사축(177)의 후단부는 베어링(179)으로부터 지지대(172)의 후방으로 돌출되고, 그 후단부에 벨트 바퀴(184)가 설치되어 있다. 한편, 지지대(172)에는 구동 모터(183)가 브래킷에 의해서 고정되어 있다. 구동 모터(183)의 축에는 벨트 바퀴(181)가 설치되어 있다. 2개의 벨트 바퀴(181,184)에 벨트(182)가 걸리고 있다.

모터(183)의 회전은 벨트 바퀴(181), 벨트(182) 및 벨트 바퀴(184)를 통해서 나사축(177)에 전달되고, 나사축(177)이 회전한다. 너트(176)가 나사축(177)을 따라서 이동하기 때문에, 이동체(171)가 진퇴한다.

이동체(171)의 앞부분은 격벽(188)에 열려진 창으로부터 홈 롤 유닛쪽으로 돌출하고 있다. 이동체(171)의 이 돌출한 앞부분을 둘러싸도록 차폐판(185)이 설치되어 있다. 이동체(171)의 전단부에도 원형의 차폐판(187)이 설치되고, 2개의 차폐판(185,187)의 사이에 주름상자(186)가 설치되어 있다.

이동체(171)의 이동량 또는 위치를 계측하는 리니어 인코더(도시생략)가 설치되어 있다. 구동 모터(183)는 리니어 인코더로부터의 피드백신호를 참조하여, 공작물(109)의 이송속도가 설정값에 합치하도록 제어된다.

도 18로부터 도 28은 공작물 유지 장치(190)의 상세한 내용을 나타내는 것이다. 이 공작물 유지 장치(190)는, 특히 공작물이 단결정 실리콘, 그 밖의 절단방향을 미세조정하는 것이 요구되는 것인 경우에 유효하다. 단결정 실리콘로드는 결정방향을 가지기 때문에, 결정방위과의 관련으로(예를 들면 결정축에 대하여 고니오(gonio)각(측각; 測角) 경사진 방향으로) 그 절단방향을 정할 필요가 있다. 이 공작물 유지 장치(190)는 유지한 공작물을, 공작물의 진퇴방향(수평 방향)의 축(제19도에 부호(M1)으로 나타낸다)을 중심으로 회전시키고, 또한 이 회전중심축(M1)에 직교하는 연직인 축(부호 M2로 나타낸다)을 중심으로 회전시키는 것에 의해, 공작물의 방향을 2방향으로 미세조정하는 것이 가능하다.

공작물 이송장치(170)의 이동체(171)의 선단면에 지지체(191)가 볼트에 의해서 고정되어 있다. 이 지지체(191)는 원통형부분(192)과 이 원통형부분(192)의 한 끝에 일체적으로 형성된 플랜지부분(193)을 가진다. 원통형부분(192)의 내주면(194)은 다음에 서술하는 제1의 회전체(200)를 받아들여 또한 회전가능하게 지지하는 베어링 내지는 회전가이드로서 기능한다. 내주위면(194)은 회전중심축(M1)을 중심으로 하는 원형이다.

제1의 회전체(200)는 그 자체가 회전중심축(M1)을 중심으로 회전함과 동시에, 후술하는 제2의 회전체(210)를 회전가능하게 지지하는 것으로, 다소 복잡한 형상을 하고 있다. 즉, 제1의 회전체(200)는 지지체(191)의 원통형부분(192)의 내주면(194)에 회전가능하게 또한 정확히 끼워넣은 원통형의 축부(201)와, 이 축부(201)에 연속해 있고 제2의 회전체(210)를 회전가능하게 지지하는 지지부(202)와, 이것들의 축부(201)와 지지부(202)의 사이의 위치에 있어서 외부쪽으로 돌출한 플랜지부(203)를 가지고 있다. 지지부(202)는 상하 2개의 지지편(202a)을 가지며, 이것들의 지지편(202a)에 제2의 회전체(210)를 받아들이는 원형구멍(204)이 열려져 있다. 구멍(204)의 내주면은 제2의 회전체(210)를 회전가능하게 지지하는 베어링 내지는 회전가이드로서 기능한다. 이 원형구멍(204)의 중심이 회전중심축(M2)이다. 회전중심축(M1,M2)은 2개의 지지편(202a)의 사이의 위치에서 직교한다.

제1의 회전체(200)의 축부(201)가 지지체(191)의 원통형부분(192)에 끼워넣어져, 제1의 회전체(200)는 회전중심축(M1)을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 제1의 회전체(200)의 플랜지부(203)는 지지체(191)의 플랜지부(193)에 접한다. 제1의 회전체(200)의 플랜지부(203)에는 등각도간격으로 복수개의 긴 구멍(205)이 열려지고 있다. 이 긴 구멍(205)을 통해서 고정볼트(206)가, 와셔를 통해, 지지체(191)의 플랜지부(193)에 나사로 끼워져 있다. 볼트(206)을 심하게 조이면 제1의 회전체(200)는 지지체(191)에 고정된다. 볼트(206)를 느슨하게 하면, 제1의 회전체(200)는 긴 구멍(205)의 긴 쪽 방향의 범위내에서 회전가능하게 된다. 제1의 회전체(200)를 그저 조금씩 회전시키는 기구에 관하여는 후에 서술한다.

제2의 회전체(210)는 2개의 회전체부분(211,212)으로 구성되고, 이들이 공작물 유지부재(220)에 의해서 결합되어 있다. 2개의 회전체부분(211,212)은, 한쪽의 회전체부분(211)에 긴 구멍(217)이 열려져 있는 것을 제외하고 같은 형이다. 한쪽의 회전체부분(211)에 대하여 말하면, 이 회전체부분(211)은 원통형의 축부(213)와 축부(213)의 한끝에 형성된 플랜지부(214)로 구성되어 있다. 축부(213)가 제1의 회전체(200)의 상부의 지지편(202a)의 원형구멍(204)내에 꼭, 그러나 회전가능하게 끼워넣어져 있다. 마찬가지로, 다른쪽의 회전체부분(212)은 축부(215)와 플랜지부(216)로 구성되고, 축부(215)가 제1의 회전체(200)의 하부의 지지편(202a)의 원형구멍(204)내에 회전자유자재로 끼워져 있다.

공작물 유지부재(220)는 거의 원통형(두께가 장소에 따라서 다르다)의 연결부(221)와 가로방향으로 긴 유지부(222)로 구성되어 있다. 연결부(221)가 2개의 회전체부분(211,212)의 사이에 위치하고 있다. 2개의 회전체부분(211,212)은 볼트에 의해서 공작물 유지부재(220)의 연결부(221)에 고정되어 있다. 회전체부분(211,212)의 플랜지부(214,216)는 제1의 회전체(200)의 지지편(202a)의 상,하면에 각각 접하고 있다. 이렇게 하여, 2개의 회전체부분(211,212)은 일체화되고, 또한 제1의 회전체(200)에 회전가능하게 지지된다.

상부의 회전체부분(211)의 플랜지부(214)에는, 등각도간격으로 복수개의 긴 구멍(217)이 열려져 있다. 고정볼트(218)가 긴 구멍(217)을 통하여, 와셔를 통해, 제1의 회전체(200)의 지지편(202a)에 나사로 끼워져 있다. 볼트(218)를 단단히 조이는 것에 의해 제2의 회전체(210)는 제1의 회전체(200)에 고정된다. 볼트(218)를 느슨하게 하면 제2의 회전체(210)는 회전중심축(M2)을 중심으로 하여 회전자유자재로 된다. 제2의 회전체(210)를 조금씩 회전시키는 기구에 관하여는 후술한다.

제1의 회전체(200)를 회전시키는 기구(240)에 대하여 설명한다. 지지체(191)에 암(arm:241)이 고정되고, 이 암(241)이 외부쪽으로 수평 방향으로 연장되고 있기 때문에, 이 암(241)의 선단부에는 이송너트(242)가 회전가능하게 유지되어 있다. 이 너트(242)에는 나사(243)가 끼워져 있다. 한편, 제1의 회전체(200)의 플랜지부(203)의 주위측면에 장착편(244)이 고정되어 있다. 나사(243)의 너트(242)에 나사가 끼워져 있지 않은 단부와 장착편(244)과 링크(245)의 양단이 각각 피봇부착되어 있다. 너트(242)의 주위면의 수개 장소에는 렌치 등의 회전보조구를 끼워넣은 구멍(246)이 열려져 있다.

고정볼트(206)를 느슨하게 한 상태로, 렌치를 구멍(246)에 끼워넣어 너트(242)를 돌리면, 너트(242)를 돌리는 방향에 따라서 나사(243)가 너트(242)내를 진퇴한다. 나사(243)의 진퇴이동은 링크(245) 및 장착편(244)을 통해서 제1의 회전체(200)의 플랜지(203)에 전달되기 때문에, 제1의 회전체(200)는 회전중심축(M1)을 중심으로 회전하게 된다. 제1의 회전체(200)가 원하는 각도위치에 이른 때에, 볼트(206)를 조이면, 제1의 회전체(200)는 그 각도위치에 고정된다. 지지체(191)의 플랜지부(193)의 외주면에는 눈금판(247)이 고정되고(또는 눈금이 새겨지고), 제1의 회전체(200)의 플랜지부(203)의 외주면의 눈금(247)에 대응하는 위치에는 지표(248)가 새겨지거나, 또는 기록되어 있다. 이것들의 눈금(247)과 지표(248)에 의해, 제1의 회전체(200)의 회전각도 또는 각도위치를 알 수 있다.

제2의 회전체(210)를 회전시키는 기구(250)에 대하여 설명한다. 제1의 회전체(200)의 상하의 지지편(202a)의 측부에는 외부쪽으로 돌출하도록 플랜지(251)가 설치되어 있다. 이것들의 상하의 플랜지(251)에는 그것들의 사이의 위치에서, 수직인 부착부재(252)가, 플랜지(251)를 회전가능하게 통하고 있는 볼트(253)에 의해서 수직축을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되고 있다. 이 부착부재(252)의 중심에는 구멍(254)이 열려져 있다. 회전조작로드(255)가 이 구멍(254)에 회전가능하게 통하고 있다. 로드(255)는 구멍(254)내를 진퇴할 수 없다. 로드(255)의 한끝에는 손잡이(256)이 설치되고, 다른 끝부는 나사(255a)로 되어 있다. 공작물 유지부재(220)에도 상하의 플랜지(257)가 설치되고, 이것들의 플랜지(257)에는, 그것들의 사이의 위치에서, 수직인 부재(258)가 플랜지(257)를 회전가능하게 통하고 있는 볼트(259)에 의해서 수직축을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되고 있다. 이 부재(258)에는 너트가 형성되고, 이 너트에 로드(255)의 나사(255a)가 나사로 끼워져 있다.

고정볼트(218)를 느슨하게 한 상태로 손잡이(256)을 회전하면, 로드(255)의 나사(255a)가 부재(258)의 너트내를 진퇴한다. 이것에 의해서 공작물 유지부재(220)와 일체화된 제2의 회전체(210)가 회전중심축(M2)을 중심으로 하여 회전한다. 제2의 회전체(210)가 원하는 각도위치에 이른 때에, 볼트(218)를 조이면, 제2의 회전체(210)는 그 각도위치에 고정된다. 공작물 유지부재(220)(또는 제2의 회전체(210)라도 좋다)에 눈금판(260)을, 제1의 회전체(200)의 그것에 대응하는 위치에 지표(261)를 각각 설치하고 있으면, 제2의 회전체(210)의 회전각도 또는 각도위치를 알 수 있다.

공작물 유지부재(220)에는, 공작물 장착대(270)가, 더브테일 차이 구조에 의해서 착탈가능하게 부착된다. 공작물 유지부재(220)의 유지부(222)에는, 상하 방향으로 신장하여 더브테일(223)이 형성되어 있다. 이것에 대하여 공작물 장착대(270)에는 더브테일홈(271)이 형성되어 있다. 더브테일홈(271)이 더브테일(223)를 끼워넣도록 하여, 공작물 장착대(270)가 공작물 유지부재(220)의 유지부(222)에 설치된다. 공작물 유지부재(220)의 유지부(222)의 하단면에는 스토퍼(272)가 볼트에 의해 고정되어 있다. 공작물 장착대(270)는 이 스토퍼(272)에 받쳐진다.

공작물 유지부재(220)의 유지부(222)에 있어서, 더브테일(223)의 한쪽의 측부에 이러한 장소에는 창(224)이 열려져 있다. 이 창(224)에 연결하도록 유지부(222)의 단면으로부터 구멍(225)이 열려져 있다.

창(224) 내에는 조임피스(280)가 들어가 있다. 조임피스(280)는 더브테일(223)에 대응하는 더브테일(281)를 구비하고 있다. 또한, 조임피스(280)에는 나사구멍(282)이 형성되어 있다. 공작물 유지부재(220)의 유지부(222)의 구멍(225)내에 핸들(285)의 축(286)이 회전가능하게 통하고 있다. 이 축(286)의 선단부에는 수나사가 형성되어 있고, 이 수나사가 조임피스(280)의 나사구멍(282)에 끼워져 있다. 핸들(285)의 축(286)에는 조임피스(280)와 창(224)의 측변의 사이에 있어서 누름용수철(287)이 감겨져 있고, 조임피스(280)는 핸들(285)과 반대방향으로 가압되어 있다.

핸들(285)을 돌려 그 축(286)을 조임피스(280)의 나사구멍(282)에 비틀어 넣어 가는 것에 의해, 조임피스(280)는 핸들(285)의 방향으로 움직이고, 그 더브테일(281)이 공작물 장착대(270)의 더브테일홈(271)에 강하게 접하고, 공작물 장착대(270)는 공작물 유지부재(220)에 확실히 고정된다.

공작물 장착대(270)에는 장착피스(273)를 통해 공작물(109)이 접착 등에 의해 설치되어 있다.

공작물 유지 장치(190)에 있어서, 상술한 바와 같이, 이동체(171)에 고정된 지지체(191)에 제1의 회전체(200)가 수평축(M1)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 이 제1의 회전체(200)에 제2의 회전체(210)가 수직축(M2)을 중심으로 회전가능하게 지지되어 있다. 더우기, 수평회전축(M1)과 수직회전축(M2)은 직교하고 있다. 제2의 회전체(210)에 공작물 유지부재(220)가 고정되어 있다. 따라서, 공작물(109)의 방위를 2방향으로 미세조정할 수 있음과 동시에, 높은 강성을 가지기 때문에 확실히 한 공작물의 유지가 가능하다.

(5) 캡스턴 기구 및 댄서 기구

제29도로부터 제35도는 톱 와이어의 감기 기구에 포함되는 캡스턴 기구(300), 감기 측 댄서 기구(320) 및 도르래바퀴(34)를 나타내고 있다.

우선 감기 측 댄서 기구(320)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이 댄서 기구(320)는 고정롤(321)과 댄서롤(322)을 포함하고 있다.

고정롤(321)은 지축(323)에 회전가능하게 설치된 복수개의 도르래바퀴로 구성되어 있다. 지축(323)은 연직인 지지벽(290)에 수직으로 고정되어 있다.

댄서롤(322)은 아암(324)의 선단부에 설치되어 있다. 댄서롤(322)도 또한 지축(325)에 회전가능하게 설치된 복수개의 도르래바퀴로 구성되어 있다. 지축(325)은 수평으로, 또한 연직인 지지벽(290)을 기준으로서 위에서 보아 비스듬히 아암(324)에 고정되어 있다.

톱 와이어(114)는, 상술한 바와 같이, 고정롤(321)의 V홈(도르래바퀴)으로부터 댄서롤(322)의 V홈(도르래바퀴), 댄서롤(322)의 홈으로부터 고정롤(321)의 홈과 같이, 고정롤(321)과 댄서롤(322)의 사이에 순차 왕복하여 걸려져 있다. 댄서롤(322)의 지축(325)이 고정롤(321)의 지축(323)에 대하여, 롤의 홈의 1피치에 상당하는 만큼, 비스듬히 되어 있기 때문에, 톱 와이어(114)는 이것들의 롤(321,322)의 각 홈에 대하여 정확하게 따르도록(측면에서 본 때에 모든 톱 와이어(114)가 연직으로 또한 서로 평행하게 달리도록 걸려진다(특히 제35도 참조).

이러한 구성에 의해서, 톱 와이어(114)가 롤(321,322)의 홈(V홈)을 따라서 안정하게 주행한다. 또한, 톱 와이어(114)의 장력이 안정하여 고속운전이 가능하게 된다. 또한, 롤(321,322)의 마모가 감소하여, 그 수명이 연장되는 등의 효과가 있다.

아암(324)의 기단은 회전축(326)에 고정적으로 설치되어 있다. 지지벽(290)에는 지지통(327)이 세워져 설치되어 있고, 이 지지통(327)내를 회전축(326)이 통하고, 또한 지지통(327)내에 설치된 베어링(328)에 회전가능하게 받쳐지고 있다. 회전축(326)은 지지벽(290)의 이면으로 돌출하고 있다.

지지벽(290)의 이면에는 에어실린더(330)가 그 기단에서 축(331)에 의해 요동가능하게 설치되고 있다. 지지벽(290)의 이면으로 돌출한 회전축(326)에는 링크(332)의 한끝이 고정적으로 설치되고 있다. 링크(332)의 다른 끝과 에어실린더(330)의 피스톤로드(330a)의 선단이 조인트(333)에 의해서 회전가능하게 연결되어 있다.

따라서, 에어실린더(330)를 구동하여 그 피스톤(330a)을 진퇴시킴에 의해서, 아암(324)이 회전축(326)을 중심으로 요동하며, 댄서롤(322)의 높이가 변화한다. 상술한 바와 같이, 로드셀을 포함하는 장력검출장치(343)의 검출장력이 설정값과 같게 되도록, 공전변환장치(487)에 의해 에어실린더(330)가 제어된다.

이러한 에어실린더(330)에 의해서 댄서롤(322)의 높이 조정을 행하는 것에 의해, 설정장력을 임의로 변경하여도 이것에 추종하여 감기 측의 장력을 제어할 수 있고, 장력을 연속적(무단계적)으로 변경하는 것이 가능하게 된다. 설정장력의 변경은 톱 와이어의 주행중이라도 가능하다. 또한, 댄서롤의 위치가 변화하여도, 에어실린더의 로드의 관성은 극히 작은 것으로, 장력변동이 적다.

에어실린더(330)의 배치는 도시한 바와 같이 거의 수직에 가까운 자세 뿐만 아니라, 경사, 또는 수평이라도 좋다. 에어실린더를 대신하여, 서어보 모터와 감속기구를 사용하여도 아암(324)을 연속적으로 요동구동할 수 있다.

지지벽(290)의 이측에는 부착부재(334)를 통해 싱크로발신기(335)가 설치되어 있다. 싱크로발신기(335)의 축은 커플링(336)에 의해 회전축(326)에 결합하고 있다. 이것에 의해, 회전축(326)의 회전각, 즉 아암(324)의 요동각, 또는 댄서롤(322)의 높이가 싱크로발신기(335)에 의해서 검출된다. 싱크로발신기(335)의 검출신호는 상술한 바와 같이 감기 보빈(550)의 회전량제어(감기량제어)에 사용되고, 댄서롤(322)의 높이가 항상 거의 일정하게 유지된다.

캡스턴 기구(300)는 2개의 고정롤(301,302)을 포함하고 있다. 상부의 고정롤(301)은 회전축(303)에 고정적으로 설치되고 있다. 지지벽(290)에 지지통(304)이 세워져 설치되어 있다. 이 지지통(304)내를 회전축(303)이 통하고, 또한 지지통(304)내에 설치된 베어링(305)에 의해 회전축(303)이 회전가능하게 받쳐지고 있다. 회전축(303)의 지지벽(290)의 이면에 돌출한 부분에는 벨트 바퀴(306)가 고정되어 있다. 회전축(303)은 지지벽(290)에 대하여 수직이다.

하부의 고정롤(302)도 또한 회전축(307)에 고정되어 있다. 지지벽(290)에 설치된 지지통(308)에 베어링(309)을 통해 회전축(307)이 회전가능하게 받쳐지고 있다. 회전축(307)은 수평으로 또한 지지벽(290)에 대하여 기울고 있다.

이것들의 2개의 고정롤(301,302)에는 복수의 V홈이 형성되고, 이것들의 V홈에 톱 와이어(114)가 순서대로 양 롤(301,302)의 사이에 걸리고 있다. 캡스턴 기구(300)에 있어서도, 하부의 고정롤(302)이 비스듬히 설치되어 있기 때문에, 톱 와이어(114)는 지지벽(290)의 벽면과 평행하게 달리고, 또한 롤(301,302)의 V홈에 정확하게 따른다. 이것에 의해 톱 와이어(114)의 주행이 안정한다.

지지벽(290)의 뒷편에는 부착부재(311)를 통해 서어보 모터(310)가 설치되고 있다. 이 모터(310)의 축에는 벨트 바퀴(312)가 고정되어 있다. 2개의 벨트 바퀴(306,312)의 사이에 벨트(313)가 걸리고 있다. 상부의 고정롤(301)은 모터(310)에 의해서 구동된다. 상술한 바와 같이, 로드셀을 포함하는 장력검출장치(482)에 의한 검출장력과 설정값이 같게 되도록 모터(310)의 구동이 제어되는 것에 의해, 홈 롤군의 출구측의 장력이 항상 거의 일정하게 유지된다.

즉, 톱 와이어(114)의 간헐 왕복주행에 있어서, 모터(310)는, 순방향으로 주행하는 톱 와이어(114)를 잡아당기는 방향(순방향)으로 회전한다. 이것에 의해, 홈 롤군의 출구측의 장력을 크게하여, 감기 보빈(550)측의 장력이 작게 된다. 모터(310)는, 톱 와이어(114)의 역방향 주행에 있어서도 마찬가지로 순방향으로 회전하기를 계속한다. 이것에 의해, 모터(310)가 브레이크로서 작용하여, 홈 롤군 측의 장력이 크고, 감기 보빈(550)측의 장력이 작게 유지된다. 감기 보빈(550)에 감아지는(순방향 주행), 또는 감기 보빈(550)으로부터 풀리는 톱 와이어(114)의 장력이 비교적 작게 유지되기 때문에, 감기 보빈(550)으로서, 너무나 견고한 것을 준비할 필요가 없고, 비교적 염가인 감기 보빈의 사용이 가능하게 된다. 모터(310)의 회전속도를 톱 와이어(114)의 순방향 주행과 역방향 주행에 있어서 항상 일정하게 유지하여도 좋고, 바꾸어도 좋다.

벨트 바퀴(312)와 모터(310)의 사이에, 브레이크와 클러치를 설치하여도 좋다. 톱 와이어(114)의 순방향 주행에 있어서는, 브레이크를 끊고, 클러치를 넣어서, 모터(310)의 회전력에 의해서 톱 와이어(114)를 잡아 당긴다. 역방향 주행에 있어서는, 브레이크를 넣고, 클러치를 끊고, 톱 와이어(114)의 주행에 브레이크를 건다.

도르래바퀴(340)는 축(341)에 회전가능하게 지지되고 있다. 지지벽(290)에는 브래킷(342)이 고정되고, 이 브래킷(342)에 로드셀을 포함하는 장력검출장치(343)가 설치되어 있다. 로드셀(343)에 축(341)이 설치되고 있다. 이 구성에 의해, 도르래바퀴(340)에 작용하는 장력이 장력검출장치(343)에 의해서 검출된다. 장력검출장치(343)의 검출장력은 신호선(344)을 통해서 장력제어장치(486)에 주어져, 에어실린더(330)의 제어에 사용되어지는 것은 상술한 대로이다. 다른 로드셀을 포함하는 장력검출장치(481,482)도 장력검출장치(343)와 같이 설치되고, 대응하는 도르래바퀴에 작용하는 장력을 검출한다.

제36도로부터 제39도를 톱 와이어 풀기 기구에 포함되는 풀기 측 댄서 기구(350) 및 측장부(370)을 나타내고 있다.

풀기 측 댄서 기구(350)도 고정롤(351)과 댄서롤(352)을 포함하고 있다.

고정롤(351)은 지축(353)에 회전가능하게 설치된 복수개의 도르래바퀴로 구성되어 있다. 지축(353)은 연직인 지지벽(290)에 직교하도록 고정되어 있다.

댄서롤(352)은 아암(354)의 선단부에 설치되고 있다. 댄서롤(352)도 또한 지축(355)에 회전가능하게 설치된 복수개의 도르래바퀴로 구성되어 있다. 지축(355)은 수평으로, 또한 연직인 지지벽(290)을 기준으로 위에서 보아 비스듬히 아암(354)에 고정되어 있다.

톱 와이어(114)는, 고정롤(351)과 댄서롤(352)의 사이에 그것들의 홈(V홈)에 순차 왕복하여 걸리고 있다. 댄서롤(352)의 지축(355)이 고정롤(351)의 지축(353)에 대하여, 롤의 홈의 1피치에 상당하는 만큼, 비스듬히 되어 있기 때문에, 감기 측 댄서 기구(320)와 같이, 톱 와이어(114)는 이것들의 롤(351,352)의 각 홈에 대하여 정확하게 따르도록(측면으로부터 본 때에 모든 톱 와이어(114)가 연직으로 또한 서로 평행하게 달리도록) 걸려진다. 이러한 구성에 의해서, 톱 와이어(114)가 롤(351,352)의 홈을 따라서 안정하여 주행한다.

아암(354)의 기단은 회전축(356)에 고정적으로 설치되고 있다. 지지벽(290)에는 지지통(357)이 세워져 설치되어 있고, 이 지지통(357)내를 회전축(356)이 통과하고, 또한 지지통(357)내에 설치된 베어링(358)에 회전가능하게 받쳐지고 있다. 회전축(356)은 지지벽(290)의 이면으로 돌출하고 있다.

지지벽(290)의 뒷편에는 에어실린더(360)가, 거의 수평인 자세로, 그 기단에서 축(361)에 의해 요동가능하게 설치되고 있다. 지지벽(290)의 뒷편으로 돌출한 회전축(356)에는 링크(362)의 한끝이 고정적으로 설치되고 있다. 링크(362)의 다른 끝과 에어실린더(360)의 피스톤로드(360a)의 선단이 죠인트(363)에 의해서 회전가능하게 연결되어 있다.

따라서 에어실린더(360)를 구동하여 그 피스톤로드(360a)를 진퇴시키는 것에 의해, 아암(354)이 회전축(356)을 중심으로 요동하고, 댄서롤(352)의 높이가 변화한다. 상술한 바와 같이, 로드셀을 포함하는 장력검출장치(481)의 검출장력이 설정값과 같게 되도록, 공전변환장치(484)에 의해서 에어실린더(360)가 제어된다.

이러한 에어실린더(360)에 의해서 댄서롤(352)의 높이 조정을 행하는 것에 의해, 감기 측 댄서 기구(320)와 같이, 톱 와이어의 주행중에도, 장력을 연속적(무단계적)으로 변경하는 것이 가능하게 된다. 특히 풀기 측에 있어서는, 되감기 보빈(540)에 있어서의 감기흐트러짐 등에 의해 되감기 보빈(540)으로부터 신장하는 와이어의 장력이 변화하여도, 피드백 제어에 의한 댄서롤(352)의 위치의 변화에 의해서, 홈 롤군의 입구측에서의 장력이 항상 일정하게 유지된다.

지지벽(290)의 이측에는 부착부재(364)를 통해 싱크로발신기(365)가 설치되어 있다. 싱크로발신기(365)의 축은 커플링(366)에 의해 회전축(356)에 결합하고 있다. 이것에 의해, 회전축(356)의 회전각, 즉 아암(354)의 요동각, 그 위에 댄서롤(352)의 높이가 싱크로발신기(365)에 의해서 검출된다. 싱크로발신기(365)의 검출신호는 상술한 바와 같이 되감기 보빈(540)의 회전량제어(감기량제어)에 사용되고, 댄서롤(352)의 높이가 항상 거의 일정하게 유지된다.

측장부(370)는 2개의 도르래바퀴(371,372)를 포함하고 있다. 이것들의 도르래바퀴(371,372)에 톱 와이어(114)가 걸리고 있다. 도르래바퀴(371)는 회전축(373)의 선단에 고정되어 있다. 회전축(373)은 지지벽(290)에 세워져 설치된 지지통(374)내에 베어링(375)에 의해 회전가능하게 받쳐지고 있다. 지지벽(290)의 이측으로 돌출한 회전축(373)의 단부에는 날개(376)가 고정되어 있다. 이 날개(376)는 지지벽(290)에 설치된 광전검출기(377)에 의해서 검출된다. 따라서, 도르래바퀴(371)의 회전량에 따른 신호가 광전검출기(377)로부터 출력되어, 이 신호에 기초하여, 풀리는 톱 와이어(114)의 길이가 계산된다.

또 하나의 도르래바퀴(372)는 지지벽(290)에 설치된 지축(支軸)에 회전가능하게 설치되어 있다. 이 지축은 도르래바퀴(371)로부터 떨어지는 방향으로 가압되고 있다. 따라서 도르래바퀴(371,372)의 사이의 와이어(114)는 항상 긴장(緊張)하고 있어, 정확한 측장(測長)이 가능하게 된다.

(6) 가로이송 기구

풀기 측 가로이송 기구(400) 및 감기 측 가로이송 기구(500)의 정면이 도 40에 묘사되고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있는 것같이, 양 가로이송 기구는 기본적 구조에 있어서 좌우대칭이고, 풀기 측 가로이송 기구(400)의 가로이송 도르래바퀴(428)에 로드셀을 포함하는 감기 방향 검출장치(440)가 설치되어 있는 점에서만 다르다. 감기 측 가로이송 기구(500)의 가로이송 도르래바퀴(528)에는 감는 방향 검출장치는 설치되어 있지 않다. 따라서, 풀기 측 가로이송 기구의 구성에 대하여 도 40으로부터 도 44를 참조하여 설명한다.

풀기 측 가로이송 기구(400)는 2개의 가동샤프트(410,420)를 포함한다. 이것들의 가동샤프트(410,420)는, 베어링을 포함하는 지지통체(411,421)에 각각 활주가능하게 통과되어 있다. 지지통체(411,421)는 와이어식 절단 가공 장치의 장치프레임(390)에 설치된 가로이송 기구 프레임(391)에 설치되어 있다. 또한, 가동샤프트(410,420)의 후단에는 블럭(412,422)이 각각 고정되어 있다. 이것들의 블럭(412,422)에는 양측부에 각각 구멍이 열려지고, 이것들의 구멍내에 평행한 가이드 샤프트(413,423)가 각각 통하고 있다.블럭(412,422)은 각각 가이드 샤프트(413,423)를 따라서 활주자유자재이다. 가이드 샤프트(413,423)의 양단은 프레임(391)에 고정되어 있다. 따라서, 가동샤프트(410,420)는 각각 지지통체(411,421), 가이드 샤프트(413,423)에 안내되고 가이드 샤프트(413,423)를 따라서 수평 방향으로 활주가능하게 지지되어 있다. 블럭(412,422)은 각각 당김 용수철(419,429)에 의해서 후방으로 가압되어 있다.

블럭(412)의 하면에는 피니온(414)이 회전가능하게 설치되어 있다. 한편, 블럭(422)의 상면에는 가동샤프트(420)와 평행하게 신장하는 가동 래크(424)가 고정되어, 피니온(414)과 맞물리고 있다. 가동 래크(424)의 반대측에서, 고정 래크(434)가 프레임(391)에 그 양단으로 고정되어 있다. 고정 래크(434)도 가동샤프트(410)와 평행하게 배치되어 있다. 피니온(414)이 이 고정 래크(434)에 맞물리고 있다.

프레임(391)의 후부에 가로이송용 서어보 모터(430)가 설치되고 있다. 이 서어보 모터(430)의 회전축에는 벨트 바퀴(432)가 고정되어 있다. 한편 프레임(391)의 앞부분에도 벨트 바퀴(433)가 회전가능하게 설치되어 있다. 이것들의 벨트 바퀴(432,433)에 벨트(431)가 걸리고 있다. 벨트(431)는 그 중간부에서 블럭(422)에 부착부재(435)에 의해서 고정되어 있다.

서어보 모터(430)의 회전 구동에 의해, 벨트 바퀴(432,433), 벨트(431)를 통해 블럭(422), 즉 가동샤프트(420)가 그 긴 쪽 방향으로 이동한다. 블럭(422)에 고정된 가동 래크(424)가 피니온(414)에 맞물리고, 이 피니온(414)은 블럭(412)에 설치되어 있음과 동시에 고정 래크(434)에 맞물리고 있기 때문에, 피니온(414)은 고정 래크(434)를 따라 이동한다. 따라서, 가동샤프트(410)도 그 긴 쪽 방향으로 이동한다. 가동샤프트(410)의 이동량은 가동샤프트(420)의 이동량의 반이다.

가동샤프트(410)의 선단부의 수직하방에는 부착부재(416)에 의해 가이드도르래바퀴(415)가 회전가능하게 설치되어 있다. 또한, 가동샤프트(420)의 선단에는 가로이송 도르래바퀴(428)가 회전가능하게 설치되어 있다. 가로이송 도르래바퀴(428)의 축은 가동샤프트(420)의 축방향과 일치하고 있다. 후술하는 바와 같이, 가동샤프트(420)의 선단부에는 감는 방향 검출장치(440)가 설치되고 있고, 이 장치(440)에 가로이송 도르래바퀴(428)의 축이 설치되고 있다. 가동샤프트(420)의 선단부 부근에는 또한, 부착부재(426)에 의해 가이드도르래바퀴(425)가 경사측쪽으로 회전가능하게 설치되어 있다. 가동샤프트(410)의 선단부와 지지통체(411)의 사이, 및 가동샤프트(420)의 선단부와 지지통체(421)의 사이는 주름상지(417,427)가 설치되고, 가동샤프트(410,420), 및 지지통체(411,421)내의 베어링 등이 보호되어 있다.

되감기 보빈(540)으로부터 풀리는 톱 와이어(114)는 가동샤프트(420)의 가로이송 도르래바퀴(428) 및 가이드 도르래바퀴(425), 가동샤프트(410)의 가이드 샤프트(415)를 거쳐서, 도르래바퀴(380)에 걸리고, 또한 상술한 측장부(370)로 공급된다. 톱 와이어(114)의 간헐 왕복주행에 있어서, 되감기 보빈(540)으로부터의 톱 와이어(114)의 풀기, 또는 되감기 보빈(540)에 의한 톱 와이어(114)의 감기에 따라, 되감기 보빈(540)으로부터의 와이어의 풀기위치 또는 감기위치에 따라서 가동샤프트(420)가 진퇴하여, 가로이송 도르래바퀴(428)가 항상 와이어의 풀기위치 또는 감기위치의 바로위에 오도록 제어된다.

도 36에 있어서, 도르래바퀴(380)의 축(381)이 로드셀을 포함하는 장력검출장치(382)에 설치되고 있다. 장력검출장치(382)는 부착부재(383)에 의해서 프레임에 고정되어 있다. 장력검출장치(382)에 의해서 도르래바퀴(380)에 작용하는 장력이 검출된다. 이 검출장력은 표시를 위해서 사용된다.

감기 측 가로이송 기구(500)에 관해서는 도 40에, 가동샤프트(510,520), 가이드 샤프트(513,523), 가이드 도르래바퀴(515) 및 그 부착부재(516), 가이드 도르래바퀴(525) 및 그 부착부재(526), 가로이송 도르래바퀴(528)가 도시되어 있다.

감기 기구의 도르래바퀴(340)를 통하여 보내져오는 톱 와이어(114)는 가이드 도르래바퀴(515), 가이드 도르래바퀴(525)를 거쳐서, 가로이송 도르래바퀴(528)에 걸리고, 감기 보빈(550)에 의해서 감아진다. 톱 와이어(114)의 간헐 왕복주행에 있어서, 감기 보빈(550)에 의한 톱 와이어(114)의 감기, 또는 톱 와이어(114)의 감기 보빈(550)으로부터의 풀기에 따라, 가동샤프트(520)가 진퇴하여, 가로이송 도르래바퀴(528)가 항상 와이어의 감기위치 또는 풀기위치의 바로 위에 오도록 제어가 행하여진다.

감기 측에 있어서는, 감기드럼(550)내의 톱 와이어의 감기는 감기드럼(550)의 미리 정한 한쪽의 끝으로부터 시작된다. 또한, 감기 측의 가로이송 제어장치(493)의 제어하에서 와이어의 감기를 행하기 때문에 정확한 감기가 행하여지고, 또한 감기상태도 알고 있다. 되감기드럼(540)에는 톱 와이어 제조공장에서 톱 와이어가 감겨질 수 있다. 따라서, 와이어가 정밀하게 감겨지고 있는지 어떤지는 불명이다. 또한, 톱 와이어의 종단는 되감기드럼(540)의 어디에 있는가, 어느쪽의 끝에 있는가 모른다. 이 때문에, 풀기 측 가로이송 기구(400)에 있어서의 가로이송 제어와, 감기 측 가로이송 기구(500)에 있어서의 가로이송 제어와는 방식이 다르다.

감기 측의 가로이송 제어에 대하여 설명한다. 가로이송 구동용 모터(530)는 서어보 모터이다. 미리 제어패턴을 정하여 놓는 것에 의해 서어보 모터의 회전제어를 행할 수 있다. 도 45는 감기 측의 가로이송 도르래바퀴(528)의 위치결정 제어를 행할 때의 가로이송 이동속도패턴을 나타내고 있다. 감기 보빈(550)의 양단에 상당하는 위치에서, 가로이송 도르래바퀴(528)의 이동방향의 전환을 행한다. 가로이송 이동속도는 감기 보빈(550)에 감겨질 수 있는 와이어의 량에 따라서도 바뀌어진다. 이러한 가로이송 이동속도패턴을 가로이송 제어장치(493)에 미리 설정해두는 것에 의해, 이 패턴에 따라서 모터(530)의 속도 제어를 행하는 것이 가능하다. 톱 와이어가 감아붙임은 감기 보빈(550)의 한쪽의 끝으로부터 개시되는 것이 결정되어 있기 때문이다. 또한, 상기의 속도패턴에 따라서 감기를 행하는 것에 의해, 와이어의 감기는 상태도 마땅히 상기의 속도패턴에 따르게 되어 있는 것이기 때문이다. 이 점에 따라, 가로이송 도르래바퀴(528)가 양단의 위치에 이른 것을 검출하는 센서를 설치할 필요가 없어진다. 위치센서를 설치하여, 위치센서의 검출신호에 기초하여 이동방향 전환을 행하는 때에 생기기 쉬운 오버런을 방지할 수 있다. 가로이송폭을 항상 일정하게 제어할 수 있다. 또한, 서어보 모터의 사용에 의해, 속도의 가변범위가 넓게 되어, 가는 감기 피치의 실현이 가능하게 된다.

톱 와이어의 간헐 왕복주행 방식에 있어서는, 감기 보빈(550)으로부터의 와이어의 풀기도 행하여진다. 와이어의 풀기에 있어서는, 감기로부터 풀기로 전환하는 위치에서 도 45에 나타내는 속도패턴을 반대로 더듬어 제어를 하면 좋다.

풀기 측의 가로이송 제어에 대하여 설명한다.

되감기 보빈이 풀기전용이면 풀기 측에는 가로이송 기구는 반드시 필요하지 않다. 이 실시예에서는 상술한 바와 같이 톱 와이어의 간헐 왕복주행이 행하여지기 때문에, 되감기 보빈(540)에도 와이어가 감겨질 수 있다.

공장 등에서 제조된 되감기 보빈에 있어서의 톱 와이어의 감아돌린 상태의 양부를 가로이송 제어장치(491)는 인식하는 것이 가능하지 않다. 또한, 톱 와이어의 종단이 되감기 보빈의 어떤 위치에 있는지 모른다. 그 때문에, 되감기 보빈을 새롭게 세트한 때에 와이어의 감기방향의 확인을 한 뒤에 시동하는 것이 필요하다. 이 감기방향을 검출하기 위해서 감는 방향 검출장치(440)가 설치되어 있다.

도 46을 참조하여, a 및 b의 2개의 감는 방향이 있다. 되감기 보빈(540)으로부터 톱 와이어를 내보낸 때에, 가로이송 도르래바퀴(428)에는 톱 와이어의 감는 방향에 따라서, 와이어의 장력의 분력(Fa 또는 Fb)이 작용한다. 이 분력을 검출하는 것이 감는 방향 검출장치(440)이다. 감는 방향이 a인 경우에는 분력(Fa)이 도르래바퀴(428)에 작용한다. 이때는, 도르래바퀴(428)를 화살표 A의 방향으로 이동시킨다. 감는 방향이 b인 경우에는 분력(Fb)이 도르래바퀴(428)에 작용한다. 상기의 경우에는 도르래바퀴(428)를 화살표 b 방향으로 이동시킨다. 이렇게 하여, 가로이송 제어장치(491)는 보빈(540)에서의 톱 와이어의 감는 방향을 자동적으로 판정하여, 가로이송 도르래바퀴(428)의 이동방향을 결정하여 가로이송 제어를 개시한다.

감는 방향의 검출 및 이것에 근거하는 가로이송 제어는 새로운 되감기 보빈을 세트하였을 때 뿐만 아니라, 간헐 왕복주행에 있어서 주행방향을 바꿀 때, 그 밖의 상태에 있어서도 행할 수 있다. 예를 들면, 감는 방향 검출장치(440)로부터의 감는 방향 검출신호를 가로이송 제어장치(491)에 상시 도입하고, 감는 방향을 상시 감시해둔다. 검출하고 있는 감는 방향과 가로이송 도르래바퀴(428)의 이동방향과의 정합이 어긋난 때에는 검출하고 있는 감는 방향을 따라서 가로이송 도르래바퀴(428)의 이동방향을 수정한다.

도 47로부터 도 48을 참조하여 감는 방향 검출장치의 구성에 대하여 상술한다.

가동샤프트(420)의 선단에는 보스(441:boss)가 확실히 고정되어 있다. 이 보스(441)의 전단면에는 가늘고 긴 거의 직사각형의 수용판(442)이 볼트에 의해 고정되어 있다. 수용판(442)에는 2개의 구멍(443)이 열려지고, 이 구멍(443)내에, 플랜지를 가지는 수동체(受筒體:444)가 삽입되고, 또한 볼트에 의해 수용판(442)에 고정되어 있다. 수용판(442)의 전면중앙에는 원형의 구덩이(445)가 형성되어 있다. 구덩이(445)내에 로드셀(460a)이 수납되어 있다.

한편, 거의 직사각형으로 또한 중앙부가 볼록올라간 지지판(452)의 중앙부에는 축(455)이 세워져 설치되어 있다. 이 축(455)에 베어링(456)을 통해 가로이송 도르래바퀴(428)가 회전가능하게 설치되어 있다. 지지판(452)의 양단부에는 축(455)과 반대방향으로 신장하는 샤프트(451)가 볼트에 의해서 고정되어 있다. 샤프트(451)는 수통체(444)내에 활주가능하게 들어가 있다. 또한, 지지판(452)의 중앙부에는, 수용판(442)에 면하는 면에서 오목부(454)가 형성되어 있다.

2개의 C형(모가 나 있지만)의 포지부재(抱持部材:447,453)가 설치되어 있다. 한쪽의 포지부재(抱持部材:447)는 3개의 피스를 볼트로 결합함에 의해 구성되고, 다른쪽의 포지부재(453)는 일체적으로 형성되어 있다. 이것들의 2개의 포지부재(447,453)가 직교한 상태로 마주 향하고 또한 상호 감싸도록 조합되어 있다. 한쪽의 포지부재(447)에는 원형의 패인 곳(446)이 형성되고, 여기에 로드셀(460b)이 수납되어 있다. 로드셀(460b)은 2개의 포지부재(447,453)에 끼워져 있다.

포지부재(447,453)의 조합은 지지판(452)의 오목부(454)의 속에 받아들여지고 있다. 포지부재(453)의 배면이 로드셀(460a)에 접하고 있다. 한쪽의 포지부재(447)는 볼트에 의하여 수용판(442)에 고정되고, 다른쪽의 포지부재(453)는 볼트에 의해서 지지판(452)에 고정되어 있다.

이상 구성에 있어서, 가로이송 도르래바퀴(428)에 작용하는 축방향의 분력은 2개의 로드셀(460a,460b)을 따라서 그 방향과 크기가 검출된다. 로드셀(460a,460b)의 출력신호는 차동회로(差動回路)에 주어지고, 그것들의 출력의 차이가 연산된다. 분력(Fa)이 작용한 때에는 포지부재(453)에 의해서 로드셀(460a)이 눌려지기 때문에, 그 힘은 주로 로드셀(460a)에 의해서 검출되어, 분력(Fb)이 작용한 때에는 포지부재(447)에 의해서 로드셀(460b)에 힘이 가해지기 때문에, 로드셀(460b)이 큰 검출신호를 발생한다.

Claims (38)

1. 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 하나 이상의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에 있어서,

   상기 복수의 홈 롤 중의 적어도 2개의 홈 롤이, 이들 홈 롤 사이를 절단용 와이어가 거의 연직으로 주행하도록, 상하로 배치되고,

   상기 거의 연직으로 주행하는 절단용 와이어에 대하여 피절단재를 수평으로 진퇴시키는 피절단재 이송장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상하로 배치된 2개의 홈 롤에 추가하여 제3의 홈 롤이 설치되고, 이 제3의 홈 롤은 상기 상하 2개의 홈 롤 중의 하부의 홈 롤과 거의 같은 높이 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3의 홈 롤은 모터에 의해서 구동되는 구동롤이고, 상기 구동롤의 회전이동력이 동력 전달 기구를 통해 상기 2개의 홈 롤에 전달되는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 동력 전달 기구가 상기 상하 2개의 홈 롤 및 제3의 홈 롤에 각각 대응하여 설치된 벨트 바퀴와, 이들 벨트 바퀴에 걸려진 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 상하 2개의 홈 롤의 축과 이들에 대응하여 설치된 벨트 바퀴의 사이에 토크제어 가능한 커플링이 설치되고, 상기 제3의 홈 롤에 대응하여 설치된 벨트 바퀴가 상기 제3의 홈 롤의 축에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 제3의 홈 롤을 회전 구동하는 모터와,

   상기의 2개의 홈 롤에 대응하는 출력축을 가지며, 상기 모터의 회전이동력을 상기 출력축으로 전달하는 동력 전달 기구와,

   상기 2개의 홈 롤의 축과 그것에 대응하는 상기 출력축과의 사이에 설치된 토크제어 가능한 커플링을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
7. 제2항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 상하 2개의 홈 롤과 제3의 홈 롤은 프레임에 회전가능하게 지지되고, 이 프레임이 와이어식 절단 가공 장치의 기대에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
8. 제7항에 있어서, 와이어식 절단 가공 장치에 설치된 구동장치의 출력축과, 상기 홈 롤 중의 적어도 1개의 홈 롤의 축이 착탈가능한 커플링에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
9. 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에서,

   3개의 홈 롤이 설치되고, 이들 홈 롤은 수직 및 수평의 두 변을 갖는 직각삼각형의 정점에 상당하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 홈 롤은 프레임에 회전가능하게 설치되고, 이 프레임의 와이어식 절단 가공 장치의 기대에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 3개의 홈 롤 중 상하로 배치된 2개의 홈 롤에 걸리고, 거의 연직으로 주행하는 절단용 와이어에 대하여, 피절단재를 거의 수평으로 진퇴시키는 피절단재 이송장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내주는 와이어 풀기 기구 및 상기 홈 롤로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구가 동시에 상기 홈 롤의 한쪽 측방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
13. 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에서 사용되는 홈 롤 유닛에 있어서,

    복수의 홈 롤이 프레임에 회전가능하게 설치되고, 이 프레임이 와이어식 절단 가공 장치의 기대에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 홈 롤 유닛.
14. 제13항에 있어서, 3개의 홈 롤이 설치되고, 이들 홈 롤은 수직 및 수평의 두 개의 변을 갖는 직각삼각형의 정점에 상당하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 홈 롤 유닛.
15. 제14항에 있어서, 피절단재가 진퇴하는 면을 제외한 프레임의 면에 커버가 설치되고, 이 커버의 저면이 하부의 2개의 홈 롤의 사이에서 절단 부스러기 수용부분을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 홈 롤 유닛.
16. 제13항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임으로부터 돌출하는 홈 롤의 축을 둘러싸도록 원환형상의 탄성체 밀봉체가 프레임에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 홈 롤 유닛.
17. 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 방법에 있어서,

    상기 복수의 홈 롤 중의 적어도 2개의 홈 롤을 상하로 배치함에 의해 이것들의 홈 롤 사이를 절단용 와이어를 거의 연직으로 주행시키고,

    상기 거의 연직으로 주행하는 절단용 와이어에 대하여 피절단재를 거의 수평으로 진퇴시키는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 상하로 배치된 2개의 홈 롤에 추가하여 제3의 홈 롤을 설치하고, 이 제3의 홈 롤을 상기 상하 2개의 홈 롤 중의 하부의 홈 롤과 거의 같은 높이에 배치한 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 홈 롤의 한쪽 측방으로부터 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내고, 또한 상기 홈 롤로부터 상기 한쪽 측방으로 절단용 와이어를 인출하여 감는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 방법.
20. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 3개의 홈 롤 중 상하로 배치된 2개의 홈 롤과 피절단재의 이송 경로의 사이에, 절단용 와이어가 통하는 홈이 형성된, 또는 형성될 수 있는 와이어 가이드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 와이어 가이드와 피절단재의 이송 경로의 사이에 절단용 와이어에 가공액을 공급하는 노즐이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
22. 평행하게 배치된 적어도 2개의 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키고, 또한 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에 있어서,

    적어도 1개의 홈 롤에 근접하여, 절단용 와이어가 통하는 홈이 형성되거나, 또는 형성될 수 있는 와이어 가이드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 와이어 가이드는 피절단재의 이송 경로와 적어도 1개의 홈 롤의 사이의 위치에서, 피절단재의 이송 경로보다 절단용 와이어의 주행방향 전방의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
24. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내주는 와이어 풀기 기구 및 상기 홈 롤로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구가 설치되고, 상기 와이어 풀기 기구 또는 와이어 감기 기구의 적어도 어느 한쪽 기구에, 절단용 와이어의 장력을 조정하기 위한 댄서 기구가 설치되고,

    상기 댄서 기구는 회전가능한 고정롤과 상하 동작가능한 가동롤을 포함하며, 이들 양 롤 사이에 절단용 와이어가 걸려지고, 상기 가동롤은 연속적으로 위치조정 가능한 기구에 의하여 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기의 연속적으로 위치조정 가능한 기구는 에어실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
26. 평행하게 배치되고, 또한 절단용 와이어가 걸려진 복수의 홈 롤을 포함하는 홈 롤군과, 상기 홈 롤군에 절단용 와이어를 공급하는 와이어 풀기 기구와, 상기 홈 롤군으로부터 절단용 와이어를 감는 기구를 구비한 와이어식 절단 가공 장치에 있어서,

    상기 와이어 풀기 기구 또는 와이어 감기 기구의 적어도 어느 한쪽 기구에, 절단용 와이어의 장력을 조정하기 위한 댄서 기구가 설치되고,

    상기 댄서 기구는 회전가능한 고정롤과 상하 동작가능한 가동롤을 포함하며, 이들 양 롤 사이에 절단용 와이어가 걸리고 있고, 상기 가동롤은 연속적으로 위치조정가능한 기구에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
27. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 공급하는 와이어 풀기 기구와, 상기 홈 롤로부터의 절단용 와이어를 감는 감기 보빈을 포함하는 와이어 감기 기구를 추가로 구비하고, 상기 와이어 감기 기구에만 캡스턴 기구가 설치되고, 상기 캡스턴 기구에 의해서 상기 감기 보빈 측의 와이어 장력이 상기 홈 롤 측의 와이어 장력보다도 낮게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
28. 평행하게 배치되고, 또한 절단용 와이어가 걸려진 복수의 홈 롤을 포함하는 홈 롤군과, 상기 홈 롤군에 절단용 와이어를 공급하는 와이어 풀기 기구와, 상기 홈 롤군으로부터의 절단용 와이어를 감는 감기 보빈을 포함하는 와이어 감기 기구를 구비한 와이어식 절단 가공 장치에 있어서,

    상기 와이어 감기 기구에만 캡스턴 기구가 설치되고, 상기 캡스턴 기구에 따라서 상기 감기 보빈 측의 와이어 장력이 상기 홈 롤군 측의 와이어 장력보다 낮게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 캡스턴 기구는 둘 이상의 롤을 구비하고, 이들 롤에 절단용 와이어가 걸리고 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
30. 제28항에 있어서, 절단용 와이어가 왕복주행 가능한 와이어식 절단 가공 장치에서, 절단용 와이어를 상기 와이어 풀기 기구로부터 상기 홈 롤군을 거쳐서 상기 와이어 감기 기구에 보내는 순방향 주행시에, 상기 홈 롤군으로부터 상기 와이어 감기 기구 측으로 상기 절단용 와이어를 인장하는 방향으로, 상기 2개의 롤 중 적어도 어느 하나의 롤을 구동하는 장치와, 상기 순방향 주행과는 역방향의 주행시에, 상기 2개의 롤의 적어도 어느 하나의 롤을 제동하는 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
31. 제26항 또는 제29항에 있어서, 2개의 롤 사이에 복수회에 걸쳐서 걸려진 절단용 와이어가 평행하게 되도록, 상기 댄서 기구에서의 고정롤의 축과 가동롤의 축, 또는 상기 캡스턴 기구에 있어서의 2개의 롤의 축의 한쪽이 다른쪽에 대하여 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
32. 2개의 롤을 포함하며, 이들 롤 사이에 절단용 와이어가 복수회에 걸쳐서 걸리고 있는 장력 조정 기구에 있어서,

    2개의 롤에 걸려진 절단용 와이어가 평행하게 되도록, 이들 롤의 축의 한쪽이 다른쪽에 대하여 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 장력 조정 기구.
33. 제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 피절단재 이송장치에, 피절단재를 유지하는 유지 장치가 설치되어 있고, 이 피절단재 유지 장치는 지지체와, 제1의 회전체와, 제2의 회전체를 포함하며, 상기 지지체는 상기 제1의 회전체를 제1축을 중심으로 회전가능하게 지지하고, 상기 제1의 회전체는, 상기 제2의 회전체를, 상기 제1축에 직교하는 제2축을 중심으로 회전가능하게 지지하고, 상기 제2의 회전체에 피절단재가 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
34. 복수의 평행하게 배치된 홈 롤에 절단용 와이어를 걸고, 적어도 하나의 홈 롤을 회전 구동함에 의해 절단용 와이어를 주행시키며, 주행하는 절단용 와이어에 대하여 피절단재를 진출시키고, 연마용 입자를 포함하는 가공액을 공급하여 피절단재를 절단하는 와이어식 절단 가공 장치에서 사용되는, 피절단재를 유지하는 유지 장치에 있어서,

    지지체와, 제1의 회전체와, 제2의 회전체를 포함하며, 상기 지지체는 상기 제1의 회전체를 제1축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 부분을 가지며, 상기 제1의 회전체는, 상기 제2의 회전체를, 상기 제1축에 수직인 제2축을 중심으로 회전가능하게 지지하는 부분을 가지며, 상기 제2의 회전체는 피절단재를 지지하는 부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 피절단재 유지 장치.
35. 제34항에 있어서, 상기 제1축과 제2축이 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 피절단재 유지 장치.
36. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내주는 와이어 풀기 기구 및 상기 홈 롤로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구가 설치되고, 상기 와이어 풀기 기구는 가로이송 기구를 포함하며, 이 가로이송 기구는 와이어의 되감기 보빈의 축과 평행하게 이동가능한 가동체를 포함하며, 이 가동체의 선단부에 감는 방향 검출장치가 설치되고, 이러한 감는 방향 검출장치는,

    이 가동체의 선단부에 설치된 수용부재와,

    상기 수용부재에 되감기 보빈의 축방향으로 활주가능하게 유지된 지지체와,

    이 지지체에, 되감기 보빈의 축과 평행한 축에 의해 회전가능하게 설치된 가로이송 도르래바퀴와,

    상기 수용부재와 지지체 사이에 설치되고, 되감기 보빈으로부터 풀리고 또한 상기 가로이송 도르래바퀴에 걸려진 절단용 와이어에 작용하는 되감기 보빈의 축방향의 분력을 검출하는 센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.
37. 와이어의 되감기 보빈의 축과 평행하게 이동가능한 가동체를 포함하는 가로이송 기구에 설치되고, 되감기 보빈으로부터 되감기는 와이어의 감는 방향을 검출하는 장치에 있어서,

    이 가동체의 선단부에 설치된 수용부재와,

    상기 수용부재에 되감기 보빈의 축방향으로 활주가능하게 유지된 지지체와,

    이 지지체에, 되감기 보빈의 축과 평행한 축에 의해 회전가능하게 설치된 가로이송 도르래바퀴와,

    상기 수용부재와 지지체의 사이에 설치되고, 되감기 보빈으로부터 풀리고 또한 상기 가로이송 도르래바퀴에 걸려진 절단용 와이어에 작용하는 되감기 보빈의 축방향의 분력을 검출하는 센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어의 권선 방향 검출장치.
38. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 홈 롤에 절단용 와이어를 보내주는 와이어 풀기 기구 및 상기 홈 롤로부터 절단용 와이어를 감는 와이어 감기 기구가 설치되고, 상기 와이어 감기 기구는 가로이송 기구를 포함하며, 이 가로이송 기구는,

    와이어의 되감기 보빈의 축과 평행하게 이동가능한 가동체와,

    이 가동체의 선단부에 설치된 가로이송 도르래바퀴와,

    상기 가동체의 이동을 구동하는 모터를 포함하며,

    상기 모터가 서어보 모터에 있어서 미리 정해진 가로이송 이동속도 및 이동량에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 와이어식 절단 가공 장치.