WO2013018556A1

WO2013018556A1 - ワイヤソー

Info

Publication number: WO2013018556A1
Application number: PCT/JP2012/068388
Authority: WO
Inventors: 克彦阿部; 俊樹長井
Original assignee: コマツＮｔｃ株式会社
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-02-07
Also published as: JP5150756B2; TW201304892A; CN103079762A; CN103079762B; KR20130028153A; JP2013027965A; TWI408020B; KR101336904B1

Abstract

ワイヤソーは、ワーク加工用のワイヤ（１２）が掛け渡される複数の加工用ローラ（１１Ａ，１１Ｂ）と、加工用ローラ（１１Ａ，１１Ｂ）の間にワイヤ（１２）を供給するように回転する供給側のボビン（１３Ａ，１３Ｂ）と、加工用ローラ（１１Ａ，１１Ｂ）の間のワイヤ（１２）を巻き取るように回転する巻き取り側のボビン（１３Ｂ，１３Ａ）とを備える。ワイヤソーは、両ボビン（１３Ａ，１３Ｂ）をそれぞれ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（１６）と、加工用ローラ（１１Ａ，１１Ｂ）と両ボビン（１３Ａ，１３Ｂ）との間のワイヤ（１２）の張力をそれぞれ検出する一対のセンサ（１８）と、センサ（１８）による検出結果に基づいて、ワイヤ（１２）の張力を調整するように、ボビン（１３Ａ，１３Ｂ）をそれぞれ移動させる一対の張力調整機構（１７）とを備える。

Description

ワイヤソー

　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用ローラと、その加工用ローラの間にワイヤを供給するように回転する供給側のボビンと、加工用ローラの間の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、それらのボビンを回転軸線の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。加工用ローラと供給側のボビンおよび巻き取り側のボビンとの間には、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、加工用ローラの間でワイヤが走行されながら、砥粒を含むスラリがそのワイヤ上に供給される。この状態で、ワイヤに対してワークが押し付けられて、ワークが切断される。

特開平４－１３５１５８号公報

　この従来構成においては、トラバース機構により両ボビンをその回転軸線の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、各ボビンに対向する位置に、ボビンの回転軸線の方向に沿ってワイヤを移動させる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、加工用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、加工用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、ワイヤが加工用ローラと両ボビンとの間で、複数のガイドローラによって走行方向を転換されながら走行されるため、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、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を提供する。ワイヤソーは、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、ボビンをその回転軸線の方向に沿ってトラバース動作させるトラバース機構と、ワイヤの張力を検出する張力調整機構とを各ボビンに一体に付設することができる。よって、従来構成とは異なり、加工用ローラと各ボビンとの間に、ダンサローラ式の張力調整装置および複数のガイドローラを設ける必要がない。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、両ボビンを加工用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、加工用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、ワイヤがガイドローラに案内されて走行することにともなって、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ように構成するとよい。

　前記の構成において、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ように構成するとよい。

　前記の構成において、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ように構成するとよい。

　前記の構成において、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ように構成するとよい。

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（本実施形態では一対）の加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂが水平面内において間隔を設けて配置されており、互いに平行に延びる回転軸線を中心に回転可能に支持されている。各加工用ローラ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、この加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの環状溝１１ａ内にワイヤ１２が配置されるように加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間にはワイヤ１２が掛け渡されている。加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂを挟む両側位置の下方においてフレーム上には、一対のボビン１３Ａ，１３Ｂが支持装置１４Ａ，１４Ｂを介して、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの回転軸線と平行に延びる回転軸線を中心に回転可能に支持されている。

　そして、ワイヤ１２が加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間において所定のサイクルで往復動するように、前記加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂが所定サイクルで往復回転される。加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂが正回転する際、ボビン１３Ａ，１３Ｂのうち、一方のボビン１３Ａが供給側のボビンとして、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間にワイヤ１２を供給するように作用するとともに、他方のボビン１３Ｂが巻き取り側のボビンとして、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間から使用済みワイヤ１２を巻き取るように作用する。加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂが逆回転する時、ボビン１３Ａは巻き取り側のボビンとして作用し、ボビン１３Ｂは供給側のボビンとして作用する。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。

　前記両加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間のワイヤ１２の上方には図示しないサドルが選択的に上昇および下降可能に配置されており、そのサドルの下面には支持板１５が設けられ、ワークＷが支持板１５に貼着されて、着脱可能に装着される。そして、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの回転にともなって、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間でワイヤ１２が延長方向に沿って移動しながら、砥粒を含むスラリがそのワイヤ１２上に供給される。この状態で、サドルを下降させることによりワークＷがワイヤ１２に押し付けられて、そのワークＷが切断される。

　図１～図３に示すように、前記ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂの各々には、ボビン１３Ａ，１３Ｂのうちの対応する一方のボビンをその回転軸線の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１６と、そのボビン１３Ａ又は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機構１７とが設けられている。フレーム上において、加工用ローラ１１Ａとボビン１３Ａとの間、および加工用ローラ１１Ｂとボビン１３Ｂとの間には、ワイヤ１２に対向するように、ワイヤ１２の張力を検出するためのセンサ１８がそれぞれ配置されている。センサ１８は、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する音波を感知して、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による検出結果に基づいて、張力調整機構１７によりボビン１３Ａ，１３Ｂが加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂに対して接近または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、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、各張力調整機構１７において、支持台２１が図示しないガイドレールを介して選択的に上昇および下降可能にフレーム上に支持され、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のうちの対応する一方が支持されている。張力調整機構１７は、フレーム上に配置された調整用モータ２２と、調整用モータ２２に連結され、かつ上下方向に沿って延びる調整用ボールネジ２３と、調整用ボールネジ２３に作動可能に螺合するとともに、支持台２１に固定される調整用ナット２４とを備える。調整用モータ２２が回転することにより、調整用ボールネジ２３及び調整用ナット２４を介して支持台２１が上下方向に沿って移動されて、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。

　各トラバース機構１６において、支持板２５が図示しないガイドレールを介して加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの回転軸線の方向に沿って移動可能に支持台２１上に支持されている。各支持板２５上には、ボビン１３Ａ，１３Ｂのうちの対応する一方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が支持されている。また、各支持板２５上には、スピンドル装置２６を回転させて、ボビン１３Ａ，１３Ｂのうちの対応する一方を回転させるための回転用モータ２８が支持されている。各支持台２１上にはトラバース用モータ２９が配置され、トラバース用モータ２９には、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ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３０が連結されており、トラバース用ボールネジ３０には、支持板２５に固定されるトラバース用ナット３１が螺合している。トラバース用モータ２９の回転により、トラバース用ボールネジ３０及びトラバース用ナット３１を介して支持板２５が往復移動されて、ボビン１３Ａ，１３Ｂが回転軸線の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、ワイヤ１２が加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間において所定のサイクルで往復動するように、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂが所定サイクルで往復回転される。加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの回転方向に応じて、一方のボビン１３Ａは加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間にワイヤ１２を供給する供給側ボビンとして作用するとともに、他方のボビン１３Ｂは加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間のワイヤ１２を巻き取る巻き取り側ボビンとして作用する。このとき、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れる。このトラバース動作により、ワイヤ１２の張力が変動することを抑制された状態で、供給側のボビン１３Ａからワイヤ１２が供給されるとともに、巻き取り側のボビン１３Ｂに加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間のワイヤ１２が均一の巻きピッチで巻き取られる。

　そして、前記加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂ及びボビン１３Ａ，１３Ｂの回転にともない、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの間に掛け渡されたワイヤ１２がその延長方向に沿って移動させられる。この状態で、砥粒を含むスラリがワイヤ１２上に供給され、サドルが下降されることによりワークＷがワイヤ１２に押し付けられて、そのワークＷが切断される。このとき、加工用ローラ１１Ａとボビン１３Ａとの間、および加工用ローラ１１Ｂとボビン１３Ｂとの間において、それぞれセンサ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による検出結果に基づいて、張力調整機構１７の調整用モータ２２により、ボビン１３Ａ，１３Ｂが加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂに対して接近または離間させられて、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）　このワイヤソーは、ボビン１３Ａ，１３Ｂ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二つのトラバース機構１６と、加工用ローラ１１Ａとボビン１３Ａとの間、及び加工用ローラ１１Ｂとボビン１３Ｂとの間において、それぞれワイヤ１２の張力を検出するための二つのセンサ１８と、そのセンサ１８による検出結果に基づいてボビン１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ移動させて、ワイヤ１２の張力を調整する二つの張力調整機構１７とを備えている。

　このため、トラバース機構１６と張力調整機構１７とを一体に設けて、ボビン１３Ａ，１３Ｂの支持装置１４Ａ，１４Ｂの各々に設けることができる。よって、従来構成とは異なり、加工用ローラ１１Ａとボビン１３Ａとの間、及び加工用ローラ１１Ｂとボビン１３Ｂとの間に、ダンサローラ式の張力調整装置および複数のガイドローラを配置する必要はなく、その配置のためのスペースを確保する必要はない。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、ボビン１３Ａ，１３Ｂを加工用ローラ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、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂとボビン１３Ａ，１３Ｂとの間の複数のガイドローラが省略されるため、ワイヤ１２の走行方向がガイドローラによって転換されない。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を防止し、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から発生す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の設置位置に関する制約が少なく、センサ１８は、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でき、メンテナンスの負担を軽減できる。

　（３）　このワイヤソーにおいては、ボビン１３Ａ，１３Ｂの回転軸線が加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの回転軸線と平行に延びるように配置されている。このため、加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂとボビン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。またボビン１３Ａ，１３Ｂを加工用ローラ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。

　・　ボビン１３Ａ，１３Ｂの回転軸線を加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂの回転軸線と異なった方向に延びるように配置してもよい。この場合には、必要に応じて、ボビン１３Ａ，１３Ｂと加工用ローラ１１Ａ，１１Ｂとの間にガイドローラを配置してもよい。

　・　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してもよい。

　１１Ａ，１１Ｂ…加工用ローラ、１２…ワイヤ、１３Ａ，１３Ｂ…ボビン、１４Ａ，１４Ｂ…支持装置、１６…トラバース機構、１７…張力調整機構、１８…センサ、２１…支持台、２２…調整用モータ、２３…調整用ボールネジ、２４…調整用ナット、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、３０…トラバース用ボールネジ、３１…トラバース用ナット、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た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請求項１に記載のワイヤソー。
　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４に記載のワイヤソー。