JPH1058439A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤソーの加工用ローラにおいて、アウター
ローラをインナーローラに嵌着した状態で、それらの接
触面に錆が発生するのを防ぎ、アウターローラをインナ
ーローラに対し容易に脱着交換可能とする。 【解決手段】ワイヤを所定ピッチで巻回する加工用ロー
ラ１３，１４を、支持軸３６に回転可能に支持されたイ
ンナーローラ３７と、そのインナーローラ３７に着脱可
能に嵌着されたアウターローラ４２とから構成する。ア
ウターローラ４２を、内側の芯筒４３と外側の溝形成筒
４４との二層構造とする。インナーローラ３７を金属材
料で形成し、アウターローラ４２の芯筒４３をインナー
ローラ３７と異なった無機質材料で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤを用い
て、半導体材料、磁性材料、セラミック等の脆性材料よ
りなるワークに対し、切断加工を施すワイヤソーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のワイヤソーにおいては、複数の
加工用ローラが所定間隔おきに配設され、それらのロー
ラの外周には多数の環状溝が所定ピッチで形成されてい
る。また、各加工用ローラ間において環状溝には１本の
ワイヤが順に巻回されている。そして、ワイヤが走行さ
れながら、そのワイヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供給
され、この状態でワイヤに対しワークが押し付け接触さ
れて、ワークに切断加工が施されるようになっている。

【０００３】この種のワイヤソーにおいて、ワークの加
工を継続していると、加工用ローラ上の環状溝が次第に
摩耗して加工精度が低下するおそれがある。このため、
ワイヤソーにおいては、各加工用ローラを、支持軸に回
転可能に支持されたインナーローラと、そのインナーロ
ーラに着脱可能に嵌着されたアウターローラとから構成
している。

【０００４】そして、アウターローラを、内側の芯筒と
外側の溝形成筒との二層構造とし、その溝形成筒の外周
面に環状溝を形成している。環状溝が摩耗した場合に
は、アウターローラをインナーローラに対し脱着して、
新しいものと交換するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のワイ
ヤソーにおいては、インナーローラとアウターローラの
芯筒とが鉄系等の同質の金属材料により形成されてい
た。そのため、アウターローラをインナーローラに嵌着
した状態でアウターローラの芯筒とインナーローラとの
接触面に錆が発生しやすい。このように錆が発生する
と、アウターローラをインナーローラに対して脱着交換
する際に、それらの接触面が腐食結合状態にあって、脱
着交換作業がきわめて困難になるという問題があった。

【０００６】また、この従来のワイヤソーにおいては、
アウターローラの芯筒が熱膨張係数の大きな鉄系等の金
属材料により形成されている。このため、加工運転時の
摩擦熱等に起因する温度上昇に伴い、アウターローラの
外径が膨張変形して、加工精度が著しく低下するという
問題もあった。

【０００７】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。その主たる
目的は、加工用ローラにおけるアウターローラをインナ
ーローラに嵌着した状態でそれらの接触面に錆が発生す
るのを防止することができ、アウターローラをインナー
ローラに対し容易に脱着交換することができるワイヤソ
ーを提供することにある。

【０００８】この発明の更なる目的は、加工用ローラに
おけるアウターローラの外径が、温度変化に伴って膨張
変形するのを抑制することができ、その膨脹変形により
加工精度が低下するの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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のワイヤ並びにそれを用いた硬脆材料の
加工方法及びワイヤソーにおいては、特許請求の範囲の
各請求項に記載のように構成したものである。

【００１０】請求項１に記載のワイヤソーでは、加工用
ローラにおけるインナーローラとアウターローラの芯筒
とが異なった材料で形成されている。このため、アウタ
ーローラをインナーローラに嵌着した使用状態で、それ
らの接触面に錆が発生することはない。よって、アウタ
ーローラをインナーローラに対し脱着交換する際に、そ
れらの接触面が腐食結合していることはなく、脱着交換
作業を容易に行うことができる。

【００１１】また、請求項２〜請求項４に記載のワイヤ
ソーでは、加工用ローラにおけるインナーローラが金属
材料で形成され、アウターローラの芯筒がカーボンまた
はセラミックよりなる無機質材料で形成されている。こ
の無機質材料は熱膨張係数が小さいため、加工運転時に
温度変化しても、アウターローラの外径が大きく膨張変
形することはない。よって、その膨脹変形により加工精
度が低下するのを防止することができる。

【００１２】さらに、請求項２〜請求項４に記載のワイ
ヤソーでは、加工用ローラにおけるアウターローラの芯
筒が、カーボンまたはセラミックよりなる無機質材料で
形成されている。この無機質材料は金属材料に比較して
比重が小さいため、アウターローラ全体が軽量になる。
よって、インナーローラに対してアウターローラを脱着
交換する際に、アウターローラを容易に取り扱うことが
できる。

【００１３】しかも、請求項２〜請求項４に記載のワイ
ヤソーでは、加工用ローラのアウターローラが軽量にな
っているため、ワイヤの双方向走行による加工運転時
に、加工用ローラの慣性モーメントの影響を受けること
なく、加工用ローラの回転方向を反転させることができ
る。よって、ワイヤの双方向走行の加工運転時における
サイクルタイムを短縮することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明のワイヤソーの一
実施形態を図面に基づいて説明する。図２及び図３に示
すように、切断機構１１は装置フレーム１２上に装設さ
れている。この切断機構１１は平行に延びる加工用駆動
ローラ１３及び加工用被動ローラ１４を備え、それらの
外周には多数の環状溝１３ａ，１４ａが所定ピッチで形
成されている。尚、図面においては理解を容易にするた
めに、環状溝１３ａ，１４ａの数を実際よりも少なく描
いてある。

【００１５】１本の線材よりなるワイヤ１５は前記加工
用ローラ１３，１４の各環状溝１３ａ，１４ａに連続的
に巻回されている。図示しない駆動用モータにより加工
用駆動ローラ１３が回転され、ワイヤ１５の走行による
被動ローラ１４の従動を伴いながら、ワイヤ１５が双方
向に所定の走行速度で走行される。すなわち、ワイヤ１
５は１０ｍ前進、９ｍ後退というような動作を繰り返
し、全体として歩進的に前進する。

【００１６】ワーク支持機構１９は前記切断機構１１の
上方において、フレーム１２に上下動可能に支持され、
その下部には硬脆材料よりなるワーク２０が着脱自在に
セットされる。ワーク昇降用モータ２１はフレーム１２
上に配設され、このモータ２１により図示しないボール
スクリュー等を介してワーク支持機構１９が上下動され
る。加工用ローラ１３，１４間のワイヤ１５の上方には
遊離砥粒を含むスラリをワイヤ１５上に供給するための
スラリ供給装置（図示しない）が設けられている。

【００１７】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１５が切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間で
一方向に歩進的に走行されながら、ワーク支持機構１９
が切断機構１１に向かって下降される。このとき、スラ
リ供給装置によりワイヤ１５上へ遊離砥粒を含むスラリ
が供給されるとともに、そのワイヤ１５に対しワーク２
０が押し付け接触され、ラッピング作用によってワーク
２０がスライス加工される。

【００１８】リール機構２２は前記フレーム１２上に装
設され、ワイヤ１５を繰り出すための繰出しリール２３
と、ワイヤ１５を巻き取るための巻取りリール２４とを
備えている。尚、前述のように、ワイヤ１５が前進後退
の双方向に走行されるため、ワイヤ１５の巻取りと繰出
しとは交互に行われるが、ここでは説明の便宜上、繰出
しリール２３と巻取りリール２４とした。

【００１９】回転方向及び回転速度を変更可能なサーボ
モータよりなる一対のリール回転用モータ２５，２６は
フレーム１２に配設され、それらのモータ軸にはリール
２３，２４が連結されている。トラバース機構２７はリ
ール機構２２に隣接してフレーム１２上に装設され、繰
出しリール２３からのワイヤ１５の繰出し及び巻取りリ
ール２４へのワイヤ１５の巻取りをトラバースしながら
案内する。

【００２０】そして、前記リール機構２２の両リール２
３，２４の回転により、繰出しリール２３から切断機構
１１へワイヤ１５が繰り出されるとともに、加工後のワ
イヤ１５が巻取りリール２４に巻き取られる。

【００２１】張力付与機構２８及びガイド機構２９は、
前記リール機構２２と切断機構１１との間に配設されて
いる。そして、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４
間に巻回されたワイヤ１５の両端が、ガイド機構２９の
各ガイドローラ３０を介して張力付与機構２８に掛装さ
れている。この状態で、張力付与機構２８により、加工
用ローラ１３，１４間のワイヤ１５に所定の張力が付与
される。

【００２２】張力低減機構３１は、前記リール機構２２
と張力付与機構２８との間に配設され、一対の回転ロー
ラ３２を備えている。そして、これらの回転ローラ３２
にはワイヤ１５が掛装され、両回転ローラ３２が回転さ
れることによって、張力付与機構２８からリール機構２
２の各リール２３，２４側へ波及するワイヤ１５の張力
が低減されるようになっている。

【００２３】次に、前記加工用駆動ローラ１３の構成に
ついて詳細に説明すると、図１に示すように、ブラケッ
ト３５はフレーム１２上に配設され、その前面には支持
軸３６が突設されている。円筒状のインナーローラ３７
は複数のベアリング３８を介して支持軸３６に回転可能
に支持され、その基端には駆動用プーリ１７が固定さ
れ、ベルト１８を介して回転される。

【００２４】取付リング４０は前記インナーローラ３７
の先端に螺着されている。ガイド筒４１は支持軸３６の
先端に取り付けられ、その外周面には先細テーパ状のガ
イド面４１ａが形成されている。アウターローラ４２は
支持軸３６に着脱可能に嵌着され、内側の芯筒４３と外
側の溝形成筒４４との二層構造になっている。抜け止め
フランジ４５は複数のネジ４６により取付リング４０に
着脱可能に取り付けられ、この抜け止めフランジ４５が
アウターローラ４２の先端面に当接することにより、ア
ウターローラ４２がインナーローラ３７上に一体回転可
能に抜け止め保持されている。

【００２５】嵌合体４７は中心のテーパ状嵌合孔４７ａ
において、前記ガイド筒４１のガイド面４１ａに着脱可
能に嵌合され、その外周にはベアリング４８を介して両
加工用ローラ１３，１４共通の支持板４９が取着されて
いる。そして、この支持板４９の脚部４９ａが前記装置
フレーム１２の上面に接合されることにより、支持軸３
６の先端部がフレーム１２上に支持されている。

【００２６】操作ネジ５０は前記ガイド筒４１の端面中
央に回動可能に突設され、その先端には操作ハンドル５
１が取り付けられている。ナット５２は嵌合体４７に貫
通固定され、操作ネジ５０に螺合されている。そして、
操作ハンドル５１により操作ネジ５０を回転させたと
き、ナット５２を介して嵌合体４７がガイド筒４１に対
し軸線方向の外方に相対移動され、嵌合体４７の嵌合孔
４７ａがガイド筒４１のガイド面４１ａに対して、押し
付け嵌合または引き抜き離間される。

【００２７】さて、この実施形態においては、前記イン
ナーローラ３７が鉄系の金属材料により形成されてい
る。また、アウターローラ４２の芯筒４３は、インナー
ローラ３７の材料とは異なった無機質材料により形成さ
れ、この無機質材料としては、例えば強化繊維を含むカ
ーボンあるいはセラミックが使用されている。さらに、
アウターローラ４２の溝形成筒４４はウレタンにより形
成され、その外周には前記環状溝１３ａ，１４ａが所定
ピッチで形成されている。

【００２８】次に、前記のように構成されたワイヤソー
の動作について説明する。このワイヤソーにおいては、
ワイヤ１５がリール機構２２の繰出しリール２３から繰
り出され、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間に
おいて歩進的に走行された後、巻取りリール２４に巻き
取られる。そして、スラリ供給装置により加工用ローラ
１３，１４間のワイヤ１５上に遊離砥粒を含むスラリが
供給されながら、ワーク支持機構１９の下降によりワイ
ヤ１５に対してワーク２０が押し付け接触される。これ
により、ワーク２０が所定の厚さに切断加工される。

【００２９】この加工運転に伴い、加工用ローラ１３，
１４上の環状溝１３ａ，１４ａが摩耗した場合には、操
作ハンドル５１により操作ネジ５０を回転させる。する
と、ナット５２を介して嵌合体４７がガイド筒４１に対
し軸線方向の外側に相対移動され、嵌合体４７の嵌合孔
４７ａが、ガイド筒４１のガイド面４１ａに対して引き
抜き離間される。これにより、支持板４９を嵌合体４７
とともに、支持軸３６の先端から取り外すことができ
る。

【００３０】その後、ネジ４６を緩めて抜け止めフラン
ジ４５を取付リング４０上から取り外すと、アウターロ
ーラ４２の先端側が開放される。この状態で、アウター
ローラ４２をインナーローラ３７の外周から抜き取っ
て、新しいものと交換すればよい。そして、新しいアウ
ターローラ４２の取り付け後は、前記の取り外し時とほ
ぼ逆順にて抜け止めフランジ４５及び支持板４９を取着
することにより、アウターローラ４２をインナーローラ
３７上に抜け止め保持することができる。

【００３１】この実施形態によって期待できる効果を以
下に記載する。 （ａ） この実施形態のワイヤソーでは、加工用ローラ
１３，１４におけるインナーローラ３７とアウターロー
ラ４２の芯筒４３とが異なった材料で形成されている。
このため、アウターローラ４２をインナーローラ３７に
嵌着した使用状態で、それらの接触面に錆が発生するこ
とがない。従って、環状溝１３ａ，１４ａの摩耗時に、
アウターローラ４２をインナーローラ３７に対して脱着
交換する場合、それらの接触面が腐食結合していること
はなく、脱着交換作業を容易に行うことができる。

【００３２】（ｂ） 加工用ローラ１３，１４における
インナーローラ３７が金属材料で形成され、アウターロ
ーラ４２の芯筒４３がカーボンまたはセラミックよりな
る無機質材料で形成されている。この無機質材料は、例
えばカーボンにおいては０〜０．０７×１０^-6であるよ
うに熱膨張係数が極めて小さいため、加工運転時にアウ
ターローラ４２の外径が大きく膨張変形することはな
い。従って、アウターローラ４２の膨脹変形により、加
工精度が低下するのを防止することができる。

【００３３】（ｃ） 前記のように、加工用ローラ１
３，１４におけるアウターローラ４２の芯筒４３がカー
ボンまたはセラミックよりなる無機質材料で形成されて
いる。この無機質材料の比重は、例えばカーボンにおい
ては１．８であるように、鉄系の金属材料に比較して比
重が１／４程度に小さいため、アウターローラ４２全体
を軽量化することができる。従って、インナーローラ３
７に対してアウターローラ４２を脱着交換する際に、ア
ウターローラ４２を容易に取り扱うことが可能となる。

【００３４】（ｄ） 加工用ローラ１３，１４のアウタ
ーローラ４２が軽量になっているため、ワイヤ１５の双
方向走行における走行方向転換時に、加工用ローラ１
３，１４の質量による慣性モーメントの影響を抑制する
ことができる。このため、加工用ローラ１３，１４の回
転方向を迅速に反転させることができて、ワイヤ１５の
方向転換におけるサイクルタイムを短縮することがで
き、加工能率を向上させることができる。

【００３５】尚、この発明を次のように変更して具体化
することも可能である。 （１） インナーローラ３７を、前記実施形態の金属材
料とは異なった材料、例えばアルミニウム合金等で形成
すること。

【００３６】（２） アウターローラ４２の芯筒４３
を、前記実施形態の無機質材料とは異なった材料、例え
ばＦＲＰで形成すること。 前記（１）及び（２）の場合も前記実施形態と同様な効
果を享受できる。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、加工用ローラにおけるアウターローラをイ
ンナーローラに嵌着した状態で、それらの接触面に錆が
発生するのを防止することができ、アウターローラをイ
ンナーローラに対し容易に脱着交換することができる。

【００３８】請求項２〜請求項４に記載の発明によれ
ば、加工用ローラにおけるアウターローラの外径が、温
度変化に伴って膨張変形するのを抑制することができ、
その膨脹変形により加工精度が低下するのを防止するこ
とができる。

【００３９】請求項２〜請求項４に記載の発明によれ
ば、加工用ローラにおけるアウターローラを軽量にする
ことができ、インナーローラに対してアウターローラを
脱着交換する際に、アウターローラを容易に取り扱うこ
とができる。

【００４０】請求項２〜請求項４に記載の発明によれ
ば、加工用ローラにおけるアウターローラを軽量にする
ことができるため、加工運転時における加工用ローラの
慣性モーメントの影響を抑制することができて、ワイヤ
の双方向走行による加工時のサイクルタイムを短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のワイヤソーの加工用駆動ローラを示
す部分断面図。

【図２】 ワイヤソーの全体を示す正面図。

【図３】 そのワイヤソーの平面図。

【符号の説明】

１１…切断機構、１３…加工用駆動ローラ、１４…加工
用被動ローラ、１３ａ，１４ａ…環状溝、１５…ワイ
ヤ、１９…ワーク支持機構、２０…ワーク、３６…支持
軸、３７…インナーローラ、４２…アウターローラ、４
３…芯筒、４４…溝形成筒。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の加工用ローラ間にワイヤを所定ピッ
   チで巻回し、そのワイヤを走行させながらワイヤに対し
   ワークを接触させて加工を施すようにしたワイヤソーに
   おいて、 前記加工用ローラを、支持軸に回転可能に支持されたイ
   ンナーローラと、そのインナーローラに着脱可能に嵌着
   されたアウターローラとから構成し、そのアウターロー
   ラを内側の芯筒と外側の溝形成筒との二層構造とし、前
   記インナーローラとアウターローラの芯筒とを異なった
   材料で形成したワイヤソー。
2. 【請求項２】前記インナーローラを金属材料で形成し、
   アウターローラの芯筒を無機質材料で形成した請求項１
   に記載のワイヤソー。
3. 【請求項３】前記アウターローラの芯筒をカーボンによ
   り形成した請求項２に記載のワイヤソー。
4. 【請求項４】前記アウターローラの芯筒をセラミックに
   より形成した請求項２に記載のワイヤソー。