(57)【要約】【課題】  砥粒の電着効率を高めることによって短時間で電着することができ、装置の小型化が容易な電着砥粒ワイヤ工具の作製方法と作製装置を提供する。【解決手段】  砥粒電着槽が回転式ドラム槽３１と固定式ドラム槽３４から構成され、回転式ドラム槽３１の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤ２０１を沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤ２０１を入れ、ワイヤ巻取り機９０にて巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤ２０１を周回走行させながら、ほぼ同時に回転式ドラム槽３１を回転させ、周回走行中のワイヤ２０１と砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ２０１表面に砥粒を電着させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液供給ポンプにてメッキ液と砥粒からなる懸濁液を砥粒電着槽に供給し、砥粒電着槽内に配された回転式ドラム槽の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤを沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤを入れ、ワイヤ巻取り機にてワイヤを巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤを周回走行させながら、駆動手段にて回転式ドラム槽を回転させ、周回走行中のワイヤと砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ表面に砥粒を電着させることを特徴とする電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項２】
前記ワイヤと前記鍔部をほぼ同時に周回走行させることを特徴とする請求項１記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項３】
前記鍔部の周回速度を前記ワイヤの周回速度とほぼ等しい速度に設定することを特徴とする請求項１または２記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項４】
前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置され、この固定式ドラム槽内に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で前記ワイヤが立体交差することを特徴とする請求項１記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項５】
前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を周期的に供給することを特徴とする請求項４記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項６】
前記回転式ドラム槽と前記固定式ドラム槽の下方側の側面にそれぞれ所定間隔で貫通孔が形成され、前記回転式ドラム槽の上方からメッキ液を追加供給して、前記固定式ドラム槽の底部に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出することを特徴とする請求項５記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項７】
前記砥粒電着槽から取り出したワイヤを後メッキ槽に入れて、連続的に後メッキ処理を施すことを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項８】
前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、前記懸濁液を循環使用することを特徴とする請求項７記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項９】
前記鍔部の外側と前記鍔部の内側の両側から通電することを特徴とする請求項１記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法。
【請求項１０】
砥粒電着槽と、砥粒電着槽内に配されて駆動手段により回転する回転式ドラム槽と、砥粒電着槽内にメッキ液と砥粒との懸濁液を供給する液供給ポンプと、砥粒電着槽内に配されたアノード電極と、ワイヤを沿わせる搬送ローラと、ワイヤを巻き取るワイヤ巻取り機を備え、
前記回転式ドラム槽の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤを沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤを入れ、ワイヤ巻取り機にてワイヤを巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤを周回走行させながら、駆動手段にて回転式ドラム槽を回転させ、周回走行中のワイヤと砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ表面に砥粒を電着させることを特徴とする電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１１】
前記ワイヤ巻取り機と前記駆動手段とを同期運転することを特徴とする請求項１０記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１２】
前記ワイヤ巻取り機が前記駆動手段を兼ねており、タイミングベルトによって前記鍔部の周回速度と前記ワイヤの周回速度とを僅かに異ならせることを特徴とする請求項１１記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１３】
前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置され、この固定式ドラム槽に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で、前記ワイヤの進入高さと前記ワイヤの取り出し高さを異ならせることを特徴とする請求項１０記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１４】
前記液供給ポンプの配液口が前記固定式ドラム槽の内壁に向けて配され、前記回転式ドラム槽が所定回転する毎に、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を供給することを特徴とする請求項１３記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１５】
前記回転式ドラム槽と前記固定式ドラム槽の下方側の側面にそれぞれ所定間隔で貫通孔が形成され、前記回転式ドラム槽の内側からメッキ液を追加供給し、前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記回転式ドラム槽の下面に配されたカキ板にて前記固定式ドラム槽の底に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出することを特徴とする請求項１４記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１６】
前記砥粒電着槽から取り出した前記ワイヤに連続的に後メッキ処理を施すための後メッキ槽を設置することを特徴とする請求項１０記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１７】
前記後メッキ槽内に懸濁液攪拌槽が配置され、この懸濁液攪拌槽から前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽に前記懸濁液を供給し、前記固定式ドラム槽の底部に形成された前記懸濁液の排出口からの排液を前記懸濁液攪拌槽に戻すことを特徴とする請求項１６記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【請求項１８】
前記アノード電極が前記回転式ドラム槽の内側と前記鍔部の外側とにそれぞれ配されていることを特徴とする請求項１０記載の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着砥粒ワイヤ工具の作製方法、並びに電着砥粒ワイヤ工具の作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンエネルギーとしての太陽電池や、省電力としてのＬＥＤが脚光を浴びている。太陽電池はシリコン基板を材料としており、ＬＥＤはサファイア基板を材料としている。これら電子材料の基材となるシリコン、サファイア、水晶、ガラス、セラミックス等は、硬質脆性材料とも呼ばれ、硬くて割れ欠けが生じやすく、特にインゴットをウエハ状に切り出す等の切断加工が困難である。そこで、上記硬質脆性材料の切断工具として、砥粒をピアノ線（高炭素鋼線）、ステンレス線、又はタングステン線等からなる金属製ワイヤの単線（又は撚り線）の表面に固定（固着）させた固定砥粒ワイヤ工具が用いられている。上記砥粒の種類としては、褐色アルミナ系砥粒（Ａ）、白色アルミナ系砥粒（ＷＡ）、単結晶アルミナ系砥粒（ＨＡ）、黒色炭化ケイ素系砥粒（Ｃ）、緑色炭化ケイ素系砥粒（ＧＣ）、ジルコニアアルミナ砥粒（Ｚ）、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）等が挙げられる。
【０００３】
固定砥粒ワイヤ工具では、連続した長尺ワイヤの表面に所定の密度にて砥粒を均一に固着させる必要がある。砥粒を金属製ワイヤ表面に固着させる固着方法としては、樹脂コーティング法と電着法が知られている。樹脂コーティング法は、樹脂を接着剤として砥粒をワイヤ表面に固着（接着）させる方法であり、短時間で砥粒をワイヤに固着できるが、樹脂が柔らかいこと等から砥粒の固着力が弱く信頼性に乏しい。
電着法は、メッキ液中に砥粒を分散させて混合液（懸濁液）とし、この懸濁液中で電気メッキすることによって、ニッケルやコバルト等の金属をワイヤ表面に析出させ、砥粒をワイヤ表面に固着（電着）させる方法であり、砥粒の固着力が強く信頼性が高い。その反面、砥粒を電着させるためには所定時間メッキを析出させなければならず、メッキの析出に時間を要しワイヤ工具の製作時間が長くなるという問題点がある。
【０００４】
電着法によって砥粒をワイヤ表面に電着させる製造方法（製造装置）としては、特許文献１から３が文献公知となっている。また、本願出願人らは、電着法によって砥粒のワイヤへの強い固着力や高い信頼性を活かしつつ、ワイヤ工具の製作時間を短縮する作製方法を鋭意研究している（非特許文献１、２を参照）。
【０００５】
図１８は、電着砥粒ワイヤ工具を例示する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。電着砥粒ワイヤ工具とは、例えば砥粒（ダイヤモンド砥粒）２０３を、ワイヤ（ピアノ線）２０１の表面に、メッキ層（ニッケルメッキ層）２０５によって電着させた工具である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５５９５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１７０１号公報
【特許文献３】特開２００６−１１０７０３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】諏訪部仁，木下裕規，石川憲一：細線ダイヤモンドワイヤ工具の開発と加工特性，砥粒加工学会誌，（２００７），３５１−３５７頁
【非特許文献２】石川憲一，諏訪部仁，中村義浩：流水式電着法によるダイヤモンド電着ワイヤ工具の高速作製に関する研究，２００５年度精密工学会秋季大会学術講演論文集，（２００５），１０５９−１０６０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の電着法によれば、メッキの析出に時間を要するため、連続した長尺ワイヤの表面に砥粒を電着させるためには、メッキ槽の長さが数メートルから数十メートル以上もある大型のメッキ槽が必要となる。
このため、例えば特許文献１記載の電着砥粒ワイヤ工具の製造方法では、所定間隔で配されたプーリーにワイヤを張架させて、ジグザグ状に配することで、メッキ槽内でのワイヤの経路を長くさせている。
しかしながら、特許文献１記載の製造方法では、メッキ液中に分散させた砥粒が経時的に砥粒電着槽の底に沈殿（沈降）してしまう。また、メッキ液が非流動状態であるため、メッキ液に通電してから数秒後にワイヤ表面付近に陰極拡散層が生成し、砥粒の固着効率が低下する。つまり、ワイヤ表面近傍の電気二重層においてワイヤ表面にメッキが析出していくため、ワイヤの表面に近づくにつれて金属イオンの濃度が低下するため、電着を行ううちにワイヤ表面とメッキ液との間に濃度勾配（濃度分極）が生じ、ワイヤ表面での金属イオンとの反応が悪化する。この結果、メッキの析出量が低下し、時間とともに砥粒の電着効率が低下する。
【０００９】
特許文献２記載の電着砥粒ワイヤ工具の製造方法は、予め、砥粒の表面全体を金属コートしておき、この金属コートされた砥粒をワイヤに電着させることで、電着時間の短縮を図っている。
しかしながら、特許文献２記載の製造方法では、砥粒の表面全体が金属コートされているため、電着砥粒ワイヤ工具を使用するに際しては、シリコン等の被加工物へのワイヤ工具の作用面の表層の金属コートを除去して、切断に供する砥粒の一部を露出させる作業（いわゆるドレッシング作業）が必須となる。
【００１０】
特許文献３は、本願出願人らが出願し実用化した発明であり、メッキ液中に砥粒を分散させた混合液を一方向に流出させる中空管を備え、前記中空管内で混合液の流出方向と同じ方向にワイヤを走行させながら、前記中空管の内部で前記ワイヤ表面に砥粒を電着させることで、所定の密度にて砥粒を均一にワイヤに固着させることを可能としたものである。つまり、ワイヤ表面付近におけるメッキ液に流動性を持たせることで、前記陰極拡散層の成長を抑え金属イオンの補給を円滑にすることができるため、メッキ析出速度が向上する。
しかしながら、特許文献３記載の製造方法では、前記中空管の長さをあまり長く設定できないことから、電着法でのワイヤ工具を高速に作製することには限界がある。
【００１１】
これら上述の課題に鑑みて、本願出願人らは、前記中空管を用いずに電着法によって砥粒をワイヤに電着させる方法を鋭意研究した結果、メッキ液中で砥粒を沈殿させて堆積させ、堆積した砥粒沈殿物の中にワイヤを通し、ワイヤが砥粒沈殿物で埋まった状態で通電し、砥粒をワイヤに固着させるという方法を着想した。この方法は、ワイヤが砥粒沈殿物で埋まった状態で通電するため、砥粒を確実にワイヤの表面に電着させることができるが、メッキが析出するまでの時間はワイヤを動かさずに位置を固定しなければならないため、製作時間がとても長くなる。その上、時間の経過とともに堆積した砥粒沈殿物が締め固まってくるため、ワイヤを堆積した砥粒沈殿物の中に通し続けると、トンネル状の横穴が出来てしまい、砥粒の電着ムラや砥粒が電着されない箇所が出来てしまい、ワイヤの表面に所定の密度にて砥粒を均一に電着させることができないということが判明した。また、ワイヤ表面付近におけるメッキ液が非流動状態になると、上述の陰極拡散層が生成され、砥粒の電着効率が低下するという従前の問題点を有する。
【００１２】
そこで本発明の目的は、砥粒の電着効率を高めることによって短時間で電着することができ、装置の小型化が容易な電着砥粒ワイヤ工具の作製方法と作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電着砥粒ワイヤ工具の作製方法は、液供給ポンプにてメッキ液と砥粒からなる懸濁液を砥粒電着槽に供給し、砥粒電着槽内に配された回転式ドラム槽の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤを沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤを入れ、ワイヤ巻取り機にてワイヤを巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤを周回走行させながら、駆動手段にて回転式ドラム槽を回転させ、周回走行中のワイヤと砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ表面に砥粒を電着させることを特徴とする。
本発明の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置は、砥粒電着槽と、砥粒電着槽内に配されて駆動手段により回転する回転式ドラム槽と、砥粒電着槽内にメッキ液と砥粒との懸濁液を供給する液供給ポンプと、砥粒電着槽内に配されたアノード電極と、ワイヤを沿わせる搬送ローラと、ワイヤを巻き取るワイヤ巻取り機を備え、前記回転式ドラム槽の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤを沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤを入れ、ワイヤ巻取り機にてワイヤを巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤを周回走行させながら、駆動手段にて回転式ドラム槽を回転させ、周回走行中のワイヤと砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ表面に砥粒を電着させることを特徴とする。
【００１４】
これら本発明では、前記回転式ドラム槽の下方に形成された鍔部上に砥粒を沈殿させて砥粒溜まりを作り、この鍔部上に所定間隔で立設して配された搬送ローラにワイヤを沿わせて前記砥粒溜まりにワイヤを入れ、ワイヤ巻取り機にてワイヤを巻き取ることによって前記鍔部上でワイヤを周回走行させながら、駆動手段にて回転式ドラム槽を回転させ、周回走行中のワイヤと砥粒電着槽内に配されたアノード電極との間を通電してワイヤ表面に砥粒を電着させる。つまり、本発明によれば、ワイヤを周回走行させながら前記鍔部を周回走行させるので、ワイヤが砥粒溜まりで埋まった状態を維持しながらワイヤを通電することとなり、砥粒を確実にワイヤの表面に電着させる。
そして、ワイヤと前記鍔部の周回走行にともない、ワイヤ表面付近におけるメッキ液が流動状態となって、陰極拡散層の生成が抑制され、砥粒の電着効率が高くなる。
【００１５】
前記搬送ローラは、前記鍔部に固定された軸部と、この軸部の外周に回転自在に配されたローラから構成されるワイヤ搬送部品である。
前記搬送ローラを構成するローラの材質としては、摺動性が高く、絶縁性に優れ、耐薬品性のあるプラスチックが好ましい。前記ローラ材質としては、例えばポリエチレン、ポリアセタール、フッ素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。前記ローラ外周上の所定位置にそれぞれ前記ローラを周回する溝加工を施し、これら前記ローラの溝加工された箇所にワイヤを沿わせることで、ワイヤの周回軌道が所定位置から外れ難くなる。前記ローラの摺動性を高めるため、前記ローラの内側にベアリング等の摺動部材を組み込んでもよい。
【００１６】
前記ワイヤを周回走行させる周回軌道としては、円軌道（楕円軌道）、螺旋軌道、８の字軌道、Ｓ字軌道（逆Ｓ字軌道）等が挙げられる。
図１３は、本発明を適用した砥粒電着槽におけるワイヤの周回軌道を例示する図であり、（ａ）は円周軌道であり、（ｂ）は螺旋軌道であり、（ｃ）は８の字軌道であり、（ｄ）は逆Ｓ字軌道を例示している。例えば前記周回軌道を円軌道（図１３（ａ））とすれば、前記懸濁液中の砥粒溜まりにワイヤを入れて周回させることが容易である。例えば前記周回軌道を螺旋軌道（図１３（ｂ））とすれば、ワイヤの周回距離をさらに長くすることとなる。例えば前記周回軌道を８の字軌道（図１３（ｃ））や逆Ｓ字軌道（図１３（ｄ））とすれば、ワイヤ周回途中でワイヤの向きが反転することによって、ワイヤと搬送ローラの接触位置が反転するので、ワイヤ全周をくまなく前記砥粒溜まりに入れることが容易である。
【００１７】
本発明は、前記ワイヤと前記鍔部をほぼ同時に周回走行させることを特徴とする。また本発明は、前記ワイヤ巻取り機と前記駆動手段とを同期運転することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記ワイヤと前記鍔部をほぼ同時に周回走行させることで、ワイヤの無駄が少なくなり、ワイヤに効率的に砥粒を電着させる。前記ワイヤ巻取り機と前記駆動手段とを同期運転することで、ワイヤの巻取り開始に合わせて砥粒の電着を開始させ、ワイヤの巻取り停止に合わせて砥粒の電着を停止させるので、ワイヤの無駄が少ない。
【００１９】
本発明は、前記鍔部の周回速度を前記ワイヤの周回速度とほぼ等しい速度に設定することを特徴とする。本発明では、例えば前記ワイヤ巻取り機が前記駆動手段を兼ねており、タイミングベルトによって前記鍔部の周回速度と前記ワイヤの周回速度とを僅かに異ならせる。
【００２０】
本発明によれば、前記鍔部の周回速度を前記ワイヤの周回速度とほぼ等しい速度に設定することで、前記ワイヤと前記砥粒溜まりの相対速度の差を僅かなものとする。したがって、メッキが析出するまでの時間、前記ワイヤと前記砥粒溜まりの相対位置があまり変化せず、安定した状態で砥粒を確実にワイヤの表面に電着させる。
例えば前記ワイヤ巻取り機が前記駆動手段を兼ねており、タイミングベルトによって前記鍔部の周回速度と前記ワイヤの周回速度とを僅かに異ならせることで、前記ワイヤが前記搬送ローラと接触する接触位置が僅かずつずれることとなり、ムラなく均一に砥粒を電着させることができる。
【００２１】
本発明は、前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置され、この固定式ドラム槽内に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で前記ワイヤが立体交差することを特徴とする。本発明では、前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置され、この固定式ドラム槽に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で、前記ワイヤの進入高さと前記ワイヤの取り出し高さを異ならせることを特徴とする。
【００２２】
前記砥粒電着槽の形状としては、ドラム形（円筒形）、円環形、直方体形、バスタブ形、逆向き円錐形（漏斗形）等が挙げられる。
本発明によれば、前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置されることで、砥粒電着槽のサイズが最小となる。前記固定式ドラム槽内に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で前記ワイヤが立体交差することで、前記ワイヤ同士が接触することがないため、電着した砥粒がワイヤから脱落する心配がない。
例えば前記固定式ドラム槽に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で、前記ワイヤの進入高さよりも前記ワイヤの取り出し高さを若干高く設定し、前記ワイヤ出入口からワイヤを入れると、ワイヤが前記鍔部に立設配置された前記搬送ローラの外周に巻き付いて前記砥粒溜まりにワイヤが入る。そして、前記ワイヤ出入口からワイヤを取り出すと、ワイヤが前記搬送ローラの外周から前記鍔部の外側に向かって離れるため前記砥粒溜まりが崩される。したがって、前記回転式ドラム槽が１周する毎に、前記砥粒溜まりが崩されるので、砥粒の電着ムラや砥粒が電着されない箇所が出来てしまうことが防止され、砥粒をワイヤに均一に電着することができる。
【００２３】
本発明は、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を周期的に供給することを特徴とする。本発明では、例えば前記液供給ポンプの配液口が前記固定式ドラム槽の内壁に向けて配され、前記回転式ドラム槽が所定回転する毎に、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を供給する。
【００２４】
本発明によれば、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を周期的に供給することで、前記砥粒溜まりを周期的に作ることとなり、砥粒の電着ムラや砥粒が電着されない箇所が出来てしまうことが防止される。例えば前記液供給ポンプの配液口が前記固定式ドラム槽の内壁に向けて配され、前記回転式ドラム槽が所定回転する毎に、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を供給することで、前記回転式ドラム槽の所定回転毎に前記砥粒溜まりを作ることとなる。前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を供給するならば、一度ワイヤが砥粒溜まりから出ることで崩された砥粒溜まりが、直ちに再形成される。
【００２５】
本発明は、前記回転式ドラム槽と前記固定式ドラム槽の下方側の側面にそれぞれ所定間隔で貫通孔が形成され、前記回転式ドラム槽の上方からメッキ液を追加供給して、前記固定式ドラム槽の底部に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出することを特徴とする。本発明では、例えば前記回転式ドラム槽と前記固定式ドラム槽の下方側の側面にそれぞれ所定間隔で貫通孔が形成され、前記回転式ドラム槽の内側からメッキ液を追加供給し、前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記回転式ドラム槽の下面に配されたカキ板にて前記固定式ドラム槽の底に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出する。
【００２６】
本発明によれば、前記回転式ドラム槽の上方からメッキ液を追加供給することで、前記ワイヤを前記搬送ローラに巻き付け周回させる周回軌道の内側においてもメッキ液が流動して陰極拡散層の生成が抑制され、より高い砥粒の電着効率が得られる。本発明によれば、例えば前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記回転式ドラム槽の下面に配されたカキ板にて前記固定式ドラム槽の底に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出することで、砥粒を効果的に回収することができる。
【００２７】
本発明は、前記砥粒電着槽から取り出したワイヤを後メッキ槽に入れて、連続的に後メッキ処理を施すことを特徴とする。また本発明は、前記砥粒電着槽に入れる直前にワイヤを脱脂することが好ましい。
【００２８】
電着法にて砥粒を固着させるためには所定時間メッキを析出させなければならない。本願出願人らの研究により、前記砥粒溜まりにワイヤを入れた状態で電着する場合に比べて、メッキ液のみを用いて電着する場合の方がメッキの析出速度が数倍速くなることがわかった。これは、前記砥粒溜まりにワイヤを入れた状態では通電電流が弱くなることに起因する。
本発明によれば、上述の砥粒をワイヤに電着する作業では、砥粒が後メッキ工程で脱落しない程度に必要最小限度のメッキ厚みで電着処理を行い、引き続き、前記砥粒電着槽から取り出したワイヤに連続的に後メッキすることにより充分なメッキ厚みの電着処理を施すことで、砥粒の実質的な電着時間を短縮することができる。
さらに、前記砥粒電着槽に入れる直前にワイヤを脱脂することで、脱脂後のワイヤを保管する等の手間が省けることとなり、高品質の電着砥粒ワイヤ工具を連続して作製することができる。
【００２９】
本発明は、前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、前記懸濁液を循環させることを特徴とする。
【００３０】
均一に安定してメッキを析出させるためには、メッキ槽の容量が大きいことが好ましい。
本発明によれば、前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、前記懸濁液を循環させることで、砥粒電着槽を小型にした場合においても、大容量のメッキ液を循環使用することができ、均一に安定してメッキを析出させることができる。例えば前記後メッキ槽内に懸濁液攪拌槽が配置され、この懸濁液攪拌槽から前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽に前記懸濁液を供給し、前記固定式ドラム槽の底部に形成された前記懸濁液の排出口からの排液を前記懸濁液攪拌槽に戻す構成とすれば、前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、それぞれメッキ液を共用しつつ、メッキ液とは区別して前記懸濁液を循環させることができる。
【００３１】
本発明は、前記鍔部の外側と前記鍔部の内側の両側から通電することを特徴とする。本発明では、例えば前記アノード電極が前記回転式ドラム槽の内側と前記鍔部の外側とにそれぞれ配されている。
【００３２】
本発明によれば、前記アノード電極が前記回転式ドラム槽の内側と前記鍔部の外側とにそれぞれ配されていることで、前記ワイヤの周回軌道の内側と前記ワイヤの周回軌道の外側の両側から前記ワイヤを通電することとなり、前記ワイヤへの通電電流を均一にでき、しかも通電電流を大きくできる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ワイヤを周回走行させながら前記鍔部を周回走行させるので、ワイヤが砥粒溜まりで埋まった状態を維持しながらワイヤを通電することとなり、砥粒を確実にワイヤの表面に電着させる。本発明によれば、前記ワイヤと前記鍔部をほぼ同時に周回走行させることで、ワイヤの無駄が少なくなり、ワイヤに効率的に砥粒を電着させる。前記ワイヤ巻取り機と前記駆動手段とを同期運転することで、ワイヤの巻取り開始に合わせて砥粒の電着を開始させ、ワイヤの巻取り停止に合わせて砥粒の電着を停止させるので、ワイヤの無駄が少ない。そして、ワイヤと前記鍔部の周回走行にともない、ワイヤ表面付近におけるメッキ液が流動状態となって、陰極拡散層の生成が抑制され、砥粒の電着効率が高くなる。
【００３４】
本発明によれば、前記鍔部の周回速度を前記ワイヤの周回速度とほぼ等しい速度に設定することで、前記ワイヤと前記砥粒溜まりの相対速度の差を僅かなものとし、メッキが析出するまでの時間、前記ワイヤと前記砥粒溜まりの相対位置があまり変化せず、安定した状態で砥粒を確実にワイヤの表面に電着させる。例えば前記ワイヤ巻取り機が前記駆動手段を兼ねており、タイミングベルトによって前記鍔部の周回速度と前記ワイヤの周回速度とを僅かに異ならせることで、前記ワイヤが前記搬送ローラと接触する接触位置が僅かずつずれることとなり、ムラなく均一に砥粒を電着させることができる。
【００３５】
本発明によれば、前記鍔部の外側に固定式ドラム槽が同心配置されることで、砥粒電着槽のサイズが最小となる。前記固定式ドラム槽内に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で前記ワイヤが立体交差することで、前記ワイヤ同士が接触することがないため、電着した砥粒がワイヤから脱落する心配がない。例えば前記固定式ドラム槽に設けられた前記回転式ドラム槽へのワイヤ出入口で、前記ワイヤの進入高さよりも前記ワイヤの取り出し高さを若干高く設定し、前記ワイヤの出入口からワイヤを入れると、ワイヤが前記鍔部に立設配置された前記搬送ローラの外周に巻き付いて前記砥粒溜まりにワイヤが入る。そして、前記ワイヤ出入口からワイヤを取り出すと、ワイヤが前記搬送ローラの外周から前記鍔部の外側に向かって離れるため前記砥粒溜まりが崩される。したがって、前記回転式ドラム槽が１周する毎に、前記砥粒溜まりが崩されるので、砥粒の電着ムラや砥粒が電着されない箇所が出来てしまうことが防止され、砥粒をワイヤに均一に電着することができる。
【００３６】
本発明によれば、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を周期的に供給することで、前記砥粒溜まりを周期的に作ることとなり、砥粒の電着ムラや砥粒が電着されない箇所が出来てしまうことが防止される。例えば前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記液供給ポンプが前記固定式ドラム槽の内壁に沿わせて前記懸濁液を供給するならば、一度ワイヤが砥粒溜まりから出ることで崩された砥粒溜まりが、直ちに再形成される。
【００３７】
本発明によれば、前記回転式ドラム槽の上方からメッキ液を追加供給することで、前記ワイヤを前記搬送ローラに巻き付け周回させる周回軌道の内側においてもメッキ液が流動して陰極拡散層の生成が抑制され、より高い砥粒の電着効率が得られる。本発明によれば、例えば前記回転式ドラム槽が１回転する毎に、前記回転式ドラム槽の下面に配されたカキ板にて前記固定式ドラム槽の底に堆積した前記砥粒をメッキ液とともに排出することで、砥粒を効果的に回収することができる。
【００３８】
本発明によれば、上述の砥粒をワイヤに電着する作業では、砥粒が後メッキ工程で脱落しない程度に必要最小限度のメッキ厚みで電着処理を行い、引き続き、前記砥粒電着槽から取り出したワイヤに連続的に後メッキすることにより充分なメッキ厚みの電着処理を施すことで、砥粒の実質的な電着時間を短縮することができる。
本発明によれば、前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、前記懸濁液を循環させることで、砥粒電着槽を小型にした場合においても、大容量のメッキ液を循環使用することができ、均一に安定してメッキを析出させることができる。例えば前記後メッキ槽内に懸濁液攪拌槽が配置され、この懸濁液攪拌槽から前記液供給ポンプにより前記砥粒電着槽に前記懸濁液を供給し、前記固定式ドラム槽の底部に形成された前記懸濁液の排出口からの排液を前記懸濁液攪拌槽に戻す構成とすれば、前記砥粒電着槽と前記後メッキ槽との間で、それぞれメッキ液を共用しつつ、メッキ液とは区別して前記懸濁液を循環させることができる。
【００３９】
本発明によれば、前記アノード電極が前記回転式ドラム槽の内側と前記鍔部の外側とにそれぞれ配されていることで、前記ワイヤの周回軌道の内側と前記ワイヤの周回軌道の外側の両側から前記ワイヤを通電することとなり、前記ワイヤへの通電電流を均一にでき、しかも通電電流を大きくできる。
したがって、これら本発明によって、砥粒の電着効率を高めることによって短時間で電着することができ、装置の小型化が容易な電着砥粒ワイヤ工具の作製装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した電着砥粒ワイヤ工具の作製装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】上記実施形態の砥粒電着槽を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態の砥粒電着槽のワイヤ出入口付近の内部構造を示す斜視図である。
【図４】上記実施形態の砥粒電着槽のワイヤ出入口付近を拡大して示す斜視図である。
【図５】上記実施形態の砥粒電着槽の配液口付近を拡大して示す斜視図である。
【図６】上記実施形態の砥粒電着槽とワイヤ巻取り機を上方から見た平面図である。
【図７】上記実施形態の砥粒電着槽の鍔部付近を側面から見た断面図である。
【図８】上記実施形態の搬送ローラを示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図９】上記実施形態の搬送ローラとワイヤの関係を示す側面図である。
【図１０】上記実施形態の砥粒電着槽保温機構を示す斜視図である。
【図１１】上記実施形態の後メッキ槽を示す斜視図である。
【図１２】本発明を適用した電着砥粒ワイヤ工具の作製手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明を適用した砥粒電着槽におけるワイヤの周回軌道を例示する図である。
【図１４】本発明を適用した砥粒電着槽の鍔部付近における砥粒溜まりを示す外観写真であり、（ａ）は回転式ドラム槽の外壁に沿わせて懸濁液を供給した場合の外観写真であり、（ｂ）は固定式ドラム槽の内壁に沿わせて懸濁液を供給した場合の外観写真である。
【図１５】本発明により作製した電着砥粒ワイヤ工具を顕微鏡観察した外観写真である。
【図１６】本発明により作製した電着砥粒ワイヤ工具を顕微鏡観察した外観写真である。
【図１７】本発明を適用した電着砥粒ワイヤ工具を例示する断面図であり、（ａ）は砥粒電着直後の状態を示しており、（ｂ）は後メッキした状態を示している。
【図１８】電着砥粒ワイヤ工具を例示する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（電着砥粒ワイヤ工具の作製装置）
図１は、本発明を適用した電着砥粒ワイヤ工具の作製装置の全体構成を示す構成図である。本実施形態の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置１は、ボビンに巻いてある芯線２０１に所定のテンションをかけて送り出す芯線送り出し部１０と、電着する直前に芯線２０１を洗浄する洗浄槽２０と、洗浄済みの芯線２０１に砥粒２０３を電着する砥粒電着槽３０と、砥粒が電着されたワイヤ工具２００を後メッキする後メッキ槽６０と、後メッキしたワイヤ工具２００を洗浄する洗浄槽８０と、出来上がったワイヤ工具２００をボビンに巻き取るワイヤ巻取り機９０からなる。ワイヤ工具２００や芯線２０１は、所定個所に配された滑車Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に引っ掛けられて、芯線送り出し部１０からワイヤ巻取り機９０まで搬送される。本実施形態では、ワイヤ巻取り機９０にて出来上がったワイヤ工具２００を巻き取ることで、ワイヤ工具２００や芯線２０１が引っ張られて、順次送り出される構成となっている。なお、本実施形態では、芯線２０１への前洗浄と砥粒の電着と後メッキと後洗浄が連続して行われるため、説明の都合上、砥粒が電着されたワイヤ工具と後メッキしたワイヤ工具と洗浄したワイヤ工具の符号は同じ符号を使用している。
【００４２】
本実施形態の芯線送り出し部１０は、芯線ボビンを取り付ける軸部を備え、芯線ボビンの両側から軸部にそれぞれスラストワッシャが取り付けられ、芯線ボビンの片側でゴムクッションを介してダブルナットで締め付ける構造となっている。
本実施形態によれば、伸縮性のあるゴムクッション及び自己潤滑性を有するスラストワッシャを芯線ボビンと共に挟み込むことによって、所定範囲のテンションを保ちながら芯線（ワイヤ）２０１を送り出すことができる。本実施形態のワイヤ２０１は、ピアノ線（高炭素鋼線）である。
【００４３】
洗浄槽２０は、電着する直前のワイヤ２０１を浸漬洗浄するための容器であり、本実施形態では、上流側から順に、溶剤洗い槽２１、酸洗い槽２２、水洗い槽２３が配されている（図１）。芯線２０１表面の汚れ（油分）を脱脂するため、アセトンが溶剤洗い槽２１に入っている。アセトンの揮発を防ぐため、溶剤洗い槽２１には、蓋が配されている。次に、ワイヤ２０１表面の酸化皮膜を除去し表面を活性化するため、塩酸を１０ｗｔ％の割合で水に希釈させた１０％塩酸水が酸洗い槽２２に入っている。そして、ワイヤ２０１表面を中和するため、イオン交換水が水洗い槽２３に入っている。所定の滑車Ｋ１，Ｋ２を上記洗浄液中に浸漬することで、所定の滑車Ｋ１，Ｋ２を介して芯線２０１を上記洗浄液中に浸漬させながら搬送して洗浄を行う。ワイヤ２０１を引っ掛ける滑車Ｋ１は、フッ素樹脂やフェノール樹脂等の耐薬品性樹脂材料からなる。これは、滑車Ｋ１がアセトンや１０％塩酸水に侵されないようにするためである。ワイヤ２０１はカソード電極とするため、水洗い槽２３に浸漬された滑車Ｋ２を介して直流電源７０に電気接続される。滑車Ｋ２の材質は、導電性が高く錆び難いステンレス製とした。
本実施形態によれば、後述する砥粒電着槽３０に入れる直前にワイヤ２０１を脱脂することで、脱脂後のワイヤ２０１を保管する等の手間が省ける。
【００４４】
図２は本実施形態の砥粒電着槽を示す斜視図である。図６は本実施形態の砥粒電着槽とワイヤ巻取り機を上方から見た平面図であり、図７はそのＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態の砥粒電着槽３０は、回転式ドラム槽３１の外側に固定式ドラム槽３４が同心配置され、それぞれ基台３８の上に設置される。砥粒電着槽３０の上面には、蓋３９が配される。蓋３９の材質は、槽内の状態を観察するため、アクリル板を用いた。回転式ドラム槽３１の中心には回転軸が取り付けられ、回転式ドラム槽３１の上側の軸受け３２ｃにて回転式ドラム槽３１と連結される（図２）。上記回転軸は、回転式ドラム槽３１の下側にてプーリ９９と連結され、タイミングベルト９７を介してプーリ９５と連動する（図２、図６）。プーリ９５はプーリ９３と連動し、プーリ９３はベルト９６を介してプーリ９４と連動し、プーリ９４は駆動軸に連結され駆動手段（駆動モータ）Ｍ１にて駆動される（図６）。また駆動モータＭ１は、プーリ９４とベルト９６を介してプーリ９２を駆動し、プーリ９２と連結されたワイヤ巻取りボビン９１を回転させる（図６）。つまり、ワイヤ巻取り機９０の駆動モータＭ１が、回転式ドラム槽３１の駆動手段を兼ねており、駆動モータＭ１によってワイヤ巻取りボビン９１と回転式ドラム槽３１を同期運転することとなる。なお駆動系統の詳細動作については、後述する。
【００４５】
本実施形態の固定式ドラム槽３４は円筒形状を呈し、回転式ドラム槽３１を抱えるようにして、同心配置される。固定式ドラム槽３４の内側で回転式ドラム槽３１の鍔部３７の外側の位置には、円筒状の仕切り３３が固定式ドラム槽３４と一体的に形成され、同心配置される。また、固定式ドラム槽３４の内側で回転式ドラム槽３１の内側の位置には、円筒状の仕切り３４１が固定式ドラム槽３４と一体的に形成され、同心配置される。回転式ドラム槽３１は、側面側から見ると凹形状を呈し、固定式ドラム槽３４の最下面３４ｃには、最下面３４ｃを上下に貫通した懸濁液の排出口が形成され排水管４３２が取り付けられている（図７を参照）。排水管４３２は、固定式ドラム槽３４の最下面３４ｃに軸対称で４箇所、所定間隔で取り付けられている。排水管４３２の、固定式ドラム槽３４から少し離れた箇所には、ローラクランプＲ１が取り付けられ、懸濁液２０４（メッキ液２０２を含む）の排出量を調節する。
本実施形態によれば、回転式ドラム槽３１の外側に固定式ドラム槽３４が同心配置される配置構成であるから、砥粒電着槽３０のサイズが最小となる。
【００４６】
本実施形態の回転式ドラム槽３１は、円筒形状を呈し、その上部には円盤状の仕切り３２が設けられ、円盤状の仕切り３２の内周に沿って、円盤状の仕切り３２を上下に貫通する貫通孔３２ａが所定間隔で配されている（図６）。回転式ドラム槽３１は、側面側から見ると逆凹形状を呈し、回転式ドラム槽３１の下方には、リング状の鍔部３７が形成されている（図７を参照）。  固定式ドラム槽３４と回転式ドラム槽３１は、メッキ液に腐食し難い材質が好ましく、本実施形態では、ステンレス製とした。
【００４７】
鍔部３７の上には、搬送ローラＰ１が所定間隔で立設して配されている。本実施形態では、角度が３０度ごとに搬送ローラＰ１が合計１２本立設している（図６）。搬送ローラＰ１の配置数は鍔部３７のサイズや搬送ローラＰ１のサイズに応じて設定され、目安として６本から６０本程度立設する。
【００４８】
図８は、本実施形態の搬送ローラＰ１を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面図である。搬送ローラＰ１は、ボルト形状の軸部Ｐ１２を中空パイプ状のローラＰ１１に挿通し、鍔部３７に形成された貫通孔（又はネジ穴）を通してナット締めされる。軸部Ｐ１２は、市販のステンレスボルト（例えばＭ２．６のボルト）を使用してもよい。ローラＰ１１は、軸部Ｐ１２の外周に回転自在に配されている。ローラＰ１１の材質としては、摺動性が高く、絶縁性に優れ、耐薬品性のあるプラスチックが好ましく、本実施形態ではポリエチレン製パイプを使用した。ローラＰ１１外周上の所定位置には、ローラを周回する溝加工部Ｐ１１ｂが形成され、これらローラＰ１１の溝加工部Ｐ１１ｂにワイヤ２０１を沿わせることで、ワイヤ２０１の周回軌道が所定位置から外れ難くなる。
【００４９】
図６に示すように、本実施形態では、脱脂及び洗浄済みワイヤ２０１は、右側（図中の右手）から進行方向ａの方向で進み、基台３８の正面右側上に配された滑車Ｋ１にて進行方向を矯正されながら砥粒電着槽３０の右側窓３４ａから槽内に進入し、１２本の搬送ローラＰ１に掛けられて時計回りに回転式ドラム３１の周りを１周し、砥粒電着槽３０の左側窓３４ｂから槽外に取り出され、基台３８の正面左側上に配された滑車Ｋ１にて進行方向を矯正されながら次工程に進む。
【００５０】
本実施形態では、アノード電極として、チタン製バスケット７１、７２にそれぞれニッケル塊７１ａ、７２ａを入れて使用する。そしてチタン製バスケット７１、７２をそれぞれ数珠繋ぎにして電気接続し、電気ケーブル介して直流電源７０に電気接続する。本実施形態ではアノード電極としてのチタン製バスケット７１が蓋３９から吊り下げ固定され、回転式ドラム槽３１の内側に配される。また、アノード電極としてのチタン製バスケット７２が固定式ドラム槽３４の底部に載置される。そして、搬送ローラＰ１の外周に沿わせたカソード電極としてのワイヤ２０１に通電する。したがって、芯線２０１が周回する鍔部３７の外側と鍔部３７の内側の両側から通電することとなる。これによって、ワイヤ２０１の周回軌道の内側とワイヤ２０１の周回軌道の外側の両側から通電することで、ワイヤ２０１への通電電流を均一にでき、しかも通電電流を大きくできる。
【００５１】
本実施形態では、砥粒電着槽３０から取り出したワイヤ２０１に連続的に後メッキ処理を施すための後メッキ槽６０が設置される。これは、砥粒２０３をワイヤ２０１に電着する作業では、砥粒２０３が後メッキ工程で脱落しない程度に必要最小限度のメッキ厚み２０５ａの電着処理を行い（図１７（ａ））、引き続き、砥粒電着槽３０から取り出したワイヤ２０１に連続的に後メッキしてワイヤ工具２００とすることにより充分なメッキ厚み２０５ｂの電着処理を施すことで（図１７（ｂ））、砥粒２０３の実質的な電着時間を短縮することができる。
【００５２】
本実施形態では、後メッキ槽６０の一部が仕切りで仕切られており、砥粒攪拌層５０が配される。後メッキ槽６０には所定量のメッキ液２０２が入っており、上記仕切りの上などからメッキ液２０２が砥粒攪拌層５０に出入りする。砥粒攪拌層５０は、ダイヤモンド砥粒２０３をメッキ液２０２中に混合攪拌して懸濁液２０４とする。そして、懸濁液２０４が輸送管４１１経由で液供給ポンプ４１にて搬送されて供給管４１２から砥粒電着槽３０に供給される（図１）。そして、メッキ液２０２が液供給ポンプ４２にて搬送され供給管４１２から砥粒電着槽３０に供給される。砥粒電着槽３０の下方には排出管４３２が配されており、懸濁液２０４（メッキ液２０２を含む）が、後メッキ槽６０の砥粒攪拌層５０に排出され戻される。
本実施形態によれば、液供給ポンプ４１により砥粒電着槽３０と後メッキ槽６０との間で、懸濁液２０４を循環させることとなり、小型の砥粒電着槽３０であっても、大容量のメッキ液を循環使用することができ、均一に安定してメッキを析出させることができる。
【００５３】
図３と図４は本実施形態の砥粒電着槽のワイヤ出入口付近を示す図である。本実施形態では、前記固定式ドラム槽３４内に設けられた円筒状の仕切り３３の正面側が切り取られてワイヤ出入口３３１が形成される。ワイヤ出入口３３１の手前側（正面側）には、上方から見てＵ字形状のゲート部材３６が配される。ゲート部材３６の右側面にはワイヤ２０１を進入させる右側窓３６ａが形成され、ゲート部材３６の左側面にはワイヤ２０１を取り出す左側窓３６ｂが形成される（図４）。ゲート部材３６の左右には、所定間隔で、上方から見てハ字形状に設置された１対の仕切り板３５が配される（図３）。ゲート部材３６は、ワイヤ２０１を回転式ドラム槽３１に進入させ、ワイヤ２０１を回転式ドラム槽３１から取り出し、懸濁液２０４（メッキ液２０２を含む）が仕切った区画から外に流れ出さないようにせき止める。また、１対の仕切り板３５は、ゲート部材３６から溢れ出した懸濁液２０４（メッキ液２０２を含む）が仕切った区画から外に流れ出さないようにせき止める。つまり、ゲート部材３６と１対の仕切り板３５を組み合わせることで、懸濁液２０４が砥粒電着槽３０の外に流れ出さないようにしている。
【００５４】
ゲート部材３６の高さ６ｈ３（固定式ドラム槽３４の底部３４ｄからゲート部材３６の上面までの高さ６ｈ３）を高くすることで、懸濁液２０４の液面が上昇し、ゲート部材３６の高さ６ｈ３を低くすることで、懸濁液２０４の液面が下降するので、ゲート部材３６の高さ６ｈ３を変更することで懸濁液２０４の液面高さを調節することができる（図４を参照）。
そして、ゲート部材３６のワイヤ２０１を進入させる右側窓３６ａの高さ６ｈ１（固定式ドラム槽３４の底部３４ｄからゲート部材３６の右側窓３６ａの中央までの高さ６ｈ１）と、ゲート部材３６のワイヤ２０１を取り出させる左側窓３６ｂの高さ６ｈ２（固定式ドラム槽３４の底部３４ｄからゲート部材３６の左側窓３６ｂの中央までの高さ６ｈ２）との高さを異ならせている（図４を参照）。本実施形態では、ワイヤ２０１を進入させる右側窓３６ａの高さ６ｈ１よりも、ワイヤ２０１を取り出させる左側窓３６ｂの高さ６ｈ２よりを若干高く設定している（６ｈ１＜６ｈ２）。
本実施形態によれば、固定式ドラム槽３４内に設けられた回転式ドラム槽３１へのワイヤ出入口３３１でワイヤ２０１が立体交差することで、ワイヤ２０１同士が接触することがないため、電着した砥粒２０３がワイヤ２０１から脱落する心配がない。
【００５５】
本実施形態では、回転式ドラム槽３１の下方に形成された鍔部３７上に砥粒２０３を沈殿させて砥粒溜まり２０３ｂを作り、この鍔部３７上に所定間隔で立設して配された搬送ローラＰ１にワイヤ２０１を沿わせて砥粒溜まり２０３ｂにワイヤ２０１を入れ、ワイヤ巻取り機９０にてワイヤ工具２００（ワイヤ２０１に砥粒２０３を電着したもの）を巻き取ることによって鍔部３７上でワイヤ２０１を周回走行させながら、駆動手段Ｍ１にて回転式ドラム槽３１を回転させる。回転式ドラム槽３１の回転方向とワイヤ２０１の周回走行の向きとは、おなじ右回り（図１のｃｗ方向）である。
【００５６】
図９は、本実施形態の搬送ローラＰ１とワイヤ２０１の関係を示す側面図である。本実施形態では、ゲート部材３６の右側窓３６ａからワイヤ２０１を回転式ドラム槽３１に進入させると、ワイヤ２０１が鍔部３７に立設配置された搬送ローラＰ１の外周に近づき（図９（ａ））、ワイヤ２０１が搬送ローラＰ１の溝加工部Ｐ１１ｂに巻き付いて砥粒溜まり２０３ｂにワイヤが入る（図９（ｂ））。そして、砥粒溜まり２０３ｂにワイヤが入った状態で回転式ドラム槽３１が約１回転し（図９（ｃ））、ゲート部材３６の左側窓３６ｂからワイヤ２０１を取り出すと、ワイヤ２０１が搬送ローラＰ１１の外周から鍔部３７の外側に向かって離れ（図９（ｄ））、砥粒溜まり２０３ｂが崩される。本実施形態によれば、回転式ドラム槽３１が１周する毎に、砥粒溜まり２０３ｂが崩されるので、砥粒２０３の電着ムラや砥粒２０３が電着されない箇所が出来てしまうことが防止され、砥粒２０３をワイヤ２０１に均一に電着することができる。
【００５７】
本実施形態では、懸濁液２０４が輸送管４１１経由で液供給ポンプ４１にて搬送されて供給管４１２から砥粒電着槽３０に供給される（図１）。図５は本実施形態の砥粒電着槽３０の配液口４１２ａ付近を拡大して示す斜視図である。液供給ポンプ４１は、回転式ドラム槽３１の外周と円筒状の仕切り３３の内周の隙間に配されており、ゲート部材３６の左側窓３６ｂ付近から回転式ドラム槽３１の回転方向に向かってＬ字形状に折れ曲がり、円筒状の仕切り３３の内壁に向くように（回転式ドラム槽３１の外周壁の反対側に向くように）複数の配液口（配液孔）４１２ａが形成されている。そして、回転式ドラム槽３１が１回転する毎に、液供給ポンプ４１が固定式ドラム槽３４の内側に形成された円筒状の仕切り３３の内壁に向けて懸濁液２０４を出液し、円筒状の仕切り３３の内壁に沿わせて懸濁液２０４を供給する。
本実施形態によれば、回転式ドラム槽３１が１回転する毎に、液供給ポンプ４１が固定式ドラム槽３４の内側に形成された円筒状の仕切り３３の内壁に沿わせて懸濁液２０４を供給するため、一度ワイヤ２０１が砥粒溜まり２０３ｂから出ることで崩された砥粒溜まり２０３ｂが、直ちに再形成される。
【００５８】
本実施形態では、固定式ドラム槽３４の内側に形成された円筒状の仕切り３３の下方側の側面に所定間隔で貫通孔３３ａが形成され、回転式ドラム槽３１の外周下方側の側面に所定間隔で貫通孔３１ａが形成されている（図７）。そして、メッキ液２０２が液供給ポンプ４２の供給管４１２が回転式ドラム槽３１の上方に配され、メッキ液２０１が砥粒電着槽３０に供給される。本実施形態では、砥粒電着槽３０に懸濁液２０４を供給し、さらにメッキ液２０１を追加供給する構成となっている。
この構成により、図７に示すように、回転式ドラム槽３１の内側から固定式ドラム槽３４の内壁に向かって、メッキ液２０１（懸濁液２０４を含む）の液面高さが段階的に低くなるように設定される。つまり、固定式ドラム槽３４の最下面３４ｃを基準とした場合、鍔部３７の配されたエリアの液面高さ２ｈ１よりも、回転式ドラム槽３１の内側エリアの液面高さ２ｈ２の液面が高い（２ｈ１＜２ｈ２）。したがって、メッキ液２０１が砥粒溜まり２０３ｂに流れ込むこととなり、ワイヤ２０１周辺の陰極拡散層を効果的に抑制し、より高い砥粒の電着効率が得られる。
【００５９】
本実施形態では、回転式ドラム槽３１の鍔部３７の最下面にカキ板Ｑ１が配されている。カキ板Ｑ１は、ヘラ状になっており、排水管４３２の配置に合わせて軸対称で４箇所、所定間隔で取り付けられている。この構成により、図７に示すように、回転式ドラム槽３１が１回転する毎に、回転式ドラム槽３１の下面に配されたカキ板Ｑ１にて固定式ドラム槽３４の底に沈殿した堆積砥粒２０３ｃを取り除きながら固定式ドラム槽３１の底部に取り付けられた排水管４３２から堆積砥粒２０３ｃをメッキ液２０２の排出とともに排出する。したがって、固定式ドラム槽３４の底に沈殿した堆積砥粒２０３ｃを効果的に回収することができる。
【００６０】
本実施形態では、メッキに必要な温度を維持するため、保温機構を砥粒電着槽３０に付加した（図１０）。本実施形態では、断熱効果の高い独立気泡のゴムスポンジＳ２１を砥粒電着槽３０の外周側面に貼り付け、同様に、ゴムスポンジＳ２２を砥粒電着槽３０の裏底面に貼り付けてある。そして、砥粒電着槽３０の上部への放熱に対しては、アクリル製の蓋３９を取り付けて、懸濁液２０４（メッキ液２０２を含む）の液温低下を抑えている。また、必要に応じて、砥粒電着槽３０の回転式ドラム槽３１の内側の上部に配された電熱ヒータＳ１によって加温する。
【００６１】
図１１は、本実施形態の後メッキ槽６０を示す斜視図である。本実施形態では、後メッキ槽６０内に、４本の多溝滑車Ｋ３が所定間隔で配されており、砥粒電着槽３０から取り出された砥粒電着済みワイヤ２００が、後メッキ槽６０の入口の滑車Ｋ１に沿って搬送され、４本の多溝滑車Ｋ３の溝部に沿って螺旋状に周回し、後メッキ槽６０の出口の滑車Ｋ１に沿って、次工程に搬送される。４本の多溝滑車Ｋ３の内と外には、砥粒電着済みワイヤ２００を挟み込む形で、所定間隔をおいて、ニッケル塊の入ったチタンバスケット７３が３つ配される。そして、砥粒電着済みワイヤ２００がカソード電極として電気接続され、チタンバスケット７３がアノード電極として電気接続され、後メッキが施される。多溝滑車Ｋ３は、例えば図８に示す構造となる。そして、後メッキしたワイヤ工具２００を洗浄槽８０にて浸漬して水洗浄する（図１）。そして、水洗浄されたワイヤ工具２００は、ワイヤ巻取りの際に、巻き取ったワイヤが重ならないようにワインダー９８に通され、ワイヤ巻取りボビン９１にて巻き取られる（図６）。
【００６２】
上述した装置構成により、本実施形態では、ワイヤ巻取り機９０の駆動モータＭ１が回転式ドラム槽３１を回転させる駆動手段を兼ねており、タイミングベルト９７によって鍔部３７の周回速度とワイヤ２０１の周回速度とを僅かに異ならせている。
本実施形態によれば、鍔部３７の周回速度をワイヤ２０１の周回速度とほぼ等しい速度に設定することで、ワイヤ２０１と砥粒溜まり２０３ｂとの相対速度の差を僅かなものとする。したがって、メッキが析出するまでの時間、ワイヤ２０１と砥粒溜まり２０３ｂとの相対位置があまり変化せず、安定した状態で砥粒２０３を確実にワイヤ２０１の表面に電着させる。そして、タイミングベルト９７によって鍔部３７の周回速度とワイヤ２０１の周回速度とを僅かに異ならせることで、ワイヤ２０１が搬送ローラＰ１と接触する接触位置が僅かずつずれることとなり、ムラなく均一に砥粒２０３を電着させることができる。なお本実施形態では、タイミングベルト９７によって鍔部３７の周回速度をワイヤ２０１の周回速度よりも僅かに遅らせている。
【００６３】
（電着砥粒ワイヤ工具の作製方法）
図１２は、本発明を適用した電着砥粒ワイヤ工具の作製手順を示すフローチャートである。図１２のステップＳ１からステップＳ３は、芯線（ワイヤ）２０１の前処理工程である。ステップＳ４からステップＳ８は、砥粒２０３のワイヤ２０１への砥粒電着処理工程である。ステップＳ９は、砥粒電着済みワイヤ２００への後メッキ処理工程である。ステップＳ１０は、後メッキ処理済のワイヤ工具２００の水洗い工程である。ステップＳ１１は、出来上がったワイヤ工具２００をボビンに巻き取るワイヤ巻取り工程である。
【００６４】
上述した装置構成により、本実施形態では、ワイヤ２０１を脱脂（Ｓ１）、酸洗い（Ｓ２）、水洗い（Ｓ３）して前処理する。そして、ダイヤモンド砥粒２０３をメッキ液２０２中に攪拌して懸濁液２０４とし（Ｓ４）、液供給ポンプ４１によって懸濁液２０４を砥粒電着槽３０に供給し（Ｓ５）、回転式ドラム槽３１の下方に形成された鍔部３７上に砥粒２０３を沈殿させて砥粒溜まり２０３ｂを形成し（Ｓ６）、形成された砥粒溜まり２０３ｂにワイヤ２０１を入れて、ワイヤ巻取り機９０の駆動モータＭ１にてワイヤを巻き取ることによって鍔部３７上でワイヤ２０１を周回走行させながら、ほぼ同時に回転式ドラム槽３１を回転させ、周回走行中のワイヤ２０１と砥粒電着槽３０内に配されたアノード電極７１，７２との間を通電してワイヤ表面に砥粒２０３を電着させる（Ｓ７）。そして、砥粒電着済みワイヤ２００を砥粒溜まり２０３ｂから取り出すことで砥粒溜まり２０３ｂを解消し（Ｓ８）、連続的に後メッキ処理し（Ｓ９）、水洗い（Ｓ１０）、ワイヤ工具巻取り（Ｓ１１）を行う。
本実施形態によれば、ワイヤの脱脂、砥粒電着処理、後メッキ処理、水洗い、ワイヤ巻取りを連続して処理することができ、短時間で高品質のワイヤ工具２００が得られる。なお、図１２の前処理工程や後メッキ工程は、ワイヤ工具の製作条件に応じて、適宜省くことができる。
【００６５】
（実施例）
上述した本実施形態の電着砥粒ワイヤ工具の作製装置を試作した。試作した電着砥粒ワイヤ工具の作製装置１の全体サイズは、横幅が１．８ｍ、奥行きが０．９ｍであり、従来の装置に比べて非常に小型化された（目安としてサイズが１／１０以下）。本実施例では、砥粒電着槽３０のサイズが、横幅が０．４５ｍ、奥行きが０．４５ｍとなった。また後メッキ槽６０は、ワイヤ走行距離が一巻きあたり約１．５ｍとし、４本の多溝滑車Ｋ３にそれぞれ３０本の溝部を付けることで、最大約４５ｍのワイヤ走行距離を得ることができた。
【００６６】
図１４は、上述した本実施形態の砥粒電着槽３０の鍔部３７付近における砥粒溜まり２０３ｂの形成状態を示す外観写真である。回転式ドラム槽３１の外壁に沿わせて懸濁液２０４を供給した場合には、砥粒溜まり２０３ｂの堆積高さが約４ｍｍとなり、ワイヤ２０１（白っぽく見える）が露出している箇所が散見される（図１４（ａ））。そこで、固定式ドラム槽３４に形成された円筒状の仕切り３３の内壁に沿わせて懸濁液２０４を供給したところ（図５、図７）、砥粒溜まり２０３ｂの堆積高さが約６ｍｍとなり、より多くの砥粒が堆積し、ワイヤ２０１が砥粒溜まり２０３ｂに埋まっていることが確認された（図１４（ｂ））。実験では、砥粒の粒径が約１５μｍの市販の緑色炭化ケイ素系砥粒（ＧＣ）を市販のメッキ液に２０重量％程度攪拌して懸濁液とし、回転ドラム槽３１を周速度が２，０００ｍｍ／分となるように回転させた。ワイヤは、線径が０．２ｍｍの市販のピアノ線である。
【００６７】
図１５は、ワイヤ工具の作製速度を約１，５００ｍｍ／分として試作した電着砥粒ワイヤ工具を顕微鏡観察した外観写真である。図１５（ａ）はワイヤを任意の位置で顕微鏡観察した平面図であり、（ｂ）は背面図であり、（ｃ）は左側面図であり、（ｄ）は右側面図である。図１５（ａ）〜（ｄ）からも、ワイヤ工具の全周に亘って均一な砥粒の電着が施されていることがわかる。
図１６は、ワイヤ工具の作製速度を約２，０００ｍｍ／分として試作した電着砥粒ワイヤ工具を顕微鏡観察した外観写真である。図１６（ａ）はワイヤを任意の位置で顕微鏡観察した平面図であり、（ｂ）は背面図であり、（ｃ）は左側面図であり、（ｄ）は右側面図である。図１６（ａ）〜（ｄ）からも、ワイヤ工具の全周に亘って均一な砥粒の電着が施されていることがわかる。また、ワイヤ工具の作製速度を約１，５００ｍｍ／分とした場合と、ワイヤ工具の作製速度を約２，０００ｍｍ／分とした場合とでは、ワイヤ表面の砥粒電着量に大きな違いは見られず、ワイヤ表面の砥粒電着量が一定している。したがって、本実施例により、ワイヤ工具の作製速度を従来の装置の３〜４倍の高速とした場合でも、良好な砥粒の電着が施されることが確認された。
【００６８】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明が適用される砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ、褐色アルミナ系砥粒（Ａ）、白色アルミナ系砥粒（ＷＡ）、単結晶アルミナ系砥粒（ＨＡ）、黒色炭化ケイ素系砥粒（Ｃ）、緑色炭化ケイ素系砥粒（ＧＣ）、ジルコニアアルミナ砥粒（Ｚ）等が挙げられる。また本発明が適用されるワイヤ材質としては、ピアノ線、ステンレス線、タングステン線等が挙げられ、ワイヤ形状は単線のみならず、撚り線でもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１                      電着砥粒ワイヤ工具の作製装置、
１０                    芯線送り出し部、
２０，２１，２２，２３  洗浄槽、
３０                    砥粒電着槽、
３１                    回転式ドラム槽、
３３                    固定式ドラム槽、
３７                    鍔部、
Ｐ１                    搬送ローラ、
４１，４２              液供給ポンプ、
５０                    砥粒攪拌槽、
６０                    後メッキ槽、
７０                    直流電源、
８０                    洗浄槽、
９０                    ワイヤ巻取り機、
Ｍ１                    駆動手段（駆動モータ）、
Ｋ，Ｋ１，Ｋ２          滑車、
２００                  電着砥粒ワイヤ工具（ワイヤ工具）、
２０１                  芯線（ワイヤ）、
２０２                  メッキ液、
２０３                  砥粒（ダイヤモンド砥粒）、
２０３ｂ                砥粒溜まり、
２０４                  懸濁液、
２０５                  メッキ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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