(57)【要約】【課題】加工用ローラ間のワイヤによって切断可能なワークの切断長を拡大することができるワイヤソーを提供する。【解決手段】複数本の加工用ローラ２３〜２６を平行な軸線２３１〜２６１上に配置するとともに、それらの加工用ローラ２３〜２６の外周に設けられた複数の環状溝２８間にワイヤ２９を巻回し、加工用ローラ２３〜２６間のワイヤ２９によってワーク３１を切断するように構成する。ワーク３１の加工送り方向３１１を加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に対して傾斜する方向に設定して、切断後のワーク３１をワイヤ２９の周回域から送り方向の下流側へ送り出すように構成する。【選択図】図１
2014014904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の加工用ローラを平行な軸線上に配置するとともに、それらの加工用ローラの外周に形成された複数の環状溝間にワイヤを巻回し、加工用ローラ間を走行するワイヤによってワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、
前記ワークの加工送り方向を加工用ローラの軸線に対して傾斜する方向に設定して、切断後のワークをワイヤの周回域から加工送り方向の下流側へ送り出すようにしたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記加工用ローラを上下位置に並設し、その間を切断部にしたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記加工用ローラを上下位置及び左右位置に並設し、加工送り方向下流側の上下の加工用ローラ間のワイヤは切断後のワークと干渉しない位置にあることを特徴とする請求項２に記載のワイヤソー。
【請求項４】
板状の未加工ワークをワイヤに向かって起立状態でスライド送りして、板厚端面側から切断されるようにするための送り機構を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のワイヤソー。
【請求項５】
前記送り機構は、複数枚の未加工ワークを平行状態でスライド送りできるように構成したことを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー。
【請求項６】
加工済みワークを加工用ローラ間の切断部から起立状態でスライド送りされるように案内するための送り出し機構を設けたことを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか一項に記載のワイヤソー。
【請求項７】
前記加工用ローラの環状溝をその開き角度の中心線がワークの加工送り方向を指向するように形成したことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に対して、ワイヤにより切断加工を施すようにしたワイヤソーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。この特許文献１の従来例として記載された従来構成では、例えば図１２に示すように、一対の加工用ローラ６１が左右位置において平行な軸線上に回転可能に配置されている。両加工用ローラ６１の外周には複数の環状溝が形成され、それらの環状溝間にはワイヤ６２が複数回巻回されている。そして、加工用ローラ６１の回転によりワイヤ６２が走行されながら、ワーク６３と加工用ローラ６１との間に両加工用ローラ６１間のワイヤ６２に対して直交する方向に加工送りが与えられて、ワイヤ６２によりワーク６３が切断されるようになっている。また、ワーク６３の切断後にワーク６３と加工用ローラ６１との間に前記加工送り方向と反対の方向に送りが与えられることにより、切断後のワーク６３がワイヤ６２の周回域から上方に送り出されるようになっている。
【０００３】
この従来構成においては、ワーク６３の切断が行われた後、ワーク６３が加工送り方向と反対方向に移動されるようにワーク６３と加工用ローラ６１との間に送りが与えられて、切断後のワーク６３がワイヤ６２の周回域から送り出されるようになっている。このため、ワーク６３の切断長６３１がワイヤ６２の周回域の上下間隔（切断方向間隔）６２１以内に制限されて、切断長６３１の大きなワーク６３を切断することができないという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するため、特許文献１の他の従来例として記載された例えば図１３に示すような構成も従来から提案されている。この従来構成では、４つの加工用ローラ６１が上下位置及び左右位置において平行な軸線上に回転可能に配置されている。
【０００５】
この図１３に示す従来構成においては、加工用ローラ６１が４つ設けられているため、図１２に示す従来構成に比較して、ワイヤ６２の周回域の上下間隔（切断方向間隔）６２１が大きくなって、ワーク６３の切断長６３１を大きくすることができる。
【０００６】
しかしながら、この図１３に示す従来構成においても、ワーク６３の切断長６３１がワイヤ６２の周回域の上下間隔（切断方向間隔）６２１以内に制限されるため、ワーク６３の切断長６３１を充分に拡大することができないというという問題があった。
【０００７】
さらに、特許文献１の図１等に提案されている従来構成においては、ワークが一対の加工用ローラの２箇所のワイヤ架設部のうちの１箇所のワイヤ架設部で切断された後に、残りの１箇所のワイヤ架設部がワークの切断された溝内を移動する。このため、前記切断方向間隔より長い切断長のワークを取り扱うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４９６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来構成においては、切断後のワークが戻り移動されるため、その切断後のワーク片間の側面や切断された溝部の内面にワイヤに接触して傷付きやすいという問題があった。
【００１０】
特に、ワークの切断長が長い場合には、スライス状に切断されたワークがワイヤに接触すると、割れるおそれが多分にあった。
また、従来構成においては、ワークが板状をなし、そのワークを一端の板厚端面側から切断する場合、ワークをその他端において片持ち状に支持する必要があるため、不安定であり、ワークを所要の厚さに正確にスライス状に切断することは困難であった。
【００１１】
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、加工用ローラ間のワイヤによって切断可能なワークの切断長をワークに傷が付くことなく拡大することができるワイヤソーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、この発明は、複数本の加工用ローラを平行な軸線上に配置するとともに、それらの加工用ローラの外周に形成された複数の環状溝間にワイヤを巻回し、加工用ローラ間を走行するワイヤによってワークを切断するようにしたワイヤソーにおいて、前記ワークの加工送り方向を加工用ローラの軸線に対して傾斜する方向に設定して、切断後のワークをワイヤの周回域から送り方向の下流側へ送り出すようにしたことを特徴としている。ここで、ワークをワイヤの周回域から送り方向の下流側へ送り出すとは、複数本の加工用ローラの周囲を環状に周回されたワイヤの周回域の側面であって、その斜め方向を向く開放部からワークを送り出すことを意味する。
【００１３】
従って、この発明のワイヤソーにおいては、加工用ローラの回転によりワイヤが走行されながら、ワークが加工用ローラ間のワイヤに対して加工送りされて、ワイヤによりワークに切断加工が施される。この場合、ワークの加工送り方向が加工用ローラの軸線に対して傾斜する方向に設定されているため、ワークが加工送り方向に連続して送り込まれても、切断後のワークはワイヤや加工用ローラと干渉することなく、ワイヤの周回域の側面の開放部から送り方向の下流側へ順に送り出される。よって、従来構成とは異なり、加工用ローラ間のワイヤによって切断可能なワークの切断長がワイヤの周回域の切断方向間隔以内に制限されることはなく、ワークの切断長を拡大することができる。また、ワイヤが切断によって形成された溝内を通ることがないため、ワークに傷が付くことを防止できる。
【００１４】
前記の構成において、前記加工用ローラを上下位置に並設し、その間を切断部にするとよい。
前記の構成において、前記加工用ローラを上下位置及び左右位置に並設し、加工送り方向下流側の上下の加工用ローラ間のワイヤは切断後のワークと干渉しない位置にあるようにするとよい。
【００１５】
前記の構成において、板状の未加工ワークをワイヤに向かって起立状態でスライド送りして、板厚端面側から切断されるようにするための送り機構を設けるとよい。
前記の構成において、前記送り機構は、複数枚の未加工ワークを平行状態でスライド送りできるように構成するとよい。
【００１６】
前記の構成において、加工済みワークを加工用ローラ間の切断部から起立状態でスライド送りされるように案内するための送り出し機構を設けるとよい。
前記の構成において、前記加工用ローラの環状溝をその開き角度の中心線がワークの加工送り方向を指向するように形成するとよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、この発明によれば、ワイヤによって切断可能なワークの切断長を拡大することができるとともに、ワークの損傷を防止できるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態のワイヤソーを示す平面図。
【図２】図１のワイヤソーの正面図。
【図３】ワイヤの周回域とワークと関係を示す切断開始前の簡略平面図。
【図４】ワイヤの周回域とワークと関係を示す切断終了後の簡略平面図。
【図５】同ワイヤソーにおいて案内部材及びその案内部材上に支持された複数のワークを拡大して示す平面図。
【図６】図５の案内部材及びワークの正面図。
【図７】同じく案内部材及びワークの側面図。
【図８】図１のワイヤソーにおける１つの加工用ローラを拡大して示す断面図。
【図９】図８の加工用ローラにおける１つのピースを拡大して示す部分断面図。
【図１０】同加工用ローラのピース上に設けられた環状溝の構成を示す部分拡大断面図。
【図１１】変更例のワイヤソーを示す概略正面図。
【図１２】従来のワイヤソーを示す正面図。
【図１３】従来のワイヤソーの別の構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、この発明を具体化したワイヤソーの実施形態を図１〜図１０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、装置フレーム２１内に加工エリア２２が形成されている。加工エリア２２内において装置フレーム２１には、複数（実施形態では４つ）の加工用ローラ２３，２４，２５，２６がブラケット２７を介して、上下位置及び左右位置で相互間隔をおいて水平方向へ平行に延びる軸線２３１，２４１，２５１，２６１を中心に回転可能に支持されている。各加工用ローラ２３〜２６の外周面には、多数の環状溝２８が形成されている。加工用ローラ２３〜２６の各環状溝２８間には、ワイヤ２９が架設状態で巻回されている。ブラケット２７にはモータ３０が支持され、このモータ３０により加工用ローラ２３〜２６が回転されて、ワイヤ２９が加工用ローラ２３〜２６間で走行される。
【００２０】
図１及び図２に示すように、前記加工用ローラ２３〜２６の図示左側において、装置フレーム２１には未加工のワーク３１を左側上下位置の加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に向かって加工送りするための送り機構３２が設けられている。この場合、図１に示すように、ワーク３１の加工送り方向３１１が加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に対して所定角度（例えば、３０度〜６０度）傾斜した方向となるように設定されている。この送り機構３２においては、装置フレーム２１上に案内部材３３が支持台３４を介して配置され、その案内部材３３上に複数の細長板状のワーク３１が起立状態で、かつ平行にワイヤ２９に向かってスライドしながら案内移動可能に支持される。案内部材３３の左端上部には、案内部材３３上の複数のワーク３１をワイヤ２９に向かって同時に押圧移動させるための押圧部材３５が移動可能に配置されている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、前記案内部材３３には、底板３６が設けられている。底板３６の前後両側の上部には、一対の側枠３７が複数の支柱３８を介して延長配置されている。図５〜図６に示すように、底板３６の上面には、複数のスペーサ３９が所定間隔おきで側枠３７と平行に延びるように突設されている。そして、底板３６と両側枠３７と各スペーサ３９とにより、案内部材３３上に複数の板状のワーク３１を起立した平行状態でスライド可能に案内するための複数の溝状の案内面４０が形成されている。
【００２２】
図５及び図６に示すように、前記押圧部材３５は、全体がブロック状をなすように形成されている。押圧部材３５の右端面には、複数の板状のワーク３１の左端縁に当接可能な複数の当接面４１が階段状をなすように形成されている。押圧部材３５の左側下面には、後述する移動部材４５に係合可能な係合凹部４２が形成されている。
【００２３】
そして、図１及び図５に示すように、案内部材３３上に複数のワーク３１及び押圧部材３５が支持された状態で、押圧部材３５の各当接面４１が各ワーク３１の左端縁に当接されることにより、各ワーク３１が所定量ずつずらした状態に配置される。これにより、各ワーク３１の右端縁が左側上下位置の加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に対して等間隔をおいた状態に配置され、この状態でワーク３１がワイヤ２９に向かって加工送りされる。つまり、ワーク３１がこの当接面４１によって規制されることにより、ワーク３１の切断開始側の端面が加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１と平行な面上に整列される。
【００２４】
図２に示すように、前記案内部材３３の下方において装置フレーム２１上には、ボールネジ４３がワーク３１の加工送り方向に沿って延びる軸線上に回転可能に支持されている。装置フレーム２１上には、ボールネジ４３を回転させるためのモータ４４が配置されている。ボールネジ４３には、移動部材４５が雌ネジ部４６において軸線方向へ相対移動可能に螺合されている。移動部材４５の上端には、前記押圧部材３５の係合凹部４２に係合可能な係合凸部４７が形成されている。移動部材４５と装置フレーム２１との間には、ボールネジ４３の周囲を覆うための可撓性カバー４８が伸縮可能に設けられている。そして、モータ４４によりボールネジ４３が回転されることにより、移動部材４５が図１及び図２の右方向に移動され、図３及び図４に示すように、押圧部材３５を介して案内部材３３上の複数のワーク３１が加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に向かって加工送りされて、ワイヤ２９により各ワーク３１がその一端の板厚端面側からスライス状に切断加工される。
【００２５】
図８及び図９に示すように、前記各加工用ローラ２３〜２６は、支軸４９上にキー５０を介して複数の円板状のローラピース５１を積層状態で脱着交換可能に嵌着して構成されている。各ローラピース５１の幅５１１は、対応する各ワーク３１の板厚３１２に相当する寸法となるように構成されている。各ローラピース５１の外周には、前記環状溝２８が所定ピッチで形成されている。この実施形態においては、板厚３１２の等しい複数のワーク３１を同一厚さに切断加工するように、幅５１１及び環状溝２８のピッチを等しくした複数のローラピース５１が積層固定されている。この場合、必要に応じて支軸４９上の各ローラピース５１を、幅５１１や環状溝２８のピッチの異なったローラピース５１と脱着交換することにより、板厚３１２の異なったワーク３１を異なった厚さに切断加工することが可能になる。
【００２６】
図１０に示すように、前記各加工用ローラ２３〜２６におけるローラピース５１上の各環状溝２８は、断面ほぼＶ字状をなすように形成されている。さらに、この環状溝２８の開き角度の中心線２８１が前記ワーク３１の加工送り方向３１１を指向するようになっている。そして、左側上下位置の加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に対してワーク３１が加工送り方向３１１に押し付けられて、ワイヤ２９によりワーク３１に切断加工が施される際に、ワイヤ２９による環状溝２８の両側面の負荷が均等に維持される。
【００２７】
図１及び図２に示すように、前記加工用ローラ２３〜２６の右側において装置フレーム２１には、加工済みワーク３１を加工用ローラ２３〜２６間から送り出すための送り出し機構５２が設けられている。この送り出し機構５２においては、送り機構３２の案内部材３３とほぼ同一構成の受け部材５３が装置フレーム２１上に支持台５４を介して、加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に沿う方向へ移動可能に配置されている。そして、未加工のワーク３１が加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に向かって加工送りされて、ワイヤ２９によりワーク３１が切断加工されるとき、図１及び図２に鎖線で示すように、切断後のワーク３１がワイヤ２９の切断部からワーク送り方向の下流側方へ送り出されて受け部材５３上に起立状態で受け止められる。この状態で、受け部材５３が図示しない駆動部材により加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に沿って外側に移動されることにより、加工済のワーク３１がワイヤソーの装置外部に搬出される。
【００２８】
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開始時には、装置フレーム２１の外部において、送り機構３２の案内部材３３上に複数の板状のワーク３１が起立状態で支持されるとともに、押圧部材３５の当接面４１との当接により、各ワーク３１が所定量ずつずらした状態に配置される。この状態では、各ワーク３１の切断開始側の板厚端面が加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１と平行に配置される。なお、この状態においては、押圧部材３５とワーク３１とは当接されているのみで、固着はされていない。
【００２９】
その後、モータ３０が起動されると、加工用ローラ２３〜２６が回転されて、ワイヤ２９が加工用ローラ２３〜２６間で走行される。それとともに、モータ４４によりボールネジ４３が回転されて、移動部材４５が図１〜図３の右方向に移動される。これにより、押圧部材３５により複数のワーク３１が同時に押されて、案内部材３３上の案内面４０に沿って、左側上下位置の加工用ローラ２３，２４間の切断位置のワイヤ２９に向かって起立状態のまま加工送りされ、そのワイヤ２９によって各ワーク３１がその一方の板厚端面側からスライス状に切断加工される。そして、ワーク３１は、切断が他方の板厚端面側まで至ると、ワイヤ２９の切断部から抜け出て起立状態まま受け部材５３上に支持される。なお、このとき、押圧部材３５の当接面４１側が僅かに切断されるので、その切断負荷を小さくするとともに、部材単価を下げるために、この押圧部材３５は、合成樹脂製が好ましい。
【００３０】
そして、図１に示すように、ワーク３１の加工送り方向３１１が加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に対して所定角度傾斜した方向となるように設定されている。このため、加工送り方向下流側の上下の加工用ローラ２５，２６間のワイヤ２９は切断後のワーク３１と干渉しない位置にあり、切断長の大きなワーク３１，すなわち図１及び図２において左右方向に長いワーク３１が加工送り方向３１１に連続して送り込まれても、切断後のワーク３１はワイヤ２９の周回域から送り方向の下流側へ順に送り出されて、図１及び図２に鎖線で示すとともに、図４に示すように、送り出し機構５２の受け部材５３上に受け止め支持される。この状態では、ワーク３１の少なくとも先端側（図１及び図２の左端側）がワイヤ２９の周回域の斜め方向を向く開放部からワーク送り方向の下流側に抜け出る。
【００３１】
そして、ワーク３１の全長にわたる切断加工の完了にともない、図１に矢印で示すように、受け部材５３が図示しない駆動部材により加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に沿って外側に移動されて、加工済のワーク３１が装置フレーム２１の外部に排出される。
【００３２】
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）  このワイヤソーでは、ワーク３１の加工送り方向３１１が加工用ローラ２３〜２６の軸線２３１〜２６１に対して傾斜する方向に設定されて、切断後のワーク３１がワイヤ２９の周回域から送り方向の下流側へ送り出される。このため、長いワーク３１が加工送り方向３１１に連続して送り込まれても、切断後のワーク３１はワイヤ２９や加工用ローラ２３〜２６と干渉することなく、ワイヤ周回域から外部に出る。よって、従来構成とは異なり、加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９によって切断可能なワーク３１の切断長がワイヤ２９の周回域の切断方向間隔に制限されることはなく、ワーク３１の切断長を拡大することができる。また、ワーク３１が加工送り方向の逆方向へ送られて、ワイヤが切断されたワーク片間や切断によって形成された溝内を移動したりすることがないため、切断されたワーク３１の傷付きを防止できる。さらに、ワーク３１は加工送りのために、押圧部材によって押圧されるだけであって、ワーク３１を移動させる移動体に固定する必要がないため、その固定作業や、移動体から切り離す作業が不要になるとともに、片持ち状に固定されることがないため、加工送りを安定して行なうことができて、高精度加工が可能となる。
【００３３】
（２）  このワイヤソーでは、前記加工用ローラ２３〜２６が上下位置及び左右位置に並設されている。このため、上下位置に配置された加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に対してワーク３１を横方向に加工送りすることができて、切断長の大きなワーク３１であっても容易に加工送りすることができる。
【００３４】
（３）  このワイヤソーでは、前記加工用ローラ２３〜２６の環状溝２８における開き角度の中心線２８１がワーク３１の加工送り方向３１１を指向するように構成されている。このため、加工用ローラ２３，２４間のワイヤ２９に対してワーク３１が加工送り方向３１１に押し付けられて、ワイヤ２９によりワーク３１に切断加工が施される際に、ワイヤによる負荷が環状溝２８の両側面に対して均等に作用する。よって、環状溝２８の内側面に片減りが生じるおそれを抑制することができる。
【００３５】
（４）  このワイヤソーでは、未加工ワーク３１をワイヤ２９に向かって加工送りするための送り機構３２が設けられている。このため、ワーク３１の枚数が多くても、送り機構３２により未加工ワーク３１をワイヤ２９に向かって容易に加工送りすることができる。
【００３６】
（５）  このワイヤソーでは、加工済みワーク３１を加工用ローラ２３〜２６間から外部へ送り出すための送り出し機構５２が設けられている。このため、ワーク３１の切断終了後に、送り出し機構５２により加工済みワーク３１を加工用ローラ２３〜２６間から容易に送り出して、後工程に向かって搬出することができる。
【００３７】
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  図１１に示すように、一対の加工用ローラ２３，２４をその軸線がワーク送り方向に対して傾斜するように並設し、それらの加工用ローラ２３，２４の外周の環状溝２８間にワイヤ２９が巻回すること。あるいは、３本や、５本以上の加工用ローラを同様に傾斜して設けること。従って、これらの構成においても、前記実施形態における（１）〜（５）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３８】
・  前記実施形態において、送り出し機構５２の受け部材５３が図１の右側外方にワーク送り方向に沿って移動されて、加工済みワーク３１が装置フレーム２１外に排出されるように構成すること。
【００３９】
・  図１に２点鎖線で示すように、押圧部材３５の前端に当接面４１を有する合成樹脂製の部材３５１を接着すること。この場合、接着に用いる接着材は、温水等で溶解される低融点のものを用いるとよい。従って、この部材３５１はワイヤ２９によって適当回数切り込まれたとき、簡単に交換できる。
【符号の説明】
【００４０】
２３，２４，２５，２６…加工用ローラ、２３１，２４１，２５１，２６１…軸線、２８…環状溝、２８１…開き角度の中心線、２９…ワイヤ、３０…モータ、３１…ワーク、３１１…加工送り方向、３２…送り機構、３３…案内部材、３５…押圧部材、４３…ボールネジ、４４…モータ、４５…移動部材、５２…送り出し機構、５３…受け部材。
【図１】
2014014904.tif 000003
【図２】
2014014904.tif 000004
【図３】
2014014904.tif 000005
【図４】
2014014904.tif 000006
【図５】
2014014904.tif 000007
【図６】
2014014904.tif 000008
【図７】
2014014904.tif 000009
【図８】
2014014904.tif 000010
【図９】
2014014904.tif 000011
【図１０】
2014014904.tif 000012
【図１１】
2014014904.tif 000013
【図１２】
2014014904.tif 000014
【図１３】
2014014904.tif 000015