(57)【要約】【課題】ワイヤソー装置で希土類合金を切断する際のワイヤソーの寿命を長くする。【解決手段】ワイヤが多条に配設され、複数の走行列を規定する複数の溝をそれぞれが有する第１のローラ対（１３、１４）と、第１のローラ対にワイヤを供給し、且つ、第１のローラ対からワイヤを回収する、少なくとも１つのリールボビンとを備える。ワイヤは、リールボビンから第１のローラ対に供給され、リールボビンに回収されるまでの間に、ワイヤに相反する方向の捻回を与える。【選択図】  図１
2004314214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と走行するワイヤとによって被切断物を切断するワイヤソー装置であって、
前記ワイヤが多条に配設され、複数の走行列を規定する複数の溝をそれぞれが有する第１のローラ対と、
前記第１のローラ対に前記ワイヤを供給し、且つ、前記第１のローラ対から前記ワイヤを回収する、少なくとも１つのリールボビンと、
を備え、
前記ワイヤは、前記少なくとも１つのリールボビンから前記第１のローラ対に供給され、前記少なくとも１つのリールボビンに回収されるまでの間に、前記ワイヤに相反する方向の捻回を与える、ワイヤソー装置。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記第１のローラ対によって走行させられる、請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記第１のローラ対と前記少なくとも１つのリールボビンとの間に第２のローラ対をさらに有し、
前記第１のローラ対は前記ワイヤに第１方向の捻回を与え、前記第２のローラ対は前記第１方向と逆の第２の方向の捻回を与える、請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記第１のローラ対は、前記ワイヤに第１方向の捻回を与える第１領域と、前記第１方向と逆の第２の方向の捻回を与える第２領域とを有する、請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
前記相反する方向の捻回の量は互いに略等しい、請求項１から４のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのリールボビンに回収される前記ワイヤは捻回されていない、請求項１から５のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項７】
前記砥粒は前記ワイヤに固着されている、請求項１から６のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項８】
前記砥粒は前記ワイヤに樹脂層によって固着されている、請求項７に記載のワイヤソー装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のワイヤソー装置を用いることを特徴とする、希土類合金の切断方法。
【請求項１０】
前記希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金である請求項９に記載の希土類合金の切断方法。
【請求項１１】
水を主成分とする冷却液を供給しながら切断する、請求項９または１０に記載の希土類合金の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤソー装置およびそれを用いた希土類合金の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類合金は、例えば、強力な磁石材料として利用されている。希土類合金を着磁することによって得られる希土類磁石は、例えば、磁気記録装置の磁気ヘッドの位置決めに用いられるボイスコイルモータ用の磁石として好適に用いられている。
【０００３】
希土類合金材料（インゴットや焼結体を含むものとする。）を切断する方法としては、従来から、例えば回転するスライシングブレードを用いて希土類合金材料をスライスする技術が採用されている。しかしながら、スライシングブレードで切断する方法によれば、切断刃の厚さが比較的大きいため、削りしろが多くなり、希土類合金材料の歩留まりが低く、希土類合金製品（例えば希土類磁石）のコストを上昇させる要因となっている。
【０００４】
スライシングブレードよりも削りしろが少ない切断方法として、ワイヤソーを用いた方法がある。例えば、特許文献１は、高強度の芯線の周面上に超砥粒をボンド層（固着層）により固定したワイヤソー（「固定砥粒ワイヤソー」という。）を用いて、シリコン、ガラス、ネオジム、フェライト等の硬脆材料を切断できることを開示している。
【０００５】
上述のような固定砥粒ワイヤソーを用いて、希土類合金材料から少ない削り代で所定厚さの板を多数枚同時に作製することができれば、希土類磁石の製造コストが大幅に低減される。しかしながら、固定砥粒ワイヤソーを用いて希土類合金を量産レベルで切断したとの報告はなかった。
【０００６】
本発明者が種々検討した結果から、この主な原因として、希土類合金、特に、焼結法によって製造された希土類合金（以下、「希土類焼結合金」を呼ぶ。）の機械的な性質が、シリコン等と大きく異なることが挙げられる。具体的には、希土類焼結合金は、全体として脆く、且つ、硬い主相（すなわちＲ２Ｆｅ１４Ｂ結晶粒）と、延性的な破壊を起こす粒界相とを有するので、シリコンに代表される硬脆材料と異なり、切削され難い。すなわち、シリコン等の硬脆材料を切断する場合に比べて、切削抵抗が高く、その結果、発熱量も多い。また、希土類合金の比重は、約７．５とシリコン等の材料に比べて大きく、切削によって生成される切削屑（スラッジ）が切削部から排出され難い。
【０００７】
従って、希土類合金を、高い加工精度で、効率良く切削するためには、切削抵抗を十分に低下させるとともに、切削時に発生する熱を効率良く放熱する、すなわち切削部を効率良く冷却する必要がある。また、切削によって生成される切削屑を効率良く排出する必要がある。
【０００８】
本願出願人は種々の検討を行った結果、例えば特許文献１などに開示しているように、冷却液（「切削液」ともいう。）の物性やワイヤの構成を最適化することによって、ワイヤソー装置を用いて希土類合金を効率的に切断する方法を開発した。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１４１１９９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワイヤソー装置を用いて希土類合金を切断する場合、シリコン等を切断する場合に比べ、依然、ワイヤの断線が発生しやすい。ワイヤの断線が発生すると、ワイヤを再度配設するのに長時間を要し、製造効率が低下する。
【００１１】
このワイヤの断線の問題は、ワイヤの外周に砥粒を固着した、いわゆる固定砥粒ワイヤを用いた場合に顕著であり、また、希土類合金を切断する場合に顕著であるが、遊離砥粒を用いる場合や希土類合金以外の被切断物を切断する場合でも比較的頻度は少ないもののワイヤの断線は発生し、製造効率を低下させる要因となるのは同じである。
【００１２】
本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ワイヤの断線の発生が抑制されたワイヤソー装置およびそれを用いた希土類合金の切断方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるワイヤソー装置は、砥粒と走行するワイヤとによって被切断物を切断するワイヤソー装置であって、前記ワイヤが多条に配設され、複数の走行列を規定する複数の溝をそれぞれが有する第１のローラ対と、前記第１のローラ対に前記ワイヤを供給し、且つ、前記第１のローラ対から前記ワイヤを回収する、少なくとも１つのリールボビンとを備え、前記ワイヤは、前記少なくとも１つのリールボビンから前記第１のローラ対に供給され、前記少なくとも１つのリールボビンに回収されるまでの間に、前記ワイヤに相反する方向の捻回を与えることを特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
【００１４】
ある実施形態において、前記ワイヤは、前記第１のローラ対によって走行させられる。
【００１５】
ある実施形態において、前記第１のローラ対と前記少なくとも１つのリールボビンとの間に第２のローラ対をさらに有し、前記第１のローラ対は前記ワイヤに第１方向の捻回を与え、前記第２のローラ対は前記第１方向と逆の第２の方向の捻回を与える。
【００１６】
ある実施形態において、前記第１のローラ対は、前記ワイヤに第１方向の捻回を与える第１領域と、前記第１方向と逆の第２の方向の捻回を与える第２領域とを有する。
【００１７】
前記相反する方向の捻回の量は互いに略等しいことが好ましい。
【００１８】
前記少なくとも１つのリールボビンに回収される前記ワイヤは捻回されていないことが好ましい。
【００１９】
ある実施形態において、前記砥粒は前記ワイヤに固着されている。
【００２０】
ある実施形態において、前記砥粒は前記ワイヤに樹脂層によって固着されている。
【００２１】
本発明の希土類合金の切断方法は、上記のいずれかに記載のワイヤソー装置を用いることを特徴とする。
【００２２】
ある実施形態において、前記希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金である。
【００２３】
ある実施形態において、水を主成分とする冷却液を供給しながら切断する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明者はワイヤの断線が発生するメカニズムを詳細に検討した結果、ワイヤの断線の発生がワイヤの「捻回（捻れ）」に起因していること、および、この「捻回」はワイヤを走行させるローラによって生じていることを見出し、本発明に想到した。以下では、固定砥粒ワイヤを用いて希土類合金を切断する場合を例に本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
まず、図４から図６を参照しながら、ワイヤの断線が発生するメカニズムを説明する。
【００２６】
図４は公知のワイヤソー装置２００の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２７】
ワイヤソー装置２００は、ワイヤ５１が多条に配設される一対のローラ５３、５４と、ローラ５３、５４にワイヤを供給し、且つ、ローラ５３、５４からワイヤを回収するリールボビン（不図示）とを備えている。
【００２８】
ワイヤ５１は、図４に示したように、ロール５４の一方の端部から供給され、ロール５３およびロール５４の回転軸に沿って矢印Ｒで示す方向に順にロール５３および５４に多条に掛けられ、ロール５３の反対側の端部からリールボビンに回収されるように配設されている。ロール５４の一方の端部から供給されたワイヤ５１は、ロール５３およびロール５４の回転軸に沿って、矢印Ｒで示す方向に順にロール５３および５４に多条に掛けられ、ロール５３の反対側の端部からリールボビンに回収されるように配設されている。ワイヤ５１は、ロール５４側から供給され、ロール５４とロール５３との間を走行させられ、互いに平行な走行列を形成し、ロール５３側からリールボビン（不図示）に回収される。例えば、ロール５３と５４の下側において矢印Ｓで示す方向に走行するワイヤにワークピース（被切断物）を当接することによって、ワークピースが切断される。
【００２９】
ここでは、ロール５４側から供給され、ロール５３側から回収されるように一方向に走行される例を示しているが、逆に走行させてもよく、両方向に反復的に走行させても良い。リールボビンは、ロール５３側とロール５４側とに個別に設けても良いし、１つのリールボビンを共用することもできる。
【００３０】
ワイヤ５１は、図５に示すように一対のロール５３、５４に配設されている。ロール５３およびロール５４は、それぞれワイヤ５１の走行列を規定するための複数の溝（Ａ１〜Ａ５およびＢ１からＢ５）を有している。ロール５３の溝Ａ１〜Ａ５（任意の１つをまたは総称してＡｉと表記することもある。）とロール５４の溝Ｂ１〜Ｂ５（任意の１つをまたは総称してＢｉと表記することもある。）とは同じピッチＰで設けられており、互いに対向するように配置されており、互いに平行な走行列Ｌ２〜Ｌ４（任意の１つをまたは総称してＬｉと表記することもある。）を規定している。リールボビンから供給されるワイヤ５１（図５中に矢尻の記号で示す）は、まずロール５４の溝Ｂ５に掛けられ、次にロール５３の溝Ａ４、ロール５４の溝Ｂ４、Ａ３、Ｂ３、Ａ２、Ｂ２と順に掛けられた後、ロール５３の溝Ａ１からリールボビンに回収される。ロール５３および５４の下側（紙面の奥）に形成されている互いに平行な複数の走行列Ｌｉは、互いに対向する溝ＡｉとＢｉによって規定されている。なお、ここでは、特に断らない限り、「走行列」とは、ワイヤの走行経路の内でワークピースを切断する部分（ワークピースと接触する部分）を指すことにする。
【００３１】
ワイヤ５１の走行列Ｌｉは、ロール５３および５４の回転軸に平行な方向（図４中の矢印Ｒ）に対して直角に形成されるが、ワイヤ５１は隣接する走行列を規定する溝の間（例えば、溝Ｂ５と溝Ａ４との間）に掛け渡され、このワイヤ５１は走行列と角θを形成する。この角θは、隣接する溝間（走行列間）のピッチに依存するので「ピッチ角」ということもある。
【００３２】
ワイヤ５１は、このようにロール５３、５４の溝に斜めに掛けられることによって、捻回力（回転力）を受けることになる。その様子を図６を参照しながら説明する。
【００３３】
図６はロール５４の溝Ｂｉの外側（ロール５３と反対側）に掛けられているワイヤ５１は、図６中に矢先の記号で示すように紙面から突き出る方向に進行しながら、ロール５４の溝Ｂｉの斜面との摩擦力によって、斜面を転がるように溝Ｂｉの底へと移動する。このときにワイヤ５１が捻回力を受けることになる。ここで示した捻回の方向は、ワイヤ５１の進行方向を基準にすると時計回りである。
【００３４】
この捻回の方向は、図４に示したワイヤソー装置２００では一定であり、図示したのと逆方向にワイヤ５１を走行させても、ワイヤ５１に掛かる捻回の方向は同じである。すなわち、ワイヤ５１を往復走行させても、捻回は蓄積される。ワイヤ５１を往復走行させても同一方向の捻回が蓄積されることは後に図２を参照しながら説明することにする。
【００３５】
ワイヤ５１の断線の発生がこの捻回に起因していることは、例えば、断線したワイヤ５１を顕微鏡で観察すると捻じ切れたような破断面が見られることから確認できる。また、ワイヤ５１が走行させられながら捻回されていることは、小さな旗を固定したワイヤ５１を走行させると、この旗がワイヤ５１の周りを回転することによって確認できる。
【００３６】
さらに、ロール５３および５４とワイヤ５１との摩擦（砥粒が表面に噛み込みやすやを含む）を変えると、摩擦が大きい材料を用いるほど捻回量が増大し、断線の頻度が高くなることを半定量的に確認することができる。典型的には、ロール５１はその表面に高分子（エラストマを含む）から形成された層（以下、「高分子層」という。）を有し、高分子層に溝が形成されている。この高分子層を形成する材料を変えると摩擦力が変わる。例えば、柔らかい材料を用いると摩擦が増大し、捻回量が増大し、逆に、硬い材料を用いると摩擦が減り、捻回量が減る。
【００３７】
ローラ５３および５４の高分子層の材料は、ワイヤ５１を溝内に安定に保持し、且つ、ローラ５３および５４の回転力を摩擦を介してワイヤ５１に伝達するため、および、耐磨耗性等を考慮して選択される。従って、適度な摩擦力が必要であり、必然的にワイヤ５１に捻回を発生させることになる。
【００３８】
上述の知見に基づき、本発明者は、必然的にワイヤ５１に生じる捻回を相殺するように積極的に逆方向の捻回を与えることによって、ワイヤ５１の捻回量を低減し、断線の発生が抑制されたワイヤソー装置を提供する。すなわち、本発明によるワイヤソー装置は、リールボビンから一対のローラに供給され、リールボビンに回収されるまでの間に、ワイヤに相反する方向の捻回を与えることを特徴とする。相反する２つの方向（例えば時計回り）の内の一方は、従来のワイヤソー装置で必然的に発生するものである。
【００３９】
以下に、図１から図３を参照しながら、本発明の実施形態のワイヤソー装置の構成を詳細に説明する。
【００４０】
図１に示すワイヤソー装置１００は、一対のローラ１３および１４を有し、これらの間にワイヤ１１の複数の走行列を規定する。ワイヤ１１は、リールボビン（不図示）からロール１３に供給され、ロール１３の第１領域１３Ａとロール１４の第１領域１４Ａとに多条に配設される。ロール１４の一方の端部から出たワイヤ１１はプーリ２２、２４および２６によって走行方向が変換され、ロール１３に導かれる。その後、ロール１３の第２領域１３Ｂとロール１４の第２領域１４Ｂとに多条に配設され、ロール１３の他方の端部からリールボビン（不図示）に回収される。第１領域１３Ａと１４Ａとに多条に配設されるワイヤは、ロール１３および１４の回転軸に沿ってＲ１方向に配設され、第２領域１３Ｂと１４Ｂとに多条に配設されるワイヤは、ロール１３および１４の回転軸に沿って、Ｒ１方向と反対のＲ２方向に配設されている。
【００４１】
ロール１３および１４を図中の矢印で示すように反時計方向に回転させることによって、ワイヤ１１が矢印Ｓ方向に走行し、ロール１３とロール１４の下側に互いに平行な複数の走行列が形成される。この走行列に対して、ワークピース１を矢印Ｍで示す方向に相対的に移動させ、走行させられているワイヤ１１に当接することによって、ワークピース１を複数の断片にスライスすることができる。
【００４２】
ワイヤソー装置１００において、ワイヤ１１は、第１領域１３Ａおよび１４Ａを走行させられている間に反時計方向の捻回を受け、第２領域１３Ｂおよび１４Ｂを走行させられている間に時計方向の捻回を受ける。第１領域１３Ａおよび１４Ａにおけるピッチ角θＡと第２領域１３Ｂおよび１４Ｂにおけるピッチ角θＢとを等しくし、それぞれの領域で同じピッチで同じ条数に配設すれば、ワイヤ１１が受ける捻回の方向だけが異なり、それぞれの領域でワイヤが受ける捻回量を互いに等しくすることができる。従って、リールボビンに回収されるワイヤは捻回されておらず、連続的に走行させても捻回が蓄積されることはない。
【００４３】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、ワイヤ１１の配設構成と捻回方向との関係を説明する。図２において、ワイヤ１１の走行列Ｌｉを破線で示し、隣接する走行列の間を斜めに掛けられるワイヤ１１を実線で示している。
【００４４】
図２（ａ）および（ｂ）に示されている配設構成では、時計方向の捻回が発生し、図２（ｃ）および（ｄ）に示される配設構成では、反時計方向の捻回が発生する。これは、図６を参照しながら説明したように、溝の斜面に沿ってワイヤ１１が回転するためである。
【００４５】
図１に示したワイヤソー装置１００において、第１領域１３Ａおよび１４Ａでは図２（ａ）の配設構成になっており、第２領域１３Ｂおよび１４Ｂでは図２（ｃ）の配設構成になっている。
【００４６】
図２（ｂ）は図２（ａ）のワイヤの走行方向を逆転した配設構成に対応し、図２（ｄ）は図２（ｃ）のワイヤの走行方向を逆転した配設構成に対応している。それぞれ比較するとわかるように、走行方向を逆転しても、ワイヤ１１に与えられる捻回の方向は同じであり、ワイヤ１１を往復走行させても、従来のワイヤソー装置２００では捻回が蓄積し、本実施形態のワイヤソー装置１００では捻回が相殺されることが分かる。
【００４７】
図２（ａ）および（ｂ）に示した配設構成と、図２（ｂ）および（ｄ）に示した配設構成とを組み合わせ、それぞれによって発生する捻回量を互いに等しくすれば、ワイヤ１１の断線の発生を抑制することができる。
【００４８】
ワイヤに互いに相反する捻回を与える構成は、種々考えられ、例えば、図３に示すワイヤソー装置１１０のようにしてもよい。
【００４９】
ワイヤソー装置１１０は、保持台２に載置されたワークピース１を切断するための走行列を規定する一対のロール３３および３４と、この一対のロール３３および３４でワイヤに与えられる捻回と逆方向の捻回を与えるための一対のロール３５および３６を供給側リールボビンと回収側リールボビンとの間に有している。
【００５０】
ローラ３３および３４と、ローラ３５および３６を実質的に同じ構成（材料、ピッチ、溝の形状など）とし、ワイヤの配設構成だけを変えると、それぞれで発生する捻回量を等しくし、捻回を相殺できるので好ましい。
【００５１】
なお、ローラ３５および３６の構成（例えば材料）を適切に選択し、より少ない条数の配設で、ローラ３３および３４で発生する捻回量と同等の捻回量を与えるように構成することもできる。
【００５２】
なお、上記の実施形態では、ワイヤの走行列を規定する一対のローラを駆動ローラとして利用した形態を説明したが、これらを受動ローラとした場合にも本発明の効果を得ることができる。また、駆動ローラは、ワイヤの走行列を規定する一対のローラに限られず、特許文献１に記載されているワイヤソー装置のように３本の駆動ローラを用いてもよく、さらに４本以上の駆動ローラを用いても本発明の効果を得ることができる。
【００５３】
本発明の実施形態でワイヤソー装置を用いて希土類合金（希土類焼結磁石を含む）の切断する場合、例えば、芯線（Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｗ、Ｍｏやナイロン繊維束）に砥粒（典型的にはダイヤモンド砥粒）を固着させたワイヤを好適に用いることができる。特に、樹脂層を用いて砥粒を固着したワイヤソーは断線が発生しやすいので、本発明の効果が顕著である。
【００５４】
また、希土類合金がワイヤソーによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液を供給することが好ましい。
【００５５】
上記の実施形態では特にワイヤに対する負荷が大きい例として、希土類合金を固定砥粒ワイヤを用いて切断する場合について説明したが、砥粒を分散したスラリー中でワイヤを走行させる、いわゆる遊離砥粒ワイヤソーで、例えば、シリコンやセラミックスを切断する場合にも用いられる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によると、ワイヤの断線の発生が抑制されたワイヤソー装置が提供される。本発明によるワイヤソー装置は、希土類合金を固定砥粒ワイヤで切断する場合に特に好適に用いられ、製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態のワイヤソー装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、ワイヤソー装置におけるワイヤの配設構成とワイヤの捻回方向との関係を説明するための模式図である。
【図３】本発明による他の実施形態のワイヤソー装置１１０の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】従来のワイヤソー装置２００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図５】従来のワイヤソー装置２００のおけるワイヤの配設構成を説明するための図である。
【図６】ワイヤソー装置においてワイヤに捻回が発生するメカニズムを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  ワークピース
１１  ワイヤ
１３、１４  ローラ
２２、２４、２６  プーリー
【図１】
2004314214.tif 000003
【図２】
2004314214.tif 000004
【図３】
2004314214.tif 000005
【図４】
2004314214.tif 000006
【図５】
2004314214.tif 000007
【図６】
2004314214.tif 000008