(57)【要約】【課題】幅広のシリコンインゴットの切断に適し、適切な寸法で精度のよい均一な形状の腰入れを行った電着バンドソーを提供。【解決手段】帯鋼２の一辺２ａに硬質砥粒３を固着した電着バンドソー１において、帯鋼の一方の面２ｂ又は両方の面の幅方向中央部の長手方向に沿った凹部５を設ける。凹部の幅Ａは帯鋼の幅Ｗの３０％以上５０％以下、かつ、凹部の深さＢは帯鋼の板厚Ｔの１０％以上２０％以下（両面の場合は合計）とし、さらに、刃部４の反対側の背側６を長手方向に沿って０．０５％以上０．２％以下延ばす。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯鋼の一辺に硬質砥粒を固着した電着バンドソーにおいて、前記帯鋼の一方の面の幅方向中央部の長手方向に沿った凹部が設けられていることを特徴とする電着バンドソー。
【請求項２】
帯鋼の一辺に硬質砥粒を固着した電着バンドソーにおいて、前記帯鋼の両方の面の幅方向中央部の長手方向に沿った凹部が設けられていることを特徴とする電着バンドソー。
【請求項３】
前記凹部の幅は前記帯鋼の幅の３０％以上５０％以下、かつ、前記凹部の深さは前記帯鋼の板厚の１０％以上２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の電着バンドソー。
【請求項４】
前記凹部の幅は前記帯鋼の幅の３０％以上５０％以下、かつ、前記凹部の深さは両方の面の合計で前記帯鋼の板厚の１０％以上２０％以下であることを特徴とする請求項２記載の電着バンドソー。
【請求項５】
前記硬質砥粒が固着された帯鋼の刃部の反対側の背側が長手方向に沿って０．０５％以上０．２％以下延ばされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の電着バンドソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＢＮ、ダイヤなどの硬質砥粒を帯状の帯鋼からなる工具本体の一辺に固着保持することによって、切断加工に使用する電着バンドソーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンインゴットなどの高価な被削材を加工する場合、切断代が小さくかつ薄く切れる工具が要求される。従来工具としては、丸刃タイプの内局刃あるいは外周刃にダイヤ砥粒を電着したダイヤモンドソーが良く使用される。一般に丸刃タイプの内周刃の直径は、被削材の大きさの３倍を要するので、主として小形の被削物の切断に用いられてきた。また、電着バンドソーは、セラミックスなどの高脆材や焼き入れ鋼などの高硬度材を切断するのに用いられている。また、シリコンインゴットの大径化（例えば、従来直径８インチから１２インチへの拡大）に伴い、設備コストの観点より、電着バンドソーによる加工が注目を浴びている。刃部にダイヤモンド又はＣＢＮ等の硬質砥粒を固着した電着バンドソーはＳＫＳ、ＳＵＳ等の薄い帯鋼を歪み取り、腰入れ、背盛り等を行った後、所定長さに切断して端部をプラズマ溶接等で無端のバンド状にしている。さらには、バンドソーの長手方向に曲率を与える等している（例えば、特許文献１参照）。しかし、従来の電着バンドソーの加工は、小形の被削物の切断に用いられており、大形被削物は、加工精度が得られないという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６８１１０６号公報（従来の技術、作用）
【０００４】
電着バンドソーによる加工は、電着バンドソーを一対のプーリーもしくは、３点のプーリに巻架し、張力を加え高速（周速１０００ｍ／ｍｉｎ）に走行させ、被削材を切断する方法である。シリコンインゴットなどの高価な被削材を加工する場合、切断代を小さくするために、バンドソー１０の厚みを薄くしなければならないことや被削材が難削であること及び大径化することにより、従来に比べ数倍もの加工応力が加わるため、剛性向上のため帯鋼の幅を広くする必要がある。図４（ａ）に示すように、電着バンドソー１０を巻架する一組のプーリー１１，１２は、高速走行の安定性を図るため、図４（ｃ）に示すようにプーリー１１，１２外周面１３の中央１３ａの径が大きくなるように所定のクラウン１４が設けられている。このときのバンドソーにかかる応力を考えると図４（ｄ）のようになる。なお、図４は誇張してある。
【０００５】
図４（ｂ）（ｄ）において、ダイヤバンドソー１０に加わる応力はσＡは、σＡ＝σｔ＋σｂ＋σｕと表され、σｔ：トルク伝達のための引っ張り応力、σｂ：プーリの曲げによる曲げ応力、σｕ：プーリのクラウンにより発生する付加的集中応力である。引っ張り応力と曲げ応力は機械の諸元で決まるが、クラウン１４による集中応力はバンドソー１０の幅Ｗが幅広になる程幅方向のσｕの差が大きくなり、幅方向端である刃部１５の応力（テンション）が小さくなる。すなわち、帯鋼の幅Ｗが大きくなる程、刃部１５とプーリー１１，１２中心位置１３ａでの応力の差が大きくなり、中央部の応力は強く、刃部１５は弱くなり、刃部での張りがなくなり加工精度が出ないという問題があった。加えてシリコンインゴットは難削で大径のため、従来の電着バンドソーに比ベプーリーとの密着力を向上させる必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、前述したように、バンドソー１０を幅方向に湾曲形状となる腰入れ、即ち、帯鋼（バンド）の中央部を長くして、刃部１５及び刃部の反対側の辺である背側１６にテンションを集中してかけ、プーリー１１，１２への密着性をあげ高負荷に耐えるようにする腰入れを行い、バンドソーがプーリーのクラウンに沿うようにして、幅方向の応力を均一にするのがよい。また、背側１６を刃部１５より長手方向に長くして、刃部側にさらにテンションをかけ精度のよい切断をするいわゆる背盛りを行い、背側の張りを弱め、刃部の張りを強めるようにし、さらには特許文献１のようにプーリーに沿うように長手方向に曲率を与えるのがよい。
【０００７】
しかしながら、腰入れ作業は、ローラ等でバンドソーの中央を長手方向に押し当てる等して行うが、この腰入れ作業は、断面が円弧でもあり、さらに、手作業であり、熟練が必要とされ、また、ばらつきも大きく、適切な寸法で精度のよい均一な形状とすることが非常に困難であった。本発明の課題はかかる従来の問題点に鑑みて、適切な寸法で精度のよい均一な形状の腰入れを行った電着バンドソーを提供し、さらには、幅広のシリコンインゴットの切断に適した電着バンドソーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
本発明においては、帯鋼の一辺に硬質砥粒を固着した電着バンドソーにおいて、前記帯鋼の一方の面の幅方向中央部の長手方向に沿って凹部を設けた電着バンドソーを提供することにより前述した課題を解決した。即ち、バンドソーを湾曲させるのではなく凹部を設けることにより、中央部の肉厚を薄くして、あたかも腰入れにより湾曲させた場合と同様の応力状態を得ることができる。設けられた凹部の形状は幅と深さにより容易に決定でき、かつ測定できるので、機械加工も可能であり、特に、帯鋼の幅が３０ｍｍ以上幅広のものでも加工が容易で加工精度も高いものができる。プーリーへの取り付けにあたっては、凹部側がプーリー外周面に接触するようにすることによりバンドソーに無理な内部応力がかからない。
【０００８】
前記凹部は、一方の面でなく両方の面でもよい（請求項２）。帯鋼の厚みが厚い場合等には両面とすることにより加工が容易、応力が均一化し、変形も均一化する。また、使用にあたって、プーリーへの取付の際の表裏を考慮する必要がない。また、適当なタイミングで表裏を裏返して使用することにより寿命を延ばすことも可能である。
【０００９】
前記凹部の幅は前記帯鋼の幅の３０％以上５０％以下、かつ、前記凹部の深さは前記帯鋼の板厚の１０％以上２０％以下、（両方の面を加工する場合は両面の合計）とするのが好ましい（請求項３（請求項４））。凹部の幅が帯鋼の幅の３０％未満では、ほとんど変形せず、５０％超では、全体の強度が下がり、腰入れの効果がない。また、凹部の深さが板厚の１０％未満では、ほとんど変形せず、２０％超では、引っ張り応力が下がり所定の強度を保てないからである。
【００１０】
さらに、従来と同様に背盛りを行うのがよい。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記硬質砥粒が固着された帯鋼の刃部と反対側の背側を長手方向に沿って０．０５％以上０．２％以下延ばした背盛りを行うのがよい。延びが０．０５％未満では、引っ張り応力が小さく、０．２％超では刃部側に過大な力がかかるからである。なお、凹部の断面形状は四角断面が好ましいが、台形、三角、円弧断面等でもよいことは言うまでもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す帯鋼の一方の面に凹部を有する電着バンドソーの概略図で、（ａ）は両端を省略した凹部側からみた電着バンドソーの側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。電着バンドソー１は、帯状のばね鋼あるいは、ステンレス鋼を指定長さに切り出し本体２とし、両端を溶接してエンドレス状とし、刃部を形成させるために、一側端より長手方向に対して直角方向に向けて、適当な幅に硬質砥粒３をニッケルめっき等にて本体である帯鋼の一辺２ａに固着させ、刃部４とする。刃部４を形成後にプーリーに巻架し、加工をおこなう。特に、本発明においては、硬質砥粒３の固着後（あるいは固着前）にプーリーに巻架される電着バンドソー１の本体２の幅方向中央部の長手方向に沿って凹部５を設けている。この凹部５は、例えば、電着バンドソーの刃部４を形成後に本体２の中央部を長手方向に渡り、ローラで押しつけることにより得られる。さらに、本体２の刃部側４と反対側の背側６を伸ばす背伸ばしが施されている。
【００１２】
図３は、電着バンドソーをプーリーにかけた場合の電着バンドソーにかかる応力の説明図であり、（ａ）は従来の矩形断面の電着バンドソー、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の電着バンドソーにかかる応力の概念図である。前述した図４（ｄ）で述べたように凹部を有しない断面矩形の従来の電着バンドソーの応力はプーリー１１，１２のクラウニング１４により中央にテンション（応力）がかかり、図３（ａ）に示すように、刃部側１５、背側１６共にテンションが低くなっている。これに対し、本発明の凹部を有する電着バンドソーでは、図３（ｂ）に示すように、応力は刃部４と背側６で中央部（凹部５）より大きくなり、プーリーヘの密着力が向上する。更に、本体の背側６を軽くローラで押しつけ背伸ばしをした場合は、図３（ｃ）に示すようになり、テンションがさらに刃部側４で大きくなり被削材を精度良く切断できる。特に、被削材が難削の場合や大径品の場合、効果は顕著である。
【００１３】
【実施例】
かかる、電着バンドソー１において、帯鋼（本体）２の板厚Ｔを０．５ｍｍ、幅Ｗを５０ｍｍ、全長３４８０ｍｍ、刃部の高さＨを２．５ｍｍ、凹部５の幅Ａを２０ｍｍ、凹部５の深さＢを０．０８ｍｍとし、さらに、本体２の背側６を刃部側４の長手方向長さより０．１％延ばした本発明品と、同寸法、同材質で凹部及び背のばし、腰入れを行わない従来の電着バンドソーとを用いて比較切断試験をおこなった。その結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１に示すように、従来の電着バンドソーでは切断中のバンドの振れが０．０６ｍｍであるのに対し、本発明品においては、０．０１ｍｍと振れが１／６と、小さくなり、プーリーへの密着性が向上している。また、テンションが大きくなり、加工面形状（うねり）は、従来品が０．５ｍｍに対し、本発明品は０．０６ｍｍと、うねりが約１／８となり、加工精度が向上している。図２は電着バンドソーの本体の両側の面に凹部を形成した場合の断面図である。前述した図１と同様なので同符号を付し説明を省略する。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、電着バンドソーの一方の面の幅方向中央部の長手方向に沿って凹部を設けることにより、容易に従来の腰入れと同様の効果を得られ、しかも、凹部の形状は幅と深さにより容易に決定、測定でき、機械加工も可能であり、経験と感による従来の熟練作業を要しないものとなった。さらに、加工、測定が容易なので、所望の腰入れに必要な寸法を容易に特定でき、適切な寸法で、均一な形状、精度の電着バンドソーを提供するものとなった。さらに、電着バンドソーの幅が３０ｍｍ以上の幅広のものでも確実に加工でき、シリコンインゴットの切断に適した幅広の電着バンドソーを提供するものとなった。また、加工負荷によるバンドの変動を軽減させることができ、寿命向上の効果を奏することができるものとなった。
【００１７】
凹部を両方の面に設ければ、加工容易、応力、変形が均一化し、表裏を考慮する必要がなく、より作業が容易となる。また、凹部の幅、深さを所定の寸法に確実に加工できるので、均一あるいは安定した切断加工ができる。さらに、従来の背盛り等を行うことにより、電着バンドソーの刃部側のテンションを上げ、切断精度を向上できる等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す帯鋼の一方の面に凹部を有する電着バンドソーの概略図で、（ａ）は両端を省略した凹部側からみた電着バンドソーの側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す帯鋼の両方の面に凹部を有する電着バンドソーの断面図である。
【図３】電着バンドソーをプーリーにかけた場合の電着バンドソーにかかる応力の概念図であり、（ａ）は従来の矩形断面の電着バンドソー、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の電着バンドソーにかかる応力の概念図である。
【図４】電着バンドソーに加わる応力の説明図であり、（ａ）はバンドソーを２ヶのプーリーに懸架した状態の力の説明図、（ｂ）は幅方向からみたバンドソーに加わる応力の説明図、（ｃ）はプーリーの断面説明図（特に誇張している）、（ｄ）は長手方向から見たバンドソーの断面の応力状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１    電着バンドソー
２    帯鋼（本体）
２ａ  帯鋼の一辺
２ｂ  帯鋼の一方の面
３    硬質砥粒
４    刃部
５    凹部
６    背側
Ａ    凹部の幅
Ｂ    凹部の深さ
Ｔ    帯鋼（本体）の板厚
Ｗ    帯鋼（本体）の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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