(57)【要約】【課題】ワイヤのねじれが少ないワイヤ式切断装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態にかかるワイヤ式切断装置は、切断用のワイヤが張設されるメインロールを有するメインロール部と、前記ワイヤを繰出しまたは巻取るリールと、を備え、前記リール及び前記メインロールの軸方向が同方向に配置され、前記リールと前記メインロールとの間のワイヤの軸方向位置が揃うように配置可能である。【選択図】図１
2013220482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断用のワイヤが張設されるメインロールを有するメインロール部と、
前記ワイヤを繰出しまたは巻取るリールと、
を備え、
前記リール及び前記メインロールの軸方向が同方向に配置され、前記リールと前記メインロールとの間のワイヤの軸方向位置が揃うように配置可能であることを特徴とするワイヤ式切断装置。
【請求項２】
前記リールを前記軸方向に移動させるリール移動機構と、
前記リール移動機構の動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ式切断装置。
【請求項３】
前記ワイヤの走行ルートにおいて前記リールと前記メインロールの間に配置される複数のガイドロールと、複数の前記ガイドロールを支持するガイドユニットと、
前記ガイドユニットに揺動可能に軸支されるダンサアームと、前記ダンサアームに軸支されたダンサロールとを備えるダンサ機構と、
前記ガイドユニットを前記軸方向に移動させるユニット移動機構と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ式切断装置。
【請求項４】
前記メインロール部には一対のメインロールが平行に配置され、
前記ワイヤの走行ルートにおいて前記リールと前記メインロールの間に配置される複数のガイドロールを備え、
繰出し側の前記リールから繰出し側の前記メインロールに至るまでの間において前記ワイヤが前記軸方向において同位置を通るように配置されるとともに、巻取り側の前記メインロールから巻取り側の前記リールに至るまでの間において前記ワイヤが前記軸方向において同位置を通るように配置されることを特徴とする請求項２または３に記載のワイヤ式切断装置。
【請求項５】
前記メインロール部に対向して被切断材を移動可能に支持する被切断材支持部を備え、
前記メインロールは、外周面に前記ワイヤを保持する溝が形成された円柱状の溝ロールであって、
繰出し側において円柱状の前記リール、円形の前記ガイドロール、円形の前記ダンサロールが、前記メインロール部の一方側に配置され、
巻取り側において円柱状の前記リール、円形の前記ガイドロール、円形の前記ダンサロールが、前記メインロール部の他方側に配置され、
前記リールの上方に、複数の前記ガイドロール及びダンサ機構を支持する前記ガイドユニットが配置され、
前記ワイヤは、繰出し側の前記リールから繰出され、繰り出し側の前記ガイドロールに掛けられ，前記メインロール部に張設され、さらに巻き取り側において前記ガイドロールを経て、巻き取り側のリールに巻き取られるように配され、
前記ワイヤを走行させることにより前記メインロール部において被切断材を切断することを特徴とする請求項３または４記載のワイヤ式切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ式切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ式切断装置はワイヤソーとも呼ばれ、走行するワイヤにワークを押し付けることによってワークを切断するものである。ワイヤ式切断装置は、切断用ワイヤ（ワイヤ）が張設される一対のメインロール（溝ロール）を有するメインロール部、メインロール部に向かってワークを移動させるワーク送り装置、ワイヤを繰出しメインロール部に供給する繰出し機構、メインロール部からワイヤを巻取り回収する巻取り機構、を備えている。ワイヤは繰出し機構のリールから繰出されてメインロール部に供給され、メインロール部に張設され、さらにメインロール部から巻取り機構に送られ、そのリールに巻取られる。一般的にはメインロールの軸方向に対して、巻取り及び繰出し用のリールの軸方向が直交し、メインロールとリールの間でガイドロールによってワイヤの走行方向を変換させる構造が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したワイヤ式切断装置では、次のような問題がある。すなわち、メインロールの軸方向に対して、巻取り及び繰出し用のリールの軸方向が直交し、メインロールとリールの間でガイドロールによってワイヤの走行方向を変換させる構造では、ワイヤに曲げ、回転（ねじり）が発生しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態にかかるワイヤ式切断装置は、切断用のワイヤが張設されるメインロールを有するメインロール部と、前記ワイヤを繰出しまたは巻取るリールと、を備え、前記リール及び前記メインロールの軸方向が同方向に配置され、前記リールと前記メインロールとの間のワイヤの軸方向位置が揃うように配置可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ワイヤの曲げ、回転（ねじり）が少ないワイヤ式切断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ワイヤ式切断装置を示す外観斜視図。
【図２】ワイヤ式切断装置におけるロールの配置及びワイヤ走行ルートを示す説明図。
【図３】ワイヤ式切断装置におけるワイヤ走行ルートを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施形態に係るワイヤ式切断装置１を模式的に示す外観斜視図である。図２はワイヤ式切断装置１の各種ロールの配置及びワイヤ走行ルートを示す説明図であり、図３はワイヤ式切断装置１の内部構造をワイヤ走行ルートに沿って一部展開して示す展開図である。ここでは溝ロール１１，１２を基準に展開して図示する。なお、説明のため、各図において適宜構成を省略して示している。また、図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向を示しており、例えば実施形態においてＸは装置の前後方向（軸方向）、Ｙは装置の幅方向、Ｚは上下方向に沿っている。
【０００９】
ワイヤ式切断装置１は、走行する切断用ワイヤ２にワークＷ（被切断材）を押し付けることによってワークＷを切断するものであって、例えばワークＷとしての半導体材料、磁性材料、セラミックス、プリント配線基板等、いわゆる脆性材料を、ウェハ状その他の形状に切断するのに用いられる。
【００１０】
図１に示すように、ワイヤ式切断装置１は、切断用ワイヤ２が張設される一対の溝ロール（メインロール）１１、１２が配されるメインロール部１０と、ワークＷを支持してメインロール部１０に対向して進退させるワーク送り装置２０（被切断材支持部）と、切断用ワイヤ２を繰出してメインロール部１０に供給する繰出し機構３０Ａと、メインロール部１０から切断用ワイヤ２を巻取り回収する巻取り機構３０Ｂと、これらを収容するケーシング４０と、を備えている。さらにワイヤ式切断装置１は図３に示すように、操作者が指示入力等を行う操作入力部５０や、操作入力部５０の入力内容に応じて上記各部の動作を制御する制御部６０を備えている。
【００１１】
図１に示すように、ワイヤ式切断装置１の前部中央部分にメインロール部１０が配置され、ワーク送り装置２０によってメインロール部１０上にワークＷが対向配置され、メインロール部１０の両側部に繰出し機構３０Ａ及び巻取り機構３０Ｂが設けられている。メインロール部１０とワークＷが対向配置される加工室は開閉可能なカバーによって覆われる。
【００１２】
メインロール部１０は、装置中央部においてベース上に設置された一対の溝ロール１１，１２を備えている。溝ロール１１，１２は、円柱状であって軸心がＸ方向に沿うように互いに平行に配置され、回転可能に保持されている。溝ロール１１，１２の外周面には、その周方向に沿って形成されるとともに、軸方向に一定のピッチで配置された溝１１ａ，１２ａが形成されている。この溝１１ａ，１２ａに切断用ワイヤ２が保持されて複数回巻回され、一定のピッチで張設されている。メインロール部１０上には、ワークＷの形状やサイズに応じて設定される所定の切断エリアＡ１において、溝ロール１１，１２間にＸ方向に沿って張設された切断用ワイヤ２が、所定のピッチでＹ方向に複数列に並列した状態となる。なお、溝ロール１１、１２のうち一方を駆動ロールとしてもよいし，両方を従動ロールとしてもよい。
【００１３】
ワーク送り装置２０はメインロール部１０の上方にワークＷを保持するとともに制御部６０の制御によって矢印で示すようにＺ方向に進退移動することによりワークＷをメインロール部１０に対して進退させるワーク移動支持部２１（被切断材支持部）を備えている。ワーク移動支持部２１には２つのワークＷがＹ方向に並列して支持され、これら複数のワークＷに同時に切断処理を行うように構成されている。
【００１４】
繰出し機構３０Ａと巻取り機構３０Ｂは同じ構造のもので、一方が繰出し側となったときには他方は巻取り側となり、一方が巻取り側となったときには他方が繰出し側となる。本実施形態では例えば一方が繰出し機構３０Ａ、他方が巻取り機構３０Ｂとなっている。
【００１５】
繰出し機構３０Ａは、繰出し用のリール３１（ボビン）と、複数のガイドロール３２、３３、３４と、ダンサ機構３５と、これらロール３２〜３５を支持するガイドユニット３６と、リール３１を回転駆動するモータ等の回転駆動部３７と、リール３１を軸方向に往復移動させるリール移動機構部３８と、複数のガイドロール３２〜３４及びダンサ機構３５を支持するユニット３６を往復移動させるユニット移動機構部３９と、を備えている。
【００１６】
巻取り機構３０Ｂも同様に、巻取り用のリール３１（ボビン）と、複数のガイドロール３２、３３、３４と、ダンサ機構３５と、これらロール３２〜３５を支持するガイドユニット３６と、リール３１を回転駆動するモータ等の回転駆動部３７と、リール３１を軸方向に往復移動させるリール移動機構部３８と、複数のガイドロール３２〜３４及びダンサ機構３５を支持するユニット３６を往復移動させるユニット移動機構部３９と、を備えている。
【００１７】
各リール３１は、両端にフランジを有する円柱状に構成され、軸方向がＸに沿ってメインロール１１,１２と平行に配置されている。リール３１の外周面において両端のフランジ間において切断用ワイヤ２が往復しながら巻回（ピッチ巻）される。リール３１は回転駆動部３７によって所定の回転速度で回転駆動される。
【００１８】
各ガイドユニット３６は、溝ロール１１、１２の近傍であってリール３１の上部に配置されているガイドユニット３６は、ユニット移動機構部３９によって、前後方向に往復移動可能に設けられている。このガイドユニット３６の前面にガイドロール３２〜３４及びダンサ機構３５が軸支されている。
【００１９】
複数のガイドロール３２〜３４はガイドユニット３６の所定位置に回転可能に軸支されている。ガイドロール３２〜３４は外周面に溝を有する円板状にそれぞれ構成され、このガイドロール３２〜３４の外周面の溝に切断用ワイヤ２が順次掛けられる。
【００２０】
ダンサ機構３５は、ガイドロール３２,３３間の所定位置に配置される。ダンサ機構３５は、その一端がガイドユニット３６の所定位置に回転可能に軸支されたダンサアーム３５ａと、ダンサアーム３５ａの他端に回転可能に軸支されたダンサロール３５ｂと、を備え、ダンサアーム３５ａの角度によってワイヤの張力を調整する。ダンサロール３５は外周面に溝を有する円板状に構成され、この外周面の溝に切断用ワイヤ２が掛けられる。なお、ユニット３６に支持される複数のガイドロール３２〜３４とダンサロール３５の周面の溝によって規定されるワイヤ走行位置はＸ方向において同位置となるように設定されている。
【００２１】
本実施形態においては、リール３１の軸心Ｃ１より上方であってＹ方向外側にガイドロール３２の軸心Ｃ２が配置され、軸心Ｃ２の上方かつ内側にガイドロール３３の軸心Ｃ３が配置されている。さらに軸心Ｃ３よりも下方かつ内側にダンサロール３５の軸心Ｃ５が搖動可能なダンサアーム３５ａによって移動可能に支持され、軸心Ｃ５より上方かつ内側であって溝ロール１１，１２の軸心Ｃ１１、Ｃ１２にそれぞれ隣接した位置にガイドロール３４の軸心Ｃ４が配置されている。なお、軸心Ｃ１〜Ｃ５、軸心Ｃ１１軸心，軸心Ｃ１２はいずれも同方向に配置され、Ｘ方向に沿って平行配置されている。これらの軸心方向はワイヤ２の走行方向とは直交する関係にある。
【００２２】
繰り出し側及び巻き取り側の回転駆動部３７は回転モータを有して構成され、制御部６０の制御に応じてリール３１を回転駆動することによりワイヤ２を走行させる。
【００２３】
繰り出し側及び巻き取り側のリール移動機構部３８は、サーボモータ３８ａ、ボールねじ３８ｂ、直動ガイド３８ｃを有して構成され、制御部６０の制御に応じてリール３１を軸方向に往復移動させ、Ｘ方向におけるリール３１の位置を調整する。リール３１においてフランジ間で往復するように切断用ワイヤ２が巻回されているため、ワイヤ位置に合わせて、繰出し側のリール３１から切断用ワイヤ２が繰出される繰出しポイントＰ１が繰出し側の溝ロール１１に供給される供給ポイントＰ２と同位置に常に揃うように位置制御されるとともに、切断用ワイヤ２が巻取り側の溝ロール１２から巻出される巻出しポイントＰ３と巻取り側のリール３１に巻取られる巻取りポイントＰ４が同位置に常に揃うように位置制御される。
【００２４】
繰り出し側及び巻き取り側のユニット移動機構部３９は、サーボモータ３９ａ、ボールねじ３９ｂ、直動ガイド３９ｃを有して構成され、例えば手動や制御部６０の制御に応じて、ガイドユニット３６を軸方向に往復移動させることにより、ガイドロール３２-３４及びダンサロール３５ｂの位置を調整する。繰出し側のユニット３６に支持される複数のガイドロール３２〜３４とダンサロール３５の周面のワイヤ走行位置が、Ｘ方向において繰出しポイントＰ１及び供給ポイントＰ２と同位置に揃えられ、巻取り側のユニット３６に支持される複数のガイドロール３２〜３４とダンサロール３５の周面のワイヤ走行位置が、巻出しポイントＰ３及び巻取りポイントＰ４に揃うように位置調整（位置合わせ）する。
【００２５】
そして、リール移動機構部３８の位置制御とユニット移動機構部３９の位置調整とによって、切断用ワイヤ２の走行ルートがそれぞれ軸心方向に直交する同一平面内に規定される。
【００２６】
なお、巻取り機構３０Ｂも繰出し機構３０Ａと同様に構成されている。この実施形態ではＹ方向の一方側に繰出し機構３０Ａ、他方側に巻取り機構３０Ｂが配置され、メインロール部１０を中心としてＹ方向において対称となるように配置されているが、Ｘ方向においては切断エリアＡ１に応じた所定距離だけ巻取り機構３０Ｂが繰出し機構３０Ａよりも後方に位置している。
【００２７】
切断用ワイヤ２は、繰出し機構３０Ａにおいて繰出し側のリール３１から繰出され、ガイドロール３２，３３を経てダンサロール３５に掛けられ，さらにガイドロール３４を経てメインロール部１０に至り、溝ロール１１に巻きつけられる。
【００２８】
メインロール部１０では、切断用ワイヤ２はメインロール部１０に平行に配置された溝ロール１１，１２の溝に順次掛けられて一定のピッチで張設されて走行する。メインロール部１０から出た切断用ワイヤ２は巻取り機構３０Ｂにおいて、ガイドロール３４を経て，ダンサロール３５に掛けられ，さらにガイドロール３３，３２を経て，巻取り側のリール３１に巻取られる。
【００２９】
操作入力部５０は、例えばワイヤ式切断装置１に設けられ、操作者が指示入力等を行う各種の入力ボタンや入力スイッチで構成されている。操作入力部５０は制御部６０に接続されている。
【００３０】
制御部６０は、操作入力部５０の入力内容や予め設定された設定内容に応じて、ワーク送り装置２０、回転駆動部３７、リール移動機構部３８、及びユニット移動機構部３９を含む装置各部の動作を制御する。
【００３１】
制御部６０は回転駆動部３７を駆動することにより所定の速度で切断用ワイヤ２を送る（走行させる）。切断用ワイヤ２の走行動作の一例としては、ワイヤを繰出し機構３０Ａ側から巻取り機構３０Ｂ側に全部走行させたのち，反対に，巻取り機構３０Ｂ側から繰出し機構３０Ａ側に切断用ワイヤ２を走行させる。他の一例としては、繰出し機構３０Ａ側から巻取り機構３０Ｂ側に切断用ワイヤ２を一定長さ，または一定時間順方向走行させ，この後，切断用ワイヤ２を適当な長さ戻し（逆方向走行させ），再び上記順方向走行を繰り返す構成でもよい。
【００３２】
制御部６０はワーク送り装置２０を昇降駆動し、ワークＷをメインロール部１０の方向に送る。そしてワークＷが走行する切断用ワイヤ２に押し付けられることにより，ワークＷが切断される。
【００３３】
さらに、制御部６０はリール移動機構部３８及びユニット移動機構部３９を駆動することにより、リール３１，３１及びガイドユニット３６,３６の位置調整を行う。
【００３４】
繰出しリール３１の繰出しポイントＰ１からガイドロール３２,３３、ダンサロール３５、ガイドロール３４を通ってメインロール部１０の一方の溝ロール１１の前部の供給ポイントＰ２に至るまでの切断用ワイヤ２が同一のＹＺ平面内を走行するように位置調整を行うとともに、メインロール部１０の他方の溝ロール１２の後部の巻出しポイントＰ３からガイドロール３４ダンサロール３５、及びガイドロール３３,３２、を通って巻取りリール３１の巻取りポイントＰ４に至るまでの切断用ワイヤ２が同一平面内を走行するように位置調整される。
【００３５】
ここでは、メインロール部１０における切断エリアＡ１の前端と揃うＹＺ平面に繰出し用のワイヤ走行ルートが規定され、切断エリアＡ１の後端と揃うＹＺ平面に巻取り側のワイヤ走行ルートが規定される。切断エリアＡ１の前端及び後端は例えば溝ロール１１，１２上に複数並列する溝１１ａ，１２ａのうちのいずれかの溝１１ａ，１２ａの位置に規定され、本実施形態においては前端の溝１１ａ、後端の溝１２ａの位置にそれぞれ規定される。
【００３６】
上記のように構成されたワイヤ式切断装置１は、以下のような効果を有する。すなわち、メインロール部１０における溝ロール１１，１２と、巻取りまたは繰出し用のリール３１とを、軸心が同方向に沿うように平行配置したことにより、切断用ワイヤ２の走行方向の変換が少ない構成とすることができ、切断用ワイヤ２の曲げ、回転、及びねじりを少なくすることができ、断線を防止できる。
【００３７】
メインロールの軸方向に対して巻取り及び繰出し用のリールの軸方向が直交し、ワイヤの走行方向を変換させる構造においては、メインロールの出入り口の位置とガイドロールの位置調整を手動で行う必要があったが、上記本実施形態によれば方向変換が少なく構成が単純であるとともに自動で位置調整が可能となるため、作業性が改善され、生産性も向上する。
【００３８】
上記実施形態にかかるワイヤ式切断装置１では、リール３１の位置制御とガイドユニット３６の位置制御を行うことによって、切断用ワイヤ２の走行位置を常に同一面に規定することが可能となる。また、ユニット３６に支持された複数のロール３２〜３５を一体で移動させる構成としたことにより位置制御が容易となる。さらに、リール３１の位置制御によってガイドシープが不要となるので装置構成を単純化できる。
【００３９】
また、切断用ワイヤ２の走行ルートが単純となるため、必要なガイドロールの数が低減でき、より単純な構成とすることができる。したがって、保守・点検のコストダウンや廃棄物減少が可能であり、品質向上とコストダウンならびに環境負荷減少の利点が得られる。
【００４０】
なお、上記した実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４１】
例えばワイヤの材料、ガイドロールの数、各ロールのＺ方向やＹ方向における配置、移動機構の具体構成等、各部の具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００４２】
例えばガイドユニット３６,３６の位置調整動作として制御部６０による自動位置制御を例示したが、これに限られるものではなく、例えば調整ボタン等の手動操作によってモータ駆動することにより位置合わせをしてもよい。この場合にもガイドユニット３６,３６の位置を溝ロール１１,１２におけるワイヤ位置に応じて位置合わせすることで、ワイヤ走行位置を規定できる。
【符号の説明】
【００４３】
Ｗ…ワーク、Ｃ１〜Ｃ５，Ｃ１１，Ｃ１２…軸心、Ａ１…切断エリア、１…ワイヤ式切断装置、２…ワイヤ、１０…メインロール部、１１．１２…溝ロール、１１ａ．１２ａ…溝、２０…ワーク送り装置、２１…ワーク移動支持部（被切断材支持部）、３０Ａ…繰出し機構、３０Ｂ…巻取り機構、３１…リール、３２〜３４ガイドロール、３５…ダンサ機構、３５ａ…ダンサアーム、３５ｂ…ダンサロール、３６…ガイドユニット、３７…回転駆動部、３８…リール移動機構部、３８ａ…サーボモータ、３８ｂ…ボールねじ、３８ｃ…直動ガイド、３９…ユニット移動機構部、３９ａ…サーボモータ、３９ｂ…ボールねじ、３９ｃ…直動ガイド、４０…ケーシング、５０…操作入力部、６０…制御部。
【図１】
2013220482.tif 000003
【図２】
2013220482.tif 000004
【図３】
2013220482.tif 000005