(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにワイヤを押し付け，砥粒を分散煤に分散させてなる砥液をワークとワイヤとの間に介在させつつ，ワイヤをその軸方向に移動させてワークを切断するワイヤソーであって,
前記砥液の流れが形成され，前記ワイヤが，該流れが形成された砥液の液面下にて移動するように構成され，
前記砥液を容器に供給し続けることにより，該容器の上面開口部から砥液を連続的に溢れさせ，前記ワイヤが，この溢れている砥液の液面下にて移動するように構成され，
前記容器の側面上端に高所と低所を設け，前記砥液が低所にて溢れるように構成し，
前記容器の上面開口部において前記ワイヤを水平に移動させるようにガイドする一対のメインロールが，前記容器の両側に配置され，前記低所が，これらメインロール間で移動するワイヤの下方となる位置に形成され，これらメインロールの周面上端は，前記低所よりも高く，前記高所よりも低い位置に設定され，
前記容器は，上面が開口し，四方側面及び底面が塞がれた形状であり，
前記容器の前後側面の上端と左右側面の上端はいずれも水平であるが，前後側面の上端が左右側面の上端よりも高くなるように形成され，
前記メインロールは，前記容器の左右側面の外側において，互いに並行となるように前記容器を挟んで配置され，
前記容器内に連続的に供給された砥液は，容器の上面開口部において，左右側面の上端を乗り越えて，容器の左右外側に連続的に流れ落ち，
前後側面には，砥液の供給口が形成されており，この供給口から容器内に連続的に供給された砥液が，容器の上面開口部から連続的に溢れ出ることを特徴とする，ワイヤソー。
【請求項２】
前記ワークが焼結希土類磁石合金であることを特徴とする，請求項１に記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，砥液を付着させたワイヤをワークに押し付けながら移動させて切断するワイヤソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性材料，半導体材料，セラミック材料などといった種々の棒形状のワークを切断するための装置として，ワイヤソーが用いられている。このワイヤソーでは，一対のメインロール間に進退を繰り返しながら移動していくワイヤを等間隔で何周にも巻回させると共に，等間隔で並んでいるワイヤの表面に向かって砥液を供給して砥液中に分散している砥粒をワイヤに付着させ，この砥粒を付着させたワイヤをワークに押し付けながらワイヤを移動させることにより，ワークを一度に多数枚の板形状に切断する構成になっている。
【０００３】
従来のワイヤソーでは，ワークの長手方向の全長に渡って開口する供給ノズルをワークに入る直前のワイヤ列上に設置し，供給ノズルからワイヤ上に砥液を流下させることで，ワークの切削位置に砥粒を供給している。この場合，高い加工能率と高い切断精度を得るには，多数本のワイヤ表面に砥粒を十分付着させておく必要がある。そこで，砥粒を比較的粘度の高い油等からなる液体媒体に混合して砥液とし，ワイヤ表面に付着しやすいようにする工夫がなされている。また，砥液をワイヤ全長に渡って均一に供給するために，砥液の取り入れ口から下流に向かって径が広がる単管によって構成した供給ノズルや，直径の異なる管を二重に組み合わせた供給ノズルを用いることで，供給ノズルの全幅に渡って砥液を均一に供給できるように工夫されている。
【０００４】
そして，ワークを切断したことによりワイヤ表面に付着した切粉は，砥液によって連続的に洗い流すようにしている。また，ワイヤ表面から洗い流した切粉は，砥液と共に下方に流れ落ち，受け容器に回収されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来のワイヤソーでは，切断によって発生した微粉，研削くず（切り粉，スラッジ）のために供給ノズルが短時間で閉塞を起こし，ワイヤ上に付着する砥粒の量がワーク全長にわたって均一でなくなり，ワークの厚さが変化したり，ワークの切断面の面粗度が粗くなるという問題があった。また，供給ノズルが閉塞すると，ワイヤ上に砥液が供給されなってワイヤ切れが生じるため，長時間にわたる切断加工が実施できないという問題があった。
【０００６】
また，供給ノズルからワイヤ直上に砥液を流下させる従来の方法では，砥粒は砥液の表面張力のみによってワイヤに付着するだけで，大部分の砥粒はワイヤから脱落してしまうことになり，その付着度合いは，砥液の粘度や供給ノズルからの供給量に応じて大きく変化する。そして，長時間切断加工に使用した砥液は，切粉混入量の増加に伴う流動性の劣化により，ワイヤソーの運転が停止されたときに，水平配管部分等で滞留し，配管中で砥粒が固まって詰まりやすくなる。更に，固まった砥粒は供給ノズルの開口部を閉塞させ，ワイヤ切れをより多く発生させる要因となる。
【０００７】
従って本発明の目的は，長時間に渡って良好にワークを切断することができるワイヤソーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】
この目的を達成するために，本発明にあっては，ワークにワイヤを押し付け，砥粒を分散煤に分散させてなる砥液をワークとワイヤとの間に介在させつつ，ワイヤをその軸方向に移動させてワークを切断するワイヤソーであって，前記砥液の流れが形成され，前記ワイヤが，該流れが形成された砥液の液面下にて移動するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このワイヤソーは，前記砥液を容器に供給し続けることにより，該容器の上面開口部から砥液を連続的に溢れさせ，前記ワイヤが，この溢れている砥液の液面下にて移動するように構成されている。この場合，前記容器の側面上端に高所と低所を設け，前記砥液が低所にて溢れるように構成する。また，前記容器の上面開口部において前記ワイヤを水平に移動させるようにガイドする一対のメインロールが，前記容器の両側に配置され，前記低所が，これらメインロール間で移動するワイヤの下方となる位置に形成され，これらメインロールの周面上端は，前記低所よりも高く，前記高所よりも低い位置に設定されている。なお，前記容器は，上面が開口し，四方側面及び底面が塞がれた形状であり，前記容器の前後側面の上端と左右側面の上端はいずれも水平であるが，前後側面の上端が左右側面の上端よりも高くなるように形成され，前記メインロールは，前記容器の左右側面の外側において，互いに並行となるように前記容器を挟んで配置され，前記容器内に連続的に供給された砥液は，容器の上面開口部において，左右側面の上端を乗り越えて，容器の左右外側に連続的に流れ落ちる。また，前後側面には，砥液の供給口が形成されており，この供給口から容器内に連続的に供給された砥液が，容器の上面開口部から連続的に溢れ出る。
【００１０】
なお，ワークにワイヤを押し付け，砥粒を分散煤に分散させてなる砥液をワークとワイヤとの間に介在させつつ，ワイヤをその軸方向に移動させてワークを切断する方法であって，前記砥液の流れを形成し，前記ワイヤを該流れが形成された砥液の液面下にて移動させつつワークに押し付けることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかるワイヤソー１の要部の正面図であり，図２は，図１におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【００１２】
このワイヤソー１は，砥液ａが供給される容器１０の左右両側に一対のメインロール１１，１２が配置されており，容器１０の下方に駆動ロール１３が配置されている。これらメインロール１１，１２及び駆動ロール１３に一本のワイヤ１５が数周に渡って巻き掛けられており，これらメインロール１１，１２及び駆動ロール１３の回転に従って，ワイヤ１５が進退を繰り返しながら移動するようになっている。なお，ワイヤ１５としては，例えば線径０．０６〜１．２ｍｍの金属線を使用することができる。実際のワイヤ１５の例としては，スチール線，ピアノ線，ステンレス鋼線等を使用することができ，これらにブラスメッキや銅メッキ等の表面処理を施したものも使用できる。また，これらメインロール１１，１２及び駆動ロール１３の外側には，図示しない繰り出しリールと巻き取りリールが配置してあり，繰り出しリールから繰り出されたワイヤ１５が，メインロール１１，１２及び駆動ロール１３に数周に渡って巻き掛けられつつ進退移動し，巻き取りリールに巻き取られていくようになっている。
【００１３】
ワイヤ１５は，メインロール１１，１２及び駆動ロール１３に数周に渡って巻き掛けられており，図２によって理解されるように，容器１０の前後幅は，メインロール１１，１２に巻きつけられたワイヤ１５の巻き掛け幅よりも長くなっている。これにより，メインロール１１とメインロール１２の間では，多数本のワイヤ１５が所定の等間隔で平行な状態を保ちながら，移動するようになっている。なお図示はしないが，メインロール１１，１２の周面には，このようなワイヤ１５の平行状態を保つために，ガイド溝等が適宜形成されている。
【００１４】
図３に示すように，容器１０は，上面が開口し，四方側面２０，２１，２２，２３及び底面２４が塞がれた形状である。前後側面２０，２２には，砥液ａの供給口２５が形成されており，この供給口２５から容器１０内に連続的に供給された砥液ａが，容器１０の上面開口部から連続的に溢れ出るようになっている。この場合，砥液ａとしては，オイル中に炭化ケイ素，アルミナ，ダイヤモンドの一種または二種以上の砥粒を分散させたものなどが利用される。砥液ａの粘度は例えば１０〜１０００ｍＰａ・ｓである。
【００１５】
図示の例では，容器１０の前後側面２０，２２の上端２０’，２２’と，容器１０の左右側面２１，２３の上端２１’，２３’はいずれも水平であるが，前後側面２０，２２の上端２０’，２２’が左右側面２１，２３の上端２１’，２３’よりも高くなるように形成されている。即ち，容器１０の前後側面２０，２２の上端２０’，２２’は高所に形成され，容器１０の左右側面２１，２３の上端２１’，２３’は低所に形成されている。
【００１６】
そして，このように容器１０の前後側面２０，２２の上端２０’，２２’が高所，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’が低所となっていることにより，前述のように，供給口２５から容器１０内に連続的に供給された砥液ａは，図４に示すように，容器１０の上面開口部において，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’を乗り越え，容器１０の左右外側に連続的に流れ落ちることとなる。またこの場合，容器１０の上面開口部における砥液ａの液面ａ’は，容器１０の左右側面２１，２３の上端２１’，２３’よりも高い位置となっている。
【００１７】
前述のメインロール１１，１２はいずれも水平であり，かつ，メインロール１１，１２は，容器１０の左右側面２１，２３の外側において，互いに並行となるように容器１０を挟んで配置されている。これらメインロール１１，１２の周面上端部は，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’（低所）よりは高く，容器１０の前後側面２０，２２の上端２０’，２２’（高所）よりは低い位置に設定されている。これにより，前述のようにメインロール１１，１２間において所定の等間隔状態で平行移動するワイヤ１５は，容器１０の上面開口部において，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’（低所）よりは高く，容器１０の前後側面２０，２２の上端２０’，２２’（高所）よりは低い位置で，水平移動させられるようになっている。またこの場合，平行移動するワイヤ１５が，図４に示すように，容器１０の上面開口部に形成される砥液ａの液面ａ’よりも低い位置にあり，ワイヤ１５は，砥液ａの液面ａ’下にて移動するように構成されている（即ち，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’（低所）より高く，前後側面２０，２２の上端２０’，２２’（高所）より低い位置にあるワイヤ１５が，砥液ａの液面ａ’下となるように，供給口２５から容器１０内に連続的に供給する砥液ａの供給量を調整している）。
【００１８】
容器１０の上方には，昇降機構３０によってワークＷが支持されている。ワークＷは，例えば直方体形状の磁性材料などが例示される。そして，この昇降機構３０の稼働によってワークＷが下降し，ワークＷの下面側が，メインロール１１，１２の間において互いに平行で等間隔に張り渡されたワイヤ１５に上から押し付けられるようになっている。
【００１９】
さて，以上のように構成されたワイヤソー１において，供給口２５から容器１０内に連続的に砥液ａを供給し，容器１０の上面開口部において，左右側面２１，２３の上端２１’，２３’を乗り越えて容器１０の左右外側に砥液ａが連続的に溢れ出る状態にする。そして，メインロール１１，１２間にて所定の等間隔状態で平行に巻きかけられたワイヤ１５を，容器１０の上面開口部に形成される砥液ａの液面ａ’よりも低い位置にさせた状態で（即ち，ワイヤ１５が砥液ａの液面ａ’下となるように，供給口２５から容器１０内に連続的に供給する砥液ａの供給量を調整した状態で），ワイヤ１５を進退移動させる。そして，昇降機構３０の稼働によってワークＷを下降させ，ワークＷの下面側を，メインロール１１，１２の間において等間隔で平行移動しているワイヤ１５に上から押し付ける。これにより，ワークＷを多数の薄板に切断することができる。
【００２０】
従って，この実施の形態のワイヤソー１によれば，砥液ａの液面ａ’下にて移動しているワイヤ１５にワークＷを押し付けることとなるので，砥液ａ中で切断を行うことが可能となる。このため，長時間にわたって十分な量の砥液ａをワークＷの切断箇所とワイヤ１５の間に介在させることが可能となり，砥液ａ切れによるワイヤ１５の断線が無くなり，良好な切断表面を持つ薄片を得ることができる。
【００２１】
以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明はここに示した形態に限定されない。例えば，容器１０から溢れ出させた砥液ａは，ドレインパンなどによって回収し，適当な循環回路によって再び容器１０に供給してもよい。この場合，再び容器１０に供給する前に，マグネット式フィルタなどを用いて切粉を除去するようにすれば，より長期的な切断作業ができるようになる。なお，マグネット式フィルタなどは，定期的に掃除を行うと良い。
【００２２】
本発明のワイヤーソーは，例えば焼結希土類磁石合金の切断に用いると効果的である。焼結希土類磁石合金は，硬さがＨｖ５００〜１０００と非常に硬質であり，しかも，硬質の磁性結晶粒が粒界層中に分散した状態の組織を有しているため，磁性結晶粒が切り欠けやすく，いわゆる硬脆な性質を有している。このような焼結希土類磁石合金からなるワークを切断する場合，例えば外周刃を用いて硬質の磁性結晶粒を切断するには刃先の損耗は避けられず，また結晶粒の剥がれ落ちも発生するので，亀裂の発生を誘発しやすい。一方，本発明によれば，砥液の流れが形成された砥液内でワークにワイヤを押し付けて切断することで，安定して砥粒を含む砥液をワークとワイヤの間に介在させることが可能となり，上記のような硬脆な性質を有する焼結希土類磁石合金をワークとした場合でも，切断面の非常に滑らかな切断片を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
磁石合金からなる長さ３０ｍｍ×外形８ｍｍの板状焼結体からなるワークを，線形０．１８ｍｍのスチール線（表面にブラスめっきが施されている）と炭化ケイ素系の砥粒を鉱物油に分散させた砥液を用いてスライス厚み：１．０ｍｍの条件で切断試験をおこなった。切断時間をほぼ３時間に設定し，切断中，容器内の砥液の温度を２５℃から３０℃の間で維持するよう冷却しながら切断を実施した結果，得られた切断片の切断面は非常に滑らかであり，ソーマークも切欠けも見られなかった。
【００２４】
一方，比較例については，砥液の供給を二重管構造のノズルを用いて行った以外は上記実施例と同様に実施した。その結果，切断途中でワイヤが破断した。また，破断する前の切断片の表面にはワイヤ走行方向に平行なソーマークが見られ，その発生は供給ノズルから距離の離れた所に位置するワークに多くみられた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば，ワークの切断を砥液中で行うことによって，ワークとワイヤ間に十分な量の砥粒を長時間にわたって供給することができる。これにより，ワイヤ切れの防止による連続操業時間の長期化，及び，ワーク切断片の表面状態を均一かつ良好な状態に保つことができるため，ワイヤソー切断の生産性の向上に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの要部の正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】容器の斜視図である。
【図４】容器の上面開口部に形成される砥液の液面下にてワイヤが移動する状態の説明図である。
【符号の説明】
ａ    砥液
１    ワイヤソー
１０  容器
１１，１２  メインロール
１３  駆動ロール
１５  ワイヤ
２０，２１，２２，２３  側面
２０’，２１’，２２’，２３’  上端
２４  底面
２５  供給口
３０  昇降機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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