JP2019181663A - ワイヤソー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性及び効率性に優れるワイヤソー装置を提供する。【解決手段】ワイヤソー装置は、固定砥粒ワイヤ１１と、少なくとも一対の支持ローラ１４Ａ、１４Ｂを備え、固定砥粒ワイヤ１１の切断部は、一定の位置において略鉛直方向に延びており、両支持ローラ１４Ａ、１４Ｂは、互いに間隔を空けて固定砥粒ワイヤ１１の切断部に当接していて、固定砥粒ワイヤ１１の切断部を軸に回動可能であって、両支持ローラ１４Ａ、１４Ｂ間に位置するワーク２０の動く方向Ｗとは逆の方向から、固定砥粒ワイヤ１１の切断部を支持するように回動することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤソー装置に関する。

従来のワイヤソー装置では、ワークとしてガラスや石材、セラミックス等の硬脆性材料を用いる際に、水平方向に配されたワイヤをワークに押し当てて直線状に切り落とす作業を繰り返して多角形状に切り出したものを、さらに研砥して角を落とすことで製品を完成させていた。しかしながら、加工に時間がかかったり、ワイヤソーを押し当てられて無理な力が掛かることで、ワークが変形して割れてしまったりする問題があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、作業性及び効率性に優れるワイヤソー装置を提供することを目的とする。

本発明のワイヤソー装置は、固定砥粒ワイヤと、少なくとも一対の支持ローラを備え、固定砥粒ワイヤの切断部は、一定の位置において略鉛直方向に延びており、両支持ローラは、互いに間隔を空けて固定砥粒ワイヤの切断部に当接していて、固定砥粒ワイヤの切断部を軸に回動可能であって、両支持ローラ間に位置して固定砥粒ワイヤによって切り送られるワークの動く方向とは逆の方向から、固定砥粒ワイヤの切断部を支持するように回動することを特徴とする。

本発明によれば、一対の支持ローラが、両支持ローラ間に位置するワークの動く方向とは逆の方向から、固定砥粒ワイヤの切断部を支持するように回動する構成であるから、ワークを動かして切り送りする際に、固定砥粒ワイヤの切断部の張りを保つことができる。これにより、固定砥粒ワイヤがワークを切断した分だけワークを動かせばよいので、ワークに固定砥粒ワイヤが押し付けられて無理な力がかかるといったことがなく、ワークが硬脆性材料であっても割れにくく、作業性が良い。

また本発明は、固定砥粒ワイヤに対し、ワークの進行方向に応じてワイヤ表面の全周方向からワークの被切断箇所を当接させて切断する構成である。つまり、固定砥粒ワイヤ表面の全周を用いて切断するので、従来のように固定砥粒ワイヤの一方向面のみを使用して切断する場合に比べて、固定砥粒ワイヤの劣化部分が一方向に偏らず、耐久性が良い。

そして、固定砥粒ワイヤに対してワークを自由に動かすことが可能であるので、例えば円柱状等の曲面的な切断面や、クランク状等の複雑な形状の切断面を有する製品も一度の切断作業で容易に切り出すことができ、作業性及び効率性が良い。

さらに、切断作業中のワーク及び製品の切断面が常に略鉛直面となる。これにより、切削水や切り粉が重力に従って、ワーク及び製品の断面に溜まることなく下方へと効率良く排出されるため、後の清掃処理が不要であり、作業性及び効率性が良い。

本発明のワイヤソー装置の要部側面図である。 ワイヤソー装置の概略を示す側面図である。 ワーク切断時のワイヤソー装置の要部平面図である。 加工済部品の搬出時のワイヤソーの要部平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明のワイヤソー装置の具体的な構成について述べる。
本発明のワイヤソー装置は、図１及び図２に示すように、一本の長尺のダイヤモンドワイヤ１１（固定砥粒ワイヤ。以下、ワイヤ１１とする）と、上記ワイヤ１１の巻き取りと送り出しを交互に繰り返す一対のボビン１２、１２とを備え、両ボビン１２、１２間には、溝付きローラからなる上下一対のガイドローラ１３、１３を備え、ガイドローラ１３、１３間には、溝付きローラからなる上下一対の支持ローラ（上支持ローラ１４Ａ、下支持ローラ１４Ｂ）を備える。上下の支持ローラ１４Ａ、１４Ｂの間には、ワーク２０を載置するテーブル１６と、ワーク２０を挟持するクランプ１５を有する。ワーク２０は、移動可能なクランプ１５によってテーブル１６上を任意の方向に移動し、その際、ワーク２０の被切断部がワイヤ１１に当接することにより切り送られる。
また、ワーク２０から切り出した製品２２の搬出を行う搬出部３０と、ワイヤソー装置の各部の動作を制御する制御部４０を備える。

ボビン１２、１２は、その軸が一定の位置に固定されており、図示せぬ駆動装置によって両ボビン１２、１２間のワイヤ１１に一定の張力が加わる状態で、両ボビン１２、１２間でワイヤ１１の巻き取りと送り出しを交互に繰り返す。ここで、ワイヤ１１の張力の調整は非常に重要である。例えばワイヤ１１の張力が小さいと、支持ローラ１４Ａでワイヤ１１の切断部１１Ａを支持しても、ワイヤ１１が撓んでしまいワーク２０の加工ができない。そのため本実施例においては、ロードセル１７を介して両ボビン１２、１２間の張力を自在に調整可能である。また、ボビン１２は一度の巻き取りでワイヤ１１の全長を巻き取るのではなく、全長のうち一部の長さＬを巻き取り、巻き取った長さＬよりも少し短い長さlを送り出し、再び長さLを巻き取る動作を繰り返すことで、ワイヤ１１の全長のうち、切断部１１Ａ（ガイドローラ１３、１３間に位置する部分）となる領域が少しずつずれてゆく。そして、巻き取りがワイヤ１１の端部まで到達すると、巻き取りと送り出しの方向が反転し、ワイヤ１１の切断部１１Ａがそれまでとは逆方向にずれてゆく。このような構成であるから、ワイヤ１１の全長を巻き取ったのちに全長を送り出す動作を繰り返す場合に比べて、ワイヤ１１が小まめに往復しながらの切断であるので、ワーク２０が割れてしまうリスクが小さい。

ガイドローラ１３、１３は、略鉛直線上に配され、その軸は一定の位置に固定されており、ワイヤ１１の摺動に同期して回転する。そして、ガイドローラ１３、１３間のワイヤ１１が略鉛直となるようにワイヤ１１をガイドする。

支持ローラ１４Ａ、１４Ｂは、図３に示すように、ローラ間のワイヤ１１に当接することでワイヤ１１を支持しており、ワイヤ１１の摺動に同期して支持ローラ１４Ａ、１４Ｂの軸を軸として回転する。支持ローラ１４Ａ、１４Ｂ間には、略水平なテーブル１６が配設されている。テーブル１６の上面に載置された、平たい円柱形のワーク２０は、図示せぬ駆動装置によって任意の方向に移動可能なクランプ１５によって挟持されており、ワイヤ１１の切断部１１Ａに当接することで切断されながらテーブル１６上面の略水平面上を移動する。ここで、ワーク２０の進行方向をＷとする。支持ローラ１４Ａ、１４Ｂは、ワーク２０が切り送られて動く方向とは逆方向から、ワイヤ１１の切断部１１Ａを支持するように、ワイヤ１１の切断部１１Ａを軸として回動する。これにより、ワイヤ１１にワーク２０が当接しても、支持ローラ１４Ａ、１４Ｂがワイヤ１１を反対方向から支持しているので、ワイヤ１１の切断部１１Ａが撓むことなく張りを保ったままワーク２０が切り送られる。これにより、ワイヤ１１がワーク２０を切断した分だけワーク２０を動かせばよいので、ワーク２０にワイヤ１１が押し付けられて無理な力がかかるといったことがなく、ワーク２０が硬脆性材料であっても割れにくく、作業性が良い。なお、ワーク２０の移動及び、それに同期したガイドローラ１３、１３の回動動作は、制御部４０によって自動的に行われる。

そして、本発明のワイヤソー装置は、ワイヤ１１に対し、ワーク２０の進行方向に応じてワイヤ１１表面の全周方向からワーク２０の被切断箇所を当接させて切断する構成である。つまり、ワイヤ１１表面の全周を用いて切断するので、従来のようにワイヤ１１の一方向面のみを使用して切断する場合に比べて、ワイヤ１１の劣化部分が一方向に偏らず、耐久性が良い。

さらに、ワイヤ１１に対してワーク２０を自在に動かすことが可能であるので、例えば円柱状等の曲面的な切断面や、クランク状等の複雑な形状の切断面を有する製品も一度の切断作業で容易に切り出すことができる。このため、従来のような研砥作業が不要であり、作業性及び効率性が良い。

さらに、切断作業中のワーク２０及び製品２２の切断面が常に略鉛直面となる。これにより、切削水や切り粉が重力に従って、ワーク２０及び製品２２の断面に溜まることなく下方へと効率良く排出されるため、後の清掃処理が不要であり、作業性及び効率性が良い。

搬出部３０は、図４に示すように、伸縮自在で先端が任意の方向に移動自在なアーム３１と、アーム３１の先端に配設された吸着パッド３２と、テーブル１６の側方に位置する受け皿３３を備える。吸着パッド３２は、図示せぬ吸引機構による吸引機能を有している。受け皿３３は、ワーク２０の水平方向の寸法よりも大きく設計されている。搬出部３０はまず、テーブル１６上にある、切断が完了した製品２２に吸着パッド３２を押圧し、吸引機構により吸着パッド３２内を負圧にすることで、製品２２を吸着保持する。次に、そのままアーム３１の先端を上方に動かして製品２２を持ち上げる。そして、アーム３１の先端を水平方向に動かして製品２２を受け皿３３へと運ぶ。次いで、アーム３１の先端を下方へ動かして製品２２を受け皿３３へと当接させ、吸着パッド３２内を正圧にさせることで、それまで把持していた製品２２を離して受け皿３３へ載置する。ここで、受け皿３３への製品２２の載置位置については、下記のようにする。受け皿３３内に、切断加工前のワーク２０をその水平面方向の外縁が全て収まるように置いた場合の位置を仮想ワーク位置３４とし、その仮想ワーク位置３４に対し、切断加工前のワーク２０における製品２２の相対的な位置と同じ位置となるように載置する。以上の搬出動作の制御は、制御部４０によって自動的に行われる。

制御部４０は、カメラ４２と、モニタ４１と、タッチパネル式の操作盤４３と、図示せぬ制御装置を有する。ユーザーは操作盤４３を用いて、切断加工する製品２２の形状や切断速度等の各種変数の設定や、切断加工の開始や中断操作等を行うことができる。モニタ４１には、ワイヤソーの各種作業工程の進捗状況及び、製品２２の形状もしくは各種変数の設定画面等が表示される。ワーク２０の上面には予め、外縁部及び切断する線（切断線２１）に油性ペン等で黒色の着色をしてある。カメラ４２は、上方からテーブル１６上を撮影しており、ユーザーによる製品形状の設定時には、カメラ４２が撮影したワーク２０の映像がモニタ４１に表示される。ユーザーは操作盤４３を用いて、モニタ４１に表示されたワーク２０の黒色の切断線２１をなぞるようにして、製品２２の形状及び位置を設定する。すると、制御装置は、図３のように一筆書きでワーク２０を切断できる最適な経路を、自動的に設定する。切断経路が一筆書きであるので、一つのワーク２０から複数個の製品２２を切り出す場合に、製品各々に対してワーク２０の外周面から切断を始める必要がないため、作業効率が良い。そして、制御装置は、ワイヤ１１の切断部１１Ａがワーク２０の切断経路上を最適な速度で進むように、ワーク２０の移動方向、移動量及び移動速度を制御する。

次に、本発明のワイヤソー装置における、ワーク２０の切断加工の方法について説明する。

まず、ユーザーは、ワーク２０をテーブル１６に載置する。そして、モニタ４１に表示されたワーク２０の映像を見ながら、操作盤４３を用いて製品２２の形状及びワーク２０の切り送り速度、ワイヤ１１の巻き取り速度等の設定を行う。すると、制御部４０によって切断経路が設定される。次に、ユーザーは、操作盤４３の開始ボタンを押す。すると、ワイヤ１１の巻き取り及び送り出しが開始され、ワーク２０の切断経路に沿った切り送り動作が自動的に開始される。ワーク２０の切断経路が全て切断されると、搬出部３０が自動的に製品２２を受け皿３３まで運び、載置する。以上で製品２２の切断加工が完了する。切断加工中は、各工程の進捗状況がモニタ４１にリアルタイムで表示される。また、ユーザーは、操作盤４３を用いて各工程の一時停止及び中断をすることも可能である。

そして、従来のワイヤソー装置では、手作業でワークを扱いながらワイヤソーの操作及び研砥を行う場合には作業者の危険が伴うという問題があった。これに対し本発明は、ワーク２０の切断作業が開始から完了まで自動的に行われるため、作業者がワーク２０に手を触れる必要がなく、安全性に優れる。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。例えば、ワークの形状は、平たい円柱形に限らず、直方体状等、クランプで把持可能な様々な形状とできる。また、ボビンがガイドローラを兼ねてもよい。そして、用途としては硬脆性材料用に限定されるものではなく、様々な材料向けのワイヤソー装置として広く適用可能である。

１１ ワイヤ（固定砥粒ワイヤ）
１１Ａ 切断部
１４Ａ 上支持ローラ（支持ローラ）
１４Ｂ 下支持ローラ（支持ローラ）

２０ ワーク

Claims (1)

1. 固定砥粒ワイヤと、少なくとも一対の支持ローラを備え、
   固定砥粒ワイヤの切断部は、一定の位置において略鉛直方向に延びており、
   両支持ローラは、互いに間隔を空けて固定砥粒ワイヤの切断部に当接していて、固定砥粒ワイヤの切断部を軸に回動可能であって、両支持ローラ間に位置するワークの動く方向とは逆の方向から、固定砥粒ワイヤの切断部を支持するように回動することを特徴とするワイヤソー装置。

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