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    • 专利摘要:
    本發明關於一種線鋸，其具備：在架設有工件加工用鋼線(11)狀態下滾動之複數加工用滾輪(14A,14B)，以及沿著平行於一對捲線筒(12A,12B)的軸線之方向分別往復移動，來引導鋼線(11)的捲取及送出之一對移位台(16A,16B)。鋼線(11)會隨著加工用滾輪(14A,14B)及捲線筒(12A,12B)的往復旋轉而往復行走，而在加工用滾輪(14A,14B)之間的位置處藉由鋼線(11)來對工件(W)施予切割加工。當鋼線(11)的行走方向反轉時，會檢測捲線筒(12A,12B)與移位台(16A,16B)之間之鋼線(11)相對於捲線筒(12A,12B)的軸線之角度。根據該檢測結果來使鋼線(11)的角度成為所設定之90度般地移動調整移位台(16A,16B)，來進行移位台(16A,16B)的位置補正。
    公开号:TW201302357A
    申请号:TW101125019
    申请日:2012-07-12
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Hideyuki Shimaki；Takao Himeno；Akihiro Matsuda
    申请人:Komatsu Ntc Ltd；
    IPC主号:B23D57-00
    专利说明:
    線鋸
    本發明關於一種藉由鋼線來切割加工例如半導體材料、磁性材料、陶瓷等材料所構成的工件之線鋸。
    以往，這類線鋸已提出有一種例如專利文獻1揭示的結構。此習知結構係具備有捲繞有工件加工用鋼線之一對捲線筒，與在兩捲線筒間而在架設有鋼線狀態下滾動之複數加工用滾輪。各捲線筒係對向配置有沿著捲線筒的軸線方向往復移動，而用以引導鋼線的捲取及送出之往復裝置。然後，在鋼線以特定循環往復行走的期間，於加工用滾輪之間處將含有微粒之漿料供應至鋼線上。於此狀態下，將工件按壓在鋼線，來對工件施予切割加工。
    專利文獻1：日本特開平9-70745號公報
    然而，線鋸中，較佳係將捲線筒與移位台(traverser)之間之鋼線相對於捲線筒的旋轉軸線之角度控制為90度。若鋼線角度成為90度以外的角度時，鋼線便會無法正確地被捲取在捲線筒，而有所捲取之鋼線產生捲塊之問題。或是過度的張力作用在從捲線筒被送出的鋼線，而有鋼線斷裂之虞。
    又，在鋼線的行走方向反轉之際，若從捲取側轉換成送出側之捲線筒的移位台發生位置偏移的情況，則在鋼線的反轉行走開始時，鋼線便會無法從捲線筒正確地被送出且受到引導，而有被送出之鋼線發生張力不均勻之問題。特別是，當鋼線的行走方向反轉時，從送出側轉換成捲取側之捲線筒的移位台會容易發生位置偏移，而導致鋼線的捲塊問題明顯地顯現。
    上述專利文獻1的裝置中，在挾住鋼線之位置處係設置有一對接觸滾輪，而當鋼線接觸到接觸滾輪時，移位台的往復速度便會配合鋼線位置而受到修正。然而，上述般的結構中，鋼線與接觸滾輪會在短時間內多次接觸而發生振顫現象(Chattering)，而有無法從該狀態平復之虞。一旦成為上述狀態，由於移位台會一點一點地移動，因此往復速度的修正便會變得困難，而妨礙到捲塊等的消除。
    本發明係著眼於上述習知技術存在的問題點，其目的為提供一種線鋸，可在鋼線的行走方向反轉時，抑制移位台發生位置偏移，且可在後續的鋼線行走開始時，防止鋼線產生捲塊或張力不均勻之虞。
    為達成上述目的，本發明之線鋸具備有：複數加工用滾輪，係在架設有工件加工用鋼線之狀態下滾動；一對捲線筒，係為了進行該鋼線的捲取及送出，而可分別繞著軸線往復旋轉；以及移位台，係沿著平行於各捲線筒的軸線之方向往復移動，並伴隨著該往復移動，來分別引導各捲線筒之鋼線的捲取及送出；其中鋼線會隨著該加工用滾輪及該捲線筒的往復旋轉而往復行走，並在加工用滾輪之間的位置處藉由鋼線來對工件施予切割加工；其特徵為設置有：檢測機構，當鋼線的行走方向反轉時，會檢測各捲線筒與各移位台之間之鋼線相對於各捲線筒的軸線之角度；以及控制機構，當該檢測機構所檢測之鋼線的角度為90度以外時，會使該鋼線的角度成為所設定之90度般地移動至少其中一捲線筒的一相對應移位台。
    於是，本發明之線鋸中，伴隨著加工用滾輪及捲線筒以特定循環往復旋轉，當鋼線的行走方向反轉時，係藉由檢測機構來檢測捲線筒與移位台之間之鋼線相對於捲線筒的旋轉軸線之角度。然後，當所檢測之鋼線角度為90以外時，亦即大於90度時，或小於90度時，係藉由控制機構來使鋼線角度成為所設定之90度般地移動調整移位台，以補正移位台的位置。藉此，可在鋼線的行走方向反轉時，抑制移位台發生位置偏移。從而，便可在後續的鋼線行走開始時，防止捲取在捲取側捲線筒的鋼線產生捲塊，或從送出側捲線筒被送出的鋼線發生張力不均勻之虞。
    該控制機構可在鋼線行走停止時使該移位台移動。
    該控制機構可使一對捲線筒中鋼線送出結束後的捲線筒所相對應之移位台移動。
    該控制機構可使鋼線送出結束後的捲線筒及捲取結束後的捲線筒所相對應之移位台移動。
    該加工用滾輪與移位台之間可設置有調節鋼線張力之張力滾輪；該檢測機構可由分別設置於張力滾輪及移位台來檢測作用在張力滾輪及移位台的鋼線張力負重之複數感測器，與依據來自該等感測器的檢測訊號來判斷鋼線角度之判斷機構所構成。
    當來自該感測器的檢測訊號所顯示之張力負重相等於預先設定的特定值時，該判斷機構可判斷該鋼線的角度為90度。
    以下，依據圖式來加以說明本發明具體化後之線鋸的一實施型態。
    如圖1所示，此實施型態之線鋸中，捲繞有工件加工用鋼線11之一對捲線筒(bobbin)12A,12B係相互相隔有間隔且可分別繞著軸線旋轉地被支撐在未圖示之框架。各捲線筒12A,12B係連結有可正逆旋轉之捲線筒旋轉用馬達13A,13B。然後，藉由該等捲線筒旋轉用馬達13A,13B來使各捲線筒12A,12B以特定時間間隔往復旋轉，而將鋼線11捲取在捲線筒12A,12B的其中之一，並從捲線筒12B,12A的另一者送出鋼線11。
    在上述兩捲線筒12A,12B之間的位置處，線鋸的框架係相隔有間隔且可旋轉地支撐有複數(實施型態中為一對)個加工用滾輪14A,14B。兩加工用滾輪14A,14B的外周面係以特定間距形成有複數環狀溝槽，而在架設有該鋼線11狀態下在該加工用滾輪14A,14B的環狀溝槽間滾動。然後，在架設有該鋼線11之狀態下，藉由未圖示之加工用滾輪旋轉用馬達來使兩加工用滾輪14A,14B以相同於該捲線筒12A,12B的時間間隔往復旋轉，則鋼線11便會在加工用滾輪14A,14B之間沿著其滾動方向往復行走。
    該兩加工用滾輪14A,14B之間的鋼線11上方係可升降地配置有未圖示之支座(saddle)，工件W係在貼附於支撐板15狀態下可裝卸安裝著在該支座的下面。然後，如上所述般地一邊使鋼線11沿著滾動方向在加工用滾輪14A,14B間行走，一邊將含有微粒之漿料供應至該鋼線11上。於此狀態下，藉由下降支座來將工件W按壓在鋼線11，而對該工件W施予切割加工。此外，鋼線11若係使用附著有鑽石等微粒的情況，則不需供應漿料。
    在上述各捲線筒12A,12B的附近位置處係配置有可沿著平行於各捲線筒12A,12B的軸線之方向而往復移動之各移位台(traverser)16A,16B。各移位台16A,16B係可旋轉地支撐有用以引導鋼線11相對於捲線筒12A,12B的捲取及送出之往復滾輪(traverse roller)17A,17B。然後，當該鋼線11行走時，藉由圖2所示之移位台移動用馬達18A,18B，並透過未圖示之滾珠螺桿(ball screw)等來使移位台16A,16B往復移動，而藉由往復滾輪17A,17B來引導鋼線11相對於捲線筒12A,12B的捲取及送出。
    在該各加工用滾輪14A,14B與各移位台16A,16B之間，框架係可擺動地支撐有各張力臂(dancer arm，或稱張力調節臂)19A,19B。各張力臂19A,19B的前端部係可旋轉地支撐有用以調節鋼線11的張力之張力滾輪(dancer roller，或稱張力調節滾輪、或稱跳動滾輪)20A,20B。而各張力臂19A,19B的基端部係連結有用以使張力臂19A,19B轉動來改變鋼線11的張力之伺服馬達(Servomotor)等所構成的張力臂轉動用馬達21A,21B。在各張力滾輪20A,20B與兩加工用滾輪14A,14B之間，加工用滾輪14A,14B的附近位置處係可旋轉地配置有用以引導鋼線11之導引滾輪(guide roller)22A,22B。
    該各往復滾輪17A,17B係設置有用以檢測作用在該往復滾輪17A,17B的鋼線11張力負重之第1感測器23A,23B。各張力滾輪20A,20B係設置有用以檢測作用在該張力滾輪20A,20B的鋼線11張力負重之第2感測器24A,24B。然後，當鋼線11在行走中及鋼線11的行走方向反轉時，從第1感測器23A,23B及第2感測器24A,24B會輸出顯示鋼線11的張力負重之檢測訊號。
    接下來，說明上述方式所構成之線鋸的電路結構。
    如圖2所示，控制裝置31係構成用以控制線鋸整體的動作之控制機構。來自上述第1感測器23A,23B及第2感測器24A,24B的檢測訊號會輸入至控制裝置31。從控制裝置31會輸出使該捲線筒旋轉用馬達13A,13B、移位台移動用馬達18A,18B及張力臂轉動用馬達21A,21B作動或停止之訊號。
    然後，該控制裝置31當鋼線11行走中而從第1感測器23A,23B輸入有關於作用在往復滾輪17A,17B的鋼線11張力負重之檢測訊號時，會依據該檢測訊號來將作動訊號輸出至移位台移動用馬達18A,18B，以調整移位台16A,16B的移動速度。又，控制裝置31當鋼線11行走中而從第2感測器24A,24B輸入有關於作用在張力滾輪20A,20B的鋼線11張力負重之檢測訊號時，會依據該訊號來將作動訊號輸出至張力臂轉動用馬達21A,21B，以使張力臂19A,19B轉動，而調節鋼線11的張力。
    該控制裝置31係設置有作為判斷機構之判斷部32。然後，該判斷部32當鋼線11的行走方向反轉時，會在鋼線的行走停止之時間點從第1感測器23A,23B及第2感測器24A,24B輸入關於鋼線11的張力負重之檢測訊號。然後，依據該等檢測訊號而如圖5(a)及(b)所示般地判斷捲線筒12A,12B與往復滾輪17A,17B之間之鋼線11相對於捲線筒12A,12B的旋轉軸線之角度α。亦即，若來自第1感測器23A,23B及第2感測器24A,24B之鋼線11的張力負重值相等於預先設定的特定值時，會判斷該角度α為90度。又，若往復滾輪17A,17B之第1感測器23A,23B的值低於該特定值時，會判斷該角度α為銳角，若張力滾輪20A,20B之第2感測器24A,24B的值低於特定值時，則會判斷該角度α為鈍角。此實施型態中，該第1感測器23A,23B、第2感測器24A,24B及判斷部32係構成用以檢測捲線筒12A,12B之旋轉軸線與鋼線11所構成的角度α之檢測機構。
    然後，該控制裝置31當所檢測之鋼線11的角度α為90以外時，亦即如圖5(a)所示般地為小於90度之銳角時，或是如圖5(b)之虛線所示般地為大於90度之鈍角時，會將作動訊號輸出至移位台移動用馬達18A,18B。藉由此輸出，則在鋼線11的行走停止中，便會如圖5(a)及(b)之虛線所示般地，移動調整移位台16A,16B來使鋼線11的角度α成為所設定之90度般地進行移位台16A,16B的位置補正。此情況下，當鋼線11的行走方向反轉時，由於從送出側轉換成捲取側之送出結束後的捲線筒12A,12B的移位台16A,16B容易發生位置偏移，因此在此實施型態中，便以該送出結束後之捲線筒12A,12B的移位台16A,16B為主，來進行移動控制。
    接著，針對上述方式構成的線鋸，主要依據圖3及圖4的流程圖來加以說明鋼線之行走控制的作用。
    當此線鋸運轉時，係藉由該控制裝置31的控制，來執行依循圖3所示流程圖的各步驟(以下簡稱為S)之動作。亦即，當線鋸運轉時，加工用滾輪14A,14B會旋轉，且在S1中藉由捲線筒旋轉用馬達13A,13B的驅動，來使捲線筒12A,12B旋轉。然後，在S2中，藉由移位台移動用馬達18A,18B的驅動，來使移位台16A,16B沿著捲線筒12A,12B的軸線往復移動，而開始往復動作。藉由該等動作，則鋼線11便會從捲線筒12A,12B的其中之一被送出，且在加工用滾輪14A,14B之間沿著滾動方向行走後被捲取在捲線筒12B,12A中的另一者。然後，將工件W按壓在於加工用滾輪14A,14B之間行走中的鋼線11，來對工件W施予切割加工。
    接下來的S3中，係藉由第1感測器23A,23B，來檢測作用在往復滾輪17A,17B之鋼線11的張力負重，並判斷該檢測值是否相等於預先設定的特定值。在此判斷中，若檢測值不等於特定值時，便會在S4中對移位台移動用馬達18A,18B進行作動控制，來調整鋼線行走中之移位台16A,16B的移動速度。
    接著，於S5中，使鋼線11以特定量往一方向行走，並判斷是否已達鋼線11的行走方向反轉時間點。在此判斷中，若未達鋼線11的行走方向反轉時間點，則回到上述S3，並重覆進行S3~S5的動作。相對於此，若已達鋼線11的行走方向反轉時間點，則在S6中停止捲線筒旋轉用馬達13A,13B之捲線筒12A,12B的旋轉，且停止移位台移動用馬達18A,18B之移位台16A,16B的移動。與此同時，亦停止加工用滾輪14A,14B的旋轉。藉此，鋼線11的行走便會停止長達一特定時間。
    接下來的S7係在該鋼線11為行走停止狀態下，檢測鋼線11相對於捲線筒12A,12B的旋轉軸線之角度α。在檢測該鋼線11的角度α時，係如圖4之流程圖所示般地，首先於S7a中，藉由第1感測器23A,23B來檢測作用在往復滾輪17A,17B的鋼線11張力負重。接著，於S7b中，藉由第2感測器24A,24B來檢測作用在張力滾輪20A,20B的鋼線11張力負重。然後，於S7c中，依據來自第1感測器23A,23B及第2感測器24A,24B的檢測訊號而如圖5(a)及(b)所示般地，判斷鋼線11相對於捲線筒12A,12B的旋轉軸線之角度α。
    接著，於圖3之S8中，係判斷所檢測之鋼線11的角度α是否為90度。在此判斷中，若鋼線11的角度α為90度以外時，亦即如圖5(a)所示般地小於90度時，或如圖5(b)之虛線所示般地大於90度時，則在接下來的S9中，藉由移位台移動用馬達18A,18B來移動調整移位台16A,16B。藉由此移動調整，則在鋼線11的行走停止狀態下，移位台16A,16B便會從圖5(a)及(b)之實線所示位置位移至虛線所示位置，來使鋼線11的角度α成為所設定之90度般地進行移位台16A,16B的位置補正。
    接著，於S10中，係判斷工件W的加工是否已結束。在此判斷中，若加工尚未結束的情況，則在接下來的S11中藉由捲線筒旋轉用馬達13A,13B來使捲線筒12A,12B朝相反於上述情況的方向旋轉。與此同時，亦使加工用滾輪14A,14B朝相反於上述情況的方向旋轉。藉此，鋼線11便會在行走方向反轉之狀態下行走。之後，回到上述S2，並重覆進行S2~S11的動作。另一方面，在上述S10的判斷中，若加工已結束的情況則結束鋼線11的行走動作。
    如此地，依據此實施型態，可獲得以下的效果。
    (1)此線鋸中，伴隨著加工用滾輪14A,14B及捲線筒12A,12B之特定循環往復旋轉，當鋼線11的行走方向反轉時，係藉由檢測機構來檢測捲線筒12A,12B與移位台16A,16B之間之鋼線11相對於捲線筒12A,12B的旋轉軸線之角度α。然後，當所檢測之鋼線11的角度α為90以外時，亦即大於90度時或小於90度時，係藉由控制裝置31來使鋼線11的角度α成為所設定之90度般地移動調整移位台16A,16B。於是，當鋼線11的行走方向反轉時，便可抑制移位台16A,16B發生位置偏移。從而，可防止在後續的鋼線11行走開始時，捲取在捲取側捲線筒12A,12B的鋼線11產生捲塊，或從送出側捲線筒12B,12A被送出的鋼線11發生張力不均勻之虞。
    (2)此線鋸中，該控制裝置31可在當鋼線11的行走方向反轉時而在鋼線11的行走停止中，使鋼線11的角度α成為所設定之90度般地補正移位台16A,16B的位置。於是，在後續的鋼線11行走開始時，便可藉由未發生位置偏移的移位台16A,16B來迅速地開始鋼線11相對於捲線筒12A,12B的捲取及送出之引導動作。從而，可將鋼線11的張力保持為一定，來高精確度地進行加工。
    (3)此線鋸中，該控制裝置31會使送出結束後之捲線筒12A,12B側的移位台16A,16B移動。於是，當鋼線11的行走方向反轉時，縱使從送出側轉換成捲取側之送出結束後的捲線筒12A,12B的移位台16A,16B容易發生位置偏移，而仍可適當地修正該移位台16A,16B的位置偏移。從而，便可在後續的鋼線11行走開始時，有效地防止鋼線11產生捲塊。
    (4)此線鋸中，該檢測機構係由分別設置於張力滾輪20A,20B及移位台16A,16B來檢測作用在張力滾輪20A,20B及移位台16A,16B的鋼線11張力負重之感測器24A,24B,23A,23B，與依據來自該等感測器24A,24B,23A,23B的檢測訊號來判斷鋼線11的角度α之判斷部32所構成。於是，當鋼線11的行走方向反轉時，便可藉由感測器24A,24B,23A,23B來直接檢測作用在張力滾輪20A,20B及移位台16A,16B的鋼線11張力負重，並依據該等檢測結果來正確地檢測鋼線11的角度α。 (變化例)
    此外，此實施型態亦可如下述般地變化而加以具體化。
    此實施型態中，雖係依據第1感測器23A,23B的檢測訊號來調整鋼線11行走中之移位台16A,16B的移動速度，但亦可省略此，而藉由程式來控制。
    亦可藉由將鋼線11行走反轉時之移位台16A,16B的移動調整配合檢測角度α而移動預先設定的距離來進行。
    此實施型態中，亦可將用以檢測鋼線11的角度α之檢測機構變更成例如光學性地檢測鋼線11之機構。
    此實施型態中，雖係為了引導鋼線11而設置有一對導引滾輪，但亦可將本發明具體化於設置有2對以上導引滾輪之線鋸。
    本發明之控制機構所進行的控制係僅針對送出結束時的移位台16A,16B來執行。亦即，在送出鋼線11時，由於鋼線11的角度係依捲線筒12A,12B上的送出開始點及移位台16A,16B的位置而決定，因此會容易成為90度以外的角度。相對於此，在捲取鋼線11時，由於鋼線11會僅依循移位台16A,16B的往復而捲繞在捲線筒12A,12B，因此鋼線角度便會維持在90度。於是，便可只要控制送出結束時的移位台16A,16B。
    11‧‧‧鋼線
    12A,12B‧‧‧捲線筒
    13A,13B‧‧‧捲線筒旋轉用馬達
    14A,14B‧‧‧加工用滾輪
    15‧‧‧支撐板
    16A,16B‧‧‧移位台
    17A,17B‧‧‧往復滾輪
    18A,18B‧‧‧移位台移動用馬達
    19A,19B‧‧‧張力(調節)臂
    20A,20B‧‧‧張力(調節)滾輪
    21A,21B‧‧‧張力臂轉動用馬達
    22A,22B‧‧‧導引滾輪
    23A,23B‧‧‧構成檢測機構之第1感測器
    24A,24B‧‧‧構成檢測機構之第2感測器
    31‧‧‧構成控制機構之控制裝置
    32‧‧‧構成檢測機構而作為判斷機構之判斷部
    W‧‧‧工件
    α‧‧‧角度
    S‧‧‧步驟
    圖1係顯示一實施型態的線鋸之概略結構圖。
    圖2係顯示圖1之線鋸的電路結構之方塊圖。
    圖3係顯示同線鋸中鋼線的相關動作之流程圖。
    圖4係顯示圖3之流程圖中鋼線角度檢測動作的細節之流程圖。
    圖5(a)、圖5(b)係顯示移位台的位置調整動作之結構圖。
    11‧‧‧鋼線
    12A,12B‧‧‧捲線筒
    13A,13B‧‧‧捲線筒旋轉用馬達
    14A,14B‧‧‧加工用滾輪
    15‧‧‧支撐板
    16A,16B‧‧‧移位台
    17A,17B‧‧‧往復滾輪
    19A,19B‧‧‧張力(調節)臂
    20A,20B‧‧‧張力(調節)滾輪
    21A,21B‧‧‧張力臂轉動用馬達
    22A,22B‧‧‧導引滾輪
    23A,23B‧‧‧構成檢測機構之第1感測器
    24A,24B‧‧‧構成檢測機構之第2感測器
    W‧‧‧工件
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種線鋸，其具備：複數加工用滾輪，係在架設有工件加工用的鋼線之狀態下滾動；一對捲線筒，係為了進行該鋼線的捲取及送出，而可分別繞著捲線筒的軸線往復旋轉；以及移位台，係沿著平行於各捲線筒的軸線之方向往復移動，並伴隨著該往復移動，來分別引導各鋼線的捲取及送出；其中鋼線會隨著該加工用滾輪的滾動及該捲線筒的往復旋轉而往復行走，並在加工用滾輪之間的一位置處，藉由鋼線來對工件施予切割加工；其特徵為，線鋸設置有：檢測機構，當鋼線的行走方向反轉時，會檢測各捲線筒與各移位台之間之鋼線相對於各捲線筒的軸線之角度；以及控制機構，當該檢測機構所檢測之鋼線的角度為90度以外時，會移動至少其中一捲線筒的相對應移位台，使該鋼線的角度成為所設定之90度。
    [2] 如申請專利範圍第1項之線鋸，其中該控制機構係在鋼線行走停止時，使該移位台移動。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之線鋸，其中該控制機構會使一對捲線筒中鋼線送出結束後的一捲線筒所相對應之移位台移動。
    [4] 如申請專利範圍第1或2項之線鋸，其中該控制機構會分別使鋼線送出結束後的一捲線筒及鋼線捲取結束後的一捲線筒所相對應之移位台移動。
    [5] 如申請專利範圍第1或2項之線鋸，其中該加工用滾輪與各移位台之間，係設置有調節鋼線張力之張力滾輪；該檢測機構係由分別設置於張力滾輪及移位台來檢測作用在張力滾輪及移位台的鋼線張力負重之複數感測器、與依據來自該等感測器的檢測訊號來判斷鋼線角度之判斷機構所構成。
    [6] 如申請專利範圍第5項之線鋸，其中當來自該感測器的檢測訊號所顯示之張力負重相等於預先設定的特定值時，該判斷機構會判斷該鋼線的角度為90度。
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