CN108568740B - 线状锯及线状锯的工件切断加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供如下线状锯及线状锯的工件切断加工方法：能自动地将工件切断时的加工负荷调整为适当水平，且能达成高精度加工。一种线状锯，使线材(101)在多个加工用辊(15、16)之间以环绕状态行走，并且使工件(100)朝向加工用辊(15、16)之间的线材(101)进给，利用该线材(101)切断工件(100)。根据参与所述工件(100)的切断加工的线材(101)的实际工作长度来控制工件进给用电动机(31)的执行转矩，从而调整针对工件(100)的加工负荷。

Description

线状锯及线状锯的工件切断加工方法

技术领域

本发明涉及线状锯及线状锯的工件切断加工方法，其用于利用线材对由半导体材料、磁性材料、或者陶瓷等脆性材料构成的工件进行切断加工。

背景技术

线状锯将线材以环绕状态架设在多个加工用辊之间，使该线材行走，并且将工件按压到加工用辊之间的线材，从而对工件进行切断加工。在该线状锯中，当线材磨损、或者工件存在晶体结构不良部分、或者冷却剂内的切削屑的浓度变高时，有可能切断加工中的负荷(以下称为加工负荷)超过允许水平。加工负荷过于高会产生架设于所述加工用辊之间的线材的挠曲程度变大的结果，当变为这样的状态时，会产生工件的加工精度下降、或者切断加工后的加工品的成品率下降的影响。

为了消除这样的问题，而提案有日本特开平10-166255号公报及日本特开2000-218502号公报公开的技术。

在日本特开平10-166255号公报中，即使在线材的长度方向上的工件的切断长度伴随工件的切削加工而变化的情况下，也利用加工负荷检测器检测出加工负荷，以使得加工负荷不变动。并且，基于该检测来调整线材的行走速度及浆料的供给量，将每单位切断长度的加工负荷保持为恒定。因此，可抑制加工精度的提高、机械的热变形。

在日本特开2000-218502号公报中，利用非接触传感器测定线材的移位量、即挠曲量，基于该移位量及线材的初始张力对作为加工负荷的切断负荷进行运算，对运算出的切断负荷和预先输入的基准值进行比较。并且，基于该比较结果来控制工件的进给速度。通过该进给速度的控制，能精度良好地切断工件。

发明内容

发明要解决的课题

在上述的日本特开平10-166255号公报中，因为检测每单位切断长度的加工负荷，所以对参与工件的切断加工的线材整体的负荷没有加以考虑。因此，在工件的切断加工中过大的切断负荷作用于线材整体的情况下，有可能产生如下情况：驱动切断加工的电动机等的控制变得困难。因此，在这样的情况下，有可能不能达成工件的高精度的切断加工。

在上述的日本特开2000-218502号公报中，为了利用非接触的传感器检测出线材的移位而需要传感器，线状锯的结构变得复杂。而且，所述传感器是抽样地检测线材的一部分的位置的移位，因此有可能误检测作用于线材整体的切断负荷。另外，传感器使用非接触类型的传感器，但是这样的非接触类型的传感器由于线材上的加工液量变动、或者加工液附着于传感器，有可能与上述同样发生误检测。因此，在日本特开2000-218502号公报的线状锯中，难以基于线材的移位检测适当地进行线材的进给速度的控制，有可能与上述同样不能达成高精度地切断工件。

本发明的目的是着眼于这样的现有技术中存在的问题而完成的。其目的在于提供如下线状锯及线状锯中的工件切断加工方法：能自动地将工件切断时的加工负荷调整为适当水平，且能达成高精度加工。

用于解决课题的方案

为了达成以上目的，在本发明的一个方式中提供一种线状锯，其具备多个加工用辊、线材行走单元以及工件进给单元，用于对工件进行切断加工的线材以架设于所述加工用辊的状态环绕所述加工用辊，所述线材行走单元使所述线材向其长度方向行走，所述工件进给单元用于使所述工件朝向所述加工用辊之间的所述线材进给，所述线状锯构成为：使得所述线材伴随所述加工用辊的旋转而行走，在所述加工用辊之间的位置利用所述线材对所述工件实施切断加工，线状锯进一步具备控制单元，所述控制单元根据参与所述工件的切断加工的线材的实际工作长度来控制所述线材行走单元及所述工件进给单元中的至少一方的动作，从而调整针对所述工件的加工负荷。

另外，在本发明的其他方式中，提供一种线状锯的工件切断加工方法，其使线材在多个加工用辊之间以环绕状态行走，并且使工件朝向所述加工用辊之间的所述线材进给，利用该线材切断工件，该方法包括：根据参与所述工件的切断加工的线材的实际工作长度来控制工件进给及线材行走中的至少一方的动作，从而调整针对所述工件的加工负荷。

因此，在进行工件的切断加工时时，根据参与工件的切断加工的线材的实际工作长度来控制例如工件进给用电动机的执行转矩。因此，在工件的切断加工时，能将作用于工件的加工负荷维持为适当的水平，从而能高精度地对工件进行切断加工。

发明效果

在本发明中，能在线状锯中达成工件的高精度的切断加工。

附图说明

图1是实施方式的线状锯的简要图。

图2是示出加工用辊及线材和工件的关系的简要俯视图。

图3是示出线材和工件的关系的简要侧视图。

图4是示出线状锯的电气构成的框图。

图5是示出数据表格的图。

图6是示出数据表格的设定程序的流程图。

图7是示出工件的切断加工中的控制程序的流程图。

附图标记说明

15、16：加工用辊；21：环状槽；31：工件进给用电动机；41：控制装置；42：存储部；45：数据表格；100：工件；101：线材。

具体实施方式

以下，按照图1～图7的附图对将本发明具体化的线状锯的实施方式进行说明。

如图1所示，在该实施方式的线状锯中，一对卷线筒11、12相互隔开间隔且能旋转地被支承。在那些卷线筒11、12上缠绕有用于对工件100进行切断加工的线材101。各卷线筒11、12通过卷线筒旋转用电动机13、14在规定时机切换旋转方向，其往复旋转连续，从任一方卷线筒11、12放出线材101，并且在另一方卷线筒12、11上卷取线材101，按规定的时机交替地进行放出和卷取动作。因此，线材101以规定的周期往复行走。在该情况下，线材101的往复行走的行程设定有差，因此，线材101一边将未使用部分间歇地放出，一边在总体上多次使用整体，一边向一个方向移动。

所述线材101是在其外周保持金刚石等磨粒的磨粒固定类型。

如图1及图2所示，在所述两卷线筒11、12之间的位置，隔开间隔且能旋转地支承有多个(在实施方式中为一对)加工用辊15、16。在两加工用辊15、16的外周面沿着辊轴方向以规定的间距形成有多个环状槽21，所述线材101以架设状态环绕在该加工用辊15、16的环状槽21之间。并且，在该线材101的架设状态下，通过图4所示的加工用辊旋转用电动机34，两加工用辊15、16以与所述卷线筒11、12相同的时机往复旋转，架设状态的线材101在加工用辊15、16之间往复行走。

如图1所示，在所述两加工用辊15、16之间的线材101的上方配置有鞍35，鞍35能利用工件进给用电动机31升降，工件100以贴附于支承板102的状态能装卸地安装于鞍35的下表面。并且，通过利用工件进给用电动机31使鞍35下降，工件100朝向下方进给。通过该工件100的进给，工件100按压于在两加工用辊15、16之间行走的线材101，通过该线材101的外周的固定磨粒的研磨作用，工件100被切断加工为规定厚度。所述工件进给用电动机31附设有转矩传感器33，转矩传感器33用于检测该电动机31实际输出的转矩(以下称为执行转矩)。

在所述两卷线筒11、12的附近位置能往复移动地配置有位移机构17、18。在各位移机构17、18上能自由旋转地支承有位移辊19、20，在位移辊19、20上环绕支承有相对于卷线筒11、12的线材101。并且，在所述线材101行走时，通过图4所示的位移机构移动用电动机36、37，位移机构17、18与卷线筒11、12的往复旋转同步地沿着该卷线筒11、12的轴方向往复移动。据此，可利用位移辊19、20引导线材101相对于卷线筒11、12的卷取及放出。

在所述两加工用辊15、16与位移机构17、18之间能摆动地支承有松紧调节臂23、24。在各松紧调节臂23、24上能自由旋转地支承有松紧调节辊25、26，在松紧调节辊25、26上环绕支承有线材101。在各松紧调节臂23、24上连接有如图4所示的松紧调节臂转动用电动机38、39，松紧调节臂转动用电动机38、39用于使松紧调节臂23、24转动，从而通过松紧调节辊25、26来变更线材101的张力。

在各松紧调节辊25、26与两加工用辊15、16之间能旋转地配置有导辊27，导辊27用于引导线材101。

接着，对如上述那样构成的线状锯的电气构成进行说明。

如图4所示，控制装置41构成第1设定单元、第2设定单元以及控制单元。并且，控制装置41具有存储部42，在该存储部42存储有用于控制线状锯整体的动作的程序。在控制装置41存储从操作盘32的键盘等输入的各种临时数据。控制装置41输入来自具有键盘(未图示)的操作盘32及所述转矩传感器33的信号，并且控制以工件进给用电动机31为首的所述的各种电动机13、14，34、36～39的动作。

在所述存储部42存储设定有图5所示的数据表格45。在该数据表格45设定有切口深度存储区域46、进给速度存储区域47、额定转矩比存储区域48以及目标转矩比存储区域49。

在所述切口深度存储区域46阶段性地写入切口的深度Z(参照图3)，切口是在利用线材101的切断动作对成为基准的工件(以下称为基准工件)100进行切断加工时针对该工件100形成的。在所述进给速度存储区域47写入直至达到各切口深度的线材101的阶段性的切断速度、即工件100的进给速度。在所述额定转矩比存储区域48写入表示工件进给用电动机31的执行转矩(基准转矩)的阶段性的值，该工件进给用电动机31的执行转矩用于得到直至各切口深度的进给速度。表示该执行转矩的值是基准值，利用相对于工件进给用电动机31的额定转矩的比表示。在所述目标转矩比存储区域49写入在对与所述基准工件100不同的工件(以下称为实际加工工件)100进行切断加工时所需要的执行转矩的值作为目标转矩值，该目标转矩值是目标值。将该目标转矩值记载为相对于额定转矩的值的比。

在此，所述切口深度存储区域46中的切口深度的值、进给速度存储区域47中的切口速度的值以及额定转矩比存储区域48中的额定转矩比的值分别由操作者通过所述操作盘32的键盘输入并存储。目标转矩比存储区域49的目标转矩比的值通过后述的运算导出，并自动地写入。

控制装置41在进行工件100的切断加工时监视工件进给用电动机31的执行转矩，在执行转矩相对于额定转矩的比的值与存储于目标转矩比存储区域49的目标转矩比的值不同的情况下，以使工件进给用电动机31的执行转矩变更的方式控制该电动机31。

接着，基于图6及图7的流程图对如上述那样构成的本实施方式的线状锯的作用进行说明。这些流程图在控制装置41的控制下进行，执行各步骤(以下仅称为S)的动作。

首先，在图6所示的程序的S1中，从操作盘32的键盘输入表示线状锯的装置侧的条件的各数值数据，各数值数据包括基准的加工用辊15、16的轴方向的长度、直径以及环状槽21的排列间距等。另外，在该S1中，输入基准工件100的长度的数值数据。在此，所述环状槽21的排列间距表示基准工件100的切断厚度。另外，后述的加工工件100相对于基准工件100仅长度不同，直径、截面形状、切断厚度以及材质相同。这些数值数据作为基准数据存储设定于存储部42，以这些数据为基础，在S2中，线材101的行走速度及线材101的往复移动行程等线状锯的动作数据通过运算来设定。

另外，在S3中，通过所述操作盘32的键盘针对切口深度存储区域46写入相对于基准工件100的阶段性的切口深度，并在进给速度存储区域47写入直至达到各切口深度的切断速度。而且，在额定转矩比存储区域48输入相对于直至达到所述切口深度的工件进给用电动机31的额定转矩的比的值。这样，在数据表格45的基准数据存储区域50写入用于对基准工件100进行切断加工的数值，在S4中设定具备基准数据存储区域50的数据表格45。此外，作为写入到基准数据存储区域50的数值，使用预先算出的经验值。

在工件100的加工开始时，执行图7的流程图所示的程序。

即，在S11中，在加工工件100的加工之前，判断用于对加工工件100进行加工的加工用辊15、16是否已更换。加工用辊15、16的更换的判断基于有无针对键盘的输入。在加工用辊15、16已更换的情况下，在S12中改写加工用辊15、16的环状槽21的排列间距的数据。

接着，在S13中，通过键盘输入加工工件100的长度数据。然后，基于在S12中输入的长度数据，运算出切断加工中的线材101的实际工作长度。该实际工作长度表示在加工工件100的切断加工中与加工工件100接触的部分的长度的总和。

然后，在S14中，分别运算出在S12中设定的排列间距相对于基准的环状槽21的排列间距的比、和在S13中输入的加工工件100长度相对于基准工件100的长度的比。然后，使这两个比乘以存储于所述额定转矩比存储区域48的每个切口深度的额定转矩比，运算出目标转矩比。该目标转矩比作为相对于每个加工深度的额定转矩的百分比记载于数据表格45的目标转矩比存储区域49。

接着，在S15中，通过工件进给用电动机31的驱动，工件100朝向线材101下降，在工件100的下端与线材101接触之处，工件100的下降停止。然后，该下降停止位置作为零位置通过键盘输入，并存储于存储部42。

在该状态下，当工件100的切断加工开始时，经过S16的判断，在工件100通过所述零位置后，切断加工的切口依次达到设定于数据表格45的切口深度存储区域46的深度。然后，每当与该设定的深度的位置对应时，在S17中通过转矩传感器33检测出工件进给用电动机31的执行转矩值，运算出相对于额定转矩的比。

然后，在S18中，判断该执行转矩是否偏离目标转矩比。在执行转矩没有偏离目标转矩比的情况下，程序返回S16。

在执行转矩偏离目标转矩比的情况下，在S19中判断偏离的方向，在执行转矩超过目标转矩比的情况下，在S20中，降低工件进给用电动机31的执行转矩，程序经过S22的切断是否结束的判断而返回S16。在执行转矩低于目标转矩比的情况下，在S21中，提高工件进给用电动机31的执行转矩，经过S22的切断而返回S16。

在线材101的切断加工达到工件100的最上部、工件100的切断加工结束的情况下，经由S22的判断，程序结束。

如上，按照线材101的参与加工工件100的切断加工的部分的长度的总和、即线材101的实际工作长度进行调整，以使得工件进给用电动机31的执行转矩成为目标转矩。

此外，图5所示的数据表格45中的每个切口深度的进给速度、额定转矩的数据是一例，根据基准工件100、加工工件100的长度、直径、截面形状、材质等设定合适的数据表格45，在该数据表格45内设定适当的值。

根据本实施方式，能得到如下效果。

(1)在所述实施方式中，根据线材101的实际工作长度执行工件进给用电动机31的转矩控制。因此，根据工件100的长度、直径、或者线材101的排列间距、即切断厚度、切断个数等在工件进给中对工件100赋予适当的进给转矩，因此针对工件100的加工负荷能维持为适当水平，从而能达成高精度加工。因此，在工件的切断加工中，能避免异常的高负荷作用于工件进给用电动机31，从而能抑制工件100的切断不良、加工品的成品率低下、线材101的断裂、异常磨损等。

(2)在本实施方式中，在进行工件100的切断加工时，设定按每个工件100设定的目标转矩。在进行工件切断时，检测出工件进给用电动机31的执行转矩，该执行转矩与目标转矩进行比较。并且，在切断加工中检测出的执行转矩相对于目标转矩移位的情况下执行转矩输出的修正，以使得执行转矩成为目标转矩。因此，能执行基于适当加工负荷的切断加工，能达成高精度加工。

(3)在工件100的加工前，结合所加工的工件100的长度、切断厚度来设定目标转矩比。也就是说，结合工件100侧的条件来设定表示目标转矩的值，因此能高精度地加工该工件100。

(4)在设定所加工的工件100的长度等工件100侧的条件前，先设定加工用辊15、16的环状槽21的排列间距等线状锯的装置侧的条件。因此，能通过装置侧的动作的条件和工件100侧的条件这双方的条件进行工件进给用电动机31的转矩管理，从而能达成高精度加工。

(变更例)

此外，所述实施方式也能按如下变更并具体化。

·同样，在所述实施方式中，根据与线材101的实际工作长度对应的加工负荷来调整工件进给用电动机31的执行转矩，但是也可以取代执行转矩的调整，或者与执行转矩的调整一起调整线材101的往复行走中的行程差。在该情况下，在加工负荷大的情况下，要增大线材的往复行走的行程差，增多线材的未使用部分的每往复一次的放出量，减少线材的使用次数，在加工负荷小的情况下，要减小线材的往复行走的行程差，减少线材的未使用部分的每往复一次的放出量，增多线材的使用次数。

·如上所述，在所述实施方式中，根据与线材的实际工作长度对应的加工负荷来调整工件进给用电动机31的执行转矩，但是要调整线材速度。在该情况下，在加工负荷大的情况下，要将线材101的行走速度提高，在加工负荷小的情况下，要将线材101的行走速度降低。

·在所述实施方式中，按照基准的加工用辊15、16及基准的工件100的条件，运算工件进给用电动机31的目标转矩与额定转矩之比。相对于此，要构成为：按照使用于实际加工的加工用辊15、16的环状槽21的排列间距、工件100的直径、工件100的长度针对数据表格45写入实际的目标转矩的值。在该情况下，目标转矩也可以使用通过经验决定的值，或者基于所述环状槽21的排列间距等的条件，通过运算来求出。这样的话，不需要数据表格45的额定转矩比存储区域48。换言之，不需要额定转矩比的设定、额定转矩比和目标转矩比的比较运算。

·在所述实施方式中，构成为通过键盘手动输入切断深度、工件进给速度、基准转矩比的数值，但是要构成为：基于工件的直径等的条件，通过运算来设定这些数值。

·将写入到额定转矩比存储区域48及目标转矩比存储区域49的数值设为实际转矩值而不是比值。

·在如下线状锯中具体化：将工件100配置于固定位置，并且利用进给用电动机使加工用辊15、16及线材101相对于工件100进给，从而进行切断加工。

Claims (6)

1.一种线状锯，具备多个加工用辊、线材行走单元以及工件进给单元，

用于对工件进行切断加工的线材以架设于所述加工用辊的状态环绕所述加工用辊，

所述线材行走单元使所述线材向其长度方向行走，

所述工件进给单元用于使所述工件朝向所述加工用辊之间的所述线材进给，

线状锯构成为：使得所述线材伴随所述加工用辊的旋转而行走，在所述加工用辊之间的位置利用所述线材对所述工件实施切断加工，

所述线状锯进一步具备控制单元，所述控制单元根据参与所述工件的切断加工的线材的实际工作长度来控制所述线材行走单元及所述工件进给单元中的至少一方的动作，从而调整针对所述工件的加工负荷。

2.根据权利要求1所述的线状锯，其中，所述工件进给单元由工件进给用电动机构成，所述控制单元调整所述工件进给用电动机的驱动转矩。

3.根据权利要求2所述的线状锯，其中，所述控制单元具备第1设定单元和第2设定单元，所述第1设定单元用于根据工件切口深度对所述工件进给用电动机的驱动转矩的基准值进行设定，所述第2设定单元对与所述线材的实际工作长度相应的所述工件进给用电动机的驱动转矩的目标值进行设定，

所述控制单元根据所述基准值和所述目标值的差对所述工件进给用电动机的驱动转矩进行控制。

4.根据权利要求3所述的线状锯，其中，所述第1设定单元进一步设定与工件切口深度相应的线材的行走速度。

5.一种线状锯的工件切断加工方法，其使线材在多个加工用辊之间以环绕状态行走，并且使工件朝向所述加工用辊之间的所述线材进给，从而利用该线材切断工件，

所述工件切断加工方法包括：根据参与所述工件的切断加工的线材的实际工作长度来控制工件进给及线材行走中的至少一方的动作，从而调整针对所述工件的加工负荷。

6.根据权利要求5所述的线状锯的工件切断加工方法，其中，所述工件进给的动作的控制通过对工件进给用电动机的执行转矩进行控制而进行。

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