ダイヤモンドワイヤーソーマシンにおけるワイヤー張力の校正 切断ワイヤに実際に適用される機械的負荷が、制御システムに設定された値と一致することを保証します。キャリブレーションを怠ると、わずかな張力誤差でもワイヤの曲がり、厚みのばらつき（TTV）、表面の波打ち、またはワイヤの早期疲労を引き起こす可能性があります。.
シリコンカーバイド（SiC）、石英、サファイア、そして先端セラミックスの高精度切断において、安定したワイヤ張力は不可欠です。ワイヤ張力は切断剛性と形状安定性に直接影響を及ぼします。このガイドでは、長期的なプロセス安定性を維持するために、ワイヤ張力を適切に校正・監視する方法について説明します。.
1. ワイヤー張力の校正が必要な理由
張力制御システムは「一度設定して忘れる」ような部品ではありません。時間の経過とともに、機械的および電子的なドリフトが発生します。.
センサードリフト
空気圧システムと電子ロードセルはどちらも、長時間運転するとゼロ点シフトが発生します。高速エンドレスシステムと往復システムはどちらも、センサーとリンケージに機械的疲労をもたらします。.
センサーが 25 N を表示しているのに実際の荷重が 22 N の場合、ワイヤの剛性はすでに損なわれています。.
機械的ヒステリシス
内部の摩擦：
- ダンサーアームピボットジョイント
- プーリーベアリング
- 空気圧シリンダーシール
使用に伴い徐々に変化します。これらの影響により、測定された張力と実際の張力の間に差異が生じます。.
定期的にワイヤ張力の校正を行わないと、表示される値が実際の値から数ニュートンずれる可能性があります。.
切断中の誤差増幅
わずかな張力不足は、ワークピースへの進入時にワイヤの初期たわみを引き起こします。切削深さが増すにつれて、このたわみ効果は増大します。その結果、次のような現象が発生する可能性があります。
- 出口チッピング
- くさび形の切り込み
- 過剰なTTV
安定した張力は、切断プロセス全体の基礎となります。（参照： ワイヤーソーマシンの張力制御システムを理解する.)
2. 張力検出システムの種類
ワイヤ張力のキャリブレーションを実行する前に、マシンで使用される測定原理を特定します。.
間接空気圧推定
張力はシリンダー内の空気圧から計算されます。.
利点:
- 単純
- 費用対効果が高い
制限事項:
- 摩擦損失を無視
- 精度は通常±2 N
ロードセル（直接測定）
張力プーリーの下に取り付けられたロードセルは、ひずみゲージを使用して力を直接測定します。.
利点:
- 高精度（±0.1 N）
- 安定して繰り返し可能
- 細いワイヤー（≤0.20 mm）に最適
これは、高価値材料のスライスに最適なシステムです。.
変位ベースシステム
一部のシステムでは、直接的な力ではなく、ダンサーの腕の位置を監視します。.
これらは動的補償に有用ですが、安定した空気圧またはスプリングのプリロードに大きく依存します。絶対的な力の精度は校正の品質に依存します。.
3. 標準ワイヤ張力校正手順
ワイヤ張力の校正は、常に物理的な検証方法に従う必要があります。.
ステップ1：静的ゼロ設定
ダイヤモンドワイヤーを取り外します。すべてのプーリーがスムーズに回転することを確認します。溝に溜まったスラリーやゴミを取り除き、測定値に影響を与える可能性のある余分な質量を除去します。.
張力表示をゼロにリセットします。.
ステップ2：認定標準重量を適用する
滑車システムを通じて吊り下げられた校正済みの重りを使用します。.
例：
目標張力が25 Nの場合:
T ≈ m × g
g = 9.81 m/s²
必要質量:
m ≈ 2.55 kg
表示された張力を理論値と比較します。.
ステップ3: キャリブレーションパラメータを調整する
修正する：
- オフセット（ゼロ補正）
- ゲイン（スロープ補正）
全動作範囲（例：0～50 N）にわたって直線性の一貫性を確保します。.
静的校正後、低回転速度での張力安定性を検証し、ベアリング抵抗によって動的偏差が発生しないことを確認します。.
4. 生産中の動的監視
キャリブレーションは静的。カッティングは動的。.
効果的な監視により、配線障害が発生する前に防止できます。.
張力安定ウィンドウ
運転中、張力変動は次の範囲内に収まる必要があります。
設定点の±5%
周期的な正弦波振動は多くの場合、次のことを示します。
- 主駆動輪の偏心
- ガイドプーリーのアンバランス
再調整する前にこれらの問題に対処する必要があります。.
上限および下限アラームしきい値
制御システムには以下が含まれている必要があります。
- 上限保護
- 下限保護
張力が瞬間的に 10 N 以上低下した場合は、ワークピースを保護するために直ちに緊急停止を作動させる必要があります。.
（参照： ダイヤモンドワイヤーソーの送りシステムと制御ロジック 荷重相互作用の場合。
破損前兆候
ワイヤーが破損する前に、システムでは次のような症状が現れることがよくあります。
- 不規則な緊張の急上昇
- 変動分散の増加
- 短期間の低下とその後の回復
張力データの標準偏差を監視すると、疲労伸びやストランド破損を早期に検出するのに役立ちます。.
5. よくある校正ミス
ワイヤ張力の校正中に頻繁に発生する次のエラーを回避します。
熱平衡を無視する
校正は、機械が動作温度に達した後に行う必要があります。センサーとワイヤーは熱によって膨張します。.
コールドキャリブレーションでは不正確な結果が生じる可能性があります。.
線径の違いを見落とす
ワイヤ径が異なると、プーリー溝への入り方も異なります。有効半径がわずかに変化するだけでも、トルクアームの長さが変わり、測定精度に影響を及ぼします。.
ワイヤサイズを切り替える場合は、再調整をお勧めします。.
センサーデータの過剰な平滑化
切断中の高周波振動は正常です。過剰なデジタルフィルタリングは制御応答性の低下を招き、重大なアラームのトリガーが遅れる可能性があります。.
エンジニアリングの結論
ダイヤモンドワイヤーソーマシンにおけるプロセス安定性の維持には、ワイヤー張力のキャリブレーションが不可欠です。これにより、制御システムが切断ワイヤーの真の機械的状態を反映することが保証されます。.
SiC、サファイア、クォーツなどの高価値材料の場合:
- 校正間隔は200時間を超えてはなりません
- 動作張力の安定性は±5%以内で維持される必要がある
- 閉ループ監視を強く推奨します
張力を適切に調整すると、ワイヤの剛性が安定し、反りが最小限に抑えられ、表面の平坦性が向上します。調整を怠ると、疲労応力が増加し、ワイヤ寿命が短くなります。.
長期的な信頼性を確保するには、ワイヤ張力の校正を定期メンテナンス プログラムに組み込む必要があります。(参照: ワイヤーソーマシンのトラブルシューティングと定期メンテナンス.)
よくあるご質問
1. 静的校正ではプーリーの慣性を考慮しますか?
いいえ。静的校正により力の精度を検証します。低速での動的検証は、ベアリング抵抗の影響を評価するのに役立ちます。.
2. 校正中に張力の測定値が過度に変動した場合はどうなるのでしょうか?
まず、ケーブルのシールドと接地を点検し、EMIを除去します。ハードウェアが安定している場合は、応答時間に影響を与えずにデジタルフィルタの定数を慎重に調整してください。.
3. キャリブレーションによって切断精度が向上したことを確認するにはどうすればよいですか?
同一のパラメータを用いて標準化されたテストブロックを切断します。表面の平坦性が向上し、反りが減少した場合、キャリブレーションは成功です。.
