はじめに：張力精度が切断安定性を決定する

ダイヤモンドワイヤーカットでは、ワイヤー張力は単なる画面上のパラメータではありません。.

それは幾何学的精度の機械的な基礎です。.

表示された張力値がワイヤに実際に適用される荷重と異なる場合、切断システム全体が誤った仮定に基づいて動作します。その結果、次のような事態が発生する可能性があります。

• ワイヤーの曲がり
• テーパーカット
• 表面の波打ち
• 早期のワイヤー疲労

ワイヤ張力のキャリブレーションにより、制御システムがワイヤの真の機械的状態を反映することが保証されます。モニタリングにより、動作中のワイヤ張力の状態が安定していることが保証されます。.

シリコンカーバイド、サファイア、石英、先進セラミックスなどの精密アプリケーションでは、安定した張力が TTV と平坦性のパフォーマンスに直接結びついています。.

1. ワイヤー張力の校正が必要な理由

張力システムは静的な部品ではありません。時間の経過とともに変化します。.

1.1 センサードリフト

ロードセルと空気圧レギュレータは、以下の理由によりゼロ基準を徐々にシフトします。

• 熱サイクリング
• 機械的振動
• 長期的な材料疲労

再調整を行わないと、実際の張力が 22 N または 28 N であるにもかかわらず、コントローラーには 25 N と表示される場合があります。.

1.2 機械的ヒステリシス

摩擦：

• ダンサーの腕の回転
• プーリーベアリング
• 空気圧シリンダーシール

理論上の力と実際の力の間に偏差が生じます。この機械的抵抗は時間とともに変化します。.

1.3 切断中の誤差増幅

張力の誤差がわずかでも、入口でのワイヤの曲がりが大きくなります。.

切削深さが増すにつれて、この偏差が増大し、次のような結果につながる可能性があります。

• 出口チッピング
• 表面の腹部の形状
• 負荷がかかったときのワイヤーの断線

定期的なワイヤ張力の調整により、累積的な幾何学的不安定性を防ぎます。.

2. 張力測定システムの種類

キャリブレーションを行う前に、センシング方法を理解することが重要です。.

2.1 空気圧に基づく推定

一部のシステムは空気圧に基づいて張力を推定します。.

利点:

• 単純
• 費用対効果が高い

制限事項:

• 摩擦損失を考慮していない
• 通常±2 Nの精度

重要でないアプリケーションに適しています。.

2.2 ロードセル（直接力測定）

テンションプーリーの下に取り付けられます。.

利点:

• 直接力読取
• 高精度（±0.1 N可能）
• 安定した長期モニタリング

これは精密なスライスに適した方法です。.

2.3 変位ベースのモニタリング（ダンサーの腕の位置）

テンションアームの角度の動きを測定します。.

次のような場合に役立ちます:

• 伸長の検出
• 動的動作の監視

ただし、絶対精度はシステムのキャリブレーションに依存します。.

3. 標準ワイヤ張力校正手順

キャリブレーションは物理的な検証プロセスに従う必要があります。.

ステップ1：静的ゼロチェック

• ワイヤーを外す
• ダンサーの腕が自由に動くようにする
• すべてのプーリーを清掃する
• センサーゼロをリセット

負荷をかける前にゼロ基準が安定している必要がある

ステップ2：認定標準重量を適用する

校正された分銅を使用してください。.

式：

張力 ≈ 質量 × 9.81

25 N の目標張力の場合、約 2.55 kg の重量を使用します。.

実際の荷重方向をシミュレートするには、滑車経路を通じて重りを吊り下げます。.

ステップ3: 比較して調整する

記録：

• コントローラーの表示値
• 理論値

調整する：

• オフセット（ゼロ補正）
• スロープ（ゲイン補正）

動作範囲（例：10～50 N）全体にわたって直線性の一貫性を確認します。.

4. 切断中の動的張力監視

静的キャリブレーションはプロセスの半分にすぎません。.

リアルタイム監視により障害を防止します。.

4.1 許容変動範囲

通常の動作変動:

設定点の±5%

例：

30 N の設定点の場合 → 許容範囲 28.5～31.5 N。.

4.2 変動パターン診断

変動パターンが異なると、問題も異なります。.

ゆっくりとしたドリフト：

→ 空気漏れまたはレギュレータの不安定性

周期振動：

→ プーリーの偏心または機械的アンバランス

突然の下落:

→ 部分的なストランド破損またはワイヤの伸び

張力監視では、壊滅的な破損を防ぐためにアラームしきい値をトリガーする必要があります。.

4.3 破損前兆候

ワイヤーが疲労し始めると:

• 緊張の急上昇が不規則になる
• 標準偏差が増加する
• 故障前に小さな振動が現れる

平均値を監視するよりも、分散を監視する方が有用です。.

5. よくある校正ミス

熱平衡を無視する

キャリブレーションはマシンのウォームアップ後に実行する必要があります。.

コールドキャリブレーションでは動作条件が反映されない場合があります。.

再確認せずに線径を混ぜる

ワイヤの直径が異なれば、プーリーの溝内での位置も異なります。.

これにより、有効なレバーの形状とセンサーの読み取りが変更されます。.

ワイヤ径を変更する場合は再調整してください。.

センサーデータの過剰フィルタリング

過度なデジタル フィルタリングはノイズを平滑化しますが、応答速度が低下します。.

応答が遅いと、突然の負荷がかかったときにワイヤーが破損するリスクが高まります。.

6. 推奨校正間隔

精密アプリケーションの場合:

200 運転時間ごと。.

重工業用途向け:

300～500時間ごと。.

次の場合には、キャリブレーション頻度を増やす必要があります。

• 断線率が上昇
• 表面安定性の低下
• 張力の測定値が異常に変動する

エンジニアリングの結論

ワイヤ張力のキャリブレーションは、ダイヤモンドワイヤソーマシンにおける機械的剛性制御の基礎です。.

正確な荷重測定により、次のことが保証されます。

• ワイヤーの曲がりを軽減
• 安定した幾何学的精度
• 破損率が低い
• 表面の一貫性の向上

精密スライスでは、張力の監視は必須です。.

これは構造制御システムの一部です。.

よくあるご質問

Q1: 校正では遠心力が考慮されていますか?

静的キャリブレーションでは検証できません。ただし、低速テスト中の動的モニタリングにより、フルスピード動作前にシステムの動作を検証できます。.

Q2: キャリブレーションによってワイヤーボウの問題が解決されたかどうかはどうすればわかりますか?

テストカットを行い、平坦度を測定します。ベリーまたはテーパーが減少すると、剛性制御が向上していることを示します。.

Q3: 弓なりを減らすために張力を高く設定できますか?

張力を高めると剛性は増しますが、安全マージンも減少します。最大張力よりも安定性の方が重要です。.