切断装置および切断方法
【課題】硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物に対して、優れた切断性能を安定して示し、かつ設計が容易な円盤状のブレードを用いた切断装置および切断方法を提供する。
【解決手段】 円盤状のブレード１として円盤状の基板の表面に砥粒を固定したものを用いる。円盤状のブレード１のフランジ２ａ、２ｂと接触する面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シート２０ａ、２０ｂを貼る。上記円盤状のブレード１に約３０μｍの厚さで塗布した感圧接着剤１９ａ、１９ｂは、フランジ２ａ、２ｂによる圧力が加わった時のみ接着性を示す。また、感圧接着剤１９ａ、１９ｂの塗布厚さは、５μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。５μｍ未満では塗布ムラが生じる虞があり、１００μｍ以上では円盤状のブレード１に回転軸方向の振動が発生する虞が生じる。
【解決手段】 円盤状のブレード１として円盤状の基板の表面に砥粒を固定したものを用いる。円盤状のブレード１のフランジ２ａ、２ｂと接触する面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シート２０ａ、２０ｂを貼る。上記円盤状のブレード１に約３０μｍの厚さで塗布した感圧接着剤１９ａ、１９ｂは、フランジ２ａ、２ｂによる圧力が加わった時のみ接着性を示す。また、感圧接着剤１９ａ、１９ｂの塗布厚さは、５μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。５μｍ未満では塗布ムラが生じる虞があり、１００μｍ以上では円盤状のブレード１に回転軸方向の振動が発生する虞が生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる円盤状のブレードを持つ切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、シリコン、サファイア、炭化珪素、希土類磁石材料もしくは超硬金属などの硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物を切断あるいは溝入れするために、円盤状のブレードを備えた切断装置が一般的に用いられている。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載の従来の切断装置５の構成例を示す正面図であり、そして図２は、図１の切断装置１０の側面図である。図１及び図２に示す切断装置１０は、回転駆動装置１１の回転軸５に取付けられた第一のフランジ２ａ、円盤状のブレード１、及び第二のフランジ２ｂ、そしてこれらのフランジ２ａ、２ｂによりブレード１を締め付け固定するためのナット７から構成されている。そして切断装置１０の回転駆動装置１１を作動させて円盤状のブレード１を回転させながら、加工対象物を切断あるいは溝入れを行う。
【０００４】
一方、工作機械のバイトなどの工具に超音波振動を付与しながら加工対象物を切削する方法は知られている。このような切削方法は、超音波切削加工と呼ばれており、非特許文献１に詳しく記載されている。超音波切削加工は、加工対象物と工具との摩擦抵抗が小さくなるために、加工面の熱歪みが低減され、加工精度が高くなり、そして切削工具の寿命が長くなるなどの利点を有している。
【０００５】
特許文献２には、円盤状のブレードを回転させる回転軸に超音波振動子が付設された構成の切断装置が開示されている。この切断装置は、円盤状のブレードを回転させ、かつ超音波振動子にて発生させた超音波振動を、回転軸を介して円盤状のブレードに付与しながら、ブレードの外縁端部にて加工対象物を切断する。この切断装置のブレードは、円盤状の振動伝達方向変換器とナットとにより締め付けられた状態で回転軸の先端に固定される。回転軸に付設された超音波振動子は、回転軸の長さ方向に振動する超音波振動を発生させ、この超音波振動は、振動伝達方向変換器によりブレードの径を拡縮させる方向に振動する超音波振動へと変換され、ブレードに付与される。超音波振動の伝達方向を変換するため、回転軸や振動伝達方向変換器は、有限要素法などによる数値計算により所定の形状に設計される。
【特許文献１】特開平８−１２７０２３公報
【特許文献２】特開２０００−２１０９２８公報
【非特許文献１】超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善株式会社、平成１１年８月、ｐ６７９−６８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献２に記載の切断装置においては、ブレードに付与する超音波振動の振動方向や振動数などを変更する場合には、有限要素法などによる数値計算を再度行って回転軸や振動伝達方向変換器の形状を設計し直す必要がある。また、この切断装置は、回転軸に超音波振動子を取り付けているため回転軸が超音波振動するので軸受にも超音波振動が伝播し、軸受は破損の恐れが生ずる。また回転軸および軸受に異常な磨耗が発生したり、磨耗が大きくなる恐れがある。さらに、回転軸の直径とほぼ等しい超音波振動子を回転軸に接合するため、重量が増加して、慣性が大きくなり高速回転には不適な構成になる。さらに、回転軸に接合された超音波振動子の形状の誤差、重量のアンバランスにより回転が不安定になり、回転装置が故障し、加工精度が低下する。またこれらを回転軸に取付けにために従来より困難な調整作業が必要になる。
【０００７】
本発明の目的はまた、優れた切断性能を安定して示し、切断コストが安価であり、かつ設計が容易な切断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、超音波振動を円盤状のブレードに付加して被対象物を切断するフランジ持つ切断装置において、円盤状のブレードに予め接着剤を塗布するものである。
【０００９】
本発明はまた、円盤状のブレードを固定保持するためのフランジが超音波振動子を有し、かつ前記フランジにスリットが設けられていること、そして、ブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤を感圧接着剤とするものである。
【００１０】
本発明はまた、前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すものとすることである。
【００１１】
本発明はまた、円盤状のブレードを支持するためのサポート板が超音波振動子を有し、かつ前記サポート板にスリットが設けられていること、そしてブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤を感圧接着剤とするものである。
【００１２】
本発明はまた、前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すものとすることである。
【発明の効果】
【００１３】
超音波振動子を接合した、振動の節円を持つフランジは、外側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。
【００１４】
スリットより外周部に超音波振動子を接合したサポータ板またはフランジは、スリットより外側の超音波振動の拘束はほとんどなく、かつスリットの内側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。
【００１５】
また、円盤状のブレードに感圧接着剤層を設け、そして前記感圧接着剤層の表面に剥離シートを貼る。超音波振動子を接合したサポータ板またはフランジに、円盤状のブレードの剥離シートを外し、円盤状のブレードに塗布した感圧接着剤により接着固定する。この感圧接着剤により、サポータ板またはフランジの超音波振動が円盤状のブレードに効率よく伝播する。また、接着剤が感圧接着剤であると、円盤状のブレードの交換も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施の形態について説明する。まず、円盤状のブレード１の詳細を図３の正面図、そして図３のＡ−Ａ線で切断した図４の断面図で示す。
【００１７】
円盤状のブレード１として円盤状の基板の表面に砥粒を固定したものを用いる。前記円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。
【００１８】
円盤状のブレード１のフランジ２ａ、２ｂと接触する面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シート２０ａ、２０ｂを貼る。感圧接着剤１９ａ、１９ｂとしては、例えば、エチレンー酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、合成ゴム系樹脂、天然ゴム系樹脂等が挙げられ、中でもガラス転移点−１００℃〜０℃のものが好ましい。ここで用いた感圧接着剤は、特許文献３に詳しく記述されている。
【特許文献３】特開平７−５２２８５公報
【００１９】
上記円盤状のブレード１に約３０μｍの厚さで塗布した感圧接着剤１９ａ、１９ｂは、フランジ２ａ、２ｂによる圧力が加わった時のみ接着性を示す。また、感圧接着剤１９ａ、１９ｂの塗布厚さは、５μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。５μｍ未満では塗布ムラが生じる虞があり、１００μｍ以上では円盤状のブレード１に回転軸方向の振動が発生する虞が生じる。
【００２０】
次に、図３、図４に示した円盤状ブレード１を回転軸５に取り付けた正面図を図５に、そして図５のＡ−Ａ線で切断した図６の断面図で示す。ここでは、円盤状ブレード１に塗布した感圧接着剤は図面の都合上示さない。
【００２１】
回転軸５にフランジ２ａを一体で持つスリーブ８を挿入し、次にナット７により回転軸５に固定する。そして、剥離シート２０ａ、２０ｂを外して円盤状ブレード１をスリーブ８に沿って挿入し、フランジ２ａに押し付け、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、フランジナット４によりスリーブ８に固定する。円盤状ブレード１は、フランジ２ａ、２ｂに挟まれ、圧力が加えられるので、感圧接着剤１９ａ、１９ｂによりフランジ２ａ、２ｂと接合される。
【００２２】
前記チタン製のフランジ２ａ、２ｂの各々に８個のスリット１２を設けられている。そして、フランジ２ａ、２ｂの外側表面には、スリット１２より外周部に円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂを接合する。圧電セラミック３ａ、３ｂの板厚方向の両側には銀電極が設けられている。また、分極方向は板厚方向である。そして、片側からのみ配線できるように折り返し電極１７と無電極部１８が設けられている。ブレード１と接するフランジ２ａ、２ｂの内側にはリング状の突起１３ａ、１３ｂを設けている。
【００２３】
ケース１４に固定側のロータリートランス６ｂに取り付ける。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。
【００２４】
回転側のロータリートランス６ａとフランジ２ａ、２ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂの電極とをリード線１５により接続する。
【００２５】
次に上記の円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを使用した切断装置の運転方法について同じく図６の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂに図示しない超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂを接合して構成したフランジ２ａ、２ｂに径方向の拡がり振動が励起される。
【００２６】
フランジ２ａ、２ｂと感圧接着剤１９ａ、１９ｂで接着された円盤状のブレード１に超音波振動が伝播される。ここで、フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１をフランジナット４の圧力だけで固定したとき、フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面にグリースを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加えたとき、そしてフランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加えたときの円盤状のブレード１の超音波振動の比較を述べる。
【００２７】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１をフランジナット４で締め付け、駆動周波数２７．３８ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、大きい騒音が発生し、円盤状のブレード１は不安定な振動を発生したので、円盤状のブレード１の超音波振動を測定できなかった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００２８】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面にグリースを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加え、駆動周波数２７．３７ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、円盤状のブレード１の外周部において径方向に約３．０μｍ、回転軸方向に０．７２μｍの振動変位があった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００２９】
両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗った円盤状のブレード１をフランジ２ａ、２ｂで挟み、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加え、円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを接着した状態において、駆動周波数２７．４４ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、円盤状のブレード１の外周部において径方向に約３．６μｍ、回転軸方向に０．６９μｍの振動変位があった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００３０】
円盤状のブレード１の好ましい超音波振動は、切断方向と同じ径方向の振動モードが好ましく、軸方向の振動はワークにチッピングなどを発生させるので好ましくないと言われている。したがって、両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗った円盤状のブレード１を持った構成が最も好ましい。
【００３１】
また、グリースを円盤状のブレード１の必要なところに均一な厚さで塗るのは、非常に難しい。これに対して、感圧接着剤は例えば印刷機を用いて必要な所に均一に塗ることができる。
【００３２】
感圧接着剤を両面に塗った円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナット４を緩め、感圧接着剤１９ａ、１９ｂに加えた圧力を無くすることにより接着力を小さくでき、容易に円盤状のブレード１をフランジ２ａ、２ｂから容易に取り外すことができる。
【００３３】
円盤状のブレード１を取り除いたフランジ２ａ、２ｂ面を軽くエチルアルコールなどで拭くことにより、新たな感圧接着剤を両面に塗った円盤状のブレード１を取付けることができるので、通常の切断装置とほぼ同じ切断作業でよい。
【００３４】
スリットより外周部に超音波振動子を接合したフランジは、スリットより外側の超音波振動の拘束はほとんどなく、かつスリットの内側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。また、円盤状のブレードの消耗も小さくなる。
【００３５】
上記のように本発明の切断装置および切断方法は、従来とほぼ同様な装置で、より高速度、より高精度な切断が可能であるため、高精度である切断加工を、従来より安価に提供できる。
【００３６】
本発明の第２の実施の形態について説明する。まず、サポート板部の詳細を図７の正面図、そして図７のＡ−Ａ線で切断した図８の断面図で示す。
【００３７】
アルミ製のサポート板９ａ、９ｂに８個のスリット１２を設ける。そして、サポート板９ａ、９ｂのスリット１２より外周部でかつ、外側表面には円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂをエポキシ樹脂を用いて接合する。
【００３８】
円盤状のブレード１として金属の表面に砥粒を固定したものが用いる。円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。また、円盤状のブレード１の両面に感圧接着剤を塗り、そしてその上に剥離シートを貼る。円盤状のブレード１にもスリットを設けることもできる。
【００３９】
次に上記の円盤状ブレード１、サポート板９ａ、９ｂとフランジ２ａ、２ｂを回転軸５に取付けた構成を図９の断面図で示す。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。ケース１４には固定側のロータリートランス６ｂを取り付ける。その後スリーブ８を回転軸５に押し込み、ナット７で回転軸５に固定支持する。なお、スリーブ８とフランジ２ａは、一体の構成となっている。
【００４０】
サポート板９ａ、剥離シートを取り除いた円盤状のブレード１、サポート板９ｂを圧力を加え接着して一体化した後、スリーブ８に沿って挿入し、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、さらにフランジナット４によりスリーブ８に固定する。サポート板９ａ、剥離シートを取り除いた感圧接着剤を塗った円盤状のブレード１、サポート板９ｂは、フランジナットによる圧力によりさらに接着が高められる。
【００４１】
サポート板９ａ、９ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂの電極と回転側のロータリートランス６ａをリード線１５により接続する。
【００４２】
次に上記の円盤状ブレード１、サポート板９ａ、９ｂ取り付けた切断装置の運転方法について同じく図９の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂに超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂを接合して構成したサポート板９ａ、９ｂに径方向の拡がり振動が励起される。サポート板９ａ、９ｂと感圧接着剤１９ａ、１９ｂにより接合された円盤状ブレード１に超音波振動が伝播する。
【００４３】
サポート板９ａ、９ｂに設けられたスリット１２の効果により、スリット１２より外周部はほぼ拘束なく振動することができるので、大きな振動変位を得ることができる。サポート板９ａ、９ｂと円盤状のブレード１は、感圧接着剤１９ａ、１９ｂにより一体化されているため、円盤状のブレード１にも径方向の拡がり振動が励起される。
【００４４】
スリット１２より外周部のサポート板９ａ、９ｂと円盤状のブレード１の径方向の拡がり振動モードを励起する固有振動数の周波数の電圧を圧電セラミック３ａ、３ｂに印加することにより、１００Ｖ以下の低い電圧でブレードの先端部に数ミクロン程度の振動変位を容易に励起できる。また、スリット１２より内周部のサポート板９ａ、９ｂには、ほとんど超音波振動が伝播しない。このため、回転軸には、ほとんど振動が伝播することがないので回転軸と回転軸を回転自在に支持する軸受けの損傷の恐れほとんどない。
【００４５】
上記の構成によれば従来の円盤状のブレードに感圧接着剤を両面に塗布することによりそのまま用いることができるので、特に改めてブレードを特別に製作する必要がない。
【００４６】
また、円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナットを緩め取り去る。さらにフランジ２ａ、２ｂを取り去ることで円盤状のブレード１の感圧接着剤１９ａ、１９ｂに加えた圧力を無くする。このことにより感圧接着剤１９ａ、１９ｂの接着力を小さくすることができ、容易に円盤状のブレード１をサポート板９ａ、９ｂから容易に取り外すことができる。したがって、サポート板９ａ、９ｂを再使用できるので、切断コストを大幅に下げることができる。
【００４７】
さらに円盤状のブレード１とスリット１２より外周部のサポート板９ａ、９ｂが主に振動するだけなので、他の部分には振動が伝播することが少ないため、不要な振動ロスがほとんどないので小さな電力で必要な大きさの振動を励起させることができる。したがって、ブレードの温度の上昇を小さくできるので、加工精度を向上させることができる。
【００４８】
上記のように、ブレードおよびスリットより外周部のサポート板にだけほとんどの振動を閉じ込めることができることにより加工精度の高い、信頼性の高い切断装置を提供できる。そして、サポート板を再使用できるので大幅に切断コストを小さくすることができる。
【００４９】
本発明の第３の実施の形態について断面図１０、平面図１１を用いて説明する。
【００５０】
断面図１０に用いる円盤状のブレード１について平面図１１を用いて説明する。円盤状のブレード１として基板の表面に砥粒を固定したものが用いる。円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。また、円盤状のブレード１の両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シートを貼る。
【００５１】
次に上記の円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを回転軸５に取付けた構成を図１０の断面図で示す。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。ケース１４には固定側のロータリートランス６ｂを取り付ける。その後スリーブ８を回転軸５に押し込み、ナット７で回転軸５に固定支持する。なお、スリーブ８とフランジ２ａは、一体の構成となっている。
【００５２】
剥離シートを取り除いた円盤状のブレード１をスリーブ８に沿って挿入し、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、さらにフランジナット４によりスリーブ８に固定する。剥離シートを取り除いた感圧接着剤を塗った円盤状のブレード１、フランジ２ａ、２ｂは、フランジナット４による圧力により接着される。
【００５３】
フランジ２ａにはエポキシ樹脂により円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂが接合されている。フランジ２ｂにはエポキシ樹脂により円環状の圧電セラミック３ｃ、３ｄが接合されている。
【００５４】
フランジ２ａ、２ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電極と回転側のロータリートランス６ａをリード線により接続する。
【００５５】
次に上記の円盤状ブレード１を取り付けた切断装置の運転方法について同じく図１０の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを接合して構成したフランジ２ａ、２ｂに図中に矢印で示す径方向振動が励起される。なお、図中の点は円状の振動の節を表している。フランジ２ａ、２ｂと感圧接着剤により接合された円盤状のブレード１に伝播する。
【００５６】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１に円状の振動の節を持つ径方向振動モードを励起する固有振動数の周波数の電圧を圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに印加することにより、１００Ｖ以下の低い電圧でブレードの先端部に数ミクロン程度の振動変位を容易に励起できる。また、この振動モードは円盤状のブレード１の直径が大きくなっても固有振動数を２０ＫＨｚから１００ＫＨｚの間に容易に設計できるので、直径が１００ｍｍ以上の円盤状のブレード１に適する。
【００５７】
また、回転軸５には、ほとんど振動が伝播することがないので回転軸５と回転軸５を回転自在に支持する軸受けの損傷の恐れほとんどない。
【００５８】
上記の構成によれば従来の円盤状のブレードに感圧接着剤を両面に塗布することによりそのまま用いることができるので、特に改めてブレードを特別に製作する必要がない。
【００５９】
また、円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナットを緩め取り去る。さらにフランジ２ｂを取り去ることで円盤状のブレード１の感圧接着剤に加えた圧力を無くする。このことにより感圧接着剤の接着力を小さくすることができ、容易に円盤状のブレード１を容易に取り外すことができる。したがって、フランジ２ｂを再使用できるので、切断コストを大幅に下げることができる。
【００６０】
さらに円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂが主に振動するだけなので、他の部分には振動が伝播することが少ないため、不要な振動ロスがほとんどないので小さな電力で必要な大きさの振動を励起させることができる。したがって、ブレードの温度の上昇を小さくできるので、加工精度を向上させることができる。
【００６１】
上記のように、ブレードおよびフランジ２ａ、２ｂにだけほとんどの振動を閉じ込めることができることにより加工精度の高い、信頼性の高い切断装置を提供できる。そして、フランジ２ｂを再使用できるので大幅に切断コストを小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の円盤状のブレードおよび切断装置は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の切断装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１の切断装置の側面図である。
【図３】本発明の第１の構成の円盤状のブレードを示す正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】本発明の第１の構成の円盤状のブレードを切断装置に用いた平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図７】本発明の第２の構成に用いるサポート板を示す正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図９】本発明の第２の構成の円盤状のブレードとサポート板を切断装置に用いた断面図である。
【図１０】本発明の第３の構成の円盤状のブレードとフランジを切断装置に用いた断面図である。
【図１１】本発明の第３の構成に用いた円盤状のブレードを示す正面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ブレード
２ フランジ
３ 圧電セラミック
４ フランジナット
５ 回転軸
６ ロータリートランス
７ ナット
８ スリーブ
９ サポート板
１０ 切断装置
１１ 回転駆動装置
１２ スリット
１３ 突起
１４ ケース
１５ リード線
１６ 超音波電源
１７ 折り返し電極
１８ 無電極部
１９ 感圧接着剤
２０ 剥離シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる円盤状のブレードを持つ切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、シリコン、サファイア、炭化珪素、希土類磁石材料もしくは超硬金属などの硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物を切断あるいは溝入れするために、円盤状のブレードを備えた切断装置が一般的に用いられている。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載の従来の切断装置５の構成例を示す正面図であり、そして図２は、図１の切断装置１０の側面図である。図１及び図２に示す切断装置１０は、回転駆動装置１１の回転軸５に取付けられた第一のフランジ２ａ、円盤状のブレード１、及び第二のフランジ２ｂ、そしてこれらのフランジ２ａ、２ｂによりブレード１を締め付け固定するためのナット７から構成されている。そして切断装置１０の回転駆動装置１１を作動させて円盤状のブレード１を回転させながら、加工対象物を切断あるいは溝入れを行う。
【０００４】
一方、工作機械のバイトなどの工具に超音波振動を付与しながら加工対象物を切削する方法は知られている。このような切削方法は、超音波切削加工と呼ばれており、非特許文献１に詳しく記載されている。超音波切削加工は、加工対象物と工具との摩擦抵抗が小さくなるために、加工面の熱歪みが低減され、加工精度が高くなり、そして切削工具の寿命が長くなるなどの利点を有している。
【０００５】
特許文献２には、円盤状のブレードを回転させる回転軸に超音波振動子が付設された構成の切断装置が開示されている。この切断装置は、円盤状のブレードを回転させ、かつ超音波振動子にて発生させた超音波振動を、回転軸を介して円盤状のブレードに付与しながら、ブレードの外縁端部にて加工対象物を切断する。この切断装置のブレードは、円盤状の振動伝達方向変換器とナットとにより締め付けられた状態で回転軸の先端に固定される。回転軸に付設された超音波振動子は、回転軸の長さ方向に振動する超音波振動を発生させ、この超音波振動は、振動伝達方向変換器によりブレードの径を拡縮させる方向に振動する超音波振動へと変換され、ブレードに付与される。超音波振動の伝達方向を変換するため、回転軸や振動伝達方向変換器は、有限要素法などによる数値計算により所定の形状に設計される。
【特許文献１】特開平８−１２７０２３公報
【特許文献２】特開２０００−２１０９２８公報
【非特許文献１】超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善株式会社、平成１１年８月、ｐ６７９−６８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献２に記載の切断装置においては、ブレードに付与する超音波振動の振動方向や振動数などを変更する場合には、有限要素法などによる数値計算を再度行って回転軸や振動伝達方向変換器の形状を設計し直す必要がある。また、この切断装置は、回転軸に超音波振動子を取り付けているため回転軸が超音波振動するので軸受にも超音波振動が伝播し、軸受は破損の恐れが生ずる。また回転軸および軸受に異常な磨耗が発生したり、磨耗が大きくなる恐れがある。さらに、回転軸の直径とほぼ等しい超音波振動子を回転軸に接合するため、重量が増加して、慣性が大きくなり高速回転には不適な構成になる。さらに、回転軸に接合された超音波振動子の形状の誤差、重量のアンバランスにより回転が不安定になり、回転装置が故障し、加工精度が低下する。またこれらを回転軸に取付けにために従来より困難な調整作業が必要になる。
【０００７】
本発明の目的はまた、優れた切断性能を安定して示し、切断コストが安価であり、かつ設計が容易な切断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、超音波振動を円盤状のブレードに付加して被対象物を切断するフランジ持つ切断装置において、円盤状のブレードに予め接着剤を塗布するものである。
【０００９】
本発明はまた、円盤状のブレードを固定保持するためのフランジが超音波振動子を有し、かつ前記フランジにスリットが設けられていること、そして、ブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤を感圧接着剤とするものである。
【００１０】
本発明はまた、前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すものとすることである。
【００１１】
本発明はまた、円盤状のブレードを支持するためのサポート板が超音波振動子を有し、かつ前記サポート板にスリットが設けられていること、そしてブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤を感圧接着剤とするものである。
【００１２】
本発明はまた、前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すものとすることである。
【発明の効果】
【００１３】
超音波振動子を接合した、振動の節円を持つフランジは、外側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。
【００１４】
スリットより外周部に超音波振動子を接合したサポータ板またはフランジは、スリットより外側の超音波振動の拘束はほとんどなく、かつスリットの内側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。
【００１５】
また、円盤状のブレードに感圧接着剤層を設け、そして前記感圧接着剤層の表面に剥離シートを貼る。超音波振動子を接合したサポータ板またはフランジに、円盤状のブレードの剥離シートを外し、円盤状のブレードに塗布した感圧接着剤により接着固定する。この感圧接着剤により、サポータ板またはフランジの超音波振動が円盤状のブレードに効率よく伝播する。また、接着剤が感圧接着剤であると、円盤状のブレードの交換も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施の形態について説明する。まず、円盤状のブレード１の詳細を図３の正面図、そして図３のＡ−Ａ線で切断した図４の断面図で示す。
【００１７】
円盤状のブレード１として円盤状の基板の表面に砥粒を固定したものを用いる。前記円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。
【００１８】
円盤状のブレード１のフランジ２ａ、２ｂと接触する面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シート２０ａ、２０ｂを貼る。感圧接着剤１９ａ、１９ｂとしては、例えば、エチレンー酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、合成ゴム系樹脂、天然ゴム系樹脂等が挙げられ、中でもガラス転移点−１００℃〜０℃のものが好ましい。ここで用いた感圧接着剤は、特許文献３に詳しく記述されている。
【特許文献３】特開平７−５２２８５公報
【００１９】
上記円盤状のブレード１に約３０μｍの厚さで塗布した感圧接着剤１９ａ、１９ｂは、フランジ２ａ、２ｂによる圧力が加わった時のみ接着性を示す。また、感圧接着剤１９ａ、１９ｂの塗布厚さは、５μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。５μｍ未満では塗布ムラが生じる虞があり、１００μｍ以上では円盤状のブレード１に回転軸方向の振動が発生する虞が生じる。
【００２０】
次に、図３、図４に示した円盤状ブレード１を回転軸５に取り付けた正面図を図５に、そして図５のＡ−Ａ線で切断した図６の断面図で示す。ここでは、円盤状ブレード１に塗布した感圧接着剤は図面の都合上示さない。
【００２１】
回転軸５にフランジ２ａを一体で持つスリーブ８を挿入し、次にナット７により回転軸５に固定する。そして、剥離シート２０ａ、２０ｂを外して円盤状ブレード１をスリーブ８に沿って挿入し、フランジ２ａに押し付け、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、フランジナット４によりスリーブ８に固定する。円盤状ブレード１は、フランジ２ａ、２ｂに挟まれ、圧力が加えられるので、感圧接着剤１９ａ、１９ｂによりフランジ２ａ、２ｂと接合される。
【００２２】
前記チタン製のフランジ２ａ、２ｂの各々に８個のスリット１２を設けられている。そして、フランジ２ａ、２ｂの外側表面には、スリット１２より外周部に円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂを接合する。圧電セラミック３ａ、３ｂの板厚方向の両側には銀電極が設けられている。また、分極方向は板厚方向である。そして、片側からのみ配線できるように折り返し電極１７と無電極部１８が設けられている。ブレード１と接するフランジ２ａ、２ｂの内側にはリング状の突起１３ａ、１３ｂを設けている。
【００２３】
ケース１４に固定側のロータリートランス６ｂに取り付ける。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。
【００２４】
回転側のロータリートランス６ａとフランジ２ａ、２ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂの電極とをリード線１５により接続する。
【００２５】
次に上記の円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを使用した切断装置の運転方法について同じく図６の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂに図示しない超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂを接合して構成したフランジ２ａ、２ｂに径方向の拡がり振動が励起される。
【００２６】
フランジ２ａ、２ｂと感圧接着剤１９ａ、１９ｂで接着された円盤状のブレード１に超音波振動が伝播される。ここで、フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１をフランジナット４の圧力だけで固定したとき、フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面にグリースを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加えたとき、そしてフランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加えたときの円盤状のブレード１の超音波振動の比較を述べる。
【００２７】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１をフランジナット４で締め付け、駆動周波数２７．３８ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、大きい騒音が発生し、円盤状のブレード１は不安定な振動を発生したので、円盤状のブレード１の超音波振動を測定できなかった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００２８】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１の接触面にグリースを塗り、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加え、駆動周波数２７．３７ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、円盤状のブレード１の外周部において径方向に約３．０μｍ、回転軸方向に０．７２μｍの振動変位があった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００２９】
両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗った円盤状のブレード１をフランジ２ａ、２ｂで挟み、フランジナット４を締め付けることにより圧力を加え、円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを接着した状態において、駆動周波数２７．４４ＫＨｚ、電圧７０Ｖｐ−ｐの条件で圧電セラミック３ａ、３ｂに電圧を印加したところ、円盤状のブレード１の外周部において径方向に約３．６μｍ、回転軸方向に０．６９μｍの振動変位があった。ここでの駆動周波数は、円盤状のブレード１のほぼ固有振動数である。
【００３０】
円盤状のブレード１の好ましい超音波振動は、切断方向と同じ径方向の振動モードが好ましく、軸方向の振動はワークにチッピングなどを発生させるので好ましくないと言われている。したがって、両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗った円盤状のブレード１を持った構成が最も好ましい。
【００３１】
また、グリースを円盤状のブレード１の必要なところに均一な厚さで塗るのは、非常に難しい。これに対して、感圧接着剤は例えば印刷機を用いて必要な所に均一に塗ることができる。
【００３２】
感圧接着剤を両面に塗った円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナット４を緩め、感圧接着剤１９ａ、１９ｂに加えた圧力を無くすることにより接着力を小さくでき、容易に円盤状のブレード１をフランジ２ａ、２ｂから容易に取り外すことができる。
【００３３】
円盤状のブレード１を取り除いたフランジ２ａ、２ｂ面を軽くエチルアルコールなどで拭くことにより、新たな感圧接着剤を両面に塗った円盤状のブレード１を取付けることができるので、通常の切断装置とほぼ同じ切断作業でよい。
【００３４】
スリットより外周部に超音波振動子を接合したフランジは、スリットより外側の超音波振動の拘束はほとんどなく、かつスリットの内側に超音波振動をほとんど伝播させない。このため、回転軸に伝播する超音波振動が小さくなるため、回転軸を回転自在に支持する軸受けを損傷させることはほとんどない。また回転軸などに不要な超音波振動を励起する必要がないので、超音波駆動源に与える電力を小さくできるので、不要な発熱が抑制されため、高速度、高精度な切断が可能となる。また、円盤状のブレードの消耗も小さくなる。
【００３５】
上記のように本発明の切断装置および切断方法は、従来とほぼ同様な装置で、より高速度、より高精度な切断が可能であるため、高精度である切断加工を、従来より安価に提供できる。
【００３６】
本発明の第２の実施の形態について説明する。まず、サポート板部の詳細を図７の正面図、そして図７のＡ−Ａ線で切断した図８の断面図で示す。
【００３７】
アルミ製のサポート板９ａ、９ｂに８個のスリット１２を設ける。そして、サポート板９ａ、９ｂのスリット１２より外周部でかつ、外側表面には円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂをエポキシ樹脂を用いて接合する。
【００３８】
円盤状のブレード１として金属の表面に砥粒を固定したものが用いる。円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。また、円盤状のブレード１の両面に感圧接着剤を塗り、そしてその上に剥離シートを貼る。円盤状のブレード１にもスリットを設けることもできる。
【００３９】
次に上記の円盤状ブレード１、サポート板９ａ、９ｂとフランジ２ａ、２ｂを回転軸５に取付けた構成を図９の断面図で示す。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。ケース１４には固定側のロータリートランス６ｂを取り付ける。その後スリーブ８を回転軸５に押し込み、ナット７で回転軸５に固定支持する。なお、スリーブ８とフランジ２ａは、一体の構成となっている。
【００４０】
サポート板９ａ、剥離シートを取り除いた円盤状のブレード１、サポート板９ｂを圧力を加え接着して一体化した後、スリーブ８に沿って挿入し、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、さらにフランジナット４によりスリーブ８に固定する。サポート板９ａ、剥離シートを取り除いた感圧接着剤を塗った円盤状のブレード１、サポート板９ｂは、フランジナットによる圧力によりさらに接着が高められる。
【００４１】
サポート板９ａ、９ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂの電極と回転側のロータリートランス６ａをリード線１５により接続する。
【００４２】
次に上記の円盤状ブレード１、サポート板９ａ、９ｂ取り付けた切断装置の運転方法について同じく図９の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂに超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂを接合して構成したサポート板９ａ、９ｂに径方向の拡がり振動が励起される。サポート板９ａ、９ｂと感圧接着剤１９ａ、１９ｂにより接合された円盤状ブレード１に超音波振動が伝播する。
【００４３】
サポート板９ａ、９ｂに設けられたスリット１２の効果により、スリット１２より外周部はほぼ拘束なく振動することができるので、大きな振動変位を得ることができる。サポート板９ａ、９ｂと円盤状のブレード１は、感圧接着剤１９ａ、１９ｂにより一体化されているため、円盤状のブレード１にも径方向の拡がり振動が励起される。
【００４４】
スリット１２より外周部のサポート板９ａ、９ｂと円盤状のブレード１の径方向の拡がり振動モードを励起する固有振動数の周波数の電圧を圧電セラミック３ａ、３ｂに印加することにより、１００Ｖ以下の低い電圧でブレードの先端部に数ミクロン程度の振動変位を容易に励起できる。また、スリット１２より内周部のサポート板９ａ、９ｂには、ほとんど超音波振動が伝播しない。このため、回転軸には、ほとんど振動が伝播することがないので回転軸と回転軸を回転自在に支持する軸受けの損傷の恐れほとんどない。
【００４５】
上記の構成によれば従来の円盤状のブレードに感圧接着剤を両面に塗布することによりそのまま用いることができるので、特に改めてブレードを特別に製作する必要がない。
【００４６】
また、円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナットを緩め取り去る。さらにフランジ２ａ、２ｂを取り去ることで円盤状のブレード１の感圧接着剤１９ａ、１９ｂに加えた圧力を無くする。このことにより感圧接着剤１９ａ、１９ｂの接着力を小さくすることができ、容易に円盤状のブレード１をサポート板９ａ、９ｂから容易に取り外すことができる。したがって、サポート板９ａ、９ｂを再使用できるので、切断コストを大幅に下げることができる。
【００４７】
さらに円盤状のブレード１とスリット１２より外周部のサポート板９ａ、９ｂが主に振動するだけなので、他の部分には振動が伝播することが少ないため、不要な振動ロスがほとんどないので小さな電力で必要な大きさの振動を励起させることができる。したがって、ブレードの温度の上昇を小さくできるので、加工精度を向上させることができる。
【００４８】
上記のように、ブレードおよびスリットより外周部のサポート板にだけほとんどの振動を閉じ込めることができることにより加工精度の高い、信頼性の高い切断装置を提供できる。そして、サポート板を再使用できるので大幅に切断コストを小さくすることができる。
【００４９】
本発明の第３の実施の形態について断面図１０、平面図１１を用いて説明する。
【００５０】
断面図１０に用いる円盤状のブレード１について平面図１１を用いて説明する。円盤状のブレード１として基板の表面に砥粒を固定したものが用いる。円盤状の基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属が挙がられる。また、円盤状のブレード１の両面に感圧接着剤１９ａ、１９ｂを塗り、そしてその上に剥離シートを貼る。
【００５１】
次に上記の円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂを回転軸５に取付けた構成を図１０の断面図で示す。スリーブ８に回転側のロータリートランス６ａを図示しないネジにより取付ける。ケース１４には固定側のロータリートランス６ｂを取り付ける。その後スリーブ８を回転軸５に押し込み、ナット７で回転軸５に固定支持する。なお、スリーブ８とフランジ２ａは、一体の構成となっている。
【００５２】
剥離シートを取り除いた円盤状のブレード１をスリーブ８に沿って挿入し、さらに外側フランジ２ｂをスリーブ８に沿って挿入し、さらにフランジナット４によりスリーブ８に固定する。剥離シートを取り除いた感圧接着剤を塗った円盤状のブレード１、フランジ２ａ、２ｂは、フランジナット４による圧力により接着される。
【００５３】
フランジ２ａにはエポキシ樹脂により円環状の圧電セラミック３ａ、３ｂが接合されている。フランジ２ｂにはエポキシ樹脂により円環状の圧電セラミック３ｃ、３ｄが接合されている。
【００５４】
フランジ２ａ、２ｂに接合した圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電極と回転側のロータリートランス６ａをリード線により接続する。
【００５５】
次に上記の円盤状ブレード１を取り付けた切断装置の運転方法について同じく図１０の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸５を回転させる。次にロータリートランス６ａ、６ｂを介してリング状の圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを接合して構成したフランジ２ａ、２ｂに図中に矢印で示す径方向振動が励起される。なお、図中の点は円状の振動の節を表している。フランジ２ａ、２ｂと感圧接着剤により接合された円盤状のブレード１に伝播する。
【００５６】
フランジ２ａ、２ｂと円盤状のブレード１に円状の振動の節を持つ径方向振動モードを励起する固有振動数の周波数の電圧を圧電セラミック３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに印加することにより、１００Ｖ以下の低い電圧でブレードの先端部に数ミクロン程度の振動変位を容易に励起できる。また、この振動モードは円盤状のブレード１の直径が大きくなっても固有振動数を２０ＫＨｚから１００ＫＨｚの間に容易に設計できるので、直径が１００ｍｍ以上の円盤状のブレード１に適する。
【００５７】
また、回転軸５には、ほとんど振動が伝播することがないので回転軸５と回転軸５を回転自在に支持する軸受けの損傷の恐れほとんどない。
【００５８】
上記の構成によれば従来の円盤状のブレードに感圧接着剤を両面に塗布することによりそのまま用いることができるので、特に改めてブレードを特別に製作する必要がない。
【００５９】
また、円盤状のブレード１が消耗または破損して、交換が必要なときは、フランジナットを緩め取り去る。さらにフランジ２ｂを取り去ることで円盤状のブレード１の感圧接着剤に加えた圧力を無くする。このことにより感圧接着剤の接着力を小さくすることができ、容易に円盤状のブレード１を容易に取り外すことができる。したがって、フランジ２ｂを再使用できるので、切断コストを大幅に下げることができる。
【００６０】
さらに円盤状のブレード１とフランジ２ａ、２ｂが主に振動するだけなので、他の部分には振動が伝播することが少ないため、不要な振動ロスがほとんどないので小さな電力で必要な大きさの振動を励起させることができる。したがって、ブレードの温度の上昇を小さくできるので、加工精度を向上させることができる。
【００６１】
上記のように、ブレードおよびフランジ２ａ、２ｂにだけほとんどの振動を閉じ込めることができることにより加工精度の高い、信頼性の高い切断装置を提供できる。そして、フランジ２ｂを再使用できるので大幅に切断コストを小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の円盤状のブレードおよび切断装置は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の切断装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１の切断装置の側面図である。
【図３】本発明の第１の構成の円盤状のブレードを示す正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】本発明の第１の構成の円盤状のブレードを切断装置に用いた平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図７】本発明の第２の構成に用いるサポート板を示す正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図９】本発明の第２の構成の円盤状のブレードとサポート板を切断装置に用いた断面図である。
【図１０】本発明の第３の構成の円盤状のブレードとフランジを切断装置に用いた断面図である。
【図１１】本発明の第３の構成に用いた円盤状のブレードを示す正面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ブレード
２ フランジ
３ 圧電セラミック
４ フランジナット
５ 回転軸
６ ロータリートランス
７ ナット
８ スリーブ
９ サポート板
１０ 切断装置
１１ 回転駆動装置
１２ スリット
１３ 突起
１４ ケース
１５ リード線
１６ 超音波電源
１７ 折り返し電極
１８ 無電極部
１９ 感圧接着剤
２０ 剥離シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を円盤状のブレードに付加して被対象物を切断するフランジ持つ切断装置において、円盤状のブレードに予め接着剤を塗布していることを特徴とする。
【請求項２】
円盤状のブレードを固定保持するためのフランジが超音波振動子を有し、かつ前記フランジにスリットが設けられていること、そして、ブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤が感圧接着剤であることを特徴とする請求項１の切断装置。
【請求項３】
前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すことを特徴とする請求項２の切断装置。
【請求項４】
円盤状のブレードを支持するためのサポート板が超音波振動子を有し、かつ前記サポート板にスリットが設けられていること、そしてブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤が感圧接着剤であることを特徴とする請求項１の切断装置。
【請求項５】
前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すことを特徴とする請求項４の切断装置。
【請求項１】
超音波振動を円盤状のブレードに付加して被対象物を切断するフランジ持つ切断装置において、円盤状のブレードに予め接着剤を塗布していることを特徴とする。
【請求項２】
円盤状のブレードを固定保持するためのフランジが超音波振動子を有し、かつ前記フランジにスリットが設けられていること、そして、ブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤が感圧接着剤であることを特徴とする請求項１の切断装置。
【請求項３】
前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すことを特徴とする請求項２の切断装置。
【請求項４】
円盤状のブレードを支持するためのサポート板が超音波振動子を有し、かつ前記サポート板にスリットが設けられていること、そしてブレードの両面に接着剤を設け、かつ接着剤が感圧接着剤であることを特徴とする請求項１の切断装置。
【請求項５】
前記ブレードの両面に塗布した接着剤の表面に剥離シートを持ち、使用する直前に剥離シートを外すことを特徴とする請求項４の切断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５８２５８（Ｐ２０１０−５８２５８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５６８３１（Ｐ２００８−２５６８３１）
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（５００２２２０２１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（５００２２２０２１）
【Ｆターム（参考）】
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