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具有圆盘状的切断刀具的切断工具以及切断装置.pdf

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具有 圆盘 切断 刀具 工具 以及 装置
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摘要
申请专利号:

CN200580051076.6

申请日:

2005.12.27

公开号:

CN101223013A

公开日:

2008.07.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 专利权的转移IPC(主分类):B28D 1/24登记生效日:20170106变更事项:专利权人变更前权利人:大西一正变更后权利人:优威富有限公司变更事项:地址变更前权利人:日本长冈市变更后权利人:日本新泻县长冈市|||授权|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: B28D1/24; B24B27/06 主分类号: B28D1/24
申请人: 大西一正
发明人: 大西一正
地址: 日本长冈市
优?#28909;ǎ?/td> 2005.5.23 JP 178517/2005
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 温大鹏
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法律状态
申请(专利)号:

CN200580051076.6

授权公告号:

|||101223013B||||||

法律状态公告日:

2017.01.25|||2011.06.08|||2008.09.10|||2008.07.16

法律状态类型:

专利申请权、专利权的转移|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种切断工具(20),包括:中央具有透孔(21)的圆盘状的切断刀具(22);在切断刀具(22)的两表面的各自上与切断刀具(22)同轴地配置固定的圆环状的刚性板(23);以及与刚性板(23)的各个外侧表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与刚性板同轴地配置固定的、具有比刚性板(23)的外径小的外径的圆环状的超声波振子(24),该切断刀具(20)能够与使用的切断刀具的厚度无关地以高精度将加工对象物切断或者开槽。

权利要求书

权利要求书
1.  一种切断工具,其特征在于,包括:中央具有透孔的圆盘状的切断刀具;在该切断刀具的两表面的各自上与该切断刀具同轴地配置固定的圆环状的刚性板;以及与该刚性板的各个外侧表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与该刚性板同轴地配置固定的、具有比该刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子。

2.  如权利要求1所述的切断工具,其特征在于,切断刀具的厚度在1mm以下。

3.  如权利要求1所述的切断工具,其特征在于,各个刚性板具有外径的10%以下的厚度。

4.  如权利要求1所述的切断工具,其特征在于,各个刚性板的比上述超声波振子还靠外侧的表面由树脂材料层覆盖。

5.  如权利要求1所述的切断工具,其特征在于,各个刚性板,在其外周缘部具有与超声波振子的外周?#20992;?#37096;接触的环状的厚壁部。

6.  如权利要求1所述的切断工具,其特征在于,圆盘状切断刀具与配置在其两侧的刚性板以及超声波振子利用在该切断刀具的透孔的周缘所装备的束缚机构而相互结合固定。

7.  一种切断装置,其特征在于,具有:轴承;可旋转地支承在该轴承上的具有分别放射状地扩开的一对凸缘的旋转轴;切断工具,该切断工具具有固定在该旋转轴的周围而中央具有透孔的圆盘状的切断刀具、在该切断刀具的两表面的各自上与该切断刀具同轴地配置固定的圆环状的刚性板、以及与该刚性板的各个外侧表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与该刚性板同轴地配置固定的具有比该刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子,?#20197;?#21508;个刚性板的外侧周边的区域被上述一对凸缘支承;以及与各个该超声波振子电气连接的电源。

8.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,切断刀具的厚度在1mm以下。

9.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,各个刚性板具有外径的10%以下的厚度。

10.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,各个刚性板的比上述超声波振子还靠外侧的表面由树脂材料层覆盖。

11.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,各个刚性板,在其外周缘部具有与超声波振子的外周?#20992;?#37096;接触的环状的厚壁部。

12.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,具有包括固定在上述轴承上的电力供给单元、和固定在上述旋转轴上的电力接收单元的旋转变压器,而且,上述电源经由该旋转变压器与各个超声波振子电气地连接。

13.  如权利要求7所述的切断装置,其特征在于,一对凸缘经由各个树脂材料层而支承切断工具。

14.  一种超声波振动提供工具,其特征在于,包括:中央分别具有透孔的一对圆环状的刚性板;以及与各个刚性板的一方的表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与刚性板同轴地配置固定的、具有比该刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子。

15.  如权利要求14所述的超声波振动提供工具,其特征在于,各个刚性板具有外径的10%以下的厚度。

16.  如权利要求14所述的超声波振动提供工具,其特征在于,各个刚性板的比上述超声波振子还靠外侧的表面由树脂材料层覆盖。

17.  如权利要求14所述的超声波振动提供工具,其特征在于,各个刚性板,在其外周缘部具有与超声波振子的外周?#20992;?#37096;接触的环状的厚壁部。

说明书

说明书具有圆盘状的切断刀具的切断工具以及切断装置
技术领域
本发明涉及能够有利地用于由?#22278;?#29827;、硅、氮化硅为代表的硬且脆的材料形成的加工对象物的切断或者开槽的、具有圆盘状的切断刀具的切断工具以及切断装置。
背景技术
为了将由?#22278;?#29827;、硅、氮化硅为代表的硬且脆的材料形成的加工对象物切断或者开槽,使用具有圆盘状的切断刀具来作为切断工具的切断装置。在该切断装置中,一边令圆盘状的切断刀具旋转,一边令刀具的外周?#20992;?#37096;的刃尖与加工对象物接触,由?#31169;?#34892;加工对象物的切断或者开槽。
在使用这样的切断装置而将例如硅晶片切断为多个硅芯片时,要求有高的成品率(切断一张硅晶片而得到的硅芯片的张数)。因此,切断装置使用晶片的切削?#21487;?#30340;厚度薄的切断刀具。此外,在对加工对象物开宽度微细的槽时,也使用厚度薄的切断刀具。
另一方面,公知通过令切断装置的切断刀具在其?#26029;?#19978;进行超声波振动,能够减小切断刀具与加工对象物的摩擦阻力,?#31181;?#30001;于摩擦产生的热导致的加工对象物的变形,所以可以提高将加工对象物切断或者开槽的精度。
图1是表示专利文献1中记载的现有的切断装置的结构例的侧视剖视图。图1的切断装置10包括:旋转驱动装置11;可旋转地支承在驱动装置11的轴承上的旋转轴12;包括安装在旋转轴12的周围的圆盘状的切断刀具14和分别固定在切断刀具的两表面的圆环状的超声波振子15的切断工具17;附设在旋转轴12的顶端的旋转变压器17;以及经由旋转变压器17与各个超声波振子15电气连接的电源18等。
旋转变压器17,包括分别?#19978;?#22280;16a和铁心16b构成的电力供给单元17a、以及电力接收单元17b。而且,旋转变压器17的电力供给单元17a固定在支柱19上,而且,电力接收单元17b固定在旋转轴12的顶端。旋转变压器17,用于在切断或者开槽时将电源18的电能提供给与切断刀具14一起旋转的各个超声波振子15。
而且,该切断装置10所具有的切断工具,各个超声波振子15直接固定在切断刀具14的表面上,能够高效且稳定地将由各个超声波振子15产生的超声波振动提供给切断刀具14,所以稳定地体现出优异的切断性能。
专利文献1:特开2004-291636号公报
图1所示的切断工具能够将由超声波振子产生的超声波振动高效且稳定地提供给切断刀具,所以能够以稳定的高精度将加工对象物切断或者开槽。而且,通过使用厚度薄的切断刀具作为切断工具,能够以高精度且高成品率切断加工对象物,或者以高精度且以微细的宽度对加工对象物开槽。
但是,若使用的切断刀具的厚度薄到一定程度以下(1mm以下,特别在100μm以下),则切断刀具容易在其厚度方向上挠曲,所以受到超声波振动的切断刀具容易不仅仅在其?#26029;?#19978;而?#20197;?#21402;度方向上也发生超声波振动(挠曲振动)。若切断刀具在其厚度方向上发生超声波振动(挠曲振动),则加工对象物以比切断刀具的厚度还大的宽度被切断或者被开槽,所以切断或开槽的精度?#26723;停?#27492;外,存在加工对象物对应于切断刀具的厚度的切削量的比例变大的倾向。进而,切断刀具的刃尖的磨耗量也有变大的倾向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切断工具,能够与使用的切断刀具的厚度无关地以高精度将加工对象物切断或者开槽。
本发明的目的还在于提供一种切断工具,能够有利地用于以高精度且高成品率切断加工对象物,或者以高精度且以微细的宽度将加工对象物开槽。
本发明是一种切断工具,包括:中央具有透孔的圆盘状的切断刀具;在该切断刀具的两表面的各自上与切断刀具同轴地配置固定的圆环状的刚性板;以及与刚性板的各个外侧表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与刚性板同轴地配置固定的、具有比刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子。
另外,本说明书中“切断工具”中,包括部分地切断加工对象物即开槽的用具。此外,在本说明书中,“刚性板的外径”在超声波振子与刚性板的表面相接而配置固定的情况下,指刚性板的两表面中的与超声波振子相接的表面的外径,在超声波振子与刚性板的内周?#20992;?#37096;相接而配置固定的情况下,指刚性板的两表面中外径小的表面的外径。此外,在本说明书中,“超声波振子的外径”,在超声波振子与刚性板的表面相接而配置固定时,是指超声波振子的两表面中的与刚性板相接的表面的外径,在超声波振子与刚性板的内周?#20992;?#37096;相接而配置固定时,是指超声波振子的与刚性板的内侧周缘部相接的部分的外径。
本发明的切断工具的优选方式如下。
(1)切断刀具的厚度在1mm以下。
(2)各个刚性板具有外径的10%以下的厚度。
(3)各个刚性板的比上述超声波振子还靠外侧的表面由树脂材料层覆盖。
(4)各个刚性板,在其外周缘部具有与超声波振子的外周?#20992;?#37096;接触的环状的厚壁部。
(5)圆盘状切断刀具与配置在其两侧的刚性板以及超声波振子利用在切断刀具的透孔周缘装备的束缚机构而相互结合固定。
本发明?#22266;?#20379;一种切断装置,具有:轴承;可旋转地支承在轴承上的具有分别放射状地扩开的一对凸缘的旋转轴;切断工具,该切断工具具有固定在旋转轴的周围而中央具有透孔的圆盘状的切断刀具、在切断刀具的两表面的各自上与切断刀具同轴地配置固定的圆环状的刚性板、以及与刚性板的各个外侧表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与刚性板同轴地配置固定的具有比刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子,?#20197;?#21508;个刚性板的外侧周边的区域被上述一对凸缘支承;以及与各个超声波振子电气连接的电源。另外,本发明中,“切断装置?#24065;?#21253;括部分地切断加工对象物即开槽的装置。
本发明的切断装置的优选方式如下。
(1)具有包括固定在上述轴承上的电力供给单元、和固定在上述旋转轴上的电力接收单元的旋转变压器,而且,上述电源经由该旋转变压器与各个超声波振子电气地连接。
(2)一对凸缘经由各个树脂材料层而支承切断工具。
本发明?#22266;?#20379;一种超声波振动提供工具,包括:中央分别具有透孔的一对圆环状的刚性板;以及与各个刚性板的一方的表面或者内周?#20992;?#37096;相接而与刚性板同轴地配置固定的、具有比刚性板的外径小的外径的圆环状的超声波振子。
本发明的切断工具的切断刀具,由于?#29615;?#21035;配置固定在其两表面上的刚性板加强,所以即便在其厚度较薄的情况下在厚度方向也不易发生超声波振动。因此,本发明的切断工具,能够与使用的切断刀具的厚度无关而以高精度将加工对象物切断或者开槽。进而,本发明的切断工具使用厚度较薄的切断刀具,由此,能够以高精度且高成品率切断加工对象物,或者以高精度且微细的宽度开槽。
附图说明
图1是表示现有技术文献的切断装置的结构例的侧视剖视图。
图2是表示本发明的切断工具的结构例的主视图。
图3是沿图2中的剖面线III-III线切断的切断工具的侧视剖视图。
图4是表示本发明的切断装置的结构例的侧视剖视图。
图5是表示本发明的切断装置的其他结构例的侧视剖视图。其中省略切断装置的电源的表示。
图6是表示本发明的切断装置的另一结构例的侧视剖视图。其中省略切断装置的电源的表示。
图7是表示本发明的切断装置的另一结构例的侧视剖视图。其中省略切断装置的电源的表示。
图8是表示本发明的切断装置的另一结构例的侧视剖视图。其中省略切断装置的电源的表示。
附图标记说明
10...切断装置
11...旋转驱动装置
12...旋转轴
14...切断刀具
15...超声波振子
16a...线圈
16b...铁心
17...旋转变压器
17a...电力供给单元
17b...电力接收单元
18...电源
19...支柱
20、20a、20b、20c、20d...切断工具
21...透孔
22...切断刀具
23...刚性板
23a...厚壁部
23b...突起
24...超声波振子
25...绝缘层
26...树脂材料层
31、32...电气配线
33...支承件
34...螺栓
35...螺母
40...切断装置
41...轴承
42a、42b...凸缘
43...旋转轴
43a...槽
44...电源
45...旋转变压器
45a...电力供给单元
45b...电力接收单元
46a...定子铁心
45b...转子铁心
47a定子线圈
47b...转子线圈
50...切断装置
51...束缚机构
51a...螺栓
51b...螺母
60、70、80...切断装置
具体实施方式
首先,使用附图说明本发明的切断工具。图2是表示本发明的切断工具的结构例的主视图,而且,图3是沿图2中记入的剖面线III-III线切断的切断工具的侧视剖视图。
图2以及图3所示的切断工具20,包括:中央具有透孔21的圆盘状的切断刀具22、在切断刀具22的两表面的各自上与切断刀具22同轴地配置固定的圆环状的刚性板23、以及与各个刚性板23的外侧表面相接而与刚性板23同轴地配置固定的具有比刚性板23的外径小的外径的圆环状的超声波振子24。
作为圆盘状的切断刀具22,能够使用以圆盘锯、或者在圆盘状的基板的表面固定有磨粒的切断刀具为代表的公知的切断刀具。
上述切断刀具中使用的圆盘状的基板由例如铝、铁、或者不锈钢等金属材料形成。
作为磨粒,可以使用例如金刚石粒子、氧化铝粒子、二氧化硅粒子、氧化铁粒子、氧化铬粒子、或者立方晶氮化硼(CBN)粒子等。通常,将磨粒的平均粒径设定为0.1至10μm的范围。
磨粒通过例如将圆盘状的基板在含有磨粒的电镀液中进?#26800;?#38208;处理而固定在圆盘状的基板的表面。磨粒?#37096;?#20351;用粘合剂树脂(例如苯酚甲醛水溶液树脂)而固定在圆盘状的基板的表面上。
刚性板23,例如由以铝合金或钛为代表的金属材料、或者以氧化铝为代表的陶瓷材料形成。刚性板23,例如利用粘结剂而配置固定在切断刀具22的表面上。
若作为该粘结剂使用例如含有?#20154;?#24615;树脂和水溶性蜡的热熔型的粘结?#31890;?#21017;通过将切断工具20浸泡在?#28388;?#20013;即可令固化的粘结剂溶解,所以能够容易地将配置固定有超声波振子24的刚性板23(超声波振动提供工具)从切断刀具22的表面取下。因此,例如能够从由于使用而刃尖被磨耗的切断刀具取下超声波振动提供工具,并将该超声波振动提供工具固定在另外的新的切断刀具的表面而再次使用。即,能够再次使用制造成本高的超声波振子而无需将其废弃。
作为超声波振子24,例如使用在圆环状的压电体的两表面的各自上附设电极层而形成的压电振子。压电元件的电极层的表面优选被具有电气绝缘性的材料覆盖。这是由于能够令压电元件的电极层和与该电极层的表面接触的部件(代表例为刚性板)电气绝缘。超声波振子24,例如使用环氧树脂类的粘结剂而配置固定在刚性板23的表面。
作为压电体的材料的代表例,可以举出锆酸钛酸铅类的压电陶瓷材料。作为电极层的材料的例,可举出银或青铜等金属材料。压电体例如在其厚度方向上被进行分极处理。
而且,通过对各超声波振子24(对用作超声波振子24的压电振子的各电极层)提供电能(例如交流电压),而产生超声波振动。该超声波振动被提供给由刚性板23加强的圆盘状的切断刀具22,切断刀具22进行超声波振动。
切断工具20具有的刚性板23,在切断刀具22的厚度薄时,具有加强切断刀具(不易在其厚度方向上挠曲)的功能。因此,被刚性板23加强了的切断刀具22即便厚度较薄,也不易在厚度方向上发生超声波振动。因此,本发明的切断工具能够与使用的切断刀具的厚度无关地以高精度将加工对象物切断或者开槽。而且,通过将厚度较薄(优选厚度在1mm以下,更优选厚度在100μm以下、5μm以上)的切断刀具用作切断工具,能够以高精度且高成品率切断加工对象物,或者以高精度且微细的宽度将加工对象物开槽。
此外,厚度较薄的切断刀具的刃尖在与加工对象物接触?#27604;?#23574;上容易发生挠曲。若由于与加工对象物的接触,在切断刀具的刃尖处发生挠曲,则例如在将加工对象物切断或者开槽时,在切断面的上端或者槽的上端的边缘上产生缺口(被称作卷刃),难以以足够好的外观将加工对象物切断或者开槽。在本发明的切断工具中,切断刀具由刚性板加强,所以在切断刀具的刃尖与加工对象物接触时在刃尖处不易发生挠曲。因此,本发明的切断工具具有在使用厚度较薄的切断刀具将加工对象物切断或者开槽时不易在加工对象物上发生卷刃的优点。
为了?#31181;?#20999;断刀具的厚度方向的超声波振动,各个刚性板23的厚度(固定有超声波振子24的部分的厚度)在0.1mm以上,优选在0.2mm以上。此外,各个刚性板23优选具有其外径10%以下、1%以上的厚度。这样的形状的刚性板,在提供超声波振动时,由于相比其厚度方向容易在径方向上进行较大的超声波振动,所以切断刀具相比其厚度方向在?#26029;?#19978;进行较大的超声波振动。
刚性板23,优选在其外周缘部上具有与超声波振子24的外周端缘部接触的环状的厚壁部23a。由此,在超声波振子24所产生的超声波振动中,振子24在?#26029;?#25391;动的超声波振动能够经由刚性板23而高效地提供到切断刀具22,能够令切断刀具22相比其厚度方向更大地在?#26029;?#19978;进行超声波振动。
接着,说明本发明的切断装置。图4是表示本发明的切断装置的结构例的侧视剖视图。图4的切断装置40,具有:轴承41;可旋转地支承在轴承41上的具有分别放射状地扩开的一对凸缘42a、42b的旋转轴43;切断工具20,该切断工具20具有固定在旋转轴43的周围而中央具有透孔的圆盘状的切断刀具22、在切断刀具22的两表面的各自上与切断刀具22同轴地配置固定的圆环状的刚性板23、以及与刚性板23的各个外侧表面相接而与刚性板23同轴地配置固定的具有比刚性板23的外径小的外径的圆环状的超声波振子24,?#20197;?#21508;个刚性板23的外侧周边的区域被上述一对凸缘42a、42b支承;以及与各个超声波振子24电气连接的电源44等。图4的切断装置40的切断工具20的结构与图2以及图3所示的切断工具20相同。
另外,图4中,电气地连?#26377;?#36716;变压器45的电力接收单元45b与各个超声波振子24的电气配线32省略该超声波振子侧的一部分而记载。电力接收单元45b?#36879;?#20010;超声波振子24能够使用电气配线32而与例如图1的切断装置10同样地相互电气地连接。
图4的切断装置40是下述装置,即一边向切断工具20的切断刀具22提供由各个超声波振子24产生的超声波振动一边令切断刀具22旋转,令其外周?#20992;?#37096;的刃尖与加工对象物接触,由?#31169;?#34892;加工对象物的切断或者开槽。通常,在将加工对象物切断或者开槽时,向切断刀具与加工对象物的接触面供给磨削液。
切断装置40,由于对被刚性板23、23加强了的切断刀具22提供超声波振动,所以能够与使用的切断刀具的厚度无关地以高精度将加工对象物切断或者开槽。此外,切断装置40,通过将厚度较薄的切断刀具用作切断工具20,能够以高精度以及高成品率切断加工对象物,或者以高精度且微细的宽度将加工对象物开槽。
如图4所示,在切断工具20的各个刚性板23上,固定有具有比刚性板23的外径小的外径的圆环状的超声波振子24。而且,切断工具20在各个刚性板23的外侧周边的区域中被旋转轴43所具有的一对凸缘42a、42b支?#23567;?#36825;是由于若利用一对凸缘42a、42b在作为各个超声波振子24而使用的压电振子的外侧表面上支承切断工具20,则构成压电振子的压电陶瓷中有时会发生裂纹。
如图4所示,在切断装置40上,优选具有包括固定在上述轴承41上的电力供给单元45a、和固定在上述旋转轴43上的电力接收单元45b的旋转变压器45,而且上述电源44经由旋转变压器45与各个超声波振子24电气地连接。
旋转变压器45,用于在将加工对象物切断或者开槽时将电源44的电能提供给与切断刀具22一起旋转的各个超声波振子24。旋转变压器45具有电力供给单元45a与电力接收单元45b相互稍微隔开间隔而接近地配置的结构。该电力供给单元45a以及电力接收单元45b分别设定为环状的形状。
电力供给单元45a由环状的定子铁心46a以及定子线圈47a构成,而电力接收单元45b由环状的转子铁心46a以及转子线圈47b构成。而且,定子铁心46a以及转子铁心46b分别由铁氧体材料等磁?#22278;?#26009;形成,并?#24050;?#30528;其周方向形成有环状的槽。定子线圈47a以及转子线圈47b分别具有导线沿分别形成在定子铁心46a以及转子铁心46b上的环状的槽的长度方向(周方向)卷绕?#19978;?#22280;状的结构。
电源44经由电气配线31而与电力供给单元45a的定子线圈47a电气地连接,而且切断工具20的各个超声波振子24经由电气配线32与电力接收单元45b的转子线圈47b电气连接。这样,电源44经由旋转变压器45而与切断工具20的各个超声波振子24电气地连接。
由于该旋转变压器45的定子线圈47a与转子线圈47b相互接近地配置,所以通过将由电源44产生的电能提供给定子线圈47a,两者的线圈相互磁性地结合。因此,即便在转子线圈47b(即电力接收单元45b)在其周方向上旋转,提供给上述定子线圈47a的电能也能够传递到转子线圈47b。因此,能够在切断或者开槽时将由电源44产生的电能提供给与切断刀具22一起旋转的各个超声波振子24。
在本发明的切断装置40中,旋转变压器45的电力供给单元45a(经由支承件33)固定在轴承41上,而?#19994;?#21147;接收单元45b(经由凸缘42a)固定在旋转轴43上,即旋转变压器45配置在切断工具20的轴承41侧,所以能够?#26377;?#36716;轴43的顶端侧容易地取下切断工具20(切断刀具22)。因此,切断装置40在例如切断刀具22的刃尖由于使用而磨损时、在将其更换为其他的切断刀具时作业性优异。
此外,切断装置40,由于旋转变压器45配置在切断工具20的轴承41侧,所以在切断刀具22与加工对象物接触时,即便在旋转轴43稍微发生挠曲的情况下,电力接收单元45b的位置也(与如图1的切断装置那样将电力接收单元固定在旋转轴的顶端的情况相比)不?#23376;?#20110;该挠曲而变动。即,旋转变压器45的电力供给单元45a与电力接收单元45b的相对的位置关系不易发生变动,所以能够稳定地将由电源44产生的电能45b提供给切断工具20的各个超声波振子24。因此,能够将超声波振动稳定地提供给切断工具22。
此外,在使用切断装置40而令切断刀具22相对于加工对象物而上下左右地移动而进行加工时,由于旋转变压器45与切断刀具22一起移动(旋转变压器45的电力供给单元45a与电力接收单元45b的相对的位置关系?#29615;?#29983;变动),所以能够稳定地将由电源44产生的电能供给给切断工具20的各个超声波振子24。因此,能够稳定地向切断刀具22提供超声波振动。
在本发明的切断装置中,旋转变压器的电力供给单元能够直接地或者间接地固定在轴承上。在该间接的固定中包括下述情况,即在轴承内置在驱动旋转轴的旋转驱动装置中时,直接地或者经由支承件而间接地将电力供给单元固定在旋转驱动装置或者其罩体上。图4的切断装置40的电力供给单元45a,经由支承件33而间接地固定在轴承41上。
同样地,在本发明的切断装置中,旋转变压器的电力接收单元能够直接地或者间接地固定在旋转轴上。图4的切断装置40的电力接收单元45b能够经由凸缘45a而间接地固定在旋转轴43上。
另外,?#37096;?#20363;如经由集电环而将电源的电能供给给本发明的切断装置的各个超声波振子,但若使用旋转变压器,则其电力供给单元与电力接收单元相互非接触地配置,所以具有在令切断刀具高速旋转(例如1万转/分以上)的情况下也能稳定地向各个超声波振子提供电能的优点。
图4的切断装置40,能够例如利用下述?#25215;?#32452;装。首先,在支?#34892;?#36716;轴43的轴承41上经由支承件33而固定旋转变压器45的电力供给单元45a,然后经由电气配线31将电源44电气连接在电力供给单元45a的定子线圈47a上。接着,在凸缘42a上固定旋转变压器45的电力接收单元45b,并将其安装在旋转轴43的周围而利用螺栓34临时回定。接着,在圆盘状的切断刀具22的两表面的各自上使用例如环氧树脂类的粘结剂而固定刚性板23和超声波振子24而制作切断工具20,并将该切断工具20安装在旋转轴43的周围。然后,经由电气配线32将上述电力接收单元45b的转子线圈47b?#36879;?#20010;超声波振子24电气连接。最后,将凸缘42b与旋转轴43嵌合,并使用螺母35将其临时固定。这样,能够组装切断装置40。
图5是表示本发明的切断装置的另外的结构例的侧视剖视图。图5的切断装置50的结构除了下述不同点外与图4所示的切断装置40相同,所述不同点在于,切断工具20a的圆盘状的切断刀具22、配置在切断刀具22的两侧的刚性板23、以及超声波振子24,利用在切断刀具22的透孔的周缘所具有的束缚机构51而相互结合固定。图5所示的束缚机构51,由中央具有透孔的螺栓51a以及螺母51b构成。
通过利用这样的束缚机构51,切断工具20a在旋转轴43的周围稳定地(相对于旋转轴43在垂直方向上精度良好地)配置。此外,超声波振动提供工具能够从切断刀具22容易地取下,所述超声波振动提供工具由一对圆环状刚性板23、以及在各个刚性板23的一侧的表面上与刚性板23同轴地配置固定的具有比刚性板23的外径小的外径的圆环状的超声波振子24构成。因此,在例如切断刀具22的刃尖由于使用而磨耗时,从切断刀具22取下超声波振动提供工具,并将其配置固定在其他的新的切断刀具上的作业(制造成本高的超声波振子的再利用)变得容易。
在切断刀具22的两表面的各自上,优选经由润滑脂等接触介质而配置刚性板23,并与超声波振子24一起利用束缚机构51而被固定(临时固定)。通过使用接触介?#21097;种?#21508;个刚性板23与切断刀具22的边界面的超声波振动的反射,所以能够将由各个超声波振子24产生的超声波振动高效地提供给切断刀具22。
此外,如图5所示,优选在与束缚机构51接触的各个超声波振子24的外侧表面上附设绝缘层25。通过附设绝缘层25,能?#29615;?#27490;在由金属等导电?#22278;?#26009;形成束缚机构51时,配置在切断刀具22的两侧的一对超声波振子24经由束缚机构51而相互电气地连接并发生短路。在利用束缚机构51的螺栓51a和螺母51b紧固切断工具20a时,为了?#31181;?#26500;成超声波振子24的压电陶瓷的裂纹的发生,优选绝缘层25由树脂材料形成。
图6是表示本发明的切断装置的另外的结构例的侧视剖视图。图6的切断装置60的结构除了下述不同点外与图4所示的切断装置40相同,所述不同点在于,切断工具20b的各个刚性板23的比超声波振子24还靠外侧的表面由树脂材料层26覆盖。
如图6所示,切断装置60所具有的一对凸缘42a、42b优选经由树脂材料层26而支承切断工具20b。在图6的切断装置60的情况下,树脂材料层26附设在刚性板23的外侧表面上。通常,切断装置60的一对凸缘42a、42b分别由例如铝、铁、或者不锈钢等金属材料形成。若各个刚性板23上述那样地被树脂材料层26覆盖,则树脂材料层26的音响阻抗的值与凸缘42a、42b的各自的音响阻抗的值十分不同,所以由各个超声波振子24产生的超声波振动不?#29366;?#36882;到凸缘42a、42b。因此,能够将各个超声波振子24所产生的超声波振动充分地提供到切断刀具22的刃尖。另外,树脂材料层?#37096;?#38468;设在各个凸缘的切断工具侧的面上。
作为形成树脂材料层26的树脂材料的例子,可举出聚乙烯或聚丙烯等树脂材料。作为树脂材料层的形成方法的例子,可举出将树脂材料涂层的方法、以及层叠树脂材料制的薄膜的方法。另外,树脂材料制的薄膜包括?#23435;?#24378;化树脂材料制的薄膜。
此外,若对进行切断或开槽的旋转过程中的切断刀具22施加较大的负荷时切断工具20b的整体停止(相对于凸缘42a、42b而滑动),则旋转变压器45的电力接收单元45b继续旋转,所以有时电气连接电力接收单元45b与各个超声波振子24的电气配线32会断线。若如图6所示,在切断工具20b的各个刚性板23的内周?#20992;?#37096;上形成突起23b,且该突起23b与在切断装置60的旋转轴43上沿该旋转轴43的长度方向形成的槽43a嵌合,则能够在对旋转中的切断刀具22施加较大负荷时仅停止切断工具20b的切断刀具22(相对于各个刚性板23滑动)。此时,由于超声波振动提供工具(配置固定有各个超声波振子24的一对刚性板23)与旋转轴43一起继续旋转,所以能?#29615;?#27490;上述的电气配线32的断线。
图7是表示本发明的切断装置的另外的结构例的侧视剖视图。图7的切断装置70的结构除了下述不同点外与图4所示的切断装置40相同,所述不同点在于,切断工具20c的各个刚性板23的厚度均一(没有厚壁部)。具有这样的刚性板23的切断工具20c具有其制作容易的优点。
图8是表示本发明的切断装置的另外的结构例的侧视剖视图。图8的切断装置80的结构除了下述不同点外与图4所示的切断装置40相同,所述不同点在于,与切断工具20d的各个刚性板23的内周?#20992;?#37096;相接并具有比刚性板23的外径小的外径的圆环状的超声波振子24与刚性板23同轴地配置固定。
如图8所示,切断工具20d的各个刚性板23,在其内周?#20992;?#37096;与超声波振子24的外周?#20992;?#37096;接触。因此,由超声波振子24产生的超声波振动中,能够将在振子24的?#26029;?#25391;动的超声波振动经由刚性板23而高效地提供给切断刀具22。因此,能够令切断刀具22相比其厚度方向而更大地在?#26029;?#19978;进行超声波振动。
另外,如图8所示,通过将各个超声波振子24配置为其内周?#20992;?#37096;与旋转轴43不接触,能够减少提供给旋转轴43的超声波振动的量,所以能够将由各个超声波振子24产生的超声波振动高效地提供给切断刀具22。

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本文标题:具有圆盘状的切断刀具的切断工具以及切断装置.pdf
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