CN101653845B - 切断装置 - Google Patents

Abstract

切断装置具备升降移动的切刀夹具(1)，和被安装在切刀夹具(1)上的平刀片状的切断刀片(3)。切刀夹具(1)具备框架部(10)和切刀保持部(11)。框架部(10)上设有沿切断刀片(3)的切断方向振动的压电元件(2)。切刀保持部(11)通过位于压电元件(2)的侧方的共振作用部(12)从下方与框架部(10)相结合。切刀保持部(11)保持切断刀片(3)，并具有被压电元件(2)的自由驱动面(2A)抵接的抵接面(11C)。

Description

切断装置

技术领域

本发明涉及一种在升降移动的切刀夹具上安装了平刀片的切断装置。

背景技术

在电感线圈、电容器、用于集成电路的包装物的制造过程中，陶瓷绿带或者其堆叠体被具备作为切断刀片的平刀片的切断装置切断为格子状，从而形成芯片。为了将陶瓷绿带等被切断物均匀地切断，对切断刀片沿切断方向施加高频率的振动是有效的。作为将此实现的装置，已知有超声波振动方式的切断装置。在这种切断装置中，在作为沿切断方向振动的振动源的电致/磁致伸缩型振动子上，连接着被称作“扩大器”的振动增幅器。电致/磁致伸缩型振动子的振动通过该扩大器被传递到切断刀片上。

在以前的超声波振动方式的切断装置中，将振动方向和切断方向设为一致，并在振动源和切断刀片之间布置着扩大器。然而，在这种切断装置中，振动源和切断刀片之间的间隔较大，由于存在于其之间的扩大器的共振作用，容易产生横摆。因此，这样横摆和切断刀片的极薄化相互作用，在切断刀片上会发生起波纹的现象，这样就不能得到均匀的切断面。而且，在这个以前的例子中，振动源、扩大器及切断刀片沿切断方向连续布置。因此，沿切断方向的装置的长度会增加，在设置空间有所制约的情况下就无法采用此装置。

日本专利公开公报2007-30116提出了改善上述问题的方案。在此改善方案中，采用了将振动源的振动直接传递到切断刀片的构造。基于此构造，不仅可以防止切断刀片的横摆及起波纹的现象，还可以实现装置的简洁化。

也就是说，在日本专利公开公报2007-30116中公开了在升降的切刀夹具上安装了作为切断刀片的平刀片的切断装置。基于该切断装置，在切刀夹具内设有堆叠型压电元件。而且，在压电元件的下表面，接合着刀片安装块。压电元件与切刀夹具的下降动作相配合向切断刀片施加纵向的微振动的同时，工件的切断动作被进行。在此提到的接合，表示压电元件的下表面被固定在刀片安装块上。总之，由于压电元件的下表面和刀片安装块不能分开，刀片安装块总是和压电元件成为一体而振动。

这样，基于日本专利公开公报2007-30116中记载的装置，压电元件的微振动被直接传递到刀片安装块上。由此，不会使切断刀片横摆，从而可以形成均匀的切断面。相对于此，本发明者进一步发现，如果可以在构造上不产生横摆，而且在振动源和切断刀片之间简洁地布置共振构造的话，可以在利用上述文献中公开的装置的优点的同时，将切断刀片的振幅增大，这样可以进一步提高切断性能。

发明内容

本发明的目的为，在向切断刀片上加以超声波振动的切断装置中，不使切断刀片产生横摆，通过利用共振作用向切断刀片上施加大振幅的振动，进一步提高切断性能，并且在振动源和切断刀片之间布置用于赋予共振作用的构造的同时，实现装置的简洁化。

为了达到上述目的，在本发明的第一方面，提供了在升降移动的切刀夹具上安装了平刀片状的切断刀片的切断装置。切刀夹具具备：框架部，该框架部上设有沿所述切断刀片的切断方向振动的压电元件；切刀保持部，该切刀保持部位于通过所述压电元件的侧方的共振作用部，从下方结合在所述框架部上。切刀保持部保持所述切断刀片，并具有被所述压电元件的下端抵接的抵接面。压电元件以，使由所述切刀保持部和所述共振作用部构成的振动系统共振的方式振动。

基于本发明，切刀保持部具有被压电元件的下端抵接的抵接面。因此，压电元件的振动直接被施加到切刀保持部上，同时切刀保持部不会与压电元素成为一体进行振动。作为振动源的压电元件一被驱动，压电元素的下端就抵接在切刀保持部的抵接面上，所以振动会被施加到由切刀保持部和共振作用部构成的振动系统上。由此，切刀保持部及共振作用部基于共振作用部的弹簧性沿切断刀片的切断方向发生振动。此振动系统具有基于切刀保持部的质量和共振作用部的弹簧常数的特征频率。通过使由压电元件施加的振动与此特征频率一致，由切刀保持部和共振作用部构成的振动系统进入共振状态。由此，可以使被切刀保持部保持的切断刀片以比压电元件的振动大的多的振幅沿切断方向振动。

此时，压电元件直接对切刀保持部施加振动。另外，有弹簧性的共振作用部被布置在压电元件的侧方。因此，不会是切断刀片横摆，可以利用共振作用向切断刀片上施加具有大振幅的振动，可以进一步提高切断性能。另外，由于装置沿振动方向的长度不会增大，可以实现简洁化。

附图说明

图1(a)是显示本发明的一个实施方式涉及的切断装置的切刀夹具的正面图，图1(b)是沿图1(a)的1b-1b线的剖面图。

图2是显示本发明的实施方式涉及的切断装置的透视图。

具体实施方式

下面，对本发明的切断装置的一个实施方式参照图1及图2进行说明。

如图1(a)，(b)所示，切刀夹具1具备框架部10、切刀保持部11、及共振作用部12。在框架部10上设置有沿切断刀片3的切断方向振动的压电元件2。在切刀保持部11上保持有平刀片状的切断刀片3。

在压电元件2的下端形成有自由驱动面2A。自由驱动面2A可以为压电元件2的下表面，也可以为连接在压电元件2的下端的驱动部件20的下表面。压电元件2被布置在框架部10的收容部10A内。压电元件2的下端从收容部10A突出至其外部。

切刀保持部11具备基体部11A及按压板11B。切断刀片3固定在基体部11A上，并被按压板11B按压。由此，切断刀片3在其刀刃朝下的状态下，被切刀保持部11保持。具体来说，从基体部11A的保持面突出的突起部11A1插入在切断刀片3的保持孔和按压板11B的插入孔中。在突起部11A1的外周面上形成有螺纹部。通过将螺母11A2螺合在突起部11A1的螺纹部上，按压板11B被压紧在基体部11A上。

在切刀保持部11上形成有被压电元件2的自由驱动面2A抵接的抵接面11C。压电元件2一驱动，压电元件2的自由驱动面2A就抵接在切刀保持部11的抵接面11C上。然后，由此，由压电元件2产生的振动被直接施加在切刀保持部11上。另外，压电元件2的自由驱动面2A和切刀保持部11的抵接面11C没有接合在一起。因此，可以使切刀保持部11以与压电元件2的振动频率不同的频率振动。也就是说，在压电元件2振动的时候，压电元件2的自由驱动面2A以敲击切刀保持部11的抵接面11C的形式作用于该抵接面。在本实施方式中，“抵接”的意思为，自由驱动面2A和抵接面11C虽没有接合，但处于互相接触的状态。也就是说，由于自由驱动面2A和抵接面11C可以接触、分开，通过连续地反复使自由驱动面2A和抵接面11C接触、分开，压电元件2的自由驱动面2A以敲击切刀保持部11的抵接面11C的形式作用于该抵接面。

共振作用部12位于压电元件2的侧方。共振作用部12将框架部10和切刀保持部11互相结合。也就是说，切刀保持部11通过共振作用部12从下方结合在框架部10上。在图示的例中，一对共振作用部12分别布置在一个压电元件2的两侧。为了使切刀保持部11稳定地振动，最好将共振作用部12对于压电元件2左右对称地设置。在图1所示的例中有一个压电元件2，但并不仅限于此，也可以在框架部10上设置多个压电元件2。在设置多个压电元件2的情况下，需要使所有的压电元件2同步振动。

共振作用部12具有高刚性的弹簧构造。共振作用部12被与框架部10一体化。共振作用部12具有与切刀保持部11相结合的弹簧端。通过施加压电元件2的振动，共振作用部12使共振作用部12和切刀保持部11以共振频率振动。因此，共振作用部12，除了需要具有高刚性的弹簧构造以外，还必须不会发生横摆。

具体来说，共振作用部12具备与框架部10相接近的基端12c。共振作用部12由，从基端12c向水平延伸的悬臂状的水平弹簧部分12a、和从水平弹簧部分12a向垂直下方弯曲的垂直弹簧部分12b构成。垂直弹簧部分12b的端部结合在切刀保持部11上。通过在共振作用部12上形成这样的横L字型的弹簧构造，可以减少横方向上的振动成分，并可以使切断刀片3沿切断方向高效地振动。另外，只要是能得到适当的振动的构造，弹簧构造可为任意构造。

接着，对本实施方式涉及的切刀夹具1的功能进行说明。

一将压电元件2驱动，压电元件2的自由驱动面2A就与切刀保持部11的抵接面11C相抵接。由此，振动被从作为振动源的压电元件2，向由切刀保持部11和共振作用部12构成的振动系统施加。然后，切刀保持部11及共振作用部12基于共振作用部12的弹簧性，沿切断刀片3的切断方向振动。此振动系统具有基于切刀保持部11的质量和共振作用部12的弹簧常数的特征频率。通过使由压电元件2施加的振动与此特征频率一致，由切刀保持部11和共振作用部12构成的振动系统进入共振状态。由此，可以使被切刀保持部11保持的切断刀片，以比压电元件2的振动大的多的振幅沿切断方向振动。

这时，压电元件2直接对切刀保持部11施加振动。并且，具有弹簧性的共振作用部12被布置在压电元件2的侧方。因此，装置沿振动方向的长度不会增大。另外，通过相对于作为振动源的压电元件2左右对称地设置共振作用部12，还可以抑制横摆的发生。由此，可以避免切断面上产生波纹等，从而可以得到均匀的切断面。与此同时，还可以增大振幅进一步提高切断性能，可以实现装置的简洁化。

在压电元件2上连接着未予图示的控制单元。压电元件2的振动频率最好能由控制手段变更。在此情况下，压电元件2的振动频率以，使由切刀保持部11及共振作用部12构成的振动系统共振的形式渐渐升高。然后，在上述振动系统达到共振的时点，将压电元件2的驱动状态固定，对应于切刀保持部11及共振作用部12的形态，使振动系统进入共振状态。

接着，对于具备上述的切刀夹具1的切断装置A的构成参照图2进行说明。

如图2所示，在未予图示的机台上，设有旋转工作台100，和布置于旋转工作台100两侧的、沿前后方向延伸的一对Y轴导轨101。在各Y轴导轨101上，以可以滑动的方式分别安装有脚部102a。在这对脚部102a的之上，设有门型的支承机体102。在支承机体102的前表面，设有沿上下方向延伸的一对Z轴导轨103。另外，在支承机体102的前表面上，设有可以沿两Z轴导轨103滑动的切刀冲头104。在切刀冲头104上，以可装卸的方式安装着前述的切刀夹具1。

旋转工作台100被以，可以被未予图示的驱动源在预定的角度范围(90度)内旋转的方式设置。在旋转工作台100的上表面，安装着在表面形成有真空孔的吸附工作台105。在吸附工作台105的上方，承载并保持有要被切断的工件W。在支承机体102上设有作为驱动源的伺服电动机M1、M2。伺服电动机M1被布置在切刀冲头104的中央上方。在伺服电动机M1上可驱动地连接着升降轴106，在升降轴106的下端，联结着切刀冲头104。由此，伺服电动机M1可以使切刀冲头104升降移动。而且，伺服电动机M2被布置在，位于机台上的支承机体102的背面下部。在伺服电动机M2上可驱动地连接有Y驱动轴107，在Y驱动轴107的顶端，联结着支承机体102。由此，伺服电动机M2可以将切刀冲头104沿Y轴方向(前后方向)往返移动。在切刀夹具1的下部，以可以装卸的方式安装着平刀片状的切断刀片3。切断刀片3被布置在旋转工作台100的吸附工作台105的正上方。

所以，安装在切刀夹具1上的切断刀片3追从基于伺服电动机M1而升降移动的切刀冲头104，在吸附工作台105之上升降移动。然后，工件W被下降的切断刀片3切断。而且，切断刀片3每做一次切断动作，被伺服电动机M2向Y轴方向移动预定尺寸，同时重复上述的切断动作。进一步，旋转工作台100旋转90度后，工件W由同样的切断动作被切断为格子状。

另外，在上述的切断装置A中，作为驱动源使用了伺服电动机M1、M2，然而也可以使用直线电动机、气缸、油压伺服电动机等。而且，也可以不将支承机体102向Y轴方向移动，而将旋转工作台100向Y轴方向移动。

在上述的切断装置A中，切刀夹具1基于伺服电动机M1，和切刀冲头104一起在吸附工作台105上方下降。于此同时，切断刀片3在与工件W接触的时候，基于压电元件2的动作向纵方向以数十μm的振幅高速振动。也就是说，工件W的切断动作基于切刀夹具1的下降动作和切断刀片3的振动的协动而被进行。该切断动作可以产生从数百Hz到10000Hz以上的无法听到的区域的振动。由此，基于能实现前述共振的希望振动频率，可以得到切断性能较高的、大振幅的振动。

详细的说，使切刀夹具1下降，在伺服电动机M1设定的、预定的或者变更后的进给量。这时，在下降的切断刀片3上施加振动的同时，工件W被切断。在工件被切断后，切刀夹具1充分上升后的时点，切刀冲头104被伺服电动机M2沿Y轴方向送出预定量。之后，为了再次切断工件W，使切刀夹具1下降。工件W的切断被重复直至工件W的Y轴方向的端部被切断。之后，将旋转工作台100旋转90度后，上述的切断动作再次被重复。由此，工件W被切断为格子状，例如纵横尺寸为0.6mm×0.3mm的微小尺寸的芯片就被作成。

基于上述的切断装置A，切断刀片3上被施加大振幅的振动。由此产生的摩擦热使工件W的组成粒子、或结合材料的移动变得容易。因此，脆性较高的材料的切断抵抗被减轻，可以防止发生断裂。除了此点，本实施方式将压电元件2设在切刀夹具1之内，没有设扩大器，对切断刀片3进行直接驱动。由此，可以防止切断刀片3起波纹等，可以实现装置的简洁化。

Claims (4)

1.一种切断装置，在升降移动的切刀夹具上安装了平刀片状的切断刀片，其特征在于，

所述切刀夹具具备：框架部，该框架部上设有沿所述切断刀片的切断方向振动的压电元件；切刀保持部，该切刀保持部通过位于所述压电元件的侧方的共振作用部，从下方结合在所述框架部上；

所述切刀保持部保持所述切断刀片，并具有被所述压电元件的下端抵接的抵接面，

所述压电元件以，使由所述切刀保持部和所述共振作用部构成的振动系统进入共振状态的方式振动。

2.根据权利要求1所述的切断装置，其特征在于，

所述切断装置具备一个所述压电元件和一对所述共振作用部，所述各共振作用部分别被布置在所述压电元件的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的切断装置，其特征在于，

所述共振作用部具有高刚性弹簧构造。

4.根据权利要求3所述的切断装置，其特征在于，

所述共振作用部具备与所述框架部接近的基端，

所述高刚性弹簧构造由，从所述框架部的基端向水平延伸的、悬臂状的水平弹簧部分，和从所述水平弹簧部分向垂直方向弯曲的垂直弹簧部分构成，

所述垂直弹簧部分的端部与所述切刀保持部相结合。

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