JP2005270822A - Method for manufacturing vibration generator and vibrating tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動発生装置の製造方法に係り、特に圧電素子を振動体に接着する場合に好適な接着方法の改良に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a vibration generator, and more particularly to an improvement in a bonding method suitable for bonding a piezoelectric element to a vibrating body.
従来、切削時に、第1および第2のアクチュエータによって、切削工具に切削方向および切削流出方向の振動を重畳して与えるよう構成された振動切削加工装置が、例えば特開平7―68401号公報によって提案されていた(特許文献1)。 Conventionally, a vibration cutting apparatus configured to superimpose vibrations in the cutting direction and the cutting outflow direction on the cutting tool by the first and second actuators during cutting is proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-68401 (Patent Document 1).
また特開2000−52101号公報では、楕円振動子における胴体部を円柱状に構成するとともに、制御機構から円柱状胴体部に設けられた圧電素子に所定の正弦波状電圧を各別に入力して楕円振動子に楕円振動を発生させることにより、切削用工具を楕円振動させて被削材を切削可能に構成した楕円振動切削装置が提案されていた(特許文献2)。この公知技術には、円柱状胴体部の圧電素子取付面に圧電素子を設ける点が記載されている。
しかしながら、これら公知文献には、アクチュエータまたは圧電素子を取付面にどのように取り付けるのかについて具体的な記載がなかった。本願出願人が上記特許文献2に係る特許権者の製造販売した装置を調査したところによれば、圧電素子が円柱状胴体部に取り付けられているが、当該文献にかかる楕円振動切削装置の振動特性は必ずしも満足できるほど良好なものではなかった。
However, these known documents have no specific description on how to mount the actuator or the piezoelectric element on the mounting surface. According to the applicant's investigation of the device manufactured and sold by the patentee according to
振動特性がよくないということは、圧電素子に加えられた電気的エネルギーが振動体の振動による機械的エネルギーに変換される過程でエネルギーの損失があるということであり、圧電素子にはこのエネルギー損失の分も含めた振動を発生させなければならないことを意味している。そして、振動減衰を補うように大きな振幅を生じさせるためには、圧電素子に高電圧(例えば耐電圧付近)を印加しなければならない。このことは、圧電素子の過剰な発熱や接着剤の劣化を早め、耐久性を低下させることを意味していた。さらに、大きな振幅を発生させるための圧電素子も大きなものが必要となるため、装置の小型化が困難だった。 The poor vibration characteristics means that there is energy loss in the process in which electrical energy applied to the piezoelectric element is converted into mechanical energy due to vibration of the vibrating body. This means that vibration must be generated. In order to generate a large amplitude so as to compensate for vibration attenuation, a high voltage (for example, near the withstand voltage) must be applied to the piezoelectric element. This meant that excessive heat generation of the piezoelectric element and deterioration of the adhesive were accelerated, and durability was lowered. Furthermore, since a large piezoelectric element for generating a large amplitude is required, it is difficult to reduce the size of the apparatus.
そこで本発明は上記課題を解決するために、振動減衰が少なく、振動発生装置の耐久性を高め、小型化を可能とする振動発生装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vibration generator that reduces vibration attenuation, increases the durability of the vibration generator, and enables downsizing.
上記目的を達成するために、本発明は、振動体を備える振動発生装置の製造方法であって、圧電素子から外部への熱伝導を禁止して、当該圧電素子に配線を溶着する工程と、圧電素子を振動体に振動を伝達可能な位置に接着する工程と、振動体に接着された圧電素子を乾燥する工程とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a method of manufacturing a vibration generating device including a vibrating body, the step of prohibiting heat conduction from the piezoelectric element to the outside, and welding a wiring to the piezoelectric element; The method includes a step of bonding the piezoelectric element to a position where vibration can be transmitted to the vibrating body, and a step of drying the piezoelectric element bonded to the vibrating body.
圧電素子に印加した電気エネルギーが十分振動体に伝わらない原因の一つとして、圧電素子の接着工程における熱で圧電素子を構成する圧電体材料の分極が喪失し、圧電特性が劣化し、接着後の圧電素子自体が、既に充分な電気機械変換特性を示さなくなっていることが挙げられる。この直接の原因として考えられるのが、圧電素子に配線接続する際の溶着時の熱による分極喪失である。常識的な手順としては、圧電素子を接着してから配線の溶着を行うことが考えられるが、圧電素子の接着対象となる振動体に振動を伝達可能な部材は、熱容量が大きく、熱伝導率が高いため、長時間熱を加えて圧電素子の下地が充分な高温にならないと、溶着ができなかった。しかし、長時間の熱が圧電素子に加えられ続けるため、その圧電体材料の分極が部分的に喪失し圧電特性が低下してしまっていたのである。 One of the reasons that the electric energy applied to the piezoelectric element is not sufficiently transmitted to the vibrating body is that the piezoelectric material constituting the piezoelectric element loses its polarization due to heat in the bonding process of the piezoelectric element, and the piezoelectric characteristics deteriorate, after bonding. It is mentioned that the piezoelectric element itself no longer exhibits sufficient electromechanical conversion characteristics. A possible cause of this is the loss of polarization due to heat during welding during wiring connection to the piezoelectric element. As a common-sense procedure, it is conceivable to bond wires after bonding piezoelectric elements. However, a member that can transmit vibration to a vibrating body to be bonded to a piezoelectric element has a large heat capacity and thermal conductivity. Therefore, welding could not be performed unless heat was applied for a long time and the base of the piezoelectric element became sufficiently high. However, since long-time heat continues to be applied to the piezoelectric element, the polarization of the piezoelectric material is partially lost and the piezoelectric characteristics are degraded.
この点、上記構成によれば、圧電素子の熱伝導が禁止された状態で溶着されるので、溶着が極めて短時間で終了し、圧電素子が本来保有している分極特性を維持し圧電特性を低下させることがない。このため、接着後の圧電素子は本来どおりの高い電気機械変換効率を示し、エネルギーの損失を抑制することができる。 In this respect, according to the above configuration, since the piezoelectric element is welded in a state where heat conduction is prohibited, the welding is completed in an extremely short time, and the piezoelectric characteristics inherently possessed by the piezoelectric element are maintained. There is no reduction. For this reason, the piezoelectric element after adhesion exhibits high electromechanical conversion efficiency as originally intended, and energy loss can be suppressed.
具体的には、この溶着は金属溶着であって、溶着は、圧電素子が、圧電素子を構成する圧電体材料のキュリー点より大きな温度に達する時前に完了される。すなわち、圧電素子の電気機械変換機能を奏する圧電体材料において熱による分極喪失が生じ圧電特性が低下するのはキュリー点を超えた場合であるが、当該工程によれば、圧電素子の温度をキュリー点まで達する前に完了させるので、圧電素子本来の分極を維持し、圧電特性を低下させることがない。 Specifically, this welding is a metal welding, and the welding is completed before the piezoelectric element reaches a temperature higher than the Curie point of the piezoelectric material constituting the piezoelectric element. That is, in the piezoelectric material that performs the electromechanical conversion function of the piezoelectric element, the loss of polarization due to heat and the deterioration of the piezoelectric characteristics occur when the temperature exceeds the Curie point. Since the process is completed before reaching the point, the original polarization of the piezoelectric element is maintained and the piezoelectric characteristics are not deteriorated.
ここで「金属溶着」とは、例えば半田等の接続用導電性部材により当該導電性部材を溶解して配線を電気的に接続するものをいう。 Here, “metal welding” means that the conductive member is melted by a conductive member for connection such as solder and the wiring is electrically connected.
また、本発明の変形例として、振動体を備える振動発生装置の製造方法であって、圧電素子を振動体に振動を伝達可能な位置に接着する工程と、振動体全体を、圧電素子を構成する圧電体材料のキュリー点より小さな所定温度に加熱して、当該圧電素子に配線を溶着する工程と、振動体に接着された圧電素子を乾燥する工程と、を備えていてもよい。 Further, as a modification of the present invention, there is provided a method of manufacturing a vibration generating device including a vibrating body, the step of bonding the piezoelectric element to a position where vibration can be transmitted to the vibrating body, and the entire vibrating body comprising the piezoelectric element There may be provided a step of heating to a predetermined temperature lower than the Curie point of the piezoelectric material to be welded and welding the wiring to the piezoelectric element, and a step of drying the piezoelectric element bonded to the vibrating body.
上記工程によれば、振動体の熱容量が大きく熱伝導率が高いとしても、その振動体を含めて所定温度まで加熱されているので、圧電素子に配線を溶着する際に長時間加熱しなくても溶着が完了でき、圧電素子が過剰な加熱により分極特性や圧電特性を劣化させることを防止できる。このとき、振動体の加熱は圧電体材料のキュリー点より小さな温度までであるため、この加熱によって圧電素子の分極特性や圧電特性を劣化させることはない。 According to the above process, even if the vibration body has a large heat capacity and high thermal conductivity, the vibration body is heated to a predetermined temperature including the vibration body. Also, welding can be completed, and the piezoelectric element can be prevented from deteriorating polarization characteristics and piezoelectric characteristics due to excessive heating. At this time, since the heating of the vibrating body is performed at a temperature lower than the Curie point of the piezoelectric material, the heating does not deteriorate the polarization characteristics and the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element.
ここで、接着に用いる接着剤は実質的に気泡を含まない接着剤であることが好ましい。接着剤に気泡を含んでいると、気泡部分を含んだまま接着剤が固化し、気泡に相当する領域において、圧電素子と振動体とが接着していないことになる。このため、圧電素子で発生した振動に係る機械的エネルギーに損失が生じる。上記構成によれば、接着剤に気泡を含まないものを使用しているので、圧電素子の接着面全面にわたって振動体に損失無く振動に係る機械的エネルギーを伝達することができ、エネルギー損失を抑制することができる。 Here, the adhesive used for bonding is preferably an adhesive that does not substantially contain bubbles. When bubbles are included in the adhesive, the adhesive is solidified with the bubbles included, and the piezoelectric element and the vibrator are not bonded in a region corresponding to the bubbles. For this reason, a loss occurs in the mechanical energy related to the vibration generated in the piezoelectric element. According to the above configuration, since the adhesive does not contain bubbles, mechanical energy related to vibration can be transmitted to the vibrating body without loss over the entire adhesive surface of the piezoelectric element, and energy loss is suppressed. can do.
例えば、このような接着に用いる接着剤は一液接着剤であることが好ましい。二液以上の接着剤を用いる場合には接着前に攪拌作業が必須となるが、この攪拌工程においてやむを得ず気泡が接着剤に混入する。このような接着剤で圧電素子を接着すれば気泡に相当する領域においてエネルギーの損失が生じる。この点、本発明によれば、攪拌を要しない単一種の一液接着剤であるため、気泡の混入を抑制することができる。 For example, the adhesive used for such adhesion is preferably a one-component adhesive. When two or more liquid adhesives are used, a stirring operation is indispensable before bonding, but air bubbles are inevitably mixed into the adhesive in this stirring step. When the piezoelectric element is bonded with such an adhesive, energy loss occurs in a region corresponding to bubbles. In this regard, according to the present invention, since it is a single type of one-component adhesive that does not require stirring, mixing of bubbles can be suppressed.
また、配線を溶着する工程では、圧電素子の隅部に配線を溶着することは好ましい。接着時に配線が予め接続されているとその部分の盛り上がりにより全体的な加圧がしにくくなるが、本発明によれば、配線は圧電素子の隅部に接続されているので、電気機械変換作用を示す中心を含める大部分に均一に加圧接着が行える。 In the step of welding the wiring, it is preferable to weld the wiring to the corner of the piezoelectric element. If the wiring is connected in advance at the time of bonding, it is difficult to press the whole part due to the rise of the portion, but according to the present invention, since the wiring is connected to the corner of the piezoelectric element, the electromechanical conversion action Pressure bonding can be performed uniformly over most of the center including the center.
接着する工程では、圧電素子に力を加える前に、配線が溶着された隅部を除いて溶着の高さを超える厚みの弾性膜を設け、当該弾性膜の上から圧電素子を加圧するようにしてもよい。接着時に配線が予め接続されているとその部分の盛り上がりにより全体的な加圧がしにくくなるが、本発明によれば、その溶着の高さを超える厚みの弾性膜が溶着部分を避けて設けられるので、加圧は弾性膜の上から抑えればよいだけとなり、均一な加圧接着が行える。 In the bonding process, before applying force to the piezoelectric element, an elastic film having a thickness exceeding the welding height is provided except for the corner where the wiring is welded, and the piezoelectric element is pressed from above the elastic film. May be. If wiring is pre-connected at the time of bonding, it is difficult to press the whole part due to the rise of the part, but according to the present invention, an elastic film having a thickness exceeding the welding height is provided to avoid the welding part. Therefore, the pressure only needs to be suppressed from above the elastic film, and uniform pressure bonding can be performed.
ここで、圧電素子を振動体に接着するために加える力は、0.5kg/cm2以下とすることは好ましい。加圧接着時の押す力が強い場合、もしも気泡が接着剤に混入していると、その気泡が潰されて、横に広がり、加圧の無いときの気泡の断面積より広い領域において、圧電素子と振動体とが接着していない状態となる。この部分において、圧電素子の振動に係る機械的エネルギーが振動体に伝達されなくなるので、エネルギー損失が大きくなる。この点、本発明によれば、圧電素子に加える力が気泡の潰れを大幅に生じない程度の範囲であるため、例え接着剤に気泡が混入していたとしても、エネルギー損失を生じることを抑制することが可能である。 Here, the force applied to bond the piezoelectric element to the vibrating body is preferably 0.5 kg / cm 2 or less. When pressing force is strong at the time of pressure bonding, if bubbles are mixed in the adhesive, the bubbles are crushed and spread laterally, and in a region wider than the cross-sectional area of the bubbles without pressure. The element and the vibrating body are not bonded. In this portion, mechanical energy related to the vibration of the piezoelectric element is not transmitted to the vibrating body, so that energy loss increases. In this respect, according to the present invention, since the force applied to the piezoelectric element is in a range that does not cause significant bubble collapse, even if bubbles are mixed in the adhesive, energy loss is suppressed. Is possible.
また、接着する工程及び乾燥する工程は、常温付近に温度管理して実施されることは好ましい。万一、接着剤に気泡が混入していた場合、接着剤付着後の温度管理において接着時より高温になるようなことがあると気泡内のガスが膨張し気泡の断面積が拡大したまま固化することがある。また、工程中に高温になることがあると、圧電素子と貼り付け面との間の膨張率の差から、冷却時に内部応力が発生して振動特性や耐久性を悪化させる場合がある。この点、本発明によれば、接着する工程も乾燥する工程も常温付近に管理されるので、例え接着剤中に気泡が混入していたとしても気泡の容積拡大がなく、また、内部応力の発生も無いので、エネルギー損失を抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the process of adhering and the process of drying are carried out by controlling the temperature around room temperature. In the unlikely event that air bubbles are mixed in the adhesive, if the temperature is controlled after the adhesive is adhered, the gas in the air bubbles expands and solidifies while the cross-sectional area of the air bubbles expands. There are things to do. Further, if the temperature is high during the process, an internal stress may be generated during cooling due to a difference in expansion coefficient between the piezoelectric element and the attachment surface, which may deteriorate vibration characteristics and durability. In this regard, according to the present invention, both the bonding process and the drying process are managed around room temperature, so even if bubbles are mixed in the adhesive, there is no expansion of the volume of the bubbles, and the internal stress Since there is no occurrence, energy loss can be suppressed.
また本発明は、上記したような振動発生装置の製造方法で製造された振動発生装置を備える振動工具でもある。当該振動工具に限定はないが、振動体に振動を伝達可能な取付面に圧電素子が本発明の製造方法で接着されているものである。例えば、振動工具として、(楕円)振動切削装置、超音波しみ抜き機、超音波洗浄器、超音波剥離器、超音波カッター、超音波穿孔装置、超音波振動研磨器、超音波加湿器、超音波かくはん機、超音波振動を付与可能な防塵ガラスや防塵レンズ等、圧電素子を貼り付けてその振動を利用するものに適用可能である。 Moreover, this invention is also a vibration tool provided with the vibration generator manufactured with the manufacturing method of the above vibration generators. Although there is no limitation in the said vibration tool, the piezoelectric element is adhere | attached on the attachment surface which can transmit a vibration to a vibrating body with the manufacturing method of this invention. For example, as an oscillating tool, an (elliptical) vibration cutting device, an ultrasonic stain remover, an ultrasonic cleaner, an ultrasonic peeling device, an ultrasonic cutter, an ultrasonic drilling device, an ultrasonic vibration polisher, an ultrasonic humidifier, ultrasonic The present invention can be applied to a stirrer, a dust-proof glass or a dust-proof lens capable of applying ultrasonic vibration, and a piezoelectric element attached thereto and utilizing the vibration.
また、上記とは逆に部材を振動させてその振動を圧電素子において電気信号に変換するセンサーとして作用させるような装置にも、本発明のエネルギー損失の抑制機能は有効であり、本発明を適用可能である。 The energy loss suppression function of the present invention is also effective for a device that vibrates a member contrary to the above and acts as a sensor that converts the vibration into an electrical signal in a piezoelectric element. Is possible.
本発明によれば、圧電素子に加えた電気的エネルギーの損失を抑制して振動体に機械的エネルギーを伝達できるので、振動減衰が少なく、振動発生装置の耐久性を高くし、小型化を可能とすることができる。 According to the present invention, since mechanical energy can be transmitted to the vibrating body while suppressing loss of electrical energy applied to the piezoelectric element, vibration attenuation is small, durability of the vibration generator is increased, and miniaturization is possible. It can be.
次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Next, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本発明の実施形態1は、本発明の振動発生装置の製造方法を利用して、振動切削装置を製造する場合を説明するものである。
(Embodiment 1)
図9に本発明が適用される振動切削装置の完成した全体斜視図を示す。図10にこの振動切削装置のうち振動体1の拡大斜視図を示す。図9に示すように、振動切削装置は、振動する振動体1、及び振動体1を振動可能に保持する振動体支持装置2を備える。
FIG. 9 shows a complete perspective view of a vibration cutting apparatus to which the present invention is applied. FIG. 10 shows an enlarged perspective view of the vibrating
振動体支持装置2は、振動体1を保持する基台21と位置合わせ装置に保持させるための差し込み部22とを備えている。基台21の取付面210には、振動体1を保持する腕となる受け部20が、螺子穴203に螺子止めすることで固定されている。受け部20には、開口が設けられており、この開口に振動体1を挿通し、振動体1の振動の節において振動体1を複数の点支持部材202で点支持するように構成されている。
The vibrating
図10に示すように、振動体1は、先端部100、胴体部110、及び後端部120で構成されている。先端部100は、胴体部110寄りにステップホーン大106、その先にステップホーン小107を備え、胴体部110で発生した振動を増幅して先端面102を大きな振幅で振動させることが可能な二段ステップホーン構造を備えている。同様に後端部120も、胴体部110寄りにステップホーン大126、その先にステップホーン小127を備え、振動増幅可能になっている。胴体部の中心に対し、ステップホーン大106と126、ステップホーン小107と127とは同一形状で同一の長さで対称的に設けられている。
As shown in FIG. 10, the vibrating
先端部100では、ステップホーン小107に加工時の接触部材となる切削工具101が設けられている。当該切削工具101は、ダイヤモンド等の硬度の高い材料で構成されたチップ状の切削刃である。当該切削工具101は、ステップホーン小107の先端に軸持され、その一部の刃が先端面102から飛び出すように固定されている。
At the
ステップホーン大106には、ダミーサライ105が設けられている。X軸方向に垂直な面(X面という)を有するダミーサライ105XとY軸方向に垂直な面(Y面という)を有するダミーサライ105Yとが設けられている。当該ダミーサライ105は、当該振動体1の重心に対する対称性を維持するために形成されているものである。
The
同様にステップホーン大126には、センサ用サライ121が設けられている。X面を有するセンサ用サライ121XとY面を有するセンサ用サライ121Yとが設けられている。センサ用サライ121Xと121Yとには、振動センサ122X及びYが設けられている。振動センサ122の両極からは、配線(リード線)123が引き出されている。振動センサ122X及びYは、圧電アクチュエータ122と同様の構造を備え、機械電気変換作用により、その貼り付け面における機械的な歪みをその歪み量に対応した電圧に変換して配線123経由で出力可能になっている。
Similarly, the
胴体部110は、図10のX軸とY軸とに垂直に四面が面取りされ取付面111を形成している。二つのX面には圧電アクチュエータ112Xがそれぞれ設けられ、二つのY面には圧電アクチュエータ112Yがそれぞれ設けられている。圧電アクチュエータ112はジルコン酸チタン酸鉛(PZT)の強誘電性セラミックスの結晶の両面に金属メッキをすることで電極膜が形成されている。電極膜の隅部には半田等を設けるための端子113aが形成され、そこが接点113となって半田付け等により配線(リード線)114が電気的に接続されており、圧電アクチュエータ112の両極間に電圧を印加可能に引き出されている。この圧電アクチュエータ112は、交流電圧の印加に応じて電気機械変換作用によって変形しその変形が振動として胴体部110に伝達されるようになっている。
The
本発明は、この圧電アクチュエータ112の取付面111への接着に適用される。本発明の作用効果により、圧電アクチュエータ112に加えられた電気的エネルギーはその損失を極力抑制され、効率よく振動体1の振動に係る機械的エネルギーに変換される。接着方法の詳細は後述する。
The present invention is applied to adhesion of the
上記構成において、圧電アクチュエータ112Xに所定の周波数、20kHz程度の交流電圧を加えると、点支持部材202によって点支持されている接触点104や125を中心として振動体1のY軸方向に撓み振動が発生する。また圧電アクチュエータ112Yにも同様の周波数の交流電圧を加えると、接触点104及び125を中心として振動体1のX軸方向にも撓み振動が発生する。圧電アクチュエータ112Xに加える交流電圧と圧電アクチュエータ112Yに加える交流電圧とに所定の位相差(例えばπ/2)を設けておけば、X軸方向の撓み振動とY軸方向の撓み振動とが合成されて楕円(円)振動を発生させることができるようになる。胴体部110の振動の腹で発生するこの楕円振動は、当該振動体1の二段ステップホーン構造によって増幅され、先端面102から突出する切削工具101を大きな楕円軌道で振動させるようになる。このようにして楕円振動している切削工具101を被削材に接触させれば、楕円振動切削の作用によって、通常の切削より切り屑の厚みが薄くなり、切削抵抗力が低減され、焼き入れ鋼等の鏡面加工が可能となり、また切削熱が低減することから切削工具寿命が長くなり、加工精度が向上する。またバリやひびり振動が防止される。
In the above configuration, when an AC voltage having a predetermined frequency of about 20 kHz is applied to the
次に、図1〜図8を参照して、本実施形態における振動切削装置の製造方法、特に圧電アクチュエータ112の接着工程について説明する。
Next, with reference to FIGS. 1-8, the manufacturing method of the vibration cutting apparatus in this embodiment, especially the adhesion process of the
圧電アクチュエータ112は、公知の製造工程で形成されたものであり、図示しないが、公知の圧電体材料、例えば強誘電体セラミックスの結晶を電極で狭持した構造を備えている。圧電体材料としては種々のものを利用可能であるが、例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等を利用可能である。強誘電体セラミックス等の圧電体材料は電気機械変換特性の高いものの方がより大きな振動を発生可能であるが、キュリー点についてもなるべく高い方が好ましい。キュリー点が高ければ半田付け等の溶着の熱による分極喪失をさらに抑制できるからである。電極には安定した導電性材料、例えば金や薄金、チタン、その他合金が利用可能である。圧電アクチュエータ112は公知の薄膜プロセスで形成されるものでも、バルクの圧電体材料を成型してその両面に電極をメッキ等で付加したものでもよい。
The
図1に示すように、まず圧電アクチュエータ112の接着面を平坦化する。通常圧電アクチュエータの表面は、電極をメッキで付着させたものであるため、その表面が粗く突起が存在している。このような突起があると、接着時に空気等の気体が封入される可能性が高くなる。これを防止するため、グラインダー等の研磨装置130等で圧電アクチュエータの接着面を極力平坦化しておく。なお、図1に示すように、圧電アクチュエータ112の隅部には、電極用の接点113aが設けられている。
As shown in FIG. 1, first, the bonding surface of the
圧電アクチュエータ112の接着面平坦化と並行して、胴体部110の取付面111も極力平坦化処理しておくことが好ましい。このため、同様の研磨装置130等を用いて取付面111を研磨する。例えば、Ry2μm程度に研削する。
In parallel with the flattening of the adhesive surface of the
次に図2及び図3に示すように、圧電アクチュエータ112に配線114を溶着する。まず、図2に示すように、圧電アクチュエータ112から外部への熱伝導を実質的に禁止するため、保持部材131で圧電アクチュエータを把持し、浮かせた状態とする。この状態であれば、圧電アクチュエータ112自体の熱容量は極めて少なく、直接接触して熱を逃す先が無いため、溶着熱が逃げる先が存在しない。空気等のガスは実質的に断熱材として作用するため、このような処理によって、圧電アクチュエータ112から外部への熱伝導を禁止できる。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3,
なお、保持部材のようなもので浮かせて溶着する他、熱伝導率の小さい材料、例えば厚紙等の上に圧電アクチュエータ112を載置して配線114を溶着するようにしてもよい。
In addition to floating and welding with a holding member or the like, the
次に、このように圧電アクチュエータ112を保持しておいて、半田113bと配線114とを圧電アクチュエータ112の端子113aに近づけて半田113bを溶解させる。このとき、図示しない加熱手段を接点に近づけ、電気的に安定して接続可能な最小限の半田113bを溶解させ、溶解後は即時に離間させることが好ましい。溶着の時間は、半田113bの溶解によって電極経由で圧電アクチュエータ112の圧電体材料に到達する熱が、圧電体材料のキュリー点に達しない程度の短時間とする。短時間の溶着を実施することによって、圧電体材料の分極が部分的に喪失するという不都合を回避できるからである。
Next, holding the
そして、図3に示すように、半田113bが溶解し加熱手段を離間させたのち、半田113bが固化し、端子113aと配線114とは、電気的にかつ物理的に接続される。なお、これら半田付け(ソルダーボンディング)工程は公知技術を用いた自動化工程で実施する他、半田ゴテのような加熱手段を用いても実施可能である。
As shown in FIG. 3, after the
次に図4に示すように、圧電アクチュエータ112の貼り付け面に接着剤を付着させてから振動体1の胴体部110、取付面111の接着位置に載置する。接着剤の付着は、公知の塗布法、例えばスピンコート法、I/J法等を用いる。接着剤を圧電アクチュエータ112側ではなく取付面111に付着させても、また、圧電アクチュエータ112と取付面111の双方に付着させてもよい。
Next, as shown in FIG. 4, after an adhesive is attached to the attachment surface of the
ここで、この接着剤としては、一液接着剤を用いることが好ましい。複数種類の接着剤を攪拌する二液以上の接着剤と異なり一液接着剤は接着剤同士を混合攪拌することが無いので、本来的に気泡が混入しにくいからである。例えば二液接着剤では、例えば主剤と硬化剤とを攪拌容器に入れ均一になるまで攪拌する必要がある。このような攪拌をすると多量の気泡が接着剤中に混入し、エネルギー損失の原因になる。この点、本実施形態では、一液接着剤を利用するので、気泡が混入する可能性を抑えることが可能である。 Here, it is preferable to use a one-component adhesive as the adhesive. This is because, unlike two or more liquid adhesives that stir a plurality of types of adhesives, one liquid adhesives do not mix and stir the adhesives, so that bubbles are inherently difficult to mix. For example, in a two-component adhesive, for example, the main agent and the curing agent need to be put in a stirring container and stirred until uniform. If such agitation is performed, a large amount of bubbles are mixed in the adhesive, which causes energy loss. In this regard, in the present embodiment, since a one-component adhesive is used, it is possible to suppress the possibility of bubbles being mixed.
なお一液接着剤には、特に組成や成分の限定はなく、例えば、反応性硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤を利用可能である。具体的には、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなる接着剤でも適用することが可能である。特に本実施形態では常温で固化させることが可能な接着剤であることが好ましい。 The one-component adhesive is not particularly limited in composition and components. For example, various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic curable adhesive. Agents are available. Specifically, for example, any adhesive such as epoxy, acrylate, or silicone can be applied. In particular, in the present embodiment, an adhesive that can be solidified at room temperature is preferable.
次に図5〜図7に示すように、胴体部110の取付面111に載置した圧電アクチュエータ112上から弾性膜であるシリコンゴム132を載置する。図6は平面図、図7は接点113を通る切断面(図6のA−A面)から見た断面図である。図6から判るように、当該シリコンゴム132には切り欠き部133が設けられており、この切り欠き部113は接点113を回避するような形状に設けられている。また、図7に示すように当該接点113の高さhより、弾性膜であるシリコンゴム132の厚みdの方が大きくなるように調整されている(d>h)。このためシリコンゴム132のどこを押しても接点113に接触して圧力が加わることがないため、加圧時に圧電アクチュエータ112の接着面に均一に圧力を加えることができる。
Next, as shown in FIGS. 5 to 7,
そして、図8に示すように、シリコンゴム132の上から圧電アクチュエータ112を軽く押さえて乾燥させる。この圧力は、圧電アクチュエータ112の接着面が浮かない程度の圧力とし、具体的には、0.5kg/cm2以下とする。この程度の圧力であれば、万が一、接着剤に気泡が混入していたとしてもその気泡を圧力で潰してしまうことがなく、圧電アクチュエータ112と取付面111との接触面積を減少させる可能性が少ないからである。
Then, as shown in FIG. 8, the
ここで圧電アクチュエータ112における接点113は圧電アクチュエータ平面の隅部に設けられているので、加圧時に邪魔になる等の支障が無い。また接点113が押されて、他の部分よりも大きな圧力が加わるということもない。つまり、接点113に触れないような厚みdと切り欠き部133とを有する弾性膜であるシリコンゴムを用いるので、加圧がほぼ全体的に均一に行える。
Here, since the
上記接着工程と加圧・乾燥工程は常温(例えば室温)で実施する。万一気泡が接着剤中に混入している状態で温度を上げると、気泡中のガスの体積が膨張し、気泡が大きくなってしまい、圧電アクチュエータ112と取付面111との接触面積を下げてしまう。また、圧電アクチュエータと振動体の接着面の熱膨張率の差から、工程中に高温になる場合があると、内部応力が増えてしまう。本実施形態では、このように接着も加圧・乾燥も同一温度で行うので、気泡の拡大や内部応力の発生を抑制することができる。
The adhering step and the pressing / drying step are performed at room temperature (for example, room temperature). If the temperature is raised with air bubbles mixed in the adhesive, the volume of gas in the air bubbles expands and the air bubbles increase, reducing the contact area between the
なお、常温で乾燥させる場合には固化まで時間がかかる可能性があるが、急激な乾燥によって応力を発生させるよりも長時間の乾燥で応力の発生を極力抑制しながら固化させることが好ましいといえる。 Although it may take time to solidify when drying at room temperature, it can be said that it is preferable to solidify while suppressing the generation of stress as much as possible by drying for a long time rather than generating stress by rapid drying. .
圧電アクチュエータ112が胴体部110の取付面111に接着されたら、振動体1を受け部20に挿通して点支持部材202で固定し、振動切削装置を完成させる。
When the
図11に、本発明の実施例と従来技術に対応する比較例とを比較する機械的Q値の特性を示す。実施例1は、一液接着剤を用いて上記製造方法を適用して製造した振動切削装置の実施例の特性を示し、実施例2は、実施例1と同様の製造工程でありながら接着剤だけ二液接着剤を用いた場合の特性を示している。比較例は、実施例の振動切削装置と同様の形状・大きさでありながら圧電アクチュエータの接着方法を従来どおりの方法で製造した物である。 FIG. 11 shows the characteristic of the mechanical Q value for comparing the example of the present invention and the comparative example corresponding to the prior art. Example 1 shows the characteristics of an example of a vibration cutting apparatus manufactured by applying the above manufacturing method using a one-component adhesive, and Example 2 is an adhesive that is the same manufacturing process as Example 1. Only the characteristics when a two-component adhesive is used are shown. The comparative example is a product manufactured by a conventional method of bonding a piezoelectric actuator while having the same shape and size as the vibration cutting apparatus of the example.
図11から判るように、従来の圧電アクチュエータの接着方法と本発明の圧電アクチュエータの接着方法とでは共振の鋭さ、すなわちエネルギー損失の少なさを示す機械的Q値が3倍以上の差を示している。 As can be seen from FIG. 11, the conventional piezoelectric actuator bonding method and the piezoelectric actuator bonding method of the present invention show a difference of three times or more in the sharpness of resonance, that is, the mechanical Q value indicating low energy loss. Yes.
また、一液接着剤の実施例1と二液接着剤の実施例2とを比べても判るように、接着剤を一液にすることで若干の機械的Q値の改善が図れることが実証できた。 Further, as can be seen from a comparison between Example 1 of a one-part adhesive and Example 2 of a two-part adhesive, it has been demonstrated that a slight improvement in mechanical Q value can be achieved by making the adhesive one part. did it.
図12に、X方向(圧電アクチュエータXに垂直な方向)における圧電アクチュエータ112に対する入力電圧と振動体1の先端面102付近に現れる振幅との関係を示す。図13に、Z方向(振動体1の軸方向)における圧電アクチュエータ112に対する入力電圧と振動体1の先端面102付近に現れる振幅との関係を示す。
FIG. 12 shows the relationship between the input voltage to the
図12及び図13から判るように、いずれの測定値も、比較例である従来の方法による振動切削装置よりも本発明に係る方法で製造した実施例の振動切削装置の方が格段に大きな振幅を示すことが判る。例えば、従来の方法による工具で所定の入力電圧で得ることのできる振動振幅が、本発明による工具ではその1/3程度の入力電圧で得ることができる。このことは、振動工具の発熱を抑え接着剤の劣化を抑制し耐久性を向上させることができることを意味している。 As can be seen from FIG. 12 and FIG. 13, both measured values have a much larger amplitude in the vibration cutting apparatus of the example manufactured by the method according to the present invention than the vibration cutting apparatus by the conventional method as a comparative example. It can be seen that For example, the vibration amplitude that can be obtained with a predetermined input voltage with a tool according to the conventional method can be obtained with an input voltage that is about 1/3 of that with the tool according to the present invention. This means that heat generation of the vibration tool can be suppressed, deterioration of the adhesive can be suppressed, and durability can be improved.
また、従来の方法による工具と同じ入力電圧を印加して従来と同じ振動振幅を得るものとすれば、圧電アクチュエータの面積を半分以下にしたり厚みを半分以下にしたりできる。このため、圧電アクチュエータが接着された振動体1や振動切削装置全体のサイズを半分以下に、重量にして1/10程度にでき、大幅に小型化、軽量化できることを意味している。
Moreover, if the same input voltage as that of a conventional tool is applied to obtain the same vibration amplitude as that of the conventional tool, the area of the piezoelectric actuator can be halved or the thickness can be halved. For this reason, the size of the
このことから、高性能の振動切削装置を提供可能となった。つまり、本発明の製造方法を適用して製造した振動切削装置は小型化できるため、設置できるNC旋盤等の位置決め装置の幅が広がり、レンズの研磨レス仕上げや小物部品の研磨レス加工が可能となった。振動切削装置は、切削工具が常に楕円軌道を描いているため、レンズの中心点の加工においても切削工具の相対速度がゼロにはならない。このため、レンズ鏡面仕上げにおいて、レンズ中心部に切削できない部分が残留するようなことが無くなった。したがって、従来の慣用していた切削加工後の中心ボツ除去加工が必要無くなった。 This has made it possible to provide a high-performance vibration cutting device. In other words, since the vibration cutting device manufactured by applying the manufacturing method of the present invention can be reduced in size, the width of the positioning device such as an NC lathe that can be installed is widened, and it is possible to polish the lens without polishing or polishing the small parts. became. In the vibration cutting apparatus, since the cutting tool always draws an elliptical path, the relative speed of the cutting tool does not become zero even when processing the center point of the lens. For this reason, in the lens mirror finish, there is no longer any portion that cannot be cut off at the center of the lens. This eliminates the need for the conventional center-bottom removal processing after cutting.
またウォッチ関連の番車軸のような非常に細い軸物加工において、振動切削によって、ホゾ部を鏡面仕上げすることが可能になった。 In addition, in the processing of very thin shafts such as watch-related wheel axles, it has become possible to mirror finish the horn part by vibration cutting.
また振動切削によれば鏡面仕上げが可能であるため、従来の切削加工→焼き入れ→砥石による研磨という複数工程に代えて一回の振動切削加工で同様の仕上げができるようになった。このため工程の簡略化や砥石の粒による摩耗性悪化を防止できるため、精度の高い加工、例えば高級時計の番車軸のホゾ部加工に利点が大変多い。 In addition, mirror finishing can be performed by vibration cutting, so that similar finishing can be performed by one vibration cutting instead of a plurality of processes of conventional cutting, quenching, and polishing with a grindstone. For this reason, since simplification of the process and prevention of deterioration of wear due to grindstone grains can be prevented, there are many advantages in highly accurate machining, for example, machining of the horn part of the watch axle of a luxury watch.
以上、実施形態1によれば、圧電アクチュエータ112を接着する前の浮かした状態で溶着するので、半田溶着が極めて短時間で終了し、圧電アクチュエータが本来保有している分極を維持し、圧電特性を低下させることがない。このため、接着後の圧電アクチュエータ112は本来どおりの高い電気機械変換効率を示し、電気的エネルギーを極めて効果的に振動のエネルギーに変換して切削工具101に伝達可能である。
As described above, according to the first embodiment, since the welding is performed in a floating state before the
接着剤に気泡を含まない一液接着剤を使用しているので、圧電アクチュエータ112の接着面全面にわたって振動体に損失無く振動に係る機械的エネルギーを伝達することができ、損失を抑制することができる。
Since a one-component adhesive that does not contain bubbles is used for the adhesive, mechanical energy related to vibration can be transmitted to the vibrating body without loss over the entire adhesive surface of the
また、圧電アクチュエータ112の隅部に配線114を溶着するので、加圧の際に接点113が邪魔になることがない。
Further, since the
また、溶着の高さを超える厚みのシリコンゴム132を、接点113を避ける切り欠き部133を設けるので、シリコンゴムの上から加圧すればよいだけとなり、全体的に均一な加圧接着が行える。
Moreover, since the
また、圧電アクチュエータ112を振動体1に接着するために加える力は、0.5kg/cm2以下とするので、万一接着剤に気泡が混入していたとしても、その潰れを生じない程度の力で押さえるものであるため、圧電アクチュエータと被接触面との接触面積を減少させず、エネルギー損失を抑制することが可能である。
Further, since the force applied to bond the
また、接着する工程も乾燥する工程も常温付近に管理されるので、万一接着剤中に気泡が混入していたとしても気泡が拡大したり、内部応力が発生したりすることによってエネルギー損失の拡大を防止できる。 In addition, since both the bonding process and the drying process are controlled at around room temperature, even if bubbles are mixed in the adhesive, energy loss may be caused by expansion of bubbles or generation of internal stress. Expansion can be prevented.
(実施形態2)
本発明の実施形態2は、実施形態1で説明した振動発生装置の製造方法により製造される、さらに小型化した振動切削装置に関する。図14に本実施形態2の振動切削装置の全体斜視図を示す。図15にその振動体の拡大斜視図を示す。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention relates to a further reduced vibration cutting apparatus manufactured by the method for manufacturing a vibration generating apparatus described in the first embodiment. FIG. 14 is an overall perspective view of the vibration cutting apparatus according to the second embodiment. FIG. 15 shows an enlarged perspective view of the vibrating body.
図14に示すように、振動切削装置は、振動する振動体3を振動可能に保持する振動体支持装置4が収容した構造を備える。この振動切削装置全体は、さらに図示しない取付部材によってNC旋盤等の位置合わせ装置に取り付けられるようになっている。
As shown in FIG. 14, the vibration cutting device has a structure in which a vibrating body support device 4 that holds a vibrating
振動体支持装置4は、ハウジング構造になっており、内部に振動体3を収容可能になっている。振動体支持装置4の端面には開口403が設けられ、そこから振動体3の先端部300が突出している。振動体支持装置4は四面の受け部401を有し、各面には点支持装置402が螺持されており、内部の振動体3を点支持している。
The vibrating body support device 4 has a housing structure and can accommodate the vibrating
図15に示すように、振動体3は、先端部300及び胴体部310を備えている。先端部300は、シングルのステップホーン構造を備え、胴体部310で発生した振動を増幅して先端面302を大きな振幅で振動させることが可能になっている。
As shown in FIG. 15, the vibrating
先端部300の先端面302には実施形態1と同様、加工時の接触部材となる切削工具301が設けられている。当該切削工具301は、ダイヤモンド等の硬度の高い材料で構成されたチップ状の切削刃である。当該切削工具301は、その一部の刃が先端面302から飛び出すように固定されている。先端部300の胴体部310寄りは、振動時の節となる部分で、振動体支持装置4に設けられる点保持部材402の接触点304となっており、接触点304を含む周辺領域が硬化領域303となっている。
A
胴体部310の後端の振動の節となる領域には、振動体支持装置4に軸持される点保持部材402が当接する接触点325が存在しており、当該接触点を含む周辺領域が硬化領域324となっている。
In a region serving as a vibration node at the rear end of the
胴体部310は、四面が面取りされ取付面311を形成している。取付面311のうち一つのX面と一つのY面には、振動センサ322X及びYが貼り付けられている。振動センサ322の両極からは、ツイスト線である配線323が引き出されている。振動センサ322X及びYは、圧電アクチュエータと同様の構造を備え、機械電気変換作用により、その貼り付け面における機械的な歪みをその歪み量に対応した電圧に変換して配線323経由で出力可能になっている。
The
さらに胴体部310のX面には圧電アクチュエータ312Xが設けられ、Y面には圧電アクチュエータ312Yが設けられている。圧電アクチュエータ312は接着剤で貼り付けられている。そのコーナーの接点313には半田付け等により配線314が電気的に接続されており、圧電アクチュエータ312の両極間に電圧を印加可能になっている。圧電アクチュエータ312は、交流電圧の印加に応じて電気機械変換作用によって変形しその変形が振動として胴体部310に伝達されるようになっている。
Further, a
本発明は、この圧電アクチュエータ312の取付面311への接着に適用される。本発明の作用効果により、圧電アクチュエータ312に加えられた電気的エネルギーはその損失を極力抑制され、効率よく振動体3の振動に係る機械的エネルギーに変換される。接着方法の詳細は上記実施形態1と同様であるため説明を省略する。
The present invention is applied to adhesion of the piezoelectric actuator 312 to the mounting
上記構成において、圧電アクチュエータ312Xに所定の周波数、25kHz程度の交流電圧を加えると、点支持部材402によって点支持されている接触点304や325を中心として振動体3のY軸方向に撓み振動が発生する。また圧電アクチュエータ312Yにも同様の周波数の交流電圧を加えると、接触点304及び325を中心として振動体3のX軸方向にも撓み振動が発生する。圧電アクチュエータ312Xに加える交流電圧と圧電アクチュエータ312Yに加える交流電圧とに所定の位相差(例えばπ/2)を設けておけば、X軸方向の撓み振動とY軸方向の撓み振動とが合成されて楕円(円)振動を発生させることができるようになる。胴体部310の振動の腹で発生するこの楕円振動は、当該振動体3の単段ステップホーン構造によって増幅され、先端面302から突出する切削工具301を大きな楕円軌道で振動させるようになる。このようにして楕円振動している切削工具301を被削材に接触させれば、楕円振動切削の作用によって、通常の切削より切り屑の厚みが薄くなり、切削抵抗力が低減され、焼き入れ鋼等の鏡面加工が可能となり、また切削熱が低減することから切削工具寿命が長くなり、加工精度が向上する。またバリやひびり振動が防止される。このため上記実施形態1と同様の作用効果を当該実施形態2でも奏する。
In the above configuration, when an AC voltage of about 25 kHz is applied to the
特に当該実施形態2によれば、本発明の圧電アクチュエータ312の接着により、エネルギー損失を極力抑制したため、コンパクトな切削工具となっている。このため、取り付け対象となる旋盤を選ばず、多様な加工に振動切削装置を用いることが可能である。 In particular, according to the second embodiment, energy loss is suppressed as much as possible by bonding the piezoelectric actuator 312 of the present invention, so that the cutting tool is compact. For this reason, it is possible to use a vibration cutting apparatus for various processes regardless of the lathe to be attached.
(実施形態3)
本発明の実施形態3は、本発明の振動発生装置の製造方法を適用して製造された振動工具の具体例を列記するものである。いずれの振動工具においても、圧電アクチュエータの被取付面への接着については、実施形態1で説明した方法と同様の方法が適用される。
(Embodiment 3)
図16に、振動工具の例として蒸気しみ抜き機5を示す。図16に示すように、この蒸気しみ抜き機5は本体50、超音波フラッシュ51、受け布52、ディスプレイ53、作業台54、ドライヤ55、超音波タンク56を備えている。本発明に係る圧電アクチュエータは、超音波フラッシュ51の内部においてその振動体510に振動を伝達可能な部材に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、当該超音波フラッシュ51は圧電アクチュエータに加えられた電気エネルギーを効率良く振動体510の振動に変換させることができる。
FIG. 16 shows a steam blotter 5 as an example of a vibrating tool. As shown in FIG. 16, the steam blotter 5 includes a
図17に、振動工具の例として超音波洗浄器6を示す。図17に示すように、この超音波洗浄器6は、本体61、スイッチ類62、及び洗浄皿63を備える。本発明に係る圧電アクチュエータ60は、洗浄皿63の底面裏側に振動を伝達可能に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、洗浄皿63には圧電アクチュエータ60に加えられた電気エネルギーが効率良く振動として伝達される。この洗浄皿63に洗浄液を入れて超音波洗浄させれば、高い洗浄力を示すことになる。
FIG. 17 shows an
図18に、振動工具の例として超音波剥離器7を示す。図18に示すように、この超音波剥離器7は、本体74、コード71、グリップ72、及びグリップ先端に設けられた剥離工具73を備えている。本発明に係る電動アクチュエータ70は、グリップ72の内部において剥離工具73に振動を伝達する部材上に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、剥離工具73には圧電アクチュエータ70に加えられた電気エネルギーが効率良く振動として伝達される。この剥離工具73を被剥離物に接触させることにより、その超音波振動によって簡単に被剥離物を剥離することができる。
FIG. 18 shows an ultrasonic peeler 7 as an example of a vibrating tool. As shown in FIG. 18, the ultrasonic peeling device 7 includes a
図19に、振動工具の例として超音波カッター8を示す。図19に示すように、超音波カッター8は、本体81、コード82、グリップ83、及び刃部84を備えている。本発明に係る電動アクチュエータ80は、グリップ83の内部において刃部84に振動を伝達可能に被接着面に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、刃部84には圧電アクチュエータ80に加えられた電気エネルギーが効率良く振動として伝達される。この刃部84を被切除部分に接触させることにより、その超音波振動によって簡単に切除することができる。
FIG. 19 shows an
図20に、振動工具の例として超音波穿孔装置9を示す。図20に示すように、当該超音波穿孔装置9は、本体91、コード92、グリップ93、ドリル部94を備えている。本発明に係る電動アクチュエータ90は、グリップ93の内部においてドリル部94に振動を伝達可能に被接着面に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、ドリル部94には圧電アクチュエータ90に加えられた電気エネルギーが効率良く振動として伝達される。このドリル部94を被穿孔部分に接触させることにより、その超音波振動によって簡単に穴を開けることができる。
FIG. 20 shows an
図21に、振動工具の例として超音波振動研磨器10を示す。図21に示すように、当該超音波振動研磨器10は、本体1001、コード1002、グリップ1003、及びヤスリ部1004を備えている。本発明に係る電動アクチュエータ1000は、グリップ1003の内部においてヤスリ部1004に振動を伝達可能に被接着面に接着されており、その接着に本発明の製造方法が適用されている。このため、ヤスリ部1004には圧電アクチュエータ1000に加えられた電気エネルギーが効率良く振動として伝達される。このヤスリ部1004を被研磨面に接触させることにより、その超音波振動によって高速に効率よく研磨することができる。
FIG. 21 shows an ultrasonic
その他、本発明の製造方法を利用して製造された振動発生装置の例としては、超音波振動か否かにかかわらず圧電アクチュエータを貼り付けてその振動を利用するもの一般に適用可能である。例えば、圧電アクチュエータを利用する加湿器、圧電アクチュエータを利用するかくはん機、圧電アクチュエータを接着して、超音波振動を付与可能な防塵ガラスや防塵レンズ等が挙げられる。 In addition, as an example of a vibration generator manufactured by using the manufacturing method of the present invention, it is generally applicable to a method in which a piezoelectric actuator is attached and the vibration is used regardless of ultrasonic vibration. For example, a humidifier that uses a piezoelectric actuator, a stirrer that uses a piezoelectric actuator, a dust-proof glass or a dust-proof lens that can be bonded with a piezoelectric actuator to impart ultrasonic vibration.
(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されることなく種々に変形して利用することが可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment and can be used in various modifications.
例えば、上記実施形態では、先に圧電アクチュエータに配線を接続していたが、圧電アクチュエータ112を先に振動体1に接着し、振動体1全体を、圧電アクチュエータ112を構成する圧電体材料のキュリー点より小さな所定温度に加熱してから、当該圧電アクチュエータ112に配線114を溶着するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the wiring is first connected to the piezoelectric actuator. However, the
このような方法によれば、振動体1の熱容量が大きく熱伝導率が高いとしても、その振動体1を含めて所定温度(例えば80℃前後)まで加熱されているので、圧電アクチュエータ112に配線114を溶着する際に長時間加熱しなくても溶着が完了でき、過剰な加熱により分極が喪失し圧電特性が劣化することを防止できる。このとき、振動体1の加熱は圧電体材料のキュリー点より低い温度までであるため、この加熱によって圧電アクチュエータの分極を喪失したり圧電特性を低下させたりすることはない。
According to such a method, even if the
また、上記実施形態では、圧電アクチュエータに電気エネルギーを加え振動という機械的エネルギーに変換する振動発生装置を対象としたが、これとは逆に、振動可能な部材を振動させてその部材に接着されている圧電アクチュエータにおいて、その振動に係る機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、その振動に対応する電気信号を出力可能に構成された振動検出装置にも、本発明を適用可能である。すなわち、当該振動可能な部材に本発明の振動発生装置の製造方法に係る接着を実施して圧電アクチュエータを接着することにより、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する際のエネルギー損失をも抑制することができるからである。 Further, in the above embodiment, the vibration generating device that applies electrical energy to the piezoelectric actuator and converts it into mechanical energy called vibration is the object, but conversely, a vibrating member is vibrated and bonded to the member. The present invention can also be applied to a vibration detection device configured to convert mechanical energy related to the vibration into electrical energy and output an electric signal corresponding to the vibration in the piezoelectric actuator. In other words, by performing bonding according to the method for manufacturing the vibration generator of the present invention on the vibratable member and bonding the piezoelectric actuator, energy loss when converting mechanical energy into electrical energy is also suppressed. Because it can.
1、3…振動体、2、4…振動体支持装置、5…蒸気しみ抜き機、6…超音波洗浄器、7…超音波剥離器、8…超音波カッター、9…超音波穿孔装置、10…超音波研磨器、20…受け部、21…基台、22…差し込み部、50、61、74、81、91、1001…本体、51…超音波フラッシュ、52…受け布、53…ディスプレイ、54…作業台、55…ドライヤ、56…超音波タンク、510…振動体、60、70、80、90、1000…圧電アクチュエータ、62…スイッチ類、63…洗浄皿、71、82、92、1002…コード、72、83、93、1003…グリップ、73…剥離工具、84…刃部、94…ドリル部、100…先端部、101…切削工具、102…先端面、103…硬化領域、104…接触点、105…ダミーサライ、106…ステップホーン大、107…ステップホーン小、110…胴体部、111…取付面、112…圧電アクチュエータ、113…接点、113a…端子、113b…半田、114…配線(リード線)、120…後端部、121…センサ用サライ、122…振動センサ、123…配線 (リード線)、124…硬化領域、125…接触点、126…ステップホーン大、127…ステップホーン小、130…研磨装置、131…保持部材、132…シリコンゴム(弾性膜)、133…切り欠き部、201…螺子孔、202…点支持部材(螺子)、203…螺子穴、300…先端部、301…切削工具、302…先端面、303…硬化領域、304…接触点、310…胴体部、311…取付面、312…圧電アクチュエータ、313…接点、314…配線、322…振動センサ、323…配線、324…硬化領域、325…接触点、401…受け部、402…点支持部材(螺子)、1004…ヤスリ部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
圧電素子から外部への熱伝導を禁止して、当該圧電素子に配線を溶着する工程と、
前記圧電素子を前記振動体に振動を伝達可能な位置に接着する工程と、
前記振動体に接着された前記圧電素子を乾燥する工程と、を備えたことを特徴とする振動発生装置の製造方法。 A method of manufacturing a vibration generating device including a vibrating body,
Prohibiting heat conduction from the piezoelectric element to the outside, and welding the wiring to the piezoelectric element;
Bonding the piezoelectric element to a position where vibration can be transmitted to the vibrating body;
And a step of drying the piezoelectric element bonded to the vibrating body.
前記溶着は、前記圧電素子が、前記圧電素子を構成する圧電体材料のキュリー点より大きな温度に達する時前に完了される、請求項1に記載の振動発生装置の製造方法。 The welding is a metal welding,
The method for manufacturing a vibration generating device according to claim 1, wherein the welding is completed before the piezoelectric element reaches a temperature higher than a Curie point of a piezoelectric material constituting the piezoelectric element.
圧電素子を前記振動体に振動を伝達可能な位置に接着する工程と、
前記振動体全体を、前記圧電素子を構成する圧電体材料のキュリー点より小さな所定温度に加熱して、当該圧電素子に配線を溶着する工程と、
前記振動体に接着された前記圧電素子を乾燥する工程と、を備えたことを特徴とする振動発生装置の製造方法。 A method of manufacturing a vibration generating device including a vibrating body,
Bonding a piezoelectric element to a position where vibration can be transmitted to the vibrating body;
Heating the entire vibrating body to a predetermined temperature lower than the Curie point of the piezoelectric material constituting the piezoelectric element, and welding a wiring to the piezoelectric element;
And a step of drying the piezoelectric element bonded to the vibrating body.
A vibration tool comprising the vibration generator manufactured by the method for manufacturing a vibration generator according to any one of claims 1 to 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004088723A JP2005270822A (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Method for manufacturing vibration generator and vibrating tool |
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JP2004088723A JP2005270822A (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Method for manufacturing vibration generator and vibrating tool |
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- 2004-03-25 JP JP2004088723A patent/JP2005270822A/en active Pending
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