JP2005334984A

JP2005334984A - Vibrating table

Info

Publication number: JP2005334984A
Application number: JP2004153468A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Onishi; 一正大西
Original assignee: UWAVE KK
Current assignee: UWAVE KK
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibrating table advantageously usable for machining a workpiece of small size. <P>SOLUTION: This vibrating table is constituted by fixing a piezoelectric vibrator of plate shape to the lower side surface of a metal table, and the piezoelectric vibrator of plate shape comprises: a piezoelectric body of plate shape formed by joining four or more longitudinal columnar piezoelectric bodies through a resin material at the mutually adjacent side faces of the respective columnar piezoelectric bodies; and electrode layers provided at the upper and lower surfaces of the piezoelectric body of plate shape. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラスやシリコンなどの硬く且つ脆い材料から形成された小さなサイズの加工対象物を機械加工する際に有利に用いることのできる振動テーブルに関する。 The present invention relates to a vibration table that can be advantageously used when machining a small-sized workpiece formed of a hard and brittle material such as glass or silicon.

ガラス、セラミックもしくはシリコンなどの硬く且つ脆い材料（以下、硬脆材料という）から形成された加工対象物に切断、穴あけ、切削、研削あるいは研磨などの機械加工を施すことは容易ではない。従来より、このような硬脆材料から形成された加工対象物を、超音波振動を付与した工具によって機械加工する方法は知られている。例えば、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、超音波切削加工と呼ばれている。 It is not easy to perform machining such as cutting, drilling, cutting, grinding, or polishing on a workpiece formed of a hard and brittle material (hereinafter referred to as a hard and brittle material) such as glass, ceramic, or silicon. Conventionally, a method of machining a workpiece formed of such a hard and brittle material with a tool provided with ultrasonic vibration is known. For example, a method of cutting a workpiece while applying ultrasonic vibration to a tool such as a tool is called ultrasonic cutting.

超音波切削加工は、超音波振動を工具に付与することで切削抵抗が小さくなるため、工具の寿命が長くなるという利点を有している。超音波切削加工においては、工具に加工対象物の固有振動数よりも高い振動数の超音波振動が付与されるため、加工対象物にビビリなどの有害な振動を生じ難い。このため超音波切削加工は、優れた加工精度を示すとされている。 Ultrasonic cutting has the advantage that the tool life is extended because the cutting resistance is reduced by applying ultrasonic vibration to the tool. In ultrasonic cutting, since ultrasonic vibration having a frequency higher than the natural frequency of the workpiece is applied to the tool, harmful vibration such as chatter is hardly generated on the workpiece. For this reason, ultrasonic cutting is said to show excellent machining accuracy.

特許文献１には、加工対象物を仮固定するテーブルの下面に円柱状のボルト締め振動子が固定された構成の加工テーブル装置が開示されている。ボルト締め振動子にて発生した超音波振動は、テーブル装置に仮固定された加工対象物に付与される。このように加工対象物に超音波振動を付与することにより、硬脆材料から形成された加工対象物の極微小径穴あけ加工や溝入れ加工が容易になるとされている。 Patent Document 1 discloses a processing table device having a configuration in which a cylindrical bolt tightening vibrator is fixed to a lower surface of a table for temporarily fixing a processing object. The ultrasonic vibration generated by the bolting vibrator is applied to the workpiece temporarily fixed to the table device. By applying ultrasonic vibration to the object to be processed in this way, it is said that drilling and grooving of an extremely small diameter of the object to be processed formed from a hard and brittle material are facilitated.

特許文献２には、有機物中に多数の柱状圧電体が二次元的に埋め込まれた構成の複合圧電材料を容易に製造するための方法が開示されている。この製造方法は、基板上に接着された圧電体薄板を切断して多数の溝を形成する工程と、この溝の内部に有機物を充填する工程と、これを上記基板から剥離する工程とからなる。このようにして得られた複合圧電材料は、その電気機械結合定数が大きく且つ音響インピーダンスが小さい。このため、この複合圧電材料の上下の各表面に電極層を付設して得られる振動子（一般に、複合圧電材トランスデューサと呼ばれている）は、受波感度が高く且つ人体との音響インピーダンスの整合性に優れるため、医用超音波振動子として有用であることが示唆されている。
特開２００３−２２０５３０号公報特開昭５８−２１８８３号公報 Patent Document 2 discloses a method for easily manufacturing a composite piezoelectric material having a structure in which a large number of columnar piezoelectric bodies are two-dimensionally embedded in an organic material. This manufacturing method includes a step of cutting a piezoelectric thin plate bonded on a substrate to form a large number of grooves, a step of filling organic matter inside the grooves, and a step of peeling this from the substrate. . The composite piezoelectric material thus obtained has a large electromechanical coupling constant and a low acoustic impedance. For this reason, a vibrator (generally called a composite piezoelectric material transducer) obtained by attaching electrode layers to the upper and lower surfaces of this composite piezoelectric material has a high reception sensitivity and an acoustic impedance with a human body. It is suggested that it is useful as a medical ultrasonic transducer because of its excellent consistency.
JP 2003-220530 A JP 58-21818 A

近年、携帯型電話機や携帯型パーソナルコンピュータなどに代表される電気製品が小型化され、これらに組み込まれる電子部品や機械部品としても小さなサイズのものが用いられている。このような各種部品の小型化に伴い、小さなサイズの部品（加工対象物）を高い精度で機械加工する技術が必要とされる。 In recent years, electrical products typified by portable telephones and portable personal computers have been miniaturized, and small-sized electronic parts and mechanical parts incorporated therein are used. Along with the miniaturization of such various parts, a technique for machining a small-sized part (processing object) with high accuracy is required.

上記の特許文献１の振動テーブル装置は、ある程度の大きなサイズの加工対象物については高い精度で機械加工することができる。しかしながら、加工対象物のサイズが小さくなるにつれ、機械加工の精度が低下する傾向にある。これは、小さなサイズの加工対象物は、その固有振動数が高いために、ボルト締め振動子がテーブル装置に付与する超音波振動によって共振し、ビビリなどの有害な振動を生じ易いためと理解される。 The vibration table device disclosed in Patent Literature 1 can machine a workpiece having a certain size to a certain degree with high accuracy. However, the machining accuracy tends to decrease as the size of the workpiece becomes smaller. This is understood because a small-sized workpiece has a high natural frequency, so that the bolting vibrator resonates due to the ultrasonic vibration applied to the table device and easily causes harmful vibrations such as chatter. The

このような加工対象物に生じる有害な振動の発生を低減するには、振動テーブルに付与する超音波振動の振動数を加工対象物の固有振動数よりも高い値に設定すればよい。通常、ボルト締め振動子は、その高さ方向の長さにより定まる固有振動数にて超音波振動させる。このため、ボルト締め振動子にて発生する超音波振動の振動数を大きくするためには、振動子の高さ方向の長さを短く設定すればよい。しかしながら、ボルト締め振動子は、板状の圧電振動子を一対の金属ブロックで挟み、これらをボルトにより締め付けた複雑な構成であるため、その高さ方向の長さをある程度以下に短くすることが難しい。 In order to reduce the occurrence of such harmful vibrations in the workpiece, the frequency of ultrasonic vibration applied to the vibration table may be set to a value higher than the natural frequency of the workpiece. Usually, the bolted vibrator is ultrasonically vibrated at a natural frequency determined by the length in the height direction. For this reason, in order to increase the frequency of the ultrasonic vibration generated in the bolted vibrator, the length in the height direction of the vibrator may be set short. However, the bolt tightening vibrator has a complicated structure in which a plate-like piezoelectric vibrator is sandwiched between a pair of metal blocks and these are tightened with bolts, so that the length in the height direction can be shortened to a certain extent. difficult.

一方、特許文献１の複合圧電材料を用いた振動子は、その製造に手間がかかるために医療用超音波診断装置の超音波送受信機などの特別な用途に利用され、他の技術分野への応用については、未だ十分な検討がされていない。 On the other hand, the vibrator using the composite piezoelectric material of Patent Document 1 is used for special applications such as an ultrasonic transceiver of a medical ultrasonic diagnostic apparatus because it takes time to manufacture the vibrator. The application has not been fully examined.

本発明の目的は、小さなサイズの加工対象物の機械加工に有利に用いることのできる振動テーブルを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibration table that can be advantageously used for machining a workpiece having a small size.

本発明は、金属テーブルの下側表面に、四個以上の縦長の柱状圧電体を、各柱状圧電体の互いに隣接する側面にて樹脂材料を介して接合して構成した板状圧電体と、この板状圧電体の上下の各表面に備えられた電極層とからなる板状の圧電振動子が固定された振動テーブルにある。 The present invention is a plate-like piezoelectric body constituted by joining four or more vertically long columnar piezoelectric bodies to the lower surface of a metal table via resin materials on the side surfaces adjacent to each other, and A plate-like piezoelectric vibrator comprising electrode layers provided on the upper and lower surfaces of the plate-like piezoelectric body is on a vibration table to which the plate-like piezoelectric vibrator is fixed.

本発明の振動テーブルの好ましい態様は、下記の通りである。
（１）柱状圧電体のそれぞれが角柱状の圧電体であって、その高さ方向の長さが、頂面及び底面を構成するいずれの辺の長さに対しても１．３倍以上である。
（２）柱状圧電体の高さ方向の長さが４乃至４０ｍｍの範囲にある。
（３）金属テーブルと板状の圧電振動子との間に絶縁層が備えられている。
（４）金属テーブルが、その下側表面に備えられた支持具を介して基台に固定されている。 Preferred embodiments of the vibration table of the present invention are as follows.
(1) Each of the columnar piezoelectric bodies is a prismatic piezoelectric body, and the length in the height direction is 1.3 times or more of the length of any side constituting the top surface and the bottom surface. is there.
(2) The length of the columnar piezoelectric body in the height direction is in the range of 4 to 40 mm.
(3) An insulating layer is provided between the metal table and the plate-like piezoelectric vibrator.
(4) The metal table is being fixed to the base via the support tool with which the lower surface was equipped.

本発明の振動テーブルは、金属テーブルの下側表面に、四個以上の縦長の柱状圧電体を、各柱状圧電体の互いに隣接する側面にて樹脂材料を介して接合して構成した板状圧電体と、この板状圧電体の上下の各表面に備えられた電極層とからなる板状の圧電振動子が固定された構成を有している。本発明の振動テーブルは、その板状圧電振動子により高い振動数の振動を金属テーブルに付与することができるため、金属テーブルの上側表面に仮固定された加工対象物のサイズが小さい場合であっても、加工対象物の共振によるビビリなどの有害な振動を生じ難い。このため、本発明の振動テーブルは、加工対象物のサイズが小さい場合であっても、これを精度良く機械加工することができる。 The vibration table according to the present invention is a plate-like piezoelectric device in which four or more vertically long columnar piezoelectric bodies are joined to the lower surface of a metal table via resin materials on the side surfaces adjacent to each other. A plate-like piezoelectric vibrator comprising a body and electrode layers provided on upper and lower surfaces of the plate-like piezoelectric body is fixed. Since the vibration table of the present invention can impart vibrations with a high frequency to the metal table by the plate-like piezoelectric vibrator, the size of the workpiece temporarily fixed on the upper surface of the metal table is small. However, harmful vibrations such as chatter due to resonance of the workpiece are unlikely to occur. For this reason, the vibration table of the present invention can be machined with high accuracy even when the size of the workpiece is small.

本発明の振動テーブルを、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の振動テーブルの構成例を示す斜視図であり、そして図２は、図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した振動テーブルの断面図である。 The vibration table of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a vibration table according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration table cut along a cutting line I-I written in FIG.

図１及び図２に示す振動テーブル１０は、金属テーブル１１の下側表面に、四個以上（合計で１６９個）の縦長の柱状圧電体１２を、各柱状圧電体１２の互いに隣接する側面にて樹脂材料１３を介して接合して構成した板状圧電体１４と、この板状圧電体１４の上下の各表面に備えられた電極層１５ａ、１５ｂとからなる板状の圧電振動子１６が固定された構成を有している。 The vibration table 10 shown in FIG. 1 and FIG. 2 has four or more (total of 169) longitudinal columnar piezoelectric bodies 12 on the lower surface of the metal table 11 on the side surfaces adjacent to each other. A plate-like piezoelectric vibrator 16 comprising a plate-like piezoelectric body 14 formed by bonding with a resin material 13 and electrode layers 15a and 15b provided on the upper and lower surfaces of the plate-like piezoelectric body 14 is provided. It has a fixed configuration.

金属テーブル１１の上側表面には、例えば、ワックスなどを用いて加工対象物（図示は略する）が仮固定される。加工対象物は、金属板や樹脂板などの支持板を介して金属テーブル１１の上側表面に仮固定してもよい。支持板は、金属テーブル１１に仮固定された加工対象物を、例えば、円盤状のブレードを用いて切断などする際に、金属テーブルの上側表面を損傷から保護するために用いられる。 A workpiece (not shown) is temporarily fixed to the upper surface of the metal table 11 using, for example, wax. The object to be processed may be temporarily fixed to the upper surface of the metal table 11 via a support plate such as a metal plate or a resin plate. The support plate is used to protect the upper surface of the metal table from damage when the workpiece temporarily fixed to the metal table 11 is cut using, for example, a disk-shaped blade.

金属テーブル１１は、例えば、ステンレススチールなどの金属材料から形成される。金属テーブル１１の厚みは、機械加工の際に加わる力によって湾曲したり破損したりしないように、通常３至３０ｍｍの範囲に設定される。 The metal table 11 is made of a metal material such as stainless steel, for example. The thickness of the metal table 11 is usually set in a range of 3 to 30 mm so as not to be bent or damaged by a force applied during machining.

図３は、図２に示す振動テーブル１０の板状圧電振動子１６が備える板状圧電体１４の構成を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、板状圧電体１４は、四個以上（合計で１６９個）の縦長の柱状圧電体１２を、各柱状圧電体１２の互いに隣接する側面にて樹脂材料１３を介して接合した構成を有している。 FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the plate-like piezoelectric body 14 included in the plate-like piezoelectric vibrator 16 of the vibration table 10 shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the plate-like piezoelectric body 14 includes four or more (total of 169) longitudinal columnar piezoelectric bodies 12 that are formed of resin material 13 on the side surfaces adjacent to each other. It has the structure joined via.

柱状圧電体を接合する樹脂材料１３としては、各柱状圧電体１２が独立に振動できるように、ウレタン樹脂やシリコン樹脂などの弾性率の小さい樹脂材料を用いることが好ましい。 As the resin material 13 for joining the columnar piezoelectric bodies, it is preferable to use a resin material having a low elastic modulus such as urethane resin or silicon resin so that each columnar piezoelectric body 12 can vibrate independently.

そして板状圧電体１４の上下の各表面に、例えば、リン青銅や銀などの金属材料から形成された、厚みが５μｍ程度の電極層１５ａ、１５ｂを付設することにより、板状の圧電振動子１６が得られる。このような構成の板状圧電振動子（複合圧電材トランスデューサ）の製造方法については、例えば、上記の特許文献２に詳しく記載されている。 Then, electrode layers 15a and 15b having a thickness of about 5 μm formed of a metal material such as phosphor bronze or silver are attached to the upper and lower surfaces of the plate-like piezoelectric body 14, respectively, so that the plate-like piezoelectric vibrator 16 is obtained. The manufacturing method of the plate-like piezoelectric vibrator (composite piezoelectric material transducer) having such a configuration is described in detail in, for example, Patent Document 2 described above.

図２に示す板状圧電振動子１６の一対の電極１５ａ、１５ｂの間に、柱状圧電体１２の高さ方向の長さにより定まる固有振動数に対応する振動数（周波数）の交流電圧を印加すると、各々の柱状圧電体１２は、その高さ方向に沿って上記の固有振動数にて振動（例、超音波振動）する。板状圧電振動子１６は、ボルト締め振動子のような複雑な構成を有していないために、その高さ方向の長さを小さく設定すること、すなわち高い振動数の振動を発生することができる。このような板状圧電振動子１６を備える金属テーブル１１の上側表面に仮固定された加工対象物は、そのサイズが小さい場合であっても、振動子１６の発生する高い振動数の振動によっては共振し難く、ビビリなどの有害な振動を生じ難い。このため、本発明の振動テーブル１０は、加工対象物のサイズが小さい場合であっても、これを精度良く機械加工することができる。 An AC voltage having a frequency (frequency) corresponding to the natural frequency determined by the length of the columnar piezoelectric body 12 in the height direction is applied between the pair of electrodes 15a and 15b of the plate-like piezoelectric vibrator 16 shown in FIG. Then, each columnar piezoelectric body 12 vibrates at the natural frequency (eg, ultrasonic vibration) along its height direction. Since the plate-like piezoelectric vibrator 16 does not have a complicated configuration like a bolted vibrator, its length in the height direction can be set small, that is, vibration with a high frequency can be generated. it can. Even if the workpiece temporarily fixed on the upper surface of the metal table 11 having such a plate-like piezoelectric vibrator 16 is small in size, depending on the high frequency vibration generated by the vibrator 16, It is difficult to resonate and is difficult to cause harmful vibrations such as chatter. For this reason, even if the vibration table 10 of this invention is a case where the size of a workpiece is small, this can be machined accurately.

図４は、図３の板状圧電体１４が備える柱状圧電体１２の構成を示す斜視図である。図４の柱状圧電体１２は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミックから形成され、その幅方向の長さ（Ｗ）及び厚み方向の長さ（Ｔ）のそれぞれが２ｍｍに、そして高さ方向の長さ（Ｈ）が８ｍｍに設定されている。この柱状圧電体１２の固有振動数は、約２００ｋＨｚである。柱状圧電体１２は、通常、その高さ方向に分極される。 FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of the columnar piezoelectric body 12 included in the plate-like piezoelectric body 14 of FIG. The columnar piezoelectric body 12 shown in FIG. 4 is formed of, for example, a lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic, and the length (W) in the width direction and the length (T) in the thickness direction are each 2 mm and high. The length (H) in the vertical direction is set to 8 mm. The natural frequency of the columnar piezoelectric body 12 is about 200 kHz. The columnar piezoelectric body 12 is usually polarized in the height direction.

柱状圧電体の高さ方向の長さは、４乃至４０ｍｍの範囲にあることが好ましい。このようなサイズの柱状圧電体を備えた板状圧電振動子の一対の電極に交流電圧を印加することにより、各々の柱状圧電体は、その高さ方向に沿って５００ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高い振動数（その高さ方向の長さにより定まる固有振動数）にて振動する。これに対し、上記の特許文献１の振動テーブル装置が備えるボルト締め振動子は、一般に１５〜５０ｋＨｚの低い振動数にて振動させるものである。 The length of the columnar piezoelectric body in the height direction is preferably in the range of 4 to 40 mm. By applying an AC voltage to a pair of electrodes of a plate-like piezoelectric vibrator having a columnar piezoelectric body of such a size, each columnar piezoelectric body has a high frequency of 500 kHz to 50 kHz along its height direction. Vibrates at (the natural frequency determined by the length in the height direction). On the other hand, the bolt tightening vibrator provided in the vibration table device of the above-mentioned Patent Document 1 is generally made to vibrate at a low frequency of 15 to 50 kHz.

なお、上記の特許文献１の振動テーブル装置で小さなサイズの加工対象物を機械加工する場合に、加工対象物の共振を防止するために、ボルト締め振動子にて加工対象物の固有振動数よりも低い振動数の振動を発生させることも考えられる。しかしながら、振動テーブルに付与される振動の振幅を変えずに振動数を低くすると、この振動により加工対象物に与えられるエネルギー（特に振動テーブルの振動の加速度）が小さくなるために、機械加工の精度あるいは機械加工の速度が低下し易い。また、加工対象物に十分なエネルギーを与えるために、ボルト締め振動子にて低い振動数で且つ振幅の大きな振動を発生させることも考えられるが、振動の振幅が大きいと、振動テーブル上の加工対象物の仮固定が外れ易くなって機械加工する際の作業性が低下するなどの別の問題を生じ易い。 In addition, when machining a small-sized workpiece with the vibration table device of Patent Document 1 described above, in order to prevent resonance of the workpiece, a bolted vibrator is used to determine the natural frequency of the workpiece. It is also conceivable to generate a vibration with a low frequency. However, if the frequency is lowered without changing the amplitude of the vibration applied to the vibration table, the energy (particularly the acceleration of vibration of the vibration table) given to the workpiece is reduced by this vibration, so that the accuracy of machining is reduced. Alternatively, the machining speed tends to decrease. In order to give sufficient energy to the object to be processed, it is conceivable to generate a vibration with a low frequency and a large amplitude with a bolted vibrator, but if the vibration amplitude is large, the processing on the vibration table is performed. Another problem is likely to occur, such as the temporary fixation of the object being easily removed and the workability at the time of machining being lowered.

柱状圧電体１２は、角柱状の圧電体であって、その高さ方向の長さが、頂面１２ａ及び底面１２ｂを構成するいずれの辺の長さに対しても１．３倍以上であることが好ましく、２．０〜８．０倍の範囲にあることがさらに好ましい。 The columnar piezoelectric body 12 is a prismatic piezoelectric body, and the length in the height direction is 1.3 times or more of the length of any side constituting the top surface 12a and the bottom surface 12b. It is preferable that it is in the range of 2.0 to 8.0 times.

このような縦長の柱状圧電体１２の高さ方向の長さは、頂面１２ａ及び底面１２ｂを構成するいずれの辺の長さよりも長い。このため柱状圧電体１２の幅方向及び厚み方向のそれぞれの長さにより定まる固有振動数は、高さ方向の長さにより定まる固有振動数よりも高い。従って、縦長の柱状圧電体１２をその高さ方向の長さにより定まる固有振動数に対応する振動数（周波数）の交流電圧を印加して振動させた場合、柱状圧電体はその幅及び厚みのいずれの方向においても共振を生じ難い。このため、柱状圧電体１２の頂面１２ａの全体が高さ方向に沿って均一に振動する。 The length of such a vertically long columnar piezoelectric body 12 in the height direction is longer than the length of any side constituting the top surface 12a and the bottom surface 12b. For this reason, the natural frequency determined by the length in the width direction and the thickness direction of the columnar piezoelectric body 12 is higher than the natural frequency determined by the length in the height direction. Therefore, when the longitudinal columnar piezoelectric body 12 is vibrated by applying an AC voltage having a frequency (frequency) corresponding to the natural frequency determined by the length in the height direction, the columnar piezoelectric body has a width and thickness. Resonance is unlikely to occur in either direction. Therefore, the entire top surface 12a of the columnar piezoelectric body 12 vibrates uniformly along the height direction.

この柱状圧電体にて発生した均一な振動を金属テーブルの下側表面に付与することにより、金属テーブルの上側表面の全体が上下方向に均一に振動し、その表面に仮固定された加工対象物に均一に振動が付与されるため、機械加工の精度をさらに高くすることができる。 By applying uniform vibration generated by this columnar piezoelectric body to the lower surface of the metal table, the entire upper surface of the metal table vibrates uniformly in the vertical direction, and the workpiece to be temporarily fixed on the surface Since the vibration is evenly applied to the workpiece, the machining accuracy can be further increased.

なお、上記のボルト締め振動子や複合圧電材トランスデューサ（板状圧電振動子）の他にも、例えば、圧電セラミックス板の上下の各表面に電極が付設された構成の圧電振動子板が知られている。このような圧電振動子板は、その厚み方向に沿って高い振動数で振動させることができるため、これを金属テーブルの下側表面に固定して振動テーブルを構成することも考えられる。しかしながら、このような圧電振動子板を厚み方向により定まる固有振動数に対応する振動数の交流電圧を印加して振動させた場合、圧電振動子板が上記の振動数に対応する高次の共振を生じて横方向にも振動し易い。このため、金属テーブルの上側表面が上下方向に均一に振動し難くなり、十分に高い機械加工の精度を得ることが難しい。 In addition to the above-described bolt tightening vibrator and composite piezoelectric material transducer (plate-like piezoelectric vibrator), for example, a piezoelectric vibrator plate having a structure in which electrodes are provided on upper and lower surfaces of a piezoelectric ceramic plate is known. ing. Since such a piezoelectric vibrator plate can be vibrated at a high frequency along its thickness direction, it can be considered that the vibration table is configured by fixing it to the lower surface of the metal table. However, when such a piezoelectric vibrator plate is vibrated by applying an AC voltage having a frequency corresponding to the natural frequency determined by the thickness direction, the piezoelectric vibrator plate has a higher-order resonance corresponding to the above frequency. It tends to vibrate in the lateral direction. For this reason, it becomes difficult for the upper surface of the metal table to vibrate uniformly in the vertical direction, and it is difficult to obtain sufficiently high machining accuracy.

図１及び図２に示すように、板状圧電振動子１６は、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などから形成された絶縁層１７を介して金属テーブル１１の下側表面に固定されていることが好ましい。絶縁層１７は、金属テーブル１１と板状圧電振動子１６の電極層１５ａとを電気的に絶縁する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the plate-like piezoelectric vibrator 16 is fixed to the lower surface of the metal table 11 through an insulating layer 17 formed of alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like, for example. It is preferable. The insulating layer 17 electrically insulates the metal table 11 and the electrode layer 15 a of the plate-like piezoelectric vibrator 16.

図１及び図２に示すように、本発明の振動テーブル１０の金属テーブル１１は、その下側表面に備えられた支持具１８を介して基台１９に固定されていることが好ましい。支持具１８及び基台１９のそれぞれは、例えば、ステンレススチールなどの金属材料から形成される。また本発明の振動テーブルは、その金属テーブルの下側表面に支持具を固定し、この支持具を介して機械加工装置の加工台の表面に直接固定して用いることもできる。 As shown in FIG.1 and FIG.2, it is preferable that the metal table 11 of the vibration table 10 of this invention is being fixed to the base 19 via the support tool 18 with which the lower surface was equipped. Each of the support 18 and the base 19 is made of a metal material such as stainless steel, for example. The vibration table of the present invention can also be used by fixing a support to the lower surface of the metal table and directly fixing the support to the surface of the processing table of the machining apparatus via the support.

図５は、本発明の振動テーブルの別の構成例を示す斜視図であり、そして図６は、図５に記入した切断線II−II線に沿って切断した振動テーブルの断面図である。また、図７は、図６に示す振動テーブルの板状圧電振動子が備える板状圧電体の構成を示す平面図である。 FIG. 5 is a perspective view showing another configuration example of the vibration table of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the vibration table cut along the cutting line II-II written in FIG. FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a plate-like piezoelectric body included in the plate-like piezoelectric vibrator of the vibration table shown in FIG.

図５及び図６に示す振動テーブル５０は、金属テーブル５１及びこの金属テーブル５１の下側表面に固定された板状圧電振動子５６から構成され、その全体の形状が円盤状とされている。板状圧電振動子５６は、図２に示す振動テーブル１０の場合と同様に、絶縁層５７を介して金属テーブル５１の下側表面に固定されている。振動テーブル５０は、その板状圧電振動子５６の下側表面にて、例えば、ステンレススチールなどの金属材料から形成された基台５９の上に固定されている。 The vibration table 50 shown in FIGS. 5 and 6 is composed of a metal table 51 and a plate-like piezoelectric vibrator 56 fixed to the lower surface of the metal table 51, and the entire shape thereof is a disk shape. The plate-like piezoelectric vibrator 56 is fixed to the lower surface of the metal table 51 through an insulating layer 57 as in the case of the vibration table 10 shown in FIG. The vibration table 50 is fixed on a base 59 made of a metal material such as stainless steel at the lower surface of the plate-like piezoelectric vibrator 56.

板状圧電振動子５６が備える板状圧電体５４の構成は、図７に示すように四個以上の柱状圧電体５２を、各柱状圧電体５２の互いに隣接する側面にて樹脂材料５３を介して互いに接合して円盤状に形成されていること以外は図２に示す振動テーブル１０が備える板状圧電体１４と同様である。 As shown in FIG. 7, the plate-like piezoelectric body 54 included in the plate-like piezoelectric vibrator 56 has four or more columnar piezoelectric bodies 52 arranged on the side surfaces adjacent to each other via the resin material 53. 2 are the same as the plate-like piezoelectric body 14 included in the vibration table 10 shown in FIG.

図５及び図６に示す振動テーブル５０は、例えば、シリコンウエハなどの円盤状の加工対象物の機械加工に好ましく用いることができる。 The vibration table 50 shown in FIGS. 5 and 6 can be preferably used for machining a disk-shaped workpiece such as a silicon wafer, for example.

本発明の振動テーブルの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the vibration table of this invention. 図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した振動テーブルの断面図である。It is sectional drawing of the vibration table cut | disconnected along the cutting line II entered in FIG. 図２に示す振動テーブルの板状圧電振動子が備える板状圧電体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the plate-shaped piezoelectric material with which the plate-shaped piezoelectric vibrator of the vibration table shown in FIG. 2 is provided. 図３の板状圧電体が備える柱状圧電体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the columnar piezoelectric material with which the plate-shaped piezoelectric material of FIG. 3 is provided. 本発明の振動テーブルの別の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another structural example of the vibration table of this invention. 図５に記入した切断線II−II線に沿って切断した振動テーブルの断面図である。It is sectional drawing of the vibration table cut | disconnected along the cutting line II-II line entered in FIG. 図６に示す振動テーブルの板状圧電振動子が備える板状圧電体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the plate-shaped piezoelectric material with which the plate-shaped piezoelectric vibrator of the vibration table shown in FIG. 6 is provided.

Explanation of symbols

１０振動テーブル
１１金属テーブル
１２柱状圧電体
１２ａ柱状圧電体の頂面
１２ｂ柱状圧電体の底面
１３樹脂材料
１４板状圧電体
１５ａ、１５ｂ電極層
１６板状圧電振動子
１７絶縁層
１８支持具
１９基台
５０振動テーブル
５１金属テーブル
５２柱状圧電体
５３樹脂材料
５４板状圧電体
５５ａ、５５ｂ電極層
５６板状圧電振動子
５７絶縁層
５９基台
Ｗ柱状圧電体の幅方向の長さ
Ｔ柱状圧電体の厚み方向の長さ
Ｈ柱状圧電体の高さ方向の長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration table 11 Metal table 12 Columnar piezoelectric body 12a Top surface of columnar piezoelectric body 12b Bottom surface of columnar piezoelectric body 13 Resin material 14 Plate-shaped piezoelectric body 15a, 15b Electrode layer 16 Plate-shaped piezoelectric vibrator 17 Insulating layer 18 Support 19 Base Base 50 Vibration table 51 Metal table 52 Columnar piezoelectric body 53 Resin material 54 Plate-shaped piezoelectric body 55a, 55b Electrode layer 56 Plate-shaped piezoelectric vibrator 57 Insulating layer 59 Base W Length of columnar piezoelectric body in the width direction T Columnar piezoelectric body Length in the direction of thickness H Length of the columnar piezoelectric body in the height direction

Claims

A plate-like piezoelectric body formed by joining four or more vertically long columnar piezoelectric bodies on the lower surface of a metal table via resin materials on the side surfaces adjacent to each other, and the plate-like piezoelectric body A vibration table on which plate-like piezoelectric vibrators comprising electrode layers provided on upper and lower surfaces of a body are fixed.

Each of the columnar piezoelectric bodies is a prismatic piezoelectric body, and the length in the height direction is 1.3 times or more of the length of any side constituting the top surface and the bottom surface. 2. The vibration table according to 1.

The vibration table according to claim 1 or 2, wherein a length of the columnar piezoelectric body in a height direction is in a range of 4 to 40 mm.

The vibration table according to any one of claims 1 to 3, wherein an insulating layer is provided between the metal table and the plate-like piezoelectric vibrator.

The vibration table according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal table is fixed to the base via a support provided on a lower surface thereof.