JP2006272482A

JP2006272482A - 脆性材料加工用治具

Info

Publication number: JP2006272482A
Application number: JP2005092330A
Authority: JP
Inventors: Toru Yoshida; 亨吉田; Kenichi Kimura; 健一木村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】脆性材料加工用治具において、脆性材料からなる被加工材の取り付け、取り外しを容易なものとする。
【解決手段】磁石が埋設された平板状の磁石埋込プレート１１と、磁石埋込プレート１１を弾性体２ｂを介して載置する平板状のベースプレート１２と、磁石埋込プレート１１に載置固定される天板１３と、磁性体材料からなり加工に必要な所定の部位に貫通孔１４ａが形成された磁性体マスク１４と、を備える。磁石埋込プレート１１は、被加工材１０を固定した状態では弾性体２ｂの付勢力によって天板１３に圧接され、被加工材１０は、天板１３と、磁性体マスク１４とによって挟持されて固定される。スライド機構２を用いて磁石埋込プレート１１を天板１３側からベースプレート１２側へ弾性体２ｂの付勢力に抗してスライドさせ、磁性体マスク１４にかかる磁力を減少させて、被加工材１０に対して負荷を及ぼすことなく磁性体マスク１４を容易に着脱できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、脆性材料加工用治具に関する。

従来、脆性材料などからなる被加工材を加工する際、被加工材を作業台に固定する方法として、真空チャック、磁気チャックを用いる方法が知られている。真空チャックを用いる方法は、多数の吸引孔を設けた作業台上に被加工材を密着した状態で置いて、吸引孔から作業台と被加工材との間の空隙にある空気を吸引することによって負圧を発生させ、この負圧によって被加工材を作業台に密着させる方法である。磁気チャックを用いる方法は、作業台に内蔵された電磁石や永久磁石による磁力を用いて被加工材を作業台に引きつける（又は押し付ける）ことによって固定する方法である。

上述の２つの方法を併用して被加工材を固定する加工用治具が知られており、これを図１０に示す。この加工用治具は、マグネットチャック台９１の上に、磁性体材料からなる吸着台９２、非磁性材料からなる被加工材９３、及び、磁性体材料からなるマスク部材９４を順次積層して固定する。吸着台９２は、磁性体材料からなるのでマグネットチャック台９１に吸着固定される。また、吸着台９２には、真空吸着孔が設けられており、矢印Ｐで示すように真空吸着孔内を排気することにより被加工材９３が吸着台９２に吸着固定される。また、被加工材９３は、真空吸着力に加えて、磁性体材料からなるマスク部材９４がマグネットチャック台９１に吸着されることによる吸着台９２への押し付け力を受けて、吸着台９２に固定される（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−５３３３０号公報

しかしながら、上述した図１０や特許文献１に示されるような加工用治具においては、磁性体材料の吸着台９２がマグネットチャック台９１に固定されており、加工後の被加工材９３を吸着台９２から取り外すとき、マグネットチャック台９１からの磁力が磁性体材料からなるマスク部材９４に作用したままであるので、この磁力に逆らってマスク部材９４を取り外す必要がある。被加工材９３に接した状態のマスク部材９４に力を加えてマスク部材９４を取り外すことにより、被加工材９３を損傷するおそれがあり、また、マスク部材９４の取り外し、従って被加工材９３の取り外しの作業性も悪い。

本発明は、上記課題を解消するものであって、脆性材料からなる被加工材の取り付け、取り外しが容易な脆性材料加工用治具を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、磁石が埋設された平板状の磁石埋込プレートと、前記磁石埋込プレートを弾性体を介して載置する平板状のベースプレートと、前記磁石埋込プレートに載置固定される天板と、磁性体材料からなり加工に必要な所定の部位に貫通孔が形成された磁性体マスクと、を備え、前記磁石埋込プレートは前記弾性体の付勢力によって前記天板に圧接され、脆性材料からなる被加工材を加工するため被加工材を前記天板に載置するとともに当該天板と、前記磁石埋込プレートの磁力によって吸引される磁性体マスクとによって被加工材を挟持する脆性材料加工用治具である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の脆性材料加工用治具において、前記天板を保持するとともに、前記磁石埋込プレートを前記天板から離間して前記ベースプレート側にスライドする機構を備え、前記磁石埋込プレートを前記スライド機構を用いて前記天板側からベースプレート側へ前記弾性体の付勢力に抗してスライドさせることにより前記磁性体マスクにかかる前記磁石埋込プレートからの磁力を減少させて前記磁性体マスクを取り外すものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の脆性材料加工用治具において、前記天板は、被加工材を載置する当該天板の面に加工屑を排出するための溝部が形成されているものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の脆性材料加工用治具において、前記天板は、被加工材を載置する当該天板の面に設けた吸着穴とこの吸着穴に連通し当該天板の側面に開口する吸引口とが形成されているものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の脆性材料加工用治具において、前記磁石埋込プレートは、隣接する磁極が互いに異なるように格子状に配列して磁石が埋設されているものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の脆性材料加工用治具において、前記ベースプレートは、被加工材の前工程における情報を記録したコードが貼設されるものである。

請求項１の発明によれば、天板と磁性体マスクとによって被加工材を挟持するので、加工中における脆性材料の破損防止、脆性材料の保護、位置ズレ防止が可能である。また、天板から磁石埋込プレートを離間させることにより磁性体マスクへの磁力を減少させることができるので、脆性材料加工用治具から脆性材料の被加工材を容易に取り付け、取り外しできる。脆性材料加工用治具がベースプレート上に構成されているので、脆性材料加工用治具が可搬性を有し、被加工材を脆性材料加工用治具に挟持した状態で工程間の搬送が可能である。また、加工に必要な所定の部位に貫通孔が形成された磁性体マスクを用いるので、加工部位以外への加工屑付着を防止できる。

請求項２の発明によれば、スライド機構を用いて磁石埋込プレートからの磁力を減少させるので、脆性材料と磁性体マスクとの位置合わせが容易となって脆性材料からなる被加工材の加工性が向上する。

請求項３の発明によれば、被加工材への加工屑付着の防止、及び天板上面への加工屑付着の防止ができ、被加工材の加工品質を高めることができる。

請求項４の発明によれば、真空吸着により被加工材を固定できるので、磁性体マスクを取り外した状態においても被加工材の位置ズレを防止でき、被加工材の取り付け、取り外しが容易となる。

請求項５の発明によれば、磁性体マスクに作用する磁力を向上でき、被加工材の位置ズレを防止して被加工材の加工品質を高めることができる。

請求項６の発明によれば、前工程の情報を確実に利用することができ、次工程の加工条件の適正化、１つの被加工材から多数の加工品を製造するいわゆる多数個取り加工の場合において前工程検査で判明した不良箇所に対する加工を中止して不要な加工の削減、工程間での情報共有、等が可能となり、被加工材の加工品質の向上や、加工の効率化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る脆性材料加工用治具について図面を参照して説明する。図１は脆性材料加工用治具１の外観を示し、図２（ａ）（ｂ）、図３は被加工材を挟持して固定した状態と被加工材を取り外す手順とを示す。脆性材料加工用治具１は、磁石が埋設された平板状の磁石埋込プレート１１と、磁石埋込プレート１１を弾性体２ｂを介して載置する平板状のベースプレート１２と、磁石埋込プレート１１に載置固定される天板１３と、磁性体材料からなり加工に必要な所定の部位に貫通孔１４ａが形成された磁性体マスク１４と、を備えている。

磁石埋込プレート１１は、脆性材料からなる被加工材１０を固定した状態では、図２（ａ）に示すように、弾性体２ｂの付勢力によって天板１３に圧接されている。被加工材１０は、天板１３に載置され、天板１３と、磁石埋込プレート１１に埋め込まれた複数の磁石Ｍの磁力によって吸引される磁性体マスク１４とによって挟持されて固定される。

また、天板１３は、スライド支柱２ａによってベースプレート１２に固定されており、上述の弾性体２ｂは、コイルばねからなり、スライド支柱２ａの周囲に付設されて、磁石埋込プレート１１を天板１３に圧接する。磁石埋込プレート１１は、スライド支柱２ａが挿通される貫通孔２ｃを有し、スライド支柱２ａに沿って上下にスライド可能となっている。すなわち、スライド支柱２ａ、弾性体２ｂ、及び貫通孔２ｃは、磁石埋込プレート１１を上下にスライドするスライド機構２を構成している。

上述のように、スライド機構２は、天板１３を保持し、磁石埋込プレート１１を天板に圧接し、また、磁石埋込プレート１１を天板１３から離間することができる。スライド機構を用いて磁石埋込プレート１１を天板１３側からベースプレート１２側へ弾性体２ｂの付勢力に抗してスライドさせることにより、図２（ｂ）、図３に示すように、磁性体マスク１４に作用する磁石埋込プレート１１に埋め込まれた磁石Ｍからの磁力を減少させて、被加工材１０に対して摩擦して擦るなどの何らの負荷を及ぼすことなく、磁性体マスク１４を容易に取り外し、又は、取り付けることができる。

天板１３と磁性体マスク１４に挟持された被加工材１０は、図２（ａ）に示すように、磁性体マスク１４の貫通孔１４ａを通して、加工ツールＴの作用によって加工される。加工に必要な所定の部位に貫通孔１４ａが形成された磁性体マスク１４を用いるので、加工部位以外への加工屑付着を防止できる。加工ツールＴは、例えば、レーザ光であり、また、ドリルやエンドミルなどの機械加工工具である。被加工材１０は、例えば、焦電素子のチップを形成するための誘電体材料である。この場合、被加工材１０からいわゆる多数個取りによって多数のチップを形成することができる。また、磁性体マスク１４は、金属などの剛性を有する素材の他に、磁性粉を混入したゴム材等を用いることができる。後者のように、磁石に吸着するゴム材の場合、その柔軟性の故に、被加工材１０の外形形状に馴染ませて被加工材１０を適切に挟持することができる。

次に、他の実施形態に係る脆性材料加工用治具１を説明する。この脆性材料加工用治具１の天板１３は、図４に示すように、被加工材１０を載置する天板１３の面に加工屑を排出するための多数の溝部１３ａを有している。被加工材１０を載置して被加工材１０の裏面から出てくる加工屑は、例えば、吸引掃除機による吸い取りや、圧力空気の吹き付けによる吹き飛ばしによって、溝部１３ａから随時排出することができる。また、このような溝部１３ａは、被加工材１０を天板１３に載置する際に、異物などの逃げ場となるので、被加工材１０を天板１３にを馴染ませた状態で挟持し、固定できる。

次に、さらに他の実施形態に係る脆性材料加工用治具１を説明する。この脆性材料加工用治具１の天板１３は、図５に示すように、被加工材１０を載置する天板１３の面に開口する複数の吸着穴３ａと、これらの吸着穴３ａに連通し天板１３の側面に開口する吸引口３ｂとを有している。これらの吸着穴３ａ、吸引口３ｂ、及び吸引口３ｂに接続される図示しない吸引ポンプとによって、被加工材１０を吸着する真空吸着機構３が構成される。このような真空吸着機構３を有するので、磁性体マスクを取り外した状態においても、真空吸着により被加工材を固定でき、被加工材の位置ズレを防止して被加工材１０の取り付け、取り外しが容易となる。

次に、本発明の脆性材料加工用治具１に用いられる磁石埋込プレート１１を説明する。磁石埋込プレート１１は、図６に示すように、隣接する磁極（Ｓ極とＮ極）が互いに異なるように格子状に配列して複数の磁石Ｍが埋設されている。このように磁石Ｍを配列することにより、磁性体マスク１４に作用する磁力を向上して、被加工材１０の位置ズレを防止し、被加工材１０の加工品質を高めることができる。

次に、さらに他の実施形態に係る脆性材料加工用治具１を説明する。この脆性材料加工用治具１のベースプレート１２は、図７に示すように、被加工材１０の前工程における情報を記録したコード４が、ベースプレート１２の所定の位置４ａに貼設される。このように、ベースプレート１２に、工程情報を持たせることにより、前工程の情報を確実に利用することができ、次工程の加工条件の適正化、１つの被加工材から多数の加工品を製造するいわゆる多数個取り加工の場合において前工程検査で判明した不良箇所に対する加工を中止して不要な加工の削減、工程間での情報共有、等が可能となり、被加工材の加工品質の向上や、加工の効率化を図ることができる。

また、コード４として、バーコードや二次元コードを用いることができる。また、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグチップを用いることもできる。また、脆性材料加工用治具１が、他の部材とは独立したベースプレート１２上に構成されているので、脆性材料加工用治具１が可搬性を有し、被加工材１０を脆性材料加工用治具１に挟持した状態で工程間の搬送が可能である。

次に、さらに他の実施形態に係る脆性材料加工用治具１を説明する。この脆性材料加工用治具１の天板１３は、図８、図９に示すように、２つの位置決め用ピン５を備えている。そして、この２つの位置決め用ピン５を、被加工材１０に設けられた位置決め穴５ａ、磁性体マスク１４に設けられた位置決め穴５ｂに通して、被加工材１０と磁性体マスク１４を天板１３に配置することにより、被加工材１０と磁性体マスク１４が容易に位置決めされる。従って、被加工材１０の天板１３への取り付け時の位置決め繰返し精度が向上し、量産時の品質ばらつきを抑制できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、磁性体マスク１４に形成される加工に必要な貫通孔１４ａは、上述の図１に示されるような円形穴とは限らず、矩形窓や任意形状の窓とすることができる。また、スライド機構２には、磁石埋込プレート１１をレバーによって天板１３位置からベースプレート１２位置に向けて下降させる機構を付属させ、かつ下降位置において磁石埋込プレート１１を保持するロック機構を設けることもできる。

本発明の脆性材料加工用治具と被加工材の斜視図。（ａ）は被加工材を挟持して固定した状態の同上加工用治具の断面図、（ｂ）は被加工材を取り外す際の状態を示す同上治具の断面図。同上加工用治具から被加工材を取り外す手順を説明する斜視図。被加工材と同上加工用治具の他の実施形態を示す斜視図。被加工材と同上加工用治具のさらに他の実施形態とその使用方法を説明する斜視図。磁性体マスクを除く同上加工用治具とその磁石埋込プレートの斜視図。被加工材と同上加工用治具のさらに他の実施形態及びその使用方法を説明する斜視図。被加工材と同上加工用治具のさらに他の実施形態及びその使用方法を説明する斜視図。図８に示した加工用治具の使用状態の斜視図。従来の加工用治具の使用状態を示す断面図。

符号の説明

１脆性材料加工用治具
２スライド機構
４コード
１０被加工材
１１磁石埋込プレート
１２ベースプレート
１３天板
１４磁性体マスク
２ｂ弾性体
３ａ吸着穴
３ｂ吸引口
１３ａ溝部
１４ａ貫通孔
Ｍ磁石

Claims

磁石が埋設された平板状の磁石埋込プレートと、前記磁石埋込プレートを弾性体を介して載置する平板状のベースプレートと、前記磁石埋込プレートに載置固定される天板と、磁性体材料からなり加工に必要な所定の部位に貫通孔が形成された磁性体マスクと、を備え、
前記磁石埋込プレートは前記弾性体の付勢力によって前記天板に圧接され、
脆性材料からなる被加工材を加工するため被加工材を前記天板に載置するとともに当該天板と、前記磁石埋込プレートの磁力によって吸引される磁性体マスクとによって被加工材を挟持することを特徴とする脆性材料加工用治具。
前記天板を保持するとともに、前記磁石埋込プレートを前記天板から離間して前記ベースプレート側にスライドする機構を備え、前記磁石埋込プレートを前記スライド機構を用いて前記天板側からベースプレート側へ前記弾性体の付勢力に抗してスライドさせることにより前記磁性体マスクにかかる前記磁石埋込プレートからの磁力を減少させて前記磁性体マスクを取り外すことを特徴する請求項１に記載の脆性材料加工用治具。
前記天板は、被加工材を載置する当該天板の面に加工屑を排出するための溝部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脆性材料加工用治具。
前記天板は、被加工材を載置する当該天板の面に設けた吸着穴とこの吸着穴に連通し当該天板の側面に開口する吸引口とが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の脆性材料加工用治具。
前記磁石埋込プレートは、隣接する磁極が互いに異なるように格子状に配列して磁石が埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の脆性材料加工用治具。
前記ベースプレートは、被加工材の前工程における情報を記録したコードが貼設されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の脆性材料加工用治具。