JP2007038620A - Disc-like blade and cutting apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disc-like blade exerting excellent cutting performance stably for processed products of hard and brittle materials and an easy-to-design cutting apparatus. <P>SOLUTION: A support plate 7a is passed through a through-hole bolt 14 having a through hole with the rotation axis lying on the central axis. The support plate 7a is formed by joining a piezoelectric ceramic 8a, serving as an ultrasonic oscillator, to an aluminum-made rigid plate 12a using an epoxy resin, and an insulation plate 13a made of a glass fiber composite material and being nearly equal in size to the outside diameter of the flange, is joined to the outside of the piezoelectric ceramic 8a. A metal disc-like blade 1 and then the support plate 7b are passed through the through-hole bolt. After the support 7a, the disc-like blade 1, and the support plate 7b are passed in order through the through-hole bolt 14, they are integrated mechanically with a joining nut 15. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる円盤状のブレードおよび切断装置に関する。  The present invention relates to a disk-shaped blade and a cutting device that can be advantageously used for cutting or grooving a workpiece formed of a brittle material such as glass or silicon.

ガラス、シリコン、シリコンナイトライド、希土類磁石材料もしくは超硬金属などの硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物を切断あるいは溝入れするために、円盤状のブレードを備えた切断装置が一般的に用いられている。  A cutting device with a disk-shaped blade is generally used for cutting or grooving a workpiece formed from a hard and brittle material such as glass, silicon, silicon nitride, rare earth magnet material or super hard metal. It is used.

図1は、特許文献1に記載の従来の切断装置5の構成例を示す正面図であり、そして図2は、図1の切断装置5の側面図である。図1及び図2に示す切断装置5は、回転駆動装置6の回転軸3に取付けられた第一のフランジ2a、円盤状のブレード1、及び第二のフランジ2b、そしてこれらのフランジ2a、2bによりブレード1を締め付け固定するためのナット4から構成されている。そして切断装置5の回転駆動装置6を作動させて円盤状のブレード1を回転させながら、加工対象物を切断あるいは溝入れを行う。  FIG. 1 is a front view showing a configuration example of a conventional cutting device 5 described in Patent Document 1, and FIG. 2 is a side view of the cutting device 5 of FIG. The cutting device 5 shown in FIGS. 1 and 2 includes a first flange 2a, a disk-shaped blade 1 and a second flange 2b attached to the rotary shaft 3 of the rotary drive device 6, and these flanges 2a and 2b. It is comprised from the nut 4 for clamp | tightening and fixing the braid | blade 1 by this. Then, the workpiece is cut or grooved while the rotary drive device 6 of the cutting device 5 is operated to rotate the disk-shaped blade 1.

一方、工作機械の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知られている。このような切削方法は、超音波切削加工と呼ばれており、非特許文献1に詳しく記載されている。超音波切削加工は、加工対象物と工具との摩擦抵抗が小さくなるために、加工面の熱歪みが低減され、加工精度が高くなり、そして切削工具の寿命が長くなるなどの利点を有している。さらにそして、加工速度が倍以上になることも非特許文献2に詳しく記載されている。  On the other hand, a method of cutting an object to be processed while applying ultrasonic vibration to a tool such as a tool of a machine tool is known. Such a cutting method is called ultrasonic cutting, and is described in detail in Non-Patent Document 1. Ultrasonic cutting has the advantages that the frictional resistance between the workpiece and the tool is reduced, so that the thermal distortion of the machined surface is reduced, the machining accuracy is increased, and the life of the cutting tool is extended. ing. Further, it is described in detail in Non-Patent Document 2 that the processing speed is doubled or more.

特許文献2には、円盤状のブレードを回転させる回転軸に超音波振動子が付設された構成の切断装置が開示されている。この切断装置は、円盤状のブレードを回転させ、かつ超音波振動子にて発生させた超音波振動を、回転軸を介して円盤状のブレードに付与しながら、ブレードの外縁端部にて加工対象物を切断する。この切断装置の円盤状のブレードは、振動伝達方向変換器とナットとにより締め付けられた状態で同転軸の先端に固定される。回転軸に付設された超音波振動子は、回転軸の軸方向に振動する超音波振動を発生させ、この超音波振動は、振動伝達方向変換器によりブレードの径を拡縮させる方向に振動する超音波振動へと変換され、ブレードに付与される。超音波振動の伝達方向を変換するため、回転軸や振動伝達方向変換器は、有限要素法などによる数値計算により所定の形状に設計される。
特開平8−127023公報 特開2000−210928公報 超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善株式会社、平成11年8月、p679−684 日本電子機械工業会、「超音波工学」、株式会社コロナ社、1993年、p218−229
Patent Document 2 discloses a cutting device having a configuration in which an ultrasonic vibrator is attached to a rotating shaft that rotates a disk-shaped blade. This cutting device rotates at the outer edge of the blade while rotating the disk-shaped blade and applying the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator to the disk-shaped blade via the rotating shaft. Cut the object. The disk-shaped blade of this cutting device is fixed to the tip of the rotating shaft while being tightened by a vibration transmission direction changer and a nut. The ultrasonic vibrator attached to the rotating shaft generates ultrasonic vibration that vibrates in the axial direction of the rotating shaft, and this ultrasonic vibration is supersonic that vibrates in the direction in which the diameter of the blade is expanded or contracted by the vibration transmission direction converter. It is converted into sonic vibration and applied to the blade. In order to convert the transmission direction of the ultrasonic vibration, the rotating shaft and the vibration transmission direction converter are designed in a predetermined shape by numerical calculation using a finite element method or the like.
JP-A-8-127003 JP 2000-210928 A Ultrasonic Handbook Editorial Committee, “Ultrasonic Handbook”, Maruzen Co., Ltd., August 1999, p679-684 Japan Electromechanical Industry Association, "Ultrasonic Engineering", Corona Co., Ltd., 1993, p218-229

上記の特許文献2に記載の切断装置においては、ブレードに付与する超音波振動の振動方向や振動数などを変更する場合には、有限要素法などによる数値計算を再度行って回転軸や振動伝達方向変換器の形状を設計し直す必要がある。また、この切断装置は、振動伝達方向変換器とナットとによるブレードの締め付け力の強弱により、ブレードに伝わる超音波振動の大きさが変化する可能性が高い。ブレードに伝わる超音波振動の大きさが変動すると、ブレードの径を拡縮させる方向の振動の大きさが変化して、ブレードの切断性能が変化してしまう。  In the cutting apparatus described in Patent Document 2, when changing the vibration direction or frequency of the ultrasonic vibration applied to the blade, the numerical calculation is again performed by the finite element method or the like, and the rotation shaft or vibration transmission is performed. It is necessary to redesign the shape of the direction changer. Further, in this cutting apparatus, there is a high possibility that the magnitude of the ultrasonic vibration transmitted to the blade changes due to the strength of the tightening force of the blade by the vibration transmission direction changer and the nut. When the magnitude of ultrasonic vibration transmitted to the blade fluctuates, the magnitude of vibration in the direction of expanding or reducing the diameter of the blade changes, and the cutting performance of the blade changes.

本発明の目的は、優れた切断性能を安定して円盤状のブレードを提供することにある。
本発明の目的はまた、優れた切断性能を安定して示し、かつ設計が容易な切断装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a disk-like blade with stable excellent cutting performance.
Another object of the present invention is to provide a cutting device that stably exhibits excellent cutting performance and is easy to design.

回転軸に嵌め合わされる透孔を中央に備えた円盤状のブレードを持つ切断装置において、超音波振動子を持つ2個のサポート板があり、円盤状のブレードの両側に配置されているものである。  In a cutting device having a disk-shaped blade with a through-hole fitted in the center of a rotating shaft, there are two support plates with ultrasonic transducers, which are arranged on both sides of the disk-shaped blade. is there.

そして、円盤状のブレードとサポート板が接着されている切断装置とするものである。  And it is set as the cutting device with which the disk-shaped braid | blade and the support plate were adhere | attached.

円盤状のブレードとサポート板の間に接触媒質がある切断装置とするものである。  The cutting device has a contact medium between the disk-shaped blade and the support plate.

フランジがサポート板を保持している切断装置とするものである。  The cutting device has a flange holding a support plate.

超音波発振回路を固定側ロータリートランスに接続してなる切断装置とするものである。  A cutting device is formed by connecting an ultrasonic oscillation circuit to a fixed-side rotary transformer.

本発明のサポート板を備えた円盤状のブレードは、サポート板を介して円盤状のブレードに超音波振動が励起されるので、回転軸など不要な部材に超音波振動を伝達することがないので、超音波振動を効率よく且つ安定に円盤状のブレードに付与することができる。このため、本発明の円盤状ブレードおよびこのブレードを備えた切断装置は、優れた切断性能を安定して示す。  The disk-shaped blade provided with the support plate of the present invention does not transmit ultrasonic vibration to unnecessary members such as a rotating shaft because ultrasonic vibration is excited to the disk-shaped blade via the support plate. In addition, ultrasonic vibration can be efficiently and stably applied to the disk-shaped blade. For this reason, the disk-shaped blade of this invention and the cutting device provided with this blade show the outstanding cutting performance stably.

本発明のサポート板を備えた円盤状のブレードはまた、被切断物を切断中に、もし円盤状のブレードがスリップしても、電気配線を持つサポート板はスリップしないため、電気配線が切断する虞がない。  The disc-shaped blade provided with the support plate of the present invention also cuts the electrical wiring because the support plate having the electrical wiring does not slip even if the disc-shaped blade slips during cutting of the workpiece. There is no fear.

本発明のサポート板を備えた円盤状のブレードはまた、フランジと接触するサポート板に音響インピーダンスの大きく異なるプラスチック板が位置しているので、フランジに振動が漏れることは小さい。またフランジの締め付け圧力の影響を受けることは小さい。  In the disk-like blade provided with the support plate of the present invention, the plastic plate having greatly different acoustic impedance is located on the support plate in contact with the flange, so that the vibration hardly leaks to the flange. In addition, the influence of the tightening pressure of the flange is small.

本発明のサポート板を備えた円盤状のブレードはまた、フランジと接触するサポート板サポート板の面がプラスチックであるので、フランジに損傷を与えることはない。  The disk-shaped blade provided with the support plate of the present invention also does not damage the flange because the surface of the support plate support plate that contacts the flange is plastic.

本発明のサポート板を備えた円盤状のブレードはさらに、円盤状のブレードからサポート板が取り外し可能である。このことにより円盤状のブレードが消耗して円盤状のブレードに変えるときにも、消耗した円盤状のブレードからサポート板を取り外し、新たな円盤状のブレードに取付けることができる。このことにより消耗するのは円盤状のブレードだけとなり、省資源、及び製造コストの低減に役立つ。  The disk-shaped blade provided with the support plate of the present invention can be further detached from the disk-shaped blade. As a result, even when the disk-shaped blade is worn out and changed to a disk-shaped blade, the support plate can be removed from the worn disk-shaped blade and attached to a new disk-shaped blade. As a result, only the disk-shaped blade is consumed, which helps to save resources and reduce manufacturing costs.

本発明の第一の実施の形態を図3の正面図、そして図3のA−A線で切断した図4の断面図を用いて示す。  The first embodiment of the present invention will be described with reference to the front view of FIG. 3 and the cross-sectional view of FIG. 4 taken along line AA of FIG.

まず、サポート板7aは、以下のように作成した。外径90mm、内径55mm、外周部の厚さ1.5mm、圧電セラミック8aの接合される部分の厚さ0.5mmのアルミ合金製の剛性板12aに、超音波振動子である外径70mm、内径55mm、厚さ1.0mmの圧電セラミック8aをエポキシ樹脂で接合する。なお、剛性板12aは、振動損失の少ない超音波振動材料が望ましく、アルミ合金、チタンなどの金属、そしてアルミナ、ガラスなどの無機材料が適している。そして、圧電セラミック8aの外側にフランジの外径とほぼ等しいガラス繊維複合材料製の絶縁板13aをエポキシ樹脂で接合する。このガラス繊維複合材料製の絶縁板13aはフランジと接触するが、フランジとガラス繊維複合材料製の絶縁板13aの音響インピーダンスが大きく異なっているため、サポート板7aの超音波振動をフランジに伝播することは少ない。したがって、サポート板7aは円盤状のブレード1に振動を効率よく伝播させるが、フランジ側に伝播する振動を大きく減衰させる。また、ガラス繊維複合材料製の絶縁板13aは、接触するフランジに比較して、硬度、密度などが小さいため、フランジに機械的損傷を与えない作用もある。したがって、絶縁板の材料はプラスチック材料が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリイミドなど様々なプラスチック材料を適時選択して使用する。なおサポート板7bもサポート板7aと同様にして作製した。  First, the support plate 7a was prepared as follows. To the rigid plate 12a made of aluminum alloy having an outer diameter of 90 mm, an inner diameter of 55 mm, an outer peripheral thickness of 1.5 mm, and a thickness of 0.5 mm at the portion to which the piezoelectric ceramic 8a is joined, an outer diameter of 70 mm, which is an ultrasonic vibrator, A piezoelectric ceramic 8a having an inner diameter of 55 mm and a thickness of 1.0 mm is joined with an epoxy resin. The rigid plate 12a is preferably an ultrasonic vibration material with a small vibration loss, and a metal such as an aluminum alloy or titanium and an inorganic material such as alumina or glass are suitable. Then, an insulating plate 13a made of a glass fiber composite material substantially equal to the outer diameter of the flange is joined to the outside of the piezoelectric ceramic 8a with an epoxy resin. The insulating plate 13a made of glass fiber composite material is in contact with the flange. However, since the acoustic impedance of the insulating plate 13a made of glass fiber composite material is greatly different from the flange, the ultrasonic vibration of the support plate 7a is propagated to the flange. There are few things. Therefore, the support plate 7a efficiently propagates the vibration to the disk-shaped blade 1, but greatly attenuates the vibration propagating to the flange side. In addition, the insulating plate 13a made of glass fiber composite material has an effect of not causing mechanical damage to the flange because the hardness, density, and the like are smaller than those of the flange in contact. Therefore, the material of the insulating plate is preferably a plastic material, and various plastic materials such as polyethylene, polypropylene, nylon, and polyimide are selected and used as appropriate. The support plate 7b was produced in the same manner as the support plate 7a.

次に、サポート板7a、7bと直径100mm、内径55mmそして厚さ0.1mmの円盤状のブレード1を、日化精工株式会社製の精密加工用ホットメルト仮止め接着剤を用いて接着し、サポート板7a、7bと円盤状のブレード1を一体の振動体とした。ここで用いた接着剤は、アクアワックス系で温水により剥離できるものである。このように温水、アルコールなどの溶剤により簡単に剥離できる接着剤を使用することで、円盤状のブレード1が消耗または損傷し、交換が必要となったとき、円盤状のブレード1を取り外し、今まで使用していたサポート板7a、7bに新しい円盤状のブレード1を上記と同様に接着することにより、そのままサポート板7a、7bが使用することができるので製造コストの削減ができる。また円盤状のブレード1は、金属の表面に砥粒を固定したものである。なお、円盤状の金属基板の材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび超硬金属などがある。  Next, the support plates 7a and 7b are bonded to the disk-shaped blade 1 having a diameter of 100 mm, an inner diameter of 55 mm, and a thickness of 0.1 mm using a hot-melt temporary fixing adhesive for precision processing manufactured by Nikka Seiko Co., Ltd. The support plates 7a and 7b and the disk-shaped blade 1 are formed as an integral vibrator. The adhesive used here is an aqua wax type that can be peeled off with warm water. By using an adhesive that can be easily peeled off by a solvent such as hot water or alcohol, when the disk-shaped blade 1 is worn or damaged and needs to be replaced, the disk-shaped blade 1 is removed. By adhering the new disk-shaped blade 1 to the support plates 7a and 7b used until now, the support plates 7a and 7b can be used as they are, so that the manufacturing cost can be reduced. The disk-shaped blade 1 is obtained by fixing abrasive grains on a metal surface. Examples of the material of the disk-shaped metal substrate include aluminum, iron, stainless steel, and super hard metal.

中心軸に直径40mmの回転軸が通る貫通孔を持った外径55mm、内径40mmの貫通孔ボルト14に、サポート板7a、7bと円盤状のブレード1を接着剤により接合した構成を通す。そして貫通孔ボルト14に設けたネジと接合ナット15によりこれらを機械的に一体化する。これを一体化ブレードと呼ぶ。  A structure in which the support plates 7a and 7b and the disc-shaped blade 1 are joined to each other by an adhesive is passed through a through-hole bolt 14 having an outer diameter of 55 mm and an inner diameter of 40 mm having a through-hole through which a rotation shaft having a diameter of 40 mm passes through the central axis. And these are mechanically integrated by the screw provided in the through-hole bolt 14 and the joining nut 15. This is called an integrated blade.

ここで図7の斜視図を用いて電気配線について説明する。圧電セラミックにハンダにより接合したリード線19は貫通穴ボルト14に設けた4個の貫通穴ボルトの配線穴20に通り、この4個の貫通穴ボルトの配線穴20の接続する4個のパイプ状の棒16を通り、金属製のピンに接続される。なお4個のパイプ状の棒16は、図8の斜視図に示すフランジに設けられたフランジ穴21を通る。図10の斜視図で示すコネクタ18は、一方はパイプ状の棒16に付設された金属製のピン17に、他方は図9に示す回転側ロータリートランス9aの接続用のピン17と電気的に接続する。なおピン17は絶縁用のための絶縁チューブ22により保持されている。  Here, electrical wiring will be described with reference to the perspective view of FIG. The lead wire 19 joined to the piezoelectric ceramic by solder passes through the wiring holes 20 of the four through-hole bolts provided in the through-hole bolt 14 and is connected to the wiring holes 20 of the four through-hole bolts. And is connected to a metal pin. The four pipe-like bars 16 pass through the flange holes 21 provided in the flange shown in the perspective view of FIG. The connector 18 shown in the perspective view of FIG. 10 is electrically connected to the metal pin 17 attached to the pipe-shaped bar 16 and the other to the connection pin 17 of the rotary rotary transformer 9a shown in FIG. Connecting. The pin 17 is held by an insulating tube 22 for insulation.

サポート板7a、7bと円盤状のブレード1を接着剤により接合した構成を貫通孔ボルト14に通し接合ナット15により機械的に一体化した構成をフランジで保持し、さらに回転軸3に取付けた構成について図5の平面図と図5のA−A線での断面図である図6を用いて説明する。  A configuration in which the support plate 7a, 7b and the disc-shaped blade 1 are joined by an adhesive through a through-hole bolt 14 and mechanically integrated by a joining nut 15 is held by a flange, and further attached to the rotary shaft 3 Will be described with reference to FIG. 6 which is a plan view of FIG. 5 and a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

スリーブ10と内側のフランジ2bを一体化した構成のフランジ2bに回転側のロータリートランス9aを図示しないネジにより固定する。そして、スリーブ10の外径面に沿って、一体化ブレードを挿入する。次にフランジ2aを同じくスリーブ10の外径面に沿って挿入する。さらにフランジナット11によりこれらを一体化する。  The rotary transformer 9a on the rotation side is fixed to a flange 2b having a structure in which the sleeve 10 and the inner flange 2b are integrated with screws (not shown). Then, an integrated blade is inserted along the outer diameter surface of the sleeve 10. Next, the flange 2 a is inserted along the outer diameter surface of the sleeve 10. Furthermore, these are integrated by the flange nut 11.

サポート板7a、7bに接触するフランジ2a、2bの面の形状は外径85mm、内径80mmである。また、この部分はリング状の形状であり、外径85mm、内径80mm面を持ち、長さは約3mmである。チタン製のフランジ2a、2bに接触するサポート板7a、7bの材料は、プラスチックとガラス繊維を複合化したガラス繊維複合材料であり、ガラス繊維複合材料と大きく音響インピーダンスが異なる。このため、サポート板7a、7b側の振動はフランジ2a、2b側には伝わることが困難になる。  The shapes of the surfaces of the flanges 2a and 2b that contact the support plates 7a and 7b are an outer diameter of 85 mm and an inner diameter of 80 mm. Further, this portion has a ring shape, has an outer diameter of 85 mm, an inner diameter of 80 mm, and a length of about 3 mm. The material of the support plates 7a and 7b that are in contact with the flanges 2a and 2b made of titanium is a glass fiber composite material in which plastic and glass fiber are combined, and the acoustic impedance is greatly different from that of the glass fiber composite material. For this reason, it becomes difficult for vibration on the support plates 7a and 7b to be transmitted to the flanges 2a and 2b.

一体化ブレードを取付けたスリーブ10を回転軸3にナット4により取付ける。  A sleeve 10 to which an integrated blade is attached is attached to the rotary shaft 3 with a nut 4.

次に上記の円盤状ブレード1を使用した切断装置の運転方法について同じく図6の断面図を用いて説明する。まず図示しないモータの電源をいれ回転軸3を回転させる。次にロータリートランス9a、9bを介してサポート板7a、7bを構成するリング状の圧電セラミック8a、8bに図示しない超音波発振回路からの超音波交流電圧を印加する。超音波交流電圧を印加することにより、サポート板7a、7b及び円盤状のブレード1は、径方向の拡がり振動が励起される。次に回転する円盤状ブレード1と図示しない加工対象物に冷却水をノズルから与え、加下対象物を切断または溝入れする。  Next, the operation method of the cutting apparatus using the disk-shaped blade 1 will be described with reference to the sectional view of FIG. First, the power of a motor (not shown) is turned on to rotate the rotary shaft 3. Next, an ultrasonic alternating voltage from an ultrasonic oscillation circuit (not shown) is applied to the ring-shaped piezoelectric ceramics 8a and 8b constituting the support plates 7a and 7b via the rotary transformers 9a and 9b. By applying the ultrasonic alternating voltage, the support plates 7a and 7b and the disk-shaped blade 1 are excited to expand in the radial direction. Next, cooling water is applied from the nozzle to the rotating disk-shaped blade 1 and the workpiece (not shown), and the subtracted object is cut or grooved.

円盤状のブレード1の径方向の拡がり振動モードを励起する固有振動数の周波数の電圧を圧電セラミック8a、8bに印加することにより、100V以下の低い電圧でブレードの先端部に約10ミクロン程度の振動変位を容易に励起できる。  By applying to the piezoelectric ceramics 8a and 8b a voltage having a natural frequency that excites the radial spreading vibration mode of the disk-shaped blade 1, a voltage of about 10 microns is applied to the tip of the blade at a low voltage of 100V or less. Vibration displacement can be easily excited.

円盤状のブレード1の厚さが2mm以下、特に1mm以下の場合、フランジ2a、2bを円盤状のブレード1に押し付けることにより、圧電セラミックの振動を、ブレードの先端部に振動を伝播させるのが困難になる。  When the thickness of the disk-shaped blade 1 is 2 mm or less, particularly 1 mm or less, the vibration of the piezoelectric ceramic is propagated to the tip of the blade by pressing the flanges 2 a and 2 b against the disk-shaped blade 1. It becomes difficult.

そこで本発明のサポート板7a、7bの外径がフランジ2a、2bの外径より大きいか等しくする手段を用いることで、圧電セラミックの振動をブレードの先端部に伝播させることができる。そしてこの構成にすることで、現在の製造できるブレード厚さである50ミクロン程度までのブレードを使用できる。さらに薄いブレードも適用可能であると考えられる。  Therefore, by using means for making the outer diameters of the support plates 7a and 7b of the present invention larger or equal to the outer diameters of the flanges 2a and 2b, the vibration of the piezoelectric ceramic can be propagated to the tip of the blade. With this configuration, it is possible to use blades of up to about 50 microns, which is the blade thickness that can be manufactured at present. It is believed that even thinner blades are applicable.

上記の構成によれば従来の円盤状のブレードをそのまま用いることができるので、特に改めてブレードを特別に製作する必要がない。  According to the above configuration, since the conventional disk-shaped blade can be used as it is, it is not particularly necessary to make a special blade.

また、円盤状のブレードとサポート板だけが主に振動するだけなので、他の部分にはほとんど振動が伝播することがないため不要な振動ロスがほとんどないので小さな電力で必要な大きさの振動を円盤状のブレードに励起させることができる。したがって、ブレードの温度の上昇を小さくできるので、加工精度を向上させることができる。  In addition, since only the disk-shaped blade and the support plate vibrate mainly, vibrations do not propagate to other parts, so there is almost no unnecessary vibration loss. A disk-shaped blade can be excited. Therefore, since the rise in the temperature of the blade can be reduced, the machining accuracy can be improved.

また、回転軸には、ほとんど振動が伝播することがないので回転軸と回転軸を回転自在に支持する軸受けの損傷の恐れほとんどない。  Further, since vibration hardly propagates to the rotating shaft, there is almost no risk of damage to the rotating shaft and the bearing that rotatably supports the rotating shaft.

さらに、円盤状のブレードが消耗したときには、サポート板から円盤状のブレードを取り外し新しい円盤状のブレードに交換することができる。これにより、消耗するのは円盤状のブレードだけとなり、超音波振動を印加することにより、従来の切断方法に比較して、ブレードの消耗量は大幅に小さくなるため、省資源かつ製造コストの削減ができる。  Further, when the disk-shaped blade is consumed, the disk-shaped blade can be removed from the support plate and replaced with a new disk-shaped blade. As a result, only the disk-shaped blade is consumed, and by applying ultrasonic vibration, the amount of blade consumption is significantly reduced compared to conventional cutting methods, saving resources and reducing manufacturing costs. Can do.

上記のように、ブレードおよびフランジの一部にだけ振動させることができることにより加工精度の高い、信頼性の高い切断装置を提供できる。  As described above, since only a part of the blade and the flange can be vibrated, it is possible to provide a cutting device with high processing accuracy and high reliability.

また、上記の実施の形態では金属製のブレードを用いたが、レジン製のブレードでも同じ効果が得られる。  In the above embodiment, a metal blade is used. However, the same effect can be obtained with a resin blade.

本発明の第二の実施の形態を図11の正面図、そして図11のA−A線で切断した図12の断面図を用いて示す。  A second embodiment of the present invention will be described with reference to the front view of FIG. 11 and the cross-sectional view of FIG. 12 taken along the line AA of FIG.

サポート板7aは、チタン合金製の剛性板12aに、超音波振動子である圧電セラミック8aをエポキシ樹脂で接合し、さらに圧電セラミック8aの外側にフランジの外径とほぼ等しいナイロン材料製の絶縁板13aをエポキシ樹脂で接合して作製する。剛性板12aには、突起25が一体で構成されている。なおサポート板7bもサポート板7aと同様にして作製した。  The support plate 7a is made of a titanium alloy rigid plate 12a and a piezoelectric ceramic 8a, which is an ultrasonic vibrator, bonded with an epoxy resin, and an insulating plate made of a nylon material that is substantially equal to the outer diameter of the flange outside the piezoelectric ceramic 8a. 13a is produced by joining with an epoxy resin. A protrusion 25 is integrally formed on the rigid plate 12a. The support plate 7b was produced in the same manner as the support plate 7a.

キー溝24を設けた貫通孔ボルト14に、サポート板7a、円盤状のブレード1、サポート板7bを通し、そして貫通孔ボルト14に設けたネジと接合ナット15によりこれらを機械的に一体化する。なお、サポート板7a、円盤状のブレード1、サポート板7bの接触面にはグリースなどの接触媒質を塗る。  The support plate 7a, the disk-shaped blade 1 and the support plate 7b are passed through the through-hole bolt 14 provided with the key groove 24, and these are mechanically integrated by the screw and the joint nut 15 provided on the through-hole bolt 14. . A contact medium such as grease is applied to the contact surfaces of the support plate 7a, the disk-shaped blade 1, and the support plate 7b.

貫通孔ボルト14には、4個のパイプ状の棒16が接続されている。そして、その4個のパイプ状の棒16はフランジに設けた4個のフランジ穴に挿入されているため、貫通孔ボルト14はフランジに対して回転しない。  Four pipe-shaped rods 16 are connected to the through-hole bolts 14. And since the four pipe-shaped stick | rods 16 are inserted in the four flange holes provided in the flange, the through-hole bolt 14 does not rotate with respect to a flange.

図13の平面図と図13のA−A線で切断した図14の断面図が示すサポート板7a、7bには、図15の平面図と図15のA−A線で切断した図16の断面図が示す貫通孔ボルト14に設けられたキー溝24に嵌め合う突起25が設けられている。したがって、貫通孔ボルト14に対してサポート板7a、7bは回転しない。  The support plates 7a and 7b shown in the plan view of FIG. 13 and the cross-sectional view of FIG. 14 cut along the line AA in FIG. 13 include the plan view of FIG. Protrusions 25 that fit into the key grooves 24 provided in the through-hole bolts 14 shown in the sectional view are provided. Therefore, the support plates 7 a and 7 b do not rotate with respect to the through-hole bolt 14.

一方、円盤状のブレード1には突起が設けられていないので、過大な負荷が加わったときには、貫通孔ボルト14に対して円盤状のブレード1はスリップさせることができる。  On the other hand, since the disk-shaped blade 1 is not provided with a projection, the disk-shaped blade 1 can be slipped with respect to the through-hole bolt 14 when an excessive load is applied.

円盤状のブレード1に、過大な負荷が加わったときには、円盤状のブレード1だけをスリップさせることができるので、圧電セラミックを接合したサポート板7a、7bとロータリートランスを接合したフランジ2bとの間での回転はないので、圧電セラミックに接合したリード線が切断する虞がない。  When an excessive load is applied to the disk-shaped blade 1, only the disk-shaped blade 1 can be slipped, and therefore, between the support plates 7a and 7b bonded with the piezoelectric ceramic and the flange 2b bonded with the rotary transformer. Since there is no rotation, there is no possibility that the lead wire joined to the piezoelectric ceramic is cut.

上記の円盤状ブレード1を使用した切断装置の運転方法については、第1の実施の形態で説明したものと同様である。About the operating method of the cutting device using said disk shaped blade 1, it is the same as that of what was demonstrated in 1st Embodiment.

本発明の第三の実施の形態を図17の正面図、そして図17のA−A線で切断した図18の断面図を用いて示す。  A third embodiment of the present invention will be described with reference to the front view of FIG. 17 and the cross-sectional view of FIG. 18 taken along line AA of FIG.

スリーブ10にキー溝24を設け、このキー溝24に嵌め合う突起25をサポート板7a、7bに設けることで、サポート板7a、7bのスリーブ10に対するスリップを防止することができる。また、円盤状のブレード1には突起を設けていないので、円盤状のブレード1に過負荷が加わったときには、円盤状のブレード1をスリップさせることができる。  By providing the sleeve 10 with the key groove 24 and providing the protrusions 25 fitted to the key groove 24 on the support plates 7a and 7b, the support plates 7a and 7b can be prevented from slipping with respect to the sleeve 10. In addition, since the disk-shaped blade 1 is not provided with a protrusion, the disk-shaped blade 1 can be slipped when an overload is applied to the disk-shaped blade 1.

図19の正面図、そして図19のA−A線で切断した図20の断面図を用いて示すサポート板の構成を示す。サポート板7aは、チタン合金製の剛性板12aに、超音波振動子である圧電セラミック8aをエポキシ樹脂で接合し、さらに圧電セラミック8aの外側にフランジの外径とほぼ等しいナイロン材料製の絶縁板13aをエポキシ樹脂で接合して作製する。なおサポート板7bもサポート板7aと同様にして作製した。  The structure of the support plate shown using the front view of FIG. 19 and sectional drawing of FIG. 20 cut | disconnected by the AA line of FIG. 19 is shown. The support plate 7a is made of a titanium alloy rigid plate 12a and a piezoelectric ceramic 8a, which is an ultrasonic vibrator, bonded with an epoxy resin, and an insulating plate made of a nylon material that is substantially equal to the outer diameter of the flange outside the piezoelectric ceramic 8a. 13a is produced by joining with an epoxy resin. The support plate 7b was produced in the same manner as the support plate 7a.

サポート板7a、円盤状のブレード1、サポート板7bの接触面にはグリースなどの接触媒質を塗る。または第1の実施の形態で用いたように、サポート板7a、7bと円盤状のブレード1を、日化精工株式会社製の精密加工用ホットメルト仮止め接着剤を用いて接着し、サポート板7a、7bと円盤状のブレード1を一体の振動体とすることもできる。  A contact medium such as grease is applied to the contact surfaces of the support plate 7a, the disk-shaped blade 1, and the support plate 7b. Alternatively, as used in the first embodiment, the support plates 7a and 7b and the disk-shaped blade 1 are bonded using a hot-melt temporary fixing adhesive for precision processing manufactured by Nikka Seiko Co., Ltd. 7a and 7b and the disk-shaped blade 1 can also be made into an integral vibrating body.

このような構成にすると貫通穴ボルト及び接合ナットは、不要になる。このような構成は特に負荷の小さい切断作業に適する。  With such a configuration, the through hole bolt and the joining nut are not necessary. Such a configuration is particularly suitable for a cutting operation with a small load.

フランジ2bとキー溝を持つスリーブ10を一体構成したそのフランジに回転側ロータリートランス図示しないネジにより固定する。そしてスリーブ10のキー溝に合わせて、サポート板7aの突起25を挿入する。次に円盤状のブレード1を挿入し、再びスリーブ10のキー溝24に合わせて、サポート板7bの突起25を挿入する。そしてフランジをスリーブ10に挿入し、スリーブ10に設けられたネジとフランジナット11によりスリーブ10に固定する。  The flange 2b and the sleeve 10 having the keyway are integrally formed on the flange, and the rotary rotary transformer is fixed with screws (not shown). Then, the protrusion 25 of the support plate 7a is inserted in alignment with the key groove of the sleeve 10. Next, the disk-shaped blade 1 is inserted, and the protrusion 25 of the support plate 7 b is inserted again in alignment with the key groove 24 of the sleeve 10. Then, the flange is inserted into the sleeve 10 and fixed to the sleeve 10 with a screw and a flange nut 11 provided on the sleeve 10.

上記の円盤状ブレード1を使用した切断装置の運転方法については、第1の実施の形態で説明したものと同様である。About the operating method of the cutting device using said disk shaped blade 1, it is the same as that of what was demonstrated in 1st Embodiment.

本発明の円盤状のブレードおよび切断装置は、ガラスやシリコンなどの脆い材料から形成された加工対象物の切断あるいは溝入れに有利に用いることができる。  The disk-shaped blade and cutting device of the present invention can be advantageously used for cutting or grooving a workpiece formed from a brittle material such as glass or silicon.

従来の切断装置の構成例を示す正面図である。It is a front view which shows the structural example of the conventional cutting device. 図1の切断装置の側面図である。It is a side view of the cutting device of FIG. 本発明の第1の実施の形態の円盤状ブレードとサポート板などを示す正面図である。It is a front view which shows the disk shaped blade of 1st Embodiment of this invention, a support plate, etc. FIG. 図3のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 本発明の第1の実施の形態の円盤状ブレードとサポート板などを回転軸に取付けた正面図である。It is the front view which attached the disk shaped blade of 1st Embodiment of this invention, a support plate, etc. to the rotating shaft. 図5のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 貫通穴ボルトおよびパイプ状の棒を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a through-hole bolt and a pipe-shaped stick | rod. 貫通穴を持つフランジを示す斜視図ある。It is a perspective view which shows the flange with a through-hole. ロータリートランスと接続されたピン示す正面図である。It is a front view which shows the pin connected with the rotary transformer. コネクタを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a connector. 本発明の第2の実施の形態の円盤状ブレードとサポート板などを示す正面図である。It is a front view which shows the disk shaped blade and support plate of 2nd Embodiment of this invention. 図11のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. サポート板の詳細を示す正面図である。It is a front view which shows the detail of a support plate. 図13のA−A線での断面を示す側面図である。It is a side view which shows the cross section in the AA of FIG. 貫通穴ボルトを示す正面図である。It is a front view which shows a through-hole bolt. 図15のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 本発明の第3の実施の形態の円盤状ブレードとサポート板などを回転軸に取付けた正面図である。It is the front view which attached the disk shaped blade of the 3rd Embodiment of this invention, the support plate, etc. to the rotating shaft. 図17のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 図17で用いた円盤状ブレードとサポート板の詳細を示す正面図である。It is a front view which shows the detail of the disk shaped blade used in FIG. 17, and a support plate. 図19のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブレード
2 フランジ
3 回転軸
4 ナット
5 切断装置
6 回転駆動装置
7 サポート板
8 圧電セラミック
9 ロータリートランス
10 スリーブ
11 フランジナット
12 剛性板
13 絶縁板
14 貫通穴ボルト
15 接合ナット
16 パイプ状の棒
17 ピン
18 コネクタ
19 リード線
20 貫通穴ボルトの配線穴
21 フランジ穴
22 絶縁チューブ
23 金属端子
24 キー溝
25 突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blade 2 Flange 3 Rotating shaft 4 Nut 5 Cutting device 6 Rotation drive device 7 Support plate 8 Piezoceramic 9 Rotary transformer 10 Sleeve 11 Flange nut 12 Rigid plate 13 Insulating plate 14 Through-hole bolt 15 Joint nut 16 Pipe-shaped rod 17 Pin 18 Connector 19 Lead wire 20 Through hole bolt wiring hole 21 Flange hole 22 Insulating tube 23 Metal terminal 24 Key groove 25 Projection

Claims (5)

回転軸に嵌め合わされる透孔を中央に備えた円盤状のブレードを持つ切断装置において、超音波振動子を持つ2個のサポート板があり、円盤状のブレードの両側に配置されていることを特徴とする。  In a cutting device having a disk-shaped blade with a through-hole fitted in the center of the rotating shaft, there are two support plates with ultrasonic transducers, and they are arranged on both sides of the disk-shaped blade. Features. 円盤状のブレードとサポート板が接着されていることを特徴とする請求項1に記載の切断装置。  2. The cutting device according to claim 1, wherein the disk-shaped blade and the support plate are bonded. 円盤状のブレードとサポート板の間に接触媒質があることを特徴とする請求項1に記載の切断装置。  The cutting apparatus according to claim 1, wherein a contact medium is provided between the disk-shaped blade and the support plate. フランジがサポート板を保持していることを特徴とする請求項1、2、3に記載の切断装置。The cutting device according to claim 1, 2, or 3, wherein the flange holds the support plate. 超音波発振回路を固定側ロータリートランスに接続していることを特徴とする請求項1に記載の切断装置。The cutting apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic oscillation circuit is connected to a fixed-side rotary transformer.
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