JP4753650B2 - 切断装置および切断装置用カッターホルダ - Google Patents

Description

本発明は切断装置およびそれに使用される切断装置用カッターホルダに関し、さらに詳しくはセラミックグリーンシートやその積層体等の薄板物を切断（フルカット）又は所要深さまで切り込む（ハーフカット）ために使用される切断装置に関する。

従来、セラミックグリーンシート又はその積層体は、インダクタやコンデンサ、集積回路用パッケージなどの製造過程において、平刃状の切断刃を備えた切断装置により格子状に切断されてチップ（セラチップ）を作製するが、そのような従来装置として特開平１−１２２４０８号公報（特許文献１）に開示の切断装置が知られている。
その特許文献１には、同文献の第２図に明示されるように、電歪／磁歪型振動子１５と、これと螺合するホーン１７と、ホーン１７の先端の溝部にろう付け若しくははんだ付により固定された切断刃１９とからなる振動切断加工部２１を使用し（符号はいずれも同文献中のもの）、切断刃に縦方向の振動を加えつつ、セラミックグリーンシート又はその積層体を切断してチップを作製する装置が記載されている。すなわち、特許文献１に開示の従来装置は、電歪／磁歪型振動子（振動発振源）からの振動を、ホーンにより拡大させて切断刃を共振させる超音波駆動方式の振動切断方法を採用するものである。

特開平１−１２２４０８号公報

上記従来装置は、当時のセラミックグリーシートの材質、切断刃の厚さ（０．２〜０．３ｍｍ）を考慮する限りにおいては特許文献１に記載の課題が解決できることも想定される。
しかしながら、近時のセラミックグリーンシートの切断においては、該グリーンシートの組成改善により切断抵抗の大きな硬質材となっており、また、チップの微小化つまり縦横寸法が０．６ｍｍ×０．３ｍｍ、さらに０．４ｍｍ×０．２ｍｍといった微小のチップ切断も要請されていることに伴って切断刃がより極薄化、例えば、刃先部の最大刃厚が約２５μｍ〜５０μｍ（シャンク部の厚みが約０．４ｍｍ〜１ｍｍ）の切断刃を使用する必要がある。そのため、上記従来装置を使用することによっては、切断刃の刃曲り（うねり）やセラミックグリーンシートのクラック発生を防止できないことが判明した。

その原因としては、従来装置が、振動発振源からの振動を拡大するためにホーンを切断刃との間に介在させていること、すなわち、振動発振源と切断刃との間の間隔が大きく、その間に介在するホーンの共振作用で横ぶれが生じることと前記切断刃の極薄化が相俟って切断刃にうねりや波うち現象を生じるものと考えられる。また、上記ホーンを要素とした超音波駆動方式にあっては、振動出力形態（波形・振幅・周波数など）を適正に制御することが困難であるため、セラミックグリーンシートの組成改善に対応する出力制御をなし得ずにクラック発生の原因になっていると考えられる。

本発明は、上記従来事情に鑑みて、近時のセラミックグリーンシートやその積層体等の薄板物（以下、ワークという。）のように、切断抵抗が大きなワークであっても極薄平刃状の切断刃を用いて切断加工を可能とするばかりでなく、切断精度、歩留まりなど生産性に優れた切断装置およびそれに使用される切断装置用カッターホルダを提供することを目的とする。

斯る本発明の切断装置およびカッターホルダは、振動発振源に積層型圧電素子を採用するとともに切断刃を取り付ける刃板取付ブロックに前記圧電素子を直接に接合すること、つまり積層型圧電素子を内設することにより切断刃の直接駆動方式を採用したことを特徴とする。具体的には次のとおりである。

本発明の切断装置は、昇降動可能なラムに追従して昇降動するカッターホルダに平刃状の切断刃を取り付けた切断装置において、前記カッターホルダの刃板取付ブロックを縦方向に微振動可能に構成するとともにカッターホルダに積層型圧電素子を内設し、その圧電素子の下面側を刃板取付ブロックに接合させ、カッターホルダの下降動作と協働して前記圧電素子により切断刃に縦方向の微振動を付与しながら切断動作させるようにする。本発明によれば、カッターホルダの下降時に切断刃に縦方向の微振動を付与することによって、ワークの切断抵抗を軽減することは従来装置と同様であるが、積層型圧電素子により切断刃を直接駆動させるようにしたので、極薄切断刃を使用する場合であっても切断刃のうねり、波うち現象を生じることなくワークを切断することができる。また、圧電素子の出力を制御することによりワークに応じた出力形態を選択してクラックの発生を防止できる。なお、本発明において切断とは、フルカット、ハーフカットの両方を包含するものである。

上記積層型圧電素子を内設させる具体的構成として、上記刃板取付ブロックは、ラムに固定される固定ブロックの下位に弾性伸縮部位を介して連接され、その固定ブロックと刃板取付ブロックとの間に２個の積層型圧電素子が内設されていることを特徴とする。これにより、刃板取付ブロックは、弾性伸縮部位により縦方向へ微振動可能であるとともに積層型圧電素子が固定ブロックと刃板取付ブロックとの間にコンパクトに収容される。なお、積層型圧電素子は、切断刃の全長にわたり均等に微振動を付与するために２個を内設するが、切断刃の刃長の応じてそれ以上とすることも任意である。また、積層型圧電素子は横方向からの応力に対して脆弱な性質をもっているので、前記刃板取付ブロックが固定ブロックとの間で直進性を確保しながら微振動することが要求される。そこで、上記固定ブロックと刃板取付ブロックとに渉ってガイドポストが植設され、そのガイドポストにより刃板取付ブロックの伸縮方向が案内されるようにし、それにより積層型圧電素子を保護している。

また、切断精度を高めるためには、切断刃が設定される所定の振幅で微振動しながら切断動作をすることが重要であり、そのために、切断刃の振幅を検出するセンサー、具体的には、上記カッターホルダに刃板取付ブロックの変位量を検出するセンサーを設けていることを特徴とする。センサーには、磁歪センサー、圧電センサー、静電容量センサーなど何れを採用することも自由である。そして、センサーにより刃板取付ブロックの変位量が設定値の範囲から外れた場合には、積層型圧電素子の出力を制御することにより修正・補正することもよいが、好ましくは、即座に警報信号を発して切断装置を停止させるようにする。それによれば、切断製品（チップ等）の歩留まりを高めるとともに切断刃およびカッターホルダを損傷から保護することができる。

上記カッターホルダの幅長が２０ｃｍ程度の場合における好ましい一態様としては、上記弾性伸縮部位がカッターホルダの中央部に配置され、２個の積層型圧電素子が弾性伸縮部位の両側に各１個配置されるようにする。なお、切断刃の刃長は刃板取付ブロックの幅長と必ずしも一致させる必要はなく、それより短くし、あるいは刃板取付ブロックより突出する刃長の切断刃を使用することも任意である。そして、カッターホルダに間隔をおいて２個の積層型圧電素子を配置する場合には、その２個の積層型圧電素子の出力タイミングを制御して伸縮方向（波形方向）を適宜に設定するようにする。具体的には、２個の積層型圧電素子の伸縮方向が同一になるよう制御して通常の切断動作を行わせ、または、２個の積層型圧電素子の伸縮方向が反対になるよう制御してシーソー型切断動作を行わせ、あるいは、２個の積層型圧電素子の伸縮方向を同一方向と反対方向とに適時に組み合わせ制御して複合型切断動作を行わせる。それによれば、ワークの切断特性に応じた適正な切断動作を選択することができる。

次に、本発明のカッターホルダは、弾性伸縮部位を介し固定ブロックと刃板取付ブロックとを上下一体に連結することにより全体として矩形状に構成し、その両ブロック間に２つの素子収容空間を設けて各収容空間に積層型圧電素子を与圧状態で縦方向へ伸縮可能に取り付け、前記刃板取付ブロックには、該ブロックと押え板とにより平刃状の切断刃を着脱可能に挟着固定して構成される。それによれば、切断刃を直接駆動方式とする積層型圧電素子および刃板取付ブロックをコンパクトに組み付けて機能性、取り扱い性に優れるとともに外段取りにより切断刃などの交換が可能な独立したホルダ構造である。

そして、上記積層型圧電素子を保護するために、固定ブロックと刃板取付ブロックとに渉ってガイドポストが植設され、また、切断動作を監視できるように、固定ブロックと刃板取付ブロックとの間に両ブロック間の変位量を検出するセンサーを設けておく。さらに、積層型圧電素子の取付け構造を補強するために、積層型圧電素子が、上面側と下面側にそれぞれ緩衝材を介して固定ブロックと刃板取付ブロックとに接合され、その上下の緩衝材の緩衝方向に９０度のずれを設けた構造としている。それによれば、積層型圧電素子にかかる縦方向の応力が吸収されるとともに横方向の応力が上下の緩衝材の配置により圧電素子の横ずれ（横方向の捩れ）が防止される。

本発明によれば、カッターホルダに積層型圧電素子を内設し、その圧電素子を振動発振源として刃板取付ブロックを介し切断刃を直接駆動させて微振動を付与するので、ホーンを必須構成とする従来装置で発生した切断刃のうねり、波うち現象を生じることなくワークを切断することができ、また、積層型圧電素子を振動発振源とするので、ワークの切断特性に応じた出力形態に調整することが容易であって切断途中におけるクラックの発生を防止できる。したがって、切断精度、歩留まりなど生産性に優れた切断装置を提供することができる。また、上記切断刃の直接駆動方式を採用するとともに積層型圧電素子を内設するためのコンパクトな切断装置の具体的構成が得られ、また、横方向からの応力に弱い積層型圧電素子を保護して耐久性を確保することができ、また、刃板取付ブロックの変位量を検出することにより切断動作が適正か否かを監視して切断装置の生産性をさらに向上させることができる。

さらに、２個の積層型圧電素子を組として使用する標準的な切断装置であって、積層型圧電素子の収まりがよく安定して切断動作をするコンパクトな切断装置が得られ、ワークの切断特性に応じて、通常の縦型振動切断、シーソー型振動切断、あるいはそれらの組み合わせなど適正な切断動作が選択可能な切断装置を提供することができる。

そして、上記切断装置に着脱可能であり、切断刃や積層型圧電素子の交換や保守点検のために外段取りが可能であって、しかもコンパクトにして機能性、取り扱い性に優れたカッターホルダを提供することができ、取り付け構造上から積層型圧電素子にかかる応力を有効に緩衝させることができるので、該圧電素子の保護がより確実である。

本発明の実施の形態をセラミックグリーンシートの積層体をワークとする切断装置について図面により説明すると、図１はその切断装置Ａの概要を示す斜視図、図２は要部の正面図、図３は同側面図を示す。図１において、図示省略した機台上に、回転テーブル１を配設するとともにその両側に前後方向へ延びるＹ軸ガイドレール２，２を配置し、そのＹ軸ガイドレール２，２に脚部３ｂ，３ｂをスライド可能とした門型支持機体３を搭載する。支持機体３には、前面に上下方向へ延びるＺ軸ガイドレール４，４を備え、そのＺ軸ガイドレール４，４に沿って背部をスライド可能としたカッターラム５を配設するとともに該ラム５にカッターホルダ１０を着脱可能に取り付けて切断装置Ａを構成する。

回転テーブル１は、図示省略した駆動源により所定角度（９０度）を回転可能に設置され、上面には、表面にバキューム孔を開口した吸着テーブル６を一体的に取り付け、その吸着テーブル６上に切断するワークＷを載せて保持する作業テーブルである。上記支持機体３には、カッターラム５の中央部上方に駆動源であるサーボモータＭ１を設置し、そのサーボモータＭ１により駆動される昇降軸７を前記カッターラム５に連結してカッターラム５を昇降動可能とし、また、支持機体３の背面下部には駆動源であるサーボモータＭ２を機台上に設置し、そのサーボモータＭ２により駆動されるＹ駆動軸８を前記カッターラム５に連結してカッターラム５をＹ軸方向（前後方向）へ往復動可能としている。カッターホルダ１０は、下半部に平刃状の切断刃２０を着脱可能に取り付け、その切断刃２０が回転テーブル１の前記吸着テーブル６の直上に位置するよう配置される。

したがって、カッターホルダ１０に取り付けた切断刃２０は、サーボモータＭ１により昇降動するカッターラム５に追従して吸着テーブル６上を昇降動し、その下降時にワークＷを切断するとともに一回の切断動作ごとにサーボモータＭ２によりＹ軸方向へ所定寸法だけ移動しながら切断動作を繰り返し、回転テーブル１が９０度回転した後も同様の切断動作をしてワークＷを格子状に切断する。
なお、上記切断装置Ａにおいて、駆動源としてサーボモータＭ１，Ｍ２を使用した場合を説明したが、それに限定されるものではなく、リニアモータ、エアーシリンダ、油圧サーボモータなど他の駆動方式を採用することも任意であり、また、支持機体３の具体的構造や移動方式、特に、支持機体３をＹ軸方向へ移動させることに代えて、回転テーブル１をＹ軸方向へ移動させてもよいことは勿論である。

次に、上記カッターホルダ１０の詳細について図２〜図５により説明する。
カッターホルダ１０は、金属製、例えばアルミニューム又はステンレス鋼、あるいはジュラルミンやチタン製とし、全体として略矩形状を呈するが、撓み変形するバネ性部位（弾性伸縮部位）１１，１１を介して連結された上半部の固定ブロック１０ａと下半部の刃板取付ブロック１０ｂとに二分された形状とする。
すなわち、カッターホルダ１０は、両ブロック１０ａ，１０ｂの中央部分を空洞にするとともに両ブロック間にわたって横Ｕ字形の薄肉なバネ性部位１１，１１を対称状に形成し、その各Ｕ字形の両端を連結部１１ａ，１１ｂとして固定ブロック１０ａ、刃板取付ブロック１０ｂに一体に連結し、両ブロック１０ａ，１０ｂの左右両側辺も間隙１２，１２を介して離間させた形状である。
また、カッターホルダ１０は、刃板取付ブロック１０ｂの左右両側辺の上面にそれぞれガイドポスト１３を植設し、固定ブロック１０ａには、ガイドポスト１３に対応する面にガイド孔１４を開口するとともにガイドブッシュ１４ａを嵌入し、このガイドブッシュ１４ａ内に前記ガイドポスト１３をスライド自在に挿入している。

刃板取付ブロック１０ｂは、その下半部前面を全幅にわたり切除した形状にして取付面１５を形成し、その取付面１５に切断刃２０を取り付けるようにする。切断刃２０の取り付けは、前記取付面１５の上端部に設けた段差１５ａに切断刃２０の上端面２０ａを偏芯ボルト１６により押し上げ密着させ、前面に押え板１７を押し当て、取付面１５にボルト１８で締め付けることで取付面１５と押え板１７で切断刃２０を挟着固定する。押さえ板１７は、その上端に設けた突起１７ａが刃板取付ブロック１０ｂに形成した溝１５ｂに係合して落下が防止される（図３（ｂ）参照）。
前記偏芯ボルト１６は、押え板１７に開口した窓孔１９から操作できるようにし、押え板１７を取り付けた後でもボルト１８を緩め、偏芯ボルト１６を操作して切断刃２０を前記段差１５aに密着できるようにしている。

また、刃板取付ブロック１０ｂ及び押え板１７には、その略全幅に渉るヒータ２１ａ,２１ｂを配設して切断刃２０を加熱するようにする。
切断刃２０は、炭化タングステン−コバルト系などの超硬合金製とし、さらに好ましくは、表面に硬質被服層を形成したものを使用する。好ましい刃寸法を例示すれば、シャンク部の厚みが０．４〜１ｍｍ、刃先部の最大刃厚が２５〜５０μｍ、刃先角が１５〜２０度、刃渡りが２０〜２５ｃｍのものを使用する。これらの寸法以外の場合には刃板取付ブロック１０ｂを大小用意して対応する。

上記カッターホルダ１０は、その背面を前記カッターラム５の下半部に押し当て位置決めして、固定ブロック１０ａを数本のボルト２２によりカッターラム５に止着して着脱可能に組み付ける（図３参照）。
したがって、カッターホルダ１０は、バネ性部位１１，１１が撓み変形する弾性伸縮によって刃板取付ブロック１０ｂが縦方向へ微振動可能であるとともに前記ガイドポスト１３とガイドブッシュ１４ａの案内により微振動時における刃板取付ブロック１０ｂつまり切断刃２０の直進性が担保される。
なお、上記バネ性部位１１は、カッターホルダ１０とは別体のバネ部材を上下両ブロック１０ａ，１０ｂ間に介在させて連結するなど、刃板取付ブロック１０ｂを固定ブロック１０ａに対して縦方向へ弾性的に微振動可能に連結するものであれば、その形状・構造に限定されるものではない。

そして、上記カッターホルダ１０は、前記バネ性部位１１，１１の両側に、固定ブロック１０ａと刃板取付ブロック１０ｂとに渉る素子収容空間２３ａ，２３ｂを設け、その収容空間２３ａ，２３ｂ内に積層型圧電素子２４ａ，２４ｂを取り付け、また、バネ性部位１１，１１の連結部１１ａ,１１ｂ間に狭い空隙２５を介在させ、その空隙２５を利用して該空隙の変位量を検出する磁歪センサー２６を設ける。
磁歪センサー２６は、バネ性部位１１の弾性変位に伴う空隙２５の変位量、つまり刃板取付ブロック１０ｂの微振動時における振幅、結果として後述する積層型圧電素子の振幅を検出するものであり、一方を連結部１１ａの下面に、他方を連結部１１ｂの上面に取り付けて対向状に配置し、空隙２５の距離に応じた磁性変化により空隙２５の変位量を検出するものである。また配線の断線その他の原因により２個の圧電素子２４ａ，２４ｂの何れかが、作動不能を検出したとき瞬時に破損防止の対策ができる。
なお、この磁歪センサー２６の取り付け位置は、前記空隙２５に限らず前記間隙１２内に配置し、あるいはバネ性部位１１の湾曲面に貼付するなど何れでもよく、また、バネ性部位１１の縦方向の変位量を検出可能であれば、磁歪センサーに代えて、静電容量センサーなど他種のセンサーを用いることも自由である。

上記圧電素子２４ａ，２４ｂは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とする圧電材料と内部電極を交互に積み重ねた積層型であって、電圧を印加することにより積層方向（長手方向）に微伸縮動するので、振動発振源として縦方向に微振動する変位が得られるものであり、本発明では、狭いカッターホルダ１０に内設されて前記刃板取付ブロック１０ｂに向け集中的に出力するように長方体形状のものを使用する。
この圧電素子２４ａ，２４ｂは、素子収容空間２３ａ，２３ｂに取り付けるため、各上面を固定ブロック１０ａに、各下面を刃板取付ブロック１０ｂにそれぞれ接着等により固定するが、各ブロック１０ａ，１０ｂとの間に緩衝材２７ａ，２７ｂを介在させる。具体的には、各圧電素子２４ａ，２４ｂの上下各面に緩衝材２７ａ，２７ｂを接着して設け（図５参照）、その緩衝材２７ａ，２７ｂを素子収容空間２３ａ，２３ｂの上面および下面を構成する固定ブロック１０ａ、刃板取付ブロック１０ｂの内壁面に接着等により取り付け固定する。

緩衝材２７ａ，２７ｂは、アルミニュームやジュラルミン又は強化プラスチック材など非磁性材で形成した薄いＨ型盤であり、その中心に形成されたリブの撓みにより圧電素子２４ａ，２４ｂにかかる曲げ応力を緩衝する。また、図５により明らかなように、上下の緩衝材２７ａ，２７ｂは、その向きを９０度ずらした状態、すなわちリブの向きを９０度違え配置して緩衝方向に位相差を設ける。それにより、刃板取付ブロック１０ｂの微振動時に圧電素子２４ａ，２４ｂにかかる横方向の応力を緩衝して、圧電素子２４ａ，２４ｂが同じ方向にずれて生じる横ずれ（横捩れ）を防止するようにする。
緩衝材２７ａ，２７ｂの上下各面、すなわち圧電素子２４ａ，２４ｂが接合する面と固定ブロック１０ａ及び刃板取付ブロック１０ｂが接合する面には、それぞれ微細な溝２８を形成している（図５参照）。それによって、緩衝材２７ａ，２７ｂを圧電素子２４ａ，２４ｂまたは両ブロック１０ａ，１０ｂに接着する際に、余分な接着剤が溝２８から排出するようにし、それらに確実に接着させる。なお、溝２８は、図５（ｂ）において緩衝材２７ｂのみを図示するが、緩衝材２７ａの上下各面にも同様に形成している。

上記圧電素子２４ａ，２４ｂは、伸縮動作における伸長した後の収縮側の復元力が弱いので、カッターホルダ１０のバネ性部位１１に弾性復元力を残した状態、つまり圧電素子２４ａ，２４ｂに圧縮をかけた与圧状態にして素子収容空間２３ａ，２３ｂに収容する。具体的には、カッターホルダ１０の固定ブロック１０ａと刃板取付ブロック１０ｂを僅かに縮めた寸法で製作して圧電素子２４ａ，２４ｂに与圧を加える。圧電素子２４ａ，２４ｂの組み付けは、素子収容空間２３ａ，２３ｂを治具で拡げた状態で圧電素子２４ａ，２４ｂを嵌め込み、それらの緩衝材２７ａ，２７ｂの上下各面を固定ブロック１０ａ、刃板取付ブロック１０ｂに接着し硬化前に両ブロック１０ａ，１０ｂの拡張を解放して確実に接着する。

而して、上記切断装置Ａは、サーボモータＭ１によりカッターラム５と共にカッターホルダ１０が吸着テーブル６上を下降し、切断刃２０がワークＷに接触するタイミングで、積層型圧電素子２４ａ，２４ｂの作動により切断刃２０が縦方向へ数μｍの振幅で高速微振動するので、そのカッターホルダ１０の下降動作と切断刃２０の微振動との協働により切断動作をする。その切断動作においては、例えば、１Hzから１０ＫHz以上の不可聴領域の振動まで発生させることができ、共振による過剰な振幅や耳障りな音域を避けて最適な振動数と振幅を自在に設定できる。
詳しくは、カッターホルダ１０がサーボモータＭ１に設定された定量または可変な送り量で下降しながら切断刃２０が微振動を付与しつつワークＷを切断し、カッターホルダ１０が上昇したところで、サーボモータＭ２によりカッターラム５をＹ軸方向へ定寸送りした後に再びカッターホルダ１０が下降しながら前記切断動作をし、その切断動作をＹ軸方向の終端まで繰り返し、その後に、回転テーブル１を９０度回転させた状態で再度前記と同様の切断動作を反復することによってワークＷを格子状に切断して微小な（例えば、縦横寸法０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）チップを作製する。

したがって、上記切断装置Ａによれば、上記切断刃２０に微振動を付与することによる摩擦熱で発熱し、ワークＷの組成粒子やバインダーが移動しやすくなって脆性の高い素材の切断抵抗を軽減させクラックの発生を皆無にすることができる。それに加えて、積層型圧電素子２４ａ，２４ｂをカッターホルダ１０に内設し、ホーンを設けることなく切断刃１０を直接に駆動する方式であるので、切断刃１０のうねりや波うち現象を防止することができた。
なお、上記切断刃２０に微振動を付与することに加えて、刃板取付ブロック１０ｂおよび押え板１７に設けたヒータ２１ａ,２１ｂにより切断刃２０を介してワークＷを加熱するので、ワークＷの切断抵抗をさらに軽減して切断性を高めている。

そして、上記カッターホルダ１０によれば、積層型圧電素子２４ａ，２４ｂを内蔵するもコンパクトなホルダ構造である。しかも、カッターホルダ１０に設けた前記ガイドポスト１３とガイドブッシュ１４ａとの嵌め合いにより刃板取付ブロック１０ｂの直進性が確保されるとともに圧電素子２４ａ，２４ｂに取り付けた緩衝材２７ａ，２７ｂの緩衝作用により圧電素子２４ａ，２４ｂの横ずれ（横捩れ）を防止し、横方向からの応力に弱い圧電素子２４ａ，２４ｂを有効に保護している。

次に、上記積層型圧電素子２４ａ，２４ｂの駆動システムについて図６〜図９により詳述すると、図６において符号３０は圧電素子２４ａ，２４ｂに配線された出力制御装置、同３２は前記磁歪センサー２６に配線された振幅検出回路である。
出力制御装置３０は、圧電素子２４ａ，２４ｂを微伸縮動させるために駆動電圧をかける出力信号（波形・振幅・周波数）を制御するものであり、その波形として図７に例示するいずれの態様も使用することができるが、セラミックグリーンシートのような高硬度で脆性素材のワークを切断する場合には同図（ｅ）の波形を使用することが好適である。

上記切断装置Ａで例示したように二個の圧電素子２４ａ，２４ｂを内設する場合には、その両圧電素子２４ａ，２４ｂに出力信号の出力・停止時期を同一タイミングで出力する方式（図８参照）、反対のタイミングで出力する方式（図９参照）のいずれとすることもよい。
図８の方式は、圧電素子２４ａ，２４ｂの伸縮方向が同一になるよう制御するものであり、それによれば、通常の縦型振動による切断動作をする。一方、図９の方式は、圧電素子２４ａ，２４ｂの伸縮方向が反対になるよう制御するものであり、それによれば、例えば、包丁で物を切る場合に刃先側と刃元側を交互に着地させるシーソー型振動による切断動作をする。
それらの切断方式は、ワークの組成に基づく硬度や脆性など切断特性を考慮して適宜に選択し、また、一回の切断工程において前記縦型振動とシーソー型振動の両切断方式を組み合わせることもよい。さらに、一つのワークを切断する場合に、切断初期部分、切断途中部分、切断終期部分において切断方式および周波数・振幅などをワークの切断特性や切断厚さに応じたプログラムに設定することもよく、それにより、切断中のクラック発生を防止し得て切断精度、歩留まりをさらに向上させることもできる。

振幅検出回路３２は、前記磁歪センサー２６により空隙２５の変位量とした圧電素子２４ａ，２４ｂの振幅を検出する回路であり、その検出値が出力制御装置３０にフィードバックされる。出力制御装置３０は、磁歪センサー２６からフィードバックされる検出データを予め入力されている設定データと比較し、その比較値が許容範囲にあるかどうか判定する。
そして、比較値が許容範囲内であれば切断動作を続行するが、比較値が許容範囲から外れた場合、すなわち圧電素子２４ａ，２４ｂの振幅が過大または過小な場合には、警報信号を出力して警報ランプ等を点灯させ、あるいはそれと共にカッターラム５を上昇させた後に切断装置Ａを停止させるようにする。それにより、切断動作が中断されるので不良品の発生を未然に防止して歩留まりを向上させ、また、切断刃２０の損傷を防止することができる。なお、切断装置Ａを停止することに代えて、出力制御装置３０において出力信号を変更することにより、検出データが設定データに自動補正されるようにしてもよいことは勿論である。

なお、上記の実施の形態においては、切断対象のワークがセラミックグリーンシートの場合について説明したが、本発明の切断装置は、高硬度で高い靭性または脆性を有して切断抵抗の大きい薄板物であれば、セラミックグリーンシートに限定されずに適用できるものである。また、上記実施の形態において、カッターホルダは、カッターラムの下降時に切断動作をする切断装置に組み付けた場合を説明したが、カッターラムの上昇時に下降動作をする切断装置、すなわちワークを下面から切断（フルカット、ハーフカット）する切断装置にも適用可能であり、さらには、二つのカッターホルダを組み合わせてワークを上下から同時切断（ハーフカット）する切断装置に適用することも可能である。

本発明切断装置の概要を示す斜視図である。 切断装置の一部切欠せる正面図である。 （ａ）は図２の一部切欠せる側面図、（ｂ）はその一部切欠せる部分拡大図である。 本発明カッターホルダの一部切欠せる斜視図である。 （ａ）は緩衝材を取り付けた積層型圧電素子の斜視図、（ｂ）は下側の緩衝材を表裏から見た各斜視図である。 積層型圧電素子の駆動システムを示すブロック図である。 圧電素子にかける出力波形の例示である。 通常の縦型振動による切断動作を示し、その（ａ）はブロック図、（ｂ）は波形図である。 シーソー型振動による切断動作を示し、その（ａ）はブロック図、（ｂ）は波形図である。

符号の説明

Ａ：切断装置 Ｗ：ワーク ５：カッターラム
１０：カッターホルダ １０ａ：固定ブロック １０ｂ：刃板取付ブロック
１１：バネ性変位部（弾性伸縮部位） １３：ガイドポスト
１５：取付面 １７：押え板 ２０：切断刃
２３ａ，２３ｂ：素子収容空間 ２４ａ，２４ｂ：積層型圧電素子
２６：磁歪センサー ２７ａ，２７ｂ：緩衝材

Claims (8)

1. 昇降動可能なラムに追従して昇降動するカッターホルダに平刃状の切断刃を取り付け、前記カッターホルダの刃板取付ブロックを縦方向に微振動可能に構成するとともに前記カッターホルダに積層型の圧電素子を内設し、その圧電素子の下面側を前記刃板取付ブロックに接合させ、前記カッターホルダの下降動作と協働して前記圧電素子により切断刃に縦方向の微振動を付与しながら切断動作させる切断装置において、
   前記刃板取付ブロックが、前記ラムに固定される固定ブロックの下位に弾性伸縮部位を介して連接され、その固定ブロックと前記刃板取付ブロックとの間に２個の前記圧電素子が内設され、
   前記弾性伸縮部位が前記カッターホルダの中央部に配置され、前記弾性伸縮部位の両側における前記固定ブロックと前記刃板取付ブロックとの間の間隙に、前記圧電素子が各１個配置されるとともに、前記刃板取付ブロックの変位量を検出するセンサーが各１個配置されることを特徴とする切断装置。
2. 前記固定ブロックと前記刃板取付ブロックとに渉ってガイドポストが植設され、そのガイドポストにより前記刃板取付ブロックの伸縮方向が案内されるようにしたことを特徴とする請求項１の切断装置。
3. ２個の前記圧電素子の伸縮方向が同一になるよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載の切断装置。
4. ２個の前記圧電素子の伸縮方向が反対になるよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載の切断装置。
5. ２個の前記圧電素子の伸縮方向を同一方向と反対方向とに適時に組み合わせ制御することを特徴とする請求項１又は２記載の切断装置。
6. 弾性伸縮部位を介し固定ブロックと刃板取付ブロックとを上下一体に連結することにより全体として矩形状に構成し、その両ブロック間に２つの素子収容空間を設けて各素子収容空間に積層型圧電素子を与圧状態で縦方向へ伸縮可能に取り付け、前記刃板取付ブロックには、該ブロックと押え板とにより平刃状の切断刃を着脱可能に挟着固定し、
   前記積層型圧電素子が、上面側と下面側にそれぞれ緩衝材を介して前記固定ブロックと前記刃板取付ブロックとに接合され、上下の前記緩衝材は、そのリブの向きを９０度違えて配置していることを特徴とする切断装置用カッターホルダ。
7. 前記固定ブロックと前記刃板取付ブロックとに渉ってガイドポストが植設されていることを特徴とする請求項６記載の切断装置用カッターホルダ。
8. 前記固定ブロックと前記刃板取付ブロックとの間に両ブロック間の変位量を検出するセンサーを設けていることを特徴とする請求項６又は７記載の切断装置用カッターホルダ。

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