JP7221560B1

JP7221560B1 - 加工部固定構造

Info

Publication number: JP7221560B1
Application number: JP2021184286A
Authority: JP
Inventors: 茂佐藤
Original assignee: Ultex Corp
Current assignee: Ultex Corp
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2041-11-11
Also published as: JP2023071472A

Abstract

【課題】シンプルな機械的固定構造を利用して、加工部をホーン本体部にダイレクトに固定する加工部固定構造を提供する。【解決手段】音エネルギーに共振するホーン本体部９に加工部１１を直接固定する。加工部１１は、ホーン本体部９と保持部材１３に挟持される。取付部１５は、加工部１１を貫通してホーン本体部９に保持部材１３を取り付ける。取付部１５は、例えば、ねじである。その頭部が、保持部材１３の外側に存在する。そのねじ部が、保持部材１３及び加工部１１を貫通する。【選択図】図１

Description

本発明は、加工部固定構造に関し、特に、音エネルギーに共振するホーン本体部に加工部を固定する加工部固定構造に関する。

ブレードを固定する場合に、はんだ付けなどを利用すると、残留応力がブレードにうねりを発生させる。そのため、機械的な固定方法を取り入れることにより、ブレードの精度を確保することができる（特許文献１参照）。なお、特許文献１の内容は、本願に組み込まれる。

特願２０２０－１２５４７４

しかしながら、音エネルギーに共振するホーンに対して、機械的な固定方法によりブレードなどの加工部を固定するには、高い精度の加工が必要であった。

よって、本発明は、シンプルな機械的固定構造を利用して、ブレードなどの加工部をホーン本体部にダイレクトに固定する加工部固定構造を提供することを目的とする。

本願発明の第１の側面は、音エネルギーに共振するホーン本体部に加工部を固定する加工部固定構造であって、前記加工部は、前記ホーン本体部と保持部材に挟持され、前記加工部を貫通して前記ホーン本体部に前記保持部材を取り付ける取付部を備える。

本願発明の第２の側面は、第１の側面の加工部固定構造であって、前記加工部は、前記ホーン本体部の外周上に固定され、前記ホーン本体部は、共振体が連結されて、支持部が前記共振体を支持して回転させることによって前記ホーン本体部が回転する。

本願発明の第３の側面は、第１又は第２の側面の加工部固定構造であって、前記取付部は、ねじであり、頭部が、前記保持部材の外側に存在して、ねじ部が、前記保持部材及び前記加工部を貫通する。

本願発明の各側面によれば、ブレードなどの加工部を貫通させてホーン本体部に固定することにより、シンプルな機械的固定構造によって加工部をホーン本体部にダイレクトに固定することができる。

本願発明の実施の形態に係るサウンドカッティング装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１のホーン本体部９、加工部１１、保持部材１３及び取付部１５の具体的な一例を示す第１図である。図１のホーン本体部９、加工部１１、保持部材１３及び取付部１５の具体的な一例を示す第２図である。図１のホーン本体部９、加工部１１、保持部材１３及び取付部１５の具体的な他の一例を示す図である。（ａ）図２及び図３の固定法と、（ｂ）図４の固定法について説明するための図である。

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本願発明の実施の形態に係るサウンドカッティング装置１の構成の一例を示すブロック図である。

サウンドカッティング装置１は、切断処理部３と、制御部７を備える。切断処理部３は、ホーン本体部９と、加工部１１と、保持部材１３と、取付部１５と、第１共振体１７と、第２共振体１９と、第１支持部２１と、第２支持部２３と、第１音エネルギー付与部２５と、第２音エネルギー付与部２７と、液体供給部２９を備える。

切断処理部３において、加工部１１は、保持部材１３及び取付部１５を利用して、ホーン本体部９の外周上にダイレクトに固定されている。切断処理部３は、制御部７の制御のもと、液体供給部２９が液体を供給しつつ、ホーン本体部９が湿式で高速回転しながらリニアガイド上を移動して対象物５を切断する。音波の特性を利用して、堅い材料から柔らかい材料まで、カット条件の異なる幅広い領域の素材に適する。特に複合材料のカットや、カットによるエッジの欠けが問題になるアプリケーションに効果的である。

加工部１１は、ホーン本体部９と保持部材１３に挟持される。取付部１５は、ホーン本体部９に保持部材１３を取り付ける。ここで、取付部１５は、加工部１１を貫通して、ホーン本体部９に保持部材１３を取り付ける。取付部１５は、加工部１１を介して保持部材１３をホーン本体部９に圧着させることによって、加工部１１をホーン本体部９にダイレクトに固定する。

加工部１１は、対象物のカットなどの加工するためのものである。加工部１１は、例えばブレードであり、ダイヤモンドパウダーを電鋳処理で薄いドーナツ状に成型されたものである。加工部１１は、ホーン本体部９の外周に配置される特殊なブレードであり、中心部で音波振動のモードが縦横変換され、カットパーツには基本的な縦振動のエネルギーが伝達される。最も硬度の高い刃物として理想的なブレードが、音波の加速度効果で、より広範囲な素材を、より切り横幅を狭く、より長寿命でカットする。

加工部１１は、エネルギーが伝達される。そのため、例えばはんだ付けなどであれば、残留応力がブレードにうねりを発生させる。機械的な固定方法を取り入れることにより、ブレードの精度を確保することができる。

切断処理部３は、高剛性のＤＳＳＲ（登録商標）（Dual Support System Rotation）の構造を採用している。ホーン本体部９の両端には、第１共振体１７及び第２共振体１９という２つのブースターが連結される。第１共振体１７及び第２共振体１９は、それぞれ、第１支持部２１及び第２支持部２３というロータリースピンドルが直接ホールドして回転する。第１音エネルギー付与部２５及び第２音エネルギー付与部２７が、それぞれ、第１共振体１７及び第２共振体１９に音エネルギーを与え、ホーン本体部９が共振する。ＤＳＳＲ構造のロータリースピンドルが、カット時の衝撃に耐えながら回転し、ロスなく音波振動をパーツに伝達してカットする。一般的なカットシステムは「回転力による引く作用」のみを利用するのに対し、サウンドカッティング装置１では、外周方向に音波振動のモードが働くため、回転による引く作用に加えて「音波で叩く作用」が発生する。「刃物で叩きながら引く」ということが、音波を取り入れることで実現できている。

従来、ブレードの摩擦を利用して対象物をカットすることが常識であった。例えば半導体分野においては、ブレードの摩耗を利用してＳｉウェハをカットしていた。しかしながら、生産量拡大と共に比例した設備拡張が必要となり、ブレードを消費するための生産プロセスとなっていた。

出願人は、音エネルギーの効果を利用して、いわば、カット中に構成刃先が発生しても、継続カット中に構成刃先が消滅するように、世界で初めての量産レベルにおいて構成刃先が消耗し成長しない切断技術を確立している。これにより、グラファイトに対してスリット加工を実現している。

これにより、例えば、難切削材であるグラファイトに対して、スリット加工を高速にカットして実現することができる。これは、大きなチッピングを防止し、切断ツールの目詰まりがなく、ブレードの耐摩耗性をアップすることができている。

また、同様に難切削材であるＳｉチップ、半導体ウェハ、ＳｉＣ（炭化ケイ素）のフルカット、アルミ蒸着のクロスフルカット、回路基板・アルミナセラミックスＡｌ₂Ｏ₃・ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）のカットなどを実現している。これは、大きなチッピングを防止し、ダメージが発生せず、歩留まり１００％で、ブレードの耐摩耗性をアップすることができている。

図２及び図３は、図１のホーン本体部９、加工部１１、保持部材１３及び取付部１５の具体的な一例を示す図である。

図２において、ホーン本体部３５の連結部３３₁及び３３₂は、ブースターを連結するためものである。加工部３７が固定される部分にねじ穴３６が形成されている。加工部３７及び保持部材３９は、平板状で、外周は円形で、中央に円形の穴が形成されたドーナツ状である。加工部３７及び保持部材３９の側面には、それぞれ、ねじ穴３６に対応する箇所に貫通孔３８及び４０が形成されている。ねじ４１のねじ部は、対応するねじ穴３６に貫通孔３８及び４０が重なった状態で挿入される。ねじ４１のねじ部は、加工部３７及び保持部材３９を貫通して、対応するホーン本体部３５のねじ穴３６にねじ込まれることで、その頭部により保持部材３９をホーン本体部３５の側に力を加え、保持部材３９及び加工部３７をホーン本体部３５に圧着させて、加工部３７をホーン本体部３５にダイレクトに固定する。

ホーン本体部３５には、ねじ穴３６と同様のねじ穴が複数存在し、加工部３７及び保持部材３９にもそれぞれに対応する位置に貫通孔が存在する。ホーン本体部３５の各ねじ穴には、ねじ部が保持部材３９及び加工部３７を貫通して、ねじがねじ込まれる。

図３は、ねじ４１が加工部３７及び保持部材３９をホーン本体部３５に圧着させて、加工部３７をホーン本体部３５にダイレクトに固定した状態を示す。連結部３３₁及び３３₂には、２つのブースターが連結する。ブースターは、ロータリースピンドルが直接ホールドして回転する。

図４は、図１のホーン本体部９、加工部１１、保持部材１３及び取付部１５の具体的な他の一例を示す図である。この例では、ねじはホーン本体部を貫通し、ナットにより固定されている。

図５は、（ａ）図２及び図３の固定法と、（ｂ）図４の固定法について説明するための図である。これらは、ともに、ねじのねじ部は保持部材５７の外側から挿入され、ねじの頭部は保持部材５７の外側にある。そのため、ねじがねじ込まれることにより、ねじの頭部が、保持部材５７に対して、ホーン本体部５３の向きに力を加える。そして、ねじのねじ部は、加工部５５を貫通して、その先端は加工部５５を超えて、ホーン本体部５３に至る。

図５（ａ）を参照して、図２及び図３の場合には、ホーン本体部５３にねじ穴を形成することにより、ねじ６１のねじ部６３の先端は、ホーン本体部５３を貫通していない。

図５（ｂ）を参照して、図４の場合には、ねじ６５のねじ部６７は、ホーン本体部５３を貫通している。ねじ６５のねじ部６７は、ホーン本体部５３の外側でナット６９を利用してねじ込まれている。

発明者らは、図５（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合にも、すでに説明したことと同様のカットを実現できることを確認した。

１サウンドカッティング装置、３切断処理部、５対象物、７制御部、９，３５，５３ホーン本体部、１１，３７，５５，加工部、１３，３９，５７保持部材、１５取付部、１７第１共振体、１９第２共振体、２１第１支持部、２３第２支持部、２５第１音エネルギー付与部、２７第２音エネルギー付与部、２９液体供給部、３３₁，３３₂ 連結部、３６ねじ穴、３８，４０貫通孔、４１，６１，６５ねじ、６３，６７ねじ部、６９ナット

Claims

加工処理のために与えられる音エネルギーに共振するホーン本体部に加工部を固定する加工部固定構造であって、
前記加工部は、前記ホーン本体部と保持部材に挟持され、
前記加工部を貫通して前記ホーン本体部に前記保持部材を取り付ける取付部を備える加工部固定構造。
前記加工部は、前記ホーン本体部の外周上に固定され、
前記ホーン本体部は、共振体が連結されて、
支持部が前記共振体を支持して回転させることによって前記ホーン本体部が回転する、請求項１記載の加工部固定構造。
前記取付部は、ねじであり、
頭部が、前記保持部材の外側に存在して、
ねじ部が、前記保持部材及び前記加工部を貫通する、請求項１又は２に記載の加工部固定構造。
前記取付部は、前記ホーン本体部において共振体と連結するための連結部とは異なる位置において、前記加工部及び前記保持部材を取り付ける、請求項１から３のいずれかに記載の加工部固定構造。