專利名稱：具有圓盤狀的切斷刀具的切斷工具以及切斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠有利地用于由以玻璃、硅、氮化硅為代表的硬且脆的材 料形成的加工對(duì)象物的切斷或者開槽的、具有圓盤狀的切斷刀具的切斷工具 以及切斷裝置。
背景技術(shù)：
為了將由以玻璃、硅、氮化硅為代表的硬且脆的材料形成的加工對(duì)象物 切斷或者開槽，使用具有圓盤狀的切斷刀具來作為切斷工具的切斷裝置。在 該切斷裝置中， 一邊令圓盤狀的切斷刀具旋轉(zhuǎn)， 一邊令刀具的外周緣端部的 刃尖與加工對(duì)象物接觸，由此進(jìn)行加工對(duì)象物的切斷或者開槽。在使用這樣的切斷裝置而將例如硅晶片切斷為多個(gè)硅芯片時(shí)，要求有高 的成品率(切斷一張硅晶片而得到的硅芯片的張數(shù))。因此，切斷裝置使用 晶片的切削量少的厚度薄的切斷刀具。此外，在對(duì)加工對(duì)象物開寬度微細(xì)的 槽時(shí)，也使用厚度薄的切斷刀具。另一方面，公知通過令切斷裝置的切斷刀具在其徑向上進(jìn)行超聲波振 動(dòng)，能夠減小切斷刀具與加工對(duì)象物的摩擦阻力，抑制由于摩擦產(chǎn)生的熱導(dǎo) 致的加工對(duì)象物的變形，所以可以提高將加工對(duì)象物切斷或者開槽的精度。圖1是表示專利文獻(xiàn)1中記載的現(xiàn)有的切斷裝置的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。圖1的切斷裝置10包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置11;可旋轉(zhuǎn)地支承在驅(qū)動(dòng)裝置 11的軸承上的旋轉(zhuǎn)軸12;包括安裝在旋轉(zhuǎn)軸12的周圍的圓盤狀的切斷刀具 14和分別固定在切斷刀具的兩表面的圓環(huán)狀的超聲波振子15的切斷工具 17;附設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸12的頂端的旋轉(zhuǎn)變壓器17;以及經(jīng)由旋轉(zhuǎn)變壓器17與各 個(gè)超聲波振子15電氣連接的電源18等。旋轉(zhuǎn)變壓器17,包括分別由線圈16a和鐵心16b構(gòu)成的電力供給單元 17a、以及電力接收單元17b。而且，旋轉(zhuǎn)變壓器17的電力供給單元lh固 定在支柱19上，而且，電力接收單元17b固定在旋轉(zhuǎn)軸12的頂端。旋轉(zhuǎn)變 壓器17,用于在切斷或者開槽時(shí)將電源18的電能提供給與切斷刀具14 一起 旋轉(zhuǎn)的各個(gè)超聲波振子15。而且，該切斷裝置IO所具有的切斷工具，各個(gè)超聲波振子15直接固定在切斷刀具14的表面上，能夠高效且穩(wěn)定地將由各個(gè)超聲波振子15產(chǎn)生的 超聲波振動(dòng)提供給切斷刀具14,所以穩(wěn)定地體現(xiàn)出優(yōu)異的切斷性能。 專利文獻(xiàn)l:特開2004 - 291636號(hào)公凈艮圖1所示的切斷工具能夠?qū)⒂沙暡ㄕ褡赢a(chǎn)生的超聲波振動(dòng)高效且穩(wěn) 定地提供給切斷刀具，所以能夠以穩(wěn)定的高精度將加工對(duì)象物切斷或者開 槽。而且，通過使用厚度薄的切斷刀具作為切斷工具，能夠以高精度且高成 品率切斷加工對(duì)象物，或者以高精度且以微細(xì)的寬度對(duì)加工對(duì)象物開槽。但是，若使用的切斷刀具的厚度薄到一定程度以下(lmm以下，特別在 100pm以下)，則切斷刀具容易在其厚度方向上撓曲，所以受到超聲波振動(dòng)曲振動(dòng))。若切斷刀具在其厚度方向上發(fā)生超聲波振動(dòng)(撓曲振動(dòng))，則加工 對(duì)象物以比切斷刀具的厚度還大的寬度被切斷或者被開槽，所以切斷或開槽的精度降低，此外，存在加工對(duì)象物對(duì)應(yīng)于切斷刀具的厚度的切削量的比例 變大的傾向。進(jìn)而，切斷刀具的刃尖的磨耗量也有變大的傾向。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種切斷工具，能夠與使用的切斷刀具的厚度無 關(guān)地以高精度將加工對(duì)象物切斷或者開槽。本發(fā)明的目的還在于提供一種切斷工具，能夠有利地用于以高精度且高 成品率切斷加工對(duì)象物，或者以高精度且以微細(xì)的寬度將加工對(duì)象物開槽。本發(fā)明是一種切斷工具，包括中央具有透孔的圓盤狀的切斷刀具；在 該切斷刀具的兩表面的各自上與切斷刀具同軸地配置固定的圓環(huán)狀的剛性置固定的、具有比剛性板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子。另外，本說明書中"切斷工具"中，包括部分地切斷加工對(duì)象物即開槽 的用具。此外，在本說明書中，"剛性板的外徑"在超聲波振子與剛性板的 表面相接而配置固定的情況下，指剛性板的兩表面中的與超聲波振子相接的 表面的外徑，在超聲波振子與剛性板的內(nèi)周緣端部相接而配置固定的情況 下，指剛性板的兩表面中外徑小的表面的外徑。此外，在本說明書中，"超 聲波振子的外徑"，在超聲波振子與剛性板的表面相接而配置固定時(shí)，是指 超聲波振子的兩表面中的與剛性板相接的表面的外徑，在超聲波振子與剛性 板的內(nèi)周緣端部相接而配置固定時(shí)，是指超聲波振子的與剛性板的內(nèi)側(cè)周緣部相接的部分的外徑。本發(fā)明的切斷工具的優(yōu)選方式如下。(l)切斷刀具的厚度在l腦以下D(2) 各個(gè)剛性板具有外徑的10%以下的厚度。(3) 各個(gè)剛性板的比上述超聲波振子還靠外側(cè)的表面由樹脂材料層覆蓋。(4) 各個(gè)剛性板，在其外周緣部具有與超聲波振子的外周緣端部接觸 的環(huán)狀的厚壁部。(5) 圓盤狀切斷刀具與配置在其兩側(cè)的剛性板以及超聲波振子利用在 切斷刀具的透孔周緣裝備的束綽機(jī)構(gòu)而相互結(jié)合固定。本發(fā)明還提供一種切斷裝置，具有軸承；可旋轉(zhuǎn)地支承在軸承上的具 有分別放射狀地?cái)U(kuò)開的一對(duì)凸緣的旋轉(zhuǎn)軸；切斷工具，該切斷工具具有固定 在旋轉(zhuǎn)軸的周圍而中央具有透孔的圓盤狀的切斷刀具、在切斷刀具的兩表面 的各自上與切斷刀具同軸地配置固定的圓環(huán)狀的剛性板、以及與剛性板的各 個(gè)外側(cè)表面或者內(nèi)周緣端部相接而與剛性板同軸地配置固定的具有比剛性 板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子，且在各個(gè)剛性板的外側(cè)周邊的區(qū) 域被上述一對(duì)凸緣支承；以及與各個(gè)超聲波振子電氣連接的電源。另外，本 發(fā)明中，"切斷裝置"也包括部分地切斷加工對(duì)象物即開槽的裝置。本發(fā)明的切斷裝置的優(yōu)選方式如下。(1) 具有包括固定在上述軸承上的電力供給單元、和固定在上述旋轉(zhuǎn) 軸上的電力接收單元的旋轉(zhuǎn)變壓器，而且，上迷電源經(jīng)由該旋轉(zhuǎn)變壓器與各 個(gè)超聲波振子電氣地連接。(2) —對(duì)凸緣經(jīng)由各個(gè)樹脂材料層而支承切斷工具。 本發(fā)明還提供一種超聲波振動(dòng)提供工具，包括中夬分別具有透孔的一對(duì)圓環(huán)狀的剛性板；以及與各個(gè)剛性板的一方的表面或者內(nèi)周緣端部相接而 與剛性板同軸地配置固定的、具有比剛性板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲 波振子。本發(fā)明的切斷工具的切斷刀具，由于^支分別配置固定在其兩表面上的剛 性板加強(qiáng)，所以即便在其厚度較薄的情況下在厚度方向也不易發(fā)生超聲波振 動(dòng)。因此，本發(fā)明的切斷工具，能夠與使用的切斷刀具的厚度無關(guān)而以高精 度將加工對(duì)象物切斷或者開槽。進(jìn)而，本發(fā)明的切斷工具使用厚度較薄的切 斷刀具，由此，能夠以高精度且高成品率切斷加工對(duì)象物，或者以高精度且微細(xì)的寬度開槽。


圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的切斷裝置的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的切斷工具的結(jié)構(gòu)例的主視圖。圖3是沿圖2中的剖面線m-m線切斷的切斷工具的側(cè)枧剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的切斷裝置的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的切斷裝置的其他結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。其中省略切斷裝置的電源的表示。圖6是表示本發(fā)明的切斷裝置的另 一 結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。其中省略切 斷裝置的電源的表示。圖7是表示本發(fā)明的切斷裝置的另一結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。其中省略切 斷裝置的電源的表示。圖8是表示本發(fā)明的切斷裝置的另一結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。其中省略切 斷裝置的電源的表示。附圖標(biāo)記說明IO...切斷裝置ll...旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置12...旋轉(zhuǎn)軸14…切斷刀具15…超聲波振子16a…線圈16b…鐵心17…旋轉(zhuǎn)變壓器17a…電力供給單元17b…電力接收單元18...電源19…支柱20、 20a、 20b、 20c、 20d…切斷工具21…透孔22…切斷刀具23...剛性板23a…厚壁部23b…突起24…超聲波振子25…絕緣層26…樹脂材料層31、 32…電氣配線33.,支承件34..螺栓35,.螺母40..切斷裝置41..軸承42a、 42b…凸緣43...旋轉(zhuǎn)軸43a…槽44…電源45…旋轉(zhuǎn)變壓器45a…電力供給單元45b…電力接收單元46a…定子鐵心45b…轉(zhuǎn)子鐵心47a定子線圈47b…轉(zhuǎn)子線圈50…切斷裝置51…束綽機(jī)構(gòu)51a...螺栓51b…螺母60、 70、 80…切斷裝置具體實(shí)施方式
首先，使用

本發(fā)明的切斷工具。圖2是表示本發(fā)明的切斷工具 的結(jié)構(gòu)例的主—見圖，而且，圖3是沿圖2中記入的剖面線ni-ni線切斷的切斷工具的側(cè);f見剖^L圖。圖2以及圖3所示的切斷工具20,包括中央具有透孔21的圓盤狀的 切斷刀具22、在切斷刀具22的兩表面的各自上與切斷刀具22同軸地配置固 定的圓環(huán)狀的剛性板23、以及與各個(gè)剛性板23的外側(cè)表面相接而與剛性板 23同軸地配置固定的具有比剛性板23的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振 子24。作為圓盤狀的切斷刀具22，能夠使用以圓盤鋸、或者在圓盤狀的基板 的表面固定有磨粒的切斷刀具為代表的公知的切斷刀具。上述切斷刀具中使用的圓盤狀的基板由例如鋁、鐵、或者不銹鋼等金屬 材料形成。作為磨粒，可以使用例如金剛石粒子、氡化鋁粒子、二氧化硅粒子、氡 化鐵粒子、氧化鉻粒子、或者立方晶氮化硼(CBN)粒子等。通常，將磨粒 的平均粒徑i殳定為0. l至10Mm的范圍。磨粒通過例如將圓盤狀的基板在含有磨粒的電鍍液中進(jìn)行電鍍處理而 固定在圓盤狀的基板的表面。磨粒也可使用粘合劑樹脂(例如苯酚甲醛水溶 液樹脂)而固定在圓盤狀的基板的表面上。剛性板23，例如由以鋁合金或鈦為代表的金屬材料、或者以氧化鋁為 代表的陶瓷材料形成。剛性板23，例如利用粘結(jié)劑而配置固定在切斷刀具 22的表面上。若作為該粘結(jié)劑使用例如含有熱塑性樹脂和水溶性蠟的熱熔型的粘結(jié) 劑，則通過將切斷工具20浸泡在溫水中即可令固化的粘結(jié)劑溶解，所以能 夠容易地將配置固定有超聲波振子24的剛性板23 (超聲波振動(dòng)提供工具) 從切斷刀具22的表面取下。因此，例如能夠從由于使用而刃尖被磨耗的切 斷刀具取下超聲波振動(dòng)提供工具，并將該超聲波振動(dòng)提供工具固定在另外的 新的切斷刀具的表面而再次使用。即，能夠再次使用制造成本高的超聲波振 子而無需將其廢棄。作為超聲波振子24，例如使用在圓環(huán)狀的壓電體的兩表面的各自上附 設(shè)電極層而形成的壓電振子。壓電元件的電極層的表面優(yōu)選被具有電氣絕緣 性的材料覆蓋。這是由于能夠令壓電元件的電極層和與該電極層的表面接觸 的部件(代表例為剛性板)電氣絕緣。超聲波振子24，例如使用環(huán)氧樹脂類 的粘結(jié)劑而配置固定在剛性板23的表面。作為壓電體的材料的代表例，可以舉出鋯酸鈦酸鉛類的壓電陶瓷材料。作為電極層的材料的例，可舉出銀或青銅等金屬材料。壓電體例如在其厚度 方向上被進(jìn)行分極處理。而且，通過對(duì)各超聲波振子24 (對(duì)用作超聲波振子24的壓電振子的各 電極層)提供電能(例如交流電壓)，而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。該超聲波振動(dòng)被 提供給由剛性板23加強(qiáng)的圓盤狀的切斷刀具22,切斷刀具22進(jìn)行超聲波振 動(dòng)。切斷工具20具有的剛性板23，在切斷刀具22的厚度薄時(shí)，具有加強(qiáng) 切斷刀具(不易在其厚度方向上撓曲)的功能。因此，被剛性板23加強(qiáng)了 的切斷刀具22即便厚度較薄，也不易在厚度方向上發(fā)生超聲波振動(dòng)。因此，象物切斷或者開槽。而且，通過將厚度較薄(優(yōu)選厚度在lmm以下，更優(yōu)選 厚度在100pm以下、5lim以上)的切斷刀具用作切斷工具，能夠以高精度 且高成品率切斷加工對(duì)象物，或者以高精度且微細(xì)的寬度將加工對(duì)象物開槽。此夕卜，厚度較薄的切斷刀具的刃尖在與加工對(duì)象物接觸時(shí)刃尖上容易發(fā) 生撓曲。若由于與加工對(duì)象物的接觸，在切斷刀具的刃尖處發(fā)生撓曲，則例 如在將加工對(duì)象物切斷或者開槽時(shí)，在切斷面的上端或者槽的上端的邊緣上 產(chǎn)生缺口 (被稱作巻刃)，難以以足夠好的外觀將加工對(duì)象物切斷或者開槽。 在本發(fā)明的切斷工具中，切斷刀具由剛性板加強(qiáng)，所以在切斷刀具的刃尖與 加工對(duì)象物接觸時(shí)在刃尖處不易發(fā)生撓曲。因此，本發(fā)明的切斷工具具有在 使用厚度較薄的切斷刀具將加工對(duì)象物切斷或者開槽時(shí)不易在加工對(duì)象物 上發(fā)生巻刃的優(yōu)點(diǎn)。為了抑制切斷刀具的厚度方向的超聲波振動(dòng)，各個(gè)剛性板2 3的厚度(固 定有超聲波振子24的部分的厚度)在0. lmm以上，優(yōu)選在0. 2mm以上。此 外，各個(gè)剛性板23優(yōu)選具有其外徑10%以下、1%以上的厚度。這樣的形狀 的剛性板，在提供超聲波振動(dòng)時(shí)，由于相比其厚度方向容易在徑方向上進(jìn)行 較大的超聲波振動(dòng)，所以切斷刀具相比其厚度方向在徑向上進(jìn)行較大的超聲 波振動(dòng)。剛性板23,優(yōu)選在其外周緣部上具有與超聲波振子24的外周端緣部接 觸的環(huán)狀的厚壁部23a。由此，在超聲波振子24所產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)中，振 子24在徑向振動(dòng)的超聲波振動(dòng)能夠經(jīng)由剛性板23而高效地提供到切斷刀具 22，能夠令切斷刀具22相比其厚度方向更大地在徑向上進(jìn)行超聲波振動(dòng)。接著，說明本發(fā)明的切斷裝置。圖4是表示本發(fā)明的切斷裝置的結(jié)構(gòu)例 的側(cè)視剖視圖。圖4的切斷裝置40，具有軸承41;可旋轉(zhuǎn)地支承在軸承 41上的具有分別放射狀地?cái)U(kuò)開的一對(duì)凸緣42a、 42b的旋轉(zhuǎn)軸43;切斷工具 20,該切斷工具20具有固定在旋轉(zhuǎn)軸43的周圍而中央具有透孔的圓盤狀的 切斷刀具22、在切斷刀具22的兩表面的各自上與切斷刀具22同軸地配置固 定的圓環(huán)狀的剛性板23、以及與剛性板23的各個(gè)外側(cè)表面相接而與剛性板 23同軸地配置固定的具有比剛性板23的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振 子24,且在各個(gè)剛性板23的外側(cè)周邊的區(qū)域:故上述一對(duì)凸緣42a、42b支承； 以及與各個(gè)超聲波振子24電氣連接的電源44等。圖4的切斷裝置40的切 斷工具20的結(jié)構(gòu)與圖2以及圖3所示的切斷工具20相同。另外，圖4中，電氣地連接旋轉(zhuǎn)變壓器45的電力接收單元45b與各個(gè) 超聲波振子24的電氣配線32省略該超聲波振子側(cè)的一部分而記栽。電力接 收單元45b和各個(gè)超聲波振子24能夠使用電氣配線32而與例如圖1的切斷 裝置10同樣地相互電氣地連接。圖4的切斷裝置40是下述裝置，即一邊向切斷工具20的切斷刀具22 提供由各個(gè)超聲波振子24產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)一邊令切斷刀具22旋轉(zhuǎn)，令其 外周緣端部的刃尖與加工對(duì)象物接觸，由此進(jìn)行加工對(duì)象物的切斷或者開 槽。通常，在將加工對(duì)象物切斷或者開槽時(shí)，向切斷刀具與加工對(duì)象物的接 觸面供給磨削液。切斷裝置40，由于對(duì)被剛性板23、 23加強(qiáng)了的切斷刀具22提供超聲 波振動(dòng)，所以能夠與使用的切斷刀具的厚度無關(guān)地以高精度將加工對(duì)象物切 斷或者開槽。此外，切斷裝置40，通過將厚度較薄的切斷刀具用作切斷工具 20，能夠以高精度以及高成品率切斷加工對(duì)象物，或者以高精度且微細(xì)的寬 度將加工對(duì)象物開槽。如圖4所示，在切斷工具20的各個(gè)剛性板23上，固定有具有比剛性板 23的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子24。而且，切斷工具20在各個(gè)剛 性板23的外側(cè)周邊的區(qū)域中^皮旋轉(zhuǎn)軸43所具有的一對(duì)凸緣42a、 42b支承。 這是由于若利用一對(duì)凸緣42a、 42b在作為各個(gè)超聲波振子24而使用的壓電 振子的外側(cè)表面上支承切斷工具20,則構(gòu)成壓電振子的壓電陶資中有時(shí)會(huì)發(fā) 生裂紋。如圖4所示，在切斷裝置40上，優(yōu)選具有包括固定在上述軸承41上的 電力供給單元45a、和固定在上述旋轉(zhuǎn)軸43上的電力接收單元45b的旋轉(zhuǎn)變壓器45，而且上迷電源44經(jīng)由旋轉(zhuǎn)變壓器45與各個(gè)超聲波振子24電氣地 連接。旋轉(zhuǎn)變壓器45，用于在將加工對(duì)象物切斷或者開槽時(shí)將電源44的電能 提供給與切斷刀具22 —起旋轉(zhuǎn)的各個(gè)超聲波振子24。旋轉(zhuǎn)變壓器45具有電 力供給單元45a與電力接收單元45b相互稍微隔開間隔而接近地配置的結(jié) 構(gòu)。該電力供給單元45a以及電力接收單元45b分別設(shè)定為環(huán)狀的形狀。電力供給單元45a由環(huán)狀的定子《失心46a以及定子線圈47a構(gòu)成，而電 力接收單元45b由環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵心46a以及轉(zhuǎn)子線圈47b構(gòu)成。而且，定子 鐵心46a以及轉(zhuǎn)子鐵心46b分別由鐵氧體材料等磁性材料形成，并且沿著其 周方向形成有環(huán)狀的槽。定子線圈47a以及轉(zhuǎn)子線圈47b分別具有導(dǎo)線沿分 別形成在定子鐵心46a以及轉(zhuǎn)子^^失心46b上的環(huán)狀的槽的長(zhǎng)度方向(周方向) 巻繞成線圈狀的結(jié)構(gòu)。電源44經(jīng)由電氣配線31而與電力供給單元45a的定子線圈47a電氣地 連接，而且切斷工具20的各個(gè)超聲波振子24經(jīng)由電氣配線32與電力接收 單元45b的轉(zhuǎn)子線圈47b電氣連接。這樣，電源44經(jīng)由旋轉(zhuǎn)變壓器45而與 切斷工具20的各個(gè)超聲波振子24電氣地連接。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器45的定子線圈47a與轉(zhuǎn)子線圈47b相互接近地配置， 所以通過將由電源44產(chǎn)生的電能提供給定子線圈47a,兩者的線圈相互磁性 地結(jié)合。因此，即便在轉(zhuǎn)子線圈47b (即電力接收單元45b)在其周方向上 旋轉(zhuǎn)，提供給上述定子線圈47a的電能也能夠傳遞到轉(zhuǎn)子線圈47b。因此， 能夠在切斷或者開槽時(shí)將由電源44產(chǎn)生的電能提供給與切斷刀具22—起旋 轉(zhuǎn)的各個(gè)超聲波振子24。在本發(fā)明的切斷裝置40中，旋轉(zhuǎn)變壓器45的電力供給單元45a (經(jīng)由 支承件33)固定在軸承41上，而且電力接收單元45b(經(jīng)由凸緣42a)固定 在旋轉(zhuǎn)軸43上，即旋轉(zhuǎn)變壓器45配置在切斷工具20的軸承41側(cè)，所以能 夠從旋轉(zhuǎn)軸43的頂端側(cè)容易地取下切斷工具20 (切斷刀具22 )。因此，切 斷裝置40在例如切斷刀具22的刃尖由于使用而磨損時(shí)、在將其更換為其他 的切斷刀具時(shí)作業(yè)性優(yōu)異。此外，切斷裝置40，由于旋轉(zhuǎn)變壓器45配置在切斷工具20的軸承41 側(cè)，所以在切斷刀具22與加工對(duì)象物接觸時(shí)，即便在旋轉(zhuǎn)軸43稍微發(fā)生撓 曲的情況下，電力接收單元45b的位置也(與如圖1的切斷裝置那樣將電力 接收單元固定在旋轉(zhuǎn)軸的頂端的情況相比)不易由于該撓曲而變動(dòng)。即，旋轉(zhuǎn)變壓器45的電力供給單元45a與電力接收單元45b的相對(duì)的位置關(guān)系不 易發(fā)生變動(dòng)，所以能夠穩(wěn)定地將由電源44產(chǎn)生的電能45b提供給切斷工具 20的各個(gè)超聲波振子24。因此，能夠?qū)⒊暡ㄕ駝?dòng)穩(wěn)定地提供給切斷工具 22。此外，在使用切斷裝置40而令切斷刀具22相對(duì)于加工對(duì)象物而上下左 右地移動(dòng)而進(jìn)行加工時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)變壓器45與切斷刀具22—起移動(dòng)(旋轉(zhuǎn) 變壓器45的電力供給單元45a與電力接收單元45b的相對(duì)的位置關(guān)系不發(fā) 生變動(dòng))，所以能夠穩(wěn)定地將由電源44產(chǎn)生的電能供給給切斷工具20的各 個(gè)超聲波振子24。因此，能夠穩(wěn)定地向切斷刀具22提供超聲波振動(dòng)。在本發(fā)明的切斷裝置中，旋轉(zhuǎn)變壓器的電力供給單元能夠直接地或者間 接地固定在軸承上。在該間接的固定中包括下述情況，即在軸承內(nèi)置在驅(qū)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中時(shí)，直接地或者經(jīng)由支承件而間接地將電力供給單 元固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置或者其罩體上。圖4的切斷裝置40的電力供給單元 45a，經(jīng)由支承件33而間接地固定在軸承41上。同樣地，在本發(fā)明的切斷裝置中，旋轉(zhuǎn)變壓器的電力接收單元能夠直接 地或者間接地固定在旋轉(zhuǎn)軸上。圖4的切斷裝置40的電力接收單元"b能 夠經(jīng)由凸緣45a而間接地固定在旋轉(zhuǎn)軸43上。另外，也可例如經(jīng)由集電環(huán)而將電源的電能供給給本發(fā)明的切斷裝置的 各個(gè)超聲波振子，但若使用旋轉(zhuǎn)變壓器，則其電力供給單元與電力接收單元 相互非接觸地配置，所以具有在令切斷刀具高速旋轉(zhuǎn)(例如1萬(wàn)轉(zhuǎn)/分以上) 的情況下也能穩(wěn)定地向各個(gè)超聲波振子提供電能的優(yōu)點(diǎn)。圖4的切斷裝置40，能夠例如利用下述順序組裝。首先，在支承旋轉(zhuǎn) 軸43的軸承41上經(jīng)由支承件33而固定旋轉(zhuǎn)變壓器45的電力供給單元45a, 然后經(jīng)由電氣配線31將電源44電氣連接在電力供給單元45a的定子線團(tuán) 47a上。接著，在凸緣42a上固定旋轉(zhuǎn)變壓器45的電力接收單元4Sb，并將 其安裝在旋轉(zhuǎn)軸43的周圍而利用螺栓34臨時(shí)固定。接著，在圓盤狀的切斷 刀具22的兩表面的各自上使用例如環(huán)氧樹脂類的粘結(jié)劑而固定剛性板23和 超聲波振子24而制作切斷工具20，并將該切斷工具20安裝在旋轉(zhuǎn)軸43的 周圍。然后，經(jīng)由電氣配線32將上述電力接收單元45b的轉(zhuǎn)子線圈47b和 各個(gè)超聲波振子24電氣連接。最后，將凸緣42b與旋轉(zhuǎn)軸43嵌合，并使用 螺母35將其臨時(shí)固定。這^H能夠組裝切斷裝置40。圖斷裝置50的結(jié)構(gòu)除了下述不同點(diǎn)外與圖4所示的切斷裝置40相同，所述不 同點(diǎn)在于，切斷工具20a的圓盤狀的切斷刀具22、配置在切斷刀具22的兩 側(cè)的剛性板23、以及超聲波振子24,利用在切斷刀具22的透孔的周緣所具 有的束縛機(jī)構(gòu)51而相互結(jié)合固定。圖5所示的束縛機(jī)構(gòu)51，由中央具有透 孔的螺栓51a以及螺母51b構(gòu)成。通過利用這樣的束綽機(jī)構(gòu)51,切斷工具20a在旋轉(zhuǎn)軸43的周圍穩(wěn)定地 (相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸43在垂直方向上精度良好地)配置。此外，超聲波振動(dòng)提 供工具能夠從切斷刀具22容易地取下，所述超聲波振動(dòng)提供工具由一對(duì)圓 環(huán)狀剛性板23、以及在各個(gè)剛性板23的一側(cè)的表面上與剛性板23同軸地配 置固定的具有比剛性板23的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子24構(gòu)成。 因此，在例如切斷刀具22的刃尖由于使用而磨耗時(shí)，從切斷刀具22取下超 聲波振動(dòng)提供工具，并將其配置固定在其他的新的切斷刀具上的作業(yè)(制造 成本高的超聲波振子的再利用)變得容易。在切斷刀具22的兩表面的各自上，優(yōu)選經(jīng)由潤(rùn)滑脂等接觸介質(zhì)而配置 剛性板23，并與超聲波振子24 —起利用束縛機(jī)構(gòu)51而被固定(臨時(shí)固定)。 通過使用接觸^h質(zhì)，抑制各個(gè)剛性板23與切斷刀具22的邊界面的超聲波振 動(dòng)的反射> 所以能夠?qū)⒂筛鱾€(gè)超聲波振子24產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)高效地提供 給切斷刀具22。此外，如圖5所示，優(yōu)選在與束縛機(jī)構(gòu)51接觸的各個(gè)超聲波振子24 的外側(cè)表面上附設(shè)絕緣層25。通過附設(shè)絕緣層25，能夠防止在由金屬等導(dǎo) 電性材料形成束繂機(jī)構(gòu)51時(shí)，配置在切斷刀具22的兩側(cè)的一對(duì)超聲波振子 24經(jīng)由束縛機(jī)構(gòu)51而相互電氣地連接并發(fā)生短路。在利用束綽機(jī)構(gòu)51的螺 栓51a和螺母51b緊固切斷工具20a時(shí)，為了抑制構(gòu)成超聲波振子24的壓 電陶乾的裂紋的發(fā)生，優(yōu)選絕緣層25由樹脂材料形成。圖6是表示本發(fā)明的切斷裝置的另外的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖一見圖。圖6的切 斷裝置60的結(jié)構(gòu)除了下述不同點(diǎn)外與圖4所示的切斷裝置40相同，所述不 同點(diǎn)在于，切斷工具20b的各個(gè)剛性板23的比超聲波振子24還靠外側(cè)的表 面由樹脂材料層26覆蓋。如圖6所示，切斷裝置60所具有的一對(duì)凸緣42a、 42b優(yōu)選經(jīng)由樹脂材 料層26而支承切斷工具20b。在圖6的切斷裝置60的情況下，樹脂材料層 26附設(shè)在剛性板23的外側(cè)表面上。通常，切斷裝置60的一對(duì)凸緣42a、 42b 分別由例如鋁、鐵、或者不銹鋼等金屬材料形成。若各個(gè)剛性板23上述那1樣地被樹脂材料層26覆蓋，則樹脂材料層26的音響阻抗的值與凸緣42a、 42b的各自的音響阻抗的值十分不同，所以由各個(gè)超聲波振子24產(chǎn)生的超聲 波振動(dòng)不易傳遞到凸緣42a、 42b。因此，能夠?qū)⒏鱾€(gè)超聲波振子24所產(chǎn)生 的超聲波振動(dòng)充分地提供到切斷刀具22的刃尖。另外，樹脂材料層也可附 設(shè)在各個(gè)凸緣的切斷工具側(cè)的面上。作為形成樹脂材料層26的樹脂材料的例子，可舉出聚乙烯或聚丙烯等 樹脂材料。作為樹脂材料層的形成方法的例子，可舉出將樹脂材料涂層的方 法、以及層疊樹脂材料制的薄膜的方法。另外，樹脂材料制的薄膜包括纖維 強(qiáng)化樹脂材料制的薄膜。此外，若對(duì)進(jìn)行切斷或開槽的旋轉(zhuǎn)過程中的切斷刀具22施加較大的負(fù) 荷時(shí)切斷工具20b的整體停止(相對(duì)于凸緣42a、 42b而滑動(dòng))，則旋轉(zhuǎn)變壓 器45的電力接收單元45b繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以有時(shí)電氣連接電力接收單元45b 與各個(gè)超聲波振子24的電氣配線32會(huì)斷線。若如圖6所示，在切斷工具20b 的各個(gè)剛性板23的內(nèi)周緣端部上形成突起23b，且該突起23b與在切斷裝置 60的旋轉(zhuǎn)軸43上沿該旋轉(zhuǎn)軸43的長(zhǎng)度方向形成的槽43a嵌合，則能夠在對(duì) 旋轉(zhuǎn)中的切斷刀具22施加較大負(fù)荷時(shí)僅停止切斷工具20b的切斷刀具22(相 對(duì)于各個(gè)剛性板23滑動(dòng))。此時(shí)，由于超聲波振動(dòng)提供工具(配置固定有各 個(gè)超聲波振子24的一對(duì)剛性板23 )與旋轉(zhuǎn)軸43 —起繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以能夠防 止上述的電氣配線32的斷線。圖7是表示本發(fā)明的切斷裝置的另外的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。圖7的切 斷裝置70的結(jié)構(gòu)除了下述不同點(diǎn)外與圖4所示的切斷裝置40相同，所述不 同點(diǎn)在于，切斷工具20c的各個(gè)剛性板23的厚度均一(沒有厚壁部)。具有 這樣的剛性板23的切斷工具20c具有其制作容易的優(yōu)點(diǎn)。圖8是表示本發(fā)明的切斷裝置的另外的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視剖視圖。圖8的切 斷裝置80的結(jié)構(gòu)除了下述不同點(diǎn)外與圖4所示的切斷裝置40相同，所述不 同點(diǎn)在于，與切斷工具20d的各個(gè)剛性板23的內(nèi)周緣端部相接并具有比剛 性板23的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子24與剛性板23同軸地配置 固定。如圖8所示，切斷工具20d的各個(gè)剛性板23，在其內(nèi)周緣端部與超聲 波振子24的外周緣端部接觸。因此，由超聲波振子24產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)中， 能夠?qū)⒃谡褡?4的徑向振動(dòng)的超聲波振動(dòng)經(jīng)由剛性板23而高效地提供給切 斷刀具22。因此，能夠令切斷刀具22相比其厚度方向而更大地在徑向上進(jìn)行超聲波振動(dòng)。另外，如圖8所示，通過將各個(gè)超聲波振子24配置為其內(nèi)周緣端部與 旋轉(zhuǎn)軸43不接觸，能夠減少提供給旋轉(zhuǎn)軸43的超聲波振動(dòng)的量，所以能夠 將由各個(gè)超聲波振子24產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)高效地提供給切斷刀具"。
權(quán)利要求
1.一種切斷工具，其特征在于，包括中央具有透孔的圓盤狀的切斷刀具；在該切斷刀具的兩表面的各自上與該切斷刀具同軸地配置固定的圓環(huán)狀的剛性板；以及與該剛性板的各個(gè)外側(cè)表面或者內(nèi)周緣端部相接而與該剛性板同軸地配置固定的、具有比該剛性板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子。
2. 如權(quán)利要求1所述的切斷工具，其特征在于，切斷刀具的厚度在lmm 以下。
3. 如權(quán)利要求1所述的切斷工具，其特征在于，各個(gè)剛性板具有外徑 的10%以下的厚度。
4. 如權(quán)利要求1所述的切斷工具，其特征在于，各個(gè)剛性板的比上述 超聲波振子還靠外側(cè)的表面由樹脂材料層覆蓋。
5. 如權(quán)利要求1所述的切斷工具，其特征在于，各個(gè)剛性板，在其外 周緣部具有與超聲波振子的外周緣端部接觸的環(huán)狀的厚壁部。
6. 如權(quán)利要求1所述的切斷工具，其特征在于，圓盤狀切斷刀具與配 置在其兩側(cè)的剛性板以及超聲波振子利用在該切斷刀具的透孔的周緣所裝 備的束蜂機(jī)構(gòu)而相互結(jié)合固定。
7. —種切斷裝置，其特征在于，具有軸承；可旋轉(zhuǎn)地支承在該軸承 上的具有分別放射狀地?cái)U(kuò)開的一對(duì)凸緣的旋轉(zhuǎn)軸；切斷工具，該切斷工具具 有固定在該旋轉(zhuǎn)軸的周圍而中央具有透孔的圓盤狀的切斷刀具、在該切斷刀 具的兩表面的各自上與該切斷刀具同軸地配置固定的圓環(huán)狀的剛性板、以及 與該剛性板的各個(gè)外側(cè)表面或者內(nèi)周緣端部相接而與該剛性板同軸地配置 固定的具有比該剛性板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子，且在各個(gè)剛 性板的外側(cè)周邊的區(qū)域被上述一對(duì)凸緣支承；以及與各個(gè)該超聲波振子電氣 連接的電源。
8. 如權(quán)利要求7所述的切斷裝置，其特征在于，切斷刀具的厚度在lmm 以下。
9. 如權(quán)利要求7所述的切斷裝置，其特征在于，各個(gè)剛性板具有外徑 的10%以下的厚度。
10. 如權(quán)利要求7所迷的切斷裝置，其特征在于，各個(gè)剛性板的比上述 超聲波振子還靠外側(cè)的表面由樹脂材料層覆蓋。
11. 如權(quán)利要求7所述的切斷裝置，其特征在于，各個(gè)剛性板，在其外周緣部具有與超聲波振子的外周緣端部接觸的環(huán)狀的厚壁部。
12. 如權(quán)利要求7所述的切斷裝置，其特征在于，具有包括固定在上述 軸承上的電力供給單元、和固定在上述旋轉(zhuǎn)軸上的電力接收單元的旋轉(zhuǎn)變壓 器，而且，上述電源經(jīng)由該旋轉(zhuǎn)變壓器與各個(gè)超聲波振子電氣地連接。
13. 如權(quán)利要求7所述的切斷裝置，其特征在于， 一對(duì)凸緣經(jīng)由各個(gè)樹 脂材料層而支承切斷工具。
14. 一種超聲波振動(dòng)提供工具，其特征在于，包括中央分別具有透孔 的一對(duì)圓環(huán)狀的剛性板；以及與各個(gè)剛性板的一方的表面或者內(nèi)周緣端部相 接而與剛性板同軸地配置固定的、具有比該剛性板的外徑小的外徑的圓環(huán)狀 的超聲波振子。
15. 如權(quán)利要求14所迷的超聲波振動(dòng)提供工具，其特征在于，各個(gè)剛 性板具有外徑的10%以下的厚度。
16. 如權(quán)利要求14所述的超聲波振動(dòng)提供工具，其特征在于，各個(gè)剛 性板的比上述超聲波振子還靠外側(cè)的表面由樹脂材料層覆蓋。
17. 如權(quán)利要求14所述的超聲波振動(dòng)提供工具，其特征在于，各個(gè)剛 性板，在其外周緣部具有與超聲波振子的外周緣端部接觸的環(huán)狀的厚壁部。
全文摘要
一種切斷工具(20)，包括中央具有透孔(21)的圓盤狀的切斷刀具(22)；在切斷刀具(22)的兩表面的各自上與切斷刀具(22)同軸地配置固定的圓環(huán)狀的剛性板(23)；以及與剛性板(23)的各個(gè)外側(cè)表面或者內(nèi)周緣端部相接而與剛性板同軸地配置固定的、具有比剛性板(23)的外徑小的外徑的圓環(huán)狀的超聲波振子(24)，該切斷刀具(20)能夠與使用的切斷刀具的厚度無關(guān)地以高精度將加工對(duì)象物切斷或者開槽。
文檔編號(hào)B28D1/24GK101223013SQ20058005107
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者大西一正 申請(qǐng)人:大西一正