專利名稱：切斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在升降移動(dòng)的切刀夾具上安裝了平刀片的切斷裝置。
背景技術(shù)：
在電感線圈、電容器、用于集成電路的包裝物的制造過程中，陶瓷綠帶或者 其堆疊體被具備作為切斷刀片的平刀片的切斷裝置切斷為格子狀，從而形成芯片。 為了將陶瓷綠帶等被切斷物均勻地切斷，對(duì)切斷刀片沿切斷方向施加高頻率的振 動(dòng)是有效的。作為將此實(shí)現(xiàn)的裝置，已知有超聲波振動(dòng)方式的切斷裝置。在這種 切斷裝置中，在作為沿切斷方向振動(dòng)的振動(dòng)源的電致/磁致伸縮型振動(dòng)子上，連接 著被稱作"擴(kuò)大器"的振動(dòng)增幅器。電致/磁致伸縮型振動(dòng)子的振動(dòng)通過該擴(kuò)大器 被傳遞到切斷刀片上。
在以前的超聲波振動(dòng)方式的切斷裝置中，將振動(dòng)方向和切斷方向設(shè)為一致， 并在振動(dòng)源和切斷刀片之間布置著擴(kuò)大器。然而，在這種切斷裝置中，振動(dòng)源和 切斷刀片之間的間隔較大，由于存在于其之間的擴(kuò)大器的共振作用，容易產(chǎn)生橫 擺。因此，這樣橫擺和切斷刀片的極薄化相互作用，在切斷刀片上會(huì)發(fā)生起波紋 的現(xiàn)象，這樣就不能得到均勻的切斷面。而且，在這個(gè)以前的例子中，振動(dòng)源、 擴(kuò)大器及切斷刀片沿切斷方向連續(xù)布置。因此，沿切斷方向的裝置的長度會(huì)增加， 在設(shè)置空間有所制約的情況下就無法采用此裝置。
曰本專利公開公報(bào)2007-30116提出了改善上述問題的方案。在此改善方 案中，采用了將振動(dòng)源的振動(dòng)直接傳遞到切斷刀片的構(gòu)造?；诖藰?gòu)造，不僅 可以防止切斷刀片的橫擺及起波紋的現(xiàn)象，還可以實(shí)現(xiàn)裝置的簡潔化。
也就是說，在日本專利公開公報(bào)2007-30116中公開了在升降的切刀夾具 上安裝了作為切斷刀片的平刀片的切斷裝置?；谠撉袛嘌b置，在切刀夾具內(nèi) 設(shè)有堆疊型壓電元件。而且，在壓電元件的下表面，接合著刀片安裝塊。壓電 元件與切刀夾具的下降動(dòng)作相配合向切斷刀片施加縱向的微振動(dòng)的同時(shí)，工件 的切斷動(dòng)作被進(jìn)行。在此提到的接合，表示壓電元件的下表面被固定在刀片安 裝塊上。總之，由于壓電元件的下表面和刀片安裝塊不能分開，刀片安裝塊總 是和壓電元件成為一體而振動(dòng)。
這樣，基于日本專利公開公報(bào)2007-30116中記載的裝置，壓電元件的微 振動(dòng)被直接傳遞到刀片安裝塊上。由此，不會(huì)使切斷刀片橫擺，從而可以形成 均勻的切斷面。相對(duì)于此，本發(fā)明者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，如果可以在構(gòu)造上不產(chǎn)生橫 擺，而且在振動(dòng)源和切斷刀片之間簡潔地布置共振構(gòu)造的話，可以在利用上述文獻(xiàn)中公開的裝置的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，將切斷刀片的振幅增大，這樣可以進(jìn)一步提高切斷性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為，在向切斷刀片上加以超聲波振動(dòng)的切斷裝置中，不使切斷刀片產(chǎn)生橫擺，通過利用共振作用向切斷刀片上施加大振幅的振動(dòng)，進(jìn)一步提高切斷性能，并且在振動(dòng)源和切斷刀片之間布置用于賦予共振作用的構(gòu)造的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)裝置的簡潔化。
為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了在升降移動(dòng)的切刀夾具上安裝了平刀片狀的切斷刀片的切斷裝置。切刀夾具具備框架部，該框架部上設(shè)有沿所述切斷刀片的切斷方向振動(dòng)的壓電元件；切刀保持部，該切刀保持部位于通過所述壓電元件的側(cè)方的共振作用部，從下方結(jié)合在所述框架部上。切刀保持部保持所述切斷刀片，并具有被所述壓電元件的下端抵接的抵接面。壓電元件以，使由所述切刀保持部和所述共振作用部構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)共振的方式振動(dòng)。
基于本發(fā)明，切刀保持部具有被壓電元件的下端抵接的抵接面。因此，壓電元件的振動(dòng)直接被施加到切刀保持部上，同時(shí)切刀保持部不會(huì)與壓電元素成為一體進(jìn)行振動(dòng)。作為振動(dòng)源的壓電元件一被驅(qū)動(dòng)，壓電元素的下端就抵接在切刀保持部的抵接面上，所以振動(dòng)會(huì)被施加到由切刀保持部和共振作用部構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)上。由此，切刀保持部及共振作用部基于共振作用部的彈簧性沿切斷刀片的切斷方向發(fā)生振動(dòng)。此振動(dòng)系統(tǒng)具有基于切刀保持部的質(zhì)量和共振作用部的彈簧常數(shù)的特征頻率。通過使由壓電元件施加的振動(dòng)與此特征平率一致，由切刀保持部和共振作用部構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入共振狀態(tài)。由此，可以使被切刀保持部保持的切斷刀片以比壓電元件的振動(dòng)大的多的振幅沿切斷方向振動(dòng)。
此時(shí)，壓電元件直接對(duì)切刀保持部施加振動(dòng)。另外，有彈簧性的共振作用部被布置在壓電元件的側(cè)方。因此，不會(huì)是切斷刀片橫擺，可以利用共振作用向切斷刀片上施加具有大振幅的振動(dòng)，可以進(jìn)一步提高切斷性能。另外，由于裝置沿振動(dòng)方向的長度不會(huì)增大，可以實(shí)現(xiàn)簡潔化。


圖1 (a)是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的切斷裝置的切刀夾具的正面圖，圖1 (b)是沿圖1 (a)的lb-lb線的剖面圖。
圖2是現(xiàn)實(shí)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的切斷裝置的透視圖。下面，對(duì)本發(fā)明的切斷裝置的一個(gè)實(shí)施方式參照?qǐng)Dl及圖2進(jìn)行說明。
如圖1 (a) ， (b)所示，切刀夾具1具備框架部10、切刀保持部11、及共振作用部12。在框架部10上設(shè)置有沿切斷刀片3的切斷方向振動(dòng)的壓電元件2。在切刀保持部11上保持有平刀片狀的切斷刀片3。
在壓電元件2的下端形成有自由驅(qū)動(dòng)面2A。自由驅(qū)動(dòng)面2A可以為壓電元件2的下表面，也可以為連接在壓電元件2的下端的驅(qū)動(dòng)部件20的下表面。壓電元件2被布置在框架部10的收容部10A內(nèi)。壓電元件2的下端從收容部IOA突出至其外部。
切刀保持部11具備基體部IIA及按壓板IIB。切斷刀片3固定在基體部IIA上，并被按壓板11B按壓。由此，切斷刀片3在其刀刃朝下的狀態(tài)下，被切刀保持部11保持。具體來說，從基體部11A的保持面突出的突起部11A1插入在切斷刀片3 的保持孔和按壓板11B的插入孔中。在突起部11A1的外周面上形成有螺紋部。通過將螺母11A2螺合在突起部11A1的螺紋部上，按壓板11B被壓緊在基體部IIA上。
在切刀保持部11上形成有被壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A抵接的抵接面IIC。壓電元件2 —驅(qū)動(dòng)，壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A就抵接在切刀保持部11的抵接面11C上。然后，由此，由壓電元件2產(chǎn)生的振動(dòng)被直接施加在切刀保持部11上。另夕卜，壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A和切刀保持部11的抵接面11C沒有接合在一起。因此，可以使切刀保持部11以與壓電元件2的振動(dòng)頻率不同的頻率振動(dòng)。也就是說，在壓電元件2振動(dòng)的時(shí)候，壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A以敲擊切刀保持部11的抵接面11C的形式作用于該抵接面。在本實(shí)施方式中，"抵接"的意思為，自由驅(qū)動(dòng)面2A和抵接面IIC雖沒有接合，但處于互相接觸的狀態(tài)。也就是說，由于自由驅(qū)動(dòng)面2A和抵接面11C可以接觸、分開，通過連續(xù)地反復(fù)使自由驅(qū)動(dòng)面2A和抵接面11C接觸、分開，壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A以敲擊切刀保持部11的抵接面11C的形式作用于該抵接面。
共振作用部12位于壓電元件2的側(cè)方。共振作用部12將框架部10和切刀保持部11互相結(jié)合。也就是說，切刀保持部11通過共振作用部12從下方結(jié)合在框架部10上。在圖示的例中， 一對(duì)共振作用部12分別布置在一個(gè)壓電元件2的兩側(cè)。為了使切刀保持部11穩(wěn)定地振動(dòng)，最好將共振作用部12對(duì)于壓電元件2左右對(duì)稱地設(shè)置。在圖1所示的例中有一個(gè)壓電元件2，但并不僅限于此，也可以在框架部10上設(shè)置多個(gè)壓電元件2。在設(shè)置多個(gè)壓電元件2的情況下，需要使所有的壓電元件2同步振動(dòng)。
共振作用部12具有高剛性的彈簧構(gòu)造。共振作用部12被與框架部10 —體化。共振作用部12具有與切刀保持部11相結(jié)合的彈簧端。通過施加壓電元件2的振動(dòng)，共振作用部12使共振作用部12和切刀保持部11以共振頻率振
動(dòng)。因此，共振作用部12，除了需要具有高剛性的彈簧構(gòu)造以外，還必須不會(huì)
發(fā)生橫擺。
具體來說，共振作用部12具備與框架部10相接近的基端12c。共振作用部12由，從基端12c向水平延伸的懸臂狀的水平彈簧部分12a、和從水平彈簧部分12a向垂直下方彎曲的垂直彈簧部分12b構(gòu)成。垂直彈簧部分12b的端部結(jié)合在切刀保持部11上。通過在共振作用部12上形成這樣的橫L字型的彈簧構(gòu)造，可以減少橫方向上的振動(dòng)成分，并可以使切斷刀片3沿切斷方向高效地振動(dòng)。另外，只要是能得到適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)的構(gòu)造，彈簧構(gòu)造可為任意構(gòu)造。
接著，對(duì)本實(shí)施方式涉及的切刀夾具1的功能進(jìn)行說明。
一將壓電元件2驅(qū)動(dòng)，壓電元件2的自由驅(qū)動(dòng)面2A就與切刀保持部11的抵接面11C相抵接。由此，振動(dòng)被從作為振動(dòng)源的壓電元件2，向由切刀保持部11和共振作用部12構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)施加。然后，切刀保持部11及共振作用部12基于共振作用部12的彈簧性，沿切斷刀片3的切斷方向振動(dòng)。此振動(dòng)系統(tǒng)具有基于切刀保持部11的質(zhì)量和共振作用部12的彈簧常數(shù)的特征頻率。通過使由壓電元件2施加的振動(dòng)與此特征頻率一致，由切刀保持部11和共振作用部12構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入共振狀態(tài)。由此，可以使被切刀保持部ll保持的切斷刀片，以比壓電元件2的振動(dòng)大的多的振幅沿切斷方向振動(dòng)。
這時(shí)，壓電元件2直接對(duì)切刀保持部11施加振動(dòng)。并且，具有彈簧性的共振作用部12被布置在壓電元件2的側(cè)方。因此，裝置沿振動(dòng)方向的長度不會(huì)增大。另外，通過相對(duì)于作為振動(dòng)源的壓電元件2左右對(duì)稱地設(shè)置共振作用部12，還可以抑制橫擺的發(fā)生。由此，可以避免切斷面上產(chǎn)生波紋等，從而可以得到均勻的切斷面。于此同時(shí)，還可以增大振幅進(jìn)一步提高切斷性能，可以實(shí)現(xiàn)裝置的簡潔化。
在壓電元件2上連接著未予圖示的控制單元。壓電元件2的振動(dòng)頻率最好能由控制手段變更。在此情況下，壓電元件2的振動(dòng)頻率以，使由切刀保持部ll及共振作用部12構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)共振的形式漸漸升高。然后，在上述振動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到共振的時(shí)點(diǎn)，將壓電元件2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)固定，對(duì)應(yīng)于切刀保持部11及共振作用部12的形態(tài)，使振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入共振狀態(tài)。
接著，對(duì)于具備上述的切刀夾具1的切斷裝置A的構(gòu)成參照?qǐng)D2進(jìn)行說明。
如圖2所示，在未予圖示的機(jī)臺(tái)上，設(shè)有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100，和布置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100兩側(cè)的、沿前后方向延伸的一對(duì)Y軸導(dǎo)軌101。在各Y軸導(dǎo)軌101上，以可以滑動(dòng)的方式分別安裝有腳部102a。在這對(duì)腳部102a的之上，設(shè)有門型的支承機(jī)體102。在支承機(jī)體102的前表面，設(shè)有沿上下方向延伸的一對(duì)Z軸導(dǎo)軌103。另外，在支承機(jī)體102的前表面上，設(shè)有可以沿兩Z軸導(dǎo)軌103滑動(dòng)的切刀沖頭104。在切刀沖頭104上，以可裝卸的方式安裝著前述的切刀
夾具1。
旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100被以，可以被未予圖示的驅(qū)動(dòng)源在預(yù)定的角度范圍(90度)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)IOO的上表面，安裝著在表面形成有真空孔的吸付工作臺(tái)105。在吸付工作臺(tái)105的上方，承載并保持有要被切斷的工件W。在支承機(jī)體102上設(shè)有作為驅(qū)動(dòng)源的伺服電動(dòng)機(jī)M1、 M2。伺服電動(dòng)機(jī)Ml被布置在切刀沖頭104的中央上方。在伺服電動(dòng)機(jī)Ml上可驅(qū)動(dòng)地連接著升降軸106，在升降軸106的下端，聯(lián)結(jié)著切刀沖頭104。由此，伺服電動(dòng)機(jī)M1可以使切刀沖頭104升降移動(dòng)。而且，伺服電動(dòng)機(jī)M2被布置在，位于機(jī)臺(tái)上的支承機(jī)體102的背面下部。在伺服電動(dòng)機(jī)M2上可驅(qū)動(dòng)地連接有Y驅(qū)動(dòng)軸107，在Y驅(qū)動(dòng)軸107的頂端，聯(lián)結(jié)著支承機(jī)體102。由此，伺服電動(dòng)機(jī)M2可以將切刀沖頭104沿Y軸方向(前后方向)往返移動(dòng)。在切刀夾具1的下部，以可以裝卸的方式安裝著平刀片狀的切斷刀片3。切斷刀片3被布置在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100的吸付工作臺(tái)105的正上方。
所以，安裝在切刀夾具1上的切斷刀片3追從基于伺服電動(dòng)機(jī)M1而升降移動(dòng)的切刀沖頭104，在吸付工作臺(tái)105之上升降移動(dòng)。然后，工件W被下降的切斷刀片3切斷。而且，切斷刀片3每做一次切斷動(dòng)作，被伺服電動(dòng)機(jī)M2向Y軸方向移動(dòng)預(yù)定尺寸，同時(shí)重復(fù)上述的切斷動(dòng)作。進(jìn)一步，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100旋轉(zhuǎn)90度后，工件W由同樣的切斷動(dòng)作被切斷為格子狀。
另外，在上述的切斷裝置A中，作為驅(qū)動(dòng)源使用了伺服電動(dòng)機(jī)Ml、 M2，然而也可以使用直線電動(dòng)機(jī)、氣缸、油壓伺服電動(dòng)機(jī)等。而且，也可以不將支承機(jī)體102向Y軸方向移動(dòng)，而將旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100向Y軸方向移動(dòng)。
在上述的切斷裝置A中，切刀夾具1基于伺服電動(dòng)機(jī)M1，和切刀沖頭104一起在吸付工作臺(tái)105上方下降。于此同時(shí)，切斷刀片3在與工件W接觸的時(shí)候，基于壓電元件2的動(dòng)作向縱方向以數(shù)十y m的振幅高速振動(dòng)。也就是說，工件W的切斷動(dòng)作基于切刀夾具1的下降動(dòng)作和切斷刀片3的振動(dòng)的協(xié)動(dòng)而被進(jìn)行。該切斷動(dòng)作可以產(chǎn)生從數(shù)百Hz到10000Hz以上的無法聽到的區(qū)域的振動(dòng)。由此，基于能實(shí)現(xiàn)前述共振的希望振動(dòng)頻率，可以得到切斷性能較高的、大振幅的振動(dòng)。
詳細(xì)的說，使切刀夾具l下降，在伺服電動(dòng)機(jī)M1設(shè)定的、預(yù)定的或者變更后的進(jìn)給量。這時(shí)，在下降的切斷刀片3上施加振動(dòng)的同時(shí)，工件W被切斷。在工件被切斷后，切刀夾具1充分上升后的時(shí)點(diǎn)，切刀沖頭104被伺服電動(dòng)機(jī)M2沿Y軸方向送出預(yù)定量。之后，為了再次切斷工件W，使切刀夾具l下降。工件W的切斷被重復(fù)直至工件W的Y軸方向的端部被切斷。之后，將旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)100旋轉(zhuǎn)90度后，上述的切斷動(dòng)作再次被重復(fù)。由此，工件W被切斷為格子狀，例如縱橫尺寸為0. 6mmX0. 3ram的微小尺寸的芯片就被作成。
基于上述的切斷裝置A，切斷刀片3上被施加大振幅的振動(dòng)。由此產(chǎn)生的 摩擦熱使工件W的組成粒子、或結(jié)合材料的移動(dòng)變得容易。因此，脆性較高的 材料的切斷抵抗被減輕，可以防止發(fā)生斷裂。除了此點(diǎn)，本實(shí)施方式將壓電元 件2設(shè)在切刀夾具1之內(nèi)，沒有設(shè)擴(kuò)大器，對(duì)切斷刀片3進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)。由此， 可以防止切斷刀片3起波紋等，可以實(shí)現(xiàn)裝置的簡潔化。
權(quán)利要求
1、一種切斷裝置，在升降移動(dòng)的切刀夾具上安裝了平刀片狀的切斷刀片，其特征在于，所述切刀夾具具備框架部，該框架部上設(shè)有沿所述切斷刀片的切斷方向振動(dòng)的壓電元件；切刀保持部，該切刀保持部通過位于所述壓電元件的側(cè)方的共振作用部，從下方結(jié)合在所述框架部上；所述切刀保持部保持所述切斷刀片，并具有被所述壓電元件的下端抵接的抵接面，所述壓電元件以，使由所述切刀保持部和所述共振作用部構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入共振狀態(tài)的方式振動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切斷裝置，其特征在于，所述切斷裝置具備一個(gè)所述壓電元件和一對(duì)所述共振作用部，所述各共振 作用部分別被布置在所述壓電元件的兩側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的切斷裝置，其特征在于， 所述共振作用部具有高剛性彈簧構(gòu)造。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的切斷裝置，其特征在于，所述共振作用部具備與所述框架部接近的基端，所述高剛性彈簧構(gòu)造由，從所述框架部的基端向水平延伸的、懸臂狀的水 平彈簧部分，和從所述水平彈簧部分向垂直方向彎曲的垂直彈簧部分構(gòu)成， 所述垂直彈簧部分的端部與所述切刀保持部相結(jié)合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的切斷裝置，其特征在于， 所述壓電元件的振動(dòng)頻率可以被控制為，使由所述切刀保持部和所述共振作用部構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)共振。
全文摘要
切斷裝置具備升降移動(dòng)的切刀夾具(1)，和被安裝在切刀夾具(1)上的平刀片狀的切斷刀片(3)。切刀夾具(1)具備框架部(10)和切刀保持部(11)。框架部(10)上設(shè)有沿切斷刀片(3)的切斷方向振動(dòng)的壓電元件(2)。切刀保持部(11)通過位于壓電元件(2)的側(cè)方的共振作用部(12)從下方與框架部(10)相結(jié)合。切刀保持部(11)保持切斷刀片(3)，并具有被壓電元件(2)的自由驅(qū)動(dòng)面(2A)抵接的抵接面(11C)。
文檔編號(hào)B23D31/00GK101653845SQ20091016739
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者山田俊輔, 若林憲之, 鈴木隆 申請(qǐng)人:Uht株式會(huì)社