JP7486265B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に対し切削ブレードで特定の方向に溝入れ加工を施す加工方法に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、医療用超音波検査装置などに用いられる超音波発振器として、短冊状の振動子がアレイ状に配列されているものが知られている。

特許文献１では、バッキング材上に積層された被加工物に対し、切削ブレードで溝入れ加工を施すことが記載されている。

特開２００３－１７９９９７号公報

特許文献１に開示されるような被加工物に対し切削ブレードで溝入れ加工が施される際には、加工中に切削ブレードの目つぶれや、目詰まり等が発生することが考えられる。このような場合、斜めに切れ目が入り斜めの溝が形成される不具合や、被加工物に欠けが生じるなどの不具合が生じ、加工品質が悪化してしまうことが懸念される。

特に、被加工物が超音波発振器である場合には、特定の方向に平行に複数回の溝入れ加工が行われるものであるが、一つの溝について加工不良が生じた場合でも動作不良が生じ、これにより、製品不良を来たすこととなってしまう。

本発明は以上に鑑み、被加工物に対し切削ブレードで特定の方向に溝入れ加工を施す加工方法において、加工品質を向上させることで、製品不良の発生を低減するための新規な技術を提案する。

本発明の一態様によれば、
第一方向に沿って被加工物に切削ブレードで溝入れ加工を施す被加工物の加工方法であって、
所定の厚みのドレッサーを準備するドレッサー準備ステップと、
該第一方向に該被加工物と該ドレッサーとを隣接させて支持部材上に固定する固定ステップと、
該固定ステップを実施した後、該支持部材を保持テーブルで保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、所定の高さに該切削ブレードの刃先を位置付け該切削ブレードで該被加工物と該ドレッサーを該第一方向に切削する切削ステップと、を含む被加工物の加工方法とする。

また、本発明の一態様によれば、
該固定ステップでは、該第一方向において該被加工物を挟んで両側に該ドレッサーが固定される、こととする。

また、本発明の一態様によれば、
該固定ステップでは、該第一方向において該ドレッサーを挟んで両側に該被加工物が固定される、こととする。

また、本発明の一態様によれば、
該固定ステップでは、該第一方向において複数の該ドレッサーと複数の該被加工物が交互に固定される、こととする。

本発明の構成によれば、切削ステップが実行される過程において、ドレッサーを切削することで切削ブレードのコンディションを整えることができ、被加工物への溝入れ加工の加工品質の向上が図られ、ひいては被加工物の製品不良の発生を低減することができる。また、ドレッサーの厚みを被加工物と同一に設定することで、被加工物に切り込んだ切削ブレードの切り刃の領域を、ドレッサーにて余すことなくドレッシングすることができる。

本願発明を実施に使用される切削装置の構成例について示す斜視図である。 切削手段の構成例等について示す斜視図である。 フレームユニットの構成例について示す斜視図である。 ドレス材ボードを研削し所定の厚みに調整する加工例について示す図である。 所定の幅を有するドレッサーに分割する加工例について示す図である。 （Ａ）は板状の支持部材に被加工体を構成する例について示す図である。（Ｂ）は被加工体の構成例について説明する図である。（Ｃ）は被加工物の構成例について示す図である。（Ｄ）は被加工物の構成例について示す図である。 保持ステップについて説明する図である。 切削ステップについて説明する図である。

以下適宜図を参照し、本願発明の一実施形態について説明する。
図１は、本願発明を実施に使用される切削装置１の構成例であり、切削装置１は、保持テーブル２と、移動手段３と、撮像手段４と、切削手段５と、を有して構成される。

保持テーブル２は、被加工物を吸引保持するものである。保持テーブル２は、円盤状に形成されており、上面が水平方向に平行となる平面に形成されている。保持テーブル２は、ポーラスセラミックで構成されており、図示しない真空吸引源に接続されている。

移動手段３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向において、保持テーブル２と切削手段５とを相対移動させるものである。移動手段３は、Ｘ軸方向移動手段３ａと、Ｙ軸方向移動手段３ｂと、Ｚ軸方向移動手段３ｃと、を含んで構成されている。

より具体的には、Ｘ軸方向移動手段３ａは、保持テーブル２を本体部６に対してＸ軸方向（加工送り方向（切削送り方向）に相当）に相対移動させるものである。Ｙ軸方向移動手段３ｂは、切削手段５を本体部６に対してＹ軸方向（割り出し送り方向に相当）に相対移動可能に支持するものである。Ｚ軸方向移動手段３ｃは、切削手段５を本体部６に対してＺ軸方向（切り込み送り方向に相当）に相対移動可能に支持するものである。

各移動手段３ａ～３ｃは、例えば、モーター、ボールネジ等から構成されることが可能であり、その構成については特に限定されるものではない。

撮像手段４は、切削手段５を被加工物の加工ラインに対してアライメント調整するために、被加工物を撮像するとともに被加工物のエッジを検出することで、切削手段５のＹ軸方向の位置のアライメントを実施することを可能とするものである。撮像手段４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いたカメラ等である。

切削手段５は、被加工物に対して切削により溝入れ加工を施すものである。切削手段５は、図２に示すように、スピンドルハウジング７ａから突出するスピンドル７の先端部に着脱可能に固定される切削ブレード８と、スピンドル７を高速回転させる図示せぬモーターを有して構成される。

以上のように構成される切削装置において、以下の被加工物の加工が行われる。
図３は、複数の被加工物１０，１０と、ドレッサー２０，２０からなる被加工体３０を、環状フレーム４２に取り付けてハンドリング可能にした状態を示す図である。被加工体３０は、テープ４４の粘着面に貼着され環状フレーム４２と一体に構成され、これらが全体として一つのフレームユニット４０として構成されてハンドリングすることができる。

図３に示すように、被加工物１０は、第一方向（Ｘ軸方向）に形成される溝が、第一方向（Ｘ軸方向）を含む水平面内において、第一方向（Ｘ軸方向）と直交する第二方向（Ｙ軸方向）において所定の間隔で複数本形成されることを予定されるものである。

図３に示すように、被加工物１０は、例えば、短冊状の振動子がアレイ状に配列される超音波発振器であり、第二方向（Ｙ軸方向）において所定の間隔で、第一方向（Ｘ軸方向）に伸びる溝を形成することにより、短冊状の振動子が形成されるものである。

なお、被加工物１０は、超音波発振器に限定されるものではなく、所定の間隔で複数の溝を平行となるように形成するものについて、本願発明は広く適用できるものである。

図３に示すように、ドレッサー２０（ドレス材）は、例えばＷＡ、ＧＣ、ダイヤモンド、ＣＢＮ等を樹脂、セラミクス（ビトリファイド）、金属等のボンド材で結合したものであり、切削ブレードの種類に応じて適宜設計される。

このドレッサー２０は、切削ブレードを切り込ませることにより、切削ブレードの目つぶれや、目詰まり等を解消するドレッシングを実施し、切削ブレードのコンディションを整えることを目的とするものである。

図３に示すように、本実施例では、被加工物１０は第二方向（Ｙ軸方向）に長い直方体形状をなすように構成されており、ドレッサー２０も略同一の形状にて構成されている。

図３に示すように、ドレッサー２０の第三方向（Ｚ軸方向）の厚みは、所定の厚みであって、例えば、被加工物の厚み以上の厚みに設定され、より好ましくは、被加工物１０と略同一に設定されることが好ましい。これによれば、被加工物１０に対する切削ブレードの切込み深さＤ（図８）と、ドレッサー２０に対する切込み深さを同じ以上にすることが可能となり、被加工物１０に切り込んだ切削ブレードの切り刃８ａの領域を、ドレッサー２０にて余すことなくドレッシングすることができる。なお、「所定の厚み」は、ドレッサー２０にて切削ブレードを確実にドレッシングでき、また、被加工物１０とドレッサー２０の境界部において切削ブレードのバタつきを確実に抑制できる範囲であればよい。

図３において、ドレッサー２０の第一方向（Ｘ軸方向）の幅は、被加工物１０と同じこととする他、異なることとしてもよく、切削ブレードの種類に応じて適宜設計されることができる。

図３に示すように、本実施例では、被加工物１０とドレッサー２０は、第一方向（Ｘ軸方向）において隙間なく隣接して配置される。これにより、切削加工の際には、被加工物１０とドレッサー２０の境界部において途切れることなく連続的に加工が行われ、境界部において切削ブレードがバタつくことを抑えることが可能となる。

また、被加工物１０とドレッサー２０を隙間なく配置することで、図３のように複数の被加工物１０とドレッサー２０からなる被加工体３０を構成する場合には、第一方向（Ｘ軸方向）のカット距離を短くすることができ、加工時間の短縮を図ることができる。

次に、切削加工を行う手順の例について説明する。
＜ドレッサー準備ステップ＞
所定の形状のドレッサー２０を準備するステップである。

図４は、一枚の大判のドレス材ボード２２を、図示せぬ別の研削装置の研削ホイール６０で研削し、所定の厚みに調整する加工例を示すものである。ここでいう所定の厚みとは、被加工物１０（図３）と略同一の厚みとする他、被加工物１０（図３）、ドレス材ボード２２、切削ブレード８（図２）の種別に応じて設定することとしてもよい。

図５は、一枚の大判のドレス材ボード２２を、切削手段５で切削し、所定の幅を有するドレッサー２０に分割する加工例を示すものである。なお、この分割は、図１に示す切削装置１に備える切削手段５で行う他、別の切削装置１で行うこととしてもよい。

以上のようにして、所定の厚み、所定の幅を有するドレッサー２０を形成することができる。なお、図４及び図５の研削と切削の順番は逆であってもよい。また、図４に示すように大判のドレス材ボード２２を加工してドレッサー２０を形成する他、予め、所定の厚み、所定の幅を有するドレッサー２０を成形加工することで、ドレッサー２０が準備されることとしてもよい。

＜固定ステップ＞
図３の例に示すように、被加工物１０とドレッサー２０をハンドリングできるようにするために、支持部材となるテープ４４に対し互いに隣接するように固定するステップである。

この図３の例では、被加工物１０とドレッサー２０が、加工送り方向である第一方向（Ｘ軸方向）交互に配置されるようにテープ４４に貼着され、一つのまとまった被加工体３０が構成されることとしている。この被加工体３０はテープ４４を介して環状フレーム４２と一体となり、フレームユニット４０としてハンドリングすることができる。

なお、この図３の例のように、フレームユニット４０を構成してハンドリングすることとする他、図６（Ａ）に示すように、例えばガラスや樹脂、カーボン等からなる板状の支持部材４６にワックスや仮接着剤にて固定することで被加工体３０を構成することとしてもよい。

また、図６（Ｂ）に示すように、被加工物１０とドレッサー２０を一つづつ有する被加工体３０ｂを構成することや、図６（Ｃ）に示すように、一つの被加工物１０を２つのドレッサー２０の間に配置してなる被加工体３０ｃや、図６（Ｄ）に示すように一つのドレッサー２０を２つの被加工物１０の間に配置してなる被加工体３０ｄを構成することとしてもよい。

＜保持ステップ＞
図７に示すように、保持テーブル２にフレームユニット４０を搬送し、クランプ２ａ，２ａによってフレームユニット４０の環状フレーム４２を教示するとともに、保持テーブル２にてテープ４４を介して被加工体３０ｂを吸引保持するステップである。

＜切削ステップ＞
図２及び、図８に示すように、所定の高さに切削ブレード８の刃先を位置付けるとともに、保持テーブル２を第一方向（Ｘ軸方向）に加工送りすることで、被加工物１０に溝入れ加工を行うステップである。

この図８の例では、切込み深さＤにより切削ブレード８が１つ目の被加工物１０に切り込まれ、１つ目の被加工物１０の溝入れ加工が終わると、１つ目のドレッサー２０によるドレッシングが実施されコンディションが調整される。そして、このコンディションが調整された切削ブレード８により、２つ目の被加工物１０を行うことができ、最後のドレッサー２０によりドレッシングを実施した上で、一列目Ｌ１（図１）の溝入れ加工を完了することができる。

一列目Ｌ１（図２）の溝入れ加工を終えたら、切削ブレード５の位置を第二方向（Ｙ軸方向）に移動させ（インデックス送り）、二列目Ｌ２（図２）の溝入れ加工を実施する。一列目Ｌ１の加工の最後においてドレッシングが実施されているため、二列目Ｌ２の最初の被加工物１０についての溝入れ加工も、コンディションが整った切削ブレード５による溝入れ加工を実施することができ、高い加工品質を実現することが可能となる。

なお、図８に示す被加工物１０とドレッサー２０の並び順を逆にして、先にドレッサー２０でのドレッシングを行った上で被加工物１０への溝入れ加工が行われることとしてもよい。この場合、被加工物１０の溝入れ加工の後にドレッサー２０によるドレッシングがされ、次の被加工物１０への溝入れ加工の前段階で切削ブレードのコンディションが調整され、溝入れ加工の加工品質を向上することができる。

以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図２及び図８に示すように、
第一方向（Ｘ軸方向）に沿って被加工物１０に切削ブレード８で溝入れ加工を施す被加工物の加工方法であって、
所定の厚みのドレッサー２０を準備するドレッサー準備ステップと、
第一方向に被加工物１０とドレッサー２０とを隣接させて支持部材上に固定する固定ステップと、
固定ステップを実施した後、支持部材を保持テーブル２で保持する保持ステップと、
保持ステップを実施した後、所定の高さに切削ブレード８の刃先を位置付け切削ブレード８で被加工物１０とドレッサー２０を第一方向に切削する切削ステップと、を含む被加工物の加工方法とするものである。

また、図３に示すように、固定ステップでは、第一方向（Ｘ軸方向）において被加工物１０を挟んで両側にドレッサー２０が固定される、こととするものである。

また、図６（Ｄ）に示すように、固定ステップでは、第一方向（Ｘ軸方向）においてドレッサー２０を挟んで両側に被加工物１０が固定される、こととするものである。

また、図３に示すように、固定ステップでは、第一方向（Ｘ軸方向）において複数のドレッサー２０と複数の被加工物１０が交互に固定される、こととするものである。

以上の加工方法によれば、切削ステップが実行される過程において、ドレッサー２０を切削することで切削ブレード８のコンディションを整えることができ、被加工物１０への溝入れ加工の加工品質の向上が図られ、ひいては被加工物１０の製品不良の発生を低減することができる。また、ドレッサー２０の厚みを被加工物１０と同一に設定することで、被加工物１０に切り込んだ切削ブレードの切り刃８ａの領域を、ドレッサー２０にて余すことなくドレッシングすることができる。

１ 切削装置
２ 保持テーブル
５ 切削手段
７ スピンドル
８ 切削ブレード
８ａ 切り刃
１０ 被加工物
２０ ドレッサー
２２ ドレス材ボード
３０ 被加工体
４０ フレームユニット
４２ 環状フレーム
４４ テープ
６０ 研削ホイール

Claims (3)

1. 第一方向に沿って被加工物に切削ブレードで溝入れ加工を施す被加工物の加工方法であって、
   所定の厚みのドレッサーを準備するドレッサー準備ステップと、
   該第一方向に該被加工物と該ドレッサーとを隣接させて支持部材上に固定する固定ステップと、
   該固定ステップを実施した後、該支持部材を保持テーブルで保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、所定の高さに該切削ブレードの刃先を位置付け該切削ブレードで該被加工物と該ドレッサーを該第一方向に切削する切削ステップと、を含み、
   該固定ステップでは、該第一方向において複数の該ドレッサーと複数の該被加工物が交互に配置されるように固定され、
   互いに隣り合う該被加工物と該ドレッサーは、該第一方向において隙間なく隣接して配置されるものであり、
   該切削ステップでは、保持テーブルが該第一方向に加工送りされることに伴って、該切削ブレードによる該被加工物の切削と、該切削ブレードによる該ドレッサーの切削と、が交互に行われる、被加工物の加工方法。
2. 該被加工物は該第一方向と水平面内で直交する第二方向に長い直方体形状をなすように構成されており、
   該ドレッサーの厚みは該被加工物と同一に設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工方法。
3. 該ドレッサーは、該被加工物と略同一の形状にて構成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の被加工物の加工方法。