(57)【要約】【課題】装置の大型化と高コスト化を抑制できる湾曲部材の加工方法を提供すること。【解決手段】湾曲部材の加工方法は被加工物固定ステップに相当するステップＳＴ１と位置合わせステップに相当するステップＳＴ２と溝形成ステップに相当するステップＳＴ３を備える。ステップＳＴ１では回転軸に固定される固定テーブルの円弧状の側面に被加工物を凸面が外側へ露出するように装着して固定する。ステップＳＴ２ではスピンドルの先端に装着された切削ブレードを固定テーブルの上方の待避位置に位置付けつつ下方方向に移動させると被加工物に切り込む位置に固定テーブルと切削ブレードを位置合わせする。ステップＳＴ３ではステップＳＴ２の後に切削ブレードを下方に移動させて固定テーブルに装着された被加工物を切削して溝を形成する。【選択図】図１３
2014136073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状に湾曲した板状の被加工物の凸面側に湾曲方向と直交する方向で溝を形成する加工方法であって、
鉛直方向の回転軸に固定される固定テーブルが有する回転方向と同じ方向へ湾曲する円弧状の側面に、該被加工物を該凸面が外側へ露出するように装着して固定する被加工物固定ステップと、
鉛直方向と直交する回転軸を備えたスピンドルの先端に装着された切削ブレードを該固定テーブルの上方又は下方の待避位置に位置付けつつ、該切削ブレードを鉛直方向に移動させると該被加工物に切り込む位置に該固定テーブルと該切削ブレードを位置合わせする位置合わせステップと、
該位置合わせステップの後に、該切削ブレードを鉛直方向に移動させて該固定テーブルに装着された該被加工物を切削し、該被加工物に溝を形成する溝形成ステップと、からなる湾曲部材の加工方法。
【請求項２】
前記溝形成ステップの後に、前記被加工物が装着された前記固定テーブルを適宜回転させる加工位置移動ステップをさらに備えた請求項１記載の湾曲部材の加工方法。
【請求項３】
前記溝形成ステップの後に、前記固定テーブルに固定された前記被加工物を撮像手段で上方から撮像し、形成された溝の形状を確認する溝確認ステップを備える、請求項１又は２記載の湾曲部材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲部材の加工方法に関する。特に、圧電素材等への溝入れ加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波医療機器に用いられる超音波プローブは圧電体を主体として構成され、超音波を対象物に向けて照射し、その対象物における音響インピーダンスの異なる界面からの反射波を受信することにより、対象物の内部状態を画像化するために用いられる。このような超音波プローブが採用された超音波画像装置として、例えば、人体内部を検査するための医療用診断装置や金属溶接内部の探傷を目的とする検査装置等が存在する。この圧電体は、切削によって圧電体の途中まで溝が形成され、複数の素子に加工される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０１４６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような超音波プローブは、先端が湾曲していることで画像撮像範囲が広範囲にわたる特性を有している。そこで、従来は圧電体に切削ブレードで溝加工を施した後に、湾曲した基台に圧電体を並べて製造していた。しかしながら、湾曲した基台に溝加工済の圧電体を装着する固定で、溝加工によってすでに脆くなった根本の部分に応力が加わって圧電体が破損しやすいという問題が有った。そのため、圧電体自体を湾曲した形状に形成した後に、凸面側に溝を形成することで、溝加工済の圧電体に応力を加える工程を削減することが提案されている。そのために、ダイシング装置のチャックテーブルに水平方向の回転軸を追加した装置が提案されている。だが、チャックテーブルに水平方向の回転軸を構成することで、通常のダイシング装置に比べ、装置サイズは大きくなり、価格も高価になってしまうと言うデメリットが生じる虞があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化と高コスト化を抑制できる湾曲部材の加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の湾曲部材の加工方法は、円弧状に湾曲した板状の被加工物の凸面側に湾曲方向と直交する方向で溝を形成する加工方法であって、鉛直方向の回転軸に固定される固定テーブルが有する回転方向と同じ方向へ湾曲する円弧状の側面に、該被加工物を該凸面が外側へ露出するように装着して固定する被加工物固定ステップと、鉛直方向と直交する回転軸を備えたスピンドルの先端に装着された切削ブレードを該固定テーブルの上方又は下方の待避位置に位置付けつつ、該切削ブレードを鉛直方向に移動させると該被加工物に切り込む位置に該固定テーブルと該切削ブレードを位置合わせする位置合わせステップと、該位置合わせステップの後に、該切削ブレードを鉛直方向に移動させて該固定テーブルに装着された該被加工物を切削し、該被加工物に溝を形成する溝形成ステップと、からなることを特徴とする。
【０００７】
また、前記湾曲部材の加工方法では、前記溝形成ステップの後に、前記被加工物が装着された前記固定テーブルを適宜回転させる加工位置移動ステップをさらに備えたことが好ましい。
【０００８】
また、前記湾曲部材の加工方法では、前記溝形成ステップの後に、前記固定テーブルに固定された前記被加工物を撮像手段で上方から撮像し、形成された溝の形状を確認する溝確認ステップを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
そこで、本願発明の湾曲部材の加工方法では、固定テーブルの側面に湾曲した被加工物を装着し、切削ブレードを上下動させて溝を形成し、固定テーブルを回転させることで所謂インデックス移動させて、これらを繰り返すことで、通常のダイシング装置と大差無い構造で湾曲した被加工物に容易に溝を形成する事が可能となった。
【００１０】
さらには、形成した溝が曲がり無く加工できているか否かを上面側に設置される撮像手段で撮像することで容易に確認できるようになるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法を行う切削装置の構成例の概略を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法により加工が施された被加工物の斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の被加工物固定ステップを示す平面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の被加工物固定ステップを示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の位置合わせステップを示す側面図である。
【図６】図６は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの一部を示す側面図である。
【図７】図７は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの他の一部を示す側面図である。
【図８】図８は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの更に別の一部を示す側面図である。
【図９】図９は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の加工位置移動ステップを示す側面図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の加工位置移動ステップを示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝確認ステップで得られた良品の画像の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝確認ステップで得られた不良品の画像の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る湾曲部材の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法を行う切削装置の構成例の概略を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法により加工が施された被加工物の斜視図である。図３は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の被加工物固定ステップを示す平面図である。図４は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の被加工物固定ステップを示す斜視図である。図５は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の位置合わせステップを示す側面図である。図６は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの一部を示す側面図である。図７は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの他の一部を示す側面図である。図８は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝形成ステップの更に別の一部を示す側面図である。図９は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の加工位置移動ステップを示す側面図である。図１０は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の加工位置移動ステップを示す平面図である。図１１は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝確認ステップで得られた良品の画像の一例を示す図である。図１２は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の溝確認ステップで得られた不良品の画像の一例を示す図である。図１３は、実施形態に係る湾曲部材の加工方法の一例を示すフローチャートである。
【００１４】
本実施形態に係る湾曲部材の加工方法は、図１に示された切削装置１を用いて、円弧状に湾曲した板状の被加工物Ｗ（図１に示す）の凸面Ｗａ側に湾曲方向と直交する方向で溝Ｓ（図２等に示す）を形成する加工方法である。なお、本実施形態に係る湾曲部材の加工方法により溝Ｓが形成される被加工物Ｗは、円弧状に湾曲した圧電素子であって、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＭＮ−ＰＴ（ニオブ酸マグネシウムチタン酸鉛）を含んで構成されている。被加工物Ｗは、凸面Ｗａ側に複数の溝Ｓが形成されることで、例えば、超音波プローブなどを構成する。なお、被加工物Ｗの平面視において、複数の溝Ｓは、被加工物Ｗの曲率の中心から放射方向に延びている。また、本発明では、被加工物Ｗは、超音波プローブなどを構成する圧電素子以外のものであっても良い。
【００１５】
本実施形態に係る湾曲部材の加工方法は、例えば、図１３に示されたフローチャートにしたがって実行され、ステップＳＴ１（被加工物固定ステップに相当）と、ステップＳＴ２（位置合わせステップに相当）と、ステップＳＴ３（溝形成ステップに相当）と、ステップＳＴ６（溝確認ステップに相当）と、ステップＳＴ７（加工位置移動ステップに相当）などを備える。
【００１６】
本実施形態に係る湾曲部材の加工方法は、まず、ステップＳＴ１において、切削装置１の鉛直方向の回転軸２に固定される固定テーブル１０の円弧状の側面１１に、図３及び図４に示すように、被加工物Ｗを装着して固定する。円弧状の側面１１は、回転軸２による固定テーブル１０が有する回転方向と同じ方向へ湾曲している。固定テーブル１０は、鉛直方向即ちＺ軸方向に平行な回転軸２の軸心Ｐ（図４などに一点鎖線で示す）を中心として回転軸２と一体に回転される。また、被加工物Ｗは、その凹面Ｗｂが湾曲したサブストレートＴにより保持され、サブストレートＴが固定テーブル１０の側面１１にねじ１２により固定されて、凸面Ｗａが外側へ露出するように固定テーブル１０の側面１１に装着して固定される。なお、側面１１の曲率の中心とサブストレートＴの曲率の中心と被加工物Ｗの曲率の中心は、回転軸２の軸心Ｐと一致している。被加工物Ｗは、例えば、サブストレートＴにワックス固定されている。固定テーブル１０は、本実施形態では、円弧状の側面１１を有して、平面形状が扇型に形成されている。そして、ステップＳＴ２に進む。
【００１７】
ステップＳＴ２では、固定テーブル１０を切削装置１のＸ軸移動手段（図示せず）によりＸ軸方向に移動させるとともに、切削装置１の撮像手段２０をＹ軸移動手段３０によりＹ軸方向に移動させる。そして、撮像手段２０により固定テーブル１０に装着固定された被加工物Ｗを撮像する。撮像手段２０により撮像した画像の情報に基づいて、図５に示すように、切削装置１の切削ブレード５０を固定テーブル１０の上方の待避位置に位置付ける。さらに、切削ブレード５０をＺ軸移動手段４０により鉛直方向即ちＺ軸方向に下方に移動させると切削ブレード５０が被加工物Ｗの凸面Ｗａに切り込む位置に、固定テーブル１０と切削ブレード５０とを位置合わせする。なお、切削ブレード５０は、鉛直方向と直交するＹ軸方向と平行な回転軸５１を備え、かつＹ軸移動手段３０及びＺ軸移動手段４０によりＹ軸及びＺ軸に移動されるスピンドル５２の先端に装着されている。また、位置合わせがされると、切削ブレード５０の厚みを二等分する中心線Ｃ（図１０に示す）の延長線上に回転軸２の軸心Ｐが位置する。そして、ステップＳＴ３に進む。
【００１８】
ステップＳＴ３では、ステップＳＴ２の後に、切削ブレード５０をＹ軸を中心として矢印Ｋ１（図５、図６などに示す）方向に回転させながら、切削ブレード５０を鉛直方向即ちＺ軸方向に下方に移動させる。図６に示すように、切削ブレード５０が、固定テーブル１０に固定された被加工物Ｗの凸面Ｗａを切削し、被加工物Ｗに溝Ｓを一本形成する。そして、図７に示すように、切削ブレード５０が固定テーブル１０に固定された被加工物Ｗの凸面Ｗａを切り抜けると、図８に示すように、Ｘ軸移動手段により固定テーブル１０をＸ軸方向に被加工物Ｗの凸面Ｗａが切削ブレード５０から離間する待避位置まで移動させる。そして、ステップＳＴ４に進む。
【００１９】
ステップＳＴ４では、被加工物Ｗに全ての溝Ｓを形成したか否かを判定する。被加工物Ｗに全ての溝Ｓを形成したと判定する（ステップＳＴ４肯定）と、被加工物Ｗを着脱する着脱位置まで、Ｘ軸移動手段により固定テーブル１０を移動させて、切削装置１の表示装置（図示せず）などに全ての溝Ｓを形成し終えたなどを表示する。また、被加工物Ｗに全ての溝Ｓを形成していないと判定する（ステップＳＴ４否定）と、ステップＳＴ５に進む。
【００２０】
ステップＳＴ５では、前回溝Ｓの良否の判定を行ってから又は良否の判定を行っていない場合には加工開始からの所定本の溝Ｓを形成したか否かを判定する。所定本の溝Ｓを形成したと判定する（ステップＳＴ５肯定）と、ステップＳＴ６に進み、所定本の溝Ｓを形成していないと判定する（ステップＳＴ５否定）と、ステップＳＴ７に進む。
【００２１】
ステップＳＴ６では、ステップＳＴ３の後に、固定テーブル１０を切削装置１のＸ軸移動手段によりＸ軸方向に移動させるとともに、切削装置１の撮像手段２０をＹ軸移動手段３０によりＹ軸方向に移動させる。そして、固定テーブル１０に装着固定された被加工物Ｗに形成された溝Ｓのうちの前回溝Ｓの良否の判定を行ってから又は加工開始からの所定本の溝Ｓを撮像手段２０で上方から撮像する。撮像手段２０が撮像して得た画像Ｇ１，Ｇ２（図１１及び図１２に示す）に基づいて、形成された溝Ｓの形状の良否を確認する。
【００２２】
なお、図１１は、形成された溝Ｓの形状が良好である良品の被加工物Ｗを撮像手段２０が撮像して得た画像Ｇ１を示し、図１２は、形成された溝Ｓの形状が良好でない不良品の被加工物Ｗを撮像手段２０が撮像して得た画像Ｇ２を示している。図１１の画像Ｇ１では、平面視において、溝Ｓの延長線上に回転軸２の軸心Ｐが位置しており、図１２の画像Ｇ２では、平面視において、溝Ｓの延長線上に回転軸２の軸心Ｐが位置しない。図１１及び図１２に示された画像Ｇ１，Ｇ２では、被加工物Ｗを示す部分ＧＷ（図中に疎な平行斜線で示す）が、比較的白く、溝Ｓなどの被加工物Ｗ以外の部分ＧＳ（図中に密な平行斜線で示す）が、比較的黒くなっており、正規の溝Ｓの位置を破線で示している。そして、形成された溝Ｓの形状が良好であると判定する（ステップＳＴ６肯定）と、ステップＳＴ７に進み、良好でないと判定する（ステップＳＴ６否定）と、ステップＳＴ８に進む。
【００２３】
ステップＳＴ７では、ステップＳＴ３の後に、図９に示すように、Ｚ軸移動手段４０により切削ブレード５０をＺ軸方向に上方まで移動させて、切削ブレード５０を固定テーブル１０の上方の待避位置に位置付ける。また、ステップＳＴ７では、図１０に示すように、被加工物Ｗが装着された固定テーブル１０を回転軸２の軸心Ｐを中心に所定の角度を適宜回転させる。なお、所定の角度は、被加工物Ｗに形成される複数の溝Ｓ間の間隔に応じて定められる。そして、ステップＳＴ２に戻り、全ての溝Ｓを形成し終えるまで、ステップＳＴ２からステップＳＴ７を繰返す。
【００２４】
ステップＳＴ８では、被加工物Ｗを着脱する着脱位置まで、Ｘ軸移動手段により固定テーブル１０を移動させて、切削装置１の表示装置などに形成した溝Ｓの形状が良好ではない旨などを表示する。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る湾曲部材の加工方法によれば、固定テーブル１０の側面１１に湾曲した被加工物Ｗを装着し、切削ブレード５０を上下動させて溝Ｓを形成し、固定テーブル１０を回転させることで所謂インデックス移動させる。これらの切削ブレード５０の上下動及び固定テーブル１０の回転を繰り返すことで、通常のダイシング装置と大差無い構造で湾曲した被加工物Ｗに容易に溝Ｓを形成する事が可能となった。したがって、通常のダイシング装置と大差無い構造で湾曲した被加工物Ｗの凸面Ｗａに容易に溝Ｓを形成する事が可能となるので、切削装置１自体の大型化と高コスト化を抑制することができる。さらには、形成した溝Ｓが曲がり無く加工できているか否かを上面側に設けられる撮像手段２０で撮像することで容易に確認することができるという効果も奏する。
【００２６】
また、切削装置１では、回転軸２に固定テーブル１０や、半導体ウエーハなどの円板状の被加工物を保持する円盤状のチャックテーブルを着脱自在としても良い。この場合、切削装置１は、円板状の被加工物に切削加工を施すダイシング装置との共通部分を多くすることができるので、装置自体の大型化と高コスト化を抑制することが確実にできる。
【００２７】
前述した実施形態では、切削ブレード５０を矢印Ｋ１方向に回転させながら下方に移動させて、溝Ｓを形成する所謂ダウンカットを行っている。しかしながら、切削ブレード５０を矢印Ｋ２方向（図５〜図９に示す）に回転させながら上方に移動させて、溝Ｓを形成する所謂アップカットを行っても良い。さらに、本発明では、切削ブレード５０を下方に移動させる際と上方に移動させる際との双方において、溝Ｓを形成しても良い。
【００２８】
また、本発明では、被加工物Ｗは、固定テーブル１０にブラケットを介してねじ等で固定されも良い。本発明では、図１３に示されたフローチャートに限定されることはなく、本発明の要旨を実現できる範囲において、適宜変更しても良い。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３０】
２  回転軸
１０  固定テーブル
１１  側面
２０  撮像手段
５０  切削ブレード
５１  回転軸
５２  スピンドル
ＳＴ１  被加工物固定ステップ
ＳＴ２  位置合わせステップ
ＳＴ３  溝形成ステップ
ＳＴ６  溝確認ステップ
ＳＴ７  加工位置移動ステップ
Ｗ  被加工物
Ｗａ  凸面
【図１】
2014136073.tif 000003
【図２】
2014136073.tif 000004
【図３】
2014136073.tif 000005
【図４】
2014136073.tif 000006
【図５】
2014136073.tif 000007
【図６】
2014136073.tif 000008
【図７】
2014136073.tif 000009
【図８】
2014136073.tif 000010
【図９】
2014136073.tif 000011
【図１０】
2014136073.tif 000012
【図１１】
2014136073.tif 000013
【図１２】
2014136073.tif 000014
【図１３】
2014136073.tif 000015