(57)【要約】  本発明は、１つのセラミック製の素子ブロック（１）から複数のセラミック素子（１１〜１６）を切断するワイヤソー（Ｓ）であって、複数の変向ローラ（３〜５）を有するローラ系（２）が設けられていて、変向ローラ（３〜５）がワイヤハープ（７）を形成するためにワイヤ（６）を案内しており、変向ローラ（３〜５）のうちの少なくとも１つの変向ローラ（３）が、別個の複数のディスク（３１〜３６）に分割されており、該ディスク（３１〜３６）を介してワイヤ（６）の個々のワイヤ巻条（６１〜６６）が案内されていて、ディスク（３１〜３６）が、９０°よりも小さな調節可能な角度（α）だけ、ディスク（３１〜３６）の中心点（Ｍ１〜Ｍ６）を結ぶ軸線（Ａ）に対して傾けられている。
2010523349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのセラミック製の素子ブロック（１）から複数のセラミック素子（１１〜１６）を切断するワイヤソー（Ｓ）であって、複数の変向ローラ（３〜５）を有するローラ系（２）が設けられていて、変向ローラ（３〜５）がワイヤハープ（７）を形成するためにワイヤ（６）を案内しており、変向ローラ（３〜５）のうちの少なくとも１つの変向ローラ（３）が、別個の複数のディスク（３１〜３６）に分割されており、該ディスク（３１〜３６）を介してワイヤ（６）の個々のワイヤ巻条（６１〜６６）が案内されていて、ディスク（３１〜３６）が、９０°よりも小さな調節可能な角度（α）だけ、ディスク（３１〜３６）の中心点（Ｍ１〜Ｍ６）を結ぶ軸線（Ａ）に対して傾けられていることを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
調節装置が設けられていて、該調節装置が、ワイヤハープの互いに平行なワイヤ区分（７１〜７６）の間のずれ（Ｖ）を、ワイヤソー（Ｓ）の切断幅の調節のために、ディスク（３１〜３６）の所定の直径（ｄ）及び調節可能な角度（α）に関連して調節する、請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
素子ブロック（１）が積層体として形成されていて、該積層体内に、複数のセラミックグリーンシート又は圧電セラミックスグリーンシートが、交互に内部電極材料を備えて配置される、請求項１又は２記載のワイヤソー。
【請求項４】
セラミック素子（１１〜１６）が圧電積層体（１１）として形成されていて、該圧電積層体（１１）内に複数Ｎの第１の内部電極（８）と複数Ｎの第２の内部電極（９）とが配置され、圧電セラミックスグリーンシート（１０）が第１の内部電極（８）と第２の内部電極（９）との間に配置され、複数Ｎの第１の内部電極（８）が１つの第１の外部電極（１７）と接触接続可能であり、かつ複数Ｎの第２の内部電極（９）が第２の外側電極（１８）と接触接続可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のワイヤソー。
【請求項５】
１つのセラミック製の素子ブロック（１）から複数のセラミック素子（１１〜１６）を切断するワイヤソー（Ｓ）を製造する方法であって、下記のステップ、すなわち、
ワイパハープ（７）を形成するためにワイヤ（６）を案内する複数の変向ローラ（３〜５）を備えたローラ系（２）を準備し、
変向ローラのうちの少なくとも１つの変向ローラ（３）を、別個の複数のディスク（３１〜３６）に分断し、
ワイヤ（６）の個々のワイヤ巻条（６１〜６６）をそれぞれ別個のディスク（３１〜３６）を介して案内し、
別個のディスク（３１〜３６）を、調節可能な角度α＜９０°だけ、ディスク（３１〜３６）の中心点（Ｍ１〜Ｍ６）を結ぶ軸線（Ａ）に対して傾ける、
というステップを有することを特徴とする、ワイヤソーを製造する方法。
【請求項６】
ワイヤハープ（７）の互いに平行な複数のワイヤ区分（７１〜７６）の間におけるずれ（Ｖ）が、ワイヤソー（Ｓ）の切断幅の調節のために、ディスク（３１〜３６）の所定の直径（ｄ）と調節可能な角度（α）とに関連して調節される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
素子ブロック（１）が積層体として形成されていて、該積層体内に、複数の圧電セラミックスグリーンシートが、交互に内部電極材料を備えて配置される、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
セラミック素子（１１〜１６）が、圧電積層体（１１）として形成され、該圧電積層体（１１）内に、複数Ｎの第１の内部電極（８）と複数Ｎの第２の内部電極（９）とが配置され、圧電セラミックスグリーンシート（１０）が第１の内部電極（８）と第２の内部電極（９）との間に配置され、複数Ｎの第１の内部電極（８）が１つの第１の外部電極（１７）と接触接続可能であり、かつ複数Ｎの第２の内部電極（９）が第２の外側電極（１８）と接触接続可能である、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
１つのセラミック製の素子ブロック（１）から複数のセラミック素子（１１〜１６）を切断する方法であって、次のステップ、すなわち、
請求項１から４までのいずれか１項記載のワイヤソー（Ｓ）を準備し、
１つの素子ブロック（１）を準備し、
準備した素子ブロック（１）を、準備したワイヤソー（Ｓ）を用いて複数の素子（１１〜１６）に鋸断する、というステップを有する、素子ブロックからセラミック素子を切断する方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法によって製造された圧電積層体（１１）を備えた圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０記載の圧電アクチュエータを用いて、所定の燃料圧下で燃料を噴射する噴射系であって、圧電アクチュエータが、燃料を噴射させるノズルを開閉するノズルニードルを昇降させるのに適している噴射系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック素子を切断するワイヤソー、並びに１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック素子を切断する方法に関する。
【０００２】
セラミック素子は例えば、圧電アクチュエータを製造する際に使用される圧電積層体である。
【０００３】
圧電アクチュエータは、一般的に複数の圧電セラミックスプレートから成っている。圧電セラミックスは、電圧の印加時に圧電効果に基づいて伸長する材料である。このような圧電セラミックスは、電圧の印加時に数マイクロメータの移動距離を実現する圧電アクチュエータのためのベースを形成している。圧電セラミックスは電気的な双極子モーメントを有しており、双極子モーメントはそれぞれ、互いに対して制限されているワイス領域の内部において、優先方向を有している。圧電セラミックスの極性を与えられていない基底状態において、個々のワイス領域の優先方向は秩序づけられていないので、外方に向かって圧電セラミックスの微視的な電気的な極化は存在しない。
【０００４】
圧電アクチュエータのために圧電効果を有効にするために、圧電セラミックスは、電気的な双極子モーメントの方向付けによって極化されねばならず、その後で電気的な双極子モーメントはすべてのワイス領域において、成極軸線によって所定される優先方向によってまったく又は僅かしか変位しない。圧電セラミックスは例えば圧電アクチュエータのベース体として使用され、このような圧電アクチュエータは、特に自動車分野において、例えば内燃機関用のコモンレール噴射装置における電磁式コンバータとして使用される。
【０００５】
上に述べた個々の圧電セラミックスは、両側に金属製の電極もしくは内部電極を備えている。これらの内部電極に電圧が印加されると、圧電セラミックスは格子変形（Gitterverzerrung）によって反応し、これにより、主軸線に沿って上述の利用可能な長さ伸長が生じる。しかしながらこの長さ伸長は、主軸線に沿った層厚さの２／１０００よりも僅かな値であるので、所望の絶対的な長さ伸長を得るためには、アクティブな圧電セラミックスの相応に大きな層厚さを準備する必要がある。しかしながら圧電アクチュエータの内部における個々の圧電セラミックス層の層厚さの増大に連れて、圧電アクチュエータの応働のために必要な電圧も上昇する。この電圧を取扱い可能な範囲内に保つために、多層アクチュエータにおける個々の圧電層の厚さは通常、２０μｍ〜２００μｍの間である。従って圧電アクチュエータは例えば所望の長さ伸長のために、相応な数の個別のセラミックス層を有することが必要である。
【０００６】
圧電積層体を製造するために、交互に内部電極材料を備えた圧電セラミックグリーンシートを積層体内に配置することが公知である。
【０００７】
さらに、圧電積層体を多重利用（Mehrfachnutzen）において製造することも公知であり、この場合には、焼結されていない「生」の多数のセラミックスシート又は圧電セラミックグリーンシート又は圧電層が、互いに上下に積み重ねられ、次いでプレスされる。この積層体は次いで、個別の複数の素子に個別化又は切断されることができる。
【０００８】
個々の素子への個別化又は切断のために、ワイヤソーが半導体技術から公知である。そのために図１Ａ及び図１Ｂには、汎用のワイヤソーＤＳが縦断面図もしくは横断面図で略示されている。このような汎用のワイヤソーＤＳでは、シリコン単結晶から成る複数のディスクが、ワイヤＤを用いてもしくはワイヤＤから形成された互いに平行なワイヤ区分ＤＡ１〜ＤＡ１３を用いて切断される。ワイヤＤはそのために変向ローラＵ１〜Ｕ３を介して複数回平行に案内され、これによってワイヤハープＤＨ又はおさのこ盤を生ぜしめることができる。しかしながら個々のワイヤ区分ＤＡ１〜ＤＡ１３の間における間隔又は各ずれＶＳは、数ｍｍの狭い値に制限されている。それというのは、さもないと、ワイヤＤはそのガイドから弾んでしまったり、機械的な負荷に基づいてワイヤＤの摩耗が大きく成り過ぎてしまうからである。数ｍｍのこの間隔は、しかしながら、圧電積層体の必要な切断幅のためには小さすぎるので、半導体技術から公知のワイヤソーは、圧電積層体のようなセラミック素子を個別化するためには使用され得ない。
【０００９】
このようなワイヤソーは例えばＵＳ４４９４５２３に基づいて公知である。このワイヤソーでは、本来のソー領域においてワイヤはハープ状に、互いに三角形に配置されていて少なくともワーク直径を有している３つの変向ローラを介して案内され、これらの変向ローラのうちの１つは駆動されている。ワークは最初、このプリズム形状の内部に位置していて、切断工程時に下から、運動するワイヤの水平に張られた領域に向かって移動させられる。
【００１０】
ゆえに本発明の１つの課題は、セラミック製の素子を簡単に、かつ特に安価に個別化できるようにすることである。
【００１１】
本発明の別の課題は、アプリケーションに関連して使用することができる、セラミック製の素子ブロック又はグリーンブロックから複数のセラミック製の素子を切断する方法及び装置を提供することである。
【００１２】
本発明によれば、これらの課題のうちの少なくとも１つは、請求項１の特徴部に記載のワイヤソーによって、かつ／又は、請求項５の特徴部に記載のワイヤソーを製造する方法によって、かつ／又は、請求項９の特徴部に記載の、セラミック製の１つの素子ブロックから複数のセラミック素子を切断する方法によって、解決される。
【００１３】
請求項１記載の発明では、１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック素子を切断するワイヤソーにおいて、複数の変向ローラを有するローラ系が設けられていて、変向ローラがワイヤハープを形成するためにワイヤを案内しており、変向ローラのうちの少なくとも１つの変向ローラが、別個の複数のディスクに分割されており、該ディスクを介してワイヤの個々のワイヤ巻条が案内されていて、ディスクが、９０°よりも小さな調節可能な角度だけ、ディスクの中心点を結ぶ軸線に対して傾けられている。
【００１４】
また請求項５記載の発明では、１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック素子を切断するワイヤソーを製造する方法において、下記のステップ、すなわち、ワイパハープを形成するためにワイヤを案内する複数の変向ローラを備えたローラ系を準備し、変向ローラのうちの少なくとも１つの変向ローラを、別個の複数のディスクに分断し、ワイヤの個々のワイヤ巻条をそれぞれ別個のディスクを介して案内し、別個のディスクを、調節可能な角度α＜９０°だけ、ディスクの中心点を結ぶ軸線に対して傾ける、というステップを有するようにした。
【００１５】
さらにまた、請求項９記載の発明では、１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック素子を切断する方法において、次のステップ、すなわち、請求項１記載のワイヤソーを準備し、１つの素子ブロックを準備し、準備した素子ブロックを、準備したワイヤソーを用いて複数の素子に鋸断する、というステップを有するようにした。
【００１６】
本発明の利点は、本発明によるワイヤソーの使用によって、圧電積層体のような複数のセラミック製の素子を１つのセラミック製の素子ブロックから個別化する簡単かつ安価な可能性が得られるということにある。
【００１７】
別の利点としては、別個の複数のディスクの傾斜によって、セラミック製の素子のための大きな切断幅が得られるもしくは調節され得る、ということが挙げられる。さらに、ワイヤ及びディスクは本発明によって僅かな負荷しか受けない。それというのは、ワイヤもしくはワイヤ巻条は常に真っ直ぐに、ひいては最小の摩擦でディスクを介して移動するからである。
【００１８】
本発明の別の有利な構成及び実施形態は、従属請求項及び図面を参照した実施例に記載されている。
【００１９】
本発明の有利な構成では、調節装置が設けられていて、該調節装置が、ワイヤハープの互いに平行なワイヤ区分の間のずれを、セラミック製の素子のための切断幅の調節のために、ディスクの所定の直径及び、ディスク平面とディスクを結ぶ軸線の中心軸線との間の調節可能な角度に関連して調節するようになっている。切断幅の調節の本発明による可能性によって、本発明によるワイヤソーはアプリケーションとは無関係に使用することができ、つまりただ１つのワイヤソーを用いて、様々な厚さのセラミック製の素子を製造することができる。
【００２０】
本発明の別の有利な構成では、素子ブロック又はグリーンブロックが積層体として形成されていて、該積層体内に、複数のセラミックグリーンシート又は圧電セラミックスグリーンシートが、交互に内部電極材料を備えて配置されるようにした。
【００２１】
本発明の別の有利な構成では、セラミック素子が圧電積層体として形成されていて、該圧電積層体内に複数Ｎの第１の内部電極と複数Ｎの第２の内部電極とが配置され、圧電セラミックスグリーンシート又は圧電層が第１の内部電極と第２の内部電極との間に配置され、複数Ｎの第１の内部電極が１つの第１の外部電極と接触接続可能であり、かつ複数Ｎの第２の内部電極が第２の外側電極と接触接続可能である。
【００２２】
本発明の別の有利な構成では、ワイヤハープの互いに平行な複数のワイヤ区分の間におけるずれが、ワイヤソーの切断幅の調節のために、ディスクの所定の直径と調節可能な角度とに関連して調節される。
【００２３】
本発明によれば、上述のように製造された圧電積層体を圧電アクチュエータのために使用することが提案される。さらに、所定の燃料圧下で燃料を噴射する噴射系が提案され、この噴射系は、前記圧電積層体を備えた圧電アクチュエータを有しており、この場合圧電アクチュエータは、燃料を噴射させるノズルを開閉するノズルニードルを昇降させるのに適している。
【００２４】
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】汎用のワイヤソーを示す縦断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された汎用のワイヤソーを示す横断面図である。
【図２Ａ】本発明によるワイヤソーの１実施例を示す縦断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるワイヤソーの１実施例を示す横断面図である。
【図３】図２Ａに示された本発明によるワイヤソーの１実施例を、略示された素子ブロックと共に示す縦断面図である。
【図４】ワイヤソーを製造する本発明による方法の１実施例を示すブロック図である。
【図５】図４に示された方法によって製造された圧電積層体を示す概略図である。
【図６】１つのセラミック製の素子ブロックから複数のセラミック製の素子を切断する本発明による方法の１実施例を示すブロック図である。
【００２６】
すべての図面において、同一もしくは機能同一のエレメント及び装置は、特別な記載がない限り、同じ符号で示されている。
【００２７】
図２Ａ及び図２Ｂには、本発明によるワイヤソーＳの１実施例が縦断面図と横断面図とで示されている。ワイヤソーＳのこの実施例はさらに図３にも示されており、図３には、図２Ａに縦断面図で示されたワイヤソーＳが、略示されたセラミック製の素子ブロック１と共に示されている。ワイヤソーＳは、セラミック製の素子ブロック１から複数のセラミック素子１１〜１６を切断するのに適している。そのためにワイヤソーＳはローラ系２を有しており、このローラ系２は複数の変向ローラ３〜５を有している。一般性の制限なしに、図２Ａ、図２Ｂ及び図３には、２つもしくは３つの変向ローラ３〜５が示されている。これらの変向ローラ３〜５は、ワイヤハープ（Drahtharfe）７を形成するためのワイヤ６又はエンドレスワイヤを導く。ワイヤ６もしくはそのワイヤ巻条６１〜６６もしくはワイヤ区分７１〜７６は、例えば、ダイヤモンドを固着されたソーワイヤとして形成されている。
【００２８】
変向ローラ３〜５のうちの少なくとも１つは、所定の直径ｄを有する複数の別個のディスク３１〜３６に分割されている。一般性の制限なしに、図２Ａ、図２Ｂ及び図３では、変向ローラ３だけがディスク３１〜３６に分割されている。
【００２９】
別個のディスク３１〜３６を介して、ワイヤ６の個々のワイヤ巻条６１〜６６がそれぞれ案内されている。さらに別個のディスク３１〜３６はそれぞれ、調節可能な角度α（α＜９０°）だけ、ディスク３１〜３６の中心点Ｍ１〜Ｍ６を結ぶ軸線Ａに対して、傾けられている。
【００３０】
有利には調節装置（図示せず）が設けられており、この調節装置は、所定の直径ｄ及び調節可能な角度αに関連して、ワイヤハープの互いに平行なワイヤ区分７１〜７６の間におけるずれＶを、セラミック素子１１〜１６のための切断幅を調節するために調節する。有利には素子ブロック１は図３に示すように、１つの積層体として形成されており、この積層体内には複数の圧電セラミックスグリーンシートが、交互に内部電極材料を備えて配置される。
【００３１】
さらにセラミック素子１１〜１６は有利には圧電積層体として形成されている。
【００３２】
図４には、ワイヤソーＳを製造する本発明による方法の１実施例がブロック図で示されている。以下においては、本発明による方法を、図４の経過を示すブロック図並びに図２Ａ、図２Ｂ及び図３を参照しながら述べる。セラミック製の素子ブロック１から複数のセラミック素子１１〜１６を切断するためのワイヤソーＳを製造する、図４に示された本発明による方法は、以下の方法ステップＳ１〜Ｓ４を有している：
方法ステップＳ１：
例えば３つの変向ローラ３〜５を備えたローラ系２が準備され、このローラ系２はワイヤ６又はエンドレスワイヤを、ワイヤハープ７を形成するために導く。
【００３３】
方法ステップＳ２：
変向ローラ３〜５のうちの少なくとも１つの変向ローラ３が、所定の直径ｄと所定の厚さとを有する切断されたディスク３１〜３６に分割される。
【００３４】
方法ステップＳ３：
ワイヤ６の個々のワイヤ巻条６１〜６６が、切断されたディスク３１〜３６を介して案内される。
【００３５】
方法ステップＳ４：
分割されたディスク３１〜３６が、調節可能な角度α（α＜９０°）だけ、ディスク３１〜３６の中心点Ｍ１〜Ｍ６を結ぶ軸線Ａに対して傾けられる。
【００３６】
有利には、ワイヤハープ７の互いに平行なワイヤ区分７１〜７６の間におけるずれＶが、ワイヤソーＳの切断幅の調節のために、ディスク３１〜３６の所定の直径ｄと調節可能な角度αとに関連して調節される。
【００３７】
有利には、素子ブロック１又はグリーンブロックが積層体として形成されていて、この積層体内には複数の圧電セラミックスグリーンシート又は圧電層が、交互に内部電極材料を備えて又は電極材料から成る層を備えて配置される。
【００３８】
図５には、図４に示された方法によって製造された圧電積層体１１が略示されている。図５に示された圧電積層体１１は、セラミック素子１１〜１６の可能な１つの構成である。圧電積層体１１内には有利には複数Ｎの内部電極８と複数Ｎの第２の電極９とが配置されており、この場合圧電セラミックスグリーンシート１０は、第１の内部電極８と第２の内部電極９との間に配置され、複数Ｎの第１の内部電極８は１つの第１の外部電極１７と接触接続可能であり、かつ複数Ｎの第２の内部電極９は第２の外側電極１８と接触接続可能である。
【００３９】
図６には、セラミック製の素子ブロック１から複数のセラミック素子１１〜１６を切断する本発明による方法の１実施例が、ブロック図で略示されている。以下においては本発明による方法の実施例を、図６のブロック図並びに図２Ａ、図２Ｂ及び図３を参照しながら述べる。図６に示された本発明による方法は、以下の方法ステップＴ１〜Ｔ３を有している：
方法ステップＴ１：
ワイヤソーＳが図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示されているように準備される。
【００４０】
方法ステップＴ２：
素子ブロック１が準備され、この素子ブロック１は有利には積層体として形成されており、この積層体には、複数の圧電セラミックスグリーンシートが交互に内部電極材料を備えて配置される。
【００４１】
方法ステップＴ３：
準備された素子ブロック１は、準備されたワイヤソーＳを用いて複数の素子１１〜１６に鋸断又は分断される。
【００４２】
上において本発明は有利な実施例について記載したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、種々様々な変化実施形態が可能である。例えば図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示されたワイヤソーを、圧電アクチュエータの製造時に使用される圧電積層体を製造するために使用することが可能である。この圧電アクチュエータは、所定の燃料圧で燃料を噴射する噴射系の製造時に、使用されることができる。この場合圧電アクチュエータは、燃料を噴射させるノズルを開閉するノズルニードルを昇降させるのに適しているように構成される。
【図１Ａ】
2010523349.tif 000003
【図１Ｂ】
2010523349.tif 000004
【図２Ａ】
2010523349.tif 000005
【図２Ｂ】
2010523349.tif 000006
【図３】
2010523349.tif 000007
【図４】
2010523349.tif 000008
【図５】
2010523349.tif 000009
【図６】
2010523349.tif 000010
【国際調査報告】
2010523349.tif 000011
2010523349.tif 000012
2010523349.tif 000013
2010523349.tif 000014
2010523349.tif 000015
2010523349.tif 000016
2010523349.tif 000017
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