(57)【要約】  本発明は、１つのセラミック製の構成素子ブロック（１）から多数のセラミック製の構成素子（１１−１５）を分離するための方法に関する。本発明によれば、以下のステップ：構成素子ブロック（１）を供給し；ソーイング格子体（２）を形成するためのフレーム（３）内に多数の平行なワイヤセグメント（２１−２６）を張設し；供給された構成素子ブロック（１）をソーイング格子体（２）によって多数の構成素子（１１−１５）にスライス切断する、より成るステップを実施する。
2010523348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのセラミック製の構成素子ブロック（１）から多数のセラミック製の構成素子（１１，１２，１３，１４，１５）を分離するための方法において、以下のステップ：
−構成素子ブロック（１）を供給し；
−ソーイング格子体（２）を形成するためのフレーム（３）内に多数の平行なワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）を張設し；
−供給された構成素子ブロック（１）をソーイング格子体（２）によって多数の構成素子（１１，１２，１３，１４，１５）にスライス切断する、
を実施することを特徴とする、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するための方法。
【請求項２】
張設したい各ワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）のためにフレーム（３）に、互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）を配置し、該ワイヤテンショナによって各ワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）を張設する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）によって、張設されたワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）の予め規定されたワイヤテンションを調節する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
ワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）を、ばね装置によってばね弾性的に支承する、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
フレーム（３）内に張設されたワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）の、予め規定された摩耗限界が達成されると、貯えローラ（７）からワイヤ（６１，６２，６３，６４，６５，６６）を追従送りすることによってその都度新しいワイヤセグメント（２１´，２２´，２３´，２４´，２５´，２６´）をフレーム（３）内に張設するか、またはソーイング格子体（２）を交換する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
供給された構成素子ブロック（１）のスライス切断時にソーイング格子体（２）を運動させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
構成素子ブロック（１）を積層体として形成し、該積層体に多数の圧電セラミックグリーンシートをそれぞれ内部電極材料と交互に配置する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
セラミック製の構成素子（１１，１２，１３，１４，１５）をピエゾ積層体として形成し、該ピエゾ積層体内に多数のＮ個の第１の内部電極（８）と、多数のＮ個の第２の内部電極（９）とを配置し、この場合、第１の内部電極（８）と第２の内部電極（９）との間にそれぞれ圧電セラミックグリーンシート（１０）を配置し、多数のＮ個の第１の内部電極（８）が１つの第１の外部電極（１６）とコンタクト可能であり、多数のＮ個の第２の内部電極（９）が１つの第２の外部電極（１７）とコンタクト可能である、請求項１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構成素子ブロック（１）から多数のセラミック製の構成素子（１１，１２，１３，１４，１５）を分離するためのシステム（１８）において、
−ソーイング格子体（２）が設けられており、該ソーイング格子体（２）が、フレーム（３）内に張設された多数の平行なワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）を有しており；
−前記構成素子ブロック（１）を多数の構成素子（１１，１２，１３，１４，１５）にスライス切断するためにソーイング格子体（２）を駆動するアクチュエータ（１９）が設けられている、
ことを特徴とする、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するためのシステム。
【請求項１０】
張設したい各ワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）のためにフレーム（３）が、各ワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）を張設する、互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）を有している、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
ワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）が、張設されたワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）の予め規定されたワイヤテンションを調節する調節装置を有している、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つのワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）のためのばね装置が設けられており、該ばね装置が、当該ワイヤテンショナ（４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６）をばね弾性的に支承している、請求項１０または１１記載のシステム。
【請求項１３】
フレーム（３）内に張設されたワイヤセグメント（２１，２２，２３，２４，２５，２６）の、予め規定された摩耗限界が達成されると、その都度貯えローラ（７）からワイヤ（６１，６２，６３，６４，６５，６６）の新しいワイヤセグメント（２１´，２２´，２３´，２４´，２５´，２６´）を追従送りする追従装置（２０）が設けられている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項１４】
請求項８記載の方法により製造されているピエゾ積層体（１１，１２，１３，１４，１５）を備えたピエゾアクチュエータ。
【請求項１５】
燃料を噴射させるノズルを開閉させるノズルニードルを昇降させるために適している、請求項１４記載のピエゾアクチュエータを備えた、予め規定された燃料圧下に燃料を噴射するための噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
セラミック製の構成素子は、たとえばピエゾアクチュエータの製造時に使用されるピエゾ積層体またはピエゾスタックである。
【０００３】
ピエゾアクチュエータは一般に複数の圧電セラミックプレートから成っている。圧電セラミックは、電圧が印加されると圧電効果に基づいて伸張する材料である。このような圧電セラミックは、電圧が印加されると、数ミリメートルの移動ストロークを実現するピエゾアクチュエータのためのベースを形成する。
【０００４】
圧電セラミックは、たとえば特に自動車分野において、たとえば内燃機関に用いられるコモンレール噴射装置における電磁式の変換器として使用されるピエゾアクチュエータのベースボディとして使用される。
【０００５】
上で説明した個々の圧電セラミックは、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、圧電セラミックは格子歪みを持って反応する。格子歪みは主軸線に沿って、上で既に説明した利用可能な長さ伸張を生ぜしめる。しかし、この長さ伸張は主軸線に沿って層厚さの２パーミルよりも少ないので、所望の絶対長さ伸張を得るためには、アクティブな圧電セラミックの相応して高い層厚さが提供されなければならない。しかし、１つのピエゾアクチュエータ内部の個々の圧電セラミック層の層厚さが増大するにつれて、ピエゾアクチュエータを応答させるために必要となる電圧も上昇する。この電圧を取扱い可能な範囲内に保持するためには、個々のピエゾ層の厚さが多層アクチュエータの場合に通常、２０〜２００μｍである。したがって、１つのピエゾアクチュエータは、たとえば所望の長さ伸張を得るためには、相応する多数の個々のセラミック層を有しなければならない。
【０００６】
本出願人にとっては、ピエゾ積層体またはピエゾスタックを製造するために、たとえば複数の圧電セラミックグリーンシートを内部電極材料と共に交互に配置して１つの積層体を形成することが知られている。
【０００７】
本出願人にはさらに、ピエゾ積層体またはピエゾスタックを多面取りパネル（Mehrfachnutzen）の形で製作することが内部公知である。この場合、多数の「グリーン」な未焼結のセラミックシートまたは圧電セラミックグリーンシートまたはピエゾ層が上下に積み重ねられ、引き続きプレスされる。この積層体は引き続き個別化または分離されて、多数の個々の構成素子を形成することができる。
【０００８】
このような個別化または分離を実施するために、本出願人にとってはワイヤソー技術が内部公知である。このワイヤソー技術を用いると、個々のピエゾ積層体をグリーンブロックまたは構成素子ブロックから取出し加工することができる。この場合、特にダイヤモンド装備のソーイングワイヤを使用することができる。このソーイングワイヤは２つの巻取りリールの間に張設され、切断過程中に相応して巻き返される。しかしこのことは、使用される機械に関連して最大１０ｍを越える場合もある大きなワイヤ長さがソーイングプロセスにアクティブに関与することを意味する。したがって、使用された機械は相応して複雑に形成されており、ソーイングワイヤは所要の変向ローラおよびテンションローラに基づき、機械的に高度に負荷される。このことは使用されるソーイングワイヤの寿命を低下させ、ひいてはコストを相応して高める。
【０００９】
それゆえに、本発明の課題は、セラミック製の構成素子を簡単にかつ特に廉価に個別化することである。
【００１０】
さらに本発明の課題は、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を個別化または分離するための方法およびシステムを改良して、使用されるソーイングワイヤのための高められた寿命を提供するような方法およびシステムを提供することである。
【００１１】
さらに本発明の課題は、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を個別化または分離するための方法およびシステムを改良して、製造したいピエゾ積層体の横断面形状の影響を受けないような方法およびシステムを提供することである。
【００１２】
本発明によれば、これらの課せられた課題のうちの少なくとも１つは、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する方法および／または請求項９の特徴部に記載の特徴を有するシステムにより解決される。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するための方法において、該方法が、以下に挙げるステップ、すなわち：
−構成素子ブロックまたはグリーンブロックを供給し；
−ソーイング格子体を形成するためのフレーム内に多数の平行なワイヤセグメントまたはワイヤ区分を張設し；
−供給された構成素子ブロックをソーイング格子体によって多数の構成素子にスライス切断する、
より成るステップを包含することを特徴とする、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するための方法が提案される。
【００１４】
さらに本発明によれば、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するためのシステムにおいて、当該システムが：
−ソーイング格子体を有しており、該ソーイング格子体が、フレーム内に張設された多数の平行なワイヤセグメントを有しており；
−前記構成素子ブロックを多数の構成素子にスライス切断するためにソーイング格子体を駆動するか、または運動させるアクチュエータを有している；
ことを特徴とする、１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するためのシステムが提案される。
【００１５】
本発明の利点は特に次の点にある。すなわち、グリーンブロックまたは構成素子ブロックにおける個々のピエゾ積層体またはピエゾスタックの格子状パターンに相当する、予め規定された固定の間隔を持って複数のソーイングワイヤまたはワイヤセグメントまたはワイヤ区分を使用することにより、複数のピエゾ積層体を平行に加工することができ、かつパネルまたは多面取りパネルの分離過程を、相応して効率良く実施することができる。したがって、本発明はセラミック製の構成素子の個別化のための簡単で、しかも特に廉価な手段を提供する。
【００１６】
さらに、ピエゾ積層体はソーイング格子体の使用に基づき、任意の横断面形状、たとえば円形、方形、六角形、楕円形等の横断面形状を有していてよい。このことは、たとえばソーイングブレードまたはワイヤソーイング技術を用いた慣用の分離方法を用いた場合には実現不可能である。
【００１７】
さらに、本発明によれば、ソーイングワイヤの摩擦に基づいた、ピエゾ積層体の既に分離された側面の機械的および熱的な負荷は極めて小さく、表面は汚れず、そしてブロック材料の熱膨張によってもソーイングワイヤもしくはワイヤセグメントに圧力が加えられなくなる。したがって、使用されたワイヤセグメントの寿命は延長される。
【００１８】
本発明の有利な実施態様および改良形は、請求項２〜請求項８および請求項１０以下ならびに図面につき説明する実施例に記載されている。
【００１９】
本発明の有利な改良形では、張設したい各ワイヤセグメントのためにフレームに、互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナを配置し、該ワイヤテンショナによって各ワイヤセグメントを張設する。
【００２０】
本発明の有利な改良形では、ワイヤテンショナによって、張設されたワイヤセグメントの予め規定されたワイヤテンションもしくはワイヤ張力を調節する。
【００２１】
本発明の別の改良形では、ワイヤテンショナを、ばね装置によってばね弾性的に支承する。
【００２２】
本発明のさらに別の有利な改良形では、フレーム内に張設されたワイヤセグメントの、予め規定された摩耗限界が達成されると、貯えローラからワイヤを追従送りすることによってその都度新しいワイヤセグメントをフレーム内に張設するか、またはソーイング格子体を交換する。
【００２３】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、供給された構成素子ブロックのスライス切断時にソーイング格子体を運動させる。したがって、全てのアングルローラ、変向ローラおよびテンションローラが不要となるので、このような構成要素削減に基づき、分離または個別化が一層廉価となり、ひいてはソーイングワイヤの消耗の減少が得られる。これにより、個別化または分離のためにかかるコストは一層減じられる。
【００２４】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、構成素子ブロックを積層体として形成し、該積層体に多数の圧電セラミックグリーンシートまたはセラミックグリーンシートまたはピエゾ層をそれぞれ内部電極材料と交互に配置する。
【００２５】
本発明のさらに別の有利な実施態様では、セラミック製の構成素子をピエゾ積層体として形成し、該ピエゾ積層体内に多数のＮ個の第１の内部電極と、多数のＮ個の第２の内部電極とを配置し、この場合、第１の内部電極と第２の内部電極との間にそれぞれ圧電セラミックグリーンシートを配置し、多数のＮ個の第１の内部電極が１つの第１の外部電極とコンタクト可能であり、多数のＮ個の第２の内部電極が１つの第２の外部電極とコンタクト可能である。
【００２６】
本発明によるシステムの有利な改良形では、張設したい各ワイヤセグメントのためのフレームが、各ワイヤセグメントを張設する、互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナを有している。
【００２７】
本発明の別の有利な改良形では、ワイヤテンショナが、張設されたワイヤセグメントの予め規定されたワイヤテンションもしくはワイヤ張力を調節する調節装置を有している。
【００２８】
本発明のさらに別の有利な改良形では、少なくとも１つのワイヤテンショナのためにばね装置が設けられており、該ばね装置が、当該ワイヤテンショナをばね弾性的に支承している。各ワイヤテンショナのためにそれぞれ専用のばね装置が設けられていると有利である。
【００２９】
本発明のさらに別の有利な改良形では、追従装置もしくは追従送り装置が設けられている。この追従装置は、フレーム内に張設された、この時点まで使用されていたワイヤセグメントの、予め規定された摩耗限界が到達された場合に、その都度新しいワイヤセグメントを追従送りし、このワイヤセグメントをフレーム内に張設する。
【００３０】
さらに、ピエゾ積層体を備えたピエゾアクチュエータが提案される。この場合、このピエゾ積層体は上で説明した方法により製造されている。
【００３１】
さらに、予め規定された燃料圧下に燃料を噴射するための噴射システムが提案される。この場合、当該噴射システムは上で説明したピエゾアクチュエータを有しており、このピエゾアクチュエータは、ノズルを開閉させるノズルニードルを昇降させるために適しており、全機能ずるによって燃料は噴射される。
【００３２】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するためのシステムの第１実施例を示すブロック回路図である。
【図２】１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するためのシステムの第２実施例を示すブロック回路図である。
【図３】１つのセラミック製の構成素子ブロックから多数のセラミック製の構成素子を分離するための本発明による方法の１実施例を示すブフローチャートである。
【図４】図３に示した方法により製造されたピエゾ積層体のブロック回路図である。
【００３４】
全ての図面において、同一もしくは同一機能の構成要素および装置には、特に別記しない限り、同じ符号が付されている。
【００３５】
図１には、１つのセラミック製の構成素子ブロック１から多数のセラミック製の構成素子１１，１２，１３，１４，１５を分離するためのシステム１８の第１実施例の概略的なブロック回路図が図示されている。システム１８はソーイング格子体（Saegegatter）２とアクチュエータ１９とを有している。ソーイング格子体２はフレーム３に張設された多数の平行なワイヤセグメント２１，２２，２３，２４，２５，２６を有している。アクチュエータ１９は、構成素子ブロック１を多数の構成素子１１〜１５にスライス切断するためにソーイング格子体２を駆動するか、もしくはソーイング格子体２を運動させる。この場合、図１に書き込まれた符号Ｒはソーイング方向を示している。一般性を制限することなしに、図１には６つのワイヤセグメント２１，２２，２３，２４，２５，２６が図示されている。しかし、フレーム３に張設されたワイヤセグメント２１〜２６の数は任意の数であってよい。さらに図１には、直方体形の形状を有する構成素子ブロック１またはグリーンブロックが図示されている。グリーンブロックまたは構成素子ブロック１のこの形状も例示的なものであるに過ぎず、任意の別の形状も考えられる。
【００３６】
フレーム３は、張設したい各ワイヤセグメント２１〜２６のために、互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナ４１，４２，４３，４４，４５，４６；５１，５２，５３，５４，５５，５６を有していると有利である。これらのワイヤテンショナは各ワイヤセグメント２１，２２，２３，２４，２５，２６を張設する。たとえば、互いに向かい合って位置するワイヤテンショナ４１とワイヤテンショナ５１とがワイヤセグメント２１を張設する。
【００３７】
ワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６は、張設されたワイヤセグメント２１〜２６の予め規定されたワイヤテンションもしくはワイヤ張力を調節する調節装置（図示しない）を有していると有利である。
【００３８】
特に少なくとも１つのワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６のために、ばね装置（図示しない）が設けられていると有利である。特に各ワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６のために、それぞれ専用のばね装置が設けられていてよい。このばね装置は各ワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６をばね弾性的に支承する。
【００３９】
図２には、１つのセラミック製の構成素子ブロック１から多数のセラミック製の構成素子１１，１２，１３，１４，１５を分離するためのシステム１８の第２実施例の概略的なブロック回路図が図示されている。図２に示した第２実施例は、図１に示した第１実施例のすべての特徴を具備していて、さらに追従装置２０と貯えローラ７とを有している。
【００４０】
追従装置２０は、フレーム３に張設されたワイヤセグメント２１〜２６の予め設定された摩耗限界が到達された場合に貯えローラ７からワイヤ６１，６２，６３，６４，６５，６６のその都度新しいワイヤセグメント２１´，２２´，２３´，２４´，２５´，２６´を追従送りして、これまで張設されていたワイヤセグメント２１〜２６を新しいワイヤセグメント２１´〜２６´によって代えるために適している。ワイヤセグメント２１〜２６もしくは新しいワイヤセグメント２１´〜２６´もしくはワイヤ６１〜６６は、特にダイヤモンド固着型のソーイングワイヤとして形成されている。
【００４１】
図３には、１つのセラミック製の構成素子ブロック１から多数のセラミック製の構成素子１１，１２，１３，１４，１５を分離するための本発明による方法の１実施例を示す概略的なフローチャートが図示されている。以下に、図１および図２に示したブロック回路図を参照しながら、図３に示したフローチャートにつき、本発明による方法を説明する。本発明による方法は、以下に挙げる方法ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を有している：
方法ステップＳ１：
構成素子ブロック１またはグリーンブロックが供給される。構成素子ブロック１は、たとえば積層体として形成される。この積層体では、多数の圧電セラミックグリーンシートが内部電極材料と交互に配置される。
【００４２】
方法ステップＳ２：
多数の平行なワイヤセグメント２１〜２６またはワイヤ区分が、ソーイング格子体を形成するためにフレーム３に張設される。この場合、特に張設したい各ワイヤセグメント２１〜２６のための互いに向かい合って位置するそれぞれ２つのワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６がフレーム３に配置される。それぞれ互いに向かい合って位置するワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６によって、各ワイヤセグメント２１〜２６が張設される。
【００４３】
有利には、ワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６によって、張設された各ワイヤセグメント２１〜２６の予め設定されたワイヤテンションもしくはワイヤ張力が調節される。各ワイヤテンショナ４１〜４６；５１〜５６は、ばね装置によってばね弾性的に支承されると有利である。
【００４４】
方法ステップＳ３：
供給された構成素子ブロック１はソーイング格子体２によって多数の構成素子１１〜１５にスライス切断される。有利には、フレーム３に張設されたワイヤセグメント２１〜２６の予め設定された摩耗限界が達成されると、その都度１つの新しいワイヤセグメント２１´〜２６´が、貯えローラ７からのワイヤ６１〜６６の追従送りによってフレーム３に張設される。択一的には、ソーイング格子体２全体を交換するか、またはソーイング格子体２に新しいワイヤセグメント２１´〜２６´を張設することもできる。
【００４５】
特に、セラミック製の構成素子１１〜１５はピエゾ積層体として形成されている。このためには、図４に、このようなピエゾ積層体１１の概略的なブロック回路図が図示されている。ピエゾ積層体１１は特に多数のＮ個の第１の内部電極８と、多数のＮ個の第２の内部電極９とを有している。さらに、それぞれ第１の内部電極８と第２の内部電極９との間には、それぞれ１つの圧電セラミックグリーンシート１０またはピエゾ層が配置されている。さらに、多数のＮ個の第１の内部電極８はそれぞれ第１の外部電極１６とコンタクト可能であって、多数のＮ個の第２の内部電極９はそれぞれ第２の外部電極１７とコンタクト可能であると有利である。
【００４６】
上で本発明を有利な実施例につき説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、多種多様に改良可能である。たとえば、本発明を図示の実施例の場合のようなモノリス型の多層構造のピエゾ積層体に使用するだけでなく、任意のピエゾアクチュエータに使用することが考えられる。
【図１】
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【図２】
2010523348.tif 000004
【図３】
2010523348.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2010523348.tif 000007
2010523348.tif 000008
2010523348.tif 000009
2010523348.tif 000010