(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸；該回転軸の周囲に同軸に配設された環状の切削ブレードと、該切削ブレードの少なくとも一方の表面に同軸に固定された、環状の超音波振動子を表面に備えた環状の支持板とを含む切削具；および該切削具を超音波振動子の外周縁よりも外周側の環状領域にて支持板を介して挟持している一対のフランジを含み、該フランジによる切削具の挟持が環状多孔質部材を介してなされていることを特徴とする回転切削装置、但し、支持板は、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、該支持板の厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えている。
【請求項２】
回転軸；該回転軸の周囲に同軸に配設された環状の切削ブレードと、該切削ブレードの少なくとも一方の表面に同軸に固定された環状の超音波振動子とを含む切削具；および該切削具を超音波振動子の外周縁よりも外周側の環状領域にて挟持している一対のフランジを含み、該フランジによる切削具の挟持が環状多孔質部材を介してなされていることを特徴とする回転切削装置、但し、切削ブレードは、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、該ブレードの厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えている。
【請求項３】
環状多孔質部材が多孔質樹脂材料からなる請求項１もしくは２に記載の回転切削装置。
【請求項４】
環状多孔質部材が１０〜３００ｋｇ／ｍ3の範囲内にある嵩密度を持つ請求項１もしくは２に記載の回転切削装置。
【請求項５】
各非空間部の内周側に別の空気相空間が形成され、追加の超音波反射面を構成している請求項１に記載の回転切削装置。
【請求項６】
切削ブレードが、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、該ブレードの厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えている請求項１に記載の回転切削装置。
【請求項７】
各非空間部の内周側に別の空気相空間が形成され、追加の超音波反射面を構成している請求項２もしくは６に記載の回転切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を切削して溝入れあるいは切断するために特に有利に用いることができる、環状の切削ブレードを備えた回転切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、シリコン、サファイア、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）に代表される硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物を切削するため、環状の切削ブレードを備えた回転切削装置が広く用いられている。
【０００３】
このような回転切削装置では、環状の切削ブレードを回転させながら、その外周縁部に設けられた刃先を加工対象物に接触させることにより、加工対象物の切削が行なわれる。
【０００４】
このような回転切削装置の切削ブレードに超音波振動を付与することにより、加工対象物を切削する精度が向上することは知られている。
【０００５】
図１は、特許文献１の回転切削装置の構成を示す断面図である。
【０００６】
図１の回転切削装置１０は、回転軸１１、回転軸１１の周囲に同軸に配設されている環状の切削ブレード１２と、切削ブレード１２の各々の表面に同軸に固定されている、各々環状の超音波振動子１３ａ、１３ｂを表面に備えた環状の支持板（剛性板）１４ａ、１４ｂとを含む切削具１５、および切削具１５を超音波振動子１３ａ、１３ｂの外周縁よりも外周側の環状領域にて支持板１４ａ、１４ｂを介して挟持している一対のフランジ１６ａ、１６ｂなどから構成されている。そして、この回転切削装置１０の一対のフランジ１６ａ、１６ｂは、前記の切削具１５を樹脂材料層１７ａ、１７ｂを介して挟持している。
【０００７】
同文献には、前記樹脂材料層の音響インピーダンスの値と、フランジの音響インピーダンスの値とが大きく異なるため、各々の超音波振動子にて発生する超音波振動がフランジに伝わり難くなり、その結果、前記の超音波振動が切削ブレードに十分に付与されると記載されている。
【０００８】
図２は、特許文献２の回転切削装置の構成を示す断面図である。
【０００９】
図２の回転切削装置２０は、回転軸２１、回転軸２１の周囲に同軸に配設されている環状の切削ブレード２２と、切削ブレード２２の各々の表面に同軸に固定されている環状の超音波振動子２３ａ、２３ｂとを含む切削具２５、および切削具２５を超音波振動子２３ａ、２３ｂの外周縁よりも外周側の環状領域にて支持している一対のフランジ２６ａ、２６ｂなどから構成されている。この回転切削装置２０の一対のフランジ２６ａ、２６ｂは、前記の切削具２５を直接挟持している。
【特許文献１】国際公開第２００６／１２６３０２号パンフレット（図６）
【特許文献２】特開２００７−１３０７４６号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記の特許文献１の回転切削装置では、一対のフランジを用いて、これらのフランジの音響インピーダンスの値とは大きく異なる音響インピーダンスの値を示す樹脂材料層を介して切削具を挟持することにより、超音波振動子にて発生する超音波振動のフランジへの伝播が抑制されている。このため、超音波振動子にて発生する超音波振動は、切削ブレードを超音波振動させるために有効に利用される。
【００１１】
このような回転切削装置においては、通常、フランジは金属材料から形成される。そして、金属材料の音響インピーダンス（単位：Ｎｓ／ｍ3、以下同じ）は、例えば、鉄で４６．４×１０6、アルミニウムで１７．３×１０6、そしてステンレススチールで４５．７×１０6である。その一方で、樹脂材料の音響インピーダンスは、例えば、ポリエチレンで１．７５×１０6、そしてポリスチレンで２．４９×１０6である。このように、樹脂材料の音響インピーダンスの値は、金属材料の音響インピーダンスの概ね十分の一程度の値を示すため、前記樹脂材料層を形成する樹脂材料の選定によって、超音波振動子にて発生する超音波振動のフランジへの伝播（超音波振動のエネルギーの損失の発生）を更に抑制することは難しい。
【００１２】
本発明の課題は、超音波振動子にて発生する超音波振動のエネルギーの損失の発生が十分に抑制された回転切削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回転軸；回転軸の周囲に同軸に配設された環状の切削ブレードと、切削ブレードの少なくとも一方の表面に同軸に固定された、環状の超音波振動子を表面に備えた環状の支持板とを含む切削具；および切削具を超音波振動子の外周縁よりも外周側の環状領域にて支持板を介して挟持している一対のフランジを含み、前記のフランジによる切削具の挟持が環状多孔質部材を介してなされていることを特徴とする回転切削装置にある。
【００１４】
本発明はまた、回転軸；回転軸の周囲に同軸に配設された環状の切削ブレードと、切削ブレードの少なくとも一方の表面に同軸に固定された環状の超音波振動子とを含む切削具；および切削具を超音波振動子の外周縁よりも外周側の環状領域にて挟持している一対のフランジを含み、前記のフランジによる切削具の挟持が環状多孔質部材を介してなされていることを特徴とする回転切削装置にもある。
【００１５】
前記の本発明の回転切削装置の好まし態様は、次の通りである。
（１）環状多孔質部材が多孔質樹脂材料からなる。
（２）環状多孔質部材が１０〜３００ｋｇ／ｍ3の範囲内にある嵩密度を持つ。
（３）上記の支持板を備えた回転切削装置において、支持板が、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、支持板の厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えている。更に好ましくは、前記の各非空間部の内周側に別の空気相空間が形成され、追加の超音波反射面を構成している。
（４）切削ブレードが、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、切削ブレードの厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えている。更に好ましくは、前記の各非空間部の内周側に別の空気相空間が形成され、追加の超音波反射面を構成している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回転切削装置では、一対のフランジが、環状の切削ブレードと超音波振動子とを備える切削具を環状多孔質部材を介して挟持している。そして、切削具の超音波振動子が発生する超音波振動の殆どは、この環状多孔質部材が含む気泡により構成される超音波反射面にて反射されるため、この環状多孔質部材を通ってフランジに伝播することがない。このため、本発明の回転切削装置では、超音波振動子が発生する超音波振動が、環状多孔質部材を介してフランジに殆ど伝播することなく、すなわち前記伝播による超音波振動のエネルギーの損失を殆ど発生させることなく、切削ブレードを超音波振動させるために極めて有効に利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の回転切削装置を添付の図面を用いて説明する。
【００１８】
図３は、本発明の回転切削装置の構成例を示す断面図である。図４は、図３に示す切削具３５を回転軸３１から取り外した状態で示す図である。そして図５は、図４の切削具３５を図の右側から見た図である。
【００１９】
図３〜図５に示す回転切削装置３０は、回転軸３１、回転軸３１の周囲に同軸に配設されている環状の切削ブレード３２と、切削ブレード３２の一方の表面に同軸に固定されている、環状の超音波振動子３３を表面に備えた環状の支持板３４とを含む切削具３５、および切削具３５を超音波振動子３３の外周縁よりも外周側の環状領域にて支持板３４を介して挟持している一対のフランジ３６ａ、３６ｂなどから構成されている。そして、この回転切削装置３０は、前記のフランジ３６ａ、３６ｂによる切削具３５の挟持が、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを介してなされていることに大きな特徴がある。
【００２０】
切断装置３０では、回転軸３１に接続された駆動装置を作動させ、この回転軸３１を切削具３５と共に回転させ、そして切削具３５の切削ブレード３２に超音波振動子３３にて発生する超音波振動を支持板３４を介して付与しながら、切削ブレード３２の外周縁端部の刃先を加工対象物に接触させることにより、加工対象物の切削（溝入れあるいは切断）が行なわれる。通常、加工対象物を切削する際には、切削ブレードと加工対象物との接触部に冷却液（代表例、水）が供給される。
【００２１】
前記のように、この切削装置３０のフランジ３６ａ、３６ｂは、切削具３５を環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを介して挟持している。
【００２２】
環状多孔質部材３７ａ、３７ｂの各々は、公知の多孔質材料、例えば、多孔質樹脂材料や多孔質金属材料から形成される。
【００２３】
多孔質樹脂材料の例としては、発泡ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂、発泡シリコーン樹脂、および発泡ゴムが挙げられる。環状多孔質部材の材料として多孔質樹脂材料を用いると、環状多孔質部材を、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、シリコーンスポンジ、あるいはゴムスポンジを環状に切断して容易に作製することができる。
【００２４】
多孔質金属材料を用いる場合には、環状多孔質部材を、例えば、青銅、ステンレススチール、ニッケル、あるいはチタンなどの金属粉末（もしくは金属繊維）を圧縮成形したのちに焼結して作製することができる。環状多孔質部材を多孔質金属材料から形成する場合には、環状多孔質部材の切削具の側の表面に樹脂材料層を付設することもできる。
【００２５】
多孔質材料は、その内部に多数の気泡を含んでいる。この気泡（気体）は、樹脂材料や金属材料（固体）と比較して、極めて小さな音響インピーダンスの値を示す。例えば、空気は、その音響インピーダンスが約４２９Ｎｓ／ｍ3であり、すなわち樹脂材料の音響インピーダンスの値の一万分の一程度、また金属材料の音響インピーダンスの値の十万分の一程度の極めて小さな音響インピーダンスの値を示す。
【００２６】
このため、超音波振動子３３から支持板３４に付与された超音波振動の殆どは、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを形成する樹脂材料あるいは金属材料（固体）と気泡（気体）との界面に形成される超音波反射面にて反射されるため、これらの環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを通ってフランジ３６ａ、３６ｂに伝播する（超音波振動のエネルギーの損失を発生させる）ことがない。その結果、超音波振動子３３にて発生する超音波振動は、切削ブレード３２を支持板３４と共に超音波振動させるために有効に利用される。また、超音波振動子３３に、超音波振動の損失を補う大きな電気エネルギーを付与する必要がないため、超音波振動子３３での発熱量が低減され、この発熱による切削ブレード３２の熱膨張が抑制される。このため、本発明の回転切削装置３０を用いることにより、加工対象物を極めて高い精度で切削することができる。
【００２７】
また、支持板３４に付与された超音波振動が、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂ、フランジ３６ａ、３６ｂ、そして回転軸３１を介して、この回転軸３１を支持する軸受４６に殆ど伝播しないため、超音波振動の付与による軸受４６の故障を防止することができる。
【００２８】
更にまた、超音波振動子３３が、フランジ３６ａ、環状多孔質部材３７ａ、そして切削ブレード３２により形成される空間の内部に収容されるため、切削加工の際に切削ブレードと加工対象物との接触部に導電性を示す冷却液（代表例、水）が供給（噴射）された場合であっても、この冷却液との接触により超音波振動子が備える一対の電極層が電気的に短絡することを防止することができる。
【００２９】
なお、環状多孔質部材は、超音波振動が環状多孔質部材を介してフランジに伝播することを効果的に抑制するため、１０〜３００ｋｇ／ｍ3の範囲内にある嵩密度を持つことが好ましい。例えば、前記のように環状多孔質部材の材料として用いるポリウレタンフォームとしては嵩密度が３５ｋｇ／ｍ3程度のもの、ポリスチレンフォームとしては嵩密度が３５ｋｇ／ｍ3程度のもの、シリコーンスポンジとしては嵩密度が２２０ｋｇ／ｍ3程度のもの、あるいはゴムスポンジとしては嵩密度が１６０ｋｇ／ｍ3程度のものが市販されている。
【００３０】
本発明の回転切削装置３０においては、支持板３４が、環状の超音波振動子３３の内周縁よりも内周側に、支持板３４の厚み方向に延びる、非空間部５１ａを介して環状に配置された複数（例えば、四つ）の弧状の空気相空間５２ａとの界面により形成される超音波反射面を備えていることが好ましい。
【００３１】
このような複数の弧状の空気相空間５２ａを設けることにより、切削加工の際に超音波振動子３３から支持板３４に付与された超音波振動は、各々の弧状の空気相空間５２ａにより形成される超音波反射面５３ａにて反射されて支持板３４の外周側に伝わり、支持板３４の超音波反射面５３ａよりも内周側の部分には殆ど伝わらない。このため、超音波振動子３３が発生する超音波振動は、支持板３４の内周縁端部を通って回転軸３１に伝播する（超音波振動のエネルギーの損失を発生させる）ことが殆どなく、切削ブレード３２を支持板３４と共に超音波振動させるために極めて有効に利用される。
【００３２】
支持板３４には、前記の各非空間部５１ａの内周側に別の空気相空間５２ｂが形成され、追加の超音波反射面５３ｂが構成されていることが更に好ましい。これにより、支持板３４の各非空間部５１ａを内周側に向かって伝播する超音波振動が、前記の追加の超音波反射面５３ｂにより反射される。このため、超音波振動子３３が発生する超音波振動が、切削ブレード３２を支持板３４と共に超音波振動させるために更に有効に利用される。
【００３３】
なお、前記の空気相空間としては、支持板に形成された貫通孔の内部の空気相空間、あるいは支持板に形成された凹部（例、非貫通孔あるいは非貫通溝）の内部の空気相空間を用いることもできる。
【００３４】
超音波振動が支持板の内周縁端部を通って回転軸に伝播することを効果的に抑制するため、支持板には、その周方向の５０〜１００％（好ましくは７０〜９０％、特に９０〜１００％）の範囲内の部分に超音波反射面（上記の追加の超音波反射面を含む）が形成されていることが望ましい。
【００３５】
また、本発明の回転切削装置においては、図３に示すように、上記のフランジ３６ａ、３６ｂの各々に、切削具３５を超音波振動子３３の内周縁よりも内周側の位置（但し、前記のように支持板３４に超音波反射面５３ａ、５３ｂが形成されている場合には、これらの超音波反射面５３ａ、５３ｂよりも内周側の位置）にて支持板３４を介して支持する環状の支持部４５ａ、４５ｂが備えられていることが好ましい。
【００３６】
前記のように、回転切削装置３０においては、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂにより、支持板３４に付与された超音波振動のフランジ３６ａ、３６ｂへの伝播が抑制されている。このような超音波振動の伝播を効果的に抑制するためには、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂの密度を出来るだけ小さくする（気孔率を大きくする）ことが好ましい。しかしながら、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂの密度を極端に小さくすると、その機械的強度が低下して、切削ブレード３２の外周縁部の刃先が、切削具３５の環状多孔質部材３７ａ、３７ｂによる支持部を支点として移動（揺動）し易くなる。
【００３７】
切削具３５が、フランジ３６ａ、３６ｂに備えられた環状多孔質部材３７ａ、３７ｂと、更には環状の支持部４５ａ、４５ｂとにより支持されていると、切削ブレード３２がフランジ３６ａ、３６ｂにより極めて安定に支持されるため、前記の切削ブレード３２の刃先の移動（揺動）が抑制される。このため、超音波振動のフランジ３６ａ、３６ｂへの伝播を十分に抑制するために環状多孔質部材３７ａ、３７ｂの密度を極端に小さくした場合であっても、加工対象物を安定した高い精度で切削することができる。
【００３８】
以下に、本発明の回転切削装置３０の詳細な構成について説明する。
【００３９】
環状の切削ブレード３２は、中央に円孔３２ａを備えた円盤状の形状に設定されている。切削ブレード３２としては、例えば、丸鋸、円盤状の基板の外周縁部に砥粒が固定された円盤状の切削ブレード、あるいは砥粒及び樹脂（結合剤）から製造した円盤状の切削ブレード（レジノイドブレード）に代表される公知の円盤状の切削ブレードが用いられる。
【００４０】
前記の切削ブレードの円盤状の基板は、例えば、アルミニウム、チタン、鉄、アルミニウム合金、もしくはステンレススチールなどの金属材料、あるいは樹脂材料から形成することができる。
【００４１】
砥粒としては、例えば、ダイヤモンド粒子、アルミナ粒子、シリカ粒子、酸化鉄粒子、酸化クロム粒子、炭化硅素粒子、あるいは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）粒子などが用いられる。通常、砥粒の平均粒径は、０．１乃至５０μｍの範囲内の値に設定される。
【００４２】
砥粒は、例えば、砥粒を含むメッキ浴にて円盤状の基板にメッキ処理することにより円盤状の基板の外周縁部に固定（電着）される。砥粒は、バインダー樹脂（例、フェノールホルマリン樹脂）を用いて円盤状の基板に固定することもできる。
【００４３】
切削ブレード３２の一方の表面には、環状の超音波振動子３３を備えた環状の支持板３４が、切削ブレード３２と同軸に固定されている。支持板３４は、切削ブレード３２をその外周縁よりも内周側の環状の領域にて支持している。
【００４４】
切削ブレード３２と支持板３４（あるいは後に説明する補強板３８）とは、例えば、接着剤を用いて互いに固定される。この接着剤としては、ホットメルト型の接着剤を用いることが好ましい。ホットメルト型の接着剤を用いると、切削ブレード３２と支持板３４とを加熱して接着剤を溶解させることにより、支持板３４を超音波振動子３３と共に切削ブレード３２から容易に取り外すことができる。従って、例えば、使用により刃先が摩耗した切削ブレード３２から、超音波振動子３３を備えた支持板３４を取り外し、これを別の新しい切削ブレードの表面に固定して再使用することができる。すなわち、製造コストの高い超音波振動子を廃棄することなく再使用することが可能になる。
【００４５】
切削ブレード３２の他方の表面には、支持板３４と共に切削ブレード３２を支持する環状の補強板３８を固定することが好ましい。この補強板３８もまた、切削ブレード３２をその外周縁よりも内周側の環状の領域にて支持している。なお、切削ブレード３２と支持板３４との固定が確実に行なわれていて、切削加工の際に切削ブレード３２が支持板３４から離脱することがなければ、補強板３８を使用しなくてもよい。
【００４６】
支持板３４や補強板３８は、チタン、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金、もしくはステンレススチールなどの金属材料、あるいは酸化アルミニウム、もしくはガラスなどのセラミック材料から形成される。
【００４７】
支持板３４は、切削ブレード３２の厚みが薄い場合に、切削ブレード３２を補強する（その厚み方向に撓み難くする）機能を有している。このため、支持板３４で補強された切削ブレード３２は、その厚みが薄い場合であっても厚み方向には超音波振動し難い。このような支持板３４を用いることにより、加工対象物を使用する切削ブレードの厚みに依らずに高い精度で切削することができるようになる。
【００４８】
環状の超音波振動子３３としては、例えば、環状の圧電体の各々の表面に電極層が付設された構成の圧電振動子が用いられる。圧電振動子は、その両表面の電極層の間に電気エネルギー（例、交流電圧）が付与されることにより、その直径方向に振動する超音波振動を発生する。
【００４９】
超音波振動子（圧電振動子）３３の圧電体は、通常、その厚み方向（図３にて左右の方向）に分極処理される。
【００５０】
圧電体の材料の例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料、およびポリフッ化ビニリデン樹脂に代表される圧電高分子材料が挙げられる。また、電極の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。
【００５１】
図３に示す切削具３５の超音波振動子３３は、導電性接着剤を用いて支持板３４の表面に固定されている。導電接着剤を用いると、超音波振動子３３の支持板３４の側の電極層と、支持板３４、そしてフランジ３６ａとが互いに電気的に接続される。このため、超音波振動子３３の支持板３４の側の電極層を、支持板３４、そしてフランジ３６ａを介して、次に説明するロータリートランス４１と電気的に接続することが容易になる。なお、超音波振動子を、導電性を有しない接着剤を用いて支持板の表面に固定することもできる。この場合には、超音波振動子の支持板の側の電極層とロータリートランスとを、例えば、電気配線を用いて直接に（支持板とフランジとを介さずに）接続すればよい。
【００５２】
切削具３５の超音波振動子３３は、ロータリートランス４１を介して電源３９に電気的に接続されている。ロータリートランス４１は、環状の電力供給手段４１ａと、電力供給手段４１ａに対向して配置された環状の電力受容手段４１ｂとから構成されている。この電力供給手段４１ａは、電力受容手段４１ｂとの対向面にステータコイル４２ａを備えている。そして電力受容手段４１ｂは、電力供給手段４１ａとの対向面にロータコイル４２ｂを備えている。
【００５３】
電力供給手段４１ａのステータコイル４２ａには、電気配線４３ａ、４３ｂを介して電源３９が電気的に接続されている。
【００５４】
電力受容手段４１ｂのロータコイル４２ｂには、電気配線４４ａ、４４ｂが接続されている。電気配線４４ａは、フランジ３６ａに形成された透孔の内部に、フランジ３６ａと電気的に絶縁された状態にて収容配置された棒状電極端子４８に電気的に接続されている。この棒状電極端子４８は、例えば、コイルバネ（図示は略する）等を用いて超音波振動子３３に押し付けられ、超音波振動子３３の支持板３４の側とは逆側の電極層と電気的に接続されている。その一方で、電気配線４４ｂは、フランジ３６ａ、支持板３４を介して、超音波振動子３３の支持板３４の側の電極層と電気的に接続されている。
【００５５】
そして、電力供給手段４１ａのステータコイル４２ａに、電源３９が発生する電気エネルギーを供給することにより、前記のステータコイル４２ａとロータコイル４２ｂとが互いに磁気的に結合される。このため、電力供給手段４１ａに供給された電気エネルギーは、電力受容手段４１ｂが固定されたフランジ３６ａが回転軸３１と共に回転している場合であっても、前記のステータコイル４２ａ及びロータコイル４２ｂを介して電力受容手段４１ｂに伝達する。
【００５６】
ロータリートランス４１を用いることにより、加工対象物を切削する際に回転軸３１と共に回転する切削具３５の超音波振動子３３に、電源３９が発生する電気エネルギーを付与することができる。ロータリートランスは公知のものであるため、これ以上の説明は省略する。なお、電源と超音波振動子とを、前記のロータリートランスに代えて、スリップリングを介して電気的に接続することもできる。
【００５７】
図６は、本発明の回転切削装置の別の構成例を示す断面図である。図６の回転切削装置６０の構成は、切削具６５の切削ブレード６２の一方の表面に、環状の超音波振動子６３ａを表面に備えた支持板６４ａが固定され、そして他方の表面に、環状の超音波振動子６３ｂを表面に備えた支持板６４ｂが固定されていること以外は図３の切削装置３０と同様である。
【００５８】
図６に示すように、切削具６５の切削ブレード６２の各々の表面に、各々環状の超音波振動子６３ａ、６３ｂを表面に備えた支持板６４ａ、６４ｂを固定することもできる。
【００５９】
この切削具６５の支持板６４ａ、６４ｂの各々にもまた、超音波反射面を構成する弧状の空気相空間５２ａと、追加の超音波振動反射面を構成する上記とは別の弧状の空気相空間５２ｂとが形成されている。
【００６０】
また、切削ブレードに付与された超音波振動が切削ブレードの内周縁端部を通って回転軸に伝播することを抑制するため、切削ブレードには、支持板６４ａ、６４ｂの場合と同様に、環状の超音波振動子の内周縁よりも内周側に、切削ブレードの厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間との界面により形成される超音波反射面を備えていることが好ましい。そして切削ブレードの各非空間部の内周側に別の空気相空間が形成され、追加の超音波反射面を構成していることが更に好ましい。
【００６１】
なお、切削具６５の超音波振動子６３ｂの支持板６４ｂの側とは逆側の電極層は、支持板６４ａの空気相空間５２ａ、切削ブレード６２に形成された貫通孔の内部の空気相空間５２ｃ、そして支持板６４ｂの空気相空間５２ａを通る電気配線４７を介して、超音波振動子６３ａの支持板６３ａの側とは逆側の電極層に電気的に接続されている。これにより、超音波振動子６３ａ、６３ｂは、互いに電気的に並列に接続される。そして、これらの超音波振動子６３ａ、６３ｂは、ロータリートランス４１を介して電源３９に電気的に接続されている。
【００６２】
図７は、本発明の回転切削装置の更に別の構成例を示す断面図である。図７の回転切削装置７０の構成は、切削具７５の切削ブレード６２の一方の表面にのみ、環状の超音波振動子６３ａを表面に備えた支持板６４ａが固定されていること以外は図６の切削装置６０と同様である。
【００６３】
図７の切削装置７０は、切削具７５の構成が簡単であるため、その製造が容易である利点を有している。
【００６４】
図８は、本発明の回転切削装置の更に別の構成例を示す断面図である。図８の回転切削装置８０の構成は、切削具８５が支持板を備えていないこと以外は図３の切削装置３０と同様である。
【００６５】
すなわち、図８の回転切削装置８０は、回転軸３１、回転軸３１の周囲に同軸に配設されている環状の切削ブレード８２と、切削ブレード８２の一方の表面に同軸に固定されている環状の超音波振動子３３とを含む切削具８５、および切削具８５を超音波振動子３３の外周縁よりも外周側の環状領域にて挟持している一対のフランジ３６ａ、３６ｂなどから構成されている。この回転切削装置８０もまた、前記のフランジ３６ａ、３６ｂによる切削具８５の挟持が、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを介してなされていることに大きな特徴がある。
【００６６】
この回転切削装置８０もまた、超音波振動子３３から切削ブレード８２に付与された超音波振動の殆どが、環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを形成する樹脂材料あるいは金属材料（固体）と気泡（気体）との界面に形成される超音波反射面にて反射されるため、これらの環状多孔質部材３７ａ、３７ｂを通ってフランジ３６ａ、３６ｂに伝播する（超音波振動のエネルギーの損失を発生させる）ことがない。その結果、超音波振動子３３にて発生する超音波振動が、切削ブレード８２を超音波振動させるために有効に利用される。また、超音波振動子３３に、超音波振動の損失を補う大きな電気エネルギーを付与する必要がないため、超音波振動子３３での発熱量が低減され、この発熱による切削ブレード８２の熱膨張が抑制される。このため、本発明の回転切削装置８０を用いることにより、加工対象物を極めて高い精度で切削することができる。
【００６７】
図３の回転切削装置３０の支持板３４の場合と同様に、図８の回転切削装置８０の切削ブレード８２は、環状の超音波振動子３３の内周縁よりも内周側に、切削ブレード８２の厚み方向に延びる、非空間部を介して環状に配置された複数の弧状の空気相空間９２ａとの界面により形成される超音波反射面９３ａを備えていることが好ましい。そして切削ブレード８２には、前記の各非空間部の内周側に別の空気相空間９２ｂが形成され、追加の超音波反射面９３ｂを構成していることが更に好ましい。
【００６８】
また、回転切削装置８０のフランジ３６ａ、３６ｂの各々に、切削具８５を超音波振動子３３の内周縁よりも内周側の位置（但し、前記のように切削ブレード８２に超音波反射面９３ａ、９３ｂが形成されている場合には、これらの超音波反射面９３ａ、９３ｂよりも内周側の位置）にて支持する環状の支持部４５ａ、４５ｂが備えられていることが好ましい。
【００６９】
なお、図８の切削装置８０の詳細な構成やその他の好ましい態様については、図３の切削装置３０と同様であるため、繰り返し説明することは省略する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】特許文献１の回転切削装置の構成を示す断面図である。
【図２】特許文献２の回転切削装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の回転切削装置の構成例を示す断面図である。
【図４】図３に示す切削具３５を回転軸３１から取り外した状態で示す図である。
【図５】図４の切削具３５を図の右側から見た図である。
【図６】本発明の回転切削装置の別の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の回転切削装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の回転切削装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  回転切削装置
１１  回転軸
１２  切削ブレード
１３ａ、１３ｂ  超音波振動子
１４ａ、１４ｂ  支持板
１５  切削具
１６ａ、１６ｂ  フランジ
１７ａ、１７ｂ  樹脂材料層
２０  回転切削装置
２１  回転軸
２２  切削ブレード
２３ａ、２３ｂ  超音波振動子
２５  切削具
２６ａ、２６ｂ  フランジ
３０  回転切削装置
３１  回転軸
３２  切削ブレード
３２ａ  円孔
３３  超音波振動子
３４  支持板
３５  切削具
３６ａ、３６ｂ  フランジ
３７ａ、３７ｂ  環状多孔質部材
３８  補強板
３９  電源
４１  ロータリートランス
４１ａ  電力供給手段
４１ｂ  電力受容手段
４２ａ  ステータコイル
４２ｂ  ロータコイル
４３ａ、４３ｂ  電気配線
４４ａ、４４ｂ  電気配線
４５ａ、４５ｂ  環状の支持部
４６  軸受
４７  電気配線
４８  棒状電極端子
５１ａ、５１ｂ  非空間部
５２ａ、５２ｂ  空気相空間
５２ｃ  空気相空間
５３ａ、５３ｂ  超音波反射面
６０  回転切削装置
６２  切削ブレード
６３ａ、６３ｂ  超音波振動子
６４ａ、６４ｂ  支持板
６５  切削具
７０  回転切削装置
７５  切削具
８０  回転切削装置
８２  切削ブレード
８５  切削具
９２ａ、９２ｂ  空気相空間
９３ａ、９３ｂ  超音波反射面
【図１】
0005335322.tif 000002
【図２】
0005335322.tif 000003
【図３】
0005335322.tif 000004
【図４】
0005335322.tif 000005
【図５】
0005335322.tif 000006
【図６】
0005335322.tif 000007
【図７】
0005335322.tif 000008
【図８】
0005335322.tif 000009