(57)【要約】      （修正有）【課題】  セラミックグリーンシート等の切断抵抗が大きなワークを、極薄平刃状の切断刃であっても刃曲りを防止しつつ高い精度で切断できるとともに、クラックを防止して歩留まりを高め生産性に優れた切断装置、およびそれに使用されるカッターホルダを提供する。【解決手段】  昇降動するカッターホルダ１０に平刃状の切断刃２０を取り付け、カッターホルダの固定ブロックに刃板取付ブロックを横方向に微振動可能に連接するとともに、カッターホルダに積層型圧電素子を内設し、圧電素子の一側面を固定ブロックの垂直壁に、他側面を刃板取付ブロックの垂直壁にそれぞれ接合させることにより、カッターホルダの下降動作と協働して圧電素子により切断刃２０に横方向の高速微振動を付与しながら切断動作させる。【選択図】    図１
2007083332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降動可能なラムに追従して昇降動するカッターホルダに平刃状の切断刃を取り付けた切断装置において、前記カッターホルダの固定ブロックに刃板取付ブロックを横方向へ微振動可能に構成するとともにカッターホルダに積層型圧電素子を水平状に内設し、その圧電素子の一側面を固定ブロックの垂直壁に接合させ、他側面を刃板取付ブロックの垂直壁に接合させて、前記カッターホルダの下降動作と協働して前記圧電素子により切断刃に横方向の高速微振動を付与しながら切断動作させることを特徴とする切断装置。
【請求項２】
上記刃板取付ブロックが、ラムに固定される前記固定ブロックの下位に横方向へ微変位可能な弾性変位部位を介して連接され、その固定ブロックの固定側垂直壁と刃板取付ブロックの可動側垂直壁との間に前記積層型圧電素子が配設されていることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項３】
上記積層型圧電素子がカッターホルダの略中央部に配置され、その両側に前記弾性変位部位がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２記載の切断装置。
【請求項４】
上記カッターホルダに刃板取付ブロックの変位量を検出するセンサーを設けていることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項５】
上記切断刃が、その刃先部を微細かつ滑らかな凸刃と凹刃で連続形成した波形切断刃であることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項６】
上記刃先部が、刃先位置に高低差を有する高い凸刃および低い凸刃と、それらの間に介在する深さ一定の凹刃とで連続させた波形であることを特徴とする請求項５記載の切断装置。
【請求項７】
横方向へ微変位可能な弾性変位部位を介し固定ブロックと刃板取付ブロックとを上下一体に連結することにより全体として略矩形状に構成し、その両ブロック間に素子収容空間を設け、そこに積層型圧電素子を与圧状態で横方向へ微伸縮可能に取り付け、前記刃板取付ブロックには、該ブロックと押え板とにより平刃状の切断刃を着脱可能に挟着固定するようにした切断装置用カッターホルダ。
【請求項８】
上記素子収容空間の両側にそれぞれ前記弾性変位部位が形成され、素子収容空間には、一側に固定ブロックの垂直壁を下向きに配置し、それに対向する他側に刃板取付ブロックの垂直壁を上向きに配置し、両垂直壁間に前記積層型圧電素子を水平状に配設して各端面を前記各垂直壁に接合したことを特徴とする請求項７記載の切断装置用カッターホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切断装置およびそれに使用される切断装置用カッターホルダに関し、さらに詳しくはセラミックグリーンシートやその積層体等の切断対象物を切断（フルカット）又は所要深さまで切り込む（ハーフカット）ために使用される切断装置であって、特に、切断刃の下降動作と同時に横方向の微振動を付与しながら切断動作させる切断装置およびカッターホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックグリーンシート又はその積層体は、インダクタやコンデンサ、集積回路用パッケージなどの製造過程において、平刃状の切断刃を備えた切断装置により格子状に切断されてチップ（セラチップ）を作製するが、その切断動作時の切断刃に横方向の微振動を付与する従来装置として特開平６−８１９５号公報（特許文献１）に開示の切断装置が知られている。
その特許文献１には、積層セラミックコンデンサの積層体をチップ状に切断する切断装置であって、切断刃１を挟持したカッターホルダ２に振動ブロック３を配設し、振動ブロック３に圧電アクチュエータ６を圧接させて配設し、切断時に圧電アクチュエータ６にて、振動ブロック３およびカッターホルダ２を介し切断刃１に横振動を加え、それにより、切断抵抗に対応できない不具合つまり切断刃の刃曲がりを防止することが記載されている。具体的には、昇降動可能なラムに相当する可動プレート４の下端に振動ブロック３が水平方向に摺動可能に支持され、その振動ブロック３の下部に、厚さ約０．２ｍｍの切断刃１が装着されたカッターホルダ２を取り付け、さらに、振動ブロック３の側方に外付けとして圧電アクチュエータ６が配設され、その圧電アクチュエータ６の先端を振動ブロック３に当接させた構造とし、前記圧電アクチュエータ６に交流電源から電圧を加えて切断刃１に振幅約＋１ｍｍの振動を与えるようにしたものである（符号はいずれも同文献中のものを援用した）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来装置は、その出願当時のセラミックグリーシートの材質、切断刃の厚さ（約０．２ｍｍ）を考慮する限りにおいては特許文献１に記載の課題が解決できることも想定される。
しかしながら、近時のセラミックグリーンシートの切断においては、該グリーンシートの組成改善により積層体が切断抵抗の大きな材料となっており、また、チップの微小化つまり縦横寸法が０．６ｍｍ×０．３ｍｍ、さらに０．４ｍｍ×０．２ｍｍといった微小のチップ切断も要請されていることに伴って切断刃がより極薄化、例えば、刃先部の最大刃厚が約２５μｍ〜５０μｍ（シャンク部の厚みが約０．４ｍｍ〜１ｍｍ）の切断刃を使用する必要がある。そのため、上記従来装置を使用することによっては、切断刃の刃曲りを必ずしも防止できないことが判明し、厳格な寸法精度が求められるチップの切断工程にあって、その高い切断精度の要請に応じ得られない不具合があった。
すなわち、セラミックグリーンシートの切断抵抗の増大、切断刃の極薄化に対応するには、振動出力形態（波形・振幅・周波数など）を制御して切断刃に大きな振動数（周波数）の高速微振動を付与する必要がある。しかし、上記従来装置は、振動アクチュエータを外付け構造とし、しかも振動ブロックを必須構成とすることから切断刃に振動を付与する振動駆動構造体が大型かつ重量化しており、そのために、切断刃に大きな振動数の高速微振動を加えることができないことが主要因と考えられる。また、前記振動駆動構造体の大型化により装置全体が大型化する不具合もあった。
【０００５】
一方、上記セラミックグリーンシートの切断工程においては、一枚のシートに対して多数の切断動作（フルカットまたはハーフカット）を反復し、それによりシートを格子状に切断して微小なチップを多数取りし、その後に焼成されるものである。そのため、切断工程において、クラックの発生を原因とするチップの欠け割れが歩留まりに大きく影響するが、前記のとおりチップの微小化に伴ってクラックが横へ流れるとチップの寸法不良や性能不良となって不良品となるので、高い歩留まりを担保するためには、各切断動作ごとでクラックの発生を防止することが要請される。しかしながら、上記従来装置においては、そのようなクラック発生の防止については特に配慮が施されてはいない。
【０００６】
本発明は、上記従来事情に鑑みて、振動を付与する振動駆動構造体を小型かつ軽量化することにより、近時のセラミックグリーンシートやその積層体等の切断対象物（以下、ワークという）のように、切断抵抗が大きな可撓性または脆性なワークであっても極薄平刃状の切断刃を用いて、切断刃の刃曲りを防止する切断加工を可能にして、切断精度に優れた切断装置を提供することを目的とする。
また、セラミックグリーンシートなどワークの組成に応じて振動出力形態を適正に制御するとともに切断刃の刃先部形状を改善することにより、切断刃がワークに及ぼす切断圧力を軽減するようにし、それにより各切断動作ごとにおけるクラックの発生を防止して歩留まりを高め生産性を向上させることを目的とする。
さらに、振動駆動源を内設してもなお小型化された汎用性・実用性のあるカッターホルダ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】
【０００７】
斯る本発明の切断装置およびカッターホルダは、振動発振源に積層型圧電素子を採用するとともに切断刃を取り付ける刃板取付ブロックに前記圧電素子を直接に接合すること、つまり積層型圧電素子を内設することにより切断刃に横方向の高速微振動を付与する直接駆動方式を採用したことを特徴とする。具体的には次のとおりである。
【０００８】
本発明の切断装置は、昇降動可能なラムに追従して昇降動するカッターホルダに平刃状の切断刃を取り付けた切断装置において、前記カッターホルダの固定ブロックに刃板取付ブロックを横方向へ微振動可能に構成するとともにカッターホルダに積層型圧電素子を水平状に内設し、その圧電素子の一側面を固定ブロックの垂直壁に接合させ、他側面を刃板取付ブロックの垂直壁に接合させて、前記カッターホルダの下降動作と協働して前記圧電素子により切断刃に横方向の高速微振動を付与しながら切断動作させることを特徴とする（請求項１）。
本発明によれば、カッターホルダの下降時に切断刃に横方向の微振動を付与することによって、ワークの切断抵抗を軽減することは従来装置と同様であるが、切断刃を取り付ける刃板取付ブロックのみを横方向へ可動状としたので、可動部分が著しく軽量化されて切断刃を高速で微振動させることができ、極薄切断刃を使用する場合であっても切断刃が刃曲がりを生じることなくワークを切断することができる。また、圧電素子の出力を制御することにより、刃厚に応じた振動数、振幅を適正に選定することができる。
なお、本発明において切断とは、フルカット、ハーフカットの両方を包含するものである。
【０００９】
上記積層型圧電素子を内設させる具体的構成として、上記刃板取付ブロックは、ラムに固定される前記固定ブロックの下位に横方向へ微変位可能な弾性変位部位を介して連接され、その固定ブロックの固定側垂直壁と刃板取付ブロックの可動側垂直壁との間に前記積層型圧電素子が配設されていることを特徴とし（請求項２）、さらに好ましくは、上記積層型圧電素子がカッターホルダの略中央部に配置され、その両側に前記弾性変位部位がそれぞれ形成されるようにする（請求項３）。
これにより、刃板取付ブロックだけが、弾性変位部位により横方向へ微振動可能であるとともに積層型圧電素子が固定ブロックと刃板取付ブロックとの間にコンパクトに収容される。なお、積層型圧電素子は、その積層長さに応じて振幅（伸び量）が増大するが、必要とする切断刃の振幅（ストローク）と横方向からの応力に対して脆弱な圧電素子の保護を考慮して、圧電素子を１個とするか、あるいは２個またはそれ以上を直列に連結して使用するかを選択すればよい。
【００１０】
また、切断精度を高めるためには、切断刃が設定される所定の振幅で微振動しながら切断動作をすることが重要であり、そのために、切断刃の振幅を検出するセンサー、具体的には、上記カッターホルダに刃板取付ブロックの変位量を検出するセンサーを設けていることを特徴とする（請求項４）。センサーには、磁歪センサー、圧電センサー、静電容量センサーなど何れを採用することも自由である。
そして、センサーにより刃板取付ブロックの変位量が設定値の範囲から外れた場合には、積層型圧電素子の出力を制御することにより修正・補正することもよいが、好ましくは、即座に警報信号を発して切断装置を停止させるようにする。それによれば、切断製品（チップ等）の歩留まりを高めるとともに切断刃およびカッターホルダを損傷から保護することができる。
【００１１】
上記各請求項において、切断刃はその刃先部（刃先縁）の形状として、従来の直線刃を使用するなど任意であるが、切断刃に横方向の微振動を付与することを考慮すると、切断性能を改善するために、切断刃が、その刃先部を微細かつ滑らかな凸刃と凹刃で連続形成した波形切断刃（波刃）を採用する（請求項５）。
その場合において、滑らかな凸刃と凹刃の形状はサインカーブであることが好ましく、また、微細とは、凸刃間および凹刃間のピッチが同一で、その凸刃間のピッチが約１ｍｍ以下、例えば０．５ｍｍ程度であり、凸刃の刃高さ（凹刃底から凸刃頂点までの高さ）が約３０〜６０μｍ、例えば５０μｍ程度をいう。
それによれば、切断刃の横方向への微振動時に凸刃が縦送り方向との合成ベクトルでワークに食い込むことにより切断力が増すので、直線刃のような横滑りによる刃先部の摩耗が少なく、しかもカッターホルダの下降動作に伴う切断圧力を必要以上に大きくする必要がなく、また、凸刃および凹刃を微細かつ滑らかな波形としたので、鋸刃（三角刃）のような切断角による局部的な切断圧力がかからず、したがって、切断時におけるクラックの発生が抑制される。
【００１２】
上記波形切断刃は、前記凸刃の刃高さを一様とするのではなく高低の段差を設けることが好ましく、具体的には、刃先部が、刃先位置に高低差を有する高い凸刃および低い凸刃と、それらの間に介在する深さ一定の凹刃とで連続させた波形にするとよい（請求項６）。
その場合において、低い凸刃の刃高さを高い凸刃の刃高さの１／２程度、例えば、前記例示で高い凸刃の刃高さを５０μｍとした場合に低い凸刃を２５μｍとする。
それにより、切断時におけるワークに及ぼす切断圧力が高低二段の凸刃により分散されるので、クラックの発生がより確実に防止される。
【００１３】
また、本発明のカッターホルダは、横方向へ微変位可能な弾性変位部位を介し固定ブロックと刃板取付ブロックとを上下一体に連結することにより全体として略矩形状に構成し、その両ブロック間に素子収容空間を設け、そこに積層型圧電素子を与圧状態で横方向へ微伸縮可能に取り付け、前記刃板取付ブロックには、該ブロックと押え板とにより平刃状の切断刃を着脱可能に挟着固定して構成される（請求項７）。
さらに具体的には、上記素子収容空間の両側にそれぞれ前記弾性変位部位が形成され、素子収容空間には、一側に固定ブロックの垂直壁を下向きに配置し、それに対向する他側に刃板取付ブロックの垂直壁を上向きに配置し、両垂直壁間に前記積層型圧電素子を水平状に配設して各端面を前記各垂直壁に接合したものである（請求項８）。
それによれば、切断刃の振動駆動源である積層型圧電素子および刃板取付ブロックをコンパクトに組み付けて機能性、取り扱い性に優れるとともに外段取りにより切断刃などの交換が可能な独立したホルダ構造が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１によれば、切断刃を横方向に微振動させる可動部分を刃板取付ブロックだけにして軽量化したので、切断刃の下降動作と協働して切断刃に高速微振動を付与することができ、また、積層型圧電素子を使用するので、切断刃の振動数、振幅を刃厚およびワークに応じて適正に選定することができる。したがって、ワークを所要寸法に切断することができる切断精度の高い切断装置が得られる。
また、請求項２および３によれば、上記切断刃の駆動源である積層型圧電素子をカッターホルダにコンパクトに内設することが可能であって、全体として小型化された切断装置を提供することができる。
そして、請求項４によれば、刃板取付ブロックの変位量を検出することにより切断動作が適正か否かを監視し、不良品の発生を未然に防止して切断装置の生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項５によれば、切断刃の刃先部を改善することにより、切断時におけるワークのクラック発生を抑制することができ、請求項６によれば、さらに確実にクラックの発生を防止し、従来装置に比べて、歩留まりを著しく高めて生産性を向上させることができる。
【００１６】
そして、請求項７および８によれば、上記切断装置に着脱可能であり、切断刃や積層型圧電素子の交換や保守点検のために外段取りが可能であって、しかもコンパクトにして機能性、取り扱い性に優れたカッターホルダを提供することができ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態をセラミックグリーンシートの積層体をワークとする切断装置について図面により説明すると、図１はその切断装置Ａの概要を示す斜視図、図２は要部の正面図、図３は同側面図を示す。
図１において、図示省略した機台上に、回転テーブル１を配設するとともにその両側に前後方向へ延びるＹ軸ガイドレール２，２を配置し、そのＹ軸ガイドレール２，２に脚部３ａ，３ａをスライド可能とした門型支持機体３を搭載する。支持機体３には、前面に上下方向へ延びるＺ軸ガイドレール４，４を備え、そのＺ軸ガイドレール４，４に沿って背部をスライド可能としたカッターラム５を配設するとともに該ラム５にカッターホルダ１０を着脱可能に取り付けて切断装置Ａを構成する。
【００１８】
回転テーブル１は、図示省略した駆動源により所定角度（９０度）を回転可能に設置され、上面には、表面にバキューム孔を開口した吸着テーブル６を一体的に取り付け、その吸着テーブル６上に切断するワークＷを載せて保持する作業テーブルである。
上記支持機体３には、カッターラム５の中央部上方に駆動源であるサーボモータＭ１を設置し、そのサーボモータＭ１により駆動される昇降軸７を前記カッターラム５に連結してカッターラム５を昇降動可能とし、また、支持機体３の背面下部には駆動源であるサーボモータＭ２を機台上に設置し、そのサーボモータＭ２により駆動されるＹ駆動軸８を前記支持機体３に連結してカッターラム５をＹ軸方向（前後方向）へ往復動可能としている。
カッターホルダ１０は、下半部に平刃状の切断刃１１を着脱可能に取り付け、その切断刃１１が回転テーブル１の前記吸着テーブル６の直上に位置するよう配置される。
【００１９】
したがって、カッターホルダ１０に取り付けた切断刃２０は、サーボモータＭ１により昇降動するカッターラム５に追従して吸着テーブル６上を昇降動し、その下降時にワークＷを切断するとともに一回の切断動作ごとにサーボモータＭ２によりＹ軸方向へ所定寸法だけ移動しながら切断動作を繰り返し、回転テーブル１が９０度回転した後も同様の切断動作をしてワークＷを格子状に切断する。
なお、上記切断装置Ａにおいて、駆動源としてサーボモータＭ１，Ｍ２を使用した場合を説明したが、それに限定されるものではなく、リニアモータ、エアーシリンダ、油圧サーボモータなど他の駆動方式を採用することも任意であり、また、支持機体３の具体的構造や移動方式、特に、支持機体３をＹ軸方向へ移動させることに代えて、回転テーブル１をＹ軸方向へ移動させてもよいことは勿論である。
【００２０】
次に、上記カッターホルダ１０の詳細について図２〜図６により説明する。
カッターホルダ１０は、金属製、例えばアルミニューム又はステンレス鋼、あるいはジュラルミンやチタン製とし、全体として略矩形状を呈するが、撓み変形するバネ性部位（弾性変位部位）１１，１１を介して連結された上半部の固定ブロック１０ａと下半部の刃板取付ブロック１０ｂとに二分された形状とする。
詳しくは、カッターホルダ１０は、両ブロック１０ａ，１０ｂの中央部分に両ブロックにわたる略矩形状の空洞を形成して素子収容空間１２とし、その両側にそれぞれバネ性部位１１，１１を形成する。その各バネ性部位１１は、両ブロックへ連結する複数本（図では各側３本）のリブを切り出し形成するとともに該リブの上下各端を薄肉なバネ部１１ａとし、刃板取付ブロック１０ｂに力がかかったときに前記バネ部１１ａの撓みにより刃板取付ブロック１０ｂが横方向へ微変位、詳しくはバネ性部位１１，１１が微小に揺動することによる微変位をするようにしている。
また、両ブロック１０ａ，１０ｂの左右両側辺も間隙１３，１３を介して離間させた形状であるが、固定ブロック１０ａの左右両側辺には、ナイロンやジュラコンなど耐摩耗性を有する保護ピース１４を嵌入し、その底面を刃板取付ブロック１０ｂの上面に当接させた状態とする。この保護ピース１４により前記バネ部１１ａに過度な負荷がかかることを抑制してバネ性部位１１の挫屈を防止するものである。なお、保護ピース１４の上面には押えネジ１４ａを取り付けて保護ピース１４を支持するとともに刃板取付ブロック１０ｂへの押し付けを調整可能にする。
【００２１】
刃板取付ブロック１０ｂは、その下半部前面を全幅にわたり切除した形状にして取付面１５を形成し、その取付面１５に切断刃２０を取り付けるようにする。切断刃２０の取り付けは、前記取付面１５の上端部に設けた段差１５ａに切断刃２０の上端面２０ａを偏芯ボルト１６により押し上げ密着させ、前面に押え板１７を押し当て、取付面１５にボルト１８で締め付けることで取付面１５と押え板１７で切断刃２０を挟着固定する。押さえ板１７は、その上端に設けた突起１７ａが刃板取付ブロック１０ｂに形成した溝１５ｂに係合して落下が防止される（図３（ｂ）参照）。
前記偏芯ボルト１６は、押え板１７に開口した窓孔１９から操作できるようにし、押え板１７を取り付けた後でもボルト１８を緩め、偏芯ボルト１６を操作して切断刃２０を前記段差１５aに密着できるようにしている。
【００２２】
また、刃板取付ブロック１０ｂ及び押え板１７には、その略全幅に渉るヒータ２１ａ,２１ｂを配設して切断刃２０を加熱するようにする。
切断刃２０は、炭化タングステン−コバルト系などの超硬合金製とし、さらに好ましくは、表面に硬質被服層を形成したものを使用する。好ましい刃寸法を例示すれば、シャンク部の厚みが０．４〜１ｍｍ、刃先部の最大刃厚が２５〜５０μｍ、刃先角が１５〜２０度、刃渡りが２０〜２５ｃｍのものを使用する。これらの寸法以外の場合には刃板取付ブロック１０ｂを大小用意して対応する。
なお、上記切断刃２０は刃先部が全長にわたり平坦な直線刃の場合を例示している。
【００２３】
上記カッターホルダ１０は、その背面を前記カッターラム５の下半部に押し当て位置決めして、固定ブロック１０ａを数本のボルト２２によりカッターラム５に止着して着脱可能に組み付ける（図３参照）。
したがって、カッターホルダ１０は、バネ性部位１１，１１が撓み変形する弾性変位によって刃板取付ブロック１０ｂが横方向へ微振動可能である。
なお、上記バネ性部位１１は、カッターホルダ１０とは別体のバネ部材を上下両ブロック１０ａ，１０ｂ間に介在させて連結するなど、刃板取付ブロック１０ｂを固定ブロック１０ａに対して横方向へ弾性的に微振動可能に連結するものであれば、その形状・構造に限定されるものではない。
【００２４】
そして、上記カッターホルダ１０は、前記素子収容空間１２内に２個の積層型圧電素子２３ａ，２３ｂを直列に連接して配設する。
具体的には、素子収容空間１２の一側端（図では左端）に固定ブロック１０ａから一体に延びる下向きの垂直壁２４を形成するとともに他側端（図では右端）に刃板取付ブロック１０ｂから一体に延びる上向きの垂直壁２５を形成し、その垂直壁２４の内側には、該壁との間で略Ｈ型の緩衝構造となる受盤２４ａを一体に形成し、同様に、垂直壁２５の内側には、該壁との間で略Ｈ型の緩衝構造となる受盤２５ａを一体に形成して、両受盤２４ａ，２５ａ間に積層型圧電素子２３ａ，２３ｂを配設する。
上記各垂直壁２４，２５は、素子収容空間１２の左右両側壁を構成するものであるが、その垂直壁２４，２５の外側面を略傾斜面とし、それらの各外側に微小間隙を介し対向して他方のブロック１０ｂ，１０ａから一体に延びる補助壁２６，２７を形成する。すなわち、垂直壁２４の外側には、刃板取付ブロック１０ｂの補助壁２６を上向きに突出させ、垂直壁２５の外側に固定ブロック１０ａの補助壁２７を下向きに突出させる。そして、その微小間隙を介して対向する垂直壁２４と補助壁２６、垂直壁２５と補助壁２７の対向位置に間隙の変位量を検出する磁歪センサー２８を設ける。
【００２５】
上記圧電素子２３ａ，２３ｂは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とする圧電材料と内部電極を交互に積み重ねた積層型であって、電圧を印加することにより積層方向（長手方向）に微伸縮動するので、振動発振源として横方向に微振動する変位が得られるものであり、本発明では、狭いカッターホルダ１０に内設されて前記刃板取付ブロック１０ｂの垂直壁２５に向け集中的に出力するように長方体形状のものを使用する。
この圧電素子２３ａ，２３ｂは、素子収容空間１２に取り付けるため、各外側面を固定ブロック１０ａの受盤２４ａ、刃板取付ブロック１０ｂの受盤２５ｂにそれぞれ接着等により固定するが、圧電素子２３ａ，２３ｂ間には緩衝材２９をそれぞれ接着して介在させる（図５参照）。
【００２６】
緩衝材２９は、アルミニュームやジュラルミン又は強化プラスチック材など非磁性材で形成したＨ型盤であり、その中心に形成された溝部の撓みにより圧電素子２３ａ，２３ｂにかかる曲げ応力を緩衝する。また、図５により明らかなように、緩衝材２９は、同じくＨ型である前記受盤２４ａ，２５ａに対してその向きを９０度ずらした状態、すなわち溝部の向きを９０度違え配置して緩衝方向に位相差を設ける。それにより、刃板取付ブロック１０ｂの微振動時に圧電素子２３ａ，２３ｂにかかる横方向の応力を緩衝して、圧電素子２３ａ，２３ｂが同じ方向にずれて生じる横ずれ（横捩れ）を防止するようにする。
受盤２４ａ，２５ａおよび緩衝材２９の各面、すなわち圧電素子２３ａ，２３ｂが接合する面には、それぞれ微細な溝３０を形成している（図５参照）。それによって、圧電素子２３ａ，２３ｂを受盤２４ａ，２５ａ、緩衝材２９に接着する際に、余分な接着剤が溝３０から排出するようにし、それらに確実に接着させる。
【００２７】
上記圧電素子２３ａ，２３ｂは、その伸縮時には一側端の垂直壁２４が固定側であるため、可動側である垂直壁２５を押動して進退往復動作を繰り返すことにより刃板取付ブロック１０ｂを横方向（図２の右方向）へ微振動させる。
この圧電素子２３ａ，２３ｂは、伸縮動作における伸長した後の収縮側の復元力が弱いので、カッターホルダ１０のバネ性部位１１に弾性復元力を残した状態、つまり圧電素子２３ａ，２３ｂに圧縮をかけた与圧状態にして素子収容空間１２に収容する。
詳しくは、図２および図６に示すように、刃板取付ブロック１０ｂの一側部（図２の右側）に段部３１        ａを有する係合孔３１を開口し、固定ブロック１０ａの右側面に抑え板３２をボルト止めして着脱可能に取り付け、抑え板３２の下部には前記係合孔３１に挿入される支持ピン３２ａを突設して該ピン３２ａに与圧バネ（皿バネ）３３を伸縮自在に装着し、その与圧バネ３３の内端を係合孔３１の前記段部３１ａに押圧させた状態で抑え板３２を固定する。それにより、刃板取付ブロック１０ｂを介してバネ性部位１１が与圧バネ３３の弾力で押圧されるので、圧電素子２３ａ，２３ｂに圧縮がかかった状態となるものである。
【００２８】
上記磁歪センサー２８は、前記圧電素子２３ａ，２３ｂの作動に伴い弾性変位する垂直壁２４と補助壁２６との間、垂直壁２５と補助壁２７との間の空隙の変位量を検出することによりバネ性部位１１の変位量を検出するもの、つまり刃板取付ブロック１０ｂの微振動時における振幅、結果として後述する積層型圧電素子の振幅を検出するものであり、また、配線の断線その他の原因により２個の圧電素子２３ａ，２３ｂが、作動不能を検出したとき瞬時に破損防止の対策ができる。
なお、この磁歪センサー２８は、バネ性部位１１の横方向の変位量を検出可能であれば、特に取り付け位置に限定されるものではなく、また、磁歪センサーに代えて、静電容量センサーなど他種のセンサーを用いることも自由であり、さらに、この磁歪センサー２８は必ずしも両側に設ける必要はなく、いずれか一方のみとすることもよい。
【００２９】
而して、上記切断装置Ａは、サーボモータＭ１によりカッターラム５と共にカッターホルダ１０が吸着テーブル６上を下降し、切断刃２０がワークＷに接触するタイミングで、積層型圧電素子２３ａ，２３ｂの作動により切断刃２０が横方向へ数μｍから百数十μｍの設定振幅で高速微振動するので、そのカッターホルダ１０の下降動作と切断刃２０の微振動との協働により切断動作をする。その切断動作においては、例えば、８KHzから１５KHz以上の不可聴領域の高速微振動まで発生させることができ、共振による過剰な振幅や耳障りな音域を避けて最適な振動数と振幅を自在に設定できる。
詳しくは、カッターホルダ１０がサーボモータＭ１に設定された定量または可変な送り量で下降しながら切断刃２０が横方向に高速で微振動しつつワークＷを切断し、カッターホルダ１０が上昇したところで、サーボモータＭ２によりカッターラム５をＹ軸方向へ定寸送りした後に再びカッターホルダ１０が下降しながら前記切断動作をし、その切断動作をＹ軸方向の終端まで繰り返し、その後に、回転テーブル１を９０度回転させた状態で再度前記と同様の切断動作を反復することによってワークＷを格子状に切断して微小な（例えば、縦横寸法０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）チップを作製する。
【００３０】
したがって、上記切断装置Ａによれば、上記切断刃２０に微振動を付与することによる摩擦熱で発熱し、ワークＷの組成粒子やバインダーが移動しやすくなって脆性の高い素材の切断抵抗を軽減させるばかりでなく、軽量化された刃板取付ブロック１０ｂにより切断刃２０を高速で微振動させるので、切断動作中における刃曲がりが発生せず微小なチップの寸法精度を高めることができるとともに刃曲がりに伴うクラックの発生を抑制することができ、併せて、切断刃にかかる負荷が高速微振動により減少するので切断刃の摩耗を軽減できる。
なお、上記切断刃２０に微振動を付与することに加えて、刃板取付ブロック１０ｂおよび押え板１７に設けたヒータ２１ａ,２１ｂにより切断刃２０を介してワークＷを加熱するので、ワークＷの切断抵抗をさらに軽減して切断性を高めている。
【００３１】
そして、上記カッターホルダ１０によれば、積層型圧電素子２３ａ，２３ｂを内蔵するもコンパクトなホルダ構造である。
【００３２】
図７は、上記積層型圧電素子２３ａ，２３ｂの駆動システムを説明するブロック図であり、図中の符号３４は圧電素子２３ａ，２３ｂに配線された出力制御装置、同３５は前記磁歪センサー２８に配線された振幅検出回路である。
出力制御装置３４は、圧電素子２３ａ，２３ｂを微伸縮動させるために駆動電圧をかける出力信号（波形・周波数・振幅）を制御するものであり、その波形として図８に例示するいずれの態様も使用することができるが、セラミックグリーンシートのような可撓性を有する脆性素材のワークを切断する場合には同図（ｂ）の波形、あるいは（ｄ）の波形の頂部を湾曲状に変形するなどの変更を加えて使用することが好適である。周波数は、切断刃に高速微振動を付与することから、好ましくは８〜１５KHz又はそれ以上の不可聴領域とし、振幅（切断刃の振動ストローク）は、サーボモータＭ１の下降送り１０μｍに対して５０〜１５０μｍ、好ましくは１００μｍである。
【００３３】
振幅検出回路３５は、前記磁歪センサー２８により垂直壁２４と補助壁２６との間、垂直壁２５と補助壁２７との間の間隙の変位量とした圧電素子２３ａ，２３ｂの振幅を検出する回路であり、その検出値が出力制御装置３４にフィードバックされる。出力制御装置３４は、磁歪センサー２８からフィードバックされる検出データを予め入力されている設定データと比較し、その比較値が許容範囲にあるかどうか判定する。
そして、比較値が許容範囲内であれば切断動作を続行するが、比較値が許容範囲から外れた場合、すなわち圧電素子２３ａ，２３ｂの振幅が過大または過小な場合には、警報信号を出力して警報ランプ等を点灯させ、あるいはそれと共にカッターラム５を上昇させた後に切断装置Ａを停止させるようにする。それにより、切断動作が中断されるので不良品の発生を未然に防止して歩留まりを向上させ、また、切断刃２０の損傷を防止することができる。なお、切断装置Ａを停止することに代えて、出力制御装置３４において出力信号を変更することにより、検出データが設定データに自動補正されるようにしてもよいことは勿論である。
【００３４】
次に、直線刃である前記切断刃２０に代えた他の実施形態を説明する。
図９および図１０は波形切断刃４０を示す。
切断刃４０は、その刃先部４０ａを微細かつ滑らかな凸刃４１と凹刃４２で連続形成した波刃としたものである。凸刃４１と凹刃４２との連続形状は、先尖り状の鋸刃または三角刃ではなく図１０に拡大して示すように、滑らかなサインカーブを描くような形状にして、凸部（山部）および凹部（谷部）の各刃面をいずれもＲ形とする。この切断刃４０の具体的な刃先寸法を例示すると、刃間ピッチＰ１が０．５ｍｍ、刃高さＨ１が５０μｍである。
この切断刃４０を使用して前記切断動作をすれば、切断刃４０が横方向へ微振動するときにＲ形凸刃４１がワークＷ面を摺動するが、単にワークＷ面を滑るだけでないので摩耗が少ないとともに適度の食い込みを生じて切断し、しかも、切断刃の縦送りによってもＲ形凸刃４１およびＲ形凹刃４２であるので、ワークＷに局部的な切断圧力がかからず、したがって、切断時におけるワークＷのクラック発生を抑制することができる。
【００３５】
図１１〜図１３は前記切断刃４０をさらに改善した切断刃５０を示す。
切断刃５０は、その刃先部５０ａを微細かつ滑らかなＲ形凸刃とＲ形凹刃で連続形成した波形切断刃であることは前記切断刃４０と同様であるが、その凸刃を高い凸刃５１ａと低い凸刃５１ｂの二段にするとともにそれらを１個おきに配置し、それらの間に形成される凹刃５２の深さを一定としたものである。この切断刃５０の具体的な刃先寸法を例示すれば、刃間ピッチＰ２が０．５ｍｍ、凸刃５１ａの刃高さＨ２が５０μｍ、凸刃５１ｂの刃高さＨ３が２５μｍである。
また、凸刃５１ａ，５１ｂを高低二段としたことに伴い、両凸刃５１ａ，５１ｂの刃厚が変化、すなわち、図１２（Ａ）（Ｂ）および図１４から知れるように低い凸刃５１ｂの刃厚が高い凸刃５１ａの刃厚よりも薄くなる。そして、凸刃５１ａ，５１ｂおよび凹刃５２の刃厚の関係は、それらの刃厚をＴ２，Ｔ３，Ｔ４とすると（便宜上、最大厚さの部分を示す）、Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４である（図１４参照）。
【００３６】
この切断刃５０を使用した前記切断動作の工程１ストローク（微振動の一往復動作）を例示すれば図１５のとおりであり、それから知れるように、凸刃５１ａと凸刃５１ｂがワークＷに対して異なる高低位置で微振動による切断動作をするので、ワークＷにかかる切断圧力が二箇所にて分散される。したがって、切断刃４０の場合に比べて、切断圧力を軽減することができるので、ワークＷのクラック発生をより確実に防止することができる。そして、切断圧力を軽減できることは、換言すれば切断刃５０の縦送り速度を速くすることができるので、切断作業性を高めることもできる。
また、上記のとおり低い凸刃５１ｂの刃厚Ｔ３が凸刃５１ａより薄くなることにより、切断角が小さくなってクラック発生の要因をさらに減少させるだけでなく、セラミックグリーンシートのように粘性のあるバインダー等を含むワークの場合でも、横方向の微振動時において、ワークの切断側面と接触するのは全凸刃の半分に相当する凸刃５１ａだけとなり、切断刃全体としてのワークＷとの粘着性を減少させるので切断性を高めることができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態においては、切断対象のワークがセラミックグリーンシートの場合について説明したが、本発明の切断装置は、高硬度で高い靭性または脆性を有して切断抵抗の大きい切断対象物であれば、セラミックグリーンシートに限定されずに適用できるものである。
また、上記実施の形態において、振動駆動源である積層型圧電素子は、２個を直列に連結して使用する場合を説明したが、略同一長さの１個の圧電素子を内設することもよく、あるいは３個以上を連結することも任意である。
また、上記実施の形態において、カッターホルダは、カッターラムの下降時に切断動作をする切断装置に組み付けた場合を説明したが、カッターラムの上昇時に切断動作をする切断装置、すなわちワークを下面から切断（フルカット、ハーフカット）する切断装置にも適用可能であり、さらには、二つのカッターホルダを組み合わせてワークを上下からハーフカットする切断装置に適用することも可能であり、切断に伴うクラック発生を確実に制御できるから焼成後の分割で欠けによる不良品とする事がない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明切断装置の概要を示す斜視図である。
【図２】切断装置の一部切欠せる正面図である。
【図３】（ａ）は図２の一部切欠せる側面図、（ｂ）はその一部切欠せる部分拡大図である。
【図４】本発明カッターホルダの一部切欠せる斜視図である。
【図５】積層型圧電素子の取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】カッターホルダの一側（右側）部分を拡大した一部切欠せる正面図である。
【図７】積層型圧電素子の駆動システムを示すブロック図である。
【図８】圧電素子にかける出力波形の例示である。
【図９】切断刃の他の実施形態を示す正面図である。
【図１０】図９におけるＸ部分の拡大図である
【図１１】切断刃のさらに他の実施形態であって、要部（図９のＸ部分と同様）の拡大図である。
【図１２】図１１の底面図であって、（Ａ）は図１１中の（Ａ）−（Ａ）線に沿う断面図、（Ｂ）は同（Ｂ）−（Ｂ）線に沿う断面図、（Ｃ）は同（Ｃ）−（Ｃ）線に沿う断面図、（Ｄ）は同（Ｄ）−（Ｄ）線に沿う底面図である。
【図１３】図１１の側面端面図であって、（Ｅ）は図１１中の（Ｅ）−（Ｅ）線に沿う端面図、（Ｆ）は同（Ｆ）−（Ｆ）線に沿う端面図、（Ｇ）は同（Ｇ）−（Ｇ）線に沿う端面図である。
【図１４】図１１の（Ｇ）−（Ｇ）線に沿う断面図（ハッチング省略）である。
【図１５】図１１の切断刃を使用した場合における切断動作説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ：切断装置                Ｗ：ワーク                ５：カッターラム
１０：カッターホルダ      １０ａ：固定ブロック      １０ｂ：刃板取付ブロック
１１：バネ性部位（弾性変位部位）                    １１ａ：バネ部
１２：素子収容空間          １５：取付面              １７：押え板
２０：切断刃                                ２３ａ，２３ｂ：積層型圧電素子
２５：垂直壁                ２７：垂直壁              ２８：磁歪センサー
３３：与圧バネ              ４０：切断刃            ４０ａ：刃先部
４１：凸刃                  ４２：凹刃
５０：切断刃              ５０ａ：刃先部            ５１ａ：高い凸刃
５１ｂ：低い凸刃            ５２：凹刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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