JPH11198131A - 水晶の切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人工水晶からランバード人工水晶を切り出す
際の歩留まりを上げる。 【解決手段】 ベース１７上に、Ｙ軸に沿って移動可能
な水平移動台１８とＺ軸に沿って移動可能な鉛直移動台
１９とを設け、鉛直移動台１９にＹＺ平面と平行なダイ
ヤモンドカッタ３０を等間隔に設ける一方、結晶軸のＹ
Ｚ平面がダイヤモンドカッタ３０と平行になるようにＹ
軸及びＺ軸を中心として人工水晶を回動させうる保持手
段２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同時に複数の水晶片
を切り出す水晶の切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ランバード人工水晶の構成を図５に示
す。このランバード人工水晶１は、人工水晶の素材をラ
ンバード加工することによって得た図６の人工水晶２で
あって取り決めによって決定されたランバード人工水晶
１の各結晶軸の方向の寸法Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁よりも大きな
寸法Ｘ，Ｙ，Ｚのものをダイヤモンドツールを用いてＸ
方向へ複数分割して研削することで得られる。通常は、
ランバード人工水晶１は、図６の斜線を施した結晶領域
から切り出されることが多い。

【０００３】人工水晶からランバード人工水晶を作るま
でのランバード工程のフローチャートを図７に示す。図
７（ａ）に示すように、図６に示したのと同様にして人
工水晶２の結晶軸方向Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が定められる。そし
て、図７（ｂ）に示すようにＺ軸と直角な両方のＺ面２
ａが、モータ５によって駆動されるダイヤモンド砥石６
により研削される。その後、帯状のダイヤモンド切断刃
７や丸のこ状のダイヤモンドカッタにより、人工水晶２
のＸ軸方向へ複数の切り込みが入れられ、人工水晶２が
分割されて複数の人工水晶片３が形成される。次に、Ｘ
線カット面測定器により、結晶軸のＸ軸と直角に近い面
が結晶軸のＸ軸と高精度に直角なＸ面から偏差している
量を計測し、図７（ｄ）に示すようにテーブル面が傾斜
可能な傾斜テーブル８に人工水晶片３を保持する。そし
て、偏差量だけ傾斜テーブル８を傾けて回転台９上に載
せ、モータ１０により回転台９を回す。モータ１２によ
りダイヤ砥石１１が回転することから、人工水晶片３の
基準面の研削が行われる。最後に、図７（ｅ）に示すよ
うに人工水晶片３の基準面を回転台９に当接させて、ダ
イヤ砥石１１により基準面と反対側の面を所定の厚さま
で研削すると、図７（ｆ）に示すようにランバード人工
水晶４ができ上がる。

【０００４】ここで、傾斜テーブル８以外は、市販の汎
用設備を使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図７（ｄ）
に示すように人工水晶片３に一旦、角度保証された基準
面を作成しなければならず、合理化の妨げとなる。ま
た、図８（ａ）に示すように人工水晶２から３〜６本の
人工水晶片を切り出す際に、ランバード人工水晶の所定
寸法に対して加工機の加工精度に基づく余裕切断代１４
や削り代が複数倍必要になり歩留まり低下の原因になっ
ている。更に、図７（ｃ）の切り出しの段取りとして図
８のように当て板１５に人工水晶２を仮接着し、切断後
には剥離するという２つの作業が必要になる。

【０００６】そこで本発明は、斯る課題を解決した水晶
の切断装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】斯る目的を達成するため
の本発明の構成は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸からなる空間に、Ｙ軸
方向へ移動可能な第一移動台を設け、当該第一移動台上
にはＺ軸方向へ移動可能な第二移動台を設け、当該第二
移動台上には切断手段を設ける一方、当該切断手段と対
応する位置には水晶を保持する保持手段を設け、前記切
断手段は、ＹＺ面と略平行な切断刃を略等間隔に複数設
け、夫々の切断刃を駆動手段に連動連結し、前記保持手
段は、前記切断刃どうしの間隔と同一の間隔でスリット
を形成した受け部材と、スリットと対応する位置に溝が
形成されるとともに水晶を受け部材へ押圧して固定する
押え部材とでホルダを構成し、ホルダをＺ軸を中心とし
て回動させるための第一回動手段と、Ｙ軸を中心として
回動させるための第二回動手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による水晶の切断装
置の実施の形態を説明する。

【０００９】本発明による水晶の切断装置の斜視図を図
１に示す。水晶の切断装置は、ベース１７と、第一移動
台としての水平移動台１８と、第二移動台としての鉛直
移動台１９と、切断手段２０と、保持手段２１とで構成
されている。

【００１０】水平移動台１８は、図示しないガイドレー
ルに沿って水平方向（Ｙ軸方向）へ移動自在にベース１
７上に設けられている。そして、ベース１７に回転自在
に送りねじ２２が設けられるとともに送りねじ２２にモ
ータ２３が連動連結される一方、水平移動台１８の下部
に固着された図示しないナット材が送りねじ２２に螺合
されている。

【００１１】鉛直移動台１９は、図示しないガイドレー
ルに沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）へ移動自在に水平移動
台１８の側面に設けられている。そして、鉛直移動台１
９には鉛直方向へ長い送りねじ２４の下端が固着される
一方、鉛直方向への移動が拘束されて回転自在なプーリ
２５がベルト２６，プーリ２７を介してモータ２８に連
動連結され、プーリ２５の中央に形成されためねじに送
りねじ２４が螺合されている。

【００１２】次に、切断手段２０について説明する。送
りねじ２２と直角な水平方向（Ｘ軸方向）へ沿って長い
回転軸２９が図示しない軸受を介して回転自在に支持さ
れ、その両端には切断刃としての本実施例ではダイヤモ
ンドカッタ３０が固着されている。ダイヤモンドカッタ
３０は本実施例では３枚ずつ設けられ、隣合うダイヤモ
ンドカッタ３０どうしの間隔は、切断しようとする人工
水晶の幅寸法よりも少し大きく設定されている。そし
て、回転軸２９は、一対のプーリ３１，３２とベルト３
３とを介してモータ３４に連動連結されている。

【００１３】最後に保持手段２１について説明する。図
２に示すように、基板３５の上には鉛直軸Ｚを中心とし
て回動しうる状態で回動台３６が設けられ、回動台３６
を回すために図示しないハンドルが設けられている。ま
た、回動台３６上には水平軸Ｙを中心として回動しうる
傾斜台３７が設けられると共に傾斜台３７を回すために
図示しないハンドルが設けられ、傾斜台３７上にホルダ
３８が固定されている。ホルダ３８は、支持台３９と受
け部材４０と押え部材４２とで構成されている。受け部
材４０は、ＹＺ面で受け部材４０を切断した断面形状が
略Ｕ字形であり、支持台３９と受け部材４０との間に人
工水晶４１を挿入できるようになっている。

【００１４】挿入した人工水晶４１を受け部材４０へ押
圧して固定するために押え部材４２が設けられ、押え部
材４２を上方へ押圧するために支持台３９の中央部には
シリンダ４３が埋設され、そのロッドが押え部材４２に
結合されている。そして、挿入した人工水晶４１のＸ方
向での位置決めを行うために、図２（ｂ）に示すように
Ｌ字形に曲げた２本の位置決めピン４４の下端が支持台
３９の側面に固着されている。

【００１５】ホルダ３８に固定された人工水晶４１を切
断するためのダイヤモンドカッタ３０が人工水晶４１以
外のものを切断しないようにするため、受け部材４０に
はダイヤモンドカッタ３０の間隔と同一の間隔で３本の
スリット４５が形成され、押え部材４２には同様にして
逃がし溝４６が形成されている。受け部材４０及び押え
部材４２は、ダイヤモンドカッタ３０が当たっても衝撃
が生じないように樹脂によって形成されている。

【００１６】次に、斯る水晶の切断装置の作用を説明す
る。人工水晶４１には、予めＺ軸に対して直角に近い面
４１ａと、Ｘ軸に対して直角に近い面４１ｂとを、相互
に直角となるように加工しておく。次に、図示しないＸ
線カット面測定器を用い人工水晶４１の結晶軸における
Ｚ軸に対して高精度に直角なＺ面と面４１ａとのズレ角
度θ₁と、Ｘ軸に対して高精度に直角なＸ面と面４１ｂ
とのズレ角度θ₂とを測定し、記録しておく。

【００１７】その後に、受け部材４０と押え部材４２と
の間へ人工水晶４１を挿入して面４１ｂを位置決めピン
４４に当接させたのちに、シリンダ４３を作用させて押
え部材４２を上昇させ、人工水晶４１をホルダ３８内に
固定する。

【００１８】このあと、人工水晶４１における結晶軸の
ＹＺ面がダイヤモンドカッタ３０の面と平行になるよう
に人工水晶４１をＹＺ面を構成するＹ軸，Ｚ軸を中心と
して回動させる。

【００１９】まず、図３に示すように、図示しないハン
ドルを回すことにより、回動台３６に対して傾斜台３７
を予め測定したズレ角度θ₁だけＹ軸を中心として時計
方向へ回動させる。これにより、結晶格子を描いた図３
からわかるように、人工水晶４１における結晶軸のＺ軸
とダイヤモンドカッタ３０とが平行になる。次に、図２
において、図示しないハンドルを回すことにより、基板
３５に対して回動台３６を予め測定したズレ角度θ₂だ
けＺ軸を中心として回動させる。これにより、人工水晶
４１における結晶軸のＹ軸とダイヤモンドカッタ３０と
が平行になる。上記の２回の操作により、ダイヤモンド
カッタ３０は、人工水晶４１における結晶軸のＹ軸及び
Ｚ軸つまりはＹＺ面と平行になる。

【００２０】以上のようにして、保持手段２１による人
工水晶４１の固定と角度調整が終了し、人工水晶４１の
結晶軸のＹＺ面がダイヤモンドカッタ３０と平行になっ
たら、モータ３４を回転させることにより、ダイヤモン
ドカッタ３０を回転させる。ダイヤモンドカッタ３０の
回転数は毎分１００回転位とする。そして、モータ２８
を回転させることにより鉛直移動台１９を昇降させてダ
イヤモンドカッタ３０の高さを決定し、その後はモータ
２３を回転させることによって水平移動台１８と共にダ
イヤモンドカッタ３０をＹ軸に沿って移動させる。

【００２１】すると、３枚のダイヤモンドカッタ３０が
ＹＺ面と平行に人工水晶４１を切断し、同時に複数の人
工水晶片ができ上がる。このとき、ダイヤモンドカッタ
３０は、スリット４５，逃がし溝４６の内部へ入り込む
ので、受け部材４０や押え部材４２と干渉することはな
い。人工水晶４１の切断が終了したら、押え部材４２を
下げて人工水晶片を取り出す。

【００２２】水晶の切断装置を用いて切断して得られる
ランバード人工水晶のＸ軸と直角なＸ面の角度偏差分布
を、標準カット面により角度校正されたＸ線カット面測
定器を用いて調べた結果を図４（ａ），（ｂ）に示す。
図４（ａ），（ｂ）からわかるように、本装置では、Ｘ
面での切断に対するＸ，Ｙ軸回転角度偏差（角度精度）
は平均で２〜３分を保証し、この値はＪＩＳ規格の１５
分よりも十分に小さく、品質の安定した水晶振動子が得
られたことになる。

【００２３】なお、本実施の形態では切断刃としてダイ
ヤモンドカッタを使用したが、図７（ｃ）に示した帯状
のカッタを用いてもよい。また、回転軸２９の一方側に
のみ切断刃及び保持手段を設けるようにしてもよい。更
に、本実施の形態では水晶の切断装置を用いて人工水晶
を切断したが、天然の水晶の切断にも用いることができ
るのは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項１
に係る水晶の切断装置によれば水晶を結晶軸のＹ軸及び
Ｚ軸を中心として回動させることにより、結晶軸のＹＺ
面を切断刃の面と平行にして、複数の切断刃により水晶
を切断するので、従来のように加工基準面を特定の治具
を用いて予め加工する必要がなく、効率的にかつ高精度
に結晶軸角度が保証される。

【００２５】また、切断手段は、切断刃を略等間隔に複
数設けたので、同時に多数個の水晶片を切り出すことが
できる。

【００２６】更に、保持手段は、受け部材と押え部材と
の間に水晶を挾んで保持するので、従来のように当て板
に水晶を接着したり剥離したりする必要がなく、多くの
時間と労力とが節約できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水晶の切断装置の実施の形態を示
す斜視図。

【図２】本発明による水晶の切断装置の実施の形態にお
ける保持手段に係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面
図。

【図３】本発明による水晶の切断装置の実施の形態にお
ける作用説明図。

【図４】本発明による水晶の切断装置の実施の形態で切
断した人工水晶片を検査した結果を示すグラフ。

【図５】ランバード人工水晶に係り、（ａ）は正面図、
（ｂ）は右側面図。

【図６】人工水晶に係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ矢視図。

【図７】ランバード人工水晶を作るためのフローチャー
ト図。

【図８】当て板に人工水晶を接着した状態に係り、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。

【符号の説明】

１８…水平移動台 １９…鉛直移動台 ２０…切断手段 ３０…ダイヤモンドカッタ ３４…モータ ３６…回動台 ３７…傾斜台 ３８…ホルダ ３９…支持台 ４０…受け部材 ４１…人工水晶 ４２…押え部材 ４５…スリット ４６…逃がし溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ，Ｙ，Ｚ軸からなる空間に、Ｙ軸方向
   へ移動可能な第一移動台を設け、当該第一移動台上には
   Ｚ軸方向へ移動可能な第二移動台を設け、当該第二移動
   台上には切断手段を設ける一方、当該切断手段と対応す
   る位置には水晶を保持する保持手段を設け、 前記切断手段は、ＹＺ面と略平行な切断刃を略等間隔に
   複数設け、夫々の切断刃を駆動手段に連動連結し、 前記保持手段は、前記切断刃どうしの間隔と同一の間隔
   でスリットを形成した受け部材と、スリットと対応する
   位置に溝が形成されるとともに水晶を受け部材へ押圧し
   て固定する押え部材とでホルダを構成し、ホルダをＺ軸
   を中心として回動させるための第一回動手段と、Ｙ軸を
   中心として回動させるための第二回動手段とを設けたこ
   とを特徴とする水晶の切断装置。