JP2009012180A - Polishing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device excellent in flexibility and polishing capability regardless of a shape of a polishing object. <P>SOLUTION: The polishing device is equipped with: a workpiece holding member 11 holding a workpiece 10; a polishing tool 300 having a polishing agent 12A containing an electric rheology gel (ERG) and abrasive grains to polish the workpiece 10 by keeping the polishing agent 12A in contact with the workpiece 10; a tool holding member 310 holding the polishing tool 300; a rotary drive means 450 to rotate the polishing tool 300 or the workpiece 10 around the axis substantially orthogonal to the polishing surface; and a voltage applying means 123 to apply the voltage to the ERG. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、所定形状の研磨面を有する被加工物を研磨する研磨装置に関する。   The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a workpiece having a predetermined-shaped polishing surface.

従来から、電気粘性流体(以下、ER流体ともいう。)と呼ばれる組成物が知られている。この組成物は、例えば電気絶縁性の媒体中に分散相粒子を分散させて得られる流体であり、これに外部電界を加えると、その粘度が著しく増大し、場合によっては固化する性質を持つ、いわゆる電気レオロジー効果(以下、ER効果ともいう。)を有する流体組成物である。
このER流体は前記のようなER効果を有するために、クラッチ、ダンパー、ショックアブソーバー、振動素子のような電気制御による機器の動力伝達用または制動用の分野などで利用されている。
Conventionally, compositions called electrorheological fluids (hereinafter also referred to as ER fluids) are known. This composition is, for example, a fluid obtained by dispersing dispersed phase particles in an electrically insulating medium. When an external electric field is applied to the fluid, its viscosity increases remarkably, and in some cases solidifies. It is a fluid composition having a so-called electrorheological effect (hereinafter also referred to as ER effect).
Since this ER fluid has the ER effect as described above, it is used in the field of power transmission or braking of devices such as clutches, dampers, shock absorbers, and vibration elements by electric control.

一方、このようなER流体の特異的性質を用いて、光学素子の研磨に応用しようという試みがある。例えば、特許文献1に記載された研磨装置では、光学素子を研磨する研磨ポリシャの裏面側に空隙部を設け、そこにER流体を充填している。そして、ER流体への印加電圧を制御することにより、研磨初期は研磨ポリシャを硬く、研磨終期には研磨ポリシャを柔らかく変化させている。その結果、被加工物である光学素子表面の面精度を良好なのものにしようというものである。
また、特許文献2のように、砥粒が分散されたER流体の中で光学素子を回転させながら、ER流体に対して相対的に運動させて研磨を行う装置も知られている。この研磨装置によれば、印加電圧を変えてER流体の粘度を変えることで、最適な研磨圧力により非球面形状光学素子の表面をくまなく研磨することができる。
On the other hand, there is an attempt to apply to the polishing of an optical element using the specific property of such an ER fluid. For example, in the polishing apparatus described in Patent Document 1, a gap is provided on the back side of a polishing polisher for polishing an optical element, and ER fluid is filled therein. Then, by controlling the voltage applied to the ER fluid, the polishing polisher is hard at the initial stage of polishing and softly changed at the end of polishing. As a result, the surface accuracy of the surface of the optical element that is the workpiece is to be improved.
Further, as in Patent Document 2, there is also known an apparatus that performs polishing by moving an optical element relative to an ER fluid while rotating an optical element in an ER fluid in which abrasive grains are dispersed. According to this polishing apparatus, by changing the applied voltage and changing the viscosity of the ER fluid, it is possible to polish the entire surface of the aspherical optical element with an optimum polishing pressure.

特開2002−307280号公報JP 2002-307280 A 特開平08−229793号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-229793

しかしながら、この特許文献1の研磨装置では、研磨ポリシャという、研磨対象物の形状に対応した研磨材を前もって準備する必要がある。また、研磨ポリシャとER流体との間に金属板が存在するため、ER流体が持つ独特の性質が十分利用されていない。
一方、特許文献2の研磨装置では、ER流体中に分散した砥粒が研磨の主体であるため、砥粒を光学素子に押しつける圧力はER流体の流れに依存し、非球面形状の光学素子に対する研磨力を高めることが困難である。
さらに、前記の分散相粒子を用いたER流体は、上述したように多くの優れたER効果を有するものではあるが、長期間静置されると、分散相粒子が分散媒中に沈降し、また一旦沈降すると、凝集して再分散が困難になるという問題もある。
However, in the polishing apparatus of Patent Document 1, it is necessary to prepare in advance a polishing material corresponding to the shape of the object to be polished, called a polishing polisher. In addition, since a metal plate exists between the polishing polisher and the ER fluid, the unique properties of the ER fluid are not fully utilized.
On the other hand, in the polishing apparatus of Patent Document 2, since the abrasive grains dispersed in the ER fluid are the main subject of polishing, the pressure for pressing the abrasive grains against the optical element depends on the flow of the ER fluid and is applied to the aspherical optical element. It is difficult to increase the polishing power.
Furthermore, although the ER fluid using the above dispersed phase particles has many excellent ER effects as described above, when left standing for a long period of time, the dispersed phase particles settle in the dispersion medium, In addition, once settled, there is a problem that it is agglomerated and re-dispersion becomes difficult.

そこで、本発明の目的は、ER流体を用いて、研磨対象物の形状に左右されない自由度と研磨能力に優れた研磨装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus that uses an ER fluid and has an excellent degree of freedom and polishing ability independent of the shape of the object to be polished.

本発明の研磨装置は、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨装置であって、前記ワークを保持するワーク保持部材と、電気レオロジーゲル(以後、「ERG」ともいう)と砥粒とを含んで構成された研磨材を有し、この研磨材を前記ワークに接触させて前記ワークを研磨する研磨工具と、前記研磨工具を保持する工具保持部材と、前記研磨工具又は前記ワークを、前記研磨面に対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段と、前記ERGに電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とする。   A polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus that polishes a workpiece having a predetermined-shaped polishing surface, and includes a workpiece holding member that holds the workpiece, an electrorheological gel (hereinafter also referred to as “ERG”), and abrasive grains. A polishing tool configured to polish the workpiece by bringing the polishing material into contact with the workpiece, a tool holding member that holds the polishing tool, and the polishing tool or the workpiece. Rotating driving means for rotating about an axis substantially orthogonal to the polishing surface, and voltage applying means for applying a voltage to the ERG are provided.

ここで、ERGとは、ER流体が流動性を失ったゲル状物質である。また、「ERGと砥粒とを含んで」とは、例えば、ERGの中に砥粒が分散しているような構造をいい、ER流体中に砥粒を分散させてゲル化を行えばそのような構造が得られる。
本発明の研磨装置によれば、研磨材がERGと砥粒とを含んでいるので、ERGの特質を生かした研磨装置としての機能が発揮できる。すなわち、ERGを一定の力でワーク表面に押しつけると、ERG自体がワークの表面形状に倣った形状に変形するため、必ずしも、研磨材を前もってワークの表面形状に合わせて製造する必要がない。
Here, ERG is a gel substance in which the ER fluid has lost its fluidity. “Including ERG and abrasive grains” means, for example, a structure in which abrasive grains are dispersed in ERG. If gelling is performed by dispersing abrasive grains in ER fluid, Such a structure is obtained.
According to the polishing apparatus of the present invention, since the polishing material contains ERG and abrasive grains, the function as a polishing apparatus utilizing the characteristics of ERG can be exhibited. That is, when the ERG is pressed against the workpiece surface with a constant force, the ERG itself is deformed into a shape that follows the workpiece surface shape, and therefore it is not always necessary to manufacture the abrasive in accordance with the workpiece surface shape in advance.

さらに、この研磨装置は、研磨工具又はワークを回転駆動させる回転駆動手段と、研磨材を構成するERGに電圧を印加する手段を備えているため、研磨の最中に、ERGの弾性(硬度)を変化させて、研磨特性を変えることができる。すなわち、ワークの表面粗度に応じてERGの硬度を変化させることができるので、例えば、被加工物の表面粗度が大きなときはERGに高い電圧をかけて硬くして、被加工物の表面粗度が小さくなったときはERGにかける電圧を下げて柔らかくすることで研磨を効率的に行うことができる。なお、研磨の際には、研磨工具とワークのいずれを回転させてもよい。
さらにまた、砥粒がERG中に拡散・沈降することがないため、電気レオロジー特性が低下することなく、長期間に渡って研磨材としての性能が維持できる。
Further, since the polishing apparatus includes a rotation driving unit that rotates and drives the polishing tool or the workpiece, and a unit that applies a voltage to the ERG constituting the polishing material, the elasticity (hardness) of the ERG during the polishing. Can be changed to change the polishing characteristics. That is, since the hardness of the ERG can be changed according to the surface roughness of the workpiece, for example, when the surface roughness of the workpiece is large, the ERG is hardened by applying a high voltage to the ERG. When the roughness is reduced, polishing can be performed efficiently by lowering the voltage applied to the ERG to make it softer. In the polishing, either the polishing tool or the workpiece may be rotated.
Furthermore, since the abrasive grains do not diffuse and settle in the ERG, the performance as an abrasive can be maintained over a long period of time without deteriorating the electrorheological characteristics.

なお、この砥粒は、ERGの表層部分に保持されていることが好ましい。
本発明によれば、砥粒がERGの表層部分に保持されているため、研磨材が被加工物と接触した際に、ER効果が直接的に砥粒に反映するため、効率的に研磨を行うことができる。
In addition, it is preferable that this abrasive grain is hold | maintained in the surface layer part of ERG.
According to the present invention, since the abrasive grains are held in the surface layer portion of the ERG, when the abrasive comes into contact with the workpiece, the ER effect is directly reflected in the abrasive grains. It can be carried out.

また、研磨材は、前記研磨工具の工具本体に固着されていることが好ましい。
ここで、研磨材が工具本体に固着されているとは、研磨材自身の吸着力により工具本体に吸着している場合や、工具本体側に溝を作成しておくなどして研磨材が工具本体に固定されている状態を意味する。
本発明によれば、研磨材が工具本体に固着されているため、研磨工具として使用したときに、研磨材が工具本体から剥離してしまうことなく、上述の効果を好適に奏することができる。
Moreover, it is preferable that the abrasive is fixed to the tool body of the polishing tool.
Here, the abrasive is fixed to the tool body when the abrasive is adhering to the tool body due to its own adsorption force or by creating a groove on the tool body side. It means the state fixed to the main body.
According to the present invention, since the abrasive is fixed to the tool body, the above-described effects can be suitably achieved without the abrasive being peeled off from the tool body when used as an abrasive tool.

本発明では、前記研磨面を上向きにした姿勢で前記ワーク保持部材を略垂直な軸を中心に回転可能に保持する第1のスリーブと、前記第1のスリーブの上部に位置し、前記研磨材を下向きにした姿勢で前記工具保持部材を回転不能かつ前記ワーク保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第2のスリーブとを備え、前記回転駆動手段は、前記ワーク保持部材を回転させることが好ましい。
本発明によれば、工具保持部材を回転不能かつワーク保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第2のスリーブを備えているため、研磨工具は、ワークの研磨の際に常に一定の圧力(自重)でワークに接することになる。それ故、研磨の際の接圧変動が少なくなり、研磨作業を安定して行うことができる。
In the present invention, a first sleeve that holds the workpiece holding member rotatably about a substantially vertical axis with the polishing surface facing upward, and an upper portion of the first sleeve, the abrasive And a second sleeve that holds the tool holding member so that the tool holding member cannot rotate and is slidable in the rotation axis direction of the work holding member, and the rotation driving means rotates the work holding member. Is preferred.
According to the present invention, since the tool holding member is provided with the second sleeve that holds the tool holding member so that it cannot rotate and is slidable in the direction of the rotation axis of the workpiece holding member, the polishing tool always has a constant pressure when polishing the workpiece. You will be in contact with the workpiece under your own weight. Therefore, the contact pressure fluctuation during polishing is reduced, and the polishing operation can be performed stably.

本発明では、前記研磨材を上向きにした姿勢で前記工具保持部材を略垂直な軸を中心に回転可能に保持する第3のスリーブと、前記第3のスリーブの上部に位置し、前記研磨面を下向きにした姿勢で前記ワーク保持部材を回転不能かつ前記工具保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第4のスリーブとを備え、前記回転駆動手段は、前記工具保持部材を回転させることが好ましい。
本発明によれば、ワーク保持部材を回転不能かつ工具保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第4のスリーブを備えているため、ワークは、ワークの研磨の際に常に一定の圧力(自重)で研磨工具に接することになる。それ故、研磨の際の接圧変動が少なくなり、研磨作業を安定して行うことができる。
In the present invention, a third sleeve that holds the tool holding member rotatably about a substantially vertical axis in a posture in which the abrasive is faced upward, and is located on the top of the third sleeve, the polishing surface And a fourth sleeve that holds the work holding member in a non-rotatable and slidable direction in the direction of the rotation axis of the tool holding member, and the rotation driving means rotates the tool holding member. Is preferred.
According to the present invention, since the work holding member is provided with the fourth sleeve that holds the work holding member so that it cannot rotate and is slidable in the direction of the rotation axis of the tool holding member, the work is always kept at a constant pressure ( It will come into contact with the polishing tool under its own weight. Therefore, the contact pressure fluctuation during polishing is reduced, and the polishing operation can be performed stably.

本発明では、前記研磨工具は、導電性の工具本体と前記工具本体の先端に設けられた前記研磨材とから構成され、前記電圧印加手段は、前記工具保持部材の中心に挿入され一端が前記工具本体に接触され、他端が給電部材に接触された第1電極と、前記ワーク保持部材の中心に配置され一端が前記ワークに接触し、かつ、他端が給電部材に接触された第2電極とを含んで構成され、前記ワークが導電性であることが好ましい。
本発明によれば、工具本体とワークが導電性であるので、電圧印加手段を構成する第1電極と第2電極によりERGの両側に電極を配置して電圧を印加することができる。それ故、例えば、レンズ成形用の金型を研磨する場合に好適である。
In the present invention, the polishing tool is composed of a conductive tool main body and the abrasive provided at the tip of the tool main body, and the voltage applying means is inserted into the center of the tool holding member, and one end is A first electrode that is in contact with the tool body, the other end of which is in contact with the power supply member, a second electrode that is disposed at the center of the work holding member, has one end in contact with the work, and the other end in contact with the power supply member. It is preferable that the work is electrically conductive.
According to the present invention, since the tool body and the workpiece are conductive, it is possible to apply a voltage by arranging electrodes on both sides of the ERG by the first electrode and the second electrode constituting the voltage applying means. Therefore, for example, it is suitable for polishing a lens molding die.

本発明では、前記研磨工具は、電気絶縁性の工具本体と、前記工具本体の先端に設けられた前記研磨材とから構成され、前記電圧印加手段は、前記工具本体の前記研磨材近傍に配置された極性の異なる第1電極および第2電極とを含んで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、ERGの片側に電圧をかけてERGの硬さを制御できるため、例えば、ワークがプラスチックレンズのような電気絶縁性物質であった場合に好適である。
In the present invention, the polishing tool includes an electrically insulating tool main body and the abrasive provided at the tip of the tool main body, and the voltage application means is disposed in the vicinity of the abrasive of the tool main body. The first electrode and the second electrode having different polarities are preferably included.
According to the present invention, a voltage can be applied to one side of the ERG to control the hardness of the ERG, which is suitable when the workpiece is an electrically insulating material such as a plastic lens.

本発明では、前記ワーク保持部材と前記第1のスリーブとの間、又は、前記工具保持部材と前記第3のスリーブとの間には、ボールベアリング軸受又は空気静圧軸受が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、ワーク保持部材と第1のスリーブとの間、又は、工具保持部材と第3のスリーブとの間には、ボールベアリング軸受又は空気静圧軸受が設けられているので、ワーク保持部材、又は、工具保持部材の回転を円滑に行うことができる。
In the present invention, a ball bearing or an aerostatic bearing is provided between the workpiece holding member and the first sleeve, or between the tool holding member and the third sleeve. Is preferred.
According to the present invention, the ball bearing bearing or the aerostatic bearing is provided between the work holding member and the first sleeve or between the tool holding member and the third sleeve. The holding member or the tool holding member can be smoothly rotated.

本発明では、前記ワーク保持部材及び工具保持部材の一方を、前記研磨面に対して略直交する軸方向へ変位させる変位駆動手段を備えていることが好ましい。
本発明によれば、ワーク保持部材及び工具保持部材の一方を、研磨面に対して略直交する軸方向へ変位させる変位駆動手段を備えているので、ワークの研磨面と研磨工具との接圧を自由に制御でき、研磨効率を高めることができる。すなわち、前述のように、研磨工具やワークを重力によって下に押し下げるのではなく、変位駆動手段によりワーク保持部材及び工具保持部材の一方を変位させるので、例えば、研磨面の回転軸を水平に保つように研磨装置を製造・設置することもでき、研磨装置としての自由度が非常に大きい。
In the present invention, it is preferable that a displacement driving means for displacing one of the workpiece holding member and the tool holding member in an axial direction substantially orthogonal to the polishing surface is provided.
According to the present invention, since the displacement driving means for displacing one of the workpiece holding member and the tool holding member in the axial direction substantially orthogonal to the polishing surface is provided, the contact pressure between the polishing surface of the workpiece and the polishing tool is provided. Can be controlled freely, and the polishing efficiency can be increased. That is, as described above, one of the workpiece holding member and the tool holding member is displaced by the displacement driving means instead of pushing down the polishing tool or the workpiece by gravity, so that, for example, the rotation axis of the polishing surface is kept horizontal. Thus, a polishing apparatus can be manufactured and installed, and the degree of freedom as a polishing apparatus is very large.

〔第1実施形態〕
以下に、本発明の第1実施形態を詳細に説明する。
(1)ERGの構造及び製法
本実施形態におけるERGは、電気絶縁性媒体および分散相粒子が分散されたERGである。具体的には、ポリシロキサン架橋体中に電気絶縁性媒体および分散相粒子が分散されたERGを用いている。ポリシロキサン架橋体は、ハイドロジェンシリコーンと前記不飽和基含有化合物のヒドロシリル化反応生成物であることが好ましい。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described in detail below.
(1) Structure and manufacturing method of ERG ERG in the present embodiment is ERG in which an electrically insulating medium and dispersed phase particles are dispersed. Specifically, ERG in which an electrically insulating medium and dispersed phase particles are dispersed in a polysiloxane crosslinked body is used. The crosslinked polysiloxane is preferably a hydrosilylation reaction product of hydrogen silicone and the unsaturated group-containing compound.

本実施形態で用いられる電気絶縁性媒体としては、シリコーンオイル、塩化ジフェニル、トランスオイルなどがあるが、シリコーンオイルは絶縁破壊電圧、体積抵抗率などの電気的特性に優れ、物理的、化学的に安定なため長期にわたって安定した電気特性を発揮することができ、難燃性が高いため好ましく用いることができる。本発明で用いられる電気絶縁性媒体の粘度は限定されないが、好ましくは、25℃において1〜10万mm2/s、特に好ましくは5〜1000mm2/sである。粘度が1mm2/s未満では、ERGの貯蔵安定性を低下させるため好ましくない。一方、10万mm2/sを超えると、攪拌時に気泡を巻き込み、その気泡が抜け難くなり、取り扱いに支障をきたす恐れがあるので好ましくない。 Examples of the electrically insulating medium used in this embodiment include silicone oil, diphenyl chloride, and transformer oil. Silicone oil has excellent electrical characteristics such as dielectric breakdown voltage and volume resistivity, and is physically and chemically. Since it is stable, it can exhibit stable electrical characteristics over a long period of time, and since it has high flame retardancy, it can be preferably used. The viscosity of the electrically insulating medium used in the present invention is not limited, preferably, from 1 to 100,000 mm 2 / s at 25 ° C., particularly preferably 5~1000mm 2 / s. When the viscosity is less than 1 mm 2 / s, the storage stability of ERG is lowered, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 100,000 mm 2 / s, bubbles are involved during stirring, the bubbles are difficult to escape, and this may cause trouble in handling, which is not preferable.

シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイルのいずれか1種または2種以上が好適に用いられる。フッ素変性シリコーンオイルとしては、例えば、トリフルオロプロピル基(CF324−)を有するポリシロキサン、ノナフルオロヘキシル基(C4924−)を有するポリシロキサン、環状型ポリシロキサン化合物などがある。この中でも、ER流体中における分散相は、化学的、電気的に不活性で、変成シリコーンより安価なジメチルシリコーンオイルを用いるのが好ましい。 As the silicone oil, for example, one or more of dimethyl silicone oil, fluorine-modified silicone oil, and phenyl-modified silicone oil are preferably used. Examples of the fluorine-modified silicone oil include polysiloxane having a trifluoropropyl group (CF 3 C 2 H 4 —), polysiloxane having a nonafluorohexyl group (C 4 F 9 C 2 H 4 —), and cyclic poly Examples include siloxane compounds. Among these, it is preferable to use a dimethyl silicone oil that is chemically and electrically inert and cheaper than the modified silicone as the dispersed phase in the ER fluid.

本実施形態で用いられる分散相粒子は、電気絶縁性媒体中に分散されてER流体を構成するものであり、シリカゲル、セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂などのような粒子の表面に水を吸着保有する固体粒子やカーボン粒子などがある。また、分散相粒子としては、有機高分子化合物からなる芯体と、電気半導体性無機物粒子からなる表層とからなるER流体用複合粒子(以下、「ER複合粒子」と略記する。)、またはER複合粒子の表層に親和性表面処理が施され、電気絶縁性媒体との親和性が高められているER流体用複合粒子(以下、「親和性ER複合粒子」と略記する。)も用いられる。安定したER効果および良好な保存安定性が維持されることから、分散相粒子としては、ER複合粒子または親和性ER複合粒子が好ましく用いられている。   The dispersed phase particles used in this embodiment constitute an ER fluid dispersed in an electrically insulating medium, and the surface of particles such as silica gel, cellulose, starch, soybean casein, polystyrene ion exchange resin, etc. There are solid particles and carbon particles that adsorb and retain water. Further, as the dispersed phase particles, composite particles for ER fluid (hereinafter abbreviated as “ER composite particles”) composed of a core made of an organic polymer compound and a surface layer made of electrically semiconductive inorganic particles, or ER. An ER fluid composite particle (hereinafter abbreviated as “affinity ER composite particle”) in which the surface of the composite particle is subjected to an affinity surface treatment to enhance the affinity with the electrically insulating medium is also used. Since stable ER effect and good storage stability are maintained, ER composite particles or affinity ER composite particles are preferably used as the dispersed phase particles.

上記ER複合粒子または、親和性ER複合粒子についての詳細および製造方法は、例えば、特開2001−26793号公報、特開平10−121084号公報、特開平9−79404号公報などに記載されている。   Details and manufacturing methods of the ER composite particles or the affinity ER composite particles are described in, for example, JP-A-2001-26793, JP-A-10-121084, and JP-A-9-79404. .

上記分散相粒子は、電気絶縁性媒体中に均一に攪拌混合してER流体とすることができる。分散相粒子の含有率は、特に限定されるものではないが、ER流体の1〜75重量%の範囲、特に10〜60重量%の範囲とすることが好ましい。含有率が1重量%未満では、十分なER効果が得られず、75重量%を超えると、電圧を印加しない状態での初期粘度が過大となって使用に適さなくなる。   The dispersed phase particles can be uniformly stirred and mixed in an electrically insulating medium to form an ER fluid. Although the content rate of a dispersed phase particle is not specifically limited, It is preferable to set it as the range of 1 to 75 weight% of ER fluid, especially the range of 10 to 60 weight%. If the content is less than 1% by weight, a sufficient ER effect cannot be obtained, and if it exceeds 75% by weight, the initial viscosity in the state where no voltage is applied becomes excessive and becomes unsuitable for use.

本実施形態においては、上記電気絶縁性媒体および分散相粒子はゲル骨格中に分散されている。ゲル骨格は限定されないが、電気絶縁性のものが好ましい。具体的には、ポリシロキサン架橋体が骨格中に電気絶縁性媒体を多量に保持することができるため好ましく、特に、ハイドロジェンシリコーンおよび不飽和基含有化合物のヒドロシリル化反応生成物が製造の容易性の理由から好ましい。ここで、ハイドロジェンシリコーンとは、例えばシロキサン鎖のケイ素原子に結合した水素原子を持つジアルキルポリシロキサンで、例えば下記式(B)で示される化合物が挙げられる。     In the present embodiment, the electrically insulating medium and the dispersed phase particles are dispersed in a gel skeleton. The gel skeleton is not limited, but an electrically insulating one is preferable. Specifically, a crosslinked polysiloxane is preferable because it can retain a large amount of an electrically insulating medium in the skeleton, and in particular, a hydrosilylation reaction product of a hydrogen silicone and an unsaturated group-containing compound is easy to manufacture. It is preferable for the reason. Here, the hydrogen silicone is, for example, a dialkyl polysiloxane having a hydrogen atom bonded to a silicon atom of a siloxane chain, and examples thereof include a compound represented by the following formula (B).

Figure 2009012180
Figure 2009012180

(式中、R1は互いに独立して置換もしくは無置換の炭素数1〜18のアルキル基、炭素数7〜21のアラルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数6〜20のアリール基を示し、n1は0〜500の整数を示す。)
1により示されるアルキル基には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基などが含まれ、アラルキル基には、例えばベンジル基、フェネチル基などが含まれ、そして、アリール基には、例えば、フェニル基、トルイル基、ナフチル基などが含まれる。R1により示される置換アルキル基には、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基などのハロゲン化アルキル基、および2−シアノエチル基のようなシアノアルキル基が含まれる。好ましくは、R1はメチル基であり、n1は10〜200の整数である。ハイドロジェンシリコーンの具体例としては、下記式(B−1)、式(B−2)および式(B−3)で示されるものが挙げられる。
(In the formula, R 1 independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 21 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms. N 1 represents an integer of 0 to 500.)
Alkyl groups represented by R 1, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, butyl group, octyl group, include dodecyl group, the aralkyl group includes such as benzyl group, phenethyl group, The aryl group includes, for example, a phenyl group, toluyl group, naphthyl group and the like. The substituted alkyl group represented by R 1 includes, for example, a halogenated alkyl group such as a trifluoropropyl group and a chloropropyl group, and a cyanoalkyl group such as a 2-cyanoethyl group. Preferably, R 1 is a methyl group and n 1 is an integer of 10 to 200. Specific examples of the hydrogen silicone include those represented by the following formula (B-1), formula (B-2) and formula (B-3).

Figure 2009012180
Figure 2009012180

また、上記不飽和基含有化合物とは、下記式(D)で示されるものが挙げられる。   Examples of the unsaturated group-containing compound include those represented by the following formula (D).

Figure 2009012180
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(式中、R2は互いに独立して水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜18のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数6〜20のアリール基を示し、R3は炭素数1〜18のアルキレン基、炭素数7〜21のアリールアルキレン基、ヘテロ原子数1〜6で炭素数1〜12のヘテロ原子含有アルキレン基、または直接結合を示し、n2は3以上の整数であり、そして、Zはn2と同じ価数を持つ連結基であって、炭素原子、ケイ素原子、一置換3価ケイ素原子、炭素数1〜30の脂肪族基、ヘテロ原子数1〜6で炭素数1〜30のヘテロ原子含有有機基、またはケイ素原子数2〜50の直鎖状、分枝状または環状のアルキルシロキサン基を示す。)
2により示されるアルキル基には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基などが含まれ、そして、アリール基には、例えば、フェニル基、トルイル基、ナフチル基などが含まれる。R3により示されるアルキレン基には、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、オクチレン基、ドデシレン基などが含まれ、アリールアルキレン基には、例えば、フェニルメチレン基、フェニルエチレン基、フェニルエチリデン基などが含まれる。R3について使用される「ヘテロ原子含有アルキレン基」という用語は、ヘテロ原子として、酸素、硫黄または窒素原子を含有する基であって、それらへテロ原子を炭素原子とみなすことにより、全体をアルキレン基とみなすことができる基を意味する。そのような基には、メチレンオキシメチレン基、メチレンオキシエチレン基、メチレンオキシプロピレン基、エチレンオキシプロピレン基、メチレンオキシエチレンオキシメチレン基、エチレンオキシエチレンオキシエチレン基、プロピレンオキシエチレンオキシプロピレン基、それらの酸素原子が硫黄または窒素原子で置き換えられたもの、およびそれらの酸素原子の一部が硫黄および/または窒素原子で置き換えられたものが含まれる。Zにより示される脂肪族基には、3価以上の直鎖状または分枝状のアルキル基が含まれ、例えば、メチニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、オクチニル基、ドデシニル基などが含まれる。Zについて使用される「ヘテロ原子含有有機基」という用語は、ヘテロ原子として、酸素、硫黄または窒素原子を含有する脂肪族または芳香族の官能基を意味する。そのような官能基には、メチレンオキシメチニル基、メチレンオキシエチニル基、メチレンオキシプロピニル基、エチレンオキシプロピニル基、メチレンオキシエチレンオキシメチニル基、エチレンオキシエチレンオキシエチニル基、プロピレンオキシエチレンオキシプロピニル基、フェニレンビス(メチルオキシエチニル)基、それらの酸素原子が硫黄または窒素原子で置き換えられたもの、およびそれらの酸素原子の一部が硫黄および/または窒素原子で置き換えられたものが含まれる。Zの一置換3価ケイ素原子には、例えば、化学式≡Si−アルキル基が含まれ、具体例としては≡Si−CH3を挙げることができる。好ましくは、R2は水素原子またはメチル基であり、R2は−CH2OCH2−、−CH2OCH2CH2−、または−CH2OCH2CH2OCH2−である。不飽和基含有化合物の具体例としては、下記式(D−1)、式(D−2)、式(D−3)、式(D−4)、式(D−5)、式(D−6)、式(D−7)で示されるものが挙げられる。
(In the formula, R 2 independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and R 3 represents a carbon number. 1 to 18 alkylene group, an aryl alkylene group having 7 to 21 carbon atoms, a hetero atom-containing alkylene group having 1 to 6 hetero atoms and 1 to 12 carbon atoms, or a direct bond, and n 2 is an integer of 3 or more. And Z is a linking group having the same valence as n 2, and is a carbon atom, a silicon atom, a monosubstituted trivalent silicon atom, an aliphatic group having 1 to 30 carbon atoms, or a heteroatom having 1 to 6 atoms. A C1-C30 hetero atom containing organic group or a C2-C50 linear, branched or cyclic alkylsiloxane group is shown.)
Examples of the alkyl group represented by R 2 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group, a dodecyl group, and the like, and examples of the aryl group include a phenyl group, a toluyl group, and a naphthyl group. Group etc. are included. Examples of the alkylene group represented by R 3 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, an octylene group, a dodecylene group, and the like, and examples of the aryl alkylene group include a phenylmethylene group, a phenylethylene group, Phenylethylidene group and the like are included. The term “heteroatom-containing alkylene group” as used for R 3 is a group containing oxygen, sulfur or nitrogen atoms as heteroatoms, and the heteroatoms are considered to be carbon atoms in their entirety. A group that can be regarded as a group. Such groups include methyleneoxymethylene groups, methyleneoxyethylene groups, methyleneoxypropylene groups, ethyleneoxypropylene groups, methyleneoxyethyleneoxymethylene groups, ethyleneoxyethyleneoxyethylene groups, propyleneoxyethyleneoxypropylene groups, those Those in which oxygen atoms are replaced with sulfur or nitrogen atoms and those in which some of those oxygen atoms are replaced with sulfur and / or nitrogen atoms are included. The aliphatic group represented by Z includes a trivalent or higher linear or branched alkyl group, and includes, for example, a methynyl group, an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, an octynyl group, a dodecynyl group, and the like. It is. The term “heteroatom-containing organic group” as used for Z means an aliphatic or aromatic functional group containing oxygen, sulfur or nitrogen atoms as heteroatoms. Such functional groups include methyleneoxymethynyl group, methyleneoxyethynyl group, methyleneoxypropynyl group, ethyleneoxypropynyl group, methyleneoxyethyleneoxymethynyl group, ethyleneoxyethyleneoxyethynyl group, propyleneoxyethyleneoxypropynyl group , Phenylenebis (methyloxyethynyl) groups, those having their oxygen atoms replaced with sulfur or nitrogen atoms, and those having some of their oxygen atoms replaced with sulfur and / or nitrogen atoms. The monosubstituted trivalent silicon atom of Z includes, for example, the chemical formula ≡Si-alkyl group, and specific examples thereof include ≡Si—CH 3 . Preferably, R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is —CH 2 OCH 2 —, —CH 2 OCH 2 CH 2 —, or —CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 —. Specific examples of the unsaturated group-containing compound include the following formula (D-1), formula (D-2), formula (D-3), formula (D-4), formula (D-5), formula (D -6) and those represented by formula (D-7).

Figure 2009012180
Figure 2009012180

Figure 2009012180
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ヒドロシリル化は、反応速度の温度依存性が大きいことから、室温以下で混合し、加熱して反応を促進させることができる。これはヒドロシリル化反応の大きな利点であって、反応物を適度な粘性で混合し、成形した後、加熱すれば、一挙に所望の形状の重合物が得られる。この場合の加熱温度としては50℃から150℃程度、好ましくは60℃から120℃程度である。   Since hydrosilylation has a large temperature dependence of reaction rate, it can be mixed at room temperature or lower and heated to promote the reaction. This is a great advantage of the hydrosilylation reaction. When the reactants are mixed with an appropriate viscosity, molded, and then heated, a polymer having a desired shape can be obtained at once. The heating temperature in this case is about 50 to 150 ° C., preferably about 60 to 120 ° C.

このヒドロシリル化反応には、触媒を使用することが好ましい。ヒドロシリル化反応に使用可能な触媒としては、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムなどの化合物が知られている。特に白金化合物が有用であり、白金化合物の例としては、塩化白金酸、白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラックなどの担体に固体白金を担持させたもの、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体、白金アルコラート触媒などが使用できる。白金触媒の場合は白金として、0.0001重量%程度添加することができる。電気絶縁性媒体および分散相粒子は、上記ヒドロシリル化反応の前にハイドロジェンシリコーンと不飽和基含有化合物に予め混合しておくと、直接、ERGが得られ好ましいが、ヒドロシリル化反応後に生成物に含浸させてERGにすることも可能である。   A catalyst is preferably used for this hydrosilylation reaction. Known catalysts that can be used in the hydrosilylation reaction include compounds such as platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, and iridium. In particular, platinum compounds are useful. Examples of platinum compounds include chloroplatinic acid, platinum alone, alumina, silica, carbon black and the like supported on solid platinum, platinum-vinylsiloxane complex, platinum-phosphine. Complexes, platinum-phosphite complexes, platinum alcoholate catalysts and the like can be used. In the case of a platinum catalyst, about 0.0001% by weight can be added as platinum. When the electrically insulating medium and the dispersed phase particles are preliminarily mixed with the hydrogen silicone and the unsaturated group-containing compound prior to the hydrosilylation reaction, it is preferable that ERG is obtained directly. It is also possible to impregnate into ERG.

本実施形態におけるERG組成物の架橋密度は、上記式(B)で示される化合物の分子量によりある程度決定されるが、化合物(B)と上記式(D)で示される多官能性化合物は、以下に示す式(1)に従っている。
式:0.5≦[(化合物(D)のモル数×化合物(D)の価数)/(化合物(B)のモル数×2)]≦1.5 (1)
この場合、特に、式(1)の下限が0.8で上限が1.2である場合に好ましい架橋密度のERG組成物が得られる。
The crosslinking density of the ERG composition in the present embodiment is determined to some extent by the molecular weight of the compound represented by the above formula (B). The polyfunctional compound represented by the compound (B) and the above formula (D) is as follows: The following equation (1) is followed.
Formula: 0.5 ≦ [(number of moles of compound (D) × valence of compound (D)) / (number of moles of compound (B) × 2)] ≦ 1.5 (1)
In this case, an ERG composition having a preferable crosslinking density is obtained particularly when the lower limit of the formula (1) is 0.8 and the upper limit is 1.2.

また、ハイドロジェンシリコーンおよび不飽和基含有化合物は、合計でERGの0.5〜70重量%、好ましくは1〜30重量%の量で存在する。   Further, the hydrogen silicone and the unsaturated group-containing compound are present in a total amount of 0.5 to 70% by weight, preferably 1 to 30% by weight of ERG.

本実施形態のERGは電気絶縁性媒体と分散相粒子がゲル骨格中に分散されたものなので、分散相粒子が沈降することはない。また、電圧印加時には分散相粒子がゲル骨格内部において移動可能なので、電界方向に配列してER効果が発現されると考えられる。   Since the ERG of this embodiment is an electrically insulating medium and dispersed phase particles dispersed in a gel skeleton, the dispersed phase particles do not settle. In addition, since the dispersed phase particles can move inside the gel skeleton when a voltage is applied, it is considered that the ER effect is expressed by arranging in the electric field direction.

以下、ERG製造の具体例を示す。まず、以下に示すような製造方法によって、分散相粒子を調製した。
アンチモンドーピング酸化錫(石原産業社製、SN−100P、電気伝導度:1.0×100Ω-1/cm) 30g水酸化チタン(石原産業社製、一般名:含水チタン、C−II、電気伝導度:9.1×10-6Ω-1/cm) 10g アクリル酸ブチル300g 1,3−ブチレングリコールジメタクリレート 100g 重合開始剤(アゾビスイソバレロニトリル) 2g上記処方の混合物を、第三リン酸カルシウム25gを分散安定剤として含む水1800ml中に分散し、60℃で1時間攪拌下に懸濁重合を行い、得られた生成物を酸処理し、水洗後、脱水乾燥し、無機・有機複合粒子を得た。この粒子200gに鉄フタロシアニン(山陽色素社製P−26)2gを加え、ボールミルにて75時間複合化処理を行い、次いでこれをジェット気流処理機(奈良機械製作所社製、ハイブリタイザー)を用いて周速75m/秒で210秒間ジェット気流処理を行い、分散相粒子のER複合粒子を得た。
Hereinafter, specific examples of ERG production will be shown. First, dispersed phase particles were prepared by a manufacturing method as shown below.
Antimony-doped tin oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., SN-100P, electric conductivity: 1.0 × 10 0 Ω -1 / cm) 30 g titanium hydroxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., general name: hydrous titanium, C-II, Electrical conductivity: 9.1 × 10 −6 Ω −1 / cm) 10 g butyl acrylate 300 g 1,3-butylene glycol dimethacrylate 100 g polymerization initiator (azobisisovaleronitrile) 2 g Disperse in 1800 ml of water containing 25 g of calcium phosphate as a dispersion stabilizer, and perform suspension polymerization with stirring at 60 ° C. for 1 hour. The resulting product is acid-treated, washed with water, dehydrated and dried. Particles were obtained. 2 g of iron phthalocyanine (P-26 manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd.) was added to 200 g of the particles and subjected to a composite treatment for 75 hours using a ball mill, and this was then used with a jet airflow processor (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., hybridizer). A jet stream treatment was performed at a peripheral speed of 75 m / sec for 210 seconds to obtain ER composite particles of dispersed phase particles.

上記分散相粒子を、電気絶縁性媒体のジメチルシリコーンオイル中に均一に分散させ、式(B−1)で示される化合物、式(D−1)で示される化合物および白金触媒を加えて混合し、90℃で6時間加熱することにより、ERGを得た。ここで使用したジメチルシリコーンオイルは、L−45(100)(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)、室温(25℃)における粘度が100mm2/s、比重0.97/25℃、屈折率1.402/25℃のものである。また、白金触媒は0価の白金触媒を10mm2/sのジメチルシリコーンに白金濃度0.3重量%で溶解させたものである。表1に、この例のERGの配合を示す。 The dispersed phase particles are uniformly dispersed in dimethyl silicone oil as an electrically insulating medium, and a compound represented by formula (B-1), a compound represented by formula (D-1) and a platinum catalyst are added and mixed. ERG was obtained by heating at 90 ° C. for 6 hours. The dimethyl silicone oil used here is L-45 (100) (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.), viscosity at room temperature (25 ° C.) is 100 mm 2 / s, specific gravity is 0.97 / 25 ° C., refractive index. 1.402 / 25 ° C. The platinum catalyst is a zero-valent platinum catalyst dissolved in 10 mm 2 / s dimethyl silicone at a platinum concentration of 0.3% by weight. Table 1 shows the formulation of ERG in this example.

Figure 2009012180
Figure 2009012180

このようにして得られたERGの特性について調べた。
(1-1)剪断応力および電流値の測定
前記で得たERGを二重円筒型回転粘度計にいれ、それぞれ内外円筒間に直流電圧2.0kv/mmを印加し、かつ内筒電極に回転力を与えて、25℃で、剪断速度100sec-1における剪断応力(Pa)を測定した。結果を表2に示す。
The characteristics of the ERG thus obtained were examined.
(1-1) Measurement of shear stress and current value The ERG obtained above is put into a double cylinder type rotational viscometer, a DC voltage of 2.0 kv / mm is applied between the inner and outer cylinders, and the inner cylinder electrode is rotated. A force was applied to measure the shear stress (Pa) at 25 ° C. and a shear rate of 100 sec −1 . The results are shown in Table 2.

Figure 2009012180
Figure 2009012180

(1-2)ERGの沈降性の評価
次に、前記のERGについて常温における沈降性について次の測定法を用いて評価した。このERGを、内径6mmの試験管に深さ100mmとなるように導入し、このまま常温(25℃)にて6ヶ月間静置し、ER複合粒子の粒子沈降による試験管の上澄み層の厚さを測定した。沈降性の大きいものほど、この数値は大きくなる。結果を表3に示す。
(1-2) Evaluation of sedimentation property of ERG Next, the sedimentation property at normal temperature was evaluated using the following measurement method for the ERG. The ERG was introduced into a test tube having an inner diameter of 6 mm so as to have a depth of 100 mm, and allowed to stand for 6 months at room temperature (25 ° C.), and the thickness of the supernatant layer of the test tube due to particle sedimentation of the ER composite particles. Was measured. The larger the sedimentation, the larger this value. The results are shown in Table 3.

Figure 2009012180
Figure 2009012180

表2の結果から、この例のERGは、電圧印加時の剪断応力が向上し、実用に耐え得る範囲であることが分かる。表3の結果から、この例のERGは6ヶ月間静置しても、ER複合粒子の沈降が認められなかった。よって、常温放置後の保存安定性が著しく優れていて長期使用に耐えるものとなっていることが分かる。   From the results in Table 2, it can be seen that the ERG in this example is in a range where the shear stress at the time of voltage application is improved and can be practically used. From the results shown in Table 3, no sedimentation of the ER composite particles was observed even when the ERG of this example was allowed to stand for 6 months. Therefore, it can be seen that the storage stability after standing at room temperature is remarkably excellent and can withstand long-term use.

(2)研磨工具の製造
まず、後述する研磨装置で使用する研磨工具の製造方法について説明する。
図1に、研磨工具素材製造装置1の断面図を、図2に、その分解斜視図を示す。
研磨工具素材製造装置1は、装置基台19と、この装置基台19の上面中央に設けられワーク10を保持するワーク保持部材11と、装置基台19の上面外周に設けられワーク10の研磨面10Aに対し所定の隙間を隔てて工具本体12を保持する工具本体保持部材13と、ワーク10の研磨面10Aと工具本体12との間の隙間に形成され、ER流体を充填するためのER流体充填空間14と、ER流体供給手段15と、加熱手段16とを備えている。
(2) Manufacture of polishing tool First, the manufacturing method of the polishing tool used with the polisher mentioned below is explained.
FIG. 1 is a sectional view of the polishing tool material manufacturing apparatus 1 and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.
The polishing tool material manufacturing apparatus 1 includes an apparatus base 19, a workpiece holding member 11 that is provided at the center of the upper surface of the apparatus base 19, and holds the workpiece 10, and is provided on the outer periphery of the upper surface of the apparatus base 19 to polish the workpiece 10. A tool body holding member 13 that holds the tool body 12 with a predetermined gap with respect to the surface 10A, and a gap formed between the polishing surface 10A of the workpiece 10 and the tool body 12 to fill the ER fluid. A fluid filling space 14, an ER fluid supply means 15, and a heating means 16 are provided.

ワーク10は、研磨の対象物であり、例えば、プラスチックレンズ等の射出成形に用いられる導電性の金型である。このワーク10は、表面の形状は特に問題とされない。
ワーク保持部材11はワーク10を側面から保持する筒状の側壁部材111とワーク10を底面から支える基台部材112とを備えて構成される。側壁部材111と基台部材112はボルトで固定され、ワーク保持部材11として一体となっている。また、ワーク10は、ワーク保持部材11に嵌合して固定されている。
工具本体12は、導電性の金属で構成され、先端にはERGを固着できるような溝(図示せず)が形成されている。
The workpiece 10 is an object to be polished, and is, for example, a conductive mold used for injection molding of a plastic lens or the like. The shape of the surface of the workpiece 10 is not particularly problematic.
The workpiece holding member 11 includes a cylindrical side wall member 111 that holds the workpiece 10 from the side surface and a base member 112 that supports the workpiece 10 from the bottom surface. The side wall member 111 and the base member 112 are fixed with bolts, and are integrated as the work holding member 11. Further, the workpiece 10 is fitted and fixed to the workpiece holding member 11.
The tool body 12 is made of a conductive metal, and a groove (not shown) is formed at the tip so that the ERG can be fixed.

工具本体保持部材13は、ワーク保持部材11の外側に配置された外筒131と、この外筒131の一端に取り付けられ工具本体12を取り付けた工具本体支持部材132とを含んで構成されている。また、外筒131の内側には、工具本体12を固定する内筒121が配設されている。外筒131は、装置基台19に固定され、一体となって、ワーク保持部材11と工具本体12を保持している。
また、外筒131と工具本体支持部材132との間には、ER流体充填空間14の隙間寸法を調整する厚み調整手段としてスペーサ18が挿入されている。
The tool main body holding member 13 includes an outer cylinder 131 disposed outside the work holding member 11 and a tool main body support member 132 attached to one end of the outer cylinder 131 and having the tool main body 12 attached thereto. . An inner cylinder 121 that fixes the tool body 12 is disposed inside the outer cylinder 131. The outer cylinder 131 is fixed to the apparatus base 19 and integrally holds the work holding member 11 and the tool main body 12.
A spacer 18 is inserted between the outer cylinder 131 and the tool body support member 132 as thickness adjusting means for adjusting the gap dimension of the ER fluid filling space 14.

ER流体充填空間14は、ワーク10の研磨面10Aと工具本体12との間の隙間内に形成され、ER流体を供給するER流体供給手段15が接続されている。
このER流体供給手段15は、工具本体12に形成され一端がER流体充填空間14に開口され、かつ、他端が工具本体12の外表面に開口された供給路151と、側壁部材111に形成され一端がER流体充填空間14に開口され、かつ、他端が側壁部材111の外表面に開口された排出路152とを含んで構成される。
排出路152は、外筒131の側壁中央に形成された孔131Aに連通しており、主として、供給路151からER流体充填空間14に流入したER流体の余剰分を外部に排出する通路として機能する。
The ER fluid filling space 14 is formed in a gap between the polishing surface 10 </ b> A of the workpiece 10 and the tool body 12, and ER fluid supply means 15 for supplying ER fluid is connected to the ER fluid filling space 14.
The ER fluid supply means 15 is formed in the tool body 12, one end is opened in the ER fluid filling space 14, and the other end is formed in the outer surface of the tool body 12 and the side wall member 111. And a discharge passage 152 having one end opened to the ER fluid filling space 14 and the other end opened to the outer surface of the side wall member 111.
The discharge path 152 communicates with a hole 131A formed in the center of the side wall of the outer cylinder 131, and mainly functions as a path for discharging the excess ER fluid flowing into the ER fluid filling space 14 from the supply path 151 to the outside. To do.

ER流体充填後は、外筒131の側面にバンドヒータ(加熱手段)16が巻かれ、ER流体充填空間14内に充填されたER流体を加熱してゲル化(ERGに変成)できるようになっている。   After filling with the ER fluid, a band heater (heating means) 16 is wound around the side surface of the outer cylinder 131, and the ER fluid filled in the ER fluid filling space 14 can be heated to be gelled (transformed into ERG). ing.

以下に、上述の研磨工具素材製造装置1を用いた研磨工具素材の製造方法について説明する。
ERGの製造方法は、前記実施形態(1)で述べたとおりであるが、ERGを備えた研磨工具を製造する際は、以下のようにして行う。
Below, the manufacturing method of the polishing tool raw material using the above-mentioned polishing tool raw material manufacturing apparatus 1 is demonstrated.
Although the manufacturing method of ERG is as having described in the said embodiment (1), when manufacturing the polishing tool provided with ERG, it carries out as follows.

ゲル化前のER流体(配合は表1に示す)を、ER流体供給手段15の供給路151からER流体充填空間14に流し込む。余分のER流体は、排出路152から排出される。
その後、外筒131に巻かれたバンドヒータ16により、ER流体充填空間14内部のER流体を、90℃で6時間加熱してゲル化を完了させ、ERGを得る。このERGの下面は、ワーク10の上面の形状(凹面、凸面等)に応じた形状となる。
図3は、工具本体12を、外筒131、工具本体保持部材13および内筒121から分離した後、ERG122を上側にして示したものである。工具本体12の先端部にERG122が固着して、研磨工具素材200を構成している。
ここで、図4に示したように、工具本体12の先端に固着したERG122の表面に砥粒122Aを散布して研磨材12Aとすれば、研磨工具素材200は、研磨工具300となる。
ここで、砥粒としては、GC#600、GC#1200、GC#2000等のシリカ粉やダイヤモンドスラリー#4000等が好適に用いられる。
なお、砥粒122AがすでにER流体に含まれている場合には、上述のゲル化反応によりER流体がERG122になるだけで、上述の研磨工具素材200がそのまま研磨工具300となる。この場合は、研磨工具素材製造装置1は研磨工具製造装置100ともなる。
The ER fluid before the gelation (formulation is shown in Table 1) flows from the supply path 151 of the ER fluid supply means 15 into the ER fluid filling space 14. Excess ER fluid is discharged from the discharge path 152.
Thereafter, the ER fluid in the ER fluid filling space 14 is heated at 90 ° C. for 6 hours by the band heater 16 wound around the outer cylinder 131 to complete the gelation, thereby obtaining ERG. The lower surface of the ERG has a shape corresponding to the shape (concave surface, convex surface, etc.) of the upper surface of the workpiece 10.
FIG. 3 shows the tool main body 12 separated from the outer cylinder 131, the tool main body holding member 13 and the inner cylinder 121, and then the ERG 122 facing upward. The ERG 122 is fixed to the tip of the tool body 12 to constitute the polishing tool material 200.
Here, as shown in FIG. 4, if abrasive grains 122 </ b> A are dispersed on the surface of the ERG 122 fixed to the tip of the tool body 12 to make the abrasive 12 </ b> A, the abrasive tool material 200 becomes the abrasive tool 300.
Here, as the abrasive grains, silica powder such as GC # 600, GC # 1200, GC # 2000, diamond slurry # 4000, or the like is preferably used.
When the abrasive grains 122A are already included in the ER fluid, the above-described polishing tool material 200 becomes the polishing tool 300 as it is simply by the ER fluid becoming the ERG 122 by the above-described gelation reaction. In this case, the polishing tool material manufacturing apparatus 1 also serves as the polishing tool manufacturing apparatus 100.

(3)研磨装置及びその動作
図5に、本実施形態に係る研磨装置400の断面図を示す。
研磨装置400は、ワーク10を保持するワーク保持部材11と、研磨材12Aをワーク10に接触させてワーク10を研磨する研磨工具300と、研磨工具300を保持する工具保持部材310と、ワーク10を研磨面10Aに対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段450と、研磨材12A(ERG)に電圧を印加する電圧印加手段123とを備えて構成される。
すなわち、この研磨装置400は、図1の研磨工具素材製造装置1あるいは研磨工具製造装置100から工具本体12、内筒121、ワーク10、およびワーク保持部材11を取り外して、その中心部に据え付けたものである。
(3) Polishing apparatus and its operation FIG. 5 shows a cross-sectional view of the polishing apparatus 400 according to this embodiment.
The polishing apparatus 400 includes a workpiece holding member 11 that holds the workpiece 10, a polishing tool 300 that polishes the workpiece 10 by bringing the abrasive 12A into contact with the workpiece 10, a tool holding member 310 that holds the polishing tool 300, and the workpiece 10. Is configured to include a rotation driving means 450 that rotates and rotates a shaft about an axis substantially orthogonal to the polishing surface 10A, and a voltage application means 123 that applies a voltage to the polishing material 12A (ERG).
That is, the polishing apparatus 400 removes the tool body 12, the inner cylinder 121, the work 10, and the work holding member 11 from the polishing tool material manufacturing apparatus 1 or the polishing tool manufacturing apparatus 100 of FIG. Is.

ワーク10を固定するワーク保持部材11は、周囲をワーク保持回転部材113により保持され、これらは一体となっている。そして、ワーク保持回転部材113は、空気静圧軸受113Aを介して第1のスリーブ140に回転可能に保持されている。   The work holding member 11 for fixing the work 10 is held around by a work holding rotating member 113, which are integrated. The work holding and rotating member 113 is rotatably held by the first sleeve 140 via the aerostatic bearing 113A.

また、第1のスリーブ140の上部には、研磨材12Aを下向にした姿勢で研磨工具300を保持する工具保持部材310を回転不能かつワーク10の回転軸方向にスライド可能に保持する第2のスリーブ340がボルトで固定されている。
すなわち、工具保持部材310は、第2のスリーブ340の上部に位置する回転抑制部材340Aにより回転を抑制されているが、上下方向にはスライド可能であるため、研磨工具300と一体となって、その自重によりワーク10に当接することとなる。
Further, on the upper portion of the first sleeve 140, a second tool holding member 310 that holds the polishing tool 300 with the polishing material 12 </ b> A facing downward is held so as to be non-rotatable and slidable in the direction of the rotation axis of the workpiece 10. The sleeve 340 is fixed with bolts.
That is, the tool holding member 310 is suppressed in rotation by the rotation suppressing member 340A located at the upper part of the second sleeve 340, but is slidable in the vertical direction, so that it is integrated with the polishing tool 300, It will contact | abut to the workpiece | work 10 with the dead weight.

回転駆動手段450は、モータ450A、プーリ451、ベルト452、およびプーリ453から構成され、所定の回転数にてワーク保持回転部材113、ワーク保持部材11、およびワーク10を一体として研磨面10Aに対して略直交する軸を中心に回転させる。そして、固定された研磨工具300(研磨材12A)によりワーク10の表面が研磨される。ここで所定のトルクを設定して、そのトルクに応じて自動的に電圧を上げ下げしてもよいし、また、手動で電圧を変化させてもよい。なお、電圧を上げれば、ERGは硬くなり、電圧を下げると、ERGは柔らかく(当初の硬さに)なる。   The rotation driving means 450 includes a motor 450A, a pulley 451, a belt 452, and a pulley 453, and the workpiece holding rotating member 113, the workpiece holding member 11, and the workpiece 10 are integrated with the polishing surface 10A at a predetermined rotational speed. And rotate around a substantially orthogonal axis. And the surface of the workpiece | work 10 is grind | polished with the fixed grinding | polishing tool 300 (abrasive material 12A). Here, a predetermined torque may be set, and the voltage may be automatically raised or lowered according to the torque, or the voltage may be changed manually. When the voltage is increased, the ERG becomes harder, and when the voltage is lowered, the ERG becomes softer (original hardness).

なお、図5では、モータ450Aがワーク保持回転部材113およびワーク保持部材11とともに回転させるのは、研磨装置400下部に位置するワーク10であるが、研磨工具300および内筒121と、ワーク10およびワーク保持部材11とは上下が逆でも良い。すなわち、研磨工具300を下部で回転させ、上部で固定されたワーク10を研磨してもよい。   In FIG. 5, the motor 450 </ b> A is rotated together with the workpiece holding and rotating member 113 and the workpiece holding member 11 in the workpiece 10 positioned below the polishing apparatus 400, but the polishing tool 300 and the inner cylinder 121, the workpiece 10 and The workpiece holding member 11 may be upside down. That is, the polishing tool 300 may be rotated at the lower part and the workpiece 10 fixed at the upper part may be polished.

また、研磨材12A(ERG)に電圧を印加するための電圧印加手段123は、工具保持部材310の中心に挿入され一端が研磨工具300に接触され、他端が給電部材(図示せず)に接触された第1電極123Aと、ワーク保持回転部材113の中心に配置され一端がワーク10に接触し、かつ、他端が給電部材に接触された第2電極123Bとを備えて構成される。この第1電極123Aと第2電極123Bとは、互いに極性が異なり、例えば、第1電極が正極、第2電極が負極のように設定される。   The voltage applying means 123 for applying a voltage to the abrasive 12A (ERG) is inserted into the center of the tool holding member 310, one end is in contact with the polishing tool 300, and the other end is a power supply member (not shown). The first electrode 123A that is in contact with the second electrode 123B that is disposed at the center of the workpiece holding and rotating member 113, has one end in contact with the workpiece 10 and the other end in contact with the power supply member. The first electrode 123A and the second electrode 123B have different polarities, and are set such that, for example, the first electrode is a positive electrode and the second electrode is a negative electrode.

上述のような第1実施形態によれば、研磨装置400は、その中核をなす研磨工具300がERG122と砥粒122Aとを含んだ研磨材12Aを備えているので、ERGの特質を生かした研磨機能を発揮できる。すなわち、研磨工具300(研磨材12A)をワーク10表面に押しつけると、先端のERG122が適度の弾性を持ったゲルであるので、ERG122自体がワークの表面形状に倣った形状に変形する。それ故、研磨工具300の先端部(研磨材12A)を必ずしも前もってワークの表面形状に合わせて製造する必要がない。     According to the first embodiment as described above, the polishing apparatus 400 includes the polishing material 12A including the ERG 122 and the abrasive grains 122A in the polishing tool 300 that forms the core of the polishing apparatus 400. Therefore, the polishing using the characteristics of ERG is performed. The function can be demonstrated. That is, when the polishing tool 300 (abrasive 12A) is pressed against the surface of the workpiece 10, the ERG 122 at the tip is a gel having appropriate elasticity, so that the ERG 122 itself is deformed into a shape that follows the surface shape of the workpiece. Therefore, it is not always necessary to manufacture the tip portion (abrasive material 12A) of the polishing tool 300 according to the surface shape of the workpiece in advance.

また、研磨工具(素材)製造装置1、100では、ゲル化する前のER流体がワーク10表面に倣った形状となり、その形状を保ってゲル化しているため、研磨装置400は、ワーク10に最適な研磨形状を持った研磨工具300を備えることができる。すなわち、従来は、プラスチックレンズ成型用の金型等を研磨する場合、研磨材の表面を凸面や凹面にする必要があり、各々の場合に合わせて研磨材を交換しなければならなかったが、本実施形態によれば、ERG122の表面が、ワーク10の研磨面10Aに倣った形状をしているため、自動的にその金型等の表面形状に合わせた研磨材12Aが得られることになる。   Further, in the polishing tool (material) manufacturing apparatuses 1 and 100, the ER fluid before gelation has a shape that follows the surface of the workpiece 10 and gels while maintaining the shape. A polishing tool 300 having an optimal polishing shape can be provided. That is, conventionally, when polishing a mold for molding plastic lenses, etc., it is necessary to make the surface of the abrasive convex or concave, and the abrasive had to be changed according to each case, According to the present embodiment, since the surface of the ERG 122 has a shape that follows the polishing surface 10A of the workpiece 10, an abrasive 12A that automatically matches the surface shape of the mold or the like is obtained. .

また、この研磨工具300は、砥粒がERGの表層部分に保持された研磨材12Aを備えているので、ワーク10と接触した際に、ER効果が直接的に砥粒の動きに反映して、効率的に研磨を行うことができる。
すなわち、ワーク10の表面粗度に応じてERGの硬度を変化させることができるので、被加工物の表面粗度が大きなときはERGに高い電圧をかけて硬くして、被加工物の表面粗度が小さくなったときはERGにかける電圧を下げて柔らかくすることで研磨を効率的に行うことができる。
In addition, since the polishing tool 300 includes the abrasive 12A in which the abrasive grains are held on the surface layer portion of the ERG, the ER effect is directly reflected on the movement of the abrasive grains when contacting the workpiece 10. Polishing can be performed efficiently.
That is, since the hardness of the ERG can be changed according to the surface roughness of the workpiece 10, when the surface roughness of the workpiece is large, the ERG is hardened by applying a high voltage to the ERG. When the degree decreases, polishing can be efficiently performed by lowering the voltage applied to the ERG to soften it.

さらに、研磨装置400は、工具保持部材310をワーク保持部材11の回転軸方向にスライド可能に保持する第2のスリーブ340を備えているため、研磨工具300は、ワーク10の研磨の際に常に一定の圧力(自重)でワーク10に接することになる。それ故、研磨の際の接圧変動が少なくなり、研磨作業を安定して行うことができる。   Further, since the polishing apparatus 400 includes the second sleeve 340 that holds the tool holding member 310 so as to be slidable in the direction of the rotation axis of the workpiece holding member 11, the polishing tool 300 is always used for polishing the workpiece 10. The workpiece 10 is contacted with a constant pressure (self-weight). Therefore, the contact pressure fluctuation during polishing is reduced, and the polishing operation can be performed stably.

なお、研磨装置400においては、研磨工具300のERG122中に分散相粒子が分散されているので、分散相粒子が沈降することがなくER効果が長期間安定して得られる。   In the polishing apparatus 400, since the dispersed phase particles are dispersed in the ERG 122 of the polishing tool 300, the dispersed phase particles do not settle and the ER effect can be stably obtained for a long period of time.

〔第2実施形態〕
第2実施形態においても、ERGの製法・性質等については第1実施形態と同様である。
第1実施形態においては、研磨工具を製造した後に、それを研磨装置に組み込んだが、第2実施形態では、研磨工具(素材)製造装置と研磨装置が一体になっているところが相違する。なお、第1実施形態と同様の機能を持った部材には同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Also in the second embodiment, the manufacturing method and properties of ERG are the same as those in the first embodiment.
In the first embodiment, the polishing tool is manufactured and then incorporated into the polishing apparatus. However, in the second embodiment, the polishing tool (material) manufacturing apparatus and the polishing apparatus are integrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member with the same function as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

図6に、研磨装置500の断面図を示す。
研磨装置500は、ワーク10を底面から保持するワーク保持部材511と、ワーク10を研磨する研磨工具520と、研磨工具520の工具本体を回転可能に保持する工具保持部材530と、研磨工具520の工具本体を研磨面(図示せず)に対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段450と、ワーク10の研磨面と研磨工具520の工具本体との間に形成された隙間内にER流体を充填するためのER流体充填空間14と、ER流体充填空間14にER流体を供給するER流体供給手段15と、ER流体充填空間14内に充填されたER流体を加熱してERGにするための加熱手段16と、このERGに電圧を印加する電圧印加手段123(123A、123B)とを備えている。
ここで、第2実施形態における工具保持部材530は、第1実施形態における工具本体保持部材13の外筒131(図1)と工具保持部材310(図5)の機能を併せ持っている。
また、研磨工具520の工具本体部分はワーク10と同じく金属製であり導電性である。また、ワーク保持部材511と工具保持部材530はベークライトのような非導電性物質で構成されている。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the polishing apparatus 500.
The polishing apparatus 500 includes a workpiece holding member 511 that holds the workpiece 10 from the bottom surface, a polishing tool 520 that polishes the workpiece 10, a tool holding member 530 that rotatably holds a tool body of the polishing tool 520, and a polishing tool 520. Rotation driving means 450 for rotating the tool body about an axis substantially orthogonal to the polishing surface (not shown), and in a gap formed between the polishing surface of the workpiece 10 and the tool body of the polishing tool 520 An ER fluid filling space 14 for filling the ER fluid into the ER fluid, an ER fluid supply means 15 for supplying the ER fluid to the ER fluid filling space 14, and heating the ER fluid filled in the ER fluid filling space 14 to ERG Heating means 16 and voltage applying means 123 (123A, 123B) for applying a voltage to the ERG.
Here, the tool holding member 530 in the second embodiment has the functions of the outer cylinder 131 (FIG. 1) and the tool holding member 310 (FIG. 5) of the tool main body holding member 13 in the first embodiment.
Further, the tool body portion of the polishing tool 520 is made of metal like the workpiece 10 and is conductive. Further, the work holding member 511 and the tool holding member 530 are made of a non-conductive substance such as bakelite.

第1実施形態においては、研磨工具300を専用の研磨工具(素材)製造装置1、100により製造したが、第2実施形態においては、研磨装置500が研磨工具(素材)製造装置を兼ねている。
具体的には、以下のようにして研磨工具520を製造する。
まず。ゲル化前のER流体(配合は表1に示す)を、ER流体充填空間14に流し込む。
その後、ER流体充填空間14内部のER流体を、90℃で6時間加熱してゲル化を完了させ、ERGを得る。このERGの下面は、ワーク10の上面の形状(凹面、凸面等)に応じた形状となっている。
In the first embodiment, the polishing tool 300 is manufactured by the dedicated polishing tool (material) manufacturing apparatuses 1 and 100. However, in the second embodiment, the polishing apparatus 500 also serves as the polishing tool (material) manufacturing apparatus. .
Specifically, the polishing tool 520 is manufactured as follows.
First. The ER fluid before gelation (formulation is shown in Table 1) is poured into the ER fluid filling space 14.
Thereafter, the ER fluid inside the ER fluid filling space 14 is heated at 90 ° C. for 6 hours to complete the gelation, and ERG is obtained. The lower surface of the ERG has a shape corresponding to the shape (concave surface, convex surface, etc.) of the upper surface of the workpiece 10.

次に、ERGが工具本体(研磨工具520となる前)に保持された状態のまま、この工具本体を工具保持部材530から抜き出す。そして、工具本体に保持されたERGの表面に、砥粒を散布して研磨工具520とする。
この研磨工具520は、研磨装置500の工具保持部材530に挿入された後は、研磨装置500の本体部分となる。
Next, the tool main body is extracted from the tool holding member 530 while the ERG is held by the tool main body (before becoming the polishing tool 520). Then, abrasive particles are dispersed on the surface of the ERG held by the tool body to obtain a polishing tool 520.
The polishing tool 520 becomes a main body portion of the polishing apparatus 500 after being inserted into the tool holding member 530 of the polishing apparatus 500.

研磨装置500の回転駆動手段450は、モータ450Aからの動力を、ベルト452を介して研磨工具520に伝え、所定の回転数にて研磨工具520を回転させる。そして、研磨工具520によりワーク10の表面が研磨される。   The rotation driving means 450 of the polishing apparatus 500 transmits the power from the motor 450A to the polishing tool 520 via the belt 452, and rotates the polishing tool 520 at a predetermined rotation speed. Then, the surface of the workpiece 10 is polished by the polishing tool 520.

上述のような第2実施形態の研磨装置500によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、研磨装置500が研磨工具(素材)製造装置をも兼ねているので、研磨装置500の製造及び研磨操作が簡便であり、装置製造コストの面からも有利である。
According to the polishing apparatus 500 of the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
Further, since the polishing apparatus 500 also serves as a polishing tool (material) manufacturing apparatus, the manufacturing and polishing operations of the polishing apparatus 500 are simple and advantageous from the standpoint of apparatus manufacturing cost.

なお、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention. In addition, the specific structure, shape, and the like when carrying out the present invention may be other structures and the like as long as the object of the present invention can be achieved.

本実施形態では、研磨対象であるワーク10が導電性の金型であるため、いわゆる両側電極を用いることができた。これに対して、例えば、非導電性の工具本体の研磨材近傍に極性の異なる正負の電極を配置して、いわゆる片側電極方式でERGに電圧をかけることもできる。例えば、プラスチックのような非導電性物質を直接研磨する際には、図7に模式的に示したような片側電極800を用いればよい。この片側電極800は、正電極800Aと負電極800Bが交互に並んで構成されており、非導電性ワーク10’に接しているERG900に対して、反対側から電圧をかけることができる。ERG900の片側に電圧をかけてERGの硬さを制御できるため、ワーク10’がプラスチックレンズのような電気絶縁性物質であった場合に好適である。   In this embodiment, since the workpiece 10 to be polished is a conductive mold, so-called both-side electrodes can be used. On the other hand, for example, positive and negative electrodes having different polarities can be arranged in the vicinity of the abrasive of the nonconductive tool body, and a voltage can be applied to the ERG by a so-called one-side electrode method. For example, when a non-conductive material such as plastic is directly polished, a one-sided electrode 800 as schematically shown in FIG. 7 may be used. The one-side electrode 800 is configured by alternately arranging positive electrodes 800A and negative electrodes 800B, and a voltage can be applied from the opposite side to the ERG 900 that is in contact with the non-conductive workpiece 10 '. Since the hardness of the ERG can be controlled by applying a voltage to one side of the ERG 900, it is suitable when the workpiece 10 'is an electrically insulating material such as a plastic lens.

また、図8の研磨装置600に示すように、第2実施形態の研磨装置500と異なり、モータ450Aの駆動力をカップリング450Bを通じて直接研磨工具520に伝えてもよい。カップリング450Bは、ボルト450B1とキー450B2によりモータ450Aの回転軸と研磨工具520とを固定している。このモータ450Aは、研磨装置600が載置されている装置基台19のフレーム19Aにより固定されている。なお、ここでは、ワーク保持部材511と工具保持部材530は、一体の構造となっている。   Further, as shown in the polishing apparatus 600 of FIG. 8, unlike the polishing apparatus 500 of the second embodiment, the driving force of the motor 450A may be directly transmitted to the polishing tool 520 through the coupling 450B. In the coupling 450B, the rotating shaft of the motor 450A and the polishing tool 520 are fixed by a bolt 450B1 and a key 450B2. The motor 450A is fixed by a frame 19A of the apparatus base 19 on which the polishing apparatus 600 is placed. Here, the work holding member 511 and the tool holding member 530 have an integral structure.

さらに、図9の研磨装置700に示すように、カップリング450Cにより研磨工具520の上下方向の動きを拘束するとともに、ワーク保持部材511の下部に圧電素子(PZT)540を配設し、その変位により、研磨工具520のワーク10への押圧力を制御してもよい。研磨装置700によれば、電圧によるERGの硬さ制御と併せて、研磨の際の押圧力をも制御することで、より精密な研磨が可能となる。なお、カップリング450Cはボルト450C1とキー450C2によりモータ450Aの回転軸と研磨工具520とを固定している。
なお、回転駆動手段としては、上述のようなモータ駆動方式以外に、手動ハンドル等を設けて、人力により研磨工具やワークを回転させる方式を採用してもよい。
Further, as shown in the polishing apparatus 700 of FIG. 9, the vertical movement of the polishing tool 520 is constrained by the coupling 450C, and a piezoelectric element (PZT) 540 is disposed below the work holding member 511, and its displacement Thus, the pressing force of the polishing tool 520 on the workpiece 10 may be controlled. According to the polishing apparatus 700, more precise polishing is possible by controlling the pressing force at the time of polishing in addition to the ERG hardness control by voltage. In the coupling 450C, the rotating shaft of the motor 450A and the polishing tool 520 are fixed by a bolt 450C1 and a key 450C2.
In addition to the motor driving method as described above, a method of rotating a polishing tool or a workpiece manually by providing a manual handle or the like may be adopted as the rotation driving means.

本発明の研磨装置は、プラスチックレンズ等の射出成形に用いられる金型の研磨に好適に使用することができる。   The polishing apparatus of the present invention can be suitably used for polishing a mold used for injection molding of a plastic lens or the like.

本発明の第1実施形態に係る研磨工具素材製造装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a polishing tool material manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 前記実施形態における研磨工具素材製造装置の分解斜視図。The disassembled perspective view of the polishing tool raw material manufacturing apparatus in the said embodiment. 前記実施形態における研磨工具素材の斜視図。The perspective view of the grinding | polishing tool raw material in the said embodiment. 前記実施形態における研磨工具の斜視図。The perspective view of the grinding | polishing tool in the said embodiment. 前記実施形態における研磨装置の断面図。Sectional drawing of the grinding | polishing apparatus in the said embodiment. 本発明の第2実施形態に係る研磨装置の断面図。Sectional drawing of the grinding | polishing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における片側電極の模式図。The schematic diagram of the one-side electrode in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における研磨装置の断面図。Sectional drawing of the grinding | polishing apparatus in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における研磨装置の断面図。Sectional drawing of the grinding | polishing apparatus in other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…研磨工具素材製造装置、10…ワーク、11,511…ワーク保持部材、12…工具本体、12A…研磨材、13…工具本体保持部材、14…流体充填空間、15…流体供給手段、16…バンドヒータ(加熱手段)、18…スペーサ(厚み調整手段)、100…研磨工具製造装置、123…電圧印加手段、140…第1のスリーブ、200…研磨工具素材、300,520…研磨工具、310,530…工具保持部材、340…第2のスリーブ、400,500,600,700…研磨装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polishing tool raw material manufacturing apparatus, 10 ... Work, 11,511 ... Work holding member, 12 ... Tool main body, 12A ... Polishing material, 13 ... Tool main body holding member, 14 ... Fluid filling space, 15 ... Fluid supply means, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Band heater (heating means), 18 ... Spacer (thickness adjusting means), 100 ... Polishing tool manufacturing apparatus, 123 ... Voltage application means, 140 ... First sleeve, 200 ... Polishing tool material, 300, 520 ... Polishing tool, 310, 530 ... Tool holding member, 340 ... Second sleeve, 400, 500, 600, 700 ... Polishing apparatus

Claims (6)

所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨装置であって、
前記ワークを保持するワーク保持部材と、
電気レオロジーゲル(以後、「ERG」ともいう)と砥粒とを含んで構成された研磨材を有し、この研磨材を前記ワークに接触させて前記ワークを研磨する研磨工具と、
前記研磨工具を保持する工具保持部材と、
前記研磨工具又は前記ワークを、前記研磨面に対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段と、
前記ERGに電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とする研磨装置。
A polishing apparatus for polishing a workpiece having a predetermined shaped polishing surface,
A workpiece holding member for holding the workpiece;
A polishing tool comprising an abrasive comprising an electrorheological gel (hereinafter also referred to as “ERG”) and abrasive grains, and polishing the workpiece by bringing the abrasive into contact with the workpiece;
A tool holding member for holding the polishing tool;
Rotation driving means for rotating the polishing tool or the workpiece around an axis substantially orthogonal to the polishing surface;
A polishing apparatus comprising voltage applying means for applying a voltage to the ERG.
請求項1に記載の研磨装置であって、
前記研磨面を上向きにした姿勢で前記ワーク保持部材を略垂直な軸を中心に回転可能に保持する第1のスリーブと、
前記第1のスリーブの上部に位置し、前記研磨材を下向きにした姿勢で前記工具保持部材を回転不能かつ前記ワーク保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第2のスリーブとを備え、
前記回転駆動手段は、前記ワーク保持部材を回転させることを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
A first sleeve that holds the workpiece holding member rotatably about a substantially vertical axis in a posture with the polishing surface facing upward;
A second sleeve that is positioned above the first sleeve and holds the tool holding member in a posture in which the abrasive is faced down so that the tool holding member cannot rotate and is slidable in the rotation axis direction of the workpiece holding member;
The polishing apparatus, wherein the rotation driving means rotates the work holding member.
請求項1に記載の研磨装置であって、
前記研磨材を上向きにした姿勢で前記工具保持部材を略垂直な軸を中心に回転可能に保持する第3のスリーブと、
前記第3のスリーブの上部に位置し、前記研磨面を下向きにした姿勢で前記ワーク保持部材を回転不能かつ前記工具保持部材の回転軸方向にスライド可能に保持する第4のスリーブとを備え、
前記回転駆動手段は、前記工具保持部材を回転させることを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
A third sleeve for holding the tool holding member rotatably about a substantially vertical axis in a posture with the abrasive facing upward;
A fourth sleeve that is positioned above the third sleeve and holds the work holding member in a posture in which the polishing surface is faced down so that the work holding member cannot rotate and is slidable in the rotation axis direction of the tool holding member;
The polishing apparatus, wherein the rotation driving means rotates the tool holding member.
請求項2又は請求項3に記載の研磨装置において、
前記研磨工具は、導電性の工具本体と前記工具本体の先端に設けられた前記研磨材とから構成され、
前記電圧印加手段は、前記工具保持部材の中心に挿入され一端が前記工具本体に接触され、他端が給電部材に接触された第1電極と、前記ワーク保持部材の中心に配置され一端が前記ワークに接触し、かつ、他端が給電部材に接触された第2電極とを含んで構成され、
前記ワークが導電性であることを特徴とする研磨装置。
In the polishing apparatus according to claim 2 or 3,
The polishing tool is composed of a conductive tool body and the abrasive provided at the tip of the tool body,
The voltage applying means is inserted in the center of the tool holding member, one end is in contact with the tool body, and the other end is in contact with the power supply member, and one end is arranged in the center of the work holding member. A second electrode in contact with the workpiece and having the other end in contact with the power supply member,
A polishing apparatus, wherein the workpiece is conductive.
請求項2〜請求項4のいずれかに記載の研磨装置において、
前記ワーク保持部材と前記第1のスリーブとの間、又は、前記工具保持部材と前記第3のスリーブとの間には、ボールベアリング軸受又は空気静圧軸受が設けられていることを特徴とする研磨装置。
In the polishing apparatus according to any one of claims 2 to 4,
A ball bearing or an aerostatic bearing is provided between the workpiece holding member and the first sleeve, or between the tool holding member and the third sleeve. Polishing equipment.
請求項1に記載の研磨装置において、
前記ワーク保持部材及び工具保持部材の一方を、前記研磨面に対して略直交する軸方向へ変位させる変位駆動手段を備えていることを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1, wherein
A polishing apparatus comprising displacement drive means for displacing one of the workpiece holding member and the tool holding member in an axial direction substantially orthogonal to the polishing surface.
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