JP2011051028A - 研削方法、面取りガラス板の製造方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップ型の砥石ヘッドにより粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い所定の高精度の平滑面を得る研削方法を提供する。
【解決手段】粗研削用環状砥石４を配した内カップ６と、細研削用環状砥石８を配した外カップ９とが間隙を有して同心円状に配され、被加工面が粗研削用環状砥石４に次いで細研削用環状砥石８により研削されるように２重カップ型回転砥石と被加工物とを相対移動させつつ、前記内カップ６の内周面２２に研削液２５を供給する研削方法である。また、前記２重カップ型回転砥石１４と、砥石を軸心の回りに回転させる駆動手段１６と、被加工物２０を相対移動させる、移動手段と、研削液供給手段２４とを備え、被加工物２０の相対移動方向Ｓが、前記回転軸心２３と研削後の面２１を含む平面との交点から、被加工物２０と細研削用環状砥石８とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向である研削装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス、ガラスセラミック、金属、セラミックなどからなる板状の被加工物の面取りなどの研削を行う研削方法及び研削装置に関する。また、面取りガラス板の製造方法に関する。

被加工物の面取りを行う研削方法としては、図６（１）に示すように環状砥石１０８を縁部に配したカップ型の砥石ヘッド１０２を駆動装置１０４により回転駆動し、被加工物１１０を研削するカップ型研削装置１０１を用いた方法が知られている。図６（２）に示すように砥石１０８を被加工物１１０と相対移動させることにより研削が行われる。被加工物１１０と砥石１０８との接触部１１２における、砥石１０８の回転による走行方向と、被加工物１１０のカップ型研削装置１０１に対する相対移動方向Ｓｗとは略直交している。

このような研削方法にあっては、環状砥石１０８として粗研削用の砥石と仕上げ研削用の砥石を同心円状に密接して配して粗研削と仕上げ研削とを１工程で行う方式（例えば、特許文献１参照）が適用できる。

しかし、かかる方式の適用においては、粗研削の直後に仕上げ研削が行われるので粗研削により発生した研削くずが研削時の仕上げ研削用の砥石と被加工物の間に喰い込むことにより、所定の高精度の平滑面を得るうえで障害となるという問題があった。

特開平０７−１９５２６１号公報

本発明は、板状の被加工物に対してカップ型の砥石ヘッドにより粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い所定の高精度の平滑面を得る研削方法、面取りガラス板の製造方法及び研削装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨とするところは、カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分を被加工部に当接させて被加工物を該カップに対して相対移動させる研削方法であって、
前記カップ型回転砥石装置が、粗研削用環状砥石を配した内カップと、細研削用環状砥石を配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配された２重カップ型回転砥石を備えており、被加工面が粗研削用環状砥石に次いで細研削用環状砥石により研削されるように、被加工物を前記２重カップ型回転砥石装置に対して、該回転砥石の回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向に相対移動させつつ、前記内カップの内周面に研削液を供給する研削方法であることにある。

また、本発明の要旨とするところは、カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分をガラス板の面取り対象部に当接させて該ガラス板を該カップに対して相対移動させて研削する面取りガラス板の製造方法であって、
前記カップ型回転砥石装置が、粗研削用環状砥石を配した内カップと、細研削用環状砥石を配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配された２重カップ型回転砥石を備えており、面取り対象部が粗研削用環状砥石に次いで細研削用環状砥石により研削されるように、ガラス板を前記２重カップ型回転砥石装置に対して、該回転砥石の回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向に相対移動させつつ、前記内カップの内周面に研削液を供給する面取りガラス板の製造方法であることにある。

また、本発明の要旨とするところは、カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分を被加工部に当接させて被加工物を該カップに対して相対移動させる研削装置であって、
粗研削用環状砥石を縁部に配した内カップと、細研削用環状砥石を縁部に配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配されてなる２重カップ型回転砥石と、
該２重カップ型回転砥石を軸心の回りに回転させる駆動手段と、
被加工物を該２重カップ型回転砥石の回転軸心と斜向する方向に該２重カップ型回転砥石に対して相対移動させる移動手段と、
前記内カップの内周面に研削液を供給する研削液供給手段と
を備え
前記被加工物の相対移動方向が、前記回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向である研削装置であることにある。

本発明によると、板状の被加工物に対して２重カップ型回転砥石により粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い高精度の平滑面を得る研削方法及び研削装置が提供される。

本発明によると、板状の被加工物に対して２重カップ型回転砥石により粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い高精度の平滑な面取り面を得る面取りガラス板の製造方法が提供される。

本発明によると、板状の被加工物に対して２重カップ型回転砥石により粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い、研削屑を含んだ研削液による加工後の研削面の汚染が少ない研削方法、面取りガラス板の製造方法及び研削装置が提供される。

本発明によると、板状の被加工物に対して２重カップ型回転砥石により粗研削と仕上げ研削とを１工程で行い、粗研削用環状砥石により被加工面を研削したのち、所定の切込厚さで細研削用環状砥石により被加工面を研削し、簡単な操作で細研削用環状砥石の切込厚さを高精度に設定することができる研削方法、面取りガラス板の製造方法及び研削装置が提供される。またこのような２重カップ型回転砥石をきわめて高い寸法精度で容易に製作あるいは調整することができる。

本発明において用いられるカップ型回転砥石装置の態様の一例を示す断面的説明図である。 被加工物の相対移動方向を説明する説明図である。 図１に示すカップ型回転砥石装置の要部平面略図である。 比較例における被加工物の相対移動方向を説明する説明図である。 本発明において用いられるカップ型回転砥石装置による研削の態様を示すモデル図である。 従来のカップ型研削装置の態様を示し、図６（１）は断面図、図６（２）は被加工物との位置関係を示す説明図である。

本発明は、カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分を被加工面に当接させて該カップと被加工物とを相対移動させる、被加工物の研削方法である。被加工物としてはガラス、ガラスセラミック、セラミック、金属などが挙げられる。本発明は、板状のこれら被加工物の面取りや端面の研削に好適に用いられる。とくに、本発明はガラス板の面取りや端面の研削に用いると極めて高精度の平滑面を得ることができ、このような態様による面取りは、面取りされたガラス板（面取りガラス板）の製造方法として優れている。

図１の断面的説明図に示すように、本発明において用いられるカップ型回転砥石装置２は、粗研削用環状砥石４を一のカップ状基体５の縁部７に配した内カップ６と、細研削用環状砥石８を他のカップ状基体１５の縁部１７に配した外カップ９とが、外カップ９を外側にして内カップ６の外周面１１と外カップ９の内周面１３との間に間隙１２を有して同心円状に配された２重カップ型回転砥石１４を有する。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。

２重カップ型回転砥石１４は、駆動装置１６により、カップの軸心を回転軸心として回転する。また、カップ型回転砥石装置２は不図示の移動手段により被加工面１８（研削前の面や面取り部などの被加工部）と平行方向に移動するようになっている。あるいは、被加工物２０が被加工面１８と平行方向に不図示の被加工物移動手段により移動するようになっていてもよい。矢印Ｓは、カップ型回転砥石装置２（のフレーム）が静止している場合の被加工物２０の移動方向（相対移動方向）である。符号２１は研削された面（研削後の面）である。

本明細書においては、被加工物２０の相対移動方向とは、カップ型回転砥石装置２（のフレーム）が静止している場合は被加工物２０の移動方向をいい、被加工物２０が静止している場合はカップ型回転砥石装置２（のフレーム）の移動方向と逆方向をいう。

駆動装置１６はモーターを内蔵し、その回転駆動軸と２重カップ型回転砥石１４とを直結してあるいは回転伝達機構を介して連結して２重カップ型回転砥石１４が駆動される。

被加工物２０の移動手段あるいはカップ型回転砥石装置２の移動手段としては、リニアー駆動装置を用いた移動テーブルなどを用いることができる。

２重カップ型回転砥石１４の回転軸心２３は被加工面１８と斜向している。これにより、粗研削用環状砥石４と細研削用環状砥石８は一部分が、被加工面１８と当接し、当接した部分の被加工面で研削作用が行われる。

本発明においては、図２に示すように、被加工物２０の相対移動方向Ｓは、ベクトルＶの方向にベクトル成分を有していることが必要である。ベクトルＶは、回転軸心２３と研削後の面２１を含む平面との交点Ｐから、被加工物２０と細研削用環状砥石８とが加工中に当接する位置３３に至る方向の方向ベクトルである。相対移動方向ＳがベクトルＶの方向と斜向してもよいが、相対移動方向ＳがベクトルＶとほぼ同じ方向であることが安定した研削状態を得るうえでさらに好ましい。

また、図１に示すように、本発明においては、被加工面１８が粗研削用環状砥石４に次いで細研削用環状砥石８により研削されるように２重カップ型回転砥石１４と被加工物２０とを相対移動させつつ、内カップ６の内周面２２に研削液２５が研削液供給手段２４により供給される。研削液供給手段２４は、例えば研削液を内カップ６の内周面２２に向けて吐出するノズル２８であってよい。研削液は内カップ６の内側に吐出されれば、内カップ６の内壁を伝わって遠心力により、内周面２２を経由して被加工面１８の粗研削用環状砥石４と当接する部分３０に到達する。例えば研削液は内カップ６の底面２９に向けて吐出されてもよい。

研削液は粗研削用環状砥石４と当接する部分３０に達したのちさらに間隙１２に達する。間隙１２に達した研削液は粗研削用環状砥石４による研削屑が混入した状態となっている。

間隙１２に達した研削液は間隙１２内で遠心力で外カップ９の内周面に押し付けられるようにして一時的に滞留しながら外カップ９の内周面の回転移動につれて搬送され粗研削用環状砥石４と当接する部分３０から回転軸心２３を間にした対称位置（間隙１２ａ）に至る間に間隙１２からはみ出して大部分が外部に排出される。

このように、粗研削用環状砥石４による研削屑が研削液とともに間隙（間隙１２ａ）を経由して外部に排出されるので、被加工面が細研削用環状砥石８と当接する部分４０への粗研削用環状砥石４による研削屑の到達が妨げられ、細研削用環状砥石８による円滑な仕上げ研削を行うことができる。間隙１２の幅Ｇは砥石厚みＴ_１あるいはＴ_２の１／３〜１倍程度が好ましい。０．４〜０．６倍であることがさらに好ましい。

図３は図１に示すカップ型回転砥石装置２の要部平面略図であり、２重カップ型回転砥石１４は矢印Ｒの方向に回転することが平滑な研削面を得るうえで好ましい。

また、図３における直線４３（ｍ−ｎ）と図面視上向きの半円弧４５（ｎ−ｍ）で囲まれた領域、すなわち、内カップ６の内側であって２重カップ型回転砥石１４の直下にガラス板等の被加工物が存在しない区域に、研削液供給手段２４により研削液が供給されると、常にフレッシュな研削液が研削ポイントに供給されることとなり好ましい。なお、図３における符号ｍ、ｎは直線４３と半円弧４５とが図面上で交わる図面上の点を示す。

あるいは、２重カップ型回転砥石１４の駆動軸を軸方向に貫通する中空部を形成して、研削液をその中空部を経由して内カップ６の内側に供給する態様であってもよい。

本発明の比較例について図４で説明するならば、２重カップ型回転砥石を用いて 被加工物２０の相対移動方向ＳａをベクトルＶの方向と逆向きにした場合、内カップ６ａに細研削用環状砥石８ａが配され、外カップ９ａに粗研削用環状砥石４ａが配されることとなる。

この場合、研削液２２は外カップ９ａの外側から粗研削用環状砥石４ａと被加工面１８の当接する部分３０ａに供給されることとなる。研削液２２は外カップ９ａの外周面４１にも達するから、研削液の大部分が研削域に到達するまえに外カップ９ａの外周面４１から遠心力により飛沫８となって四方に飛散し、加工作業区域を汚すことになる。図１に示す本発明の態様にあっては研削液２２は内カップ６の内側に供給されるから研削域に到達する割合が大きく、研削液２２が外カップ９の外周面から遠心力により飛沫となって四方に飛散する度合いが小さい。また、研削後の面２１が研削屑を含んだ研削液により汚染される程度もきわめて小さい。

図５に示すモデル図のように、回転軸心２３と直交する基準面５０からの粗研削用環状砥石４の先端までの高さｈ_１（粗研削用環状砥石４の刃長）や、基準面５０からの細研削用環状砥石８の刃先までの高さｈ_２（細研削用環状砥石８の刃長）、基準面５０と被加工面１８との（図面視の向きの）傾斜角θなどが細研削用環状砥石８の切込厚さｄ_２に影響する。なお、２重カップ型回転砥石の、被加工物２０の相対移動方向を傾きの軸とする傾き角は、例えば面取り加工の場合、ベベル加工角によって決まるが、ベベル加工角が３〜７５度になるように設定されることが好ましい。ベベル加工角（面取り角）は研削前の被加工面と研削されてなる面との成す角度をいう。

すなわち、
Ｄ_１：粗研削用環状砥石４の厚さ方向にみた中心位置における直径
Ｄ_２：細研削用環状砥石８の厚さ方向にみた中心位置における直径
ｔ_１：粗研削用環状砥石４の刃厚
ｔ_２：細研削用環状砥石８の刃厚
ｈ_１：細研削用環状砥石８の刃長
ｈ_２：粗研削用環状砥石４の刃長
としたとき、相対移動方向ＳがベクトルＶとほぼ同じ方向である場合、これらの値の間には式（１）

のような関係があり、例えば細研削用環状砥石８の刃長ｈ_１が式（２）

により求められる。

また、加工前の被加工面１８から粗研削用環状砥石４の刃先までの距離をＬ、粗研削用環状砥石４の切込厚さをｄ_１
とすると、
式（３）

が成立する。

とくに、本発明における面取りガラス板の製造方法においては、一般的には、ｄ_１は０．１〜２．５ｍｍが妥当である。ｄ_２は０．１〜１．０ｍｍが妥当である。Ｌは１〜１０ｍｍが妥当である。また、粗研削用環状砥石４の粒度は＃８０〜＃２５０が、細研削用環状砥石８の粒度は＃２００〜＃６００が妥当である。

ｔ_１＝ｔ_２とすれば（１）式から、（Ｄ_２−Ｄ_１）／２＝Ｇ、ｈ_１−ｈ_２＝Ｃとして、

が得られる。
すなわち、ｈ_１＝ｈ_２とすると

である。つまり、本発明においてはｈ_１＝ｈ_２にして、すなわち、細研削用環状砥石８と粗研削用環状砥石４とを同じ高さ（面一）に揃えて、θ＝０のときｄ_２＝０として、基準面５０と被加工面１８との傾斜角θ（２重カップ型回転砥石１４の回転軸心２３と被加工面１８の移動方向との角度）を変えることにより、所望の細研削用環状砥石８の切込厚さｄ_２を設定することができる。

これに対して、図４に示すような比較例の態様にあっては、ｈ_１ａ（細研削用環状砥石８ａの刃長）をｈ_２ａ（粗研削用環状砥石４ａの刃長）より大きくする必要がある。

すなわち、本発明においては細研削用環状砥石８と粗研削用環状砥石４とを同じ高さ（面一）に揃えて使用することができるので、２重カップ型回転砥石１４をきわめて高い寸法精度で容易に製作あるいは調整が可能である。また、θの値を設定するという簡単な操作でｄ_２をきわめて高い寸法精度で設定できる。なお、本発明においては細研削用環状砥石８と粗研削用環状砥石４とは必ずしも面一である必要はなく、細研削用環状砥石８と粗研削用環状砥石４の刃長差ｈ_１−ｈ_２を正または負の所定の値に所定の寸法精度のもとで設定して使用することも可能である。

これに対して、図４に示すような比較例の態様にあっては細研削用環状砥石８ａと粗研削用環状砥石４ａの刃長差ｈ_１ａ−ｈ_２ａを所定の正の値に設定する必要があり、細研削用環状砥石８と粗研削用環状砥石４とを面一にする場合に比べて、この刃長差ｈ_１ａ−ｈ_２ａを所定の正の値に高い寸法精度で製作あるいは調整することは容易ではない。

本発明の研削方法は、ガラス、ガラスセラミック、金属、セラミックなどからなる被加工物の研削に広く適用可能である。

２：カップ型回転砥石装置
４：粗研削用環状砥石
５：一のカップ状基体
６：内カップ
７、１７：縁部
８：細研削用環状砥石
９：外カップ
１１：外周面
１３：内周面
１２：間隙
１４：２重カップ型回転砥石
１５：他のカップ状基体
１６：駆動装置
１８：被加工面（被加工部）
２０：被加工物
２１：研削後の面
２２：内周面
２４：研削液供給手段
２５：研削液

Claims (3)

1. カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分を被加工部に当接させて被加工物を該カップに対して相対移動させる研削方法であって、
   前記カップ型回転砥石装置が、粗研削用環状砥石を配した内カップと、細研削用環状砥石を配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配された２重カップ型回転砥石を備えており、被加工部が粗研削用環状砥石に次いで細研削用環状砥石により研削されるように、被加工物を前記２重カップ型回転砥石装置に対して、該回転砥石の回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向に相対移動させつつ、前記内カップの内周面に研削液を供給する研削方法。
2. カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分をガラス板の面取り対象部に当接させて該ガラス板を該カップに対して相対移動させて研削する面取りガラス板の製造方法であって、
   前記カップ型回転砥石装置が、粗研削用環状砥石を配した内カップと、細研削用環状砥石を配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配された２重カップ型回転砥石を備えており、面取り対象部が粗研削用環状砥石に次いで細研削用環状砥石により研削されるように、ガラス板を前記２重カップ型回転砥石装置に対して、該回転砥石の回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向に相対移動させつつ、前記内カップの内周面に研削液を供給する面取りガラス板の製造方法。
3. カップ状基体の縁部に環状砥石を配してなるカップを軸心の回りに回転させるカップ型回転砥石装置を用い、該環状砥石の一部分を被加工部に当接させて被加工物を該カップに対して相対移動させる研削装置であって、
   粗研削用環状砥石を縁部に配した内カップと、細研削用環状砥石を縁部に配した外カップとが、該外カップを外側にして前記内カップの外周面と前記外カップの内周面との間に間隙を有して同心円状に配されてなる２重カップ型回転砥石と、
   該２重カップ型回転砥石を軸心の回りに回転させる駆動手段と、
   被加工物を該２重カップ型回転砥石の回転軸心と斜向する方向に該２重カップ型回転砥石に対して相対移動させる移動手段と、
   前記内カップの内周面に研削液を供給する研削液供給手段と
   を備え
   前記被加工物の相対移動方向が、前記回転軸心と研削後の面を含む平面との交点から、被加工物と前記細研削用環状砥石とが加工中に当接する位置に至る方向にベクトル成分を有する方向である研削装置。
   

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