JP2014111298A

JP2014111298A - ホットメルト接着剤を用いた平面研削加工方法と平面研削用溝付マグネットチャック及び溝付保持プレート

Info

Publication number: JP2014111298A
Application number: JP2013127930A
Authority: JP
Inventors: Minoru Saito; 稔斉藤
Original assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd
Current assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-06-19

Abstract

【課題】種々形状の単一又は複数の磁性体又は非磁性体の被研削物の高精度研削加工が出来、安価に実施及び製作されるホットメルト接着剤を用いた研削加工方法及び平面研削用溝付マグネットチャック又は溝付プレートを提供する。
【解決手段】平面加工用マグネットチャックや真空チャック上に搭載された被研削物２（主として非磁性体）をホットメルト接着剤１で固定するか又は溝６を設けた溝付マグネットチャックや溝付プレートの上面に被研削物を搭載しホットメルト接着剤１で固定して研削加工を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、種々形状や材質の単一又は複数の磁性体又は非磁性体からなる被研削物を高精度に研削加工するためのホットメルト接着剤を用いた平面研削加工方法と平面研削用溝付マグネットチャック及び溝付保持プレートに関する。

平面研削加工としては厚さ精度，平面度，平行度，面粗さが要求され、高精度加工としてはこれ等の各精度の高度化が要求される。平面研削加工を行うためには被研削物を固定することが必要となり、従来では、（ａ）マグネットチャックや真空チャックに固定するものやチャック上に載置するもの（ｂ）薄鋼板により挟み付け固定するものや（ｃ）精密バイスによるものや（ｄ）専用ジクによるものや熱ワックス，両面テープ，瞬間接着剤等による（ｅ）接着系のものや（ｆ）其の他の手段、例えば、冷凍チャック（ＥＳチャックを含む），プロメルタシステム，アクシム，剣山チャック等によるものがあった。

前記のように従来の平面研削加工では前記ａ）乃至ｆ）等の手段があったがこれ等は夫々次のような問題点があった。
ａ）被研削物に反りがある場合に、反りが矯正された状態で固定されてしまうため、解放後に反りが戻り高精度研削が出来ない問題点がある他、真空チャックの場合、被研削物の形状によってはシールが困難となる問題点がある。また、小さな被研削物は保持力が小さく、固定が困難な場合が生ずる。
ｂ）薄鋼板の加圧により被研削物の浮き上がりや反りが発生する恐れがあり加圧に熟練を要する。また、単純な輪郭形状のものでないと固定がしにくい。また、薄鋼板を置くための余分なスペースが必要となる等の問題点がある。
ｃ）バイスの加圧力により被研削物に浮き上がりや反りが発生する。単純な輪郭形状のものではないと固定しにくい。大きな被研削物は固定しにくい。大きな被研削物は固定しにくい。バイスやゲタ（支持台）等の精度保持が必要。
ｄ）被研削物の反りが矯正された状態で固定されてしまうため解放後に反りが戻る。また、ジクの精度保持が必要。
ｅ）接着や剥離に時間がかかる。剥離剤が必要，洗浄に手間がかかる，接着層の厚さが不明確，不均一で固定精度の保持や再生が悪い，加圧による反りの矯正が必要，熱影響による反りの発生，ベース板の精度維持が必要，耐水性が低く，湿式加工には不向き（特に両面テープの場合）。
ｆ）これ等はいずれも高価でほぼ専用機となってしまう。一方、これ等のシステムが不要の加工に対してはコスト高となる恐れがある。

前記のように従来の研削加工方法では色々の問題点があるが、その他研削加工方法や接着剤やホットメルト接着剤を用いたフィルター構造に関する従来の公知技術としては次の「特許文献１」，「特許文献２」，「特許文献３」，「特許文献４」，「特許文献５」及び「特許文献６」がある。

特開平９−１８３０４７号（図１）特開２０００−８４７７２号（図１）特開２００２−０５２４３０号（図１）特開２００２−３０１６３２号（図１）特開２０１１−０３９１９５号（図１）特開２００２−２３７０９９号（図１）

前記の「特許文献１」の「特開平９−１８３０４７号」の「試料研削方法」はホットメルト材（１４）を使用するものであるがその（図１）に示されているようにこのホットメルト材（１４）はヤトイ材（１１）の貫通穴（２１）の内部に被研削物である試料（１２）を挿入し貫通穴（２１）と試料（１２）との間の間隙内にホットメルト材（１４）を充填して試料（１２）を固定するものであり、後に説明する本発明におけるホットメルト接着剤の使用方法とは全く相違するものである。

また、前記の「特許文献２」の「特開２０００−８４７７２号」の「マグネットチャック」はそのマグネットチャック（１）の（図１）等に示すように面板（２）に解除溝（１０）を設けたものであり、この解除溝（１０）は勾配を形成するものからなる。この解除溝（１０）は後に説明する本発明の溝とは使用目的が全く相違するものでマグネットチャック（１）に磁着しているワーク（７）をマグネットチャック（１）から容易に取り外すために使用され、具体的には楔状部材（２０）を挿入するための溝であり、勾配が必ず必要のものである。

前記「特許文献３」の「特開２００２−０５２４３０」には次のような相違がある。
１）ホットメルトをワークとチャックの間に充填する方法であり、本件とは接着方法が異なる。
２）溝形状、パターンは酷似しているが、接着剤を逃がすための溝であり、溝の目的が異なる。
３）加熱・冷却機能を有するチャックに適用するものであり、ただのプレートやマグネットチャックでは該当しない。
４）溝の大きさについて、言及していない。

前記の「特許文献４」の「特開２００２−３０１６３２」には次のような相違がある。
１）瞬間接着剤を使う方法であり、本件とは使用する接着剤が異なる。
２）接着剤を充填するための溝であり溝の目的が異なる。
３）溝深さが０．０１〜０．１ｍｍに限定されており、本件とは溝の大きさが異なる。
この深さでは、浮き上がり防止効果は期待出来ない。

前記の「特許文献５」の「特開２０１１−０３９１９５」には次のような相違がある。
１）溝の働きがＰＤＰの画像向上機能を有するフィルター構造に関するものであり、本件とは目的や用途が異なる。
２）溝幅、深さ、ピッチが夫々数μｍから数百μｍを想定しており、数ｍｍ単位の溝である本件とは溝の大きさが異なる。
３）溝に充填されるのは光吸収部剤であり、研削液や空気を流す本件とは異なる。
４）ホットメルト接着剤の用途はコントラスト向上層と電磁波遮蔽層を接着し、フィルター構造をなすために用いられており、加工部材の仮止めのために用いる本件とは異なる。

前記の「特許文献６」の「特開２００２−２３７０９９」には次のような相違がある。
１）溝の働きがＣＤ等の光記憶／再生媒体に関するものであり、本件とは目的や用途が異なる。
２）溝形状が同心円状であり、直線を基本とした本件とは、溝のパターンが異なる。
３）溝幅、深さ、ピッチが数μｍ以下〜数＋μｍを想定しており、数ｍｍ単位の溝である本件とは溝の大きさが異なる。
４）溝に充填されるのは色素であり、保護層、色素層、反射層の各層を接着し、ＣＤを構成するものであり、加工部材の仮止めのために用いる本件とは異なる。

本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、被研削物が磁性体や非磁性体であることに無関係に種々の形状の単一又は複数の被研削物をストレスを与えず自然体で固定出来浮き上がりや吸着性や冷却性の向上も出来、研削抵抗に対する保持力もあり、再加熱なしに剥離が容易に出来、比較的安価に実施出来るホットメルト接着剤を用いた研削加工方法と研削加工用マグネットチャック及び溝付プレートを提供することを目的とする。

本発明は、以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、マグネットチャックの表面又は該マグネットチャックの表面側に磁着するプレートの表面又は真空チャックに吸着するプレートの表面に種々な形状の単一又は複数の被研削物を研削抵抗以上の保持力を有する保持手段により着脱可能に固定し前記被研削物を研削加工するための加工方法であって、前記被研削物は磁性体又は非磁性体からなり、前記保持手段としてホットメルト接着剤を用い、該ホットメルト接着剤は６０℃乃至１２０℃に加温し前記被研削物の側面に固着して使用することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、研削盤で種々形状の単一又は複数の磁性体又は非磁性体からなる被研削物を浮き上がり防止や吸着防止や冷却性を向上した状態で研削加工するために使用するマグネットチャック又は該マグネットチャックの表面側に磁着するプレート又は真空チャックの表面側に吸着されるプレートに関するもので前記のチャックやプレートの表面側に接触して配設される前記被研削物を直接又はホットメルト接着剤により固定して前記被研削物を研削加工するために使用する保持具であって、該保持具はその表面に種々のパターンや形状の溝を形成するものからなり、該溝の面積が前記保持具に接触して配設される被研削物の接触部における面積２０％以上のものからなり、その巾寸法が１ｍｍ乃至１０ｍｍで深さが１ｍｍ乃至１０ｍｍのものからなることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、前記溝が分離型や寸法や形成方向の相異するものからなることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、前記ホットメルト接着剤が１００％固形分の熱可塑性ポリマをベースとしたものからなることを特徴とする。

本発明の請求項１のホットメルト接着剤を用いた平面研削加工方法によれば、被研削物が磁性体や非磁性体であってもホットメルト接着剤の保持手段によってマグネットチャックやプレートに研削抵抗以上の力で保持でき、精密な研削加工が効率的に、かつ安価に出来、その接着も被研削物の側面に容易に出来、再加熱することなく剥離出来、被研削物に対する付着もなく単一又は複数の被研削物に対しても対応出来る効果を上げること出来る。また、ホットメルト接着剤は６０℃乃至１２０℃の間で加熱して使用する必要があるが、６０℃以下では被研削物への固定性が悪く、１２０℃以上では、剥離が難しくなる問題点があり、この範囲に加熱することが望ましい。

本発明の請求項２の研削加工用溝付マグネットチャック及び溝付プレートによれば、種々の形状、パターン溝の形成により浮き上がりの防止、吸着防止や冷却性向上が出来高精度の研削加工が出来る。また、溝の面積を２０％以上とし、溝の巾寸法を１ｍｍ乃至１０ｍｍとし深さを１ｍｍ乃至１０ｍｍとしたのは以上の効果を確実に保持するために実証した値である。

また、本発明の請求項３の研削加工用溝付マグネットチャック及び溝付プレートによれば、溝の形体として分離型や寸法の相異するものを適用することにより種々の被研削物に対応することが出来る。

また、本発明の請求項４の発明によれば、請求項１及び２に使用されるホットメルト接着剤を１００％固形分の熱可塑性ホリマをベースとしたものを使用することにより熱すれば液化し、冷めれば固形化する性質を保持出来、保持力もあり、作業性の向上を図ることが出来、作業性の向上を図ることが出来る。

マグネットチャック上に非磁性体の被研削物を搭載しホットメルト接着剤をその側面に部分的に接着固定した状態を示す正面図（ａ）及び上面図（ｂ）。図１における被研削物へのホットメルト接着剤の塗布作業状況と研削加工を説明するための模式的正面図。溝を設けたマグネットチャックの斜視図（ａ），（ａ）のＡ矢視図（ｂ），（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）。この場合、溝はマグネットの配設方向と同じ。マグネットの配設方向と直交する方向に溝を設けたマグネットチャックを示す上面図（ａ）及び（ａ）のＢ矢視図（ｂ）。溝付プレートの一例を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のＣ−Ｃ断面図（ｂ）。分離型の溝付プレートの上面図（ａ）及び形状の異なる溝付プレートの数例を示す上面図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）。溝付マグネットチャックに被研削物をホットメルト接着剤を用いて側面で接着固定した状態を示す上面図（ａ），（ｂ）。マグネットチャック上に固定された溝付プレート上に被研削物を搭載しホットメルト接着剤でその側面の一部を接着固定した状態を示す上面図及び真空チャック上に溝付プレートを吸着しその上に被研削物を搭載しホットメルト接着剤で接着固定した状態を示す上面図（ｂ）。数多くの小物を溝付プレートに搭載し、夫々の側面をホットメルト接着剤で固定した状態を示す上面図。

以下、本発明の発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。

図１は既設のマグネットチャック３の上に非磁性体の被研削物２を搭載し、その側面の一部にホットメルト接着剤１を固着した状態を示すものである。なお、固着範囲は被研削物２の形状や材質等により経験的，実証的に決められたものである。なお、ホットメルト接着剤１は部分的固着で十分に研削抵抗に抵抗出来るものである。また、ホットメルト接着剤１は６０℃乃至１２０℃に加熱することにより十分に固着出来、かつ剥離は加熱しなくてもピンセット等により容易に除去出来、かつ被研削物２側には全く付着しないことが実証されている。
図２には図１に示した被研削物２におけるホットメルト接着剤１をグルーガン４で固着させている状態と砥石５による平面加工状態の一例を示すものであり、研削加工時には図略の研削液が提供される。
ホットメルト接着剤１は、１００％固形分で、熱すれば液体化し、冷めれば再び固形化する性質を持っている。従って、液状である間に被着材の表面を濡らし、冷えて固形化する過程で緊密な接着が行われる。圧着されれば、（被着材に熱が奪われて）冷却スピードが増し、秒速での接着が可能になる。
ホットメルト接着剤１がある一定の長さで塗布した場合、塗布部（接着部）全体では研削力に十分対抗できる接着力を有している。
しかし、剥離の際は、前記のようにピンセットなどの器具を用いて、塗布後固化したホットメルト接着剤１の端部をつまみ上げることにより、端部から徐々にかつ連続的に固化したホットメルト接着剤１を剥離させることが出来る。
これはホットメルト接着剤１が強くかつ弾性を持った固体であることを利用した剥離方法であり、剥離力は接着力に比較して極めて小さい力ですむ。

図３はマグネットチャック３に溝６を設けた溝付マグネットチャック１００を示すものである。マグネットチャック３は公知のようにベース台７の表面側に仕切板９で保持されている磁極部材７，８を固定したものからなる。
図３の場合、溝６は磁極部材１９の配列方向と一致した方向に形成されており、その断面形状はＶ型のものからなるが、その形状はこれに限定するものではなく、但し図３（ｂ）に示すように溝６の巾寸法（ａ）は１ｍｍ乃至１０ｍｍで深さ（ｂ）は１ｍｍ乃至１０ｍｍのものからなる。
ホットメルト接着剤１は前記のような性質を有するものであるが熱可塑性ポルマをベースとしたものであり、被研削物２とマグネットチャック３等との間に隙間が生じ易く、浮き上がりが生じ安い。溝６はこの浮き上がりを防止すると共に被研削物２がマグネットチャック３側に吸着することを防止する効果があり、かつ溝６内を流れる研削液により冷却され冷却性の向上を図ることが出来る。
また、巾寸法（ａ）や深さ（ｂ）は前記の値に限定したのはこの数値の保持により前記の溝６の存在機能を満足させるものであり、その値は被研削物２の形状，材質や研削液の性質により適宜決定されるものである。

図４（ａ），（ｂ）は溝６を仕切板９の配設方向と直角の方向に形成した溝付マグネットチャック１００Ａを示すものである。この方向の溝６の形成によりマグネットチャック３そのものの磁力の低下は発生するが、前記の範囲の巾寸法（ａ）や深さ（ｂ）の範囲では磁着性については殆ど問題ないことが実証されている。
また、図示していないが溝６の形成方向は図３及び図４の方向に限定するものでなく、例えば斜め方向でもよい。

図５は溝付プレート１０を示すものである。この溝付プレート１０は主に磁性体からなり、ベース板１１の表面に溝６を形成したものからなる。図６は溝６の種々の形成を示すものであり、図６（ａ）は分離型であり図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）は溝６の寸法や形成方向が相異する数例を示すものであり、本発明の溝６の形状や形成内容については以上の内容に限定するものではない。

図７は溝付マグネットチャック１００や１００Ａに被研削物２を搭載しホットメルト接着剤１で固定した状態を示すものである。

図８（ａ）はマグネットチャック３に溝付プレート１０を固着し、その溝付プレート１０上に被研削物２を搭載してホットメルト接着剤１により側面を固定したものである。また、図８（ｂ）は真空チャック３Ａに溝付プレート１０を吸着させてその上に被研削物２を搭載してホットメルト接着剤１で側面を固定したものである。

図９は図８（ａ）における１枚の被研削物２の替りに多数個の小型の被研削物２Ａを搭載し、ホットメルト接着剤１で側面を夫々を固定したものである。また、図示していないが色々の形状の被研削物や種数の異なる被研削物も自由に研削出来、研削済のものを自由に取り外しすることが出来る。

本発明は、以上の説明のものからなるが、その内容は以上のものに限定されるものではなく、同一技術的範疇のものが適用されることは勿論である。

本発明のすべての平面研削加工に適用可能であり、特に非磁性体の薄物の高精度加工には最適のものであり、その利用範囲は極めて広い。なお、取り扱い性がよく、安価に実施できるため中小企業や個人企業においても適用可能である。また、応用として旋盤加工やフライス加工にも適用可能である。

１ホットメルト接着剤
２被研削物
３マクネットチャック
３Ａ真空チャック
４グルーガン
５砥石
６溝
７磁極部材
８磁極部材
９仕切板
１０溝付プレート
１００溝付マグネットチャック
１００Ａ溝付マグネットチャック

Claims

マグネットチャックの表面又は該マグネットチャックの表面側に磁着するプレートの表面又は真空チャックに吸着するプレートの表面に種々な形状の単一又は複数の被研削物を研削抵抗以上の保持力を有する保持手段により着脱可能に固定し前記被研削物を研削加工するための加工方法であって、前記被研削物は磁性体又は非磁性体からなり、前記保持手段としてホットメルト接着剤を用い、該ホットメルト接着剤は６０℃乃至１２０℃に加温し前記被研削物の側面に固着して使用することを特徴とするホットメルト接着剤を用いた研削加工方法。
研削盤で種々形状の単一又は複数の磁性体又は非磁性体からなる被研削物を浮き上がり防止や吸着防止や冷却性を向上した状態で研削加工するために使用するマグネットチャック又は該マグネットチャックの表面側に磁着するプレート又は真空チャックの表面側に吸着されるプレートに関するもので前記のチャックやプレートの表面側に接触して配設される前記被研削物を直接又はホットメルト接着剤により固定して前記被研削物を研削加工するために使用する保持具であって、該保持具はその表面に種々のパターンや形状の溝を形成するものからなり、該溝の面積が前記保持具に接触して配設される被研削物の接触部における面積２０％以上のものからなり、その巾寸法が１ｍｍ乃至１０ｍｍで深さが１ｍｍ乃至１０ｍｍのものからなることを特徴とする研削加工用溝付マグネットチャック及び溝付プレート。
前記溝が分離型や寸法及び／又は形成方向の相異するものからなることを特徴とする請求項２に記載の研削加工用マグネットチャック及び溝付プレート
請求項１又は２に記載のホットメルト接着剤が１００％固形分の熱可塑性ポリマをベースにしたものからなることを特徴とするホットメルト接着剤を用いた研削加工方法又は研削加工用マグネットチャック及び溝付プレート。