JP2017202542A

JP2017202542A - 研磨方法

Info

Publication number: JP2017202542A
Application number: JP2016095035A
Authority: JP
Inventors: 実常岡; Minoru Tsuneoka
Original assignee: TSUNEOKA SEIMITSU KOGYO KK
Current assignee: TSUNEOKA SEIMITSU KOGYO KK
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-11-16

Abstract

【課題】バフ研磨の作業工数を、削減できる研磨方法を提供する。【解決手段】少なくとも一つの辺のすべて、または該辺の一部が直線もしくは略直線で構成された薄板状のワーク８の各辺のバリや切粉などの加工残渣を除去するために、前記直線もしくは前記略直線と平行な線１７に対して、所定の角度Δｄで斜めに交差する方向１６に沿って、前記ワーク８と研磨手段との相対的な位置関係を変化させながら前記各辺を研磨することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば、電子部品を構成する要素の一つである電極やヒートシンクなどに用いられる金属製薄板部材のバリ取りのための研磨方法に関する。

薄い金属板を打ち抜き加工して作られる薄板部材の端面にはバリ等の残渣が生じやすく、この残渣を取り除くための研磨が行われる。この研磨について、たとえば、下記の特許文献１には金属表面の凹凸をならすためのバフ研磨が記載されており、また、下記の特許文献２にはバリ取りのためのバフ研磨が記載されている。

特開２００８−１５９９５３号公報特開平７−１６６１５６号公報

しかしながら、従来のバフ研磨においては作業工数が多いという問題点があった。

このことを、図を用いて詳しく説明する。
図７は従来の研磨方法説明図（矩形状薄板部材の場合）である。この図において、研磨対象の薄板部材１００は、薄い金属板を矩形に打ち抜き加工して作られたものである。

説明の都合上、薄板部材１００の四つの辺のそれぞれに時計回り方向にＡ〜Ｄの符号を付して識別する。また、薄板部材１００の一つのコーナー部（図ではＡ辺とＤ辺の間のコーナー部）に、薄板部材１００の向きを示すための便宜的なマーク（黒丸）を付す。

さて、冒頭で述べたように、金属板を打ち抜き加工して作られる薄板部材１００の端面にはバリ等の残渣が生じやすい。図において、薄板部材１００の各辺に沿って便宜的に描かれたクロスハッチング模様は、この残渣を模式的に表したものである。すなわち、（ａ）に示すように打ち抜き加工後の薄板部材１００の四つの辺（Ａ辺〜Ｄ辺）には残渣（この段階では主としてバリ）が生じている。

この残渣を取り除くためには、まず、（ｂ）に示すように回転する砥石を用いて粗研磨を行い、任意の一辺（図ではＡ辺）の残渣を取り除く。なお、図中の矢印は砥石に対する薄板部材１００の送り方向を示している。

粗研磨においては、任意の一辺（図ではＡ辺）以外の他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の残渣を取り除くことができないうえ、さらに、これら他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）に、粗研磨の際に周囲に飛び散った切粉の一部が融着することがあるため、粗研磨直後における他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の残渣はバリに切粉が加わったもの（以下、加工残渣という）になる。

そこで、他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の加工残渣（バリと切粉）を取り除くためにバフを用いた仕上げ研磨（バフ研磨）が行われる。具体的には、薄板部材１００の向きを変えてから、（ｃ）に示すように１回目の仕上げ研磨でＤ辺のバリ取りと切粉除去を行い、次いで、薄板部材１００の向きを変えてから、（ｄ）に示すように２回目の仕上げ研磨でＢ辺のバリ取りと切粉除去を行い、さらに、薄板部材１００の向きを変えてから、（ｅ）に示すように３回目の仕上げ研磨でＣ辺のバリ取りと切粉除去を行う。

このように、従来の研磨方法（矩形状薄板部材の場合）においては、全部で３回の仕上げ研磨（（ｃ）〜（ｅ））を行う必要があった。

図８は従来の研磨方法説明図（Ｕ字形状薄板部材の場合）である。この図において、研磨対象の薄板部材２００は、図７の薄板部材１００と同等の板厚を有する点で共通するが、外形が矩形ではなく、両短辺（Ｂ辺とＤ辺）が円弧で形成された略Ｕ字形状（Ｂ１〜Ｂ３、Ｄ１〜Ｄ３）の異形になっている点で相違する。異形部（Ｕ字形状の部分）の加工残渣は除去が難しい。その理由は、プレスによる打ち抜き加工の際にワークが凹状にたわみやすく、たわみの大きい箇所ではバフ研磨がしにくいからである。

（ａ）に示すように打ち抜き加工後の薄板部材２００の四つの辺（Ａ辺〜Ｄ辺）には残渣（この段階では主としてバリ）が生じている。この残渣を取り除くためには、まず、（ｂ）に示すように回転する砥石を用いて粗研磨を行い、任意の一辺（図ではＡ辺）の残渣を取り除く。このとき、略Ｕ字形状の一部（Ｄ１とＤ２の間及びＢ２とＢ３の間）の残渣も同時に取り除かれる。図中の矢印は砥石に対する薄板部材２００の送り方向を示している。

粗研磨においては、任意の一辺（図ではＡ辺）以外の他辺（Ｃ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部）の残渣を取り除くことができないうえ、さらに、これら他辺（Ｃ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部）に、粗研磨の際に周囲に飛び散った切粉の一部が融着することがあるため、粗研磨直後における他辺（Ｃ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部）の残渣はバリに切粉が加わったもの（加工残渣）になる。

そこで、他辺（Ｃ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部）の加工残渣（バリと切粉）を取り除くためにバフを用いた仕上げ研磨（バフ研磨）が行われる。具体的には、薄板部材２００の向きを変えてから、（ｃ）に示すように１回目の仕上げ研磨でＤ１辺とＤ２辺とＤ３辺のバリ取りと切粉除去を行い、次いで、薄板部材２００の向きを変えてから、（ｄ）に示すように２回目の仕上げ研磨でＢ１辺とＢ２辺とＢ３辺のバリ取りと切粉除去を行う。

さらに、薄板部材２００の向きを変えてから、（ｅ）に示すように３回目の仕上げ研磨でＣ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部のバリ取りと切粉除去を行う。

このように、従来の研磨方法（Ｕ字形状薄板部材の場合）においては、全部で３回の仕上げ研磨（（ｃ）〜（ｅ））を行う必要があった。

本発明の目的は、以上説明した従来の研磨方法の問題点を解決するために、バフ研磨の作業工数を削減できる研磨方法を提供することにある。

本発明に係る研磨方法は、少なくとも一つの辺のすべてまたは該辺の一部が直線もしくは略直線で構成された薄板状のワークの各辺の加工残渣を除去するために、前記直線もしくは前記略直線と平行な線に対して所定角度Δｄで斜めに交差する方向に沿って、前記ワークと研磨手段との相対的な位置関係を変化させながら前記各辺を研磨する。

本発明によれば、バフ研磨の作業工数を削減できる。

実施形態における研磨装置の全体構成図である。実施形態の研磨方法説明図（矩形状薄板部材の場合）である。バリ取りと切粉除去の様子を示す図である。実施形態の研磨方法説明図（Ｕ字形状薄板部材の場合）である。Ｕ字形状薄板部材における研磨詳細図である。ワーク８の向きを変えるための一例を示す図である。従来の研磨方法説明図（矩形状薄板部材の場合）である。従来の研磨方法説明図（Ｕ字形状薄板部材の場合）である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は実施形態における研磨装置の全体構成図である。
研磨装置１は、砥石研磨とバフ研磨の兼用装置であり、不図示の駆動源によって所定方向（矢印２の時計回り方向）に所定速度で回転駆動される回転軸３に砥石４を取り付けると砥石研磨装置になり、または、回転軸３にバフ５を取り付けるとバフ研磨装置になる。砥石４やバフ５は研磨手段として機能する。なお、砥石４には、たとえば、ＧＣ砥石、すなわちグリーンカーボナイト砥石（緑色炭化ケイ素砥石）を使用することができる。また、バフ５は、繊維と微細な研磨剤を合成樹脂で結合して、所定の幅を有した円筒形の弾性体である。

テーブル６の上面には複数の保持具７が取り付けられており、この保持具７によって、研磨の対象となる多数のワーク８を搭載した治具９を着脱自在に保持できるようになっている。なお、ワーク８は薄い金属板（典型的には銅板であるが、これに限定されない。粘りのある金属素材からなる薄い板であればよい。また、「ワーク」とは加工対象物のことである。）を打ち抜き加工して作られる薄板部材（図７の薄板部材１００や図８の薄板部材２００に相当）であり、このワーク８は、たとえば、リードフレーム１０を介して接着剤１１により治具９の上に取り外し可能な状態で張り付けられている。

テーブル６は不図示の垂直移動機構によってＺ軸方向（矢印１２の方向）に移動可能になっており、これによって回転軸３に取り付けられた砥石４またはバフ５の外周面とワーク８の表面との高さ方向の位置関係を調整できるようになっている。
また、テーブル６は不図示の水平移動機構によってＸＹ軸方向（矢印１３や矢印１４の方向）にも移動可能になっており、これによって治具９の上に配列された多数のワーク８のすべてを研磨できるようになっている。
テーブル６には、Ｚ軸周り方向（矢印１５の方向）の回転機構は設けられていない。そこで、テーブル６上に置かれた、治具９とテーブル６との関係を所定の角度になる様に調整している。たとえば、治具９の一つの角に所定の幅のスペーサーを挟みテーブル６に取り付ける方法や、治具９の外形を長方形ではなく、治具９の一つの角度を直角から所定の角度増減させる方法である。
もちろん、テーブル６は不図示の回転機構を設けてＺ軸周り方向（矢印１５の方向）への回転を可能としても良い。
これらによって、治具９の上に配列された多数のワーク８の向きを任意の角度に調整できるようになっている。

ここで、ワーク８を研磨する際のテーブル６の移動方向を矢印１６で示すと、この移動方向（矢印１６）は、図の（ａ）において左から右に向かう方向である。以下、この矢印１６の方向を「研磨方向」ということにする。このとき、砥石４またはバフ５を取り付けた回転軸３は図示の例では時計回り方向（矢印２）に回転しているので、砥石４またはバフ５の回転方向とワーク８の送り方向（研磨方向）とが対向する、いわゆる「アップカット」（またはアッパーカットともいう）の研磨様式になる。本実施形態ではこのアップカットの研磨様式を採用する。ちなみに、アップカットの逆はダウンカットである。

なお、この実施形態ではテーブル６を動かしながら研磨する態様、すなわち、回転軸３に取り付けられた砥石４またはバフ５の位置を変えずに研磨する態様になっているが、これに限らず、テーブル６の位置を変えずに、回転軸３に取り付けられた砥石４またはバフ５の位置を移動する態様としてもよい。当然ながらこの場合の「研磨方向」は矢印１６の逆向きになる。以下、簡単化のために、前記の態様、すなわち、テーブル６を動かしながら研磨する態様を例にして説明する。

図２は実施形態の研磨方法説明図（矩形状薄板部材の場合）である。この図において、研磨対象のワーク８は、たとえば、厚さ１．６３ｍｍ程度の薄い金属板を打ち抜き加工して作られたものであり、ワーク８の外形は、長辺長が３２ｍｍ程度、短辺長が１０ｍｍ程度の矩形である。

説明の都合上、ワーク８の四つの辺のそれぞれに時計回り方向にＡ〜Ｄの符号を付して識別する。また、ワーク８の一つのコーナー部（図ではＡ辺とＤ辺の間のコーナー部）に、ワーク８の向きを示すための便宜的なマーク（黒丸）を付す。

さて、冒頭で述べたように、金属板を打ち抜き加工して作られるワーク８の端面にはバリ等の残渣が生じやすい。図において、ワーク８の各辺に沿って便宜的に描かれたクロスハッチング模様は、この残渣を模式的に表したものである。すなわち、（ａ）に示すように打ち抜き加工後のワーク８の四つの辺（Ａ辺〜Ｄ辺）には残渣（この段階では主としてバリ）が生じている。

この残渣を取り除くためには、まず、（ｂ）に示すように回転する砥石４を用いて粗研磨を行い、任意の一辺（図ではＡ辺）の残渣を取り除く。この粗研磨におけるワーク８の研磨方向（矢印１６の方向）と残渣除去対象辺（ここではＡ辺）との交差角は略直角（略９０度）である。

粗研磨においては、任意の一辺（図ではＡ辺）以外の他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の残渣を取り除くことができないうえ、さらに、これら他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）に、粗研磨の際に周囲に飛び散った切粉の一部が融着することがあるため、粗研磨直後における他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の残渣はバリに切粉が加わったもの（加工残渣）になる。

そこで、他辺（Ｂ辺〜Ｄ辺）の加工残渣（バリと切粉）を取り除くためにバフを用いた仕上げ研磨（バフ研磨）を２回行う。具体的には、ワーク８の向きを後述の所定角度Δｄに変えてから、（ｃ）に示すように１回目の仕上げ研磨でＢ辺とＣ辺のバリ取りと切粉除去を行う。
次いで、ワーク８の向きを後述の所定角度Δｄに変えてから、（ｄ）に示すように２回目の仕上げ研磨でＤ辺のバリ取りと切粉除去を行う。

所定角度Δｄは１度から５度の間の任意値であり、好ましくは２度である。１回目の仕上げ研磨（ｃ）においてはＢ辺と平行な線１７に対して研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線１８が所定角度Δｄで斜めに交差するように治具９の回転角度を調整する。また、２回目の仕上げ研磨（ｄ）においてはＤ辺と平行な線１９に対して研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線２０が所定角度Δｄで斜めに交差するように治具９の回転角度を調整する。

このように調整すると、１回目の仕上げ研磨でＢ辺とＣ辺を同時に研磨してそれらの二つの辺のバリと切粉を取り除くことができるとともに、２回目の仕上げ研磨でＤ辺を研磨してＤ辺のバリと切粉を取り除くことができる。その結果、１回の粗研磨と２回の仕上げ研磨（バフ研磨）で四つの辺すべてのバリ取りと切粉除去とを行うことができるから、冒頭の従来技術（図７参照）に比べて仕上げ研磨の回数を１回減らすことができ、バフ研磨の作業工数を削減することができる。

なお、バリ取りと切粉除去の効果のみに着目するならば、前記の所定角度Δｄを５度より大きくすればよい。しかし、所定角度Δｄを大きくすると斜めの研磨傷が付いて目立ってしまい、ワーク８の品質を損なう。

本件発明者らの実験によれば、所定角度Δｄを１度から５度の間の任意値にしたときに斜めの研磨傷が目立たず、しかも、バリ取りと切粉除去とを行うことができた。特に２度にしたときに最良の品質と最高のバリ取りと切粉除去の効果が得られた。

これは、１度から５度の間ではワーク８の表面に付く研磨傷が短辺（Ｂ辺やＤ辺）とほぼ平行になって見え、かつ、バリ取りと切粉除去とを行うことができるからであり、特に２度にすると品質と、バリ取り及び切粉除去とのバランスを取ることができるからである。

なお、言うまでもないが、所定角度Δｄの範囲を示す値（１度から５度）と、同範囲内の好ましい値（２度）は、厳密にそれらの値のみに限定されない。つまり、同範囲は１度から５度の前後値を含み、また、好ましい値も２度の前後値を含んでいてもよい。たとえば、同範囲は１±ａ度〜５±ｂ度であってもよく、また、好ましい値も２±ｃ度であってもよい。ここで、ａ、ｂ、ｃは、斜めの研磨傷が目立たず、しかも、バリ取りと切粉除去とを行うことができる適切な調整係数である。

図３はバリ取りと切粉除去の様子を示す図である。（ａ）の粗研磨では、ワーク８の任意辺（たとえば、Ａ辺）の稜部に生じたバリ２１を砥石４で取り除くが、この粗研磨の際に、切粉が周囲に飛散して、その一部が他辺（たとえば、Ｂ辺〜Ｄ辺）の稜部に溶着することがある。このため、（ｂ）の仕上げ研磨で、バフ５を用いて他辺（たとえば、Ｂ辺〜Ｄ辺）のバリ２２と切粉２３とを取り除く。仕上げ研磨におけるバフ５とワーク８との切込み量は１回あたり８μｍ程度である。切込み量を大きくするとバリ２２と切粉２３の除去効果を高められるが、一方でワーク８が上から強く押し付けられて変形を招くから好ましくない。
なお、仕上げ研磨におけるバフ５の圧下量を、たとえば、２０μｍ程度とし、その圧下量でバフ５とワーク８との当接を確認したときを切込みの「０点」としてもよい。

図４は実施形態の研磨方法説明図（Ｕ字形状薄板部材の場合）である。説明の都合上、ワーク８の四つの辺のそれぞれに時計回り方向にＡ〜Ｄの符号を付して識別し、また、ワーク８の一つのコーナー部（図ではＡ辺とＤ辺の間のコーナー部）に、ワーク８の向きを示すための便宜的なマーク（黒丸）を付す。
この図において、研磨対象のワーク８は、図２のワーク８と同等の板厚を有する点で共通するが、外形が矩形ではなく、両短辺（Ｂ辺とＤ辺）が円弧で形成された略Ｕ字形状（Ｂ１〜Ｂ３、Ｄ１〜Ｄ３）の異形となっている点で相違する。

（ａ）に示すように打ち抜き加工後のワーク８の四つの辺（Ａ辺〜Ｄ辺）には残渣（この段階では主としてバリ）が生じている。この残渣を取り除くためには、まず、（ｂ）に示すように回転する砥石４を用いて粗研磨を行い、任意の一辺（図ではＡ辺）の残渣を取り除く。このとき、略Ｕ字形状の一部（Ｄ１とＤ２の間及びＢ２とＢ３の間）の残渣も同時に取り除かれる。この粗研磨におけるワーク８の研磨方向（矢印１６の方向）と残渣除去対象辺（ここではＡ辺）との交差角は略直角（略９０度）である。

そこで、他辺（Ｃ辺並びにＢ辺とＤ辺の一部）の加工残渣（バリと切粉）を取り除くためにバフを用いた仕上げ研磨（バフ研磨）を２回行う。具体的には、ワーク８の向きを前述の所定角度Δｄに変えてから、（ｃ）に示すように１回目の仕上げ研磨でＣ辺のバリ取りと切粉除去を行うとともに、同時にＤ辺及びＢ辺の一部（Ｂ１とＢ２の間）のバリ取りと切粉除去を行い、次いで、ワーク８の向きを前述の所定角度Δｄに変えてから、（ｄ）に示すように２回目の仕上げ研磨でＢ辺の残りのバリ取りと切粉除去を行う。

先に説明したとおり、所定角度Δｄは１度から５度の間の任意値であり、好ましくは２度である。１回目の仕上げ研磨（ｃ）においてはＣ辺と平行な線２４に対して研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線２５が所定角度Δｄで斜めに交差するように治具９の回転角度を調整し、また、２回目の仕上げ研磨（ｄ）においてはＣ辺と平行な線２６に対して研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線２７が所定角度Δｄで斜めに交差するように治具９の回転角度を調整する。

このように調整すると、１回目の仕上げ研磨でＣ辺とＤ辺の全部及びＢ辺の一部を同時に研磨してそれらの部分のバリと切粉を取り除くことができるとともに、２回目の仕上げ研磨でＢ辺の残余部を研磨してその残余部のバリと切粉を取り除くことができる。その結果、１回の粗研磨と２回の仕上げ研磨（バフ研磨）で四つの辺すべてのバリ取りと切粉除去とを行うことができるから、冒頭の従来技術（図８参照）に比べて仕上げ研磨の回数を１回減らすことができ、バフ研磨の作業工数を削減することができる。

図５はＵ字形状薄板部材における研磨詳細図である。この図において、Ｃ辺と平行する線３０は、研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線３１に対して所定角度Δｄで斜めに交差している。図中の白抜き矢印図形はバフ５の研磨面がワーク８に当接する向きを表しており、この白抜き矢印図形は研磨方向（矢印１６の方向）と平行し、かつ、研磨方向と逆向き（つまりアップカット）である。
図中の各辺（Ｃ辺、Ｄ１辺、Ｄ２辺及びＤ３辺）において、バリや切粉等の残渣が取り除かれる部分が太実線で示されている。これら太実線部分はバフ５がほぼ直角または所定角度Δｄもしくはその前後の角度で斜めに当る部分である。太実線以外の部分（破線部分）のバリや切粉は除去されないが、ワーク８の向きを変えることによってそれら破線部分のバリや切粉も取り除くことができる。

図６はワーク８の向きを変えるための一例を示す図である。先に説明したように治具９はテーブル６の上に載せられているので、たとえば、治具９の一辺を通る線３２と、テーブル６が動くことにより生じる研磨方向（矢印１６の方向）と平行な線３３との交差角を所定角度Δｄに調整すればよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、この発明は、これらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本件出願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（付記）
［１］付記１は、少なくとも一つの辺のすべてまたは該辺の一部が直線もしくは略直線で構成された薄板状のワークの各辺の加工残渣を除去するために、前記直線もしくは前記略直線と平行な線に対して所定角度Δｄで斜めに交差する方向に沿って、前記ワークと研磨手段との相対的な位置関係を変化させながら前記各辺を研磨することを特徴とする研磨方法である。
［２］付記２は、前記所定角度Δｄは１度から５度の間の任意値であることを特徴とする付記１に記載の研磨方法である。
［３］付記３は、前記任意値は２度であることを特徴とする付記２に記載の研磨方法である。
［４］付記４は、前記研磨手段は回転するバフ砥石であり、かつ、前記研磨をアップカットで行うことを特徴とする付記１乃至３いずれかに記載の研磨方法である。
［５］付記５は、前記加工残渣はバリまたは粗研磨時に融着する切粉もしくはその両方であることを特徴とする付記１乃至４いずれかに記載の研磨方法である。

１研磨装置
２矢印
３回転軸
４砥石
５バフ
６テーブル
７保持具
８ワーク
９治具
１０リードフレーム
１１接着剤
１２〜１６矢印
１７〜２０線
２１、２２バリ
２３切粉
２４〜３３線

Claims

少なくとも一つの辺のすべてまたは該辺の一部が直線もしくは略直線で構成された薄板状のワークの各辺の加工残渣を除去するために、
前記直線もしくは前記略直線と平行な線に対して所定角度Δｄで斜めに交差する方向に沿って、前記ワークと研磨手段との相対的な位置関係を変化させながら前記各辺を研磨することを特徴とする研磨方法。
前記所定角度Δｄは１度から５度の間の任意値であることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
前記任意値は２度であることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
前記研磨手段は回転するバフ砥石であり、かつ、前記研磨をアップカットで行うことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の研磨方法。
前記加工残渣はバリまたは粗研磨時に融着する切粉もしくはその両方であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の研磨方法。