JP4827619B2

JP4827619B2 - ポリシャー、その棒状ポリシャー本体の製造方法及び研磨装置

Info

Publication number: JP4827619B2
Application number: JP2006150208A
Authority: JP
Inventors: 裕司坂井; 伸治佐藤; 正樹清水
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007319947A

Description

本発明は、金型、レンズ等の微小凹部の研磨に用いるポリシャー、その棒状ポリシャー本体の製造方法及び該ポリシャーを用いた研磨装置に関する。

例えば、非球面ガラスレンズやそのモールド用金型では、最終仕上げのために研磨を行う。この研磨には、総当たり研磨と点当たり研磨が知られているが、製品対応凹部（成形レンズ）径が例えば直径数ｍｍから１ｍｍ未満程度の微小であるときには、点当たりポリシャーで行うのが普通である。
特開２００５-５９１４９号公報特開２００５-５９１５０号公報

この点当たりポリシャーには従来、熱可塑性樹脂材料（例えばポリウレタン）からなる棒状体の先端を半球状に加工したポリシャーが使用されてきた。しかし軟質な樹脂材料棒状体の先端を正しい半球状に加工することは困難であり、また全体の剛性が不足するという問題がある。

全体の剛性を高めるため、金属材料からなる研磨シャンクの先端に、熱可塑性樹脂材料の球状体（樹脂球）を接着することも試みられている。しかし、樹脂球を研磨に耐え得る接合強度で接合することが困難で、容易に脱落してしまうという問題がある。

従って本発明は、研磨部分は樹脂材料でありながら、全体の剛性が高く、しかも摩耗しても簡便に交換でき、芯出しが不要な耐久性に優れるポリシャーを得ることを目的とする。

本発明は、樹脂製のポリシャー本体と該棒状ポリシャー本体より剛性の高い研磨シャンク（ホルダ）との組み合わせでポリシャーを形成するに際し、樹脂材料からなるポリシャー本体には、棒状部と、この棒状部の先端に同軸に位置する半球状部とを一体に形成（成形）する一方、研磨シャンクには、この棒状ポリシャー本体の棒状部の全体を挿入し半球状部を露出させる挿入穴部を形成したことを特徴としている。研磨シャンクは、金属材料の他、「アセタール樹脂（デルリン：デュポン社の登録商標）」、硬質塩化ビニール、アクリルなどの硬質樹脂が使用可能である。

棒状ポリシャー本体の半球状部の直径は、棒状部の直径と同径とすることも可能であるが、棒状部径より大径であると、研磨加工範囲を拡げることができる。半球状部径が棒状部径より大径であるときには、研磨シャンクの挿入穴部の端部周縁には、棒状ポリシャー本体の半球状部の基部を受ける凹面を形成することが剛性的に望ましい。

また、棒状ポリシャー本体の棒状部と、研磨シャンクの挿入穴部との間には、両者の嵌合状態で互いに係合する回り止め凹凸を形成するのがよい。

棒状ポリシャー本体は、ポリウレタンまたは塩化ビニールから構成するのが実際的である。

棒状ポリシャー本体は、例えば、市販の鋼球に金属材料からなる棒材を同軸に接合して棒状ポリシャー母型を作成するステップ；この棒状ポリシャー母型を用いて合成樹脂製の棒状ポリシャー型を作成するステップ；及びこの棒状ポリシャー型中に樹脂材料を注入して棒状ポリシャー本体を成形するステップ；によって製造することができる。棒状ポリシャー型材料は、例えばシリコンゴムが適当である。

本発明によれば、研磨面に当接する研磨部分（棒状ポリシャー本体）は軟質な樹脂材料でありながら、棒状ポリシャー本体が研磨シャンクから容易に離脱することのない、全体の剛性が高く耐久性に優れるポリシャーを得ることができる。

図１は、本発明によるポリシャー１０の基本構成を示している。ポリシャー１０は、合成樹脂製（例えばポリウレタン製）の棒状ポリシャー本体２０と、金属製（例えばスチール製）の研磨シャンク３０とからなっている。

棒状ポリシャー本体２０は、棒状部２１の先端に半球状部２２を同軸一体に成形した成形品からなっており、半球状部２２の径Ｄは、棒状部２１の径ｄより大きい。つまり、半球状部２２は厳密には半球より大きい不完全球状部からなっている。具体的数値例を挙げると、Ｄは０．８〜１．２ｍｍ程度、ｄは０．６〜０．８ｍｍ程度である。半球状部２２の中心は、棒状部２１の軸心の延長上に位置している。

研磨シャンク３０は定径部３１の先端に先細テーパ部３２を有し、この先細テーパ部３２の中心（軸部）に先端が開放された挿入穴部３３が形成されている。挿入穴部３３の径は棒状部２１の径ｄに対応しており（ｄより若干小さく）、また、挿入穴部３３の端部周縁には、半球状部２２の径Ｄに対応する球面の一部からなる受け面３４が形成されている。定径部３１の径Ｗは例えば３ｍｍ程度である。

以上のポリシャー１０は、棒状ポリシャー本体２０と研磨シャンク３０を別体として形成し、棒状ポリシャー本体２０の棒状部２１を研磨シャンク３０の挿入穴部３３に挿入して組み立てる。この際、半球状部２２の棒状部２１側の基部（端部）を受け面３４に当接させて軸方向の位置規制をする。棒状部２１と挿入穴部３３には適当な摩擦が存在する（摩擦を与えることができる）から、棒状ポリシャー本体２０が研磨シャンク３０から容易に離脱することがない。また、半球状部２２の径Ｄが棒状部２１の径ｄより大きいと、研磨加工範囲（α）を拡げることができる。

図２は、本発明によるポリシャー１０の別の実施形態を示している。この実施形態では、棒状ポリシャー本体２０の棒状部２１に位置決め突起２３を設け、研磨シャンク３０に、挿入穴部３３に臨む貫通位置決め穴３５を設けている。突起２３を位置決め穴３５に嵌めることで、棒状ポリシャー本体２０と研磨シャンク３０の軸方向及び回転方向の位置決めができる。棒状ポリシャー本体２０を研磨シャンク３０から外す際には、位置決め穴３５に小径の取り外し治具を嵌めて突起２３を押す。

図３は、本発明によるポリシャー１０のさらに別の実施形態を示している。この実施形態では、棒状ポリシャー本体２０の棒状部２１に軸方向に平行にキー突起２４を設け、研磨シャンク３０の挿入穴部３３内面にキー溝３６を設けている。キー突起２４とキー溝３６を係合させることで、棒状ポリシャー本体２０と研磨シャンク３０の相対回転を防止することができる。

図４は、本ポリシャー１０を用いる研磨装置の一例を示している。この研磨装置は、水平面内のＸ方向に移動自在なＸステージ４１上に、Ｘ方向と直交するＹ方向に移動自在なＹステージ４２が備えられ、このＹステージ４２上に、鉛直軸Ｚを中心に回転自在なワーク支持台（回転台）４３が支持されている。ワーク（被研磨金型）４４は、このワーク支持台４３上に支持される。本ポリシャー１０は、Ｃ軸を中心に回転駆動される主軸台４５に支持され、主軸台４５は、Ｚ軸方向に昇降移動可能な昇降ヘッド４６にＣ軸と鉛直方向との角度θを調節可能に支持されている。

このような研磨装置自体は周知であり、図５に模式的に示すように、ポリシャー１０の先端半球状部２２をワーク４４の被研磨面４４Ｗに当接させながら、Ｚ軸を中心とするワーク４４の回転数、主軸台４５のＣ軸を中心とする回転数、その傾斜角度θ、研磨荷重Ｗを適当に保ちながら、研磨を実行する。

本実施形態のポリシャー１０は、研磨中に棒状ポリシャー本体２０を交換するとき、研磨シャンク３０は主軸台４５に固定したまま、古い棒状ポリシャー本体２０を挿入穴部３３から引き抜き、新しい棒状ポリシャー２０の棒状部２１を同挿入穴部３３に挿入して半球状部２２を受け面３４に当接させることで、研磨シャンク３０に正しく半球状部２２をセットすることができる。一般的に、ポリシャーは研磨によって摩耗するから、交換時の古いポリシャーの半球状部の位置と新しいポリシャーの半球状部の位置との間には、僅かな位置ズレ（芯ズレ）が避けられないため、ポリシャー交換時にはこの芯ズレの調整作業が必要であるが、本実施形態によると、この芯ズレ調整作業を容易にすることができる。図２の実施形態の棒状ポリシャー本体２０側の突起２３と研磨シャンク３０側の位置決め穴３５は、両者の軸方向位置をより正確に定めるために効果がある。

本実施形態は、棒状ポリシャー本体２０の製造方法を問うものではないが、図６について、好ましい製造方法の一例を説明する。市販の精密鋼球（スチールボール）２２ａに、金属棒２１ａを同軸に接合して棒状ポリシャー母型２０ａを形成する。次に、この棒状ポリシャー母型２０ａをシリコンゴム２０Ｘ中に鋳込んで該シリコンゴムを硬化させた後、棒状ポリシャー母型２０ａを引き抜いて棒状ポリシャー型２０Ｙを作成する。この棒状ポリシャー型２０Ｙを真空注型機２０Ｚに入れ、その型空間内にポリウレタン材料２０Ｐを注入して硬化させる。硬化後、棒状ポリシャー型２０Ｙから引き抜けば棒状ポリシャー本体２０が得られる。

本発明によるポリシャーの一実施形態を示す、棒状ポリシャー本体と研磨シャンクの結合前と結合後の状態を示す縦断面図である。本発明によるポリシャーの別の実施形態を示す縦断面図である。本発明によるポリシャーのさらに別の実施形態を示す縦断面図である。本発明によるポリシャーを用いた研磨装置の全体構成例を示す正面図である。同ポリシャーとワークの当接部分の拡大模式図である。棒状ポリシャー本体の製造方法の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０ポリシャー
２０棒状ポリシャー本体
２０ａ棒状ポリシャー母型
２１棒状部
２１ａ金属棒
２２半球状部
２２ａ鋼球
２３突起
２４キー突起
３０研磨シャンク
３１定径部
３２先細テーパ部
３３挿入穴部
３４受け面
３５位置決め穴
３６キー溝
４０Ｘステージ
４２Ｙステージ
４３ワーク支持台
４４主軸台
４５昇降ヘッド

Claims

棒状部と、この棒状部の先端に同軸に位置する半球状部とを一体に有する全体が樹脂材料からなる棒状ポリシャー本体；及びこの棒状ポリシャー本体の棒状部全体を挿入し半球状部を露出させる挿入穴部を有する、棒状ポリシャー本体より剛性の高い材質からなる研磨シャンク；からなることを特徴とするポリシャー。
請求項１記載のポリシャーにおいて、上記棒状ポリシャー本体の半球状部の直径は棒状部の直径より大きいポリシャー。
請求項２記載のポリシャーにおいて、研磨シャンクの挿入穴部の端部周縁には、棒状ポリシャー本体の半球状部の基部を受ける凹面が形成されているポリシャー。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のポリシャーにおいて、上記棒状ポリシャー本体の棒状部と、上記研磨シャンクの挿入穴部との間には、両者の嵌合状態で互いに係合する回り止め凹凸が形成されているポリシャー。
請求項１ないし４のいずれか１項記載のポリシャーにおいて、上記棒状ポリシャー本体は、ポリウレタンまたは塩化ビニールからなるポリシャー。
請求項１ないし５のいずれか１項記載のポリシャーの棒状ポリシャー本体を製造する方法であって、鋼球に金属材料からなる棒材を同軸に接合して棒状ポリシャー母型を作成するステップ；この棒状ポリシャー母型を用いて合成樹脂製の棒状ポリシャー型を作成するステップ；及びこの棒状ポリシャー型中に樹脂材料を注入して棒状ポリシャー本体を成形するステップ；を有する棒状ポリシャー本体の製造方法。
請求項１ないし５のいずれか１項記載のポリシャーを有する研磨装置。