JP5892916B2 - 薄板ガラス加工工具及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板ガラス加工工具及びその製造方法に関し、特に、加工精度及び工具耐久性を向上させるための改良に関する。

映像を表示させると共に接触操作に応じて入力を受け付けるタッチパネルが、所謂スマートフォン等の携帯電話機やタブレット端末等に広く用いられている。このタッチパネルに装着されるカバーガラスは、厚み寸法０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の薄板ガラスであり、例えばスピーカに対応する部分等に、厚み方向に貫通する孔部を備えたものが一般的である。このカバーガラスにおける孔部の加工精度を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された研削装置がそれである。この技術によれば、薄板ガラスの加工を行う際に、カメラの撮影データを利用して研削加工を行うことで、精度よく加工しつつ、薄板ガラスの表面に目印等を設けずに孔空け加工等の研削加工を行うことができるとされている。

特開２０１１−１０１９４２号公報

ところで、前記カバーガラスの孔加工に関しては、工数の増加を抑制するため、前記カバーガラスに厚み方向に貫通する孔部を形成した後、同一の工具及び研削装置でその孔部の面取り加工を行いたいという要望があった。このため、前記カバーガラスに、厚み方向に貫通する孔部を形成する孔空け加工と、その孔部の面取り加工とを、行う薄板ガラス加工工具として、例えば径寸法１．０ｍｍφ程度の円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された砥石が開発され、実用されている。例えば、図３３に示すように、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された台金の表面に複数の砥粒が電着された電着砥石１００や、図３４に示すように、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたメタルボンド砥石（全体がメタルボンド砥石として構成されたもの）２００がその一例である。これらの砥石１００、２００による前記孔部の加工では、典型的には、砥石先端部により前記孔部の孔空け加工が行われ、側周部のくびれ部分により前記孔部の面取り加工が行われる。

しかし、前記従来の技術では、前記孔部の加工精度が十分に得られないことに加え、工具寿命が短いという不具合があった。すなわち、図３３に示すような電着砥石１００では、前記孔部の加工を繰り返すことで電着砥石１００′のように先端部の砥粒層が摩耗し、加工抵抗が高くなる。その結果、前記面取り加工に用いられる前記くびれ部分すなわち軸径の細い部分に加工負荷が集中して工具の先端が歪み、加工精度が悪化するおそれがあった。図３４に示すようなメタルボンド砥石２００では、前記孔部の加工を繰り返すことでメタルボンド砥石２００′のように先端部及びくびれ部分が摩耗してゆく。その結果、前記面取り加工に用いられる前記くびれ部分の軸径が細くなり、加工負荷でメタルボンド砥石２００″のように折損が発生するおそれがある。このような課題は、薄板ガラス加工工具の性能向上を意図して本発明者等が鋭意研究を継続する過程において新たに見出したものである。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、加工精度及び工具耐久性に優れた薄板ガラス加工工具及びその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、薄板ガラスに対して、厚み方向に貫通する孔部を形成する孔空け加工と、その孔部の面取り加工とを、行う薄板ガラス加工工具であって、工具本体の先端部に設けられて専ら前記孔空け加工に用いられる、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたチップ状のメタルボンド砥石部と、専ら前記面取り加工に用いられる、前記工具本体の側周部に形成されたくびれ部に複数の砥粒が電着された電着砥石部とを、備え、前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部にろう材により固着されたものであり、そのろう材は、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むものであり、前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部に対して前記ろう材により固着される平面部におけるＣの含有量が他の部分よりも多い構成とされたことを特徴とするものである。

このように、前記第１発明によれば、工具本体の先端部に設けられて専ら前記孔空け加工に用いられる、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたチップ状のメタルボンド砥石部と、専ら前記面取り加工に用いられる、前記工具本体の側周部に形成されたくびれ部に複数の砥粒が電着された電着砥石部とを、備え、前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部にろう材により固着されたものであり、そのろう材は、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むものであり、前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部に対して前記ろう材により固着される平面部におけるＣの含有量が他の部分よりも多い構成とされたものであることから、それぞれ性質の異なる２種類の砥石部を備え、前記孔空け加工及び面取り加工に使い分けることで、前記孔部の加工に係る加工精度を向上させると共に、工具寿命を延ばすことができる。更に、前記工具本体に対して前記メタルボンド砥石部を強固に固着することができる。すなわち、加工精度及び工具耐久性に優れた薄板ガラス加工工具を提供することができる。

前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部に対して前記ろう材により固着される平面部に、前記複数の砥粒が規則的に配設されたものである。このようにすれば、前記工具本体に対して前記メタルボンド砥石部を強固に固着することができる。

前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記メタルボンド砥石部は、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、含むものである。このようにすれば、実用的な態様のメタルボンド砥石部により好適に前記孔空け加工を行うことができる。

前記第１発明乃至第３発明の何れかに従属する本第４発明の要旨とするところは、前記メタルボンド砥石部は、フィラとしてＧＣ、グラファイト、ＭｏＳ₂、及びＣｅＯ₂のうち少なくとも１種類を含むものである。このようにすれば、実用的な態様のメタルボンド砥石部により好適に前記孔空け加工を行うことができる。

前記第１発明乃至第４発明の何れかに従属する本第５発明の要旨とするところは、前記工具本体は、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレスである。このようにすれば、実用的な態様の台金を用いて、加工精度及び工具耐久性に優れた薄板ガラス加工工具を提供することができる。

前記目的を達成するための本第６発明の要旨とするところは、前記第１発明乃至第５発明の何れかの薄板ガラス加工工具の製造方法であって、前記工具本体の側周部に前記くびれ部を形成するくびれ部形成工程と、そのくびれ部形成工程において前記くびれ部が形成された前記工具本体の先端部に、前記メタルボンド砥石部をろう付するメタルボンド砥石部ろう付工程と、そのメタルボンド砥石部ろう付工程において前記メタルボンド砥石部が先端部にろう付された前記工具本体における前記くびれ部に、複数の砥粒を電着して前記電着砥石部を形成する電着砥石部形成工程とを、含むことを特徴とする。このようにすれば、製造工程において工具に歪みを発生させることなく、加工精度及び工具耐久性に優れた薄板ガラス加工工具を提供することができる。

前記第６発明に従属する本第７発明の要旨とするところは、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、加圧焼結することで前記メタルボンド砥石部を形成するメタルボンド砥石部形成工程を含む。このようにすれば、実用的な態様のメタルボンド砥石部を形成することができる。

前記第６発明又は第７発明に従属する本第８発明の要旨とするところは、前記メタルボンド砥石部ろう付工程は、不活性ガス雰囲気中において規定温度の熱処理を施すことで前記工具本体の先端部に前記メタルボンド砥石部をろう付するものである。このようにすれば、前記台金に歪みを発生させることなく、その先端部に前記メタルボンド砥石部を好適にろう付することができる。

本発明の好適な実施例である薄板ガラス加工工具を軸心に垂直な方向から見た正面図である。 図１の薄板ガラス加工工具における砥石部の構成を詳しく説明する部分断面図である。 図１の薄板ガラス加工工具における砥石部の構成を更に詳しく説明するために、図２における工具先端部を拡大して示す概略断面図である。 図１の薄板ガラス加工工具における砥石部の変形例として、台金部におけるくびれ部以外の部分には砥粒が電着されていない構成を例示するものである。 図１の薄板ガラス加工工具による加工対象であるカバーガラス及びそのカバーガラスに形成された孔部を例示する平面図である。 図１の薄板ガラス加工工具によるカバーガラスにおける孔部の加工に際してのその工具の移動軌跡を例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＡ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視におけるメタルボンド砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図２のＢ矢視における電着砥石部の形状のバリエーションを例示する図である。 図１の薄板ガラス加工工具の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。 本発明者等が行った耐久試験の結果を示すグラフであり、カバーガラスに対する孔空け加工のみの結果を示すものである。 本発明者等が行った耐久試験の結果を示すグラフであり、カバーガラスに対する孔空け加工及び面取り加工の結果を示すものである。 従来技術である、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された台金の表面に複数の砥粒が電着された電着砥石を例示する図である。 従来技術である、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたメタルボンド砥石を例示する図である。 図１の薄板ガラス加工工具による孔部の孔空け加工における取代を概略的に示す図である。 図１の薄板ガラス加工工具による孔部の面取り加工における取代を概略的に示す図である。 図１の薄板ガラス加工工具による孔部の孔空け加工における取代を概略的に示す図である。 図１の薄板ガラス加工工具による孔部の拡張加工における取代を概略的に示す図である。 図１の薄板ガラス加工工具による孔部の面取り加工における取代を概略的に示す図である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明の好適な実施例である薄板ガラス加工工具１０（以下、単に工具１０という）を軸心Ｃに垂直な方向から見た正面図である。この図１に示すように、本実施例の工具１０は、円柱形状のシャンク部１２と、そのシャンク部１２の先端に設けられた砥石部１４とを、一体的に備えている。前記シャンク部１２と、前記砥石部１４の一部とが、一体形成された工具本体（台金）に相当する。この工具本体は、好適には、鉄系材料又は超硬合金である。好適には、鉄系材料として、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレス等が用いられる。

図２は、前記砥石部１４の構成を詳しく説明するため、前記軸心Ｃを含む平面でその砥石部１４を切断して示す部分断面図である。この図２に示すように、前記砥石部１４は、工具本体の先端部に設けられた、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたチップ状（ペレット状）のメタルボンド砥石部１６と、工具本体の側周部に形成されたくびれ部２０に複数の砥粒が電着された電着砥石部１８とを、備えている。図２においては、この電着砥石部１８において電着された砥粒を破線で概略的に示している（後述する図２１〜図２９において同じ）。例えば、図２に示すように、前記シャンク部１２（工具本体）における先端側に、先端へ向かうにつれて径寸法が漸減させられるテーパ部２２が一体に設けられ、更にそのテーパ部２２の先端側に、円柱形状の台金部２４が一体に設けられている。前記メタルボンド砥石部１６は、好適には、この台金部２４の先端側にろう付（ろう接）により固設されたものである。前記電着砥石部１８が設けられた前記くびれ部２０は、好適には、前記台金部２４の中程における側周部が削り取られ、その径寸法が小径とされた部分である。

図３は、前記砥石部１４の構成を更に詳しく説明するために、図２における工具先端部を拡大して示す概略断面図であり、前記電着砥石部１８に電着された砥石を○印で概略的に示している。この図３に示すように、前記くびれ部２０は、好適には、前記シャンク部１２側から工具先端側へ向って、径寸法が前記台金部２４の径寸法φ２からφ３（＜φ２）まで漸減させられる第１テーパ部２６と、径寸法がφ３とされた前記小径の部分である円柱形状部２８と、径寸法φ３から前記台金部２４の径寸法φ２（必ずしも第１テーパ部２６の径寸法と同一でなくともよい）まで漸増させられる第２テーパ部３０とを、備えている。前記電着砥石部１８は、好適には、図３に示すように、前記くびれ部２０を含めて前記台金部２４の側周面全体に複数の砥粒が電着されたものであるが、少なくとも前記くびれ部２０に複数の砥粒が電着されたものであればよく、図４に示すように、前記台金部２４におけるくびれ部２０以外の部分には砥粒が電着されていない構成も考えられる。

前記工具１０における各部の具体的な寸法としては、例えば、図１に示す前記シャンク部１２の径寸法φ１が６ｍｍφ程度、工具の長さ寸法Ｌ１が５０ｍｍ程度、図２に示す前記メタルボンド砥石部１６の径寸法φ２が好適には０．５〜１．５ｍｍφ程度、例えば１．０ｍｍφ程度、前記くびれ部２０の小径部分すなわち前記円柱状部２８の径寸法φ３が０．３〜２．０ｍｍφ程度、前記メタルボンド砥石部１６の軸方向長さ寸法Ｌ２が０．５〜５．０ｍｍ程度、前記電着砥石部１８における台金部２４の軸方向長さ寸法Ｌ３が２．０〜５．０ｍｍ程度、前記くびれ部２０の軸方向長さ寸法Ｌ４が０．２〜２．０ｍｍ程度とされたものである。前記電着砥石部１８の径寸法（砥粒の外径に相当する寸法）は、好適には、前記メタルボンド砥石部１６の径寸法φ２と同等である。前記台金部２４の径寸法は、前記電着砥石部１８の径寸法から電着された砥粒の寸法を引き算したものであり、その電着砥石部１８の径寸法が１．０ｍｍφ程度である場合、前記台金部２４の径寸法は０．９ｍｍφ程度である。

前記メタルボンド砥石部１６は、好適には、前記砥粒として、ダイヤモンド及びＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）のうち少なくとも１種類を含む。或いは、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）、ＳｉＣ等の砥粒が用いられてもよい。この砥粒は、好適には、その粒度（平均粒径）がＪＩＳ Ｒ６００１の規定で＃１０００以下のもの、すなわち＃１０００よりも粗い（平均粒径が大きい）砥粒が好適に用いられる。好適には、複数の砥粒を相互に結合する結合剤すなわちメタルボンドとして、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む。好適には、加工時の負荷を調整するために、フィラとして、ＧＣ（緑色炭化ケイ素）、グラファイト、ＭｏＳ₂、及びＣｅＯ₂（セリア）のうち少なくとも１種類を含む。好適には、前記複数の砥粒、メタルボンド、及びフィラが加圧焼結されることで、後述する図２１〜図２８の何れかに示すようなチップ状に形成されたものである。

前記電着砥石部１８は、好適には、前記砥粒として、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む。或いは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等の砥粒が用いられてもよい。この砥粒は、好適には、その粒度がＪＩＳ Ｒ６００１の規定で♯２３０〜＃１０００の範囲内とされたものである。

前記メタルボンド砥石部１６の、前記工具本体すなわち台金部２４の先端に対するろう付に用いられるろう材は、好適には、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むものである。前記メタルボンド砥石部１６は、好適には、前記台金部２４の先端部に対してろう付される部分である平面部３２（図３及び図４を参照）におけるＣの含有量が、そのメタルボンド砥石部１６における他の部分よりも多い構成とされたものである。例えば、前記平面部３２（端面から所定深さまでの範囲内）においては、ＧＣやグラファイト等の割合が、前記メタルボンド砥石部１６における他の部分よりも高い構成とされている。前記メタルボンド砥石部１６は、好適には、前記平面部３２に、前記複数の砥粒が規則的に配設されたものである。例えば、前記メタルボンド砥石部１６における前記平面部３２近傍（端面から所定深さまでの範囲内）に、砥粒相互間の距離が一律に揃えられた１層乃至数層分の砥粒層が設けられている。

図５は、前記工具１０を用いた孔加工の加工対象であるカバーガラス３４及びそのカバーガラス３４に形成された孔部３６を例示する平面図である。以上のように構成された本実施例の工具１０は、図５に示すような、タッチパネルに装着される薄板ガラスとしてのカバーガラス３４における孔部３６の加工に用いられる。すなわち、そのカバーガラス１０の厚み方向に貫通する孔部３６を形成する孔空け加工、及びその孔部３６の面取り加工に用いられる。このカバーガラス３４は、例えば、長手寸法Ｌ５が１００ｍｍ程度、幅寸法Ｌ６が５０ｍｍ程度、厚み寸法ｔが０．５〜１．５ｍｍ程度の強化ガラスであり、前記孔部３６の加工は、強化前のカバーガラス３４及び強化後のカバーガラス３４の何れに対して行われるものであってもよい。前記孔部３６は、例えば、長手寸法Ｌ７が１１ｍｍ程度、幅寸法Ｌ８が１．２ｍｍ程度の長手状孔（長孔）であり、前記カバーガラス３４が装着される携帯電話機のスピーカ等に相当する部分に設けられるものである。以下、本実施例の工具１０による前記カバーガラス３４における孔部３６の加工の具体例を説明する。

前記工具１０による前記カバーガラス３４における孔部３６の加工においては、その工具１０が前記シャンク部１２において図示しない研削機械例えばタッチパネル用ガラス加工機に取り付けられ、その切削装置により軸心Ｃまわりに回転駆動させられつつ、被削材であるカバーガラス３４に対して３次元的に相対移動させられることで、そのカバーガラス３４に対する孔空け加工及び面取り加工が行われる。ここで、前記工具１０による前記カバーガラス３４における孔部３６の加工においては、前記メタルボンド砥石部１６が専ら前記孔空け加工に、前記電着砥石部１８が専ら前記面取り加工にそれぞれ用いられる。すなわち、前記メタルボンド砥石部１６における先端部（先端側の平面部）及び側周部（側面部）により前記カバーガラス３４に対する前記孔部３６の孔空け加工が行われた後、前記電着砥石部１８によりその孔部３６の周縁（内周面）の面取り加工が行われる。

図６は、前記工具１０による前記カバーガラス３４における前記孔部３６の加工に際してのその工具１０の移動軌跡を例示する図であり、（ａ）は前記カバーガラス３４の表面に垂直な方向から視た平面図を、（ｂ）は（ａ）のb-b視断面図をそれぞれ示している。この（ｂ）においては、説明の便宜上前記カバーガラス３４の厚み寸法を実際より厚く図示している。図６の（ａ）においては、前記孔空け加工時における前記工具１０の軸心Ｃの移動軌跡を破線で、前記面取り加工時における前記工具１０の軸心Ｃの移動軌跡を一点鎖線でそれぞれ示している。図６の（ｂ）においては、前記孔空け加工時における前記工具１０の先端部の移動軌跡を破線で示している。前記工具１０による前記カバーガラス３４における前記孔部３６の加工は、好適には、前記カバーガラス３４の平面部に対して前記工具１０の軸心Ｃが垂直に維持された状態で、その工具１０が前記カバーガラス３４に対して軸心Ｃ方向及び平面方向（軸心Ｃに垂直を成す方向）に相対移動させられることにより行われる。

図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、先ず、前記孔空け加工として、回転する前記工具１０が例えば平面方向における位置Ｓ１において軸心Ｃ方向に繰り出され、前記メタルボンド砥石部１６の先端部が前記カバーガラス３４に摺接させられる。その後、回転する前記工具１０が軸心Ｃ方向に徐々に繰り出されつつ前記カバーガラス３４に対して平面方向に破線で示すような軸心Ｃの軌跡で往復移動させられる。斯かる往復移動において、前記工具１０は１往復で図６の（ｂ）に示す深さｄだけ軸心Ｃ方向に繰り出される。この深さｄは、例えば０．０５ｍｍ程度である。すなわち、前記工具１０は、前記孔部３６の長手方向に１回通過させられる加工において例えば０．０２５ｍｍ程度軸心Ｃ方向に繰り出される。斯かる加工により、前記メタルボンド砥石部１６の端面及び側周面により研削が行われ、前記カバーガラス３４に図５に示すような長孔としての孔部３６が形成される。図６の（ａ）に示す破線では前記工具１０の軸心Ｃが前記孔部３６の長手方向に２回通過させられる（２pass）例を示しているが、実際の孔空け加工においては３０回程度の通過すなわち前記工具１０の軸心Ｃが前記孔部３６の長手方向に１５往復程度させられることが望ましい。次に、前記面取り加工として、前記工具１０における前記電着砥石部１８が前記孔部３６の周縁（内周面）に当接させられる位置で、回転する前記工具１０の軸心Ｃが例えば平面方向における位置Ｓ２から図６の（ａ）に一点鎖線で示すような軸心Ｃの軌跡で相対移動させられることで、前記電着砥石部１８により前記孔部３６の周縁における取代分の研削が行われ、その孔部３６が面取りされる。

図３５及び図３６は、前記工具１０による前記カバーガラス３４における前記孔部３６の孔空け加工及び面取り加工における取代を概略的に示す図である。前記工具１０による前記カバーガラス３４における前記孔部３６の孔空け加工では、図３５に右上から左下への斜線で示す取代３８ａが研削される。すなわち、この取代３８ａが研削により除去される。斯かる孔空け加工においては、図３５に示すように前記孔部３６の端部（カバーガラス３４における平面部との境界）にチッピング３４ａが生じる。そこで、前記面取り加工において、図３６に示すようにこのチッピング３４ａを含む取代３８ｂが研削されることにより、チッピングのない孔部３６を形成することができる。

ここで、図３５及び図３６を用いて前述した前記孔部３６の加工において、前記孔空け加工により前記孔部３６の端部に生じるチッピング３４ａが比較的大きい場合、前記面取り加工でそのチッピング３４ａを十分に除去しきれないことが考えられる。例えば、図３７に示すチッピング量（チッピング幅）ｗ１が、前記工具１０により可能な面取り幅よりも大きい場合、例えばチッピング量ｗ１が０．３ｍｍに対して面取り幅０．１５ｍｍ、取代が０．０５ｍｍである場合、前述のような面取り加工を行ったとしても前記チッピング３４ａが０．１ｍｍ幅分だけ残ってしまう。このような場合、好適には、先ず、図３７に示すように、前述の孔空け加工よりも小径の孔部を孔空け加工した後、図３８に示すように、拡張加工として孔部の内周面における取代３８ｃが研削により除去される。この拡張加工は、好適には、前記工具１０における前記メタルボンド砥石部１６の側周面により行われる。その後、図３９に示すように、前記孔部３６の端部に前記面取り加工が施される。このように、前記拡張加工を施すことで、例えばチッピング量ｗ１が０．３ｍｍに対して面取り幅０．１５ｍｍ、取代が０．０５ｍｍである場合、図３８に示す取代ｗ２を０．１５ｍｍとすることで残りのチッピング量すなわち図３９に示すチッピング幅ｗ３は０．１５ｍｍとなり、面取り幅０．１５ｍｍ、取代が０．０５ｍｍである前記電着砥石部１８を備えた工具１０によっても、前記孔部３６を好適に面取り加工することができる。すなわち、前記工具１０は、斯かる加工にも好適に用いられる。

前記のように前記カバーガラス３４における前記孔部３６の加工を実現する前記メタルボンド砥石部１６の形状としては、例えば、図７〜図２８に示すようなものが考えられる。図７〜図２０は、図２のＡ矢視すなわち軸心方向における前記メタルボンド砥石部１６の形状のバリエーションを例示する図であり、図２１〜図２８は、図２のＢ矢視すなわち軸心に垂直な方向における前記メタルボンド砥石部１６の形状のバリエーションを例示する図である。

前記メタルボンド砥石部１６は、その軸心方向に視た場合の形状すなわち先端視において、図７のメタルボンド砥石部１６ａに示すように、円形状であってもよい。図８のメタルボンド砥石部１６ｂに示すように、円形状であり且つその周縁から中心までの溝部が形成されたものであってもよい。図９のメタルボンド砥石部１６ｃに示すように、円形状であり且つその中央を径方向に横断する溝部が形成されたものであってもよい。図１０のメタルボンド砥石部１６ｄに示すように、四半円状すなわち中心角９０°の弧に対応する扇状であってもよい。図１１のメタルボンド砥石部１６ｅに示すように、半円状であってもよい。図１２のメタルボンド砥石部１６ｆに示すように、四半円状すなわち中心角９０°の弧に対応する扇状の２つのセグメントが軸心Ｃを中心とする点対称に設けられたものであってもよい。図１３のメタルボンド砥石部１６ｇに示すように、三角形状であってもよい。図１４のメタルボンド砥石部１６ｈに示すように、円形状であり且つその中心が前記軸心Ｃと前記台金部２４の外周との中点となるように配置されたものであってもよい。図１５のメタルボンド砥石部１６ｉに示すように、三角形状における前記台金部２４の外周の外側に対応する部分が除かれた形状であってもよい。図１６のメタルボンド砥石部１６ｊに示すように、四角形状であってもよい。図１３及び図１６に示す態様においては、前記メタルボンド砥石部１６ｇ、１６ｊの回転周径は、前記台金部２４の外周の径寸法よりも大きくなっており、斯かる構成によれば、切粉の排出性を向上させることができる。図１７のメタルボンド砥石部１６ｋに示すように、四角形状における前記台金部２４の外周の外側に対応する部分が除かれた形状であってもよい。図１８のメタルボンド砥石部１６ｌに示すように、円形状であり且つその中心を含む十字状の溝部が形成されたものであってもよい。図１９のメタルボンド砥石部１６ｍに示すように、軸心Ｃを含み前記台金部２４の端部円形面を径方向に横断する直線状であってもよい。図２０に示すように、軸心Ｃを含む十字状であってもよい。

前記メタルボンド砥石部１６は、その軸心に垂直な方向に視た場合の形状すなわち側面視において、図２１のメタルボンド砥石部１６ｏに示すように、矩形状（長方形状）であってもよい。図２２のメタルボンド砥石部１６ｐに示すように、先端部が半円形状（半球状）とされたものであってもよい。図２３のメタルボンド砥石部１６ｑに示すように、先端部が面取りされたものであってもよい。図２４のメタルボンド砥石部１６ｒに示すように、先端部が丸く面取りされたものであってもよい。図２５のメタルボンド砥石部１６ｓ、図２６のメタルボンド砥石部１６ｔ、図２７のメタルボンド砥石部１６ｕ、図２８のメタルボンド砥石部１６ｖに示すように、先端側に向けて幅寸法が漸減される構成とされたものであってもよい。

前記のように前記カバーガラス３４における前記孔部３６の加工を実現する前記電着砥石部１８の形状としては、図２等を用いて例示した形状の他に、図２９に示すようなものが考えられる。この図２９は、図２のＢ矢視すなわち軸心に垂直な方向における前記電着砥石部１８の形状を示す図である。この図２９の電着砥石部１８ａに示すように、複数の砥粒が電着されるくびれ部２０ａは、側面視において双曲線状（一葉双曲面状）であってもよい。すなわち、前記電着砥石部１８ａは、側面視において双曲線状の研磨面を備えたものであってもよい。

図３０は、本実施例の工具１０の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。先ず、台金作成工程Ｐ１において、鉄系材料又は超硬合金、好適には、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレス等から前記シャンク部１２及び台金部２４を含む工具本体が作成される。この台金作成工程Ｐ１において、前記台金部２４の側周部に、例えば砥石を用いた研削加工等により前記くびれ部２０が形成される。すなわち、前記台金作成工程Ｐ１は、前記工具本体の側周部にくびれ部を形成するくびれ部形成工程に対応する。この台金作成工程Ｐ１において、好適には、焼入れ処理は行われない。焼入れの場合、後述するメタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３において１０００℃程度に達する場合があり、工具本体に歪みが発生するおそれがあるためである。

次に、メタルボンド砥石部形成工程Ｐ２において、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合された前記メタルボンド砥石部１６が形成される。例えば、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含むメタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む砥粒と、ＧＣ、グラファイト、ＭｏＳ₂、及びＣｅＯ₂のうち少なくとも１種類を含むフィラとが混合され、例えば５００〜１２００℃の温度で加圧焼結されることで前記メタルボンド砥石部１６が形成される。

次に、メタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３において、前記台金作成工程Ｐ１において作成された工具本体すなわち前記台金部２４の側周部に前記くびれ部２０が形成された工具本体の先端部に、前記メタルボンド砥石部形成工程Ｐ２において作成された前記メタルボンド砥石部１６がろう付される。例えば、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むろう材によりろう付が行われる。好適には、不活性ガス雰囲気中において１０００°程度の熱処理が施される。この熱処理においては、ヒートカーブ（昇温、冷却速度）が制御されることで、前記工具本体に歪みが発生しないように調整される。好適には、前記メタルボンド砥石部１６が前記工具本体にろう付された後、そのメタルボンド砥石部１６の外形寸法を調整する加工が行われる。例えば、放電加工により前記メタルボンド砥石部１６の外形寸法が調整される。ここで、前記メタルボンド砥石部１６を工具本体に固着した後、その工具本体（台金）を加工すると歪みが発生するおそれがあるため、好適には、前記台金作成工程Ｐ１における前記くびれ部２０の形成は、このメタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３に先立って行われる。

次に、マスキング工程Ｐ４において、前記メタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３において前記工具本体の先端部にろう付された前記メタルボンド砥石部１６にマスキングが施される。次に、電着砥石部形成工程Ｐ５において、前記マスキング工程Ｐ４において前記メタルボンド砥石部１６にマスキングが施された工具本体（台金部２４）における少なくとも前記くびれ部２０に、複数の砥粒が電着されて前記電着砥石部１８が形成される。この電着は、好適には、よく知られたＮｉワット浴により行われ、例えば、前処理としての電解洗浄処理、脱脂処理、酸洗浄処理、及び電解洗浄処理に続いて、メッキ処理としてのストライクメッキ処理、下地メッキ処理、砥粒仮固定処理、及び本メッキ処理が行われ、更に後処理としての脱脂処理及び乾燥処理が行われることで、前記台金部２４に前記電着砥石部１８が形成される。この電着砥石部形成工程Ｐ５において前記電着砥石部１８が形成された後、前記メタルボンド砥石部１６に施されたマスキングが除去される。以上の工程により、前記工具１０が作成される。

続いて、本発明の効果を検証するために本発明者等が行った試験について説明する。本発明者等は、実施例試料として、前述のような製造方法により本実施例の工具１０を作成すると共に、比較例試料として、図３３に示すように、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された台金の表面に複数の砥粒が電着された電着砥石１００と、図３４に示すように、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたメタルボンド砥石２００とを、作成し、以下の条件で前記カバーガラス３４における孔部３６の加工試験を行った。すなわち、各試料により繰り返し前記孔部３６の加工を行い、不具合が生じるまでの加工孔数を比較する耐久試験を行った。この試験に用いた前記実施例試料及び比較例試料は、図２に示す径寸法φ２が１．０ｍｍφ（台金部２４の外周径寸法が０．９ｍｍφ）とされたものである。

［加工条件］
機械：タッチパネル用ガラス加工機
被削材：強化ガラス
被削材寸法：Ｌ１００ｍｍ×Ｗ５０ｍｍ×ｔ０．７ｍｍ
加工寸法：長孔（１１ｍｍ×１．２ｍｍ）
［孔空け加工］
回転数：５００００／ｍｉｎ
送り速度：４００ｍｍ／ｍｉｎ
加工回数：１６往復（３２pass）
pass当りの切込み量：０．０２５ｍｍ
［面取り加工］
回転数：５００００／ｍｉｎ
送り速度：８００ｍｍ／ｍｉｎ
取代：０．０５ｍｍ

図３１及び図３２は、前記耐久試験の結果を示すグラフであり、図３１が前記カバーガラス３４に対する孔空け加工のみの結果、図３２が前記カバーガラス３４に対する孔空け加工及び面取り加工の結果をそれぞれ示している。これらの図に示すように、円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された台金の表面に複数の砥粒が電着された比較例試料である電着砥石１００では、約４００ショット（加工孔数４００）で孔空け部の加工負荷が高くなり、工具先端部に歪みが生じた。これにより加工面の精度が悪くなり、工具寿命に達した。円柱形状に構成され、その側周部にくびれが形成された、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合された比較例試料であるメタルボンド砥石２００では、孔空け加工については４０００ショット以上の耐久性を示したが、面取り加工においては１０００ショット加工した段階で軸部が破損し、加工不可能になった。本実施例の工具１０では、４０００ショット以上で前記電着砥石部１８の加工負荷が高くなった。これにより加工面の精度が悪くなり、工具寿命に達した。すなわち、本実施例の工具１０では、従来技術である前記電着砥石１００に比べて１０倍程度、前記メタルボンド砥石２００に比べて４倍程度の工具寿命を示すことが検証された。

このように、本実施例によれば、工具本体の先端部に設けられて専ら前記孔空け加工に用いられる、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたチップ状のメタルボンド砥石部１６と、専ら前記面取り加工に用いられる、前記工具本体の側周部に形成されたくびれ部２０に複数の砥粒が電着された電着砥石部１８とを、備えたものであることから、それぞれ性質の異なる２種類の砥石部１６、１８を備え、前記孔空け加工及び面取り加工に使い分けることで、薄板ガラスとしての前記カバーガラス３４における孔部３６の加工に係る加工精度を向上させると共に、工具寿命を延ばすことができる。すなわち、加工精度及び工具耐久性に優れた工具１０を提供することができる。

前記メタルボンド砥石部１６は、前記工具本体の先端部にろう付により固着されたものであり、そのろう付に係るろう材は、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むものであるため、実用的なろう材により、前記工具本体に対して前記メタルボンド砥石部１６を強固に固着することができる。

前記メタルボンド砥石部１６は、前記工具本体の先端部に対してろう付される平面部３２におけるＣの含有量が他の部分よりも多い構成とされたものであるため、活性金属とＣとの反応により、前記工具本体に対して前記メタルボンド砥石部１６を強固に固着することができる。

前記メタルボンド砥石部１６は、前記工具本体の先端部に対してろう付される平面部３２に、前記複数の砥粒が規則的に配設されたものであるため、前記工具本体に対して前記メタルボンド砥石部１６を強固に固着することができる。

前記メタルボンド砥石部１６は、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、含むものであるため、実用的な態様のメタルボンド砥石部１６により好適に前記孔空け加工を行うことができる。

前記メタルボンド砥石部１６は、フィラとしてＧＣ、グラファイト、ＭｏＳ₂、及びＣｅＯ₂のうち少なくとも１種類を含むものであるため、実用的な態様のメタルボンド砥石部１６により好適に前記孔空け加工を行うことができる。

前記工具本体は、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレスであるため、実用的な態様の台金を用いて、加工精度及び工具耐久性に優れた工具１０を提供することができる。

前記工具の製造方法であって、前記工具本体の側周部に前記くびれ部２０を形成するくびれ部形成工程としての台金作成工程Ｐ１と、その台金作成工程Ｐ１において前記くびれ部２０が形成された前記工具本体の先端部に、前記メタルボンド砥石部１６をろう付するメタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３と、そのメタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３において前記メタルボンド砥石部１６が先端部にろう付された前記工具本体における前記くびれ部２０に、複数の砥粒を電着して前記電着砥石部１８を形成する電着砥石部形成工程Ｐ５とを、含むことから、製造工程において工具に歪みを発生させることなく、加工精度及び工具耐久性に優れた工具１０を提供することができる。

Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、加圧焼結することで前記メタルボンド砥石部１６を形成するメタルボンド砥石部形成工程Ｐ２を含むため、実用的な態様のメタルボンド砥石部１６を形成することができる。

前記メタルボンド砥石部ろう付工程Ｐ３は、不活性ガス雰囲気中において規定温度の熱処理を施すことで前記工具本体の先端部に前記メタルボンド砥石部１６をろう付するものであるため、前記台金に歪みを発生させることなく、その先端部に前記メタルボンド砥石部１６を好適にろう付することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記工具１０における各部の形状及び寸法を例示しているが、これはあくまで好適な実施形態であり、本発明は斯かる実施例に限定されるものではない。特に、図２に示す前記メタルボンド砥石部１６の外径寸法φ２、前記電着砥石部１８が設けられるくびれ部２０の寸法Ｌ４等は、加工対象となる前記孔部３６の形状や大きさに応じて適宜変更される。図７〜図２９は、前記メタルボンド砥石部１６及び電着砥石部１８の形状の例示であり、本発明は斯かる形状に限定されない。その他、本発明の薄板ガラス加工工具としては、前記メタルボンド砥石部１６及び電着砥石部１８に加えて、前記カバーガラス３４の端面（外周端部）を加工するための更に別の砥石部が前記シャンク部１２等に設けられたものであってもよい。

前述の実施例において説明した、図３０に示す前記工具１０の製造方法は、各工程の順番を入れ替えても実現できる。例えば、前記台金作成工程Ｐ１及びメタルボンド砥石部形成工程Ｐ２の工程は併行して行われ得るものであり、前記メタルボンド砥石部形成工程Ｐ２において前記メタルボンド砥石部１６が形成された後、前記台金作成工程Ｐ１において前記工具本体が作成されるものであってもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：薄板ガラス加工工具、１６：メタルボンド砥石部、１８：電着砥石部、２０：くびれ部、３２：平面部、３４：カバーガラス（薄板ガラス）、３６：孔部、Ｐ１：台金作成工程（くびれ部形成工程）、Ｐ２：メタルボンド砥石部形成工程、Ｐ３：メタルボンド砥石部ろう付工程、Ｐ５：電着砥石部形成工程

Claims (8)

1. 薄板ガラスに対して、厚み方向に貫通する孔部を形成する孔空け加工と、該孔部の面取り加工とを、行う薄板ガラス加工工具であって、
   工具本体の先端部に設けられて専ら前記孔空け加工に用いられる、複数の砥粒がメタルボンドにより相互に結合されたチップ状のメタルボンド砥石部と、
   専ら前記面取り加工に用いられる、前記工具本体の側周部に形成されたくびれ部に複数の砥粒が電着された電着砥石部と
   を、備え、
   前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部にろう材により固着されたものであり、該ろう材は、主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉのうち少なくとも１種類を含み、且つ、活性金属としてＴｉ、Ｃｒ、及びＺｒのうち少なくとも１種類を含むものであり、
   前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部に対して前記ろう材により固着される平面部におけるＣの含有量が他の部分よりも多い構成とされたものである
   ことを特徴とする薄板ガラス加工工具。
2. 前記メタルボンド砥石部は、前記工具本体の先端部に対して前記ろう材により固着される平面部に、前記複数の砥粒が規則的に配設されたものである請求項１に記載の薄板ガラス加工工具。
3. 前記メタルボンド砥石部は、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、含むものである請求項１又は２に記載の薄板ガラス加工工具。
4. 前記メタルボンド砥石部は、フィラとしてＧＣ、グラファイト、ＭｏＳ２、及びＣｅＯ２のうち少なくとも１種類を含むものである請求項１から３の何れか１項に記載の薄板ガラス加工工具。
5. 前記工具本体は、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレスである請求項１から４の何れか１項に記載の薄板ガラス加工工具。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の薄板ガラス加工工具の製造方法であって、前記工具本体の側周部に前記くびれ部を形成するくびれ部形成工程と、
   該くびれ部形成工程において前記くびれ部が形成された前記工具本体の先端部に、前記メタルボンド砥石部をろう付するメタルボンド砥石部ろう付工程と、
   該メタルボンド砥石部ろう付工程において前記メタルボンド砥石部が先端部にろう付された前記工具本体における前記くびれ部に、複数の砥粒を電着して前記電着砥石部を形成する電着砥石部形成工程と
   を、含むことを特徴とする薄板ガラス加工工具の製造方法。
7. Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｎのうち少なくとも１種類を含む前記メタルボンドと、ダイヤモンド及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含む前記砥粒とを、加圧焼結することで前記メタルボンド砥石部を形成するメタルボンド砥石部形成工程を含むものである請求項６に記載の薄板ガラス加工工具の製造方法。
8. 前記メタルボンド砥石部ろう付工程は、不活性ガス雰囲気中において規定温度の熱処理を施すことで前記工具本体の先端部に前記メタルボンド砥石部をろう付するものである請求項６又は７に記載の薄板ガラス加工工具の製造方法。

Images