JP6238117B2 - 板状体の加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、レジンボンド砥石の研磨用溝の作製方法及びレジンボンド砥石並びに板状体の加工装置及び板状体の加工方法に関する。
板状体である、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用されるＦＰＤ（Flat Panel Display）用ガラス板は、溶融ガラスを板状に成形し、その後、切断装置によって所定の矩形サイズのガラス板に切断される。その後、ガラス板は、特許文献１等に開示された面取り装置（板状体の加工装置）の面取り用砥石によって、その縁部が研削されて面取り加工される。
また、特許文献２に記載された面取り装置は、面取り用砥石、及び冷却液（研削液）噴射ノズル等を備えている。前記面取り用砥石は、ガラス板の主面に直交する軸と平行な軸を中心に回転されるとともに、その回転方向は、ガラス板の研削部においてガラス板の搬送方向と相対する方向に設定されている。また、面取り用砥石の研削面となる外周面には円弧状の研削用溝が形成されており、この研削用溝によってガラス板の縁部が断面円弧状に研削される。
更に、板状体の面取り装置では、特許文献３に示すように、研削（粗加工）用のメタルボンド砥石と研磨（精密加工）用のレジンボンド砥石とを備えたものが知られている。この面取り装置によれば、前記メタルボンド砥石によって板状体の縁部を研削して縁部に面取り面を形成し、その後、前記面取り面をレジンボンド砥石によって研磨する。
特許文献３のレジンボンド砥石の外周面には、板状体の面取り面が当接される研磨用溝が形成されている。
近年では、板状体の縁部の面取り加工を行うに当り品質要求の高まりから仕上げ加工を行う必要が高まっている。仕上げ加工を、特許文献３に開示されたレジンボンド砥石で行う場合は、板状体の縁部の形状に合わせた溝形状を作製する必要がある。また、仕上げ加工を高品質に行うには、板状体の縁部の位置に正確に仕上げ砥石の溝を合わせる必要がある。この調整作業は熟練を要し、また時間がかかるものであった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、板状体の端部を研磨する研磨用溝を、板状体の縁部の形状に合わせた溝形状に作製できるレジンボンド砥石の研磨用溝の作製方法と、その作製方法によって製造されたレジンボンド砥石と、そのレジンボンド砥石を使用した板状体の加工装置及び板状体の加工方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、外周面が扁平なレジンボンド砥石と、前記レジンボンド砥石のボンドよりも硬質の板状体とを揃え、前記レジンボンド砥石を中心軸で回転させながら、前記レジンボンド砥石の前記外周面と前記板状体の縁部とを相対的に押圧させて、前記レジンボンド砥石の前記外周面に、前記板状体の前記縁部の形状を転写させた環状の研磨用溝を作製することを特徴とするレジンボンド砥石の研磨用溝の作製方法を提供する。
本発明によれば、外周面が扁平なレジンボンド砥石と、レジンボンド砥石のボンド（結合剤）よりも硬質の板状体とを揃える。そして、レジンボンド砥石を、レジンボンド砥石の中心軸で回転させながら、レジンボンド砥石の扁平な外周面と板状体の縁部とを相対的に押圧する。これによって、レジンボンド砥石の外周面は板状体の縁部によって研削されていくので、レジンボンド砥石の外周面に、板状体の縁部の輪郭形状が転写した環状の研磨用溝を作製できる。また、本発明によれば、従来のレジンボンド砥石のように、そのレジンボンド砥石の既存の溝を板状体の縁部の位置に合わせる調整作業が不要となる。すなわち、本発明の一態様は、前記研磨用溝の作製と同時に板状体の縁部を研磨加工できる。
本発明の一態様は、前記板状体の縁部をメタルボンド砥石によって所定の形状に研削加工しながら、前記所定の形状に研削加工された前記板状体の前記縁部と前記レジンボンド砥石の前記外周面とを相対的に押圧させて、前記レジンボンド砥石の前記外周面に、前記研磨用溝を作製することが好ましい。
本発明の一態様によれば、メタルボンド砥石によって板状体の縁部を研削し、前記縁部に面取り面を形成する。そして、前記面取り面とレジンボンド砥石の扁平な外周面とを相対的に押圧する。これによって、レジンボンド砥石の外周面に、面取り面の輪郭形状と同一形状の研磨用溝を作製することができる。
本発明の一態様は、前記レジンボンド砥石の前記外周面を、前記板状体の前記縁部のうち角部を除く辺部に押圧させて前記研磨用溝を作製することが好ましい。
板状体の縁部の角部とレジンボンド砥石の外周面とを相対的に押圧すると、レジンボンド砥石の回転による外力が角部に作用して角部に応力が集中し、角部が破損する場合がある。
これに対して本発明の一態様は、板状体の縁部の辺部とレジンボンド砥石の外周面とを相対的に押圧したので前記応力は分散し、これによって板状体の破損を防止できる。
本発明の一態様は、前記レジンボンド砥石の前記ボンドは、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン、ブチルゴム、又は天然ゴムであり、前記レジンボンド砥石の砥粒は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(ＣＢＮ)、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、軽石、又はガーネットであり、前記板状体はガラス板であることが好ましい。
本発明の一態様によれば、レジンボンド砥石のボンドよりも硬質なガラス板の縁部によってレジンボンド砥石の外周面に研磨用溝を作製する。また、作製した研磨用溝によってガラス板の縁部を研磨できる。つまり、研磨用溝の作製と、作製した研磨用溝による縁部の研磨とを同一工程で実施できる。なお、ガラス板は、レジンボンド砥石のボンドよりも硬質である。
本発明は、前記目的を達成するために、本発明のレジンボンド砥石の研磨用溝の作製方法により製造されたことを特徴とするレジンボンド砥石を提供する。
本発明は、前記目的を達成するために、板状体を保持する定盤と、前記定盤に保持された前記板状体の縁部を研磨する本発明のレジンボンド砥石と、前記レジンボンド砥石を前記レジンボンド砥石の中心軸を中心に回転させる回転手段と、前記レジンボンド砥石の研磨用溝と前記板状体の縁部とを接触させて、前記レジンボンド砥石又は前記板状体を、前記板状体の縁部に沿って移動させる移動手段と、前記レジンボンド砥石の前記研磨用溝と前記板状体の縁部との接触箇所に冷却液を噴射する噴射手段と、を備えたことを特徴とする板状体の加工装置を提供する。
さらに、本発明の一態様は、本発明の一態様の前記加工装置を用いて板状体の縁部を加工することを特徴とする板状体の加工方法を提供する。
本発明によれば、レジンボンド砥石を回転手段によって回転させる。次に、移動手段によって、レジンボンド砥石の研磨用溝と定盤に保持された板状体の縁部とを接触させて、レジンボンド砥石又は板状体を、板状体の縁部に沿って移動させる。そして、レジンボンド砥石の研磨用溝と板状体の縁部との接触箇所に噴射手段によって冷却液を噴射する。これによって、板状体の縁部をレジンボンド砥石の研磨用溝によって円滑に研磨できる。
本発明の一態様は、前記定盤に保持された前記板状体の縁部を研削して面取り加工するメタルボンド砥石を備え、前記レジンボンド砥石は、前記板状体の前記面取り加工された縁部を研磨して鏡面加工することが好ましい。
本発明の一態様によれば、メタルボンド砥石によって板状体の縁部を面取り加工して、縁部に面取り面を形成する。そして、レジンボンド砥石によって面取り面を研磨して鏡面加工する。
本発明によれば、板状体の端部を研磨する研磨用溝を、板状体の縁部の形状に合わせた溝形状に作製できる。
以下、添付図面に従って本発明に係るレジンボンド砥石の研磨用溝の作製方法及びレジンボンド砥石並びに板状体の加工装置及び板状体の加工方法の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は、本発明の板状体の加工装置が適用された、実施の形態の面取り装置１０の平面図である。この面取り装置１０は、厚さが０．７ｍｍ以下の液晶ディスプレイ用ガラス板（板状体）１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄを研削して面取り加工するとともに、面取り加工された面取り面を研磨して鏡面加工する装置である。
なお、本発明の加工装置に適用可能な板状体としては、液晶ディスプレイ用ガラス板に限定されない。例えば、プラズマディスプレイ用ガラス板、ＬＥＤディスプレイ用ガラス板等のＦＰＤ用ガラス板でもよく、太陽電池用、照明用、建材用やミラー用等の一般的なガラス板でもよい。また、金属製、又は樹脂製の板状体であっても適用できる。板状体の厚さも０．７ｍｍ以下に限定されず、０．７ｍｍを超える厚さであってもよい。
面取り装置１０は、矩形状のガラス板１２を吸着保持する定盤１４、定盤１４を矢印Ａ−Ｂ方向に往復移動させる移動装置（移動手段）１６、ガラス板１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄを研削して面取り面を縁部に形成する円盤状又は円柱状の一対のメタルボンド砥石１８、２０、メタルボンド砥石１８、２０を高速回転させるモータ２２、２４、前記面取り面を研磨して鏡面加工する円盤状又は円柱状のレジンボンド砥石２６、２８、レジンボンド砥石２６、２８を高速回転させるモータ（回転手段）３０、３２、メタルボンド砥石１８、２０による加工部（接触箇所）に冷却液を噴射するノズル（噴射手段）３４、３６、及びレジンボンド砥石２６、２８による加工部（接触箇所）に冷却液を噴射するノズル（噴射手段）３８、４０等から構成されている。レジンボンド砥石２６、２８の研磨用溝の作製方法については後述する。なお、メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８の形状は、円盤状又は円柱状に限定されるものではなく、円筒状であってもよい。
実施の形態の面取り装置１０は、対向する２つの主面を有するガラス板１２の縁部を定盤１４の上面から露出させた状態で、定盤１４の上面の吸着面にガラス板１２の一方の主面を吸着保持させ、定盤１４を移動装置１６によって矢印Ａ方向に移動させる。その移動中にガラス板１２の対向する縁部１２Ａ、１２Ｂを、ガラス板１２の移動方向に対して相対する方向に回転しているメタルボンド砥石１８、２０によって研削して面取り面を形成する。そして、ガラス板１２の移動方向に対して相対する方向に回転しているレジンボンド砥石２６、２８によって前記面取り面を研磨する。これによって、ガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂが面取り加工された後、鏡面加工される。
また、面取り加工時には、メタルボンド砥石１８とガラス板１２の縁部１２Ａとが接触する加工部に、ノズル３４から冷却液が噴射されるとともに、メタルボンド砥石２０とガラス板１２の縁部１２Ｂとが接触する加工部に、ノズル３６から冷却液が噴射される。また、鏡面加工時には、レジンボンド砥石２６とガラス板１２の縁部１２Ａとが接触する加工部に、ノズル３８から冷却液が噴射されるとともに、レジンボンド砥石２８とガラス板１２の縁部１２Ｂとが接触する加工部に、ノズル４０から冷却液が噴射される。
これにより、前記加工部が前記冷却液によって冷却されるので、ガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂに生じる焼け、欠け等の発生が低減される。また、ガラス板１２の前記２つの主面それぞれと縁部１２Ａ、１２Ｂの端面との境界面に生じるチッピングも低減される。なお、冷却液としては、純水、研削油、及びこれらの混合物を例示できる。
面取り装置１０では、ガラス板１２の対向する一対の縁部１２Ａ、１２Ｂを同時に面取り加工及び鏡面加工するために、メタルボンド砥石１８とレジンボンド砥石２６とが縁部１２Ａに対向して配置されるとともに、メタルボンド砥石２０とレジンボンド砥石２８とが縁部１２Ｂに対向して配置されている。レジンボンド砥石２６、２８は、メタルボンド砥石１８、２０に対してガラス板１２の搬送方向下流側に配置されている。
図１においてメタルボンド砥石１８は、モータ２２によって時計方向に回転され、メタルボンド砥石２０は、モータ２４によって反時計方向に回転される。また、レジンボンド砥石２６は、モータ３０によって時計方向に回転され、レジンボンド砥石２８は、モータ３２によって反時計方向に回転される。これらの砥石１８、２０、２６、２８の回転数は、好ましくは３０００ｒｐｍ以上に設定されている。
なお、図１では、ガラス板１２を矢印Ａ方向に移動させながら、固定されたメタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８によって縁部１２Ａ、１２Ｂを加工する面取り装置１０を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス板１２を固定し、メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８をガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂに沿って移動させる面取り装置でもよい。また、メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８とガラス板１２とをガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂに沿って互いに近づく方向に移動させる面取り装置でもよい。更に、ガラス板１２の他の対向する縁部１２Ｃ、１２Ｄは、図１のメタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８の後段に配置された不図示のメタルボンド砥石及びレジンボンド砥石によって加工してもよい。又は、ガラス板１２を定盤１４によってＢ方向に移動させて元の位置に復帰させ、次に、ガラス板１２を定盤１４によって、ガラス板１２の主面方向の垂線を軸にして９０度回転させた後、定盤１４によってガラス板１２をＡ方向に移動させながら、ガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂの長さに合わせて間隔が変更されたメタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８によって縁部１２Ｃ、１２Ｄを加工してもよい。
図２は、ガラス板１２に対するメタルボンド砥石１８、レジンボンド砥石２６、及びノズル３４、３８の配置位置を示した斜視図である。メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８は、ガラス板１２の端面１２Ｅに対向して配置されている。ここで端面１２Ｅとは、ガラス板１２の主面１２Ｆに対して直交する方向の面であり加工前の面である。この端面１２Ｅと主面１２Ｆとの境界面、及び端面１２Ｅを含む部分を縁部１２Ａ〜１２Ｄと称し、縁部１２Ａ〜１２Ｄをメタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８によって加工する。なお、特許文献１に記載の如く、メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８の回転軸を、ガラス板１２の主面１２Ｆに立てた垂線に対して所定角度傾斜させてもよい。
メタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８は同時に回転駆動され、図１の移動装置１６によるガラス板１２の移動によって、ガラス板１２の対向する縁部１２Ａ、１２Ｂがメタルボンド砥石１８、２０及びレジンボンド砥石２６、２８によって同時に加工される。
図３Ａ、図３Ｂは、メタルボンド砥石１８の外周面の要部拡大断面図である。なお、図１に示したメタルボンド砥石１８、２０は同一構成なので、ここではメタルボンド砥石１８について説明し、メタルボンド砥石２０の説明は省略する。
メタルボンド砥石１８の外周面には、研削用溝である環状溝４２が水平方向（図４に一点鎖線で示した回転軸に対して直交方向）に形成される。この環状溝４２は、図４のメタルボンド砥石１８の側面図の如く上下方向に複数本平行に備えられている。
なお、環状溝４２のメタルボンド砥石１８の厚さ方向の断面形状は、図３Ａ、図３Ｂに示したＵ字状に限定されず、Ｖ字状、凹状（concave）であってもよい。また、環状溝４２の本数は１本でもよいが、メタルボンド砥石１８の交換作業を省くため、図４の如く、メタルボンド砥石１８の厚さ方向に所定の間隔で複数本備えることが好ましい。環状溝４２がメタルボンド砥石１８に複数本備えられているため、使用中の環状溝４２が寿命になったとき、図示しない制御装置でメタルボンド砥石１８を環状溝４２のピッチ単位で上下方向（メタルボンド砥石１８の厚さ方向）に昇降させれば、メタルボンド砥石１８の交換作業をすることなく新しい環状溝４２でガラス板１２の縁部１２Ａを研削できる。また、環状溝４２の形状は、単一の曲率半径を有する形状でもよく、図３Ａの如く端面１２Ｅを研削する部分、及び図３Ｃに示すガラス板１２の縁部１２Ａの研削終了した端面１２Ｅ′と主面１２Ｆとの境界面１２Ｇを研削する部分が異なる曲率半径を有する形状のものでもよい。
図３Ａに示すように、水平方向においてメタルボンド砥石１８の環状溝４２は、ガラス板１２の端面１２Ｅに対向されており、この状態からメタルボンド砥石１８が端面１２Ｅに向けて水平方向に送られる。そして、メタルボンド砥石１８の環状溝４２が端面１２Ｅに当接したところで、図３Ｂの如く、メタルボンド砥石１８が研削代分だけ縁部１２Ａに向けて送られる。これによって、図３Ｃの如く、縁部１２Ａが環状溝４２によって研削され、縁部１２Ａに面取り面が形成される。なお、図３Ａの破線Ｂで示すように、端面１２Ｅのガラス板１２の厚さ方向の中心部が環状溝４２の最深部に当接するようにメタルボンド砥石１８が縁部１２Ａに向けて送られる。
次に、レジンボンド砥石２６、２８の研磨用溝である、図２に示した環状溝４４の第１の作製方法について説明する。なお、レジンボンド砥石２６とレジンボンド砥石２８とは同一物なので、ここではレジンボンド砥石２６について説明し、レジンボンド砥石２８については説明を省略する。また、レジンボンド砥石２８に関連する説明も省略する。
図５は、環状溝４４が形成されていない状態のレジンボンド砥石２６を示した全体斜視図である。レジンボンド砥石２６は、円盤状、円柱状又は円筒状に構成されるとともに研磨面である外周面４３が扁平な砥石である。図６Ａ、図６Ｂは、図５のレジンボンド砥石２６に環状溝４４を作製する手順を示した説明図である。図６Ａ、図６Ｂには、環状溝４４を作製するガラス板１２が示されている。当然であるが、ガラス板１２は、レジンボンド砥石２６のボンドよりも硬質である。
環状溝４４を製作するに当たっては、面取り装置１０のメタルボンド砥石１８によって研削されたガラス板１２の縁部１２Ａの面取り面をレジンボンド砥石２６の扁平な外周面４３に転写させる方法を取る。
すなわち、定盤１４と移動装置１６とモータ３０、３２とノズル３８、４０とを備えた図１の面取り装置１０を使用し、ガラス板１２の縁部１２Ａをメタルボンド砥石１８によって研削して面取り面を形成しながら、その面取り面にレジンボンド砥石２６の扁平な外周面４３を押圧させて、レジンボンド砥石２６、２８の外周面４３に環状溝４４を作製する。
前記作製方法によれば、レジンボンド砥石２６の外周面４３に、ガラス板１２の前記面取り面と同一輪郭形状の環状溝４４を作製することができる。また、環状溝４４を作製しながら、作製された環状溝４４によって前記面取り面を研磨できる。よって、ガラス板１２の面取り加工効率が向上する。
前記作製方法によって環状溝４４が作製されたレジンボンド砥石２６は、面取り装置１０において継続して使用される。そして、１本目の環状溝４４の使用寿命が尽きると、レジンボンド砥石２６を所定量上昇させて、扁平な外周面４３に２本目の新たな環状溝４４を前述した手順で作製する。この場合、環状溝４４は定盤１４によって保持されているガラス板１２の縁部１２Ａによって作製されるので、縁部１２Ａの高さに対する環状溝４４の高さ調整は不要になる。
つまり、環状溝４４が予め形成されている特許文献３のレジンボンド砥石では、古い環状溝を新しい環状溝に変更する度に、前記高さ調整が必要であったが、前記作製方法は前述の如く高さ調整が不要になる。これにより、前記作製方法によれば、面取り加工効率を向上させることができる。
なお、図１の面取り装置１０では、メタルボンド砥石１８、２０を備えているが、メタルボンド砥石１８、２０を備えていない面取り装置、すなわち、レジンボンド砥石２６、２８のみによってガラス板１２の縁部１２Ａ、１２Ｂを研磨する面取り装置であっても本発明は適用できる。
一方、環状溝４４を作製する場合には、図２の如くレジンボンド砥石２６の外周面４３を、ガラス板１２の縁部１２Ａのうち角部Ｃを除く辺部Ｓに押圧させて作製することが好ましい。
図７、図８は、ガラス板１２の縁部１２Ａに対するレジンボンド砥石２６の押圧位置を示している。
図７の如く、ガラス板１２の縁部１２Ａの角部Ｃとレジンボンド砥石２６、２８の外周面とを相対的に押圧すると、レジンボンド砥石２６、２８の回転による外力が角部Ｃに作用して角部Ｃに応力が集中し、角部Ｃが破損する場合がある。
これに対して図８の如く、ガラス板１２の縁部１２Ａの辺部Ｓとレジンボンド砥石２６の外周面とを相対的に押圧すると、前記応力は分散するので、ガラス板１２の破損を防止できる。
レジンボンド砥石２６は、熱硬化性樹脂のボンドで砥粒を保持した砥石である。前記ボンドとしては、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン、ブチルゴム、又は天然ゴムを挙げることができる。また、砥粒としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(ＣＢＮ：Cubic Boron Nitride)、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、軽石、又はガーネット等を挙げることができる。レジンボンド砥石２６の砥粒の粒度は、例えば砥粒がダイヤモンドの場合、２００〜１５００番（ＪＩＳ Ｒ６００１：１９９８）であることが好ましい。
１０…面取り装置、１２…ガラス板、１２Ａ〜１２Ｄ…ガラス板の縁部、１２Ｅ、１２Ｅ′…ガラス板の端面、１２Ｆ…ガラス板の主面、１２Ｇ…ガラス板の境界面、１４…定盤、１６…移動装置、１８、２０…メタルボンド砥石、２２、２４…モータ、２６、２８…レジンボンド砥石、３０、３２…モータ、３４、３６、３８、４０…ノズル、４２、４４…環状溝、４６…ガラス板、４６Ａ…縁部
Claims (5)
- 外周面が扁平なレジンボンド砥石を使用して板状体の縁部を加工する板状体の加工方法であって、
前記レジンボンド砥石を中心軸で回転させながら、前記レジンボンド砥石の前記外周面と前記板状体の縁部とを相対的に押圧させて、前記レジンボンド砥石の前記外周面に、前記板状体の前記縁部の形状を転写させた環状の研磨用溝を作製しながら、作製した前記研磨用溝によって前記板状体の縁部を研磨する、板状体の加工方法。 - 前記板状体の縁部をメタルボンド砥石によって所定の形状に研削しながら、前記所定の形状に研削された前記板状体の前記縁部と前記レジンボンド砥石の前記外周面とを相対的に押圧させて、前記レジンボンド砥石の前記外周面に前記研磨用溝を作製する、請求項１に記載の板状体の加工方法。
- 前記レジンボンド砥石の前記外周面を、前記板状体の前記縁部のうち角部を除く辺部に押圧させて前記研磨用溝を作製する、請求項１又は２に記載の板状体の加工方法。
- 前記レジンボンド砥石のボンドは、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン、ブチルゴム、又は天然ゴムであり、
前記レジンボンド砥石の砥粒は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(ＣＢＮ)、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、軽石、又はガーネットであり、
前記板状体はガラス板である、請求項１、２又は３に記載の板状体の加工方法。 - 前記板状体は、厚さが０．７ｍｍ以下のガラス板である、請求項１から４のいずれか１項に記載の板状体の加工方法。
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