JPWO2019069847A1 - Three-dimensional structure grindstone and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
シート(21)に複数の砥粒(11)が配置された構成を有するシート状砥石からハニカム構造体などの立体構造体(2)が形成される。結果、立体構造体(2)の壁に砥粒(11)が分散される。立体構造体(2)内の空間、即ち、シート(21)間の空間が研磨・研削時のチップポケットとして機能する。A three-dimensional structure (2) such as a honeycomb structure is formed from a sheet-shaped grindstone having a structure in which a plurality of abrasive grains (11) are arranged on the sheet (21). As a result, the abrasive grains (11) are dispersed on the wall of the three-dimensional structure (2). The space inside the three-dimensional structure (2), that is, the space between the sheets (21) functions as a chip pocket during polishing / grinding.
Description
本発明は、立体構造砥石とその製造方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional structure grindstone and a method for manufacturing the same.
被研磨体又は被研削体(以下、被研磨・研削体)を研磨又は研削(以下、研磨・研削)するために研磨シート又は研削シート(以下、単に研磨・研削シート)が使用されている。研磨・研削シートは、シート状の基材と、基材に固着された砥粒とから構成される。 A polishing sheet or a grinding sheet (hereinafter, simply a polishing / grinding sheet) is used to polish or grind (hereinafter, polishing / grinding) an object to be polished or an object to be ground (hereinafter, a body to be polished / ground). The polishing / grinding sheet is composed of a sheet-like base material and abrasive grains fixed to the base material.
研磨・研削シートの性能は、砥粒の性状に大きく左右される。研磨・研削シートの性能を充分に発揮させるためには基材に砥粒がどのような配列で固着されているかという点が重要な因子となる。 The performance of the polishing / grinding sheet is greatly affected by the properties of the abrasive grains. In order to fully exert the performance of the polishing / grinding sheet, the important factor is the arrangement in which the abrasive grains are fixed to the base material.
特に、被研磨・研削体を精密に研磨・研削するためには、砥粒が凝集した状態で基板に固着されたような砥粒の配列は好ましくない。砥粒の凝集があると、研磨・研削シートの表面粗さが不揃いになり、被研磨・研削体の表面に傷が発生するような好ましくない研磨・研削しか達成できないからである。 In particular, in order to precisely polish and grind the object to be polished and ground, it is not preferable to arrange the abrasive grains so that they are fixed to the substrate in a state where the abrasive grains are aggregated. This is because if the abrasive grains are agglomerated, the surface roughness of the polishing / grinding sheet becomes uneven, and only unfavorable polishing / grinding that causes scratches on the surface of the object to be polished / ground can be achieved.
そこで、砥粒の粒径を極力均一なものとして、かつ砥粒が単一の層で固着された砥石が考案されている(特許文献1)。 Therefore, a grindstone in which the grain size of the abrasive grains is made as uniform as possible and the abrasive grains are fixed by a single layer has been devised (Patent Document 1).
しかし、この研磨・研削シートは、砥粒の層が単層であるため、寿命が短いという欠点がある。この欠点を補うため、砥粒層を複数層として、砥粒間に気孔を配置し切粉の逃げ場所を構成した砥石が考案されている(特許文献2)。特許文献2に記載の砥粒シートは、複数の砥粒層有し、チップポケットとして働く気孔の気孔率(砥粒層中の気孔の容積比率)は、3〜40%である。
However, this polishing / grinding sheet has a drawback that it has a short life because the abrasive grain layer is a single layer. In order to make up for this defect, a grindstone has been devised in which a plurality of abrasive grain layers are used and pores are arranged between the abrasive grains to form a place for escape of chips (Patent Document 2). The abrasive grain sheet described in
特許文献2に記載の砥粒シートは、3〜40%の気孔率を有する。しかしながら、研磨・研削性能を向上するためには、チップポケットをより大きくする必要がある。
The abrasive grain sheet described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、チップポケットがより大きく、更に、砥粒が複数層に配置された砥石とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a grindstone having a larger tip pocket and having abrasive grains arranged in a plurality of layers and a method for manufacturing the grindstone.
上記目的を達成するため、本発明の立体構造砥石は、
シートから構成される立体構造体と、
前記シートに固定され、前記立体構造体の厚さ方向に複数層に配置された砥粒と、から構成される。In order to achieve the above object, the three-dimensional structure grindstone of the present invention
A three-dimensional structure composed of sheets and
It is composed of abrasive grains fixed to the sheet and arranged in a plurality of layers in the thickness direction of the three-dimensional structure.
前記立体構造体は、例えば、前記シートから構成されたハニカム構造体から構成される。 The three-dimensional structure is composed of, for example, a honeycomb structure composed of the sheet.
前記シートには、例えば、複数の開口部が形成され、該開口部に砥粒が配置されている。 For example, a plurality of openings are formed in the sheet, and abrasive grains are arranged in the openings.
前記シート上の前記砥粒の配置間隔は、例えば、前記砥粒の平均粒径の2〜50倍である。 The arrangement interval of the abrasive grains on the sheet is, for example, 2 to 50 times the average particle size of the abrasive grains.
前記シートは、例えば、厚みは10〜1000μmで、樹脂、紙、金属、布のいずれかから構成される。 The sheet has, for example, a thickness of 10 to 1000 μm and is composed of any of resin, paper, metal, and cloth.
前記立体構造体は、例えば、複数の前記シートの間に1〜20mmの径の貫通孔を有する。 The three-dimensional structure has, for example, through holes having a diameter of 1 to 20 mm between a plurality of the sheets.
上記目的を達成するため、本発明の立体構造砥石の製造方法は、
1又は複数のシートに砥粒を配置する工程と、
砥粒が配置された1又は複数のシートから立体構造体を形成する工程と、
を備える。In order to achieve the above object, the method for manufacturing a three-dimensional structure grindstone of the present invention is:
The process of arranging abrasive grains on one or more sheets, and
The process of forming a three-dimensional structure from one or more sheets on which abrasive grains are arranged, and
To be equipped.
前記立体構造体を形成する工程は、例えば、複数の前記シートを、間隔を開けて、互いに対向させる工程を備える。 The step of forming the three-dimensional structure includes, for example, a step of placing a plurality of the sheets so as to face each other at intervals.
前記シートに砥粒を配置する工程は、例えば、前記シートに、前記砥粒の平均粒径の1/4〜3/4の大きさの開口部を、前記砥粒の平均粒径の2〜50倍の間隔で形成する工程と、複数の前記開口部に砥粒を配置する工程、を備える。 In the step of arranging the abrasive grains on the sheet, for example, an opening having a size of 1/4 to 3/4 of the average particle size of the abrasive grains is formed in the sheet, and 2 to 2 of the average particle size of the abrasive grains. The process includes a step of forming the abrasive grains at intervals of 50 times and a step of arranging the abrasive grains in the plurality of openings.
本発明の立体構造砥石によれば、立体構造体に砥粒が配置されているので、砥粒を複数層に配置することが可能となる。また、立体構造体をシートから構成することにより、シート間の部分をチップポケットとして機能させることができ、チップポケットの開口率の大きい砥石が得られる。
また、本発明の立体構造砥石の製造方法によれば、上記効果を得られる立体構造砥石を製造することができる。According to the three-dimensional structure grindstone of the present invention, since the abrasive grains are arranged in the three-dimensional structure, the abrasive grains can be arranged in a plurality of layers. Further, by forming the three-dimensional structure from the sheet, the portion between the sheets can function as a chip pocket, and a grindstone having a large opening ratio of the chip pocket can be obtained.
Further, according to the method for manufacturing a three-dimensional structure grindstone of the present invention, it is possible to manufacture a three-dimensional structure grindstone that can obtain the above effect.
以下、本発明の実施の形態に係る立体構造砥石とその製造方法を説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る立体構造砥石1は、被研磨体又は被研削体(以下、被研磨・研削体)を研磨又は研削(以下、研磨・研削)するためのものである。立体構造砥石1は、立体的な構造を有し、研磨面又は研削面(以下、研磨・研削面)1aを任意の被研磨・研削体100に押し当てて、被研磨・研削体100を研磨・研削する。被研磨・研削体100は、磁気ディスク基板、シリコンウェーハ、表示装置用ガラス基板やレンズ等の各種被研磨・研削体、機械部品等任意である。尚、図1では、被研磨・研削体100を球体で例示している。Hereinafter, the three-dimensional structure grindstone and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the three-
立体構造砥石1は、ハニカム構造を有する基材2と基材2に固定された複数の砥粒(図1には図示せず)とから構成される。ハニカム構造を有する基材2は、立体構造体の一例である。
The three-
基材2は、ハニカム構造を有するハニカム構造体から構成され、その壁は、研磨面又は研削面1aに垂直方向に延在する。なお、研磨・研削面1aをX−Y面、垂直方向をZ軸方向とするXYZ直交座標系を設定し、適宜参照する。図2に示すように、この壁に砥粒11が複数個固定されている。砥粒11は、Z方向、即ち、研磨・研削面1aに垂直な方向に複数層配置されている。
The
基材2は、図3に模式的に示すように、複数のシート21の組み合わせから構成され、全体として、ハニカム構造を有する。各シート21がハニカム構造の壁として機能する。ハニカム構造の中空部21aは、基材2の一面(研磨・研削面1a)から他面に至る貫通孔を構成している。ハニカム構造の中空部21aの径Dは1〜20mmに設定される。なお、ハニカム構造の中空部21aの径Dは、図4に例示するように、ハニカム構造を構成する多角形の外接円41の直径Dを言うものとする。また、基材2の高さTは、例えば、1〜30mmである。なお、図4は、ハニカム構造の多角形が正6角形の例を示している。
As schematically shown in FIG. 3, the
個々のシート21は、例えば、図5に示すように、折り曲げ整形されている。このシート21が、図3に示すように、互い違いに積層されて、且つ、相互に固着されて、ハニカム構造の基材2が形成されている。各シート21の厚みは、例えば、10〜1000μmであり、材質は樹脂、紙、金属、布のいずれでもよい。具体的には、シート21は、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂、織布、不織布等の布、紙、アルミニウムなどの金属から形成される。
The
各シート21には、等間隔に規則的に開口部21bが形成されており、図6に示すように、この開口部21bに砥粒11が配置され固定されている。
砥粒11は、例えば、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド等の無機研磨材又は研削材の微粒子から構成される。
The
砥粒11は、望ましくは、シート21の研磨・研削面1aを構成する辺(図6では、A−A線)に平行に且つ交差角θが30°〜60°、望ましくは45°となるように配置されることが望ましい。
開口部21bの間隔、即ち、砥粒11の間隔は、砥粒11の平均粒径の2〜50倍とすることが望ましい。なお、砥粒11の粒径とは、砥粒11の外接球の直径に相当する。The
It is desirable that the spacing between the
図7に、図6のA−A線断面で示すように、砥粒11は、シート21の開口部21bに配置され、その周囲に接着層12が形成されている。接着層12は、樹脂等の接着剤の層である。接着層12の上から金属メッキ層を配置してもよい。また、接着層12自体を金属メッキ層とすることも可能である。
As shown in the cross section taken along the line AA in FIG. 6, the
このように、本実施の形態の立体構造砥石1は、面上に砥粒11が規則的に配置されたシート21(即ち、シート状砥石)から構成されている。立体構造砥石1には、図2に例示する砥粒11が複数積層されている。従って、ハニカム構造の壁部に砥粒が分散される。立体構造砥石1のX−Y断面を研磨・研削面として使用することにより、寿命の長い砥石が得られる。
As described above, the three-
また、砥粒11の間に配置されている中空部21a(換言すれば、シート21の間隙部分)は、研磨・研削時のチップポケットとして機能する貫通孔であり、削り滓をスムーズに排除可能となる。
Further, the
次に、上記構成を有する立体構造砥石1の製造方法の一例を説明する。
まず、用途に合致する砥粒11とシート21を用意する。
次に、シート21に、等間隔に開口部21bを形成する。開口部21bを形成する方法は任意である。例えば、一定の制御機構を有したレーザービームをシート21に断続的に照射することにより開口部21bを形成してよい。また、複数針の上下、左右移動によって開口部21bを形成してもよい。
なお、開口部21bの当初のサイズは、砥粒11の平均粒径の1/4〜3/4、さらに望ましくは1/2程度が望ましい。Next, an example of a method for manufacturing the three-
First, the
Next,
The initial size of the
次に、図6に示すように、砥粒11をシート21に形成した開口部21bにはめ込む。具体的には、開口部21bを形成したシート21を水平方向に展開し、若干緊張させながら振動させ、その上に砥粒11をばらまき、開口部21bに砥粒11をはめ込む。その後、余分な砥粒11を箒等で取り除く。
Next, as shown in FIG. 6, the
続いて、砥粒11の開口部21bへのはめ込みを確実にするため、例えば、平面板等を用いてシート21を押して、図7に示すように、平均砥粒径の1/2の高さまで押し込む。
続いて、接着剤を砥粒11とシート21とに塗布して接着層12を形成し、図7に示すように、砥粒11をシート21に確実に固定する。Subsequently, in order to ensure the fitting of the
Subsequently, an adhesive is applied to the
次に、砥粒11が固定された複数のシート21を用いて立体構造体を形成する。立体構造体の構造と形成方法自体は任意である。以下では、ハニカム構造の多角形が図4に例示するような正6角形のハニカム構造体を形成する場合を例に説明する。
Next, a three-dimensional structure is formed by using a plurality of
まず、図8に示すように、砥粒11を固定した第1のシート211に、形成予定のハニカム構造の正6角形の1辺の長さL1に相当する幅Waの接着代31を間隔3・Waを空けて平行に形成する(工程1)。
First, as shown in FIG. 8, on the
第1のシート211の上に、シート211と同一構成の第2のシート212を重ねる。このとき、第2のシート212の接着代31が、第1のシート211の接着代31の中央に位置し、且つ、両シートの接着代31が平行になるように重ねる(工程2)。
以下同様にn枚のシートを図9に示すように重ねる。A
Hereinafter, similarly, n sheets are stacked as shown in FIG.
その後、積層されたシート211〜21nを適当なサイズに切断する。
Then, the
接着代31の接着剤が固化した後、図9に示すように、第1のシート211と第nのシート21nを平行に、積層方向に引っ張って、各シート21を変形する(工程3)。この変形により、各シート21は、図5に例示した形状に整形される。これにより、図10に例示するように、シート211〜21nによるハニカム構造が形成される。このとき、例えば、積層されたシート21nの上面とシート211の下面に枠板を固定し、枠板を引っ張るようにしてもよい。
After the adhesive of the
次に、無電界メッキ又は電解メッキを行い、より強固に砥粒11をシート21から構成されるハニカム構造の壁に固着する。砥粒11を電解液中に浸して電解メッキを行うことで、ハニカム構造の壁(シート21)に砥粒11を電着することができる。なお、接着剤等の樹脂で砥粒11をシート21に固定する場合は、メッキ工程を除去してもよい。
Next, electroless plating or electrolytic plating is performed to more firmly fix the
最後に、図11に示すように、立体構造砥石1の周囲に枠22を配置してもよい。
Finally, as shown in FIG. 11, the
このようにして、Z方向に厚みを持ち、砥粒11の層が積層され、さらに、チップポケットとして機能する中空部21aが積層方向に一面から他面に貫通して形成された立体構造砥石1を製造することができる。
In this way, the three-
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、断面が6角形のハニカム構造を例示したが、断面の形状は任意であり、3角形でも、4角形でも、5角形でも、7角形以上でもよい。
また、ハニカム構造の形成手法は任意である。例えば、シート21で形成された筒を組み合わせてハニカム構造を構成することも可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible.
For example, in the above embodiment, a honeycomb structure having a hexagonal cross section is illustrated, but the shape of the cross section is arbitrary and may be a triangle, a quadrangle, a pentagon, or a heptagon or more.
Further, the method for forming the honeycomb structure is arbitrary. For example, it is also possible to form a honeycomb structure by combining cylinders formed of the
また、立体構造砥石1を構成するシート砥石の立体構造体はハニカム構造体に限られない。1枚又は複数のシートを折り紙のように折り込んで立体構造体を形成してもよい。限定されるものではないが、望ましい構成は、i)立体構造体が複数のシートから構成され、ii)複数のシートが研磨・研削面に対して直角方向に延在する成分を有し、iii)複数のシートが空間を介して離間して配置されており、空間がチップポケットとして機能し、iv)各シートに複数の砥粒が固定されており、v)研磨・研削面上に複数層の砥粒が積層されている、という構成である。なお、各シートは、研磨・研削面に直角である必要はなく、研磨・研削面に直角な方向に延在する成分をもてばよい。また、シートに固定された砥粒は、研磨・研削面に直角方向に複数個配置されている、即ち、砥粒層が複数配置されていることが望ましい。
Further, the three-dimensional structure of the sheet grindstone constituting the three-
なお、立体構造砥石1は、立体構造体の材質・サイズ、砥粒の砥粒の材質及び大きさ、様々な分野の研磨・研削用の砥石に適用可能である。
The three-
立体構造砥石1が対象物を研磨又は研削する例について説明したが、立体構造砥石1が対象物を研削しつつ研磨する用途、即ち、研磨及び研削する用途にも適用可能である。
Although an example in which the three-
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated not by the embodiment but by the claims. And various modifications made within the scope of the claims and within the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.
本出願は、2017年10月3日に出願された、日本国特許出願特願2017−204001号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願特願2017−204001号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2017-204001 filed on October 3, 2017. The specification of Japanese Patent Application No. 2017-204001, the scope of claims, and the entire drawing shall be incorporated into this specification as a reference.
1 立体構造砥石
1a 研磨面又は研削面
11 砥粒
12 接着層
2 基材
21 シート
21a 中空部
21b 開口部
211〜21n シート
22 枠
31 接着代
100 被研磨体又は被研削体1 Three-dimensional structure grindstone 1a Polished surface or
Claims (9)
前記シートに固定され、前記立体構造体の厚さ方向に複数層に配置された砥粒と、から構成される立体構造砥石。A three-dimensional structure composed of sheets and
A three-dimensional structure grindstone fixed to the sheet and composed of abrasive grains arranged in a plurality of layers in the thickness direction of the three-dimensional structure.
砥粒が配置された1又は複数のシートから立体構造体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする立体構造砥石の製造方法。The process of arranging abrasive grains on one or more sheets, and
The process of forming a three-dimensional structure from one or more sheets on which abrasive grains are arranged, and
A method for manufacturing a three-dimensional structure grindstone, which comprises.
前記シートに、前記砥粒の平均粒径の1/4〜3/4の大きさの開口部を、前記砥粒の平均粒径の2〜50倍の間隔で形成する工程と、
複数の前記開口部に砥粒を配置する工程と、
を備える、ことを特徴とする請求項7又は8に記載の立体構造砥石の製造方法。The step of arranging the abrasive grains on the sheet is
A step of forming openings having a size of 1/4 to 3/4 of the average particle size of the abrasive grains on the sheet at intervals of 2 to 50 times the average particle size of the abrasive grains.
The process of arranging the abrasive grains in the plurality of openings and
The method for manufacturing a three-dimensional structure grindstone according to claim 7 or 8, wherein the three-dimensional structure grindstone is provided.
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