TW201628786A - 研磨墊 - Google Patents

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Koji Katayama
Keigo Ohashi
Eiichi Yamada
Hitoshi Morinaga
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Abstract

提供一種研磨墊，其能夠去除具有曲面的被研磨物之表面的起伏。研磨墊(10)係具備下述構造(40、50)：具有利用硬質的樹脂層(40)所形成的研磨面(30)，並且使研磨面(30)追從被研磨物(90)的曲面。

Description

研磨墊
本發明係關於一種研磨墊。
作為對具有曲面的被研磨物，例如汽車等的車體塗裝面進行平滑化的加工方法，拋光研磨加工為眾人所周知(例如，專利文獻1)。拋光研磨加工係將各式各樣的研磨劑等塗布在利用布製或其他材料所製成的研磨輪(拋光輪)的周圍(表面)再使其旋轉，來對研磨對象物進行研磨之方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2012-251099號公報
然而，在拋光研磨加工中會無法去除被研磨物的表面之起伏，而難以實現完美的表面精工。
本發明的課題係提供一種研磨墊，其能夠去除具有曲面的被研磨物之表面的起伏。
為了解決前述課題，本發明的一態樣所揭示之研磨墊係具備下述構造：具有利用硬質的樹脂層所形成的研磨面，並且使該研磨面追從被研磨物的曲面。
使該研磨面追從被研磨物的曲面之上述構造，亦可是包含用以支承硬質的樹脂層之軟質的樹脂層、以及硬質的樹脂層之雙層構造。
也可以在研磨面形成有溝部。該溝部亦可是將硬質的樹脂層分割成複數個。另外，該溝部亦可也形成在軟質的樹脂層。
依據本發明能夠實現一種研磨墊，其能夠去除具有曲面的被研磨物之表面的起伏。
本發明的目的及優點係利用申請專利範圍所示的要件及其組合來達成實體化。前述的一般之記述及以下的詳細之記述雙方是單純的例示及說明，並非如申請專利範圍所述般地用以限制本發明。
1‧‧‧自動研磨裝置
2‧‧‧機械手臂
4‧‧‧研磨工具
5‧‧‧按壓壓力檢測部
7‧‧‧控制器
10‧‧‧研磨墊
30‧‧‧研磨面
31‧‧‧第1溝部
32‧‧‧第2溝部
40‧‧‧硬質的樹脂層
50‧‧‧軟質的樹脂層
51‧‧‧支承面
第1圖(a)係本發明的第1實施方式所揭示之研磨墊的立體圖，而第1圖(b)係第1圖(a)所示的研磨墊之A-A線剖面圖。
第2圖(a)係研磨前的被研磨物之表面形狀的說明圖，第2圖(b)係作為比較例的進行拋光研磨後的被研磨物之表面形狀的說明圖，第2圖(c)係藉由第1圖(a)的研磨墊進行研磨後的被研磨物之表面形狀的說明圖，第2圖(d)係進行2次研磨後的被研磨物之表面形狀的說明圖。
第3圖(a)係本發明的第2實施方式所揭示之研磨墊的上視圖，而第3圖(b)係第3圖(a)所示的研磨墊之A-A線剖面圖。
第4圖(a)係第3圖(a)所示之研磨墊的第1變形例的剖面圖，而第4圖(b)係第3圖(a)所示之研磨墊的第2變形例的剖面圖。
第5圖(a)係第3圖(a)所示之研磨墊的第3變形例的上視圖，而第5圖(b)係第5圖(a)所示的研磨墊之A-A線剖面圖。
第6圖係表示使用本發明的實施例所揭示之研磨墊的自動研磨裝置之構成例的圖式。
以下，一邊參考圖式一邊詳細地說明關於本發明的實施方式。
1.第1實施方式
在第1實施方式中，係使用具有利用硬質的樹脂層所形成的研磨面之研磨墊，來對具有曲面的被研磨物之表面進行研磨。該研磨墊係具備下述構造：使利用硬質的樹脂層所形成的研磨面追從被研磨物的曲面。被研磨物例如亦可係具有曲面的樹脂塗裝面。樹脂塗裝面例如亦可是車輛等的車體之塗裝面。
使研磨墊的研磨面追從被研磨物的曲面之構造，亦可是例如下述雙層構造：包含用以形成研磨面之硬質的樹脂層、以及用以支承該硬質的樹脂層之軟質的樹脂層。當研磨面被壓接在被研磨物的曲面時，會藉由因應曲面使軟質的樹脂層變形來讓硬質的樹脂層產生撓曲，使研磨面追從被研磨物的曲面。
使研磨墊的研磨面追從被研磨物的曲面之構造，亦可是下述構造：使用彈性構件來支承硬質的樹脂層，藉此當研磨面被壓接在被研磨物的曲面時，軟質的樹脂層會變形來使用以形成研磨面的硬質的樹脂層因應曲面產生撓曲。
以下，說明關於第1實施方式所揭示之研磨墊，係具有下述雙層構造的情況：包含用以形成研磨面之硬質的樹脂層、以及用以支承該硬質的樹脂層之軟質的樹脂層。另外，在以下說明中，將形成研磨面之硬質的樹脂層單純地表記為「硬質的樹脂層」、並且將用以支承硬質的樹脂層之軟質的樹脂層單純地表記為「軟質的樹脂 層」。
以下，詳細地說明第1實施方式。
1-1.關於研磨墊
係參照第1圖(a)及第1圖(b)。研磨墊10，係具有下述雙層構造：包含硬質的樹脂層40、以及軟質的樹脂層50。硬質的樹脂層40係用以形成研磨墊10的研磨面30。軟質的樹脂層50係用以支承硬質的樹脂層40，並且當研磨面30被壓接在被研磨物的曲面時，會因應曲面而產生變形。因此，硬質的樹脂層40會沿著曲面撓曲，來使研磨面30追從被研磨物的曲面。
1-2.關於硬質的樹脂層
硬質的樹脂層40的硬度係利用以JIS K 6253為基準的A硬度來作成為在50度以上為佳，更佳為在60度以上。另外，硬質的樹脂層40的硬度係在95度以下為佳。例如，硬質的樹脂層40的硬度係在60度以上80度以下為佳，或是硬質的樹脂層40的硬度係在85度以上，95度以下為佳。只要在上述範圍內，藉由研磨墊10對被研磨物的曲面所進行之研磨會變得不易形成仿形研磨，而能夠去除被研磨物的表面之起伏。
雖然並無特別地限定硬質的樹脂層40的厚度，但在3.0mm以下為佳。並且，硬質的樹脂層40的厚度是在0.5mm以上為佳。只要在上述範圍內，當研磨面 30被壓接在被研磨物的曲面時，硬質的樹脂層40會變得容易沿著被研磨物的曲面產生撓曲，會提高研磨面30對於被研磨物的曲面之追從性。因此，能夠去除被研磨物的表面形狀之起伏成分，並且會使研磨面30與曲面之接觸面積增加來提高研磨效率。
並無特別地限定硬質的樹脂層40的材質，只要是具有上述硬度的材質即可。硬質的樹脂層40的材質亦可是例如聚胺甲酸酯發泡體或是不織布。硬質的樹脂層40的材質亦可是例如A硬度在60度以上80度以下的不織布，或是A硬度在85度以上95度以下的聚胺甲酸酯發泡體。
1-3.關於軟質的樹脂層
軟質的樹脂層50的硬度，係以JIS K 6253為基準的E硬度作成為在30度以下為佳。只要在上述範圍內，當研磨面30被壓接在被研磨物的曲面時，軟質的樹脂層50會變得容易產生變形。該結果，硬質的樹脂層40會變得容易沿著被研磨物的曲面撓曲，會提高研磨面30對於被研磨物的曲面之追從性。因此，能夠去除被研磨物的表面形狀之起伏成分，並且會使研磨面30與曲面之接觸面積增加來提高研磨效率。
雖然並無特別地限定軟質的樹脂層50的厚度，但在5.0mm以上為佳。另外，軟質的樹脂層50的厚度係在50mm以下為佳。只要在上述範圍內，當研磨面30 被壓接在被研磨物的曲面時，能夠確保軟質的樹脂層50的變形量與硬質的樹脂層40的撓曲量。
並無特別地限定軟質的樹脂層50的材質，只要是具有上述硬度的材質即可。軟質的樹脂層50的材質亦可是例如聚胺甲酸酯發泡體或是聚乙烯發泡體等的樹脂發泡體。
1-4.關於第1實施方式的效果
第1實施方式的研磨墊10係具有利用硬質的樹脂層40所形成的研磨面30。因此，相較與軟質的研磨面，被研磨物的表面之研磨會不易形成為仿形研磨。該結果，能夠去除被研磨物的表面形狀之起伏成分。
並且，第1實施方式的研磨墊10係具備使研磨面30追從被研磨物的曲面之構造。因此，由於研磨面30會追從被研磨物的曲面，所以能夠去除被研磨物的表面形狀之起伏成分，並且藉由增加研磨面30與具有曲面的被研磨物之接觸面積來提高研磨效率，能夠縮短對較大的被研磨物進行研磨所需的時間。
參照第2圖(a)~第2圖(d)。第2圖(a)係示意地表示研磨前的被研磨物之表面形狀的波形。研磨前的表面形狀係具有：頻率較高的表面粗糙成分與頻率較低的起伏成分。
第2圖(b)係作為比較例表示進行拋光研磨後的被研磨物之表面形狀的波形。在拋光研磨加工中，研磨布的 硬度較低會形成仿形研磨。因此，雖然會去除表面粗糙成分，但在研磨後仍會殘留起伏成分。
第2圖(c)係示意地表示藉由第1實施方式的研磨墊10進行研磨後的被研磨物之表面形狀的波形。由於藉由硬質的樹脂層40形成研磨面30，所以被研磨物的表面之研磨會不易形成為仿形研磨。因此，能夠去除被研磨物的表面形狀之起伏成分。
藉由研磨墊10進行研磨後，在欲去除細微的表面粗糙成分的情況時，亦可在藉由研磨墊10進行1次研磨後進行為了去除表面粗糙成分的2次研磨。第2圖(d)係示意地表示進行2次研磨後的被研磨物之表面形狀的波形。藉由進行研磨墊10之研磨和與其連續的2次研磨，能夠去除被研磨物的表面之表面粗糙與起伏兩者。
2.第2實施方式
接著，說明關於本發明的第2實施方式。在第2實施方式所揭示之研磨墊的研磨面形成有溝部。當藉由在研磨面形成溝部並且將研磨面壓接在被研磨物的曲面時，會使研磨面變得容易追從被研磨物的曲面。
形成在研磨面的溝部亦可是具有將硬質的樹脂層分割成複數個的深度。當藉由利用溝部來分割硬質的樹脂層並且將研磨面壓接在被研磨物的曲面時，能夠因應曲面使硬質的樹脂層朝抵接方向位移。因此，研磨面會變得容易追從被研磨物的曲面。
雖然並未特別地限定上述溝部，但例如能夠在形成包含硬質的樹脂層及軟質的樹脂層之雙層構造後，藉由利用蝕刻等去除作為溝部的部分之樹脂層來形成。另外，也能夠在形成雙層構造後，藉由一邊將高速旋轉的圓形切刀壓接在預定量的墊，一邊在表面進行往復來形成。
將硬質的樹脂層分割成複數個的溝部也可以形成在軟質的樹脂層。當藉由也在軟質的樹脂層形成溝部並且將研磨面壓接在被研磨物的曲面時，硬質的樹脂層會變得更加容易位移，而使得研磨面30變得容易追從被研磨物的曲面。
2-1.溝部的形態
參照第3圖(a)及第3圖(b)。對於具有與第1圖(a)相同機能的構成元件係賦予相同符號。在研磨墊10的研磨面30形成有第1溝部31及第2溝部32。第1溝部31係沿著研磨面30上的第1方向延伸，而第2溝部32係沿著與第1方向呈正交的研磨面30上的第2方向延伸。藉由在研磨面30形成複數個第1溝部31及第2溝部32，會在研磨面30將溝部形成為格子狀。
第1溝部31及第2溝部32的深度亦可是與硬質的樹脂層40的厚度相同。亦即，藉由第1溝部31及第2溝部32的將硬質的樹脂層40分割成複數個。另外，第1溝部31及第2溝部32亦可只形成在硬質的樹脂層40，而未形成在軟質的樹脂層50。
第1溝部31及第2溝部32的溝寬係例如在0.5mm以上為佳。並且，第1溝部31及第2溝部32的溝寬係例如在5.0mm以下為佳。只要在上述範圍內，能夠一邊抑制因為形成溝部而減少研磨面30與被研磨物之接觸面積，一邊確保當研磨面30被壓接在被研磨物的曲面時之硬質的樹脂層40的位移量來使研磨面30容易撓曲。
第1溝部31的間距及第2溝部32的間距係例如在5.0mm以上為佳。並且，第1溝部31的間距及第2溝部32的間距係例如在50mm以下為佳。
只要在上述範圍內，能夠一邊抑制因為形成溝部而減少研磨面30與被研磨物之接觸面積，一邊確保當研磨面30被壓接在被研磨物的曲面時之研磨面30的整體的撓曲量。
上述溝寬及間距的尺寸在下述說明的第1~第3變形例中也相同。
2-2.關於第1變形例
參照第4圖(a)。第1溝部31及第2溝部32的深度亦可是比硬質的樹脂層40的厚度更淺。亦即，未藉由第1溝部31及第2溝部32的將硬質的樹脂層40分割成複數個，並且第1溝部31及第2溝部32的部分之硬質的樹脂層40的厚度係比其他的部分的厚度更薄。由於第1溝部31及第2溝部32的部分的剛性會降低，所以硬質的樹脂層40會變得更容易撓曲。因此，研磨面30會變得容 易追從被研磨物的曲面。
2-3.關於第2變形例
參照第4圖(b)。第1溝部31及第2溝部32的深度亦可是比硬質的樹脂層40的厚度更深。亦即，第1溝部31及第2溝部32亦可形成在硬質的樹脂層40及軟質的樹脂層50。因此，也藉由第1溝部31及第2溝部32對用以支承硬質的樹脂層40的軟質的樹脂層50的支承面51進行分割。藉由分割後的複數個支承面51分別支承分割後的複數個硬質的樹脂層40。
由於也在軟質的樹脂層50形成有第1溝部31及第2溝部32，所以會使軟質的樹脂層50的剛性降低，當研磨面30被壓接在被研磨物的曲面時，會因應曲面使軟質的樹脂層50變得容易產生變形。另外，藉由對用以支承硬質的樹脂層40之支承面51進行分割，會降低支承面51間的拘束力，使得分割後的硬質的樹脂層40彼此會呈獨立而變得容易位移。因此，抵接方向的硬質的樹脂層40的位移量會變大，使得研磨面30會變得容易追從被研磨物的曲面。
2-4.關於第3變形例
參照第5圖(a)及第5圖(b)。在研磨面30僅形成有第1溝部31而未形成有第2溝部32。藉由在研磨面30形成複數個第1溝部31，而在研磨面30將溝部形成為 條帶狀。
第1溝部31的深度是比硬質的樹脂層40的厚度更深亦可。亦即，第1溝部31亦可形成在硬質的樹脂層40及軟質的樹脂層50。因此，也藉由第1溝部31對用以支承硬質的樹脂層40的軟質的樹脂層50的支承面51進行分割。藉由分割後的複數個支承面51分別支承分割後的複數個硬質的樹脂層40。另外，第1溝部31的深度是與硬質的樹脂層40的厚度相同亦可或更淺也可以。
藉由省略第2溝部32並且在研磨面30形成條帶狀的溝部，能夠提高研磨面的強度，並且減低形成溝部的工時而有助於低成本化。並且，藉由也在硬質的樹脂層40形成第1溝部31，會減輕因為未形成朝第2方向延伸的第2溝部32所造成的降低研磨面30的追從性。
3.關於研磨方法
並未特別地限定於使用研磨墊10的研磨裝置之構造或研磨方法。例如，研磨墊10係安裝在手工拋光機的前端，並且亦可用於對具有曲面的被研磨物之表面進行研磨的手工作業。另外，研磨墊10亦可用於藉由以下說明的自動研磨裝置所進行之研磨處理。
3-1.自動研磨裝置的構造例
參照第6圖。自動研磨裝置1係具備：機械手臂2、研磨墊10、研磨工具4、按壓壓力檢測部5、以及控制器 7。參照符號90係表示被研磨物。被研磨物90亦可是例如對表面進行樹脂塗佈之車輛等的車體。機械手臂2係具有複數個關節20、21及22，並且能夠使研磨墊10、研磨工具4及安裝有按壓壓力檢測部5的前端部23朝複數個方向移動。
研磨工具4係經由按壓壓力檢測部5安裝在前端部23，並且藉由內藏的驅動手段以與研磨面30呈垂直的方向作為轉軸使研磨墊10進行旋轉。控制器7係用以控制機械手臂2的作用、以及藉由研磨工具4所進行之研磨墊10的旋轉。從未圖示的研磨劑供給機構將研磨劑供給至研磨墊10與被研磨物90之間。控制器7係利用機械手臂2將研磨墊10按壓在被研磨物90的表面再使研磨墊10旋轉，藉此對被研磨物90的表面進行研磨。
按壓壓力檢測部5係用以檢測研磨面30對於被研磨物90的按壓力。控制器7亦可是依據藉由按壓壓力檢測部5所獲得的檢測結果，來進行調整將研磨面30按壓在被研磨物90的作用力。控制器7亦可是對機械手臂2進行控制使得研磨面30對於被研磨物90的按壓力保持成一定，並且讓研磨面30在被研磨物90的表面移動。
藉由研磨墊10進行研磨後，在欲去除細微的表面粗糙成分的情況時，亦可進行為了去除表面粗糙成分的2次研磨。該情況下，在進行藉由研磨墊10所執行之研磨後，會交換安裝在研磨工具4的研磨墊，來利用具有硬度比研磨墊10更低的研磨墊對被研磨物90的表面進行 研磨。
3-2.關於研磨劑
說明關於在上述的研磨方法中所使用的研磨劑的例子。
作為研磨劑係能夠使用包含從下述粒子選出的研磨粒之漿料：由矽石、氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鐵及氧化錳等的矽或金屬元素的氧化物所組成的粒子，或由熱可塑性樹脂所組成的有機粒子，或是包含從有機無機複合粒子等。
例如，在研磨劑使用能夠進行高研磨速度且能夠容易地取得之氧化鋁漿料為佳。
在氧化鋁有α-氧化鋁、β-氧化鋁、Y-氧化鋁、θ-氧化鋁等的結晶形態相異者，並且也存在被稱為氫氧化鋁的鋁化合物。從研磨速度的觀點來考量，係將以α-氧化鋁為主要成分者作為研磨粒為佳。
研磨粒的平均粒子徑係在0.1μm以上為佳，更佳為0.3μm以上。隨著平均粒子徑變大會提高研磨速度。當平均粒子徑在上述範圍內的情況時，能夠容易將研磨速度提高至在實用上特別適當的等級。
並且，平均粒子徑係在10.0μm以下為佳，更佳為5.0μm以下。隨著平均粒子徑變小會提高研磨劑的分散穩定性，並且會抑制研磨面產生刮痕。
當平均粒子徑在上述範圍內的情況時，能夠容易將研 磨劑的分散穩定性、以及研磨面的表面精準度提高至在實用上特別適當的等級。另外，研磨粒的平均粒子徑係能夠藉由細孔電阻法(測量機：multisizer III型beckmancoulter公司製)來進行測量。
研磨劑中的研磨粒之含有量係0.1質量%以上為佳，更佳為0.2質量%以上為佳，再更佳為0.5質量%以上。隨著研磨粒的含有量變多會提高研磨速度。當研磨粒的含有量在上述範圍內的情況時，能夠容易將研磨速度提高至在實用上特別適當的等級。
並且研磨粒的含有量係在50質量%以下為佳，更佳為在25質量%以下，再更佳為20質量%。當研磨粒的含有量在上述範圍內的情況時，能夠抑制研磨劑的成本。另外，能夠進一步地抑制會在使用研磨劑進行研磨後的研磨對象物之表面產生表面缺陷。
研磨劑係除了上述研磨粒之外，也可以因應所需適當地包含潤滑油、有機溶劑、界面活性劑、增黏材料等的其他成分。
潤滑劑只要是合成油、鑛物油、植物性油脂，或上述組合即可。
有機溶劑係除了烴系溶劑之外只要是醇類、醚類、二醇類或甘油等即可。
界面活性劑只要是所謂的陰離子、陽離子、非離子、兩性界面活性劑即可。
增黏材料只要是合成類增黏材料、纖維素類增黏材 料、或天然類增黏材料即可。
3-3.關於2次研磨
2次研磨所使用的研磨墊之硬度係比硬質的樹脂層40的硬度更低為佳。2次研磨所使用的研磨墊之硬度係利用A硬度未滿50度為佳，更佳為40度以下。並且，2次研磨所使用的研磨墊之硬度係在30度以上為佳。只要在上述範圍內，能夠去除被研磨物的表面之細微的表面粗糙成分。
並無特別地限定2次研磨所使用的研磨墊的材質，只要是具有上述硬度的材質即可。2次研磨所使用的研磨墊的材質，例如只要是不織布或麂皮即可。例如2次研磨所使用的研磨墊的材質，只要是A硬度在30度以上40度以下的麂皮即可。
2次研磨所使用的研磨墊亦可是與研磨墊10同樣地具有雙層構造。亦即，2次研磨所使用的研磨墊亦可是具有下述雙層構造，包含用以形成研磨面的較硬之第1層、以及用以支承第1層的較軟之第2層。
第1層的硬度係比研磨墊10的硬質的樹脂層40的硬度更低為佳。第1層的硬度係例如利用A硬度未滿50度為佳，更佳為40度以下。並且，第1層的硬度係在30度以上為佳。
第1層的厚度係在3.0mm以下為佳。並且，第1層的厚度係在0.5mm以上為佳。只要在上述範圍 內，當研磨面被壓接在被研磨物的曲面時，第1層會變得容易沿著被研磨物的曲面產生撓曲，會增加研磨面與曲面之接觸面積來提高研磨效率。
並無特別地限定第1層的材質，只要是具有上述硬度的材質即可。第1層的材質，例如只要是不織布或麂皮即可。例如第1層的材質，只要是A硬度在30度以上40度以下的麂皮即可。
第2層的構造只要是與研磨墊10的軟質的樹脂層50的構造相同即可。
亦可也在2次研磨所使用之研磨墊的研磨面，與第2實施方式所揭示之研磨墊10同樣地形成有溝部。
4.實施例
積層厚度為1.5mm且材質是聚胺甲酸酯發泡體及A硬度90的硬質的樹脂層、與厚度30.0mm且材質是聚胺甲酸酯發泡體及E硬度20的軟質的樹脂層來形成研磨墊，再對樹脂塗裝面進行研磨。以下述方式在硬質的樹脂層形成寬度2.0mm、間距20.0mm、深度3.0mm的格子狀的溝部：形成為雙層構造後，藉由一邊將高速旋轉的圓形切刀壓接在預定量的墊，一邊在表面進行往復。並且，作為研磨劑係使用氧化鋁漿料。
該結果，能夠實現算術平均起伏(Wa)在0.05μm以下，並且濾波最大起伏(Wcm)在0.3μm以下的平坦之光澤面的精工。
在此所記載之所有的例子及條件性用語是為了達成教育性的目的，來有助於讀者理解本發明與發明者為了技術發展而賦予的概念，並且不是用以限定且解釋關於具體所記載之上述例子及條件、和表示本發明的優越性及劣等性之本說明書的例子之構造。雖然詳細地說明本發明的實施例，但只要不脫離本發明的精神及範圍，就能夠對其添加各式各樣的變更、置換及修正。
10‧‧‧研磨墊
30‧‧‧研磨面
40‧‧‧硬質的樹脂層
50‧‧‧軟質的樹脂層
A-A‧‧‧剖面

Claims (5)

  1. 一種研磨墊，係具備下述構造：具有利用硬質的樹脂層所形成的研磨面，並且使前述研磨面追從被研磨物的曲面。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之研磨墊，其中，使前述研磨面追從前述被研磨物的前述曲面之前述構造係下述雙層構造：包含用以支承前述硬質的樹脂層之軟質的樹脂層、以及前述硬質的樹脂層。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之研磨墊，其中，前述研磨面形成有溝部。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之研磨墊，其中，前述溝部係將前述硬質的樹脂層分割成複數個。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之研磨墊，其中，前述溝部也會形成在前述軟質的樹脂層。
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