特開 2022-14953 砥石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014953

(43)【公開日】2022-01-21

(54)【発明の名称】砥石

(51)【国際特許分類】

   B24D 13/16 20060101AFI20220114BHJP

【ＦＩ】

B24D13/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020117487

(22)【出願日】2020-07-08

(71)【出願人】

【識別番号】398046921

【氏名又は名称】株式会社ナノテム

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 篤

(72)【発明者】

【氏名】大橋 恭介

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 大地

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 大和

【テーマコード（参考）】

3C063

【Ｆターム（参考）】

3C063AA06

3C063AB05

3C063BA14

3C063BB02

3C063BB03

3C063BB04

3C063BB18

3C063BC02

3C063BC03

3C063BC05

3C063BE02

3C063BE07

3C063BE12

3C063BE16

3C063BF02

3C063BG07

3C063EE10

3C063EE16

(57)【要約】

【課題】被加工面の形状に適した加工を行うことができる砥石を提供する。
【解決手段】被加工物Ｗを加工する砥石１０は、基材１１と、被加工物Ｗの加工に利用される複数の砥粒２１、及び複数の砥粒２１を結合する結合材２２を有する加工シート２０と、加工シート２０と基材１１の間に位置し、加工シート２０を弾性的に支持する複数の弾性シート３０と、を備える。これにより、砥石１０において、被加工面の形状に適した加工を行うことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を加工する砥石であって、
基材と、
前記被加工物の加工に利用される複数の砥粒、及び前記複数の砥粒を結合する結合材を有する加工シートと、
前記加工シートと前記基材の間に位置し、前記加工シートを弾性的に支持する弾性部材と、を備える、
砥石。

【請求項2】

前記弾性部材は、前記加工シートと前記基材の間において互いに厚さ方向に重ねられる複数の弾性シートを備える、
請求項１に記載の砥石。

【請求項3】

前記複数の弾性シートの少なくとも何れかはサンドペーパである、
請求項２に記載の砥石。

【請求項4】

前記複数の弾性シートの少なくとも何れかは２つの前記サンドペーパの間に位置するスポンジシートである、
請求項３に記載の砥石。

【請求項5】

前記複数の弾性シートは、それぞれ前記基材における前記複数の弾性シート及び前記加工シートが固定される固定面に対して傾斜する向きに設けられ、前記砥石の回転方向に沿って互いに部分的に重なるように並べられ、
複数の前記加工シートは、前記砥石の回転方向に沿って配置され、前記弾性シートと同じ向きで、前記複数の弾性シートの間に設けられる、
請求項２から４の何れか１項に記載の砥石。

【請求項6】

前記加工シートの前記結合材は、
前記複数の砥粒が分布する範囲に形成され、前記被加工物に対して露出する砥粒保持部と、
前記複数の砥粒が分布しない範囲に形成され、前記弾性シートにより隠される砥粒非保持部と、を備える、
請求項５に記載の砥石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砥石に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載のディスク状砥石は、円盤状の基板の表面における外周部に砥粒を有する研削層が接合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０３４２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載のディスク状砥石では、被加工面の形状によっては、例えば、被加工面が凹凸面又は曲面（特に自由曲面）である場合には、研削層が被加工面に沿いづらいため加工が困難であった。

【0005】

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、被加工面の形状に適した加工を行うことができる砥石を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る砥石は、被加工物を加工する砥石であって、基材と、前記被加工物の加工に利用される複数の砥粒、及び前記複数の砥粒を結合する結合材を有する加工シートと、前記加工シートと前記基材の間に位置し、前記加工シートを弾性的に支持する弾性部材と、を備える。

【0007】

また、前記弾性部材は、前記加工シートと前記基材の間において互いに厚さ方向に重ねられる複数の弾性シートを備える、ようにしてもよい。

【0008】

また、前記複数の弾性シートの少なくとも何れかはサンドペーパであってもよい。

【0009】

また、前記複数の弾性シートの少なくとも何れかは２つの前記サンドペーパの間に位置するスポンジシートであってもよい。

【0010】

また、前記複数の弾性シートは、それぞれ前記基材における前記複数の弾性シート及び前記加工シートが固定される固定面に対して傾斜する向きに設けられ、前記砥石の回転方向に沿って互いに部分的に重なるように並べられ、複数の前記加工シートは、前記砥石の回転方向に沿って配置され、前記弾性シートと同じ向きで、前記複数の弾性シートの間に設けられる、ようにしてもよい。

【0011】

また、前記加工シートの前記結合材は、前記複数の砥粒が分布する範囲に形成され、前記被加工物に対して露出する砥粒保持部と、前記複数の砥粒が分布しない範囲に形成され、前記弾性シートにより隠される砥粒非保持部と、を備える、ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、砥石において、被加工面の形状に適した加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る砥石の底面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図２の一部を拡大した図である。

【図4】本発明の変形例に係る図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図5】本発明の変形例に係る図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図6】本発明の変形例に係る砥石の断面図である。

【図7】本発明の変形例に係る図１のＡ－Ａ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係る砥石の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、砥石１０は、被加工物Ｗを加工するための回転砥石である。砥石１０は工作機械に回転可能に装着される。この工作機械は、砥石１０をＺ軸方向に沿う回転軸を中心に回転方向Ｃに回転させつつ、被加工物Ｗに接触させることにより被加工物Ｗを加工、すなわち研削又は研磨する。被加工物Ｗは、セラミックス、シリコンウエハ、半導体基板、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）基板、放熱基板、シリコンカーバイド、アルミナ、サファイア又は金属等である。

【0015】

詳しくは、図１及び図２に示すように、砥石１０は、基材１１と、複数の加工シート２０と、複数の弾性シート３０と、接着層２９，３９と、を備える。
図１に示すように、基材１１は、複数の加工シート２０と複数の弾性シート３０を支持する部材である。基材１１は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って延びる平板リング状をなす。図２に示すように、基材１１は、複数の加工シート２０及び複数の弾性シート３０が固定される固定面１１ａを備える。固定面１１ａは、基材１１の下面に形成され、Ｘ方向及びＹ方向に沿って延びる。

【0016】

図２に示すように、複数の加工シート２０は、固定面１１ａに対して傾斜する向きに設けられる。複数の加工シート２０の上面の上端部は、固定面１１ａに図示しない接着材により接着される。各加工シート２０は、回転方向Ｃ及び砥石１０の回転軸に沿うＺ方向に複数の加工シート２０の間に位置する。図３に示すように、加工シート２０は、回転方向Ｃにおいて弾性シート３０である第１弾性シート３０ａ及び第２弾性シート３０ｂの間に位置する。加工シート２０の上面における回転方向Ｃの一方側（図３の右側）は第１弾性シート３０ａに覆われ、加工シート２０の下面における回転方向Ｃの他方側（図３の左側）は第２弾性シート３０ｂに覆われている。言い換えると、加工シート２０における被加工物Ｗに近い下面の一部が露出し、加工シート２０の下面の残りの部分は第２弾性シート３０ｂにより隠される。
図１に示すように、複数（本例では４つ）の加工シート２０は回転方向Ｃに等角度間隔（本例では略９０°間隔）で配置されている。複数の加工シート２０は、それぞれ、砥石１０の径方向外側に向かうにつれて幅が大きくなる台形板状をなす。

【0017】

図２に示すように、加工シート２０は、加工シート２０における固定面１１ａに近い端部に位置する固定端部２５を備える。固定端部２５は固定面１１ａに沿って延び、接着層２９を介して固定面１１ａに接着される。固定端部２５により、加工シート２０を固定面１１ａに強固に固定することができ、砥石１０の加工能力を向上させることができる。接着層２９は、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤である。加工シート２０は、固定端部２５から先端側に向かうにつれて固定面１１ａから離れるように傾斜している。加工シート２０の先端側は、加工シート２０の先端側と固定面１１ａの間に重なるように位置する複数（本例では２つ）の弾性シート３０により支持される。

【0018】

図２に示すように、複数の弾性シート３０は、複数の加工シート２０を弾性的に支持する。複数の弾性シート３０は、砥石１０の回転方向Ｃに沿って互いに部分的に重なるように並べられる。複数の弾性シート３０は、加工シート２０と同じ向きに、固定面１１ａに対して傾斜する向きに設けられる。加工シート２０及び弾性シート３０の固定面１１ａに対する角度は、例えば、３°～４５°、好ましくは、１０°～３０°に設定されている。複数の弾性シート３０は、それぞれ、砥石１０の径方向外側に向かうにつれて幅が大きくなる台形板状をなす。

【0019】

複数の弾性シート３０は、それぞれ、例えば、紙製又は布製のシートであり、好ましくは、紙製又は布製のサンドペーパである。サンドペーパは、例えば、紙製又は布製の基材、ガーネット等の砥粒、及び砥粒を基材に接着する接着剤を有する。なお、サンドペーパの砥粒は、砥石１０による加工にほぼ寄与しない。
複数の弾性シート３０は、被加工物Ｗからの力Ｆ（図３参照）を受けて弾性的に圧縮することにより加工シート２０を被加工物Ｗの被加工面Ｗａの形状に沿わせる。本例では、被加工物Ｗからの力Ｆを受けて力Ｆと固定面１１ａとの間に重なるように位置する２つの弾性シート３０が圧縮することにより、加工シート２０の先端が適切な加工圧で被加工面Ｗａに当たる。被加工面Ｗａは、例えば、自由曲面等の曲面である。
なお、弾性シート３０は弾性体であればサンドペーパに限らず、例えば、樹脂、ゴム又はシリコン等により形成されてもよい。
複数の弾性シート３０の間、又は、加工シート２０と弾性シート３０の間は接着層３９を介して互いに接着されている。接着層３９は、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤である。特に、弾性シート３０がサンドペーパである場合では、サンドペーパの砥粒により形成される凹凸に接着層３９が入り込むため、複数の弾性シート３０の間、又は、加工シート２０と弾性シート３０の間をより強固に接着することができる。

【0020】

図３に示すように、加工シート２０は、複数の砥粒２１と、複数の砥粒２１を結合する結合材２２と、を備える。複数の砥粒２１は、結合材２２内に分布している。例えば、複数の砥粒２１は、加工シート２０の面方向に沿って１列に並べられている。砥粒２１は、例えば、ダイヤモンドである。なお、砥粒２１は、ダイヤモンドに限らず、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒であってもよいし、ＣＢＮ砥粒とダイヤモンドを混合させてもよい。さらには、複数の砥粒２１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は溶融アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、若しくはこれらを混合したものであってもよい。

【0021】

結合材２２は、加工シート２０の全域にわたって形成され、内部に複数の砥粒２１を保持する。結合材２２は、ニッケル、アルミニウム等の金属、樹脂又はセラミック等により形成される。加工シート２０による加工に伴い、図３の矢印Ｂで示すように、加工シート２０が先端側から基端側に徐々に減っていく。この際、結合材２２が削り取られて、摩耗した古い砥粒２１が脱落して、新たな砥粒２１が露出するため、加工シート２０の切れ味を維持することができる。
結合材２２は、複数の砥粒２１が分布する砥粒保持部２３と、複数の砥粒２１が分布しない砥粒非保持部２４と、を備える。
砥粒保持部２３は、弾性シート３０により隠さずに被加工物Ｗに対して露出する。砥粒非保持部２４は弾性シート３０により隠される。砥粒非保持部２４は結合材２２のうち加工に利用されない領域に形成され、砥粒保持部２３は結合材２２のうち加工に利用される領域に形成される。このように、結合材２２のうち弾性シート３０により隠される砥粒非保持部２４に砥粒２１が設けられないため、複数の砥粒２１が無駄とならない。また、粒非保持部２４が単一の材質により形成されるため、粒非保持部２４の厚さの精度を高めることができる。

【0022】

加工シート２０は複数の弾性シート３０により弾性的に支持される。これにより、砥石１０による被加工物Ｗの加工時に、砥石１０の加工面１０ａは、被加工物Ｗの被加工面Ｗａの形状に合わせて変形可能となる。ここで、複数の弾性シート３０はそれぞれ互いに独立して構成される。このため、加工シート２０を単独の弾性部材で支持する構成に比べて、砥石１０の加工面１０ａは適度な硬さを持ち、加工に適するように被加工面Ｗａの形状に合わせて変形可能となる。よって、砥石１０の加工面１０ａが被加工面Ｗａへ加える加工圧を均一化することができ、被加工面Ｗａを適切に研磨又は研削することができる。

【0023】

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）被加工物Ｗを加工する砥石１０は、基材１１と、被加工物Ｗの加工に利用される複数の砥粒２１、及び複数の砥粒２１を結合する結合材２２を有する加工シート２０と、加工シート２０と基材１１の間に位置し、加工シート２０を弾性的に支持する弾性部材の一例である複数の弾性シート３０と、を備える。
この構成によれば、加工シート２０が弾性シート３０により弾性的に支持されるため、被加工物Ｗの被加工面Ｗａが凹凸面、又は曲面（特に自由曲面）である場合であっても、加工シート２０を被加工面Ｗａに沿わせることができる。よって、被加工面Ｗａの形状に関わらず砥石１０による被加工面Ｗａに対する加工圧を均一化することができ、砥石１０は被加工面Ｗａの形状に適した加工を行うことができる。
また、砥石１０が被加工物Ｗを加工する際、弾性シート３０は被加工物Ｗから伝わる振動を吸収する。これにより、被加工物Ｗから伝わる振動が工作機械の砥石１０を回転可能に支持する部材に伝わることが抑制される。

【0024】

（２）複数の弾性シート３０は、加工シート２０と基材１１の間において互いに厚さ方向に重ねられる。
この構成によれば、複数の弾性シート３０はそれぞれ互いに独立して構成される。このため、砥石１０の加工面１０ａが曲面又は凹凸を有する被加工面Ｗａに押し当てられたときには、加工シート２０を支持する複数の弾性シート３０それぞれが別個に圧縮又は伸縮することにより、加工シート２０を被加工物Ｗに沿わせることができる。これにより、砥石１０による被加工面Ｗａに対する加工圧を均一化することができる。

【0025】

（３）複数の弾性シート３０は、それぞれサンドペーパである。
この構成によれば、弾性シート３０がサンドペーパであるため、加工シート２０は、複数の弾性シート３０により適度な硬さを持って弾性的に支持される。よって、加工シート２０を被加工物Ｗに沿わせやすく、加工圧を均一化することができる。

【0026】

（４）複数の弾性シート３０は、それぞれ基材１１における複数の弾性シート３０及び加工シート２０が固定される固定面１１ａに対して傾斜する向きに設けられ、砥石１０の回転方向Ｃに沿って互いに部分的に重なるように並べられる。複数の加工シート２０は、砥石１０の回転方向Ｃに沿って配置され、弾性シート３０と同じ向きで、２つの弾性シート３０の間に設けられる。
この構成によれば、加工シート２０が２つの弾性シート３０の間に挟み込まれるため、加工シート２０が砥石１０から剥がれることが抑制される。
また、加工シート２０が固定面１１ａに対して傾斜する向きに設けられる。このため、加工シート２０による加工に伴い、図３の矢印Ｂで示すように、加工シート２０が先端側から基端側に徐々に減っていく。この際、古い砥粒２１が脱落して、新たな砥粒２１が露出するため、加工シート２０の切れ味を維持することができる。
さらに、複数の弾性シート３０が固定面１１ａに対して傾斜しているため、複数の弾性シート３０と固定面１１ａの接触面積が小さくなり、被加工物Ｗからの振動が固定面１１ａに伝わりづらい。

【0027】

（５）加工シート２０の結合材２２は、複数の砥粒２１が分布する範囲に形成され、被加工物Ｗに対して露出する砥粒保持部２３と、複数の砥粒２１が分布しない範囲に形成され、弾性シート３０により隠される砥粒非保持部２４と、を備える。
この構成によれば、弾性シート３０により隠される砥粒非保持部２４には砥粒２１が分布していないため、砥粒２１が無駄とならない。

【0028】

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。

【0029】

（変形例）
上記実施形態においては、接着層２９，３９は、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤であったが、これに限らず、両面テープであってもよい。

【0030】

上記実施形態においては、複数の弾性シート３０は、それぞれサンドペーパであったが、複数の弾性シート３０の少なくとも何れかは、２つのサンドペーパの間に位置するスポンジ材からなるスポンジシートを含んでいてもよい。
詳しくは、図４に示すように、複数の弾性シートは、複数のサンドペーパ３１と、複数のサンドペーパ３１の間に位置する単数又は複数のスポンジシート３２と、を備える。スポンジシート３２は、サンドペーパ３１よりも柔らかく、弾性率が低く形成される。スポンジシート３２は、例えば、発泡ウレタン等である。砥石１０の加工面１０ａに被加工物Ｗが当たると、スポンジシート３２は、このスポンジシート３２を挟み込む一対のサンドペーパ３１の間で圧縮される。複数の弾性シートの何れかをスポンジシート３２とすることにより、複数の弾性シートの全てをサンドペーパ３１により構成される場合に比べて、複数の弾性シート全体としての弾性率が低くなり、例えば、砥石１０の加工面１０ａを曲率が大きい被加工面に沿わせやすくなる。
また、複数の弾性シートの全てがスポンジシート３２から構成されてもよい。
さらに、図５に示すように、２つの弾性シート３０の間に隙間Ｓｐが形成されてもよい。加工シート２０が被加工物から力を受けると、２つの弾性シート３０の間の隙間Ｓｐが小さくなることで、加工シート２０を被加工面に沿わせやすくなる。

【0031】

上記実施形態においては、砥石１０の加工面１０ａは、砥石１０の底面に形成されていたが、これに限らず、砥石１０の側面に形成されていてもよい。この場合、複数の加工シート２０及び複数の弾性シート３０は砥石１０の側周面に沿って並べられる。
上記実施形態においては、結合材２２は複数の砥粒２１が分布しない砥粒非保持部２４を備えていたが、砥粒非保持部２４が省略され、結合材２２の全域にわたって複数の砥粒２１が含まれていてもよい。

【0032】

上記実施形態においては、複数の弾性シート３０は、固定面１１ａに対して傾斜する向きに設けられていたが、これに限らず、固定面１１ａに沿う方向に設けられてもよい。例えば、図６に示すように、弾性シート１３０は、加工シート２０と基材１１の間に積層される。弾性シート１３０は、加工シート２０と基材１１に図示しない接着層を介して接着される。弾性シート１３０は、紙、布、ゴム又はシリコン等の弾性体からなる。
図６の変形例では、弾性シート１３０の数は単数であったが、これに限らず、複数であってもよい。この場合、複数の弾性シート１３０は厚さ方向に重ねられていてもよい。

【0033】

上記実施形態においては、４つの加工シート２０が回転方向Ｃに略９０°間隔で配置されていたが、加工シート２０の数はこれに限らず、３つ以下又は５つ以上であってもよい。また、複数の加工シート２０は等角度間隔に配置されていなくてもよい。

【0034】

上記実施形態においては、砥石１０の径方向に沿うにおいて、加工シート２０の長さは弾性シート３０の長さと同一に設定されていたが、これに限らず、加工シート２０の長さは、弾性シート３０の長さよりも短く、又は弾性シート３０の長さよりも長く設定されてもよい。砥石１０の回転方向Ｃにおいても、加工シート２０の長さは、弾性シート３０の長さよりも短く、又は弾性シート３０の長さよりも長く設定されてもよい。

【0035】

上記実施形態においては、加工シート２０は、回転方向Ｃに沿って複数の弾性シート３０に並べられているが、これに限らない。例えば、図７に示すように、加工シート１２０は、弾性シート３０における被加工面に露出する下面に接着層１３９を介して接着されていてもよい。これにより、加工シート１２０と固定面１１ａの間に重なる弾性シート３０の数を増やすことができる。

【符号の説明】

【0036】

１０…砥石、１０ａ…加工面、１１…基材、１１ａ…固定面、２０，１２０…加工シート、２１…砥粒、２２…結合材、２３…砥粒保持部、２４…砥粒非保持部、２５…固定端部、２９，３９…接着層、３０，１３０…弾性シート、３０ａ…第１弾性シート、３０ｂ…第２弾性シート、３１…サンドペーパ、３２…スポンジシート、Ｃ…回転方向、Ｆ…力、Ｗ…被加工物、Ｗａ…被加工面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】