(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状またはベルト状の研磨部材と、該研磨部材を連続的もしくは間歇的に変位させる送り出し巻き取る手段と、前記研磨部材を巻き付け変位可能に保持する研磨部材支持具と、該研磨部材支持具が取り付けられている基台と、該基台を被研磨部材の加工面に向けて押圧する押圧手段とからなり、前記基台は前記押圧手段の付設位置とは反対側の位置で付勢する押圧力の方向とは異なる方向に延びる延在部を備え、該延在部の先端部に前記被研磨部材の加工内周面と当接可能となるように前記研磨部材支持具が配置され、前記研磨部材が前記研磨部材支持具を巻くように前記送り出し巻き取る手段との間に架け渡されており、前記送り出し巻き取る手段と前記押圧手段は前記加工面とずれて配置されていることにより、半閉空間のダイヤモンド表面の加工を可能としたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨部材を連続的もしくは間歇的に変位させる送り出し巻き取る手段が前記基台上に取り付けられたものである請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨部材を被研磨部材の加工面に向けて押圧する方向が水平であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨部材が炭素と易反応性の金属、浸炭性金属或は、金属酸化物からなる表面を有したものである請求項１乃至３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨部材および／または被研磨部材を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド表面の研磨装置に関するものであり、より詳細には、各種のダイヤモンド製品の表面を研磨する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素結晶であるダイヤモンドの物性は、硬度が極めて高く、耐摩耗性に優れているばかりか、滑り性や熱伝導性にも優れ、さらには高屈折率である。この様な物性を備えていることからダイヤモンドは、例えば、バイト、エンドミル、やすりなどの切削用工具、パンチ、ダイなどの塑性加工金型、バルブリフタ、軸受けなどの摺動部材、ヒートシンクなどの放熱部材、電子基盤、レンズ、ウインドウなどの光学部品等に使用されているが、このようなダイヤモンド製品は、用途に合わせて加工されるが、一般にはその表面を研磨して平滑な面とすることが求められることが多い。
【０００３】
ダイヤモンド表面の研磨は、古くは研磨手段にもダイヤモンド製の砥粒や砥石を用いた機械的研磨方法が採用されていたが、研磨に時間を要するばかりか、共削りとなるため、ツール寿命が短という問題があり、また研磨されるダイヤモンド表面が平面ではなく凹凸のある立体的な表面の研磨には不向きであるという問題もあった。このため、現在では、機械的研磨ではなく化学的処理による研磨方法が提案されている。まず、加工部分を高温状態にし、ダイヤモンド表面を高反応性金属または金属酸化物で擦り、反応させ除去するというステップの研磨方法である。
特許文献１には、ダイヤモンド結晶中の炭素と反応し易い金属から構成された研磨部材を使用し、この研磨部材に超音波を印加し、該研磨部材を超音波振動させながら加熱し、ダイヤモンド表面に押し付けて研磨を行っていく研磨方法が開示され、研磨部材となる炭素と反応し易い金属としては、γ−Ｆｅを含むステンレス鋼や、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）が例示されている。
【０００４】
上記した加熱法に超音波振動による摩擦熱を利用したものは、温度コントロールを振動数や押圧力によって行わなければならず、その制御が非常に難しく、安定して一定の効率で研磨を行うことが困難であること、また、摩擦熱を使用しているため、そのエネルギー効率が低く、温度を上昇させるためには、かなりの押圧力で研磨部材をダイヤモンド表面に押し付けることが必要であり、この研磨部材を構成している金属の硬度がダイヤモンドに比してかなり低いこともあり、研磨部材の摩耗が著しく、その寿命が短いという欠点がある。この点に鑑み、加熱方法として、ダイヤモンド表面が焦点となるようにレーザー光を集束させて照射してダイヤモンド表面を研磨する方法も提案されている。図６はこの種の研磨装置を示したもので、ダイヤモンド表面を有する被加工部材１の加工面1a近傍に加熱手段２でレーザー光2aを集光させて加熱すると共に、固定研磨部材3aを被加工部材１の加工面に押圧しながら被加工部材１を回転させて研磨を行っている。加熱効率については改善されているが、研磨部材が固定であるため、その摩耗が著しく、寿命が短いという欠点は依然として残った。
【０００５】
特許文献２に示されたものは、レーザー照射による事前加熱法を採用し、研磨部材を構成している金属をダイヤモンド表面の炭素と化学反応させることによって研磨を行うものであるが、この発明の目的は、研磨部材の寿命が長く、その制御も容易であり、平滑度の高い表面を得ることができるばかりか、凹凸のある立体的な表面の研磨にも容易に適用することができるダイヤモンド表面の研磨方法を提供すること、また、金属間化合物のように、特殊な製法により得られる高価な材料を使用せず、安価な金属単体で形成された研磨部材を用いることにより研磨を行うことが可能なダイヤモンド表面の研磨方法を提供することにある。そのために、この発明は、図５のＢ，Ｃに示すように研磨部材による研磨に先立って、該研磨部材３または被加工面(ダイヤモンド表面)1aをレーザー光等によって加熱すると共に、前記研磨部材３には、線状3b、ベルト状3cの形状を有しており且つ少なくとも表面が炭素と易反応性の金属または浸炭性金属からなる素材を使用し、プーリー4aやローラー4bといった研磨部材支持具４に該研磨部材３を巻き付けて研磨表面を連続的もしくは間歇的に変位させながら研磨部材支持具４を介してダイヤモンド表面に押圧しながら、被研磨部材１を移動させて研磨を行うダイヤモンド表面の研磨方法が提供されている。
【０００６】
この研磨方法は、前述した金属素材により形成されている線状、又はベルト状の形状を有した研磨部材が用いられ、該研磨部材の接触部を変位させてダイヤモンド表面を摺擦するため、摩耗した研磨部材は順次更新され、易反応性金属とダイヤモンド表面の炭素との反応或いは該炭素の拡散浸透が飽和状態に達せず、または磨耗により面圧が変化することなく、常に安定して研磨が進行することとなる。この結果、長期間にわたって、持続して安定な研磨を行うことが可能となるという効果を奏するのであるが、図５のＡに示されるように、研磨部材支持具４に巻き付けた研磨部材３を順次送り出し巻き取りながら被加工面(ダイヤモンド表面)1aに向けて外側から押圧して研磨する形態であるため、加工面の外側には研磨部材３を巻き付けたプーリーやローラーといった研磨部材支持具４に、上記研磨部材を送り出し巻き取る送出巻取手段６と押圧手段７を備えた大型の研磨装置が対峙することになる。したがって、被研磨部材１の加工面1aは構造上解放されている必要があり、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間をこの様な機構の研磨装置で研磨加工することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３１０２２号公報  「ダイヤモンドの研磨方法と装置」  平成１７年９月２日公開
【特許文献２】特開２０１１−１７７８８３号公報  「ダイヤモンド表面の研磨方法」  平成２３年９月１５日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、線状、ベルト状といった長尺形状の研磨部材を用い、研磨部材支持具に巻き付けて研磨表面を連続的もしくは間歇的に変位させながら前記研磨支持具を介し被研磨部材の表面に押圧しながら、研磨を行うダイヤモンド研磨装置において、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間の表面をも研磨加工が可能な機能を備えたものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の研磨装置は、線状またはベルト状の研磨部材と、該研磨部材を連続的もしくは間歇的に変位させる送り出し巻き取る手段と、前記研磨部材を巻き付け変位可能にする研磨部材支持具と、該研磨部材支持具が取り付けられている基台と、該基台を被研磨部材の加工面に向けて押圧する押圧手段とからなり、前記基台は前記押圧手段の付設位置とは反対側の位置で付勢する押圧力の方向とは異なる方向に延びる延在部を備え、該延在部の先端部に前記被研磨部材の加工内周面と当接可能となるように前記研磨部材支持具が配置され、前記研磨部材が前記研磨部材支持具を巻くように前記送り出し巻き取る手段との間に架け渡されており、前記送り出し巻き取る手段と前記押圧手段は前記加工面とずれて配置されていることにより、半閉空間のダイヤモンド表面の加工を可能としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の１実施形態は、前記研磨部材を送り出し巻き取る手段が前記基台上に取り付けられるものとした。
本発明の更なる実施形態は、前記研磨部材が被研磨部材の加工面に向けて押圧する方向が水平であるものとした。
本発明の更なる実施形態は、前記研磨部材が炭素と易反応性の金属、浸炭性金属或は、金属酸化物からなる表面を有したものであるものとした。更なる実施形態は、ダイヤモンド又はダイヤモンド膜の研磨用とした。また更なる実施形態は、前記研磨部材および／または被研磨部材を加熱する加熱手段を有する構成を採用した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る研磨装置の基台は、被加工面に対する押圧方向とは異なる方向に延びる延在部を備え、該延在部の先端部に前記研磨部材支持具が配置される構成が採られているので、研磨部材支持具が配置された加工位置と基台の本体部や押圧手段の位置をずらすことができ、前記基台の本体部や押圧手段が被研磨部材との干渉を避けられ、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間を研磨加工することができるという格別の効果を奏する。
【００１２】
前記研磨部材を送り出し巻き取る手段が前記基台上に取り付けられた構成を採用した本発明の研磨装置は、研磨部材支持具と研磨部材を送り出し巻き取る手段が同じ基台上に取り付けられているため、動作中も両者間に架け渡される研磨部材の張力に変化が生じることがなく、加工面への押圧力が安定となる。
前記研磨部材が被研磨部材の加工面に向けて押圧する方向が水平である形態の本発明の研磨装置は、加工面を押圧方向が重力方向に直交するため、装置各部材にかかる重力の影響を受けることなく研磨を行うことができる。
【００１３】
前記研磨部材として炭素と易反応性の金属、浸炭性金属或は、金属酸化物からなる表面を有したものを採用した本発明の研磨装置は、ダイヤモンド又はダイヤモンド膜の研磨用に用いる際に、機械的加工ではなく、化学的な処理によって効果的な研磨が可能となる。
また、前記研磨部材および／または被研磨部材を加熱する加熱手段を付加した本発明の研磨装置は、化学的処理が促進され、加工時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る研磨装置によって、リング部材の内周面を加工する形態を示した図である。
【図２】本発明に係る研磨装置の２つの実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る研磨装置によって、リング部材の内周面を加工する際に、重力の影響を受けない形態を説明する図である。
【図４】加熱装置を付加した本発明に係る研磨装置の１実施形態を示す図である。
【図５】研磨部材を送り出す従来の研磨装置を説明する図である。
【図６】従来の化学研磨方式の研磨装置の基本構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
長尺形状の研磨部材を研磨部材支持具に巻き付けて研磨表面を連続的もしくは間歇的に変位させながら前記研磨部材支持具を介し被研磨部材の表面に押圧しながら、研磨を行う形態のダイヤモンド研磨装置が、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間の表面をも研磨加工が可能な機能を備えるために、本発明が採用した基本的特徴点は、この種のダイヤモンド研磨装置には付属部材である長尺研磨部材の送出・巻取手段と被研磨部材の加工面に向けて押圧する押圧手段の存在が被加工部材の構造に干渉しないように、研磨部材を巻き付けた研磨部材支持具を加圧手段による押圧方向と異なる方向に延在する基台の延在部に取り付けるようにした構成にある。本発明の基台は、被加工面に対する押圧方向とは異なる方向に延びる延在部を備え、該延在部の先端部に前記研磨部材支持具が配置される構成が採られているので、研磨部材支持具が配置された加工位置と基台の本体部や押圧手段の位置をずらすことができ、前記基台の本体部や加圧手段が被研磨部材との干渉を避けられ、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間を研磨加工することができるのである。
【００１６】
図１を参照して、本発明の代表的な実施形態例によって、リング部材の内周面を研磨する態様を説明する。この実施形態の装置は基台５に研磨部材３を送り出し巻き取る送出巻取手段６が取り付けられると共に、該基台５を被加工面1aに向けて押圧するための加圧手段７が付設されている。そして、前記基台５には前記加圧手段７の付設位置とは反対側の位置で付勢する押しつけ力の方向とは直交する方向に延在する延在部5aが備えられ、その先端部近傍にプーリーやローラーといった研磨部材支持具４が取り付けられている。更に該研磨部材支持具４には線状やベルト状といった長尺形状の研磨部材３が前記研磨部材支持具４を巻くように前記送出巻取手段６と間に架け渡されている。本発明の研磨装置は加圧手段の付設位置とは反対側の位置で付勢する押しつけ力の方向とは直交する方向に延在する延在部に研磨部材支持具４が取り付けられ、それに巻かれた研磨部材３で被研磨部材１の表面を研磨する構造となっているため、大型装置となる送出巻取手段６や加圧手段７の位置を研磨加工部とずらせることが可能となり、被加工部材１との干渉を避けることができる。したがって、図１に示されるように、被加工部材１がリング状であっても、その内周面に研磨部材支持具４を当接することができ、研磨加工が可能となる。
【００１７】
本発明の研磨装置は先に説明した実施形態例に限られず、多様な変形が可能である。図１に示した例では、基台５に研磨部材３を送り出し巻き取る送出巻取手段６が取り付けられる形態を採用しているが、円筒部材やリング部材の内周面のような半閉空間の表面をも研磨加工が可能な機能を備えた研磨装置を提供するという、本発明の課題に対しては上記の構成は必ずしも必至要件とはならない。図２のＡに示すように基台５に押し付け方向とは異なる方向に延在部5aを設け、その先端に近傍に研磨部材支持具４を取り付け、研磨部材３を送り出し巻き取る送出巻取手段６は基台５に取り付けない形態であってもよい。ただし、図１のように基台５に取り付けた場合には、研磨部材支持具４と送出巻取手段６の位置は固定の関係となるため、動作中に両部材の相対変位によって研磨部材に係る張力が変化して、研磨加工に影響を与えるということがないため、より好ましい形態であるといえる。研磨加工において被研磨部材の表面にかかる研磨部材の押圧力は研磨状況や加熱状況に大きく影響を与えるため、重要な要件となる。
【００１８】
また、基台の延在部5aは、必ずしも基台５において加圧手段７の付設位置とは反対側の位置で付勢する押しつけ力の方向とは直交する方向に延在するものである必要はなく、加圧手段による押圧方向と異なる方向に延在する形態であればよい。要するに、研磨部材を巻き付けた研磨部材支持具の位置が大型装置となる送出巻取手段６や加圧手段７の位置とずらせることができればよく、図２のＢに示すような形態でもよい。
【００１９】
本発明の研磨装置の更に好ましい形態について図３を用いて説明する。この実施形態は加圧手段７により押し付け力の方向を水平方向として装置各部材に働く重力の影響を受けないようにするものである。錘や空気圧等を用いた釣り合い装置を用いて、重力の影響を除去することも可能ではあるが、部品点数の増加や、研磨部材の摩耗による重量変化に対して制御する必要がある等、装置の複雑化を招いてしまうため好ましくない。被研磨部材１の加工面1aが鉛直方向にセットされ、研磨部材３の押し付け力が水平方向に作用する。したがって、単純な構造で研磨部材の摩耗量に依らず、鉛直方向に作用する重力の影響を除外できることから、研磨される加工面には影響を及ぼすことがない。前述したように、研磨加工において被研磨部材の表面にかかる研磨部材の押圧力は研磨状況や加熱状況に大きく影響を与えるため、これも重要な意義を有することになる。
【００２０】
更に、加熱手段を付加した本発明の研磨装置の更に好ましい形態について図４を用いて説明する。加熱手段２はレーザー発振器でレーザービーム2aを加工部に集束させて加熱する。加工部にレーザー光が照射されるため、被研磨素材のダイヤモンドと研磨部材の素材である炭素易反応性の金属、浸炭性金属或は、金属酸化物との反応は促進され、研磨時間を短くすることができる。更に、加熱手段として研磨部材支持具４が配置されている基台の延在部5a先端部にヒーターを併設すると加熱効果はさらに高くなり研磨時間を更に短くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本明細書では本発明の研磨部材が炭素と易反応性の金属又は浸炭性の金属をその表面に有し、化学的研磨をするものとして説明してきたが、これに限らず、長尺状の研磨部材が連続的若しくは間歇的に送り出し巻き取られる形態であれば、ダイヤモンド研磨紙、ベルト研磨材、或はダイヤモンドワイヤー等を用いた機械的研磨方式のものにも適応できる。
【符号の説明】
【００２２】
１  被研磨(加工)部材              1a  被加工面(ダイヤモンド表面)
２  加熱手段                      2a  レーザー光
３  研磨部材                      3a  固定研磨部材
3b  線状研磨部材                  3c  ベルト状研磨部材
４  研磨部材支持具                4a  プーリー
4b  ローラー
５  基台                          5a  延在部
６  送出巻取手段
７  加圧手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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