(57)【要約】      （修正有）【課題】  磁気研磨液の供給系統として配管路やポンプ等の循環のための配管設備が必要なく、磁気研磨液の供給を適正に行うことができ、磁気研磨液の取り替えが容易であり、コストを低減することに有利となる磁気研磨方法およびその装置を提供する。【解決手段】  研磨バイト２には先端に永久磁石２０を設けて磁場発生源とし、少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有する駆動手段と連係する。磁気研磨液４を蓄える貯蔵タンク５を備えて当該磁気研磨液には非磁性の砥粒を混合しておき、研磨対象１は支持台３に固定し、研磨対象に対して研磨バイトが非接触に対面する配置とする。駆動手段を起動することで研磨バイトには所定の運動動作を行わせ、周辺に存在する磁気研磨液に生成した磁気クラスタにより流体研磨を行うが、所定の時期に研磨バイトを３次元的に移動させて貯蔵タンク内へ浸して引き出し、再び流体研磨の動作に戻す。【選択図】        図１
2008006521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象に対して研磨バイトを非接触に対面させ、周辺に存在させた磁気研磨液を連動することにより流体研磨を行う磁気研磨方法であって、
前記研磨バイトには磁場を発生する磁場発生源を設けて駆動手段と連係させ、当該駆動手段は少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有するものとし、
前記磁気研磨液を蓄える貯蔵タンクを備えて当該磁気研磨液には砥粒を混合しておき、前記駆動手段を起動することにより前記研磨バイトには所定の運動動作を行わせ、前記磁場発生源の磁場により前記磁気研磨液に時間的に定常的あるいは変動的な磁場を加えて流体研磨を行い、所定の時期に、前記駆動手段の駆動により前記研磨バイトを３次元的に移動させて前記貯蔵タンク内へ浸して引き出し、この後再び流体研磨のための動作に戻すことを特徴とする磁気研磨方法。
【請求項２】
前記貯蔵タンクに蓄えた前記磁気研磨液を攪拌する攪拌手段を備えて、当該攪拌手段を適時に起動することを特徴とする請求項１に記載の磁気研磨方法。
【請求項３】
前記貯蔵タンクに蓄えた前記磁気研磨液の粘度を計測する粘度計を備え、
計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気研磨方法。
【請求項４】
前記貯蔵タンクは搬送手段と連係し、前記所定の時期には当該搬送手段の起動により前記貯蔵タンクを移動させて前記研磨バイトが移動し得る領域内で待ち受けし、前記研磨バイトが引き出された後は前記領域外のホームポジションへ戻す移動動作を行うことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の磁気研磨方法。
【請求項５】
研磨対象との対面に磁場発生源を有する研磨バイトと、少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有する駆動手段と、磁気研磨液を蓄える貯蔵タンクとを備えて、
前記駆動手段は前記研磨バイトに連係し、前記磁気研磨液には非磁性の砥粒を混合しておき、前記駆動手段を起動することにより前記研磨バイトには所定の運動動作を行わせ、前記磁場発生源の磁場により前記磁気研磨液に時間的に定常的あるいは変動的な磁場を加えて流体研磨を行い、所定の時期に、前記駆動手段の駆動により研磨バイトを３次元的に移動させて前記貯蔵タンク内へ浸して引き出し、この後再び流体研磨のための動作に戻す構成にすることを特徴とする磁気研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨対象との間に磁気研磨液を存在させて流体研磨を行う磁気研磨方法およびその装置に関するもので、より具体的には、研磨対象とは非接触に対面させる研磨バイトに対して磁気研磨液を供給することの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨対象の表面を鏡面に仕上げる技術として、例えば特許文献１，２などに見られるように、磁界を作用させることで研磨を行う磁気研磨の技術が知られている。特許文献１には、磁気研磨液における分散粒子を調整することにより磁気研磨液の性能を改善し、精密な研磨、仕上げ加工に適用し得るような技術の提案がある。特許文献２には、磁性砥粒からなる粒子ブラシと研磨対象との間で適正に相対運動を行わせること、および磁性砥粒に非磁性層を被覆することにより研磨の挙動を改善し、精密な研磨、仕上げ加工に適用し得るような技術の提案がある。そうした磁気研磨は、いわゆる非接触の研磨が行えるため強度が弱い研磨対象でも応力なく研磨が行えるメリットがあり、精密仕上げの用途に好まれている。
【０００３】
磁気研磨にあっては、磁性砥粒（粒子ブラシ）つまり研削工具は磁界により活性化するため、研磨は磁場発生源の磁極が研磨対象に対して向き合う対面部位については良好に進む研磨特性を持つ。そこで、磁場発生源は例えば永久磁石とし、これを研磨バイトに組み付けて駆動手段により回転させる構成を採り、対面させた研磨対象との間には磁気研磨液を存在させて流体研磨を行う鏡面研磨の技術がある。
【０００４】
磁気研磨液は揮発性の有機溶剤や水などを溶媒として含み、研磨時にはそれら溶媒が揮発するため補充が必要になり、例えば特許文献３〜５などに見られるように、配管路を設けてポンプにより循環させる供給系統を備えるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１７０７９１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３２１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２０２６１６号公報
【特許文献４】特開２０００−２３３３５９号公報
【特許文献５】特開２００２−２１０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そうした従来の磁気研磨技術では以下に示すような問題がある。磁気研磨液の供給系統として配管路やポンプ等の循環のための配管設備を設ける構成では設備コストが高くなる問題がある。そして、そうした配管設備により磁気研磨液の循環を行うものでは、その循環を維持するため磁気研磨液の供給量が過剰に多くなってしまい、不経済になる。
【０００６】
また、磁気研磨液には砥粒を含ませることから、その砥粒が配管設備を巡るため配管路やポンプなどの各部を傷める問題があり、配管設備は定期的な交換が必要となる。
【０００７】
磁気研磨液は配合を変更して研磨特性を調整した複数を用意し、これらを適宜に取り替えて研磨を行いたいという要求がある。しかし、配管設備を設ける構成では、磁気研磨液の取り替え時には、配管路およびポンプなど配管設備の各部の洗浄が必要となり、多大な手間と時間がかかる問題がある。
【０００８】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、磁気研磨液の供給系統として配管路やポンプ等の循環のための配管設備が必要なく、磁気研磨液の供給を適正に行うことができ、磁気研磨液の取り替えが容易であり、コストを低減することに有利となる磁気研磨方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る磁気研磨方法は、研磨対象に対して研磨バイトを非接触に対面させ、周辺に存在させた磁気研磨液を連動することにより流体研磨を行う磁気研磨方法であって、研磨バイトには磁場を発生する磁場発生源を設けて駆動手段と連係させ、当該駆動手段は少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有するものとし、磁気研磨液を蓄える貯蔵タンクを備えて当該磁気研磨液には砥粒を混合しておき、駆動手段を起動することにより研磨バイトには所定の運動動作を行わせ、磁場発生源の磁場により磁気研磨液に時間的に定常的あるいは変動的な磁場を加えて流体研磨を行い、所定の時期に、駆動手段の駆動により研磨バイトを３次元的に移動させて貯蔵タンク内へ浸して引き出し、この後再び流体研磨のための動作に戻すことを行うようにした。
【００１０】
また、貯蔵タンクに蓄えた磁気研磨液を攪拌する攪拌手段を備えて、当該攪拌手段を適時に起動することを行うとよい。また、貯蔵タンクに蓄えた磁気研磨液の粘度を計測する粘度計を備えて、計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うようにしてもよい。さらに、貯蔵タンクは搬送手段と連係し、所定の時期には当該搬送手段の起動により貯蔵タンクを移動させて研磨バイトが移動し得る領域内で待ち受けし、研磨バイトが引き出された後は領域外のホームポジションへ戻す移動動作を行うとよい。
【００１１】
また、本発明に係る磁気研磨装置は、研磨対象との対面に磁場発生源を有する研磨バイトと、少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有する駆動手段と、磁気研磨液を蓄える貯蔵タンクとを備えて、駆動手段は研磨バイトに連係し、磁気研磨液には非磁性の砥粒を混合しておき、駆動手段を起動することにより研磨バイトには所定の運動動作を行わせ、磁場発生源の磁場により磁気研磨液に時間的に定常的あるいは変動的な磁場を加えて流体研磨を行い、所定の時期に、駆動手段の駆動により研磨バイトを３次元的に移動させて貯蔵タンク内へ浸して引き出し、この後再び流体研磨のための動作に戻す構成とした。
【００１２】
したがって本発明では、所定の時期に研磨バイトを貯蔵タンク内へ浸すので、磁気研磨液を付着させることができる。この磁気研磨液は、磁界を加えなければ粘度の低いスラリ状であるが、磁界を加えることで磁性粉が磁化して磁化の前に比べて粘度が高くなり、さらに増粘剤（主にポリビニルアルコール等）の効果により、研磨バイトに付着した磁気研磨液は磁化により粘度が高くなり付着した状態を保ち、磁気研磨液が研磨バイトから流れ落ちることなく、磁気研磨液の供給が行える。
【００１３】
磁気研磨にあっては、磁気研磨液は研磨バイトと研磨対象との間に存在していればよく、従来のようにノズルから多量に供給することは必ずしも必要ない。研磨バイトを貯蔵タンク内へ浸すことでは磁気研磨液はさほど多量には付着しないが、１回の供給量としては十分であり磁気研磨は適正に行える。この場合、磁気研磨液は研磨バイトに対して供給が過剰になることはなく、必要十分な適正量が供給できる。
【００１４】
磁気研磨液については配合を変更して研磨特性を調整した複数を用意しておき、研磨対象に対する研磨状況に応じて適宜に取り替えて研磨を進めたいという要求がある。そこで本発明では、研磨特性を調整した複数の磁気研磨液をそれぞれ複数の貯蔵タンクに予め蓄えておき、取り替え要求に応じて適宜に貯蔵タンクを交換するだけでよく、磁気研磨液の取り替えが容易であり作業性がよい。
【００１５】
貯蔵タンクには攪拌手段を備えて、当該攪拌手段を適時に起動する動作を行うようにした場合には、磁気研磨液が分離，沈殿することを防止できる。また、貯蔵タンクには粘度計を備えて、計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うようにした場合には、粘度を所定に保つことができる。
【００１６】
また、貯蔵タンクは搬送手段と連係し、通常時は研磨バイトが移動し得る範囲外のホームポジションに位置させるので、研磨バイトの移動領域を確保でき、研磨バイトによる流体研磨の動作を妨害することはない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る磁気研磨方法では、磁気研磨液の供給には、磁気研磨液を蓄える貯蔵タンクを備えて研磨バイトの動作設定を変更するだけであり、研磨バイトについて貯蔵タンク内へ浸して引き出す動作を適時に行うだけでよいので、容易に実施できる。これにより、磁気研磨液の供給を適正に行うことができ、従来に比べて大がかりな配管設備を必要としなく、構成がシンプルで設備スペースが少なくて済み、コストを低減することに有利となる。
【００１８】
また、磁気研磨液の取り替え要求に応じて適宜に貯蔵タンクを交換することができ、磁気研磨液の取り替えが容易であり作業性がよく、従来のように配管路，ポンプなど配管設備の各部の洗浄は必要ない。
【００１９】
貯蔵タンクには攪拌手段を備えて、当該攪拌手段を適時に起動する動作を行うので、磁気研磨液が分離，沈殿することを防止できる。また、貯蔵タンクには粘度計を備えて、計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うので、粘度を所定に保つことができる。その結果、磁気研磨を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の好適な一実施の形態を示している。本形態において、磁気研磨装置は、磁場発生源（２０）を有する研磨バイト２を備え、研磨対象１を支持台３に固定し、その研磨対象１に対して研磨バイト２が非接触に対面する配置とし、研磨対象１との間に磁気研磨液４を存在させて当該磁気研磨液４には砥粒を混合しておき、駆動手段を起動することにより研磨バイト２には所定の運動動作を行わせ、磁気研磨液４に生成した磁気クラスタにより流体研磨を行う構成になっている。そして、磁気研磨液４を蓄える貯蔵タンク５を備えており、所定の時期に、駆動手段の駆動により研磨バイト２を３次元的に移動させて貯蔵タンク５内へ浸して引き出し、この後再び流体研磨のための動作に戻すようになっている。
【００２１】
磁気研磨液４は非磁性の砥粒を含有し、具体的には、動粘度０．０１〜１００ｍｍ２／ｓ程度の水やケロシン等の分散媒中に、粒子径１〜８００μｍの強磁性粒子を１０〜９５ｗｔ％分散させた流体に対して、粒子径１０〜５０ｎｍの球形マグネタイト粒子が、電気絶縁性を有する水やケロシン等の分散媒に一様に分散した流体を５〜９０ｗｔ％混合した複合流体に、粒子径０．０１〜１００μｍの非磁性の砥粒を混合し、さらに増粘剤としてポリビニルアルコール等の樹脂を５〜９０ｗｔ％混合している。この磁気研磨液４は、貯蔵タンク５へ研磨バイト２を適時に浸すことにより供給するようになっている。尚、砥粒は非磁性でなくてもよい。
【００２２】
研磨バイト２には、先端に永久磁石２０を設けて磁場の発生源としている。磁場発生源としては永久磁石２０に限らず、例えば電磁石なども好ましく適用でき、磁気研磨液４に対して磁界を作用し得るものであればよい。磁場の発生は時間的に定常的である必要はなく、時間的に変動的な磁場を発生させることもよい。
【００２３】
駆動手段は、少なくともｘ軸，ｙ軸，ｚ軸について多軸制御の機能を有するものとし、当該駆動手段を起動することにより研磨バイト２には３次元的に移動する運動動作を行わせる。このため、研磨バイト２は所定の領域範囲内で自由に動くことができ、ｘ軸，ｚ軸については図１に一点鎖線で示す領域範囲内を移動し、ｘ軸，ｙ軸については図２に一点鎖線で示す領域範囲内を移動する。駆動手段としては例えばＮＣ工作機を用いればよく、ボール盤，旋盤，ＮＣ旋盤，フライス盤などの回転軸（チャック部）に研磨バイト２の軸部を取り付けし、着脱を行うようにする。
【００２４】
貯蔵タンク５には搬送手段を連係させ、研磨バイト２が移動し得る領域の範囲内への移動が行える構成になっている。つまり、貯蔵タンク５は搬送手段の搬送台６に固定し、研磨バイト２が移動し得る領域の範囲外にホームポジションがあり、所定の時期には当該搬送手段の起動により貯蔵タンク５を移動させて研磨バイト２が移動し得る領域内で待ち受けし、研磨バイト２が引き出された後は領域外のホームポジションへ戻す移動動作を行うようになっている。
【００２５】
貯蔵タンク５には図３に示すように、攪拌機７および粘度計８を設けている。攪拌機７は適時に起動し、貯蔵タンク５に蓄えた磁気研磨液４に対して攪拌を行い、比重が異なる各成分の分離，沈殿を防止するようになっている。また、貯蔵タンク５に蓄えた磁気研磨液４の粘度を粘度計８により計測し、計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うようになっている。
【００２６】
（流体研磨の動作）
研磨対象１の研磨においては、まず支持台３に研磨対象１を固定し、研磨バイト２について研磨対象１との位置関係を初期設定する。そして、駆動手段を起動して研磨バイト２を３次元的に移動させて貯蔵タンク５内へ浸して引き出し、流体研磨のための動作に戻す。この貯蔵タンク５内へ浸して引き出す動作は、所定の時期に繰り返して行い、流体研磨のための動作を継続する。
【００２７】
この流体研磨の動作は、例えばＮＣプログラムにより制御，実行すればよく、貯蔵タンク５内へ浸す動作をサブルーチンとしてプログラムし、これは所定の時期に繰り返して実行させる。つまり、研磨プログラムの実行中は、所定の時期には一時的に流体研磨の動作を中断し、研磨バイト２は回転動作を止めて貯蔵タンク５の位置へ移動させ、そして研磨バイト２を磁気研磨液４に浸す。このとき、研磨バイト２は緩やかに回転させて磁気研磨液４を馴染ませ、この後、研磨を中断した元の場所へ移動させて流体研磨を再開する。繰り返しの間隔は、研磨バイト２へ付着させた磁気研磨液４の研磨特性が劣化するよりも以前の時期とし、研磨特性を良好に維持し得る範囲内とする。また、研磨バイト２を貯蔵タンク５内へ浸す動作のサブルーチンプログラムは、当該磁気研磨装置の制御部へ基本機能のマシンコードとして組み込むこともよい。
【００２８】
磁気研磨液４は、上記したように磁性粉，砥粒，樹脂粉，水，保湿剤などを混合したものであり、一般的に磁界が作用していないときは粘度の低いスラリ状であるが、磁界が作用した状況では磁性粉が磁化して磁化の前に比べて粘度が高くなる。したがって、研磨バイト２を貯蔵タンク５内へ浸して引き出すことでは、研磨バイト２の表面に磁気研磨液４が付着し、磁化した磁性粉によって当該磁気研磨液中の砥粒が抱え込まれる状態となる。そして、磁化により粘度が高いため、研磨バイト２が高速に回転するなど激しい動きをしない限り磁気研磨液４は付着した状態を保ち、研磨バイト２の表面から流れ出して分離することはない。
【００２９】
ここに、研磨バイト２と研磨対象１との間には磁気研磨液４が存在し、当該磁気研磨液４は非磁性の砥粒を含み、永久磁石２０により磁気研磨液４に時間的に定常的あるいは変動的な磁場が加わると磁気クラスタが生成する。つまり、磁気研磨液中の強磁性粒子（例えば鉄粒子），マグネタイト粒子が、磁気吸引力により多数凝集して磁気クラス夕となる。磁気クラス夕は、磁束に沿うので研磨対象１に対立して針状に多数が立ち並び、これにより磁気研磨液中に存在する砥粒が研磨対象１の表面に抑えつけられる。このとき、研磨バイト２は研磨対象１に対して運動動作することから、砥粒は研磨対象１の表面上を接触しつつ運動して切削（研削）を行う。もちろん、磁気クラスタによる流体研磨なので研磨対象１に大きな応力をかけることなく研磨が行える。
【００３０】
磁気研磨にあっては、磁気研磨液４は研磨バイト２と研磨対象１との間に存在していればよく、従来のようにノズルから多量に供給することは必ずしも必要ない。研磨バイト２を貯蔵タンク５内へ浸すことでは磁気研磨液４はさほど多量には付着しないが、１回の供給量としては十分であり磁気研磨は適正に行える。すなわちこの場合、磁気研磨液４は研磨バイト２に対して供給が過剰になることはなく、必要十分な適正量が供給でき、このためコストを低減することに有利になる。
【００３１】
磁気研磨液４については、配合を変更して研磨特性を調整したものを複数を用意しておき、研磨対象１に対する研磨状況に応じて適宜に取り替えて研磨を進めたいという要求がある。そうした場合、配管路やポンプ等の循環のための配管設備を設ける従来の構成では、磁気研磨液４を取り替えるその度に配管設備は洗浄しなければならず、大がかりな作業となり手間がかかる問題がある。本発明では、研磨特性を調整した複数の磁気研磨液４をそれぞれ複数の貯蔵タンク５に予め蓄えておき、取り替え要求に応じて適宜に貯蔵タンク５を交換するだけでよく、磁気研磨液４の取り替えが容易であり作業性がよい。また、配管路やポンプなど大がかりな配管設備は必要なく、構成がシンプルで設備スペースが少なくて済み、コストも安くできる。
【００３２】
磁気研磨液４には、比重が異なる組成（磁性体，非磁性体）を混合させてあるため、それらが分離して沈殿が起きやすく、研磨特性が低下する要因となっている。そして、揮発性の有機溶剤や水などを溶媒に用いているため、溶媒の揮発や蒸発により粘度が変化し、これも研磨特性が劣化してしまう要因になっている。
【００３３】
しかし本発明にあっては、貯蔵タンク５には攪拌手段を備えて、当該攪拌手段を適時に起動する動作を行うので、磁気研磨液４が分離，沈殿することを防止できる。また、貯蔵タンク５には粘度計８を備えて、計測した粘度の値が許容範囲から外れた際は溶媒を充填するなど、粘度を適正に保つ制御を行うので、粘度を所定に保つことができる。その結果、磁気研磨を良好に行うことができる。
【００３４】
貯蔵タンク５は搬送手段の搬送台６に固定し、通常時は研磨バイト２が移動し得る範囲外のホームポジションに位置させるので、研磨バイト２の移動領域を確保でき、研磨バイト２による流体研磨の動作を妨害することはない。このため、研磨対象１に対して十分な研磨加工が行える。
【００３５】
なお、本形態では研磨バイト２だけを運動動作させているが、これに限定されるものではない。つまり、研磨対象１を載せる支持台３は所定軸について運動動作を行う多軸の運動ステージとし、研磨バイト２および研磨対象１（支持台３）の両者を互いに逆相に運動動作させる構成にすることもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る磁気研磨装置の好適な一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す磁気研磨装置の平面図である。
【図３】貯蔵タンクの構成を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    研磨対象
２    研磨バイト
２０    永久磁石（磁場発生源）
３    支持台
４    磁気研磨液
５    貯蔵タンク
６    搬送台
７    攪拌機
８    粘度計
【図１】
2008006521.tif 000003
【図２】
2008006521.tif 000004
【図３】
2008006521.tif 000005