(57)【要約】【課題】  平板状のメカノケミカル研削加工用砥石を製造するための製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電気泳動により電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置である。電極のうちの被堆積側電極は板状体であって一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有することを特徴とする。更に、製造方法は一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有する板状体からなる第１の電極を、これと対をなす板状体からなる第２の電極に対向するように溶液中に配置するステップと、第１の電極が被堆積側電極となるように第１及び第２の電極に通電するステップとを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置であって、
前記電極のうちの被堆積側電極は板状体であって一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有することを特徴とする研削加工用砥石の製造装置。
【請求項２】
前記貫通穴の断面形状は円形であることを特徴とする請求項１記載の製造装置。
【請求項３】
前記電極は前記溶液の液面に対して略垂直に前記溶液中に懸下されることを特徴とする請求項１又は２記載の製造装置。
【請求項４】
前記被堆積側電極は被堆積表面を分割するように少なくとも一部に非導電性材料を与えられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の製造装置。
【請求項５】
前記被堆積表面には貫通窓を有する非導電性材料からなる板状体が密着配置されていることを特徴とする請求項４記載の製造装置。
【請求項６】
前記貫通窓の断面形状は長方形であることを特徴とする請求項５記載の製造装置。
【請求項７】
砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造方法であって、
一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有する板状体からなる第１の電極を、これと対をなす板状体からなる第２の電極に対向するように前記溶液中に配置する電極配置ステップと、
前記第１の電極が被堆積側電極となるように前記第１及び第２の電極に通電する通電ステップとを含むことを特徴とする研削加工用砥石の製造方法。
【請求項８】
前記貫通穴の断面形状は円形であることを特徴とする請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
前記電極配置ステップは、前記第１及び第２の電極を前記溶液の液面に対して略垂直に前記溶液中に懸下するステップを含むことを特徴とする請求項７又は８記載の製造方法。
【請求項１０】
前記電極配置ステップの前に、前記第１の電極の被堆積表面を分割するように少なくとも一部に非導電性材料からなるマスク材を与える電極加工ステップを含むことを特徴とする請求項７乃至９のうちの１に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記電極加工ステップは、前記被堆積表面に貫通窓を有する非導電性材料からなる板状体のマスク材を密着配置するステップであることを特徴とする請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
前記貫通窓の断面形状が長方形であることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
前記通電ステップの後に、前記第１の電極上に堆積した堆積物を脱離する脱離ステップと、
対向する２枚の平板間に前記堆積物を挟んでこれを乾燥せしめる乾燥ステップと、を含むことを特徴とする請求項７乃至１２のうちの１に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記通電ステップの後に、
前記マスク材を前記堆積物から脱離するステップと、
前記第１の電極上に堆積した堆積物を脱離する脱離ステップと、
対向する２枚の平板間に前記堆積物を挟んでこれを乾燥せしめる乾燥ステップと、を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２のうちの１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削加工用の砥石の製造装置及び製造方法に関し、特に砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電気泳動により電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルターなどの光学部品は、水晶などの無機材料を切削加工した後にその切削表面を研磨加工して膜付けなどの所定の表面加工をして提供される。一般に、切削加工及び研磨加工は、加工液を用いて湿式で行われており、加工後に加工液の洗浄及び乾燥の工程が必要となる。
【０００３】
ところが、例えば特許文献１に開示の如く、メカノケミカル研削加工法によれば、切削加工及び研磨加工を一度の行程で、しかも乾式で行うことができるのである。この方法によれば、洗浄及び乾燥のための設備が不要となり、製造工程を大幅に減じることができる。ここでメカノケミカル研削加工法は、活性砥粒を含む砥石を用いて、砥石と被加工材との間のメカノケミカル反応により被加工材を研削加工する方法である。活性砥粒は、砥石と被加工材との摩擦熱により活性化して被加工材と化学反応を生じることで切削と研磨とを同時に行う効果を生ずるのである。
【０００４】
活性砥粒を含むメカノケミカル研削加工用の砥石の製造方法としては、例えば、特許文献２に開示の如き、電気泳動法を用いた方法が知られている。ＳｉＯ２やＣｅＯなどの活性砥粒を結合材とともに分散懸濁させた溶液中に一対の電極棒を浸漬し、これに通電して電界を与える。活性砥粒は、電気泳動現象により一方の電極側に引きつけられて、電極棒の表面に堆積するのである。一定時間の経過後に電極棒を溶液中から取り出して、長手方向に垂直な方向に切断してこれを乾燥させると、円柱状の砥石が得られるのである。
【０００５】
ところで、比較的大なる表面を有する光学部品の研削加工では、円柱状ではなく、より大なる平滑面を有する平板状の砥石の使用が望まれる。例えば、特許文献３は、一対の対向する平板状電極を用いて、上記したと同様に、電気泳動現象を利用して、活性砥粒を含む平板状の砥石を製造する方法を開示している。また同時に、大なる平滑面を有する砥石では、研削粉が砥石と被加工材との間に滞留して加工効率を低下せしめてしまうため、砥石表面に線状や、溝状あるいは穴状の加工を施すことで、研削粉がこれにトラップされて、加工効率の低下が防止できることを開示している。
【特許文献１】特開２００３−２６０６４２号公報
【特許文献２】特開２００３−０７３６５６号公報
【特許文献３】特開２００６−０４３７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３と同様に、比較的大なる表面を有する部品の研削加工では、ラップ盤の研削盤上にタイル状に平板状の砥石を敷き詰めて、これに被加工材を押しつける加工法が知られている。研削盤上にタイル状に砥石を敷き詰めることで、砥石と砥石との間の溝に研削粉がトラップされて、加工効率の低下が防止できるのである。
【０００７】
本発明は、このような平板状のメカノケミカル研削加工用砥石を製造するための製造装置及び製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による研削加工用砥石の製造装置は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置であって、前記電極のうちの被堆積側電極は板状体であって一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の装置によれば、電極のうちの被堆積側電極の表面上に均一に砥粒を含む層を堆積せしめることができて、しかも該堆積層を傷めることなく容易に電極から脱離することができるのである。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造することができるのである。
【００１０】
さらに、本発明による研削加工用砥石の製造方法は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造方法である。一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有する板状体からなる第１の電極を、これと対をなす板状体からなる第２の電極に対向するように前記溶液中に配置する電極配置ステップと、前記第１の電極が被堆積側電極となるように前記第１及び第２の電極に通電する通電ステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の方法によれば、上記したと同様に表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による１つの実施例である平板状の研削加工用砥石の製造装置及び製造方法は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電気泳動により一対の電極のうちの被堆積側電極の被堆積表面上に堆積させる装置及び方法である。詳細には、被加工材とのメカノケミカル作用を生ずる活性砥粒をコロイド粒子として溶液中に分散懸濁させて、この溶液中に第１及び第２の板状電極を互いに略平行に、且つ、その主面が溶液の液面に対して略垂直になるように懸下する。ここで第１の電極である被堆積側電極は、一定間隔で複数の貫通穴を加工したパンチングメタルの如きからなる板状電極である。また被堆積側電極の被堆積表面には、得ようとする砥石の形状、例えば長方形に打ち抜かれた貫通窓を有する被導電性材料からなるマスク部材が与えられて、被堆積表面を分割するようにマスキングが施される。
【００１３】
上記した一対の電極に電源を接続してこの間に電界を与えると、被堆積側電極のマスク部材で覆われていない裸出部分に電気泳動により選択的に砥粒を均一に含む堆積物層が堆積形成される。特に、被堆積側電極の貫通穴により、通電中の堆積物層の電極からの剥離、堆積物層の表面ムラ及び割れが低減されて均一な堆積物層を得られるのである。通電後にマスク部材を被堆積側電極から脱離すると、貫通窓の形状にセグメントとなった堆積物層が電極上に残る。これを電極から脱離して平板ジグの間に挟んで乾燥させると、平板状の研削加工用砥石が得られるのである。
【００１４】
上記実施例によれば、被堆積側電極の貫通穴により、堆積物層を傷めることなく容易に電極から脱離することができる。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造することができるのである。また、堆積物層の片面には被堆積側電極の貫通穴を転写した突起ができるが、ラップ盤に装着する際に突起間に接着材を充填できて好ましいのである。
【００１５】
なお、被堆積側電極にマスキングを施さずに堆積を行って、被堆積側電極から堆積物層を脱離して、これを所定形状に切断した後に同様にジグの間に挟んで乾燥させても良い。かかる実施例によれば、切断面をシャープに形成することができて、端面の形状の良好な砥石を得ることができるのである。
【実施例１】
【００１６】
次に本発明による実施例である研削加工用砥石の製造装置について、図１乃至図５を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、研削加工用砥石の製造装置１は、純水に砥粒（ＳｉＯ２：１６．７重量％）と結合材（アルギン酸ナトリウム：３重量％）とを混合して分散懸濁させた溶液を貯留するための溶液槽２を含む。なお、溶液は公知の砥粒及び結合材のいかなる組み合わせであってもよい。溶液槽２の上縁部には、一対の電極７ａ及び７ｂを懸下するための導電性の材料からなる２本の梁３ａ及び３ｂが互いに平行になるようにして取り付けられている。梁３ａには導電性材料からなるアーム５ａが固定されており、アーム５ａの下方端部には対向電極７ａを固定するための電極固定ジグ６ａが設けられている。一方、梁３ｂには、導電性のフック５ｂが着脱自在に吊下される。フック５ｂの下方端部には被堆積側電極７ｂを固定するための電極固定ジグ６ｂが固定されている。対向電極７ａ及び被堆積側電極７ｂは、溶液中で互いに対向しつつ且つ平行となるように電極固定ジグ６ａ及び６ｂに固定されている。ここで、対向電極７ａ及び被堆積側電極７ｂは、それぞれの主面が溶液槽２の溶液の液面に対して略垂直になるようして溶液内に懸下されていることが好ましい。梁３ａ及び３ｂは、それぞれ導線にて電源４に接続される。ＳｉＯ２及びアルギン酸ナトリウムからなる上記溶液の場合にあっては、陽極に砥粒が泳動して堆積物層１３が形成されるため（図７参照）、梁３ａを陰極に、梁３ｂを陽極になるように接続する。
【００１８】
図２ａ乃至図２ｃに示すように、被堆積側電極７ｂは、一定間隔で複数の貫通穴８を形成した平板電極であって、厚さ１ｍｍの真鍮製のいわゆる「パンチングメタル」の如きからなる。複数の貫通穴８の配列は、例えば、図２ａや図２ｂに示すように、１つの貫通穴８’を中心とした同一円周上に等間隔に貫通穴８を配置した千鳥配列である。ここで図２ａでは、１つの貫通穴８’の周囲に中心角６０°毎に６つの貫通穴８を配した千鳥配列を示している。また図２ｂでは、１つの貫通穴８’の周囲に４つの貫通穴８を配した千鳥配列を示している。更に、例えば、図２ｃに示すように、周期的に一定間隔の複数の貫通穴８を形成した配列であっても良い。
【００１９】
なお、貫通穴８の形状は、丸孔、角孔、長孔及び装飾用孔（十字型、扇型、ダイヤ型、亀甲型等）などであってもよい。なお、後述するように、被堆積側電極７ｂから脱離後の堆積物層１３の裏面には貫通穴８の形状を転写して形成される突起１２を生じる（図８及び図９参照）。ここで堆積時若しくは堆積後の堆積物層１３が収縮すると、突起１２及び貫通穴８を介して被堆積側電極７ｂには変形応力が付加されるのである。しかしながら貫通穴８は、一定間隔で被堆積側電極７ｂに設けられており、変形応力は被堆積側電極７ｂの面内に均一に分散付加されるので、被堆積側電極７ｂが反りあがったり、曲がったりすることが防止でき、さらに通電中の堆積物層１３の被堆積側電極７ｂからの剥離、堆積物層１３の表面ムラ及び割れが低減されて均一な堆積物層１３を得ることができるのである。
【００２０】
更に、後述するように、堆積物層１３を被堆積側電極７ｂから脱離する際、突起１２が貫通穴８と干渉して脱離が困難となることがある。故に、抵抗を低減できる貫通穴８及び突起１２の断面形状が好ましい。特に、貫通穴８の断面形状が円形であると好適である。
【００２１】
更に、図３及び図４に示すように、被堆積側電極７ｂは打ち抜き部分が脱落せずに部分的に接続して残存している「よろい抜き」と称される貫通穴８を形成した電極であってもよい。貫通穴８の形状を転写して形成される突起１２の高さを調整できて好ましいのである。
【００２２】
以下では、図２ａに示すような、φ３の丸穴の貫通穴８をピッチ５ｍｍで配置した６０°千鳥配列の平板電極を被堆積側電極７ｂに用いた場合について説明する。
【００２３】
図５に示すように、被堆積側電極７ｂには、表面側（対向電極７ａと対向する面側）に表マスク部材９を、裏面側（表面側の反対面側）には裏マスク部材１０を密着配置して、上端部近傍を電極固定ジグ６ｂにて挟んで固定する。表マスク部材９及び裏マスク部材１０はアクリル板の如き非導電性材料からなる。表マスク部材９は、得ようとする堆積物層１３の形状に切り取られた貫通窓１１を有している。ここでは、６ｍｍ厚さのアクリル板に１５ｍｍ角の正方形の貫通窓１１を６列×３段形成した表マスク部材９を用いた。
【００２４】
なお、研削加工用砥石の製造装置１には、溶液撹拌手段や、スイッチ及びタイマー等を備えているが、公知であるが故に詳述しない。
【００２５】
次に、本発明による研削加工用砥石の製造方法について図１、図５乃至図９を用いて詳細に説明する。
【００２６】
特に図１に示すように、溶液槽２内に砥粒（ＳｉＯ２：１６．７重量％）と結合材（アルギン酸ナトリウム：３重量％）とを純水に混合して分散懸濁させた溶液を調製した。対向電極７ａは、溶液槽２の溶液の液面に対して略垂直となるように梁３ａに固定した。
【００２７】
特に図５及び図６に示すように、被堆積側電極７ｂを表マスク部材９及び裏マスク部材１０で挟んで、フック５ｂの先端部に固定された電極固定ジグ６ｂに取り付けた。表マスク部材９を取り付けた側が対向電極７ａに対向するようにして、フック５ｂを梁３ｂに引っかける。このとき、被堆積側電極７ｂは、溶液の液面に対して略垂直である。つまり、対向電極７ａと被堆積側電極７ｂとは溶液中で互いに対向し、且つ、略平行となるのである。
【００２８】
梁３ａ及び３ｂをそれぞれ陰極及び陽極となるように通電すると、電気泳動により砥粒を含む堆積物層１３が被堆積側電極７ｂの表マスク部材９の貫通窓１１を介して被堆積表面上に堆積する。ここで、通電は電流値制御にて所定時間だけ行った。
【００２９】
通電終了後、フック５ｂを梁３ｂからはずして被堆積側電極７ｂを溶液槽２から引き上げた。図７に示すように、堆積物層１３が乾燥しないうちに、表マスク部材９及び裏マスク部材１０を被堆積側電極７ｂから分離した。
【００３０】
次に、図８に示すように、堆積物層１３を被堆積側電極７ｂから脱離した。堆積物層１３の被堆積側電極７ｂ側（裏側）には貫通穴８の形状を転写した突起１２が形成されている。
【００３１】
被堆積側電極７ｂから脱離した堆積物層１３は、２枚の平板ジグの間に挟んで所定時間だけ乾燥させて図９の如き研削加工用砥石１４を得る。なお、乾燥すると堆積物層１３の外形寸法は１割程度収縮する。
【００３２】
以上、本実施例によれば、被堆積側電極７ｂの表面上に均一に砥粒を含む堆積物層１３を堆積せしめることができて、しかも堆積物層１３を傷めることなく容易に被堆積側電極７ｂから脱離することができるのである。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石１４を作業性よく製造することができるのである。
【００３３】
更に、表マスク部材９により堆積物層１３はタイル状に分割形成されて変形応力が緩和されるので、被堆積側電極７ｂから剥離したり、被堆積側電極７ｂを反りあげたり、曲げたりすることを防止できるのである。
【００３４】
更に、得られた砥石１４の裏面に突起１２を有するので、ラップ盤に装着する際に突起１２間に接着材を充填できて好ましいのである。
【００３５】
また、被堆積側電極７ｂは、梁３ｂにフック５ｂで着脱自在に取り付けられているので、被堆積側電極７ｂの交換の作業性に優れるのである。
【実施例２】
【００３６】
実施例１において、表マスク部材９を用いずに、被堆積側電極７ｂのほぼ全面に亘って大なる表面積を有する堆積物層１３を形成しても良い。この場合にあっても、貫通穴８が一定間隔で被堆積側電極７ｂに設けられているので、堆積物層１３が堆積時若しくは堆積後に収縮しても、被堆積側電極７ｂの面内に均一に応力が分散されるので、被堆積側電極７ｂが反りあがったり、曲がったりすることが防止できるのである。
【００３７】
上記した研削加工用砥石１４の製造方法については、堆積物層１３を形成するまでの行程は表マスク部材９を用いないこと以外実施例１と同様である。
【００３８】
通電終了後、フック５ｂを梁３ｂからはずして被堆積側電極７ｂを溶液槽２から引き上げた。次に、図８に示すように、堆積物層１３を被堆積側電極７ｂから脱離した。堆積物層１３が乾燥しないうちに素早く、所定形状にこれを切断した。切断した堆積物層１３を２枚の平板ジグの間に挟んで所定時間だけ乾燥させて研削加工用砥石１４を得ることができるのである。
【００３９】
本実施例によれば、砥石１４のエッジが良好に得られるのである。
【実施例３】
【００４０】
実施例１及び実施例２において、被堆積側電極７ｂを金属線材を網目状に織り上げた金網体としても良い。例えば、図１０に示すように、被堆積側電極７bは、直径０．３４ｍｍの真鍮線材からなる＃１６メッシュの平織り金網体である。
【００４１】
本実施例によれば、通電中の堆積物層１３の被堆積側電極７ｂからの剥離が防止できて、表面ムラ及び表面割れの少ない均一な堆積物層１３を得ることができる。故に、表面性状の優れた砥石１４を製造することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による研削加工用砥石の製造装置の斜視図である。
【図２ａ】本発明による研削加工用砥石の製造装置の被堆積側電極の要部の部分正面図である。
【図２ｂ】本発明による研削加工用砥石の製造装置の被堆積側電極の要部の部分正面図である。
【図２ｃ】本発明による研削加工用砥石の製造装置の被堆積側電極の要部の部分正面図である。
【図３】本発明による研削加工用砥石の製造装置の被堆積側電極の要部の部分正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明による研削加工用砥石の製造装置の要部の分解斜視図である。
【図６】本発明による研削加工用砥石の製造装置の要部の分解斜視図である。
【図７】本発明による研削加工用砥石の製造装置の要部の分解斜視図である。
【図８】本発明による研削加工用砥石の製造方法により製造した堆積物の斜視図である。
【図９】本発明による研削加工用砥石の製造装置により製造した砥石の斜視図である。
【図１０】本発明による研削加工用砥石の製造装置の要部の部分斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
２  溶液槽
５ｂ  フック
７ａ  対向電極
７ｂ  被堆積側電極
８    貫通穴
９    表マスク部材
１１  貫通窓
１２  突起
１３  堆積物層
１４  砥石
【図１】
2008307647.tif 000003
【図２ａ】
2008307647.tif 000004
【図２ｂ】
2008307647.tif 000005
【図２ｃ】
2008307647.tif 000006
【図３】
2008307647.tif 000007
【図４】
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【図５】
2008307647.tif 000009
【図６】
2008307647.tif 000010
【図７】
2008307647.tif 000011
【図８】
2008307647.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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