(57)【要約】  本発明は、収容領域１３を有する支持体１１と、加工領域１４とを備え、支持体１１の接続領域２４に取り付けられた１つまたは複数のセグメント１２を有する加工部１７をさらに備える、基板２２の加工用の加工ディスク１０であって、少なくとも１つのセグメント１２及び／又はセグメント１２と支持体１１の少なくとも１つの接続領域２４に冷却開口部２５が設けられている。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受入領域（１３）と加工領域（１４）とを有する支持体（１１、３１）と、
前記支持体（１１、３１）の接続領域（２４、３４）に取り付けられた１つまたは複数のセグメント（１２、３２）を有する加工部（１７）と、
を備え
少なくとも１つのセグメント（１２、３２）及び／又はセグメント（１２、３２）と前記支持体（１１、３１）の少なくとも１つの接続領域（２４、３４）に、冷却開口部（２５、３３）が少なくとも部分的に設けられている、
基板（２２）の加工用の加工ディスク（１０、３０）。
【請求項２】
少なくとも１つのセグメント（１２、３２）及び／又は前記支持体（１１、３１）の少なくとも１つの接続領域（２４、３４）に、少なくとも１つの前記冷却開口部（２１）が完全に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の加工ディスク。
【請求項３】
少なくとも１つの前記冷却開口部（２１）が前記支持体（１１）に形成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の加工ディスク。
【請求項４】
前記支持体（１１）の前記冷却開口部が貫通開口部（２１）として構成される、ことを特徴とする請求項３に記載の加工ディスク。
【請求項５】
前記支持体（１１）の前記冷却開口部がブラインド開口部として構成される、ことを特徴とする請求項３の加工ディスク。
【請求項６】
前記支持体（３１）及び前記セグメント（３２）に少なくとも１つの前記冷却開口部（３３）が形成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の加工ディスク。
【請求項７】
前記冷却開口部（３３）が前記支持体（３１）において貫通開口部（３５）として、及び前記セグメント（３２）において貫通開口部（３６）として構成される、ことを特徴とする請求項６に記載の加工ディスク。
【請求項８】
前記冷却開口部が前記支持体（３１）において貫通開口部（３５）として、及び前記セグメント（３２）においてブラインド開口部として構成される、ことを特徴とする請求項６に記載の加工ディスク。
【請求項９】
前記少なくとも１つの冷却開口部が前記セグメント（３２）において貫通開口部（３６）として構成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の加工ディスク。
【請求項１０】
前記冷却開口部（２５、３３）が前記セグメント（１２、３２）の断面積の最大８０％を占める、ことを特徴とする請求項１乃至９の少なくとも１つに記載の加工ディスク。
【請求項１１】
前記冷却開口部（２５、３３）が熱伝導物質で充填され、該物質の熱伝導率が前記支持体（１１、３１）の熱伝導率よりも高い、ことを特徴とする請求項１乃至１０の少なくとも１つに記載の加工ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に規定された基板加工用の加工ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
「加工ディスク」という用語は、研磨、切断及びそれらと類似の手段を用いて基板を加工するための加工ディスクすべてを包含する。加工ディスクは平面型またはなべ型に構成してもよいことに加え、支持体と、支持体に接続された１つまたは複数のセグメントからできた加工部とを備えてよい。加工ディスクは、複数のセグメントまたは１つの環状のセグメントを有してもよい。加工ディスクの加工法によっては、セグメントを研磨セグメントおよび切断セグメントとする。
【０００３】
加工ディスクを無機質基板、被覆基板等の表面加工用の研磨ディスクとして構成することが特許文献１から知られている。研磨ディスクはなべ型に構成されるうえ、受入領域及び研磨領域を有する支持体と、複数の研磨セグメントを有する加工部とを備える。研磨セグメントは、加工する基板とは反対の背面において支持体の接続領域に取り付けられる。研磨セグメントを接続するための加工手段としてはんだ付け、溶接等が用いられる。廃棄物を排出するため、研磨ディスクは支持体に排出口を有し、その排出口を通じて廃棄物が排出系により排出される。
【０００４】
研磨ディスクを用いた表面加工の際に、加工する基板との摩擦により研磨セグメントに熱が生じる。研磨セグメントの寿命を延ばし、機械加工プロセスを支援するために、加工中には研磨ディスクを冷却する。冷媒は、研磨セグメントと支持体の排出口の間の中間スペースを通じて研磨ディスクの内部領域に流入する。研磨セグメントは冷媒に冷却される一方で、冷却された支持体に熱を放出する。
【０００５】
既知の加工ディスクには、切断セグメント間の中間スペースを通じて冷媒を加えても、セグメントの寿命が短いという欠点がある。さらに、セグメント間の中間スペースが小さいことから、冷却が妨げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０８６５８７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、寿命の長いセグメントを有する基板を加工する加工ディスクの開発である。さらに、加工中の加工速度の高速化も目的となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上述べた加工ディスクについて、本発明の目的は独立項の構成により達成される。有効な改良点は従属項に記載されている。
【０００９】
本発明において冷却開口部は、少なくとも１つのセグメント及び／又はセグメントと支持体の少なくとも１つの接続領域において部分的に設けられている。基板の加工中には、支持体の接続領域に設けられた冷却開口部により、セグメントのみ、または支持体とセグメントの両方においてセグメントからの放熱性が改善される。放熱性の改善により、セグメントの寿命が延び、加工中の加工速度が上昇する。
【００１０】
上述の少なくとも１つの冷却開口部は、少なくとも１つのセグメント及び／又は支持体の少なくとも１つの接続領域の全体に設けられることが好ましい。冷却開口部がセグメントのみ、またはセグメント及び接続領域の全体に位置しているならば、セグメントを含めた冷媒用の接触面が拡大し、冷却効果が増大する。冷媒は気体または液体で、空気が主に冷媒として用いられる。
【００１１】
第１の変形された態様では、支持体に冷却開口部が形成され、冷却開口部は貫通開口部またはブラインド（出口のない、閉塞した）開口部として構成される。支持体に冷却開口部を形成すると、製造が容易になるので都合がよい。支持体を例えば鋼体として形成する場合、掘削、ミリング、スタンピングまたは類似の製造法で支持体に冷却開口部を製造する。
【００１２】
貫通開口部とされる、支持体を貫通する冷却開口部がもたらす優位性としては、セグメントの裏側に冷媒が接触し、セグメントから熱が直接冷媒に放出されるということが挙げられる。冷却開口部の大きさと形状は、支持体の接続領域へのセグメントの安全な取り付けが保証され、かつ加工ディスクの承認に必要な剪断力が維持されるように選択される。貫通開口部は、さらなる優位性をもたらす。貫通開口部がセグメントと支持体の接続面を縮小することにより、溶接中の接触圧が増加する。接触圧の増加は、セグメントと支持体の接続性の向上につながる。
【００１３】
完全に支持体を貫通しない、ブラインド開口部とされる冷却開口部のもたらす優位性としては、冷却開口部により支持体とセグメントの接触面が小さくならないということが挙げられる。支持体のブラインド開口部は、支持体上のセグメントの取り付けが難しい加工ディスクに適している。
【００１４】
第２の変形された態様では、冷却開口部が支持体及びセグメントに形成される。冷却開口部が支持体及びセグメントに形成されると、セグメントと冷媒の接触面が大きくなり、セグメントから冷媒への熱移動が増加する。セグメントと冷媒の接触面が大きくなる程、セグメントの冷却効果が向上し、セグメントの寿命が延びる。
【００１５】
冷却開口部は支持体の貫通開口部として、またセグメントの貫通開口部として形成されることが好ましい。セグメントと支持体を完全に貫通する冷却開口部により、セグメントと冷媒の接触面が大きくなり、冷却効果が改善される。冷媒はセグメント全体を流れ、セグメントから熱を運び去る。加えて、廃棄物は冷却開口部を介して排出してよい。
【００１６】
または、冷却開口部は支持体の貫通開口部として、及びセグメントのブラインド開口部として形成される。セグメントを完全に貫通しない冷却開口部がもたらす優位性としては、セグメントの断面部全体の加工が可能になることが挙げられる。
【００１７】
第三の変形された態様では、冷却開口部がセグメントの貫通開口部として形成される。セグメントの貫通開口部はセグメントと支持体の接続面を縮小させ、よって溶接の際の接触圧を増加させる。接触圧の増加はセグメントと支持体の接続性の向上につながる。
【００１８】
別の好ましい形態では、冷却開口部はセグメントの断面積の最大８０％を占める。セグメントと冷媒の接触面が大きくなる程、セグメントの冷却効果が向上し、セグメントの寿命が延びる。セグメントが支持体に安全に取り付けされることを保証し、所定の剪断力を達成するには、セグメントと支持体の接続面がセグメントの断面積の少なくとも２０％を占める必要がある。
【００１９】
さらなる好ましい態様では、冷却開口部が熱伝導材料で充填され、その熱伝導材料の熱伝導率は支持体の熱伝導率よりも高い。胴、樹脂、及びアルミニウムは、鉄鋼製の支持体用の材料として適している。冷却開口部の熱伝導性材料で充填すると、安定性が向上するので加工ディスクに適している。冷却開口部を有さない加工ディスクの冷却効果を改善するには、支持体よりも熱伝導率が高い材料を選択する。
【００２０】
本発明の模範的な実施例を図面に基づき順に記載する。これらの実施例は必ずしも模範的実施例と同じ縮尺にはなっていなないが、図面には説明がしやすいように概略的及び／又は若干の変更を加えてある。先行技術文献については、図面から直接認識できる教示に関連する追加事項に基づいて述べている。よって、特定の実施例の形態及び詳細に影響する変更を複数加えたとしても、本発明の広義の概念から逸脱することはない。発明の詳細な説明、図面、及び請求項に開示された本発明の特徴は、単独または任意の組み合わせで、本発明の改良に不可欠である。さらに、本発明の技術的範囲には、発明の詳細な説明、図面、及び／又は請求項に開示された少なくとも２つの特徴の組み合わせのすべてが含まれる。本発明の広義の概念は以下で記載する好適な実施例の具体的な形態または詳細に限定されることもなければ、請求項が請求する法定主題との比較において限定されるであろう法定主題に限られることもない。引用された寸法幅については、境界内に入ると記載されている数値は限定値であり、任意に適用可能及び請求可能とすべきである。
【００２１】
簡素化のため、同一若しくは類似の要素、または同一若しくは類似の機能を有する要素には同じ参照番号を順に用いている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図１Ａは、支持体と複数の研磨セグメントとを備えた研磨ディスクとして構成された本発明の加工ディスクの第１の具体的実施例を、研磨セグメントの下から見た図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの線Ｉ−Ｉに沿った研磨ディスクの一部分である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、支持体を上から見た図である。
【図２Ａ】図２Ａは、支持体と複数の研磨セグメントとを備えた本発明の加工ディスクの第２の具体的実施例を、研磨セグメントの下から見た図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの線ＩＩ−ＩＩに沿った研磨ディスクの一部分である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１Ａから図１Ｃは、無機（鉱物）質または被覆基板の加工用の本発明の加工ディスク１０の第１の具体的な実施例を示す。加工ディスクは、なべ型の研磨ディスク１０として構成されている。研磨ディスク１０は、支持体１１と、支持体１１に接続された複数の研磨セグメント１２とを備える。研磨セグメント１２は、例えば、支持体１１にはんだ付けあるいは溶接するか、または類似の加工方法で支持体１１に取り付けられる。
【００２４】
図１Ａは、研磨ディスク１０を下から研磨セグメント１２に向かって見た図である。研磨ディスク１０の支持体１１は、なべ型の研磨ディスク１０として形成された、受入領域１３と、研磨領域として構成される加工領域１４と、受入領域１３と研磨領域１４を接続する遷移領域１５とを備える。加工ディスクが平らな場合、遷移領域は省略される。支持体１１の受入領域１３は、ツールの駆動軸に研磨ディスク１０を固定するために用いられる。駆動軸用の中央開口部１６は、受入領域１３に設けられる。
【００２５】
研磨セグメント１２は、研磨領域１４で支持体１１に接続される。切断セグメント１２は、それら全体で加工部１７とする（図１Ｂを参照）。研磨ディスク１０は７つの三角形の研磨セグメント１２を備えた加工部１７を有し、研磨セグメント１２の側面は外に向かって湾曲している。研磨セグメントとその他の要素を図中で区別するため、「．ｉ」という拡張子を使用している。研磨セグメント１２の数と形状は、研磨ディスク１０の直径及び加工する基板にあわせられる。三角形の研磨セグメント１２に加え、Ｌ型の研磨セグメント、Ｕ型の研磨セグメント、及び側面が湾曲した長方形の研磨セグメントが知られている。研磨セグメント１２は、各構成において、支持体１１の研磨領域１４と反対を向いた前面１８上に２つの溝１９を有する。溝１９は、廃棄物の排出を助けるためにある。
【００２６】
研磨領域１４は複数の排出口２１を有する。排出口２１は研磨ディスク１０の周方向に位置し、お互いの距離は実質的に同じである。研磨ディスク１０での研磨の際、加工中の基板からの廃棄物は排出口２１を通じて排出される。排出口２１は研磨ディスク１０用に長円形になっており、支持体１１の遷移領域１５から移動したところにある。排出が良好に行われることを確実にするには、排出口２１を大きくすることが好ましい。一方で支持体１１は、研磨領域１４で十分に安定していることが必要である。
【００２７】
図１Ｂは、基板２２の加工の際の研磨ディスク１０及び第１の研磨セグメント１２．１の一部分を図１Ａの線Ｉ−Ｉに沿って示す。支持体１１と研磨セグメント１２の接続は、第１の研磨セグメント１２．１を例として説明する。加工部１７のさらなる６つの研磨セグメントである研磨セグメント１２．２−１２．７も、第１の研磨セグメント１２．１と同様の構造であることから、同じ説明が成り立つ。
【００２８】
第１の研磨セグメント１２．１は、前面１８とは逆の背面２３上の支持体１１と接続されている。支持体１１は、研磨セグメント１２．１が支持体１１に取り付けされている接続領域２４．１を有する。第１の研磨セグメント１２．１が当接する支持体１１全体が接続領域とされ、その接続領域には接続面だけが含まれるわけではない。
【００２９】
冷却開口部とされる開口部２５．１は、支持体１１の接続領域２４．１に設置される。冷却開口部２５．１は、支持体１１全体を貫通する貫通開口部として支持体１１に設けられる。冷媒は貫通開口部２５．１を通じて支持体１１から研磨セグメント１２．１へと流れ、その背面２２上で研磨セグメント１２．１を冷却する。冷媒は液体または気体で、主に冷媒として用いられるのは空気である。
【００３０】
図１Ｃは、支持体１１に対して上から見た研磨ディスク１０の図である。７つの長円形の排出口である排出口２１．１−２１．７及び７つの円形の冷却開口部である冷却開口部２５．１−２５．７が支持体１１の研磨領域１４に設けられている。円形の冷却開口部２１．１−２１．７（２５．１−２５．７）は支持体１１の接続領域２４．１−２４．７に位置し、排出口２１．１−２１．７は接続領域２４．１−２４．７の間の研磨領域１４に位置する。
【００３１】
冷媒は冷却開口部２５へと流入し、背面２２で研磨セグメント１２を冷却する。研磨セグメント１２からの熱は、直接冷媒へと放出される。冷却開口部２５のサイズが大きくなるほど、研磨セグメント１２の冷却効果は高まる。冷却開口部２５のサイズは、研磨セグメント１２が背面２２で支持体１１に接続されているため制限を受ける。そのため、優れた冷却効果を保証されることに加え、支持体１１に研磨セグメント１２が確実に取り付けられ、加工ディスク１０が承認されるために所定の剪断力が達成されるように冷却開口部２５の大きさを選択する。
【００３２】
支持体１１の接続領域２４を貫通する貫通開口部である図１Ａから図１Ｃの冷却開口部２５の代わりに、支持体１１において冷却開口部をブラインド開口部として構成してもよい。ブラインド開口部によって支持体１１と研磨セグメント１２の接続面が縮小されることはないが、貫通開口部と比べるとブラインド開口部の冷却効果は小さい。
【００３３】
研磨ディスク１０は、７つの三角形の研磨セグメントである研磨セグメント１２．１−１２．７及び７つの円形の冷却開口部である冷却開口部２５．１−２５．７を支持体１１の接続領域２４．１−２４．７に有する。代わりに、冷却開口部の形状が異なる研磨セグメントを研磨ディスクが有しても、研磨セグメントの構造が同様である接続領域の異なる箇所に冷却開口部が位置しても、研磨セグメントが同様の構造の場合に冷却開口部の形状が異なってもよい。冷却開口部２５の形状は、研磨セグメント１２の形状、加工する基板等に適合されている。円形、三角形、長方形、８角形、星型、楕円形等が冷却開口部２５の形状として適している。
【００３４】
図２Ａ及び図２Ｂは、無機質または被覆した基板の表面加工用の本発明の加工ディスク３０の第２の具体的実施例を示す。加工ディスク３０は、なべ型の研磨ディスクとして加工ディスク１０と同様に構成されている。
【００３５】
研磨ディスク３０は、支持体３１と、支持体３１に接続された複数の研磨セグメント３２とを備える。図１Ａから図１Ｃが示す冷却開口部を有する研磨ディスク１０とは異なり、研磨ディスク３０では冷却開口部が支持体３１及び研磨セグメント３２に配置されている。
【００３６】
図２Ａは、研磨セグメント３２に向かって研磨ディスク３０を下から見た図である。研磨ディスク１０の支持体１１と同様に、研磨ディスク３０の支持体３１は、研磨領域１４と、遷移領域１５と、及び中央開口部１６を有する中央開口部１６とを備える。研磨セグメント３２は三角形に構成され、研磨領域１４とは反対の前面１８上にそれぞれ２つの溝１９を有する。
【００３７】
冷却開口部３３は、各研磨セグメント３２に１つずつ割り当てられている。冷却開口部３３は、支持体３１及び研磨セグメント３２を完全に貫通する円形の貫通開口部として構成されている。冷媒は支持体３１の上側を通って冷却開口部３３へ流入し、支持体３１及び研磨セグメント３２を流れて廃棄物とともに排出系により排出される。
【００３８】
図２Ｂは、基板２２の加工の際の研磨ディスク３０及び第１の研磨セグメント３２．１の一部分を図２Ａの線ＩＩ−ＩＩに沿って示す。支持体３１と研磨セグメント３２の接続並びに支持体３１及び研磨セグメント３２における冷却開口部３３の配置を、第１の研磨セグメント３２．１を例に説明する。その説明は、その他の研磨セグメントである研磨セグメント３２．２−３２．７の全てにおいても成り立つ。
【００３９】
支持体３１は、研磨セグメント３２．１が支持体３１に取り付けられている接続領域３４．１を有する。冷却開口部３３．１は２つの部分に分けることができる。１つは支持体３１の貫通開口部３５．１、もう１つは研磨セグメント３２．１の貫通開口部３６．１である。支持体３１及び研磨セグメント３２．１を完全に貫通した冷却開口部３３がもたらす優位性としては、冷媒と研磨セグメント３２．１の接触面を大きくすることによる冷却効果の改善が挙げられる。
【００４０】
冷却開口部３３の断面積は、研磨セグメント３２を取り付けするための接続面が冷却開口部３３の断面によって減少することから制限を受ける。研磨ディスクの承認のためには、所定の剪断力が達成されなければならない。そのためには、支持体１１（３１）と研磨セグメント３２の接触面がある程度必要である。優れた冷却効果に加え、支持体１１（３１）に研磨セグメント３２が確実に取り付けされ、所定の剪断力が確実に達成されるように冷却開口部３３の断面積の大きさを選択する。
【００４１】
図２Ａ及び図２Ｂが示す支持体１１（３１）及び研磨セグメント１２（３２）の貫通開口部３５，３６の代わりに、支持体１１（３１）において冷却開口部を貫通開口部としても、研磨セグメント１２（３２）において冷却開口部をブラインド開口部としてもよい。
【図１Ａ】
2015534908.tif 000003
【図１Ｂ】
2015534908.tif 000004
【図１Ｃ】
2015534908.tif 000005
【図２Ａ】
2015534908.tif 000006
【図２Ｂ】
2015534908.tif 000007
【国際調査報告】
2015534908.tif 000008
2015534908.tif 000009
2015534908.tif 000010
2015534908.tif 000011