JP2014108478A

JP2014108478A - 薄板ガラス用端面研磨工具

Info

Publication number: JP2014108478A
Application number: JP2012263653A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Fukui; 隆光福井; Akira Nagata; 滉永田
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具を提供する。
【解決手段】複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織２０が、長手線状に形成された砥石部１２と、その砥石部１２を収納すると共に、研磨加工に際して研磨機械に取り付けられる本体部１４と、その本体部１４に収納された砥石部１２を長手方向に繰り出して本体部１４の外側へ突出させる繰出機構１６とを、備えたものであることから、端面ダレや遊離砥粒の消費といった問題を抑制しつつ、砥石部１２が使用により摩耗する毎に徐々にその砥石部１２を繰り出して研磨加工に供することが可能となる。このため、カバーガラス２２に形成された孔部２４における端面を好適に研磨加工でき、そのカバーガラス２２の破損を好適に抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具に関する。

映像を表示させると共に接触操作に応じて入力を受け付けるタッチパネルが、所謂スマートフォン等の携帯電話機やタブレット端末等に広く用いられている。このタッチパネルに装着されるカバーガラスは、厚み寸法０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の薄板ガラスであり、例えばスピーカに対応する部分等に、厚み方向に貫通する孔部を備えたものが一般的である。このカバーガラスにおける孔部の加工精度を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された研削装置がそれである。この技術によれば、薄板ガラスの加工を行う際に、カメラの撮影データを利用して研削加工を行うことで、精度よく加工しつつ、薄板ガラスの表面に目印等を設けずに孔空け加工等の研削加工を行うことができるとされている。

特開２０１１−１０１９４２号公報

ところで、近年の技術発展に伴い、前記タッチパネル等に用いられるカバーガラスは薄肉化の一途をたどっており、その破損が問題となっている。この破損の原因としては、前記孔部の研削後に残る微小欠陥を起点とするものが多く、その孔部の端面の研磨加工に対する需要が高まっている。しかし、前記従来の技術では、前記孔部を形成した後、その孔部における端面の研磨加工を行うことができなかった。すなわち、前記薄板ガラスに形成される孔部は、例えば１ｍｍφ以下といった極小のものも多く、従来の工具ではその端面を好適に研磨することができなかった。斯かる孔部の端面を研磨する方法としては、遊離砥粒及びバフを用いたバフ研磨加工が考えられるが、遊離砥粒の消費が新たな問題となることに加え、加工対象となる孔部の端面にダレが発生するおそれがあった。このような課題は、薄板ガラス加工工具の性能向上を意図して本発明者等が鋭意研究を継続する過程において新たに見出したものである。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具を提供することにある。

前記目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具であって、複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織が、長手線状に形成された砥石部と、その砥石部を収納すると共に、前記研磨加工に際して研磨機械に取り付けられる本体部と、その本体部に収納された前記砥石部を長手方向に繰り出してその本体部の外側へ突出させる繰出機構とを、備えたことを特徴とするものである。

このように、前記第１発明によれば、複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織が、長手線状に形成された砥石部と、その砥石部を収納すると共に、前記研磨加工に際して研磨機械に取り付けられる本体部と、その本体部に収納された前記砥石部を長手方向に繰り出してその本体部の外側へ突出させる繰出機構とを、備えたものであることから、端面ダレや遊離砥粒の消費といった問題を抑制しつつ、前記砥石部が使用により摩耗する毎に徐々にその砥石部を繰り出して研磨加工に供することが可能となる。このため、前記薄板ガラスに形成された孔部等における端面を好適に研磨加工でき、その薄板ガラスの破損を好適に抑制することができる。すなわち、薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具を提供することができる。

前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記砥石部は、長手線状の芯線の周囲に前記砥粒組織が設けられたものである。このようにすれば、前記砥石部による研磨性能を確保しつつ、その砥石部に適切な強度を付与することができる。

前記第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記芯線は、その引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ²以上４０００Ｎ／ｍｍ²以下の範囲内である。このようにすれば、前記砥石部による研磨性能を確保しつつ、その砥石部に必要十分な引張り強さを付与することができる。

前記第２発明又は第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、前記芯線は、ピアノ線、セラミックス線、又は合成樹脂線である。このようにすれば、前記砥石部による研磨性能を確保しつつ、その砥石部に適切な強度を付与することができる。

前記第１発明乃至第４発明の何れかに従属する本第５発明の要旨とするところは、前記砥石部は、その径寸法が０．３ｍｍφ以上２．０ｍｍφ以下の範囲内である。このようにすれば、前記薄板ガラスに形成された比較的小径の孔部等における端面を好適に研磨加工できる。

前記第１発明乃至第５発明の何れかに従属する本第６発明の要旨とするところは、前記砥粒は、ＣｅＯ₂、ＷＡ、ＧＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、ダイヤモンド、及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含むものである。このようにすれば、実用的な砥粒組織により前記砥石部に適切な研磨性能を付与することができる。

前記第１発明乃至第６発明の何れかに従属する本第７発明の要旨とするところは、前記砥粒は、その平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、実用的な砥粒組織により前記砥石部に適切な研磨性能を付与することができる。

前記第１発明乃至第７発明の何れかに従属する本第８発明の要旨とするところは、前記砥粒組織における前記砥粒の割合は、５体積％以上５０体積％以下の範囲内である。このようにすれば、実用的な砥粒組織により前記砥石部に適切な研磨性能を付与することができる。

本発明の好適な実施例である薄板ガラス用端面研磨工具を軸心に垂直な方向から見た正面図である。図１の薄板ガラス用端面研磨工具における砥石部の構成を詳しく説明するため、軸心を含む平面でその砥石部を切断して示す部分断面図である。図１の薄板ガラス用端面研磨工具を用いた孔加工の加工対象であるカバーガラス及びそのカバーガラスに形成された孔部を例示する平面図である。図１の薄板ガラス用端面研磨工具によるカバーガラスにおける孔部の研磨加工に際してのその工具の移動軌跡を例示する図である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明の好適な実施例である薄板ガラス用端面研磨工具１０（以下、単に工具１０という）を軸心Ｃに垂直な方向から見た正面図である。この図１に示すように、本実施例の工具１０は、砥粒組織（砥石組織）を有して長手線状に形成された砥石部１２と、その砥石部１２を収納すると共に、前記工具１０による研磨加工に際して研磨機械の回転軸端に着脱可能に取り付けられるシャンク部に相当する本体部１４と、その本体部１４に収納された前記砥石部１２を長手方向に繰り出してその本体部１４の外側（先端側）へ突出させる繰出機構１６とを、備えている。

前記本体部１４は、好適には、鉄系材料又は超硬合金等から略円柱形状に構成されたものである。好適には、鉄系材料として、炭素鋼、モリブデン鋼、又はステンレス等が用いられる。好適には、その軸心Ｃを含む中心部が中空１４ａとされたものであり、その中空１４ａに前記砥石部１２を収納すると共に、前記繰出機構１６を備えている。ここで、図１に示す例においては、前記砥石部１２が直線状とされた状態すなわち真っ直ぐに延びた状態で前記本体部１４内に収納された構成を例示しているが、例えば前記砥石部１２が可撓性を有する場合、リール状に巻回された状態で前記本体部１４に収納されるものであってもよい。

前記繰出機構１６は、好適には、よく知られたシャープペンシル（mechanical pencil）における芯出し機構に準ずる構成とされたものであり、例えば前記本体部１４に設けられた図示しないボタンが押される（ノックされる）毎に、所定長ずつの前記砥石部１２が前記本体部１４の先端部からその本体部１４の外側へ突出させられる。この１回の操作に応じた前記砥石部１２の突出長さは、好適には、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内である。また、前記本体部１４に設けられた図示しないつまみが回される毎に、その回し量に応じた長さの前記砥石部１２が前記本体部１４の先端部からその本体部１４の外側へ突出させられる等の態様も考えられる。以上のような前記繰出機構１６による前記砥石部１２の繰出動作は、前記ボタン乃至つまみ等が手動操作されることにより行われるものであってもよいし、例えば前記研磨機械に備えられた制御装置からの制御指令等に応じて機械的に行われるものであってもよい。

前記繰出機構１６は、好適には、前記砥石部１２の繰出動作が行われていない間においては、その砥石部１２を前記本体部１４に対して相対回転不能且つ軸心方向の相対移動不能に把持固定する。すなわち、前記工具１０による研磨加工時において、前記繰出機構１６は、前記研磨機械の駆動により前記砥石部１２及び本体部１４が前記軸心Ｃまわりに一体回転させられるようにそれらを相互に同軸に固定するチャック部として機能する。

図２は、前記砥石部１２の構成を詳しく説明するため、前記軸心Ｃを含む平面でその砥石部１２を切断して示す部分断面図である。この図２に示すように、前記砥石部１２は、好適には、長手線状の芯線１８の周囲に、複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織（砥石組織）２０が設けられたものである。この芯線１８は、好適には、軸心Ｃに垂直な断面が円形状とされたもの、すなわち円柱形状に構成されたものである。従って、好適には、その芯線１８の周囲に前記砥粒組織２０が形成された前記砥石部１２も同様に、軸心Ｃに垂直な断面が円形状とされたもの、すなわち円柱形状に構成されたものである。換言すれば、前記砥粒組織２０は、軸心Ｃを中心とする円筒形状に構成されたものである。前記芯線１８の周囲に前記砥粒組織２０を形成する方法としては、よく知られた押し出し成形、射出成形、ワイヤコーティング、電線被覆成形、紫外線硬化等が好適に用いられる。

前記芯線１８は、好適には、ピアノ線、セラミックス線（セラミック繊維）、又は合成樹脂線（合成樹脂繊維）である。好適には、前記芯線１８の引張り強さは、例えばＪＩＳＧ０２０２の規定で１００Ｎ／ｍｍ²以上４０００Ｎ／ｍｍ²以下の範囲内である。好適には、前記芯線１８の弾性率は、例えばＪＩＳＫ７１６１の規定で１ＧＰａ以上６００ＧＰａ以下の範囲内である。

前記砥粒組織２０に含まれる砥粒は、好適には、ＣｅＯ₂（セリア）、ＷＡ（白色アルミナ）、ＧＣ（緑色炭化ケイ素）、ＳｉＯ₂（シリカ）、ＺｒＯ₂（ジルコニア）、Ｍｎ₂Ｏ₃（アルミナ）、ダイヤモンド、及びＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）のうち少なくとも１種類を含むものである。前記砥粒組織２０に含まれる砥粒は、好適には、その平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内である。この平均粒径は、好適には、よく知られたレーザー回折・散乱式の粒子径・粒度分布測定装置（例えば、日機装株式会社製「ＭＴ３０００II」等）により、湿式測定すなわち測定粒子を水溶媒中に超音波分散させた状態で測定されるものであり、例えば測定結果のＤ（５０）の値を平均粒径とするものである。前記砥粒組織２０における前記砥粒の割合は、好適には、５体積％以上５０体積％以下の範囲内である。前記砥粒組織２０における合成樹脂結合剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、生分解性プラスチック等の熱可塑性樹脂、フェノール、メラミン、ユリア、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、シリコン等の熱硬化性樹脂、ゴム等が好適に用いられる。

前記工具１０における各部の具体的な寸法としては、図２に示す前記砥石部１２の径寸法φ１が、好適には０．３ｍｍφ以上２．０ｍｍφ以下の範囲内、例えば０．７ｍｍφ程度である。前記芯線１８の径寸法φ２が、好適には０．２ｍｍφ以上１．５ｍｍφ以下の範囲内、例えば０．５ｍｍφ程度である。前記砥石組織２０の厚み寸法ｔが、好適には０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内、例えば０．１ｍｍ程度である。前記工具１０による研磨加工時における、前記砥石部１２の前記本体部１４からの突出長さは、好適には、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内である。

図３は、前記工具１０を用いた孔加工の加工対象であるカバーガラス２２及びそのカバーガラス２２に形成された孔部２４を例示する平面図である。以上のように構成された本実施例の工具１０は、図３に示すような、タッチパネルに装着される薄板ガラスとしてのカバーガラス２２における孔部２４の仕上げ研磨加工に用いられる。すなわち、そのカバーガラス１０の厚み方向に貫通する孔部２４が形成された後、その孔部２４における端面（内周面）の研磨加工に用いられる。このカバーガラス２２は、例えば、長手寸法Ｌ１が１００ｍｍ程度、幅寸法Ｌ２が５０ｍｍ程度、厚み寸法が０．５〜１．５ｍｍ程度の強化ガラスであり、前記孔部２４の研磨加工は、強化前のカバーガラス２２及び強化後のカバーガラス２２の何れに対して行われるものであってもよい。前記孔部２４は、例えば、長手寸法Ｌ３が１１ｍｍ程度、幅寸法Ｌ４が１．２ｍｍ程度の長手状孔（長孔）であり、前記カバーガラス２２が装着される携帯電話機のスピーカ等に相当する部分に設けられるものである。以下、本実施例の工具１０による前記カバーガラス２２における孔部２４の加工の具体例を説明する。

前記工具１０による前記カバーガラス２２における孔部２４の仕上げ研磨加工においては、その工具１０が前記本体部１４において図示しない研磨機械例えばタッチパネル用ガラス加工機に取り付けられ、その研磨機械により軸心Ｃまわりに回転駆動させられつつ、被削材である前記カバーガラス２２に対して３次元的に相対移動させられることで、そのカバーガラス２２に形成された孔部２４における端面の研磨加工が行われる。

図４は、前記工具１０による前記カバーガラス２２における前記孔部２４の研磨加工に際してのその工具１０の移動軌跡を例示する図であり、その軸心Ｃの移動軌跡を破線で示している。前記工具１０による前記カバーガラス２２における前記孔部２４の研磨加工は、好適には、前記カバーガラス２２の平面部に対して前記工具１０の軸心Ｃが垂直に維持された状態で、その工具１０が前記カバーガラス２２に対して平面方向（軸心Ｃに垂直を成す方向）に相対移動させられることにより行われる。すなわち、前記工具１０における前記砥石部１２が前記孔部２４の周縁（内周面）に当接させられる位置で、回転する前記工具１０の軸心Ｃが例えば平面方向における位置Ｓから破線で示すような軸心Ｃの軌跡で相対移動させられることで、前記砥石部１２により前記孔部２４の周縁における研磨加工が行われる。図４の破線では、前記工具１０の軸心Ｃが前記孔部２４の周方向に１周させられる例を示しているが、実際の研磨加工においては数周程度の研磨加工が行われることが望ましい。前記孔部２４の端面が前記カバーガラス２２における平面部に対して垂直ではない部分を有する場合、例えばその孔部２４に面取り加工が施されている場合には、前記工具１０の軸心Ｃがその端面の傾斜に合わせて前記カバーガラス２２に対して所定角度傾斜させられた状態で、前記と同様に前記工具１０が回転させられつつ前記孔部２４の周縁に沿って相対移動させられることで、前記孔部２４の端面に対して前記と同様の研磨加工が行われる。

本実施例の工具１０において、前記のような研磨加工により前記砥石部１２における前記砥粒組織２０が消耗した場合、その砥粒組織２０が消耗した部分が例えば切断等により除去され、前記本体部１４に収納された前記砥石部１２が前記繰出機構１６によりその本体部１４の外側へ繰り出される。すなわち、未だ研磨加工に使用されていない新たな砥粒組織２０を有する前記砥石部１２が前記繰出機構１６により前記本体部１４内からその外側へ繰り出され、以降の研磨加工に用いられる。これにより、常に優れた研磨性能を有する前記砥石部１２により前記カバーガラス２２における前記孔部２４等の研磨加工が行われる。

このように、本実施例によれば、複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織２０が、長手線状に形成された砥石部１２と、その砥石部１２を収納すると共に、前記研磨加工に際して研磨機械に取り付けられる本体部１４と、その本体部１４に収納された前記砥石部１２を長手方向に繰り出してその本体部１４の外側へ突出させる繰出機構１６とを、備えたものであることから、端面ダレや遊離砥粒の消費といった問題を抑制しつつ、前記砥石部１２が使用により摩耗する毎に徐々にその砥石部１２を繰り出して研磨加工に供することが可能となる。このため、前記薄板ガラスである前記カバーガラス２２に形成された孔部２４における端面を好適に研磨加工でき、そのカバーガラス２２の破損を好適に抑制することができる。すなわち、カバーガラス２２に形成された厚み方向に貫通する孔部２４における端面の研磨加工を行う工具１０を提供することができる。

前記砥石部１２は、長手線状の芯線１８の周囲に前記砥粒組織２０が設けられたものであるため、前記砥石部１２による研磨性能を確保しつつ、その砥石部１２に適切な強度を付与することができる。

前記芯線１８は、その引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ²以上４０００Ｎ／ｍｍ²以下の範囲内であるため、前記砥石部１２による研磨性能を確保しつつ、その砥石部１２に必要十分な引張り強さを付与することができる。

前記芯線１８は、ピアノ線、セラミックス線、又は合成樹脂線であるため、前記砥石部１２による研磨性能を確保しつつ、その砥石部１２に適切な強度を付与することができる。

前記砥石部１２は、その径寸法φ１が０．３ｍｍφ以上２．０ｍｍφ以下の範囲内であるため、前記カバーガラス２２に形成された比較的小径の孔部２４における端面を好適に研磨加工できる。

前記砥粒は、ＣｅＯ₂、ＷＡ、ＧＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、ダイヤモンド、及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含むものであるため、実用的な砥粒組織２０により前記砥石部１２に適切な研磨性能を付与することができる。

前記砥粒は、その平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であるため、実用的な砥粒組織２０により前記砥石部１２に適切な研磨性能を付与することができる。

前記砥粒組織２０における前記砥粒の割合は、５体積％以上５０体積％以下の範囲内であるため、実用的な砥粒組織２０により前記砥石部１２に適切な研磨性能を付与することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記工具１０における各部の形状及び寸法を例示しているが、これはあくまで好適な実施形態であり、本発明は斯かる実施例に限定されるものではない。例えば、前記砥粒組織２０が単体で必要十分な引張り強さ及び弾性率等を有する場合、前記砥石部１２は必ずしも前記芯線１８の周囲に砥粒組織２０が形成されたものでなくともよく、その全体が前記砥粒組織２０により構成されたものであってもよい。図２に示す前記砥石部１２の径寸法φ１、前記芯線１８の径寸法φ２、前記砥粒組織２０の厚み寸法ｔ等は、加工対象となる前記孔部２４の形状や大きさに応じて適宜変更される。前記工具１０は、前記カバーバラス２２における孔部２４以外の端面の研磨加工にも好適に用いられる。その他、前記芯線１８の材質、引張り強さ、前記砥粒の種類、平均粒径、前記砥粒組織２０における前記砥粒の割合等も、同様に加工対象となる前記孔部２４の形状や大きさに応じて適宜変更される。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：薄板ガラス用端面研磨工具、１２：砥石部、１４：本体部、１６：繰出機構、１８：芯線、２０：砥粒組織、２２：カバーガラス（薄板ガラス）、２４：孔部

Claims

薄板ガラスにおける端面の研磨加工を行う薄板ガラス用端面研磨工具であって、
複数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合された砥粒組織が、長手線状に形成された砥石部と、
該砥石部を収納すると共に、前記研磨加工に際して研磨機械に取り付けられる本体部と、
該本体部に収納された前記砥石部を長手方向に繰り出して該本体部の外側へ突出させる繰出機構と
を、備えたものであることを特徴とする薄板ガラス用端面研磨工具。
前記砥石部は、長手線状の芯線の周囲に前記砥粒組織が設けられたものである請求項１に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記芯線は、その引張り強さが１００Ｎ／ｍｍ²以上４０００Ｎ／ｍｍ²以下の範囲内である請求項２に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記芯線は、ピアノ線、セラミックス線、又は合成樹脂線である請求項２又は３に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記砥石部は、その径寸法が０．３ｍｍφ以上２．０ｍｍφ以下の範囲内である請求項１から４の何れか１項に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記砥粒は、ＣｅＯ₂、ＷＡ、ＧＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、ダイヤモンド、及びＣＢＮのうち少なくとも１種類を含むものである請求項１から５の何れか１項に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記砥粒は、その平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内である請求項１から６の何れか１項に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。
前記砥粒組織における前記砥粒の割合は、５体積％以上５０体積％以下の範囲内である請求項１から７の何れか１項に記載の薄板ガラス用端面研磨工具。