JPH0227113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、磁性を有する研磨剤を磁場内にて配
向させて研磨剤ブラシを形成し、このブラシによ
つて被研磨物を研磨する磁気研磨装置に係り、特
に非磁性体の被研磨物の研磨が可能であり、且つ
デイスク状の被研磨物を両面研磨などもできるよ
うにした磁気研磨装置に関する。

〔技術的背景ならびに従来の問題点〕

被研磨物を研磨する作業は、被研磨物よりも硬
度の高い研磨剤を被研磨物に当接させ、被研磨物
の材質や求められる研磨精度などの条件に応じた
速度ならびに圧力にて研磨剤を研磨面に摺動させ
るようにしている。

この研磨作業において、研磨面を精密に研磨す
るためには研磨剤の均一で且つ適正な圧力が重要
となる。そのためには研磨剤を保持するラツプの
材質などの技術的工夫が必要である。この材質と
して従来は、布、ゴムあるいは合成樹脂などが使
用されている。また、最近では、磁気を利用した
研磨装置が考えられている。この種の磁気研磨装
置の一例としては、磁性を有する研磨剤を磁場に
て配向せしめて研磨剤ブラシを構成し、この研磨
剤ブラシによつて被研磨物を研磨するものがあ
る。従来のこの種の磁気研磨装置は、旋盤などに
よつて加工された回転体形状の被研磨物、例えば
金型やミシン用部品などを研磨するのに最適であ
る。

一方、最近では精密研磨しなくてはならない被
研磨物が多くなつてきている。この種の被研磨物
の例としては、磁気デイスク、磁気テープ、アル
ミニウム製デイスク、合成樹脂製デイスク、合成
樹脂フイルムなどがある。これらの被研磨物は研
磨面が比較的広く、また研磨も高精度にて行なわ
なければならない。

この種の被研磨物のうちデイスクを研磨する研
磨装置の一従来例と第５図とその側面図である第
６図によつて説明する。この研磨装置では、デイ
スクＤが所定の回転駆動装置によつて第５図にお
ける時計方向あるいは反時計方向へ回転駆動され
る。またデイスクＤには研磨円盤１が両面から対
向している。各研磨円盤１は、研磨パツド３とこ
れを支持する剛性プレート４から構成されてお
り、この研磨円盤１が回転軸２によつて回転駆動
されるようになつている。研磨パツド３はポリウ
レタンフオームに研磨剤を混ぜたものなどによつ
て構成されている。この種の研磨装置では、各研
磨円盤１をデイスクＤの両面に圧接して回転させ
て研磨を行なうようになつている。研磨パツド３
がウレタンフオームに研磨剤を混ぜたものなどに
よつて形成されているので、その弾性的性質によ
つて研磨剤がデイスクＤの表面に均一な圧力にて
むらなく接触して研磨が行なわれるようになつて
いる。この種の樹脂を混入した研磨パツド３を用
いることによつて、適正な研磨剤の接触圧を実現
できるような工夫がなされている。この種の研磨
装置としては、例えば特開昭57−183634号公報に
開示されているものがある。しかしながら、この
ような研磨パツド３の改良を行なつたとしても、
研磨剤のデイスクＤに対する接触圧を高精度に設
定するのには限界があり、また研磨作業が進むう
ちに研磨パツド３が摩耗する問題点もある。さら
に研磨作業が進行した後に研磨屑を洗浄する必要
があるが、このためのノズルなどの設備が必要と
なり、装置が複雑になる欠点もある。

そこで、この種のデイスクＤの研磨を磁気研磨
装置によつて行なうことが考えられる。磁気研磨
装置では、磁場の強さによつて研磨剤が配向して
均一な研磨剤面が形成され、適正な圧力にて高精
度の研磨作業が行ないやすくなる。

この磁気研磨装置によつてデイスクＤなどのよ
うに比較的面積の大きい研磨面を研磨する例とし
ては、被研磨物を支持するワークテーブル上に磁
極を有する回転盤を設け、この回転盤から被研磨
物を透過する回路となる磁場を形成し、回転盤と
被研磨物との間の磁場内に、磁性を有する研磨剤
を配向させて介在して研磨剤によるブラシを形成
したものがある。しかしながら、この種の磁気研
磨装置では、磁力線が被研磨物の内部を通過する
構造であるため、磁性体の被研磨物しか処理でき
ず、アルミニウムや樹脂製のデイスクの研磨が行
ないにくい欠点がある。

第７図はデイスクなどを研磨できる磁気研磨装
置の他の従来例を示すものである。この磁気研磨
装置は、ヨーク５内に設けられた鉄芯６にコイル
７が巻かれ、電磁石が構成されている。ヨーク５
ならびに鉄芯６の下面には磁極８ａと８ｂが設け
られており、両磁極８ａと８ｂは非磁性体９を介
して接合されている。そして、この非磁性体９が
介在している部分がワークテーブル１０上の被研
磨物であるデイスクＤに対向している。この研磨
装置では、デイスクＤが磁性体によつて形成され
ている場合には、一方の磁極８ａから出た磁力線
がデイスクＤ内を通過して他方の磁極８ｂ内へ戻
るようになつている。磁極８ａ，８ｂとデイスク
Ｄとの間に、磁性を有する研磨剤を介在させれ
ば、この研磨剤が磁場にて配向されてブラシ状に
構成される。磁極８ａ，８ｂとワークテーブル１
０を相対的に移動させれば、研磨剤のブラシによ
つてデイスクＤの表面が研磨されることになる。
また被研磨物であるデイスクＤが非磁性体によつ
て形成されている場合には、ワークテーブル１０
上に磁性体による板１１を設置し、その上にデイ
スクＤを設置する。このように構成すれば、磁極
８ａから磁性体の板１１を通過して磁極８ｂに至
る磁気回路が構成され、この磁場に研磨剤を介在
させることによつて研磨剤のブラシが構成できる
ようになる。よつて非磁性体の被研磨物の研磨が
可能になる。この種の磁気研磨装置は、例えば特
開昭59−1160号公報に開示されている。

しかしながら、このような磁気研磨装置では、
デイスク状の被研磨物の片面のみしか研磨できな
い欠点がある。よつて研磨作業は表裏２回行なわ
なければならず、その度に磁場を破壊して研磨剤
を回収したり、また研磨剤を再度供給してブラシ
を形成しなくてはならなくなり、段取りが煩雑に
なる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、デイスク状の被研磨物の裏表面を同
時に且つ均一な圧力によつてむらなく研磨でき、
また円盤状以外の形状の被研磨物の研磨も行な
え、しかも非磁性体の被研磨物の研磨も可能にし
た磁気研磨装置を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

本発明による磁気研磨装置は、平行に対向して
同方向へ回転する一対の円盤の一方にＳ極の磁極
が他方にＮ極の磁極が形成されて、この両円盤の
間に磁性を有する研磨剤が介在されて、磁場にて
配向した研磨剤による研磨ブラシが形成されてお
り、前記一対の円盤の回転軸と平行に配置された
保持軸にデイスク状の被研磨物が保持されて、こ
のデイスク状の被研磨物が前記円盤と平行な姿勢
にて前記研磨ブラシ内に挿入されており且つ、前
記保持軸によつて非研磨物が円盤と同じ方向へ回
転駆動されて成るものである。

以下、第１図〜第３図の図面によつて具体的に
説明する。

第１図は、本発明による磁気研磨装置を示す正
面図は、第２図はその左側面図である。

図中の符号２１は回転軸である。この回転軸２
１は軸受２２ａと２２ｂに支持されており、且つ
モータなどの駆動源によつて回転駆動されるよう
になつている。回転軸２１には一対の円盤２３が
対向して固設されている。この円盤２３は、フエ
ライト磁石などの永久磁石２４と、その対向面に
固設された軟鉄製の円板２５と、さらにその対向
面に固設されたフイン２６とから構成されてい
る。２つの円盤２３の対向面は、一方がＮ極で、
他方がＳ極となるように磁極が構成されている。
フイン２６は磁性体によつて形成されており、第
２図に示すように、回転軸２１を中心として放射
状に４枚固設されている。このフイン２６は部分
的に磁束密度を高めるために設けられているもの
である。

符号２７は注液管である。この注液管２７は回
転軸の中心穴２１ａ内に挿入されている。注液管
２７の先端は２つの円盤２３の対向部分の中央ま
で延びている。そして回転軸２１の半径方向に穿
設された注液口２１ｂに連通されている。

符号２８は保持軸である。この保持軸２８は軸
受２９によつて回転自在に支持されている。また
保持軸２８はモータによつて回転駆動されてい
る。保持軸２８の先端にはナツトなどを用いた保
持具２８ａが設けられており、この保持具２８ａ
によつてデイスクＤなどの被研磨物が保持される
ようになつている。

第２図に示すように、架台３１上には支柱３２
と３３が固設されている。一方の支柱３２に前記
軸受２２ａと２２ｂが保持されて、これにより回
転軸２１が支持されている。また他方の支柱３３
には軸受２９が保持されており、これによつて保
持軸２８が支持されている。また架台３１の縁部
にはカバー支柱３４が固設されており、この支柱
３４の上にはカバー３５が、下にはカバー３６が
各々固設されている。

磁性研磨剤４０は、２つの円盤２３の中間に充
填される。２つの永久磁石２４の間の磁場によつ
て磁性研磨剤４０は配向され、２つの円盤２３の
中間に磁性研磨剤による研磨剤ブラシが形成され
る。一方、被研磨物であるデイスクＤは保持軸２
８に保持された状態にて前記研磨剤４０によつて
形成されたブラシ内に挿入される。モータによつ
て回転軸２１と保持軸２８は、第２図の時計方向
へすなわち両者が同方向へ回転駆動される。そし
て、研磨剤４０のブラシによつてデイスクＤの両
面が同時に研磨される。第２図に示すように、円
盤２３とデイスクＤは同方向へ回転するので、デ
イスクＤと研磨剤４０のブラシとの間の相対速度
を大きくできることになる。また、第２図におけ
るＡ部ではデイスクＤの角速度が小さいが、その
分研磨剤４０のブラシの角速度が大きくなつてい
る。またＢ部では逆にデイスクＤの角速度が大き
くブラシの角速度が小さくなつている。このよう
に回転体の半径の速度差が互いに補なわれるの
で、各部分が均一な条件で研磨できるようにな
る。

また、研磨動作中に、注液管２７へ液体を注入
すれば、液体が注液口２１ｂから回転遠心力によ
つて研磨剤４０の内部を外周方向へ流れる。この
流れによつてデイスクＤの研磨屑などを連続的に
排出することが可能になる。デイスクＤが非磁性
体のものである場合には、その研磨屑を液体にて
排出することによつて、研磨剤４０の配向性の妨
げになるのを防止できることになる。

第３図は本発明による磁気研磨装置を単一の磁
石を用いた構成にしたものを示す正面図であり、
第４図はその左側面図である。

この磁気研磨装置は、回転軸２１の中央にセン
タリング用のスリーブ４２が固設されており、こ
のスリーブ４２の外周に対向する２つの円盤４１
が固設されている。この円盤４１は軟鉄などの磁
性材料よつて形成されている。両円盤４１の中間
にはフエライト磁石などの永久磁石４３が固設さ
れている。また永久磁石４３の表面には非磁性体
のカバー４４が設けられている。また、両円盤４
１の対向面にはフイン４５が固設されている。こ
のフイン４５は第４図に示すように、回転軸２１
を中心として放射状に配置されている。

永久磁石４３から発せられる磁力線は円盤４１
ならびにフイン４５を通過して閉ループの磁界が
構成され、両円盤４１にＮ極とＳ極の磁極が構成
される。磁性を有する磁性研磨剤４０は両円盤４
１の中間に充填され、磁場によつて配向されて研
磨剤４０によるブラシが形成される。保持軸２８
に保持されたデイスクＤは上記ブラシ内に挿入さ
れる。そして、ブラシの回転とデイスクＤの回転
によつて研磨が行なわれる。

第３図に示す磁気研磨装置は、永久磁石４３を
１個のみ使用して閉ループの磁界を形成している
ので、構造が簡単で効率の良い装置を構成できる
ことになる。

なお、第１図と第３図の両実施例では、被研磨
物としてデイスクＤを示しているが、長尺物など
の被研磨物を研磨することも可能である。この場
合は、長尺の被研磨物を、研磨剤４０のブラシを
横切る方向へ供給し、回転する研磨剤ブラシによ
つて研磨することになる。特に第３図に示す構成
の場合には、永久磁石４３が回転軸２１に近い部
分にある分だけ研磨剤４０のブラシの面積が小さ
くなるので、長尺物の被研磨物を研磨する場合
に、第１図のものよりも適している。

また、各図では、永久磁石２４，４３によつて
磁気回路を構成しているが、コイルによる電磁石
を使用することも可能である。この場合、電磁石
が回転するので、回転式の電気接点を用いてコイ
ルに通電することになる。電磁石を使用した方が
大きな磁力を得られるが、永久磁石を使用した場
合には、軽量化、コイルの発熱の防止の心配がな
いなどの利点がある。また永久磁石を使用してい
る場合には、研磨剤４０を配向させる磁力がやや
弱くなるが、アルミニウム製のデイスクやプラス
チツク製のデイスクなどの軟らかい被研磨物を研
磨する場合には、その研磨作用は十分に発揮でき
る。

本発明による磁気研磨装置に使用される磁気研
磨剤４０は従来使用されていたものと同じもので
よい。しかしながら、本発明では、対向する円盤
の間に磁界を形成し、その間に研磨剤４０を充填
してブラシを形成しているので、この構成に適す
る磁気研磨剤としては、均一で且つ細かい粒径の
ものがよい。また比重の小さいものが実用上扱い
やすい。磁気研磨剤４０の例としては、アルミナ
一鉄系、フエライト系、または二酸化クロム系な
どがある。これらの磁気研磨剤の中では、フエラ
イト系（バリウムフエライト等）は、板状の粒子
であるため、研磨速度は低いが、高精度の仕上げ
に適している。また二酸化クロムは針状であるた
め、磁場における配向性が良好である。

実際には、焼付防止、研磨表面の酸化防止、研
磨剤の風散防止などのために、研磨剤に研磨油や
添加剤を加えることになる。これらとしては、例
えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属石鹸、高級
脂肪酸エステル、鉱油、シリコン油などのいずれ
か、またはこれらの組合わせ、またはこれらを水
に分散したものなどが使用される。なお、これら
の液体を、第１図の注液管２７から供給してもよ
い。

〔発明の実施例〕

次に本考案の具体的な実施例について説明す
る。

実施例 １ 第１図の磁気研磨装置において、直径120mmの
フエライト磁石２４に直径130mmの軟鉄製円板２
５を固定し、円盤２３の間隔を10mmとした。研磨
剤４０はアルミナ一鉄系（鉄65％、平均粒径
50μ、ステアリン約３％添加）のものを使用し
た。

被研磨物は、５インチのアルミニウム製の磁気
デイスク基板であり、回転数100rpm（デイスクの
外周での線速度68cm／sec）で２分間の研磨作業
を行なつた。

研磨面の研磨前の表面粗さはRmax＝10μmで
あつたが、研磨後の表面粗さは、デイスク外周部
にてRmax＝0.3μm、内周部でRmax＝0.4μmと
なつた。

実施例 ２ 実施例１で示したものと同じデイスクを被研磨
物とし、実施例１と同じ装置条件にし、研磨剤と
して二酸化クロム（ステアリン酸１％添加）を使
用して研磨作業を行なつた。

デイスクの回転数120rpmで４分間の研磨を行
なつた。その結果、研磨後の表面粗さが、デイス
クの外周部にてRmax＝0.01μm、内周部でRmax
＝0.01μmであつた。

実施例 ３ 装置条件は実施例１と同じとし、研磨剤４０と
してバリウムフエライトを使用した。第１図に示
す注液管２７からラウリル酸ソーダ0.03％、カル
ボキシメチルセルロース0.1％を含む純水を、100
c.c.／minにて供給しながら、被研磨物として直径
12cmで厚さ２mmのポリカーボネート円盤を６分間
研磨した。

研磨後の表面粗さが、デイスクの外周部にて
Rmax＝0.04μm、内周部でRmax＝0.04μmであ
つた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば以下に列記する効
果を奏するようになる。

(1) デイスク状の被研磨物の場合に、その表裏面
を同時に研磨できる。よつて研磨作業が効率的
にできるようになる。

(2) 対向する円盤の間に磁界を形成して研磨剤の
ブラシを形成しているので、非磁性体による被
研磨物でも研磨が可能である。

(3) デイスク状の被研磨物に限られず、長尺の被
研磨物であつても研磨は可能である。

(4) 研磨剤は被研磨物に均一な圧力にて接触する
ことになるので、広い研磨面であつても適正な
研磨作業が行なえる。

(5) 中間に研磨ブラシが構成されている一対の円
盤とデイスク状の被研磨物とが互いに平行な軸
に支持されており、両者が同じ方向へ駆動され
ている。このように研磨ブラシと被研磨物とが
両者共に回転駆動されていることにより研磨ブ
ラシと被研磨物との相対速度を大きくでき、高
速研磨が可能になる。さらに研磨ブラシが形成
されている円盤と被研磨物とが同じ方向へ駆動
されているため、被研磨物の半径方向のそれぞ
れの位置にて研磨ブラシとの相対速度がほぼ一
定になる。よつて研磨精度のばらつきを無くす
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気研磨装置を示す正面
図、第２図はその左側面図、第３図は第１図のも
のと異なる構造の磁気研磨装置の正面図、第４図
はその左側面図、第５図は従来のデイスク研磨装
置の正面図、第６図はその側面図、第７図は従来
のデイスク用の磁気研磨装置を示す断面図であ
る。 ２１…回転軸、２３…円盤、２４…永久磁石、
２５…軟鉄製円板、２８…保持軸、２８ａ…保持
具、４０…研磨剤、４１…円盤、４３…永久磁
石、Ｄ…デイスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行に対向して同方向へ回転する一対の円盤
   の一方にＳ極の磁極が他方にＮ極の磁極が形成さ
   れて、この両円盤の間に磁性を有する研磨剤が介
   装され、この研磨剤が両円盤間の磁場により両円
   盤間にて配向されて研磨ブラシが形成されてお
   り、 前記一対の円盤の回転軸と平行に配置された保
   持軸にデイスク状の被研磨物が保持されて、この
   デイスク状の被研磨物が前記円盤と平行な姿勢に
   て両円盤間に配向された前記研磨ブラシ内に挿入
   されており且つ、前記保持軸によつて被研磨物が
   前記両円盤の回転方向と同じ方向へ回転駆動され
   て成る磁気研磨装置。 ２ 対向する円盤は、永久磁石と、その対向面に
   設けられた軟鉄製円板によつて形成されている特
   許請求の範囲第１項記載の磁気研磨装置。 ３ 対向する円盤は軟鉄製円板によつて形成され
   ており、両円盤の間の回転軸に近い部分に永久磁
   石が介装されている特許請求の範囲第１項記載の
   磁気研磨装置。