WO2016031142A1 - 曲面形状を有する部材の研磨加工工具と加工方法 - Google Patents

曲面形状を有する部材の研磨加工工具と加工方法 Download PDF

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裕 庭野
均 森永
圭吾 大橋
玉井　一誠
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Definitions

  • the present invention relates to a polishing method.
  • a buffing process is known as a processing method for smoothing an object to be polished having a curved surface, for example, a resin coating surface of an automobile or the like (for example, Patent Document 1).
  • the buffing process is a method in which a polishing object is polished by attaching various abrasives or the like to the periphery (surface) of a polishing wheel (buff) made of cloth or other material, and rotated.
  • This invention makes it a subject to provide the grinding
  • a polishing method polishes a resin-coated surface having a curved surface using a polishing pad having a polishing surface formed of a hard resin layer.
  • the polished surface may follow the resin-coated surface.
  • the polishing surface may be made to follow the resin coating surface.
  • the polishing surface may be made to follow the resin coating surface by forming a groove on the polishing surface.
  • the pressing force of the polishing surface against the resin coating surface may be made constant.
  • the resin-coated surface may be polished using a second polishing pad having a hardness lower than that of the hard resin layer.
  • FIG. 2A is a perspective view of a polishing pad according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of the polishing pad shown in FIG.
  • (A) is explanatory drawing of the surface shape of the resin coating surface before grinding
  • (b) is explanatory drawing of the surface shape of the resin coating surface after the buffing process which is a comparative example
  • (c) is FIG. It is explanatory drawing of the surface shape of the resin coating surface after grinding
  • (A) is a top view of a polishing pad according to a second embodiment of the present invention
  • (b) is an AA cross-sectional view of the polishing pad shown in (a) of FIG. (A) is sectional drawing of the 1st modification of the polishing pad shown to (a) of FIG. 4,
  • (b) is sectional drawing of the 2nd modification of the polishing pad shown to (a) of FIG. (A) is a top view of a third modification of the polishing pad shown in (a) of FIG. 4, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of the polishing pad shown in (a) of FIG.
  • a resin-coated surface having a curved surface is polished using a polishing pad having a polishing surface formed of a hard resin layer.
  • the resin coating surface may be, for example, a coating surface of a vehicle body such as a vehicle.
  • the polishing surface may follow the resin coating surface.
  • polishing is performed by forming, on a polishing pad, a two-layer structure including a hard resin layer that forms a polishing surface and a soft resin layer that supports the hard resin layer. The surface may follow the resin coating surface.
  • the polishing surface may be made to follow the resin coating surface by supporting a hard resin layer using an elastic member.
  • the elastic member is distorted and the hard resin layer is bent according to the curved surface, so that the polishing surface follows the curved surface of the resin coating surface.
  • the pressing force of the polishing surface against the resin coating surface may be made constant.
  • the resin coating surface may be polished using a second polishing pad having a lower hardness than the hard resin layer.
  • the polishing method according to the first embodiment attaches a polishing pad having a polishing surface formed of a hard resin layer to an automatic polishing apparatus having a robot arm, and polishes a resin coating surface having a curved surface.
  • the automatic polishing apparatus 1 includes a robot arm 2, a polishing pad 10, a polishing tool 4, a pressing pressure detection unit 5, and a controller 7.
  • Reference numeral 90 indicates an object to be polished.
  • the object to be polished 90 may be a vehicle body such as an automobile whose surface is coated with resin.
  • the robot arm 2 has a plurality of joints 20, 21, and 22, and can move a distal end portion 23 to which the polishing pad 10, the polishing tool 4, and the pressing pressure detection unit 5 are attached in a plurality of directions.
  • the polishing tool 4 is attached to the tip portion 23 via the pressing pressure detection unit 5, and rotates the polishing pad 10 about a direction perpendicular to the polishing surface 30 by a built-in driving means.
  • the controller 7 controls the behavior of the robot arm 2 and the rotation of the polishing pad 10 by the polishing tool 4.
  • a polishing agent is supplied between the polishing pad 10 and the workpiece 90 from a polishing agent supply mechanism (not shown).
  • the controller 7 polishes the surface of the workpiece 90 by pressing the polishing pad 10 against the surface of the workpiece 90 by the robot arm 2 and rotating the polishing pad 10.
  • the pressing pressure detector 5 detects the pressing force of the polishing surface 30 against the workpiece 90.
  • the controller 7 may adjust the force for pressing the polishing surface 30 against the workpiece 90 based on the detection result by the pressing pressure detection unit 5. Based on the detection result of the pressing pressure detection unit 5, the controller 7 keeps the pressing force of the polishing surface 30 against the object 90 to be fixed, and the robot arm moves the surface of the object 90 so that the polishing surface 30 moves. 2 may be controlled.
  • the polishing method according to the first embodiment is not limited to the automatic polishing apparatus described above.
  • the polishing method according to the first embodiment is used for a manual operation in which a polishing pad having a polishing surface formed of a hard resin layer is attached to the tip of a hand polisher and a resin coating surface having a curved surface is polished. Also good.
  • the configuration of the polishing pad 10 is not particularly limited as long as it has a polishing surface formed of a hard resin layer.
  • the polishing pad 10 may have a structure in which the polishing surface of the polishing pad 10 follows the resin coating surface.
  • the structure for causing the polishing surface of the polishing pad 10 to follow the resin coating surface has, for example, a two-layer structure including a hard resin layer that forms the polishing surface and a soft resin layer that supports the hard resin layer. It may be.
  • the hard resin layer that forms the polished surface is simply referred to as “hard resin layer”
  • the soft resin layer that supports the hard resin layer is simply referred to as “soft resin layer”.
  • a polishing pad 10 having a two-layer structure including a hard resin layer that forms a polishing surface and a soft resin layer that supports the hard resin layer A configuration example will be described. Reference is made to FIG. 2A and FIG.
  • the polishing pad 10 has a two-layer structure including a hard resin layer 40 and a soft resin layer 50.
  • the hard resin layer 40 forms the polishing surface 30 of the polishing pad 10.
  • the soft resin layer 50 supports the hard resin layer 40 and is distorted according to the curved surface when the polishing surface 30 is pressed against the curved surface of the resin coating surface. For this reason, the hard resin layer 40 bends along the curved surface, and the polishing surface 30 follows the curved surface of the resin coating surface.
  • the hardness of the hard resin layer 40 is preferably 50 degrees or more, more preferably 60 degrees or more in terms of A hardness according to JIS K 6253.
  • the hardness of the hard resin layer 40 is preferably 95 degrees or less.
  • the hardness of the hard resin layer 40 is preferably 60 degrees or more and 80 degrees or less, or the hardness of the hard resin layer 40 is preferably 85 degrees or more and 95 degrees or less. If it is such a range, it will become difficult to polish the curved surface of the resin coating surface by the polishing pad 10, and it becomes possible to remove the waviness of the surface of the resin coating surface.
  • the thickness of the hard resin layer 40 is not particularly limited, but is preferably 3.0 mm or less. Moreover, it is preferable that the thickness of the hard resin layer 40 is 0.5 mm or more. In such a range, when the polishing surface 30 is pressed against the curved surface of the resin coating surface, the hard resin layer 40 is easily bent along the curved surface of the resin coating surface, and the polishing surface against the curved surface of the object to be polished The followability of 30 is improved. For this reason, the waviness component of the surface shape of the object to be polished can be removed, and the contact area between the polishing surface 30 and the curved surface is increased to improve the polishing efficiency.
  • the material of the hard resin layer 40 is not particularly limited as long as the material has the above hardness.
  • the material of the hard resin layer 40 may be, for example, a polyurethane foam or a nonwoven fabric.
  • the material of the hard resin layer 40 may be, for example, a nonwoven fabric having an A hardness of 60 degrees to 80 degrees, and may be a polyurethane foam having an A hardness of 85 degrees to 95 degrees.
  • the hardness of the soft resin layer 50 is 30 degrees or less in E hardness according to JISK6253. If it is such a range, when the grinding
  • the thickness of the soft resin layer 50 is not particularly limited, but is preferably 5.0 mm or more. Moreover, it is preferable that the thickness of the soft resin layer 50 is 50 mm or less. If it is such a range, when the grinding
  • the material of the soft resin layer 50 is not particularly limited as long as the material has the above hardness.
  • the material of the soft resin layer 50 may be, for example, a resin foam such as a polyurethane foam or a polyethylene foam.
  • the abrasive is selected from particles made of oxides of silicon or metal elements such as silica, alumina, ceria, titania, zirconia, iron oxide and manganese oxide, organic particles made of thermoplastic resin, or organic-inorganic composite particles.
  • a slurry containing abrasive grains can be used.
  • the abrasive it is preferable to use an alumina slurry that enables a high polishing rate and is easily available.
  • Alumina includes those having different crystal forms such as ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, and ⁇ -alumina, and an aluminum compound called hydrated alumina also exists. From the viewpoint of the polishing rate, those containing ⁇ -alumina as the main component are more preferred as the abrasive grains.
  • the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.3 ⁇ m or more. As the average particle size increases, the polishing rate improves. When the average particle diameter is within the above range, it becomes easy to improve the polishing rate to a particularly suitable level for practical use. Moreover, it is preferable that an average particle diameter is 10.0 micrometers or less, More preferably, it is 5.0 micrometers or less. As the average particle size decreases, the dispersion stability of the abrasive improves, and the generation of scratches on the polished surface is suppressed.
  • the average particle size of the abrasive grains can be measured by a pore electrical resistance method (measuring instrument: Multisizer III type, manufactured by Beckman Coulter, Inc.).
  • the content of abrasive grains in the abrasive is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.5% by mass or more. As the abrasive grain content increases, the polishing rate increases.
  • the content of the abrasive grains is within the above range, it becomes easy to improve the polishing rate to a particularly suitable level for practical use. Moreover, it is preferable that content of an abrasive grain is 50 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less, More preferably, it is 20 mass%.
  • content of the abrasive grains is within the above range, the cost of the abrasive can be suppressed. Moreover, it can suppress more that a surface defect arises on the surface of the grinding
  • the abrasive may appropriately contain other components such as a lubricating oil, an organic solvent, a surfactant, and a thickener as necessary in addition to the abrasive grains.
  • the lubricating oil may be a synthetic oil, mineral oil, vegetable oil or combination thereof.
  • the organic solvent may be alcohol, ether, glycols, glycerin or the like in addition to the hydrocarbon solvent.
  • the surfactant may be a so-called anion, cation, nonion, or amphoteric surfactant.
  • the thickener may be a synthetic thickener, a cellulose thickener, or a natural thickener.
  • a resin-coated surface is polished using a polishing pad having a polishing surface formed of a hard resin layer. For this reason, compared with a soft polished surface, polishing of the resin coating surface is difficult and polishing is difficult. As a result, the undulation component of the surface shape of the resin coated surface can be removed.
  • the polishing method of the first embodiment uses the polishing pad 10 having a structure in which the polishing surface 30 follows the curved surface of the resin coating surface.
  • the polishing surface 30 follows the curved surface of the resin coating surface, the waviness component of the surface shape of the object to be polished can be removed, and the contact area of the polishing surface 30 that contacts the resin coating surface having a curved surface increases. By doing so, the polishing efficiency is improved, and the time required for polishing a relatively large resin coated surface can be shortened.
  • FIG. 3A schematically shows the profile of the surface shape of the resin-coated surface before polishing.
  • the surface shape before polishing has a surface roughness component having a relatively high frequency and a swell component having a relatively low frequency.
  • FIG. 3B shows a profile of the surface shape of the resin coated surface after buffing as a comparative example. In the buffing process, the hardness of the polishing cloth is relatively low, resulting in a level polishing. For this reason, the surface roughness component is removed, but the waviness component remains after polishing.
  • FIG. 3C schematically shows a profile of the surface shape of the resin-coated surface after polishing with the polishing pad 10 of the first embodiment. Since the polishing surface 30 is formed by the hard resin layer 40, the surface of the resin coating surface is not easily polished and is difficult to be polished. For this reason, the undulation component of the surface shape of the resin coating surface is removed.
  • polishing may be performed.
  • the polishing pad attached to the polishing tool 4 shown in FIG. 1 is replaced, and a polishing pad having a hardness lower than that of the hard resin layer 40 of the polishing pad 10 is used.
  • the surface of the object 90 is polished.
  • the hardness of the polishing pad used for secondary polishing is, for example, preferably less than 50 degrees in terms of A hardness, and more preferably 40 degrees or less.
  • the hardness of the polishing pad used for secondary polishing is preferably 30 degrees or more. Within such a range, it becomes possible to remove fine surface roughness components on the surface of the resin coating surface.
  • FIG. 3D schematically shows a profile of the surface shape of the resin-coated surface after the secondary polishing. By polishing with the polishing pad 10 and subsequent secondary polishing, both the surface roughness and the undulation of the surface of the resin coating surface are removed.
  • the material of the polishing pad used for the secondary polishing is not particularly limited as long as the material has the above hardness.
  • the material of the polishing pad used for secondary polishing may be, for example, a nonwoven fabric or suede.
  • the material of the polishing pad used for the secondary polishing may be suede having an A hardness of 30 degrees to 40 degrees.
  • the polishing pad used for the secondary polishing may have a two-layer structure like the polishing pad 10. That is, the polishing pad used for secondary polishing may have a two-layer structure including a relatively hard first layer that forms a polishing surface and a relatively soft second layer that supports the first layer. .
  • the hardness of the first layer is preferably lower than the hardness of the hard resin layer 40 of the polishing pad 10.
  • the hardness of the first layer is preferably less than 50 degrees in terms of A hardness, and more preferably 40 degrees or less.
  • the hardness of the first layer is preferably 30 degrees or more.
  • the thickness of the first layer is preferably 3.0 mm or less. Also, the thickness of the first layer is preferably 0.5 mm or more. In such a range, when the polished surface is pressed against the curved surface of the resin-coated surface, the first layer is easily bent along the curved surface of the resin-coated surface, and the contact area between the polished surface and the curved surface increases. Polishing efficiency is improved.
  • the material of the first layer is not particularly limited as long as the material has the above hardness.
  • the material of the first layer may be a non-woven fabric or suede, for example.
  • the material of the first layer may be suede having an A hardness of 30 degrees or more and 40 degrees or less.
  • the configuration of the second layer may be the same as the configuration of the soft resin layer 50 of the polishing pad 10.
  • the structure of the polishing pad 10 is not limited to the two-layer structure shown in FIG. 2A and FIG.
  • the polishing pad 10 only needs to include a hard resin layer that forms the polishing surface 30.
  • the polishing pad 10 may not include a soft resin layer for supporting a hard resin layer that forms the polishing surface 30.
  • the controller 7 shown in FIG. 1 may control the robot arm 2 so that the polishing surface 30 moves along the curved surface of the surface of the workpiece 90. By controlling the robot arm 2 so that the polishing surface 30 moves along the curved surface of the surface of the workpiece 90, the undulation of the surface of the workpiece 90 is caused by the polishing surface 30 formed of a hard resin layer. Can be removed.
  • the polishing surface is made to follow the resin coating surface by using a polishing pad having a groove formed on the polishing surface as the polishing pad 10 shown in FIG.
  • a groove is not particularly limited.
  • a portion of the resin layer that becomes a groove is removed by etching or the like.
  • it can be formed by scanning the surface while pressing a circular cutting blade rotating at high speed against a predetermined amount of pad.
  • FIGS. 4A and 4B Constituent elements having the same functions as those in FIG.
  • a first groove 31 and a second groove 32 are formed on the polishing surface 30 of the polishing pad 10.
  • the first groove 31 extends along a first direction on the polishing surface 30, and the second groove 32 extends along a second direction on the polishing surface 30 orthogonal to the first direction.
  • the grooves are formed on the polishing surface 30 in a lattice shape.
  • the depth of the first groove 31 and the second groove 32 may be the same as the thickness of the hard resin layer 40. That is, the hard resin layer 40 may be divided into a plurality by the first groove 31 and the second groove 32.
  • the first groove 31 and the second groove 32 are formed only in the hard resin layer 40 and are not formed in the soft resin layer 50. Since the hard resin layer 40 is divided by the first groove 31 and the second groove 32, when the polishing surface 30 is pressed against the curved surface of the resin coating surface, the hard resin layer 40 is formed according to the curved surface. It becomes possible to displace in the contact direction. For this reason, it becomes easy for the polishing surface 30 to follow the curved surface of the resin coating surface.
  • channel 32 is 0.5 mm or more, for example. Moreover, it is preferable that the groove width of the 1st groove
  • channel 32 are 5.0 mm or more, for example. Moreover, it is preferable that the pitch of the 1st groove
  • the depth of the first groove 31 and the second groove 32 may be shallower than the thickness of the hard resin layer 40. That is, the hard resin layer 40 is not divided into a plurality of parts by the first groove 31 and the second groove 32, and the thickness of the hard resin layer 40 in the first groove 31 and the second groove 32 is the other part. Thinner than the thickness. Since the rigidity of the first groove 31 and the second groove 32 is reduced, the hard resin layer 40 is easily bent. For this reason, it becomes easy for the polishing surface 30 to follow the curved surface of the resin coating surface.
  • the depth of the first groove 31 and the second groove 32 may be deeper than the thickness of the hard resin layer 40. That is, the first groove 31 and the second groove 32 may be formed in the hard resin layer 40 and the soft resin layer 50. Therefore, the support surface 51 of the soft resin layer 50 that supports the hard resin layer 40 is also divided by the first groove 31 and the second groove 32. The divided hard resin layers 40 are respectively supported by the divided support surfaces 51.
  • the rigidity of the soft resin layer 50 is reduced, and the polished surface 30 is pressed against the curved surface of the resin coating surface.
  • the soft resin layer 50 is easily distorted according to the curved surface.
  • the support surface 51 that supports the hard resin layer 40 is divided, the binding force between the support surfaces 51 is reduced, and the divided hard resin layers 40 are easily displaced independently. . For this reason, the amount of displacement of the hard resin layer 50 in the contact direction increases, and the polished surface 30 easily follows the curved surface of the resin-coated surface.
  • the third modification reference is made to FIG. 6A and FIG.
  • the polishing surface 30 only the first groove 31 is formed, and the second groove 32 is not formed.
  • the grooves are formed in a stripe shape on the polishing surface 30.
  • the depth of the first groove 31 may be deeper than the thickness of the hard resin layer 40. That is, the first groove 31 may be formed in the hard resin layer 40 and the soft resin layer 50. Therefore, the support surface 51 of the soft resin layer 50 that supports the hard resin layer 40 is also divided by the first groove 31.
  • the divided hard resin layers 40 are respectively supported by the divided support surfaces 51.
  • channel 31 may be the same as that of the hard resin layer 40, or may be shallow.
  • the strength of the polishing surface can be improved, and the number of steps for forming the groove can be reduced, contributing to cost reduction.
  • the first groove 31 in the hard resin layer 40 a decrease in followability of the polishing surface 30 due to the absence of the second groove 32 extending in the second direction is reduced.
  • a groove may also be formed on the polishing surface of the polishing pad used for secondary polishing in the same manner as the polishing pad 10 according to the second embodiment.
  • Example A polishing pad is formed by laminating a 1.5 mm thick polyurethane foam material and a hard resin layer having an A hardness of 90, and a 30.0 mm thick polyurethane resin material and a soft resin layer having an E hardness of 20 layers. After forming, the resin coating surface was polished. On the hard resin layer, a grid-shaped groove having a width of 2.0 mm, a pitch of 20.0 mm, and a depth of 3.0 mm is pressed against a pad by a predetermined amount of a circular cutting blade that rotates at a high speed after forming a two-layer structure. It was formed by scanning the surface. Moreover, an alumina slurry was used as the abrasive.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

　曲面を有する樹脂塗装面のうねりを取り除くことが可能な研磨方法を提供する。硬質の樹脂層（４０）で形成される研磨面（３０）を有する研磨パッド（１０）を用いて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する。

Description

曲面形状を有する部材の研磨加工工具と加工方法
　本発明は、研磨方法に関する。
　曲面を有する被研磨物、例えば自動車等の樹脂塗装面を平滑化する加工方法として、バフ研磨加工が知られている（例えば特許文献１）。バフ研磨加工は、布製またはその他の材料で作られた研磨輪（バフ）の周囲（表面）に種々の研磨剤などを付けて回転させ、研磨対象物を研磨する方法である。
特開２０１２－２５１０９９号公報
　しかしながら、バフ研磨加工では樹脂塗装面のうねりを取り除くことができず、美しい表面仕上げを実現することが難しかった。
　本発明は、曲面を有する樹脂塗装面のうねりを取り除くことが可能な研磨方法を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る研磨方法は、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドを用いて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する。
　上記研磨方法において、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層と、硬質の樹脂層と、を含む２層構造を研磨パッドに形成することにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。
　上記研磨方法において、研磨面に溝を形成することにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。
　また、樹脂塗装面に対する研磨面の押圧力は一定にされてもよい。
　上記研磨パッドによる研磨の後に、上記硬質の樹脂層より硬度が低い第２の研磨パッドを用いて樹脂塗装面を研磨してもよい。
　また、上記の研磨方法においてアルミナ砥粒を含むスラリーを研磨剤として使用してもよい。
　本発明によれば、曲面を有する樹脂塗装面のうねりを取り除くことが可能な研磨方法を実現することができる。
　本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。
本発明の実施例に係る研磨パッドを使用する自動研磨装置の構成例を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る研磨パッドの斜視図であり、（ｂ）は図２の（ａ）に示す研磨パッドのＡ－Ａ断面図である。 （ａ）は研磨前の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、（ｂ）は比較例であるバフ研磨加工後の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、（ｃ）は図２の（ａ）の研磨パッドによる研磨後の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、（ｄ）は２次研磨後の樹脂塗装面の表面形状の説明図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る研磨パッドの上面図であり、（ｂ）は図４の（ａ）に示す研磨パッドのＡ－Ａ断面図である。 （ａ）は図４の（ａ）に示す研磨パッドの第１変形例の断面図であり、（ｂ）は図４の（ａ）に示す研磨パッドの第２変形例の断面図である。 （ａ）は図４の（ａ）に示す研磨パッドの第３変形例の上面図であり、（ｂ）は図６の（ａ）に示す研磨パッドのＡ－Ａ断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
１．第１実施形態
　第１実施形態に係る研磨方法では、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドを用いて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する。樹脂塗装面は、例えば、車両等の車体の塗装面であってよい。
　第１実施形態に係る研磨方法において、例えば、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。
　第１実施形態に係る研磨方法において、研磨面を形成する硬質の樹脂層と、この硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層と、を含む２層構造を研磨パッドに形成することにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて軟質の樹脂層が歪むことによって硬質の樹脂層が撓み、研磨面が樹脂塗装面の曲面に追従する。
　また、第１実施形態に係る研磨方法において、弾性部材を用いて硬質の樹脂層を支持することにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、弾性部材が歪んで硬質の樹脂層が曲面に応じて撓むことにより、研磨面が樹脂塗装面の曲面に追従する。
　また、樹脂塗装面に対する研磨面の押圧力は一定にされてもよい。
　また、硬質の樹脂層で形成された研磨面を有する研磨パッドによる研磨の後に、硬質の樹脂層より硬度が低い第２の研磨パッドを用いて樹脂塗装面を研磨してもよい。
　また、研磨の際にアルミナ砥粒を含むスラリーを研磨剤として使用してもよい。
　以下、第１実施形態を詳細に説明する。
１－１．研磨方法について
　第１実施形態に係る研磨方法は、例えば、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドをロボットアームを備える自動研磨装置に取り付けて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する自動研磨処理に使用することができる。
　図１を参照する。自動研磨装置１は、ロボットアーム２と、研磨パッド１０と、研磨工具４と、押付圧検出部５と、コントローラ７を備える。参照符号９０は、被研磨物を示す。被研磨物９０は、例えば、表面が樹脂塗装された自動車等の車体であってよい。ロボットアーム２は、複数の関節２０、２１及び２２を有し、研磨パッド１０、研磨工具４及び押付圧検出部５が取り付けられた先端部２３を複数方向に移動させることができる。
　研磨工具４は、押付圧検出部５を介して先端部２３に取り付けられ、内蔵する駆動手段により研磨面３０に垂直な方向を回転軸として研磨パッド１０を回転させる。コントローラ７は、ロボットアーム２の挙動と、研磨工具４による研磨パッド１０の回転を制御する。図示しない研磨剤供給機構からは、研磨パッド１０と被研磨物９０との間に研磨剤が供給される。コントローラ７は、ロボットアーム２によって研磨パッド１０を被研磨物９０の表面に押付けて研磨パッド１０を回転させることによって、被研磨物９０の表面を研磨する。押付圧検出部５は、被研磨物９０に対する研磨面３０の押圧力を検出する。コントローラ７は、押付圧検出部５による検出結果に基づいて研磨面３０を被研磨物９０に押し付ける力の調整を行ってもよい。コントローラ７は、押付圧検出部５による検出結果に基づいて、被研磨物９０に対する研磨面３０の押圧力を一定にしたまま、被研磨物９０の表面を研磨面３０が移動するようにロボットアーム２を制御してもよい。
　また、第１実施形態に係る研磨方法は、上記の自動研磨装置に限定して使用されるものではない。例えば、第１実施形態に係る研磨方法は、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドをハンドポリッシャの先端に取り付けて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する手作業に使用されてもよい。
　研磨パッド１０は、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有しているものであれば特にその構成は限定されない。例えば、研磨パッド１０は、研磨パッド１０の研磨面を樹脂塗装面に追従させる構造を備えていてもよい。研磨パッド１０の研磨面を樹脂塗装面に追従させる構造は、例えば、研磨面を形成する硬質の樹脂層と、この硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層とを含む２層構造を有していてもよい。以下の説明では、研磨面を形成する硬質の樹脂層を単に「硬質の樹脂層」と表記し、硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層を単に「軟質の樹脂層」と表記する。
１－２．研磨パッドの構成例について
　以下、研磨パッド１０の一例として、研磨面を形成する硬質の樹脂層と、この硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層とを含む２層構造を有する研磨パッド１０の構成例を説明する。図２の（ａ）及び図２の（ｂ）を参照する。研磨パッド１０は、硬質の樹脂層４０と、軟質の樹脂層５０とを含む２層構造を有する。硬質の樹脂層４０は、研磨パッド１０の研磨面３０を形成する。軟質の樹脂層５０は、硬質の樹脂層４０を支持し、かつ研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に曲面に応じて歪む。このため、硬質の樹脂層４０が曲面に沿って撓み、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に追従する。
１－３．硬質の樹脂層について
　硬質の樹脂層４０の硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３に準じたＡ硬度で５０度以上であることが好ましく、６０度以上であることがより好ましい。また、硬質の樹脂層４０の硬度は、９５度以下であることが好ましい。例えば、硬質の樹脂層４０の硬度は、６０度以上８０度以下であることが好ましく、又は硬質の樹脂層４０の硬度は、８５度以上９５度以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨パッド１０による樹脂塗装面の曲面の研磨がならい研磨になりにくくなり、樹脂塗装面の表面のうねりを取り除くことが可能になる。
　硬質の樹脂層４０の厚さは、特に限定されるものではないが３．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、硬質の樹脂層４０の厚さは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に硬質の樹脂層４０が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、被研磨物の曲面に対する研磨面３０の追従性が向上する。このため、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、かつ研磨面３０と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する。
　硬質の樹脂層４０の材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。特に、硬質の樹脂層４０の材質は、例えば、ポリウレタン発泡体又は不織布であってよい。硬質の樹脂層４０の材質は、例えば、Ａ硬度が６０度以上８０度以下の不織布であってもよく、Ａ硬度が８５度以上９５度以下のポリウレタン発泡体であってもよい。
１－４．軟質の樹脂層について
　軟質の樹脂層５０の硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３に準じたＥ硬度で３０度以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に軟質の樹脂層５０が歪みやすくなる。この結果、硬質の樹脂層４０が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、被研磨物の曲面に対する研磨面３０の追従性が向上する。このため、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、かつ研磨面３０と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する。
　軟質の樹脂層５０の厚さは、特に限定されるものではないが５．０ｍｍ以上であることが好ましい。また、軟質の樹脂層５０の厚さは、５０ｍｍ以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、軟質の樹脂層５０の歪み量と硬質の樹脂層４０の撓み量を確保することができる。
　軟質の樹脂層５０の材質は、材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。軟質の樹脂層５０の材質は、例えば、ポリウレタン発泡体又はポリエチレン発泡体等の樹脂発泡体であってよい。
１－５．研磨剤について
　上記の研磨方法において使用される研磨剤の例について説明する。
　研磨剤としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、酸化鉄及び酸化マンガン等のケイ素または金属元素の酸化物からなる粒子や、熱可塑性樹脂からなる有機粒子、又は有機無機複合粒子などから選ばれる砥粒を含むスラリーを用いることができる。
　例えば研磨剤には、高研磨速度を可能にし、且つ容易に入手が可能であるアルミナスラリーを用いることが好ましい。
　アルミナには、α－アルミナ、β－アルミナ、γ－アルミナ、θ－アルミナなどの結晶形態が異なるものがあり、また水和アルミナと呼ばれるアルミニウム化合物も存在する。研磨速度の観点からは、α－アルミナを主成分とするものが砥粒としてより好ましい。
　砥粒の平均粒子径は０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．３μｍ以上である。平均粒子径が大きくなるにつれて、研磨速度は向上する。平均粒子径が上記の範囲内にある場合、研磨速度を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。
　また、平均粒子径は、１０．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５．０μｍ以下である。平均粒子径が小さくなるにつれて、研磨剤の分散安定性は向上し、研磨面のスクラッチ発生が抑制される。
　平均粒子径が上記の範囲内にある場合、研磨剤の分散安定性と、研磨面の表面精度を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。なお、砥粒の平均粒子径は、細孔電気抵抗法（測定機：マルチサイザーＩＩＩ型　ベックマン・コールター社製）により測定することができる。
　研磨剤中の砥粒の含有量は、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは０．２質量％以上であり、さらに好ましくは０．５質量％以上である。砥粒の含有量が多くなるにつれて、研磨速度は向上する。砥粒の含有量が上記の範囲内にある場合、研磨速度を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。
　また、砥粒の含有量は、５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２５質量％以下であり、さらに好ましくは２０質量％である。砥粒の含有量が上記の範囲内にある場合、研磨剤のコストを抑えることができる。また、研磨剤を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に表面欠陥が生じることをより抑えることができる。
　研磨剤は、上記砥粒の他、必要に応じて潤滑油、有機溶剤、界面活性剤、増粘材などの他の成分を適宜含んでもよい。
　潤滑油は、合成油、鉱物油、植物性油脂又はそれらの組み合わせであってよい。
　有機溶剤は、炭化水素系溶剤の他、アルコール、エーテル、グリコール類やグリセリン等であってよい。
　界面活性剤は、いわゆるアニオン、カチオン、ノニオン、両性界面活性剤であってよい。
　増粘材は、合成系増粘材、セルロース系増粘材、又は天然系増粘材であってよい。
１－６．第１実施形態の効果について
　第１実施形態の研磨方法は、硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドを用いて樹脂塗装面を研磨する。このため、軟質の研磨面と比べて、樹脂塗装面の研磨がならい研磨になりにくい。この結果、樹脂塗装面の表面形状のうねり成分を取り除くことができる。
　また、第１実施形態の研磨方法は、研磨面３０を樹脂塗装面の曲面に追従させる構造を備える研磨パッド１０を使用する。このため、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に追従するので、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、かつ曲面を有する樹脂塗装面に接触する研磨面３０の接触面積が増加することにより研磨効率が向上し、比較的大きな樹脂塗装面の研磨に要する時間を短縮することができる。
　図３の（ａ）～図３の（ｃ）を参照する。図３の（ａ）は、研磨前の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。研磨前の表面形状は、比較的周波数が高い表面粗さ成分と比較的周波数が低いうねり成分とを有している。
　図３の（ｂ）は、バフ研磨加工後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを比較例として示す。バフ研磨加工では研磨布の硬度が比較的低く、ならい研磨になってしまう。このため、表面粗さ成分は取り除かれるが、うねり成分は研磨後も残る。
　図３の（ｃ）は、第１実施形態の研磨パッド１０による研磨後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。硬質の樹脂層４０によって研磨面３０が形成されるので、樹脂塗装面の表面の研磨がならい研磨になりにくい。このため、樹脂塗装面の表面形状のうねり成分が取り除かれる。
１－７．２次研磨について
　なお、研磨パッド１０による研磨の後に、微細な表面粗さ成分を取り除く場合には、研磨パッド１０による１次研磨の後に、表面粗さ成分を取り除くための２次研磨を行ってもよい。この場合には、研磨パッド１０による研磨の後に、例えば図１に示す研磨工具４に取り付けられた研磨パッドを交換し、研磨パッド１０の硬質の樹脂層４０よりも低い硬度を有する研磨パッドを用いて被研磨物９０の表面を研磨する。
　２次研磨に用いる研磨パッドの硬度は、例えば、Ａ硬度で５０度未満であることが好ましく、４０度以下であることがより好ましい。また、２次研磨に用いる研磨パッドの硬度は、３０度以上であることが好ましい。このような範囲であれば、樹脂塗装面の表面の細かい表面粗さ成分を取り除くことが可能になる。
　図３の（ｄ）は、２次研磨後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。研磨パッド１０による研磨とそれに続く２次研磨により、樹脂塗装面の表面の表面粗さとうねりの両方が取り除かれる。
　２次研磨に用いる研磨パッドの材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。２次研磨に用いる研磨パッドの材質は、例えば、不織布又はスウェードであってよい。例えば、２次研磨に用いる研磨パッドの材質は、Ａ硬度が３０度以上４０度以下のスウェードであってよい。
　２次研磨に用いる研磨パッドは、研磨パッド１０と同様に２層構造を有していてもよい。すなわち、２次研磨に用いる研磨パッドは、研磨面を形成する比較的硬質な第１層と、第１層を支持する比較的軟質な第２層を含む２層構造を有していてもよい。
　第１層の硬度は、研磨パッド１０の硬質の樹脂層４０の硬度よりも低いことが好ましい。第１層の硬度は、例えば、Ａ硬度で５０度未満であることが好ましく、４０度以下であることがより好ましい。また、第１層の硬度は、３０度以上であることが好ましい。
　第１層の厚さは、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１層の厚さは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に第１層が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、研磨面と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する。
　第１層の材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。第１層の材質は、例えば、不織布又はスウェードであってよい。例えば、第１層の材質は、Ａ硬度が３０度以上４０度以下のスウェードであってよい。
　第２層の構成は、研磨パッド１０の軟質の樹脂層５０の構成と同様であってよい。
１－８．変形例
　研磨パッド１０の構造は、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）に示した２層構造に限られない。研磨パッド１０は、研磨面３０を形成する硬質の樹脂層を備えていればよい。例えば、研磨パッド１０は、研磨面３０を形成する硬質の樹脂層を支持するための軟質の樹脂層を備えなくてもよい。
　この場合に、図１に示されるコントローラ７は、被研磨物９０の表面の曲面に沿って研磨面３０が移動するようにロボットアーム２を制御してもよい。被研磨物９０の表面の曲面に沿って研磨面３０が移動するようにロボットアーム２が制御されることによって、被研磨物９０の表面のうねりを硬質の樹脂層で形成された研磨面３０で取り除くことができる。
２．第２実施形態
　続いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る研磨方法では、図１に示す研磨パッド１０として研磨面に溝が形成された研磨パッドを使用することによって、研磨面を樹脂塗装面に追従させる。研磨面に溝が形成されることによって、研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に研磨面が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
　このような溝は、特に限定されるものではないが、例えば、硬質の樹脂層及び軟質の樹脂層を含む２層構造を形成した後に、エッチング等によって溝となる部分の樹脂層を取り除くことによって形成することができる。また、２層構造を形成した後に、高速回転する円形の切刃を所定量パッドに押し当てながら表面を走査することによって形成することができる。
２－１．溝の形態
　図４の（ａ）及び図４の（ｂ）を参照する。図２の（ａ）と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。研磨パッド１０の研磨面３０には、第１溝３１及び第２溝３２が形成されている。第１溝３１は、研磨面３０上の第１方向に沿って延び、第２溝３２は、第１方向に直交する研磨面３０上の第２方向に沿って延びる。研磨面３０に複数の第１溝３１及び複数の第２溝３２を形成することにより、研磨面３０には溝が格子状に形成される。
　第１溝３１及び第２溝３２の深さは、硬質の樹脂層４０の厚さと同じであってよい。すなわち、第１溝３１及び第２溝３２によって硬質の樹脂層４０は複数に分割されてよい。また、第１溝３１及び第２溝３２は硬質の樹脂層４０のみに形成され、軟質の樹脂層５０には形成されない。硬質の樹脂層４０が第１溝３１及び第２溝３２により分割されていることにより、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて硬質の樹脂層４０が当接方向に変位することが可能になる。このため、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
　第１溝３１及び第２溝３２の溝幅は、例えば０．５ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１溝３１及び第２溝３２の溝幅は、例えば５．０ｍｍ以下であることが好ましい。
　このような範囲であれば、溝の形成による研磨面３０と樹脂塗装面との接触面積の減少を抑えながら、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合の硬質の樹脂層４０の変位量を確保し研磨面３０を撓みやすくすることができる。
　第１溝３１のピッチ及び第２溝３２のピッチは、例えば５．０ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１溝３１のピッチ及び第２溝３２のピッチは、例えば５０ｍｍ以下であることが好ましい。
　このような範囲であれば、溝の形成による研磨面３０と樹脂塗装面との接触面積の減少を抑えながら、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合の研磨面３０の全体のたわみ量を確保することができる。
　これらの溝幅及びピッチの寸法は、以下に説明する第１～第３変形例でも同じである。
２－２．第１変形例について
　図５の（ａ）を参照する。第１溝３１及び第２溝３２の深さは、硬質の樹脂層４０の厚さよりも浅くてもよい。すなわち、第１溝３１及び第２溝３２によって硬質の樹脂層４０は複数に分割されておらず、第１溝３１及び第２溝３２の部分の硬質の樹脂層４０の厚さが他の部分の厚さよりも薄い。第１溝３１及び第２溝３２の部分の剛性が低下するので、硬質の樹脂層４０が撓みやすくなる。このため、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
２－３．第２変形例について
　図５の（ｂ）を参照する。第１溝３１及び第２溝３２の深さは、硬質の樹脂層４０の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第１溝３１及び第２溝３２は、硬質の樹脂層４０及び軟質の樹脂層５０に形成されていてもよい。したがって、硬質の樹脂層４０を支持する軟質の樹脂層５０の支持面５１も第１溝３１及び第２溝３２によって分割される。分割された複数の硬質の樹脂層４０は、分割された複数の支持面５１によってそれぞれ支持される。
　第１溝３１及び第２溝３２が軟質の樹脂層５０にも形成されているので、軟質の樹脂層５０の剛性が低下し、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて軟質の樹脂層５０が歪みやすくなる。また、硬質の樹脂層４０を支持する支持面５１が分割されていることにより、支持面５１間の拘束力が低下して、分割された硬質の樹脂層４０同士が独立して変位しやすくなる。このため、当接方向における硬質の樹脂層５０の変位量が大きくなり、研磨面３０が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
２－４．第３変形例について
　図６の（ａ）及び図６の（ｂ）を参照する。研磨面３０には、第１溝３１のみが形成され、第２溝３２が形成されていない。研磨面３０に複数の第１溝３１を形成することにより、研磨面３０には溝がストライプ状に形成される。
　第１溝３１の深さは、硬質の樹脂層４０の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第１溝３１は、硬質の樹脂層４０及び軟質の樹脂層５０に形成されていてもよい。したがって、硬質の樹脂層４０を支持する軟質の樹脂層５０の支持面５１も第１溝３１によって分割される。分割された複数の硬質の樹脂層４０は、分割された複数の支持面５１によってそれぞれ支持される。なお、第１溝３１の深さは、硬質の樹脂層４０の厚さと同じでも浅くてもよい。
　第２溝３２を省略して研磨面３０にストライプ状の溝を形成することにより、研磨面の強度を向上することができ、かつ溝を形成する工数が低減され低コスト化に資する。また、硬質の樹脂層４０にも第１溝３１を形成することにより、第２の方向に延びる第２溝３２を形成しないことによる研磨面３０の追従性の低下を軽減する。
　なお、２次研磨に用いる研磨パッドの研磨面にも、第２実施形態に係る研磨パッド１０と同様に溝が形成されてもよい。
３．実施例
　厚さ１．５ｍｍ、材質ポリウレタン発泡体及びＡ硬度９０の硬質の樹脂層と、厚さ３０．０ｍｍ、材質ポリウレタン発泡体及びＥ硬度２０の軟質の樹脂層とを積層して研磨パッドを形成し、樹脂塗装面の研磨を行った。硬質の樹脂層には、幅２．０ｍｍ、ピッチ２０．０ｍｍ、深さ３．０ｍｍの格子状の溝を、２層構造を形成した後に高速回転する円形の切刃を所定量パッドに押し当てながら表面を走査することによって形成した。また、研磨剤としては、アルミナスラリーを使用した。
　その結果、算術平均うねり（Ｗａ）が０．０５μｍ以下であり、ろ波最大うねり（Ｗｃｍ）が０．３μｍ以下である平坦な光沢面の仕上がりを実現することができた。
　ここに記載されている全ての例及び条件的な用語は、読者が、本発明と技術の進展のために発明者により与えられる概念とを理解する際の助けとなるように、教育的な目的を意図したものであり、具体的に記載されている上記の例及び条件、並びに本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する本明細書における例の構成に限定されることなく解釈されるべきものである。本発明の実施例は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であると解すべきである。
　１　自動研磨装置
　２　ロボットアーム
　４　研磨工具
　５　押付圧検出部
　７　コントローラ
　１０　研磨パッド
　３０　研磨面
　３１　第１溝
　３２　第２溝
　４０　硬質の樹脂層
　５０　軟質の樹脂層
　５１　支持面

Claims (7)

  1. 　硬質の樹脂層で形成される研磨面を有する研磨パッドを用いて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨することを特徴とする研磨方法。
  2. 　前記研磨面を前記樹脂塗装面に追従させることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
  3. 　前記硬質の樹脂層を支持する軟質の樹脂層と、前記硬質の樹脂層と、を含む２層構造を前記研磨パッドに形成することにより、前記研磨面を前記樹脂塗装面に追従させることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
  4. 　前記研磨面に溝を形成することにより、前記研磨面を前記樹脂塗装面に追従させることを特徴とする請求項２又は３に記載の研磨方法。
  5. 　前記樹脂塗装面に対する前記研磨面の押圧力は一定であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨方法。
  6. 　前記研磨パッドによる研磨の後に、前記硬質の樹脂層より硬度が低い第２の研磨パッドを用いて前記樹脂塗装面を研磨することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の研磨方法。
  7. 　アルミナ砥粒を含むスラリーを研磨剤として使用することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨方法。
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