JP2001001272A - 回転工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック繊維の織物シート１，１，…を積
層して回転砥石２とした砥石車Ｓにおいて、その使いや
すさを大幅に向上させるとともに、工作機械の信頼性低
下を解消し、さらに、材料の被研磨面の仕上がりを向上
させる。 【解決手段】 アルミナ繊維等からなる円板状織物シー
ト１，１，…の縦糸１ａ及び横糸１ｂを接着材樹脂によ
り固め、かつ互いに接着する一方、該縦糸１ａ及び横糸
１ｂに囲まれた部分には接着材樹脂を充填しないで、多
数の空間部１ｃが残存するようにする。織物シート１，
１同士は回転砥石２の中心部近傍のみで接着剤樹脂によ
り接合し、かつこの接着材樹脂によって芯棒３も取付け
固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削盤に装着して
回転させ、被研削研磨材料を切削、研削、研磨等するた
めの回転工具の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の回転工具としては、
砥粒を樹脂化合物等のバインダで固めた砥石車が一般的
に使用されており、特に硬い材料を切削等するためのも
のとして、砥石車の外周部にダイヤモンドの微粉末を固
着させたいわゆるダイヤモンドホイールがある。このダ
イヤモンドホイールは例えばアルミ合金、鉄鋼等の金属
材料や繊維強化プラスチックのような強度の高い材料も
切断することができるものであるが、その一方で切断面
が毛羽立ったり、凸凹状になったりするという不具合が
ある。

【０００３】これに対し、例えば特開平１０−１８０６
２７号公報には、セラミック繊維クロスを積層し、これ
を樹脂バインダにより固めて切削用ディスクを形成する
ことが提案されている。このディスクは金属等の硬い材
料も切断できるシャープな切れ味を有する上に、ダイヤ
モンドホイールのように切断面が毛羽立ったり、凸凹状
になったりすることがなく、平滑な切断面が得られると
いう優れた特性を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来例の
セラミック繊維クロスからなるディスクは、該クロスの
全体に樹脂バインダを含浸させて固めているので、特
に、硬い材料を研削等する場合に緩衝作用が不足すると
いう問題がある。すなわち、例えば、前記ディスクをハ
ンディタイプのグラインダに取り付けて、手作業で研削
や研磨を行うとすると、このディスクそのものの緩衝作
用が低いことから、グラインダを被研削研磨面に対し保
持するために非常に強い力が必要になり、極めて使いに
くい。

【０００５】また、前記ディスクを工作機械に取り付け
て使用するとしても、このディスクそのものの緩衝作用
が低ければ、工作機械の振動が大きくなることは避けら
れず、長期的には信頼性が低下する虞れがある。さら
に、ディスクと被研削研磨面との馴染み性が低いことか
ら、被研削研磨面の形状によっては研磨むらが大きくな
ることがあり、ダイヤモンドホイールほどではないにせ
よ仕上がり具合いが悪くなるという不具合もある。

【０００６】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、セラミック繊維の織
布を積層して砥石車や切削用ディスク等の回転砥石とす
る場合に、この回転砥石の構成に工夫を凝らすことで、
使いやすさを大幅に向上させ、工作機械の信頼性低下を
解消するとともに、材料の被研磨面の仕上がりを向上さ
せることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、回転砥石を構成する各織物シートの縦
糸及び横糸を樹脂等により固める一方、それらの糸同士
の間に樹脂等を充填しない多数の空間部を設けること
で、回転砥石に適度な弾性を持たせてその緩衝作用を高
めるようにした。

【０００８】具体的に、請求項１の発明の回転工具は、
セラミック繊維からなる複数の円板状織物シートが積層
された回転砥石を有するものであって、前記各織物シー
トの縦糸及び横糸が樹脂又は無機接着性化合物のいずれ
かにより固められかつ互いに接着されている一方、該縦
糸及び横糸に囲まれるように、前記樹脂又は無機接着性
化合物の充填されていない空間部が設けられているもの
とする。

【０００９】前記の構成により、織物シートが積層一体
化された回転砥石の外周の研磨面には、該織物シートの
縦糸及び横糸の断面が存在し、この縦糸及び横糸を構成
する１本１本のセラミック繊維の断面によって、被研削
研磨材料を有効に研削研磨することができる。ここで、
前記繊維として多数の極めて細い単糸を撚り合わせたも
のを用いれば、１本１本の単糸径は極めて小さいので、
滑らかで良好な仕上がりとすることができる。

【００１０】一方、多数の単糸が撚り合わされた縦糸及
び横糸は全体として強い力を発揮し得るものであり、し
かも、それらが樹脂等によって固められかつ互いに交差
する糸に接合されて補強されているので、研削研磨のた
めに十分な強い力を得ることができ、よって、金属等の
硬質材料も研削可能となる。

【００１１】さらに、前記縦糸及び横糸に囲まれるよう
に、樹脂等が充填されていない多数の空間部が存在する
ので、回転砥石を被研削研磨面に押しつけたときに、前
記縦糸及び横糸が適度に撓んで、緩衝作用を発揮する。
これにより、回転工具の使いやすさが大幅に向上し、工
作機械の信頼性低下も解消できる上に、回転砥石の研磨
面と被研削研磨面との馴染み性が向上することで、仕上
がり具合もさらに良くなる。

【００１２】請求項２の発明では、隣接する織物シート
同士を回転砥石の中心部近傍のみで接着剤により接合す
るものとする。

【００１３】このことで、各織物シートは回転砥石の中
心部近傍で互いに確実に固定される一方、外周側では隣
接する織物シートに拘束されずに変形するようになり、
回転砥石の緩衝作用がさらに高められる。また、各織物
シートの空間部は互いに繋がって、回転砥石の内部全体
に亘り連続的に分布することになるので、研削や研磨に
伴い発生する微粉末がこの空間部を介して排出されるよ
うになり、いわゆる目詰まりが防止される。

【００１４】請求項３の発明では、前記請求項２におけ
る回転砥石の中心部に、芯棒を回転軸心に沿って貫通す
るように取付け、この芯棒を、織物シートを接合する接
着剤により固定するものとする。こうすれば、簡易な構
成によって、芯棒を回転砥石に容易に固定することがで
き、製造コストの低減が図られる。

【００１５】請求項４の発明では、隣接する織物シート
間で該織物シートの縦糸及び横糸を互いに接着剤により
接合するものとする。

【００１６】このことで、織物シートは全体として一体
化され、縦糸及び横糸が３次元の網目状に繋がることに
なるので、回転砥石の全体としての強度を十分に確保で
きる。その一方で、縦糸及び横糸に囲まれた空間部は接
着剤により塞がれることなく残存するので、前記縦糸及
び横糸の撓みは適度に許容されて、好ましい緩衝作用が
得られる。また、前記空間部は互いに繋がって、回転砥
石の内部全体に亘って連続的に分布するようになるの
で、請求項２の発明と同様に目詰まりが防止される。

【００１７】請求項５の発明では、回転砥石の回転軸心
方向の両端部に、積層した織物シートを両側から押圧し
て挟持する一対のフランジ部材を設けるものとする。こ
うすれば、織物シート同士を接着剤により接合すること
なく、押圧して一体的に保持することができ、このこと
によって、請求項２の発明と同様、回転砥石の緩衝作用
をさらに高めることができ、また、目詰まりも防止でき
る。

【００１８】請求項６の発明では、織物シートの縦糸及
び横糸の単糸径を５０μｍ以下とする。こうすれば、研
磨目を細かくして面粗度を小さくすることができ、被研
磨面を滑らかに仕上げるという作用効果を十分に得るこ
とができる。

【００１９】請求項７の発明では、織物シートは、アル
ミナ繊維、炭化珪素繊維又はガラス繊維の少なくとも１
つからなるものとする。このことで、セラミック繊維が
具体化され、十分な研削・研磨能力と耐久性とを併せ持
った織物シートが得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２１】図１は本発明の回転工具を砥石車Ｓに適用
した実施形態を示す。すなわち、この砥石車Ｓは、セラ
ミック繊維からなる円板状の織物シート１，１，…を例
えば４〜１００枚くらい（図例では５枚）積層一体化し
て回転砥石２とし、その中心部の貫通孔に芯棒３の一端
部（図の上端部）を回転軸心Ｘに沿って貫通させた状態
で、接着固定したものである。この砥石車Ｓは、例え
ば、芯棒３の他端部（図の下端部）を図示しないグライ
ンダ等に取り付け、回転砥石２の外周の研磨面を被研削
研磨材料に押しつけながら回転させて、それらの表面を
研削又は研磨するために用いられる。

【００２２】前記織物シート１，１，…は、それぞれ研
削研磨用として十分な強度を有するセラミック繊維の織
布を用い、この織布を円板状に裁断したものである。詳
しくは、前記織布は、多数の単糸を合糸又は撚糸とする
か、或いは合糸とした後に撚糸とし、図２に示すよう
に、それを縦糸１ａ及び横糸１ｂとして従来周知の平織
り、朱子織り、綾織り、四軸織り等の方法で織ったもの
である。この繊維の単糸径は、被研磨面の粗度を小さく
するために５０μｍ以下とされているが、被研磨面をさ
らに滑らかに仕上げるためには５〜２０μｍくらいにす
るのが好ましい。また、セラミック繊維としては、例え
ば高純度Ａｌ2Ｏ3系や、Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3
-ＳｉＯ2-Ｂ2Ｏ3系等のアルミナ繊維、炭化珪素繊維、
ガラス繊維等を用いればよい。

【００２３】ここで、本発明の特徴部分として、前記図
２に模式的に示すように、前記織物シートの縦糸１ａ及
び横糸１ｂは接着剤樹脂（同図に仮想線で示す）により
固められ、かつこの接着剤樹脂により互いに固着されて
いて、適度な弾性と十分な強度とを併せ持つものになっ
ている。一方、該縦糸１ａ及び横糸１ｂに囲まれた部分
には接着剤樹脂の充填されない空間部１ｃ，１ｃ，…が
多数、設けられており、縦糸１ａ及び横糸１ｂの撓みを
許容して、回転砥石２全体としての弾性を大きくし、こ
のことによって緩衝作用を高めるようにしている。

【００２４】前記のような回転砥石２を製造するには、
まず、セラミック繊維の織布を予め準備した適正な濃度
の接着剤樹脂の溶液に浸漬し、この織布を溶液から引き
上げた後に、縦糸１ａ及び横糸１ｂに囲まれた部分に存
在する溶液をノズルで吸引して除去する。そして、その
織布を乾燥させた後に加熱硬化させる。これにより、織
布の縦糸１ａ及び横糸１ｂを接着材樹脂で固める一方、
その縦糸１ａと横糸１ｂとで囲まれた空間部１ｃ，１
ｃ，…には樹脂が充填されないようにすることができ
る。この場合、接着材樹脂の溶液の粘度が高いと前記空
間部１ｃ，１ｃ，…に樹脂が残ることになるので、織布
中の１個の空間部１ｃの大きさを考慮して適正な粘度の
溶液を用いる必要がある。例えば、一般的に１０００ポ
イズ以下の粘度の溶液を用いることができるが、好まし
くは３００〜４００ポイズ以下の粘度のものを用いるの
がよい。また、高い粘度の溶液を用いなければならない
場合には、該接着材樹脂の溶液を織布の片面に刷毛等に
より塗布し、その反対側の面から強く吸引して、縦糸１
ａ及び横糸１ｂの間の樹脂を除去するようにすればよ
い。

【００２５】前記の接着材樹脂としては、例えば、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、硬化性ナイ
ロン樹脂等の硬化性樹脂を用いればよく、さらには、セ
ラミック系の無機化合物接着剤も使用可能である。

【００２６】続いて、上述の如く準備した織布を所定寸
法の円板状に裁断して織物シート１，１，…とし、その
各々の中心部に貫通穴を空ける。一方、略水平な基盤上
に、鉛直上方に延びるように芯棒３を配置し、１枚目の
織物シート１を、その中心の貫通穴に芯棒３を挿通させ
るようにして基盤上に配置する。次に、その芯棒３の周
囲とその近傍の織物シート１上面に接着材樹脂を塗布
し、その上から前記１枚目の織物シート１に同心状に重
なるように位置を合わせて、２枚目の織物シート１を重
ねて配置する。この手順を繰り返し行って、必要な枚数
の織物シート１，１，…を重ね合わせた後に、それらを
上下から圧縮して固定する。そして、接着剤樹脂が固化
すれば、回転砥石２と芯棒３とが一体となった砥石車Ｓ
が完成する。

【００２７】したがって、前記のように製造された砥石
車Ｓを用いれば、回転砥石２の外周の研磨面に織物シー
ト１，１，…の縦糸１ａ及び横糸１ｂの断面が存在する
ので、当該断面に存する多数のセラミック繊維の断面に
よって、被研削研磨材料を有効に研削及び研磨すること
ができる。この縦糸１ａ及び横糸１ｂは単糸径が５０μ
ｍ以下の細い糸を撚り合わせたものなので、この細かい
単糸１本１本の断面で研磨される被研磨面の粗度は十分
に小さくなり、良好な仕上がりが得られる。

【００２８】一方、前記縦糸１ａ及び横糸１ｂは、多数
の単糸を撚り合わせたものなので、被研削研磨材料から
加わる押曲げ力に対して集合体として強い抵抗力を持っ
ており、しかも、それらが接着材樹脂によって固められ
かつ互いに交差する多数の糸によって互いに補強されて
いるので、研削研磨のために十分な強い力を得ることが
でき、よって、金属等の硬質材料をも研削できる能力が
得られる。

【００２９】つまり、この実施形態に係る砥石車Ｓによ
れば、硬い材料に対しても優れた研削力と被研磨面の良
好な仕上がりとを高い次元で両立できるものなので、様
々な材料の研削や研磨に幅広く対応できる。また、一般
的な砥粒を混入した砥石車のように、被研削研磨面の荒
さに応じて粒度の粗いものから細かいものへ段階的に交
換しながら、研削研磨作業を進める必要がなくなり、１
つの砥石車によって研削を行い、さらに粗研磨から仕上
げまでも一気に行い得るという画期的なものである。

【００３０】さらに、前記回転砥石２の各織物シート１
には多数の空間部１ｃ，１ｃ，…が存在することで、縦
糸１ａ及び横糸１ｂの撓みが許容され、しかも、各織物
シート１自体が外周側では上下の織物シート１，１に拘
束されずに変形できるようになっているので、回転砥石
２は全体としては十分に大きな弾性を有し、それ自体に
よって高い緩衝作用を得ることができるものとなる。こ
れにより、手作業でも軽いタッチで研削や研磨を行うこ
とができるので、砥石車Ｓの使いやすさが大幅に向上
し、また、工作機械に装着する場合にはこの工作機械の
信頼性低下を防止できる。さらに、回転砥石２の研磨面
と材料の被研削研磨面との馴染み性が向上することで、
仕上がり具合も一層、良くなる。

【００３１】しかも、前記空間部１ｃ，１ｃ，…が回転
砥石２の内部で互いに繋がり、全体に亘って連続的に分
布しているので、研削や研磨に伴い発生する微粉末が前
記の連続する空間部１ｃ，１ｃ，…を介して排出される
ようになり、いわゆる目詰まりを防止できる。

【００３２】加えて、この実施形態では、回転砥石２の
中心部に芯棒３の一端部を取り付けて、織物シート１，
１同士を接着する接着材樹脂によって一体的に固定する
ようにしているので、簡易な構成により芯棒３を固定す
ることができ、製造コストの低減も図られる。

【００３３】尚、本発明は前記実施形態に限定されるも
のではなく、その他の種々の実施形態を包含するもので
ある。例えば、前記実施形態では互いに隣接する織物シ
ート１，１同士を中心部近傍のみで接着するようにして
いるが、これに限らず、隣接する織物シート１，１間で
該織物シート１の縦糸１ａ及び横糸１ｂを互いに接着剤
樹脂により接合するようにしてもよい。このようにすれ
ば、織物シート１，１，…同士が全体として一体化さ
れ、縦糸１ａ及び横糸１ｂが３次元の網目状に繋がっ
て、回転砥石２の全体としての強度が十分に確保され
る。一方、縦糸１ａ及び横糸１ｂに囲まれた空間部１
ｃ，１ｃ，…は接着剤樹脂により塞がれることなく残存
するので、縦糸１ａ及び横糸１ｂの撓みは適度に許容さ
れ、前記実施形態のものと同様の作用効果が得られる。

【００３４】また、織物シート１，１同士は一切、接着
せずに、図示しないが、回転軸心Ｘ方向の両側から一対
のフランジ部材によって押圧して、一体として挟持する
ようにしてもよく、このようにしても、前記実施形態の
ものと同様の作用効果が得られる。

【００３５】さらに、前記実施形態では、芯棒３を回転
砥石２に対し接着材樹脂により固定するようにしている
が、これに限らず、例えば図３に示すように、予め織物
シート１，１，…を積層した回転砥石２の中心部に貫通
孔を設け、この貫通孔に芯棒４の上端部を挿通させて、
該芯棒４の上端側周面に突設したフランジ部４ａと芯棒
４の上端部に螺合する留めネジ５とによって回転砥石２
を挟持することにより、芯棒３を回転砥石２に取り付け
ることも可能である。

【００３６】

【実施例】次に、具体的に実施した実施例について説明
する。この実施例のものでは、まず、アルミナ繊維の直
径７μｍの単糸を２８８０本束ねて撚りをかけ、これを
縦糸及び横糸として用いて、タテヨコいずれも１１本/
２５mmの密度になるように織った平織り布を準備した。
そして、この織布を前記実施形態に記載したように、濃
度５％フェノール樹脂のメタノール溶液に浸漬し、これ
を引き上げた後に、孔径φ１mmのノズルで吸引して空間
部の溶液を吸い取った。続いて、この織布を約１００°
Ｃの温度状態で十分に乾燥させ、その後、約１５０°Ｃ
の温度状態で２０分間、加熱硬化させた。しかる後に、
その織布を直径略２０mmの円板状に裁断して織物シート
とし、この織物シートを６枚積層し、同時に芯棒を接着
固定して、砥石車の試験片を得た。

【００３７】上述の如く得られた砥石車を市販の伝動ド
リルに取り付けて、５００mm×５００mmのステンレス鋼
板の表面を全面に亘って所定量、研磨したところ、研磨
作業を終えたときの砥石車は直径が約５mm摩耗しただけ
で、さらに使用可能な状態であった。しかも、ステンレ
ス鋼板の被研磨面は光沢を持ち、肉眼では殆ど研磨目の
見られない良好な仕上がりになった。これに対し、比較
例として、市販のJIS#180の砥粒を含む直径略２０mmの
軸付き砥石を用い、前記と同様のステンレス鋼板を研磨
したところ、この砥石は該ステンレス鋼板の約半分の面
積を研磨したところで大幅に摩耗して、研磨作業を続け
ることができなくなった。また、この比較例のもので
は、被研磨面の表面に明らかな研磨目が見られた。

【００３８】従って、以上のような試験結果により、本
発明に係る回転工具は、砥粒を用いた従来型のものに比
べて格段に研磨力が強く、極めて長寿命であり、さら
に、研磨の表面仕上がりが精細であるという優れた特性
を有していることが実証された。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
に係る回転工具によると、セラミック繊維からなる織物
シートを積層して回転砥石を構成することで、研磨目の
細かい良好な仕上がりが得られる上に、その織物シート
の縦糸及び横糸を樹脂等により固めかつ互いに接着する
ことにより、金属等の硬質材料も研削可能な高い研削力
が得られる。さらに、前記縦糸及び横糸に囲まれるよう
に、樹脂等が充填されていない多数の空間部を設けるこ
とで、回転砥石そのものの緩衝作用を高めて、使いやす
さを大幅に向上させるとともに、工作機械の信頼性低下
を解消することができ、仕上がり具合も向上する。

【００４０】請求項２の発明によると、織物シート同士
を回転砥石の中心部近傍のみで接合することにより、そ
れらを確実に固定する一方で、回転砥石の緩衝作用をさ
らに高めることができる。また、研削や研磨に伴い発生
する微粉末が連続的な空間部を介して排出され、いわゆ
る目詰まりを防止できる。

【００４１】請求項３の発明によると、織物シートを接
合する接着剤により芯棒を回転砥石に固定することで、
製造コストの低減が図られる。

【００４２】請求項４の発明によると、織物シートの縦
糸及び横糸を互いに接着して、３次元の網目状に繋げる
ことにより、回転砥石の強度を十分に確保できる一方、
空間部は残存させて、好ましい緩衝作用を得ることがで
きる。また、請求項２の発明と同様に目詰まりを防止で
きる。

【００４３】請求項５の発明によると、積層した織物シ
ートを両側から挟持して一体的に保持することにより、
織物シート同士は接着しないで済み、回転砥石の緩衝作
用をさらに高めることができる。また、請求項２の発明
と同様に目詰まりも防止できる。

【００４４】請求項６の発明によると、織物シートの繊
維の単糸径を５０μｍ以下とすることで、被研磨面を滑
らかに仕上げるという効果を十分に得ることができる。

【００４５】請求項７の発明によると、織物シートの繊
維としてアルミナ繊維等を用いることで、十分な研削・
研磨能力と耐久性とを併せ持った織物シートが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る砥石車の構成を示す斜
視図である。

【図２】織物シート内部の縦糸、横糸及び空間部の構成
を示す説明図である。

【図３】他の実施形態に係る図１相当図である。

【符号の説明】

Ｓ 砥石車（回転工具） １ 織物シート １ａ 縦糸 １ｂ 横糸 １ｃ 空間部 ２ 回転砥石 ３，４ 芯棒

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック繊維からなる複数の円板状織
   物シートが積層された回転砥石を有する回転工具であっ
   て、 前記各織物シートの縦糸及び横糸が樹脂又は無機接着性
   化合物のいずれかにより固められかつ互いに接着されて
   いる一方、該縦糸及び横糸に囲まれるように、前記樹脂
   又は無機接着性化合物の充填されていない空間部が設け
   られていることを特徴とする回転工具。
2. 【請求項２】 請求項１において、 隣接する織物シート同士は、回転砥石の中心部近傍のみ
   で接着剤により接合されていることを特徴とする回転工
   具。
3. 【請求項３】 請求項２において、 回転砥石の中心部には、芯棒が回転軸心に沿って貫通す
   るように取付けられ、前記芯棒は、織物シートを接合す
   る接着剤により固定されていることを特徴とする回転工
   具。
4. 【請求項４】 請求項１において、 隣接する織物シート間で、該織物シートの縦糸及び横糸
   が互いに接着剤により接合されていることを特徴とする
   回転工具。
5. 【請求項５】 請求項１において、 回転砥石の回転軸心方向の両端部に、積層された織物シ
   ートを両側から押圧して挟持する一対のフランジ部材が
   設けられていることを特徴とする回転工具。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、 織物シートの縦糸及び横糸の単糸径は、５０μｍ以下で
   あることを特徴とする回転工具。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つにおいて、 織物シートは、アルミナ繊維、炭化珪素繊維又はガラス
   繊維の少なくとも１つからなることを特徴とする回転工
   具。