JP2001524397A - 研磨セグメントを備えたツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 装着プレート（２０）に装着され、超研磨セグメントであってもよい研磨セグメント（１４）を含むツール（１０）と、これを製造する方法とが開示される。研磨セグメント（１４）は、硬質粒子を含み、結合材料層と硬質粒子層を焼結してラミネートシートを形成することによって形成される。その後、研磨セグメント（１４）は、ラミネートシートから切断され、装着プレート（２０）の平坦面（９）に装着され、ツール（１０）の作業領域の一部を形成する。各セグメント（１４）は、結合材料層および硬質粒子層に対して垂直に形成されることができる研削表面を有し、そのため、研削表面における硬質粒子の密度は比較的高い。これによって、研磨セグメントから作られる作業表面の部分を比較的小さくすることができる。セグメントは、各セグメントの研削表面が前記平坦面（９）に対して傾斜するように、支持体ディスク（２０）に装着されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は、主に、切削し研削する研磨ツールに関する。特に、本発明は、貼付
された研磨セグメント、好ましくは超研磨セグメントを有するディスクまたはホ
イールまたはれんが等の研削ツールと、これを製造する方法とに関する。

【０００２】 関連技術の説明 一定の型の工作物（たとえば、プラスチックおよびガラスのレンズ、石、コン
クリートおよびセラミック）は、ホイールまたはディスク等の研削ツールを使用
して有利に形作られることができ、研削ツールは研磨作業表面、特に超研磨作業
表面を有し、超研磨表面も研磨表面であるが、より高い研磨性を有する。多くの
他の支持体が、超研磨作業表面によるこの型の形成または研削から利益を得るこ
とができる。研削ホイールの作業表面は、一般に、研削ホイールの各面の一方ま
たは両方の平坦なディスク表面から作られる。作業表面は、通常、結合材料によ
って囲繞され、および／または、金属マトリックス内に包埋されたダイヤモンド
、立方晶窒化ホウ素または亜酸化ホウ素等の超硬質または研磨材料の粒子を含む
。研削ツールの回転作業表面に接触させられるときに、工作物を主に切削または
研削するよう作用するのはこれらの硬質粒子である。

【０００３】 作業表面全体にわたって均一な密度の硬質粒子を有する作業表面を含む研削ホ
イールおよびディスクは業界では公知である。硬質粒子の高密度領域と硬質粒子
の低密度領域と硬質粒子のない領域とを有する作業表面を含む研削ホイールおよ
びディスクも公知である。

【０００４】 たとえばディスクまたはホイールの研削ツールの、研削速度およびツール摩耗
速度等の研削特性は、研削ツール上の研削表面（主に工作物を研削するように作
用するツール表面）の面積を変えることによって変動することができるため、研
削ツールの研削表面の面積を変えることができることは有利である。しかし、上
記で検討された研削ツールは、研削表面が中程度の密度の硬質粒子を有するよう
に形成されている。そのようであるため、ツールの作業表面の比較的広い面積が
研削表面を作らなければならず、ツールの研削表面の面積を正確に変えることは
問題でありうる。さらに、研削表面から作られた比較的広い面積の作業表面を有
する研削ツールを製作するコストは、比較的高くなりうる。

【０００５】 したがって、改良された研削ツールの必要が常に存在する。特に、研削ツール
の研削表面の面積を変えることができて、比較的高い研削速度を達成することが
でき、比較的長い寿命を保持するツールを可能にする必要性がある。また、ツー
ルが効率的に製造されることができるように、研磨粒子を有する研削ツールの作
業表面の部分を削減することができ必要もある。

【０００６】 発明の開示 本発明は、工作物に対してツールを動かすための、好ましくは回転運動で、ツ
ールドライバに接続される、研削または切削ツール等の機械加工ツールを含む。
回転運動は、ツール内の軸を中心にするか、または、ツールの外部にある軸を中
心にするかのいずれであってもよい。ツールドライバがツールを工作物に対して
動かすことができる他の運動として、回転運動を伴うか伴わないかのいずれかの
往復運動および／または振動運動が挙げられる。ツールは、装着プレートと、少
なくとも１つの好ましくは複数の研磨セグメントを具備し、研磨セグメントは、
超研磨セグメントであることが好ましく、装着プレートの第１表面に装着される
。研磨セグメントは、複数の層から作られ、層の１つの略平面によって規定され
る面を有する。各セグメントは、その面が装着プレートに対して０度〜１８０度
の間（０度および１８０度を除く）の角度を形成するように、装着プレートに取
り付けられる。

【０００７】 ツールを製作する方法は、複数の厚みのある層を有するラミネートシートを具
備することができるアセンブリを形成することを含む。１つの実施態様において
、各厚みのある層は、結合材料または充填材の少なくとも１つの層と、研磨また
は硬質粒子、好ましくは超研磨粒子の層とを含む。ラミネートされたアセンブリ
は焼結されてラミネートシートを形成し、これから研磨セグメントが切断される
。セグメントは、次いで、少なくとも１つのセグメントの研削表面が複数の厚み
のある層に対して傾斜し、好ましくは直角であるように、装着プレートに取り付
けられる。これによって、各研削表面で硬質粒子の密度が比較的高くなることが
できる。

【０００８】 本明細書において、切削および研削の両方は、研磨セグメントによって保持さ
れこれから突出する硬質粒子によって工作物から材料を除去することを示すこと
が理解されなければならない。この意味において、切削操作と研削操作との間に
差はない。

【０００９】 好適な実施態様の詳細な説明 本発明による研磨粒子を含む研磨セグメント１４を有するツール１０が、図１
に斜視図で、図２に上面図で示される。研磨セグメント１４は研削表面１９を有
し、これはセグメント１４の表面であり、主に工作物（図示せず）を研磨するよ
うに作用する。ツール１０は、周期的運動、特に、円形運動または回転運動に動
くように設計される。ツール１０は、研削ツールがその回転運動の単一の回転に
よって動くときに、複数の研磨セグメントの各研削表面１９の経路によって一掃
される領域によって規定される作業領域１２を含む。ツール１０の作業領域１２
は、充填材１６によって囲繞されるエレメントまたはセグメントを含む。セグメ
ント１４は超研磨材であってもよい。

【００１０】 セグメント１４は、支持体ディスク２０の形態である装着プレートの第１の実
質的に平坦な面１７に装着され、図１の線３−３に沿って取られたツール１０の
断面図である図３に示される。図１、２、３に示される実施態様において、作業
領域１２は、最長エレメント１４ａの最奥先端によって規定される円５１と、支
持体ディスク２０の周縁との間の環状領域である。しかし、作業領域１２および
支持体ディスク２０の他の形状も本発明の範囲内である。さらに、作業領域１２
およびディスク２０は、同一の広がりを持つ必要はない。たとえば、セグメント
１４は、支持体ディスク２０の周縁上に突出してもよい。そのような突出するセ
グメント１４を有するツールは、障害物に近い工作物を研削するときに、改良さ
れた研削および／または切削を提供することができる。ディスク２０の縁上に突
出するセグメント１４の部分は、たとえば、プラスチック、樹脂、金属または複
合材料の保護材料によって囲繞されてもよい。いずれの保護材料も、個別に、ま
たは、ディスク２０およびセグメント１４のまわりにシェルを形成することによ
って、突出する部分を囲繞することができる。突出の量は、セグメント１４の用
途および強度により、コンマ何ミリメートルから約５ミリメートルまで、あるい
はそれ以上であってもよい。

【００１１】 図３に示されるねじ込み式シリンダ３０が、面１７とは反対側である支持体デ
ィスク２０の第２の面１７’に取り付けられる。図示のように、シリンダ３０は
ディスク２０と一体的に形成されるが、必須ではない。ねじ込み式シリンダ３０
によって、ツール１０を回転可能に駆動するために、ツール１０をシャフト（図
示せず）に取り付けることができる。このようにして、工作物（図示せず）は、
ツール１０が回転して工作物を研削するときに、作業領域１２の近傍に保持され
てもよい。

【００１２】 図１、２、３に示される実施態様において、研磨セグメント１４は、形状が矩
形であり、ツール１０上に円周的に間隔をおいて置かれる。セグメント１４は、
回転されるときに所望の研磨パターンを提供する作業領域１２の表面を規定する
ように配置されることが好ましい。セグメント１４は、回転されるときにツール
１０の半径方向の距離のすべてまたは一部のみを覆うことができる。図示のよう
に、セグメント１４の長さが、各セグメント１４が延在する点でツール１０の円
形周縁によって規定された円の接線に対して角度を形成するように、各セグメン
ト１４は、ツール１０によって規定された円の弦の方向に沿ってツール１０の周
縁近くの位置から延在する。すなわち、各セグメント１４の長さは、この実施態
様では、作業領域１２上で時計回りの配向に延在する。ツール１０の回転は、矢
印１１に沿った方向である。この回転方向によって、セグメント１４の縁が、上
記に規定された接線に対して鈍角を形成し、研削の間に最初に工作物に接触する
。

【００１３】 単一の研磨表面から形成されるのではなく、研磨セグメント１４を使用して作
業領域１２を形成するため、ツール１０は、工作物が置かれる作業領域１２の位
置によってその研削特性が変動するように、形成されることができる。たとえば
、セグメント１４は、長さが変動することができる。図２に示されるように、ツ
ール１０の周縁のまわりに進むと、２つのより長いセグメント１４ａの次により
短いセグメント１４ｂが来る。これによって、ツールの１回転で工作物が接触す
る研磨表面の量は、ツール１０上に工作物が保持される位置によって変動するこ
とができる。工作物がツール１０の周縁近くに、すべてのセグメント１４の経路
内に、保持されると、工作物はツール１０の１回転につき比較的より多くの研磨
表面に接触する。工作物が、比較的短いセグメント１４ｂに接触しないように、
ツール１０のさらに中心に向けて保持されると、工作物が研磨表面に接触するの
は比較的少なくなる。工作物が接触する研磨表面の量は、研削速度およびツール
摩耗速度に影響を与えることがある。

【００１４】 単一の研磨表面ではなく研磨セグメントを備えた形成ツール１０によって、ツ
ール１０の表面の直線速度または回転速度に実質的に比例して、研磨粒子をツー
ル１０の半径方向に沿って置くことができる。すなわち、ツール１０のより中心
に近い半径方向で、ツール１０の点の直線速度がツール１０の周縁により近い点
での直線速度よりも遅く、研磨粒子の密度は、ツール１０のより周縁に近い半径
方向での硬質粒子の密度よりも低いことが可能である。

【００１５】 図３に示されるように、セグメント１４は、支持体ディスク２０の第１の平坦
な面１７から作業領域１２の上部露出表面９へ、軸方向に（すなわち、ツール１
０の回転軸の方向に）領域１２を完全に通って延在することが好ましい。各研磨
セグメント１４は、ディスク２０の第１の平坦な面１７より上へ隆起し作業領域
１２の表面９へ露出した研削表面１９を有する。このようにして、作業領域１２
が摩滅すると、セグメント１４の一貫した断面が工作物へ露出される。図１、２
、３に示される実施態様において、各研削表面１９は形状が矩形であるが、セグ
メント１４同様、研削表面１９の他の形状も本発明の範囲内である。

【００１６】 セグメント１４は、表面９の残余の上へ突出してもよく、あるいはその下にわ
ずかに低下してもよい。表面９は、ツール１０を使用する前に、または使用中に
、整えられるかまたは調整されることができる。この整えるかまたは調整するこ
とが、新しい研磨粒子を露出させ、セグメント１４および表面９の残余のために
同時にまたは順次に行うことができる。表面９は、セグメント１４の間で少なく
とも部分的に研削され、表面９上にセグメント１４の所望の突出を提供すること
ができることに注意しなければならない。また、セグメント１４は、表面９の残
余上のセグメント１４の突出が十分であるならば、表面９の残余に接触すること
なく整えられることができる。整えるかまたは調整するプロセスの間に、整える
ツールの回転の方向は、ツール１０の回転の方向と同一であっても異なってもよ
い。セグメント１４は、コンマ何ミリメートルから１５ミリメートルまでの、あ
るいはそれ以上の、好ましくは０．１〜５ミリメートルのいずれの距離で、表面
９の残余から突出することができる。セグメント１４が、装着プレートの表面の
残余上に隆起する充填材の突出内に包埋されることも企図される。

【００１７】 別の実施態様において、セグメント１４は、表面１９以外の表面として少なく
とも１つの波形表面を含んでもよい。セグメント１４の波形表面または粗い表面
が、セグメント１４と充填材１６との間により良好な一体度を提供することがで
きる。これらの表面の波形または刻み目は、１９９３年３月２日に発行されたＴ
ｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,１９０,５６８号、発明の名称「輪郭づけられた
表面を備えた研磨ツール（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ Ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｏ
ｕｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ）」且つ１９９６年３月１２日にこれに発行された再
審査証明書（Ｒｅｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）Ｂ１−５
，３８０，３９０号、１９９３年４月２０日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米
国特許第５，２０３，８８０号、発明の名称「研磨ツールを製造するための方法
および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎ
ｇ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌｓ）」且つ１９９５年１０月１７日にこれに発
行された再審査証明書Ｂ１−５，２０３，８８０号、１９９５年１月１０日に発
行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５，３８０，３９０号、発明の名称「パ
ターン化研磨材料および方法（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ａｂｒａｓｉｖｅ ｍａｔ
ｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」且つ１９９６年１０月１日にこれに発行
された再審査証明書Ｂ１−５,３８０,３９０号に記載された材料設計および方法
の結果であってもよい。

【００１８】 セグメント１４は、様々な形状を有してもよい。特に研削表面１９は様々な構
成を有してもよい。図８は、矩形断面と実質的に平らな矩形研削表面１９とを有
するセグメント１４を例示する。しかし、研削表面１９は、鋸歯状またはうね状
であってもよい。あるいは、図９は、研削表面１９にスクープ２８を有するセグ
メント１４を例示する。スクープ２８は、いずれの形状であってもよく、たとえ
ば、半円形、三角形または方形である。スクープ２８は、その総厚さを通る摩耗
の部分を通って、セグメント１４の研削表面１９の面積をさらに減じる。また、
図１０に示されるように、セグメント１４は、セグメント１４のスクープ２８と
は反対側に開口２９を含むことができる。充填材１６は、ツール１０を形成する
ときに、開口２９内を流れる。そのようであるため、開口２９は、セグメント１
４と充填材１６との間のインターフェースの一体度を改良する。また、セグメン
ト１４がスクープ２８のレベルの下で摩耗するときに、開口２９は研削表面１９
の面積を減じる。実質的に台形にまたは「パイ」形状に研磨エレメントを形成す
ることも企図される。

【００１９】 セグメント１４は、研磨粒子のサイズ、型、セグメントの物理的／機械的特性
、および、保持マトリックス組成を含むがこれらに限定されないその幾何学的配
置および／またはサイズおよび／またはその組み合わせによって規定される。セ
グメント１４は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素および炭化ホウ素等の超研磨
材、亜酸化ホウ素および／または結合材料のマトリックスに浮遊する炭化ケイ素
を含むがこれらに限定されない研磨または硬質材料の粒子を含む。セグメント１
４は、このような硬質粒子を実質的に均質の密度で含むことができるか、または
、変動する密度の硬質粒子を含むことができる。セグメント１４が異なる型の硬
質粒子を含んでもよいことも企図される。セグメント１４の特性およびこれを形
成するのに好適な材料は下記に記載される。

【００２０】 セグメント１４の、したがって各研削表面１９で、超研磨材粒子の密度は、比
較的高い。セグメント１４の硬質粒子の密度は、４つの量に関して検討されるこ
とができる。すなわち、直線粒子密度、セグメント１４の露出表面における粒子
密度、セグメント１４の全体にわたる粒子密度、および、作業領域１２全体に比
較したセグメント１４の露出表面における粒子密度である。一般に、セグメント
１４の直線粒子密度は、各層の１線センチメートルにつき２０〜１,０００硬質 粒子であり、作業表面１９は、１平方センチメートルにつき４０〜１,０００,０
００硬質粒子を有することができる。そのようであるため、研削表面１９から作
られる必要があるのは、作業領域１２の比較的小さな部分、たとえば、０．１％
〜６０％、好ましくは５％〜５０％のみである。

【００２１】 したがって、図１、２、３に示されるように、高効率の研削表面を形成するた
めに、比較的狭いおよび／または短いセグメント１４のみがディスク２０に装着
される必要があるだけである。これによって、作業領域１２を形成するのに使用
されるセグメント１４の幅広い構成が可能である。さらに、上記のように、ツー
ル１０が回転するときに工作物が接触するようになる全研磨領域が、研削速度と
摩耗速度との両方に影響を与えることができる。さらに、セグメント１４は比較
的狭いため、本発明の研削ホイールのこれらの研削特性は、工作物の研削経路に
あるであろうセグメントを単に加えるか引くかによって簡単に、比較的高い正確
度で変えることができる。

【００２２】 また、セグメント１４は比較的狭く、ツール１０は限られた数のセグメントを
具備するため、ツール１０を通って工作物に対して加えられる力は、工作物およ
び研削表面１９に対する大きな圧力に変形する。これによって、結果として高率
のストック除去が得られる。さらに、作業領域１２の表面の比較的小さな部分の
みが研磨セグメントまたは超研磨セグメントから作られるため、ツール１０の製
作は、より大きな研磨表面積または超研磨表面積を有するツールよりも安価であ
りうる。

【００２３】 さらに、セグメント１４には硬質粒子が比較的高密度であるため、硬質粒子が
保持される結合材料の密度は比較的低い。これには多くの利点がある。第１に、
ツール１０を整えるのに使用することができる材料の範囲が広くなる。これは、
セグメント１４の硬質粒子が高密度であるため、その中で必要とされる結合材料
の量を減少するからである。結合材料の量が少ないため、ツール１０を整えるた
めに、結合材料の量が多い場合に必要であろうよりも柔らかい作業先端を有する
整えるツールを使用することができる。たとえば、結合材料の量が多い場合は、
ツール１０を効果的に整えるために、カーバイドまたはダイヤモンドの先端ツー
ルを必要とするであろう。第２に、結合材料が少なければ、工作物と研削ツール
との間の摩擦が減少する。そのようであるため、研削機械のモータにかかる負荷
は少ない。第３に、使用する結合材料が比較的少ないため、たとえばコバルト等
の高価な結合材料を使用する場合に費用効果がより高くなりうる。

【００２４】 セグメント１４を囲繞する充填材１６は、硬質粒子または研磨粒子を含まない
ことが好ましく、または、その代わりに、セグメント１４よりもかなり密度の低
いそのような粒子を具備してもよい。したがって、回転するツール１０に対して
保持されるときに工作物を研磨するように作用するのは、主にセグメント１４の
研削表面１９である。上記のように、充填材１６は、軸方向の厚さがセグメント
１４と実質的に同じであることが好ましく、一緒に作業領域１２の頂面９を規定
する。このようにして、工作物は、ツール１０の回転の間に、充填材１６とセグ
メント１４との両方によって少なくとも部分的に支持されなければならない。し
たがって、ツール１０に充填材１６が含まれることによって、より静かなより滑
らかな研削操作を提供する。しかし、下記に記載するように、研磨セグメントま
たは超研磨セグメントを有し充填材のない研削ツールも本発明の範囲内である。

【００２５】 ツール１０を使用して工作物が研削されるときに作業表面への潤滑剤または冷
却剤の流れを向上し任意に研削くずの除去を容易にするために、領域１２の中央
部分からその周縁まで延在するチャネル１８が充填材１６に形成されることが好
ましい。チャネル１８は、図１、２に示されるように、弓形であってもよい。各
チャネル１８は、領域１２の中央にもっとも近いチャネル１８の端で開口部２４
を含むことができる。各開口部２４は、チャネル１８からディスク２０の反対側
へ延在し、水等の潤滑剤または冷却剤がディスク２０を通って各チャネル１８に
供給され、研削くずを除去し、且つ／または、研削中の工作物の温度を下げるの
を助けることができる。図１、２、３に示されるように、チャネル１８はトラフ
を形成する開口表面を有することが好ましい。また、開口部２４はシリンダ３０
内で開口することができ、そのため、ツール１０は、中央水供給グラインダーと
ともに使用することができる。チャネルまたはトラフ１８は、潤滑剤がそこを通
って供給されないときでさえ、研削の間に研削くずを除去するための経路も提供
する。あるいは、チャネル１８は、頂面９または面１７の下に隠れてもよい。チ
ャネルまたはトラフ１８は、上部から見たときに、半径方向構成に設けられるこ
とが好ましい。図１、２、３に示される実施態様において、らせんの凹側が、矢
印１１によって示されるツール１０の回転方向を向く。チャネルまたはトラフ１
８は、いずれの形状であってもよく、たとえば、円錐形、凹状または凸状である
。チャネルまたはトラフ１８にはいずれの断面または深さを使用することができ
る。単一のツールが異なる形状のチャネルの組み合わせを有してもよく、または
、セグメント１４の間にまたはそのまわりに分岐したチャネルを有してもよい。
いずれの数のチャネルを使用してもよく、一般に１〜１５であり、好ましくは３
〜６である。１つの実施態様において、チャネルはセグメント１４で終わっても
よく、または最近接して通ってもよく、そのため、チャネルを流れるいずれの潤
滑剤または冷却剤がセグメント１４を冷却してもよい。

【００２６】 充填材１６は、潤滑添加剤を含んでもよい。特定の潤滑剤の例として、グラフ
ァイトおよび硫酸モリブデンが挙げられる。あるいは、公知の液体潤滑剤を中に
有するキャビティまたはカプセルが充填材１６内に混合されることが可能である
。これらは、ツールの使用中にこわれる。

【００２７】 セグメント１４等の研磨セグメントを製作する１つの方法は、結合材料または
充填材の層と硬質粒子の層とを互い違いにして、その層を一緒に焼結することで
ある。材料を焼結して研磨品目を形成する方法は、業界では公知であり、１９９
７年４月１５日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,６２０,４８９号
、発明の名称「粉末予備成型物を製造する方法およびこれから作られる研磨物品
（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒ Ｐｒｅｆｏｒｍ ａｎ
ｄ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ）」
、１９９３年４月２０日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,２０３,
８８０号、発明の名称「研磨ツールを製造するための方法および装置」且つ１９
９５年１０月１７日にこれに発行された再審査証明書Ｂ１−５,２０３,８８０号
、１９９２年３月３日に発行されたｄｅＫｏｋ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５, ０９２,９１０号、発明の名称「研磨ツール（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ）」 且つ１９９５年９月２６日にこれに発行された再審査証明書Ｂ１−５，０９２，
９１０号、１９９１年９月１７日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５
，０４９，１６５号、発明の名称「複合材料（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌ）」且つ１９９５年９月２６日にこれに発行された再審査証明書Ｂ１−５
,０４９,１６５号、１９９０年５月１５日に発行されたｄｅＫｏｋ ｅｔ ａｌ
．の米国特許第４,９２５,４５７号、発明の名称「研磨ツールおよび製造方法（
Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ）
」且つ１９９５年９月２６日にこれに発行された再審査証明書Ｂ１−４,９２５,
４５７号、１９９３年３月２日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５, １９０,５６８号、発明の名称「輪郭づけられた表面を備えた研磨ツール」且つ １９９６年３月１２日にこれに発行された再審査証明書Ｂ１−５,１９０,５６８
号、および、１９９８年８月１１日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第
５,７９１,３３０号、発明の名称「研磨切削ツール（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｃｕｔ
ｔｉｎｇ Ｔｏｏｌ）」に開示されている。焼結された混合物、圧粉体、および
他のいずれの組成物を含むがこれらに限定されない硬質粒子を具備する従来の材
料、および、焼結可能な材料（金属およびセラミック粉末および粉末テープ等）
のいずれの他の組成物および形態を使用して、セグメント１４を形成することが
できることを理解しなければならない。

【００２８】 所定の方法にしたがってセグメント１４を形成するために、図４に上面図で示
されるように、ラミネートシート３６が形成される。図４の実施態様において、
ラミネートシート３６は、前縁３７と即縁３８とを備えた矩形である。しかし、
ラミネートシート３６の他の形状も本発明の範囲内である。シート３６は複数の
厚みのある層から作られる。各厚みのある層は、結合材料の層と硬質粒子の層と
を含むことが好ましい。シート３６の各厚みのある層は、多孔性材料および／ま
たは接着剤支持体を含むこともできる。従来の材料を使用してそれ自体によって
プレート３６を生成するかまたはラミネートされた層を組み合わせてもよい。

【００２９】 図５は、シート３６の前縁３７の分解正面図であり、セグメント１４の製作に
使用することができる厚みのある層の積み重ねを示す。シート３６は、３つの厚
みのある層４０、４２、４４から作られることが好ましい。各厚みのある層４０
、４２、４４は、それぞれ、結合材料層５０、５２、５４と、それぞれ、多孔性
材料層６０、６２、６４と、それぞれ、硬質粒子９０の硬質粒子層７０、７２、
７４とを含む。各厚みのある層４０、４２、４４は、それぞれ、多孔性材料層６
０、６２、６４の一方の面上に置かれた接着剤層８０、８２、８４をそれぞれ含
んでもよく、各々は、感圧接着剤を含む少なくとも１つの面を有する。接着剤層
８０、８２、８４の接着面は、それぞれ、多孔性材料層６０、６２、６４に対し
て位置決めされる。このようにして、硬質粒子層７０、７２、７４の硬質粒子９
０が、それぞれ、多孔性材料層６０、６２、６４の開口に置かれると、硬質粒子
９０が多孔性材料層６０、６２、６４の開口に保持されるように、硬質粒子９０
は接着剤層８０、８２、８４に接着する。上述の多孔性材料層は、たとえば、メ
ッシュ型材料（たとえば、織られたおよび不織のメッシュ材料、金属および非金
属のメッシュ材料）、蒸着材料、粉末または粉末繊維材料、および圧粉体から選
択されてもよく、これらすべては、材料中に分布された孔または開口を含むこと
を理解しなければならない。

【００３０】 多孔性層は、硬質粒子が接着剤層に受け取られた後に接着剤層から分離される
かまたは除去されてもよい。焼結プロセスに使用される硬質粒子を保持するため
に接着剤支持体を使用することは、Ｔｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,３８０,３
９０号およびＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,６２０,４８９号に開示されてい
る。

【００３１】 厚みのある層４０、４２、４４は、頂部パンチ８１および底部パンチ８５によ
って一緒に圧縮され、焼結されたラミネートシート３６を形成する。上記のよう
に、本発明に適切な焼結プロセスは、業界では公知であり、Ｔｓｅｌｅｓｉｎの
米国特許第５,６２０,４８０号に記載されている。さらに、シート３６を製作す
るのに使用することができる焼結プロセスは、下記の実施例に与えられている。
図５は、各厚みのある層４０、４２、４４用の単一の結合材料層を示すが、各厚
みのある層４０、４２、４４用に２つまたはそれ以上の結合層を含むことも企図
される。さらに、３つよりも少ないかまたは多いかの厚みのある層を有すること
も本発明の範囲内である。

【００３２】 また、硬質粒子層７０、７２、７４の硬質粒子９０は、いずれの多孔性材料層
または接着剤支持体層なしで、それぞれ、結合材料層５０、５２、５４に隣接し
て配置されることもできる。多孔性材料層６０、６２、６４が使用される場合、
硬質粒子９０が配置された後且つ焼結の前に取り外すことができるが、必須では
ない。硬質粒子を有さない１つまたはそれ以上の厚みのある層を形成することも
企図される。これらの厚みのある層は、硬質粒子を有する厚みのある層の間で交
互になる補強層として作用することができる。そのような補強層は、結合材料層
と同一または異なるセグメントを含むことができ、銅、すず、亜鉛、ニッケル、
コバルト、鋼、クロム、タングステン、炭化タングステンおよびモリブデンを含
むがこれらの限定されない。焼結プロセスの間に、硬質粒子層に隣接する平面の
一部が、図６に示されるように互いに接触するようにか、または、図７に示され
るように、単一の層の粒子の間の間隙点で互いに重なり合うように、硬質粒子層
が一緒に押圧されることが可能である。焼結前に硬質粒子層７２、７４であった
平面は、図６および７の両方において、仮想的に示される。

【００３３】 結合材料層の複数の型は、厚みのある層の間で交互になることもでき、硬質粒
子の複数の型、密度および／またはサイズは、厚みのある層の間で交互になるこ
とができる。このようにして、セグメント１４の研磨特性、摩耗特性および強度
特性は、変動することが可能である。図１２、１３は、セグメント１４の代替実
施態様の斜視図であり、その中にある硬質粒子の変動する密度または型を示す。
網かけ領域は硬質粒子の比較的高い密度を示し、網かけのない領域は硬質粒子の
比較的低い密度区域かまたは硬質粒子がまったくない区域かまたは網かけ領域と
は異なる型の硬質粒子の区域を示す。たとえば、図１２は、硬質粒子の高密度の
領域が、厚みのある層４０、４２、４４の間で交互になるセグメント１４の実施
態様を示す。図１３は、硬質粒子の高密度の領域が、各厚みのある層４０、４２
、４４で交互になり、高密度の領域の厚みのある層と低密度の領域の厚みのある
層との間に整列配置があるセグメント１４の実施態様を示す。

【００３４】 図１２に示されるように、硬質粒子の密度が変動するセグメント１４を形成す
るために、ラミネートシート３６の厚みのある層の積み重ねが、図１４のように
示される。硬質粒子７０、７２、７４の各層は、４つの空の列の間に縁３８に平
行に走る硬質粒子９０の２つの列を有する。粒子の列は、隣接する硬質粒子層７
０、７２、７４の間でずれる。シート３６は、次いで、上述のように切断され、
セグメント１４を形成する。硬質粒子のより高い密度およびより低い密度を有す
る領域の他の構成、および／または、硬質粒子の異なる型を含むセグメントも本
発明の範囲内である。

【００３５】 厚みのある層４０、４２、４４が一緒に焼結されてラミネートシート３６を形
成した後に、セグメントは、レーザ、ウォータージェット、ＥＤＭ（放電機構）
、プラズマ電子ビーム、鋏、刃、ダイ、または他の公知の方法を使用して、図４
に仮想的に示されるように、シート３６から切断することができる。硬質粒子の
交互の密度と結合剤材料とを有するセグメント１４は、均一であるが異なる密度
の粒子を有する焼結された片の組み合わせと結合によって製造することができる
。これらの片は、上述の方法によってラミネートシート３６から切断されること
ができ、次いで、ろう付け、溶接または他の公知の方法によって所望の順に一緒
に組み立てられる。

【００３６】 個別のセグメント１４の斜視図である図８に示されるように、各セグメント１
４は足１３を含み、足１３を収容するサイズである支持体ディスク２０の開口部
内に置かれることが好ましい。このようにして、足１３を使用して、セグメント
１４を支持体ディスク２０に対して間隔をおいて整列配置して装着する。セグメ
ント１４は間隔をおいて置かれ、ろう付け、溶接、接着剤、ゴムまたは他の公知
の方法によって、支持体ディスク２０に装着されることができる。足１３は本発
明の１つの実施態様のみを表し、セグメント１４は足１３なしでも作れることが
できることに注意しなければならない。足が存在しない場合には、足が使用され
る場合と同様に、セグメント１４は、セグメント１４の全体的形状に対応するデ
ィスク２０の表面にあるスロット内に挿入されることが可能である。足１３は狭
いネックを経由してセグメント１４の残余に取り付けられることも企図される。
これによって、足１３はディスク２０のリップ付スロット内に取り外し可能に「
係止」される。

【００３７】 硬質粒子は足１３を含むセグメント１４中に位置してもよく、または、足１３
に位置する硬質粒子がないようにセグメント１４が調製されてもよい。これは、
研磨粒子のない縁３７に平行なシート３６にストリップを形成することによって
行うことができる。次いで、足１３は硬質粒子のないストリップの部分によって
形成されるように、セグメント１４がシート３６から切断されることができる。

【００３８】 図１の実施態様において、セグメント１４を形成するようにシート３６から切
断されたセグメント１４の縁が作業領域１２で露出して研削表面１９を形成する
ように、セグメント１４はディスク２０からほぼ垂直に延在する。このようにし
て、ラミネートされた厚みのある層４０、４２、４４は、実質的に９０度の角度
でディスク２０に装着される。しかし、下記にさらに詳述されるように、エレメ
ント４４の面６３がラミネートされた厚みのある層４０、４２、４４に実質的に
平行であり、ディスク２０の表面に対して、０度〜１８０度の間（０度および１
８０度を除く）のいずれかで角度を形成するように、セグメント１４をディスク
２０に装着することは、本発明の範囲内である。すなわち、角度は０度よりも大
きい。研削表面１９は、支持体ディスク２０に略平行であり、主に工作物を研磨
するように作用する。このようにして、且つ、図８に仮想的に示されるように、
各研削表面１９は、各セグメント１４を作る厚みのある層４０、４２、４４の平
面に対して、実質的に垂直であり、すなわち、実質的に９０度の角度である。す
なわち、各研削表面１９は、厚みのある層４０、４２、４４にわたって切断する
。しかし、セグメント１４の各研削表面１９に対して、０度〜１８０度の間（０
度および１８０度を除く）のいずれかの角度で、厚みのある層４０、４２、４４
の平面を形成することも企図される。このように、セグメント１４を形成するこ
とは、各研削表面１９から硬質粒子の層全体が摩滅して、そのため、硬質粒子の
次の層に到達する前に結合材料の層のみが露出するという状況を避ける。いくつ
かのセグメント１４はディスク２０に装着されることができ、そのため、厚みの
ある層４０、４２、４４および面６３はディスク２０に対して交互になる層を形
成することを理解しなければならない。

【００３９】 セグメント１４の硬質粒子層７０、７２、７４の配向を示す図１１Ａに仮想的
に示されるように、ツール１０の移動方向１１は、セグメント１４の硬質粒子層
７０、７２、７４が、０度または１８０度以外の角度３３で工作物に当たるよう
にされる。すなわち、角度３３は、０度〜１８０度の間であり０度および１８０
度を除く。さらに、上述のように、厚みのある層４０、４２、４４からシート３
６とセグメント１４とを形成することは、結果として、非等方性であるセグメン
ト１４に硬質粒子の分布を得ることができる。すなわち、厚みのある層４０、４
２、４４に平行な方向における硬質粒子の直線密度が、厚みのある層４０、４２
、４４に垂直な方向における硬質粒子の直線密度よりも高くなることができる。
これは、焼結前には図１１Ａに仮想的に示される硬質粒子層７０、７２、７４で
あったものの間に介在する結合および多孔性材料の平坦な領域のため、そうであ
る。

【００４０】 硬質粒子層７０、７２、７４の間に形成されることが可能である結合および多
孔性材料の層状領域は、硬質粒子を有するセグメント１４の領域よりもより速く
摩耗する。そのようであるため、厚みのある層が、ツールの移動方向に実質的に
平行に整列配置されるならば、厚みのある層がそのように整列配置されるセグメ
ント１４’を有するツール１０’を例示する図１１Ｂに示されているが、図１１
Ｂに仮想的に示される直線溝３９が、硬質粒子の平坦な層の間に介在する結合お
よび多孔性材料の領域で摩耗されがちである。溝３９は、セグメント１４’の側
方向サポートなしで硬質粒子を残す。側方向サポートがないため、硬質粒子は、
セグメント１４’から永久的に取り除かれ、セグメント１４’を比較的速く摩耗
させ、ツール１０’の有効寿命を減じる。厚みのある層４０、４２、４４がツー
ル１０の移動方向に対して垂直になるように、あるいは、そうでなければ、０度
または１８０度以外の角度であるように、セグメント１４をディスク２０に装着
することによって、溝３９等の直線溝が、硬質粒子を含まないセグメント１４の
領域に形成する可能性は少ない。そのようであるため、ツール１０が使用される
ときには硬質粒子はより側方向サポートを保持し、セグメント１４から永久的に
取り除かれる可能性は少ない。これによって、ツール１０の摩耗速度を減少し、
有効寿命を延ばすことができる。

【００４１】 支持体ディスク２０およびねじこみ式シリンダ３０は鋼から形成され、単一の
鋼ブランクから機械加工されることができる。ねじこみ式シリンダ３０は、たと
えば、磁気カップリングまたは機械的「スネール」カップリングのいずれの取付
システムに取って替わられてもよい。しかし、ディスク２０は鋼ブランクから機
械加工されることが好ましく、鋼または他のいずれの剛性材料から選択的に形成
されることが可能であるねじこみ式シリンダ３０は、接着剤、溶接、ろう付けま
たは他のいずれの業界で公知の方法によって、ディスク２０の面１７’に装着さ
れるかまたは他の方法で一体化される。ドリル、レーザ切断または他の公知の方
法でディスク２０の平坦な面１７に開口部が形成されて、セグメント１４の足１
３を収容する。

【００４２】 セグメント１４の研削表面１９が露出されたままであるように、充填材１６は
、セグメント１４のまわりに且つディスク２０上に流し込まれる。金型が充填材
１６で予め充填され、装着されたセグメント１４を備えたディスク２０が金型に
置かれる。充填材１６は、次いで、硬化することができ、ツール１０が金型から
取り外される。充填材は、エポキシ樹脂であることが好ましい。充填材として使
用することができるエポキシ樹脂の特定の組成は、下記の実施例に含まれる。代
替の好適な充填材は、フェノール樹脂およびウレタン樹脂である。いずれのゴム
材料も充填材として有用である。チャネル１８は、彫刻されるか、エンボスされ
るか、成形されるか、または他の方法で、充填材１６に形成されることができる
。

【００４３】 上記の製作プロセスを実行する際に、結合材料層５０、５２、５４を作る結合
材料は、硬質粒子層７０、７２、７４とともに焼結可能ないずれの材料であって
もよく、柔らかく容易に変形可能な可撓性のある材料（ＳＥＤＦ）が好ましく、
その製作は業界では公知であり、Ｔｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,６２０,４８
９号に開示されている。そのようなＳＥＤＦは、結合材料のペーストまたはスラ
リー、または、炭化タングステン粒子またはコバルト粒子等の粉末、および、ラ
バーセメント等のセメントおよびラバーセメントシンナー等のシンナーを含むバ
インダー組成物を形成することによって形成されることができる。硬質粒子もペ
ーストまたはスラリーに含まれることができるが、必須ではない。支持体は、ペ
ーストまたはスラリーから形成され、室温でまたは加熱して、固化され硬化され
、バインダー相の揮発性構成要素を蒸発させる。図５に示される実施態様に使用
され結合材料層５０、５２、５４を形成するＳＥＤＦは、バインダーとして、メ
チルエチルケトン：トルエン、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール
、およびジオクチルフタレート、および、結合マトリックス材料として、銅、鉄
ニッケル、すず、クロム、ホウ素、ケイ素、炭化タングステン、コバルトおよび
リンの混合物を含むことができる。一定の溶剤が添加後に乾燥し、残余の有機物
は焼結中に焼ける。本発明で使用されてもよいＳＥＤＦの正確な組成の例が下記
の実施例に述べられる。そのようなＳＥＤＦの組成物の構成要素は、下記の多く
の供給業者から販売されている。すなわち、ミシガン州トロイのサルザーメトコ
社（Ｓｕｌｚｅｒ Ｍｅｔｃｏ， Ｉｎｃ．）、サウスカロライナ州マウントプ
レザンのオールケミー社（Ａｌｌ−Ｃｈｅｍｉｅ， Ｌｔｄ．）、オハイオ州コ
ロンバスのトランスメット社（Ｔｒａｎｓｍｅｔ Ｃｏｒｐ．）、カリフォルニ
ア州ストックトンのバリメット社（Ｖａｌｉｍｅｔ， Ｉｎｃ．）、オハイオ州
クリーブランドのＣＳＭインダストリーズ（ＣＳＭ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ）、サ
ウスカロライナ州セネカのエンジェルハード社（Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ Ｃｏｒｐ
．）、ニュージャージー州イーストラザフォードのクライトタングステン社（Ｋ
ｕｌｉｔｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏｒｐ．）、オハイオ州セロンミルズのシン
ターロイ社（Ｓｉｎｔｅｒｌｏｙ， Ｉｎｃ．）、ニュージャージー州クリフト
ンのサイエンティフィックアロイズ社（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｌｌｏｙｓ
Ｃｏｒｐ．）、ペンシルバニア州ブリンモール（Ｂｒｙｎ Ｍａｗｒ）のケムア
ロイ社（Ｃｈｅｍａｌｌｏｙ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ノースカロライナ州リサーチ
トライアングルパークのＳＣＭメタルプロダクツ社（ＳＣＭ Ｍｅｔａｌ Ｐｒ
ｏｄｕｃｔｓ）、ニュージャージー州カムデンのＦ．Ｗ．ウィンター＆コー社（
Ｆ．Ｗ． Ｗｉｎｔｅｒ ＆ Ｃｏ． Ｉｎｃ．）、オハイオ州パウエルのＧＦ
Ｓケミカル社（ＧＦＳ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．）、ニューヨーク州オシ
ニングのアレムコプロダクツ（Ａｒｅｍｃｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）、フロリダ州
ケープコーラルのイーグルアロイズ社（Ｅａｇｌｅ Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｒｐ．
）、オハイオ州クリーブランドのフュージョン社（Ｆｕｓｉｏｎ， Ｉｎｃ．）
、ペンシルバニア州ベリン（Ｂｅｒｗｙｎ）のグッドフェロー社（Ｇｏｏｄｆｅ
ｌｌｏｗ， Ｃｏｒｐ．）、ミシガン州マジソンハイツのウォールコルモノイ（
Ｗａｌｌ Ｃｏｌｍｏｎｏｙ）、ミシガン州トロイのアロイメタル社（Ａｌｌｏ
ｙ Ｍｅｔａｌｓ， Ｉｎｃ．）である。シート３６を形成するすべての結合層
が同一の組成物である必要はないことにも注意すべきである。１つまたはそれ以
上の結合層が異なる組成物を有してもよいことが企図される。

【００４４】 多孔性材料は、実質的に多孔性である限り（約３０％〜９９．５％の多孔度）
、実際にいずれの材料であってもよく、複数の無作為ではなく間隔をおいた開口
を具備することが好ましい。適切な材料は、銅、青銅、鋼またはニッケルのワイ
ヤメッシュ等の有機または金属製の織られたまたは不織のメッシュ材料、または
、繊維メッシュ（たとえば、炭素またはグラファイト）である。本発明に使用す
るのに特に適切なのは、ステンレス鋼のワイヤメッシュである。図５に示される
実施態様において、メッシュは、第１のセットの平行なワイヤが第２のセットの
平行なワイヤに垂直に交差することから形成されて、多孔性層６０、６２、６４
を形成する。本発明に使用することができるステンレス鋼のワイヤメッシュの正
確な寸法は、下記の実施例に開示される。

【００４５】 中に置かれた硬質粒子９０を有するシート３６の単一の多孔性層６０の上面図
である図５Ａに示されるように、第１のセットの平行なワイヤ６１はシート３６
の前縁３７に平行に置かれることができ、第２のセットの平行なワイヤ６９はシ
ート３６の側縁３７に平行に置かれることができる。しかし、図５Ｂに示される
ように、平行なワイヤのセット６１、６９が前縁３７および側縁３８に対してお
よそ４５度の角度であるように、多孔性層を傾斜することも可能である。後者の
配置は、セグメント１４がシート３６から切断されるときに、作業表面の切削縁
でより多くの硬質粒子９０を露出するという利点を有する。図５Ｂの構成を使用
するいくつかの層と図５Ａの構成を使用するいくつかの層とを有するシート３６
を形成することも企図される。

【００４６】 硬質粒子９０は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、亜酸化ホウ素、炭化ホウ
素等および／または炭化ケイ素の超研磨粒子を含むいずれの比較的硬い物質から
形成されてもよい。多孔性材料の穴に嵌まるような直径および形状のダイヤモン
ドは、硬質粒子９０として使用される。多孔性材料の穴よりもわずかの大きい硬
質粒子、および／または、複数の粒子が多孔性材料の穴に嵌まるように十分に小
さい粒子を使用することも企図される。

【００４７】 接着剤層８０、８２、８４は、感圧接着剤を上に有する可撓性のある支持体の
ように、少なくとも一時的に硬質粒子を保持するのに十分に粘性性質を有する材
料から形成されることができる。接着剤を有するそのような支持体は、業界では
公知である。接着剤は、調製の間中、硬質粒子を保持することができなければな
らず、焼結ステップの間に灰なしで焼けることが好ましい。使用可能な接着剤の
例は、ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社（ミネソタ州セント
ポール）が販売のブックテープ＃８９５（Ｂｏｏｋ Ｔａｐｅ ＃８９５）とし
て一般に参照される感圧接着剤である。

【００４８】 上記のように、充填材１６なしでツール１０を形成することも本発明の範囲内
である。図１５に示されるように、セグメント１４は、図１、２、３関連して上
記に説明されたように、ディスク２０に装着されることができ、ツール１０は充
填材１６なしで使用されることができる。例示のように、セグメント１４は、図
１に類似して配列され、類似の研磨パターンを呈するが、充填材１６はセグメン
ト１４のまわりを流し込まれていない。これによって、ツール１０を製作する費
用を削減することができる。

【００４９】 図１６は、本発明の別の実施態様を示し、その中で研磨セグメントは弓形セク
ションに形成され、充填材はない。図１、２の特徴に機能的に類似した図１６の
特徴は、１００を加えた類似の番号で示される。セグメント１１４は、図１、２
のセグメント１４と実質的に同一の方法で形成される。セグメント１１４は、図
４に仮想的に示されるように、シート３６から切断されることができる。セグメ
ント１１４は、次いで、各弓形セグメント１１４の研削表面１１９が、すなわち
、シート３６の厚みのある層４０、４２、４４を横切って切断することによって
形成される各弓形セグメント１１４の面が、ディスク１２０の第１の平坦な面１
１７に対して垂直になるように、支持体ディスク１２０の形態の装着プレートに
装着される。研削表面１１９は、作業領域１１２の一部を形成する。工作物を研
削するために、ツール１１０は一般に、セグメント１１４の凸面にあり平坦な面
１１７に対して垂直であるセグメント１１４の研削表面１１９が工作物に接触す
るように、矢印１１１の方向に回転される。他の弓形形状を有するセグメント１
１４を形成することも企図される。図１、２、３のツール１０と同様に、セグメ
ント１１４の研削表面１１９で硬質粒子の濃度は比較的高いため、作業領域１１
２の比較的小さい部分、一般に約０．１〜約６０％、好ましくは約５％〜５０％
が、研削表面１１９から作られる。

【００５０】 本発明の別の実施態様が図３４に示される。図１、２のエレメントに機能的に
類似した図３４のエレメントは、４００を加えた類似の番号で示される。ツール
４１０は、装着プレート４２０と、研磨エレメントまたは超研磨エレメント４１
４を支持する突起物４８３とを含む。各突起物４８３の頂面は、エレメント４１
４の研削表面４１９と実質的に同一のレベルへ装着プレート４２０の頂面より上
へ隆起する。装着プレート４２０と突起物４８３とは、充填材４１６からすべて
一体的に形成される。あるいは、突起物は、摩耗したときに取り替えることがで
きる取り外し可能なプラグであってもよい。ツール４１０は、エレメント４１４
を金型内に置き、エレメント４１４のまわりに充填材４１６を充填することによ
って、形成されることができる。充填材４１６の組成は、充填材１６の組成と同
一であってもよい。また、エレメント４１４を形成する厚みのある層４０、４２
、４４に実質的に平行な各エレメント４１４の面４６３が、装着面４２０に対し
て０度〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度であるように、エレ
メント４１４はツール４１０に装着される。厚みのある層４０、４２、４４に実
質的に平行な各エレメントの面４６３は、装着面４２０に対して実質的に垂直で
あることが好ましい。

【００５１】 本発明のさらなる実施態様が図１７〜２５に示される。各場合に、研磨セグメ
ントは、支持体ディスクの表面に対して９０度以外の角度で研削表面を有して、
設けられる。図１、２、３の特徴に構造的に類似した図１７〜２５の特徴は、２
００を加えた類似の番号で示される。

【００５２】 ループ２１０は、図１７に示されるように、支持体ディスク２２０の形態であ
る装着プレートの１つの面に装着されるセグメント２１４を含む。ツール２１０
は、ディスク２２０の中心を中心にして回転するように設計される。ツール２１
０は、ツール２１０が単一の回転によって動くときに、研磨セグメント２１４の
各研削表面２１９の経路によって一掃される領域によって規定される作業領域２
１２を有する。ツール２１０の側面図である図１８に示されるように、各セグメ
ント２１４ａの研削表面２１９ａが、ディスク２２０の第１の実質的に平坦な面
２１７に対して、０度〜９０度の間（０度および９０度を除く）である角度９５
であるように、セグメント２１４ａがディスク２２０に装着される。すなわち、
エレメント２１４を作るラミネートされた厚みのある層４０、４２、４４が、デ
ィスク２２０の平坦な面２１７に対して、０度〜１８０度の間（０度および１８
０度を除く）の角度であるように、セグメント２１４ａはディスク２２０に装着
される。工作物を研削するために、各表面２１９ａが工作物に接触するように、
ツール２１０は矢印２１１の方向に回転する。図１８に示されるように、セグメ
ント２１４ａは、ディスク２２０に隣接して直角である略直角三角形の断面を有
することができる。さらに、研磨セグメントの断面の直角三角形が、図１９に示
されるセグメント２１４ｂのように、ディスク２２０から離れて位置することも
企図される。セグメント２１４ｂの各研削表面２１９ｂは、ディスク２２０の面
２１７に対して、０度〜９０度の間（０度および９０度を除く）である角度９６
である。研磨セグメントは、図２０に示されるセグメント２１４ｃの四辺形くさ
び状形状等の異なる断面を有することができ、平坦な面２１７に対して垂直であ
る１つの表面と、平坦な面２１７に対して角度９７で研削表面２１９ｃとを有す
る。角度９７は、０度〜９０度であり、０度および９０度を除く。研磨セグメン
トの他の形状も企図される。

【００５３】 充填材を含まないツール２１０の面２１７に対して研削表面２１９ａ、２１９
ｂ、２１９ｃを傾斜することは、より滑らかでより静かな研削を提供するという
利点を有する。

【００５４】 ツール２１０は、ツール１０と実質的に同一の方法で製作されることができる
。シート３６の側面図である図２１に仮想的に示されるように、研削表面２１９
ａ、２１９ｂが、それぞれ、厚みのある層４０、４２、４４に対して垂直である
かまたは実質的に９０度の角度であるように、セグメント２１４ａ、２１４ｂは
シート３６から切断することができる。研削表面２１９ａ、２１９ｂが厚みのあ
る層４０、４２、４４の平面に対して、０度〜１８０度の間（０度および１８０
度を除く）の角度であるように、セグメント２１４ａ、２１４ｂを切断すること
も企図される。厚みのある層４０、４２、４４がディスク２２０の平坦な面２１
７に対して平行であり、且つ、各研削表面２１９ｃが厚みのある層４０、４２、
４４に対して０度〜９０度の間（０度および９０度を除く）である角度９７であ
るように、セグメント２１４ｃはシート３６から切断することができる。セグメ
ント２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃをこのように形成し装着することによって、
それぞれ、研削表面２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃを実質的に支持しながら、研
削表面２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃ上に硬質粒子の比較的高い密度を保持する
。そのようであるため、研削表面２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃは、ツール２１
０の作業領域２１２の比較的小さな部分しか作る必要はなく、一般に、作業領域
２１２の約０．１〜約６０％、好ましくは作業領域２１２の約５％〜５０％であ
る。さらに、セグメント２１４のこの構成は、各表面２１９が摩耗するときに、
摩耗した表面を取り替えるために多くの量のセグメント２１４があるため、比較
的長いホイール寿命を提供する。セグメント２１４ａ、２１４ｂまたは２１４ｃ
をシート３６から切断した後に、接着剤、溶接、ろう付けまたは他の公知の方法
によって、支持体ディスク２２０の平坦な面２１７に装着されることができる。

【００５５】 さらに、図１７、１８、１９に示されるように、ディスク２２０の運動の方向
２１１が厚みのある層４０、４２、４４に対して０度および１８０度以外の角度
であるように、セグメント２１４ａ、２１４ｂはディスク２２０に装着される。
上述のように、セグメント２１４ａ、２１４ｂがディスク２０に対してこのよう
に装着されると、研磨粒子の低密度領域または研磨粒子がまったくない領域にセ
グメント２１４ａ、２１４ｂに溝が形成されるのを避けるのを助ける。そのよう
であるため、摩耗速度を減じ、有効ツール寿命を延ばすことができる。さらに、
図２０に示されるように、セグメント２１４ｃの厚みのある層４０、４２、４４
は、ディスク２２０の表面２１７に対して平行に装着される。したがって、硬質
粒子のない領域かまたは低密度の領域における溝形成は、厚みのある層４０、４
２、４４がディスク２２０の運動の方向に対して平行であり表面２１７に対して
垂直である構成に対してよりも、減少する。また、減少した溝形成は、摩耗速度
を減じ、有効ツール寿命を延ばすことができる。

【００５６】 図２２に示されるように、ディスク２２０およびセグメント２１４ｄに隣接し
て置かれるサポート２１５ａによって支持される研削表面２１９ｄを備えたセグ
メント２１４ｄを有するツール２１０を形成することも企図される。研削表面２
１９ｄは、ディスク２２０の平坦な面２１７に対して、０度〜９０度の間（０度
および９０度を除く）である角度９８である。サポート２１５ａは、鋼、プラス
チックまたは他の剛性材料から形成されることができる。図２２に示されるサポ
ート２１５ａ等の三角形の断面、または、図２３に示されるサポート２１５ｂ等
のくさび形状の断面を有するサポートを形成することも企図される。サポートの
他の形状も企図される。サポート２１５ａおよび２１５ｂ等のサポートを使用す
ることによって、ツール２１０を製作するのに使用される超研磨材料の量を削減
することができ、それによって、ツール２１０の製作コストを削減する。

【００５７】 サポート２１５ａおよび２１５ｂ等の剛性サポートを形成する方法は、業界で
は公知である。図２４に仮想的に示されるように、支持体ディスク２２０の表面
に対して傾斜した研削表面２１９ｄが厚みのある層４０、４２、４４に対して垂
直であるように、図２２、２３に示されたセグメント２１４ｄはシート３６から
切断することができる。セグメント２１４ｄは、図８に示されたセグメント１４
の足１３に類似した足を備えるかまたは備えないかのいずれかで切断されること
ができる。セグメント２１４は、セグメント２１９ｄがディスク２２０に装着さ
れる前かまたは後かのいずれかに、接着剤、ろう付け、溶接または他の公知の方
法によって、サポート２１５ａまたは２１５ｂに装着されることができる。

【００５８】 エレメント２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｄを形成するラミネートされた厚みの
ある層４０、４２、４４が、すべて、表面２１７に対して、０度〜１８０度の間
（０度および１８０度を除く）の角度を形成するように、エレメント２１４ａ、
２１４ｂ、２１４ｄはすべてディスク２２０に装着される。すなわち、エレメン
ト２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｄの厚みのある層４０、４２、４４は、表面２１
７に対して平行ではない。

【００５９】 研削表面２１９がそれぞれ、厚みのある層４０、４２、４４に対して垂直であ
るように、セグメント２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｄが、それぞれ、図２１また
は２４に示されるように切断されるのであれば、セグメント２１４ａ、２１４ｂ
、２１４ｄがディスク２２の表面を越えて延在する距離は、比較的短い。この距
離は、セグメント２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｄが切断されるラミネートシート
を作る厚みのある層の数を増やすことによって、増やすことができる。図２５に
示されるように、この距離は、研磨セグメント２１４をシート３６から切断して
、研削表面２１９ｄが厚みのある層４０、４２、４４に対して平行であるように
、セグメントをサポート２１５ｄに装着することによっても、増やすことができ
る。すなわち、当初は、研削によって摩耗される前に、研削表面２１９ｄの露出
された部分が、シート３６等のラミネートシートの厚みのある層４４等の外側の
厚みのある層から全体的に作られる。

【００６０】 シート３６は、外側の硬質粒子層（層７０または層７４）の硬質粒子がシート
３６の表面からわずかに突出するように、形成されることが可能である。硬質粒
子がシートの表面の上に突出するシート３６に類似したシートを形成する方法は
、１９９１年９月１７日に発行されたＴｓｅｌｅｓｉｎの米国特許第５,０４９,
１６５号、発明の名称「複合材料」且つ１９９５年９月２６日にこれに発行され
た再審査証明書Ｂ１−５,０４９,１６５号に開示されている。硬質粒子が突出す
るように研削表面２１９ｄを形成することによって、研削速度を上げることがで
きる。

【００６１】 本発明の別の実施態様が図２６、２７、２８に示される。図１、２のエレメン
トに類似した図２６、２７、２８のエレメントは、３００を加えた類似の番号を
つけられる。図２６は、複数の研磨または超研磨セグメント３１４を含む研磨れ
んが３１０の形態の研磨ツールの斜視図であり、装着プレート３４３にセグメン
ト３１４を保持する充填材３１６によってセグメント３１４は囲繞される。いず
れの数の研磨セグメント３１４が、本発明に使用されるように企図され、７〜４
０セグメント３１４が使用されることが好ましい。図２６、２７に示されるよう
に、れんが３１０は、実質的に台形の断面を有するように例示されるが、用途に
より他の形状も企図される。セグメント３１４は、れんが３１０の作業領域３１
２の一部を形成する研削表面３１９を有する。れんが３１０の作業領域の面積は
、研削中に工作物に接触するれんが３１０の頂部湾曲面の面積によって規定され
る。図２６、２７に示される実施態様において、作業領域３１２は、その間に含
まれる研削表面３１９と充填材３１６とによって形成される。作業領域３１２の
約５％〜約９５％、好ましくは約３０％〜約８０％が、研削表面３１９によって
形成されることができる。

【００６２】 上記のように、れんが３１０は、セグメント３１４の間に流し込まれる充填材
３１６を含む。図２６、２７に示される実施態様において、研削表面３１９は、
充填材３１６の最上面に実質的に整列配置される。しかし、研削表面３１９が充
填材３１６の最上面より上に突出するように、または、充填材３１６がまったく
ないように、れんが３１０を形成することも企図される。充填材３１６は、充填
材１６と同一の材料から作られることもできる。

【００６３】 装着アーム３１２を経由して円形回転ヘッド３９２へ装着された複数のれんが
３１０の上面図である図２７に示されるように、れんが３１０の作業領域３１２
は実質的に台形である。そのようであるため、セグメント３１４は、台形の狭い
端で比較的狭く、台形の広い端でより広い。れんが３１０の端面図である図２８
に示されるように、作業領域３１２は、および、したがってエレメント３１４の
研削表面３１９は、湾曲しているかまたは弓形である。さらに、図２６、２７、
２８に示される実施態様において、弧の曲率は、台形の作業領域３１２の狭い端
へ向けて累進的に鋭くなる。

【００６４】 作業領域３１２は、このように湾曲または弓形になり、花崗岩等の硬い表面を
研削するのを容易にし、れんが３１０の有効寿命を延ばす。図２７、３０に示さ
れるように、れんが３１０は、円形回転ヘッド３９２に装着されることもできる
。振動装着アーム３９３が旋回式に回転ヘッド３９２に装着され、れんが３１０
は装着アーム３９３に連結される。円形回転ヘッド３９２は円形表面３２０を有
し、その中心点を中心にして回転し、一方、装着アーム３９３は、れんが３１０
を工作物（図示せず）の表面上に一掃するかまたはこれを前後に揺らす。したが
って、作業領域３１２を工作物に露出するために、作業領域３１２は上述のよう
に湾曲であるかまたは弓形である。このようにして工作物を研削することは、少
なくとも２つの利点を有する。第１に、作業領域３１２全体を工作物に露出する
ことによって、したがって作業領域全体を使用して工作物を研削することによっ
て、れんが３１０の有効寿命を延ばすことができる。

【００６５】 第２に、花崗岩等の硬い表面を研削するために、研削ツールの作業領域と工作
物との間には比較的高い接触圧力が望ましく、研削速度を上げる。さらに、所与
のいずれのときに作業領域と工作物との間の接触領域が小さければ小さいほど、
所与の接触力用のその間の接触圧力は大きくなる。作業領域を湾曲または弓形に
することによって、いずれの所与の時間で作業領域の比較的狭いストリップしか
工作物に接触しない。したがって、接触圧力、およびしたがって研削速度は上昇
する。

【００６６】 上記のように、セグメント３１４と作業領域３１２との曲率は、台形の作業領
域３１２の狭い端に向けてよりきつくなる。これは、装着アーム３９３の旋回部
分３９３ａが、回転ヘッド３９２の円形表面３２０に対する垂直な平面に対して
傾斜するためである。あるいは、台形の作業領域３１２の狭い端は、装着アーム
３９３の１振動における作業領域の広い端よりも、工作物上のより短い距離を一
掃するかまたは揺れる。したがって、作業領域３１２の狭い端における曲率は、
カバーされるより短い距離を収容するようにより鋭くなければならず、研削表面
全体を依然として使用しなければならない。平坦なセグメント３１４の平面に垂
直なれんが３１０の長さ方向に沿って一定の曲率の作業領域を有するれんが３１
０を形成することも本発明の範囲内であることに注意しなければならない。これ
は、回転ヘッドの装着表面に垂直な平面で旋回する装着アームを備えた回転ヘッ
ドを有する研削機械を収容する。表面３２０に垂直な平面に対する装着アーム３
９３の角度以外の角度で旋回する装着アームを有する回転ヘッドを収容する変動
曲率を有するれんが３１０を形成することも企図される。

【００６７】 実質的に平坦な、すなわち曲率のないれんが３１０の作業領域３１２を形成す
ることも企図される。これは、れんが３１２が工作物の表面上に一掃されずまた
は揺らされない研削機械を収納するために、行われることができる。

【００６８】 セグメント１４と同様に、セグメント３１４は、その作業表面３１９で研削粒
子の比較的高い密度を有する。一般に、層の数および粒子サイズにより、１線セ
ンチメートルにつき２０〜１,０００,０００粒子であり、好ましくは１線センチ
メートルにつき４００〜１,０００である。

【００６９】 れんが３１０の製作方法を図２９、３１、３２を参照して説明することができ
る。シート３６の上面図である図２９に示されるように、セグメント３１４は、
レーザ、ウォータージェット、ＥＤＭ、プラズマ電子ビーム、鋏、刃、ダイ、ま
たは他の公知の方法を使用して、シート３６から切断される。このようにしてシ
ート３６からセグメント３１４を切断することによって、研削表面３１９の曲率
は正確に制御され、特定のれんが３１０が最終的に使用される研削機械によって
、変動することができる。これによって、れんが３１０は、異なる研削機械で使
用されるように経済的に形成されることができ、そのようであるため、特定の研
削機械に装着した後に必要とされるれんが３１０を整える量を実質的に削減する
。

【００７０】 セグメント３１４は、切断された後に、装着プレート３４３に装着されるとき
に直立して、そのため、シート３６を形成する厚みのある層４０、４２、４４は
、研削表面３１９および作業領域３１２に対して垂直である。しかし、厚みのあ
る層４０、４２、４４が、作業領域３１２に対して９０度以外の角度を形成する
ことができることも企図される。このようにして、厚みのある層４０、４２、４
４の１つの略平面によって規定される各研磨セグメント３１４の面３６３は、れ
んが３１０が取り付けられるときに回転ヘッド３９２の円形表面３２０に対して
、０度〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度を形成する。さらに
、れんが３１０の作業領域３１２は、面３６３に対して、すなわち、厚みのある
層４０、４２、４４に対して、０度〜１８０度の間（０度および１８０度を除く
）の角度を形成する。図２９に示されるように、れんが３１０を形成するときに
セグメント３１４を支持するために、セグメント３１４は、足１３に類似したサ
ポート足３１３を有する。れんが３１０を製作するコストを削減するために、セ
グメント３１４の足３１３は、硬質粒子を含む必要はない。図２９の足３１３の
上の横方向線３８７は、セグメント３１４の研削表面３１９に実質的に平行に引
かれ、硬質粒子を有する各セグメント３１４の領域と有さない領域とを示す。硬
質粒子を有する各セグメント３１４の領域は、研削表面３１９と線３８７との間
にある。各セグメント３１４の残余は硬質粒子を有さない。

【００７１】 セグメント３１４は、充填材３１６を経由して装着プレート３４３に接続され
る。セグメント３１４は、図３１、３２に示されるように、アセンブリプレート
３９５内で互いに対して平行に置かれる。アセンブリプレート３９５は、間にセ
グメント３１４の足３１３を支持するためのサポートバー３９１を含む。セグメ
ント３１４と装着プレート３４３とを含むアセンブリプレート３９５は、次いで
、れんが３１０の形状を有する金型（図示せず）内に入れられる。図３３の網か
け領域に示されるように、装着プレート３４３は平坦なリップ表面３４３ａを含
む。セグメント３１４を形成する厚みのある層４０、４２、４４に平行な平面に
よって規定されるセグメント３１４の面が、平坦なリップ表面３４３ａに対して
実質的に垂直であるように、アセンブリプレート３９５、セグメント３１４およ
び装着プレート３４３が金型内に置かれることが好ましい。しかし、セグメント
３１４を形成する厚みのある層４０、４２、４４の平面によって規定されるセグ
メント３１４の面が、平坦なリップ表面３４３ａに対して０度〜１８０度の間（
０度および１８０度を除く）のいずれの角度を形成することができることも企図
される。充填材３１６は、次いで、金型内に注入され、硬化することができる。
セグメント３１４を装着プレート３４３に取り付けるのは充填材３１６である。
硬化後、れんが３１０は金型から取り除かれる。アセンブリプレート３９５およ
びサポートプレート３４３は、いずれの剛性材料から形成されることもでき、プ
ラスチックから形成されることが好ましい。アセンブリプレート３９５およびサ
ポートプレート３４３は、射出成形によってまたは他のいずれの公知の方法によ
って形成されることができる。

【００７２】 上記のように且つ図２７、３０に示されるように、複数のれんが３１０が回転
ヘッド３９２に装着されることができ、これが、円形表面３２０の中心を中心と
して複数のれんが３１０の周回運動を生成しながら、各れんが３１０を揺らす。
各れんが３１０は、装着アーム３９３のテーパ状スロット３９４に締まり嵌めす
る装着プレート３４３のテーパ状の基部によって、各装着アーム３９３に取り付
けられることができる。れんが３１０を装着アーム３９３に取り付ける他の公知
の方法も考慮される。回転ヘッド３９２は、電動式のＸ−Ｙ移動ガントリ（図示
せず）に装着されてもよい。このようにして、れんが３１０は、同時に回転され
て、工作物の平坦な表面に加圧接触してＸ−Ｙ平面に移動されることができ、工
作物は、静止保持されるか、または、回転し揺れるれんが３１０の下でＸ−Ｙ平
面に動かされるかのいずれかが可能である。複数のれんが３１０が装着されるこ
とができるＸ−Ｙ平面に移動可能なヘッド３９２等の回転ヘッドを有する機械は
、イタリア、トレビソ、カステロディゴデゴ（Ｃａｓｔｅｌｌｏ Ｄｉ Ｇｏｄ
ｅｇｏ， Ｔｒｅｖｉｓｏ）のブレトンＳ．Ｐ．Ａ．（Ｂｒｅｔｏｎ Ｓ．Ｐ．
Ａ．）、イタリア、トレビソ、カステロディゴデゴのシメクＳ．Ｐ．Ａ．（Ｓｉ
ｍｅｃ Ｓ．Ｐ．Ａ．）、および、フランス、ヴィール（Ｖｉｒｅ）のチボーＳ
．Ａ．（Ｔｈｉｂａｕｔ Ｓ．Ａ．）によって製造され、販売されている。チボ
ーの機械は、アメリカ合衆国ジョージア州アトランタのプレシジョンストーンク
ラフト（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｔｏｎｅｃｒａｆｔ）を通して販売されている
。特に、チボーのＴ５０２機械がれんが３１０とともに使用され、花崗岩および
大理石等の様々な型の石を研削する。

【００７３】 実施例 下記の一般手順を使用して、本発明のセグメント式研削ディスクに使用される
ダイヤモンドセグメントを調製した。

【００７４】 １側部あたりおよそ０．６ｍｍの開口と直径０．１７ｍｍのステンレスワイヤ
とを有する目の粗いメッシュスクリーンが、１２．７ｃｍ×１２．７ｃｍ（５イ
ンチ×５インチ）に切断された。ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリ
ング社（ミネソタ州セントポール）が「ＳＣＯＴＣＨ」ブランド接着テープの商
品名で販売の感圧接着剤を、スクリーンの一方の側に置いた。直径およそ０．４
２ｍｍのダイヤモンド研磨粒子がスクリーン開口に滴下され、そのため、ダイヤ
モンドがテープに接着した。結果として、ダイヤモンド粒子がスクリーン開口の
大半を占めた。

【００７５】 ７１．５％のＣｏ、２２．５％のＣｕ、２．５％のＳｎ、３．０１％のＮｉ、
０．２８％のＣｒおよび０．２％のＰを含む粉末結合混合物の６００部が、６７
部の１．５：１のメチルエチルケトン：トルエン、６部のポリビニルブチラール
、２．２６部の約２００の分子量を有するポリエチレングリコール、および、３
．７４部のジオクチルフタレートと混合された。この混合物が剥離ライナーにナ
イフ塗布されて、およそ０．１５ｇ／ｃｍ²（ｇ／ｉｎ²）の重量を有するおよそ
５．６ｍｍ（２２ミル）厚の金属粉末の１６１ｃｍ²（２５ｉｎ²）の可撓性のあ
るシートを提供した。

【００７６】 研磨粒子で充填されたスクリーンと、金属粉末の可撓性のあるシートが互いの
上に積み重ねられて積層複合材料を形成した。特定的な層形成の順は、各実施例
に詳述された。層状構造物は、グラファイトスラブの間に置かれて、フレーム内
に置かれた。層状構造物は、およそ２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力下で１０００℃ま で加熱され、次いで、約４分間、およそ４００ｋｇ／ｃｍ²の圧力下でおよそ１ ０００℃で保持され、次いで、圧力下で周囲温度まで冷却された。

【００７７】 構造物は、次いで、レーザでセグメントに切断され、次いでセグメントは１０
ｃｍ（４インチ）直径の支持体ディスクの表面に間隔をおいて置かれた。およそ
３２ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍの１０個のセグメントがあり、各セグメントは２本の
小さな足を有し、足はセグメントの長い方の側部から延在し、ろう付けの前にセ
グメントを支持体ディスクに間隔をおいて、整列配置し、固定するのに使用され
た。これらのセグメントは、図１に示された配列に類似した反時計回りの配列で
支持体ディスクにろう付けされた。

【００７８】 ４８％の「Ｅｐｏｎ８２８」（テキサス州ヒューストンのシェルケミカル社（
Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．））、２０％の「Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ
Ｄ２３０」（テキサス州コンローのハンツマン社（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐ
．））、３０％の「Ｐｅｅｒｌｅｓｓ＃４」クレー（コネチカット州ベセルのＲ
．Ｔ．ヴァンダービルト社（Ｒ．Ｔ． Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏ．））およ
び２％の赤色酸化鉄から作られるエポキシ樹脂がセグメントのまわりに流し込ま
れた。

【００７９】 硬化したエポキシの表面に５つのトラフが彫られた。各トラフは、およそ４ｍ
ｍの深さであり、ディスクの周縁から中心へ約５ｃｍの長さ延在した。中心で、
各トラフは、ディスクの裏側を通って現れた穴内に延在した。

【００８０】 ディスクは中央水供給グラインダーに装着され、３２００ＲＰＭで石工作物の
縁で半径方向を研削するのに使用された。

【００８１】 実施例１は、一般手順に記載されたように調製された。結果として得られたセ
グメントは下記の層から構成された。 ０．１２４ｇ／ｃｍ²金属結合層 ダイヤモンド／スクリーン層 ０．２８ｇ／ｃｍ²金属結合層 ダイヤモンド／スクリーン層 ０．２８ｇ／ｃｍ²金属結合層 ダイヤモンド／スクリーン層 ０．２８ｇ／ｃｍ²金属結合層 ダイヤモンド／スクリーン層 ０．１２４ｇ／ｃｍ²金属結合層

【００８２】 実施例２は、実施例１に記載されたように調製されたが、０．２８ｇ／ｃｍ² の金属結合層は、０．５６ｇ／ｃｍ²の金属結合層に取って替わられたことを除 く。テストは、実施例１は実施例２より２５％速く切断し２０％遅く摩耗するこ
とを示した。

【００８３】 実施例３は、実施例１に記載されたように調製されたが、セグメントが時計回
り配列で支持体ディスクに結合されたことを除く。セグメントの時計回り配列を
有する実施例３は、石工作物の縁により大きなチッピングを生じた。

【００８４】 実施例４は、実施例１に記載されたように調製されたが、さらなる短いセグメ
ント（他のすべてのセグメントの長さが３２ｍｍであるのに対して長さ１６ｍｍ
）が結合されたことを除く。結果として得られたディスクは図１に示される。実
施例４は、実施例１よりも静かに走行し、１０％摩耗が遅かった。

【００８５】 実施例５は、実施例１に記載されたように調製されたが、１０セグメントでは
なく１５セグメントが使用されたことを除く。実施例５は、優秀な表面仕上げを
産し、実施例１よりも静かに走行し、３０％摩耗が遅く、切断速度に顕著な変化
はなかった。

【００８６】 実施例６は、実施例１に記載されたように調製されたが、２０の長いセグメン
トが使用されたことを除く。実施例６は、実施例５と同様の騒音、表面仕上げお
よび摩耗を有したが、切断速度は２０％遅かった。

【００８７】 本発明は好適な実施態様を参照して説明してきたが、本発明の精神および範囲
から逸脱することなく、形態および詳細において変更が可能であることを当業者
は認識する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による回転可能なディスクに装着された複数の研磨セグメ
ントを含む研削ツールの斜視図である。

【図２】 図１に示された研削ツールの上面図である。

【図３】 図１のセクション線３−３に沿って取られた図１に示された研削
ツールの断面図である。

【図４】 図１に示された研磨セグメントを製作するのに使用されるラミネ
ートシートの上面図である。

【図５】 図４に示されたラミネートシートの分解正面図である。

【図５Ａ】 図４に示されたラミネートシートを製作するのに使用すること
ができる多孔性材料の第１の実施態様の上面図である。

【図５Ｂ】 図４に示されたラミネートシートを製作するのに使用すること
ができる多孔性材料の第２の実施態様の上面図である。

【図６】 図４に示されたラミネートシートの部分側面図であり、互いに接
触する硬質粒子の隣接する層を示す。

【図７】 図４に示されたラミネートシートの部分側面図であり、互いに対
してわずかに重なり合った硬質粒子の隣接する層を示す。

【図８】 図１に示された複数の研磨セグメントの１つの斜視図である。

【図９】 図１に示された複数の研磨セグメントの１つの第２の実施態様の
斜視図である。

【図１０】 図１に示された複数の研磨セグメントの１つの第３の実施態様
の斜視図である。

【図１１Ａ】 図１に示された研削ツールの部分上面図であり、研削ツール
の回転の方向に対する研磨セグメントの厚みのある層の配向を示す。

【図１１Ｂ】 図１に示された研削ツールの代替実施態様の部分上面図であ
り、研削ツールの回転の方向に対する研磨セグメントの厚みのある層の代替配向
を示す。

【図１２】 図１に示された複数の研磨セグメントの１つの第４の実施態様
の斜視図である。

【図１３】 図１に示された複数の研磨セグメントの１つの第５の実施態様
の斜視図である。

【図１４】 図４に示されたラミネートシートの第２の実施態様の分解正面
図である。

【図１５】 図１に示された研削ツールの斜視図であるが、充填材はない。

【図１６】 本発明による複数の弓形研磨セグメントを含む研削ツールの第
２の実施態様の上面図である。

【図１７】 本発明による複数のくさび形状の研磨セグメントを含む研削ツ
ールの第３の実施態様の上面図である。

【図１８】 図１７に示された研削ツールの部分側面図である。

【図１９】 図１７に示された研削ツールに類似した研削ツールの部分側面
図であり、くさび形状の研磨セグメントの第２の実施態様を含む。

【図２０】 図１７に示された研削ツールに類似した研削ツールの部分側面
図であり、くさび形状の研磨セグメントの第３の実施態様を含む。

【図２１】 図４に示されたラミネートシートの部分側面図であり、図１８
、１９、２０に示された研磨セグメントをラミネートシートから切断するための
方法を仮想的に例示する。

【図２２】 図１７に示された研削ツールに類似した研削ツールの部分側面
図であり、剛性サポートに装着された研磨セグメントを含む。

【図２３】 図１７に示された研削ツールに類似した研削ツールの部分側面
図であり、装着された研磨セグメントを有する剛性サポートの別の実施態様を含
む。

【図２４】 図４に示されたラミネートシートの部分側面図であり、図２２
、２３に示された研磨セグメントをラミネートシートから切断する方法を仮想的
に例示する。

【図２５】 図１７に示された研削ツールに類似した研削ツールの部分側面
図であり、装着された研磨セグメントの別の実施態様を有する剛性サポートを含
む。

【図２６】 本発明による実質的に台形の装着プレートに取り付けられた研
磨セグメントを有する研削ツールの別の実施態様の斜視図である。

【図２７】 円形の回転可能なヘッドに装着された図２６に示された複数の
研削ツールの上面図である。

【図２８】 図２６に示された研削ツールの端面図である。

【図２９】 図４に示されたラミネートシートの上面図であり、図２６に示
された研削ツールの研磨セグメントをラミネートシートから切断する方法を例示
する。

【図３０】 図２６に示された研削ツールが装着されることができる回転可
能なヘッドの側面図である。

【図３１】 図２６に示された研削ツールの製作のために研磨セグメントが
配列されることができるサポートフレームの上面図である。

【図３２】 図３１に示されたサポートフレームの上面図であり、図２６に
示された研削ツールに使用するのに適切な複数の研磨エレメントを含む。

【図３３】 研磨セグメントが装着されて図２６に示された研削ツールを形
成することができる装着プレートの上面図である。

【図３４】 本発明による隆起した充填材の区域に含まれ装着プレートに装
着された複数の研磨エレメントを含む研削ツールの代替実施態様の上面図である
。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月２０日（２０００．６．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 イアン・ゴーサッチ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB05 BA08 BA24 BA34 BB01 BB02 BB04 BC02 BG07 CC02 FF18

Claims (47)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールドライバに接続されて回転運動するツールであって、 第１表面を有する装着プレートと、 該装着プレートの第１表面に取り付けられた複数の研磨セグメントであって、
   少なくとも１つの研磨セグメントが、複数の実質的に平行な層から作られ、当該
   複数の層の１つの略平面によって規定されるセグメント面を有し、該セグメント
   面は、装着プレートの第１表面に対して、０度〜１８０度の間（０度および１８
   ０度を除く）の角度を形成する、複数の研磨セグメントと、 を具備するツール。
2. 【請求項２】 各研磨セグメントは、一定の密度の硬質粒子を中に有する研
   削表面を含み、 前記ツールドライバに取り付けられて前記ツールが回転運動の単一の回転によ
   って動くときに、該複数の研磨セグメントの各研削表面の経路によって一掃され
   る面積によって規定される作業領域を含み、該研削表面の累積面積が該作業領域
   の面積の５％〜５０％を占める請求項１記載のツール。
3. 【請求項３】 前記装着プレートは、第１表面を有する実質的に円形のディ
   スクである請求項１記載のツール。
4. 【請求項４】 前記複数の研磨セグメントは、全体的に前記円形ディスクの
   第１表面の周縁内に位置する請求項３記載のツール。
5. 【請求項５】 前記研磨セグメントの少なくとも１つの前記研削表面は、前
   記円形ディスクの前記第１表面に平行でありそれより上に隆起する請求項４記載
   のツール。
6. 【請求項６】 前記装着プレート上の前記複数の研磨セグメントの少なくと
   も１つのまわりに充填材が形成される請求項１記載のツール。
7. 【請求項７】 前記充填材に形成された複数のチャネルを含む請求項６記載
   のツール。
8. 【請求項８】 前記チャネルは、少なくとも１つの開放表面を有するトラフ
   を含む請求項７記載のツール。
9. 【請求項９】 前記複数の研磨セグメントの少なくとも１つは、形状が略矩
   形である請求項１記載のツール。
10. 【請求項１０】 各セグメントは、主に工作物を研削するように作用する研
    削表面を含み、少なくとも１つの研磨セグメントの該研削表面にスクープが形成
    される請求項１記載のツール。
11. 【請求項１１】 前記ツールドライバは前記装着プレートを移動方向に動か
    し、前記セグメントの少なくとも１つは、該移動方向が該セグメント面に対して
    ０度〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度である地点で、該セグ
    メントが工作物に接触するように、該装着プレートに取り付けられる請求項１記
    載のツール。
12. 【請求項１２】 複数の剛性サポートを含み、該剛性サポートの各々は前記
    装着プレートの前記第１表面に装着され、前記研磨セグメントの１つを支持する
    ためのものである請求項１記載のツール。
13. 【請求項１３】 少なくとも１つの研磨セグメントは、主に工作物を研削す
    るように作用する研削表面を含み、該研磨セグメントの該研削表面における硬質
    粒子の密度は、少なくとも１つの方向で実質的に均一である請求項１記載のツー
    ル。
14. 【請求項１４】 前記セグメントの少なくとも１つは、主に工作物を研削す
    るように作用する研削表面を含み、該研削表面はその中で硬質粒子の密度が変動
    する請求項１記載のツール。
15. 【請求項１５】 前記セグメントの少なくとも１つは、主に工作物を研削す
    るように作用する研削表面を含み、該研磨セグメントの該研削表面は、該セグメ
    ント面に対して、０度〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度で形
    成される請求項１記載のツール。
16. 【請求項１６】 前記装着プレートは実質的に台形であり、 前記研磨セグメントの少なくとも１つは実質的に平坦であり、 該複数の研磨セグメントは該装着プレートに取り付けられる請求項１記載のツ
    ール。
17. 【請求項１７】 前記複数の研磨セグメントは、互いに対して実質的に平行
    に前記装着プレートに取り付けられる請求項１６記載のツール。
18. 【請求項１８】 前記研磨セグメントのまわりに突起物として形成された充
    填材を含む請求項１記載のツール。
19. 【請求項１９】 前記突起物は、摩耗したときに取り替えることができる取
    り外し可能なプラグを含む請求項１８記載のツール。
20. 【請求項２０】 ツールドライバに接続されるツールであって、 第１表面を有し、該ツールドライバによって移動方向に動かされる装着プレー
    トと、 該装着プレートの該第１表面に取り付けられた複数の研磨セグメントであって
    、 各研磨セグメントが、複数の実質的に平行な層から作られ、当該複数の層の１
    つの略平面によって規定されるセグメント面を有する、複数の研磨セグメントと
    、を具備し、 前記移動方向が該セグメント面に対して、０度〜１８０度の間（０度および１
    ８０度を除く）の角度である地点で、少なくとも１つのセグメントが工作物に接
    触するツール。
21. 【請求項２１】 各研磨セグメントは、主に工作物を研削するように作用す
    る研削表面をさらに含む請求項２０記載のツール。
22. 【請求項２２】 少なくとも１つの研削表面が、エレメント面に対して０度
    〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度で形成される請求項２１記
    載のツール。
23. 【請求項２３】 少なくとも１つの研磨セグメントの前記研削表面における
    硬質粒子の密度は、１平方センチメートルにつき４００〜１,０００,０００硬質
    粒子である請求項２１記載のツール。
24. 【請求項２４】 前記装着プレートは、実質的に円形のディスクである請求
    項２１記載のツール。
25. 【請求項２５】 少なくとも１つの研磨セグメントの前記研削表面は、前記
    円形ディスクの第１の面に対して平行でありそれより上に隆起する請求項２４記
    載のツール。
26. 【請求項２６】 前記円形ディスク上の前記複数の研磨セグメントの少なく
    とも１つのまわりに、且つ、該研磨セグメントの前記研削表面が隆起する該円形
    ディスクより上の実質的に同一の高さで、充填材が形成される請求項２５記載の
    ツール。
27. 【請求項２７】 前記研磨セグメントの少なくとも１つの前記研削表面に形
    成されたスクープを含む請求項２１記載のツール。
28. 【請求項２８】 少なくとも１つの研磨セグメントの前記研削表面は、前記
    装着プレートの前記第１表面に対して実質的に垂直である請求項２１記載のツー
    ル。
29. 【請求項２９】 少なくとも１つの研磨セグメントの前記研削表面は、前記
    セグメント面に対して実質的に平行である請求項２１記載のツール。
30. 【請求項３０】 少なくとも１つの研磨セグメントのまわりに突起物として
    形成された充填材を含み、前記研磨エレメントの前記研削表面は、前記装着プレ
    ートの前記第１表面に対して実質的に平行である請求項２０記載のツール。
31. 【請求項３１】 前記充填材製の突起物は、摩耗したときに取り替えること
    ができる取り外し可能な充填材製のプラグを含む請求項３０記載のツール。
32. 【請求項３２】 複数の剛性サポートを含み、該剛性サポートの各々は前記
    装着プレートの前記第１表面に装着され、前記研磨セグメントの１つを支持する
    ためのものである請求項２０記載のツール。
33. 【請求項３３】 ツールドライバに接続されるツールであって、 第１表面を有する装着プレートと、 該装着プレートの第１表面に取り付けられた複数の研磨セグメントであって、
    少なくとも１つの研磨セグメントが、複数の層から作られ、当該複数の層の１つ
    の略平面によって規定されるエレメント面を有し、各研磨セグメントは研削表面
    をさらに含み、該研削表面は、該エレメント面に対して０度〜１８０度の間（０
    度および１８０度を除く）の角度で形成される複数の研磨セグメントと、 前記ツールドライバに取り付けられて行なう研削操作中に工作物に接触する該
    ツール表面によって規定される作業領域であって、第１端と第２端と該第１端か
    ら該第２端へ変動する曲率とを含む作業領域と、 を具備し、 該研削表面の累積面積が前記作業領域の面積の５％〜９５％を占めるツール。
34. 【請求項３４】 前記研削表面が前記作業領域の面積の３０％〜８０％を占
    める請求項４０記載のツール。
35. 【請求項３５】 前記装着プレートは実質的に台形である請求項４０記載の
    ツール。
36. 【請求項３６】 ツールドライバへ取り付けられるツールを製造する方法で
    あって、 硬質粒子の複数の層に結合材料の複数の層を差し挟むステップと、 該結合材料の複数の層を備えた該硬質粒子の複数の層を焼結して、ラミネート
    シートを形成するステップと、 該ラミネートシートから複数の研磨セグメントを切断して、各研磨セグメント
    が、該硬質粒子の複数の層に対して０度〜１８０度の間（０度および１８０度を
    除く）の角度で形成される研削表面を有するようにするステップと、 該複数の研磨セグメントを装着プレートに装着するステップと、 を含む方法。
37. 【請求項３７】 前記研磨セグメントの少なくとも１つのまわりに充填材を
    置くステップを含む請求項４３記載の方法。
38. 【請求項３８】 多孔性材料の複数の層に前記結合材料の複数の層と前記硬
    質粒子の複数の層とを差し挟むステップを含む請求項４３記載の方法。
39. 【請求項３９】 接着材料の複数の層に前記結合材料の複数の層と前記硬質
    粒子の複数の層とを差し挟むステップを含む請求項４３記載の方法。
40. 【請求項４０】 前記研磨セグメントを前記装着プレートに装着する前記ス
    テップは、各研削表面が該装着プレートの第１表面に対して実質的に平行である
    ように、該研磨セグメントを該装着プレートに装着することを含む請求項４３記
    載の方法。
41. 【請求項４１】 前記ラミネートシートから前記複数の研磨セグメントを切
    断する前記ステップは、該ラミネートシートから複数の弓形研磨セグメントを切
    断することを含む請求項４７記載の方法。
42. 【請求項４２】 前記ラミネートシートから前記複数の研磨セグメントを切
    断する前記ステップは、該ラミネートシートから複数の略矩形研磨セグメントを
    切断することを含む請求項４３記載の方法。
43. 【請求項４３】 前記研磨セグメントを支持するために、剛性サポートを前
    記装着プレートに装着するステップを含む請求項４３記載の方法。
44. 【請求項４４】 前記複数の研磨セグメントを前記装着プレートに装着する
    前記ステップは、回転の方向を有する実質的に円形の回転可能なディスクに該複
    数の研磨セグメントを装着することを含む請求項４３記載の方法。
45. 【請求項４５】 前記研磨セグメントを前記ディスクに装着する前記ステッ
    プは、前記硬質粒子の複数の層が、該ディスクの前記回転の方向に対して、０度
    〜１８０度の間（０度および１８０度を除く）の角度であるように、該研磨セグ
    メントを該ディスクに装着することを含む請求項５１記載の方法。
46. 【請求項４６】 前記ラミネートシートから複数の研磨セグメントを切断す
    る前記ステップは、該複数の研磨セグメントの各々の前記研削表面が湾曲して、
    研削操作の間中、該研削表面全体が工作物に接触することができるように、該ラ
    ミネートシートから複数の実質的に平坦な研磨セグメントを切断することを含み
    、 該複数の研磨セグメントを前記装着プレートに装着する前記ステップは、互い
    に対して実質的に平行であるように、該複数の研磨セグメントを該装着プレート
    に装着することを含む請求項４３記載の方法。
47. 【請求項４７】 異なるツールドライバへ取り付けられるツールを製造する
    方法であって、 硬質粒子の複数の層に結合材料の複数の層を差し挟むステップと、 該結合材料の複数の層を備えた該硬質粒子の複数の層を焼結して、ラミネート
    シートを形成するステップと、 該ラミネートシートから複数の研磨セグメントを切断して、該ツールが該異な
    るツールドライバの１つに取り付けられるときに、各研磨セグメントの研削表面
    が個別に湾曲して工作物へ接触しているままであることができるようにするステ
    ップと、 該複数の研磨セグメントを装着プレートに装着するステップと、 を含む方法。