JP2003517377A - 工作物にローレットを切るための方法および装置、そのような工作物を備えた品を成形する方法、およびそのような成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 形態の異なる少なくとも２つの溝を含むローレットパターンにワークピースをローレット切りする方法および装置が開示される。装置は、ローレットホイールホルダを含み、それによって、ローレットホイールの長手方向軸への点接触を維持しながら、ローレットホイールはホルダ長手方向軸を中心にして角度回転が可能である。装置は、少なくとも２つの異なる構成の歯を含むローレットホイールも含む。ローレット切りされた工作物で成形品を成形し、成形品にローレットパターンと鏡像関係にあるパターンを与える方法と、そのような成形品と、成形品で研磨材を形成する方法と、そのような研磨材も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、２つまたはそれ以上の異なる溝構成を有するパターンを工作物にロ
ーレット切りするための方法および装置と、ローレット切りされた工作物で成形
された品とに関する。そのような成形品は、他の多くの使用の中でも、構造化研
磨コーティングが支持体に設けられる研磨材を製作するのに有用である。

【０００２】 （発明の背景） ローレットを切る２つの一般的な方法が公知である。ローレット切りは一般に
、ロールローレット切りまたはフォームローレット切りと称される第１のローレ
ット切り方法によって行われる。フォームローレット切りは、工作物の外側面を
可塑的に変形するのに十分な力で工作物に対してローレットホイールを押圧する
ことによって行われる。第２のローレット切り方法は、切削ローレット切りと称
され、金属チップを除去することによってホイールが工作物内にパターンを切削
するように工作物に対してローレットホイールを配向することによって行われる
。切削ローレットホルダおよび切削ローレットホイールは、テキサス州ヒュース
トンのドリアンツールインターナショナル（Dorian Tool International）から
入手可能である。ゼウス（Zeus）ブランドの切削ローレットがペンシルバニア州
バスのイーグルロックテクノロジーインターナショナル社（Eagle Rock Technol
ogies Int'l Corp.）から入手可能である。

【０００３】 フォームローレット切りにおいて、ローレットホイールの回転軸は、円筒形工
作物の回転軸に平行である。したがって、ロールに形成された溝のらせん角度は
、ローレットホイールの歯のらせん角度によって規定される。切削ローレット切
りでは、切削ローレットホイールの回転軸は、円筒形工作物の回転軸に対して傾
斜しており（「傾斜角度」）、らせん角度を規定し切削作用を行なう。ローレッ
トホイールの縁は切削ツールとして使用されるため、逃げ角を提供する必要があ
る。これは、ローレットホイールを位置決めすることによって達成され、そのた
め、ローレットホイールと工作物表面との接触点で、ローレットホイールの歯付
円筒形表面と工作物表面とは、３〜１０度の角度を形成する。

【０００４】 上記の両方の型のローレット切りプロセスにおいて、工作物に作られた構造は
、ローレットホイールの歯の形状に類似した断面を有する複数の連続溝である。
従来のローレット切りプロセスは、典型的に菱形系パターンを与えるが、これは
２セットの連続溝の交差の結果であり、この２セットは、円筒形工作物に対して
対向する等しい角度を有する（一方は左巻き（ＬＨ）らせんを有し、もう一方は
右巻き（ＲＨ）らせんを有する）。２セットの溝の交差は、工作物の外面に菱形
パターンを形成する。菱形は円筒形工作物の長手方向軸に垂直な方向に整列配置
され、実質的にすべてが互いに対して同一である。従来のローレット切りプロセ
スを使用して、方形系パターンを与え、その中で方形は、工作物の長手方向軸に
対して４５度で側部を有するように配向される。菱形系パターンと同様に、方形
系パターンも円筒形工作物の長手方向軸に垂直な方向に整列配置され、すべての
方形系角錐は同一である。これらのプロセスを典型的に使用して、ツールハンド
ル、マシン制御ノブ等に滑らないパターンを与える。

【０００５】 普通の市販の切削ローレットホルダにおいて、ローレットホイール傾斜角度は
、円筒形工作物の回転軸に対して±３０度に固定される。±４５度のローレット
ホイール傾斜角度を提供するホルダも利用可能である。ホイールの回転軸に対し
て０度、１５度ＲＨ、３０度ＲＨ、１５度ＬＨ、３０度ＬＨのらせん角度を有す
る歯を備えたローレットホイールも容易に利用可能である。傾斜角度と歯のらせ
ん角度との合計が工作物の溝のらせん角度を規定する。これらのホイール軸の傾
斜角度とローレットの歯のらせん角度との算術的合計の順列が、工作物の回転軸
に対して０度、１５度、３０度、４５度、６０度および７５度のＲＨまたはＬＨ
で、円筒形工作物表面に溝のらせん角度を作ることができる。工作物表面にこれ
らの角度以外の溝らせん角度が所望される場合には、特別のローレットホイール
および／またはローレットホルダを製作しなければならない。

【０００６】 １９９７年４月１０日に公開れたＨｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．のＷＩＰＯ国
際特許出願公開番号第ＷＯ９７／１２７２７号「工作物をローレット切りするた
めの方法および装置、そのような工作物で品を成形する方法、およびそのような
成形品（Method and Apparatus for Knurling a Workpiece, Method of Molding
an Article With Such Workpiece, and Such Molded Article）」には、２セッ
トの交差する溝の各々が大きさが異なり反対方向のらせん角度を有する工作物を
ローレット切りするための方法および装置が開示されている。結果として得られ
るローレットパターンは、したがって、工作物の円筒形方向に整列配置されない
。Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．特許には、ローレット切りされた工作物で成形
品を成形して成形品にローレットパターンと鏡像関係にあるものを与える方法と
、成形品で構造化研磨粒子を形成する方法とが開示されている。構造化研磨コー
ティングは、支持体に成形された精密な三次元研磨複合材料の形態で研磨粒子と
結合剤とを含む。

【０００７】 他の構造化研磨剤、および、そのような構造化研磨剤を製造するための方法お
よび装置は、１９９２年１０月６日に発行された米国特許第５,１５２,９１７号
「構造化研磨材（Structured Abrasive Article）」（Ｐｉｅｐｅｒ ｅｔ ａ
ｌ．）に記載されている。

【０００８】 １９９５年３月２３日に公開れたＷＩＰＯ国際特許出願公開番号第ＷＯ９５／
０７７９７号「研磨材、これを製造する方法、仕上げのためにこれを使用する方
法、および生産ツール（Abrasive Article, Method of Manufacture of Same, M
ethod of Using Same for Finishing, And a Production Tool）」（Ｈｏｏｐｍ
ａｎ ｅｔ ａｌ．）には、研磨複合材料がすべては同一ではない構造化研磨材
が開示されている。Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．特許は、研磨複合材料のアレ
イにおいて、特に、異なる寸法の形状を提供する。研磨複合材料の様々に寸法づ
けられた形状の所望のパターンのコピーを、いわゆる金属マスター、たとえば、
アルミニウム、銅、青銅、またはアクリルプラスチック等のプラスチックマスタ
ーの表面に形成することができ、そのいずれもが、溝付け後にニッケルめっきす
ることができ、菱形回転溝によって、研磨複合材料の所望の所定の形状に対応す
る隆起した部分を残す。次いで、可撓性のあるプラスチック生産ツールが、一般
に、米国特許第５,１５２,９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ ｅｔ ａｌ．）に説明され
た方法によって、マスターから形成されることが可能である。

【０００９】 構造化研磨剤およびそれを製造するための方法および装置の他の例は、１９９
５年７月２５日に発行された米国特許第５,４３５,８１６号「研磨材を製造する
方法（Method of Making an Abrasive Article）」（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ ｅｔ
ａｌ．）に開示されている。１つの実施態様において、Ｓｐｕｒｇｅｏｎ ｅｔ
ａｌ．特許は、裏地シートに結合され、正確に間隔をおいて配向された研磨複
合材料を含む研磨材を製造する方法を教示する。Ｓｐｕｒｇｅｏｎ ｅｔ ａｌ
．特許は、他の手順に加えて、熱可塑性生産ツールが下記の手順にしたがって製
造されることを教示する。マスターツールが最初に提供される。マスターツール
は金属製、たとえばニッケル製が好ましい。マスターツールはいずれの従来の技
術、たとえば、彫刻、ホッビング、ローレット切り、電鋳、菱形回転、レーザ機
械加工等によって、製作することができる。マスターツールは、その表面に生産
ツール用のパターンと鏡像関係にあるものを有さなければならない。熱可塑性材
料は、マスターツールでエンボスされてパターンを形成することができる。Ｓｐ
ｕｒｇｅｏｎ ｅｔ ａｌ．特許は、マスターツールがローレット切りによって
製造されることを簡単に述べているが、Ｓｐｕｒｇｅｏｎ ｅｔ ａｌ．特許に
よってマスターツールをローレット切りする特別の方法は示されていず、教示さ
れておらず、または示唆されていない。

【００１０】 このように、円筒形工作物の回転軸に対していずれの所望の角度でローレット
ホイールが保持されることが可能であるローレット切り装置および方法の必要性
があることが見られる。工作物のローレットパターンが少なくとも２つの異なる
構成の溝構造を含むローレット切り装置および方法を提供する必要性がある。

【００１１】 （発明の開示） 本発明の１つの態様は、長手方向軸を有する工作物の円筒形表面をローレット
切りする方法を提供する。この方法は、ａ）第１の複数の溝を工作物に与えるス
テップであって、第１の複数の溝は工作物の長手方向軸に対して第１のらせん角
度を有し、第１の複数の溝は、第１の溝と第２の溝とを含み、第２の溝は第１の
溝とは実質的に異なる構成であるステップと、ｂ）第２の複数の溝を工作物に与
えるステップであって、第２の複数の溝は工作物の長手方向軸に対して第２のら
せん角度を有するステップと、を含む。第２の複数の溝は第１の複数の溝に交差
し、それによって工作物の外面にローレットパターンを与える。

【００１２】 上記方法の１つの好適な実施態様において、第２の複数の溝は、第３の溝と第
４の溝とを含み、第４の溝は第３の溝とは実質的に異なる構成である。この実施
態様の１つの好適な型において、第３の溝と第４の溝とは各々が、第１の溝表面
と第２の溝表面と溝基部とを具備する。第１および第２の溝表面は各々が、工作
物の外面から溝基部へ延在する。第３の溝の溝表面は第３の開先角度で互いに対
しており、第４の溝の表面は第４の開先角度で互いに対しており、第４の開先角
度は第３の開先角度とは実質的に異なる。１つの好適な実施態様において、第３
の開先角度と第４の開先角度とは少なくとも３度異なる。別の好適な実施態様に
おいて、第３の開先角度と第４の開先角度とは少なくとも１０度異なる。

【００１３】 上記方法の別の好適な実施態様において、第１の溝と第２の溝とは各々が、第
１の溝表面と第２の溝表面と溝基部とを具備する。第１および第２の溝表面は各
々が、工作物の外面から溝基部へ延在する。第１の溝の溝表面は第１の開先角度
で互いに対しており、第２の溝の表面は第２の開先角度で互いに対している。第
２の開先角度は第１の開先角度とは実質的に異なる。この実施態様の１つの好適
な型において、第１の開先角度と第２の開先角度とは少なくとも３度異なる。こ
の実施態様の別の好適な型において、第１の開先角度と第２の開先角度とは少な
くとも１０度異なる。この実施態様の別の好適な型において、溝基部は、第１の
溝表面と第２の溝表面との接合点に形成された線である。

【００１４】 上記方法のさらに別の好適な実施態様において、第１の複数の溝と第２の複数
の溝との交差が、工作物の外面に複数の角錐を形成する。この角錐の各々が、第
１の溝によって形成される第１の対向する側面と、第２の溝によって形成される
第２の対向する側面とを含む。複数の角錐は、第１の角錐と第２の角錐とを含み
、第２の角錐は第１の角錐とは実質的に異なる構成である。１つの好適な実施態
様において、第１の角錐の対向する第１の側面はその間に第１の角度を形成し、
第２の角錐の対向する第１の側面はその間に第２の角度を形成し、第２の角度は
第１の角度とは少なくとも３度異なる。別の好適な実施態様において、第２の角
度は第１の角度とは少なくとも１０度異なる。別の好適な実施態様において、角
錐は角錐台である。

【００１５】 上記方法のさらに別の好適な実施態様において、パターンは、工作物の円周の
まわりに連続しており途切れていない。

【００１６】 上記方法のさらに別の好適な実施態様において、第１および第２の溝らせん角
度は、実質的に異なる大きさである。

【００１７】 本発明の別の態様は、上記方法によって製造されたローレット切りされた工作
物を提供する。

【００１８】 本発明のさらに別の態様は、今述べたローレット切りされた工作物で成形品を
成形する方法を提供する。この方法は、ａ）工作物の外面に成形可能材料を加え
るステップと、ｂ）成形可能材料が工作物に接触している間に、成形可能材料に
十分な力を加えて、工作物の外面のパターンと鏡像関係にあるものを、工作物に
接触している成形可能材料の第１の表面に与えるステップと、ｃ）工作物から成
形可能材料を除去するステップと、を含む。

【００１９】 さらに別の態様において、本発明は、今述べた方法によって製造された成形品
を提供する。

【００２０】 本発明は、ローレット切りされた円筒形外面を有するローレット切りされた工
作物も提供する。ローレット切りされた工作物は、長手方向軸と円筒形外面とを
有する円筒形本体を具備し、この外面はその上にローレットパターンを有する。
ローレットパターンは、この工作物の長手方向軸に対して第１のらせん角度を有
する第１の複数の溝を具備する。第１の複数の溝は、第１の溝と第２の溝とを含
み、第２の溝は第１の溝とは実質的に異なる構成である。ローレットパターンは
第２の複数の溝も具備する。第２の複数の溝は長手方向軸に対して第２のらせん
角度を有する。第２の複数の溝は第１の複数の溝に交差する。

【００２１】 上記ローレット切りされた工作物の１つの好適な実施態様において、第２の複
数の溝は、第３の溝と第４の溝とを含み、第４の溝は第３の溝とは実質的に異な
る構成である。

【００２２】 上記ローレット切りされた工作物の別の好適な型において、第１の溝と第２の
溝とは各々が、第１の溝表面と第２の溝表面と溝基部とを具備する。第１および
第２の溝表面は各々が、工作物の外面から溝基部へ延在する。第１の溝の溝表面
は第１の開先角度で互いに対しており、第２の溝の溝表面は第２の開先角度で互
いに対しており、第２の開先角度は第１の開先角度とは実質的に異なる。１つの
好適な実施態様において、第１の開先角度と第２の開先角度とは少なくとも３度
異なる。別の好適な実施態様において、第１の開先角度と第２の開先角度とは少
なくとも１０度異なる。

【００２３】 上記ローレット切りされた工作物の別の好適な実施態様において、第３の溝と
第４の溝とは各々が、第１の溝表面と第２の溝表面と溝基部とを具備する。第１
および第２の溝表面は各々が、工作物の外面から溝基部へ延在する。第３の溝の
溝表面は第３の開先角度で互いに対しており、第４の溝の溝表面は第４の開先角
度で互いに対しており、第４の開先角度は第３の開先角度とは実質的に異なる。
１つの好適な実施態様において、第３の開先角度と第４の開先角度とは少なくと
も３度異なる。別の好適な実施態様において、第３の開先角度と第４の開先角度
とは少なくとも１０度異なる。

【００２４】 上記ローレット切りされた工作物の別の好適な実施態様において、溝基部は、
第１の溝表面と第２の溝表面との接合点に形成された線である。

【００２５】 上記方法のさらに別の好適な実施態様において、第１の複数の溝と第２の複数
の溝との交差が、工作物の外面に複数の角錐を形成する。角錐の各々が、第１の
溝によって形成される第１の対向する側面と、第２の溝によって形成される第２
の対向する側面とを含む。複数の角錐は、第１の角錐と第２の角錐とを含み、第
２の角錐は第１の角錐とは実質的に異なる構成である。この実施態様の１つの型
において、第１の角錐の対向する第１の側面はその間に第１の角度を形成し、第
２の角錐の対向する第１の側面はその間に第２の角度を形成し、第２の角度は第
１の角度とは少なくとも３度異なる。１つの実施態様において、第２の角度は第
１の角度とは少なくとも１０度異なる。

【００２６】 別の好適な実施態様において、角錐は角錐台である。

【００２７】 上記ローレット切りされた工作物の別の好適な実施態様において、ローレット
パターンは、工作物の円周のまわりに連続しており途切れていない。

【００２８】 別の態様において、本発明は、上記ローレット切りされた工作物で成形品を成
形する方法を提供する。この方法は、ａ）ローレット切りされた工作物の外面に
成形可能材料を加えるステップと、ｂ）成形可能材料がローレット切りされた工
作物に接触している間に、成形可能材料に十分な力を加えて、ローレット切りさ
れた工作物の外面のパターンと鏡像関係にあるものを、ローレット切りされた工
作物に接触している成形可能材料の第１の表面に与えるステップと、ｃ）ローレ
ット切りされた工作物から成形可能材料を除去するステップと、を含む。

【００２９】 別の態様において、本発明は、今述べた方法によって製造された成形品を提供
する。

【００３０】 さらに別の態様において、本発明は、切削ローレットホイールを保持するため
の装置を提供する。この装置は、主要支持本体と、第１の端と第２の端と長手方
向軸とを含むシャフトであって、長手方向軸を中心にして回転するように主要本
体に回転可能に装着されるシャフトと、シャフトの第２の端上のローレットホイ
ールマウントと、ローレットホイール軸を中心にして回転するようにローレット
ホイールマウントに回転可能に装着されたローレットホイールであって、その外
周上に複数の歯を有するローレットホイールと、を具備する。ローレットホイー
ル軸は、斜角でシャフトの長手方向軸に交差する。ローレットホイール軸を中心
にしたローレットホイールの回転は、シャフトの第１の端からローレット歯が通
るシャフトの第２の端への方向でもっとも遠い位置にある遠位点を規定する。遠
位点は、シャフトの長手方向軸上にある。ローレットホイールマウントとローレ
ットホイールとは、シャフトが長手方向軸を中心にして回転する間に、遠位点が
シャフトの長手方向軸上に位置するままであるように構成される。１つの好適な
実施態様において、シャフトの長手方向軸とローレットホイール軸とは、８０度
〜８７度の角度で交差する。

【００３１】 さらに別の態様において、本発明は、ローレットホイールを提供する。ローレ
ットホイールは、第１および第２の対向する主要面と第１および第２の主要面の
間に外周面とを含む本体と、外周面上に複数の歯とを具備する。複数の歯は、第
１の歯と第２の歯とを含み、第２の歯は第１の歯とは実質的に異なる構成である
。

【００３２】 上記のローレットホイールの１つの好適な実施態様において、第１の歯は、外
周面から延在する第１および第２の側面を含み、第１および第２の側面はその間
に第１の開先角度を形成する。第２の歯は、外周面から延在する第３および第４
の側面を含み、その間に第２の開先角度を形成し、第２の角度は第１の角度とは
実質的に異なる。１つの好適な実施態様において、第２の角度は第１の角度とは
少なくとも３度異なる。別の好適な実施態様において、第２の角度は第１の角度
とは少なくとも１０度異なる。

【００３３】 上記のローレットホイールの別の好適な実施態様において、複数の歯の各々は
、実質的に異なる構成を有する。

【００３４】 上記のローレットホイールの別の好適な実施態様において、歯の各々は、外周
面から延在する第１および第２の側面を含む。歯の一方のもののそれぞれの第１
の縁と歯の隣接するもののそれぞれの第２の端とがその間に開先角度を形成し、
それによって歯の各隣接する対の間に複数の開先角度を形成する。開先角度の第
１のものは開先角度の第２のものとは実質的に異なる。１つの好適な実施態様に
おいて、第１の開先角度は第２の開先角度とは少なくとも３度異なる。別の好適
な実施態様において、第１の開先角度は第２の開先角度とは少なくとも１０度異
なる。別の好適な実施態様において、開先角度の各々は実質的に異なる。

【００３５】 （発明の詳細な説明） 本発明は、所定の逃げ角でローレットホイールを保持し、ホルダ軸「Ａ」を中
心にしてローレットホイールを回転することによってローレットホイールの角配
向を無数に調節することができるローレットホルダを提供し、ホルダ軸「Ａ」は
、１）ローレットホイールと円筒形工作物表面とが接触する点に交差し、２）円
筒形工作物の長手方向軸に交差し、３）工作物の長手方向軸に垂直である。逃げ
角βは、ローレットホイール回転軸Ｃとホルダ軸Ａとの間の角度αの余角に等し
い（すなわち、β＝９０−α）。ツールホルダがローレットホイールをツールホ
ルダ軸を中心に回転するときに、逃げ角、切削の深さまたは工作物上の軸の位置
に実質的な変化はない。作られた溝構造物のらせん角度のみが変わる。これによ
って、真っ直ぐな歯カッター（すなわち、歯はローレットホイールの回転軸に平
行である）を使用して、切削溝構造物のらせん角度は１５度〜１６５度が可能で
ある（０度は円筒形工作物の軸３６に平行であり、９０度は工作物の軸に対して
垂直であり、これによって平行な円周溝構造物を提供する）。１５度より下で０
度に近づく角度では、工作物とローレットホイールとの相対切削速度が、純粋ロ
ーリングに近づくかまたは係合を形成し、適切な切削結果を提供しない。したが
って、１５度から０度までの溝構造物のらせん角度のためには、ネガティブ３０
度のらせん歯を有するローレットホイールを使用し、４５度〜３０度の角度でホ
ルダをロール軸に対して位置決めすることが好ましい。作られた構造物のらせん
角度は、ホルダ角度とローレットホイールの歯角度との算術合計である（すなわ
ち、４５度−３０度＝１５度、３７．８度−３０度＝７．８度、３０度−３０度
＝０度、等）。１６５度〜１８０度のらせん角度にも同様の装置が使用される。

【００３６】 ローレットホルダ 装着されたローレットホイール１２を有するローレットホルダ１０の好適な実
施態様が図１に示される。ローレットホルダ１０は、ローレットマウント１４と
、スピンドル４０と、回転駆動アセンブリ５０とを含む。下記に詳述のように、
駆動アセンブリ５０を操作することによって、スピンドル４０を通って延在する
シャフト４１を回転させ、それによって、ローレットマウント１４を所望の角配
向へ回転する。スピンドル４０とツールマウント１４とローレットホイール１２
とはすべて、ローレットホイール１２上の最前点Ｘが軸Ａを中心にして回転し、
一方、軸Ａ上にあるままであるように、ローレットホイールが軸Ａを中心にして
回転するように、寸法づけられ構成される。ローレットホイール上の点Ｘもロー
レットマウント１４の前面１９を越えて延在する。さらに、ローレットホルダ１
０は、ツールホルダ軸Ａが工作物の長手方向軸３６に交差しこれに対して垂直で
あるように工作物３０に対する位置に保持される。

【００３７】 スピンドル４０の１つの適切な実施態様は、ウィスコンシン州グラフトンのラ
ッセルＴ．ギルマン社（Russell T. Gilman, Inc.）が販売のギルマンモデル（G
ilman Model）４０００８−Ｘ３Ｍ−３０スピンドルである。十分な強度および
正確度を備え、ローレット装着取付具で取り付けることができるいずれのスピン
ドルも適切であると理解される。スピンドル４０は、その中に回転するように装
着されたシャフト４１を含む。シャフト４１の回転軸は、ツールホルダ１０の軸
Ａを規定する。駆動アセンブリ５０はシャフト４１の第１の端４２に作用的に接
続され、ローレットマウント１４はシャフトの第２の端４３に装着される。

【００３８】 図２〜５は、ホルダ１０から取り外されたローレットマウント１４を例示し、
ローレットホイール１２はマウント１４から取り外されている。ローレットマウ
ント１４の１つの好適な実施態様は、ミシガン州トロイのバレナイト社（Valeni
te Co.）が販売のＮＭＴＢテーパシャンクアダプタ、標準ブランク番号７３から
製作される。ローレットマウント１４は、後部１５と中央テーパ部１６と前部１
７とを含む。テーパ部１６は、シャフト４１の第２の端４３にある同様の形状の
キャビティに嵌合し、ローレットマウント１４をシャフト４１に対して中央に置
くのを補助する。このようにして、ローレットマウント１４の長手方向軸２０は
、ローレットホルダ１０の回転軸Ａに一致する。キー溝２１がローレットマウン
トの前部１７の後面１８に含まれ、シャフト４１の第２の端４３に装着されたキ
ー４４に係合してシャフト４１に対するローレットマウント１４の回転配向また
は角度配向を規定する。図５に最良に見られるように、シャフト４１を通って延
在する対応するボルト４５に取り付けるために、ねじ山を切ったシャフト装着穴
２９がツールマウントの後部１５内に延在する。図１および１３に示されるよう
に、ボルト４５はローレットマウント１４に係合することができる。次いで止め
ナット４７が締められ、マウント１４を引いてシャフト４１の第２の端４３に係
合にさせる。

【００３９】 図３、４に最良に見られるように、ローレットマウント１４の前部１７は、ロ
ーレットホイール受取キャビティ２３を含む。キャビティ２３は、後壁２４、第
１および第２の側壁２５、２６および装着面２７によって境界を付けられる。前
部１７は、キャビティ２３に装着されたホイール１２を観察するために且つチッ
プ除去用にローレット切りする間に冷却剤を注入するために、側壁２５、２６内
に穴２２を任意に含むことができる。

【００４０】 図４に見られるように、装着面２７は、装着面に対する法線軸Ｃがローレット
マウント１４の軸２０に垂直でないように配向される。装着面２７はその中に、
円筒形ショルダ２７ａによって囲繞されたねじ山を切ったローレット装着穴２８
を有する。ローレットホイール車軸７４がショルダ２７ａに挿入される。車軸７
４は、ショルダ２７ａに締り嵌めする第１の部分７８と、装着面２７に戴置され
る第２の部分７６とを含む。車軸はシャフト７７も含み、その上にローレットホ
イール１２が装着される。装着穴２８と円筒形ショルダ２７ａとシャフト７７と
は、装着面２７の法線軸Ｃに沿って配向される。法線軸Ｃは、ローレットマウン
ト１４の長手方向軸２０に交差する。法線軸Ｃは、ローレットマウント１４に装
着されるときにローレットホイール１２の回転軸を規定する。法線軸Ｃは、ロー
レットホルダ１４の長手方向軸２０に対して角度αで配向する。角度αは、所望
の逃げ角βを提供するように、使用されるローレットホイール１２に照らして選
択することができ、ただし、β＝９０−αである。角度αの値は、８０度〜８７
度が適切であることがわかったが、ローレットパターンによっては８５度が好適
である。

【００４１】 図６は、シャフト７７に装着されたローレットホイール１２を備えた図５のロ
ーレットマウント１４を例示する。キャップ７０がローレットホイール１２の頂
部に嵌合し、ねじ７２はキャップ７０およびシャフト７７を通って嵌合しローレ
ットマウント１４の装着面２７の穴２８に係合する。ローレットホイール１２は
このようにして軸Ｃを中心にして回転する。装着面２７は、ローレットホイール
１２の最前部Ｘが長手方向軸２０上にあり、マウント１４の前面１８を越えて延
在するように、ローレットマウントの長手方向軸２０に対して位置する。したが
ってローレットホイールの最前部Ｘを軸２０上に配置する構成を選択するにあた
り、ホイール１２の直径、軸Ｃに沿ったホイール１２の厚さ、車軸７４の第１お
よび第２の部分７６、７８の厚さ、軸２０に対する装着面２７の位置、および、
角度αの大きさのすべてを考慮しなければならないことが見られる。

【００４２】 図４〜７はすべて、ローレットホイール回転軸Ｃとマウント長手方向軸２０と
が工作物３０の長手方向軸３６に対して垂直な平面にあるように配向されたロー
レットマウント１４を例示する。工作物の軸３６と軸Ｃおよび軸２０の平面との
間の角度θは、そのような配向で９０度に規定される。円筒形工作物３０が長手
方向軸３６を水平に有するように配向される場合、ローレットホイールの今述べ
た配向がホイール軸Ｃと長手方向軸２０とを垂直平面に置く。図７〜１１は、工
作物３０に対するローレットホイール１２の配向を例示し、明瞭のためローレッ
トマウント１４はこの例示から取り外されている。図８、９において、ツールホ
ルダ１０は、ホイール軸Ｃとマウント長手方向軸２０とによって規定された平面
が工作物軸３６に対して鈍角θであるように、ホイール１２を配向するように調
節されている。図１０、１１において、ツールホルダ１０は、軸Ｃと軸２０とが
工作物の軸３６に対して鋭角θを形成する平面にあるように、ホイール１２を配
向するように調節されている。

【００４３】 図１、１２、１３は、回転駆動アセンブリ５０を例示する。装着プレート５１
は、ボルト６２と座金６４とによってスピンドル４０の後面にボルト止めされる
。シャフト４１の第１の端４２はその上にスリーブ４６を装着する。スリーブ４
６は、シャフト４１の第１の端４２に貼付されたリング部分４６ａと、そこから
後方に延在する中空円筒形部分４６ｂと、を含む。スリーブのリング部分４６ａ
とプレート５１との間に、クロックばね４８があり、シャフト４１を１つの方向
に偏倚してバックラッシを排除するのを補助する。

【００４４】 歯車ホイール５２は、スリーブ４６の円筒形部分上およびスリーブ４６のリン
グ部分４６ａに隣接して取り付けられ、歯車ホイールの回転がスリーブ４６とシ
ャフト４１とを回転させるように、リング部分４６ａに留められる。歯車ホイー
ル５２は、複数の外側に延在する歯を有する。マウント５４は、溶接等によって
装着プレート５１の頂部に取り付けられ、ウォームギア５３を支持する。ウォー
ムギア５３の一方の端で、ねじ山を切っていないシャフト部分５３ａがハンドル
５５に貼付され、ウォームギアを手で回転する。ウォームギア５３のねじ山を切
っていないシャフト部分５３ａは、マウント５４の後方に延在する５４ａを通っ
て穴に回転可能に留められる。ウォームギア５３は、ハンドル５５の回転が歯車
ホイールを回転させ、それによってシャフト４１とローレットマウント１４とロ
ーレットホイール１２とを回転するるように、歯車ホイール５２の歯に係合する
。

【００４５】 歯車ホイール５２の後部に面する面に、回転検量スケール５９が留められる。
装着プレート５１に、固定位置整合検量スケール６０が留められ（図１からは明
瞭のため取り外されている）、これは、回転検量スケール５９に隣接する。好ま
しくは、この配列は、弧の６分までバーニヤスケールで読取可能な３６０度スケ
ールを有する。

【００４６】 ストッパーマウント５６は、溶接等で装着プレート５１の側面に取り付けられ
る。ストッパーマウントのプレート部分５６ａは、歯車ホイール５２の前部に面
する面に向けて後方に延在する。ストッパーマウントの第１のアーム部分５６ｂ
は歯車ホイール５２を越えて後方に延在する。ストッパーマウントの第２のアー
ム部分５６は歯車ホイール５２の後部に面する面の前に延在し且つこれに重なり
合う。止めねじ５８は、ストッパーマウントの第２のアーム部分５６ｃの端にあ
るねじ山を切った穴に装着される。ストッパー部材５７は、ボルト６６および座
金６８等でストッパーマウント５６に取り付けられる。ストッパー部材は、歯車
ホイールを越えて後方に延在する第１の部分５７ａと、部分５７ａから延在して
歯車ホイール５２の後部に面する面に隣接し且つこれに重なり合う片持アーム部
分５７ｂと、を含む。片持アーム５７ｂは、その自由端が止めねじ５８と歯車ホ
イール５２の面との間にあるように位置決めされる。止めねじがゆるみ片持アー
ムとの係合が外れると、歯車５５とウォームギア５３との回転が歯車ホイール５
２を回転させ、それによって、シャフト４１を回転する。シャフトが所望の回転
配向になると、止めねじ５８を締めて片持アーム５７ｂを歯車ホイールの面に対
して押すことができ、それによってシャフト４１の意図されない回転の機会を最
小限にする。

【００４７】 ボルト４５は、シャフト４１を通って延在し、ローレットマウント１４のねじ
山を切った穴２９に係合する。ボルト４１をローレットマウント内に締めた後に
、止めナット４７を締めてボルトとローレットマウントとを後方へ引き、それに
よってローレットマウント１４をシャフト４１第２の端４３にあるローレットマ
ウントにしっかり嵌める。

【００４８】 手動回転駆動アセンブリ５０の今述べた好適な実施態様は、その代わりとして
適切な手動のまたは自動の位置決め装置であってもよい。たとえば、回転駆動ア
センブリ５０は、モータ駆動された高精度のコンピュータ制御位置決めシステム
であってもよい。また、市販の回転割り送りヘッドもローレットホルダに適切で
ある。

【００４９】 ローレットツール 上述のローレットホルダは、従来の市販の切削ローレットホイールを含むいず
れの適切なローレットホイール１２とともに有利に使用することができる。

【００５０】 切削ローレットホイールツール１２が図１４、１５に例示される。ローレット
ホイール１２は、その外側作業面に沿って複数の歯４４を有する。各歯４４は、
歯リッジ４８と第１および第２の側面５２とを含む。各隣接する歯４４から１つ
の側面５２によって境界を付けられた谷５０が、隣接する歯４４の各対の間に位
置する。各ホイール１２も主要な対向する面４２を含む（一方のみを例示する）
。歯４４の側面５２が主要面４２に合うところで、縁４６が形成される。切削ロ
ーレット切りのために、ローレットホイールの主要面４２はアンダーカットを有
することが好ましい。アンダーカットは、ホイール１２の全円周のまわりに延在
する弓形面として例示される。アンダーカットは、ローレットホイールが工作物
の外面に係合するときに、改良されたすくい角を提供する。あるいは、アンダー
カットは、ゼロまたは正のすくい角を提供するために、平らな構成または他のい
ずれの構成であってもよい。アンダーカットは、リッジ４８へ向けて１つの方向
へ延在することが好ましく、リッジ４８から十分に内側へ延在して、縁４６と主
要面４２との、好ましくは少なくとも歯谷５０までの切削特性を改良する。正の
すくい角は、ゼロまたは負のすくい角よりも効果的な切削を提供し、工作物のば
りの量も減少する。

【００５１】 本明細書に記載された本発明のローレットホルダ１０は、単一ローレットホイ
ール内に異なる構成の歯を有するローレットホイールに特に適切である。ローレ
ットホルダ１０は、ローレットホイール１２を非常に変化する角配向に配向する
ことができながら、同一の点に位置するローレットホイールの最前点を維持する
。これによって、単一ローレットホイールで複数の歯構成を有するローレットホ
イール１２を使用することができる。歯構成の変化は、歯の高さ、歯の幅、歯の
形状、隣接する歯の間との間隔あけ、非対称な歯の使用、または他のいずれの所
望のパラメータにおいて可能である。

【００５２】 歯構成は、ホイールの円周のまわりで完全に変わることができ、すなわち、２
枚の歯が同一であることはない。あるいは、幾枚かの歯の「シーケンス」がその
シーケンス内で異なる構成を有し、シーケンスがローレットホイール円周上で整
数の「Ｎ」回繰り返されてもよい。そのような繰り返しシーケンスの各々の開始
にある歯が「歯１」として示され、その歯によって切削される工作物の溝が「溝
１」として示される場合、ローレット切りの間に「歯１」が常に「溝１」に入る
のであれば、歯構成に対応する様々な構成にある溝のきれいなパターンが生成さ
れるを見ることができる。

【００５３】 図１４Ａに例示された１つの好適なローレットホイールは、ローレットホイー
ル１２の歯４４の間に谷５０の異なる角度γsub1、γsub2、γsub3、・・・γsu
bNを切削することによって変えられた歯構成を有する。歯４４の少なくともいく
つかは、非対称であることが好ましい。たとえば、隣接する９０度谷と７０度谷
との間に形成されたホイール歯は非対称である。溝の間で工作物に形成されたリ
ッジのピーク角度は、ローレットホイールの歯の間の「谷」角度γにほぼ等しい
。

【００５４】 ローレット歯４４は、本明細書では、４８でリッジを５０で谷を形成するよう
に例示されているが、他のプロファイルのローレット歯も本発明とともに有利に
使用することができる。たとえば、リッジ４８および谷５０で線または縁になる
のではなく、リッジ４８または谷５０はその代わりに、平らな表面または丸みを
帯びた表面または他の輪郭を具備してもよい。また、歯の側面５２は、湾曲して
もよく、または平坦以外の他のプロファイルであってもよい。これらの代替歯構
成は、フォームローレット切りよりも切削ローレット切りで使用するよにより適
切であるが、一定の構成がフォームローレット切りの状態下で使用することがで
きる。

【００５５】 ローレットホイールは、使用中にチッピングおよび破壊に耐えるほど十分に強
く、使用中に十分に鋭い刃先を維持する材料でなければならない。適切なローレ
ットホイールは工具鋼および炭化タングステンから製造されており、炭化タング
ステンは改良された耐摩耗性を有する。ＴｉＮ、ＴｉＣＮおよびＣｒＮ等の耐摩
耗性コーティングが有用である。

【００５６】 実施例１ ローレットホイール１２の１つの例は、下記のように製造された。複数の三角
形の歯が、従来のワイヤＥＤＭ手順を使用して、３．２３３４ｃｍ（１．２７３
インチ）の当初直径を有する丸いホイールに切削された。歯を切削するのに使用
されたワイヤの直径は、３０マイクロメートル（０．００１２インチ）であった
。歯は、変動する歯サイズの疑似ランダムシーケンスにあった。シーケンスはホ
イールの各４分の１（９０度）を繰り返し、すなわち、パターンがホイールのま
わりを４回繰り返した。ローレットホイールは、炭化タングステン型ＣＤ−６３
６から製造された。

【００５７】 下記の表は、歯の疑似ランダムパターンの詳細を要約する。パターンは、４４
枚の歯から構成され、各々が、歯の底部から先端まで半径方向に測定して０．０
３５６ｃｍ（０．０１４インチ）の高さであった。歯の構成は、ローレットホイ
ールに切削された「谷」の角度および幅に関連して規定される。表に報告された
「角度」は、ワイヤＥＤＭによってホイールに切削された谷の角度である。表に
報告された「幅」は、隣接する歯の間の円周上の先端から先端までの距離であり
、各歯のそれぞれの中心で測定された。

【００５８】

【表１】

【００５９】 実施例１のローレットホイール歯は非対称であることが多い。たとえば、隣接
する９０度谷と７０度谷との間に形成されるホイール歯は、９０度溝側に半分の
角度の４３．７３度を有し、７０度溝側に半分の角度の３４．１０度を有する（
これらの半分の角度は、それぞれ単純に４５度、３５度ではないが、これは、ホ
イールの湾曲のためである）。溝の間の工作物に形成されたリッジのピーク角度
は、ローレットホイールの歯の間の「谷」角度にほぼ等しい。

【００６０】 ローレット切りの方法 工作物をローレット切りする好適な方法が図１６、１７に例示され、その図で
は、工作物３０に対するローレットホイール１２の位置をより明瞭に例示するた
めに、ツールホルダ１０は取り外されている。図１６、１７は、両方とも、工作
物３６とローレットホイール１２との上面図である。ピーク３９を有する第１の
複数の溝３８が最初に切削される。ツールホルダ１０は、ホイール軸Ｃとローレ
ットマウント軸２０とによって規定される平面を鈍角θに配向するように設定さ
れる。ツールホルダは、軸Ａが工作物の長手方向軸３６に交差してこれに垂直で
あるように位置決めされる。切削ローレットホイール１２は、工作物が示された
方向に回転されるときに、工作物表面３４内の所望の深さの切削に係合される。
この第１の複数の溝３８は、第１のらせん角度θsub1を有し、それぞれの溝断面
は、歯４４とローレットホイールとの間の谷５０の形状にほぼ対応する。

【００６１】 次いで旋盤が停止され、ツールホルダは、軸Ｃと軸２０とによって規定される
平面を、工作物軸３６に対して鋭角θに配向するように設定される。切削ローレ
ットホイール１２は、工作物が示された方向に回転されるときに工作物表面３４
内の所望の深さの切削に係合され、ローレットホイールは示された方向を横切る
。ピーク３９’を有する第２の複数の溝３８’は、θsub1に対向する第１のらせ
ん角度θsub2を有する。それぞれの溝断面は、ローレットホイールの歯４４の間
の谷５０の形状にほぼ対応する。複数の角錐が、第１および第２の複数の溝の交
差によって形成される。

【００６２】 らせん角度θsub1とθsub2とは、等しく対向していてもよく、この場合、角錐
パターンは工作物の円周方向に沿って整列配置される。あるいは、らせん角度θ
sub1とθsub2とは、大きさが等しくなく、反対の符号であってもよく、この場合
、角錐パターンは工作物の円周方向に沿って整列配置されない。角錐パターンの
所望の配向を提供するようにθsub1およびθsub2を選択することに関するさらな
る詳細は、１９９７年４月１０日に公開れたＨｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．のＷ
ＩＰＯ国際特許出願公開番号第ＷＯ９７／１２７２７号「工作物をローレット切
りするための方法および装置、そのような工作物で品を成形する方法、およびそ
のような成形品（Method and Apparatus for Knurling a Workpiece, Method of
Molding an Article With Such Workpiece, and Such Molded Article）」から
公知である。

【００６３】 所望により、さらなる深さの切削を提供するかまたは溝のプロファイルをクリ
ーンアップするために、任意のクリーンアップ切削が現在の溝に繰り返されても
よい。

【００６４】 本明細書に開示されたローレットホルダ１０で、ローレット歯シーケンスと工
作物に生成された構造物との同期は、らせん角度の調節によって達成される。た
とえば、ローレットホイール１２の円周のまわりを「Ｎ」回繰り返す様々な歯形
態シーケンスを有する直径「ｄ」のローレットホイール１２で、直径「Ｄ」の工
作物３０をローレット切りすることが望まれる。ローレットホイール１２がホル
ダ１０によって、ローレットホイール回転軸Ｃが工作物の長手方向軸３６に対し
て９０度であるように位置決めされる場合、工作物はローレットホイールに対し
て回転運動を与えない。ホルダ１０が工作物の表面に沿って軸方向に動くときに
、円周溝のパターンが、（π×ｄ）÷Ｎの軸方向距離で繰り返す歯のシーケンス
で生成される。ローレットホイール１２の軸Ｃが工作物軸３６に対して平行すな
わち０度に位置決めされるときに、ローレットホイール１２は、工作物回転速度
のＤ／ｄ倍である回転速度で純粋回転のロールによって駆動される。０度ローレ
ット軸位置と９０度ローレット軸位置との間に様々な角度位置θがあり、そこで
、値（Ｄ×Ｎ×コサイン（θ））÷ｄは整数である。この理論的位置近傍で、ロ
ーレットホイールシーケンスは、歯のシーケンスの１つの歯１が工作物の表面に
生成されている溝のシーケンスの溝１に整列配置するように、繰り返しの整数回
とに適切に整列配置する。

【００６５】 表２は、歯のシーケンスの繰り返しの所望の量を提供するθの値を表す。これ
は、直径８．０５４５インチの工作物用、直径１．２７２インチのローレットホ
イール用、および歯のシーケンスを１回、２回および４回繰り返すローレットホ
イール用、に計算される。

【００６６】

【表２】

【００６７】 今述べた方法および装置によって形成されるローレットパターンは、図１８に
例示される。ローレットパターンは、工作物３０から突出する複数の角錐６０を
具備する。角錐は、各々、ピーク６２と、ピークから延在する側縁６４と、基部
縁６８と、側縁と基部縁とによって境界を付けられた側面６６とを具備する。角
錐６０の断面が図１９Ａ、１９Ｂに例示される。図１８、１９Ａに見られるよう
に、第１の複数の溝３８が溝側部６６ａを有する。図１８、１９Ｂに見られるよ
うに、第２の複数の溝３８’が溝側部６６ｂを有する。溝の２つのセットの交差
がこのようにして角錐６０を形成する。各角錐は、隣接する第１の溝によって形
成される一対の対向する側部６６ａと、隣接する第２の溝によって形成される一
対の対向する側部６６ｂとを有する。ローレット歯４１によって切削された交差
する溝の間にある角錐は、逃げ角β用の小さい値用のローレット歯の間の谷角度
γsubNに実質的に等しい角度γsubNを有するのを見ることができる。

【００６８】 ローレットパターンは、ピーク３９とピーク３９’との交差によって形成され
た６２で点になる角錐形ピークを有するように本明細書では例示されている。こ
れは、切削ホイール歯４４がその全深さまで工作物内に係合し、縁４６でリッジ
４８から谷５０まで完全に工作物に係合するときに、発生する。他のパターンも
本発明で達成可能である。たとえば、角錐台、すなわち、とがったピーク６２で
はなく平らな頂部を備えた角錐を、ローレット歯４４にその深さの一部のみに係
合することによって作ることができる。歯４４に一部深さまで係合することによ
って、縁４６は歯谷５０へ全面的には係合しない。これによって、工作物３０の
外面３４の一部が、その元々のローレット切りされていない状態のままに残り、
角錐６０に先端を切り取った頂部を提供する。谷５０で歯４４の間に平らなまた
は湾曲した空間を有するように構成された歯４４を使用することも可能であり、
または、４８で縁リッジではなく平らなまたは他の構成を使用することも可能で
ある。

【００６９】 本発明による工作物をローレット切りする１つの好適な方法が、次の実施例に
関連して説明される。

【００７０】 実施例２ 工作物、すなわち、直径２０．３２ｃｍ（８インチ）、長さ９１．４ｃｍ（３
６インチ）の鋼ロールが、２１０〜２３０ビッカース硬度を有する銅０．１２７
ｃｍ（０．０５０インチ）でメッキされた。ロールは、ロッジ＆シプレー（Lodg
e & Shipley）旋盤に装着され、直径２０．５６２±０．０００５ｃｍ（８．０
９５２±０．０００２インチ）に表面仕上げされた。深さ０．２７９４ｍｍ（０
．０１１０インチ）、幅３．８１ｃｍ（１．５インチ）のショルダーが、次いで
各端で工作物表面に切削され、ロールの外径まで１：１０でテーパした。

【００７１】 上記の好適な実施態様に関連して述べられたローレットホルダ１０が、旋盤の
クロススライドに据え付けられた。ツールホルダ１０の軸Ａは、工作物の長手方
向軸３６に交差しこれに対して垂直であった。８５度の角度で装着ホイール用の
軸Ｃを有するローレットマウント１４が、シャフト４１の第２の側部４３に装着
された。ダイヤルインジケータを使用して、ローレットホイール軸Ｃとローレッ
トマウント軸２０とによって規定された平面を垂直に設定した。この配向でバー
ニヤスケール５９、６０の角度は２８０度３６分であった。下記の説明で、この
配向は、９０度の角度θとされる。ツールホルダ１０は、軸Ｃと軸２０とによっ
て規定された平面が水平であるように、ローレットマウント１４を時計方向（工
作物に面するツールホルダ１０の後面から見て）に９０度回転するように調節さ
れたならば、バーニヤは、１９０度３６分と読める。下記の検討において、その
ような配向は０度の角度θとされる。正の角度は、工作物に向けて見るツールホ
ルダ１０の後部から見ると反時計回りである。

【００７２】 実施例１のローレットホイール１２はローレットマウント１４に装着された。
歯の４つのシーケンスの各々の端で３つの隣接する９０度谷は、ローレットホイ
ールの回転を割り送りする方法を提供した。シーケンスの位置づけは、小さなイ
ンクドットをローレットホイールに加えて、円周のまわりの４つのシーケンスの
各々にある３つの９０度谷の中央のものの位置をマークすることによって、さら
に容易になった。

【００７３】 ツールマウント１０の角配向を調節することが必要であり、それによって、ロ
ーレットホイール回転軸Ｃの角度を調節し、ロールの円周のまわりのローレット
ホイール１２に、４分の１円周の整数回の繰り返し、すなわち４４歯シーケンス
を提供した。ホイールの「歯１」とロールの表面の「溝１」との間に正確なパタ
ーン整合を得るために必要な角度θは、下記のように相互作用プロセスで決定さ
れた。ロールホイール１２の円周が１０．１６ｃｍ（４．０インチ）であったた
め、１つのシーケンスの円周長さは２．５４ｃｍ（１．０インチ）であった。

【００７４】 切削の第１の方向は、高さ０．０３６ｃｍ（０．０１４インチ）の歯を備えた
ロールの円周のまわりに４４歯シーケンスの２１繰り返しを作ることが意図され
た。歯の切削の意図された深さは、０．０３３ｃｍ（０．０１３インチ）であっ
た。歯の先端は、したがって、２０．５６２−（２×０．０３３）＝２０．４９
２ｃｍ（８．０９５−（２×０．０１３）＝８．０６９インチ）のロール距離Ｄ
にあった。

【００７５】 ロール面の円周方向に沿って測定された繰り返しシーケンスの長さは、所望の
切削深さで、円周に沿って２１繰り返しを提供するために、下記式であった。

【００７６】

【数１】

【００７７】 繰り返しの長さは、切削されているロール面の軸に対するローレットホイール
の角度を変えることによって調節された。ローレットホイールがゼロのθで残さ
れると（軸Ｃはロールの軸に平行）、ローレットホイールは、ローレットホイー
ルのものと同一のパターンをロール面にエンボスする。繰り返しは１．０インチ
であり、ローレットホイール１２の１シーケンスの円周長さである。ローレット
ホイールの軸Ｃが９０度のθに設定されると、ローレットホイールは回転し、繰
り返し距離は無限になる。旋盤の心押台から工作主軸台へ向けてロールの長手方
向軸に平行に移動するローレットホイールのために、中間繰り返し距離を作るの
に必要なローレットホイール角度θは、下記式によって概算することができる。

【００７８】

【数２】

【００７９】 ただし、Ｋはローレットホイールの繰り返し距離であり、Ｒはロール面の円周
の繰り返し距離である。ここで、Ｋ＝１．０インチ、Ｒ＝１．２０７インチであ
るならば、θ＝１４５°５６’にある。したがって、ツールホルダは、切削ホイ
ールの軸Ｃがθ＝１４５°５６’であるように、調節された。

【００８０】 ローレットホイール１２が次いで、ロール面の心押台の縁に先に切削されたシ
ョルダーの外縁から約０．３１７５ｃｍ（１／８インチ）動かされた。旋盤キャ
リッジは、０．０６３５ｃｍ／回転（０．００２５インチ／回転）を送るように
設定され、送り装置に係合した。工作物は、キャリッジが工作主軸台に向けて実
際に送り始めるまで手で回転された。旋盤が停止すると、クロススライドは、ロ
ーレットホイールが工作物の表面に触れるまで手でゆっくり送られ、次いで、さ
らに０．００５１ｃｍ（０．００２インチ）送られた。

【００８１】 工作物は１回転にわずかに足りずに回転され、工作物の表面に０．００５１ｃ
ｍ（０．００２インチ）深さの溝の単一の列を切削した。溝のパターンは、手持
ち式４倍の拡大鏡で目で検査された。４４歯シーケンスの開始および終了を決定
するために、工作物に等しく間隔をおいた３つの隣接する溝（ローレットホイー
ルの３つの９０度谷に対応する３つの隣接する歯によって作られる）が位置づけ
られ、これらの３つの溝の中心が鉛筆でマークを付けられた。これを３つの連続
する歯シーケンスに繰り返した。次に、先端の広がったマーカーを使用して、溝
シーケンスがマークされた領域内にある溝の列を黒くした。次いで、工作物は手
でさらに３６０度回転され、そのため溝の第２の列が円周上に重な合わせて切削
されたが、溝の第１の列の左０．００６４ｃｍ（０．００２５インチ）であった
。第２の列に３つの９０度谷によって作られたパターンが位置づけられ、鉛筆で
マークを付けられた。溝のこの第２のセットは、新しく切削されて黒くされてい
ないため、選び出すことが容易であった。溝の第１の列と第２の列とのマークの
位置を比較すると、溝のシーケンスは、パターンを整合するために約２溝長すぎ
ることを示した。

【００８２】 ローレットホイールは工作物から後退し、キャリッジは、先に切削した領域を
約０．３１７５ｃｍ（１／８インチ）過ぎて、工作物の新しい領域に動いた。工
具角度θは、０度１２分増加し、上記の手順が繰り返された。溝パターンは約１
溝長すぎると観察された。ツールホルダ角度θはさらに０度１２分増加し、上記
の手順が繰り返された。溝パターンは、パターン整合には約３／４溝短すぎると
観察された。

【００８３】 旋盤速度は１００ｒｐｍに設定され、動力が加えられた。旋盤は、キャリッジ
送りの係合を外すことなく、約０．６３５０ｃｍ（１／４インチ）送った後に停
止した。切削領域を検査すると、正確に４４歯の２１繰り返しで、すなわち１／
４ローレットホイールシーケンスできれいに切削されているのを示された。旋盤
は、再スタートされ、切削は、ショルダー領域のランプを過ぎて約０．６３５０
ｃｍ（１／４インチ）送られるまで続いた。旋盤を停止した後、ロール顕微鏡で
溝構造物を検査すると、切削は、溝の間にリッジの頂部に平らな部分がないこと
によって示されるように全深さであることが示された。切削は、再度停止する前
にロールの面を横切ってさらに約２．５４ｃｍ（１インチ）続いた。

【００８４】 溝構造物は、欠けた２枚の歯面を失っているにもかかわらず、良好に見え続け
た。繰り返し（２１）の奇数は、ローレットホイールの４つの繰り返しシーケン
スの各々で対応する歯が組み合わさって単一の溝を切削することを意味した。す
なわち、工作物面の各特定の「溝１」が、４つの繰り返しローレットホイールシ
ーケンスの各々からの「歯１」によって順次係合された。これが、失われる歯ま
たは壊れた歯から生じる可能性のあるいずれの欠点を克服する助けをする。

【００８５】 旋盤は再スタートされ、切削は、ロールの工作主軸台端のショルダーに到達す
るのに約１．２７ｃｍ（１／２インチ）不足まで続いた。ロール上の溝構造物は
依然として受け入れ可能なように見えた。この点で、ローレットホイールは２２
枚の損傷した歯を有したが、初期にひどく欠けたと観察された２枚の歯は完全に
失われた。心押台の平均溝深さは０．０３１８ｃｍ（０．０１２６インチ）であ
った。ロールの中間および工作主軸台端の平均溝深さは０．０３１５ｃｍ（０．
０１２４インチ）であり、わずかなローレットホイール摩耗のみを示した。工作
物表面は、図１６に示されるように、第１のらせん角度θsub1で配向されたリッ
ジ３９を備えた第１の複数の平行な溝３８を有した。

【００８６】 ローレットマウント１４が取り外され、ローレットホイール１２が取り外され
、新しい切削面を露出するために上向きにした反対の主要面で再挿入され、次い
でローレットマウントが再度据え付けられた。ローレットホイール軸Ｃとローレ
ットマウント軸２０とによって規定された平面が垂直であったときにバーニヤ角
度は２８０度４８分を示し、規定されたゼロツール角度は１９０度４８分のバー
ニヤ読取値にシフトされたことを示した。このバーニヤ読取値は、０度のθにさ
れる。

【００８７】 θsub1とは反対の方向にあるθsub2の第２のらせん角度で配向されたリッジ３
９’を有する第２の複数の溝３８’が、工作主軸台端で開始するロール面に４４
歯シーケンスの１５繰り返しのパターンを切削することによって形成された。工
作物の円周方向の１５シーケンスの繰り返し距離は、下記式であった。

【００８８】

【数３】

【００８９】 ローレットホイールが工作主軸台端から心押台へ動くために、ローレットホイ
ール軸角度θは、下記式によって与えられた。

【００９０】

【数４】

【００９１】 Ｋ＝１．０インチ、Ｒ＝１．６９インチであれば、θ＝５３°４３’であった
。

【００９２】 先の概算が低すぎたため、同様のエラーが予想され、この概算は高すぎるよう
になる。ツールホルダ１０は、５３度１２分のθに設定され、キャリッジは、工
作主軸台から心押台へ０．００６４ｃｍ／回転（０．００２５インチ／回転）送
るように設定され、前述の同一の溝パターン整合手順が使用された。溝パターン
は４1/2歯不足した。この手順が繰り返され、ツール角度θは０度３０分増加し
た。パターンは、約２1/2歯長すぎると観察された。ツール角度は０度１２分減
少し、結果としてパターン整合が約１歯短くなった。旋盤は次いで切削の約１／
４インチを１００ｒｐｍで走行したが、ローレットホイール歯シーケンスは工作
物表面の溝シーケンスに整列配置しなかった。むしろねじれた砕かれた表面を残
した。ツールは再び新しい表面へ動き、ツール角度は０度０６分増加した。シー
ケンス整合は、約１歯長いと観察された。旋盤はスタートされ再度パターンの約
１／４インチ切削されたが、シーケンスは整列配置しなかった。再度、ローレッ
トホイールホルダが工作物の新しい領域に動き、０度０３分減少した。パターン
整合は、約１歯長すぎると観察された。短い動力走行の後、シーケンスは整列配
置しなかった。切削の深さは、ローレット歯用のわずかに大きなロール直径（お
よびしたがって増加したパターン長）がシーケンスを整列配置させることができ
るという理論下で約０．０００５減少した。しかし、シーケンス整列配置は達成
されなかった。この点で、より多くのスタートを試みるショルダーに切削されて
いない表面を残さなかった。

【００９３】 ローレットホイールは後退し、ロールの全直径上の新しいスタート領域へ動い
た。バーニヤ読取値は、現在の設定に残された。旋盤はスタートされ、キャリッ
ジが心押台に向けた送られるときに、ローレットホイールはロールの表面にゆっ
くり送られた。目標深さが達成された少し後に、シーケンスが整列配置したこと
が明らかになった。溝の深さをチェックすると、第１のパスの溝切削に整合する
には０．０００５深すぎることが示された。切削の深さは０．０００５減少し、
クロス切削パターンの約３／４インチが切削されるまで切削は続いた。切削整合
は０．０００１内であった。ローレット歯が第１の複数の溝内に砕けたときに溝
を交差することによって形成された角錐にばりがあったが、角錐の縁は、ローレ
ットホイールがリッジに入り次の角錐を切削するときに、形成された対向する縁
でばりはなかった。ローレットホイールは、損傷を検査された。２枚の歯のみが
欠けていた。

【００９４】 第２の複数の溝の切削は、クロス切削パターンが心押台端のショルダー領域の
約０．１２７ｃｍ（１／２インチ）不足になるまで続いた。ロールを検査すると
、第２の切削は心押台端で第１の切削より０．０００５ｃｍ（０．０００２イン
チ）深いことが示された。ピーク３９’を有する第２の複数の溝３８’は、第１
の複数の溝に交差した。角錐は、クロス切削領域のロール表面をカバーした。

【００９５】 次に、同一のロールホイールで軽切削を第１のセットの複数の溝で行い、角錐
の縁のばりを減少した。第１の複数の溝上のこの第２のパスは、第１のパスの切
削である単一方向の溝の１／２インチバンドで心押台端で開始した。キャリッジ
送りは係合され、心押台から工作主軸台および手によって回転された工作物へ送
られ、キャリッジはスタートしてその方向へ動く。３つの９０度歯は、第１のパ
ス方向に切削した溝のセットに並び、ロールホイールは、第１のパスに使用され
たのと同一の深さに送られた。４倍の拡大鏡を使用して、工作物が手でゆっくり
回転されたときにローレットホイールが適切に割り送りされるのをチェックした
。旋盤はスタートされ、パターンの約０．９５２５ｃｍ（３／８インチ）が再切
削された。２カ所の深さチェックが、ロール面で９０度離れて行われた。第１の
チェックは、切削が０．００２５ｃｍ（０．００１０インチ）深すぎることを示
し、第２のチェックは、０．００３８ｃｍ（０．００１５インチ）深すぎること
を示した。第２の複数のみぞには今や重大なばりがあった。切削の深さは、０．
００２５ｃｍ（０．００１０インチ）減少した。さらに０．６３５０ｃｍ（１／
４インチ）切削した後、ばりは大幅に減少したが、切削の深さは、依然として０
．００２５ｃｍ（０．００１０インチ）深すぎると測定された。ローレットホイ
ールはさらに０．００１９ｃｍ（０．０００７５インチ）後退され、今度は切削
は０．００２０ｃｍ（０．０００８インチ）深すぎると測定された。ローレット
ホイールはさらに０．００１９ｃｍ（０．０００７５インチ）後退されたが、こ
の切削の深さは浅すぎ、第１のパスの溝にばりが残った。切削の深さは０．００
１３ｃｍ（０．０００５インチ）増加し、短い走行の後、ばりが第２の複数の溝
に観察されたが、先のわずかに深い切削は全体的ばりが少なかった。切削の深さ
は、再度０．００１３ｃｍ（０．０００５インチ）増加した。短い走行の後、両
方の方向にばりがない溝もあり、第２の複数の溝に軽いばりのみがある領域もあ
った。

【００９６】 旋盤は再スタートされ、残っているクロス切削面はその深さで再切削された。
再切削が完了した後、ロールは１００倍のロールスコープで検査された。ばりの
ないピークもあれば１つの縁のみにばりがあるピークもあった。深さ整合は優良
に見えた。

【００９７】 ツール角度は、第２の複数の溝のクリーンアップパス用に再設定された。第１
の複数の溝のクリーンアップに使用されたのと同一の手順を使用して、現在の第
２の複数の溝にロールホイールを割り送りした。切削の深さは、ローレットホイ
ールによって残されたばりのサイズと位置とを観察することによって再度調節さ
れた。最適深さに調節された後、第２の複数の溝が再切削された。結果として得
られたロールは、０．０００５ｃｍ（０．０００２インチ）より良好な深さ整合
と、角錐の鮮やかな丸い先端を示した。

【００９８】 次に、ロール表面はケロシンでブラシ掛けされ、残っているゆるいばりを除去
した。ケロシンは、ゆっくりスピンしているロールの表面に柔らかい真鍮ブラシ
で手で加えられた。ケロシンは次いでタオルでロールから除去され、当初、数多
くの金属チップはタオルに集められた。ブラシ掛けは、タオルにほとんど金属チ
ップがつかなくなるまで続けられた。

【００９９】 ロールの表面は次いで、無電解ニッケルの３〜５マイクロメートル厚の層でめ
っきされた。無電解ニッケルは、防蝕を提供し、ロール表面からのポリマー材料
の剥離を改良した。

【０１００】 めっきされた後、ロールを使用して、構造化研磨製造に使用するためのポリプ
ロピレンフィルムにエンボスした。

【０１０１】 成形品 工作物またはマスターツール３０を使用して生産ツール等の成形品を製作する
１つの好適な方法が、図２０に例示される。生産ツール８２は、ステーション１
００で成型可能な材料、好ましくは熱可塑性材料を、マスターツール３０のロー
レット切りされた外面３４上に押し出すことによって、製作される。熱可塑性材
料は、ニップ１０２で表面３４に押しつけられる。生産ツール８２は、マスター
ツール３０から剥離され、マンドレル１０６に巻かれる。このようにしていずれ
の所望の長さの生産ツール８２を得ることができる。成形表面８６は、マスター
ツール３０のローレット切りされた外面３４上のパターンの反対のものを有する
。マスターツール３０の外面３４に与えられたパターンが、最終的に製作された
構造化研磨材（または他の所望の品目）のパターンのポジティブであるときに、
成形表面８６のパターンは最終品のパターンと鏡像関係にあるものになる。図２
１に見られるように、生産ツール成形表面８６は、複数の角錐ポケット８８を具
備し、これはマスターツール３０の角錐６０と鏡像関係にあるものである。角錐
ポケットは、底部点９０と側縁９２と側面９４と上縁９６とを含む。後面８４は
比較的平らで滑らかである。生産ツール８２は、最終製作品であることが望まし
く、その場合、マスターツール３０の外面３４のパターンは、生産ツール８２の
所望の最終パターンのネガティブすなわち鏡像関係にあるものである。

【０１０２】 生産ツール８２を製造するのに使用することができる熱可塑性材料の例は、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリ（エーテルスルホン）、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリアミド、ポ
リ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレンまたはそれらの組合せを含む。熱
可塑性材料は、可塑剤、フリーラジカルスキャベンジャーまたは安定剤、熱安定
剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料または他の処理補助剤等の添加剤を
含んでもよい。これらの材料は、紫外線および可視光線を実質的に透過するもの
であることが好ましい。

【０１０３】 工作物またはマスターツール３０はその円周のまわりに連続した途切れのない
ローレットパターンを有するため、方向Ｄのいずれの所望の長さの生産ツールは
、成形パターンにシームまたは途切れなしで経済的に成形されることが可能であ
る。これによって、途切れのない構造化研磨複合材料パターンを備えたいずれの
長さの構造化研磨材の生産が可能である。そのような構造化研磨材は、生産ツー
ルのシームによりパターンにシームまたは途切れを有する他の構造化研磨材より
も、一片一片が剥がれるかまたは薄片に裂ける可能性が低い。

【０１０４】 生産ツール８２は、成形可能な材料をローレット切りされたマスターツール３
０でエンボスすることによって形成されることも可能である。これは、工作物の
ローレットパターンと鏡像関係にあるもので生産ツールの成形表面８６を与える
ように必要な力および温度で行われることが可能である。そのようなプロセスを
、単一層または複数層の生産ツール８２で使用することができる。たとえば、複
数層の生産ツールにおいて、成形表面８６は所望のパターンに成形されるのに適
切な材料を具備することができ、一方、後面８４は、生産ツール８２が使用中に
調節される状態のために、適切に強いかまたは耐性のある材料を具備することが
できる。

【０１０５】 生産ツール８２は硬化した熱硬化性樹脂から製造されることも可能である。熱
硬化性樹脂製の生産ツールは、下記の手順によって製造されることが可能である
。未硬化の熱硬化性樹脂がマスターツール３０に加えられる。未硬化の樹脂がマ
スターツールの表面上にある間に、この樹脂は、マスターツールの表面のパター
ンと鏡像関係にある形状を有するよう設定するように加熱することによって硬化
するかまたは重合することが可能である。次いで、硬化した熱硬化性樹脂がマス
ターツールの表面から取り外される。生産ツールは、たとえばアクリレートウレ
タンオリゴマー等の硬化した放射線硬化可能樹脂から製造されることが可能であ
る。放射線硬化した生産ツールは、熱硬化性樹脂製の生産ツールと同一の方法で
製造されるが、硬化が、放射線たとえば紫外線への露出によって行われることが
異なる。

【０１０６】 本明細書に記載された本発明の方法および装置は、構造化研磨剤を製造するの
に使用するのが特に適しているが、本発明はそれによって限定されない。たとえ
ば、本明細書に記載された本発明のローレット切りの方法および装置は、次のプ
ロセスで使用されるマスターツールではなく、自己の使用を有する最終製造品で
ある工作物３０に使用することができる。さらに、工作物がマスターツールであ
るときに、その使用は、次のプロセスで使用されるマスターツールを製造するの
に限定されない。すなわち、ローレット切りされた工作物で成形される成形品は
、自己の使用を有する最終製造品であってもよい。さらに、ローレット切りされ
た工作物３０は、研磨剤または他の品目を製造するためのグラビアコーターとし
て使用されることが可能である。

【０１０７】 構造化研磨材を製造する方法 研磨コーティングを製造する第１のステップは、研磨スラリーを調製すること
である。研磨スラリーは、いずれの適切な混合技術によって、結合剤前駆物質と
研磨粒子と任意の添加剤とを一緒に組み合わせることによって製造される。混合
技術の例として、低剪断混合と高剪断混合とが挙げられるが、高剪断混合が好適
である。超音波エネルギを混合ステップと組み合わせて使用して、研磨スラリー
の粘度を下げることができる。典型的に、研磨粒子は結合剤前駆物質に徐々に加
えられる。研磨スラリー内の気泡の量は、混合ステップ中に真空を引くことによ
って最小限にすることができる。場合によっては、所望により粘度を下げる温度
まで研磨スラリーを加熱することが好適である。しかし、スラリーの温度は、そ
れが加えられる支持体に有害な影響を与えないように選択されるべきである。研
磨スラリーは、良好に塗布する流動性を有し、その中では研磨粒子および他の充
填剤は固まらないことが重要である。

【０１０８】 本発明の研磨コーティングを製造するには２つの主要な方法がある。第１の方
法は、主に、結果として、精密な形状を有する研磨複合材料になる。精密な形状
を得るために、結合剤前駆物質は少なくとも部分的には固化しているかゲル状で
あり、一方研磨スラリーは生産ツールのキャビティ内に存在する。第２の方法は
、主に、結果として、非精密形状を有する研磨複合材料になる。第２の方法にお
いて、研磨スラリーは生産ツールのキャビティ内に塗布され、研磨複合材料を生
成する。しかし、研磨スラリーは、結合剤前駆物質が硬化するか固化する前に生
産ツールから除去される。この後に、結合剤前駆物質は硬化するか固化する。生
産ツールのキャビティ内で結合剤前駆物質が硬化しないため、この結果として、
研磨スラリーは流れ、研磨複合材料形状を変形させる。

【０１０９】 両方の方法にとって、熱硬化性結合剤前駆物質が使用されるのであれば、エネ
ルギ源は、結合剤前駆物質の化学的性質により熱エネルギまたは放射線エネルギ
であってもよい。両方の方法にとって、熱可塑性結合剤前駆物質が使用されるの
であれば、熱可塑性樹脂が固化して研磨複合材料が形成されるように熱可塑性樹
脂は冷却される。

【０１１０】 図２２は、研磨材を製造するための方法および装置１１０を概略的に例示する
。上述の方法によって製造された生産ツール８２は、成形表面８６と後面８４と
２つの端とを有するウェブの形態である。第１の主要面１１３と第２の主要面１
１４とを有する支持体１１２は、解きステーション１１５を離れる。同時に、生
産ツール８２は、解きステーション１１６を離れる。生産ツール８２の成形表面
または接触表面８６は、塗布ステーション１１８で研磨粒子と結合剤前駆物質と
の混合物を塗布される。混合物は、粘度を下げるために、塗布ステップの前に加
熱されてもよい。塗布ステーション１１８は、ナイフコーター、ドロップダイコ
ーター、カーテンコーター、真空ダイコーターまたは押出ダイコーター等のいず
れの従来の塗布手段を具備することができる。生産ツール８２の成形表面８６が
塗布された後、支持体１１２および生産ツール８２は、混合物が支持体１１２の
第１の主要面１１３を湿潤するように一緒にされる。図２２において、混合物は
接触ニップロール１２０によって支持体１１２に接触させられ、これは、生産ツ
ール／混合物／裏地構造物も支持ドラム１２２に押しつける。ニップロールで４
５ポンドの力をかけることが有用であることがわかったが、選択される実際の力
は、業界では公知のようにいくつかの要因による。次に、十分な用量のエネルギ
、好ましくは放射線エネルギが、放射線エネルギ源１２４によって生産ツール８
２の後面８４を通って混合物内に送られて結合剤前駆物質を少なくとも部分的に
硬化し、それによって形状づけられた取り扱い可能な構造物１２６を形成する。
生産ツール８２は、次いで形状づけられた取り扱い可能な構造物１２６から分離
される。形状づけられた取り扱い可能な構造物１２６から生産ツール８２を分離
することは、ローラー１２７で発生する。生産ツール８２に適切な材料の例とし
て、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエチレンが挙
げられる。熱可塑性材料製のいくつかの生産ツールにおいて、研磨材を製造する
ための操作状態は、過度の熱が発生しないように設定されるべきである。過度の
熱が発生すると、これが熱可塑性ツールを変形するかまたは溶融する可能性があ
る。場合によっては、紫外線が熱を発生させる。ローラー１２７は、所望により
生産ツールを冷却するのに十分なサイズおよび温度のチルロールであってもよい
。生産ツールの接触表面または成形表面８６は、剥離コーティングを含んでもよ
く、研磨材を生産ツールから早期に剥離することができる。そのような剥離コー
ティングの例として、シリコーンおよびフルオロケミカルが挙げられる。形状づ
けられた取り扱い可能な構造物１２６と生産ツール８２との間の角度はローラー
１２７を過ぎた直後で、形状づけられた取り扱い可能な構造物１２６が生産ツー
ル８２からきれいに分離されるために、急な、たとえば、３０度を超えることが
好ましい。生産ツール８２は、再使用することが可能であるように、マンドレル
１２８上に再度巻かれる。形状づけられた取り扱い可能な構造物１２６は、マン
ドレル１３０上に巻かれる。結合剤前駆物質が完全に硬化していないならば、次
いで、熱エネルギの源または放射エネルギのさらなる源等のさらなるエネルギ源
に露出されることによって、完全に硬化され、塗布された研磨材を形成する。あ
るいは、完全硬化は、結果としてさらなるエネルギ源を使用せずに得られ、塗布
された研磨材を形成する。本明細書で使用されるように、「完全硬化」等は、結
合剤前駆物質が十分に硬化し、そのため、結果として得られる製品が、研磨材た
とえば塗布された研磨材として機能することを意味する。

【０１１１】 研磨材が形成された後、転換前に、曲がることができ、且つ／または、加湿さ
れることが可能である。研磨材は、使用前に、円錐、エンドレスベルト、シート
等のいずれの所望の形態に転換することができる。

【０１１２】 図２３は、研磨材を調製するための代替方法用の装置１４０を例示する。この
装置において、生産ツール８２は、接触または成形表面８６と後面８４と２つの
端とを有するエンドレスベルトである。第１の主要面１４３と第２の主要面１４
４とを有する支持体１４２は、解きステーション１４５を離れる。生産ツール８
２の成形表面８６は、塗布ステーション１４６で研磨粒子と結合剤前駆物質との
混合物を塗布される。混合物は、接触ニップロール１４８によって支持体１４２
の第１の表面１４３に押しつられ、これは、混合物が支持体１４２の第１の主要
面１４３を湿潤するように、生産ツール／混合物／裏地構造物も支持ドラム１５
０に押しつける。生産ツール８２は、３台の回転マンドレル１５２、１５４、１
５６上に駆動される。エネルギ、好ましくは放射線エネルギが、次いで、生産ツ
ール８２の後面８４を通って混合物内に送られ、結合剤前駆物質を少なくとも部
分的に硬化する。放射線エネルギの第１の源１５８があってもよい。放射線エネ
ルギの第２の源１６０もあってもよい。これらのエネルギ源は、同一の型であっ
ても異なる型であってもよい。結合剤前駆物質が少なくとも部分的に硬化した後
、形状づけられた取り扱い可能な構造物１６２が生産ツール８２から分離され、
マンドレル１６４に巻かれる。形状づけられた取り扱い可能な構造物１６２から
生産ツール８２を分離することは、ローラー１６５で発生する。形状づけられた
取り扱い可能な構造物１６２と生産ツール８２との間の角度はローラー１６５を
過ぎた直後で、形状づけられた取り扱い可能な構造物１６２が生産ツール８２か
らきれいに分離されるために、急な、たとえば、３０度を超えることが好ましい
。ローラーの一方、たとえばローラー１５２は、所望により生産ツール８２を冷
却するのに十分なサイズおよび温度のチルロールであってもよい。結合剤前駆物
質が完全に硬化していないならば、次いで、熱エネルギの源または放射エネルギ
のさらなる源等のさらなるエネルギ源に露出されることによって、完全に硬化さ
れ、塗布された研磨材を形成する。あるいは、完全硬化は、結果としてさらなる
エネルギ源を使用せずに得られ、塗布された研磨材を形成する。

【０１１３】 研磨材が形成された後、転換前に、曲がることができ、且つ／または、加湿さ
れることが可能である。研磨材は、使用前に、円錐、エンドレスベルト、シート
等のいずれの所望の形態に転換することができる。

【０１１４】 いずれの実施態様においても、生産ツールの接触表面と裏地の前面との間の空
間は、研磨粒子と結合剤前駆物質との混合物で完全に充填されることが所望され
ることが多い。また、いずれの実施態様においても、スラリーを生産ツールに塗
布しスラリーを支持体に接触するのではなく、スラリーを支持体１１２に加え、
スラリーを生産ツールに接触することが可能である。

【０１１５】 この実施態様の好適な方法において、放射線エネルギは生産ツール８２を通っ
て直接混合物内に送られる。生産ツール８２が製造される材料は、相当量の放射
線エネルギを吸収しないか、または、放射線エネルギによって劣化しないことが
好適である。たとえば、電子ビームエネルギが使用されるならば、電子はセルロ
ースを劣化するため、生産ツールはセルロース材料から製造されないことが好適
である。紫外線または可視光線が使用されるならば、生産ツールは、所望のレベ
ルの硬化をもたらすために、それぞれ紫外線または可視光線を十分に伝えなけれ
ばならない。あるいは、複合材料が結合される支持体１１２が、放射線エネルギ
の伝わるのを可能にする。放射線がツールを通って伝えられるときには、放射線
エネルギが支持体を通って伝わる必要がないため、放射線エネルギを吸収する支
持体を使用することができる。

【０１１６】 生産ツール８２は、放射線源による劣化を避けるのに十分な速度で操作されな
ければならない。放射線源による劣化に対して比較的高い耐性を有する生産ツー
ルは、比較的低い速度で操作することができ、放射線源による劣化に対して比較
的低い耐性を有する生産ツールは、比較的高い速度で操作することができる。短
く言うと、生産ツールに適切な速度は、生産ツールが製造される材料に依存する
。複合材料研磨剤が結合する支持体は、生産ツールと同一の速度で操作されなけ
ればならない。速度は、温度および引張等の他のパラメータとともに、支持体ま
たは生産ツールに有害な影響を与えないように選択されなければならない。１５
〜７６メートル／分（５０〜２５０フィート／分）の支持体速度が有利であるこ
とがわかったが、他の速度も本発明の範囲内である。

【０１１７】 上述の方法にしたがって提供された研磨材２００の好適な実施態様は、図２４
、２５に例示される。研磨材２００は、第１の主要面１１３と第２の主要面１１
４とを有する支持体１１２を含む。構造化研磨複合材料２１２が支持体１１２の
第１の主要面１１３に結合される。複合材料２１２は、結合剤２１４に分散した
研磨粒子２１３を具備する。表面２１５は、上述のように複合材料２１２の精密
な形状を規定する。図２５に例示されるように、複合材料２１２その基部で互い
に当接する。複合材料２１２の構成は、工作物３０の角錐の構成に実質的に適合
し、実質的に生産ツール８２の角錐ポケット８８と鏡像関係にあるものである。

【０１１８】 構造化研磨剤を製造することに関するさらなる詳細は、１９９７年４月１０日
に公開れたＨｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．のＷＩＰＯ国際特許出願公開番号第Ｗ
Ｏ９７／１２７２７号「工作物をローレット切りするための方法および装置、そ
のような工作物で品目を成形する方法、およびそのような成形品」から公知であ
る。

【０１１９】 研磨複合材料粒子を製造することも本発明の範囲内である。一般にその方法は
、ａ）研磨スラリーを生産ツールのキャビティ内に塗布するステップと、ｂ）そ
の研磨スラリーを、結合剤前駆物質を固化し、結合剤を形成し、研磨複合材料を
形成する状態に露出するステップと、ｃ）生産ツールから研磨複合材料を除去す
るステップと、ｄ）研磨複合材料を研磨材に転換するステップと、を含む。これ
らの研磨複合材料粒子は、結合研磨剤、塗布研磨剤および不織研磨剤に使用され
ることが可能である。この方法は、Ｈｏｌｍｅｓ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５
,５４９,９６２号「精密に形状づけられた粒子およびこれを製造する方法（Prec
isely Shaped Particles and Method of Making the Same）」に詳細に記されて
いる。

【０１２０】 本発明は、そのいくつかの実施態様に関連して記載されている。前述の詳細な
説明および実施例は明瞭な理解のためのみに与えられている。それから不必要な
限定はないものと理解される。本発明の範囲から逸脱することなく記載された実
施態様に多くの変更が可能であることは当業者には明らかである。したがって、
本発明の範囲は、本明細書に記載された詳細および構造のみに限定されるもので
はなく、請求の範囲の文言によって述べられた構造およびその構造の等価物によ
って限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

本発明は添付の図面を参照してさらに説明され、数枚の図面にわたって同一の
構造物には同一の参照符号がふられる。

【図１】 本発明のローレットホイールの好適な実施態様の立面図である。

【図２】 図１のローレットホイールから取り外された、本発明によるロー
レットマウントの側立面図である。

【図３】 図２のローレットマウントの３−３の方向に取られた正立面図で
ある。

【図４】 図２のローレットマウントの４−４の方向に取られた上面図であ
る。

【図５】 図２のローレットマウントの線５−５に沿って取られた断面図で
ある。

【図６】 装着されたローレットホイール１２を有するローレットマウント
の図５に類似した図であり、円筒形工作物に係合して示される。

【図７】 図６のローレットホイールおよび工作物の７−７の方向に取られ
た図であり、明瞭にするためにローレットマウントは取り外されている。

【図８】 ローレットホイールが別の配向で工作物に係合した図６に類似し
た図であり、明瞭にするためにローレットマウントは取り外されている。

【図９】 図８のローレットホイールおよび工作物の９−９の方向に取られ
た図である。

【図１０】 ローレットホイールがさらに別の配向で工作物に係合した図８
に類似した図である。

【図１１】 図１０のローレットホイールおよび工作物の１１−１１の方向
に取られた図である。

【図１２】 図１のツールホルダの回転駆動アセンブリ部分の１２−１２の
方向に取られた後立面図である。

【図１３】 図１２の回転駆動アセンブリの１３−１３の方向に取られた図
である。

【図１４】 本発明によるローレットホイールの１つの実施態様の部分立面
図である。

【図１５】 本発明によるローレットホイールの別の実施態様の部分立面図
である。

【図１６】 図１４のローレットホイールの線１５−１５に沿って取られた
部分断面図である。

【図１７】 本発明による工作物をローレット切りするための方法の１つの
ステップを例示する部分概略上面図である。

【図１８】 本発明による方法の第２のステップを示す図１６に類似した図
である。

【図１９】 本発明の装置および方法によって工作物に与えられたパターン
の平面図である。

【図２０】 図１８の工作物の線１９Ａ−１９Ａに沿って取られた部分断面
図である。

【図２１】 図１８の工作物の線１９Ｂ−１９Ｂに沿って取られた部分断面
図である。

【図２２】 本発明による生産ツールを製造するための装置および方法の部
分概略図である。

【図２３】 図２０の生産ツールの平面図である。

【図２４】 本発明の生産ツールで研磨材を製造するための装置および方法
の部分概略図である。

【図２５】 装置および方法の別の実施態様の図２２に類似した図である。

【図２６】 本発明にしたがって製造される研磨材の平面図である。

【図２７】 図２４の研磨材の線２５−２５に沿って取られた部分断面図で
ある。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月４日（２００１．４．４）

【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

【補正の内容】

【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，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，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，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向軸を有する工作物の円筒形表面をローレット切りす
   る方法であって、 ａ）第１の複数の溝を工作物に与えるステップであって、該第１の複数の溝は
   該工作物の該長手方向軸に対して第１のらせん角度を有し、該第１の複数の溝は
   、第１の溝と第２の溝とを含み、該第２の溝は該第１の溝とは実質的に異なる構
   成であるステップと、 ｂ）第２の複数の溝を該工作物に与えるステップであって、該第２の複数の溝
   は該工作物の該長手方向軸に対して第２のらせん角度を有し、該第２の複数の溝
   は該第１の複数の溝に交差し、それによって該工作物の外面にローレットパター
   ンを与えるステップと、 を含む方法。
2. 【請求項２】 前記第２の複数の溝は、第３の溝と第４の溝とを含み、該第
   ４の溝は該第３の溝とは実質的に異なる構成である請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記第１の溝と前記第２の溝とは各々、第１の溝表面と第２
   の溝表面と溝基部とを具備し、該第１および第２の溝表面は各々、前記工作物の
   外面から該溝基部へ延在し、該第１の溝の該溝表面は第１の開先角度で互いに対
   しており、該第２の溝の該表面は第２の開先角度で互いに対しており、該第２の
   開先角度は該第１の開先角度とは実質的に異なる請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記第１の開先角度と前記第２の開先角度とは少なくとも３
   度異なる請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記第１の開先角度と前記第２の開先角度とは少なくとも１
   ０度異なる請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記第３の溝と前記第４の溝とは各々、第１の溝表面と第２
   の溝表面と溝基部とを具備し、該第１および第２の溝表面は各々、前記工作物の
   外面から該溝基部へ延在し、該第３の溝の該溝表面は第３の開先角度で互いに対
   しており、該第４の溝の溝表面は第４の開先角度で互いに対しており、該第４の
   開先角度は該第３の開先角度とは実質的に異なる請求項２記載の方法。
7. 【請求項７】 前記第３の開先角度と前記第４の開先角度とは少なくとも３
   度異なる請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記第３の開先角度と前記第４の開先角度とは少なくとも１
   ０度異なる請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記溝基部は、前記第１の溝表面と前記第２の溝表面との接
   合点に形成された線である請求項３記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記第１の複数の溝と前記第２の複数の溝との交差が、そ
    れによって前記工作物の前記外面に複数の角錐を形成し、該角錐の各々が、該第
    １の溝によって形成される第１の対向する側面と、該第２の溝によって形成され
    る第２の対向する側面とを含み、該複数の角錐は、第１の角錐と第２の角錐とを
    含み、該第２の角錐は該第１の角錐とは実質的に異なる構成である請求項１記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 前記第１の角錐の前記対向する第１の側面はその間に第１
    の角度を形成し、前記第２の角錐の前記対向する第１の側面はその間に第２の角
    度を形成し、該第２の角度は該第１の角度とは少なくとも３度異なる請求項１０
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記第２の角度は前記第１の角度とは少なくとも１０度異
    なる請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記角錐は角錐台である請求項１０記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記パターンは、前記工作物の円周のまわりに連続してお
    り途切れていない請求項１記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記第１および第２の溝らせん角度は、実質的に異なる大
    きさである請求項１記載の方法。
16. 【請求項１６】 請求項１記載の方法にしたがって製造されたローレット切
    りされた工作物。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載のローレット切りされた工作物で成形品を
    成形する方法であって、 ａ）該工作物の外面に成形可能材料を加えるステップと、 ｂ）該成形可能材料が該工作物に接触している間に、該成形可能材料に十分な
    力を加えて、該工作物の該外面のパターンと鏡像関係にあるものを、該工作物に
    接触している該成形可能材料の第１の表面に与えるステップと、 ｃ）該工作物から該成形可能材料を除去するステップと、 を含む方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の方法にしたがって製造された成形品。
19. 【請求項１９】 ローレット切りされた円筒形外面を有するローレット切り
    された工作物をであって、該ローレット切りされた工作物は、 長手方向軸と円筒形外面とを有する円筒形本体であって、該外面が該円筒形本
    体上にローレットパターンを有する円筒形本体を具備し、 該ローレットパターンは、 第１の複数の溝であって、該工作物の該長手方向軸に対して第１のらせん角度
    を有し、第１の溝と第２の溝とを含み、該第２の溝は該第１の溝とは実質的に異
    なる構成である第１の複数の溝と、 第２の複数の溝であって、該長手方向軸に対して第２のらせん角度を有し、該
    第２の複数の溝は該第１の複数の溝に交差する第２の複数の溝と、 を具備するローレット切りされた工作物。
20. 【請求項２０】 前記第２の複数の溝は、第３の溝と第４の溝とを含み、該
    第４の溝は該第３の溝とは実質的に異なる構成である請求項１９記載のローレッ
    ト切りされた工作物。
21. 【請求項２１】 前記第１の溝と第２の溝とは各々、第１の溝表面と第２の
    溝表面と溝基部とを具備し、該第１および第２の溝表面は各々、前記工作物外面
    から前記溝基部へ延在し、該第１の溝の該溝表面は第１の開先角度で互いに対し
    ており、該第２の溝の該溝表面は第２の開先角度で互いに対しており、第該２の
    開先角度は該第１の開先角度とは実質的に異なる請求項１９記載のローレット切
    りされた工作物。
22. 【請求項２２】 前記第１の開先角度と前記第２の開先角度とは少なくとも
    ３度異なる請求項２１記載のローレット切りされた工作物。
23. 【請求項２３】 前記第１の開先角度と前記第２の開先角度とは少なくとも
    １０度異なる請求項２１記載のローレット切りされた工作物。
24. 【請求項２４】 前記第３の溝と前記第４の溝とは各々、第１の溝表面と第
    ２の溝表面と溝基部とを具備し、該第１および第２の溝表面は各々、前記工作物
    外面から該溝基部へ延在し、該第３の溝の該溝表面は第３の開先角度で互いに対
    しており、該第４の溝の該溝表面は第４の開先角度で互いに対しており、該第４
    の開先角度は該第３の開先角度とは実質的に異なる請求項２０記載のローレット
    切りされた工作物。
25. 【請求項２５】 前記第３の開先角度と前記第４の開先角度とは少なくとも
    ３度異なる請求項２４記載のローレット切りされた工作物。
26. 【請求項２６】 前記第３の開先角度と前記第４の開先角度とは少なくとも
    １０度異なる請求項２４記載のローレット切りされた工作物。
27. 【請求項２７】 前記溝基部は、前記第１の溝表面と前記第２の溝表面との
    接合点に形成された線である請求項２１記載のローレット切りされた工作物。
28. 【請求項２８】 前記第１の複数の溝と前記第２の複数の溝との交差が、そ
    れによって前記工作物外面に複数の角錐を形成し、該角錐の各々が、該第１の溝
    によって形成される第１の対向する側面と、該第２の溝によって形成される第２
    の対向する側面とを含み、該複数の角錐は、第１の角錐と第２の角錐とを含み、
    該第２の角錐は該第１の角錐とは実質的に異なる構成である請求項２１記載のロ
    ーレット切りされた工作物。
29. 【請求項２９】 前記第１の角錐の前記対向する第１の側面はその間に第１
    の角度を形成し、前記第２の角錐の前記対向する第１の側面はその間に第２の角
    度を形成し、該第２の角度は該第１の角度とは少なくとも３度異なる請求項２８
    記載のローレット切りされた工作物。
30. 【請求項３０】 前記第２の角度は前記第１の角度とは少なくとも１０度異
    なる請求項２９記載のローレット切りされた工作物。
31. 【請求項３１】 前記角錐は角錐台である請求項２９記載のローレット切り
    された工作物。
32. 【請求項３２】 前記ローレットパターンは、前記工作物の円周のまわりに
    連続しており途切れていない請求項１９記載のローレット切りされた工作物。
33. 【請求項３３】 請求項１９記載のローレット切りされた工作物で成形品を
    成形する方法であって、 ａ）該ローレット切りされた工作物の外面に成形可能材料を加えるステップと
    、 ｂ）該成形可能材料が該ローレット切りされた工作物に接触している間に、該
    成形可能材料に十分な力を加えて、該ローレット切りされた工作物の該外面のパ
    ターンと鏡像関係にあるものを、該ローレット切りされた工作物に接触している
    該成形可能材料の第１の表面に与えるステップと、 ｃ）該ローレット切りされた工作物から該成形可能材料を除去するステップと
    、 を含む方法。
34. 【請求項３４】 請求項３３記載の方法にしたがって製造された成形品。
35. 【請求項３５】 切削ローレットホイールを保持するための装置であって、 主要支持本体と、 第１の端と第２の端と長手方向軸とを含むシャフトであって、該長手方向軸を
    中心にして回転するように該主要本体に回転可能に装着されるシャフトと、 該シャフトの該第２の端上のローレットホイールマウントと、 ローレットホイール軸を中心にして回転するように該ローレットホイールマウ
    ントに回転可能に装着されたローレットホイールであって、その外周上に複数の
    歯を含むローレットホイールと、 を具備し、 該ローレットホイール軸は、斜角で該シャフト長手方向軸に交差し、 それによって、該ローレットホイール軸を中心にした該ローレットホイールの
    回転は、該シャフトの該第１の端から該ローレット歯が通る該シャフトの該第２
    の端への方向のもっとも遠い位置である遠位点を規定し、該遠位点は、該シャフ
    ト長手方向軸上にあり、 該ローレットホイールマウントと該ローレットホイールとは、該シャフトが該
    長手方向軸を中心にして回転する間に、該遠位点が該シャフト長手方向軸上に位
    置するままであるように構成される装置。
36. 【請求項３６】 前記シャフト長手方向軸と前記ローレットホイール軸とは
    、８０度〜８７度の角度で交差する請求項３５記載の装置。
37. 【請求項３７】 ローレットホイールであって、 第１および第２の対向する主要面と該第１および第２の主要面との間に外周面
    とを含む本体と、 該外周面上の複数の歯であって、第１の歯と第２の歯とを含み、該第２の歯は
    該第１の歯とは実質的に異なる構成である複数の歯と、 を具備するローレットホイール。
38. 【請求項３８】 前記第１の歯は前記外周面から延在する第１および第２の
    側面を含み、該第１および第２の側面はその間に第１の開先角度を形成し、前記
    第２の歯は該外周面から延在する第３および第４の側面を含んでその間に第２の
    開先角度を規定し、該第２の角度は該第１の角度とは実質的に異なる請求項３７
    記載のローレットホイール。
39. 【請求項３９】 前記第２の角度は前記第１の角度とは少なくとも３度異な
    る請求項３８記載のローレットホイール。
40. 【請求項４０】 前記第２の角度は前記第１の角度とは少なくとも１０度異
    なる請求項３９記載のローレットホイール。
41. 【請求項４１】 前記複数の歯の各々は、実質的に異なる構成を有する請求
    項３７記載のローレットホイール。
42. 【請求項４２】 前記歯の各々は、前記外周面から延在する第１の側面と第
    ２の側面とを含み、 該歯の一方のもののそれぞれの第１の縁と該歯の隣接するもののそれぞれの第
    ２の端とがその間に開先角度を形成し、それによって歯の各隣接する対の間に複
    数の開先角度を形成し、 該開先角度の第１のものは該開先角度の第２のものとは実質的に異なる請求項
    ３７記載のローレットホイール。
43. 【請求項４３】 前記第１の開先角度は前記第２の開先角度とは少なくとも
    ３度異なる請求項４２記載のローレットホイール。
44. 【請求項４４】 前記第１の開先角度は前記第２の開先角度とは少なくとも
    １０度異なる請求項４２記載のローレットホイール。
45. 【請求項４５】 前記開先角度の各々は実質的に異なる請求項４２記載のロ
    ーレットホイール。