JP2004533333A - 研磨パッド及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、両面がワッフル状の表面の発泡体研磨パッド、及びこれを使用できる研磨装置を提供する。この両面構造は、同じパッドを使用して達成できる研磨のタイプに多大な多様性を提供する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、仕上げ表面、特にペイントされた仕上げ表面を研磨するために使用するパッドに関し、これは望ましくは、そのような表面から欠陥を除去する。
【背景技術】
【０００２】
そのような用途のための研磨パッドは、比較的高いレベルの適合性を有するべきである。すなわち、容易に変形して研磨しようとする表面に適合し、特定の箇所に隣接する箇所と比較して過剰な圧力がかかることを避けるべきである。適用を容易にするために、発泡体パッドは典型的に、一般的なコーティングされた研磨材の可撓性シートのための裏当てとして、又は発泡体の表面に直接に結合された研磨粒子若しくはパッドと表面との間にスラリーとして適用された研磨粒子を伴う発泡体パッドとして使用されている。
【０００３】
加工品に接触するパッドの表面は、平らであっても湾曲していてもよいが、後者が好ましい。この後者の場合には、加工品に接触する表面の一部のみで軽く研磨すること、又は比較的強く押し付けて、実質的に全ての発泡体表面が加工品に接触することが望ましい場合がある。ここで示すような典型的な発泡体は、米国特許出願公開第４，９６２，５６２号、同第５，００７，１２８号及び同第５，３９６，７３７号で説明されている。
【０００４】
しかしながらそのような発泡体は、組成及び密度が単一であるので多用途に使用できず、単一のタイプの研磨のみを行うことができ、また異なる要求に対してはパッドを交換する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、使用の容易性を維持したままで、非常に順応性があり多用途の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、弾性的に圧縮可能な発泡研磨パッドを提供する。この発泡研磨パッドは、第１及び第２の反対側の主要な作用表面を有し、それぞれの表面が、先端を切り取られた略錐体型の凹部の形の間隔を空けて配置された複数のくぼみ（随意に、くぼみの底部を形成する先端を切り取られた端部は丸められた形状になっている）を有し、これらのくぼみの間には先端を切り取られた形状の錐体が存在する。ここで、随意に丸められていてよい先端を切り取られた錐体の頂部は全て同一面上にあり、作用表面を形成している。上述の先端を切り取られた形状のくぼみ及び錐体は通常同じ寸法であり、それによって観念的には錐体はくぼみにぴったりと収まるようにされているが、これは本発明の本質的な特徴ではない。
【０００７】
一般的に、それぞれの主要な作用表面のくぼみは全て同じ深さであるが、同じ作用表面においてもくぼみの深さが異なっており、それによって発泡体に加える圧縮力を増加させたときに、発泡体が平らになって、加工品と研磨接触する表面の面積、すなわち有効作用表面積を１又は複数の段階で増加させる場合に、これが有利なこともある。
【０００８】
発泡体のくぼみ間の部分は、「先端を切り取られた錐体」として示すが、くぼみの寸法が均一でない場合又はその間隔が比較的広い場合、くぼみ間の構造体の形状は先端を切り取られた錐体の形状に正確に適合していなくてもよく、また他の隣接する構造体と相互に接続されていてもよい。しかしながらそのような構造体は、本発明の範囲から除外されないことを理解すべきである。
【０００９】
第１及び第２の作用表面の設計は同じであってもよいが、これが唯一の許容される構造というわけではない。同じパッドに２つの作用表面を提供することの利益を得ることが望ましい場合、第２の作用表面は、異なる範囲の研磨選択性を与える構造を有することができる。これは、くぼみの間の間隔又はそれらの深さを変えることによって達成できるが、より一般的には、更に上述の表面構造の変化を随意に伴って、異なる圧縮性の発泡体を使用することによって達成する。
【００１０】
本発明の発泡体パッドは必然的に圧縮性であり、従って好ましくは、圧縮でき且つ圧縮力を除去した後で実質的に元の寸法に回復することができる弾性材料を発泡によって作れるポリマーから作る。このポリマーは好ましくは、熱可塑性の又はゴム状のポリマー、例えばポリオレフィン、可塑化ハロゲン化ポリビニル、ポリジエン、又はポリウレタンである。例えば製造性及び経済性のために好ましいポリマーはポリウレタンであり、最も好ましくは非常に制御して発泡させて正確に制御された密度の発泡体を作れる開セル（open cell）ポリウレタンである。
【００１１】
２つの作用表面を有する発泡体パッドの提供は、適当な成形技術を使用して達成できるが、より一般的には異なる発泡体を積層させて達成できる。これは、それぞれの作用表面の構造が異なる及び／又はより好ましくは発泡体密度が異なるパッドを作る機会を与える。２つのパッドは単なる接着層でよい中間層を使用して積層することができるが、より好ましくはこの中間層は、可撓性で且つ場合によっては発泡体でありながら、パッドの形状的な安定性をいくらか増加させるのに十分に剛性のゴム状ポリマー層である。そのような発泡体部分を共に接着してパッドを形成するための適当なポリマーは、ポリブチレンゴムである。発泡体パッドをある種のホルダーに保持することを必要とする機械研磨機で発泡体を使用する場合、中間層が比較的物理的に剛性であることは特に重要である。
【００１２】
従って本発明は、オービタル（orbital）研磨装置と組み合わせて使用するようにされた研磨装置も含む。この研磨装置は、下記の（ａ）〜（ｃ）を有する：
（ａ）弾性圧縮可能なディスク状の発泡体研磨パッドであって、第１及び第２の反対側の主要な作用表面を有し、この作用表面のそれぞれが、間隔を空けて配置された、ほぼ先端を切り取られた錐体状の複数のくぼみ（随意に、くぼみの底部を形成する先端を切り取られた端部は丸められている）を有し、これらの間には先端を切り取られた形状の錐体が存在し、ここで随意に丸められていてよい先端を切り取られた錐体の頂部が全て同一面上にあり、作用表面を形成している、弾性圧縮可能なディスク状の発泡研磨パッド；
（ｂ）一方の作用表面がバックアップパッドから出るようにし、且つ他方の作用表面がバックアップパッドと接触するようにして、発泡体研磨パッドと接触して発泡体研磨パッドを保持するバックアップパッド；
（ｃ）研磨パッドの一方の表面がバックアップパッドに脱離可能に接触するように保持する保持手段。
【００１３】
保持手段の好ましい形は、例えばオービタルサンダーのアーバー（arbor）に適合するようにされ、軸方向に配置されたマンドレル（mandrel）によって、発泡体パッドをオービタルサンダーに取り付けることができる手段を提供するのに加えて、使用の間にバックアップパッドとの相対的な動きに対してパッドを保持する。
【００１４】
バックアップパッドが使用の間にその中で研磨パッドを部分的に保持する形である場合、保持手段は、研磨パッドの対応する孔又はくぼみに適合するようにされたピン又は突起の形であることができる。これらは、パッドの周囲に押しあてるようにされた、又は作用表面の中間でパッドの周囲に切り込まれたくぼみに挿入するようにされたクリップの形であることができる。このようなくぼみは、第１と第２の作用表面の中間の、周囲の部分に存在することが便利である。比較的硬質のポリマー層を使用して２つのパッドを積層させてパッドを作る場合、この層にくぼみを作り、それによって第１又は第２の作用表面を提供する発泡体よりも変形しにくい、クリップ又は他の保持手段と協働する表面を提供することが便利である。
【００１５】
バックアップパッドが研磨パッドの１つの表面と接触するディスクの形である場合、保持手段は、研磨パッドを貫通するようにされた軸方向に配置された部材を有し、且つ研磨パッドの作用表面の軸方向のくぼみにおいて研磨パッドを支える取り付け手段と協働することができる。軸方向に配置された部材は例えば、内側にねじ山をつけられた管又は外側にねじ山をつけられた棒状体であって、研磨パッドの表面を支えるねじ山をつけられた部材と協働してバックアップパッド上で研磨パッドの位置を維持するものでよい。これは、Ｃ字型クリップのような固定具を受け取るようにされた溝をつけられた棒状体、又はワッシャーを有する孔がある棒状体とこれと協働するコッターピンでもよい。場合によっては、ばねが封入された突起のような素速く取り外せる取り付け具、例えばボールベアリングが溝と協働して、取り外しが可能な取り付けを確保する。当該技術分野で既知の他の態様は、Ｌ字型スロットとかみ合って協働する半径方向の突起を含む。ここでこのかみ合いは、保持手段の半径方向の突起をスロットに挿入し、そして保持手段の軸部分を回転させて、突起をスロットの角を付けられた部分に挿入することによって確実にする。当該技術分野で既知の他の結合機構を、上記の機構の代わりに使用することもできる。
【００１６】
バックアップパッドは好ましくは、研磨パッドの表面とかみ合う複数の突起を有し、それによって使用の際に、バックアップパッドとの相対的な回転運動に対して研磨パッドが保持されるようにする。
【００１７】
第１の作用表面と第２の作用表面とを接続する通気流路を発泡体パッドに提供して、研磨の間の表面の冷却を補助することが好ましい場合がある。有利にはこのような流路は、保持カップの本体にも提供し、それによって使用の間にパッドの周囲を空気が循環できるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜４で示される態様に関して、本発明を以下で説明する。ここで示されている態様とは異なる態様が、本発明の範囲内で可能であることを認識すべきである。
【００１９】
図１において、ディスク状の発泡体パッド１及び２は、周囲に間隔を空けて凹部７を有するゴム状ポリマー層３を使用して積層されている。組み合わされたパッドの層１及び２はそれぞれ、作用表面５及び６上にそれぞれ複数の凹部４を有する。
【００２０】
図１の発泡体パッドは、バックアップパッドと組み合わせて使用する。図２及び３で示されているバックアップパッドは、半径方向内側に延びている小さい縁８を有する浅い筒型カップ状のホルダー７を有するカップ状ホルダーの形である。このカップは空間９を取り囲んでおり、この空間９には図１で示されている発泡体パッドの半分を収容できる。４つの弾性体クリップ１０は、カップの縁から半径方向内側に突出している。発泡体パッドをこのホルダー内に収容するとき、これらのクリップは、ゴム状ポリマー層の凹部７に入って、パッドを使用するときにパッドがカップに対して回転することを妨ぐ。カップの内側表面は、軸方向の浅いボス形状１１を具備しており、これがパッドの使用されていない作用表面を支持し、それによってパッドの使用の間に発生することがあるホルダー内に向かうパッドの変形の量を制限する。このホルダーは、ホルダーの底部から延びるマンドレル１２によってオービタル研磨機に取り付けられるようにされている。通気口１３が、カップの周囲に間隔を空けて配置されており、パッドを使用するときに空気を循環させることができるようにされている。
【００２１】
図４で示されている他の態様では、バックアップパッドは、マンドレル１２を有するプレート１５の形であり、マンドレル１２によってバックアッププレートをオービタルサンダー又は研磨機に取り付けられるようにされている。バックアッププレートの研磨パッドと接触する表面は突起１６を有し、この突起１６は、研磨パッド表面と接触し、研磨パッドがバックアップパッドに対して回転することを妨げるのに十分な抵抗を与えるように設計されている。またバックアップパッドは、軸方向に配置された延長棒１７を有し、この延長棒１７が研磨パッドの協働する孔１８を通るようにされている。研磨パッドの表面は、凹んでいる軸方向の領域２０を有し、それによって延長棒１７と協働して研磨パッドの位置をバックアップパッド上で維持する保持手段１８が、この凹部内に適合するようにされている。この凹部は十分に深く、それによって使用の間に最も圧縮される箇所においても、棒も保持手段も、研磨パッドの表面上に飛び出ない。図示されている態様では、棒は外側にねじ山を有し、且つ保持手段が、この棒に適合するフランジナットの形である。
【００２２】
オービタル研磨機でパッドを使用するために、一方の作用表面がホルダーの底部のボス１１と接触し、且つパッドの中間ゴム状層３の凹部７にクリップ１０が適合するようにして、パッドをホルダーに配置する。これによって第２の作用表面がホルダーから出るようにして、ホルダーを加工品に接触させないで、中間層と作用表面との間のパッドの部分を完全に圧縮して、くぼみの底部を作用表面の部分にできるようにする。
【００２３】
第２の作用表面を提供する発泡体の特徴を有する発泡体で作業することが望ましい場合、単にパッドをホルダーから取り外して反対にすればよい。
【００２４】
上述のように本発明は、パッドとバックアップパッドの単純な操作によって、多くの異なる研磨条件における作業を可能にする非常に多用途の研磨パッドを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の２面発泡体研磨パッドの断面図である。
【図２】図２は、保持カップの形のバックアップパッドの、開いている側を示す平面図である。
【図３】図３は、図２の保持カップの線Ａ−Ａ’に沿った垂直断面図である。
【図４】図４は、研磨パッドが取り付けられた異なる形のバックアップパッドの断面図である。

Claims (22)

1. 第１及び第２の反対側の主要な作用表面を有し、これらの作用表面がそれぞれ、先端を切り取られた略錐体型の凹部の形の、間隔を空けて配置された複数のくぼみを有し、これらのくぼみの間には、先端を切り取られた形状の錐体が存在し、この先端を切り取られた形状の錐体の頂部が全て同一面上にあって作用表面を形成している、弾性圧縮可能発泡体研磨パッド。
2. 前記くぼみの底部を形成する先端を切り取られた端部、及び作用表面の一部を形成する先端を切り取られた錐体の頂部が丸められている、請求項１に記載の発泡体研磨パッド。
3. 前記第１の作用表面を提供する発泡体と、前記第２の作用表面を提供する発泡体とが異なっている、請求項１に記載の発泡体研磨パッド。
4. 前記第１の作用表面を提供する発泡体の圧縮性と、第２の作用表面を提供する発泡体の圧縮性とが異なっている、請求項３に記載の発泡体研磨パッド。
5. ゴム状ポリマーの中間層を使用して２つの発泡体パッドを積層することによって形成されている、請求項３に記載の発泡体研磨パッド。
6. 前記ゴム状中間層が、間隔を空けて配置された複数の凹部を有する、請求項３に記載の発泡体研磨パッド。
7. 複数の孔がパッドを貫通して、前記第１と第２の作用表面を接続している、請求項１に記載の発泡体研磨パッド。
8. 前記くぼみの底部を形成する先端を切り取られた端部、及び作用表面の一部を形成する先端を切り取られた錐体の頂部が丸められている、請求項１に記載の発泡体研磨パッド。
9. 第１及び第２の反対側の主要な作用表面を有し、これらの作用表面がそれぞれ、先端を切り取られた略錐体型の凹部の形の、間隔を空けて配置された複数のくぼみを有し、これらのくぼみの間には、先端を切り取られた形状の錐体が存在し、この先端を切り取られた形状の錐体の頂部が全て同一面上にあって作用表面を形成している、ディスク状の弾性圧縮可能発泡体研磨パッド；
   １つの作用表面がバックアップパッドから突出し、且つ第２の作用表面がバックアップパッドと接触するようにして、発泡体研磨パッドと接触して発泡体研磨パッドを保持する、バックアップパッド；及び
   前記研磨パッドの１つの表面を前記バックアップパッドと脱離可能なように接触させて保持する、保持手段、
   を有する、オービタル研磨機と組み合わせて使用するようにされている、研磨装置。
10. 前記くぼみの底部を形成する先端を切り取られた端部、及び研磨パッドの作用表面の一部を形成する先端を切り取られた錐体の頂部が丸められている、請求項９に記載の研磨装置。
11. 前記バックアップパッドがカップ状であり、このカップ内に研磨パッドの一部が保持されており、このカップが、研磨パッドの周囲の凹部と協働する保持手段を具備して、カップに対する研磨パッドの回転運動を制限する、請求項９に記載の研磨装置。
12. 前記カップの底部が浅いボスを具備し、このボスが、カップ内に配置される発泡体パッドの作用表面に接触する、請求項１１に記載の研磨装置。
13. オービタル研磨機に取り付けられるようにされている、請求項１１に記載の研磨装置。
14. パッドの第１の作用表面を提供する発泡体の圧縮性と、パッドの第２の作用表面を提供する発泡体の圧縮性とが異なっている、請求項１１に記載の研磨装置。
15. ゴム状ポリマーの中間層を使用して２つの発泡体パッドを積層することによって、前記パッドが形成されている、請求項１１に記載の研磨装置。
16. 前記パッドが複数の通気孔を有する、請求項１１に記載の研磨装置。
17. 前記バックアップパッドが軸方向の延長棒を有するプレート状であり；前記研磨パッドが、前記延長棒に適合するようにされ、且つ研磨パッドのそれぞれの表面の近くで前記棒の直径よりも大きい直径の領域を有する軸方向に配置された孔を有し、；且つ前記保持手段が、前記棒の端部に脱離可能に取り付けられ、それによって研磨パッドの１つの表面がバックアッププレートに接触するように保持する、請求項９に記載の研磨装置。
18. 前記バックアップパッドが一連の突起を有し、これらの突起が前記研磨パッドに貫入して、バックアップパッドに対する研磨パッドの回転運動を制限する、請求項１７に記載の研磨装置。
19. オービタル研磨機に取り付けられるようにされている、請求項１７に記載の研磨装置。
20. 前記パッドの第１の作用表面を提供する発泡体の圧縮性と、前記パッドの第２の作用表面を提供する発泡体の圧縮性とが異なっている、請求項１７に記載の研磨装置。
21. 前記パッドが、ゴム状ポリマーの中間層を使用して２つの発泡体を積層することによって形成されている、請求項１７に記載の研磨装置。
22. 前記保持手段が、前記バックアッププレートの延長棒のねじ山と協働するねじ山をつけられた部材を有する、請求項１７に記載の研磨装置。