JP2005219155A - 溝切り用研削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡略な操作によって石材等接合用の溝切りが、正確且つ効率的に実施できる溝切り用研削工具を提供する。
【解決手段】 ロックナット２０の締め付けにより円盤状のカッターブレード１５が回転電動工具のスピンドル１１に固定された研削工具であって、カッターブレード１５より電動工具側に回動自在に取り付けられる共に研削の進行過程において被削材の基準面に当接して研削方向をガイドする第１ガイド板１３と、第１ガイド板１３とカッターブレード１５間に位置し、被削材７０の基準面７５から研削溝７２までの距離Ｘを定めるインナーフランジ１４と、カッターブレード１５の電動工具側とは反対側に付設される共に研削の進行過程において被削材７０の研削面７５に当接して研削方向の移動を停止させ研削溝深さＹを定める第２ガイド板１７を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、石材等の側面に溝を形成する際に好適に用いられる溝切り用研削工具に関し、詳しくは御影石や大理石に代表される天然石、或いは人工大理石などのスラブ板（平板）の側面同士を各種接着剤等により接合する際、接着剤の収納スペースとしてその接合面に刻み込まれる溝を、スラブ板の基準面からの位置及び研削深さ共に正確に研削するガイド機能を備えた溝切り用研削工具に関する。

従来、各種天然石や人工大理石等（以下、単に「石材」といも言う。）は通常厚さが２０〜４０ｍｍで、一辺が１５００〜２０００ｍｍのスラブ材から、図７に示すような方形のスラブ板７０として切り出され、建築現場等で床材や壁材として施工される際には、その側面７１をそれぞれ接合して所定の面積を確保する方法が一般的である。ところで重くかつ極端な硬脆材である石材を、しかも接合面積の少ない側面で強固に接合するためには、様々な工夫が凝らされている。例えば現場での施工が容易で信頼し得る方法として、接合する相互の側面に溝７２を形成し、該溝７２を含む側面７１に例えばエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等を主成分とする接着剤７３を塗布し、接合する方法が広く採用されている（図８参照）。

上記の接合方法は、接合する石材の相互の側面にそれぞれ溝を形成することによって接合面積を大きくすることができ、また対向する位置に形成された２つの溝に塗りこまれた接着剤同士が融合して強固な接合状態が得られる。また、該接着剤の粘着性により、硬脆材同士の接合面の脆さを補っている。また、上記の接合方法における溝は、それぞれの石材の厚みが異なっている場合、施工基準としての役目を果たしている。従って、接合面に形成される溝は、相互に正確に対向してその深さも一定にバランスしていることが望ましい。

上記スラブ板に形成される接着剤用溝は、一般的に幅４〜５ｍｍで深さが７〜１２ｍｍに形成され、前述の通り接合の強度を高める上でその対向位置や、溝の幅、深さ等のバランスは重要な要素となる。然しながら施工現場における石材の溝切り手段は、主として石材等の切断に用いられていた円盤状の切断カッターや、基板の中心部に凹面を有するオフセット型切断カッターによって、個々の作業者が手持ちの電動工具で経験に頼った手作業に終始しているのが現状である。極端な例を挙げると、溝の幅を得るためにダイヤモンドソーブレードを２枚重ねにして用いる（勿論、規則違反である。）など、文字通り作業者の長年に亘る熟練度に依存されていた。

上記円盤状切断カッターやオフセット型切断カッターは、グラインダーやサンダーなど高速で回転する手持ちの電動工具に取り付けられて使用されるが、被削材に対する正確な研削を施こすためには、電動工具の回転に伴う振動やカッターの基板の歪に起因するブレが大きな妨げとなり、加えて作業者には大きな負担が強いられる。そこでカッターブレードとスピンドルとの間に弾性体を介在させることによって、振動や偏芯を吸収した回転研削工具（例えば、特開平７−２７６２１５号公報参照）や、基板の外周に複数の超砥粒層を形成したオフセット型切断カッターにおいて、絞り加工した基板の少なくとも外周に近い部分を金型により加圧しながら超砥粒層の成形及び焼結を行うことによって、基板の歪を焼結により除去し、それに起因する振動を軽減したオフセット型切断カッター（例えば、特開２００２−１０３２３５号公報）が提案され、それぞれ実用に供されている。
特開平７−２７６２１５号公報（第１〜７頁、図１〜６） 特開２００２−１０３２３５号公報（第１〜５頁、図１〜４）

このように切断カッターにおける手振れの原因を招く振動や偏芯については、それぞれ解決手段が施されているが、施工方法そのものは依然として作業者個々の感性や熟練度に依存されたままであり、斯かる状況においては安定して正確な溝切りを繰り返すことは不可能であり、製品の歩留まりの低下を招くと同時に、作業の効率性においても早急な改善が望まれていた。

従って、本発明の目的は、簡略な操作によって石材等接合用の溝切りを、正確且つ効率的に行なうことができる溝切り用研削工具を提供することにある。

すなわち、本発明（１）は、ロックナットの締め付けにより円盤状のカッターブレードが回転電動工具のスピンドルに固定された研削工具であって、該カッターブレードの該電動工具側のスピンドルに回動自在に取り付けられる円盤状部材であって被削材の基準面に該円盤状部材の側面が当接して研削方向をガイドする第１ガイド板と、該第１ガイド板と該カッターブレード間に位置し、該被削材の基準面から研削溝までの距離Ｘを定めるインナーフランジと、該カッターブレードの該電動工具側とは反対側に取り付けられる円盤状部材であって研削の進行過程において該円盤状部材の周端面が被削材の側面に当接して研削方向の移動を停止させ研削溝深さＹを定める第２ガイド板を備える溝切り用研削工具を提供するものである。

また、本発明（２）は、前記第１ガイド板が、ベアリング嵌合孔を中心部に有する該カッターブレードより大径の円盤状部材であって、該電動工具のスピンドルへの取り付けは、該ベアリング嵌合孔に嵌合するベアリングを介して行なう前記溝切り用研削工具を提供するものである。

また、本発明（３）は、前記第２ガイド板が、ベアリング嵌合孔を中心部に有する該カッターブレードより小径の円盤状部材であって、回転電動工具のスピンドルへの取り付けは、該ベアリング嵌合孔に嵌合するベアリングを介して行なう前記溝切り用研削工具を提供するものである。

また、本発明（４）は、前記第１ガイド板は、金属、樹脂又はこれらの複合材料から製造されたものである前記溝切り用研削工具を提供し、また本発明（５）は、前記被削材が、天然石又は人工大理石の板材である前記溝切り用研削工具を提供するものである。

本発明の溝切り用研削工具は、被削材の側面に溝を形成する研削を行う際、第１ガイド板が研削の開始又は研削の進行過程において被削材の基準面に当接して研削方向をガイドするため、非力な作業者であっても高速で回転する電動工具が扱いやすく、安全に作業を継続することができる。また、インナーフランジが被削材の基準面から研削溝までの距離Ｘを定め、第２ガイド板が研削の進行過程において被削材の側面に当接して研削方向の移動を停止させ研削溝深さＹを定め、またカッターブレードの砥石部の幅が溝幅を定めるため、被削材の側面に接合用の溝を被削材の基準面からの位置、溝幅及び溝深さ共に正確に形成させることができる。

特に第１ガイド板は、被削材の基準面（例えば石材等の上面）にカッターブレード側の平坦な側面を当接して、該カッターブレードと被削材の基準面の平行状態を維持して加工面に対して刃先の垂直な切れ込みを促し、更にこの際、スピンドルへの嵌合において介在させたベアリングにより、スピンドルの回転を相殺するため、電動工具の操作が極めて容易となる。このように、本発明の溝切り用研削工具を用いた研削加工は、第１ガイド板と第２ガイド板の協働作用により、溝切り位置と溝深さの特定が、共に極めて簡略な操作でかつ容易であるため、特段の熟練作業者の技能に依存することもなく、通常レベルの作業者であっても正確でかつ安定的な溝切りが、効率よく実施することができる。

次ぎに本発明の実施の形態における溝切り用研削工具を図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施の形態例における溝切り用研削工具の先端側（電動工具の反対側）から見た分解斜視図、図２は本実施の形態例における溝切り用研削工具の電動工具側から見た分解斜視図、図３は本実施の形態例における溝切り用研削工具の先端側（電動工具の反対側）から見た斜視図、図４は本実施の形態例における溝切り用研削工具の電動工具側から見た斜視図、図５は本実施の形態例における溝切り用研削工具の一部を断面で示す側面図、図６は本実施の形態例における溝切り用研削工具と被削材との位置関係を示す図である。なお、図中、回転電動工具の記載は省略した。

本例の溝切り用研削工具１０は、ロックナット２０の締め付けにより円盤状のカッターブレード１５が回転電動工具のスピンドル１１に固定された研削工具であって、カッターブレード１５の電動工具側のスピンドル１１に回動自在に取り付けられる第１ガイド板１３と、第１ガイド板１３とカッターブレード１５間に位置するインナーフランジ１４と、カッターブレード１５の電動工具側とは反対側に付設される第２ガイド板１７を備えるものである。回転電動工具としては、ディスクグラインダー、サンダー、ポリッシャー等の手持ち式回転電動工具が挙げられる。

回転電動工具のスピンドル１１は、本例では段差形状のスピンドルであって電動工具側より順に、基部１０１、基部１０１より小径の第１スピンドル本体１０２、第１スピンドル本体１０２より小径の第２スピンドル本体１０３及び第２スピンドル本体１０３より小径の雄螺子部１０４から成り、これらが一体化されたものである。基部１０１はロックナット２０の締め付け力により、基部１０１とロックナット２０間に挟持される各種構成部材をスピンドル１１に固定させるものである。第１スピンドル本体１０２には、第１ベアリング１２とインナーフランジ１４が挿嵌される。また、第２スピンドル本体１０３には、カッターブレード１５と、リング状スペーサ１６と、第２ベアリング１８が挿嵌される。また、雄螺子部１０４には、ロックナット２０が螺合する。本発明において、回転電動工具のスピンドル１１の形状は本例のものに限定されず、例えば段差のない単軸ものであってもよい。この場合、スピンドル１１に挿嵌される各種構成部材の嵌合孔の形状がこれに対応するよう適宜決定される。

第１ガイド板１３は、ベアリング嵌合孔１３２を中心部に有しカッターブレード１５より大径の円盤状部材であって、研削の開始又は研削の進行過程において被削材７０の基準面７５に該円盤状部材の側面が当接して研削方向（図６の矢印ａの方向及びこれに直行する方向）をガイドするものである。第１ガイド板１３は、中心部から外周部に向けて順に、ベアリング嵌合孔１３２回りの円環状の肉厚部１３５、円環状の薄肉部１３７及びカッターブレード側の側面１３４が平坦な円環状の肉厚部１３１を形成している。第１ガイド板１３は、その中央に円環状の薄肉部１３７を設けることで、軽量化と強度化を図っている。ベアリング嵌合孔１３２は段差状になっており、段差の大径部に第１ベアリング１２が嵌合する。第１ベアリング１２としては、特に制限されないが、例えば外輪１２１、内輪１２３及びボールベアリング１２２を備える公知のものが使用できる。第１ベアリング１２の内輪１２３はロックナット２０の締め付けによりスピンドル１１の基部１０１とインナーフランジ１４間に固定され、更に第１ベアリング１２の外輪１２１は第１ガイド板１３のベアリング嵌合孔１３２に嵌合するため、第１ガイド板１３は回転電動工具のスピンドル１１に対して回動自在とすることができる。

第１ガイド板１３を構成する素材としては、特に制限されず、例えば金属、各種樹脂及びそれらの複合材料から選択されるものが使用される。金属としては、マグネシウムやアルミニウム等の軽金属及びそれらの合金が、比較的軽量で一定の耐熱性と剛性を有すると共に、加工性に優れる点で好適である。また、第１ガイド板１３を構成する素材を各種樹脂とすることが、磨き加工を済ませた板材の表面に傷をつけることがない点で更に好ましい。また、複合材料としては、例えば多孔質構造を有する金属基複合材用プリフォームの空隙部に金属マトリックスの溶湯を流し込み、加圧含浸させて得られる繊維強化金属又は耐熱性の繊維強化樹脂等が挙げられる。第１ガイド板１３の肉厚部の厚さとしては、特に制限されず、素材の強度及び工具全体の重量を勘案し、且つ工具の回転に伴う共振を考慮して設計され、通常５〜１０ｍｍ程度である。

インナーフランジ１４は、第１ガイド板１３とカッターブレード１５間に位置し、且つ第１スピンドル本体１０２に嵌合する円環状のものであって、被削材７０の基準面７５から研削溝７２までの距離Ｘを定めるものである。また、結果として接合用の溝７２の溝幅Ｚを特定する。インナーフランジ１４の形状は、第１ベアリング１２とカッターブレード１５間に挟持され距離Ｘを定めるものであれば、特に制限されないが、本例の場合、電動工具側に近い部分に鍔部１４２を設け、第１ガイド板１３が先端側方向に脱落することを防止している。また、鍔部１４２は上記形態のものに限定されず、例えばその外径を第２ガイド板１７の外径と同じにすれば、鍔部１４２に第２ガイド板１７と同様のガイド機能を与えることができる。
カッターブレード１５は、ストレートな円盤状鋼製基板１５２の外周部に超砥粒層からなる砥石部１５１を、Ｕ溝又はＫｅｙ溝を介して複数に分割して形成されたものである。カッターブレード１５の砥石部１５１は、このようなセグメントタイプのものに限定されず、例えば砥石部全体が鋼製基板の外周部に連続して形成されたリムタイプのものであってもよい。また、砥石部１５１の幅（厚み）寸法は、石材のスラブ板７０に対する接合用溝切り加工という点から、研削される溝幅と同じ寸法にする。一方、円盤状鋼製基板１５２の厚みは、砥石部１５１の厚みより小さくして、研削抵抗の低減を図っている。

第２ガイド板１７は、カッターブレード１５の電動工具側とは反対側に取り付けられるカッターブレード１５より小径の円盤状部材であって、研削の進行過程において円盤状部材の周端面１７３が被削材７０の側面７１に当接して研削方向（矢印ａ）の移動を停止させ研削溝深さＹを定めるものである。第２ガイド板１７は、中心部から外周部に向けて順に、ベアリング嵌合孔１７３回りの肉厚部１７２及び薄肉部本体１７１を形成している。ベアリング嵌合孔１７３は段差状になっており、段差の大径部に第２ベアリング１８が嵌合すると共に、第２ベアリング１８とカッターブレードの鋼製基板１５２間の隙間にはリング状スペーサー１６を介在させている。第２ベアリング１８としては、第１ベアリング１２と同様の構造のものが使用できる。第２ベアリング１８の内輪１８３はロックナット２０の締め付けによりリング状スペーサー１６と座金１９間に固定され、更に第２ベアリング１８の外輪１８１は第２ガイド板１７のベアリング嵌合孔１７３に嵌合するため、第２ガイド板１７は回転電動工具のスピンドル１１に対して回動自在とすることができる。第２ガイド板１７は本例に限定されず、例えばベアリングを介在させることなくスピンドル１１に固定された状態であってもよい。この場合、研削過程において、被削材７０の側面７１と第２ガイド板の薄肉部本体１７１の周面１７３とが接触することにより手振れが生じるものの、研削作業にはほとんど影響しない。

本例の溝切り用研削工具１０を組み付ける方法としては、例えば、回転電動工具のスピンドル１１に対して、構成部材を図１に並べられた順序で挿嵌すればよい。組み付け後の溝切り用研削工具１０は図５に示されるように、ロックナット２０とスピンドル１１の基部１０１間に、電動工具側から順に、第１ベアリング１２の内輪１２３、インナーフランジ１４、カッターブレード１５の鋼製基板１５２、リング状スペーサー１６、第２ベアリング１８の内輪１８３及び座金１９が固定されている。従って、カッターブレード１５は電動工具のスピンドル１１の回転と共に回転し、第１ガイド板１３及び第２ガイド板１７は空転又は回転が規制される。また、第１ガイド板１３とカッターブレード１５間の寸法は、被削材の基準面から溝までに距離Ｘと同じであり、カッターブレード１５の先端と第２ガイド板１７の先端の寸法差は溝深さＹと同じである。

本例の溝切り用研削工具１０を用いて被削材７０の側面７１に接合用の溝７２を研削加工により形成方法の一例を示す。被削材７０としては、御影石や大理石などの天然石又は人工大理石のスラブ板（板材）が挙げられる。被削材の基準面７５は通常は上面（表面）であるが、溝７２を被削材７０の側面７１の中心に形成する場合は上面又は下面のいずれであってもよい。先ず被削材７０を不図示の固定手段で固定する。予め電動工具のスイッチをオンした状態で第１ガイド板１３の平坦な側面１３１を被削材の基準面７５（図６では上面）へ当接し、被削材と回転電動工具の位置関係を決定する。次いで、第１ガイド板１３の側面１３１と研削方向（図中、矢印ａ）を平行に保ったまま、研削加工を行う。この際、第１ガイド板１３はスピンドル１１の回転に影響されず、被削材の基準面上で静止状態であるため、カッターブレード１５を研削方向に対して常に一定となるように維持することができる。そして、溝の深さ方向に研削が進む過程で、第２ガイド板１７の薄肉部本体１７１の周面１７３が被削材の側面７１と接触するため、カッターブレード１５の溝の深さ方向への進行は停止する。一方、溝の深さ方向に直角で側面に沿った方向（図７中矢印ｂ）に対する研削は例えば図７で示すように被削材７０の一端側７４から他端側７６に向けて進行させればよい。本例の研削加工によれば、特段の操作を労せずに、容易に溝７２の深さを一定（Ｙ）に制御することができ、正確で安定的な溝切りを繰り返して実施することが可能となる。更に、第２ガイド板１７は被削材の側面７１と接触してもスピンドル１１の回転に影響されず、静止状態であるため手振れがなく研削が容易となる。

縦４００ｍｍ、横１０００ｍｍで厚さが３０ｍｍの天然御影石によるカウンタートップの施工工事において、該御影石からなるスラブ板７０の複数枚を接合するため、図７に示すような接合用の溝７２を形成した。この際、該溝７２を研削加工する溝切り用研削工具として、図１〜図６に示すような溝切り用研削工具を使用した。先ず、不図示のディスクグラインダーのスピンドル１１に、ベアリング嵌合孔１３２に第１ベアリング１２を嵌め込んだ外径９６．２ｍｍ、厚さ７．５ｍｍのアクリル樹脂製のガイド（第１ガイド板）１３と、全幅１６．７５ｍｍの円環状インナーフランジ１４と、外径８０ｍｍ、鋼製基板１５２の厚さ４．５ｍｍ、砥石部１５１の厚さ６．５ｍｍのカッターブレード５と、厚さ２.０ｍｍのリング状スペーサー１６と、ベアリング嵌合孔１７３に第２ベアリング１８を嵌め込んだ外径５６ｍｍ、全幅４．０ｍｍ（薄肉部本体１７１の全幅）のアウターフランジ（第２ガイド板）１７とを順次嵌挿し、最後にロックナット７による締め込みを行った。

上記のようにして得られた溝切り用研削工具１０を用い、スラブ板７０に対する接合用の溝７２を形成するに際し、図６に示すようにスラブ板７０の上面７５に第１ガイド板１３の側面１３１を当接して、カッターブレード１５の砥石部１５１が研削面７１に対して直角に対向して接触していることを確認しながら、ディスクグラインダーを回転させて溝切り加工を実施した。カッターブレード１５の砥石部１５１は第１ガイド板１３と、インナーフランジ１４のスペーサー機能とによって、スラブ板１０の接合側面の中心部に、溝の深さはアウターフランジ（第２ガイド板）１７のストッパー作用によって１２ｍｍと特定され、図７に示すように正確に接合用の溝７２が形成されたスラブ板７０を得た。

次いで実施例１によって得られたスラブ板７０、７０の接合側面に形成されたそれぞれの溝７２、７２を含む側面７１、７１に、エポキシ系接着剤（「商品名Akemi２０１０」；Akemi社製）７３を塗布し、塗布面同士を突合せて両面を接着した。その結果、図８に示すように双方の溝７２、７２はバランスよく対向し、スラブ板７０、７０は安定的に接合されていることが確認された。

アウターフランジ（第２ガイド板）１７を、第２ベアリングを介在させることなく第２ベアリングと同形状のスペーサーを介在させてスピンドル１１に嵌挿して固定した以外は、実施例１と同様にして溝切り用研削工具を構成し、実施例１と同様のスラブ板に対する溝切り加工を実施した。すなわち、本実施例はアウターフランジ（第２ガイド板）１７をスピンドル１１に固定する形態としたものである。その結果、多少の手振れはあったものの実施例１とほぼ同様に正確な溝７２、７２を効率的に形成されることが確認され、実施例１と同様の接着剤を用いての側面接合試験においても、実施例１と同様の良好な接合状態が確認された。

以上詳述したように本発明による溝切り用研削工具は、従来の石材等の切断工具に円盤状の第１ガイド板および第２ガイド板を付加するという簡略な構造であるにも拘らず、各種石材等のスラブ板を接合して用いる際、接合側面に対向して形成される接合用の溝を、研削位置、溝幅及び溝深さなどを、正確に且つ相互にバランスよく研削するために、極めて効果的に機能することが確認された。しかも施工現場における研削作業において、特段に高度な技能を有する熟練作業者を必要とせず、一定の訓練を受けた作業者であれば比較的容易に、しかも安定的な溝切りを効率良く実施することができる。また、本発明による溝きり用研削工具は、第１ガイド板を被削材の基準面に乗せた状態で作業ができるため、非力な作業者であっても高速で回転する電動工具が扱いやすく、安全に作業を継続することが可能となる。

本実施の形態例における溝切り用研削工具の先端側（電動工具の反対側）から見た分解斜視図である。 本実施の形態例における溝切り用研削工具の電動工具側から見た分解斜視図である。 本実施の形態例における溝切り用研削工具の先端側（電動工具の反対側）から見た斜視図である。 本実施の形態例における溝切り用研削工具の電動工具側から見た斜視図である。 本実施の形態例における溝切り用研削工具の一部を断面で示す側面図である。 本実施の形態例における溝切り用研削工具と被削材との位置関係を示す図である。 被削材及び被削材の側面に形成された接合用の溝を示す図である。 ２つの被削材の接合部分の一部を破断して示す拡大斜視図である。

符号の説明

１０ 溝切り用研削工具
１１ スピンドル
１２ 第１ベアリング
１３ 第１ガイド板
１４ インナーフランジ
１５ カッターブレード
１６ リング状スペーサー
１７ 第２ガイド板（アウターフランジ）
１８ 第２ベアリング
１９ 座金
２０ ロックナット
７０ 被削材（スラブ板）
７１ 側面
７２ 接合用の溝
７３ 接着剤（エポキシ系接着剤）
７５ 被削材の基準面

Claims (5)

1. ロックナットの締め付けにより円盤状のカッターブレードが回転電動工具のスピンドルに固定された研削工具であって、該カッターブレードの該電動工具側のスピンドルに回動自在に取り付けられる円盤状部材であって被削材の基準面に該円盤状部材の側面が当接して研削方向をガイドする第１ガイド板と、該第１ガイド板と該カッターブレード間に位置し、該被削材の基準面から研削溝までの距離Ｘを定めるインナーフランジと、該カッターブレードの該電動工具側とは反対側に取り付けられる円盤状部材であって研削の進行過程において該円盤状部材の周端面が被削材の側面に当接して研削方向の移動を停止させ研削溝深さＹを定める第２ガイド板を備えることを特徴とする溝切り用研削工具。
2. 前記第１ガイド板は、ベアリング嵌合孔を中心部に有する該カッターブレードより大径の円盤状部材であって、該電動工具のスピンドルへの取り付けは、該ベアリング嵌合孔に嵌合するベアリングを介して行なうことを特徴とする請求項１記載の溝切り用研削工具。
3. 前記第２ガイド板は、ベアリング嵌合孔を中心部に有する該カッターブレードより小径の円盤状部材であって、回転電動工具のスピンドルへの取り付けは、該ベアリング嵌合孔に嵌合するベアリングを介して行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の溝切り用研削工具。
4. 前記第１ガイド板は、金属、樹脂又はこれらの複合材料から製造されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溝切り用研削工具。
5. 前記被削材は、天然石又は人工大理石の板材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溝切り用研削工具。

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