JP2005329518A - 研磨方法及び研磨用砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨用砥石において研磨層の支持するための層構造をより簡易化し、芯材としての積層管や多孔性弾性体をできる限り使用せずに構成部品数を減らし、使用後の廃棄物の発生を低減することができる研磨方法等を提供する。
【手段】 本発明は、回転軸１に円筒状の研磨層２を装着した研磨用砥石を使用して板状又は帯状の被削材を研磨する方法であって、回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸１を、円筒状の研磨層２内に挿入し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸１の外径によって研磨層２の内径をほぼ均等に支持して構成された研磨用砥石を使用して研磨を行う方法に関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、板状及び帯状の被削材の研削及び仕上げ研磨（以下、「研磨」ないし「研磨等」の用語に統一して用いる）のための研磨方法及び研磨用砥石に関し、より詳しくは、プリント配線基板の研磨等、又は金属板若しくは非金属板の研磨等に使用する研磨方法等に関する。

従来、板状の被削材、特にプリント基板の研磨等には、いわゆる研磨ベルトが用いられてきた。
最近、特開２００１−３１５０６４号公報及び特開２００４−５０４００号公報に記載されているように、フェノール樹脂積層管等を用いた円筒状の芯材を用い、その外周上にスポンジ等の多孔性弾性体を設け、該多孔性弾性体の外周に補強材で補強されたゴム材等を使用したシート状の支持体を設け、更に該支持体の外周に多数の砥石片を設けた発明が提供されている。

一方、実開平３−１２２０５７号公報にはテープ、帯状フィルム、帯状シート等の原反材（以下テープと称する。）を巻取る際に芯棒として用い、テープ巻取り後は巻取りから抜出すようにしたテープ巻取りシャフトが開示されている。

特開２００１−３１５０６４号公報 特開２００４−５０４００号公報 実開平３−１２２０５７号公報

しかし、最近の環境問題に対する問題意識の高まりの中、産業廃棄物の低減への取り組みが１つの課題となっているが、特開２００１−３１５０６４号公報及び特開２００４−５０４００号公報に開示されたような砥石では、研磨層を支持するためにフェノール樹脂積層管や厚手の多孔性弾性体を使用しており、外周部の砥石が使用済みになった時、それら積層管や多孔性弾性体も廃棄物として処分する必要がある。

また、前記先行技術の研磨用砥石に用いられている円筒状の芯材は、研磨機の軸棒に装着可能な中空構造を持ち、そこに軸棒をはめ込んで使用される。芯材と軸棒の間には適正な装着のためクリアランスを必要とするが、通常、そのクリアランス及び軸棒には寸法公差があるため、研磨機に装着した円筒体には多少の偏心が生じる。その外周部の研磨層の偏心は、研磨時におけるタタキ現象等の不具合を発生させる原因となる。その対策として砥石研磨層の偏心寸法分を研削前に除去する工程が必要となり、その分作業の手間が生じ、また砥石の１個当たりでの被削材の加工出来高を減じるという不都合をもたらす。

また、特開２００１−３１５０６４号及び特開２００４−５０４００号公報に開示された研磨用砥石の製造手順では、外周上に多数の砥石片を設けたゴムシート等の円筒体を作製し、これに円筒状の芯材及びスポンジ等の多孔性弾性体を嵌め込むが、その時、部材間に係る力が完全に均等ではないため、これに起因した偏心を生じる可能性もある。また、円筒状の芯材の外周に、スポンジ等の多孔性弾性体及び砥石片を設けたシート状支持体を順次巻きつけるという製造手順でもよいが、この場合においても、前記と同様に力の係りぐあいによって偏心を生じる可能がある。

そこで、本発明は、研磨用砥石において研磨層の支持するための層構造をより簡易化し、芯材として積層管や多孔性弾性体をできる限り使用せずに構成部品数を減らし、さらには使用後の廃棄物の発生を低減することができる研磨方法及び研磨用砥石を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する本発明は、回転軸に円筒状の研磨層を装着した研磨用砥石を使用して板状又は帯状の被削材を研磨する方法であって、
回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸を、円筒状の研磨層内に挿入し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸の外径によって前記研磨層の内径をほぼ均等に支持して構成された研磨用砥石を使用して研磨を行う方法を提供する。

本発明の研磨方法は、回転軸の表面から所定の高さまで突出可能に支持された断面円弧状の複数のリーフを有する回転軸を使用する方法でよい。
さらに本発明は、板状又は帯状の被削材を研磨するための研磨用砥石であって、
回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸と、該回転軸が挿入されてその外径上に装着される円筒状の研磨層とを有し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸の外径によって前記研磨層の内径をほぼ均等に支持される研磨用砥石を提供する。

本発明の研磨用砥石は、前記回転軸は、回転軸の表面から所定の高さまで突出可能に支持された断面円弧状の複数のリーフを有する構成にすることができる。
また、前記回転軸の複数のリーフと研磨層との間に弾性層が設けられている構成にすることができる。

また、前記複数のリーフの外周上に、該リーフ間の溝と同様の形態の溝が設けられている構成にすることができ、或いは、該リーフ間の溝が軸方向でほぼ均等に分断される構成で配置されている構成にすることもできる。

さらに、前記研磨層は、繊維又は金属線により補強された支持シートと該支持シート上に貼り付けられた多数の砥石片により構成されていることが好ましい。また前記支持シート内の繊維は、回転軸方向を中心とし互いに交差し合う少なくとも２つの螺旋方向に設けられていることが好ましく、さらには前記支持シート内に、回転軸方向と平行な繊維が更に設けられていることが好ましい。またさらに、前記繊維が３つの方向を持ち、該３つの方向が回転軸方向に対してそれぞれ約＋６０°〜＋８０°、約＋５°〜−５°、約−６０°〜−８０°の角度であることが好ましい。

さらに、前記研磨層の砥石部分は、アルミナ系砥粒、炭化ケイ素系砥粒、ジルコニア系砥粒、シリカ、酸化セリウム、ＣＢＮ砥粒、及びダイヤモンド砥粒からなる群より選択される１種類以上の砥粒を使用し、ビトリファイド、レジノイド、ＰＶＡ又はシリケート、メタル、電着又はろう付けからなる群より選択される結合剤又は結合方法を使用して形成されていることが好ましい。

本発明は、回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸を、円筒状の研磨層内に挿入し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸の外径によって前記研磨層の内径をほぼ均等に支持して構成された研磨用砥石およびそれを用いる研磨方法等を提供するので、研磨層の支持層の構造を簡易化することができる。

すなわち、従来のように芯材として積層管や厚手のスポンジ体などを設ける必要がなく、そのような層構造を形成する際に生じ得る偏芯や振れの問題が解消する。また、砥石の製造工程では、振れ除去のための余分な手間がかからず、さらに使用の際には余分な摩耗がないので砥石１個当たりの出来高も向上するという利点がある。さらには、着脱容易な回転軸を継続して使用し、使用後の研磨層のみを交換することがきる。従って、使用後に廃棄すべき積層管やスポンジなどの芯材が発生せず、産業廃棄物の発生を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本形態の研磨用砥石の概略構成を示す分解斜視図である。この研磨用砥石は、回転軸１及び円筒状の研磨層２により構成される。

図２は回転軸１の正面図、図３はそのII-II断面を示す。これらの図に示されるように、回転軸１は、円筒状のドラム本体１ａ、ドラム本体１ａ内に内装された膨張体１ｂ、及びドラム本体１ａにスリット１ｄを介して支持されている断面円弧状の４枚のリーフ１ｃにより構成されている。回転軸内に内装されている膨張体１ｂは、図示しない空気供給口から圧縮空気が導入されると、その外径が増大可能であるように伸縮自在となっている。各リーフ１ｃは、その基端部が膨張体１ｂの外周面に当接しており、スリット１ｄを貫通するリブでドラム本体１ａに支持されており、各々が半径方向で可動となっている。こうして複数のリーフ１ｃは、膨張体１ｂの膨張に伴って回転軸の表面上の所定の高さまで進退自在となっている。このような構造を有する回転軸としては、実開平３−１２２０５７号公報などに開示されたテープ巻取りシャフトを採用することができる。

上記回転軸１に円筒状の研磨層２を装着するには、図１に示すように膨張体１ｂに空気が供給されていない状態の回転軸１を研磨層２の円筒中空部に挿入し、そして、その膨張体１ｂに空気を供給して回転軸１の外径を拡張させる。図４は、拡張した回転軸１により研磨層２が支持された状態を示す。同図の矢印で示されるように膨張体１ｂの膨張に伴い、各リーフ１ｃは回転軸表面（ドラム本体１ａの表面）から所定の高さまで四方へ放射状に突出し、それらの円弧面によって研磨層２をその内径からほぼ均等に支持する。この例では、１つの回転軸に４枚のリーフ１ｃを使用しているが、リーフの枚数は特に限定されず、例えば２枚でもよいし、８枚〜１０枚でもよい。

本発明において、回転軸１に装着された研磨層２は、その外周断面における真円度が高いことが望ましい。研磨層２の真円度は、その内径を支持する回転軸１の外周形状に依存する。この点、実開平３−１２２０５７号公報に開示されたように長手方向に複数リーフを備えたリーフシャフトは、リーフ間で軸方向の溝（図４中に１ｅで示す）があり、その外周断面は完全な円形ではない。特に研磨層を構成する支持シートがゴム等の弾性体のみをベースとする場合、リーフ間の溝上に平坦な部分が生じ、研磨層の研磨面が多角形のようになるという問題が生じ得る。特に軸方向の溝は、回転時の振れとなり、被削材へのタタキ現象を生じる。したがって、本発明に使用される回転軸は、リーフ形状及びそれらの間の溝に関し、一般に下記のような対策を採ることが好ましい。

リーフの形態
図５は、各リーフ１ｃの外周上に、リーフ間の溝と同じ形状の溝を互いに平行かつ一定間隔で形成した態様を示す。リーフ１ｃ上に設けられる溝の幅は、研磨層を支持した状態のそれらリーフ間の溝と同一である。こうして周方向に一定間隔で、同一幅の溝が位置することにより、外周断面における概して相対的な真円度が確保される。

図６は、複数のリーフ１ｃの配置を変更した態様を示す。このように、幅の小さいリーフを円周方向でずらして配置するというやり方もある。また、図７〜９は、リーフ間の境界の形状を変更した態様である。これらの図において（ａ）は拡張前、（ｂ）は拡張後の溝形状を示す。図７はノコ刃状、図８は凹凸状、図９は波状でそれぞれリーフの側面が噛み合う構成を示す。このようにリーフ間の溝が軸方向（各図中の矢印方向）で分断される構成とし、どの軸方向から見ても相対する２つのリーフのうちいずれか一方の一端部が必ず位置するようにし、こうして溝に起因する段差の影響を最小限に抑えることによって、外周断面における真円度を確保することもできる。

弾性層を有する態様
更に、本発明の好ましい他の態様では、複数のリーフと研磨層との間に弾性層が設けられる。図１０は、リーフ１ｃ上に弾性層３を貼り付けた構成の回転軸の断面を示す。このようにリーフ上に弾性層３を介在させ、その上に研磨層を支持する態様によれば、研磨層の柔軟性が増し、被削材表面への追従性が良くなる。例えば、厚みにばらつきのある板状又は帯状の被削材の均一な研磨が可能となる。また特に、剛性の小さい帯状被削材を研磨する場合、弾性層により研磨層に適切な柔軟性を与えることにより研削中のソリ搬送不具合や研磨砥石への巻きつき等を防止することもできる。

弾性体３の材質は、例えばスポンジのように軟らかい材料、熱硬化性樹脂のように硬い材料などから、要求される弾性の度合い、特に研削条件に応じて適宜選択すればよい。なお、図７〜図９に示されるようにリーフの境界形状が変更される場合、それらの形状に合わせて弾性体３の形状も適宜加工すればよい。

研磨層の構成
図１１は、研磨層２の概略構成を示す。同図に示されるように研磨層の基本構造は、円筒状の支持シート２ａとその外周部に設けられた多数の砥石片２ｂよりなる構成であり、支持シート２ａ内は回転軸を挿入することができる円筒状の中空部となっている。研磨層２は、そこに挿入され空気圧等で拡張される回転軸１により支持された時、その押圧により変形しない程度の剛性を有することが好ましい。

そのため、図１１（ｃ）に示されるように、好適な強度を持つ支持シート２ａは、例えば、２枚の丈夫で軟質のゴムシートを用い、それらの間に繊維又は金属線からなる補強材２ｃを挟んで接着した構成である。補強材２ｃは、支持シート２ａに所望の引っ張り強度を付与する。こうして補強材２ｃを有する補強層を研磨層内部に介在させることによって、研磨用砥石に所望の強度と柔軟性を持たせることができる。

また、図１１（ｄ）に示されるように、さらに変形し難く真円度を確保するのに好適な研磨層を製造するには、軽量で剛性のある円筒状部材２ｄをベースとし、その外周上に支持シート２ａを設けてもよい。円筒状部材２ｄの材質としては、金属、プラスティック、補強材（ガラスクロス、セラミック粉、セラミックウイスカー）、ガラス、セラミック、又はこれらの複合体等が挙げられる。円筒状部材２ｄの厚みは、リーフを拡張したときその押圧により変形しない程度で十分であり、また軽量である方が取扱が容易である。いずれにしても円筒状部材２ｄの材質や厚みは、研削条件等に応じて適宜選択すればよい。

上記の通り、本発明の研磨用砥石は、研磨層が拡張可能な回転軸で支持される構成上、研磨層が比較的簡易な構造でよく、従来のように厚手のスポンジ体などの多孔質弾性体や芯材等を使用する必要がない。また、従来においては支持シートを多孔質弾性体に貼り付けるなどの作業が必要であったが、本発明によればそのようなの工程が省かれ、貼り付け時に生じ得るばらつきも軽減される。

本発明に使用される研磨層の製造方法は、下記の通りである。
先ず板状の砥石層を作製し、これをゴムシート上に接着する。このゴムシートは１枚の連続体でもよいし、複数枚の小片でもよい。ゴムシート上の砥石層にダイヤモンドカッター等で所定間隔に切込みを入れ、多数の砥石片に分断する。ここで切込みには、砥石部分に或る程度の柔軟性を持たせる目的がある。目的に応じて、砥石層の厚み方向へ完全な切り込みを入れてもよいし、砥石層の底部に若干の切り残しをつけてもよい。こうして、必要とされる枚数の砥石片付きゴム製支持シートを作製する。

ゴム製の支持シートのみをベースとする研磨層を製造する場合、例えば、金属製のような耐熱性の円柱形工具を用意し、円柱形工具に繊維又は金属線で補強されたゴムシートを巻きつけ、さらにその外周上に前記の砥石片付き支持シートを所定の角度をつけて巻きつけ、加硫処理を行ってゴムを硬化させる。硬化後、円柱形工具から円筒形のシート材を離脱させれば、外周上に砥石片群が設けられた円筒状の研磨層が得られる。

他方、支持シートを補強支持するために剛性な円筒状部材を使用する場合、上で列記したような円筒状部材の外周に、上記砥石片付き支持シートを順次巻きつけて接着することによって、円筒状部材をベースとする研磨層を製造することもできる。

支持シート内の補強層
支持シート内の繊維で補強された補強層は、ゴム層全面の内部に繊維を埋設させた構成が望ましい。繊維がゴム層で被われた構成によれば、ゴム層の材質や厚みを適宜選択することにより、研磨層の柔軟性を調整することができる。柔軟性を調整できるので、被削材の材質及び研磨等の条件に合わせて、より安定した研磨等を持続することができる。

図１２は、回転軸方向Ｘを真横にして見た研磨用砥石の平面図であり、好ましい繊維方向を表した模式図である。同図に示すように、補強層に用いる繊維は砥石の円周方向に巻き付けて設けるとよい。螺旋状に巻かれた繊維は、その円周方向断面において等間隔に分布する。また、繊維層の形態は、螺旋状の巻き付けに限らず、繊維を編んでなる網状でもよい。典型的な網状の繊維としては、衣料品に使用される合成繊維の織物又は布材が挙げられる。この場合、材料も安価であり、かつ入手も取扱いも容易である。

繊維としては、単線状の糸を複数本縒り合わせてなる束状のものを使用するとよい。これに対して、単線を使用する場合、単線の短間隔での巻き付けが非常に困難であり、また手間もかかり、更に、研磨中に単線が切れた場合に研磨性及び安全性に障害が生じるおそれがある。したがって、本発明において最も好ましい繊維の形態は、単線を縒り合わせた束である。

繊維の材質については、有機質か無機質かを問わないが、強度を重視するなら無機質が好ましく、研磨砥石の軽量化及び柔軟性を重視するなら有機質が好ましい。それらは研磨等の条件により適宜選択される。

有機質の繊維には、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ケプラー繊維、ナイロン繊維等の一般的な繊維材料を使用できる。プリント配線基板の研磨等では、無機質に比べて軽量性及び柔軟性のある有機質の繊維が好ましい。本発明の好ましい形態では、繊維で構成された補強層が複数層で設けられ、それら補強層内の各繊維が互いに交差し合うような螺旋方向に設けられる。

図１２に示される通り、特に好ましい繊維方向は、回転軸方向Ｘを基準にして対称な角度で互いに交わる２つの螺旋方向である。このように一定のピッチで規則的に交差する２つの螺旋方向繊維を設けることによって、高速回転時の遠心力による研磨用砥石の膨張（当該補強層ないし砥石層の回転半径の増大）を抑制することができる。

また、膨張防止効果を得るのに有効な巻き付け角度としては、回転軸方向Ｘに対する角度のうち鋭角となる方の角度を基準として、２つの螺旋方向について一方を正の角度で、他方を負の角度で表すと、＋６０°〜＋８０°と、−６０°〜−８０°との組み合わせが好ましい。６０°よりも鋭角であると不均一な膨張が起こりやすくなり、また８０°よりも鈍角であると巻き付け作業にコストがかかる。上記の膨張防止効果を得るのに特に有効な巻き付け角度は、図１２及び１３に示されるように、約＋７５°と約−７５°の組合わせである。このようにすることで高速回転時（回転数２０００ｒｐｍ程度）に見られる砥石外周部分の膨張値を３０μｍ〜６０μｍに抑えることができる。

図１３は、２つの螺旋方向に加えて、回転軸方向Ｘと平行な第３の繊維方向を有する形態を示す。この形態では、それら３つの繊維方向が、回転軸方向Ｘを基準にして、それぞれ約＋７５°、約０°、約−７５°である。回転軸方向Ｘに平行な繊維方向として好ましい角度は、＋５°〜−５°であり、特に好ましいのは約０°である。このように回転軸方向Ｘにある繊維を有する形態によれば、当該補強層の回転軸方向Ｘでの収縮を抑制することができる。すなわち、本発明のようにゴム層を使用する砥石製品では、そのゴム部分が時間経過と共に僅かながら収縮するため、これに起因して砥石本体の長手方向（研削幅方向）での収縮が見られる。このような場合に、回転軸方向Ｘに並ぶ第３の繊維が、砥石本体の長手方向の収縮を抑制する効果をもたらす。

本明細書において「繊維方向」とは、単一方向の繊維についてはその巻き付け角度を基準とし、また、横糸と縦糸を有するような網状の繊維についてはその機械的引張強度が最も高い方向を基準として決定される。

また、本明細書において「互いに交差する」螺旋方向とは、その中心線である回転軸方向を横にして２次元で見たときに（各螺旋方向を同一周面上に投影したとき）、交差していることを意味する。すなわち、単一方向の繊維を有する補強層が重層構造で設けられた場合のように、各繊維が僅かに異なる螺旋半径を有し、同一層内で物理的に接触していない交差も含まれる。

研磨層の砥石部分
支持シートの外周に設けられる砥石部分は、研磨用砥石に一般に使用されている研磨材であり、公知の砥石原材料と製法に従って製造することができる。
砥石部分に使用される砥粒は、一般的には、アルミナ系砥粒、炭化ケイ素系砥粒、ジルコニア系砥粒、シリカ、酸化セリウム、ＣＢＮ砥粒、及びダイヤモンド砥粒の群から選択される１種類以上であり得る。その組合せは、研削等の条件及び被削材の材質に応じて適宜選択される。

砥石部分に使用される結合剤は、ビトリファイド、レジノイド、ＰＶＡ又はシリケート結合剤から適宜選択され得る。焼成又は硬化後の組成は、ビトリファイド結合剤の場合、気孔率は、１０〜５０％、望ましくは１５〜４５％であり、砥粒率は、３０〜５５％、望ましくは３５〜５０％である。レジノイド結合剤の場合、気孔率は０〜２０％、望ましくは０〜１０％であり、砥粒率は２０〜４５％、望ましくは２０〜４０％である。ＰＶＡ結合剤の場合、気孔率は、２０〜５０％、望ましくは３０〜５０％であり、砥粒率は２０〜４５％、望ましくは２０〜４０％である。マグネシア結合剤の場合、気孔率は、０〜２０％、望ましくは０〜１０％であり、砥粒率は、２０〜４０％、望ましくは２０〜４０％である。砥粒率が低いと研磨性が悪くなり、砥粒率が高いと目詰まりが発生するおそれがある。結合剤率は、１００％から気孔率及び砥粒率を引いた値である。結合剤の選定も砥石組成の決定も、研磨等の条件及び被削材の材質などに応じて適宜選択される。

研磨層上の砥石部分は、単なるリング形状ように一体の研磨層では研磨面を追従できる柔軟性が得られない。そこで、研磨層には、上述したように、例えばセグメント型砥石を複数貼り付けた形態、又は小さなブロック状砥石を多数貼り付けた形態が採用される。典型的には図１１（ａ）に示されるように、ブロック状の砥石は碁盤目状で、砥石片の間の溝方向が研磨方向（円周方向）と一致しないように若干傾けて設置される。研磨層には多種多様な形態が考えられるが、研磨層の柔軟性を確保できる限り、特定の形態に限定されない。

前記研磨層の厚みは、ＣＢＮ砥粒若しくはダイヤモンド砥粒を使用する場合は０．５ｍｍ〜５ｍｍ、ＣＢＮ砥粒又はダイヤモンド砥粒以外の砥粒を使用する場合は３ｍｍ〜１５ｍｍが望ましい。
さらに研磨層としては、メタル、電着又はろう付けにより砥材を結合した形態も使用することができる。

研磨層に配置される砥石片は回転軸の軸方向に例えば平行に近いと砥石片は全長に渡って被研磨体にほぼ同時に到達することになり、研削音さらには振動が大きくなって、スムーズな研削を行う事ができなくなる。そこで、回転軸の軸方向と砥石片との成す角θを適宜設定することにより、研削音を防止してスムーズな研削を行うことができる。下記の実施例では、θを７゜〜１２゜程度に設定することにより、良好な研削結果が得られた。

砥石片の高さは８〜１２ｍｍ程度、幅及び奥行きは１０〜１６ｍｍ程度である事が望ましい。このとき、幅（後述する研削辺側の長さ）の方が奥行きよりも若干長めである事が良い。砥石片の形状は断面は正方形又は長方形が一般的であるが、断面が円形、三角形、五角形、五角形以上の多角形その他Ｌ字形などの変形型を使用してもよい。

以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、これらの記載は本発明の構成を何ら限定する意図はない。

［研磨用砥石の作製］
実施例１
緑色炭化珪素砥粒（ＧＣ砥粒）粒度６００番）および砥粒１００重量部に対して１３．７部の粉体フェノール樹脂結合剤を均一に混合した後、面積６０×２４０ｍｍ、厚み９ｍｍの砥石板に冷間成型した。１７０℃で８時間かけて硬化させ、その後、成型した砥石板に繊維層を有するゴムシートを貼り付けた。繊維層を有するゴムシートとしては、内部に０．７ｍｍピッチで一方向のポリエステル繊維列を有するものが使用された。次いで、ゴムシート上の研磨層部分を切断機で碁盤目状に切断し、多数の小片砥石ブロックを有する砥石片付きゴムシートを作製した。同様の砥石片付きゴムシートを複数枚作製した。

金属の耐熱性のある円柱型工具を用意し、これに上記の砥石片付きゴムシートを巻き付けていった。砥石片付きゴムシートは１つの砥石製造のために複数枚使用し、回転軸方向を基準に＋７５°，０°，−７５°の角度となるように角度を変えて３重に貼り付けた（図１３参照）。円柱型工具に巻き付けたゴムシート層に加硫処理を行ってゴムを硬化させた後、円柱型工具から円筒状の砥石片付きゴムシート（研磨層）を取り外した。なお、その研磨層の砥石ブロックの配置角度（研磨層シートの巻き付け角度）は軸方向に対して９°に調整した（図１１（ａ）参照）。このようにして外径１５０ｍｍ、内径１２９ｍｍ、長さ５４０ｍｍの研磨層が作製された。

リーフシャフト（回転軸）は、図１０の構成のものであって、全長７０６ｍｍ、リーフ長さ５４０ｍｍ、研磨機装着用の軸部６５ｍｍ、もう一方の軸部１０１ｍｍ、リーフ部直径７６ｍｍのものを用意した。各リーフの上に、厚み２４．５ｍｍのスポンジ弾性体を接着し、最終的なリーフ部は直径１２５ｍｍとした。
上記のリーフシャフトを上で作製した研磨層内に挿入し、空気を送り込んでリーフを拡張させ、研磨層を固定支持した。このようにして製造した研磨用砥石を研磨機に搭載した。

実施例２
回転軸のリーフ上に、弾性層としてスポンジの代わりにウレタンを接着した以外は、実施例１と同様のものを製造した。

比較例
特開２００４−５０４００号公報に記載されている構成のもので、穴径７６．２ｍｍのフェノール樹脂積層管からなる芯材にスポンジ材を貼り付けた円筒部材を用意した。そして、上記実施例と同様の砥石片付きゴムシートを複数枚用意し、これらを前記円筒部材のスポンジ層の外周上に螺旋状に巻き付けて接着し、研磨用砥石を作製した。
その後、研磨層の仕上げ処理を行い、外径１５０ｍｍ、長さ６１０ｍｍ、穴径７６．２ｍｍの研磨用砥石を完成させた。

［研削テスト］
研磨条件

テスト結果

実施例１及び実施例２の砥石は、研磨機に搭載した時の振れが比較例と比べて小さい値となっており、このことは、従来の方法で製造された研磨用砥石に比べて真円度が向上したことを示す。そして、研磨力及び面粗さは、実施例と比較例との間に差がなかった。

実施例のように真円度が高く、研磨層の振れが小さい砥石は、砥石部の摩耗量も少なくて済み、砥石１個当たりの被削材の出来高が向上する。また、振れを除去するための作業時間が不要であり、必要であっても大幅に短縮されるので、研磨作業の効率化に貢献する。

また、実施例の砥石では、比較例で使用されたフェノール樹脂管やスポンジ材が不要であり、使用に際しては、回転軸を継続して利用し、摩耗した研磨層のみを交換することができるという利点がある。したがって本発明によれば、廃棄すべき芯材等がなく、産業廃棄物の低減にも寄与する。

本実施形態の研磨用砥石の概略構成を示す分解斜視図である。 図１の回転軸の平面図である。 図２の回転軸のII-II断面図である。 拡張した回転軸により研磨層が支持された研磨用砥石の断面図である。 リーフの断面を示す模式図であり、リーフ上にリーフ間の溝と同じ形状の溝を形成した態様を示す。 リーフの配置を示す平面図であり、リーフの配置を変更した態様を示す。 リーフ間の境界の形状をノコ刃状に変更した態様を示し、（ａ）は拡張前、（ｂ）は拡張後を示す模式図である。 リーフ間の境界の形状を凹凸状に変更した態様を示し、（ａ）は拡張前、（ｂ）は拡張後を示す模式図である。 リーフ間の境界の形状を波状に変更した態様を示し、（ａ）は拡張前、（ｂ）は拡張後を示す模式図である。 リーフ上に弾性層を貼り付けた回転軸の断面図である。 円筒状の研磨層の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）および（ｄ）は研磨層の断面図である。 円筒状の研磨層内の好ましい繊維方向を表した模式図である。 更に好ましい繊維方向を表した模式図である。

符号の説明

１ 回転軸
１ｂ 膨張体
１ｃ 複数のリーフ
１ｅ リーフ間の溝
２ 研磨層
２ａ 支持シート
２ｂ 砥石片
２ｃ 繊維又は金属線
３ 弾性層

Claims (12)

1. 回転軸に円筒状の研磨層を装着した研磨用砥石を使用して板状又は帯状の被削材を研磨する方法であって、
   回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸を、円筒状の研磨層内に挿入し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸の外径によって前記研磨層の内径をほぼ均等に支持して構成された研磨用砥石を使用して研磨を行う方法。
2. 回転軸の表面から所定の高さまで突出可能に支持された断面円弧状の複数のリーフを有する回転軸を使用する、請求項１に記載の方法。
3. 板状又は帯状の被削材を研磨するための研磨用砥石であって、
   回転軸内部に設けられた膨張体によりその外径が変化可能である回転軸と、該回転軸が挿入されてその外径上に装着される円筒状の研磨層とを有し、前記膨張体の膨張によって増大した回転軸の外径によって前記研磨層の内径をほぼ均等に支持される研磨用砥石。
4. 前記回転軸は、回転軸の表面から所定の高さまで突出可能に支持された断面円弧状の複数のリーフを有する、請求項３に記載の研磨用砥石。
5. 前記回転軸の複数のリーフと研磨層との間に弾性層が設けられている、請求項３又は４に記載の研磨用砥石。
6. 前記複数のリーフの外周上に、該リーフ間の溝と同様の形態の溝が設けられている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の研磨用砥石。
7. 前記複数のリーフは、該リーフ間の溝が軸方向でほぼ均等に分断される構成で配置されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の研磨用砥石。
8. 前記研磨層は、繊維又は金属線により補強された支持シートと該支持シート上に貼り付けられた多数の砥石片により構成されている、請求項３〜７のいずれか１項に記載の研磨用砥石。
9. 前記支持シート内の繊維は、回転軸方向を中心とし互いに交差し合う少なくとも２つの螺旋方向に設けられている、請求項８に記載の研磨用砥石。
10. 前記支持シート内に、回転軸方向と平行な繊維が更に設けられている、請求項８又は９に記載の研磨用砥石。
11. 前記繊維が３つの方向を持ち、該３つの方向が回転軸方向に対してそれぞれ約＋６０°〜＋８０°、約＋５°〜−５°、約−６０°〜−８０°の角度である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の研磨用砥石。
12. 前記研磨層の砥石部分は、アルミナ系砥粒、炭化ケイ素系砥粒、ジルコニア系砥粒、シリカ、酸化セリウム、ＣＢＮ砥粒、及びダイヤモンド砥粒からなる群より選択される１種類以上の砥粒を使用し、ビトリファイド、レジノイド、ＰＶＡ又はシリケート、メタル、電着又はろう付けからなる群より選択される結合剤又は結合方法を使用して形成されている、請求項３〜１１のいずれかに１項に記載の研磨用砥石。

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