JP2006192557A - 研削ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】研削層の研削時における発熱を有効に放熱させるとともに、切れ味を高めて、併せて研削面の仕上がりを向上させ得る機能を備えた研削ホイールを提供する。
【解決手段】表面に無数の砥粒を付着させてなる所要寸法形状の砥粒付着片４を、取付リング２の外周側に多数枚重畳して放射状に密着配設されてなる研削ホイール１において、前記砥粒付着片４にて重畳形成される研削層３を、周方向に所要の間隔配分で密度が異なる部分を設けられ、砥粒付着片の重畳高密度部分Ｄで研削力を高め、砥粒付着片の重畳低密度部分Ｃでソフト研削と研削屑の排出および放熱機能を高め、研削機能を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の砥粒付着片を回転軸に装着できるコア（取付リング）の周囲に重畳して構成される回転研削体で、研削機能を高めて、加工能率の向上を図ることができる研削ホイールに関するものである。

従来、基布の表面に砥粒を付着させ短冊状に形成してなる砥粒付着片を多数枚、回転軸に装着できるコア（取付リング）の外周に重畳させて基端を固着し構成される回転研摩体（一般にフラップホイールとも称されている）は、研摩砥石車と異なる機能を発揮する研摩体として汎用されている。このような回転研摩体については、研摩機能を高めるために既に種々の提案がなされ、実用に供されている。

その回転研摩体は、構成される単位砥粒付着片（以下、単に砥粒付着片という）の重畳密度が構成上取付基部側に較べて外周部が粗になるために研摩時、砥粒付着片が被研摩面に対して打撃するような挙動を示すことから打撃斑模様が研摩面に生じるのを解決するために、砥粒付着片の基端部が外周側の密度を高め得るように一部を噛み合わせる構造にしたものが開発され、本出願人の先願発明によって開示されている（特許文献１）。また、このように重畳配置される多数の砥粒付着片の密度を高めることによって発生する研摩・研削時の発熱を解消しようとする試みについては特許文献２によって開示されている。

また、多数の砥粒付着片（研摩布片）を回転軸に装着できるコアの外周に放射状に配置して重畳する構成での回転研摩車においてその外周部が被研摩面に対してなじみ易く、かつ切れ味をよくするために研摩布片の積層部分の間に研摩布以外の材料を介在させた構成のものについても特許文献３によって知られている。

実公平６−３４９３８号公報 特許第２７２９９２４号公報 特開昭５０−８５９８６号公報

しかしながら、前述の特許文献１，２によって知られる構成では、確かに重畳配置される多数の砥粒付着片の重畳密度を高めて研摩周面（外周面）での砥粒付着片単体が被研摩面を打撃するような現象を発生させるのを防止できる効果が得られる反面、密度を高めることによって発生する発熱の解消のために、砥粒付着片に複雑な通気路を形成するための切欠きを形成した砥粒付着片を複数種準備して、それらを組合わせて製作する必要がある。こうすることは、当然のことながら加工に際して多くの手数を必要とすることになる。また、その組合わせに際して間違いなく組み合わさないと目的を十分に達成することができない。したがって、加工に要する工費が嵩んで高価なものとなることが避けられないという問題点がある。

特に、前記砥粒付着片を重畳配置するのに、その重畳密度をより一層高めると、切れ味を良くして研削機能を発揮できるものが得られる。このような構成とする場合、前述のように使用される砥粒付着片の基部に形成される切欠き部の異なる単位砥粒付着片の組合わせを間違わないように作業しないと、均衡のとれた研削ホイールを得ることができない。

また、特許文献３によって知られるものでは、研摩布片の積層部分（研摩ブロック）と不織布，布，紙などからなる緩衝材を積層した部分（緩衝材のブロック）とを交互に配して研摩環状体を形成されたもので、研摩布の腰を強くする目的を達成できるが被研摩材を研摩するときに発生する削り屑が緩衝材に食い込んで蓄積され、また、研摩時の発熱が緩衝材部分に蓄熱されて放熱されず、研摩効果を高められないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、研削層の研削時における発熱を有効に放熱させるとともに、切れ味を高めて、併せて研削加工面の仕上がりを向上させ得る機能を備えた研削ホイールを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による研削ホイールは、
表面に無数の砥粒を付着させてなる所要寸法形状の砥粒付着片を、取付リングの外周側に多数枚重畳して放射状に密着配設されてなる研削ホイールにおいて、前記砥粒付着片にて重畳形成される環状の研削層に、周方向に所要の間隔配分で密度の異なる部分が設けられていることを特徴とするものである（第１発明）。

前記発明において、前記研削層には、重畳する砥粒付着片を複数枚ずつブロック状にしたものを組合わせるに際し、その半径方向の中間部位置から外周に向かって形成される砥粒付着片の組合わせ数を少なくしたブロックを、所要間隔で周方向に配置して、研削層の密度が異なる部分を配分するのが好ましい（第２発明）。

前記発明において、前記研削層の密度の異なる部分は、研削層の半径方向の中間部位置から外周に向かって、砥粒付着片の空白部を所要の円ピッチで複数箇所に設けられる構成であるのがよい（第３発明）。

本発明においては、取付リングの外周側に多数枚重畳して放射状に密着植設された砥粒付着片にて構成される環状の研削層に、その円周方向に所要の間隔配分で密度の異なる部分、つまり、砥粒付着片の密着状態にされた部分に対して砥粒付着片の密着度合いの低い部分を配するようにする。こうすることで、研削層の重畳密度が高い部分では被研削物の研削面を研削する研削力が高められ、特に前記重畳密度が高められる部分の始端部分では被削面に対する切込み効果が高められて切れ味をよくし、研削層の重畳密度が低い部分ではソフトに研削して、言い換えると仕上げ研削が行われる。このような動作を繰り返し行わせることで加工精度の高い研削を遂行できる。しかも、砥粒付着片の重畳密度を低くする箇所を設けると、重畳密度の高い箇所で研削されて発生する研削屑が密度の低い箇所に移動して、ホイールの高速回転に伴い遠心力で外部に放出され、研削屑の排除を良好にする。併せて研削に伴う発熱が研削層に蓄積されず、熱の発生を抑制する効果も併せ得られるのである。その結果、研削作業の効率を一層向上させ得るという効果を奏するのである。

また、前記第２発明あるいは第３発明によれば、研削層に砥粒付着片の重畳密度が低い部分を所要の間隔で形成することにより、前述の重畳密度の高い部分では研削力を高めて切れ味をよくし、重畳密度の低い部分では被研削面と研削部との接触をソフトにして、つまりソフトな研削を行って仕上げ面の研削効果を高めることができる。また、油脂などの付着する被研削面に対しても、付着する油脂などはソフトな研削が行われる砥粒付着片の重畳密度の低い部分において掻き込まれるようにして、その後に遠心力で外部に排出され、研削力の高い部分で研削機能を発揮させるように挙動し、研削効果を高めることができる。また、研削層に砥粒付着片の重畳密度が低い部分を形成するにあたり、当該部分に配する砥粒付着片を、研削層の半径方向の中間部位置から外周に向かって、空白部が形成されるようにすることで、研削時にはその空白部に隣接する部分の砥粒付着片が周方向に可動的になり、被研削面に対する接触力をソフト化することができる。そして、当該空白部によって研削ホイールが高速回転するとき研削部位で発生する研削屑を誘引する働きをなし、研削屑を吸引して後に外部へ排出させるとともに、回転に伴い気流を発生させて放熱効果を高め、研削層が加熱蓄熱されるのを防止する効果が得られる。したがって、研削時の発熱を低減して研削効果を向上させ得るのである。また、こうすることで、研削層の寿命を長め、耐久性を向上させることができる。

次に、本発明に係る研削ホイールの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本実施形態の研削ホイールの全体斜視図が示されている。図２には研削層の要部を一部展開して表わす側面図が、図３には使用されている砥粒付着片の三種類の組合わせ態様を表わす斜視図が、図４には砥粒付着片を組合わせてブロックにした側面の模式図が、図５には砥粒付着片のブロックを取付リングに組み付けた態様を表わす図が、図６（ａ）および（ｂ）には砥粒付着片の組合わせの他の実施形態を表わす斜視図が、それぞれ示されている。

この実施形態の研削ホイール１は、片側表面に無数の砥粒を分布付着してなる砥粒付着布を用い、所要寸法の短冊状に切断してなる同一幅Ｗで、かつ所定長さに揃えてなる砥粒付着片４を多数枚向きを揃えて重畳組合わせ、一対の金属製の取付リング２の外周に前記砥粒付着片４を密接重畳して、その取付リング２を基準とする環状の研削層３に構成されている。そして、この環状の研削層３は、取付リング２，２に嵌り合って両側面に取付けられる取付面板を介して回転軸（いずれも図示せず）に支持されて研削装置に組み込まれ、周面部１１を工作物にあてがって研削加工するのに使用される。この周面部１１においては、重畳された多数の砥粒付着片４の先端が少しずつ付着する砥粒を表面に覗かせており、それらの露出する砥粒によって被削面を研削する。

この研削ホイール１は、環状に形成される研削層３が、例えば図３に示されるように、砥粒付着片４として三種類の単位砥粒付着片４ａ，４ｂ，４ｃを適宜枚数組合わせて重畳させ、各砥粒付着片４ａ，４ｂ，４ｃの基端部側を組合わせると、図４に示されるように、外周となる先端部側Ａに較べて基端部側Ｂが重ね合う厚みを薄くなるようにされている。つまり、三種類の砥粒付着片４ａ，４ｂ，４ｃのうち、二種類の砥粒付着片４ｂ，４ｃは、一方の砥粒付着片４ｃの基端部を下端から所要寸法Ｈで右側と左寄りの中間部とを矩形状に切欠き部５，５を所要寸法で設けて二つの脚片６，６とされ、これに対してもう一方の砥粒付着片４ｂは左側と右寄り中間部とに前記砥粒付着片４ｃの基端部と同様の矩形状の切欠き部５，５を設けて二つの脚片６，６とされるものが用いられる。

こうして基端部を切欠いた二種類の砥粒付着片４ｂ，４ｃをその砥粒付着面、つまり研削面８を一定方向に揃えて重ね合わせると、それぞれの基端部で切欠き部５，５に対して脚片６，６が噛み合うようになり、重ね合わせると基端部側Ｂが先端部側Ａに較べて１／２の厚さと薄くなる（図４参照）。これら二種類の砥粒付着片４ｂ，４ｃを複数枚ずつ重ね合わせて切欠きのないもう一つの砥粒付着片４ａ，４ａで挟み付けるようにすると、図４に示される砥粒付着片のブロック４Ａとなる。この砥粒付着片のブロック４Ａを順次取付リング２，２の外周側に重畳させて組み合わせることにより、外周部が高密度で重畳された環状の研削層３が形成されるようになる。なお、前記各砥粒付着片４ａ，４ｂ，４ｃの基端部両側には共通位置で横向きの切込み７が設けられ、この切込み７を取付リング２の断面コ字型のフランジ部２ｂに嵌め合わせることにより、取付リング２の環状凹部２ａに各砥粒付着片４ａ，４ｂ，４ｃの側部の一部を嵌め込むことになって取付位置が揃えられるようになっている。このようにして取付リング２に基端部を装着して環状の研削層３を形成する多数の砥粒付着片４は、その基端部を接着剤によって固められ、取付リング２，２と一体化されて環状の研削層３を形成した研削ホイール１が構成される。

前記環状の研削層３を取付リング２，２に対して重畳密度を高めるように装着する手段の他の実施形態としては、図６（ａ）によって示されるように、縦横の外形寸法を所定寸法に揃えた分割ブロックを構成する単位砥粒付着片４ｄ，４ｅ，４ｆにおいて、砥粒付着片４ｄの基端部を下端から所要寸法ｈ×ｂで中間部に切欠き部５ａを設けて、両側に二つの脚片６ａ，６ａが形成されるものとし、これに対して他方の砥粒付着片４ｅは左側と右側とに所要寸法ｈ×ｂ′の切欠き部５ｂ，５ｂを設けて基端部に幅広い脚片６ｂが形成されるようにされ、この脚片６ｂが前記砥粒付着片４ｄにおける切欠き部５ａに嵌り合うようにしたものを組合わせてブロック４Ａ（前記実施形態と同一の符号で表わしている。以下、同様）を構成する。図中符号７は切込み、８は砥粒付着面（研削面）である。

あるいは、図６（ｂ）に示されるように、前記実施形態と同様に切欠きのない砥粒付着片４ｆと、前記切欠きのない砥粒付着片の砥粒付着面８の上半部に高さ寸法がそのほぼ１／２の短冊状の砥粒付着片４ｇを複数枚重ねて接着した砥粒付着片４ｈとを組合わせてブロック４Ａにしたものを使用する。

このような構成の研削ホイール１において、前記砥粒付着片４のブロック４Ａを複数重畳組み合わせする際に、所要の間隔で基端部のみを有して研削機能を発揮する先端部（研削部）を有しないブロック４Ｂ（図２参照）を介在させて、研削層３における外周部での砥粒付着片４の重畳密度の低い部分Ｃを構成している。その砥粒付着片４の重畳密度の低い部分Ｃは、図１および図２に例示されるように、前記構成の研削層３において、その周方向に所要間隔で複数箇所に設けられ、この研削ホイール１はその周面部において砥粒付着片４の重畳密度が高い部分Ｄと重畳密度の低い部分Ｃとが交互に配分されている。

その砥粒付着片４の重畳密度の低い部分Ｃは、前述のように研削機能を有しないブロック４Ｂが配置されている部分にて、そのブロック４Ｂの先端側が空白部１０になっており、その空白部１０が幅方向に溝を形成しているのに対して、隣接する砥粒付着片４がその高さ方向の中間部から先端側でフリーになって空白部１０側に食み出すようになり、結果的にその空白部１０を外周側で先端側がフリーになった隣接部の砥粒付着片４にて覆うようになり、当該部分で砥粒付着片４の重畳配分が粗になって、回転により周面部１１にソフトな部分１２が形成される。したがって、研削ホイール１の周面部１１は、前記砥粒付着片４の重畳密度が高い部分Ｄではその腰が強固に保たれるので研削力が高められる。一方砥粒付着片４が粗になって柔軟に変位できる重畳密度の低い部分Ｃでは、研削力が低くなって被削面に対してソフトに接触して研削機能を発揮するゾーンを形成する。なお、前記砥粒付着片４の重畳密度が低い部分Ｃでは、この研削ホイール１の回転によって、その回転方向における前側の砥粒付着片４の先端部が前記空白部１０側に傾倒され、ソフトな部分１２を形成する。そして、空白部１０より後側に位置する砥粒付着片４の先端部では、後続の砥粒付着片４が高密度で重畳されているので、相互に保持されて高密度部分Ｄ、つまり硬い部分が維持される。

このように構成される本実施形態の研削ホイール１は、これを研削装置の回転軸に取付面板（図示せず）を介して周知の手段で装着して回転させ、被研削物に当接研削すれば、研削ホイール１の周面部１１に形成される硬い部分（砥粒付着片の重畳密度が高い部分Ｄ）が接触するとき、その先端部位置の砥粒付着片４が背後を高密度の砥粒付着片群によって保持されることから、被削面に対する切込み機能が高められて研削力が高まり、切れ味よく研削される。そして、研削周面部１１の柔らかい部分（砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃ）が接触するときには、当該部分の砥粒付着片４が回転方向に沿ってしなり、柔軟に変位しながら砥粒付着面（研削面８）によって被削面を擦過するので、ソフトに研削される。

こうして、硬軟両研削部位によって被削面を研削することになるので、一瞬的ではあるが高密度の研削部位による切削の後を低密度の研削部位によるソフト切削（ソフト研削）で被削面の仕上げを行う操作が連続的に繰返されることにより、研削面の仕上がり程度を従来の研削仕上げ以上の仕上げ面に加工することができる。

しかも、この研削ホイール１では、前記重畳高密度の研削部位（Ｄ）を備えているにもかかわらず、ソフト研削部位（重畳低密度の研削部位（Ｃ））を複数箇所に分配して設けたことにより、当該箇所でそれまでの高密度の研削部位（Ｄ）で発生する研削屑を受け入れると同時に、フリーに動作可能な砥粒付着片４によって受止められた研削屑を研削回転による遠心力の働きで外部に放出し、研削層３内に研削屑を抱え込まない。そのため、研削面（周面部１１）が目詰まりせず、研削機能を維持することができる。併せてソフト研削部位（Ｃ）においては、前述のように、研削層３に空白部１０が形成されているので、研削ホイール１の回転によって、当該空白部１０が空気を抱えて回転することにより、その周囲に気流を発生させ、複数配分されたその空白部１０によって研削ホイール１を冷却することになり、放熱機能が発揮され、研削層３での発熱を伴わない。その結果、研削機能が向上し、作業性を一層向上させることができるのである。

以上の研削ホイールの実施形態においては、研削層３に複数箇所で研削機能を伴わない砥粒付着片のブロックを配置して、研削層３に空白部１０を設けることで砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃを形成するようにしたものであるが、砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃを構成するにあたり、例えば砥粒付着片４を適宜枚数まとめて砥粒付着片ブロックを形成する際に、研削面部分を備えない砥粒付着片（中間位置から先端部側を有しないもの）を混在させてブロック形成するようにしてもよい。このように構成することで、当該部分での砥粒付着片の重畳密度が低くなり、砥粒付着片４が研削ホイール１の回転時にしなり、前述のような機能を発揮させることが可能になる。

また、前記実施形態の研削ホイール１において、前記砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃを形成するための空白部１０は、その周方向の長さ寸法Ｌ（図２参照）を変更することにより、その長さ寸法Ｌを許容できる範囲で長くすると砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃが広がってソフト研削機能が増加し、逆に短くすると砥粒付着片の重畳密度の低い部分Ｃが狭まって研削機能が主体となる。したがって、用途に応じて前記空白部１０の長さ寸法Ｌを選定すればよい。ちなみに、空白部１０の寸法を半径方向の寸法Ｇを、直径４００ｍｍで幅Ｗ７５ｍｍの研削ホイールにおいて、砥粒付着片４の高さ寸法Ｅが８０ｍｍに対して５０ｍｍ，長さ寸法Ｌが７ｍｍとしたものを用い、周速１５００〜２４００ｍｍ／ｓｅｃで鋼材の研削に使用して良好であった。なお、前記数値については、本発明を限定するものではない。

本実施形態の研削ホイールの全体斜視図 研削層の要部を一部展開して表わす側面図 使用されている砥粒付着片の三種類の組合わせ態様を表わす斜視図 砥粒付着片を組合わせてブロックにした側面の模式図 砥粒付着片のブロックを取付リングに組み付けた態様を表わす図 （ａ）（ｂ）砥粒付着片の組合わせの他の実施形態を表わす斜視図

符号の説明

１ 研削ホイール
２ 取付リング
３ 研削層
４ 砥粒付着片
４Ａ 砥粒付着片のブロック
４Ｂ 研削機能を有しないブロック
１０ 空白部
１１ 研削ホイールの周面部
１２ 周面部のソフトな部分
Ｃ 砥粒付着片の重畳密度が低い部分
Ｄ 砥粒付着片の重畳密度が高い部分

Claims (3)

1. 表面に無数の砥粒を付着させてなる所要寸法形状の砥粒付着片を、取付リングの外周側に多数枚重畳して放射状に密着配設されてなる研削ホイールにおいて、前記砥粒付着片にて重畳形成される環状の研削層に、周方向に所要の円周ピッチで密度の異なる部分が設けられていることを特徴とする研削ホイール。
2. 前記研削層には、重畳する砥粒付着片を複数枚ずつブロック状にしたものを組合わせるに際し、その半径方向の中間部位置から外周に向かって形成される砥粒付着片の組合わせ数を少なくしたブロックを、所要間隔で周方向に配置して、研削層の密度が異なる部分を配分する請求項１に記載の研削ホイール。
3. 前記研削層の密度の異なる部分は、研削層の半径方向の中間部位置から外周に向かって、砥粒付着片の空白部を所要の円ピッチで複数箇所に設けられる構成である請求項１に記載の研削ホイール。

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