JP2010069604A - 回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切刃チップから伝達される振動及び騒音を低減させ、作業者が身体に受ける負担を低減させる。
【解決手段】研磨用回転工具２は、基盤１０と、チップユニット２０と、基盤１０とチップユニット２０との間に配置される弾性部材３０と、チップユニット２０を基盤１０に固定するねじ４０とを備えており、基盤１０とチップユニット２０との間に弾性部材３０を挟み込んだ状態で、チップユニット２０が基盤１０にねじ止めされている。このように、基盤１０とチップユニット２０との間に弾性部材３０が挟み込まれており、しかも、チップユニット２０をねじ止めにより基盤１０に固定することで弾性部材３０を厚くすることができるため、チップユニット２０から伝わる振動及び騒音を低減することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、石材や金属の研磨などに用いる回転工具に関する。

従来、石材や金属の研磨（研削）などに用いる回転工具として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この回転工具は、グラインダーの回転駆動軸に取り付けられる皿状の基盤（カップ型ホイール）と、この基盤の外周部に嵌合される複数の切刃チップ（研削チップ）とを備えている。そして、グラインダーの回転駆動軸が回転駆動すると、基盤の回転に伴い切刃チップが回転することで、被研磨面の研磨が行われる。
特開２００７−２２９８７９号公報

ところで、このような回転工具で被研磨面を研磨すると、被研磨面から受ける衝撃によって切刃チップに振動が発生する。

しかしながら、特許文献１に記載の回転工具では、切刃チップがカップ型ホイールに嵌合されているため、切刃チップに発生する振動がカップ型ホイールを伝ってグラインダーに直接伝達されてしまう。このため、作業者の負担が大きくなるという問題があった。しかも、この振動により、騒音が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、切刃チップから伝達される振動及び騒音を低減させ、作業者が身体に受ける負担を低減させることができる回転工具を提供することを目的とする。

本発明に係る回転工具は、基盤と、切刃チップと、基盤と切刃チップとの間に配置される弾性部材と、基盤に切刃チップを脱着可能に固定する固定部材と、を有することを特徴とする。

本発明に係る回転工具によれば、基盤と切刃チップとの間に弾性部材が配置されているため、切刃チップから伝達される回転工具の振動及び騒音を低減することができる。更に、固定部材によって切刃チップが基盤に固定されているため、基盤とチップユニットとの間に厚い弾性部材を配置しても、基盤の回転により生ずる遠心力によって切刃チップが遠心方向に移動するのを抑制することができる。このように、切刃チップの移動を抑制しつつ、弾性部材を厚くすることができるため、振動及び騒音をより効果的に低減することができる。しかも、切刃チップは、固定部材によって脱着可能に基盤に固定されているため、磨耗した切刃チップを取り替えることにより回転工具の耐用年数を向上させることができる。

この場合、固定部材は、ねじにより構成されており、切刃チップは、ねじにより基盤にねじ止めされることが好ましい。この回転工具によれば、切刃チップは、ねじ止めにより基盤に固定されるため、切刃チップを確実に基盤に固定することができるとともに、切刃チップを基盤から容易に脱着することができる。しかも、ねじの締め付け量を調整することで、切刃チップと基盤との間隔を調整することができるため、弾性部材の厚さ及び弾性力を容易に調整することができる。このように、使用目的に応じて弾性部材の厚さ及び弾性力を調整することで、適切に振動及び騒音を低減することができる。

また、切刃チップは、基盤の外縁部に配置されていることが好ましい。この回転工具によれば、切刃チップが基盤の外縁部に配置されているため、基盤の回転による切刃の回転半径を広げることができる。このため、作業効率を向上させることができる。

また、切刃チップは、基盤の周方向において間欠的に配置されていることが好ましい。この回転工具によれば、隣り合う切刃チップは離間しているため、切刃チップによる切屑が、隣り合う切刃チップの間から外部に排出される。このため、切屑による切刃チップの目詰まりを低減することができ、長時間の連続使用が可能となる。

また、基盤の半径方向において弾性部材の外側に配置されて、弾性部材を支持する支持壁を更に有することが好ましい。この回転工具によれば、弾性部材が支持壁に支持されているため、弾性部材を厚くしても、基盤の回転により生ずる遠心力によって弾性部材が遠心方向に撓むのを抑制することができる。このように、弾性部材の撓みを抑制しつつ、弾性部材を厚くすることができるため、振動及び騒音をより低減することができる。

また、切刃チップは、超砥粒焼結体、単結晶ダイヤモンド又は超砥粒をボンド材により固定した超砥粒層により構成されていることが好ましい。この回転工具によれば、切刃チップが超砥粒焼結体、単結晶ダイヤモンド又は超砥粒をボンド材により固定した超砥粒層により構成されているため、切刃チップの耐摩耗性を向上させることができ、回転工具の長寿命化を図ることができる。

本発明によれば、切刃チップから伝達される振動及び騒音を低減させ、作業者が身体に受ける負担を低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る回転工具の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る回転工具を、被研磨面を研磨する研磨用回転工具に適用したものである。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る研磨用回転工具が装着された研磨用回転装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示す研磨用回転装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る研磨用回転工具２が装着される研磨用回転装置１は、石材や金属などの被研磨面Ｓを研磨するものである。研磨用回転装置１は、作業者が片手又は両手で操作可能なハンディタイプの機器である。そして、研磨用回転装置１は、研磨用回転工具２と、駆動軸３と、把持部４と、カバー５とを備えている。

研磨用回転工具２は、駆動軸３に連結されている。駆動軸３は、把持部４の先端に内蔵されたモータ（不図示）の回転軸に連結されている。このため、研磨用回転工具２は、回転軸の回転により駆動軸３が回転されることで回転する。カバー５は、研磨用回転工具２を覆い、被研磨面Ｓの研磨により生じた削り屑の飛散を防止する。

図３は、第１の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図、図４は、図３に示した研磨用回転工具のＩＶ−ＩＶ線断面図を示している。図３及び図４に示すように、研磨用回転工具２は、駆動軸３に脱着可能に取り付けられる基盤１０と、基盤１０に保持されるチップユニット２０と、基盤１０とチップユニット２０との間に配置される弾性部材３０と、チップユニット２０を基盤１０に固定するねじ４０とを備えている。

基盤１０は、駆動軸３に取り付けられる部材である。このため、基盤１０は、硬質の金属（例えば、鉄系の金属）又は硬質の樹脂材で形成されている。基盤１０は、円盤状の頂部１１と、頂部１１から下方（図４において下方）に向かって円錐台形状に広がるメサ状部１２と、メサ状部１２の下端縁から基盤１０の外縁に向けてリング状に広がる鍔部１３と、外縁部からチップユニット２０に向けて突出する支持壁１４を備えている。なお、頂部１１の中心部には、駆動軸３に取り付けられる取付穴１５が形成されている。

鍔部１３は、チップユニット２０を保持するものであり、具体的には、６個のチップユニット２０を保持する。鍔部１３の外縁部には、ねじ４０が挿入される挿入穴１６が、鍔部１３の周方向に沿って等間隔に１２箇所形成されている。

支持壁１４は、基盤１０とチップユニット２０との間に配置された弾性部材３０を支持するものである。なお、支持壁１４は、鍔部１３の外縁部全体に設けられてもよく、チップユニット２０及び弾性部材３０に対応する位置にのみ設けられてもよい。

図５は、チップユニットの斜視図を示している。図３〜図５に示すように、チップユニット２０は、チップ台金２１と、切刃チップ２２とを備えている。

チップ台金２１は、基盤１０の鍔部１３に保持される切刃チップ２２の台金である。このため、チップ台金２１は、硬質の金属（例えば、鉄系の金属）で形成されている。チップ台金２１は、平板状に形成されるとともに、同心円状の２つの円弧に挟まれた扇形状に形成されている。そして、チップ台金２１は、鍔部１３の外縁部に、等間隔で間欠的に配置されている。

チップ台金２１の径方向中心側部分には、ねじ４０がねじ込まれる２つのねじ穴２３が形成されている。この２つのねじ穴２３は、鍔部１３の隣接する２つの挿入穴１６に対応した位置に形成されている。このため、鍔部１３の挿入穴１６に挿入されたねじ４０が、チップ台金２１のねじ穴２３にねじ込まれることで、チップ台金２１は鍔部１３に２箇所でねじ止めされて、固定される。一方、チップ台金２１の径方向外側部分には、切刃チップ２２が取り付けられている。

切刃チップ２２は、チップユニット２０における砥粒層となって、被研磨面Ｓを研磨するものである。切刃チップ２２は、断面が矩形の湾曲したペレット形状に形成されている。切刃チップ２２は、ダイヤモンドなどによって構成される。例えば、切刃チップ２２は、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド焼結体、多結晶立方晶窒化ホウ素焼結体、超砥粒を金属バインダによる焼結、ろう付け、電着などにより固定した超砥粒層、超硬合金、セラミックス、サーメットなどにより構成される。なお、切刃チップ２２は、超砥粒焼結体、単結晶ダイヤモンドにより構成されるのが好ましい。

弾性部材３０は、基盤１０とチップユニット２０との間に挟み込まれて、チップユニット２０から基盤１０伝わる振動及び騒音を低減するものである。このため、弾性部材３０は、剛性の高いゴム材で形成されており、例えば、天然ゴムやフッ素ゴムなどの合成ゴムで形成されている。弾性部材３０は、基盤１０とチップユニット２０との間にあって、基盤１０の半径方向において支持壁１４の内側に配置されている。弾性部材３０は、チップ台金２１と同様に、平板状（ペレット形状）に形成されるとともに、同心円状の２つの円弧に挟まれた扇形状に形成されている。また、弾性部材３０は、チップ台金２１のねじ穴２３に対応して貫通された穴が形成されるとともに、支持壁１４の高さ（鍔部１３から突出している長さ）よりも厚く形成されている。そして、チップユニット２０を基盤１０に固定するねじ４０が弾性部材３０の穴に挿通されることで、弾性部材３０がねじ４０に支持される。つまり、ねじ４０によって、弾性部材３０の移動が規制される。また、このねじ４０が締め付けられることで、弾性部材３０が支持壁１４に圧接され、弾性部材３０が基盤１０とチップユニット２０との間に強固に保持される。

このように構成される研磨用回転工具２は、基盤１０とチップユニット２０との間に弾性部材３０を挟み込んだ状態で、ねじ４０を鍔部１３の挿入穴１６に挿入し、更に、このねじ４０をチップ台金２１のねじ穴２３にねじ込むことで、組み立てることができる。そして、このように組み立てられた研磨用回転工具２は、基盤１０とチップユニット２０との間に弾性部材３０が挟み込まれた状態で、チップユニット２０が基盤１０に固定されており、更に、弾性部材３０が支持壁１４に支持される。

このように、本実施形態に係る研磨用回転工具２によれば、基盤１０とチップユニット２０との間に弾性部材３０が配置されているため、チップユニット２０から基盤１０に伝達される振動及び騒音を低減することができる。更に、ねじ４０によるねじ止めによってチップユニット２０が基盤１０に固定されているため、基盤１０とチップユニット２０の間に厚い弾性部材３０を配置しても、基盤１０の回転により生ずる遠心力によってチップユニット２０が遠心方向に移動するのを抑制することができる。このように、チップユニット２０の移動を抑制しつつ、弾性部材３０を厚くすることができるため、振動及び騒音をより効果的に低減することができる。しかも、チップユニット２０は、ねじ４０によるねじ止めによって脱着可能に基盤１０に固定されているため、切刃チップ２２が磨耗したチップユニット２０を取り替えることにより研磨用回転工具２の耐用年数を向上させることができる。

また、この研磨用回転工具２によれば、チップユニット２０は、ねじ止めにより基盤に固定されるため、チップユニット２０を確実に基盤１０に固定することができるとともに、チップユニット２０を容易に脱着することができる。しかも、ねじ４０の締め付け量を調整することで、チップユニット２０と基盤１０との間隔を調整することができるため、弾性部材３０の厚さ及び弾性力を容易に調整することができる。このように、使用目的に応じて弾性部材３０の厚さ及び弾性力を調整することで、適切に振動及び騒音を低減することができる。

また、この研磨用回転工具２によれば、チップユニット２０が基盤１０の外縁部に配置されているため、基盤１０の回転による切刃チップ２２の回転半径を広げることができる。このため、作業効率を向上させることができる。

また、この研磨用回転工具２によれば、隣り合うチップユニット２０は離間しているため、チップユニット２０による切屑が、隣り合うチップユニット２０の間から外部に排出される。このため、切屑による切刃チップ２２の目詰まりを低減することができ、長時間の連続使用が可能となる。

また、この研磨用回転工具２によれば、弾性部材３０が支持壁１４に支持されているため、弾性部材３０を厚くしても、基盤１０の回転により生ずる遠心力によって弾性部材３０が遠心方向に撓むのを抑制することができる。このように、弾性部材３０の撓みを抑制しつつ、弾性部材３０を厚くすることができるため、振動及び騒音をより低減することができる。

また、この研磨用回転工具２によれば、切刃チップ２２を、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド焼結体、多結晶立方晶窒化ホウ素焼結体、超砥粒層、超硬合金、セラミックス、サーメットなどにより構成することで、切刃チップ２２の耐摩耗性を向上させることができ、研磨用回転工具２の長寿命化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る研磨用回転工具は、第１の実施形態に係る研磨用回転工具と基本的に同様であるが、基盤とチップユニットのねじ止め数が異なる。そこで、以下では、第１の実施形態に係る研磨用回転工具と異なる部分のみ説明する。

図６は、第２の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図、図７は、図６に示した研磨用回転工具のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は、図６に示すチップユニットの斜視図を示している。図６〜図８に示すように、第２の実施形態に係る研磨用回転工具１００は、チップユニット１２０が３箇所のねじ止めにより基盤１１０に固定されている。すなわち、チップユニット１２０のチップ台金１２１には、ねじ４０がねじ込まれるねじ穴１２３が３箇所形成されている。このねじ穴１２３は、半径方向において２段に配置されている。そして、半径方向において中心側には、１つのねじ穴が形成されており、半径方向において外側には、２つのねじ穴が周方向に沿って形成されている。また、基盤１１０の鍔部１１３には、各チップ台金１２１の各ねじ穴１２３に対応する位置に、ねじ４０が挿入される挿入穴１１６が形成されている。

そして、この研磨用回転工具１００は、チップユニット１２０ごとに、基盤１１０とチップユニット１２０との間に弾性部材１３０を挟み込んだ状態で、３箇所ねじ止めすることで、組み立てることができる。

このように、第２の実施形態に係る研磨用回転工具１００によれば、チップユニットのねじ止め箇所を増やすことで、基盤に対するチップユニットの固定をより強固なものとすることができる。

［第３実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る研磨用回転工具は、第１の実施形態に係る研磨用回転工具と基本的に同様であるが、弾性部材の形状がことなる。そこで、以下のでは、第１の実施形態に係る研磨用回転工具と異なる部分のみ説明する。

図９は、第３の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図であり、図１０は、図９に示した研磨用回転工具のＸ−Ｘ線断面図である。図９及び図１０に示すように、第３の実施形態に係る研磨用回転工具３００は、基盤３１０と各チップユニット３２０との間に、２つの円板状の弾性部材３３０が配置されている。この円板状の弾性部材３３０は、チップユニット３２０を基盤３１０に固定する２本のねじ４０のねじ止め箇所に対応して配置されている。そして、各ねじ４０が、各弾性部材３３０の中心軸を通るように、弾性部材３３０の中央部に挿通されている。

このように、第３の実施形態に係る研磨用回転工具によれば、弾性部材３３０の中心軸と基盤３１０の中心軸とが異なり、しかも、ねじ４０によって弾性部材３３０の中央部が支持されているため、研磨用回転工具３００が高速回転する場合に発生する遠心力によって、弾性部材３３０が遠心方向に引き延ばされるのを抑制することができる。

［第４実施形態］
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態に係る研磨用回転工具は、第３の実施形態に係る研磨用回転工具と基本的に同様であるが、基盤とチップユニットのねじ止め数が異なる。そこで、以下では、第３の実施形態に係る研磨用回転工具と異なる部分のみ説明する。

図１１は、第４の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図であり、図１２は、図１１に示した研磨用回転工具のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。図１１及び図１２に示すように、第４の実施形態に係る研磨用回転工具４００は、第２の実施形態と同様に、チップユニット４２０が３本のねじ４０により基盤４１０に固定されており、基盤４１０と各チップユニット４２０との間に、３つの円板状の弾性部材４３０が配置されている。基盤４１０と各チップユニット４２０とのねじ止め箇所は、基盤４１０の半径方向に２段構成となっており、円板状の弾性部材４３０は、このねじ止め箇所に対応して配置されている。そして、各ねじ４０が、各弾性部材４３０の中心軸を通るように、弾性部材４３０の中央部に挿通されている。

このように、第４の実施形態に係る研磨用回転工具４００によれば、チップユニットのねじ止め箇所を増やすことで、弾性部材４３０が遠心方向に引き延ばされるのを抑制するとともに、基盤に対するチップユニットの固定をより強固なものとすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、基盤１０とチップユニット２０との固定は、ねじ４０によるねじ止めにより行っているが、チップユニット２０が基盤１０に対して脱着可能に固定できるものであれば、如何なる手段で固定してもよい。例えば、予めチップ台金２１にボルトを溶接などで取り付けておく。そして、このボルトを鍔部１３の挿入穴１６に挿入してナットで締め付けることで、チップユニット２０を基盤１０に固定してもよい。

また、上記実施形態において、基盤１０に対する各チップユニット２０の固定は、２箇所又は３箇所のねじ止めにより行っているが、更に多くの箇所で行ってもよい。

また、上記実施形態において、切刃チップ２２は、ペレット形状であるものとして説明したが、被研磨面Ｓを研磨することができる形状であれば、如何なる形状であってもよい。図１３は、他のチップユニットの斜視図を示している。図１３に示すチップユニット２２０には、チップ台金２１に、半円柱状に形成された切刃チップ２２２が取り付けられている。この場合、チップ台金２１には、複数の切刃チップ２２２を等間隔に離間させて取り付けることが好ましい。このように、複数の切刃チップ２２２を離間させることで、切刃チップ２２２の間から研磨屑が外部に排出されるため、研磨屑による切刃チップ２２２の目詰まりを防止することができる。

また、上記実施形態において、チップ台金２１は、同心円状の２つの円弧に挟まれた扇形状であるものとして説明したが、基盤１０に保持されるとともに切刃チップ２２が取り付けられるものであれば、如何なる形状であってもよい。このため、例えば、チップ台金２１を基盤１０と同心円状のリング状とし、基盤１０には１つのチップ台金２１が取り付けられるものとしてもよい。また、弾性部材３０は、チップユニット２０から基盤１０に伝わる振動及び騒音を低減することができれば、如何なる形状であってもよい。このため、例えば、弾性部材３０をチップ台金２１より大きくてもよく、また、弾性部材３０を基盤１０と同心円状のリング状とし、基盤１０には１つの弾性部材３０が取り付けられるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、研磨用回転工具２を、ハンディタイプの研磨用回転装置１に装着するものとして説明したが、フロア型の大型研磨用回転装置に装着してもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係る回転工具を研磨用回転工具に適用したものとして説明したが、例えば、切削用回転工具などに適用してもよい。

本実施形態に係る研磨用回転工具が装着された研磨用回転装置を示す斜視図である。 図１に示す研磨用回転装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 第１の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図である。 図３に示した研磨用回転工具のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 チップユニットの斜視図である。 第２の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図である。 図６に示した研磨用回転工具のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 チップユニットの斜視図である。 第３の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図である。 図９に示した研磨用回転工具のＸ−Ｘ線断面図である。 第４の実施形態に係る研磨用回転工具の底面図である。 図１１に示した研磨用回転工具のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 他のチップユニットの斜視図である。

符号の説明

１…研磨用回転装置、２，１００，３００，４００…表面研磨回転工具、１０，１１０，３１０，４１０…基盤、１３，１１３…鍔部、１４…支持壁、１６，１１６…挿入穴、２０，１２０，２２０，３２０，４２０…チップユニット、２１，１２１…チップ台金、２２，２２２…切刃チップ、２３，１２３…ねじ穴、３０，１３０…弾性部材、４０…ねじ（固定部材）、Ｓ…被研磨面。

Claims (6)

1. 基盤と、
   切刃チップと、
   前記基盤と前記切刃チップとの間に配置される弾性部材と、
   前記基盤に前記切刃チップを脱着可能に固定する固定部材と、
   を有することを特徴とする回転工具。
2. 前記固定部材は、ねじにより構成されており、
   前記切刃チップは、前記ねじにより前記基盤にねじ止めされることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
3. 前記切刃チップは、前記基盤の外縁部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転工具。
4. 前記切刃チップは、前記基盤の周方向において間欠的に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回転工具。
5. 前記基盤の半径方向において前記弾性部材の外側に配置されて、前記弾性部材を支持する支持壁を更に有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転工具。
6. 前記切刃チップは、超砥粒焼結体、単結晶ダイヤモンド又は超砥粒をボンド材により固定した超砥粒層により構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回転工具。
   

Images