JP2010240795A - 研削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】振動並びに騒音を一様に低減することが出来、かつ軽量化も図ることが出来、しかも鉄材を研削したとき火花の発生を抑えることが出来る画期的な研削工具を提供する。
【解決手段】表面に砥粒が固着された円盤状の台金１の裏面に、台金とは異なる材料からなりかつ比重が台金の比重の１／２以下とされた低弾性振動減衰材２が接着または焼付けによって取り付けられている。台金は直径と厚みとの比率が１００以上とされている。また、台金の表面には、所定領域に砥粒を固着された複数の砥粒群３が互いに０．２〜１０ｍｍの間隔をあけて配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は塗膜除去、鋼材のケレン作業を行う研削工具に関するものである。

一般に、石材や建材、鋼材、塗膜落としなどを研削する研削工具として、台金の表面にダイヤモンド砥粒などの砥粒が固着されたものが知られている。この種の研削工具には、電動工具の回転軸の先端に組みつけられて、作業者が直接電動工具を手に持って研削作業を行う、いわゆるハンドタイプのものがある。
ハンドタイプの研削工具では、作業環境の改善のため、出来るだけ騒音を低く抑え、しかも作業者の作業負担を低減するために振動も小さく抑えることが要求されている。更には、塗膜落としや鉄材の研削時に発生する火花も火災の原因となるため、極力火花が発生しない工具が要求されている。
このような要求に応えるものとして、下記の特許文献1には、表面に砥粒が取り付けられる台金の裏面に、弾性材をカバー部によって押し付けられて固定したものが提案されている。

国際公開第００／６６３２６号パンフレット

特許文献１に記載された研削工具にあっては、台金とカバー部材との間に挟み込んだ弾性材によって、台金に生じる振動や騒音を減衰することができる反面、弾性材を台金に取り付けるためのカバー部材が必ず必要となるため、その分重量が増す。また、ボルトとナットによる機械的な要素によってカバー部材を台金に取り付けており、ナットの締め付け具合や使用中のナットの緩み等によって台金へのカバー部材の取付状況が変わり、ひいては弾性材による騒音や減衰効果が変化する。つまり、どのような研削工具に対しても、騒音や振動に対する一様な減衰効果が得られるわけではない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、振動並びに騒音を一様に低減することができ、しかも軽量化も図ることができる研削工具を提供することを目的としている。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の研削工具は、表面に砥粒が固着された円盤状の台金の裏面に、該台金とは異なる材料からなりかつ比重が台金の比重の１／２以下とされた低弾性振動減衰材（１−１０Gpa）が接着または焼付けによって取り付けられていることを特徴とする。

上記研削工具によれば、台金に該台金とは異なる材料からなる低弾性振動減衰材が取り付けられており、台金の振動と低弾性振動減衰材の振動の周期がそれぞれ異なるので、それら振動が互いに干渉し、結果的に、台金の振動が低弾性振動減衰材によって減衰される。
このとき、台金に低弾性振動減衰材が接着または焼付けによって直接取り付けられているため、螺子等を用いた機械的な固着手段が用いられる場合に比べて、個体ごとの取り付け態様の違いが少なく、また使用時に緩むといった取り付け状態の変化も少ないので、台金の振動を低弾性振動減衰材によって一様に減衰させることができる。
また、前述のように、低弾性振動減衰材が直接台金に取り付けられていること及び低弾性振動減衰材の比重が台金の比重の１／２以下とされていることにより、工具全体の軽量化を図ることができる。

ここで、前記台金は、直径と厚みとの比率が１００以上に設定されていることが望ましい。
この場合、直径と厚みとの比率が１００未満とされた従来の台金を用いる場合に比べて、台金の厚さが薄くなっており、その分、軽量化を図ることができる。なお、厚さが薄くなった分だけ台金の剛性が低くなるが、その分の強度低下は低弾性振動減衰材によって補われる。

また、前記台金の表面には、所定領域に砥粒を固着された複数の砥粒群が互いに０．２〜１０ｍｍの間隔をあけて配置されていることが望ましい。
この場合、砥粒が台金に一様に固着されるのではなく、台金上の所定領域に集中的に固着されて砥粒群が形成され、これら砥粒群が互いに０．２〜１０ｍｍの間隔をあけながら分散された状態で配置されているので、砥粒群同士の間の隙間が形成され、この隙間が研削屑の排出通路となる。この排出通路を通して研削屑が研削工具外へ排出されることとなり、研削屑の排出性能が向上する。

また、前記各砥粒群はそれぞれの最大長が１〜５ｍｍに設定されていることが望ましい。
この場合、砥粒群がその最大長を１〜５ｍｍに設定されており、砥粒群として好適な大きさになっているため、当該研削工具でワークを加工するときに、砥粒群に適正範囲の面圧が加わる。

ここで、前記台金の直径が７５ｍｍ〜２５０ｍｍに設定されたハンド工具用であることが望ましい。
この場合、作業者が電動工具を直接手にして研削作業を行うハンド工具用であり、振動が低減することは、その分作業者に対する衝撃が和らぐこととなり、作業者の負担が軽減される。

以上説明したように、本発明によれば、振動並びに騒音を一様に低減することができ、しかも軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態の研削工具の斜視図である。 図１に示す研削工具の断面図である。 図１に示す研削工具の要部の拡大正面図である。

図１〜図３は本発明の一実施形態の研削工具を示すものであり、図１は同研削工具の斜視図、図２は同研削工具の断面図、図３は、同研削工具の要部の拡大正面図である。

本実施形態の研削工具１０は、図１に示すように、表面に砥粒が固着された円盤状の台金１と、台金1の裏面に取り付けられた低弾性振動減衰材２とを備える。
台金１は、例えば圧延鋼板またはハイテンション鋼等の金属によって作られるものである。台金１は、金属板を環状に切断され、その後周知のプレス加工やへら絞り加工などによって、図に示すように中心部分が一段凹んでなる皿状に形成される。すなわち、台金１は、外周部分に配置されたリング状の平板部１ａと、その内側に形成された斜面部１ｂと、さらにその内側に形成された中心下面部１ｃとを備える。中心下面部１ｃの中央には、図示せぬ電動工具の回転軸に組みつけるための貫通孔１ｃｃが形成されている。

また、台金１は直径Ｌが７５ｍｍ〜２５０ｍｍに設定されており、したがって、この台金１を備える当該研削工具１０は、作業者が直接電動工具を手に持って研削作業を行う、いわゆるハンド工具用（ハンドタイプ）として用いられる。
また、台金１は、直径Ｌと厚みｔａとの比率が１００以上、好ましくは５００よりも小に設定されている。Ｌ／ｔａが１００より小に設定されると、台金１は直径Ｌに比べて厚さｔａが厚くなりすぎ、軽量化並びにそれに伴う作業者への衝撃力低減を図ることができなくなる。また、Ｌ／ｔａが５００を越えると、台金１は直径に比べて厚さが薄くなりすぎて所定の剛性が得られず、かえって作業中の振動が増したり、騒音が増したりする不具合が生じる。

台金１の前記リング状の平板部１ａ表面には、所定領域にダイヤモンド砥粒等の研削用砥粒を溶着あるいは電着等の固着手段によって固着された砥粒群３が複数形成されている。これら砥粒群３は、互い同士の間隔Ｍを０．２〜１０ｍｍ（より好ましくは２〜５ｍｍ）程度に設定されて配置されている。砥粒群３同士の間隔Ｍが０．２ｍｍ未満であると、砥粒群３同士の間隔Ｍが詰まりすぎて、それらの間に研削屑を排出するための研削屑排出通路が確保できなくなる。また、同間隔Ｍが１０ｍｍを越えると、工具全体で見た場合砥粒の密度が小さすぎて、研削効率が下がってしまう不具合が生じる。また、砥粒群３同士の間隔Ｍは、台金１の中心から外方に向かうに従い漸次広くなるように設定されるのが好ましい。これは、外方に存する砥粒群３の方が内方に存する砥粒群３に比べて、回転速度が速く加工負荷が大きいので、より多くの研削屑排出量を求められるからである。

この実施形態において、リング状の平板部１ａは、外周側の領域１ａａと内周側の領域１ａｂとに分かれていて、外周側の領域１ａａの砥粒群３の密度は内周側の領域１ａｂの砥粒群３の密度よりも高く設定されている。すなわち、外周側の領域１ａａの砥粒群３同士の間隔Ｍは、内周側の領域１ａｂの砥粒群３同士の間隔Ｍよりも狭く設定されている。この理由は、外周側の領域１ａａにある砥粒群３の周速度が内周側の領域１ａｂにある砥粒群３よりも周速度よりも速く、かつ外周側の領域１ａａにある砥粒群３が未研削部分に対して最初に当たることとなるので研削負荷が大きくなり、密度を高くすることでこの研削負荷を低減させるためである。外周側の領域１ａａの砥粒群３同士の間隔Ｍと、内周側の領域１ａｂの砥粒群３同士の間隔Ｍとの比は、例えば、１／３〜１／５程度に設定される。
また、外周側の領域１ａａと内周側の領域１ａｂの径方向の幅寸法をそれぞれＬａ、Ｌｂと仮定する。このとき、リング状の平板部１ａの径方向の寸法Ｌａ＋Ｌｂと台金１の直径Ｌと比は１／２０〜１／４程度に設定される。また、外周側の領域１ａａの径方向の寸法Ｌａと、リング状の平板部１ａの径方向の寸法Ｌａ＋Ｌｂとの比は１／２〜１／１０程度に設定される。

砥粒群３は、図３では、略四角形状に形成されているが、これに限られることなく、円形あるいは楕円形に形成されていても良い。さらにはクラスター状のかたまりとなっても良い。
ただし、砥粒群３の大きさは、最大長Ｎ（形状が多角形であれば対角線の長さ、形状が円であれば直径、形状が楕円であれば長軸の長さをいう）が１〜５ｍｍの範囲となるように設定されている。砥粒群３の最大長Ｎが１ｍｍ未満であると、加工時に砥粒群３にかかる面圧が高くなりすぎて、砥粒群３が早期に劣化する、あるいは寿命が短くなる等の不具合が生じる。また、同最大長Ｎが５ｍｍを越えると、砥粒群３にかかる面圧が低すぎて、研削速度が遅くなるという不具合が生じる。
なお、砥粒群３同士の間の台金１上には、砥粒を台金１へ固着するための固着材は塗られていない。

低弾性振動減衰材２は、台金１とは異なる材料、例えば、樹脂や、ゴム、織布、不織布によって作られ、しかも、比重が台金の比重の１／２以下に設定されている。低弾性振動減衰材２は台金１に対し、背景技術で説明したような、機械的な固定手段ではなく、他の固定手段によって取り付けられている。すなわち、低弾性振動減衰材２が樹脂やゴムあるいは布によって形成される場合は接着によって、またゴムによって形成される場合は焼付けによって、当該低弾性振動減衰材２全域にわたり固着される。また、低弾性振動減衰材２の厚さｔｂは、２〜６ｍｍに設定されている。仮に、低弾性振動減衰材２の厚さｔｂが２ｍｍ未満であると、低弾性振動減衰材２自体の強度が不足し、また、同厚さｔｂが６ｍｍを越えると、低弾性振動減衰材２が重くなりすぎかつ剛性が高くなりすぎて適度な弾性が失われるという不具合が生じる。

次に、上記構成の研削工具１０の作用について説明する。
図１に示す研削工具１０は、図示せぬハンド工具タイプの電動工具の回転軸にセットされる。この状態で、研削工具１０は所定の速度で回転されながら、加工対象である石材や建材等のワークに押し付けられる。
このとき、台金１に、該台金１とは異なる材料からなる低弾性振動減衰材２が直接取り付けられており、台金１の振動と低弾性振動減衰材２の振動の周期がそれぞれ異なるので、それら振動が互いに干渉し、結果的に、台金１の振動が低弾性振動減衰材２によって減衰される。
ここで、台金１の直径が７５ｍｍ〜２５０ｍｍに設定されたハンド工具用であるため、前述したように振動が減衰されることは、作業者が電動工具を直接手にして研削作業を行う際に、作業者に加わる衝撃が和らぐこととなり、結果的に、作業者の作業負担を軽減させることができる。

また、この研削工具１０では、台金１に低弾性振動減衰材２が接着または焼付けによって取り付けられているため、螺子等を用いた機械的な固着手段により固着される場合に比べて、個体ごとの取り付け態様の違いが少なく、また使用時に緩むといった取付け状態の変化も少なく、台金１の振動を低弾性振動減衰材２によって一様に減衰させることができる。
加えて、前述したように、低弾性振動減衰材２が機械的な固着手段を用いることなく直接台金に取り付けられていること、及び低弾性振動減衰材２の比重が台金１の比重の１／２以下とされていることにより、研削工具１０全体の軽量化を図ることができる。

また、この研削工具１０では、台金１は直径と厚みとの比率が１００以上とされており、台金１の厚さが比較的薄く設定されているため、その分軽量化を図ることができる。

また、この研削工具１０では、台金１の表面に複数の砥粒群３が互いに０．２〜１０ｍｍの間隔をあけて配置されているので、砥粒群３の隙間に形成される研削屑の排出通路を通して研削屑が排出されることとなる。このため、研削屑の排出性能が向上し、ひいては、研削速度を上げることができる。
さらに、この研削工具１０では、各砥粒群３をそれぞれの最大長を１〜５ｍｍに設定しており、砥粒群３として好適な大きさになっているため、加工対象に、研削工具１０が押し付けられたときに、砥粒群３に好適な面圧が加わることとなり、結果的に、研削速度をより一層上げることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前記した実施形態では、ハンド工具用の研削工具１０を例に挙げて説明したが、本発明の研削工具は、これに限られることなく、固定式の電動工具に取りつけられるタイプのもの研削工具にも適用可能である。

直径１００ｍｍ、台金０．５ｍｍ、ダイヤモンド砥粒粒度＃３５、低弾性振動減衰材3ｍｍ、砥粒群3ｍｍ、群間隔M（外周部１．６ｍｍ、内周部６．２ｍｍ）、工具回転１００００ｍｉｎ^−１のダイヤモンド工具を用いて、鉄板の上に塗装したものの塗膜除去作業を行った。比較例としてWA３６レジノイド砥石を及び、直径１００ｍｍ、台金厚み１．５ｍｍ（直径／台金厚み＝６７）、砥粒粒度＃３５のダイヤモンド工具用いた。

比較例のレジノイド砥石は、火花の発生が大きく、またすぐに目詰まりして作業性が悪いことが分かった。また直径／台金厚み＝６７のダイヤモンド工具は火花の発生は少ないが、塗装の下地である鉄材を削りすぎて研削後にうろこ状のうねりを生じ、塗膜除去後の再塗装に不向きであることが判明した。
本発明の研削工具は適度な弾性を有するため、塗膜材を優先的に研削し、下地である鉄材はほとんど研削しないため、塗膜除去後の再塗装にも支障はなかった。また、騒音も直径/台金＝６７のダイヤモンド工具が９２dBに対し本発明研削工具は８０dBであり、環境にもすぐれていることが証明された。また、実際の塗膜除去作業現場においても、軽量でかつ騒音が低く、火花も少なく更に下地の鉄材を削らないことから作業能率が飛躍的に高まったという効果が確認された。

１…台金
２…低弾性振動減衰材
３…砥粒群
１０…研削工具

Claims (5)

1. 表面に砥粒が固着された円盤状の台金の裏面に、該台金とは異なる材料からなりかつ比重が台金の比重の１／２以下とされた低弾性振動減衰材が接着または焼付けによって取り付けられていることを特徴とする研削工具。
2. 前記台金は、直径と厚みとの比率が１００以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
3. 前記台金の表面には、所定領域に砥粒を固着された複数の砥粒群が互いに０．２〜１０ｍｍの間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削工具。
4. 前記各砥粒群はそれぞれの最大長が１〜５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項３に記載の研削工具。
5. 前記台金の直径が７５ｍｍ〜２５０ｍｍに設定されたハンド工具用であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の研削工具。

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