JP2011025382A - 回転砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】研削時の摩擦熱による砥石の温度上昇を抑制すると共に、安全性及び耐久性が高く、研削効率の高い回転砥石を提供する。
【解決手段】軸孔２を介して回転工具に取り付けられるオフセット型の回転砥石１であって、盤面に材料密度が高く厚みの薄い空気流通溝１１を、オフセット部５の周縁８から接線方向に延びるように設けた。高密度で高強度な空気流通溝が芯材となってブリッジ的な効果を発揮するので、研磨作業において盤面を被研削体に押し付けた際に生ずる応力を吸収することができる。また、空気流通溝によって摩擦熱や研削屑の排出が促されるので、高速回転用の砥石としての安全性及び耐久性を向上させることができ、研削効率を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、グラインダー等の回転工具に取り付けて使用される回転砥石に関し、特に、研削時の摩擦熱による砥石の温度上昇を抑制し、安全性及び耐久性が高く、研削効率の高い回転砥石に関する。

従来、回転工具に装着して使用される回転砥石は、砥粒とバインダとからなる砥石材料を型に入れて固化させることで、中心部に軸孔を有する円盤状の砥石を形成していた。
このような回転砥石においては、研削時に被研削体との間に発生する摩擦熱で砥石の温度が上昇するという問題があるので、かかる温度上昇を抑制するために、研削側の盤面に、空気の流れを形成するための空気流通溝を設ける技術が提案されている。

実公平７−１５７２７号公報

しかし、このような回転砥石は、空気流通溝の部位の厚みが薄くなるので、割れ易く、高速回転の際の安全性に問題があった。円盤の割れを防止するために厚みを大きくした場合は、研削時の振動が大きくなり、騒音が激しく、回転工具への負荷が増大するという問題があった。
このため、高速回転用の回転砥石に空気流通溝を設けることは難しく、特に研削水を使用することができない高速グラインダーを使用しての研削作業は、長時間連続して行うことができなかった。

そこで、本発明は、高速回転の回転工具にも使用することができ、研削時の摩擦熱による砥石の温度上昇を抑制すると共に、安全性及び耐久性が高く、研削効率の高い回転砥石の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る回転砥石は、軸孔を介して回転工具に取り付けられる回転砥石であって、盤面に、砥石材料の密度が高く厚みの薄い空気流通溝を、中心から外周に向かう方向に複数設けたことを特徴とするものである。
この場合、前記空気流通溝は、突条を設けた成形型を押し付けて加圧することによって形成されたものであってもよい。
また、軸孔の周りの領域をすり鉢状に窪ませたオフセット型回転砥石において、前記空気流通溝は、前記すり鉢状の窪みの周縁から接線方向に延びるものであってもよい。

請求項１に係る回転砥石は、盤面の中心から外周に向かう方向に複数の空気流通溝を設けたので、砥石の回転に伴って発生する摩擦熱を、回転時の遠心力によって外側へと排出することができる。これによって、砥石の温度上昇を抑制できる。
また、盤面に設けられた空気流通溝を介して、研削屑が外側に排出されるので、研削面を研削性の高い状態に保つことができ、長時間の使用による研削効率の低下を防止することができる。
さらに、空気流通溝との間にエッジが生ずるので、このエッジによって研削効果を一層高めることができる。

特に空気流通溝は、厚みが薄いにもかかわらず、材料密度が高く、強度が高いので、砥石の盤面に外力が加わっても、割れ難くなる。
即ち、高強度な空気流通溝の部位が、盤面中央から周縁部に向かう芯材として、ブリッジ的な効果を発揮するので、研磨作業において盤面を被研削体に押し付けた際に生ずる応力を吸収することができ、盤面の割れを防止し、研削時に生ずる振動を抑制できる。

このため、高速回転の回転工具に使用した際に、盤面が割れて破片が飛散するといった事態を減少することができる上に、振動による回転工具への負荷を低減させることができるので、砥石の耐久性は勿論、回転工具の耐久性をも向上させることができる。
これにより、高速回転用の回転砥石としての安全性及び耐久性を向上させることができ、振動や騒音を防止することもでき、更に研削効率を高めることが可能となる。

請求項２に係る回転砥石は、突条を設けた成形型を円盤状の盤面に押し付けて加圧することによって空気流通溝を形成するので、砥石材料の密度が高く、厚みの薄い構造の部位を容易に形成することができる。
また、押圧された空気流通溝の部位だけが高密度で高硬度になり、その他の部位が砥石としての粗さを備えた構造となるので、芯材として機能する部位と砥石として機能する部位が交互に形成されるようにできる。そして、押圧された部位の近傍に比較的密度の高い部位が形成されるので、研削時に盤面に加わる応力を柔軟に吸収して分散させることが可能となり、振動や騒音の少ない回転砥石が実現可能となる。

請求項３に係る回転砥石は、軸孔周りにすり鉢状の窪みを有する回転砥石において、窪みの周縁の接線方向に延びるように空気流通溝を形成したので、高速回転の際の遠心力によって、摩擦熱や研削屑をストレートに外側へと排出させることができる。
これによって、高速回転による砥石の温度上昇、研削屑による目詰まり等を効果的に防止することができ、安全性、耐久性及び研削効率を一層向上させることができる。

本発明の実施形態に係る回転砥石を示す斜視図である。 上記回転砥石を示す平面図、正面図及び断面図である。 上記回転砥石の空気流通溝の構造を示す拡大断面図である。 上記回転砥石を製造するための金型の内面図である。 上記回転砥石の製造状態を示す拡大断面図である。 上記回転砥石の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 製造方法の変形態様を示す説明図である。

１・・・回転砥石
２・・・軸孔
３・・・シャフト
４・・・ナット
５・・・オフセット部（すり鉢状の窪み）
６・・・ボス
７・・・側面
８・・・周縁部
９・・・砥石材料
１０・・・砥石部
１１・・・空気流通溝
１２・・・溝
２０・・・突条
２１・・・成形型
２２・・・突条

以下、本発明の実施形態に係る回転砥石１を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回転砥石１を示す斜視図である。
この回転砥石１は、グラインダーなどの電動回転工具に取り付けて使用されるもので、円盤状のディスクの中央に設けられた軸孔２に、回転工具のシャフト３を挿通させた後、ナット４などで固定することによって、シャフト３の回転に伴って回転されるものである。

この回転砥石１は、回転状態の盤面を被研削体に押し付けることで研削を行うものであるが、ナット４による被研削体への干渉を避けるためのスペースを確保すべく、軸孔２を含む領域をすり鉢状に窪ませたオフセット部５を有している。
オフセット部５の底面から軸孔２にかけての部位に、回転工具のシャフト３に取り付けるためのボス６が形成され、傾斜状の側面７の周縁部８は、リング状の砥石部１０に連続している（図２を参照）。

この砥石部１０は、被研削体を研磨又は切断する砥石として機能する部位であり、砥粒とバインダからなる砥石材料を型に入れて成形することで、リング状に形作られている。
砥石部１０の研削側の盤面には、中心から外周に向かう方向に、複数の空気流通溝１１が設けられており、その間に、升目状の溝１２が形成されている。
以下、砥石部１０の盤面に設けられた空気流通溝１１及び升目状の溝１２の構成について説明する。

空気流通溝１１は、被研削体との間に発生する摩擦熱を空気流と共に排出させるために設けられたもので、オフセット部５の周縁部８から接線方向Ａに延びて砥石の周縁部に続いている。空気流通機能を確保するために、溝幅Ｂは３ｍｍ〜５ｍｍ程度（望ましくは３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）、深さＣは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度（望ましくは１ｍｍ）が好ましい。
この空気流通溝１１の部位は、図３に示すように、砥石部１０の厚みＷよりも約１／３〜１／６（望ましくは１／５）程度薄く、その分だけ材料密度が高くなっている。

一方、空気流通溝１１の間に形成された升目状の溝１２は、研削効果を高めるためのエッジとして設けられたものであり、等間隔な同心円上に位置する曲線と、空気流通溝１１と平行な直線とからなる升目模様となっている。
上記構成の回転砥石１の製造方法を説明する。

先ず、成形用の型に砥石材料９を入れる。
この場合、砥石材料としては、粉粒とバインダ等を所定の割合で混練した液状のもの、粘土状のもの、或いは乾燥させた粉末状のもの等が使用可能である。
成形用の型としては、内面に細い升目状の突条２０を有する成形型２１に、空気流通溝１１に相当する形状の突条２２を取り付けたものを使用する（図４を参照）。

成形型２１としては、砥石材料９の性状に応じて金属や合成樹脂などが使用可能であるが、アルミ板やポリプロピレンなどの比較的軟質な材料を使用するのが好ましい。一方、空気流通溝１１を形成するための突条２２は硬質な金属部材が好ましい。
このような成形型２１に砥石材料９を入れた後、プレス機によって押圧する。
すると、硬質な突条２２によって砥石材料９が圧縮され、圧縮された部位に、厚みが薄く材料密度の高い溝部が形成される。

この状態で砥石材料９を固化させることによって、回転砥石１が形成される。
砥石材料９の固化は、例えば、粉状の砥粒と液状のフェノール樹脂を所定の割合で混練して乾燥させた粉末状の砥石材料９を使用するレジノイド法で製造した場合、金属製の成形型２１に入れた状態で、焼成炉内で約２４時間、１５０°〜１８０°の温度で焼成することによって、フェノール樹脂が溶解して砥粒同士が接着して硬化される。この際、突条２２で押圧された部位の砥粒が粉砕された状態で接着するので、高密度で高強度な溝部が形成される。

このように、突条２２を設けた成形型２１を押し付けて加圧することによって空気流通溝１１を形成したので、材料密度が高く、厚みの薄い部位を容易に形成することができる。
特に、図５に示すように、押圧された部位だけが高密度で高硬度になり、それ以外は砥石としての粗さを備えた部位なので、芯材として機能する部位と砥石として機能する部位を交互に形成できる。

この際、押圧された部位（即ち、空気流通溝１１）の近傍に比較的密度の高い部位が形成され、そこで芯材としての部位と砥石としての部位とが連結されることになるので、研削時にディスク盤面に加わる応力を柔軟に吸収して分散させることができるような構造となる。
上記構成の回転砥石１の使用状態を説明する。

回転砥石１を回転工具のシャフト３に取り付けて回転させ、その回転状態のディスクの盤面を被研削体に押し付けることで、被研削体の表面が研磨されるが、この際、被研削体を押し付ける力の応力がディスク盤面に加わる。
ディスク盤面には、砥石としての粗さを備えた部位と、芯材としての硬さを備えた部位とが交互に形成されているので、被研削体からの応力を吸収して分散させることができる。

特に、芯材としての部位の近傍に材料密度が比較的高い部位が形成されており、その部位において砥石としての粗さを備えた部位が連結されているので、ディスク盤面に加わる応力が柔軟に吸収される。
このため、研削時の振動が少なく、砥石の回転に伴う騒音を低減化させることができる。

また、盤厚Ｗの厚い砥石部１０と、盤厚Ｘの薄い空気流通溝１１との間のエッジによって、研磨効果を一層発揮させることができる上に、空気流通溝１１を介して研削屑を排出させることができる。また、被研削体との間に発生する摩擦熱を円滑に排出することができるので、砥石の温度上昇を防止することもできる。

特に、本実施形態に係る回転砥石１の場合、すり鉢状に窪ませたオフセット部５を有し、そのオフセット部５の周縁部８の接線方向Ａに延びるように空気流通溝１１が形成されているので、高速回転の際の遠心力によって、摩擦熱を含んだ空気や溝内の研削屑をストレートに排出させることができる。
これによって、高速回転による砥石の温度上昇、研削屑による目詰まり等を効果的に防止することができ、安全性、耐久性及び研削効率を一層向上させることができる。

上記方法で製造された回転砥石１を使用し、ステンレス製の鋼材を研磨した場合の実施例を以下に示す。
この場合、回転砥石１の重量は８１ｇ重、直径Ｒは１０５ｍｍ、厚みＷは５ｍｍ、空気流通溝１１の幅Ｂは４ｍｍ、深さＣは１ｍｍのものを使用した。升目状の溝１２の幅は０．６ｍｍ、深さは０.７５ｍｍであり、オブセット部５の周縁部８の直径ｒは４２ｍｍ、軸孔２の直径は１５ｍｍである。

被研削体の表面を１０分間研磨し、被研削体の減少量、回転砥石１の減少量を計測し、研削効率を算出すると同時に、振動や騒音の有無を調査した。
比較例として、上記回転砥石１と同一の構成で、空気流通溝１１が存在しないもの（即ち、升目状の溝１２が全面に形成されているもの）について、同様の実験を行った。
その結果を表１に示す。

上記実験結果から、本発明の実施例は、比較例よりも研削効率が高く、振動性及び騒音性が低いことが確認された。
次に、被研削体を石材（大理石）として同様の実験を行った。その結果を表２に示す。

同様に、本発明の実施例の方が、仕事量及び経済性が格段に勝っている上に、音が静かで、研削スピードが速いことが確認された。
さらに、回転砥石１の耐久性を確認するために、１５０００回転／分で回転したところ、１時間連続使用しても割れは生じなかった。
一方、上記比較例の回転砥石の盤面を削ることで強制的に溝を設けたものについては、１１０００回転／分で３０分間連続使用した時に、割れが生じた。

なお、本発明は、軸孔を介して回転工具に取り付けられる回転砥石であれば、必ずしもオフセット型である必要はなく、例えば、図６に示す回転砥石１００のように、平板状のものでもよいし、砥石材料９’の間にガラスフロスなどの補強材１３を入れて層状にしたものでもよい。
また、本発明の空気流通溝は、図６に示す空気流通溝１１’のように軸孔２から放射線状に設けられたものでもよい。
さらに、砥石部の盤面１０’にはエッジによる研削性向上のための溝を設けなくても良いし、異なる模様の溝を設けてもよい。

本発明に係る回転砥石１の製造に際しては、砥石材料の性状に即した方法を使用すればよく、例えば、図７に示すように、第１の成形型２１’でディスクを成形した後に、突条２２’を有する第２の成形型２３を盤面に押し付けて圧力Ｆを加えることで、高密度で厚みの薄い空気流通溝を設けても良い。

本発明は、金属、木材、石材、プラスチック等、あらゆる素材の研削に使用される回転砥石に適応することができる。

Claims (3)

1. 軸孔（２）を介して回転工具に取り付けられる回転砥石（１）であって、盤面に、砥石材料（９）の密度が高く厚みの薄い空気流通溝（１１）を中心から外周に向かう方向に複数設けたことを特徴とする回転砥石。
2. 前記空気流通溝（１１）は、突条（２２）を設けた成形型（２１）を押し付けて加圧することによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転砥石。
3. 軸孔（２）の周りの領域をすり鉢状に窪ませたオフセット型回転砥石（１）において、前記空気流通溝（１１）は、前記すり鉢状の窪み（５）の周縁（８）から接線方向に延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転砥石。