JP2011173238A - 改良された研削システム - Google Patents

Abstract

【課題】繊維で裏打ちされた研磨ディスクおよび支持パッドからなる研磨システムにおいて、障害物にディスクがあたるのを防止し、操作時の切りくずの除去を容易にする。
【解決手段】支持パッド１２、ならびにその上に対面した関係で支持されて、繊維で裏打ちされた研磨ディスク１からなる研磨システムであり、支持パッドは研磨ディスクの最大半径の９５〜１００％である最大半径を有し、そしてその周囲から間隔をあけて３〜６の断片が除去され、除去された断片領域で研磨ディスクは研磨ディスクの最大半径の１０〜２０％である量で支持パッドと重なり合う研磨システム。
【選択図】図２

Description

本発明は研削システム（grinding systems）に関し、詳しくはアングル研削盤(angle grinders)を用いる使用に向けられた研削システムに関する。

典型的な研削ディスクは基体(substrate)もしくは基材(backing material）を含み、その上に基礎接着剤（maker coat）が堆積され、基礎接着剤層が硬化する前にそれに付着される砥粒の被覆を接着するのに使用される。従来、上引き接着剤層(size coat)は砥粒が固く定着されるのを確実にするために砥粒にわたって付着されている。超上引き接着剤層（supersize coat）は目詰り防止、潤滑、研削助剤等のような加えられた性質を与えるために上引き接着剤層にわたって付着されうる。なお最近では、他の研削表面が提供され、そこでは砥粒はバインダー内に分散され、ついで基体上に堆積され、研磨材は一段階で製造される。このバインダー／砥粒層は間隔をおいた研磨点を有する異形(profiled)表面を得るために、平滑もしくは設計されていてもよい連続層中に堆積されうる。あるいはそれは間隔をおいた研磨点を与える異形表面を残して、離れた島に堆積されてもよい。そのような異形表面は、平径粒形が約１５０μｍ未満であるように特に粒子が小さいときに微細仕上げおよび研磨に非常に適している。このような研削ディスクは支持パッド上に支持され、その用語は本発明で使用されるようにディスクと一緒に研削システムを形成する。

従来の円形研磨ディスクの欠点は、研削されている表面をみることが不可能であり、したがって結果をみるために再び研削し、再び除去する前に、研削し、ついで表面をみるために除去する必要があることである。加えて、従来のディスクを用いる典型的な研削プロセスは約４５度の工作物表面への攻撃角度を有するディスクを使用する。これは作業者がきわめて熟練していなければ、丸く切り取ることをもたらす。これらの問題はＰＣＴ／ＵＳ９６／１９１９１に記載された発明において克服された。この出願に記載された研磨ディスクは、ディスクの周囲あたりの少なくとも３つの、間隔をあけた位置から除去された部分ならびにディスク体を通る孔を有する円形ディスクを含み、この周囲の間隙および孔の組合わせは工作物が研削されるにつれて、研削される工作物の部分を本質的に完全に観察することを許す。増加された観察およびそれによる操作の調節に加えて、ディスクは約１５度のはるかに低い攻撃角度で使用されるように設計されているので、はるかに大きい割合の実際のディスク表面が使用される。対照的に、従来の高角度の攻撃で操作されるときには、ディスクはディスク周囲の外側の半インチ程度のみが磨耗した後に捨てられなければならない。これは比較的冷却した切削とともにディスクのはるかに長い寿命を説明する。このようなディスクは類似の輪郭形状を有する支持パッド上で実施されるように設計されている。これらはＰＣＴ／ＵＳ９６／１８９２７に記載されている。

上述の明細書によりディスク周囲から除去された部分はまっすぐな弦(straight chord)断片に制限されず、曲線状の輪郭を有するディスクの外側周囲を残す部分を含みうる。本発明は、特に研削される表面に関して上方に曲げられた第２の表面にあう表面上で作用するときに、特定の利点を付与する特に好適な輪郭に関する。このような状況下で、ディスクの端が曲げられた表面を妨げ、おそらくディスクを引き裂くことが可能である。本発明はこの状況に好適な解決策を示すものであり、このような曲げられた表面との接触の重大性を著しく減少させる。

本発明は、支持（backup）パッド、ならびにその上に対面した関係で支持されて、繊維で裏打ちされた研磨ディスクからなる研磨システム(abrasive system)に関し、支持パッドは研磨ディスクの最大半径の９５〜１００％である最大半径を有し、そしてその周囲から、間隔をあけて、３〜６の断片が除去され、除去された断片領域で研磨ディスクは研磨ディスクの最大半径の１０〜２０％である量で支持パッドと重なり合う。この特徴の重要性は研磨ディスクが基体を研磨するのに用いられるときに、切りくず(swarf)が生ずることである。この切りくずのいくらかは、それらが提供される観察孔を通って追い出されうるが、大部分はかなり遠心力成分とともに都合のよい側に追い出す動きを発生される。各重複領域は支持パッドによりその場に保持されていない点であり、したがって曲がることができ、そして切りくずが出て行く通路を与える。間隔をおいた重複領域を設けることは、非重複部分が全力で研磨することを可能にし、比較的低い力の研削の間隔は表面およびディスを冷却させる。システムにユニークな有効性を与えるのはこの一時的なディスクの曲がりおよび続く切りくず除去および妨害される研削（したがって冷却間隔）である。

好適な態様において、研磨システムを構成する研磨ディスクおよび支持パッドは、観察開口（viewing apertures）を有し、それにより工作物表面は研削が進むにつれて、観察されうる。したがって、「観察開口」は、ディスク工作物を研磨するのに先立って支持パッド上に搭載されるときに、システムの他の構成要素で類似の観察開口を有するレジスターにあるシステムの１構成要素を通る開口を意味すると理解される。

本発明による研磨システムの好適な態様において、システムは繊維で裏打ちされた研磨ディスクおよび支持パッドで構成され：
ａ）ディスクは、ディスクと同心であり、ディスクの半径よりも小さい半径を有する少なくとも１つの円のまわりに間隔をおいた位置のディスク体に３〜９の観察開口を持つ、通常円形の形状を有し；そして
ｂ）支持パッドは研磨ディスクの半径の９５〜１００％である半径を持つ円形であり、そして３〜９の観察開口および支持パッドの周囲から除かれた３〜６の均等に間隔をおいた部分を有し、その結果ディスクおよび支持パッドがレジスターでともに観察開口と配列されるとき、研磨ディスクは研磨ディスクの最大半径の２０％までの部分で支持パッドと重複する。

円形研磨ディスクは、複雑な形状を持つ物体表面を研磨するとき、この端は曲げられた部分に当り、引裂くことがあるという可能性を低くするというある利点を有する。しかし、それは観察開口を通してみられる領域がディスクの端に伸びるのを妨げる。この理由から、観察開口に加えて、研磨ディスクは支持パッドから除去された断片と位置において対応するが、形状は必ずしも対応しない、周囲の間隔を開けた部分から除去された断片を有するのが好適であることが多い。

この問題に向けられる本発明のさらなる好適な態様は繊維で裏打ちされた研磨ディスクおよび支持パッドからなる研磨システムを提供し：
ａ）ディスクは使用されるときに回転の目的方向をもつ一般的に円形形状を有し、ディスクの周囲から除去された３〜６の均等に間隔をあけた部分を有し、そのような各部はディスクの回転の目的方向ならびに前および後縁（leading and trailing edges）が周囲と出会う点の間の周囲の距離により規定される長さに関して、規定された前および後縁を有し、そしてそこでは除去された部分のディスク体への最深の半径侵入は各除去部分の前縁に隣接して生じ：そして
ｂ）支持パッドは、支持パッドの周囲から除かれた、等しい数の均等に間隔をあけた部分、ならびに研磨ディスクに存在するような、パッド体中の観察開口を有する円形ディスクであり、もし、ディスクおよび支持パッドが間隔をあけて除去された部分ならびにレジスターの観察開口と配列されるとき、支持パッドが研磨ディスクの半径の９５〜１００％の最大半径大きさを有し、しかも研磨ディスクが間隔をあけて除去された部分を有する周囲の各点の少なくともある部分内であるならば、ディスクは、その点でディスク半径の１０〜２０wtである距離で支持パッドと重複する。

本発明のために「隣接した」（”adjacent to”）という用語は、ディスクの周囲から除去された部分のディスク材料へ最深の半径方向侵入が、除去された部分の前縁がディスクの周囲で出会う点の２０％以内、そしてもっと好ましくは１０％以内（除去部分の合計周囲長さに基づいて）で生じることをあらわすように意図される。

支持パッドはディスクから除去されるのと同数の、周囲から除かれた部分を有するように説明されるが、これらの除去される部分はディスク自体から除去される部分と形状が同一である必要はないことが理解されるべきである。しかしディスクおよび支持パッドがレジスターの観察開口と配列されるとき、支持パッドの周囲のどの点もディスクの半径よりも大きいパッド半径ではないようにそれらはあるべきである。

ディスクもしくは支持パッドから除去された部分は一般的にＶ−形状の輪郭を有することができ、Ｖの１つのあしは残りよりもはるかに長い。しかし、これは前および後縁が出会う点を丸くすることにより好適に変更され、したがって実際の縁は漸近的にディスクの観念的な周囲と出会う。

研磨ディスク上の除去される周囲部分のために最も好適な輪郭は、除去された部分のすべての角度が丸くて、周囲は添付の図１に本質的に例示されるように３〜６の「オウムのくちばし」の輪郭を表わすものである。後縁の延長は、もしディスクが研削される表面に、斜めに置かれた表面に接近し接触しても、当る角もしくは角度がないようにきわめてゆるやかにディスクの全周に移行させる効果を有する。この効果は、除去された部分が周囲に接近するような低角度でさえ丸くすることによりはるかにもっと高められる。除去された部分の前縁が周囲と出会うような角度でひっかかる可能性はきわめて小さいけれども、上述のように、この角度を仕上げることは有利であり、そしてこれは本発明の１つの好適な特徴でもある。

支持パッドに関して、除去された周囲部分の好適な形態は、添付の図２および３に例示されるような単純な弦断片である。これは支持パッド上の除去された部分が大規模に研磨ディスクの部分を単にまねしただけである場合よりも大きな程度の重複を可能にする。いずれにしてもディスクの丸い形状の目的は使用時のディスクの引き裂きを最小にするためであり、さらに支持パッドはこれらの状況下でそんなに引き裂きを受けやすいわけでもないので、そのような複雑な形状での使用に利点はない。

除去された部分の最大半径深さは（その点の半径に関して除去されるディスクの最大量を示すことを意図される）、好ましくは最大半径大きさの２０％より少ない。もっと好ましくは最大深さは最大半径大きさの１０〜２０％である。支持パッドに関して、もしそれが適切に実施されるのであればディスクにより要求される支持を損なう程度を除けばそのような制約は適切ではない。

除去される部分の数は３〜６であり、好ましくは３〜５である。一般に、数が大きければ大きいほど、除去された部分により示されるディスク材料への侵入の好適な深さはますます浅くなる。

支持パッドおよびディスクは、支持パッドおよびディスクの設計とともに必要な配列手段により自動的に配列されるのが好適である。この配列手段はディスクおよび支持パッドの両方の中心に位置する非円の設置開口の使用により便利に供給されうる。このように、たとえばパッドおよびディスクの三角形に設ける開口は、回転研削盤のスピンドル上に順に搭載される三角形のブシュに適合するように大きさをつくられて、ディスクが支持パッドに搭載されるときに、支持パッドおよびディスクの周囲から除去された、間隔をあけた部分が適切に配列されることを確実にするように設計されうる。

このように形づくられ設けられる開口の代替物は設ける孔もしくはくぼみを組入れるピンもしくはボス（bosses）の系を含み、その系が使用されるとき接触する支持パッドおよびディスクの相対する表面に位置する。

配列法とともに締結(clamping)機構の使用は、本発明の好適な態様であるが、研磨ディスクは感圧接着剤および「フックおよびループ」（“hook and loop”）系を含む他の従来法により支持パッドに接着されうることも理解される。この用語は、相対する接触面の構造の機械的かみ合いが容易に脱離しうるように一緒にそのような面を保持するいかなる系も包含するのに用いられる。フリース（Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）の名称で市販されている）とかみ合うフックを用いる基本システムから多くの進展がある。これらの方法が機械的に脱離しうるかみ合いを含む場合、それらは本発明の実施において使用されうる取り付け手段の範囲内に含まれると理解される。接着剤系の場合には、接触表面の１つは接着剤を受けるためにそれを適合させるように処理されるのが最も好適であり、これは研磨ディスクの基材にフィルムを積層することにより達成されるのが通常である。取り付けのフックおよびループ系の場合には、接触する表面はそれぞれ系の１構成要素を受ける。実際面では、これはさらされる表面上に協同する構成要素で適切なシート材に両表面が積層されなければならないことを意味する。

使用中に工作物に表われる表面を観察する、本発明による研削システムの正面図である。このような図は本質的にディスクのみを示す。 図１に示される表面と相対する表面の正面図である。したがってそれは重複領域でのみディスクとともに主に支持パッドを示す。 研磨ディスクが完全に円形であることを除けば図２と同様である。

ディスクの研磨表面は基礎接着剤層、砥粒、上引き接着剤層および任意に超上引き接着層を連続して付着させることにより製造される従来の表面でありうる。しかし、それは基材上に堆積された砥粒／バインダー複合体を成型、エンボス加工もしくはグラビア印刷することにより得られる異形表面をも有しうる。

繊維基材は天然もしくは人造繊維から製造され得、編むこと、織ることもしくは不織繊維集合体をニードルパンチにかけること、のような従来法により密着したシート材料に形成される織物を含みうる。

紙基材も、本発明で使用されるので、「繊維で裏打ちされた」（“fiber-backed”）の用語に含まれる。通常、繊維基材は、研磨ディスクの構成においてその上に置かれるバインダー（主として「基礎接着剤層」）が付着されるとすぐに繊維基材に吸収されないことを確実にするために予備処理されるのが必要であり、繊維で裏打ちされたディスクは適切もしくは有利な場合はいつでもこの処理を受けたと考えられる。

砥粒は、溶融もしくは焼結アルミナ、炭化ケイ素、溶融アルミナ／ジルコニア等のような研磨ディスクを製造するのに従来用いられているものは何でも使用されうる。それにより砥粒が保持されるバインダーは、大部分の研磨ディスクに一般的に用いられるようなフェノール／ホルムアルデヒドであり得、または尿素／ホルムアルデヒド樹脂およびエポキシ樹脂のような提案されている多くの他の熱硬化しうる代替物の１つであってもよい。アクリレートにもとづく樹脂ならびにエポキシーウレタンおよびエポキシアクリレートのような放射硬化しうる樹脂も使用されうる。

本発明の好適な態様において、工作物表面をみえるようにするためにディスク体に孔もしくは観察開口を設けるのが好適である。孔はいかなる形状でもよいが、ディスクの研磨表面の最大の視界および最小の破裂のために、孔は円形であるのが好適である。しかし孔は所望であれば、ディスクの構造を弱くしないことを前提に卵形もしくは多角形でありうる。これらの孔の数は好ましくは３〜９であり、好ましくは３〜６である。孔の数はディスクの大きさにより主として決定される。このように４．５インチ（約１１．３ｃｍ）径のディスクにおいて、３つの孔が好適であり、孔の中心がディスクの周囲へ軸から１／２〜２／３インチの距離で描かれた円上に位置する。比較的大きなディスクは９までの観察開口を設えることができ、そのような場合には、群をなして配置され得、各群は異なる半径の円上に中心を有し、その結果研削の間みられる工作表面の効果的量を大きくする。上述のとおり、孔の位置は使用条件下でのディスクの寸法安定性、または受け入れられない程度の研削有効性を減少させないで工作物表面の視界を増加するものであるのが好適である。

したがって、孔は周囲から除去された部分間にディスク中心から半径の距離で位置し、中心から各孔の最大半径距離はディスクの周辺部分の除去の結果としてディスクの最短半径寸法とほとんど同一であるのが好適である。各孔の最大半径寸法は好ましくはディスク最大半径の３０％未満、もっと好ましくは２０％未満である。

ディスクの半径は、本発明の必須の部分ではない。しかし、このようなディスクに対する最も実際的な用途は、約８ｃｍ〜２５ｃｍ、そして最も好ましくは１１〜１８ｃｍを要求する。

支持パッドはシステムを供給するために協同するディスクと類似する形状を有することが多いが、これはその形状がディスクの形状をまねすることを意味する必要はない。実際に好適な態様において、ディスクは図１に例示される形状を有するが、図２に示されるように支持パッドはまっすぐな弦断片の形を有する周囲が除去された等しい数の、間隔をあけた部分を有する。支持パッドおよびディスクの最大半径は、この好適な態様において互いに約５％内であるが、間隔をおいた除去部分はディスクについてよりも支持パッドについて２０％まで短い。その効果は支持パッドを超えてディスクの重複領域を創り出すことであり、これは研削される表面に斜めに表面と偶然接触されるときに、研磨ディスクにあたる性質を大いに最小化する。なぜならディスクはその点で曲がることができるからである。さらに、このような曲げはその点での切りくずの排出を助長する。

本発明は図面によりさらに説明されるが、それは周囲の部分の除去後に残る、３つの間隔をおいたへこみ２をもつ一般的に丸い形状を有する研磨ディスク１を示す。そのへこみは前縁３、後縁４および最大深さ点６を有する。前および後縁はそれぞれ丸い角度７および８で周囲と出会い、最大深さの点は前縁と隣接して位置されるので、ディスクのもとの周囲に沿って測定された地点６から地点７までの距離は、地点７および８を隔てる周囲の距離よりの２０％より小さい。

さらに、ディスクは丸い孔９を備え、それは周囲から除去された部分の位置の間に、そして周囲からの部分除去後にディスクの最短半径距離よりも小さいディスク中心からの半径距離で、間隔をあけられている。

さらにディスクは示されるように搭載ブシュ（図示せず）に対応する形にされた、軸上に位置して設けられる孔１０を有する。孔の形状は支持パッド１１の形状に対応し、そのパッドは周囲から除去された、間隔をあけた３つの部分を持つ基本的に円形ディスク状である。これらの除外部分は図面に示されるように、ディスク上の部分の形状をまねることができるが、除外部分は周囲のまっすぐな弦断片である。最大半径寸法の領域において（ディスクもしくは支持パッドのどの部分も除去されていない）、ディスクはその地点でのディスク半径の約５〜１０％まで支持パッドと重複する。

図面に示される特徴の変更は本発明の基本的な意図を逸脱することなくなされうることは明らかである。これらのすべてはここに請求される本発明に包含される。

Claims (11)

1. 支持パッド、ならびにその上に対面した関係で支持されて、繊維で裏打ちされた研磨ディスクからなる研磨システムであり、支持パッドは研磨ディスクの最大半径の９５〜１００％である最大半径を有し、そしてその周囲から間隔をあけて３〜６の断片が除去され、除去された断片領域で研磨ディスクは研磨ディスクの最大半径の１０〜２０％である量で支持パッドと重なり合う研磨システム。
2. ａ）ディスクは、ディスクと同心であり、ディスクの半径よりも小さい半径を有する少なくとも１つの円のまわりに間隔をおいた位置のディスク体に３〜９の観察開口を持つ、通常円形の形状を有し；そして
   ｂ）支持パッドは研磨ディスクの半径の９５〜１００％である半径を持つ円形であり、そして３〜９の観察開口および支持パッドの周囲から除かれた３〜６の均等に間隔をおいた部分を有し、その結果ディスクおよび支持パッドがレジスターでともに観察開口と配列されるとき、研磨ディスクは研磨ディスクの最大半径の２０％までの部分で支持パッドと重複する、
   請求項1記載の研磨システム。
3. ａ）ディスクは使用されるときに回転の目的方向をもつ一般的に円形形状を有し、そしてディスクの周囲から除去された３〜６の間隔をあけた部分を有し、そのような各部はディスクの回転の目的方向ならびに前および後縁が周囲と出会う点の間の周囲の距離により規定される長さに関して、規定された前および後縁を有し、そしてそこでは除去された部分のディスク体への最深の半径方向侵入は各除去部分の前縁に隣接して生じ：そして
   ｂ）ディスクおよび支持パッドが観察開口および間隔をあけた除去部分とともに配列された位置にあるとき、周囲周りのどの地点でも、支持パッドはディスクの半径寸法よりも大きい半径寸法を有さず，さらにはディスクが間隔をあけて除去された部分を有する周囲の各位置の少なくとも１部内にそのように配列されるとき、支持パッドの対応部分は１０〜２０％短い半径を有することを条件として、支持パッドはディスクと類似の形状を有する、
   請求項２記載の研磨システム。
4. ディスクは使用されるときに回転の目的方向をもつ一般的に円形形状を有し、該ディスクはディスクの周囲から除去された３〜６の間隔をあけた部分を有し、そのような各部はディスクの回転の目的方向ならびに前および後縁が周囲と出会う点の間の周囲の距離により規定される長さに関して、規定された前および後縁を有し、そしてそこでは除去された部分のディスク体への最深の半径方向侵入は各除去部分の前縁に隣接して生じる、
   請求項３記載の研磨システム。
5. ディスク上の各除去部分の前および後縁が漸近的に名目上の周囲に出会う請求項４記載の研磨システム。
6. 支持パッドの周囲から除去される部分の数が３である請求項１記載の研磨システム。
7. ディスクおよび支持パッドは、システムが使用されるときにレジスターにあり、支持パッドにおいて、周囲から除去された部分の間に、支持パッドの最短半径寸法よりも小さいディスク中心から半径距離で位置される観察開口をそれぞれ備える請求項２記載の研磨システム。
8. 観察開口および周囲からの除去部分の組合わせ効果が用いられてディスクの最大半径寸法の少なくとも半分により連続的な観察を可能にすることを提供するように観察開口が位置される請求項２記載の研磨システム。
9. 支持パッドおよびディスクが配列手段を備え、それによりディスクはパッドに搭載され得、それぞれの開口はレジスターにある請求項２記載の研磨システム。
10. 配列手段は、同一の、非円形、軸上に位置して設ける孔からなる請求項９記載の研磨システム。
11. 支持パッドは同一の、まっすぐな円の弦の形状で間隔をおいて周囲から除去された部分を有する円形ディスクの形である請求項１記載の研磨システム。

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