JP2011224675A

JP2011224675A - 均等に摩耗するオフセット形砥石

Info

Publication number: JP2011224675A
Application number: JP2010094307A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inoue; 高志井上
Original assignee: Nippon Resibon Corp
Current assignee: Nippon Resibon Corp
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】砥石周縁部が均等に摩耗する、高寿命のオフセット形砥石を提供する。
【解決手段】オフセット形に加工され、砥石周縁に沿った第一縁部と、該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有する荒目クロス２枚を互いの第一縁部と第二縁部とが砥石厚方向に対応するように、あるいは該荒目クロス３枚を互いの第一縁部が砥石中心を回転中心として３０°ずつずれた位置関係になるようにオフセット形砥石に埋設する。
【選択図】図１

Description

本発明は補強用芯材としてガラスクロスを複数枚埋設したオフセット形砥石に関する。

回転砥石には、砥石の強度及び耐久性を向上させるため、補強用芯材として、ガラス繊維を縦横に織成してなるガラスクロスが用いられており、特に１００００ｒｐｍ以上で使用する回転砥石には、ガラス繊維をそれぞれ２５．４ｍｍあたり９〜１８本程度打ち込んだガラスクロスが用いられている。このガラスクロスは、縦横に織成したガラス繊維をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で被覆し、乾燥した後、目的とする砥石に合わせた所定の直径及び中心孔径で打ち抜いたリングプレート状のものである。

従来のオフセット形砥石では１枚のガラスクロスが埋設されている。これに対し、特許文献１には、オフセットのない平形砥石に関し、２枚のガラスクロスを互いのガラス繊維が４５°の角度で交差するように重ね合わせて埋設することが記載されている。

実用公告昭５６−２０２１１号公報

しかし、補強用芯材としてガラスクロスを１枚埋設したオフセット形砥石では、砥石が偏摩耗することにより研削研磨性能が落ちやすく、砥石の寿命が短いという問題があった。

この原因を検討すると、砥石の偏摩耗はオフセット形砥石に埋設されたガラスクロスの形状に起因することが分かった。前記の如く調製されたガラスクロスは中心孔を有したリングプレート状の平板をなしている。このガラスクロスをオフセット形砥石に埋設するためには、該ガラスクロスをオフセット形に変形する必要がある。オフセット変形後のガラスクロスの外形を図３に少し誇張して示す。オフセット部を通るガラス繊維は、オフセット変形の際に、オフセット部の高さ分だけオフセット部寄りに引っ張られることになる。一方、オフセット部を通らないガラス繊維は、オフセット変形の影響を受けないため、オフセット部へ引き寄せられることがなく、オフセット変形前の形状を保つことになる。これによってガラスクロスの外形は略八角形様となる。このような略八角形様のガラスクロスを埋設したオフセット形砥石では、ガラスクロスが欠けた状態になっている部分が砥石周縁の研削部において４ヶ所存在することになり、その部分では、砥石周縁の他の部分よりも砥石が摩耗しやすい。

さらに、オフセット形砥石が偏摩耗する他の原因として、該砥石の撓み強度のばらつきが関与していることが分かった。ガラス繊維が前記オフセット部を通っている研削部分は、被研削材に押し当てられて撓むとき、その曲げの軸心に対してガラス繊維が直交する方向に延びているため、該ガラス繊維が大きな抵抗となって撓みにくい。

すなわち、砥石周縁の前記ガラスクロスが欠けた状態となっている研削部分は、砥石周縁部にガラス繊維がないことと、ガラス繊維がオフセット部を通っているために撓みにくくなっていることとの両方の影響で他の研削部分よりも摩耗しやすい。

従って、本発明は、偏摩耗が少ない、すなわち、砥石周縁部が均等に摩耗する、高寿命のオフセット形砥石を提供することを目的とする。

本発明は、上記の問題点を解決すべく、補強用芯材として荒目クロスを複数枚用いたオフセット形砥石において、該砥石の全周にわたって荒目クロスの欠けた部分を生じないようにするとともに、撓み強度のばらつきを小さくしたものである。

すなわち、本出願の請求項１に係る発明は、
補強用芯材として２枚の荒目クロスが埋設されているオフセット形砥石であって、
前記２枚の荒目クロス各々は、砥石周縁に沿った第一縁部と、該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを、周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有し、
一方の荒目クロスの第一縁部と他方の荒目クロスの第二縁部とが砥石厚方向に対応するように設けられていることを特徴とする。

また、本出願の請求項２に係る発明は、
補強用芯材として３枚の荒目クロスが埋設されているオフセット形砥石であって、
前記３枚の荒目クロス各々は、砥石周縁に沿った第一縁部と、該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを、周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有し、
前記３枚の荒目クロスが、砥石中心を回転中心として互いの前記第一縁部を３０度ずつずらして、砥石厚方向に対応するように設けられていることを特徴とする。

好ましいのは、前記各荒目クロスをガラスクロスとし、従来よりもガラス繊維の打ち込み本数を少なくして、埋設されるガラスクロスの打ち込み本数の合計を従来の９〜１８本／２５．４ｍｍ相当とすることである。これにより、砥石に埋設されるガラスクロスの質量は従来のガラスクロス１枚分相当となるため、ガラスクロスの質量増加によって引き起こされる被研削材に対する滑り現象が生じない。

本発明では、オフセット形砥石の補強用芯材は、砥石周縁に沿った第一縁部と該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有する荒目クロスである。そして、この荒目クロス２枚を互いの第一縁部と第二縁部とが対応するように、或いはこの荒目クロス３枚を互いの第一縁部が３０°ずつずれた位置関係になるように設けている。従って、砥石周縁部には補強用芯材が欠けた部分がなくなる。また、砥石内には直交する二方向の繊維だけでなく、これに交差して斜めに延びる繊維が埋設された状態になるから、砥石全体において砥石の可撓度のばらつきが少なくなる。よって、本発明によれば、砥石の偏摩耗が少なくなり、すなわち、砥石周縁部が均等に摩耗するようになり、砥石寿命が長くなる。

本発明に係るオフセット形砥石の断面図である。ガラスクロスをオフセット形に変形する際の加工方法を示す模式図である。オフセット形に加工されたガラスクロスを少し誇張して示す平面図である。図３に示したガラスクロスを２枚、互いの第一縁部と第二縁部とが対応するように配置したものを少し誇張して示す平面図である。可撓度測定試験を示す模式図である。可撓度測定試験におけるサンプル砥石の測定箇所を示す模式図である。研削試験終了後における各砥石の摩耗状態を示す平面図である。（Ａ）は従来のオフセット形砥石、（Ｂ）は本発明に係るオフセット形砥石を示す。正方形の中心孔を有するガラスクロス２枚を４５°ずらして重ね合わせる工程を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞
図１に示すように、１は下側砥粒層、２はオフセット形に成型された後に、下側砥粒層１の上に設けられた下層ガラスクロス、３はオフセット形に成型された後に、下層ガラスクロス２の上に配置された上層ガラスクロス、４は上層ガラスクロス３の上に設けられた上側砥粒層である。

下層ガラスクロス２及び上層ガラスクロス３は、従来のオフセット形砥石に埋設されるガラスクロスよりも打ち込み本数が少なく、埋設される２枚のガラスクロスの打ち込み本数の合計は従来の９〜１８本／２５．４ｍｍ相当となっている。なお、下層ガラスクロス２と上層ガラスクロス３は、同じ打ち込み本数のものであってもよく、異なる打ち込み本数のものであってもよい。

５はオフセット形砥石の回転軸を取り付けるための中心孔、６は砥石の環状研削部、７は研削部６よりも軸方向にオフセット（偏倚）した中央基部であり、この基部７に中心孔５が開いている。８は研削部６と基部７とを結ぶ傾斜部である。本明細書では、基部７と傾斜部８とを合わせてオフセット部９と称する。

ガラスクロスをオフセット形に加工する工程を図２に示す。５ｃは砥石の中心孔５に対応する位置に設けられたガラスクロスの中心孔である。１０は目的とする砥石の直径とほぼ同じ大きさの内径を有するリング状金型、１１は成型前のガラスクロス、１２はガラスクロス１１を下から支える中央部が凹んだ下型、１３はガラスクロス１１に設けられた中心孔５ｃに嵌める芯棒、１４はガラスクロス１１を上から押さえる中央部が下方に突出した上型である。凹形状の下型１２と凸形状の上型１４は雌雄一対の形状をなしており、下型１２と上型１４で成型前のガラスクロス１１を挟むことによって該ガラスクロス１１はオフセット形に変形する。

図３は、このようにしてオフセット形に加工されたガラスクロスを少し誇張して示す平面図である。６ｃは砥石の研削部６に埋設されるガラスクロスの研削部、９ｃは砥石のオフセット部９に埋設されるガラスクロスのオフセット部である。１５１はオフセット部９ｃを通らず研削部６ｃだけを通る縦横のガラス繊維、１５２はオフセット部９ｃ及び研削部６ｃを通る縦横のガラス繊維、１６はガラス繊維１５１が形成するガラスクロスの外縁である第一縁部、１７はガラス繊維１５２が形成するガラスクロスの外縁である第二縁部である。

第一縁部１６は中心からの距離が相対的に長くなっており、第二縁部１７は中心からの距離が相対的に短くなっている。すなわち、第一縁部１６は砥石周縁に沿っており、第二縁部１７は第一縁部１６よりも相対的に砥石周縁から離れている。これは、ガラス繊維１５２はオフセット部９ｃを通っているためガラスクロスをオフセット変形する際に、ガラス繊維１５２がオフセット部９ｃに向かって引っ張られるのに対して、ガラス繊維１５１はオフセット部９ｃを通っていないためガラスクロスをオフセット変形する際に、ガラス繊維１５１がオフセット部９ｃに向かって引っ張られず、オフセット変形前後で繊維の長さが変わらないことに因る。第一縁部１６と第二縁部１７とは、周方向に交互に等間隔で４ヶ所ずつ形成され、全体として略八角形様の形状を形成している。

図４は、図３に示したオフセット形のガラスクロスの上にもう１枚同じガラスクロスを、一方のガラスクロスの第一縁部と他方のガラスクロスの第二縁部とが砥石厚方向に対応するように配置したものを示す。すなわち、２枚のガラスクロスは、砥石中心を回転中心として互いの第一縁部を４５°ずらして配置されている。１６ａは上側ガラスクロスの第一縁部、１７ａは上側ガラスクロスの第二縁部、１６ｂは下側ガラスクロスの第一縁部、１７ｂは下側ガラスクロスの第二縁部である。図４に示すように、下側ガラスクロスの第一縁部１６ｂに対しては上側ガラスクロスの第二縁部１７ａが対応し、上側ガラスクロスの第一縁部１６ａに対しては下側ガラスクロスの第二縁部１７ｂが対応しているため、２枚のガラスクロスの外形状は全体としてほぼ円形となり、これら２枚のガラスクロスを埋設したオフセット形砥石には、砥石全周にわたってガラスクロスが欠けた状態となる部分が生じない。

本発明に係るオフセット形砥石の性能を調べるため、従来のオフセット形砥石及び本発明に係るオフセット形砥石について、可撓度測定試験及び研削試験を行った。

＜可撓度測定試験＞
従来のオフセット形砥石と本発明に係るオフセット形砥石との可撓度のばらつきを調べるため、下記条件のオフセット形砥石を作製し、それぞれの可撓度を測定した。

測定対象
ガラスクロスＡ：ガラスクロス270TEX、11×11/25mm、平織り
ガラスクロスＢ：ガラスクロス135TEX×270TEX、(5×2)×5/25mm、縦からみ織り
オフセット形に成型した上記ガラスクロスＡを１枚埋設したものを従来のオフセット形砥石とした。オフセット形に成型したガラスクロスＢを２枚、一方のガラスクロスＢの第一縁部と他方のガラスクロスＢの第二縁部とが対応するように埋設したものを本発明に係るオフセット形砥石とした。従来のオフセット形砥石、本発明に係るオフセット形砥石をそれぞれ３枚ずつ作製し、その質量を測定した。

測定方法
図５に示す可撓度測定機を用いて測定を行った。１８は試験台、１９は荷重をかけられていない状態の測定対象となるサンプル砥石、２０はサンプル砥石１９を支える支点である。この支点２０は、サンプル砥石１９の回転中心に対して点対称となるよう２ヶ所に配置されている。２１はサンプル砥石１９の中心孔５に嵌合する肢部を備えた荷重台、２２は荷重台２１の上に載せられたおもり、２３は荷重台２１の肢部に対して測定子を当てて設けられたダイアルゲージである。

この可撓度測定機は、試験台１８の上に支点２０を介して水平に設置されたサンプル砥石１９の上側から、該サンプル砥石１９のオフセット部に対して鉛直方向に荷重（３ｋｇ）をかけたときのサンプル砥石１９の撓みの大きさを、該サンプル砥石１９の下側に設けられたダイアルゲージ２３によって測定するものである。２４は荷重がかけられて撓んだサンプル砥石を示している。荷重がかけられたサンプル砥石２４の撓みの大きさ（可撓度）は、荷重がかけられる前のサンプル砥石１９を基準としたダイアルゲージ２３の変化量によって表される。

図６中の一点鎖線は、サンプル砥石１９の測定箇所を示す。１枚のサンプル砥石１９を２２．５°ずつ回転させながら可撓度を測定し、砥石１枚につき８ヶ所で測定を行い、各砥石につき３枚ずつ試験した。前記８ヶ所における測定値の標準偏差を求め、さらに各砥石３枚の標準偏差の平均値を求めた。

測定結果
可撓度測定機による測定値及び測定値から求められた各値、さらに各サンプル砥石の質量を表１に示す。表１に示すように、可撓度の標準偏差の平均値は、従来のオフセット形砥石では０．０１９であるのに対し、本発明に係るオフセット形砥石では０．００９である。この結果より、本発明に係るオフセット形砥石の方が従来のオフセット形砥石よりも砥石全体における可撓度のばらつきが少ないことが分かる。

＜研削試験＞
従来のオフセット形砥石及び本発明に係るオフセット形砥石を用い、同一の条件で研削試験を行った。

試験結果を図７に示す。図７中の（Ａ）は従来のオフセット形砥石、（Ｂ）は本発明に係るオフセット形砥石についての研削試験後の砥石の外形を示す。従来のオフセット形砥石では、砥石の摩耗に偏りが生じたのに対し、本発明に係るオフセット形砥石では、全体的に摩耗した結果、研削試験後もほぼ円形を保っていた。この結果が示すように、本発明に係るオフセット形砥石は、砥石全体において均等に摩耗する。

＜実施形態２＞
本実施形態は、前記上側砥粒層４と前記下側砥粒層１との間に、前記オフセット形のガラスクロス３枚が、砥石中心を回転中心として互いの第一縁部１６を３０°ずつずらして砥石厚方向に対応するように重ねて埋設されていることを特徴とする。各ガラスクロスは、従来のオフセット形砥石に埋設されるガラスクロスよりも打ち込み本数が少なく、埋設される３枚のガラスクロスの打ち込み本数の合計は従来の９〜１８本／２５．４ｍｍ相当となっている。なお、各ガラスクロスは、同じ打ち込み本数のものであってもよく、異なる打ち込み本数のものであってもよい。

本実施形態のものでも、１枚のガラスクロスの第二縁部１７に対して、その他２枚のガラスクロスの第一縁部１６が砥石厚方向に対応し、ガラスクロス全体の外形は円形となるため、該３枚のガラスクロスを埋設したオフセット形砥石には、砥石全周にわたってガラスクロスが欠けている部分が生じない。さらに、直交する二方向のガラス繊維だけでなく、これに交差して斜めに延びるガラス繊維も埋設されているため、砥石の可撓度が均等になる。従って、本実施形態のオフセット形砥石は、砥石の偏摩耗が少なくなり、すなわち、砥石周縁部が均等に摩耗することで、砥石の寿命が長くなる。

＜実施形態３＞
本実施形態は、前記上側砥粒層４と前記下側砥粒層１との間にさらに中間砥粒層を備えており、且つ、該上側砥粒層４と該中間砥粒層との間及び該中間砥粒層と該下側砥粒層１との間各々に、オフセット形のガラスクロス１枚乃至２枚が埋設されていることを特徴とする。すなわち、本実施形態のオフセット形砥石には、ガラスクロスを２枚、３枚又は４枚埋設したものがある。

２枚のガラスクロスを埋設したものについて説明する。前記上側砥粒層４と前記中間砥粒層との間及び前記中間砥粒層と前記下側砥粒層１との間に、ガラスクロスが各々１枚ずつ埋設されており、これらのガラスクロスは、前述の実施形態と同じく、砥石中心を回転中心として互いの第一縁部１６を４５°ずらして配置されている。

３枚のガラスクロスを埋設したものについて説明する。前記上側砥粒層４と前記中間砥粒層との間に、２枚のガラスクロスが砥石中心を回転中心として互いの第一縁部１６を４５°ずらして重ねた状態で埋設されており、さらに、前記中間砥粒層と前記下側砥粒層１との間に１枚のガラスクロスが埋設されている。この１枚のガラスクロスは、前記２枚のガラスクロスに対して、砥石中心を回転中心とする任意の回転角度で配置されている。

４枚のガラスクロスが埋設されているものについて説明する。前記上側砥粒層４と前記中間砥粒層との間に、２枚のガラスクロスが砥石中心を回転中心として互いの第一縁部１６を４５°ずらして重ねた状態で埋設されている。さらに、前記中間砥粒層と前記下側砥粒層１との間にも、同じく、２枚のガラスクロスが互いの第一縁部１６を４５°ずらして重ねた状態で埋設されている。この２組のガラスクロス対は、互いに、砥石中心を回転中心とする任意の回転角度で配置されている。

＜実施形態４＞
本実施形態は、埋設されるガラスクロスの中心孔５ｃが非真円形状であることを特徴とする。

図８に示すガラスクロスには、正方形の中心孔５ｃが設けられている。ガラスクロスは、熱硬化性樹脂で被覆されたガラス繊維布から金型で打ち抜かれることにより形成されるが、その際、中心孔５ｃの正方形の向きが縦横のガラス繊維の方向に対して一定の関係になるようにされる。このように形成されたガラスクロスはオフセット形に変形される。その後、複数枚のガラスクロスが、中心孔の形状を合わせ、さらに、ガラス繊維の方向を合わせて重ねられ、中心孔５ｃにこれと嵌合する角柱状の芯棒が通される。このように重ねられたガラスクロスは自由に回転することができないため、一度合わされたガラス繊維の方向は、ずれることがない。図８に示すように、２枚のガラスクロスを互いの第一縁部１６が４５°ずれるように重ね合わせる場合には、前記のように芯棒に通された状態で保管されたガラスクロスを２セット用意して、これらを互いに４５°回転した状態で配置し、ロボットアームなどによって各セットからガラスクロスを１枚ずつ取り出し、そのままの回転角度で２枚を重ね合わせればよい。

３枚のガラスクロスを互いの第一縁部１６が３０°ずつずれるように重ね合わせる場合には、前記のように保管されたガラスクロスを３セット用意して、第一のセットに対して３０°回転した状態で第二のセットを配置し、さらに第一のセットに対して、６０°回転した状態で第三のセットを配置し、ロボットアームなどによって各セットからガラスクロスを１枚ずつ取り出し、そのままの回転角度で３枚を重ねればよい。

本実施形態に係る中心孔を非真円形状としたガラスクロスは、複数枚のガラスクロスを重ねて保管する際、ガラス繊維の方向を合わせたまま保管することができる。これによって、複数枚のガラスクロスを適切な位置関係で重ね合わせる際に、作業者が重ね合わせ角度を確認する必要がなくなり、ロボットによる砥石の製造が容易となる。

なお、本実施形態に係る中心孔は非真円形状であれば、三角形や五角形、六角形といった多角形であってもよく、楕円であってもよい。

各実施形態において、補強用芯材として埋設される荒目クロスにガラスクロスを用いているが、該荒目クロスは、ガラス繊維だけでなく、炭素繊維、アラミド繊維又はアルミナ繊維等、他の繊維を織成したものであってもよい。

１６第一縁部
１７第二縁部

Claims

補強用芯材として２枚の荒目クロスが埋設されているオフセット形砥石であって、
前記２枚の荒目クロス各々は、砥石周縁に沿った第一縁部と、該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを、周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有し、
一方の荒目クロスの第一縁部と他方の荒目クロスの第二縁部とが砥石厚方向に対応するように設けられていることを特徴とする。
補強用芯材として３枚の荒目クロスが埋設されているオフセット形砥石であって、
前記３枚の荒目クロス各々は、砥石周縁に沿った第一縁部と、該第一縁部よりも相対的に砥石周縁から離れた第二縁部とを、周方向において交互に等間隔で４ヶ所ずつ有し、
前記３枚の荒目クロスが、砥石中心を回転中心として互いの前記第一縁部を３０度ずつずらして、砥石厚方向に対応するように設けられていることを特徴とする。