JP2014200883A - 研磨ディスクを支持するためのパッド - Google Patents

Abstract

【課題】一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすこと。
【解決手段】一実施形態に係るパッドは、研磨ディスクと共に研磨機のシャフトに固定されることで該研磨ディスクを支持するパッドであって、研磨ディスクと対向する支持面を備える。径方向において支持面の外縁は研磨ディスクの外縁よりも内側に位置する。支持面は、該支持面の外縁に近づくにつれて研磨ディスクから離れるように傾斜したテーパ部を含む。研磨ディスクはテーパ部に固定されない。
【選択図】図２

Description

本発明の一側面は、研磨ディスクを支持するためのパッドに関する。

従来から様々な種類の研磨機が知られており、その一つに携帯用グラインダ（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｇｒｉｎｄｅｒ）がある。下記特許文献１に記載されているグラインダは、支持プレート（ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｌａｔｅ）とファイバ・グラインディング・ディスク（ｆｉｂｅｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｄｉｓｃ）とを備え、そのディスクが支持プレートに接着されている。

米国特許出願公開第２０１１／００４５７５０号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような従来のグラインダを用いた場合には、一つの研磨ディスクによる研磨量が制限されてしまい、ユーザは研磨ディスクを直ぐに取り替える必要がある。そこで、一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすことが望まれている。

本発明の一側面に係るパッドは、研磨ディスクと共に研磨機のシャフトに固定されることで該研磨ディスクを支持するパッドであって、研磨ディスクと対向する支持面を備え、径方向において支持面の外縁が研磨ディスクの外縁よりも内側に位置し、支持面が、該支持面の外縁に近づくにつれて研磨ディスクから離れるように傾斜したテーパ部を含み、研磨ディスクがテーパ部に固定されない、ことを特徴とする。

このような側面においては、支持面の外縁からはみ出た研磨ディスクの縁部はパッドで支持されないので、そのはみ出た縁部を被研磨物に柔軟に当てることができる。加えて、パッドの支持面はその外縁に向かって上記のように傾斜したテーパ部を有しており、このテーパ部において研磨ディスクがパッドから離れている。そのため、研磨ディスクのうち当該テーパ部で支持される領域を被研磨物に対して柔軟に当てることができる。このように、研磨ディスクのうち、テーパ部で支持される領域と縁部とを有効に研磨に用いることができ、その結果、一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすことができる。

本発明の一側面によれば、一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすことができる。

実施形態に係るパッドを備える携帯用グラインダの外観を示す図である。 実施形態に係るパッドの取付を説明するための分解斜視図である。 実施形態に係るパッドがシャフトに固定された状態を示す断面図である。 実施形態に係るパッドの正面を示す斜視図である。 実施形態に係るパッドの裏面を示す斜視図である。 実施形態に係るパッドを用いた場合の研磨ディスクの使用可能領域を説明するための図である。 比較例に係るパッドの構成を示す断面図である。 実施例における研磨の様子を模式的に示す図である。 実施例および比較例それぞれにおける毎分の研磨量を示すグラフである。 実施例および比較例それぞれにおける累積研磨量を示すグラフである。 変形例に係るパッドの正面を示す斜視図である。 変形例に係るパッドの裏面を示す斜視図である。 図１１に示す正面で研磨ディスクを支持する態様を示す断面図である。 図１２に示す裏面で研磨ディスクを支持する態様を示す断面図である。 別の変形例に係るパッドの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１〜６を用いて、実施形態に係るパッド（バックアップ・パッド）１０の構造を説明する。

パッド１０は、図１に示す携帯用グラインダ（研磨機）１に取り付けられる研磨ディスク２０を支えるための部品である。耐熱性を考慮してパッド１０の材料にはナイロンなどの硬質樹脂が選ばれるが、パッド１０の材料はこれに限定されない。

研磨ディスク２０は、携帯用グラインダ１に取り付けて回転させて使用する円板状の研磨工具である。研磨ディスク２０は、研磨材の粒子または微粉を、にかわ、ゼラチン、合成樹脂などの接着剤で綿布や紙などの可撓性基材の面上に均一に固着することで得られる。したがって、研磨ディスク２０はある程度の柔軟性を有する。研磨ディスク２０の基材は、強化繊維から成り且つ耐熱性を有するものであることが好ましい。

パッド１０および研磨ディスク２０は、パッド１０の本体に着脱可能に取り付けられる。図２に示すように、ユーザは、携帯用グラインダ１の本体から延びるシャフト２にまずパッド１０を差し込み、その次に研磨ディスク２０を差し込む。そして、ユーザは、シャフト２の端部に形成されている雄ねじにナット３を締め付けることで、パッド１０および研磨ディスク２０をシャフト２に固定する。研磨ディスク２０に対向するパッド１０の面は、研磨時にその研磨ディスク２０を支持する支持面１１として機能する。

ユーザが携帯用グラインダ１を作動させると、パッド１０および研磨ディスク２０がシャフト２を軸として高速で回転する。ユーザはその研磨ディスク２０を被研磨物の表面に当てることでその表面を研磨することができる。なお、本明細書における用語「研磨」は研削も含む概念である。

研磨ディスク２０の研磨力が低下した場合には、ユーザはナット３をシャフト２から外して研磨ディスク２０を新しいものに交換し、再度ナット３をシャフト２に締め付ければよい。一方、パッド１０は再利用可能であり、ユーザは研磨ディスク２０に合わせてパッド１０を毎回交換する必要はない。なお、パッド１０はシャフト２に固定された態様で提供されてもよい。

図３は、パッド１０および研磨ディスク２０をシャフト２に固定した状態を示している。この断面図に示すように、シャフトの軸方向と直交する径方向において、パッド１０（あるいは支持面１１）の外縁１２は研磨ディスク２０の外縁２１よりも内側に位置している。言い換えると、研磨ディスク２０の縁部はパッド１０の外側にはみ出ている。

図３に示すように、研磨ディスク２０と対向するパッド１０の支持面１１は平坦ではなく、その半径方向に沿った断面はＶ字状（例えば、扁平なＶ字の形状）を呈している。具体的には、支持面１１は、シャフト２が通る貫通孔１３を形成する内壁から外縁１２にかけて一旦研磨ディスク２０に向かう方向に傾斜し、その後、研磨ディスク２０から離れるように傾斜している。本明細書では、支持面１１の外縁１２に近づくにつれて研磨ディスク２０から離れるように傾斜した部分をテーパ部１４という。また、Ｖ字状の断面形状の頂点に相当し、研磨ディスク２０が常に接する部分を頂部１５という。このようにパッド１０の半径方向に沿った断面をＶ字状にすることで、パッド１０の剛性を高くして研磨ディスク２０を確実に支持することができる。

テーパ部１４には、頂部１５から外縁１２にかけて、研磨ディスク２０側に突き出た丸み（Ｒ）が形成されていてもよい。丸みの曲率半径は任意に設定してよい。一例として、研磨ディスク２０の直径が８０〜１２０ｍｍの場合には、その曲率半径の下限および上限はそれぞれ８０ｍｍ，１２０ｍｍでもよい。丸みを設けることで、テーパ部１４に支持される研磨ディスク２０の領域（後述する領域Ａｙ）を被研磨面と点接触させることが可能になるので、その領域を用いてきめ細かく研磨することが可能になる。

研磨ディスク２０は支持面１１に固定されない。したがって、携帯用グラインダ１が作動していない状態においては、研磨ディスク２０は頂部１５付近においてのみ当該支持面１１に接し、他の部分はその支持面１１から離れる。

パッド１０の断面がこのように形成されているので、図４に示すようにパッド１０を正面（支持面１１の側）から見ると、貫通孔１３から頂部１５にかけての領域には全周において窪み１６が形成される。頂部１５から外縁１２にかけてのテーパ部１４も全周において形成される。一方、図５に示すパッド１０の裏面（支持面１１の反対側の面）には、頂部１５の裏側を底とする緩やかなＶ字状の凹部１７が全周において形成されている。

図６に示すように、研磨ディスク２０の研磨面のうち実際に研磨に利用可能な部分は、支持面１１で支持されない領域Ａｘ、およびテーパ部１４に接する領域Ａｙである。研磨ディスク２０はある程度の柔軟性を有するので、ユーザは、被研磨面に対してシャフト２を傾けて研磨ディスク２０を外縁１２の所で折り曲げることで、ナット３に邪魔されることなく領域Ａｘで研磨を行うことができる。また、テーパ部１４が研磨ディスク２０に対して角度αだけ傾いているので、ユーザは被研磨面に対してそのテーパ部１４が平行になる様にシャフト２を傾けることで、ナット３に邪魔されることなく領域Ａｙで研磨を行うことができる。

半径方向に沿った領域Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの長さは任意に設定してよい。一例として、研磨ディスク２０の直径が８０〜１２０ｍｍの場合には各領域の長さを次のように設定することができる。すなわち、領域Ａｘの長さの下限および上限はそれぞれ２ｍｍ，１０ｍｍでもよい。領域Ａｙの長さの下限および上限はそれぞれ１２ｍｍ，２０ｍｍでもよい。領域Ａｚの長さの下限および上限はそれぞれ２５ｍｍ，３５ｍｍでもよい。角度αも任意に設定してよい。例えば、角度αの下限および上限はそれぞれ１０°，３０°でもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、支持面１１の外縁１２からはみ出た研磨ディスク２０の縁部はパッド１０で支持されないので、そのはみ出た縁部を被研磨物に柔軟に当てることができる。例えば、ユーザはその縁部を湾曲させつつ研磨することができる。加えて、支持面１１はその外縁１２に向かって上記のように傾斜したテーパ部１４を有しており、このテーパ部１４において研磨ディスク２０がパッド１０から離れている。そのため、研磨ディスク２０のうちテーパ部１４で支持される領域を被研磨物に対して柔軟に当てることができる。このように、研磨ディスク２０のうち、縁部Ａｘとテーパ部１４で支持される領域Ａｙとを有効に研磨に用いることができる。その結果、一つの研磨ディスク２０による研磨量をより増やして、研磨ディスク２０の寿命を延ばすことができる。

パッド１０と研磨ディスク２０とは互いに独立しているので、研磨ディスク２０が使えなくなった場合にはその研磨ディスク２０のみを交換すれば足りる。したがって、パッドと研磨ディスクとが一体化している製品と比較して資源を節約することができる。また、テーパ部１４と研磨ディスク２０との間に間隔があるので、ユーザは研磨ディスク２０を被研磨面に当てる際の力を微妙に調節することができる。

以上説明したように、本発明の一側面に係るパッドは、研磨ディスクと共に研磨機のシャフトに固定されることで該研磨ディスクを支持するパッドであって、研磨ディスクと対向する支持面を備え、径方向において支持面の外縁が研磨ディスクの外縁よりも内側に位置し、支持面が、該支持面の外縁に近づくにつれて研磨ディスクから離れるように傾斜したテーパ部を含み、研磨ディスクがテーパ部に固定されない、ことを特徴とする。

このような側面においては、支持面の外縁からはみ出た研磨ディスクの縁部はパッドで支持されないので、そのはみ出た縁部を被研磨物に柔軟に当てることができる。加えて、パッドの支持面はその外縁に向かって上記のように傾斜したテーパ部を有しており、このテーパ部において研磨ディスクがパッドから離れている。そのため、研磨ディスクのうち当該テーパ部で支持される領域を被研磨物に対して柔軟に当てることができる。このように、研磨ディスクのうち、テーパ部で支持される領域と縁部とを有効に研磨に用いることができ、その結果、一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすことができる。

他の側面に係るパッドでは、テーパ部に、研磨ディスク側に突き出た丸みが形成されてもよい。丸みを設けることで、パッドに支持される研磨ディスクを被研磨面と点接触させることが可能になる。その結果、研磨箇所の特定と研磨荷重の調整とを良好に行うことが可能になる。

他の側面に係るパッドでは、半径方向に沿った支持面の断面がＶ字状であってもよい。このようにパッドを形成することでパッドの強度を上げることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。

実施例として、上記のパッド１０に相当するパッドを用意した。実施例では、パッドのテーパ部に曲率半径が約１００ｍｍの丸みを形成した。半径方向に沿った領域Ａｘ，Ａｙの長さは合わせて約２１ｍｍであった。テーパ部の角度αは１８〜２０°であった。

一方、比較例として、図７に示すようにテーパ部が無いパッド９０を用意した。したがって、このパッド９０を用いる場合には、ユーザは研磨ディスク２０のうちパッド９０からはみ出た部分（図６における領域Ａｘに相当する部分）しか研磨に用いることができない。比較例では、その領域Ａｘに相当する部分は、２〜３ｍｍの幅を有する外周部であった。

パッド以外の構成、および被研磨物は実施例と比較例とで共通とした。具体的には、携帯用グラインダの本体として日立社製のＰＡＤ１０Ｓ（回転速度は１２０００ｒｐｍ）を用いた。研磨ディスクにはスリーエム社製のファイバ・ディスク ９８２Ｃ ６０＋（外径は４インチ）を採用した。被研磨物として、オーステナイト系ステンレスの一種であるＳＵＳ３０４の平板を用いた。作業者がグラインダに加えた研磨荷重は１ｋg〜５ｋｇであった。

そして、実施例および比較例の双方において、携帯用グラインダで平板を研磨した。この際には、一枚の研磨ディスクを使い切るように、平板に当てる研磨ディスクの位置や、平板に対するパッドおよび研磨ディスクの角度などを変えたりしながら研磨を行った。実施例におけるこのような研磨の様子を図８に示す。この実施例ではテーパ部１４が丸みを帯びている。そのため、荷重がかかる箇所Ｃは、被研磨面Ｓに対するパッド１０の角度を変えることで、上述した領域Ａｘ，Ａｙの範囲内で変化する。

このような研磨における毎分の研磨量の推移を図９に示し、研磨開始からの累積研磨量を図１０に示す。図９のグラフの横軸および縦軸はそれぞれ、研磨開始からの経過時間（分）、および１分当たりの研磨量（ｇ／ｍｉｎ）である。図１０のグラフの横軸および縦軸はそれぞれ、研磨開始からの経過時間（分）および累積研磨量（ｇ）である。どちらの図においても、実線は実施例の結果を示し、破線は比較例の結果を示す。×印は、一枚の研磨ディスクによる研磨ができなくなった時点を示す。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

図１１，１２に示すように、パッドの正面および裏面にリブを設けてもよい。図１１に示すパッド１０Ａの正面には、複数のリブ３１が窪み１６の周方向に沿ってほぼ等間隔に放射状に配されている。リブ３１は窪み１６に沿った二辺と、貫通孔１３の縁から頂部１５にかけて延び且つ研磨ディスク２０に接する接触辺３１ａとを有する薄板である。なお、テーパ部１４以外の領域に設けられるリブ３１の個数および間隔は図１１の例に限定されず、任意に設定してよい。

図１２に示すパッド１０Ａの裏面には、複数のリブ３２およびリブ３３が凹部１７の周方向に沿って放射状に且つ交互に配されている。リブ３２は凹部１７に沿った二辺と、貫通孔１３の縁から外縁１２にかけて延びる辺とを有する薄板である。リブ３３は、リブ３２のうち貫通孔１３に近い部分を切り取ったような形状を呈している。なお、リブ３２およびリブ３３の個数および設置間隔は図１２の例に限定されず、任意に設定してよい。あるいはリブ３３を省略してもよい。

パッド１０Ａについては、裏面も研磨ディスク２０を支持することができる。図１３，１４に示すように、ユーザはシャフト２に差し込む際のパッド１０Ａの向きを変えることで、研磨ディスク２０の支持面を変更することができる。図１３は、パッド１０Ａの正面が研磨ディスク２０と向かい合った状態を示している。この場合には、上記実施形態と同様に、一つの研磨ディスクによる研磨量をより増やすことができる。一方、図１４は、パッド１０Ａの裏面が研磨ディスク２０と向かい合った状態を示している。この場合には、研磨ディスク２０はリブ３２，３３で支持されるので、従来と同様に、研磨ディスクの外周部のみを研磨に用いることができる。

パッド１０Ａの更なる変形例を図１５に示す。この図に示すパッド１０Ｂでは、正面のテーパ部１４にリブ３２，３３が設けられ、裏面にリブ３１が設けられている。パッド１０Ａと同様に、このパッド１０Ｂもその正面および裏面の双方で研磨ディスクを支持することができる。

なお、パッドは正面および裏面のどちらか一方にのみリブを備えてもよい。また、正面と裏面のどちらかにかかわらず、リブの設置態様は放射状に限定されず、格子状や柱状等の他の態様でリブを設けてもよい。いずれにしても、リブを設けることで、パッドの強度を維持しつつ、パッドを軽量化したりパッドの材料を節約したりすることができる。

このように、本発明の他の側面に係るパッドでは、支持面のテーパ部以外の領域に複数のリブが放射状、格子状、柱状等の態様で設けられてもよい。このようにリブを設けることでパッドの剛性を高めることができる。

他の側面に係るパッドでは、支持面の反対側の面に複数のリブが放射状、格子状、柱状等の態様で設けられてもよい。図１４に示すようにそのリブで平面を構成すれば、パッドの裏面でも研磨ディスクを支持することができる。

上記実施形態では、パッド１０は研磨ディスク２０の形状に合わせて円形であったが、パッドは他の形状を呈していてもよい。例えば、パッドの形状は十二角形などの任意の多角形であってもよい。あるいは、外縁部が波状を呈したほぼ円形のパッドを用いてもよい。また、研磨ディスクの形状も円形に限定されず、例えば十二角形などの任意の多角形であってもよい。あるいは、外縁部が波状を呈したほぼ円形の研磨ディスクを用いてもよい。

上記実施形態では研磨機の例として携帯用グラインダを示したが、研磨機の種類は限定されない。本発明に係るパッドは、研磨ディスクを用いる任意の研磨機に適用可能である。

１…携帯用グラインダ、２…シャフト、３…ナット、１０…パッド、１０Ａ…パッド、１１…支持面、１２…パッドの外縁、１３…貫通孔、１４…テーパ部、１５…頂部、１６…窪み、１７…凹部、２０…研磨ディスク、２１…研磨ディスクの外縁、３１…リブ、３１ａ…接触辺、３２…リブ、３３…リブ。

Claims (5)

1. 研磨ディスクと共に研磨機のシャフトに固定されることで該研磨ディスクを支持するパッドであって、
   前記研磨ディスクと対向する支持面を備え、
   径方向において前記支持面の外縁が前記研磨ディスクの外縁よりも内側に位置し、
   前記支持面が、該支持面の外縁に近づくにつれて前記研磨ディスクから離れるように傾斜したテーパ部を含み、
   前記研磨ディスクが前記テーパ部に固定されない、
   パッド。
2. 前記テーパ部に、前記研磨ディスク側に突き出た丸みが形成された、
   請求項１に記載のパッド。
3. 半径方向に沿った前記支持面の断面がＶ字状である、
   請求項１または２に記載のパッド。
4. 前記支持面の前記テーパ部以外の領域に複数のリブが設けられた、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のパッド。
5. 前記支持面の反対側の面に複数のリブが設けられた、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のパッド。

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