JP2014513635A - マルチ研磨工具 - Google Patents

Abstract

マルチ研磨工具は、研磨エレメントが配置された支持体により構成される。このような研磨エレメントは、１つ以上のパスを形成するように配置され、そのパスに沿って、連続する研磨エレメントの粒子サイズが、あるエレメントから次のエレメントに移行するに従って任意の量順に増加又は減少する。このような原理によって、研磨機及び砥石両方に対して、異なる形態を有する研磨工具が作り出せる。回転軌道及び遊星研磨機、並びに任意の軌道研磨機の場合、このような支持体は円形状であり、粒子の列は、周方向若しくは径方向又はその両方の方向に延びる。第１の工具は、研磨材が異なる隣接する（又は隣接しない）円形状リングにより構成される。第２の工具は、円形状周縁に沿って配置された異なる研磨エレメントを備える。第３の工具は、縁部を起点とする３６０°の螺旋パスに沿って配置された異なる研磨エレメントを備える。第４の工具は、粗さの列を反転させた２本の１８０°の螺旋パスを備える。第４の工具は、同心円周上においてプレートに固定された一対の異なる研磨小シリンダを備える。第５の工具は、異なる研磨セクタを固定するためのレリーフ及びスペーサによって、研磨機のプレート上に直接得られる。リニア研磨機の場合、研磨材支持体はベルトであり、それに沿って、異なる研磨材の矩形又は斜めゾーンが互いに追従している。別の研磨機の場合、研磨材支持体は、前述のベルトのような形状のプレートである。砥石を使用する工具の場合、マルチ研磨エレメントは、円筒回転対称性、又は先端が丸められた円錐又は球形対称性を有する。

Description

本発明は、例えば石やコンクリート、金属、木材等の、粗面を有する様々な材料の表面を研磨するための研磨工具の製造に適用され、より正確には、マルチ研磨工具に適用される。本発明は、任意の種類の研磨機用の、また、砥石用の円筒対称性を有する工具用の平面研磨工具の開発に適用可能である。本発明の研磨工具を使用することが想定される研磨機としては、例えば、２本の軸線周りに回転する研磨紙ベルトを使用するものや、直線上で振動する研磨材を使用するもの、単純に回転する研磨シングルディスクを有するもの、軌道振動運動がそれ自体の軸線に対して与えられる（その軸線周りに回転はしない）研磨材を使用する軌道研磨機（ｏｒｂｉｔａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）、軌道研磨機とは異なりその軸線も回転する回転軌道研磨機（ｒｏｔｏ−ｏｒｂｉｔａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）、及び、それ自体が回転する周辺周りに複数の円形状工具が転動する遊星研磨機がある。本発明の研磨工具を潜在的に使用できる砥石としては、例えば、ベンチ（卓上）グラインダーや、アングルグラインダー（「フレキシブル」とも呼ばれる）、シャンクを備える工具用のマンドレルを有するボードグラインダーがある。

表面の粗さ又は仕上げ程度は、理想的な円滑表面に対する実際の表面の高さの測定値間の二乗平均平方根（ＲＭＳ）（単位はμｍ）によって示すことができる。研磨又は研和（ｌｅｖｉｇａｔｉｏｎ）は、研磨する材料や用いるプロセスに応じた様々な材質の研磨材によって表面粗さを除去又は少なくとも小さくするようした、材料の機械的仕上げプロセスである。

研磨材は、それらの硬度によって、それらの低脆弱性によって、且つ、それらが結晶性を持つことによって特徴付けられる。周知の天然研磨材としては、ダイヤモンドやコランダム、石英、シリカ、軽石、砂岩、エメリー、ガーネット等がある。人工研磨材としては、酸化アルミニウムや酸化クロム、酸化鉄、窒化ホウ素、炭化ケイ素、ガラス、炭化ホウ素等がある。研磨工具の製造では、まず、上述の物性を有する材料を、所定の粒径が得られるまで細かく砕き、そのようにして得られた粉体を、異なる方法で処理することができる。例えば、適切なバインダと混合し所望の形状のモールドに投入してその後炉で加熱するようにしたり、樹脂と混合し平面状の基材（可撓性を有する又は平坦なディスク）に塗布したり、工具の形状又は同じ支持板に適用するエレメントの形状に焼結したり、真鍮、アルミニウム、ニッケル等の基材においてダイヤモンドの粉体に対して行えるように、適切な形態の基材上に電気化学的に載置したりできる。研磨中、研磨材及び削られた材料から切粉及び粉体が生成される。研磨によって増大する摩擦も大量の熱を生成し、望ましくない化学反応を促進させる。従って、硬質材料を研磨する際には、水と鉱油との混合物のような水系潤滑剤を使用して、熱を低減するとともに切粉及び粉体を除去する。軟質材料を研磨する際には、研磨材の障害、すなわち、削られた材料が形成する層による研磨材表面の被覆によって、研磨材の粉粒と加工される材料との接触が妨げられるため、そのような障害を、蝋及び固体脂肪を含む潤滑剤を使用することによって回避する。研磨される表面の仕上げ程度は、厳密に、研磨材の粒子、すなわち、その粒子又は砥粒の平均径によって決まる。研磨材の粒子は、スクリーニングにより分類され、認識番号が想定される。認識番号は、そのサンプルの連続的に分割された粒子サイズ分析における砥粒のほとんどが保持される、そのような篩の直線インチ当たりのメッシュ数に対応している。従って、砥粒の分類値は、砥粒の平均径に対して反比例し、よって、砥粒の指示値が高ければ高いほど、砥粒はより細かくなる。８〜２４０以下の粒子の範囲内に連続する人工コランダム及び炭化ケイ素の砥粒を制御するためにこれまで広く受け入れられてきたテーブルが、米商務省により出版され、ＵＮＩによって１９５７年４月テーブル３８９８において完全に採用された非特許文献１において定義されている。このようなテーブルのその後の開発では、沈降を利用して選択されたより細かい粒子に対して、千単位で表わされる粒子の値を考慮している。研磨紙等の可撓性研磨材の製造に使用される砥粒は、これも米商務省により出版され、また欧州研磨製品製造者連盟（ｔｈｅ Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ ｏｆ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ＦＥＰＡ）によって採用された非特許文献２に集められている。

上述のように分類された研磨材は、導入部において述べた、ポータブル型及びベンチ型機の両方の、研磨機に使用される工具に適用される。第１のものは、一般的に手動であるが、小型、中型、大型のものが市場で入手できる。床を研磨する場合、それらは、設置後の１枚のシートと他のシートとの間の突起による凹凸を円滑にしたり、考えうる表面劣化又は調整により失われた水平性を修復したり、所望の最終設計が得られるまで表面を低くしたりすることが可能である。

ベンチ研磨機には、職人仕事に通常用いられる小型機と、大型の自動化産業機械との両方がある。大型の自動化産業機械は、カスケードに配置された複数の自律電動ユニットを含み、各自律電動ユニットは、同じ粒子の１つ以上の研磨工具を備えたヘッド部を有し、粒子のサイズは、あるヘッドから次のヘッドに向かって徐々に減少する。これらの大型機では、粗いシートを、それを各ヘッドの下方で搬送するコンベアベルトに載置し、徐々に円滑化し研磨するように、最も粗い研磨材から開始する。

図１は、典型的なポータブル型の遊星型研磨機を示す。この研磨機は重量が３００ｋｇ超であり、鉛直に配置された１０ＨＰ三相電動モータ２によって駆動される。電動モータ２の駆動軸は、図２に示す工具駆動ヘッド３に含まれる遊星型歯車機構と連結している。ヘッド３は、スキージ状のラバーバンド５によって境界付けられた円形状ケーシング４内に収容されている。モータ遊星体は、２つの車輪７と制御ボタンを有するハンドル８とを備えたフレーム６に転倒可能に係止されている。フレーム６は、研磨材を冷却・潤滑するための水のタンク９と、電気部品用のケース１０とを保持する。ヘッド３は、３００〜１３００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）に変化する速度で外サイクロイド状に回転する３枚のプレート１１，１２，１３を備える。クイックカップリングシステムによって、より適切な研磨工具１４を単一のプレート１１，１２，１３上に取り付けることができる。考えられるこの機の用途としては、コンクリートの凸凹の除去、樹脂及び接着剤の除去、表面の調整、大理石及び花崗岩の光沢化、コンクリートのミラー仕上げ等がある。

続く図３〜９は、ヘッド３のプレート１１，１２，１３に取り付け可能な、又は、他の種類の研磨機において使用可能な、膨大な種類の研磨工具のうち一部を限定して示す。これらの工具は、一般に、特定の形状でレリーフ状に存在する研磨材を加工面上に固着させることが可能な材料の基材により構成される硬い円形状プレート、又は、接着剤又はベルクロ（登録商標）によって裏打ちパッドに固定された可撓性ディスクの形態をとる。選択された研磨材の種類とは独立して、支持ディスク又はプレート上の同一物の構成は、形態及び重量の両方で対称である必要がある。これは、回転中、研磨機のヘッドを完全にバランスが取れた状態に維持して、回転質量のアンバランス化によるダメージを起こしうる横方向の振動が起こらないようにするためである。このような特徴は、市場で見出すことができる工具において尊重される。また、研磨機のヘッドへの研磨工具の接続は、圧力やねじ、螺旋、バヨネット、ピン、磁性等、極めて異なる種類のものとすることができる。

図３に、例えば４〜１３ｍｍといった様々な厚さを有することができ、樹脂性固着マトリクスに細粒ダイヤモンド粉体を含ませて構成された研磨ディスク１６を示す。研磨機の回転プレートへの係止には、直接クイックカップリングデバイス、又は、ディスク１６の裏面に存在するベルクロ（登録商標）に固定されたドラッギングディスク（裏打ちパッド）を利用することができる。研磨面は、外縁を起点とする円環を形成する一連の斜め歯１７を有する。この工具は、大理石の床において最大の持続時間及び最適な仕上げを得られるように設計されたものである。工具は、広く使用され、様々なカタログに登場し、例えば、Ｍｅｎｅｇｈｉｎｉ＆Ｂｏｎｆａｎｔｉ（Ｌａ Ｇｅｎｏｖｅｓｅ）のカタログに登場する工具の中に含まれ、以下の使用可能性を有する：
・大理石：ＡＳＴＭスケールで以下の粒子サイズのものが利用可能である：３０／５０／１２０／２２０／４００／６００／８００メッシュ。良好な仕上げ程度のためには、最大４００の粒子のものを採用すれば十分であり、２つの連続する粒子のものを使用して続けることでさらなる仕上げを得ることができる。
・花崗岩：以下の粒子サイズの細粒の様々な混合物が利用できる：３０／５０／１５０／３００／５００／１０００／２０００／４０００メッシュ。推奨されるのは、一部の特に容易な花崗岩の場合を除き完全に連続するものを使用する場合、２０００の粒子サイズのもので止めて、その後粉体及びフェルトパッドを用いて光沢を出すことが可能である。

図４は、中央に何もない点、及び、歯１９が同心円形状の溝によって分割されている点で前述のものと異なる研磨ディスク１８を示す。ディスク１８は、非常に柔軟であり、これにより、凹面に光沢を出すのに適合している。

図５は、プレート２１を備える研磨工具２０を示す。プレート２１からは、同じ粒子サイズを有し縁部に沿って均等に離間された４つの短いダイヤモンド研磨シリンダ２２が突出している。プレートの中心には、背面において３本のねじ２４を用いてドラッギングディスク（ｄｒａｇｇｉｎｇ ｄｉｓｃ）に適用するために穴２３が存在している。樹脂及び塗料を除去するために、また、コンクリートを研磨するために極めて強力な工具を使用することができる。プレート２１は、プラスチック又は金属とすることができ、ダイヤモンドシリンダ２２はそれに接着されている。あるいは、プレート及びシリンダは、樹脂性研磨材料に対して単一の形成加工を施すことによって得ることができる。

図６は、合成磁性バインダと炭化ケイ素からなる研磨工具２６を示す。研磨工具２６は、中心に穴が開けられ、放射状に深く溝が形成されて６つの円形状セクタ２７が形成された非常に厚い円盤により構成される。この工具は、漆喰を除去したり、樹脂性ダイヤモンドディスクがあまり有用ではない非常に研磨率の高い床を研磨したりするのに適している。これらは、産業用型枠を研削するのにも使用される。

図７は、中心に穴が開けられ、前述の工具と同じ材料からなり、同じ使用可能性を持つ、丸められた縁部を有するシリンダ２９により構成される研磨工具２８を示す。

図８は、中心に穴が開けられた樹脂性材料からなる円形状プレート３１により構成される研磨工具３０を示す。プレート３１からは、該プレートの縁部に沿って均等に離間された略平行六面体のダイヤモンド研磨ブロック３２が突出している。この工具は、特に、硬質の古いコンクリートを研磨するのに推奨される。

続く図９〜１２は、シングルディスク研磨機で使用される研磨工具の幾つかの例を示す。工具は、支持体に取り付けられた一組の研磨エレメントにより構成される。支持体は、多くの場合、取付金具又は漆喰による接着により取り付けられる研磨エレメントの形状に基づき適切に成形された研磨機の円形状プレート自体と一致する。研磨エレメントは、例えば、カッサーニ（Ｃａｓｓａｎｉ）型、「ヴィルゴール・ゲノヴェシ（ｖｉｒｇｏｌｅ Ｇｅｎｏｖｅｓｉ）」型、ミュンヘン（Ｍｕｎｃｈｅｎ）型、フランクフルト（Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ）型、フィッカート（Ｆｉｃｋｅｒｔ）型、チバウド（Ｔｉｂａｕｄ）型、ペドリニ・プリズム（Ｐｅｄｒｉｎｉ ｐｒｉｓｍ）形状セグメント型等の異なる形状とすることができる。研磨機の回転ヘッドへのプレートの接続に関しては、一般に、大型ナット、又は、衛星（サテライト）研磨機において使用されるものと同様のクイック接続機構が設けられる。回転中のプレートのアンバランス化を避けるために、プレート上の研磨エレメントの位置決めには特に注意が必要である。

図９は、小型研磨材を嵌合するための一連の同心円形状溝を備えた裏打ちパッド３３の前面を示す。あるいは、可撓性研磨ディスク又は剛性研磨ディスクを接着することも可能である。図１０に、図９の裏打ちパッドの裏面を示す。裏面の中心には、シングルディスク研磨機の回転プレートにネジ接続するための大型ナット３４が見える。これにより、裏打ちパッド３３は、中間支持体として作用する。図１１，１２，及び１３は、３つの研磨ディスク３５ａ，３５ｂ，３５ｃを示す。研磨ディスク３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、それぞれの粒子サイズを有し、研磨プロセスの３つの処理を実行するために、サイズが小さくなる３種類の粒子を別々に裏打ちパッド３３に適用することができる。

図１４は、１２０°の間隔で配置されたフランクフルト型の３つの研磨セクタ３７が突出した、シングルディスク研磨機の円形状プレート３６を示す。特定の場合において、セクタ３７は、切粉を排出するために湾曲したテーパ状の大きい中央通路（カナル）を備える中実台形形状を有するマグネサイトに固着された炭化ケイ素顆粒からなる。３つの接続部が、プレート３６に固定されており、その接続部は、プレート３６に当接する基部で接合された２つの堅固な横方向肩部３８により構成される。肩部３８は、基部と共にプレート３６にネジ止めされて、プリズム形状のセクタ３７の座部を構成する。肩部３８の基部との接合部には、フランクフルト型研磨セクタ３７を案内し嵌合させるための２つの対応する溝がある。

図１５は、円形状の縁部４１を隆起させたプレート４０を示す。縁部４１に近接する円内において均等に離間し、該縁部４１と略同じ高さに突出する三角形状レリーフ４２が、プレート４０に係止されている。レリーフ４２は、縁部４１と共に、３つの１２０°の間隔で離間した座部を形成するように配向されている。それら座部には、縁部４１から突出しマグネサイト又はセメントで接着された炭化ケイ素顆粒からなる三日月（リュネット）形状を有する３つのカッサーニ型研磨セクタ４３を嵌合させる。

図１６は、外側縁部から延び１２０°の間隔を開けて離間させた３つの湾曲した切欠き４５を有する円形状プレート４４を示す。そこからカッサーニ型研磨セクタと同じ数の研磨セクタ４６が同じ材料からなる「ヴィルゴラ・ジェノヴェズ」を形成するように突出している。前述のものに対して離間した３つの他の矩形状の切欠き４７を、さらなる研磨のために利用できる。

上述の図面に示した工具は、一般に、大理石、花崗岩、及びコンクリートを研磨することができる。

表面を研磨するプロセス（より一般には研削加工）において、除去ひいては得られる表面品質における研磨工具の効率性は、硬質材料粒子の平均サイズによって大部分が決まる。最大の粒子を用いれば最高の除去効率が得られるが、表面仕上げ品質に悪影響を及ぼす。一方、最細の粒子を用いれば品質が向上した表面が得られるが、除去効率は低下してしまう。このように相反する結果に対して、粗成形作業と仕上げ作業を行なう必要がある。現在、表面の研磨プロセスでは、連続する以下の工程を行なう。つまり、円滑化、粗成形、考えられる線及び細孔の封止、そして仕上げがあり、その後光沢化工程に続く。各工程には、異なる研磨材、従って異なる種類のものが必要となる。研磨する表面は、多くの異なる材料の床や、生セメントの空間、予め簡単に水平化／円滑化された、採石場からの石の厚板、又は、カレンダー加工を施した金属厚板、又は木材の寄木細工の表面が考えられる。手動の研磨機では、移動させるのはその機械自体であり、研磨プロセスには、徐々に細かくなる粒子の研磨材を用いて実行される上述の連続する工程が必要であるため、プロセスの全体的な長さでは、研磨工具を交換するのに必要な無駄な時間が増大し、また、眼の前にある床から、粗成形から光沢化の準備までの大理石や花崗岩、「ｓｅｍｉｎａｔｉ」、集塊岩等といった略全ての種類の材料を考慮する必要があり、その表面は、徐々に細かくなる粒子の研磨材を使用した約１０の工程にかけることになる。以下のテーブルは、平坦な大理石又は花崗岩表面に対する研磨プロセスにおいて必要な工程を示し、フェルトの裏打ちパッドの助けで通した細粒を用いて実行される光沢化工程は除いてある。

各工程には、同じエリアにおいて交差する幾つかの通路が必要になる場合がある。作業者は、研磨材を交換するたびに、機械を停止し、被加工面を洗浄し、廃液を適切な容器ドラムに、又は直接排液井戸に運び、被加工面を乾燥させ、実行された作業をチェックし、次の工程のための研磨工具を取り付け、そしてやっと再開する。このような仕様では、従来のシングルディスク又は遊星研磨機を装備した研磨作業者は、漆喰塗りの作業（ｓｔｕｃｃｏ ｗｏｒｋ）を含めて、常勤作業レベルで一日当たり８時間の作業で平均１５ｍ^２を研磨・光沢化する。より広い表面積を研磨する必要がある場合で、「巨大」手動研磨機が利用できる場合には、毎日の平均は６０〜８０ｍ^２にまで増加し、その平均に対する、廃液を回収する作業の有効性が低下する。このような廃棄物は、ヘッドのゴムバンドによりこれから作業する床の領域に押し出され、そこで乾燥・廃棄することができる。

上述の平均時間に対して、外周の研磨に要する時間を加える必要がある場合がある。外周の研磨は、一般に、大きな粒子から細かい粒子に小さくなる、毎回交換する研磨紙を備えた小さいグラインダーを用いて行なわれる。研磨機のヘッドは横方向に嵩が大きく回転工具を壁に対して押すことができないため、床が壁によって仕切られている場合には、その外周の研磨が不可欠となる。その結果、部屋の外周全体に亘って、床の高さが異なる帯状部が形成される。

また従来の研削プロセスは、工具を粒子サイズがより小さいものに交換する必要があるため、程度は低いが研磨において欠点を有する。

Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ １１８−５０、Ｔａｂｌｅ ３８９８、１９５７年４月、米商務省 Ｃｏｍｅｒｃｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＣＳ２１７−５９、米商務省

本発明の目的は、研磨プロセスにかかる時間を減らすことである。

本発明の別の目的は、研削プロセスにかかる時間を減らすことである。

本発明の別の目的は、上述のプロセスに必要な研磨工具の数を減らすことである。

本発明の別の目的は、壁近傍における研磨を向上させることである。

本発明の別の目的は、研磨及び研削プロセスをより経済的にすることである。

このような目的を達成するために、本発明は、目的とする研磨工具であって、本発明によれば、請求項１に記載のように、その加工面に、異なる粗さを有する少なくとも２つの研磨エレメントを含む研磨工具を有する。

その最も一般的な形態で記載される本発明は、それ自体に異なる実施例を与え、革新的であるとみなされるその様々な実施例における本発明のさらなる特徴は、従属項に記載される。

好適な実施例において、加工面は、異なる粗さを有する３つ以上の研磨エレメントを含み、該研磨エレメントが、隣接する研磨エレメント間の少なくとも１本のパスに沿って、粗さの値を増加又は減少させて順序付けられた列を形成するように配置されている。

有利には、本発明は、従来の工具を使用した場合と比べて、研磨又は研削対象の表面上の研磨「通路（ｐａｓｓａｇｅ）」の数を減らす。従来の工具を使用した場合では、各「通路」において、工具を、粒子のより細かい、すなわち、粗さの低い他のものに交換する必要がある。本発明はそれにより、工具の交換に必要な無駄な時間を減らす。研磨において、実際、単一の革新的な工具で、あるいはより控え目に、粗成形工程用の第１の工具及びリファイニング工程用の第２の工具の２つの工具で、表１の１０の工程を実行することが可能である。

「驚くべき」効果は、新しく想到されたマルチ研磨工具では、順序付けられた粗さを有する様々な研磨材が、平坦な粗面上で互いに対照的に作用せず、逆に、協働することによって、粒子サイズが小さくなる異なるシングル研磨工具を用いることによってこれまで得られてきたのと同じ結果を達成できることである。この現象の論理的な説明は単純ではないが、粒子サイズの順序性、及び、研磨又は研削対象の表面上における工具の移動中の動作の順序性によって異なる粒子間に生じる相乗効果が実証されている。例示的な説明によって、擦面間の段階的な高さの違いによる異なる研磨エレメントの寄与の間におけるある種の自己補正の仮説を立てることができる。例えば、最も顕著な粗さを低減する際に他のものよりも最初に働く最も大きな粒子のエレメントが、隣接するエレメントに対してより多く研磨材支持体を消費するため、より大きな粒子の研磨材を、表面の平均レベルからより離れたレベルに維持する傾向がある。同じ機構が、全ての隣接する砥粒に対して徐々に作用する。上述のものに加えて、より細かい粒子が働くと、それにより生成される粉体が、より大きな粒子を有する研磨材に存在する粗さを埋めて、すでに細かく研磨された表面により大きな粒子を有する研磨材が影響を及ぼすのを防止する。

本発明の第１の実施例によれば、工具は、円形状又は任意の正多角形上を有する、つまり、回転対称性を備える。円形状は、研磨対象の表面に対して研磨材が単に決まった移動を示す線形又は単なる軌道研磨機を除く、あらゆる種類の研磨機に示される。（バランス化された）円盤状支持部上の研磨エレメントの配置は、その結果工具が全体的に動的にバランス化されるのを確実にする必要がある。これは、以下のモードで可能である：ａ）工具の中心に対して研磨材質量及び被研磨材質量を対称的に分布させる；ｂ）工具の中心に対して両側に直径に沿って配置されるとともにそれらの質量中心が前述の中心から距離ｒ１，ｒ２にある研磨エレメントｍ１，ｍ２が、工具の慣性モーメントに対して均等な寄与ｍ１．ｒ１^２、ｍ２．ｒ２^２を生成するように、研磨材を非対称的に分布させる。これはまた、正多角形の形態の工具でも実証されている。

第１の種類の円形状工具において、工具の中心からの距離は、列を追従する時計回り又は反時計回り方向に応じて、ある研磨エレメントから隣接する研磨エレメントに、増加又は減少する。この意味において一実施例は、研磨エレメントが、順序付けられた粗さを有する同心円形状リングであって、それらが隣接又は任意に離間している。同様の工具において、円形状のリングの数は、径方向にほぼ連続して変化する粗さが得られるまで増加させることが可能である。一変形例では、順序付けられた粗さを有する研磨エレメントが同心円形状リングと同じ数を部分的に占め、それらが隣接又は任意に離間している。この変形例の工具において、同じ粒子サイズの複数の研磨エレメントが、対応する同心円形状リング内で離間している。製造のモードは、前述の工具とは変わるが、利点は同様に維持される。

上述のように製造された工具は、研磨対象の表面が壁によって境界付けられていない場合、又は、その用途が、その横方向移動が研磨対象の表面の縁部を超えることのできるベンチ研磨機の研磨ヘッドに対するものと同じ様な場合に最適である。側壁や同様の制限が存在する場合、使用する研磨機のヘッドの縁部の全体寸法や取り付ける工具の種類に応じて幅が決まる周縁帯状部内において、最適な研磨をおこなうことができない。この（すでに述べた）欠点は、円形状リングを有する革新的な工具を使用することによって大きくなる可能性がある。何故なら、単に同心研磨エレメントの径方向において順序付けて配置するだけでは、たとえ円形状リングの幅が狭く周縁近傍のバンドに影響を及ぼしうるとしても、いずれの場合も、工具の縁部から研磨材が徐々に離れるのみである。その結果、研磨材は、研磨対象の表面の縁部から離れてしまい、そのような粒子の効果なく進んでしまう。上述の欠点は、第２の種類の円形状工具のように隣接する研磨エレメントの配置を異ならせることによって軽減される。第２の種類の円形状工具では、順序付けられた粗さを有する研磨エレメントが全て工具の中心からの距離が同じであり、これは、円形状工具自体の周縁近傍の円周に沿って、順序付けられた粗さを有する研磨エレメントを配置することを示す。単一の工具で異なる砥粒の備える数と対応する同時に行われる工程を完了させるため、研磨プロセス工程を減らすことからなる利点は維持される。また、全ての粒子が縁部近傍で使用できるため、通過する周縁の帯状部をほぼなくすことができるという利点もある。

第３の種類の円形状工具は、上述の２つの態様を、順序付けられた粗さを有する研磨エレメントを螺旋パスのセクションに沿って配置することによって、相乗効果が生まれるように組み合わせたものである。従って、研磨工具の粗さは、その列の各研磨エレメントに対して径方向及び角度方向の両方に変化している。研磨エレメントを単に径方向に配置するのと比べ、これから引き出されるさらなる利点は、周縁の帯状部の幅を増加させることなく、より広い研磨エレメントを取り付けることが可能な点である。周縁の帯状部の幅が増加すると、研磨材の協働作用が徐々に失われてしまう。これで、このような帯状部の幅は、螺旋のピッチに依存するのみとなる。この螺旋のピッチは、異なる材料の研磨において得られる最良の結果に基づき選択できる。単なる角度方向の研磨材の順序性に比べて、径方向成分を追加することによって、様々な粒子間の相乗効果を促進できる。これは、粒子間の高さの差が、このような成分によって増強されるからである。このような差によって、様々な研磨エレメントの研磨に対する寄与を自己補完するのを促進できる。第３の種類の工具が、螺旋ピッチが減少するにつれて、順序付けられた粗さを有する研磨エレメントが円周に沿って配置された第２の工具に収斂する傾向があることを観察すると有用である。

第３の種類の工具において、壁により境界付けられる縁部近傍における研磨は、研磨エレメントを、周縁から内側に向かって粗さが増加する第１の列と周縁から内側に向かって粗さが減少する第２の列とを含む、等間隔で離間された同数のエレメントからなる２つの隣接する列を形成するように配置することによって向上させることができる。

本発明の第２の実施例によれば、研磨工具は、連続的に又は交互に、直線に沿った移行とともに働き、順序付けられた粒子の隣接する研磨エレメントが、上記直線に対して斜めの又は直行する帯状部を占める。

砥石において特に有用な本発明の第３の実施例によれば、研磨工具は、回転対称性、例えば、円錐又は円筒状対称性を有し、研磨面は、順序付けられた粒子の隣接するバンド内における横面に延在する。前述のバンドは、環状、又は、特にシャンクを有する工具の場合には円筒螺旋状形態とすることができる。

本発明の第４の実施例によれば、これも特に砥石において有用であるが、研磨工具は、球状対称性を有し、研磨面は、粒子の列において、隣接する球状ゾーンが続く先端上に球状キャップを含む。

本発明に係るマルチ粒子工具の製造には、従来の工具と比べて、研磨材の堆積に、より多くの時間及びより多くの工程を必要とするが、基本的に同じ方法を用いる。主な違いは、基材に対する様々な粒子の選択的な固定であり、固定される粒子のために、その時の粒子によって影響されないゾーンをマスクする通路が必要となる。相対的な固定は、例えば、静電法や、金属を利用した電解駆動によって起こすことができる。その粒子を堆積させた後、次の粒子を意図したゾーンのマスク剥がしと、最後に堆積された粒子のゾーンのマスキングとがある。大量生産によって、スケールメリットを得ることができるようになり、将来より効率的な製造方法が開発されることが排除されることはない。

本発明の利点を、同一の革新的発想による異なる実現の態様との関連で十分に説明してきた。従って、それらは、以下のように述べることで要約することができる。研磨工具により実現できるさらなる複雑性によって、その更なる複雑性により研磨工具の数を減らすことができる。そして、通路の数の正味削減と工具交換に要する無駄な時間の節約との両方により、研磨又は研削プロセスの速度の増加による最終的な利益は維持される。示される粗さの列における研磨エレメントの特定の配置を用いることによって、壁近傍における研磨を向上させることができる。

最後に、芸術的又は職人的仕事のための小さい手動工具を使用する場合、毎回使用する工具の部品を選択することによって局面を研削することができるという利点がある。

本発明のさらなる目的及び利点は、以下の本発明の実施例の詳細な説明、及び、非限定の例として提供する同封の図面からより明らかとなろう。

典型的な遊星型のポータブル研磨機の斜視図を示す。 図１の研磨機が備える遊星ヘッドの底面斜視図を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する研磨工具を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する別の工具を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する更に別の研磨工具を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する更に別の研磨工具を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する更に別の研磨工具を示す。 図２に示す遊星ヘッドにおいて使用される、先行技術に属する更に別の研磨工具を示す。 様々な形状の研磨エレメント用の中間支持体として回転プレート又はシングルディスク研磨機に固定可能な裏打ちパッドの一方の面を示す。 様々な形状の研磨エレメント用の中間支持体として回転プレート又はシングルディスク研磨機に固定可能な裏打ちパッドの他方の面を示す。 図９、図１０の裏打ちプレートに固定可能な３種類の可撓性研磨ディスク（図１１、図１２、図１３）であって、それがそれ自身の粒子サイズを有し、サイズが小さくなる３種類の粒子を有する可撓性ディスクの１つを示す。 図９、図１０の裏打ちプレートに固定可能な３種類の可撓性研磨ディスク（図１１、図１２、図１３）であって、それがそれ自身の粒子サイズを有し、サイズが小さくなる３種類の粒子を有する可撓性ディスクの１つを示す。 図９、図１０の裏打ちプレートに固定可能な３種類の可撓性研磨ディスク（図１１、図１２、図１３）であって、それがそれ自身の粒子サイズを有し、サイズが小さくなる３種類の粒子を有する可撓性ディスクの１つを示す。 シングルディスク研磨機の回転プレートに取り付けられた研磨エレメントを備える、先行技術の研磨工具の斜視図を示す。 シングルディスク研磨機の回転プレートに取り付けられた研磨エレメントを備える、先行技術の研磨工具の斜視図を示す。 シングルディスク研磨機の回転プレートに取り付けられた研磨エレメントを備える、先行技術の研磨工具の斜視図を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に係る円盤状工具を示す。 本発明に応じて配置された、円筒状研磨工具が取り付けられた裏打ちパッドの斜視図を示す。 本発明に応じて配置された、円筒状研磨工具が取り付けられたシングルディスク研磨機の回転プレートの底面図を示す。 図２６のプレートに取り付けることができる本発明に係る研磨工具の他の構成の斜視図を示す。 図２６のプレートに取り付けることができる本発明に係る研磨工具の他の構成の斜視図を示す。 図２６のプレートに取り付けることができる本発明に係る研磨工具の他の構成の斜視図を示す。 本発明に応じて作られた研磨ベルトを取り付けるリニア研磨機の正面図を示す。 図３０の研磨機に取り付けられた研磨ベルトの断面の底面図を示す。 本発明に応じて作られた研磨プレートを取り付ける軌道研磨機又はその代替機の正面図を示す。 図３２の研磨機に取り付けられた研磨プレートの底面図を示す。 本発明に応じて作られた円筒形状を有するベンチ研削工具の斜視図を示す。 丸められた先端の底面図を含む、本発明に係る円筒形状を有するベンチ研削工具の斜視図を示す。 本発明に応じて得られた球状のベンチ研削工具の前面図を示す。

以下の説明において、異なる図に登場する均等な要素は、同じ符号によって示される。ある図の説明において、該図にはないが先行する図において明示されている要素を参照することも可能である。描写された様々な要素の寸法及び比率は、実際の寸法及び比率と必ずしも対応していない。

図１７は、中心に穴が開けられた円盤状支持部５１により構成される研磨工具５０を示し、円盤状支持部５１は、採用される研磨材料の種類及び研磨粉体を固定するのに使用する技術に適切な材料からなる。工具５０がダイヤモンド工具の場合、支持部５１は、例えば、真鍮やアルミニウム、樹脂性材料、野菜又は人工繊維等とすることができる。支持部５１上には、研磨粉体が、その外縁から、幅が等しく、互いに隣接した、異なるサイズの粒子からなる１０本の同心円形状リング５２〜６１を形成している。最も細かい粒子は、最内側の円形状粒子６１に存在し、他の円形状リング５３〜６０ではより外側の円形状リングからより内側の円形状リングに移るに従って粒子のサイズが大きくなる。円形状リングの数、それらの幅、及びあるリングから次のリングへの砥粒のサイズの増加量は、全て、研磨する材料及び最も良い実験結果に基づいて自由に選択できる。研磨工具５０は、動的にバランスし、壁に囲まれていない平坦な又は湾曲した面を研磨するために示される。

図１８は、以下の点においてのみ工具５０と異なる円盤状研磨工具６４を示す。円盤状支持部６５上において最も細かい粒子が最内側の円形状リング６６に存在し、最も大きい粒子が最外側の円形状リング７５に存在し、他の円形状リング７４〜６７では、より外側の円形状リングからより内側の円形状リングに移るに従って粒子のサイズが小さくなる。図１７及び１８の工具は、最少で２本の円形状リング、最大では粒子サイズを連続的に変化させることができる数の円形状リングで作ることができる。

図１９は、その加工面上に４つの研磨エレメント８０，８１，８２，８３が存在し、中心に穴が開けられた円盤状支持部７０により構成される研磨工具７８の底面図を示す。このようなエレメントは、外縁に沿って配置され、同じ幾何学的形状、同じサイズ、及び列において順序付けられた異なる粒子サイズを有する。平面形状は、幅７０°の円形状リングセクタのものであり、４つのセクタが、研磨材の無い幅２０°のギャップにより相互に離間している。各研磨エレメントのスペースにおける形状は、全ての研磨エレメントに対して同じ厚さを生成するように、プレート７９の表面に垂直な線に沿って平面形状を押し出すことによって得られる。径方向の深さは任意であるが、工具が動的にバランスするように全てのセクタにおいて等しい。より大きな粒子を有する研磨エレメント８０を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、反時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って任意の量小さくなっている。代わりに最も細かい粒子を有する研磨エレメント８３を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って同じ量大きくなる。時計回り又は反時計回り方向の選択は任意である。円形状リングセクタの形状は、分割研磨エレメントを有するプレート９７の周面の大部分を占めることが可能なものである。しかしながら、工具を得る際に拘束されるものではなく、他の形状、例えば、円形状セクタ、環状多角形、台形、矩形、又は他の形状においても、様々な砥粒のサイズにおける順序性という同じ原理を利用できる。

図２０は、以下の点において工具７８と異なる研磨工具８６を示す。円盤状支持部８７の加工表面の外縁に、６つの研磨エレメント８８，８９，９０，９１，９２，９３が円形状リングセクタの形態で存在し、それらは、列において順序付けられた異なる粒子サイズを有し、幅が４８°で、研磨材の無い１２°の空間により相互に離間している。最も大きい粒子を有する研磨エレメント８８を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、反時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。時計回り又は反時計回りの選択は任意である。工具８６に属する最も大きい粒子を有する研磨エレメント８８の粒子は、図１９の工具７８に属する最も細かい粒子を有する研磨エレメント８３の粒子よりもサイズが小さい。２つの工具７８及び８６を一緒に考慮すると、それらは、列において順序付けられた粒子サイズの１０個の研磨エレメントのアレイを提供する。従って、２つのマルチ研磨工具だけで、先行技術によれば１０個のシングル研磨工具が必要だった表１の研磨プロセス全体を実施することが可能である。以下の表２は、その新規のプロセスをまとめたものである。

本明細書において、「マルチ研磨」という用語は、サイズの異なる複数種類の砥粒を指す。

また、各工具の周縁を全て隣接させる研磨エレメントの配置を考慮すると、壁によって囲まれる外周の帯状部における補完的な研磨を、実際に存在しないとまでは言わないまでも最小限に減らすことができる。図１９及び２０の工具は、最少で、幅が最大１８０°の２つの円形状リングセクタで実現できる。

図２１及び２２は、図１９及び２０の工具に、砥粒サイズの順序における径方向成分を追加した変形例を底面図において示す。これにより、変形例に係る円形状工具の粒子サイズの順序は、２つの幾何学的成分、つまり角度成分及び径方向成分を有する。従って、任意の予め選択した形態の研磨エレメントを、第１のターン又はその一部に限定して、螺旋パスに沿って配置する必要がある。円形状リング形状を有する同じ研磨エレメントが存在する中でこのように操作することによって、研磨材の質量分布における直径方向対称性が必然的に変更される。そして、回転中の円形状工具の動的なバランスを回復するために、研磨エレメントのサイズを適切に変更する必要がある。バランスが崩れると、工具は振動し始め、工具の一部分が、その直径方向に対向する部分に対して、研磨対象の表面から交互に上下動し、加工効率に影響を及ぼす。バランシングには、回転軸線に作用する力を相殺する必要があり、これは、直径に沿う中心に対して両側に配列されたシングル研磨エレメントの慣性モーメント

を等しくすることによって達成することができる。研磨エレメントの円形状リングセクタの形状は、この新規の工具において変わらないため、重なるのを回避するために、角度開口を、より外側の研磨エレメントからより内側のものに移るに従って縮小させる必要がある。これは、螺旋の曲率半径が漸進的に減少するためである。このため、質量を減少させる角度開口の縮小、及び、同じ質量を仮定した場合に慣性モーメントを減少させる円盤９７の中心からの距離の縮小の両方を補完するために、径方向のサイズも変化させる必要がある。これにより、研磨エレメントは、角度的な延出が小さく、径方向に広くなる。言い換えると、周縁から離れるに従って、より低く、より幅広くなる。

図２１の底面図を参照し、中心に穴が開けられ、加工面上に４つの研磨エレメント９８，９９，１００，１０１が存在する円馬上支持部９７により構成される研磨工具９６を観察する。それらのエレメントは、縁部を起点とする３６０°の螺旋よりもわずかに小さい螺旋パスに沿って外縁の近傍に配置される。研磨エレメントは、径方向及び角度方向に異なるサイズを有し、異なるサイズの砥粒がサイズの順に配置された円形状リングセクタの同じ幾何学形状を有する。空間における形状は、プレート９７の表面に直交する線に沿って平坦形状を延出させ、全ての研磨エレメントに同じ厚さとすることによりそれらが少なくとも初期作業工程において同時に研磨対象の表面に配されるようにすることによって達成できる。螺旋のピッチは、プレート９７の縁部上の境界である低底部１０１の研磨エレメントの径方向の幅（深さ）よりも小さい。このようにして、円形状縁部に隣接する研磨材の無い領域を最小限に抑え、それにより、補完的な研磨を必要とする境界帯状部の幅を減少できる。より大きな粒子を有する研磨エレメント９８を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、反時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。最も細かい粒子を有する研磨エレメント１０１を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、同じ任意の量大きくなっている。時計回り又は反時計回り方向の選択は任意である。動的なバランシングに関し、例えば、２つの研磨エレメント９８及び１００を考慮し、それらの各重心における質量を集中することを想定した場合、重心の質量及びプレート９７の中心からの各距離は、式

が立証できるようになっている。これは、研磨エレメントの全ての対において、工具９６をバランシングするのに有効である。ある研磨エレメントと隣接するエレメントとの間の、研磨材が存在しない空間は、螺旋パスの角度幅の変化に追従して、それに沿ってその幅が変化する。

砥粒のサイズの順序に径方向成分を追加することにより、研磨に要する時間が減少し且つ研磨された表面の品質が向上することによって、マルチ研磨工具の効率性が向上する。より大きな粒子の研磨材がより内側にある順序において、最大効率が実験的に検出することができた。壁に対する境界帯状部における研磨に関して、連続する粒子のサイズの中で、面積の小さい研磨セクタを縁部に沿って配置する構成によって、建物の壁に向かってわずかに隆起した縁部の形成が防止される。そうでなければ、より大きな粒子の研磨材がより内側にあるため、このような縁部の隆起が起こりうる。実際、研磨セクタにおいて最も作用する部分が外縁であり、残りの部分がむしろ支持体として機能し、そして関連性がより低くなることを考慮すると、プレートの縁部に対して可能な限り近づけられる。

図２２は、以下の点において工具９６と異なる研磨工具１０４を示す。円盤状支持部１０５の加工面の外縁に、異なる粒子サイズを有する６つの研磨エレメント１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１が円形状リングセクタの形態で存在する。螺旋パスにおいて、最も大きい粒子を有する最内側の研磨エレメント１０６を起点として、他の研磨エレメントの粒子は、反時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。時計回り又は反時計回り方向の選択は任意である。工具１０４の最も大きい粒子を有する研磨エレメント１０６の粒子は、図２１の工具９６の最も細かい粒子を有する研磨エレメント１０１の粒子よりもサイズが小さい。研磨エレメントの配置及びサイズは、工具１０４が動的にバランスされるようになっている。２つの工具９６及び１０４を一緒に考慮すると、それらは、図１９及び２０の工具７８及び８６同様に、列において順序付けられた粒子の１０個の研磨エレメントの配置を提供する。従って、工具９６及び１０４の対に何ら変更を加えることなく表２が適用可能である。図２１及び２２の工具は、最少で、幅が最大略１８０°の２つの円形状リングセクタで実現でき、角度モーメントの均等性を維持するために、以下の２つの代替モードに従った大きさにすることができる：ａ）周縁から最も遠いセクタを、第１のものよりもわずかに幅を広く、わずかに深くする。ｂ）周縁から最も遠いセクタを、第１のものよりもわずかに幅を広く、深さを等しくする。

続く図２３及び２４は、図２１及び２２の２つの研磨工具９６及び１０４を組み合わせ重ね合わせて単一の工具とし、単一の工程で表２の粗成形及びリファイニングを完成できるようにした２つの研磨工具を示す。

図２３の底面図は、その加工面上に２０個の研磨エレメントが存在し、中心に穴が開けられた円盤状支持部１１５により構成される研磨工具１１４を示す。このようなエレメントは、それぞれが円盤状支持部１１５の加工面の半分を占める１０個ずつの２つの群にさらに分けられる。１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５で示される第１の群の研磨エレメントは、縁部を起点とする半螺旋に対応する１８０°の螺旋パスに沿って外縁に近接して配置されている。１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５で示される第２の群の研磨エレメントも、半螺旋の長さを有する他方の螺旋パスに沿って外縁に近接して配置されるが、先行する半螺旋からは連続しておらず、先行する半螺旋の端部から外縁において改めて延在している。

研磨エレメントは、円形状リングセクションの同じ幾何学形状、わずかに異なる角度開口、同じ径方向深さ、及び、順序付けて配置された異なるサイズの砥粒を有する。１０個の研磨エレメントの第１の群を起点として、最も細かい粒子を有するエレメント１２５がプレート１１５の周縁に接触し、連続する他の研磨エレメントの粒子が、最も大きい粒子を有する最内側のエレメント１１６に達するまで、時計方向周りに、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。引き続き時計回り方向に、１０個の研磨エレメントの第２の群が続き、ここで、最も大きい粒子を有するエレメント１３５がプレート１１５の周縁に接触し、連続する他の研磨エレメントの粒子が、最も細かい粒子を有する最内側のエレメント１１６に達するまで、時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。図において、全ての砥粒の配置の方向を変化させることによって、工具１１４の構成は変化せず、このような変化は実際、固定された半回転に等しくなることは理解されよう。また、予め選択された回転方向にかかわらず、２つの群の粒子間の移行が連続して起こることも理解されよう。研磨を向上させるために、各列において同じ位置を占めるエレメントにおいて同じ粒子サイズ値を維持するのが有利である。図を観察すると、２つの興味深い側面が明らかになる。第１の側面は、動的なバランシングを得るために単純化が実現できることである。第２の側面は、境界の帯状部を研磨する際に有利であるということである。第１の側面に関して、破線で示す直径を観察すると、２つの列において同じ順番のエレメントが、両側においてプレート１１５の中心から同じ距離に共通の直径に沿って配置されていることが観察できよう。これは、それらが同じ角度開口を有し、従って、径方向に同じ大きさを有することを意味する。これは、対応するエレメント対の全てにおいて真であり、全ての研磨エレメントの径方向サイズを変化させないことを示唆している。第２の側面に関して、径方向における１０種類の粒子の連続するサイズ変化を維持するためにも、図２２の工具１０４と比べて、研磨エレメントをプレート１１５の縁部からより大きく離間させる必要がある。また、各列に沿って研磨材が徐々に無くなるために研磨されない部分が、同じ粒子サイズを有する研磨エレメントの径方向にオフセットした配置による完全な回転中に研磨されることも事実である。実際、このオフセットした配置によって、同じ粒子の研磨材が、境界の帯状部において、２つの平行した周回を完成させることができる。

図２４の底面図は、その加工面上に１２個の研磨エレメントが存在し、中心に穴が開けられた円盤状支持部１４１により構成される研磨工具１４０を示す。研磨エレメントは、互いに隣接する５個ずつの４つの群にさらに分けられる。５個のエレメントの各群の研磨エレメントは、各群がプレート１４１の外縁から開始して、螺旋の４分の１に対応する９０°の螺旋パスに沿って配置されている。そして、４つの群は、２つずつにグループ分けされて、それぞれが粒子のサイズが順序付けられた１０個の研磨エレメントから構成される２つの上位群を形成している。各上位群は、円盤状支持部１４１の加工面の半分を占有している。第１の上位群の研磨エレメントを、１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５１により示す。第２の上位群の研磨エレメントを、１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１５９，１６０，１６１により示す。研磨エレメントは、円形状リングセクタの同じ幾何学的形状、同じ角度開口、同じ径方向深さ、及び、すでに述べたように順序付けて配置された異なるサイズの砥粒を有する。工具１１４とは異なり、各研磨エレメントの外端縁は、その外側に隣接する研磨エレメントの最内縁が存在する円周の半径以下の半径の円周上に載置されている。このような配置で、研磨エレメントは、径方向且つ角度方向に分離している。もちろん、エレメントは、研磨材が存在しない周辺ゾーンが余計に拡大するのを避けるために、工具１１４のエレメントの径方向幅よりも小さい径方向幅を有する必要があり、このため、１０個の上位群は、それぞれがプレート１４１の周縁を起点とする５個ずつの２つの群にさらに分けられる。１０個の研磨エレメントの第１の上位群において、最も細かい粒子を有するエレメント１４２が、中間の粒子を有する第６のエレメント１４７と同様にプレート１４１の周縁に接触し、エレメント１４１を起点として、１０個の列においてそれに続く研磨エレメントの粒子が、最も大きい粒子を有するエレメント１５１に達するまで、時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量大きくなっている。引き続き時計回り方向に、１０個の研磨エレメントの第２の上位群が続き、ここで、最も大きい粒子を有するエレメント１５２及び中間の粒子を有する第６のエレメント１５７が、プレート１１５の周縁に接触し、連続する他の研磨エレメントの粒子が、最も細かい粒子を有するエレメント１６１に達するまで、時計回り方向に、あるエレメントから次のエレメントに移るに従って、任意の量小さくなっている。研磨エレメントの配置において時計回りか反時計回り方向かは完全に任意である。バランシングに対する考慮及び工具１４０で得られる利点は、図２３の工具１１４に関して述べたものと同一である。研磨エレメントのより小さい径方向幅は、工具１４０の作動時間に対して大きくは悪影響を及ぼさないようである。これは、すでに述べたように、研磨エレメントが、主に外縁において働くためである。

続く図２５，２６，２７，２８，２９は、本発明の設定（ｄｉｃｔａｔｅｓ）により実現され、市場で容易に見つけられる研磨機のプレート及び研磨部品を「職人的な」やり方で適応させることによって得られる研磨工具を説明することを目的としたものである。構造的に、このような新規の工具は、研磨エレメントに対するその場の設計（ａｄ−ｈｏｃ ｄｅｓｉｇｎ）が必要ないため、前述の図１７〜２４において説明したものよりも簡単に得られる。一方で、サイズが小さくなる１０種類の砥粒を使用する研磨プロセスは、表２において示した２つよりも多くの研磨工具を必要とするが、いずれの場合も表１において列記した１０個の工具より少ない。バランシングに対する考慮も、図２５〜２９に示す構成の工具を取り付ける研磨機のプレートに対して真実である。ただし、それらの工具は、それを保持するプレートの中心に関して対称となるように係止されるものとする。

図２５の斜視図は、小シリンダの形状を有し、互いに対して６０°離間し、同心円上に２つずつ配置された６個の研磨エレメント１７２，１７３，１７４，１７５，１７６，１７７が固定された円形状プレート１７１を備える工具１７０を示す。プレート１７１への固定は、ベルクロ（登録商標）、接着剤、又は適切な溝又は空洞への嵌合のいずれかとすることができる。６個の小シリンダは、粒子サイズが異なる３種類の３つの群を形成し、各群が、同じ砥粒サイズの２つのエレメントを含む。各群の研磨小シリンダは、両側においてプレート１７１の中心から同じ距離に共通の直線に沿って配置されている。中心からの距離は、群ごとに変化させており、２つの小シリンダが中心から最も遠い距離にある第１の群、中間の位置にある第２の群、及び、最も近い距離にある第３の群を識別することができるようになっている。隣接する群のエレメントの中心からの距離の差は、研磨小シリンダの基部の直径以上であり、その結果それらは径方向に分離している。３つの群は、砥粒サイズが順序付けられている。より具体的には、第１の群は、プレート１７１の外縁に近接して載置された最も粒子の細かい最も外側にある小シリンダ１７２，１７３を備え、第２の群は、中間粒子サイズを有する小シリンダ１７４，１７５を備え、最後に第３の群は、最も大きい粒子サイズを有するシリンダ１７６，１７７を備える。以下の設計パラメータは、本発明を限定することなく任意に変更することができる：研磨小シリンダ群の数；一群当たりの小シリンダの数；隣接する群のエレメント間の径方向距離；径方向において大きくなる又は小さくなる粒子サイズ；最初の粒子のサイズ及び単一の粒子変化段階の程度。１７０の種類の研磨工具を使用することによって、表１の研磨プロセスをより速くより効率的に行うことができる。例えば、２つの小シリンダ群のみを備えた１７０の種類の２つの工具を使用して粗成形を完了し、その後のリファイニングを図に示すもののような２つの工具１７０を用いて行なうことが可能である。工具１７０は、その移動において回転を伴う任意の種類の研磨機に取り付けることができる。

図２６の底面図は、シングルディスク研磨機の円形状プレート１８１上に構築された研磨材構成１８０を示す。プレート１８１は、６個の台形状レリーフ１８３，１８４，１８５，１８６，１８７，１８８が係止された面の表面から直角に突出する周縁１８２を有する。このようなレリーフは、図１５のカッサーニ型研磨セクタに関して説明したように、６つのそれぞれの研磨セクタを縁部１８２に対して係止するように、中央穴の周囲に円形に配置されている。この底面図において、各研磨セクタは、異なる線からなる（ｍｉｘｔｉｌｉｎｅａｒ）台形又はより適切には円形状リングセクタの形態を有する。空間図（ｓｐａｔｉａｌ ｖｉｅｗ）において、各セクタは、非研磨材支持体、例えば、磁性体から構成され、そこから実際のダイヤモンド研磨エレメントが上方に延出し、第２の最外縁から径方向幅の半分までに含まれる部分を占有している。図２６を参照すると、互いに対して１２０°離間し、各研磨セクタに属する磁性支持体１９１，１９３，１９５に対して各台形状レリーフ１８３，１８５，１８７によって加えられた圧力によって縁部１８２に対して維持される、均等な粒子サイズの３つの研磨セクタ１９０，１９２，１９４が観察できよう。前述の研磨エレメントの粒子サイズよりも大きい均等な粒子サイズを有し、相互に１２０°離間した他の３つの研磨セクタ１９６，１９９，２０２が、円形状縁部１８２から後退した位置において、３つの研磨セクタ１９０，１９２，１９４間に介装されている。後退した３つの研磨セクタは、円周に沿って配置され、各セクタに属する支持体１９７，２００，２０３に対する各台形状レリーフ１８８，１８６，１８４、及び、研磨セクタ１９６，１９９，２０２の外縁とプレート１８１のレリーフ１８２を有する周囲の円形状縁部との間に載置されるスペーサ対１９８，２０１，２０４によって合同で加えられる圧力によって、プレート１８２上に固定維持されている。その結果、研磨エレメントは、縁部１８２から、均等な高さの部分だけ突出している。スペーサ１９８，２０１，２０４は、研磨セクタを、縁部１８２から任意の距離、特に、連続する粒子と径方向に且つ角度方向に分離されるように、隣接する研磨セクタの幅以上の距離に維持する。プレート１８０の構成を使用することによって、表１の研磨プロセスをより速くより効率的に行うことができる。実際、工程及び工具の数を半分に減らすことが可能である。プレート１８１の直径及び使用する研磨セクタのサイズに基づき、（同じ方式により）２種類より多くの砥粒を有するセクタを取り付けることが可能である。

図２６の研磨材構成は、最少で、図に示すものよりも広く角度モーメントの均等性を維持する様な大きさの２つの研磨セクタにより実現できる。

図２７は、２本の平行する平行六面体の研磨ブロックの列が突出した円形状リングセクタ形状を有する支持体により構成される研磨工具２１０の斜視図を示す。このようなブロックは、同じ厚さ及び異なる粒子サイズを有する。最も外側の列は、外縁に沿って配置された３つのダイヤモンド研磨ブロック２１２，２１３，２１４を備え、最も内側の列は、内縁に沿って配置された２つのダイヤモンド研磨ブロック２１５，２１６を備える。ブロック２１５，２１６の砥粒は、ブロック２１２，２１３，２１４の粒子よりも大きなサイズを有する。工具２１０は、図１５のカッサーニ型の研磨セクタの、本発明に係る変形例、あるいは、図８のダイヤモンド樹脂性円盤の一部の、本発明による変形例と考えることができる。

図２８は、均等なサイズの円形状リングセクタ形状を有する２つの研磨セクタ２２０及び２２１が接着された、円形状リングセクタ形状を有する支持体２１９により構成される研磨工具２１８の斜視図を示す。研磨セクタ２２０は、一方側の支持体 ２１９の外縁に対して面一であり、セクタ２２１は、２２０からより後退し、支持体２１９上で他方側の下方縁から延出している。研磨セクタ２２０は、４個の研磨エレメント２２２，２２３，２２４，２２５が接着された支持体により構成されており、このようなエレメントは、厚さを小さくし異なるサイズを有する擬似平行六面体であり、２本の平行な列に配置されている。研磨エレメント２２２及び２２３は、それら自身のセクタの外縁を境界付け、エレメント２２４及び２２５は、内縁を境界付けている。研磨セクタ２２１は、２本の平行な列に配置された４個の研磨エレメント２２６，２２７，２２８，２２９が接着された支持体により構成されている。後者のエレメントは、厚さを小さくし異なるサイズを有するとともに、前述の研磨エレメントよりも大きな粒子サイズを有する擬似平行六面体である。研磨工具２１８は、有利には、適切なレリーフを利用することによって、シングルディスク研磨機のプレートに取り付けることができる。研磨材構成の構造において、例えば図２６のプレート１８１上において、各研磨セクタ２２０及び２２１は、粒子サイズの連続性が径方向及び周方向の両方において２つの値を有するように、固有の研磨エレメントとして考慮すべきである。２つのセクタのセットは、隣接する点に互いに近接させた図２６の構成１８０の２つの隣接するセクタに類似する。

図２９は、長い／広い円形状リングセクタ又は異なる線からなる（ｍｉｘｔｉｌｉｎｅａｒ）台形に類似した形状を有する３つの連続する研磨材支持体２３１，２３２，２３３により構成された研磨工具２３０の斜視図を示す。３つの隣接する支持体は、続く支持体よりも徐々に後退している。支持体２３１及び２３２は、一方側に沿って接着され、支持体２３３は、９０°回転されてその内縁が支持体２３２の他方側に接着されている。研磨材支持体２３１は、厚さを小さくした擬似平行六面体の２つの研磨エレメント２３４及び２３５を含む。研磨材支持体２３２は、厚さを小さくし且つその粒子が前述の研磨エレメントのものよりも大きい擬似平行六面体の３つの研磨エレメント２３６，２３７，２３８を含む。研磨材支持体２３３は、厚さを小さくし且つその粒子が前述の研磨エレメントのものよりも大きい擬似平行六面体の２つの研磨エレメント２３９及び２４０を含む。全ての平行六面体研磨エレメントは、それ自身の支持体の曲線縁部を境界付ける短辺を有する。エレメント２３４は、それ自身の支持体の外縁を境界付け、エレメント２３５は内縁を境界付ける。２つのエレメントは配列されていない。エレメント２３６及び２３７は、それら自身の支持体の外縁を境界付け、エレメント２３８は、内縁を境界付けるが、２つの前述のエレメントとは配列されていない。エレメント２３９及び２４０は、それら自身のセクタの両方の縁部を境界付ける。研磨工具２３０は、有利には、適切なレリーフを利用することによってシングルディスク研磨機のプレートに取り付けることができる。この場合もまた、各研磨セクタは、粒子サイズの連続性が径方向及び周方向の両方において３つの値を有するように、単一の研磨エレメントとして考慮することができる。

図３０は、ベルト研磨機２５０を示し、その電動モータは、研磨対象のシート２５５に対して研磨機の重量によって維持された３つの平行なローラ２５１，２５２，２５３のアセンブリに巻回された研磨ベルトを回転させる。図３１に研磨ベルトセクション２５４を示す。ここで、研磨面が、４つの矩形の研磨ゾーン２５８，２５９，２６０，２６１の長手方向の繰り返し配列により構成されることが観察できよう。研磨ゾーン２５８，２５９，２６０，２６１の研磨粒子サイズは、あるゾーンから次のゾーンに移るに従って任意の量小さくなっている。ある列から次又は前の列に移る際に粒子サイズに突然の不連続性が起こるのを避けるために、粒子サイズの順序は、最も細かい粒子を有するゾーン２６１が前のゾーン２６０と同じサイズを有するゾーン２６３をその左に有し、同様に、最も大きい粒子を有するゾーン２５８が次のゾーン２５９と同じサイズの粒子を有するゾーン２６２をその右に有するように、左右に隣接する列において反転されている。ベルト２５４の長さに適応するように、研磨ゾーンの数は最少で２つであり、それらの長さは任意のパラメータである。研磨ゾーンは斜めであってもよい。

図３２は、手動型、又は、代替の直線型の軌道研磨機２７０を示す。研磨機同期２７０には、電動モータ２７３により駆動される機構２７２によって移動されるプレートのような研磨プレート２７１が取り付けられている。ハンドル２７４は、研磨対象のシート２７５上でプレート２７１を操作するために作業者に把持される。図３３を参照すると、矩形プレート２７１が、長手方向に、４つの矩形研磨ゾーン２７８，２７９，２８０，２８１の列を備えることが観察できよう。研磨ゾーン２７８，２７９，２８０，２８１の研磨粒子サイズは、あるゾーンから次のゾーンに移るに従って任意の量小さくなっている。プレート２７１の長さに適応するように、研磨ゾーンの数は最少で２つであり、それらの長さは任意のパラメータである。研磨ゾーンは斜めであってもよい。

続く図３４，３５，３６は、特に砥石に使用するのに適したマルチ粒子研磨工具を示す。

図３４は、中心に穴が開けられた円筒状研磨工具２９０を示す。その横面は、互いに連続する４つの研磨環状ゾーン２９１，２９２，２９３，２９４を支持し、粒子サイズの列が、基部に隣接する最も大きな粒子のゾーン２９１を起点としている。列の順序は、反転させることができ、環状バンドの数も必要に応じて変更できる。工具２９０は、特にベンチ砥石に使用するのに適している。

図３５は、砥石のフレキシブル砥石車に固定するためのシャンク２９９を備える、先端が丸められた円筒状研磨工具２９８を示す。同図に、先端を下から見た状態を示す。円筒状面には、文字Ｆ（細かい）、Ｍ（中間）、及びＧ（大きい）で示された３種類の異なる大きさの砥粒を有する螺旋状形態の連続バンドが交互に支持されている。各螺旋状バンドは、横面全体に亘って巻回されている。先端には、粒子Ｆ，Ｍ，及びＧの３つの列をなす研磨球状ゾーンが支持されている。図において、ある粒子サイズから次の粒子サイズへの移行が最も小さい許容可能な変化で起きていることが観察できよう。

図３６は、砥石のフレキシブル砥石車に固定するためのシャンク３０３を備える、球状形態の研磨工具３０２を示す。球状面には、連続するバンドが交互に支持され、バンドのシャンクと反対側の部分が球状キャップであり、他の部分が球状ゾーンである。バンドは、キャップを起点として三種類の粒子Ｇ，Ｍ，Ｆを有し、それらが緩やかな移行で連続している。

好適な実施例についてなされた説明に基づき、当業者にとって、以下の特許請求の範囲から得られる本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を導入できることは明らかである。

Claims (17)

1. 加工面に、異なる粗さを有する少なくとも２つの研磨エレメント（５０，６４，７８，８６，９６，１０４，１１４，１４０，１７０，１８０，２１０，２１８，２３０，２６２，２７１ ，２９０，２９８，３０３）を含むことを特徴とする研磨工具。
2. 異なる粗さを有する３つ以上の研磨エレメント（５０，６４，７８，８６，９６，１０４，１１４，１４０，１７０，１８０，２１０，２１８，２３０，２６２，２７１）を含み、該研磨エレメントが、隣接する研磨エレメント間の少なくとも１本のパスに沿って、粗さの値を増加又は減少させて順序付けられた列を形成するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の研磨工具。
3. 円形状又は任意の正多角形状（５０，６４，７８，８６，９６，１０４，１１４，１４０，１７０，１８０）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨工具。
4. 前記研磨エレメントの配置が、前記工具の中心に対して両側の、その中心からの距離ｒ１，ｒ２に質量中心が配列された研磨エレメントｍ１，ｍ２が、前記工具の慣性モーメントに対して均等な寄与ｍ１．ｒ１^２及びｍ２．ｒ２^２を生成するように、前記工具の中心に対して研磨材の質量を分布させることを特徴とする、請求項３に記載の研磨工具（５０，６４，７８，８６，９６，１０４，１１４，１４０，１７０，１８０）。
5. 前記研磨エレメント（８０〜８３；８８〜９３）が、前記工具の中心から同じ距離において周縁に近接させて配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の研磨工具。
6. 各研磨エレメントの前記工具の中心からの距離が、前記少なくとも１つの列を追従する時計回り又は反時計回り方向に応じて、ある研磨エレメントから隣接するものへと増加又は減少していることを特徴とする、請求項４に記載の研磨工具（９６，１０４，１１４，１４０）。
7. 前記研磨エレメントが、隣接する又は任意に離間されたそれぞれの同心円形状リング（５２〜６１；６６〜７５）を完全に占めることを特徴とする、請求項６に記載の研磨工具。
8. 前記研磨エレメントの粒子サイズが、径方向に略連続的に変化することを特徴とする、請求項７に記載の研磨工具。
9. 前記研磨エレメントが、隣接する又は任意に離間されたそれぞれの同心円形状リングを部分的に占めることを特徴とする、請求項６に記載の研磨工具。
10. 前記研磨エレメントが、前記工具の周縁を起点とする約３６０°の螺旋パスに沿って配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の研磨工具（９６，１０４）。
11. 等しい数の群に属する研磨エレメントが、前記工具の周縁を起点とし３６０°の約数の均等な角度開口を有する２つ以上の螺旋パスに沿って離間されていることを特徴とする、請求項６に記載の研磨工具（１１４，１４０）。
12. 螺旋パスに配置された研磨エレメントの第１の群（１１６〜１２５）、又は、隣接する螺旋パスに配置された研磨エレメントの幾つかの第１の群（１４２〜１４６；１４７〜１５１）が、周辺から内側に向かって粒子サイズを増加させて順序付けられており、
    螺旋パスに配置された同数の研磨エレメントの第２の群（１３５〜１２７）、又は、等しい数の隣接する螺旋パスに配置された同数の研磨エレメントの幾つかの第２の群（１５２〜１５６；１５７〜１６１）が、周辺から内側に向かって粒子サイズを減少させて順序付けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の研磨工具（１１４，１４０）。
13. 前記研磨エレメントが、前記加工面に直交する円形状リングセクタを同じ高さまで押し出すことによって得られる形状を有することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の研磨工具（９６，１０４，７８，８６，１１４，１４０）。
14. 突出する周縁（１８２）に対する圧力で前記研磨エレメント（１９０，１９２，１９４；１９６，１９９，２０２）をスペーサ（１９８，２０１，２０４）により直接係止するように円形状に配置されたレリーフ（１８３〜１８８）によって、研磨機のプレート（１８１）に直接得られることを特徴とする、請求項６に記載の研磨工具（１８０）。
15. それ自体において閉じたベルト（２５４）又は矩形プレート（２７１）の形状を有し、前記研磨エレメント（２５８〜２６１；２７８〜２８１）が粒子サイズの列の隣接する帯を占め、該帯が、前記ベルト又はプレートの長手方向中心線に対して直交する又は斜めであることを特徴とする、請求項１に記載の研磨工具。
16. 回転対称性を有し（２９０）、前記研磨エレメント（２９１〜２９４）が、粒子サイズの列の隣接するバンドであって、環状バンド又は円筒螺旋状形態（Ｆ，Ｍ，Ｇ）でその横面に延在していることを特徴とする、請求項１に記載の研磨工具。
17. 球形対称性を有し（３０２）、前記研磨エレメント（Ｆ，Ｍ，Ｇ）が、粒子サイズの列において、連続する球形ゾーンに隣接する先端上に，球形キャップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の研磨工具。