JP2016523728A - 研磨物品及びそのためのアダプタ - Google Patents

Abstract

研磨物品及びそのためのアダプタが開示される。研磨物品は、裏材及び裏材の表面上の研磨コーティングを含み、中心点及び周辺部を有し、研磨コーティングはワーク面を形成する。裏材及び研磨コーティングを貫いて延びる複数の孔が設けられ、この孔を通じて粒子材料を取り除いてよい。ワーク面が少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、第２の領域が第１の領域及び中心点と同心である。それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて、孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成する。第１の領域の孔密度は、第２の領域の孔密度よりも低い。アダプタは、同様に、研磨物品用の設置面を有する。

Description

本発明は研磨物品に関し、特に、裏材及び裏材の表面上の研磨コーティングを含む研磨物品に関し、研磨物品は中心点及び周辺部；並びに裏材及び研磨コーティングを貫く複数の孔を有し、また本発明は、研磨物品用アダプタに関し、このアダプタも孔を有し、この孔を通じて、粒子材料を取り除いてよい。

多くのサンディング及び研磨プロセスは、乾燥した環境で実行され、すなわち、潤滑剤を何も使用せずにワークピースが処理される環境で実行される。これが起こる１つの状況は、例えば、塗料を塗ったワークピースのサンディング、例えば、修繕プロセス中の自動車両部品の塗料若しくはラッカー表面の修正、又はこのようなプロセスで使用されるプライマー及びフィラーのサンディングである。これは、一般に「ダスト」（例えば塗料片（paint debris））と呼ばれる微粒子状物質を生成し、これは、ワークピースから除去される必要があるだけではなく、研磨材を使用する労働者の危険となることがある。なぜなら、ダストはワークピースの周囲の大気に入り込み、健康への潜在的な危険を引き起こし得るからである。これに対処する１つの方法は、ダスト除去プロセスを使用することであり、これは、ワークピースの周囲からダストを取り除くこと（例えば、ダスト除去能力を有するワークテーブル、例えばダウンドラフト作業台を使用する）、又はダストを研磨材を通じて取り除くこと（例えば、ダスト除去能力を有するサンディング用具を使用する）のいずれかによりなされ得る。この後者の選択肢は、その利便性により、特に人気がある。

コーティングされた研磨材は、典型的には、裏材、例えば紙又は布を含み、研磨コーティングでコーティングされ、この研磨コーティングは、研磨コーティング内又は裏材の一方の表面上のいずれかに分散した研磨砂を有する樹脂から形成される。研磨物品を用具、例えばオービタルサンダーに取り付けるために、取付材料、例えば面ファスナー（hook and loop）材料、又は毛羽立てたナイロン（brushed nylon）材料の層が、裏材の研磨コーティングとは逆の表面に設けられる。これは、研磨物品がバックアップパッド上に設置されることを可能にし、このバックアップパッドが今度は用具に取り付けられる。ダスト除去を容易にするために、研磨物品には孔が配置され、典型的には、裏材、研磨コーティング及び取付層を貫いて、孔が配置される。この孔は、バックアップパッドに形成された孔と連通し、研磨物品及びバックアップパッドの孔を通じてダストが取り除かれる。研磨物品のいくつかの設計は、少数のより大きな孔を使用し、この孔は、典型的には、バックアップパッドに設けられた孔と一列に整列する。例えば、１５孔の２５５Ｐ研磨ディスクがあり、これは、英国で３Ｍ Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ ＰＬＣ、３Ｍ Ｃｅｎｔｒｅ、Ｃａｉｎ Ｒｏａｄ、Ｂｒａｃｋｎｅｌｌ、ＲＧ１２ ８ＨＴから入手可能である。ダスト除去のために使用される研磨材のいくつかの設計は、異なる構造を利用しており、この構造は、多くの小さな孔を含み、これは、バックアップパッドの対応する孔と一列に整列してもそうでなくてもよい。例えば、３３４Ｕ及び７３４Ｕ（Ｐｕｒｐｌｅ）研磨ディスクがあり、これも３Ｍ Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ ＰＬＣから入手可能である。

取り除かれるダストの量を最大にするこれまでの取組みは、可能な限り多くの孔を研磨物品に含むことによるものであるため、研磨材の表面積と比較して、孔の表面積を最大にしている。この１つの例は、欧州特許第７８１ ６２９号明細書で議論される研磨物品であり、この文献では、孔を含む穿孔（perforation）であって、面ファスナー取付材料と共に、研磨物品の表面の少なくとも一部で実質的に均一に分布した穿孔が示され、より少ない孔を有する既存の研磨物品よりも改善されたダスト除去を与える。同様に、国際公開第２０１２／０３４７８５号パンフレットは、多くの小さな孔を使用したダスト除去の改善を議論しており、研磨物品の表面に亘る均一な孔の分布を提案するよりも、フィボナッチ数列、又は黄金数を使用して、孔分布を生成することが議論されるが、不均一な配列も、有益なダスト除去結果を与えることを示す。

しかしながら、増大した数の孔を研磨物品で使用することは、分布又はバックアップパッドの除去孔との整列にかかわらず、紛れもなくダスト除去の量を増大させると共に、多すぎる孔の使用は、研磨物品の構造的一体性における問題を生じ得る。多くの小さな孔が、特にディスクの端の方に向かって含まれる場合、研磨材が使用時に破れる傾向がある。これは、バックアップパッドの回転により形成される力によるものである。研磨物品の全体的な表面積のうち、孔に与えられる部分が多すぎ、研磨物品のカット（cut）又は全体的な寿命が、実用的、使用可能又は経済的な量を下回る場合もある。多くの孔の複雑なパターンは、製造が高価でもある。これは、工具の摩損及び研磨材料のウェブ（web）を、正確な孔パターンを有するディスク及びシートに転換するコストがあるからである。しかし、より少なく、より大きな孔の使用は、多くの用途でまだ理想である一方、同等のダスト除去を与えないため、これまでの製品では、ダスト除去とカットとの両方を向上させるために、孔の数とカットとの間にトレードオフがあった。したがって、コスト及び性能の両方のバランスを取り、製品のダスト除去挙動が悪化しないことを確実にしながら、コスト競争力のある製造の取組みを維持することが望ましい。

本発明は、これらの課題に対処することを目的とし、これは、裏材及び裏材の表面上の研磨コーティングを含む研磨物品であって、物品が、中心点及び周辺部を有し、研磨コーティングがワーク面を形成し；複数の孔が裏材及び研磨コーティングを貫いて延び、孔を通じて粒子材料を取り除いてよく；物品が、少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、第２の領域が、第１の領域の外側に位置し、第１の領域及び中心点と同心であり；それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて、孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成し；第１の領域の孔密度が、第２の領域の孔密度よりも低い、研磨物品を提供することによりなされる。

研磨材の表面積及び孔の表面積の相対量、並びに使用時における当該孔の用具上での動き方との関連した、研磨物品上の孔の位置の両方を考慮することにより、既存の孔のあいた研磨物品と対照的に、研磨物品のダスト除去能力が大きく改善され得る。

好ましくは、それぞれの領域において、それぞれの孔が、中心点からのそれぞれの孔の距離に、各領域内の研磨コーティングの総表面積を乗じた値と、各領域内の少なくとも１つの孔の総表面積との間の比率が、第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、各領域内のサイズ及び位置を有する。

好ましくは、それぞれの領域の孔が、中心点の周りに均等に分布している。

好ましくは、物品がディスクの形態である。

研磨物品は、第３の領域を更に含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域には孔が無い。あるいは、研磨物品は、第３の領域を更に含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域が、少なくとも１つの孔を含む。

研磨物品がディスクである状況では、好ましくは、孔はディスクの半径に沿って配置されている。少なくとも１つの更なる孔が、少なくとも２つの領域の外側に設けられてもよい。少なくとも１つの更なる孔が中心孔であり、中心点に配置されていてもよい。あるいは、少なくとも１つの更なる孔が、中心点から離れて位置してもよい。好ましくは、それぞれの領域の少なくとも２つの孔が、研磨物品に亘って全体的に非対称のパターンを形成している。

孔は、好ましくは、直径が１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である。好ましくは、研磨物品は、７〜１００個の孔を含む。より好ましくは、研磨物品は、７〜３０個の孔を含む。

より好ましくは、粒子がダストであり、研磨物品がダスト除去装置と共に使用するのに適合している。

別の態様では、本発明は、研磨物品用アダプタであって、研磨物品の取り付けに適合した設置面を有する本体を含み、アダプタが中心点及び周辺部を有し；複数の孔が本体を貫いて延び、孔を通じて粒子材料を取り除いてよく；設置面が少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、第２の領域が、第１の領域の外側に位置しており、第１の領域及び中心点と同心であり；それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて、孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成し；第１の領域の孔密度が、第２の領域の孔密度よりも低い、アダプタも提供する。

設置面の表面積及び孔の表面積の相対量、並びに使用時における当該孔の用具上での動き方との関連した、研磨物品上の孔の位置の両方を考慮することにより、既存の装置と対照的に、アダプタのダスト除去能力が大きく改善され得る。これは、関連する研磨物品の最適化をしていてもそうでなくてもよい。

好ましくは、それぞれの領域において、それぞれの孔が、それぞれの孔の中心点からの距離に、各領域内の設置面の総表面積を乗じた値と、各領域内の少なくとも１つの孔の総表面積との間の比率が、第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、各領域内のサイズ及び位置を有する。

好ましくは、少なくとも２つの孔がそれぞれの領域に設けられ、それぞれの領域の孔が、中心点の周りに均等に分布している。

好ましくは、アダプタが、円形のバックアップパッドの形態である。

アダプタは、第３の領域を更に含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域には孔が無い。あるいは、アダプタは、第３の領域を更に含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域が、少なくとも１つの孔を含む。

アダプタが円形のバックアップパッドである場合、孔は、円形のバックアップパッドの半径に沿って配置されている。

少なくとも１つの更なる孔が、少なくとも２つの領域の外側に設けられてもよい。少なくとも１つの更なる孔が中心孔であり、中心点に配置されていてもよい。あるいは、少なくとも１つの更なる孔が、中心点から離れて位置している。それぞれの領域の少なくとも２つの孔が、アダプタに亘って全体的に非対称のパターンを形成してもよい。

好ましくは、孔は、直径が１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である。好ましくは、アダプタは、７〜１００個の孔を含み、より好ましくは、７〜３０個の孔を含む。

好ましくは、粒子がダストであり、アダプタがダスト除去装置と共に使用するのに適合している。

ここで本発明を単なる例として、また添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態のいずれかでの使用に適する研磨物品の構成体を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態による研磨物品の概略図である。 本発明の第２の実施形態による研磨物品の概略図である。 １５個の孔及び７８個の孔の研磨材であって、本発明の第１及び第２の実施形態との比較実験で使用された研磨材の概略図である。 本発明の第３の実施形態による研磨物品用アダプタの概略断面図である。 本発明の第３の実施形態による研磨物品用アダプタの概略平面図である。

本発明は、良好な性能のために、研磨物品の表面に亘って均一なレベルのダスト除去が必要とされることを理解するだけでなく、理想的には、使用時に研磨物品の軌道及び／又は回転を提供する用具上で研磨物品が使用される状況を考慮するべきであることを理解する取組みをする。例えば、ランダムオービタル又はデュアルアクション（ＤＡ：dual action）サンダー、例えば上記の３Ｍから入手可能な一連の３Ｍ Ｒａｎｄｏｍ Ｏｒｂｉｔａｌ Ｓａｎｄｅｒは、研磨物品を回転させるだけでなく、楕円軌道パターンで動かし、研磨物品の回転運動に並進運動成分を与える。使用中に回転するディスクなどの研磨物品では、研磨ディスクの中心近くの相対線速度は、ディスクの外縁での相対線速度よりも著しく低く、これは研磨ディスクの回転速度に依存する。

理論に束縛されるものではないが、研磨物品の端における速度の増加は、ワークピースの表面上でのカットを増大させると考えられている。これは、より広い面積の研磨材料がワークピースの表面を通り過ぎ、速度の違いに起因して、より積極的なカットを形成するからである。これにより、ワークピースの表面から除去される粒子材料の量が増大し、この粒子材料は典型的には、用途によって、塗料片又はフィラーから構成されるダストであり、研磨物品の表面の詰まり（clogging）及び周囲大気への粒子材料の排出を減少するために、タイムリーな除去を必要とする。

本発明は、研磨コーティングにより形成された研磨物品のワーク面を、少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けることにより、上記課題に対処し、この第２の領域が第１の領域及び中心点と同心である。それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて、孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成する。第１の領域の孔密度は、第２の領域の孔密度よりも低い。したがって、孔密度は、孔専用研磨物品の表面積の尺度であり、単に研磨コーティングである、すなわち孔が設けられていない研磨物品の表面積との関係の尺度である。それぞれの領域において、それぞれの孔が、中心点からのそれぞれの孔の距離に、各領域内の研磨コーティングの総表面積を乗じた値と、各領域内の少なくとも１つの孔の総表面積との間の比率が、第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、各領域内のサイズ及び位置を有する。これを行う１つの方法は、それぞれの領域に少なくとも１つの孔を形成し、これらの孔が、中心点の周りに確実に均等に分布させることである。

この関係は、それぞれの領域で除去され得る粒子状物質の量を効果的に決定し、より多量の粒子状物質が形成される研磨物品の範囲では、増加した除去能力がもたらされるため、それぞれの領域で定数Ｋが実質的に一定に維持される。全体的にこれは、従来の孔のあいた研磨物品（より少なく、より大きな孔）及びより現代的ないわゆる「多孔（multi-hole）」（多くのより小さな孔）の研磨物品の両方の除去能力よりも、研磨物品の除去能力を改善する。これは、変動孔密度を有する本発明による研磨物品、すなわち、それぞれの領域における孔の数及びサイズが、それぞれの領域の相対的な位置によって、それぞれの領域で異なる研磨物品に起因する。

図１は、本発明の実施形態のいずれかでの使用に適する研磨物品の構成体を示す概略断面図である。研磨物品１は、第１の表面３及び第２の表面４を有する裏材２と、裏材２の第１の表面３上の研磨コーティング５と、を含む。研磨コーティング５は、樹脂層６を含み、この樹脂層６は、樹脂層６中に分散した研磨材粒子７を有し、ワークピース（図示せず）をサンディングするために使用されるように意図されるワーク面８を形成する。この例では面ファスナー取付層である取付層９は、裏材２の第２の表面上に設けられる。これは、研磨ディスクを用具のバックアップパッド（図示せず）に設置することを可能にし、この用具はダスト除去能力を有する。裏材２及び研磨コーティング５を貫いて延びる複数の孔１０が設けられる。複数の孔１０は、取付層９も貫いて延びる。これは、ワーク面８と用具との間の流体連通を可能にし、ワーク面８で研磨物品１により生成したダストを、ワークピースから孔１０を通って用具に取り出すことができる。

本発明の第１の実施形態は、例として、ダスト除去が意図される研磨ディスクを使用するが、他の形状の研磨物品、又は他の種類の粒子除去に使用される研磨物品、例えば、乾燥した状態で使用される研磨物品と同様に、湿潤、若しくは濡れた状態で使用される研磨物品で、同じ取組みを使用してもよいことが理解されるべきである。したがって、研磨ディスクの使用は、本発明を限定するとして見られるべきでなく、又は円形の孔の使用は、本発明を限定するとして見られるべきでない。図２は、本発明の第１の実施形態による研磨物品の概略図である。これは、図１に示される構造を有する円形の研磨ディスク１１を示し、５つの領域（第１〜第５）：Ａ（中心の０〜１４ｍｍ半径）、Ｂ（１４〜２８ｍｍ半径）、Ｃ（２８〜４２ｍｍ半径）、Ｄ（４２〜５６ｍｍ）及びＥ（５６〜７０ｍｍ）に分けられ、これらは中心点１２を中心とし、互いに同心である。研磨ディスクは１５０ｍｍの直径を有した。合計５９個の孔がディスクに含まれ、中心点１２の周りに均等に分布している。孔の位置及びサイズは、以下の通り決定される。

かかる円形の研磨ディスクは、オービタルサンダー上で使用することを意図し、このオービタルサンダーは、ディスクを角速度ωで回転させるので、線速度ｖ（ｖ＝ωｒ）で回転させると共に、ディスクを軌道Ｏで動かす。したがって、研磨ディスク１１の表面に亘る孔１０の均一な配置は、最適なダスト除去を可能にしない。なぜなら、カットについての影響があるので、形成されるダストの量は、研磨ディスク１１の回転速度及び用具により生成される軌道の両方に基づくからである。不均一な分布も、同じ問題を受けるであろうから、ディスクの回転及び軌道の影響による孔位置の調節を行う必要がある。除去されるダストの量は、開口面積、すなわち研磨ディスク１１に亘って形成された孔１０の表面積の量に比例するであろう。必要な孔の表面積を決定するために、下記の式が使用される。

式中、Ｋは定数であり、Ｏは軌道であり、ｖは考慮される点での上記の線速度であり、Ａ_孔は孔が占める研磨ディスク１１の表面積であり、Ａ_研磨材は残りの研磨ディスク１１の表面積である。Ｋの理論値を決定するために、研磨ディスク１１について、孔面積の理想量が選択される。製造コストの視点から、他の既存の物品と一致するために、孔面積は、研磨ディスク１１の全体的な表面積の１０％として選択され、軌道２．５ｍｍ及び回転速度４０００ｒｐｍを使用して、式１を解いてＫを与えた。これにより、Ｋの値１９９が得られた。孔１０はその後、それぞれの領域で式１を使用して、製造の制約に従って、このＫの理論値に達するように選択された。

孔１０は以下の通り、及び以下の表１に示す通りのサイズ及び位置とした（全ての測定値はｍｍ単位である）。孔は、それぞれの領域の端に配置され、領域Ｂ、Ｃ及びＤのそれぞれでは、それぞれの領域の孔の数の半分は領域の内側の端に配置され、半分は領域の外側の端に配置され、領域Ｅの孔の３分の１は、領域Ｄと領域Ｅとの間の境界に配置された。上述のように、計算で使用される軌道Ｏは２．５ｍｍであり、回転速度ωは４０００ｒｐｍであった。計算された孔の直径を、表１の括弧内に示し、実際の孔の直径も示す。

孔が占める研磨ディスク１１の表面積対残りの研磨ディスク１１の表面積の比率は、０．０９８（９．８％）であった。孔１０は、研磨ディスク１１の中心点１２の周囲に均等に分布するように、それぞれの領域に配置された。孔のサイズ及び位置についての製造の制約は、必要な表面積で解いた式にもかかわらず、実際には、いくつかの領域において、Ｋ値の不一致を導いたと思われ得る（式１に従う孔の直径は、表１の括弧内に与えられ、実際の孔の直径も示される）。研磨ディスク１１の試験を実行し、このことが性能に有害な影響を与えることになるかを決定した。

本発明の第１の実施形態による研磨ディスク１１と、直径が１５０ｍｍであって１５個の孔を有する研磨ディスクと、直径が１５０ｍｍであって７８個の孔を有する研磨ディスクとの間で、比較試験を実行した。３つの研磨ディスクは全て、上記の３Ｍから入手可能なＰ５００グレードの２５５Ｐ研磨材料から製造した。１５個の孔のディスクは、孔が占める研磨ディスクの表面積対残りの研磨ディスクの表面積の比率が０．０６２（６．２％）であり、７８個の孔のディスクでは、０．０５（５％）であった。以下の図４に示されるように、それぞれのディスクは中心孔を含み、残りの孔は、研磨ディスクの表面に亘って均等に分布していた。

全ての試験は、Ｆａｎｕｃ Ｒｏｂｏｔｉｃｓのロボットで、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｔｒｏｉｔ、１５９０ Ｎｏｒｔｈｒｏｃｋ Ｃｏｕｒｔ、Ｒｏｃｋｆｏｒｄ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ ６１１０３、ＵＳから入手可能な１５０ｍｍ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｔｒｏｉｔ Ａｉｒ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｓａｎｄｅｒを使用して実行した。６００×６００ｍｍのプライマーパネルに、Ｓｔａｎｄｏｘ、Ｗｅｄｇｗｏｏｄ Ｗａｙ、Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ、Ｈｅｒｔｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、ＳＧ１ ４ＱＮから入手可能なＳｔａｎｄｏｘ ＶＯＣ Ｓｙｓｔｅｍフィラーを、厚さおおよそ１００μｍまで塗布し、秤量して重量を記録した。サンディング前に、プライマーパネルの表面を清潔なタッククロスで拭き、その後タッククロスを処分した。試験を始めるために、ロボットはプライマーパネルの表面を、中間圧力（５．５ｌｂｓ／２．５ｋｇ）で、交互に南北及び東西方向に１５秒間サンディングした。その後、プライマーパネルを再び秤量し、重量を記録した。これを更に、４５秒間及び１８０秒間繰り返し、それぞれのサンディングセッション後に、パネルを秤量した。４５秒後に、パネルを既知の初期重量の第２のタッククロスできれいにした後、第２のタッククロスを秤量し、気密袋に入れた。第２のタッククロスを続いて秤量し、パネルに残されたダストの量を決定した。プライマーパネルの重量を測定することにより、グラムでの除去された材料の合計量はカット量を与え、タッククロスの重量を測定することにより、グラムでのダストの追加の重量がダスト除去プロセスの効率を示す。

６個のそれぞれの研磨ディスクを試験し、この全ての研磨ディスクはグレードＰ５００であった。１５個及び７８個の孔の研磨ディスクは、バックアップパッドの孔と一列に整列した孔を有するのに対し、本発明の第１の実施形態による５９個の孔の研磨ディスクの孔を整列させることは不可能であった。試験の結果を以下の表２に示す。

５９個の孔のディスクは、ダスト除去で改善を示し、１５個の孔及び７８個の孔の研磨ディスクよりも、試験後にパネルの表面で残っているダストが少なく、またカットでも改善を示した。７８個の孔のディスクよりも、ダスト除去を可能にするための孔専用研磨物品の整列した孔が、全体的に小さく、少ないのにもかかわらず、本発明による５９個の孔の研磨物品は、より良好な性能を与える。

図３は、本発明の第２の実施形態による研磨物品の概略図である。これは、研磨ディスク１３を示し、この研磨ディスク１３は、上記の第１の実施形態と同様に、中心点１４を有し、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに分けられる。研磨ディスクの直径は１５０ｍｍであった。２１個の孔１５が、上記と同じ方法を使用して、以下の表３に示すように、それぞれの領域に設けられた。最初に、式１を解いて望ましい表面積０．０６６（６．６％、既存の１５個の孔の研磨ディスクと同じ）、及びＫの理論値３１６を与えた。軌道Ｏは２．５ｍｍであり、速度ωは４０００ｒｐｍであった。この場合も、全ての測定値はｍｍ単位である。４つの領域で２１個の孔を使用して、孔１５が占める研磨ディスク１３の表面積対残りの研磨ディスク１３の表面積の比率は、０．０６８（６．８％）であった。式１に従う孔の直径を、表３の括弧内に与え、実際の孔の直径も示す。

全ての試験は、Ｆａｎｕｃ Ｒｏｂｏｔｉｃｓのロボットで、上記の３Ｍから入手可能なＥｌｉｔｅオービタルサンダーを使用して実行した。Ｅｌｉｔｅオービタルサンダーは、理論上の自由回転速度が１２０００ｒｐｍであり、負荷下の回転速度が４０００ｒｐｍであり、軌道が２．５ｍｍである。５１個の孔を有するバックアップパッドを使用した。おおよそ２００×４００ｍｍの木製パネル（マツ）を秤量し、重量を記録した。その後これを、サイズがおおよそ６００×６００ｍｍの塗料を塗った金属パネル上に、サンディングのために置いた。サンディング前に、木製パネル及びこれが載っている塗料を塗ったパネルの表面をタッククロスで拭いた後、タッククロスを廃棄した。試験を始めるために、ロボットは木製パネルの表面を、中間圧力（５．５ｌｂｓ／２．５ｋｇ）で、交互に南北及び東西方向に２分間サンディングした。その後、木製パネルを再び秤量し、重量を記録した。これを更なる微小な時間及び１分間繰り返した。合計５分間のサンディング後、木製パネルを既知の初期重量の第２のタッククロスできれいにし、塗料を塗った金属パネルも、同じタッククロスできれいに拭いた後、続く秤量のために、タッククロスを気密袋に入れた。タッククロスを秤量し、パネルに残されたダストの量を決定した。木製パネルの重量を測定することにより、グラムでの除去された材料の合計量はカット量を与え、タッククロスの重量を測定することにより、ワークエリアに残っているダストの追加の重量がグラムで与えられ、これはダスト除去プロセスの効率を示す。

これは、本発明の第２の実施形態による研磨ディスク１３と、１５個の孔のディスクとを比較するために使用された。しかしながら、使用されるバックアップパッドは５１個の孔のバックアップパッドであり、１５個の孔の研磨ディスク及び本発明による２１個の孔の研磨ディスクの両方の孔は、バックアップパッドに対して整列できた。再び、孔が占める研磨ディスクの表面積対残りの研磨ディスクの表面積の比率は、１５個の孔のディスクについて、０．０６６（６．６％）であった。研磨ディスクは両方、上記の３Ｍから入手可能なＰ３２０グレードの２３６Ｕ研磨材料から形成された。それぞれの種類の５つのディスクを試験した。比較試験の結果を以下の表４に示す。

この場合も、本発明による研磨ディスク１３は、使用中に、１５個の孔の研磨ディスクよりも、多くのダストを除去した。図４は、１５個の孔１６及び７８個の孔１７の研磨材であって、本発明の第１及び第２の実施形態との比較実験で使用された研磨材の概略図である。これは、従来の孔のパターン及び多孔研磨ディスクと比較した場合に、本発明が同様の性能又は改善された性能を提供することを示す。なぜなら、領域内の研磨コーティングの表面積と孔の表面積との間の比率が、孔のサイズ及び分布について、最適化されているからである。

定数Ｋの精度のレベルもまた、研磨物品の孔を形成するために使用される方法により影響を受ける。例えば、達成可能な孔のサイズに、実寸（最小半径）又は工学的許容度のいずれかに関する制限がある場合、Ｋの多少の変動があり得る。したがって、実用的でない孔のサイズにより式１を満たす場合、より妥当な孔のサイズが使用され得る。研磨物品の孔を形成する方法としては、機械式打抜及びレーザーを使用した切断が挙げられる。加えて、研磨物品の孔のサイズを調節して、バックアップパッドと共に完全なシステムを形成することが望ましいことがある。例えば、７ｍｍの孔を形成することが便利であるが、バックアップパッドに整列可能な５ｍｍの孔が設けられている場合、全体的なダスト除去は５ｍｍの孔により影響を受ける。これもまた定数Ｋの精度のレベルに影響を与える。例えば、上記の第２の実施形態では、式１が、理想的な孔のサイズが４．８９ｍｍであると予測する場合、５ｍｍの孔のバックアップパッドの使用は、Ｋに相当の影響を与える。なぜなら、これが効果的に計算に代入され得るからである。これは、式１により予測されるＫ値に近いＫ値を与える。

上記の例では、ダスト除去の状況での使用が意図される円形の研磨物品が必要である。しかしながら、他の形状の研磨物品、例えばシート、例えば長方形のシートが形成されてもよく、シートが中心点及び周辺部を有する場合、上記の式１は、回転速度ではなく、中心からの領域の距離、ｄに関して書き直され得る。

本発明の第１及び第２の実施形態の円形の研磨ディスクに関して記載される方法と同じ方法で、この状況では、物品は少なくとも２つの領域に分けられ、互いに及び中心点と同心である。それぞれの領域は、少なくとも１つの孔を有し、好ましくは、中心点の周りに均等に分布した２つの孔を有する。それぞれの孔のサイズ及び位置は、それぞれの領域の中心点からの距離に、領域内の研磨コーティングの表面積を乗じた値と、領域内の孔の表面積との間の比率が、それぞれの領域において、おおよそ一定であるような、各領域内のサイズ及び位置を有する。したがって、上記の例では、研磨物品は研磨ディスクであり、孔はディスクの半径に沿って配置される。軌道は、研磨シートと共に使用される用具の場合、直線的な並進であってもよく、定数Ｏは並進運動の振幅を表す。研磨物品が、軌道又は他の並進運動を提供しない用具と共に使用される状況では、定数Ｏを省略してもよい。

更に、使用される孔は、必ずしも円形でなくてもよいが、意図される使用に適した形状、例えば、三角形、正方形、長方形、若しくは他の多角形又は曲線形状である。上記の例では、２１個及び５９個の孔を使用した。しかしながら、式１及び２を、任意の数の必要な孔を配置するために使用してもよい。好ましくは、これは、７〜１００個の孔であり、より好ましくは、７〜３０個の孔である。上記の例で使用される孔のサイズは、直径３．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であるが、好ましくは、所望される場合、直径１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍである。

取付層として面ファスナー層を使用することは、特に適切である。なぜなら、これは空気（したがって、真空手段により除去を可能にする）及びダスト（サンディング時に見出だされる典型的な粒子サイズのダスト）の両方の通過に対して透過性であり、通常の使用中の詰まりがほとんど又は全く無いからである。同様の利点を提供する他の材料としては、毛羽立てたナイロンが挙げられる。上記の例では、研磨コーティングは樹脂材料を含み、この樹脂材料は、その中に分散した研磨材粒子を有する。しかしながら、研磨コーティングは、他の材料、例えば研削助剤、他の層、例えばスーパーサイズ層を含んでもよく、又は接着材料若しくはスラリーから形成されてもよい。他の層、例えばタイコート又は他の増強若しくは強化層を、裏材と研磨コーティングとの間に設けてもよい。所望される場合、微細複製技術を使用して、研磨コーティングを形成してもよく、又はコーティングが接着剤及び様々な砥粒若しくは研磨材粒子を含んでもよい。適切な裏材材料としては、紙及び布地（処理及び未処理の両方）、発泡体、並びにコーティングされた研磨物品の製造において一般に使用される他の材料が挙げられる。

上記の例では、粒子がダストであり、研磨物品がダスト除去装置と共に使用するのに適合している。当該設備は、真空除去手段若しくは自己発生する（self-generated）真空除去手段のいずれかを含むか、又は単に遠心力に依存して、ダスト及び空気を、孔を通じて、ワークピースの表面から離れるように動かしてもよい。しかしながら、他の種類の粒子除去を実行してもよい。この場合の１つの状況は、研磨材が、湿潤若しくは濡れた状態で、又は研磨剤と共に使用され、用具の運動により、切屑、塗料又は他の粒子片が液体キャリア中を動く、したがって研磨物品の孔を通じて動く場合である。

研磨物品に、更なる領域を含むことが望ましいこともある。例えば、研磨物品は、第３の領域を含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域には孔が無い。あるいは、研磨物品は、第３の領域を含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域が、少なくとも１つの孔を含む。

上記の実施形態では、孔１０、１５は、中心点１２の周りに均等に分布している。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。孔は、規則的アレイ若しくはパターンを形成するか否かにかかわらず、任意の方法で分布してもよい。なぜなら、上記の式１及び式２を満たす限り、研磨物品のダスト除去性能は最適化されるからである。

上記の実施形態では、少なくとも１つの更なる孔が、少なくとも２つの領域の外側に設けられてもよい。これは、例えば、中心点に配置される中心孔であってもよい。多くの場合、これは、標準のバックアップパッド又は他の用具取付手段、例えば研磨シート用ブロックに設けられる孔と一列に整列する必要がある。あるいは、又は加えて、少なくとも１つの更なる孔は、研磨物品上の他の場所、例えば中心点から離れて配置されてもよい。それぞれの領域の少なくとも２つの孔が、研磨物品の表面に亘って全体的に非対称のパターンを形成してもよい。これは、審美的な観点から、又は製造を容易にするために、望ましいことがある。あるいは、それぞれの領域の少なくとも２つの孔が、研磨物品の表面に亘って全体的に対称のパターンを形成してもよい。例えば、本発明の第１及び第２の実施形態の両方で示される孔の配列は、おおよそ渦巻状であるか、又は渦巻状の配列に分布したアームを有するが、これは限定として見られるべきでなく、上記の式１及び２を満たすそれぞれの領域内の任意の孔の配列は、添付された請求項の範囲内に該当するであろう。

上記の例では、式１及び２は、研磨物品、例えば研磨ディスク及びシートに適用される。しかしながら、式は、以下のように、当該研磨物品と共に使用される付属品に適用してもよい。付属品は、それ自体はダスト又は他の粒子状物質をワークピースにおいて生成しないが、これらは研磨物品の挙動を駆動するので、同様の考えが適用される。図５は、本発明の第３の実施形態による研磨物品用アダプタの概略断面図である。これは、研磨物品、例えば研磨ディスクを、用具、例えばサンダーに設置するために使用される。この例では、アダプタは円形のバックアップパッドであるが、あるいは、又は加えて、インターフェースパッド（研磨物品とバックアップパッドとの間に配置され、使用時に緩衝効果をもたらす）又は他のアダプタ、例えばハンドブロックであってもよい。バックアップパッド１８は、本体１９、図２及び３に示す研磨ディスク１１、１３などの研磨物品の取り付けに適合した設置面２０、並びに用具（図示せず）を取り付けるための用具取付手段２１を含む。設置面２０は、研磨ディスク１１、１３上に設けられた面ファスナー又は毛羽立てたナイロン層９との係合に適したフック材料２２を含み、研磨ディスク１１、１３は使用中、バックアップパッド１８に堅固に取り付けられる。バックアップパッド１８には、複数の孔２３が設けられ、この孔２３は、設置面２０を貫いて延び、かつ本体１９の少なくとも一部分を貫いて延び、この孔を通じて粒子材料が取り除かれる。これは使用中に、ダスト除去手段（図示せず）とワークピース（図示せず）の表面との間の流体連通を可能にする。したがって、使用中にワークピースの表面に生成されるダスト又は他の粒子状物質は、バックアップパッドの孔２３を経由して除去される。

図６は、本発明の第３の実施形態による研磨物品用アダプタの概略平面図である。バックアップパッド１８は、周辺部２４及び中心点２５を有し、上記の研磨物品と同様に、一連の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに分けられる。それぞれの領域は、中心点１５の周りに均等に分布した少なくとも２つの孔を含む。複数の孔２３を、以下のように配列させる。バックアップパッド１８は研磨物品と同じ回転及び／又は並進若しくは軌道動作を受けるので、式１及び２は、バックアップパッド１８に適用されるように修正できる。円形のバックアップパッドでは：

式中、Ｋは定数であり、Ｏは軌道であり、ｖは上記の線速度であり、Ａ_孔は孔が占めるバックアップパッド１８の表面積であり、Ａ_取付は残りのバックアップパッドの表面積である。この状況では、孔は、円形のバックアップパッドの半径に沿って配置されている。非円形バックアップパッド、例えばシートホルダでは：

式中、Ｋは定数であり、Ｏは軌道であり、ｄは中心点２５からの孔の距離であり、Ａ_孔は孔が占めるバックアップパッド１８の表面積であり、Ａ_取付は残りのバックアップパッドの表面積である。

したがって、第１及び第２の実施形態の場合、設置面が少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、第２の領域が第１の領域及び中心点と同心である。それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて、孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成し、第１の領域の孔密度が、第２の領域の孔密度よりも低い。

円形のバックアップパッドでは、それぞれの領域において、それぞれの孔が、中心点からのそれぞれの孔の距離に、各領域内の設置面の総表面積を乗じた値と、各領域内の少なくとも２つの孔の総表面積との間の比率が、第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、各領域内のサイズ及び位置を有する。上記のように、Ｋは具体的な所望の孔面積について計算される。これは、具体的な研磨物品に合うことが望ましいことがあり、例えば、バックアップパッド１８及び研磨ディスク１１、１３又は他の研磨物品の両方に配置される孔２３に合い、研磨ディスク１１、１３又は他の研磨物品の孔１０、１５が、完全にバックアップパッドの孔２３と一列に整列することが望ましい。あるいは、整列が全く無い若しくは部分的にしか無いように、孔２３を配置してもよく、又はバックアップパッド１８の孔２３の直径は、対応する研磨ディスク１１、１３若しくは他の研磨物品の孔１０、１５よりも大きくても小さくてもよい。加えて、又は代わりに、式３及び４がインターフェースパッドにも適用される場合、インターフェースパッドの孔を、同様に、所望により、バックアップパッドの孔２３及びインターフェースパッドに設置される任意の研磨物品の孔と整列する又は整列しないように調節してもよい。

上記の例では、少なくとも２つの孔がそれぞれの領域に設けられ、それぞれの領域の孔が、中心点の周りに均等に分布しているが、１つの孔のみが必要である。しかしながら、孔は、上記の研磨物品と同様に、不均等又は不規則なパターンで分布してもよい。例えば、孔は、アダプタに亘って全体的に非対称のパターンで分布してもよい。これは、アダプタが、本発明の実施形態による研磨物品と共に使用されるか、若しくは本発明の実施形態による研磨物品無しで使用されるかにかかわらず、又は研磨物品が均等な若しくは不均等な孔の分布を有するかにかかわらない状況であってもよい。アダプタは、第３の領域を含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域には孔が無い。あるいは、アダプタは、第３の領域を更に含んでもよく、第３の領域が第１の領域と第２の領域との間に配置され、第３の領域が、少なくとも１つの孔を含む。これは、アダプタの更なる設計の自由及びアダプタ／研磨物品の全体としての組み合わせの最適化を可能にする。これに役立つため、少なくとも１つの更なる孔が、少なくとも２つの領域の外側に設けられてもよい。この１つの更なる孔は、中心点に配置される中心孔であってもよく、又は中心点から離れて位置してもよい。好ましくは、孔は、直径が１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である。好ましくは、アダプタは、７〜１００個の孔を含み、より好ましくは、７〜３０個の孔を含む。好ましくは、粒子がダストであり、アダプタがダスト除去装置と共に使用するのに適合している。

Claims (30)

1. 裏材及び前記裏材の表面上の研磨コーティングを含む研磨物品であって、前記物品が、中心点及び周辺部を有し、前記研磨コーティングがワーク面を形成し、
   複数の孔が前記裏材及び前記研磨コーティングを貫いて延び、前記孔を通じて粒子材料を取り除いてよく、
   前記ワーク面が少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、前記第２の領域が前記第１の領域及び前記中心点と同心であり、
   それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、前記第１及び前記第２の領域のそれぞれにおいて、前記孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成し、
   前記第１の領域の前記孔密度が、前記第２の領域の前記孔密度よりも低い、研磨物品。
2. それぞれの領域において、それぞれの孔が、それぞれの孔の前記中心点からの距離に、前記各領域内の研磨コーティングの総表面積を乗じた値と、前記各領域内の前記少なくとも１つの孔の総表面積との間の比率が、前記第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、前記各領域内のサイズ及び位置を有する、請求項１に記載の研磨物品。
3. 前記少なくとも２つの孔がそれぞれの領域に設けられ、それぞれの領域の前記孔が、前記中心点の周りに均等に分布している、請求項１に記載の研磨物品。
4. 前記物品がディスクの形態である、請求項１に記載の研磨物品。
5. 前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、孔が無い、第３の領域を更に含む、請求項１に記載の研磨物品。
6. 前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、少なくとも１つの孔を含む、第３の領域を更に含む、請求項１に記載の研磨物品。
7. 前記孔が、前記ディスクの半径に沿って配置されている、請求項４に記載の研磨物品。
8. 少なくとも１つの更なる孔が、前記少なくとも２つの領域の外側に設けられている、請求項１に記載の研磨物品。
9. 前記少なくとも１つの更なる孔が中心孔であり、前記中心点に配置されている、請求項８に記載の研磨物品。
10. 前記少なくとも１つの更なる孔が、前記中心点から離れて位置している、請求項８に記載の研磨物品。
11. それぞれの領域の前記少なくとも２つの孔が、前記研磨物品に亘って全体的に非対称のパターンを形成する、請求項１に記載の研磨物品。
12. 前記孔は、直径が１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨物品。
13. ７〜１００個の孔を含む、請求項１に記載の研磨物品。
14. ７〜３０個の孔を含む、請求項１に記載の研磨物品。
15. 前記粒子がダストであり、前記研磨物品がダスト除去装置と共に使用するのに適合している、請求項１に記載の研磨物品。
16. 研磨物品用アダプタであって、研磨物品の取り付けに適合した設置面を有する本体を含み、前記アダプタが中心点及び周辺部を有し、
    複数の孔が前記本体を貫いて延び、前記孔を通じて粒子材料を取り除いてよく、
    前記設置面が少なくとも第１の内側領域及び第２の外側領域に分けられ、前記第２の領域が前記第１の領域及び前記中心点と同心であり、
    それぞれの領域が、少なくとも１つの孔を有し、前記第１及び前記第２の領域のそれぞれにおいて、前記孔のサイズ及び総数が、その各領域の孔密度を形成し、
    前記第１の領域の前記孔密度が、前記第２の領域の前記孔密度よりも低い、アダプタ。
17. それぞれの領域において、それぞれの孔が、それぞれの孔の前記中心点からの距離に、前記各領域内の設置面の総表面積を乗じた値と、前記各領域内の前記少なくとも１つの孔の総表面積との間の比率が、前記第１及び第２の領域について実質的に一定であるような、前記各領域内のサイズ及び位置を有する、請求項１６に記載のアダプタ。
18. 前記少なくとも２つの孔がそれぞれの領域に設けられ、それぞれの領域の前記孔が、前記中心点の周りに均等に分布している、請求項１６に記載のアダプタ。
19. 前記アダプタが、円形のバックアップパッドの形態である、請求項１６に記載のアダプタ。
20. 前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、孔が無い、第３の領域を更に含む、請求項１６に記載のアダプタ。
21. 前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、少なくとも１つの孔を含む、第３の領域を更に含む、請求項１６に記載のアダプタ。
22. 前記孔が、前記円形のバックアップパッドの半径に沿って配置されている、請求項１９に記載のアダプタ。
23. 少なくとも１つの更なる孔が、前記少なくとも２つの領域の外側に設けられている、請求項１６に記載のアダプタ。
24. 前記少なくとも１つの更なる孔が中心孔であり、前記中心点に配置されている、請求項２３に記載のアダプタ。
25. 前記少なくとも１つの更なる孔が、前記中心点から離れて位置している、請求項２３に記載のアダプタ。
26. それぞれの領域の前記少なくとも２つの孔が、前記アダプタに亘って全体的に非対称のパターンを形成する、請求項１６に記載のアダプタ。
27. 前記孔は、直径が１．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である、請求項１６〜２６のいずれか一項に記載のアダプタ。
28. ７〜１００個の孔を含む、請求項１６に記載のアダプタ。
29. ７〜３０個の孔を含む、請求項１６に記載のアダプタ。
30. 前記粒子がダストであり、前記アダプタがダスト除去装置と共に使用するのに適合している、請求項１６に記載のアダプタ。

Images