JP4121464B2 - カップ型回転砥石 - Google Patents

Description

本発明は石材、コンクリート、レンガなどの研削に用いるカップ型回転砥石に関し、特に切粉の排出効果を高めたカップ型回転砥石に関する。

石材、コンクリート、レンガなどの高脆性材料の研削用にカップ型回転砥石が広く用いられている。カップ型回転砥石の基本的な構造は、カップ型の基板の外周縁に沿って、間欠的または連続的に砥粒層を設けたものであり、回転する砥石の砥粒層を被研削物の表面に摺接させて平面研削を行うものである。

カップ型の基板の外周縁に沿って間欠的に砥粒層を設けた回転砥石は、間欠的な砥粒層の間からの切粉の排出が良く、目詰まりしにくい。また被研削材との接触面積が小さいので、砥粒層の被研削材に対する食い込みが良く、切れ味に優れるという長所を有する。他方、研削時の振動が大きくてチッピングが大きい、面粗さが粗いという短所も持ち合わせている。

カップ型の基板の外周縁に沿って連続的に砥粒層を設けた回転砥石は、連続的な砥粒層が被研削物に接触するので、研削時の振動が少なく、またチッピングが少ない。さらに研削面粗さが細かく、面精度が良好であるという長所を有する。他方、切粉の排出が悪いため、目詰まりが発生しやすく、また被研削材との接触面積が大きいため、研削焼けが発生しやすい、砥石部の被研削材に対する食い込みが悪く切れ味に劣る、研削液や冷却空気の供給が難しい、という短所も持ち合わせている。

これらの回転砥石において、砥粒層を形成する砥粒としては、酸化アルミナを主成分としたＡ系砥粒、炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分としたＣ系砥粒、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などの超砥粒が、被研削物の材質や研削条件に応じて用いられる。

ところで、カップ型の基板の外周縁に沿って連続的に砥粒層を設けた回転砥石における、切粉の排出が悪いため目詰まりが発生しやすく、また研削液の供給が難しいという欠点に対して、基板の内部に空間部を形成するとともに、基板の外面にこの空間部に連通する開口部を形成し、この開口部内に基板の回転につれ外部の空気を吸い込んで空洞部内に導入する吸入羽根構造を設け、さらに空洞部に連通し基板の端面に開口するとともにその途中で基板の内部に供給される研削液を空気と合流させ端面から導出するガス通路を形成したカップ型砥石が特許文献１において提案されている。

また本出願人も、カップ型基板の外周縁と砥粒層とを貫通する開口を、連続的に取り付けられた砥粒層の周方向の複数箇所に、または、間欠的に取り付けられたそれぞれの砥粒層毎に設け、この開口の開口内壁を砥石回転方向の後方側または前方側に傾斜させた貫通孔付きカップ型砥石を特許文献２で提案している。

特開平５−６９３３９号公報 特開２０００−８４８５８号公報

上記の公開公報で提案されているカップ型砥石によれば、切粉の排出性と研削液の供給性を向上させることができる。しかしながら、これらの回転砥石においては、砥粒層のある部分に貫通孔を設けているので、この貫通孔の周縁部が被研削材にあたったときに振動が生じ、被研削材にチッピングが生じやすい。

他方、カップ型砥石の基板に貫通孔をあけ、集塵装置を取り付けたときの集塵効果を高めるようにした砥石がある。この砥石の一例を図３に示す。
図３に示すカップ型回転砥石５０において、基板１１は、鋼板をプレス絞り加工によりカップ状としたものであり、基板１１の外周側には砥粒層１１ａが設けられている。基板１１の底部中央部に電動工具の回転軸に取り付けるための取付け用孔１１ｂが設けられ、基板１１の砥粒層１１ａより中心寄りの位置に集塵用の貫通孔１１ｃが設けられている。

基板１１に貫通孔１１ｃを設けることにより、集塵ダクトにより砥石周辺の空気を吸引するときの空気抵抗が小さくなり、集塵効率すなわち切粉の排出性が向上する。この場合、集塵ダクトの設置位置は、基板の外面側（背面側）から内面側（正面側）に空気が流れるように研削部に向けて配置する場合と、基板１１の内面側から外面側に空気が流れるように基板外面側に向けて配置する場合とがある。しかし、いずれの場合も、集塵効果は集塵装置の吸気能力にのみ左右され、砥石の基板１１には積極的に空気の流れを良くする機能はほとんど無いので、砥石としての切粉排出能力はそれほど高くはない。

また、図３に示すカップ型回転砥石５０においては、貫通孔１１ｃは砥粒層１１ａより内周側に設けられているが、カップ型回転砥石５０の回転に伴って外周側の空気密度が低下してカップ型回転砥石５０の周辺の空気は中心側から外周側に向かって流れ込むため、貫通孔１１ｃをこのように配置すると空気の流れの方向と反対側に貫通孔１１ｃが設けられていることとなり、集塵効果が充分ではない。
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、集塵効果を向上させて研削性能を高めることが可能なカップ型回転砥石を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、カップ型基板の外周縁に沿って間欠的に砥粒層が取り付けられたカップ型回転砥石において、前記カップ型基板の外周縁であって砥粒層が取り付けられていない領域に、前記カップ型基板の回転軸と平行な方向に前記カップ型基板を貫通する集塵用の溝が設けられたことを特徴とするカップ型回転砥石である。

カップ型回転砥石が回転すると、カップ型回転砥石の周辺に存在する空気の密度は外周側で低下するため、相対的に中心部での空気密度が外周側より高くなり、カップ型回転砥石の周辺では空気はカップ型回転砥石の中心側から外周側に向かって流れ込む。また、研削の際に生じる切粉はカップ型回転砥石の回転に伴う遠心力によってカップ型回転砥石の外周側に飛散する。これらのことから、切粉はカップ型回転砥石の中心側から外周側に向かって空気の流れに沿って流れ込むが、本発明では、集塵用の溝をカップ型回転砥石の外周縁に設けることにより、空気の流れの終点側に集塵用の溝を設けているため、切粉を効率よく回収することができる。

上記の集塵用の溝は、前記砥粒層の外周端より内側に設けられていることが好ましい。これにより、外周側の砥粒層の内側に遠心力により付着しようとする切粉を効率良く排出することができる。

本発明によると、研削時の発生する切粉を効率よく回収することができるため、研削性能に優れたカップ型回転砥石を実現することができる。

以下、本発明の実施形態に係るカップ型回転砥石について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
図１に示すカップ型回転砥石１０において、基板１１は、鋼板をプレス絞り加工によりカップ状としたものであり、基板１１の外周縁には間欠的に砥粒層１１ａが設けられている。砥粒層１１ａはダイヤモンド砥粒等を結合材で結合して形成されたものである。基板１１の底部中央部に電動工具の回転軸に取り付けるための取付け用孔１１ｂが設けられている。基板１１の外径は１００ｍｍである。基板１１の外周縁には、砥粒層１１ａのない部分に集塵用の溝１２が設けられている。

基板１１の外周縁において砥粒層１１ａのない部分に集塵用の溝１２を設けた理由について以下に説明する。
図２にカップ型回転砥石１０の径方向に対して空気密度と遠心力が変化する様子を示す。カップ型回転砥石１０が回転すると、カップ型回転砥石１０の周辺に存在する空気の密度は外周側で低下するため、相対的に中心部での空気密度が外周側より高くなる。その結果、カップ型回転砥石１０の周辺では空気はカップ型回転砥石１０の中心側から外周側に向かって流れ込む。また、研削の際に生じる切粉はカップ型回転砥石１０の回転に伴う遠心力によってカップ型回転砥石１０の外周側に飛散する。これらのことから、切粉はカップ型回転砥石１０の中心側から外周側に向かって空気の流れに沿って流れ込む。

本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石１０では、集塵用の溝１２をカップ型回転砥石１０の外周縁に設けているため、空気の流れの終点側に集塵用の溝１２を設けたこととなり、切粉は溝１２を通って効率よく回収される。また、切粉には上述した遠心力がはたらくため、遠心力の点からも切粉の回収効率がよい。図１では集塵用の溝１２を設けているが、溝に限らず孔を設けてもよい。

以下に試験結果を示す。
本発明のカップ型回転砥石の集塵効果を実証するために、集塵用穴を設けていない比較品１と、集塵用穴を中心寄りに設けた比較品２とを比較対象とした集塵試験を行った。研削に用いた被削材は２８０ｍｍ×２８０ｍｍ×６０ｍｍのコンクリート材である。
試験結果を図４に示す。図４（ａ）は試験開始から５分経過後の集塵効率であり、（ｂ）は１０分経過後の集塵効率である。いずれにおいても、発明品の集塵効果が優れていることが示されている。なお、ここにいう集塵効率は、被削材の体積に対して時間当たりに集塵される効率を示しており、１０分経過後の集塵効率が５分経過後の集塵効率より低いのは、時間が経過するにつれて集塵装置のフィルタが目詰まりを生じて集塵能力が低下することによるものである。

本発明は石材、コンクリート、レンガなどの研削に用いられ、特に切粉の排出効果を高めたカップ型回転砥石として利用することができる。

本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石を示す図である。 カップ型回転砥石の径方向に対して空気密度と遠心力が変化する様子を示す図である。 従来のカップ型回転砥石を示す図である。 試験結果を示す図である。

符号の説明

１０ カップ型回転砥石
１１ 基板
１１ａ 砥粒層
１１ｂ 取付け用孔
１１ｃ 貫通孔
１２ 溝

Claims (2)

1. カップ型基板の外周縁に沿って間欠的に砥粒層が取り付けられたカップ型回転砥石において、前記カップ型基板の外周縁であって砥粒層が取り付けられていない領域に、前記カップ型基板の回転軸と平行な方向に前記カップ型基板を貫通する集塵用の溝が設けられたことを特徴とするカップ型回転砥石。
2. 前記集塵用の溝は、前記砥粒層の外周端より内側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のカップ型回転砥石。

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