JP7622975B2 - 研磨ディスク、研磨ユニットおよび研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、被研磨物を研磨するための研磨ディスク、研磨ユニットおよび研磨装置に関する。

被研磨物または被研削物（以下、「ワーク」とも呼ぶ）を研磨または研削するための工具として、例えばハンドグラインダが広く用いられている。ハンドグラインダの回転軸には、回転砥石や研磨布紙等で構成されている研磨具または研削具が装着され、装着された研磨具または研削具を回転させながらワークに押し当てることにより、ワークの表面を研磨または研削することができる。

例えば特許文献１には、回転するシャフトに円盤状の研磨ディスクおよびパッドが取り付けられる携帯用のグラインダが開示されている。研磨ディスクおよびパッドは、携帯用グラインダの本体から延びるシャフトに差し込まれ、雄ネジのシャフトに雌ネジのナットが締め付けられることにより、研磨ディスクおよびパッドはシャフトに固定される。ナットは、シャフトの根元のボス部分との間に研磨ディスクおよびパッドを挟み込むための留め具として機能している。

特開２０１４－２００８８３号公報

特許文献１の携帯用グラインダは、研磨ディスクおよびパッドで構成される研磨ユニットを挟み込んで取り付けるタイプのグラインダであり、研磨ユニットを挟み込む留め具としてナットが用いられている。ナットのフランジ部は研磨ディスクの研磨面に接触している。このようなタイプの従来のグラインダにおいて、研磨ディスクを交換する度にナットを繰り返し締め付けていると、研磨面に接触するナットのフランジ部は摩耗してゆく。研磨面に接触するナットのフランジ部の摩耗が進行すると、研磨ユニットの挟み込みが効かなくなり、留め具としてのナットの機能が失われてゆく。留め具としてのナットの機能が失われると、研磨ディスクをワークに押し付けても、研磨ディスクに対してシャフトが空回りするため、研磨力は発揮されない。このため、研磨ディスクとの接触による留め具の摩耗が軽減される研磨ディスクを提供することが求められている。

本発明は、留め具の摩耗が軽減される研磨ディスク、研磨ユニットおよび研磨装置を提供する。

本発明に係る研磨ディスクは、円盤状の可撓性基材により形成され、一方の面に研磨材が固着された研磨面が設けられている研磨ディスクであって、中央に取付穴が設けられ、研磨面の側の取付穴の周囲に、表面が平滑面の被覆層が環状に設けられている。

本発明に係る研磨ディスクによると、表面が平滑面の被覆層が、研磨面の側の取付穴の周囲に環状に設けられている。この被覆層は、研磨ディスクを駆動装置に取り付けるための金具が締め付け操作に伴って摩耗することを阻止する機能を有し、研磨ディスクを交換する度に進行する留め金具の摩耗は軽減される。

好ましくは、被覆層は、研磨ディスクを駆動装置に取り付けるための留め金具と接触する領域に設けられている。

好ましくは、研磨面は、取付穴の周囲の領域が窪んでいる。これにより、研磨ディスクを駆動装置に取り付けるための留め金具は、研磨面から突出することなく研磨ディスクを駆動装置との間で挟持することができ、研磨ディスクをワークに押し当てる際のワークと留め金具との干渉を低減することができる。

好ましくは、被覆層は、取付穴の穴周縁部に座金を取り付けることにより形成される。

好ましくは、研磨ディスクは、取付穴の周囲に穴周縁から放射状に延びる複数のスリットをさらに備える。

本発明に係る研磨ユニットは、本発明に係る研磨ディスクと、研磨ディスクの研磨面と反対側の面に重ねられる押圧パッドと、の組み合わせよりなり、押圧パッドは、研磨ディスクと重ねられたときに研磨ディスクの取付穴と連通する貫通孔を中央に有し、研磨ディスクに重ねられる面は、凹凸を有する押圧面に形成されている。

好ましくは、押圧面は、中央部から外周部に向けて放射状に延びる複数の凸条および複数の凸条間の凹溝により構成される。

本発明に係る研磨装置は、本発明に係る研磨ユニットと、機外へ突出する回転軸を有する駆動装置と、回転軸と一体に回転するように回転軸と係合する係合部を有する下部留め金具と、下部留め金具との間で研磨ユニットを挟持する上部留め金具と、を備える。下部留め金具は、回転軸が挿通され回転軸の先端部を突出させる筒状部と、筒状部の外周を一周し押圧パッドの下面の中央部を支える環状支持面とを一体に有し、上部留め金具は、研磨ディスクの取付穴を貫通するボス部と、研磨ディスクの被覆層に押し当てられ、下部留め金具の環状支持面との間で研磨ユニットを挟持するフランジ部とを一体に有し、ボス部の内面には、回転軸のネジに螺合させるネジが形成されている。

本発明によると、留め具の摩耗が軽減される研磨ディスク、研磨ユニットおよび研磨装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る研磨ディスクの構成を示す平面図、側面図および底面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る研磨装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る研磨装置が備える下部留め金具の取り付け状態を説明するための分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る研磨装置の断面図および一部分の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨ディスクの製造手順を説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明および図面において、同じ符号は同じまたは類似の構成要素を示すこととし、よって、同じまたは類似の構成要素に関する重複した説明を省略する。

なお、本明細書において、「研磨」の用語は研削も含む概念であり、「研削」の用語は研磨も含む概念であるとする。
［研磨ディスク］

図１は、本発明の一実施形態に係る研磨ディスク１０の構成を示す図である。（Ａ）は研磨ディスクの平面図であり、（Ｂ）は研磨ディスクの側面図であり、（Ｃ）は研磨ディスクの底面図である。

本発明の一実施形態に係る研磨ディスク１０は、例えばハンドグラインダ等の回転軸に装着される研磨具である。（Ａ）に示すように、研磨ディスク１０は、円盤状の可撓性基材１により形成され、可撓性基材１の一方の面には、研磨材２ａが固着された研磨面２が設けられている。研磨ディスク１０の中央には取付穴３が設けられ、研磨面２の側の取付穴３の周囲には、表面が平滑面の被覆層４が環状に設けられている。

可撓性基材１には、例えば、クラフト紙、ヴァルカナイズド・ファイバー、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、不織布、綿布および合繊布等を用いることができる。研磨面２には、例えば炭化ケイ素やダイヤモンド等の研磨材２ａが、例えば接着剤により固着されている。このような研磨面２が設けられた可撓性基材１としては、例えば種々の研磨布紙を用いることができる。

取付穴３には、ハンドグラインダ等の駆動装置６０の回転軸６１が挿入される。研磨ディスク１０および押圧パッド２０を含む研磨ユニット３０と、研磨ユニット３０を回転軸６１を有する駆動装置６０に取り付けた状態とについては、図５を参照して後述する。

被覆層４は、研磨ディスク１０を駆動装置６０に取り付けるための留め金具（後述する上部留め金具５０、以下単に「留め金具」ともいう。）と接触する領域に設けられている。本実施形態では、被覆層４は、取付穴３の穴周縁部に座金を加締め付けることにより形成されており、これにより、研磨ディスク１０を交換する度に進行するおそれのある留め金具５０の摩耗が軽減される。留め金具５０は、研磨ディスク１０を駆動装置６０に取り付けるためのもので、本実施形態では、上部留め金具５０であり、上部留め金具５０のフランジ部５２が被覆層４の平滑な表面４ａに接触する。上部留め金具５０の摩耗については図５を参照して後述する。加締め付けられた座金は、（Ｃ）に示すように、研磨面２の反対側の面に取付穴３より突出して外側へ折り返されている。図中、符号４ｂは折り返された部分を示す。例示的には、座金の材料はアルミ等の金属である。後述する図５に示す、上部留め金具５０のフランジ部５２に接触する被覆層４の表面４ａの厚さＤは、例示的には約０．５ｍｍ～約１ｍｍである。

（Ｂ）に示すように、本実施形態では、研磨面２は取付穴３の周囲の領域が窪んでいる。これにより、研磨ディスク１０を駆動装置６０に取り付けるための留め金具５０は、研磨面２から突出することなく駆動装置６０との間で研磨ユニット３０を挟持することができ、研磨ディスク１０をワークに押し当てる際のワークと留め金具５０との干渉を低減することができる。

本実施形態では、研磨ディスク１０には、取付穴３の周囲に穴周縁から放射状に延びる複数のスリット５が設けられている。複数のスリット５が研磨ディスク１０に設けられていることにより、研磨ディスク１０を製造する際のプレス加工時に生じる、研磨ディスク１０の割れを軽減することができる。
［研磨ユニットおよび研磨装置］

図２および図３は、本発明の一実施形態に係る研磨装置１００の分解斜視図である。図２は研磨ユニット３０の研磨ディスク１０側から見た分解斜視図であり、図３は研磨ユニット３０の押圧パッド２０側から見た分解斜視図である。図４は、研磨装置１００が備える下部留め金具４０の取り付け状態を説明するための分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係る研磨装置１００は、研磨ディスク１０と押圧パッド２０との組み合わせよりなる研磨ユニット３０と、研磨ユニット３０を挟持する下部留め金具４０および上部留め金具５０と、機外へ突出する回転軸６１を有する駆動装置６０と、を備える。駆動装置６０の回転軸６１に研磨ユニット３０が装着され、研磨ユニット３０の研磨ディスク１０は、回転されながらワークに押し当てられることにより、ワークの表面を研磨する。例示的には、研磨装置１００はハンドグラインダであり、駆動装置６０はハンドグラインダの本体部分である。

本発明の一実施形態に係る研磨ユニット３０は、研磨ディスク１０と、研磨ディスク１０の研磨面２と反対側の面に重ねられる押圧パッド２０と、の組み合わせよりなる。

押圧パッド２０は、研磨ディスク１０と重ねられたときに研磨ディスク１０の取付穴３と連通する貫通孔２１を中央に有している。押圧パッド２０は円盤状であり、押圧パッド２０の研磨ディスク１０に重ねられる側の面は、凹凸を有する押圧面２２に形成されている。押圧パッド２０の押圧面２２が、研磨ディスク１０の研磨面２と反対側の面から研磨ディスク１０を押し付けることにより、研磨ユニット３０の研磨ディスク１０は研磨力を発揮する。例示的には、押圧パッド２０は合成樹脂製である。

本実施形態では、押圧面２２は、中央部から外周部に向けて放射状に延びる複数の凸条２２ａと、複数の凸条２２ａ間の凹溝２２ｂとにより構成される。本実施形態では、押圧パッド２０は、中央に配置された貫通孔２１の周囲に、周状に配置された複数の貫通孔２３を有している。

下部留め金具４０は、研磨ユニット３０の押圧パッド２０側に配置され、上部留め金具５０との間で研磨ユニット３０を挟持する。下部留め金具４０は、筒状部４１と環状支持面４２とを一体に有している。筒状部４１は、回転軸６１が挿通され回転軸６１の先端部を突出させる。環状支持面４２は、筒状部４１の外周を一周し押圧パッド２０の下面の中央部を支える。下部留め金具４０は、回転軸６１と係合する係合凹部４４を有しており、回転軸６１と一体に回転する。本実施形態では、係合凹部４４は、筒状部４１の貫通孔４３の周囲に設けられた凹状の窪みである。

上部留め金具５０は、研磨ユニット３０の研磨ディスク１０側に配置され、下部留め金具４０との間で研磨ユニット３０を挟持する。上部留め金具５０は、ボス部５１とフランジ部５２とを一体に有している。ボス部５１は、研磨ディスク１０の取付穴３を貫通する。フランジ部５２は、研磨ディスク１０の被覆層４の表面に押し当てられ、下部留め金具４０の環状支持面４２との間で研磨ユニット３０を挟持する。ボス部５１の内面には、回転軸６１の外周面のネジに螺合させるネジ孔５３が形成されている。

本実施形態では、フランジ部５２には、複数の貫通孔５４がネジ孔５３の周囲に設けられている。貫通孔５４には、ボス部５１を回転軸６１に螺合させる際に上部留め金具５０を回転させて締め付けるための、締付工具の突起または爪が嵌め込まれる。好ましくは、ボス部５１が研磨ディスク１０の取付穴３および押圧パッド２０の貫通孔２１に挿入された状態において、筒状のボス部５１の外周に留め輪５９が嵌め込まれる。

駆動装置６０は、機外へ突出する回転軸６１を有している。回転軸６１は、下部留め金具４０の係合凹部４４と係合する係合凸部６２を有しており、下部留め金具４０を一体に回転させる。本実施形態では、回転軸６１が有する係合凸部６２は、回転軸６１の根元に設けられた凸状の部材である。回転軸６１の係合凸部６２が下部留め金具４０の係合凹部４４と係合することにより、回転軸６１が回転すると下部留め金具４０も一体に回転する。

図５は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の断面図である。（Ａ）は研磨ユニットの取り付け状態を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す領域Ｒの拡大断面図である。

（Ａ）に示すように、研磨ディスク１０および押圧パッド２０を含む研磨ユニット３０は、下部留め金具４０および上部留め金具５０により挟持され、駆動装置６０の回転軸６１と一体に回転するように駆動装置６０に取り付けられる。

（Ｂ）に示すように、研磨ユニット３０を挟持した状態において、上部留め金具５０のボス部５１は、研磨ディスク１０の取付穴３および押圧パッド２０の貫通孔２１に挿入される。ボス部５１のネジ孔５３に回転軸６１のネジを螺合させることにより、上部留め金具５０のフランジ部５２と、下部留め金具４０の環状支持面４２との間で研磨ユニット３０が挟持される。研磨ユニット３０を挟持した状態において、上部留め金具５０のボス部５１と下部留め金具４０の筒状部４１との間には、隙間（距離Ｃ）が存在している。

特許文献１に例示するような、研磨ディスクおよびパッドで構成される研磨ユニットを挟み込んで取り付けるタイプの従来のグラインダでは、ナットのフランジ部は研磨ディスクの研磨面に直接的に接触しており、このようなタイプの従来のグラインダにおいて、研磨ディスクを交換する度にナットを繰り返し締め付けていると、研磨面に接触するナットのフランジ部は摩耗してゆく。研磨面に接触するナットのフランジ部の摩耗が進行すると、研磨ユニットの挟み込みが効かなくなり、留め具としてのナットの機能が失われてゆく。

これに対し、本発明の一実施形態に係る研磨ディスク１０では、図５の断面図に示すように、上部留め金具５０のフランジ部５２と接触する研磨ディスク１０の研磨面２の領域に、被覆層４（４ａ）が設けられている。研磨材２ａが固着されている研磨面２とは異なり、被覆層４の表面４ａは平滑であることにより、上部留め金具５０のフランジ部５２は被覆層４の平滑な表面４ａに接触し、研磨ディスク１０と接触する領域のフランジ部５２の摩耗は軽減される。

また、特許文献１に例示するようなタイプの従来のグラインダでは、研磨ユニットを挟み込んだ状態において、ナットのボス部分とパッドとの間およびパッドとシャフトの根元のボス部分との間のいずれにも隙間は存在しない。このことから、研磨面に接触するナットのフランジ部の摩耗が進行すると、研磨ユニットの挟み込みが効かなくなり、研磨ディスクをワークに押し付けても研磨力が発揮されなくなる。

これに対し、本発明の一実施形態に係る研磨装置１００では、（Ｂ）に示すように、研磨ユニット３０を挟持した状態において、上部留め金具５０のボス部５１と下部留め金具４０の筒状部４１との間には、隙間（距離Ｃ）が存在している。ボス部５１と筒状部４１との間に隙間が存在していることにより、フランジ部５２と環状支持面４２とによる研磨ユニット３０の挟み込みが効いた状態となり、研磨ユニット３０の研磨力は発揮される。
［研磨ディスクの製造手順］

図６は、本発明の一実施形態に係る研磨ディスクの製造手順を説明するための斜視図である。

例示的には、本実施形態に係る研磨ディスク１０は、研磨布紙１１と、被覆層４を形成するための座金１４とを用いて製造することができる。例示的には、研磨布紙１１は、研磨材２ａが固着された研磨面２が可撓性基材１の一方の面に設けられている、市販されている研磨布紙を用いることができる。

まず、（Ａ）に示すように、円盤状に加工した研磨布紙１１に取付穴３を設ける。本実施形態では、取付穴３から放射状に延びるスリット５をさらに設ける。例示的には、取付穴３およびスリット５は、打ち抜き加工により設けることができる。

次に、被覆層４として機能させる座金を取付穴３に挿入し、（Ｂ）に示すように、プレス加工により研磨布紙１１および座金を一体化させる。被覆層４は、研磨布紙１１の、研磨材２ａが固着された研磨面２の面側に位置する。本実施形態では、プレス加工に用いる型は、取付穴３の周囲の領域が窪んでいる型を用いる。これにより、研磨ディスク１０の取付穴３の周囲の領域は窪んでいる。

最後に、研磨面２の反対側の面に突出する座金の部分を折り返すようにして加締め付け、折り返し部分４ｂを形成し、これにより、取付穴３の穴周縁部に被覆層４を形成する。

本実施形態では、座金が取付穴３に嵌挿されて取り付けられていることにより、取付穴３の周囲が窪んだ状態にプレス加工された研磨布紙１１が、元のフラットな形状に戻ることを防ぎ、窪んだ形状を維持することができる。

以上、本発明によると、留め具の摩耗が軽減される研磨ディスク、研磨ユニットおよび研磨装置を提供することができる。本発明に係る研磨ディスク１０によると、表面が平滑面の被覆層４が、研磨面２の側の取付穴３の周囲に環状に設けられている。この被覆層４は、研磨ディスク１０を駆動装置６０に取り付けるための留め金具５０による摩耗を阻止する手段として機能し、研磨ディスク１０を交換する度に進行する留め金具５０の摩耗は軽減される。

また、本発明に係る研磨装置１００によると、研磨ユニット３０を挟持した状態において、上部留め金具５０のボス部５１と下部留め金具４０の筒状部４１との間には、隙間（距離Ｃ）が存在している。ボス部５１と筒状部４１との間に隙間が存在していることにより、フランジ部５２と環状支持面４２とによる研磨ユニット３０の挟み込みが効いた状態となり、研磨ユニット３０の研磨力は発揮される。
［その他の形態］

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

上記した実施形態では、被覆層４の材料として金属が例示されているが、被覆層４の材料は金属に限定されない。樹脂、繊維、ゴム等の種々の材料を被覆層４に用いることができる。

上記した実施形態では、回転軸６１に係合凸部６２を形成し、下部留め金具４０に係合凹部４４を形成することにより、これら係合凸部６２と係合凹部４４とを係合させているが、これら係合凸部６２と係合凹部４４との間の凹凸関係は入れ替わってもよい。すなわち、回転軸６１に係合凹部を形成し、下部留め金具４０に係合凸部を形成することにより、これら係合凹部と係合凸部とを係合させてもよい。

上記した実施形態では、押圧パッド２０の押圧面２２は凸条２２ａおよび凹溝２２ｂにより構成されているが、押圧面２２の態様はこれに限定されない。研磨ディスク１０に研磨力を発揮させることができる限り、種々の構造および形状を有する様々な押圧面２２を採用することができる。

上記した実施形態では、被覆層４は、取付穴３の穴周縁部に座金を加締め付けることにより形成されているが、座金を取付穴３に取り付ける方法はこれに限定されない。例えば、被覆層４は、取付穴３の穴周縁部に座金を接着することにより形成することができる。

上記した実施形態では、押圧パッド２０の材料として合成樹脂が例示されているが、押圧パッド２０の材料は合成樹脂に限定されない。合成樹脂以外に、天然樹脂、熱可塑性樹脂、金属、ゴム等の種々の材料を押圧パッド２０に用いることができる。

１ 可撓性基材
２ 研磨面
２ａ 研磨材
３ 取付穴
４ 被覆層
５ スリット
１０ 研磨ディスク
１１ 研磨布紙
２０ 押圧パッド
２１ 貫通孔
２２ 押圧面
２２ａ 凸条
２２ｂ 凹溝
２３ 貫通孔
３０ 研磨ユニット
４０ 下部留め金具
４１ 筒状部
４２ 環状支持面
４３ 貫通孔
４４ 係合凹部
５０ 上部留め金具
５１ ボス部
５２ フランジ部
５３ ネジ孔
５４ 貫通孔
５９ 留め輪
６０ 駆動装置
６１ 回転軸
６２ 係合凸部
１００ 研磨装置

Claims (6)

1. 円盤状の可撓性基材により形成され、一方の面に研磨材が固着された研磨面が設けられている研磨ディスクであって、
   中央に取付穴が設けられ、前記研磨面の側の前記取付穴の周囲に、表面が平滑面の被覆層が環状に設けられており、
   前記研磨面は、前記取付穴の周囲の領域が窪んでおり、窪んだ前記取付穴の周囲には、前記研磨ディスクを貫通する複数のスリットが、穴周縁から放射状に設けられている研磨ディスク。
2. 前記被覆層は、前記研磨ディスクを駆動装置に取り付けるための留め金具と接触する領域に設けられている、請求項１に記載の研磨ディスク。
3. 前記被覆層は、前記取付穴の穴周縁部に座金を取り付けることにより形成される、請求項１または２に記載の研磨ディスク。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の研磨ディスクと、
   前記研磨ディスクの前記研磨面と反対側の面に重ねられる押圧パッドと、
   の組み合わせよりなり、
   前記押圧パッドは、前記研磨ディスクと重ねられたときに前記研磨ディスクの前記取付穴と連通する貫通孔を中央に有し、前記研磨ディスクに重ねられる面は、凹凸を有する押圧面に形成されている、研磨ユニット。
5. 前記押圧面は、中央部から外周部に向けて放射状に延びる複数の凸条および前記複数の凸条間の凹溝により構成される、請求項４に記載の研磨ユニット。
6. 請求項４または５に記載の研磨ユニットと、
   機外へ突出する回転軸を有する駆動装置と、
   前記回転軸と一体に回転するように前記回転軸と係合する係合部を有する下部留め金具と、
   前記下部留め金具との間で前記研磨ユニットを挟持する上部留め金具と、
   を備え、
   前記下部留め金具は、
   前記回転軸が挿通され前記回転軸の先端部を突出させる筒状部と、
   前記筒状部の外周を一周し前記押圧パッドの下面の中央部を支える環状支持面と
   を一体に有し、
   前記上部留め金具は、
   前記研磨ディスクの前記取付穴を貫通するボス部と、
   前記研磨ディスクの前記被覆層に押し当てられ、前記下部留め金具の前記環状支持面との間で前記研磨ユニットを挟持するフランジ部と
   を一体に有し、前記ボス部の内面には、前記回転軸のネジに螺合させるネジが形成されている、研磨装置。

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