KR100329306B1

KR100329306B1 - 개선된샌딩디스크

Info

Publication number: KR100329306B1
Application number: KR1019980704214A
Authority: KR
Inventors: 오센브룩겐 안소니 알프레드 밴
Original assignee: 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2002-09-26
Also published as: TW393385B; KR19990071928A; AU702959B2; DK0874717T3; CA2238718C; EP0868262B1; MX9804546A; EP0882551A2; ATE199071T1; EP0882551B1; DE69611764D1; CA2238718A1; JPH11267977A; ES2157480T3; JP2003001568A; JP2004249453A; JP4287093B2; DE69635133D1; US6312325B1; EP0882551A3

Abstract

앵글 그라인더의 악세사리는 형성된 환기 및 관찰 개구를 구비하는 연마 디스크를 사용하기 위한 탄성의 백킹 판을 포함한다. 상기 백킹 판의 개구는 디스크의 개구와 대응되고, 작업 표면으로부터의 돌출부의 개구의 스낵깅이 최소로 될 수 있도록 형성되며, 사용될 때 공기 흐름이 용이하게 작업 표면을 가로질러 가도록 한다. 이러한 공기 흐름은, 크로깅 발생을 최소로 하기 위하여 작업물의 냉각을 돕고 부스러기를 처리한다. 또한, 상기 환기 개구는 연마 공정중에 스피닝 디스크를 통하여 가공될 작업물의 관찰을 용이하게 함으로써, 작업자의 피드백이 즉각적으로 된다. 또한, 상기 구멍은 백킹 판을 보다 탄성적으로 부여함으로써, 연마 디스크의 보다 큰 영역은 작업물과 접촉하게 되고, 상기 디스크는 이것의 연마 표면에 균일하게 걸쳐서 마모하게 된다.

Description

개선된 샌딩 디스크

연마 디스크 또는 샌딩 디스크는 휴대용 전동 드릴과, 보다 전문적인 레벨에서는 손으로 잡는 앵글 그라인더에 넓게 사용된다. 이들 기계류에 사용될 때, 상기 디스크는 그 중심에서 백킹 판(backing plate)에 유지되고, 그 전방면이 가공물에 가압된 상태에서 고속으로 회전된다. 상기 디스크의 연마면은 절단 작용으로 가공물의 표면을 연마한다. 샌딩 디스크가 장착된 앵글 그라인더는, 예를 들면, 자동차 패널 비팅(beating)에서 통상적으로 사용되고, 이 경우에 바디 충전재(body filter)가 깎여져서 개조된 자동차의 부분이 원래의 형태로 되돌아간다. 앵글 그라인더에 사용하는데 적합한 수많은 샌딩 디스크가 매년 팔리고 있다. 이러한 샌딩 디스크를 사용하는데는 다음과 같은 몇몇 문제점이 있다.

(a) 앵글 그라인더의 샌딩 디스크에 통상 사용되는 상대적으로 딱딱한 백킹 디스크는, 사용 중에 앵글 그라인더를 가공물에 대하여 기울이면, 상기 샌딩 디스크를 원하지 않는 동작 상태, 예를 들면, 주로 그 가장자리가 가공물에 접촉하는상태로 만들고, 그 결과 보다 넓은 범위에 걸쳐서 균등하게 또한 점진적인 작용이 아닌 국부적인 강한 작용이 가해지게 되며, 결국 가공물 표면에 여분의 수동 작업의 샌딩 처리를 필요로 하는 원하지 않는 파형 모양(scalloped surface)이 생기는 경향이 있다. 따라서, 표면을 즉시 페인팅할 수 있는 상태로 해야하는 정밀 제어 작업에 이러한 디스크를 사용하는 것은 불가능하다.

(b) 때때로 연마되는 재료는 금속 절단(연마)으로 인해서 용융되고, 이 경우 상기 샌딩 디스크는 용융물에 의해서 급속히 막혀져서 폐기시켜야 한다. 이러한 재료의 용융은 또한 공구 자체를 부식시키고, 그 결과 가공면이 손상된다. 또한 가열도 샌딩 디스크의 수명에 악영향을 준다.

(c) 작업자는 실질적인 작동 중에는 연마되는 재료를 관찰하는 것이 불가능하다. 작업자가 볼 수 있는 것은 연마 디스크에 의하여 숨겨지지 않는 재료뿐이다. 도중에 반복적으로 가공물을 점검하지 않고서, 원하는 결과에 더욱 가깝게 정확한 작업을 실행하는 것은 곤란하다. 손으로 잡는 공구는 정확하게 다시 적용시킬 수 없기 때문에, 반복 점검은 주의 깊은 작업으로서는 적당한 선택이 아니다.

개구를 갖는 디스크가 종속으로부터 고속 회전시에 반투명하게 되는 현상은 주지된 사실이다. 이것은 사람 눈의 망막에 화상이 남는, 이른바 "잔상(persistence of vision)" 효과 때문이다. 개구가 설치된 회전 디스크를 통해서 보여지는 이미지는 이 회전 디스크와 그 배경 및/또는 전경(foreground)사이에서 빛 및/또는 색에 대조(contrast)가 있으면 더욱 명확해진다. 상기 디스크가 회전할 때에 "윈도우"의 폭 또는 관통 관찰(see-through)의 효과를 증대시키기 위해서, 상기 개구는 통상 서로 중복하여 형성된다. 대부분의 연마 및 래스핑(rasping) 디스크가 이러한 현상을 이용하고 있다. 실질적인 예로서, 1953년 8월 31일자로 출원되고 에프 · 라이덴백(F. Reidennback)에게 허여된 미국 특허 제2,749,681호에서 개시된 디스크 또는 1985년 3월 26일에 출원되어 제이 · 씨 · 슈발쯔(J. C. Schwartz)에게 허여된 미국 특허 제4,685,181호에 개시된 디스크가 그것이다.

디스크의 관통 개구를 크게 하는 것은 파국적 결말로 되기 때문에, 이들 당시의 발명은 디스크 전체의 크기에 비하여 다수의 작은 관통 개구를 설치하였다.

정의

본 발명은 특히 앵글 그라인더에 관한 것이지만, 또한 그 밖의 전동 공구, 예를 들면, 그다지 고속으로는 회전하지 않는 보통의 전동 드릴에 사용되는 샌딩 디스크에도 적용할 수 있는 것이다.

본원에서 "개구(aperture)"는 물체를 완전하게 관통하여, 전체 둘레가 그 물체의 재료로 둘러싸인 홈 또는 구멍을 의미하는 것이다. 따라서 원형 형상을 가지는 것에 한정되는 것은 아니다.

"접시형"은 받침 접시(saucer)와 같은 볼록 형상으로 형성되는 것을 의미하고, 본 발명과 관련하여 연마재는 통상적으로 상기 받침 접시의 베이스 또는 볼록한 측부에 있다.

"디스크(disk)"는 회전축에 장착하기 위하여 채택된 비교적 강성의 물질(어느 정도의 탄성을 갖는다)의 평평한 부재(piece)를 의미한다. 이것은 본원에서 완전한 원형으로 한정되지 않으며, 그 재료는 회전 그라인더용 연마 디스크의 제조에사용될 수 있는 어떠한 공지의 것이라도 좋다.

"갭"은 목적물의 재료에 의해서 완전하게는 둘러싸여 있지 않은, 톱니 형상(indentation)인 것 또는 칼집 형상(invagination)을 의미한다. 그러므로, "개구"를 디스크의 원주위로 연장되는 부분까지 (개념적으로) 이동시킴으로써 얻어지거나 또는 디스크의 원형 주변 가장자리에서 세그먼트(아래에 설명된다)가 제거된 형상을 포함한다.

"샌딩(sanding)"은 본원에서, 가공물의 표면으로부터 재료를 제거하거나 또는 거칠기를 변경하기 위하여 처리되는 어떠한 연마 또는 마무리 작업을 말한다.

"세그먼트(segment)"는 주변(perimeter) 및 코드(chord) 사이에 있는 원의 일부분을 의미한다.

본 발명은 연마 또는 샌딩(sanding) 디스크 분야에 관한 것으로써, 특히 본 발명은 샌딩 디스크와 앵글 그라인더(angle grinder)용 악세사리 및 이들을 제조하기 위한 수단에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 양호한 3개의 개구를 갖는 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 외형(평면)을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 양호한 5개의 개구를 갖는 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 외형을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 3개의 관찰 또는 통기 갭을 각각 구비하는 3개의 양호한 백킹 판의 외형을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 양호한 백킹 판의 2개의 외형을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 가공물 표면의 돌출부가 끼이는 것을 방지하도록 채택되는 샌딩 디스크 또는 백킹 판의 양호한 개구 또는 갭의 외형을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 양호한 백킹 판을 도시하는 측면도로서, 위치 결정핀과, 상기 백킹 판의 위치 결정 핀을 위한 개구의 한 형태가 도시되어 있다. 또한, 경사진 개구, 연마 표면으로부터 이격된 공기 스쿠프와, 연마 표면에서 상승된 말단 모서리를 갖는 백킹 판의 단면이 도시되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 냉각 채널을 구비하는 다른 양호한 백킹 판의 전방면 및 이면을 도시하는 도면.

도 8은 연마 디스크와 결합하기 위하여 스터드를 구비하는 백킹 판 위에 장착되는 양호한 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 측면도.

도 9는 본 발명에 따른 백킹 판(도 4) 위에 장착된 양호한 연마 디스크 또는샌딩 디스크(도 1)의 사용자 입장에서 본 도면.

도 10은 3개의 큰 개구에 있는 상승된 영역과, 전단 가능한 파일 영역(3가지 형태가 하나의 도면에 포함된다)을 구비하는 적정한 연마 디스크 또는 샌딩 디스크와, 상기 연마 디스크 또는 샌딩 디스크를 앵글 그라인더의 축에 고정하기 위한 고정 너트의 3가지 형태를 도시하는 도면.

도 11은 과도한 토오크가 적용되는 경우에 슬립되기 위한 클러치를 구비하는백킹 판의 3가지 형태를 도시하는 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 연마 재료의 다중 플랩(flap)이 구비된 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 가공면을 도시하는(2가지의 플랩 배향이 하나의 도면에 도시된다)도면.

도 13은 본 발명에 따른 연마 재료의 다중 플랩을 구비된 다른 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 가공면을 도시하는 도면.

도 14는 복수개(10개)의 개구를 구비하는 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 가공면을 도시하는 것으로서, 회전하는 디스크의 실질적 부분을 관찰할 수 있도록 개구가 위치된 것을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명에 따라서 일정한 접촉 연마면을 구비한 샌드페이퍼를 사용하는 형태의 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 가공면을 도시하는 도면(도 23을 또한 참조).

도 16은 하나 이상의 제거된 세그먼트를 구비하여 사용 중에 모서리 부분을 용이하게 관찰할 수 있는 형태의 연마 디스크 또는 샌딩 디스크의 이면(비-샌딩면)을 도시하는 것으로서, 어떻게 상기 디스크가 낭비 없이 재료 시트로부터 절단될 수 있는 가를 도시하는 도면.

도 17은 하나 이상의 제거된 세그먼트를 구비하여 사용 중에 모서리 부분을 용이하게 관찰할 수 있는 형태의 백킹 디스크의 이면(비-샌딩면)을 도시하는 것으로서, 여분의 경사 냉각 개구가 또한 제공되어 있다.

도 18은 본 발명에 따라서, 재료의 말단 모서리를 변형시켜서(가압 성형과 같이) 포착 방지 능력을 향상시킨 샌딩 디스크 또는 백킹 판의 개구를 도시하는 도면.

도 19는 앵글 그라인더용 샌딩 디스크를 위하여 부가의 양호한 클러치 조립체를 도시하는 단면도.

도 20은 본 발명에 따른 샌딩 디스크를 사용하는 앵글 그라인더용 안정 장치의 몇몇 디자인을 도시하는 도면.

도 21은 본 발명에 따라서 샌딩 디스크를 제조하기 위하여, 높은 압력의 분사 액체를 사용하여 다중 또는 단일 스톡의 연마 시트를 절단하는 방법을 도시하는 도면.

도 22는 스톡(stock) 연마 시트를 절감하기 위하여 잘려 나가는 부분들을 함께 모으기 위한 몇몇 방법을 도시하는 도면.

도 23은 본 발명에 따라서 변형된 접착 강화 샌딩 디스크를 포옴(form) 백킹 판 위에 겹쳐서 형성하는 방법을 도시하는 도면.

도 24는 포착 방지 개구와, 파열 영역 내의 정렬 개구를 구비하는 샌딩 디스크를 도시하는 도면.

도 25는 작업자가 볼 때, 백킹 판 위에 정확히 정렬된 샌딩 디스크를 나타내는 도면.

도 26은 파열 영역 내에서 샌드페이퍼 디스크(도 24 참조)를 그립하기 위한 샌드페이퍼의 링과 같은 그립 패드(grip pad)를 구비하는 백킹 판을 도시하는 도면.

도 27은 접촉 샌딩 디스크와 함께 사용하는데 적절한 백킹 판을 도시하는 도면.

도 28은 관찰/냉각 개구와, 인덱싱/정렬 개구와, 폴드 라인 및 진공 개구를 구비하는 접촉 샌딩 디스크의 다른 형태를 도시하는 도면.

도 29는 관찰/냉각 개구와, 인덱싱/정렬 개구와, 폴드 라인 및 진공 개구를 구비하는 접촉 샌딩 디스크의 또 다른 형태를 도시하는 도면.

도 30은 윙 팁과, 공기 스쿠프 개구 및 파열 영역을 구비하는 4개의 측부를 갖는 샌드페이퍼 디스크를 도시하는 도면.

도 31은 백킹 판 위에 위치된 4개의 측부를 갖는 샌드페이퍼 디스크를 도시하는 도면.

도 32는 그립 패드와, 냉각 채널과, 구조적으로 약해진 파열 영역 및 인덱스 정렬 수단을 구비하는 도 30의 샌딩 디스크에 적합한 백킹 판을 도시하는 도면.

도 33은 개구, 파열 영역을 구비하고, 4개 측부를 갖는 샌딩 디스크와 대칭 되는 백킹 판을 도시하는 단면도로서, 상기 백킹 판은 파열 영역 내부에 샌드페이퍼 디스크를 그립하기 위한 샌드페이퍼 링과 같은 그립 패드를 구비한다.

도 34는 적절한 백킹 판 위에 위치된 3개 측부를 갖는 샌드페이퍼 디스크를 도시하는 도면.

도 35는 그립 패드, 냉각 채널 및 인덱스 정렬 수단을 구비하는 도 36의 샌딩 디스크에 적합한 백킹 판을 도시하는 도면.

도 36은 윙 팁, 개구 및 파열 영역을 구비하는 3개 측부를 갖는 샌드페이퍼 디스크를 도시하는 도면.

도 37은 개구, 파열 영역을 구비하고, 3개 측부를 갖는 샌딩 디스크와 매칭 되는 백킹 판을 도시하는 단면도로서, 상기 백킹 판은 파열 영역 내부에 샌드페이퍼 디스크를 그립하기 위한 샌드페이퍼 링과 같은 그립 패드를 구비한다.

도 38 내지 도 41은 본 발명 및 종래 기술에 따른 디스크의 성능을 비교하는것을 도시하는 그래프 및 막대 그래프.

[실시예]

앵글 그라인더에 사용되는 이하에서 설명될 악세사리는, 하나 이상의 비교적 큰 관찰/통기 개구를 갖는 1회용의 회전 샌딩 디스크(여기에서, "디스크"는 상기 정의된 바와 같음)와, 상기 디스크와 결합되어 사용하기 위하여 특별히 개발된 탄성의 백킹 판을 포함한다. 상기 큰 개구는 작업자가 연마하는 동안에 가공물 표면을 볼 수 있도록 한다. 또한, 상기 큰 개구 때문에 종래의 천공되지 않은 디스크가 사용될 때보다 상기 가공물 표면이 보다 잘 냉각되도록 하는 큰 이점도 있다.

상기 개구에 가공물 표면의 돌출부가 끼어 들지 않을까 하는 종래의 의문은실제로는 발견되지 않았다. 상기 개구의 상승되는 말단 가장자리의 형상과 함께, 높은 회전 속도는 돌출부가 회전하는 디스크의 개구에 끼어드는 것을 방지하기에 적절하다는 것이 밝혀졌다. 또한, 상기 개구는 샌딩 디스크에 항상 예측되는 것보다 더 큰 탄성을 제공한다. 상기 백킹 판 위에 디스크를 정렬하여 장착하기 위한 수단(도 6, 도 9, 특히 도 23 참고)이 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 사용 결과에 의하면, 샌딩 디스크 작업에서 효율과 성능의 증가는 회전하는 연마면과 연마될 가공물의 표면 또는 재료 사이의 공기 난류(air turbulence)의 발생에 의하여 성취된다는 것이 명확하다, 이러한 공기의 난류는 중요한 냉각 효과를 나타내는 것이 분명하다. 절단(연마) 간격 사이에서 짧은 시간의 경과를 허용하는 단속적인 연마로부터의 이점도 있다. 본 발명에 의한 향상된 샌딩 디스크 중의 하나를 사용할 경우에는 일 회전 중에 여러 번 "휴식 시간(rest time)"이 생긴다. 가장 좋은 결과는 샌딩 디스크의 주변으로부터 안쪽으로 적절한 거리를 두고, 디스크의 밸런스에 지장이 없는 위치 간격으로 배치되는 작은 수의 큰 개구를 사용함으로써 성취된다. 또한, 실질적으로 원형의 주변에 선택적으로 캡이 제공될 수 있다. 개구는 백킹 판과 관련하여 공기 흐름을 증가시키기 위하여 경사지는 것이 양호하고, 또한 백킹 판의 표면과 샌딩 디스크 사이에 부가의 통풍을 더함으로써 향상된 냉각 효과를 얻게 된다. 상기 냉각 방법의 부산물은 작동 중의 우수한 관통 관찰 능력이다.

이들 효과의 수량적인 과학적 관찰은 예를 들어, 다양한 디스크에 의해 시험적으로 연마되는 표면의 온도를 디스크 개구를 통하여 관찰 및 측정하는 온도 측정카메라, 또는 공기의 흐름 측정 장치와 같은 복잡한 장비가 요구된다, 아마도 샌딩 디스크가 다양한 방법으로 사용될 때 그 수명을 결정하기 위한 표준 방법이 있을 것이다.

가공물 표면의 돌출부가 디스크에 충돌 및 포착되는 것에 대해서 이 기술분야의 종래 기술은 전체 디스크 크기에 대해서 다수의 작은 개구들을 사용하는 것으로 대처해 왔다. 본 발명은 냉각을 위한 공기의 흐름을 증가시키는 장점을 제공할 뿐만 아니라, 백킹 판에 설치되는 안전한 파열 영역 및 해제 기구(release mechanism)를 구비한다. 또한, 탄성은 솔리드(solid)면에 대한 갑작스러운 연마의 시작을 감소시킨다. 본 발명의 인덱싱 정렬의 특징은 동일한 소정량의 원료 물질로부터 단위 생산량을 증가시키기에 유용하다는 것이다.

종래 기술과는 반대로, 본 발명은 작은 수의 큰 통기/관찰 개구를 샌딩 디스크의 크기에 비례하여 사용한다. 또한 본 발명은 플랩퍼 디스크(flapper disk)를 제외한 수정된 섬유 및 직물 베이스의 샌딩 디스크와, 수정된 백킹 판 사이의 특별한 관계에 의해 성립한다. 또한, 본 발명은 통상의 앵글 그라인더의 사용에서는 보이지 않는 한층 더 유연하고, 제어하기 쉬운 연마 작동을 가능하게 만든다.

상기 샌딩 디스크는 통상적인 산업상의 표준 직경인 것이 양호한데, 즉 4 내지 7 인치 사이이고 연마면이 접착되는 강화 섬유 베이스로 제조될 수 있다. 그러나, 상기 디스크가 제조되는 재료는 필름과 같은 플라스틱, 종이 또는 평탄한 금속이 될 수 있다. 금속 디스크는 연마제, 특히 다이아몬드 또는 CBN과 같은 초연마제가 연마 표면을 제공하기 위하여 디스크의 표면에 금속-결합되는 곳에 실질적으로양호하다.

상기 디스크는 단독으로 사용되기에 불충분한 강성을 가지는 경우에 통상적으로 백킹판과 관련되어 사용된다. 이러한 점은 상기 디스크가 쉽게 대체가능하고 표준의 백킹 판위에 지지되게 사용가능하기 때문에 상기와 같은 경우가 대부분이다. 그러나, 디스크로서 동일한 전체 형상을 가지고 필요한 강성과 치수 안정성을 부여하는 그 자신의 백킹 판과 일체로 되는 것이 가능하다. 상기 디스크는 회전그라인더의 축에 직접 부착될 수 있다. 이러한 선택은 특히, 상기 디스크가 의도되는 방법으로 수행하기 위하여 치수적으로 안정되는 것이 주로 요구될 때 양호하다. 상기 디스크는 백킹 패드와 관련되어 사용되는 것이 주로 의도되는 디스크로부터 이들을 구별하기 위하여 "경질 디스크"로 본원에서 언급된다. 경질 디스크는 예를 들면 플랩 디스크(이하에 설명함)를 포함한다. 즉, 섬유에 연마 입자가 접착된 부직포로 연마면이 구성된 디스크 및 그 표면에 초연마재가 금속 접착된 입자를 가지는 금속 디스크이다. 이러한 경우에, 상기 경질 디스크는 장착 개구를 둘러 싸고 있는 리세스 부분을 구비하는 것이 양호하고, 그래서 상기 디스크는 작업 표면과 접촉하는 그라인더의 축에 경질 디스크를 부착하기 위한 메카니즘이 없이 평면으로 사용될 수 있다. 상기와 같은 경질 디스크에서, 일체화된 백킹 판은 동일한 개구를 가지고 디스크와 기본적으로 동일한 형상을 가진다.

상기 디스크는 중앙 장착 또는 부착 개구를 가지면, 또한 (a) 가공면 위에 공기 흐름을 제공하는 것과, (b) 작업자가 가공물을 연마하면서 가공물을 관찰할 수 있도록 하는 것과, (c) 디스크 백킹 물질의 강성을 줄여서 디스크 물질 내에 가능한 응력을 경감시키는 것과 관련된 목적을 가지는 다수의 개구를 구비한다. (선택적으로, 백킹 판에 디스크를 고정하는데 접착 물질을 사용할 수 있고(도 15 참고) 또는 "Velcro"(TM) 등이 사용될 수 있다). 종래의 천공된(opened) 샌딩 디스크는 공지(즉, 보쉬(Bosch) 및 상술된 것을 참조)되어 있지만, 판매되는 것은 먼지 배출 시스템의 일부로 사용되고, 이 배출 시스템은 관찰을 방해한다. 전형적인 기본형 샌딩 디스크의 통상적인 외형은 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1에서, 3개의 개구는 101(중앙 장착 개구는 102)로 도시되어 있고, 도 2는 201로 도시된 5개의 통풍/관찰 개구를 도시하며, 도 14에는 10개의 개구가 도시되어 있듯이, 어떤 적당한 수의 개구도 가질 수 있다. (모서리로부터 제거된 밸런스 세그먼트를 가진)하나의 개구를 갖는 디스크는 도 22에 도시된다. 물론, 본 발명은 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도 2의 실시예는 의도적으로 취약화된 파열 영역(이후에 설명함)으로서 사용되는 일련의 개구(203) 및 실질적으로 반경 방향의 슬롯이 비원형(non-circular)의 개구(202)를 포함한다.

선택적인 진공 개구는 본원의 샌딩 디스크의 중심에 근접하게 위치되고, 종래 기술의 보쉬 제품과 유사하게 백킹 판에서의 개구와 정렬된다. 그런데 종래 기술의 보쉬 제품과 다른 점은, 이들 개구는 이들의 진공을 동력 공구의 모터에 설치된 팬 또는 다른 외부 소스로부터 추출하는 것이 아니고, 백킹 판과 샌딩 디스크 페이퍼 사이의, 개방 채널 또는 백킹 판 내부에 위치된 덕트로 부터이다. 디스크가 회전될 때, 상기 덕트를 점유하는 공기에 대하여 발생되는 구심력이 덕트에서 요구되는 진공을 발생시킨다. 그 다음 먼지는 집적 백(collection bag)내로 먼지를 집중시키는 집적 트랩 내로 송풍된다. 이를 돕기 위하여, 백킹 판의 주변 가장자리는 갈라진 틈(vein) 또는 스캘럽(scallop) 모양을 가질 수 있다.

하나의 양호한 형태에서, 상기 샌딩 디스크는 유니버설(AC/DC) 브러쉬 모터에 의하여 구동되고, 11,000 rpm의 통상적이 무하중 회전속도를 가지는, 널리 사용되는 형태의 종래의 앵글 그라인더에 사용될 수 있다. 종래의 앵글 그라인더는 다양한 디스크(일반적인 연마 물질)가 장착되어 고속으로 회전되는 구동축을 갖는다. 통상적인 앵글 그라인더는 "AEG WSL115"(TM)(600 watt)로 팔리고 있는 단일 속도 115 mm 그라인더이다. 이러한 크기의 모터는 종래의 "솔리드(solid)" 디스크와 동일한 성능을 가지면서, 이보다 작은 파워로도 기본형 디스크에 적당한 동력을 제공한다. 이것은 공기 베어링 효과, 휴식 시간 효과 및 냉각 효과 때문이라고 생각된다.

관찰

샌딩 디스크에 개구(101, 201)를 설치하는 이유의 하나는, 사용자가 그 자신을 향하여 공구를 끌어당김으로써 그라인더를 사용할 때 상기 회전하는 디스크를 통하여 연마되고 있는 재료를 볼수 있도록 하기 위함이다. 상기 개구는 원형이거나 또는 적어도 날카롭거나(sharp) 좁은 코너를 갖지 않는 형상으로 하는데, 왜냐하면 응력 영역으로부터의 크랙 전파의 위험성이 높기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본출원인은 하나의 선택적인 형상으로서 도 2에 다이아몬드 형상으로 경사진 개구(202)를 도시한다, 좁은 단부와 넓은 단부(좁은 단부는 도입 가장자리에 위치된다)를 가지는 개구는 많은 선택 중의 하나로 사용될 수 있다, 많은 다른 선택이존재하는데, 사용 중인 디스크의 반경선에 대하여 일정한 각도로 연장되는 좁은 슬롯 또는 사용할 때에 디스크의 응력선에 연속되는 곡선을 따라 연장되는 좁은 슬롯을 예로 들 수 있다. 중심으로부터 동일한 거리에 있는 22mm 직경의 3개의 개구(101)는 초기의 기본형에서 사용되고 있지만, 다른 많은 조합이 가능하다. 개구의 위치는 커터(센딩 디스크)의 균형을 유지할 수 있도록 적절히 선택되어야 하고, 상기 커터는 개구의 가장자리로부터 물질을 제거함으로써 동적으로 균형을 이룰 수 있다.

이러한 관찰 특징과 관련하여, 연마가 이루어지고 있을 때에 그 연마 동작을감시할 수 있는 것은 대단히 유용하다. 대부분의 샌딩 디스크에서는 연마 중의 관찰이 불가능하다. 앵글 그라인더는 회전하는 디스크의 외측 반쪽을 통하여 관찰을 허용하고, 이들 샌딩 디스크는 그 구성의 장점에 맞추어서 발전되어 왔다. 연마 작업이 불투명한 디스크(통상적인 경우)로 실행된다면, 작업자는 일련의 연마 테스트를 해야만 하는데, 결과를 관찰하기 위하여 공구를 그때마다 제거해야 하고, 작업이 완료에 가까워질수록 이들 관찰은 보다 빈번하게 요구된다. 이 작업의 완성은 일종의 연속적인 근사에 의존하므로 연마 과정이 지나치게 길어질 가능성이 있다. 본 발명을 사용하는 경우, 작업자는 가공물에 대하여 공구를 한번 적용하는 것으로 연마 작업을 수행할 수 있고, 연마되는 속도에 대한 판단이 필요 없게 되고, 시간이 많이 걸릴 위험이 없게 된다. 이 디스크와 백킹 판에는 실질적인 개구가 형성되어 있음에도 불구하고, 가공물 표면의 돌출물이 그 개구에 빠져서(일반적으로 예측되는 바와 같이) 연마 가공에 큰 지장을 초래하지 않는다는 것은 놀라운 일이다.안전을 위해서 돌출물이 디스크 또는 백킹 판내로 끼어 들지 않도록(손상되지 않도록) 디스크를 90도 이하의 각도로 돌출물에 대응하도록 정렬하는 것을 선호할지 몰라도, 사실, 작업자는 회전하는 디스크를 돌출물에 가깝게 해도 이 돌출물이 문제없이 연마되는 것을 관찰할 수 있다.

본 출원인은 원형의 외형 형상을 가지는 디자인이 회전하는 디스크의 말단 가장자리에서 가공물의 부분을 숨긴다는 문제점에는 대응하지 못함을 알았다. 도 1 내지 도 15의 디스크는 원형 외주를 가진다. 그러므로 본 출원인은 도 16에 도시된 바와 같이 제거된 몇몇 세그먼트를 갖는 디스크(1600)를 발명하였다. 이들 세그먼트는 직선 형(1603), 곡선 형(1604) 또는 갭 형상이 될 수 있다. 이 세그먼트는 하나 이상으로 할 수 있다. 기본형의 디스크에는 3개 또는 4개가 바람직하고, 5개 또는 6개가 실제로는 적당하며, 그리고 하나 이상의 개구에 의하여 균형을 이루게 되는 편심 가장자리(하나의 오목부 또는 갭)를 갖도록 할 수 있다(도 22). 결과적으로, 상기 디스크 아래에 있는 가공물은 상기 하나의 위치에 있는 제거된 세그먼트가 디스크의 다른 부분에서의 개구와 함게 중첩된다면, 디스크의 가장자리로부터 직접 가공물을 보는 것으로, 디스크의 전체 작업 부분은 사용될 때 "그레이아웃(grey out)"되게 된다. (이러한 시야의 불명확성은 위험을 야기할 수 있다-하기의 안정 장치의 섹션 참고).

가장자리가 스칼로프(scallope)되거나 또는 주어진 치형 형상으로 되는 상기 디스크는 과거에 사용되었다. 이러한 점은 주로 가장자리를 보다 가요성으로 만들지만 꼭 끼는 코너에서 연마를 방지하거나 제한한다. 상기 가장자리 처리는 연마영역의 어떠한 부분도 볼 수 있는 것은 아닌데, 왜냐 하면 상기 디스크가 고체 백킹 판으로 사용되기 때문이다. 가장자리에서 연마 성능의 부족은 상기 디스크의 계획된 특성이고, 이러한 점은 본 발명과는 이들을 분명하게 구분한다. 또한, 상기 디스크는 관찰 및/또는 냉각을 허용하기 위하여 디스크의 몸체에 개구를 구비하지 않는다.

사용되는 디스크로부터 이들 세그먼트를 제거하는 하나의 장점은, 원래의 스톡 물질로부터 디스크를 찍어 낼(stamp-out) 때에, 각각의 디스크이 중심은 인접되는 디스크의 중심에 근접하게 될 수 있으므로, 세그먼트를 가지는 디스크의 보다 근접된 팩킹의 하나의 예인 1611에 도시된 바와 같이, 스톡 물질의 소정의 영역으로부터 보다 많은 디스크를 하나씩 또는 스택(stack)으로 전달할 수 있는 것이다. 이러한 점은 제조 가격을 감소시킨다. 실질적으로, 하나의 세그먼트의 내부 형상은 이웃하는 디스크의 원주를 포함할 수 있다, 상기 내부 형상은 보다 깊은 오목부가 될 수 있거나("스로트(throat)"로 불린다. 그리고 5개 이상의 스로트가 만족스러운 숫자가 될 수 있다), 또는 보다 급격한 도입 각도와 보다 완만한 말단 각도를 갖는 곡선으로 될 수 있다. 스탬프-아웃된 부분은 리사이클될 수 있고, 플랩디스크로 사용될 수 있다. 도 21은 2114로 플랩(flap)의 예를 도시하고, 어떻게 15개의 플랩(2115)이 낭비 없이 하나의 디스크가 제조됨과 동시에 절단될 수 있는지를 도시한다.

세그먼트의 제거가 불규칙한 림(rim)으로 인하여 가공물에 흠을 내는 것은 아닌가라고 생각될 수 있지만, 본 발명에서 이 림은 고속의 절단 속도와 함께 탄성으로 인해서 이와 같은 위험은 최소로 된다.

공기 냉각

본 발명에 따른 디스크는 4.5인치/115 mm 앵글 그라인더에서 회전 속도 8000-11000 rpm으로 회전하기 때문에, 디스크 주위에서 반 접선 방향으로의 공기의 움직임이 발생되고, 이것이 돌풍은 아니라고 하더라도 그 흐름이 검출된다. 이면(작업자 쪽)으로부터의 경사진 개구는 연마 표면에서 충분한 공기 난류를 발생시켜서, 절단 부스러기는 그 측부 또는 개구를 통하여 배출된다. 표면에 대하여 사용할 때, 공기는 도 6에 도시된 바와 같이 표면으로 운반되어, 가공물의 냉각을 도우며, 먼지를 연마 장소로부터 불어 내며, 작업 영역으로부터 (거친 것은 공구 자체의 연마를 일으키는) 절삭 찌꺼기를 제거한다. 이러한 점은 도 6에 도시된 공기스쿠프를 사용하면, 가장 효과적으로 행해지므로, 이에 대해서는 설명할 가치가 있는 것이다. 화살표 615는 공기와 작업 표면에 대한 백킹 판의 운동 방향을 도시한다. 상기 개구(612)가 도입되는 백킹 판의 부분은 절단되고, 말단 모서리(613)는 스쿠프의 형태로써 상향으로 향해 있으므로, 공기는 개구(612)로 유입된다. 연마될 표면(616 주위에서)에 공기가 도달하면, 여기에 개구에 이어지는 백킹 판 및 샌딩 디스크에 상승부(611)가 형성되어 있으므로, 공기는 충분히 압축된다. (또한 상기 상승된 부분은 돌출부가 포착되는 위험성을 최소로 한다). 또한, 상기 공기는 공기 베어링의 형태로 작용할 수 있고, 그 자체를 회전하는 디스크와 정지된 가공물 사이에서 공기 베어링과 유사한 방법으로 가압시킨다. 상기 백킹 판이 가공물에 대하여 가압될 때 백킹 판에 대하여 가요성을 나타내는 샌딩 디스크의 후방에는, 샌딩 디스크의후방을 강압적으로 냉각하는 것을 돕는 공기의 요동이 발생된다. 또한, 본 출원인은 선택으로서 경사진 채널을 제공한다(도 17에 설명된 실시예의 참조). 그러나, 일반적으로 백킹 판의 후방의 외형은 이를 관통하는 개구 내에 음의 압력을 종종 발생시키고, 이러한 점은 대향 방향에서 즉, 작업 표면으로부터 멀어지는 방향으로 개구 내에서 공기 흐름을 발생시킨다. 어느 경우든지, 가공물 표면에 난류가 발생되고, 이러한 점은 절단 부스러기 제거에 중요한 역활을 한다. 상기 백킹 판에서 개구 개방부의 외형을 신중히 고려함에 의해서 이러한 효과를 향상시킬 수 있다.

샌딩 디스크를 관통하는 개구의 도입 모서리 및 말단 모서리의 경사는 충돌방지 수단을 제공함과 동시에, 어느 정도 공기 흐름을 향상시킬 수 있을지라도, 이러한 얇은 물질에서 실질적인 공기 난류 효과를 발생시키는 것은 일반적으로 어려우므로, 이러한 작용은 주로 개구 영역에서 3-5 mm 두께가 될 수 있는 백킹 판에 경사 효과를 발생시킴으로써 매우 양호하게 제공된다. 이러한 것은 도 6에 도시되어 있고, 형성된 시트의 예가 도 5 또는 도 18에 도시되어 있다. (물론, 보다 두꺼운 샌딩 디스크는 완전하게 작용하는 경사 개구를 지지할 수 있고, 백킹 판이 없을지라도 요구된 효과를 나타낼 수 있다. 통상적으로, 대부분의 연마 물질은 백킹판과 함께 사용하기 위하여 얇은 시트로서 팔리고 있다.) 따라서, 각 개구의 도입경계부는 경사져 있다. 도 5는 양호한 배치를 도시하고, 도면에서 500은 갭 또는 개구를 포함하는 백킹 판 또는 샌딩 디스크 영역의 단면이다. 상기 회전의 양호한 방향은 화살표로 지시되어 있고, 연마 표면은 아래쪽에 있다. 개구 또는 갭(502)의 도입 모서리(505)는 연마 표면에 가장 근접한 모서리에 대해서 예각으로 경사지는반면에, 상기 말단 모서리(504)는 둔각으로 가장 근접할 수 있도록 경사진다. (506은 돌출부가 캐칭되는(끼이는) 디스크의 위험을 최소로 하기 위해 사용될 수 있는 부가의 경사 형상을 도시한다.) 상기 샌딩 디스크 개구 그 자체에 실질적인 경사가 없을지라도, 상기 디스크가 고속으로 회전될 때 백킹 판에서 개구의 운동에 의하여 발생되는 충분히 유용한 공기 난류가 발생된다. 현재 우리가 갖고 있는 장치를 가지고 실질적인 공기 운동을 측정할 수는 없다. 우리가 원하는 것은 상기 작업 표면을 충분한 냉각 상태로 하는 것이다.

본 출원인은 통상적인 얇은 물질의 샌딩 디스크에서 경사 구멍 효과(raked hold effect)를 제공하는 보다 양호한 방법을 개발하였다. 이것은 개구 바로 끝의 디스크의 부분 (적정한 회전 방향으로 회전하고 있을 때)이 연마면으로부터 가압 분리되도록 디스크의 재료를 변형하는 프레스 작업을 포함한다. 도 18은 샌딩 디스크(1800) 내의 경사 개구(1801)를 도시하고, 도입 모서리(1803)은 일반적으로 변형되지 않지만, 말단 모서리(1802)는 작업면으로부터 이격되게 굽혀진다. 영역 1804는 연마면이지만, 디스크가 천천히 회전하고 있더라도 상기 경사가 완만하기 때문에, 돌출부가 캐치되기 어렵다. 이러한 변형을 채용함으로서, 본 발명의 원리는 경사 개구를 가지는 백킹 판을 요구하지 않고, 디스크만으로도 달성할 수 있다. 상기 변형 방법은 연마 물질 시트로부터 샌딩 디스크를 스탬핑할 때 다이 사이에서 실행되는 간단한 프레스 작업으로 가능하다.

본 출원인들은 개구의 모서리가 돌출물을 포착할 가능성이 거의 없는 (그 이유의 일부로서, 사용시(10000, rpm)에 약 2 mS마다 새로운 개구가 있기 때문에) 것을 관찰하였으나, 도 18에 도시된 변형은 돌출물과 결합되는 급격한 코너와는 달리, 돌출물을 그대로 통과시키는 완만한 슬로프를 제공함으로써 돌출물이 개구에 끼이는 위험성을 감소시키는 것을 돕는다.

상기 공기의 운동은 냉각 효과를 가진다. 본 출원인은 철 목적물(못)이 샌딩 디스크에 의하여 연마되는 동안에 도달하는 온도를 관찰하였다. (못은 중고 목재의 연마 작업에서 종종 나타나기 때문에 유용한 테스트 목적물이다). 종래의 (전체적인) 샌딩 디스크를 사용할 때, 못의 헤드는 붉고 뜨겁게 되어 손이 닿으면 화상을 입을 정도가 된다. 종래의 샌딩 디스크는 열에 의하여 파괴될 것이다. 본 발명에 따른 천공된 샌딩 디스크를 사용할 때, 유사한 속도록 연마되지만 상기 못은 충분히 접촉할 수 있을 만큼 냉각된다. 그 부근의 목재가 과열되어 연소되거나, 변색되지 않는다. 하나의 테스트에서는 평면 샌딩 디스크를 사용할 경우보다 약 120 deg F의 온도 감소를 나타내었지만, 정확한 작동 변수는 공지되어 있지 않다.

2개의 백킹 판 또는 디스크는 도 3 및 도 4에서 각각 300과 400으로 도시되어 있고, 도 4는 디스크의 주변이 도 3의 위치(점선 301로 도시됨)로부터 외향으로 연장된다는 점이 "향상된" 것이다. 상기 백킹 판은 갭(303)을 포함한다. 화살표 403은 회전방향을 도시한다. 샌딩 디스크의 거의 전체 직경으로 연장되는 탄성 백킹 판을 제조하는 것이 가능하고, 상기 경우에, 갭보다는 개구를 제공하는 것이 보다 양호하다. 샌딩 디스크에서 개구의 수와 위치 선정은 백킹 판의 그것에 매칭되는 것이 바람직하다. 사용할 때에, 그라인더에 샌딩 디스크를 장착하는 작업자는 샌딩 디스크의 통기/관찰 개구(101)를 백킹 판의 갭(303)에 시각적으로 정렬시킬수 있다. 또한, 작업자는 고정 너트의 회전 동안에 디스크를 제 위치에 유지시키기 위하여 위치 페그 또는 핀(하나의 실시예는 도 6의 603으로 도시되고, 도 23은 다른 실시예이다)을 사용할 수 있다. 이것은 디스크를 정렬하기 위한 매우 정밀한 방법이다. 상기 위치 페그는 사용 전에 제거하는 것이 바람직하다. 도 9는 백킹 판(401) 아래의 샌딩 디스크(100)를 900으로 도시하고, 샌딩 디스크의 개구는 백킹판의 갭과 양호하게 정렬된다. 또한 도 9는 대응되는 백킹 판의 개구(601)와 거의 매칭되는 위치 개구(905)를 가지는 샌딩 디스크를 도시한다.

흥미롭게도, 본 발명의 백킹 판은 탄성 때문에 통상의 샌딩 디스크(솔리드(solid) 디스크)를 돕는다.

도 6, 도 7 및 도 8은 몇몇의 양호한 백킹 판을 도시하는 도면이다. 도 6의 백킹 판(600)은 고무 또는 플라스틱 물질과 같은 탄성 합성물로 제조된 것으로, 이것의 가장자리에 가까운 부분이 상대적으로 두껍기 때문에 비교적 경질의 것이다. 위치 페그(603)의 사용을 위한 위치 개구(601)에 주의해야 한다. 도 8의 백킹 판(800)은 가장자리에 가까운 부분이 상대적으로 얇기 때문에 보다 탄성적(유사한 물질이라고 가정할 때)으로 본다. 도 8은 곡선 형상 또는 접시형을 도시하고, 이것은 목적물을 가볍게 연마할 때 샌딩 디스크 그 자체(도 8에서 803)만의 탄성을 사용함에 적당한 것으로 판명되었다. 평탄한 샌딩 디스크는, 사용후에, 힘이 디스크의 가장자리에 대하여 적용되기 때문에, 약간 접시형의 외형을 취하게 된다. 천공된 디스크는 비천공된 디스크보다 큰 탄성을 나타낸다.

또한, 도 6은 앵글 그라인더에 새로운 디스크를 장착할 때, 백킹 판에 대하여 샌딩 디스크의 위치를 통상적으로 설정하기 위한 하나의 수단(많은 가능한 방법중에)을 포함한다. 백킹 판에 한 세트의 개구(601)가 제공되어 있다. 대응되는 위치결정 개구(905)가 샌딩 디스크에 제공되고, 도시된 바와 같이, 샌딩 디스크의 반복되는 구조 때문에, 예를 들면 샌딩 디스크의 3가지의 위치 결정이 가능하게 된다. 샌딩 디스크를 장착하고 고정 너트가 조여지기 전에, 작업자가 위치 페그 또는 핀(축(603) 및 헤드(604))을 디스크를 통하여 백킹 판의 대응되는 개구 내에 삽입함으로써, 상기 디스크는 고정 너트를 조이는 동안 거의 정확한 위치를 유지한다. 플라스틱 물질로 제조될 수 있는 위치 핀은 그 다음 제거된다. 실질적으로, 통상의 작업자는 위치 핀의 대응으로써 못 등을 사용할 수 있고, 사용을 시작하기 전에 못을 제거하는 것이 유용하다 (위치 핀은 모든 샌딩 디스크와 팩으로 제공하기에 충분히 싸다). 현재 디스크가 샌드페이퍼 시트로부터 간단히 스탬프 아웃될지라도, 디스크의 후방에 영구적으로 부착되는 위치 페그 구조를 가진 샌딩 디스크를 제조하는 것이 양호할 수 있다. 상기 경우에, 위치 페그 구조는, 예를 들어, 돌출물이 우연히 그립될 때와 같이, 과도한 토오크가 디스크에서 시트 사이에 존재하는 경우에 전단되어 돌출물을 통과시키기 위한 이중적 목적을 갖게 된다.

본 출원인 보통은 용융되어 샌딩 디스크의 연마 입자 사이의 공간을 채우기 쉬운 많은 합성 재료들이 본 발명의 디스크에는 냉각된 상태로 유지되기 때문에 그 디스크에 고착되거나 디스크를 손상시키지 않는다고 믿는다. 상기 디스크 자체는 그것이 과열되지 않는다면 보다 긴 수명을 가지게 된다.

따라서, 상기 백킹 판은 부가의 개구를 가진다. 이들은 경사질 수 있다. 경사 개구는 공기를 직접적으로 이동시키지만, 경사가 없는 개구는 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 디스크와 백킹 판이 회전될 때, 샌딩 디스크의 후방에 공기를 도달하게 하고, 이것을 냉각시킨다. 경사 개구는 전체 공기 흐름을 증가시키고, 공기 흐름을 한 방향으로 만드는 경향이 있으며, 이는 본질적인 것은 아니지만 바람직하다. 도 17은 사용할 때에 가장자리가 잘 보이도록 하나 이상의 제거된 세그먼트(1701)를 가진 형태의 백킹 판(1700)의 이면(비 연마면)을 도시한다. 부가의 경사 냉각 개구(1702)가 또한 제공된다. 상기 세그먼트(1701)는 실질적인 샌딩작동을 하는 동안에 가공물을 보다 더 잘 볼 수 있도록 샌딩 디스크의 대응되는 공극(void)에 정렬된다.

디스크 성질

개구는 적정한 형태의 백킹 판과 함께 통상의 딱딱한 백킹 판을 사용하는 통상의 디스크에서보다 큰 탄성을 샌딩 디스크에 부여한다. 통상적인 사용 패턴은 하나의 모서리 근처의 영역에서 가공물에 회전하는 디스크를 적용하는 것이고, 이것은 적정한 탄성을 가지고 디스크의 외부 1/3 내지 1/2 이 각 회전마다 가공물에 순간적으로 접촉하는 것을 의미한다. 이러한 것의 장점은 디스크의 연마면이 보다 균일하게 마모된다는 것을 포함한다. 양호하게 사용된 디스크를 조사해 보면, 디스크의 외측 방향의 절반(반경을 따라 측정되는)이 상대적으로 균일하게 마모되고, 중심의 장착 개구 근처의 부분이 불균일하게 마모되어 있음을 알 수 있다. 그래도 상기 샌딩 디스크의 외측 가장자리는 여전히 존재한다. (이와는 반대로, 통상의 딱딱한 백킹 판을 사용하는 통상의 디스크는 좁은 외부 림(rim)에서 마모되는 경향을띠므로 상기 샌딩 디스크의 림의 재료는 소실된다). 본 출원인은 디스크 당 포함하는 연마 물질이 적더라도, 샌딩 디스크의 평균 수명은 약 20% 이상 증가되는 것으로 예상하고 있다.

상기 개구는 샌딩 디스크에서 발생되는 응력의 일부를 제거할 수 있다. 먼저 새로운 디스크가 패킷(packet)으로부터 꺼내질 때, 디스크는 비틀려져 있는 것이 보통이다. 상기 디스크를 정상으로 하는 시도는 디스크의 접착 연마층의 크랙을 발생시킬 수 있다. 비틀린 상태에서의 사용은 제어하기 매우 어려운 상태를 발생시킨다. 본 출원인은 개구를 갖는 디스크는 비틀림 현상이 발생되기 어렵기 때문에, 사용시에 지장이 없음을 알았다.

또한, 개구의 존재는 본 발명에 따른 샌딩 디스크의 가장자리를 보다 가요성으로 만든다. 이러한 점은 보다 완만한 연마 표면용으로 매우 유용하다. 본 출원인은 샌딩 디스크의 직경보다 더 작은 직경을 가지는 백킹 판을 사용함으로써 이러한 가요성의 장점을 취하게 되었다. 전형적인 이들의 관계는 도 9에 도시되어 있는데, 여기에서 백킹 판이 관찰/통기 개구의 가장 먼 범위까지 차지하고 있는 것이 도시되어 있다. 기본형의 백킹 판이 원형 원주를 가질지라도, 샌딩 디스크에 제공되는 지지 형태를 최적화하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 형상으로 제작하는 것이 바람직하다, 또한, 백킹 판 그 자체의 하나의 양호한 형상은 약간의 컵핑(cupping)(도 8 참조), 즉, 이것의 가장 외측 부분은 중심 부분과 비교할 때 약간 상승(가공면을 중심으로 하여)하게 된다. 이러한 점은 백킹 판이 적어도 어느 정도의 압력이 디스크에 발생될 때까지는 거의 지지 작용을 하지 않는 것을 의미한다. 한편, 평면 백킹 판도 유사한 효과를 제공할 수 있다.

상기 디스크/판 운동은 공기가 디스크의 후방에 도달하여 디스크를 냉각시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 본 출원인은 백킹 판과 샌딩 디스크 사이의 공간에 공기를 순환시키기 위한 채널을 구비하는 백킹 디스크를 설계하였다. 도 7은 이러한 원리를 도시한다. 상기 디스크(700)는 703 및 705로 도시된 공기 개구가 있는, 디스크의 이면(작업자 측)을 도시한다. 매설된 채널은 이들이 관찰/냉각 개구(702)내로 도입될 수 있거나, 또는 가장자리로 도입되는 채널(706)로 형성되도록 연마되는 면(701 참조)까지 디스크의 본체를 통하여 도달할 수 있도록 나선형으로 형성된다. 조립체가 회전할 때, 공기의 원심적(centrifugal)인 운동이 발생된다. 이러한 형태의 형상은 자동차 외형 마무리 업자들이 선호하는 포옴(foam) 디스크와 같은 두꺼운 백킹 판에 유용하게 된다.

본 출원에서는 주로 관찰 및 통기 목적을 위해서 작은 수의 큰 개구를 가지는 디스크를 선택했음을 주의하자. 냉각 및/또는 가요성이 주요 목적이라면, 백개 등의 많은 개구를 가지는 디스크를 제조하는 것도 가능하다. 본 출원인이 고려하지 않은 탄성이 보다 중요한 연마 작용이 있을지라도, 본 출원인들은 주로 관찰/통기 특성을 개발하는 것을 원하는 것이다.

샌딩 디스크용 기판으로 사용되는 재료의 형태가 여태까지 고려할 수 있는 것보다 더 큰 중요성을 갖는데, 왜냐하면 본 발명은 앵글 그라인더와 샌딩 디스크를 사용하는 샌딩 방법을 향상시키기 때문이고, 이것은 일반적으로 믿고 있는 작동을 보다 다목적이며 정확하게 만든다. 본 출원인은 등방성 파이버를 갖는 섬유의형태보다는 이방성 파이버로서 백킹된 디스크를 사용하는 것에 주목하였다. 원심력은 정지 디스크보다 (적어도 가공물과 결합하는 그 위치에서) 회전하는 디스크를 보다 덜 탄성적으로 하지만, 본원에서 설명되는 원리는 일반적인 앵글 그라인더의 회전 속도에 여전히 적용된다.

백킹 판은 회전하는 디스크를 통해서 보는 사람의 시각적인 대비를 향상시켜서 잔상에 의해 배후의 가공물을 보도록 하기 위해서, 흑색이 바람직하다. 이러한 색깔은 흰색보다 보다 덜 눈에 거슬리고, 흰색 또는 다른 색깔로 된 디스크를 통하여 보여지는 가공물의 표면의 상은 그레이 아웃되는 경향이 있다.

전단부의 내장 설치

샌딩 디스크가 샌딩 작동 동안에 가공물을 강하게 그립한다면, 좋지 않은 결과가 뒤따르지 않도록, 백킹 판으로부터 떨어지거나, 또는 구동 시스템으로부터 분리시킴으로써, 본 발명에 안정성을 부여하는 것은 효과적이다. 도 10은 샌딩 디스크(1000) 그 자체가 부서지기 쉽게 제조되는 것에 의한 몇몇 변경예를 도시한다. 전단/파열부(1003)(날카로운 코너의 개구), 다른 원형 개구(1004) 또는 일련의 태브(1006)가 중심을 향하여 있으므로, 파열 영역은 초과적인 토오크가 적용된다면 찢어지게 된다. 과열 영역을 형성하기 위한 다른 방법으로 1010, 1003 및 1004와 같은 것이 사용되고, 중단된 원형선(1008)을 형성하는 일련의 슬릿(샌딩 디스크의 재료를 완전히 관통하거나 관통하지 않을 수 있는)이 상기와 같이 사용될 수 있다. 앵글 그라인더의 축에 백킹 판과 샌딩 디스크를 유지하기 위한 고정 너트(1001)도 도시되고, 이것의 단면 형상은 1005이다. 양호하게는 상기 디스크(1000)가 전단 이후에 너트 헤드의 원주 아래에 유지되어 남도록, 미끄럼을 허용하는 상승된 부분(1002)을 구비하는 포획부를 구비함으로써, 상기 디스크가 공구로부터 이탈되어 부상이 발생되지 않도록 하고 있다. 대부분의 너트는 상기 실시예 1006에 도시된 바와 같이, 디스크를 그립하는 것을 돕는 챔퍼(1007)를 구비한다. 1011-1012의 너트는 축에 대하여 백킹 판만을 유지하도록 설계되고, 상기 샌딩 디스크는 도 8에 도시된 돌출부(805)와 같은 다른 수단에 의하여 백킹 판 위에 유지된다. 도 10의 디스크는 1013으로 개구에 이어지는 상승된 부분을 도시한다.

백킹 판 자체에 몇몇 형태의 클러치 또는 해제 기구를 설치하여, 초과적인 토오크가 이 클러치를 지나서 전달될 수 없게 할 수 있다. 전체 표면에 걸쳐서 그립핑 수단이 형성된 백킹 판이 사용되는 경우에, 백킹 판 내의 클러치가 바람직하다. 이것은 샌딩 디스크의 폐기 빈도가 적은 장점을 갖고, 또한 목적물이 통기/관찰 개구를 통하여, 백킹 판 그 자체와 결합하는 상태를 위하여 재공한다. (이것은 가변 속도의 앵글 그라인더가 단지 저속에서만 구동되는 경우, 또는 어떠한 앵글 그라인더가 완전히 정지되지 않은 상태에서 놓여져서, 여전히 회전하는 디스크가 일반적인 돌출 목적물과 결합한다면 가능하다.) 도 11은 3개의 실시예를 단면으로 도시하고, 이 모든 것은 주물 또는 성형 작업에 의해 탄성 물질로 제조될 수 있다. 형태 1102는 V자형 텅(tongue)과 홈 형성을 도시하는 반면에, 1104는 텅 형상 가변부를 도시하고, 1103은 슬립 링을 도시한다(그런데 이것은 판의 내부 또는 외부, 또는 둘 다에서 매입될 수 있다.) 1102로 도시된 변형부로 보다 큰 측방향 힘이 가해진 경우에 찢어질 수 있도록 된다. 이러한 클러치의 어떠한 규칙적인 비뚤어짐이있는 슬라이드면(형상이 래칫형, 또는 전단 핀(1106))이 형성되어 있고, 사용중인 상기 클러치의 미끄럼은 진동, 소음, 떨림 또는 자유로운 회전에 의해 분명하게 증명되고, 작업자는 적용되는 압력을 감소시켜야 하는 것을 인지하게 될 것이다. 결합 스패너와 결합되는 개구는 1107에서와 같이 제공될 수 있다.

앵글 그라인더용 백킹 판의 향상된 클러치 또는 해제 메커니즘은 수정된 고정 너트 및 스러스트 와셔로부터 제조될 수 있고, 이와 같은 조립체(1900)는 도 19에 단면으로 도시되어 있다. 상기 스러스트 와셔(1904)는 돌출부(상기 백킹 판에서 홈과 결합되는)가 제거되고, 연장된 축을 가짐으로써, 백킹 판에 일반적으로 사용되는 형태와는 다르다. 상기 고정 너트(1901)의 연장된 축은, 백킹 판(1907)에 대하여 고정 너트를 조임 결합함으로써 서로 결합될 때, 상기 백킹 판(1907)이 정상적인 작동 토오크 동안에는 그것을 유지하기에 충분하게 단지 견고하게 그립될 수 있는 길이로 제조된다. 초과적인 토오크가 적용될 때, 상기 백킹 판은 느리게 또는 정지될 수 있는 반면에, 상기 너트/와셔 조립체(1901+1904)는 계속하여 구동된다. 작업자가 마찰로 발생되는 열영향이 상기 장치에 영향을 주기 전에 미끄럼이 발생되는 것을 알 수 있도록 노이즈를 발생시키거나 진동을 발생시키는 수단이 있다. 이 수단들은 폴(pawl; 1905)과 결합되는 백킹 판에서의 치형 허브(1909) 또는 스프링 및 볼, 또는 전단 핀, 스러스트 와셔(1904) 또는 고정 너트(1901)의 한쪽 또는 다른쪽으로부터의 돌출부를 포함할 수 있다. (또한, 상기 치형부는 너트/와셔 조립체에 포함되고, 돌출부는 백킹 판에 포함되는 것으로 할 수 있다). 상기 치형부와 폴의 결합부는 그 자체가 클러치가 전달하는 토오크를 부분적으로 또는 완전하게규정할 수 있다.

도 12는 연마재의 복수의 플랩을 갖는 본 발명의 샌딩 디스크의 변경에 (1200)를 도시한다. 이들 장치는 이들 자신의 백킹 판(1202)에 일반적으로 부수된다. 플랩은 1201과 같이 반경 방향으로 장착하거나 도면의 하부에 나타낸 바와 같이 비스듬하게 장착할 수 있다. 일련의 작은 개구(1203)는 디스크가 목적물을 그립하는 경우에 파열 영역을 제공하지만, 바람직한 파열 영역은 슬립 링(1303)과 전단 핀(1304)이다.

도 13은 개구(1302)에 의해 중단되는 연마재의 플랩(1301)을 가지는 다른 샌딩 디스크(1300)를 도시한다. 이것은 작업 표면에 일련의 휴식 시간을 부여하고 냉각을 지원한다. 도 14는 개구가 플랩퍼 디스크의 중심으로부터 다양한 거리에 위치될 수 있는 것을 도시하기 위하여 제공되고, 양호하게는 이들은 외부 개구(1401)의 최내부 원주가 내부 개구(1402)의 최외부 원주보다 더 가깝게 있도록 정렬되는 것이 양호하므로, 작업자는 공구를 사용할 때 거의 모든 디스크를 통하여 볼 수 있다. 개구(1403)는 (기본적인 것은 아니지만) 파열 영역을 부여하기 위하여 본원에서 제공된다. 일반적으로, 과응력이 걸린다면 플랩은 찢어지게 된다. 대용적으로 또는 부가적으로, 클러치 또는 전단 핀 장치 등이 제공될 수 있다(도 13). 유사한 개구는 도 15의 접촉-접착 시스템에 사용될 수 있고, 여기에서 접착(또는 "Velcro"가 결합된) 디스크(1501)는 디스크(1502) 위의 전체 면 위에 부착된다.

백킹 판에 대한 디스크의 장착

백킹 판은 앵글 그라인더의 축에 형성된 나사와 매칭되는 일체로 형성된 나사를 구비할 수 있다. 상기 경우에, 이들은 결합 스패너와 결합하기 위하여 개구를 또한 구비할 수 있다. 백킹 판은 샌딩 디스크에 스탬프된 정렬 개구와 결합되는 3 내지 7개의 스터비(stubby) 돌출 핀을 구비할 수 있다. 실시예는 측부로부터 보여지는 백킹 판을 도시하는 도 8에 도시되고, 돌출부(805)는 샌딩 디스크(803)의 유사한 크기의 개구(806)와 정렬된다.(도 23은 다른 시스템을 도시한다). 이러한 구조에서는 분리되고, 결합 가능하며 그 다음 제거 가능한 위치 핀(603)(잃어버릴 수있는)이 필요 없게 되고, 또한 스터비 핀은 사용 중에 가공면에 도달할 만큼 길지 않고, 사용 동안에 회전하는 백킹 판에 디스크를 로크한다. 이들 핀들은 회전축으로부터의 토오크를 백킹 판을 통하여 디스크로 전달한다. 초과적인 토오크가 있는 경우에, 상기 스터비 돌출 핀은 파열될 수 있거나, 또는 축에 단지 부착되어 있는 샌드페이퍼는 스터비 돌출핀과의 정렬에서 이탈 될 수 있다.

상기 백킹 판이 샌딩 디스크 개구와 중첩하기 위한 갭을 포함하는 곳에서, 이들은 점차적인 말단 모서리로 제조될 수 있으므로, 돌출부가 샌딩 디스크를 통과 한다면, 이것은 디스크의 모서리를 찢을 수 있고, 백킹 판으로부터 탈출되며, 이것은 앵글 그라인더에 대하여 잡아당김을 발생시키지만 적어도 트랩되도록 하지 않는 다. 도 9는 경사진 모서리(904)와 함께 이러한 점을 도시한다.

마무리 작업을 위한 탄성 백킹 판

백킹 판의 하나의 양호한 형태는 두꺼운 포움 충전되고(그러므로, 이것은 부드럽고 탄성적이다), 그리고 통상적으로 24mm 두께와 200mm의 직경의 백킹 판을 포함한다. 이것은, 샌드페이퍼의 접착 강화 디스크와 관련하여 사용되고, 상기 조합은 널리 사용가능하고, 일반적으로 자동차의 작업을 위하여 사용된다. 본 출원인은 본 발명의 주제에 따라서 백킹 판을 수정하였다. 상기 백킹 판에는 적절한 수의 개구가 형성되어 있고, 이들은 냉각 및 관찰 목적, 또는 단지 냉각 목적을 위한 것이다. 또한, 백킹 판의 표면에 채널 또는 오목부를 절단함으로써, 돌출물에 의해서 회전하는 디스크의 개구의 말단 모서리가 찢어지는 위험을 최소로 하였다. 도 7은 냉가 채널 중의 하나를 도시한다. 도 23은 이와 관련된 다이아그램으로, 결합 판(2301), 통상적인 미리 절단된 샌딩 디스크(2320) 및 백킹 판(2310)의 전방면을 도시한다.

수정된 포움 백킹 판을 사용하기 위한 결합 판은, 정확히 배향될 때, 포움 백킹 판(2310)내에 구성되는 위치 개구(2312)와 매칭되며, 개구(2321)와 위치 핀(2302)의 상술된 매칭 이전에 지그 또는 결합 판(2301)위에 연마면을 아래로 하여 위치되는 샌딩 디스크의 개구(2322)를 통하여 공급될 수 있도록 위치되는 하나 이상의 위치 핀(2302)을 포함한다. 선택적으로, 고정 클립은 컬(curl)될 수 있는 어떠한 시트도 평판하게 유지하기 위하여 지그 위에 사용될 수 있다. 백킹 판에 대하여 단지 하나의 배치 방향을 갖는 샌딩 디스크를 위치시킬 때, 하나의 위치 핀은 보다 길고 나머지 것보다 더 두껍게 만드는 것이 양호하다. 결합 판(2301)에는 상기 디스크(2321) 및 백킹 판(2311)의 보다 큰 관찰/냉각 개구(이들 개구는 2316과 2336에서 도시된 바와 같이 경사지는 것이 양호하다)의 말단 모서리에 대응하는 위치에 홈 형성 돌출부(2302)를 위치시키는 것이 양호하다. 이들 돌출부는 백킹 판에 제공되는 리세스 내로 샌딩 디스크의 피복 부분을 가압한다(상기 디스크는 변형을허용하기 위하여 보다 큰 개구의 말단 가장자리에 절단되는 슬릿(2323)을 구비한다). 일단 백킹 디스크가 위치 핀에 위치된다면, 상기 디스크는 접착 면에 대하여 아래로 가압될 수 있고, 상기 관찰/냉각 개구는 거의 정확한 위치에 정렬될 것이다. 그 다음, 상기 결합 판은 잡아당겨진다. 돌출부(2302)의 위치에서 샌딩 디스크의 변형이 발생한 결과로써, 샌딩 디스크는 보다 큰 개구의 가공물 말단 가장자리로부터 상승된 가압 상태의 연마 재료가 제공되어, 사용할 때 돌출 목적물을 캐치하는 위험성을 최소로 한다. 또한, 공기는 절단 공구를 냉각 상태로 유지하는 관찰/냉각 개구에 의하여 발생되는 난류로부터 가공을 위로 흐른다.

이것에 부가하여, 본 출원인은 결합 및 백킹 판 사이의 접착 디스크의 내향으로 굽혀지는 부분을 그립함으로써 트로프(trough; 2313) 내부에 위치되는 샌드페이퍼의 위치를 유지하는 스트라이커 판(striker plate) 또는 부착 가능한 결합부를 제공한다. 이들 결합부(2334)는 고유의 형상 및 탄성을 사용하여 위치 내로 단순하게 고정될 수 있거나, 또는 스크류(2331)와 같은 체결구를 가지고 정 위치에 유지될 수 있다. 상기 결합부는 또한, 작업자 측에서 포움 백킹 판(2330)의 표면위로 상승되는 돌출부(2332)를 포함할 수 있고, 이는 사용할 때 상기 개구 아래로 그리고 작업 표면을 향하여 공기흐름을 향상시키기 위하여 작용한다. 그러므로, 상기 마모 면(2333)은 냉각되고, 상기 작업자는 동일한 개구를 통하여 가공물을 관찰할 수 있다(이들 공기 스쿠프 구성은 앵글 그라인더의 안전 장치 아래에 남아있으므로 작업자로부터 은폐된다).

안전 장치

본 발명의 샌딩 디스크는 백킹 판에 의하여 덮혀지는 부분이 적기 때문에, 갑자기 사람에게 접촉되면 종래의 샌딩 디스크 이상으로 깊은 상처를 줄 위험성이 있다. 그러므로, 본 출원인은 안전 장치에 대하여 고려를 하게 되었고, 도 20은 몇몇 디자인을 도시한다. 양호한 안전 장치(2003)는 앵글 그라인더(2001)에 장착되고, 보호하기 위하여 필요한 만큼 멀리 상기 샌딩 디스크(2004)에서 전방으로 돌출되어 있다. 양호한 장착 위치에 서로 다른 형태의 그라인더 사이에서 표준의 형상으로 사용할 수 있도록, 핸들(2002) 용으로 제공되는 나사 개구가 형성되어 있다. 일반적으로, 개구는 각각의 측부(도시 않음)에 제공되지만, 작업자의 편의에 따라서 한 쪽 또는 다른 쪽으로 끼워질 수 있도록 단지 하나의 핸들이 제공된다. 상기 안정 장치(2003)는 그라인더의 핸들과 몸체사이에 유지될 수 있거나, 또는 볼트에 의하여 미사용되는 개구에 유지될 수 있다(상기 핸들은 작업자의 편의에 따라서 오른쪽 또는 왼쪽에 위치될 수 있다). 안전 장치는 리그(2005)가 안전 장치의 평면으로부터 상향으로 굽혀질 수 있도록 프레스 또는 성형 가공에 의하여 제조될 수 있다. 2가지 변형예의 측면도가 2014에 도시되고, 하부의 것은 슬롯된 개구를 2006에서 구비함으로써, 이것은 전방 또는 후방으로 이동될 수 있다. 양호한 안전장치는 투명하고, 그래서 작업자는 이들을 통하여 볼 수 있고, 안전 장치에 의하여 전체 디스크를 커버하면서 연마할 때 가공물을 이를 통하여 볼 수 있다. 다른 변형예는 2015로 도시되고, 이 변형예는 슬롯(2011)과, 윙 너트(2012) 및 피봇 너트(2010)를 포함하고, 앵글 그라인더에 대하여 상기 안전 장치의 곡선부(207)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수 있다. 안전장치는 핸들 장착 개구로 들어가는 브라켓(2013) 상의볼트(2008 및 2009)에 의하여 유지된다(상기 핸들은 볼트 중의 하나를 대체할 수 있다). 2016은 다른 쪽의 트로프이고, 조절의 유연성을 가지게 하는 것이다.

양호한 안전 장치는 샌딩 디스크의 모서리로부터 그리고 그곳으로부터의 거리를 조정할 수 있으므로, 노출된 디스크의 양은 다양한 작업 상태에 따라서 적절하게 조정될 수 있다.

안전 장치의 공급은 안정성을 제공하는 것에 부가하여, 적절한 형상으로 이루어진 안전 장치는 연마 중에 발생하는 공기의 흐름을 조장함과 동시에 발생하는 절삭 찌꺼기의 변경 방향 외측으로의 배출을 보증한다는 이점이 있다. 특히, 본 발명의 특징에 기인하여 형성된 관찰 개구에 의해 발생하는 공기의 난류는 공기를 연마면으로부터 작업자의 방향으로 이동시킴에도 불구하고, 절삭 찌꺼기는 반경 방향 외측으로 배출된다. 이는 회전하는 디스크/백킹 판 및 안전 장치 그 자체 사이에서 발생되는 소용돌이 공기 흐름에 의하여 제거되기 때문이다.

시트 물질로부터의 디스크 제작

종래의 디스크, 특히 본 발명의 샌딩 디스크는 일반적으로 스톡 샌드페이퍼로부터 스탬프 아웃되고, 약 1.5 미터 폭의 롤로 제공되고, 적절한 형태의 접착제(glue)에 의하여 연마 입자가 부착되는 섬유 또는 섬유 강화 백킹 물질을 포함한다. 상기 스탬핑 작용은 프레스의 다이 사이에서 실행된다. 자연적으로, 딱딱한 연마 물질과 작용되는 다이 위에서는 많은 양의 마모가 있고, 이것은 간단한 원형 절단 형상을 만드는 것만으로도 고가가 되고, 본 발명의 보다 복잡한 형상의 경우는 한층 더 하게 된다. 연마 작용을 위한 적절한 다이의 가격을 NZD $20,000, 광범위한 수리 이전의 수명을 150,000회 프레스로 가정하면, 디스크당 스탬핑 가격은 대략 5c 에 기계를 관리하는 작업자의 임금을 더한 정도가 될 수 있으므로, 보다 무거운 프레스로 업그레이드시키는 비용을 가능하게 한다.

따라서, 적어도 시험적으로 도 21에 도시된 유체 절단 방법을 사용하는 것을 제안한다. 고압으로 노즐에서 분사되는 물(또는 다른 적절한 액체)의 미세한 제트가 샌딩 디스크를 제작하기 위하여 스톡 샌드페이퍼의 시트에서 정밀한 절단을 하도록 사용된다(특정한 액체가 표준적인 샌드페이퍼 스톡에서 보다 이익이 되며, 절단 액체로서 사용될 수 있다). 또한, 연마 입자가 본 기술에서 실행되는 것과 같은 물 스트림에 부가될 수 있다(아래의 설명을 참조). 보다 상세히 설명하면, 유체 절단기는 다른 가공 방법에서 사용되는 일반적인 유체 절단 기술에서와 같이, 인치 제곱 당 30,000 파운드의 압력까지 상승되는(공급 펌프(2103)에서) 유체를 사용하고, 가요성 호스(2104)에 의하여 최종적으로 절단될 재료에 근접한 노즐(2105)로부터 나온다. 압력 릴리프 밸브 또는 바이패스 밸브와 같은 흐름을 제어하기 위한 몇몇 수단이 있는 것이 양호하고, 상기 노즐은 절단 없이(개구 위치에 도달하기 위하여) 스톡 물질을 횡단할 수 있다. 스프레이와 남아 있는 물은 집적되는데, 양호하게는 공기 제트와 진공 세척기(도시 않음)의 도움으로 실질적으로 집적되는데, 상기 액체는 잘 여과되어 재사용될 수 있다. 상기 노즐은 ±1 mm의 정밀도가 충분할 수 있지만, 상기 노즐은 단일 샌딩 디스크의 폭에 걸쳐서 ±0.1의 정밀도로 컴퓨터 제어에 의하여 스톡에 대하여 이동된다.

하나의 실시예에서, 롤(2101)로부터 나오는 스톡 시트가 하나는 강철, 또 하나는 고무(연마면 측)로 이루어진 그립 롤러(2109)에 의하여 전방 및 후방으로 이동되어 직각 축 방향으로 이동되고, 노즐 또는 어레이(2105)는 레일 또는 다른 몇몇의 적절한 지지체 위에서 다른 직각 축 방향으로 이동될 수 있다. 롤러(2109, 2108)에 연결되는 스텝핑 모터(2106, 2107)는 이들이 공지된 인터페이스에 의하여 컴퓨터 기저의 제어기(2110)에 쉽게 연결될 수 있기 때문에 양호한 하나의 동력원이 될 수 있다. HPGL 플로터(또는 이와 유사한)는 스텝핑 모터 인터페이스에 대한 표준 방법으로 선택될 수 있다. 양호하게는, 양쪽 축에서 스텝핑 모터의 유닛 스텝 사이즈는, 원이 선택될 때 그것이 얻어질 수 있도록 공작물/커터의 상대적 운동에 대하여 유사하게 관련된다(소프트웨어는 일정한 스케일오차를 보상할 수 있으므로 상술된 요구는 양호한 특징이다). 양호하게는, 다수의 노즐(2105)은 강성 비임 또는 강성 판(2113)위에 일군으로서 유지됨으로써, 다수의 동일한 디스크(2102)가 1세트의 제어된 운동으로 스톡 롤로부터 절단될 수 있다. 도 21은 실질적인 기계의 상세부를 도시하지 않는다. 예를 들면, 스톡의 길이방향 운동은 저저항, 저 모멘트의 운동을 포함하는 것이 양호하고, 전방 또는 후방 운동에 의하여 감소되거나 신장되는 것이 발생된다. 도 21에서, 롤러(2118)는 이것이 가압될 수 있도록 상대적으로 가벼운 스프링 하중이 작용될 수 있다. 롤러를 구동하는 2117과 같은 모터는 절단 기계에서 롤러(2119) 위에서 드래그를 감소시키는데 유용하다.

액체 제트에 연마제를 부가하는 것은 제트가 먼저 연마제를 때리고 그다음 절단 연마제로 상기 연마제가 작용할 수 있도록 상기 기계가 제조된다면 필요가 없을 수 있다.

다중층 스톡 시트로부터 한 개의 통로에서 한 층의 샌딩 디스크(2111)를 작성할 수 있다. 이러한 효과는 연마 입자 거칠기와 절단되는 백킹 물질의 두께에 크게 의존할 수 있다. 즉, 너무 많은 층은 절단부를 깨끗하게 만들기 위한 절단 제트의 능력을 초과할 것이다. 도 21은 제 1 롤러(2101) 뒤쪽에 있는 부가의 롤(2116)을 도시한다. 또는, 상기 스톡은 다중층의 단일 콜로써 감겨질 수 있다.

몰론, 레이지 절단이 대용물로서 사용될 수 있고(여기에서 포인트에 방사를 포커싱하기 위한 적외선 투과 렌즈가 있고), 상기 렌즈는 액체 노즐을 대체하는 이산화탄소의 연속파의 레이저에 연결되지만, 이것은 매우 비싸고, 레이저를 사용 유지하는데에 보다 익숙함이 요구되며, 백킹 물질과 접착제로부터 발생되는 유독성 연기가 있을 수 있다.

샌딩 디스크는 팩될 때 컬 업(curl up)되며, 특히 저장할 때에 물이 백킹 물질 내로 들어 간다면 열화된다. 이는 샌딩 디스크의 절단 가장자리로부터 그렇다(이러한 것은 절단 액체로서 물의 단점이 된다). 그러므로, 절단 액체는 밀봉 성질을 가질 수 있을 것이다. 왁스와 같은 용해성 액체가 될 수 있고, 즉, 이것은 제트로서 사용될 때 용융된다. 샌딩 디스크 위에 세트되는 경우, 이것은 그 다음 사용할 때 윤활제로 사용될 수 있다. 또는, 바니쉬 또는 밀봉제로 작용하는 몇몇 불용성 물질을 포함하는 물 또는 수용성 액체가 될 수 있다. 또는, 폴리우레탄 페인트와 같은 중합 침투성 물질이 될 수 있다.

CNC(computer numerical control)를 기초로 하는 액체 절단의 장점은, 매우 딱딱한 다이를 제조하지 않고도 어떠한 형상(2112는 절단 공동축의 세트를 도시한다)의 샌딩 디스크의 새로운 디자인도 간단히 준비하고 제조할 수 있고, 마모에 의하여 전체 패턴을 다시 날카롭게 만들고 다시 표면 가공해야 하는 특정 다이와는 달리, 액체 노즐(대체 가능하고 대량 생산적인)에 기본적으로 한정되고, 폐기되는 영역으로부터 재사용가능하고 회복 가능한 플랩 형상(스타일:2114)을 먼저 절단하고, 그 다음 디스크를 절단하는 절단 시이퀸스가 가능하다. 수축 가능한 아암은 플랩을 캐치할 수 있고, 이들을 절단영역으로부터 상승시킬 수 있다. 샌딩 디스크에 개구가 생기고 갭이 있는 하나의 디스크 주위에서 버려지는 스톡 2115에서 제조되는 15개의 플랩이 도시되어 있다. 대부분의 샌딩 디스크 형상은 통상적인 컴퓨터 도면 패키지로부터 만들어진다. 물론, 절단 공정에서의 경제성으로 인하여, 특히, 플랩(2115)이 내부 디스크 다이아몬드 형상 및 보다 큰 디스크 개구로부터 절단된다면, 거의 폐기되는 것이 없는 하나의 예로 도시된 세트(2112)와 같이 하나 이상의 디스크에 공통적으로 있는 직선(또는 다른) 모서리를 포함하는 샌딩 디스크의 형상을 보다 선호하도록 만든다.

절단기의 경로는 모든 제거된 물질이 미세하게 절단될 수 있도록 프로그램될 수 있다. 수집되고 여과된 후, 상기 물질운 다양한 형태의 연마 휨의 제조에 사용될 수 있다. 어느 경우에서도, 절단 기계의 유체 드레인으로부터 회수 가능한 미세하게 절단된 재료가 항상 있게 된다.

유체 절단은 원형 외형과는 다른 날카로운 코너 또는 브라인드 단부의 제조시에 프레스보다 적은 응력을 유발한다(크랙은 코너에서 발생되는 응력으로부터 전파되는 것으로 예상된다).

각각의 개구 위에 걸쳐 있는 상승된 "후드(hood)"를 발생시킴으로써, 본 발명의 샌딩 디스크를 통하여 절단되는 개구의 말단 가장자리에 대해 제공될 양호한 안티-스내깅(anti-snagging) 형상은, 절단 단계가 다이를 사용하던지 사용하지 않던지 간에, 절단 단계에 대한 분리된 가압 단계에서 형성되는 것이 양호하다.

샌딩 디스크를 제작하는 유체 절단 방법은, 중심부의 동심의 장착 개구만을 갖는 원형 형상의 종래의 샌딩 디스크에 또한 적용 가능하다는 것이 강조되어야만 한다.

도 22는 모든 선택 사항을 도시하는 것이 불가능할지라도 샌딩 디스크용의 가능한 몇몇 다른 레이아웃을 도시하다. 그 선택은 관련되는 비용에 따라서 변화될 수 있다. 도 22는 원주로부터 제거된 균형 세그먼트를 가지는 단일 개구 디스크(2202)와, 대칭되는 디스크(2203)를 도시하고 있다.

도 24의 샌딩 디스크(2400)는 3개의 관찰용의 안티-스내깅 개구(2403)(이것은 이 디스크 재료를 안쪽으로 프레스함으로써 형성된 적정한 오목부를 한정한다)와, 파열 영역(2402)과 동일한 반경 방향 위치에 있는 3개의 구동/합치 개구(2401)를 나타내는 것이며, 이러한 구동/합치 개구 모두 백킹 판에 지지된 대응하는 핀에 의해 구동된다. 이 샌딩 디스크는 이 구동 핀에 결합되면, 백킹 판에 정확하게 합치된다. 사용중에 디스크가 과대 응력을 받으면, 이 구동 핀은 파열 영역을 파괴하여, 디스크가 백킹 판으로부터 벗어나 더 이상 구동되지 않도록 한다.

도 25에서, 도면 부호 2500은 어셈블리이며, 2501은 백킹 판 상의 중심 조정판이며, 2502는 샌딩 디스크이며, 2503은 이 샌딩 디스크 상의 파괴 영역이며,2504는 이 샌딩 디스크를 백킹 판에 합치시키기 위한 개구 및/또는 핀이다. 이 배치의 이점은 디스크를 백킹 판 상에 설치하는 방법이 간단하고 또한 용이한 것이다.

본 발명의 백킹 판에 대한 부가의 장점은, 동심의 파열 영역 내부에서, 디스크와 그립 패드사이에서 디스크를 가압하는 너트에 의하여 샌딩 디스크를 그립하기 위한 그립 패드(2602)를 제공하는 것이다. 상기 그립 패드(2602)는 앵글 그라인더의 축용으로 제공되는 개구 주위에서 동심으로 위치되는 샌드페이퍼의 링형상이다. 기본형에서, 이것은 백킹 판 위에 접착되는 샌드페이퍼의 링이지만, 상기 샌딩 디스크의 뒷면 내로 끼워 넣어지는 몇몇 다른 내구성 물질 즉, 깔죽하거나 깊게 에칭된 금속의 삽입체 또는 돌출부가 합체된 플라스틱 표면 부분과 같은 것이 대용물로서 사용될 수 있다. 상기 돌출부 또는 거친 표면은 필요가 없을 수 있다. 금속 와셔 위의 돌출부는 거친 표면의 하나의 양호한 형상이다. 만약 디스크가 이것에 대하여 충분히 조여질 수 있다면, 심플한 금속 와셔로도 충분할 수 있다. 상기 동심의 링이 파열 영역 내부에서 샌드페이퍼 디스크(도 24와 같이)를 그립함으로써, 상기 디스크가 사용될 때 너무 큰 응력에 노출된다면 이것은 백킹 판으로부터 벗어나서 디스크를 더 이상 구동할 수 없게 한다. 상기 링의 다른 장점은, 사용될 때 상기 그립핑 표면(2602)의 약간의 상승이 샌딩 디스크와 백킹 판(2603)사이의 부가의 공기 운동을 제공하여, 샌딩 디스크의 후방을 냉각시킨다는 것이다.

상업적인 실시예로 사용될 때 각각의 구성의 상대적인 효과에 의존할지라도, 상기 그립 패드와 구동 핀은 함께 양호하게 사용되지 않을 것이다.

도 27내지 도 30은 접촉 디스크와, 이 접촉 디스크와 함께 사용하는데 적절한 백킹 판을 도시한다. 이러한 형태의 디스크는 페이트된 중위 또는 아래에서 평탄한 표면을 제조하기 위하여, 자동차 몸체에 표면 가공 작업을 위하여 특히 사용된다. 이러한 형태의 디스크 사용자는 디스크가 크로그 업 되기 전에 긴 디스크 수명을 보장하는 문제점과 주로 직면하게 되고, 이러한 요구는 샌딩시에 가공면과 디스크를 냉각 상태로 유지하는 문제점으로서 표현될 수 있다. 본 출원인은 거의 원심적으로 형성된 채널(도 7의 706를 참조)을 만듬으로써, 회전 동안에 백킹 판의 매우 두꺼운 몸체 내에서 양호한 진공이 발생될 수 있다는 것을 발견하였다. 공기는 이들로부터 돌진하여, 접촉 연마 디스크의 중심 또는 근처를 통과하도록 개구(2803 또는 2905)로부터 추출된다. 이러한 개구는 또한, 위치 또는 정렬 개구로서 작용할 수 있다. 핀이 백킹 판을 통하여 직각으로 돌출된다면, 탄성 물질의 플랩으로 개구를 밀봉하는 것이 진공의 효과를 연마 표면 위에 집중되도록 하기 위해 양호하다. 상기 채널은 샌딩 디스크가 제거될 때 노출되므로 축적된 절삭 찌꺼기는 배출될 수 있다.

도 27은 너트(2701)를 가지는 변형되지 않은 백킹 판의 후방(작업자 쪽) 표면을 도시한다. 공기 추출(진공)채널은 도시되지 않는다. 도 28은 3개 세트의 관찰/냉각 개구(2801)와, 인덱싱/정렬 개구(2803)와, 절단부(2804)에 대한 폴드 선(fold line;2805)과, 진공 및 정렬 개구를 가진 접촉 샌딩 디스크의 3개의 개구의 형태를 도시한다. 상기 형태에서, 관찰/냉각 개구(2801)의 쌍은 디스크의 반경 위가 아닌 곳에서 정렬된다. 상기 절단부(2804)는 연마 물질이 백킹 판의 대응되는오목부에 대하여 내향으로 변형되는 것을 허용하고(도 23 참조), 상기 개구(2801)를 결합하는 선을 따라 스트라이커(striker) 판이 장착될 수 있다. 도 29는 반경을 따라 정렬된 22mm 직경의 관찰/냉각 개구와, 8mm 직경의 진공/정렬 개구와, 폴드 선을 가진 접촉 샌딩 디스크의 다른 형태를 도시한다.

도 30 내지 도 33은 4개 측부의 샌드페이퍼 디스크 시스템을 도시한다. 디스크(3000;도 30)는 림 접촉 충격을 감소시키는 것은 물론 연마될 물질과 디스크사이에 공기 흐름을 증가시키는 것은 돕는 윙 팁(3003)과, 주된 통기원이 되는 4개의 16mm 직경의 관찰 개구(3001)과, 정렬 구멍(3004)의 어레이 내부에 위치한 중앙의 파열 영역(3002)을 구비한다.

도 31은 3100에서 백킹 판(3102)(뒤쪽)의 정 위치에서 4개 측부의 샌드페이퍼 디스크(3101)를 3100으로 나타낸다. 상기 샌딩 디스크의 관찰/통기 개구(4위치 중의 어느 하나)는 백킹 판의 경사진 개구 뒤쪽에 정렬되어 있다.

도 32는 도 30의 샌딩 디스크와 함께 사용할 수 있는 백킹 판(3200)의 작업면측을 도시한다. 상기 백킹 판은 그립 패드(3203)와, 4개의 냉각 채널(3201)과, 돌출부가 관찰/통기 개구에 끼이는 경우 파열되는 4개의 구조적으로 약해진 파열 영역(개구(3202))과, 4개의 인덱스 정렬 개구를 가진다.

도 33은 백킹 판(3304)을 단면으로 도시하고, 안티-스내깅 형상부(3303)를 가진 4개의 관찰/통기 개구와, 얇은 파괴 영역(3301)과, 정열 개구 내부에 있는 동심의 파열 영역을 구비하는 매칭되는 4개 측부의 샌딩 디스크(3300)를 도시한다. 상기 샌딩 디스크는 또한 윙 팁(3302)(상술된 것을 참조)을 구비한다. 본 출원인은4개 측부의 샌딩 디스크의 제조시에는 재료가 주위로부터 제거되기 때문에, 종래의 원형 디스크에 비하여 미가공 연마 재료를 적어도 15% 절감할 수 있다. 왜냐하면 원형 디스크를 절단하는 경우에는 원 사이에 놓인 사용되지 않은 상당히 많은 양의 재료가 있기 때문이다. 이와는 반대로, 사각형상의 디스크를 절단하는 경우에는 단일 절단으로 서로 이웃하는 4개 측부의 디스크가 절단될 수 있다. 사각형의 코너부의 원호 형상 부분에서 낭비되는 재료는 상대적으로 매우 적다.

도 34 내지 도 37은 상술된 4개 측부의 형태와 유사한 3개 측부의 샌드페이퍼 디스크를 도시한다. 도 34는 적절한 백킹 판(3400)위의 위치된 디스크를 도시한다. 안티-스내깅 형태를 구비하는 3개의 큰 관찰 및 통기 개구 중의 하나는 3403으로 표시되어 있다. 가공물 표면의 돌출물이 사용중에 상기 개구 내에 캐치되는 경우에, 개구(3401)는 돌출물이 통과하도록 상기 백킹 판에 파열 영역을 제공한다(본 출원인은 회전하는 디스크의 개구에 돌출물이 캐치되는 것은 불가능하고, 가장 가능성이 있는 환경은 디스크가 단지 매우 느리게 회전될 때라는 것을 강조한다).

도 35는 도 36의 샌딩 디스크(3600)와 함께 사용할 수 있는 백킹 판(3500)을 도시하고, 이것은 그립 패드(3503)와, 인덱스 정렬 개구(3502)를 구비한다. 도 36은 윙 팁(도면부호 없음)과, 안티-스내깅 형상이 제공된 통기/관찰 개구(3601)와, 중심 개구 근처의 동심의 파열 영역(3603) 및 정렬 개구(3602)를 포함하는 3개 측부의 샌드페이퍼 디스크(3600)를 도시한다. 도 37은 백킹 판을 단면(3705)으로 나타내고, 안티-스내깅 형상을 가진 통기 개구(3702)와, 통기 개구의 말단 측의 파괴 영역(3701) 및 동심의 약해지거나 찢어지는 파열 영역(3703)을 구비하는 매칭되는3개의 측부의 샌딩 디스크(3700)를 도시한다. 정렬 개구는 3704로 표시된다. 상기 백킹 판(3705)은 파열 영역 내부에서 동심으로 위치하는 샌드페이퍼 디스크를 그립하는 샌드페이퍼의 링과 같은 그립 패드(3707)를 구비한다. 상기 영역 3706에 사용 동안에 작업 영역을 냉각하기 위하여 공기 순환을 촉진하는 개구가 구비되어 있다. 윙 팁도 제공되고, 3708로 표시된다.

윙 팁 또는 정교하게 형성된 베인(샌딩 디스크의 모서리 위에), 또는 (백킹 판의 재료로 제조되는) 탄성 백킹 판의 주위의 매우 간단한 변형은 샌딩 디스크의 주위에서의 공기를 가둬두기 위하여 사용될 수 있다. 이들은 앵글 그라인더의 안전 장치 주위에서 작업 표면을 향하여 돌출되는 공기를 감싸기 위한 "스커트"와 연결되어 사용될 수 있고, 상기 스커트는 부드럽고 투명한 탄성 물질(폴리우레탄과 같은)로 제조되고, 먼지가 모든 방향이 아닌 하나의 방향으로 배출될 수 있도록 위치된 위치 갭을 포함한다. 그 다음, 먼지 집적 장치는 먼지의 거의 대부분을 집적할 수 있도록 장착될 수 있다. 이러한 형태의 안전 장치는 접촉 샌드페이퍼 시트와 함께 사용되기 위한 두꺼운 탄성 백킹 판과의 사용을 위하여, 또한 제조 또는 수리시의 자동차 바디의 마무리 가공 등에 적용될 수 있도록 디자인된다.

실시예

실시예에서, 이 디스크의 장점은 코드 세그먼트가 제거된 연마 디스크를 제조하는 것이다. 이 실시예에서, 4개의 디스크가 연마 성능을 위해 비교된다. 상기 제 1 디스크(D)는 연마를 위하여 실질적으로 사용되는 외주만을 가지는 통상의 종래 기술 형태에서 사용되는 중앙 장착 개구를 가진 11.4cm(4.5 인치)의 직경을 가지는 종래 기술의 디스크이다. 이러한 것은 원주를 중첩하는 가공물위에 접촉하는 영역을 가짐으로써 이루어진다. 상기 제 2 디스크(B)는 전체 접촉부가 디스크와 가공물사이의 결합 위치를 다른 디스크와 사용되는 동일한 위치로 이동시킴으로써 전체 가공물로 유지된다는 점을 제외하고는 상기 D디스크와 동일하다. 상기 제 3디스크(C)는 동일하지만, 특징부(2401 및 2402)를 생략하는 것을 제외하고는 도 24에서 2400으로 도시된 3개의 관찰 개구를 구비함으로써 본 발명에 따라 수정된다. 제 4디스크(A)는 제거되는 코드 세그먼트가 도면의 도 16(1600)에서 도시된바와 같은 디스크를 제공하는 것을 제외하고는 디스크(C)와 유사한 디스크이다. 상기 백업 판은 명세서에서 설명한 바와 같이 디스크 형성과 유사한 형상을 가진 2.54cm 두께의 알루미늄이다. 상기 연마 표면은 석탄 마커와 사이즈 코트를 가진 50 그리트의 용융된 알루미나를 구비한다.

상기 디스크는 축방향 공급 모드에서 사용되는 오쿠마(Okuma) ID/OD를 사용하여 평가된다.

각각의 경우에 사용되는 작업물은 12.7cm(5인치)의 외경과, 11.4cm(4.5인치)의 내경을 가지는 실린더 형태의 1018 마일드 스틸이다. 상기 단부면은 연마 디스크로 표현된다. 상기 연마 디스크는 10,000 rpm에서 작동되고, 0.5 m/min의 내부 공급비가 사용되며, 작업물은 12 rpm으로 회전된다. 아무런 냉각제가 사용되지 않고, 상기 작업물은 관찰 구멍이 본 발명에 따른 실시예에 위치되는 디스크의 부분에 중심이 있게 된다. 상기 디스크는 백업 판에 글루되고, 이러한 유닛은 테스트전과 이후에 무게를 측정된다.

기준점을 결정하기 위하여, 상기 작업물은 축방향 힘이 0.22 kg(1 파운드)로 도달할 때까지, 작업물은 디스크와 접촉하게 된다. 그 다음, 연마는 축방향 힘이 1.98kg(9파운드)에 도달할 때까지 상기 기준점으로부터 연속되고, 이것은 디스크의 유용한 수명의 끝과 대응되게 취하여 진다. 그래서, 기준점과 단부점사이의 연마 시간은 디스크의 유용한 수명으로 고려될 것이다.

상기 결과는 도 37-41에 그래픽으로 나타난다. 도 38로부터, 9파운드의 수직력에 대한 빠른 상승은 단부점으로 취해지는데, 왜냐 하면 상기 점에서 금속제거 발생되고, 대부분의 연마 그리트가 제거되거나 마모되기 때문이며, 거의 동시에 모든 둥근 디스크 그러나 수정된 삼각형상을 가진 디스크(A)용으로 거의 이후에 발생된다. 실질적으로, 상기 디스크는 어떠한 다른 디스크의 두배 길게 지속이 된다. 이러한 점은 보다 많은 연마 표면이 제거되었기 때문에 대응되는 것이다.

도 39에서, 각각의 디스크에 의하여 취해지는 동력은 시간의 함수로써 플롯된다. 이것은 모든 디스크가 실질적으로 연마될 때의 주기를 통하여 매우 작은 동력을 나타내는 디스크(A)를 가진 도 38과 동일한 형태를 나타낸다. 그래서, 디스크(D)는 보다 작은 힘을 요구하고 보다 작은 동력을 나타낸다.

도 40에서, 시간에 대한 마찰 계수 변화는 4개의 디스크용으로 플롯된다. 이러한 분리는 관찰 개구를 가진 둥근 디스크사이를 발전시키고, 보다 낮은 계수의 마찰을 가진 2개의 종래 기술의 디스크는 본 발명에 따른 디스크용으로 관찰된다. 그러나, 모든 것중의 가장 낮은 계수는 디스크(A)로 관찰되는 것이다.

도 41은 4개의 디스크에 의하여 시간에 대한 금속 절단양을 비교한다. 이러한 것은 디스크(B,C,D)가 테스트의 주기 동안에 금속의 동일한 양에 대하여 절단되지만, 디스크(A)는 약 2배 만큼 절단된다.

그래서, 본 발명에 따른 디스크는 적어도 종래기술의 디스크만큼 절단하고, 영역을 관찰할 수 있는 이점을 부여하고, 연마 통과가 아닌 연마 전파로써 연마된다. 이러한 점은 앵글 그라인딩에서 매우 중요하다. 또한, 이것은 관찰 개구의 공급에 의하여 연마 표면의 양이 감소될지라도 얻어진다. 그러나, 가장 중요한 것은, 연마 디스크의 모서리에 대하여 작업물의 표면의 직각으로 하는 향상된 형태를 부여할 수 있도록, (디스크(A)에서와 같이)코드 세그먼트의 제거에 의하여 디스크의 연마면이 부가로 감소될 때, 상기 디스크는 취해지는 보다 낮은 동력과, 보다 긴 주기에서 보다 많은 금속을 절단한다. 이러한 점은 기대하기 어려운 높은 장점을 가지게 된다.

제 1 의 주된 특징으로서, 본 발명은 앵글 그라인더 등에 사용되고 적어도 하나의 연마면을 가지며 매칭되는 백킹 판과 연결되어 앵글 그라인더의 축에 장착하도록 채택된 디스크를 포함하는 샌딩 시스템에 있어서, 상기 샌딩 디스크는 관찰및 통기용으로 채택되는 적어도 하나의 중심으로부터 벗어난 개구가 형성되고, 상기 개구는 상기 백킹 판 내에 형성된 적어도 하나의 유사하게 채택되는 관찰 및 통기용 갭 또는 개구와 실질적으로 정렬됨으로써, 사용할 때에 가공면과 샌딩 디스크는 공기 유통에 의해 냉각되고, 연마된 물질은 접선 방향으로 제거되며, 사용자는 적어도 하나의 중심으로부터 벗어난 개구를 통하여 가공물을 볼 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 개구에 채택되는 "중심으로부터 벗어난"이라는 용어는, 본원에서 상기 개구가 디스크의 반경을 따라 회전축으로부터 치우쳐 있는 것을 의미한다. 관찰 및 통기용으로 채택되는 중심으로부터 벗어난 개구의 양호한 수는 1개 내지 9개, 보다 양호한 수는 3개 내지 5개이다.

양호하게는 관찰 및 통기를 위하여 채택되는 중심으로부터 벗어난 개구는 샌딩 디스크의 회전 중심으로부터 다양한 거리에 위치됨으로써, 상기 디스크가 회전될 때, 디스크 아래의 영역 거의 모두가 관찰될 수 있다. 상기 디스크의 회전은 개구의 도입 및 말단 모서리를 형성하고, 각각의 개구의 말단 모서리가 디스크의 연마 평면으로부터 디스크 후방을 향하여 변위되는 것이 본 발명의 특징이다. 이러한 점은 연마될 표면으로부터 돌출부가 디스크의 모서리위에 놓여서 디스크의 단절을 발생시키는 위험을 최소로 하는 효과를 가지게 된다.

본 발명의 제 2 특징에서, 본 발명은 적어도 하나의 도입측을 경사지게 하는 것을 포함하고, 또한 관찰 및 환기용으로 채택된 각각의 편심 개구의 말단측을 선택적으로 포함함으로써, 상기 또는 각각의 개구에 적어도 하나의 경사진 측부를 제공한다. 이러한 점은 상기 연마 디스크가 큰 두께를 가질때에만 가능하다. 상기 도입 모서리위에서 작업물 표면으로부터 재료를 상승시켜 제거하기 위해 상기 개구를 둘러싸고 있는 재료의 변형은 연마될 표면으로 부터의 절삭 부스러기를 제거하는 공기 난류(air turbulence)를 발생시키는 것을 효과적으로 한다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같은 샌딩 디스크를 포함하고, 여기에서 관찰 및 환기용으로 채택된 상기 또는 각각의 중심으로부터 벗어난 개구의 적어도 하나의 모서리는 절단 모서리로 작용하기 위하여 형성된다.

부가의 특징으로, 상기 관찰 및 통기용의 개구는 디스크가 회전할 때 디스크의 연마 작용을 간헐적으로 중단시키기 위한 수단으로서 작용하므로, 이 시간 동안에 가공면이 냉각될 수 있는 "휴식 시간(rest time)"을 제공한다.

다른 특징에서, 상기 샌딩 디스크에는 주로 상기 백킹 판에의 정렬을 목적으로 하는 하나 이상의 개구가 제공됨으로써, 상기 샌딩 디스크는 그 샌딩 디스크 내의 개구가 상기 백킹 판 내의 개구와 매칭될 수 있도록 정렬되어 장착될 수 있다.

선택적으로, 상기 하나 이상의 정렬 개구는 상기 백킹 판으로부터 연장되는 구동 핀과 매칭되도록 하는 결합수단으로 작용할 수 있다.

선택적으로, 상기 하나 이상의 개구는 상기 백킹 판 내의 공기 추출 개구와 매칭될 수 있는 위치에서 상기 샌딩 디스크에 제공된다.

양호한 특징에서, 상기 샌딩 디스크의 주변은 디스크의 원주 주위로부터 하나 이상의 갭을 제공하는 원형 형상, 가장 양호하게는 세그먼트 형태로 변형될 수 있다. 다수의 캡이 제공되는 경우에는, 이들을 대칭적으로 위치시켜 상기 디스크의 균형을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 그 적정 수는 3개 내지 8개이다.

보다 양호하게는, 갭의 수가 관찰 및 통기용으로 채택된 중심으로부터 벗어난 개구의 수와 매칭되는 것이고, 개구들이 위치되는 사이의 변경 상에 위치되는 것이 보다 바람직하다.

각각의 갭은 서로에 대한 원주의 한 부분을 결합하는 직선의 형상을 가지는 것이 양호하다. 달리 설명하면, 상기 갭은 디스크의 세그먼트의 제거에 의하여 형성된다.

상기 샌딩 디스크가 회전될 때, 상기 관찰/통기 개구 영역의 외부 영역에서 그리고 가장자리까지 멀리 상기 디스크를 관통하여 관찰하는 것이 가능할 수 있도록, 상기 또는 각각의 갭의 치수가 조정되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 이러한 형태의 갭은 스톡 재료(stock material)로부터 샌딩 디스크를 절단하는 공정에서, 디스크의 중심을 서로 가깝게 하여 서로 인접하는 디스크 사이에서 공통의 가장자리를 갖도록 함으로써, 낭비를 줄이는데 유리하게 사용될 수 있다.

선택적으로, 몇몇 또는 모든 갭은 곡선의 외형을 가질 수 있다.

양호한 곡선의 외형은 관찰/ 통기 개구의 말단 가장자리를 향하여, 돌출부가 관찰/통기 개구에 결합된 경우에 찢어질 수 있도록 좁은 파열 영역을 제공하는 형태이다.

상기 연마 디스크의 표면은 다수의 형태를 가질 수 있다. 제 1 실시예에서, 상기 표면은 경화 수지 결합에 또는 금속 결합제로부터 선택되는 결합 물질에 의해 디스크의 표면에 부착되는 연마 입자를 코팅함으로써 제공된다. 부가의 실시예에서, 상기 디스크의 표면은 섬유에 결합되는 다수의 연마 입자를 가지는 섬유의 부직포 층(non-woven layer)을 포함한다. 이러한 부직포 층은 종래와 같이 백킹 재료에 접착되어 전체 디스크 구조에 보다 높은 안정성을 부여한다.

다른 특징으로, 상기 샌딩 디스크는 연마면으로부터 멀어지는 방향의 하나 이상의 원주 폴드(fold) 또는 "윙 팁(wing tip)"을 형성하여, 상기 디스크가 회전하면 공기가 유동되어 작업 영역을 부가로 냉각시키는 동시에 연마된 물질을 제거하도록 할 수 있다.

이와 관련된 특징으로서, 스커트를 상기 앵글 그라인더의 안전장치주위에 설치하여 상기 윙 팁에 의하여 유동되는 공기를 가둘 수 있다.

또 다른 특징으로, 상기 샌딩 디스크에는 하나 이상의 전단 영역(shearing sites), 즉 파열 영역 또는 의도적으로 제공되는 취약화된 영역을 제공함으로써, 상기 디스크가 갑자기 돌출물에 결합하여 백킹 판과 앵글 그라인더에 큰 토오크를 전달하려는 경우에는, 백킹 판의 구동 수단으로부터 디스크를 분리할 수 있다. 양호한 전단 영역은 장착 수단 또는 개구와 동심으로 형성된 파열 영역을 포함한다.

상기 파열 영역은 상기 샌딩 디스크의 재료를 관통하여 또는 그 내부로 파여져 있는 일련의 개구로 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로는, 상기 파열 영역은 상기 샌딩 디스크의 재료를 관통하여 또는 그 내부로 파여져 있는 일련의 슬릿으로부터 형성될 수 있다.

상기 앵글 그라인더의 축에 견고하게 결합된 디스크 고정 너트는 찢어진 샌딩 디스크를, 디스크 고정 너트의 원주에 대하여 유지시키며, 양호하게는 동심의 외향으로 향하는 돌출부 등에 의하여 유지할 수 있고, 상기 돌출부는 상기 파열 영역을 포함하기에 충분히 큰 직경을 가진다.

상기 어느 경우든지, 상기 샌딩 디스크는 회전축의 주위에서 실질적으로 동적 균형을 이루는 것이 바람직하다.

상기 디스크는 탄성 재료는 제조되는 백킹 판과 함께 사용되는 것이 바람직하며, 또한 상기 백킹 판의 재료는 어두운 색깔을 갖는 것이 바람직하다.

상기 백킹 판은 상기 샌딩 디스크 내에 제공되는 관찰 및 통기용으로 채택되는 하나 이상의 중심으로부터 벗어난 개구와 정렬될 수 있도록 위치된 적어도 하나의 갭 또는 개구를 포함한다.

상기 백킹 판의 각각의 갭 또는 개구는 경사지거나 레이크된(raked) 표면을 유사하게 구비하고, 상기 각각의 개구는 공기 추출 채널(scoop)을 선택적으로 구비할 수 있다.

상기 백킹 판은 상기 샌딩 디스크에서 관찰 및 통기용으로 채택되는 중심으로부터 벗어난 개구와 거의 정렬될 수 없는 하나 이상의 부가의 개구를 구비할 수 있고, 상기 하나 이상의 부가의 개구는 정렬 목적으로 사용될 수 있다.

상기 하나 이상의 부가의 개구는 그 부가의 개구 내에 유지되는 결합 수단에 의하여, 샌딩 디스크를 구동할 목적으로 사용될 수 있다.

하나 이상의 부가의 개구는 상기 백킹 판 내의 공기 추출 채녈과 연결되어 공기 및 재료 제거 목적으로 사용될 수 있다.

양호하게는, 상기 공기 추출 채널은 상기 백킹 판의 가장자리를 향하여 상기 제거를 위한 개구로부터 외향으로 형성되어, 사용할 때에 공기는 원심력에 의하여 이 채널을 통하여 이동된다.

상기 백킹 판에는 돌출 목적물이 관찰/통기 개구에 끼인 경우에 파열될 수 있는 파열 영역을 상기 백킹 판에 부여하기 위하여 또 다른 개구가 제공될 수 있다.

양호하게는, 상기 샌딩 디스크와 백킹 판의 조합의 탄성은, 사용할 때에, 연마 디스크에 실질적인 가요성을 제공하기에 충분하므로, 상기 디스크의 모서리 이외의 부분도 가공물 표면에 효과적으로 접촉시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 백킹 판 자체에 적용되는 토오크가 미리 설정된 한계값을 초과한다면, 예를 들면, 상기 배킹 판에 목적물이 부주의로 끼이면, 구동축으로부터 분리될 수 있는 클러치 수단(해제 기구)이 구비된다.

클러치 수단의 다른 양호한 실시에는 백킹 판의 재료 내에 부착되는 오버로드 클러치(overload clutch)이다. 이것은 전단 핀(shear pin)을 포함할 수 있다.

클러치 수단의 또 다른 양호한 실시예는, 고정 너트의 축을 길게 하는 수정예와, 샌딩 디스크와 백킹 판을 장착할 때 스러스트 와셔에 대하여 고정 너트를 조이기 위하여, 스러스트 와셔용 축을 제공하는 수정예를 포함하여, 초과적인 토오크의 경우에, 백킹 판과 고정 너트/백킹 와셔 조립체사이에서 미끄럼을 허용하는 전단 핀과 유사한 방법으로 오버로드 클러치를 형성한다.

상기 백킹 판의 적어도 하나의 개구와, 샌딩 디스크의 적어도 하나의 개구는 백킹 판에 샌딩 디스크를 회전 가능하게 정렬하기 위하여 위치 결정 페그(peg) 또는 핀과 관련하여서 사용될 수 있으므로, 상기 개구는 거의 정렬상태에 있게 된다. 상기 위치 페그 또는 핀은 샌딩 디스크의 부착 이후 및 사용 이전에 제거되는 것이 바람직하다.

센딩 디스크에 포함되고, 정렬 목적으로 상기 백킹 판 내로 삽입되는 위치 결정 핀 또는 돌출부는 사용 중에 전단 핀으로써 작용될 수도 있다.

오버로드 클러치는 클러치가 미끄러질 때 돌출부에 대하여 진동 또는 노이즈를 발생시킬 수 있는 서레이션(serration) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 회전 샌딩 디스크 및/또는 백킹 판으로부터 사용자가 부상당하는 것을 방지하기 위하여 채택된 앵글 그라인더의 안전 장치를 포함하고, 상기 안전 장치는 샌딩 디스크와 작업자 사이의 전방으로 돌출되고, 핸들을 잡기 위한 적어도 하나의 나사 소켓에 장착하는 보호 커버를 포함한다.

상기 안전 장치는 질기고 투명한 플라스틱 재료로 제조되는 것이 양호하고, 또한 이것의 적어도 한 부분은 금속으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 안전 장치는 적소에 고정되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 안전 장치는 때때로 전방 또는 후방으로 이동 가능하게 함으로써, 게이지 판으로 작용하게 할 수도 있다.

본 발명의 다른 주 특징에서, 본 발명은 액체 란스(lance) 또는 액체 절단 방법을 사용하여 연마 디스크의 양호한 형상을 제조하기 위한 방법과 장치를 제공하고, 여기에서 액체는 고압하에서 작은 노즐로부터 나오게 되고; 상기 노즐은 샌딩 디스크 및/또는 플랩(flap)을 분리하기 위하여 연마 시트를 통하여 절단되는 연마 시트의 하나이상의 층에 대하여 이동할 수 있게 된다.

또한, 상기 절단 방법은 레이저로부터와 같이, 강한 광을 사용하는 연소 방법이 될 수 있다. 상기 절단 방법의 절단 작용은 저장된 지시의 시이퀀스로부터 수치적으로 제어되는 것이 양호하다. 상기 절단 방법은 한번에 다수의 형상을 제조하기 위하여 노즐 어레이를 동시에 작용시키는 것을 사용하는 것이 양호한다.

다음은 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예에 따라 본 발명의 양호한 형태를설명한다.

본 발명의 양호한 형태의 장점은 다음과 같다.

1. 사용자는 바람직한 형태 또는 형상으로 정확하게 연마하기 위하여 회전하는 공구의 개구를 통하여 볼 수 있다.

2. 상기 개구는 연삭 부스러기를 제거하고 샌딩 디스크와 백킹 판을 냉각시키도록 작업 표면을 가로질러 공기 난류를 공급하기 때문에 연마될 영역은 냉각되어 용융점 이하로 유지된다. 하나의 테스트에서는 강철에서 114℉의 온도 감소를 보여준다.

3. 상기 샌딩 디스크는 보다 균일하게 마모되고 수명이 길다. 상기 앵글 그라인더는 보다 적은 동력이 사용된다(일정 용량의 휘발유 발전기로 구동하여 측정 될 때).

4. 재료가 상기 연마 표면에 고착되는 경향이 보다 작다. 먼지는 작업으로 부터 잘 제거된다.

5. 상기 디스크는 보다 미세하고 보다 균일한 마무리 가공을 제공한다.

6. 본 발명은 금속 판의 작업에 특히 유용하고, 이 경우에 개구의 냉각 효과로 인하여, 연마에 의한 용접 또는 시임 등의 "클리닝-업(cleaning-up)" 동안에 발생되는 열로 인하여 금속 판이 변형될 가능성은 낮아지게 된다.

7. 조정 가능한 안전장치는 비교적 "노출된 상태로(naked)" 회전하는 샌딩 디스크로부터 작업자를 보호한다.

8. 고가의 다이(die)를 사용하지 않고도 어떠한 형상의 디스크도 제조할 수 있다.

9. 동일한 양의 원재료로부터 보다 많은, 통상적으로 15% 이상의 유닛을 제조할 수 있다.

솔리드(solid) 원형의 것보다 휠씬 작은 실질적인 연마 물질을 가진 샌딩 디스크가 값어치가 있는지에 대하여 의문을 가질 것이다. 본 출원인의 실험에서, 본 발명의 디스크는 교환이 요구되기까지 상당히 긴 시간 유지된다. 냉각 작용은 부착(clog)을 감소시키고, 가공물 표면을 낮은 온도로 유지시키며, 샌딩 디스크의 손상도 감소시킨다. 마모가 균일함으로써, 디스크의 수명이 보다 오래 지속되는 점에서 본원의 디스크의 마모 패턴은 보다 우수하다. 작업은 보다 점진적이고 보다넓은 영역에 걸쳐서 연마됨으로써, 스코어 마크 등은 덜 분명하게 된다.

상술된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 샌딩 디스크와 이에 관련된 장치의 형상에 다양한 변형과 수정이 이루어질 수 있다.

Claims

디스크 주위의 이격된 위치에서 디스크의 원주로부터 제거되는 3개 내지 8개의 갭을 가지고, 중심에 위치된 장착 개구를 가진 원형 디스크로 형태로 되어 있으며, 중심으로부터 벗어난 관찰 개구가 제거된 갭사이에서 디스크의 부분에 위치되는 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 3개 내지 5개의 갭이 있고, 상기 갭은 코드 세그먼트인 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 상기 세그먼트의 제거 이후에 남아 있는 디스크 원주의 갭은 사용될 때 디스크의 회전방향에 의해 형성되는 선단 및 말단 가장자리를 가지는 곡선의 가장자리를 구비하는 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 3개 내지 9개의 대칭적으로 위치되는 중심으로부터 벗어난 관찰 개구가 디스크 표면 주위에 제공되는 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 상기 디스크는 백킹판이 없이 그라인더의 축에 대하여 직접 결합되도록 채택되는 경질 디스크인 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 상기 디스크는 적어도 몇몇의 섬유에 부착되는 연마 입자를 구비하는 섬유 매트에 의하여 제공되는 연마재 보유 표면을 가지는 연마 디스크.
제 1 항에 있어서, 상기 디스크는 부착 모서리와 대향된 자유 모서리를 각각 구비하는 다수의 연마 플랩 요소가 제공되는 연마재 보유 표면을 구비하고, 상기 플랩 요소는 그 부착 모서리를 따라 디스크에 부착되고, 각각의 대향된 자유 모서리는 연마 디스크의 원주 주위에서 중첩된 관계로 상기 플랩 요소를 정렬시킬 수 있도록 인접된 플랩요소의 부착된 모서리를 중첩시키는 연마 디스크.