JP4932011B2 - 研磨ディスク - Google Patents

Description

この発明は、研磨シートを用いた研磨ディスク、詳しくは、ワークの表面の研磨・研削に最適な性能と、ワークのコーナ部内側の研磨・研削に適した性能を兼ね備えた研磨ディスクに関する。

ディスクグラインダーに装着して使用する首記の研磨ディスクとして、例えば、下記特許文献１、２に開示されたものがある。また、図５〜図７に示す構造のものも市販されている。

特許文献１の研磨ディスクは、短冊状に裁断した研磨シートを多数枚が傾斜して重なる状態にして硬質基板の一面に放射状に配列し、これを高圧でプレスして固めて基板に固定している。

また、特許文献２の研磨ディスク（研磨具）は、中心に軸穴を有する円板の外周に等間隔で放射状にスリットを設け、そのスリットに、研磨面が表になるように二つ折りにした研磨シートの折り曲げ部を差し込み、この研磨シートの対向二片の裏面を円板と隣り合う研磨シートの表面重なり部分にそれぞれ接着剤で貼り付けている。

さらに、図５の研磨ディスクは、複数枚の研磨シート１１を重ねて研磨面が表になるように二つ折りにしたものを、図６に示すように、２枚の金属製の円板１２、１３に、それらの円板に対応して設けられた爪１４，１５で挟持して取り付けている。

具体的には、二つ折にした研磨シート１１を、円板１２の外周に設けられた円筒部１６の周囲に放射状に配列し、回転方向前方の研磨シートの対向二片１１ａ、１１ｂ間に回転方向後方の研磨シートの折り曲げ部１１ｃを挟み込んでいる。

また、円筒部１６の外周から径方向外側に延びだした爪１４を研磨シート１１の対向二片１１ａ、１１ｂ間に差し込み、その爪１４と円板１３の外周に設けた爪１５とで研磨シート１１のディスク背面側に配置される他片１１ｂを挟持している。そして、各研磨シートの爪１４，１５に挟持されない一片１１ａの内径側を熱硬化性の接着剤で互いに接着し、さらに、接着剤で円板１２の円筒部１６に貼着している。

特開平９−１７４４４号公報 実公平５−１１９６５号公報

ワーク表面の研磨・研削に最適な性能と、ワークコーナ部内側の研磨・研削に適した性能を兼ね備えた研磨ディスクがユーザから要望されているが、従来の研磨ディスクの中にはその要望に応えられるものがない。

即ち、特許文献１の研磨ディスクは、硬質基板による補強効果が得られるためワーク表面の研磨・研削に対しては威力を発揮するが、ディスクの外周部を用いる研磨・研削、例えば、ワークコーナ部内側の研磨・研削は、硬質基板が邪魔になって行うことができない。

一方、特許文献２の研磨ディスクは、二つ折りした研磨シートが円板の外側に張り出しているため、外周部での研磨・研削を行なえる。しかしながら、円板の外周に設けるスリットの間隔が円板の強度面から規制されることから、研磨シートの配列ピッチが粗くなり、表面研磨の性能や耐久性に劣るものになる。

また、研磨シートの折り曲げ部を挟む両側裏面を円板と隣り合う研磨シートの表面重なり部分に接着剤で貼り付けているため、ディスク前面側に配置された研磨シートの内径側が硬くなり、その部分の性質が砥石の性質に近づいて表面研磨ではワークに対するディスクの食い込みが大きくなるなど、改良すべき点が残されている。

図５の研磨ディスクも、特許文献２の研磨ディスクと同様に、外周部を利用したワークコーナ部内側の研磨・研削が行なえる。また、研磨シートの他片が円板よりも前方に配置されているため、その他片の径方向内端から外端までの全域を使用した表面研磨も行える。さらに、円板の爪よりも径方向外側の背面の研磨面による研磨も行うことができる。

ただし、残念なことに研磨シートの一片の内径側を熱硬化性の接着剤で互いに接着し、なおかつ、その一片の内径側を接着剤で一方の円板の円筒部に固着させているので、接着剤で固めた一片の内径側の性質が砥石に近いものになっている。

そのために、一片の内径側の柔軟性（弾性変形能）が不足し、表面研磨でのワークに対するディスクの食い込みが大きくなり易い。それが原因で研磨面の仕上がり状況が特許文献１の研磨ディスクと比較して劣るものになる。また、接着剤で固めた部分が硬いため、
表面研磨でのワークに対する研磨面の接触域が特許文献１の研磨ディスクに比べて狭くなって研削効率に悪影響がでる。

このほか、図５の研磨ディスクは、ディスク背面側に置かれる研磨シートの他片の外径側の重なり部が接着されておらず、円板による補強がなされない研磨シートの外径側（円板の外周よりも径方向外側にある部分）の腰が弱い。そのために、その部分の撓みに起因したワークへの押し付け力の伝達ロスが大きくなり、表面研磨での研磨効率が特許文献１の研磨ディスクほど高まらない。

なお、図５の研磨ディスクは、研磨シートの一片の内径側の接着剤による固着を省くと、一片の保持がなされず、満足できる耐久性が得られない。

この発明は、研磨シートを用いて構成される研磨ディスクに、ワーク表面の研磨・研削に最適な性能と、ワークコーナ部内側の研磨・研削に適した性能を兼ね備えさせることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、中心に軸穴を設け、さらに、径方向内側に入り込むスリットを外周に複数設けた円形の基板と、短冊状研磨シートを研磨面が表になるように二つ折りにした第１研磨シートと、この第１研磨シートの対向二片のうちの一片とほぼ同サイズの第２研磨シートを有し、
前記第１研磨シートを、前記一片が前記基板の前面側に、対向二片のうちの他片が基板の背面側にそれぞれ配置され、なおかつ、対向二片の一部が前記基板から径方向外側に突出するように折り曲げ部の一端側から前記基板の各スリットにそれぞれ差し込み、
前記第２研磨シートを、前記基板の前面側において第１研磨シートの前記一片と同方向に傾斜させて一部分が周方向に突出して露出するようにディスク回転方向前後の前記一片間（隣り合う一片間）に挿入し、
この第２研磨シートの根元部を前記基板の前面に接着剤で接着し、
前記第１研磨シートの前記スリットに対する差し込み部近傍を前記基板に接着剤で接着し、その第１研磨シートの前記他片の内面を前記基板の背面と隣り合う他片との重ね面に接着剤で接着して研磨ディスクを構成した。

ここで言う第２研磨シートの根元部とは、基板側の縁部を指す。
第１研磨シートは、１枚を二つ折りにしたものや複数枚重ねて二つ折りにしたものを前記スリットの各々にそれぞれ挿入する。この第１研磨シートと第２研磨シートは、紙の一面に砥粒を電着させて接着剤で定着させたものでもよいが、耐久性の面では、基布の一面に砥粒を電着させて接着剤で固着させた研磨布が好ましい。

この研磨ディスクの好ましい形態を以下に列挙する。
（１）第２研磨シートを、周方向に位置をずらして第１研磨シートの回転方向前後の一片間に複数枚配置したもの。
（２）前記基板をバルカナイズドファイバーで形成したもの。
なお、前記スリットを、前記基板の中心から放射状に延びだす線に対して、そのスリットの径方向外端がディスク回転方向前方に置かれる方向に傾けたものや、第１研磨シートの幅を前記スリットの長さの２倍以上にしたものなども好ましい。

この発明では、二つ折りにした第１研磨シートで基板を間に挟み、さらに、各研磨シートの一部を基板の外側に突出させたので、基板が研磨面を覆ったり、加工の障害となったりすることがない。従って、研磨面の全域を使用することができ、前面側研磨面によるワーク表面の研磨・研削、外周部でのワークコーナ部内側の研磨・研削、背面側研磨面による研磨・研削が行なえる。

また、第１研磨シートのディスク回転方向前後の一片間に第２研磨シートを挿入したので、研磨シートの配列ピッチが細かくなって表面研磨の性能と耐久性が向上する。

さらに、基板の前面側では、第１研磨シートの基板外周のスリットに対する差し込み部近傍と第２研磨シートの根元部のみを基板に接着したので、研磨ディスクの内径側でも研磨シートの柔軟性が確保される。そのために、研磨ディスクの前面側がワークに強く押し付けられたときに内径側でも研磨シートが弾性変形して逃げ、これによる押し付け力の減衰効果で表面研磨でのワークに対する研磨面の食い込みが抑制され、仕上がりの良好な研磨面が得られる。

このほか、基板の背面側では、第１研磨シートの他片の内面を基板の背面と隣り合う他片との重ね面に接着したので、この部分が一体化して板に近い性質を持つようになり、この部分による補強効果が生じて外径側（基板よりも径方向外側へ突出した部分）でも研磨シートの腰が強くなり、表面研磨での研磨効率が図５の研磨ディスクよりも良くなる。

なお、上記において好ましいとした構成の作用、効果は後に述べる。

この発明の研磨ディスクの一例を一部の研磨シートが取り外された状態にして示す正面図 図１の研磨ディスクの背面図 図１の研磨ディスクの断面図 図１の研磨ディスクにおける研磨シートの取り付け状態を示す斜視図 市販研磨ディスクの一例を示す平面図 図５の研磨ディスクの断面図 図５の研磨ディスクの研磨シートの取り付け状態を示す斜視図

以下、添付図面の図１〜図４に基づいて、この発明の研磨ディスクの実施の形態を説明する。例示の研磨ディスク１は、円形の基板（フランジ）２と、第１研磨シート３と、第２研磨シート４と、第１、第２研磨シート３，４を固定する接着剤５とで構成されている。

基板２は、駆動軸を通す軸穴６を中心に有し、さらに、径方向内側に入り込むスリット７を外周に有している。スリット７は周方向に定ピッチで多数形成されている。

例示の基板２は、バルカナイズドファイバーで形成している。バルカナイズドファイバー製の基板２は、金属基板に比べて安価である。また、使用に伴う研磨シートの摩耗によって研磨ディスクの外径が縮み、この状態でワークコーナの研磨・研削が行なわれて基板２の外周が万一ワークに接触することがあってもワークを傷つけることがない。

図示の基板２は、２層構造にして強化したボス部８を中央に設け、そのボス部８の中心に軸穴６をあけているが、ボス部８は必須の要素ではない。

スリット７は、基板２の中心から放射状に延びだす線Ｌに対して、そのスリット７の径方向外端がディスク回転方向前方に置かれる方向に傾けている。このようにすることで、第１研磨シート３の折り曲げ部３ｃの傾き角α（フライスカッタでのラジアルレーキに相当する）を負にして、ワークに対する折り曲げ部３ｃの当たりを、傾き角αが正或いは０°のものに比べて柔らかくすることができる。ここで言う傾き角αは、折り曲げ部３ｃの径方向外端が線Ｌよりも回転方向前方にある状態を正、回転方向後方にある状態を負とする。

第１研磨シート３は、展開形状が短冊状をなすシートである。その短冊状シートを、研磨面が表になるように二つ折りにして対向二片３ａ、３ｂと折り曲げ部３ｃを生じさせている。この第１研磨シート３は、幅Ｗがスリット７の深さｄよりも大きい。Ｗ＞（２×ｄ）の条件を満たすもの、より好ましくは実施例のように、Ｗの上限を（３×ｄ）付近に設定したものが、基板に対する取り付けの安定性確保と外周部による研磨能の長期維持を両立できて好ましい。

この第１研磨シート３の二つ折りは、短冊状シートの２等分点で行なわれてもよいし、対向二片のうちの一片３ａと他片３ｂの大きさが異なる位置で行なわれてもよい。

第２研磨シート４は、第１研磨シートの対向二片のうちの一片３ａとほぼ同サイズのシートである。この第２研磨シート４と第１研磨シート３は、フラップ状に裁断した研磨布を採用している。

第１研磨シート３は、対向二片のうちの一片３ａが基板２の前面側に、他片３ｂが基板２の背面側にそれぞれ配置されるように、なおかつ、対向二片の一部が基板２から径方向外側に突出するように折り曲げ部３ｃの一端側から基板２の各スリット７にそれぞれ差し込まれ、差し込み部近傍が基板２に接着剤５で接着される。

一方、第２研磨シート４は、基板２の前面側において第１研磨シート３の一片３ａと同方向に傾斜させて一部分が周方向に突出して露出するようにディスク回転方向前後の一片３ａ、３ａ間に挿入され、基板に接した根元部４ａのみが基板２の前面に接着剤５で接着される。

この第２研磨シート４は、ここでは、２枚を１組にしているが、ディスク回転方向前後の一片３ａ、３ａ間に挿入する第２研磨シート４の枚数は１枚でもよいし、３枚或いはそれ以上にしてもよい。１組当たりの組み合わせ枚数が多くなるほどディスク前面側での研磨シートの配列ピッチを小さくすることができる。

第１研磨シート３の他片３ｂは、内面が基板２の背面に接着剤で接着される。また、隣り合う他片との重ね面３ｄも接着剤５で互いに接着され、これにより他片３ｂの全てが一体化されてこの部分が板に近い性質をもつようになる。

なお、第１研磨シート３は、１枚を二つ折りにして各スリット７にそれぞれ１枚ずつ配置したが、複数枚重ねたものを二つ折りにし、これをスリット７の各々に挿入して曲げの最も内側にある第１研磨シートの一片と基板との間に第２研磨シートを配置することもできる。

直径：１００ｍｍ、基板２の直径：７０ｍｍ、軸穴６の直径：１５ｍｍ、スリット７の深さｄ：１０ｍｍ、第１研磨シート３の総数１８枚、第２研磨シート４の総数３６枚の諸元の例示の構造の研磨ディスクを試作した。そして、その試作品を使用して下記の作業を行った。
−作業内容−
・前面側研磨面を用いるワーク表面の研磨・研削。
・ディスク外周部を用いるワークコーナ部内側の溶接バリの研磨・研削による除去。
・背面側研磨面を用いるワーク周縁のバリ取り。

その結果、いずれの作業も支障なくスムーズに行えた。また、砥石使用時に不可避の反発、振動や、ワークへの食い込み、２次バリの発生がなく、自社の他の製品（図５の構造のものを含めた研磨ディスク）と比較して作業性、初期の研磨・研削性能、耐久性に優れることを確認した。

１ 研磨ディスク
２ 基板
３ 第１研磨シート
３ａ 対向二片のうちの一片
３ｂ 対向二片のうちの他片
３ｃ 折り曲げ部
３ｄ 他片の重ね面
４ 第２研磨シート
４ａ 根元部
５ 接着剤
６ 軸穴
７ スリット
８ ボス部
Ｌ 基板中心から放射状に延びだす線
α 折り曲げ部の傾き角
Ｗ 第１研磨シートの幅
ｄ スリットの深さ
１１ａ、１１ｂ 対向二片
１１ｃ 折り曲げ部
１１ 研磨シート
１２，１３ 円板
１４、１５ 爪
１６ 円筒部

Claims (3)

1. 中心に軸穴（６）を設け、さらに、径方向内側に入り込むスリット（７）を外周に複数設けた円形の基板（２）と、短冊状研磨シートを研磨面が表になるように二つ折りにした第１研磨シート（３）と、この第１研磨シート（３）の対向二片のうちの一片（３ａ）とほぼ同サイズの第２研磨シート（４）を有し、
   前記第１研磨シート（３）を、前記一片（３ａ）が前記基板（２）の前面側に、対向二片のうちの他片（３ｂ）が基板の背面側にそれぞれ配置され、なおかつ、対向二片の一部が前記基板（２）から径方向外側に突出するように折り曲げ部（３ｃ）の一端側から前記基板の各スリット（７）にそれぞれ差し込み、
   前記第２研磨シート（４）を、前記基板（２）の前面側において第１研磨シートの前記一片（３ａ）と同方向に傾斜させて一部分が周方向に突出して露出するようにディスク回転方向前後の前記一片（３ａ、３ａ）間に挿入し、
   この第２研磨シート（４）の根元部（４ａ）を前記基板（２）の前面に接着剤（５）で接着し、
   前記第１研磨シート（３）の前記スリット（７）に対する差し込み部近傍を前記基板（２）に接着剤（５）で接着し、その第１研磨シート（３）の前記他片（３ｂ）の内面を前記基板（２）の背面と隣り合う他片の重ね面に接着剤（５）で接着した研磨ディスク。
2. 前記第２研磨シート（４）を、周方向に位置をずらして第１研磨シートの回転方向前後の前記一片（３ａ、３ａ）間に複数枚配置した請求項１に記載の研磨ディスク。
3. 前記基板（２）をバルカナイズドファイバーで形成した請求項１又は２に記載の研磨ディスク。

Images