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【発明の名称】 研磨ディスクの改良
【発明者】 【氏名】バン オセンブルゲン,アンソニー アルフレッド

【要約】 【課題】加工中に被加工部を観察することが可能であり、また被加工部が冷却される回転サンディング・ディスクを提供する。

【構成】アングル研削盤のアクセサリは大きな通気/観察用の開口を有する使い捨ての研磨ディスクを含み、このディスクは通気穴を有する弾性の押え板と共に使用される。この一方又は両部材の開口はこの開口が加工面からの突出物に係合せぬような形状とされ、且つ使用中には加工面に渡って空気が流れ易くする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装着開口及び砥材保持面を有する研磨ディスクに関し、これを貫通する少なくとも1つの非同心円状の観察開口を有し、該開口は使用中の前記ディスクの回転方向により規定される前縁と後縁を有し、該後縁は前記ディスクの砥材保持面の平面から前記ディスクの反対面の方向へ変形していることを特徴とする研磨ディスク。
【請求項2】
前記後縁の変形は該後縁から離れる方向へ延長するスリットを設けることにより助長されて、前記ディスクの材料が前記ディスクの砥面の平面から前記ディスクの裏面の方向へ変形されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項3】
前記ディスクの表面を囲んで3乃至9個の対称的に配置された観察開口を備えたことを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項4】
偶数の開口があり、その半数の開口に最も近い点への前記ディスクの半径距離は他の半数の開口のそれへの半径距離よりも大であることを特徴とする請求項3に記載の研磨ディスク。
【請求項5】
前記すべての開口は同じ寸法の円形であることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項6】
前記装着開口の近辺において、またこれを囲んで、使用中の前記ディスクの回転に対する抵抗が所定の値を越えると破壊する脆弱部を有することを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項7】
前記脆弱部は前記装着開口を囲む穴の輪により提供されることを特徴とする請求項6に記載の研磨ディスク。
【請求項8】
押え板を要せずして研削盤の軸に装着される硬質ディスクであることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項9】
前記砥材保持面には、各々が取り付けエッジと対向する自由エッジを有する複数の研磨フラップ部材が提供され、前記部材は前記ディスクに前記取り付けエッジに沿って取り付けられ、各自由エッジが相隣る部材の取り付けられたエッジに重なって前記部材が前記研磨ディスクの周縁に沿って重複関係で整列することを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項10】
前記研磨フラップ部材は前記ディスクの周縁に沿って組として間隔をもって、また、前記ディスクの開口間に配置されることを特徴とする請求項9に記載の研磨ディスク。
【請求項11】
前記砥材保持面は、各々が取り付けエッジと対向する自由エッジを有する複数の研磨フラップ部材により提供され、前記部材は前記ディスクに前記取り付けエッジに沿って取り付けられ、各自由エッジが相隣る部材の取り付けられたエッジに重なって前記部材が前記研磨ディスクの周縁に沿って重複関係で整列することを特徴とする請求項8に記載の研磨ディスク。
【請求項12】
前記研磨フラップ部材は前記ディスクの周縁に沿って組として間隔をもって、また、前記ディスクの開口間に配置されることを特徴とする請求項11に記載の研磨ディスク。
【請求項13】
前記砥材保持面は少なくともその繊維の幾つかに砥粒が接着された不織繊維マットにより提供されることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項14】
前記砥材保持面は少なくともその繊維の幾つかに砥粒が接着された不織布繊維マットにより提供されることを特徴とする請求項8に記載の研磨ディスク。
【請求項15】
前記観察開口は回転方向に関して傾斜していることを特徴とする請求項13に記載の研磨ディスク。
【請求項16】
前記ディスクには前記砥面から離れる方向に向けて1つ又はこれ以上の周辺折り目が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項17】
前記観察開口と周縁との間の前記ディスクの部分には、回転に対して過度の局部的抵抗を受けると前記ディスクの破壊を許容する脆弱部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項18】
前記装着開口に近接して位置する空気循環穴を備えたことを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項19】
前記ディスクは金属であり、研磨材はその表面に接着された金属であることを特徴とする請求項1に記載の研磨ディスク。
【請求項20】
円形のディスクであって、その周縁から少なくとも3つの同一の、非接触の翼弦セグメント(chord segments)が間隔をおいて除去されていることを特徴とする研磨ディスク。
【請求項21】
3乃至5つの翼弦セグメントが前記ディスクから除去されることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項22】
観察開口が前記除去された翼弦セグメントの間の前記ディスクの部分に位置することを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項23】
前記開口は前記ディスクの回転方向により形成される前縁と後縁を有し、該後縁は前記ディスクの砥面の面から前記ディスクの裏面の方向へ変形していることを特徴とする請求項22に記載の研磨ディスク。
【請求項24】
前記後縁の変形は該後縁から離れる方向へ延長するスリットを設けることにより助長されて、前記ディスクの材料が前記ディスクの砥面の面から前記ディスクの裏面の方向へ変形されるようにすることを特徴とする請求項23に記載の研磨ディスク。
【請求項25】
前記ディスクの表面を囲んで3乃至9個の対称的に配置された観察開口を備えたことを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項26】
偶数の開口があり、その半数の開口に最も近い点への前記ディスクの半径距離は他の半数の開口のそれへの半径距離よりも大であることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項27】
前記観察開口は同一直径の円形のものであることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項28】
前記ディスクには前記砥面から離れる方向に向けて1つ又はこれ以上の周辺折り目が設けられたことを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項29】
前記装着開口の近辺において、またこれを囲んで、使用中の前記ディスクの回転に対する抵抗が所定の値を越えると破壊する脆弱部を有することを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項30】
前記脆弱部は前記装着開口を囲む穴の輪により提供されることを特徴とする請求項29に記載の研磨ディスク。
【請求項31】
押え板を要せずして研削盤の軸に装着される硬質ディスクであることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項32】
前記砥材保持面は少なくともその繊維の幾つかに砥粒が接着された繊維マットにより提供されることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項33】
前記砥材保持面は少なくとも一部の繊維に砥粒が接着された不織繊維マットにより提供されることを特徴とする請求項31に記載の研磨ディスク。
【請求項34】
前記観察開口と周縁との間の前記ディスクの部分には、回転に対して過度の局部的抵抗を受けると前記ディスクの破壊を許容する脆弱部が設けられていることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項35】
その面には前記装着開口に近接して位置する空気循環穴を備えたことを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項36】
前記ディスクは金属であり、研磨材はその表面に接着された金属であることを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項37】
前記砥材保持面は、各々が取り付けエッジと対向する自由エッジを有する複数の研磨フラップ部材により提供され、前記部材は前記ディスクに前記取り付けエッジに沿って取り付けられ、各自由エッジが相隣る部材の取り付けられたエッジに重なって前記部材が前記研磨ディスクの周縁に沿って重複関係で整列することを特徴とする請求項20に記載の研磨ディスク。
【請求項38】
前記研磨フラップ部材は前記ディスクの周縁に沿って組として間隔をもって、また、前記ディスクの開口間に配置されることを特徴とする請求項37に記載の研磨ディスク。
【請求項39】
前記砥材保持面は、各々が取り付けエッジと対向する自由エッジを有する複数の研磨フラップ部材により提供され、前記部材は前記ディスクに前記取り付けエッジに沿って取り付けられ、各自由エッジが相隣る部材の取り付けられたエッジに重なって前記部材が前記研磨ディスクの周縁に沿って重複関係で整列することを特徴とする請求項31に記載の研磨ディスク。
【請求項40】
前記研磨フラップ部材は前記ディスクの周縁に沿って組として間隔をもって、また、前記ディスクの開口間に配置されることを特徴とする請求項39に記載の研磨ディスク。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は研磨ディスク又はサンディング・ディスクの分野に関し、特に研磨ディスクの押え板及びアングル研磨装置のアクセサリ並びにその製作手段に関するものである。
【背景技術】
【0002】
研磨ディスク又はサンディング・ディスクは携帯用電動ドリル及び(より専門的レベルで)手持ち式のアングル研磨装置で広く使用されている。これらのマシンで使用される場合、ディスクはその中心で押え板に保持されてディスクの前面にて加工物に圧接された状態で高速で回転する。その研摩面はカッティング作用で加工物の表面を研削する。アングル研磨装置に装着されたサンディング・ディスクは通常(例えば)自動車のパネル・ビーティングに使用され、この場合にはボディの充填材が削り取られて、改造車の部分が元の形に戻される。アングル研磨装置で使用するサンディング・ディスクは毎年何百万個も販売されていると言われている。サンディング・ディスクの使用に関連していくつかの問題がある。即ち、
【0003】
(a)アングル研磨装置のサンディング・ディスクに通常使用される相対的に硬い押えディスクは、使用中にアングル研磨装置を加工物に対して傾けると、サンディング・ディスクを不本意の動作状態、例えば、主としてその縁が加工物に当たる状態とし、この結果、広い範囲に渡って均等且つ漸進的作用とは異なる局部的な強い作用が加わることとなり、加工表面に余分な手作業のサンディング処理を必要とする不本意な波状模様を生ぜしめる傾向がある。表面を直ちに塗装ができる状態にするという精密制御の作業にこのようなディスクを使用することはできない。
【0004】
(b)時には研削される材料は高速カッティングにより溶解し、この場合サンディング・ディスクは急速確実に目詰まりして廃棄せざるを得なくなる。この溶解はまた工具を腐食し、この結果、加工面が不本意に損傷される。加熱もまたサンディング・ディスクの寿命に悪影響を与える。
【0005】
(c)オペレータは実際の作業中には研削される材料を見ることはできない。オペレータが見ることができるのは縁で隠されない材料だけである。途中で繰り返し加工物を点検せずして、所望の結果により近いものとする正確な作業を実行することは困難である。手持ち式工具では正確な再適用が出来ないが故に繰り返しの点検は注意深い作業としては適当な選択肢ではない。
【0006】
貫通穴を有するディスクは中速から高速回転時に半透明となる現象は周知である。これは人の目の網膜に画像が残る、いわゆる「残像」効果のためである。貫通穴が設けられ回転ディスクを通して見られる像はこの回転ディスクとその背景及び/又は前景の光及び/又は色にコントラストがあると更に明確となる。ディスクが回転した時に「窓」の幅又はシー・スルー効果を増大するために、貫通穴は通常相互に重複して形成される。多くの研削及びやすりディスクがこの現象を利用している。実例として、1953年8月31日に出願されたエフ・ライデンバック(F.Reidennback)に付与された米国特許第311953号にて開示されたディスク、又は1985年3月26日に出願されてジェー・シー・シュバルツ(J.C.Schwartz)に付与された米国特許第4685181号に開示されたディスクがそれである。
【0007】
ディスクの貫通穴を大きくすることは破局的結末が想定されるが故に、これら当時の発明はディスク全体の大きさに関連して多数の小さな貫通穴を設けた。
【0008】
定義及び注釈
本発明は特にアングル研磨装置に関するものであるが、本発明はその他の電動工具例えば、さほど高速では回転しない普通の電動ドリルで使用されるサンディング・ディスクにも適用できるものである。
【0009】
本書での「開口(aperture)」」とは、物体を完全に貫通し、全周がその物体の材料で囲まれた通路(channel)又は穴(hole)を意味するものである。これは円形の輪郭のものとは限らない。
【0010】
「皿状(dished)」とは、(受け皿のように)凸型(convex shape)に形成されたディスクを意味し、本発明に関しては、研磨材(砥粒)は通常この受け皿のベース又は凸状側面(convex side)にある。
【0011】
「ディスク」とは、回転軸又は回転心棒に装着される相対的に硬い材料(多少の弾性を有する)平らな部材のことである。これは完全に円形とは限らない。押さえ部材(backing plate)と共にアングル研磨装置に使用できれば如何なるものでもよい。
【0012】
「ギャップ」とは、物体の材料によって不完全に囲まれているへこみ部(indentation)または湾入部(invagination)のことである。従って、これはディスクの円形周縁でセグメント(下記に定義する)が除去された形状、或いは「開口」を部分的にディスクの周縁を越えるまで(概念的に)移動させることで得られる形状を含む。
【0013】
「サンディング」とは、研削又は仕上げ作業のことであり、加工片の表面から材料を除去又は粗さを変えるための処理のことである。
【0014】
「セグメント」とは、円周とチョード(chord:翼弦)との間の円の部分のことである。
【0015】
第1の主たる特徴として、本発明はアングル研磨装置(angle grinder)等で使用するサンディング・システムに関し、少なくとも1つの研磨表面(abrasive surface:砥粒面)を有して対となる押え板(backing plate)と共に前記研磨装置の軸に装着されるディスクを含み、前記サンディング・ディスクは観察及び通気のための少なくとも1つの中心から外れた開口が設けられ、前記開口は前記押え板に設けられた少なくとも1つの観察及び通気ギャップ又は開口と実質的に合致し、これにより加工物表面及び前記サンディング・ディスクが通気により冷却され、研削された材料が接線方向へ移動され、そしてユーザーは加工物を前記少なくとも1つの中心から外れた開口を通して見ることができることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本願において開口に関して使用される用語「中心から外れた(non-concentric)」とは、この開口がディスクの半径に沿って回転中心から偏倚していることを意味する。この観察及び通気のための中心から外れた開口の好適な数は1乃至9個である。
【0017】
この中心から外れた開口の更に好適な数は3乃至5個である。
【0018】
この観察及び通気用の中心から外れた開口はサンディング・ディスクの回転中心から相異なる距離に置かれて、ディスクが回転すると、ディスクの下のかなりの割合の領域が見えるようにすることが好ましい。ディスクの回転はこれらの開口を前縁と後縁とするので、この発明の特徴は各開口の後縁(trailing edge)がディスクの研磨表面(abrading surface)がある平面(plane)からディスクの裏側(back)方向へ変位〔変形〕していることである。これは研削されている表面からの突出部がディスクの縁を捉えてディスクを破損する危険性をなくす効果を有する。
【0019】
次の特徴として、その形態としては観察及び通気用の各中心から外れた開口の少なくとも前側壁をまた任意に後側壁も傾斜させて、各開口に少なくとも1つの傾斜面(傾斜壁面)を設けることである。これは研磨ディスクが十分な厚さを有する場合にのみ可能である。
【0020】
意図した開口の後縁において研磨作業表面から材料を持ち上げるための、開口を包囲する材料のゆがみは、同様に、空気の乱れを起こして研磨される面からの削りくずの除去能力を高める。
【0021】
また、本発明は先に説明したサンディング・ディスクが、観察及び通気用の各中心から外れた開口の少なくとも1つの縁がカッティングエッヂとして作用するように形成されたものを含む。
【0022】
別の特徴として、この観察又は通気用の開口はディスクの回転時にこれの研摩作用を断続的に中断してその作業面を冷却する「休み時間」を提供する手段とみなすことができる。
【0023】
別の特徴として、先に説明したサンディング・ディスクには、主として押え板と合致する形状で合致するよう意図した1つ又はこれ以上の開口が設けられており、この結果、このサンディング・ディスクは装着時にその開口が押え板の開口と合致させることができる。
【0024】
選択的に、1つ又はこれ以上の整合開口が係合手段として押え板から延長する駆動ピンに係合することができる。
【0025】
選択的に、押え板の空気取り出し穴と整合できる位置に一つ以上の穴がサンディングディスクに設けられる。
【0026】
好ましい特徴として、請求項2及び3に記載のように、このサンディング・ディスクの円周は、1つ又はこれ以上のギャップ、最も好ましくはセグメントの形状のギャップをディスクの円周に沿って設けることで、円形の形状を歪めることができる。このようなギャップを複数設ける場合には、これらを対称的に配置してディスクにおけるバランスを保つようにするのが好ましい。その好適数は3乃至8個である。
【0027】
更に好ましくは、ギャップの数は観察及び通気用の中心から外れた開口の数と合致し、これら開口が位置する半径の間の半径上に位置する。
【0028】
好ましくは各ギャップはその円周の一部から別の一部を結ぶ直線の形を有する。換言すると、ギャップはディスクのセグメントを除去することによって形成されている。
【0029】
好ましくは各ギャップの大きさは、サンディング・ディスクの回転時に、ディスクを通して、観察及び通気用開口のゾーンの外側のゾーンをそしてディスクの縁まで見ることができるように調節されている。
【0030】
任意にこのタイプのギャップはサンディング・ディスクをストック材料から切り取る過程で、ディスクの中心を相互に近づけて相隣るディスクに共通の縁を持たせることにより無駄をなくすために有利に使用することができる。
【0031】
任意に幾つかの又はすべてのギャップは曲状の外形(curved outline)を有することができる。
【0032】
好適なギャップの曲状外形は観察及び通気用開口の後縁の方向に引き上げられる形状であり、それによってねじられ得る狭い又は弱いゾーンが提供され、突出部は観察及び通気用開口に係合するものである。
【0033】
この研磨ディスクの表面は多数の形態を有することができる。第1の実施例においては、研磨ディスクの表面は、硬化樹脂結合剤又は金属結合剤から選択された結合材を用いてディスクの表面に接着された砥粒の被覆層により提供される。別の実施例においては、ディスクの表面は複数の砥粒が結合された繊維の不織布層を含む。このような不織布層は従来基材に結合されて、ディスクの構造全体に高度の寸法安定性を付与する。
【0034】
別の態様として、このサンディング・ディスクに砥粒面から離れる方向の1つ又はこれ以上の周縁折り目(peripheral folds)、或いは「ウイング・チップ」を設けて、ディスクが回転すると空気が動いて作業面(work area)を冷却すると共に削くずを除去するようにすることができる。
【0035】
これに関連した態様として、このアングル研磨装置のガードの周囲にスカートを設けて、ウイング・チップにより動かされる空気を閉じ込めることができる。
【0036】
また、別の態様として、このサンディング・ディスクは1つ又はこれ以上の剪断位置又は「引裂ゾーン」又は意図的に設けられた虚弱ゾーンを備えている。これはディスクが不意に物体に係合して押え板及びアングル研磨装置に高いトルクを伝達しようとする場合にディスクを押え板駆動手段から離脱させることを可能にするものである。好適な剪断位置は装着用手段又は開口と同心の虚弱ゾーンからなる。
【0037】
好ましくはこの虚弱ゾーンはサンディング・ディスクの材料にカットされた、又はこれを貫通してカットされた一連の開口で形成される。
【0038】
任意にこの虚弱ゾーンはサンディング・ディスクの材料にカットされた、又はこれを貫通してカットされた一連のスロットで形成される。
【0039】
好ましくは、アングル研磨装置の軸に締め付けられたディスク止めナットは、剪断されて離脱したサンディング・ディスクを保持することが可能であり、好ましくはディスク保持ナットの周縁に向けて設けられた、虚弱部を包含する大きな直径を有する、同心の外方向きの突部等により保持する。
【0040】
いずれにしろ、このサンディング・ディスクはその回転軸の周囲で力学上実質的にバランスをもって保持されることが好ましい。
【0041】
好ましくはこのディスクは弾性材の押え板と共に使用され、この押え板の材料の色は好ましくは暗色である。
【0042】
好ましくは押え板金は少なくとも1つのギャップ又は開口を含み、このギャップ又は開口はサンディング・ディスクに設けられた観察及び通気用の1つ又はこれ以上の中心から外れた開口と合致することが可能な位置にあるものである。
【0043】
好ましくは押え板の各ギャップ又は開口には傾斜面が設けられており、また、任意に各開口には空気のすくい取入部を設けることができる。
【0044】
任意にこの押え板にはサンディング・ディスクに設けられた観察及び通気用の中心から外れた開口とは実質的に合致しない開口を更に設け、またそのうちの1つ又はこれ以上を合致の目的のために設けることができる。
【0045】
前記更なる開口のうちの1つ又はこれ以上はこの開口に保持された係合手段をもってサンディング・ディスクを駆動する目的に使用することができる。
【0046】
前記更なる開口のうちの1つ又はこれ以上は空気及び材料の除去を目的として使用することができ、これを押え板内部の空気抜きチャンネルに接続することができる。
【0047】
好ましくはこのような空気抜きチャンネルは前記除去開口から外方の押え板周縁の方向へ延在して、使用時には空気は求心力によりこのチャンネルを通って移動するようにする。
【0048】
この押え板に虚弱ゾーンを付与するために更に別の開口を設けて、突出物が観察及び通気用の開口に当たった場合にこの虚弱ゾーンが破壊されるようにすることができる。
【0049】
好ましくはサンディング・ディスクと押え板の組み合わせの弾性は使用中のこの研磨ディスクに十分な可撓性を与えてこのディスクの縁以外の部分も加工面に十分に接触できるようにする。
【0050】
別の実施例においては、押え板自体にクラッチ手段を設けて、このクラッチ手段を通って加えられるトルクが予め設定された限界を越えると、例えば、押え板が不意に物体を掴むと、駆動軸から離脱できるようにする。
【0051】
クラッチ手段のもう1つの好ましい実施例は押え板の材料に組み込まれた過負荷クラッチである。これは剪断ピンであることができる。
【0052】
クラッチ手段の更に別の好ましい実施例は、止めナットの軸を長軸化しかつスラスト・ワッシャー用に軸を設けて、止めナットをサンディング・ディスク及び押え板の装着時にスラスト・ワッシャーに締め付けると、剪断ピンと同様に作用する過負荷クラッチが形成されるようにして、過剰トルクの際に、押え板と止めナット/押えワッシャー組との間にスリップを可能としたものである。
【0053】
好ましくは、押え板における少なくとも1つの穴とサンディング・ディスクにおける少なくとも1つの穴を押え板に対するサンディング・ディスクの位置決めペグ又はピンとの関連において使用してその開口を実質的に合致させることができる。好ましくはこの位置決め釘又はピンはサンディング・ディスクの装着後及び使用前に除去される。
【0054】
任意にサンディング・ディスクに含まれて位置決めのために押え板に挿入される位置決めピン又は突部は使用中には剪断ピンとして作用させることもできる。
【0055】
任意に過負荷クラッチはこれがスリップしている時に、突部に接触して振動又はノイズを発生させる鋸歯状の切欠き等を含むことができる。
【0056】
好ましくは、本発明はまた、回転するサンディング・ディスク及び/又は押え板による怪我からユーザーを保護するためのアングル研磨装置用安全装置を提供する。この安全装置はグリップ・ハンドルのねじソケットの少なくとも1つに装着されて、サンディング・ディスクとオペレータとの間で前方に突出する保護カバーを含む。
【0057】
好ましくは、この安全装置は丈夫で透明なプラスチック材のものからなり、又はその一部を金属とすることができる。また好ましくはこの安全装置は所定の位置に固定される。しかし、またこの安全装置は時には前後に調節可能としてゲージ板として作用させることもできる。
【0058】
更に広い側面において、本発明は液体ランス又は液体カット方法により研削ディスクの好適な形状を作成する方法及び装置を提供する。この場合、1枚又はこれ以上の研磨シート層に対して移動可能な小さなノズルから高圧で噴出する液体がこの研磨シートを切断してサンディング・ディスク及び/又はフラップを分離する。
【0059】
別のカット方法として、レーザー光線のような強力な光を用いる焼切り方法でもよい。好ましくはカット方法の移動とカット作用は記憶指令シーケンスにより数値的に制御される。好ましくはカット方法は列状のノズルを同時に動作させて多数の形状を同時に作成する。
【0060】
好適な実施例の説明
以下に本発明の好適な形式を実例として添付の図面を参照して説明する。
アングル研磨装置で使用するものとしてここで説明するアクセサリは、1つ又はこれ以上の相対的に大きな観察/通気用の開口を有する使い捨ての回転サンディング・ディスク(先に定義したディスク)とこのディスクに関連して使用するために特別に開発されて同様の観察/通気用の開口を有する弾性押え板とを含む。この大きな開口はオペレータをして加工面をこれが研磨されている時に見ることができるようにする。この大きな開口は従来の穴のないディスクを使用する場合よりも加工面を冷却する利点を有することは明らかである。
【0061】
この穴が加工面の突出部を捕捉するのではないかという従来技術の例での懸念は実際には事実無根である。高速回転すると共に穴の後縁が高い位置にあるが故に、突出部は回転ディスクの開口に入ることが禁止されることは明らかである。この穴はまたこのディスクにこれまで通常期待されてきた以上の弾性を付与する。このディスクを押え板に合致して装着するための手段(図6、図9及び特に図23参照のこと)を設けることができる。
【0062】
本発明の使用及び開発での実測では、サンディング・ディスクの動作の効率と性能の決定的増大は回転する砥粒面と加工面又研磨される材料との間の空気の動乱により得られることが明確となった。これは大きな冷却効果をもたらすことは明らかである。カット間隔での短時間の経過を許す断続的カッティングの利点もある。我々が改良したサンディング・ディスクの1つでは各回転中に数回の「休み時間」がある。最大の効果は、サンディング・ディスク周縁から内方へ適当な距離をもってこれの周囲でこのディスクのバランスに支障のないような位置間隔で配置された少数の大きな穴により得られることが明確となった。請求項2及び3に記載のように、我々はまたこの実質的に円形の周縁に任意のギャップを設ける。これらの穴は傾斜して押え板との関連において空気の流れを増大すると共に、押え板の表面とサンディング・ディスクとの間に特別の通気手段を設けて冷却効果を増大している。この冷却方法の副産物が動作中の優れたシー・スルー効果である。
【0063】
これらの効果の数量的な科学的調査は複雑な装置を必要とする。例えば、種々のディスクにより試験的に(測定レートで)研磨される面の温度をディスク開口を通して観察及び測定する温度測定カメラ、又は空気の流れを測定する装置等である。恐らく種々の方法で使用されるサンディング・ディスクの寿命を決定する標準的テスト方法はあるであろう。
【0064】
ディスクが突部に衝突及び捕捉することに関して、この分野の先行技術は多数の小さな穴をディスクの大きさに応じて使用することで対処してきた。本発明は押え板に安全引裂センター及び解除機構を提供すると共に冷却のための空気の流れを増大する利点を提供する。また、弾性は固体面に対する研磨の当て衝撃を緩和する。本発明のインデックス型合致方式は同じ所定量の「未加工」製品からユニット生産を高める上で有効である。
【0065】
先行技術とは対照的に、本発明は少数の大きな通気/観察用の穴をサンディング・ディスクの大きさに比例して使用し、蝶形ディスクは例外として、改修した押え板と改修した繊維及び織物ベースのサンディング・ディスクとの特別な関係の上に成立する。本発明はまたアングル研磨装置との通常の関係には見られない一段と柔軟且つ制御し易いサンディング動作を可能とする。
【0066】
このサンディング・ディスクは通常の工業標準の直径のものであることが好ましく、通常、約10乃至18センチ(4乃至7インチ)(又はメートル均等)で、砥粒面が接着される通常の強化繊維ベースで作られている。このディスクが作られる材料はフィルムのようなプラスチック、ペーパー又は金属とすることができる。研磨材、特にダイヤモンド又はCBNのような超研磨材(超砥粒)をディスクの表面に金属接着して研磨表面(砥粒面)とする場合には金属ディスクが好ましい。
【0067】
このディスクは、通常、単独で使用するには強度が不十分である場合は押え板との関連で使用される。事実これが最も普通のケースである。このディスクは標準的な押え板には簡単に交換して使用できるように支持されるようになってからである。しかしながら、請求項5に記載のようにこのディスクを押え板と一体的に形成することは可能である。この場合、この押え板はこのディスクと全体的に同じ形のもので、必要な堅固さと容積上の安定性を有するものとする。このようなディスクは研磨装置の軸に直接的に装着することができる。この選択子は、ディスクが容積上安定して所望の状態で動作する要件を満たしている場合には特に好適である。このようなディスクは本書では、主として押えパッドに関連して使用されるディスクとは区別する意味で「硬質ディスク」と称することとする。硬質ディスクは、例えば、フラップ・ディスク(後述する)を含む。即ち、その繊維に砥粒が接着された不織布で研磨表面が構成されたディスク(後述する)並びにその表面に超研磨材が金属接着された粒子を有する金属ディスクである。このような場合、この硬質ディスクはその装着開口の周囲に凹部を有して平らに使用できるようにして、この硬質ディスクをその加工面と接触する研磨装置の軸に装着するための機構を不要とすることが好ましい。このような硬質ディスクにおいては、これと一体の押え板はこのディスクと同じ開口と同じ形状を有する。
【0068】
このディスクは中心に装着又は取付け開口、並びに関連した目的を有する多数の開口を有する。この目的とは、加工面に渡って空気の流れを発生させること、オペレータが加工物をこれの研磨作業中に見ることができるようにすること、及びディスク押えの材料の硬さを減じてディスク材料の応力を緩和することである。(このディスクを押え板に固定するために接着剤を使用することができ(図15参照)、或いは「Velcro」(商標) 等の使用も可能である)。従来技術の開口のディスクは知られている(例えば、Bosch 及び上記参照)が、市販のものはもっぱらダスト排出システムの一部であって、この排出システムは観察することができないものである。典型的なひな型のサンディング・ディスクは図1及び2に示されている。図1では3つの穴101(中心の装着穴は102)が示されているが、図2はこの発明200が合理的な数の穴、例えば、5個の通気/観察用の穴201又は図14のように10個の穴を有することができることを示す。一穴ディスク(バランス・セグメントが縁から除去されている)は図22に示されている。本発明は図示の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。図2の実例は故意に脆弱化された領域(後記する)として使用される一列の穴203及び実質的に半径方向のスロット202を含む。
【0069】
真空開口については後記するが、これらは本発明のサンディング・ディスクの中心の近くに配置されて、従来技術 Boschと同様押え板の開口と合致する。但し、これらの開口が真空を生ずるのは電動工具のモータに組み込まれたファン又はその他の外部ソースからではなく、押え板とサンディング・ディスク・ペーパーとの間で押え板の内側に挟まれたダクト又は開口溝からである。ディスクが回転すると、このダクトを占める空気に対して発生する求心力がこのダクトに必要とされる真空を生ぜしめる。埃は回収トラップに吹き込まれて回収バッグに送られる。このプロセスを促進するために、押え板の周縁は裂け目又はスカラップ模様を有するように成型することができる。
【0070】
好適な一形態として、このサンディング・ディスクは従来の広く使用されているタイプの研磨装置において使用することができる。この研磨装置は負荷のない状態で典型的回転速度11000rpm のもので、通常ユニバーサル(AC/DC)・ブラッシ・モータで駆動される。従来の研磨装置は種々のディスク(通常は研磨材料の)が装着されて高速で回転される駆動軸を有する。典型的なアングル研磨装置は単速度115mm研磨装置で「AEG WSL115」(商標)(600 watt) として販売されているものである。このサイズのモータは従来の「固体(solid)」のディスクと同等の性能を持ちながらこれよりも小さなパワーで済むこのひな型ディスクにとって適当なパワーを提供する。これは空気保持効果、休止時間効果、及び冷却効果がその理由と考えられる。
【0071】
観 察
サンディング・ディスクに開口又は穴(101、201)が設けられている理由の1つは、ユーザーがこの研磨装置を使用している時に回転するディスクを通して研削されている材料を、一般的にはこの工具を自分の方へ引き寄せることにより、見ることができるようにするためである。便宜上これらの開口は円形、又は少なくとも急な又は狭いコーナーのない形状のものである。その理由は円形の穴と対照的な穴の応力領域からはクラックが発生する危険があるからである。それでも本発明は一選択肢として図2にダイヤモンド形、傾斜形の穴を示している。狭い端部及び広い端部(狭い端部は前縁に配置される)を有する穴は多くの選択肢の1つとして使用することができる。その他多くの選択肢がある。例えば、使用中のディスクの半径線に対して角度をもって延長する狭いスロット、或いは同ディスクの応力線に続くカーブに沿って延長する狭いスロットである。中心から等距離の3つの22mm直径穴は従来のひな型で使用されているが、その他多くの組合せが可能である。穴の位置はカッターのバランスを維持するために適当に選択され、またカッターのバランスは穴の縁から材料を除去することにより動的に維持される。
【0072】
この観察の特徴に関連して、研磨が為されている時にその研磨動作を監視することができるのは非常に有益なことである。大概のサンディング・ディスクでは研磨中の観察行為は不可能である。組織的な研磨装置では回転するディスクの外側半分をとおして観察が可能であり、これらサンディング・ディスクはその構造の利点に合わせて開発されている。研磨が不透明なディスクで行われると(これが通常のケース)、オペレータはテスト研磨を行い、その都度その結果を見なければならず、作業が完成に近づく程その検査頻度は多くなる。この作業の完成は一種の連続的近似値であるから、研磨過程が長くなり過ぎる可能性がある。本発明においては、オペレータは加工物に対して1つの工具を使用して研磨作業を行うので、研磨速度に関する調整の必要はほとんどなく、時間がかかるというリスクがない。このディスク及び押え板には大きな開口があるので、突出物が穴に当たって(一般的に考えられるように)研磨加工に大きな支障を来たすことはない。事実、回転するディスクを突出片に近づけてこの突出片が問題なく研磨されるのを見ることができる。しかし安全のために、この突出片がディスク又は押え板に食い込まないようにディスクを90度以下の角度で突出片に対応するようにアレンジするのが好ましい。
【0073】
我々としては円形輪郭のデザインは回転するディスクの末端縁において加工部分を部分を隠すという課題には対応しないことが判った。図1乃至15のディスク円形輪郭のものである。従って、請求項1に記載のように、我々は図16に示すような、幾つかのセグメント(1603)を除去したディスク(1600)を発明した。これらセグメントは直状(1603)、又は曲状(1606)、又は均等(even)ギャップ状(1602)とすることができる。このセグメントは1つ以上とすることができる。ひな型のディスクでは3つ又は4つが好ましく、5つ(1602参照)又は6つが実際には適当であり、そして請求項4に記載のように、ディスクを1つ又はこれ以上の開口でバランスをとった偏心縁(1つの刻み目又はギャップ)を有するものとすることができる(図22)。この結果、ディスクの一箇所で除去されたセグメントが別の箇所の穴にオーバーラップすると、下の加工物はディスクの縁から直接見ることができ、ディスクの加工部全体が使用中は「灰色」になる。(この明白さの欠如が危険につながる。後記の安全装置の項参照)。
【0074】
縁にスカラップ模様、または歯状の外観が付与されたディスクが過去において使用されていた。これは主として縁をより柔軟にすると共に狭いコーナーの研磨を防止又は制限するためであった。縁の処理は研磨領域の如何なる部分も見えるようには為されていなかった。これはこのディスクが固体の押え板で使用されていたからである。縁での研磨行為ができないことはこのディスクの意図的な特徴であり、これはこのディスクをして本発明に比較して劣るものとしていることは明らかである。また、このディスクにはその本体に観察及び/又は冷却用の開口が設けられていない。
【0075】
これらセグメントをディスクから除去することの1つの利点は、ディスクをもとのストック材料から打ち抜く時に各ディスクの中心を隣接するディスクの中心に近ずけて積層状態で(ストックを多層とした場合)、1608に示すように、ストック材料の所定の領域から順次カットすることができる。なお、1608はセグメントを切り落としたディスクを近接してパックした一例である。これは製造コストを低減する。確かに、一セグメントの内側の輪郭は、隣接するディスクの周縁を成すことができる。この内側の輪郭はより深い凹み部(いわゆる「喉形」)(5個以上の喉形が適当である)とすることができ、あるいはより急な前部の角度とより浅い後部の角度とをもつ曲状とすることができる。また、打ち抜かれた部分はリサイクルしてフラップ・ディスク上で使用することができる。図21はフラップを2114で一例として示すものであり、また15個のフラップ2115が1つのディスクの作成時に材料の無駄なくしてカットされることを示すものである。
【0076】
セグメントの除去は不規則なリムの故に加工物に傷をつけることになるのではないかと考えられるが、本発明の改修案においてこのリムを弾性のものとし、しかも高速カッティングであるのでこの危険はないと考えられる。
【0077】
空気冷却
本発明のディスクは典型的な約11.7センチ(4.5インチ)/115mmアングル研磨装置で典型的な回転速度8000〜11000rpm で回転するので、その半ば接線方向への空気の動きがあり、これは突風ではないにしても、その流れが検出される。裏側(オペレータ側)からの傾斜穴は砥粒面にて十分な空気の動乱を起こし、削くずはその側方へ、又は開口を通って排出される傾向がある。ある条件下では使用中に、空気は図6に示すように表面に流れて加工物を冷却し、ダストを研磨の場から吹き離して削くず(粗いので工具自体の研磨を助長する)を加工領域から除去する。これは図6に示す空気取りスクープを使用すると最も起こりやすいので、説明に値する。矢印615は空気と加工面に関連した押え板の移動方向を示す。押え板の開口612の前側の部分がカットされており、後縁613は一種の空気取りスクープとして上方に持ち上げられているので、空気はこの開口612に流入する。この空気が研磨されている面(616付近)に達すると空気は十分に圧縮されるが、そこには通常開口の後ろの押え板及びサンディング・ディスクに持上り部(これは突出部を捕捉する危険をなくす)が設けられている。この空気は一種の空気ベアリングとして作用し、回転するディスクと静的加工物との間で空気ベアリングと同じ状態を形成することができる。サンディング・ディスクの裏側では、これが加工物に押しつけられると押え板に対して撓むので、そこには空気入出運動が生じてサンディング・ディスクの裏側を冷却することとなる。また、オプションとして傾斜溝が設けられている。これは図17の実施例の説明を参照されたい。しかしながら通常は、押え板の裏の形状は、しばしば、これを貫通する開口の内部に負圧を生じてこれがこの開口の内部で反対方向、即ち、加工面から離れる方向、の空気の流れを起こす。いずれにしても、加工面には空気の動乱が発生し、これが削くずを除去することを助ける。押え板のこの開口の形状に注意を払うことによりこの効果は増大する。
【0078】
サンディング・ディスクを貫通する穴の前縁及び後縁の傾斜は、衝突防止手段を提供すると共に、空気の流れをよくするが、このような薄い材料の中で実質的な空気の動乱を発生させることは一般的に困難である。この機能の大部分は穴の領域で3〜5mmの厚さのものとすることができる押え板に傾斜効果を組込ことで好ましく提供される。これは図6に示されており、そのシートの形状は図5又は図18に示す通りである。(勿論、もっと厚いサンディング・ディスクは十分機能的な傾斜穴を支持することができ、押え板がなくとも確固たる効果を提示することができる。市場の研磨材料はほとんどが薄いシートで押え板と共に使用するものである)。従って、各穴の前の境界部は直角に対して傾斜している。図5は好適な配置を示すものであり、図示500はサンディング・ディスク又は押え板の横断面であって、ギャップ又は開口を含むものである。好適な回転方向は矢印で示されており、砥面は下方である。開口又はギャップ502の前縁505は傾斜して砥粒面に最も近い縁で急角度となっており、後縁504は鈍い角度となっている。(506は別の傾斜を示すものであって、ディスクが突出物を捕捉しない形状となっている)。サンディング・ディスク開口これ自体に実際の傾斜がなくとも、ディスクが高速で回転すると、押え板の開口の運動により十分有効な空気の動乱が得られる。現在我々の手持ちの装置では実際の空気の移動の測定は不可能である。我々が測定できることは加工面が顕著に冷却されていることである。
【0079】
我々は典型的に薄い材料の普通のサンディング・ディスクに傾斜穴効果を設ける好適な方法を開発した。これは開口のすぐ後のディスクの部分(好適な回転方向に回転している時)が砥面から押し離されるようにディスクの材料を変形するプレス作業を含む。図18はサンディング・ディスク内の傾斜穴1801を示し、この穴の能力はサンディング・ディスク又は押え板の材料を本発明に基いて形成することで高めることができる。前縁1803は一般に変形していないが、後縁1802を加工面から離れる方向に屈曲している。領域1804は砥粒面であるが、ディスクがゆっくり回転していてもこの傾斜が穏やかであるため突出物を捕捉しにくい。このような変形を採用することにより、本発明のこの原理はディスクにのみ適用することができ、傾斜穴を有する押え板を必要としない。この変形加工方法は研磨材料シートからサンディング・ディスクをスタンプする時に金型で実行される単純なプレス作業である。
【0080】
我々は穴等の後縁が突出物を捕捉する可能性がほとんどない(その理由の一部として、使用時(10000rpm)に約2mS毎に新たな穴を設けた)ことを観察したが、図18に示す変形は、「突出物」に係合する急コーナーとは違って、これをやり過ごす穏やかなスロープを設けることによって、そのリスク(工具の速度が落ちた時等)をなくすのに役立つ。
【0081】
空気の移動は冷却効果を有する。我々は鉄の物体(釘)がサンディング・ディスクにより研磨される時に到達する温度を観察した。(釘が有効なテスト対象であるのは中古木材のサンディング作業でよく遭遇するからである)。従来の(全体が)サンディング・ディスクを使用した場合、釘の頭部は熱で赤くなり、指を触れるとやけどする程度になる。従来のサンディング・ディスクは熱で破壊される。本発明の穴が施されたサンディング・ディスクを使用すると、釘は匹敵する速度で研磨されるが、触れることができる程度に冷えた状態である。その近辺の木材が過熱したり燃えたり、或いは変色したりすることもない。あるテストの報告例では、平型サンディング・ディスクを使用した場合よりも約70℃(約120°F)の温度減少があった。但し正確な作業パラメータは知られていない。
【0082】
図3及び4には2つの押え板又はディスクの外形300及び400がそれぞれ示されている。図4のものはディスクの周縁が図3の位置(点線301で示す)から外方へ延長している点で「改善」されている。これら押えディスクはギャップ303を含む。矢印403は回転方向を示す。サンディング・ディスクの全直径に渡って弾性の押え板とすることも可能である。この場合は、ギャップよりも開口を設けるのが好ましい。サンディング・ディスクの穴の数と位置は押え板のそれと対をなすことが好ましい。使用に際して、オペレータはサンディング・ディスクを研磨装置に装着する時にはサンディング・ディスクの通気/観察穴101を押え板のギャップ又は穴303に視覚をもって合致させる。或いは、位置決めペグ又はピン(図6に一実施例603を示し、図23に別実施例を示す)を使用してディスクを締めナットで定位置に保持することもできる。これはディスクを合致させる相対的に正確な方法である。位置決めペグは使用前に除去する。図9は900にて押え板401の下のサンディング・ディスク100を示し、サンディング・ディスクの穴は押え板のギャップと適当に合致している。図9はまた対応する押え板の穴601と実質的に対となる位置決め穴905を有するサンディング・ディスクを示す。
【0083】
興味あることには、本発明の押え板は普通のサンディング・ディスク、即ち、固体のディスクを押え板自体の弾性をもって支持する。
【0084】
図6、7及び8は幾つかの好適の押え板を側面視で示す。図6のもの(600)は好ましくはゴム又はプラスチック材のような弾性の化合物で作成されたものであり、その輪郭は縁近くが相対的に厚いので比較的硬質のものである。位置決めペグ603と共に使用される位置決め穴601に注目されたい。図8の押え板は縁に近い外方部が相対的に薄いので一段と弾力的(同じ材料で)である。図8はまた曲状又は皿形のものを示している。これは加工物を軽く研削する時にサンディング・ディスクこれ自体(図8の803)の弾性を利用する上で適当であることが判明した。平型サンディング・ディスクは暫く使うと多少皿形になることがある。これはディスクの縁に渡って力が加わるからである。穴が施されたディスクはこれがないディスクよりも弾力的である。
【0085】
図6はアングル研磨装置に新たなディスクを装着する時に、サンディング・ディスクを押え板に対して方向付けてセットするための手段(多数の方法の1つ)を含む。この押え板にはセットとなった穴601が設けられている。サンディング・ディスクにはこれらの穴に対応する位置決め穴905が設けられており、このディスクの3つの位置決めが可能となっている。サンディング・ディスクの装着に際しては、止めナットを締める前に、位置決めペグ又はピン(軸603及びヘッド604)このディスクを通して押え板の対応する穴に挿入し、このディスクを止めナットで正しい位置に固定する。次いでこの位置決めピンを除去する。この位置決めピンはプラスチック材で作ることができる。この位置決めピンの代わりに釘等を使用してもよく、使用前にこれを取り外すことが肝要である。(位置決めピンは安価であるから、各サンディング・ディスクとパックとすることができる)。現在のところサンディング・ディスクはストック・シートから単純にスタンプされているが、その裏面に位置決めペグ取り付け構造を永久的に形成するのが好ましいかもしれない。この場合この位置決めペグ構造は二重の目的を持つ。即ち、もう1つはこのディスクに過大のトルクが作用した時、例えば、突出物を捕捉した時に剪断されてやり過ごす方法である。
【0086】
本発明においては、溶解してサンディング・ディスクの砥粒間に詰まるような多くの合成材料も冷却されるので、ディスクを目詰まりさせてこれを劣化させる可能性は少ない。ディスクは過熱しなければ長持ちするであろう。
【0087】
従って、我々は押え板に更に穴を追加した。これらの穴は傾斜させることができる。この傾斜穴は空気の移動方向を決定するが、傾斜のない穴でも冷却作用を改善する。ディスクと押え板が回転すると、空気がサンディング・ディスクの裏面へ到達してこれを冷却する。傾斜穴は空気の流れをトータル的に増大し且つ一方向的とする。これは必須ではないが、好ましいことである。図17は押え板1700の裏面(非研削面)を示すものであり、これは1つ又はこれ以上のセグメントが除去されて、使用中の縁の可視状態を増大するタイプのものである。その他の傾斜冷却穴1702も設けられている。セグメント1701は一段と大きな観察開口と同様、サンディング・ディスクの対応する空所に合致して、実際の研削作業中に加工物が見えるようにする。
【0088】
ディスクの特性
これらの穴は好適なタイプの押え板と共に、通常の硬い押え板で使用される通常のディスク以上の弾性をサンディング・ディスクに付与する。通常の使用のしかたとしては、加工物に対して回転するディスクの縁に近い領域を好適な弾性度合いをもって当てることである。ディスクの外方部1/3乃至1/2を各回転毎に加工物に瞬間的に接触させることである。この利点はディスクの砥面がより均等に磨耗することである。良好に使用されたディスクを調べてみると、ディスクの外方半分(半径方向に)が相対的に均等に磨耗し、中心の装着穴に近い部分は大部分磨耗しないままである。それでもこのサンディング・ディスクの外縁部は残っている。これとは対照的に、通常の硬い押え板で使用されたディスクは狭い周辺リムが磨耗しがちで、サンディング・ディスクのリム部の材料が消失する)。各ディスクに含まれる研削材料は減少するけれども、サンディング・ディスクの寿命は約20%延びることが予期される。
【0089】
これらの穴はサンディング・ディスクに形成される応力の一部を除去することができる。新しいサンディング・ディスクが梱包から最初に取り出される時にはねじれているのが普通である。これを延ばそうとすると、接着砥粒層にクラックを生じる恐れがある。ねじれたまま使用すると、衝突の制御に支障を来す結果となる。穴を有するディスクはねじれ現象を呈して、使用時に衝突しないことが判明した。
【0090】
更に、これらの穴は本発明のサンディング・ディスクの周辺に一段と可撓性を付与する。これは加工面より穏やかに研磨するために有効である。我々はサンディング・ディスクの直径よりも小さい直径の押え板を使用することでこの可撓性を利用した。この典型的な関係は図9に示されている。ここでは、押え板は観察/通気開口の最大限範囲までの領域を占めている。ひな型の押え板は円形の周辺を有するが、図4に示すような外形としてサンディング・ディスクを支持するものとすることもできる。更に押え板の好適な形状として僅かにカップ形(図8参照)、即ち、外方部を中心部に比較して僅かに持ち上げた形状(加工面を基準として)とすることができる。これは、少なくともある程度の圧力がディスクに加わるまでは押え板は支持作用をしないことを意味する。また、ある種のフラットな押え板も同様な効果を提供することが可能である。
【0091】
このディスク/板の運動は空気がディスクの裏面に達してこれを冷却することを促進する。我々はまた空気を押え板とサンディング・ディスクとの間の空間に循環させる溝を有するもの押え板を設計した。図7はその原理を示すものである。このディスク700はその裏面(オペレータ側)を示すものであり、空気穴703、705を有する。埋設された溝がディスク本体を研磨側(701参照)まで螺旋状に延長して観察/冷却開口702に達し、或いは周辺に連なる溝706とされている。このアセンブリが回転すると、空気の遠心力運動が発生する。このタイプの形状は自動車再仕上げ業者が好む発泡体ディスクのような厚手の押え板に有効である。
【0092】
観察及び通気を目的とする少数の大きな穴を有するディスクの使用を我々が選択したことに注目されたい。(この「穴」という言葉はここでは如何なる形状の開口をも意味する)。冷却及び/又は可撓性が所望の結果のものであれば、ディスクは多くの穴、100個の穴をも有することができる。しかしながら、我々は主として観察/通気の属性を発展させることを好む。我々は考慮しなかったが、弾性がもっと重要なサンディング・アプリケーションもあるであろう。
【0093】
サンディング・ディスクとして使用する材料のタイプはこれまでもの以上に重要なことである。特に本発明はアングル研磨装置及びサンディング・ディスクを使用して研磨加工を改善してこれまで考えられてきた以上に広範且つ精密な作業を可能とするためのものだからである。我々は明確に方向付けされた繊維の織物が使用されるタイプのものとは異なる異方性繊維で裏打ちされたディスクに傾倒した。遠心力は回転するディスクの弾性を静止の場合よりも減少しがちである(少なくともこれが加工物に係合する位置において)が、ここで説明した原理は通常のアングル研磨装置の回転速度には適応する。このディスクが作られる材料はプラスチック、フィルム、ペーパー又は金属とすることができる。金属ディスクが好ましいのは研磨材、特にダイヤモンド又はCBNのような超研磨材がディスクの面に金属接着されて砥粒面となる場合である。
【0094】
押え板は黒色とすることが好ましい。これは回転するディスクを通して見る人の視覚コントラストを高めて残像により背後の加工物を見るようにするためである。この色は白色よりも目立たない。白又はその他の明るい色のディスクを通して見る加工面を灰色とする傾向がある。
【0095】
剪断部の内装(built-in Shearing)
サンディング・ディスクが研磨動作中に加工片を強くグリップした場合、これは押え板からちぎれるか、或いは駆動システムから離脱して作業の続行が不可能となるように、本発明が安全な特徴を有することは有効である。図10は改修案を示すものであり、これによってサンディング・ディスクはこれ自体1000が脆弱なものとすることができる。サンディング・ディスクに設けられているのは剪断/ちぎれ部1003(鋭角コーナーの開口)、又は円形の開口1004、又は中心方向に向けられた一連のタブ1008であり、この脆弱ゾーンは過大トルクが加わった場合に道を譲ることとなる。その他脆弱ゾーンを設ける方法としては1010、1003、及び1004のように使用することができるし、一連のスリット(サンディング・ディスクの材料を完全に貫通するもの又はそうでないもの)を断続円形ライン1008に形成してもよい。止めナット1001も図示されており、これはサンディング・ディスクと押え板をアングル研磨装置の軸に保持するためのものであり、その断面図は1005である。ディスク1000は剪断後はナットの頭部の周縁の下に保持されて残る。このナットは隆起部1002を備えてスリップを許容し、ディスクが工具から飛んで怪我が生ずることがないようにしている。ナットは実例1006に示すように、ディスクのグリップを強めるための面取り1007を有する。ナット1011〜1012は押え板のみを軸に保持するためのものであり、サンディング・ディスクは別の手段、例えば、図8に示す突部805により押え板に保持されることを想定するものである。図10のディスクは1013で示すように、穴の後ろの隆起部を有する。
【0096】
押え板にはクラッチ又は解除機構(剪断ピン)を設けて過大なトルクがこのクラッチを越えて伝達されないようにすることができる。押え板がその全面に渡ってグリップ手段を有する場合には、そこにクラッチがあるのが好ましい。これの利点は、サンディング・ディスクを廃棄する頻度が少なく、また、なんらかの突出物が通気/観察開口を介して押え板に係合する状況に対応できることである。(例えば、可変速度のアングル研磨装置が低速でのみ駆動される場合、又はこれが完全に停止する前に下に置かれて、未だ回転しているディスクが何かの突出物に係合するような場合である)。図11は3つの実例を断面で示すものであり、これらはすべて弾性材で成型又は形成加工で作成することができる。形状部分1102はV形の舌部と溝の構成を示し、1104は一段と舌状の改修案を示し、1103はスリップ・リングを示すものである(これは押え板の内方部又は外方部、又はこの両者に埋設することができる)。1102で示す改修案は過大の対辺力が加わった場合に譲歩することができるものである。これらのクラッチはいずれも規則的歪みのあるスライド面(ラチェット又は剪断ピン1106のような)が設けられていて、使用中のクラッチのスリップが振動、ノイズ、チャタリング、又は空回りとして明確になり、オペレータが加える圧力を低減すべきことを知ることができるようになっている。締め具スパナーに係合する穴を1107のように設けることができる。
【0097】
アングル研磨装置の押え板の改善されたクラッチ又は解除機構は修正された止めナット及びスラスト・ワッシャーで作成することができる。これは図19においてアッセンブリ1900の断面図で示されている。このスラスト・ワッシャー1904は従来の市販の押え板のものと異なる点は、接合部(押え板の凹部に係合するもの)が除去されたこと、及び延長した軸を有すること、である。この止めナット1901の延長軸の長さは、この止めナットを押え板の周囲で締めた時に押え板はこれを通常加工トルク中に確実に保持する長さのものである。過大トルクが加わると、この押え板は速度が低下し、その間ナット/ワッシャー・アッセンブリ1901+1904は駆動された状態である。摩擦熱が装置に悪影響を及ぼす前にオペレータがこのスリップに気づくようにノイズ又は振動を起こす手段があることが好ましい。これは押え板における歯状ハブ1909であり、爪1905に係合するもの、又はばね及びボール、又は剪断ピン等、スラスト・ワッシャー1904又は止めナット1901の一方又は他方からの突部を含むことができる。(又は歯部をナット/ワッシャー・アッセンブリに含み、突部を押え板に含むものとすることもできる)。この歯部と爪の組合せは部分的に又は全体的にこのクラッチが譲歩するトルクを形成することがある。
【0098】
図12は本発明のサンディング・ディスクの改修案1200を示すものであり、これは研磨材の複数のフラップを有する。これらは一般に押え板1202と組となる。このフラップは1201のように半径方向に装着することができ、又は斜めに(1202)装着することができる。一連の小穴1203はディスクが何かをグリップした場合の脆弱ゾーンを提供するが、好ましい脆弱ポイントはスリップ・リング1303及び剪断ピン1304である。接線方向のフラップはディスクの回転時にこれの皿形度合いを減ずるようにすることができる。
【0099】
図13は別のサンディング・ディスク1300を示す。この場合研磨材1301のフラップは開口1302により中断される。これは加工面に一連の休止時間を付与して冷却作用を提供する。図14に示すように、この穴はフラッパー・ディスクの中心から種々の距離をもって配置することができ、外方の穴1401の最も内方の周辺は内方の穴1402の最も外方の周辺よりも中心に近くするのが好ましい。これはオペレータがこの工具の使用中にこのディスクの全てを通して見ることができるようにするためである。穴1403(重要性は少ない)は脆弱ゾーンを設けるためのものである。このフラップは過大応力が加わるとちぎれる。また、クラッチ又は剪断ピン等を設けることができる(図13)。同様の穴は図15の接触・接着システムにおいて使用することができる。この場合接着(又は「Velcro」(商標)フィットの)ディスク1501がその全面でディスク1502に接着される。
【0100】
押え板に対するディスクの装着
押え板にはアングル研磨装置の軸のねじと対をなすねじを設けることができる。また、これらねじには締め具スパナーに係合する穴を設けることができる。押え板にはサンディング・ディスクにスタンプされた合致開口に係合する3乃至7個の短軸突出ピンを設けることができる。図8に示す実例は押え板の側面である。この押え板は突部805を有し、これはサンディング・ディスク803の同じサイズの開口806に合致するものである。(図23は別のシステムを示す)。これは603のような(紛失の恐れがある)別個の位置決めピンを不要とする。この短軸ピンは使用中において加工面に達するほど長いものでなく、ディスクを押え板にロックするものである。これらのピンは軸からのトルクを押え板を介してディスクに伝達する。トルクが過大の場合には、これらのピンは破壊するか、或いはサンドペーパーがこれらピンから外れることができる。なお、このサンドペーパーは通常は軸の保持されているだけでこれにロックされてはいない。
【0101】
押え板がサンディング・ディスクの開口に重なるギャップを有するところでは、これらのギャップはなだらかな後縁を形成して、突部がサンディング・ディスクに掛かるとこのディスクの縁をちぎって押え板から逃げるようにすることができる。これはアングル研磨装置に振動を与えるであろうが、少なくともこれを停止させることはない。図9はこのことを傾斜縁904をもって示すものである。
【0102】
仕上げ加工用の弾性押え板
好ましいタイプの押え板は厚手の、発泡型(ソフトで弾力がある)押え板で、典型的には24mm厚で200mm直径のものを含む。これはサンドペーパーの砥粒付ディスクの関連で使用され、この組合せは広く利用されて一般的には自動車の仕上げ加工に使用されている。我々は本発明のテーマに基いて押え板を改修した。この押え板には多数の開口が設けられており、これら開口は冷却及び観察(組合せ)を目的としたもの、又は冷却のみを目的としたものである。また、我々は押え板の表面に溝又は刻み目をカットして、突出物がサンディング・ディスクの開口の後縁を捉える危険性をなくした。図7は冷却溝の一システムを示す。図23はこれに関連した略図であり、フィット板2301、予めカットされた典型的な2320、及び押え板2310の前面を示す。
【0103】
本発明の修正された発泡型押え板と共に使用する取付用板は1つ又はこれ以上の位置決めピン2302を含む。このピンは正しく配向されたとき発泡型押え板2310に構成された位置決め穴2312と合致し、サンディング・ディスクの穴2322に挿入されるものである。このサンディング・ディスクは、上記の位置決めピンに穴を合致させる前に、砥石面を下にして治具又は取付用板2301上に置かれる。この治具に対して止めクリップを使用してねじれ易いフラット・シートを保持するようにすることもできる。押え板に対して、ただ1つの方向位置を有するサンディング・ディスクを位置決めする場合には、1つの位置決めピンは他のものよりも長くて且つ好ましく太いことが好ましい。この取付用板2301にはトラフ形成突部2303があり、この突部はディスクのより大きい観察/冷却開口2321及び押え板のより大きい観察/冷却開口2311の後縁に対応する位置にある(これらの穴は2316及び2336に示すように傾斜している)。この突部はサンディング・ディスクのカバー部を押え板に設けられた凹部に押し入れる。(このディスクは大きい方の開口の後縁にカットされたスリット2323を有し、これがそのゆがみを許容する)。押え板が位置決めピン上に置かれると、ディスクは接着面に対して押しつけられ、観察/冷却開口は正しい位置で合致する。次いで、取付用板は引き抜かれる。突部2303の位置でサンディング・ディスクが変形している結果、このサンディング・ディスクには大きい方の開口の後縁から持ち上がった押圧状態の砥石材料が付与され、使用中に突出物を捕捉する危険性をなくす作用を助長する。更に観察/冷却開口により発生する空気の動乱で空気が加工物上を流れてその研削部を冷えた状態に維持する。
【0104】
我々はまた、ストライカー板又は装着可能なフィティングを設けた。これは、フィティングと押え板との間に(通常は)接着ディスクの内方屈曲部をグリップすることでサンドペーパーをトラフ2313の内側定位置に保持するものである。このフィティング2334は固有の形状と弾性を用いて定位置に固定され、或いはねじ2331のような止め具で定位置に保持されることができる。このフィティングは突部2332を含み、これはオペレータ側で発泡型押え板2330の面より上方に隆起して、使用中は開口から下方の加工面への空気の流れを促進することができる。従って、砥面2333は冷却されると共にオペレータは同じ開口を通して加工物を見ることができる。(これら空気取りスクープ構成はアングル研磨装置の安全装置の下にあってオペレータからは隠れた位置にある。)
【0105】
安全装置
本発明のサンディング・ディスクは押え板により隠される部分が少ないので、不意に人に触れると従来のサンディング・ディスク以上に深い傷与える危険性がある。従って、我々は安全装置に注意を払った。図20はその幾つかのデザインを示す。好適な安全装置2003はアングル研磨装置本体2001に装着されてサンディング・ディスク2004上で前方へ防具として必要な距離だけ張り出ている。好適な装着位置にはハンドル2002のためのねじ穴が設けられている。このハンドルは相異なるタイプのアングル研磨装置と同じ標準的なものである。一般的に穴は両側に設けられているが、オペレータのハンドルは1つで、これはハンドルによって一側又は他方側に取り付けられる。安全装置2003はハンドルと研磨装置本体との間に保持されるか、或いは使用されない方の穴にボルトで保持されてよい。(ハンドルはオペレータの利き手により右側又は左側に取り付けることができる)。安全装置はプレス又は形成加工により作成して、ラグ2005が安全装置の面から上方へ屈曲されることができる。2つの改修案の側面が2014に示されている。下方のものはスロット2006を有し、前後に移動可能となっている。好適な安全装置は透明で、オペレータはこれを通して見ることができるようになっており、またディスク全体を安全装置でカバーすることができが、それでもこの装置を通して研磨中の加工物を見ることができる。別の改修案、は2015で示されている。これはスロット2011、ウイング・ナット2012、及びピボット・ナット2010により調節が可能であり、安全装置の曲部2007がアングル研磨装置に対して前後に移動可能となっている。アングル研磨装置には安全装置がボルト2008及び2009により保持される。このボルトはブラケット2013上にあってハンドル装着穴に入るものである。(ハンドルはこのボルトの1つを不要とすることができる)。2016は他方側のトラフであって、調節において更に柔軟性を持たすものである。
【0106】
好適な安全装置はまたサンディング・ディスクの縁の方向へ、またこれから離れる方向へ調節ができ、加工条件により露出したディスクの使用を可能とする。
【0107】
安全装置を設けたことの上記の配慮に加えて、更に利点とするところは、適切な形状とされた安全装置は研磨中に発生する空気の流れを助長すると共に発生する削くずの半径方向外方への排出を保証する。特に本発明の特徴に基いて形成された観察開口により発生する空気の動乱が空気を研削面からオペレータの方向へ移動させる場合にも、削くずは半径方向外方への排出される。このような物質は回転するディスク/押え板と安全装置との間で発生する空気の渦により一掃されるのである。
【0108】
シート材料からのディスクの作成
従来のディスク、及び特に本発明のサンディング・ディスクは一般的にストック・サンドペーパーから打抜かれる。ストック・サンドペーパーは一般に、砥粒が適当な接着剤により付着された織物又は繊維強化された基材で、約1.5メータ幅のロールとして供給されるものを含む。この打抜きはプレスの金型で実行される。硬い研磨材料に作用する金型の磨耗度は大きく、また単純な円形のカッティング形状を作るだけでも高価であるので、まして本発明の複雑な形状の場合は尚更のことである。この砥粒アプリケーションに適した金型がNZD$20000と仮定し、広範な修理前の寿命が150000回プレスと仮定すると、ディスク1個のスタンプ・コストは5c にマシンを管理する労働者の賃金を加算したものとなり、経費は更に重装備のプレス機へと上昇するであろう。
【0109】
従って、我々の提案は、少なくとも試験的行程では、図21に示す液体カッティング方法を使用することである。この場合ノズルから高圧で出される細い水(又はその他の適当な液体)のジェットを使用してストック・サンドペーパーに精密なカットを行ってサンディング・ディスクを作成する。(特定の液体は標準的ストック・サンドペーパーにはより有効であり、カッティング液体として使用することができる)。更にこの技術分野で行われているように砥粒をこの流水に加えることができる(下記参照)。詳しくは、この液体カッターは、他のファブリケーション・プロセスで使用されているウォータ・カッティング技術で慣習となっているように、平方センチ当たり約2000キログラム(平方インチ当たり約30000ポンド)の圧力まで上げた(供給ポンプ2103)液体を使用する。この液体はフレキシブル・ホース2104により最終的にはカットされる材料に近接したノズル2105から出される。この流れを制御する手段、例えば、圧力安全弁又はバイパス弁があり、ノズルがカットをせずして(穴の位置に到達するため)ストック材料を横断することができるようにすることが好ましい。水煙や残物は好ましくは空気ジェットとバキューウム・クリーナ(図示せず)で回収され、液体は濾過されて再使用されることができる。ノズルはコンピュータ制御によりストック材料に対して1つのサンディング・ディスクの幅を好ましくは±0.1mmの精密度をもって移動される。実際には±1mmの精密度で十分である。
【0110】
一実施例においては、ロール2101から供給されるストック・シートはグリップ・ローラ2109、1つは鋼鉄、1つ(砥面側)はゴム、により前後に移動されて一直角軸方向へ移動し、ノズル又はノズル列2105はレール又はその他の適当な支持体上で他方の直角軸方向へ左右に移動する。ローラ2109、2108に接続したステッピング・モータ2106、2107は適当な動力である。これらは公知のインタフェースにより容易にコンピュータ・ベースのコントローラに接続される。HPGLプロッタ語(又はこれと同様なもの)がステッピング・モータ・インタフェースに指令を与える標準的方法として選択される。好ましくは2つの軸におけるステッピング・モータのユニット・ステップ・サイズは加工物/カッターの相対的運動に同じく関係付ければ、円が所望の時にはこれが得られる。(ソフトウエアは一定のスケール誤差を補償するので、上記の要件は好適な特徴である)。多数のノズル2105は丈夫な梁又は板2113上に一群として保持されて、多数のディスク2102が1セットの制御運動でストック・ロールからカットされるようにする。図21は実際のマシンの詳細は示していない。例えば、ストックの縦方向移動は好ましくは低抵抗、低運動量動作のものとすべきであり、また(リール・テープのコンピュータ駆動であるから)ループの材料は前後運動が為されると引き出されて短くなったり長くなったりすることができる。図21において、ローラ2118には相対的にばね装荷してこれに押し上げる力を付与することができるであろう。モータ2117はカッティング・マシン側のローラ2109での引っ張りをなくす上で有効である。
【0111】
ジェットが最初に砥粒側に当たるようにマシンが構成されていれば、液体ジェットに研磨材を加える必要はない。砥粒側の研磨材がカッティング研磨材として作用するからである。
【0112】
複数のストックシートから1つの通路で一層のサンディング・ディスク2111を作成することができる。この効果は砥粒の粗さとカットされる押え材料の厚さに依る。即ち、層が厚過ぎるとこれはカッティング・ジェットの能力を越えてきれいなカットができなくなる。図21は第1のロール2101の背後にもう1つのロール2116を示す。更にロールの数を増加することもできる。又ストックは複式の単一ロールとすることもできる。
【0113】
勿論、レーザー・カッティングの手法を使用することができる。この場合、二酸化炭素連続波レーザーに接続された集光用赤外線透過レンズを液体ノズルに代える。しかしこれは一段と経費がかかり、レーザーの使用と維持に技術を要する。また、押え材料と接着剤から有毒ガスを発生する。
【0114】
サンディング・ディスクは梱包されると、ねじれる可能性があり、また特に保存中に押え材料に水分が入ると劣化の恐れがある。カット部の縁がこのようになり易い。これは液体カットで水を使用することの短所でありえる。従って、カッティング液体には密閉特性を施すことができる。これは溶解可能な固体であり、例えば、ワックスである。これはジェットとして使用する時には溶解状態である。サンディング・ディスクに付着するものは使用中の潤滑油となる。また、これはワニス又は密閉剤として作用する溶解材料を含む水又は水性の液体とすることができる。また、これはポリウレタン塗料のような重合可能な材料とすることができる。
【0115】
CNC(コンピュータ数値制御)ベースの液体カッティングの利点としては、非常に硬質の金型を作成せずしていかなる形状(2112は一組の同等品を示す)のサンディング・ディスクを容易に作成することができ、磨耗は液体ノズル(交換可能且つ大量生産可能)に限定され、金型の場合のような金型の刃の付け直しや全体の面取りのし直しの必要がないことが含まれる。廃棄される内部領域から最初に使用可能且つ回収可能なフラップ形状(スタイル2114)を作成し、次いでディスクを切り取るというカッティング・シーケンスが可能である。多分、退去可能なアームがフラップを掴んでこれをカッティング領域から持ち上げることができる。本図は15個のフラップ2115を示しているが、これは開口及びギャップが設けられる・サンディング・ディスクの周囲の廃棄ストックから作成されるものである。大概のサンディング・ディスクの形状はコンピュータの図面保存部に保存されている。また、カッティング・ストロークに無駄がないので、1つ以上のディスクに共通の直線状(又はその他の)縁を含むサンディング・ディスクの形状、例えば、実例2112で示すような無駄のない形状のものを好むようになる。この実例では、フラップ2115はディスク相互間のダイヤモンド形状領域及びもっと大きいディスク開口領域から切り取られる。
【0116】
カッターの通路はプログラムされて除去された材料はすべて細かく刻まれるようにすることができる。この材料は回収されて濾過されて種々のタイプの砥石車の製造に使用することができる。いずれにしろ、カッティング・マシンの液体排水管から回収される細かい材料が常時発生する。
【0117】
液体カッティングは円形の外形とは異なるカットで急コーナー又はめくら端の製造時にはプレスと違って応力を発生しない。(コーナーでは応力により割れが発生し易い)。
【0118】
サンディング・ディスクの開口の後縁の周囲には各穴が隆起した「フード」を形成して提供されるべき好適なスナッギング形状は、カッティング・ステップで金型又はその他を使用するとしても、カッティング・ステップと別途のプレス・ステップで形成することが好ましい。
【0119】
このサンディング・ディスクの液体カッティング方法は従来のサンディング・ディスク、即ち、円形で中心の装着穴のみを有するディスクにも適用することができることが強調されるべきである。
【0120】
図22はその他のサンディング・ディスクの幾つかの可能なレイアウトを示すものである。その選択は相対的なコストにより変えることができる。図22は一穴ディスク2202を示す。これはその周縁からバランス・セグメントが除去されて、ミラー・イメージ2203で示されている。
【0121】
図24のサンディング・ディスク2400は3個の観察用の、凸凹でない開口2403を有する。これはこのディスクの材料を内方へプレスすることで形成された好適な凹部の範囲を示す。またディスク2400はちぎれゾーン2402と同じ半径方向位置にある3つの駆動/合致穴2401を示す。この3つの駆動/合致穴はすべて押え板に支持された対応するピンにより駆動されることが好ましい。このサンディング・ディスクはこの駆動ピンに接続されると、押え板に正しく合致する。使用中にディスクが過大の応力を受けると、この駆動ピンはちぎれゾーンを破壊して、ディスクが押え板から外れて駆動されないようにする。
【0122】
図25において、2500はアッセンブリであり、2501は押え板上の中心調整板であり、2502はサンディング・ディスクであり、2503はこのサンディング・ディスク上の破壊ゾーンであり、2504はこのサンディング・ディスクを押え板に合致させるための開口及び/又はピンである。この配置の利点はディスクを押え板上に設置するしかたが簡単且つ容易なことである。
【0123】
本発明の押え板の更なる利点はグリップ・パッド2602を有することである。これはナットによりサンディング・ディスクをグリップしてこれをこの押え板とグリップ・パッドとの間で、同心円状のちぎれゾーンの内側で押圧する。このグリップ・パッド2602はリング状のサンドペーパーであって、アングル研磨装置の軸に対応して設けられた開口の周囲に同心円状に配置される。ひな型としては、これは押え板に接着されるリング状のサンドペーパーであるが、サンディング・ディスクの表面にめり込む丈夫な材質のものであれば他の材料を使用することができる。例えば、ぎざぎざが施された、或いは深くエッチングされた金属のインサートか、又は突部を有するプラスチックである。突部又は粗面である必要はない。メタル・ワッシャーの接合部は一形成粗面が好ましい。がこれにしっかりと接触すれば、単純なメタル・ワッシャーで十分である。この同心円状のリングはサンドペーパー・ディスク(図24に示す)をそのちぎれゾーンの内側でグリップして、使用中のディスクが過大の応力を受けた場合にこれが押え板から外れてこのディスクを駆動しなくなるようにするためのものである。このリング(2600にて断面で示す)の別の利点は、グリップ面2602の僅かな持ち上がりが使用中にサンディング・ディスクと押え板2603との間で空気の移動を起こしてサンディング・ディスクの裏面を冷却することである。
【0124】
我々の見解では、このグリップ・パッドと駆動ピンは一緒に使用しないことが好ましい。但しこの見解は商業上の実施例として実施された場合の各構成の相対的効果しだいである。
【0125】
図27乃至30は接触サンディング・ディスクとこの接触ディスクに適した押え板を示す。このタイプのディスクは特に自動車のボディの仕上げ作業で、スムース面又は塗装下層の仕上げのために使用される。この種のディスクのユーザーが直面する問題はこれが目詰りをおこすまでの長期のディスク寿命を確保するということである。この要件は研磨中にディスクと加工面を冷えた状態に維持する問題として表現することができる。我々は回転中の押え板の相対的に厚い本体内に良好な真空状態を生成することができることを発見した。これは実質的に遠心力を利用して作用する溝(図7:706参照)を設けることにより、空気がこれらの溝から流出して開口(2803又は2905)から排出されてこの接触接着ディスクの中心又はこれの近くを通るようにすることである。これらの開口は位置決め又は合致用の穴として作用することもできる。この押え板を通って突出するピンを使用すれば、これらの穴は弾性材のフラップで密封されて砥粒面に真空効果が集中する。この溝はサンディング・ディスクが除去されると露出するので、堆積した削くずを除去することができる。
【0126】
図27はナット2701を有する未改修の押え板の裏面(オペレータ視)を示す。空気排出(真空)溝は示されていない。図28は3組の観察/冷却開口2801、参照/合致穴2803、カット部2804の周囲の折目ライン2805、及び真空/合致穴を備えた接触サンディング・ディスクの3穴改修案2800を示す。この改修案においては、対となった観察/冷却開口2801はこのディスクの半径方向に揃って配置されていないことに注目されたい。カット部2804はこの研磨材が押え板(図23参照)内部で対応する凹部に対して内方へ変形できるようにする。また、ストライカー板を開口2801につながるラインに沿って延長して設けることができる。図29は接触サンディング・ディスクの別の改修案を示す。これは半径に沿って整列した22mm直径の観察/冷却開口、8mm直径の真空/合致穴及び折目ラインを備えている。
【0127】
図30乃至33は四辺サンドペーパー・ディスク・システムを示す。このディスク3000(図30)はディスクと研削される材料との間の空気の流れを増大すると共にリム接触の衝撃を減少するウイング・チップ3003と、主たる通気源である4個の16mm直径の観察穴3001と、合致穴3004の列の内側の中心のちぎれ穴ゾーン3002を有する。
【0128】
図31は3100にて、四辺サンドペーパー・ディスク3101を押え板3102上(背後)の定位置にて示す。サンディング・ディスクの観察/通気穴が押え板の傾斜穴の背後に合致(4位置のすべて)していることに注目されたい。
【0129】
図32は図30のサンディング・ディスクと適応する押え板3200加工面側を示す。この押え板はグリップ・パッド3203と、4つの冷却溝3201と、観察/通気穴に物体が突出すると破壊する構造上脆弱な4つの破壊ゾーン(穴3202)と、4つの参照合致開口を有する。
【0130】
図33は押え板3304の断面と、これと対となる四辺サンディング・ディスク3300を示す。後者は凸凹でない形状部分3303を有する4つの観察/通気開口と、薄手の破壊ゾーン3301と、合致穴の内側の同心円状の脆弱又はちぎれゾーンとを有する。このサンディング・ディスクはまたウイング・チップ3302(上記参照)を有する。
【0131】
我々の見解では、四辺サンディング・ディスクは、その周辺から材料が除去されているので、従来の円形のディスクよりも少なくとも15%の未加工研磨材料を節約することができる。何故なら、円形ディスクの場合のカッテイング・ラインは相互に接触せず、その円相互間には大量の未使用材料があるからである。これとは対照的に、単一カットで相隣る四辺ディスク分離することができる。四角のコーナーで円弧状の部分での材料の無駄は殆どない。またこの円弧部は相対的に小さい。
【0132】
図34乃至37は上記の四辺改修案と同様の三辺サンドペーパー・ディスクを示す。図34は適当な押え板3400上の定位置のディスクを示す。凸凹でない形状を有する3つの観察及び通気穴の1つは3403である。使用中に何か物体がこの開口に入ると、穴3401は押え板に脆弱ゾーンを付与してこれがその物体をやり過ごすようにする。(我々が見たところでは、物体が回転するディスクの穴に入ることはほとんどない。ディスクが非常に低速で回転している時にあり得ることである)。
【0133】
図35は図36のサンディング・ディスク3600に適した押え板3500を示し、これはグリップ・パッド3503及び参照合致穴3502を有する。図36は三辺サンドペーパー・ディスク3600を示し、これはウイング・チップ(符号なし)、凸凹でない形状部分を有する通気/観察穴3601、中心開口近くの同心円状のちぎれ穴ゾーン3603、及び合致穴3602を有する。図37は押え板を断面3705で示すと共にこれと対をなす三辺サンディング・ディスク3700を示し、後者は凸凹でない形状部分を有する通気穴3702、これの後側の破壊ゾーン3701、及び同心円状のちぎれゾーン3703を有する。合致穴は3704にて設けられている。前者3705はそのちぎれ穴ゾーンの内側にてサンドペーパー・ディスクを遠心力方向にてグリップするグリップ・パッド3707(リング状のサンドペーパー)を有する。領域3706には使用中に加工領域を冷却するために空気の循環を促進する開口が設けられている。3708で示すように、ウイング・チップも設けられている。
【0134】
ウイング・チップ又は故意に形成された翼(サンディング・ディスクの縁上、或いは押え板の材料から作成される)、又は弾性押え板の縁の変形はサンディング・ディスクの周辺に沿って空気を捕捉するために使用することができる。これらは空気を包み込む「スカート」に関連して使用される。このスカートはアングル研磨装置の安全装置の周囲で加工面方法に突出したものであって、ソフトで透明な弾性材料(例えば、ポリウレタン)で作成されており、ダストが全方向でなく一方向に排出されるように配置されたギャップを含むものである。ダスト回収装置はかなりの割合のダストを保持するように設置することができる。このタイプの安全装置は接触サンドペーパー・シートと共に使用する厚手の弾性押え板と共に使用するように、また自動車のボデイの仕上げ加工、製造又は修理のようなアプリケーションで使用されるように設計される。
【0135】
実 例
この実例においてこのディスクの利点は翼弦セグメントを除去した研磨ディスクを提供することである。この実例においては研削性能に関して4つのディスクが比較されている。第1のディスク(D)は従来のディスクであって、直径11.4cm(4.5インチ)、中心の装着開口は典型的な従来技術の手法で使用され、外周縁部だけが実際の研磨に使用されたものである。研削は加工片上の接触範囲をその周辺に合わせて行なわれた。第2のディスク(B)はディスクDと同じであるが、異なる点は、加工片全体との完全な接触を、ディスクと加工片との係合位置を他のディスクで使用したと同じ位置へ移動することにより、維持したことである。第3のディスク(C)は同じディスクを本発明により改修したものであり、図24(2400)に示すように、特徴2401及び2402を除いて、3つの観察開口を設けたことである。第4のディスク(A)はディスクCと同じであるが、異なる点は、翼弦セグメントを除去して図16(1600)に示すようなディスクとしたことである。押え板は2.54cm厚のアルミニウムで、本明細書で教示のディスクの形状と同じである。砥面には50粗粒溶融アルミナをフェノール・メーカー及びサイズ・コートをもって設けた。
【0136】
ディスクは、加工片がディスクの縁でなくディスクの面に対して置かれる軸方向フィード・モードで使用される Okuma ID/OD研磨装置を使用して評価された。
【0137】
各ケースで使用された加工片は筒状の1018軟鉄で、外径12.7cm(5インチ)、内径11.4cm(4.5インチ)のものであった。端面が研磨ディスクに向けられた。研磨ディスクの回転は10000rpm 、送り込み速度は0.5mm/min 、加工片の回転は12rpm であった。冷却剤は使用せず、加工片は観察穴が本発明の実施例にて位置するディスクの部分に集中された。ディスクは押え板に接着され、このユニットはテストの前後に計量された。
【0138】
基準点を決定するために、加工片を軸方向の力が0.22kg(1ポンド)になるまでディスクに接触させた。次いで、この基準点から軸方向の力が1.98kg(9ポンド)になるまで研磨を継続した。これをディスクの有効寿命の終わりとした。
【0139】
この結果は図37乃至41に表されている。図38において垂直力4.1kg(9ポンド)までの急上昇が見られる。これを最終点とする。この点で削くずは除去又は削り取られてしまって金属の剥れがほとんど無くなるからである。これはすべての円形のディスクについてほとんど同時のことであるが、改修した形状のディスクAは実質的にその後のことである。事実このディスクは他のディスクの2倍も長持したのである。驚嘆すべきは砥粒面がすべて無くなっていたことである。
【0140】
図39において、各ディスクが要した電力が時間の関数としてプロットされている。これは図38と同じパターンを示しており、ディスクAはすべてのディスクが実際に研削している期間を通して電力消費量が少ない。このようにディスクAはそれだけ小さな力と少量の電力を必要とした。
【0141】
図40において、この4つのディスクに関して時間の摩擦係数がプロットされている。観察穴を有する円形ディスクと摩擦係数がかなり低い2つの従来ディスクとでは開きが出ているが、これを本発明のディスクについて見てみると、この係数が最も低いのはディスクAである。
【0142】
図41はこの4つのディスクに関して時間と金属カット量を比較するものである。これが示すところは、ディスクB、C及びDはテスト期間に渡って約同量の金属をカットするが、ディスクAはその2倍も多くカットすることである。
【0143】
このように本発明のディスクは少なくとも従来のディスクと同様にカットすると共に研磨の合間にではなく、研磨の進行中に研磨されている領域を見ることができるという利点を提供する。これは特にアングル研削にとって非常に重要なことである。更にこのようなことが、砥面の量がこの観察穴があるために減少しているにも係わらず、できるのである。しかしながら、最も重要なことは、ディスクの砥面が翼弦セグメントの除去により更に減少(ディスクAのように)して研磨ディスクの縁に直接加工片の面が見えるようになると共に、このディスクは低電力で且つ長期間に渡って金属をカットすることである。これは全く予期せぬことで利点の高いものである。
【0144】
発明の利点
本発明の好適な形態の利点は以下の通りである。
1.ユーザーは回転する工具の開口を通して所望の構造又は形状をみながら正確に研磨することができる。
【0145】
2.これら開口は主として加工面にまたがって空気の動乱を発生させて削くずの除去並びにサンディング・ディスク及び押え板の冷却を助長し、研削される領域を冷えた状態に、且つ溶解点以下に維持する。一テストでは鋼鉄において温度差は63°C(114°F)の減少であった。
【0146】
3.サンディング・ディスクは均等に磨耗し且つ長持する。アングル研磨装置の使用電力が少ない(一定容量のガソリン発電機で駆動して測定の結果)。
【0147】
4.物質が砥石面を目詰まりさせる傾向が少ない。ダストは仕事場から吹きとばされる。
【0148】
5.ディスクはより精密且つ均等な仕上げを提供する。
6.本発明は金属板の加工に有効である。特に研磨による溶接又は継ぎ目の「クリーン仕上げ」中に発生する熱による金属板のゆがみの可能性が開口の冷却効果により低い。
【0149】
7.調節可能な安全装置は相対的に「裸かの」回転するサンディング・ディスクに対してオペレータを保護する。
【0150】
8.高価な金型を必要とせずしていかなる形状のディスクをも製造することができる。
【0151】
9.同じ量の原材料からより多くのユニットを製作することができる。典型的には15%以上の増加である。
【0152】
実際の研磨材料が固体の円形のものよりもそれ程少ないサンディング・ディスクが値段としての価値があるのかどうか不思議なくらいである。我々の経験では本発明のディスク交換を必要とするまでにかなり長持ちする。冷却効果は目詰まりを減少し、加工面を低温に維持してサンディング・ディスクに対する損傷を減少する。本発明のディスクの磨耗パターンはこれがより均等である点で優良であり、それだけ寿命が長くなる。加工物はより漸進的に、より広い範囲に渡って研磨されるので、スコア・マーク等はそれだけ目立たなくなる。
【0153】
最後に、このサンディング・ディスク及び関係装置の形状に対して種々の変更及び修正は可能であるが、これは説明した本発明の範囲から逃れることはできないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0154】
【図1】本発明の好適な3穴研磨ディスク又はサンディング・ディスクの概略(平面図)を示す。
【図2】本発明の好適な5穴研磨ディスク又はサンディング・ディスクの概略を示す。
【図3】各々3つの観察又は通気ギャップを有する好適な押え板の概略を示す。
【図4】2つの好適な押え板の概略を示す。
【図5】加工物の表面の突出部の捕捉を防止するサンディング・ディスク又は押え板の好適な開口又はギャップの輪郭を示す。
【図6】好適な押え板の側面図(正面)を示す。位置決めピンとこれのための押え板の開口が示されている。並びに押え板を通って傾斜穴と砥粒面から離れる方向の空気取り部、及び研磨表面から持ち上げられた開口後縁部を示す。
【図7】冷却チャンネルを備えた別の好適な押え板の前面及び裏面を示す。
【図8】好適な研磨ディスク又はサンディング・ディスクの側面図(正面)で、研磨ディスクに係合する短軸を備えた押え板に装着される状態を示す。
【図9】押え板(図4)に装着された好適な研磨ディスク又はサンディング・ディスク(図1)をユーザー視(正面)で示す。
【図10】3つの大きな開口の後ろの持ち上げられた領域を備えた好適研磨ディスク又はサンディング・ディスクと、剪断可能部又は脆弱部(3つのタイプの脆弱部が1つの図に含まれている)及び研磨ディスク又はサンディング・ディスクをアングル研磨装置に固定するための3つのタイプの保持ナットを示す。
【図11】過大トルクが加わった場合にスリップするクラッチを備えた3つのタイプの押え板を断面にて示す。
【図12】本発明の複数の研磨材フラップを備えた研磨ディスク又はサンディング・ディスクの加工面を示す。
【図13】本発明の複数の研磨材フラップを備えた別の研磨ディスク又はサンディング・ディスクの加工面を示す。
【図14】複数(10個)の穴を備えた研磨ディスク又はサンディング・ディスクの加工面で、この穴の位置決めが回転するディスクのかなりの部分を通して観察を可能とすることを示す。
【図15】接触接着面を備えたサンド・ペーパーを使用したタイプの研磨ディスク又はサンディング・ディスクの加工面(図23をも参照のこと)を示す。
【図16】1つ又はこれ以上のセグメントが除去されて使用中の縁を見易くした数種のタイプの研磨ディスク又はサンディング・ディスクの裏面(非サンディング面)で、その図版はこれらディスクが材料シートから無駄なくカットされる状態を示す。
【図17】1つ又はこれ以上のセグメントが除去されて使用中の縁の観察をし易くした押え板の裏面で、特別の傾斜した冷却穴を備えたものを示す。
【図18】本発明により後縁の材料を変形させる(押圧により)ことにより捕捉防止能力を高めた、サンディング・ディスク又は押え板の穴を示す。
【図19】アングル研磨装置用のサンディング・ディスクのためのクラッチ・アッセンブリを断面にて示す。
【図20】本発明のサンディング・ディスクをもって使用されるアングル研磨装置の安全装置の幾つかのデザインを示す。
【図21】本発明のサンディング・ディスクを高圧ジェットの液体をもって複数又は単一のストック研磨シートからカットする方法を示す。
【図22】ストック研磨シートの節約のためにパックで切り抜く幾つかの方法を示す。
【図23】接着剤で裏打ちされたサンディング・ディスクを発泡型押え板に重ねて形成する方法を示す。
【図24】非捕捉型穴及び引裂ゾーン内の整列穴を備えたサンディング・ディスクを示す。
【図25】オペレータ視で押え板に正しく合致したサンディング・ディスクを示す。
【図26】その引裂穴の内側でサンド・ペーパー(図24)をグリップするためのサンド・ペーパー・リングのようなグリップ・パッドを有する押え板を示す。
【図27】接触サンディング・ディスクとの組で使用に適した押え板を示す。
【図28】観察/冷却開口、参照/合致穴、折目ライン及び真空開口を備えた修正案の接触サンディング・ディスクを示す。
【図29】観察/冷却開口、参照/合致穴、折目ライン及び真空開口を備えた別修正案の接触サンディング・ディスクを示す。
【図30】ウィング・チップ、空気取り穴、ちぎれ穴ゾーンを備えた四辺サンド・ペーパー・ディスクを示す。
【図31】押え板上の定位置にあるに四辺サンド・ペーパー・ディスクを示す。
【図32】図30のサンディング・ディスクに適した押え板で、グリップ・パッド、冷却溝、構造的に脆弱な破壊ゾーン及び参照合致手段を有するものを示す。
【図33】押え板を断面で示すと共に、これと対になるサンディング・ディスクを示し、後者は開口、破壊ゾーン、及び同心円状の脆弱又はちぎれゾーンを有し、前者はそのちぎれ穴ゾーンの内側にてサンド・ペーパー・ディスクをグリップするためのグリップ・パッド(リング状のサンド・ペーパー)を有する状態を示す。
【図34】適当な押え板上の定位置にあるに三辺サンド・ペーパー・ディスクを示す。
【図35】図36のサンディング・ディスクに適した押え板で、グリップ・パッド、冷却溝、及び参照合致手段を有するものを示す。
【図36】ウィング・チップ、開口、及びちぎれゾーンを有する三辺サンド・ペーパー・ディスクを示す。
【図37】押え板を断面で示すと共に、これと対になる三辺サンディング・ディスクを示し、後者は開口、破壊ゾーン、及び同心円状の脆弱又はちぎれゾーンを有し、前者はそのちぎれ穴ゾーンの内側にてサンド・ペーパー・ディスクをグリップするためのグリップ・パッド(リング状のサンド・ペーパー)を有する状態を示す。
【図38】本発明と従来技術のディスクの比較性能を示すグラフである。
【図39】本発明と従来技術のディスクの比較性能を示すグラフである。
【図40】本発明と従来技術のディスクの比較性能を示すグラフである。
【図41】本発明と従来技術のディスクの比較性能を示すグラフである。
【出願人】 【識別番号】391010770
【氏名又は名称】サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド
【出願日】 平成19年10月3日(2007.10.3)
【代理人】 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤

【識別番号】100077517
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬

【識別番号】100087413
【弁理士】
【氏名又は名称】古賀 哲次

【識別番号】100111903
【弁理士】
【氏名又は名称】永坂 友康


【公開番号】 特開2008−68399(P2008−68399A)
【公開日】 平成20年3月27日(2008.3.27)
【出願番号】 特願2007−259590(P2007−259590)