WO2001076821A1

WO2001076821A1 - Grinding stone

Info

Publication number: WO2001076821A1
Application number: PCT/JP2001/002890
Authority: WO
Inventors: Takuma Yoshida; Nobuo Fukada; Shigeyoshi Kobayashi; Hirohide Fukudome
Original assignee: Sankyo Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Sankyo Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2002-10-05
Also published as: KR20020020724A; US20020137444A1; US6533650B2; EP1193033A1

Description

明細書研削砥石技術分野

本発明は、コンクリートゃ石材等の硬脆材の研削に好適に用いられるオフセット型研削砥石に係り、詳しくは、オフセットタイプの鋼製基板の砥石部に、ダイヤモンド砥粒または c B N砥粒からなる所謂超砥粒砥石部を形成してなる研削砥石に関する。背景技術

従来、石材やコンクリートなどの硬脆材に研削加工を施すために用いられる工具として、ダイヤモンド砥粒や c B N砥粒などの所謂超砥粒を、金属製基板上に電着法ないしはメタルボンド焼結法で固着した、オフセット型研削砥石が広く用いられている。

現在商業生産されている汎用の電着法研削砥石は、オフセット型の台金（金属製基板）の表面にニッケルの電析メツキによって、超砥粒を緻密に固定することにより形成されており、一方、メタルポンド焼結法研削砥石は、同様にオフセット型台金の表面にダイヤモンド砥粒等の超砥粒を、.メタルポンドによつて焼結結合させることにより形成される。ところで上記の電着法研削砥石は、砥石部に非常に数多くの砥粒が緻密に固定されているため、研削作業における被削材の平坦研削性に優れ、きれいな仕上がり面を得ることが容易である。しかしながら、砥粒が密集した構造であることが災いして、砥粒の突き出し高さが低く、砥粒個々の被削材への切り込み量が小さくなるため、切削屑がより微粉化して砥石面に目詰まり現象を招き、研削速度を著しく阻害する要因となる。一方、メタルボンド焼結法研削砥石の場合、設計上被削材に当たる砥石の先端面積を小さくしたり、砥粒のコンセントレーション（配合比率）を小さくすることが可能であるところから、優れた研削速度を得ることは比較的容易であるが、被削材への食い込みが大きいために、仕上がり面の平坦性に難があるという新たな問題が生じる。従って、被削材に対する平坦研削性を向上させることを目的として、砥石部の先端面積を大きくしたり、スペース材料を埋め込む構造とすることにより、被削材に対する過剰の食い込みを抑制するよう試みられている。

このように優れた研削速度と良好な平坦研削性とは二律背反の関係にあり、それぞれの目的に応じた研削砥石を選択し、使い分ける必要に迫られていた。従って、研削を専門とする作業種以外の用途であって、しかも僅かな面積を、短時間で荒削りから仕上げまでの研削を施す場合においても、予め荒削り用砥石と仕上げ用砥石とを準備しておき、作業の進行に応じてディスクグラインダ一等の電動工具へ付け替えて仕事を進めなければならず、作業性とコストの面から改善が望まれていた。

また、メタルポンド焼結法研削砥石の場合においても、嵩的にも重量的にも大きいメタルボンド砥石を、台金に溶接またはロー付けすることにより固定する構造となっているため、構造上台金の剛性確保が求められ、その肉厚も大ならざるを得ない。従って、手持ち工具としてディスクグラインダー等の電動工具に取り付けて研削作業、とりわけ壁面や天井などを研削する際は、その重量とジャィ口効果によってもたらされる負担に起因し、作業者の疲労を大きくすると共に、作業者の熟練度が要求される。

上記のように従来の研削砥石は、優れた研削速度と良好な平坦研削性とのいずれかを犠牲にしなければならず、コストや効率的作業性の観点から、二つの性能を同時に達成し得る研削砥石が強く求められていた。斯かる課題を解決するための本発明の目的は、優れた研削速度と良好な平坦研削性とを同時に達成し得る研削砥石を提供することにある。発明の開示

上記課題を解決するための本発明による研削砥石は、金属製円形基板の中心に電動工具への取付孔を有する凹部が形成され、該凹部の前面外周方向に連続して、ダイャモンド砥粒または c B N砥粒のいずれか 1層からなる砥石部を、一体に形成してなるオフセット型研削砥石において、該砥石部の砥粒のコンセントレーション（単位面積当たりの砥粒数：配合比率）を外周方向の端部の領域に高く、その他の領域に前記高い領域よりも低く制御することを特徴的構成要件とするものである。

より具体的には、該金属製円形基板の外周端部及び該外周端部から中心きに向かって 0〜： L 0 ra m付近、好ましくは 0〜 5 m mの領域における石部の砥粒のコンセントレーションを、 5 0〜1 6 0 0 (砥粒/ c m ² ) の範囲になるよう高く設定し、他の領域に於ける砥石部の砥粒のコンセントレーションを、 5〜4 0 0 (砥粒 / c m ² ) の範囲になるようにし、且つ前記高くした領域より低く設定する。

本発明の他の例におけるオフセット型研削砥石は、上記砥石部の砥粒のコンセントレーションを、上記のように外周方向端部の領域に高く設定するのに加え、砥石部の最内周部及び該最内周部から外周方向に、 0

〜1 0 m m以内の領域において若干高く設け、他の領域において前記高く設定したいずれの領域よりも低く設定することも特徴的構成要件の一つである。

また、砥石部を形成する際の金属製基板に対する砥粒の固着方法は、ロー材による炉内ロー付けによる方法が最良の手段として選択される。本発明による研削砥石は、砥石部が円周方向略中心から、外周方向に傾斜して設けられることが好ましく、更には、該研削砥石の砥石部に、少なくとも複数条の無砥粒領域を設けることが好ましく、また、該金属製円形基板の砥石部以外の領域に、少なくとも 1以上の抜き孔を設けることも好ましい態様の一つである。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の研削砥石の正面図を示し、第 2図はその背面図、第 3図は第 1図の A— A断面図、第 4図は第 1図の B— B断面図である。第 5図は本発明の他の実施例による研削砥石の正面図である。発明を実施するための最良の形態

以下本発明の実施の形態を、添付した図面に基づきさらに具体的に説明する。

本発明の一例に係わる研削砥石は、第 1図の正面図に示す.ように金属製円形基板 1の中心に、電動工具への取付孔 7を有する凹部 3が形成されたオフセット型の研削砥石であり、該 ω部 3の外周端部から金属製円形基板 1の外周端部に向かって連続して、ダイャモンド砥粒または c Β Ν砥粒（以下単に「砥粒」ということがある。）から選択された砥粒 2 の 1層からなる砥石部 9がー体に形成されている。

上記砥石部 9に設けられる 1層の砥粒層は、砥粒 2のコンセントレーシヨンが、金属製円形基板 1の端部 8付近の領域で高く、その他の領域で前記高い領域よりも低く設計されている。具体的には金属製円形基板 1の端部 8及び該端部 8から中心に向かって 0〜 1 0 m mの幅の領域、好ましくは 0〜 5 m mの領域において、砥石部 9の砥粒 2のコンセントレーシヨンを、 5 0〜 1 6 0 0 (砥粒ノ c m ² ) の範囲となるよう高く設定し、該領域外の砥石部 9の砥粒 2のコンセントレーションを、 5〜 4 0 0 (砥粒 / c m ² ) の範囲において、且つ前記高く設定した領域よりも低く設定する。

実質的な研削作業において、被削材を平坦に研削するためには砥石面を被削材に平行に当て、可能な限り広い砥石面積で研削することが望ましいが、砥石面の砥粒が密集している場合、即ち、砥石部 9の砥粒 2のコンセントレーションが 4 0 0 (砥粒 Z c m ² ) を越えると、砥粒個々の十分な切削荷重が得られず、しかも砥粒 2の突き出し高さが平均化して、被削材への切り込み量が不足して切削屑が微粉化し、砥石面に目詰まりを生じさせ、研削速度を著しく阻害する要因となる。

本発明における研削砥石は、金属製円形基板 1の端部 8及び該端部 8 から中心に向かって 0〜 1 0 m mの、砥粒の高コンセントレーション領，域を除く砥石部 9の砥粒のコンセントレーションを、 5〜4 0 0 (砥粒

/ c m ² ) の範囲に制御することにより、砥石部 9における適切な表面砥粒数と、砥粒間隔が実現して、砥粒の被削材への食い込みと、砥石部 9で発生する切削屑の排出のバランスが適正に保たれ、砥石部 9への切削屑の目詰まりに起因する切削速度の低下を未然に防ぎ、優れた研削速度と併せて良好な平坦研削性とを両立した。

一方、被削材の凹凸が激しい場合や、深く切削したり、直角のコーナ一を切削する場合、研削砥石の端部 8を被削材に意図的に強く当てて切削作業を行う必要に迫られる。この場合は、端部 8には強大な負荷が懸かるため、端部 8近傍の砥粒 2は著しく損耗して、他の領域の砥石部は健全な状態を保っているにもかかわらず、研削砥石としての寿命が尽きることになる。

本発明における研削砥.石は、砥石部 9の端部 8及び該端部 8から研削砥石の中心部に向かって 0〜 1 0 m m、好ましくは 0〜 5 m mの領域の砥粒 2のコンセントレーションを、 5 0〜 1 6 0 0 (砥粒 Z c m ² ) の範囲になるよう高く設定すること'により、端部 8近傍の領域における砥粒 2の損耗を未然に防止する構造となっている。端部 8近傍の砥粒 2のコンセントレーションを上記のように高くしても、単位面積あたりの荷重が十分に懸かるため、優れた研削速度は維持され、研削砥石の耐久性も併せて保証される。

第 5図は、本発明における他の例としての研削砥石の正面図を示すが、これによると、砥石部 9の端部 8及ぴ該端部 8から研削砥石の中心部に向かって 0〜 1 0 m mの領域の、砥粒 2のコンセントレーシヨンを高く設定する上記の構成に加え、研削砥石の砥石部 9の最内周 1 1及び最内周 1 1から外周に向かって 0〜 1 0 m m以内の領域（以下該領域をオフセット部とも言う）の砥粒 2のコンセントレーションを高く、具体的には、 3 0〜 1 6 0 0 (砥粒ノ c m ² ) に設定することにより、例えば被削材のコーナーや突起物の研削において、オフセット部の摩耗が進行して研削砥石の寿命に影響することを未然に防止することができる。なお、本例の研削砥石の背面図等の構成は、第 2図〜第 4図と同様に表される。砥粒 2の金属製円形基板 1への固定手段は、エッケルを主成分とする自溶性金属によるロー付け、ないしはニッケルメツキ法による電着のいずれか公知の方法を適宜に選択できるが、本発明においては、ニッケルを主成分とする自溶性金属を用いた炉内ロー付けが最適である。

研削砲石の砲石部 9の円周方向略中心の Y点から、外周方向の端部 8 にかけては、第 3図及び第 4図に示すように下りの傾斜部 1 0が設けられている。該傾斜部 1 0は、径方向における該砥石部 9の略中心、具体的には直径 1 0 6 m mの研削砥石であった場合、直径 8 5 m m付近の Y 点から外周方向の端部 8にかけて、 1〜； L' 5度、好ましくは 3〜 1 0度の下りの傾斜角（X ) を設けるよう成形される。なお傾斜部 1 0は、従来公知のオフセット型砥石のように R部をもって湾曲した形状ではなく，上記の傾斜角をもってストレートな砥石面を形成している。これにより本発明の研削砥石の端部 8はより鋭角になり、被削材への鋭い切れ込みが可能となり、優れた研削速度と良好な平坦研削性が確保される。

該傾斜部 1 0を従来公知のオフセット型研削砥石のように、 R部をもつて湾曲した形状とすることにより、円筒状の被削材に対する内面研削等に好適に用いることも妨げない。

本発明の研削砥石の砥石部 9には、少なくとも複数条の無砥粒領域 6 が設けられている。該無砥粒領域 6を設けることにより研削作業における切削屑の排出がより良好となり、作業性の向上と共に優れた研削速度が維持される。従って、上記の目的が達成されうる範囲において、該無砥粒領域 6の形態は任意であが、砥石部 9の略半径方向に、且つ円周方向に沿って等間隔で形成されるのが好ましい。また、無砥粒領域 6の数としては 2〜 1 0条、特に 4〜 6条が望ましい。

金属製円形基板 1の凹部 3に、抜き穴 4が少なくとも 1以上設けられると好ましく、凹部 3および無砥粒領域 6に、抜き穴 4、並びに抜き穴 5が、それぞれ、少なくとも 1以上設けられていると特に好ましい。該抜き穴 4および 5により研削砥石の重量が軽減され、且つ、研削作業時の蓄熱を未然に防止する。抜き穴 4および 5の形状や大きさは並びに穴数は、十分な強度が確保され、しかも上記の目的が達成されうるものであれば任意である。実施例

以下本発明の実施例を第 1図〜第 5図に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内において、自由に設計変更され得るものである。

実施例 1 第 1図〜第 4図に示すように、本実施例による研削砥石は、中心に電動工具への取付孔 7を備え、且つ 5個の円形の抜き穴 4を備えた最大内径約 6 0 mm 最小内径約 4 0 mm, 深さ約 1 3 mmの凹部 3が形成された厚さ 2 mm、直径 1 0 6 mmの金属製円形基板 1に、砥石部 9を設けたものであって、該金属製円形基板 1の正面研削面（直径約 6 O mm の円周と、直径 1 0 6 mmの円周とで囲まれる帯状面）即ち砥石部 9の略中心である直径約 8 5 mmの円周付近 Y点から外周方向の端部 8にかけて傾斜角 5度に下り傾斜した傾斜部 1 0が設けられる。該砥石部 9には、幅 1 0 mmで半径方向に沿って形成され、円周方向に 5等分された無砥粒領域 6が設けられ、該無砥粒領域 6には長円形の抜き穴 5が穿つてある。本実施例においては砥粒として粒度 3 5 ~ 4 5メッシュのダイャモンド砥粒を使用し、砥石部 9における砥粒のコンセントレーションを、端部 8及び該端部 8から中心に向かって 2 mmの幅の領域おいては 3 0 0 (砥粒 / c m²) 、その他の領域においては 4 5 (砥粒/ c m²) になるよう制御して、ニッケルを主成分とするロー材を用い、炉内ロー付けによって固定した。以上の如くして作製された本発明のオフセット型の研削砾石の全重量は 1 3 5 であった。

なお、上記の研削砥石を電動のディスクグラインダーに装着し、回転数 1 2， 0 0 0 r p mの回転速度で、材令 1年、骨材粒径 1 5 mmのコンクリート板に対する乾式による研削試験を実施した。その結果、作業性に優れ、良好な平坦研削面が容易に得られると共に、研削速度（被削材除去速度） 8 0 ( g /m i n ) の高速研削が可能であった。また、砥石部 9への切削屑の目詰まりもなく、継続した作業に耐えることができ、端部 8の砥粒が損傷して研削砥石としての寿命が尽きたと判定されるまでに、被削材の合計が 8. 8 k gに至るまでの研削が可能であった。実施例 2 傾斜部 1 0の傾斜角を下り 1 0 °とし、粒度 2 0〜 3 0メッシュのダィャモンド砥粒を用いて、端部 8及び該端部 8から中心に向かって 2 m mの幅の領域の、砥粒のコンセントレーションを 7 0 (砥粒/ c m²) とし、その他の領域の砥粒のコンセントレーションを 9 (砥粒/ c m²) とした以外は、実施例 1 と同様にして研削砥石を作製し、実施例 1と同様の条件で研削試験を実施した。その結果、研削速度は 9 5 ( g /m i n ) 、.研削可能な被削材重量は 6. 1 k gであり、他は実施例 1とほぼ同様な結果が得られた。

実施例 3

粒度 5 0〜 7 0メッシュのダイヤモンド砥粒を用い、端部 8及ぴ端部 8から中心に向かって 1 mmの幅の領域の、砥粒のコンセントレーションを 1 2 0 0 (砥粒ノ c m²) とし、その他の領域の砲粒のコンセントレーシヨンを 2 6 0 (砥粒 Z c m²) とした以外は、実施例 1と同様にして研削砥石を作製し、実施例 1 と同様の条件で研削試験を実施した。その結果、研削速度は 6 0 ( gZm i n) 、研削可能な被削材重量は 7. 4 k gであり、他は実施例 1とほぼ同様な結果が得られた。

実施例 4

粒度が 3 0〜4 0メッシュのダイヤモンド砥粒を用いて第 5図に示すように、砥石部 9における砥粒のコンセントレーションを、端部 8及ぴ該端部 8から中心に向かって 2 mmの幅の領域において 2 0 0 (砥粒/ c m²) 、砥石部 9の最内周部 1 1及び該最内周部 1 1から外周方向に向かって 7 mmの幅の領域において 6 0 (砥粒/ c m²) 、その他の領域における砥粒のコンセントレーションを 4 7 (砥粒 /c m²) とした以外は、実施例 1 と同様にして研削砥石を作製した。得られた研削砥石を使用して実施例 1 と同一の条件で、被削材の凹凸面やコーナーの研削作業を実施した結果、研削速度は 1 0 0 ( gZm i n) 、砥石部 9の最内周面 1 1付近の領域、端部 8付近の領域及びその他の領域おける砥粒の寿命がほぼ同等となり、研削可能な被削材重量は 2 7 k gに及んだ。比較例 1

使用するダイヤモンド砥粒の粒度を 5 0〜 7 0メッシュとし、砥石部 9のおける砥粒のコンセントレーションを、全域にわたって 14 5 0 (砥粒 Z c m²) とした以外は、実施例 1 と同様にして研削砥石を作製し、実施例 1 と同様の条件で御影石の研削試験を実施した。その結果、研削速度は 1 5 ( g/m i n) であり、作業開始直後に砥石部 9への切削屑の目詰まりが発生し、作業の継続が不可能となった。

比較例 2

粒度 3 5〜 4 5メッシュのダイヤモンド砥粒を使用し、砥石部 9における砥粒のコンセントレーションを全域にわたり 3 0 0 (砥粒/ c m ²) にして研削砥石を作製し、実施例 1と同様の条件でコンクリートの研削試験を実施した。その結果、研削速度は 4 5 (g/m i n) であり、研削能率が低いため、研削可能な被削材重量は 5. O k gであった。比較例 3

砥石部 9の砥粒のコンセントレーションを 4 5 (砥粒/ c m²) とした以外は、比較例 2と同様にして研削砥石を作製し、実施例 1 と同様の条件でコンクリートの研削試験を実施した。その結果、研削速度は 8 0 ( g/m i n) と優れた性能を示したが、端部 8の砥粒の損耗が著しく、被削材重量 0. 2 k gに達した時点で研削砥石としての奢命が尽きた。産業上の利用可能性

実施例並びに比較例からも明らかなように本発明による研削砥石は、砥粒のコンセントレーションを、砥石部の外周方向端部の領域で高く、他の領域で低く設計することにより、優れた研削速度と良好な平坦研削性とを合わせて達成することができ、更にはその性能を長期にわたって維持することが可能である。

更に本発明の他の例によれば、研削砥石の砥石部の砥粒のコンセントレーションを、砥石部外周方向端部近傍の領域で高くするのに加えて、砥石部内周面部の近傍の領域においても高くすることにより、凹凸の激しい被削材の研削においても、砥石部内周部（オフセット部）における砥粒の集中的摩耗が回避され、研削砥石の寿命性能が著しく向上する。

Claims

請求の範囲

1. 金属製円形基板の中心に電動工具への取付孔を有する凹部が形成され、該凹部の前面外周方向に連続して、ダイヤモンド砥粒または c B N 砥粒のいずれか 1層からなる砥石部を、一体に成形してなるオフセット型研削砥石において、該砥石部の砥粒のコンセントレーションを、外周方向の端部の領域に高く設定し、その他の領域において前記高く設定した領域よりも低く設定することを特徴とする研削砥石。

2. 該砥石部の砥粒のコンセントレーションを、砥石部の外周方向端部及び該端部から中心に向かって 0〜 1 Ommの領域において 5 0 ~ 1 6

0 0 (砥粒 Z c m²) と設定し、他の領域において 5〜 4 0 0 (砥粒/ c m²) とし、且つ前記高くした領域よりも低く設定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の研削砥石。

3. 金属製円形基板の中心に電動工具への取付孔を有する凹部が形成され、該凹部の前面外周方向に連続して、ダイヤモンド砥粒または c B N 砥粒のいずれか 1層からなる砥石部を、一体に形成してなるオフセット型研削砥石において、該砥石部の砥粒のコンセントレーションを、外周方向端部の領域及び砥石部内周面の領域において高くし、その他の領域において前記高くしたいずれの領域よりも低く設定することを特徴とする研削砥石。

4. 該砥石部の砥粒のコンセントレーションを、砥石部の外周方向端部及ぴ該端部から中心に向かって 0〜 1 0mmの領域において 5 0〜 1 6 0 0 (砥粒 Z c m²) と設定し、砥石部最内周部及び該最内周部から外周方向に向かって 0〜 1 0 mmの領域において 3 0〜； 1 6 0 0 (砥粒ノ c m²) と設定し、他の領域において 5〜 4 0 0 (砥粒 Zc m²) とし、且つ前記高く設定したいすれの領域よりも低く設定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の研削砥石 .

5 . 該研削砥石の砥石部が、円周方向略中心から外周方向に傾斜して設けられることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れかに記载の研削砥石。

6 . 該研削砥石の砥石部に少なくとも複数条の無砥粒領域を設けることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れかに記載の研削砥石。

7 . 該研削砥石の基板となる金属製円形基板に、少なくとも 1以上の抜き穴を設けることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れかに記載の研削砥石。

8 . 該研削砥石の砥石部を形成するための砥粒の固着方法が、ロー材による炉内ロー付けによる方法であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れかに記載の研削砥石。