(57)【要約】【課題】  熱硬化性樹脂のみで強固に固定しうる単純な構造で、ブレや振動が生じにくい作業性に優れた軸付研磨フラップホイールを提供すること。【解決手段】  各研磨布片の内周端部の辺の一部は角丸めを伴って切除された切れ込み部を備えており、該切れ込み部の周囲近傍には熱硬化性樹脂が扇状に拡がった扇状接着部位が軸芯部の熱硬化性樹脂と一体に形成されて内周端部とともに各研磨布片と固着しており、さらに軸芯部の熱硬化性樹脂は研磨布片の幅方向の厚みを備え、かつ金属シャフトの周囲に円錐状に肉盛りされた熱硬化性樹脂からなる傘状肉盛部とも一体に形成されていること、を特徴とする軸付研磨フラップホイールである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製シャフトと、少なくとも一方の面に研磨面を備えた多数枚の方形の研磨布片と、該シャフトの一端側の周囲に放射状に配したこれら多数枚の研磨布片をシャフトに固定する熱硬化性樹脂からなる軸芯部と、を備えた軸付研磨フラップホイールであって、各研磨布片の方形は、その１辺を外周端部と、これに対向する辺を内周端部とし、残る対向する２辺を側面幅方向の辺としたとき、研磨布片の内周端部の辺の一部は角丸めを伴って切除された切れ込み部を備えており、該切れ込み部の周囲近傍には熱硬化性樹脂が扇状に拡がった扇状接着部位が軸芯部の熱硬化性樹脂と一体に形成されて内周端部とともに各研磨布片と固着しており、さらに軸芯部の熱硬化性樹脂は研磨布片の幅方向の厚みを備え、かつ金属シャフトの周囲に円錐状に肉盛りされた熱硬化性樹脂からなる傘状肉盛部とも一体に形成されていること、を特徴とする軸付研磨フラップホイール。
【請求項２】
前記切れ込み部が、各研磨布片の内周端部に複数備わっていることを特徴とする請求項１に記載の軸付研磨フラップホイール。
【請求項３】
前記傘状肉盛部は、軸芯部の外径よりも傘状部の裾野外径が大きく、各研磨布片の側面の一部と固着していることを特徴する請求項１または請求項２に記載の軸付研磨フラップホイール。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、液状のエポキシ樹脂であって、粘度が２５℃で４〜１００Ｐａ・ｓであることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軸付研磨フラップポイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の短冊状の研磨布片を放射状に配して形成した環状の中心にシャフトを備えた、高速回転しうる電動機具に取り付けて研磨に用いるための、軸付研磨フラップホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サンドペーパーや研磨布を短冊状に裁断し、それら多数枚を放射状に配置したツールであるフラップホイールを、高速回転可能な電動機具に取り付けて、種々の金属材料などの加工対象物に押し当てながら回転研磨せしめる工具が知られている（たとえば非特許文献１参照。）。
【０００３】
これらには、軸の周りに多数のフラップ（条片）を配置した、軸付きタイプの軸付研磨フラップホイールのほかに、フラップホイールの中心に軸穴が開口した軸のないタイプのフラップホイールがある。軸なしタイプのフラップホイールの場合は、軸穴の開口したプラスチック樹脂成形材料のリング状の芯材筒の周囲に、フラップを接着配置しており、回転工具のシャフトに軸穴を支持固定して用いることとなる。
【０００４】
ところで、軸付研磨フラップホイールは、軸の周囲に接着剤を塗布し、多数枚のフラップを放射状に配置するものであるから、構造が単純で製作も一見すると容易である。ところが、接着剤を塗布して軸の周囲にフラップを配する際に、軸が傾倒したりして偏心しやすいなど、品質面においてフラップの接着が弱く十分な精度で回転動作しにくい、という欠点が生じていた。
【０００５】
また、放射状に配したフラップは、内周端部で互いに隣接するフラップ同士と接触する関係で、互いに隙間なく詰まっている。したがって、接着剤が内周端縁にしか付着しにくく、その周囲に含浸しにくい状況にあるから、接着剤が内周端部から外周側に容易には拡がっていきにくく、内部の軸芯部分の接着剤は、内周端部のみを固定するにすぎなかった。したがって、フラップを十分に固定支持するするだけの接着面を軸芯側からの接着のみでは十分に確保できていなかったので、高速回転による押し当て研磨の際、剥離、脱落が生じやすくなっていた。
【０００６】
そこで、フラップを芯材や軸と強固に固定するべく、フラップの側面にフランジを備えた円板などを嵌め込んで両側面からフラップを挟持したり、もしくは一方側面側から押さえ込んだりするものがあった。さらに、フランジ付きの円板のかわりに、フラップの側面の一方もしくは両方に、環状の溝を設けて、そこに連結リングを嵌めたりするものもある（たとえば特許文献１）。
【０００７】
また、接着剤の内部にコイルバネを埋設させることで接着剤の回転破壊強度を高めたものがある（たとえば特許文献２）。
【０００８】
しかしながら、このように金属のフランジ円板を用いることは、部品点数を増やし、製作工程数の増加や金属の使用などによって価格を上昇させることとなるので、大量に費消される研磨用のツールとしては、需要とのバランスが悪いものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−２４２６８号公報  （第１図、第３図、第４図）
【特許文献２】実公平６−５０８８（第１図、第２図、第５図）
【非特許文献１】日本工業規格  ＪＩＳ  Ｒ６２５８「軸付研磨フラップホイール」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の軸付研磨フラップホイールは、シャフトの周囲を接着剤で固定するも、各フラップとの接着強度が弱く、また、軸芯とシャフトやフラップとの配置のバランスが崩れやすいものであった。フラップホイールは回転工具に接続され、高速回転しながら研磨加工される対象物（ワーク）に押し当てるようにして用いられる。
【００１１】
そして、研磨加工具は、毎分１５０００回転といった非常に高速度で回転動作するものであり、さらに各フラップは大きく撓んで変形しながら研磨面をワークに当接させて研磨していくので、局所的に大きな荷重かかりやすいものとなっているうえに、共振による振動やブレが大きく生じやすいものであった。すると、フラップの内周端部の接着強度を上回り易くなるので、フラップの接着箇所から、一枚のフラップもしくは数枚のフラップがブロック状に一体で剥離したり、脱落してしまうことが生じやすかった。また、接着が破壊されて脱離する以外にも、生地の繊維に沿って生地が裂けるように切れることもあった。そのため、従来品では、研磨面が劣化するといった製品の設計寿命を全うするまで十分に使用することができずに、それ以前の段階でフラップホイールを交換している状況がしばしば散見されていた。
【００１２】
しかし、接着を補強するために、たとえば金属板で挟持したり、バネを埋設したりすることは、部品増、工程増、価格増となるものであった。
【００１３】
また、安定的に回転せず、振動やブレが生ずると、高速回転すると共振等で顕著に暴れることがあり、加工対象のワークをかえって傷つけてしまうことがあった。また、振動やブレがあれば、手持ちの加工工具であることから、作業者が長時間研磨に従事することができず、振動で手が震えるといった振動障害を伴う職業病を誘発する危険性があった。
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品点数や材料数を抑えることで製作工程を増やすことのない単純な構造でありながら、各フラップをシャフトの周囲に固定具や補強具を使用することなく、熱硬化性樹脂のみで強固に固定しうるものであって、かつ、研磨作業においてブレや振動が生じにくい回転が安定的な作業性に優れた加工具としての軸付研磨フラップホイールを提供することである。
また、熱硬化性樹脂が研磨布片の内周端部の近傍に拡がり強固に固定しうることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の課題を解決する第１の手段は、金属製シャフトと、少なくとも一方の面に研磨面を備えた多数枚の方形の研磨布片と、該シャフトの一端側の周囲に放射状に配したこれら多数枚の研磨布片をシャフトに固定する熱硬化性樹脂からなる軸芯部と、を備えた軸付研磨フラップホイールであって、各研磨布片の方形は、その１辺を外周端部と、これに対向する辺を内周端部とし、残る対向する２辺を側面幅方向の辺としたとき、研磨布片の内周端部の辺の一部は角丸めを伴って切除された切れ込み部を備えており、該切れ込み部の周囲近傍には熱硬化性樹脂が扇状に拡がった扇状接着部位が軸芯部の熱硬化性樹脂と一体に形成されて内周端部とともに各研磨布片と固着しており、さらに軸芯部の熱硬化性樹脂は研磨布片の幅方向の厚みを備え、かつ金属シャフトの周囲に円錐状に肉盛りされた熱硬化性樹脂からなる傘状肉盛部とも一体に形成されていること、を特徴とする軸付研磨フラップホイールである。
【００１６】
本発明の課題を解決する第２の手段は、前記切れ込み部が、各研磨布片の内周端部に複数備わっていることを特徴とする前記第１の手段に記載の軸付研磨フラップホイールである。
【００１７】
本発明の課題を解決する第３の手段は、前記傘状肉盛部は、軸芯部の外径よりも傘状部の裾野外径が大きく、各研磨布片の側面の一部と固着していることを特徴する第１または第２の手段に記載の軸付研磨フラップホイールである。
【００１８】
本発明の課題を解決する第４の手段は、前記熱硬化性樹脂が、液状のエポキシ樹脂であって、粘度が２５℃で４〜１００Ｐａ・ｓであることを特徴とする、第１から第３の手段いずれかの手段に記載の軸付研磨フラップポイールである。
【００１９】
金属製シャフトの周囲に放射状に配された多数の研磨布片の内周端部によって環状に形成された空間に、熱硬化性樹脂、たとえば液状のエポキシ樹脂を投入して熱硬化させて、シャフトと研磨布片とを固定している。もっとも、研磨布片の内周端部は隣の研磨布片の内周端部と接しており、ほとんど隙間を有しないので、従来は接着面が少なく接着力が得られにくかったが、本発明の手段では、内周端部の一部に切れ込み部を備えていることから、その切れ込み部から放射状に拡がる外周方向へと研磨布片間を扇状に若干拡がって、熱硬化性樹脂からなる軸芯部と一体となってより多くの接着面を備えたものとなっている。      
【００２０】
加えて、研磨布片の幅よりも厚くシャフトの周囲に円錐状に熱硬化性樹脂を肉盛りすることで、より中心に重い安定的な回転体となる部位を軸芯部と一体的に形成せしめることができることとなり、いわば駒の傘の部分のように、安定的な回転に寄与する部位となっている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の軸付研磨フラップホイールは、熱硬化性樹脂を、研磨布片の内周端部のみならず、その近傍に切り込み部からその周囲に扇状に拡がって固着させることができるので、シャフトと熱硬化性樹脂の軸芯部と多数の研磨布片という単純な構造でありながら、破断したり、フラップが脱落することのない、強固に固定された耐久性の高い、研磨加工具が得られる。
【００２２】
また、熱硬化性樹脂は、適度な粘性の液体であることから、側面にたれたり、不用意に付きすぎたりすることなく、切れ込み部の周囲の隙間に適度に拡がることができ、軸芯の中央周囲に熱硬化性樹脂を厚く一体に形成せしめることができる。
【００２３】
さらに、熱硬化性樹脂を研磨布片の幅よりも多く傘状に肉盛することで、シャフトの周囲に大きなはずみ車として回転を安定的にすることができ、また、軸芯に近いところに均一な錘が形成されることで、振動やブレが可及的に低減されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施品の軸付研磨フラップホイールの斜視図である。
【図２】本発明の実施品の軸付研磨フラップホイールをシャフトと反対側からみた側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施品のフラップホイールの断面を説明するための模式図であり、（ｂ）はフラップの接着部位を模式的示した図であり、フラップの内周端部の切れ込みの外周に熱硬化性樹脂が円弧状に拡がることで、フラップが強固に接着されている様子を説明した模式図である。
【図４】フラップホイールを高速回転させたときの振動の様子を３Ｄ加速度センサーにより計測した結果を示すグラフである。（ａ）は本発明の実施品の計測結果であり、（ｂ）は他社製の軸付きフラップホイールの計測結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態を、適宜図面を用いて説明する。まず、図１に例示する本発明の軸付研磨フラップホイール８の実施品は、ＪＩＳ  Ｒ６２５８に従い、研磨部の外径をＤ、研磨部の当接面の厚みとなる幅をＴ、軸芯の軸長をＬ、軸径をＳｄとすると、たとえば、外径Ｄが５０ｍｍ、幅Ｔが２０ｍｍ、軸長Ｌが４０ｍｍ、軸径Ｓｄが６ｍｍである。そして、軸芯部３の径は１８ｍｍ、傘部７の裾野の径は２２ｍｍであり、傘部の厚みは約４ｍｍである。
【００２６】
また、研磨布片２の大きさは、縦（幅方向）２０ｍｍ、横（厚み方向）１６ｍｍの方形であり、たとえば、切れ込み部４は、２０ｍｍの辺の中央に１箇所、直径４ｍｍの半円状に角丸めされた深さ４ｍｍの切れ込みとする。
【００２７】
金属製のシャフト１は、たとえば鋼製の棒状であって、研磨時に容易に撓まないような、十分な用度を備えた材質であることが望ましい。回転工具にチャック等で固定されることから、シャフトの先端は、それらの取り付け形状にあわせて、円柱以外に、多角形の柱状部や、くびれなどを適宜備えていてもよい。また、シャフト１は、軸芯部３の熱硬化性樹脂のなかに、たとえば幅Ｔの７割程度の深さまで投入することで、安定的に軸支することとするとよい。
【００２８】
研磨布片２は、シャフト１の周囲に多数配置された短冊状の条片（フラップ）である。研磨布片２は、研磨材の微粉末が付着したシート状の生地からなるもので、編地、織地、不織布などがある。これらのシート材を、たとえば縦（幅Ｔ）２０ｍｍ、横（厚み）１６ｍｍといった方形に多数切り出し、シャフト側に配される内周端部の辺の一部を角丸めして切れ込み、半円状もしくは半楕円状に切り込ませることで、方形の紙片の幅方向の１辺に切れ込み部４を有したに本発明に用いる研磨布片２を得ることができる。
【００２９】
さて、内周端部６の切れ込み部４の形状が、仮に楔形の三角形状であったり、四角形などのように角部を備えていたりすると、角に応力が集中しやすいこととなる。すると、角部がきっかけとなって、研磨布片が破断しやすいものとなるので、好ましくない。とくに角に織地のほつれがあったりすると、そこがきっかけとなって繊維方向に裂けるようにして研磨布片２が破断することが生じやすいこととなる。他方、本発明の実施品のように、切れ込み部４が角丸めされたり、半円形や半楕円形になっていれば、一部に応力が集中しにくい構造となるので、そうした破断が切れ込み部位からは生じにくくなる。
【００３０】
なお、研磨布片２に用いる研磨布紙用研磨材の粒度は、日本工業規格  ＪＩＳ  Ｒ６０１０に従うものとする。研磨布片２は、生地の一方の面に研磨材として、たとえばアルミナの微粉末を表面に固着させたものであって、研磨材の粒度及び粒度分布をＪＩＳ  Ｒ６０１０に適合させ、♯３２０（３２０番）といった番手ごとに、フラップホイールを種々に提供するものとすることができる。これらは、切削対象などに応じて、適宜選択されるものである。そして、外径、幅、軸径の長さと太さに加えて、研磨目の粒度が、実施品の基本的な要素である。
【００３１】
なお、切れ込み部４は、フラップホイールの幅Ｔの大きさに応じて、適宜、切れ込みの数を増やすことができ、複数の切れ込みを設けてもよい。
【００３２】
研磨布片２の内周端部は図２に示すように、研磨布片２が多数放射状に配されたとき、互いの内周端部６が接して密着した環状の空間をその内部に形成し、軸芯部３に相当する空間となる。（他方、外周端部５は互いに離間しており、外周側に向かって放射状に拡がっている。）
【００３３】
さて、この環状の空間に熱硬化性樹脂を投入すると、内周端部６に遮られて、外周側へと研磨布片の間を漏出することは容易にはできない。熱硬化性樹脂の粘性と硬化速度から、滲みだす量はむしろ僅かであり、十分な接着面が得られることはなくなる。
【００３４】
そこで、内周端部６の一部に切れ込み部４が形成されていると、いわば穴となって外周側へと熱硬化性樹脂を導くことができる。もっとも、熱硬化性樹脂は、適度な粘性をもっているので、穴から外部に流れだして垂れるといったことはなく、研磨布同士の間の隙間を塞ぐように扇型に拡がって扇状接着部位９となって熱硬化性樹脂全体が一体的となる。接着剤の拡がる様子を図３（ｂ）に示す。このようにすることで扇状接着部位９、接着部位１０、内周端部の接着部位１１に示すとおり、研磨布片２をシャフトに強固に固定しうる接着面が十分に確保される。研磨布片２の内周端部６に加えて、切れ込み部４の周囲までが固着することで、より強固に一体的にフラップが固定されるものとなっている。
すると、フラップホイール８が回転しながらワークに強く押し当てられた際にも、研磨による摩擦や、回転による振動などで合成樹脂から剥離し欠落することはなくなるのである。
【００３５】
さて、金属シャフトは、できる限り、バランスよく均等な位置、すなわち回転する軸芯に正しく固定されていることが望ましい。そこで、金属シャフト１と周囲の研磨紙片２を放射状に配置しうる金型にこれらをセットした後、熱硬化性樹脂を投入し、軸芯部等を加熱硬化させた後、これを取り出して、本発明のフラップホイール８を得る。
【００３６】
熱硬化性樹脂としては、尿素樹脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，アルキド樹脂，ウレタン樹脂などがあげられるが、作業性、粘性、硬化後の強度などの点で、特にエポキシ樹脂が好適である。
【００３７】
エポキシ樹脂は 非晶性プラスチック材料なので、金型内に賦形された後、ガラス化すると表面の形状を比較的容易に保つことができる。そこで、加熱後しばらくしてから、型から抜き出して冷却させながら最終硬化を待ってもよい。硬化前の低分子で粘性の低い材料を金型に投入後、所定の熱を付加することで三次元的編目構造な架橋を促すことで、加熱硬化させることとなるので、硬化後の強度は高く、十分な接着力が得られることとなる。
【００３８】
たとえば、エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用いるものであり、重合度ｎが常温では１以下の液状のものを適宜選択して用いる。そして、粘度が２５℃で４〜１００Ｐａ・ｓであれば、フラップの切れ込みの周囲にまで十分に浸透させることができ、垂れることなく、内部に硬化部位となる扇状接着部位９を大きく形成せしめることができる。たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるエピコート８２８（ジャパンエポキシレジン社製）などを用いて、８０〜１００度程度に加熱して、硬化剤との硬化反応を促進させることで、一体的に硬化させる。
【００３９】
粘度が低いと、垂れてしまうなど、拡がり過ぎてしまう。他方、粘性が高すぎると、流動化しにくく、金型に流し込む際に、十分に均一に流すのに特段の工夫が必要となってきたり、十分に流れないといったこととなる。なお、垂れにくく流動的に作業しやすいことからすると、より好ましくは、粘度が１０〜２５Ｐａ・ｓ程度であることが望ましい。
【００４０】
さらに、軸芯部３の上部に、金属シャフト１の周囲に、円錐状のさらに研磨布片２の幅Ｔよりも肉厚となるような傘状肉盛部７を形成せしめる。これは、傘状肉盛部の裾野を大きな外径として、研磨布片の側面に固着させることでさらに接着強度を得ることにも資することにもなる。また、傘状肉盛部７は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で軸芯部３と一体に形成されているので、金属シャフト１の周囲に、より大きな安定的な錘が形成されていることとなる。すなわち、はずみ車のように、回転を安定さて、振動を抑止することに資することができる。
【００４１】
そこで、本発明のＤ５０・Ｔ２０・Ｌ４０・Ｓｄ６の実施品と、比較例として安全砥石社製の同等の軸付研磨フラップホイールを、順次回転工具に取り付けて、１５０００回転で高速回転させ、その軸上に設置した３Ｄ加速度センサーを振動計として、３次元方向のブレを比較した。結果を図４に示す。図４（ａ）に示すように、本発明の実施品では、振動の幅が小さく、極めてブレが小さいことが確認された。これは、肉厚になり、中心に安定的な錘が形成されることで、回転がより安定したものである。
【００４２】
次に、本発明のフラップホイール８を２０００個ワークに押し当てて研磨作業の耐久試験をした結果、作業中に研磨布片が脱落したものは０個だった。他方、これまでの従来品や他社製品では、１００個中１０個程度が、研磨中に研磨布片のフラップ部が一枚もしくは多数枚が塊となって飛び、欠落してしまっていた。非常に高速な１５０００ｒｐｍといった角速度で回転して研磨するものであるから、欠落箇所が生ずると大きくバランスが損なわれ、振動やブレによって研磨面が十分機能しうるにもかかわらず、使用できなくなってしまう。したがって、本発明によってこれらの状況が良好に改善されたといえる。
【符号の説明】
【００４３】
１    シャフト
２    フラップ
３    軸芯部
４    切れ込み部
５    外周端部
６    内周端部
７    傘状肉盛部
８    軸付研磨フラップホイール
９    扇状接着部位
１０  接着部位
１１  内周端部の接着部位
１２  回転方向
１３  研磨面
【図１】
2014237214.tif 000003
【図２】
2014237214.tif 000004
【図３】
2014237214.tif 000005
【図４】
2014237214.tif 000006