(57)【要約】回転可能な研磨及び仕上げパッド装置は、ポリマー発泡体のクッション層を備えている。このポリマー発泡体のクッション層は、支持プレートと相対的に薄い作業層との間の圧縮硬さが段階的に変化している。作業層は、取り外し可能に発泡体のクッション層に取り付けられている。また、段階的に変わるクッション効果を提供する別の構成も開示されている。
2008512263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高性能な表面接触を行なう面に対して柔軟なクッション性のある支持を提供する型式の表面研磨及び仕上げ装置であって、裏側面から表側面にかけて段階的に減少する圧縮硬さを有し、主要なクッション性のある支持を提供するポリマー発泡体のクッション層と、高性能な表面接触全体を提供する相対的に薄い作業層と、を備え、前記作業層は、取り外し可能に前記発泡体のクッション層に取り付けられている、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記発泡体のクッション層の前記裏側面に取り付けられ、この発泡体のクッション層を支持する支持プレートを備えている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記支持プレートは円形状の表側面を有し、この表側面に垂直な中心軸を中心として回転可能であり、
前記発泡体のクッション層は円形状で、前記表側面に取り付けられたフック・ループファスナーの一方側を有していて、
前記作業層は、このフック・ループファスナーの他方側が設けられた裏側面を有し、また、所定の研磨又は仕上げ作業に最適な表面接触を提供するために選択された作業面を有している、ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ファスナーの一方側及び他方側は、前記発泡体のクッション層及び前記作業層のそれぞれの面に熱により重ね合わされている、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記ファスナーの一方側及び他方側は、前記発泡体のクッション層及び前記作業層のそれぞれの面に接着剤により接着されている、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記ファスナーの一方側と前記発泡体のクッション層の面との間の接合部分、及び前記ファスナーの他方側と前記作業層の面との間の接合部分のうちの少なくとも一方にバリア材を設けて、液体及びコンパウンドが前記作業層から前記発泡体のクッション層に浸入するのを防いでいる、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項７】
バリア層は、前記作業層の前記裏側面と前記ファスナーの他方側との間に設けられている、ことを特徴とする請求項６記載の装置。  
【請求項８】
前記作業層は、オープンセル構造のポリウレタン発泡体、不織繊維、房状のウール、ウールニット、ポリマーマイクロファイバー、及びこれらの組み合わせの群から選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記発泡体のクッション層の前記表側面はほぼ平坦で、上方に丸く曲げられた外縁で終了し、前記ファスナーの一方側の一部は、丸く曲げられた前記外縁に配置され、前記作業層の前記ファスナーの他方側は、前記ファスナーの一方側の前記一部と係合し、前記作業層をカップ形状とするように、前記外縁を覆って延びる寸法とされている、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項１０】
回転式表面研磨及び仕上げ装置であって、
円形状の表側面と、前記表側面に垂直な軸を中心とする駆動回転のための中心取り付けハブを含む裏側面と、を有する支持プレートと、
前記支持プレートの前記表側面に取り付けられた裏側面と、フック・ループファスナー機構の一方側が設けられた表側面と、を有し、前記裏側面から前記表側面にかけて段階的に減少する圧縮硬さを有している中間の発泡体のクッション層と、
このクッション層の前記表側面に取り外し可能に取り付けるための、フック・ループファスナー機構の他方側が設けられた裏側面と、前記クッション層に取り付けられたときだけ所望の表面仕上げを提供するために選択される研磨及び仕上げ用表側面と、を有する研磨及び仕上げ材製の作業層と、を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記クッション層は、前記支持プレートに成形されている、ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記支持プレートは、成形されたナイロンで構成され、前記クッション層は成形されたウレタンで構成されている、ことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
高性能な表面接触を行なう面に対して柔軟なクッション性のある支持を提供する型式の表面研磨及び仕上げ装置であって、
裏側面及び表側面を有し、主要なクッション性のある支持を提供するポリマー発泡体のクッション層と、
高性能な表面接触全体を提供する、前記発泡体のクッション層に取り外し可能に取り付けられた相対的に薄い作業層と、
前記発泡体のクッション層の前記裏側面に取り付けられて、前記発泡体のクッション層を支持する、柔軟な周縁を有している支持プレートと、を備え、
前記発泡体のクッション層は円形状であって、このクッション層の表側面に取り付けられた、フック・ループファスナーの一方側を有し、
前記作業層は、前記フック・ループファスナーの他方側が設けられた裏側面を有し、
前記発泡体のクッション層の前記表側面は、上方に丸く曲げられた外縁で終了し、前記ファスナーの一方側の一部はこの丸く曲げられた外縁に配置されていて、前記作業層の前記ファスナーの他方側は、前記ファスナーの一方側の前記一部と係合し、前記作業層をカップ形状とするように、前記外縁を覆って延びる寸法とされている、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記ファスナーの他方側と前記作業層との間の接合部分にバリア層を設けて、液体及びコンパウンドが前記作業層から前記ファスナー両側及び前記発泡体のクッション層に浸入するのを防止している、ことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記支持プレート及び前記発泡体のクッション層の硬さは、選択された仕上げ作業に対して、段階的に変わる柔軟性を提供するように選択される、ことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式又は二通りに作用するポリマー発泡材製の研磨及び仕上げパッドに関し、より詳しくは、圧縮硬さが段階的に変化する中間のクッション層と、必要な表面仕上げ機能を提供するが、磨耗又は損傷したときには容易に、また安価に交換できる、相対的にかなり薄い作業層と、を備えた複合パッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー発泡体の研磨パッドは、長年、自動車その他の産業で用いられ、塗面及び仕上げ塗装面に対する様々な研磨及び仕上げ機能を果たしてきた。発泡体の研磨パッドの構造が進化するにつれて、オープンセル構造のポリウレタン発泡材が最高の性能を発揮することが明らかになってきた。現在、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体は、研磨及び仕上げ機能を果たすための、もっとも望ましいポリマー発泡体である。しかしながら、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡材は非常に高価（ｔｈｅ  ｍｏｓｔ  ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ）でもある。この材料は、研磨及び仕上げの産業で、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体が最も望ましいポリマー発泡体とされる要因である、表面仕上げ性能及びクッション効果の結合を提供する。
【０００３】
典型的なポリウレタン発泡体のパッドの寸法は、直径６インチ未満から８インチ超え（約１５０−２００ｍｍ）、厚さ１．２５インチから１．７５インチ（約３０−４５ｍｍ）の範囲である。特に、その素材の厚さは、所望の仕上げ作業に対して適切なクッション性をもたらすのに必要である。しかしながら、このパッドの表面接触を行なう面のほんの小さな部分が、所望の研磨あるいは仕上げ作業を行なうために積極的に使用されているにすぎない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、ポリウレタン発泡体の研磨及び仕上げパッドに対する、クッション性を有する支持のほとんどが、仕上げ作業される表面と直に接触しないポリマー発泡材により提供される。このポリマー発泡材は、安価な材料で製造され、段階的に変わる（ｇｒａｄｅｄ）密度、段階的に変わる柔軟性、又は段階的に変わる圧縮硬さ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｌｏａｄ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）レベルを備えることができる。この複合パッド構造は、かなり低コストながら、一体形の網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡材のパッドと同一の性能を発揮する。より高価なポリウレタン発泡体製の相対的に薄い作業層が、より安価な発泡体のクッション層に取り外し可能に取り付けられている。
【０００５】
したがって、高性能な接触面に対して、柔軟なクッション性のある支持を提供する型式の回転式研磨及び仕上げ装置は、裏側面から表側面にかけて段階的に減少する圧縮硬さ（ｇｒａｄｅｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｌｏａｄ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｔｈａｔ  ｄｅｃｒｅａｓｅｓ）を有し、主要なクッション性を有する支持を提供しているポリマー発泡体のクッション層を備えている。相対的に薄い作業層は、高性能な表面接触全体を提供し、発泡体のクッション層に取り外し可能に取り付けられている。
【０００６】
本発明の装置は、好ましくは発泡体のクッション層の裏側面に取り付けられ、この発泡体の層を支持する支持プレートを備えている。この支持プレート及びクッション層は、一体的に成形されたウレタン材で構成することができ、このウレタン材は、相対的に硬いがやや柔軟な支持プレートから、それに比べるとかなり柔らかい、作業層に取り付けられる表側面にかけて段階的に変化する圧縮硬さを提供する。
【０００７】
好ましい実施例では、この支持プレートは円形状の表側面を有し、この表側面は、表側面と垂直な軸を有する中心ハブを中心として回転可能であって、発泡体のクッション層もまた円形状で、フック・ループファスナーの一方側（ｏｎｅ  ｈａｌｆ  ｏｆ  ａ  ｈｏｏｋ  ａｎｄ  ｌｏｏｐ  ｆａｓｔｅｎｅｒ）がその表側面に取り付けられている。作業層もまた円形状であって、フック・ループファスナーの他方側（ｔｈｅ  ｏｔｈｅｒ  ｈａｌｆ  ｏｆ  ｔｈｅ    ｈｏｏｋ  ａｎｄ  ｌｏｏｐ  ｆａｓｔｅｎｅｒ）が設けられた裏側面と、所定の研磨又は仕上げ作業に最適な表面接触を提供するために選択された作業表側面と、を有している。この作業層は、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体、不織繊維、房状のウール、ウールニット、ポリマーマイクロファイバー及びこれらの組み合わせの群から選択することができる。
【０００８】
フック・ループファスナーの一方側及び他方側は、発泡体のクッション層及び作業層のそれぞれの面に、熱により重ね合わされ、又は接着剤により接着されることができる。フック・ループファスナーの一方側とクッション層の面との間の接合部分、又はフック・ループファスナーの他方側と作業層の面との間の接合部分のどちらかに、好ましくは後者に、バリア材を設けて、液体及びコンパウンドが作業層から発泡体のクッション層に浸入するのを防ぐことができる。
【０００９】
この装置の一実施例では、発泡体のクッション層の表側面は、ほぼ平坦で、上方に丸く曲げられた外縁で終了している。フック・ループファスナーの一方側の一部は、丸く曲げられた外縁に配置され、作業層のファスナーの他方側は、ファスナーの第１の側の一部と係合するように、クッション層の外縁を包み込む寸法とされている。それにより作業層がカップ形状となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１乃至図４において、回転式研磨及び仕上げ工具体１０は、中間のクッション層１６が設けられている、一体化されたハブ１１及び支持プレート１２を有する。この中間のクッション層１６には、研磨又は仕上げ作業のために表面接触する、相対的に薄い円形の作業層１３が取り外し可能に装着されている。ハブ１１は、好ましくは成形されたナイロン等の硬質のプラスチック製であり、電動工具に接続するための、ハブにインサート成形された中央ナット１４を有している。一体的支持プレート１２は、ハブ１１から径方向外側に広がり、ほぼ円錐状の表側面１５を有し、この表側面１５は平坦な外縁１９で終了している。好ましくはポリマー発泡材のクッション層１６は、ハブ及び支持プレートの表側面１５に取り付けられ、また、支持プレート１２の周縁１９の周りで上側に延び出して（ｅｘｔｅｎｄｓ  ｕｐｗａｒｄｌｙ）、丸みのある外縁１７を形成している。クッション層１６の表側面１８はほぼ平らで、ここにフック・ループファスナーの一方側（典型的にはフック側）で構成された円形状のファスナー層２０が取り付けられている。図示の実施例では、クッション層１６の丸みのある外縁１７には、外側に面した薄いファスナーテープ２１が取り付けられ、このファスナーテープ２１も円形のファスナー層２０と同様のフック・ループファスナー材から構成されている。
【００１１】
図示の例では、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体からなる作業層１３は、薄い円盤形状に切り取られている。作業層１３の厚みは、約３／８インチ（約１０ｍｍ）にすることができるが、後述するように、特に、作業層が全く異なる材料から選択される場合には、かなりさまざまに変化させることができる。作業層１３の裏側面２２には、円形のファスナー層２３が取り付けられているが、このファスナー層２３は、フック・ループファスナーの他方側（典型的にはループ側）、すなわちクッション層１６の表側面の円形のファスナー層２０の補足側（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）で構成されている。この実施例では、作業層１３の直径は、クッション層１６の直径より大きい。ポリウレタン発泡体の作業層１３の外縁は上方に曲げられ、クッション層の丸みのある外縁１７の周囲を包み込んでいる。作業層１３の裏側面の円形のファスナー層２３の縁は、図に示されているように、クッション層の丸みのある外縁１７のファスナーテープ２１と係合して、作業層をカップ形状に保持している。
【００１２】
図示の実施例では、クッション層１６は、ハブ及び支持プレート１１、１２に直接成形されている。本発明の重要な局面によれば、クッション層１６は、支持プレートの表側面１５と接触している裏側面２４から、作業層１３の裏側面に取り付けられている表側面１８にかけて段階的に減少する圧縮硬さを有している。「圧縮硬さ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｌｏａｄ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」との用語は、ポリマー発泡体の業界で、発泡材の圧縮性の尺度として使用されている。ある標準的な試験（ｏｎｅ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ）では、圧縮硬さ（ＣＬＤ）は、試験片を４０％圧縮して測定される。全体的に網状のオープンセル構造の、あるポリウレタン発泡体に対しては、ＣＬＤは、一般的には０．６５ｐｓｉから１．２５ｐｓｉ（約４．５ｋＰａから８．６ｋＰａ）である。この発泡体の平均密度は、２．４ポンド／立方フィート（３８．５ｋｇ／ｍ３）である。  しかしながら、本発明によれば、クッション層１６は、作業層に使用されている材料より安価な発泡材で構成されることが好ましい。クッション層１６は、その圧縮硬さ（又はこれに相当する特性）が、裏側面２４（支持プレート１２に隣接している）から、表側面１８（そこでクッション層１６が作業層１３の裏側面に取り付けられている）にかけて減少するように成形されている。クッション層１６を形成するポリマー発泡体は、単一の一体片（ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｐｉｅｃｅ）である高性能な網状のオープンセル構造のウレタン発泡体によりクッション層と作業層との組み合わせが形成された場合と実質的に同様のクッション効果をもたらす。高性能な発泡材層１３よりはるかに安価な、成形されたポリウレタン等の発泡材を使用することができる。支持プレート１２は、発泡体のクッション層１６よりもかなり硬いけれども、また、クッション効果を付加する柔軟性を保持する材料で構成することができる。柔軟な支持プレート１２及び上から下まで（ａｃｒｏｓｓ  ｉｔｓ  ｆｕｌｌ  ｄｅｐｔｈ）同一の硬さを有する材料で形成されたクッション層１６を用いた構成によっても満足のいく結果を得ることができる。一般に、本発明の構成要素によって提供される段階的なクッション効果を、圧縮硬さ、デュロメータ硬さ（ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）あるいは密度のどれによって評価しようと、肝心なのは、このような特性が支持プレートからクッション層１６の表側面１８にかけて減少するということである。
【００１３】
図示した実施例では、特に、図３及び図６を参照すると、クッション層１６の段階的に変わるＣＬＤ（又は段階的に変わるデュロメータ硬さ）は、異なるＣＬＤ（及び密度）を有するポリウレタン発泡体の別々の層、２つを接合することによってもたらされる。ＣＬＤがより高いポリウレタン発泡体の第１の層３３は、ハブ及び支持プレート１１、１２に成形されていて、ＣＬＤがより低いポリウレタン発泡体の第２の層３４は、第１の層３３に直接成形されている。図３に示されている型式のパッドの一例では、成形されたポリウレタン発泡体の層３３及び３４は、それぞれ約３０から３２、及び１０から１５のデュロメータ硬さ（ショアＡ硬さ）を有しているが、これらの層３３及び３４が、直径４．５インチ（約１１５ｍｍ）のクッション層１６を形成するために用いられている。第２の層３４は、約１／２インチ（約１３ｍｍ）の均一の厚みを有し、上側の層３３の厚さは、断面はさまざまだが、これも平均して約１／２インチ（１３ｍｍ）の厚みを有している。第１の層３３もまた、図示されているように、支持プレートの平坦にされた外縁１９の周りに延び出るように成形されている。
【００１４】
作業層１３が、ひどく擦り切れたり破れたり、あるいは研磨剤又は仕上げ剤で詰まったときには、薄い作業層１３を単にクッション層１６からはがして、取り替えるだけでいい。一体形の高性能発泡体研磨パッドの典型的な厚さは１．２５インチ乃至１．５インチ（約３２ｍｍ乃至４０ｍｍ）の範囲であり、そうでなければ廃棄しなくてはならなかったところだが、このようにすればかなり節約できることになる。
【００１５】
円形のファスナー層２０及び２３（ファスナーテープ２１も同様）はそれぞれ、通常、接合面にファスナー層を接着するために用いられる接着材層を含んでいる。しかしながら、本発明の装置では、接着材層はなくしてしまうことが好ましく、そして、フック・ループファスナー片が、発泡体クッション層と発泡体作業層とにそれぞれ火炎による重ね合わせ、又はその他の適当な加熱又は接着工程により、直接接着される。  
【００１６】
特定の用途では、また、ファスナー層２０と発泡体層１６との間、又はファスナー層２３と発泡体層１３との間のいずれかの接合部分に、好ましくは作業層１３とファスナー層３３との間の接合部分に、不浸透性バリア材の層３５を設けることが望ましい。このようにすることにより、仕上げ液又はコンパウンドが、作業層１３から発泡体のクッション層１６に入り込むのを防ぐことができる。バリア材の層は、このように、発泡体のクッション層を保護し、そして、作業層１３の裏側面２２に適用すれば、ファスナー層２０及び２３の汚れや詰まりも防ぐことになるだろう。
【００１７】
一体形のハブ及び支持プレート１１、１２はまた、別々に成形することもでき、クッション層１６も、別に成形して、支持プレート１２の表側面１５に取り付けることができる。接着剤又は熱接着によるように、発泡体のクッション層を支持プレートに恒久的に取り付けることもできるし、あるいは、フック・ループファスナー機構によるように、発泡体のクッション層を支持プレートに取り外し可能に取り付けることもできる。  
【００１８】
図７には、また、中間のクッション層２７を介して変更された支持プレート２６に取り付けられている、別の実施例の交換可能な作業層２５が示されている。好ましい実施例と同様に、フック・ループファスナー２９の一方側が作業層２５の裏側面２８に、他方側３６がクッション層２７の表側面３０に取り付けられ、作業層が簡単に取り替えられるようになっている。クッション層２７の周縁は、截頭円錐形の縁面３２を有している。作業層２５は、先に述べた実施例と同じ寸法、形状及び材料にすることができる。この構成によって、輪郭が急に変わる面を確実に研磨及び仕上げ作業できるように、作業層の周縁を相対的に角ばらせている。クッション層２７は、先に述べた実施例のクッション層１６と同様の段階的に変わる圧縮硬さを有して製造される。  
【００１９】
図６及び図７でいちばんよく分かるように、支持プレート１２及び２６は、平坦な外縁１９からハブ１１との接合部まで全体が相対的に薄い断面を有している。成形されたプラスチック製のハブ及び支持プレートは、さまざまな発泡材と比較すると相対的に硬いものの、支持プレートの断面をこのように薄くすることが、研磨及び仕上げ装置を柔軟にする追加的な手段となっている。この追加的な柔軟性によって全体的な性能が向上し、作業層１６及び２５を構成しているような網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体の単一の一体形ブロックと比較して、より重く、より密度が高く、よりＣＬＤが高い発泡材をクッション層１６及び２７に使用できるようになる、と考えられる。  
【００２０】
特定の用途では、柔軟な支持プレート１２は、段階的に変わる密度又はＣＬＤを有していない単一構造のクッション層とともに用いることができる。柔軟な支持プレートは、好ましい実施例の、より密度が高く、よりＣＬＤが高い層３３の代わりになるように機能する。したがって、この支持構造によって、好ましい実施例の段階的に変わるＣＬＤに似た働きをする、段階的に変わる柔軟性がもたらされることになる。  
【００２１】
先に述べた実施例の特徴である、網状のオープンセル構造のポリウレタン発泡体の薄い作業層は、先に述べたのと同じクッション層と支持プレート構造を使用して、他の材料の作業層に代えることができる。したがって、房状のウール、ウールニット、不織繊維、ポリマーマイクロファイバー又はそれらを組み合わせたもので構成された、いずれも相対的に薄い断面の作業層を使用できる。先に述べた作業層の実施例と同様に、これらの別の作業層もまた、ファスナー機構やクッション層の汚れを防ぐために、バリア材の層を備えるべきである。  
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、電動器具の駆動軸に取り付けられた、本発明の回転式研磨及び仕上げパッド装置の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示された装置の平面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示された装置の分解図である。
【図４】図４は、図３の４−４線で視た装置のクッション層の底面図である。
【図５】図５は、図３の装置の組み立て時の正面図である。
【図６】図６は、図５の詳細断面図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施例の、一部を断面で示す正面図である。
【図１】
2008512263.tif 000003
【図２】
2008512263.tif 000004
【図３】
2008512263.tif 000005
【図４】
2008512263.tif 000006
【図５】
2008512263.tif 000007
【図６】
2008512263.tif 000008
【図７】
2008512263.tif 000009
【国際調査報告】
2008512263.tif 000010
2008512263.tif 000011
2008512263.tif 000012