(57)【要約】【課題】被研磨面を所望の表面粗度に仕上げることができる回転研磨具を提供する。【解決手段】複数枚の略円形の研磨布紙７を重合して、略円柱状の研磨部材３とする。各研磨布紙７の周縁を中心軸の軸方向に往復する蛇行状とする。各研磨布紙７の外縁の展開形状が略Ｓ字曲線になる。研磨部材３を回転させて、その周面で被研磨物を研磨する。各研磨布紙７の外縁が軸方向に移動しながら研磨するので、研磨布紙７の周縁が研磨面の全てに当たる。各研磨布紙７間をも研磨可能になり、被研磨面が所望の表面粗度に仕上がる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状の研磨部材がその中心軸の周りに回転自在に支持され、前記研磨部材を回転させてその周面で被研磨物を研磨する回転研磨具において、前記研磨部材は、複数枚の略円形の研磨布紙が前記中心軸の軸方向に重合されてなり、前記研磨布紙の周縁が前記中心軸の軸方向に往復する蛇行状とされたことを特徴とする回転研磨具。
【請求項２】
前記研磨部材は、前記研磨布紙を複数枚重合してなる研磨ユニットが前記中心軸の軸方向に複数組重合されてなり、前記各研磨ユニットは、その各研磨布紙の中央部に形成された軸挿通用の開口にリング状の内金具が挿通され、該内金具により複数枚の研磨布紙が重合状態で挟圧保持されたことを特徴とする請求項１記載の回転研磨具。
【請求項３】
前記内金具の一部を前記中心軸の軸方向に押圧することにより、前記研磨布紙の周縁が蛇行状とされたことを特徴とする請求項２記載の回転研磨具。
【請求項４】
前記研磨布紙は、網状のシートに砥粒が塗膜形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転研磨具。
【請求項５】
中央に軸挿通用開口を有し、研磨部材を構成する研磨布紙が複数枚重合され、該研磨布紙の重合状態で前記開口にリング状の内金具が挿通され、該内金具の軸方向両端に形成されたフランジにより前記研磨布紙が挟圧保持されてユニット化されたことを特徴とする研磨ユニット。
【請求項６】
前記内金具の一部を前記中心軸の軸方向に押圧することにより、前記研磨布紙の周縁が蛇行状とされたことを特徴とする請求項５記載の研磨ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鋼鈑表面のスケール及び傷の除去に好適な回転研磨具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鋼鈑表面のスケールは、鋼鈑に表面研磨を施すことにより除去されている。この表面研磨は、鋼鈑の後加工のための重要な工程であり、例えば、石油タンクのタンク壁を形成するために研磨後の鋼鈑にベンデング加工（曲げ加工）を施す際、被研磨面に供給鋼鈑の表面の傷がそのまま残っていると、曲げ応力により鋼鈑が破断する可能性がある。そのため、表面研磨は、被研磨面に傷が残らない状態に仕上げる必要がある。また、通常、被研磨面には表面保護のための塗膜を施すが、その被研磨面は塗膜形成に適した表面粗度でなければならない。
【０００３】
この種の被研磨面を形成するための一つの手段として、円板状の研磨布紙を多数枚重ねて円柱状の研磨部材とし、この研磨部材をその中心軸周りに回転させて、その周面、つまり各研磨布紙の周縁で被研磨面を研磨する回転研磨具が採用されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の回転研磨具の研磨部材は、平板状の研磨布紙を多数枚重ねただけの構造であるため、微視的にみれば、被研磨面が各研磨布紙の周縁において研磨されるだけで、研磨布紙間では研磨されない。したがって、出来上がりの被研磨面には各研磨布紙の周縁の当たりによる多数の筋状の凹凸が存在することになり、所望の表面粗度が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決して、被研磨面を所望の表面粗度に仕上げることができる回転研磨具を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明は、研磨布紙の周縁を蛇行状に形成し、その展開形状が略Ｓ字曲線になるようにして、研磨布紙の周縁が研磨面の全てに当たるように設定することで、各研磨布紙間をも研磨可能にして、被研磨面を所望の表面粗度に仕上げるようにしたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、略円柱状の研磨部材をその中心軸の周りに回転自在に支持し、この研磨部材を回転させてその周面で被研磨物を研磨することを前提として、その研磨部材を複数枚の略円形の研磨布紙が中心軸の軸方向に重合された構造とし、その研磨布紙の周縁を中心軸の軸方向に往復する蛇行状とするものである。
【０００８】
研磨部材は、研磨布紙を複数枚重合してなる研磨ユニットを中心軸の軸方向に重合した構造を採用するのが好適である。この研磨ユニットは、その各研磨布紙の中央部に形成した軸挿通用の開口にリング状の内金具を挿通し、この内金具により複数枚の研磨布紙を重合状態で挟圧保持する。そうすれば、要求される研磨幅に応じて、所望の数の研磨ユニットを軸方向に重合させるだけで、研磨部材を簡単に組み立てることができる。
【０００９】
前記各研磨布紙の周縁を蛇行状に形成する手法としては、研磨布紙を予め片付けして形成する以外にも種々の方法が採用できる。特に、前述の内金具を使用する場合は、研磨ユニットの内金具の一部を中心軸の軸方向に押圧して、その研磨布紙の周縁を蛇行状に形付けすることができる。また、研磨布紙としては、紙、布、不織布等種々の基材と種々の粒度及び素材からなる砥粒とを適用することができるが、網状の基材に砥粒を塗膜形成したものを用いれば、基材に付着する砥粒の量を多くすることができ、その分、研磨時の加圧力を小さくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転研磨具の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の回転研磨具の正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。図２は回転研磨具の分解斜視図である。
【００１１】
本実施形態の回転研磨具は、自動研磨装置及び手押しの研磨装置のいずれにも適用できるが、説明の都合上、手押しの研磨装置について説明する。回転研磨具１は、図１及び図２に示すように、駆動源によって駆動される回転軸を挿通可能なホイール軸２と、ホイール軸２の外周側に保持される略円柱状の研磨部材３と、研磨部材３を軸方向に挟むようにホイール軸２の両端部に固定される一対のリング状のフランジ４とを備えている。
【００１２】
ホイール軸２は、例えば鋼製の円筒状とされ、その両端部の外周面に、Ｃ形の止め輪５を嵌め込んでフランジ４の抜け出しを阻止するための周方向に連続する溝が形成されている。このホイール軸２の両端部内周側には、回転軸が貫通する軸受けが形成された円板状のサポートプレート６が嵌合される。
【００１３】
研磨部材３は、多数枚の研磨布紙７を軸方向に配列してなるものであり、各研磨布紙７は、紙、布、ネットなどの基紙の表面にアルミナや炭化ケイ素等の砥粒が塗膜形成されたもので、例えば、理研コランダム社製のものや、三共理化学社製のものが例示できる。この研磨布紙７は、ホイール軸２に嵌合できるように中央部に開口７ａを有するリング状に形成されている。
【００１４】
図３はフランジの外周面の展開図である。この図に示すように、フランジ４の軸方向で両内側面は、円曲線を組み合わせて軸方向に所望の振幅をもつＳ字カーブが形成されている。本実施形態におけるＳ字カーブは、周期１８０度で、その振幅（ΔＨ＝Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）が７ｍｍ〜２０ｍｍのなだらかな曲線であり、周長（Ｌ）が３７３．６６ｍｍのとき、その頂点間の平均勾配（θ）が４°〜１２°で、曲線半径（Ｒ）が１１４．０８ｍｍ〜３１３．４１ｍｍである。このカーブに沿って研磨部材３を軸方向に押圧保持することにより、各研磨布紙７の外縁が蛇行状になるように設定している。
【００１５】
本実施形態では、複数枚の研磨布紙７がその中央部開口７ａに係着するリング状の内金具８によってユニット化され、この研磨ユニット９が複数個軸方向に配列されることで円柱状の研磨部材３を構成している。図４（ａ）は研磨ユニットの斜視図、（ｂ）は側面図である。図５（ａ）は研磨ユニットの正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００１６】
図４及び図５に示すように、内金具８は、ホイール軸２に外嵌される円筒部８ａと、その軸方向両側に折曲形成され研磨布紙７の中央部開口７ａの周縁部を軸方向から押えるフランジ部８ｂとから構成されている。この内金具８は、フランジ４のＳ字カーブと同様な曲線を有する上下のプレス金型によって、その一部を軸方向に押圧することにより、研磨布紙７の外縁が蛇行状とされた研磨ユニット９が形成される。
【００１７】
図６は研磨部材の外周面の展開図である。この図に示すように、研磨部材３の外周面は、その各研磨布紙７の外縁がＳ字カーブを形成し、その軸方向で外端側の頂点間の長さが研磨幅（ｂ）とされ、その軸方向で内側の頂点間の長さが研磨有効幅（ｂｅ）とされる。つまり、研磨有効幅（ｂｅ）とは、被研磨面に対して研磨布紙７が連続的に当たる部分をいう。
【００１８】
すなわち、研磨幅（ｂ）のうち、研磨有効幅（ｂｅ）の範囲におけるＰ１の位置では、各研磨布紙７の外縁が当たった後、隣接する研磨布紙７の外縁が続いて当たるため、被研磨面は、所定の研磨深さ（ｄ）まで研磨される。研磨有効幅（ｂｅ）の範囲外におけるＰ２の位置では、軸方向両端の研磨布紙７の外縁が当たった後、この研磨布紙７が再び当たるまで、研磨布紙７の外縁が当たらないので、Ｐ２における研磨深さは研磨有効幅（ｂｅ）内の研磨深さ（ｄ）よりも浅くなり、その研磨面の断面形状は、図７に示す略台形状になる。
【００１９】
次に、上記構成における回転研磨具を使用して被研磨物を研磨したときの評価試験結果を示す。図８は、鋼鈑（高張力鋼）を被研磨物として、手押しの研磨装置を用いて研磨したときの被研磨面の粗さ曲線を示すものである。図８で、縦軸のスケールは、横軸のスケールの２０倍に拡大して表している。表面粗さの測定は、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ（ミツトヨ）社製の小形表面粗さ測定機（サーフテストＳＪ−３０１）を用いて、カットオフ値（λｃ）を８ｍｍ、測定速度を０．５ｍ／ｓｅｃ、測定回数を１回として行った。
【００２０】
図中の粗さパラメータのうち、Ｒａは算術平均粗さ（平均線から測定曲線までの偏差の絶対値の平均値）、Ｒｙは最大高さ（平均線から見て最も低い谷底から最も高い山頂までの高さ）、Ｒｚは十点平均粗さ（平均線に平行な線から見て、高い方から５番目までの山頂の高さの平均値と、深い方から５番目までの谷底の深さの平均値との和）である。
【００２１】
比較例は、網状の基材で粗さ番手が♯８０の研磨布紙（ＭＧ♯８０、三共理化学社製）を使用して、図３に示すフランジ４のＳ字カーブの蛇行幅（振幅）を０ｍｍにした場合である。
【００２２】
実施例１〜４は、網状の基材で粗さ番手が♯８０の研磨布紙（ＭＧ♯８０、三共理化学社製）を使用した場合で、そのフランジ４のＳ字カーブの蛇行幅（ΔＨ）、頂点間の平均勾配（θ）及び曲線半径（Ｒ）は、実施例１がΔＨ＝７ｍｍ、θ＝４°、Ｒ＝３１３．４１ｍｍであり、実施例２がΔＨ＝１０ｍｍ、θ＝７°、Ｒ＝２２４．４１ｍｍであり、実施例３がΔＨ＝１５ｍｍ、θ＝９°、Ｒ＝１４９．１９ｍｍであり、実施例４がΔＨ＝２０ｍｍ、θ＝１２°、Ｒ＝１１４．０８ｍｍである。
【００２３】
実施例５は、紙製の基材で粗さ番手が♯６０の研磨布紙（Ａ６４♯６０、理研コランダム社製）を使用して、ΔＨ＝１５ｍｍ、θ＝９°、Ｒ＝１４９．１９ｍｍにした場合である。比較例及び実施例１〜５において、フランジ４の周長（Ｌ）は、３７３．６６ｍｍであり、研磨布紙７は、直径２００ｍｍの円形研磨布紙で、その周縁の蛇行カーブは、フランジ４のＳ字カーブに対応したものである。
【００２４】
上記実験結果によると、比較例では、Ｒａ＝２４．５７μｍ、Ｒｙ＝１２７．７μｍ、Ｒｚ＝１００．５μｍであり、その粗さ曲線も凹凸のピーク値が大きい値になっている。実際の被研磨面を見ると縦方向に平行に多数の溝筋が現れていた。
【００２５】
これに対し、実施例１〜４において、その粗さパラメータの全てが比較例よりも小さくなっており、被研磨面がなめらかに研磨され、実際の被研磨面を見ると、ほとんど溝筋は確認されなかった。これは、研磨部材３を回転させたとき、各研磨布紙７の外縁のうち、被研磨面に当たる部位が軸方向に周期的に移動して、被研磨面の全面に、各研磨布紙７の外縁と研磨布紙７間の隙間とが順に当たるため、被研磨面に筋状の凹凸が形成されないからであると考えられる。
【００２６】
また、実施例５では、その粗さ番手を他の例よりも小さくしている。一般に、粗さ番手を小さくするとその粗さパラメータが大きくなるが、実施例５においても、その粗さパラメータの全てが比較例よりも小さくなっており、被研磨面がなめらかに研磨され、実際の被研磨面を見ると、ほとんど溝筋は確認されなかった。
【００２７】
また、各実施例を比較すると、蛇行幅を１５ｍｍにしたとき（実施例３）に、その粗さパラメータが最も小さくなっており、これを基準に、蛇行幅を１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定するのが特に好適であることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、研磨布紙を重合させて略円柱状の研磨部材を構成し、各研磨布紙の外縁を蛇行状に形成するため、被研磨面に筋状の凹凸を生じさせることなく、所望の表面粗度に仕上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の回転研磨具の正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図
【図２】回転研磨具の分解斜視図
【図３】フランジの外周面の展開図
【図４】（ａ）は研磨ユニットの斜視図、（ｂ）は側面図
【図５】（ａ）は研磨ユニットの正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図
【図６】研磨部材の外周面の展開図
【図７】研磨面の断面形状
【図８】被研磨面の粗さ曲線
【符号の説明】
１　　回転研磨具
２　　ホイール軸
３　　研磨部材
４　　フランジ
７　　研磨布紙
８　　内金具
９　　研磨ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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