(57)【要約】【課題】  研削時間の短縮、砥石交換スパンの延長を図るために、砥石としてダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒を用いた超砥粒ホイールを安価に使用する。【解決手段】  円盤状の基板１１の外周に複数の砥粒含有チップ１２を周方向一定間隔α毎に設けた砥粒ブレード１０が、軸心方向に複数枚重ね合わされて相互に固定されることで、複数枚の砥粒ブレード１０において対応する砥粒含有チップ１２どうしが、重ね合わせ方向へ歯車の歯すじ状に整列されて配列される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の基板の外周に複数の砥粒含有チップを周方向一定間隔毎に設けた砥粒ブレードが、軸心方向に複数枚重ね合わされて相互に固定されることで、前記複数枚の砥粒ブレードにおいて対応する砥粒含有チップどうしが、前記重ね合わせ方向へ歯車の歯すじ状に整列されて配列されていることを特徴とする研削用ホイール。
【請求項２】
軸心方向に隣り合う砥粒含有チップが周方向の位置をずらせて配置されることにより、砥粒含有チップどうしが、はす歯状、または、やま歯状いずれかの歯すじ状に整列されて配列されていることを特徴とする請求項１記載の研削用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は研削用ホイールに関し、特に、鋳鉄管、ダクタイル鋳鉄管の内面下地の処理などのための研削用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体輸送用に用いられる金属管、たとえばダクタイル鋳鉄管や鋼管（以下、単に「管」という。）の内面には、通常ライニング層が設けられる。このライニング層としては、エポキシ樹脂系の塗料（特許文献１）によるものや、モルタルによるもの（特許文献２）などが知られている。
【０００３】
管内面をエポキシ樹脂粉体塗料によってライニングする場合は、その管内面を塗装の前処理のために平滑に研削すると同時に、塗膜の密着性を向上させるために表面を研削して荒らす必要がある。この研削には、通常、管を軸心まわりに一定速度で回転させ、管の回転と相対的に異なる周速度や回転方向で回転させた炭化珪素系砥粒を使用した円筒状の一般砥粒砥石やミーリングカッターなどが用いられる（特許文献３）。しかし、こうした一般砥粒砥石やミーリングカッターは、価格はさほど高くないが、研削性もさほど高くなく、また寿命も長くないので頻繁に交換せねばならないという問題がある。
【０００４】
これに対し、研削時間の短縮、砥石交換スパンの延長を図るための砥石として、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素砥粒）を用いた、図１２〜図１４に示すような超砥粒ホイール１を使用することもある。このような超砥粒ホイール１は、通常数メートル、たとえばダクタイル鋳鉄管の場合は４〜６ｍの管長について研削するため、図１２〜図１４に示すような、ある程度の軸方向長さを持った円筒形のものを用いる必要がある。図１２に示した超砥粒ホイール１は、中心部に取付孔２Ａが形成された台金２の外周のすべてを超砥粒層３で覆って構成したものである。図１３、図１４に示した超砥粒ホイール１は、砥粒を含有したチップ４を歯車の歯すじのように台金２の外周面に一定ピッチで貼り付けて構成したものである。
【０００５】
図１２の超砥粒ホイール１では、外周全面に超砥粒層３が形成されているので比較的安定して研削面に接触するが、非常に高価なものとなる。これに対し、図１３の超砥粒含有チップ４をホイール１の回転方向に対して直角に配置したものは、コストダウン可能であるが、研削面に断続的に接触するので研削振動が大きくなり、研削性の低下と共に破損しやすくなる。図１４の超砥粒含有チップ４をホイール１の回転方向に対して角度を付けて配置したものは、研削振動を低減できるが、製造工程が煩雑となり、高価になってしまう等の問題がある。
【０００６】
また、モルタルライニングする場合は、エポキシ樹脂塗装ほどには管内面素地の研削が要求されない替わりに、ライニングを施工した後にモルタル表面の研磨が行われる。
すなわち、モルタルライニングの表面つまりその内面には、セメント中の不純物などを含むレイタンスと呼ばれる層が０.２〜０.５ミリ程度の厚さで出現するため、このレイタンス層を除去し健全なモルタル層を表出するために、図１５に示すような、一般砥粒を使用した研磨布紙５、５、…を羽状に組み合わせ成形したフラップホイール６が使用され、内面の研削が行われる。
【０００７】
このフラップホイール６は、ホイールを構成する研磨布紙５…が柔軟性を有するので、内面研削時の振動、これに起因する負荷の増減がない。また、弾みなどで砥石が研削面に常時当たらないといった問題も解消される。しかし、砥粒を布に接着した構造のため、磨耗が激しく工具寿命が極端に短く、結果的に加工コストを上昇させることとなっている。
【特許文献１】特開２００１−２０７２７８号公報
【特許文献２】特開平１−３０１２０７号公報
【特許文献３】特開２００２−２００５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記のように研削時間の短縮、砥石交換スパンの延長を図るために、砥石としてダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒を用いた超砥粒ホイールを安価に使用することが可能なようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため本発明は、円盤状の基板の外周に複数の砥粒含有チップを周方向一定間隔毎に設けた砥粒ブレードが、軸心方向に複数枚重ね合わされて相互に固定されることで、前記複数枚の砥粒ブレードにおいて対応する砥粒含有チップどうしが、前記重ね合わせ方向へ歯車の歯すじ状に整列されて配列されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成であると、超砥粒含有チップを外周に有する円形の超砥粒ブレードをたとえば周方向にわずかずつずらして重ねることによって、ホイール回転方向に対して角度を付して配置固定した円筒状の研削用超砥粒ホイールを容易に製造でき、重ね方によって、はす歯状のみならずやま歯状などに整列することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１はこの発明の研削用ホイールを構成するための超砥粒ブレードの側面図、図２は図１のＡ―Ａ線矢視断面図、図３は図１に示す超砥粒ブレード間に介挿されるスペーサの側面図、図４は図３のＢ―Ｂ線矢視断面図、図５は図１に示した超砥粒ブレードと図３に示したスペーサを重ね合わせることにより形成された鋳鉄管の内面のための本発明にもとづく研削用ホイールの一部切欠正面図である。
【００１２】
図１において、超砥粒ブレード１０は、鋼板製のドーナツ円板状基板１１の外周に、超砥粒を含有した複数の焼結チップ１２、…、１２を、周方向に沿って一定ピッチで、ろう付けなどにより取付けたものである。角度αは、周方向に沿ったその取付けピッチである。
【００１３】
超砥粒を含有した焼結チップ１２とは、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を金属結合材でチップ状に結合したものをいう。このチップ１２は、図１、図２に示すように、円板状基板１１の外周に沿って湾曲した長尺上の成形体とされる。
【００１４】
また、円板状基板１１には、焼結チップ１２の取付けピッチαと異なった角度θをピッチとする複数の貫通孔１３、…が、焼結チップ１２よりも径方向に沿った内側の位置において、その板厚方向に形成されている。
【００１５】
また、円板状基板１１の中央部には、回転工具に対する取付孔１４が形成されている。
そして、図５に示した鋳鉄管内面研削用超砥粒ホイール２０を形成するにあたっては、図１に示したものと同形の超砥粒ブレード１０を多数用意し、それらの円板状基板１１の貫通孔１３を揃えて複数の超砥粒ブレード１０重ね合わせる。そして、図５に示すように、このように複数重ね合わされた超砥粒ブレード１０の貫通孔１３にわたって取付けボルト２１を挿通し締結することで、ホイール２０が構成される。
【００１６】
このとき、図２に示すように円板状基板１１よりも焼結チップ１２の方が厚みが大きく、この燒結チップ１２が基板１１から側方へはみ出しているため、隣り合う基板１１における燒結チップ１２どうしが干渉しないように、重ねられる円板状基板１１どうしの間には、図３、図４に示すようなドーナツ円板状のスペーサ１０ｓが介挿される。このスペーサ１０ｓは、超砥粒ブレード１０の貫通孔１３と同じピッチ径で貫通孔１３ｓが形成されている。１４ｓは回転工具に対する取付孔である。
【００１７】
図５に示した取付けボルト２１は、周方向における数箇所の位置に形成されていれば十分であり、このため、たとえば図３のスペーサ１０ｓでは貫通孔１３ａは周方向に沿った６箇所の位置に形成されている。これに対し、図１に示す超砥粒ブレード１０では、その倍の１２箇所の位置に貫通孔１３が形成されている。これは、後述のようにホイール２０の軸心方向に沿った複数のチップを、たとえば、やま歯状に整列させるために必要なものであり、超砥粒ブレード１０においても、取付けボルト２１が挿通される貫通孔１３は、周方向に沿った６箇所のみである。他の６箇所は、取付けボルト２１は挿通されない。
【００１８】
上述のように、超砥粒ブレード１０において、燒結チップ１２の取付けピッチαと貫通孔１３の形成ピッチθとが相違する。すなわち、図１に示す例では、貫通孔１３は周方向に沿った１２箇所(θ＝３０度)に形成されているのに対し、燒結チップ１２は周方向に沿った１０箇所(α＝３６度)に取付けられている。このため、隣り合う超砥粒ブレード１０、１０の貫通孔１３、１３どうしが１ピッチθだけ周方向にずれるようにして、これら隣り合う超砥粒ブレード１０、１０を重ね合わせると、図１において実線および仮想線で示すように、これら隣り合って重ね合わされる超砥粒ブレード１０、１０の燒結チップ１２、１２どうしは、周方向にα−θの角度だけずれた状態で配置されることになる。
【００１９】
よって、このように隣り合う超砥粒ブレード１０、１０の貫通孔１３、１３どうしが１ピッチθだけ周方向にずれるようにして、複数の超砥粒ブレード１０、…どうしを重ね合わせると、結局チップ１２は隣接するものどうしで角度(α−θ)だけ円周方向へずれていき、図５に示すように焼結チップ１２の螺旋状の歯すじ状の列１６を形成することができる。
【００２０】
なお、貫通孔１３どうしをずらさない場合は、図６に示すようにホイール２０の中心軸１０ｘに対して平行な歯すじ状の列１６ａを形成することができる。また上述のように一定方向へずらせることで、図５に示したものと同様に、図７(ａ)に示すようにはす歯の歯すじ状の列１６ｂを形成することができる。さらに、ある程度の枚数の超砥粒ブレード１０どうしを重ね合わせた途中の状態から、ずらせる方向を逆にすることで、図７(ｂ)に示すようにやま歯の歯すじ状の列１６ｃとすることができる。
【００２１】
図５に示すように、ホイール２０における複数の超砥粒ブレード１０は、第１のフランジ３０を有した第１のスリーブ３１に外ばめされている。そして、この第１のスリーブ３１に内ばめされる第２のスリーブ３２に形成された第２のフランジ３３と第１のフランジ３０とで複数の超砥粒ブレード１０を挟み込んだうえで、ボルト２１により締結されるように構成されている。第１および第２のスリーブ３１、３２の内周には弾性リング３４を介して内側スリーブ３５が設けられており、この内側スリーブ３５が図示を省略した回転駆動軸に取付けられるように構成されている。
【００２２】
焼結チップ１２、…により歯すじ状の列１６を形成するために、超砥粒ブレード１０を、図８、図９に示すような構成とすることもできる。
すなわち、円板状基板１１の外周に一定間隔で複数の焼結チップ１２、…をろう付けするとともに、円板状基板１１の取付孔１４の内周に一定の角度ピッチで複数のキー溝１７を形成する。そして、図１０に示すシャフト状のホルダ１８にキー１９を取付けて、このキー１９付きのホルダ１８に図８、図９の超砥粒ブレード１０を複数外ばめし、ホルダ１８のヘッド１８Ａとホルダ１８の先端にねじ合わされるナット１８ａとによって締結を行い超砥粒ブレード１０、…を固定する。
【００２３】
このとき、図８、図９に示すように燒結チップ１２、…の数とキー溝１７の数とが相違するように構成されており、このため、同様に、隣り合って重ね合わされる超砥粒ブレード１０、１０においてキー溝１７、１７どうしを周方向に１ピッチだけ周方向にずらせることで、はす歯の歯すじ状の列を形成することができる。
【００２４】
次に、この発明の実施例を説明する。
超砥粒としてダイヤモンド粒を用いた焼結チップ１２、…を、図１に示すように取付けピッチαを３６度として１０個、基板１１の周方向に沿って均一間隔に配置し、ろう付けして、超砥粒ブレード１０を形成した。なお、周方向に沿った焼結チップ１２の両端が円板状基板１１の中心に対して張る角は２３度であった。
【００２５】
また、円板状基板１１における貫通孔１３、…の形成ピッチθは３０度で、周方向に１２個形成した。
隣り合う超砥粒ブレード１０、１０どうしにおいて、対応する貫通孔１３を周方向へ一つずつずらして、図５に示すように取付けボルト２１を挿通して締結した。これにより、軸心方向に隣り合う燒結チップ１２、１２を周方向に順次６度ずつずらし、多数の焼結チップ１２を螺旋歯すじ状に整列させて、軸方向幅約９０ミリ、外径２００ミリの超砥粒ホイール２０を形成した。
【００２６】
この超砥粒ホイール２０を用いて、図１１に示すように、呼び径φ３００mm、長さ６ｍのダクタイル鋳鉄管２３の内面鉄素地の研削を行った。
そのための研削装置２４は、図１１に示すように、回転駆動装置２５から長さ４メートルの回転軸２６を延出支持し、その先端に超砥粒ホイール２０を支持したもので、鋳鉄管２３の軸心方向に沿った両側の開口に対応して設けた。
【００２７】
そして、鋳鉄管２３を駆動ロール２７及び従動ロール２８上に水平に支持して回転駆動させ、その回転している鋳鉄管２３の両側の開口から回転軸２６を回転駆動しつつ挿入し、鋳鉄管２３の内面を研削した。
【００２８】
その結果、一つの超砥粒ホイール２０で、研削むらや研削不足もなく、鋳鉄管３２５本にわたり均一に研削処理を行うことができた。
比較例として、従来から公知の炭化ケイ素系砥粒による外径２００ｍｍ、幅２００ｍｍの一般研削砥石を用いて同様に研削したが、満足のできる研削処理は１５本までで、それ以上は同じ研削時間では研削量が不足したり、削り残しが発生したりした。そのため、研削時間の長時間化や砥石の交換頻度の上昇、それに伴う研削設備の停止時間が長くなり、作業効率が悪くなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明にもとづく超砥粒ブレードの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図３】この発明にもとづくスペーサの正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図５】この発明にもとづく超砥粒ホイールの一部切欠側面図である。
【図６】この発明にもとづく超砥粒ホイールの歯すじを示す側面図である。
【図７】この発明にもとづく超砥粒ホイールの他の歯すじを示す側面図である。
【図８】この発明にもとづく超砥粒ブレードの他の構成例の正面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。
【図１０】この発明にもとづくホルダの側面図である。
【図１１】この発明にもとづく研磨作業を示す図である。
【図１２】従来の超砥粒ホイールの斜視図である。
【図１３】従来の他の超砥粒ホイールの斜視図である。
【図１４】従来のさらに他の超砥粒ホイールの斜視図である。
【図１５】従来のフラップホイールの斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    超砥粒ブレード
１０ｓ  スペーサ
１１    基板
１２    焼結チップ
１３    貫通孔
１３ｓ  貫通孔
２０    超砥粒ホイール
【図１】
2005279845.tif 000003
【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】
2005279845.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005279845.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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