(57)【要約】可逆モータを必要とせずに回転または任意軌道用に選択的に構成可能である研磨工具。本発明の工具はそれぞれ所望のオフセットの半分と釣合錘の半分とを有する２つのつばを用いる。回転モードでは、釣合錘およびオフセットが互いに打ち消し合って、ヘッドがバランスをとって同心になるようにつばが回転される。サンディングプレートをつばに連結して最大サンディングを得る。これにより振動が最小できめの粗いサンディングが可能になる。任意軌道モードでは、回転つばが１８０°回転されて、それによって釣合錘が回転軸の一方側で一直線に並ぶとともに、軸の反対側でオフセットが組み合わされる。２つのつばは互いにピン留めされるがサンディングプレートにはピン留めされない。サンディングヘッドに水を供給する手段を設けて湿潤研削が有用である材料の仕上げを助ける。
2004522600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可逆モータを備えた選択的に回転運動または任意軌道運動が可能であることを特徴とする研磨工具。
【請求項２】
非可逆モータを備えた選択的に回転運動または任意軌道運動が可能である研磨工具であって、
（ａ）第１のオフセットを有する第１のつばと、
（ｂ）第２のオフセットを有し、前記第１のつばに回転接続されて前記オフセットを打ち消すかまたは付加することができる第２のつばと、
（ｃ）サンディングプレートと、
（ｄ）前記つばを前記サンディングプレートに選択的に連結する手段とを備えることを特徴とする研磨工具。
【請求項３】
非可逆モータを備えた選択的に回転運動または任意軌道運動が可能であるコンビネーション・サンディングヘッドであって、
（ａ）上部つばであって、
（ｉ）第１の中心線を有する軸アタッチメントと、
（ｉｉ）前記第１の中心線から距離ｘだけずれた第２の中心線を有する第１のハブアタッチメントと、
（ｉｉｉ）第１の釣合錘とを備える上部つばと、
（ｂ）下部つばであって、
（ｉ）第３の中心線を有し、前記第１のハブアタッチメントに回転接続された第２のハブアタッチメントと、
（ｉｉ）前記第３の中心線から前記距離ｘだけずれた第４の中心線を有するベアリングアタッチメントと、
（ｉｉｉ）第２の釣合錘とを備える下部つばと、
（ｃ）前記ベアリングアタッチメントに回転接続されたサンディングプレートと、
（ｄ）前記つばを前記サンディングプレートに選択的に連結可能であるピンとを備えることを特徴とするコンビネーション・サンディングヘッド。
【請求項４】
前記上部つばおよび下部つば、前記ハブ、前記軸および前記ベアリングを介して前記サンディングプレートに切削液を通す手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のコンビネーション・サンディングヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨（ａｂｒａｄｉｎｇ）、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、磨き（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等用の動力付き工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面仕上げのプロセスには一般に、表面を大まかに研削して所望表面に近づける最初の工程、その表面をほぼ仕上り品質に平滑化する中間工程、さらに表面を高平滑度にまで磨く最終工程からなる多数の研磨工程が必要である。一般に、研磨は仕上げ対象表面全体にわたって移動させる硬い砂混じり材によって行う。砥石やサンドペーパーが研削媒体として用いられる硬い砂混じり材の一般的な例である。これらの研削媒体は動力付き工具のサンディングヘッドに据え付けられる。サンディングヘッドは研磨材を直線運動、単純回転運動あるいはより複雑な任意軌道運動で動かす動力源により駆動される。回転運動は材料を速く除去するが表面にへらあとが残る。任意軌道運動は材料の除去が遅いが表面にへらあとが残らない。電動回転研磨工具の例はクロワーズら（Ｃｌｏｗｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ．）の米国特許公報（特許文献１）である。サンディングヘッドへの動力はたわみ軸によって伝達されるが、サンディング駆動プレートの動きは駆動軸と同軸および軸上の両方になる。任意軌道工具はサンディングプレートの動きが駆動軸に対して偏心している、すなわち軸がずれている点で回転工具と異なる。
【０００３】
任意に回転運動または任意軌道運動のいずれかを提供する手段を有する周知の組合せ工具がある。ブラウンら（Ｂｒａｕｎ  ｅｔ  ａｌ．）の米国特許公報（特許文献２）は組合せ工具の一例である。この特許はアーマチュア軸に関して２つの偏心を有する研磨工具を開示している。またアーマチュアが回転する方向によって偏心ヘッドに関して自動的に自らを位置決めする２つの補正錘を有する。代替的には、フキヌキら（Ｆｕｋｉｎｕｋｉ  ｅｔ  ａｌ．）の米国特許公報（特許文献３）は可逆モータと自動的に調節する錘とを有する同様の構成概念を開示している。一般に、これらの設計は５または６インチの比較的小さいサンディングプレートを備えた軽量サンダー用である。このサイズは大きな人造石板を効率的に表面仕上げするのには向いていない。大理石や花崗岩用に設計された標準ラジアルアームポリッシャがあるがこれらのポリッシャは、サンディング動作が単に回転運動によるものであり消費者にとって容認しえないへらあとを残すように、人造石や他の固体表面材上ではうまく動作しない。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，６９０，５４５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，７４４，１７７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９４７，８０４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、先行技術が必要としたような高価な可逆モータを必要とせずに固体表面材を仕上げるように回転運動または任意軌道運動用に構成可能である研磨工具に関する。本発明の工具はそれぞれ所望のオフセットの半分と釣合錘（ｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔ）の半分とを有する２つのつばを用いる。回転モードでは、釣合錘とオフセットが互いに打ち消し合って、ヘッドがバランスをとって同心になるようにつばが回転される。サンディングプレートをつばに連結して最大サンディングを得る。これにより振動が最小できめの粗いサンディングが可能になる。任意軌道モードでは、回転つばが１８０°回転されて、それによって釣合錘が回転軸の一方側で一直線に並ぶとともに、軸の反対側でオフセットが組み合わされる。２つのつばは互いにピン留めされるがサンディングプレートにはピン留めされない。これにより軸を軌道運動で駆動しながらサンディングプレートを軸上で自由に回転させることが可能になる。サンディングヘッドに水を供給する手段を設けて湿潤研削が有用である材料の仕上げを助ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に示すように、本発明のコンビネーション・サンディングヘッド（１１）を加工物（１００）を仕上げるシステムの一部として示す。コンビネーション・サンディングヘッド（１１）をあらゆる加工物の仕上げに用いて良好な効果を上げることができるが、特に硬い岩石状の材料で作製された大きな表面の仕上げに用いることができる。加工物（１００）を飛沫よけ（７０）内に配された伸縮支柱（９０）上に載置する。飛沫よけの底面に排水管（８０）を設けて仕上げ作業中に生じる水や砂を排除する。研磨装置（１０５）を適切な機械土台（１０６）、好適にはコンクリート床に固定する。同業者間で一般的な「パーク工業ウィザード（商標）モデル研磨装置（Ｐａｒｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＷｉｚａｒｄTM  ｍｏｄｅｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）」を用いてもよい。コンビネーション・サンディングヘッド（１１）は研磨装置（１０５）の軸（２５）に据え付けられる。誘導取っ手（１３５）を設けてサンディングプレート（３４）を加工物（１００）の表面全体に誘導する。サンディングプレート（３４）はコンビネーション・サンディングヘッド（１１）の出力軸（４７）に据え付けられる。
【０００７】
図２は上部つば（５０）を図示する。図２ａは立面図であり、図２ｂは平面図である。上部つばはハブ部（２２）と一体の軸取り付け部（２３）からなる。軸取り付け穴（２６）の中心線（２０）はハブ部（２２）の中心線（２１）からずれている。釣合錘（１０）は軸取り付け中心線（２０）に近く且つハブ部中心線（２１）に遠い軸取り付け部（２３）の側面に取り付けられている。貫通孔（２４）を設けて固定ピン（５１）を収容する。
【０００８】
図３は下部つば（５５）を図示する。図３ａは立面図であり、図３ｂは平面図である。下部つばはハブ部（４２）と一体のボールベアリングアタッチメント（４３）からなる。ボールベアリングアタッチメント（５６）の中心線（４０）はハブ部（４２）の中心線（４１）からずれている。上部ハブ（５０）とは逆に、釣合錘（１５）はベアリングアタッチメント中心線（４０）に遠く且つハブ部中心線（４１）に近いベアリング取り付け部（４３）の側面に取り付けられている。下部釣合錘（１５）は上部釣合錘（１０）と同じ重さである。その重さは使用するサンディング圧、主軸速度およびサンディング砂に左右され、実験的に決定される。上部つば（５０）と下部つば（５５）とをその２つのつば間の相対的な回転を可能にするハブ部（２２、４２）により接続する。ハブ部（２２、４２）を中心に上部つば（５０）と下部つば（５５）とを回転させることにより、軸アタッチメントの中心線（２０）をボールベアリング中心線（４０）と同軸配置すると回転運動が可能になり、またずらして配置すると任意軌道運動が可能になる。両側に封止材を備えたダブルボールベアリングである標準ＳＫＦ＃５２０５Ａ−２ＲＳ１／Ｃ３などのベアリングは予想されるいかなる過酷な環境に置かれても充分耐えうる堅牢なものであるとする。
【０００９】
図４は回転モード用に構成された本発明のコンビネーション・サンディングヘッド（１１）を示す。ラジアルアームポリッシャの駆動軸（２５）は上部つば（５０）の軸取り付け穴（２６）に嵌合して固定される。ねじ穴の固定ねじ（５４）により確実に取り付けることができる。固定ピン（５１）を設けてサンディングプレートをつば（５０、５５）に連結する。回転モード中、固定ピン（５１）は上部つばおよび下部つば（５０、５５）両方の貫通孔を貫通するとともにサンディングプレート（３４）内の止まり穴（５８）内に位置する。図４はハブ部（２２、４２）を中心に軸取り付け部（２３、４３）が重なり且つ同軸になる位置まで回転された上部つば（５０）と下部つば（５５）とを示す。この配列により下部釣合錘（１５）が上部釣合錘（１０）の軸（２０）の反対側に配置されるため、駆動軸（２５）の両側の釣合錘のバランスをとることができる。中心穴（２８）をつば（５０、５５）、ハブ部（２２、４２）および軸（２５、４７）を貫通して設ければ水などの切削液を供給源からサンディングプレート（３４）の表面に流すことが可能になる。水は仕上げプロセスで生じた砂を洗い流すと同時に摩擦により発生した熱を低減することができる。他の切削液も周知であるが、環境および熱力学的理由により水が好ましい。ストーン仕上げは過酷な環境を作り、そして構成材はそれに耐えられなければならない。アルミニウムで形成されている場合にはより低い回転慣性の恩恵しか得られないサンディングプレート（３４）以外のすべての部分にはステンレス鋼が適していることが分かった。釣合錘（１０、１５）は容易に積み重ねて所望の重量を得られるステンレス鋼板であることが好ましい。
【００１０】
図５は任意軌道運動用に構成されたサンディングヘッド（１１）を示す。軸中心線（２０）がベアリング中心線（４０）からずれるまでハブ（５２）を中心に上部つば（５０）と下部つば（５５）とを回転させた。同時に、これにより釣合錘（１０、１５）の両方を駆動軸中心線（２０）に近く且つベアリング中心線（４０）に遠い位置に移動させることができる。このベアリング中心線（４０）に遠い位置により、釣合錘と仕上げ中に発生する摩擦力により生じた負荷とのバランスがとれる。固定ピン（５１）は下部つば（５５）内の止まり穴（５７）に保持される。これによりつばをサンディングプレート（３４）に係合させずに機械的に連結することができる。任意軌道モード中にサンディングプレート（３４）をつば（５０、５５）に連結することは可能であるが、振動を生じて好ましくない。図６および図７は固定ピン（５１）の使用法をより適切に示す。図６は固定ピン（５１）が両方のつば（５０、５５）とサンディングプレート（３４）とを連結している状態を図示する。図７は固定ピン（５１）が両方のつば（５０、５５）を連結しているが、下部つば止まり穴（５７）に保持され、サンディングプレート（３４）に連結されていない状態を図示する。任意軌道動作中にサンディングプレート（３４）を連結から解放させる方が連結させるより優れた成果をもたらすことが分かった。
【００１１】
典型的作業では、仕上げ対象加工物（１００）を楽な作業位置に調節する伸縮支柱（９０）の上に置く。４０ミクロンダイヤモンド・サンディングディスクをサンディングプレート（３４）に固着する。釣合錘（１０）および（１５）を取っ手および標識として用いて固定ピン（５１）を取り外し、上部釣合錘（１０）が下部釣合錘（１５）と対向する位置までつばを回転させる。固定ピン（５１）を貫通穴（２４）およびサンディングプレート止まり穴（５８）内に配置する。これによりサンディングヘッド（１１）を回転モード用に設定することができる。モータ（１３０）を始動させるとともに、誘導取っ手（１３５）を用いて加工物（１００）の上面全体にわたってサンディングヘッド（１１）を誘導する。回転モードを利用して高速で加工物（１００）から材料を除去することができる。これにより加工物（１００）から高い箇所を除去し、全体に滑らか且つ平坦な表面を効率よく得られる。直定規などの道具あるいは操作者の判断により加工物が十分に滑らか且つ平坦な表面を達成した時点の判断を行うことができる。十分に滑らか且つ平坦な表面を得た後、固定ピン（５１）を上昇させ、釣合錘（１０）および（１５）を駆動軸（２５）の同じ側で一直線になるまでつばを回転させるとともに、固定ピンを下部つば止まり穴（５７）に配置することによりサンディングヘッド（１１）を任意軌道モード用に設定することができる。再度サンディングヘッド（１１）を加工物（１００）の表面全体にわたって誘導する。サンディングヘッド（１１）を任意軌道モードに設定している間、材料を加工物から低速で除去することができる。まだ任意軌道モードである間にサンディングディスクを上昇させ、「番号７４４７スコッチブライト（登録商標）パッド」（＃７４４７  Ｓｃｏｔｃｈｂｒｉｔｅ  ｐａｄ）をディスクの下に配置し、ヘッドを下降させ、モータ（１３０）を始動させることにより最終仕上げを達成する。加工物（１００）を磨くことによりへらあとのない反射面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のサンディングヘッドを用いたラジアルアームポリッシャの図である。
【図２ａ】上部つばおよび軸の図である。
【図２ｂ】上部つばおよび軸の図である。
【図３ａ】下部つばおよび軸の図である。
【図３ｂ】下部つばおよび軸の図である。
【図４】回転モードに構成されたサンディングヘッドの図である。
【図５】任意軌道モードに構成されたサンディングヘッドの図である。
【図６】固定ピンがサンディングプレートを連結している回転モードに構成されたサンディングヘッドの図である。
【図７】固定ピンがサンディングプレートから連結解除された任意軌道モードに構成されたサンディングヘッドの図である。
【図１】
2004522600.tif 000003
【図２ａ】
2004522600.tif 000004
【図２ｂ】
2004522600.tif 000005
【図３ａ】
2004522600.tif 000006
【図３ｂ】
2004522600.tif 000007
【図４】
2004522600.tif 000008
【図５】
2004522600.tif 000009
【図６】
2004522600.tif 000010
【図７】
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【国際公開パンフレット】
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2004522600.tif 000013
2004522600.tif 000014
2004522600.tif 000015
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2004522600.tif 000018
2004522600.tif 000019
2004522600.tif 000020
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2004522600.tif 000024
【国際調査報告】
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