(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ型基板の鍔部に砥材層をレーザ溶接により接着する方法であって、基板鍔部に沿って基板厚さ方向に貫通する孔または溝を砥材層接着範囲内に複数箇所形成し、砥材層が基板鍔部と接触する内外周部分と、また、砥材層が前記孔または溝の周縁と接触する部分とに対してそれぞれレーザ溶接を行うことを特徴とするカップ型砥石の砥材層接着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート、石材、レンガなどの研削に用いられるカップ型砥石の砥材層接着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、石材、レンガなどの高脆性材料の研削用にカップ型砥石が広く用いられている。カップ型砥石の基本的な構造は、カップ状の基板の外周縁に沿って、間欠的または連続的に砥材層を設けたものであり、回転する砥石の砥材層を被研削物の表面に摺接させて平面研削を行うものである。
【０００３】
カップ状の基板の外周縁に沿って間欠的に砥材層を設けた砥石は、間欠的な砥材層の間からの切粉の排出が良く、目詰まりしにくい。また被研削材との接触面積が小さいので、砥材層の被研削材に対する食い込みが良く、切れ味に優れるという長所を有する。他方、研削時の振動が大きくてチッピングが大きい、面粗さが粗いという短所も持ち合わせている。
【０００４】
カップ型の基板の外周縁に沿って連続的に砥材層を設けた砥石は、連続的な砥材層が被研削物に接触するので、研削時の振動が少なく、またチッピングが少ない。さらに研削面粗さが細かく、面精度が良好であるという長所を有する。他方、切粉の排出が悪いため、目詰まりが発生しやすく、また被研削材との接触面積が大きいため、研削焼けが発生しやすい、砥石部の被研削材に対する食い込みが悪く切れ味に劣る、研削液や冷却空気の供給が難しい、という短所も持ち合わせている。
【０００５】
これらのカップ型砥石において、砥材層を形成する砥粒としては、酸化アルミナを主成分としたＡ系砥粒、炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分としたＣ系砥粒、ダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などの超砥粒が、被研削物の材質や研削条件に応じて用いられる。
【０００６】
かかるカップ型砥石において、砥材層を基板外周縁に接着させる方法として、レーザ溶接が用いられている。レーザ溶接を利用できる基板の材料は鉄系材料であり、基板に接着する砥材層のボンドは、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｗ系のメタルボンドである。このレーザ溶接は、レーザにて基板と砥材層を溶融させて接合するものであり、砥材層は鉄系基板との溶接性が良いことが要求される。このため、Ｃｕ−Ｓｎ系ボンド層は鉄系基板との溶接性が良くないのでＣｏ系、Ｆｅ系、Ｎｉ系を主体とした下地層を必要とする。またＣｏ系ボンド層はそのままでもレーザ溶接は可能であるが、砥材にダイヤモンドを用いた場合、レーザが乱反射することがあるので下地層を設けるのが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来上記のレーザ溶接は、図３に示すように、基板Ｂの外周縁Ｂａに沿って配置される砥材層Ｄが基板外周縁Ｂａと接触する外周部分（図中の矢印Ｗ１，Ｗ２で示す部分）を溶接する方法が採用されている。ところが、このような外周部分のみの溶接では、レーザ光が砥材層の中央部まで届かないので、砥材層の中央部と周辺部との間に熱影響による物性の差が生じる。このため、砥材層の幅が広い場合は、砥材層に反りが発生するという問題がある。また、溶接部が外周部分のみであるので、接着強度が低いという問題がある。
【０００８】
本発明において解決すべき課題は、カップ型基板の外周縁に砥材層をレーザ溶接により接着するにあたり、溶接後の砥材層の反りを最小限に抑制し、かつ接着強度の高い砥材層接着方法を確立することにある。
【０００９】
本発明は、カップ型基板の鍔部に砥材層をレーザ溶接により接着する方法であって、基板鍔部に沿って基板厚さ方向に貫通する孔または溝を砥材層接着範囲内に複数箇所形成し、砥材層が基板鍔部と接触する内外周部分と、また、砥材層が前記孔または溝の周縁と接触する部分とに対してそれぞれレーザ溶接を行うことを特徴とする。
【００１０】
砥材層が基板鍔部と接触する内外周部分と、また、砥材層が前記孔または溝の周縁と接触する部分とに対してそれぞれレーザ溶接を行うことにより、砥材層の幅方向（基板半径方法）にみた溶接箇所が増えるので、砥材層の中央部と周辺部との熱影響が均一化され、接着面での砥材層の物性の不均一が生じず、砥材層の反りが最小限に抑制される。また、接着面積が増えるので、接着強度が向上する。
【００１１】
ここで、基板鍔部に形成する貫通孔または貫通溝の寸法形状および形成箇所はとくに限定されるものではなく、必要な接着強度と砥材層の物性の均一化が得られる範囲内で最適な条件を設定すればよい。好ましい条件としては、孔の内径または溝の幅は１〜２０ｍｍ、隣り合う孔または溝の端部どうしの間隔は基板外周縁の幅方向に２ｍｍ以上、周方向には４〜５０ｍｍの範囲内とするのがよい。孔の内径または溝の幅が１ｍｍより小さいとレーザ溶接時にレーザ光が基板に当たりやすくなって溶接不良となり、２０ｍｍより大きいと砥材層に反りが発生しやすくなる。孔または溝の端部どうしの間隔が基板鍔部の幅方向に２ｍｍより小さいとレーザによる熱影響部が重なり溶接不良となる。周方向にみた形成箇所は、溶接性および砥材層の反りの点から、孔または溝が形成されていない部分が上記範囲内にあることが望ましい。
【００１２】
本発明においてレーザ溶接法自体は公知の方法を採用することができる。また、本発明を実施するに当たって、基板や砥材層の寸法形状、材質の制約は従来法の場合と変わらない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態のカップ型砥石を示す図で、（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１４】
カップ型砥石１０は、鉄製の基板１１の外周部分の平坦部１１ａに、ダイヤモンド砥粒を用いた砥材層１２をレーザ溶接により接着したものである。基板１１の平坦部１１ａには、後述するレーザ溶接のための貫通孔１１ｂが、平坦部１１ａの周方向に８箇所形成されている。基板各部の寸法は、基板１１の外径９６．４ｍｍ、平坦部１１ａの幅１８．０ｍｍ、厚さ４ｍｍであり、砥材層１２の幅２０ｍｍ、高さ４．５ｍｍである。基板１１の平坦部１１ａに形成された８個の貫通孔１１ｂは、幅６ｍｍ、周方向長さ約１５ｍｍ、孔の端部どうしの間隔は約１５ｍｍである。
【００１５】
砥材層１２の基板平坦部１１ａへの接着は、図２の（ａ）に示すように、砥材層１２が基板平坦部１１ａと接触する外周部分（図中の矢印Ｗ１，Ｗ２で示す部分）および貫通孔１１ｂの内周縁と接触する部分（図中の矢印Ｗ３，Ｗ４で示す部分）をレーザ光により溶接して、砥材層１２を接着する。この場合のレーザ溶接条件は下記の通りである。
レーザ種類：ＹＡＧレーザ
出力；１．５ＫＷ
送り速度：１．０ｍ／ｍｉｎ
焦点位置：−０．１ｍｍ
【００１６】
図２の（ａ）に本実施形態によるレーザ溶接後の砥材層１２の接着状況を示し、同じく図２の（ｂ）に従来法によるレーザ溶接後の砥材層の接着状況を示す。同図（ａ）に示すように、本実施形態による砥材層１２の接着方法の場合は、貫通孔１１ｂの内周縁と接触する部分をレーザ溶接することにより、砥材層１２の中央部と周辺部との熱影響が均一化され、接着面での砥材層の物性の不均一が生じず、砥材層１２の反りが最小限に抑制される。図中Δａとして示す反り量は約０．００５ｍｍで、同図（ｂ）にΔｂとして示す従来法の場合の反り量は０．０２５ｍｍであり、本実施形態の場合は従来法の場合に比して反り量は約１／５に減少している。
【００１７】
表１に接着強度試験結果を示す。表１からわかるように、本発明法により接着した場合は従来法により接着した場合の約１．４倍の接着強度が得られた。
【表１】
0003759047.tif 000002
接着強度試験条件  試験速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ、フルスケール：１００ｋＮ
【００１８】
【発明の効果】
カップ型基板の鍔部に砥材層をレーザ溶接により接着するにあたり、基板鍔部に沿って基板厚さ方向に貫通する孔または溝を砥材層接着範囲内に複数箇所形成し、砥材層が基板鍔部と接触する内外周部分と、また、砥材層が前記孔または溝の周縁と接触する部分とに対してそれぞれレーザ溶接を行うことにより、砥材層の中央部と周辺部との熱影響が均一化され、接着面での砥材層の物性の不均一が生じず、砥材層の反りが最小限に抑制される。また、接着面積が増えるので、接着強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態のカップ型砥石を示す図で、（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】  （ａ）は本発明法によるレーザ溶接後の砥材層の接着状況を示す図、（ｂ）は従来法によるレーザ溶接後の砥材層の接着状況を示す図である。
【図３】  従来法による接着方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０  カップ型砥石
１１  基板
１１ａ  平坦部
１１ｂ  貫通孔
１２  砥材層
Ｗ１〜Ｗ４  レーザ溶接部分
【図１】
0003759047.tif 000003
【図２】
0003759047.tif 000004
【図３】
0003759047.tif 000005