(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面と、反対側の裏面とを備える研磨テープを支持する支持シューであって、
前記支持シューが、前記研磨テープの前記裏面に摩擦係合する摩擦係合材料を含む圧力面を備え、別記摩擦係合材料は、
複数のセルと、
前記複数のセル内に分散され且つ配置された複数の粒子を含む第１摩擦係合面であって、前記複数の粒子の一部または全部は、前記複数のセル内に固定されてそこから延出し、その結果、前記研磨テープの前記裏面が前記第１摩擦係合面に接触すると、前記複数の粒子は、研磨の際に生じる剪断力に応じて前記研磨テープと前記圧力面との間の相対運動を緩和する第１摩擦係合面と、を備え、
前記圧力面は、長さと、前記圧力面の前記長さに平行な主軸線とを有し、
前記複数のセルは複数の列に配置され、前記複数の列は当該複数の列に平行なセル軸線を有し、
前記圧力面の前記主軸線は前記セル軸線に平行または前記セル軸線に対して斜めである、支持シュー。
【請求項２】
ワークピースの外周面を研磨する装置であって、当該装置が、
研磨面と、反対側の裏面とを有する研磨テープと、
請求項１にかかる支持シューと、
ワークピースと支持シューの一方を他方に対して回転させる回転手段と、を備え、
前記ワークピースと前記支持シューとの間の相対回転時に、前記研磨面が、ワークピースの外周面から材料を削り落とす、装置。
【請求項３】
ワークピースの外周面を研磨する装置であって、当該装置が、
研磨面と、反対側の裏面とを有する研磨テープと、
研磨テープを支持し研磨テープをワークピースに付勢する圧力面を有する支持手段であって、前記圧力面は研磨テープの裏面に摩擦的に係合する摩擦係合材料を含む支持手段と、
ワークピースと支持手段の一方を他方に対して回転させる回転手段と、を備え、前記摩擦係合材料は、
複数のセルと、
該複数のセル内に分散されかつ配置された複数の粒子を有する第１摩擦係合面であって、複数の粒子の一部または全部は複数のセル内に固定されると共に該複数のセルから延出することにより研磨テープの裏面が第１摩擦係合面に接した時に研磨の際に生じる剪断力に応じて複数の粒子が研磨テープと圧力面との間の相対運動を緩和する、第１摩擦係合面と、を備え、
前記ワークピースと支持手段との間の相対回転時に、研磨面がワークピースの外周面から材料を削り落とし、
摩擦テープの裏面と第１摩擦係合面との間に第１摩擦係数が与えられ、
ワークピースと支持手段との間に相対的な回転が生じた際の研磨面とワークピースの外周面との間に第２摩擦係数が与えられ、
前記第１摩擦係数は前記第２摩擦係数よりも大きい、装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ジャーナルなどのワークピースを研磨する装置に関する。本発明は、特に、研磨テープとワークピースの外周面との間が回転研磨接触する際に、研磨テープと支持シューとの間の相対的変位を緩和する装置を提供する。
背景技術
研磨剤を使用して一定量の材料をワークピースの外面から研磨して、所望のワークピース形状を形成し、かつ表面仕上げを施すことは一般的である。たとえば自動車業界では、内燃機関用のカムシャフトおよびクランクシャフトなどのジャーナルは、寸法形状および表面仕上げを対象とした厳密な規格に適合しなければならない。カムシャフトまたはクランクシャフトの寸法または仕上げが不適切な場合、好ましくない不均一な摩耗パターンが生じる。
ジャーナルなどのワークピースの外周面を仕上げする1つの方法は、研磨シートまたはテープを配置する円滑な圧力面を有する支持シューを作成することである。場合によっては、支持シューは、支持シューの圧力面がホーニングシューインサートの円滑な表面を備えている従来のホーニングシューインサートを使って作成する。ワークピース、支持シューまたはワークピースと支持シューの両方は、テープの研磨面がワークピースの表面と接触するように動く。次に、ワークピースを支持シューに対して回転させて、ワークピース面を研磨する。研磨テープは、たとえば塗布研磨剤、ラップ仕上研磨剤または不織研磨剤で良い。カムシャフトとクランクシャフトを微細仕上する実施例は、米国特許第4,682,444号（Judge等）および第4,993,191号（Judge等）に記載されている。
ワークピースに接触する研磨シートまたはテープ部分は、一定回数使用した後に劣化または摩耗し始め、ワークピースの不規則な仕上げの原因になる可能性がある。したがって、ワークピースの研磨を続けるためには、研磨テープを定期的に前進させて、新しい研磨面がワークピースに当たるようにするのが普通である。こうして研磨テープを前進させることは、研磨テープの「間欠送り」と呼ばれ、テープは、一般に、各々のワークピースまたは一連のワークピースを研磨した後に特定量だけ間欠送りされる。研磨剤を容易に間欠送りするため、研磨テープまたはシートは、一般に、圧力面に永久的には固定または接着されない。
研磨テープは、間欠送りしてワークピースを適切に仕上るために、圧力面から一般に剥離可能であるが、研磨工程の際に研磨テープを圧力面に対して所定の位置に保つことも重要である。研磨テープがスリップすると、研磨テープを圧力面上に正しく配置することができず、研磨テープが裂けたり破れたりする原因になる。自動研磨工程では、テープの変位または破断によって、テープの変位または破断が検出される前に多数のワークピースが破損する場合がある。さらに、破断した研磨テープがワークピースの周囲に巻き付くと、製造機器が破損し、製造作業が停止する原因になる可能性がある。さらに、研磨テープがスリップして圧力面に対して著しく変位した場合、その圧力面の部分は研磨の際にワークピースに当たる。こうした状況では、ワークピースは、研磨工程において研磨テープではなく圧力面に接触し、ワークピースが正しく仕上されず、ワークピースと圧力面の両方が破損する場合がある。
残念ながら、製造工程によっては、研磨テープと圧力面との間のスリップが実際に促進される。たとえば、用途によっては、封止用鉱油などの潤滑剤をワークピースの表面と研磨テープとの間の研磨界面に塗布して、研磨粒子を研磨界面から運び去り、ワークピースからの熱伝達を促進する。残念ながら、こうした潤滑剤を研磨界面にのみ閉じ込めることは難しい場合が多く、潤滑剤は研磨テープと圧力面との間に浸出する可能性がある。研磨テープは、研磨の際に回転剪断力、およびワークピース自体が横方向に移動する場合には剪断力を受けるので、こうした潤滑剤は、研磨テープと圧力面との間のスリップを促進する傾向がある。
圧力面に対する研磨テープのスリップを減少させる1つの方法は、研磨テープの裏面にスリップ防止コーティングを塗布することである。たとえば、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyは、262Lおよび272L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプS、および263Lおよび273L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプQの商品名で研磨テープを販売している。この種の研磨テープは、無機質粒子が高分子結合剤中に分散したスリップ防止コーティングをフィルムの裏面に備えている。スリップを減少させる方法のもう1つの例は、米国特許第5,109,638号（Kime, Jr.）に記載されている。この特許は、グリッパコーティングの薄い層を備えた塗布研磨材料を開示しおり、このコーティングは、筋状の点刻パターンなどの表面模様付き外面を有する不粘着性材料であることが好ましいと記載されている。これらのスリップ防止コーティングは、研磨テープと圧力面との間のスリップを減少させる傾向がある。圧力面は、一般に滑らかであって、隆起、溝、畝などの凹凸がない。しかし、このスリップ防止剤がスリップを減少させる能力は、圧力面の滑らかさによって制限される場合がある。
圧力面に対する研磨テープのスリップを減少させるもう1つの方法は、複数のテーパ付き要素から成り、かつ支持シューの圧力面上に形成されたテーパ付き要素と嵌合および機械的に係合するように特に設計された微細構造面を接着テープの裏面に備えることである。これらの微細構造面は、本発明の譲受人が共同所有する米国特許第5,490,808号"Abrasive Attachment System for Rotative Abrading Applications"（Jantschek等）に記載されているように、表面が互いに接触する際に研磨テープを圧力面に保持する。これらの特に設計された嵌合面は、研磨テープを圧力面に十分に固定するが、この方法の場合、研磨テープ面と圧力面の両方が、これらの面の間に適切な機械的係合が得られるように、非常に特有の微細構造面を有する必要がある。
発明の開示
本発明の一態様では、研磨面と対向裏面とを備える研磨テープを支持し、研磨テープの裏面に摩擦係合する摩擦係合材料を含む圧力面を備えた支持シューを提供する。摩擦係合材料は、複数のセルと、複数のセル内に分散されかつ配置された複数の粒子を含む第1摩擦係合面とを備え、複数の粒子の少なくとも一部は、複数のセル内に固定されて複数のセルから延出するため、研磨テープの裏面が第1摩擦係合面と接触した場合、延出する複数の粒子は、研磨の際に生じる剪断力に応じて研磨テープと圧力面との間の相対運動を緩和する。
本発明は、その範囲に曲線状、弧状、凸状または凹状の圧力面を含む。本発明の範囲には、鑞接、焼結、接着またははんだ付けにより摩擦係合材料を圧力面に取り付けることがさらに含まれる。
研磨テープの裏面は第2摩擦係合面を備えることができるので、第2摩擦係合面が第1摩擦係合面と接触した場合、複数の粒子が、研磨の際に生じる剪断力に応じて研磨テープと圧力面との間の相対運動を緩和する。
摩擦係合材料は、セル内に延出する複数の粒子を保持するために、焼結マトリックス材料から成るマトリックス材料をセル内にさらに含むことができる。
本発明のもう1つの態様では、ワークピースの外周面を研磨する装置であって、研磨面と対向裏面とを有する研磨テープと、上に研磨テープを支持して研磨テープをワークピースに圧迫する圧力面を有する支持手段とを備える装置を提供する。圧力面は、研磨テープの裏面に摩擦係合する摩擦係合材料を備え、摩擦係合材料は、複数のセルと、複数のセル内に分散されかつ配置された複数の粒子から成る第1摩擦係合面とを備え、複数の粒子の少なくとも一部は、複数のセル内に固定されて複数のセルから延出するため、研磨テープの裏面が第1摩擦係合面に接触すると、複数の粒子は、研磨の際に生じる剪断力に応じて研磨テープと圧力面との間の相対運動を緩和する。この装置は、ワークピースと支持手段のうちの一方を他方に対して回転させる手段をさらに備え、その回転の結果、研磨面は、ワークピースと支持手段との間に相対的回転が生じる際にワークピースの外周面から材料を削り落とす。
【図面の簡単な説明】
本発明について、添付の図面を参照してさらに説明する。いくつかの図面において、類似の構造は類似の参照符号で示す。
図1は、ワークピースを研磨する装置の側面図である。
図2は、支持シュー、研磨テープおよびワークピースの断面図である。
図3は、支持シューの代替実施例である。
図4は、本発明に基づく支持シュー、研磨テープおよびワークピース間の界面の分解断面図である。
図5は、本発明に基づいて作成される摩擦係合材料の一形態の斜視図であり、セル内に粒子を有する一体型セル状支持体を示し、分かりやすくするためにマトリックス材料は省略されている。
図6〜図17は、図5の線6-6に沿って切った摩擦係合材料の断面図であり、図5の摩擦係合材料の様々な変形例を示す。
図18は、基材に固定された本発明の摩擦係合材料の断面図である。
図19は、摩擦係合材料が取り付けられた支持シューの部分の斜視図である。
図20は、摩擦係合材料が取り付けられた支持シューの部分の斜視図であり、摩擦係合材料は支持シューに対して回転する。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、一般に、ジャーナルなどのワークピースを研磨する装置に関する。特に、この装置は、研磨テープと、研磨テープに摩擦係合するために圧力面上に摩擦係合材料を有する支持シューとを備える。摩擦係合材料と研磨テープとの間の摩擦係合は、ワークピースが回転研磨される際の研磨テープの相対的変位を緩和する。ワークピースは一般に静止した支持シューに対して回転させるが、ワークピースを静止状態に保ち、支持シューを回転させるか、またはこの2つの部品を逆方向に同時に回転させることができる。したがって、本発明は、回転式研磨における有用性を一般に有すると考えるべきである。
本明細書で研磨剤を示す場合に使用する「テープ」という用語は、本発明に関連して使用する研磨部材の相対的寸法または構成を制限することを意図しない。本発明の研磨テープは、一般に研磨材料の細いストリップであり、この材料の長さはその幅より著しく長い。このテープは、一般に、研磨テープの供給ロールにより研磨装置に供給される。本発明は、カムシャフトおよびクランクシャフトなどのジャーナルを研磨する際に特に有用であるが、その他の用途も意図されている。
図1および図2は、ワークピース12の個々の周囲表面から材料を削り落とす先行技術の装置10を示す。支持シュー14および16は、圧力面18および20を備え、これらの圧力面は一般に凹湾しており、研磨されるワークピース12の周囲表面の所望の外形に適合する。図示の実施例では、2つの半円筒状圧力面18および20は、研磨テープ22をワークピース12の表面24に対して圧迫する。ワークピース12が回転すると、研磨テープ22は、圧力面18および20から外周面24に対する圧力により、この表面から材料を削り落とす。圧力面18および20は、ワークピースが回転する際に、方向を示す矢印15で示すように、周囲表面24を横断して横方向に移動する（つまり震動する）。圧力面の横断運動によって、ワークピースの表面に特定の実施例に好適な多方向の掻き傷パターンが生じる。
支持シュー14および16は各々、一般に、研磨されるワークピースの表面に適合する圧力面18および20を備える。たとえば、図2では、ワークピース12の円筒部分は、半円筒状圧力面18および20を備えた支持シュー14および16に対して回転するのに適する。図3は、支持シュー14'が、研磨テープ22を表面24'に接触させるのに適する凸状圧力面18'および20'を備える代替実施例を示す。その他の支持シューおよび圧力面構成も本発明の範囲に含まれ、先行技術で周知のように選択することができる。たとえば、支持シューは、平面、曲線状、弧状、凸状、凹状または平面と曲線状表面との組合せを備えることができる。
図4に示すように、本発明の好適な実施例は、上に研磨コーティングを含む前面28を有する基材26と、上に裏材層が形成された裏面30とから成る研磨テープ22を含む。さらに、支持シュー16は、研磨テープ22の裏材層36に摩擦係合する摩擦係合材料38が取り付けられた圧力面18を有する。
研磨テープ22は、特に、基材の裏面に配置されたスリップ防止コーティングを備え、このスリップ防止コーティングは高分子結合剤中に分散した無機質粒子から一般に構成されることが好ましいタイプである。研磨テープ22の例としては、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販している262Lおよび272L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプS、および263Lおよび273L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプQがある。
もう1つの好適な実施例では、研磨テープ22は、基材26に取り付けられた複数の研磨粒子34から成る先行技術で周知の塗布研磨剤である。基材26は、たとえば、下塗りした高分子フィルムなどの高分子フィルム、布、紙、不織材料またはこれらの組合せから構成することができる。
研磨テープ22は、基材26の前面28の上に塗布された第1結合剤32をさらに含むことが好ましい。複数の研磨粒子34は、一般に、第1結合剤32中に埋め込まれている。第1結合剤32は、結合剤先駆物質から形成することができ、結合剤先駆物質は、未重合状態で供給される一般に液体である。研磨テープ22などの研磨材料を製造する際、結合剤先駆物質は凝固結合剤に転換することができる。典型的な研磨製品の結合剤の例としては、フェノール樹脂、α側基を有するアミノプラスト樹脂、β未飽和カルボニル基、ウレタン樹脂、にかわ、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、ユリアホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、およびこれらの混合物がある。結合剤先駆物質は、結合剤に対する結合剤先駆物質の硬化を開始および／または促進するための触媒、硬化剤または開始剤をさらに含むことができる。結合剤先駆物質は、充填剤、繊維、静電防止剤、保湿剤、潤滑剤、難燃剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤、沈殿防止剤などの添加剤をさらに含むことができる。
第2の結合剤（図示しない）は、一般にサイズコートと呼ばれ、研磨粒子34の上に塗布することができる。サイズコートを使用する場合、第1結合剤32は一般にメークコートと呼ばれる。サイズコート材料の典型的な例は、第1結合剤32に関する上記と同じ材料を含む。いくつかの実施例では、第3結合剤（やはり図示しない）は、一般にスーパーサイズコーティングと呼ばれ、第2結合剤の上に塗布される。スーパーサイズコーティングは、一般に、研磨基材の充填を最小限にするために使用される。「充填」という用語は、研磨粒子間の空間が、カムシャフトなどの表面から研磨された材料で満たされた状態を言う。使用可能な特定のスーパーサイズコーティングとしては、脂肪酸の金属塩、ユリアホルムアルデヒド、ワックス、鉱油、架橋シラン、架橋シリコン、フルオロケミカル、亜鉛ステアレートまたはカルシウムステアレートなどの金属ステアレート塩などがあり、1つの実施例にスーパーサイズコーティングの組合せを含む。特に、スーパーサイズコーティングを本発明に使用すると、研磨粒子34間にカムシャフトの表面から研磨された材料が蓄積するのを最小限にすることができる。研磨テープ22を形成する特定の材料および成分は、所望の研磨性能が得られるように選択することができる。
研磨粒子34のサイズは、0.01μm〜400μmであることが好ましく、1μm〜120μmであればさらに好ましいが、特定の用途に応じてこれより細かいかまたは粗い粒子を使用しても良い。研磨粒子34は、たとえば、溶融酸化アルミニウム、酸化セラミックアルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、炭化珪素、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、白色酸化アルミニウム、シリカ、セリア、酸化鉄、立方晶窒化硼素、ガーネットおよびこれらの組合せを含むことができる。
研磨粒子34は、互いに結合された1個の研磨粒子から形成された研磨凝集物をさらに含むことができる。凝集物は、一般に、樹脂質、ガラス、セラミックまたは金属結合剤などの結合剤により互いに結合された複数の研磨粒子から成る。凝集物のサイズは、1μm〜1500μmであることが好ましく、60μm〜500μmであればさらに好ましい。凝集物は、正確に賦形されるかまたは不規則な形状であって良い。賦形凝集物の例としては、正六面体、4角錐および切頭角錐がある。研磨凝集物の詳細は、米国特許第4,652,275号"Erodable Agglomerates and Abrasive Products Containing the Same"（Bloecher等）、米国特許第4,799,939号"Erodable Agglomerates and Abrasive Products Containing the Same"（Bloecher等）、米国特許第4,541,842号"Glass Bonded Abrasive Agglomerates"（Rostoker）、および米国特許出願第08/085,638号"Precisely Shaped Particles and Method of making the Same"（Holmes等）に記載されており、これらは、本発明の譲受人が共同所有している。
場合によっては、研磨粒子34は、研磨粒子34が第1結合剤32中に埋め込まれる「閉鎖コート」構成に使用し、研磨粒子34間の空間が最小になるようにすることが好ましい。その他の場合には、研磨粒子34は、「開放コート」構成の第1結合剤32に適用し、研磨粒子34間の空間が閉鎖コート構成に比べて広くなるようにすることが好ましい。上記のスーパーサイズコートと同様、研磨粒子34間の開放空間は、研磨テープ22の充填量に影響する可能性がある。
研磨テープ22の1つの代替構成はラップコート研磨剤（図示しない）と呼ばれ、この場合、研磨複合材料は基材の前面に接着される。ラップコート研磨剤は、結合剤全体に分散した複数の研磨粒子から成り、結合剤は、研磨複合材料を基材に接着するのにも役立つ。こうしたラップフィルムの一例は、米国特許第4,773,920号"Coated Abrasive Suitable for Use as a Lapping Materiar"（Chasman等）に記載されている。
もう1つの代替構成は、3次元の正確に賦形された研磨複合材料が裏材に接着された構造化研磨剤であり、米国特許第5,152,917号"Structured Abrasive Article"（Pieper等）および米国特許第5,435,816号"A Method of Making an Abrasive Article"（Spurgeon等）に記載されている。これらの正確に賦形された研磨複合材料は、正六面体、切頭角錐、円錐、球形、ロッド、テーパ付きロッドなど、様々な幾何学的形状を構成することができる。
研磨テープ22は、基材26の裏面30に取り付けられた裏材層36を備えることがさらに好ましい。特に、裏材層36の一例は、262Lまたは272L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプ5に使用されているように、接着材料中に炭酸カルシウムの粒子37を含むコーティングである。この例では、接着材料は、第1結合剤32と同じでも異なっても良い。裏材層36のもう1つの例は、263Lまたは273L IMPERIAL微細仕上フィルム製品タイプQに使用されているように、接着材料中に石英から成る粒子37を含む研磨複合材料である。接着材料は、タイプSの材料に使用するのに適する接着剤から選択することができる。
裏材層36の粒子37は、様々なサイズ、形状および構成の粒子から構成することができる。この粒子は、一般に、裏材層に特定の性質を与えるように選択する。たとえば、裏材層36が比較的粗い表面を備える必要がある場合、石英粒子は炭酸カルシウム粒子より一般に硬いので、石英粒子の方が炭酸カルシウム粒子より好ましい。その他の粒子を裏材層36の研磨複合材料に使用することもでき、たとえば粘土、黄銅などの金属削り屑、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、炭化珪素、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、ムライト、白色酸化アルミニウム、シリカ、セリア、酸化鉄、立方晶窒化硼素、ガーネットおよびこれらの組合せがある。
裏材層などのバックサイズコーティングを有する研磨テープは好ましいが、その他のテープ構成も本発明の範囲に含まれる。たとえば、研磨テープは、裏面30にバックサイズコーティングを備えていなくても、米国特許第5,109,638号（Kime、Jr.等）に記載されているグリッパーコーティングなど、任意のその他のタイプのコーティングを備えていても良い。もう1つの例では、基材26は、ウレタンまたはアクリレートなどの弾性発泡体でも良いし、一方の側にポリエステル、対向側にポリオレフィンを同時押出しされた高分子フィルムでも良い。
上記のとおり、支持シュー16は、摩擦係合材料38が取り付けられる圧力面18を備え、研磨テープ22の裏材層36に摩擦係合するようになっている。摩擦係合材料38は、鑞接、焼結、はんだ付け、エポキシなどを使った接着など、周知の取付け方法で圧力面18に取り付けることが好ましい。好適な実施例では、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販しているAF126 ScotchweldTMエポキシテープまたはAF163-2  ScotchweldTMエポキシテープなどのエポキシテープが支持シュー16に取り付けられる。次に、摩擦係合材料38は、エポキシテープ上に押圧して硬化させ、摩擦係合材料38を支持シュー16に取り付けることが好ましい。さらに、プライマーを支持シュー16に塗布してからエポキシテープを支持シュー16に貼付すると、エポキシテープと支持シュー16との間の付着性を高めることができる。プライマーは、たとえば、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販しているEC2320で良い。あるいは、摩擦係合材料は、圧力面18に一体成形することができる。
好適な摩擦係合材料38は、米国特許第5,049,165号（Tselesin）に記載されているタイプの複合材料であり、この特許の内容は、引用することにより本明細書に包含する。一般に、複合材料は、正確に賦形されたセルの中に複数の粒子を有するセル状支持体から成る。一実施例では、粒子はセル状支持体内に収容され、その表面から延出する。
具体的な摩擦係合材料を図5に示す。図示のとおり、セル状支持体44の殆どのセル42中に粒子40が存在する。しかし、これより低い濃度の粒子が必要な場合、さらに多くのセルが粒子を持たないようにする。最大濃度の粒子の場合、すべてのセルが粒子を持つ。
図示のセル状支持体は図示のためにのみ記載するものであり、セル状支持体材料を網羅する意図はないと考えるべきである。セル状構造は、予備成形金属繊維、予備成形金属粉末、または金網で良い。しかし、セル状構成内に形成されるその他の材料も適しており、接合炭化物、セラミック、並びに有機質および繊維グラファイト材料などがある。図5に示すとおり、セル状構造は鶏卵用クレート構成だが、実際の骨格構造は、金網、または溶接もしくははんだ付けにより互いに固定されたワイヤから形成することができる。さらに、セル状構造は、ある種の骨格構造により形成された複数のセルから成る構成に拡張、打ち抜き、穿孔、穴あけ、押し出しまたは処理される材料の形態を取ることができる。さらに、セルは、必ずしも摩擦係合材料を完全に貫通して延出する必要はなく、その上部のみが開いている穴から構成することができる。
粒子40は、各種の材料を含むことができる。粒子はダイヤモンドであることが好ましく、立方八面体の形状を有する、つまり平らな表面間の点を画定する複数の鋭利な隅を有するダイヤモンドであればさらに好ましい。ダイヤモンドは、ダイヤモンドに鋭利な隅がないように、バレル研磨またはその他の処理により丸みを付けられた隅を有しても良い。ダイヤモンドは、未粉砕の「メタルボンド」ダイヤモンドであることが好ましい。粒子は、たとえば立方晶窒化硼素、炭化硼素、炭化タングステンもしくはその他の炭化物または粉砕接合炭化物、並びにセラミック酸化アルミニウムまたはその他のセラミックでも良い。粒子40は、上記物質またはその他の粒子の混合物でも良い。
粒子40は、米国特許第4,652,275号"Erodable Agglomerates and Abrasive Products Containing the Same"（Bloecher等）、米国特許第4,799,939号"Erodable Agglomerates and Abrasive Products Containing the Same"（Bloecher等）、米国特許第4,541,842号"Glass Bonded Abrasive Agglomerates"（Rostoker）および米国特許出願第08/085,638号"Precisely Shaped Particles and Methods of Making the Same"（Holmes等）に記載されているタイプの粒子の凝集物でも良く、これらの特許は、本発明の譲受人が共同所有している。粒子40が粒子の凝集物である場合、摩擦係合材料は、セルから延出する凝集物が所望のサイズおよび輪郭になるように整形することができる。研磨凝集物の整形は、たとえばPCT国際公開第W092/05827号およびPCT国際公開第W095/09216号に記載されている。
図5に示すような支持体材料を使用する場合、粒子は、この支持体上に付着させ、残りは掻き除いてセル42内の粒子だけが残るようにする。必要な場合、特に、支持体内の粒子40の濃度が重要な場合、より精巧なシステムを使用することができる。
摩擦係合材料として使用可能な材料の場合、粒子40は、支持体44のセル42内に保持するべきである。マトリックス材料45は、粒子を少なくとも部分的に包封し、粒子を支持体44のセル42内に保持するのに役立つ。多くの材料をマトリックス材料として使用することができ、金属粉末、金属繊維配合物、または粉末と繊維の混合物などがあり、これらはすべて遊離しているかまたは予備成形される。マトリックス材料45は、粒子を包封するのに十分なように実質的にセル42を充填することが可能である。全体の素子は、圧縮するか否かに関わらず焼結するか、または鑞接もしくはプラズマ溶射して、マトリックス材料45の粒子または繊維を互いに結合し、粒子40をセル42内に保持することができる。あるいは、所望の最終的な特性に応じて、マトリックス材料45は樹脂またはゴムなどで良い。熱可塑性樹脂を使用することができ、熱可塑性樹脂は、加熱されたときに粒子を包封し、実質的に冷却したときに粒子を所定の位置に保持する。熱硬化性樹脂を使用することができ、セル42は樹脂で充填され、次に材料が加熱されて、おそらくある程度の圧縮または真空処理により粒子40が所定の位置に保持される。
マトリックスは、ある程度の残存空隙を含むことが認められ、空隙は、開いた空隙も含めて5〜50％である。マトリックス内の気孔には、マトリックスと異なる材料、たとえば液体または固体潤滑剤を充填することができる。しかし、硬質粒子は、マトリックスの空隙率が5％未満の場合に最も良く保持される。
骨格構造は、摩擦係合材料の一部として残る必要はない。むしろ、骨格構造は、セルを形成した後に除去または焼き尽くされる。一例として、マトリックス材料が有機質結合剤であるか、または結合性が十分なその他のある材料である場合、マトリックス材料が部分的に硬化してセルを形成したら、骨格構造を除去する。もう1つの例では、骨格構造が有機質材料である場合、骨格構造は、摩擦係合材料を焼結またはその他の処理を行う際に焼き尽くされ、形成されたセルが所定の位置に残る。
図5に示す構造は、本発明の複合材料の好適な実施例を一般的に示すものであり、他の多くの変形例が可能である。好適なその他の様式をいくつか図6〜図17に示す。
図6は、図5の構造に類似する構造を示し、類似部品は同じ参照符号で示す。したがって、セル状支持体44の各セル42内には1個の粒子40が存在する。図6では、マトリックス材料45は、セル42内に細かい点を描いて示されている。粒子40の少なくともいくつかは、支持体44の少なくとも一方の側で支持体44から突出していることが分かる。図6が示すその他の特徴は、支持体44の骨格に付着したその他の粒子46の結合である。粒子46は、電気めっきまたは吹付けにより支持体44に保持されるが、マトリックス材料45も、これらの粒子を固定するために使用される。後者の場合、マトリックス材料45は支持体44を超えて延出し、粒子40と同様に粒子46を包封する。
図7も、図5に類似する。図7に示されている相違点は、点48が支持体44の実質的に外側に向いている大多数の粒子40の向きである。図8は図7に類似するが、粒子40の大多数が支持体44のほぼ外側に面するカット面50を有する粒子の向きを示す。
粒子を規則的なパターンで配列する場合は常に、1個のセル状支持体を使って粒子を配列する。図5に示すセル状支持体に粒子を充填すると、もう1つのセル状支持体上に材料が配置され、最初の支持体を取り除くと、粒子を規則的なパターンで残すことができる。
図9は、セル42が粒子40より小さい支持体44を示す。したがって、粒子40は、セル42内に完全には収容されない。しかし、大多数の粒子40はセル42内に十分に延出するため、支持体44の骨格は粒子を支持するのに適する点に注目することが重要である。したがって、硬質粒子40を支持するのはマトリックス材料45だけではなく、大多数の硬質粒子40はセル状支持体材料44により機械的に支持される。上記のとおり、マトリックス材料45は、支持体44を超えて延出して硬質粒子40を包封することができる。
図10は、粒子40がセル42より小さい本発明の変形例を示す。図10では、複数の粒子40は、支持体44の各セル42内にある。本発明のこの実施例では、すべての粒子が支持体の骨格により直接支持されるわけではなく、摩擦係合材料は複数のセルに分割され、各々のセルはセル状支持体材料により支持される。あるセル内のマトリックス材料45から1個の粒子が失われても、摩擦係合材料のあるセルを弱めることはなく、他のセルは完全な状態で残る。したがって、セル状材料はすべての粒子を支持する。しかし、粒子のいくつかはセル状材料により支持され、他の粒子はマトリックス材料により間接的に支持される。
各々のセルに所望の粒子濃度は、セルのタイプおよびサイズを選択し、粒子のサイズおよび幾何学的パラメーターを考慮して達成することができる。各々のセルの最大粒子濃度は、粒子をセル内に圧力で充填して達成することができる。
図11の実施例は図10の実施例に類似するが、図11では、各セル42内の複数の粒子40は離散した層に配置されている。図12は図11の変形例を示し、粒子の濃度は各々の層で減少し、支持体の対向面は、硬質粒子を含まない少なくとも1つの層を備える。粒子の層は、本発明の範囲を逸脱せずに他に多くの変形例が可能であることは明白である。
図13に示す実施例は、やはり図5に示した実施例に類似しているが、セル状支持体44は図13では部分的に破壊している。鶏卵用クレート型の支持体44を使用する場合、粒子をセル42内に配置してから骨格を破壊して変形させると、粒子をセル42内に保持するのに役立つ。図13は、セル42に充填するマトリックス材料を示すが、当業者は、マトリックス材料45は複合材料によっては必要ではなく、他の場合には必要であることが分かるであろう。図13に示した重要な特徴は、粒子40をセル42内に機械的に保持するのに役立つセル状支持体の骨格の変形である。この変形は、図11に示すように機械的に行われるか、または熱により行われる。
上記の説明は、1個のセル状支持体材料に関するが、1個の支持体は任意の所望の厚さを有することができる。次に、互いに接合された複数個のセル状支持体材料を使用して、1個の複合材料を形成することができる点を理解すべきである。
図14は、本発明に従って作成した摩擦係合材料の複数の層を示し、数個の層が互いに接合されて1個の摩擦係合材料を形成している。図示のとおり、材料の各々の側は2つの層を有し、各々の層は、図10に示すように各セル内に複数の粒子を有する。図14の材料の中央部は、やはり図10の示唆に従って形成されているが、この中央部のセルは外側層とは異なる。したがって、図14は、層56および58に接合された外側層52および54を示す。層52〜58は実質的に類似しているが、粒子のタイプとサイズ、粒子の濃度は当然異なり、セル状支持体のタイプとサイズも異なる。中心層60はより大きいセルを有し、粒子40の濃度が異なり、粒子40がまったく存在しなくても、必要に応じてタイプとサイズが異なっても良い。
図15は図14に類似しているが、外側層62および64は、セル状支持体がない中心層66に接合されている。やはり、必要なら、1個の外側層だけを使用することができる。この場合、層66は、材料を一緒に保持するのに役立ち、セル状材料が破損した場合に性能を継続させることができる。
図13および図14に示す本発明の実施例では、摩擦係合材料の各種層を図10について説明したように構成してから、各種層を互いに接合する。明らかに、いくつかの層を構成してから全体の摩擦係合材料を一度に焼結し、各種層を接合しても良い。図16および図17に示す本発明の実施例では、先ず各々の層を作成し、粒子をその中に圧入する。
図16の実施例は、セル状支持体材料の4つの層を備えており、複数の粒子が4つの層内に埋め込まれている。粒子のサイズは、支持体のセルのサイズより大きく、1つまたは複数の方向においてセルのサイズを超えて良い。支持体のセルは、マトリックス材料が充填されている状態が示されている。したがって、2つの層68および70は組み付けることができ、2つの層72および74も同様に組み付けることができる。次に、1つの層内の複数の粒子76を層の間に配置して各層を一緒に圧迫すると、粒子76は支持体を十分に変形させるので、粒子76を支持体内に埋め込むことができる。複合材料は、実質的に焼結または硬化させて、マトリックス材料を固定することができる。
図17は図16に類似しているが、支持体層78および80は、内部に粒子82が埋め込まれている。支持体層84および86は、粒子88が内部に埋め込まれている。次に、4つの支持体層を一緒に配置すると、複合材料を焼結または硬化させて、粒子82および88のように粒子の複数の層をマトリックス内に固定し、複数の支持体層を互いに固定することができる。図16に示すように、硬質粒子はセルのサイズを超えて良いが、図17では、実質的に互いに固定されている2対の層が存在する。
上記の説明に従って摩擦係合材料を作成した後、摩擦係合材料を基材に固定すると、その他の特性を材料に与えることができる。たとえば、図18は、本発明に従って作成されて基材92に固定された摩擦係合材料90を一般的に示す。
基材92は詳細に示さないが、当業者は、基材92はセル状材料であっても、非セル状材料であっても良く、摩擦係合材料90については、支持体と同じでもマトリックスと同じでも良いか、またはこれらと異なっても良いことが分かるであろう。また、摩擦係合材料90を完成させてから基材に固定するか、摩擦係合材料90と基材92を組み立てて、全体の組立体を一度に焼結または硬化させても良い。
本発明の摩擦係合材料を完成させた後、材料を改善するいくつかの表面処理を行う。表面処理の1つの形態として、ニッケル、クロミウム、酸化アルミニウム、窒化チタニウム、炭化硼素、ダイヤモンドの薄膜、または高分子物質などの非金属で材料をコーティングすることがある。こうしたコーティングは、化学的蒸着、物理的蒸着、イオン注入工程、プラズマ溶射または鑞接により塗布することができる。その他の表面処理としては、熱処理、ショットブラスト、硬質粒子を露出するための研磨、またはサイズと形状を正確にするための修整がある。これらの実施例では、当業者にとって、多くのその他の処理が思い浮かぶ。
本発明について記述した実施例のいくつかでは、セル状支持体は、材料の粒子を機械的に支持する骨格を備えている。この骨格は、いくつかの図面に示した鶏卵用クレートの形態であっても良いし、ワイヤであっても、支持体自体を構成する粉末または繊維の列理であっても良い。たとえば、金属繊維、金属粉末または粉末と繊維の組合せの予備成形マトリックスは、硬質粒子をその内部に圧入し、次に、圧力を使用するか否かに関わらずマトリックスを焼結するか、または鑞接もしくはプラズマ溶射することができる。この場合、マトリックスの金属列理または繊維は支持体の骨格の役割を果す。支持体の骨格がどのような形態であっても、骨格は、直接またはマトリックスを介して間接的に硬質粒子を機械的に支持し、粒子を複合材料から取り除く力に対向して粒子を保持するのに役立つ。
粒子の選択および配置もきわめて多様である。摩擦係合材料は、1個の材料に1つのサイズの粒子で作成しても、異なるサイズの粒子を混ぜて作成しても良く、1個の材料に1種類の粒子で作成しても、いくつかの種類の粒子を混ぜて作成しても良い。1つの層が1つのサイズおよび1種類の粒子を有し、後続の層が異なるサイズおよび種類の粒子を有するか、または各々の層が異なるサイズと種類の粒子を有しても良い。当然、図10に示す材料は、サイズと種類が異なる粒子のほぼ均質な混合物で作成されるので、特定の種類およびサイズの粒子の特定な配置はない。当業者は、摩擦係合面の特定の特性は、摩擦係合材料の特定の部分または層の特定の硬質粒子および粒子のサイズを正しく選択することにより決定できることが分かるであろう。
当業者は、有用な摩擦係合材料に対する十分な保持力を生じるように、粒子の一部をマトリックス材料45内に埋め込むべきであることをさらに理解するであろう。研磨剤の裏面との係合がスリップを緩和するのに十分であるように、粒子はマトリックス材料から突出することが好ましい。好適な最大の突出は、粒子のサイズの3/4であり、つまり粒子の体積の1/4はマトリックス材料内に埋め込まれ、3/4はマトリックス材料から突出する。しかし、粒子の1/100〜1/3の範囲がマトリックス材料から突出することも本発明の範囲に含まれる。また、各々の粒子の1/4〜3/4の範囲がマトリックス材料内に包封されることが好ましい。摩擦係合材料、研磨テープの特性、およびスリップ緩和の所望の程度に応じて、突出はこれより多くても少なくても良い。
したがって、本発明は、研磨テープと摩擦係合するための任意の所望濃度のダイヤモンドまたはその他の粒子を含む摩擦係合材料を提供することであることが分かるであろう。任意のセル状支持体材料は、耐久力のある材料を提供するための硬質粒子を支持する骨格を備える。マトリックス材料45は、粒子を支持体内に固定し、支持体を超えて延出して良い。マトリックス材料45は、任意の多様な材料で良い。
図4に示す実施例を再び参照すると、摩擦係合材料38が基材26の裏材層36に接触する場合、延出する粒子40と裏材層36との間の摩擦力により、材料は、回転研磨によって生じる剪断力を含む剪断力に対応して互いに接触する。摩擦係合材料38および裏材層36または基材26は、2つの材料が互いに接触したときに、研磨テープ22が、研磨の際に支持シュー16に対して特定の位置に配置され、その位置に保たれるように選択することが好ましい。研磨の際、回転するワークピースが高度の剪断力を付与すると、研磨テープはそれにより支持シューに確実に固定され、支持シューに対してスリップしないか、またはスリップする量がわずかで許容可能であることが好ましい。しかし、研磨テープを間欠送りする必要がある場合、研磨テープは、研磨テープを支持シューの圧力面から移動させて摩擦係合材料から分離する必要がある。したがって、裏材層36および摩擦係合材料38は、材料が比較的低い剥離力を受けたときに容易に分離するように選択することが好ましい。
特に、研磨テープ22と圧力面18との間のスリップを緩和するには、裏材層36または基材26と摩擦係合材料38との間の摩擦係数は、研磨テープ22上の研磨コーティングと被研磨物体との間の摩擦係数より大きくなければならない。裏材層36または基材26と摩擦係合材料38との間の摩擦係数が、研磨テープ22上の研磨コーティングと被研磨物体との間の摩擦係数より低い場合、研磨テープ22は、圧力面18に対してスリップする傾向がある。さらに具体的には、裏材層36または基材26と摩擦係合材料38との間の摩擦係数は、研磨テープ22上の研磨コーティングと被研磨物体との間の摩擦係数より少なくとも5％大きいことが好ましく、少なくとも15％大きければさらに好ましい。
基材26の上に裏材層36がある場合、摩擦係合材料38と裏材層36も、粒子40が、裏材層36に少なくとも部分的に入り込む、つまり侵入し、基材26には侵入しないように選択することが好ましい。こうして、粒子40は、研磨テープ22の裏材層36を圧力面18に保持する。粒子は、裏材層36の厚さの少なくとも25％、かつ裏材層36の厚さの100％未満に侵入することが好ましい。摩擦係合材料38と研磨テープ22との間の摩擦係合は、粒子の侵入レベルが減少するにつれて弱まる場合が多い。
粒子40は、裏材層36全体の厚さに侵入する場合、基材26にも接触または侵入することがある。その結果、基材がほころびるかまたは裂ける場合がある。著しい数の粒子40が基材26に侵入した場合、粒子40のいくつかは基材26に接触または侵入し、その結果、基材が多少ほころびたり裂けたりすることは意図されているが、基材26は使用不能になるほど破損することはない。したがって、基材26の破損を防ぐには、粒子40が裏材層36にのみ侵入し、基材26に延出して侵入しないように、研磨テープ22および摩擦係合材料38を選択することが好ましい。
研磨テープがバックサイズコーティングを備えていないか、または基材26が弾性発泡体である場合、基材26および摩擦係合材料38は、基材26の厚さが、粒子40が基材26に侵入する距離の少なくとも1.5倍であるように選択することが好ましい。基材26の厚さは、粒子40が基材26に侵入する距離の少なくとも2倍であればさらに好ましく、少なくとも3倍であればなお好ましい。しかし、粒子40は、基材26全体の厚さに侵入して良い。
研磨テープ22と圧力面18との間のスリップをさらに緩和するには、圧力面18に対する研磨テープ22の向きを変える。図19に示すように、摩擦係合材料38は、セル42の列にほぼ平行な軸線Aを有し、圧力面18は、ワークピースが研磨工程の際に回転する方向にほぼ平行な軸線Bを有する。一般に、圧力面18は主軸線Bと副軸線Cとを有し、主軸線Bは圧力面18の最も長い側の方向に一般に延出し、副軸線Cは主軸線Bに垂直である。図19の実施例では、摩擦係合材料38の軸線Aは圧力面18の軸線Bに平行である。間欠送りの方向におけるセル42および粒子40の列の整列配置によって、研磨テープが研磨作業時にスリップする場合、いくつかの研磨テープの裏材層36または基材26に溝付きのパターンが生じ、その結果、裏材層36または基材26と摩擦係合材料38との間の摩擦係数を減少させる可能性がある。
あるいは、摩擦係合材料38は、図20に示すように、軸線Aが軸線Bに対して角度αで偏位するように圧力面18に対して回転させることができる。つまり、軸線Aは軸線Bに対して斜めである。この実施例では、粒子40は、ワークピースが回転する方向に対して列状に整列配置されないため、裏材層36または基材26と摩擦係合材料38との間の摩擦係数が増加する可能性がある。さらに、角度αが45°である場合、粒子40は、軸線Aが軸線Bに対して平行である場合と同様に列状に整列配置される。したがって、角度αは、約1°〜44°の範囲であるか、または約46°〜89°の範囲であることが好ましく、間欠送りの方向に対する粒子40の整列配置は、角度αが0°から45°および90°と大きくなるにつれて一般により不規則になることが分かる。
本発明の動作について、以下の詳細な実例に関してさらに説明する。これらの実例は、様々な特定かつ好適な実施例および技法をさらに示すために記載する。しかし、本発明の範囲内で多くの変形および変更を行うことができると考えるべきである。摩擦係合材料および試験サンプルの製法および試験手順は、以下のとおりである。
スリップ試験は、クランクシャフトの仕上げに一般に使用するタイプの支持シューの圧力面に対して裏面を当てるように研磨テープを配置して行った。支持シューの幅は約1.59 cm（0.625 in）、研磨テープの幅は約1.9 cm（0.75 in）だった。この支持シューにより研磨されるカムローブの直径にほぼ等しい直径を有する金属ローラは、研磨テープの露出研磨面に接触するように配置した。約1.5 kg（４ 1b）の法線力を金属ローラの方向に支持シューに加えた。支持シューを所定の位置に保持し、金属ローラを研磨テープとともに動かした。
フック取付具を有する標準のばね秤は、研磨テープの一方の端部に穿孔した孔にばね秤のフックを挿入して、研磨テープの一方の端部に取り付けた。研磨テープには、ローラに接触する支持シューの表面にほぼ平行な方向に引張力を加えた。試験の際、研磨テープが支持シューに対してスリップするまで研磨テープ上の力を徐々に増加した。以下の表に記載する力の値は、テープがスリップし始めた後に生じた値である。次に、これらの力の値に基づいて摩擦係数を決定した。
実施例
比較例は、本発明に従って粒子が表面から延出する複数のセルを有する摩擦係合材料を備えていない支持シューを使って行った試験を表す。その代わり、支持シューの表面には、電気めっきニッケルで所定の位置に保持されたダイヤモンドが不規則に散乱し、各ダイヤモンドの間隔と、支持シュー表面からのダイヤモンドの延出部分は本質的に不規則である。特に、使用した支持シューは、ミシガン州、ランシングのIndustrial Metal Products Corp.が市販しており、品番59VP001だった。ダイヤモンドは、ほぼ平らな形状であり、支持シュー表面から約3 mi1（75μ）延出していた。
実施例1、2および3は、本発明に基づく3種類の粒子構成を有する摩擦係合材料を使って行った試験を表す。すべての摩擦係合材料は、ダイヤモンド粒子が標準の120メッシュのふるいを通過して、標準の140メッシュのふるい上に保持されるように、ダイヤモンド粒子をふるい分けて作成した。次に、これらのダイヤモンドを形状で選別し、多くの鋭利な隅があるほぼ対称の立方八面体形を有する粒子をさらに立方形の粒子と分けた。実施例1では、摩擦係合材料に使用したダイヤモンド粒子は、主に立方八面体形であり、摩擦係合面から約1.8 mi1（47μ）延出していた。実施例2では、摩擦係合材料に使用したダイヤモンド粒子は、さらに立方形であり、摩擦係合面から約1.8 mi1（47μ）延出していた。実施例3では、ダイヤモンド粒子は、摩擦係合材料から約0.7 mil（19μ）延出していた。
摩擦係合材料のセルを画定するメッシュとして、1 in当たり0.010 inワイヤが120本の平織りの303ステンレス鋼から成る標準のT-120スクリーンを使用した。次に、金属マトリックス粉末を使用して、メッシュ材料内に配置されたダイヤモンド粒子を保持した。このメッシュの金属マトリックス材料とダイヤモンド粒子は、有機結合剤で一時的に一緒に保持した。この構成を数分間にわたって500℃まで加熱し、結合剤を焼き尽くした。次に、この構成を5分間にわたって775℃で焼結し、ダイヤモンドを摩擦係合材料内に接合した。
摩擦係合材料は、支持シューの輪郭に適合するように賦形し、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販しているAF126 ScotchweldTMエポキシテープで支持シュー表面に取り付けた。支持シューの逆の形状を有するパンチを摩擦係合材料の表面に押圧して摩擦係合材料を所定の位置に保持し、この構成を1時間にわたって120℃で加熱した。
各々の実施例に使用した研磨テープは、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販している、60 μmの研磨面を有する5 milの3M 272LタイプS IMPERIALブランドの酸化アルミニウム微細仕上げフィルムだった。この研磨テープは、テープの裏面に炭酸カルシウムから成るスリップ防止コーティングを備えていた。
結果
比較例と実施例1、2および3の結果を以下の表に記載する。
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より高い力の値は、研磨テープが支持シューに対してスリップするのにより抵抗があることを示す。したがって、表に記載したデータは、実施例1および2に最も良く示されている本発明が、ダイヤモンドが不規則に散乱した支持シュー表面に比べて大幅に、研磨テープと支持シューとの間の相対的な変位に耐える傾向があることを示す。実施例3のダイヤモンドは、本発明に好ましい値よりさらに深く摩擦係合材料内に埋め込まれているため、この実施例の材料は、実施例1および2ほど研磨テープの変位に耐えなかった。上記の試験および試験結果は、予測ではなく、説明のためにのみ記載したのであって、試験手順の変化によって異なる結果が生じる可能性がある。
本発明の範囲には、新しい研磨面がワークピースに当たるように、研磨テープを定期的に間欠送りすることも含まれる。使用の際、支持シュー14および16は、研磨テープ22をワークピースに一定時間だけ圧迫し、その後、支持シューはワークピースから離れる。摩擦係合材料38および裏材層36は、図2に大まかに示す間欠送り手段80および82により互いに離れ、次に、研磨テープまたは支持シューの少なくとも一方が他方に対して間欠送りされる。つまり、予め決められた長さの研磨テープが、研磨剤がワークピースに接触する領域から引き出され、その結果、等しい長さの新しい研磨テープが、ワークピースに接触する領域に引き込まれる。本発明の長所は、摩擦係合によって高度の剪断抵抗が生じ、かつテープおよび係合材料が互いに直角に容易に分離し、研磨テープを容易に間欠送りできることである。研磨テープが十分に前進すると、支持シューはワークピース周囲に接近し、係合材料38は裏材層36に接触して摩擦係合し、研磨テープを圧力面に対して保持する。次に、この研磨工程が再び開始する。
本発明について、いくつかの実施例に関して説明してきた。上記の詳細な説明および実施例は、分かりやすくするために記載したに過ぎない。これらの説明および実施例から不必要に制限されることはないと考えるべきである。当業者には、本発明の範囲を逸脱せずに上記の実施例に多くの変更を加えることができることは明白であろう。たとえば、本発明は、カムシャフトおよびクランクシャフトなどのジャーナル、カムローブの微細仕上げ、並びに超精密仕上げ、ID管のホーニング仕上げ用途に関する特定の効用を有するが、その他の用途およびワークピースも意図されている。したがって、本発明の範囲は、本明細書に記載されている構造に限定すべきではなく、請求の範囲の文言により記載される構造物並びにこれらの構造物と等価なものによってのみ限定されると考えるべきである。
【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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【図９】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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