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▶ エレメント シックス （ユーケイ） リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-10
(54)【発明の名称】回転研磨加工
(51)【国際特許分類】
B24D 5/06 20060101AFI20240403BHJP
B24D 5/00 20060101ALI20240403BHJP
B24D 3/00 20060101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
B24D5/06
B24D5/00 P
B24D3/00 320B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023562551
(86)(22)【出願日】2022-06-15
(85)【翻訳文提出日】2023-10-11
(86)【国際出願番号】 EP2022066378
(87)【国際公開番号】W WO2022268614
(87)【国際公開日】2022-12-29
(31)【優先権主張番号】2109030.3
(32)【優先日】2021-06-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517007574
【氏名又は名称】エレメント シックス （ユーケイ） リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100123630
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(72)【発明者】
【氏名】ラプトン グレゴリー トレヴァー
(72)【発明者】
【氏名】ペンナ フランカ ルイス フェルナンド
(72)【発明者】
【氏名】レイ マシュー
(72)【発明者】
【氏名】ギルロイ ブライアン
【テーマコード（参考）】
3C063
【Ｆターム（参考）】
3C063AA02
3C063AB03
3C063BA10
3C063BA25
3C063BB02
(57)【要約】
本開示は、外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロットを有するハブと、半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメント（典型的には多結晶ダイヤモンド）とを備える回転研磨加工工具に関する。
【選択図】図７
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転研磨加工工具であって、外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロットを有するハブと、
前記半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメントと、
を備え、
前記研磨セグメントの各々は、前記研磨セグメントを前記ハブ内に取り付けるための本体を有し、研磨エッジをさらに備え、
前記研磨セグメントの各々は、前記研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して延びる及び／又は前記研磨セグメントに隣接する前記ハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素を用いて前記ハブに個別に固定されていることを特徴とする回転研磨加工工具。
【請求項2】
前記研磨セグメントは、第１の部分開口部を備え、前記ハブは、第２の部分開口部を備え、前記研磨セグメントは、前記スロット内にあり且つ前記第１及び第２の部分開口部が整列している場合に、前記第１及び第２の部分開口部は、一緒になって完全な開口部を形成する、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項3】
前記研磨セグメントはＬ字形であり、第２の脚部から延びる第１の脚部を備える、請求項１又は２に記載の回転研磨加工工具。
【請求項4】
前記第２の脚部は、前記第１の脚部に対して角度Ｘで延び、角度Ｘは、前記第１及び第２の脚部の外面の間で測定され、角度Ｘは、７５度から１００度の範囲である、請求項３に記載の回転研磨加工工具。
【請求項5】
前記研磨セグメントは、前記第１及び第２の脚部の外面の中間の入れ子面をさらに備える、請求項３又は４に記載の回転研磨加工工具。
【請求項6】
前記入れ子面は、前記第２の脚部の外面に対して３０度から５０度の範囲の角度で延びている、請求項５に記載の回転研磨加工工具。
【請求項7】
前記ハブは、第１の側から第２の側に向かってテーパ付けされている、請求項１から６のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項8】
前記ハブは、Ｌ字形の支持部を備える、請求項１から７のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項9】
前記ハブは、フランジ上の対応するパターン化軸面と嵌合構成で結合するためのパターン化軸面を備える、請求項１から８のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項10】
フランジをさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項11】
前記フランジは、前記ハブ上の対応するパターン化軸面と嵌合構成で結合するためのパターン化軸面を備える、請求項１から１０のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項12】
前記ハブは、前記ハブの外周面で終端する複数の半径方向に延びるスリットを備える、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項13】
前記スリットは、前記半径方向スロットと並行に延びている、請求項１２に記載の回転研磨加工工具。
【請求項14】
前記スリットは、グラブねじを受け入れるための１又は２以上の半径方向に延びる閉じた穴をさらに備える、請求項１３に記載の回転研磨加工工具。
【請求項15】
前記ハブと前記研磨セグメントとの中間にある研磨セグメントホルダーをさらに備える、請求項１２、１３又は１４に記載の回転研磨加工工具。
【請求項16】
前記研磨セグメントは、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）を含む、請求項１から１５のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項17】
前記ＰＣＤと界接面で隣接する炭化物基材をさらに含む、請求項１６に記載の回転研磨加工工具。
【請求項18】
前記界接面は、前記ハブの中心線に対して中心からずれた位置にある、請求項１７に記載の回転研磨加工工具。
【請求項19】
前記ＰＣＤは、１から２ｍｍの範囲の厚さを有する層として提供される、請求項１６から１８のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【請求項20】
前記研磨セグメントの総厚さは５ｍｍ未満、好ましくは４ｍｍ未満である、請求項１６から１９のいずれかに記載の回転研磨加工工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、回転研磨加工用の装置に関する。詳細には、回転ドレッシング工具に関する。
【背景技術】
【0002】
欧州公開第３ ４１５ ２７５号には、外周に複数の軸方向に配向された半径方向スロットを有するハブ１０３を備える回転研磨加工工具１０１が開示されている。複数の研磨セグメント２０１、２０２は、半径方向スロット７０１、７０２に配置され、共に研磨面１０２を形成する。各研磨セグメントは、複数の研磨セグメント４０５を画定する研磨エッジ４０２、４０３を備え、ハブのスロットの１つに配置するためのタブ４０１をさらに備える。実施形態の１つでは、タブは、その上部よりもその基部の方が幅広である。一対のフランジ１０４、１０５は、ハブ１０３にねじ留めされ、それにより、リム５０４、５０５がタブ４０１の幅広の基部と協働して研磨セグメントを所定の位置に固定する（図５及び６参照）。別の実施形態では、研磨セグメントを所定の位置に固定するためにリング１１０３が使用される（図１１及び１２参照）。
【0003】
これらの構成の問題点は、損傷又は摩耗した研磨セグメントを個別に交換することが困難であることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】欧州公開第３ ４１５ ２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決する、研磨セグメントをハブに取り付ける代替的方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、回転研磨加工工具が提供され、回転研磨加工工具は、外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロットを有するハブと、半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメントとを備え、各研磨セグメントは、研磨セグメントをハブに取り付けるためのタブを有し、研磨エッジをさらに備え、各研磨セグメントは、研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して延びる及び／又は研磨セグメントに隣接するハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素を用いてハブに個別に固定される。
【0007】
この構成は、残りの研磨セグメントをその位置から妨害することなく個別のセグメントを交換することを可能にするので有利である。さらに、個別の研磨セグメント（又はそれ以上）が欠落した状態での回転研磨加工工具のさらなる使用が可能になる。さらに、個別の研磨セグメントを交換した後の研磨セグメントの再調整は、個別の研磨セグメントのみを残りの研磨セグメントに対して輪郭形成する必要があるので、より簡単である。これは、全ての研磨セグメントを輪郭形成する必要がある先行技術の解決策とは対照的である。とりわけ、この構成の最も大きな利点は、研磨セグメントを非常に少ない材料量で製造できることである。これは、原材料と製造プロセスの両方において、大幅なコスト削減につながる。
【0008】
本発明の随意的な及び／又は好ましい特徴は、従属請求項に記載されている。
次に、本発明は、単に例示的に添付図面を参照してより具体的に説明される。
次に、本発明は、単に例示的に添付図面を参照してより具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】回転研磨加工工具の第１の実施形態の斜視図である。
【図14】研磨セグメントがブランクから機械加工される前にブランク上に重ね合わされた入れ子になった研磨セグメントの構成を示す概略的な画像である。
【図15】個別の研磨セグメントの厚さ（ｍｍ）と、必要な研磨セグメント（グラフでは「ブレード」と呼ぶ）の数量との関係を示すグラフである。
【図17】研磨セグメントの部分的な開口部とハブの部分的な開口部とが完全に位置合わせされ、ピン要素を受け入れる準備が整った状態の詳細な概略的な画像である。
【図19】スプリングピンの隙間と研磨セグメント及びハブの表面との整列を示す詳細な概略的な画像である。
【図20】回転研磨加工工具の第２の実施形態の斜視図である。
【図30】回転研磨加工工具の第３の実施形態の斜視図である。
【図37】回転研磨加工工具の第４の実施形態の部分斜視図である。
【図39】従来技術と比較した研磨セグメントの実施形態における材料の使用量の削減を示す概略的な画像である。
【図40】研磨セグメントの一実施形態を通る側断面図であり、炭化物基材上に取り付けられた多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）の層を示す。
【図41a】ハブの中心線の位置に対するＰＣＤと炭化物基材との界接面の位置を示す概略図である。
【図41b】ハブの中心線の位置に対するＰＣＤと炭化物基材との界接面の位置を示す概略図である。
【図41c】ハブの中心線の位置に対するＰＣＤと炭化物基材との界接面の位置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１から９を参照すると、回転研磨加工工具の第１の実施形態は、全体として１００で示されている。回転研磨加工工具１００は、その外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロット１０４を有するハブ１０２と、半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメント１０６とを備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントをハブに取り付けるための本体１０８を有し、さらに研磨エッジ１１０を備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して及び／又は研磨セグメントに隣接するハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素１１２を使用して、ハブに個別に固定される。
【0011】
この第１の実施形態では、以下に詳細に説明するように、ピン要素は、軸方向に延び、一部は研磨セグメントを貫通し、一部は研磨セグメントに隣接するハブを貫通する。
【0012】
ハブは、環状であり、回転ドレッシング機（図示せず）の回転軸に取り付けるための中央開口部１１４を有する。ハブの全体的な形状はパイプフランジに似ており、図８に最もよく示されているように、ハブの片側にはリング部１１６及び隆起面１１８がある。ハブは、対向する第１及び第２の主軸面１２０、１２２を備える（図１０及び１１参照）。第１及び第２の主軸面を連結する外周面１２４は、一般に、一方側から他方側に向かって半径方向内向きにテーパ付けされている。
【0013】
スロットは、第１及び第２の主軸面の間で軸方向に延びている。また、スロットは、半径方向にハブの中に延びており、それによってスロット間に一連の支持部１２６を画定する。各スロットに関して、隣接する支持部がある。各支持部は、半径方向に延びる第１の支持脚部１２８と軸方向に延びる第２の支持脚部１３０とを備えた略Ｌ字形である。第１の支持脚部は第２の支持脚部より短い。第１の支持脚部は第１の主軸面に隣接して配置され、第２の支持脚部は第２の主軸面で終端する。
【0014】
ピン要素を部分的に受け入れるための第１のピン凹部１３２は、各支持部の長手方向の範囲に沿って延びている。第１のピン凹部は半円形の横方向断面を有し、半円形の横方向断面を有する別のピン凹部と整列したときに完全な、すなわち完全な円形になることが意図されている。これについては以下でさらに詳しく説明する。
【0015】
第１の実施形態では、各研磨セグメントも略Ｌ字形であり、図１２に最もよく示されている。このため、研磨セグメントは、第２のセグメント脚部１３６から延びる第１のセグメント脚部１３４を備える。第１のセグメント脚部は第２のセグメント脚部よりも短い。第１のセグメント脚部は、第２のセグメント脚部に対して角度Ｘで延びており、角度Ｘは７５度から１００度の範囲である。図１３に示されるように、角度Ｘは、第１のセグメント脚部及び第２のセグメント脚部の各外面の間で測定される。好ましくは、角度Ｘは約８０度である。
【0016】
Ｌ字形の構成により、得られる回転研磨加工工具は、もみの木様の輪郭の機械加工に特に適している。Ｌ字形は、機械加工作業に必要な研磨セグメントの材料量を最小限にするのに役立つ。これは、ＰＣＤ又は多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）のような高価な超硬材料が最大限の耐摩耗性及び長寿命を要求される場合に特に重要である。
【0017】
各研磨材セグメントは、２つの支持部の間のスロットに挿入される。最終位置に達すると、第１のセグメント脚部はハブの第１の支持脚部と整列し、第２のセグメント脚部は第２の支持脚部と整列する。支持部のＬ字形構成は、ハブの質量を最小限に抑え、必要な部分のみを支持するのに役立つ。
【0018】
図１２及び１３に示すように、研磨セグメントは、第１及び第２のセグメント脚部の外面の中間にある入れ子面１３８をさらに備える。入れ子面は、製造中にブランク１４０から抽出できる研磨セグメントの数量を最大にするために重要である（図１４参照）。通常、ブランクは、炭化物層で裏打ちされたＰＣＤなどの研磨材のディスクである。入れ子面を組み込むことにより、適切な入れ子構成を決定する場合に、入れ子面を持たない研磨セグメントを重ねる場合に比べて、ブランクに重ねることができる研磨セグメントの数量が増える。図１３に示すように、入れ子面は、第２のセグメント脚部の外面から３０から５０度の範囲の角度Ｙで延びる。好ましくは、角度Ｙは約４５度である。
【0019】
図１から９のハブでは、スロットの数量とそれに対応する研磨セグメントの数量は８０である。この数量は、工具によって機械加工されるホイールの目標数量、回転速度、送り速度などの要因を考慮して決定されている。また、研磨セグメント間の最小間隔（例えば１５ｍｍ）及び／又は支持部の半径方向の厚さ（例えば０．７５ｍｍ）など、考慮すべき幾何学的制約もある。
【0020】
必要な研磨セグメントの数量は、各研磨セグメントの総厚さｌ及びハブの直径Ｄに関係する。実験から、研磨セグメントの数量、研磨セグメントの厚さ、及びハブの直径の関係は実験的に取得されており、以下の２つの式で定義できる。
Ｍａｘ＝Ｉｎｔ（πＤ／（ｌ＋０．７５））
Ｍｉｎ＝Ｉｎｔ（πＤ／（ｌ＋１５））
実際には、ハブがテーパ付けされている場合（第１の実施形態のように）、使用される直径は、実際は、輪郭形成された研磨エッジの最小高さまで測定した直径である。テーパ付けされていないハブの場合、直径寸法を特定するのは非常に簡単である。
Ｍａｘ＝Ｉｎｔ（πＤ／（ｌ＋０．７５））
Ｍｉｎ＝Ｉｎｔ（πＤ／（ｌ＋１５））
実際には、ハブがテーパ付けされている場合（第１の実施形態のように）、使用される直径は、実際は、輪郭形成された研磨エッジの最小高さまで測定した直径である。テーパ付けされていないハブの場合、直径寸法を特定するのは非常に簡単である。
【0021】
例えば、図１５のグラフにおいて、ｌ＝１ｍｍ、Ｄ＝１５０ｍｍの場合、ハブに必要な研磨セグメントの数量は、ラインＬmaxで示される最大値とラインＬminで示される最小値の間に位置する。この２つのラインＬminとＬmaxから外れた数量の研磨セグメントを使用することも可能であるが、ある時点で、耐用期間及び工具によって機械加工可能なホイールの数を有することになる。
【0022】
完璧を期すために、第１の実施形態における研磨セグメントの総厚さは約３ｍｍ、ハブの直径は約１４０ｍｍである。これにより、使用可能な研磨セグメントの数量は２４から１１７個の範囲となり、８０個が選択された。好ましくは、研磨セグメントの厚さは１から４ｍｍの範囲である。
【0023】
半円形の横方向断面を有する第２のピン凹部１４２は、研磨セグメントの長手方向の範囲に沿って延びており、図１６に最もよく示されている。上述の最終位置では、研磨セグメントの第２のピン凹部は、隣接する支持部の第１のピン凹部と整列し、一緒に円形の横方向断面を有する穴１４４を形成する（図１７参照）。ピン要素をこの穴に挿入すると、研磨要素がスロット内に固定される（図１８参照）。研磨要素は、ピン要素を引き抜くだけでハブから取り外すことができる。
【0024】
ピン要素は、ばねピン１４６（スロット付きばね張力ピンとしても知られる）とすること又はグラブねじ１４８のようなねじ部材とすることができる。工具の第１の実施形態では、ピン要素はばねピンであり、例えば亜鉛メッキされたばね鋼から作られる。ばねピンは細長く、非圧縮状態では隙間１５２が開いた単一コイル１５０で構成される。ばねピンが整列した第１及び第２のピン凹部によって形成された穴の中に打ち込まれたときに生じるように、圧縮されると、ばねピンは直径を縮小し、その固有のばね付勢に起因して、非圧縮状態に戻ろうとする。この挙動により、ばねピンは研磨セグメントとハブとの間の締結具として機能する。圧縮状態では、ばねピンの隙間は、研磨セグメント及び支持部の各表面と整列する（図１９参照）。
【0025】
後述する工具の第２及び第３の実施形態では、ピン要素は、グラブねじ又は他の同様のタイプのねじ部材である。
【0026】
再び図１３を簡単に参照すると、研磨エッジは第２のセグメント脚部の一部を形成する。最終位置では、研磨エッジは、意図したとおりに機能するために、第２の支持脚部を越えて半径方向に突出する。研磨エッジは、例えばレーザー加工を用いて第２のセグメント脚部に成形される輪郭を有する。この輪郭付け加工は、英国特許第２５７４４９２号に記載されているように、研磨セグメントがそれぞれのスロット内に現場で配置された後に行われるのが好ましいので、輪郭付けの前後の研磨セグメントの典型的な外形をそれぞれＰ及びＱで示す。外形Ｐは、本質的に作為的で疑似的（ｐｈａｎｔｏｍ）であり、特定の時点での外形を描いている。最終的に、外形Ｑは、例えばホイールに付与される所望の輪郭（１つの）である。実際には、最初の輪郭は、その後、再輪郭付け時により浅い深さで繰り返すことができるので、所望の輪郭は、ラインＰとラインＱとの間の何らかの深さで研磨エッジに仕上げることができる。従って、ラインＰとラインＱとの間の研磨材の深さは、研ぎ直し代と考えることもできる。
【0027】
バッキングプレートとしても知られるフランジ１５４は、第１の主軸面に対してハブに同軸に取り付けられている（図１及び４参照）。フランジは、複数のねじ１５６と、研磨セグメントから間隔を置いてハブに設けられたねじ穴１５８（図８）とを用いて所定の位置に固定される。フランジは、過酷な使用条件下での研磨セグメントの軸方向移動を防止するのに役立つ。随意的に、フランジは、パターン化表面（図示せず）を有する環状プレートである。フランジ上又はフランジ内のパターン化表面は、ハブ上の対応するパターンと嵌合構成で係合する。協働するパターンにより、ハブとフランジとの間の相対回転が最小限に抑えられる。典型的には、パターンは一連の凹部及び／又は突起である。一例を図１１に示すが、このパターンは、内接する弓形凹部１６０のペアを含む。
【0028】
次に図２０から２６を参照すると、回転研磨加工工具の第２の実施形態は、全体として２００で示されている。回転研磨加工工具は、その外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロット２０４を有するハブ２０２と、半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメント２０６とを備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントをハブに取り付けるための本体２０８を有し、さらに研磨エッジ２１０を備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して及び／又は研磨セグメントに隣接するハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素１４８を使用して、ハブに個別に固定される。この第２の実施形態では、ピン要素は、研磨セグメントに隣接して、ハブを部分的に貫通して延びている。
【0029】
具体的には、ピン要素は、隣接する研磨セグメントの間のハブの外周面２１２に半径方向に挿入されている。半径方向に延びる一連のスリット２１４と協働して、ピン要素は、研磨セグメントをスロット内の所定の位置にクランプするのを助けるために使用される。スリットは、両側のスロットと並行してハブの中に延びている。各スリットの基部には、亀裂発生のリスクを低減するための円形断面を有する軸方向に延びる開口部２１６がある。また、ハブは、スリットに隣接する複数の半径方向に延びる穴２１８を備える。随意的に、各スリットは、１つ（図２０及び３０）又は２つ（図３７）の穴を備える。全ての研磨セグメントがそれぞれのスロットに挿入されると、ピン要素は、半径方向に延びる穴の各々に挿入され、それによってスリットが閉じ、研磨セグメントが所定の位置にクランプされる。バランスの取れた荷重伝達のために、従って最大の効果を発揮するために、スリットは、ハブの周りで１つずつ連続して（常に隣接するスリットで）閉じることが重要である。
【0030】
この実施形態では、研磨セグメントの各々は、中間研磨セグメントホルダー２２０を介してスロットに個別に取り付けられている。このようにして、研磨セグメントを所定の位置に保持するのに必要な圧力は、耐摩耗性の高い材料でスロット全体を満たすことなく達成される。中間ホルダーは本質的に、より高価なＰＣＤ材料の代用品として機能する。このようなことが可能なのは、研磨セグメントの下部は、研磨セグメントをホルダーに取り付けるために必要なだけであり、研削ホイールと接触することがないため、実際には特に耐摩耗性である必要がないからである。
【0031】
適切な研磨セグメントホルダーの例を図２７、２８、及び２９に示す。通常、研磨セグメントホルダーは鋼製である。図２７では、研磨セグメントホルダー２２０ａは、座部２２２と、座部に対して垂直な背部２２４とを備える。図２８では、研磨セグメントホルダー２２０ｂは、座部２２６と、座部に対して傾斜した背部２２８とを備える。使用時、図２７及び２８の研磨セグメントホルダーは、ハブの前方回転方向に関して規定された研磨セグメントの後方にその背部を向ける。図２９では、研磨セグメントホルダー２２０ｃは、座部２３０と、座部に対して垂直な２つの相隔たる背部２３２、２３４とを備える。背部は三角形の縦断面を有する。２つの背部によってスロット２３６が画定され、そこに研磨セグメントが収容される。
【0032】
試験中、第１及び第２の実施形態の研磨セグメントツールホルダーは、予想以上に問題があることが判明した。研磨セグメントを支持する際、研磨セグメントと研磨セグメントホルダーとの間の先端面に頻繁に位置合わせ不良が生じた。公差の問題に起因して、研磨セグメントは研磨セグメントホルダーの先端面を越えて突出した、又は研磨セグメントホルダーは研磨セグメントを越えて突出した。どちらにしても、先端面にかかる荷重は研磨セグメント及びホルダーの両方に分散されなかった。そのため、その後、第３の実施形態が開発された。この実施形態では、研磨セグメントが２つの背部の間のスロット内に位置するため、荷重がホルダーから研磨セグメントに均等に伝達される。この第３の実施形態の変形例を図３７に示す。
【0033】
この工具の第２の実施形態では、ハブは、第１の主軸面から第２の主軸面に向かって半径方向内向きにテーパ付けされていない。代わりに、外周面は第１及び第２の主軸面に対して概して垂直である（図２３参照）。これにより、工具は多くの種類の回転研磨加工用途に適したままであるが、もみの木様の輪郭のような複雑な輪郭の研磨には適さなくなる。
【0034】
また、この実施形態では、研磨セグメントとスロットの数が大幅に少なくなっている。この回転研磨加工工具は、より小さな直径を必要とする機械加工作業に適している。また、第１の実施形態に比べて低コストであるため、操作パラメータの最適化に使用される試験治具としても理想的である。
最後に、フランジ２３８は、従来と同様の方法でハブに取り付けられている。
最後に、フランジ２３８は、従来と同様の方法でハブに取り付けられている。
【0035】
次に図３０から３６を参照すると、回転研磨加工工具の第３の実施形態は、全体として３００で示されている。回転研磨加工工具は、その外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロット３０４を有するハブ３０２と、中間ホルダーを介して半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメント３０６とを備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントをハブに取り付けるための本体３０８を有し、さらに研磨エッジ３１０を備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して及び／又は研磨セグメントに隣接するハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素３１２を使用して、ハブに個別に固定される。第２の実施形態と同様に、第３の実施形態では、ピン要素は、研磨セグメントに隣接するハブを部分的に貫通して延びている。
【0036】
第２の実施形態及び第３の実施形態は非常に類似しているので、ここでは重要な相違点のみを強調する。第３の実施形態では、ハブは隆起面を有さず、ハブとフランジ３１４の両方が環状であり、これらは同軸上に互いに横たわっている。対照的に、第２の実施形態では、フランジはハブの隆起面に取り付けられている。
【0037】
次に図３７及び３８を参照すると、回転研磨加工工具の第４の実施形態は、全体として４００で示されている。回転研磨加工工具は、その外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロット４０４を有するハブ４０２と、半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメント４０６とを備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントをハブに取り付けるための本体４０８を有し、さらに研磨エッジ４１０を備える。各研磨セグメントは、研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して及び／又は研磨セグメントに隣接するハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素（図示せず）を使用して、ハブに個別に固定される。第２の実施形態と同様に、第４の実施形態では、ピン要素は、研磨セグメントに隣接するハブを部分的に貫通して延びている。
【0038】
第２の実施形態及び第４の実施形態は非常に類似しているので、ここでは重要な相違点のみを強調する。第４の実施形態では、上述のように、研磨セグメントホルダー２２０のタイプが異なる。研磨セグメントホルダー２２０ｄは、座部４１２と、座部に対して垂直な２つの相隔たる背部４１４、４１６とを備える。背部は矩形の縦断面を有する。研磨セグメントはホルダー２２０ｄの所定の位置にクランプされる。同様に、ホルダーは、ハブの所定の位置にクランプされる。
【0039】
さらに、上述したように、クランプ機構の一部として使用されるピン要素は１つだけである。より小さな２つのピン要素により、研磨セグメントへのより良好な荷重伝達が可能になるが、より大きな１つのピン要素も効果的に機能する。
【0040】
上述した様々な工具の実施形態の各々について、各研磨セグメントは、好ましくはＰＣＤを含む。好ましくは、ＰＣＤは、１から２ｍｍの範囲の厚さを有する層５００として提供される。ＰＣＢＮを使用することも可能であるが、ＰＣＤは、その極めて高い硬度により耐摩耗性の点で優れている。欠点は、ＰＣＤがＰＣＢＮよりも高価であることであり、性能とコストはトレードオフの関係にある。図３９を用いて、工具の第２、第３及び第４の実施形態の研磨セグメントに使用されるＰＣＤの体積が、先行技術の研磨セグメントと比較して大幅に減少していることを示す。同じ知見は、第１の実施形態のＬ字形の研磨セグメントにも広く適用される。
【0041】
随意的に、研磨セグメントは、界接面５０４でＰＣＤに隣接する炭化物基材５０２も含んでいる（図４０参照）。ハブの中心線５０６に対するこの界接面の位置が最も重要である。図４１ａの例のように、界接面がハブの中心線に対して中心からずれた位置にあることが重要である。換言すれば、図４１ｂの例のように、界接面は中心線と一致してはならない。理想的には、図４１ｃの例のように、中心線は研磨セグメントのＰＣＤ層と一致する。
【0042】
図４１ａでは、刃先５０８の幾何形状は摩耗により早期に失われることになり、これは悪いことであるが、ＰＣＤは摩耗することになり、これは良いことである。図４１ｂのように界接面が中心線と一致すると、界接面でクラックが発生し、研磨セグメントが早期に破損する可能性が高いことが試験で示されている。図４１ｃでは、刃先の幾何形状は維持され、ＰＣＤ層で摩耗が始まっており、いずれも良いことである。
【0043】
実際には、ハブの中心線に対する界接面の位置は、炭化物層に対するＰＣＤ層の比率を変えることで達成される。好ましくは、研磨セグメント（すなわちＰＣＤ及び、存在する場合には炭化物層）の総厚さは５ｍｍ未満であり、より好ましくは４ｍｍ未満である。好ましくは、炭化物層に対するＰＣＤ層の比率は１対３である。
【0044】
回転研磨加工工具は、研削ホイール、回転ドレッシング工具、又は何らかの他の類似形態の機械加工工具として構成することができる。上述したように、回転研磨加工工具は、もみの木様の輪郭のような複雑な形状の輪郭を有する研磨ホイールのドレッシングに特に有用である。
【0045】
要約すると、本発明者らは、回転研磨加工用途のハブに研磨セグメントを取り付ける代替方法を考え出した。この新しい方法は、研磨セグメントに必要な耐摩耗材料の量を減らすことができるため、構造の観点からはコスト効率が高く、さらに、個別のセグメントの交換及び再形成が可能であるため、保守整備の観点からは柔軟性が高い。
【0046】
本発明は、特に実施形態を参照して示され、説明されてきたが、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において様々な変更がなされ得ることは、当業者には理解されるであろう。
【符号の説明】
【0047】
１００ 回転研磨加工工具
１２６ 支持部
１２８ 第１の支持脚部
１３０ 第２の支持脚部
１３２ 第１のピン凹部
１２６ 支持部
１２８ 第１の支持脚部
１３０ 第２の支持脚部
１３２ 第１のピン凹部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41a】
【図41b】
【図41c】
【手続補正書】
【提出日】2023-10-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転研磨加工工具であって、外周に軸方向に延びる複数の半径方向スロットを有するハブと、
前記半径方向スロット内に配置された複数の研磨セグメントと、
を備え、
前記研磨セグメントの各々は、前記研磨セグメントを前記ハブ内に取り付けるための本体を有し、研磨エッジをさらに備え、
前記研磨セグメントの各々は、前記研磨セグメントを少なくとも部分的に貫通して延びる及び／又は前記研磨セグメントに隣接する前記ハブを少なくとも部分的に貫通して延びるピン要素を用いて前記ハブに個別に固定されていることを特徴とする回転研磨加工工具。
【請求項2】
前記研磨セグメントは、第１の部分開口部を備え、前記ハブは、第２の部分開口部を備え、前記研磨セグメントは、前記スロット内にあり且つ前記第１及び第２の部分開口部が整列している場合に、前記第１及び第２の部分開口部は、一緒になって完全な開口部を形成する、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項3】
前記研磨セグメントはＬ字形であり、第２の脚部から延びる第１の脚部を備える、請求項１又は２に記載の回転研磨加工工具。
【請求項4】
前記第２の脚部は、前記第１の脚部に対して角度Ｘで延び、角度Ｘは、前記第１及び第２の脚部の外面の間で測定され、角度Ｘは、７５度から１００度の範囲である、請求項３に記載の回転研磨加工工具。
【請求項5】
前記研磨セグメントは、前記第１及び第２の脚部の外面の中間の入れ子面をさらに備える、請求項３に記載の回転研磨加工工具。
【請求項6】
前記入れ子面は、前記第２の脚部の外面に対して３０度から５０度の範囲の角度で延びている、請求項５に記載の回転研磨加工工具。
【請求項7】
前記ハブは、第１の側から第２の側に向かってテーパ付けされている、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項8】
前記ハブは、Ｌ字形の支持部を備える、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項9】
前記ハブは、フランジ上の対応するパターン化軸面と嵌合構成で結合するためのパターン化軸面を備える、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項10】
フランジをさらに備える、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項11】
前記フランジは、前記ハブ上の対応するパターン化軸面と嵌合構成で結合するためのパターン化軸面を備える、請求項１０に記載の回転研磨加工工具。
【請求項12】
前記ハブは、前記ハブの外周面で終端する複数の半径方向に延びるスリットを備える、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項13】
前記スリットは、前記半径方向スロットと並行に延びている、請求項１２に記載の回転研磨加工工具。
【請求項14】
前記スリットは、グラブねじを受け入れるための１又は２以上の半径方向に延びる閉じた穴をさらに備える、請求項１３に記載の回転研磨加工工具。
【請求項15】
前記ハブと前記研磨セグメントとの中間にある研磨セグメントホルダーをさらに備える、請求項１２に記載の回転研磨加工工具。
【請求項16】
前記研磨セグメントは、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）を含む、請求項１に記載の回転研磨加工工具。
【請求項17】
前記ＰＣＤと界接面で隣接する炭化物基材をさらに含む、請求項１６に記載の回転研磨加工工具。
【請求項18】
前記界接面は、前記ハブの中心線に対して中心からずれた位置にある、請求項１７に記載の回転研磨加工工具。
【請求項19】
前記ＰＣＤは、１から２ｍｍの範囲の厚さを有する層として提供される、請求項１６に記載の回転研磨加工工具。
【請求項20】
前記研磨セグメントの総厚さは５ｍｍ未満、好ましくは４ｍｍ未満である、請求項１６に記載の回転研磨加工工具。
【国際調査報告】