JP6325195B2 - ブラシ状砥石の製造方法、線状砥材およびブラシ状砥石 - Google Patents

ブラシ状砥石の製造方法、線状砥材およびブラシ状砥石 Download PDF

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Description

本発明は、無機長繊維が樹脂バインダーで固められた線状砥材がホルダに保持されたブラシ状砥石の製造方法に関するものである。なお、以下の説明において、線状砥材によってワークを研磨する際、線状砥材の先端部は研削に近い作用を発揮する。また、線状砥材によってワークのバリ取りを行う際も、線状砥材の先端部は研削に近い作用を発揮する。そこで、以下の説明では、「研磨」と「研削」とを区別せずに使用する。
ブラシ状砥石としては、アルミナ長繊維等の無機長繊維の集合糸を樹脂バインダーにより固めた線状砥材が複数本、束となってホルダに保持されたものが提案されている（特許文献１、２）。かかるブラシ状砥石によって、金属製ワークの表面にバリ取りや研磨等を行う場合、ブラシ状砥石を軸線周りに回転させながら、線状砥材の先端で研削や研磨を行う。上記の線状砥材を製造するにあたっては、特許文献１に記載されているように、無機長繊維の集合糸に樹脂バインダーを含浸した後、樹脂バインダーを加熱硬化させ、その後、集合糸を所定寸法に切断する。
特開２００２−２１０６６２号公報 国際公開第２００４／００９２９３号
特許文献１、２等で開示されたブラシ状砥石では、線状砥材の先端部の研削能力を利用するが、研削能力は、線状砥材の腰の強さの影響を受ける。このため、ワークの表面等を研磨する際や、ワークの表面からバリを除去する際には、線状砥材の突出寸法を短めに設定して、線状砥材の撓みを抑制しながら研削作業を行う。これに対して、交差穴内のバリ取りを行う場合、交差穴の内部にブラシ状砥石を深く挿入するため、線状砥材の突出寸法を長くする必要があるため、線状砥材は、撓みやすい状態で使用されることになる。
また、本願発明者が検討した結果、ブラシ砥石の場合、線状砥材の腰の強弱は、線状砥材の突出寸法以外にも、線状砥材の断面形状の影響を受けるという知見を得た。例えば、断面が扁平な線状砥材は、断面が円形状である線状砥材より撓みやすく、折れにくい。従って、断面が扁平な線状砥材は、加工面に凹凸が多い表面等のバリ取りに適しているのに対して、断面が円形状の線状砥材は、凹凸の少ない表面や凹凸のない表面等の研磨に適している。また、断面が円形状の線状砥材は、線状砥材の突出寸法が長い状態でも線状砥材の腰の強さが必要とされる交差穴内のバリ取りに適している。
また、ブラシ砥石の場合、研磨能力や研削能力も線状砥材の断面形状の影響を受けるという知見を得た。例えば、断面が扁平な線状砥材は、断面の厚み方向が幅方向（長手方向）に対して薄いため、先端が壊れやすく新しい切れ刃を出す自生作用が活発である。また、断面が扁平な線状砥材は、断面の厚み方法と幅方向への撓みやすさが違うため、加工時の挙動が不規則となる。それ故、断面が扁平な線状砥材は、断面の幅方向（長手方向）のエッジ効果と合わさって研削能力が高いという利点がある。逆にいえば、断面が扁平な線状砥材は、傷を発生させやすく仕上がりの面粗度が粗いといえる。
一方、断面が円形状の線状砥材は、断面のどの方向も一定の厚みがあるため、先端が壊れにくく、自生作用は断面が扁平な線材に比較して低い。また、断面が円形状の線状砥材は、撓みやすさがどの方向でも一定であるため、加工時の挙動が規則的となるとともに、エッジ効果もない。従って、断面が円形状の線状砥材は、研削力が適度に抑えられる。逆にいえば、断面が円形状の線状砥材は、傷が発生しにくく仕上がり面粗度が細かい。それ故、断面が円形状の線状砥材は、仕上がり面粗度が重要な表面等の研磨に適している。また、断面が円形状の線状砥材は、先端が交差穴のエッジで衝撃を受けやすい交差穴内のバリ取りに適している。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、無機長繊維の集合糸に樹脂バインダーを含浸した後、樹脂バインダーを加熱硬化させる方法では、線状砥材の断面形状を適正に制御することが困難である。すなわち、無機長繊維の集合糸をローラー等にかけて駆動する場合、集合糸がローラーに緩く押し付けられると、集合糸が円形状の断面形状になり、断面形状が円形状の線状砥材が製造される。これに対して、集合糸がローラーに強く押し付けられると、集合糸が扁平な断面形状になり、断面形状が扁平な線状砥材が製造される。それ故、従来の製造方法では、線状砥材の断面形状を制御しにくく、線状砥材の特性を制御しにくいという問題点がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、線状砥材の断面形状を容易に制御することのできるブラシ状砥石の製造方法を提供することにある。また、かかる製造方向により製造された線状砥材およびブラシ状砥石を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められた線状砥材が複数本、束となってホルダに保持されたブラシ状砥石の製造方法において、前記線状砥材を製造するにあたっては、前記集合糸に縒りをかける縒り工程と、前記集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸する含浸工程と、当該樹脂バインダーを含浸した前記集合糸をダイスに通して当該集合糸の断面形状を整形する整形工程と、前記整形工程の後、または前記整形工程と同時に前記樹脂バインダーを硬化させる樹脂硬化工程と、を行い、前記線状砥材の断面形状は、扁平形状であり、前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍから２０ｃｍであり、前記縒り工程では、前記集合糸を構成する各無機長繊維を互いに交差せずに螺旋に延びる状態とすることを特徴とする。
本発明においては、線状砥材を製造する際、含浸工程において集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸した後、樹脂硬化工程において樹脂バインダーを硬化させる前、あるいは樹脂硬化工程と同時に樹脂バインダーを含浸した集合糸をダイスに通して集合糸の断面形状を整形する整形工程を行う。このため、線状砥材の断面形状を容易に制御することができる。従って、表面の研磨や、交差穴のバリ取り等、用途に適した断面形状の線状砥材を備えたブラシ状砥石を実現することができる。
また、本発明では、前記含浸工程の前に前記集合糸に縒りをかける縒り工程を行う。かかる構成によれば、集合糸に縒りをかけた分、集合糸において無機長繊維が纏まった状態になるので、無機長繊維が互いに平行に延在している集合糸を用いる場合に比して、線状砥材の断面形状を制御しやすい。また、適正な縒りをかけると、線状砥材の縦割れ（線状砥材の長さ方向の割れ）を防止し、衝撃による摩耗を防止することができるという利点もある。
さらに、本発明では、前記線状砥材の断面形状は、扁平形状であり、前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍから２０ｃｍである。すなわち、線状砥材の断面形状が扁平形状である場合、線状砥材の断面形状が円形や正多角形である場合に比して、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法を長くすることが好ましい。かかる構成によれば、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法は２０ｃｍ以下であるため、縒りの効果を発現させることができる。また、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法は１０ｃｍ以上であるため、縒りに起因する無機長繊維のケバ立ちを防止することができ、線状砥材を折れにくくすることができる。また、適正な縒りをかけると、線状砥材の縦割れを防止し、衝撃による摩耗を防止することができるという利点がある。
本発明において、前記ダイスに加熱装置を設け、前記整形工程と前記樹脂硬化工程とを同時に行うことが好ましい。かかる構成によれば、装置や製造工程の簡素化等を図ることができる。
本発明において、前記縒り工程では、円筒状または円柱状のボビンに巻回された集合糸を送り出しながら、送り出し方向に延在する軸線回りに前記ボビンを回転させるものとすることができる。
本発明のさらに別の形態では、無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められた線状砥材が複数本、束となってホルダに保持されたブラシ状砥石の製造方法において、前記線状砥材を製造するにあたっては、前記集合糸に１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法が１０ｃｍから２０ｃｍの縒りをかける縒り工程と、前記集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸する含浸工程と、前記樹脂バインダーを硬化させる樹脂硬化工程と、を行い、前記縒り工程では、前記集合糸を構成する各無機長繊維を互いに交差せずに螺旋に延びる状態とし、前記線状砥材として、断面形状が楕円形または長円形の線状砥材を製造することを特徴とする。
次に、本発明は、無機長繊維の集合糸を樹脂バインダーによって固めた線状砥材において、断面形状が、扁平形状であり、前記集合糸には縒りがかけられており、前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍ以上、２０ｃｍ以下であり、前記集合糸を構成する各無機長繊維は、互いに交差せずに螺旋に延びていることを特徴とする。
次に、本発明のブラシ状砥石は、複数本の線状砥材と、前記複数本の線状砥材を束として保持するホルダと、を有し、各線状砥材は、無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められたものであり、各線状砥材の断面形状は、扁平形状であり、前記集合糸には縒りがかけられており、前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍ以上、２０ｃｍ以下であり、前記集合糸を構成する各無機長繊維は、互いに交差せずに螺旋に延びていることを特徴とする。
本発明においては、線状砥材を製造する際、含浸工程において集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸した後、樹脂硬化工程において樹脂バインダーを硬化させる前、あるいは樹脂硬化工程と同時に樹脂バインダーを含浸した集合糸をダイスに通して集合糸の断面形状を整形する整形工程を行う。このため、線状砥材の断面形状を容易に制御することができる。従って、表面の研磨や、交差穴のバリ取り等、用途に適した断面形状の線状砥材を備えたブラシ状砥石を実現することができる。
本発明において、集合糸に適正な縒りをかけて集合糸の断面形状（線状砥材の断面形状）を制御する。例えば、１周期当たりの線状砥材の長さ寸法が１０ｃｍから２０ｃｍの縒りを集合糸にかければ、断面楕円形または断面長円形の線状砥材を得ることができる。また、適正な縒りをかけると、線状砥材の縦割れを防止し、衝撃による摩耗を防止することができるという利点がある。
本発明の第１例に係るブラシ状砥石の説明図である。 本発明の第２例に係るブラシ状砥石の説明図である。 本発明の第３例に係るブラシ状砥石の説明図である。 本発明の第１実施形態に係るブラシ状砥石の製造方法を示す説明図である。 本発明を適用したブラシ状砥石の構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用したブラシ状砥石の構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用したブラシ状砥石の構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用したブラシ状砥石の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るブラシ状砥石の製造方法を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るブラシ状砥石の製造方法において集合糸に縒りを加えた様子を模式的に示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係るブラシ状砥石の製造方法を示す説明図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るブラシ状砥石および研磨機用ブラシについて説明する。
［ブラシ状砥石の第１例］
（研磨機用ブラシの全体構成）
図１は、本発明の第１例に係るブラシ状砥石の説明図である。図１に示す研磨機用ブラシ１０は、金属製ワークの表面にバリ取りや研磨等を行うためのツールであり、ブラシ状
砥石１と、このブラシ状砥石１を保持するブラシケース２と、ブラシ状砥石１をブラシケース２に固定するための固定ねじ３とを備えている。
ブラシ状砥石１は、複数本の線状砥材１１と、これらの線状砥材１１の基端側を保持するホルダ１２とを備えている。本形態において、複数本の線状砥材１１は、複数本の線状砥材１１からなる複数の束１１０としてホルダ１２に保持されており、束１１０は、研磨機用ブラシ１０の回転中心軸線Ｌの周りに等角度間隔で配置されている。
線状砥材１１は、アルミナ繊維フィラメント等の無機長繊維の集合体にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などのバインダー樹脂を含浸、硬化させて線状に形成したものである。集合糸は、例えば、繊維径が８〜５０μｍのアルミナ長繊維（無機長繊維）を２５０〜３０００本、集合させたものであり、集合糸の径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍである。このため、線状砥材１１の径は、集合糸の径と同様、０．１ｍｍ〜２ｍｍである。なお、無機長繊維は、被研磨材に対して相対的に研磨性を有する材料、すなわち、研磨する材料よりも硬くてかつ脆い材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミナ繊維の他、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、あるいはガラス繊維を用いることができる。なお、研磨する材料によってはこれらが混合していてもよく、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維は、鉄系、非鉄系金属に対する研磨性が非常によい。
ホルダ１２は金属製であり、その外形は円柱状である。ホルダ１２の一端側には、軸線方向に開口する円筒状の砥材保持部１２ａが形成されており、この砥材保持部１２ａの内部に線状砥材１１の束１１０の基端部を挿入して接着固定することにより、線状砥材１１とホルダ１２が一体に結合されている。
ブラシケース２は、有底円筒状の周壁部２１と、周壁部２１の一端側から、周壁部２１の中心軸線（回転中心軸線Ｌ）方向に延出された駆動用連結軸２２とを備えており、周壁部２１の内径寸法は、ホルダ１２の外径寸法よりやや大きい。本形態において、ブラシケース２は金属製である。駆動用連結軸２２は、研磨機用ブラシ１０を研磨装置に取り付けるためのものであり、この駆動用連結軸２２を介して研磨機用ブラシ１０に回転駆動力が伝達され、研磨動作が行われる。研磨機用ブラシ１０は、通常は回転中心軸線Ｌ周りに回転駆動されるが、回転に限らず、往復動作、オシレーション動作、揺動、あるいはこれらの動作を組み合わせた動きが行われることもある。
（ブラシケース２に対するブラシ状砥石１の固定構造）
本形態では、ブラシケース２にブラシ状砥石１を固定ねじ３により固定するにあたって、まず、ブラシケース２の周壁部２１には、軸方向に沿って延びる長穴状の開口部２１ａが１箇所形成されている。また、周壁部２１の内周面において、回転中心軸線Ｌを挟んで開口部２１ａと対向する領域には、軸方向に沿って延びる平坦面（図示せず）が形成されている。また、周壁部２１には、他の部位よりも肉厚が薄い薄肉部２１ｃが形成されている。かかる薄肉部２１ｃは、周壁部２１の外周面の一部を軸線方向に沿って所定長さ分だけ細長く平坦に削った形状になっている。本形態において、回転中心軸線Ｌを挟んで開口部２１ａと対向する位置の両側に２つの薄肉部２１ｃが形成されている。このため、ブラシケース２は、周壁部２１に開口部２１ａが形成されているが、２つの薄肉部２１ｃの形成、および平坦面の形成によって、重心位置が回転中心軸線Ｌ上にある。
ホルダ１２の上端側部分には、回転中心軸線Ｌを通り、かつ、回転中心軸線Ｌに対して直交する方向にねじ穴１２ｂが貫通形成されている。ねじ穴１２ｂは、ブラシ状砥石１をブラシケース２に組み付ける際、固定ねじ３を螺着するためのものである。本形態では、固定ねじ３として、六角穴付き止めねじが用いられており、固定ねじ３の端部には、六角レンチ５の先端を嵌合するための六角穴３１が形成されている。
このように構成したブラシ状砥石１および研磨機用ブラシ１０は、線状砥材１１の先端部をワークの表面に押し当てた状態で、回転中心軸線Ｌ周りに回転させ、成形時や加工時に発生したバリ取りやワークの表面の研磨を行う。ワークは、例えば、マグネシウムやアルミニウムのダイキャスト品である。また、ワークは、エンドミル、ドリル、ダイス、タップなどのツールを用いて加工された鋼製の部材であってもよい。
（研磨機用ブラシの組立方法、線状砥材の突出寸法調整方法）
本発明を適用した研磨機用ブラシ１０を組み立てるにあたって、ブラシ状砥石１をブラシケース２に組み付けて固定ねじ３で固定する際には、まず、ブラシケース２内にブラシ状砥石１をホルダ１２側から挿入する。そして、ブラシ状砥石１をブラシケース２内で軸方向にスライドさせることにより、線状砥材１１の自由端側が周壁部２１の一端側の開口から必要な長さだけ突き出すように組み付け位置の調整を行う。その際、ブラシケース２に形成された開口部２１ａからホルダ１２のねじ穴１２ｂの開口が見えるように周方向の位置を調整しながら挿入する。これにより、ホルダ１２に設けられたねじ穴１２ｂへの開口部２１ａからのアクセスが可能となる。
次に、開口部２１ａから固定ねじ３をねじ穴１２ｂに螺入し、開口部２１ａ側からねじ穴１２ｂの奥側に向かって締め込む。固定ねじ３は、六角穴付き止めねじであるため、ねじ穴１２ｂの内部に完全に収容されるまで締め込まれる。その結果、固定ねじ３の先端部３０は、ねじ穴１２ｂからわずかに突出し、ブラシケース２の内周面に形成された平坦面に突き当たる。従って、ブラシケース２の周壁部２１内において、固定ねじ３およびホルダ１２は径方向に突っ張った状態となり、ホルダ１２は、周壁部２１の開口部２１ａ側の内周面に押し付け固定される。この状態で、固定ねじ３の基端部は、ねじ穴１２ｂ内に入り込んでいるので、固定ねじ３が周壁部２１の外周面から一切、突出していない。
このようにして、ブラシ状砥石１のブラシケース２への固定が完了した研磨機用ブラシ１０を研磨に使用していくと、線状砥材１１の先端部が磨耗し、線状砥材１１の突出寸法が短くなる。このような場合には、固定ねじ３を緩めてからホルダ１２を軸線方向に移動させ、線状砥材１１の突出寸法を最適な寸法、例えば、数ｍｍから数十ｃｍ程度に調整した後、固定ねじ３を再び締め込んでホルダ１２をブラシケース２内に固定する。
［ブラシ状砥石の第２例］
図２は、本発明の第２例に係るブラシ状砥石の説明図である。なお、本例の研磨機用ブラシの基本的な構成は、図１に示す形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
第１例に係るブラシ状砥石１においては、複数本の線状砥材１１が複数の束１１０としてホルダ１２に保持されていたが、図２に示すように、本形態では、複数本の線状砥材１１が１つの束１１０としてホルダ１２に保持されている。このように構成したブラシ状砥石１および研磨機用ブラシ１０でも、図１を参照して説明した形態と同様、線状砥材１１の先端部をワークの表面に押し当てた状態で、回転中心軸線Ｌ周りに回転させ、成形時や加工時に発生したバリ取りや、ワーク表面の研磨に用いられる。
［ブラシ状砥石の第３例］
図３は、本発明の第３例に係るブラシ状砥石の説明図である。なお、本例の研磨機用ブラシの基本的な構成は、図１に示す形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図３に示すブラシ状砥石１は、交差穴内のバリを除去するためのツールであり、複数本
の線状砥材１１が１つの束１１０としてホルダ１２に保持されている。また、ホルダ１２には、回転中心軸線Ｌ方向に延出された駆動用連結軸１２０が形成されており、駆動用連結軸２０は、電動の回転駆動装置等に連結される。また、ホルダ１２と線状砥材１１の束１１０の根元に跨るように熱収縮チューブ４０が被覆されている。
このように構成したブラシ状砥石１は、線状砥材１１の束１１０を先端側から交差穴に差し込み、この状態で、ブラシ状砥石１を回転中心軸線Ｌ周りに回転させる。その結果、線状砥材１１が遠心力によって径方向外側に広がった状態となり、交差穴に発生したバリを除去することができる。
［線状砥材１１の製造方法の第１実施形態］
図４は、本発明の第１実施形態に係るブラシ状砥石１の製造方法を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）には、含浸工程、および含浸工程以降の工程が表されている。図５、図６、図７および図８は、本発明を適用したブラシ状砥石１の構成を模式的に示す説明図である。なお、図５〜図８において、無機長繊維を円１５０にして集合糸１５および線状砥材１１の断面を表すにあたって、無機長繊維を集合糸１５および線状砥材１１より拡大して少なく表してあるため、無機長繊維を示す円１５０には、一部が欠けているものが含まれているが、集合糸１５および線状砥材１１において、無機長繊維の一部が欠けている訳ではない。
本形態のブラシ状砥石１の製造方法において、線状砥材１１を製造するにあたっては、まず、図４（ａ）に示す含浸工程において、無機長繊維の集合糸１５に未硬化の樹脂バインダー１６を含浸する。本形態において、集合糸１５は、円筒状あるいは円柱状のボビン５１に巻回された状態で供給され、樹脂バインダー１６は、樹脂バインダー槽５３に貯留されている。また、集合糸１５は、ボビン５２に巻回されながらボビン５１から引き出されると、樹脂バインダー槽５３の内部に配置されたローラーなどのガイド部材５４、および樹脂バインダー槽５３の外部に配置されたローラー等のガイド部材５５、５６に案内されながら進行する。また、集合糸１５は、ボビン５２に巻回されるまでの間に樹脂バインダー槽５３に貯留されている樹脂バインダー１６に浸漬され、樹脂バインダー１６が含浸される。そして、樹脂バインダー１６が含浸された集合糸１５は、重ならないようにボビン５２に巻回される。
次に、ボビン５２に巻回された含浸済みの集合糸１５は、図４（ｂ）に示すように、整形工程として、ダイス６１に通る際に断面形状が整形された後、樹脂硬化工程において、加熱炉６２に通され、樹脂バインダー１６が硬化される。その結果、複数本の無機長繊維の集合糸１５が樹脂バインダー１６によって固められた線状砥材１１が得られる。このようにして得られた線状砥材１１は、樹脂硬化工程の後、所定の寸法に切断される。また、線状砥材１１は、ボビン（図示せず）に巻回された後、所定の寸法に切断されることもある。
ここで、ダイス６１には、含浸済みの集合糸１５が通る通路（図示せず）が形成されており、かかる通路は、ダイス６１の両端面で開口している。このため、ダイス６１の端面には通路の開口部６１０が設けられており、集合糸１５はダイス６１を通過する際、通路および開口部６１０の形状に対応する断面形状に整形される。その結果、ダイス６１の通路および開口部６１０の形状に対応する断面形状の線状砥材１１が得られる。
例えば、開口部６１０の形状が円形（真円）であれば、図５に示すように、断面形状が円形（真円または略真円）の線状砥材１１（線状砥材１１ａ）が得られる。また、開口部６１０の形状が楕円形あるいは長円形であれば、図６に示すように、断面形状が楕円形あるいは長円形の線状砥材１１（線状砥材１１ｂ）が得られる。また、開口部６１０の形状
が正多角形（例えば、正方形）であれば、図７に示すように、断面形状が正多角形（例えば、正方形）の線状砥材１１（線状砥材１１ｃ）が得られる。また、開口部６１０の形状が長方形であれば、図８に示すように、断面形状が長方形の線状砥材１１（線状砥材１１ｄ）が得られる。なお、ダイス６１において、通路は、貫通孔、およびダイス６１の側面でも開口する溝のいずれの構成であってもよい。
上記の方法で製造した線状砥材１１のうち、図５に示すように、断面形状が円形（真円または略真円）の線状砥材１１（線状砥材１１ａ）は、線状砥材１１ａの延在方向に直交するいずれの方向にも方向性がないため、腰が強い。このため、線状砥材１１ａは、凹凸の少ない表面や凹凸のない表面等の研磨に適している。また、線状砥材１１ａは、突出寸法が長い状態でも十分な腰の強さを有するため、強い腰が求められる交差穴内のバリ取りに適している。また、線状砥材１１ａは、断面はどの方向も一定の厚みがあるため、先端が壊れにくく、自生作用は断面が扁平な線材に比較して低い。また、線状砥材１１ａは、撓みやすさがどの方向でも一定であるため、加工時の挙動が規則的となるとともに、エッジ効果もない。従って、線状砥材１１ａは、研削力が適度に抑えられる。逆にいえば、線状砥材１１ａは、傷が発生しにくく仕上がり面粗度が細かい。それ故、線状砥材１１ａは、仕上がり面粗度が重要な表面等の研磨に適している。また、線状砥材１１ａは、先端が交差穴のエッジで衝撃を受けやすい交差穴内のバリ取りに適している。
また、図６に示すように、断面形状が楕円形または長円形の線状砥材１１（線状砥材１１ｂ）は、扁平であるため、幅方向Ｗの寸法に比して、厚さ方向Ｔの寸法が小である。このため、線状砥材１１ｂは、厚さ方向Ｔに撓みやすいので、折れにくい。従って、線状砥材１１ｂは、加工面に凹凸が多い表面等のバリ取りに適している。また、線状砥材１１ｂは、断面の厚み方向が幅方向（長手方向）に対して薄いため、先端が壊れやすく新しい切れ刃を出す自生作用が活発である。また、線状砥材１１ｂは、断面の厚み方法と幅方向への撓みやすさが違うため、加工時の挙動が不規則となる。それ故、線状砥材１１ｂは、断面の幅方向（長手方向）のエッジ効果と合わさって研削能力が高いという利点がある。従って、線状砥材１１ｂは、加工面に凹凸が多いバリ取りに適している。また、線状砥材１１ｂが薄いので、目詰まりを起こしにくいという利点もある。ここで、線状砥材１１ｂの扁平率（厚さ方向Ｔの寸法／幅方向Ｗの寸法）は、１．６から１５、好ましくは１．６から１０、さらに好ましくは２．０から４．０であることが好ましい。
図７に示すように、断面形状が正方形の線状砥材１１（線状砥材１１ｃ）は、図５に示す線状砥材１１ａと図６に示す線状砥材１１ｂとの中間的な特性を有している。具体的には、線状砥材１１ｃは、断面のＸ方向およびＹ方向で寸法が等しいので、撓みにくく、腰が強い。このため、線状砥材１１ｃは、凹凸の少ない表面や凹凸のない表面等の研磨に適している。また、線状砥材１１ｃは、突出寸法が長い状態でも十分な腰の強さを有するため、強い腰が求められる交差穴内のバリ取りに適している。また、線状砥材１１ｃは、断面はどの方向も十分な厚みがあるため、先端が壊れにくく、自生作用は断面が扁平な線材に比較して低い。また、線状砥材１１ｃは、撓みやすさがどの方向でも略一定であるため、加工時の挙動が規則的となる。従って、線状砥材１１ｃは、研削力が適度に抑えられる。逆にいえば、線状砥材１１ｃは、傷が発生しにくく仕上がり面粗度が細かい。それ故、線状砥材１１ｃは、仕上がり面粗度が重要な表面等の研磨に適している。また、線状砥材１１ｃは、先端が交差穴のエッジで衝撃を受けやすい交差穴内のバリ取りに適している。しかも、線状砥材１１ｃは、断面の対角線方向では撓みにくく、エッジ効果もある。それ故、高い研削性を有している。
図８に示すように、断面形状が長方形の線状砥材１１（線状砥材１１ｄ）は、図６に示す線状砥材１１ｂと同様、扁平であるため、幅方向Ｗの寸法に比して、厚さ方向Ｔの寸法が小である。このため、線状砥材１１ｄは、厚さ方向Ｔに撓みやすい。このため、線状砥
材１１ｄは、厚さ方向Ｔに撓みやすいので、折れにくい。従って、線状砥材１１ｄは、加工面に凹凸が多い表面等のバリ取りに適している。また、線状砥材１１ｄは、断面の厚み方向が幅方向（長手方向）に対して薄いため、先端が壊れやすく新しい切れ刃を出す自生作用が活発である。また、線状砥材１１ｄは、断面の厚み方法と幅方向への撓みやすさが違うため、加工時の挙動が不規則となる。それ故、線状砥材１１ｄは、断面の幅方向（長手方向）のエッジ効果と合わさって研削能力が高いという利点がある。従って、線状砥材１１ｄは、加工面に凹凸が多いバリ取りに適している。また、線状砥材１１ｄが薄いので、目詰まりを起こしにくいという利点もある。しかも、線状砥材１１は、断面の対角線方向では撓みにくく、エッジ効果が大きい。それ故、高い研削性を有している。ここで、線状砥材１１ｄの扁平率（厚さ方向Ｔの寸法／幅方向Ｗの寸法）は、１．６から１５、好ましくは１．６から１０、さらに好ましくは２．０から４．０であることが好ましい。
以上説明したように、本形態では、線状砥材１１を製造するにあたっては、含浸工程において集合糸１５に未硬化の樹脂バインダー１６を含浸した後、樹脂硬化工程において樹脂バインダー１６を硬化させる前の整形工程において樹脂バインダー１６を含浸した集合糸１５をダイス６１に通して集合糸１５の断面形状を整形する。このため、線状砥材１１の断面形状を容易に制御することができる。従って、表面の研磨や、交差穴のバリ取り等、用途に適した断面形状の線状砥材を備えたブラシ状砥石１を実現することができる。
［線状砥材１１の製造方法の第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係るブラシ状砥石１の製造方法を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）には、含浸工程、および含浸工程以降の工程が表されている。図１０は、本発明の第２実施形態に係るブラシ状砥石１の製造方法において集合糸１５に縒りを加えた様子を模式的に示す説明図であり、集合糸１５を構成する無機長繊維のうち、２本の無機長繊維を各々、実線および二点鎖線で示してある。なお、図９に示す形態の基本的な構成は、図４を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
本形態のブラシ状砥石１の製造方法において、線状砥材１１を製造するにあたっては、まず、図４（ａ）を参照して説明した含浸工程と同様、図９（ａ）に示す含浸工程において、無機長繊維の集合糸１５に未硬化の樹脂バインダー１６を含浸する。本形態において、集合糸１５は、円筒状あるいは円柱状のボビン５１に巻回された状態で供給され、ボビン５２に巻回されるまでの間に樹脂バインダー槽５３に貯留されている樹脂バインダー１６に浸漬され、樹脂バインダー１６が含浸される。
ここで、ボビン５１には、集合糸１５の送り出し方向に延在する軸線Ｐ周りにボビン５１を回転させる駆動装置５９が設けられており、含浸工程を行う際、集合糸１５の送り出しに同期して、駆動装置５９は、ボビン５１を軸線Ｐ周りに回転させる。従って、集合糸１５には、図１０に模式的に示すように、縒りが加えられる。縒りは、図５および図７に示すように、断面形状が真円形または正方形の線状砥材１１を製造する場合、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法Ｓは、１ｃｍから４ｃｍである。これに対して、図６および図８に示すように、断面形状が楕円形、長円形または長方形の線状砥材１１を製造する場合、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法Ｓは、１０ｃｍから２０ｃｍである。
次に、ボビン５２に巻回された含浸済みの集合糸１５は、図９（ｂ）に示すように、整形工程として、ダイス６１に通る際に断面形状が整形された後、樹脂硬化工程において、加熱炉６２に通され、樹脂バインダー１６が硬化される。その結果、複数本の無機長繊維の集合糸１５が樹脂バインダー１６によって固められた線状砥材１１が得られる。かかる線状砥材１１は、樹脂硬化工程の後、所定の寸法に切断される。また、線状砥材１１は、ボビン（図示せず）に巻回された後、所定の寸法に切断されることもある。
ここで、ダイス６１は、含浸済みの集合糸１５が通る開口部６１０を有しており、集合糸１５はダイス６１を通過する際、開口部６１０の形状に対応する断面形状に整形される。その結果、図５〜図８を参照して説明した断面形状の線状砥材１１が得られる。なお、図６および図８を参照して説明した断面形状の線状砥材１１の場合、本形態でも、線状砥材１１の扁平率（厚さ方向Ｔの寸法／幅方向Ｗの寸法）は、１．６から１５、好ましくは、１．６から１０、さらに好ましくは２．０から４．０であることが好ましい。
以上説明したように、本形態では、線状砥材１１を製造するにあたっては、含浸工程において集合糸１５に未硬化の樹脂バインダー１６を含浸した後、樹脂硬化工程において樹脂バインダー１６を硬化させる前の整形工程において樹脂バインダー１６を含浸した集合糸１５をダイス６１に通して集合糸１５の断面形状を整形する。このため、線状砥材１１の断面形状を容易に制御することができる。従って、表面の研磨や、交差穴のバリ取り等、用途に適した断面形状の線状砥材を備えたブラシ状砥石１を実現することができる。
また、本形態では、含浸工程の前に集合糸１５に縒りをかける縒り工程を行うため、集合糸１５に縒りをかけた分、集合糸１５において無機長繊維が纏まった状態になる。従って、無機長繊維が互いに平行に延在している集合糸１５を用いる場合に比して、線状砥材１１の断面形状を制御しやすい。また、適正な縒りをかけると、線状砥材１１の縦割れを防止し、衝撃による摩耗を防止することができるという利点がある。
また、線状砥材１１の断面形状が円形または正多角形である場合、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は、１ｃｍから４ｃｍである。このように、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は４ｃｍ以下であるため、縒りの効果を発現させることができる。また、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は１ｃｍ以上であるため、縒りに起因する無機長繊維のケバ立ちを防止することができ、線状砥材１１を折れにくくすることができる。
また、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は、１０ｃｍから２０ｃｍである。すなわち、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合、線状砥材１１の断面形状が円形や正多角形である場合に比して、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法が長い。従って、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合でも、厚さ方向および幅方向の双方において集合糸１５では、無機長繊維が纏まった状態になる。従って、無機長繊維が互いに平行に延在している集合糸１５を用いる場合に比して、線状砥材１１の断面形状を制御しやすい。また、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合に縒りを加えると、厚さ方向に無機長繊維のケバ立ちが発生しやすいが、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合には、線状砥材１１の断面形状が円形や正多角形である場合に比して、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法が長くしてあるため、無機長繊維のケバ立ちを防止することができる。特に本形態では、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は２０ｃｍ以下であるため、縒りの効果を発現させることができる。また、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は１０ｃｍ以上であるため、縒りに起因する無機長繊維のケバ立ちを防止することができ、線状砥材１１を折れにくくすることができる。
［線状砥材１１の製造方法の第１実施形態および第２実施形態の変形例］
上記の第１実施形態および第２実施形態では、整形工程の後、樹脂硬化工程を行ったが、ダイス６１に加熱装置を設け、整形工程と樹脂硬化工程とを同時に行ってもよい。
［線状砥材１１の製造方法の第３実施形態］
図１１は、本発明の第３実施形態に係るブラシ状砥石１の製造方法を示す説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）には、含浸工程、および含浸工程以降の工程が表されている。なお、図１１に示す形態の基本的な構成は、図４や図９を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
本形態のブラシ状砥石１の製造方法において、線状砥材１１を製造するにあたっては、まず、図４（ａ）を参照して説明した含浸工程と同様、図１１（ａ）に示す含浸工程において、無機長繊維の集合糸１５に未硬化の樹脂バインダー１６を含浸する。本形態において、集合糸１５は、円筒状あるいは円柱状のボビン５１に巻回された状態で供給され、ボビン５２に巻回されるまでの間に樹脂バインダー槽５３に貯留されている樹脂バインダー１６に浸漬され、樹脂バインダー１６が含浸される。
ここで、ボビン５１には、集合糸１５の送り出し方向に延在する軸線Ｐ周りにボビン５１を回転させる駆動装置５９が設けられており、含浸工程を行う際、集合糸１５の送り出しに同期して、駆動装置５９は、ボビン５１を軸線Ｐ周りに回転させる。従って、集合糸１５には、図１０に模式的に示すように、縒りが加えられる。
本形態では、図５に示すように、断面形状が円形（真円または略真円）の線状砥材１１を製造する場合、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法Ｓは、１ｃｍから４ｃｍである。これに対して、図７に示すように、断面形状が楕円形または長円形の線状砥材１１を製造する場合、縒りの１周期当たりの線状砥材の長さ寸法Ｓは、１０ｃｍから２０ｃｍである。
次に、ボビン５２に巻回された含浸済みの集合糸１５は、図１１（ｂ）に示すように、樹脂硬化工程として、加熱炉６２に通され、樹脂バインダー１６が硬化される。その結果、複数本の無機長繊維の集合糸１５が樹脂バインダー１６によって固められた線状砥材１１が得られる。かかる線状砥材１１は、樹脂硬化工程の後、所定の寸法に切断される。また、線状砥材１１は、ボビン（図示せず）に巻回された後、所定の寸法に切断されることもある。
以上説明したように、本形態では、線状砥材１１を製造するにあたっては、含浸工程の前に集合糸１５に縒りをかける縒り工程を行うため、集合糸１５に縒りをかけた分、集合糸１５において無機長繊維が纏まった状態になる。また、集合糸１５に適正な縒りをかけると、集合糸１５の断面をある程度、制御することができる。例えば、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法を１ｃｍから４ｃｍとすると、線状砥材１１の断面形状を円形とすることができる。また、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法を１０ｃｍから２０ｃｍとすると、線状砥材１１の断面形状を楕円または長円とすることができる。また、適正な縒りをかけると、線状砥材１１の縦割れを防止し、衝撃による摩耗を防止することができるという利点がある。
また、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合に縒りを加えると、厚さ方向に無機長繊維のケバ立ちが発生しやすいが、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合には、線状砥材１１の断面形状が円形や正多角形である場合に比して、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法が長くしてあるため、無機長繊維のケバ立ちを防止することができる。特に本形態では、線状砥材１１の断面形状が扁平形状である場合、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は２０ｃｍ以下であるため、縒りの効果を発現させることができる。また、縒りの１周期当たりの線状砥材１１の長さ寸法は１０ｃｍ以上であるため、縒りに起因する無機長繊維のケバ立ちを防止することができ、線状砥材１１を折れにくくすることができる。
１・・ブラシ状砥石
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ・・線状砥材
１２・・ホルダ
１５・・線状砥材の集合糸
１６・・樹脂バインダー
１１０・・線状砥材の束
１５０・・無機長繊維

Claims (6)

  1. 無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められた線状砥材が複数本、束となってホルダに保持されたブラシ状砥石の製造方法において、
    前記線状砥材を製造するにあたっては、
    前記集合糸に縒りをかける縒り工程と、
    前記集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸する含浸工程と、
    当該樹脂バインダーを含浸した前記集合糸をダイスに通して当該集合糸の断面形状を整形する整形工程と、
    前記整形工程の後、または前記整形工程と同時に前記樹脂バインダーを硬化させる樹脂硬化工程と、
    を行い、
    前記線状砥材の断面形状は、扁平形状であり、前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍから２０ｃｍであり、
    前記縒り工程では、前記集合糸を構成する各無機長繊維を互いに交差せずに螺旋に延びる状態とすることを特徴とするブラシ状砥石の製造方法。
  2. 前記ダイスに加熱装置を設け、前記整形工程と前記樹脂硬化工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載のブラシ状砥石の製造方法。
  3. 前記縒り工程では、円筒状または円柱状のボビンに巻回された前記集合糸を送り出しながら、送り出し方向に延在する軸線回りに前記ボビンを回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシ状砥石の製造方法。
  4. 無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められた線状砥材が複数本、束となってホルダに保持されたブラシ状砥石の製造方法において、
    前記線状砥材を製造するにあたっては、
    前記集合糸に１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法が１０ｃｍから２０ｃｍの縒りをかける縒り工程と、
    前記集合糸に未硬化の樹脂バインダーを含浸する含浸工程と、
    前記樹脂バインダーを硬化させる樹脂硬化工程と、
    を行い、
    前記縒り工程では、前記集合糸を構成する各無機長繊維を互いに交差せずに螺旋に延びる状態とし、前記線状砥材として、断面形状が楕円形または長円形の線状砥材を製造することを特徴とするブラシ状砥石の製造方法。
  5. 無機長繊維の集合糸を樹脂バインダーによって固めた線状砥材において、
    断面形状が、扁平形状であり、
    前記集合糸には縒りがかけられており、
    前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍ以上、２０ｃｍ以下であり、
    前記集合糸を構成する各無機長繊維は、互いに交差せずに螺旋に延びていることを特徴とする線状砥材。
  6. 複数本の線状砥材と、
    前記複数本の線状砥材を束として保持するホルダと、を有し、
    各線状砥材は、無機長繊維の集合糸が樹脂バインダーによって固められたものであり、
    各線状砥材の断面形状は、扁平形状であり、
    前記集合糸には縒りがかけられており、
    前記縒りの１周期当たりの前記線状砥材の長さ寸法は、１０ｃｍ以上、２０ｃｍ以下であり、
    前記集合糸を構成する各無機長繊維は、互いに交差せずに螺旋に延びていることを特徴とするブラシ状砥石。
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