TW201544258A - 拋光墊、拋光設備、拋光方法、以及包括由該拋光方法拋光的物體之物件 - Google Patents

Abstract

一種拋光墊，其用於使用單一拋光設備實現複數種類型的拋光。依據一個實施例的拋光墊包括：一面向一拋光構件和一支撐構件中之一者的第一外層，一面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者的第二外層，一定位於該第一外層與該第二外層之間的內層；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的空間。該內層的硬度皆低於該第一外層的硬度和該第二外層的硬度兩者。

Description

拋光墊、拋光設備、拋光方法、以及包括由該拋光方法拋光的物體之物件

本揭露係關於一拋光墊、一拋光設備、一拋光方法、以及包括由該拋光方法拋光的一物體之一物件。

用於拋光金屬材料或類似物的拋光設備係傳統習知。例如，具有拋光盤或拋光輪的拋光設備係為常用。英國未經審查之專利申請公開案第813963號描述用於支撐拋光帶並將該拋光帶運用於工件上的一接觸元件。此接觸元件具有一系列有鋸齒形狀的隆起區段，以及比該等隆起區段軟的材料被裝填於分隔各個隆起區段的溝槽中。美國專利第7,824,248號描述一種用於軌道磨砂機的驅動設備，該軌道磨砂機藉由圍繞該旋轉軸的軸芯與旋轉軸的旋轉成比例地偏心移動相對於旋轉軸偏心的驅動軸，導致經由彈性構件形成並固定於驅動軸之另一端的支柱被支撐在驅動區段上的基板進行軌道運動，該旋轉軸從設置於驅動區段的驅動源延伸，而且該旋轉軸之一端係可旋轉地與旋轉軸耦接。

能夠使用單一拋光設備(換句話說，例如使用一個拋光盤或環狀拋光帶)進行各種類型的拋光係為有用。例如，能夠藉由使用相對高的壓力將拋光表面按壓於物體上以集中地拋光工件表面、同時藉由使用相對低的壓力將拋光表面按壓於物體上來精細地處理工件表面亦為有用。為了使用一單一拋光設備來實現類型範圍廣泛的拋光，可以考慮在拋光表面的背側上設置緩衝材料。然而，僅藉由採用傳統可用的緩衝材料來獲得所欲拋光效果係為困難。因此，有需求使用如上所述之單一拋光設備來實現複數種類型的拋光。

依據本發明之一個態樣的拋光墊包括：一第一外層，其面向一拋光構件和一支撐構件中之一者；一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者；一內層，其定位於該第一外層和該第二外層之間；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的空間，其中該內層之一硬度皆低於該第一外層之硬度和該第二外層之硬度兩者。

在此態樣中，當在拋光過程中將壓力施加於拋光構件時，一部分的軟內層因為壓力而進入該等空間中。在拋光構件被以該等空間未被內層完全填滿(即相對低的壓力)之程度的壓力運用於物體的情況下，因為內層充當壓力的緩衝，藉由輕微地將拋光構件運用於工件表面來精細地處理表面係為可能。另一方面，在拋光構件被以個別的空間被內層填滿(即相對強的壓力)之程度的壓力運用於物體的情況下，因為內層幾乎完全被擠壓並且實質上不會作為壓力的緩衝，藉由將幾乎所有的壓力轉移到拋光構件來集中地拋光工件表面。 以此方式，藉由提供軟內層進入外層的空間，使用單一拋光設備來實現複數種類型的拋光係為可能。

依據本發明的一個態樣，使用單一拋光設備實現複數種類型的拋光係為可能。

10‧‧‧拋光墊

11‧‧‧第一外層

12‧‧‧第二外層

13‧‧‧內層

14‧‧‧空間

14a‧‧‧孔

14b‧‧‧凹槽

20‧‧‧可攜式研磨機

21‧‧‧拋光盤

22‧‧‧墊

23‧‧‧軸

24‧‧‧螺母

30‧‧‧拋光輪

31‧‧‧環狀拋光帶

32‧‧‧輪

40A‧‧‧單動式磨砂機

40B‧‧‧雙動式磨砂機

41‧‧‧拋光墊

42‧‧‧拋光盤

43‧‧‧墊

44‧‧‧軸

50‧‧‧拋光構件

60‧‧‧支撐構件

圖1為依據一實施例的拋光墊之透視圖。

圖2為顯示依據該實施例的拋光墊之一實例的分解透視圖。

圖3為顯示依據該實施例的拋光墊之另一實例的分解透視圖。

圖4為顯示該拋光墊中的空間之再另一實例的透視圖。

圖5為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖6為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖7為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖8為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖9為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖10為顯示該拋光墊中的空間之又另一實例的透視圖。

圖11為一可攜式研磨機之圖示，該研磨機具有依據該實施例的拋光墊。

圖12為顯示該可攜式研磨機中的拋光墊之附接的分解透視圖。

圖13為一拋光輪之透視圖，該拋光輪具有依據該實施例的拋光墊。

圖14為顯示拋光輪中的拋光墊之附接的分解透視圖。

圖15為一單動式磨砂機之圖示，該單動式磨砂機具有依據該實施例的拋光墊。

圖16為一雙動式磨砂機之圖示，該雙動式磨砂機具有依據該實施例的拋光墊。

圖17為顯示該單動式磨砂機或該雙動式磨砂機中的拋光墊之附接的分解透視圖。

圖18為示意性顯示依據該實施例的拋光墊藉由被按壓而改變的狀態之剖面圖。

圖19為顯示一工作例和一比較例中的拋光量和表面處理結果之表。

現在將參照附圖詳細描述本發明的實施例。在圖式的描述中，相同或等同的元件以相同的符號標示，並且不重複說明。

首先，將使用圖1至10來描述依據實施例的拋光墊10之結構。拋光墊10是設置於拋光構件和支撐構件之間的物件，拋光構件和支撐構件為拋光設備的構成元件。一般來說，拋光的目標數不限於一個，而且目標的實例包括各種類型的拋光，例如大量削除物體的表面(工件表面)以及精細地處理表面。拋光墊10被用於使用單一拋光設備來實現複數種類型的拋光。

本文中請注意，本說明書中的用語「拋光」是一種概念，其中亦包括研磨。此外，本說明書中的用語「拋光構件」是具有拋光表面的元件，該拋光表面與物體的表面接觸。此外，本說明書中 的用語「支撐構件」是在拋光期間直接或間接支撐拋光構件和拋光墊10的元件。

圖1圖示的拋光墊10包括至少三層。具體來說，拋光墊10包括面向拋光構件和支撐構件中之一者的第一外層11、面向拋光構件和支撐構件中之另一者的第二外層12、以及定位於這兩個外層之間的內層13。第一外層11、第二外層12、以及內層13都是平坦的，而且這三個層使用黏著劑層疊。各層的厚度可以考量拋光構件的尺寸、拋光設備的類型和尺寸等來決定。

第一外層11和第二外層12是使用(例如)天然橡膠或合成橡膠(例如胺甲酸酯橡膠或氯平橡膠)作為主原料所製造的。另一方面，內層13是(例如)得自天然橡膠或合成橡膠的發泡體。考量到內層13的緩衝性和彈性，閉孔的泡材作為發泡體比開孔的泡材更佳。然而，當然也可以使用開孔泡材類型的發泡體。或者，內層13的主原料可以是硬度比第一外層和第二外層12的硬度更低的天然橡膠或合成橡膠。

內層13的硬度皆低於第一外層11的硬度和第二外層12的硬度兩者。每個層的硬度是依據量測橡膠硬度的標準「Determination of Hardness of Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber(JIS K 6253(2012 Edition))」所量測的。例如，當內層13的材料如此柔軟以致於難以使用A型硬度計量測硬度時，則可以使用E型硬度計硬度測試儀量測內層13的硬度。只要滿足上述的關係，則內層13的硬度和兩個外層的硬度並不限於任何特定的數值。舉例來說， 依據A型硬度計，第一外層11和第二外層12的硬度可以是70，而依據E型硬度計，內層13的硬度可以是5。或者，依據A型硬度計，第一外層11和第二外層12的硬度可以是50，而依據E型硬度計，內層13的硬度可以是10。須注意第一外層11和第二外層12的硬度可能不同。

複數個空間14形成於兩個外層中的一個(在本說明書為第二外層12)中。空間14可以是從第二外層12的一個表面穿透通過相對表面的孔(無底部的空間)14a，如圖2所示。或者，空間14可以是形成於第二外層12之一個表面中的凹槽(有底部的空間)14b，如圖3所示。在所有的情況下，具有出於第二外層12之表面的空間14之開口部分的表面與內層13黏結。

I在圖2和圖3中，圓形空間14被以交錯的方式配置；然而，空間14的形狀和配置並不限於此。該等空間的一些變形例顯示在圖4至圖10中。請注意，在圖4至圖9的變形例中該等空間是通孔；然而，該等空間當然也可以是凹槽。在圖10的變形例中該等空間是凹槽。

在圖4中，具有三角形形狀的空間14以交錯的方式排列，而在圖5中，具有正方形形狀的空間14以交錯的方式排列。自然地，交錯的排列不是必須的，例如空間14可被排列成網格圖案。在圖6至圖10中，個別的空間是狹縫。在圖6中，沿著第二外層12的一側延伸的空間14以交錯的方式排列。在圖7中，從沿著第二外層12的一側延伸的空間14與正交於該側的側邊對齊。在圖8中，相對於第 二外層12的外緣傾斜延伸的空間14被對齊。在圖9中，具有鋸齒形狀的空間14被對齊。在圖10中，相對於第二外層12的外緣傾斜延伸的空間14被排列成網絡。自然地，空間14的形狀並不限於這些實例。例如，可以考量各種形狀，例如六邊形、星形、橢圓形、波形、弧形及扇形。

可以在一個第二外層12中混合具有不同形狀的空間14。例如，可以將具有三角形形狀的空間14與具有正方形形狀的空間14混合，或者可以將具有圓形形狀的空間14與具有狹縫形狀的空間14混合。此外，可以在一個第二外層12中混合通孔和凹槽。另外，在一個第二外層12中，個別空間14的尺寸可以不同。例如，可以將直徑1cm的圓形空間14與直徑2cm的圓形空間14混合。

空間14與整個第二外層12的區域比(即孔隙率)並無限制。孔隙率可以在(例如)50%至80%的範圍中。由於在一個第二外層中的空間14之形狀或尺寸不同的情況也可能存在，故孔隙率可能依據計算目標區域的位置而改變。例如，在一個第二外層12的週邊區段附近的孔隙率可能是50%，而在中心附近的孔隙率可能是70%。

接著，將使用圖11至圖14來顯示拋光墊10的應用實例。圖11和圖12是拋光墊10被應用於可攜式研磨機20的實例。在此實例中，拋光構件是拋光盤21，而支撐構件是墊22。將拋光墊10進行處理以匹配拋光盤21和墊22的形狀，並在拋光墊10的中心形成通孔。拋光墊10被以與拋光盤21和墊22相同的方式可拆卸地安裝於可攜式研磨機20。如圖12所示，使用者將這三個元件插入軸23中， 軸23從可攜式研磨機20的主體延伸，依序為墊22、拋光墊10、以及拋光盤21。之後，使用者藉由將螺母24擰緊至被形成於軸23之端部的陽螺紋上而將墊22、拋光墊10、以及拋光盤21固定於軸23。

圖13和圖14是拋光墊10被附著於拋光輪30的實例。在本實例中，拋光構件為環狀拋光帶31，而支撐構件為輪32。圖14圖示比輪32的外周更短的複數個拋光墊10(例如8個拋光墊10，其長度為外周的1/8)。然而，拋光墊10可以是環狀的(即環形的)。拋光墊10被可拆卸地附著於輪32的外周表面。假使複數個拋光墊10如圖14所示被附著，則將黏著層或黏結層進一步形成在拋光墊10面對輪32的外層(圖14中的第二外層12)上。在這樣的情況下，使用者在將拋光墊10固定到輪32的外週表面之後才將環狀拋光帶31附著於輪32。假使拋光墊10是環狀的(環形的)，則使用者先將拋光墊10固定於輪32，然後才將環狀拋光帶31附著於輪32。

也可以將拋光墊10應用於圖15顯示的單動式磨砂機40A或圖16顯示的雙動式磨砂機40B。這些拋光設備40A和40B各包括圖17中詳細顯示的一般拋光墊41。在拋光墊41中，拋光構件是拋光盤42，而支撐構件是墊43。拋光墊10經處理成匹配拋光盤42和墊43的形狀。拋光墊10經可拆卸地附著於單動式磨砂機40A或雙動式磨砂機40B。如圖17所示，使用者將墊43附著於軸44，軸44從拋光設備40A或40B的主體延伸，拋光墊10經固定於墊43，而拋光盤42經固定於拋光墊10。請注意，可以使用表面緊固件或黏著劑來 實現固定。通過這些系列的操作，墊43、拋光墊10、以及拋光盤42即經固定於軸44。

無論拋光設備的類型為何，拋光墊10係以兩種方式使用。如圖11至圖17所示，一種方式是在將拋光墊10附著於拋光設備的方法中，使得其中形成複數個空間14的第二外層12面向支撐構件(墊22、輪32、或墊43)，並使得不具有空間14的第一外層11面向拋光構件(拋光盤21、環狀拋光帶31、或拋光盤42)。另一種方式是在將拋光墊10附著於拋光設備的方法中，使得第二外層12面向拋光構件並使得第一外層11面向支撐構件。

如此一來，有各式各樣的拋光設備的類型和使用拋光墊的方式。在任何情形下，使用者使用其中拋光墊10經配置在拋光構件和支撐構件之間的拋光設備來拋光物體。經拋光的物體以其現狀被提供作為物件或作為物件的一部分。

當使用者藉由運用拋光構件的表面對著物體來拋光工件表面時，拋光墊10的內層13(位在拋光構件50和支撐構件60之間)會進入第二外層12中形成的空間14，如圖18所示。如圖18的中間部分所示，在使用者以空間14未被完全填滿(即相對低的壓力)的程度的壓力對著物體運用拋光構件50的情況下，可以對著工件表面微弱地運用拋光構件50，因為內層13充當該壓力的緩衝，結果使精細地處理表面係為可能。另一方面，如圖18的下面部分所示，在使用者以空間14被內層13完全填滿(即相對高的壓力)的程度的壓力對著物體運用拋光構件50的情況下，內層13基本上不會作為壓力的緩 衝，因為內層13幾乎完全被擠壓在第一外層11和第二外層12之間，而且空間14充滿內層13。結果顯示，藉由將幾乎所有的壓力轉移到拋光構件50來集中地拋光物體的表面係為可能。

由於在沒有軟內層能夠進入的空間的拋光墊中，內層實質上不會改變形狀，結果是內層實質上不會充當壓力的緩衝。結果顯示，即使可以集中地拋光物體，也難以精細地處理工件的表面。另一方面，依據本實施例，藉由提供軟內層13進入第二外層12的空間14，使用單一拋光設備來實現複數種類型的拋光係為可能。

如上所述，依據本發明之一個態樣的拋光墊包括：一第一外層，其面向一拋光構件和一支撐構件中之一者；一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者；位於該第一外層和該第二外層之間的內層；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的空間，其中該內層之一硬度皆低於該第一外層的硬度和該第二外層的硬度兩者。

此外，依據本發明之一個態樣的拋光設備包括：拋光墊；拋光構件；以及上述的支撐構件。

此外，依據本發明之一個態樣的拋光方法為使用該拋光設備的方法，並包括以下步驟：使用該拋光設備拋光物體，其中拋光墊被配置於拋光構件和支撐構件之間，其中該拋光墊包括一第一外層，其面向一拋光構件和一支撐構件中之一者；一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者；定位於該第一外層和該第二外層之間的內層；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的 空間，而且該內層之一硬度皆低於該第一外層的硬度和該第二外層的硬度兩者。

此外，依據本發明之一態樣的物件包括使用上述拋光方法拋光的物體。

在此態樣中，當在拋光過程中將壓力施加於拋光構件時，軟內層的一部分因為壓力而進入該等空間中。在拋光構件被以該等空間未被內層完全填滿(即相對低的壓力)的程度的壓力運用於物體的情況下，因為內層充當壓力的緩衝，藉由輕微地將拋光構件運用於工件表面來精細地處理表面係為可能。另一方面，在拋光構件被以個別的空間被內層填滿(即相對強的壓力)的程度的壓力運用於物體的情況下，藉由將幾乎所有的壓力轉移到拋光構件來集中地拋光工件表面係為可能，因為內層13幾乎完全被擠壓並且基本上不會作為壓力的緩衝。以此方式，藉由提供能讓軟內層進入外層的空間而使用單一拋光設備來實現複數種類型的拋光係為可能。

在本發明的另一個態樣中，不具有能讓內層進入的空間的第一外層可以面向拋光構件，而第二外層可以面向支撐構件。藉由不在面向拋光構件的第一外層中提供空間，不以補片拋光工件表面係為可能，因為被施加於拋光墊的壓力被幾乎均勻地從第一外層轉移到拋光構件。

在本發明的另一個態樣中，該第二外層上形成該複數個空間之開放區段的表面與該內層黏結。在這樣的情況下，因為沒有東 西被夾置於該內層和該開放區段之間，所以該內層可以輕易地進入該等空間中，並且可以輕易地調整用於此部分的內層之厚度。

在本發明的另一個態樣中，該複數個空間可以是通孔。由於藉由將該等空間設定為通孔增加進入該等空間的內層之體積係為可能，可以輕易地施加相對低的壓力到該拋光構件。此外，因為與形成凹槽的情況相比，形成通孔是較容易的，在此方面輕易地製造拋光墊係為可能。

實例

雖然在下文中基於工作例來更具體地描述本發明，但本發明完全不限於此。

作為工作例，製備相當於上述拋光墊10之具有三個層的拋光墊。第一外層和第二外層的主原料是氯平橡膠，而內層的主原料也是氯平橡膠。在該工作例中，依據A型硬度計標準，第一外層和第二外層的硬度皆是50，而依據E型硬度計標準，內層的硬度是5。此外，第一外層和第二外層的厚度為2mm，而內層的厚度為3mm。複數個經形成於第二外層中的空間為圓形通孔，而且通孔以交錯的方式排列。孔隙率經設為50%至80%。

另一方面，作為比較例，製備具有兩個層的拋光墊，該兩個層是由不具有空間的一個外層(在上述實施例中相當於第一外層11)和內層所形成。每個層的主原料和硬度皆與比較例的相同。

在工作例和比較例中，除了拋光墊和拋光目標物體之外的架構是共用的。作為拋光設備，使用由Kalamazoo,Michigan,USA的Hammond Roto-Finish Co.,Inc.製造的無心拋光機Nisshinbo Hammond OD-2。拋光帶則採用由St.Paul,Minnesota,USA的3M公司製造的Trizact(商標)363FC A35。拋光帶的寬度為5.08cm(2英吋)。使用直徑5.08cm(2英吋)的碳鋼棒作為拋光目標物體。在拋光過程中壓力是藉由來自無心拋光機的負載電流(安培)所決定。

在工作例和比較例中，藉由無心拋光機將棒拋光兩次；一次是壓力增加的情況(4安培的負載電流)，而一次是壓力降低的情況(0.5安培的負載電流)。本文中應注意的是，高壓是工作例中第二外層內的空間被內層完全填滿(參見圖18的下面部分)的程度的壓力，而低壓是工作例中第二外層內的一部分空間未被內層填滿(參見圖18的中間部分)的程度的壓力。在工作例和比較例兩者中，拋光時間為在棒的長度方向上每5.08cm 1.5秒(2英吋，也就是長度等同於拋光帶的寬度)。圖19顯示使用兩種態樣之拋光量和表面處理的拋光結果。拋光量是依據棒直徑的減少量來決定，而表面的處理是藉由表面粗糙度(具體來說為算術平均粗糙度(Ra))來決定。

已經就本發明的實施例詳細描述了本發明。然而，本發明並不限於上述實施例。可以對本發明作出各種修改，其修改程度為不偏離本發明之主旨。

在上述實施例中，拋光墊10具有三層結構；然而，該拋光墊也可以具有四層或更多層。然而，用於將第一外層固定於內層 的黏著層以及用於將第二外層固定於內層的黏著層並不作為層而被包括。也就是說，除了黏著層以外的個別層可以存在於第一外層與內層之間、或第二外層與內層之間。然而，存在於形成空間的外層與內層之間的層必須經薄化或軟化到該層不會干擾內層進入該等空間的程度。或者，可以將個別層固定於第一外層的外側，並將個別層固定於第二外層的外側。

在上述的實施例中，空間14只形成在第二外層12中。然而，內層進入的空間可以形成在第一外層和第二外層兩者中。在這樣的情況下，在該第一外層和該第二外層中的空間之形狀、尺寸、以及位置可以相同或是可以不同。

當使用拋光墊10時，可以將個別的構件夾置於拋光墊10和拋光構件之間，或可以將個別的構件夾置於拋光墊10和支撐構件之間。也就是說，拋光墊10的外表面不需接觸拋光構件或支撐構件。

標號

10 拋光墊

11 第一外層

12 第二外層

13 內層

14 空間

14a 通孔(空間)

14b 凹槽(空間)

21 拋光盤(拋光構件)

22 墊(支撐構件)

31 環狀拋光帶(拋光構件)

32 輪(支撐構件)

42 拋光盤(拋光構件)

43 墊(支撐構件)

50 拋光構件

60 支撐構件

10‧‧‧拋光墊

11‧‧‧第一外層

12‧‧‧第二外層

13‧‧‧內層

14‧‧‧空間

14a‧‧‧孔

Claims (7)

1. 一種拋光墊，其包含：一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者；一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者；一內層，其定位於該第一外層與該第二外層之間；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的空間，其中：該內層之一硬度皆低於該第一外層之硬度和該第二外層之硬度兩者。
2. 如請求項1之拋光墊，其中不具有能讓該內層進入的該等空間的該第一外層面向該拋光構件，且該第二外層面向該支撐構件。
3. 如請求項1或2之拋光墊，其中該第二外層之形成該複數個空間之開放區段的一表面係與該內層黏結。
4. 如請求項1至3中任一項之拋光墊，其中該複數個空間為通孔。
5. 一種拋光設備，其包含：如請求項1至4中任一項之拋光墊；拋光構件；以及支撐構件。
6. 一種使用一拋光設備的拋光方法，該方法包含：使用該拋光設備拋光一物體，其中一拋光墊配置於一拋光構件與一支撐構件之間，其中：該拋光墊包括一第一外層，其面向一拋光構件和一支撐構件中之一者，一第二外層，其面向該拋光構件和該支撐構件中之另一者， 一內層，其定位於該第一外層與該第二外層之間；以及複數個形成於該第二外層中之能讓該內層進入的空間，且該內層之一硬度皆低於該第一外層之硬度和該第二外層之硬度兩者。
7. 一種物品，其包含：使用如請求項6之拋光方法拋光的物體。