DE112014000427T5

DE112014000427T5 - Bürsteneinheit, Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit verwendet, System zum Bürstpolieren und Verfahren zum Bürstpolieren

Info

Publication number: DE112014000427T5
Application number: DE112014000427.8T
Authority: DE
Inventors: Tsuguhito Hayashi; Youichiro Hiratsuka; Shigeru Tanahashi
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-10-15
Also published as: US20150367477A1; WO2014122968A1; CN104968471A; MX366443B; JPWO2014122968A1; CN104968471B; US9597766B2; MX2015009856A; JP5708899B2

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bürstpolieren mittels einer Polierbürste, welche sich in Form einer Planetenbewegung dreht und umläuft, bereitzustellen, wobei die Polierbedingungen gemäß den Eigenschaften des Werkstücks und dem Zweck des Polierens eingestellt werden können. Eine Bürsteneinheit hat eine Polierbürste, die sich dreht und umläuft. Die Bürsteneinheit umfasst einen Mechanismus zum Antreiben der Drehung, welcher die Polierbürste dreht, und den Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens, welcher sie umlaufen lässt. Durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit mittels des Mechanismus zum Antreiben der Drehung wird die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks verbessert. Durch Einstellen der Umlaufgeschwindigkeit mittels des Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens wird das Werkstück einheitlich poliert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürsteneinheit zum Polieren eines Werkstücks (ein zu bearbeitendes Objekt) durch eine Bürste (Bürstpolieren eines Werkstücks) zum Entgraten, Abrunden von Ecken, Glätten von Oberflächen, Entfernen von Mikrorissen und Mikroporen in Oberflächenschichten, Entfernen von Beschichtungen wie beispielsweise Lacken, und so weiter. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit verwendet sowie ein Verfahren zum Bürstpolieren. Sie betrifft ferner ein System zum Bürstpolieren, welches beide Seiten eines Werkstücks bürstpoliert.
Stand der Technik
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Bürstpolieren ist eine Polierbürste an einen Motor an der Unterseite derselben angeschlossen, wobei Borsten, die eine Eignung zum Polieren aufweisen, befestigt sind. Die Spitzen der Borsten berühren ein Werkstück und das Zentrum der Polierbürste wird horizontal gedreht, um das Werkstück durch die Bürste zu polieren (im Folgenden lediglich als ”polieren” bezeichnet)(siehe beispielsweise die japanische Übersetzung der PCT Anmeldung Nr. 2001-508338 ). Um die Polierleistungsfähigkeit einer solchen Vorrichtung zum Bürstpolieren zu verbessern, ist das Erhöhen der Drehgeschwindigkeit des Motors eine Möglichkeit. Jedoch ist ein Motor, der über eine hohe Leistung verfügt, groß, so dass die gesamte Vorrichtung zum Bürstpolieren groß wird. Des Weiteren kann aufgrund der Erhöhung der Drehgeschwindigkeit ein Problem auftreten, beispielsweise Vibrationen oder ein Geräusch.
Eine Vorrichtung zum Bürstpolieren, die nicht groß ist und eine hohe Polierleistungsfähigkeit besitzt, ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-142059 offenbart. Bei dieser Vorrichtung wird eine Polierbürste horizontal gedreht, d. h. um ihre Mittelachse gedreht, und sie läuft horizontal um, d. h. sie läuft wie auf einer Umlaufbahn um, aufgrund der Drehung des Motors, welcher mit der Polierbürste verbunden ist. Das bedeutet, dass die Vorrichtung zum Bürstpolieren eine planetarische Bewegung nutzt. Bei einer solchen Vorrichtung werden sowohl die Drehung als auch das Umlaufen durch einen einzigen Motor bewirkt. Daher unterliegt der Motor einer großen Belastung. Des Weiteren ist das Verhältnis von Drehgeschwindigkeit zu Umlaufgeschwindigkeit unveränderlich. Daher wird das Verhältnis nicht hinsichtlich jedweder Änderungen der Eigenschaften der Werkstücke oder des Zwecks des Polierens der Werkstücke angepasst.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Bürsteneinheit bereit, welche eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks poliert, indem sie eine Polierbürste dazu veranlasst, sich in Form einer planetarischen Bewegung zu bewegen, und die ein einfaches Einstellen jeglichen Zustands erlaubt, der zum Polieren des Werkstücks hinsichtlich Änderungen der Eigenschaften des Werkstückes oder hinsichtlich des Zwecks des Polierens der Werkstücke notwendig ist. Die Erfindung stellt des Weiteren eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bürstpolieren bereit, welche die Bürsteneinheit einsetzen. Sie stellt ferner ein System zum Bürstpolieren bereit, welches beide Seiten eines Werkstücks poliert.
Offenbarung der Erfindung
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Bürsteneinheit zum Polieren einer Oberfläche eines durch eine Polierbürste zu polierenden Werkstücks, welche sich dreht und in einer planetarischen Bewegung umläuft. Die Bürsteneinheit umfasst eine Polierbürste, wobei Spitzen einer Vielzahl von Borsten an der Unterseite der Polierbürste freiliegen. Die Bürsteneinheit umfasst weiterhin eine Dreheinheit mit einem Drehmechanismus, einem Mechanismus zum Antreiben der Drehung, einem Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung, und einen Mechanismus zum vertikalen Bewegen. Der Drehmechanismus verfügt über eine Drehwelle, die an einem Ende mit der Polierbürste verbunden ist, eine Gleitwelle, durch welche die Drehwelle geführt ist, so dass die Drehwelle gedreht werden kann, und einen Rotationshalter, durch welchen die Gleitwelle verschiebbar eingesetzt ist. Der Mechanismus zum Antreiben der Drehung erzeugt eine Drehkraft zum Drehen der Polierbürste um die Drehwelle. Der Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung überträgt die Drehkraft auf die Drehwelle. Der Mechanismus zum vertikalen Bewegen bewegt die Polierbürste zur Oberfläche des zu polierenden Werkstücks mithilfe der Gleitwelle. Die Bürsteneinheit umfasst des Weiteren eine Umlaufeinheit, welche mit der Dreheinheit kombiniert ist. Die Umlaufeinheit verfügt über einen Umlaufmechanismus, einen Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens und über einen Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen. Der Umlaufmechanismus dreht sich, um die Polierbürste umlaufen zu lassen. Der Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens erzeugt eine Kraft für das Umlaufen, um die Polierbürste umlaufen zu lassen. Der Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen überträgt die Kraft für das Umlaufen auf den Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens. Die Leistungsfähigkeit für das Polieren des Werkstücks kann auf die Eigenschaften des Werkstücks und der zu polierenden Objekte genau angepasst werden, da sowohl die Drehgeschwindigkeit als auch die Umlaufgeschwindigkeit eingestellt werden können. Ferner sind, da die Drehung und das Umlaufen durch zugehörige Antriebskräfte von den einzelnen Mechanismen angetrieben werden, die Belastungen, welche auf die Mechanismen ausgeübt werden, gering, so dass jegliche durch eine Überlast verursachten Probleme für die Bürsteneinheit abgemildert werden.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bürsteneinheit des ersten Aspekts, wobei die Dreheinheit desweiteren einen Mechanismus zum Einstellen der Bürstenzufuhr aufweist, welcher die Bürstenzufuhr einstellen kann, um die Polierbürste gegen das Werkstück zu drücken. Wenn die Borsten der Polierbürste mit fortschreitendem Betrieb kürzer werden, kann auf diese Weise eine bestimmte Bürstenzufuhr eingestellt werden. In diesem Fall bezeichnet das Wort ”Bürstenzufuhr” den Wert, der nötig ist, um die Borsten gegen das Werkstück zu drücken, nachdem die Spitzen der Borsten das Werkstück berühren.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bürsteneinheit des zweiten Aspekts, wobei die Umlaufeinheit eine scheibenförmige Umlaufplatte, welche an einer äußeren Seite des Zentrums der Bürsteneinheit angeordnet ist, und einen Mechanismus zum Steuern eines Schwingwinkels, umfasst. Die Umlaufplatte greift am Drehmechanismus an, um dem Drehmechanismus ein Schwingen zu gestatten. Der Mechanismus zum Steuern des Schwingwinkels steuert den Winkel, in welchem der Drehmechanismus schwingt. Aufgrund dieser Ausgestaltung dreht sich die Polierbürste um sich selbst und läuft um den Umlaufmittelpunkt des Umlaufmechanismus um. Das bedeutet, sie bewegt sich in Form einer planetaren Bewegung. Ein Mechanismus zum Antreiben der Drehung ist dafür ausgelegt, sich um eine Achse zu drehen, die parallel zur Drehwelle verläuft. Der Mechanismus zum Antreiben der Drehung ist mit dem Mechanismus zum Steuern des Schwingwinkels verbunden. Daher verfangen sich aufgrund des Umlaufens keine Kabel des Mechanismus zum Antreiben der Drehung.
Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bürsteneinheit des ersten oder zweiten Aspekts, wobei die Dreheinheit eine Vielzahl der Polierbürsten aufweist, die an zugehörigen sekundären Drehwellen an deren Ende angebracht sind. Die anderen Enden der sekundären Drehwellen sind mit einem Hilfsmechanismus zum Übertragen der Kraft für die Drehung kombiniert, welcher die Kraft für die Drehung vom Ende der Drehwelle überträgt. Die Vielzahl der Polierbürsten sind mit der Drehwelle verbunden. Der Rotationshalter wird von dem Umlaufmechanismus gehalten, so dass der axiale Mittelpunkt des Umlaufmechanismus mit dem axialen Mittelpunkt der Drehwelle übereinstimmt. Da sich die Vielzahl der Polierbürsten simultan in Form von Planetenbewegungen bewegen, ist die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks hoch. Da der axiale Mittelpunkt des Umlaufmechanismus mit dem axialen Mittelpunkt der Drehwelle übereinstimmt, wird eine Belastung für den Umlaufmechanismus reduziert. Auf diese Weise kann möglichen Problemen der Bürsteneinheit, die durch eine Überbelastung verursacht werden können, vorgebeugt werden.
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bürsteneinheit der Aspekte 1 bis 4, wobei die Polierbürste eine segmentierte Bürste ist, die mehrere Polierwerkzeuge mittels eines Werkzeugs zum Befestigen der Borsten hält. Die Polierwerkzeuge werden durch Bündeln mehrerer Borsten und durch Befestigen eines Endes des Bündels am Werkzeug zur Befestigung der Borsten erzeugt. Da nur die Polierwerkzeuge ersetzt werden müssen, wenn die Borsten mit fortschreitender Betätigung verschlissen sind, kann eine einfach zu wartende Bürsteneinheit bereitgestellt werden.
Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bürsteneinheit der Aspekte 1 bis 5, wobei die Borsten aus einem Monofilament hergestellt sind, welches aus einem Nylonharz hergestellt ist, das Schleifkörner enthält. Die Korngrößen sind F54 bis F240 bzw. #240 bis #1000. Da die Borsten aus dem Nylonharz hergestellt sind, kann ein Werkzeug so poliert werden, dass es sehr glatt ist, oder ohne unnötigerweise die Oberfläche des Werkstücks zu verkratzen. Des Weiteren kann die Leistungsfähigkeit, die zum Polieren des Werkstücks erforderlich ist, erreicht werden, da die Borsten Schleifkörner der oben genannten Korngrößen enthalten.
Der siebte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit nach einem der Aspekte 1 bis 6 und einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks, der das Werkstück unter die Polierbürste transportiert, umfasst. Der Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks ist ein Drehtisch mit Bereichen zum Platzieren des Werkstücks. Die Vorrichtung dreht sich intermittierend und horizontal, um das Werkstück unter die Polierbürste zu transportieren. Die Bereiche zum Platzieren des Werkstücks sind in konstanten Abständen auf dem Drehtisch angeordnet. Der Drehtisch wird intermittierend in Abstimmung mit der Anzahl von Bereichen zum Platzieren des Werkstücks gedreht, so dass das Werkstück kontinuierlich poliert wird.
Der achte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit nach einem der Aspekte 1 bis 6 und einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks, welcher das Werkstück unter die Polierbürste transportiert, umfasst. Der Mechanismus zum Transportieren ist ein Fließband, welcher das Werkstück kontinuierlich und linear unter die Polierbürste transportiert. Da das Werkstück die Polierbürste, welche sich in Form einer Planetenbewegung bewegt, berührt und durchläuft, wird die gesamte Oberfläche des Werkstücks kontinuierlich poliert.
Der neunte und zehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen ein System zum Bürstpolieren, welches sowohl eine erste Oberfläche als auch eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche des Werkstücks poliert. Der neunte Aspekt betrifft das System zum Bürstpolieren, umfassend eine erste Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die erste Oberfläche poliert und welche im achten Aspekt definiert wurde, eine zweite Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die zweite Oberfläche poliert und welche im achten Aspekt definiert wurde, und einen Zwischenmechanismus zum Transportieren des Werkstücks, welcher das Werkstück von der ersten Vorrichtung zum Bürstpolieren zur zweiten Vorrichtung zum Bürstpolieren transportiert. Es umfasst ebenfalls einen Mechanismus zum Wenden des Werkstücks am Ende des Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks in einer Richtung, in die das Werkstück transportiert wird. Der zehnte Aspekt betrifft ein System zum Bürstpolieren, umfassend eine erste Bürsteneinheit, welche die erste Oberfläche poliert und welche in einem der Aspekte 1 bis 6 definiert ist, eine zweite Bürsteneinheit, welche die zweite Oberfläche poliert und welche in einem der Aspekte 1 bis 6 definiert ist, einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks mit Bereichen zum Platzieren des Werkstücks, welcher sich intermittierend dreht, um das Werkstück unter die Polierbürste zu transportieren, und einen Mechanismus zum Wenden des Werkstücks, welcher sich zwischen der ersten Bürsteneinheit und der zweiten Bürsteneinheit am Verlaufsweg des Werkstücks befindet. Durch diese Ausgestaltungen können beide Oberflächen des Werkstücks kontinuierlich poliert werden.
Der elfte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bürstpolieren, welches die Bürsteneinheit oder die Vorrichtung zum Bürstpolieren aus einem der Aspekte 1 bis 8 einsetzt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Drehens der Polierbürste, des Umlaufens der Polierbürste, des Polierens einer Oberfläche eines zu polierenden Werkstücks durch Berühren der Polierbürste, welche sich dreht und umläuft, mit dem Werkstück und das separate Einstellen der Drehgeschwindigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit der Polierbürste. Durch Erhöhen der Drehgeschwindigkeit der Polierbürste wird die Leistungsfähigkeit zum Polieren erhöht. Durch Erhöhen der Umlaufgeschwindigkeit, welche jene Geschwindigkeit ist, mit der die Polierbürste umläuft, erhöht sich die Rate, mit der die Polierbürste die Oberfläche des Werkstücks abdeckt. Das bedeutet, dass die gesamte Oberfläche des Werkstücks einheitlich und glatt poliert werden kann. Durch separates Einstellen der Drehgeschwindigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit kann das Werkstück effektiv poliert werden.
Die zugrundeliegende japanische Patentanmeldung Nr. 2013-020004 , eingereicht am 5. Februar 2013, wird hiermit durch Bezugnahme vollständig in den Inhalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung wird durch die untenstehende, detaillierte Beschreibung besser verständlich. Jedoch sind die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Ausführungsformen nur Illustrationen der gewünschten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deshalb nur zu Erläuterungszwecken angegeben. Basierend auf der detaillierten Beschreibung ergeben sich für einen Fachmann verschiedene mögliche Änderungen und Modifizierungen.
Die Anmelderin beabsichtigt nicht, der Öffentlichkeit irgendeine offenbarte Ausführungsform freizugeben. Unter den offenbarten Änderungen und Modifizierungen stellen daher jene, die nicht wörtlich in den Umfang der vorliegenden Ansprüche fallen, einen Teil der vorliegenden Erfindung im Sinne der Äquivalenzlehre dar.
Die Verwendung der Artikel ”ein/eine/eines” und ”der/die/das” und ähnliche Bezugnahmen in der Beschreibung und den Ansprüchen sind so auszulegen, dass sie den Singular und den Plural abdecken, außer es ist hierin anders angegeben oder durch den Zusammenhang ersichtlich widersprüchlich. Die Verwendung sämtlicher Beispiele oder exemplarischer Redewendungen (z. B. ”wie zum Beispiel”) hierin dienen lediglich der besseren Darstellung der Erfindung und schränken den Umfang der Erfindung nicht ein, falls nicht anderweitig angegeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung der Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform. 1(A) ist eine Vorderansicht. 1(B) ist eine Ansicht entlang der Linie A-A aus 1(A).
2 ist eine Zeichnung (eine teilweise Schnittansicht) der Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform.
3 ist eine schematische Zeichnung, welche den Einsatz des Mechanismus zum Steuern des Schwingwinkels der Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform verdeutlicht.
4 ist eine Zeichnung der Polierbürste, welche in der Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform genutzt wird.
5 ist eine schematische Zeichnung der Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform. 5(A) ist eine Vorderansicht. 5(B) ist eine Ansicht entlang der Linie A-A aus 5(A).
6 ist eine schematische Zeichnung (eine teilweise Schnittansicht) der Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine schematische Zeichnung der Ventilplatte, welche ein in der Ausführungsform bearbeitetes Werkstück darstellt.
8 ist eine schematische Zeichnung der fließbandartigen Vorrichtung zum Bürstpolieren.
9 ist eine schematische Zeichnung (eine teilweise Schnittansicht) des Systems zum Bürstpolieren.
10 ist eine schematische Zeichnung der Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt. 10(A) ist eine Querschnittsansicht von der Seite der Vorrichtung zum Bürstpolieren mit der Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform. 10(B) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 10(A).
11 ist eine schematische Zeichnung des Systems zum Bürstpolieren, welches einen Drehtisch einsetzt. 11(A) ist eine Frontansicht (eine teilweise Schnittansicht) der Vorrichtung zum Bürstpolieren mit der Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform. 11(B) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 11(A).
12 ist eine schematische Zeichnung, welche die Verlaufswege der Borsten in der Ausführungsform verdeutlicht.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Nachstehend wird ein Beispiel der Vorrichtung zum Bürstpolieren der vorliegenden Erfindung als eine Ausführungsform erläutert. In der Beschreibung der Ausführungsform bezeichnen die Worte ”oberhalb”, ”unten”, ”links” und ”rechts” die Richtungen in den Zeichnungen, sofern nicht anderweitig angegeben.
<Bürsteneinheit einer ersten Ausführungsform>
Wie in 1 bis 4 ersichtlich, umfasst die Bürsteneinheit 01 einer ersten Ausführungsform eine Polierbürste 10, eine Dreheinheit 20, eine Umlaufeinheit 30 und eine Verbindungseinheit 40.
Die Dreheinheit 20 hat einen Drehmechanismus 21, der mit der Polierbürste 10 verbunden ist, einen Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung, der eine Kraft zum Antreiben (eine Kraft zum Drehen) der Drehung (z. B. horizontal-drehend) der Polierbürste 10 erzeugt, einen Mechanismus 23 zur Übertragung der Kraft für die Drehung, welcher die Kraft für die Drehung auf den Drehmechanismus 21 überträgt, und einen Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen, welcher die Polierbürste 10 in Richtung auf ein Werkstück W absenkt.
Wie in 2 zu erkennen ist, hat der Drehmechanismus 21 eine Drehwelle 21a, die näherungsweise eine zylindrische Säule ist, eine Gleitwelle 21b, die annähernd zylindrisch ist und die Drehwelle 21a aufnimmt, so dass sie gedreht werden kann, und einen Rotationshalter 21c, welcher einen zylindrischen Hohlraum hat, in welchen die Gleitwelle 21b eingesetzt ist, um nach oben und unten zu gleiten. Ein Glied 21d zum Halten der Polierbürste ist am unteren Ende der Drehwelle 21a befestigt. Durch das Befestigen der Polierbürste 10 am Halteglied 21d der Polierbürste durch eine Schraube, etc., ist die Polierbürste 10 mit der Drehwelle 21a verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung ein Drehmotor. Der Mechanismus 23 zur Übertragung der Kraft für die Drehung ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Kombination aus Riemenscheiben 23a und einem Keilriemen 23b. Die Drehwelle des Drehmotors und die Drehwelle 21a sind mit zugehörigen Riemenscheiben 23a an ihren oberen Enden versehen, so dass die Riemenscheiben 23a durch den endlosen Keilriemen 23b verknüpft sind. Durch diese Ausgestaltung treibt das Betätigen des Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung die Drehwelle 21a zum Drehen um deren axiales Zentrum an. Auf diese Weise dreht sich die Polierbürste 10, welche mit der Drehwelle 21a verbunden ist. Der Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt, sondern kann jedweder bekannte Mechanismus zur Kraftübertragung sein, wie z. B. eine Kombination aus einer Kette und Kettenrädern, oder ein Getriebezug.
Die Gleitwelle 21b, der Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung, und der Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen sind an einer sich vertikal bewegenden Platte 25 angebracht. Da die sich vertikal bewegende Platte 25 sich durch die Betätigung des Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen vertikal bewegt, bewegt sich die Drehwelle 21a vertikal zusammen mit der Gleitwelle 21b. Das bedeutet, dass die Polierbürste 10, welche mit dem unteren Ende der Drehwelle 21a verbunden ist, vertikal bewegt werden kann durch das Betätigen des Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen.
Ein unterer Begrenzer 26a ist mit der sich vertikal bewegenden Platte 25 verbunden. Wenn die sich vertikal bewegende Platte 25 durch das Betätigen des Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen abgesenkt wird, stößt der untere Begrenzer 26a an die obere Oberfläche des Rotationshalters 21c oder eines Glieds 27a zum Einstellen. Das Glied 27a wird untenstehend erläutert. Der untere Begrenzer 26a ist also ein Glied um zu verhindern, dass die sich vertikal bewegende Platte 25 über eine vordefinierte Entfernung hinweg abgesenkt wird. In der vorliegenden Erfindung ist es eine Schraube, deren Länge durch eine Mutter angepasst werden kann.
Der Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen kann jede Struktur verwenden, welche die sich vertikal bewegende Platte 25 vertikal bewegen kann. Beispielsweise kann jede bekannte Struktur, wie zum Beispiel ein Zylinder, der durch Hydraulikdruck betrieben wird, oder Luftdruck, oder Elektrizität, ein elektrischer Antrieb, der einen Kugelgewindeantrieb oder einen Riemen einschließt, oder eine Kombination aus Zahnstange und Ritzel, eingesetzt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zylinder, der durch Luftdruck angetrieben wird (ein Luftzylinder), eingesetzt.
Falls die Entfernung zum Absenken der Polierbürste 10 genau eingestellt werden muss, kann ferner ein Mechanismus 27 zum Einstellen der Bürstenzufuhr vorgesehen sein. Beispielsweise, wie untenstehend erläutert, können die Borsten 14a sich so abnutzen, dass sie mit fortschreitendem Betrieb kurz werden. Die abzusenkende Entfernung der Polierbürste 10, die anfänglich eingestellt wurde, kann zu einer unzureichenden Bürstenzufuhr führen. Für einen solchen Fall kann der Mechanismus 27 zum Einstellen der Bürstenzufuhr eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform hat er ein Einstellungsglied 27a, wobei ein Innengewinde an der inneren Oberfläche und Zähne an der äußeren Oberfläche ausgebildet sind. Er hat ebenfalls einen Mechanismus 27b zum Bewegen des Einstellungsglieds, welcher das Einstellungsglied 27a dreht (in dieser Ausführungsform ein Antrieb zum Einstellen eines Winkels der Drehwelle). Er hat darüber hinaus einen Mechanismus 27c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung, welcher eine Kraft zum Betätigen (eine Kraft für die Einstellung) des Mechanismus 27b zum Bewegen des Einstellungsglieds auf das Einstellungsglied 27a überträgt. In der vorliegenden Erfindung ist der Mechanismus 27c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung eine Kombination von Zähnen an dem Einstellungsglied 27a und einem Getriebe, welches in die Zähne eingreift. Es können andere Mechanismen zur Kraftübertragung vorhanden sein, wie z. B. ein Keilriemen und Riemenscheiben, und eine Kette und Kettenräder. Ein Außengewinde ist an dem oberen Teil des Rotationshalters 21c ausgebildet, um in das Innengewinde des Einstellungsglieds 27a einzugreifen. Das Einstellungsglied 27a kann auf den oberen Teil des Rotationshalters 21c aufgeschraubt werden. Der Mechanismus 27b zum Bewegen des Einstellungsglieds ist mit einem Mechanismus 27c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung verbunden. Der Mechanismus 27c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung ist so angeordnet, dass die Zähne des Einstellungsglieds 27a in die Zähne des Mechanismus 27c zur Kraftübertragung zur Einstellung eingreifen.
Durch Betätigen des Mechanismus 27b zum Bewegen des Glieds zur Einstellung bewegt sich das Einstellungsglied 27a vertikal mittels des Mechanismus 27c zur Kraftübertragung zur Einstellung. Danach wird der Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen betätigt, um die sich vertikal bewegende Platte 25 abzusenken. Dann stößt der untere Begrenzer 26a an die obere Oberfläche des Einstellungsglieds 27a, um die sich vertikal bewegende Platte 25 zu stoppen. Durch Einstellen des Drehwinkels des Mechanismus 27b zum Bewegen des Einstellungsglieds kann auf diese Weise die Position des Einstellungsglieds 27a eingestellt werden. So kann die abzusenkende Entfernung der sich vertikal bewegenden Platte 25, d. h. der Polierbürste 10, genau eingestellt werden. Das Einstellungsglied kann vertikal bewegt werden, nachdem die sich vertikal bewegende Platte 25 abgesenkt wurde. Das Absenken der sich vertikal bewegenden Platte 25 kann kurz bevor der untere Begrenzer 26a an die obere Oberfläche des Einstellungsglieds 27a stößt, gestoppt werden.
Die Struktur des Mechanismus 27 zum Anpassen der Bürstenzufuhr ist nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt. Jegliche bekannten Mittel, wie zum Beispiel ein Servozylinder und ein Kugelgewindegetriebe können eingesetzt werden, insofern sie die abzusenkende Entfernung für die Polierbürste 10 präzise einstellen können.
Die Umlaufeinheit 30 umfasst einen Umlaufmechanismus 31, einen Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens, und einen Mechanismus 33 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen. Der Umlaufmechanismus 31 hat eine scheibenförmige Umlaufplatte 31a und eine Umlaufwelle 31b, die mit dem unteren Zentrum der Umlaufplatte 31a verbunden ist. Der Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens erzeugt eine Antriebskraft (eine Kraft für das Umlaufen), um den Umlaufmechanismus 31 (der sich um eine Achse dreht, die parallel zur Drehwelle 21a verläuft) horizontal zu drehen. Der Mechanismus 33 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen überträgt die Kraft für das Umlaufen auf den Umlaufmechanismus 31. Die Umlaufwelle 31b passt in eine Basis B zur Installation in der Vorrichtung zum Bürstpolieren, so dass die Welle 31b gedreht werden kann.
In der vorliegenden Erfindung ist der Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens ein Drehmotor, welcher an einem Gestell 34 für den Mechanismus zum Antrieb des Umlaufens befestigt ist. Der Mechanismus 33 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen ist in der vorliegenden Erfindung eine Kombination aus einer Kette 33b und Ritzeln 33a. Die jeweiligen Ritzel 33a sind an der Drehwelle des Drehmotors und der Umlaufplatte 31a befestigt, welche durch die Kette 33b zu verknüpfen sind. Durch Betätigen des Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens dreht sich die Umlaufwelle 31b mittels dieser Ausgestaltung um ihr axiales Zentrum. Auf diese Weise, da die Umlaufwelle 31b sich um ihr axiales Zentrum dreht, dreht sich die Umlaufplatte 31a, welche mit der Umlaufwelle 31b verbunden ist, horizontal.
Die Dreheinheit 20 ist an dem Umlaufmechanismus 31 mittels der Verbindungseinheit 40 angebracht, welche einen Verbindungshalter 41 und einen Mechanismus 42 zum Steuern des Schwingwinkels hat. Die Position der anzubringenden Dreheinheit 20 befindet sich an der Außenseite des Umlaufmechanismus 31 und dem axialen Zentrum des Ritzels 33a, welches mit dem Umlaufmechanismus 31 verbunden ist. Ein Durchgangsloch ist an der Position der anzubringenden Dreheinheit 20 ausgebildet. Der Verbindungshalter 41, welcher zylindrisch ist mit einem Flansch am oberen Teil, ist an dem Durchgangsloch befestigt, so dass der Halter gedreht werden kann. Ein Flansch ist am Rotationshalter 21c ausgebildet. Durch das Befestigen des Flansches an dem Flansch des Verbindungshalters 41 mittels einer Schraube passt der Drehmechanismus 21 in den Umlaufmechanismus 31, so dass der Mechanismus 21 gedreht werden kann. Auf diese Weise ist die Dreheinheit 20 mit der Umlaufeinheit 30 kombiniert.
Der Mechanismus 42 zum Steuern des Schwingwinkels steuert das Schwingen der Dreheinheit 20, wenn sich die sich drehende Platte 31a dreht. In der vorliegenden Ausführungsform in 3, welche die Darstellung entlang der Linie A-A aus 1(A) zeigt, hat der Mechanismus 42 zum Steuern des Schwingwinkels ein Umlaufglied 42a, ein Verbindungsglied 42b, und einen Schiebehalter 42c. Das Umlaufglied 42a ist an dem Gestell 34 für den Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens angebracht, um um einen Hilfspunkt (der Schnittpunkt der gepunkteten Linien in der Abbildung) horizontal herum zu schwingen. Das Verbindungsglied 42b ist eine zylindrische Stange, welche mit dem Umlaufglied 42a verbunden ist. Der Schiebehalter 42c, in welchen das Verbindungsglied 42b verschiebbar eingesetzt ist, ist am Verbindungshalter 41 befestigt. Wenn die Dreheinheit 20 in der durch die Pfeile in der Zeichnung angegebenen Richtung umläuft, schwenkt zusammen mit ihr das Verbindungsglied 42b um den Hilfspunkt herum. Das Verbindungsglied 42b ist in den Schiebehalter 42c eingesetzt, welcher an dem Verbindungshalter 41 befestigt ist, welcher an der Dreheinheit 20 befestigt ist. Er passt in die Umlaufplatte 31a so dass sie gedreht werden kann. Daher befindet sich der Schiebehalter 42c immer neben dem Verbindungsglied 42b im unteren Teil der Zeichnung. Daher ist das Schwingen gering, welches durch das Umlaufen der Dreheinheit 20 verursacht wird, aufgrund der Funktion des Mechanismus 42 zum Steuern des Schwingwinkels, so dass keine Kabel des Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung sich verheddern.
Wie in 4 zu erkennen ist, umfasst die Polierbürste 10 ein Drehglied 11, eine Gleitwelle 12, ein Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge, Polierwerkzeuge 14 und ein Glied 15 zum Halten der Polierwerkzeuge. Das Drehglied 11 ist ein Zylinder mit einer Abdeckung, an welcher das Glied 21d zum Halten der Polierbürste der Dreheinheit 20 befestigt ist. Die Gleitwelle 12 ist eine zylindrische Säule, welche am Zentrum des Drehglieds 11 aufgehängt ist. Das Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge ist verschiebbar innerhalb des Drehglieds 11 angebracht, so dass die Gleitwelle 12 in eine Bürste 13a eingeführt wird, welche am Zentrum des Glieds 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge ausgebildet ist. Die Polierwerkzeuge 14 sind an dem Glied 13 befestigt, um die Polierwerkzeuge mit ihren jeweiligen Enden anzubringen. Das Glied 15 zum Halten der Polierwerkzeuge ist abnehmbar an einer unteren Öffnung des Drehglieds 11 angebracht.
Die Polierwerkzeuge 14 werden hergestellt, indem eine Vielzahl von Borsten 14a, welche zum Polieren tauglich sind, gebündelt werden, und deren Enden in ein Loch des Borstenhalters 14b eingesetzt werden, um sie zu binden. Die Borsten 14a sind aus einem runden, Harz-basierten Monofilament hergestellt, welches Schleifkörner enthält. Das Harz kann ein Polyester oder ein Polyamid sein. Beispiele des Polyester beinhalten Polyethylennaphthalat, Polyethylenterephthalat, Polymethylenterephthalat, Polytetramethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polymethylennaphtalat, Polytetramathylennaphtalat, Polypropylennaphthalat, und einen kopolymerisierten Polyester, der hauptsächlich aus diesen Polyestern besteht. Beispiele des Polyamids beinhalten ein Nylon (”n-Nylon”, welches durch eine Polykondensationsreaktion synthetisiert wurde oder ein ”n, m-Nylon”, welches durch eine Co-Polykondensationsreaktion synthetisiert wurde) und ein vollständig aromatisches Polyamid (aramid). Das Harz kann beliebig auf Grundlage der Härte der Bürsten 14a, der Fähigkeit die Schleifkörner zu enthalten, den Kosten, etc., gewählt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Polyamid gewählt. Durch Wahl des Polyamids können die Borsten 14a sowohl eine zweckmäßige Steifigkeit als auch eine zweckmäßige Flexibilität haben.
Die Schleifkörner können beliebig aus Aluminiumoxid-basierten Schleifkörnern (Alundum), Siliziumkarbid-basierten Schleifkörnern (Carborundum), Zirkonkorund-Schleifkörnern, Diamant-Schleifkörnern, CBN (kubisches Bornitrid) Schleifkörnern, etc., auf Grundlage der Eigenschaften des Werkstücks W, dem Zweck der Bearbeitung, etc. gewählt sein. In der vorliegenden Ausführungsform wurden Siliziumkarbid-basierte Schleifkörner gewählt. Die Korngrößen der Schleifkörner können beliebig aus jenen zwischen F54 und F240 und #240 bis #1000 (festgelegt durch den Japanischen Industriestandard JIS R60001) gewählt sein. Wenn die Korngrößen zu klein sind, wäre die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks durch die Borsten 14a ungenügend. Wenn die Korngrößen zu groß sind, wäre die Tauglichkeit zum Halten der Schleifkörner verringert, so dass die Schleifkörner von den Borsten 14a abfallen würden. Beispielsweise zum Polieren der Ecken einer Vielzahl von Löchern, die in der Ventilplatte (siehe 7) (ein R Abrundungsvorgang), welche untenstehend erläutert wird, ausgebildet sind, ist es bevorzugt, die Korngröße aus jenen von F80 bis F180 zu wählen.
Die Borsten 14a werden hergestellt, indem die Schleifkörner mit geschmolzenem Harz für das Monofilament vermischt werden und dann das Monofilament der Mischung versponnen wird. Da die Schleifkörner an der Oberfläche zum Polieren des Werkstücks W freiliegen, wird die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks verbessert. 10 bis 40 Gewichtsteile der Schleifkörner sind vorzugsweise in 100 Gewichtsteilen des Harzes enthalten. Wenn die Menge an Schleifkörnern zu gering wäre, wäre die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks ungenügend. Wenn die Menge an Schleifkörner zu hoch wäre, würde die Festigkeit der Borsten 14a abnehmen, so dass die Borsten 14a leicht zerstört würden.
Wäre der Durchmesser der Borsten 14a zu klein, wäre die Steifheit zu gering, so dass die Leistungsfähigkeit zum Polieren ungenügend wäre. Wäre der Durchmesser der Borsten 14a zu groß, wäre die Flexibilität zu gering, so dass die Borsten 14a leicht zerstört würden. Daher liegt der Durchmesser der Borsten 14a bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,4 und 1,0 mm.
Nach dem Bündeln einer Vielzahl der Borsten 14a wird eines ihrer jeweiligen Enden in das Loch des Borstenhalters 14b gesteckt, um sie zu binden. Auf diese Weise wird das Polierwerkzeug 14 hergestellt. Zum Bündeln der Borsten 14a kann ihr Außenumfang durch ein Bündelungsglied 14c bedeckt werden. Das Bündelungsglied 14c kann aus Harzen hergestellt sein (zum Beispiel einem Gummi, einem Siliziumgummi, oder Polyvinylchlorid (PVC)). Da die Borsten 14a durch das Bündelungsglied 14c gebündelt werden, wird verhindert, dass die Borsten 14a beim Polieren zu sehr deformiert werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Leistungsfähigkeit zum Polieren sich aufgrund übermäßiger Deformation verschlechtert. Da die vorderen Enden der Borsten 14a durch das Polieren abgenutzt werden, wird das Bündelungsglied 14c nach und nach zerstört bzw. nutzt sich ab. Daher liegen die Spitzen der Borsten 14a immer frei, so dass die Leistungsfähigkeit zum Polieren aufrechterhalten wird.
Eine Vielzahl von Einsetzlöchern 13b (neun Löcher in der vorliegenden Ausführungsform) sind in regelmäßigen Abständen in einem Kreis mit dem gleichen Mittelpunkt, wie der des Glieds 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge, ausgebildet. Die Einsetzlöcher 13b werden genutzt, um die Polierwerkzeuge 14 auf lösbare Weise daran anzubringen. Magnete (nicht dargestellt) sind an den Einsetzflächen (den Innenseiten) der Einsetzlöcher 13b vorgesehen. Wenn der Boden des Borstenhalters 14b der Polierwerkzeuge 14 in das Einsetzloch 13b eingesetzt wird, zieht der Magnet den Borstenhalter 14b an und hält ihn. Dann werden die Polierwerkzeuge 14 an dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge befestigt, indem die Schraube 13c zum Befestigen der Polierwerkzeuge festgezogen wird.
Eine Gewindebohrung ist in dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge ausgebildet. In der Seite des Drehglieds ist eine der Länge nach verlängerte Öffnung ausgebildet, so dass kein Kopf einer Befestigungsschraube 13d hindurch gelangen kann. Nur der mit einem Gewinde versehene Abschnitt kann das. Durch Festziehen der Befestigungsschraube 13d, welche in die Öffnung eingesetzt wird und in die Gewindebohrung des Glieds 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge eingeschraubt wird, wird das Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge an dem Drehglied 11 befestigt. Eine Bürste 15a passt in das Glied 15 zur Unterstützung der Polierwerkzeuge. In der Bürste 15a ist ein Loch 15b zum Einsetzen ausgebildet, so dass die Borsten 14a in es eingesetzt werden. Das Loch 15b zum Einsetzen steuert die Deformation der Borsten 14a wenn die Borsten 14a gegen das Werkstück W gedrückt werden, um es zu polieren. Daher kann eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit zum Polieren durch Deformation verhindert werden. Durch Lockern der Befestigungsschraube 13d, um das Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge vertikal zu bewegen, werden die Spitzen der Borsten 14a um einen definierten Abstand von der äußeren Oberfläche des Glieds 15 zum Unterstützen der Polierwerkzeuge abgesenkt. Das heißt sie erstrecken sich zum Werkstück hin. Danach kann durch ein Festziehen der Befestigungsschraube 13d zum Befestigen des Glieds 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge an das Drehglied 11 die Strecke, um welche die Borsten 14a herausstehen, eingestellt werden. Das Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge wird vorsichtig und vertikal entlang der Gleitwelle 12 bewegt, welche in die Bürste 13a eingesetzt wurde, welche an dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge vorgesehen ist. Falls die Borsten 14a zu kurz werden, kann die Strecke, die sie aus dem Glied 15 zum Unterstützen der Polierwerkzeuge herausstehen, auf eine bestimmten Abstand eingestellt werden, indem das Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge wie oben erläutert abgesenkt wird. Wenn die Borsten 14a kürzer werden, werden die Polierwerkzeuge 14 aus dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge entfernt, indem die Schraube 13c zum Befestigen der Polierwerkzeuge gelockert wird und sie durch neue Polierwerkzeuge 14 ersetzt werden. Dann wird die Schraube 13c zum Befestigen der Polierwerkzeuge angezogen. Dann wird die Strecke, welche die Borsten 14a herausstehen, wie oben erläutert eingestellt, so dass das Ersetzen der Polierwerkzeuge 14 abgeschlossen ist.
Wenn das Werkstück W durch die Bürsteneinheit 01, welche wie obenstehend ausgestaltet ist, poliert wird, senkt zunächst der Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen die Polierbürste 10 auf eine Höhe, auf der die Spitzen der Borsten 14a auf Höhe der Oberfläche des zu polierenden Werkstücks W sind. Dann senkt der Mechanismus 26 die Polierbürste 10 weiter um eine vordefinierte Bürstenzufuhr ab. Als nächstes werden der Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens betätigt. Auf diese Weise, wie aus 1(B) ersichtlich, dreht sich die Polierbürste 10 (die Polierbürste 10 selbst dreht sich) und läuft um (die Polierbürste 10 läuft um aufgrund der Drehung der Umlaufplatte 31a), d. h. sie bewegt sich in Form einer Planetenbewegung. Bei diesen Vorgängen kann die Reihenfolge des Betätigens des Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung und des Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens und des Betätigens des Mechanismus 26 zum vertikalen Bewegen verändert werden. Durch Berühren des Werkstücks W mit der Polierbürste 10, welche sich in Form einer Planetenbahn bewegt, wird das Werkstück W poliert. Die Bürsteneinheit der vorliegenden Ausführungsform poliert das gesamte Werkstück einheitlicher und in kürzerer Zeit als eine Bürsteneinheit, die ein Werkstück nur durch eine Drehung poliert. Übrigens sind die Drehrichtung und die Umlaufrichtung bevorzugt entgegengesetzt, wie durch die Pfeile in 1(B) angedeutet.
Da die Drehung und das Umlaufen der Polierbürste 10 durch den jeweiligen Antriebsmechanismus angetrieben werden, kann die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit separat eingestellt werden auf Grundlage der Eigenschaften des Werkstücks W, des Zwecks der Bearbeitung, etc. Wenn die Drehgeschwindigkeit zunimmt, wird die Leistungsfähigkeit zum Polieren erhöht. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit zunimmt, wird eine weite Fläche des Werkstücks einheitlich und glatt poliert. In der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl der Mechanismus 22 zum Antreiben der Drehung als auch der Mechanismus 32 zum Antreiben des Umlaufens Drehmotoren. Daher können die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit einfach durch Einsatz eines Inverters o. ä. eingestellt werden.
Die Polierbürste 10 ist nicht auf die oben beschriebene Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können mehrere der Borsten 14a an dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge oder dem Glied 15 zum Unterstützen der Polierwerkzeuge befestigt sein. Die Borsten 14a können direkt daran befestigt sein. Alternativ können die Borsten 14a in ein grabenförmiges Glied (ein kanalförmiges Glied) eingesetzt und durch es befestigt sein, das einen U-förmigen Querschnitt hat, so dass Bürsten wie ein Riemen geformt werden. Dann werden die riemenartigen Bürsten spiralförmig von der Mitte nach außen aufgewunden und an dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge oder dem Glied 15 zum Unterstützen der Polierwerkzeuge befestigt. Oder die riemenartigen Bürsten werden zu Kreisen zusammengefasst, um mehrere kreisförmige Bürsten mit unterschiedlichen Durchmessern zu bilden. Dann werden die in Kreisform gebrachten Bürsten an dem Glied 13 zum Anbringen der Polierwerkzeuge oder dem Glied 15 zum Unterstützen der Polierwerkzeuge befestigt. In Ausgestaltungen, in denen keine Polierwerkzeuge 14 genutzt werden, kann das Drehglied 11 nur eine kreisrunde Platte oder eine zylindrische Säule sein, in welcher ein Loch ausgebildet ist, so dass die Borsten 14a an einer unteren Oberfläche der kreisrunden Platte oder des Loches befestigt sind. Durch diese Ausgestaltungen kann die Polierbürste 10 mit geringen Kosten hergestellt werden.
<Bürsteneinheit für eine zweite Ausführungsform>
Nun wird unter Bezugnahme auf die 5, 6, und 7 eine Bürsteneinheit 51 einer zweiten Ausführungsform erläutert. Die Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform ist, falls nicht anderweitig angegeben, die gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
In 5(A) umfasst die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform mehrere Polierbürsten 60 (vier Bürsten in der vorliegenden Ausführungsform), eine Dreheinheit 70, eine Umlaufeinheit 80, und ein Gestell 90.
Die Ausgestaltung der Polierbürsten 60 ist die gleiche wie die der Polierbürste 10 der ersten Ausführungsform, obwohl es ein paar Konstruktionsunterschiede gibt, wie zum Beispiel ihre Größen und die Anzahl an Polierwerkzeugen.
Gemäß 6 umfasst die Dreheinheit 70 einen Drehmechanismus 71, einen Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung, einen Mechanismus 73 zur Übertragung der Kraft für die Drehung, einen sekundären Mechanismus 74 zur Übertragung der Kraft für die Drehung, und einen Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen. Der Drehmechanismus 71 ist mit den Polierbürsten 60 verbunden. Der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung erzeugt eine Antriebskraft (eine Kraft zum Drehen) für das Drehen der Polierbürsten 60. Der Mechanismus 73 zur Übertragung der Kraft für die Drehung überträgt diese von dem Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung auf den Drehmechanismus 71. Der sekundäre Mechanismus 74 zur Übertragung der Kraft für die Drehung überträgt die Kraft für das Drehen von dem Drehmechanismus 71 (insbesondere eine Drehwelle 71a) auf die Polierbürsten 60. Der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen senkt die Polierbürsten 60 in Richtung auf das Werkstücks W ab.
Der Drehmechanismus 71 hat eine Drehwelle 71a, eine Gleitwelle 71b, einen Rotationshalter 71c, und sekundäre Drehwellen 71e. Die Drehwelle 71a ist näherungsweise als zylindrische Säule ausgebildet. Die Gleitwelle 71b ist näherungsweise als Zylinder ausgebildet, in welchen die Drehwelle 71a eingesetzt ist, so dass sie gedreht werden kann. Der Rotationshalter 71c nimmt die Gleitwelle 71b auf, so dass die Gleitwelle 71b vertikal gleitet. Die sekundären Drehwellen 71e sind mit der Drehwelle 71a über den sekundären Mechanismus 74 zur Übertragung der Kraft für die Drehung verbunden. Die sekundären Drehwellen 71e werden entsprechend der Anzahl der Polierbürsten 60 vorgesehen. Glieder 71d zum Halten der Polierbürste sind an den jeweiligen unteren Enden der sekundären Drehwellen 71e befestigt. Durch das Befestigen der Polierbürsten 60 an den Gliedern 71d zum Halten der Polierbürste mit Schrauben werden die Polierbürsten 60 mit den jeweiligen sekundären Drehwellen 71e verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung ein Drehmotor. Der Mechanismus 73 zur Übertragung der Kraft für die Drehung ist eine Kombination aus Zahnriemenrädern 73a und einem Zahnriemen 73b. Die Zahnriemenräder 73a sind an den jeweiligen oberen Enden der Drehwelle des Drehmotors und der Drehwelle 71a befestigt, um durch dem endlosen Zahnriemen 73b verknüpft zu werden.
Der sekundäre Mechanismus 74 zur Übertragung der Kraft für die Drehung ist ein Satz Räder, die ineinander eingreifen können. Das Rad 74a auf Seite der Drehwelle ist an dem unteren Ende der Drehwelle 71a befestigt. Die Räder 74b auf Seite der sekundären Drehwellen sind an den oberen Enden der sekundären Drehwellen 71e befestigt. Die sekundären Drehwellen 71e sind um die Drehwelle 71a in einheitlichen Abständen angeordnet, so dass die Zahnräder 74b auf Seite der sekundären Drehwellen in das Zahnrad 74a auf Seite der Drehwelle eingreifen. Durch diese Ausgestaltung dreht sich die Drehwelle 71a um seine Mittelachse, wenn der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung betätigt wird. Die sekundären Drehwellen 71e drehen sich, um der Drehung der Drehwelle 71a zu folgen. Daher drehen sich alle Polierbürsten 60, die mit der Drehwelle 71a verbunden sind. Im Übrigen ist der sekundäre Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Drehen nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt. Es kann jeglicher Mechanismus zur Kraftübertragung auf mehrere Glieder sein, wie zum Beispiel eine Kombination aus mehreren Keilriemen und Riemenscheiben, und einer Kombination aus mehreren Ketten und Kettenrädern.
Die Gleitwelle 71b, der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung, und der Mechanismus 73 zur Übertragung der Kraft für die Drehung sind alle an einer sich vertikal bewegende Platte 75 befestigt. Der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen, welcher an dem Rotationshalter 71c befestigt ist, ist mit der sich vertikal bewegenden Platte 75 verbunden. Der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen ist ein Luftzylinder, welcher demjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Durch Betätigen des Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen bewegt sich die sich vertikal bewegende Platte 75 vertikal so dass die Gleitwelle 71b abgesenkt wird. Die Drehwelle 71a und die sekundären Drehwellen 71e bewegen sich ebenfalls vertikal, um dem Absenken der Gleitwelle 71b zu folgen. Auf diese Weise bewegt das Betätigen des Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen die Polierbürsten 60 vertikal, welche mit den unteren Enden der sekundären Drehwellen 71e verbunden sind.
Der untere Begrenzer 76a ist für den gleichen Zweck wie der untere Begrenzer 26a der ersten Ausführungsform vorgesehen. Eine Schraube, deren Länge durch eine Mutter eingestellt werden kann, wird auch in der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Falls die Strecke zum Absenken der Polierbürsten 60 genau eingestellt werden muss, kann desweiteren ein Mechanismus 77 zum Einstellen der Bürstenzufuhr wie in der ersten Ausführungsform vorgesehen sein. Wie in der ersten Ausführungsform hat der Mechanismus 77 zum Einstellen der Bürstenzufuhr in der vorliegenden Ausführungsform ein Einstellungsglied 77a, wobei ein Innengewinde an der inneren Oberfläche ausgebildet ist und Zähne an der äußeren Oberfläche ausgebildet sind. Er hat ebenfalls einen Mechanismus 77b zum Bewegen des Einstellungsglieds, welcher das Einstellungsglied 77a (in dieser Ausführungsform ein Antrieb zum Einstellen des Winkels der Drehwelle) dreht. Er hat ebenfalls einen Mechanismus 77c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung, welcher eine Kraft für den Betrieb (eine Kraft für die Einstellung) des Mechanismus 77b zum Bewegen des Einstellungsglieds auf das Einstellungsglied 77a überträgt. Der Mechanismus 77c zur Übertragung der Kraft für die Einstellung ist in der vorliegenden Erfindung eine Kombination aus Zähnen an dem Einstellungsglied 77a und einem Rad, welches in die Zähne eingreift. Ein Außengewinde, welches in ein Innengewinde des Einstellungsglieds 77a eingreift, ist an dem oberen Abschnitt des Halters für die Drehung 71c vorgesehen, so dass das Einstellungsglied 77a in den oberen Abschnitt des Halters für die Drehung 71c eingeschraubt wird. Der Mechanismus 77b zum Bewegen des Einstellungsglieds wird betätigt durch Einstellen des Drehwinkels so dass das Einstellungsglied 77a sich um eine vordefinierte Strecke bewegt. Auf diese Weise kann die Strecke, um welche die sich vertikal bewegende Platte 75, das bedeutet die Polierbürsten 60, abgesenkt werden soll, genau eingestellt werden.
Die Umlaufeinheit 80 hat einen Umlaufmechanismus 81, einen Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens, und einen Mechanismus 83 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen. Der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens erzeugt eine Antriebskraft (eine Kraft für das Umlaufen), um den Umlaufmechanismus 81 horizontal zu drehen. Der Mechanismus 83 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen überträgt die Kraft auf den Umlaufmechanismus 81.
Der Umlaufmechanismus 81 ist ein Zylinder. Ein Loch ist in dessen oberen Abschnitt ausgebildet. Die Gleitwelle 71b ist in das Loch eingesetzt so dass sich der Umlaufmechanismus 81 um die Gleitwelle 71b dreht. Löcher, in welche die sekundären Drehwellen 71e eingesetzt werden, um gedreht werden zu können, sind in dem unteren Abschnitt des Umlaufmechanismus 81 ausgebildet. In dessen Mitte ist ein Raum ausgebildet, um den sekundären Mechanismus 74 zur Übertragung der Kraft für die Drehung zu umgeben.
Der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Drehmotor. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mechanismus 83 zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen ein Satz Räder, welche ineinander eingreifen. Das Rad 83a, welches sich auf Seite des Umlaufmechanismus befindet, ist an dem Umlaufmechanismus 81 befestigt. Das Rad 83b, welches sich auf Seite des Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens befindet, ist an der Drehwelle des Drehmotors befestigt.
Die Dreheinheit 70, welche mit dem Umlaufmechanismus 81 ausgestattet ist, ist am Gestell 90 mittels des Rotationshalters 71c befestigt. Das Gestell 90 ist an der Basis B für die Installation innerhalb der Vorrichtung zum Bürstpolieren vorgesehen. Der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens, an welchem das Rad 83b auf Seite des Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens befestigt ist, ist am Gestell 90 befestigt, so dass das Rad 83a auf Seite des Umlaufmechanismus in das Rad 83b auf Seite des Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens greift. Auf diese Weise ist die Dreheinheit 70 mit der Umlaufeinheit 80 kombiniert.
Wenn das Werkstück W durch die Bürsteneinheit 51, welche wie oben beschrieben ausgebildet ist, poliert wird, senkt zunächst der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen die Polierbürste 60 ab auf die Höhe, auf welcher sich die Spitzen der Borsten 14a auf Höhe der Oberfläche des zu polierenden Werkstücks W befinden. Dann senkt der Mechanismus 76 die Polierbürste 10 weiter um eine vorgegebene Bürstenzufuhr ab. Daraufhin werden der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens betätigt. Die Drehwelle 71a dreht sich durch das Betätigen des Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung. Die Polierbrüsten 60 drehen sich (drehen sich horizontal) um der Drehung der Drehwelle 71a zu folgen. Der Umlaufmechanismus dreht sich horizontal durch das Betätigen des Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens, so dass die Polierbürsten 60 um die Mittelachse des Umlaufmechanismus 81 umlaufen. Da die Drehung der Drehwelle 71a die Drehung des Umlaufmechanismus 81 nicht beeinträchtigt, drehen sich die Polierbürsten 60 (die Polierbürsten 60 selbst drehen sich horizontal) und laufen gleichzeitig um (die Polierbürsten 60 laufen aufgrund der Drehung des Umlaufmechanismus 81 um), wie in 5(B) zu erkennen ist. Das bedeutet, sie bewegen sich in Form einer Planetenbewegung. Daraufhin senkt der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen die Polierbürsten 60 ab auf die Höhe, auf welcher die Borsten sich auf Höhe der Oberfläche des zu polierenden Werkstücks W befinden. Der Mechanismus 76 senkt die Polierbürste 60 weiter um eine vorgegebene Bürstenzufuhr ab. Bei diesen Vorgängen kann die Reihenfolge, in welcher der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens und zum Betätigen des Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen, verändert werden. Durch Berühren des Werkstücks W mit der Polierbürste 60, welche sich in Form einer Planetenbewegung bewegt, wird das Werkstück W poliert. Die Bürsteneinheit der vorliegenden Ausführungsform poliert das gesamte Werkstück einheitlicher und in weniger Zeit als eine Bürsteneinheit, die ein Werkstück lediglich durch eine Drehung poliert. Übrigens sind die Drehrichtung und die Umlaufrichtung vorzugsweise entgegengesetzt, wie durch die Pfeile in 5(B) angedeutet.
Ferner ist die Wahrscheinlichkeit, die Borsten mit dem Werkstück W beim Polieren durch die Bürsteneinheit 51 zu berühren, in der vorliegenden Ausführungsform höher als durch die Bürsteneinheit 01 der ersten Ausführungsform. Auf diese Weise kann das gesamte Werkstück einheitlicher und in kürzerer Zeit poliert werden. Des Weiteren, wenn die Durchmesser der Polierwerkzeuge abnehmen, können kleine Bereiche poliert werden. Zum Beispiel können Prozesse zum Abrunden von Ecken von Löchern auf der Oberfläche der Ventilplatte (siehe 7), welche untenstehend erläutert wird, effektiv ausgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Durchmesser der Polierwerkzeuge aus jenen im Bereich von 10 bis 25 mm gewählt.
Da die Drehung und das Umlaufen der Polierbürsten 60 durch separate Antriebsmechanismen angetrieben werden, können die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit wie in der ersten Ausführungsform separat eingestellt werden auf Grundlage der Eigenschaften des Werkstücks W, des Bearbeitungszwecks, etc. Falls sich die Drehgeschwindigkeit erhöht, wird die Leistungsfähigkeit zum Polieren verbessert. Falls sich die Umlaufgeschwindigkeit erhöht, kann ein weiter Bereich des Werkstücks einheitlich und glatt poliert werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung als auch der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens Drehmotoren. Auf diese Weise können die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit einfach durch Einsatz eines Inverters o. ä. eingestellt werden.
Darüber hinaus kann, da das axiale Zentrum der Drehwelle 71a zum Drehen der Vielzahl von Polierbürsten 60 und das axiale Zentrum des Umlaufens auf der gleichen Linie liegen, die Umlaufgeschwindigkeit über diejenige der ersten Ausführungsform hinaus erhöht werden. Durch Erhöhen der Umlaufgeschwindigkeit kann das Werkstück W einheitlicher poliert werden.
Als nächstes wird eine Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform hat, und ein System zum Bürstpolieren, welches die Oberflächen auf beiden Seiten eines Werkstücks kontinuierlich poliert, erläutert. Eine Vorrichtung, die mehrere Werkstücke W poliert, kann eine ”fließbandartige” Vorrichtung sein, welche die Werkstücke W linear unter die Bürsteneinheit transportiert, oder eine ”drehtischartige” Vorrichtung, welche das Werkstück W unter die Bürsteneinheit transportiert, indem sie eine kreisrunde Platte intermittierend dreht, auf welcher die Werkstücke W platziert sind.
<Vorrichtung zum Bürstpolieren und System zum Bürstpolieren, Fließbandform>
Zunächst wird ein Beispiel einer fließbandartigen Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit hat, erläutert. Die fließbandartige Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren kann die Bürsteneinheit 01 der ersten Ausführungsform oder die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform aufweisen. Nachstehend wird die Vorrichtung 101, welche die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform aufweist, erläutert.
Wie in 8 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren ein Gehäuse 110, einen Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks, und eine Steuerung 120. Das Gehäuse 110 beinhaltet die Bürsteneinheit 51. Der Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks tritt in das Gehäuse 110 durch einen Port 111 zum Beladen und einen Port 112 zum Entladen ein, welche jeweils an der linken und rechten Seite des Gehäuses 110 ausgebildet sind. Die Steuerung 120 steuert den Betrieb der Bürsteneinheit 51 und den Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks.
Der Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks befördert das Werkstück W im Gehäuse 110 durch den Port 111 zum Beladen (auf der linken Seite befindlich in 8), um es unter die Bürsteneinheit 51 zu transportieren. Er befördert das Werkstück nach außen durch den Port 112 zum Entladen (in 8 auf der rechten Seite befindlich), nachdem das Werkstück W durch die Bürsteneinheit 51 poliert wurde. Insofern er das Werkstück transportieren kann, ist seine Struktur nicht auf die obige Struktur beschränkt. Jegliche bekannten Mittel, wie zum Beispiel ein Fließband, ein Rollband, und eine Kombination aus Ritzel und Zahnstange kann eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform wird ein Fließband eingesetzt. Das Fließband hat an einem Ende eine Antriebsrolle 113a, und an dem anderen Ende eine angetriebene Rolle 113b, welche sich frei dreht. Ein endloses Gummiband 113c verbindet die Antriebsrolle 113a und die angetriebene Rolle 113b. Die Antriebsrolle 113a ist mit einem Transportantrieb 113d (einem Drehantrieb) mittels eines Mechanismus 113e zur Übertragung der Kraft für das Antreiben (ein Keilriemen und Riemenscheiben) verbunden.
Die Bedingungen zum Polieren, wie zum Beispiel die ”Drehgeschwindigkeit”, die ”Umlaufgeschwindigkeit”, die ”Bürstenzufuhr”, und die ”Geschwindigkeit zum Transportieren des Werkstücks” werden in die Steuerung 120 eingegeben. Insofern die Steuerung 120 den Betrieb zu den eingegeben Bedingungen zum Polieren steuern kann, kann eine Bewegungssteuerung wie zum Beispiel eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Personal Computer, ein multifunktionales Terminal, ein Smartphone, etc. eingesetzt werden.
Nun wird ein Verfahren zum Polieren des Werkstücks W durch Einsatz der fließbandartigen Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren erläutert. Bevor eine Polieraktion begonnen wird, wird der untere Begrenzer 76a eingestellt, so dass die Spitzen der Borsten die Oberfläche des zu polierenden Werkstücks W berühren (d. h. um auf der Höhe des Werkstücks W zu sein), wenn die Polierbürsten 60 abgesenkt werden, um in der Position zu sein, in welcher die Bürstenzufuhr null beträgt. Im Folgenden wird diese Position Standardposition zum Absenken genannt.
Die Bedingungen zum Polieren werden vorab in die Steuerung 120 eingegeben. Als nächstes wird das Werkstück W auf der linken Seite des Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks platziert. Dann wird der ”Betrieb Starten”-Knopf der Steuerung 120 nach unten auf AN gedrückt. Die Signale zum Betreiben der Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren gemäß den Polierbedingungen, welche in die Steuerung 120 eingegeben wurden, werden an die Bürsteneinheit 51 und den Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks gesendet. Durch die Signale wird der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen betätigt, so dass die Polierbürsten 60 in die Standardposition zum Absenken abgesenkt werden. Dann wird der Mechanismus 77 zum Einstellen der Bürstenzufuhr betätigt, so dass die Polierbürsten 60 weiter um die ”Bürstenzufuhr” abgesenkt werden, welche vorab eingestellt wurde. Als nächstes wird der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens betätigt, so dass die Polierbürsten 60 sich in Form einer Planetenbewegung mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit bewegen.
Als nächstes wird der Antrieb 113d zum Transportieren betätigt. Da sich das Band 113c bewegt, wenn sich die obere Fläche durch den Mechanismus 113d von links nach rechts bewegt, bewegt sich das Werkstück W mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit von links nach rechts.
Wenn sich das Werkstück W unter die Polierbürsten 60 bewegt, berühren die Spitzen der Borsten der Polierbürsten 60 das Werkstück W, um von ihm angedrückt zu werden. Da sich die Polierbürsten in Form einer Planetenbewegung bewegen, wird das Werkstück W poliert während es unter den Polierbürsten 60 hinweg geführt wird.
Das Werkstück W, welches unter den Polierbürsten 60 hinweg geführt wurde, bewegt sich weiter nach rechts um durch den Port 112 zum Entladen zu gelangen und verlässt das Gehäuse 110. Auf diese Weise wird eine Oberfläche auf einer Seite des Werkstücks W poliert.
Indem die Werkstücke W eines nach dem anderen auf dem Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks platziert werden, um sie unter die Polierbürsten 60 zu bewegen, welche sich in Form einer Planetenbewegung bewegen, können mehrere Werkstücke W kontinuierlich poliert werden.
Da ein Fenster 114 an der Vorderfläche des Gehäuses 110 vorgesehen ist, kann der Polierstatus überwacht werden.
Die Borsten werden mit fortschreitendem Polieren kürzer. Daher wird der Mechanismus 77 zum Einstellen der Bürstenzufuhr betätigt, um die Polierbürsten 60 um die Länge abzusenken, um welche die Borsten auf Grundlage der ”Borstenabnutzungsrate” abgenutzt wurden, welche vorab in die Steuerung 120 eingegeben wurde. So kann die Bürstenzufuhr der Polierbürsten 60 auf einem konstanten Wert gehalten werden, auch wenn sie eine Vielzahl von Werkstücken W poliert haben. Daher variiert die Bearbeitungsgenauigkeit nicht.
Wenn die Borsten verschlissen sind und zu kurz werden, öffnet sich eine Tür 115, welche an der Vorderfläche des Gehäuses 110 vorgesehen ist, so dass die Polierwerkzeuge ersetzt werden.
Als nächstes wird das System 102 zum Bürstpolieren erläutert, welches die erste Oberfläche des Werkstücks W und die zweite Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, kontinuierlich poliert. Wie in 9 zu erkennen ist, hat das System 102 zum Bürstpolieren eine erste Vorrichtung 102a zum Bürstpolieren, welche die erste Oberfläche poliert, und eine zweite Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren, welche die zweite Oberfläche poliert. Ein Zwischenmechanismus 102c zum Transportieren des Werkstücks ist zwischen der ersten Vorrichtung 102a zum Bürstpolieren und der zweiten Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren vorgesehen, so dass die erste Vorrichtung 102a mit der zweiten Vorrichtung verbunden ist.
Sowohl die erste Vorrichtung 102a zum Bürstpolieren als auch die zweite Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren setzen die Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren ein. Somit kann eine Erläuterung der Vorgänge etc. bezüglich der ersten Vorrichtung 102a und der zweiten Vorrichtung 102b entfallen. Zum einfacheren Verständnis sind manche der Nummern die gleichen wie die für die Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren.
Der Zwischenmechanismus 102c zum Transportieren des Werkstücks, auf welchen das Werkstück W, welches von der ersten Vorrichtung 102 zum Bürstpolieren bürstpoliert wurde, automatisch platziert wird, transportiert das Werkstück zum Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks der zweiten Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren. Insofern er das Werkstück wie oben beschrieben transportiert, ist seine Struktur nicht beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fließband zusammen mit dem Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks der Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren eingesetzt.
Das Werkstück W, welches an der ersten Oberfläche durch die erste Vorrichtung 102a zum Bürstpolieren poliert wurde, muss umgedreht werden, bevor es auf der zweiten Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren platziert wird. Der Mechanismus zum Umdrehen des Werkstücks W kann mechanischer Art sein, wie zum Beispiel ein Roboterarm. Jedoch wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Antriebsrolle 113a, welche sich am transportierenden Ende des Werkstücks W (die rechte Seite in 9) befindet, magnetisiert, so dass das Band 113c am transportierenden Ende das Werkstück W anzieht (ein anziehender Bereich M). Das Werkstück W, welches in den anziehenden Bereich M transportiert wurde, wird an das Band durch die magnetische Kraft angezogen und auf die andere Seite (der untere Bereich in 9) bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die obere Oberfläche des Werkstücks W die zweite Oberfläche (siehe gepunktete Linie in 9). Wenn sich das Werkstück W weiter nach vorn bewegt, um den anziehenden Bereich M zu verlassen, wird es von der Anziehung an das Band 113c befreit, da dann keine magnetische Kraft erzeugt wird. Daher wird es auf den Zwischenmechanismus 102c zum Transportieren des auf ihm zu platzierenden Werkstücks abgesetzt. Das Werkstück W, welches auf diese Weise umgedreht wird, wird zum Mechanismus 113 zum Transportieren des Werkstücks der zweiten Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren durch den Zwischenmechanismus 102c zum Transportieren des Werkstücks transportiert. Das Werkstück W wird von der zweiten Vorrichtung 102b zum Bürstpolieren wie durch die erste Vorrichtung 102a poliert. Auf diese Weise wird die zweite Oberfläche poliert. Auf diese Weise werden die Oberflächen von beiden Seiten des Werkstücks W durch das System 102 zum Bürstpolieren poliert.
<Vorrichtung zum Bürstpolieren und System zum Bürstpolieren, Drehtischform>
Als nächstes wird eine Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren erläutert, welche einen Drehtisch einsetzt. Die Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt, kann die Bürsteneinheit 01 der ersten Ausführungsform umfassen, oder sie kann die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform aufweisen wie die fließbandartige Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren. Nachstehend wird die Vorrichtung 201, welche die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform hat, erläutert.
Wie in den 10(A) und (B) zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren ein Gehäuse 210, einen Mechanismus 213 zum Transportieren des Werkstücks, und eine Steuerung 220. Das Gehäuse beinhaltet die Bürsteneinheit 51. Der Mechanismus 213 zum Transportieren des Werkstücks transportiert das Werkstück W unter die Bürsteneinheit 51. Die Steuerung 220 steuert die Vorgänge des Mechanismus 213 zum Transportieren des Werkstücks und der Bürsteneinheit 51.
Der Mechanismus 213 zum Transportieren des Werkstücks umfasst einen scheibenförmigen Drehtisch 213a, eine Drehwelle 213b, einen Mechanismus zum Antreiben des Drehtischs (nicht dargestellt), und eine Vielzahl von Abschnitten 213c zum Platzieren der Werkstücks (zwei in 10). Die Drehwelle ist am Mittelpunkt der Ebene des Drehtischs 213a befestigt. Der Mechanismus zum Antreiben des Drehtischs dreht den Drehtisch 213a, welcher mit der Drehwelle 213b verbunden ist. Die Abschnitte 213c zum Platzieren des Werkstücks sind in regelmäßigen Abständen auf dem Drehtisch 213a angeordnet. Die Abschnitte 213c zum Platzieren des Werkstücks können ausgestaltet sein, um das Werkstück W lediglich zu platzieren und zu verankern oder um es zu drehen, wenn das Werkstück poliert wird. Durch Polieren des Werkstücks W während es gedreht wird, verbessert sich die Leistungsfähigkeit zum Polieren.
Der Drehtisch 213a dreht sich horizontal um die Drehwelle 213b. Er ist so angeordnet, dass das Werkstück W innerhalb des Gehäuses 210 poliert wird, aber außerhalb dessen auf- und abgeladen wird.
In der Vorderwand des Gehäuses 210 ist ein Port 211 zum Beladen ausgebildet, so dass der Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks W hindurch gelangen kann.
Die Bedingungen zum Polieren, wie zum Beispiel die ”Drehgeschwindigkeit”, die ”Bürstenzufuhr”, die ”Borstenabnutzungsrate”, und die ”Polierdauer” werden in die Steuerung 220 eingegeben. Insofern die Steuerung 220 die Vorgänge durch Eingabe der Polierbedingungen steuern kann, kann eine Bewegungssteuerung wie zum Beispiel eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und ein Digitaler Signalprozessor (DSP), ein Personal Computer, ein multifunktionales Terminal, ein Smartphone, etc., eingesetzt werden.
Als nächstes wir ein Verfahren zum Polieren des Werkstücks W durch Einsatz der Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt, erläutert. Hauptsächlich besprochen werden die Punkte, die von dem Verfahren durch Nutzung der fließbandartigen Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren abweichen, welche obenstehend erläutert wurde.
Bevor ein Poliervorgang startet, wird der untere Begrenzer 76a eingestellt, so dass die Polierbürsten 60 in die Standardposition abgesenkt werden, wie bei der fließbandartigen Vorrichtung 101 zum Bürstpolieren. Die Bedingungen zum Polieren werden vorab in die Steuerung 220 eingegeben.
Das Werkstück W wird auf dem Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks platziert, welches sich außerhalb des Gehäuses 210 befindet. Dann wird der ”Betrieb Starten”-Knopf der Steuerung 220 nach unten auf AN gedrückt. Zunächst dreht sich der Drehtisch 213a um 180° um die Drehwelle 213b, so dass das Werkstück W sich unter die Bürsteneinheit 51 bewegt und dort zum Halten kommt.
Als nächstes werden der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben der Umdrehung betätigt, um den Polierbedingungen zu entsprechen, welche an der Steuerung 220 eingegeben wurden, so dass sich die Polierbürsten 60 in Form einer Planetenbewegung bewegen. Falls zu diesem Zeitpunkt der Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks zur Drehung ausgebildet ist, beginnt er, sich zu drehen. Dann werden der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen und der Mechanismus 77 zum Einstellen der Bürstenzufuhr betätigt, so dass die Spitzen der Borsten der Polierbürsten 60 aufgrund der voreingestellten ”Bürstenzufuhr” gegen das Werkstück W gedrückt werden. Auf diese Weise beginnt das Polieren des Werkstücks W.
Wenn die ”Polierdauer”, welche an der Steuerung 220 eingestellt wurde, verstrichen ist, wird der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen betätigt, so dass sich die Polierbürsten 60 nach oben bewegen, um von dem Werkstück W entfernt zu werden. Als nächstes stoppen der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben der Umdrehung, so dass die Planetenbewegung der Polierbürsten 60 angehalten wird. Falls zu diesem Zeitpunkt der Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks zur Drehung ausgebildet ist, hört er auf, sich zu drehen.
Dann dreht sich der Drehtisch 213a um 180°, so dass das Werkstück W, welches poliert wurde, sich nach außerhalb des Gehäuses 210 bewegt. Auf diese Art wird die Oberfläche einer Seite des Werkstücks W poliert.
Während der Polierens wird ein neues Werkstück W auf dem Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks platziert, welches sich außerhalb des Gehäuses 210 befindet. So kann ein kontinuierliches Polieren durchgeführt werden.
Da ein Fenster 214 auf der Vorderseite des Gehäuses vorgesehen ist, kann der Polierstatus überwacht werden.
Nun wird das System 310 zum Bürstpolieren erläutert, welches sowohl die erste Oberfläche des Werkstücks W als auch die zweite Oberfläche des Werkstücks W, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, kontinuierlich poliert. Wie in 11(A) und (B) zu erkennen ist, umfasst das System 301 zum Bürstpolieren eine Bürsteneinheit 351a, welche die erste Oberfläche poliert, eine zweite Bürsteneinheit 351b, welche die zweite Oberfläche poliert, ein Gehäuse 310, welches die erste Bürsteneinheit 351a und die zweite Bürsteneinheit 351b umschließt, einen Mechanismus 330 zum Wenden des Werkstücks, welcher sich innerhalb des Gehäuses 310 befindet, und eine Steuerung 320, welche die Vorgänge des Mechanismus 313 zum Transportieren des Werkstücks, des Mechanismus 330 zum Wenden des Werkstücks der ersten Bürsteneinheit 351a, und der zweiten Bürsteneinheit 351b, steuert. Die erste Bürsteneinheit 351a und die zweite Bürsteneinheit 351b können die Bürsteneinheit 01 der ersten Ausführungsform oder die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform sein. Nachfolgend wird beispielhaft das System 301 zum Bürstpolieren erläutert, welches die Bürsteneinheit 51 der zweiten Ausführungsform für die erste Bürsteneinheit 351a und für die zweite Bürsteneinheit 351b umfasst. Hauptsächlich werden diejenigen Punkte erläutert, die von der Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt, abweichen.
Wie bei der Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt, umfasst der Mechanismus 213 zum Transportieren des Werkstücks einen scheibenförmigen Drehtisch 313a, eine Drehwelle 313b welche am Mittelpunkt der Ebene des Drehtischs 313a befestigt ist, einen Mechanismus zum Antreiben des Drehtischs (nicht dargestellt), welcher mit der Drehwelle 313b verbunden ist, und eine Vielzahl von Abschnitten 313c zum Platzieren des Werkstücks (vier in 11), welche in konstanten Abständen auf dem Drehtisch 313a angeordnet sind.
Die Wände 310a, 310b, 310c 310d des Gehäuses 310 sind von der Drehwelle 313b aus radial mit gleichen Abständen angeordnet, so dass der innere Raum des Gehäuses 310 in 4 Bereiche unterteilt ist, nämlich ein Bereich E1 zum Beladen und Entladen des Werkstücks, ein Bereich E2 für eine erste Bürstpolierung, ein Bereich E3 zum Wenden des Werkstücks und ein Bereich E4 für eine zweite Bürstpolierung. Der Bereich E1 zum Beladen und Abladen des Werkstücks ist durch die Wände 310a, 310d nach außen freiliegend. Öffnungen (ein Port 311 zum Beladen und ein Port 312 zum Entladen), durch welche der Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks und das Werkstück W hindurchtreten können, sind in den jeweiligen Wänden 310a, 310d ausgebildet. Des weiteren sind die Wände 310b, 310c ebenfalls derart ausgestaltet, dass sie es dem Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks und dem Werkstück W gestatten, durch sie hindurchzutreten. Beispielsweise können Öffnungen in diesen Wänden ausgebildet sein. Alternativ können die Wände 310b, 310c aus einer Vielzahl flexibler Streifen gebildet sein, welche von der Decke herabhängen. In letzterem Fall können der Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks und das Werkstück W durch die Wände 310b, 310c hindurch gelangen, da die unteren Enden der Streifen nicht verankert sind.
Die erste Bürsteneinheit 351a ist im Bereich E2 zum ersten Bürstpolieren vorgesehen. Die zweite Bürsteneinheit 315b ist im Bereich E4 zum zweiten Bürstpolieren vorgesehen.
Ein Mechanismus 330 zum Wenden des Werkstücks, welcher das Werkstück W, das auf der ersten Oberfläche poliert wurde, wendet, ist im Bereich E3 zum Wenden des Werkstücks vorgesehen. Der Mechanismus 330 zum Wenden des Werkstücks beinhaltet einen Abschnitt zum Halten des Werkstücks, welcher das Werkstück W hält und einen Arm, der mit dem Abschnitt zum Halten des Werkstücks verbunden ist. Der Abschnitt zum Halten kann so ausgebildet sein, dass er das Werkstück W greift oder das Werkstück W durch Saugkraft oder magnetische Kraft anzieht. Alternativ kann er so ausgestaltet sein, dass das Werkstück zu einer Kerbe passt, welche im Abschnitt zum Halten des Werkstücks ausgebildet ist. Nachdem der Abschnitt zum Halten des Werkstücks durch den Arm zur Position des Werkstücks W bewegt wurde, wird das Werkstück W durch den Abschnitt zum Halten des Werkstücks gehalten. Dann wird der Abschnitt zum Halten des Werkstücks, das bedeutet das Werkstück W, durch den Arm gewendet. Das Werkstück W wird vom Gehaltenwerden gelöst. Auf diese Art wird das Werkstück W gewendet.
Die Polierbedingungen, wie zum Beispiel die ”Drehgeschwindigkeit”, die ”Umlaufgeschwindigkeit”, die ”Bürstenzufuhr”, die ”Borstenabnutzungsrate”, und die ”Polierdauer” werden in die Steuerung 320 eingegeben. Insofern die Steuerung 320 den Vorgang durch Eingabe der Polierbedingungen in sie steuern kann, kann eine Bewegungssteuerung wie beispielsweise eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und ein Digitalsignalprozessor (DSP), ein Personal Computer, eine Multifunktionsterminal, ein Smartphone, etc., eingesetzt werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Bürstpolieren des Werkstücks W durch das System 301 zum Bürstpolieren, welches einen Drehtisch einsetzt, erläutert. Hauptsächlich erläutert werden die Punkte, die von dem Verfahren durch Nutzung der Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren abweichen, welche einen oben erläuterten Drehtisch einsetzt.
Bevor ein Poliervorgang gestartet wird, wird der untere Begrenzer 76a eingestallt, so dass die Polierbürsten in die Standardposition zum Absenken abgesenkt werden, wie bei der Vorrichtung 201 zum Bürstpolieren, welche einen Drehtisch einsetzt. Die Polierbedingungen werden vorab in die Steuerung 320 eingegeben.
Das Werkstück W wird auf dem Abschnitt 213c zum Platzieren des Werkstücks platziert, welcher sich im Bereich E1 zum Beladen und Entladen des Werkstücks befindet. Dann wird der ”Betrieb Starten”-Knopf der Steuerung 320 nach unten auf AN gedrückt. Zunächst dreht sich der Drehtisch 313a um 90° um die Drehwelle 313b, so dass das Werkstück W sich unter die erste Bürsteneinheit 351a bewegt, indem es durch den Port 311 zum Beladen hindurchtritt, welcher in der Wand 310a ausgebildet ist, und dort zum Halten kommt.
Als nächstes werden der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben des Umlaufens betätigt, um den Polierbedingungen, welche in die Steuerung 320 eingegeben wurden, zu entsprechen, so dass sich die Polierbürsten 60 in Form einer Planetenbewegung bewegen. Falls der Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks zur Drehung ausgebildet ist, beginnt er sich zu diesem Zeitpunkt zu drehen. Daraufhin werden der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen und der Mechanismus 77 zur Einstellung der Bürstenzufuhr betätigt, so dass die Spitzen der Borsten der Polierbürsten 60 aufgrund der voreingestellten ”Bürstenzufuhr” gegen das Werkstück W gedrückt werden. Somit beginnt das Polieren des Werkstücks W.
Wenn die ”Polierzeit”, welche in die Steuerung 320 eingegeben wurde, endet, wird der Mechanismus 76 zum vertikalen Bewegen betätigt, so dass sich die Polierbürsten 60 nach oben bewegen, um von dem Werkstück W abgetrennt zu werden. Als nächstes stoppen der Mechanismus 72 zum Antreiben der Drehung und der Mechanismus 82 zum Antreiben der Umdrehung, so dass die planetenförmige Bewegung der Polierbürsten 60 zum Halten kommt. Falls der Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks zur Drehung ausgestaltet ist, so hört er zu diesem Zeitpunkt auf, sich zu drehen. Auf diese Art wird die Oberfläche einer Seite des Werkstücks W poliert.
Dann dreht sich der Drehtisch 313a horizontal und im Uhrzeigersinn um 90°, so dass das Werkstück in Bereich E3 zum Wenden des Werkstücks bewegt wird und kommt dort zum Halten. Dann wird der Mechanismus zum Wenden des Werkstücks betätigt, um das Werkstück W zu wenden, das bedeutet, dass die zweite Oberfläche oben liegt. Das Werkstück W wird wieder auf dem Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks platziert.
Als nächstes dreht sich der Drehtisch horizontal und im Uhrzeigersinn um 90°, so dass das Werkstück W unter die Bürsteneinheit 51 bewegt wird, das bedeutet, in den Bereich E4 zum zweiten Bürstpolieren, und dort anhält.
Im Bereich E4 zum zweiten Bürstpolieren wird die zweite Oberfläche des Werkstücks W im gleichen Prozess wie dem im Bereich E2 zum ersten Bürstpolieren poliert.
Als nächstes dreht sich der Drehtisch 313a horizontal und im Uhrzeigersinn um 90°, so dass das Werkstück W in den Bereich E1 zum Beladen und Entladen des Werkstücks bewegt wird, indem es durch den Port 312 zum Entladen, welcher in der Wand 310d ausgebildet ist, hindurchtritt und dort zum Halten kommt. Das Werkstück W, welches auf beiden Oberflächen poliert wurde, wird von dem Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks entladen. So wird das Polieren des Werkstücks abgeschlossen. Dann wird ein neues Werkstück W auf dem Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks platziert und verankert.
Es sei bemerkt, dass der Schritt des Beladens und Entladens des Werkstücks W auf dem Abschnitt 313c zum Platzieren des Werkstücks im Bereich E1 zum Beladen und Entladen des Werkstücks, der Schritt des Polierens der ersten Oberfläche im Bereich E2 zum ersten Bürstpolieren, der Schritt des Wendens des Werkstücks W im Bereich E3 zum Wenden des Werkstücks, und der Schritt des Polierens der zweiten Oberfläche im Bereich E4 zum zweiten Bürstpolieren, simultan ausgeführt werden kann. Da die Werkstücke W kontinuierlich im Bereich E1 zum Beladen und Abladen des Werkstücks aufgeladen und abgeladen werden, kann eine Vielzahl von Werkstücken W kontinuierlich poliert werden.
Da ein Fenster 314 auf der Vorderseite des Gehäuses 310 vorgesehen ist, kann der Polierstatus durch das Fenster 314 überwacht werden.
<Arbeitsbeispiele>
Die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform und die der zweiten Ausführungsform werden an der fließbandartigen Vorrichtung zum Bürstpolieren angebracht so dass die Werkstücke unter verschiedenen Bedingungen poliert werden. Die Ergebnisse werden als Arbeitsbeispiele erläutert. Die Ventilplatte, welche in 7 abgebildet ist und aus Stahl hergestellt wurde, wird als Werkstück eingesetzt. Es handelt sich um eine kreisrunde Platte von 100 mm Durchmesser und 3,5 mm Stärke. Zehn große Löcher H₁ (10 mm Durchmesser) oder 9 kleine Löcher H₂ (4 mm Durchmesser) werden durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet. Die Ecken auf beiden Oberflächen dieser Löcher werden abgerundet um r = 10 – 100 μm zu erhalten (R Anfasungsvorgang)
Die Werkstücke W werden, nachdem sie poliert wurden, mithilfe eines Mikroskops untersucht (KH-3000, erhältlich bei Hirox, Japan), um die Leistungsfähigkeit zur Entfernung von Graten wie folgt zu bewerten:
Gut: Keine Grate an keinem der Löcher
N. G.: Grate verbleiben an manchen Löchern
Die Leistungsfähigkeit zum Abrunden von Ecken wird mithilfe eines Konturmessinstruments wie folgt bewertet (2600E, erhältlich bei Tokyo Seimitsu, Japan):
Ausgezeichnet: Alle Ecken der Löcher wurden abgerundet um r = 10 – 100 μm zu erhalten und die Abweichung liegt innerhalb ±10%.
Gut: Alle Ecken der Löcher wurden abgerundet um r = 10 – 100 μm zu erhalten, doch die Abweichung überschreitet ±10%.
N. G.: Eine Ecke oder Ecken an den Löchern, welche abgerundet wurden, haben kein r = 10 – 100 μm.
Die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform wird an der fließbandartigen Vorrichtung zum Bürstpolieren angebracht so dass die Werkstücke durch die Poliereinheit, welche sich lediglich dreht, poliert werden. Die Ergebnisse werden als Vergleichsbeispiele dargestellt. Die Ergebnisse durch Polieren des Werkstücks unter den Bedingungen zum Polieren werden in Tabelle 1 zusammen mit den Polierbedingungen angegeben. Tabelle 1
Nachdem sie durch die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform (Arbeitsbeispiele 1–5) poliert wurden, wurden keine Grate an keiner der Ecken an den großen Löchern und den kleinen Löchern bei allen Polierbedingungen gefunden. Daher wird die Leistungsfähigkeit bezüglich des Entfernens von Graten als Gut bewertet. Die Leistungsfähigkeit bzgl. der Abrundung von Ecken wird für große Löcher als Gut bewertet, sie ist jedoch für kleine Löcher bei niedriger Drehgeschwindigkeit Mangelhaft. Jedoch verändert sich die Bewertung hin zu Gut, indem die Transportgeschwindigkeit des Werkstücks abgesenkt wird, d. h. indem die Durchsatzgeschwindigkeit verringert wird. Daher bearbeitet die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform das Werkstück erfolgreich.
Nachdem sie durch die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform (Arbeitsbeispiele 6–12) poliert wurden, wurden keine Grate an keiner der Ecken an den großen Löchern und den kleinen Löchern bei allen Polierbedingungen gefunden. Daher wird die Leistungsfähigkeit bezüglich des Entfernens von Graten als Gut bewertet. Die Leistungsfähigkeit bzgl. der Abrundung von Ecken ist für alle großen Löcher Ausgezeichnet. Sie wird als Ausgezeichnet oder Gut für die kleinen Löcher bewertet. Wie durch die Arbeitsbeispiele 1–10 gezeigt, bleibt die Leistungsfähigkeit Gut obwohl die Transportgeschwindigkeit des Werkstücks erhöht wurde, d. h. die Durchsatzgeschwindigkeit wurde erhöht. Die Bewertung Ausgezeichnet zeigt an, dass das Werkstück W ganzheitlich und einheitlich poliert wurde. Daher wird angenommen, dass die Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform das Werkstück effizienter poliert als die Bürsteneinheit der ersten Ausführungsform.
Im Gegensatz dazu zeigen, falls das Werkstück durch eine Polierbürste poliert wird, welche sich lediglich um sich selbst dreht, die Arbeitsbeispiele 1–3 dass die Leistungsfähigkeit zum Entfernen von Graten und zum Abrunden von Ecken ungenügend ist. Wie in Arbeitsbeispiel 4 zu sehen ist, wird durch Erhöhung der Drehgeschwindigkeit die Leistungsfähigkeit zum Entfernen von Graten und die Leistungsfähigkeit zum Abrunden der Ecken der großen Löcher als Gut bewertet, jedoch wird die Leistungsfähigkeit zum Abrunden der Ecken des kleinen Lochs als Mangelhaft bewertet. Daher wird das Polieren durch die Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung so eingeschätzt, als dass sie eine bessere Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks besitzt als das Polieren durch die Polierbürste, die sich lediglich um sich selbst dreht.
Aus den Ergebnissen der Arbeitsbeispiele 1–12 ist abzulesen, dass eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit dazu führt, dass sich die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks verbessert (vergleiche hierzu beispielsweise Arbeitsbeispiele 1 und 2) und dass eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit dazu führt, dass das gesamte Werkstück einheitlich poliert wird (vergleiche dazu beispielsweise Arbeitsbeispiele 6 und 7)
In den Arbeitsbeispielen 4 und 12 und dem Vergleichsbeispiel 4 werden die Verlaufswege der Borsten auf der Oberfläche des zu polierenden Werkstücks als Musterdiagramm in 12 dargestellt. Wenn die Verlaufswege dick dargestellt sind, ist die Möglichkeit die Borsten mit der Oberfläche des Werkstücks zu berühren hoch, d. h. die Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks ist hoch. Wie in 12 zu sehen ist, sind die Lücken zwischen den Verlaufswegen in Vergleichsbeispiel 4 am weitesten. Danach sind die Lücken zwischen den Verlaufswegen engmaschiger in der Reihenfolge des Arbeitsbeispiels 4 und des Arbeitsbeispiels 12. Ein Bereich in dem keine Borsten die Oberfläche des Werkstücks berühren, tritt in Vergleichsbeispiel 4 auf, jedoch berühren die Borsten die gesamten Bereiche des Werkstücks in den Arbeitsbeispielen 4 und 12. Die Ergebnisse in 12 legen nahe, dass die Vorrichtung zum Bürstpolieren mit der Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung eine höhere Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks besitzt als die Vorrichtung zum Bürstpolieren, bei welcher die Polierbürste sich lediglich wie in den Arbeitsbeispielen dreht. Sie zeigen ebenfalls auf, dass die Vorrichtung zum Bürstpolieren mit der Bürsteneinheit der zweiten Ausführungsform eine höhere Leistungsfähigkeit zum Polieren des Werkstücks besitzt.
Industrielle Anwendbarkeit
Obwohl das Polieren der Ventilplatten als Teil einer Ausführungsform erläutert wird, ist der Einsatz der Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung nicht auf deren Polieren beschränkt. Sie kann erfolgreich für Prozesse zum Abrunden von Ecken, für Prozesse zum Entfernen von Graten, und für Prozesse zum Glätten von Oberflächen, von metallischen, mechanischen Teilen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Kupplungsscheiben und Sinterzahnrädern.
Obwohl das Polieren zum Abrunden von Ecken als Teil der Ausführungsformen erläutert wird, kann die Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung erfolgreich eingesetzt werden im Polieren zum Glätten von zu bearbeitenden Oberflächen. Zum Beispiel war die Rauigkeit Ra (JIS B0601: 1994) der flachen Fläche im Arbeitsbeispiel 10 12 μm vor dem Polieren, jedoch 1,0 μm nach dem Polieren. Daher wird angenommen, dass die Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung erfolgreich im Polieren des Werkstücks zum Glätten der Oberflächen eingesetzt werden kann.
Falls die Rohstoffe der Borsten angemessen gewählt werden, kann die Bürsteneinheit der vorliegenden Erfindung erfolgreich zum Polieren von spröden Materialien eingesetzt werden, zum Beispiel Siliziumblöcken, Felskristallen, und Keramik. Durch Polieren des Werkstücks durch die Vorrichtung zum Bürstpolieren der vorliegenden Erfindung können Mikrorisse auf der Oberflächenschicht des Werkstücks entfernt werden und die Oberfläche kann geglättet werden. Zum Beispiel kann Brechen oder Zerbröckeln, welches auf Mikrorisse zurückzuführen ist, reduziert werden, wenn das Werkstück in Scheiben geschnitten werden soll, um einen Wafer herzustellen. Auf diese Weise kann die Flussrate der Produkte ansteigen.
Nachfolgend sind die wichtigsten Bezugszeichen und Symbole, welche in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen benutzt wurden, aufgelistet.
Bezugszeichenliste

01: eine Bürsteneinheit (die erste Ausführungsform)
10: eine Polierbürste
11: ein Drehglied
12: eine Gleitwelle
13: ein Glied zum Anbringen der Polierwerkzeuge
13a: eine Bürste
13b: ein Einsetzloch
13c: eine Schraube zum Befestigen der Polierwerkzeuge
13d: eine Befestigungsschraube
14: ein Polierwerkzeug
14a: Borsten
14b: Borstenhalter
14c: ein Bündelungsglied
15: ein Glied zum Halten der Polierwerkzeuge
15a: eine Bürste
15b: ein Loch für das Einsetzen
20: eine Dreheinheit
21: ein Drehmechanismus
21a: eine Drehwelle
21b: eine Gleitwelle
21c: ein Rotationshalter
21d: ein Glied zum Halten der Polierbürste
22: ein Mechanismus zum Antreiben der Drehung
23: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung
23a: eine Riemenscheibe
23b: ein Keilriemen
25: eine sich vertikal bewegende Platte
26: ein Mechanismus zum vertikalen Bewegen
26a: ein unterer Begrenzer
27: ein Mechanismus zum Einstellen der Bürstenzufuhr
27a: ein Einstellungsglied
27b: ein Mechanismus zum Bewegen des Einstellungsglieds
27c: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Einstellung
30: eine Umlaufeinheit
31: ein Umlaufmechanismus
31a: eine Umlaufplatte
31b: eine Umlaufwelle
32: ein Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens
33: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen
33a: ein Ritzel
33b: eine Kette
34: ein Gestell für den Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens
40: eine Verbindungseinheit
41: ein Verbindungshalter
42: ein Mechanismus zum Steuern des Schwingwinkels
42a: ein Umlaufglied
42b: ein Verbindungsglied
42c: eine Schiebehalter
51: eine Bürsteneinheit (die zweite Ausführungsform)
60: eine Polierbürste
70: eine Dreheinheit
71: ein Drehmechanismus
71a: eine Drehwelle
71b: eine Gleitwelle
71c: ein Rotationshalter
71d: ein Glied zum Halten der Polierbürste
71e: sekundäre Drehwellen
72: ein Mechanismus zum Antreiben der Drehung
73: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung
73a: ein Zahnriemenrad
73b: ein Zahnriemen
74: ein sekundärer Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung
74a: ein Rad auf Seiten der Drehwelle
74b: ein Rad auf Seiten der sekundären Drehwellen
75: eine sich vertikal bewegende Platte
76: ein Mechanismus zum vertikalen Bewegen
76a: ein unterer Begrenzer
77: ein Mechanismus zum Einstellen der Bürstenzufuhr
77a: ein Einstellungsglied
77b: ein Mechanismus zum Bewegen des Einstellungsglieds
77c: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Einstellung
80: eine Umlaufeinheit
81: ein Umlaufmechanismus
82: ein Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens
83: ein Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen
83a: ein Rad auf Seiten des Umlaufmechanismus
83b: ein Rad auf Seiten des Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens
90: ein Gestell
101: eine Vorrichtung zum Bürstpolieren
102: ein System zum Bürstpolieren
102a: eine erste Vorrichtung zum Bürstpolieren
102b: eine zweite Vorrichtung zum Bürstpolieren
102c: ein Zwischenmechanismus zum Transportieren des Werkstücks
110: ein Gehäuse
111: ein Port zum Beladen
112: ein Port zum Entladen
113: ein Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks
113a: eine Antriebsrolle
113b: eine angetriebene Rolle
113c: ein Band
113d: ein Antrieb zum Transportieren
113e: einen Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Antreiben
114: ein Fenster
115: eine Tür
120: eine Steuerung
201: eine Vorrichtung zum Bürstpolieren
210: ein Gehäuse
211: ein Port zum Beladen
213: ein Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks
213a: ein Drehtisch
213b: eine Drehwelle
213c: ein Abschnitt zum Platzieren des Werkstücks
214: ein Fenster
220: eine Steuerung
302: ein System zum Bürstpolieren
310: ein Gehäuse
311: ein Port zum Beladen
312: ein Port zum Entladen
313: ein Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks
313a: ein Drehtisch
313b: eine Drehwelle
313c: ein Abschnitt zum Platzieren des Werkstücks
314: ein Fenster
320: eine Steuerung
330: ein Mechanismus zum Wenden des Werkstücks
351a: eine erste Bürsteneinheit
351b: eine zweite Bürsteneinheit
B: eine Basis für die Installation
H₁: ein großes Loch
H₂: ein kleines Loch
W: ein Werkstück

Claims

Bürsteneinheit zum Polieren einer Oberfläche eines durch eine Polierbürste zu polierenden Werkstücks, welche sich in einer Planetenbewegung dreht und umläuft, umfassend: eine Polierbürste, wobei Spitzen einer Vielzahl von Borsten aus dem Boden der Polierbürste herausragen; eine Dreheinheit mit einem Drehmechanismus mit einer Drehwelle, welche an einem Ende mit der Polierbürste verbunden ist, einer Gleitwelle, durch welche die Drehwelle eingesetzt wird, so dass die Drehwelle gedreht werden kann, und einem Rotationshalter, durch welchen die Gleitwelle verschiebbar eingesetzt wird, einem Mechanismus zum Antreiben der Drehung, welcher eine Drehkraft zur Drehung der Polierbürste um die Drehwelle erzeugt, einem Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung, welcher die Kraft für das Drehen auf die Drehwelle überträgt, und einem Mechanismus zum vertikalen Bewegen, welcher die Polierbürste mittels der Gleitwelle in Richtung auf das zu polierende Werkstück bewegt; eine Umlaufeinheit, welche mit der Dreheinheit kombiniert ist, die Umlaufeinheit umfassend: einen Umlaufmechanismus, der sich dreht, um die Polierbürste umlaufen zu lassen, einen Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens, welcher eine Kraft für das Umlaufen erzeugt, um die Polierbürste umlaufen zu lassen, und einen Mechanismus zur Übertragung der Kraft für das Umlaufen, welcher die Kraft für das Umlaufen auf den Mechanismus zum Antreiben des Umlaufens überträgt.
Bürsteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Dreheinheit desweiteren einen Mechanismus zur Einstellung einer Bürstenzufuhr umfasst, welcher die Bürstenzufuhr einstellen kann, um die Polierbürste gegen das Werkstück zu zwingen.
Bürsteneinheit nach Anspruch 2, wobei die Umlaufeinheit umfasst: eine scheibenförmige Umlaufplatte, welche sich an einer äußeren Seite des Zentrums der Bürsteneinheit befindet, wobei die Umlaufplatte in den Drehmechanismus greift, um dem Drehmechanismus Schwingen zu gestatten, und einen Mechanismus zum Steuern eines Schwingwinkels, welcher den Winkel steuert, in dem der Drehmechanismus schwingt.
Bürsteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Dreheinheit eine Vielzahl der Polierbürsten, welche an ihren Enden an den jeweiligen sekundären Drehwellen befestigt sind, umfasst, und die anderen Enden der sekundären Drehwellen mit einem sekundären Mechanismus zur Übertragung der Kraft für die Drehung kombiniert sind, welcher die Kraft für die Drehung vom Ende der Drehwelle überträgt, wobei eine Vielzahl an Polierbürsten mit der Drehwelle verbunden sind, und, wobei der Rotationshalter durch den Umlaufmechanismus gehalten wird, so dass das axiale Zentrum des Umlaufmechanismus mit dem axialen Zentrum des Drehmechanismus übereinstimmt.
Bürsteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Polierbürste eine segmentierte Bürste ist, welche eine Vielzahl an Polierwerkzeugen mittels eines Werkzeugs zum Befestigen der Borsten hält, und die Polierwerkzeuge hergestellt werden, indem eine Vielzahl an Borsten gebündelt wird und ein Ende des Bündels am Polierwerkzeug zum Befestigen der Borsten befestigt wird.
Bürsteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Borsten aus einem Monofilament hergestellt sind, welches aus Nylonharz ist, das Schleifkörner mit Korngrößen von F54 bis F240 oder #F240 bis #1000 beinhaltet.
Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit aus Anspruch 1 und einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks umfasst, welcher das Werkstück unter die Polierbürste transportiert, wobei der Mechanismus zum Transportieren ein Drehtisch mit Bereichen zum Platzieren des Werkstücks ist und sich intermittierend und horizontal dreht, um das Werkstück zur Position unter den Polierbüsten zu transportieren.
Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die Bürsteneinheit aus Anspruch 1 und einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks umfasst, welcher das Werkstück unter die Polierbürste transportiert, wobei der Mechanismus zum Transportieren ein Fließband ist, welches das Werkstück kontinuierlich und linear unter die Polierbürste transportiert.
System zum Bürstpolieren, welches sowohl eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche eines Werkstücks poliert, wobei das System aufweist: eine erste Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche die erste Oberfläche poliert und welche in Anspruch 8 definiert wurde; eine zweite Vorrichtung zum Bürstpolieren, welche eine zweite Oberfläche poliert und welche in Anspruch 8 definiert wurde; und einen Zwischenmechanismus zum Transportieren des Werkstücks, welcher das Werkstück von der ersten Vorrichtung zum Bürstpolieren zur zweiten Vorrichtung zum Bürstpolieren transportiert; wobei das System desweiteren einen Mechanismus zum Wenden des Werkstücks am Ende des Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks in einer Richtung, in die das Werkstück transportiert wird, umfasst.
System zum Bürstpolieren, welches sowohl eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche eines Werkstücks poliert, wobei das System aufweist: eine erste Bürsteneinheit, welche die erste Oberfläche poliert und welche in Anspruch 1 definiert wurde; eine zweite Bürsteneinheit, welche die zweite Oberfläche poliert und welche in Anspruch 1 definiert wurde; einen Mechanismus zum Transportieren des Werkstücks mit den Bereichen zum Platzieren des Werkstücks, welcher sich intermittierend dreht, um das Werkstück unter die Polierbürste zu transportieren; und einen Mechanismus zum Wenden des Werkstücks, welcher sich zwischen der ersten Bürsteneinheit und der zweiten Bürsteneinheit am Verlaufsweg des Werkstücks befindet.
Verfahren zum Bürstpolieren, welches die Bürsteneinheit aus Anspruch 1 einsetzt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Drehen der Polierbürste; Umlaufen der Polierbürste; Polieren einer Oberfläche eines zu polierenden Werkstücks durch in Berührung bringen der Polierbürste, welche sich dreht und umläuft, mit dem Werkstück; und separates Einstellen der Drehgeschwindigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit der Polierbürste.