JP2003291058A - 金属製部品の研摩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、深い凹凸のある金属製部品であっ
ても、凹凸部での研摩効果を向上させ、この種の金属製
部品に対して光輝性を短時間で確実に付与することが可
能な金属製部品の研摩装置を提供することにある。 【解決手段】 研摩メディア２が投入される１つの研摩
槽３に対して１セット以上の自転および公転機構部を備
え、自転および公転機構部を構成する公転軸１１と２本
の自転軸２０とをほぼ平行に配置すると共に、１本の自
転軸２０に１個の金属製ワーク２２を角度０〜３０°の
範囲で取付け、公転軸１１の回転に伴って自転軸２０を
回転させ、金属製ワーク２２を研摩槽３内の研摩メディ
ア２中で自転および公転させることにより研摩するよう
に構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、深い凹凸のある金
属製部品、特に冷却フィンを有する自動二輪車用のアル
ミシリンダブロック、シリンダヘッドなどの表面に光輝
感を付与することが可能な研摩装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アメリカンタイプの自動二輪車では、光
輝性を有する部品（パーツ）が好まれており、光輝処理
（メタル調）された部品が多用されている。このため、
従来から、電気メッキ法、無電解メッキ法、バフ研摩
法、バレル研摩法などの各種光輝処理方法が提案されて
おり、この種の部品に光輝性を付与するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光輝処理方法にあっては、深い凹凸のある冷却フィン付
シリンダブロック、シリンダヘッド等（特にフィン奥）
に対して、以下の理由から光輝性を付与することが非常
に困難、または処理コストが高いために、量産車に採用
された例が見当たらない。

【０００４】すなわち、電気メッキ法では、ワークの凸
部に電流が集中するという特徴を有しているので、凹部
へのメッキ皮膜の形成が困難であった。これを改善する
ために、ワークの凹凸形状に対応した電極が必要となる
が、このような電極の取付けおよび取外しが煩雑とな
り、生産効率が低いという不具合を有していた。また、
無電解メッキ法では、ワーク形状に関係なく、均一な膜
厚のメッキ皮膜の形成は可能であるが、皮膜の形成時間
が電気メッキの約５〜１０倍と長く、しかもメッキ液の
劣化が生じ易いので、処理コストが高くなるという問題
があった。

【０００５】一方、バフ研摩法では、機械による自動運
転が困難であるため、一般に手作業で研摩が行われてい
る。このような研摩作業は熟練を要し、しかも、研摩
粉、騒音および振動が発生するので、好ましい作業環境
ではなかった。さらに、細かい凹部を磨くには多大な時
間が必要となるので、大量生産の部品の処理には適して
いないという問題があった。また、バレル研摩法として
は、回転型、振動型、流動型、遠心型などの方法があ
る。しかし、これらの方法で深い凹凸のあるワークの研
摩を行っても、凹部での研摩効果が得られないという不
具合があった。

【０００６】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、深い凹凸のある金属製部品
であっても、凹凸部での研摩効果を向上させ、この種の
金属製部品に対して光輝性を短時間で確実に付与するこ
とが可能な金属製部品の研摩装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明においては、研摩メディア
が投入される１つの研摩槽に対して１セット以上の自転
および公転機構部を備え、該自転および公転機構部を構
成する公転軸と複数本の自転軸とをほぼ平行に配置する
と共に、１本の自転軸に１個以上の金属製ワークを角度
０〜３０°の範囲で取付け、前記公転軸の回転に伴って
前記自転軸を回転させ、前記金属製ワークを前記研摩槽
内の研摩メディア中で自転および公転させることにより
研摩するように構成している。

【０００８】また、本発明において、前記自転軸のそれ
ぞれに取付けられる金属製ワークは、ワーク高さの１／
２〜１の量で、互いに上下方向にずらして配置されてい
る。さらに、本発明において、前記金属製ワークは深い
凹凸を有しており、スチール製研摩メディアを使用した
場合、自転速度が１００ｒｐｍ以下、好ましくは１５〜
５０ｒｐｍ、公転速度は２００ｒｐｍ以下、好ましくは
３０〜１００ｒｐｍである。そして、本発明において、
前記研摩メディアがボール形状である場合、前記金属製
ワークと前記研摩槽とのクリアランスが前記研摩メディ
アの直径の５〜１０倍の大きさに設定されている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００１０】図１および図２は、本発明に係る金属製部
品の研摩装置の実施形態を示している。本実施形態の研
摩装置１は、大きく分けて研摩槽部、駆動モータ部、自
転および公転機構部をそれぞれ備えている。上記研摩槽
部は、図１に示す如く、研摩メディア２が投入される研
摩槽３と、該研摩槽３を上下移動機構４で昇降可能に支
持するテーブル５と、該テーブル５上に設置され、貯留
した研摩補助液をポンプにより補給パイプ６を介して上
部から研摩槽３内に補給する補給タンク７と、研摩槽３
の下部側面に設けられ、劣化した研摩補助液を外部に排
出するドレンパイプ８とを具備している。研摩槽３内へ
の研摩メディア２の投入や、後述するワークの取付け
は、上下移動機構４により研摩槽３を下降限位置に移動
させた状態で、行われるようになっている。

【００１１】ここで、研摩補助液とは、水に研摩補助剤
と防錆剤を溶かしたものをいう。研摩補助剤とは、研摩
効果を向上させる目的で、研摩メディア２に添加する固
体、もしくは液体物質であり、この研摩補助剤であるコ
ンパウンドは、ワーク表面の清浄作用を有している。ま
た、防錆剤には、スチール製研摩メディアを使用した場
合の防錆効果がある。研摩中は、ポンプによって研摩補
助液を補給タンク７から補給パイプ６を介して研摩槽３
内に補給するようにしている。そして、研摩補助剤のコ
ンパウンドは研摩と共に劣化し、研摩効果が低下するた
め、研摩中は補給パイプ６にて研摩槽３の上部から新し
い研摩補助液を供給し、劣化した研摩補助液をドレンパ
イプ８から排出することで、常に安定した研摩効果が得
られるように設定されている。研摩補助液の供給量は、
研摩メディア２の全体が湿る程度の量で良く、補給量が
多すぎると、研摩補助剤が泡立つ場合がある。また、コ
ンパウンドの投入量を多くすると、劣化したコンパウン
ドが研摩槽３内に残留しやすくなったり、あるいは防錆
剤がアルカリ性の場合は濃度を高くしすぎると、アルミ
ニウム表面がアルカリ焼けを起こして変色するなどの不
具合が発生するため、アルカリ焼けが生じない濃度にす
る必要がある。

【００１２】上記駆動モータ部は、垂直部９ａおよび水
平部９ｂからなる逆Ｌ字状の支柱９の上部に設けられて
おり、垂直部９ａの上端外側に上下方向へ沿って取付け
られる駆動モータ１０と、水平部９ｂ上で間隔を置いて
配設され、駆動モータ１０および公転軸１１に取付けら
れる一対のプーリ１２，１３と、これらプーリ１２，１
３間に架設されるベルト１４とを備えている。したがっ
て、駆動モータ１０を回転させると一方のプーリ１２が
回転し、ベルト１４を介して他方のプーリ１３も回転す
ることになり、公転軸１１が回転駆動されるように構成
されている。なお、支柱９の水平部９ｂと研摩槽３との
上下間には研摩槽カバー１５が設けられており、この研
摩槽カバー１５の上端部は水平部９ｂに取付けられてい
る。

【００１３】一方、上記自転および公転機構部は、１つ
の研摩槽３に対して１セット以上（本実施形態では１セ
ット）が設置されるものである。このような自転および
公転機構部は、上下方向に沿って配置される公転軸１１
と、該公転軸１１を支持すべく内部に挿通して配置さ
れ、上端部が水平部９ｂ上のフレーム１６に固定される
中心軸１７と、公転軸１１から突出する中心軸１７の下
端部に固定される中心ギヤ１８と、公転軸１１の下端部
に取付けられる公転台座１９と、該公転台座１９に取付
けられる複数本（本実施形態では２本）の自転軸２０お
よび２個の遊星ギヤ２１とを具備して構成されている。
自転軸２０は、上端部が公転台座１９を貫通して取付け
られ、中心軸１７の周囲で公転軸１１に対して外方側か
つ平行に配置されており、１本の自転軸２０の下端部に
は、１個以上（本実施形態では１個）の研摩する金属製
ワーク２２が図示しない簡単な治具を用いてそれぞれ取
付けられるようになっている。また、遊星ギヤ２１は、
中心ギヤ１８とそれぞれ噛合すべく、公転台座１９の下
方位置で内部を貫通する自転軸２０の外周部に設けられ
ている。したがって、自転および公転機構部おいては、
プーリ１１によって公転軸１１および公転台座１９を回
転させると、遊星ギヤ２１および自転軸２０が回転し、
金属製ワーク２２が研摩槽３内の研摩メディア２中を自
転運動および公転運動するように構成されている。自転
数と公転数の比は、中心ギヤ１８と遊星ギヤ２１のギヤ
比を変えることにより、任意に変更することができる。

【００１４】本実施形態の金属製ワーク２２には、図２
に示す如く、一定の間隔を置いて平行に複数の冷却フィ
ンが外周面に形成され、これら冷却フィンによって深い
凹凸部２２ａ，２２ｂを有するエンジン部品のシリンダ
ブロックやシリンダヘッド等が用いられている。また、
金属製ワーク２２は、１本の自転軸２０にそれぞれ取付
けられ、１回の研摩で２個の金属製ワーク２２の研摩処
理が可能なように設定されている。複数個の金属製ワー
ク２２を取付けて研摩する場合、研摩槽３が金属製ワー
ク２２に対して十分大きく、かつ金属製ワーク２２の取
付け間隔が広いときには、金属製ワーク２２の取付け位
置を同じ高さに揃えて配置しても良い。しかし、設備投
資額を低くすべく、研摩槽３をできる限り小型化したい
場合は、金属製ワーク２２を同じ高さ位置に取付ける
と、金属製ワーク２２の回転と共に研摩メディア２の全
体が回転してしまい、研摩効果が低下することになる。
そこで、本実施形態の研摩装置１では、自転軸２０によ
って金属製ワーク２２が互いに上下方向にずらして配置
されており、これによって研摩メディア２の全体が回転
することを抑制し、研摩効果の低下を防いでいる。上下
方向にずらす量は、ワーク高さの１／２〜１が好まし
く、ワーク高さの１／２以下では研摩メディア２の回転
抑制が十分でなく、ワーク高さの１以上では研摩槽３の
小型化を図ることが困難になるからである。

【００１５】また、図１で示すように、冷却フィンが水
平方向（回転方向）へ位置するように金属製ワーク２２
を自転軸２０に取付けた場合は、研摩時に研摩メディア
２が凹部２２ａの底面側（フィンの奥）まで入り込み、
凹部２２ａの底面側にも高い光輝性を付与することが可
能となる。一方、金属製ワーク２２を自転軸２０に対し
て傾けて取付けた場合は、凸部２２ｂの外周面（フィン
の外周部）、すなわち目に見えやすい部分に研摩メディ
ア２が高い応力で衝突するため、この部分の研摩効果を
向上させることが可能となる。そこで、凸部２２ｂの外
周面の研摩効果を高めたい場合には、金属製ワーク２２
の取付け角度を０〜３０°、好ましくは５〜３０°、さ
らに好ましくは１５〜３０°の範囲に設定して自転軸２
０に取付けると良い。

【００１６】上記金属製ワーク２２は、研摩槽３の内壁
との間隔（クリアランス）が広くても研摩可能である
が、研摩メディア２がボール形状である場合、この間隔
を研摩メディア２の直径の５〜１０倍の大きさに設定す
ると、金属製ワーク２２と研摩槽3との間にある研摩メ
ディア２が金属製ワーク２２の凹部２２ａに入り込み易
くなり、短時間で高い研摩効果が得られることになる。
ただし、この間隔を研摩メディア２の直径の５倍以下の
大きさに設定すると、金属製ワーク２２の凹部２２ａの
間に研摩メディア２が詰まり易くなる。そのため、両者
の間隔を極端に狭くすることは好ましくない。

【００１７】本発明の実施形態の研摩装置１における研
摩条件のうち、自転数と公転数は、適切に設定しないと
十分な研摩効果が得られないことになる。すなわち、こ
れらの回転数を単に速くすると、遠心力により研摩メデ
ィア２が周囲に飛散するだけでなく、金属製ワーク２２
の凹部２２ａ内に入り込まなくなるため、研摩効果が低
下してしまう。特に自転数の増加は、研摩効果に大きな
影響を与えるので、注意が必要となる。そこで、スチー
ル製研摩メディアを使用した場合は、自転速度が１００
ｒｐｍ以下、好ましくは１５〜５０ｒｐｍ、公転速度が
２００ｒｐｍ以下、好ましくは３０〜１００ｒｐｍとな
るように設定する。スチール製研摩メディアよりも密度
の低いセラミックスメディア等では、更にこの影響が大
きくなるため、このような回転数の数値よりも低く設定
する必要がある。

【００１８】また、本実施形態の研摩装置１において
は、研摩処理の途中で駆動モータ１０の回転方向を反転
させることによって、自転および公転方向を逆回転させ
ても良い。このような反転動作を繰り返して、研摩メデ
ィア２の流れを変えると、金属製ワーク２２の研摩が均
一に行われることになる。さらに、本実施形態の研摩装
置１における研摩時間は、金属製ワーク２２の形状やサ
イズにもよるが、約１０分以下で済み、メッキ法やバフ
研摩法と比較して短時間である。

【００１９】（実施例）次に、本発明の実施の形態を具
体的な実施例に基づいて説明する。この実施例では、研
摩装置として図１に示す研摩装置１を用いると共に、金
属製ワーク２２として図２に示すアルミダイカスト製シ
リンダブロックを用い、下記の表１に示すような条件で
研摩を行った。

【００２０】

【表１】

【００２１】まず、上下移動機構４によって研摩槽３を
下降限位置に移動させ、この状態で、研摩槽３内にスチ
ール製研摩メディア２を投入し、各自転軸２０の下端部
に金属製ワーク２２のアルミダイカスト製シリンダブロ
ックを互いの高さ位置を変えて取付けた。そして、この
シリンダブロックのワーク２２を回転させながら研摩槽
３を上昇させて、スチール製研摩メディア２中に入れ
た。このスチール製研摩メディア２を用いた研摩では、
自転数２５ｒｐｍ、公転数５０ｒｐｍとして、１０分間
研摩した。そして、研摩開始から５分後に駆動モータ１
０の回転方向を反転させて、ワーク２２の自転方向およ
び公転方向を逆転させた。また、研摩中には、ポンプに
より表１の濃度の研摩補助液を補給タンク７から補給パ
イプ６を介して研摩槽３内に供給した。このような研摩
処理により、深い凹部２２ａの底面(フィンの奥)を含め
た金属製ワーク２２の全体に高い光輝性が付与されたア
ルミシリンダブロックの金属製部品を得ることができ
た。

【００２２】本発明の実施の形態に係る研摩装置１で
は、研摩メディア２が投入される研摩槽３に対して１セ
ットの自転および公転機構部を設け、この機構部の公転
軸１１と２本の自転軸２０とをほぼ平行に配置し、１本
の自転軸２０に凹凸部２２ａ，２２ｂを有する１個の金
属製ワーク２２を０〜３０゜の範囲でそれぞれ取付け、
駆動モータ１０の回転駆動によりプーリ１２、ベルト１
４およびプーリ１３を回転させ、さらに公転軸１１およ
び公転台座１９を回転させて遊星ギヤ２１および自転軸
２０を回転させ、金属製ワーク２２を研摩槽３内の研摩
メディア２中で自転および公転運動させることにより研
摩しているため、複雑な制御なしに研摩メディア２を金
属製ワーク２２の凹部２２ａに通過させることが可能と
なり、従来のバレル研摩法（回転型、振動型、流動型、
遠心型）において困難であった凹部２２ａへの光輝性の
付与を確実に行うことができ、その結果、優れた品質の
部品をアメリカンタイプの自動二輪車等に提供すること
ができる。しかも、本実施形態の研摩装置１によれば、
自動運転で目的とする研摩効果が得られるため、バフ研
摩のような熟練した技能が一切不要となり、かつ一定し
た研摩条件の運転が可能となり、安定した品質の光輝部
品を大量に生産できる。その上、本実施形態の研摩装置
１による研摩処理時間は、メッキ法やバフ研摩法と比べ
て短時間であるため、生産性に優れている。

【００２３】また、本実施形態の研摩装置１では、従来
のメッキ法で必須となっていた前処理や後処理を含む多
数の工程が不要となるため、処理コストを低減できる
上、研摩処理に伴って排出される廃棄物も少なく、環境
への負荷を少なくすることができる。しかも、本実施形
態の研摩装置１で使用する研摩メディア２や研摩補助剤
は、メッキ法で使用する薬液のように人体に有害な毒お
よび劇物に該当することはないため、作業環境および取
扱性に優れている。さらに、研摩メディア２はメッキ液
と異なり、ほとんど劣化することがないため、ランニン
グコストが安く、保守管理も容易である。それに加え、
バフ研摩のような研摩粉が発生するということはなくな
り、騒音および振動も小さいというメリットを有してい
る。また、本実施形態の研摩装置１では、金属製ワーク
２２の取付けに電気メッキ法で使用するような複雑な治
具（電極）が不要であり、金属製ワーク２２の取付けや
取外しも容易であるため、高い作業効率を有している。
しかも、金属製ワーク２２の仕上がりに変化をつけるこ
とも簡単に行うことができる。

【００２４】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変
更が可能である。例えば、既述の実施形態では金属製ワ
ーク２２としてアルミシリンダブロックの研摩例につい
て説明したが、金属製ワーク２２は自動二輪車のアルミ
シリンダブロック、シリンダヘッドに限定されるもので
はなく、凹凸のある様々な金属製ワークに適用すること
が可能である。また、金属製ワーク２２の材質として
は、アルミニウム合金鋳物材、アルミニウムダイカスト
材等のアルミニウム系材料に限定されず、鉄系材料、銅
系材料、マグネシウム系材料、さらに研摩前の金属製ワ
ーク２２の表面状態として、鋳肌、ショットブラストや
機械加工後の状態であっても良い。

【００２５】また、本実施形態の研摩装置１の構造とし
て、研摩槽３が上昇する機構となっているが、研摩槽３
が固定されて金属製ワーク２２、自転および公転機構部
分、駆動部分が上下動する機構であっても良い。また、
本実施形態では、金属製ワーク２２の取付け個数が２本
の自転軸２０に１個ずつ、計２個となっているが、１本
の自転軸２０に複数個の金属製ワーク２２を取付け、も
しくは、２本以上の自転軸２０を設けても良い。さら
に、本実施形態の研摩装置１では、自転および公転機構
部が研摩槽３内に１セットのみ取付けているが、研摩槽
３を拡大して複数のセットの自転および公転機構部を取
付けても良い。さらに、研摩メディア２の材質について
は、鉄系材に限定されるものではなく、その他の金属材
メディア、またはセラミックス材メディアであっても良
い。また、メディアの形状についても、つば付きボール
だけでなく、球状、円柱状等の形状でも良い。ただし、
比重が小さいメディアでは、ワーク回転時の遠心力を受
け易く、メディアが金属製ワーク２２の凹部２２ａに入
り込み難くなるため、回転数、特に自転数を低く設定す
る必要がある。そして、金属材メディア、セラミックス
材メディアによる研摩の後に、最終仕上げとして、有機
材メディア（木屑、クルミ、コーン等）を用いた研摩に
よって、更に高い光輝性を得ることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る金属製部品の
研摩装置は、研摩メディアが投入される１つの研摩槽に
対して１セット以上の自転および公転機構部を備え、該
自転および公転機構部を構成する公転軸と複数本の自転
軸とをほぼ平行に配置すると共に、１本の自転軸に１個
以上の金属製ワークを角度０〜３０°の範囲で取付け、
前記公転軸の回転に伴って前記自転軸を回転させ、前記
金属製ワークを前記研摩槽内の研摩メディア中で自転お
よび公転させることにより研摩するように構成している
ので、１回の研摩で複数個の金属製ワークの研摩処理が
可能になると共に、深い凹凸のある金属製部品であって
も、凹凸部での研摩効果を向上させ、この種の金属製部
品に対して光輝性を短時間で確実に付与でき、優れた品
質を有する金属製部品を大量に生産することができる。

【００２７】また、本発明の研摩装置では、自転軸のそ
れぞれに取付けられる金属製ワークを、ワーク高さの１
／２〜１の量で、互いに上下方向にずらして配置すれ
ば、研摩メディアが金属製ワークと共に回転することを
抑制でき、研摩効果を向上させることができる。さら
に、本発明の研摩装置では、金属製ワークが深い凹凸を
有し、スチール製研摩メディアを使用した場合、自転速
度が１００ｒｐｍ以下、好ましくは１５〜５０ｒｐｍ、
公転速度が２００ｒｐｍ以下、好ましくは３０〜１００
ｒｐｍであれば、金属製ワークの凹部に高い光輝性を付
与できると共に、その表面に圧縮応力が加わり、ワーク
表面の傷つき性を向上させることができる。また、本発
明の研摩装置では、研摩メディアがボール形状である場
合、前記金属製ワークと前記研摩槽とのクリアランスを
前記研摩メディアの直径の５〜１０倍の大きさに設定す
れば、金属製ワークと研摩槽との間に存在する研摩メデ
ィアが金属製ワークの凹部に入り易くなり、この部分の
研摩効果の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る金属製部品の研摩装
置を一部断面にして示す正面図である。

【図２】図１における研摩装置によって研摩される金属
製ワークを示す正面図である。

【符号の説明】

１ 研摩装置 ２ 研摩メディア ３ 研摩槽 ５ テーブル ６ 補給パイプ ７ 補給タンク ８ ドレンパイプ ９ 支柱 １０ 駆動モータ １１ 公転軸 １２，１３ プーリ １４ ベルト １６ フレーム １７ 中心軸 １８ 中心ギヤ １９ 公転台座 ２０ 自転軸 ２１ 遊星ギヤ ２２ 金属製ワーク ２２ａ 凹部 ２２ｂ 凸部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研摩メディアが投入される１つの研摩槽
   に対して１セット以上の自転および公転機構部を備え、
   該自転および公転機構部を構成する公転軸と複数本の自
   転軸とをほぼ平行に配置すると共に、１本の自転軸に１
   個以上の金属製ワークを角度０〜３０°の範囲で取付
   け、前記公転軸の回転に伴って前記自転軸を回転させ、
   前記金属製ワークを前記研摩槽内の研摩メディア中で自
   転および公転させることにより研摩するように構成した
   ことを特徴とする金属製部品の研摩装置。
2. 【請求項２】 前記自転軸のそれぞれに取付けられる金
   属製ワークは、ワーク高さの１／２〜１の量で、互いに
   上下方向にずらして配置されていることを特徴とする請
   求項１に記載の金属製部品の研摩装置。
3. 【請求項３】 前記金属製ワークは深い凹凸を有してお
   り、スチール製研摩メディアを使用した場合、自転速度
   が１００ｒｐｍ以下、好ましくは１５〜５０ｒｐｍ、公
   転速度は２００ｒｐｍ以下、好ましくは３０〜１００ｒ
   ｐｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   金属製部品の研摩装置。
4. 【請求項４】 前記研摩メディアがボール形状である場
   合、前記金属製ワークと前記研摩槽とのクリアランスが
   前記研摩メディアの直径の５〜１０倍の大きさに設定さ
   れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の金属製部品の研摩装置。