JP2004188583A - バレル研磨方法及びバレル研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨槽1の底部に設けた回転盤2を駆動モータ20で回転させることにより、ワークとメディア(研磨材)とからなるマスMを旋回流動させながらバレル研磨を行う。本発明では、回転盤2の駆動モータ20の負荷を負荷電流値などによって予め設定しておき、研磨槽1内のマスMの流動を制御することにより、駆動モータ20の負荷を設定範囲内に維持しながら研磨を行う。負荷を設定範囲内に維持するためには、マスMの流動領域を加減する方法、研磨槽1の内壁に沿って上昇するマスの上端を可動手段3により押さえる力を加減する方法、回転盤2の回転数を制御する方法、研磨槽1へのワーク及び/又はメディアの投入量を加減する方法などを採用することができる。
【選択図】図2
Description
図2は本発明の乾式における第1の実施形態を示すもので、1はワークとメディアとからなるマスMが投入される研磨槽、2は研磨槽の底部に設けられた皿状の回転盤である。回転盤2はその周縁部が上方に湾曲されていてマスMを上方に流動させ易くしてある。研磨槽1と回転盤2のマスMが接触する部分には、耐磨耗用のウレタンゴム等によるライニングが施されている。3は研磨槽1の上部開口13を塞ぐゴムなどの可撓性材料からなる可動手段である。この実施形態では可動手段3は蓋板状のものであり、その周辺部は研磨槽1の上端に固定されている。図2に示すように、この可動手段3の周縁部は研磨槽1の内壁と接するように湾曲させておくことが好ましい。なお、研磨槽1の高さはマスMが自由に遠心流動する場合の最大高さよりも低くし、遠心流動するマスMの上端を可動手段3により抑制できるようにしておく。
上記した第1の実施形態では、可撓性の可動手段3の周縁を研磨槽1の上端に固定したが、図4に示すように可動手段3を金属などの剛体として、この可動手段3を駆動モータ20の負荷と連動させて昇降機構60により研磨槽1内で上下にスライドできるようにに設けてもよい。この場合には可動手段3の外径は研磨槽1の内径よりもやや小さくしておく。なお図4の左半部には、可動手段3のない従来の場合のマスMの自由流動経路を破線で示した。この第2の実施形態においても、旋回流動するマスMの上部を可動手段3で抑制することにより、低下した研磨力を向上できることは第1の実施形態と同様である。
図5は本発明の第3の実施形態を示すもので、中央に開口筒32を備えた可動手段3を研磨槽1内にスライド可能に設けるとともに、研磨槽1の上蓋15にもこの開口筒32をスライド可能に嵌合できる外筒16を設けたものである。そして上蓋15と可動手段3との間に環状の加圧室17を形成し、上蓋15に設けた圧力流体供給口18から圧縮空気などの圧力流体を供給して可動手段3を下向きに加圧する。
図7は本発明の第4の実施形態を示すもので、可動手段3はゴム等の可撓性材料からなり、研磨槽1の上端面に固定されている。可動手段3の中央に開口8が形成されている場合には、別の封止蓋81によって封止できるようにしておく。そして集塵管11を吸引力の調整可能な集塵機などの吸引手段に接続し、駆動モータ20の負荷が低下してきたときには、研磨槽1の内部を大気圧よりも減圧することによって可撓性の可動手段3を研磨槽1内に向かって撓ませ、マスMの流動領域を制御する。このようにして可動手段3を研磨槽1の内部に向かって変形させ、マスMの流動領域を制御する方法によっても、駆動モータ20の負荷を設定範囲内に維持することができる。
図8は本発明の第5の実施形態を示すもので、研磨槽1の内部で昇降可能な可動手段3の上面に重錘80を載せ、駆動モータ20の負荷の減少に応じてその重さまたは個数を増加させることにより、マスMの流動を制御する。この重錘80の重量調節はロボットなどにより自動的に行っても、あるいは人手によって行ってもよい。なお可動手段3を第1の実施形態に示したように可撓性のものとし、その上面に重錘80を載せることにより可動手段3を研磨槽1の内部に向かって撓ませ、マスMの上端を抑える力を加減するようにしてもよい。
図9は本発明の第6の実施形態を示すもので、研磨槽1の上蓋15を開閉自在とし、この上蓋15に投入用の外筒16を設けてある。この外筒16には目盛19あるいはレベルセンサー21を設けておき、研磨槽1内のマスMの量がわかるようにしておく。この実施形態では、バレル研磨の進行に伴うワークやメディアの摩滅によりマスMの容積が減少し、駆動モータ20の負荷が減少してきたときに、投入量制御手段90により外筒16からワーク及び/又はメディアを追加投入する。投入はレベルセンサー21と連動させて自動的に行うことができる。追加投入を行うと研磨槽1内のマスMの量が増加し、ワークとメディアとの摩擦力が回復して駆動モータ20の負荷が増加するので、負荷の設定範囲内でバレル研磨を継続することが可能となる。
以上に説明した各実施形態では、駆動モータ20の負荷が低下してきたときに可動手段3の位置を変えたり、ワーク及び/又はメディアの投入量を変えたりしたが、駆動モータ20の負荷が低下したときに回転盤2の回転数を上げ、遠心力を強めてマスMの流動速度を増加させることによっても旋回流動するマスMにかかる圧力を増大させることができる。すなわちこの第7の実施形態では、駆動モータ20の回転速度の制御手段50をマスMの流動制御手段として機能させることとなる。ただし研磨槽1の上部は蓋で覆い、回転盤2の回転数を上げたときにマスMが飛び出さないようにしておく。
さらに制御手段50をマスMが可動手段3により流動方向が変更されてワークが拘束状態で研磨される拘束研磨時間と、マスMが可動手段3により流動方向が変更されることなく自由流動しつつ研磨される非拘束研磨時間とを設定可能なものとして、マスMの流動を間欠的に制御することによっても、バレル研磨を効率的に行うことができる(後記する実施例3の図14,図15を参照)。
図4に示した内径440mmの研磨槽1を備えたバレル研磨装置を用いて、研磨槽1内に三角柱状メディアと1)のワークとしてのテストピース(SS400,直径15mm,長さ20mmの円柱)との混合物であるマスMを、研磨槽1の内容積に対して95%投入して、このマスMを可動手段3により流動方向を変更しながら拘束してバレル研磨を行った。研磨に当って回転盤2の回転数は350min−1、駆動モータ20の負荷電流値の上限を5.2A、下限値を5.0Aとして、負荷電流値がこの設定範囲内に保たれるように可動手段3の高さを制御した。研磨時間の経過による負荷電流値の変化を、可動手段3を一定に保った比較例とともに図10に示す。すなわち、実施例1においては、研磨の抵抗が減少して電流値が5.0Aに低下した時に可動手段3を降下させたので電流値が繰り返し5.2Aに高められているが、比較例1においては可動手段3を初期の位置に一定に留めて研磨を続行したので、電流値が漸減している。
2):ステンレス,直径3mm、長さ21mmの円柱
3):鋼鉄,外径14mm,内径13mm、厚さ12mmのリング
4):バネ鋼,縦54mm,横27mm,厚さ4・5mmの板
本発明の方法と従来法とのワーク1個当りの研磨量の比は、2)では9.9倍、3)では14.3倍、4)では18.6倍であり、どのワークの場合においても本発明の方法により研磨能力が大きく増加することが確認された。
研磨槽1内へのマスMの充填率を95%、90%、85%に変えて、回転盤2の回転数と駆動モータ20の負荷電流との相関を調査した結果を図12に、このときの研磨量を図13に示す。マスMの何れの充填率においても,回転盤2の回転数の増加に伴い負荷電流値は急激に増大し、研磨量も大幅に増加している。
本実施例では実施例1と同様の研磨条件において、負荷電流値の上限値を5.2A、下限値を5.0Aと設定し、図14に示すように10分を研磨の1サイクルとして、9分45秒間マスMを拘束状態で研磨した後、15秒間非拘束状態で研磨することを繰り返してバレル研磨を行った。その結果、図15に示すようにこの実施例3においては前記した実施例1よりもさらに研磨の能率を向上させることができた。またこのように間欠制御を行うことにより、ワークとメディアが非拘束研磨中に再び均一に混合されるので、ワークの表面に打痕の形成や偏磨耗を起こすことなく、均一に研磨することができた。
1 研磨槽
2 回転盤
3 可動手段
4 摺接部隙間
5 減速機
6 小孔
8 開口
10 底板
11 集塵管
12 内壁
14 空隙
15 上蓋
16 外筒
17 加圧室
18 圧力気体供給口
19 目盛
20 駆動モータ
21 レベルセンサー
31 支持部材
32 開口筒
50 制御手段
60 昇降機構
61 支柱
62 アーム
63 作動棒
64 駆動部
65 制御部
70 負荷設定手段
80 重錘
81 封止蓋
90 投入量制御手段
Claims (14)
- 研磨槽の底部に設けた回転盤によりマスを旋回流動させながら研磨を行うバレル研磨方法において、回転盤の駆動モータの負荷を予め設定しておき、研磨槽内のマスの流動を制御することにより、該駆動モータの負荷を設定範囲内に維持しつつ研磨することを特徴とするバレル研磨方法。
- 駆動モータの負荷として、負荷電流値を用いることを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 研磨槽内のマスの流動制御を、マスの流動領域を加減することにより行うことを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 研磨槽内のマスの流動制御を、研磨槽の内壁に沿って上昇するマスの上端を押さえる力を加減することにより行うことを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 研磨槽内のマスの流動制御を、回転盤の回転数を制御することにより行うことを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 研磨槽内のマスの流動制御を、研磨槽へのワーク及び/又はメディアの投入量を加減することにより行う請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 負荷電流値の設定範囲を、所定の時間間隔で複数設定しておくことを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- 研磨槽内のマスの流動制御を、間欠的に行うことを特徴とする請求項1に記載のバレル研磨方法。
- ワークとメディアが投入される研磨槽と、研磨槽の底部に設けられマスを旋回流動させる回転盤と、回転盤の駆動モータの負荷を設定する手段と、該駆動モータの負荷が設定範囲内に維持されるように研磨槽内のマスの流動を制御する流動制御手段とからなることを特徴とするバレル研磨装置。
- マスの流動制御手段が、研磨槽の上部に設けられた可動手段と、その昇降機構とからなることを特徴とする請求項9に記載のバレル研磨装置。
- マスの流動制御手段が、研磨槽の上部に設けられた可動手段と、その加圧機構とからなることを特徴とする請求項9に記載のバレル研磨装置。
- マスの流動制御手段が、研磨槽の上部に設けられた膨張収縮可能な可動手段と、その加減圧機構とからなることを特徴とする請求項9に記載のバレル研磨装置。
- マスの流動制御手段が、回転盤の駆動モータの回転速度を制御する制御手段であることを特徴とする請求項9に記載のバレル研磨装置。
- マスの流動制御手段が、研磨槽へのワーク及び/又はメディアの投入量制御手段であることを特徴とする請求項9に記載のバレル研磨装置。
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