JP2005177873A - ヘアラインの加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面に二次曲線を有する被加工体に対して、高精度でかつ簡単にヘアラインを施すことができる加工方法および加工装置を得る。
【解決手段】 ヘアラインの加工方法は、走行する研磨帯および被加工体の少なくとも何れか一方を、被加工体の表面形状を特定する倣いモデルに倣わせて、研磨帯の走行方向と交差する方向に研磨帯と被加工体とを接触させつつ相対移動させ、ヘアラインを形成する。ヘアラインの加工装置は、複数のプーリに巻き付けると共に、周回する外側面の一部を加工時の被加工体に対向して配置する研磨帯と、研磨帯を被加工体と接触可能に配置する押圧手段と、被加工体を取り付ける取付治具と、被加工体の表面形状と合同または相似の雌型形状として取付治具に配置する倣いモデルと、倣いモデルで倣いつつ取付治具を研磨帯の走行方向と交差する方向に送りをかける移動手段と、を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ヘアラインの加工方法および加工装置に関する。

録音や再生を行う携帯用のＭＤやＣＤなどの筐体は、薄肉であるため変形しやすく、表面を鏡面にすると、歪み、凹凸、傷などが目立ちやすい。そこで、筐体の表面に適当な粒度の研磨帯を接触させて連続した微小な擦り跡を形成する、いわゆるヘアライン加工が施されることがある。筐体がマグネシウム合金やアルミニウム合金などの金属であれば、ヘアライン加工により、その金属独特の質感を出して高品位のイメージを出すこともできる。本出願人らも、特許文献１（特開２００２−８６３３７号公報）として、平面上にヘアラインを有する成形体とその加工方法を開示している。図５は特許文献１に開示している成形体５０の斜視図であり、図６は同じく特許文献１に開示しているヘアライン加工装置６０の概略斜視図である。図５に示すように、成形体５０の平面５１上には、図６に示す加工装置６０で、ヘアライン５２が形成されている。図６で、ヘアライン加工装置６０は、プーリ６２ａ、６２ｂ、６２ｃに巻き付けられると共に、周回する外側面の一部が被加工体Ｗ５０に対向して配置される研磨帯６３と、研磨帯６３を挟んで被加工体Ｗ５０に対向して配置される油圧シリンダまたは空圧シリンダ６５に連結した押圧パッド６４と、被加工体Ｗ５０を載置する取付治具６６と、取付治具６６を研磨帯６３の進行方向と交差する方向（矢印で示す）に送る油圧シリンダまたは空圧シリンダ６７を備えている。そして、周回走行する研磨帯６３と被加工体Ｗ５０の平面とを断続的または連続的に接触させながら、研磨帯６３と被加工体Ｗ５０の平面とを研磨帯６３の進行方向と交差する方向に相対的に揺動させ、図５に示すヘアライン５２を形成している。なお、６２ｄは研磨帯６３を周回させる電動モータである。特許文献１により得られる平面５１上にヘアライン５２を有する成形体５０は、見た目に非常にソフトな感じのする外観を持ち、美的感覚に優れ、商品価値が高められる。

一方、特許文献２（特開平５−９６４５９号公報）には、図７に示す曲面サンダー機７０の開示がある。図７の曲面サンダー機７０は、モータによって駆動される駆動プーリを含んだ複数のプーリ（図示せず）間に研磨帯７３を巻き付け、また、研磨帯７３の裏面側に、直径が軸方向位置によって相違する異形ロール状で縦断面形状が被加工体Ｗ７０の雌型形状と対応した成形ロール７４を回転可能に配置している。この曲面サンダー機７０は、成形ロール７４によって研磨帯７３の研磨面７３ａを被加工体Ｗ７０に押し付け、被加工体Ｗ７０を、例えば、中央部において盛り上がる突条Ｘを有する形状に研磨している。

さらに、特許文献３（実開平７−３７５５８号公報）には、曲面の表面を研磨するベルト式研磨装置の開示がある。このベルト式研磨装置は、プーリ間に研磨帯を巻き付け、この研磨帯の下方に被加工体を載置する台を前後方向に移動自在に設け、さらに図８（ａ）の側面図で示すように、研磨帯８３の上部８３ａから、昇降自在とした押え部材８１の弧状曲面８１ａで、被加工体Ｗ８０の曲面Ｘ１（Ｘ２、Ｘ３）を押圧している。また、押え部材８１の昇降は、ＮＣ制御あるいはＣＰＵを使用して被加工体Ｗ８０との位置と高さを関連させ、シリンダ８５にはエアバランス機構を設けてロッド８５ａを研磨する高さに設定し、かつ押圧力Ｐを設定している。また、押え部材８１は、支点８６で回動自在として被加工体Ｗ８０に圧接している。この特許文献３によれば、例えば、図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、（ｂ）被加工体Ｗ８０の中央が凸（Ｘ１）、（ｃ）端部が凸（Ｘ２）、または（ｄ）両側が曲面で中央にくぼみ（Ｘ３）のような弧状曲面を、均一に研磨することができるとしている。

特開２００２−８６３３７号公報（請求項１、段落番号００１４、図１、図６） 特開平５−９６４５９号公報（段落番号０００２、０００３、図７） 実開平７−３７５５８号公報（請求項１〜請求項３、図１、図８、段落）

さて、ＭＤやＣＤなどの筐体は、内部に実装する部品以外の余分な容積を少なくしてさらに小型化すると共に、ヘアラインを施して商品価値を高めることが求めれている。これを実現するため、図１に斜視図で示すように、表面１１を二次曲線を有する薄肉の筐体１０として、余分な容積を少なくし、この筐体１０の表面にヘアライン１２を施すことがある。ヘアライン１２により、筐体１０を見る角度が変わると、反射によって、虹模様となったり、光沢の変化が起きたりして、商品価値をさらに高めることができる。

しかしながら、特許文献１に開示される加工方法では、二次曲線を有する筐体の表面にヘアラインを施すことができない。

また、特許文献２に開示される図７に示す曲面サンダー機７０では、研磨帯７３による、被加工体Ｗ７０の突状Ｘと平行する方向に形成される擦り跡が不連続となるので、被加工体Ｗ７０を見る角度を変えても、反射による光の変化が乏しく商品価値を高めることは難しい。また、被加工体Ｗ７０の突状Ｘと交差する方向には擦り跡を形成することはできない。さらに、薄肉の被加工体Ｗ７０では、成形ロール７４の押し付け力によっては、変形が生じるおそれがある。

さらに、特許文献３に開示される図８に示すベルト式研磨装置は、ＮＣ制御あるいはＣＰＵを使用して押え部材８１を昇降しているので、大型で高価な装置となってしまう。また、押え部材８１を支点８６で回動自在としているので、被加工体Ｗ８０の形状に倣って研磨され、ＭＤやＣＤなどの筐体のように、形状精度が要求される被加工体に対してヘアライン加工を施すと、肉厚の一部が偏り、強度不足になるおそれがある。

本発明の課題は、表面に二次曲線を有する被加工体に対して、高精度でかつ簡単にヘアラインを施すことができる加工方法および加工装置を得ることにある。

本発明者らは、被加工体の表面形状を特定する倣いモデルを用い、この倣いモデルの形状を被加工体に転写しつつヘアラインを形成すれば、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。

すなわち、本発明のヘアラインの加工方法は、走行する研磨帯および被加工体の少なくとも何れか一方を、前記被加工体の表面形状を特定する倣いモデルに倣わせて、前記研磨帯の走行方向と交差する方向に前記研磨帯と前記被加工体とを接触させつつ相対移動させ、ヘアラインを形成することを特徴とする。
倣いモデルを、被加工体の表面形状にあわせて高精度に作製すれば、倣いモデルの形状が被加工体の表面に正確に転写されるので、被加工体の寸法精度が確保される。そして、転写された被加工体の表面にヘアラインが形成される。

また、本発明のヘアラインの加工方法において、前記被加工体の表面形状が、前記研磨帯と交差する方向に二次曲線を有することを特徴とする。
倣いモデルを、二次曲線を有する被加工体の表面形状にあわせて高精度に作製すれば、倣いモデルの形状が被加工体の表面に正確に転写されるので、被加工体の寸法精度が確保される。そして、転写された被加工体の表面にヘアラインが形成される。

次ぎに、本別発明のヘアラインの加工装置は、複数のプーリに巻き付けると共に、周回する外側面の一部を加工時の被加工体に対向して配置する研磨帯と、前記研磨帯を前記被加工体と接触可能に配置する押圧手段と、前記被加工体を取り付ける取付治具と、前記被加工体の表面形状と合同または相似の雌型形状として前記取付治具に配置する倣いモデルと、前記倣いモデルで倣いつつ前記取付治具を前記研磨帯の走行方向と交差する方向に送りをかける移動手段と、を備えていることを特徴とする。これにより、簡単な構造でヘアライン加工を行うことができる。

本別発明のヘアラインの加工装置において、前記移動手段は、前記研磨帯の走行方向と交差する方向に往復できる往復台と、前記往復台上に立設して前記取付治具を回動可能に支承する支承軸と、機台から配置して前記倣いモデルを支持する支持部と、を備えていることを特徴とする。これにより、簡単な構造でヘアライン加工を行うことができる。

また、本別発明のヘアラインの加工装置において、前記往復台は、空圧アクチュエータと油圧アクチュエータにより移動していることを特徴とする。空圧アクチュエータで早送り、油圧アクチュエータで微細送りを行い、能率的にヘアライン加工を行うことができる。

本発明のヘアラインの加工方法および加工装置によれば、倣いモデルを、二次曲線を有する被加工体の表面形状にあわせて高精度に作製すれば、倣いモデルの形状が被加工体の表面に正確に転写されて、被加工体の寸法精度が確保される。そして、転写された被加工体の表面にヘアラインが形成される。

以下、本発明の実施の形態の一つを、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
図１は、前述した、二次曲線を有する表面１１にヘアライン１２が施された筐体１０の斜視図である。図１の筐体１０は、高さＨ１より高さＨ２を低くすることで、内部に実装する部品以外の余分な容積を少なくして小型化され、かつ、ヘアライン１２が施されている。
このヘアライン１２は、図２乃至図４に示すヘアラインの加工装置で施されている。図２は、ヘアラインの加工装置の正面図であり、図３は、同じヘアラインの加工装置の側面図であり、図４は、ヘアライン加工を模式的に示す斜視図である。図２乃至図４で、ヘアラインの加工装置は、プーリ２２ａ〜２２ｃに巻き付けると共に、周回する外側面２３ａの一部を加工時の被加工体Ｗ１０に対向して配置する研磨帯２３と、この研磨帯２３を被加工体Ｗ１０と接触可能に配置した押圧パッド２４と、被加工体Ｗ１０を取り付ける取付治具３１と、支点３３を基準として、被加工体Ｗ１０の表面形状と殆ど合同の雌型形状として取付治具３１の下部に配置した倣いモデル３５と、倣いモデル３５に倣わせつつ取付治具３１を研磨帯２３の走行方向と交差する方向に接触しつつ送りをかける移動手段３０と、を備えている。なお、２２ｄは、研磨帯２３をベルト２２ｅを介して周回させる電動モータである。

そして、移動手段３０は、研磨帯２３の走行方向と交差する方向に往復できる往復台２８と、この往復台上２８に立設して取付治具３１を回動可能に支承する支承軸３２と、機台２１ｂに配置して倣いモデルを支持するローラ３７とを備えている。詳しく説明すると、機台２１ｂの中央部にブラケット３６、３６を固定し、このブラケット３６、３６を往復台２８上に張り出して、ブラケット３６、３６でローラ３７を回転自在に支承し、また、ローラ３７で取付治具３１からの張出バー３１ａを受けている。機台２１ｂには、早送り用の空圧シリンダ２６と、この空圧シリンダ２６のロッド２６ａに連結したヘアライン加工時に微細送りを行う油圧シリンダ２７を配設している。油圧シリンダ２７と往復台２８とは、ロッッド２７ａとブラケット２８ａとで連結している。

次ぎに、押圧パッド２４の関連について説明する。架台２１ａにブラケット２５ａを取り付け、このブラケット２５ａに空圧シリンダ２５ｂを配設し、空圧シリンダ２５ｂのロッド２５ｃとプラテン２５ｄとを連結している。また、プラテン２５ｄは、最上方のプラテン２５ｆと軸２５ｅで連結している。また、最上方のプラテン２５ｆには、雄ネジ２５ｈを有しプラテン２５ｆに形成した孔内で回転可能として、押圧パッド２４を上下に微調整できる調整ハンドル２５ｇを設けている。また、最上部のプラテン２５ｆの直下には、雄ネジ２５ｈと螺合する雌ネジ２５ｉを持つプラテン２５ｊを設け、このプラテン２５ｊを最下部のプラテン２５ｌと軸２５ｋで連結している。押圧パッド２４は、被加工体Ｗ１０との接触部を、被加工体Ｗ１０の表面１１より小さい曲率に形成している。

次ぎに、ヘアラインの形成について説明する。
取付治具３１の上面への被加工体Ｗ１０の取り付けは、図３において、押圧パッド２４が上昇し、往復台２８が右端にある待機状態で行う。起動ボタンを押すと、電動モータ２２ｄが回転起動し、以下（Ａ）〜（Ｅ）が自動的に行われる。先ず、（Ａ）往復台２８が、空圧シリンダ２６と油圧シリンダ２７により、図３の左端（二点鎖線で示す）まで早送りされ、同時に取付治具３１上の被加工体Ｗ１０も研磨帯２３の左端まで移動する。このとき、倣いモデル３５もローラ３７を越えて移動する。次いで、（Ｂ）押圧パッド２４が下降する。次いで、（Ｃ）油圧シリンダ２７により往復台２８を右側に微細送りを行う。この微細送りのとき、倣いモデル３５は、ローラ３７に接触しつつ右側に送られ、倣いモデル３５と一体となった取付治具３１、この取付治具３１上の被加工体Ｗ１０は、倣いモデル３５の形状にあわせ、支点３３を基準として回動すなわち上下動する。この（Ｃ）微細送りにより、被加工体Ｗ１０は、倣いモデル３５のそのままの形状が転写され、かつヘアラインが施される。次いで、（Ｄ）空圧シリンダ２６により、往復台２８を右端に早送りする。次いで、（Ｅ）押圧パッドが上昇し、元の状態に戻る。次いで、被加工体Ｗ１０を、取付治具３１から取り外す。複数の被加工体Ｗ１０へのヘアラインの加工を施す場合も、被加工体１０を取付治具３１への取り付け後、（Ａ）〜（Ｅ）を繰り返し行う。なお、安全が確保されていれば、常時、電動モータ２２ｄを回転起動させておくこともできる。

なお、図示しての説明はしないが、上記した実施の形態のほか、往復台２８上に軸またはガイドを設け、取付治具３１に軸受またはスライドを設け、軸またはガイドと軸受またはスライドを摺動させる構造として、取付治具３１上の被加工体Ｗ１０を上下動させても、二次曲線を有する被加工体Ｗ１０の表面１１にヘアラインを形成することができる。
さらに、ローラ３７を円筒ではなく外周面に起伏のあるカムとして、このカムを往復台２８の移動にあわせて取付治具３１を上下動させる形状としても、二次曲線を有する被加工体Ｗ１０の表面１１にヘアラインを形成することができる。

マグネシウム合金材を熱間鍛造し、図１で、巾（Ｂ）が約８０ｍｍ、奥行き（Ｄ）が約８０ｍｍ、高さ（Ｈ１）が８ｍｍ、高さ（Ｈ２）が６ｍｍで、主要部の肉厚が０．８ｍｍと極めて薄肉の筐体１０の素材を作製した。次いで、不要な部分を取り除いた後、図２乃至図４に示すヘアラインの加工装置を用いてヘアライン１２を施した。研磨帯２３はコランダム＃２４０とし、研磨帯２３の周速を６３０ｍ／ｍｉｎ、（Ｃ）の微細送りを７ｍｍ／ｓとし、水を研磨液として行った。その結果、筐体１０には、倣いモデル３７の形状がそのまま被加工体Ｗ１０に転写された二次曲線を有する表面１１にヘアライン１２が形成され、美的感覚に優れ、商品価値が高められていた。

二次曲線を有する表面１１にヘアライン１２が施された筐体１０の斜視図である。 実施の形態の一つのヘアラインの加工装置の正面図である。 実施の形態の一つのヘアラインの加工装置の側面面図である。 実施の形態の一つのヘアライン加工を模式的に示す斜視図である。 特許文献１に開示している成形体の斜視図である。 特許文献１に開示しているヘアライン加工装置の概略斜視図である。 特許文献２に開示している曲面サンダー機での、成形ロール７４による研磨の様子を示す部分斜視図である。 特許文献３に開示している、（ａ）は押え部材の側面図、（ｂ）は中央が凸（Ｘ１）の被加工体Ｗ８０、（ｃ）は端部が凸（Ｘ２）の被加工体、（ｄ）両側が曲面で中央にくぼみ（Ｘ３）の被加工体を示す。

符号の説明

１０：筐体
１１：表面
１２：ヘアライン
２１ａ：架台
２１ｂ：機台
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：プーリ
２２ｄ：電動モータ
２２ｅ：ベルト
２３：研磨帯
２３ａ：研磨帯の外側面
２４：押圧パッド
２５ａ：ブラケット
２５ｂ：空圧シリンダ
２５ｃ：ロッド
２５ｄ、２５ｆ、２５ｊ、２５ｉ：プラテン
２５ｅ：軸
２５ｇ：調整ハンドル
２５ｈ：雄ねじ
２５ｉ：雌ねじ
２６：空圧シリンダ
２６ａ：ロッド
２７：油圧シリンダ
２７ａ：ロッド
２８：往復台
２８ａ：ブラケット
３０：移動手段
３１：取付治具
３１ａ：張出バー
３２：支承軸
３３：支点
３５：倣いモデル
３６：ブラケット
３７：ローラ
５０：成形体
５１：平面
５２：ヘアライン
６０：ヘアラインの加工装置
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ：プーリ
６３：研磨帯
６２ｄ：電動モータ
６５：油圧シリンダまたは空圧シリンダ
６４：押圧パッド
６６：取付治具
６７：送り手段
７０：曲面サンダー機
７３：研磨帯
７３ａ：研磨面
７４：成形ロール
８１：押え部材
８３：研磨帯
８３ａ：研磨帯の上部
８４：弧状曲面
８５：シリンダ
８５ａ：ロッド
８６：支点
Ｈ１、Ｈ２：高さ
Ｐ：押圧力
Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ７０、Ｗ８０：被加工体
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３：曲面
Ｘ：突状

Claims (5)

1. 走行する研磨帯および被加工体の少なくとも何れか一方を、前記被加工体の表面形状を特定する倣いモデルに倣わせて、前記研磨帯の走行方向と交差する方向に前記研磨帯と前記被加工体とを接触させつつ相対移動させ、ヘアラインを形成することを特徴とするヘアラインの加工方法。
2. 前記被加工体の表面形状が、前記研磨帯と交差する方向に二次曲線を有することを特徴とする請求項１に記載のヘアラインの加工方法。
3. 複数のプーリに巻き付けると共に、周回する外側面の一部を加工時の被加工体に対向して配置する研磨帯と、前記研磨帯を挟んで前記被加工体と接触可能に配置する押圧手段と、前記被加工体を取り付ける取付治具と、前記被加工体の表面形状と合同または相似の雌型形状として前記取付治具に配置する倣いモデルと、前記倣いモデルで倣いつつ前記取付治具を前記研磨帯の走行方向と交差する方向に送りをかける移動手段と、を備えていることを特徴とするヘアラインの加工装置。
4. 前記移動手段は、前記研磨帯の走行方向と交差する方向に往復できる往復台と、前記往復台上に立設して前記取付治具を回動可能に支承する支承軸と、機台から配置して前記倣いモデルを支持する支持部と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のヘアラインの加工装置。
5. 前記往復台は、空圧アクチュエータと油圧アクチュエータにより移動していることを特徴とする請求項４に記載のヘアラインの加工装置。
   

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