JP2005177923A - バレル式研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの表面処理を研磨材で行う際のワークの均一処理と処理速度を早くするバレル式研磨装置を提供すること。
【解決手段】 バレル３は、モータ２３に取付けたクランクアーム２４及び連接ロッド２６による揺動機構により揺動する。ワーク４を取付けた昇降テーブル１５は、モータ２３の回転軸に取付けた周縁カム２５の作動により、カム２５に連接したてこ部材２７の後端が交互に上下動し、てこ部材２７の前端側に連結した昇降ロッド３０の昇降により、これに保持させたワーク４を上下動する。ワーク４はワーク４と研磨材２が、上下方向に常に逆に移動するように制御した移動力を与え、ワーク処理面に大きな研磨力を付加することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、金属製部品の表面を研磨材を用いて処理するバレル式研磨装置に関する。

従来、鋳造後の金属製部品の表面のバリやブツの除去や、荒れた鋳肌表面の光沢研磨には、バレルと呼ばれる揺動や回転もしくは振動する槽の中に研磨材（メディア）と処理ワークを投入して研磨処理をする手法が用いられている。
例えば、特開平７−２９９７３０号公報では揺動バレル槽を箇台の上の設置し、揺動バレル槽と駆動モータ間をクランク機構を介して接続し、揺動バレル槽が揺りかごのような揺動運動を繰り返すように構成している。そして、揺動バレル槽内に入れた研摩材の中にワークを一緒に配設し、揺動バレル槽を揺動させて研磨材を重力作用による流動でワークを研磨する方式をとる。

また、特開平１０−１３８１１７号公報によると、振動を用いてワークを研磨するバレル研磨装置が開示されている。他方、このバレル研磨装置は、研磨槽の相対する側壁外面に一対のカウンターウエイトを固定するとともに、研磨槽にバネを固定し、モータの駆動力によりカウンターウエイトを振動させて、研磨槽内の研磨材を回転するように流動させている。そして、研磨槽の中にワークとしてのアルミホイールを取り込み、研磨槽を振動させながら、研磨槽のコンパウンドとアルミホイールを該アルミホイールの周方向に回転させている。

これらの研磨装置の他に、処理時間短縮と均一研磨を目的として運動するバレル中で、さらにワークを回転させるものが考案されている。
例えば、特開平５−１３８５２４号公報では、研磨装置の研磨槽が縦軸を中心にして水平方向に回転できるようにする一方、ワークは昇降可能なワーク保持部に水平方向に回転するように構成している。そして、研磨槽の研磨材にワークを沈め、研磨槽の回転とワークの回転により、ワークを研磨している。

特開平１１−５８２１５号公報は、研磨装置の研磨槽が縦軸を回転軸として水平方向に回転させるようにしている。ワークを支持する軸状の支持アームは、軸を中心にしてワークを回転可能にし、かつ研磨槽に対してワークとしてのアルミホイールを研磨材の流れに対して、一周側部が前上がりになるように傾斜させて配置している。そして、研磨装置は、研磨槽とワークの両者を回転させることにより、ワークの被処理面を研磨している。
特開平７−２９９７３０号公報 （段落［０００７］〜［０００８］、図３参照） 特開平１０−１３８１１７号公報 （段落［００２０］、図６参照） 特開平５−１３８５２４号公報 （段落［０００５］〜［０００８］、図１、図３参照） 特開平１１−５８２１５号公報 （段落［００１８］、図１参照）

上記の特開平７−２９９７３０号公報の研磨装置は、揺動バレル槽の揺動で、研摩材とワークが同方向に流動する方式なので、相対速度が小さく研磨力が低いため、短時間での均一処理には不向きである。また、研磨材の流動に影響され難い重量の大きいワークや大型のワークを処理する場合には、槽中でワークの動きが鈍くなったり、停留する可能性が高くなるため、ワークの均一な研磨処理は困難になる。

上記の特開平１０−１３８１１７号公報によると、ワークは研磨材中で保持されておらず、ワーク自体に回転力は与えられないため、流動する研磨材と同じ方向に、かつ同じ速度かそれ以下の速度での自転となる。さらに、動力源として振動を用いているので、安定した動作を示すまでの時間を要する。そのため、研磨に不必要な時間によって、処理時間が遅延する可能性がある。そのうえ、振動はカウンターウエイトによる重心移動のみで制御されており、研磨材とワークの動きは不確定であり、連続で処理する際の仕上りの再現性が低い。その不確定さ故に、最適な処理条件が決定し難いという問題が生じる。

また、ワークは一定箇所に留まり、研磨材の流動によって自転すると謳っているが、ここでいうワークの速度方向とその大きさは、研磨材と同等かそれ以下であり、ワークを強制自転させる方式と比べ、ワークと研磨材間の相対速度が低く摩擦力が小さくなるため、研磨効率は低い。さらに、この研磨装置のカウンターウエイトとバネを用いて振動させる方式は、研磨装置の停止時に、バネの上下動とカウンターウエイトの重心移動との共振が発生し、研磨装置が制御不可能となることが考えられ、安全を考慮して柵等で囲う必要がある。

上記の特開平５−１３８５２４号公報によると、ワークとバレルの回転軸を同じ方向に設定すると、両者の速度方向が同じであると、つまりワーク回転方向と研磨材の流動方向が同じになり、両者の相対速度が低下して研磨力の小さい箇所が発生し、処理時間の遅延につながる。また、この研磨装置の研磨槽には、ワークの倍以上の直径が必要である上、揺動バレル内にワークが沈み込んでいない無駄なスペースができる。そのため、処理対象のワークが大径になれば、研磨装置の大型化は免がれず、スペース的な問題が生ずる。また、処理ワークは、下向きに取付けられているため、ワークの脱着が困難で作業性が悪い。

特開平１１−５８２１５号公報の研磨装置は、ワークの被処理面を水平回転する研磨槽内の研磨材の流動方向に傾斜させて挿入するが、その際のワークの被処理面に負荷される研磨面圧は、ワークの沈み込み量に比例する。均一な研磨処理と研磨面圧には強い関係があるが、ワーク外周部は沈み込みが深いために面圧が高くなり摩耗量が多く、それに比べて中心部は面圧が小さく摩耗量が少なり、仕上りが不均一になる不都合が生じる。また、この傾向はワーク径が大きくなるほど顕著になり、この研摩方式は大径のワークには不向きと言える。

以上のように、従来技術はワークと研磨材が同じ方向に動いてしまう時があり、処理効率の低下する問題点があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの均一な研磨処理と処理速度を早くするバレル式研磨装置を提供することを目的とする。

本発明は鋳造成形後の梨地肌等、荒れた表面を呈する金属製部品の表面を揺動バレルを用いて湿式または乾式によって光沢研磨若しくは加工バリや異物等の除去を行う装置および手法において、従来手法を用いる装置と比較して小型軽量でありながら、従来技術の問題点であったワークと研磨材が同方向に動く等、研磨処理に無駄な動きを省く事で処理時間の短縮とワークに負荷される面圧を連続的に変化させることによる均一処理が可能になることを特徴とするバレル研磨処理方法および装置に関するものである。

ワークを短時間にかつ均一に研磨処理するためには、研磨材とワークを無駄なく効率的に接触させる必要がある。すなわち、研磨材の面圧をワークの被処理面に偏ることなく負荷し、ワークと研磨材の間で研磨に不必要な動きを省くことは、効率的な研磨処理に重要となる。本発明では、以下の構造を用いてこの研磨材とワークの効果的な動きを実現するものである。

具体的には、ワークを上下動若しくは斜め上下動させる機構と、バレルを揺動させる機構を備え、ワークを下降させてワークがバレル内に沈み込む時には、研磨材が下側から上側にむかって移動するように構成し、ワークをバレル内から上方もしくは斜め上方に上昇する時には、バレルの揺動により、研磨材が上側から下側に向かって流動するように、ワーク表面での研磨材の動きを常に逆にさせ、かつワークと研磨材の相対速度を増大させて研磨する研磨方法である。ワークを上下若しくは斜め方向へ上下させる機構と、バレルを揺動させる機構は別々に制御しても良いが、連動する機構、制御装置を用いることで、より確実な、研磨材とワークの相対運動が可能となる。
また、ワークは上下動若しくは斜め上下動の動きの他、ワーク自身を回転させる機構を加えることにより、より均一な処理と研磨時間の短縮が可能となる。また、ワークの回転は、研磨材の自重による拘束を解き、流動性を向上させる効果もある。

すなわち、本発明のバレル式研磨装置は、上記目的を達成するために、槽内の研磨材にワークを潜入して研磨を行うバレル式研磨装置において、前記ワークを保持するワーク保持部と、回動軸を中心に前記槽を回動する揺動手段を備え、ワーク保持部の前記ワークが上下方向または斜め上下方向に移動し、前記揺動手段は前記ワークが下方向または斜め下方向に移動する時に、前記槽内の研磨材が下から上方へ流動するように前記槽を回動し、前記ワークが上方向または斜め上方向に移動する時は、前記槽内の研磨材が上から下方向へ流動するように前記槽を回動し、ワークと研磨材を上下方向に逆移動させるようにした。
前記バレル式研磨装置の前記ワーク保持部は、ワーク自身の回転が可能な回転機構を備えることができる。
また、前記バレル式研磨装置は、前記槽の回動中心軸と垂直方向に直交する直線と前記槽の側壁との間に前記ワークの軸処理面を配置するとより効果的な研磨が可能である。
前記バレル式研磨装置は、前記槽の揺動手段と前記ワークの上下方向または斜め上下方向の移動を連動させる連動手段を備えることができる。
前記揺動手段は、駆動源としてのモータと、該モータ及び槽間を連結し、該槽を回動させるクランク機構であって、前記連動手段は、前記モータに連動する周縁カムと、該周縁カムに連接してワーク保持部を上下動させるてこであって、前記周縁カムとクランク機構の同期をとってワークと研磨材を逆移動させることができる。
また、前記揺動手段は、軸が前記槽側に向いた第１のプーリと、一端が該プーリの軸に対して偏心して取付けられ、他端が前記槽に連結したユニバーサルジョイントと、前記第１のプーリと連動する駆動源としてのモータと、前記ユニバーサルジョイントの偏心回転により前記槽を回動させる連結機構であって、前記連動手段は、前記モータに連動し前記ワーク保持部を上下動させる傾斜カムと、該傾斜カムと一体的に回動する第２のプーリと、前記第１のプーリと第２のプーリを巻架する巻架部材であって、前記第１のプーリと前記傾斜カムの回転の同期をとってワークと研磨材を逆移動させるようにすることができる。
さらに、前記揺動手段は、駆動源としてのモータ及び前記槽間を連結し、該槽を回動させるクランク機構であって、前記ワークを移動させる手段が前記ワーク保持部を支持するエアシリンダであって、上記連動手段が前記クランク機構の回動角を検知するセンサーと、該センサーの値から前記エアシリンダの伸縮を調整する制御手段であって、該制御手段がクランク機構の回転角とエアシリンダの伸縮の同期をとるようにすることができる。

本発明のバレル式研磨装置は、以下の効果がある。
ａ．ワークの昇降方向に対して逆方向に研磨材が流れるようにバレル（槽）を揺動することにより、ワークと研磨材の相対速度（研磨力）を増大させて処理時間の短縮が可能となり、さらにはワークの上下もしくは斜め上下動させることでワーク表面に研磨材によって負荷される面圧が連続的に変化し、研磨面圧の偏りによる研磨ムラを生じることが無く、均一な研磨処理が可能になる。
ｂ．バレルの揺動に加えてワーク自身を回転させるので、研磨材を撹拌し、流動性を付加し、バレルの動きに追従した速い流れを促進する効果がある。また、ワークの回転方向にも研磨するため、短時間で均一な研磨が実現する。
ｃ．ワークの上下もしくは斜め上下ストロークの下限におけるワーク被処理面下端の位置を、バレルの揺動中心上もしくは揺動中心よりワーク傾斜方向にずらして設定したので、ワーク処理面を常に研磨材の流速の速い箇所に置くことが可能である。また、研磨材の流動が停留しやすい揺動中心直下を回避し、研磨材の流動速度が速い傾斜面の流れで研磨することでの処理時間の短縮を可能にする。
ｄ．ワークの昇降とバレルの揺動を連動させる機構としたので、ワークと研磨材の動きに関連性をもたせて、常に逆の動きをさせる事で、上記ａの効果をより効果的に実現することができる。
ｅ．研磨材とワークの縦軸の動きを逆にさせる際に、ワークと研磨材の相対速度を増大させることが可能である。
ｆ．バレルを揺動させることにより、研磨材の自重による拘束を解き、流動性を向上させる効果が得られる。
ｇ．研磨材の流動が停留しやすいバレルの揺動中心直下を回避し、ワーク処理面を常に流速の速い箇所に置くことが可能となり、研磨材の流動速度が速い流動層の流れ中で研磨することにより、処理時間の短縮が可能となる。
ｈ．バレル式研磨装置を機械的に作製し、ワークと研磨槽をそれぞれ制御する必要がない。また、電気的にワークと研磨槽を制御することも可能である。
ｉ．１つのバレル駆動用モータを利用して、槽の揺動とワークの上下方向の移動を連動させて行うことが可能である。

以下、本発明の第１の実施形態におけるバレル式研磨装置の具体的な構造を、アルミホイール（ワーク）を光沢研摩する作業を例に挙げて説明する。
図１は、低圧鋳造後のアルミ合金製ホイール（ワーク）を光沢研摩するバレル式研磨装置の斜視図であり、図２はワークの研磨処理時におけるバレル式研磨装置の側面図であり、図３は、ワークを上昇位置（作業前）に配置した状態のバレル式研磨装置の側面図である。

バレル式研磨装置１の主要部は、ワーク４を保持しながら上下動するワーク保持部Ａと、バレル３を揺動する揺動手段Ｂと、ワーク保持部Ａの上下動とバレル３の揺動を連動操作（同期）する連動手段Ｃとから構成されている。
ワーク保持部Ａはバレル３を設け、バレル３は研磨材２の取入れができるカップ状の形状を有し、枠体７の両側部に前後に向けて配設した側部フレーム８に固定した軸受け１８に軸部１８ａが軸支されている。バレル３は、軸部１８ａを回動中心にして、前後方向に揺動が可能である。

枠体７の左右側部には、一対のガイドプレート１０を上下方向に配設し、ガイドプレート１０には、ガイドレール１１を取付けている。このガイドレール１１は、ワーク保持部Ａを昇降可能にガイドしている。本実施形態では、ガイドプレート１０を垂直（上下）方向に向けて配置したが、ガイドプレート１０（及びガイドレール１１）は、前後、左右のいずれの方向に、傾斜して配置することが可能である。
ワーク保持部Ａは昇降部材１２を設け、昇降部材１２に取付けた複数のローラ１３がガイドレール１１に案内される。昇降部材１２の上端部には、ワーク回転用モータ１４が取付けられ、その下端側には昇降テーブル１５を設けている。上部フレーム９と昇降テーブル１５との間にはエアシリンダ１６を接続し、エアシリンダ１６は上記したローラ１３と合わせて、ワーク保持部Ａをガイドプレート１０に沿って、スムーズな昇降を可能にするために備えている。

昇降テーブル１５の前端側にはワーク支持部材１７を取付け、ワーク支持部材１７は先端部がバレル３側に位置するように、先端側が下向きに斜め後方に向くように取付けている。ワーク支持部材１７の先端部にはチャック１９を取付け、ワーク４を着脱可能に支持している。ワーク回転用モータ１４の回転軸にはスプロケット２０を軸支し、チャック１９にはスプロケット２１と連結し、これらのスプロケット２０，２１の周囲にはチェーン２２を巻架している。ワーク回転用モータ１４を駆動させると、スプロケット２０，２１及びチェーン２２を介して、ワーク４が回転する。ワーク４は、低圧鋳造後のアルミ合金製ホイールであり、ホイールの回転軸とチャック１９の回転軸が同心になるように配置している。

次に、バレル式研磨装置１の揺動手段Ｂと連動手段Ｃについて説明する。
枠体７の底部には、バレル駆動用モータ２３を横向きに固定し、モータ軸にはクランクアーム２４の一端を固定し、クランクアーム２４の他端は連接ロッド２６の一端に回動可能に連結している。連接ロッド２６は、バレル３とクランクアーム２４を連結し、連接ロッド２６の他端がバレル３の底部に設けた軸３ａに回動可能に連結している。
連動手段Ｃは、てこ部材２７と周縁カム２５の連接機構を設け、枠体７の下部に支持部材２８を取付け、支持部材２８は前後方向に配置したてこ部材２７のほぼ中間部を支持している。てこ部材２７の後端部は、バレル駆動用モータ２３のモータ軸に対して偏心して取付けた円形平板形状の周縁カム２５の下部外周面に当接させている。すなわち、てこ部材２７の後端部が周縁カム２５に従動される。てこ部材２７の前端部は、枠体７に固定したロッドガイド２９に案内されるロッド３０の下端部と回動可能に連結している。ロッド３０の上端部は、昇降テーブル１５の底部に、上下動可能に取付けた沈込み量調整部材３１を載置するように当接させている。

図４に示すように、クランクアーム２４の先端部が後方位置にあるときは、バレル３の底部が後方側へ揺動し（バレル３の開口が前側に向いた場合、以下、バレル４の前向き傾斜とする）、他方、周縁カム２５は、偏心軸（モータ２３の回転軸）３２と最も離れた位置であるカム山Ｐが上方側に位置する。すると、てこ部材２７の後端側が高い位置となる一方、前端側は低い位置となり、昇降ロッド３０が下端位置となり、昇降テーブル１５と共にワーク４の位置が下がる。

図５に示すように、クランクアーム２４の先端部が前方位置にあるときは、バレル３の底部が前方側へ揺動し（バレル３の開口側が後側に向いた場合、以下、バレル４の後向き傾斜とする）、周縁カム２５は、カム山Ｐが下方側に位置する。すると、てこ部材２７の後端側が低い位置となる一方、前端側は高い位置となり、昇降ロッド３０が上端位置となり、昇降テーブル１５と共にワーク４の位置が上がる。すなわち、駆動用モータ２３の１回転（変速機で増減した場合は、所定回転数）につきバレル３が１周期で揺動し、ワーク４が１周期で上下動するようにしてある。

沈込み量調節部材３１は、初めて研磨するワーク４に対し、ワーク１とバレル３の位置決めの際に使用する。研磨材２の投入前にワーク４をチャック１９に設置して、バレル３の傾斜をゼロ（水平）にした状態で昇降テーブル１５をストロークして最下端に下ろす。その際、ワーク４がバレル３の底部に干渉するようであれば、沈込み量調整部材３１を上方に移動し、昇降テーブル１５のストローク下端を、上方になるように設定する。これによって、ワーク４とバレル７が干渉しないように設定した後に、研磨材２を投入し、研磨を開始する。

以下、バレル用研磨装置の一連の動作について図面を用いて説明する。
ワーク４の脱着は、図２に示すように昇降テーブル１５がエアシリンダ１６によって最も上端に引き上げられた位置で行う。研磨処理は、ワーク取付後、ワーク４をゆっくり回転させながら、研磨材２が満たされたバレル３にゆっくりと沈み込ませ、図３に示す状態にする。研磨処理中は、ワーク４が終始回転している。これは、ワーク４周辺の研磨材２を撹絆して、流動性を付与すると共に、回転方向（アルミホイールの回転方向）にも研磨軸が追加されることで均一で短時間の研磨を可能にしている。

図４に示すように、バレル３の開口が前向きに傾斜した場合、研磨材２は重力作用により後方から前方へ、バレル３の内壁に沿って移動する。後方の研磨材２は前側の研摩材２を押し上げることになり、点線で示すようにワーク処理面周辺の流れは下から上となる。一方、ワーク４は、周縁カム２５のカム山Ｐが上側に位置するように回転し、てこ部材２７が前傾斜、昇降ロッド３０が下がることによって研磨材２の流れに逆らって、上から下へ押し下げられる。このとき、強い研磨力が発生する。この動作は、ワーク４を回転させながら行うので、研磨材２を掻き分けることによるスムーズな下降とワーク４を回転方向にも研磨することが可能になる。

図５に示すように、バレル３の開口が後向きに傾斜した場合、研磨材２は重力作用により、ワーク周辺の研磨材２が、バレル３の内壁に沿って前方から後方へ下に流れようとする。一方、ワーク４は、周縁カム２５がてこ部材２７の後端を押し下げ、昇降ロッド３０が押上げられたことによって、研磨材２の流れに逆らって上方に移動する。ここで、強い研磨力が発生する。このとき、ワーク４の回転は、上述したようにスムーズな上昇と研磨軸の追加による均一、短時間処理に寄与している。一連の装置動作を図６に示した。図中の矢印の実線がワーク４の動きを示し、矢印の鎖線は研磨材２の動きを示し、その長さは力の大きさを表している。状態１から４の全て状態において、研磨材２とワーク４が逆方向に運動するのが分かる。

図７は、本バレル式研磨装置１におけるワーク処理面下端とバレル揺動中心との位置関係である。バレル３の傾斜角が０度の状態を示している。ワーク４は、ワーク４の上下もしくは斜め上下方向のストローク下限におけるワーク処理面下端の位置を、バレル３の揺動中心上もしくは揺動中心より下側にずらして設定している。これは、流動速度が速い箇所、つまり揺動中心から出きるだけ離れたバレル内面周辺の研磨材の流れを利用するためである。また、揺動中心直下は研磨材２の動きが停留しやすい傾向にあるため、矢印ａに示すように、揺動中心直下より前方に処理面下端を設定することで、効率的な研磨を可能にしている。ワーク４の傾斜は、ワーク処理面以外へ無駄な研磨による処理時間の削減、装置への機械的負荷を低減させる目的で０°以上９０°以下に設定した。

上記の構成により、本実施形態のバレル式研磨装置は、以下の効果が得られる。
ワーク４と研磨材２が、縦軸（上下）方向に常に逆に移動するように制御した移動力を与え、ワーク処理面に大きな研磨力を付加することができ、短時間で高効率な研磨が可能である。
ワーク４が研磨材２に沈み込みながら研磨材４の動きとは逆方向に、上下動もしくは斜め上下動するため、ワーク４の面圧の偏りが無くなり、均一な研磨処理が可能となる。
研磨にあたって、研磨材２の流動によって決められるものではないため、不確定要素が無く、最適条件の抽出が容易で安定した外観品質が得られる。
従来技術の構造のように、揺動バレル内にワークが沈み込んでいない無駄なスペースが無いため、装置を小型化できる。

次に、本発明のバレル式研磨装置の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、上記第１の実施形態と対応する部分と名称が一致する部材については同一符号を付す。
図８に示すバレル式研磨装置１は、研磨材２を入れるバレル３が枠体７を支持し、バレル３は、上端部に設けた軸部１８ａが枠体７に配設した軸受け（図示せず）に軸支されている。バレル３は、この軸部１８ａにより前後方向に揺動が可能になる。
また、ワーク保持部Ａは、昇降テーブル１５を設け、昇降テーブル１５には複数のローラ１３を設け、ローラ１３が枠体７のガイドレール１１に案内される。昇降テーブル１５には、ワーク支持部材１７を設け、その上端側には、ワーク回転用モータ１４が取付けられ、その下端部にはワーク４を取付けている。枠体７の上部フレーム９と昇降テーブル１５との間には、エアシリンダ１６を接続し、エアシリンダ１６は上記したローラ１３と合わせて、ワーク保持部Ａをガイドレール１１に沿って、スムーズな昇降を可能にするために備えている。

連動機構Ｃは、２連スプロケット４１と、この２連スプロケット４１に対して同軸に固定している傾斜カム板４４とを設けている。また、枠体７の下部には縦置きしたバレル駆動用モータ２３を配設している。そして、２連スプロケット４１の下側のスプロケットと、駆動用モータ２３の回転軸に取付けたスプロケット４０間には、チェーン４３を巻架し、駆動用モータ２３の駆動により傾斜カム板４４を回転する。傾斜カム板４４は、円板面を有し、図９に示すように、円板面に環状に傾斜したカム溝４５を形成している。ガイド溝４５と昇降テーブル１５間には、昇降ロッド３０を配設している。昇降ロッド３０は、下端に取付けた従動コロ４６をカム溝４５に配置し、上端部は昇降テーブル１５に取付けている。昇降ロッド３０は、下端部の従動コロ４６が傾斜カム板４４のカム機構の従動側として傾斜したカム溝４５の高さ位置に応じて上下動する。

揺動機構Ｂは、スプロケット４２と、バレル３及びスプロケット４２間を連結する上下連結ロッド４８，４９から構成している。上連結ロッド４８は、上端がバレル３の底部と回動可能に連結し、下端が下連結ロッド４９とユニバーサルクランクジョイント構造により連結している。下連結ロッド４９の下端部は、スプロケット４２の外周側に、すなわちスプロケット４２の回転軸に対して偏心して立設している。このスプロケット４２及び２連スプロケット４１の上部スプロケット間には、チェーン４３を巻架している。

このような構造により、バレル３の前後方向の揺動運動は、縦置きしたバレル駆動用モータ２３の水平回転を、スプロケット４１，４２を介して上下連結ロッド４８，４９に伝えて行う。上下連結ロッド４８，４９の連結部は、ユニバーサル結合であり、下連結ロッド４９に対して上連結ロッド４８は周囲１８０度以上の動きが可能であり、下連結ロッド４９が偏心回転することにより、槽３は前後に揺動運動する。
他方、昇降ロッド３０は、傾斜カム板４４に形成したガイド溝４５に従動されて、回転運動を上下運動に変換し、昇降ロッド３０がワーク４を保持する昇降テーブル１５を昇降させる。この動作を連続させることによって、上記第１の実施形態と同様に、ワーク４と研磨材２が、上下方向に常に逆移動するように制御（同期）した移動力を与え、ワーク処理面に大きな研磨力を付加することができ、短時間で高効率な研磨が可能である。
また、本実施形態のバレル用研磨装置のメリットとして図１に示したバレル用研磨装置に比べて、前後方向の振動が少ないこと、また、縦置きの駆動モータ２３により省スペース化が図れることが挙げられる。

以下、本発明の第３の実施形態のバレル用研磨装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のバレル用研磨装置は、上記第１の実施形態と比較してワーク保持部Ａを上下に移動させる機構と連動機構Ｃとが異なり、バレルの揺動機構Ｂは同じであり、同一の部分については同一の符号を付して説明する。
図１１に示すように、本実施形態では、ワーク保持部Ａの昇降装置がエアシリンダ１６であり、連動機構Ｃがエアシリンダ１６やバレル駆動用モータ２３を電気的に制御する制御装置５０と、フォトセンサー５１、位置検出部５２及びアクチュエータ５４である。フォトセンサー５１は、クランクアーム２４が回動する際に、対応する位置にあるフォトセンサー５１が光の変化によりクランクアーム２４の通過を検出し、位置検出部５２が複数あるフォトセンサー５１の位置を特定し、クランクアーム２４の回動角を検出する。エアシリンダ１６には、エアシリンダ１６のエア圧を調整するアクチュエータ５４を取付けている。エアシリンダ１６には、エアシリンダ１６のロッドを常時短縮させる方向に付勢する図示しないコイルバネを配設している。

このような構成によりバレル式研磨装置１は、フォトセンサー５１及び位置検出部５２を介してクランクアーム２４の回転角を検出する。クランクアーム２４の回転角が分かると、バレル３の揺動角を制御部で認識する。そして、その揺動角に応じて、ワーク４を昇降させるため、アクチュエータ５４に信号を送り、エアシリンダ１６の空気圧を調整する。すなわち、バレル３の前傾斜時にワーク４が下降し、後傾斜時にワーク４を上昇するようにワーク４と研磨材２が逆移動するように制御する。こうして、ワーク４と研磨材２が、縦軸（上下）方向に逆移動するように制御し、ワーク処理面に大きな研磨力を付加することができ、短時間で高効率な研磨が可能である。
本実施形態でも、上記第１の実施形態と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は勿論、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形、変更が可能である。
各実施形態のスプロケット２０，２１及びチェーン２２は、プーリとベルトに変えてもよい。また、第２の実施形態についても同様に、スプロケット４０，４１，４２とチェーン４３，４７をプーリとベルトに変えることができる。但し、プーリとベルトが滑ると、各プーリの位相がずれることもあるので、これらのプーリの同期を取る手段を必要とする。

第２の実施の形態では、第１のプーリ４２の回転角とエアシリンダ１６の伸縮量を電気的に制御することにより、第３の実施形態と同様に電気的な制御が可能になる。この場合は、昇降ロッド３０、プーリ４１、傾斜カム板４４を廃止する。
上記の第３の実施形態では、エアシリンダ１６を用いて昇降テーブル１５（ワーク４）を上下動させたが、側部フレーム８と上部フレーム９との間にボールネジを配置し、ボールナットにワーク保持部Ａを支持し、昇降テーブルを上下動させてもよい。また、バレル３を揺動する揺動機構は、クランクアーム２４と連接ロッド２６のクランク機構に変えて、エア（油圧）シリンダにより、バレル３を揺動させてもよい。

本発明の第１の実施形態のバレル用研磨装置の全体斜視図である。 図１のバレル用研磨装置の非稼動状態の位置であり、バレルの交換位置状態を示す全体側面図である。 図１のバレル用研磨装置が稼動状態にある全体側面図である。 バレルの開口が前傾した状態の図１に示すバレル用研磨装置の側面図である。 バレルの開口が後傾した状態の図１に示すバレル用研磨装置の側面図である。 バレル揺動の一連の動作を示すバレルの側面図である。 バレルが水平位置状態におけるバレルとワークの位置関係を示すバレルの側面図である。 本発明の第２の実施形態のバレル用研磨装置の全体側面図である。 図８に示すバレル用研磨装置のプーリとユニバーサルジョイントの側面図である。 図８に示すバレル用研磨装置の傾斜カムと昇降ロッドの斜視図である。 本発明の第３の実施形態のバレル用研磨装置の全体側面図である。

符号の説明

１ バレル式研磨装置
２ 研磨材
３ バレル
４ ワーク
１４ ワーク回転用モータ
１５ 昇降テーブル
１７ ワーク支持部材
２３ バレル駆動用モータ
２４ クランクアーム
２５ 周縁カム
２６ 連接ロッド
３０ 昇降ロッド
３１ 沈み込み量調整部材
４４ 傾斜カム板
４５ ガイド溝
５０ 制御装置
５１ フォトセンサー
５２ 位置検出部
Ａ ワーク保持部
Ｂ 揺動手段
Ｃ 連動手段

Claims (7)

1. 槽内の研磨材にワークを潜入して研磨を行うバレル式研磨装置において、前記ワークを保持するワーク保持部と、回動軸を中心に前記槽を回動する揺動手段を備え、ワーク保持部の前記ワークが上下方向または斜め上下方向に移動し、前記揺動手段は前記ワークが下方向または斜め下方向に移動する時に、前記槽内の研磨材が下から上方へ流動するように前記槽を回動し、前記ワークが上方向または斜め上方向に移動する時は、前記槽内の研磨材が上から下方向へ流動するように前記槽を回動し、ワークと研磨材を上下方向に逆移動させるようにしたことを特徴とするバレル式研磨装置。
2. 前記ワーク保持部はワーク自身の回転が可能な回転機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバレル式研磨装置。
3. 前記槽の回動中心軸と垂直方向に直交する直線と前記槽の側壁との間に前記ワークの軸処理面を配置したことを特徴とする請求項１に記載のバレル式研磨装置。
4. 前記槽の揺動手段と前記ワークの上下方向または斜め上下方向の移動を連動させる連動手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバレル式研磨装置。
5. 前記揺動手段は、駆動源としてのモータと、該モータ及び槽間を連結し、該槽を回動させるクランク機構であって、
   前記連動手段は、前記モータに連動する周縁カムと、該周縁カムに連接してワーク保持部を上下動させるてこであって、
   前記周縁カムとクランク機構の同期をとってワークと研磨材を逆移動させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のバレル式研磨装置。
6. 前記揺動手段は、軸が前記槽側に向いた第１のプーリと、一端が該プーリの軸に対して偏心して取付けられ、他端が前記槽に連結したユニバーサルジョイントと、前記第１のプーリと連動する駆動源としてのモータと、前記ユニバーサルジョイントの偏心回転により前記槽を回動させる連結機構であって、
   前記連動手段は、前記モータに連動し前記ワーク保持部を上下動させる傾斜カムと、該傾斜カムと一体的に回動する第２のプーリと、前記第１のプーリと第２のプーリを巻架する巻架部材であって、
   前記第１のプーリと前記傾斜カムの回転の同期をとってワークと研磨材を逆移動させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のバレル式研磨装置。
7. 前記揺動手段は、駆動源としてのモータ及び前記槽間を連結し、該槽を回動させるクランク機構であって、
   前記ワークを移動させる手段が前記ワーク保持部を支持するエアシリンダであって、
   上記連動手段が前記クランク機構の回動角を検知するセンサーと、該センサーの値から前記エアシリンダの伸縮を調整する制御手段であって、
   該制御手段がクランク機構の回転角とエアシリンダの伸縮の同期をとるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のバレル式研磨装置。
   

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