JP2009166166A - バレル研磨装置およびバレル研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間を短縮し得るバレル研磨装置およびバレル研磨方法を提供する。
【解決手段】バレル研磨装置１０は、ワークおよびワークを研磨するための砥粒４０を収容する研磨槽２０内において、砥粒を流動させてワークを研磨するバレル研磨装置であって、研磨槽からの砥粒の漏出を防止しつつ、研磨槽の槽内と槽外とを連通させる連通部２２と、連通部を通して研磨槽内に流体を噴射して、研磨槽内の砥粒を加速させる流体噴射手段５０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バレル研磨装置およびバレル研磨方法に関する。

傷やバリの除去、または強度の向上を目的としたワークの表面処理として、研磨用材料の砥粒を収容したバレル槽内にワークを入れ、バレル槽を回転させたり振動させたりすることによりワークと砥粒との間に相対運動を生じさせ、ワークの研磨を行うバレル研磨がある。

バレル研磨では、バレル槽内のワークと砥粒との衝突によりワークを研磨するため、バレル槽内の砥粒の量が多いほど、すなわち砥粒の自重によりワークが受ける圧力Ｐが高いほど、また、砥粒の速度Ｖが大きいほど、ワークに対する研磨作用が大きい。したがって、バレル槽の容積を大きくして砥粒の量を増やし、ワークが砥粒から受ける圧力Ｐを高くしたり、バレル槽の回転速度を上げて砥粒の速度Ｖを上げたりすることにより、加工時間を短縮できる。

例えば特許文献１では、研磨対象の歯車を、砥粒が内部に収容されかつ一端面が開口されたバレル槽内に入れ、バレル槽を回転させるとともにモータにより研磨対象の歯車を回転させて砥粒と歯車との相対速度を増加させることにより、加工時間の短縮を図っている。また、特許文献１では、研磨対象の歯車をモータに接続するとともに超音波振動子にも接続しており、歯車を回転運動させるとともに超音波振動を付与し、砥粒と歯車との相対速度の増加を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１２６９９３号公報

しかし、バレル槽に収容するワークの容積が大きくなると、バレル槽内において砥粒が占める割合が減少し、砥粒の自重によりワークが受ける圧力が低下するため、研磨作用が低下し、加工時間が長くなるという問題がある。

また、加工時間を短縮するためにバレル槽の容積を増やしたりバレル槽の回転速度を上げたりすると、設備が大規模となりコストの増加や安全性の低下を招く。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バレル槽の大型化やバレル槽の回転速度の上昇を抑制しつつ、ワークの加工時間を短縮し得るバレル研磨装置およびバレル研磨方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのバレル研磨装置は、ワークおよびワークを研磨するための砥粒を収容する研磨槽内において、砥粒を流動させてワークを研磨するバレル研磨装置であって、研磨槽からの砥粒の漏出を防止しつつ、研磨槽の槽内と槽外とを連通させる連通部と、連通部を通して研磨槽内に流体を噴射して、研磨槽内の砥粒を加速する流体噴射手段と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成するためのバレル研磨方法は、ワークおよびワークを研磨するための砥粒を収容する研磨槽内において砥粒を流動させるとともに、研磨槽内に向かって流体を噴射し、砥粒を加速してワークを研磨することを特徴とする。

本発明のバレル研磨装置は、流体噴射手段により、研磨槽内の砥粒の速度を上げて研磨作用を高めることができ、加工時間を短縮できる。

本発明のバレル研磨方法は、研磨槽内に流体を噴射するため、砥粒の速度を上げて研磨作用を高めることができ、加工時間を短縮できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のバレル研磨装置の概略斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は第１実施形態のバレル研磨装置の概略平面図である。

図１において第１実施形態のバレル研磨装置１０について概説すると、バレル研磨装置１０は、研磨材の砥粒４０とワークとを収容するための研磨槽２０、研磨槽２０を収納する固定槽３０、および研磨槽２０内に向かって空気を噴射する流体噴射手段５０を有する。以下さらに詳述する。

研磨槽２０は、一端面が開口した円筒形状を有する容器であり、底に円柱状の回転軸２６が取り付けられている。回転軸２６は、動力源のモータ（不図示）に接続しており、研磨槽２０は、回転軸２６の回転にともない自転する。

研磨槽２０の側壁２２は、砥粒４０の大きさよりも小さい網目を有する網目状であり、槽内に収容した砥粒４０の漏出を防止しつつ研磨槽２０の槽内と槽外とを連通させている。研磨槽２０内に収容される砥粒４０は、ワークの仕上げ目的に応じて種々の形状や大きさのものが使用されるため、研磨槽の側壁２２の網目の大きさは、使用される砥粒４０に対応して設定される。

研磨槽２０を収納する固定槽３０は、一端面が開口した、研磨槽２０と同心の円筒形状を有する容器であり、研磨槽２０に取り付けられた回転軸２６が貫通する貫通孔を底に有し、この貫通孔の内側面に取り付けられたベアリングを介して回転軸２６に接続している。

固定槽の側壁３２は、研磨槽の側壁２２に近接しており、固定槽３０の槽内と槽外とを連通させる開口部３４を有する。開口部３４は、４つ形成されており、固定槽の側壁３２の周方向に沿って略等間隔に並んでいる。４つの開口部３４の各々は、研磨槽２０の開口近傍から底近傍にわたって研磨槽２０の深さ方向に延在している。この開口部３４から、流体噴射手段５０が、研磨槽２０の網目状の側壁２２を通して研磨槽内に空気を噴射する。

流体噴射手段５０は、本実施形態ではノズルからなり、コンプレッサ（不図示）で圧縮された高圧の空気を噴射する。流体噴射手段５０は、その先端部で固定槽３０の開口部３４に摺動自在に嵌合しており、開口部３４に沿って研磨槽２０の深さ方向に位置を調整できる。

研磨方法について説明する。

図２に示すように、第１実施形態の研磨方法では、研磨槽２０を回転させることにより研磨槽内の砥粒４０を流動させ、砥粒４０とワークとの摩擦によりワークを研磨する。被研磨物のワークは、自動車の差動装置において用いられるドライブピニオンギア６０であり、一般的なバレル研磨の被研磨物よりも大型である。

研磨槽２０が回転すると、研磨槽２０内の砥粒４０は、遠心力により研磨槽２０の側壁２２に向かって移動し、側壁２２に沿って、研磨槽２０の回転速度に応じた高さまで上昇する。この後、砥粒４０は、研磨槽の側壁２２の抵抗等により減速し、研磨槽２０の底中央方向に向かって流れる。砥粒４０は、研磨槽２０の自転により、このような運動を繰り返して流動し、ドライブピニオンギア６０を研磨する。

また、図３に示すように、第１実施形態の研磨方法では、遠心力により上述のように砥粒４０を流動させるとともに、流体噴射手段５０が噴射する高圧の空気により砥粒４０を加速してドライブピニオンギア６０に衝突させ、ドライブピニオンギア６０を研磨する。

高圧の空気を噴射する流体噴射手段５０は、研磨槽２０の回転方向と空気の噴射方向とが一致するように配置されており、砥粒４０の減速を抑制して効果的に砥粒４０の速度を上げることができる。なお、流体噴射手段５０が噴射する空気の圧力は、コンプレッサ（不図示）で調整可能であり、圧を調整することによりドライブピニオンギア６０の表面の仕上がりを調整できる。

被研磨物のドライブピニオンギア６０は、砥粒４０に比べて重く、研磨槽２０の底付近に位置するため、研磨の際、流体噴射手段５０は、研磨槽２０の深さ方向において、ドライブピニオンギア６０が位置する研磨槽２０の底付近で保持されている。

効果を説明する。

実施形態では、流体噴射手段５０から噴射される高圧の空気により砥粒４０を加速できるため、研磨槽内の砥粒の速度を上げて研磨作用を高めることができ、加工時間を短縮できる。

また、固定槽の側壁３２が、研磨槽２０の側壁２２に近接して周囲を囲むため、研磨槽内に入った後に研磨槽２０の側壁２２から漏れ出す高圧の空気を、研磨槽内に跳ね返すことができ、流体噴射手段５０が噴射する空気を効率的に利用できる。

さらに、流体噴射手段５０の位置が、研磨槽２０の深さ方向に可変であるため、研磨槽内の狙いとする場所に向かって確実に空気を噴射でき、加工時間を短縮できる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態のバレル研磨装置の概略斜視図である。

第２実施形態では、バレル研磨装置１０Ａが、第１実施形態の構成に加え、中空円筒状の内壁１５を研磨槽内に有する。内壁１５の外面は、研磨槽の側壁２２Ａに沿って延在しており、バレル研磨装置１０Ａは、内壁１５の外面と研磨槽の側壁２２Ａとの間に砥粒４０Ａおよびワークを収容して、ワークを研磨する。

したがって、第２実施形態では研磨槽全体に砥粒を入れる必要がなく、第２実施形態は、第１実施形態の効果に加え、砥粒の使用量が少なくて済むという効果を奏する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、研磨槽２０内に向かって高圧の空気を噴射する流体噴射手段５０の個数は、４つに限定されず、研磨槽２０内に収容されるワークの個数等に応じて種々設定できる。また、研磨槽２０の側壁２２は、部分的に網目状を有してもよいし、板状の壁に無数の貫通孔を空けたものであってもよい。また、砥粒４０を加速させるために流体噴射手段５０から噴射される流体は、空気に限定されず、空気以外の気体や水等の液体であってもよい。さらに、バレル研磨装置１０は、研磨槽２０全体が回転することによって、研磨槽２０内の砥粒４０に流動運動を生じさせるものではなく、研磨槽２０の底に回転板を設けて、この回転板を洗濯機のように回転させることにより研磨槽２０内の砥粒４０に流動運動を生じさせるものでもよい。

第１実施形態のバレル研磨装置の概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態のバレル研磨装置の概略平面図である。 第２実施形態のバレル研磨装置の概略斜視図である。

符号の説明

１０ バレル研磨装置、
２０ 研磨槽、
２２ 研磨槽の網目状の側壁（連通部）、
２４ 内壁、
２６ 回転軸、
３０ 固定槽、
３２ 固定槽の側壁、
３４ 開口部、
４０ 砥粒、
５０ ノズル（流体噴射手段）、
６０ ドライブピニオンギア（ワーク）。

Claims (6)

1. ワークおよび当該ワークを研磨するための砥粒を収容する研磨槽内において、前記砥粒を流動させて前記ワークを研磨するバレル研磨装置であって、
   前記研磨槽からの前記砥粒の漏出を防止しつつ、前記研磨槽の槽内と槽外とを連通させる連通部と、
   前記連通部を通して前記研磨槽内に流体を噴射して、前記研磨槽内の砥粒を加速させる流体噴射手段と、を有することを特徴とするバレル研磨装置。
2. 前記連通部が、前記研磨槽の網目状の側壁であることを特徴とする請求項１に記載のバレル研磨装置。
3. 前記研磨槽の網目状の側壁の周囲を囲み、前記研磨槽の側壁の網目から漏れ出す前記流体を前記研磨槽内に跳ね返す外壁を有することを特徴とする請求項２に記載のバレル研磨装置。
4. 前記流体噴射手段が、前記研磨槽の深さ方向に位置を変更可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバレル研磨装置。
5. 前記研磨槽の側壁に沿って延在する案内面を前記研磨槽内に有し、前記研磨槽の側壁と前記案内面との間で前記砥粒が流動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバレル研磨装置。
6. ワークおよび当該ワークを研磨するための砥粒を収容する研磨槽内において前記砥粒を流動させるとともに、前記研磨槽内に向かって流体を噴射し、前記砥粒を加速させて前記ワークを研磨することを特徴とするバレル研磨方法。

Images