JP2010076063A - 面取加工装置、面取加工方法及び面取加工用電着砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】 円板状ワークの面取を効率的に行うことができる面取加工装置を提供する。
【解決手段】 整列した状態で第１の円弧状部Ｓ１と第２の円弧状部Ｓ２を含む移動経路Ｓに沿って転動する複数の円板状ワーク１００を案内する複数のガイド部４、５、６と、第１の円弧状部Ｓ１に配置され外周エッジ部に円弧状溝２１１、２１３を有する第１の円盤状砥石２１及びこの円盤状砥石に円板状ワーク１００の一方の外周縁を押圧する第１の押圧部２２を有する第１面取部２と、第２の円弧状部Ｓ４に配置され外周エッジ部に円弧状溝を有する第２の円盤状砥石３１及びこの円盤状砥石に円板状ワーク１００の他方の外周縁を押圧する第２の押圧部３２を有する第２面取部３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の円板状ワークの面取を連続して行うことができる面取加工装置及び面取加工方法ならびに面取加工用電着砥石に関する。

円板状ワーク、例えば音響用希土類磁石（例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石）は、原料を磁場中で成形し、焼結後熱処理を施し、加工、面取加工を行った後、表面処理（例えばめっき）を施すことにより、作製される（特許文献１参照）。

この種希土類磁石は外周縁の欠けや端面の外周縁付近にＵ字形状のクラックが生じ易いので、バレル研磨の手法により円弧状の面取部（以下Ｒ面取部という。）を形成することが一般的である（特許文献２参照）。

しかしながらバレル研磨においては、面取部の幅（以下面取幅という。）は処理時間に依存するので、面取幅が大きくなるほど加工能率が低下するという難点がある。例えば、外周縁に幅０．４ｍｍのＲ面取部を形成するためには、４ｈの研磨処理を必要とし、幅０．５ｍｍのＲ面取部を形成するためには、８ｈの研磨処理を必要とし、しかも処理時間の増大により欠けやＵ字状クラックが発生する。そこで回転するブラシと希土類磁石の角部または縁部とを接触させる工程と、ブラシと希土類磁石３の接触部においてクーラントを供給する工程とを包含する方法が提案されている（特許文献３参照）。

また円板状ワークをワークの高さよりも浅い段部を有する固定円板の周囲を自転しながら回転させ、ワークを回転ベルトの張力で段部に押付けながら、固定円板に対して偏心した砥石で面取を行うことが提案されている（特許文献４参照）

特開２００４−３９９１７号公報（段落００８７） 特開平５−３２９６７５号公報（第２−３頁、図１） 特開２００２−１２０１３３号公報（第４−５頁、図１） 実開昭５８−１２８８５８号明細書（第２−１１頁、図１、図２）

特許文献３に記載された回転ブラシ法は、加工能率が低いという問題がある。

特許文献４に記載された面取装置では、円板状ワークの一方の外周縁の面取しか行えず、両端面の面取を行うためには、円板状ワークを反転させてから再度面取装置に供給することが必要である。

従って本発明の目的は、複雑な構成を採用することなく、効率よく円板状ワークの両端面の面取りを行うことができる面取加工装置を提供することである。

本発明の他の目的は、ワークの欠けやクラックの発生が低減されたかつ、効率よく円板状ワークの両端面の面取りを行うことができる面取加工方法を提供することである。

本発明の他の目的は、ワークに欠けやクラックを殆ど発生せずに、円板状ワークにＲ面取を行うことができる面取加工用電着砥石を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の面取加工装置は、整列した状態で第１の円弧状部と第２の円弧状部を含む移動経路に沿って転動する複数の円板状ワークを案内する複数のガイド部と、前記第１の円弧状部に配置され外周エッジ部に円弧状溝を有する第１の円盤状砥石及び前記第１の円盤状砥石に前記円板状ワークの一方の外周縁を押圧する第１の押圧部を有する第１面取部と、前記第２の円弧状部に配置され外周エッジ部に円弧状溝を有する第２の円盤状砥石及び前記第２の円盤状砥石に前記円板状ワークの他方の外周縁を押圧する第２の押圧部を有する第２面取部とを備えたことを特徴とするものである。

本発明において、前記移動経路は、略Ｓ字状に形成されることが好ましい。

本発明において、前記第１の円盤状砥石及び第の円盤状砥石は、円盤状台金にダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ砥粒を電着した電着砥石であることが好ましい。

本発明において、前記第１の押圧部及び前記第２の押圧部は、前記円板状ワークの外周面に接する歯付ベルトと、前記歯付ベルトの張力を可変とする張力調整部材を有することが好ましい。

上記他の目的を達成するために、本発明の面取加工方法は、整列した状態で第１の円弧状部と第２の円弧状部を含む経路に沿って転動する複数の円板状ワークを案内する案内工程と、前記案内工程の途中で前記円板状ワークの一方の外周縁に円弧状面取部を形成する第１の砥石加工工程と、前記案内工程の途中で前記円板状ワークの他方の外周縁に円弧状面取部を形成する第２の砥石加工工程を含むことを特徴とするものである。

上記他の目的を達成するために、本発明の面取加工用電着砥石は、円盤状台金と、少なくとも外周面及びエッジ部に砥粒が分散された金属めっき部を有し、前記エッジ部は、円板状ワークに形成される非面取部の曲率半径に対応する半径を有する円弧部と、前記円弧部の両端から接線方向に前記台金の端面まで伸長する直線部からなることを特徴とするものである。

本発明の面取加工装置によれば、整列した状態で転動する円板状ワークの移動経路の２箇所に、エッジ部に円弧状溝を有する円盤状砥石を設けたので、ワークが移動経路に沿って転動する途中で両端面の外周縁に円弧状の面取部を形成することができる。したがって加工装置の構造が複雑化せずに、高能率で円板状ワークの面取加工を行うことができる。

本発明の面取加工方法によれば、整列した状態で転動する円板状ワークの移動経路の２箇所で、ワークをエッジ部に円弧状溝を有する円盤状砥石に押圧するので、ワークに欠けやクラックが発生する機会が低減され、しかも高能率で面取部を形成することができる。

本発明の面取加工用電着砥石によれば、円盤状台金のエッジ部に、円板状ワークに形成される非面取部の曲率半径に対応する半径を有する円弧部の両端から接線方向に台金の端面まで伸長する直線部を有するので、面取部の両端ではワークと砥石とが非接触になり、欠けやクラックが殆ど発生せずに、Ｒ面取部を形成することができる。

以下、本発明の詳細を添付図面（図１〜図５）を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る面取加工装置の正面図、図２は図１の第１面取部を示す拡大図、図３は図２のＣ−Ｃ線断面図、図４は円盤状砥石の断面図、図５は図４のＤ部を拡大した断面図である。

［面取加工装置の全体構造］
図１に示す面取加工装置１は、基盤１０の戴置された架台１１上に立設された平板状のベース部材１２と、整列した状態で面取装置に供給される円板状ワーク（以下単にワークという。）１００の一方の端面の面取を行う第１面取部２と、第１面取部２の下流側に設けられた、円板状ワークの他方の端面の面取を行う第２面取部３を有し、第１面取部２及び第２面取部３はベース部材１２に支持されている。

この面取加工装置において、ワーク１００が自重で自転しながら、直線状の経路Ｓ１、円弧状の経路Ｓ２、直線状の経路Ｓ３、円弧状の経路Ｓ４、直線状の経路Ｓ５からなる略Ｓ字状）の移動経路Ｓに沿って公転するように構成されている。すなわち、面取加工装置に連続して投入されたワーク１００を矢印Ｘ１で示す方向に転動させて、第１面取部２に案内する進入ガイド４と、この面取部から送出されたワークを矢印Ｘ２（Ｘ１と逆向き）で示す方向に転動させて、第２面取部２に案内する中間ガイド５と、ワークを矢印Ｘ３（Ｘ２と逆向き）で示す方向に転動させて、装置外に送出する排出ガイド６を有する。進入ガイド４、中間ガイド５及び排出ガイド６は各々、ワーク１００を転動可能とするために、水平面に対して所定角度β１、β２、β３（好ましくは、β１＝β２＝β３）だけ傾斜した状態で支持ベース部材１２に固定されている。この傾斜角度は、鋭角の範囲で適宜設定することができるが、小さすぎると、ワークの移動速度が遅くなって、加工能率が低下し、大きすぎるとワークに大きな衝撃が加わって、破損しやすくなるので、５〜４５°の範囲（より好ましくは５〜３０°、更に好ましくは５〜１５°の範囲）に設定することが好ましい。

面取加工装置１を構成する第１面取部２及び第２面取部３及び各ガイド部４〜６の詳細を図２〜５も参照して説明する。

（第１面取部）
第１面取部２は、モータ（不図示）により矢印Ｙ１方向（面取部においてワークの移動方向と同方向）に回転駆動される円盤状砥石２１と、ワーク１００（外径ｄ）を砥石に押圧する押圧部２２を含む。図２及び図３も参照すると、円盤状砥石２１の周囲には、ワーク１００を砥石に対して正確に位置決めするために、円弧状の基準ガイド２４と一対の支持アーム２６に保持されたサイドガイド２５（図２において、二点鎖線で示すアークセグメント状部材）が設置されている。基準ガイド２４は、ワーク１００の一方の端面に当接する支持面２４１と、ワーク１００の外周面に当接する円弧面２４２を有するとともに、ワーク１００の一方の端面側の外周縁に欠けが発生するのを防止するための逃げ溝２４０を有する。サイドガイド２５は、ワーク１００の外周縁を円盤状砥石２１のエッジ部近傍に位置させるために、ワーク１００の他方の端面との間に微小間隙（例えば０．１ｍｍ程度）が形成されるようにワークの他方の端面に対向するように設置されている。この第１面取部２では、ワーク１００は、円弧状（角度α１）の加工範囲で砥石と接触することにより面取加工が行われる。各ワークの全周を面取するために、この角度α１は、円盤状砥石２１がワーク１００と接する長さｌｇが、ワーク１００の全長ｌｗ（＝πｄ）以上の寸法になるように設定される。なお、図１では理解を容易にするために、基準ガイド２４、支持アーム２６、サイドガイド２５は省略されている。

第１面取部２に設置された円盤状砥石２１は、図４に示すように、ワークの外周縁が接する両端面２１０及び２１２のエッジ部に各々、半径Ｒの円弧状溝２１１、２１３が形成された形状を有する。図５に示すように、ワーク１００（外周を二点鎖線で示す）に半径Ｒ（円弧の中心Ｐ）、面取幅Ｗ２の面取部を形成する場合、円弧の中心Ｐを通る垂直線と、中心Ｐと円弧の始端（終端）を結ぶ直線とのなす角度γ１、及び円弧の中心Ｐを通る水平線と、中心Ｐと円弧の終端（始端）を結ぶ直線とのなす角度γ２（＝γ１）は、半径Ｒ、砥石加工幅Ｗ１及び面取幅Ｗ２が、Ｒ＞Ｗ１＞Ｗ２の関係を満足するように設定される。砥石加工幅より外側の領域では、砥石加工幅の一端から、砥石の端面２１０まで接線方向（角度γ３＝γ１）に伸びる直線部が形成されている。同様に、砥石加工幅の他端から、砥石の外周面まで接線方向（角度γ４＝γ２）に伸びる直線部が形成される。このように面取幅から外れた位置では砥石はワーク１００から逃げた状態が現出するので、欠けやクラックの発生が防止される。第２面取部３に設置された円盤状砥石３１は、上記の円盤状砥石２１と同様の形状を有するので、その説明を省略する。これらの砥石としては、例えば円盤状の台金（例えばＳ４５Ｃなどの鉄鋼材料）の表面のうち外周面とエッジ部（上記円弧状溝及びその周辺）に、Ｎｉ又はその合金等の金属電気めっきによりダイヤモンド又はＣＢＮの微粒子（超砥粒）を固定した（めっき層内に砥粒を分散させた）電着（電鋳）砥石を使用することができる。

押圧部２２は、円弧状（角度α１）の加工範囲でワーク１００が円盤状砥石２１に接触させるために、複数のプーリ２２２ａ〜２２２ｅと、そこに懸回された歯付無端ベルト２２１と、張力調整部材２３（図１では省略）を有する。これらのプーリの１つ（例えば２２２ａ）はベルトを回動させるために、モータ（不図示）により回転駆動される。またプーリ２２２ｅは、その軸部が長穴２３４を移動可能に設置されている。張力調整部材２３は、支持部材２３１に固定されエアー又は油圧などで駆動されるシリンダ２３２と、それにより駆動される押圧部材２３３を有する。シリンダ２３２を作動させ、プーリ２２２ｅを砥石側（矢印Ａ方向）に移動させ、歯付ベルト２２１を一点鎖線で示す位置まで移動させることにより、ベルトに張力が発生し、ワーク１００を砥石に押付けることができる。この押付け力は、例えばワークがスリップしない程度の圧力（約０．１〜０．６ＭＰａ）に設定すればよい。

（第２面取部）
第２面取部３は、モータ（不図示）により矢印Ｙ２方向（面取部においてワークの移動方向と同方向）に回転駆動される駆動される円盤状砥石３１と、ワーク１００を砥石に押圧する押圧部３２を含む。この円盤状砥石３１の周囲には、ワーク１００を砥石に対して正確に位置決めするために、第１面取部２と同様に基準ガイドとサイドガイドを含むガイド部材（不図示）が設置されている。ワーク１００は、円弧状（角度α２）の移動経路Ｓ４に沿って搬送される。なお第２面取部３は、第１面取部を左右反転した構成を有し、基準ガイドとサイドガイドを含むガイド部材は第１面取部と同様に構成されており、また円盤状砥石３１も第１面取部２に設置された円盤状砥石２１と同様に構成されているので、これらの説明を省略する。

押圧部３２は、複数のプーリ３２２ａ〜３２２ｅに懸回された歯付ベルト３２１及び張力調整部材（不図示）を有し、プーリ３２２ｅを押圧部２２（図２参照）とは左右反転した状態で各部材が配置されている以外は図２と同様に構成されている。張力発生部材は、プーリ３２２ｅを砥石側（矢印Ｂ方向）に移動させるために、第１面取部２の張力調整部材２２と同様に構成されているので、その説明を省略する。

（進入ガイド部）
進入ガイド部４は、上ガイド４ａと下ガイド４ｂからなり、面取装置に供給されたワーク１００を第１面取部２に案内するために、ワーク１００の移動経路Ｓ１が基盤１２に対して所定角度β１だけ傾斜した状態で設置される。移動経路Ｓ１（他の移動経路も同様）は、各ワークの中心を結ぶ直線となる。

（中間ガイド部）
中間ガイド部５は、上ガイド５ａと下ガイド５ｂからなり、第１面取部２と第２面取部３との間には、ワーク１００を第２面取部３に案内するために、ワーク１００の移動経路Ｓ３が基盤１２に対して所定角度β２だけ傾斜した状態で設置される。

（排出ガイド部）
排出ガイド部６は、上ガイド６ａと下ガイド６ｂからなり、ワーク１００を第２面取部３から装置外（矢印Ｘ３方向）に案内するために、ワーク１００の移動経路Ｓ５が基盤１２に対して所定角度β３だけ傾斜した状態で設置される。

［面取方法］
上記の面取装置により面取加工は、次の４工程を含む。

（案内工程）
例えばパーツフィーダ（不図示）で整列された状態で連続して面取装置１に送り込まれたワーク１００は、自転しながら案内ガイド４により第１面取部２に供給される。ここで案内ガイド４の入口側から研削液を第１面取部２に供給する。ワーク１００は中間ガイド５により第２面取部３に供給され、次いで排出ガイド６により、装置外に排出される。

（第１の砥石加工工程）
この砥石加工工程において、ワーク１００は、角度α１の領域で砥石２１の円弧状溝と接するので、一方の端面側の外周縁の面取（Ｒ面取）が行われる。この場合、ワークの全長ｌｗ＞加工長ｌｇになるように、α１が設定される。

（第２の砥石加工工程）
この砥石加工工程において、ワーク１００は、角度α２の領域で砥石３１の円弧状溝と接するので、他方の端面側の外周縁の面取（Ｒ面取）が行われる。この場合、ワークの全長ｌｗ＞加工長ｌｇになるように、α２が設定される。

本実施の形態によれば、ワークの移動経路の途中に２つの面取部を設けたので、高効率でワークの両端面の面取加工を行うことができるものであり、極めて高い実用性を有する。

［実験例］
（実施例）
原料を平行磁界中で成形後焼結し、次いで時効処理を施してから、外径２５ｍｍ、厚さ３ｍｍに加工して、面取加工を行ってから表面にＮｉメッキを施すことにより、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（材質：日立金属社製ＮＭＸ−４４）を作製した。

図１に示す面取装置に、水で３０倍〜１００倍に希釈した水溶性研削液（ＪＩＳ Ａ３種）を供給しながら、上記の永久磁石に面取加工（Ｒ＝０．５ｍｍ）を施した。図１において、各ガイドの傾斜角度をβ１＝β２＝β３＝１０°に設定することにより、ワークを第１面取部２及び第２面取部３に供給した。第１面取部２及び第２面取部３において、円盤状砥石として外径１８０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの電着ボンド砥石を使用し、この砥石を１４．１ｍ／ｓの周度で回転させるとともに、約０．１〜０．２ＭＰａの圧力でワークに接するように設置された歯付ベルト２２１及び３２１を１４．１ｍ／ｓの速度で回転させた。この場合、ワークの全長ｌｗ＝７８．５ｍｍであり、加工長ｌｇ＝１４１．３ｍｍ（α１＝９０°）とした。この面取加工により、１ｈ当たり３６００個のR面取加工（面取幅：Ｗｂ＝０．６ｍｍ）を行うことができた。

Ｎｉメッキされた永久磁石（１０個）を、１２０℃、０．２ＭＰａ、１００％Ｒ．Ｈの環境下に放置し、２４ｈ後に表面状態を観察した結果、いずれの永久磁石にも異常（錆など）は認められず、所定の耐食性を有することが確認された。

（比較例）
バレル研磨により面取加工を行った以外は、実施例と同様の条件でＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を作製した。このバレル研磨では、１ｈ当たり７５０個の面取を行うことにより、Ｒ＝０．５ｍｍの面取が施された永久磁石を得ることができた。また表面処理された永久磁石を実施例と同様の環境下に放置し、２４ｈ後に表面状態を観察した結果、いずれの永久磁石にも異常（錆など）は認められず、所定の耐食性を有することが確認された。
（実験結果）
上記の実施例及び比較例から、本発明によれば、従来のバレル研磨の約５倍の能率で円板状希土類磁石の面取加工を行うことができるとともに、所定の耐食性を維持できることがわかる。

本発明は上記の実施の形態で説明した構成に限らず、種々の変更が可能である。例えば、被加工物（ワーク）としては、偏平な円板状部材に限定されず、円筒状又は円柱状部材でもよい。ワークの材質も永久磁石に限定されず、例えば金属やセラミックスで形成された部材に面取を施すことができる。また砥石の材質や研削条件は、ワークの材質や形状、ワークの移動速度などを考慮して選定すればよい。

本発明の実施の形態に係る面取加工装置の正面図である。 図１の第１面取部を示す拡大図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 円盤状砥石の断面図である。 図４のＤ部を拡大した断面図である。

符号の説明

１：面取加工装置、２：第１面取部、２１：円盤状砥石、２２：第１押圧部、２２１：歯付ベルト、２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅ：プーリ、２２４：エアーシリンダ、２３：張力発生部材、２３１：支持部材、２３２：シリンダ、２３３：押圧部材、２３４：長穴、２４：基準ガイド、２５：サイドガイド、２６：支持アーム、３：第２面取部、３１：円盤状砥石、３２：第１押圧部、３２１：歯付ベルト、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ、３２２ｅ：プーリ、４：進入ガイド部材、４ａ：上ガイド、４ｂ：下ガイド、５：中間ガイド部材、５ａ：上ガイド、５ｂ：下ガイド、６：排出ガイド、６ａ：上ガイド、６ｂ：下ガイド、１０：基盤、１１：架台、１２：ベース部材、１００：円板状ワーク

Claims (6)

1. 整列した状態で第１の円弧状部と第２の円弧状部を含む移動経路に沿って転動する複数の円板状ワークを案内する複数のガイド部と、前記第１の円弧状部に配置され外周エッジ部に円弧状溝を有する第１の円盤状砥石及び前記第１の円盤状砥石に前記円板状ワークの一方の外周縁を押圧する第１の押圧部を有する第１面取部と、前記第２の円弧状部に配置され外周エッジ部に円弧状溝を有する第２の円盤状砥石及び前記第２の円盤状砥石に前記円板状ワークの他方の外周縁を押圧する第２の押圧部を有する第２面取部とを備えたことを特徴とする面取加工装置。
2. 前記移動経路は、略Ｓ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面取加工装置。
3. 前記第１の円盤状砥石及び第２の円盤状砥石は、円盤状台金にダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ砥粒を電着した電着砥石であることを特徴とする請求項２に記載の面取加工装置。
4. 前記第１の押圧部及び前記第２の押圧部は、前記円板状ワークの外周面に接する歯付ベルトと、前記歯付ベルトの張力を可変とする張力調整部材を有することを特徴とする請求項３に記載の面取加工装置。
5. 整列した状態で第１の円弧状部と第２の円弧状部を含む経路に沿って転動する複数の円板状ワークを案内する案内工程と、前記案内工程の途中で前記円板状ワークの一方の外周縁に円弧状面取部を形成する第１の砥石加工工程と、前記案内工程の途中で前記円板状ワークの他方の外周縁に円弧状面取部を形成する第２の砥石加工工程を含むことを特徴とする面取加工方法。
6. 円盤状台金と、少なくとも外周面及びエッジ部に砥粒が分散された金属めっき部を有し、前記エッジ部は、円板状ワークに形成される非面取部の曲率半径に対応する半径を有する円弧部と、前記円弧部の両端から接線方向に前記台金の端面まで伸長する直線部からなることを特徴とする面取加工用電着砥石。

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