JP2013166214A

JP2013166214A - 流動式バレル研磨装置

Info

Publication number: JP2013166214A
Application number: JP2012031331A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kuroki; 哲也黒木; Tomohiro Tokumasu; 智宏徳升; Hitoshi Nishijima; 仁西嶋
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP5904403B2; CN103252703A

Abstract

【課題】
研磨槽の底部に配置された排出口近傍が、砥粒またはバレル研磨によって生じた切削粉により閉止することのない、流動式バレル研磨装置を提供する。
【解決手段】
前記排出口の開口の周縁を押圧して該排出口を閉止するための閉止部材を備える閉止手段を配置する。バレル研磨時には排出口を直接閉止することができるため、排出経路で砥粒またはバレル研磨によって生じた切削粉が堆積する恐れがない。また、圧縮空気で前記閉止部材によって前記排出口の開口の周縁を押圧する構造とすることで、機械式のバルブのような摺動部への粉体の噛み込みによる故障がない。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨槽に投入した被加工物と研磨媒体と液体とを該研磨槽内にある回転盤の回転により旋回流動させて混合されたマスを形成して被加工物を研磨するようにした流動式バレル研磨装置に関する。

バレル研磨は、スケール除去、バリ取り、丸み付け、傷の除去、光沢仕上げ等の表面仕上げの分野で従来より用いられている。バレル研磨は加工効率の観点から湿式の流動バレル研磨装置が広く用いられている。流動バレル研磨装置によるバレル研磨は、底部に回転盤を備える研磨槽に被加工物と研磨能力を有する研磨媒体と水及び必要に応じて研磨助剤を投入し（以上、研磨槽に投入されたものを総じて「マス」と記す）、前記回転盤を回転させることでマスを流動化させ、被加工物の研磨が行われる。粉砕媒体は、通常メディアと呼ばれる砥粒を含む塊状物が使用されるが砥粒自体を用いる場合もある（例えば特許文献１）。

従来の流動式バレル研磨装置は、例えば特許文献２における図１に示すように、回転盤１３の下側に形成される底面部１２に、液抜き孔（排出口）が配置されている。排出口の近傍には排出経路を形成する管体Ｐが配置されており、排出経路の途中にバルブＶが配置されている。バルブＶを閉じて研磨を行い、研磨が終わると、開閉弁Ｖを開にして研磨槽から水を排出した後、被研磨物を回収していた。

特開２００３−１０３４５１号公報特開２００８−０００８３３号公報

研磨中は開閉弁Ｖによって管体Ｐが閉止されているため、前記排出口と開閉弁Ｖとの間では砥粒を含んだ水が溜まり、流動状態にならない。また、砥粒は水に比べ比重が大きいため管体内で沈降して堆積した結果、砥粒が管体内で固着することで管体が砥粒によって閉止される恐れがある。また、前記バルブＶとしてゲートバルブやボールバルブといった一般的に使用されるバルブを用いた場合、砥粒が摺動部に噛み込み、故障の原因となる。本発明は、研磨槽中への水の貯留および排出を確実に行うことができ、かつ故障の少ない流動式バレル研磨装置を提供する。

第１の発明は、研磨槽に投入した被加工物と研磨媒体と水とを旋回流動させて被加工物を研磨するようにした流動式バレル研磨装置であって、前記研磨槽は、側壁部と、前記水を排出するための排出口が設けられ、該排出口を開放・閉止するための閉止手段を備える底面部と、前記底面部上方に配置され軸心を中心に回転する回転盤と、を備え、前記閉止手段は前記排出口近傍で閉止するための閉止部材を備えていることを特徴とする。前記排出口を前記排出部材で押圧することで、該排出部材と該排出口との隙間がなくなるので、該排出口を完全に閉止することができる。バレル研磨後に該排出口を開放する際は、該排出部材の押圧を解除すればよい。本発明によって簡単な構造で排出口の閉止および開放ができる。

また、第２の発明は、第１の発明に記載の流動式バレル研磨装置であって、前記排出口は、圧縮空気の圧力によって前記閉止部材を、前記排出口の開口の周縁に押圧することで閉止されることを特徴とする。本発明によって、機械式で前記排出口を排出する構造に比べ故障の少ない流動バレル研磨装置を提供することができる。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に記載の流動式バレル研磨装置であって、前記排出口の開口は円形であり、前記閉止部材の先端の形状は、円錐形状、円錐台形状、半球形状のいずれかであることを特徴とする。排出口が円形でありかつ閉止部材を円錐形状または円錐台形状または半球形状とすることで、閉止部材の押圧力が前記排出口に対して均等に付加されるので、前記排出口と前記閉止部材との密着性が良くなるので、排出口を確実に閉止することができる。ここでいう半球形状は球形状の一部（いわゆるドーム型）も含む概念である。また、真球ばかりでなく楕円体も含む概念である。また、前記閉止部材の形状は、は前記排出口と前記閉止部材との接触部近傍が円錐形状、円錐台形状、半球形状のいずれかあればよく、接触しない箇所の形状は特に限定されない。例えば、単に円錐形状、円錐台形状、半球形状のいずれかである閉止部材ばかりでなく、先端が円錐形状、円錐台形状、半球形状のいずれかである円柱形状の閉止部材も含まれる。

また、第４の発明は、第２または第３の発明に記載の流動式バレル研磨装置の前記閉止部材は、前記排出口と接触する箇所が弾性体で構成されていることを特徴とする。前記排出口が前記閉止部材によって押圧閉止される際に、該排出口の形状に合わせて前記弾性体が変形し、該該排出口と閉止部材とが密着する。これにより確実に排出口を閉止することができる。

また、第５の発明は、第２または第３の発明に記載の流動式バレル研磨装置の前記閉止部材が配置される側の前記排出口近傍に弾性体が配置されていることを特徴とする。前記排出口が前記閉止部材によって押圧閉止される際に、該閉止部材の形状に合わせて前記弾性体が変形し、該該排出口と閉止部材とが密着する。これにより確実に排出口を閉止することができる。

また、第６の発明は、第２または第３の発明のいずれか１つに記載の流動式バレル研磨装置の前記閉止手段は、前記閉止部材と、該閉止部材を外包する筐体と、該筐体に管体を介して連結された開閉弁と、を備え、前記閉止部材は、圧縮空気の圧力および前記筐体の内圧によって前記排出口を閉止することを特徴とする。押圧後に筐体の内部を加圧することで、前記排出口と前記閉止部材との密着性がさらに向上し、より確実に排出口を閉止することができる。

本発明によって、バレル研磨中は研磨槽中の水が排出口より漏れず、バレル研磨後は排出経路が閉止することなく水を排出することができる流動式バレル研磨装置を提供することができる。本発明の構造はシンプルであるのでメンテナンス性に優れている。また、排出経路の故障も少ない。

従来のバレル研磨装置を説明するための説明図である。本発明の流動バレル研磨装置を説明するための説明図である。図２（Ａ）は本発明の流動バレル研磨装置を示す一部断面図、図２（Ｂ）は要部の断面図を示す。閉止部材の変更例を説明するための説明図である。排出口に弾性体を配置した例を説明するための説明図である。

本発明における流動式バレル研磨装置の一例を、図を用いて説明する。なお、上下左右方向は特に断りのない限り図における方向とする。

本実施形態の研磨槽は、円筒形状の側壁部１１と、前記側壁部に連結されて底部を閉止する底面部１２と、前記底面部１２の上方に位置し、かつ該底面部１２との間に空間を形成するように配置された回転盤１３と、で構成される。また、前記側壁部１１と前記回転盤１３の側壁とはわずかに空隙が形成されている。

回転盤１３には、駆動軸を介して回転手段（本実施形態ではモータ）が連結されており、該回転盤１３は軸心を中心に回転することができる。

底面部１２には円形の排出口Ｄが設けられている。また、排出口Ｄの近傍には閉止手段２０が配置されている。閉止手段２０は、排出口Ｄの開口の周縁を押圧して該排出口Ｄを閉止するための閉止部材２１と、前記閉止部材の底部に連結される連結部材２３と、前記閉止部材２１に押圧力を伝達する伝達手段２２と、前記閉止部材と前記伝達手段２２とを連結するための連結部材２３と、前記閉止部材２１を収める筐体２４と、前記筐体２４の閉止および開放を行うための開閉弁２５と、前記筐体２４と前記開閉弁２５とを連結するための管体２６と、で構成されている。本実施形態では、閉止部材２１の押圧力として圧縮空気供給源（図示せず）より供給される圧縮空気を用いた場合について説明する。

前記筐体２４は一端が開口され、他端が閉止された円筒形状であり、開口面は前記排出口Ｄの近傍の前記底面部１２に連結されている。閉止面側には開閉弁２５が連結された管体２６が連結されている。開閉弁２５は管体２６を閉止できれば特に限定されてないが、研磨後に水と共に砥粒やバレル研磨で生じた切削粉といった粉体が流れることを考慮すると、摺動部に粉体が入り込まない構造が好ましい。本実施形態では、開閉弁２５としてピンチバルブを連結させた。ピンチバルブは、軟質チューブを変形させることで閉止および開放を行うことができる構造であり、該軟質チューブの一端を前記管体２６に連結させることで、開閉弁２５の摺動部に粉体が入り込むことがないので、粉体の噛み込みによる故障がない。

前記筐体２４の内部には、一端を円錐台形に成形した円柱形状の閉止部材２１が収められている。閉止部材２１は、排出口Ｄの開口の周縁と接触した際に密着性をよくするために、弾性体（例えばシリコンゴム）で形成されている。前記閉止部材２１の底面中央には、両端が開口された円筒形状の連結部材２３の一端面が連結されている。

伝達手段２２は管体であって、該伝達手段２２の外径は前記連結部材２３の内径より小さい。伝達手段２２は、前記筐体２４の壁面を貫通し、その一端が該筐体２４の内部に収まるように配置されている。筐体２４内の伝達手段２２の端面近傍は、前記排出口Ｄの中心方向に向かうように、垂直に配置されている。該端面には、前記連結部材２３によって伝達手段２２が包囲されるように、前記閉止部材２１が載置されている。また、伝達手段２２の他端は、前記圧縮空気供給源（図示せず）が連結されている。（図２（Ｂ）参照）

以下、バレル研磨の手順に従って、前記閉止手段２０を詳しく説明する。

まず、開閉弁２５を閉にして、管体２６を閉止する。次に、圧縮空気供給源を稼働させて、伝達手段２２の一端面より圧縮空気を導入する。導入された圧縮空気の力により閉止部材２１および連結部材２３が伝達部材２２に沿って上方に移動すると共に前記排出口Ｄの開口の周縁が該閉止部材２１によって押圧されて閉止される。このように、前記伝達部材２２は、閉止部材２１に押圧力を伝達するばかりでなく、閉止部材２１が確実に排出口Ｄの方向に移動するためのガイドの役割をも担っている。

また、伝達部材２２と連結部材２３との隙間からは若干の圧縮空気が漏れており、筐体２４の内部は加圧状態となる。筐体２４の内圧によって、該閉止部材２１の押圧力はさらに強くなる。閉止部材２１は弾性体で形成されているので、押圧に従って排出口Ｄの開口の周縁の形状に合わせて変形する。したがって、閉止部材２１と排出口Ｄの開口の周縁とは密着することになり、より確実に排出口Ｄを閉止することができる。なお、閉止部材２１は全体が弾性体でなくてもよく、少なくとも排出口Ｄの開口の周縁と接触する位置の近傍が弾性体で形成されていればよい。

排出口Ｄを閉止した後、研磨槽０１に被加工物と研磨媒体と水とを所定量投入する。本実施形態では、研磨媒体を平均粒子径６３〜１５０μｍのアルミナ砥粒を使用したが、研磨力を増大させるためにメディアも一緒に投入してもよい。また、必要に応じて研磨助剤（コンパウンド）を一緒に投入してもよい。研磨助剤は、例えば水質調整（軟化）、メディアの洗浄、光沢仕上げ促進、研磨材および被加工物の切削粉の分散、被加工物の防錆、被加工物の脱脂、被加工物の打痕およびチッピングの抑制、等目的に合わせて適宜選択する。

水と被加工物と砥粒とを所定量投入した後、前記回転盤１３を回転手段（実施例ではモータＭ）によって回転させることで、該水と該被加工物と該砥粒とが旋回流動化され、混合されたマスｍを形成し、被研磨物同士との接触または被研磨物と研磨媒体との接触によってバレル研磨が行われる。

所定時間運転した後、前記回転盤の回転を止める。開閉弁２５を開にして筐体２４の内圧を開放した後、圧縮空気の供給を止める。閉止部材２１と連結部材２３とが下方に移動し、前記排出口Ｄの閉止が解除される。排出口Ｄの閉止が解除されることで、研磨槽０１中の水を該排出口Ｄより外部へ排出される。

水を排出した後、被研磨物を取り出し、洗浄、乾燥、等の工程を経てバレル研磨が完了する。

（変更例）
閉止部材２１の形状は、排出口Ｄを押圧閉止できれば特に制限されない。例えば、図３（Ａ）に示すように先端が三角錐である円柱形状であってもよいし、図３（Ｂ）に示すように半球形状であってもよい。

閉止部材２１を硬質材料（例えば、鉄）で形成した場合、図４に示すように、閉止部材が配置される側の前記排出口近傍にゴム等の弾性体を配置してもよい。閉止部材２１に押圧力が加わった際に該弾性体が該閉止部材２１の形状に合わせて変形し、密着させることができる。

閉止部材２１の押圧力は、圧縮空気に限られない。例えば、高圧水を伝達手段より導入してもよいし、ばね等を利用した機械的な力を加えてよい。

筐体２４の内圧がなくても十分に前記排出口Ｄを閉止することができれば、前記筐体２４の内部を加圧状態にしなくてもよい。

前記筐体２４の内部を加圧状態にするために、加圧手段を別途配置してもよい。例えば、筐体２４の内部に圧縮空気等を導入するための管体を連結し、該圧縮空気を筐体２４内部に送ることで該筐体２４の内部を加圧状態にすることができる。

本実施例では、研磨媒体として砥粒を使用する場合について説明したが、研磨媒体としてメディアを使用したバレル研磨装置にも適用できる。バレル研磨によって被加工物の切削粉等が発生するので、流動式バレル研磨装置を本発明の構造とすることで、排出口に連結されたバルブが前記切削粉を噛み込むことによる故障を防ぐことができる。

０１流動式バレル研磨装置
１０研磨槽
１１側壁部
１２底面部
１３回転盤
２０閉止手段
２１閉止部材
２２伝達部材
２３連結部材
２４筐体
２５開閉弁
２６管体
Ｄ排出口
Ｍモータ
ｍマス
Ｐ管体
Ｖバルブ

Claims

研磨槽に投入した被加工物と研磨媒体と水とを旋回流動させて被加工物を研磨する流動式バレル研磨装置であって、
前記研磨槽は、側壁部と、前記水を排出するための排出口が設けられ、該排出口を開放・閉止するための閉止手段を備える底面部と、前記底面部上方に配置され軸心を中心に回転する回転盤と、を備え、
前記閉止手段は前記排出口を直接閉止するための閉止部材を備えていることを特徴とする流動式バレル研磨装置。
前記排出口は、圧縮空気の圧力によって前記閉止部材を、前記排出口の開口の周縁に押圧することで閉止されることを特徴とする請求項１に記載の流動式バレル研磨装置。
前記排出口の開口は円形であり、前記閉止部材の先端の形状は、円錐形状、円錐台形状、半球形状のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動式バレル研磨装置。
前記閉止部材は、前記排出口の開口の周縁と接触する箇所が弾性体で構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流動式バレル研磨装置。
前記閉止部材が接触する前記排出口の開口の周縁に弾性体が配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流動式バレル研磨装置。
前記閉止手段は、前記閉止部材と、該閉止部材を収めた筐体と、該筐体に管体を介して連結された開閉弁と、を備え、
前記閉止部材は、圧縮空気の圧力および前記筐体の内圧によって前記排出口を閉止することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の流動式バレル研磨装置。