JP2016215290A - 研磨研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人の手によって被加工物である、金属加工品の表面の面粗度を細かく研削加工する加工機において、被加工物を研削工具に押し当て研削する工程の効率の向上と作業性の改善を図る。
【解決手段】作業性を改善させるために、作業者の腕が容易に研削工具にアクセスできる、研削工具を内包した集塵機１と、研削作業性を向上させる機能を有した研削工具によって構成する。集塵機は作業者の腕が容易に内部にアクセスできるようにするため、左右の開口部が平行ではなく、角度が設けられており、その角度と位置が調整変更できる機構３を用いた。また研削工具は、高速回転させることで、時間あたりの作業性を向上させ、またその回転速度を作業に応じて変更できる設定器４を設けた。研削工具の速度調整は作業を行う両腕を用いなくとも実施できるように、足踏みペダル５を用いて行うこととした。
【選択図】図１

Description

本発明は工場内において、円形状の断面や、２次曲面的な断面、および３次曲面の表面を有する金属、セラミックス、樹脂のような、研削加工が可能な部品について、その表面を研磨、研削加工するための研磨研削装置について適用する。

金属などの素材の機械加工において、その表面を研削することで面粗度を細かくすることが、その機械加工部品の用途に応じて求められている。
例えば鋳物の場合では、その表面に鋳型の凹凸が残っていたり、砂型の砂が付着していることがあり、これらを除去または平滑化するための手段として、砥石のような工具によって研削除去が行われることが多い。
また、フライス加工や旋盤加工による機械加工の場合では、刃物の切削痕を除去するために、同様に砥石のような工具によって研削除去が行われることが多い。
３次曲面を機械加工で切削除去する場合には、ボールエンドミルを用いた切削加工が行われることが多いが、その多くは切削対象の３次曲面に対して対称的な曲率を持つボールエンドミルで加工することになるため、刃物の切削痕は目立つことになりやすい。

面粗度を細かくするなどの目的で、金属加工品の表面を研削する方法は各種あり、広く工業界で用いられている。例えば研削盤を用いる方法では、円盤状の剛性の高い砥石を用いて、被研削対称である金属加工品を研削する。ただし、この研削加工面は砥石が剛性の高いものであるがゆえに、砥石の形状に沿ったものとなるため、被研削対称の形状に合わせて砥石を形成し用いることが広く行われている。

また、研磨研削作業は、金属表面を微細に研削していくことになり、また砥石自体も微細なサイズで磨耗するために、発生する研削磨耗分は非常に微細な粉体となる。このような作業を人体から完全隔離された環境で実施するのであれば問題にはならないが、最終仕上げ加工など、人間の官能に頼った判断を行いつつ実施する作業においては、直接の目視作業が必要であり、人体と完全隔離することが難しい。よって一般的な研磨研削作業においては、研削工具の直近に集塵機を設けたり、人体への吸引を防止するための口部マスクを用いたりしているのが実情であり、人体への吸引防止の策を講じることが強く求められている。

特許文献１は棒状の研磨対象物にベルト状の工具を巻き付けて実施する装置について記載されたものである。

特開平１１−３２０３７４ 棒状部材用外周磨き工具

研削工具部分を人体の口や目といった、研削磨耗粉を吸引する可能性がある部分から隔離することは、人体への悪影響を避けることはもちろんのこと、職場環境の改善のためにも全力で取り組まなければならないことである。

また、研削作業を効率良く行うためには、単位時間当たりの研磨研削対象部の研磨研削量を高める必要がある。

また、作業効率を向上させるためには、研磨研削作業を都度最適化することが必要であり、例えば研削工具の動作速度や起動、停止といった、装置の操作時間も含めて効率良く行えることが必要である。

本発明のひとつは、研磨研削の研削摩耗粉が人体に取り込まれることを防止するため、局部的かつ隔離性能の高い隔離環境を構築するものである。

本発明のもうひとつの点は、被研磨研削対象をできるだけ広い面積で同時に研磨研削を行い、研磨研削作業の効率を向上させるものである。

また、本発明のもうひとつの点は、研磨研削作業を中断することなく、研磨研削工具の起動、停止、速度変更を行い、作業の最適化を作業効率を高めつつ実現することである。

本発明のひとつは局部的かつ隔離性能の高い隔離環境を構築するために、研磨研削工具を容器内に収納し、人体腕部を挿入する部分の開口部を極力小さくし、かつ腕の姿勢に最適化された位置に設けることで、研磨研削摩耗粉が人体に吸引されないようにしたものである。

本発明のもうひとつの点は、被研磨研削対象をできるだけ広い面積で同時に研磨研削を行うために、研磨研削工具を弾性変形させ、被研磨研削対象物に巻きつくようにすることで、同時に施工可能な研磨研削対象面積を拡大させることで、研磨研削作業の効率を向上させるものである。

また、本発明のもうひとつの点は、研磨研削作業を中断しないようにするために、作業に関わる腕ではなく、作業に対して自由となっている足によって操作を行うことで、研磨研削工具の起動、停止、速度変更を行い、作業の最適化を作業効率を高めつつ実現するものである。

図１は本発明の研磨研削装置全体の実施方法を示した説明図である。 図２は図１の研磨研削装置の集塵機の部分についての実施方法を示した説明図である。 図３は研磨研削装置の研磨研削工具の部分についての実施方法を示した説明図である。 図４は研磨研削装置の正面図および側面図、および図５〜８の図の断面位置を示した説明図である。 図５は研磨研削装置の図４における断面A-A部から見た上面図を示した説明図である。 図６は研磨研削装置の図４における断面B-B部から見た上面図を示した説明図である。 図７は研磨研削装置の図６に対して異なる使用方法を示した説明図である。 図８は研磨研削装置の図４における断面C-C部から見た上面図を示した説明図である。

研磨効率の高い研磨研削工具を内蔵し、かつ集塵効率が高く、作業性も高い研磨研削装置を実現した。

図１および図2は研磨研削装置の実施例１である
符号１は研磨研削装置における研磨研削工具とそこから発生する粉じんを外部にできるだけ漏らさないようにした集塵機を示す。この集塵機は、符号２の架台上に設置される。架台は作業性を高め、かつ設置時の安定を高めるための符号３で示されるレベル調整機構が設けてある。架台の前面には符号４の研磨研削工具の動作速度を調整する速度設定器を取り付けている。また、同様に動作速度を足踏み操作で変更するための符号５の足踏み式スイッチを設けてある。

図２は図１の研磨研削工具部およびそれを内蔵する集塵機の詳細を示したものである。
符号６は作業者を保護するためのカバーとなっていて、研磨研削部からの飛散物を抑止するための防護壁の役割を果たしている。また、この部分は透明となっており、研磨研削作業を防護壁越しに随時確認ができるようになっている。このカバーは符号８のヒンジによって開閉を行うことができ。集塵機内部へのアクセスと清掃などのメンテナンスが実施できる。
符号１２および１３は研磨研削工具部であり、この部分で対象物の研磨研削作業を実施する。符号１４は腕部のカバーおよび腕を集塵機内部に導入するための開口部となっており、符号９のヒンジによって、このカバーの位置姿勢を任意に変更し調節することができる。
集塵機は符号１５、１６などのカバーによって全面を覆われており、研磨研削部で発生する粉じんが集塵機外部に飛散しないようになっている。
集塵機内部には、符号１８の送風機が内蔵されており、研磨研削工具周辺の空気を粉じんとともに掃引し、その空気の流れの上流部に設置した、符号１１の集塵用フィルタによって粉じんの集塵を行う。集塵機の背面部には符号１７の背面フィルタを介して、空気が掃引されるようになっていて、集塵機外部に粉じんが流出されないようにしている。

図３は研磨研削工具の基本構造を示したものである。符号２１の被研削物は断面が円形状のものを想定している。符号２５は符号２１に接する面に研削砥石を付着させた弾性変形可能な研磨研削砥石となっており、これは通称「研磨ベルト」として広く市販されているものと同様のものである。符号２５は、符号２２、２３の従動プーリで支持され、符号２４および符号２６の駆動プーリおよび駆動用電動機によって回転駆動され、符号２１に対して、符号２５の相対位置を高速で変化させることによって研磨を行う。
このとき、符号２１に対して、符号２５のベルトは、図のように巻きつくようにすることによって、符号２１に対する接触面積を増加させ、研削効率を向上させている。
なお、符号２２は符号２１が無い自由時には符号２７に示す位置に、同じく符号２３は符号２１が無い自由時には符号２８に示す位置にばねなどの復元機構によって復元する構造となっている。

図４〜図７は、実施例１の運用例を説明するものである。図６において、符号３３は腕部のカバーであり、符号３４の腕導入用開口部を示す。この符号３３は符号３２のヒンジを回転中心として位置が変化し、図６や図７のように変更することができる。これによって、腕の導入姿勢に合わせた装置構造に随時変更させることができるため、作業効率の向上が実現できる。

図８は足踏み式スイッチを図示したものである。研磨研削作業は常に両手を使える方が作業効率が高まるため、足を使って研磨研削工具の動作、停止、速度変更が実現できるようにしている。
足踏み式スイッチは２個用意されており、シーケンサ、またはリレー回路の類の制御部を介して、研磨研削工具の動力部に接続されている。スイッチの数、レイアウト、機能についてはいろいろな組み合わせが考えられるが、本実施例の説明においては、その一例を示す。
足踏み式スイッチは作業者の右足側に相当するものが起動、速度変更に係るものとし、左足側に相当するものは停止の機能を割り当てている。右足側のボタンは、１度押すと回転動作を始め、２度、３度と踏むことで、設定した速度に回転数を上昇させる。右足側のスイッチの押しの回数に係らず、左足側のスイッチを一度押すと、動作は停止し、全てが初期状態にリセットされる。

工場内における、人の操作による研磨研削作業に適用できる。

１ 集塵機
２ 架台部
３ 設置高さ調整機構
４ 研磨装置用モータ速度設定器
５ 足踏み式スイッチ
６ カバー（透明部）
７ 前面カバー
８ カバー用ヒンジ
９ ヒンジ
１０ ヒンジ
１１ 集塵用フィルタ
１２ 研磨研削工具
１３ 研磨研削工具駆動電動機
１４ 腕挿入部
１５ 側面カバー
１６ 上面カバー
１７ 背面部フィルタ
１８ 送風機
２１ 研磨対象物
２２ 研磨ベルト用従動プーリ
２３ 研磨ベルト用従動プーリ
２４ 研磨ベルト用駆動プーリ
２５ 研磨用砥石付ベルト
２６ 研磨ベルト駆動プーリ駆動用電動機
３１ 人間のうで
３２ ヒンジ
３３ 腕部カバー
３４ 腕導入用開口部
３５ 腕部カバー位置姿勢角度
４１ 足踏み式スイッチ
４２ 人間の足部

Claims (5)

1. 人の手によって被加工物である、金属加工品の表面の面粗度を細かく研削加工する研磨研削加工機を有し、その研磨研削加工機から発生する研削粉を周囲環境に散逸させないようにするために、その研削加工機を収納する容器を有し、その容器には、人の手を挿入することができる開口部を有し、容器の一部または全面を、内部を視認するための透明な部材で構成したことを特徴とする、研磨研削装置。
2. 前記の研磨研削加工機を収納する容器には、研削粉を集めるための空気吐き出し機構を有し、その空気吐き出し機構と被加工物の空気の流れの中間部に研削粉を集め、容器外部への放出を防止するための濾過装置を有することを特徴とした請求項１に記載の装置。
3. 前期の研磨研削加工機を収納する容器の、人の手を挿入する開口部は人の手を挿入することを容易とすることを目的として開口面が人の腕の中心軸に対して直角またはその近傍の角度としたことによって、各々の開口面の成す角度が０度から１８０度の範囲内で変化し、その角度が任意に調整可能としたことを特徴とする、請求項１の装置。
4. 前記の研磨研削加工機は、研削工具部について電動モータによって回転させることを特徴とし、その起動、停止、速度変更を２個の足で操作するスイッチによって構成し、ひとつの足で操作することによって電動モータの停止が行える機能を持たせ、もう一方のスイッチを一度操作することによって、電動モータが起動し、さらにそのスイッチを重ねて操作することによってあらかじめ定めた速度に調節することを特徴とした、請求項１〜３の装置。
5. 人の手によって被加工物である、金属加工品の表面の面粗度を細かく研磨研削加工する加工機において、研削加工の工具として、帯状の長手方向の両端が接続されて環状となったエンドレスベルトの外周面に研磨研削用砥石を取り付けた研削ベルトについて、その研磨研削ベルトは弾性変形することができ、その研磨研削ベルトに被加工物を巻き付けることによって研磨研削工具に押し当て研削する研磨研削加工機を有し、その研磨研削加工機から発生する研削粉を周囲環境に散逸させないようにするために、その研磨研削加工機を収納する容器を有し、その容器には、人の手を挿入することができる開口部を有し、容器の一部または全面を、内部を視認するための透明な部材で構成したことを特徴とする装置。
   

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