JP2022143237A - バレル研磨装置及びバレル研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部の選別装置を用いることなくワークとメディアとを分離可能にすると共に、バレル槽からワークを取り出す際、及び、ワークとメディアとを選別する際に、ワークがメディアによって傷を付けられることを防止する。
【解決手段】バレル研磨装置４０Ａ、４０Ｂ及びバレル研磨方法では、バレル研磨後、ワーク２０よりも小さく、メディア２２よりも大きな網目４２の網４４を、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に設置する。その後、バレル槽１４を回転させ、網目４２にメディア２２を通すことで、ワーク２０とメディア２２とを分離する。分離したワーク２０は、バレル槽１４の第２開口１６ｂから取り出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークのバレル研磨を行うバレル研磨装置及びバレル研磨方法に関する。

特許文献１には、バレル加工のみ行うバレル研磨機の外部に選別装置及び減圧装置を設けることが開示されている。バレル研磨機は、ワークと研磨石とを投入した状態でワークを研磨するバレル槽を備える。選別装置は、バレル研磨後、バレル槽から排出されたワーク及び研磨石を受け入れ、ワークと研磨石とを選別する。減圧装置は、バレル槽内の空気を吸引して減圧することで、選別された研磨石を選別装置からバレル槽内に移送する。

特開２０２０－７８８６１号公報

特許文献１の技術では、バレル槽からワーク及び研磨石（メディア）を共に排出し、選別装置で選別する。そのため、バレル研磨機（バレル研磨装置）とは別に外部の選別装置が必要となる。また、バレル槽から共に排出されたワーク及び研磨石は、選別装置の振動かごに投入される。選別装置は、振動かごを振動させることでワーク及び研磨石を一緒に振動させ、該振動かごの孔から研磨石を落下させることにより、ワークと研磨石とを仕分ける。その際、ワークが研磨石によって傷を付けられる可能性がある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、外部の選別装置を用いることなくワークとメディアとを分離可能にすると共に、バレル槽からワークを取り出す際、及び、ワークとメディアとを選別する際に、ワークがメディアによって傷を付けられることを防止することができるバレル研磨装置及びバレル研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、ワークとメディアとを投入した状態で回転軸を中心に回転することで、該ワークのバレル研磨を行うバレル槽を備えるバレル研磨装置において、前記バレル槽に設けられ、前記ワークを前記バレル槽に対して出し入れ可能な開口と、前記ワークよりも小さく且つ前記メディアよりも大きな網目を有する網と、前記バレル研磨後、前記バレル槽の内面と前記回転軸との間に前記網を設置する網設置部とを備える。

本発明の第２の態様は、ワークとメディアとをバレル槽に投入した状態で回転軸を中心に該バレル槽を回転することにより、前記ワークのバレル研磨を行うバレル研磨方法において、前記回転軸を中心に前記バレル槽を回転させて、前記バレル研磨を行う工程と、前記バレル研磨後、前記バレル槽の内面と前記回転軸との間に、前記ワークよりも小さく且つ前記メディアよりも大きな網目を有する網を設置する工程と、前記回転軸を中心に前記バレル槽を回転させ、前記網目に前記メディアを通すことで、前記ワークと前記メディアとを分離する工程と、分離した前記ワークを前記バレル槽に設けられた開口から取り出す工程とを備える。

本発明によれば、バレル研磨後、バレル槽内に設置した網によってワーク及びメディアをバレル槽内で分離する。これにより、ワーク及びメディアを選別する外部の選別装置が不要となる。また、網によってワークとメディアとを分離した後に、分離したワークをバレル槽から取り出す。これにより、ワークとメディアとが不必要に接触することがないので、ワークがメディアによって傷を付けられることを防止することができる。

図１Ａは、比較例のバレル加工を示す断面図であり、図１Ｂは、比較例のバレル加工の終了時の状態を示す断面図である。 図２Ａは、比較例の媒材（水）の排出を示す断面図であり、図２Ｂは、比較例のワークの取り出しを示す断面図である。 図３Ａは、第１実施形態のバレル加工を示す断面図であり、図３Ｂは、第１実施形態のバレル加工の終了時の状態（網の設置）を示す断面図である。 図４Ａは、第１実施形態でのワークとメディア（研磨石）との分離を示す断面図であり、図４Ｂは、第１実施形態のワークの取り出し及び媒材（水）の排出を示す断面図である。 図５Ａは、第２実施形態のバレル加工の終了時の状態（網の設置）を示す断面図であり、図５Ｂは、第２実施形態でのワークとメディア（研磨石）との分離を示す断面図である。 第２実施形態のワークの取り出し及び媒材（水）の排出を示す断面図である。

以下、本発明に係るバレル研磨装置及びバレル研磨方法について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［１．比較例の説明］
本実施形態の説明に先立ち、比較例のバレル研磨装置１０について、図１Ａ～図２Ｂを参照しながら説明する。

比較例のバレル研磨装置１０は、回転軸１２を有するバレル槽１４を備える。バレル槽１４は、図１Ａ～図２Ｂのように、回転軸１２に垂直な断面視で、該回転軸１２を幾何中心とする多角形の筒状部材である。図１Ａ～図２Ｂでは、一例として、バレル槽１４が六角形状である場合を図示している。また、バレル槽１４を構成する多角形の各辺のうち、１つの辺には開口１６が形成されている。開口１６には、蓋部１８が取り付けられている。なお、図示はしないが、バレル槽１４の回転軸１２に沿った両端部には、回転軸１２の方向に延出する軸部材が設けられ、２つの軸部材は、回転軸１２の機能を担う。従って、バレル槽１４は、２つの軸部材を軸回りに回すことにより、回転軸１２を中心に回転可能である。

ここで、比較例のバレル研磨装置１０によるワーク２０のバレル研磨について説明する。先ず、図１Ａのように、蓋部１８及び開口１６が回転軸１２よりも上側に位置するようにバレル槽１４を配置した状態で、蓋部１８を開いて開口１６を開放させる。次に、バレル研磨の対象となるワーク２０と、メディア２２と、水等の媒材２４とを、開口１６を介してバレル槽１４内に投入する。投入後、蓋部１８を閉じて開口１６を閉塞させる。一例として、ワーク２０は、円盤状又はリング状のワーク２０とする。また、メディア２２は、円錐状の研磨石とする。さらに、水の比重を１とした場合、メディア２２の比重を２とする。

次に、不図示の駆動手段を駆動させて回転軸１２（軸部材）を図１Ａの矢印方向に回転させることにより、該回転軸１２を中心にバレル槽１４を回転させる。これにより、媒材２４中でワーク２０とメディア２２とが擦れ合い、該ワーク２０を研磨することができる。なお、媒材２４中にメディア２２が存在すると、メディア２２の相対的な比重が低下するので、メディア２２からワーク２０への負荷が減少する。この結果、バレル研磨中、メディア２２によってワーク２０に傷が付くことが回避される。

次に、図１Ｂのように、駆動手段の駆動を停止させることで回転軸１２及びバレル槽１４の回転を停止させ、ワーク２０のバレル研磨を終了させる。この場合、蓋部１８及び開口１６が回転軸１２よりも上側に位置するように、バレル槽１４の回転を停止させる。次に、開口１６から蓋部１８を取り外し、該開口１６に網２６を取り付ける。網２６は、金属製の網２６（金網）であって、ワーク２０及びメディア２２よりも小さな網目２８を有する。なお、網２６は、周知の固定手段（例えば、バレル槽１４の開口１６近傍に形成された溝への嵌め込み、ネジによる固定等）によって開口１６に取り付けられる。

このように開口１６に網２６を取り付けた状態で駆動手段を再度駆動させ、図２Ａの矢印方向に回転軸１２を回転させる。これにより、バレル槽１４から網目２８を介して媒材２４が排出される。

媒材２４の排出後、駆動手段の駆動を停止させることで回転軸１２及びバレル槽１４の回転を停止させる。この場合、網２６及び開口１６が回転軸１２よりも上側に位置するように、バレル槽１４の回転を停止させる。次に、図２Ｂのように開口１６から網２６を取り外し、バレル槽１４から開口１６を介して、ワーク２０を取り出す。最後に、バレル槽１４から開口１６を介して、メディア２２を取り出す。

しかしながら、比較例では、比重２のメディア２２の中をワーク２０が移動するようにワーク２０を取り出すので、ワーク２０がメディア２２によって傷を付けられる可能性がある。なお、上記の説明は、媒材２４が水である湿式のバレル研磨であるが、媒材が固形である乾式のバレル研磨においても、同様の問題が発生する。

［２．本実施形態の説明］
次に、本実施形態について図３Ａ～図６を参照しながら説明する。なお、図１Ａ～図２Ｂの比較例と同じ構成要素については同じ参照符号をつけて詳細な説明を省略する。本実施形態では、ワーク２０よりも小さく且つメディア２２よりも大きな網目４２を有する網４４を、バレル研磨後にバレル槽１４内に設置する点で、比較例とは異なる。ここでは、本実施形態の態様に関し、図３Ａ～図４Ｂの第１実施形態と、図５Ａ～図６の第２実施形態とについて、順に説明する。

＜２．１ 第１実施形態＞
第１実施形態に係るバレル研磨装置４０Ａについて、図３Ａ～図４Ｂを参照しながら説明する。図３Ａ～図４Ｂでは、断面視で、該バレル研磨装置４０Ａの構成を概念的に図示している。

バレル研磨装置４０Ａにおいて、バレル槽１４を構成する多角形の各辺のうち、１つの辺には、第１開口１６ａが形成されている。また、バレル槽１４には、回転軸１２を挟んで、第１開口１６ａに向かい合う他の辺に第２開口１６ｂが形成されている。第１開口１６ａは、第１蓋部１８ａによって閉塞される。第２開口１６ｂは、第２蓋部１８ｂによって閉塞される。

また、バレル研磨装置４０Ａは、ワーク２０よりも小さく且つメディア２２よりも大きな網目４２を有する網４４と、バレル研磨後、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に網４４を設置する網設置部４６とを備えている。

網４４は、表面がゴムで被覆された剛性の高い金属製の網（金網）である。網設置部４６は、バレル槽１４を構成する多角形の各頂点のうち、１つの頂点に網４４の一端部４４ａを固定することで、バレル槽１４内に網４４を設置するための網設置手段である。なお、網設置部４６は、バレル槽１４の内面１４ｉにおける１つの頂点に網４４の一端部４４ａを固定することができるものであれば、どのような固定手段であってもよい。例えば、網４４の一端部４４ａが挿入される溝部と、該一端部４４ａを係止する爪部とで網設置部４６を構成してもよい。

これにより、第１実施形態では、図３Ｂのように、バレル研磨後、外部から第１開口１６ａを介して網４４を挿入し、１つの頂点に網４４の一端部４４ａを固定することで、網４４の他端部４４ｂが回転軸１２を指向するように１つの頂点と回転軸１２との間に網４４を設置することができる。前述のように、網４４が剛性の高い金網であるため、網４４は、一端部４４ａから他端部４４ｂに向かって略直線状に延在している。

また、第１実施形態では、バレル研磨後、バレル槽１４内に２つの網４４を設置する。そのため、網設置部４６は、バレル研磨後、多角形の各頂点のうち、２つの頂点に２つの網４４の一端部４４ａを固定することで、２つの網４４を向かい合わせるように設置し、２つの網４４でバレル槽１４を２つに分割する。すなわち、２つの網４４の一端部４４ａは、互いに向かい合う２つの頂点に軸支され、網設置部４６は、バレル研磨後、２つの網４４の他端部４４ｂが回転軸１２を挟んで互いに向かい合うように、２つの網４４を設置する。

従って、第１開口１６ａ及び第２開口１６ｂは、２つの網４４及び回転軸１２を挟んで、互いに向かい合うように設けられる。また、第１開口１６ａ及び第２開口１６ｂは、２つの網４４によって分割されたバレル槽１４内の２つの空間に連通するように設けられる。

ここで、第１実施形態でのバレル研磨について説明する。先ず、図３Ａのように、第１蓋部１８ａ及び第１開口１６ａが回転軸１２よりも上側に位置するようにバレル槽１４を配置した状態で、第１蓋部１８ａを開いて第１開口１６ａを開放させる。次に、バレル研磨の対象となるワーク２０と、メディア２２と、水等の媒材２４とを、第１開口１６ａを介してバレル槽１４内に投入する。投入後、第１蓋部１８ａを閉じて第１開口１６ａを閉塞させる。

次に、駆動手段を駆動させて回転軸１２を図３Ａの矢印方向に回転させることにより、該回転軸１２を中心にバレル槽１４を回転させる。これにより、媒材２４中でワーク２０とメディア２２とが擦れ合い、該ワーク２０を研磨することができる。

次に、図３Ｂのように、駆動手段の駆動を停止させることで回転軸１２及びバレル槽１４の回転を停止させ、ワーク２０のバレル研磨を終了させる。この場合、図３Ｂのように、第１蓋部１８ａ及び第１開口１６ａが回転軸１２よりも上側に位置するように、バレル槽１４の回転を停止させる。次に、第１蓋部１８ａを取り外し、第１開口１６ａを開放する。次に、第１蓋部１８ａを介して一方の網４４をバレル槽１４内に挿入し、多角形の各頂点のうち、一方の頂点に一方の網４４の一端部４４ａを固定する。次に、第１蓋部１８ａを介して他方の網４４をバレル槽１４内に挿入し、他方の頂点に他方の網４４の一端部４４ａを固定する。この結果、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に、２つの網４４を向かい合うように設置することができる。これにより、２つの頂点の間で２つの網４４が略直線状に設置され、バレル槽１４内が２つに分割される。

次に、第１蓋部１８ａによって第１開口１６ａを閉塞した後に、駆動手段を再度駆動させ、図４Ａの矢印方向に回転軸１２を回転させる。これにより、ワーク２０及びメディア２２がバレル槽１４内の上側部分に移動した際、網目４２を介してメディア２２がバレル槽１４内の下側部分に移動するので、ワーク２０とメディア２２とを容易に分離することができる。また、メディア２２は、媒材２４中でバレル槽１４の下側部分に移動するので、ワーク２０は、相対比重が１に近いメディア２２から負荷を受けることになる。これにより、ワーク２０とメディア２２とを分離（選別）する際、ワーク２０がメディア２２によって傷を付けられることを防止することができる。

次に、駆動手段の駆動を停止させ、回転軸１２及びバレル槽１４の回転を停止させる。この場合、第２蓋部１８ｂ及び第２開口１６ｂが回転軸１２よりも上側に位置するように、バレル槽１４の回転を停止させる。次に、図４Ｂのように第２開口１６ｂから第２蓋部１８ｂを取り外し、バレル槽１４から第２開口１６ｂを介してワーク２０を取り出す。これにより、ワーク２０とメディア２２とが触れることなく、分離したワーク２０を取り出すことができる。なお、図４Ｂのように、第２蓋部１８ｂを取り外すことで、第２開口１６ｂの下端よりも上側の媒材２４は外部に排出される。

次に、第１開口１６ａから第１蓋部１８ａを取り外すことで、バレル槽１４から残りの媒材２４を排出する。また、バレル槽１４から第１開口１６ａを介してメディア２２を取り出す。最後に、バレル槽１４の内面１４ｉから２つの網４４を取り外し、第１開口１６ａ又は第２開口１６ｂから取り出す。

ワーク２０のバレル研磨を再度行う場合には、上記の図３Ａ～図４Ｂの工程を繰り返し行えばよい。また、上記の説明は、媒材２４が水である湿式のバレル研磨であるが、媒材が固形である乾式のバレル研磨においても、同様の工程でバレル研磨が可能である。

＜２．２ 第２実施形態＞
第２実施形態に係るバレル研磨装置４０Ｂについて、図３Ａ及び図５Ａ～図６を参照しながら説明する。

第２実施形態に係るバレル研磨装置４０Ｂは、１つの網４４のみがバレル槽１４内に設置される点で、第１実施形態に係るバレル研磨装置４０Ａとは異なる。従って、第２実施形態でのバレル研磨は、図５Ａ～図６のように、１つの網４４でワーク２０とメディア２２とを分離する。従って、図３Ａ及び図５Ａ～図６の各工程は、図３Ａ～図４Ｂの各工程について、一方の網４４のみが存在する場合の動作を示している。

但し、図５Ｂのように、１つの頂点と回転軸１２との間に１つの網４４を設置した状態でバレル槽１４を回転させても、メディア２２と分離しないワーク２０が発生する場合がある。そこで、第２実施形態では、図６に示すように、メディア２２と分離した２つのワーク２０を最初に取り出し、その後、第２開口１６ｂを第２蓋部１８ｂで閉塞し、図５Ｂ及び図６の工程を再度実行する。つまり、第２実施形態では、複数回に分けてワーク２０を取り出すことになる。

［３．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るバレル研磨装置４０Ａ、４０Ｂは、ワーク２０とメディア２２とを投入した状態で回転軸１２を中心に回転することで、該ワーク２０のバレル研磨を行うバレル槽１４を備え、バレル槽１４に設けられ、ワーク２０をバレル槽１４に対して出し入れ可能な開口（第１開口１６ａ、第２開口１６ｂ）と、ワーク２０よりも小さく且つメディア２２よりも大きな網目４２を有する網４４と、バレル研磨後、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に網４４を設置する網設置部４６とを備える。

また、本実施形態に係るバレル研磨方法は、ワーク２０とメディア２２とをバレル槽１４に投入した状態で回転軸１２を中心に該バレル槽１４を回転することにより、ワーク２０のバレル研磨を行うバレル研磨方法であって、回転軸１２を中心にバレル槽１４を回転させて、バレル研磨を行う工程と、バレル研磨後、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に、ワーク２０よりも小さく且つメディア２２よりも大きな網目４２を有する網４４を設置する工程と、回転軸１２を中心にバレル槽１４を回転させ、網目４２にメディア２２を通すことで、ワーク２０とメディア２２とを分離する工程と、分離したワーク２０をバレル槽１４に設けられた開口から取り出す工程とを備える。

このように、バレル槽１４内に予め設置した網４４によってワーク２０及びメディア２２をバレル槽１４内で分離する。これにより、ワーク２０及びメディア２２を選別する外部の選別装置が不要となる。また、網４４によってワーク２０とメディア２２とを分離した後に、分離したワーク２０をバレル槽１４から取り出す。これにより、ワーク２０とメディア２２とが不必要に接触することがないので、ワーク２０がメディア２２によって傷を付けられることを防止することができる。

この場合、バレル槽１４は、回転軸１２に垂直な断面が多角形である筒状部材であり、開口は、多角形の各辺のうち、１つの辺に設けられる。網設置部４６は、バレル槽１４の断面視で、多角形の各頂点のうち、１つの頂点で網４４の一端部４４ａを固定した状態で、網４４の他端部４４ｂが回転軸１２を指向するように１つの頂点と回転軸１２との間に網４４を設置する。これにより、バレル研磨後、ワーク２０がメディア２２によって傷を付けられないようにワーク２０とメディア２２とを分離することができる。

また、バレル研磨装置４０Ａは、２つの網４４を備える。２つの網設置部４６は、バレル研磨後、多角形の各頂点のうち、２つの頂点に２つの網４４の一端部４４ａを固定することで、２つの網４４を向かい合わせるように設置すると共に、２つの網４４でバレル槽１４を２つに分割する。これにより、ワーク２０とメディア２２とを確実に分離することができる。

また、２つの網設置部４６は、互いに向かい合う２つの頂点に２つの網４４の一端部４４ａを固定すると共に、２つの網４４の他端部４４ｂが回転軸１２を挟んで互いに向かい合うように、２つの網４４を設置する。これにより、バレル槽１４内を２つの部分に容易に分割することができる。

また、バレル研磨装置４０Ａ、４０Ｂは、開口に設けられ、バレル槽１４に対してワーク２０を出し入れする際に開く蓋部（第１蓋部１８ａ、第２蓋部１８ｂ）を備える。これにより、バレル研磨と、バレル研磨後のワーク２０及びメディア２２の分離作業とを確実に行うことができる。

また、バレル槽１４には、バレル槽１４の内面１４ｉと回転軸１２との間に設置される網４４を挟んだ状態で２つの開口（第１開口１６ａ、第２開口１６ｂ）が設けられ、２つの開口は、２つの蓋部（第１蓋部１８ａ、第２蓋部１８ｂ）で閉塞される。これにより、バレル研磨と、バレル研磨後のワーク２０及びメディア２２の分離作業と、ワーク２０、メディア２２及び網４４の取り出しとを確実に行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０、４０Ａ、４０Ｂ…バレル研磨装置 １２…回転軸
１４…バレル槽 １４ｉ…内面
１６、１６ａ、１６ｂ…開口 ２０…ワーク
２２…メディア ２６、４４…網
２８、４２…網目 ４６…網設置部

Claims (7)

1. ワークとメディアとを投入した状態で回転軸を中心に回転することで、該ワークのバレル研磨を行うバレル槽を備えるバレル研磨装置において、
   前記バレル槽に設けられ、前記ワークを前記バレル槽に対して出し入れ可能な開口と、
   前記ワークよりも小さく且つ前記メディアよりも大きな網目を有する網と、
   前記バレル研磨後、前記バレル槽の内面と前記回転軸との間に前記網を設置する網設置部と、
   を備える、バレル研磨装置。
2. 請求項１記載のバレル研磨装置において、
   前記バレル槽は、前記回転軸に垂直な断面が多角形である筒状部材であり、
   前記開口は、前記多角形の各辺のうち、１つの辺に設けられ、
   前記網設置部は、前記バレル槽の断面視で、前記多角形の各頂点のうち、１つの頂点で前記網の一端部を固定した状態で、前記網の他端部が前記回転軸を指向するように、前記１つの頂点と前記回転軸との間に前記網を設置する、バレル研磨装置。
3. 請求項２記載のバレル研磨装置において、
   ２つの前記網を備え、
   前記網設置部は、前記バレル研磨後、前記多角形の各頂点のうち、２つの頂点に２つの前記網の一端部を固定することで、２つの前記網を向かい合わせるように設置する共に、２つの前記網で前記バレル槽を２つに分割する、バレル研磨装置。
4. 請求項３記載のバレル研磨装置において、
   前記網設置部は、互いに向かい合う２つの前記頂点に２つの前記網の一端部を固定すると共に、２つの前記網の他端部が前記回転軸を挟んで互いに向かい合うように、２つの前記網を設置する、バレル研磨装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のバレル研磨装置において、
   前記開口に設けられ、前記バレル槽に対して前記ワークを出し入れする際に開く蓋部を備える、バレル研磨装置。
6. 請求項５記載のバレル研磨装置において、
   前記バレル槽には、前記バレル槽の内面と前記回転軸との間に設置される前記網を挟んだ状態で２つの前記開口が設けられ、
   ２つの前記開口は、２つの前記蓋部で閉塞される、バレル研磨装置。
7. ワークとメディアとをバレル槽に投入した状態で回転軸を中心に該バレル槽を回転することにより、前記ワークのバレル研磨を行うバレル研磨方法において、
   前記回転軸を中心に前記バレル槽を回転させて、前記バレル研磨を行う工程と、
   前記バレル研磨後、前記バレル槽の内面と前記回転軸との間に、前記ワークよりも小さく且つ前記メディアよりも大きな網目を有する網を設置する工程と、
   前記回転軸を中心に前記バレル槽を回転させ、前記網目に前記メディアを通すことで、前記ワークと前記メディアとを分離する工程と、
   分離した前記ワークを前記バレル槽に設けられた開口から取り出す工程と、
   を備える、バレル研磨方法。

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