JP2637648B2

JP2637648B2 - 研磨装置

Info

Publication number: JP2637648B2
Application number: JP3257923A
Authority: JP
Inventors: 勝次堤
Original assignee: TSUTSUMI SEISAKUSHO KK
Current assignee: TSUTSUMI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH0596465A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、槽内で被研磨物を研磨
剤と共に攪拌して研磨を行う研磨装置に関し、更に詳し
くは、槽を揺動させるとともに振動させて研磨を行う、
謂わば揺動・振動併用式研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】槽内で被研磨物を研磨剤とともに攪拌し
て研磨を行う研磨装置としては、回転式、振動式、遠心
式等の各種方式の研磨装置が良く知られている。

【０００３】各方式における研磨原理を説明すると、回
転式研磨装置は最も一般的で回転式バレルとも呼ばれて
おり、水平軸芯回りに回転自在に支持された円又は多角
筒状の槽内に研磨剤とともに被研磨物を収容し、槽を軸
芯回りに回転させて槽内の研磨剤と被研磨物を攪拌する
ことにより、被研磨物の研磨を行っている。

【０００４】又、振動式研磨装置は上部が開放された槽
を振動させることにより、槽内で被研磨物に研磨剤を接
触させて被研磨物の研磨を行っている。

【０００５】又、遠心式の研磨装置については、複数の
槽を自転させながら公転させる構成になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、回転式の研
磨装置では槽内の材料の上部流動層のみにて研磨される
ために、研磨効率が低いという問題があり、その上密閉
した槽を用いるので、材料の投入、排出が容易でなく、
また材料を目視しながらの運転操作ができず、さらに水
を用いた湿式研磨が前提になるが、湿式研磨ではスラジ
状の排出物が生じ、排出物の廃棄処分が困難である等の
問題がある。

【０００７】一方、振動式の研磨装置では、材料振動と
その振動に伴う材料流動とによって研磨が行われるので
研磨効率は回転方式より高く、また上部が開放された槽
を用いるので槽内への材料投入及び槽からの材料排出が
容易で、かつ槽内の材料を目視しながら運転操作を行う
ことができ、さらに集塵機を用いることにより乾式研磨
も可能であるが、振動に伴う騒音が大きいという問題が
ある。

【０００８】また、遠心式の研磨装置では、振動式の研
磨装置よりもさらに高い研磨効率が得られるが、密閉槽
を使用しなければならないことによる上記問題点を有す
るとともに、装置構造が複雑でコスト高になるという問
題があった。

【０００９】このような従来方式の研磨装置の問題点を
解消するものとして、本出願人は先に上部が開放された
槽を揺動させることによって槽内の材料を鉛直面内で８
の字状の軌跡を描いて流動させるようにした揺動方式の
研磨装置を提案した。しかし、単なる揺動だけでは材料
の投入量や研磨剤の種類に応じて最適な揺動条件を設定
するのに熟練及び手間を有するとともに凹部などのある
複雑形状や非対称形のワークの場合全表面を均一に研磨
できない場合があるという課題があった。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、研磨
効率がより高くかつ運転条件の設定が容易であり、また
ワーク形状に関わらずワーク全面の均一研磨が可能な研
磨装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置は、上
部が開放され、内部に研磨剤とともに被研磨物が収容さ
れる槽と、この槽を水平軸芯回りに揺動可能にかつ振動
可能に支持する支持手段と、槽を往復揺動させる揺動駆
動手段と、槽を振動させる振動手段とを備え、前記揺動
駆動手段が槽を揺動端近傍を除いてほぼ等速で揺動させ
るように構成されていることを特徴とする。

【００１２】好適には、水平軸芯回りに往復回転可能な
支持軸にて防振ゴムを介して支持された揺動枠を設け、
この揺動枠にて弾性体を介して槽を支持するとともに槽
に振動手段が取付けられる。

【００１３】

【作用】本発明の研磨装置によれば、槽を揺動端近傍を
除いてほぼ等速で往復揺動させることにより槽内の材料
が鉛直面内で８の字状に流動し、すべての材料が均一に
かつ強力に流動することによって優れた研磨効率が得ら
れ、さらに振動手段にて材料の全体に振動が付加される
ことによる複合効果によって一層研磨効率が向上しかつ
運転条件の設定も容易となる。それだけでなく、被研磨
物が穴や凹部を有する複雑な形状の場合にも穴や凹部の
表面までその内部に侵入・脱出する研磨剤の振動によっ
て確実に研磨することができ、複雑な形状の被研磨物で
あっても全表面の研磨が可能となる。さらに、非対称形
の被研磨物の場合揺動に伴って被研磨物が流動する際に
その姿勢が一定になり勝ちで、不均一に研磨される恐れ
があるが、振動手段による振動方向を適宜変化させるこ
とによりその姿勢を強制的に変化させることができ、非
対称形の被研磨物であってもその全面を均一に研磨する
ことができる。又、振動手段により槽内に投入された被
研磨物を所望位置まで移動させたり、被研磨物を取り出
し易い位置まで搬送したりすることもできる。また、振
動手段は付加するだけであるので振動手段だけの場合に
比して振動強度が低くても所期の効果が発揮され、振動
による騒音発生も少なくて済む。

【００１４】又、防振ゴムを介して支持軸にて支持され
た揺動枠を設け、これに振動手段を取付けた槽を弾性体
を介して支持すると、揺動枠に対して槽を効率的に振動
させることができるとともに揺動枠の揺動に伴って槽を
揺動させることができ、しかも揺動枠を防振ゴムを介し
て支持軸にて支持しているので、揺動駆動手段や外部に
対して振動が伝達されるのを効果的に防止することがで
きる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の研磨装置の一実施例を図１〜
図６を参照して説明する。

【００１６】図１、図２において、１はフレーム兼外容
器であり、両側壁に同一水平軸芯の一対の支持軸２ａ、
２ｂが回転自在に配設されている。支持軸２ａ、２ｂの
互いに対向する一端にはそれぞれ水平方向両側に伸びる
揺動腕３ａ、３ｂが固定されている。揺動腕３ａ、３ｂ
間には、各揺動腕３ａ、３ｂの両端に装着された防振ゴ
ム４を介して平面視方形状の揺動枠５が装着されてい
る。一方の支持軸２ａの他端には後で詳細に説明する揺
動駆動手段６が連結されている。

【００１７】揺動枠５の両側部材の上面にはそれぞれ適
当間隔設けて一対づつばね７が取付けられている。揺動
枠５内には上面が開口した槽８がその高さ方向の中間部
まで挿入され、かつこの槽８の両側壁に取付けられたブ
ラケット９を介して揺動枠５上のばね７にて弾性的に支
持されている。槽８は、その両側壁が上面の開口に向け
て倒立ハの字状に開いた断面形状に形成されており、底
面の中央部には振動モータ１０が取付けられている。こ
の槽８は、その底部が研磨剤はある程度通過し、被研磨
物（以下、ワークと称することもある。）は通過しない
多孔板にて構成されている。

【００１８】フレーム兼外容器１の底壁１ａは支持軸２
ａ、２ｂの軸芯を中心とするほぼ部分円筒状に形成さ
れ、この底壁１ａの一側に偏った位置に研磨剤排出用の
細長い開口１１が形成されている。この底壁１ａの開口
１１位置にはスクリューコンベア１２のケーシング１３
が接続され、開口１１から排出された研磨剤をスクリュ
ーコンベア１２にてその一端に向けて搬送するように構
成されている。槽８の底面からフレーム兼外容器１の底
壁１ａに向けて延出された一対のブラケット１４、１４
の先端に、底壁１ａに沿って摺動する弾性材から成るス
クレーパ１５が取付けられ、このスクレーパ１５にて槽
８の底部から落下した研磨剤を槽８の揺動によって開口
１１に向けて排出するように構成されている。

【００１９】スクリューコンベア１２は、ケーシング１
３の内部に搬送スクリュー１６を回転自在に配設し、こ
の搬送スクリュー１６をケーシング１３の他端外部に配
設された駆動モータ１７にて連動ギア１８を介して回転
駆動するように構成されている。スクリューコンベア１
２の一端はバケットエレベータ１９の下端供給部１９ａ
に接続されている。バケットエレベータ１９は、その下
端供給部１９ａに供給された研磨剤を上端排出部１９ｂ
まで上昇搬送し、シュート２０を介してショット装置２
１に供給する。

【００２０】フレーム兼外容器１の上壁には、槽８の上
面開口に対向するように上記ショット装置２１が配設さ
れている。詳しくは、揺動枠５及び槽８の揺動軸芯の直
上位置でかつ槽８に対して揺動軸芯方向一端側に偏った
位置に配設され、このショット装置２１から揺動する槽
８内に向けて揺動軸芯を通る鉛直面と平行にかつ揺動軸
芯方向に斜め方向から均一に研磨剤を投射するように構
成されている。このショット装置２１は内部に回転自在
に配設されたインペラ（図示せず）を駆動モータ２２に
て高速回転してインペラの中央部に供給された研磨剤を
羽根で加速して投射するように構成されている。尚、図
２において、２３はバケットエレベータ１９の駆動モー
タである。また、図１において、２４はフレーム兼外容
器１の上部一側壁に形成されたワークや研磨剤などの材
料の投入排出開口であり、開閉蓋２５にて開閉される。

【００２１】次に、揺動駆動手段６の詳細構成を図３〜
図６を参照して説明する。図３、図４において、一方の
支持軸２ａの先端部に揺動レバー２８が固定されてい
る。揺動レバー２８にはその長手方向に沿って長孔２９
が形成されている。モータベース３０上に軸芯が支持軸
２ａ、２ｂの軸芯方向と直交するように駆動モータ３１
が設置されている。この駆動モータ３１の上方位置には
一対の取付ブラケット３２にて支持された支軸３３が配
設され、この支軸３３に軸受３４を介して円筒カム３５
が回転自在に支持されている。この円筒カム３５の一端
には歯付きプーリ３６が固定され、駆動モータ３１の出
力軸に装着された歯付きプーリ３７との間にタイミング
ベルト３８が巻回され、駆動モータ３１にて円筒カム３
５を回転駆動するように構成されている。

【００２２】円筒カム３５のカム溝３５ａは、回転角と
軸芯方向の移動距離が比例し、回転カム３５を等速回転
するとカム溝３５ａに係合した部材が両端部を除いて等
速で往復移動するように形成されている。尚、移動端近
傍の溝形状は、過大な衝撃を受けずに円滑に折り返すよ
うに比較的小さな円弧状カーブにしてある。

【００２３】円筒カム３５の上方位置には、図５に詳細
に示すように、取付部材３９にてスライドガイド４０が
支持されている。このスライドガイド４０は円筒カム３
５の軸芯と平行に配置され、このスライドガイド４０に
沿って移動自在な往復移動部材４１に、図６に示すよう
に、円筒カム３５の上端部位置でそのカム溝３５ａに係
合するカムフォロア４２が取付けられている。又、往復
移動部材４１から下方に向けて腕４３が垂下され、その
長手方向に沿って適当間隔おきに複数のボルト穴４４が
設けられている。ボルト穴４４には、揺動レバー２８の
長穴２９に係合する係合ローラ４５の取付ボルト４６が
螺合されている。係合ローラ４５は、取付リング４５ａ
と、玉軸受４５ｂと座金４５ｃにて構成され、玉軸受４
５ｂが長穴２９に係合している。

【００２４】以上の構成において、湿式研磨の場合は、
槽８に研磨剤（研磨石）、水及びワークが投入され、乾
式研磨の場合は、槽８に研磨剤（研磨石、研磨媒剤）及
びワークが投入される。この材料投入時に槽８は上面
が開放されているので、槽８については蓋を開閉する必
要がなく、作業が極めて容易である。なお、本実施例で
はショット装置２１から槽８内に研磨剤を投射するよう
にしているので、フレーム兼外容器１の開閉蓋２５を開
閉して材料を投入する。

【００２５】材料投入後、揺動駆動手段６の駆動モータ
３１を駆動すると、円筒カム３５が回転し、それに伴っ
て往復移動部材４１がスライドガイド４０に沿って往復
移動し、往復移動部材４１から垂下された腕４３の任意
のボルト穴４４に取付けられた係合ローラ４５が揺動レ
バー２８の長穴２９に係合しているため、往復移動部材
４１の往復移動に伴って揺動レバー２８が揺動し、支持
軸２ａ、揺動腕３ａ、防振ゴム４を介して揺動枠５が往
復揺動し、さらにばね７を介して槽８が往復揺動する。
槽８の揺動範囲は、円筒カム３５を変更することなく、
腕４３に対する係合ローラ４５の取付位置を変更するこ
とによって選択することができる。又、揺動速度は駆動
モータ３１の回転速度を変化させることによって任意に
選択できる。それらの選択は、材料の投入量、研磨剤及
びワークの種類、研磨面の仕上げ状態に応じて適宜にな
される。

【００２６】この槽８の往復揺動に際して、円筒カム３
５のカム溝３５ａが、往復移動部材４１を移動端近傍を
除いて等速移動させるように構成されているので、槽８
も揺動端近傍を除いてほぼ等速で揺動し、揺動端では過
大にならない範囲で大きな加速度で揺動方向の反転が行
われる。そのため、槽８内の材料の全体を確実に鉛直面
内で８の字状の軌跡を描くように流動させることができ
る。

【００２７】それと同時に振動モータ１０を動作させる
と槽８はばね７を介して弾性支持されているので、槽８
は上記のように支持軸２ａ、２ｂ回りに往復揺動しなが
ら適当な方向に振動する。

【００２８】かくして、槽８の往復揺動に伴って槽８内
の材料が鉛直面内でより適切な８の字状の軌跡を描いて
流動するため、全ての材料が均一にかつ強力に運動し、
極めて優れた研磨効率が得られ、さらに振動モータ１０
にて槽８及びその内部の材料の全体に振動が付加される
ため、それらの複合効果によって一層研磨効率が向上す
る。それだけでなく、ワークが穴や凹部を有する複雑な
形状の場合にも穴や凹部の表面までその内部に侵入・脱
出する研磨剤の振動によって確実に研磨され、複雑な形
状のワークであっても全表面の研磨が可能となる。さら
に、非対称形のワークの場合揺動に伴ってワークが流動
する際にその姿勢が一定になり勝ちで、不均一に研磨さ
れる恐れがあるが、振動モータ１０の振動状態やばね７
の圧縮状態の変更によって振動方向を適宜変化させるこ
とによりその姿勢を強制的に変化させることができ、非
対称形のワークであってもその全面を均一に研磨するこ
とができる。又、振動モータ１０により槽８内に投入さ
れたワークを所望位置まで移動させたり、ワークを取り
出し易い位置まで搬送したりすることもできる。

【００２９】一方、振動モータ１０による振動だけで研
磨するものでなく、振動は付加するだけであるので、振
動強度は低くても所期の効果が発揮されるため、振動に
よる騒音発生も少なくて済む。さらに、槽８はばね７を
介して振動可能に揺動枠５に支持されているので、槽８
を効率的に振動させることができるとともに、揺動枠５
には槽８の振動が大きく減衰して伝達され、この揺動枠
５が防振ゴム４を介して支持軸２ａ、２ｂにて支持され
ているので、揺動駆動手段６やフレーム兼外容器１及び
外部環境に対する振動伝達はほぼ完璧に絶縁され、振動
による機械的なトラブルの発生や公害の発生を防止でき
る。

【００３０】さらに、本実施例では、槽８の往復揺動に
よって上記の如く８の字状に確実に流動している槽８内
のワークに向かってショット装置２１から研磨剤を投射
することによって槽８内のすべてのワークに対して効率
的にかつ均一に研磨剤が衝突し、研磨効率が著しく向上
する。従来の振動バレル内のワークに対して研磨剤を投
射する方式の場合には、全てのワークに対して研磨剤を
効率的にかつ均一に衝突させることが困難であるのに対
して著しい効果上の差異を発揮する。

【００３１】なお、本発明においてはショット装置２１
を省略することもできる。その場合、フレーム兼外容器
１はフレームだけの機能にして槽８の上方空間を開放で
きるので、槽８内の材料の運動状態を直接目視しながら
槽８を運転操作することができる。

【００３２】なお、例えばスプーンやホークなどの小型
のワークを研磨する場合には、これらのワークをかご型
内容器に入れて槽８内に配置すると、槽８内からワーク
だけを簡単に取り出すことができ、作業性が良くなる。

【００３３】また、槽８又はその内部のかご型内容器に
ついて揺動軸芯方向に複数の仕切りを設け、複数種類の
ワークを分けて同時に研磨するようにすることもでき
る。

【００３４】更に、このかご型内容器に小さく区画され
た多数のワーク収納空間を形成し、各ワーク収納空間に
１又は少数のワークを収納して研磨作業を行うと、研磨
作業中にワーク自体は大きく移動せず、互いに衝突する
のを防止した状態で研磨剤だけがかご型内容器の網目を
通過してワークの研磨を行うため、ワーク同士の衝突に
よる傷付きを防止して高精度の研磨が可能であり、その
際にほぼ等速での往復揺動による研磨剤の流動状態の向
上と振動モータ１０による振動を付加することにより確
実に精度の高い研磨ができ、凹部や穴のある複雑な形状
のワークについても鏡面仕上げをすることができる。

【００３５】また、乾式研磨を行うと、研磨によって生
じる粉状の排出物を集塵機で吸引することにより、クリ
ーンな作業環境を維持でき、湿式研磨における公害の問
題が解決される。

【００３６】なお、上記実施例では揺動駆動手段の揺動
機構として、円筒カムによって直線往復移動される往復
移動部材と揺動レバーを用いた例を示したが、ハートカ
ムを用いた等速往復移動部材と揺動レバーの組み合わせ
からなる揺動機構等を用いてもよく、また揺動駆動手段
としてロータリーアクチュエータを用いてほぼ等速で揺
動駆動するようにしてもよい。

【００３７】さらには本発明では振動モータ１０を併用
しているので、槽８の往復揺動条件は必ずしも最適条件
でなくても効率的に研磨することができ、そのため揺動
駆動手段としてクランク機構等を用いることもでき、ま
た運転条件の設定も厳しくなく、運転が容易である。

【００３８】

【発明の効果】本発明の研磨装置によれば、槽を揺動端
近傍を除いてほぼ等速で往復揺動させることにより槽内
の材料が鉛直面内で８の字状に流動し、すべての材料が
均一にかつ強力に流動することによって優れた研磨効率
が得られ、さらに振動手段にて材料の全体に振動が付加
されてそれらの複合効果によって一層研磨効率が向上す
る。それだけでなく、被研磨物が穴や凹部を有する複雑
な形状の場合にも穴や凹部の表面までその内部に侵入・
脱出する研磨剤の振動によって確実に研磨することがで
き、複雑な形状の被研磨物であっても全表面の研磨が可
能となる。さらに、非対称形の被研磨物の場合揺動に伴
って被研磨物が流動する際にその姿勢が一定になり勝ち
で、不均一に研磨される恐れがあるが、振動手段による
振動方向を適宜変化させることによりその姿勢を強制的
に変化させることができ、非対称形の被研磨物であって
もその全面を均一に研磨することができる。又、振動手
段により槽内に投入された被研磨物を所望位置まで移動
させたり、被研磨物を取り出し易い位置まで搬送したり
することもできる。又、往復揺動と振動の併用により著
しく研磨効率が向上するので、運転条件の設定を緩やか
に設定しても効率的に研磨でき、運転が容易となる。

【００３９】また、振動手段は付加するだけであるので
単一手段の場合に比して振動強度は低くても所期の効果
が発揮され、振動による騒音発生も少なくて済む。

【００４０】又、防振ゴムを介して支持軸にて支持され
た揺動枠を設け、これに振動手段を取付けた槽を弾性体
を介して支持すると、揺動枠に対して槽を効率的に振動
させることができるとともに揺動枠の揺動に伴って槽を
揺動させることができ、しかも揺動枠を防振ゴムを介し
て支持軸にて支持しているので、揺動駆動手段や外部に
対して振動が伝達されるのを効果的に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の研磨装置の部分断面側面図
である。

【図２】同研磨装置の部分断面正面図である。

【図３】同研磨装置の揺動駆動手段の部分断面正面図で
ある。

【図４】同研磨装置の揺動駆動手段の部分断面側面図で
ある。

【図５】図３のＡ部の拡大詳細図である。

【図６】図３のＢ部の拡大詳細図である。

【符号の説明】

２ａ支持軸２ｂ支持軸４防振ゴム５揺動枠６揺動駆動手段７ばね８槽１０振動モータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上部が開放され、内部に研磨剤とともに
被研磨物が収容される槽と、この槽を水平軸芯回りに揺
動可能にかつ振動可能に支持する支持手段と、槽を往復
揺動させる揺動駆動手段と、槽を振動させる振動手段と
を備え、前記揺動駆動手段が槽を揺動端近傍を除いてほ
ぼ等速で揺動させるように構成されていることを特徴と
する研磨装置。
【請求項２】水平軸芯回りに往復回転可能な支持軸に
て防振ゴムを介して支持された揺動枠を設け、この揺動
枠に弾性体を介して槽を支持するとともに槽に振動手段
を取付けたことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。