JP2747418B2 - 振動スピンドル研磨機 - Google Patents

振動スピンドル研磨機

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JP2747418B2
JP2747418B2 JP6037168A JP3716894A JP2747418B2 JP 2747418 B2 JP2747418 B2 JP 2747418B2 JP 6037168 A JP6037168 A JP 6037168A JP 3716894 A JP3716894 A JP 3716894A JP 2747418 B2 JP2747418 B2 JP 2747418B2
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    • B24B41/04Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
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    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スピンドル研磨機(ス
ピンドルサンダー)、特に、スピンドルを垂直方向に周
期振動させるための異なる回転速度で回転するカム及び
フォロワを有する振動スピンドル研磨機に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】スピンドル研磨機及び、特に研磨(サン
ディング)ドラムをワークテーブルに直交する方向に周
期的に振動させるスピンドル研磨機(以下、本明細書で
は「振動スピンドル研磨機」と称する)は当業界で既知
である。軸線方向に研磨ドラムを周期振動させることの
利点は、研磨ドラムにおける磨耗が広い領域に分布し、
被研磨表面に凹凸が生ずるのを減少させることができる
点である。米国特許第2,426,028 号明細書には、垂直方
向に指向するカムを有し、このカムによって研磨ドラム
を取り付けるアーバを周期振動させる振動スピンドル研
磨機が記載されている。回転アーバを軸線方向に振動さ
せる他のタイプの機構の例としては、米国特許第3,886,
789 号に記載されており、この場合、粘度計(ビスコメ
ータ:viscometer)を正弦波形溝に配置したカムフォロ
ワによって軸線方向に周期振動させている。他の例とし
ては、端部エンクロージャに形成した整合カムに掛合す
る回転シャフトに連結した環状カムを使用してバッテリ
動作の歯ブラシを周期振動させる環状カムが知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上面
にワークテーブルを有するキャビネットを設けた振動ス
ピンドル研磨機を得るにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による振動スピンドル研磨機は、垂直に指向
するスピンドルをキャビネットに回転自在に取り付け
る。スピンドルは、ワークテーブルの上方に突出する外
部部分と、この外部部分に研磨ドラムを取り付ける手段
とを有する。上側カムプーリをスピンドルに固着し、こ
のスピンドルと一緒に回転することができるようにす
る。上側カムプーリは、第1の歯数の歯を設けた歯付き
リムと、環状カム面とを有する。下側カムプーリをスピ
ンドルに対して回転自在に取り付ける。この下側カムプ
ーリは、第2の歯数の歯を設けた歯付きリムと、上側カ
ムプーリの環状カム面に対面する環状カム面とを有す
る。下側カムプーリの歯の第2の歯数は、上側カムプー
リの歯の第1の歯数とは異ならせる。振動スピンドル研
磨機は、回転出力部を設けた電動モータを有する。第1
プーリベルトにより電動モータの回転出力部を上側カム
プーリの歯付きリムに連結し、第2プーリベルトにより
電動モータの回転出力部を下側カムプーリの歯付きリム
に連結する。
【0005】ばね部材によって、上側カムプーリのカム
面が下側カムプーリのカム面に掛合するよう上側カムプ
ーリを弾性的に押圧する。本発明による振動スピンドル
研磨機は、スピンドルを周期的に振動させる振動スピン
ドル研磨機において、ほぼ水平のワークテーブルを有す
るキャビネットと、前記ワークテーブルに直交させて前
記キャビネットに回転自在に取り付け、前記ワークテー
ブルから突出する外部部分を有し、この外部部分に研磨
ドラムを取り付ける取付手段を設けたスピンドルと、前
記スピンドルに固着し、第1の歯数の歯を有する歯付き
リム及びカム面を設けた第1カムプーリと、前記スピン
ドルに固着し、第1の歯数とは異なる第2の歯数の歯を
有する歯付きリム及び前記第1カムプーリのカム面に掛
合するカム面を設けた第2カムプーリと、前記第1カム
プーリ及び前記第2カムプーリに隣接して前記キャビネ
ット内に取り付け、回転出力部を有する電動モータと、
前記第1カムプーリを回転出力部に連結する第1歯付き
プーリベルトと、前記第2カムプーリを回転出力部に連
結する第2歯付きプーリベルトと、前記第1カムプーリ
の前記環状のカム面を前記第2カムプーリの環状のカム
面に掛合するよう前記第1カムプーリを弾性的に押圧す
る押圧手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記キャビネットの内部で前記ワークテーブルに取り付け
た内部フレームを有し、この内部フレームに対して前記
電動モータを固着し、また前記スピンドルを前記内部フ
レームに対して回転自在に連結することが好ましい。
【0007】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1カムプーリ及び第2カムプーリのカム面に、正弦
波形輪郭を有する環状カム面を設けることが好ましい。
本発明による振動スピンドル研磨機は、前記第1カムプ
ーリのカム面を環状の正弦波形輪郭とし、前記第2カム
プーリのカム面を、前記第1カムプーリのカム面に掛合
する少なくとも1個のカムフォロワとすることが好まし
い。
【0008】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記少なくとも1個のカムフォロワを、互いに直径方向に
対向する一対のカムフォロワとすることが好ましい。本
発明による振動スピンドル研磨機は、前記第2カムプー
リのカム面を環状の正弦波形輪郭とし、前記第1カムプ
ーリのカム面を、前記第2カムプーリのカム面に掛合す
る少なくとも1個のカムフォロワとすることが好まし
い。
【0009】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記少なくとも1個のカムフォロワを、互いに直径方向に
対向する一対のカムフォロワとすることが好ましい。本
発明による振動スピンドル研磨機は、前記正弦波形輪郭
は、互いに直径方向に対向する一対の山部と、互いに直
径方向に対向する一対の谷部とを有する構成とすること
が好ましい。
【0010】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1カムプーリのカム面の正弦波形輪郭は所定振幅を
有する構成とし、また前記第2カムプーリのカム面の正
弦波形輪郭は前記所定振幅とは異なる振幅を有する構成
とすることが好ましい。
【0011】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1カムプーリの正弦波形輪郭の所定振幅を、前記第
2カムプーリの前記谷部に木の研磨ダストが圧縮される
のを阻止するのに十分な距離だけ前記第2カムプーリの
正弦波形輪郭の振幅よりも小さくすることが好ましい。
【0012】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1カムプーリの正弦波形輪郭の所定振幅を10〜1
8ミリメートルの範囲とし、前記第2カムプーリの正弦
波形輪郭の振幅を16〜20ミリメートルの範囲とする
ことが好ましい。
【0013】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記電動モータの回転出力部を、回転軸線に平行な複数個
の細長の周縁歯を有する駆動プーリとすることが好まし
い。本発明による振動スピンドル研磨機は、前記ワーク
テーブルの下面に隣接する軸受プレートを前記内部フレ
ームに設けることが好ましい。
【0014】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記スピンドルの一方の端部を下側軸受により前記内部フ
レームに回転自在に連結し、また前記一方の端部と他方
の端部との中間位置を上側軸受により前記軸受プレート
に回転自在に連結することが好ましい。
【0015】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記スピンドルの第1端部と反対側の端部との間の中間位
置で前記スピンドルに設けて前記円筒形研磨ドラムの座
をなす環状肩部と、前記環状肩部と前記反対側の端部と
の中間に互いに離して設けた一対の環状溝と、前記一方
の端部に隣接するねじ部とを前記スピンドルに設けるこ
とが好ましい。
【0016】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記研磨ドラムの両側の端部で前記スピンドルに配置でき
る下側ドラムワッシャ及び上側ドラムワッシャを有し、
前記下側ドラムワッシャを前記スピンドルの環状肩部に
着座させ、前記上側ドラムワッシャを、前記スピンドル
のねじ部にねじ付けたナットによって前記研磨ドラムの
頂面に固定することが好ましい。
【0017】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記下側ドラムワッシャの研磨ドラム側とは反対側の側面
に複数個の半径方向フィンを設け、これら半径方向フィ
ンが前記スピンドルに隣接するキャビネットの内側から
ワークテーブルに設けた排出マニホルドに指向する方向
の空気流を発生する遠心ファンとして作用する構成とす
ることが好ましい。
【0018】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1及び第2のプーリベルトは所定幅を有する構成と
し、前記第1カムプーリの歯付きリムの幅を第1プーリ
ベルトの前記所定幅よりも大きくし、前記第1プーリベ
ルトが前記1カムプーリの歯付きリムに沿って垂直方向
に変位することができ、これにより前記第1カムプーリ
の垂直方向変位に応答して前記駆動プーリに沿う前記第
1プーリベルトの垂直方向変位を減少する構成とするこ
とが好ましい。
【0019】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1及び第2の歯付きプーリベルトの少なくとも一方
のテンションを維持する少なくとも1個のアイドラプー
リを設けることが好ましい。
【0020】本発明による振動スピンドル研磨機は、垂
直方向に変位可能なスピンドルと、このスピンドルに取
り付けた研磨ドラムと、回転出力部を回転させる電動ド
ラムと、前記スピンドルを軸線方向に周期的に振動させ
る周期振動機構とを設けた振動スピンドル研磨機におい
て、前記スピンドルに取り付けてこのスピンドルと一緒
に回転可能であり、環状カム面及び第1の歯数の歯を設
けた歯付きリムを有する第1カムプーリと、前記第1カ
ムプーリに隣接して前記スピンドルに対して回転自在に
連結し、前記第1カムプーリの前記環状カム面が掛合す
る環状カム面及び前記第1の歯数とは異なる第2の歯数
の歯を設けた歯付きリムを有する第2カムプーリと、前
記電動モータの前記回転出力部に取り付け、第3の歯数
の歯を設けた細長の駆動プーリと、前記駆動プーリを前
記第1カムプーリの歯付きリムに連結し、前記駆動プー
リの回転に応答して前記第1カムプーリを第1の速度で
回転させる第1プーリベルトと、前記駆動プーリを前記
第2カムプーリの歯付きリムに連結し、前記駆動プーリ
の回転に応答して前記第2カムプーリを前記第1の速度
とは異なる第2の速度で回転させ、従って、前記第1及
び第2のカムプーリの前記環状カム面を異なる速度で回
転させ、前記第1カムプーリ、前記スピンドル及び前記
研磨ドラムを前記軸線方向に周期振動させる第2プーリ
ベルトとを備えたことを特徴とする。
【0021】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1及び第2のカムプーリの前記環状カム面を、互い
に直径方向に対向する一対の山部と、この山部対が位置
する直径方向とは90°の角度ずれた直径方向に互いに
対向する一対の谷部とを有する対面正弦波形カム面とす
ることが好ましい。
【0022】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1カムプーリの正弦波形カム面は第1の振幅を有す
る構成とし、前記第2カムプーリの正弦波形カム面は前
記第1の振幅とは異なる第2の振幅を有する構成とする
ことが好ましい。
【0023】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記正弦波形カム面の第1及び第2の振幅は、前記下側カ
ムプーリの正弦波形カム面の谷部に研磨ダストを圧縮す
るのを防止する値に選択することが好ましい。
【0024】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第2の振幅を前記第1の振幅よりも大きくすることが
好ましい。本発明による振動スピンドル研磨機は、前記
第1の振幅を10〜18ミリメートルとし、前記第2の
振幅を16〜20ミリメートルとすることが好ましい。
【0025】本発明による振動スピンドル研磨機は、垂
直方向に周期振動する回転スピンドルと、上側ワッシャ
と下側ワッシャとの間で前記回転スピンドルに取り付け
た円筒形研磨ドラムとを備え、前記下側ワッシャには、
前記スピンドルから離れる方向に流れる空気流を発生す
る円筒形ファンとして機能する複数個の半径方向フィン
を設けたことを特徴とする。
【0026】本発明による振動スピンドル研磨機は、貫
通したスピンドル開孔を設けたほぼ水平方向のワークテ
ーブルを有するキャビネットと、前記スピンドル開孔に
対して同心状に前記キャビネットに回転自在に取り付け
た中空のスピンドルガイドと、前記スピンドルガイド内
に回転自在かつ軸線方向に変位可能に配置し、前記スピ
ンドル開孔から前記ワークテーブルの上方に突出する外
部部分を有し、この外部部分に研磨ドラムを取り付ける
取付手段を設けるスピンドルと、前記スピンドルガイド
に取り付けたガイドプーリと、前記スピンドルに取り付
けたスピンドルプーリと、前記ガイドプーリ及び前記ス
ピンドルプーリのうちの一方に設け、周囲に所定輪郭の
環状カム溝を設けた円筒形ハブと、前記ガイドプーリ及
び前記スピンドルプーリのうちの他方に取り付け、前記
環状カム溝に摺動自在に収容した少なくとも1個のカム
フォロワと、前記ガイドプーリ及び前記スピンドルプー
リを異なる回転速度で同時に回転させて前記ガイドプー
リと前記スピンドルプーリとを互いに相対回転させるこ
とにより、前記カムフォロワを前記円筒形ハブの周囲の
前記カム溝に沿って回転させかつ前記スピンドルプーリ
及び前記スピンドルを前記ガイドプーリに対して軸線方
向に周期的に振動させる回転手段とを備えたことを特徴
とする。
【0027】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記所定輪郭は、直径方向に対向する山部及び直径方向に
対向する谷部を有する正弦波形輪郭とすることが好まし
い。本発明による振動スピンドル研磨機は、前記円筒形
ハブを前記スピンドルプーリに設け、前記カムフォロワ
を前記ガイドプーリに取り付けることが好ましい。
【0028】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記円筒形ハブを前記ガイドプーリに設け、前記カムフォ
ロワを前記スピンドルプーリに取り付けることが好まし
い。本発明による振動スピンドル研磨機は、前記少なく
とも1個のカムフォロワとは直径方向の反対側に第2カ
ムフォロワを設け、前記第2カムフォロワを前記円筒形
ハブの反対側で前記カム溝に摺動自在に収容することが
好ましい。
【0029】本発明による振動スピンドル研磨機は、少
なくとも1個のカムフォロワを有する振動スピンドル研
磨機において、前記円筒形ハブを包囲するよう前記ガイ
ドプーリに設けた円筒形延長部と、前記円筒形延長部に
取り付け、前記円筒形ハブの第1側面で前記カム溝に摺
動自在に収容した第1カムフォロワフィンガと、前記第
1カムフォロワフィンガとは直径方向反対側で前記円筒
形延長部に取り付け、前記円筒形ハブの反対側の側面で
前記カム溝に摺動自在に収容した第2カムフォロワフィ
ンガとを設けることが好ましい。
【0030】本発明による振動スピンドル研磨機は、少
なくとも1個のカムフォロワを有する振動スピンドル研
磨機において、前記円筒形ハブを包囲するよう前記スピ
ンドルプーリに設けた円筒形延長部と、前記円筒形延長
部に取り付け、前記円筒形ハブの一方の側面で前記カム
溝に摺動自在に収容した第1カムフォロワフィンガと、
前記円筒形延長部に取り付け、前記円筒形ハブの反対側
の側面で前記カム溝に摺動自在に収容した第2カムフォ
ロワフィンガとを設けることが好ましい。
【0031】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記ガイドプーリ及び前記スピンドルプーリを同時に回転
させる前記回転手段が、回転出力部を有する電動モータ
と、前記回転出力部に連結した第1駆動プーリと、前記
第1駆動プーリを前記ガイドプーリに連結する第1プー
リベルトと、前記回転出力部に連結した第2駆動プーリ
と、前記第2駆動プーリを前記スピンドルプーリに連結
する第2プーリベルトとを有する構成とすることが好ま
しい。
【0032】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記ガイドプーリは、前記スピンドルプーリの直径とは異
なる直径を有するものとし、前記第1及び第2の駆動プ
ーリをほぼ同一直径とすることが好ましい。
【0033】本発明による振動スピンドル研磨機は、前
記第1駆動プーリは、第2駆動プーリの直径とは異なる
直径を有するものとし、前記ガイドプーリ及び前記スピ
ンドルプーリをほぼ同一直径とすることが好ましい。
【0034】
【作用】本発明によれば、上側カムプーリの歯付きリム
と下側カムプーリの歯付きリムの歯数には差があるた
め、上側及び下側のカムプーリは異なる速度で回転し、
これにより上側カムプーリに取り付けたスピンドルを軸
線方向に周期的に振動させる。
【0035】本発明の好適な実施例によれば、上下側及
び下側のカムプーリのカム面を、正弦波形輪郭にする。
この正弦波形輪郭は、直径方向に互いに対向する一対の
山部と、この山部対の直径方向とは90°角度がずれた
直径方向に互いに対向する一対の谷部とを有する。
【0036】
【発明の効果】振動スピンドル研磨機の一つの利点は、
スピンドルを軸線方向に周期的に振動させるカム及びカ
ムフォロワ面が構造的に耐久性があり、研磨機の寿命を
増大させる点である。
【0037】本発明による振動スピンドル研磨機の他の
利点は、カム面における互いに直径方向に対向する山部
対及び谷部対が、上側カムプーリ及びスピンドルに対し
てバランスのとれた垂直方向の力を発生する点である。
【0038】更に、本発明による振動スピンドル研磨機
の他の利点は、プーリベルトが歯付きリム及び駆動プー
リの双方に沿って移動するため、上側カムプーリの周期
的振動がプーリベルトの磨耗を減少する点である。
【0039】更にまた、本発明による振動スピンドル研
磨機の他の利点は、下側ドラムワッシャにフィンを設け
ることによって、これらフィンを、スピンドルから離れ
る方向に流れる空気流を発生する遠心ファンとして作用
させることができる点である。
【0040】
【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。本発明による振動スピンドル研磨機10の詳細を
第1の実施例を図1に示す。この振動スピンドル研磨機
は、当業界で既知のように、テーブル又はベンチの頂面
14に取付可能な包囲キャビネット12を有する。ワーク支
持プラットホーム又はワークテーブル16を包囲キャビネ
ット12の頂部に複数個の固定具例えば、ねじ18を使用し
て取り付ける。ワークテーブル16の下面には、図2に示
すように、内部フレーム又は内側ハウジング20を取り付
け、この内部フレーム20により電動モータ22及びスピン
ドル24の下方端部を支持する。この内部フレーム20は、
プラスチック製の構体として構成すると好適であるが、
金属ケーシング又は当業界で既知のタイプの支持構体と
することもできる。垂直方向に指向するスピンドル24
は、下方端部を内部フレーム20に対して下側軸受26によ
って回転自在に支持し、また中間部分を上側軸受28によ
って回転自在に支持する。上側軸受28は、図2に示すよ
うに、内側ハウジング20に取り付けた上側軸受プレート
30に取り付ける。内側ハウジング20は、複数個の取付ポ
スト例えば、ポスト32を有し、このポスト32に上側軸受
プレート30を取り付ける。
【0041】研磨ドラム34をスピンドル24の頂端に一対
のドラムワッシャ36,38 の間でナット40により取り付け
る。図3に示すように、スピンドル24の上方端部42に
は、ナット40を受けるためにねじ山を形成し、またドラ
ムワッシャ38のための座をなす環状肩部44を設ける。一
対の環状溝46,48 を環状肩部44と下方端部50との間でス
ピンドル24に設ける。これら環状溝には、それぞれCリ
ング52,54 を収容し、上側カムプーリ56のスピンドル24
に対する軸線方向の位置を保持し、以下に説明するよう
に、下側カムプーリ58による上側カムプーリ56の軸線方
向変位とともに、スピンドル24が軸線方向に変位するこ
とができるようにする。
【0042】スピンドル24は環状溝46,48 の中間に設け
たキー溝孔60を有し、図2に示すように、キー62を収容
する。キー62は、図4に示すように、上側カムプーリ56
に設けたキー溝孔64にも収容し、スピンドル24を上側カ
ムプーリ56と一体に回転するようこの上側カムプーリ56
に連結する。
【0043】下側カムプーリスペーサ66を、下側カムプ
ーリ58と、内部フレーム20に対してこの下側カムプーリ
58を固定位置決めする軸受26の内部レースとの間に配置
する。コイルばね68によりばねガイド70とばね座72との
間でスピンドル24を包囲する。コイルばね68は、ばねガ
イド70を上側軸受28の内部レースに押し付け、またばね
座72を上側カムプーリ56の上面に押し付ける。ばね68に
よって発生する力により、上側カムプーリ56のカム面を
下側カムプーリ58の対向カム面に弾性的に押し付け、下
側カムプーリを下側カムプーリスペーサ66に押し付け、
また下側カムプーリスペーサ66を下側軸受26のレースに
押し付ける。コイルばね68は、更に、研磨ドラム34が使
用中に「アップ」位置に引っ掛かるのを防止する下向き
力を発生する。
【0044】上側カムプーリ56の細部を図4、図5及び
図6に示す。上側カムプーリ56は、スピンドル24に摺動
自在に収容する寸法の取付孔74と、歯付きリム76と、取
付孔74と歯付きリム76との間の環状カム面78とを有する
プラスチック成形構体とすると好適である。カム面78
は、正弦波形の輪郭を有し、図5に示すように直径方向
に互いに対向する2個の山部80,84 と、図6に示すよう
に山部80,84 の対に対して90°の角度がずれた互いに直
径方向に対向する2個の谷部82,86 とを有する。上述の
ように、上側カムプーリ56はキー溝孔64を有し、このキ
ー溝孔64にキー62を収容してこの上側カムプーリをスピ
ンドル24に固着する。歯付きリム76には、所定数の歯88
を設け、上側カムプーリ56を駆動プーリ92に連結する歯
付きプーリベルト90をこれら歯88に掛合させ、駆動プー
リ92を電動モータにより回転駆動する。駆動プーリ92
は、軸線方向に延びる細長の歯94のセットを有する。
【0045】下側カムプーリ58の構体は、上側カムプー
リ56とほぼ同様であるが、以下の相違点がある。即ち、
下側カムプーリ58は、キー溝孔64のようなキー溝孔を持
たない又は必要とせず、環状カム面の正弦波形輪郭の振
幅が、上側カムプーリ56の環状カム面78とは異なり、ま
た歯付きリム76の歯88の数が上側カムプーリ56の歯付き
リム76の歯88の数と異なる点である。下側カムプーリ58
は、歯付きプーリベルト96によって駆動プーリ92に連結
する。下側カムプーリ58は、カム面78を上側カムプーリ
56のカム面に対面させてスピンドル24に取り付ける。
【0046】上側カムプーリ及び下側カムプーリの双方
を共通の駆動プーリ92によって回転させ、また上側カム
プーリ56の歯付きリム76の歯88の数が下側カムプーリ58
とは異なるため、上側及び下側のカムプーリは駆動プー
リ92の回転によって同時に回転するとき、それぞれ異な
る回転速度で回転する。上側及び下側のカムプーリのこ
の回転速度の差によって、2個のカム面は互いに相対回
転することになる。互いに対面する正弦波形輪郭を有す
るカム面間の相対回転によって、上側カムプーリ56を下
側カムプーリ58に対して軸線方向に変位させる。この軸
線方向変位の振幅は、上側カムプーリ56のカム面78の山
部が下側カムプーリ58のカム面78の山部に整列するとき
最大となり、また上側及び下側のカムプーリのカム面78
の山部がそれぞれ下側及び上側のカムプーリの谷ぶ整列
するとき最小となる。好適な実施例では、上側カムプー
リには70個の歯を設け、下側カムプーリには69個だ
けの歯を設ける。上側及び下側のカムプーリにおける歯
数の差によって、直径に僅かな差を生ずる。従って、プ
ーリベルト90,96 における適正なテンションを維持する
ために、図示しないアイドラ(遊びプーリ)を使用する
ことができる上述のように、上側及び下側のカムプーリ
56,58 における環状の正弦波形輪郭カム面78の振幅はそ
れぞれ異なる。好適には、下側カムプーリの正弦波形カ
ム面78の振幅を上側カムプーリの正弦波形カム面の振幅
よりも大きくし、下側カムプーリ58のカム面78の谷部に
研磨ダストを圧縮するのを防止するようにする。上側及
び下側のカムプーリの左半分を右半分に対して90°角
度をずらして示した図2に示すように、下側カムプーリ
58の山部の頂点が、図2の左半部に示す様に、上側カム
プーリ56の谷部と掛合しているとき、上側カムプーリの
山部の頂点は、図2の右半分に示すように下側カムプー
リのカム面の谷部から離れる。従って、下側カムプーリ
のカム面の谷部における研磨ダストは圧縮されず、遠心
力によって下側カムプーリのカム面の谷部から放出され
る。好適な実施例では、下側カムプーリ58の正弦波形カ
ム面の振幅は、16〜20ミリメートル(0.7イン
チ)とし、上側カムプーリ56のカム面の振幅を10〜1
8ミリメートル(0.625インチ)とする。
【0047】上側及び下側のカムプーリは、構造的に堅
固であり、かつ滑りやすい表面を有する登録商標ナイロ
ン、登録商標テフロン、登録商標ケルフのようなプラス
チック材料によって形成するとよい。代案として、上側
及び下側のカムプーリを金属により形成し、カム面を登
録商標テフロン又は登録商標ケルフのようなプラスチッ
ク材料で被覆することもできる。
【0048】技術的には、上側及び下側のカムプーリ5
6,58 の一方にのみ正弦波形カム面を設け、他方には例
えば、半径方向に互いに離れる脚の形状の一対の互いに
直径方向に対向するカムフォロワ160 を設け、これらカ
ムフォロワを図13に示すように、下側カムプーリ58の下
側カム面78の正弦波形カム面に掛合させることもでき
る。図1及び図2の実施例のように、ばね68によりカム
フォロワ160 の下側カムプーリの正弦波形カム面78との
接触を維持するようにする。当業者であれば、カム面及
びカムフォロワ160 の構成配置を逆にすることもできる
ことは理解できるであろう。この逆の構成配置では、カ
ムフォロワ160 を下側カムプーリ58に設け、上側カムプ
ーリ56に設けた正弦波形カム面78に掛合させる。
【0049】研磨ドラム34の下方端部を支持するドラム
ワッシャ38には、図7及び図8に示すように、複数個の
半径方向に延在するフィン98を設け、これらフィン98に
よって研磨ダストをスピンドル24に隣接する領域から吹
き飛ばす遠心ファン100 としてワッシャ38を機能させ
る。この遠心ファン100 は、包囲キャビネット12の内側
から、図1に示すように、ワークテーブル10の下面に形
成したダスト排出マニホルド102 に向かう空気流を発生
する。このダスト排出マニホルドに真空源を接続するこ
とによりダスト排出効率を最大にするようにすることも
できる。
【0050】半径方向フィン98は、ステーキング又はス
タンピング又は他の既知の方法で形成することができ
る。ステーキング又はスタンピングによる半径方向フィ
ン98の形成は、この半径方向フィンとは反対側のドラム
ワッシャ38の側面にノンスムーズ表面(滑らかでない表
面)を生じ、このノンスムーズ表面は、ドラムワッシャ
に対して研磨ドラム34がスリップ又は相対回転するのを
防止するのに役立つ。
【0051】好適な実施例においては、図9及び図10に
示すように、上側カムプーリの歯88の軸線方向の長さ
を、プーリベルト90の幅よりも長くし、プーリベルト90
の垂直方向変位が上側カムプーリ56の垂直方向変位より
も小さくなるようにする。図9に示すように、上側カム
プーリ56が軸線方向変位の頂点にあるとき、プーリベル
ト90は歯付きリム76の歯88の下方部分に掛合する。しか
し、上側カムプーリ56が軸線方向変位の下限にあるとき
は、図10に示すように、駆動プーリ92におけるプーリベ
ルト90は歯付きリム76の上方端部に移動する。このよう
に、駆動プーリ92におけるプーリベルト90の軸線方向変
位は、上側カムプーリの振幅の軸線方向変位よりも小さ
い。プーリベルトの駆動プーリ92に沿う軸線方向変位の
この減少は、プーリベルトの磨耗を減少しまた寿命を延
ばす効果をもたらす。振動スピンドル研磨機のスピンド
ルを周期振動させる機構の他の実施例を図11に示す。こ
の他の実施例の機構においては、中空のスピンドルガイ
ド99をキャビネット12の内部フレーム部材101,103 に軸
受104,106 を介して回転自在に取り付け、スピンドル10
8 を中空のスピンドルガイド99の内部に軸受110,112 よ
って回転自在に取り付ける。軸受110,112 によりスピン
ドル108 はスピンドルガイド99に対して軸線方向に変位
することができるとともに、スピンドルガイド99に対し
て相対回転することができる。これら軸受は、既知の玉
軸受、又はニードル軸受、又はブロンズ製のブッシュ、
又はプラスチック製のブッシュとすることができる。ガ
イドプーリ114 をスピンドルガイド99に固着してこのス
ピンドルガイド99とともに回転することができるように
し、またスピンドルプーリ116 をスピンドル108 の下方
端部に固着する。
【0052】ガイドプーリ114 をプーリベルト120 を介
して第1駆動プーリ118 に連結し、スピンドルプーリ11
6 をプーリベルト124 を介して第2駆動プーリ122 に連
結する。第1及び第2の駆動プーリ118,122 は、それぞ
れ電動モータ128 の回転出力軸126 に連結する。
【0053】好適な実施例においては、ガイドプーリ11
4 及びスピンドルプーリ116 の直径を互いに異ならせ、
また第1及び第2の駆動プーリ118,122 の直径をほぼ同
一にし、第1及び第2の駆動プーリによってガイドプー
リ114 及びスピンドルプーリ116 を回転するとき、ガイ
ドプーリ114 とスピンドルプーリ116 とが互いに異なる
速度で回転するようにする。代案として、ガイドプーリ
114 及びスピンドルプーリ116 をほぼ同一直径にし、第
1及び第2の駆動プーリ118,122 を異なる直径として
も、第1及び第2の駆動プーリ116,120 によって回転さ
せるときガイドプーリ114 のスピンドルプーリ116 に対
する相対回転を生ずることができる。
【0054】スピンドルプーリ116 のガイドプーリ114
に対向する側面には、円筒形のハブ130 を設け、このハ
ブ130 には、所定輪郭を有する環状カム溝132 を設け
る。好適な実施例では、この環状カム溝132 を、2個の
互いに直径方向に対向する山部134 と、2個の互いに直
径方向に対向する谷部136 とを有する正弦波形輪郭にす
る。しかし、これら山部134 及び谷部136 を2個以上設
けることもできる。
【0055】少なくとも1個のカムフォロワ138 をガイ
ドプーリ114 に連結する。このカムフォロワ138 には、
カム溝132 に摺動自在に収容するフィンガ140 を設け
る。好適には、第2カムフォロワ142 を、カムフォロワ
138 とは直径方向反対側でガイドプーリ114 に連結し、
同様にカムフォロワ138 とは直径方向反対側の位置でカ
ム溝132 に摺動自在に収容するフィンガ144 を設ける。
第2カムフォロワ142 によって、カムフォロワ138 によ
りスピンドルプーリ116 に加わるトルクに対する対向バ
ランスをとり、軸受112 の磨耗を減少する。
【0056】内部フレーム部材103 の両側の側面におい
てスピンドルガイド99に設けた溝に収容する一対のリテ
ーナリング146,148 により、スピンドルガイド99が軸線
方向に移動するのを防止する。ガイドプーリ114 及びス
ピンドルプーリ116 が電動モータ128 によって回転する
とき、これらプーリは互いに相対回転する。この相対回
転の結果、カムフォロワ138,142 のフィンガ140,144 は
それぞれカム溝132 の正弦波形輪郭に追従してスピンド
ルプーリ116 を周期振動の変位をさせる。スピンドルプ
ーリ116 のこの周期振動変位により、スピンドル108 及
び研磨ドラム34をキャビネットのワークテーブル16に対
して周期振動させる。図1〜図10の実施例と同様に、研
磨ドラム34を支持する底部ワッシャ38にフィン98を設
け、スピンドル108 から空気流が流出するようにする。
【0057】代案として、図12に示すように、ガイドプ
ーリ114 ′に円筒形ハブ150 を設け、このハブ150 にカ
ム溝132 に対応する環状正弦波形のカム溝152 を設ける
こともできる。この実施例の場合、スピンドルプーリ11
6 ′にはハブ150 を包囲する円筒形延長部154 を設け
る。一対のカムフォロワフィンガ156,158 を互いに直径
方向に対向する位置で円筒形延長部154 に取り付け、こ
れらフィンガ156,158 を正弦波形カム溝152 に摺動自在
に収容する。ガイドプーリ114 ′及びスピンドルプーリ
116 ′が互いに相対回転するとき、カムフォロワフィン
ガ156,158 は正弦波形カム溝152 の輪郭に追従し、スピ
ンドルプーリ116 及びこのスピンドルプーリに取り付け
たスピンドル108 を軸線方向に周期振動させる。上述し
たところは、本発明振動スピンドル研磨機の好適な実施
例を示したに過ぎず、当業者であれば特許請求の範囲に
おいて種々の変更を加えることができること勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動スピンドル研磨機の第1の実
施例の一部断面とする側面図である。
【図2】図1の実施例のスピンドルの端部における部分
断面図である。
【図3】スピンドルの側面図である。
【図4】上側カムプーリの頂面図である。
【図5】上側カムプーリの縦断面図である。
【図6】図5とは90°角度がずれた上側カムプーリの
縦断面図である。
【図7】下側ドラムワッシャの頂面図である。
【図8】下側ドラムワッシャの側面図である。
【図9】上側カムプーリが最上位置に変位したときの駆
動ベルトの状態を示す部分側面図である。
【図10】上側カムプーリが最下位置に変位したときの
駆動ベルトの状態を示す部分側面図である。
【図11】本発明による振動スピンドル研磨機の他の実
施例の部分断面図である。
【図12】振動機構の他の実施例の部分断面図である。
【図13】カムフォロワが掛合する1個のカム面を有す
る他の振動機構の実施例の部分側面図である。
【符号の説明】 10…振動スピンドル研磨機 12…包囲キャビネット 14…テーブル又はベンチ 16…ワーク支持プラットホーム又はワークテーブル 20…内部フレーム又は内側ハウジング 22…電動モータ 24…スピンドル 26…下側軸受 28…上側軸受 30…上側軸受プレート 32…ポスト 34…研磨ドラム 36,38 …ドラムワッシャ 40…ナット 44…環状肩部 46,48 …環状溝 52,54 …Cリング 56…上側カムプーリ 58…下側カムプーリ 60,64 …キー溝孔 62…キー 66…下側カムプーリスペーサ 68…コイルばね 70…ばねガイド 72…ばね座 74…取付孔 76…歯付きリム 78…環状カム面 80,84 …山部 82,86 …谷部 88…歯 90,96 …歯付きプーリベルト 92…駆動プーリ 98…フィン 99…スピンドルガイド 100 …遠心ファン 101,103 …内部フレーム部材 102 …ダスト排出マニホルド 108 …スピンドル 110,112 …軸受 114,114 ′…ガイドプーリ 116,116 ′…スピンドルプーリ 118 …第1駆動プーリ 120,124 …プーリベルト 122 …第2駆動プーリ 128 …電動モータ 130 …ハブ 132,152 …環状カム溝 134 …山部 136 …谷部 138,142 …カムフォロワ 140,144 …フィンガ 146,148 …リテーナリング 154 …円筒形延長部 156,158 …カムフォロワフィンガ 160 …カムフォロワ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジィー.エバーツ アメリカ合衆国,アリゾナ州 85224, チャンドラー,ノース ナインティス プレース 2050 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 47/12 B24B 1/04 B24B 41/04 B24B 55/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スピンドルを周期的に振動させる振動ス
    ピンドル研磨機において、 ほぼ水平のワークテーブルを有するキャビネットと、 前記ワークテーブルに直交させて前記キャビネットに回
    転自在に取り付け、前記ワークテーブルから突出する外
    部部分を有し、この外部部分に研磨ドラムを取り付ける
    取付手段を設けたスピンドルと、 前記スピンドルに固着し、第1の歯数の歯を有する歯付
    きリム及びカム面を設けた第1カムプーリと、 前記スピンドルに固着し、第1の歯数とは異なる第2の
    歯数の歯を有する歯付きリム及び前記第1カムプーリの
    カム面に掛合するカム面を設けた第2カムプーリと、 前記第1カムプーリ及び前記第2カムプーリに隣接して
    前記キャビネット内に取り付け、回転出力部を有する電
    動モータと、 前記第1カムプーリを回転出力部に連結する第1歯付き
    プーリベルトと、 前記第2カムプーリを回転出力部に連結する第2歯付き
    プーリベルトと、 前記第1カムプーリの前記環状のカム面を前記第2カム
    プーリの環状のカム面に掛合するよう前記第1カムプー
    リを弾性的に押圧する押圧手段とを備えたことを特徴と
    する振動スピンドル研磨機。
  2. 【請求項2】垂直方向に変位可能なスピンドルと、この
    スピンドルに取り付けた研磨ドラムと、回転出力部を回
    転させる電動ドラムと、前記スピンドルを軸線方向に周
    期的に振動させる周期振動機構とを設けた振動スピンド
    ル研磨機において、 前記スピンドルに取り付けてこのスピンドルと一緒に回
    転可能であり、環状カム面及び第1の歯数の歯を設けた
    歯付きリムを有する第1カムプーリと、 前記第1カムプーリに隣接して前記スピンドルに対して
    回転自在に連結し、前記第1カムプーリの前記環状カム
    面が掛合する環状カム面及び前記第1の歯数とは異なる
    第2の歯数の歯を設けた歯付きリムを有する第2カムプ
    ーリと、 前記電動モータの前記回転出力部に取り付け、第3の歯
    数の歯を設けた細長の駆動プーリと、 前記駆動プーリを前記第1カムプーリの歯付きリムに連
    結し、前記駆動プーリの回転に応答して前記第1カムプ
    ーリを第1の速度で回転させる第1プーリベルトと、 前記駆動プーリを前記第2カムプーリの歯付きリムに連
    結し、前記駆動プーリの回転に応答して前記第2カムプ
    ーリを前記第1の速度とは異なる第2の速度で回転さ
    せ、従って、前記第1及び第2のカムプーリの前記環状
    カム面を異なる速度で回転させ、前記第1カムプーリ、
    前記スピンドル及び前記研磨ドラムを前記軸線方向に周
    期振動させる第2プーリベルトとを備えたことを特徴と
    する振動スピンドル研磨機。
  3. 【請求項3】垂直方向に周期振動する回転スピンドル
    と、上側ワッシャと下側ワッシャとの間で前記回転スピ
    ンドルに取り付けた円筒形研磨ドラムとを備え、前記下
    側ワッシャの下方には前記スピンドルを垂直方向に周期
    振動させる機構が配置され、前記下側ワッシャの下面側
    には、前記スピンドルに隣接する領域から半径方向外側
    離れる方向に流れる空気流を発生する円筒形ファンと
    して機能する複数個の半径方向フィンを設けたことを特
    徴とする振動スピンドル研磨機。
  4. 【請求項4】貫通したスピンドル開孔を設けたほぼ水平
    方向のワークテーブルを有するキャビネットと、 前記スピンドル開孔に対して同心状に前記キャビネット
    に回転自在に取り付けた中空のスピンドルガイドと、 前記スピンドルガイド内に回転自在かつ軸線方向に変位
    可能に配置し、前記スピンドル開孔から前記ワークテー
    ブルの上方に突出する外部部分を有し、この外部部分に
    研磨ドラムを取り付ける取付手段を設けるスピンドル
    と、 前記スピンドルガイドに取り付けたガイドプーリと、 前記スピンドルに取り付けたスピンドルプーリと、 前記ガイドプーリ及び前記スピンドルプーリのうちの一
    方に設け、周囲に所定輪郭の環状カム溝を設けた円筒形
    ハブと、 前記ガイドプーリ及び前記スピンドルプーリのうちの他
    方に取り付け、前記環状カム溝に摺動自在に収容した少
    なくとも1個のカムフォロワと、 前記ガイドプーリ及び前記スピンドルプーリを異なる回
    転速度で同時に回転させて前記ガイドプーリと前記スピ
    ンドルプーリとを互いに相対回転させることにより、前
    記カムフォロワを前記円筒形ハブの周囲の前記カム溝に
    沿って回転させかつ前記スピンドルプーリ及び前記スピ
    ンドルを前記ガイドプーリに対して軸線方向に周期的に
    振動させる回転手段とを備えたことを特徴とする振動ス
    ピンドル研磨機。
  5. 【請求項5】請求項3記載の振動スピンドル研磨機にお
    いて、前記円筒形研磨ドラムと前記周期振動させる機構
    との間に中空のテーブルを介在させ、前記下側ワッシャ
    の前記フィンを前記中空のテーブル内に収容して当該テ
    ーブル内に前記周期振動させる機構側から空気を吸引す
    るファンを構成したことを特徴とする振動スピンドル研
    磨機。
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