JP2929793B2 - 電着砥石の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その研削面が単純な平
面または円筒状ではなく断面異形状である総形砥石等の
砥石製造に適した製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記総型砥石は、研削面の断面形状が被
削材の仕上げ面の断面形状と等しくされた砥石であり、
複雑な形状の仕上げ面を一度の研削加工で得ることがで
きる特徴を有する。

【０００３】この種の総型砥石を電着法により製造する
場合、従来は図９に示すような装置が使用されていた。
図中符号１はＮｉ等の電解めっき液Ｍを満たしためっき
槽であり、その内部には、支持体２を介して、砥粒層を
形成すべき被めっき面３Ａを上に向けて砥石基体３が水
平に配置されている。図示の例では、被めっき面３Ａは
凹面であり、この被めっき面３Ａを除く砥石基体３の露
出面は、マスキングテープ等で絶縁されている。

【０００４】被めっき面３Ａの上方には陽極４が配置さ
れ、この陽極４が電源陽極に接続されるとともに、砥石
基体３は電源陰極に接続されるようになっている。ま
た、めっき槽１には図示しない攪拌機が設けられ、めっ
き液Ｍに添加されるダイヤモンド等の砥粒を均一に攪拌
する。

【０００５】上記装置により電着砥石を製造するには、
めっき液Ｍに砥粒を一定量添加し、攪拌機を作動させ
て、めっき液Ｍ中で砥粒を均一に分散させる。次に、攪
拌を停止して砥粒を沈降させ、被めっき面３Ａ上に一定
厚さに降り積もらせるとともに、砥石基体３と陽極４と
の間に通電し、被めっき面３Ａに金属めっき相を析出さ
せる。すると、金属めっき相は堆積した砥粒を順次固着
させていき、電着砥粒層が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の製造装置
および製造方法では、砥石基体３の被めっき面３Ａ上に
堆積する砥粒量が、被めっき面３Ａ各部の傾斜角度に応
じて異なることが避けられず、最終的に得られる砥粒層
中の砥粒密度が一定になりにくいという欠点があった。
すなわち図９に示す砥石基体３における水平面ａ，ｃ，
ｅは砥粒が付き易く砥粒密度が高くなるが、垂直面ｂ，
ｄでは砥粒がほとんどめっき相に取り込まれなくなるた
め砥粒密度が小さくなる。したがって、今後、砥粒層に
要求される精度が一層高くなると、上記の製造装置およ
び製造方法では対応できなくなるおそれがあり、改善が
求められていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、まず本発明の電着砥石の製
造装置は、砥粒を混入しためっき液が内部に満たされる
円筒状のめっき槽と、このめっき槽内に同軸に配置さ
れ、外周に砥石基体が同軸に固定される基体固定軸と、
前記砥石基体の外周面に対向して前記めっき槽内に配置
された陽極と、前記めっき槽の外周面に沿って転動し、
前記めっき槽を軸線回りに回転させる複数のローラを具
備する回転手段と、前記ローラおよび前記めっき槽を傾
動させる揺動手段とを具備すると共に、前記めっき槽の
内壁面には、めっき槽の回転につれめっき槽の下側部分
でめっき液中の砥粒を補集し、めっき槽の上側部分で補
集した砥粒を解放して前記砥石基体の上面に落下せさう
る砥粒保持部が設けられていることを特徴とする。

【０００８】なお、前記砥粒保持部は、めっき槽の内壁
面から突出して設けられた搬送羽根でもよい。また前記
砥粒保持部は、めっき槽の内壁面に形成された凹部でも
よい。

【０００９】さらに、前記陽極は、めっきにつれめっき
液に溶出する可溶性材料でもよい。この材料としては、
Ｎｉめっき液の場合、Ｎｉが好適である。また前記陽極
を布等で囲んでも良い。

【００１０】また、前記基体固定軸を前記めっき槽に対
して軸線回りに回転させる駆動機構を設けてもよい。

【００１１】

【作用】本発明の製造装置では、砥石基体と陽極との間
に通電すると共に、回転手段の複数のローラによりめっ
き槽を回転しつつ、揺動手段によりめっき槽を傾動させ
る。すると、めっき槽の回転によってめっき槽の下側内
周面に落下した砥粒が砥粒保持部によって補集され、次
いで、これら砥粒がめっき槽の上側部分で解放されて砥
石基体の上面に落下される。同時にめっき槽の傾動につ
れ砥石基体の外周面各部が順次水平面となるため砥石基
体への砥粒の付着率が均等になる。これにより、砥粒は
めっき槽の回転と連動して砥石基体の外周面に均一に散
布されるうえ、砥石基体の外周面全周に亙って金属めっ
き相の析出条件も均一化されるから、厚さおよび砥粒含
有率が均一な砥粒層が容易に形成できる。

【００１２】また、めっき液に可溶性の材料を陽極に用
いると電解めっき中にガスが発生することがない。

【００１３】さらに、前記基体固定軸に、この基体固定
軸を軸線回りに回転させる駆動機構を設けると、めっき
槽の回転速度と砥石基体の回転速度とを変化させること
ができ、砥粒率の調整をより容易に行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係わる電着砥石の製造装置の
実施例を詳細に説明する。図１および図２は、第１実施
例の電着砥石の製造装置を示す正面図および側面図であ
る。

【００１５】図１および図２において符号１０は円筒状
のめっき槽である。めっき槽１０の内部にはＮi めっき
液等の電解めっき液Ｍが満たされ、このめっき液Ｍには
所定量のダイヤモンドまたはｃＢＮ等の超砥粒が添加さ
れている。ただし、本発明では超砥粒に限定されず、一
般砥粒やその他の粒子ももちろん使用できる。

【００１６】めっき槽１０の内部中央には、基体固定軸
１６がめっき槽１０と同軸に配置されている。この基体
固定軸１６には電着すべき砥石基体１４…が軸方向に多
数着脱可能に固定されている。なお砥石基体１４，１４
間には、この砥石基体１４とマスキングのための略同径
のスペーサ１５が挿入されている。また基体固定軸１６
のめっき液Ｍとの接触面はマスキングされている。

【００１７】砥石基体１４としては、外周面が湾曲した
円環状の総型砥石用台金等が好適であるが、これだけで
なく金属製ホイール型台金やその他の台金も使用でき
る。

【００１８】一方、砥石基体１４の外周面に対向した位
置には、めっきにつれめっき液Ｍに溶出するＮｉ等の可
溶性導電性材料で成形された円筒状の陽極１７が全周に
亙って配されている。この陽極１７は、その外部に陽極
袋１９がない場合は砥粒が容易に通り抜けるメッシュ
状、棒状、線状または多孔状をなしている方が望まし
い。具体的にこの陽極１７として、Ｎｉ等の可溶性金属
ワイヤを編んだ網状物や、可溶性金属板に多数の切れ込
みを形成して引き延ばしたエキスパンデットメタル、あ
るいは小さい孔をプレス等で多数形成した多孔板等が使
用可能である。あるいはＴｉバスケットにＮｉチップを
入れたものでも良い。陽極１７が可溶性材料であれば、
電着時にガスが発生しないため、密閉性のめっき槽１０
に好適に用いることができる。この陽極１７の周りは布
材等で構成される陽極袋１９で覆われている。陽極１７
が可溶性材料であれば、アノードスライムが生じるが、
陽極１７は陽極袋１９で覆われているため、めっき液Ｍ
中に分散することがない。

【００１９】そして、陽極１７は図示しない通電手段を
介して電源陽極に接続されるとともに、砥石基体１４は
基体固定軸１６を通じて電源陰極に接続されるようにな
っている。なお、使用する電源は直流電源、パルス電
源、あるいは直流バイアスをかけた交流電源のいずれで
もよい。

【００２０】めっき槽１０の周壁部の内周面には、周方
向等間隔毎に、断面く字状をなす搬送羽根(砥粒搬送部)
１２が多数固定されている。これら搬送羽根１２は次の
条件を満たすように形状設定されている。

【００２１】I．めっき槽１０に満たされためっき液Ｍ
中の砥粒が沈降すると、これら砥粒がめっき槽１０の回
転につれ搬送羽根１２の回転方向前方側の面に補集さ
れ、この状態を保ったままめっき槽１０の上側まで送ら
れる。II．砥粒を保持した搬送羽根１２がめっき容器１
２の上側に達すると、図１に示すように搬送羽根１２の
先端部１２Ａが下傾するため、搬送羽根３２内に保持さ
れていた砥粒が漸次、砥石基体２０上にこぼれおちる。

【００２２】この搬送羽根１２において、砥粒の落下地
点を調整するには、図３に示すように前記搬送羽根の先
端部１２Ａと基端部１２Ｂとのなす角度αを変更すれば
よい。例えば角度αを大きくすれば、砥粒の落下地点が
めっき容器１２の回転方向前方側に移動する。また図３
に示した形状以外にも、図４に示すような円弧状等も可
能であるし、必要に応じてはさらに他の形状に変更して
もよい。

【００２３】めっき槽１０の下方には、めっき槽１０を
回転揺動させるための回転揺動装置２４が配されてい
る。この回転揺動装置２４は、装置本体２２と、この本
体２２の上部で接続棒２６によって接続されると共にモ
ータまたは回転シリンダ等を内蔵し一定範囲の角度で矢
印Ａ方向に往復運動する揺動装置１８と、この揺動装置
１８上に設けられ、めっき槽１０の外周面に沿って転動
しめっき１０槽を軸線回りに回転させるローラ２０，２
０とを具備している。このローラ２０，２０は回転のた
めのモータを内蔵している。

【００２４】次に、上記装置を用いた電着砥石の製造方
法の一例を説明する。まず、電着すべき砥石基体１４…
を基体固定軸１６に固定して、めっき槽１０中に砥粒を
含むめっき液Ｍを満たす。次いで、めっき槽１０を回転
揺動装置２４上にセットした後、砥石基体１４と陽極１
７との間に通電すると共に、ローラ２０，２０を回転さ
せることによりめっき槽１０を回転させつつ揺動装置１
８を作動させることによりめっき槽１０を傾動させる。

【００２５】すると、めっき液Ｍ中の砥粒の一部は、め
っき槽１０の内周面に沈降し、搬送羽根１２に補集され
てめっき槽１０の上側に運ばれる。こうして砥粒がめっ
き槽１０の上側に達すると、搬送羽根１２の先端部１２
Ａから砥粒が砥石基体１４上にこぼれおち始め、一定時
間、連続的に落下しつづける。落下した砥粒はめっき液
Ｍ中を広がりなから落下していき、砥石基体１４の周面
上に均一に散布される。

【００２６】同時に揺動装置１８によりめっき槽１０が
揺動されると、図５に示すように砥石基体のａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅの外周面各部が順次水平面の位置になるた
め、砥粒の被めっき形成面への付着率が均等になる。こ
れにより、砥粒はめっき槽１０の回転と連動して砥石基
体１４の外周面に均一に散布されるうえ、砥石基体１４
の外周面全周に亙って金属めっき相の析出条件も均一化
される。従って砥石基体１４上に均一に堆積した砥粒の
下層は均一に析出した金属めっき相により砥石基体２０
に固着され、厚さおよび砥粒含有率が均一な砥粒層が容
易に形成できる。

【００２７】以上の工程を一定時間繰り返すことによ
り、砥石基体１４の外周面には均一な砥粒層が形成され
る。所望の厚さの砥粒層が形成されたら、通電を停止
し、砥石基体１４をめっき槽１０から外して水洗する。
さらに、必要に応じてこの砥石にツルーイングやドレッ
シングを行ない、砥粒層の外周面を整形、あるいは目立
てする。

【００２８】上記構成からなる電着砥石の製造装置で
は、めっき槽１０の下側内周面に落下した砥粒を搬送羽
根１２によって補集し、めっき槽１０の上側部分で解放
して砥石基体１４の上面に落下させるため、砥粒は砥石
基体１４の回転と連動して砥石基体１４の周面全面に均
一に散布される。同時に、このめっき槽１０が揺動装置
１８により傾動され、砥石基体１４の外周面各部が順次
水平面となるため砥石基体１４への砥粒の付着率が均等
になる。これにより、砥粒はめっき槽１０の回転と連動
して砥石基体１４の外周面に均一に散布されるうえ、砥
石基体１４の外周面全周に亙って金属めっき相の析出条
件も均一化されるから、厚さおよび砥粒含有率が均一な
砥粒層が容易に形成できる。従って安定した切れ味の砥
石を得ることができる。

【００２９】また、めっき槽１０を連続回転させること
により、砥石基体１４の表面近傍においてめっき液Ｍが
攪拌されるため、砥石基体１４の周面に対する金属イオ
ンの供給を十分に行なうことができ、めっき速度を向上
して電着効率が高められる。また、砥石基体１４から落
下した砥粒を循環使用するので、砥粒の使用効率が高
く、砥粒コストを低減することができる。

【００３０】なお、上記実施例では、めっき槽１０の周
壁面に沿って搬送羽根１２が設けられていたが、その代
わりに図６に示す第２実施例のようにめっき槽１０の内
壁に凹部３０を多数設けてもよい。この場合、砥粒はこ
れら凹部３０…に入り、めっき槽１０の上側で凹部３０
…から砥石基体１４上に落下する構成となっている。こ
の例では、凹部３０…の開口径と、深さを調整すること
により、砥粒が解放される角度範囲が設定できる。

【００３１】また、図７に示す第３実施例のようにめっ
き槽１０に、回転方向前方側の面が切り立った幅方向に
延びるＶ溝３３を多数形成しても良い。この場合、Ｖ溝
３３…の各斜面の角度を調整することにより、砥粒の解
放される角度範囲が設定できる。

【００３２】その他にも、めっき槽１０の内周面に比較
的目の粗いメッシュ体を固定し、このメッシュ体の網目
により砥粒を補集し、搬送する構成としてもよい。ま
た、前記基体固定軸１６をめっき槽１０に対して軸線回
りに回転させる駆動機構を設けても良い。この場合、め
っき槽１０の回転速度と砥石基体１４の回転速度とを変
化させることができ、砥粒率の調整をより容易に行うこ
とができる。また、砥粒に予めＮi,Ｃo,Ｃuなどの金属
皮膜を形成しておくと、砥粒層を多層状に形成する場合
に、砥粒の間に気孔を残した状態で金属めっき相が析出
するため、砥粒層が多孔質になる。このような多孔質砥
粒層によれば、切粉排出性や研削液の供給性を一層高め
ることが可能である。さらに本発明は、図示した装置に
限らず、必要に応じて適宜構成を変更してよいし、装置
の使用方法もそれに応じて変えてよい。

【００３３】（実験例）図８に示すようなペンシルエッ
ジ型の砥石を砥石基体１４として図１に示しためっき槽
１０にセットし、電流密度が３Ａ／ｄｍ²、電解時間が
５時間、砥石のダイヤモンド粒径が約６０μｍの条件で
電着砥石を製造した。また比較例として図９に示す装置
を用いて同じ条件で電着砥石を製造した。得られた電着
砥石について図８に示すＩ，ＩＩ位置での砥粒層厚さ
と、単位面積当たりの砥粒個数について調べた。結果を
表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】この結果より本装置を用いて製造した電着
砥石では、砥粒層の厚さ及び砥粒個数が場所によらずほ
ぼ一定であることが分かった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電着砥
石の製造装置では、以下のような優れた効果が得られ
る。 砥石基体と陽極との間に通電すると共に、回転手段の
複数のローラによりめっき槽を回転すると、めっき槽の
下側内周面に落下した砥粒が砥粒保持部によって補集さ
れ、次いで、これら砥粒がめっき槽の上側部分で解放さ
れて砥石基体の上面に落下される。同時に、揺動手段に
よりめっき槽を傾動させると砥石基体の外周面各部が順
次水平面となるため砥石基体への砥粒の付着率が均等に
なる。これにより、砥粒はめっき槽の回転と連動して砥
石基体の外周面に均一に散布されるうえ、砥石基体の外
周面全周に亙って金属めっき相の析出条件も均一化され
るから、厚さおよび砥粒含有率が均一な砥粒層が容易に
形成することができる。従って砥粒分布の不均一さに起
因する電着砥石の切れ味のむらや偏摩耗、異常振動等を
防止することが可能である。 砥石基体から落下した砥粒を循環使用するので、電
着に要する砥粒が比較的少量で済み、砥粒の使用効率を
高めて砥粒コストが低減できる。 電着中に砥石基体およびめっき槽を連続回転させる
ため、砥石基体の表面近傍においてめっき液が攪拌さ
れ、砥石基体外周面に対する金属イオンの供給を十分に
行なうことができ、めっき速度を向上して電着効率が高
められる。 電着時に人手の介入が少なくて済むため、人件費等
に要するコストが低減でき、生産性も高められる。 めっき液に溶出する可溶性材料を陽極に用いると電
解めっき中にガスが発生することがないため、めっき槽
が密閉式の場合でも好適に用いることができる。 基体固定軸をめっき槽に対して軸線回りに回転させ
る駆動機構を設けると、めっき槽の回転速度と砥石基体
の回転速度とを変化させることができ、砥粒率の調整を
より容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の電着砥石の製造装置を示す正面図
である。

【図２】第１実施例の電着砥石の製造装置を示す側面図
である。

【図３】同装置の搬送羽根(砥粒搬送部)の部分を示す正
面断面図である。

【図４】搬送羽根(砥粒搬送部)の他の例を示す正面断面
図である。

【図５】総型砥石の一例を示す断面図である。

【図６】第２実施例の製造装置の砥粒搬送部を示す正面
断面図である。

【図７】第３実施例の製造装置の砥粒搬送部を示す正面
断面図である。

【図８】実験例で用いた総型砥石を示す断面図である。

【図９】従来の電着砥石の製造装置を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１０ めっき槽 １２ 搬送羽根（砥粒搬送部） １４ 砥石基体 １６ 基体固定軸 １７ 陽極 １８ 揺動装置（揺動手段） ２０ ローラ（回転手段） ２４ 回転揺動装置 ３０ 凹部（砥粒搬送部） ３３ Ｖ溝（砥粒搬送部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−84665（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24D 3/00 340 B24D 3/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒を混入しためっき液が内部に満たさ
   れる円筒状のめっき槽と、このめっき槽内に同軸に配置
   され、外周に砥石基体が同軸に固定される基体固定軸
   と、前記砥石基体の外周面に対向して前記めっき槽内に
   配置された陽極と、前記めっき槽の外周面に沿って転動
   し、前記めっき槽を軸線回りに回転させる複数のローラ
   を具備する回転手段と、前記ローラおよび前記めっき槽
   を傾動させる揺動手段とを具備すると共に、 前記めっき槽の内壁面には、めっき槽の回転につれめっ
   き槽の下側部分でめっき液中の砥粒を補集し、めっき槽
   の上側部分で補集した砥粒を解放して前記砥石基体の上
   面に落下せさうる砥粒保持部が設けられていることを特
   徴とする電着砥石の製造装置。
2. 【請求項２】 前記砥粒保持部は、めっき槽の内壁面か
   ら突出して設けられた搬送羽根であることを特徴とする
   請求項１記載の電着砥石の製造装置。
3. 【請求項３】 前記砥粒保持部は、めっき槽の内壁面に
   形成された凹部であることを特徴とする請求項１記載の
   電着砥石の製造装置。
4. 【請求項４】 前記陽極は、めっきにつれめっき液に溶
   出する可溶性材料からなることを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の電着砥石の製造装置。
5. 【請求項５】 前記基体固定軸を前記めっき槽に対して
   軸線回りに回転させる駆動機構が設けられていることを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載の電着砥石の
   製造装置。