JP3212134U - 工作物のバリ取り研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】工作物のバリ取り研磨を、工作物同士の共摺りと超音波のキャビテーションの衝撃力の両者を利用することで、バリ取り研磨能力を飛躍的に高めることができる工作物のバリ取り研磨装置を提供する。【解決手段】周囲を取り囲む外壁に多数の透し孔が形成される断面六角形の収容カゴ3の少なくとも一部を洗浄槽4内の洗浄液中に浸漬し、収容カゴ3を水平の回転軸周りに回転自在にするとともに、洗浄槽4内の洗浄液を循環させて脱気し、洗浄槽4の下面側に配置される複数の超音波振動子8を作動させて、洗浄液中に超音波を放射してバリ取り研磨を行う。【選択図】図1
Description
本考案は、例えば比較的サイズの小さい工作物からバリを除去し表面を効率的に研磨する工作物のバリ取り研磨装置に関する。
従来、例えば比較的サイズの小さい工作物の表面を研磨する技術として、バレル容器内に粒子状の研磨剤やコンパウンド(媒材)とともに多数の工作物を収容し、バレル容器に回転運動や振動を与えて工作物の表面を研磨するバレル研磨等の技術が知られている。(例えば、特許文献1参照。)
一方、超音波による振動を利用し、金属ワークの付着するバリを疲労破壊によって除去するような技術(例えば、特許文献2参照。)も知られており、この技術では、円筒体の容器の側面に複数の圧電振動子を装着して、この圧電振動子の振動面を円筒体の内側に突出させ、この円筒体の容器内に金属ワークを収容するとともに、前記圧電振動子に発振出力を印加することにより超音波振動を起こさせ、この超音波振動によって金属ワークに付着するバリを疲労破壊により除去するようにしている。
一方、超音波による振動を利用し、金属ワークの付着するバリを疲労破壊によって除去するような技術(例えば、特許文献2参照。)も知られており、この技術では、円筒体の容器の側面に複数の圧電振動子を装着して、この圧電振動子の振動面を円筒体の内側に突出させ、この円筒体の容器内に金属ワークを収容するとともに、前記圧電振動子に発振出力を印加することにより超音波振動を起こさせ、この超音波振動によって金属ワークに付着するバリを疲労破壊により除去するようにしている。
ところが、前者の特許文献1のようなバレル研磨においては、研磨後、研磨剤やコンパウンド(媒材)と工作物とを分離させる仕分け作業が必要であり、手間がかかると同時に時間を要するという問題があった。また、後者の特許文献2のように、超音波振動による疲労破壊による表面研磨は、超音波のキャビテーションの衝撃力を利用する技術に比べて時間がかかるとともにワーク表面の研磨能力に限度があり、例えば、平面の平滑化等を得たいような研磨作業には不向きであった。
そこで本考案は、工作物からバリを除去し表面を研磨するにあたり、バリ取り研磨作業全般に手間がかからず、しかも時間をかけないで研磨能力を飛躍的に高めることができるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため本考案は、工作物のバリを除去し表面を研磨する工作物のバリ取り研磨装置において、複数の工作物を収容することができ、且つ周囲を取り囲む外壁に多数の透し孔が形成される収容カゴと、洗浄液を貯留し且つ前記収容カゴの少なくとも一部を浸漬せしめることができる洗浄水貯留槽と、前記収容カゴを水平の回転軸周りに回転させることのできる回転手段と、前記洗浄液貯留槽の下方に配置され、且つ前記洗浄液中に向けて超音波を発振することのできる超音波発振手段を設けた。
そして、少なくとも一部が洗浄液中に浸漬する収容カゴ内に複数の工作物を収容し、これを回転させながら同時に超音波を洗浄液中に放射することで、ワーク同士の共摺りの効果と超音波によるキャビテーションの衝撃力の効果によって工作物からバリを除去し表面を研磨する。また、研磨後も、工作物を収容カゴから取り出すだけの作業でよく、手間がかからず、またバリ取り効果や研磨度も極めて良好である。この際、収容カゴを回転させることによる共摺りの効果は、主として、工作物の外面同士が直接接触し合う面のバリ取り研磨に効果的であり、超音波によるキャビテーションの衝撃力の効果は、主として、工作物に形成される凹部や孔等の工作物同士が直接接触し合わない内面等のバリ取り研磨に効果的である。
なお、洗浄液中に向けて発振する超音波の周波数域としては、18〜28KHz程度が好ましく、また、洗浄液としては、溶存酸素量1mg/リットル程度以下に脱気されたもので且つ4〜8℃程度に冷却するようにすれば、キャビテーションの衝撃力を強力にすることができる。
また、収容カゴ内に収容する工作物の量としては、例えば収容カゴの総収容量に対して20〜40%程度が好適であり、特に30%付近であれば共摺り効果による研磨作用が効果的に発揮される。
なお、洗浄液中に向けて発振する超音波の周波数域としては、18〜28KHz程度が好ましく、また、洗浄液としては、溶存酸素量1mg/リットル程度以下に脱気されたもので且つ4〜8℃程度に冷却するようにすれば、キャビテーションの衝撃力を強力にすることができる。
また、収容カゴ内に収容する工作物の量としては、例えば収容カゴの総収容量に対して20〜40%程度が好適であり、特に30%付近であれば共摺り効果による研磨作用が効果的に発揮される。
また、本考案では、前記収容カゴとして、水平の回転軸に直交する断面形状が六角形であるようにした。このことにより、水平の回転軸周りに収容カゴを回転させれば、共摺りの効果が高まる。これに対して、六角形状より角が大きい八角形状等であったり円筒形状であったり、角が小さすぎる四角形状であったり三角形状であったりすると、回転中の工作物の共摺り効果が損なわれる恐れが生じる。
なお、収容カゴの形状としては、回転軸に垂直な断面形状を角型にする代わりに、収容カゴの内部に回転軸を中心にして等間隔に仕切り壁等を設けることにより、攪拌効果を高める方式も可能である。
なお、収容カゴの形状としては、回転軸に垂直な断面形状を角型にする代わりに、収容カゴの内部に回転軸を中心にして等間隔に仕切り壁等を設けることにより、攪拌効果を高める方式も可能である。
また本考案では、前記洗浄液貯留槽内に貯留される洗浄液の液面の高さを、放射する超音波周波数の波長をλmmとした場合に、λ/4+λ/2×n(nは正の整数)とした。
このように液面の高さを調整することにより、衝撃波の影響で液面が乱れて洗浄槽に悪影響を与えたりするような不具合を抑制することができ、キャビテーションの衝撃力も安定させることができる。
このように液面の高さを調整することにより、衝撃波の影響で液面が乱れて洗浄槽に悪影響を与えたりするような不具合を抑制することができ、キャビテーションの衝撃力も安定させることができる。
この際、前記収容カゴの透し孔の開口率を、前記外壁の総面積に対して30〜60%にすることが好ましい。
すなわち、収容カゴの透し孔の開口率が30%未満になると、キャビテーションの透過能力が低下しがちとなり、60%を超えると、外壁の耐久性が劣り勝ちとなる。なお、これらのうちでも、特に40〜50%程度がより好ましい。
すなわち、収容カゴの透し孔の開口率が30%未満になると、キャビテーションの透過能力が低下しがちとなり、60%を超えると、外壁の耐久性が劣り勝ちとなる。なお、これらのうちでも、特に40〜50%程度がより好ましい。
少なくとも一部が洗浄液中に浸漬する収容カゴ内に複数の工作物を収容し、これを回転させると同時に超音波を洗浄液中に放射することで、工作物同士の共摺りの効果と超音波によるキャビテーションの衝撃力の効果によって工作物からバリを除去し表面を研磨すれば、研磨後も、工作物を収容カゴから取り出すだけの作業でよく、手間がかからず、またバリ取り研磨能力も極めて良好である。この際、収容カゴの形状を断面六角形にし、また、洗浄液の液面の高さを所定値にセットするとともに収容カゴの透し孔の開口率を所定範囲にすることで、バリ取り研磨効率を高めて精密にバリ取り研磨することができる。
本考案に係る工作物のバリ取り研磨装置の一例について添付した図面に基づき説明する。
本考案に係るバリ取り研磨装置は、比較的サイズの小さい工作物からバリを除去し表面を研磨するにあたり、バリ取り研磨作業全般に手間がかからず、しかも時間をかけないでバリ取り研磨能力を飛躍的に高めることができるようにされ、工作物同士の共摺りの効果と、超音波によるキャビテーションの衝撃力の効果の両者を併用することによって工作物からバリ取り研磨することを特徴としている。
本考案に係るバリ取り研磨装置は、比較的サイズの小さい工作物からバリを除去し表面を研磨するにあたり、バリ取り研磨作業全般に手間がかからず、しかも時間をかけないでバリ取り研磨能力を飛躍的に高めることができるようにされ、工作物同士の共摺りの効果と、超音波によるキャビテーションの衝撃力の効果の両者を併用することによって工作物からバリ取り研磨することを特徴としている。
本バリ取り研磨装置1は、図1に示すように、洗浄槽内の洗浄液中に超音波を発振することのできる超音波洗浄手段2と、洗浄槽内の洗浄液中にその一部が浸漬される収容カゴ3を備えており、この収容カゴ3には、複数の工作物を収容できるようにされるとともに、水平の回転軸周りに回転自在にされている。
超音波洗浄手段2は、洗浄液としての洗浄水を貯留することのできる洗浄槽4及びこれに隣接するオーバーフロー槽18と、洗浄槽4からオーバーフローした洗浄液を循環させることのできる循環回路5と、この循環回路5の途中に設けられ、循環する洗浄液から脱気することのできる真空中空糸モジュール6と、循環する洗浄液を所定温度以下に冷却するための熱交換器7と、洗浄槽4の底面に配置される複数の超音波振動子8を備えており、また、前記熱交換器7には、最初の段階で洗浄槽4内に冷却した洗浄液を送り込むための冷却水導入路9が接続されている。
前記循環回路5の途中には、洗浄液に含まれる異物を除去するためのストレーナ11や、循環ポンプ12や、ろ過器モジュール13が設けられており、その下流には、前記真空中空糸モジュール6が配設されるとともに、この真空中空糸モジュール6には、真空ポンプ14が接続されている。
そして、洗浄液が真空中空糸モジュール6の内部の中空糸を通過する間に、中空糸の周囲から真空ポンプ14で真空引きすることにより、洗浄液中に溶解する気体を脱気できるようにされている。ちなみに、この脱気の程度は、洗浄液中の気体の量が1mg/リットル程度以下としている。
なお、この真空中空糸モジュール6の数等は任意である。
なお、この真空中空糸モジュール6の数等は任意である。
また、真空中空糸モジュール6の更に下流側には前記熱交換器7を設けており、洗浄液を4〜8℃程度以下に冷やした後、洗浄槽4に戻すようにされている。
また、前記超音波振動子8の振動周波数は、18〜28KHzとしており、洗浄槽4の底面から上方に向けて洗浄液中に超音波を発振できるようにされている。
ところで、洗浄槽4内の洗浄液の液面の高さhは、放射する超音波周波数の波長をλmmとした場合に、λ/4+λ/2×n(nは正の整数)としている。
これは、液面の高さhをこの値に設定しておくと、洗浄槽4の底面から放射された超音波の、液面の高さ付近における振幅がゼロとなり、その状態で波が反射されるため、液面が乱れて洗浄槽4が破損しやくなるのを防止できるとともに、洗浄槽4内の洗浄液が安定し、液中に発生するキャビテーションも安定するからである。
これは、液面の高さhをこの値に設定しておくと、洗浄槽4の底面から放射された超音波の、液面の高さ付近における振幅がゼロとなり、その状態で波が反射されるため、液面が乱れて洗浄槽4が破損しやくなるのを防止できるとともに、洗浄槽4内の洗浄液が安定し、液中に発生するキャビテーションも安定するからである。
次に、洗浄槽4内に配置される前記収容カゴ3の構成について説明する。
この収容カゴ3は、その一部が洗浄槽4内の洗浄液中に浸漬しており、また、図示しない駆動源により水平の回転軸15周りに回転自在にされるとともに、図2(b)に示すように、この回転軸15に直交する断面形状が正六角形とされている。
この収容カゴ3は、その一部が洗浄槽4内の洗浄液中に浸漬しており、また、図示しない駆動源により水平の回転軸15周りに回転自在にされるとともに、図2(b)に示すように、この回転軸15に直交する断面形状が正六角形とされている。
また、この収容カゴ3の外壁16には、全域に亘って多数の透し孔17が形成され、この透し孔17を通じて収容カゴ3内部に洗浄液が入り込むことができるようにしている。
そして、本実施例では、この透し孔17の外壁16に対する開口率は、外壁16の総面積に対して35〜51%のものを使用している。因みに、この開口率は30〜60%程度が好ましく、特に40〜50%程度がより好ましい。
これは、透し孔17の開口率が30%未満になると、キャビテーションの透過能力が低下しがちとなり、60%を超えると、外壁16の耐久性が劣り勝ちになるからである。
これは、透し孔17の開口率が30%未満になると、キャビテーションの透過能力が低下しがちとなり、60%を超えると、外壁16の耐久性が劣り勝ちになるからである。
以上のような装置構成におけるバリ取り研磨方法について説明する。
例えば切削加工後のナット等のような比較的サイズが小さい工作物を収容カゴ3内に収容する。この際、工作物の収容量としては、収容カゴ3の収容容量100に対して20〜40%程度が好ましく、20%未満であると作業効率が悪く、40%を超えると共摺りの効果が低下しがちである。
この収容カゴ3を洗浄槽4の所定の位置にセットし、洗浄槽4内に脱気した洗浄液を導入することで、収容カゴ3の少なくとも一部を浸漬させる。
そして、洗浄槽4を外部と遮断した状態にした後、循環回路5を通して洗浄液の一部を循環させながら、超音波振動子8を作動させて洗浄液中に超音波を放射し、また、収容カゴ3を水平の回転軸15周りに回転させる。
ここで、収容カゴ3の回転速度は、3〜10回転/m程度にしている。
そして、洗浄槽4を外部と遮断した状態にした後、循環回路5を通して洗浄液の一部を循環させながら、超音波振動子8を作動させて洗浄液中に超音波を放射し、また、収容カゴ3を水平の回転軸15周りに回転させる。
ここで、収容カゴ3の回転速度は、3〜10回転/m程度にしている。
そして約5〜30分程度、収容カゴ3の回転と洗浄液中への超音波の放射を継続することにより、工作物に生じていたバリが綺麗に除去されるとともに、工作物の表面研磨が行われ、極めて効率的にバリ取り研磨を行うことができる。
また、バリ取り研磨が終了した後は、収容カゴ3から工作物を取り出すだけで作業が完了するため、バレル研磨のような研磨剤との分離作業が不要であり、作業容易である。
また、バリ取り研磨が終了した後は、収容カゴ3から工作物を取り出すだけで作業が完了するため、バレル研磨のような研磨剤との分離作業が不要であり、作業容易である。
以上のような方法によって、極めて効率的に工作物のバリ取り研磨作業を行うことができるようになった。
なお、本考案は以上のような実施形態に限定されるものではない。本実用新案登録請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本考案の技術的範囲に属する。
例えば工作物の種類等は任意であり、また、洗浄液に対する収容カゴ3の浸漬程度等も例示である。
例えば工作物の種類等は任意であり、また、洗浄液に対する収容カゴ3の浸漬程度等も例示である。
工作物のバリ取り研磨作業を極めて効率的に行うことができ、しかも研磨効率も高いため、特にサイズの小さい工作物のバリ取り研磨作業において、今後広い範囲で普及することが期待される。
1…バリ取り研磨装置、2…超音波洗浄手段、3…収容カゴ、4…洗浄槽、15…回転軸、16…外壁、17…透し孔。
Claims (4)
- 工作物のバリを除去し表面を研磨する工作物のバリ取り研磨装置であって、複数の工作物を収容することができ、且つ周囲を取り囲む外壁に多数の透し孔が形成される収容カゴと、洗浄液を貯留し且つ前記収容カゴの少なくとも一部を浸漬せしめることができる洗浄水貯留槽と、前記収容カゴを水平の回転軸周りに回転させることのできる回転手段と、前記洗浄液貯留槽の下方に配置され、且つ前記洗浄液中に向けて超音波を発振することのできる超音波発振手段を備えたことを特徴とする工作物のバリ取り研磨装置。
- 前記収容カゴは、水平の回転軸に直交する断面形状が六角形であることを特徴とする請求項1に記載の工作物のバリ取り研磨装置。
- 前記洗浄液貯留槽内に貯留される洗浄液の液面の高さは、放射する超音波周波数の波長をλmmとした場合に、λ/4+λ/2×n(nは正の整数)であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の工作物のバリ取り研磨装置。
- 前記収容カゴの透し孔の開口率は、前記外壁の総面積に対して30〜80%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の工作物のバリ取り研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017002663U JP3212134U (ja) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | 工作物のバリ取り研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017002663U JP3212134U (ja) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | 工作物のバリ取り研磨装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017002663U Ceased JP3212134U (ja) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | 工作物のバリ取り研磨装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110153636A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-23 | 江苏大学 | 机械往复驱动式微孔内表面强化设备 |
JP2020121388A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 株式会社ブルー・スターR&D | バリ取り研磨方法及びバリ取り研磨装置 |
US10971950B2 (en) | 2013-07-29 | 2021-04-06 | The Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research | Microprocessor controlled class E driver |
CN113334150A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-09-03 | 恒超源洗净科技(深圳)有限公司 | 一种超声波去毛刺装置 |
-
2017
- 2017-06-14 JP JP2017002663U patent/JP3212134U/ja not_active Ceased
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