JP4180616B2 - Deburring equipment for metal parts - Google Patents
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Description
本発明は、金属部品のバリ取り装置に関するものであり、特に、化学研磨の工程を含む金属部品のバリ取り装置に関するものである。 The present invention relates to a deburring apparatus metals components, in particular, to a deburring device for a metallic component including a chemical polishing process.
従来より、金属部品の表面処理を行うために化学研磨が行われている。これは、薬液に金属部品を浸漬し、表面の金属を溶解させて平滑化・光沢化するものである。また、金属部品に対して切断、切削、孔あけ等の機械加工を施した際に、被加工物の角や縁に形成されるササクレ状の突起、いわゆる「バリ」を、化学研磨によって除去することも試みられている。 Conventionally, chemical polishing has been performed to perform surface treatment of metal parts. In this method, a metal part is immersed in a chemical solution, and the metal on the surface is dissolved to make it smooth and glossy. In addition, when a metal part is machined, such as cutting, cutting, or drilling, the so-called “burrs” formed on the corners and edges of the workpiece are removed by chemical polishing. It has also been tried.
化学研磨によれば、下記のようなメリットがある。例えば、研磨剤の粉粒を部品と共にバレル内に入れ、バレルを回転・振動させるバレル研磨や、研磨剤の粉末を含むスラリー等を部品に向けて噴射し研磨するショットブラストのように、部品が変形する恐れや、部品の細部に研磨剤の粉粒が入り込んで汚染される恐れがない。また、バレル研磨、ショットブラスト、ブラシやヤスリを用いた機械的な研磨のように、部品が傷付いたり二次的なバリが生じたりする恐れがない。更に、電解質溶液に金属部品を浸漬して通電し、金属表面を溶解させる電解研磨のように、電気エネルギーの消費によってランニングコストが嵩む恐れがない。 Chemical polishing has the following advantages. For example, parts such as barrel polishing, in which abrasive particles are put in a barrel together with the parts, and barrel blasting to rotate and vibrate the barrel, and shot blasting in which slurry containing abrasive powder is sprayed toward the parts are polished. There is no fear of deformation, and there is no risk of contamination due to abrasive particles entering the details of the parts. Moreover, there is no fear that the parts are damaged or secondary burrs are generated unlike barrel polishing, shot blasting, mechanical polishing using a brush or a file. Furthermore, there is no fear that the running cost is increased due to the consumption of electric energy as in the case of electrolytic polishing in which a metal part is immersed in the electrolyte solution and energized to dissolve the metal surface.
一方、化学研磨には、除去したい部分のみならず、部品全体が研磨されてしまい、寸法精度が一定となりにくいという不具合があった。特に、バリの除去を行う場合、バリ部分を全部溶解させようとすると、部品全体がかなり溶解されてしまうことから、寸法精度に関する問題はより大きなものであった。これに対し、バリ部分を優先的に溶解させようとする化学研磨用治具が提案されている(特許文献1参照)。これは、研磨対象の部品を積層して、スパイラル状の段部が形成された棒状の治具に支持させ、該治具を化学研磨液中で回転させるものである。これにより、バリ部分が積極的に化学研磨液に晒され、それ以外の部分は積層された他の部品によって化学研磨液との接触が妨げられ、バリ部分を効率的に化学研磨することができる。 On the other hand, the chemical polishing has a problem that not only the part to be removed but also the entire part is polished, and the dimensional accuracy is difficult to be constant. In particular, when removing the burrs, if the entire burrs are dissolved, the entire part is considerably dissolved, so the problem concerning the dimensional accuracy is greater. On the other hand, a chemical polishing jig that preferentially dissolves burrs has been proposed (see Patent Document 1). In this method, parts to be polished are stacked and supported by a rod-shaped jig on which a spiral step is formed, and the jig is rotated in a chemical polishing liquid. As a result, the burrs are actively exposed to the chemical polishing liquid, and the other parts are prevented from contacting with the chemical polishing liquid by other laminated parts, and the burrs can be efficiently chemically polished. .
しかしながら、上記の化学研磨用治具は、研磨対象となる部品が、例えば、平板状の部品など、積層させることができる形状である場合には大変有効であったが、積層させにくい形状の部品には適用しにくいものであった。そのため、積層させにくい形状の部品であっても、寸法精度を高めてバリ取り処理を行いたいという要望があった。 However, the above-mentioned chemical polishing jig is very effective when the part to be polished has a shape that can be laminated, such as a flat plate-like part, but a part that is difficult to laminate. It was difficult to apply. For this reason, there has been a demand for a deburring process with improved dimensional accuracy even for parts that are difficult to stack.
また、従来の化学研磨では、バリ部分を除去しようとすると、薬液による金属の溶解作用を高めるために、薬液を高濃度にする必要があった。そのため、高濃度の薬液を廃棄するための処理に要する労力やコストが多大であるという問題に加え、高濃度の薬液を扱う環境が、作業者や周囲の設備・機器にとって良いものではないという問題があった。そのため、薬液が高濃度であることは、大量の金属部品を連続的に処理し、金属部品の生産ラインに化学研磨工程を組み込むことへの障害となっていた。 Further, in the conventional chemical polishing, when the burrs are to be removed, it is necessary to increase the concentration of the chemical solution in order to enhance the dissolving action of the metal by the chemical solution. Therefore, in addition to the problem that the labor and cost required for the disposal of the high concentration chemical solution are great, the problem that the environment for handling the high concentration chemical solution is not good for workers and surrounding facilities / equipment was there. For this reason, the high concentration of the chemical solution has been an obstacle to continuously processing a large amount of metal parts and incorporating a chemical polishing process into the metal parts production line.
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、化学研磨工程を含み、且つ、寸法精度を向上させて、部品の形状によらず、バリ部分を効率的に除去することが可能な金属部品のバリ取り装置の提供を第一の課題とするものである。また、化学研磨液を低濃度化してもバリ部分を効率的に除去することが可能な金属部品のバリ取り装置の提供を、第二の課題とするものである。更に、大量の金属部品を連続処理することが可能な金属部品のバリ取り装置の提供を、第三の課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, include chemical polishing process, and, by improving the dimensional accuracy, irrespective of the shape of the component, the metal component capable of efficiently removing burrs portion Bas The first problem is to provide a reclaiming device. Moreover, the provision of chemical polishing solution of low concentration of efficiently metal parts deburring device capable of removing burrs parts throughout, it is an second object. Furthermore, a third object is to provide a deburring device for metal parts capable of continuously processing a large amount of metal parts.
上記の課題を解決するため、本発明にかかる金属部品のバリ取り装置は、「脱脂工程を行う第一処理槽、水洗工程を行う第二処理槽、金属を溶解させる化学研磨液を貯留する化学研磨槽を構成する第三処理槽、防錆工程を行う第四処理槽、及び乾燥工程を行う第五処理槽の順に所定間隔で列設された五つの処理槽と、前記所定間隔の二倍の間隔で三つ設けられ、金属部品を支持し前記化学研磨液に浸漬させる支持具と、該支持具を回転させる回転装置と、前記化学研磨液に浸漬された前記金属部品に向かって、前記化学研磨液と同一の化学研磨液を噴出させる噴出装置と、三つの前記支持具を同時に昇降させる昇降装置と、三つの前記支持具を前記処理槽の上方で同時に水平移動させる移動装置と、それぞれの前記支持具に設けられ前記金属部品を把持及び開放可能な把持開放装置と、前記第二処理槽及び前記第四処理槽に設けられ、前記把持開放装置によって開放された前記金属部品を保持する保持具と、前記回転装置、前記昇降装置、前記移動装置、及び前記把持開放装置を制御し、前記支持具によって前記金属部品の搬送を行わせると共に、前記金属部品が前記化学研磨槽の前記化学研磨液に浸漬された状態で前記支持具を回転させる搬送回転制御手段とを」具備して構成されている。そして、本発明の金属部品のバリ取り装置における金属部品のバリ取り方法は、「金属を溶解させる化学研磨液に金属部品を浸漬すると共に、前記化学研磨液と同一の化学研磨液をノズルから噴出させ、マイクロバブルを発生させて前記化学研磨液に浸漬された前記金属部品の表面に当てるバリ取り工程」を具備するものである。 In order to solve the above-described problems, the deburring device for metal parts according to the present invention includes a “first treatment tank for performing a degreasing process, a second treatment tank for performing a water washing process, and a chemical for storing a chemical polishing solution for dissolving metal. Five treatment tanks arranged at predetermined intervals in the order of the third treatment tank constituting the polishing tank, the fourth treatment tank for performing the rust prevention process, and the fifth treatment tank for performing the drying process, and twice the predetermined interval Are provided at an interval of, a support tool for supporting a metal part and immersing it in the chemical polishing liquid, a rotating device for rotating the support tool, and toward the metal part immersed in the chemical polishing liquid, An ejection device for ejecting the same chemical polishing liquid as the chemical polishing liquid, an elevating device for simultaneously raising and lowering the three support tools, and a moving device for horizontally moving the three support tools simultaneously above the processing tank, respectively The metal provided on the support A holding and opening device capable of holding and releasing a product, a holder provided in the second processing tank and the fourth processing tank and holding the metal part opened by the holding and releasing device, the rotating device, The lifting / lowering device, the moving device, and the grasping / releasing device are controlled, and the metal component is conveyed by the support, and the metal component is immersed in the chemical polishing liquid in the chemical polishing tank. And a conveyance rotation control means for rotating the support tool ”. The deburring method for metal parts in the deburring apparatus for metal parts according to the present invention is as follows: “A metal part is immersed in a chemical polishing liquid that dissolves metal, and the same chemical polishing liquid as the chemical polishing liquid is ejected from a nozzle. And a deburring step of generating microbubbles and applying the microbubbles to the surface of the metal part immersed in the chemical polishing liquid ”.
「化学研磨液」は、種類については、処理対象の「金属部品」の材質に応じ、その金属を溶解させる作用を有する液であれば特に限定されない。濃度については、後述のように、従来の化学研磨の場合より低濃度化することが可能である。 The “chemical polishing liquid” is not particularly limited as long as it is a liquid having an action of dissolving the metal according to the material of the “metal part” to be processed. As will be described later, the concentration can be lower than in the case of conventional chemical polishing.
従って、本発明によれば、ノズルから化学研磨液を噴出させることにより、高速で流動する液体中で圧力が低下し、液体が気化して、直径が10〜数十μmの微細な気泡であるマイクロバブルが生成する。このマイクロバブルは、崩壊する際に極めて短時間に高温高圧となるため、マイクロバブルを金属表面に当てることにより、崩壊時の衝撃力を金属表面のバリに作用させることができる。これにより、化学研磨液によって金属表面が溶解される作用に、マイクロバブルによる作用が付加され、その相乗効果により効率的にバリを除去することができる。 Therefore, according to the present invention, the chemical polishing liquid is ejected from the nozzle, whereby the pressure is reduced in the liquid flowing at high speed, the liquid is vaporized, and the bubbles are fine bubbles having a diameter of 10 to several tens of μm. Micro bubbles are generated. Since the microbubbles become high temperature and high pressure in a very short time when they collapse, the impact force at the time of collapse can act on the burrs on the metal surface by applying the microbubbles to the metal surface. As a result, the action of microbubbles is added to the action of dissolving the metal surface by the chemical polishing liquid, and the burr can be efficiently removed by the synergistic effect.
更に、マイクロバブルによる作用を併用することにより、化学研磨のみでバリを除去しようとする場合に比べ、化学研磨液を低濃度化し、或いは、化学研磨液による研磨時間を短縮することが可能となる。これにより、バリ以外の部分の溶解が進行しない状態でバリを除去することができ、寸法精度を向上させることができる。 Furthermore, by using the action of microbubbles in combination, it is possible to reduce the concentration of the chemical polishing liquid or shorten the polishing time with the chemical polishing liquid as compared with the case of removing burrs only by chemical polishing. . Thereby, a burr | flash can be removed in the state which does not advance melt | dissolution of parts other than a burr | flash, and a dimensional accuracy can be improved.
また、化学研磨液に浸漬された状態の金属部品にノズルから化学研磨液を噴射するという方法であることから、金属部品の形状によらず、また、特別な治具を要することなく、本発明を適用することができる。また、化学研磨液と同一の化学研磨液をノズルから噴出させる方法であることから、化学研磨液の組成や濃度に影響を及ぼすことなくマイクロバブルを発生させることができる。 In addition, since the chemical polishing liquid is sprayed from the nozzle onto the metal part immersed in the chemical polishing liquid, the present invention can be used regardless of the shape of the metal part and without requiring a special jig. Ming can be applied. In addition, since the same chemical polishing liquid as the chemical polishing liquid is ejected from the nozzle, microbubbles can be generated without affecting the composition and concentration of the chemical polishing liquid.
更に、化学研磨液を低濃度化できることにより、作業環境が改善されると共に、化学研磨液の廃棄のための処理が容易となり、そのための労力やコストを低減することが可能となる。 Furthermore, since the chemical polishing liquid can be reduced in concentration, the working environment is improved and the processing for discarding the chemical polishing liquid is facilitated, and the labor and cost for that purpose can be reduced.
また、本発明の金属部品のバリ取り装置における金属部品のバリ取り方法は、「脱脂工程、該脱脂工程に引き続く水洗工程、該水洗工程に引き続き、酸洗工程を経ることなく行われる前記バリ取り工程、該バリ取り工程に引き続き、酸洗工程を経ることなく行われる防錆工程、該防錆工程に引き続く乾燥工程の五つの工程からなる」ものである。 The deburring method for metal parts in the deburring apparatus for metal parts according to the present invention is as follows: "Degreasing step, rinsing step following the degreasing step, and subsequent to the rinsing step, without performing the pickling step. step, subsequent to the deburring process, antirust process to be performed without a pickling step, and five steps subsequent drying step rustproof process "is intended.
通常の化学研磨では、化学研磨工程の前に、前処理としての酸洗工程が設けられている。この工程は、ピックリング工程とも称され、金属表面の錆び、酸化物、スケールを除去し、化学研磨液に対して活性な表面とすることを主な目的としている。これに対し、本発明は、化学研磨液による金属の溶解作用にマイクロバブル崩壊の衝撃力による作用を付加したことにより、錆び取りやスケール除去を行いながらバリ取りを行うことが可能であるため、かかる酸洗工程を省略することができる。 In normal chemical polishing, a pickling process as a pretreatment is provided before the chemical polishing process. This process is also referred to as a pickling process, and its main purpose is to remove rust, oxides and scales on the metal surface and to make the surface active against chemical polishing liquid. On the other hand, the present invention, by adding the action of the impact force of microbubble collapse to the dissolution action of the metal by the chemical polishing liquid, it is possible to deburr while performing rust removal and scale removal, Such a pickling step can be omitted.
また、通常の化学研磨では、化学研磨工程の後に、後処理としての酸洗工程が設けられている。この工程は、化学研磨工程で液中に溶出した金属が酸化することにより、金属表面に生成する薄い酸化皮膜を、除去することを主な目的としている。これに対し、本発明では、バリ取り工程においてマイクロバブルを金属部品に向けて噴射するため、金属表面における物質拡散が促進されて酸化皮膜の生成が妨げられ、或いは、生成した酸化皮膜が除去されやすくなる。これにより、後処理の酸洗工程を省略することが可能となる。 Moreover, in normal chemical polishing, the pickling process as post-processing is provided after the chemical polishing process. The main purpose of this step is to remove the thin oxide film formed on the metal surface when the metal eluted in the liquid in the chemical polishing step is oxidized. In contrast, in the present invention, since microbubbles are jetted toward the metal part in the deburring process, the diffusion of the material on the metal surface is promoted to prevent the formation of the oxide film, or the generated oxide film is removed. It becomes easy. This makes it possible to omit the post-treatment pickling step.
加えて、本発明では、マイクロバブルの作用を併用することにより、化学研磨液を低濃度化してバリ取りを行うことが可能であるため、従来では化学研磨液を次工程に持ち込むことを防止するために設けていた、化学研磨工程後の水洗工程をも省くことができる。 In addition, in the present invention, it is possible to reduce the concentration of the chemical polishing liquid and perform deburring by using the action of microbubbles together, so that the chemical polishing liquid is conventionally prevented from being brought into the next process. Therefore, it is possible to omit the water washing step after the chemical polishing step.
従って、本発明によれば、従来の化学研磨において、酸洗工程で大量に使用されていた酸を使用する必要がなくなり、廃液処理の手間やコストを削減できると共に、環境への負荷を低減することができる。そして、酸洗工程及びこれに伴う水洗工程を省くことにより、従来の化学研磨の工程に比べて工程数が大幅に減少するため、短時間でバリ取り処理を行うことができる。加えて、より小さなスペースで処理を行うことが可能となる。 Therefore, according to the present invention, in the conventional chemical polishing, it is not necessary to use a large amount of acid that has been used in the pickling process, and it is possible to reduce the labor and cost of waste liquid treatment and to reduce the burden on the environment. be able to. Then, by omitting the pickling step and the accompanying water washing step, the number of steps is greatly reduced compared to the conventional chemical polishing step, and therefore the deburring process can be performed in a short time. In addition, processing can be performed in a smaller space.
「支持具」は、例えば、吸着、挟持、載置、懸架、螺子留め等により、金属部品を支持する構成とすることができる。また、「回転装置」は、モータと、該モータの回転を支持具に伝達する手段で構成することができる。ここで、モータの回転を支持具に伝達する構成としては、例えば、モータの回転軸の運動に支持具の回転軸を連動させるベルトとプーリ、或いはチェーンとスプロケット、モータの回転軸と支持具の回転軸とを直接的に接続する軸等を挙げることができる。 The “support” can be configured to support metal parts by, for example, adsorption, clamping, mounting, suspension, screwing, and the like. Further, the “rotating device” can be constituted by a motor and means for transmitting the rotation of the motor to a support. Here, as a configuration for transmitting the rotation of the motor to the support, for example, a belt and a pulley or a chain and a sprocket that interlocks the rotation axis of the support with the movement of the rotation shaft of the motor, a rotation shaft of the motor and the support Examples include an axis that directly connects the rotating shaft.
「噴出装置」は、化学研磨液を加圧し噴射する構成とすることができ、例えば、ノズル、ノズルと化学研磨液を貯留する槽とを接続する流路、流路を介してノズルまで化学研磨液を加圧して送るポンプによって構成することができる。また、ノズルに導入される液の圧力を調整する圧力調整弁を備えるものとしても良い。更に、ノズルに導入される化学研磨液は、金属部品が浸漬される化学研磨槽から供給されるものであっても、同一の組成の化学研磨液が他から供給されるものであっても良いが、化学研磨槽から供給し循環して使用することとすれば、化学研磨液を有効に使用でき、好適である。また、ノズルの径と流路の径との設定によって化学研磨液が加圧される構成を、噴出装置の構成として含めることもできる。 The “spouting device” can be configured to pressurize and spray the chemical polishing liquid. For example, the nozzle, the flow path connecting the nozzle and the tank for storing the chemical polishing liquid, and the chemical polishing up to the nozzle via the flow path. It can be constituted by a pump that feeds the liquid under pressure. Moreover, it is good also as what has a pressure control valve which adjusts the pressure of the liquid introduce | transduced into a nozzle. Furthermore, the chemical polishing liquid introduced into the nozzle may be supplied from a chemical polishing tank in which metal parts are immersed, or may be supplied from another chemical polishing liquid having the same composition. However, if the chemical polishing tank is supplied and circulated, the chemical polishing liquid can be used effectively, which is preferable. Moreover, the structure by which a chemical polishing liquid is pressurized by the setting of the diameter of a nozzle and the diameter of a flow path can also be included as a structure of an ejection apparatus.
従って、本発明によれば、化学研磨槽内に浸漬された金属部品に向かって化学研磨液を噴出可能な構成とされることにより、上記の金属部品のバリ取り方法が適用できる金属部品のバリ取り装置となる。 Therefore, according to the present invention, by which is capable jetting constituting the chemical polishing liquid toward the immersed metal part in a chemical polishing bath, the metal parts deburring method of the metal components can be applied burrs It becomes a take-off device.
加えて、支持具に支持される金属部品を、化学研磨液内で回転させる構成を具備するため、金属表面での化学研磨液の交換が促進され、化学研磨液による金属の溶解反応を促進することができる。また、金属部品が回転されることにより、ノズルから噴出されるマイクロバブルを、偏りなく金属部品の表面に当てることが可能となる。 In addition, since the metal component supported by the support is configured to rotate in the chemical polishing liquid, the exchange of the chemical polishing liquid on the metal surface is promoted, and the metal dissolution reaction by the chemical polishing liquid is promoted. be able to. Further, by rotating the metal part, the microbubbles ejected from the nozzle can be applied to the surface of the metal part without deviation.
「昇降装置」及び「移動装置」は、支持具を直線的に移動可能であれば、特にその構成は限定されず、例えば、エアシリンダとピストンロッド、カム機構、ラックとピニオン機構、電磁ソレノイド等を使用した構成を例示することができる。また、複数の支持具を「同時に」昇降・移動させるためには、単一の昇降装置や移動装置で複数の支持具を駆動する構成であっても、それぞれの支持具に対して別個に設けられた昇降装置や移動装置を、同期させる構成であっても良い。 The “elevating device” and the “moving device” are not particularly limited as long as the support can be moved linearly. For example, an air cylinder and a piston rod, a cam mechanism, a rack and pinion mechanism, an electromagnetic solenoid, etc. A configuration using can be illustrated. In addition, in order to move up and down and move a plurality of support tools “simultaneously”, even if the plurality of support tools are driven by a single lifting device or moving device, they are provided separately for each support tool. The structure which synchronizes the raising / lowering apparatus and moving apparatus which were made may be sufficient.
「把持開放装置」は、エアの脱気・供給によって対象物の把持・開放を行うエアチャック、通電・非通電で把持・開放を切替える電磁チャック、油圧やモータにより作動する二本指や三本指のハンドツール等を例示することができる。また、「保持具」は、例えば、金属部品を挿し込んで保持可能な孔部や枠体を有する構成、或いは、金属部品を架渡させて保持可能な台状の構成とすることができる。 "Gripping and releasing device" is an air chuck that grips and releases an object by deaeration and supply of air, an electromagnetic chuck that switches between gripping and opening by energization and de-energization, two fingers and three operated by hydraulic pressure and a motor An example is a finger hand tool. In addition, the “holding tool” can have, for example, a configuration having a hole or a frame that can hold a metal part inserted therein, or a trapezoidal configuration that can hold and hold the metal part.
処理槽が列設される「所定間隔」は、処理槽において金属部品を処理する位置、すなわち金属部品を回転させる位置及び保持させる位置の、隣接する処理槽間の距離を指すものとする。各処理槽が金属部品の搬送方向に沿って同一の幅に形成されることを要件とするものではない。 The “predetermined interval” where the processing tanks are arranged refers to a distance between adjacent processing tanks at a position where the metal parts are processed in the processing tank, that is, a position where the metal parts are rotated and a position where the metal parts are held. It does not require that each processing tank is formed to have the same width along the conveying direction of the metal parts.
「搬送回転制御手段」は、記憶装置と、記憶装置に記憶されたプログラムと、プログラムに従って処理を行うマイクロプロセッサとを具備して構成させることができる。 The “conveyance rotation control means” can be configured to include a storage device, a program stored in the storage device, and a microprocessor that performs processing according to the program.
従って、本発明によれば、脱脂工程、水洗工程、バリ取り工程、防錆工程、乾燥工程の順に行う五つの工程によって構成される上記の金属部品のバリ取り方法を、自動化して連続的に行うために好適な金属部品のバリ取り装置となる。 Therefore, according to the present invention, the above-described deburring method for metal parts, which is composed of five steps in the order of a degreasing step, a water washing step, a deburring step, a rust prevention step, and a drying step, is automated and continuously performed. This is a deburring device for metal parts suitable for carrying out.
そして、本発明によれば、複数の支持具を同時に昇降及び水平移動可能に構成し、処理槽の間隔と支持具の間隔とを対応させて設定することにより、複数の金属部品を同時に搬送し、異なる処理に供させ、処理槽間を平行移動させて一連の処理を行うことができる。そして、支持具の間隔が処理槽の間隔の二倍に設定され、処理槽には一つおきに保持部が設けられると共に、支持具は金属部品を把持及び開放可能な構成とされることにより、支持具は把持していた金属部品を開放して保持具に保持させ、金属部品を処理槽内での処理に供させている間に移動することができる。特に、本発明では五つの処理槽に対し、三つの支持具が設けられ、第二と第四の処理槽内に保持具が設けられていることにより、処理槽内での処理を途切れることなく連続的に行わせることができると共に、処理される複数の金属部品について同一の処理条件及び同一の処理時間で処理を行うことが可能となる。 According to the present invention, the plurality of support tools can be moved up and down and horizontally moved at the same time, and the plurality of metal parts can be transported simultaneously by setting the intervals between the processing tanks and the support tools corresponding to each other. A series of treatments can be performed by subjecting different treatments to parallel movement between treatment vessels. And the interval of the support tool is set to twice the interval of the processing tank, and every other processing tank is provided with a holding part, and the support tool is configured to be able to grip and release metal parts. The support tool can be moved while the held metal part is released and held by the holding tool, and the metal part is used for processing in the processing tank. In particular, in the present invention, for the five treatment tanks, three supports are provided, and the holders are provided in the second and fourth treatment tanks, so that the processing in the treatment tanks is not interrupted. In addition to being able to be performed continuously, it is possible to perform processing with the same processing conditions and the same processing time for a plurality of metal parts to be processed.
そして、上記の処理の流れをコンピュータ制御することにより、化学研磨液による溶解作用にマイクロバブルの作用を併用させたバリ取りを、複数の処理槽で異なる処理を行う一連の処理の中で、自動化して行うことができる。これにより、バッチ処理を行う従来の装置を用いる場合に比べ、極めて効率良く、労働力の負担を軽減して、金属部品のバリ取りを行うことができる。 And by controlling the above processing flow by computer, the deburring that combines the action of microbubbles with the action of dissolving by chemical polishing liquid is automated in a series of processes that perform different processes in multiple processing tanks. Can be done. Thereby, compared with the case where the conventional apparatus which performs batch processing is used, the burden of a labor force can be reduced very efficiently and a metal part can be deburred.
加えて、化学研磨槽においてマイクロバブルを併用した化学研磨を行う構成としたことにより、化学研磨液を低濃度化することができ、大量の金属部品を連続処理しても、作業環境に与える影響が殆んどないものとすることができる。これにより、金属部品の生産ラインに組み込むことが可能な、金属部品のバリ取り装置となる。 In addition, the chemical polishing tank is configured to perform chemical polishing in combination with microbubbles, so that the chemical polishing solution can be reduced in concentration, and even if a large amount of metal parts are continuously processed, the effect on the work environment There can be very little. Thereby, it becomes a deburring apparatus for metal parts that can be incorporated into a production line for metal parts.
以上のように、本発明の効果として、化学研磨工程を含み、且つ、寸法精度を向上させて、部品の形状によらず、バリ部分を効率的に除去することが可能な金属部品のバリ取り装置を提供することができる。また、化学研磨液を低濃度化しても、バリ部分を効率的に除去することが可能な金属部品のバリ取り装置を提供することができる。更に、大量の金属部品を連続処理することが可能な金属部品のバリ取り装置を提供することができる。 As described above, as an effect of the present invention includes a chemical polishing process, and, by improving the dimensional accuracy, irrespective of the shape of the component, the metal component capable of efficiently removing burrs portion Bali A take-off device can be provided. Further, the chemical polishing solution be low in concentration, it is possible to provide a deburring device for a metallic component capable of efficiently removing burrs portion. Furthermore, it is possible to provide a deburring device for metal parts that can continuously process a large amount of metal parts.
以下、本発明の最良の一実施形態である金属部品のバリ取り装置1(以下、単に「バリ取り装置1」という)、及び、該装置を使用した金属部品のバリ取り方法(以下、単に「バリ取り方法」という)について、図1乃至図3に基づいて説明する。ここで、図1(a)はバリ取り装置1の正面図であり、図1(b)は図1(a)におけるA−A断面図であり、図2は図1のバリ取り装置における制御の流れを示すフローチャートであり、図3は本実施形態のバリ取り装置における処理の流れを、従来の化学研磨の処理の流れと対比して示す工程図である。
Hereinafter, a
まず、本実施形態のバリ取り装置1の構成について説明する。バリ取り装置1は、図1に示すように、脱脂液を貯留し脱脂工程を行う第一処理槽11、水を貯留し水洗工程を行う第二処理槽12、化学研磨にマイクロバブルを併用させたバリ取り工程を行う第三処理槽としての化学研磨槽13、防錆剤を貯留し防錆工程を行う第四処理槽14、送風用のファンが設けられ乾燥工程を行う第五処理槽15からなる五つの処理槽と、金属部品Wを支持する支持具30と、支持具30を回転させる回転装置40と、化学研磨液に浸漬された金属部品Wに向かって、化学研磨液と同一の化学研磨液を噴出させる噴出装置20とを、主に具備して構成されている。
First, the structure of the
加えて、バリ取り装置1は、支持具30を昇降させる昇降装置50と、支持具30を処理槽の上方で水平移動させる移動装置60と、支持具30に設けられ、金属部品Wを把持及び開放可能な把持開放装置と、把持開放装置によって開放された金属部品Wを保持する保持具70と、回転装置40、昇降装置50、移動装置60、及び把持開放装置を制御する搬送回転制御手段とを具備している。
In addition, the
更に、詳細に説明すると、五つの処理槽は、何れも上方に開口した略直方体に形成され、第一処理槽11、第二処理槽12、第三処理槽(化学研磨槽13)、第四処理槽14、第五処理槽15の順に列設され、架台80の上に設置されている。ここで、五つの処理槽のそれぞれの鉛直方向の中心線の、相互に隣接する二線間の距離は、全て等しい距離Lに設定されている。
More specifically, all of the five processing tanks are formed in a substantially rectangular parallelepiped opening upward, and the
また、列設された五つの処理槽の外側には、第一処理槽11側に、処理前の金属部品Wを載置する処理前載置台81が、第五処理槽15側に、五つの処理槽での一連の処理が行われた金属部品Wが搬出され載置される処理後載置台82が、それぞれ設けられており、処理前載置台81と第一処理槽11の鉛直方向の中心線間の距離、及び、処理後載置台82と第五処理槽15の鉛直方向の中心線間の距離もLに設定されている。
In addition, on the outside of the five processing tanks arranged in a row, a pre-treatment mounting table 81 on which the pre-processing metal part W is placed on the
化学研磨槽13の正面には、図1(b)に示すように、噴出口21aが化学研磨槽13の内方に開口するようにノズル21が設けられている。また、化学研磨槽13の底面には化学研磨液を排出可能な排出口28が設けられ、排出口28とノズル21は導入流路25で接続され、その途中には中圧ポンプ23が設けられている。また、中圧ポンプ23とノズル21の間には、中圧ポンプ23により送られる化学研磨液の圧力を調整してノズル21に供給する圧力調整弁26が設けられている。ここで、ノズル21、導入流路25、中圧ポンプ23、及び圧力調整弁26が本発明の噴出装置20に相当する。また、圧力調整弁26とノズル21との間には、化学研磨液の圧力を測定する圧力計27が設けられ、排出口28と中圧ポンプ23との間には、沈殿物や異物を除去するためのフィルタ29が取り付けられている。
As shown in FIG. 1 (b), a
支持具30は、回転軸部35と、エアの脱気・供給により金属部品Wを把持・開放可能なエアチャック31を有して構成されている。ここで、エアチャック31が本発明の把持開放装置に相当する。ここで、本実施形態のバリ取り装置1は三つの支持具30を具備している。これらの支持具30を、第一処理槽11側から順に、第一支持具30a、第二支持具30b、及び第三支持具30cと称することとする。このとき、三つの支持具30は、それぞれの回転軸部35の中心線の相互に隣接する二線間の距離が2Lとなるように、後述の昇降体55に取り付けられている。
The
ここで、三つの支持具30は次のような構成により、同時に昇降可能、且つ、同時に水平移動可能とされている。まず、架台80からは図示しない枠体が立設されており、この枠体の上部フレームには、フレームに設けられたレールを介して、スライド体65がスライド自在に支持されている。このスライド体65には、第二エアシリンダ61によって駆動される水平方向に延びた第二ピストンロッド62が取り付けられている。これにより、第二エアシリンダ61の駆動により、スライド体65は上部フレームにそって水平方向(図1の紙面左右方向)にスライドする。このスライド体65には、第一エアシリンダ51が下向きに取り付けられ、この第一エアシリンダ51によって駆動される第一ピストンロッド52の下端には、昇降体55が取り付けられている。これにより、第一エアシリンダ51の駆動により昇降体55が鉛直方向に昇降する。
Here, the three
そして、この昇降体55に、三つの支持具30がエアチャック31を下方に向けて垂下された状態で取り付けられている。これにより、第一エアシリンダ51による駆動によって、昇降体55を介して、三つの支持具30a,30b,30cが同時に昇降する。また、第二エアシリンダ61の駆動により、スライド体65及び昇降体55を介して、三つの支持具30a,30b,30cが同時に水平方向に移動する。なお、第一エアシリンダ51及び第一ピストンロッド52が本発明の昇降装置50に相当し、第二エアシリンダ61及び第二ピストンロッド62が本発明の移動装置60に相当する。
And the three
加えて、昇降体55には支持具30を回転させるモータ41が取付けられ、ベルト42とプーリ43によって、単一のモータ41の回転で三つの支持具30a,30b,30cのそれぞれの回転軸部35が連動して回転する構成とされている。ここで、モータ41、ベルト42、及びプーリ43が本発明の回転装置40に相当する。なお、それぞれの支持具30a等に対して個々にモータ41を設け、ベルトやプーリ等の構成を備えないものとしても構わない。
In addition, a
また、第二処理槽12及び第四処理槽14には、支持具30の下降によって、支持具30に支持された金属部品Wが槽内に下降した際に金属部品Wを挿通させ、支持具30から金属部品Wが開放された際にこれを保持可能な保持具70が設けられている。
Moreover, when the metal part W supported by the
バリ取り装置1の機能的構成の主たる部分は、支持具30による金属部品Wの搬送及び回転を制御する搬送回転制御手段であり、記憶装置と、記憶装置に記憶されたプログラムと、プログラムに従って処理を行うマイクロプロセッサを具備して構成され、架台80の下方に設置された制御装置(図示しない)に格納されている。また、制御装置には、バリ取り装置1の電源のON/OFFや、処理時間の設定等の入力を作業者が行うための入力操作パネルが設けられている。
The main part of the functional configuration of the
次に、バリ取り装置1の搬送回転制御手段による処理の流れを、図1及び図2を用いて説明する。まず、処理前の金属部品Wは、作業者やロボットハンドにより、処理前載置台81にセットされる。一方、三つの支持具30a,30b,30cは、それぞれ処理前載置台81、第二処理槽12、及び第四処理槽14の上方に位置している。この位置を初期位置とする。
Next, the flow of processing by the conveyance rotation control means of the
バリ取り装置1の電源がON操作されて稼働を開始すると、搬送回転制御手段は、まず第一エアシリンダ51の電磁弁を制御し、第一ピストンロッド52を駆動させて支持具30を降下させる(ステップQ1)。次に、エアチャック31から脱気されるように真空ポンプを制御し、第一支持具30aによって処理前載置台81上の金属部品Wを吸引・把持させる(ステップQ2)。
When the power of the
その後、第一エアシリンダ51を制御して支持具30を上昇させ(ステップQ3)、更に、第二エアシリンダ61の電磁弁を制御して第二ピストンロッドを駆動させ、支持具30を距離Lだけ処理後載置台82側に移動させる(ステップQ4)。この状態で、支持具30を再度降下させると(ステップQ5)、第一支持具30aに支持された金属部品Wは第一処理槽11内の脱脂液に浸漬される。そして、モータ41を制御し回転させると、ベルト42及びプーリ43を介して回転軸部35が連動して回転し、金属部品Wは脱脂液中で回転する(ステップQ6)。
Thereafter, the
その後、予め設定された所定時間T1が経過するまでは金属部品Wの回転を継続させ(ステップQ7においてNO)、時間T1の経過を検知すると(ステップQ7においてYES)、モータ41を停止させ(ステップQ8)、支持具30を上昇させ(ステップQ9)、更に、支持具30を処理後載置台82側へ距離Lだけ移動させる(ステップQ10)。その後、支持具30を再び降下させ(ステップQ11)、金属部品Wが第二処理槽12内の保持具70に挿入された状態で、エアチャック31にエアが供給されるよう制御することにより、金属部品Wが第一支持具30aから開放されて保持具70に保持される(ステップQ12)。その後、支持具30を上昇させ(ステップQ13)、処理前載置台81側に距離2Lだけ移動させて、支持具30を初期位置に戻す(ステップQ14)。
Thereafter, the rotation of the metal part W is continued until a predetermined time T1 that is set in advance (NO in step Q7), and when the elapse of the time T1 is detected (YES in step Q7), the
そして、所定時間T2が経過するまでは、支持具30は初期位置でスタンバイ状態となり、金属部品Wは第二処理槽12内で保持具70に保持された状態で、継続して液中で浸漬される(ステップQ15においてNO)。時間T2の経過を検知すると(ステップQ15においてYES)、停止命令の有無が確認され、停止命令が入力されているときは処理を終了し(ステップQ16においてYES)、停止命令がないときは(ステップQ16においてNO)、ステップQ1に戻り、支持具30を再び降下させ、上記のような動作を繰り返して行わせる。なお、時間T1,T2は処理対象の金属部品Wの材質やバリの大きさ等を考慮して、予めプログラムに設定しておいても、実際の処理の際に作業者が入力しても良い。また、時間T1,T2を同一の設定とすることもできる。
Until the predetermined time T2 elapses, the
このとき、2回目以降の処理の際には、ステップQ1に戻った時点で既に第二処理槽12の保持具70に金属部品Wが保持されており、3回目以降の処理の際には、更に第四処理槽14の保持具70にも金属部品Wが保持されている。そのため、ステップQ2においては、第一支持具30aによって処理前載置台81上の金属部品Wが把持されると共に、第二支持具30bによって第二処理槽12内の保持具70に保持された金属部品Wが、第三支持具30cによって第四処理槽14内の保持具70に保持された金属部品Wが、同時に把持される。そして、以後の処理において、三つの金属部品Wは三つの支持具30a等によって同時に搬送され、ステップQ6においては、第一処理槽11内で一つの金属部品Wが第一支持具30aによって浸漬・回転されて脱脂処理されると共に、化学研磨槽13では別の金属部品Wが第二支持具30bによって化学研磨液中で浸漬・回転され、更に別の金属部品Wが第五処理槽15内で第三支持具30cによって乾燥のために回転させられるというように、三つの金属部品Wが、同時に異なる処理に供される。
At this time, in the second and subsequent processing, the metal part W is already held in the
このとき、化学研磨槽13ではノズル21から化学研磨液の噴射が行われており、第五処理槽15では、乾燥を促進するために、ファンから送風が行われている。なお、搬送回転制御手段によって、ノズルへ化学研磨液を送るポンプや送風用のファンの動作をも制御する構成とすることもできる。
At this time, chemical polishing liquid is sprayed from the
また、ステップQ12においては、金属部品Wが第一支持具30aによって第二処理槽12内の保持具70に開放されると共に、第二支持具30bによって第四処理槽14内の保持具70に、第三支持具30cによって処理後載置台82上に金属部品Wが開放される。そして、第二処理槽12内では水への浸漬・静置による水洗処理が行われ、同時に、第四処理槽14内では防錆剤への浸漬・静置による防錆処理が行われる。そして、上記のような動作を繰返すことにより、五つの処理槽内での五つの工程の処理を途切れることなく連続的に行わせることができると共に、脱脂工程、バリ取り工程、及び乾燥工程は処理時間T1、水洗工程及び防錆工程はT2と、処理される複数の金属部品の全てについて、同一の処理条件及び同一の処理時間で処理を行うことが可能となる。
In Step Q12, the metal part W is opened to the holding
ここで、一つの金属部品Wについて処理の流れをみてみると、図3(a)に示すように、処理前載置台81に設置されて処理が開始した後、支持具30によって搬送され、第一処理槽11における脱脂工程S1、第二処理槽12における水洗工程S2、化学研磨槽13における化学研磨液及びマイクロバブルによるバリ取り工程S3、第四処理槽14における防錆工程S3、及び第五処理槽15における乾燥工程S4を経て、処理後載置台82上に開放され、処理が終了することとなる。
Here, looking at the flow of processing for one metal part W, as shown in FIG. 3A, after being installed on the pre-treatment mounting table 81 and starting the processing, it is transported by the
ところで、一般的な化学研磨は、図3(b)に例示するような流れで処理される。かかる従来の工程(ステップP1〜P10)と比べた場合の、本実施形態の処理工程(ステップS1〜S5)の相違点は、化学研磨工程P5の前の酸洗工程P3及びその後の水洗工程P4がないこと、及び、化学研磨工程P5の後の酸洗工程P7及びその前後の水洗工程P6,P8がないことである。ここで、前処理の酸洗工程P3(ピックリング工程)は、金属表面の錆びやスケールを除去し、化学研磨液に対して活性な表面とすることを主な目的としている。しかしながら、本実施形態では、バリ取りと共に、錆びやスケールの除去を行うことができるため、前処理の酸洗工程P3を省くことができ、その結果、その後の水洗工程P4も不要となる。 By the way, general chemical polishing is processed in the flow illustrated in FIG. The difference between the processing steps (steps S1 to S5) of this embodiment compared to the conventional steps (steps P1 to P10) is that the pickling step P3 before the chemical polishing step P5 and the subsequent water washing step P4. And no pickling step P7 after the chemical polishing step P5 and no water washing steps P6 and P8 before and after the chemical polishing step P5. Here, the pre-treatment pickling step P3 (pickling step) is mainly intended to remove the rust and scale on the metal surface and make the surface active against the chemical polishing liquid. However, in this embodiment, since rust and scale can be removed together with deburring, the pretreatment pickling step P3 can be omitted, and as a result, the subsequent water washing step P4 is also unnecessary.
また、後処理の酸洗工程P7は、化学研磨工程P5で化学研磨液中に溶出した金属の酸化により、金属表面に生成する薄い酸化皮膜を除去することを主な目的とする。これに対し、本実施形態では、バリ取り工程S3において金属部品Wに噴射されるマイクロバブルによって、酸化皮膜が生成しにくく、また、生成しても除去され易いものとなっている。これにより、酸洗工程P7を省くことができ、その後の水洗工程P8も不要となる。加えて、化学研磨工程P5後の水洗工程P6は、化学研磨液をその後の工程に持ち込まないために行うものであるが、本実施形態では、バリ取り工程における化学研磨液の濃度を低く抑えることができるため、水洗工程を設ける必要性がないものとなっている。 The main purpose of the post-treatment pickling step P7 is to remove a thin oxide film formed on the metal surface by oxidation of the metal eluted in the chemical polishing liquid in the chemical polishing step P5. On the other hand, in the present embodiment, the oxide film is difficult to be generated by the microbubbles injected to the metal part W in the deburring step S3, and even if it is generated, it is easily removed. Thereby, the pickling process P7 can be omitted, and the subsequent water washing process P8 is also unnecessary. In addition, the water washing process P6 after the chemical polishing process P5 is performed in order not to bring the chemical polishing liquid into the subsequent processes. In this embodiment, the concentration of the chemical polishing liquid in the deburring process is kept low. Therefore, it is not necessary to provide a water washing step.
以上のように、本実施形態のバリ取り装置1及び該装置を使用したバリ取り方法によれば、コンピュータ制御により、五つの処理槽で行われる五つの工程による処理を、自動化して連続的に処理することができる。これにより、バッチ処理による従来の装置を用いた場合に比べ、金属部品のバリ取りを極めて効率良く行うことができると共に、労働力の負担を削減することができる。
As described above, according to the
特に、本実施形態では、五つの処理槽を設け、第二処理槽12及び第四処理槽17に保持具70を設けた上で、三つの支持具30で金属部品を搬送する構成としたことにより、脱脂工程、水洗工程、化学研磨とマイクロバブルを併用したバリ取り工程、防錆工程、乾燥工程の五つの工程をこの順に行うために、好適な装置となる。加えて、本実施形態では、処理前載置台81及び処理後載置台82のそれぞれと処理槽との間隔を、処理槽の間隔Lと等しい設定としたため、処理槽への金属部品Wの搬入から搬出まで、自動化して行うことができる。
In particular, in the present embodiment, five processing tanks are provided, and the
また、従来の化学研磨では必要であった前処理及び後処理としての酸洗工程、及びその前後の水洗工程を省略し、工程数を削減することができる。これにより、短時間で効率良く金属部品のバリ取りを行うことができると共に、装置の構成が簡易なものとなり、装置自体を小型化することができる。特に、本実施形態では、五つの槽にわたる部品の搬送を、槽の数より少ない三つの支持具30で行い、しかも、その三つの支持具30の動作について、回転動作は単一のモータ41で、昇降動作は単一の第一エアシリンダ51で、水平移動は単一の第二エアシリンダ61で駆動しているため、より簡易な構成であり、よりコンパクトな装置となっている。
Moreover, the pickling process as the pre-processing and post-processing required in the conventional chemical polishing and the water-washing process before and after that can be omitted, and the number of processes can be reduced. Thereby, deburring of metal parts can be efficiently performed in a short time, the configuration of the apparatus becomes simple, and the apparatus itself can be downsized. In particular, in the present embodiment, parts are transported over five tanks by three
更に、従来は前処理及び後処理としての酸洗工程で大量に使用されていた酸の溶液を使用する必要がないため、廃液処理の手間やコストを削減できると共に、環境に与える負荷を低減することができる。 Furthermore, since it is not necessary to use an acid solution that has been used in large quantities in the pickling process as a pre-treatment and a post-treatment in the past, it is possible to reduce the labor and cost of waste liquid treatment and reduce the burden on the environment. be able to.
次に、化学研磨とマイクロバブルを併用したバリ取り処理の具体例である実施例1、及び上記実施形態のバリ取り装置1を適用した具体的なバリ取り処理である実施例2について、本発明の要件を欠く対照例と対比させつつ、図4乃至図9を用いて説明する。ここで、図4は実施例1及び実施例2で使用したノズル21’の構成を示す説明図であり、図5は実施例1を対照例と対比させた光学顕微鏡写真であり、図6は実施例2についてバリ取り処理による質量減少を対照例と対比させたグラフであり、図7は実施例2の光学顕微鏡写真の一例であり、図8は実施例2に対する対照例の光学顕微鏡写真の一例であり、図9は実施例2の表面粗さを示すグラフの一例である。
Next, the present invention relates to Example 1 which is a specific example of the deburring process using both chemical polishing and microbubbles, and Example 2 which is a specific deburring process to which the
以下では、化学研磨液として、商品名カーボケム(ポリグラート社製、ドイツ)を使用した場合を例示する。このカーボケムは、過酸化水素水(過酸化水素35重量部)、ソルトレッドC600、及びカーボプラスアクティブを水で希釈した溶液である。ここで、ソルトレッドC600は、金属の溶解速度に対する作用を有し、カーボプラスアクティブは処理表面の光沢度と浴の安定性に影響を及ぼす成分である。以下において、表1に示した組成に配合されたカーボケム溶液を、「100%溶液」と称し、これを水で10倍に希釈した溶液、及び水で20倍に希釈した溶液を、それぞれ「10%溶液」、「5%溶液」とする。なお、カーボケムは、鉄系金属の処理に適しており、特に炭素含有量が1.3%以下の鉄鋼の処理に好適である。なお、鉄系金属とは、鉄または鉄の合金を指すものとする。
Below, the case where a brand name Carbochem (Polyglato company make, Germany) is used as a chemical polishing liquid is illustrated. This carbochem is a solution obtained by diluting hydrogen peroxide water (
また、以下の実施例1及び実施例2において、マイクロバブルを発生させるために用いたノズル21’は、図4に概略構成を示すように、ホーン型のノズルであり、ノズル口径(d)は1mm、ホーン長さ(H)は12mm、ノズル長さ(h)は16mmである。ホーン角(θ)は50°〜60°としたが、以下では60°の場合の結果を例示した。
Further, in Example 1 and Example 2 below, the
下記のように、中央に貫通する孔部を有する円板状の試験片を使用した。この試験片は、孔あけ加工の際に孔部の周縁に沿ってバリが生成しているものである。
外径(直径):45mm
内径(直径):8mm
厚さ:10mm
材質:一般構造用圧延鋼SS400
A disk-shaped test piece having a hole penetrating in the center was used as described below. In this test piece, burrs are generated along the periphery of the hole during the drilling process.
Outer diameter (diameter): 45mm
Inner diameter (diameter): 8mm
Thickness: 10mm
Material: General structural rolled steel SS400
上記の試験片を10%溶液に浸漬すると共に、下記の条件で10%溶液をノズル21’から噴射しマイクロバブルを作用させた。この試験片を、試験片S−0とする。
ノズルからの噴射圧力:3MPa
ノズルからの噴射方向:円板面に垂直に孔部の中心に向かって噴射
ノズル−試験片間距離:30mm
噴射及び浸漬時間:5分
化学研磨液温度:25℃
While the above test piece was immersed in a 10% solution, the 10% solution was sprayed from the nozzle 21 'under the following conditions to cause microbubbles to act. This test piece is designated as test piece S-0.
Injection pressure from the nozzle: 3 MPa
Injection direction from the nozzle: injection toward the center of the hole perpendicular to the disk surface Nozzle-test piece distance: 30 mm
Spraying and immersion time: 5 minutes Chemical polishing liquid temperature: 25 ° C
対照例として、ノズルからの化学研磨液の噴射は行わず、100%溶液(化学研磨液温度25℃)に5分間浸漬した試験片を、対照試験片R−0とする。
As a control example, a test specimen immersed in a 100% solution (chemical polishing
試験片S−0及び対照試験片R−0について、処理前後での光学顕微鏡観察、及び質量測定を行った。光学顕微鏡観察によれば、処理前のバリの程度は試験片S−0及び対照試験片R−0で同程度であったが、処理後では、図5(a)に示すように、試験片S−0では孔部の縁の全周にわたりバリが除去されていることが観察された。これに対し、対照試験片R−0では、図5(b)に示すように、孔部の縁にバリが残存していた。また、孔部の縁にそって指でなぞってみたところ、試験片S−0では滑らかな感触であったのに対し、対照試験片R−0ではざらつきや引っ掛かりが感じられた。一方、質量減少の処理前の試験片の質量に対する割合は、試験片S−0では0.058%、対照試験片R−0では0.089%であり、対照試験片R−0の方が処理による金属溶解量が多かった。 The test piece S-0 and the control test piece R-0 were subjected to optical microscope observation and mass measurement before and after the treatment. According to the optical microscope observation, the degree of burr before the treatment was the same in the test piece S-0 and the control test piece R-0, but after the treatment, as shown in FIG. In S-0, it was observed that burrs were removed over the entire periphery of the edge of the hole. In contrast, in the control specimen R-0, as shown in FIG. 5B, burrs remained on the edge of the hole. Further, when the finger was traced along the edge of the hole, the test piece S-0 had a smooth feel, whereas the control test piece R-0 felt rough and caught. On the other hand, the ratio of the mass reduction to the mass of the test piece before the treatment is 0.058% in the test piece S-0 and 0.089% in the control test piece R-0, and the control test piece R-0 is more The amount of metal dissolved by the treatment was large.
以上のことから、化学研磨液濃度を1/10と低くしても、ノズル21’から化学研磨液を噴射してマイクロバブルを作用させることにより、バリを有効に除去することができることが分かった。加えて、バリが除去されていた試験片S−0の方が、バリの除去が不十分であった対照試験片R−0より、試験片全体としての金属溶解量が少なかった。このことから、マイクロバブルによる作用を併用することにより、化学研磨のみを行う場合に比べ、寸法精度を向上させてバリを除去することができると考えられた。
From the above, it has been found that even if the chemical polishing liquid concentration is lowered to 1/10, burrs can be effectively removed by spraying the chemical polishing liquid from the
なお、上記の結果は、同一の処理時間で比較した場合を示したものであり、マイクロバブルを作用させた場合に、バリが除去されるまでに5分を要することを意味するものではない。後述の実施例2を参照すると、マイクロバブルを作用させた場合は、5分よりも早い段階でバリが除去されていると予想される。 In addition, said result showed the case where it compared in the same processing time, and when a micro bubble is made to act, it does not mean that 5 minutes are required until a burr | flash is removed. Referring to Example 2 to be described later, when microbubbles are applied, it is expected that burrs are removed at an earlier stage than 5 minutes.
次に、上記の試験片とは形状の異なる試料を用いて試験を行った。試料は、直径17mmの略丸棒状部に四角柱部が連設された形状であり、本実施形態のバリ取り装置1の支持具30に略丸棒状部を支持させ、四角柱部分を垂下して化学研磨液に浸漬し、処理を行った。この四角柱部の形状及び材質を下記に示す。
断面:一辺10mmの正方形
長さ:58mm
材質:一般構造用圧延鋼SS400
Next, a test was performed using a sample having a shape different from that of the above test piece. The sample has a shape in which a quadrangular prism portion is connected to a substantially round rod-shaped portion having a diameter of 17 mm. The substantially round bar-shaped portion is supported by the
Section: Square with a side of 10 mm Length: 58 mm
Material: General structural rolled steel SS400
かかる試料は、加工にあたり、四角柱部の長手方向の四つの側面を、フライス盤を用い正面フライスカッターで切削したことにより、長手方向の角部に沿って根元の厚いカエリが生成していた。その対抗する二側面を、それぞれ短手方向に砥石で0.1mm平面研削することにより、カエリの根元の厚さを適度な厚さ(約100μm以下)まで減少させ、除去対象のバリとした。 In such a sample, when the four side surfaces in the longitudinal direction of the quadrangular column portion were cut with a front milling cutter using a milling machine, thick burrs were generated along the corner portions in the longitudinal direction. The opposing two side surfaces were each subjected to 0.1 mm surface grinding with a grindstone in the lateral direction, thereby reducing the thickness of the root of the burrs to an appropriate thickness (about 100 μm or less) to be a burr to be removed.
この試料について、図4に示すように、試料Wが支持具30に支持され垂下された状態で、試料の回転軸Rとノズル21’の中心軸Nとが垂直となる方向に、ノズル21’から化学研磨液を噴射させた。また、ノズル21’の中心軸Nが、試料先端から20mmに位置するように化学研磨液を噴射し、ノズル−試料間距離D(ノズルのホーン先端から試料回転軸までの距離)は30mmとした。また、液に浸漬させた状態で、試料を回転軸R周りに30rpmの速度で回転させた。表2に、本実施例の試料S−1,S−2について処理条件を示す。同表には、対照試料R−1,R−2,及びR−3についての処理条件も併せて示す。
各試料について、処理前及び処理時間が1分、2分、及び3分経過した時点で、四角柱部の角部の光学顕微鏡観察を行った。撮影した光学顕微鏡写真に基づき、次のような基準で、バリの除去程度を判断した。その結果を表3にまとめて示す。
N:バリの除去が視認できない
A:バリの除去が若干視認できる
B:AとCとの間の状態
C:バリが殆んど除去されている
また、光学顕微鏡写真の一例を図7及び図8に示す。ここで、図7は試料S−2であり、(a)は処理前、(b)は2分後、(c)は3分後である。また、図8は対照試料R−2であり、(a)は処理前、(b)は3分後である。なお、処理開始前の写真において、金属の表面付近に他より濃色の層状に撮影されているものが、バリの部分である。
N: Burr removal is not visually recognized A: Burr removal is slightly visible B: State between A and C C: Burr is almost removed Also, an example of an optical micrograph is shown in FIGS. It is shown in FIG. Here, FIG. 7 shows sample S-2, where (a) is before treatment, (b) is after 2 minutes, and (c) is after 3 minutes. FIG. 8 shows the control sample R-2, where (a) is before treatment and (b) is after 3 minutes. Note that, in the photograph before the start of processing, the burr portion is taken in a layer of darker color than the others near the surface of the metal.
また、処理前及び処理時間3分の時点で各試料の質量を測定し、質量の減少分の処理前の試料質量に対する割合(処理による金属溶解量)を求めた。その結果を図6にグラフ化して示す。 In addition, the mass of each sample was measured before the treatment and at a time of 3 minutes, and the ratio of the decrease in the mass to the sample mass before the treatment (the amount of metal dissolved by the treatment) was determined. The results are graphed in FIG.
光学顕微鏡観察の結果、本実施形態の実施例である試料S−1及びS−2では、化学研磨液濃度が低いにも関わらず、何れも処理時間1分という早い段階からバリが除去され始め、3分経過後には、マイクロバブルが噴射された位置の近傍では殆んどバリが除去されていることが確認された。特に、試料S−2は、化学研磨液の濃度は試料S−1の半分であり、質量減少も試料S−1の半分程度であったのに対し、図7に示す顕微鏡観察によれば、試料S−1よりはやや不十分であるが、かなり良好にバリが除去されていることが確認された。このことから、化学研磨液濃度を5%という低濃度としても、マイクロバブルを作用させることにより、試料全体が研磨されることを抑制しつつ、有効にバリを除去することができると考えられた。 As a result of optical microscope observation, in samples S-1 and S-2, which are examples of this embodiment, burrs begin to be removed from an early stage of a processing time of 1 minute despite the low chemical polishing solution concentration. After 3 minutes, it was confirmed that almost all burrs were removed in the vicinity of the position where the microbubbles were ejected. In particular, sample S-2 had a chemical polishing solution concentration of half that of sample S-1 and a mass reduction of about half that of sample S-1, whereas according to the microscopic observation shown in FIG. It was confirmed that the burr was removed fairly well, although it was slightly insufficient compared to sample S-1. From this, it was considered that even if the chemical polishing liquid concentration is as low as 5%, the burr can be effectively removed while suppressing the entire sample from being polished by the action of microbubbles. .
一方、化学研磨液を全く含まない水に浸漬すると共に、水をノズル21’から噴射した対照試料R−1では、2分後に若干バリが取れかかっていることが光学顕微鏡観察で視認されたが、3分後のバリの除去程度に差異が確認されなかった。このことから、マイクロバブルを作用させる場合であっても、化学研磨液が0%(水)の場合は、有効なバリ取りを短時間で行うことは困難であり、化学研磨液による溶解作用とマイクロバブルによる衝撃力との相乗効果によって、バリが短時間で有効に除去可能となると考えられた。 On the other hand, in the control sample R-1, which was immersed in water containing no chemical polishing liquid and water was sprayed from the nozzle 21 ', it was visually confirmed by optical microscope observation that burrs were slightly removed after 2 minutes. No difference was observed in the degree of removal of burrs after 3 minutes. Therefore, even when microbubbles are applied, if the chemical polishing liquid is 0% (water), it is difficult to perform effective deburring in a short time. It was considered that burrs can be effectively removed in a short time due to a synergistic effect with the impact force of microbubbles.
また、マイクロバブルを作用させたが化学研磨液濃度が低い試料S−1と、化学研磨液濃度はその10倍濃いがマイクロバブルを作用させない対照試料R−2とを比較すると、図6に示すように、質量減少量は処理時間の経過に伴って対照試料R−2の方がより多くなる。一方、光学顕微鏡観察によれば、図8に示すように、対照試料R−2では、濃色に見えるバリの層が3分経過後に若干減少していることが認められるものの、視野全体にわたりバリの層が残存していた。このことから、対照試料R−2の3分経過時点での金属溶解量におけるバリ部分の寄与度は小さく、化学研磨液濃度を高く設定しマイクロバブルを作用させない従来の化学研磨の処理条件では、バリを完全に除去するまでにはバリ以外の部分の溶解が進行してしまうと考えられた。 Further, FIG. 6 shows a comparison between the sample S-1 in which the microbubbles are applied but the chemical polishing solution concentration is low and the control sample R-2 in which the chemical polishing solution concentration is 10 times higher but the microbubbles are not applied. Thus, the amount of mass decrease is greater for the control sample R-2 over time. On the other hand, according to the optical microscope observation, as shown in FIG. 8, in the control sample R-2, it is recognized that the burr layer that looks dark is slightly reduced after 3 minutes. Layer remained. From this, the contribution of the burr portion in the metal dissolution amount at the time of 3 minutes of the control sample R-2 is small, under the conventional chemical polishing treatment conditions in which the chemical polishing solution concentration is set high and microbubbles do not act, It was considered that dissolution of the parts other than the burrs would progress until the burrs were completely removed.
更に、試料S−1と同じく化学研磨液の濃度が10%であるがマイクロバブルを作用させない対照試料R−3は、質量減少も少なく、光学顕微鏡観察からもバリの層がほとんど変化していない様子が観察された。これにより、マイクロバブルを作用させない場合、化学研磨液が10%という低濃度の場合は、バリの除去は困難であると考えられた。 In addition, the control sample R-3, which has a chemical polishing liquid concentration of 10% but does not act on microbubbles like the sample S-1, has little mass loss, and the burr layer is hardly changed even by observation with an optical microscope. The situation was observed. Thus, it was considered that it was difficult to remove burrs when the microbubbles were not applied and the chemical polishing liquid had a low concentration of 10%.
また、試料S−1,S−2及び対照例R−1乃至R−3について、四角柱部の長手方向の側面の中央を長手方向に沿って、表面粗さの測定を行った。その結果、化学研磨液とマイクロバブルを併用した試料においては、図9に試料S−2のろ波うねり曲線を例示するように、マイクロバブルを作用させた範囲(図示、矢印X)で表面粗さが改善され、平滑化されていることが確認された。 Moreover, about sample S-1, S-2 and control example R-1 thru | or R-3, the surface roughness was measured along the longitudinal direction in the center of the side surface of the rectangular column part in the longitudinal direction. As a result, in the sample in which the chemical polishing liquid and the microbubbles are used in combination, as shown in FIG. 9, the surface roughness is within the range in which the microbubbles are applied (arrow X in the figure), as exemplified by the filtered waviness curve of the sample S-2. It was confirmed that the smoothness was improved.
なお、上記の実施例2においては、バリ取り効果を評価するために、意図的に、長手方向にバリを有する試料に対して、マイクロバブルを局部的に作用させている。実際に金属部品のバリ取りを行う際、加工対象面がマイクロバブルの噴射範囲内に収まらない試料の場合には、試料及びノズルの位置を相対的に変化させることにより、金属部品全体にマイクロバブルを当て、全体的にバリの除去を行うことができる。 In Example 2 described above, in order to evaluate the deburring effect, intentionally, microbubbles are locally applied to a sample having burrs in the longitudinal direction. When actually deburring a metal part, if the surface to be processed does not fit within the injection range of the microbubbles, the microbubbles are formed throughout the metal part by relatively changing the position of the sample and the nozzle. Can be removed as a whole.
以上のように、本実施形態の実施例1及び実施例2によれば、化学研磨にマイクロバブルによる作用を併用することにより、化学研磨液による溶解作用のみでバリを除去しようとする従来の場合に比べ、化学研磨液の濃度を1/10〜1/20に低くしても、有効にバリを除去することができた。しかも、化学研磨液による溶解作用のみでバリを除去しようとする場合に比べ、試料全体の金属溶解量を抑制してバリを除去することができ、寸法精度が良くないという従来の化学研磨の短所を、改善することができると考えられた。 As described above, according to Example 1 and Example 2 of the present embodiment, by combining the action of microbubbles with chemical polishing, the conventional case of removing burrs only by the dissolving action of the chemical polishing liquid In contrast, even when the concentration of the chemical polishing solution was lowered to 1/10 to 1/20, burrs could be effectively removed. Moreover, compared to the case where burrs are removed only by the dissolving action of the chemical polishing liquid, the burrs can be removed by suppressing the amount of metal dissolved in the entire sample, and the dimensional accuracy is not good. It was thought that it can be improved.
また、本実施例で使用した化学研磨液のカーボケムは、過酸化水素を含有し、過酸化水素の有する強い酸化力を利用して金属の表面からバリを除去することができる。ここで、マイクロバブルは、崩壊時に水を分解しOHラジカルを生成すると言われているが、このOHラジカルは極めて強い酸化力を有する。そのため、過酸化水素水が含まれる化学研磨液をノズルから噴射してマイクロバブルを発生させることにより、水に由来するOHラジカルに加えて、過酸化水素に由来するOHラジカルが発生し易くなる可能性が考えられ、化学研磨液が本来有している強い酸化力を、マイクロバブルによって更に高めることができると期待される。 Further, the chemical polishing liquid carbochem used in this example contains hydrogen peroxide and can remove burrs from the surface of the metal using the strong oxidizing power of hydrogen peroxide. Here, it is said that microbubbles decompose water to generate OH radicals when collapsed, and these OH radicals have extremely strong oxidizing power. Therefore, it is possible to generate OH radicals derived from hydrogen peroxide in addition to OH radicals derived from water by generating microbubbles by jetting a chemical polishing liquid containing hydrogen peroxide water from a nozzle. It is expected that the strong oxidizing power inherent to the chemical polishing liquid can be further enhanced by microbubbles.
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.
例えば、上記実施形態のバリ取り装置では、五つの処理槽のそれぞれの鉛直方向の中心線の、相互に隣接する二線間の距離をLすることにより、処理槽が「所定間隔で列設される」場合を例示したが、本発明は、このように金属部品の搬送方向に沿って各処理槽が同一の幅に設けられることを要件とするものではない。すなわち、処理槽において金属部品を処理する位置、すなわち金属部品を回転させる位置及び保持する位置の間の距離がLであれば、各処理槽の幅に長短があり、必ずしも処理槽の中央で金属部品を処理しなくとも、上記と同様の流れで処理を行うことができる。 For example, in the deburring device of the above-described embodiment, the processing tanks are arranged at predetermined intervals by dividing the distance between two adjacent lines of the vertical center lines of the five processing tanks. However, the present invention does not require that the processing tanks be provided with the same width along the conveying direction of the metal parts. That is, if the distance between the position where the metal part is processed in the processing tank, that is, the position where the metal part is rotated and the position where the metal part is held is L, the width of each processing tank is long and the metal is not necessarily in the center of the processing tank. Even if parts are not processed, processing can be performed in the same flow as described above.
更に、本実施形態のバリ取り装置では、化学研磨槽に浸漬された金属部品には回転のみ行わせる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、回転軸方向に長い金属部品のバリ取りを行う場合、支持具に低速送り機構を設け、或いはノズル自体を昇降可能な構成とすることにより、マイクロバブルが噴射される位置を金属部品に対して長手方向に相対的に移動させ、部品全体にわたってバリの除去を行うことが可能となる。 Furthermore, in the deburring apparatus of the present embodiment, the case where only the metal part immersed in the chemical polishing tank is rotated is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, when deburring a metal part that is long in the direction of the rotation axis, a low-speed feed mechanism is provided on the support, or the nozzle itself can be moved up and down, so that the position where the microbubbles are ejected is relative to the metal part Thus, it is possible to remove the burrs over the entire part by relatively moving in the longitudinal direction.
また、ノズル、或いは、降下させた状態での支持具を水平方向に移動可能或いは揺動可能な構成とすることにより、種々の金属部品の処理を一台のバリ取り装置で行う場合に、金属部品の形状や大きさ等に応じて、試料とノズルとの位置関係を容易に調整可能な装置とすることができる。 In addition, when the nozzle or the support in the lowered state is configured to be movable or swingable in the horizontal direction, when processing various metal parts with a single deburring device, The apparatus can easily adjust the positional relationship between the sample and the nozzle according to the shape and size of the component.
加えて、槽内の液量を検知するための液面センサや液面高さ計、或いは、化学研磨液の濃度やPH等を検出する測定器を具備する構成とすることができる。そして、予め定めた所定範囲から外れた値が検知・検出された際に、ブザーやランプにより警報を行う構成を付加することもできる。 In addition, a liquid level sensor and a liquid level meter for detecting the amount of liquid in the tank, or a measuring device for detecting the concentration and pH of the chemical polishing liquid can be provided. Further, it is possible to add a configuration in which a warning is given by a buzzer or a lamp when a value outside a predetermined range is detected and detected.
1 バリ取り装置(金属部品のバリ取り装置)
11 第一処理槽
12 第二処理槽
13 化学研磨槽(第三処理槽)
14 第四処理槽
15 第五処理槽
20 噴出装置
21,21’ ノズル(噴出装置)
23 中圧ポンプ(噴出装置)
25 導入流路(噴出装置)
26 圧力調整弁(噴出装置)
30 支持具
31 エアチャック(把持開放装置)
40 回転装置
41 モータ(回転装置)
42 ベルト(回転装置)
43 プーリ(回転装置)
50 昇降装置
51 第一エアシリンダ(昇降装置)
52 第一ピストンロッド(昇降装置)
60 移動装置
61 第二エアシリンダ(移動装置)
62 第二ピストンロッド(移動装置)
70 保持具
1 Deburring device (Deburring device for metal parts)
11
14
23 Medium pressure pump (ejection device)
25 Introduction flow path (spouting device)
26 Pressure regulating valve (spouting device)
30
40
42 Belt (rotating device)
43 Pulley (rotating device)
50
52 First piston rod (lifting device)
60 moving
62 Second piston rod (moving device)
70 Holder
Claims (1)
前記所定間隔の二倍の間隔で三つ設けられ、金属部品を支持し前記化学研磨液に浸漬させる支持具と、
該支持具を回転させる回転装置と、
前記化学研磨液に浸漬された前記金属部品に向かって、前記化学研磨液と同一の化学研磨液を噴出させる噴出装置と、
三つの前記支持具を同時に昇降させる昇降装置と、
三つの前記支持具を前記処理槽の上方で同時に水平移動させる移動装置と、
それぞれの前記支持具に設けられ前記金属部品を把持及び開放可能な把持開放装置と、
前記第二処理槽及び前記第四処理槽に設けられ、前記把持開放装置によって開放された前記金属部品を保持する保持具と、
前記回転装置、前記昇降装置、前記移動装置、及び前記把持開放装置を制御し、前記支持具によって前記金属部品の搬送を行わせると共に、前記金属部品が前記化学研磨槽の前記化学研磨液に浸漬された状態で前記支持具を回転させる搬送回転制御手段と
を具備することを特徴とする金属部品のバリ取り装置。 A first treatment tank that performs a degreasing process, a second treatment tank that performs a water washing process, a third treatment tank that constitutes a chemical polishing tank that stores a chemical polishing solution that dissolves metal, a fourth treatment tank that performs a rust prevention process, and Five treatment tanks arranged at predetermined intervals in the order of the fifth treatment tank for performing the drying process,
Three support tools provided at intervals of twice the predetermined interval, supporting metal parts and dipping in the chemical polishing liquid,
A rotating device for rotating the support ;
An ejection device that ejects the same chemical polishing liquid as the chemical polishing liquid toward the metal part immersed in the chemical polishing liquid;
An elevating device for elevating and lowering the three support members simultaneously;
A moving device for horizontally moving the three support tools simultaneously above the processing tank;
A grip opening device provided on each of the supports and capable of gripping and opening the metal parts;
A holder that is provided in the second treatment tank and the fourth treatment tank and holds the metal part opened by the grip opening device;
The rotating device, the elevating device, the moving device, and the grasping and releasing device are controlled, and the metal component is conveyed by the support, and the metal component is immersed in the chemical polishing liquid in the chemical polishing tank. A conveyance rotation control means for rotating the support tool in a state of being carried out;
To immediately Bei characteristics and to Rukin genus parts deburring device.
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