JP4565363B2 - 製品、特に金属製品のバリ取りの方法及びその方法の使用 - Google Patents

Description

発明の適用分野
本発明は製品、さらに詳細には鋭利なエッジ又は打抜き，クリッピング、成形及び機械加工工程又はそのいずれかの後のバリで煩わされる金属製品のバリ取り方法に関するものである。
航空機の翼，プレート製品などのリブのバリ取り方法の使用にも関するものである。
発明の技術的背景
バリ取りは数多くの金属製品の生産におけるばかりでなく、他の材料，例えば、製品がはみ出しエッジ又は突起を生ずることがある場合のプラスチック製品の生産における問題でもある。
金属製品のバリ取りが必要とされる場合、製品の外径に均一な面取りができれば，それはしばしば大きな利点となる。
ファイルを使用して作業者による個別の製品の手操作によるバリ取りの他に，電解バリ取りや研磨材料中での振動，研削，サンドブラスト，各種材料によるすすぎ及び研磨剤添加物による高圧フラッシングなどの大量生産中のバリ取りの各種技術も存在する。
大量生産中のバリ取りの上記方法は次に述べられる多数の欠点を有している。
1)製品を研磨剤から分離しなければならない。
2)製品からダスト／液体の汚れを落とさなければならない。
3)相互接触により互いに損傷することがある。
4)バリ取り工程により製品が発熱する。
5)工程が遅く，
6)しばしば，バリやはみ出しのいわゆる折り返しを生じ，かつ
7)そのバリ取りの結果が変ってしまい，またバリ取りの結果は例えば、異なる面取り半径が孔のエッジに沿って現れる場合，円形の孔などの製品の形状に依存する。
米国特許番号第５、４６８、１７３号から，それぞれに４個のバリ取りローラを保持シリンダから半径方向外側へ延びる研磨リーフを設けた２組のバリ取りヘッドを有する金属製品のバリ取り用機械が公知である。バリ取りローラのすべてがバリ取りされるべき製品全体に渡って同一方向に回転し且つ旋回する。
しかしながら、バリ取りリーフの横幅が加工され得る開口の横幅の制限を設けてしまうため、このバリ取り機は隅部や狭い通路部のバリ取りには適当ではない。
さらに、バリ取りリーフの相対的な剛性のため異なる輪郭やエッジに対して横幅自体の調整の可能性が制限されてしまう。
バリ取りの多くの異なる方法及び機械があるにもかかわらず，これは上記欠点や製品の種々の外径に沿って一様な面取り半径に関する要求が必須であるということにおいて，多くのバリ取り作業はなお手操作で行なわれなければない。
しかしながら、手操作によるバリ取りは時間がかかり，かつそれゆえ，大量生産においては費用がかかる。また、かき傷がしばしばバリ取りしたエッジに現れ，かき傷はクラックを形成する方向に働いて、次いで製品の割れにつながる。
航空産業においては、例えば、航空機翼のリブ又は同様の製品の製造における問題が存在する。これらのリブは精密な組立てのため機械加工されている大形の金属製品から構成されている。リブをこのようにその最終寸法までもってくると、機械加工から生ずるバリを孔や外側エッジでエッジの極めて精密な面取り半径で同時面取り中に取除かなければならない。これらの面取りにはある一定の半径があるばかりでなく，面取りはバリ取り後，かき傷又は条痕が完全になくなっていなければならない。リブが航空機翼又は同種の場所に取付けられた時、はみ出しリブの振動の結果としてこのようなかき傷又は条痕がクラックの形成につながる。
発明により解決されるべき技術的課題
このように、製品のバリ取りされたエッジにかき傷又はクラックを引き起こすことなく金属製品のバリ取りを実行できる必要があり、そのことにおいてバリ取りと同時に製品の外径に均一な半径を有する面取りも行なわれなければならない。
製品に次の表面処理が行なわれる場合、バリ取りが一様な形状でもたらされることが望ましく、ここにおいて、これによって塗料などの表面被覆が所望の厚さに確実に塗布されることが保証される。
新技術
従って、本発明の目的は打抜き，クリッピング、成形及び機械加工工程又はそのいずれかの後の鋭利なエッジ又はバリで煩わされる金属製品のバリ取り方法を提供することである。
この目的は，それぞれが駆動装置から半径方向外側へ延びるそれ自身のスピンドル軸に固定されるバリ取りディスクであって、スピンドル軸周りを対で反対する両方向に回転し、かつスピンドル軸に対して直角に延びる旋回軸の周囲を旋回されるバリ取りローラであって、それぞれが大量のバリ取りフィンガーの構造体内に半径方向スリットを設けた円形に加工された研磨材料片からなるバリ取りディスクで構成される多数のバリ取りローラを含むバリ取りツールであって、製品が製品表面を掃除するバリ取りツール下に供給され，バリ取りツール中でバリ取りローラも製品の供給方向に対して横方向に製品表面と平行に往復する方法で移動されることを特徴とする，前文において開示された種類の本発明による方法で達成される。
製品が少なくとも部分的に平らな下面を有する場合には，バリ取りツール下で製品を前方へ送る間製品を固定できる真空表面上で製品を送るのも利点であり、その送りの間、空気の動きが製品の表面を冷却するように作用する。
技術的効果
バリが通常除去された残留物である又は折り重ねられている場合，バリ取り及びその加工の効果は製品のエッジに集中されるということが，また製品が加工熱に影響されないということも意外にも証明され，そのことにおいて、バリ取りディスクが製品表面の冷却のための循環を生成していること、加工が乾燥法で行なわれるため，バリ取り後のクリーニングが必要でないこと，及び複雑な製品でも，これらの外形が製品の外側エッジ又は異なる形状の孔のエッジに広がっているかどうかに関わらず，均一で同様の面取り半径がすべての外形で達成される。
上記エッジ間に位置する製品表面のそれらの領域は材料の著しい除去なく平らに，かつ滑らかに接地される。
バリ取りディスクのフィンガーは大きな柔軟性をもたらすものであって、フィンガーを製品中の凹部及び孔にある距離侵入させ，その結果、外形の面取りが意図した半径で行なわれる。同様に、相対的に狭いフィンガーは狭い開口や通路に侵入して狭い開口や通路を加工可能にしている。
また、反対方向に回転するバリ取りツールは製品は一方又は同一方向に作用されないという効果をもたらすが、それは平面上の保持パワーが特に大きくは必要ないということを意味している。これは、精密なバリ取り及び形状のための大きな保証となる。
真空平面上に製品を載せることは，製品が加工中固定される状態で保持されるという，さらに、バリ取り中製品表面を冷却するという効果をもたらす。
滑らな製品では、塗装／ラッカー塗布の形態では，その後の表面処理で処理材料を製品の表面に接着させるのはこれまで困難であった。
製品が本発明による方法でバリ取り／磨減されると、表面処理材料が製品表面に接着することが分かった。
従って、本発明による方法によれば、リブ上の各種エッジの面取りと同時に航空機翼のリブのバリ取りに有利に使用することができ，かつ平坦な製品を同様の方法で加工できる。
【図面の簡単な説明】
本発明による方法及び例えば、航空機のリブのバリ取りのための本発明の使用について図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は機械加工で生ずる狭い溝を示す小さな矢印を有し、かつ製品の表面の一般的なバリ取りによって除去及び面取り又はそのいずれかがなされるべき形状のバリを示す大きな矢印を有する製品を示す部分断面図である。
図２は本発明による方法を使用したバリ取り後の図１に描画された製品を示す図面である。
図３はバリ取りツールの合成運動が矢印で示される，本発明による方法によるバリ取り機でバリ取りされる航空機翼のリブを示す平面図である。
図４はバリ取り機の側面を模式図的に示す図面である。
図５は多数のバリ取りディスクで構成されるバリ取りツールを拡大尺度で示す図面である。
図１には、製品の最終形状による突出部３及び溝部４を有する製品１，表面２の断面図が示されている。突出部３及び溝部４は一定の広がりを有している。また、貫通入り口孔５及び凹部６も存在する。ミーリングやターニングなどの機械加工中加工ツールから生ずる一連の溝，軌跡又は空所が参照番号７で表示されており、かつ参照番号８により製品の最終処理に関連して除去される鋭利なバリが表示されている。
図２に示すように、材料のできるだけ少ない量の除去中に突出部３及び溝部４での表面２は滑らかにされる必要がある一方で、各種エッジ，即ち、孔５及び凹部６の周囲のエッジは参照番号９及び１０によりそれぞれ示されるように面取りされなければならないということにおいて，これら一連の溝、軌跡又は凹部７及びバリ８は除去しなければならない。
これは，図３及び図４に示されるように、駆動装置２３から半径方向外側へ延びる個別のスピンドル軸２２に取付けられた多数のバリ取りローラ２１を含んでいるバリ取りツールであって，製品１の表面２を掃除するバリ取りツール下に製品１が送られる場合、バリ取りツール中で前記バリ取りローラ２１はスピンドル軸２２周囲を回転する（矢印２５）ばかりでなく，スピンドル軸２２に直角に延びる旋回軸２４周り（矢印２６）にも旋回し、バリ取りツール中でバリ取りローラ２１はさらに、製品の送り方向（矢印２８）に対して横方向に製品表面と平行にバリ取りローラも往復する態様で移動される（二重矢印２７）本発明による方法で達成される。
図３における反対側に向けられた矢印２５により示されるように，隣接するバリ取りローラ２１を反対方向に回転させることは利点を伴う。バリ取り中、製品１は作業テーブル２９で前方へ送られ，かつ共通に知られている方法でクランプツール３０により固定される。
ただし、加工中の製品がある広がりの平坦下面を有する場合には、孔あき表面３１を有するコンベヤベルトを有し、その下に真空源に接続されるチャンバー３２があり、従って、バリ取り中製品１が真空により固定される作業テーブルを使用することが作業テーブル２９として有利である。コベヤベルトはエンドレスであり、作業テーブル２９の直下に配置されるローラ３３の周りを走行する。
図５に示すように、バリ取りローラ２１はそれぞれが円形に加工された研磨材料からなり、かつ半径方向に加工されてバリ取りローラ２１及び軸２２から半径方向へ延びる大量のバリ取りフィンガー３６を形成する多数のバリ取りディスク３４で構成されている。また、バリ取りローラ２１の軸方向の広がりは現行のバリ取り作業に従ってスピンドル軸２２のバリ取りディスク３４の数を変えることにより調整可能である。
バリ取りディスク３４のバリ取りフィンガー３６は大きな屈曲性を備えており、バリ取りフィンガー３６を製品の孔５及び凹部６の中にある距離侵入させ，その結果、外形の面取りを意図された半径で達成できる。一方、バリ取りフィンガー３６は突出部３及び溝部４などのある広がりの平面範囲を通過する時、バリ取りフィンガー３６は共に圧縮され，このように表面材料の重要ではない部分のみが取除かれる。
さて、その方法を次の例を使用して説明する．
例
開示された方法の効率の試験については、バリ取り機械に関するバリ取り／ｆｒａｚｉｎｇのドイツ国エアロスペース エアバス（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ａｅｒｏｓｐａｓｅ Ａｉｒｂｕｓ），ＦＬＡＤＤＥＲ ３００／ＧＹＲＯ指定で試行が行なわれる。ここで名称ＦＬＡＤＤＥＲは登録商標である。
試行のため、バリ取り機２０は３５０ｍｍのスピンドル長さ，６個のスピンドル及びスピンドルに分布された総計１６８個のバリ取りディスクを有し，スピンドルは反対方向に対で回転する。バリ取りディスクは等級２２０の研磨粒で塗布されたもので，かつ直径３００ｍｍであって、選択は２５０から５００ｍｍ間の直径からのみなされた。なお、噛合い又は作業深さは８ｍｍに設定した。製品は１．６ｍｍ厚さのアルミニウムプレートであって孔が開けられている。製品は真空テーブルによって固定されテーブルは製品を前方へ各種速度で送ることができる。
試行の結果
エッジの面取り
バリ取り機については、バリ取りローラの回転数，作業テーブルの送り速度及びバリ取りフィンガーの侵入深さを変えることが可能であった。結果についてのこれらの要因の影響を判定するため、試行製品は各種回転数及び送り速度でバリ取りされた。エッジの面取りは外側エッジで２．４ｍｍの直径を有する孔において測定された。
１．０ｍ／min.の送り速度で面取り半径に対して得られた結果は次の通りである。
１分当たりの回転数
外側エッジ（ｍｍ）
孔（ｍｍ）
１．２５ｍ／min.の送り速度で面取り半径に対して得られた結果は次の通りである。
１分当たりの回転数
外側エッジ（ｍｍ）
孔（ｍｍ）
１．５０ｍ／min.の送り速度で面取り半径に対して得られた結果は次の通りである。
１分当たりの回転数
外側エッジ（ｍｍ）
孔（ｍｍ）
１個のみの試行製品で１分当たりの速度／回転数の各組合せでバリ取りを行ったため，結果を統計的に取扱うことができない。ただし，次の傾向が見られた。
−１分当たりの回転数が増加するにつれて，材料の除去及びこれに伴い，エッジの面取りが増加する。
−送り速度が増加するにつれて，材料の除去及びこれに伴い，エッジの面取りが低下する。
バリ取りの孔直径依存
バリ取りは異なる直径の孔が開けられた製品について行った。
３６０ｒｐｍのバリ取りローラ速度及び１ｍ／ｍｉｎ．の送り速度でのエッジの直径に対する結果は次の通りである。
この結果から、孔の直径が大きいほど、エッジの面取りは大きいが，非常に小さな孔（直径＝２．４ｍｍ）でも、バリ取りは十分であった。
異なるプレート厚さを有する製品の同時処理でのバリ取り
１３６０ｒｐｍのバリ取りローラ速度及び１ｍ／ｍｉｎ．の送り速度では、エッジで高さ１．４ｍｍの第１突出部を有する製品が，その後高さ５．５ｍｍの第２の突出部に続く３０ｍｍの長さを有する凹部その後４６ｍｍの長さを有する別の凹部に続き，そして１．４ｍｍの高さをなお有する第３かつ最終突出部に続くという次の結果が得られた。
第１突出部から次の凹部までの移行で、突出部のエッジでの半径の測定は０．３ｍｍであった。凹部から第２突出部までの移行で，突出部のエッジでの半径の測定は０．８ｍｍであり、かつ第２凹部から第３及び最終突出部までの移行で，突出部のエッジでの半径の測定は０．３ｍｍであった。
結果として、異なる厚さのプレートの製品のバリ取りは可能である。より厚い部分のエッジの面取りがより大きいが、しかし、それは許容できるものである。
バリ取りの互いの側で配置されたプレート製品間の距離依存
１３６０ｒｐｍのバリ取りローラ速度及び１ｍ／ｍｉｎ．の送り速度、かつ１．２ｍｍの厚さを有するプレート製品すべてについて、次の結果が得られた。
次のプレート製品までの距離（ｍｍ）
エッジ半径（ｍｍ）
のプレート製品の側まで１０ｍｍのみの距離であっても、エッジの面取りは非常に良好であった。
両側処理時のバリ取り
１３６０ｒｐｍのバリ取りローラ速度及び１ｍ／ｍｉｎ．の送り速度、１．６ｍｍの厚さかつ直径２．４ｍｍの孔を有するプレート製品すべてについて、次の結果が得られた。
加工されるべき第１の側については、孔のエッジでの面取りの測定は０．０５ｍｍであり、外側エッジでは０．４ｍｍであった。その後、プレート製品を反転して他の側のバリ取りに当て，その場合は、孔のエッジでの面取りの測定は０．１ｍｍであり、外側エッジではエッジ面取りは０．４ｍｍであった。対向する両側のバリ取りは，このように、互いに何ら影響を有することはない。
表面構造
Fａ．Ｒｏｄｅｎｓｔｏｃｋからの分析装置を使用して、バリ取りされたプレート製品の表面構造の評価を続いて行った。評価は装置を用いて光電的に行なった。
プレート製品により長さほぼ０．５ｍｍ及び深さ０．６μｍまでの微細な鋸状の刻みを有することが証明された。これらの鋸状の刻みの特徴的な見知はこの「谷」の両側に尖頭又は立上った部分が存在するということである。最大の場合からほんの最小程度にさえあるこれらの鋸状の刻みはメッキ金属層を損傷する（８０μｍのメッキ層厚さに比較して６μｍ）ため、また鋸状の刻み又は凹凸は後のメッキ処理によって低減されるので、鋸状の刻みは重要であるとは考えられない。
メッキ厚さの低減
本発明によるバリ取りで生ずるメッキ厚さの低減を評価するため，３片の試行製品の試験を行った。

最大結果（最大回転数及び最大送り速度での影響の最長期間）でも，何ら著しい磨耗は表面に観測されない。
結論と評価
回転バリ取りローラによるバリ取りの本発明による方法を使用して，３点について調査した。
−エッジ面取り
−プレート製品の磨耗，及び
−表面構造
非常に良好な面取りが達成された。回転速度及び送り速度の影響の調査に際して，次の傾向が観測された。
−回転速度が増加すると，エッジ面取りも増加する。
−送り速度が増加すると，エッジ面取りは低下する。
孔もバリ取りされ，ここでは、孔が大いきほどエッジ面取りは大きいことが見出された。小さな直径の孔でも、直径２．４ｍｍの上記場合は、バリ取りは適切であった。
異なる厚さを有する製品も同時に加工できた。
側面又は隣接するプレート製品まで１０ｍｍの距離については、バリ取りは非常に良好であった。
プレート製品の反対の第２側のバリ取りは第１側のバリ取りに何ら影響を与えない。
存在するバリすべてが効率的に除去された。
バリの折り返しも観測されていない。
プレート製品の表面に磨耗が現実に観測されない。ただし，プレート部品の表面構造は初期構造に関連して変化する。
ただし，鋸状の刻みの寸法（８０μｍのメッキ層厚さに比較して６μｍ）の結果として，凹凸はその後メッキ処理によって低減されることにおいて重要性はないと考えられる散在的な鋸状の刻みの存在が証明された。
このように、調査は本発明による方法を航空機翼又は類似の物体などの製品のバリ取り用に有利に使用できることを立証した。

Claims (3)

1. 製品が製品表面を掃除するバリ取りツール下に供給され、前記バリ取りツールが夫々駆動装置（２３）から半径方向外側に伸びる個別スピンドル軸（２２）上に固定され、前記バリ取りツールがスピンドル軸（２２）の回りに回転され且つスピンドル軸（２２）に対して直角に延びる旋回軸（２４）回りに旋回され、更にバリ取りローラ（２１）が製品（１）の供給方向（２８）に横断する方向に製品（１）の表面（２）と平行に往復する態様で動かされ、製品の打抜き、クリッピング、成形及び／または機械加工工程の後の鋭利なエッジまたはバリ（８）で煩わされる金属製品（１）のバリ取り方法において、
   前記バリ取りツールが大量のバリ取りフィンガー（３６）の構造体内に半径方向スリット（３５）を備えた円形に加工された研磨材料片から夫々なるバリ取りディスクで構成される多数のバリ取りローラ（２１）を含んでいることを特徴とするバリ取り方法。
2. 前記金属製品（１）は下面の少なくとも一部に平坦部を有すると共に、前記バリ取りツールの下方に供給されるまでの間は、平面上に真空により固定されて進行方向に搬送されることを特徴とする請求の範囲１に記載の金属製品のバリ取り方法。
3. 前記金属製品（１）が、航空機翼である請求の範囲１又は２に記載の金属製品のバリ取り方法。

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