JP4811816B2 - 振動バレル研磨機及びこれを用いたバレル研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動バレル研磨機の排水性の改善に関するものである。

上昇勾配を有するバレル槽を備えた振動バレル研磨機として、本出願人による実開平３−１０３１５２に開示のものがある。このバレル槽３は、図６に示すような上昇勾配を有し、その上昇端と最下端が段差６で接続され、この段差６を固定堰７で覆っている。中心部に設置された振動モータを稼働すると、ワークと研磨石からなるマスは、バレル槽３内を矢示Ａのように旋回流動しながら上昇勾配に沿って進み、固定堰７を乗り越えて下端部に落下し、再び上昇を繰り返して所定の時間でワークを研磨する。またバレル研磨に際しては通常、一定量の研磨水（ここでは水のみ、または水とコンパウンドを混合したものをいう）を入れて、研磨石やワークにスラッジなどの汚れが付着するのを防止しながら研磨する。

バレル研磨が終わると、固定堰７の頂部に対してフラップ９を下ろし、固定堰７と選別スクリーン８とをフラップ９で連絡してマスを選別スクリーン８上へ押し上げる。そして選別スクリーン８によりワークを機外へ排出し、研磨石をスクリーンより振るい落としてバレル槽３内に還流させる。研磨終了の前後には研磨排液を排出するが、バレル槽３の最下端に設けた排水孔１３より、排水バルブ１３ａを開いて排出する。またバレル研磨法によっては、バレル槽３の上方より研磨水の給水口を臨ませ、研磨中、排水バルブ１３ａを開いた状態とし、給水口より一定量の研磨水を点滴しながらバレル研磨することもある。

上記振動バレル研磨機では研磨中にマスが、固定堰７を乗り越えるという仕事をするため、ここでマスの流動が崩れる。つまり固定堰７が一種の壁を構成するため、流動の崩れが生じるわけである。そして本出願人が調査したところ、この固定堰７の手前では、バレル槽底としては最も高い位置にあるにもかかわらず、研磨水も行く手を阻まれて滞留することが判明した。この現象はマスの流動のさらなる悪化に繋がるのである。なぜなら振動バレル研磨では一般に、マスに対して研磨水量が過剰であると、流動の崩れを生じさせるからである。したがって固定堰７手前では、研磨水の滞留現象が、マスの流動を一段と悪化させていたのである。特にバレル槽上方に配置した給水口より一定量の研磨水を点滴しながら行なう方法では、研磨水が固定堰７手前で大量に滞留し、ひいてはバレル槽全域に亘ってマスの流動を悪化させていたこともわかった。

加えて研磨終了に際して、フラップ９を下げてマスを選別スクリーン８上へ押し上げようとすると、流動悪化により押し上げ推力が一段と減衰し、選別時間の長時間化にも繋がっていたことも判明した。実開平３−１０３１５２号の装置には、フラップ９または固定堰７に研磨石が通過可能な孔を設けて、研磨石をバレル槽３の下端位置に還流する技術が開示されているが、本発明のように、固定堰７手前の研磨水の滞留の問題を解決するものではないし、事実、この装置でも研磨水の滞留が起こっていた。

また上記問題とは別に、上昇勾配を有するバレル槽３を使って研磨すると、研磨石が球形状などの場合、上昇勾配を逆流することがあった。そこで、勾配途中に逆流防止堰を設けて対処することがあったが、この場合も、逆流防止堰手前で研磨水が滞留していたことが判明した。さらに本出願人による特許第２９４２７２４号に開示の上昇勾配を有する研磨管路を多段に積み上げた装置でも、研磨管路とこれに接続する急角度の管路部において、勾配角度が急激に変化する手前箇所で、研磨水が滞留してマスの流動を阻害していたことが判明した。
実開平３−１０３１５２号公報 特許第２９４２７２４号公報

以上より本発明が解決しようとする課題は、研磨管路の上昇角度変更箇所の手前で研磨水が滞留するという問題を解決し、マスの流動を良好ならしめて研磨効率の向上や選別時間の短縮を図ろうとするものである。

上記課題を解決するために請求項１の振動バレル研磨機は、基台と、この基台に取り付けられた弾性体と、この弾性体に支持された筒体と、この筒体内側に取り付けられた振動モータと、前記筒体外周に取り付けられてマスを研磨する上昇勾配を有する上下多段の研磨管路とからなり、さらにこの研磨管路の上端には、一端が研磨管路に接続され他端が高さ調節具に把持された可撓性管路と、この可撓性管路より排出されたマスをワークと研磨石に選別する選別スクリーンとを備えた振動バレル研磨機において、前記研磨管路の上端には研磨水の排水孔を設けたことを特徴としている。

次に請求項２のバレル研磨方法は、請求項１に記載の振動バレル研磨機に、研磨水の給水口を臨ませ、前記振動モータを稼働してマスの研磨中に研磨水を供給する一方で、前記排水孔より研磨水を排出することを特徴としている。

そして請求項３のバレル研磨方法は、請求項２記載のバレル研磨方法において、前記給水口は、前記選別スクリーン上に臨ませたものであることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、研磨管路に、その勾配角度よりも急角度の管路部を接続した場合に、この研磨管路の上端箇所の排水孔を開いて研磨水を排出してやれば、マスの押し上げ推力が期待通りのものとなってワークと研磨石の選別を速やかに行なうことができる。

請求項２の発明によれば、洗浄機能を向上するためにバレル研磨中に研磨水を点滴する場合に、研磨管路の上昇角度変更箇所の手前で排水孔を開いて研磨水を排出してやれば、マスの流動が崩れないから、期待通りのマス流動となって研磨効率が向上する。

請求項３の発明によれば、給水口を選別スクリーン上に臨ませることによって、選別された研磨石を洗浄し、そして新しい研磨水とともにマスが流動しながら上昇して行き、最も汚れた状態で固定堰や逆流防止堰、または研磨管路の上昇角度変更箇所の手前の排水孔から排出されるので、洗浄を効果的に行なうことができる。

本発明に用いる振動バレル研磨機の参考となる実施形態を図１、２に沿って説明する。図の１は、振動バレル研磨機の基台で、基台１上には弾性体であるバネ２が複数取り付けられている。この複数のバネ２上には、ワークを研磨石で加工するための環状バレル槽３が弾性的に支持されている。環状バレル槽３の内側には、バレル槽と軸心をほぼ同一にした振動モータ４が取り付けられている（図２）。この振動モータ４の上下の軸には、重錘５、５ａが取り付けられ、振動モータ４を稼働すると、環状バレル槽３が三次元振動するようになっている。つまりワークと研磨石からなるマスは、図１の矢示Ａのように旋回すると共に、図２の矢示Ｂのように環状バレル槽３に沿って公転して流動するのである。

環状バレル槽３には上昇勾配が形成され、その上端と下端は段差６によって接続されている。この段差６には山型の固定堰７が設けられ、マスをバレル槽３の上端から下端へと押し戻す役目をなしている。また環状バレル槽３の上方部には、マスをワークと研磨石に選別する選別スクリーン８が設けられている。固定堰７と選別スクリーン８の間にはフラップ９が配置され、その一端がフラップ軸１０に固定され、フラップ軸１０の一端に取り付けられたプレート１１を不図示のハンドルで回すことによって、固定堰７と選別スクリーン８とを連絡するようになっている。つまりバレル研磨中は、図１の２点鎖線のようにフラップ９を上げておいて、マスをバレル槽内で旋回流動させる。研磨が終了すると、プレート１１を回して、フラップ９を下げ、固定堰７と選別スクリーン８とをフラップ９で連絡してマスを選別スクリーン８上へ押し上げるのである。１２は、プレート１１の位置を固定する固定ハンドルである。

また選別スクリーン８の下であって環状バレル槽３の下端底には、研磨水を排出するスリット溝が形成された排水孔１３が設けられている。この排水孔１３は排水バルブ１３ａによって開閉可能となっている。一方、固定堰７の手前位置のバレル槽の上端底にもスリット溝付き排水孔１４が設けられ、その下部は排水バルブ１４ａによって開閉可能となっている。この排水孔１４よりもさらに低い位置には、マスの逆流防止堰１５が設けられ、その手前位置のバレル槽底にもスリット溝付き排水孔１６が設けられ、その下部は不図示の排水バルブによって開閉可能となっている。なお、逆流防止堰１５や排水孔１６は、ワークや研磨石の形状、サイズに応じて適宜増減したり、位置も最適な所に設けることが望ましい。またワークや研磨石が逆流しにくいものであれば、特に逆流防止堰１５とその手前位置の排水孔１６は不必要となる。

選別スクリーン８の上方には、研磨水を供給する給水口１７が選別スクリーン８面に臨んでいる。つまり研磨中は、バレル槽内に研磨水が適量となるように点滴供給し、各排水バルブ１３ａ、１４ａなどは開いて排水可能にしておく。こうすることで洗浄機能が強化され、ワークや研磨石が目詰まりしなくなる。また給水口１７の位置を選別スクリーン８の上方とするのは、バレル槽内を周回する汚れたマスに新しい研磨水を滴下し、マスが流動しながら上昇して行き、最も汚れた状態となったときに排水孔１４から排出されるので、洗浄効率が良いからである。

次に上記振動バレル研磨機の動作説明をする。予め所定量のワークと研磨石を環状バレル槽３内に装入しておく。フラップ９は、図１の２点鎖線のように上げて退避しておく。排水バルブ１３ａ、１４ａは開いて排水可能としておく。給水口１７から点滴するが、マスが流動できるだけの適量となるように給水量を調節する。振動モータ４を稼働する。するとマスは図１の矢示Ａのように旋回すると共に、図２の矢示Ｂのように公転しバレル槽内を所定時間、流動する。この間、研磨水は点滴しつづけられ、汚れた研磨水は排水孔１３、１４から排出されていく。従来であれば、固定堰７手前でマスの流動が悪化したが、本発明では固定堰７手前で滞留する研磨水が、常時、排水孔１４より排出されるから、流動状態が良く、マスの旋回流も乱れないから研磨力が向上する。

研磨が終了したらフラップ９を下げ、固定堰７と選別スクリーン８をフラップ９で連絡する。するとマスは選別スクリーン８上に押し上げられ、ワークはその先端から排出されて待機する不図示のバケットに入る。研磨石は選別スクリーンより落下し、バレル槽内に再び還流される。この間も、本発明では固定堰７手前で滞留する研磨水がないから、マスの押し上げ推力が高く、従来よりも短時間で選別が完了する。そしてワークが全て排出されたら、振動モータ４を止めてバレル研磨を終了する。

上記は研磨水を常時点滴する洗浄研磨を目的とした実施例であるが、マスと共に予め一定量の研磨水を入れてバレル研磨する場合も本発明は効果的である。即ちこの場合、排水バルブ１３ａ、１４ａは閉じて排水不可としておき、振動モータ４を稼働してバレル研磨を開始する。そして研磨終了の前後で、排水バルブ１３ａ、１４ａを開いて排出する。従来の研磨機であれば、固定堰７手前の滞留水が下端の排水孔１３に流れ落ちるまで排水できなかったが、本発明の振動バレル研磨機であれば、固定堰７手前の排水孔１４から滞留水を排出できるから、排水作業をすばやく完了できるのである。

本発明に用いる振動バレル研磨機の実施形態を図３、４、５に沿って説明する。図３の１は、振動バレル研磨機の基台で、基台１上には弾性体であるバネ２が複数取り付けられている。この複数のバネ２上には、フランジ２０ａを有する筒体２０が弾性的に支持されている。筒体２０の内側には、振動モータ４が筒体２０と軸心をほぼ同一にして取り付けられ、この振動モータ４の上下の軸には、重錘５、５ａが取り付けられ、振動モータ４を稼働すると、筒体２０が三次元振動するようになっている（図４）。また筒体２０の外周のフランジ２０ａ上には、約３００度の角度範囲を有する曲管状の研磨管路２１ａが、互いにボルトなどで接続され、その結果、上下多段で内外二重の長尺の研磨管路２１を構成している。この長尺の研磨管路２１に研磨石を充填して、振動モータ４を稼働すれば、図３の矢示Ｃのように旋回すると共に、図４の矢示Ｄのように研磨管路２１に沿って流動する。

長尺研磨管路２１の最上端には、柔軟に撓むことのできる可撓性管路２２が接続され、この可撓性管路２２の他端は、研磨管路２１の最上面に設置された箱型の連結樋２３に装入されている。この連結樋２３には、可撓性管路２２が装入できるように切欠２３ａが形成され、また可撓性管路２２の他端を把持してその高さを調節する高さ調節具２４が設けられている（図５の２点鎖線で高さ調節例を示す）。また連結樋２３の約中間高さ位置には、選別スクリーン８が設置され、可撓性管路２２の他端が選別スクリーン８上に臨むようになっている。さらに連結樋２３には、ワークの投入口２５が設けられている。また選別スクリーン８の下側の連結樋２３は、研磨管路２１の入口へと接続されている。つまり予め研磨管路２１には研磨石が充填されており、ワークを１つずつ投入口２５より投入すると、ワークは選別スクリーン８の下側を通って研磨管路２１の入口に入り、内側研磨管路２１を研磨石と共に下りながら進行し、内側と外側の研磨管路を接続する最下端部２６（ここには不図示の排水孔が設けられている）で外側研磨管路２１へと乗り換え、今度は外側研磨管路２１を研磨石と共に上昇しながら進行する。こうして研磨管路２１の最上端に到達すると、可撓性管路２２へと進んで選別スクリーン８上へ排出される。ワークは選別スクリーン８より排出されて、待機する不図示のバケットに入る。一方の研磨石は選別スクリーン８で振るい落とされて、投入口２５より入ってくる新たなワークと共に再び研磨管路２１の入口へと進むのである。

ここで、研磨管路２１の上昇勾配と可撓性管路２２の上昇勾配は異なっており、可撓性管路２２の上昇勾配の方が急角度で上昇するようになっている。そのため、この接続部で堰ができ、ここに研磨水が滞留する。そこで本実施形態でも研磨管路２１の最上端で可撓性管路２２の手前に排水孔１４を設置する。また選別スクリーン８の上方には研磨水の給水口１７を臨ませる。このようにすることで研磨中は、研磨管路２１内に研磨水が適量となるように点滴供給し、最下端部２６と排水孔１４の排水バルブは開いて排水可能にしておく。こうすることで洗浄機能が強化され、ワークや研磨石がスラッジで目詰まりしなくなる。また給水口１７の位置を選別スクリーン８の上方とするのは、研磨管路２１内を周回する汚れた研磨石に新しい研磨水を滴下し、マスが流動しながら下降と上昇を行い、最も汚れた状態となったときに排水孔１４から排出されるので、洗浄効率が良いからである。

次に上記振動バレル研磨機の動作説明をする。予め所定量の研磨石を研磨管路２１内に充填しておく。最下端部２６と排水孔１４の排水バルブは開いて排水可能としておく。給水口１７から点滴するが、マスが研磨管路２１内で流動できるだけの適量となるように給水量を調節する。振動モータ４を稼働する。すると研磨石は図３の矢示Ｃのように旋回すると共に、図４の矢示Ｄのように流動し、長尺の研磨管路２１内を所定時間で旋回流動する。この間、研磨水は点滴し続けられ、汚れた研磨水は最下端部２６と排水孔１４から排出されていく。

ワークを投入口２５から１つずつ等間隔で投入する。ワークは研磨石と共に内側研磨管路２１に入って下降し、最下端部２６で外側研磨管路２１に乗り換え、外側研磨管路２１を上昇する。そして外側研磨管路２１の最上端より可撓性管路２２へ入って選別スクリーン８に排出され、選別スクリーン８の先端で待機する不図示のバケットに収納される。一方の選別された研磨石は、投入口２５から新たに投入されてくるワークと共に研磨管路２１の入口に入って次の研磨加工を行なう。このようにワークは、内外及び上下多段からなる長尺の研磨管路２１を１周して研磨加工されるのである。この間、汚れた研磨水は最下端部２６と排水孔１４から常時排出され、新しい研磨水が給水口１７から供給されるので、洗浄研磨も効率的に行われる。従来のこの種の研磨機では、研磨管路２１の最上端に排水孔１４がなかったので、ここでのマスの流動が悪くなっていた。そのため等間隔で排出されてくるはずのワークが、順番が逆転して出て来ることもあったが、排水孔１４を設けたおかげでマスの流動が改善され、投入順序通りにワークが選別スクリーン８上に排出されるようになった。そして投入した全てのワークが選別スクリーン８へ排出されたら振動モータ４を止めてバレル研磨を終了する。

上記実施形態では、環状バレル槽３と上下多段の研磨管路２１からなる振動バレル研磨機について述べたが、バレル槽の形状は環状に限ったものではなく、直線状のバレル槽でも良い。要するに上昇勾配を有するバレル槽であって堰状のものが上昇端や上昇途中にあるか、上昇端の角度が急角度に変化するものであれば、研磨水の滞留が起こり得るので本発明が効を奏するのである。研磨水の供給位置も選別スクリーン上に限ったものではなく、設置スペースに応じて適宜位置変更しても良い。選別スクリーンは網式のものであったり、スダレ状のものであったり、平板に丸孔を空けたものであっても良い。要するに研磨石とワークを分離させるものであれば良い。

本発明の参考となる実施形態の振動バレル研磨機の正面断面図 図１の実施形態の振動バレル研磨機の平面図 本発明の実施形態の振動バレル研磨機の一部切欠正面断面図 本発明の実施形態の振動バレル研磨機の一部切欠平面断面図 図４のＥ−Ｅ矢視における部分拡大断面図 従来の振動バレル研磨機の正面断面図

符号の説明

１ 基台
２ 弾性体（バネ）
３ バレル槽
４ 振動モータ
７ 固定堰
８ 選別スクリーン
９ フラップ
１４ 排水孔
１５ 逆流防止堰
１６ 排水孔
１７ 給水口
２０ 筒体
２１ 研磨管路
２２ 可撓性管路
２４ 高さ調節具

Claims (3)

1. 基台と、この基台に取り付けられた弾性体と、この弾性体に支持された筒体と、この筒体内側に取り付けられた振動モータと、前記筒体外周に取り付けられてマスを研磨する上昇勾配を有する上下多段の研磨管路とからなり、さらにこの研磨管路の上端には、一端が研磨管路に接続され他端が高さ調節具に把持された可撓性管路と、この可撓性管路より排出されたマスをワークと研磨石に選別する選別スクリーンとを備えた振動バレル研磨機において、前記研磨管路の上端には研磨水の排水孔を設けたことを特徴とした振動バレル研磨機。
2. 請求項１に記載の振動バレル研磨機に、研磨水の給水口を臨ませ、前記振動モータを稼働してマスの研磨中に研磨水を供給する一方で、前記排水孔より研磨水を排出することを特徴とした振動バレル研磨機を用いたバレル研磨方法。
3. 請求項２記載のバレル研磨方法において、前記給水口は、前記選別スクリーン上に臨ませたものであることを特徴とした振動バレル研磨機を用いたバレル研磨方法。

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