JP6315723B1 - 磁気研磨機 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨ムラを抑制することができる磁気研磨機を提供する。【解決手段】被研磨材と多数の研磨用小片とが収容される容器２と、磁石７が取り付けられて、容器２の下方に回転可能に配置された複数の回転板５と、各回転板５を当該回転板５の回転軸線Ａ１周りに回転する第一回転機構６と、を備える。このように、容器２の下方に複数の回転板５が配置されているため、各回転板５の回転に伴う研磨用小片の遠心力により、容器２全体で研磨用小片が混ざり合う。このため、各回転板５の中央部の上方、及び、各回転板５の回転軸線Ａ１の近傍でも、被研磨材の量が少なくなることが抑制される。これにより、研磨ムラを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気を利用して被研磨材を研磨する磁気研磨機に関する。

従来から、磁気を利用して被研磨材を研磨する磁気研磨機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この磁気研磨機は、被研磨材と多数の研磨用小片とを収容する容器の下方に、１枚の磁石円盤を設けている。磁石円盤は、Ｎ極ゾーンとＳ極ゾーンとに分けられている。Ｎ極ゾーンには、上面をＮ極にした永久磁石が埋設されており、Ｓ極ゾーンには、上面をＳ極にした永久磁石が埋設されている。そして、この磁石円盤を高速で回転させると、容器に収容された多数の研磨用小片が自転しながら飛び跳ねる。これにより容器に収容された被研磨材が研磨される。

特開平０４−０２６９８１号公報 特開平０６−３１２３６２号公報

このような磁気研磨機では、研磨力が及ぶのは磁石円盤の磁力が及ぶ範囲に限られるが、磁石円盤の中央部には永久磁石が埋設されていない。このため、磁石円盤の中央部の上方では、被研磨材の研磨が行われにくい。しかも、磁石円盤を高速で回転させると、研磨用小片は、磁石円盤の回転軸線周りに高速で回転するため、研磨用小片に遠心力が働く。このため、磁石円盤の回転軸線の近傍では、被研磨材の研磨が行われにくい。

そこで、本発明は、研磨ムラを抑制することができる磁気研磨機を提供することを目的とする。

本発明に係る磁気研磨機は、被研磨材と多数の研磨用小片とが収容される容器と、磁石が取り付けられて、容器の下方に回転可能に配置された複数の回転板と、回転板を当該回転板の回転軸線周りに回転する第一回転機構と、を備える。

この磁気研磨機では、容器の下方に複数の回転板が配置されているため、研磨用小片は、各回転板の磁力の影響を受けて被研磨材を研磨する。ここで、各回転板の中央部は磁力の影響を受けにくく、また、各回転板が回転することにより研磨用小片に遠心力が働く。しかしながら、容器の下方に複数の回転板が配置されているため、各回転板の回転に伴う研磨用小片の遠心力により、容器全体で研磨用小片が混ざり合う。このため、各回転板の中央部の上方、及び、各回転板の回転軸線の近傍でも、被研磨材の量が少なくなることが抑制される。これにより、研磨ムラを抑制することができる。

容器は、複数の回転板の上方で固定的に配置されていてもよい。この磁気研磨機では、容器が複数の回転板の上方で固定的に配置されるため、装置全体が大型化するのを抑制することができる。

各回転板の回転軸線は、容器を通ってもよい。この磁気研磨機では、各回転板の回転軸線が容器を通るため、回転板を密に配置することができる。これにより、装置全体が大型化するのを抑制することができる。

容器の下方に、４枚の回転板が配置されていてもよい。この場合、回転板は、当該回転板の回転軸線から互いに逆方向に延びる第一部分及び第二部分を有し、第一部分及び第二部分のそれぞれに、複数の磁石が取り付けられていてもよい。この磁気研磨機では、容器の下方に配置された４枚の回転板が、回転軸線から逆方向に延びる第一部分及び第二部分を有するため、４枚の回転板を密に配置することができる。これにより、研磨用小片が全体的に混ざりやすくなるとともに、研磨用小片の動きを更に複雑化することができる。

回転板は、第一回転機構により回転された際に、隣の回転板と略一定の離間距離を保つ形状に形成されていてもよい。この磁気研磨機では、回転板が回転した際に際に隣り合う回転板が略一定の離間距離を保つため、回転板の磁力の影響を受けない範囲を極めて小さくすることができるとともに、容器内での研磨用小片の動きを複雑化することができる。これにより、研磨ムラを更に抑制することができる。

１枚の回転板に、磁石として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石及び上面側がＳ極となるように配置された第二磁石の双方が取り付けられていてもよい。この磁気研磨機では、１枚の回転板に逆極性の磁石が取り付けられているため、１枚の回転板の回転により、研磨用小片を自転させながら飛び跳ねさせることができる。このため、複数の回転板を回転させることで、研磨用小片をより複雑に動かすことができる。

１枚の回転板に、磁石として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石又は上面側がＳ極となるように配置された第二磁石の何れか一方のみが取り付けられていてもよい。この磁気研磨機では、１枚の回転板に同極性の磁石が取り付けられているため、回転板を容易に製造することができる。この場合、隣り合う回転板に逆極性の磁石を取り付けることで、研磨用小片を自転させながら飛び跳ねさせることができる。

各回転板を回転可能かつ一体的に支持する支持部材と、支持部材を回転する第二回転機構と、を更に備えてもよい。この磁気研磨機では、第二回転機構が支持部材を回転することで、各回転板の回転軸線が、支持部材の回転軸線周りに回転する。これにより、研磨用小片の撹拌が更に促進されるため、研磨ムラを更に抑制することができる。

本発明によれば、研磨ムラを抑制することができる。

第一実施形態に係る磁気研磨機の概略断面図である。 回転板の配置を説明するための図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。 図１に示すＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は回転板の回転状態を説明するための図である。 第二実施形態に係る磁気研磨機の概略断面図である。 回転板の回転動作を説明するための図である。 回転板の変形例を示す図である。 回転板の変形例を示す図である。 回転板の変形例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第一実施形態］
図１に示すように、第一実施形態に係る磁気研磨機１は、容器２と、磁場変動装置３と、を備える。

容器２は、被研磨材と多数の研磨用小片とが収容される容器である。容器２は、上方に開口を有する有底の容器本体部２ａと、容器本体部２ａの開口を開閉する蓋２ｂと、を備える。容器２は、アルミニウム等の非磁性金属、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン等の樹脂などの非磁性素材からなる。

容器２に収容される被研磨材は、非磁性素材からなる。被研磨材としては、特に限定されないが、例えば、指輪、指輪の枠、ペンダント、ブローチ等の宝飾品、ネジ、シャフト、時計の針等の精密機械部品、集積回路の部品などが用いられる。

容器２に収容される研磨用小片は、ステンレス等の弱い磁性を示す磁性素材からなる。研磨用小片としては、特に限定されないが、例えば、ピン状、棒状、板状、球状等の小片が用いられる。なお、容器２には、被研磨材及び研磨用小片の他に、界面活性剤の溶液、研磨助剤の溶液等が注入され場合がある。

磁場変動装置３は、容器２を載置するとともに、容器２に収容された研磨用小片を動かすために磁場を変動させるための装置である。磁場変動装置３は、隔離板４と、複数の回転板５と、第一回転機構６と、を備える。

隔離板４は、容器２が載置されるとともに、載置された容器２と回転板５とを隔離するための部材である。隔離板４は、平板により構成されて、水平に配置されている。そして、容器２は、隔離板４に載置されることで、複数の回転板５の上方で固定的に配置される。隔離板４は、非磁性素材からなる。隔離板４としては、例えば、強化ガラス板、アルミニウム板、強化プラスチック板等の強靭な素材のものが用いられる。

図１及び図２に示すように、回転板５は、磁石７が取り付けられて、容器２の下方に回転可能に配置された部材である。具体的には、回転板５は、隔離板４の下方の、隔離板４に対して僅かに離間する位置に配置されている。

磁場変動装置３には、回転板５ａ、回転板５ｂ、回転板５ｃ及び回転板５ｄの４枚の回転板５が設けられている。平面視において、回転板５ａ〜５ｄの回転軸線は、正方形の各頂点となる位置に配置されるとともに、隔離板４に載置された容器２を通る。そして、回転板５ａの隣に回転板５ｂが、回転板５ｂの隣に回転板５ｃが、回転板５ｃの隣に回転板５ｄが、回転板５ｄの隣に回転板５ａが、それぞれ配置されている。なお、回転板５ａ〜５ｄは、基本的に同じ形状であるため、以下では、特に区別して説明する場合を除き、回転板５として纏めて説明する。

各回転板５ａ〜５ｄには、それぞれ回転軸８が接続されており、各回転軸８は、第一回転機構６に回転可能に保持されている。各回転板５ａ〜５ｄの回転軸線Ａ１（回転軸８）は、互いに平行に配置されている。なお、隔離板４が水平に配置されているため、回転軸線Ａ１は、鉛直方向に延びる鉛直線となる。そして、回転板５ａ及び回転板５ｃと、回転板５ｂ及び回転板５ｄとは、第一回転機構６により、互いに反対方向に回転する。例えば、回転板５ａ及び回転板５ｃは反時計回りに回転し、回転板５ｂ及び回転板５ｄは時計回りに回転する。

隣り合う回転板５は、互いの回転領域Ａの一部が重なり合う位置に配置されている。回転領域Ａは、回転する回転板５が通る領域であり、図２の一点鎖線で囲まれた、回転軸線Ａ１を中心とする円形の領域である。このため、隣り合う回転板５の回転軸線Ａ１（回転軸８）の間隔は、回転板５の回転領域Ａの直径よりも短くなっている。

回転板５は、第一回転機構６により回転された際に、隣の回転板５と略一定の離間距離を保つ形状に形成されている。回転板５の外形は、例えば、インボリュート曲線等から形成することができる。つまり、互いに噛合う４枚の回転板のインボリュート曲線を算出し、このインボリュート曲線よりも僅かに小さい線を、回転板５の外形線とする。これにより、回転板５は、第一回転機構６により回転された際に、隣の回転板５と略一定の離間距離を保つことができる。なお、隣り合う回転板５の離間距離は、必ずしも略一定である必要は無く、所定範囲内に収まればよい。この場合、当該離間距離の範囲は、回転板５の大きさ等にもよるが、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましく、８ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることが更に好ましく、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが特に好ましい。

具体的には、回転板５は、図２に示すように、ひょうたん型、まゆ型等と呼ばれる、中央部が細く両端部が太くなった変形楕円形状に形成されている。回転板５は、中央部に位置して回転軸８が接続される中央部５１と、中央部５１から互いに逆方向に延びる第一部分５２及び第二部分５３と、を有する。このため、第一部分５２及び第二部分５３は、回転軸線Ａ１から互いに逆方向に延びる。中央部５１は、細く絞られており、第一部分５２及び第二部分５３は丸く湾曲して太くなっている。そして、第一部分５２及び第二部分５３のそれぞれに、複数の磁石７が取り付けられている。回転板５に対する磁石７の取り付け構造は、特に限定されないが、例えば、回転板５に形成された凹部に磁石７が挿入された状態で、当該凹部に蓋が被せられた構造とすることができる。

第一部分５２には、磁石７として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石７ａが取り付けられている。第二部分５３には、磁石７として、上面側がＳ極となるように配置された第一磁石７ａが取り付けられている。このため、１枚の回転板５に、磁石７として、第一磁石７ａ及び第二磁石７ｂの双方が取り付けられている、なお、図面では、第一磁石７ａを黒丸で示しており、第二磁石７ｂを白丸で示している。

第一部分５２には、同じ大きさの４個の第一磁石７ａが取り付けられており、それぞれ正三角形の各頂点及び中心となる位置に配置されている。第二部分５３には、同じ大きさの４個の第二磁石７ｂが取り付けられており、それぞれ正三角形の各頂点及び中心となる位置に配置されている。そして、回転板５は、回転軸線Ａ１を基準として、対称（点対称かつ線対称）な形状となっており、４個の第一磁石７ａと４個の第二磁石７ｂとは、回転軸線Ａ１を基準として対称（点対称かつ線対称）な位置に配置されている。

第一回転機構６は、各回転板５ａ〜５ｄを当該回転板５ａ〜５ｄの回転軸線Ａ１周りに回転する。具体的に説明すると、第一回転機構６は、モータ１１と、モータ１１の回転軸１２と、回転軸１２に固定されたプーリ１３と、回転板５ａ〜５ｄの何れか一つに接続された回転軸８に固定されたプーリ１４と、回転板５ａ〜５ｄの各回転軸８に固定された４枚の連結歯車１５と、回転板５ａ〜５ｄの各回転軸８を回転可能となるように一体的に支持する支持体１６と、を備える。

回転軸１２に固定されたプーリ１３と回転軸８に固定されたプーリ１４とには、無端ベルトが掛け渡されている。回転板５ａ〜５ｄの各回転軸８に固定された４枚の連結歯車１５は、互いに噛合っている。具体的には、回転板５ａの回転軸８に固定された連結歯車１５は、回転板５ｂの回転軸８に固定された連結歯車１５と噛合っており、回転板５ｂの回転軸８に固定された連結歯車１５は、回転板５ｃの回転軸８に固定された連結歯車１５と噛合っており、回転板５ｃの回転軸８に固定された連結歯車１５は、回転板５ｄの回転軸８に固定された連結歯車１５と噛合っており、回転板５ｄの回転軸８に固定された連結歯車１５は、回転板５ａの回転軸８に固定された連結歯車１５と噛合っている。支持体１６は、磁場変動装置３の筐体に直接的又は間接的に固定されている。

次に、磁気研磨機１の動作について説明する。まず、被研磨材と多数の研磨用小片を収容した容器２を隔離板４に載置する。そして、モータ１１を回転させる。すると、モータ１１が回転軸１２を回転し、プーリ１３からプーリ１４に回転力が伝達される。プーリ１４に伝達された回転力は、プーリ１４が固定された回転軸８に固定された連結歯車１５から残りの回転軸８に固定された残り３枚の連結歯車１５に伝達される。そして、４枚の連結歯車１５が回転することで、各回転軸８を介して回転板５ａ〜５ｄが回転する。これにより、回転板５ａ及び回転板５ｃと回転板５ｂ及び回転板５ｄとが、互いに反対方向に回転する。

このようにして第一回転機構６が回転板５ａ〜５ｄを回転すると、回転板５ａ〜５ｄは、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）の順にそれぞれ回転する。すると、回転板５ａ〜５ｄに取り付けられた第一磁石７ａ及び第二磁石７ｂが、容器２内の磁場を変動させる。これにより、容器２に収容された多数の研磨用小片が自転しながら飛び跳ね、容器２に収容された被研磨材が研磨される。

以上説明したように、本実施形態に係る磁気研磨機１では、容器２の下方に複数の回転板５が配置されているため、研磨用小片は、各回転板５の磁力の影響を受けて被研磨材を研磨する。ここで、各回転板５の中央部５１は磁力の影響を受けにくく、また、各回転板５が回転することにより研磨用小片に遠心力が働く。しかしながら、容器２の下方に複数の回転板５が配置されているため、各回転板５の回転に伴う研磨用小片の遠心力により、容器２全体で研磨用小片が混ざり合う。このため、各回転板５の中央部５１の上方、及び、各回転板５の回転軸線Ａ１の近傍でも、被研磨材の量が少なくなることが抑制される。これにより、研磨ムラを抑制することができる。

また、容器２が複数の回転板５の上方で固定的に配置されるため、装置全体が大型化するのを抑制することができる。

また、各回転板５の回転軸線Ａ１が容器２を通るため、回転板５を密に配置することができる。これにより、装置全体が大型化するのを抑制することができる。

また、容器２の下方に配置された４枚の回転板５ａ〜５ｄが、回転軸線Ａ１から逆方向に延びる第一部分５２及び第二部分５３を有するため、４枚の回転板５ａ〜５ｄを密に配置することができる。これにより、研磨用小片が全体的に混ざりやすくなるとともに、研磨用小片の動きを更に複雑化することができる。

また、回転板５が回転した際に際に隣り合う回転板５が所定範囲の離間距離を保つため、回転板５の磁力の影響を受けない範囲を極めて小さくすることができるとともに、容器２内での研磨用小片の動きを複雑化することができる。これにより、研磨ムラを更に抑制することができる。

また、１枚の回転板５に逆極性の磁石が取り付けられているため、１枚の回転板５の回転により、研磨用小片を自転させながら飛び跳ねさせることができる。このため、複数の回転板５を回転させることで、研磨用小片をより複雑に動かすことができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る磁気研磨機について説明する。第二実施形態は、基本的に第一実施形態と同様であるが、各回転板を一体的に回転させる構成を追加した点のみ、第一実施形態と相違する。このため、以下の説明では、第一実施形態と相違する事項のみを説明し、第一実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図６に示すように、第二実施形態に係る磁気研磨機２１では、磁場変動装置３は、更に、支持部材２３と、第二回転機構２２と、を備える。

支持部材２３は、各回転板５ａ〜５ｄを回転可能かつ一体的に支持する部材である。具体的に説明すると、支持部材２３は、回転板５ａ〜５ｄに接続された各回転軸８を回転可能に支持する。また、支持部材２３は、磁場変動装置３の筐体に対して回転可能に支持されている。支持部材２３の回転軸線Ａ２は、回転板５の回転軸線Ａ１と並行であり、各回転板５ａ〜５ｄの回転軸線Ａ１の中央に位置する。このため、各回転板５ａ〜５ｄは、回転軸線Ａ１周りに回転可能、かつ、回転軸線Ａ２周りに回転可能となっている。

第二回転機構２２は、支持部材２３を回転軸線Ａ２周りに回転する。具体的に説明すると、第二回転機構２２は、モータ２４と、モータ２４の回転軸に固定された連結歯車２５と、を備える。そして、連結歯車２５が、支持部材２３に噛み合っている。なお、連結歯車２５と支持部材２３との噛合い構造は、特に限定されないが、例えば、支持部材２３の外周面を歯車とし、この歯車に連結歯車２５を噛み合わせた構造としてもよい。

そして、被研磨材を研磨する際は、第一回転機構６のモータ１１を回転させるとともに、第二回転機構２２のモータ２４を回転させる。すると、図８に示すように、第一回転機構６により回転板５ａ〜５ｄが回転軸線Ａ１周りに回転するとともに、第二回転機構２２により支持部材２３が回転軸線Ａ２周りに回転する。これにより、容器２に収容された多数の研磨用小片が自転しながら飛び跳ね、容器２に収容された被研磨材が研磨される。

このように、本実施形態に係る磁気研磨機２１では、第二回転機構２２が支持部材２３を回転することで、各回転板５ａ〜５ｄの回転軸線Ａ１が、支持部材２３の回転軸線Ａ２周りに回転する。これにより、研磨用小片の撹拌が更に促進されるため、研磨ムラを更に抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、第一磁石及び第二磁石の配置について具体的に説明したが、第一磁石及び第二磁石の配置は、適宜変更することができる。例えば、図８に示すように、第一磁石７ａと第二磁石７ｂとの配置を適宜逆転させてもよい。

また、図９に示すように、１枚の回転板５に、磁石７として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石７ａ又は上面側がＳ極となるように配置された第二磁石７ｂの何れか一方のみが取り付けられているものとしてもよい。この場合、第一磁石７ａのみが取り付けられた回転板５と、第二磁石７ｂのみが取り付けられた回転板５とを、隣り合わせることが好ましい。この場合、隣り合う回転板に逆極性の磁石を取り付けることで、研磨用小片を自転させながら飛び跳ねさせることができる。このように、１枚の回転板５に同極性の磁石が取り付けられることで、回転板５を容易に製造することができる。

また、上記実施形態では、回転板に取り付ける磁石の数、形状、大きさ、配置等について具体的に説明したが、回転板に取り付ける磁石の数、形状、大きさ、配置等は、適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、容器の下方に４枚の回転板が正方形の各頂点及び中心となる位置に配置されるものとして説明したが、容器の下方に配置される回転板の数、配置等は、適宜変更することができる。例えば、図１０に示すように、容器の下方に２枚の回転板５が配置されるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、回転板が変形楕円形状に形成されるものとして説明したが、回転板の形状は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

１…磁気研磨機、２…容器、２ａ…容器本体部、２ｂ…蓋、３…磁場変動装置、４…隔離板、５（５ａ〜５ｄ）…回転板、５１…中央部、５２…第一部分、５３…第二部分、６…第一回転機構、７…磁石、７ａ…第一磁石、７ｂ…第二磁石、８…回転軸、１１…モータ、１２…回転軸、１３…プーリ、１４…プーリ、１５…連結歯車、１６…支持体、２１…磁気研磨機、２２…第二回転機構、２３…支持部材、２４…モータ、２５…連結歯車、Ａ…回転領域、Ａ１…回転軸線、Ａ２…回転軸線。

Claims (9)

1. 被研磨材と多数の研磨用小片とが収容される容器と、
   磁石が取り付けられて、前記容器の下方に回転可能に配置された複数の回転板と、
   前記回転板を当該回転板の回転軸線周りに回転する第一回転機構と、を備え、
   隣り合う前記回転板は、互いの回転領域の一部が重なり合う位置に配置されている、
   磁気研磨機。
2. 前記容器は、前記複数の回転板の上方で固定的に配置される、
   請求項１に記載の磁気研磨機。
3. 前記各回転板の回転軸線は、前記容器を通る、
   請求項１又は２に記載の磁気研磨機。
4. 前記容器の下方に、４枚の前記回転板が配置されている、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の磁気研磨機。
5. 前記回転板は、中央部が細く両端部が太くなった変形楕円形状に形成されて、当該回転板の回転軸線から互いに逆方向に延びる第一部分及び第二部分を有し、
   前記第一部分及び前記第二部分のそれぞれに、複数の前記磁石が取り付けられている、
   請求項４に記載の磁気研磨機。
6. 前記回転板は、前記第一回転機構により回転された際に、隣の前記回転板と略一定の離間距離を保つ形状に形成されている、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の磁気研磨機。
7. １枚の前記回転板に、前記磁石として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石及び上面側がＳ極となるように配置された第二磁石の双方が取り付けられている、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の磁気研磨機。
8. １枚の前記回転板に、前記磁石として、上面側がＮ極となるように配置された第一磁石又は上面側がＳ極となるように配置された第二磁石の何れか一方のみが取り付けられている、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の磁気研磨機。
9. 前記各回転板を回転可能かつ一体的に支持する支持部材と、
   前記支持部材を回転する第二回転機構と、を更に備える、
   請求項１〜８の何れか一項に記載の磁気研磨機。
   

Images