JP6832555B1 - 表面テクスチャリング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
して、無機長繊維の集合糸を有する線状砥材の砥材束と前記砥材束に含侵した樹脂とを有し、前記回転中心線と交差する方向に撓む弾性を備える棒状のスティック砥石を用い、当該スティック砥石の一方側の端部分を前記工具ホルダに保持させ、前記ワークは、キャビティ内にリブを備える金型であり、前記リブの側面は、前記キャビティの開口側に向かって前記リブが先細りとなる方向に傾斜する勾配を備え、前記スティック砥石は、前記リブの側面に前記キャビティの開口側から接触し、前記直線往復動作中に、前記回転中心線と交差する方向に撓んだ状態となり、前記リブの側面に、前記リブの高さ方向に延びる研磨目を形成することを特徴とする。
損することを防止或いは抑制できる。また、工具がワークの表面に衝突して、ワークの表面に必要以上の加工を施してしまうことを防止或いは抑制できる。
往復動作を同時に行わせることができる。
用することはできない。言い替えれば、本発明の表面テクスチャリング方法に、回転中心線と平行に伸びるワークの表面部分に対する研磨等の加工は含まれない。回転中心線と平行に伸びるワークの表面部分に対する加工では、工具をヘッドの回転中心線方向から断続的にワークに接触させることが不可能だからである。ただし、ワークの表面部分が、回転中心線に対して僅かでも傾斜する傾斜面やテーパー面である場合には、本発明の表面テクスチャリング方法により加工を施すことができる。この場合には、工具をヘッドの回転中心線方向から断続的にワークに接触させることができるからである。また、本発明の表面テクスチャリング方法では工具を断続的にワークに接触させるので、工具が1ストロークの直線往復移動をする間に、工具は必ずワークの表面から離間する。言い換えれば、本発明の表面テクスチャリング方法に、工具が常にワークに接触した状態にある研磨加工は含まれない。例えば、光学素子の表面研磨のように、工具が常にワークに接触した状態で上下方向に振動して研磨を行う研磨方法は、本発明の表面テクスチャリング方法には含まれない。
線L0方向でヘッド100に近い接近位置と、接近位置よりもヘッド100から離間する離間位置との間を直動する。従って、工具15は、1ストロークの直線往復動作において、接近位置から離間位置に移動した後に、離間位置から接近位置に戻る。ここで、第1方法では、工具15は、接近位置おいても、離間位置においても、ワークWに接触している。
。図4は、工具ホルダ1にブラシ状砥石15(1)を用いてワークWに表面テクスチャを施した場合の写真である。上段はワークWの表面の全体写真であり、下段はワークWの表面の領域Aを拡大した部分拡大写真である。写真中の一点鎖線よりも左側が、ワークWに表面テクスチャを施す前の状態であり、一点鎖線よりも右側がワークWに表面テクスチャを施した後の状態である。図4に示すように、本例の表面テクスチャ方法によれば、通常はワークWの表面を研磨して滑らかに仕上げる用途で用いられるブラシ状砥石15(1)によってワークWの表面にブラスト加工を施すことができる。
、天然砥石、ダイヤモンド砥石、CBN砥石、セラミック砥石などである。軸付き砥石15(3)では、砥石153の形状が円柱形状である。ネック部155は、シャンク部154の軸線と交差する方向に撓む弾性を備える。軸付き砥石15(4)では、砥石153の形状が球形状である。ネック部155は、シャンク部154の軸線と交差する方向に撓む弾性を備える。
付き砥石15(4)の砥石153とリブGの側面とが接触する位置関係の精度が低下した場合には、ネック部155の撓み量が変化する。これにより、砥石153がリブGの側面の勾配に追随して適切な位置に移動するので、リブGの成形の精度に準じた精度でリブGの側面を研磨できる。
れば、バフ工具15(7)により、ワークWの表面に、磨き研磨、鏡面研磨、バリ取りなどを施すことができる。
介して、工作機械のヘッド100に接続する。次に、工作機械を駆動してヘッド100を所定の回転方向Rに回転させるとともに、ヘッド100を交差方向Dに移動させながら、ワークBをバレル研磨材に埋没させる(ステップST22)。
図8は、変形例の表面テクスチャリング方法のフローチャートである。図9は、変形例のバレル研磨方法のフローチャートである。変形例の表面テクスチャリング方法では、工具ホルダ1として、ヘッド100の回転を回転中心線L0方向の直線往復動作に変換して工具15に伝達するものを用いる。変形例のバレル研磨方法では、ヘッド100の回転を回転中心線L0方向の直線往復動作に変換して工具15に伝達する工具ホルダ1をワークホルダとして用いる。
以下に、本例の表面テクスチャリング方法に用いることが可能な工具ホルダの実施例を4つ説明する。実施例1〜3の工具ホルダは、ヘッド100の回転を回転中心線L0回りの回転動作および回転中心線L0方向の直線往復動作に変換して工具15に伝達する。実施例4の工具ホルダは、ヘッド100の回転を回転中心線L0方向の直線往復動作に変換して工具15に伝達する。
(全体構成)
図2は、実施例1の工具ホルダ1の外観斜視図である。工具ホルダ1は、入力軸2と、入力軸2に回転可能に支持された外輪部材3と、出力部材4と、外輪部材3に取り付けられたフラップ5と、を備える。外輪部材3は入力軸2を外周側から囲む円筒部34を備える。外輪部材3は、入力軸2と共回りする。出力部材4は、入力軸2と同軸に配置されている。出力部材4は、入力軸2の軸線Lに沿った軸線方向Xに移動可能な状態で外輪部材3に支持されている。出力部材4は、外輪部材3に対して回転不能とされており、外輪部材3と一体に回転する。出力部材4は、工具15が着脱可能に装着される工具保持部11を備える。フラップ5は、外輪部材3の外周側で径方向に開閉する。図2に示す状態では、フラップ5が放射状に開いている。
図13は、フラップ5が閉じた状態の工具ホルダ1の横断面図である。図14は、フラップ5が開いた状態の工具ホルダ1の横断面図である。図13および図14は、図10のC−C位置で切断した場合の断面図である。
図15は、直線往復動作付与機構8の分解斜視図である。直線往復動作付与機構8は、外輪部材3の内側に設けられている。図10、図11、図15に示すように、直線往復動作付与機構8は、入力軸2と一体に回転する第1磁石ユニット81と、第1磁石ユニット81に対して第2方向X2から対向する第2磁石ユニット82と、を備える。また、直線往復動作付与機構8は、図10、図11に示すように、第2磁石ユニット82を介して出力部材4を軸線方向Xに付勢する出力部材用付勢部材83、を備える。
2個の座金88と、座金88を介して第1レバー87に固定された2個の第2磁石89と、を備える。第1レバー87は入力軸2と直交する方向に延びる。第1有頭ねじ90は、第1レバー87を第2方向X2から第1方向X1に貫通する。第1レバー87は、その中央部分を貫通する第2有頭ねじ93によって、出力部材4に相対回転不能に連結されている。第2有頭ねじ93は、第1レバー87を第1方向X1から第2方向X2に貫通する。第2磁石ユニット82は、第2外輪部材32の第2磁石ユニット収容部44に収容される。第2磁石ユニット82は、第2磁石ユニット収容部44に収容された状態で、出力部材4と一体に軸線方向Xに移動可能である。
図17は、出力部材4が第2方向X2に移動した状態の工具ホルダ1の断面図である。図2に示すように、工具ホルダ1は、入力軸2が工作機械のヘッド100に連結されて使用される。工具ホルダ1の出力部材4には工具15が保持される。
る。これにより、外輪部材3と一体に回転する出力部材4と入力軸2とが相対回転するので、直線往復動作付与機構8は、回転動作を行っている出力部材4に、軸線方向Xの直線往復動作を付与する。すなわち、直線往復動作付与機構8は、入力軸2と出力部材4とが相対回転する際に第1磁石ユニット81と第2磁石ユニット82との間に交互に発生する引力と斥力とを利用して、出力部材4に直線往復動作を付与する。
図18は、実施例2の工具ホルダの断面図である。図19は、実施例2の工具ホルダの直線往復動作付与機構の斜視図である。図20は、実施例2の第2外輪部材を第1方向X1から見た場合の斜視図である。本例の工具ホルダ1Aの外観は図2に示す実施例1と同一である。なお、図18は、図1のA−A線で切断した断面図である。実施例2の説明では、実施例1と同一の構成は同一の符号を付して、その説明を省略する。また、実施例1とは異なる構成のみ図面を参照して説明する。
力部材4に設けられている。付勢部材183は、出力部材4を第1方向X1に付勢する。
(直線往復動作付与機構の動作)
工具ホルダ1Aの回転時にブレーキ機構50が機能すると、外輪部材3と入力軸2との間に回転速度差が発生して出力部材4と入力軸2とが相対回転する。これにより、入力軸2に設けられたカムフォロア180と、出力部材4に設けられたカム面181とは、相対
回転する。従って、カムフォロア180は、カム面181に沿って周方向に移動する。ここで、出力部材4は、軸線方向Xに移動可能な状態で外輪部材3に支持されており、カム面181が付勢部材183によってカムフォロア180に付勢されている。従って、出力部材4は、外輪部材3と一体の回転動作を行うとともに、カム面181の凹凸に従って軸線方向Xに往復移動する。出力部材4の直線往復動作のストロークは、カム面181の軸線方向Xの凹凸の深さと一致する。ここで、図18に示す状態は、出力部材4が最も入力軸2から第2方向X2に離間している状態である。
図21は、実施例3の工具ホルダの断面図である。本例の工具ホルダ1Bの外観は図2に示す実施例1と同一である。図21は、工具ホルダ1Bを図1のA−A線で切断した断面図である。実施例3の説明では、実施例1、2と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。また、実施例3の説明では、実施例1、2とは異なる構成のみ図面を参照して説明する。
部288は、軸線Lを間に挟んだ両側に配置される。各突出部288には、それぞれ、径方向外側へ突出するピン289が形成されている。各リンク部材290は、出力歯車282から径方向外側へ突出するピン291に一端が連結され、他端は、突出部288に形成されたピン289に連結されている。出力歯車282に形成されたピン291は、出力歯車282の回転中心よりも外周縁に近い位置に形成されている。
工具ホルダ1Bの入力軸2が工作機械のヘッド100に連結されて入力軸2が回転すると、直線往復動作付与機構8Bは、ギアユニット280の入力歯車281が入力軸2と一体に回転する。一方、入力歯車281と噛み合う出力歯車282は、外輪部材3が入力軸2に共回りすると、外輪部材3の円板部35に固定された連結部材284および連結部材284に支持される支軸283と共に、軸線L回りの周方向へ移動する。ここで、ブレーキ機構50が機能することによって入力軸2と外輪部材3および出力部材4とが相対回転すると、2個の出力歯車282は、それぞれ、支軸283を中心として回転する。これにより、出力歯車282のピン291が支軸283を中心として回転するので、ピン291に連結された2本のリンク部材290が軸線方向Xへ往復移動する。従って、リンク部材290の第2方向X2の端部に円板部287が連結された出力部材4は、リニアブッシュ7にガイドされて軸線方向Xに往復直線移動する。出力部材4の直線往復動作のストロークは、出力歯車282の回転中心からピン291まで距離の2倍である。図21に示す状態は、出力部材4が最も入力軸2に接近している状態である。
図23は、実施例4の工具ホルダの外観斜視図である。図24は、図23のD−D線で切断した断面図である。本例の工具ホルダ1Cは、実施例1の工具ホルダ1と対応する構成を備える。従って、対応する構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。
実施例1〜3の工具ホルダ1、1A、1Bは、入力軸2と、入力軸2を回転可能に支持するとともに、入力軸2と共回りする外輪部材3と、入力軸2と同軸に配置され、入力軸2の軸線方向Xに移動可能な状態で外輪部材3に支持されて当該外輪部材3と一体に回転する出力部材4と、を備える。また、工具ホルダ1は、入力軸2と外輪部材3とが共回りしたときに、外輪部材3の回転速度を入力軸2の回転速度よりも低下させるブレーキ機構50と、外輪部材3の回転速度が入力軸2の回転速度よりも低下して入力軸2と出力部材4とが相対回転すると、外輪部材3と一緒に回転動作を行っている出力部材4に軸線方向Xの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構8,8A,8Bと、を備える。従って、工具ホルダ1によれば、出力部材4に保持した工具15に、回転動作と直線往復動作の2つの動作を同時に行わせることができる。
なお、工具ホルダ1A、1Bにおいても、ブレーキ機構50に替えて、外輪部材3の回転を阻止するための固定部材301を備えることができる。また、工具ホルダ1A、1Bを使用する際に、固定部材301を工作機械の固定部に固定すれば、直線往復動作付与機構8A,8Bは、出力部材を軸線方向の直線往復動作させる回転直動変換機構8´として機能する。すなわち、工具ホルダ1A、1Bにおいても、ブレーキ機構50に替えて、外輪部材3の回転を阻止するための固定部材301を備えれば、工具ホルダ1A、1Bは、ヘッドの回転を当該ヘッドの回転中心線L0方向の直線往復動作に変換して工具に伝達する工具ホルダとなる。
、6…軸受部、7…リニアブッシュ、8,8A,8B…直線往復動作付与機構、8´…回転直動変換機構、9…第1移動規制部、10…第2移動規制部、11…工具保持部、15…工具、15(1)…ブラシ状砥石、15(2)…ロータリーバー、15(3)、15(4)…軸付き砥石、15(5)…軸付き球形工具、15(6)…軸付き電着砥石、15(7)…バフ工具、15(8)…スティック砥石、20…ボーンスクリュー、21…第1軸部、22…第2軸部、31…第1外輪部材、32…第2外輪部材、33…端板部材、34…円筒部、35…円板部、36…開口部、37…胴部、38…小径胴部、39…テーパー部、40…凹部、41…軸孔、42…円形凹部、43…ストッパ部材、44…第2磁石ユニット収容部、45…溝部、50…ブレーキ機構、51…フラップ付勢部材、52…軸部、53…軸孔、54…支軸、55…フラップ、81…第1磁石ユニット、82…第2磁石ユニット、83…出力部材用付勢部材、84…ディスク、85…座金、86…第1磁石、86…第2磁石、87…第1レバー、88…座金、89…第2磁石、90…第1有頭ねじ、91…第2レバー、92…移動規制部材、93…第2有頭ねじ、100…ヘッド、151…線状砥材、152…砥材ホルダ、153…砥石、154…シャンク部、155…ネック部、155…ネック部、156…球形部分、157…軸部分、158…バフ、159…ネック部、180…カムフォロア、181…カム面、182…軸付きローラ、183…付勢部材、184…第1円板部、185…軸部、186…ローラ、187…第2円板部、188…カム部、189…突出部、280…ギアユニット、281…入力歯車、282…出力歯車、283…支軸、284…連結部材、285…第1腕部、286…第2腕部、287…円板部、288…突出部、289…ピン、290…リンク部材、291…ピン、301…固定部材、302…湖底孔、L0…工作機械のヘッドの回転中心線、L…工具ホルダの軸線、X…軸線方向、X1…第1方向、X2…第2方向
Claims (10)
- 工作機械のヘッドと工具との間に、前記ヘッドの回転を当該ヘッドの回転中心線方向の直線往復動作に変換して前記工具に伝達する工具ホルダを介在させ、
前記工作機械を駆動して前記ヘッドを回転させるとともに前記ヘッドとワークとを前記回転中心線と交差する方向に相対移動させ、前記直線往復動作により前記工具を前記回転中心線方向からワークの表面に接触させ、
前記工具として、砥石と、前記工具ホルダに保持されるシャンク部と、前記回転中心線方向に延びて前記砥石と前記シャンク部とを接続するネック部と、を備え、前記ネック部が前記回転中心線と交差する方向に撓む弾性を備える軸付き砥石を用い、
前記ワークは、キャビティ内にリブを備える金型であり、
前記リブの側面は、前記キャビティの開口側に向かって前記リブが先細りとなる方向に傾斜する勾配を備え、
前記軸付き砥石は、前記リブの側面に前記キャビティの開口側から接触し、前記直線往復動作中に、前記ネック部が前記回転中心線と交差する方向に撓んだ状態となり、前記リブの側面に、前記リブの高さ方向に延びる研磨目を形成することを特徴とする表面テクスチャリング方法。 - 工作機械のヘッドと工具との間に、前記ヘッドの回転を当該ヘッドの回転中心線方向の直線往復動作に変換して前記工具に伝達する工具ホルダを介在させ、
前記工作機械を駆動して前記ヘッドを回転させるとともに前記ヘッドとワークとを前記回転中心線と交差する方向に相対移動させ、前記直線往復動作により前記工具を前記回転中心線方向からワークの表面に接触させ、
前記工具として、無機長繊維の集合糸を有する線状砥材の砥材束と前記砥材束に含侵した樹脂とを有し、前記回転中心線と交差する方向に撓む弾性を備える棒状のスティック砥石を用い、当該スティック砥石の一方側の端部分を前記工具ホルダに保持させ、
前記ワークは、キャビティ内にリブを備える金型であり、
前記リブの側面は、前記キャビティの開口側に向かって前記リブが先細りとなる方向に傾斜する勾配を備え、
前記スティック砥石は、前記リブの側面に前記キャビティの開口側から接触し、前記直線往復動作中に、前記回転中心線と交差する方向に撓んだ状態となり、前記リブの側面に、前記リブの高さ方向に延びる研磨目を形成することを特徴とする表面テクスチャリング方法。 - 前記工具ホルダは、前記ヘッドの回転を前記直線往復動作および前記回転中心線回りの回転動作に変換し、
前記直線往復動作および前記回転動作によって前記工具を前記回転中心線回りに回転させながら前記ワークの表面に接触させることを特徴とする請求項1または2に記載の表面テクスチャリング方法。 - 前記工具が1ストロークの直線往復動作を行う間に、前記工具と前記リブの側面とを接触した状態に維持することを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の表面テクスチャリング方法。
- 前記工具を前記リブの側面に断続的に接触させることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の表面テクスチャリング方法。
- 前記工具ホルダは、前記工具が前記ヘッドから離間する方向に移動しているときに、前記工具を前記ヘッドの側に移動可能に支持することを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の表面テクスチャリング方法。
- 前記工具ホルダは、
前記工作機械のヘッドに同軸に連結される入力軸と、
前記入力軸の外周側で当該入力軸を回転可能に支持する外輪部材と、
前記入力軸と同軸に配置され、前記入力軸の軸線方向に移動可能な状態で前記外輪部材に支持されて当該外輪部材と一体に回転する出力部材と、
前記外輪部材と前記入力軸とが相対回転すると、前記出力部材を前記軸線方向の直線往復動作させる回転直動変換機構と、を有し、
前記外輪部材は、前記工作機械に固定されて当該外輪部材が回転することを阻止する固定部を備え、
前記出力部材は、工具を保持するための工具保持部を備えることを特徴とする請求項1から6のうちのいずれか一項に記載の表面テクスチャリング方法。 - 前記回転直動変換機構は、第1磁石ユニットと、前記軸線方向で前記第1磁石ユニットに対向する第2磁石ユニットと、を備え、
前記第1磁石ユニットは、前記入力軸に固定され、
前記第2磁石ユニットは、前記出力部材に固定され、
前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとが相対回転すると、前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとの間に前記軸線方向の引力が作用する第1状態と、前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとの間に前記軸線方向の斥力が作用する第2状態とが交互に発生することを特徴とする請求項7に記載の表面テクスチャリング方法。 - 前記工具ホルダは、
前記工作機械のヘッドに同軸に連結される入力軸と、
前記入力軸に回転可能に支持され、かつ、前記入力軸と共回りする外輪部材と、
前記入力軸と同軸に配置され、前記入力軸の軸線方向に移動可能な状態で前記外輪部材に支持されて当該外輪部材と一体に回転する出力部材と、
前記入力軸と前記外輪部材とが共回りしたときに、前記外輪部材の回転速度を前記入力軸の回転速度よりも低下させるブレーキ機構と、
前記外輪部材の回転速度が前記入力軸の回転速度よりも低下して前記入力軸と前記出力部材とが相対回転すると、前記外輪部材と一体の回転動作を行っている前記出力部材に前記軸線方向の直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構と、を有し、
前記ブレーキ機構は、回転方向と逆方向に作用する流体圧を受ける受圧部を備え、
前記受圧部は、前記外輪部材に取り付けられたフラップであり、
前記出力部材は、工具を保持するための工具保持部を備えることを特徴とする請求項3に記載の表面テクスチャリング方法。 - 前記直線往復動作付与機構は、第1磁石ユニットと、前記軸線方向で前記第1磁石ユニットに対向する第2磁石ユニットと、を備え、
前記第1磁石ユニットは、前記入力軸に固定され、
前記第2磁石ユニットは、前記出力部材に固定され、
前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとが相対回転すると、前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとの間に前記軸線方向の引力が作用する第1状態と、前記第1磁石ユニットと前記第2磁石ユニットとの間に前記軸線方向の斥力が作用する第2状態とが交互に発生することを特徴とする請求項9に記載の表面テクスチャリング方法。
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