JPH05154759A - 磁気研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹所等の複雑な表面形状を有する被研磨部材
に対しても良好に研磨加工できるようにする。 【構成】 第１アーム駆動装置４４によって第１アーム
２２をシャフト２６まわりに回動させるとともに、第２
アーム駆動装置７８によって第２アーム５０を回動軸４
８の軸心まわりに回動させることにより、スピンドル磁
極５２の向きを３次元的に変化させ得るようにする一
方、その第２アーム５０の回動に拘らず傘歯車６０，６
２，および６４を介してスピンドル磁極５２に常に研磨
駆動モータ２０の回転駆動力が伝達され得るようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気研磨装置に係り、特
に、複雑な表面形状の被研磨部材に対しても良好に研磨
加工を行うことができる磁気研磨装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スピンドル磁極を被研磨部材の表面に対
向させて回転駆動することにより、そのスピンドル磁極
の先端面に磁気的に吸着された磁性砥粒によってその被
研磨部材の表面を研磨する磁気研磨装置が知られてい
る。特開昭６４−５８４７６号公報に記載されている装
置はその一例であり、磁性体製のスピンドル磁極から僅
かな隙間を隔てて被研磨部材を配置するとともに、それ
等を通して磁気回路を形成することによりそれ等の隙間
に磁性砥粒を吸着し、その状態でスピンドル磁極を回転
駆動して被研磨部材の表面を研磨するようになってい
る。上記磁性砥粒としては、例えば鉄粉とアルミナ等の
砥材とを高温で焼結した後、所定の大きさに粉砕したも
のが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の磁気研磨装置においては、スピンドル磁極が一定
の姿勢に保持されて回転駆動されるため、被研磨部材の
表面形状が複雑に変化していたり、比較的狭い凹所内の
内壁面等を有する場合には、それ等の表面や内壁面等を
研磨加工することができないという問題があった。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、凹所等の複雑な表面
形状を有する被研磨部材に対しても良好に研磨加工でき
るようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、スピンドル磁極を被研磨部材の表面に
対向させて回転駆動することにより、そのスピンドル磁
極の先端面に磁気的に吸着された磁性砥粒によってその
被研磨部材の表面を研磨する磁気研磨装置であって、
（ａ）研磨駆動モータと、（ｂ）その研磨駆動モータに
よって回転駆動されるシャフトを回転可能に支持してい
る第１アームと、（ｃ）前記スピンドル磁極を回転可能
に保持しているとともに、そのスピンドル磁極の回転中
心および前記シャフトの軸心の双方と直交する一回動軸
心まわりの回動可能に前記第１アームに連結された第２
アームと、（ｄ）その第２アームを前記一回動軸心まわ
りに回動させる第２アーム駆動装置と、（ｅ）その第２
アーム駆動装置による前記第２アームの回動に拘らず前
記シャフトの回転を前記スピンドル磁極に伝達する動力
伝達機構とを有することを特徴とする。なお、上記第１
アームをシャフトまわりに回動させる第１アーム駆動装
置を設ければ、スピンドル磁極の姿勢の自由度が更に向
上する。

【０００６】

【作用および発明の効果】このような磁気研磨装置にお
いては、被研磨部材の表面に対してスピンドル磁極の回
転中心線が略垂直となるように第２アーム駆動装置によ
って第２アームを回動させ、スピンドル磁極の先端面を
被研磨部材の表面に対向させるとともに、その姿勢で研
磨駆動モータによりシャフトおよび動力伝達機構を介し
てスピンドル磁極を回転駆動することにより、表面が湾
曲している場合は勿論、比較的狭い凹所内の内壁面など
複雑な表面形状の被研磨部材に対しても、スピンドル磁
極の先端面に吸着された磁性砥粒によって良好に研磨加
工を行うことができる。また、第１アームをシャフトま
わりに回動させる第１アーム駆動装置を設けた場合に
は、第２アームの向きすなわちスピンドル磁極の向きを
３次元的に変更することが可能となるため、球面や円筒
面などに対しても被加工部材の姿勢を変化させることな
く容易に研磨加工を行うことができるようになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【０００８】図１および図２は、本発明の一実施例であ
る磁気研磨装置１０の縦断面図および一部を切り欠いた
側面図であり、この磁気研磨装置１０は、互いに直交す
るＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向へ駆動されるロボットハンド１
２に取付プレート１４を介して取り付けられている。取
付プレート１４には、上下に離間して一対のブラケット
１６および１８が固設されており、上側のブラケット１
６には研磨駆動モータ２０が下向きに取り付けられてい
る。また、下側のブラケット１８には、円筒形状の第１
アーム２２が上記研磨駆動モータ２０と同心に且つ軸心
まわりの回転可能にベアリング２４を介して取り付けら
れているとともに、その第１アーム２２の円筒内にはシ
ャフト２６が一対のベアリング２８を介して相対回転可
能に配設されている。シャフト２６の上端部は第１アー
ム２２の上端開口から上方へ突き出しており、前記研磨
駆動モータ２０の出力軸にジョイント３０を介して連結
されている。

【０００９】上記ブラケット１８にはまたブラケット３
２が固設されており、そのブラケット３２の一対の側壁
間には軸受を介してシャフト３４が略水平な軸心まわり
の回転可能に配設されている。シャフト３４はブラケッ
ト３２に固定された第１アーム駆動モータ３６によって
軸心まわりに回転駆動されるとともに、シャフト３４に
はウォーム３８が相対回転不能に固定されている。ウォ
ーム３８は、前記第１アーム２２の外周面にキー４０を
介して相対回転不能に固定されたウォームホイール４２
と噛み合わされており、ウォーム３８が第１アーム駆動
モータ３６によって回転駆動されることにより第１アー
ム２２はシャフト２６まわりに回動させられる。第１ア
ーム駆動モータ３６は、図示しない制御装置からの信号
に従って第１アーム２２を３６０゜の角度範囲で正逆両
方向へ回転駆動するとともに、任意の角度で位置決めす
るようになっている。これ等の第１アーム駆動モータ３
６，ウォーム３８，およびウォームホイール４２を含ん
で第１アーム駆動装置４４が構成されている。

【００１０】第１アーム２２の下端部には、互いに平行
な一対の側壁部４６が軸心と平行に一体に設けられてお
り、それ等の側壁部４６間には軸受を介して回動軸４８
が略水平で且つ前記シャフト２６の軸心と直交する軸心
まわりの回動可能に配設されている。回動軸４８には、
止めねじによって第２アーム５０が相対回動不能に取り
付けられているとともに、その第２アーム５０には、ス
ピンドル磁極５２のホルダ５４が一対のベアリング５６
を介して上記回動軸４８の軸心と直交する中心線まわり
の回転可能に配設されている。ホルダ５４は、永久磁石
６６を一対の止めねじによって離脱不能に保持してお
り、これ等のホルダ５４および永久磁石６６によってス
ピンドル磁極５２が構成されている。上記回動軸４８に
は、ベアリング５８を介して傘歯車６０が相対回転可能
に配設されているとともに、その傘歯車６０は、前記シ
ャフト２６に固設された傘歯車６２およびホルダ５４に
固設された傘歯車６４とそれぞれ噛み合わされており、
前記研磨駆動モータ２０によって回転駆動されるシャフ
ト２６の回転が、傘歯車６２から傘歯車６０および６４
を介してスピンドル磁極５２に伝達され、そのスピンド
ル磁極５２を中心線まわりに回転駆動するようになって
いる。これ等の傘歯車６０，６２，および６４は動力伝
達機構を構成している。

【００１１】上記スピンドル磁極５２の永久磁石６６
は、その先端面８０の形状が平坦面や凸球面，凹球面を
成すものなど複数種類のものが用意されており、被研磨
部材の表面形状に応じて任意のものが選択されてホルダ
５４に取り付けられるようになっている。

【００１２】前記第１アーム２２の一対の側壁部４６の
一方にはブラケット６８が固設されており、そのブラケ
ット６８の一対の側壁間には軸受を介してシャフト７０
が略水平な軸心まわりの回転可能に配設されている。シ
ャフト７０はブラケット６８に固定された第２アーム駆
動モータ７２によって軸心まわりに回転駆動されるとと
もに、シャフト７０にはウォーム７４が相対回転不能に
固定されている。ウォーム７４は、前記回動軸４８に止
めねじにより相対回転不能に固定されたウォームホイー
ル７６と噛み合わされており、ウォーム７４が第２アー
ム駆動モータ７２によって回転駆動されることにより回
動軸４８、更にその回動軸４８に取り付けられた第２ア
ーム５０は、回動軸４８の軸心まわりに回動させられ
る。第２アーム駆動モータ７２は、図示しない制御装置
からの信号に従って第２アーム５０やスピンドル磁極５
２を図２において一点鎖線で示されているように１８０
゜の角度範囲で正逆両方へ回動させるとともに、任意の
角度で位置決めするようになっている。これ等の第２ア
ーム駆動モータ７２，ウォーム７４，およびウォームホ
イール７６を含んで第２アーム駆動装置７８が構成され
ている。また、回動軸４８の軸心は一回動軸心に相当す
る。

【００１３】このような磁気研磨装置１０は、スピンド
ル磁極５２の中心線が被研磨部材の表面に対して略垂直
となり、且つスピンドル磁極５２の先端面８０と被研磨
部材との間に僅かな隙間を有する状態で、研磨駆動モー
タ２０によってスピンドル磁極５２が回転駆動されるこ
とにより、そのスピンドル磁極５２の永久磁石６６に吸
着された磁性砥粒によって被研磨部材の表面が研磨され
る。磁性砥粒としては、例えば鉄粉とアルミナ等の砥材
とを高温高圧で焼結した後、所定の大きさに粉砕したも
のが用いられる。また、その状態でロボットハンド１２
が被研磨部材の表面形状に倣って移動させられることに
より、その被研磨部材の表面全体に研磨加工が自動的に
施される。ロボットハンド１２の駆動制御装置は、スピ
ンドル磁極５２の先端面８０が被研磨部材の表面に対し
て僅かな隙間を隔てて対向するように、予め記憶された
被研磨部材の表面形状に関するデータに従ってロボット
ハンド１２を移動させるか、或いは距離センサなどによ
り被研磨部材の表面形状を検出してロボットハンド１２
を移動させるように構成される。

【００１４】一方、上記スピンドル磁極５２を保持して
いる第２アーム５０は、第２アーム駆動装置７８により
回動軸４８の軸心まわりに１８０゜の角度範囲で回動さ
せられ且つ任意の角度で位置決めされるようになってい
るため、前記被研磨部材の表面が湾曲していたり、比較
的狭い凹所内の内壁面などを研磨する場合でも、スピン
ドル磁極５２の中心線がそれ等の表面に対して略垂直と
なるようにスピンドル磁極５２の姿勢を変化させること
により、先端面８０を被研磨部材の表面と対向させて良
好に研磨加工を行うことができる。図７は、かかる本実
施例の磁気研磨装置１０によって実施できる研磨加工の
幾つかの態様を例示したもので、（ａ）は被研磨部材８
２ａの凹所８４内にスピンドル磁極５２を挿入し、その
凹所８４の内壁面を研磨加工する場合であり、（ｂ）は
被研磨部材８２ｂの凹所８６内にスピンドル磁極５２を
挿入し、その凹所８６内に設けられた凸部８８の側面９
０を研磨加工する場合であり、（ｃ）は被研磨部材８２
ｃの凹所９２内にスピンドル磁極５２を挿入し、その凹
所９２内に設けられた凸部９４の上部凸曲面９６を研磨
加工する場合であり、（ｄ）は被研磨部材８２ｄの凹所
９８内にスピンドル磁極５２を挿入し、その凹所９８の
底部凹曲面１００を研磨加工する場合である。第２アー
ム駆動モータ７２の駆動制御装置は、スピンドル磁極５
２の中心線が被研磨部材の表面に対して略垂直となるよ
うに、予め記憶された被研磨部材の表面形状に関するデ
ータに従って第２アーム５０を回動させるか、或いは距
離センサなどにより被研磨部材の表面形状を検出して第
２アーム５０を回動させるように構成される。

【００１５】なお、前記ロボットハンド１２の駆動制御
装置は、スピンドル磁極５２の先端面８０が被研磨部材
の表面に対して僅かな隙間を隔てて対向するようにロボ
ットハンド１２を移動させる際に、上記第２アーム５０
の回動軸４８まわりにおける回動角度を考慮するように
なっている。

【００１６】また、第１アーム駆動装置４４により第１
アーム２２がシャフト２６の軸心まわりに３６０゜の角
度範囲で回動させられ且つ任意の角度で位置決めされる
ことにより、第２アーム駆動装置７８によって回動させ
られるスピンドル磁極５２の回動平面がシャフト２６の
軸心まわりにおいて任意に変更されるため、そのスピン
ドル磁極５２の向きを３次元的に変化させることが可能
で、球面や円筒面などに対しても被加工部材の姿勢を変
化させることなく容易に研磨加工を行うことができる。
すなわち、前記図７（ａ）の凹所８４が円穴，矩形穴等
の穴で、図７（ｂ）の凸部８８が円柱，角柱等の柱状
で、図７（ｃ）の凸部９４が円柱で凸曲面９６が凸球面
で、図７（ｄ）の凹所９８が円穴で凹曲面１００が凹球
面である場合には、上記第１アーム駆動装置４４によっ
て第１アーム２２をシャフト２６の軸心まわりに回動さ
せることにより、スピンドル磁極５２の中心線が凹所８
４の内壁面や側面９０，凸曲面９６，凹曲面１００に対
して略垂直となるようにスピンドル磁極５２の姿勢を維
持しつつ、それ等の被研磨面に倣ってロボットハンド１
２を移動させることにより、被研磨面全体を良好に研磨
加工できるのである。第１アーム駆動モータ３６の駆動
制御装置は、スピンドル磁極５２の中心線が被研磨部材
の表面に対して略垂直となるように、予め記憶された被
研磨部材の表面形状に関するデータに従って第１アーム
２２を回動させるか、或いは距離センサなどにより被研
磨部材の表面形状を検出して第１アーム２２を回動させ
るように構成される。

【００１７】このように、本実施例の磁気研磨装置１０
は、第１アーム駆動装置４４によって第１アーム２２を
シャフト２６まわりに回動させるとともに、第２アーム
駆動装置７８によって第２アーム５０を回動軸４８の軸
心まわりに回動させることにより、スピンドル磁極５２
の向きを３次元的に変化させ得るようになっているた
め、例えば図７に示されているような複雑な表面形状の
被研磨部材に対しても、スピンドル磁極５２の先端面８
０をその表面に対向させて良好に研磨加工を行うことが
できるのである。

【００１８】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、前記実施例と共通する部分には同一の符号を付して
説明を省略する。

【００１９】図３の磁気研磨装置１１０は、前記磁気研
磨装置１０に比較してスピンドル磁極部分の構成が異な
るもので、電磁石１１２によってスピンドル磁極１１４
を磁化して磁性砥粒を吸着するようになっている。上記
電磁石１１２は、前記回動軸４８の軸心に対して直交す
る姿勢、具体的には第２アーム５０に設けられるベアリ
ング５６と同心となる姿勢でブラケット１１６を介して
第２アーム５０に固定されているとともに、その電磁石
１１２の軸心には一対のベアリング１１８を介して回転
軸１２０が軸心まわりの回転可能に保持されている。回
転軸１２０は、図４にも示されているように鉄等の強磁
性体から成る本体部材１２２にＳＵＳ３１６等の非磁性
体から成る連結部材１２４を圧入して溶接により一体化
したしたもので、連結部材１２４は上記ベアリング１１
８を介して第２アーム５０により軸心まわりの回転可能
に支持されているとともに、その連結部材１２４の先端
部には前記傘歯車６４が固定されている。また、本体部
材１２２の他端には雄ねじ１２６が軸線上に一体に設け
られているとともに、その雄ねじ１２６の手前部分には
一対の平坦面を有する工具係止部１２８が一体に設けら
れている。なお、連結部材１２４と本体部材１２２との
連接部外周面には雄ねじ１３０が形成され、ベアリング
押え１３２が螺合されるようになっている。図４の
（ａ）は（ｂ）の左側から見た端面図である。

【００２０】一方、上記スピンドル磁極１１４は鉄等の
強磁性体から成り、図５に示されているように前記雄ね
じ１２６に螺合される雌ねじ１３４と、一対の止めねじ
を螺合するための一対のねじ穴１３６と、一対の工具係
止面１３８と、前記電磁石１１２によって磁化されるこ
とにより磁性砥粒を吸着する平坦な先端面１４０とを備
えている。そして、かかるスピンドル磁極１１４は、そ
の工具係止面１３８および回転軸１２０の工具係止部１
２８に工具を係止して雌ねじ１３４を雄ねじ１２６に螺
合し、且つ一対の止めねじをねじ穴１３６内にねじ込む
ことにより、回転軸１２０に相対回転不能に取り付けら
れて用いられる。図５の（ａ）は（ｂ）の左側から見た
端面図で、（ｃ）は（ｂ）の右側から見た端面図であ
る。

【００２１】かかる磁気研磨装置１１０には、図６に示
されているように別のスピンドル磁極１４４が用意され
ており、被研磨部材の表面形状に応じて上記スピンドル
磁極１１４の替わりに回転軸１２０に取り付けられるよ
うになっている。このスピンドル磁極１４４は、スピン
ドル磁極１１４に比較して先端面１４６が凸球面形状を
成している点で相違するが、その他の構成はスピンドル
磁極１１４と全く同じである。図６の（ａ）は（ｂ）の
左側から見た端面図で、（ｃ）は（ｂ）の右側から見た
端面図である。

【００２２】このような磁気研磨装置１１０は、電磁石
１１２に励磁電流が通電されることにより回転軸１２０
の本体部材１２２およびスピンドル磁極１１４または１
４４が磁化され、その先端面１４０または１４６に磁性
砥粒が吸着される点を除いて前記磁気研磨装置１０と全
く同じ作用効果が得られ、図７に示されているような複
雑な表面形状の被研磨部材に対しても良好に研磨加工を
行うことができる。

【００２３】なお、先端面が凹球面形状等の他の形状と
された更に別のスピンドル磁極を用意して、被研磨部材
の表面形状に応じて回転軸１２０に取り付けて使用する
こともできる。

【００２４】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は更に別の態様で実施すること
もできる。

【００２５】例えば、前記実施例では第１アーム駆動装
置４４により第１アーム２２がシャフト２６まわりに回
動させられるようになっていたが、前記図７の凹所８４
や側面９０，凸曲面９６，凹曲面１００が紙面の表裏方
向に長く延びている場合など、被研磨部材の表面形状に
よっては第１アーム２２が回転不能にブラケット１８に
固設されても差支えない。ブラケット１８自体が第１ア
ームとして作用するように構成しても良い。なお、被研
磨部材を回転テーブル等に配置し、第１アーム２２の軸
心と平行な一中心線まわりに回転させるようにすれば、
第１アーム２２をシャフト２６まわりに回動させるのと
同様な作用効果が得られる。

【００２６】また、前記実施例の磁気研磨装置１０，１
１０は３軸方向へ移動させられるロボットハンド１２に
取り付けられて使用されるようになっていたが、関節型
ロボット等の他の移動装置に取り付けて使用することも
できるし、磁気研磨装置１０，１１０を位置固定に配設
し、３軸方向等へ移動させられる移動テーブル上に被研
磨部材を配置するようにしても良い。

【００２７】また、前記実施例の第１アーム駆動装置４
４，第２アーム駆動装置７８は駆動モータ３６，７２に
よって自動的に第１アーム２２，第２アーム５０を回動
させるようになっていたが、例えば前記シャフト３４，
７０にハンドルを取り付けて手動で回転操作することに
より第１アーム２２や第２アーム５０を回動させるよう
にすることもできる。なお、それ等の第１アーム２２，
第２アーム５０の回動可能な角度範囲はそれぞれ被研磨
部材の表面形状等を考慮して適宜定められる。

【００２８】また、前記実施例ではスピンドル磁極５
２，１１４，１４４がその中心線まわりに回転駆動され
るようになっていたが、被研磨部材の表面が平坦面の場
合等には、回転中心に対してスピンドル磁極５２，１１
４，１４４が偏心して配設されるようにしても差支えな
い。

【００２９】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である磁気研磨装置の縦断面
図である。

【図２】図１の磁気研磨装置の一部を切り欠いた側面図
である。

【図３】本発明の別の実施例を示す縦断面図である。

【図４】図３の磁気研磨装置に備えられている回転軸を
示す図である。

【図５】図３の磁気研磨装置に取り付けられて使用され
るスピンドル磁極の一例を示す図である。

【図６】図３の磁気研磨装置に取り付けられて使用され
る別のスピンドル磁極を示す図である。

【図７】本発明の磁気研磨装置によって研磨加工できる
被研磨部材の表面形状の幾つかの態様を示す図である。

【符号の説明】

１０，１１０：磁気研磨装置 ２０：研磨駆動モータ ２２：第１アーム ２６：シャフト ４４：第１アーム駆動装置 ４８：回動軸 ５０：第２アーム ５２，１１４，１４４：スピンドル磁極 ６０，６２，６４：傘歯車（動力伝達機構） ７８：第２アーム駆動装置 ８０，１４０，１４６：先端面 ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ：被研磨部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドル磁極を被研磨部材の表面に対向
   させて回転駆動することにより、該スピンドル磁極の先
   端面に磁気的に吸着された磁性砥粒によって該被研磨部
   材の表面を研磨する磁気研磨装置であって、 研磨駆動モータと、 該研磨駆動モータによって回転駆動されるシャフトを回
   転可能に支持している第１アームと、 前記スピンドル磁極を回転可能に保持しているととも
   に、該スピンドル磁極の回転中心および前記シャフトの
   軸心の双方と直交する一回動軸心まわりの回動可能に前
   記第１アームに連結された第２アームと、 該第２アームを前記一回動軸心まわりに回動させる第２
   アーム駆動装置と、 該第２アーム駆動装置による前記第２アームの回動に拘
   らず前記シャフトの回転を前記スピンドル磁極に伝達す
   る動力伝達機構とを有することを特徴とする磁気研磨装
   置。
2. 【請求項２】前記第１アームを前記シャフトまわりに回
   動させる第１アーム駆動装置を有する請求項１に記載の
   磁気研磨装置。