JPH0661697B2 - 磁性流体を用いた研磨装置 - Google Patents

磁性流体を用いた研磨装置

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JPH0661697B2
JPH0661697B2 JP60081486A JP8148685A JPH0661697B2 JP H0661697 B2 JPH0661697 B2 JP H0661697B2 JP 60081486 A JP60081486 A JP 60081486A JP 8148685 A JP8148685 A JP 8148685A JP H0661697 B2 JPH0661697 B2 JP H0661697B2
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コセキ リヨウジ
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アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、研磨粒を混入した磁性流体を用いる研磨装
置に関する。
[発明の技術的背景およびその問題点] 例えば射出成形用金型において金型の表面品位は、成形
加工により直接成形片に転写されるため高度な形状精度
や表面粗さ(光沢)が要求される。これらの金型に要求
される表面粗さは通常、1.0−0.5μm Rmax 程
度、そして透明な製品や特に光沢の必要な製品用の金型
に対しては0.1−0.03μm Rmax 程度の鏡面仕
上げが要求される。
そこでこのような金型の鏡面加工を行なう場合には、複
雑な形状のものの場合には手仕上げによって表面研磨が
行なわれている。また単純な形状の金型の場合には、そ
の金型表面形状にあった専用の工具を用意し、鏡面加工
を行なっている。
しかしながら実用上、各金型に対して手仕上げを行った
り専用の研磨工具を用意するのではフレキシビリティが
なく、鏡面仕上げ用の自動研磨装置が望まれている。
[発明の目的] この発明は、このような従来の問題に鑑みて成されたも
のであって、研磨物表面の鏡面仕上げ加工が自動的に行
なえる磁性流体を用いた研磨装置を提供することを目的
とする。
[発明の概要] 上記目的を達成するために、この発明は、主軸と、この
主軸に着脱可能に取付けられた研磨工具と、この研磨工
具と研磨物との間に回転磁界を形成する回転磁界形成装
置と、前記研磨工具と研磨物との間に、磁性流体と研磨
粒とを混合した研磨流体を供給する研磨流体供給装置
と、前記研磨工具と研磨物との相対的な位置決めをなす
位置決め装置とを備えてなり、前記研磨流体供給装置
は、磁性流体タンクから前記研磨工具と研磨物との間へ
供給される磁性流体に、荒研磨粒、中研磨粒、仕上研磨
粒を選択して混合可能に構成してなり、前記研磨工具の
軸心部に、当該研磨工具の先端部に開口した研磨流体供
給路を設け、上記研磨工具の先端部を、当該研磨工具か
ら前記研磨物に至る磁力線が研磨物の曲面の各部位にお
いて法線方向となるように半球形状に形成してなるもの
である。
[発明の実施例] 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。まず
この発明実施例の加工原理を第3図乃至第5図を基に説
明すると、研磨粒1と磁性流体3との混合した研磨流体
5を非磁性容器7内に収容し、磁気回路9の磁気ギャッ
プ11内においた場合、磁気回路9の励磁コイル13の
励磁の度合によって次のような挙動をする。
磁性流体がない場合 この場合には磁気回路9の磁気ギャップ11における磁
力線の分布は第4図(a )に示すようなものとなる。
弱い磁界中の研磨流体の挙動 磁気回路9に弱い磁界が与えられた場合、研磨粒1が非
磁性体である場合の研磨流体5の挙動は第4図(b )に
示すようになる。つまり磁性流体3は磁力線によって磁
気ギャップ11内で磁力線の方向に引かれるが、研磨粒
1は非磁性容器7にほとんど影響を受けることなく滞留
している。
強い磁界中の研磨流体の挙動 磁気回路9に強い磁界が与えられた場合、第4図(c )
に示すように磁性流体3は磁力線によって強く拘束さ
れ、その磁性流体3の動きによって研磨粒1も中央部に
やや盛り上った形で集められることになる。
この場合でも研磨粒1が非磁性体であるために磁気ギャ
ップ11においてギャップ端面に接触するように引きつ
けられることはない。
磁性体研磨粒を用いた場合の挙動 研磨粒1として磁性体のものを用いた研磨流体5を強い
磁界の基に置くならば第5図に示すように、磁性流体3
とともに研磨粒1が磁気ギャップ11においてギャップ
端面に接触し、しかも強い磁界の拘束を受け同図に矢印
Pで示す側圧を受け、ギャップ端面に対してP′の接触
圧力を生じさせる。この接触圧力P′と、研磨粒1と磁
極との引力との合力が研磨物加工時の切削力として利用
される。
第1図および第2図はこの磁性体研磨粒を混合した研磨
流体の磁気回路中での挙動を利用すべく構成された研磨
装置の一実施例を示すものである。第2図に示すよう加
工ヘッド15がXYキャリッジ17,19上に取付けら
れており、この加工ヘッド15には研磨工具21がZ軸
上下方向に昇降自在に取付けられる構成である。
第1図おいて研磨工具21は研磨流体を通すための中空
の主軸23の下端に工具交換用ホルダ25を取付け、こ
の工具変換用ホルダ25に適宜形状の研磨工具21が脱
着可能に取付けられている。また前記主軸23にはスプ
ライン軸部27が形成されており、Z軸上下方向にこの
主軸23を昇降させるためのZ軸モータ29と噛み合わ
されている。さらに主軸23に歯車31が取付けられて
おり、主軸回転用可変モータ33と噛み合わされてい
る。さらにまた主軸23の上端部にスリップリング35
が設けられており、ブラシ37と接触している、 この主軸23はX軸キャリッジ17、Y軸キャリッジ1
9によってXY軸方向に移動自在に保持されている。
磁気回路を構成するために主軸23には磁界発生用マグ
ネット39が取付けられ、磁気回路形成用ブラケット4
1内に設置されている。この磁気回路形成用ブラケット
41内には研磨物15として金型が置かれる。従って磁
界発生用マグネット39が励磁されるならば、第1図に
矢印で示したように磁気回路形成用ブラケット41、X
軸キャリッジ17、Y軸キャリッジ19を通り、研磨工
具21、研磨物15を通る磁気回路が形成される。なお
この磁気回路において磁気ギャップはg〜gで表わ
されている。
研磨工具21と研磨物15との間の磁気ギャップg
対して研磨流体5を供給するために第2図に示すライン
構成が採られる。磁性体研磨粒1と磁性流体3とは回
収、分離して再使用するように配慮され、それぞれ研磨
粒タンク43、磁性流体タンク45に貯留されている。
なお、この実施例では荒研磨、中研磨、仕上げ研磨の3
段階の研磨を連続的に実施するために研磨粒に対しては
3段階の粒度をもつものを使用するように考慮され、研
磨粒リサイクルライン47に荒研磨粒用第1フィルタ4
9、中研磨粒用第2フィルタ51、仕上げ研磨粒用第3
フィルタ53が設けられており、それぞれのリサイクラ
55,57,59に接続されている。
磁性流体タンク45内の磁性流体3はポンプ61によっ
て供給ライン63に供給され、荒研磨粒、中研磨粒、仕
上げ研磨粒のいずれか一種類の粒度の研磨粒と混合され
て研磨流体5とされ、加工ヘット15に供給され、研磨
工具21の先端部から研磨物15との間の磁気ギャップ
に供給される。
この研磨流体5による研磨物15の研磨動作は上記第3
図乃至第5図に基づいて説明した研磨原理による。つま
り、第6図および第7図に示すようにマグネット39を
励磁させ工具21から研磨物15に至る磁界を発生させ
ると、磁性体の研磨粒1を含む研磨流体5は磁気ギャッ
プgにおいて研磨物15に対してある一定の圧力で接
触する。そこで工具21を回転させるならば、研磨流体
5は工具21の磁界に拘束されてともに回転し、研磨物
15表面を研磨流体5中の研磨粒1によって研磨するこ
とになる。
そこで第6図に示すように研磨物15の表面が平らな場
合には工具21としてその端面が平坦なものを用いるな
らば短時間で効果的な研磨が行なえる。逆に第7図に示
すように、研磨物15の表面が自由曲面を持つ場合、工
具21を交換し、先端の形状が半球状形の工具を用いる
のである。こうするならば第7図に示すように工具21
から研磨物15に至る磁力線は研磨物15の各部位にお
いてその法線方向に入るため、どの部位においても研磨
物15の表面を均一に研磨することができる。
ここで研磨物15の各部位の形状に合わせて工具21を
交換する必要があるが、その場合の交換工具の実施例を
第8図および第9図に基づいて説明する。工具交換用ホ
ルダ25はその中央にスピンドル軸65を備え回転自在
に支持している。そしてこのスピンドル軸65の端部に
は位置決め用キー67によって研磨工具21が固定され
ている。そしてこのスピンドル軸65の中央には研磨流
体供給口69が形成されており、継手シール71を介し
て研磨工具21の中央の研磨流体供給路73と接続され
ている。
そしてこの研磨工具21は第9図に示すように所定の交
換場所において補助具である自動工具交換ハンド75に
取付けられた交換用の他の研磨工具21a ,21b 間に
おいて交換するのである。つまり今第9図における研磨
工具21a を工具交換用ホルダ29に取付けており、他
の研磨工具21b と交換する必要がある場合には、XY
キャリッジによって加工ヘッド15全体を所定交換位置
まで移動させ、ハンド75を回転させてまず使用してい
る研磨工具21a を工具交換用ホルダ25から取外しハ
ンド75にうつし、つぎにハンド75を回転させ別の研
磨工具21b を交換用ホルダ25の位置に回転させ、新
にこの研磨工具21b をホルダ25に取付けるようにす
るのである。
尚、工具21の交換の際にライン63に圧縮空気を供給
し、ライン63や主軸23中の研磨流体を吹き飛ばすよ
うにし、内部を清浄に保つことができる。
さらに上記実施例においては主軸回転用可変モータ33
によって主軸23、研磨工具21を回転させ、回転磁界
を研磨流体5との間に形成するようにしているが、この
ような実施例に限定されることはなく、例えば三相交流
を用いて回転磁界を電気的に発生させることも可能であ
る。その実施例を第10図および第11図に基づいて説
明する。これは前記第1図において磁界発生用マグネッ
ト39の部分において三相交流それぞれに対応する3分
割コイル77a ,77b ,77c を形成し、この各コイ
ルを三相交流電源に接続するのである。そして各コイル
77a ,77b ,77c 間の磁気遮蔽を行なうために非
磁性体スペーサ79を介在させる。このように三相交流
電源を用いた回転磁界を利用するならば、上記実施例の
ように主軸23全体を回転させることなく回転磁界が得
られ、構造が簡単化できる。
[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、主軸23と、この主軸23に着脱可能に
取付けられた研磨工具21と、この研磨工具21と研磨
物15との間に回転磁界を形成する回転磁界形成装置
と、前記研磨工具21と研磨物15との間に、磁性流体
3と研磨粒1とを混合した研磨流体5を供給する研磨流
体供給装置と、前記研磨工具21と研磨物15との相対
的な位置決めをなす位置決め装置とを備えてなり、前記
研磨流体供給装置は、磁性流体タンク45から前記研磨
工具21と研磨物15との間へ供給される磁性流体3
に、荒研磨粒、中研磨粒、仕上研磨粒を選択して混合可
能に構成してなり、前記研磨工具21の軸心部に、当該
研磨工具21の先端部に開口した研磨流体供給路73を
設け、上記研磨工具21の先端部を、当該研磨工具21
から前記研磨物15に至る磁力線が研磨物15の曲面の
各部位において法線方向となるように半球形状に形成し
てなるものである。
上記構成より明らかなように、本発明においては、磁性
流体のタンク45から研磨工具21と研磨物15との間
へ供給される磁性流体3に対して荒研磨粒、中研磨粒、
仕上研磨粒を選択して混合可能に構成してあるから、研
磨流体5による研磨物15の研磨作業を荒研磨、中研磨
および仕上研磨を順次連続的に行なうことができるもの
であり、荒研磨から仕上研磨を、研磨工具21を交換す
ることなしに容易にかつ能率よく行なうことができるも
のである。
また、研磨工具21の先端部の形状は、研磨工具21か
ら研磨物15に至る磁力線が研磨物15の曲面の各部位
において法線方向となるように半球状に形成してあるか
ら、研磨粒1による研磨物15の表面が曲面であっても
容易に均一的に研磨されるものである。
さらに、研磨工具21の先端部に研磨流体供給路73が
開口してあるから、研磨流体5を加工部位へ供給し乍ら
研磨加工を行うとき、加工時に生じた加工粉を洗い流し
乍ら研磨加工を行うこととなり、表面精度の良い加工を
行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の正面図、第2図は同上実
施例の機械システムのブロック図、第3図は上記実施例
の研磨加工原理を説明する磁気回路図、第4図はその研
磨流体と磁気回路との関係を示す磁気回路図、第5図は
磁性体研磨粒を用いる研磨流体の磁気回路中での挙動を
示す磁気回路図、第6図は平坦な研磨物の研磨状態を示
す正面図、第7図は自由曲面をもつ研磨物の研磨状態を
示す正面図、第8図は上記実施例で用いる工具交換用ホ
ルダ部分の拡大断面図、第9図は工具交換用の自動工具
チェンジハンドの平面図、第10図は他の実施例の回転
磁界発生装置の平面図、第11図はその断面図である。 1……研磨粒、3……磁性流体、5……研磨流体 7……非磁性容器、9……磁気回路 11……磁気キャップ、13……励磁コイル 15……加工ヘッド、23……主軸 25……工具交換用ホルダ 33……主軸回転用可変モータ 35……スリップリング、37……ブラシ 39……磁界発生用マグネット 41……磁気回路形成用ブラケット g〜g……磁気ギャップ 43……研磨粒タンク、45……磁性流体タンク 61……ポンプ、63……供給ライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸(23)と、この主軸(23)に着脱
    可能に取付けられた研磨工具(21)と、この研磨工具
    (21)と研磨物(15)との間に回転磁界を形成する
    回転磁界形成装置と、前記研磨工具(21)と研磨物
    (15)との間に、磁性流体(3)と研磨粒(1)とを
    混合した研磨流体(5)を供給する研磨流体供給装置
    と、前記研磨工具(21)と研磨物(15)との相対的
    な位置決めをなす位置決め装置とを備えてなり、前記研
    磨流体供給装置は、磁性流体タンク(45)から前記研
    磨工具(21)と研磨物(15)との間へ供給される磁
    性流体(3)に、荒研磨粒、中研磨粒、仕上研磨粒を選
    択して混合可能に構成してなり、前記研磨工具(21)
    の軸心部に、当該研磨工具(21)の先端部に開口した
    研磨流体供給路(73)を設け、上記研磨工具(21)
    の先端部を、当該研磨工具(21)から前記研磨物(1
    5)に至る磁力線が研磨物(15)の曲面の各部位にお
    いて法線方向となるように半球形状に形成してなること
    を特徴とする磁性流体を用いた研磨装置。
JP60081486A 1985-04-18 1985-04-18 磁性流体を用いた研磨装置 Expired - Lifetime JPH0661697B2 (ja)

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JPS61244457A JPS61244457A (ja) 1986-10-30
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