JPH10249703A - 振動バレル研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨時間の調整を容易に行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 振動バレル装置において、分割管体を接
続して形成された研磨路の終端部分に継手管体４０を設
け、その出口に規制リング４２を取り付ける。規制リン
グ４２は内径が絞られており、これによって研磨路を通
過するマスに流動抵抗を付与して研磨時間を遅延化させ
ることができる。したがって、規制リング４２の内径を
適宜選択して絞り量を調整してやれば、自在に研磨時間
を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動バレル研磨方法
及びそれに使用する研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】よく知られる振動バレル研磨方法というの
は、ワーク、研磨石、水、コンパウンドなど（以下、こ
れらを総称してマスという）を箱型あるいは円形のドー
ナッツ状のバレル槽に投入し、マスに所望の振動を加え
て所定時間の研磨を行う、というものである。ところ
が、こうした方法ではワークが重かったり、脆いもので
あったりした場合には、ワーク同士によるぶつかりあい
によって表面を損傷させてしまうおそれがあった。こう
した点を解消するものとして、例えば特公昭５１ー４１
３１６３号のものを挙げることができる。これは、バレ
ル装置の基体部分に、内部が研磨路となる長尺の管状体
を内外多重にかつ上下方向に多段の螺旋状に巻回させて
構成したものであり、一定の時間間隔をおいてワークを
投入し、一周回の研磨で研磨を完了する、というもので
あった。すなわち、このようにすることで、十分に長い
研磨ストロークを確保し、これによってワーク同士のぶ
つかり合いを回避することができた。

【０００３】しかしながら、ワークの種類や要求される
研磨の程度によっては、上記したものによっても、なお
研磨ストロークが不足することがあった。このような場
合に研磨管路は無制限に延ばすことは、徒に装置の大型
化を招くだけであるため、到底採用しうるものではな
い。そこで、振動モータに取り付けられた上下の偏心重
錘の進み角度を相対的に変更することによってワークの
進行速度を調整できるようにすることがなされた。例え
ば、一周回の研磨時間を最短時間と最長時間との比で、
１：４程度の範囲内で調整できるようにしていた。

【０００４】また、上記の他に特開平３ー９８７５６号
のような方法も知られている。すなわち、このものはチ
ェーン状治具にワークを一定間隔で取り付けるように
し、これを長尺の管体内に沿設させ、チェーン状治具の
移動速度を調整することでワークの研磨時間を調整する
ようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏心重
錘の進み角度を変更するにしても、その調整作業が煩雑
で作業性を損なわせる。進み角度を自動的に調整する装
置も開発されてはいるが、コストアップと装置全体の大
型化を招く原因となる。また、チェーン状治具にワーク
を取り付けるものでは、研磨の予備作業としてワークを
一つずつ治具に取付け、あるいは研磨完了後には一つず
つ取り外さねばならない等、きわめて煩わしいものであ
った。

【０００６】本発明は上記した従来の問題点に鑑みて開
発工夫されたものであり、その目的とするところは、研
磨時間の調整を容易に行うことができる研磨方法及びそ
の装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の発明は、ワーク及び研磨材等の研磨路を
構成する管体を、円筒体の外周面に対して上下方向に連
続させてなる振動バレル研磨加工機を用い、前記研磨路
の所定位置においてマスの流量を調整することにより、
マスの移送速度を制御しつつワークの研磨を行うように
したことを特徴とするものである。

【０００８】また請求項２の発明は、ワーク及び研磨材
等の研磨路を構成する管体を、円筒体の外周面に対して
上下方向に連続させてなる振動バレル研磨装置におい
て、前記研磨路の所定位置に研磨路の断面積を広狭調整
可能とすることでマスの流量調整を行う流量調整部が設
けられていることを特徴とするものである。さらに請求
項３の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記流量
調整部は、前記研磨路におけるマスの排出端部に設けら
れていることを特徴とするものである。

【０００９】さらにまた請求項４の発明は、請求項２ま
たは３記載のものにおいて、前記流量調整部は、前記研
磨路に対して取り外し可能となっていることを特徴とす
るものである。

【００１０】

【発明の作用及び効果】請求項１の発明によれば、マス
が研磨路を通過する間にワークが研磨されるが、その過
程でマスの流量が調整されるため、これによってマスは
流量調整量に応じた流動抵抗を受け、研磨路を通過する
時間を任意に調整できる。したがって、流量調整するだ
けで研磨条件に応じた研磨が可能になる。

【００１１】また、請求項２の発明によれば、流量調整
部において研磨路の流路断面を広狭調整することで、マ
スの流量が調整される。したがって、マスはその絞り量
に応じて流動抵抗を受け、研磨路を通過する時間を任意
に調整でき、その結果研磨条件に応じた研磨が可能にな
る。さらに請求項３の発明によれば、流量調整部が研磨
路の出口部分に設けられている。つまり、少なくとも研
磨路の終端の一カ所に流量調整部を配しておけば、研磨
路全体に流動抵抗を作用させることができる。

【００１２】また、請求項４の発明によれば、流量調整
部が研磨路に対して取り外し自在となっているため、複
数種の流量調整部を用意して、研磨条件に応じて着け換
えを行えば各種条件にも対応できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図７に基づいて説明する。図１は本実施形態における
振動バレルの全体構造を示すものである。図において、
１は機台であり、その上面には本体部２を弾性的に支持
するための弾性支持体に相当する多数本のスプリング３
がそれぞれ縦向きにかつ周方向に沿って設けられてい
る。

【００１４】本体部２は、その中心部に振動体に相当す
る円筒体４を有しており、かつこの円筒体４の外側面の
上下にはフランジ縁４ａ，４ｂが外側に向かって張り出
し形成されている。このうちの下側のフランジ縁４ｂに
よって上記した各スプリング３のばね力を受承するよう
になっている。一方、図３に示すように、円筒体４の内
部にはリング状の取付け板５が固定され、ここには上下
に偏心重錘６ａ，６ｂを備えた振動モータ６がブラケッ
ト６ｃを介して支持されている。この振動モータ６（励
振装置）は、後述する螺旋管容器内のマスに対して所定
の振動を作用させ、これらに送り動作を行わせる役割を
果たすものである。

【００１５】円筒体４の外側面であって上下の両フラン
ジ縁４ａ，４ｂの間には、螺旋管容器を構成する内外二
重の弧状管体７ａ，７ｂが設けられている。図示の螺旋
管容器は、上記二種の弧状管体７ａ，７ｂを下部で連結
することにより、円筒体４周りを内外二重で上下方向に
三段を積み上げて構成される螺旋状管路（内部が研磨路
Ｐとなる。） なお、この装置による研磨の概略を説明すると、まず所
要量のマスを予め投入して装置を作動させておき、次に
ワークを投入すると内側に配された弧状管体７ａの上端
から研磨がスタートしてそのまま内側弧状管体７ａの螺
旋にしたがって流下し、その下端にまで至ったら外側の
弧状管体７ｂへ移動する。ここからは外側で連結された
弧状管体７ｂの螺旋を逆に上昇し、その上端において研
磨材等とワークとの選別が行われ、その後研磨済みワー
クのみが取り出される、という動作手順となっている。

【００１６】内外二重の弧状管体７ａ，７ｂは、本実施
形態においては図４に示すように、約３００゜の角度範
囲ごとに分割された分割管体１５を螺旋状に接続してい
ったものである。すなわち、各分割管体１５はウレタン
樹脂材によって一体に成形されたものであり、適度の弾
性と研磨に対する適切な対摩耗性を有している。また、
各分割管体１５は図５に示すように横断面の外周形状が
ほぼ八角形をなして形成され、本体部２への装着に際し
てはこれらの外側面同士を長さ方向に沿って重ね合わせ
るようにして積み上げられる。この意味で、各分割管体
１５の外側面のうち積み上げに係る上下の各面は重ね合
わせ面１６を形成することになる。さらに、詳しくは図
示しないが、各分割管体１５の両端部には枠状に形成さ
れた金属製の連結枠が埋め込まれており、ここに貫通す
るボルト孔にボルトを通しナットによって締め付けるこ
とによって分割管体１５同士が順次連結される。但し、
内外の弧状管体７ａ，７ｂの下端同士は金属製の下部連
結パイプ８を介してシール状態で接続されている。下部
連結パイプ８の外側面には研磨によって使用済みとなっ
た研磨材等を取り出すための排石口９ａが開口してお
り、ここは通常時は開閉可能な蓋板９によって閉止され
ている。なお、金属製である下部連結パイプ８の内壁に
はウレタンライニングが施されている。

【００１７】一方、内外の弧状管体７ａ，７ｂの上端同
士の接続構造について説明すると、外側の弧状管体７ｂ
の上端にはやや勾配を大きくした継手管体４０がスペー
サブロック４３を介して接続されている。この継手管体
４０は本実施形態においては、他の分割管体１５と同
様、ウレタン樹脂材によって一体に成形されたものが使
用されている。

【００１８】そして、継手管体４０と内側の弧状管体７
ａの上端とはワークの投入及び選別、さらには取り出し
を行うための上部連結樋１０によって連絡されている。
上部連結樋１０は金属製の板材を折り曲げて上方へ開放
する樋状に形成されたものであり、その一端側には側壁
４１が立設されかつこの壁面には継手管体４０の上端側
が接続されて後述する選別網１３の上方の端部に臨むよ
うにしている。

【００１９】上部連結樋１０の内部は仕切板１１によっ
て上下の室に区画されている。また、上部連結樋１０の
側面にはワークの投入口１２を形成するために外側に張
り出して上方が開放する膨出板１０ａが設けられ、図３
に示すように、この投入口１２は上部連結樋１０の下側
の室に連通しており、さらにこの室は内側の弧状管体７
ａの上端に連通している。上部連結樋１０の上側の室は
継手管体４０の上端に連通しており、したがってここに
は一回の研磨が完了した後のマスが導入されることにな
る。また、仕切板１１の中央部は所定長さ範囲にわたっ
て開口して選別網１３が取り付けられている。選別網１
３は研磨材を下側の室に落下させ、ワークのみを網上に
残すよう、その網目の大きさが設定されている。つま
り、選別網１３は研磨材を返送して再度の研磨のために
内側の弧状管体７ａに送り込むとともに、研磨済みワー
クを取り出して上側の室の側方に開口するワーク取り出
し口１４よりワークの取り出しを可能にしている。

【００２０】ところで、継手管体４０の上端にはマスの
流量規制を行う調整手段としての規制リング４２が設け
られている。この規制リング４２は例えば、ウレタン樹
脂のような材料によって成形され、継手管体４０の内部
に密嵌できるような円筒形状に形成され、継手管体４０
の上端側から抜き取り可能な状態で嵌め入れられてい
る。したがって、このような規制リング４２を設けるこ
とで、マスは規制リング４２を通過する過程で絞り作用
を受け、通過抵抗を生じさせる。そして、このような絞
り作用は規制リング４２の内径に依存するのであるか
ら、肉厚の異なる（内径が異なる）規制リング４２を用
意しておき、要求される研磨条件に応じて付け替えを行
えば、研磨路Ｐ全体のマスの移送速度を適宜調整でき、
研磨時間を任意に選択できる。

【００２１】さらに、この実施の形態では、規制リング
４２の入り口側（継手管体４０の開口縁の奥側）に内周
側に向けて上り勾配となるようなテーパー面４４が形成
されている。これは、規制リング４２と継手管体４０の
内周面との間に段差を生じさせないようにしてデッドス
ペースの発生によるマスの停留を解消するためである。
また、テーパー形状としておくことによって、マスの通
過圧力によりテーパー面４４に押圧力を作用させ継手管
体４０に対する規制リング４２の保持力をアップさせる
ねらいもある。

【００２２】次に、上記のように構成された振動バレル
装置の作用効果を説明すると、投入口１２より定量の研
磨材（研磨石、水等を含む）を投入して振動モータ６に
より本体部２を作動させておく。次に、ワークを投入す
ると、内外の弧状管体７ａ，７ｂに送り方向の振動が作
用するため、ワークは弧状管体７ａ，７ｂ内を循環する
研磨材と共に内側の弧状管体７ａの上端の開口より内部
に進入した後、内側の弧状管体７ａ内部を下降する。さ
らに、ワークは下部連結パイプ８を通って外側の弧状管
体７ｂへと移動した後、外側の弧状管体７ｂ内を上昇
し、上部連結樋１０に至る。そして、ここで選別網１３
を通過する際に、研磨材等は網目を通過して下部の室へ
落下し、内側の弧状管体７ａへと返送される。選別網１
３上に残った研磨済みワークはそのまま前進し、ワーク
取り出し口１４より回収される。また、研磨が繰り返さ
れて使用に適さなくなった研磨石等は適当な時期毎に蓋
板９を開放して排石口９ａより排出される。

【００２３】ところで、本実施形態では継手管体４０の
出口側、つまり研磨路Ｐの終端に規制リング４２を設け
ており、この規制リング４２は内径が絞られていること
から、ここにおいてマスは流動抵抗を受けて通過しにく
くなり、研磨路Ｐ全体を通じてマスは流速が低下させら
れる。したがって、規制リング４２を設けない場合に比
べてワークはその分だけ研磨時間が延長されるため、研
磨量をアップさせることができる。そして、研磨量をど
の程度に選定するかは、ワークの研磨条件に合わせて規
制リング４２の内径を大小適当なものを選択して装着す
ればよく、段取り替えも容易に行える。

【００２４】規制リング４２の種類を変えることで研磨
路Ｐの流路面積を変更し、これによる研磨結果を比較し
た（表１参照）。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１中の流動規制タイプＡのものが図７
（Ａ）に示されるもの（規制リング４２ａ）に対応し、
タイプＢのものが同図（Ｂ）に示されるもの（規制リン
グ４２ｂ）に、タイプＣ（規制板４２ｃ）のものが同図
（Ｃ）に示されるものにそれぞれ対応する。タイプＡの
ものは継手管体４０内部の出口部分において内径７８ｍ
ｍ、長さ１２５ｍｍのものが使用された。タイプＢのも
のはタイプＡと長さは同じであるが、内径が９４ｍｍと
大きく、つまりマスの流量を絞り込みを緩くしたものが
使用された。さらに、タイプＣのものは継手管体４０の
外側端部に板状の流路規制手段を適当な固定手段を介し
て固定したものであり、この部分の流路形状（開口形
状）がほぼ半円形状となるようにし、かつこの開口部分
が継手管体４０の底面からの高さが３０ｍｍとなるよう
にした。なお、タイプ無は継手管体４０に規制リング４
２等の流量規制手段を全く設けないタイプのものであ
る。また、いずれも継手管体４０自体の内径は１１０ｍ
ｍのものが使用された。

【００２７】さらに、使用された振動バレル研磨装置は
株式会社チップトン製造に係るＣＷＳ１７０タイプ、研
磨石ＧＴ−５（チップトン製）、水５００ｍｌ／分点滴
の研磨条件であった。また、ワークはＳＵＳ３０４製の
２８Φ×厚み８ｍｍである。これによる研磨結果は表１
の通りであった。表中、一周時間とは投入口１２から投
入されたワークが研磨路Ｐを経て継手管体４０の出口か
ら排出されるまでの時間を言い、そして一周時間の間に
おけるワークの平均的研磨量を調べたのが、一周研磨量
であり、この値を一周時間で割ったものが単位時間研磨
量となる。さらに、メディア充填率とは研磨路Ｐの全行
程の体積に対するメディア（マスのうちワークを除く部
分）の全体積比（百分率）をいい、ここでは流量規制の
されたタイプのものを１００とした場合の割合が示され
ている。表１によれば、流量規制のないタイプのものの
方がメディア充填率が低くなっている。これは、流量規
制がないものでは、メディアが排出されやすく、研磨路
Ｐ内に留められる相対量が少ないのに対し、流量規制を
したものではメディアが排出され難い分、相対的により
多くの量のメディアが滞留することになるからである。
このことをもっても、ワークに対する研磨機会を増し、
研磨機能の向上が達成できる、と言いうる。

【００２８】また、タイプＡ〜タイプＣのものがタイプ
無のものと比べて一周時間の遅延化に有効であること、
またタイプＡとタイプＢの比較から内径の小さい、つま
りより絞り込んだものの方がより流動抵抗を増し、一周
時間をより遅延化させることが確認された。したがっ
て、当然ながら一周あたりの研磨量も増すことになる。
また、タイプＣのように単に継手管体４０の出口を絞る
だけでも、研磨時間の遅延化及びそれに伴う研磨量のア
ップは充分に達成可能であることも明きらかとなった。

【００２９】ただ、タイプＡとタイプＢは前述したよう
に、規制リング４２の入り口側においてテーパー面４４
を形成してここを通過するマスによって圧着力を生じさ
せる効果が得られるとともに、マスの停留を回避すると
いう効果が得られるが、タイプＣではこのような効果が
比較的低くならざるを得ない。何故ならば、タイプＣで
は出口が小さくならざるを得ず、ワークが排出しにくく
なるばかりか、内部にデッドスペースが出来てここにワ
ークが停留しやすくなるからである。

【００３０】以上のように、規制リング４２等のような
流量規制手段を設けることで、研磨時間を遅延化させ、
同時にメディアの充填効率も高めることもできるため、
ワークはメディアとの接触機会が増加し、研磨量を増大
させることができる。そして、このような研磨量の調整
は規制リング４２を適宜選択して付け替えを行うだけで
よいため、きわめて使い勝手に優れたものとなる。ま
た、流量規制手段の付加によって研磨路Ｐ内のマスの圧
力を高めることができるため、マスの推進力が大きくな
っている。したがって、本実施形態のように継手管体４
０が分割管体１５よりも急勾配であっても、さらにはワ
ークの重量が大きいものであっても、確実に継手管体４
０部分を上りきって選別網１３に至ることができ、逆流
するような事態は生じない。また、規制リング４２がな
い場合には、重量物ワークが継手管体間内を通過する抵
抗にて研磨路内の圧力が上昇し、一周時間がばらついた
りワーク同士がぶつかり合ったりすることがあるが、規
制リング４２を設けることでこうした事態も解消でき
る。

【００３１】なお、本発明は種々の変更が可能であり、
次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。 本実施の形態では、継手管体４０をウレタン樹脂材に
よって一体に成形されたものを示したが、特にその材質
は問わない。例えば、金属製パイプで内部にウレタンラ
イニング等の耐磨耗性材質を施したものであってもよ
い。

【００３２】本実施形態では、流量規制手段を継手管
体４０の出口、つまり研磨路Ｐの終端部にのみ設けた
が、研磨路Ｐの途中の位置に設けてもよい。また、その
配置の数は特に限定されるべきものではない。 規制リング４２は継手管体内に収容させるにしても、
必ずしも当初よりリング状をなしている必要はなく、例
えば挿入前は帯状をなしたものを使用して、挿入に際し
て筒状に丸めるようにしてもよい。要は、装着された状
態でリング状をなすものであればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動バレル装置の正面図

【図２】一部を破断して示す平面図

【図３】正断面図

【図４】分割管体１５を示す平面図

【図５】分割管体１５の横断面図

【図６】図２におけるＡ−Ｏ−Ａ線断面図

【図７】比較例に用いられた３種類の規制リングを装着
した状態を示す断面図

【符号の説明】

１５…分割管体 ４０…継手管体 ４２…規制リング（流量規制手段） ４４…テーパー面 Ｐ…研磨路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク及び研磨材等の研磨路を構成する
   管体を、円筒体の外周面に対して上下方向に連続させて
   なる振動バレル研磨加工機を用い、 前記研磨路の所定位置においてマスの流量を調整するこ
   とにより、マスの移送速度を制御しつつワークの研磨を
   行うようにしたことを特徴とする振動バレル研磨方法。
2. 【請求項２】 ワーク及び研磨材等の研磨路を構成する
   管体を、円筒体の外周面に対して上下方向に連続させて
   なる振動バレル研磨装置において、 前記研磨路の所定位置に研磨路の断面積を広狭調整可能
   とすることでマスの流量調整を行う流量調整部が設けら
   れていることを特徴とする振動バレル研磨装置。
3. 【請求項３】 前記流量調整部は、前記研磨路における
   マスの排出端部に設けられていることを特徴とする請求
   項２記載の振動バレル研磨装置。
4. 【請求項４】 前記流量調整部は、前記研磨路に対して
   取り外し可能となっていることを特徴とする請求項２ま
   たは３記載の振動バレル研磨装置。