JPS59161262A - 磁気吸引式研摩方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は研摩方法とりわけ磁気吸引方式による研摩方法
に関するものである。

機械加工はへＣ工作機械などの普及により急速に自動化
が進みまた高精度化しているが、仕上げなどにおけるみ
がき工程は依然として重要な地位を占め、しかもそのほ
とんどが手間と労力を要する手作業で行われているのが
実情である。

この人力によるみがき作業を動作分析すると、砥石を被
研摩面に加圧しながら直線運動を繰返すパターンであシ
、運動そのものは比較的単純である。従って、ロボット
のアーム先端に研摩工具を取付けて往復運動を教示再生
することによシ自動化それ自体は可能であフ、たとえば
、アーム先端に重錘を付加した砥石を設け、アームｌｘ
方向、Ｙ方向へ移動させる手法（デッドウェイト方式）
などが考えられる。

しかし、この方法は、研摩圧力を重錘にょシ得るため研
摩工具としての重量が大となシ、アームにかかる慣性が
過大となシやすい。そのため、砥石を高速匿で安定して
移動させることができず、砥石の跳ね現象が生ずるなど
動特性が悪くなる。しかも、重錘の利用に伴いバネ系が
構成されるため、アームの固有振動などによシ摩擦振動
が太きくなり、被研摩面に研摩方向と垂直な横縞模様が
発生し、良好なみがき面が得られない。

また、被研摩面は、金型などで代表されるように、直線
面だけでなく曲面あるいはこれと直線面の組合さったも
のがあシ、これらが平面のみならず側面、凹入面に形成
されていることが多い。このような被研摩面である場会
、前記デッドウェイト方式では側面研摩を行うことがで
きず、自由曲面も倣うことが難しく、ことに研摩圧が被
研摩面の傾斜に影響され一定とならないため、良好な研
摩を行えないという不具合がある。

不発明は前記のような問題点を除去するために研究を重
ねて創案されたもので、その目的とするところは、慣性
力や反力がほとんどなく、摩擦振動も起シに＜＜、シか
も自由曲面や側面に対し研摩圧一定でよく倣い、金型類
の研摩やロボットによる研摩に好適な研摩方法を提供す
ることにある。

この目的を達成するため本発明は研摩圧を外部からの加
圧で得るとしていた従来法の発想を転換し、砥石の被研
摩面への吸引力によシ研摩圧力を得るようにしたもので
、すなわち、砥石と被研摩材との間に磁気回路を形成し
ながら砥石を被研摩面にそって移動させることを特徴と
するものである。

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る磁気吸引式研摩方法を原理的に示
すもので、１は金型などの所望の被研摩材、２は砥石、
３は磁気回路形成手段で、砥石２は前記磁気回路形成手
段３の端部に設けられる。しかして本発明は、前記磁気
回路形成手段３によシ砥石２と被研摩材１のあいだに破
線で示すような磁気回路を形成し、これによる砥石２の
被研摩面１１への吸引力で必要な研摩圧力を得しめ、こ
の状態で砥石２および磁気回路形成手段３を被研摩面１
１にそってずらし移動させることによシ、砥石２に含有
される砥粒で被研摩面１１を削るものである。

この実施例では磁気回路形成手段３として電磁石方式を
採用しておシ、鉄心４，４の下端に砥石２，２を設け、
各鉄心４，４のまわ９にコイル５，５を囲繞すると共に
それらを磁性材からなる連結体６で結び、これにより、
鉄心４，４、連結体６、砥石２，２及び被研摩材１で磁
気回路を形成している。

第２図と第３図は本発明を具体的に研摩工具及び自動研
摩装置に適用した一例を示すもので、連結体６と対峙す
る関係に非磁性材たとえばＭ合金などからなる下部連結
体７を配し、この下部連結体７と前記連結体６を結合部
材１６で結ぶことによりホルダを構成し、連結体６と下
部連結体７０間に黄銅その他摩擦係数の小さな材質から
なるスリーブ９を取付け、このスリーブ９の外周にコイ
ル５を巻回する一方、スリーブ内側に、鉄心４を軸方向
へ移動自由に貫装し、鉄心４の下端に砥石２を枢動可能
に連結している。

そして、前記ホルダをジヨイント部１０によジアーム１
２と連結し、このアーム１２の後部のスライド１３にね
じ軸１４を螺通し、このねじ軸１４を可逆モータ】５に
連結し、可逆モータ１５によるねじ軸１４の正逆回転で
スライド川３に往復運動を与え、アーム１２及びホルダ
８を介して砥石２を被研摩面１１に沿ってずらし移動さ
せ、この間にコイルに電流を流すことにより、砥石２を
直接被研摩面１１に吸引させ、研摩圧力を与えている。

なお、ホルダやアームを移動させる機構は任意の構成を
採ることができるのは勿論である。

第４図は砥石２の被研摩面１１への移動を直線往復動に
代え回転運動で行うようにした実施例を示すもので、非
磁性材からなる下部体（下部ホルダ）７の外周にコイル
５，５を巻回し、上部ホルダ６とコイル５及び下部ホル
ダ７に鉄心４，４を貫装し、上部ホルダ７にブラシ＋８
ｆ：有する回転軸１７を設けた°ものである。

次いで第５図と第６図は磁気回路形ノ戎手段として、永
久磁石方式を採用した実施例を示すもので、第５図は砥
石を直線往復動させるようにしたもの、第６図は砥石を
回転運動させるようにした実施例を示す。いずれの実施
例においても、砥石２は永久磁石イの下部に固定又は可
動に設けら九、永久磁石４はホルダ８に対し軸方向に可
動となっている。その他の機構については、さきの電磁
石方式と同符号をもって示すにとどめる。

前記第１図ないし第６図の各図面において、砥石２は砥
粒を結合剤で固定した形態をなす。

砥石が薄層であれば非磁性材を結合剤とするものでもよ
いが、砥石２の被研摩面１１への吸引力を高める意味か
ら磁性拐料を結合剤とするものが好ましい。その例とし
ては、第７図および第７ａ図で示すような鋳鉄メタルボ
ンド砥石があけられる。この鋳鉄メタルボンド砥石とは
、所定粒度の鋳鉄粉と砥粒あるいはさらにカルボニル粉
を混合し、この混合粉を加圧成形し、還元性雰囲気中で
焼結したもので、焼結によシ鋳鉄母地２０に砥粒２１を
保持させている。なお、カルボニル粉を添加した場合に
はこれと鋳鉄粉のカーボンとの反応で鋳鉄粉と砥粒との
機先空隙を埋める鋳鉄組織２０’が形成されるため保持
力か強化する。

砥石２としてこの鋳鉄ボンド砥石を用いた場合には、目
詰りを起しに＜＜、摩耗しにくいという特性に加え、鋳
鉄を母地としているため透磁率が高く、同一電流あるい
は同一磁力でも、より大きな吸引力（研摩圧力）が得ら
れる利点がある。なお、そのほか磁石構成用粉末に砥粒
を混合焼結した砥粒含有磁石としてもよいのは勿論であ
る。第４図と第６図はその例を示すものである。第７図
においては鋳鉄組織からなるベース部２３を砥石部２２
と一体に形成し、このベース部２３に枢動ビン用の通ｊ
Ｌ２４を設けている。勿論、ベース部２３を鉄心４また
は永久磁石イの端に接着または吸着させてもよい。第４
図と第６図のように砥石と鉄心又は永久磁石を兼ねさせ
た場合、下部のみに砥粒を含む砥石部２２を形成させる
ことが望ましい。

砥石２と被研摩材１のあいだに磁気回路を形成させる関
係から、第１図ないし第６図の例ではコイル５と鉄心４
、永久磁石イ＋複数組から構成してるが、第８図のよう
に南４ヒ極を複数組備えている場合には単体であっても
よい。この場合、砥粒含有磁石としてもよい。

その地図面において＞２５は抜は止めキー、２６は回り
止めである。

次に本発明の詳細な説明すると、本発明の研摩方法はさ
きのように砥石２と被研摩材１との間に磁気回路を形成
し、研摩圧力を重錘やスプリングあるいは流体圧などの
外力によって与えるのでなく、砥石そのものの被研摩面
に対する吸引力で得ている。そのため、砥石を移動させ
るためのアーム等に対する反力が生じず、また慣性力も
小さくなる。従って砥石を高速移動させたときの動特性
が良好で移動ノコントロールも容易となる。

また、砥石の磁気吸引で研摩圧を創成し、外力は剛体と
してつ砥石を横にズラすだけのもので足シるため、バネ
系が生じず、従って摩擦振動を起しにくく、これによる
表面縞模様が大幅に減少する。ことに鉄心４や永久磁石
イを被研摩面１１０法線方向の変位に応じて移動できる
ようにしているため曲面の研摩の除にも表面性状を良く
することができる。

さらに、表面縞模様を解消するには、砥石を含む研摩工
具の移動ストローク（折シ返し点）と速度の少なくとも
一方、よシ好ましくは双方をランダムにすることにより
達成できる。また、研摩はセグメン）ｋつなき′合ゎせ
ることで行われるが、セグメントの端を重ね合わせると
きにストローク一定であると境界が残る。これを防ぐ方
法として、ストロークを各セグメントごとにランダムと
することが効果的である。これらの制御は、マイクロコ
ンピュータなどによる指令で容易に実施できる。

さらに本発明は、砥石自らの吸引力で研摩圧力な与える
ため、平面のみならず側面の研摩を容易に行え、この側
面および平面が曲面をなしている場合にも、重錘式など
外力を加える方法では第９図（イ）のように被研摩面１
１の法線方向の変位により研摩点のズレを起し研摩圧が
変化する。そのため倣い性が悪く良好な表面性状を形成
できない。これに対し本発明の場合には、第９図（ロノ
のように法線力と正対する吸引力Ｐが砥石２に作用する
ため研摩点及び研摩圧の変動がなく、倣い性が良好とな
る。これは砥石２と一体又は連結状態にある鉄心や永久
磁石を軸方向に可動にし、また砥石２を鉄心や永久磁石
の下端を中心に回転できるようにすることで一層効果的
となる。

従って、曲面を容易にかつきれいに研摩することができ
る。

また、砥石２と被研摩材１との間に磁気回路を形成する
が、砥石２を往復動あるいは回転運動させるため被研摩
材１が磁化されにくい。本発明者らによシＳＫ材（１５
０Ｘ８０Ｘ３ｔ）を研摩したところ、研摩前、研摩後の
磁力は１〜５Ｇであり、変化がなかった。喪すれば、交
流を用いあるいは北極で研摩したあと南極で追いかける
などの手法を採れはよい。

さらに、磁気回路を電磁石方式で構成した場合に；１、
コイル５に供給する電流値の変化で研摩圧を簡単に制御
することができると共に、研摩により生じた切粉が吸着
され、給電停止によシ解放されるため、切粉の処理が容
易となる。一方、永久磁石方式を採った場合には、研摩
作業中に研摩圧を変えることができないが、装置が簡単
かつ軽量となる。

本発明は型みがき用のスカラ型、直交座標型などのロボ
ットに適用できるほか、磁気やすり、磁気砥石、磁気サ
ンヘベーバー等への応用が可能であり、また、内面形削
をはじめ一般的な研削にも利用できるものである。

次に本発明の具体的な実施例を示す。

実施例 １第２図及び第３図に示す装置を用いて研摩実験を行っ
た。基本条件はＤＣモータをマイクロコンピュータによ
多制御してスライドを往復動させ、ソレノイドコイルに
直流電流を流して砥石の吸引力を制御した。横方向移動
はこの実験ではＸ−Ｙテーブルで行った。

■砥石はダイヤモンド含有の鋳鉄ボンド砥石を用いた。

大きさは１５ｍｍＸ　１０１１１１１Ｘ　１０ｍｍ　ｔ
で、表７ＩＷ１．５ｗｎＫだけ砥粒（粒［Ｓｎ２００　
５Ｄ１０００）を保持させた。砥粒７．５Ｗｔ（ｉｒ、
カルボ、＝−ル粉粒径ｌＯｐｍ　２２．５ｗｔ％、＋２
００ふるい下の鋳鉄粉を混合し、ベース用鋳鉄粉と共に
加圧成形したのち、１１４０ｔｌ：で焼結するととで製
造した。

被研摩材はＳＫ材（Ｈｖｔｓｔ）とフ゛レバートン鋼（
Ｈｖ４８９）　　と［７、研摩油は軽油を、研摩速度は
４．５〜８ｍ／ｍｉｎとした。被研摩面は半径７５■の
円筒側面である。電磁石は鉄心１５■ダ、心間距離３２
１＋１＋＋＋１　　コイル高さ４０調とし、ジヨイント
部よ９１５度の傾斜角を設電した。

■コイルに流す電流と砥石の吸引力（研摩圧力）の関係
を第１０図に示す。この第１０図から明らかなように、
砥石として鋳鉄ポンド砥石を用いているため、大きな研
摩圧力が得られている。

次に、上記条件による実験結果を第１１図〜第１３図に
示す。各図において、横軸の研摩回数とは、砥石の通過
回数を示す。

第１１図は砥石粒度変化による研摩特性の違いを、第１
２図は電流の変化による研摩特性を、第１３図は材質変
化による研摩特性を夫々みたもので、重錘式では困難な
側面の曲面を研摩でき、しかも本発明の場合、問題とな
る摩擦振動が起きにくいため、表面の縞模様がほとんど
なく全体として良好な研摩効果が得られた。なお、第１
１図において、０．５Ａと０．９Ａで差異が見られない
のは、ある研摩圧で加工能率が飽和したため、である。

■前記のように縞模様はほとんど生じないが、さらに完
全に消すため、速度８　ｍ／ｍｉ　ｎ　、ストローク５
０謳の各一定の条件から、（イフ速ｆ一定、ストローク
ランダム（５０ｗｎ±１０？Ｉａ）、（ロ）ストローク
一定、速度ランターム（４，５〜８　ｍ／ｍｉｎ　）、
（ハ）速度ストローク共ランダムの３つの条件で実施し
た。これらはいずれもマイクロコンピュータによυ速度
または折返し点の位置指令をランダムに与えることで行
った。いずれも効果的であったか、（１）の場合にもつ
とも良好な結果が得られた。またセグメントの境界線は
ストロークランダムにより消去できた。

以上説明した本発明の磁気吸引式研摩方法によるときに
は、慣性力や反力がなく、摩擦振動が生じにくく、シか
も側面や自由曲面に容易に倣い面の傾斜に関係なく研摩
圧を一定に保持でき、それでいて軽量、小型化を図るこ
とができ、従って、金型等のロボットによる型みがきな
どに適用して良好なみかき効果を容易に実現できるなど
の特徴が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気吸引式研摩方法の基本原理を
示す説明図、第２図は本発明の実施装置の一例を示す部
分切欠側面図、第３図は第２図の要部を示す部分切欠正
面図、第４図は回転運動方式とした場合の一例を示す斜
視図、第５図は磁気回路を永久磁石で構成した場合の一
実施例を示す要部断面図、第６図は永久磁石かつ回転運
動式の実施例を示す斜視図、第７図は本発明に用いられ
る砥石の一例を示す縦断側面図、第７ａ図はその一部拡
大図、第８図は本発明で用いら扛る磁石の他側を示す斜
視図、第９図（イバロ）は砥石の曲面ならい状態を示す
もので、（イ）は重錘式またはスプリング式の場合、（
ロ）は本発明を示す。第１０図は本発明における電流と
砥石の吸引力の関係を示すグラフ、第１１図は砥石粒度
と研摩特性の関係を示すグラフ、第１２図は電流と研摩
特性の関係を示すグラフ、第１３図は材質変化と研摩特
性の関係を示すグラフである。 １・・・被研摩材、２・・・砥石、３・・・磁気回路形
成手段、１１・・・被研摩面。 特許出願人　　国　　枝　　正　　典 同　　　　　（中　　　川　　　威　　　雄第７図 第８図 第１０図 も３糺　（Ａ） 第１１図 計り玉 「０（′ＩＩＪ− ＜ｗｄ）ｘｏＬＬＩＨ；’；ｒ’ｌｌｌ　ｆ手続補正書
動式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年特　許願第３５６１２号 ２、発明の名称 磁気吸引式研摩方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 国　枝　正１．典　外１名 昭和５８年５月３１日 ６、補正の対象 明細書及び図面 ７、補正の内容 別紙のとおり（内容に変更なし） 手続補正書翰発） １、事件の表示 昭和５８年特許願第３５６１２号 ＼ ２、発明の名称 磁気吸引式研摩方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 国枝正典外１名 別紙のとおり 補正内容 １０本願の特許請求の範囲の記載を以下のように訂正す
る。 「１゛、砥石と被研摩材との間に磁気回路を形成するこ
とにより必要な研摩圧を創生させつつ砥石を被研摩面に
そって移動させることを特徴とする磁気式吸引研摩方法
。 ２、磁気回路を形成する手段が電磁石である特許請求の
範囲第１項に記載の磁気式吸引研摩方法。 ３、磁気回路を形成する手段が永久磁石である特許請求
の範囲第１項に記載の磁気式吸引研摩方法。 ４、砥石が磁性材料のボンド砥石である特許請求の範囲
第１項に記載の磁気式吸引研摩方法。 ６、砥石の移動が直線往復運動で行われる特許請求の範
囲第１項に記載の磁気式吸引研摩方法。 ７、砥石の移動が回転運動で行われる特許請求の範囲第
１項に記載の磁気式吸引研摩方法。 ８、砥石の移動を速度とストロークのうち少なくとも一
方をランダムにして行う特許請求の範囲第１項に記載の
磁気式吸引研摩方法。 ９、磁気回路を構成する手段が、砥石の被研摩面法線方
向の変位に追従して可動となっているものを用いる特許
請求の範囲第１項に記載の磁気式吸引研摩方法。」 ２、本願明細書中、第９頁第３行目に「強化する。」と
ある次に次の文語を加入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砥石と被研摩材との間に磁気回路を形成することに
   ょシ必要な研摩圧を創生させつつ砥石を被研摩面にそっ
   て移動させることを特徴とする磁気吸引式研摩方法。 ２、磁気回路を即成する手段が電磁石である特許請求の
   範囲第１項に記載の磁気吸引式研摩方法。 ３、磁気回路を形成する手段が永久磁石である特許請求
   の範囲第１項に記載の磁気吸引式研摩方法。 １、砥石が磁性材料のボンド砥石である特許請求の範囲
   第１項記載の磁気吸引式研摩方法。 ５、　砥石の移動が直線往復運動で行われる特許請求の
   範囲第１項記載の磁気吸引式６、砥石の移動が回転運動
   で行われる特許請求の範囲第１項記載の磁気吸引式研摩
   方法。 ７、砥石の移動を速度とストロークのうち少なくとも一
   方をランダムにして行う特許請求の範囲第１項記載の磁
   気吸引式研摩方法。 ８、磁気回路を構成する手段が、砥石の被研摩面法線方
   向の変位に追従して可動となっているものを用いる特許
   請求の範囲第１項記載の磁気吸引式研摩方法。