TWM560970U - 滾筒式磁力拋光裝置 - Google Patents

Abstract

一種滾筒式磁力拋光裝置，包括一磨料拋光單元、一磁場控制單元、一旋轉驅動控制單元以及一傾角控制單元，該磨料拋光單元包含內置有磨料的一滾筒，用以對一待加工件進行拋光加工；磁場控制單元用以產生加工用之磁場以驅動滾筒內的磨料對待加工件進行拋光；該旋轉驅動控制單元動力連接該滾筒，用以驅動該滾筒產生需求的旋轉運動；該傾角控制單元用以調整控制不同的磨料拋光的加工角度，該傾角控制單元包含：一底座，其設有一滑軌與一前懸臂支架；一滑台，其滑接於該滑軌上且一側表面設有一後懸臂支架；一承載台，其一側分別與該前懸臂支架與該後懸臂支架連接，另一側上配置有該磨料拋光單元、該磁場控制單元及該旋轉驅動控制單元；其中該傾角控制單元係以該滑台於該滑軌上往復移動以使該前懸臂支架與該後懸臂支架擺動，從而使該承載台與該底座之間產生一活動角度，該活動角度介於0~60度之間。藉此，可調整磁力研磨加工角度，藉以達到更佳的拋光效果

Description

滾筒式磁力拋光裝置

本創作是關於一種磁力研磨技術領域，尤指一種受磁力帶動可使滾筒內置的鋼砂產生磁刷以透過鋼砂夾帶磨料對工件表面產生相對運動的拋光，並可調整磁力研磨加工角度，藉以達到更佳的拋光效果之滾筒式磁力拋光裝置。

已知磁力研磨機主要是由一填料滾筒與一交變磁場產生裝置組成，前者料筒內部供容置待研磨零件與複數個可導磁的研磨介質，且料筒受一固定支架支撐而位於一固定高度的位置，前述固定支架可為簡易的骨架組接而成，如我國專利公告號第M343551「磁力研磨機」即是，亦可如公告號第M360109「磁力研磨機」所揭示之具有容槽的機殼，機殼之容槽即構成固定支架且承載起料筒。

上述磁力研磨機雖然皆可將料筒支撐於一固定高度的位置，惟，該些已知磁力研磨機的交變磁場產生裝置亦是被固定安裝位於料筒的正下方處，換言之，交變磁場產生裝置之磁力轉盤與料筒之間始終保持著固定距離的關係，該距離雖有助於磁力轉盤所形成的磁力感應區確實地對料筒內之研磨物料產生磁性牽引作用，卻於研磨加工完成且欲移出料筒時，因料筒內的研磨物料(包括待研磨零件與複數個可導磁的研磨介質)始終受到該磁力轉盤的磁性牽引作用影響，而造成吾人需施以更大的力氣以克服該磁力牽制，如此方能將料筒相對固定支架而為移出。是以，已知磁力研磨機之結構設計於使用中仍有不便之處。

其次，已知磁力轉盤與料筒保持固定距離的關係，對料筒內部的待研磨零件與研磨介質而言，所承受的磁力感應作用大小與範圍始終固定，該情形達成的研磨效率不足而有待再改進。

有鑑於此，職是之故，創作人有鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本創作以克服上述問題。

有鑑於此，本創作之目的在於提出一種滾筒式磁力拋光裝置，可快速對工件表面進行拋光作業，適用於不同材質或者不同幾何形狀的工件進行研磨加工，並透過傾角控制單元的結構設計以調整控制工件可於不同研磨加工角度，以達到更佳的表面拋光效果。 根據本創作之一目的，本創作提供一種滾筒式磁力拋光裝置，包括一磨料拋光單元、一磁場控制單元、一旋轉驅動控制單元以及一傾角控制單元，該磨料拋光單元包含內置有磨料的一滾筒，用以對一待加工件進行拋光加工；磁場控制單元用以產生加工用之磁場以驅動滾筒內的磨料對待加工件進行拋光；該旋轉驅動控制單元動力連接該滾筒，用以驅動該滾筒產生需求的旋轉運動；該傾角控制單元用以調整控制不同的磨料拋光的加工角度，該傾角控制單元包含：一底座，其設有一滑軌與一前懸臂支架；一滑台，其滑接於該滑軌上且一側表面設有一後懸臂支架；一承載台，其一側分別與該前懸臂支架與該後懸臂支架連接，另一側上配置有該磨料拋光單元、該磁場控制單元及該旋轉驅動控制單元；其中該傾角控制單元係以該滑台於該滑軌上往復移動以使該前懸臂支架與該後懸臂支架擺動，從而使該承載台與該底座之間產生一活動角度，該活動角度介於0~60度之間。

根據本創作一實施例，其中該傾角控制單元更包含一手轉輪，其用以控制該滑台於該滑軌上的位移距離。

根據本創作一實施例，其中該磨料拋光單元包含一滾筒、一定位圓盤、一磁力強化元件、一導磁製具以及一蓋板，該滾筒係連結該旋轉驅動控制單元，該定位圓盤用以定位該導磁製具，該導磁製具包含一由中碳鋼切削製成一圓盤、自該圓盤中心延伸的一導引軸以及分布於該導引軸上的多個導磁件。

根據本創作一實施例，其中該些導磁件係為強力磁鐵且凸露於該導引軸的外周面有一預定距離，該預定距離介於0.5~2mm之間。

根據本創作一實施例，其中該磁力強化元件係為一強力磁鐵，其用以配置於該待加工件的外周表面，使其位於該滾筒內部與該待加工件之間。

根據本創作一實施例，其中該磨料係以高分子膠體以一特定比例混合具導磁性的硬質磨粒，該高分子膠體可選用水性沙皮膠之膠體材料或者可塑度為80的矽膠之膠體材料。

根據本創作一實施例，其中該硬質磨粒可選自鋼砂、碳化矽，鋼砂係呈多角形結構且硬度介於HRC64~HRC67之間。

根據本創作一實施例，其中該磨料係由高分子膠體、鋼砂、碳化矽以0.5:1:1或者1:1:1的該特定比例混合。

根據本創作一實施例，其中該磁場控制單元包含磁極組件、感應線圈組、穿設於該感應線圈組中的鐵心、馬達固定基座、滾筒固定基座以及支撐架，該磁極組件固定在該感應線圈組的軸心上，而該感應線圈組係與鐵心結合固定於該馬達固定基座，該感應線圈組係為兩個使用線徑1mm的銅線環繞磁心2150砸所構成圓形線圈，並透過外部的電源供應器以定電流方式供應該感應線圈組所需的電力。

根據本創作一實施例，其中該旋轉驅動控制單元包含伺服馬達、聯軸器以及馬達控制器，該馬達控制器用以連結外部電腦以調整設定該伺服馬達各項參數。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。本創作係揭露一種滾筒式磁力拋光裝置，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。

本創作所述之磁力研磨拋光是將導磁性磨粒放入工件與磁極所形成的磁場中，導磁性磨粒在磁場的作用下，會沿磁力線方向，排列形成一束撓性磁力刷，此撓性磁力刷因磁力的作用，因此會在工件表面上產生研磨壓力，而後藉由工件與磁極的相對運動，對工件進行研磨拋光加工。磁力研磨是一種撓性研磨拋光法，加工過程中，不僅無傳統研磨設備的振動或顫振現象，而且幾乎不受工件的幾何外形影響，通常只需短短幾分鐘，就可將表面粗度為0.25μm(Ra)的工件表面拋光至0.1μm (Ra)以下，同時加工表面無變質層，亦無微裂紋產生。由於加工過程所產生的撓性磁力刷，可以隨著工件的表面而變形，因此很適合對不規則曲面進行拋光加工。另外由於磁力線具有優良的穿透能力，對於傳統研磨無法進入加工的區域，都可藉助磁力研磨進行拋光加工。

磁力研磨對工件表面的拋光效果，與所使用的磁性研磨介質有很大的關係，但磁性研磨介質種類繁多，一般鐵磁性的硬質合金粉末，僅能用來研磨軟質合金或非鐵金屬，對於硬度較高的工件，則必須結合具有更高硬度的碳化矽、三氧化二鋁、氮化硼或鑽石粉末等來進行加工。一般磁性研磨介質中，具有磁性磨粒以及硬質磨粒兩種，而導磁性磨粒與硬質磨粒的結合方式可分成兩大類：

一、使用機械方式，將導磁性磨粒與硬質磨粒均勻的混合在一起，此時導磁性磨粒與硬質磨粒是用攪拌方式混合，其間除潤滑劑與研磨液之外，並未加入黏著劑，因此導磁性磨粒與磨粒間，可以自由且無拘束的游動，此種結合方式稱為非結合式磁性研磨介質。

二、利用燒結、化學混鍊或其他結合技術，將硬質磨粒嵌入導磁性磨粒的基地中，或將硬質磨粒黏結在導磁性磨粒表面，形成導磁性的研磨介質，稱為結合式磁性研磨介質。

在非結合性研磨介質的使用過程中，由於硬質磨粒本身不具磁性，並不受磁力所拘束，所以硬質磨粒主要是仰賴導磁性磨粒的磁力作用，而對工件表面進行拋光，因此這些硬質磨粒會隨加工時間的增加，被拋離工作區，所以硬質磨粒必須隨時補充，以提升拋光效率，但這種拋光方式，因研磨組成物不易回收，容易對環境造成污染。

而結合式研磨組成物雖無硬質磨粒的補充問題，但此種研磨組成物在高溫燒結過程中，為防止鐵磁性材料氧化，必需通入惰性氣體保護鐵導磁性磨粒，然後燒結冷卻後，必須再經過壓碎、篩選等過程，製成所需的磁性研磨組成物，這種研磨組成物的取得不但製程複雜，且成本高，使用的便利性較為不足。

請參閱圖1-3所示，其分別繪製本創作所述之滾筒式磁力拋光裝置於不同傾角的外觀結構示意圖以及磨料拋光單元的分解結構示意圖。本創作提出一種滾筒式磁力拋光裝置，有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

為了要得到均勻且細緻的拋光表面，本創作磁力拋光裝置除了可以控制磁場強度外，還必須可以產生複雜的運動路徑，以消除特定研磨方向對拋光精度所造成的影響。再者，為了取得滾筒式磁力拋光研磨在不同加工角度的情形，更增加了可使加工平台產生傾角的機構。

該滾筒式磁力研磨拋光裝置包括：一磨料拋光單元1、一磁場控制單元2、一旋轉驅動控制單元3、一傾角控制單元4。其中該磨料拋光單元1係為一內置有導磁性膠體磨料的滾筒結構，用以透過該些磨料對對待加工物進行表面拋光；該磁場控制單元2用以產生加工用的磁場，以驅動磨粒拋光，該旋轉驅動單元3用以產生需求的旋轉運動，該傾角控制單元4用以調整控制不同的磨料拋光的加工角度，以達最佳拋光效果者。茲再將上述該些構成單元作一個完整說明如下：

(一)磨料拋光單元1：其係包含一滾筒11、一定位圓盤12、一磁力強化元件13、一導磁製具14以及一蓋板15，該滾筒11係由中碳鋼所製成且連結上述該旋轉驅動單元3且透過該旋轉驅動單元3驅動旋轉，該定位圓盤12用以定位該導磁製具14；其中滾筒式的磁力拋光方式，主要是讓磨料(圖未示)以及待加工件W在限制在滾筒11之中加工，不讓磨料以及待加工件W在加工過程中散出，而關於磨料係以具有流動性的高分子膠體，來混合特定比例的具導磁性的硬質磨粒(如碳化矽、鋼砂、氮化硼或鑽石粉末等)及導磁性磨粒(如金鋼砂)，混合後的膠體研磨介質就能拘束住硬質磨粒與導磁性磨粒，而由於高分子膠體具有黏性，因此加工時，膠體研磨介質能夠直接將加工區域包覆起來，再藉由電磁鐵的磁場作用，促使膠體研磨介質對工件表面進行拋光，由於這種結合式磁性膠體研磨介質，是使用高分子膠體混合硬質磨粒與導磁性磨粒，製作過程簡單成本低廉。另外高分子膠體本身的結合性佳，因此不會有磨粒掉落，而污染工作環境的問題。

根據本創作一實施例，其中該高分子膠體可選用水性沙皮膠之膠體材料(豆膠)或者可塑度為80的矽膠之膠體材料。

根據本創作一實施例，其中該硬質磨粒可選自鋼砂、碳化矽(金鋼砂)，而該鋼砂係呈多角形結構且硬度介於HRC64~HRC67之間。

根據本創作一實施例，其中該磨料係由高分子膠體、鋼砂、碳化矽以0.5:1:1或者1:1:1的該特定比例混合。

承上所述，磨料拋光單元1的一技術特徵在於：導磁製具14的配置及其結構；因滾筒式結構的加工範圍相較於一般磁力拋光來說磁極與加工區距離較遠，導致磁力的穿透力不足，為了增加磁力的穿透力便在滾筒11中加裝該導磁製具14，用以縮小因加工範圍增加而磁力不足的問題。該導磁製具14包含一由中碳鋼切削製成一圓盤140、自該圓盤140中心延伸的一導引軸141以及多個導磁件142，其中在該導引軸141上銑出多個圓孔槽(圖未示)，並將多個圓柱狀的導磁件142(例如:強力磁鐵)埋在該些圓孔槽中以當作導磁的媒介，且該些導磁件142凸露於該導引軸141外周面有一預定距離，該預定距離介於0.5~2mm之間，其主要是讓待加工件W於滾筒11內的加工過程中，能夠利用相對運動凸起的部份讓磨料受到擠壓，帶動待加工件W做旋轉的動作，讓加工的過程將待加工件W的多處表面也能與磨料接觸以達成較佳的拋光研磨效果。

根據本創作一實施例，其中該預定距離係介於0.5~2mm之間。

根據本創作一實施例，其中磁力強化元件13係為一強力磁鐵，其貼附配置於待加工件W的外周表面，使其位於該滾筒11內部與該待加工件W之間，使磁力更容易穿透待加工件W，用以強化磨料的加工效果。

磁場控制單元2：其係由一組激磁線圈並聯組成的電磁鐵，主要是利用電源供應器供應電磁鐵電源，以產生加工時所須要的感應磁場。主要包含磁極組件21、感應線圈組22、穿設於該感應線圈組22中的鐵心(圖未示)、馬達固定基座23、滾筒固定基座24以及設置於馬達固定基座23與滾筒固定基座24之間的支撐架25。其中磁極組件21是以固定在感應線圈組22的軸心上。而感應線圈組22則是與鐵心結合固定於馬達固定基座23，在這些元件中，磁極組件21必須依照工件的直徑來設計，安裝時應注意工作高度及工作間隙；而感應線圈組22是兩個使用線徑1mm的銅線環繞磁心2150砸所構成圓形線圈，並透過電源供應器以定電流方式供應該感應線圈組22所需的電力以生成磁場；其為控制電磁場的重要組件，所以繞線的多寡也是考慮的重點。

旋轉驅動控制單元3：主要包含一伺服馬達31、一聯軸器32、一馬達控制器(圖未示)，由伺服馬達31傳遞動力經由馬達轉軸軸及聯軸器32的傳動，而帶動工件做旋轉運動；因避免馬達轉軸承受太大的負重，所以透過聯軸器32傳遞旋轉力。其中旋轉速度是由連結外部電腦(圖未示)的馬達控制器(圖未示)來進行調整，而電腦可設定馬達各項參數控制及其旋轉速度及正反轉等多項功能，並由轉速測定器(圖未示)顯示於電腦上，以即時觀察並調整拋光研磨加工時的旋轉轉速。 傾角控制單元4：其主要用以其用以調整控制不同的磨料拋光的加工角度，該傾角控制單元4包含：一底座41、一滑台42以及一承載台43，該底座41設有一滑軌410、一前懸臂支架412；該滑台42滑接於該滑軌410上且一側表面設有一後懸臂支架422；該承載台43一側表面分別組接該前懸臂支架412與該後懸臂支架422，而另一側上則配置有該磨料拋光單元1、該磁場控制單元3及該旋轉驅動控制單元4；該傾角控制單元4係以該滑台42於該滑軌上往復移動以使該前懸臂支架412與該後懸臂支架422擺動以撐起該承載台43，從而使該承載台43與該底座41之間具有一活動角度，該活動角度介於0~60度之間；藉此，讓滾筒式磁力拋光裝置形成有不同的研磨加工角度。

根據本創作一實施例，其中該傾角控制單元4更包含一手轉輪411，該手轉輪透過螺桿(圖未示)連接該滑台42，其用以手動方式控制該滑台42於該滑軌上進行往復移動的位移距離。此外，考量加工過程中之安全，該手轉輪係為有配置一鎖緊結構的固定手轉輪，以免加工過程中造成手轉輪迴轉導致該承載台43滑落。

綜所上述，本創作之滾筒式磁力拋光裝置可快速對工件表面進行拋光作業，適用於不同材質或者不同幾何形狀的工件進行研磨加工，並透過傾角控制單元的結構設計以調整控制工件可於不同研磨加工角度，以達到更佳的表面拋光效果。

雖然本創作以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本創作之特點及功效，而非用於限定本創作之可實施範疇，於未脫離本創作上揭之精神與技術範疇下，任何運用本創作所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧磨料拋光單元
11‧‧‧滾筒
12‧‧‧定位圓盤
13‧‧‧磁力強化件
14‧‧‧導磁製具
140‧‧‧圓盤
141‧‧‧導引軸
142‧‧‧導磁件
15‧‧‧蓋板
2‧‧‧磁場控制單元
21‧‧‧磁極組件
22‧‧‧感應線圈組
23‧‧‧馬達固定基座
24‧‧‧滾筒固定基座
25‧‧‧支撐架
3‧‧‧旋轉驅動控制單元
31‧‧‧伺服馬達
32‧‧‧聯軸器
4‧‧‧傾角控制單元
41‧‧‧底座
410‧‧‧滑軌
411‧‧‧手轉輪
412‧‧‧前懸臂支架
42‧‧‧滑台
422‧‧‧後懸臂支架
43‧‧‧承載台

圖1係繪製本創作之滾筒式磁力拋光裝置的外觀結構示意圖(具傾角狀態)。 圖2係繪製本創作之滾筒式磁力拋光裝置的外觀結構示意圖(平置狀態)。 圖3係繪製本創作之磨料拋光單元的分解結構示意圖。

Claims (10)

1. 一種滾筒式磁力拋光裝置，其包括： 一磨料拋光單元，其包含內置有磨料的一滾筒，用以對一待加工件進行拋光加工； 一磁場控制單元，其用以產生加工用之磁場以驅動該滾筒內的磨料對該待加工件進行拋光； 一旋轉驅動控制單元，其動力連接該滾筒，用以驅動該滾筒產生需求的旋轉運動；以及 一傾角控制單元，其用以調整控制不同的磨料拋光的加工角度，該傾角控制單元包含： 一底座，其設有一滑軌與一前懸臂支架； 一滑台，其滑接於該滑軌上且一側表面設有一後懸臂支架； 一承載台，其一側分別與該前懸臂支架與該後懸臂支架連接，另一側上配置有該磨料拋光單元、該磁場控制單元及該旋轉驅動控制單元； 其中該傾角控制單元係以該滑台於該滑軌上往復移動以使該前懸臂支架與該後懸臂支架擺動，從而使該承載台與該底座之間產生一活動角度，該活動角度介於0~60度之間 。
2. 如申請專利範圍第1項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該傾角控制單元更包含一手轉輪，其用以控制該滑台於該滑軌上的位移距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該磨料拋光單元包含一滾筒、一定位圓盤、一磁力強化元件、一導磁製具以及一蓋板，該滾筒係連結該旋轉驅動控制單元，該定位圓盤用以定位該導磁製具，該導磁製具包含一由中碳鋼切削製成一圓盤、自該圓盤中心延伸的一導引軸以及分布於該導引軸上的多個導磁件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該些導磁件係為強力磁鐵且凸露於該導引軸的外周面有一預定距離，該預定距離介於0.5~2mm之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中磁力強化元件係為一強力磁鐵，其用以配置於該待加工件的外周表面，使其位於該滾筒內部與該待加工件之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該磨料係以高分子膠體以一特定比例混合具導磁性的硬質磨粒，該高分子膠體可選用水性沙皮膠之膠體材料或者可塑度為80的矽膠之膠體材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該硬質磨粒可選自鋼砂、碳化矽，鋼砂係呈多角形結構且硬度介於HRC64~HRC67之間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該磨料係由高分子膠體、鋼砂、碳化矽以0.5:1:1或者1:1:1的該特定比例混合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該磁場控制單元包含磁極組件、感應線圈組、穿設於該感應線圈組中的鐵心、馬達固定基座、滾筒固定基座以及支撐架，該磁極組件固定在該感應線圈組的軸心上，而該感應線圈組係與鐵心結合固定於該馬達固定基座，該感應線圈組係為兩個使用線徑1mm的銅線環繞磁心2150砸所構成圓形線圈，並透過外部的電源供應器以定電流方式供應該感應線圈組所需的電力。
10. 如申請專利範圍第1項所述之滾筒式磁力拋光裝置，其中該旋轉驅動控制單元包含伺服馬達、聯軸器以及馬達控制器，該馬達控制器用以連結外部電腦以調整設定該伺服馬達各項參數。