(57)【要約】【課題】  円柱形状のワークの外周面を短時間で高精度に研磨することができる噴射型の研磨装置を提供する。【解決手段】  円柱形状のワーク５２、５６の外周面を研磨する研磨装置１０であって、ワーク５２、５６の外周面に向けて砥粒を噴射する噴射ノズル２０ａ、２０ｂと、ワーク５２、５６をその軸線に平行な直線回りに回転させる回転手段２２と、噴射された砥粒をワーク５２、５６に押し付ける力を砥粒に加える砥粒付勢手段２４ａ、２４ｂを有する。【選択図】図２
2010131678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状のワークの外周面を研磨する研磨装置であって、
ワークの外周面に向けて砥粒を噴射する噴射ノズルと、
ワークをその軸線に平行な直線回りに回転させる回転手段と、
噴射された砥粒をワークに押し付ける力を砥粒に加える砥粒付勢手段と、
を有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸部品等の円柱形状のワーク（研磨対象の製品）の外周面の研磨には、多くの場合、ペーパーラップ装置が用いられる。しかしながら、ペーパーラップ装置は、ワークの形状、加工幅等に応じた専用工具を用いるため、ワークを変更する際に多大な段替え時間を要する。この問題点を解決するために、例えば特許文献１に示すような、砥粒を噴射する研磨装置（以下、噴射型研磨装置という）を用いることが検討されている。噴射型研磨装置によって円柱形状のワークの外周面を研磨する際には、ワークを中心軸回りに回転させながらワークの外周面に向けて砥粒を噴射する。噴射された砥粒によってワークの外周面が研磨される。ワークに工具等を接触させないため、工具の交換が必要なく、噴射型研磨装置は段替えが容易である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０７１６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
噴射型研磨装置によってワークを研磨する際には、砥粒がワークの表面上を滑走する距離（すなわち、砥粒がワークの表面と摺動する距離）が長いほど、研磨時間が短くて済む。容器形状の内面等の凹状の表面を研磨する場合には砥粒は凹状の表面上を長く滑走することができるが、円柱形状ワークの外周面等の凸状表面を研磨する場合には砥粒が外周面によって弾き飛ばされてしまい、外周面上を長く滑走することができない。したがって、噴射型研磨装置によって円柱形状のワークの外周面を研磨する際には、長い研磨時間を要するという問題があった。また、砥粒が外周面上を滑走する距離が短いと、その滑走距離にばらつきが生じ易い。このため、研磨後のワークの外周面に、周方向にうねりが生じやすいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の実情に鑑みて創作されたものであり、円柱形状のワークの外周面を短時間で高精度に研磨することができる噴射型の研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の研磨装置は、円柱形状を有するワークの外周面を研磨する。この研磨装置は、ワークの外周面に向けて砥粒を噴射する噴射ノズルと、ワークをその中心軸線に平行な直線回りに回転させる回転手段と、噴射された砥粒をワークに押し付ける力を砥粒に加える砥粒付勢手段を有する。
回転手段は特に、噴射ノズルに対する相対位置関係においてワークをその中心軸回りに回転させることが好ましい。なお、「噴射ノズルに対する相対位置関係においてワークをその中心軸回りに回転させる」とは、噴射ノズルを固定した状態でワークを中心軸回りに回転させること、及び、ワークを中心軸と平行な別の軸回りに回転させるとともに噴射ノズルをワークの中心軸に対する相対位置が変化しないように追従させて移動させることを含む。
【０００７】
この研磨装置は、従来の装置よりも、砥粒がワーク表面を滑走する時間を長くすることができる。したがって、各砥粒が研磨する長さが長くなる。その結果、研磨時間を短縮することができる。
【０００８】
砥粒付勢手段は、例えば、流体（水又は空気）噴射装置でよい。流体噴射装置を、噴射された砥粒をワーク表面に押し付ける方向に流体を噴射することができる位置に配置する。別言すれば、流体噴射装置は、噴射ノズルが噴射する砥粒の衝突位置よりもワークの回転方向上流側において、噴射した流体がワークの回転方向逆向きに流れるように設置する。そのように配置された流体噴射装置によって噴射される流体が砥粒をワークに沿って滑走させる。
【０００９】
電荷同士の吸引力を利用した砥粒付勢手段を採用することも好適である。電荷の吸引力を利用する場合、帯電した砥粒を用いる。砥粒付勢手段は、砥粒の電荷の極性と逆の極性の電荷を発生させる。そのような砥粒付勢手段を、ワークを挟んで噴射ノズルの反対側に配置する。帯電させた砥粒と上記の砥粒付勢手段を用いると、電荷の吸引力によって砥粒がワーク表面に沿って滑走する時間を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この研磨装置によれば、砥粒をワークの外周面上を長く滑走させることが可能である。したがって、研磨時間を短縮することができる。また、この研磨装置は、各砥粒が長い距離を研磨するので、研磨後のワークの外周面に周方向にうねりが生じることを抑制することができる。この研磨装置によれば、短時間で高精度にワークの外周面を研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１実施形態に係る噴射型研磨装置について説明する。図１は、第１実施形態の噴射型研磨装置１０と研磨対象であるクランクシャフト５０を示している。
【００１２】
図１に示すように、クランクシャフト５０は、ジャーナル部５２、カウンタウェイト５４、及び、ピン部５６を備えている。ジャーナル部５２は、円柱形状に形成されており、その中心軸はクランクシャフト５０の回転軸５８と一致している。カウンタウェイト５４は、ジャーナル部５２から径方向に延出されて形成されている。ピン部５６は、円柱形状に形成されており、クランクシャフト５０の回転軸５８から偏心した位置でカウンタウェイト５４同士を接続している。すなわち、ピン部５６の中心軸は、回転軸５８と平行であり、回転軸５８からジャーナル部５２の径方向に変位した位置に存在している。
【００１３】
噴射型研磨装置１０は、クランクシャフト５０のジャーナル部５２とピン部５６を研磨する。図１に示すように、噴射型研磨装置１０は、複数の噴射ノズル２０ａ、２０ｂと、回転装置２２と、複数の帯電装置２４ａ、２４ｂと、駆動機構２６を備えている。
【００１４】
回転装置２２には、クランクシャフト５０が取り付けられる。回転装置２２は、クランクシャフト５０を回転軸５８周りに回転させる。ジャーナル部５２は、自己の中心軸が回転軸５８と一致しているので、自己の中心軸回りに回転する。ピン部５６は、自己の中心軸が回転軸５８と一致していないので、回転軸５８回りを周回する。
【００１５】
駆動機構２６には、噴射ノズル２０ｂと帯電装置２４ｂが取り付けられている。駆動機構２６は、クランクシャフト５０の回転時に、ピン部５６の移動に追従させて噴射ノズル２０ｂと帯電装置２４ｂを平行移動させる。
【００１６】
各噴射ノズル２０ａ、２０ｂは、図示しない砥粒供給装置に接続されている。砥粒供給装置は、各噴射ノズル２０ａ、２０ｂに、加圧空気と共に砥粒を供給する。各噴射ノズル２０ａ、２０ｂは、供給された砥粒を空気と共に高速で噴射する。なお、砥粒供給装置から噴射ノズル２０ａ、２０ｂに砥粒が供給される際には、砥粒が周囲との摩擦等によって帯電する。したがって、噴射ノズル２０ａ、２０ｂは、帯電した砥粒を噴射する。
図１に示すように、噴射ノズル２０ａは、クランクシャフト５０が設置されたときにジャーナル部５２に対向する位置に固定されている。噴射ノズル２０ａは、対応するジャーナル部５２に向けて砥粒を噴射する。図２は、回転軸５８に沿って見たときの、ジャーナル部５２と噴射ノズル２０ａと帯電装置２４ａの位置関係を示している。図２に示すように、噴射ノズル２０ａは、砥粒の噴射方向６０が、ジャーナル部５２の回転方向６２と逆向きとなるように設置されている。より詳細には、噴射ノズル２０ａは、噴射方向６０の周方向成分がジャーナル部５２の回転方向と逆向きとなるように設置されている。
図１に示すように、噴射ノズル２０ｂは、駆動機構２６に取り付けられている。上述したように、ピン部５６は、クランクシャフト５０の回転によって、回転軸５８周りを周回する。駆動機構２６は、クランクシャフト５０が回転したときに、ピン部５６の中心軸と噴射ノズル２０ｂとの相対位置関係が変化しないように、ピン部５６の移動に追従させて噴射ノズル２０ｂを平行移動させる。噴射ノズル２０ｂは、対応するピン部５６に向けて砥粒を噴射する。噴射ノズル２０ｂとピン部５６との相対位置関係は、図２に示す噴射ノズル２０ａとジャーナル部５２の相対位置関係と同様の相対位置関係に維持される。すなわち、噴射ノズル２０ｂの砥粒の噴射方向がピン部５６の回転方向（噴射ノズル２０ｂを基準として見たときのピン部５６の回転方向）と逆向きとなるように維持される。
【００１７】
帯電装置２４ａ、２４ｂは、作動することによって帯電する。より詳細には、帯電装置２４ａ、２４ｂは、噴射ノズル２０ａ、２０ｂから噴射される砥粒とは逆の極性に帯電する。
図１及び図２に示すように、帯電装置２４ａは、噴射ノズル２０ａと対向する位置に固定されている。クランクシャフト５０が設置されると、噴射ノズル２０ａと帯電装置２４ａの間にジャーナル部５２が配置される。即ち、帯電装置２４ａは、ジャーナル部５２を挟んで、噴射ノズル２０ａと対向する位置に固定されている。
図１に示すように、帯電装置２４ｂは、駆動機構２６に取り付けられている。上述したように、ピン部５６は、クランクシャフト５０の回転によって、回転軸５８周りを周回する。駆動機構２６は、クランクシャフト５０が回転したときに、ピン部５６の中心軸と帯電装置２４ｂとの相対位置関係が変化しないように、ピン部５６の移動に追従させて帯電装置２４ｂを平行移動させる。帯電装置２４ｂとピン部５６との相対位置関係は、図２に示す帯電装置２４ａとジャーナル部５２の相対位置関係と同様の相対位置関係に維持される。
【００１８】
次に、噴射型研磨装置１０によってクランクシャフト５０を研磨する動作について説明する。噴射型研磨装置１０によってクランクシャフト５０を研磨する際には、クランクシャフト５０を図１に示すように回転装置２２に取り付ける。そして、以下のように噴射型研磨装置１０の各部を動作させる。すなわち、回転装置２２によってクランクシャフト５０を回転軸５８周りに回転させる。駆動機構２６によって噴射ノズル２０ｂ及び帯電装置２４ｂを平行移動させる。帯電装置２４ａ、２４ｂは作動させて帯電させる。噴射ノズル２０ａ、２０ｂによって砥粒を噴射する。以上のように各部を動作させることによって、ジャーナル部５２とピン部５６を砥粒によって研磨する。以下に、噴射された砥粒の流れについて説明する。なお、噴射ノズル２０ａ、帯電装置２４ａ、及び、ジャーナル部５２の相対位置関係と、噴射ノズル２０ｂ、帯電装置２４ｂ、及び、ピン部５６の相対位置関係はほぼ等しい。このため、ジャーナル部５２とピン部５６では、略同様に砥粒が流れる。したがって、以下では、ジャーナル部５２における砥粒の流れについて説明する。
【００１９】
図２の矢印６０に示すように噴射ノズル２０ａから噴射された砥粒は、回転するジャーナル部５２の外周面に衝突する。このとき、帯電装置２４ａが砥粒と逆の極性に帯電しているため、砥粒が帯電装置２４ａに引き寄せられる。すなわち、図２の矢印６４に示すように、ジャーナル部５２の外周面上に存在する砥粒に対して、ジャーナル部５２の中心軸側に向かう成分と、ジャーナル部５２の回転方向逆向きに向かう成分を有する静電気力が作用する。このため、ジャーナル部５２に衝突した砥粒の多くは、外周面で弾き飛ばされること無く、矢印６８に示すように外周面に沿って滑走する。そして、外周面上を滑走した後に、外周面から離れて帯電装置２４ａに向かって流れる。砥粒は、ジャーナル部５２の外周面上を滑走する際に外周面と摺動する。これによって、ジャーナル部５２の外周面が研磨される。
【００２０】
以上に説明したように、噴射型研磨装置１０では、砥粒に対してジャーナル部５２の中心軸側及び砥粒の進行方向側に向かう力が作用する。このため、砥粒がジャーナル部５２の外周面に沿って滑走し易く、外周面上における砥粒の滑走距離が長くなる。したがって、噴射型研磨装置１０は、ジャーナル部５２を高い研磨速度で研磨することができる。また、砥粒の滑走距離が長くなることで、より均一にジャーナル部５２の外周面が研磨される。したがって、研磨後のジャーナル部５２の外周面に周方向のうねりが生じることが抑制される。噴射型研磨装置１０によれば、高い面精度でジャーナル部５２の外周面を研磨することができる。このように、噴射型研磨装置１０によれば、短時間で高精度にジャーナル部５２の外周面を研磨することができる。また、ピン部５６においても同様に砥粒が流れるため、ピン部５６も高い研磨速度で高精度に研磨することができる。
なお、この噴射型研磨装置１０によって研磨を行うと、帯電装置２４ａ、２４ｂに砥粒が付着する。付着した砥粒は、帯電装置２４ａ、２４ｂをオフすることによって除去することができる。
【００２１】
次に、第２実施形態の噴射型研磨装置について説明する。第２実施形態の噴射型研磨装置の説明においては、第１実施形態の噴射型研磨装置１０と機能が共通する部分については、同一の参照番号を用いて説明する。第２実施形態の噴射型研磨装置は、帯電装置２４ａに代えてエアーノズルを備えている。その他の構成は、第１実施形態の噴射型研磨装置１０と略等しい。
【００２２】
図３は、回転軸５８に沿ってみたときの、ジャーナル部５２と噴射ノズル２０ａとエアーノズル２８ａの位置関係を示している。噴射ノズル２０ａとジャーナル部５２の位置関係は、第１実施形態の噴射型研磨装置１０と等しい。エアーノズル２８ａは、図示しないエア供給装置から加圧空気の供給を受ける。エアーノズル２８ａは、供給された空気を噴射する。図３の矢印７０に示すように、エアーノズル２８ａは、噴射ノズル２０ａが噴射する砥粒の衝突位置よりもジャーナル部５２の回転方向上流側において、噴射した空気がジャーナル部５２の回転方向逆向きに流れるように設置されている。
【００２３】
ジャーナル部５２の外周面を研磨する際には、クランクシャフト５０を回転させ、噴射ノズル２０ａから砥粒を噴射し、エアーノズル２８ａから空気を噴射する。噴射ノズル２０ａから噴射された砥粒は、矢印６０に示すようにジャーナル部５２の外周面に衝突する。衝突した砥粒の大部分は、エアーノズル２８ａが噴射する空気（矢印７０参照）に流されることによって、矢印７２に示すように外周面に沿って滑走する。したがって、砥粒が外周面上を滑走する距離が長くなる。このため、第２実施形態の噴射型研磨装置によれば、短時間で高精度にジャーナル部５２の外周面を研磨することができる。
【００２４】
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、静電気力、または、空気の流れによる力を利用して、砥粒をワーク（ジャーナル部５２、及び、ピン部５６）の外周面に沿って滑走させた。しかしながら、その他の力を利用することもできる。例えば、ワークの近傍に磁界を生じさせ、帯電している砥粒と磁界との作用によって生じるローレンツ力を用いて砥粒をワークの外周面に沿って滑走させてもよい。この場合には、少なくとも、砥粒に対してワークに向かう方向にローレンツ力が作用するように、磁界の向き及び砥粒の噴射方向（すなわち、電荷の移動方向）を調整する。また、この場合には、ワークに電流を流して磁界を発生させてもよい。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の噴射型研磨装置１０の概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態の噴射型研磨装置１０において、回転軸５８に沿って見たときの噴射ノズル２０ａと帯電装置２４ａとジャーナル部５２の位置関係を示す図。
【図３】第２実施形態の噴射型研磨装置において、回転軸５８に沿って見たときの噴射ノズル２０ａとエアーノズル２８ｂとジャーナル部５２の位置関係を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１０：噴射型研磨装置
２０ａ：噴射ノズル
２０ｂ：噴射ノズル
２２：回転装置
２４ａ：帯電装置
２４ｂ：帯電装置
２６：駆動機構
２８ａ：エアーノズル
２８ｂ：エアーノズル
５０：クランクシャフト
５２：ジャーナル部
５４：カウンタウェイト
５６：ピン部
５８：回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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