(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動槽内に処理材と被処理物を収容し、揺動槽を揺動端を除いてほぼ等速にて揺動させ、被処理物の表面を仕上げ処理する表面仕上げ処理方法において、揺動端において急制動と急加速の間で揺動槽を０．２ｓｅｃ以上停止させ、揺動の両端で揺動槽内の収容物に互いに反対向きのすべり層が形成されるのに必要な周期を確保することを特徴とする表面仕上げ処理方法。
【請求項２】
揺動端における停止時間は０．２〜０．５ｓｅｃであることを特徴とする請求項１記載の表面仕上げ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動槽を用いて各種容器、器具、部品などの被処理物の鏡面仕上げ処理や研磨処理等の各種表面処理やそれらの表面洗浄などの表面仕上げ処理を行う表面仕上げ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に揺動駆動可能な揺動槽内に洗浄液や処理液などの液体とそれと同等又はそれ以上の比重の粒状体と被処理物とを収容し、揺動槽を揺動端を除いてほぼ等速にて揺動させることによって、液体と粒状体と被処理物を８の字状に流動させて表面仕上げする方法を提案している。これによると、液中に粒状体が大量に混合されていても揺動槽の揺動に伴って液体と粒状体が複雑な挙動を示しながら大きく流動し、大量の粒状体が互いに近接しかつ攪乱した状態で流動するため、その中に配置された被処理物に対して粒状体と液体が頻繁に接触・衝突を繰り返し、被処理物を効率的に表面仕上げすることができる。
【０００３】
なお、揺動槽を略等速で往復揺動させるには、揺動端で急制動をかけて一旦停止させた後急加速を行う必要があり、その急停止から急加速に移行するのに機械的な限界があるために実際には揺動槽はその揺動端で例えば０．１ｓｅｃ程度の所定時間停止しているが、意図的に停止時間をとってはいなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、表面仕上げ処理を一層能率的に行う方法として、揺動槽の揺動速度を高めることが考えられる。そこで、揺動速度を速くしていったところ揺動速度の遅い段階では揺動速度の増加とともに処理能率が高くなるが、ある程度以上の揺動速度になると、揺動槽の揺動により収容物が８の字状に流動するのではなく、単に攪拌するだけになってしまい、表面仕上げ処理の能率を却って低下させてしまい、処理能率を十分に高くすることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、揺動槽の揺動速度を高めて能率的に表面仕上げ処理を行うことができる表面仕上げ処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面仕上げ処理方法は、揺動槽内に処理材と被処理物を収容し、揺動槽を揺動端を除いてほぼ等速にて揺動させ、被処理物の表面を仕上げ処理する表面仕上げ処理方法において、揺動端において急制動と急加速の間で揺動槽を０．２ｓｅｃ以上停止させ、揺動の両端で揺動槽内の収容物に互いに反対向きのすべり層が形成されるのに必要な周期を確保するものである。このような方法により、揺動速度を速くして揺動槽の揺動端近傍以外では収容物を速く加速・流動させながら、揺動端において収容物を確実に８の字状に反転させ、それによって全体として８の字状の流動を高速で行わせて表面仕上げ処理の能率を向上させることができる。なお、上記のような作用から揺動端における揺動槽の停止時間は、好適には０．２〜０．５ｓｅｃ程度、特に０．３〜０．５ｓｅｃ程度が好ましく、かつ揺動速度が速くなる程長く設定される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の表面仕上げ処理方法の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【０００８】
図１、図２において、１は揺動槽であり、側面形状が８角形に形成され、その両側端壁１ａ、１ｂの中央部に、支持軸３ａ、３ｂを垂直に固着した取付板２ａ、ｂが固定されている。支持軸３ａ、３ｂはフレーム５の上端両側に設置された軸受４ａ、４ｂにて回転自在に支持され、これによって揺動槽１が一定水平軸芯まわりに揺動自在に支持されている。
【０００９】
一方の支持軸３ａは並列配置された一対の軸受４ａを貫通して突出し、その先端部に歯車１０が固定され、フレーム５の下部の支持軸３ａの下方位置に配設された駆動手段６にて正逆回転駆動可能に構成されている。駆動手段６は、正逆回転駆動可能なサーボモータ７と減速機８とから成り、減速機８の出力軸に固定された歯車９と上記歯車１０間にタイミングチェーン１１が巻回され、この駆動手段６にて揺動槽１を揺動端を除いてほぼ等速にて揺動駆動可能にかつ揺動角度範囲及び揺動速度を任意に選択できるように構成されている。サーボモータ７と減速機８は、タイミングチェーン１１にテンションを付与できるように一側が軸１３にて枢支されて位置調整可能に構成されたモータ台１２上に設置されている。
【００１０】
フレーム５の下端には移動車輪１４と設置用アジャストボルト１５が設けられている。なお、図１に仮想線で示すように、フレーム５の上部開口を除いてフレーム５の外面及び軸受４ａ、４ｂや歯車１０、１１等の駆動部が外装カバー１６にて覆われ、また揺動槽１の揺動駆動時にフレーム５の上部開口を覆う安全カバー１７が設けられている。
【００１１】
揺動槽１には、８面の周側面の内の一側面に開口部１８が形成され、開閉蓋１９にて開閉可能に閉鎖されている。揺動槽１の内面には耐摩耗性を高めるとともに衝撃と騒音を吸収するためのゴムライニング２０が施されており、かつこのゴムライニング２０は開口部１８の外面まで延設されている。また、ゴムライニング２０の内表面には凹凸（図示せず）が形成され、被処理物が小さい場合にその被処理物がゴムラニング２０の内表面に密着して全面が均一に表面処理されなくなるのを防止している。この実施形態では、揺動槽１内に被処理物４０を互いに接触しないように各別に保持する収容かご２１が収納配置され、かつこの収容かご２１の上端に連設されたフランジ部２２が開口部１８の外面と開閉蓋１９との間に挟持されて収容かご２１が取り出し自在に吊り下げ支持されている。開閉蓋１９は、開口部１８の両側に配設された複数のロック手段２３にて開口部１８の閉鎖状態を保持するように構成されている。また、開閉蓋１９は枠体２４の内面にゴムライングを施された壁体２５を装着して構成され、開口部１８を密閉できるように成されている。
【００１２】
サーボモータ７は、図３に示すように、駆動制御手段３１にて駆動制御されている。駆動制御手段３１には、、サーボモータ７の出力軸又は支持軸３ａの回転位置を検出するエンコーダ３２からの検出信号と揺動速度を任意に設定可能な速度設定手段３６からの信号が入力されており、サーボモータ７を設定された揺動速度にて等速で回転するように駆動制御する。また、エンコーダ３２からの検出信号は支持軸３ａの揺動角を検出する揺動角検出手段３３にも入力され、検出された揺動角が比較器３４に入力され、任意に設定可能な揺動角設定手段３５にて設定された駆動停止揺動角と比較され、設定された駆動停止揺動角に達すると駆動制御手段３１に信号を出力するように構成されている。
【００１３】
次に、以上の構成の装置を用いて被処理物４０の表面仕上げ処理を行う処理方法を説明する。
【００１４】
揺動槽１内には、処理材として水又は温水に界面活性剤を添加した処理液４１と表面の滑らかなセラミックや金属などからなる適当な形状の粒状体４２を収容する。粒状体４２に対する処理液４１の収容量は、液面が粒状体層上端近傍に位置する状態と、粒状体層上の処理液の深さが粒状体層の高さの半分以下である状態との間の範囲内にするのが望ましい。処理液４１としては水又は温水だけでもよいが、界面活性剤を適量添加したものが望ましい。
【００１５】
そして、予め収容かご２１に複数の被処理物４０を収容保持させておいて、この収容かご２１を揺動槽１内に挿入配置する。このとき、駆動手段８にて揺動槽１を微小範囲で揺動させながら挿入すると、揺動槽１内に多量の粒状体４２が収容されていても容易に挿入配置できる。その後、開閉蓋１９を閉じてロック手段２３にて閉鎖する。かくして、揺動槽１内に収容かご２１を挿入するだけで、複数の被処理物４０を揺動槽１内に互いに接触する恐れのない状態で収容することができる。
【００１６】
次に、駆動手段６にて揺動槽１を所定の揺動範囲でほぼ等速にて往復揺動させる。その際の揺動槽１の揺動駆動制御について図３、図４を参照して説明すると、エンコーダ３２にて支持軸３ａの揺動位置が刻々検出されて揺動槽１が速度設定手段３６にて設定された一定速度Ｖで揺動するようにサーボモータ７が駆動制御手段３１にて駆動制御されるとともに、揺動角検出手段３３にて支持軸３ａの実際の揺動角が検出され、揺動角設定手段３５にて予め設定された駆動停止揺動角に達すると、比較器３４から駆動制御手段３１に信号が出力されて駆動制御手段３１にてサーボモータ７の駆動が停止されるとともに内蔵されているタイマにて所定時間Ｔだけ制動がかけられ、その後逆方向にサーボモータ７が起動される。その間に揺動槽１は制動をかけられたことによって速度を急減し、制動後（Ｔ−ｔ）時間で停止し、その後ｔ時間停止状態を保持する。その後、上記タイマの所定時間Ｔが切れて上記のように逆方向にサーボモータ７が起動され、再び等速Ｖにて駆動制御される。この動作が繰り返されることによって揺動槽１は揺動端を除いてほぼ等速で往復揺動する。
【００１７】
上記制動時間Ｔは、速度設定手段３６による揺動速度によって自動的に設定される。また、その設定値は揺動速度が速くなるとｔが大きくなるように設定されており、予め適切値を実験的に求めて記憶部に記憶されており、かつそのＴ時間はｔが０．２ｓｅｃ以上、好ましくは０．２〜０．５ｓｅｃ程度、特に好適には０．３〜０．５ｓｅｃとなるように設定されている。なお、時間ｔは加工時間を無視するならば０．５ｓｅｃより長くてもよい。
【００１８】
以上のように揺動槽１を揺動駆動すると、揺動槽１内に粒状体４２が大量に収容されていても、揺動槽１の揺動に伴って揺動の両端で互いに反対向きのすべり層が交互に形成され、粒状体４２と処理液４１が揺動面内で８の字状に大きく流動し、これら粒状体４２と処理液４１が収容かご２１内に保持されている被処理物４０の表面に沿って流動することになり、被処理物４０の表面仕上げ処理が効果的に行われる。さらに、上記のように揺動槽１を揺動端においてｔ時間停止させることにより、揺動速度を速くして揺動槽１の揺動端近傍以外で収容物を速く加速・流動させても、その揺動端においては収容物が８の字状に反転するのに必要な周期を確保することができ、それによって全体として８の字状の流動を高速で行わせることができ、高能率で表面仕上げ処理を行うことができる。すなわち、揺動槽１を揺動端においてｔ時間停止させている間に収容物が停止時の位置まで戻るので上記必要な周期が得られる。ただし、収容物が停止時の位置に完全に戻るまで停止する必要はなく、手前まで戻った状態で加速を開始してもよい。また、被処理物４０が収容かご２１内に各別に保持されているので、揺動槽１が揺動しても被処理物４０、４０同士の接触や衝突による傷付きが発生する恐れもない。
【００１９】
揺動槽１を所要時間揺動させて被処理物４０の表面仕上げ処理が終了すると、揺動を停止して開閉蓋１９を開き、収容かご２１を揺動槽１内から引き上げることにより、複数の被処理物４０を一括して揺動槽１から取り出すことができる。
【００２０】
その際にも、揺動槽１を微小範囲で揺動させると、収容かご２１を容易に引き上げることができる。さらに、連続して表面仕上げ処理を行う場合には、未処理の被処理物４０が予め収容されている収容かご２１を揺動槽１内に挿入し、以下上記動作を繰り返すことにより、大変能率的に被処理物４０の表面仕上げ処理を行うことができる。
【００２１】
上述の実施形態では、揺動槽１内に処理材として水に界面活性剤を混合した処理液４１とセラミックスの粒状体４２とを収容し、その被処理物４０の表面仕上げ処理を行う例を示したが、その表面仕上げ処理には、研磨、鏡面仕上げ、メッキ、その他の各種表面処理、洗浄等を適用することができる。また、被処理物４０も、各種金属材料、プラスチック、ゴム、木材、石材、カーボン等の任意の材質の任意の形状及び大きさのものに適用することができる。
【００２２】
また、上記処理液４１を有する湿気処理方式に限らず、乾式処理方式にも適用できる。また、湿式処理の場合の処理液としては、水又は温水だけでも、上記のように界面活性剤やその他の洗剤等を混合しても良く、また各種洗浄研磨液、化学研磨液を処理に応じて選択して使用すれば良く、処理材としてはセラミック、ガラス、プラスチック、ゴム、金属などの粒状体と各種コンパウンドを使用することができる。また、乾式処理の場合は、プラスチック、竹、くるみ、とうもろこしの芯、綿の実、皮等を被処理物に合わせて選択使用すればよく、ワックスや光沢仕上げ剤などの艶だし剤を付加的に使用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の表面仕上げ処理方法によれば、以上のように揺動槽内に処理材と被処理物を収容し、揺動槽を揺動端を除いてほぼ等速にて揺動させ、被処理物の表面を仕上げ処理する表面仕上げ処理方法において、揺動端において急制動と急加速の間で揺動槽を０．２ｓｅｃ以上停止させ、揺動の両端で揺動槽内の収容物に互いに反対向きのすべり層が形成されるのに必要な周期を確保することにより、揺動速度を速くして揺動槽の揺動端近傍以外では収容物を速く加速・流動させながら、揺動端において収容物が８の字状に反転させることができ、それによって全体として８の字状の流動を高速で行わせて表面仕上げ処理の能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の表面仕上げ処理装置の縦断正面図である。
【図２】同実施形態の表面仕上げ処理装置の側面図である。
【図３】同実施形態のサーボモータの駆動制御ブロック図である。
【図４】同実施形態の往復揺動動作のタイミング図である。
【符号の説明】
１  揺動槽
６  駆動手段
４０  被処理物
４１  処理液（処理材）
４２  粒状体（処理材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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