(57)【要約】【課題】砥石の高速回転時に発生する振動を低減することができる研磨装置を提供すること。【解決手段】研磨ホイール９と、前記研磨ホイール９を回転させるチャック１１とを具備し、前記研磨ホイール９は、被加工物Ｗを研磨する円柱状の研磨部９１と、前記研磨部９１の両端面から突出するシャフト９２とを有し、前記チャック１１は、前記シャフト９２を支持する支持穴１１１を有する研磨装置において、前記シャフト９２は、その外周面に複数の平面からなる第１の角柱面９４ａを備え、前記支持穴１１１は、その内周面に前記第１の角柱面９４ａと係合して前記シャフト９２に回転力を伝達する、前記第１の角柱面９４ａと対応した形状の第２の角柱面１１２を備えている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石と、前記砥石を着脱可能に支持し、高速回転させるチャックとを具備し、
前記砥石は、被加工物を研磨する円柱状の研磨部と、前記研磨部の両端面から突出するシャフトとを有し、前記チャックは、前記シャフトを支持する支持穴を有する研磨装置において、
前記シャフトは、その外周面に複数の平面からなる被支持面を備え、
前記支持穴は、その内周面に前記被支持面と係合して前記シャフトに回転力を伝達する、前記被支持面と対応した形状の支持面を備えていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記シャフトは、その外周面に前記砥石の端面から離れるにつれて縮径する第１のテーパ面を備え、
前記支持穴は、その内周面に前記第１のテーパ面と係合して前記砥石の軸心線を前記チャックの回転軸に一致させる、前記第１のテーパ面と対応した形状の第２のテーパ面を備えていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記砥石の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】
支持穴の内周面に複数の平面からなる支持面を備えたチャックにより着脱可能に支持され、高速回転される砥石において、
被加工物を研磨する円柱状の研磨部と、
前記研磨部の両端面から突出し、前記支持穴により挿入支持されるシャフトと、
を有し、
前記シャフトは、その外周面に前記支持面と係合して前記チャックからの回転力を受ける、前記支持面と対応した形状の支持面を備えていることを特徴とする砥石。
【請求項５】
前記シャフトは、前記支持穴の内周面と係合して前記砥石の軸心線を前記チャックの回転軸に一致させる、前記砥石の端面から離れるにつれて縮径するテーパ面を有することを特徴とする請求項４記載の砥石。
【請求項６】
前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記砥石の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されていることを特徴とする請求項４記載の砥石。
【請求項７】
回転体と、前記回転体を支持して高速回転させるチャックとを具備し、
前記回転体は、円柱体と、前記円柱体の両端面から突出するシャフトとを有し、前記チャックは、前記シャフトを支持する支持穴を有する回転体支持装置において、
前記シャフトは、その外周面に複数の平面からなる被支持面を備え、
前記支持穴は、その内周面に前記被支持面と係合して前記シャフトに回転力を伝達する、前記被支持面と対応した形状の支持面を備えていることを特徴とする回転体支持装置。
【請求項８】
前記シャフトは、その外周面に前記円柱体の端面から離れるにつれて縮径する第１のテーパ面を備え、
前記支持穴は、その内周面に前記第１のテーパ面と係合して前記回転体の軸心線を前記チャックの回転線に一致させる、前記第１のテーパ面と対応した形状の第２のテーパ面を備えていることを特徴とする請求項７記載の回転体支持装置。
【請求項９】
前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記回転体の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されていることを特徴とする請求項７記載の回転体支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転する円柱状の砥石を被加工物に接触させて、前記被加工物の表面を研磨する研磨装置、及びこれに使用される砥石、並びに高速回転する円柱型の回転体を支持する回転体支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転する円柱状の砥石を被加工物に接触させて、被加工物の表面を研磨する研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の砥石は、金属板等の被加工物を研磨する円柱状の研磨部と、研磨部の両端面に設けられた丸棒状のシャフトとを具備し、この丸棒状のシャフトをチャックで掴んで回転させている。
【０００４】
そこで、チャックの回転力を砥石に伝達するために、チャックに形成された螺子穴にボルトを螺入し、ボルトの先端でシャフトを押圧することで、チャックに砥石を固定していた。
【特許文献１】特開２００１−２３２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シャフトの固定にボルトを用いると、ボルトの押圧により砥石の軸心線がチャックの回転軸からずれ、砥石を回転させたときに振動や騒音を発生させることがある。特に砥石の回転数が高い場合、発生する振動によりシャフトが疲労し、砥石がチャックから脱落することも考えられる。
【０００６】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、砥石の高速回転時に発生する振動を低減することができる研磨装置、及びこれに使用される砥石、並びに回転体支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の研磨装置、及びこれに使用される砥石、並びに回転体支持装置は次のように構成されている。
【０００８】
（１）砥石と、前記砥石を着脱可能に支持し、高速回転させるチャックとを具備し、前記砥石は、被加工物を研磨する円柱状の研磨部と、前記研磨部の両端面から突出するシャフトとを有し、前記チャックは、前記シャフトを支持する支持穴を有する研磨装置において、前記シャフトは、その外周面に複数の平面からなる被支持面を備え、前記支持穴は、その内周面に前記被支持面と係合して前記シャフトに回転力を伝達する、前記被支持面と対応した形状の支持面を備えている。
【０００９】
（２）（１）に記載された研磨装置において、前記シャフトは、その外周面に前記砥石の端面から離れるにつれて縮径する第１のテーパ面を備え、前記支持穴は、その内周面に前記第１のテーパ面と係合して前記砥石の軸心線を前記チャックの回転軸に一致させる、前記第１のテーパ面と対応した形状の第２のテーパ面を備えている。
【００１０】
（３）（１）に記載された研磨装置において、前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記砥石の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されている。
【００１１】
（４）支持穴の内周面に複数の平面からなる支持面を備えたチャックにより着脱可能に支持され、高速回転される砥石において、被加工物を研磨する円柱状の研磨部と、前記研磨部の両端面から突出し、前記支持穴により挿入支持されるシャフトとを有し、前記シャフトは、その外周面に前記支持面と係合して前記チャックからの回転力を受ける、前記支持面と対応した形状の支持面を備えている。
【００１２】
（５）（４）に記載された砥石において、前記シャフトは、前記支持穴の内周面と係合して前記砥石の軸心線を前記チャックの回転軸に一致させる、前記砥石の端面から離れるにつれて縮径するテーパ面を有する。
【００１３】
（６）（４）に記載された砥石において、前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記砥石の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されている。
【００１４】
（７）回転体と、前記回転体を支持して高速回転させるチャックとを具備し、前記回転体は、円柱体と、前記円柱体の両端面から突出するシャフトとを有し、前記チャックは、前記シャフトを支持する支持穴を有する回転体支持装置において、前記シャフトは、その外周面に複数の平面からなる被支持面を備え、前記支持穴は、その内周面に前記被支持面と係合して前記シャフトに回転力を伝達する、前記被支持面と対応した形状の支持面を備えていることを特徴とする。
【００１５】
（８）（７）に記載された回転体支持装置において、前記シャフトは、その外周面に前記円柱体の端面から離れるにつれて縮径する第１のテーパ面を備え、前記支持穴は、その内周面に前記第１のテーパ面と係合して前記回転体の軸心線を前記チャックの回転線に一致させる、前記第１のテーパ面と対応した形状の第２のテーパ面を備えている。
【００１６】
（９）（７）に記載された回転体支持装置において、前記被支持面を構成する複数の平面のうち、互いに隣り合う２つの平面は、前記回転体の軸心線側に極率中心を置く曲面で連結されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、砥石の高速回転時に発生する振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
最初に図１〜図５を参照しながら本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る研磨装置を示す正面図、図２は同実施の形態に係る研磨装置を図１中矢印Ａ方向から示す側面図、図３は同実施の形態に係る研磨装置を図１中矢印Ｂ方向から示す側面図、図４は同実施の形態に係る装置本体を中央ボンネットを開けて示す斜視図である。
【００２０】
図１〜図４に示すように、この研磨装置は装置本体１を有している。装置本体１の下面には、装置本体１を支持するための複数の脚２が設けられ、装置本体１の上面には、金属板等の被加工物Ｗを搬送するための搬送装置３が設けられている。この搬送装置３はベルトコンベアー方式のものであり、操作パネル２０の送りスピード調整ツマミ２０ａの操作により、被加工物Ｗを所望の速度で搬送できるようになっている。
【００２１】
なお、本実施の形態では、被加工物Ｗの研磨にあたり、研磨ホイール９（後述する）を高速回転させることを前提としているため、吸着力の強い電磁チャック方式を搬送装置３として採用している。
【００２２】
搬送装置３の上面側には中央ボンネット４が設けられている。この中央ボンネット４は、被加工物Ｗの研磨時に発生する金属粉等が周囲に飛散するのを防止するものであり、その上面には中央ボンネット４内の金属粉を排出するための集塵機（図示しない）が設けられている。
【００２３】
搬送装置３の搬送方向の手前側部分、及び搬送方向の奥側部分は、装置本体１の両側に突出しており、それぞれ被加工物Ｗを装置本体１に搬入するための搬入台６、及び被加工物Ｗを装置本体１から搬出するための搬出台７となっている。
【００２４】
図４に示すように、搬送装置３の上面側には、中央ボンネット４を開くと見える位置に、搬送装置３により搬送される被加工物Ｗを搬送装置３に押さえ付ける複数の押圧ローラ８と、被加工物Ｗの表面を研磨する複数の研磨ホイール９（砥石）が設けられている。なお、押圧ローラ８及び研磨ホイール９の個数は、限定されるものではない。
【００２５】
押圧ローラ８は、装置本体１の上面に固定された支持部材１０により回転可能に支持されている。押圧ローラ８と搬送装置３の上面との間には所定隙間が形成されており、被加工物Ｗはこの隙間を通って搬送される。なお、隙間の大きさは、被加工物Ｗの厚さに応じて調整可能となっている。
【００２６】
研磨ホイール９は、装置本体１に設けられた２つのチャック１１（後述する）により着脱可能に支持されている。研磨ホイール９と搬送装置３の上面との間には所定の隙間が形成されており、被加工物Ｗはこの隙間を通るときに研磨ホイール９により研磨される。なお、隙間の大きさは、装置本体１の一側面に設けられた調整ハンドル１２の操作により調整可能となっており、被加工物Ｗの厚さ、及び研磨条件に応じて設定される。
【００２７】
チャック１１には、装置本体１内に設けられた駆動装置１３が連結されている。この駆動装置１３は、チャック１１をその軸心線を中心として回転させる機能と、チャック１１をその軸心線に沿って振動させる機能とを具備している。これにより、研磨ホイール９を回転、振動させながら、被加工物Ｗの表面を研磨できるようになっている。なお、チャック１１の回転方向は、操作パネル２０の設定スイッチ２０ｂにより変えられるようになっている。
【００２８】
次に、図５を参照しながら本発明の重要なポイントである研磨ホイール９とチャック１１の構成について詳細に説明する。
【００２９】
図５は同実施の形態に係る研磨ホイール９とチャック１１を示す構成図である。
【００３０】
図５（ａ）と（ｂ）に示すように、研磨ホイール９は、被加工物Ｗを研磨するための研磨部９１と、研磨部９１の両端面に突設された、研磨部９１を支持するためのシャフト９２とから構成されている。
【００３１】
研磨部９１は略円柱状をしており、その外周面にはセラミックス等からなる砥粒が設けられている。なお、本実施の形態では、砥粒としてセラミックスを用いているが、これに限定されるものではない。
【００３２】
シャフト９２は、研磨ホイール９の端面側から順に、円柱部９３、角柱部９４、及び円錐部９５を備えている。これら円柱部９３、角柱部９４、及び円錐部９５の軸心線は、いずれも研磨部９１の軸心線と略一致している。
【００３３】
角柱部９４は断面略正方形の四角柱からなり、その外周面はチャック１１（後述する）の支持穴１１１に形成された第２の角柱面１１２（後述する）と係合する第１の角柱面９４ａ（被支持面）をなしている。
【００３４】
第１の角柱面９４ａを構成する４平面のうち隣り合う２平面は、円柱面の一部からなる曲面９６で連結されている。なお、この円柱面の直径は、円柱部９３の直径よりも小さく、シャフト９２を円錐部９５側から見ると、角柱部９４は円柱部９３の輪郭の内側に納まっている。
【００３５】
また、角柱部９４には、第１の角柱面９４ａを構成する４平面のうち互いに平行な２平面間を連通するように、矩形状のキー挿入穴９７が形成されている。
【００３６】
円錐部９５は、研磨部９１の端面から離れるにつれて縮径する円錐の一部からなり、その外周面はチャック１１の支持穴１１１（後述する）に形成された第２のテーパ面１１４（後述する）と係合する第１のテーパ面９８をなしている。
【００３７】
図５（ａ）と（ｃ）に示すように、チャック１１は装置本体１から研磨ホイール９側に突出しており、その先端面には研磨ホイール９のシャフト９２を支持するための支持穴１１１が形成されている。
【００３８】
支持穴１１１は、その内周面に研磨ホイール９側から順に、第２の角柱面１１２（支持面）及び円錐面１１３を備えている。これら第２の角柱面１１２と円錐面１１３の軸心線は、いずれもチャック１１の回転軸と略一致している。
【００３９】
第２の角柱面１１２は、シャフト９２側に形成された第１の角柱面９４ａと対応した形状をしており、そのサイズは前記角柱部９４より僅かに大きく、且つ互いに平行な２平面間の距離が角柱部９４の断面における対角線より小さくなるように形成されている。
【００４０】
これにより、チャック１１を回転させると、シャフト９２の第１の角柱面９４ａとチャック１１の第２の角柱面１１２とが係合し、研磨ホイール９がチャック１１と一体的に回転するようになっている。
【００４１】
円錐面１１３は、研磨部９１の端面から離れるにつれて縮径する直円錐面の一部からなり、シャフト９２の第１のテーパ面９８と係合する第２のテーパ面１１４をなしている。この第２のテーパ面１１４は、テーパ角が第１のテーパ面９８と略同等、あるいは第１のテーパ面９８より僅かに大きくなるように形成されている。
【００４２】
これにより、チャック１１の支持穴１１１にシャフト９２を挿入するとき、シャフト９２の第１のテーパ面９８と支持穴１１１側の第２のテーパ面１１４とを係合させることで、シャフト９２の軸心線をチャック１１の回転軸に一致させられるようになっている。
【００４３】
チャック１１には、シャフト９２側のキー挿入穴９７と対応する位置に、シャフト９２側のキー挿入穴９７と略同形状のキー挿入穴１１５が形成されている。これらキー挿入穴９７、１１５には、研磨ホイール９を振動させたときにシャフト９２とチャック１１が軸心線方向にスライドするのを防止するため、キー１１６が打ち込まれている。
【００４４】
次に研磨ホイール９の交換について簡単に説明する。
【００４５】
研磨ホイール９を交換する場合、まず中央ボンネット４を開け、研磨ホイール９が見える状態にする。そして、研磨ホイール９を手動で回転させて、両側のキー１１６が見える位置に移動させる。そして、キー挿入穴９７、１１５からキー１１６を抜き取り、一方のチャック１１を手動で外側にずらして研磨ホイール９をチャック１１から外す。
【００４６】
チャック１１から研磨ホイール９が外れたら、代わりの研磨ホイール９のシャフト９２を一方のチャック１１の支持穴１１１に挿入し、その後、他方のチャック１１を研磨ホイール９側にスライドさせる。そして、他方のチャック１１の支持穴１１１に研磨ホイール９のシャフト９２を挿入し、シャフト９２の第１のテーパ面９８と支持穴１１１の第２のテーパ面１１４とを係合させる。
【００４７】
シャフト９２の第１のテーパ面９８と支持穴１１１の第２のテーパ面１１４とが係合すると、研磨ホイール９の軸心線がチャック１１の回転軸に対して略一致するため、研磨ホイール９を回転させたときに、偏心回転による振動の発生が抑制される。
【００４８】
そして最後に、中央ボンネット４を閉じる。以上で、研磨ホイール９の交換が終了となる。
【００４９】
本実施の形態に係る研磨装置によれば、研磨ホイール９のシャフト９２の一部に、断面略正方形の角柱部９４を形成し、チャック１１の支持穴１１１内周面に、角柱部９４と略同じ形状の第２の角柱面１１２を形成し、これら角柱部９４と第２の角柱面１１２を係合させることで、チャック１１の回転力をシャフト９２に伝達している。
【００５０】
そのため、従来のようにボルトの締付け力を用いてシャフト９２をチャック１１に固定する場合に比べて、シャフト９２の軸心線、すなわち研磨ホイール９の軸心線がチャック１１の回転軸から大きくずれることがないから、研磨ホイール９を高速回転させたときに生じる振動や騒音を低減することができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る研磨装置によれば、研磨ホイール９のシャフト９２の一部に、直円錐の円錐面からなる第１のテーパ面９８を形成し、チャック１１の支持穴１１１内周面に、直円錐の円錐面からなる第２のテーパ面１１４を形成し、これら第１、第２のテーパ面９８、１１４を係合させることで、研磨ホイール９の軸心線をチャック１１の回転軸に一致させている。
【００５２】
このことによっても、研磨ホイール９を高速回転させたときに生じる振動や騒音を低減することが可能となる。しかも、このような構成にすることで、研磨ホイール９をチャック１１に取付けるだけで、研磨ホイール９の軸心線がチャック１１の回転軸に一致することになるから、研磨ホイール９の取付け作業を簡単化することができる。
【００５３】
さらに、本実施の形態に係る研磨装置によれば、シャフト９２の第１の角柱面９４ａを構成する４平面のうち、隣り合う２平面間を曲面９６で連結している。そのため、シャフト９２の角部に生じる欠け等を防止することができる。
【００５４】
次に図６を参照しながら本発明の第２の実施の形態について詳細に説明する。なお、ここでは第１の実施の形態と同様の構成、作用についてはその説明を省略することとする。
【００５５】
図６は本発明の第２の実施の形態に係る砥石とチャックを示す構成図である。
【００５６】
図６に示すように、本実施の形態では、シャフト９２とチャック１１の連結にあたり、キー１１６の代わりにボルト１１６Ａを用いている。このために、シャフト９２とチャック１１には、それぞれボルト１１６Ａを挿入するためのボルト挿入穴９７Ａ、１１５Ａを形成し、チャック１１側のボルト挿入穴１１５Ａの一方にボルト１１６Ａを螺合させる螺子１２０を形成している。このような構成にすれば、同じボルトを繰り返し使用することができるので、コストの低減を図ることができる。その他の効果については、第１の実施の形態と同等である。
【００５７】
本発明は、前記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００５８】
具体的には、本実施の形態では、研磨ホイールの支持に関して述べてきたが、これに限定されるものではなく、円柱体とシャフトとから構成された回転体であれば、どのようなものでも適用可能である。例えば、丸棒部材の外周面に多数本のワイヤを放射状に植え付けたものを円柱体とし、丸棒部材の両端部をシャフトとしたブラシ等も本発明の回転体に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る研磨装置を示す正面図。
【図２】同実施の形態に係る研磨装置を図１中矢印Ａ方向から示す側面図。
【図３】同実施の形態に係る研磨装置を図１中矢印Ｂ方向から示す側面図。
【図４】同実施の形態に係る装置本体を中央ボンネットを開けて示す斜視図。
【図５】同実施の形態に係る研磨ホイールとチャックを示す構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る研磨ホイールとチャックを示す構成図。
【符号の説明】
【００６０】
９…研磨ホイール（砥石）、１１…チャック、９１…研磨部、９２…シャフト、９４ａ…第１の角柱面（被支持面）、９６…曲面、９８…第１のテーパ面、１１１…支持穴、１１２…第２の角柱面（支持面）、１１４…第２のテーパ面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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