(57)【要約】  媒体をベースとする仕上げ作業中に、仕上げ媒体による接触を得るように金属製加工対象物を保持するための固定具が提供される。固定具は本体と加工対象物を本体に接触した状態で保持する磁石とを備える。超磁気材を使用することによって、大きな保持力が達成されることができる。
2013510733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体をベースとする仕上げ作業中に金属製加工対象物を保持する磁石の使用。
【請求項２】
加工対象物が実質的に磁石によってのみ保持される、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
磁石が永久磁石、好ましくは超磁石を備える、請求項１または２に記載の使用。
【請求項４】
仕上げ作業が化学的に促進された仕上げを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項５】
加工対象物がリングとピニオンギヤセットを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項６】
媒体をベースとする仕上げ作業が、
一定量の仕上げ媒体を含む容器と、
加工対象物と媒体の間に相対的な動きを引き起こす駆動装置と、
を備える機械内で行われ、
仕上げ作業中、磁石固定具は加工対象物を容器の中に保持する、請求項１から５のいずれか一項に記載の使用。
【請求項７】
機械がドラッグ仕上げ機械であり、方法が、磁石固定具を、媒体を潜り抜けるように駆動することを備え、媒体が加工対象物上に力を及ぼしてそれを固定物に対して押し付ける傾向になるように、加工対象物は磁石固定具の前方で媒体を潜り抜けるように駆動されることが好ましい、請求項６に記載の使用。
【請求項８】
容器が振動取り付け槽またはボールである、請求項６に記載の使用。
【請求項９】
磁石固定具が容器の中で少なくとも１つの軸を中心に自由に移動可能であり、好ましくはあらゆる移動方向に自由に移動可能である、請求項６から８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１０】
取り付け構造体上に複数の磁石固定具が一緒に取り付けられる、請求項６から９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１１】
各加工対象物が、固定具上に一緒に取り付けられた複数のマッチング構成部品を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１２】
磁石固定具に掛かる力を、磁石固定具と加工対象物の間の保持力よりも小さな値に制限するように駆動装置を制御することをさらに備える、請求項６から１１のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１３】
媒体をベースとする仕上げ作業の作業中に仕上げ媒体による接触を得るように金属製加工対象物を保持する固定具であって、本体と加工対象物を本体に接触した状態で保持する磁石とを備える、固定具。
【請求項１４】
磁石が永久磁石、好ましくは超磁石である、請求項１３に記載の固定具。
【請求項１５】
本体がプラスチック材料を備える、請求項１３または１４に記載の固定具。
【請求項１６】
磁石が実質的に本体の中に埋め込まれる、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１７】
複数の磁石を備える、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１８】
本体が加工対象物を位置付けるための型付けを有する着座を備える、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１９】
各加工対象物は複数のマッチング構成部品を備え、本体は、それぞれの構成部品を受け取るように各々が構成された複数の着座を有する、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか一項に記載の固定具を複数備える取り付け構造体。
【請求項２１】
それぞれの固定具を互いに隔置した形で各々が支持する複数のアームを備える、請求項２０に記載の取り付け構造体。
【請求項２２】
各固定具が、取り付け構造体上で少なくとも１つの軸を中心に自由に回転可能であるように取り付けられる、請求項２０または２１に記載の取り付け構造体。
【請求項２３】
取り付け構造体が、振動槽または振動ボールの中で少なくとも１つの軸を中心に自由に回転可能であるように構成される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の取り付け構造体。
【請求項２４】
加工対象物がリングとピニオンギヤセットを備える、請求項１３から２３のいずれか一項に記載の固定具または構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に固定装置に関し、より具体的には媒体をベースとする仕上げプロセスで取り扱われる金属製構成部品を取り外し可能に取り付ける固定装置に関する。本発明は、多数の構成部品が一緒に仕上げられる特定のバッチ仕上げでエンジニアリング構成部品を仕上げる方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製構成部品上に平滑な表面仕上げを作り出す処理手順が一般によく知られている。このような処理手順にはバレル磨き、振動研磨仕上げ、研削、ホーニング、研磨機械加工、およびラッピングが含まれる。これらの処理手順を使用して仕上げられることができる機械部品の例には、スプライン、クランクシャフト、カムシャフト、ベアリング、ギヤ、等速（ＣＶ）ジョイント、カップリング、およびジャーナルが含まれる。このような仕上げによって達成されることのできる様々な利点には、それらが関係する機構内の摩耗、摩擦、ノイズ、振動、接触疲労、曲げ疲労の軽減と、温度の低下とが含まれる。
【０００３】
本発明は、加工対象物が研磨媒体もしくは非研磨媒体の自由に移動する粒子または顆粒剤によって、または流体によって作用を受ける、媒体をベースとするプロセスに関する。これらのプロセスは、機械加工ツールが加工対象物の表面上に作用する機械加工プロセスと区別されることができる。
【０００４】
自動車産業では、より環境に優しい車両を生産するために効率および性能を高めることが常に求められている。１つの関心領域は、特定の重要な構成部品の表面仕上げを向上させることにある。現在のところ、駆動系摩擦に対する主な寄与因子はリアアクスルのリングとピニオンギヤセットである。媒体をベースとする仕上げプロセスは、そのような構成部品に対して求められる平滑度を達成するための適切な方法として認定されている。これは、米国特許出願公開第２００５／０２０２９２１号明細書を含むいくつかの文献で説明されている。しかしながら今なお、このようなプロセスは、自動車産業によって求められる生産量を費用効率の高い方法で達成することが可能ではない。
【０００５】
様々な媒体をベースとする技法が利用可能である。初期の振動仕上げの技法は、構成部品が研磨媒体の存在下で自由に浮遊され、攪拌するに任されることになる、モータ駆動の振動ボールまたは振動槽を使用した。ここでは「自由に浮遊される」によって、構成部品が媒体マスの動きによって容器のあちこちで担持されるに任されることが意味される。仕上げ程度および仕上げレートは、主に、媒体マス内で使用される研磨グリットの粗さ、量、および／または補充量によって制御される。このようなプロセスは、例えば、さらに細かい研磨媒体が使用されて所望の仕上げ程度を達成する、ステンレススチール製器具の柄の研磨で使用されるマス仕上げ技法に基づく。これらの処理手順は一般的に、表面浸炭焼入れギヤセットなどの硬化されたエンジニア構成部品上に使用するには時間が掛かり過ぎると認識されている。
【０００６】
構成部品を比較的静止した媒体に通過させることによって、より高レベルの機械エネルギーが構成部品に付与される、さらなる処理手順も開発されている。このような処理手順の１つがドラッグ仕上げとして知られており、例えばＫｏｂａｙａｓｈｉの米国特許第４，４４６，６５６号明細書に述べられている。他のドラッグ仕上げ機械について、Ｂｏｈｍの米国特許第６，９１８，８１８号明細書で述べられており、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。この装置では、個々の構成部品が仕上げのために駆動スピンドルに固定されることができる。構成部品の総処理量はプロセス時間と、構成部品をドラッグスピンドルに着脱するための固定時間とによって決定される。
【０００７】
超平滑な超仕上げ表面を達成することが可能な他の処理手順に、化学的促進振動仕上げ（ＣＡＶＦ）がある。化学的促進振動仕上げの技法はＲＥＭ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．によって開発され、これについて多数の文献に記述がなされている。この技法は、金属部品を平滑で光沢のある表面にするために使用されることができ、長年にわたって商業ベースで使用されている。参照により本明細書に内容全体が組み込まれるＭｉｃｈａｕｄの米国特許第４，８１８，３３３号明細書およびＨｏｌｌａｎｄの米国特許第７，００５，０８０号明細書が、この改良型の仕上げ技法を開示している。自動車産業におけるこのようなプロセスの使用については、ＡＧＭＡ  Ｐａｐｅｒ  ０４ＦＴＭ１３内の、Ｗｉｎｋｅｌｍａｎｎ，Ｌ．、Ｊ．Ｈｏｌｌａｎｄ、およびＲ．Ｎａｎｎｉｎｇによる「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｍｏｔｏｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｉｎｉｏｎ  Ｇｅａｒｓ」という表題の文献に述べられている。このようなプロセスによって、０．２５ミクロンＲａ前後の所望の仕上げが３０分〜６０分で達成されることができる。このようなプロセスは一般的に、生産ライン環境内に統合するには許容しがたい程長い。
【０００８】
いくつかの部品に対して同時に、ボールまたは槽内のバッチプロセスとして、媒体をベースとするいくつかのプロセスが実施されることが可能である。これは、一部品当たりのプロセス時間を短縮することが可能であるが、残念ながら構成部品同士が互いにぶつかる事態も招いて、損傷を引き起こし、その結果廃棄部品を作り出す可能性がある。さらに、個々に識別される構成部品またはマッチング構成部品に対しては好都合ではない。ギヤアセンブリでは、２つ以上の構成部品が、例えばラッピングプロセスによって、ギヤセットとしてマッチングされることが多い。その後、マッチングされた部品は後続の作業中、一緒にされていることが望ましい。そのような構成部品には、バッチ仕上げは、複雑なマーキングとその後の全構成部品に対する識別とを必要とすることから、一般的に適切ではない。
【０００９】
バッチプロセスの問題を克服するために、振動機械が仕切りプレートで区切られた。しかしながらこれは、少数の仕切りを用いる場合にしか実用にならず、そこでは機械ごとに比較的少数のギヤセットしか仕上げられることが可能でない。他の問題として、部品がボールの隅に留まり易くなり、その結果部品の非均一な仕上がりおよび廃棄を生じる。英国特許第１０１８７５９号明細書によると、加工対象物および仕上げ媒体を含んだ個々の容器が振動機械上に位置付けられてもよい。容器は磁石によって担持台に取り付けられる。個々の容器をこのように配置したとしても、多数の構成部品を互いに離した状態にしておくには実用的とは思えない。また、磁石によって自体が引き付けられる金属製構成部品には効果的であろうということも疑わしい。
【００１０】
従来の機械加工プロセスでは、加工対象物を位置付け、それらが動くのを防止するために固定装置が使用される。当該技術分野では、締め具、万力、チャック、ジグなどを含む様々な形態の固定装置が知られている。生産ラインによる製造では、どのような固定装置も着脱し易くなければならない。これはこうした処理手順が通常、全体のプロセス時間を増大させることによる。しかしながら、このタイプの固定装置は、媒体をベースとするプロセスでは一般的ではなく、このような使用に直ちに適したものとなるとは思えない。使用される媒体は比較的小さい場合が多く、ネジ山と、クランプと、ネジおよびボルトヘッドなどの工具開口部とに留まり易くなる。さらに、仕上げプロセス自体がこのような固定具に害を及ぼす可能性があって、固定具を開けにくくする。これらの理由から、従来の機械固定具は、媒体をベースとする仕上げ環境で使用するには理想的に適しているわけではない。
【００１１】
加工対象物を保持し、解放するためにオンオフに簡単に切り替えられることが可能な電磁クランプを使用したいくつかの電磁装置が知られている。このような装置の例が、英国特許第８４７３９４号明細書、欧州特許出願公開第１０２２０８９号明細書、および米国特許第２，９１３，８５３号明細書に示されている。これらの装置も、加工対象物が実質的に媒体によって取り囲まれ、媒体の中で浮遊される、媒体をベースとする仕上げ環境内で使用したとしても役立たない。活性水溶性化学剤を用いた作業も深刻な安全上のリスクを課すことになる。さらに、このような固定装置は、媒体または仕上げ化学剤から適切に保護されなければならない。
【００１２】
特開５７−１８９７６４号公報に示される、媒体をベースとする仕上げの代替え的装置では、加工対象物を振動ボールに配送する目的で電磁石が使用される。加工対象物はボールの中で案内部によって螺旋状に移動するように案内される。構成部品同士の接触損傷の軽減が幾分達成されるものの、この構成は、マッチング構成部品を別々に保持せず、あらゆる形状および寸法の加工対象物に適切なわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２０２９２１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４４６，６５６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９１８，８１８号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８１８，３３３号明細書
【特許文献５】米国特許第７，００５，０８０号明細書
【特許文献６】英国特許第１０１８７５９号明細書
【特許文献７】英国特許第８４７３９４号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１０２２０８９号明細書
【特許文献９】米国特許第２，９１３，８５３号明細書
【特許文献１０】特開５７−１８９７６４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】ＡＧＭＡ  Ｐａｐｅｒ  ０４ＦＴＭ１３、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｍｏｔｏｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｉｎｉｏｎ  Ｇｅａｒｓ」Ｗｉｎｋｅｌｍａｎｎ，Ｌ．、Ｊ．Ｈｏｌｌａｎｄ、Ｒ．Ｎａｎｎｉｎｇ著
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
これらの問題の少なくとも一部が克服されることを可能にする装置および処理手順が特に求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、媒体をベースとする仕上げ作業中に、金属製加工対象物を保持するために磁石を使用することによって、これらの問題に対処する。この方法で、簡略化された着脱が達成されることができ、加工対象物は、バッチプロセスでも互いにぶつかり合い、損傷し合うことから防止されることが可能である。さらに、特定の構成部品を一緒に保持し、その後の識別を簡単にするために磁石が使用されることが可能である。磁石は、追加のプロセス時間をほとんど伴わずに迅速かつ簡単に外されることが可能であり、一般的に、例えば、振動ボールなどの中で掛けられる力に耐えるのに充分な強度がある。
【００１７】
好ましい実施形態では、本方法は、磁石固定具を、媒体を潜り抜けるように駆動する、または押しやるように構成された駆動装置を有するドラッグ仕上げ機械内で行われてもよい。この文脈で、ドラッグ仕上げ機械は、合力を加工対象物に掛けて媒体と加工対象物の間に相対的な動きを確立する機械であると理解される。これは、加工対象物を、媒体を潜り抜けるように移動させること、媒体を、加工対象物を通り越すように移動させること、または両方の組み合わせによって達成されることができる。一般的に、ドラッグ仕上げ中に加工対象物上に作用する力は、従来の振動仕上げで経験されるよりも大きい。この理由から、磁石固定具は一般的に、相対的な動きの方向で加工対象物の後方にあることが好ましい。すると媒体の力が加工対象物を固定具上に押し当てるように作用し、必要となる磁石の強度は、固定具が加工対象物の前方にある場合よりも小さくてもよい。
【００１８】
本発明の代替え的実施形態では、プロセスは振動取り付け槽または振動取り付けボール内で行われてもよい。当業者には当然のことながら、振動仕上げプロセスを実行するために、このような槽またはボールには必要に応じて適切な媒体および化学剤が充填されてもよい。
【００１９】
本発明の重要な態様によると、磁石は、容器の中で少なくとも１つの軸を中心に自由に移動可能である固定具上または固定具内に設けられる。この文脈で、自由な移動とは、固定具が機械の一部に堅固に接続されるか、またはそれによって駆動されるかのいずれかである構成とは区別されるものと理解される。固定具が軸を中心に自由に回転できることから、加工対象物も同じ自由度で回転できる。このような自由な移動は、固定具が取り付けられたフリーホイーリングアクスルシャフトまたはフリーホイーリングディスクによって実現されることができる。特定の実施形態では、固定具はあらゆる移動方向に自由に移動可能であることが好ましい。特に、振動槽または振動ボール内での作業では、固定具自体が、１つまたは複数の加工対象物を担持しながらボールの中で浮遊されることができる。このことは、以下から理解される通り様々な利点を有することができる。
【００２０】
一実施形態では、複数の磁石固定具が取り付け構造体上に一緒に取り付けられてもよい。これは、いくつかの加工対象物が単一の取り付け構造体へと装荷され、その後単一ユニットとして取り扱われることを可能にすることができる。固定具および／または加工対象物の数は、２から１００または１００を超える数まで様々であってもよい。加工対象物は一斉に仕上げ機械へ、また仕上げ機械から移送されることができ、かつ一緒に仕上げされることができ、例えばそれによって取り付け構造体全体が媒体内に浸漬される。
【００２１】
さらなる実施形態では、各加工対象物が、固定具上に一緒に取り付けられた複数のマッチング構成部品を備えてもよい。このように固定具はマッチング構成部品を識別する働きをし、全ての構成部品が同じまたは類似の仕上げプロセスおよび条件を受けていることを保証することも可能である。構成部品がリングとピニオンなどの一対のマッチングギヤを備えることも可能である。代替え方法として、構成部品が、特定のギヤボックスの全てのギヤなどの完全な機構を備えることも可能である。
【００２２】
本発明の一実施形態では、駆動装置は、磁石固定具に掛かる力を、磁石固定具と加工対象物の間の保持力よりも小さな値に制限するための力制限制御部を備えてもよい。このように駆動装置の能動制御は、加工対象物がそれらの固定具から分離するのを回避する働きをすることができる。当業者には当然のことながら、離脱を防止するために、加工対象物と固定具の間に接触センサおよび近接センサを含む様々な指示器が使用されることが可能である。過剰な力または加工対象物の（切迫した）離脱に応答して、駆動装置が停止されてもよく、またはその速度が低下されてもよい。
【００２３】
本発明は、媒体をベースとする仕上げ作業中に仕上げ媒体による接触を得るように金属製加工対象物を保持する固定具において、本体と加工対象物を本体と接触した状態に保持する磁石とを備える固定具にも関する。このような固定具を使用することによって、上述のプロセスの利益が実現されることができる。
【００２４】
最も好ましい実施形態では、磁石は永久磁石である。特に、当業者には当然のことながら、振動機械内で浮遊される固定具での使用には、電磁石は適切でない場合がある。この理由から、固定具は電磁石を備えないことが好ましい。磁石は、希土類材料のネオジウム、サマリウムなどをベースとする磁石などの所謂超磁石であることが最も好ましい。
【００２５】
さらなる好ましい実施形態では、本体はプラスチック材料を備える。このようなプラスチック材料の利点は、使用される仕上げ媒体および化学剤に対してそれが実質的に耐性を有するように選択されることができるということである。さらに、プラスチック材料は比較的軟性であることができて、加工対象物や媒体への損傷を防止する。好ましいプラスチック材料は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰ）およびポリオキシメチレンなどの有機エンジニアリングポリマーであり、Ｄｕｐｏｎｔ社から入手可能なＤｅｌｒｉｎ（ＴＭ）などがある。プラスチック材料はその製造のし易さと化学的耐性とによって好ましいが、他の多数の材料、特に、使用される化学剤に耐えることが可能な非磁気材料も利用されることが可能である。このような材料には、３１６ステンレススチール、真ちゅう、および木材までも含まれることが可能である。
【００２６】
本発明の特定の実施形態では、磁石は実質的に本体の中に埋め込まれてもよい。これは、磁石が媒体に曝されることから本体によって保護されることを可能にする。これは、磁石と加工対象物の間の直接接触を防止することもできる。１つまたは複数の磁石が本体の穴または空洞の中に位置付けられてもよく、続いて密閉されてもよい。代替え方法として、製造または成形処理手順中にプラスチック本体の中に組み込まれ、または封入されてもよい。本体は、媒体が留まる場合のある開口部または場所のない平滑な外表面を有することが最も好ましい。
【００２７】
本発明のなおさらなる実施形態では、固定具は複数の磁石を備えてもよい。これらは、固定具の周囲などに、受け取られる加工対象物の形状に対応する形状で配置されてもよい。代替え方法として、異なる加工対象物または構成部品を保持するために複数の磁石が存在してもよい。
【００２８】
固定具は、加工対象物を受け取るための平坦面を有してもよいが、本発明の他の好ましい実施形態では、本体は型付けされた着座を備えてもよい。着座は、それが係合する加工対象物の表面に対して少なくとも部分的に相補的な形状であることが好ましい。型付けされた着座を設けることによって、加工対象物の正確な位置がよりうまく決定または維持されることができる。さらに、横方向の力が着座と加工対象物の機械的係合から抵抗力を受けられることから、偶発的な離脱が防止されることができる。このような着座は、固定具と加工対象物の間に一定量の機械的干渉をもたらことができる。それにも関らず、加工対象物の分離を防止する軸方向の保持力は、主に磁気吸引力によってもたらされることが好ましい。磁気力が軸方向の保持力の６０％を超える力をもたらすことが好ましく、９０％を超える力をもたらすことが最も好ましい。加工対象物と固定具の間に媒体または化学剤が進入するのを防止するために、着座にはＯ‐リング、リップ、隆条などの封止部材も設けられてもよい。
【００２９】
さらに他の好ましい実施形態では、各加工対象物は複数のマッチング構成部品を備えてもよく、本体は、それぞれの構成部品を受け取るように各々が配置された複数の着座を有する。着座は、固定具の同一面、または異なる面上に設けられてもよい。ドラッグ仕上げの実施形態では、全ての構成部品が、全て媒体の同様の条件に曝されるように同一面上に位置付けられることが望ましい場合がある。振動仕上げの構成装置では、構成部品は対向面上に位置付けられてもよい。
【００３０】
本発明は、上述の複数の固定具を備える取り付け構造体にも関する。取り付け構造体は、仕上げられる加工対象物と使用される仕上げ方法とに応じて、任意の数の異なる構成を取ってもよい。１つの好ましい形態では、取り付け構造体は、ツリー様構造体内のアクスル上に取り付けられた複数のアームを備え、各アームはそれぞれの固定具を互いに隔置した形で支持する。
【００３１】
上述の理由によって、各固定具は、取り付け構造体上で少なくとも１つの軸を中心に自由に回転可能であるように取り付けられることが好ましい。取り付け構造体自体も１つもしくは複数の軸を中心に自由に回転可能であってもよく、または振動槽もしくは振動ボールの中で浮遊するように配置されてもよい。特定の一実施形態では、取り付け構造体は、加工対象物への損傷を防止するために、固定具を他の物体から隔置するように配置された隔置部材を担持してもよい。隔置部材は回転体を形成してもよく、その中に加工対象物および固定具が位置付けられる。
【００３２】
本発明は大部分の機械構成部品に適用可能であるが、本発明の好ましい用途は、リングとピニオンギヤセットの仕上げである。以上に説明されたように、このような構成部品の仕上げは自動車産業にとって極めて重要であり、マッチングリングとピニオン対の効率的なプロセスに対して未だ適切な解決法が見いだされていない。
【００３３】
本発明は、一定量の仕上げ媒体を含む容器、ならびに加工対象物と媒体の間で相対的な動きを引き起こす駆動装置を備える機械と組み合わせて使用されてもよく、ここで磁石固定具は、仕上げ処理手順中に加工対象物を容器の中で保持するためのものとなる。
【００３４】
加工対象物は実質的に磁石によってのみ保持され、他の手段によって有意に保持されないことが好ましい。このように使用中操作者は、磁気吸引力に打ち勝つために必要な力によって加工対象物を磁石から離すだけでもよい。追加のロックおよび固定は必要とされず、固定に関連付けられるプロセス時間は大幅に短縮される。
【００３５】
好ましい使用方法によると、仕上げ作業は化学的に促進された仕上げを備える。これは、振動運動またはドラッグ仕上げを使用することによって実施される。ドラッグ仕上げの場合、媒体が加工対象物上に力を及ぼしてそれを固定具に対して押し当てる傾向となるように、加工対象物は磁石固定具の前方で媒体を潜り抜けるように駆動されることが好ましい。
【００３６】
以下の図面を参照すれば、本発明の特徴および利点が理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態で使用する振動ボールの概略斜視図である。
【図２】リングとピニオンギヤの概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による固定具の斜視図である。
【図４Ａ】図３の固定具の分解斜視図である。
【図４Ｂ】図３の固定具の分解斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態によって使用中の固定具の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態で使用するドラッグ仕上げ機械の側面図である。
【図７Ａ】第２実施形態による固定具を示す図である。
【図７Ｂ】第２実施形態による固定具を示す図である。
【図７Ｃ】第２実施形態による固定具を示す図である。
【図７Ｄ】第２実施形態による固定具を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態で使用する振動槽の斜視図である。
【図９Ａ】第３実施形態で使用する固定具の分解斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａの固定具の底面図である。
【図１０】第３実施形態による取り付け構造体の斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による取り付け構造体の底面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による固定具の概略側面図である。
【図１３Ａ】本発明の第６実施形態の斜視底面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第６実施形態の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下は、あくまで例としてここに掲げられ、図面を参照した、本発明の特定の実施形態についての記述である。図１を参照すると、振動仕上げ機械１が振動ボール２の形態で示されている。ボールには非研磨仕上げ媒体４および仕上げ化学剤６が実質的にいっぱいに満たされている。駆動装置５がボール２の下に設けられ、選択された周波数および振動振幅でボールを振動させる働きをする。従来通りの使用では、仕上げられる加工対象物８がボール２内に自由に配置され、例えばＭｉｃｈａｕｄの米国特許第４，８１８，３３３号明細書に述べられた方法に従って媒体４および化学剤６から作用を受ける。この方法によれば、化学反応が、処理中の構成部品の表面上に化成被覆を形成する。媒体４の作用は、表面の高い点から比較的柔らかい被覆が除去されるようにするが、表面下方域上の被覆は実質的に無傷のままにする。被覆は、作業中曝された金属全体にわたって連続的に修正されて、表面上で平坦化作用をもたらす。
【００３９】
図２には、リング１０とピニオン１２のアセンブリが示されている。リング１０とピニオン１２は自動車のリアアクスルの一部を形成するが、以下に例示的な加工対象物の構成部品として使用され、これに関して本発明がさらに説明される。当業者にはごく当然のことながら、他の構成部品も同様の方法で仕上げられてもよく、本発明は、任意の適切なエンジニアリング構成部品を仕上げる機械と固定具と方法とに等しく適用される。リング１０は、リング形状のギヤの表面９を有する環状要素である。ピニオン１２はハイポイドギヤの表面１１およびスタブアクスル１３を有する。
【００４０】
図３は、本発明の第１実施形態による固定具１４を示す。固定具１４は、ディスク１８から形成された本体１６と、リング１０とピニオン１２がそれぞれに接続されるシャフト２０とを備える。ここに表わされる実施形態では、本体１６はＤｅｌｒｉｎ（ＴＭ）の単一部片で形成されている。
【００４１】
図４Ａおよび図４Ｂは、異なる２つの角度から見た図３の固定具１４の分解斜視図である。ここで分かるように、ディスク１８は上面２２と底面２４を有する。上面２２内の穴２６がディスクの中を底面２４から約１．５ｍｍの距離まで延在する。磁石２８は穴２６の中に受け取られ、穴２６はＤｅｌｒｉｎ（ＴＭ）のプラグ３０によって閉鎖される。磁石２８はネオジウム材料（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）から形成され、このようにディスク１８の底面２４の材料を通して作用する際、１つの磁石が４Ｋｇ前後の保持力を及ぼすことが可能である。ディスク１８の円周のまわりに５つの穴２６が隔置され、そのうちの４つが図面に見られる。さらに、シャフト２０を通る中央穴３６も見られる。シャフト２０の上面４２のまわりに封止を提供するようにＯ‐リング４０が配置される。底面２４にはステップ部の形態の着座３２が設けられる。ステップ部の直径はリングギヤ１０の内側直径と一致する。中央穴３６の底端部内にさらなる磁石３８が位置付けられているのが分かる。さらなる磁石３８の寸法は磁石２８よりも大きい。
【００４２】
このようにスタブアクスル１３は、シャフト２０の穴３６の中に、さらなる磁石３８によってそれが係合されるまで挿入されることが可能である。これは、ハイポイドギヤ１１の底面がシャフト２０の上面に対して着座され、Ｏ‐リング４０と密着係合した位置に対応する。使用中、この密着係合は、ハイポイドギヤ１１およびスタブアクスル１３の後側面を、仕上げ化学剤と接触することから保護する。リング１０とピニオン１２を固定具１４から取り外すために、磁石吸引力を遮断するように、シャフト２０がしっかりと把持され、リング１０またはピニオン１２のいずれかにねじり運動が掛けられてもよい。当然のことながら、構成部品をこのような固定具から取り外す助けとなるように他の構成装置およびジグも設けられてもよい。
【００４３】
装荷された固定具１４が図１に示されるような振動機械１に使用されてもよい。この目的のために、図５に示されるように、複数の固定具１４を取り付けるための取り付け構造体４２が設けられる。取り付け構造体４２は、複数の開口部４６が円周のまわりに配置された円環４４を備える。各固定具１４のシャフト２０がそれぞれの開口部４６を通して挿入されてもよく、その後ピニオンギヤ１２が取り付けられてもよい。固定具１４は開口部４６の中で自由に回転可能である。このようにして、多数の固定具１４が取り付け構造体４２上へ取り付けられることが可能である。装荷が完了した後は、完成した取り付け構造体４２は振動機械１のボール２の中へと降ろされてもよく、媒体４内で浮かされてもよい。使用中、固定具１４はそれぞれのシャフト２０のまわりで自由に回転して、仕上げ作用が構成部品上へ均等に分配されるのを可能にする。上述のプロセスを使用して、最大４０個の構成部品が約６０分の総プロセス時間で一斉に仕上げられることができる。固定具１４および取り付け構造体４２への構成部品の固定は、オフラインで行われることが可能であり、したがって機械１についての総プロセス時間を増大しない。
【００４４】
代替え的実施形態（図示せず）では、固定具はボールまたは槽内で自由に転がることを可能にされてもよい。これは、加工対象物同士の衝撃は大きな問題にはならないが、それにも関らず、マッチング構成部品の対合が望まれる場合に当てはまる場合がある。自由に転がるバージョンの場合には、転がりを促進するために、リングとピニオンの両方を固定具の同一面上に位置付けることも望ましい場合がある。このような構成配置が本発明の第２実施形態の文脈で以下に示される。
【００４５】
ドラッグ仕上げで使用する本発明の第２実施形態が図６に示されている。この実施形態についての記述では、類似の要素を示すために１００を加えられた同様の参照数字が使用される。
【００４６】
図６によると、非研磨媒体１０４を含むボール１０２を有するドラッグ仕上げ機械１００が示されてある。駆動装置１０５がアーム１０７の回転を引き起こして、加工対象物１０８を、媒体１０４を潜り抜けるように押しやる。各加工対象物１０８は固定具１１４によって担持される。アーム１０７はボール１０２のまわりで一緒に回転し、かつ各々が自体の軸を中心に回転する。アーム１０７は垂直線に対して角度αに位置決めされる。媒体１０４に加えて、仕上げ化学剤１０６がボール１０２内にもたらされる。これは同時継続中の米国特許仮出願第６１／２１５９８１号明細書で述べられている通りであり、その内容の全体が本明細書に組み込まれる。当然のことながら、本発明は、従来のドラッグ仕上げプロセスで実施されるように、化学促進剤がない状態で研磨媒体を用いた使用にも等しく適用可能である。
【００４７】
図７Ａから図７Ｄは、機械１００内で仕上げをするためのリング１１０とピニオン１１２を担持する固定具１１４をさらに詳しく示している。図７Ａを参照すると、固定具１１４が、ディスク１１８とシャフト１２０から形成される本体１１６を備えるように側面図で示されている。ここに表わされている実施形態では、ディスク１１８はＤｅｌｒｉｎ（ＴＭ）の単一部片で形成される。シャフト１２０はスチールで製作され、プレート１２１を担持する。プレート１２１はボルト１１９によってディスク１１８の上面１２２に半恒久的に接続される。使用中、シャフト１２０は機械１００のそれぞれのアーム１０７に接続される。底面１２４には着座１３２およびステップ部１３３が設けられる。
【００４８】
図７Ｂは固定具１１４の分解斜視図である。これによってディスク１１８が中央穴１３６を有することが分かる。ディスク１１８の円周のまわりに合計５つの穴１２６が分配されている。中央穴１３６のまわりのステップ部１３３上にさらなる５つの穴１２６が分配されている。穴１２６はそれぞれ磁石１２８を収容し、先の実施形態のようにプラグ（図示せず）によって閉鎖される。
【００４９】
図７Ｃは、リングギヤ１１０が着座１３２およびステップ部１３３によって取り付けられかつ位置付けられた固定具１１４の斜視図である。
【００５０】
図７Ｄではピニオンギヤ１１２も取り付けられる。ここで分かるように、ピニオンギヤ１１２はリングギヤ１１０の中のステップ部１３３上に着座する。スタブアクスル１１３が中央穴１３６の中に挿入され、Ｏ‐リングとハイポイドギヤ１１の後側面との相互作用によって密封される。
【００５１】
機械１００の使用中、駆動装置１０５がアーム１０７を、角度αで媒体１０４を潜り抜けるように駆動する。これは、構成部品１１０、１１２が固定具１１４によって常に前方に押しやられて媒体１０４を潜り抜けるようにされることを保証する。ドラッグ仕上げ機械の使用中に遭遇される力が比較的高くても、磁石１２８の離脱は、媒体１０４がリング１１０とピニオン１１２をそれぞれの着座に対して押し付けるように作用するという事実によって防止される。さらに、着座１３２、ステップ部１３３、および中央穴１３６の全てが横方向移動を抑制するように作用する。仕上げ処理手順の完了時には、アーム１０７はボール１０２から持ち上げられてもよく、リング１１０とピニオン１１２は固定具１１４から物理的に引き離されることが可能である。当然のことながら、この作業の補助が必要な場合には、適切なレバー、くさび、または他の器具が使用されてもよい。リング１１０とピニオン１１２を固定具１１４から取り外した後、それらは従来の処理手順を使用して消磁されてもよい。
【００５２】
本発明の第３実施形態による機械２００が図８に示されている。以下では、第１実施形態に類似の要素が２００を加えられた同様の参照符号によって示される。図８の機械は、先の実施形態のように媒体２４および化学剤２０６で満たされる細長い振動槽２０２の形態にある。槽２０２は駆動装置２０５によって振動するように駆動される。
【００５３】
図９Ａは、図８の槽２０２内で使用する固定具２１４の分解図、ならびにリング２１０とピニオン２１２を示す。固定具２１４は実質的に図７Ａ〜図７Ｄの固定具と実質的に同じであり、ディスク２１８と、穴（図示せず）内の磁石２２８と、中央穴２３６とを備える。
【００５４】
図９Ｂは固定具２１４の底面図である。ディスク２１８は、取り付け構造体２４２のアーム２０７上に取り付けられたプレート２２１にボルト２１９によって接続されている。
【００５５】
完成した取り付け構造体２４２の斜視図が図１０に示される。これはアクスル２４８を備え、アクスル２４８は自体からスポークのように放射状に延在する複数のアーム２０７を担持する。アーム２４８もアクスル２４８の長さに沿って互いに隔置され、円周方向に偏位される。各アーム２０７はそれぞれの固定具２１４および加工物２０８を担持する。ここに示される実施形態では、合計４８個の固定具が互いに干渉し合わないで取り付け構造体２４２によって担持されることが可能である。アクスル２４８のいずれの端部にもホィール２５０がある。ホィール２５０の寸法は、平坦な表面上に配置されたとき、ホィール２５０が固定具２１４および加工対象物２０８を表面から離れるように保持するようなものである。
【００５６】
使用中、加工対象物２０８が全面的に装荷された取り付け構造物２４２が槽２０２の中に降ろされる。駆動装置２０５を操作すると、取り付け構造体２４２が媒体２０４の中に沈み、浸漬された状態となる。媒体２０４の動きが取り付け構造体２４２をゆっくりと回転させ、これによってホィール２５０が取り付け構造体２４２を槽２０２の側部および底部に対して案内するようになる。取り付け構造体２４２が回転するにつれて、異なる加工対象物２０８が全て同様の仕上げ条件に曝されるようになる。完了時には、先の実施形態のように、取り付け構造体の全体が槽２０２から取り上げられてもよく、加工対象物２０８も取り外されてもよい。全面的に装荷がなされた別の取り付け構造体２４２がここに入れ替えられ、これによって槽２０２内のプロセスがほぼ間断なく継続することが可能である。
【００５７】
仕上げされる加工対象物および構成部品と利用可能な仕上げ機械とに応じて、他の多数の代替え的実施形態および設計が考えられることができる。図１１によると、さらなる実施形態の構成物３００の下面が示されている。ここでは、それ自体も回転することが可能な取り付け構造体３４２上に固定具３１４が回転可能に取り付けられる。固定具３１４はさらに詳しく示されないが、図７の固定具と本質的に同一であってもよい。構成物３００は、リング３１０とピニオン３１２が媒体内に浸漬された状態で、振動ボールのハブの上に配置されることが可能である。取り付け構造体３４２は回転するように駆動されてもよく、または媒体によって自由に回転されてもよい。
【００５８】
図１２によるさらなる代替え的構成では、固定具４１４は、アクスル４４８に取り付けられた、図９または図１０で使用されたタイプのアーム４０７上に回転可能に取り付けられてもよい。この実施形態では、固定具４１４上に設けられたプレート４２１が、リング４１０とピニオン４１２が保持されるディスク４１８にボルト締めされる。プレート４２１は互いに隔置されたフランジ４５２間で支持される。これは、固定具４１４に、アーム４０７上で横方向および軸方向に動きかつ媒体の動きと共に回転するさらなる自由度を与える。
【００５９】
図１３Ａおよび図１３Ｂによるなおさらなる構成では、取り付け構造体５４２が振動槽をわたって取り付けるように構成される。リング５１０とピニオン５１２は、取り付け構造体５４２に回転可能に取り付けられた磁石固定具５１４に別々に取り付けられる。
【００６０】
このように、本発明について上記に説明された特定の実施形態を参照して記述がなされた。当然ながら、これらの実施形態は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、上述の形態に加えて、当業者によく知られたなおさらなる修正形態および代替え形態を取り易い。したがって、個別の実施形態が以上に述べられたが、これらは例に過ぎず、本発明の範囲を制限しない。
【図１】
2013510733.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013510733.tif 000019
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体をベースとする仕上げ作業中に金属製加工対象物を保持する磁石固定具の使用であって、固定具は、本体と加工対象物を本体に接触した状態で保持する永久磁石とを備え、磁石は、磁石が媒体に曝されることから保護されるように本体の中に実質的に埋め込まれる、使用。
【請求項２】
加工対象物が実質的に磁石によってのみ保持される、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
磁石が、超磁石を備える、請求項１または２に記載の使用。
【請求項４】
仕上げ作業が化学的に加速された仕上げを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項５】
加工対象物がリングとピニオンギヤセットを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項６】
媒体をベースとする仕上げ作業が、
一定量の仕上げ媒体を含む容器と、
加工対象物と媒体の間に相対的な動きを引き起こす駆動装置と、
を備える機械内で行われ、
仕上げ作業中、磁石固定具は加工対象物を容器の中に保持する、請求項１から５のいずれか一項に記載の使用。
【請求項７】
機械がドラッグ仕上げ機械であり、方法が、磁石固定具を、媒体を潜り抜けるように駆動することを備え、媒体が加工対象物上に力を及ぼしてそれを固定物に対して押し付ける傾向になるように、加工対象物は磁石固定具の前方で媒体を潜り抜けるように駆動されることが好ましい、請求項６に記載の使用。
【請求項８】
容器が振動取り付け槽またはボールである、請求項６に記載の使用。
【請求項９】
磁石固定具が容器の中で少なくとも１つの軸のまわりで自由に移動可能であり、好ましくはあらゆる移動方向に自由に移動可能である、請求項６から８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１０】
取り付け構造体上に複数の磁石固定具が一緒に取り付けられる、請求項６から９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１１】
各加工対象物が、固定具上に一緒に取り付けられた複数の整合構成部品を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１２】
磁石固定具に掛かる力を、磁石固定具と加工対象物の間の保持力よりも小さな値に制限するように駆動装置を制御することをさらに備える、請求項６から１１のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１３】
媒体をベースとする仕上げ作業の作業中に、仕上げ媒体による接触を得るように金属製加工対象物を保持する固定具にして、本体と加工対象物を本体に接触した状態で保持する永久磁石とを備える固定具であって、磁石は、磁石が媒体に曝されることから保護されるように本体の中に実質的に埋め込まれる、固定具。
【請求項１４】
磁石が、超磁石である、請求項１３に記載の固定具。
【請求項１５】
本体がプラスチック材料を備える、請求項１３または１４に記載の固定具。
【請求項１６】
複数の磁石を備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１７】
本体が加工対象物を位置付けるための型付けを有する着座を備える、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１８】
各加工対象物が複数の整合構成部品を備え、本体は、それぞれの構成部品を受け取るように各々が構成された複数の着座を有する、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の固定具。
【請求項１９】
請求項１３から１８のいずれか一項に記載の複数の固定具を備える取り付け構造体。
【請求項２０】
それぞれの固定具を互いに隔置した形で各々が支持する複数のアームを備える、請求項１９に記載の取り付け構造体。
【請求項２１】
各固定具が、取り付け構造体上で少なくとも１つの軸のまわりを自由に回転可能であるように取り付けられる、請求項１９または２０に記載の取り付け構造体。
【請求項２２】
取り付け構造体が、振動槽または振動ボールの中で少なくとも１つの軸のまわりを自由に回転可能であるように構成される、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の取り付け構造体。
【請求項２３】
加工対象物がリングとピニオンギヤセットを備える、請求項１３から２２のいずれか一項に記載の固定具または構造体。
【国際調査報告】
2013510733.tif 000022
2013510733.tif 000023
2013510733.tif 000024