(57)【要約】      （修正有）【課題】複合積層部品の振動仕上げを行うための方法及びシステムを提供する。【解決手段】複合積層部品１０６の振動仕上げを行うための方法は、合成結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体１０４の粒子を、振動仕上げマシン１００の槽１０２内に配することと、複合積層部品１０６を、前記振動媒体１０４にほぼ埋まるように前記槽１０２内に配することと、前記振動媒体１０４及び前記複合積層部品１０６が前記槽１０２内に配された状態で、前記振動仕上げマシン１００を４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で動作させることと、を含む。【選択図】図２
2015168054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合積層部品の振動仕上げを行うための方法であって、
合成結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体の粒子を、振動仕上げマシンの槽内に配することと、
複合積層部品を、前記振動媒体にほぼ埋まるように前記槽内に配することと、
前記振動媒体及び前記複合積層部品が前記槽内に配された状態で、前記振動仕上げマシンを４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で動作させることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記振動媒体の前記結合材は、合成アクリルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
振動媒体の前記粒子は、サイズが約０．２５インチ〜約２．５インチであり、比重が約１．５〜約２．０である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記槽内における振動媒体の前記粒子の総体積の断面密度が、前記複合積層部品の断面密度とほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
振動媒体の前記粒子は、酸化チタン研磨材を約１０％〜２０％含んでおり、前記研磨材は、合成ユリア樹脂からなる結合材に保持されている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記振動仕上げマシンを４５〜６０分間動作させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．３５〜０．５０ガロンの洗浄水を、前記振動媒体に供給することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記振動仕上げマシンを動作させることは、前記槽に接続された駆動軸を回転させることを含み、前記駆動軸は、前記駆動軸を約１０％偏心回転させるオフセットカウンターウェイトを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記振動仕上げマシンの前記振動周波数を調整することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
サイズが約０．５インチ未満である磨耗した粒子を取り除き、サイズが１インチ〜２．５インチの粒子を、前記磨耗した粒子に相当する量だけ投入することにより、前記振動媒体を補充する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
複合積層部品の仕上げを行うためのシステムであって、
複合積層部品の収容に適した容量の槽を有し、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数で振動するように構成された振動仕上げマシンと、
前記槽内に配され、合成結合材に保持された酸化チタン研磨材を含む振動媒体粒子の集合と、
給水口と、を備え、前記給水口は、前記複合積層部品が前記振動媒体粒子にほぼ埋もれた状態で前記振動仕上げマシンが振動している間に、前記槽にプロセス水を供給するように構成され、当該構成によって、前記複合積層部品が前記振動媒体粒子と接触して実質的にバリ取りが行われる、システム。
【請求項１２】
前記振動媒体粒子は、サイズが約０．２５インチ〜約２．５インチであり、比重が約１．５〜約２．０である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記振動仕上げマシンの振動周波数を調整可能に構成された速度調整機構をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記槽に接続され、約２７００ＲＰＭで回転可能であり、オフセットカウンターウェイトを有する駆動軸をさらに備え、前記オフセットカウンターウェイトは、前記駆動軸を約１０％偏心回転させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記給水口は、前記仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．５ガロンの洗浄水を供給するように構成され、前記システムは、前記槽に配され、洗浄水を前記槽から排水するように構成された排水口をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合積層部品の振動仕上げを行うための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な製造工程においては、製造部品に対して機械加工又は他の処理ステップを施した後、その部品のバリ取りを行うことが望ましい。鋳造、機械加工、積層、及び他の製造技術により製造された部品にはバリや表面粗さが見られることが多く、完成品としては不適当である。このような部品の仕上げには、バリ取り及び表面仕上げの修正が含まれることがある。バリ取りとは、所望の仕上げ特性を有する部品を提供するための処理であって、部品のエッジの丸み付け又は平滑化加工を行い、当該エッジからバリを取るための様々な処理の総称である。
【０００３】
従来における製造部品のバリ取りは、手作業の割合が非常に大きく、部品のエッジや表面を平滑にするための研削盤や他の工具を用いてバリ取りが行われる。最近では、大量生産された部品のバリを取り、その表面を平滑にするための振動式バリ取り処理の開発が進んでいる。これらの処理において、仕上げ対象部品は、典型的には、研磨材料などの仕上げ媒体の粒子とともに、振動式の槽型又は桶型容器などの振動仕上げ装置に入れられる。仕上げ媒体が槽内で攪拌されることにより、仕上げ媒体の粒子が、仕上げ対象部品のエッジ及び表面に繰り返し接触する。仕上げ媒体は、例えば、比較的尖った先端部又は角を有する粒子を含んでもよく、これらが部品の溝や隙間に入り込むことにより、バリや尖ったエッジを取り除いて部品を平滑にする。場合によっては、仕上げ媒体は、クリーニング効果又は表面研磨効果を有することもある。多くの場合、振動式バリ取り処理を行うと、その表面は、若干サンダー仕上げをしたようになる。
【０００４】
製造部品の振動式バリ取りにより、バリ取りに要する手作業の負担を軽減し、より均一な結果を出すことができる。しかしながら、この方法は、主に金属部品に対して適用されており、様々な理由から、複合積層部品には適用されたことがないと考えられている。したがって、一般的に、加工又は組立の完了した先進複合積層部品のバリ取りは、依然として手動バリ取り工具及び方法を用いて行われているのが現状である。残念ながら、手作業によるこれらの処理は、多大な労力を要する傾向があり、その結果にばらつきが生じうる。この場合、一部の部品に対しては過度なバリ取りが行われ、エッジ落とし及び表面仕上げに関する仕様を満たしていない部品を提供してしまうこともある。
【０００５】
本開示は、上述した１つ又はそれ以上の課題に関するものである。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、その一態様において、複合積層部品の振動仕上げを行うための方法を提供する。上記方法は、合成結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体の粒子を、振動仕上げマシンの槽内に配することと、複合積層部品を、振動媒体にほぼ埋まるように槽内に配することと、振動媒体及び複合積層部品が槽内に配された状態で、振動仕上げマシンを４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で動作させることと、を含む。
【０００７】
本開示は、他の態様において、複合積層部品のバリ取りを行うための方法を提供する。上記方法は、合成アクリル結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体の粒子を、振動仕上げマシンの槽内に配することと、複合積層部品を、振動媒体の粒子にほぼ埋まるように槽内に配することと、仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．３５〜０．５０ガロンの洗浄水を、振動媒体に供給することと、振動媒体及び複合積層部品が槽内に配された状態で、約１０％の偏心回転を行う回転軸を介して、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で、４５〜６０分間振動仕上げマシンを動作させることと、を含む。
【０００８】
本開示は、さらに他の態様において、複合積層部品の仕上げを行うためのシステムを提供し、当該システムは、複合積層部品の収容に適した容量の槽を有する振動仕上げマシンと、槽内に配された振動媒体粒子の集合と、給水口と、を含む。槽は、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数で振動するように構成されている。振動媒体粒子は、合成結合材に保持された酸化チタン研磨材である。給水口は、複合積層部品が振動媒体粒子にほぼ埋もれた状態で振動仕上げマシンが振動している間に、槽にプロセス水を供給するように構成され、当該構成によって、複合積層部品が振動媒体粒子と接触して実質的にバリ取りが行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】桶型又は槽型振動仕上げマシンの斜視図である。
【図２】駆動軸及びオフセットカウンターウェイトを示す、振動仕上げマシンの槽の断面図である。
【図３】仕上げ媒体が投入され、内部で部品の仕上げが行われる槽型振動仕上げマシンのクローズアップ図である。
【図４Ａ−４Ｂ】本開示に係るバリ取り処理で使用可能な、様々なサイズの媒体粒子を示す斜視図である。
【図５】本開示に係る振動式バリ取り処理によりエッジが落とされた複合材料を示す部分断面図である。
【図６】本開示に係る複合積層部品のバリ取り処理について、その実施形態における各ステップの概要を示す論理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、様々な改変及び代替形態が可能であるが、ここでは、特定の実施形態を図面に一例として示し、その詳細な説明を行う。しかしながら、本開示内容は、開示されている特定の形態に限定することを意図するものではない。むしろ、その意図は、添付の請求項により定義される発明の範囲内の全ての改変例、均等物、及び代替例を包含することである。
【００１１】
上述したように、大量仕上げ、すなわち「振動仕上げ」とは、構成部品の仕上げ加工を行うために適用される機械的及び／又は化学的な処理をいう。振動仕上げ処理では、大量生産された部品のバリを取り除き、その表面を平滑にすることができる。振動バリ取りは、手作業の負担を軽減することができ、また、手作業によるバリ取りに比べてより均一な結果を得ることができるものの、主に金属部品にのみに適用されている方法である。例えば、振動仕上げ機具の製造者は、金属部品がこの技術の主な適用分野であること、また、大量仕上げ技術が、木材、ゴム、石材、及びプラスチックにも使用されているという認識を有している。特に、振動仕上げは、複合積層部品に適用されたことはないと考えられている。その理由の一つには、典型的な振動仕上げ媒体は、複合材料と適合しないということが挙げられる。もう一つの理由として、複合積層部品は、振動媒体上に「浮き上がる」傾向があり、これらの媒体中に自然には入り込まないことが挙げられる。さらに、市場で入手できる振動仕上げマシンは、複合積層部品の仕上げには適さない固定周波数及び振幅でしか動作しない。したがって、既知の振動仕上げシステム及び方法は、複合積層部品の仕上げに適用するには阻害要因があるだけでなく、複合積層部品の仕上げに適するように調整可能なシステムとすることに対しても阻害要因がある。
【００１２】
有利なことに、本明細書で開示されるシステム及び方法は、振動式バリ取り処理を複合積層部品に適用するために開発されたものである。この処理で使用する自動振動バリ取りマシンでは、これらの部品のバリ取りを行うために、特定のバリ取り媒体、特定の回転数（ＲＰＭ）及び処理時間を用いるため、多くの複合部品を、部品ごとに手作業でバリ取りする必要がない。これにより、時間及びコストを節約することができ、手作業によるバリ取りに伴う多くの人間工学的問題を排除できる。いくつかの媒体を用いて行われた事前試験では、厳格な仕様要件を満たす良好な結果が得られている。
【００１３】
図１及び２は、アメリカのミシガン州、バトルクリーク(Battle Creek)におけるRosler社や他の製造業者から商業的に入手可能な槽型振動仕上げマシン１００を示す。この種の処理に用いられる商業的に入手可能な振動仕上げマシンとしては、他に、ミシガン州のカラマズー(Kalamazoo)におけるHammond Roto-Finish社製のモデルＳＶＰ−５がある。振動仕上げマシン１００は、全体として１０４で示される仕上げ媒体を収容する大型の桶又は槽１０２と、処理される部品１０６とを含む。槽１０２は、スプリング１０８により支持され、モーター１００に取り付けられている。このモーターは、槽１０２の下方に位置する駆動軸１１２を駆動する。駆動軸１１２は、ベアリング１１４と共に、スプリングに固定された槽１０２に取り付けられており、偏心カウンターウェイト１１６を備える。これにより、当該駆動軸の回転時に駆動軸１１２が振動し、この振動が、ベアリング１１４を介して槽１０２に伝わる。この構成により、槽１０２は、駆動軸１１２の回転速度に応じた周波数、並びに、カウンターウェイト１１６の重量及びオフセット位置（すなわち、カゥンターウェイトがどれだけ中心から外れているか）に応じた大きさで振動する。
【００１４】
図２に示すように、駆動軸１１２の回転及び振動により、槽１０２は、矢印１１８で示すように略楕円を描きながら振動する。槽１０２の振動により、仕上げ媒体１０４の個々の粒子（図４Ａ、４Ｂに示す符号１３６）と、仕上げ対象の（複数の）部品１０６とが、矢印１２０で示すように、小さな円を描きながら槽１０２内で個々に回転し、媒体１０４全体が、矢印１２２で示すように、水平軸の周りを一方向に同時に「転がる」ように回転又は撹拌運動する。
【００１５】
従来、図１及び２に示す一般的な振動仕上げマシンは、典型的には固定振動速度で動作していた。実際、このタイプの振動仕上げマシンにおいて、動作速度が調整可能なものは市場では入手できないと思われ、市場入手可能なものは全て２１００ＲＰＭの速度で動作する。残念ながら、上記速度で動作するこのタイプの振動仕上げマシンは、上述した理由により、複合材料に対してはあまり効果を奏しない。
【００１６】
有利なことに、本明細書に記載される振動仕上げシステムは、複合材料との適合性があり、当該システムの動作パラメータ、具体的には、振動周波数及び振幅は、これら複合材料向けに開発され最適化されている。一実施形態では、振動仕上げマシン１００は、モーターＲＰＭコントローラ１２４及びタコメータ１２６の両方を含む。これにより、ユーザは、モーター１１０のＲＰＭを調整及び確認し、結果として振動周波数が決定される。この速度調整機構により、ユーザは、複合部品であるか、それ以外のタイプの部品であるかに関わらず、ＲＰＭを変更して、仕上げ対象の部品１０６に最適なＲＰＭを探し出すことができる。これにより、ユーザは、複合材料を仕上げるための適切な速度を見つけることができ、さらに、必要に応じて、単一の振動仕上げマシンを、金属部品、複合部品、及び他のタイプの部品の使用のために選択的に調整することができる。
【００１７】
一実施形態では、駆動軸１１２に配されたオフセットカウンターウェイト１１６と共に約２７００ＲＰＭのモーター周波数を用いると、４０〜５０Ｈｚの範囲内の周波数、例えば、具体的には、４５Ｈｚで槽が振動することが分かっている。この範囲の周波数は、複合材料に効果的だが、従来の振動仕上げマシンにおける典型的な周波数である３５Ｈｚでは、複合材料に効果的でないことが分かっている。
【００１８】
図１及び２に示すように、振動仕上げマシン１００は、カウンターウェイト１１６の数を増減することが可能なように構成することができる。このように構成することにより、ユーザは、（選択したＲＰＭと組み合わせると）所望の振幅になるように、所望のオフセットを設定することができる。当業者には明らかなように、振動周波数は、駆動軸１１２の回転速度の関数であり、振幅は、槽１０２、振動媒体１０４、及び（複数の）部品１０６の総質量に対するカウンターウェイト１１６の質量の関数である。上述した特徴のうち、後者は、槽１０２のサイズと容量に影響される。一試験実施形態では、Hammond  ＳＶＰ−５の振動仕上げマシンを、本開示にしたがって修正して、複合部品の仕上げに用いた。修正されたマシンは、５立方フィートの容量を有する槽を含み、上述したように、２７００ＲＰＭで動作するように修正された。このマシンは、４．５ポンドのカウンターウェイト１１６を４つ含んでいた。これらの重量を、それぞれ１．５ポンドずつ増加して、図２に示すように、駆動軸に対して偏心配置された６ポンドのカウンターウェイト（合計２４ポンド）を４つ配置した。錘機構に対してウェイトを追加したことにより、より軽量なバリ取り媒体を用いたバリ取り動作に求められる振幅を提供する助けとなった。
【００１９】
説明したような修正版カウンターウェイトシステムを用いると、駆動軸の回転速度が２７００ＲＰＭの場合、図２の破線円で示すように、駆動軸が（当該軸の直径に対して）約１０％偏心回転するということが分かった。例えば、適切なカウンターウェイト１１６が配された３インチの直径を有する駆動軸１１２は、回転時に、約３．３インチの（すなわち、軸径よりも１０％大きい）偏心回転運動を行う。この振幅は、４０〜５０Ｈｚの周波数では、個々の研磨媒体粒子１３６において約０．００１インチの振動を生じさせる。この振幅は、全サイズの部品及び全サイズの振動仕上げマシンに適用可能であると考えられる。したがって、振動仕上げマシン１００のサイズ、体積、及び質量が増加又は減少すると、カウンターウェイト１１６の質量を増加又は減少することにより、同じ振動周波数で所望の振幅が得られるということは明らかである。
【００２０】
図３は、仕上げ媒体１０４が投入され、内部で部品１０６の仕上げが行われる槽１０２のクローズアップ図である。槽１０２の振動動作により、仕上げ媒体１０４が槽１０２内で攪拌され、あたかも液体のように動く。仕上げ媒体１０４中に埋もれた部品１０６は、徐々に当該媒体内で転げ回り、その間、仕上げ媒体の粒子が、当該部品のエッジ及び表面に繰り返し接触して徐々にバリを取ることにより、粗いエッジ及び表面を平滑にするとともに、当該部品のエッジに丸みをつける。
【００２１】
振動仕上げマシン１００は、研磨媒体１０４全体に対してプロセス水を流し込むための一又はそれ以上の給水口１２８を含む。プロセス水は、時には少量の低刺激の液体石鹸と共に（例えば、水と石鹸の割合が３０：１）、ゆっくりと一定量で媒体１０４に供給される。これにより、媒体の削り屑及び部品からの磨耗粒子を洗い流すための流動性、潤滑性、及び洗浄作用を得ることができる。図２に示すように、槽１０２は、その下端にアウトレット又は排水口１３０を含み、さらに、プロセス水を排出するための排水管１３２を含む。ストレーナーやフィルターなど（図示略）を排水管１３２の内部又は当該排水管に関連付けて設置することにより、プロセス水により洗い流された媒体の削り屑及び部品からの粒子を取り除くこともできる。マシン１００は、廃水を排出する前に廃棄槽（図示略）にこれらの粒子を廃棄するように構成してもよい。プロセス水を供給するシステム及び関連する廃棄槽は、商業用の振動仕上げシステムに通常含まれている標準部品であってもよい。
【００２２】
図３に示すように、単一の槽１０２に仕切り１３４を設けることにより、槽１０２の仕切られた各部分において複数の部品１０６を同時に仕上げ加工するようにしてもよい。仕切り１３４は、図１における仕上げマシン１００の槽１０２にも示されている。部品のサイズ、形状、及び、仕上げ処理中に複数の部品１０６が相互の偶発的接触に耐えられるか否か、また、耐えられる場合どの程度耐えられるのか、に応じて、複数の部品１０６を、単一又は非分割の部分・領域に同時に投入し、共に仕上げ加工してもよい。
【００２３】
上述したように、仕上げ媒体１０４は、個々の研磨粒子１３６を含んでいる。図４Ａ及び４Ｂは、本開示に係るバリ取り処理で使用可能な、個々の仕上げ媒体粒子１３６の斜視図である。仕上げ媒体１０４は、様々な形状及びサイズの粒子１３６を含むことができる。例えば、図４Ａに示す粒子１３６ａは、四面体形状であり、図４Ｂに示す粒子１３６ｂは、円錐形状である。他の形状を用いることもできる。これらの粒子１３６のサイズは様々であり、その最大寸法が、約０．２５インチ以上約２．５インチ以下の範囲内である。他のサイズを用いることもできる。図４Ａ及び４Ｂに示すように、粒子１３６は、比較的尖った先端部又は角１３８を有してもよく、これらが仕上げ対象の部品１０６の溝や隙間に入り込むことにより、部品の外表面におけるバリや尖ったエッジを取り除いて部品を平滑にする。
【００２４】
仕上げ媒体１０４の粒子１３６は研磨材及び結合材の二つの要素から構成される。一実施形態では、研磨材は、酸化チタンを含み、結合材は、合成アクリルである。より具体的な実施形態では、媒体は、その約１０％〜２０％が酸化チタンであり、この酸化チタンが、粒子１０４の体積の８０％〜９０％を占める合成ユリア樹脂(synthetic urea-resin)の結合材に保持されている。この一般的な組成を有する振動仕上げ媒体は、商業的に入手可能であり、例えば、カリフォルニア州ロサンゼルスにおけるVibra-Finish社の製品名ＳＹで入手できる。
【００２５】
複合部品の振動仕上げに関しては、本明細書に開示しているように、仕上げ媒体の比重が約１．５〜２．０の範囲内にあり、粒子１３６の総体積の断面密度が、仕上げ対象である複合積層部品１０６の断面密度とほぼ等しくことが望ましいと考えられている。このような振動仕上げ媒体１０４の態様により、複合部品１０６は、媒体上に「浮き上がる」ことなく、媒体内に自然に「沈み」、ひいては媒体内に実質的に埋もれる。
【００２６】
この媒体の組成は、金属や他の部品の仕上げに一般的に用いられる標準媒体とは異なる。具体的には、多くの振動仕上げ媒体の組成には、研磨材として酸化アルミニウムを用いるが、この物質は概して複合材料と適合しない。一方、酸化チタンの研磨材は、複合部品との相性がよいことが分かった。しかしながら、複合材料に対するこのタイプの研磨媒体の適合性は従来知られていなかったと考えられる。さらに、結合材は合成物質であるため、仕上げ処理において処理用化合物（例えば、石鹸）を必要としない。その代わりに、プロセス水として普通の水を用いることができるので、部品に対して石鹸を使わずに済み、洗浄水のみを受け取り、タオルドライして処理を完了することができる。
【００２７】
媒体１０４の研磨粒子１３６は、その全体を通して、概して一定の性質を有しており、各粒子１３６が使用によって徐々に磨耗すると、その表面の形状及び大きさは変わるが、研磨特性は変わらず維持される。すなわち、使用中は、研磨粒子１３６の表面が徐々に磨耗して下地材料が露出するが、この下地材料も略同一の研磨品質及び特性を有する。上述したように、研磨粒子１３６は、使用中に徐々に磨耗しても、新たなフルサイズの粒子との交換が望ましいと考えられる時点まではその使用特性を維持する。磨耗した粒子１３６の交換を効果的に行うには、新たな粒子１３６を定期的に追加して、より大きなフルサイズの粒子を一定の割合に保つことで達成できる。
【００２８】
この仕上げ媒体を用いて振動式バリ取り処理を行うと、複合材料の表面が若干サンダー仕上げをしたようになる。本明細書に開示される装置及び方法を用いた、部品の振動式バリ取りのもう１つの態様は、部品に対して、エッジ落とし又はエッジ除去を行うことである。機械部品における尖ったエッジは多くの場合望ましくないが、様々な製造工程及び／又は加工工程から必然的に派生する副産物であるということは、製造業界ではよく知られている。図５は、複合部品２００の端部２０２を示す部分断面図である。バリ取りを行う前の時点では、部品２００の端部２０２は、角張ったエッジ２０４を含む。本開示に係る振動仕上げの後、角張ったエッジ２０４は削られて平滑になり、丸みを帯びた面２０６になる。エッジ落とし又はエッジ除去の所望の度合いは、場合によって異なる。本システム及び方法を用いて、複合部品の露出エッジに対して、約０．００５インチのエッジ落とし又は丸み付けを行うことができる。エッジ落としの大きさは、少なくともある程度は、振動処理の長さ及び研磨媒体１０４の粗粒子レベルに依存するということは明らかである。
【００２９】
図６は、本開示に係る複合積層部品のバリ取り及び仕上げのための方法５００について、その実施形態における各ステップの概要を示す論理フローチャートである。まず、振動マシンの槽に仕上げ媒体粒子を投入する（ステップ５０２）。槽は、容量の約５０％以上約８０％以下で満たされていることが望ましいと考えられている。次に、プロセス水の供給を開始する（ステップ５０４）。プロセス水は、石鹸などの添加物を含まない普通の水でもよい。プロセス水は、仕上げ媒体粒子の集合から削り屑を流し去り、部品が磨耗してできた残留物、及び、仕上げ媒体粒子が磨耗してできた研磨屑を除去することにより、仕上げ処理を向上させる。この処理に用いられるプロセス水の流量は、金属部品の振動仕上げに通常用いられる流水量の約２倍である。概して、仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり、毎時０．３５〜０．５０ガロンの流量のプロセス水が使用されると考えられる。一実施形態では、５立方フィートの容量の槽と共に、毎時２ガロンの流量のプロセス水を用いる。
【００３０】
プロセス水を流し始めた後、マシンを始動することができる（ステップ５０６）が、これはすなわち、振動が所望の周波数で始まるということである。次に、仕上げマシンの槽に、バリ取り対象の部品を投入すると（ステップ５０８）、これらの部品は、仕上げ媒体に埋もれる。部品同士の接触による破損を避けるため、及び／又は部品の仕上げが十分に行われないという事態を避けるために、槽に投入される部品の総体積は、槽の総体積の約１０％を超えないことが望ましいということが分かった。次に、部品は、設定時間だけ、振動する槽内に入れたままにしておき（ステップ５１０）、その間処理が行われる。一実施形態では、約６０分間部品を処理すると良好な結果が得られることが分かっている。通常、振動仕上げは、約４５〜６０分で十分であろうと考えられている。当業者であれば、いずれの部品及び媒体の組み合わせに対しても最適な設定を決定して、所望のエッジ落とし及び表面処理を行うことができるであろう。
【００３１】
必要な処理を終えると、仕上げ加工後の部品をマシンから取り出す（ステップ５１２）。好適には、マシンがまだ動作している間に槽から部品を取り出すと、バッチ処理フローをより迅速に行うことができる。代替的には、部品を取り出す作業の前又は後に、マシン及びプロセス水の供給を停止することもできる（ステップ５１４）。処理終了後、部品を真水で洗い（ステップ５１６）、乾かして、これらの部品を使える状態にしておく。複合積層部品は、全体的に、若干光沢がなく、サンダー仕上げを行ったようになり、特に、部品の「ツール（tool）側」（すなわち、硬化工程中に、成形型（form）又は「ツール」に押し当てられていた側の複合部品）において、それが顕著に現れている。複合部品ツール側に対してバリ取りを行っていない場合、その部分は、本明細書で開示される処理が行われた部品に比べて、光沢がある。上述したように部品の一部又は一回分の数量を処理した後、槽内に部品を追加投入して処理を繰り返す（ステップ５０８）か、または、必要であれば、上述したステップのいずれか１つに戻る。
【００３２】
上述したように、仕上げ媒体粒子１３６は、使用と共に徐々に磨耗する。したがって、粒度分布を所望の範囲内に保つために、所定の下限サイズを下回っている粒子を取り除いて、取り除いた粒子に相当する量の新たな粒子を投入することで、定期的に振動媒体を補充する（ステップ５１８）ことが望ましい。これは、全ての粒子を、槽から振動ふるい機構（図示略）に移すことで達成でき、振動ふるい機構は、使用されるふるいのサイズに応じて、所定サイズ以下の粒子を全て選別することで、小さな粒子を取り除く。残りの粒子は、使用されたふるいよりもサイズが大きいため、槽に戻し、継続して使用することができる。これに加え、新しい粒子（又は、適切なサイズの粒子）の集合を槽に投入することにより、粒子の量が、所望の「充満」レベルに戻る（ステップ５０２）。一実施形態において、振動媒体粒子の補充は、サイズが約０．５インチ未満である粒子を取り除き、サイズが１インチ〜２．５インチの粒子を、取り除いた粒子に相当する量だけ投入することを含む。
【００３３】
本明細書に開示される処理は、特別に開発されたマシン動作パラメータ及び処理時間を、特定且つ固有の振動仕上げ媒体の組成と組み合わせて、この特別なバリ取り媒体を複合基体に適用することにより実現できる。従来、複合材料産業では、このような処理は今まで試みられたことがなかったと考えられる。なぜならば、複合基体に対して研磨媒体をどのように使用するかについての技術的理解が深まっていなかったからである。
【００３４】
本開示の装置及び方法では、複合部品の自動バッチ処理が可能であり、これらの部品の外側表面のバリを取り除くことができる。自動仕上げを用いることで、多くの部品のバッチ処理が可能になり、人為的なミスによる過剰なバリ取りをなくすことができる。さらに、例えば、手根管症候群などの、手作業によるバリ取りと度々関連付けられる人間工学的問題が生じる可能性をなくすことができる。本明細書に開示される処理は、製造された複合部品、及び、これから製造される複合部品を含む多くの複合部品のバリ取りを、はるかにコスト効率がよく安全な手法で実行することができるため、膨大な時間及びコストを節約することができる。労働集約型の手作業によるバリ取りを自動化装置を用いて行うことで、人件費を大幅に削減することができる。
【００３５】
様々な実施形態を示して説明を行ったが、本開示はこれに限定されず、当業者にとって明らかな改変及び変形を全て含むものとする。更に、本開示は、以下の付記に係る実施形態も含むものとする。
【００３６】
付記１．複合積層部品の振動仕上げを行うための方法であって、
合成結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体の粒子を、振動仕上げマシンの槽内に配することと、
複合積層部品を、前記振動媒体にほぼ埋まるように前記槽内に配することと、
前記振動媒体及び前記複合積層部品が前記槽内に配された状態で、前記振動仕上げマシンを４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で動作させることと、を含む、方法。
【００３７】
付記２．前記振動媒体の前記結合材は、合成アクリルを含む、付記１に記載の方法。
【００３８】
付記３．振動媒体の前記粒子は、サイズが約０．２５インチ〜約２．５インチであり、比重が約１．５〜約２．０である、付記１に記載の方法。
【００３９】
付記４．前記槽内における振動媒体の前記粒子の総体積の断面密度(sectional density)が、前記複合積層部品の断面密度とほぼ等しい、付記１に記載の方法。
【００４０】
付記５．振動媒体の前記粒子は、酸化チタン研磨材を約１０％〜２０％含んでおり、前記研磨材は、合成ユリア樹脂からなる結合材に保持されている、付記１に記載の方法。
【００４１】
付記６．前記振動仕上げマシンを４５〜６０分間動作させることをさらに含む、付記１に記載の方法。
【００４２】
付記７．前記仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．３５〜０．５０ガロンの洗浄水を、前記振動媒体に供給することをさらに含む、付記１に記載の方法。
【００４３】
付記８．前記振動仕上げマシンを動作させることは、前記槽に接続された駆動軸を回転させることを含み、前記駆動軸は、前記駆動軸を約１０％偏心回転させるオフセットカウンターウェイトを有する、付記１に記載の方法。
【００４４】
付記９．前記振動仕上げマシンの前記振動周波数を調整することをさらに含む、付記１に記載の方法。
【００４５】
付記１０．サイズが約０．５インチ未満である磨耗した粒子を取り除き、サイズが１インチ〜２．５インチの粒子を、前記磨耗した粒子に相当する量だけ投入することにより、前記振動媒体を補充する、付記１に記載の方法。
【００４６】
付記１１．複合積層部品の仕上げを行うための方法であって、
合成アクリル結合材に保持される酸化チタン研磨材を含む振動媒体の粒子を、振動仕上げマシンの槽内に配することと、
複合積層部品を、振動媒体の前記粒子にほぼ埋まるように前記槽内に配することと、
前記仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．３５〜０．５０ガロンの洗浄水を、前記振動媒体に供給することと、
前記振動媒体及び複合積層部品が前記槽内に配された状態で、約１０％の偏心回転を行う回転軸を介して、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの振動周波数で、４５〜６０分間前記振動仕上げマシンを動作させることと、を含む、方法。
【００４７】
付記１２．振動媒体の前記粒子は、サイズが約０．２５インチ〜約２．５インチであり、比重が約１．５〜約２．０である、付記１１に記載の方法。
【００４８】
付記１３．振動媒体の前記粒子の断面密度が、前記複合積層部品の断面密度とほぼ等しい、付記１１に記載の方法。
【００４９】
付記１４．サイズが約０．５インチ未満である粒子を取り除き、サイズが１インチ〜２．５インチの粒子を、前記粒子に相当する量だけ投入することにより、前記振動媒体を補充する、付記１１に記載の方法。
【００５０】
付記１５．前記部品を前記槽から取り出して、前記部品を水で洗うことをさらに含む、付記１１に記載の方法。
【００５１】
付記１６．複合積層部品の仕上げを行うためのシステムであって、
複合積層部品の収容に適した容量の槽を有し、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数で振動するように構成された振動仕上げマシンと、
前記槽内に配され、合成結合材に保持された酸化チタン研磨材を含む振動媒体粒子の集合と、
給水口と、を備え、前記給水口は、前記複合積層部品が前記振動媒体粒子にほぼ埋もれた状態で前記振動仕上げマシンが振動している間に、前記槽にプロセス水を供給するように構成され、当該構成によって、前記複合積層部品が前記振動媒体粒子と接触して実質的にバリ取りが行われる、システム。
【００５２】
付記１７．前記振動媒体粒子は、サイズが約０．２５インチ〜約２．５インチであり、比重が約１．５〜約２．０である、付記１６に記載のシステム。
【００５３】
付記１８．前記振動仕上げマシンの振動周波数を調整可能に構成された速度調整機構をさらに備える、付記１６に記載のシステム。
【００５４】
付記１９．前記槽に接続され、約２７００ＲＰＭで回転可能であり、オフセットカウンターウェイトを有する駆動軸をさらに備え、前記オフセットカウンターウェイトは、前記駆動軸を約１０％偏心回転させる、付記１６に記載のシステム。
【００５５】
付記２０．前記給水口は、前記仕上げ媒体の体積１立方フィート当たり毎時約０．５ガロンの洗浄水を供給するように構成され、前記システムは、前記槽に配され、洗浄水を前記槽から排水するように構成された排水口をさらに備える、付記１６に記載のシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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