(57)【要約】      （修正有）【課題】深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングするに適したポリッシングヘッドを提供する。【解決手段】ポリッシングヘッド１は、主軸チャックに把持されて回転する外筒２と、外筒２の中心に配置され、先端にポリッシング工具４を取り付け可能な内軸３とを有する。外筒２と内軸３は、外筒２に形成された多角形の孔２ｄと内軸３に形成された同寸法の多角形の軸３ａとによって接続される。内軸３は、ポリッシングヘッド１の中心線に対して任意の方向に揺動可能で、且つ相互に回転不能に接続されており、外筒２と内軸３との間には、内軸３の揺動を適度な圧力で且つ過剰な揺動を止めるように支持する弾性リング１２と、内軸３を下方に付勢するバネ１３とが配置されている。【選択図】図１
2015123531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックに把持してポリッシング加工をするポリッシングヘッドであって、
前記主軸チャックに把持されて回転する外筒と、該外筒の中心に配置され、先端にポリッシング工具を取り付け可能な内軸とを有し、前記外筒と前記内軸は、前記外筒に形成された多角形の孔と前記内軸に形成された同寸法の多角形の軸とによって接続され、前記ポリッシングヘッドの中心線に対して前記内軸が任意の方向に揺動可能で、且つ相互に回転不能に接続されており、前記外筒と前記内軸との間には、前記内軸の揺動を適度な圧力で且つ過剰な揺動を止めるように支持する弾性リングと、内軸を下方に付勢するバネとが配置されていることを特徴とするポリッシングヘッド。
【請求項２】
前記内軸に形成された多角形の軸は、その面が、前記ポリッシングヘッドの中心線に沿って大きな曲率半径の円弧状に形成されていることを特徴とする前記内軸に形成された多角形の軸は、その面が、前記ポリッシングヘッドの中心線に沿って大きな曲率半径の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のポリッシングヘッド。
【請求項３】
前記多角形の孔と多角形の軸は、いずれも正六角形の孔と軸であることを特徴とする請求項１又は２記載のポリッシングヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリッシングヘッドに関するものであり、より詳しくは、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで把持して、金型などの被加工物をポリッシングするためのポリッシングヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型には、レンズやミラーを成形するための金型やプラスチック部品を成形するための金型等を初めとして、自動車部品を製造する大型の金型に至るまで、表面を平滑にして鏡面にする必要があるものが多い。そして、その多くは単なる平坦な形状ではなく、３次元的に変化する複雑な形状をしている。このような場合には、従来技術では、切削加工や研削加工によって所定の形状に加工した後は、通常、人手によって丹念に磨き、表面を所要の表面粗さにまで磨き上げて鏡面とすることが行われていた。
【０００３】
更に、金属をプレス加工する金型のように高い耐磨耗性を要する金型では、金型の材質は焼入れして硬くなった鋼材であり、これを人手によって鏡面になるまで丹念に磨くことになり、非常に手間が掛かり、時間も要する作業となっていた。
【０００４】
本出願人は、このような高い耐磨耗性を要する金型などをポリッシングするための研削装置及び研削方法を特願２０１３−００８２１８号（特許文献１）として出願した。しかしながら、この研削装置及び研削方法は、比較的平坦な金型の底面をポリッシングするのには適しているが、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁をポリッシングする際には、必ずしも最適なものではないことを見出した。このため、新たに深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁をポリッシングするためのポリッシングヘッドとして開発したのが本願発明のポリッシングヘッドである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１３−００８２１８号
【特許文献２】特開昭６０−１３１１０６号公報（第２−４頁、図２、図４参照）
【特許文献３】実開昭６０−６１１１２号公報（第６−８頁、図３−図５参照）
【特許文献４】特開平６−３１６２６号公報（第３−４頁、図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された従来技術の研削装置及び研削方法は、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで把持し、金型などの被加工物をポリッシングするためのポリッシングヘッドであって、金型などの被加工物を全自動で効率よく鏡面になるまで研削することが可能であるが、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングするには必ずしも最適なものではなかった。
【０００７】
即ち、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングする際には、ポリッシングする砥石の側面を有効に使用することが必要であり、砥石を把持して回転する砥石軸の中心軸が揺動して側壁の凹凸の変化に対応し、且つ適度な圧力でポリッシングして、過剰な揺動を止めるように支持することが望ましい。
【０００８】
本願発明では、このような深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングするために、主軸チャックに把持されて回転するポリッシングヘッドを、外筒と、この外筒の中心に配置され、砥石を把持する内軸とを有し、この内軸を外筒に対して揺動可能にし、この揺動する内軸を適度の圧力で側方から支持するように構成するとともに、外筒の内面と内軸の外面を多角形にして、この多角形で外筒から内軸に回転を伝達し、且つ、内軸の揺動の支点とする構成とした。
【０００９】
特許文献２には、原動機１を有し、この原動機１を揺動させる支点として支持金物４を有し、揺動を止める複数個の弾性体２（第２図のバネ機構）又は２７（第４図の流体圧シリンダ２８）を有する構成が記載されている。これらの構成に含まれる機構は、いずれも、それなりの要素を備えた機構であり、大型で高価にならざるを得ないものであって、ポリッシングヘッドにそのまま組み込むことは非常に困難なものである。
【００１０】
そして、このように、原動機を有するものは、ロボット装置によるバリ取り装置に適したものとして多数出願されているが、原動機を設ける点のみでも、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで把持して回転するポリッシングヘッドとしては高価になり過ぎて採用し難いものである。
【００１１】
また、特許文献３には、第３図〜第５図に示すように、原動機を有することなく、駆動軸からフローチング軸に回転を伝達すると共に、フローチング軸を揺動可能に構成した例が記載されている。即ち、第３図、第４図には、駆動側回転伝達板２０又は駆動軸１のボール溝２１と従動側回転伝達板２７のボール溝２８又は球面滑り軸受け２４の球面ボール溝３４の間にボール３０を介在させて駆動軸１の回転をフローチング軸５に伝達すると共に、球面滑り軸受２４で砥石を保持する軸であるフローチング軸５を揺動可能にする構成が記載されている。また、第５図には、駆動軸１側のボール溝２１とフローチング軸５に固着した球面滑り軸受２４の球面ボール軸３４の間にボール３０が組み込まれてフローチング軸５を揺動させると共に回転を伝達する構成が記載されている。
【００１２】
しかしながら、この構成は、かなり複雑な構造を有するものであり、大型で高価にならざるを得ないものであって、ポリッシングヘッドに組み込むことは困難なものである。そして、特許文献３には、フローチング軸の揺動を適度な圧力で止めるものは記載されていないので、この点でも、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングすることを目的とする本願発明のポリッシングヘッドには適さないものである。
【００１３】
一方、特許文献４には、回転駆動源１の出力軸１ａに角軸２が固定され、角軸２に角筒３が嵌合しており、角軸２が正六角形断面形状であり、角筒３の内形が互いに３０度ずらせた正六角形を重ね合わせた断面形状であることが記載されている。しかしながら、この構成は、回転の伝達手段として六角形の軸と筒を使用したことのみを示すものであって、砥石を保持する軸は揺動させることができず、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングするには適当なものではない。
【００１４】
以上の記載では、金型の磨き全体を含めてポリッシングと記載してきたが、磨き作業を研磨或いは研削と記載することも多く、ポリッシングと研磨或いは研削との間に明確な区別はない。また、遊離砥粒による磨きをポリッシング或いは研磨といい、砥石による磨きを研削ということもあるが、これも確定したものではない。そこで、本明細書では、金型の磨き全体（研磨又は研削を含む）をポリッシングと称する。
【００１５】
（発明の目的）
本発明は、上記の課題を解決して、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングすることができ、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで保持し、全自動で効率よく鏡面になるまで研削することが可能であり、且つ簡単な構造で安価なポリッシングヘッド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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明におけるポリッシングヘッドは、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックに把持してポリッシング加工をするポリッシングヘッドであって、前記主軸チャックに把持されて回転する外筒と、該外筒の中心に配置され、先端にポリッシング工具を取り付け可能な内軸とを有し、前記外筒と前記内軸は、前記外筒に形成された多角形の孔と前記内軸に形成された同寸法の多角形の軸とによって接続され、前記ポリッシングヘッドの中心線に対して前記内軸が任意の方向に揺動可能で、且つ相互に回転不能に接続されており、前記外筒と前記内軸との間には、前記内軸の揺動を適度な圧力で且つ過剰な揺動を止めるように支持する弾性リングと、内軸を下方に付勢するバネとが配置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記内軸に形成された多角形の軸は、その面が、前記ポリッシングヘッドの中心線に沿って大きな曲率半径の円弧状に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
更に、前記多角形の孔と多角形の軸は、いずれも正六角形の孔と軸であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のポリッシングヘッドは、以上のように構成されているので、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングすることができ、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで保持し、全自動で効率よく鏡面になるまで研削することが出来る、簡単な構造で安価なポリッシングヘッドを提供すること可能となる。
【００２０】
このとき、凹面となっている底面のポリッシングの状態が満足できないものであれば、特願２０１３−００８２１８号（特許文献１）に記載されたポリッシングヘッドに交換して、凹面の底面のポリッシングを再度行うことによって望ましい表面状態にすることが出来る。
【００２１】
尚、外筒に対して内軸が揺動するので、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックに対して、内軸（砥石）が傾くことになるが、揺動する角度は非常に小さく、砥石の長さも短いので、ほとんど無視できる程度のものとなり、砥石にゴム砥石などの弾性砥石を使用すれば、その誤差は完全に無視することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のポリッシングヘッドの１実施態様を示す断面図である。
【図２】図１のＡ断面図である。
【図３】図２のＢ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、実施例を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明のポリッシングヘッドの１実施形態を示す断面図である。また、図２は、図１のＡ断面図であって、内軸と外筒が多角形（図では六角形）の軸と孔とによって接続されていることを示す図であり、図３は、図２のＢ断面図であって、内軸の六角軸の部分が、ポリッシングヘッドの中心線に沿って大きな曲率半径の円弧に形成されていることを示す図である。
【００２４】
本発明のポリッシングヘッド１は、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャック（図示しない）に取り付けてポリッシング加工をするものであり、図１に示すように、主な部材は、外筒２とこの外筒２の中心の中空部に挿入された内軸３とからなっており、内軸３の先端には、砥石などのポリッシング工具４を取り付けるコレットチャック部５が配置されている。
【００２５】
外筒２の外形は、上側の小径部２ａと下側の大径部２ｂとに分かれており、上側の小径部２ａをマシニングセンタやフライス盤の主軸のチャック（図示しない）で把持して回転し、ポリッシング加工を行う。
【００２６】
内軸３の上端には、座金６を介してボルト７が固定されており、スリーブ８を介して外筒２の段差２ｃに接しており、後述するコイルバネ１３の付勢力による内軸３の抜け防止となっている。そして、その下側の断面Ａの位置では、図２に示すように外筒２の内面２ｄと内軸３の外面３ａとは、いずれも同じ寸法の正多角形（図２では正六角形）の孔と軸に形成されている。
【００２７】
この正多角形の内面２ｄ、外面３ａに直交し、且つ、図１の上下方向に沿った断面Ｂでは、図３に示すように、内軸３の多角形の外面３ａは中高となっており、ポリッシングヘッド１の中心線に沿って大きな曲率半径の円弧に形成されている。そして、外筒２の内面２ｄと内軸３の外形３ａの中央部が相互に接した形状となっている。
【００２８】
正多角形（図２では正六角形）の孔と軸は、このように構成されているので、正多角形（図２では正六角形）の外筒２の孔（内面２ｄ）の中に、中高に形成された正多角形（図２では正六角形）の内軸３の外面３ａが挿入された状態になるので、外筒２と内軸３とは相互に回転不能であって、且つ、外筒２の中で、内軸３が外形３ａの中高の中央部を支点として揺動可能となる。
【００２９】
この正多角形の形状は、加工の容易さなどの点から、図２に示すように、正六角形とすることが最も望ましいが、正五角形或いは正四角形とすることも可能である。また、この実施態様では、内軸３の多角形の面３ａを中高としたが、外筒２の内面２ｄと内軸３の外形３ａとの隙間を僅かに大きく設けることによっても、内軸３の僅かな揺動を可能とすることも出来るので、必ずしも面３ａを中高にしなくても揺動させることができる。
【００３０】
外筒２の内面２ｄと内軸３の外面３ａとは、このように構成されているので、外筒２と内軸３は相互に回転不能で且つ軸方向には移動可能であり、且つ、中央部の外筒２の内面２ｄと内軸３の外形３ａが相互に接した点を支点にして揺動可能となっている。
【００３１】
外筒２のほぼ中央部には、スリーブ９とスペーサ１０とに挟まれ、ストップリング１１で外筒２に固定された弾性リング１２が配置されている。この弾性リング１２は、前記内軸の揺動を適度な圧力で且つ過剰な揺動を止めるように支持するものである。そして、リング状に形成することによって、ポリッシング加工の際に、内軸３がどの方向に揺動しても常に一定の圧力で支持することができる。また、この弾性リング１２は、所定の圧力を生じれば足りるもので、例えば、Ｏリングを使用するなど既知の製品を転用することができる。ちなみに、本願発明の実施形態では、金属製のコイルスプリング１２ａの外周にプラスチックのカバー１２ｂを設けたシールを使用している。
【００３２】
スリーブ９とスペーサ１０とは、中軸２の揺動によって弾性リング１２が変形し、横方向に移動するのを妨げないように、内側又は外側に僅かな隙間を有することが望ましく、この実施形態では、スリーブ９の外径と外筒２の内径の間及びスペーサ１０の内径と内軸３の外径との間に僅かな隙間が設けられている。
【００３３】
そして、同じ理由によって、スリーブ９、スペーサ１０と弾性リング１２とは、相互に摩擦が少ないことが望ましい。このため、スリーブ９、スペーサ１０を、例えばテフロン（登録商標）のような摩擦係数が低い材質とすることが望ましく、或いは、弾性リング１２のカバーをテフロン（登録商標）とし、スリーブ９、スペーサ１０を金属のリングとすることが望ましい。
【００３４】
弾性リング１２の下側には、内軸３を下向きに付勢するコイルバネ１３が設けられている。このコイルバネ１３は、先端のポリッシング工具４を金型などの被加工物に所定の圧力で押し付けるためのものであり、この内軸３を下向きに付勢する力は、ポリッシングヘッド１の上端部に設けられたスリーブ８で受けられている。
【００３５】
このコイルバネ１３は、バネ受け１４を介して外筒２の段差２ｅで支持されており、バネ受け１４の下端と内軸３の段差３ｂとの隙間が、ポリッシング工具４を金型などの被加工物に押し付けて加工する際に、過剰な力が加わったときに内軸３が上方に押し上げられる逃げ量となる。
【００３６】
外筒２の先端部には、再び、弾性リング１５が設けられている。この弾性リング１５は、上記の弾性リング１２とは直径が異なるのみで、同じ目的に使用され、同じ作用効果を有するものなので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３７】
ここで、２個の弾性リング１２と１５が設けられていることについては、格別な意味はない。先端側の弾性リング１５の支持力のみで十分なときには、中央の弾性リング１２を省略することができる。しかし、先端側の弾性リング１５を省略することは、防塵などの点からも好ましくない。
【００３８】
外筒２の上端には、防塵キャップ１６が配置されている。この防塵キャップ１６は通常の防塵に使用されるもので充分であって、ゴム製又は軟質のプラスチック製の防塵キャップが好ましい。
【００３９】
ポリッシングヘッド１の先端には、内軸３にコレットチャック部５が設けられている。このコレットチャック部５は、上記のように、ポリッシング工具４を保持するものであって、コレットチャック１７とキャップナット１８とからなり、ポリッシング工具４のシャンク４ａとコレットチャック１７とが食い付いて外れなくなることを防止するために、コレットチャック１７の先端に突起１７ａが設けられている。
【００４０】
本発明のポリッシングヘッド１は、以上のように構成されているので、マシニングセンタやフライス盤の主軸チャックで保持し、全自動で効率よく鏡面になるまで研削するポリッシング装置において、深い凹面を有し、その側壁が垂直に近い金型の側壁を、側壁の凹凸に倣ってポリッシングすることができる。この際、凹面の比較的平坦となっている部分のポリッシングの状態に満足できなければ、特願２０１３−００８２１８号（特許文献１）に記載されたポリッシングヘッドに交換して、比較的平坦な凹面のポリッシングを行えば良い。
【符号の説明】
【００４１】
１：ポリッシングヘッド
２：外筒
２ａ：小径部
２ｂ：大径部
２ｃ：段差
２ｄ：内面
２ｅ：段差
３：内軸
３ａ：外面
３ｂ：段差
４：ポリッシング工具
４ａ：シャンク
５：コレットチャック部
６：座金
７：ボルト
８：スリーブ
９：スリーブ
１０：スペーサ
１１：ストップリング
１２：弾性リング
１２ａ：コイルスプリング
１２ｂ：カバー
１３：コイルバネ
１４：バネ受け
１５：弾性リング
１６：防塵キャップ
１７：コレットチャック
１８：キャップナット
【図１】
2015123531.tif 000003
【図２】
2015123531.tif 000004
【図３】
2015123531.tif 000005