(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の固定槽と、回転可能な椀形の回転槽とを備え、前記固定槽が、その自重によりその下端縁を前記回転槽の上面に接触させた状態で相対回転可能に載置されているバレル槽と、
前記バレル槽を保持した状態で、前記バレル槽の開口が上向きとなる研磨姿勢と、前記バレル槽が傾いて内部のマスを排出する排出姿勢との間で変位する可動フレームと、
前記可動フレームに前記バレル槽の軸線と略平行な方向への変位を可能に設けられ、前記固定槽に対し前記固定槽を前記回転槽側へ押圧し得る形態での係止を可能とされた係止部材と、
前記可動フレームに設けられ、前記係止部材を前記固定槽に係止させることで前記固定槽に対して前記回転槽への押圧力を付与する押圧状態と、前記係止部材の係止作用による前記固定槽の前記回転槽への押圧を解除する解除状態との間で変位する駆動機構とを備え、
前記バレル槽において研磨を行う際には、前記可動フレームを前記研磨姿勢へ変位させるとともに、前記駆動機構を前記解除状態へ変位させ、
前記バレル槽における研磨が完了した後は、前記駆動機構を前記押圧状態へ変位させた後に、前記可動フレームを前記排出姿勢へ変位させるようになっていることを特徴とするバレル研磨機。
【請求項２】
前記駆動機構が、前記可動フレームに固定されたシリンダ本体と、前記シリンダ本体から伸縮可能に突出したロッドとを備えたエアシリンダーであることを特徴とする請求項１記載のバレル研磨機。
【請求項３】
前記駆動機構と前記係止部材との間には、前記駆動機構が前記押圧状態にあるときに前記係止部材を前記固定槽に係止させる方向へ付勢可能な付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバレル研磨機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バレル研磨機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、渦流タイプのバレル研磨機が開示されている。このバレル研磨機のバレル槽は、筒状の固定槽と、固定槽の下端縁に摺接しつつ回転する椀形の回転槽とを備えた構成であり、研磨を行う際には、バレル槽の開口が上向きとなるようにし、研磨終了後は、バレル槽を傾けて内部のマスを排出するようになっている。
【０００３】
このバレル研磨機は、固定槽がその自重によって回転槽に載置されているだけなので、バレル槽を傾けたときに、固定槽が脱落する虞がある。そのため、ストッパリングからなる係止部材を固定槽に係止させ、その係止作用によって固定槽を回転槽に押圧することで、固定槽の脱落を防止する構造がとられている。
【特許文献１】特開２００７−１４４５３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の脱落防止構造においては、係止部材を固定槽に係止させる動作及び係止部材を固定槽から解離させる動作が、いずれも、作業者が手作業によって行われていたので、作業者の負担が大きい。  
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、作業者の負担を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、筒状の固定槽と、回転可能な椀形の回転槽とを備え、前記固定槽が、その自重によりその下端縁を前記回転槽の上面に接触させた状態で相対回転可能に載置されているバレル槽と、前記バレル槽を保持した状態で、前記バレル槽の開口が上向きとなる研磨姿勢と、前記バレル槽が傾いて内部のマスを排出する排出姿勢との間で変位する可動フレームと、前記可動フレームに前記バレル槽の軸線と略平行な方向への変位を可能に設けられ、前記固定槽に対し前記固定槽を前記回転槽側へ押圧し得る形態での係止を可能とされた係止部材と、前記可動フレームに設けられ、前記係止部材を前記固定槽に係止させることで前記固定槽に対して前記回転槽への押圧力を付与する押圧状態と、前記係止部材の係止作用による前記固定槽の前記回転槽への押圧を解除する解除状態との間で変位する駆動機構とを備え、前記バレル槽において研磨を行う際には、前記可動フレームを前記研磨姿勢へ変位させるとともに、前記駆動機構を前記解除状態へ変位させ、前記バレル槽における研磨が完了した後は、前記駆動機構を前記押圧状態へ変位させた後に、前記可動フレームを前記排出姿勢へ変位させるようになっている構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記駆動機構が、前記可動フレームに固定されたシリンダ本体と、前記シリンダ本体から伸縮可能に突出したロッドとを備えたエアシリンダーであるところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記駆動機構と前記係止部材との間には、前記駆動機構が前記押圧状態にあるときに前記係止部材を前記固定槽に係止させる方向へ付勢可能な付勢部材が設けられているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００８】
＜請求項１の発明＞
研磨を行う際には、駆動機構を作動させて解除状態とし、係止部材の係止作用による固定槽の回転槽への押圧を解除する。すると、固定槽と回転槽との間の摩擦抵抗が低減され、回転槽が円滑に回転できるようになるので、良好な研磨が行われる。また、研磨が終わってバレル槽内のマスを排出する際には、駆動機構を作動させて押圧状態とし、係止部材を固定槽に係止させる。すると、固定槽が回転槽に押圧されるので、バレル槽が傾けられても、固定槽が回転槽から離間して脱落することはない。  
本発明によれば、係止部材を固定槽に係止させる動作及び係止部材を固定槽から解離させる動作が、いずれも、駆動機構によって行われるので、作業者による手作業が不要であり、作業者の負担が軽減される。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
駆動機構としてエアシリンダーを用いたので、小型化を図りながら、強い力で係止部材を固定槽に係止させることができる。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
駆動機構と係止部材の間に、係止部材を固定槽側へ付勢する付勢部材が介在しているので、マスを排出する際に、駆動機構から係止部材に対して過剰な力が作用せず、係止部材から固定槽に対して過剰な係止力が付与されずに済む。これにより、回転槽に対する固定槽の押圧力が過剰にならず、固定槽の押圧作用に起因して固定槽と回転槽との摺接部分が損傷するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態のバレル研磨機は、基台１０と可動フレーム１１とバレル槽３０とを備えて構成されている。基台１０には、一対の水平な傾動軸１３を備えた傾動機構１２が設けられている。傾動機構１２は、図示しないモータにより傾動軸１３を回転駆動するようにしたものである。
【００１２】
可動フレーム１１は、図３に示すように、アンダーハウジング１４と軸受体１５とアームプレート１６とを備えて構成されている。アンダーハウジング１４は、上面が円形に開口された箱状をなし、その左右両側には一対の傾動軸１３が一体回転し得るように固着されている。かかるアンダーハウジング１４（可動フレーム１１）は、傾動機構１２により傾動軸１３を中心として研磨姿勢と排出姿勢との間で約１００°の角度で傾動されるようになっている。
【００１３】
軸受体１５は筒状をなし、軸受体１５の上端部はアンダーハウジング１４の下面に固定されている。軸受体１５内には回転軸１７が回転可能に支持されており、回転軸１７の上端部はアンダーハウジング１４の下面壁を貫通してアンダーハウジング１４の内部に臨んでいる。
【００１４】
アームプレート１６は、軸受体１５の下端部に固定され、軸受体１５の軸線と直角に後方へ延出している。アームプレート１６の延出端部（後端部）の上面にはモータ１８が固定されている。図３に示すように、アームプレート１６の下方においては、モータ１８の出力軸１９に固着した駆動プーリ２０と、回転軸１７の下端部に固着した従動プーリ２１との間に、無端状のタイミングベルト２２が掛け渡されており、このプーリ２０，２１とタイミングベルト２２とからなる伝達機構により、モータ１８の回転駆動力が回転軸１７に伝達されるようになっている。
【００１５】
バレル槽３０は、上面開放の椀形（皿状）をなす円形の回転槽３１と、回転槽３１と同心の円筒状をなす固定槽３２とを備えて構成され、全体として上面が開口した椀形をなしている。
【００１６】
回転槽３１は、金属製の皿状本体部３３と、皿状本体部３３の内面に固着されたウレタン樹脂からなるライニング３４とを備えて構成されている。回転槽３１は、その下端部において回転軸１７の上端部に対し同軸状に且つ一体回転し得るように固着されている。回転軸１７内には排水孔１７Ａが貫通して形成されており、排水孔１７Ａの上端は、皿状本体部３３とライニング３４の底壁を貫通して回転槽３１の下端において底壁の内面（上面）に開口している。
【００１７】
また、皿状本体部３３の上端縁には、円形をなすセラミック製の摺接リング３５が、同軸状に且つ一体回転し得るように固着されている。さらに、回転槽３１の底壁には、外周における略下半分領域がフィルターの役目をする金属メッシュ６２で覆われた形態のセンターポール３６が設けられている。センターポール３６は、排水孔１７Ａの上端の開口を覆うように配置され、バレル槽３０内の液体は、金属メッシュ６２を通過して排水孔１７Ａ内へ、常時、排出されるようになっている。
【００１８】
固定槽３２は、金属製の筒状本体部３７と、筒状本体部３７の内面に固着されたウレタン樹脂からなるライニング３８とを備えて構成されている。ライニング３８の下端縁部は、筒状本体部３７の下端縁よりも下方へ突出した摺動部３９となっている。筒状本体部３７の下端部外周は、アンダーハウジング１４の上面の開口部に対して上下方向の相対移動を可能に嵌合されている。
【００１９】
また、図３に示すように、固定槽３２の筒状本体部３７の外周に形成したフランジ部４０には、ボルト４１が上下方向に貫通した状態でねじ込まれており、このボルト４１の下端部は、アンダーハウジング１４の上面に突き当たるようになっている。メンテナンスの際には、このボルト４１を回転させて固定槽３２に対して相対的に下方へ螺進させることにより、固定槽３１を、アンダーハウジング１４及び回転槽３１に対して相対的に上方へ移動させることができるようになっている。また、メンテナンス以外のとき（研磨時や排出時）には、ボルト４１の下端部がアンダーハウジング１４の上面から少し浮いた状態となっており、これにより、固定槽３２は、その自重により摺動部３９の下端縁を摺接リング３５の上面に接触させた状態で、回転槽３１に対して同軸状に且つ相対回転可能に載置されている。
【００２０】
アンダーハウジング１４の上端縁には、フランジ状に外側へ張り出し形態の支持部２３が形成され、この支持部２３の上面における周方向に等角度間隔を空けた４箇所には、夫々、ガイドブロック６３がボルト等により固定されていて、各ガイドブロック６３には、夫々、下方へ延出する形態のブラケット４２が固定されている。各ブラケット４２には、ロック手段５０が設けられている。ロック手段５０は、固定槽３２を回転槽３１に押圧する状態と、回転槽３１に対する固定槽３２の押圧を解除する状態との間で切り換えるためのものであり、１つのロック手段５０は、エアシリンダー５１（本発明の構成要件である駆動機構）と係止部材５５とから構成される。以下、ロック手段５０について説明する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、エアシリンダー５１は、内部に上下方向（バレル槽３０の回転軸１７と平行な方向）に往復移動するピストン（図示せず）が収容されてブラケット４２に固定されたシリンダ本体５２と、ピストンに連結されてシリンダ本体５２から上方へ突出するロッド５３とを備えて構成されている。ロッド５３の上端には、上下方向に細長い板状をなす連結部材５４の下端部が一体的に移動するように固定されている。
【００２２】
係止部材５５は、軸線を上下方向（ピストン及びロッド５３の移動方向と平行な方向）に向けた係止棒５６と、係止棒５６の上端部の雄ネジ部に螺合されたナットからなる係止リング５７とから構成される。係止棒５６は、ガイドブロック６３に形成したガイド孔６３Ａに上下方向の相対移動を可能に貫通されており、係止棒５６の下端部の段付き雄ネジ部には、下部バネ受けリング５８が下から螺合したナットにより固定されている。また、係止棒５６における支持部２３よりも下方の領域には、係止棒５６を包囲する形態の圧縮コイルバネ６０（本発明の構成要件である付勢部材）が、下部バネ受けリング５８に載置された状態で且つ係止棒５６に対して上下方向への相対移動を可能に設けられているとともに、係止棒５６を包囲する形態の上部バネ受けリング５９が、圧縮コイルバネ６０の上端に載置された状態で且つ係止棒５６に対して上下方向への相対移動を可能に設けられている。さらに、連結部材５４の上端部には、上部バネ受けリング５９の上面に対して上から係止可能な屈曲部６１が係止されている。
【００２３】
また、係止棒５６の上端部は、固定槽３２のフランジ部４０の外周縁に形成した溝部４０Ａ内に収容されており、係止リング５７が、フランジ部４０の上面における溝部４０Ａの開口縁部に対して上から係止可能に配置されている。さらに、アンダーハウジング１４に貫通されている係止棒５６と、固定槽３２に形成されている溝部４０Ａとの係止により、固定槽３２のアンダーハウジング１４に対する相対回転が規制されている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を説明する。  
研磨を行う際には、傾動機構１２を作動させ、図３〜図５に示すように、回転槽３１の回転中心（回転軸１７の軸線）が上下方向を向くように（つまり、バレル槽３０が上方へ開口するように）可動フレーム１１を研磨姿勢に固定する。また、エアシリンダー５１を作動させて解除状態とすることにより、図１に示すように、ロッド５３を上動（伸張）させ、連結部材５４を上方へ移動させる。この状態では、係止リング５７が、係止部材５５の自重によってフランジ部４０の上面に係止し、連結部材５４の上端の屈曲部６１が、上部バネ受けリング５９に対して上方へ離間し、圧縮コイルバネ６０が弾性撓みせずに伸びきった状態（付勢力を発揮しない状態）となる。
【００２５】
これにより、固定槽３２は、回転槽３１に対し、固定槽３２の自重によって載置された状態となる。このとき、圧縮コイルバネ６０の付勢力は、固定槽３２に対して作用しない。この状態において固定槽３２から回転槽３１に作用する荷重は、回転槽３１の円滑な回転を妨げるほど大きくはないが、固定槽３２が浮き上がって摺動部３９と摺接リング３５との間に研磨対象であるワーク（図示せず）やワークを研磨するための研磨石（図示せず）が噛み込むほどの隙間が生じることを防止できる程度の大きさである。
【００２６】
この状態から、注水部２４より水やコンパウンド溶液等の冷却用液剤をアンダーハウジング１４内に注入し、アンダーハウジング１４内が満水状態になった後も、冷却用液剤の注入を続ける。アンダーハウジング１４内に注入された冷却用液剤は、回転槽３１の摺接リング３５と固定槽３２の摺動部３９との間の隙間から漏れてバレル槽３０内に少量ずつ供給される。また、バレル槽３０に対し、その上面の開口からマス（研磨石とワーク）を投入する。
【００２７】
この後、モータ１８を駆動して回転軸１７と回転槽３１とを回転させるとともに、バレル槽３０に対してその上面の開口から所定量の水やコンパウンド溶液等の研磨用液剤の注入を行う。すると、バレル槽３０内では、遠心力によりマスと、冷却用液剤と研磨用液剤との混合液剤とがバレル槽３０の内周面に押し付けられながら渦巻状に流動し、ワークが研磨石によって研磨される。尚、上面の開口からバレル槽３０内に供給される研磨用液剤の量は、渦巻状に流動するマスの最上面が混合液剤で濡れる程度となるように設定されている。  
尚、冷却用液剤は、摺動部３９と摺接リング３５との摺接に起因する摩擦熱を抑えるための冷却液としての機能だけでなく、摺動部３９と摺接リング３５との摺接を円滑にするための潤滑液としての機能も発揮する。
【００２８】
研磨中、混合液剤は、遠心力によってバレル槽３０の内周面に押し付けられているので、研磨工程の初期においては、センターポール３６内を通って排水孔１７Ａから排出される混合液剤の量は、僅かである。そして、研磨が進むと、回転槽３１の摺接リング３５と固定槽３２の摺動部３９との間の隙間からバレル槽３０内に流入した冷却用液剤の総量が、次第に増大するのであるが、混合液剤の過剰分は、金属メッシュ６２を通って排水孔１７Ａから排出される。これにより、研磨工程中におけるバレル槽３０内の混合液剤の貯留量がほぼ一定量に維持される。
【００２９】
研磨工程が完了したら、回転槽３１の回転と冷却用液剤のアンダーハウジング１４内への供給を停止する。すると、バレル槽３０内の混合液剤が、回転槽３１の内周面の傾斜により中央に集合し、金属メッシュ６２を通過してセンターポール３６内を通り、排水孔１７Ａから排出される。このときに、必要に応じてバレル槽３０内に洗浄水を供給してワーク及び研磨石の洗浄を行なってもよい。
【００３０】
混合液剤が排出された後は、エアシリンダー５１を作動させて押圧状態とすることにより、図２に示すように、ロッド５３を下動（収縮）させ、連結部材５４を下方へ移動させる。すると、屈曲部６１が上部バネ受けリング５９を上から押圧して下方へ移動させる。上部バネ受けリング５９が下動するのに伴い、圧縮コイルバネ６０が上部バネ受けリング５９と下部バネ受けリング５８との間で弾縮させられ、圧縮コイルバネ６０には、上部バネ受けリング５９と下部バネ受けリング５８との間を拡げようとする（即ち、下部バネ受けリング５８を下方へ移動させようとする）弾性復元力（付勢力）が蓄勢される。
【００３１】
この圧縮コイルバネ６０の弾性復元力により、係止棒５６が下方へ付勢され、この付勢により、係止リング５７が、固定槽３２のフランジ部４０に対して下向きの押圧力を付与する。そして、この押圧力は、固定槽３２の摺動部３９を回転槽３１の摺接リング３５に押圧させる力として作用する。このように、固定槽３２は回転槽３１に対して上から押圧力を付与するのであるが、このときの押圧力は、固定槽３２の自重を上回る大きさである。
【００３２】
この後、傾動機構１２を作動させ、図６に示すように、可動フレーム１１を排出姿勢となるまで約１００°傾けて、バレル槽３０の開口が斜め下方向へ開口するようにする。すると、バレル槽３０内のワークと研磨石が、その自重によりバレル槽３０外へ排出される。このとき、固定槽３２は、その自重よりも大きい力で固定槽３２に押圧されているので、固定槽３２は回転槽３１に対して離間するように変位する虞はない。これにより、固定槽３２の摺動部３９と回転槽３１の摺接リング３５が全周に亘って密着した状態が保たれるので、微小の研磨石や微小のワークが摺動部３９と摺接リング３５との隙間をすり抜けてアンダーハウジング１４内に侵入する虞はない。
【００３３】
上述のように、本実施形態のバレル研磨機は、バレル槽３０を保持した状態で、バレル槽３０の開口が上向きとなる研磨姿勢と、バレル槽３０が傾いて内部のマスを排出する排出姿勢との間で変位する可動フレーム１１を備えており、この可動フレーム１１には、固定槽３２に対し固定槽３２を回転槽３１側へ押圧し得る形態で係止される係止部材５５が、バレル槽３０の軸線と略平行な方向への変位を可能に設けられているとともに、係止部材５５を固定槽３２に係止させることで固定槽３２に対して回転槽３１への押圧力を付与する押圧状態と、係止部材５５の係止作用による固定槽３２の回転槽３１への押圧を解除する解除状態との間で変位するエアシリンダー５１が設けられている。
【００３４】
かかる構成によれば、研磨を行う際には、エアシリンダー５１を作動させて解除状態とし、係止部材５５の係止作用による固定槽３２の回転槽３１への押圧を解除することで、固定槽３２と回転槽３１との間の摩擦抵抗を低減させて、回転槽３１を円滑に回転させて良好な研磨を行うことができる。また、研磨が終わってバレル槽３０内のマスを排出する際には、エアシリンダー５１を作動させて押圧状態とし、係止部材５５を固定槽３２に係止させることで、固定槽３２を回転槽３１に対して押圧状態とすれば、この押圧力によりバレル槽３０が傾けられても、固定槽３２が回転槽３１から離間して脱落することが規制される。
【００３５】
このように本実施形態によれば、係止部材５５を固定槽３２に係止させる動作及び係止部材５５を固定槽３２から解離させる動作が、いずれも、エアシリンダー５１によって行われ、作業者による手作業が不要となっている。したがって、作業者の負担が軽減されている。  
また、固定槽３２に対して回転槽３１への押圧力を付与する駆動機構として、エアシリンダー５１を用いたので、小型化を図りながら、強い力で係止部材５５を固定槽３２に係止させることができる。
【００３６】
また、エアシリンダー５１と係止部材５５との間には圧縮コイルバネ６０を介在させているのであるが、この圧縮コイルバネ６０は、エアシリンダー５１が押圧状態にあるときに係止部材５５を固定槽３２に係止させる方向へ付勢するようになっているので、マス（ワークと研磨石）を排出する際に、エアシリンダー５１から係止部材５５に対して過剰な力が作用せず、係止部材５５から固定槽３２に対して過剰な係止力が付与されずに済む。したがって、回転槽３１に対する固定槽３２の押圧力が過剰にならず、固定槽３２の押圧作用に起因して固定槽３２と回転槽３１との摺接部分が損傷するのを防止できる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。  
（１）駆動機構は、エアシリンダーに限らず、油圧シリンダー、電磁ソレノイド、ボールネジを用いた往復機構等のアクチュエータであってもよい。  
（２）係止部材を固定槽に係止させるために駆動機構が係止部材に付与する力の向きは、実施形態のように下から引っ張る形態に限らず、上から押す形態であってもよい。  
（３）駆動機構と係止部材との間に介在させる付勢部材は、圧縮コイルバネに限らず、引張りコイルバネ、皿バネ、板バネなどの他の形態のバネや、ゴム等の弾性体であってもよい。  
（４）駆動機構と係止部材との間に付勢部材を介在させず、駆動機構から係止部材に対して、直接、力が作用するようにしてもよい。  
（５）駆動機構が解除状態にあるときに、付勢部材が係止部材を固定槽側へ付勢するようにしてもよい。  
（６）係止部材及び駆動機構の数は、３つ以下でも、５つ以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１においてエアシリンダーが解除状態に変位している様子をあらわす部分拡大断面図
【図２】エアシリンダーが押圧状態に変位している様子をあらわす部分拡大断面図
【図３】バレル研磨機の全体構成をあらわす一部切欠側面図
【図４】バレル研磨機の全体構成をあらわす正面図
【図５】可動フレームが研磨姿勢に保持されている状態をあらわす側面図
【図６】可動フレームが排出姿勢へ傾動した状態をあらわす側面図
【符号の説明】
【００３９】
１１…可動フレーム
３０…バレル槽
３１…回転槽
３２…固定槽
５１…エアシリンダー（駆動機構）
５５…係止部材
６０…圧縮コイルバネ（付勢部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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