(57)【要約】【課題】  無機長繊維を用いたブラシ状砥石のワークの切り込み量を常に一定にすることにより、この種のブラシ状砥石の性能を安定的に発揮可能な研磨機および研磨方向を提供すること。【解決手段】  ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が、ホルダ本体７にワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持されている。また、ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が圧縮コイルばね８０により、ワークに向けて所定の付勢力をもって付勢されているので、ブラシ状砥石１０において無機長繊維を用いた線状砥材が磨耗しても、ワークへの切り込み量を一定に維持することができる。【選択図】  図２
2005111640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えるブラシ状砥石とワークとを相対移動させてワークの表面を研磨する研磨機において、
前記ブラシ状砥石に対しては、当該ブラシ状砥石をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持する支持機構と、当該ブラシ状砥石をワークに向けて付勢する付勢部材と、該付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構とが構成されていることを特徴とする研磨機。
【請求項２】
請求項１において、前記ブラシ状砥石は、ツールホルダへの連結部とされるシャンクを基端側に備え、
前記ツールホルダは、前記シャンクを保持するツール保持体と、該ツール保持体の基端側が内側に挿入され、かつ、前記支持機構、前記付勢部材、および前記付勢力調整機構が構成されたホルダ本体とを備え、
前記ホルダ本体の側において、前記支持機構は、前記ブラシ状砥石を前記シャンクを介して保持する前記ツール保持体をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持し、前記付勢部材は、前記ツール保持体を介して前記ブラシ状砥石を付勢することを特徴とする研磨機。
【請求項３】
請求項２において、前記付勢部材は、圧縮コイルばねであり、前記付勢力調整機構は、当該圧縮コイルばねの長さ寸法を調整することにより、当該圧縮コイルばねの付勢力を調整することを特徴とする研磨機。
【請求項４】
無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えるブラシ状砥石とワークとを相対移動させてワークの表面を研磨する研磨方法において、
前記ブラシ状砥石に対して、ワークに向けて一定の荷重を印加した状態でワークを研磨することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリ取り並びに表面仕上げ加工用の研磨機、および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や航空機に用いられる精密部品では、機械加工後のバリ残りが原因で、応力割れや装置の誤動作が発生してしまう場合がある。また、機械加工を施した部位を、次の工程において装置をセットする際の基準位置とする場合もある。従って、精密部品に対しては、高精度のバリ取り、および表面仕上げ加工が要求される。
【０００３】
このような高精度のバリ取りや表面仕上げ加工には、アルミナ長繊維などの無機長繊維を用いたブラシ状砥石が適している。この種のブラシ状砥石は、アルミナ長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材からなる砥石であり、砥粉入りナイロンブラシやワイヤーブラシに比べて研磨力が強い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのため、自動車部品や航空機部品といった高精度のバリ取りや表面仕上げ加工が要求されるワークの研磨加工が可能である。また、ブラシ状のため、砥石とワークとのなじみ性が高く、微細なバリ取りや表面仕上げ加工が可能である。しかも、この種のブラシ状砥石によれば、バリ取り加工の自動化も可能である。
【特許文献１】特開２００３−１３６４１３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、無機長繊維を用いたブラシ状砥石は、砥石であるため、研磨加工に伴い磨耗してしまう。従って、高精度の研磨加工を行うには、ワークの加工数（ブラシ状砥石の磨耗量）に応じてブラシ状砥石とワークとの相対的な位置を調節して、ワークに対する切り込み量を一定に維持する必要がある。しかも、無機長繊維を用いたブラシ状砥石は、線状砥材の先端部が実質的な研磨部分になることから、砥粉入りナイロンブラシやワイヤーブラシを用いた場合と比較して、ワークに対する切り込みを浅くして研磨効率を上げる必要があるので、線状砥材の先端の約０．５ｍｍ程度の部分で研磨することが好ましい。それ故、無機長繊維を用いたブラシ状砥石を用いて高精度な研磨加工を行うには、ブラシ状砥石とワークとの相対的な位置をより高精度に制御する必要があるので、そのための制御プログラムが複雑になってしまうという問題がある。但し、前加工工程でのばらつきににより、バリの大きさにばらつきがある場合には、制御プログラムによる補正では対応できないという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、無機長繊維を用いたブラシ状砥石のワークの切り込み量を常に一定にすることにより、この種のブラシ状砥石の性能を安定的に発揮可能な研磨機、および研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えるブラシ状砥石とワークとを相対移動させてワークの表面を研磨する研磨機において、前記ブラシ状砥石に対しては、当該ブラシ状砥石をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持する支持機構と、当該ブラシ状砥石をワークに向けて所定の付勢力をもって付勢する付勢部材と、該付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構とが構成されていることを特徴とする。本形態では、ブラシ状砥石を用いた研磨によりバリ取りを行うが、線状砥材でバリを切削しているとも言え、本願明細書では、研磨と切削とを区別せず、全て「研磨」と表現する。
【０００８】
また、本発明では、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えるブラシ状砥石とワークとを相対移動させてワークの表面を研磨する研磨方法において、前記ブラシ状砥石に対して、ワークに向けて一定の荷重を印加した状態でワークを研磨することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、ブラシ状砥石をワークに向けて所定の付勢力をもって付勢する付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構を有していることが好ましい。このように構成すると、ブラシ状砥石の性能や、ワークの形状や材質に合わせて、最適な付勢力、荷重を設定することができるので、高精度の研磨加工をすることができる。
【００１０】
本発明において、前記ブラシ状砥石は、例えば、ツールホルダへの連結部とされるシャンクを基端側に備え、前記ツールホルダは、前記シャンクを保持するツール保持体と、該ツール保持体の基端側が内側に挿入され、かつ、前記支持機構、前記付勢部材、および前記付勢力調整機構が構成されたホルダ本体とを備え、前記ホルダ本体の側において、前記支持機構は、前記ブラシ状砥石を前記シャンクを介して保持する前記ツール保持体をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持し、前記付勢部材は、前記ツール保持体を介して前記ブラシ状砥石を付勢する。
【００１１】
本発明において、前記付勢部材は、例えば、圧縮コイルばねであり、前記付勢力調整機構は、当該圧縮コイルばねの長さ寸法を調整することにより、当該圧縮コイルばねの付勢力を調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨機に用いられるブラシ状砥石は、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えており、砥粉入りナイロンブラシやワイヤーブラシに比べて研磨力が強い。従って、自動車部品や航空機部品といった高精度のバリ取りや表面仕上げ加工が要求されるワークに対する研磨加工を行うことができる。また、ブラシ状であるため、ワークとのなじみ性が高く、微細なバリ取りや表面仕上げ加工ができる。さらに、ブラシ状砥石は、付勢部材および付勢力調整機構を備えたフローティング機構によって、所定の付勢力、荷重が印加された状態でワークを研磨するので、線状砥材が磨耗しても、ブラシ状砥石の切り込み荷重を一定に保つことができる。従って、ワークへの切り込み量を一定に維持することができるので、ワークに高精度の研磨加工を施すことができる。このため、ブラシ状砥石とワークとの相対的な位置を補正、調整するプログラムを簡素化することができる。また、ブラシ状砥石においては、線状砥材の突き出し量の調整インターバルを延長することができる。さらに、前加工工程の影響でバリの大きさにばらつきがあっても、そのようなばらつきを吸収できるので、仕上がり状態の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（研磨機の構成）
図１は、本発明の研磨機のブラシ状砥石の斜視図である。図２は、本発明の研磨機のツールホルダの断面図である。
【００１４】
図１および図２において、本発明の研磨機１は、ブラシ状砥石本体１３を備えたブラシ状砥石１０（研磨機用ブラシ）と、ブラシ状砥石１０をマシニングセンタに連結するためのツールホルダ５と、ブラシ状砥石１０の位置をプログラム制御可能なマシニングセンタ１００とからなる。ワークに対する各種のバリ取りや表面仕上げなどの研磨加工は、マシニングセンタ１００にツールホルダ５を介して連結したブラシ状砥石１０を、軸線Ｌ周りに回転駆動して行われる。ここで、ブラシ状砥石１０は、回転運動に限らず、往復動作、オシレーション動作、揺動、これらの動作を組合わせた動きを行わせることもある。さらに、ブラシ状砥石１０を軸線Ｌの方向に上下移動させる動きを組み合わせることもある。このようなブラシ状砥石１０の動作、およびブラシ状砥石１０とワークとの相対的な位置の調節はマシニングセンタ１００の制御プログラムによって行われる。
【００１５】
（ブラシ状砥石の構成）
図１に示すように、本発明のブラシ状砥石１０は、上部にシャンク２１を備えた円筒状の金属製のブラシケース１２と、このブラシケース１２内に上部が挿入されたブラシ状砥石本体１３と、このブラシ状砥石本体１３をブラシケース１２内の所定位置に固定するためのねじ４１、４２とから構成されている。
【００１６】
ブラシケース１２の上底部分の中央には丸棒状の支軸２５の上端部分が固定され、この支軸２５は、ブラシケース１２の内側において、周壁２０と同心状に軸線Ｌの方向に延びている。また、ブラシケース１２の周壁２０には、その軸線Ｌの方向に対して平行に溝状に延びた案内孔２６、２７が軸線Ｌを挟む点対称位置に形成されている。ブラシケース１２は、周壁２０がアルミニウム製であり、支軸２５はステンレス製である。
【００１７】
ブラシ状砥石本体１３は、アルミナ長繊維などといった無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させた多数本の線状砥材３２と、これらの線状砥材３２の基端側を一括して保持する円筒状の金属製のホルダ３１とから構成され、ホルダ３１の中央には、支軸２５が挿通する軸孔３０が形成されている。また、ホルダ３１の周壁には、軸線Ｌを挟む点対称位置に一対のねじ孔３６、３７が形成され、これらのねじ孔３６、３７は、ホルダ３１の周壁の外周面から軸孔３０にまで届いている。
【００１８】
このように構成したブラシケース１２とブラシ状砥石本体１３とを用いてブラシ状砥石１０を組み立てる際には、ホルダ３１の軸孔３０に支軸２５が嵌るようにして、ブラシケース１２の内側にブラシ状砥石本体１３の上部（ホルダ３１の側）を挿入した後、ブラシケース１２の外周側から各案内孔２６、２７にねじ４１、４２を通して、ホルダ３１のねじ孔３６、３７にねじ４１、４２をそれぞれ止める。この際、ねじ４１、４２の軸部の先端部が支軸２５の外周面に突き当たるまでねじ４１、４２を締め込む。その結果、ブラシケース１２の内側において、ホルダ３１はねじ４１、４２を介してブラシケース１２の支軸２５上に固定される。
【００１９】
この際、ブラシケース１２の各案内孔２６、２７を通してホルダ３１のねじ孔３６、３７にねじ４１、４２を浅く止めおき、この状態で、ブラシケース１２の内側において、ブラシ状砥石本体１３を軸線Ｌの方向に移動させれば、ブラシケース１２の内側におけるブラシ状砥石本体１３の軸線Ｌの方向における位置を調整できる。従って、ブラシケース１２の下端部２９での線状砥材３２の自由端３３の突出寸法を調整することができるので、線状砥材３２の腰の強さ、すなわち、研削性やなじみ性を最適化することができる。本形態では、線状砥材３２の先端、約５ｍｍの部分を用いてワークの研磨を行えるように、線状砥材３２の突き出し量が調整されている。
【００２０】
（ツールホルダの構成）
再び図１および図２において、ブラシ状砥石１０は、ブラシケース１２の上部で突き出ているシャンク２１を介してツールホルダ５に保持され、マシニングセンタ１００に連結される。ツールホルダ５は、シャンク２１を保持するシリンダ状のツール保持体６と、ツール保持体６の基端側が内側に挿入されたホルダ本体７と、以下に説明するフローティング機構とを備えている。
【００２１】
ホルダ本体７は、基端側に向かって縮径する円筒形のテーパ部分７１と、長さ方向における略中央に位置する大径の円筒部分７２と、ワーク側の小径の円筒部分７３とからなる。ホルダ本体７の基端側の端面７ａの中心には、ツールホルダ５をマニシングセンタ１００に取り付けるための円形の取付け穴５０が、軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。取付け孔５０の内周面５０ａには、マニシングセンタ１００のツールホルダ取り付けボルト９１が蝶合するねじ溝が形成されており、ツールホルダ取り付けボルト９１を締め付けることにより、マニシングセンタ１００のツール取付け部１０１にホルダ本体７のテーパ部分７１が引き込まれ、嵌合する。
【００２２】
ホルダ本体７のワーク側の端面７ｂの中心には軸線Ｍに沿って延びる保持孔７５が形成されている。保持孔７５には、ツール保持体６の基端側から４／５程度の部分が挿入されている。また、保持孔７５の底面７５ａの中心には、ツール保持体６を介してブラシ状砥石１０をワークに向けて付勢する圧縮コイルばね８０の基端部が当接している。また、底面７５ａの中心であって、圧縮コイルばね８０のコイル開口に相当する位置には、コイル径よりも僅かに小さい径の孔７６が形成されており、この孔７６は、取付け孔５０に連通している。
【００２３】
ホルダ本体７の円筒部分７２の外周面には周方向に環状溝７２ａが形成されている。環状溝７２ａの底面７２ｂには、保持孔７５内に連通する複数のボール挿入孔７２ｃが所定の角度位置に形成されている。これらのボール挿入孔７２ｃには回り止めボール７７が装着され、回り止めボール７７は、一部が保持孔７５内に突出している。また、ボール挿入孔７２ｃの内周面にはねじ溝が形成されており、そこには、回り止めボール７７を抑える押さえネジ７８と、押さえネジの緩みを防止するための緩み防止ネジ７９とが螺着されている。
【００２４】
ツール保持体６は、円筒形状の部材であり、ワーク側に位置する一方の端面６ｂの中心には、ブラシ状砥石１０のシャンク２１を受け入れるための連結孔６１が軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。連結孔６１の周囲には半径方向から連通する複数のネジ孔６２が形成されており、このネジ孔６２に蝶合する固定ネジ（図示せず）によってシャンク２１が周方向から固定される。
【００２５】
ツール保持体６の他方側の端面６ａの中心には、ホルダ本体７に取り付けられた圧縮コイルばね８０が挿入されるバネ孔６５が軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。バネ孔６５の底面６５ａの中心には、調整ボルト取り付け孔６６が軸線Ｍに沿って形成されており、調整ボルト取り付け孔６６は、連結孔６１と連通している。
【００２６】
調整ボルト取り付け孔６６の内周面６６ａには、ねじ溝が形成されており、基端側からは調整ボルト８５が螺着されている一方、ワーク側からはロックボルト８６が螺着されている。調節ボルト８５およびロックボルト８６には、それぞれの頭部８５ａ、８６ａの端面の中心に６角レンチ用の嵌合凹部８５ｃ、８６ｃが形成されている。調整ボルト８５は、図２に示す状態で、先端面端面８５ｂがロックボルト８６の先端面８６ｂに当接するまで深く締められており、これにより、調節ボルト８５のこれ以上の締め込みを防止している。
【００２７】
ここで、調節ボルト８５の頭部には、圧縮コイルばね８０の端部が当接している。このため、ツール保持体６は、調節ボルト８５を介して圧縮コイルばね８０にワークの側に向けて付勢されている。
【００２８】
また、ツール保持体６の外周面６０には、所定の角度位置に軸線Ｍに沿って延びる溝状の回り止め凹部６８が形成され、これらの回り止め凹部６８には、ホルダ本体７のボール挿入孔７２ｃに装着された回り止めボール７７が部分的に入り込んでいる。このため、ツール保持体６は、軸線Ｍ周りの空回りが規制されている。
【００２９】
ここで、回り止め凹部６８および周り止めボール７７は、回り止め凹部６８の軸線Ｍ方向の長さ寸法に相当する距離だけは、ツール保持体６およびブラシ状砥石１０をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持する支持機構として機能する。但し、ツール保持体６は、調節ボルト８５を介して圧縮コイルばね８０によってワークの側に向けて付勢されているため、回り止めボール７７は、回り止め凹部６８の端部と当接している。このため、ツール保持体６は、図２に示す状態から、矢印Ｍ１で示す方向への動きは許容されているが、矢印Ｍ２で示す方向への動きは規制されている。
【００３０】
このように構成したブラシ状砥石１０を用いてワークを研磨した際、ブラシ状砥石１０は、圧縮コイルばね８０の付勢力に相当する一定荷重が印加された状態でワークを研磨する。このため、ブラシ状砥石１０は、線状砥材３３が磨耗した場合でも、ワークに対する切り込み荷重が一定であるため、一定の切り込み量でワークを高精度に研磨する。
【００３１】
（付勢力調整機構）
また、本形態では、圧縮コイルばね８０のコイル開口８０ａと調節ボルト８５の頭部中心に形成された６角レンチ用の嵌合凹部８５ｃとは、軸線Ｍ方向に一致した位置にある。また、圧縮コイルばね８０のコイル開口８０ａに相当する位置には小さな孔７６が形成され、この孔７６は取付け孔５０と連通している。従って、取付け孔５０から六角レンチを差し込んで、調節ボルト８５を緩め、図３に示すように、圧縮コイルばね８０の長さ寸法を短くすれば、付勢力を強めることができる。逆に、図３に示す状態で、圧縮コイルばね８０の付勢力が強すぎる場合には、調節ボルト８５を締めることにより、圧縮コイルばね８０の長さ寸法を長くして付勢力を弱めることもできる。
【００３２】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態の研磨機１に用いられるブラシ状砥石１０は、アルミナ長繊維などの無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材３３を備えているため、自動車部品や航空機部品といった高精度のバリ取りや表面仕上げ加工が要求されるワークへの研磨加工ができる。また、ブラシ状砥石であるため、ワークとのなじみ性が高く、微細なバリ取りや表面仕上げ加工ができる。
【００３３】
また、本形態では、ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が、ホルダ本体７にワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持されている。また、ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が圧縮コイルばね８０により、ワークに向けて所定の付勢力をもって付勢されている。したがって、バリ取りあるいは表面仕上げ加工に伴いブラシ状砥石１０のブラシ状砥石本体１３が磨耗しても、ブラシ状砥石本体１３の切り込み荷重を一定に保つことができる。この結果、ワークへの切り込み量を一定に維持することができるので、ワークに高精度の研磨加工を施すことができる。また、ブラシ状砥石本体１３が磨耗しても、機械的な構成により、ブラシ状砥石本体１３のワークへの切り込み量を一定に保つことができるので、切り込みを浅くして研磨加工効率をあげる研磨加工方法を用いた場合でも、ブラシ状砥石本体１３とワークとの相対的な位置を調整する制御プログラムを簡素化することができる。また、前加工の加工精度のバラツキによりバリの大きさにバラツキが発生しても、ワークへの切り込み量を常に一定に保つことができる。この結果、ブラシ状砥石の磨耗量が一定なので、バリ取りや表面仕上げ加工精度が不安定になることがない。
【００３４】
また、本形態では、ブラシ状砥石本体１３を有するブラシ状砥石１０をワークに向けて付勢する圧縮コイルばね８０の付勢力を調整ボルト８５により調整することができる。したがって、ブラシ状砥石本体１３の磨耗状態、ワークの材質および研磨加工方法にあわせて適切な付勢力を設定することができ、高精度の研磨加工をすることができる。また、調節ボルト８５を緩める作業および締め付ける作業は、ホルダ本体７の基端側の取付け孔５０から六角レンチを差し込むことにより、容易に調節することができる。
【００３５】
（その他の形態）
上記形態では、ブラシ状砥石１０のシャンク２１をツール保持体６の連結孔６１に挿入し、シャンク２１を周方向からネジにより固定していたが、ツール保持体６にコレットチャックを設け、このコレットチャックにより、ブラシ状砥石１０のシャンク２１を保持してもよい。また、シャンク２１にスリーブを被せた状態で連結孔６１に挿入、固定する構成を採用すれば、多様なサイズのシャンク２１に対応できるのでシャンク径の異なるブラシ状砥石に対応することができる。
【００３６】
上記形態では、アルミナ長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えたブラシ状砥石を用いたが、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えたブラシ状砥石であればよく、アルミナ長繊維に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の研磨機に用いられるブラシ状砥石は、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなる多数本の線状砥材を備えているため、研磨力が強いので、自動車部品や航空機部品といった高精度のバリ取りや表面仕上げ加工が要求されるワークに対する研磨加工を行うことができる。また、ブラシ状であるため、ワークとのなじみ性が高く、微細なバリ取りや表面仕上げ加工ができる。さらに、ブラシ状砥石は、付勢部材および付勢力調整機構を備えたフローティング機構によって、所定の付勢力、荷重が印加された状態でワークを研磨するので、線状砥材が磨耗しても、ブラシ状砥石の切り込み荷重を一定に保つことができる。従って、ワークへの切り込み量を一定に維持することができるので、ワークに高精度の研磨加工を施すことができる。このため、ブラシ状砥石とワークとの相対的な位置を補正、調整するプログラムを簡素化することができる。また、ブラシ状砥石においては、線状砥材の突き出し量の調整インターバルを延長することができる。さらに、前加工工程の影響でバリの大きさにばらつきがあっても、そのようなばらつきを吸収できるので、仕上がり状態の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の研磨機に用いるブラシ状砥石の斜視図である。
【図２】本発明の研磨機のツールホルダの断面図である。
【図３】本発明の研磨機において、ツール保持体への付勢力を強くした場合のツールホルダの断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  研磨機
５  ツールホルダ
６  ツール支持体
７  ホルダ本体
１０  ブラシ状砥石
１３  ブラシ状砥石本体
２１  シャンク
７７  回り止めボール
８０  圧縮コイルばね
８５  調整ボルト
８６  ロックボルト
１００  マシニングセンタ
【図１】
2005111640.tif 000003
【図２】
2005111640.tif 000004
【図３】
2005111640.tif 000005