(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成された固定槽と、この固定槽の底部に同心でかつ回転可能に配された回転槽とを備え、この回転槽の中心部にセンターポールが突設されてなるバレル研磨槽内に、研磨対象となるワークと研磨石等よりなるマスを投入し、さらに前記回転槽の回転軸が鉛直方向に対して所定角度傾斜するようバレル研摩槽全体を傾斜させ、この傾斜状態で前記固定槽を回転させることなく前記回転槽のみを回転駆動させて研磨を行い、
かつ研磨中のマスは、前記センターポールの先端部を前記マスの表面から突出させつつ流動するとともに、前記バレル研磨槽内における傾斜下側となる領域ではマスの旋回速度が遅く厚層の低速領域を形成し、マスの傾斜上側となる領域ではマスの旋回速度が速く薄層の高速領域を形成し、かつ前記高速領域から前記低速領域へ移行する領域では、前記マスのほぼ旋回中心部から外周縁部に向けて稜線が延びこの稜線が前記バレル槽の平面視において内周側が回転方向へ向けて相対的にくぼんだ螺旋形態をなす境界領域を形成し、かつこの境界領域では、前記高速領域を通過した前記マスが前記稜線に沿いつつ前記センターポール側へ向けてなだれ込み、前記センターポール寄りの部分において前記低速領域内へ沈み込みを生じることを特徴とするバレル研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バレル研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ワークを効率的に研磨する方法として渦流バレル研磨と呼ばれる方式が知られている。これは、皿状の回転槽とこの回転槽と同心で配された円筒状の固定槽とからなっており、回転槽を高速回転させると、槽内のマス（研磨対象となるワークと研磨石等の総体をいう）は回転槽と同心で螺旋流動を行う。このときのマスの挙動をより詳細に説明すると、マスは回転槽と同方向へ旋回しつつ回転槽の遠心力によって回転槽の中心部より外周縁側へ移動し、さらに固定槽の壁面を上昇し、その後回転槽の中心部へ向けてなだれ落ちる。こうした循環動作を繰り返す過程で、ワークは良好に研磨されるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バレル研磨を行う場合に槽内に水を投入する湿式の研磨法がよく採用される。しかし、このような湿式研磨において、水に浮くような軽量のワークが研磨対象となった場合には、充分に研磨されないことがあった。その理由は次のようである（図７及び図８参照）。
【０００４】
バレル研磨槽３０の回転によって、マスｍは旋回の中心部側が最も低く、外周側が最も高くなるようなすり鉢状をなして流動する。そのとき、槽内に投入された水ｗ全体も同様にすり鉢状をなし、バレル研磨槽３０が高速旋回する場合には、マスｍよりも上位に水が盛り上がることがある。すると、ワーク３１がこの盛り上がった水ｗの上に浮いてしまい、旋回中心部へなだれ落ちることができない状態におかれる。したがって、かかるワーク３１はそのまま旋回運動のみを継続することとなり、マスｍの内部を循環することができなくなってしまう。かくして、ワーク３１に対する研磨が不十分となっていたのである。
また、これとは別に、樹脂リングや薄肉軟質材よりなるパイプが研磨対象となった場合には、上記した高速の螺旋流動による研磨を行うと、前者では表面にばりを生じさせたり、後者では変形等の問題を生じさせる場合があることが知られていた。
【０００５】
したがって、水に浮くワーク、ばりを生じさせるワーク、変形を生じやすいワーク等は高速研磨には向かず、低速での研磨が望まれるのであるが、バレル研磨槽が低速で回転する場合には、遠心力が弱いため回転槽の中心部寄りの領域に水ｗが貯まる（図８参照）。中心部に貯まった水ｗは螺旋流動を行うことなく、バレル研磨槽３０と同心で旋回するだけであるため、この貯まった水ｗに浮いたワーク３１あるいは水中に没したワークはいずれもそのまま旋回するのみとなって、やはり研磨不足となってしまっていた。
本発明は、こうした要請に応えるために開発されたものであり、その目的とするところは、良好な研磨状態が得られるバレル研磨方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明は、円筒状に形成された固定槽と、この固定槽の底部に同心でかつ回転可能に配された回転槽とを備え、この回転槽の中心部にセンターポールが突設されてなるバレル研磨槽内に、研磨対象となるワークと研磨石等よりなるマスを投入し、さらに前記回転槽の回転軸が鉛直方向に対して所定角度傾斜するようバレル研摩槽全体を傾斜させ、この傾斜状態で前記固定槽を回転させることなく前記回転槽のみを回転駆動させて研磨を行い、かつ研磨中のマスは、前記センターポールの先端部を前記マスの表面から突出させつつ流動するとともに、前記バレル研磨槽内における傾斜下側となる領域ではマスの旋回速度が遅く厚層の低速領域を形成し、マスの傾斜上側となる領域ではマスの旋回速度が速く薄層の高速領域を形成し、かつ前記高速領域から前記低速領域へ移行する領域では、前記マスのほぼ旋回中心部から外周縁部に向けて稜線が延びこの稜線が前記バレル槽の平面視において内周側が回転方向へ向けて相対的にくぼんだ螺旋形態をなす境界領域を形成し、かつこの境界領域では、前記高速領域を通過した前記マスが前記稜線に沿いつつ前記センターポール側へ向けてなだれ込み、前記センターポール寄りの部分において前記低速領域内へ沈み込みを生じることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の作用および効果】
請求項１の発明によれば、マスが投入されたバレル研磨槽全体を傾斜状態に保持し、回転槽を低速回転させる。すると、マスは螺旋流動するが、このときにはマスはバレル研磨槽全体が傾斜していることから、マスあるいは水を投入した場合には、マスおよび水は重力にしたがって共に傾斜下側に大半が滞留し旋回速度の遅い厚層の低速領域を構成する。一方、傾斜上側では旋回速度の速い薄層の高速領域が構成される。高速領域を移動した後、ワークは低速領域の境界領域の底部側に衝突する。この境界領域はマスの旋回中心部と固定槽の側壁との間に螺旋状に延びており、ここに衝突したワークは境界領域部分を上昇しつつ旋回中心部へ向けて移動し、その周辺部で滞留域のマス内に潜り込む。かくして、請求項１の発明では高速領域から低速領域への境界部分で、マスの流動に関し、乱流が形成されるため、ワークを確実に低速領域内へ巻き込ませることができ、これによってワークは滞留域内で研磨石等と擦れ合って所望の研磨状況を得ることができる。この場合において、マスは低速で流動しているため、樹脂製あるいは強度の低いワークであっても、ばりあるいは変形を生じさせるような事態は抑制されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図において、１はバレル研磨槽Ｂ全体を支持するための機台であり、その両側には前後一対の支柱２が立設されている。前後の支柱２の上端間は接続片３が架設されていて、この接続片３の上面中央には軸受け４がそれぞれ設けられている。両軸受け４はバレル研磨槽Ｂに設けられた揺動軸５を回動可能に貫挿している。
【０００９】
図２において右側に位置する両支柱２のうち、図示手前側に位置するものにはバレル研磨槽Ｂを揺動・復帰させるための揺動用モータ６（減速機付き電動モータ）が取り付けられている。この揺動用モータ６の出力軸には小スプロケット７が嵌着され、かつこの小スプロケット７とバレル研磨槽Ｂの揺動軸５に嵌着された大スプロケット８との間にはチェーン９が掛装されている。これにより、バレル研磨槽Ｂは揺動用モータ６の駆動によって水平姿勢から、ほぼ１８０゜反転して内部に投入されたマスｍを完全に排出できる反転姿勢との間を変位できる。
【００１０】
次に、主として図４に基づいてバレル研磨槽Ｂを説明すると、バレル研磨槽Ｂは固定槽１０と回転槽１１とを備えて構成されている。固定槽１０は上下両方へ開口する円筒状の固定槽本体１２と、この固定槽本体１２の下面を塞ぐように取り付けられた円形皿状をなすアンダープレート１３とからなる。また、アンダープレート１３の外底部には回転槽１１を回転駆動させるための可変速の回転用モータ１４が取り付けられている。アンダープレート１３の中心孔１５に固定した筒体１６には、軸受けを介して回転用モータ１４の回転力を伝達するための回転軸１７が支持され、その回転軸１７の上端がバレル研磨槽Ｂ内に突出している。一方、回転槽１１は固定槽１０と同心の円形皿状をなしているとともに、その中心孔１８に固定した連結部材１９が回転軸１７に固定されており、回転用モータ１４の駆動によって固定槽１０と同心に回転駆動されるようになっている。また、固定槽１０のうち固定槽１２の内周には、ポリウレタン製のライニング２０が全周に亘って貼り付けられており、一方の回転槽１１の上面にも同じくポリウレタン製のライニング２１が全周にわたって貼り付けられている。固定槽１０のライニング２０の下端部と、回転槽１１のライニング２１の外周縁とが、全周に亘って均一に僅かな隙間を空けた同心円状態に対応している。なお、回転槽１１の中心部には前記した連結部材１９を覆うようにしてセンターポール２２（ウレタン製）が配されている。このセンターポール２２は頂部が丸くなった円錐状をなし、その頂面から連結部材１９の上面にボルトをねじ込むことによって連結部材１９に対する取り付けがなされている。
【００１１】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
ワークｗの研磨を行うにあたって、バレル研磨槽Ｂ内に研磨石、コンパウンド、ワークｗおよび必要量の水を投入する。そして、揺動用モータ６を駆動させると、大小両スプロケット間に掛装されたチェーン９を介してバレル研磨槽Ｂが揺動軸５周りに揺動する。かくして、バレル研磨槽Ｂ全体が所定角度傾斜した状態に保持され、そのときには、バレル研磨槽Ｂ内に投入されたマスｍは、バレル研磨槽Ｂ内の傾斜下側の領域に偏在することとなる。
【００１２】
なお、バレル研磨槽Ｂの傾斜角度は、例えば鉛直軸に対し７゜〜１０゜であった。この傾斜角度は次のようにして定められている。本実施形態のバレル研磨槽Ｂではマスｍの標準装入容量が研磨空間（回転槽１１と固定槽１０とによって仕切られた内部空間）の約半分であり、これ以上に傾斜させるとバレル研磨に伴ってマスｍが螺旋流動したときに外部へ溢れ出てしまうのを回避しうる最大の傾斜範囲である。
【００１３】
この状態で回転用モータ１４を駆動させ、回転槽１１を図５におけるＰ矢視方向へ比較的低速で回転させる。すると、前述したように、マスｍはバレル研磨槽Ｂ内の傾斜下側領域で偏在しているため、この領域ではマスｍの旋回速度が遅く厚層の低速領域Ｌとなる。但し、この低速領域Ｌでは緩やかではあるがマスｍの螺旋流動が生じており、内部ではマスｍに対する緩やかな撹拌作用と研磨作用が営まれている。
【００１４】
一方、バレル研磨槽Ｂの傾斜上側では回転槽１１の回転によって低速領域Ｌから流出したマスｍが速い旋回速度でもって螺旋流動する。このため、バレル研磨槽Ｂの傾斜上側では旋回速度の速い薄層の高速領域Ｈが形成される。また、高速領域Ｈから低速領域Ｌへと移行する部分には、図５に示すような境界領域Ｔ（斜線が施された部分）が形成されている。この境界領域Ｔは平面視でマスｍの周速の速い外周側に発達し、周速の遅い内周側では相対的にくぼんだ形態をとる。高速領域Ｈを通過したマスｍは、この境界領域Ｔの稜線部分に対しセンターポール２２周辺に向けて螺旋状軌跡を描きつつなだれ込む。そして、連続してなだれ込んでくる後続のマスｍによって、境界領域Ｔ、低速領域Ｌ内へ没してゆく（潜り込みが起きる場所がＡ部として示してある）。
【００１５】
このように、境界領域Ｔではマスｍの流れに関して乱流状態を構成することとなり、ワークｗを確実に低速領域Ｌ内へ巻き込ませることができる。低速領域Ｌ内へ巻き込まれたワークｗは既述したようにして内部で研磨作用を受ける。
以上のように、バレル研磨槽Ｂ全体を鉛直軸に対し所定角度傾斜させながら回転させることによって、従来のような水平姿勢で回転させていた場合と比較して水と共に単に旋回するだけの滞留した領域がなくなり、ワークｗはマスｍ内に確実に取り込まれて研磨される。
【００１６】
【実施例１】
実施例１の研磨条件は次の通りである。
・バレル研磨装置…ＥＦＦ１０５（株式会社チップトン製、研磨空間容量１００リットル）
・ワークｗ…アルミニウム製パイプ  肉厚０．２mm、外径１０mm、長さ７０mmのものが４リットル投入された。
・研磨石…ＨＢＳ−６（株式会社チップトン製  φ６mm  中切削用研磨石）が４６リットル投入された
・コンパウンド…ＬＣ−ＮＺＴ（株式会社チップトン製）
・水…バレル研磨槽Ｂを水平に保持した状態で、マスｍ面上２０mmまでそそぎ込まれた。
【００１７】
上記の条件に加え、バレル研磨にあたってはバレル研磨槽Ｂの傾斜角度は鉛直軸に対し７度とし、回転槽１１の旋回速度は２１３ｍ／ｍｉｎで研磨を行った。ちなみに、バレル研磨槽Ｂを水平に保持して研磨を行う通常の場合であれば、回転槽１１の旋回速度は３０５ｍ／ｍｉｎであり、本実施形態では通常の研磨に比較して低速回転で研磨（ワークｗ表面のばり取り）がなされた。
以上の条件でワークｗ端面のばり取り研磨を行ったところ、ワークｗは境界領域Ｔにおいて内部に沈み込み、低速領域Ｌ内に完全に巻き込まれて流動しており、約３０分経過した時点でワークｗを取り出したところ、良好な状態でばり取りがなされていた。
しかし、バレル研磨槽Ｂを傾斜させず、水平状態に保った状態で、回転槽１１を通常の旋回速度と上記実施例１の旋回速度でそれぞれ研磨を行ったが、前者であればマスｍの最上部を越えた位置で旋回する水に浮かんで旋回し、後者であれば旋回中心寄りの領域に貯まった水に浮かんで旋回するものが発生し、一部ワークｗについてはマスｍ内に巻き込みがあるものの、他については上記した水と共に単に旋回を繰り返すのみで、これらについては研磨むら（ワークであるアルミニウム製パイプの端面が内側にだれを生じ、ばりの取り残しが起きる）を生じさせていた。
【００１８】
【実施例２】
実施例２の研磨条件は次の通りである。
・バレル研磨装置…ＥＦＦ４０（株式会社チップトン製  研磨空間容量４０リットル）
・ワークｗ…ポリプロピレン樹脂製ボール  φ３mm  比重０．９のものが１．５リットル投入された。
・研磨石（１８．５リットル）および水の投入量は実施例１と同様である。
上記の条件に加え、バレル研磨に当たってはバレル研磨槽Ｂの傾斜角度は鉛直軸に対し７度とし、回転槽１１の旋回速度は３０５メートル／ｍｉｎで研磨を行った。
【００１９】
以上の条件で研磨を行った。実施例２で使用されたワークｗは比重が水よりも軽いため水に浮く性質のものであり、従来の研磨方法ではマスｍの上部に盛り上がった水に浮かんだまま、単に旋回のみなされて良好な研磨状況が実現されていなかった。しかし、実施例２によれば、約６０分経過した時点で取り出されたワークｗからは、良好な研磨の結果、射出成形時のパーティングラインが確実に除去されていた。
【００２０】
なお、本発明は種々の変更が可能であり、次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。バレル研磨槽Ｂの傾斜角度、回転槽１１の旋回速度等の研磨条件は、対象となるワークｗの性質、マスｍの量等に応じて適宜に設定されるものであり、一義的に定められるものではない。要は、回転槽１１の旋回に伴ってマスｍの一部に乱流を生じさせる状況が実現できる条件が整えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】傾斜状態にあるバレル研磨槽の側面図
【図２】同じく正面図
【図３】同じく平面図
【図４】バレル研磨槽の断面図
【図５】マスの挙動を示す模式図
【図６】図５のVI-VI線断面図
【図７】従来のバレル研磨槽において高速回転させたときのマスの状態の概要を示す断面図
【図８】同じく低速回転させたときのマスの概要を示す断面図
【符号の説明】
Ｂ…バレル研磨槽
ｍ…マス
Ｌ…低速領域
Ｈ…高速領域
Ｔ…境界領域
【図１】
0004464515.tif 000002
【図２】
0004464515.tif 000003
【図３】
0004464515.tif 000004
【図４】
0004464515.tif 000005
【図５】
0004464515.tif 000006
【図６】
0004464515.tif 000007
【図７】
0004464515.tif 000008
【図８】
0004464515.tif 000009