(57)【要約】【課題】固定槽と回転盤との摺動部が十分に冷却及び潤滑できることを目的とする。【解決手段】筒状固定槽２１とその下部に回転可能に配置した回転盤２２とからなるバレル槽２０の固定槽２１の内壁面にはウレタンライニング２３が形成される一方で、回転盤２２にはセラミックリング２７が取り付けられ、ウレタンライニング２３の突状部２４とセラミックリング２７とが接触した状態で回転盤２２が回転することによってバレル槽内のマスを流動してバレル研磨する渦流バレル研磨機において、突状部２４とセラミックリング２７との摺動部Ｓよりバレル槽内に向けて研磨用液体を供給する給水孔３３と、摺動部付近に滞留したエアを除去する排気バルブ４７と、バレル槽２０の排水孔２２ａを開閉する弁シャフト４４とを設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状固定槽とその下部に回転可能に配置した回転盤とからなるバレル槽の前記固定槽の下部には弾性部材が取り付けられる一方で、前記回転盤には硬質部材が取り付けられ、
前記弾性部材と前記硬質部材とが接触した状態で前記回転盤が回転することによって前記バレル槽内のマスを流動してバレル研磨する渦流バレル研磨機において、
前記弾性部材と前記硬質部材との摺動部より前記バレル槽内に向けて研磨用液体を供給する液体供給手段と、前記摺動部付近に滞留したエアを除去するエア除去手段と、前記バレル槽の排水孔を開閉する弁体とを設けたことを特徴とした渦流バレル研磨機。
【請求項２】
前記弾性部材は前記固定槽の内壁面に形成された樹脂ライニングとしたことを特徴とした請求項１記載の渦流バレル研磨機。
【請求項３】
前記エア除去手段は排気バルブとしたことを特徴とした請求項１または２記載の渦流バレル研磨機。
【請求項４】
筒状固定槽とその下部に回転可能に配置した回転盤とからなるバレル槽の前記固定槽の下部には弾性部材が取り付けられる一方で、前記回転盤には硬質部材が取り付けられ、
前記弾性部材と前記硬質部材とが接触した状態で前記回転盤が回転することによって前記バレル槽内のマスを流動してバレル研磨する渦流バレル研磨方法において、
前記バレル槽にマスと研磨用液体を投入した後、前記弾性部材と前記硬質部材との摺動部より前記バレル槽内に向けて研磨用液体を供給しながらバレル研磨することを特徴とした渦流バレル研磨方法。
【請求項５】
前記弾性部材は前記固定槽の内壁面に形成された樹脂ライニングとしたことを特徴とした請求項４記載の渦流バレル研磨方法。
【請求項６】
前記摺動部より供給する研磨用液体を前記バレル槽内で増水させながらバレル研磨することを特徴とした請求項４または５記載の渦流バレル研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦流バレル研磨機の改良に関し、さらに詳しくは、摺動部の冷却手段を備えた渦流バレル研磨機及び渦流バレル研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
渦流バレル研磨機は、筒状固定槽とその下部に配された回転盤とでバレル槽を構成する。回転盤を回転すると、バレル槽内に投入したワークと研磨石（以下必要に応じてマスという）が渦巻状に流動してワークに所望のバレル研磨を行う（例えば特許文献１）。ここで回転盤は静止した固定槽に対して回転できるように、両者間には一定幅の間隙が形成されていた。このため渦流バレル研磨機では、この間隙に入り込むような微小ワークや微小研磨石の使用が制限された。したがって渦流バレル研磨機は処理能率の高さにおいては非常に優れるものの、使用上の制限があって全てのワークや研磨石に対応できるわけではなかった。
【０００３】
上記問題点に鑑み、本出願人は図１に示すように、固定槽２内壁に形成したウレタンライニング３をその下端から突出させ、このウレタン製突状部４に対向する回転盤５の上面にセラミックリング６を取り付けて両者を接触摺動させながら研磨する装置を開発した（例えば非特許文献１）。この装置は、固定槽２の外周縁フランジ２ａの複数の孔部７にボルト８を挿通してアンダープレート９にねじ込み固定し、このボルト８の周りに押えバネ１０を取り付けてボルト頭部８ａに掛止するようにし、固定槽２を下方に付勢するようにしたものである。つまり固定槽２の自重と複数の押えバネ１０の付勢力により、固定槽２をそこから突出した突状部４を介してセラミックリング６に押え付けるようにしていた。
【０００４】
そしてアンダープレート９内の給水孔１１より一定圧の水やコンパウンド溶液からなる研磨用液体を供給して、突状部４とセラミックリング６との摺動部Ｓを介してバレル槽１内に研磨用液体を供給するようにしていた。つまり摺動部Ｓは、突状部４に対してセラミックリング６が回転摺動するシールを形成するが、このシールの発熱を押えるために液体を供給してシールの冷却と潤滑を行なっていた。上記構成により、固定槽２と回転盤５との摺動部Ｓは実質上「ゼロ隙間」となり、微小ワークや微小研磨石の使用も可能となった。
【０００５】
ところでこの渦流バレル研磨機では、センターポール１３下の筒状体１４の内側に巻き付けられた金属ネット１５を介して、金属ネット１５を通過可能な研磨スラッジや汚水が、開放された排水孔５ａ、１２ａより、常時、排水されるようになっていた。即ち、マスを投入してバレル研磨を開始する時には、研磨用液体が常時排水されるので、バレル槽内には液体がない状態で研磨がスタートした。そして研磨開始から数秒後に、回転盤５の作用でマスが固定槽壁に押しやられ、図の矢示Ｍのように流動する。一方でアンダープレート９から摺動部Ｓを介して研磨用液体が供給されるが、マスとともに遠心力で押しやられるようになって初めて研磨用液体がバレル槽１内に溜まるようになる。そしてバレル槽内の液体量が遠心力で押しやられないほど過剰になると、余剰の液体が中心部の金属ネット１５より排水されるのである。
【０００６】
次にバレル研磨が終了し、回転盤５の駆動を止めると、マスが静止状態に移行するのにともなって研磨用液体も金属ネット１５から次第に排水されて行く。このように従来の渦流バレル研磨機では、研磨初期と研磨終期で、バレル槽１内の摺動部Ｓ付近に研磨用液体が存在しない状態となるので、摺動部Ｓが発熱し、ウレタン製突状部４やセラミックリング６の損耗に繋がることがあった。特にこの問題は、バレル槽１が大型になるほど顕著となった。
【０００７】
またアンダープレート９内において、摺動部Ｓより高い位置に空間があると、ここにエア溜まりができ、その結果、摺動部Ｓからの研磨用液体の噴出しが揺らいで安定供給ができないことも判明した。安定供給ができないと、摺動部Ｓの潤滑が不十分となり、これもまた摺動部Ｓの発熱に繋がるものとなった。
【特許文献１】特許第３０６２８００号公報
【非特許文献１】標題：[ＥＦＦ−１５詳細]、媒体のタイプ：[online]、掲載年月：[２００２年１０月]、掲載者：[株式会社チップトン]、検索日：[２００５年１１月２４日]、インターネットアドレス：[http://www.tipton.co.jp/ eff15shousai.pdf]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上より本発明が解決しようとする課題は、固定槽２と回転盤５との摺動部Ｓが十分に冷却及び潤滑できる渦流バレル研磨機及び渦流バレル研磨方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１の物の発明は、筒状固定槽とその下部に回転可能に配置した回転盤とからなるバレル槽の前記固定槽の下部には弾性部材が取り付けられる一方で、前記回転盤には硬質部材が取り付けられ、前記弾性部材と前記硬質部材とが接触した状態で前記回転盤が回転することによって前記バレル槽内のマスを流動してバレル研磨する渦流バレル研磨機において、前記弾性部材と前記硬質部材との摺動部より前記バレル槽内に向けて研磨用液体を供給する液体供給手段と、前記摺動部付近に滞留したエアを除去するエア除去手段と、前記バレル槽の排水孔を開閉する弁体とを設けたものである。また請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記弾性部材は前記固定槽の内壁面に形成された樹脂ライニングとしたものである。また請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記エア除去手段は排気バルブとしたものである。
【００１０】
次に請求項４の方法の発明は、筒状固定槽とその下部に回転可能に配置した回転盤とからなるバレル槽の前記固定槽の下部には弾性部材が取り付けられる一方で、前記回転盤には硬質部材が取り付けられ、前記弾性部材と前記硬質部材とが接触した状態で前記回転盤が回転することによって前記バレル槽内のマスを流動してバレル研磨する渦流バレル研磨方法において、前記バレル槽にマスと研磨用液体を投入した後、前記弾性部材と前記硬質部材との摺動部より前記バレル槽内に向けて研磨用液体を供給しながらバレル研磨するようにしたものである。また請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記弾性部材は前記固定槽の内壁面に形成された樹脂ライニングとしたものである。また請求項６の発明は、請求項４または５の発明において、前記摺動部より供給する研磨用液体を前記バレル槽内で増水させながらバレル研磨するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固定槽の弾性部材と回転盤の硬質部材との摺動部よりバレル槽内に向けて研磨用液体を供給するに、摺動部付近に滞留したエアを除去するようにしたので、エアがかみ込んで研磨用液体の噴出しが揺らぐことがなくなり、液体の供給が安定する。したがって、摺動部の潤滑が十分に行なわれ、発熱を抑えることができる。また、バレル槽の排水孔を開閉する弁体を設けたので、バレル槽内に研磨用液体を溜めてから、摺動部より研磨用液体を供給しながらバレル研磨すれば、研磨初期と研磨終期で、摺動部付近に液体が存在しない状態がなくなり、摺動部が冷却できて弾性部材やセラミックリングの損耗も抑制できる。さらに、摺動部より供給する研磨用液体は微量の供給量なので、バレル槽内で液体を増加させながら研磨してもワークの研磨仕上がりに何ら影響はなく、余剰量を排水するための自動開閉機構が不要となるから、装置構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に用いる渦流バレル研磨機の構造を図２、３に沿って説明する。図２は、本発明の渦流バレル研磨機のバレル槽２０を主に示したもので、バレル槽２０は筒状固定槽２１と回転盤２２とからなる。筒状固定槽２１は金属製で、その内面にはウレタンライニング２３（本発明の樹脂ライニング）が形成され、その下方部は固定槽２１と共に内側に向かって傾斜し、下端の突状部２４（本発明の弾性部材または本発明の樹脂ライニングの一部）が固定槽２１から突出形成され、後述のセラミックリング２７と接触するようになっている。
【００１３】
回転盤２２も金属製でその形状は椀形に形成され、上面にウレタンライニング２５が形成されている。ウレタンライニング２５の椀曲面には、バレル研磨時のマスの流動を強化する目的で、ウレタン製のフィン２６が９０度間隔で形成されている。また回転盤２２の上部であってウレタンライニング２５の外周にはセラミックリング２７（本発明の硬質部材）が接着され、固定槽２１の突状部２４に対して接触摺動するようになっている。一方、回転盤２２の下部には回転軸２８が接続され、回転盤２２の中心に穿設された排水孔２２ａと回転軸２８の中心に穿設された排水孔２８ａが同軸状に配置され、バレル槽２０内の液体を排水可能としている。
【００１４】
前記回転軸２８は、軸受２９を介して支持体３０で回転可能に支持されている。支持体３０の上部にはボルトなどで有底筒状のアンダープレート３１が固定されている。アンダープレート３１と回転軸２８の間には、アンダープレート３１内の水やコンパウンド溶液からなる研磨用液体が軸受２９側に入り込まないようにオイルシール３２が取り付けられている。またアンダープレート３１の側面の1箇所には、アンダープレート３１内に研磨用液体を送り込むための給水孔３３（本発明の液体供給手段）が設けられ、不図示の給水パイプが接続されるようになっている。アンダープレート３１の上方内側には段差部３１ａが形成され、ここに筒状固定槽２１が嵌合するようになっている。アンダープレート３１と固定槽２１の接触面には、アンダープレート内の研磨用液体が漏れ出ないように固定槽側に環状パッキン３４が取り付けられている。またアンダープレート３１の上方外周にはフランジ３１ｂが形成され、その周縁の３箇所にボルト３５が取り付けられ、このボルト３５は筒状固定槽２１のフランジ２１ａに形成された半円状の切欠部２１ｂを貫通するようになっている。
【００１５】
前記ボルト３５には周り止めナット３６が取り付けられ、その上部には筒状固定槽２１を支持可能なサポートリング３７が螺合されている。つまりサポートリング３７を上方に螺送すれば、固定槽フランジ２１ａが持ち上がるので、メンテナンス時に固定槽２１を離脱できるようになる。反対に、離脱した固定槽２１を装着するには、まず周り止めナット３６に突き当たるまでサポートリング３７を下に螺送する。次に固定槽２１の突状部２４が回転盤２２のセラミックリング２７に当接する位置まで固定槽２１を上から押し嵌める。なおこの時、固定槽フランジ２１ａとサポートリング３７は当接しない。
【００１６】
また前記ボルト３５の上部にはバレル槽２０を９０度〜１８０度の間で反転したときに、固定槽２１が脱落しないようにストッパーリング３８が取り付けられている。つまりバレル研磨後、バレル槽２０を反転してマスを排出するには、バレル研磨時の固定槽２１の上下方向の位置を維持するために、ストッパーリング３８を下降して固定槽フランジ２１ａに当接する。こうすることでバレル槽２０を反転しても、固定槽２１の突状部２４と回転盤２２のセラミックリング２７の摺動部Ｓに隙間が生じることがなく、微小研磨石や微小ワークのすり抜けを防止することができる。
【００１７】
前記回転盤２２の中心付近には、ウレタンライニング２５の形成されていない段部２２ｂがあり、ここに長孔３９ａを穿設した金属製の筒状体３９が取り付けられ、さらにその外周には金属ネット４０が巻き付けられている。この金属ネット４０は、網目状になっており、網目より小さい研磨カスや排液を通すようになっている。そして金属ネット４０と筒状体３９を上から取り囲むように樹脂製のキャップ４１が被せられ、このキャップ４１に挿通された長軸ボルト４２を回転盤２２にねじ込むことによって、金属ネット４０付き筒状体３９が回転盤２２に固定されるようになっている。
【００１８】
前記キャップ４１の中心部には円孔４１ａが穿設され、ここにセンターポール４３の突出部４３ａが押し嵌められるようになっている。さらにセンターポール４３の中心部には孔４３ｂが穿設され、ここに上部に樹脂製の把持部４４ａと下部に樹脂製の弁部４４ｂを備えた弁シャフト４４（本発明の弁体）が差込可能となっている。つまり弁シャフト４４の把持部４４ａを手で持ってセンターポール４３上方より差し込むと、先端の弁部４４ｂが回転盤２２の排水孔２２ａを塞いでバレル槽２０内の液体を保持するようになっている。図３において実線で示したのは、支持体３０を支持するベース４５と、ベース４５上に設けた回転軸２８を駆動するためのモータ４６である。また図２において、摺動部Ｓ外周の固定槽２１には、アンダープレート３１に臨むように、アンダープレート内のエアを排出するための排気口２１ｃ（本発明のエア除去手段）が穿設され、排気口２１ｃに排気バルブ４７（同じく本発明のエア除去手段）が取り付けられている。４８は排気バルブ４７に取り付けられたレバーで、排気口２１ｃを開閉するものである。
【００１９】
次に本発明の渦流バレル研磨機の動作説明をする。バレル研磨に際して、サポートリング３７は下方に螺送され、周り止めナット３６に突き当たった状態となっている。ストッパーリング３８は固定槽フランジ２１ａより上方に退避してあるか、または固定槽フランジ２１ａに軽く当接する程度にしておく。これにて筒状固定槽２１は、その突状部２４が回転盤２２のセラミックリング２７にその自重で当接した状態となる。つまり回転盤２２のセラミックリング２７は、固定槽２１の突状部２４を介して、固定槽２１の全荷重を受けた状態となっている。続いて弁シャフト４４をセンターポール４３より差込み、回転盤２２の排水孔２２ａを閉じる。
【００２０】
次にバレル槽２０内に所定量のマスを投入する。研磨用液体は、バレル槽２０上方より所定量を直接投入しても良いし、給水孔３３よりアンダープレート３１、摺動部Ｓを介してバレル槽２０内に供給しても良い。いずれにしても研磨用液体は、バレル槽２０内に所定水位（例えば、水位が静止マス面となるように）となるように満たし、且つアンダープレート３１内にも給水孔３３より一定圧がかかるように満たしておく。また摺動部Ｓ周辺のアンダープレート内には、摺動部Ｓよりも高い位置に空間Ｐがあるため、ここにエアが溜まる。そのためレバー４８を開いて排気口２１ｃよりエアを抜く。給水孔３３からの水圧により、排気バルブ４７より研磨用液体が出てくるようになったら、レバー４８を回して排気口２１ｃを閉じる。これで空間Ｐのエアは完全に除去される。
【００２１】
所定量の研磨用液体が入ったら、モータ４６を始動して回転盤２２を回転し、バレル研磨に入る。バレル研磨中は、回転盤２２の回転により、セラミックリング２７が固定槽２１の突状部２４と常時接触しながら摺動回転する。このため摺動部Ｓは発熱する傾向にあるが、アンダープレート３１内には一定圧の研磨用液体が常時給水孔３３より供給され、摺動部Ｓを介してバレル槽２０内に安定供給されるので、摺動部Ｓの発熱が抑えられ、円滑に摺動する。またバレル研磨中は、回転盤２２の排水孔２２ａが弁シャフト４４で閉じられているので、バレル槽２０内の研磨用液体は徐々に増水するが、バレル槽２０内への研磨用液体の供給量は微量なので、通常の１〜２時間程度の短時間研磨には影響しない。若しくは長時間研磨になるようであれば、バレル研磨中に排水孔２２ａを開いて、余剰の研磨用液体を排水するようにしてもよい。
【００２２】
バレル研磨が終了したら、回転盤２２の回転を止め、研磨用液体の供給も遮断する。次に弁シャフト４４の把持部４４ａを手で持って引き上げ、回転盤２２の排水孔２２ａを開いて、バレル研磨で生じた汚水を排出する。この時、汚水と共に金属ネット４０を通過した研磨石の磨耗紛やワークの削れカスといった研磨カスもいっしょに排出される。この他、必要に応じてバレル槽２０上方よりシャワリングしてマスの洗浄を行なう。
【００２３】
次に、マスを排出するが、ストッパーリング３８が上方に退避してあれば、これを下方に螺送して固定槽フランジ２１ａに当接させる。ストッパーリング３８が固定槽フランジ２１ａに当接した状態で研磨したのであれば、そのまま若しくはさらに下方に螺送する。これにて固定槽２１の突状部２４と回転盤２２のセラミックリング２７の摺動部Ｓはロックされた状態となる。次に不図示のバレル槽反転機構によって、バレル槽２０を約１１０度反転（図３の２点鎖線の状態）し、バレル槽２０下に置いた不図示のバケット内にマスを排出する。この反転状態でも、ストッパーリング３８で固定槽フランジ２１ａを押さえつけているので、摺動部Ｓに隙間が生じることがなく、微小研磨石や微小ワークが摺動部Ｓをすり抜けてアンダープレート３１内に入ることがない。
【００２４】
＜他の実施の形態＞
上記実施形態では回転盤の硬質部材をセラミックスからなる一体型リングとしたが、硬質部材はセラミックス部材に限らず、超硬合金、鋼などであっても良いし、これらにセラミックコーティングしたり、メッキを施して耐磨耗性を向上したものでも良い。また前記リングを小片状に分割して環状に並べても良い。固定槽の弾性部材は、樹脂材料の他、ゴムなどであっても良い。ウレタン製突状部２４はウレタンライニング２３と一体成形したが、突状部２４をライニングした固定槽２１ｄを固定槽２１から分割し、固定槽２１にボルトなどで取り付ける（図４ａ）か、突状部２４を一体成型して固定槽２１に取り付ける（図４ｂ）ようにしても良い。こうすれば、摺動部Ｓにより突状部２４が磨耗しても、突状部２４のみを交換すれば良い。樹脂ライニングはウレタンライニング２３、２５に限ったものではなく、要するにバレル槽内壁の磨耗を抑える材質であれば何でも良い。バレル研磨に際し、予めバレル槽２０に投入した研磨用液体と摺動部Ｓより供給する研磨用液体は、必ずしも同質のものである必要はなく、研磨の進行状況に合わせて適宜濃度を変えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の渦流バレル研磨機の正面断面図
【図２】本発明の渦流バレル研磨機の正面断面図
【図３】本発明の渦流バレル研磨機の側面を模式的に示した図
【図４】他の実施の形態であって図２のＡ部を拡大した図
【符号の説明】
【００２６】
２０    バレル槽
２１    筒状固定槽
２１ｃ  エア除去手段（排気口）
２２    回転盤
２２ａ  排水孔
２３    樹脂ライニング（ウレタンライニング）
２４    弾性部材または樹脂ライニング（突状部）
２７    硬質部材（セラミックリング）
３３    液体供給手段（給水孔）
４４    弁体（弁シャフト）
４７    エア除去手段（排気バルブ）
Ｓ      摺動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007152482.tif 000005
【図４】
2007152482.tif 000006