(57)【要約】【課題】バレル槽２０が大型でも固定槽２１と回転盤２２との摺動部Ｓが円滑に摺動でき、回転軸２８やその軸受の損傷がないことを目的とする。【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を備えた渦流バレル研磨機において、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、バレル研磨時は固定槽２１のストッパーリング３８を固定槽２１から上方へ退避し、ウレタンライニング２３の突状部２４がセラミックリング２７に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し、バレル研磨終了後、バレル槽２０を反転してマスを排出する時は、固定槽２１のストッパーリング３８を下方へ降ろして固定槽２１を位置決めし、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の接触状態を維持する。【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を備えた渦流バレル研磨機において、前記固定槽の内壁面には樹脂ライニングが形成される一方で、前記回転盤にはセラミック部材が取り付けられ、バレル研磨時は固定槽の位置決め手段を前記固定槽から退避して前記樹脂ライニングが前記セラミック部材に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し、バレル研磨終了後、前記バレル槽を反転してマスを排出する時は前記固定槽の位置決め手段により前記固定槽を位置決めして、前記樹脂ライニングと前記セラミック部材の接触状態を維持したことを特徴とした渦流バレル研磨機。
【請求項２】
バレル研磨時の前記樹脂ライニングの前記セラミック部材への接触は、前記固定槽の自重のみにより接触させることを特徴とした請求項１記載の渦流バレル研磨機。
【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内に給水孔１１より一定圧の水やコンパウンド溶液を供給して、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。
【０００５】
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。またバレル研磨終了後、マスを排出するときは、バレル槽１を９０度〜１８０度の間で反転して行なう。この時、固定槽２は逆さまになるので、自身の自重で摺動部Ｓが開こうとする。摺動部Ｓが開いてしまうと、ここから微小研磨石や微小ワークがアンダープレート９内に入り込んで摺動部Ｓを傷つけたり、回転盤５を駆動する回転軸１２を損傷することがある。しかしながら押えバネ１０の力で固定槽２は回転盤５側に常時押さえ付けられているので摺動部Ｓが開くことがない。
【０００６】
しかしながらこの渦流バレル研磨機は、バレル槽１が小型のうちはこの装置構成で問題なかったが、バレル槽１が大型になると、突状部４のセラミックリング６への押え付け荷重が大きくなりすぎて回転盤５の回転に負荷がかかり過ぎ、ひいては回転軸１２やその軸受の損傷につながるおそれがあった。
【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】
【０００７】
以上より本発明が解決しようとする課題は、バレル槽１が大型でも固定槽２と回転盤５との摺動部Ｓが円滑に摺動でき、回転軸１２やその軸受の損傷しない渦流バレル研磨機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】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１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を備えた渦流バレル研磨機において、前記固定槽の内壁面には樹脂ライニングが形成される一方で、前記回転盤にはセラミック部材が取り付けられ、バレル研磨時は固定槽の位置決め手段を前記固定槽から退避して前記樹脂ライニングが前記セラミック部材に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し、バレル研磨終了後、前記バレル槽を反転してマスを排出する時は前記固定槽の位置決め手段により前記固定槽を位置決めして、前記樹脂ライニングと前記セラミック部材の接触状態を維持したことを特徴としたものである。
【０００９】
次に請求項２の発明は、請求項１の発明において、バレル研磨時の前記樹脂ライニングの前記セラミック部材への接触は、前記固定槽の自重のみにより接触させることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、バレル研磨時は、固定槽の位置決めを固定槽から退避し、樹脂ライニングがセラミック部材に接触した状態で回転盤を回転するから、微小研磨石や微小ワークが摺動部に入り込むことがなく、摺動部が円滑に摺動できる。また、バレル研磨終了後、バレル槽を反転してマスを排出する時は、固定槽の位置決め手段により摺動部が開かないように固定槽を位置決めするので、バレル槽を反転しても摺動部の接触状態が維持できるから、微小研磨石や微小ワークが摺動部に入り込むこともない。
【００１１】
請求項２の発明によれば、バレル研磨時は、固定槽自重のみがセラミック部材にかかるようにしたので、摺動部が円滑に摺動でき、回転軸やその軸受に余分な負荷が掛からないので損傷もしない。また装置構成も簡素になる。
【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（本発明のセラミック部材）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内に水やコンパウンド溶液を送り込むための給水孔３３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水やコンパウンド溶液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（本発明の固定槽の位置決め手段）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２０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。
【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を抑え付けないように上方に退避しておく。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。コンパウンドを含んだ溶液は、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。いずれにしてもコンパウンド溶液は、バレル槽２０内に所定水位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。所定量のコンパウンド溶液が入ったら、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内には一定圧のコンパウンド溶液が常時給水孔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内のコンパウンド溶液は徐々に増水するが、バレル槽２０内へのコンパウンド溶液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。また場合によっては、排水孔２２ａを開いたままにし、余剰のコンパウンド溶液を排水するようにしてもよい。
【００２１】
バレル研磨が終了したら、回転盤２２の回転を止め、コンパウンド溶液の供給も遮断する。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。
【００２２】
次に、マスを排出するが、まずストッパーリング３８を下方に螺送して固定槽フランジ２１ａに当接させる。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。
【００２３】
＜他の実施の形態＞
上記実施形態では回転盤のセラミック部材を一体成型したリングとしたが、小片状に分割したものを環状に並べても良い。固定槽の位置決め手段は、アンダープレート３１より立設したボルト３５にストッパーリング３８を取り付けたものとしたが、バレル研磨機外より固定槽２１を押さえつけるようにしても良い。要するに、バレル槽反転時に、固定槽２１が脱落しないようにその上下位置をロックできるものであれば何でも良い。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を別体とし、ウレタンライニング２３に接着するようにしても良い。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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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
【符号の説明】
【００２５】
２０    バレル槽
２１    筒状固定槽
２２    回転盤
２３    樹脂ライニング（ウレタンライニング）
２４    樹脂ライニング（突状部）
２７    セラミック部材（セラミックリング）
３８    固定槽の位置決め手段（ストッパーリング）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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