(57)【要約】【課題】大型の部品や複雑な流体通路などを持つ部品のバリ取りなどの研磨処理を能率良く行う。【解決手段】研磨処理用のメディア４６を収容する研磨槽４２を加振することによって、メディア４６に入れた被加工物４８を研磨処理する振動式研磨処理装置において、研磨槽４２の内底面を下方に向かって凸な略半円状とし、研磨槽４２を水平方向および上下方向に弾性支持する一方、研磨槽４２を加振機３４によって円周方向に加振することによってメディア４６を研磨槽内で振動させながら一定方向に回転流動させ、メディア４６中に固定保持した被加工物４８にメディア４６を打ちつける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨処理用のメディアを収容する研磨槽を加振することによって、前記メディアに入れた被加工物を研磨処理する振動式研磨処理装置において、
前記研磨槽の内底面を下方に向かって凸な略半円状とし、前記研磨槽を水平方向および上下方向に弾性支持する一方、前記研磨槽を加振機によって円周方向に加振することによって前記メディアを研磨槽内で振動させながら一定方向に回転流動させ、前記メディア中に固定保持した被加工物に前記メディアを打ちつけることを特徴とする振動式研磨処理装置。
【請求項２】
請求項１の振動式研磨処理装置において、
固定フレームに弾性支持された加振板と、
この加振板に取付けられ略水平な振動中心軸線回りに回転振動を発生する加振機と、
前記加振板に複数のばねを介して弾性支持されかつ研磨槽が固定された振動板と、
被加工物を前記研磨槽内のメディアに接触させて固定保持する保持部と、を備える振動式研磨処理装置。
【請求項３】
金属細線を編んだ編組体からなるワイヤをコイル状に巻いた複数の編組体コイルばねを、その中心軸線を加振機の振動中心軸線に略直交させかつ水平にして加振板と固定フレームとの間に介在させた請求項２の振動式研磨処理装置。
【請求項４】
加振機は、不平衡型振動モータで形成されている請求項３の振動式研磨処理装置。
【請求項５】
振動板を弾性支持するばねは縦置きのコイルばねである請求項２の振動式研磨処理装置。
【請求項６】
研磨槽の内底面は、加振機の加振方向に直交する方向に長い略半円筒形である請求項１または２の振動式研磨処理装置。
【請求項７】
加振機は振動周波数が可変であり、研磨槽を含む振動系は共振周波数付近で振動が可能である請求項１の振動式研磨処理装置。
【請求項８】
保持部は、被加工物を研磨槽に固定している請求項２の振動式研磨処理装置。
【請求項９】
保持部は、被加工物を固定フレームに保持している請求項２の振動式研磨処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粒子状などの研磨材を含むバリ取り用や表面研磨用などのメディアを収容する研磨槽を加振することによって、メディアの中に入れた被加工物のバリを除去したり表面研磨などの処理を行う振動式研磨処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、主として砥粒からなるメディア（研磨砥粒）や細かい鋼球、ガラス球などを含むメディア（以下バリ取り用、表面研磨用などのメディアまたは単にメディアという）に被加工物を混合して全体を振動させ、相互の擦れ合いによって被加工物のバリを除去したり表面を研磨する研磨処理装置が知られている。また多数の被加工物のバリ取りを連続的に行うために筒状の研磨槽内にスパイラル状の搬出路を形成し、研磨槽を加振することによって搬送路上で被加工物を搬送すると共に、研磨砥粒によって被加工物のバリを除去することが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特願平４−２９２５８１
【特許文献２】特願平７−１４８６５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既提案のバリ取りや研磨を行う方法は、小部品のバリ取りや表面研磨を行うことを想定したものであり、多数の部品をメディアの中に混入し、部品とメディアを一緒に加振して相互に擦り合わせるものであった。このため部品とメディアとの相対速度差が小さく、処理速度が遅くなり、処理時間も数１０分かける必要がある。また処理後にメディアと部品（被加工物）とを分離する必要があり、生産性が悪いという問題があった。
【０００５】
また自動車や産業機械などに用いられる自動変速機などの油圧機器で、複雑な迷路状の流体通路を有するものでは、１０数キログラムの軽合金部品が使われ、このような大型かつ大重量の部品では従来のバリ取り方法を使えないという問題があった。さらに複雑な流体通路や、細かい溝や孔部を持つ部品では、これらの通路、溝、孔部にメディアが詰まるため、バリ取りが不可能であったり、詰まったメディアの除去に手間がかかる、という問題もあった。また鋳造時に砂型を用いる場合には、細かい孔や溝に入った砂を除去するのに手間がかかるという問題があった。さらに細かい孔の内面が研磨できないという問題もあった。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、大型の部品や複雑な流体通路などを持つ部品のバリ取りや、表面研磨や、鋳造時に用いた砂型の砂の除去や、細かい孔の内面の研磨などを能率良く行うことが可能となる振動式研磨処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によればこの目的は、研磨処理用のメディアを収容する研磨槽を加振することによって、前記メディアに入れた被加工物を研磨処理する振動式研磨処理装置において、前記研磨槽の内底面を下方に向かって凸な略半円状とし、前記研磨槽を水平方向および上下方向に弾性支持する一方、前記研磨槽を加振機によって円周方向に加振することによって前記メディアを研磨槽内で振動させながら一定方向に回転流動させ、前記メディア中に固定保持した被加工物に前記メディアを打ちつけることを特徴とする振動式研磨処理装置、により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、研磨槽の内底面を下方に向かって凸な略半円状とし、研磨槽を円周方向に細かく振動させながら回転（回転振動）させることにより研磨槽に入れたメディアを振動させながら一方向に回転流動させる。一方、被加工物はこのメディア中に固定保持されているので、被加工物にメディアが激しく当たり、被加工物のバリが能率良く除去される。また表面研磨や鋳型の砂落としや、細かい孔の内面研磨などを能率良く行うことができる。
【０００９】
被加工物はメディアの中に混合してメディアと共に振動および流動するのでなく、メディアの振動および一方向の回転流動に対して固定されているので、両者の相対速度差が大きくなり、メディアは被加工物に激しく当たることになる。このためバリ取りや表面などの研磨や鋳型の砂落としの能率が高くなり、処理時間を短縮できる。またメディアの材質、サイズ（粒径）、形状などを適切に設定することにより、被加工物の複雑な形状をした細溝や、貫通孔、交叉孔などの周囲に発生したバリの除去や表面や孔の内面などの研磨や砂落としをすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
研磨槽の内底面は下方に向かって略半球状に凸となったものであってもよいが、略半円筒状としてもよい（請求項６）。すなわち加振機の振動中心軸線方向に直交する垂直面での断面を略半円状とした略半円筒形にするものである。研磨槽の回転振動方向に対して半円筒面の中心線が略直交する方向になるので、研磨槽の内底面によってメディアが円弧状に送られて一側面に沿って上昇し、他側面側に落下することになり、回転流動し循環する。この場合はメディアの収容量を増やすことができ、バリ取り処理を能率良く行うことができる。
【００１１】
研磨槽は、固定フレームに弾性支持された加振板に複数のばねを介して弾性支持された振動板に固定し、加振板を加振機によって回転方向（円周方向）に加振すると共に、被加工物は保持部に保持し固定する構成とすることができる（請求項２）。
【００１２】
この場合加振板の振動（振幅、周波数）を制御することによって研磨槽の振動を制御でき、特に振動系を共振周波数付近の周波数で振動させることにより研磨槽の振動を著しく増幅させてメディアの回転流動を一層強くすることができる。このためには加振板に取付ける加振機の加振周波数を可変としておくのがよい（請求項７）。
【００１３】
加振板を固定フレームに対して弾性支持するためには、金属細線を編んだ編組体からなるワイヤをコイル状に巻いた複数の編組体コイルばねを、それらの中心軸線を加振機の振動中心線に略直交させかつ水平にして加振板と固定フレームとの間に介在させるのがよい（請求項３）。水平にした編組体コイルばねは、その下縁と上縁とが中心軸線方向に極めて柔らかく、中心軸線に直交する方向には十分に硬いという特性を持つ。このため前記のように複数の編組体コイルばねを加振板と固定フレームとの間に介在させた場合には、加振板はこの編組体コイルばねの中心軸線方向に極めて柔らかく振動し易くなる一方、他の方向には十分大きな荷重に耐えることになる。従って研磨槽や加振機などを含む振動系の上下方向の荷重を支えることができる。
【００１４】
加振機は加振板に取付けた不平衡型振動モータで形成することができる（請求項４）。この場合、振動モータの振動中心軸線を編組体コイルばねの中心軸線に直交方向にするのがよい。振動板を弾性支持するばねは、縦置きのコイルばねとするのがよい（請求項５）。
【００１５】
被加工物を保持固定する保持部は、被加工物を研磨槽に固定するものであってもよいが（請求項８）、固定フレームに固定するものであってもよい（請求項９）。いずれにしても被加工物をメディアに対して固定すればよい。後者の固定フレームに固定する場合には被加工物とメディアとの相対速度差が大きくなり、バリ取りなどの処理能率は一層向上する。
【００１６】
保持部はコンピュータで制御されるロボットで形成してもよく、この場合は被加工物の交換を自動で行うことができ、省力化が図れる。この発明はバリ取り装置に最適であるが、表面研磨、鋳型の砂落とし、孔などの内面研磨などを行う研磨処理装置に適用することもできる。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の一実施例であるバリ取り装置の分解斜視図、図２はその平面図、図３は正面図、図４は側面図、図５は編組体コイルをその中心軸線方向から見た図、図６は同じく斜視図である。図７は被加工物を研磨槽に固定する保持部を示す図、図８は同じく被加工物を固定フレームに固定する保持部を示す図である。
【００１８】
図１〜４において符号１０は固定フレームであり、４本の縦の支柱１２をそれらの下端を４本の枠材１４で連結すると共に、それらの上端を４本の枠材１６で連結したものである。ここに上端の枠材１６は支柱１２よりも細い断面形状（四角形）をもつ（図１、２参照）。支柱１２は、正面側の２本および背面側の２本がそれぞれ左右方向の梁１８で結合されると共に、２本の梁１８、１８の両端が前後方向の２本の梁２０、２０によって結合されている。４本の支柱１２の下端には設置場所への据え付けを安定されるため高さ調整用のスクリューブロック１２ａが取付けられている（図３、４）。
【００１９】
２２は加振板であり、梁２０、２０に弾性支持され、前後方向に柔らかく振動可能であり、上下方向に硬く振動系の荷重を支持するように保持されている。すなわち加振板２２は４本の支柱１２の間でこれらの支柱１２との間に適切な間隔を持つ寸法であり、４つの編組体コイルばね２４に支持されている。ここに編組体コイルばね２４はステンレスなどの金属細線を編んだ編組体からなるワイヤをコイル状に巻いたものである。
【００２０】
編組体コイルばね２４は図５、６に示すように、中心軸線２６を水平にしてコイル状に巻いて、このコイルの上下をそれぞれ２本の固定バー２８、３０に挟み複数のビス３２でワイヤと固定バー２８、３０とを一体に固定したものである。このコイルばね２４は下の固定バー２８、３０に対して上の固定バー２８、３０が中心軸線２６方向に柔らかく、中心軸線２６に交叉する方向に硬くなる特性を持つ。なおコイルばね２４はその長手方向中央でワイヤの巻き方向を逆にして、下の固定バー２８、３０に対する上の固定バー２８、３０の復帰力を対称にしている。
【００２１】
この編組体コイルばね２４は、その中心軸線２６を平行かつ前後方向に一致させて、加振板２２の四隅と前後方向の梁２０、２０との間に取付けられる。すなわち４個の編組体コイルばね２４の下の固定バー２８、３０が梁２０に固定され、上の固定バー２８、３０が加振板２２に固定される。この結果加振板２２は、コイル２４の中心軸線２６方向（前後方向）に柔らかく（振動し易く）、他の方向に硬く（振動しにくく）なる状態で固定フレーム１０に保持される。
【００２２】
加振板２２の中央下面には、加振機３４が取付けられている。この加振機３４は不平衡振動モータで形成され、その不平衡重りを持つ回転軸は編組体コイルばね２４の中心軸線２６に直交しかつ水平となるように配置される。なおこの加振機３４の振動数（回転速度）は制御可能である。
【００２３】
３６は振動板である。この振動板３６は加振板２２の上面に６個のコイルばね３８によって取付けられている。ここに振動板３６には左右方向に長い長方形の開口部４０が形成され、６個のコイルばね３８はこの開口部４０を挟んで前側と後側に３個ずつ配列されている。各コイルばね３８は縦に置いて、下端を加振板２２に固定し、上端を振動板３６の下面に固定したものである。
【００２４】
４２は研磨槽である。この研磨槽４２は上方が開いた略半円筒形である。すなわちその内底面は編組体コイルばね２４の中心軸線２６方向に平行な垂直面（振動モータ２４の振動中心軸線に直交する垂直面）による断面が略半円状であり、上方に開く開口は振動板３６の開口部４０より僅かに小さい長方形である。研磨槽４２の外周には水平なフランジ４４が一体に固着されている。研磨槽４２はその底を振動板３６の開口部４０に上方から挿入し、フランジ４４をこの開口部４０の周縁に上方から重ねて、ビス止めされる。
【００２５】
研磨槽４２の中には研磨砥粒などからなるメディア４６が入れられる。４８は被加工物であり、図７、８に示すように研磨槽４２内のメディア４６に接触あるいは埋没する状態に保持される。
【００２６】
すなわち図７に示すものは、研磨槽４２の開口縁に固定した蓋板５０に保持腕５２を固定し、この保持腕５２に被加工物４８を保持したものである。この場合蓋板５０、保持腕５２は本発明の保持部を形成する。また図８に示すものは、固定フレーム１０側、あるいは固定フレーム１０の設置場所に設置した工業用ロボットのアーム５４に被加工物４８を取付けたものである。この場合、アーム５４を含むロボットが本発明の保持部を形成する。
【００２７】
固定フレーム１０の前後面には上下に２分割された外板５６、５８（図３に前面のみ示す。）が固定され、左右側面には上下に２分割された外板６０、６２（図４に一側面のみ示す。）が固定されている。固定フレーム１０の上面には上板６４が固定されている。この上板６４には研磨槽４２の開口の上方に臨む開口６６が形成されている（図２）、被加工物４８やメディア４６はこの開口６６を通して研磨槽４２に出し入れされる。
【００２８】
次にこの実施例の動作を説明する。加振機３４の円周方向の回転振動力により、加振板２２は編組体コイルばね２４の中心軸線２６方向および上下方向の偏位により回転振動する。この加振板２２の回転振動は、コイルばね３８を介して振動板３６に伝えられる。加振機３４、加振板２２および振動板３６の重さ、編組体コイルばね２４およびコイルばね３８のばね定数、研磨槽４２に収容したメディア４６の量（重さ）などで決まる振動系の共振周波数と、加振機３４の加振周波数が一定の関係になると、振動系は共振状態に近い状態となって激しく回転振動する。この時にはメディア４６は図７、８に示すように研磨槽４２内で内底面に案内されて円を描きながら激しく振動しながら循環する。
【００２９】
被加工物４８は研磨槽４２または固定フレーム１０側に固定されているので、振動しながら回転流動するメディア４６はこの被加工物４８に激しく衝突する。このため、被加工物４８のバリは能率よく除去される。また被加工物４８は保持腕５２、アーム５４と共に研磨槽４２から出し入れすればよいので処理能率を向上させることができる。
【００３０】
なお研磨槽４２の内底面には、メディアの送り方向に対して直交方向（振動中心軸線方向）に長い凸条６８を設けておくのがよい（図８）。メディアをこれら１または複数の凸条６８によって、メディアが研磨槽４２の内面を滑るのを防ぎ、メディアの流動および振動を強くできるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例の分解斜視図
【図２】同じく平面図
【図３】同じく正面図
【図４】同じく側面図
【図５】編組体コイルを中心軸線方向から見た図
【図６】編組体コイルの斜視図
【図７】保持部を示す図
【図８】保持部の他の実施例を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０  固定フレーム
２２  加振板
２４  編組体コイルばね
２６  中心軸線
３４  加振機（不平衡振動モータ）
３６  振動板
３８  コイルばね
４０  開口部
４２  研磨槽
４６  メディア
４８  被加工物
５２  保持腕（保持部）
５４  アーム（工業用ロボットからなる保持部）
【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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【図７】
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【図８】
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