TWI597124B - Centrifugal drum grinding device and drum grinding method - Google Patents
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Description
本發明之一側面及實施形態係關於研磨以硬脆材料、金屬、合成樹脂及複合材料構成之零件(工件)時,可減輕產生於工件表面之損傷之離心滾筒研磨裝置及滾筒研磨方法。
已知有離心滾筒研磨裝置,其於滾筒槽內收納被研磨物(工件)與研磨介質,並藉由使滾筒槽內之工件及研磨介質流動化,進行除毛邊、圓角加工、強光澤飾面、研磨、表面粗糙度調整等之工件之加工(滾筒研磨)(例如,參照專利文獻1)。離心滾筒研磨裝置藉由使收納工件及研磨介質之滾筒槽自公轉(行星螺旋),使工件及研磨材流動從而研磨工件。
專利文獻1:日本特開平05-016130號公報
離心滾筒研磨裝置因藉由滾筒槽之自公轉來研磨工件,故研磨能力較高。但,在研磨由雖硬但經不起衝擊而容易損壞之硬脆材料構成之工件時,會於其角部或緣部產生破損(裂縫)或缺損(碎屑)等之損傷。
硬脆材料作為積層陶瓷電容器(MLCC:Multi-layer Ceramic
Capacitor)、電感器或晶體振盪器等各種電子零件之材料被廣泛使用。因電子零件要求高性能化且小型化,故謀求工件在研磨加工時不會產生破損或缺損之研磨裝置及研磨方法。
又,在利用離心滾筒研磨裝置研磨金屬材料或合成樹脂或各種複合材料(例如,CFRP(Carbon fiber reinforced plastic:碳纖維增強塑料)等之纖維增強塑料)時,因工件彼此之碰撞或工件與研磨介質之碰撞,而產生於工件之表面產生打痕、工件變形、或劃傷工件之表面之損傷。
例如,將發動機零件或旋轉軸等之金屬零件之滑動部進行滾筒研磨時,當工件遭受上述之損傷,則滑動性變差。又,因纖維增強塑料作為飛機或汽車之零件之需求增高,故若因滾筒研磨而遭受上述之損傷,則會在最終工件之可靠性上產生問題。
在本技術領域研磨由硬脆材料、金屬、合成樹脂及複合材料構成之工件時,以可減少於工件產生破損或缺損、打痕、變形、傷等之損傷之離心滾筒研磨裝置及滾筒研磨方法較理想。
本發明之一側面之離心滾筒研磨裝置係其收納有包含工件及研磨介質之粒子之滾筒槽自公轉而研磨工件之離心滾筒研磨裝置。離心滾筒研磨裝置具備:圓盤狀之轉塔,其可以公轉軸為中心旋轉;複數個滾筒槽,其介隔各自轉軸設置於上述轉塔,且可以各自轉軸為中心而各自旋轉;旋轉機構,其使上述轉塔及上述滾筒槽旋轉;及傾斜機構,其使上述轉塔之公轉軸相對於水平面傾斜而配置,且將上述複數個自轉軸各者相對於水平面傾斜而配置。工件之損傷之產生之主要原因在於:在滾筒槽中之離心力與工件之重力成為平衡狀態時,粒子離開滾筒槽之壁面散亂在滾筒槽內,其後粒子激烈地與對向之內壁面碰撞。藉由傾斜機構將轉塔之公轉軸相對於水平面傾斜而配置,且將複
數個自轉軸各者相對於水平面傾斜而配置。因各自轉軸相對於水平面傾斜,藉此除重力與離心力以外,分力發揮作用,故即使重力與離心力成為平衡狀態,粒子仍藉由此分力而沿著複數個滾筒槽之內壁面移動。其結果,可防止因與複數個滾筒槽之內壁碰撞所引起之工件之損傷。
上述傾斜機構可具有:將上述轉塔以公轉軸為中心自由旋轉地固定之基台;將上述基台自由傾斜移動地固定之傾斜架座;及連結於上述基台且使上述基台自由地傾斜之轉動機構。藉由轉動機構可使複數個滾筒槽各者自由地傾斜。此傾斜係在附加於粒子之離心力至少為後述之第1離心力至第2離心力之間時,將滾筒槽在30°~70°之範圍內傾斜而配置即可。進行滾筒研磨之期間包含以相同之角度傾斜之情形、及在滾筒研磨中連續地或階段性地變更滾筒槽之傾斜角度之情形兩者。
若上述轉動機構採用利用活塞之伸縮使上述基台自由地傾斜之缸,則藉由調整包含於缸之活塞之伸縮量,可自由地調整轉塔之公轉軸之傾斜角度即複數個自轉軸各者之傾斜角度。亦可藉由上述傾斜機構將上述複數個自轉軸各者相對於水平面在30°~70°之範圍內傾斜而配置。
又,具備固定上述複數個滾筒槽各者之複數個滾筒槽外殼,且於上述複數個滾筒槽外殼之一端分別設有上述複數個自轉軸,上述複數個自轉軸各者亦可自由轉動地固定於上述轉塔。在將2個轉塔對向而配置之狀態下傾斜複數個滾筒槽之情形,會對轉塔之旋轉軸或複數個自轉軸等施加過大之負載。藉由採用上述構造,因即使傾斜複數個自轉軸亦不會產生如上述之過大之負載,故可良好地進行滾筒研磨。
另,傾斜機構包含用於以特定之傾斜角度固定者、以可設定成任意之角度之方式可活動者中之任一之情形。前者之情形可在預先決
定最佳之傾斜角度後,以該角度使用用於使上述公轉軸及上述自轉軸以該角度傾斜之治具。後者之情形,亦可進而具備自由地調整傾斜上述複數個滾筒槽之角度之傾斜角度調整機構。可添加工件之性狀、所需之完成精度、研磨時間等,藉由傾斜角度調整機構將滾筒槽調整至最佳之傾斜角度。
本發明之另一側面之滾筒研磨方法包含:使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟、及藉由上述複數個滾筒槽之自公轉而研磨工件之步驟,且使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟具有連續變更由上述複數個自轉軸各者與水平面所規定之角度之步驟。此處所謂的「連續地變更」包含:連續地變更滾筒槽之傾斜角度之情形、如後述般階段性地變更之情形、及組合連續地變更及階段性地變更之情形三者。階段性地變更及組合連續地變更與階段性地變更之情形,藉由適當選擇尤其係後述之第一離心力至第二離心力之間之傾斜速度,可進一步減少工件之損傷。
階段性地變更離心滾筒研磨裝置之滾筒槽之傾斜角度之滾筒研磨方法包含:使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟、及藉由上述複數個滾筒槽之自公轉而研磨工件之步驟;且使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟具有:在附加於上述粒子之離心力到達作為上述粒子無法以自重接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之前之離心力而設定之第一離心力後,到達作為藉由離心力可接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之離心力而設定之第二離心力之期間,以使上述複數個滾筒槽以第一傾斜角度傾斜之方式藉由上述傾斜角度調整機構調整之第一傾斜步驟;及在上述粒子之離心力維持作為上述第一傾斜步驟之後進行滾筒研磨所需之離心力而設定之第三離心力之期間,以使上述複數個滾筒槽以第二傾斜角度傾斜之方式藉由上述傾斜角度調整機構調整之步驟。在複數個滾筒槽之離心力與工件之重力為平衡狀態之期間,藉由使複數個滾筒
槽以第一傾斜角度傾斜,可防止由如上述般碰撞於複數個滾筒槽之內壁所引起之工件之損傷。其後,藉由使複數個滾筒槽以第二傾斜角度傾斜,可高效地進行滾筒研磨。藉由設置此種步驟,不會於工件中產生損傷,且不會於加工精度中產生不均一,而可良好地進行滾筒研磨。可將第一傾斜角度設為30°~70°,將第二傾斜角度設為0°~30°。
又,亦可進而具備控制上述複數個滾筒槽之自公轉之旋轉速度之旋轉速度調整機構。藉由此種構成之離心滾筒研磨裝置進行之離心滾筒研磨方法具備:使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟、及藉由上述複數個滾筒槽之自公轉研磨工件之步驟;且使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟具備:第一加速步驟,其以附加於上述粒子之離心力以第一時間到達作為以上述粒子無法以自重接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之前之離心力而設定之第一離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度;及第二加速步驟,其在上述第一加速步驟後,以附加於上述粒子之離心力以第二時間到達作為可藉由離心力而接觸上述複數個滾筒槽之內壁之離心力而設定之第二離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度。在以複數個滾筒槽內之離心力成為作為重力之附近而設定之第一離心力之方式,將複數個滾筒槽之自公轉之速度緩緩加速之第一加速步驟後,設第二加工步驟,其係以使附加於粒子之離心力成為作為離心力充分大於重力,且可藉由離心力使工件接觸於複數個滾筒槽之內壁之離心力而設定之第二離心力之方式,急速地加速複數個滾筒槽之自公轉之速度,藉此可防止工件之散亂。又,上述第一離心力可設為0.3G~1.0G,上述第二離心力可設為1.5G~6.0G。
又,亦可進而具備進行僅上述複數個滾筒槽之自轉之預備自轉機構。藉由此種構成之離心滾筒研磨裝置進行之滾筒研磨方法,可用於防止將由硬脆材料構成之工件進行滾筒研磨時之「工件之破損或缺
損」之情形。該方法亦可具備:預備研磨步驟,其係藉由上述預備自轉機構之動作使複數個滾筒槽自轉,而將工件之角部及緣部之角磨圓;及正式研磨步驟,其係在上述預備研磨步驟之後,使複數個滾筒槽自公轉而進行該工件之研磨。工件之破損、缺損係以角部或緣部之角部作為基點而產生。藉由在初期研磨步驟中進行將上述角部磨圓之加工(圓角化),在本研磨步驟中研磨時可減少於工件中產生破損或缺損。此處所謂的硬脆材料係指各種陶瓷、水晶等之結晶材料、矽、鐵素體等性質硬且較脆之材料。
1‧‧‧離心滾筒研磨裝置
2‧‧‧殼體
3‧‧‧滑動擋板
10‧‧‧研磨單元
11‧‧‧滾筒槽
11a‧‧‧滾筒槽
11b‧‧‧滾筒槽
11c‧‧‧滾筒槽
11d‧‧‧滾筒槽
12‧‧‧滾筒槽外殼
13‧‧‧自轉軸
13a‧‧‧自轉軸
13b‧‧‧自轉軸
13c‧‧‧自轉軸
13d‧‧‧自轉軸
14‧‧‧轉塔(公轉圓盤)
15‧‧‧公轉軸
20‧‧‧旋轉機構
21‧‧‧驅動馬達
22‧‧‧驅動帶輪
23‧‧‧公轉帶輪
24‧‧‧驅動皮帶
25A‧‧‧從動帶輪
25B‧‧‧從動帶輪
26a‧‧‧自轉帶輪
26b‧‧‧自轉帶輪
26c‧‧‧自轉帶輪
26d‧‧‧自轉帶輪
27A‧‧‧從動皮帶
27B‧‧‧從動皮帶
28A‧‧‧防鬆弛帶輪
28B‧‧‧防鬆弛帶輪
30‧‧‧傾斜機構
31‧‧‧基台
31a‧‧‧傾斜基台
31b‧‧‧傾斜構件
31c‧‧‧傾斜軸
31d‧‧‧自轉軸軸承
32‧‧‧傾斜架座
32a‧‧‧傾斜軸軸承
33‧‧‧缸
33a‧‧‧活塞
40‧‧‧控制機構
41‧‧‧輸入部
42‧‧‧控制部
50‧‧‧預備自轉機構
51‧‧‧預備驅動馬達
52‧‧‧預備驅動帶輪
53‧‧‧預備自轉帶輪
54‧‧‧預備驅動皮帶
55‧‧‧離合器機構
60‧‧‧防止碰撞構件
C1‧‧‧離心力
C2‧‧‧離心力
C3‧‧‧離心力
GA‧‧‧齒輪
GB‧‧‧齒輪
M‧‧‧粒子
T1‧‧‧時間
T2‧‧‧時間
T3‧‧‧時間
T4‧‧‧時間
T5‧‧‧時間
圖1係顯示第一實施形態之離心滾筒研磨裝置之構造之示意圖。
圖2係用於說明第一實施形態之離心滾筒研磨裝置之示意圖。圖2之(A)係顯示離心滾筒研磨裝置之主要部分之示意圖,圖2之(B)係自圖2之(A)之A-A方向之示意圖。
圖3係說明第一實施形態之離心滾筒研磨裝置之動作之流程圖。
圖4係顯示第一實施形態之離心滾筒研磨裝置之驅動馬達之運轉模式之一例之圖表。
圖5係說明第二實施形態之離心滾筒研磨裝置之示意圖。
圖6(A)、(B)係說明變更例即於滾筒槽內設置防止碰撞構件之例之圖。
圖7係顯示離心滾筒研磨裝置之因被附加於粒子之離心力之不同而引起之粒子之行動狀態之示意圖。
圖8係顯示實施例1之結果之圖表
圖9係顯示實施例1之結果之圖表。
將離心滾筒研磨裝置之一例作為實施形態並參照圖進行說明。另,本發明並非限定於以下之實施形態者。又,在以下之說明中左右
上下方向若無特別聲明即表示圖中之方向。
參照圖說明離心滾筒研磨裝置之一例。圖1、2係顯示第一實施形態之離心滾筒研磨裝置之構造之示意圖。圖1係裝置概要圖,圖2之(A)係裝置側視圖,圖2之(B)係自圖2之(A)之A-A方向之示意圖。如圖1及圖2所示,離心滾筒研磨裝置1包含殼體2、研磨單元10、旋轉機構20、傾斜機構30、及控制機構40。另,如圖1所示研磨單元10、旋轉機構20及傾斜機構30收納於殼體2。於殼體2中設置有滑動擋板3。圖1中顯示滑動擋板3為開之狀態。
研磨單元10配置於上述殼體2之內部。研磨單元10包含複數個滾筒槽11、可裝卸地固定複數個滾筒槽11各者之複數個滾筒槽外殼12、及可自由旋轉地固定有複數個滾筒槽外殼12各者之轉塔14(公轉圓盤)。
複數個滾筒槽11各者係由一部分被開口之箱狀之本體部及覆蓋上述開口之蓋子構成。另,在本實施形態中作為一例,複數個滾筒槽11各者由上面開口之本體部、及以覆蓋上述開口之方式可自由裝卸地固定之蓋子構成。複數個滾筒槽11各者之內部之空間之形狀(與滾筒槽11之軸心正交之剖面之形狀)為八角形。但,複數個滾筒槽11各者之內部之形狀不限定於八角形。例如,內部之形狀可為圓形,亦可為其他多角形。內部之形狀為多角形之情形時,滾筒研磨中之粒子之流動性提高。
複數個滾筒槽11各者固定於複數個滾筒槽外殼12。複數個滾筒槽外殼12各者於一端具備自轉軸13。複數個滾筒槽外殼12各者介隔自轉軸13固定於轉塔14。即,複數個滾筒槽11各者介隔各自轉軸可旋轉地設置於轉塔14。
轉塔14為圓盤形狀,且插嵌上述自轉軸13之軸承(軸承)以於周方
向等間隔之方式設置。即,複數個滾筒槽外殼12以於周方向等間隔之方式固定於轉塔14。於轉塔14之中心垂直設置公轉軸15。此處,公轉軸15與自轉軸13a~13d各者之位置(軸之朝向)係相對地固定。作為圖中之例,係以公轉軸15之朝向與自轉軸13a~13d各者之朝向成為同一方向之方式固定。
另,在本實施形態中作為一例使用4個滾筒槽11。於以下之說明中為方便起見,將滾筒槽11及自轉軸13之符號作為自圖2之(B)之上側逆時針地按滾筒槽11a~11d及自轉軸13a~13d之順序配置而進行說明。
旋轉機構20包含驅動馬達21、驅動帶輪22、公轉帶輪23、驅動皮帶24、從動帶輪25A、25B、自轉帶輪26a~26d、從動皮帶27A、27B、及防鬆弛帶輪28A、28B。
驅動馬達21配置於其旋轉軸與轉塔14之主表面正交之方向。驅動帶輪22固定於驅動馬達21之旋轉軸。又,公轉帶輪23設置於轉塔14之外周。驅動皮帶24架設於驅動帶輪22與公轉帶輪23。當使驅動馬達21作動,則驅動馬達21之旋轉力經由驅動帶輪22、公轉帶輪23及驅動皮帶24傳達至轉塔14。藉此,轉塔14將公轉軸15作為軸心旋轉。即,滾筒槽11a~11d以公轉軸為中心旋轉(公轉)。
如圖2之(A)所示,2個從動帶輪25A、25B分別固定於公轉軸15。從動帶輪25A、25B各者為同徑。又,自轉帶輪26a~26d各者與從動帶輪25A、25B同徑,且固定於自轉軸13a~13d。從動皮帶27A架設於從動帶輪25A與自轉帶輪26a、26d。從動皮帶27B架設於從動帶輪25B與自轉帶輪26b、26c。
防鬆弛帶輪28A、28B各者接觸於從動皮帶27A、27B之外周面,從而降低皮帶之遊離。當轉塔14藉由驅動馬達21之作動而旋轉時,驅動馬達21之旋轉力經由從動帶輪25A、25B及從動皮帶27A、27B傳達至自轉帶輪26a~26d。因從動帶輪25A、25B與自轉帶輪26a~26d同
徑,故自轉軸13a~13d各者以與公轉軸15即轉塔14相同之旋轉數連動並朝與轉塔之旋轉方向(公轉方向)相同方向旋轉(自轉)。
如上述般,藉由旋轉機構20,滾筒槽11a~11d各者同時進行以公轉軸15為中心旋轉之公轉,與以自轉軸13a~13d為軸心旋轉之自轉。
滾筒槽11開始自公轉後,粒子便藉由自重接觸於下部之內壁。滾筒槽11以適於進行滾筒研磨之速度(定常速度)自公轉時,粒子藉由離心力接觸於滾筒槽11之內壁。但,自公轉開始後至加速到定常速度為止之期間,存在重力與離心力達到平衡狀態之速度區域。當接***衡狀態,粒子離開滾筒槽11之內壁,而激烈地與滾筒槽11之對向之內壁面碰撞。其結果,工件會激烈地與滾筒槽11之內壁碰撞,或研磨介質激烈地與工件碰撞,或工件彼此激烈地碰撞。本發明者專注研究之結果發現此為工件之損傷之原因之一。對此,本實施形態之離心滾筒研磨裝置1設有將公轉軸15與滾筒槽11之自轉軸相對地固定,並藉由使公轉軸15自水平面傾斜,使滾筒槽11之自轉軸自水平面傾斜,且可在此狀態下進行滾筒研磨之機構(傾斜機構30)。
在先前之離心滾筒研磨裝置中,自轉軸不相對於地面(水平面)傾斜地配置。在本實施形態中設有於滾筒研磨時,用於使固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者相對於地面傾斜特定之角度之傾斜機構30。如圖2所示,藉由傾斜機構30使轉塔14以特定之角度傾斜,而使固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者傾斜。藉由使固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者傾斜,產生除重力與離心力以外之分力。重力與離心力成為平衡狀態之情形時,粒子藉由此分力沿著滾筒槽11之內壁面移動。即,因粒子不離開滾筒槽11之內壁,故可防止因粒子激烈地與滾筒槽11之對向之內壁面碰撞所引起之工件之損傷之產生。
固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者藉由傾斜機構
30所傾斜之角度θ,係由水平方向X與自轉軸之延伸方向Y規定。此角度θ可設為相對於地面傾斜30°以上,亦可設為40°以上。又,角度θ可設為50°以下,亦可設為70°以下。即,角度θ可設為30°~70°,亦可設為40°~50°。若固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者之傾斜角度為30°以下,則如上述般產生粒子離開滾筒槽11之內壁之速度區域,從而對工件產生損傷。若固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者之傾斜角度為70°以上,則滾筒研磨中粒子在滾筒槽11內之流動性較差,導致於工件之完成精度上產生不均一。
固定滾筒槽11a~11d之滾筒槽外殼12之自轉軸各者之傾斜,可自滾筒研磨之開始至結束時為止以相同之角度傾斜,亦可根據滾筒研磨之進行變更傾斜角度。
傾斜機構30構成為可根據工件之種類或形狀、加工目的設定特定之角度。本實施形態之傾斜機構30包含固定研磨單元10及旋轉機構20之基台31、可傾斜移動地固定上述基台31之傾斜架座32、及具有作為轉動機構可伸縮之軸(活塞)之缸33。
基台31由固定驅動馬達21之傾斜基台31a、及垂直設置於傾斜基台31a之傾斜構件31b構成。傾斜基台31a之兩側面(圖2之(A)中前表面及背面)上固定有傾斜軸31c。傾斜構件31b固定可旋轉地軸支公轉軸15之自轉軸軸承31d。轉塔14介隔該自轉軸軸承31d固定於傾斜構件31b。如此般,研磨單元10及旋轉機構20固定於基台31。
傾斜架座32固定於殼體2內。又,於傾斜架座32之上面固定有可旋轉地軸支上述傾斜軸31c之傾斜軸軸承32a。藉由此傾斜軸軸承32a,基台31被固定成可將傾斜軸31c作為支點傾斜移動。
缸33係位於活塞33a之相反側之基部可轉動地固定於殼體2之底部。又,活塞33a之前端可轉動地固定於上述傾斜構件31b。當使缸33作動而變更活塞33a之行程量,則基台31從動於活塞33a之行程而轉
動。
如上述般,藉由使缸33作動而調整活塞33a之行程量,可使滾筒槽11以特定之角度傾斜。本實施形態之缸33為更正確地設定滾筒槽11之傾斜角,使用電動式之伺服缸作為一例。
轉動機構不限於上述之構成。作為可自動傾斜之其他之構成,例如可採用設置滑輪及用於使基台31傾斜之馬達,並介隔滑輪以導線連結馬達與基台31之構成。又,作為其他之例亦可採用可手動傾斜之構成。例如,可由固定於傾斜軸31c之齒輪GA(未圖示)、連結於上述齒輪GA並可旋轉地固定於傾斜架座32之齒輪GB(未圖示)、固定於上述齒輪GB並用於使該齒輪GB旋轉之握把(未圖示)、及限制齒輪GB之旋轉之防止旋轉機構(未圖示)構成。若以手動使上述握把旋轉,則齒輪GA及齒輪GB旋轉,且基台31傾斜。此時,因齒輪GB藉由上述防止旋轉機構除受到使握把旋轉之力以外不旋轉,故可手動任意地設定基台31之傾斜角度。
無需配合狀況變更滾筒槽11之傾斜角度之情形時,可採用不使用缸33般任意地調整傾斜角度之機構,而利用治具等簡單地將基台31以傾斜特定之角度之方式固定之構造。此情形,離心滾筒研磨裝置1之製造成本變便宜。
滾筒槽11與自轉軸13一起傾斜。即,相對固定滾筒槽11之自轉軸13之公轉軸15之角度,不依照滾筒槽11之傾斜角度而係固定。藉由此構成可不依賴於滾筒槽11之傾斜角度而穩定地進行滾筒槽11之自公轉。
控制機構40包含輸入部41及控制部42。輸入部41具備觸控面板式操作面板及作動按鍵,連接於控制部42。控制部42輸入研磨條件(研磨時間、驅動馬達之旋轉速度、到達定常速度之時間、或定常速度至旋轉停止為止之時間等)等對控制部42之指令,又將該指令輸出
至各機構。向控制部42之輸入係藉由輸入部41進行。輸入可由操作員一邊藉由監視器確認一邊利用觸控面板式操作面板進行。
其次,使用圖3說明本實施形態之離心滾筒研磨裝置1之滾筒研磨方法。圖3係顯示滾筒研磨方法之動作之流程圖。
設置於殼體2之前面之輸入部41自操作員接受操作資訊。設置於殼體2之前面之輸入部41向控制部42預先輸出研磨條件。本實施形態中所輸入之研磨條件係「研磨時間」「驅動馬達之旋轉速度」「滾筒槽之傾斜角度」「驅動馬達之加速時間、減速時間」,亦可根據需要輸入其他之條件。
於4個滾筒槽11a~11d各者之本體部中收納工件及研磨介質。工件係由硬脆材料、金屬、合成樹脂及複合材料構成之零件。硬脆材料係指各種陶瓷、水晶等之結晶材料、矽、鐵氧體等性質硬且較脆之材料。研磨介質為由包含研磨粒之樹脂構成者、由陶瓷構成者、由陶瓷及研磨粒構成者、由金屬構成者、由玻璃構成者、由植物構成者等一般用於滾筒研磨者即可,且可配合工件之種類或形狀或滾筒研磨之目的等進行適當選擇。工件及研磨介質之量未特別限定,在本實施形態中分別採用相對滾筒槽11a~11d之容積之10vol%或50vol%。工件及研磨介質收納於滾筒槽11a~11d各者中後,將蓋子固定於本體部使其密封。且,打開滑動擋板3將此等之滾筒槽11a~11d各者固定於4個滾筒槽外殼12各者。因轉塔14相對地面成水平狀態,故手動亦可容易地使其旋轉。手動使轉塔14旋轉並將4個滾筒槽11a~11d各者固定於4個滾筒槽外殼12各者。如此般,滾筒槽11a~11d各者固定於轉塔14後,關閉滑動擋板3。
當作動按鍵成為ON,則缸33作動從而使活塞33a伸長預先設定之對應於「滾筒槽11之傾斜角度」之長度。藉此,相對地面垂直之滾筒槽11a~11d傾斜成特定之角度。接著,驅動馬達21作動。驅動馬達21之旋轉力經由驅動帶輪22、公轉帶輪23、驅動皮帶24傳達至轉塔14,轉塔14以公轉軸15為軸心旋轉。因藉由轉塔14之旋轉,公轉軸15及從動帶輪25A、25B旋轉,故經由固定於自轉軸13a~13d之自轉帶輪26a~26d及從動皮帶27A、27B,滾筒槽外殼12即滾筒槽11a~11d各者旋轉。如此般,滾筒槽11a~11d各者進行沿著轉塔14之圓周方向旋轉之公轉,與以自轉軸13a~13d為軸心旋轉之自轉。
旋轉機構20亦可為減輕對本身之負擔,而由控制部42設定成以特定之時間加速至最適合於滾筒研磨之旋轉速度。在此加速之過程中,滾筒槽11之內部以「粒子之重力」>「附加於粒子之離心力」、「附加於粒子之重力=附加於粒子之離心力(平衡狀態)」、「附加於粒子之重力<附加於粒子之離心力」之順序變化。另,於以下將成為「粒子之重力」>「附加於粒子之離心力」之離心力作為離心力A、將平衡狀態之離心力作為離心力B、將成為「附加於粒子之重力≦附加於粒子之離心力」之離心力作為離心力C進行說明。
圖7係說明先前之滾筒研磨裝置之滾筒槽之內部之粒子M之動作之概要圖。在圖7中圖示了上述平衡狀態及平衡狀態前後之粒子M之動作。如圖7所示,附加於粒子M之離心力為離心力B之情形時,粒子M離開滾筒槽之壁面散亂在滾筒槽內,其後產生粒子M激烈地與對向之內壁面碰撞之現象。與此相對,在本實施形態中因滾筒槽11傾斜,故在離心力B之狀態下,對粒子M除重力與離心力以外,分力發揮作用。因此,藉由此分力粒子M沿著滾筒槽11之內壁面移動。即,因粒子M不離開滾筒槽11之內壁面,故不會產生如上述般激烈地與對向之內壁面碰撞之現象。藉此,不會產生對工件之損傷。
工件係藉由與研磨介質之接觸、與工件彼此之接觸、與壁面之接觸而研磨表面。且,以使離心力C之狀態在特定之時間(上述之「研磨時間」)之期間內持續之方式使滾筒槽11連續自公轉,藉此完成滾筒槽研磨。
滾筒研磨完成後,旋轉機構20之動作停止。此時,為減輕旋轉機構20本身之負擔,可由控制部42設定成以特定之時間減速。在此減速之過程中,滾筒槽11之內部以「附加於粒子之重力≦附加於粒子之離心力」、「粒子之重力=附加於粒子之離心力(平衡狀態)」、「附加於粒子之重力≧附加於粒子之離心力」之順序變化。旋轉機構20之動作停止且滾筒槽11之自公轉停止後,缸33作動,轉塔14再次成為與地面成水平之狀態。其後,滑動擋板3打開將滾筒槽11a~11d各者自滾筒槽外殼12卸除。且,將滾筒槽11a~11d各者之蓋子自本體卸除,取出內容物後,自該內容物分選工件並回收。
藉由以上之步驟完成一連串之滾筒研磨之步驟。
在上述之步驟中,雖以提高操作性之目的在將滾筒槽11a~11d各者固定於轉塔14時,將轉塔14之傾斜角度設為0°,但若在操作性上無特別問題則可不變更轉塔14之傾斜角度。
在上述之說明中,驅動馬達21作動期間(即,滾筒槽11a~11d各者自公轉期間)滾筒槽11a~11d各者雖以特定之角度傾斜,但亦可根據附加於粒子之離心力之變化而變更滾筒槽11a~11d各者之傾斜角度。在以下之說明中,係隨著驅動馬達21之旋轉速度變更滾筒槽11a~11d各者之傾斜角度。
離心滾筒研磨裝置1進而具備用於調整滾筒槽11之傾斜角度之傾斜角度調整機構。傾斜角度調整機構之構成未特別限定,在本實施形
態中由伺服缸及控制器進行滾筒槽11a~11d各者之傾斜角度之調整。上述控制器連結於控制部42,藉由來自控制部42之信號控制伺服馬達之動作。
傾斜角度調整機構不限定於上述之構成。若基於轉動機構之例示進行說明,則作為轉動機構採用介隔滑輪以導線連結基台31與馬達之構成之情形時,可由能調整旋轉角度之構造之馬達(例如伺服馬達)與控制其之控制器進行傾斜角度之調整。又,採用手動傾斜之構成之情形時,可藉由防止旋轉機構調整至任意之傾斜角度。
進而具備傾斜角度調整機構之情形,可設置根據附加於粒子之離心力之變化而變更滾筒槽11之傾斜角度之步驟作為上述之步驟S30。具體而言,可設置下述之第一傾斜步驟、及第二傾斜步驟,並將此傾斜模式作為研磨條件輸入至控制部。
在附加於粒子之離心力到達作為粒子無法以自重接觸於滾筒槽11之內壁之前之離心力而設定之第一離心力後,到達作為藉由離心力可接觸滾筒槽11之內壁之離心力而設定之第二離心力之期間,上述滾筒槽11以第一傾斜角度傾斜之步驟。
在附加於粒子之離心力持續維持作為上述第一傾斜步驟之後進行滾筒研磨所需之離心力而設定之第三離心力之期間,將上述滾筒槽11以第二傾斜角度傾斜之步驟。
於工件中產生損傷係附加於粒子之離心力在第一離心力至第二離心力之間。又,本發明者進行實驗之結果發現滾筒槽11之傾斜角度較小者,離心滾筒裝置之工件之研磨力較大且工件之研磨精度之不均一較小。根據此將第一傾斜角度設為30°以上。另亦可將第一傾斜角度設為40°以上。又,將第一傾斜角度設為70°以下。亦可將第一傾斜
角度設為50°以下。即,可將第一傾斜角度設為30°~70°(或40°~50°)。第二傾斜角度設為0°以上。又,第二傾斜角度設為30°以下。即,可將第二傾斜角度設為0°~30°。因藉由將滾筒槽11之傾斜調整至第一傾斜角度,可避免附加於粒子之離心力與附加於粒子之重力成為平衡狀態,故可防止工件之損傷。再者,藉由將滾筒槽11調整至第二傾斜角度,可良好地研磨工件。
第一離心力C1為0.3G以上。且第一離心力C1為1.0G以下。或,第一離心力C1為0.5G以下。即,第一離心力C1為0.3G~1.0G,或亦可為0.3G~0.5G。若附加於粒子之離心力為0.3G以下,則無關工件或研磨介質之性狀而成為離心力A。若附加於粒子之離心力為1.0G以上,則存在成為離心力B之情形。又,第二離心力C2為1.5G以上。且,第二離心力C2為6.0G以下。即,第二離心力C2亦可為1.5G~6.0G。若附加於粒子之離心力為1.5G以下,則無關工件之性狀而成為離心力B從而於工件中產生損傷。若附加於粒子之離心力為6.0G以上,則因附加於粒子之離心力過大致使粒子在滾筒槽11之內部不流動,故而無法良好地研磨工件。
又,第二離心力C2可採用附加於粒子之離心力僅為大於粒子之重力之離心力,亦可採用附加於最適合於進行滾筒研磨之狀態之滾筒槽11a~11d之離心力。
第一離心力、第二離心力、第三離心力以數1所示之相對離心加速度表示。數1之各符號如下述。
RCF:相對離心加速度(G)、r:公轉半徑(m)、g:重力加速度(m/sec2)、N:公轉旋轉數(min-1)
即使在步驟S50中,至驅動馬達21停止為止之期間,亦可進而同樣地設置調整滾筒槽11之傾斜角度之步驟。
另,此等之控制可以對應於第一離心力、第二離心力、第三離心力各者之驅動馬達21之旋轉速度為基準進行控制。
欲進一步減少工件之損傷之情形,可在上述之步驟S30中旋轉機構20加速至最適合於滾筒研磨之旋轉速度時,設置階段性地變更加速度之步驟。即,可設置階段性地變更附加於粒子之離心力之步驟。於以下說明此步驟。另,此步驟可應用於轉塔14旋轉期間不變更滾筒槽11之傾斜角度之情形,或根據附加於粒子之離心力之變化變更滾筒槽11之傾斜角度之情形中任一之情形。
另,在上述中雖已說明區別第一傾斜步驟S301、第二傾斜步驟S302而階段性地控制傾斜角度之例,但亦可具備藉由傾斜角度調整機構連續地變更傾斜角度之步驟(S303)。例如,傾斜角度調整機構可連續地使滾筒槽11之傾斜角度自90°向0°變更。
又,離心滾筒研磨裝置1為調整滾筒槽11a~11d各者之自公轉之速度,可進而具備旋轉速度調整機構。旋轉速度調整機構之構成未特別限定,在本實施形態中使用可調整驅動馬達21之旋轉速度之反相器,進行滾筒槽11a~11d之自公轉之速度之調整。上述反相器連結於控制部,藉由來自控制部之信號控制驅動馬達之動作。
又,可於步驟S30中進而設置根據附加於粒子之離心力之變化而變更滾筒槽11之自公轉之速度之步驟。具體而言,設置下述之第一加速步驟及第二加速步驟,並將此旋轉模式作為研磨條件輸入至控制部。
設定成使附加於粒子之離心力以特定之時間T1到達作為粒子變
得無法以自重接觸於滾筒槽11a~11d之內壁之前之離心力而設定之第一離心力C1之第一加速步驟。
設定成使附加於粒子之離心力以特定之時間T2到達作為可藉由離心力而接觸於滾筒槽11a~11d之內壁之離心力而設定之第二離心力C2之第二加速步驟。
對工件產生損傷係發生在附加於粒子之離心力在第一離心力至第二離心力之間。將此之間之時間(特定之時間T2)在不對驅動馬達21施加過量之負載之範圍內,設成儘可能較短之時間,藉此可縮短附加於粒子之離心力與粒子之重力達到平衡狀態之時間。其結果,因粒子離開滾筒槽11a~11d之內壁面之時間變短,故可防止工件之損傷。
上述第一離心力C1如上述所說明般,可為0.3G~1.0G,亦可為0.3G~0.5G。又,第二離心力C2亦如上述所說明般,可為1.5G~6.0G。
又,第二離心力C2可採用附加於粒子之離心力僅為大於粒子之重力之離心力,亦可採用最適合於進行滾筒研磨之離心力。圖4係顯示離心滾筒研磨裝置1之驅動馬達21之運轉模式之一例之圖表。在僅將附加於粒子之離心力設為大於粒子之重力之離心力之情形時,如圖4之模式A所示,進而具備只要粒子之離心力以特定之時間T3到達進行滾筒研磨所需之離心力即第三離心力C3之方式使驅動馬達21動作之第三加速步驟即可。在設成最適合於進行滾筒研磨之離心力之情形時,由於第二離心力C2等於第三離心力C3,故如圖4之模式B所示無需上述第三加速步驟。
經過研磨時間T4後,即使在步驟S40中到驅動馬達21以特定之時間T5停止為止之期間,亦可進而同樣地設置調整滾筒槽11之傾斜角度之步驟。
又,如圖4之模式C、模式D所示,即使在步驟S50中到驅動馬達21停止為止之期間,亦可同樣地設置調整轉塔14之旋轉速度之步驟。模式C中係緩慢地減速至第二離心力C2後,急速地減速至第一離心力其後緩慢地停止。模式D中係緩慢地減速至第二離心力C2後,急速地減速並停止。
其次,針對在本實施形態之離心滾筒研磨裝置中將工件進行滾筒研磨後之結果進行說明
在實施例1中就乾式及濕式之研磨對滾筒槽之傾斜角度進行「損傷」及「研磨精度」之評估。工件及研磨介質使用以下所示者。又,於表1中顯示各試驗項目之條件。
〈工件〉
A:以Si2O3‧Al2O3之化學式表示之陶瓷(2mm×2mm×4mm)
B:氧化鋯(2mm×2mm×4mm)
〈研磨介質〉
a:陶瓷燒製結晶(新東工業股份有限公司製;V-8)
b:陶瓷燒製結晶(新東工業股份有限公司製;V-10)
c:分散有研磨粒之樹脂(新東工業股份有限公司製;M1-F6T)
d:分散有研磨粒之樹脂(新東工業股份有限公司製;M1-F4T)
將工件及研磨介質(濕式之情形進而將水)收納於滾筒槽。使滾筒
槽以自0°~90°之範圍內所選擇之特定之角度傾斜後,使滾筒研磨裝置作動進行特定之時間之滾筒研磨。
將經過滾筒研磨之工件回收並用水洗淨後,進行評估。於以下顯示評估方法。
〈損傷之評估〉
損傷之評估係藉由測定碎屑或裂縫之體積進行。利用雷射顯微鏡(KEYENCE CORPORATION;基恩斯股份有限公司製:VK-X200)觀察,並算出最大之損傷部分之體積。在相同條件下分別測量5個經過滾筒研磨之工件,將其平均值作為此條件之損傷部分之體積。
〈研磨精度之評估〉
研磨精度之評估係利用觸針式測量機(東京精密股份有限公司制:Surfcom 1500DX)測量長邊方向中央之4邊之角部之形狀(R形狀)。在相同條件下分別測量10個經過滾筒研磨之工件,並藉由合計20點之測量結果算出不均一(3σ/平均值)。
於圖8中顯示損傷之評估之結果。乾式、濕式相同隨著傾斜角度大於0°,損傷部分之體積減小。再者,當傾斜角度逐漸變大,以45°附近為界線損傷部分之體積逐漸增大。
於圖9中顯示研磨精度之評估之結果。若以藉由測定結果所算出之近似線進行評估,則乾式、濕式相同隨著傾斜角度大於0°而不均一減少。再者,當傾斜角度逐漸變大,以45°附近為界線不均一逐漸增加。
以上之結果得知藉由將滾筒槽傾斜,工件之損傷降低且研磨精度提高。又,得知藉由配合工件之性狀選擇滾筒槽之傾斜角度,可更加良好地將工件進行滾筒研磨。
在實施例2中工件及研磨介質除實施例1所示者以外使用以下所
示者。
〈工件〉
C:鈦酸鋇(2mm×2mm×2mm)
D:鋁(2mm×2mm×2mm)
E:CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic;碳纖維增强複合材料)(2mm×2mm×2mm)
〈研磨介質〉
e:陶瓷焙燒品(新東工業股份有限公司製;PN-B Φ10)
f:陶瓷焙燒品(新東工業股份有限公司製;PN-A 6×10)
g:研磨粒(新東工業股份有限公司製;AF60)
使用此等之工件及研磨介質,在表2所示之條件下進行滾筒研磨。在表2中於第二傾斜角度一欄記載為「同左」者係第二傾斜角度與第一傾斜角度相同,即,顯示不進行傾斜角度隨著轉塔14之旋轉速度變更之情形。
用水洗淨經過滾筒研磨之工件後,分別選擇10個在各個條件下經過滾筒研磨之工件,利用表面粗糙度儀(東京精密股份有限公司製:粗糙度儀1500DX)測量工件之表面粗糙度Ra(JIS B6001;1994),評估「研磨之進行」及「研磨精度」。又,藉由顯微鏡(基恩斯製VHX-2000)進行觀察,並進行工件之損傷(裂縫、碎屑、打痕、傷)之評估。於以下顯示評估基準。
〈研磨之進行〉
○‧‧‧相對於研磨前之工件之表面粗糙度(平均值)之研磨後之工件之表面粗糙度(平均值)上升40%以上。
×‧‧‧相對於研磨前之工件之表面粗糙度之研磨後之工件之表面粗糙度未滿40%。
〈研磨精度〉
○‧‧‧研磨後之工件之表面粗糙度之最大值與最小值相對於平均值未滿10%。
△‧‧‧研磨後之工件之表面粗糙度之最大值與最小值相對於平均值為10%~15%。
×‧‧‧研磨後之工件之表面粗糙度之最大值與最小值相對於平均值大於15%。
〈裂縫〉
○‧‧‧在全部之工件中未觀察出裂縫。
△‧‧‧具有裂縫之工件存在1~3個。
×‧‧‧具有裂縫之工件存在4個以上。
〈碎屑〉
○‧‧‧在全部之工件中未觀察出碎屑。
△‧‧‧具有碎屑之工件存在1~5個。
×‧‧‧具有碎屑之工件存在6個以上。
〈打痕〉
○‧‧‧在全部之工件中未觀察出打痕。
△‧‧‧具有打痕之工件存在1~3個。
×‧‧‧具有打痕之工件存在4個以上。
〈傷〉
○‧‧‧未觀察出因滾筒研磨重新產生之傷。
△‧‧‧在全部之工件中未觀察出因滾筒研磨引起之2mm以上之新傷,且存在具有未滿2mm之傷之工件1~3個。
×‧‧‧在全部之工件中觀察出因滾筒研磨引起之2mm以上之新傷,或存在具有未滿2mm之傷之工件3個以上。
在實施例2-1~2-20中,附加於粒子之離心力至少在第一離心力至第二離心力之間,將滾筒槽11在30°~70°之範圍內傾斜而進行滾筒研磨。其結果,「研磨之進行」之評估均為○評估,故得知工件有進行滾筒研磨。
「研磨精度」之評估係○評估或△評估。△評估得知由於係無實用上問題之位準,且藉由將其他之研磨條件最佳化而成為○評估位
準,故若將滾筒槽以在30°~70°之範圍內傾斜進行滾筒研磨,即可得到良好之研磨精度。又,△評估之傾斜角度為30°之情形(實施例2-1、2-9、2-15),藉由設置將第二傾斜角度調整為0°~20°之第二傾斜步驟,成為○評估(實施例2-7、2-8、2-13、2-14、2-19、2-20)。根據此結果,得知藉由設置第二傾斜步驟可良好地研磨工件。
對工件之損傷之評估為○評估或△評估。又,在以70°傾斜之情形下,進而設置加速步驟之情形則碎屑之評估自△評估上升為○評估(實施例2-6、2-12、2-18)。根據此得知,在實施例2-1~2-20之條件下工件之完成精度中無不均一,且可不於工件表面產生損傷而良好地進行滾筒研磨。
另一方面,在比較例2-1~2-4中,施加於粒子之離心力至少在第一離心力至第二離心力之間,而將滾筒槽11以20°或80°傾斜進行滾筒研磨。其結果,將滾筒槽11之傾斜角度設為20°之情形,因關於工件之損傷之評估均為×,故得知對工件產生損傷(比較例2-1、2-3)。將滾筒槽11之傾斜角度設為80°之情形,因[研磨精度]之評估為×,故得知於完成精度中產生不均一(比較例2-2、2-4)。
(第二實施形態)
工件為硬脆材料之情形,工件之角部成為基點產生裂縫或碎屑等之損傷。因此,亦可進而具備用於在使滾筒槽11自公轉之前,預先僅使滾筒槽11以自轉軸13為軸心旋轉之機構(預備自傳機構50)。將具備預備自轉機構之離心滾筒研磨裝置作為第二實施形態進行說明。另,在以下之說明中僅針對與第一實施形態不同之點進行說明。
本實施形態之預備自轉機構50如圖5所示,由預備驅動馬達51、設置於預備驅動馬達51之旋轉軸之預備驅動帶輪52、固定於上述公轉軸15之預備自轉帶輪53、架設於上述預備驅動帶輪52與上述預備自轉帶輪53之預備驅動皮帶54、及固定於上述公轉軸15之離合器機構55構
成。
離合器機構55可自由地進行轉塔14與公轉軸15之連結。當藉由離合器機構55解除轉塔14與公轉軸15之連結,則驅動馬達21之旋轉力不傳達至公轉軸15。若在此狀態下使預備驅動馬達51作動,則預備驅動馬達51之旋轉力傳達至公轉軸15,經由從動帶輪25A、25B、自轉帶輪26a~26d、從動皮帶27A、27B僅自轉軸13a~13d即滾筒槽11a~11d自轉。如此般,離合器機構55可將公轉軸15之驅動源進行「驅動馬達」「預備驅動馬達」之切換。即,藉由離合器機構55可將滾筒槽11之運動切換成「自公轉」「僅自轉」。
離合器機構55可適當選擇齒輪之切換等之機構之構成或利用電磁力之構成等。
針對搭載預備自轉機構50之離心滾筒研磨裝置之研磨方法進行說明。首先,在上述步驟S10中作為研磨條件進而輸入預備研磨之條件。本實施形態中所輸入之預備研磨之條件雖係「預備研磨時間」「預備驅動馬達之旋轉速度」「預備研磨之滾筒槽之傾斜角度」,但亦可根據需要輸入其他之條件。
其次,與第一實施形態之步驟S20相同,將收納粒子之滾筒槽11a~11d分別固定於滾筒槽外殼12後,關閉上述滑動擋板3。
且,當將作動按鍵設為ON,則進行預備研磨步驟。首先,缸33作動而活塞33a伸長預先設定之對應於「滾筒槽之傾斜角度」之長度。藉此,相對地面垂直之滾筒槽11a~11d各者傾斜成特定之角度(本實施形態中為50°)。其次,藉由離合器機構55將上述公轉軸15之驅動源切換成預備驅動馬達51。其後,預備驅動馬達51作動,滾筒槽11a~11d各者自轉。
使預備驅動馬達51之作動持續特定之時間(上述之「預備研磨時間」),藉此藉由上述預備驅動馬達51引起之自轉,進行工件之角部
之圓角加工(圓角化)。因僅進行工件之角部之圓角加工即可,故滾筒槽11a~11d各者之旋轉速度可設定為較滾筒槽11a~11d各者在後續之步驟中進行自公轉時之自轉速度更緩慢。由硬脆材料構成之工件之損傷即破裂、缺損係以工件之角部或緣部之角部作為基點產生。藉由將工件之角部進行圓角加工,可防止在後續之步驟中使滾筒槽11a~11d各者自公轉而研磨工件時,產生以角部為基點之「碎屑」或「裂縫」。
經過預備研磨時間後,停止預備驅動馬達51之作動。且,藉由離合器機構55將公轉軸15之驅動源切換成驅動馬達21,結束預備研磨步驟。
其後,按第一實施形態之步驟S30~S50之順序進行,完成工件之滾筒槽研磨。
本實施形態可與第一實施形態之「轉塔之旋轉中,不變更滾筒槽之傾斜角度之情形」「設置根據附加於粒子之離心力之變化而變更滾筒槽之傾斜角度之步驟之情形」「設置根據附加於粒子之離心力之變化而變更轉塔之旋轉速度之步驟之情形」中之任一者組合進行使用。
(變更例)
除上述之實施形態,可沿著滾筒槽11a~11d各者之軸心加設防止碰撞構件。防止碰撞構件之一例如圖6之(A)所示,可設置圓筒形狀之彈性體(樹膠或橡膠等)作為防止碰撞構件60。離開滾筒槽11之內壁之粒子M藉由與上述防止碰撞構件60碰撞,運動能量減少。其結果,因與該防止碰撞構件60碰撞而彈回之粒子M,碰撞於內壁時之運動能量較小,故可防止於工件中產生損傷。
又,上述防止碰撞構件60亦可以滾筒槽11之軸心為中心可轉動地設置。因粒子M與相對滾筒槽11相對地轉動之防止碰撞構件30a碰撞,故碰撞於防止碰撞構件30a之粒子M所彈回之角度變更。由於彈
回之粒子M移動至滾筒槽11之內壁之距離變長,碰撞於該內壁為止之運動能量減少。其結果,可防止於工件中產生損傷。
作為防止碰撞構件之另一例如圖6之(B)所示,亦可設置僅一部分形成為曲面之彈性體作為防止碰撞構件60。在同圖中,採用半圓筒形狀且以曲面之中心點成為滾筒槽11之軸心之方式配置。離開滾筒槽11之內壁之粒子M如圖中之箭頭所示般,朝向防止碰撞構件30b前進。且藉由與防止碰撞構件60之內側面碰撞使運動能量減小。其後,該粒子M沿著該內側面向下方移動,進一步使運動能量減小後,下落至滾筒槽11之內壁。因該粒子M與滾筒槽11之內壁碰撞時,運動能量顯著減小,故可防止於工件中產生損傷。
2‧‧‧殼體
10‧‧‧研磨單元
11‧‧‧滾筒槽
11a‧‧‧滾筒槽
11c‧‧‧滾筒槽
12‧‧‧滾筒槽外殼
13a‧‧‧自轉軸
13b‧‧‧自轉軸
13c‧‧‧自轉軸
13d‧‧‧自轉軸
14‧‧‧轉塔(公轉圓盤)
15‧‧‧公轉軸
20‧‧‧旋轉機構
21‧‧‧驅動馬達
22‧‧‧驅動帶輪
23‧‧‧公轉帶輪
24‧‧‧驅動皮帶
25A‧‧‧從動帶輪
25B‧‧‧從動帶輪
26a‧‧‧自轉帶輪
26b‧‧‧自轉帶輪
26c‧‧‧自轉帶輪
26d‧‧‧自轉帶輪
27A‧‧‧從動皮帶
27B‧‧‧從動皮帶
28A‧‧‧防鬆弛帶輪
28B‧‧‧防鬆弛帶輪
30‧‧‧傾斜機構
31‧‧‧基台
31a‧‧‧傾斜基台
31b‧‧‧傾斜構件
31c‧‧‧傾斜軸
31d‧‧‧自轉軸軸承
32‧‧‧傾斜架座
32a‧‧‧傾斜軸軸承
33‧‧‧缸
33a‧‧‧活塞
Claims (12)
- 一種離心滾筒研磨裝置,其係使收納工件及包含研磨介質之粒子之滾筒槽進行自公轉而研磨工件之離心滾筒研磨裝置,且包含:圓盤狀之轉塔,其可以公轉軸為中心旋轉;複數個滾筒槽,其介隔各自轉軸而設置於上述轉塔,且可以各自轉軸為中心而各自旋轉;旋轉機構,其使上述轉塔及上述滾筒槽旋轉;傾斜機構,其將上述轉塔之公轉軸相對於水平面傾斜而配置,且將上述複數個自轉軸各者相對於水平面傾斜而配置;旋轉速度調整機構,其控制上述複數個滾筒槽之自公轉之旋轉速度;及控制部,上述控制部執行:第一加速步驟,其以附加於上述粒子之離心力在第一時間到達第一離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度,其中,上述第一離心力係設定作為使上述粒子因自重而將要無法接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之離心力;及第二加速步驟,其在上述第一加速步驟之後,以附加於上述粒子之離心力在第二時間到達第二離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度,其中,上述第二離心力係設定作為可藉由離心力而接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之離心力。
- 如請求項1之離心滾筒研磨裝置,其中上述傾斜機構包含: 基台,其供上述轉塔以公轉軸為中心自由旋轉地固定;傾斜架座,其將上述基台自由傾斜移動地固定;及轉動機構,其連結於上述基台且使上述基台自由地傾斜。
- 如請求項2之離心滾筒研磨裝置,其中上述轉動機構係藉由活塞之伸縮使上述基台自由地傾斜之缸。
- 如請求項1或2之離心滾筒研磨裝置,其中上述傾斜機構將上述複數個自轉軸各者相對於水平面在30°~70°之範圍內傾斜而配置。
- 如請求項1或2之離心滾筒研磨裝置,其中包含複數個滾筒槽外殼,其將上述複數個滾筒槽各者自由裝卸地固定;且於上述複數個滾筒槽外殼之一端分別設有上述複數個自轉軸;上述複數個自轉軸各者自由旋轉地固定於上述轉塔。
- 如請求項1或2之離心滾筒研磨裝置,其進而包含傾斜角度調整機構,其自由地調整使上述複數個自轉軸相對於水平面傾斜之角度。
- 如請求項1或2之離心滾筒研磨裝置,其進而包含預備自轉機構,其僅進行上述複數個滾筒槽之自轉。
- 一種滾筒研磨方法,其係藉由使收納工件及包含研磨介質之粒子之複數個滾筒槽進行自公轉而研磨工件之離心滾筒研磨裝置進行之滾筒研磨方法,上述離心滾筒研磨裝置包含:圓盤狀之轉塔,其可以公轉軸為中心旋轉;複數個滾筒槽,其介隔各自轉軸而設置於上述轉塔,且可以各自轉軸為中心而各自旋轉;旋轉機構,其使上述轉塔及上述滾筒槽旋轉; 傾斜機構,其將上述轉塔之公轉軸相對於水平面傾斜而配置,且將上述複數個自轉軸各者相對於水平面傾斜而配置;及旋轉速度調整機構,其控制上述複數個滾筒槽之自公轉之旋轉速度,且上述滾筒研磨方法包含:使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟;及藉由上述複數個滾筒槽之自公轉而研磨工件之步驟;且使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟包含:第一加速步驟,其以附加於上述粒子之離心力在第一時間到達第一離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度,其中,上述第一離心力係設定作為使上述粒子因自重而將要無法接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之離心力;及第二加速步驟,其在上述第一加速步驟之後,以附加於上述粒子之離心力在第二時間到達第二離心力之方式,藉由上述旋轉速度調整機構調整上述複數個滾筒槽之自公轉之速度,其中,上述第二離心力係設定作為可藉由離心力而接觸到上述複數個滾筒槽之內壁之離心力。
- 如請求項8之滾筒研磨方法,其中上述第一離心力為0.3G~1.0G,上述第二離心力為1.5G~6.0G。
- 如請求項8之滾筒研磨方法,其中上述離心滾筒研磨裝置進而包含預備自轉機構,其僅進行上述複數個滾筒槽之自轉,且上述滾筒研磨方法包含:藉由上述預備自轉機構之作動使上述複數個滾筒槽自轉,而將工件之角部及緣部之角磨圓之預備研磨步驟;及在上述預備研磨步驟之後,使上述複數個滾筒槽自公轉而進 行該工件之研磨之步驟。
- 如請求項10之滾筒研磨方法,其中上述工件為硬脆材料。
- 如請求項8之滾筒研磨方法,其中使上述複數個滾筒槽自公轉之步驟包含連續地變更由上述複數個自轉軸各者與水平面所規定之角度之步驟。
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