WO2017170257A1 - 振動バレル研磨方法及び振動バレル研磨システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vibrating barrel polishing method and a vibrating barrel polishing system.
- a vibration barrel polishing apparatus for polishing a surface of a workpiece, which is an object to be polished, to have a predetermined surface roughness, or for removing burrs or oxide films.
- the vibration barrel polishing apparatus described in Patent Document 1 includes a polishing tank and a drive unit that vibrates the polishing tank.
- the vibration barrel polishing apparatus When a workpiece is polished using the vibration barrel polishing apparatus, the workpiece and the polishing media are loaded into a polishing tank, and the polishing tank is vibrated along a substantially arc-shaped track. As a result, the object to be polished and the polishing medium relatively move, and the workpiece is polished.
- a plurality of workpieces having a flat shape, for example, a disc shape are arranged at predetermined intervals along a direction perpendicular to the flow direction, thereby polishing the plurality of workpieces. This prevents the workpieces from colliding with each other.
- Patent Document 2 discloses a cylindrical vibration tank, a vibrator that rotates and vibrates the vibration tank, a vibration barrel device that supports the vibration tank, a lifting device that lifts and lowers a disk-shaped work, and a work rotation that rotates the work.
- a chamfering device comprising the device is described. The same document describes that the work is deburred and chamfered simultaneously by holding the work inside the polishing tank and rotating the work in the opposite direction to the abrasive circulating in the polishing tank. .
- Patent Document 3 describes a polishing jig for polishing a vibration barrel that includes a first guard member, a second guard member, and a fixing member.
- the first guard member and the second guard member have a disk shape having a diameter larger than that of the workpiece, and are disposed to face each other.
- the fixing member is provided between the first guard member and the second guard member, and fixes the workpiece to the polishing jig.
- the work is polished while preventing the work from colliding against the bottom of the polishing tank by rolling on the bottom of the polishing tank in a state where the polishing jig to which the work is fixed is left standing. is doing.
- JP 2000-280162 A JP-A-9-070748 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-27709
- the polishing medium is crushed between the polishing tank and the polishing jig because the polishing jig is rolled on the bottom surface of the polishing tank in a self-standing manner. There is. If the polishing media is crushed, the peripheral edge of the workpiece may be damaged, or poor polishing may occur.
- a vibrating barrel polishing system including a polishing tank having a bottom surface therein and a polishing jig capable of holding a workpiece, the polishing jig being rotatable about a rotation axis is used.
- a vibrating barrel polishing method is provided. This method is a step of supporting the polishing jig in the polishing tank in a state where the lowermost part of the polishing jig is separated from the bottom surface, and the distance d between the lowermost part and the bottom surface of the polishing jig is polished.
- the polishing jig is rotated around the rotation axis in a state where the process is larger than the particle size of the media, the process of flowing the polishing media in the polishing tank, and the lowermost part of the polishing jig being separated from the bottom surface. And a process.
- the polishing jig and the bottom surface of the polishing tank rotate because the polishing jig rotates at a position where the lowermost portion of the polishing jig is separated from the bottom surface by the particle size of the polishing media.
- the grinding media is prevented from being crushed between the two.
- the relative speed between the workpiece and the polishing medium can be increased by rotating the polishing jig, so that efficient polishing can be performed.
- the maximum height with respect to the bottom surface of the surface of the polishing media flowing in the polishing tank as viewed from a cross section along a plane perpendicular to the rotation axis and passing through the center of the bottom surface is H1
- the separation distance d may be (H1 + H2) / 4 or less.
- the polishing jig by setting the separation distance between the lowermost portion and the bottom surface of the polishing jig to (H1 + H2) / 4 or less, the work can be arranged in a region where the polishing force by the polishing medium is large. Therefore, the polishing efficiency of the workpiece can be improved.
- the workpiece may have a flat shape.
- the workpiece moves in a polishing tank in a complicated manner during polishing using a polishing medium. May not be done.
- the vibration barrel polishing method of the above-described embodiment the workpiece is polished in a state where the polishing jig is supported. Therefore, the workpiece can be polished while maintaining the posture when the workpiece is loaded.
- the flat workpiece indicates a workpiece having a large outer shape with respect to the thickness, such as a plate shape, a ring shape, a frame shape, or a columnar shape having a large diameter with respect to the height.
- the polishing jig has a disk shape whose outer shape is larger than that of the workpiece, and the first guard member and the second guard member disposed so as to face each other through the accommodation space; A fixing member that fixes the work in the housing space so that the entire work is located in the housing space, and each of the first guard member and the second guard member has a window portion that leads to the housing space.
- the polishing media may pass through the opening and the window between the outer edge of the first guard member and the outer edge of the second guard member, and the window portion.
- the workpiece can be fixed inside the polishing jig so as not to protrude from the outer edge of the polishing jig, and the polishing media can be easily placed inside the polishing jig. Therefore, it is possible to improve the polishing efficiency of the workpiece.
- the polishing medium in the step of flowing the polishing media in the polishing tank, is flowed so as to draw an arc-shaped trajectory in the polishing tank, and the polishing jig is rotated around the rotation axis.
- the polishing jig may be rotated in the same direction as the flow direction of the polishing media.
- the polishing uniformity of the workpiece can be improved by rotating the polishing jig in the same direction as the flow direction of the polishing media.
- the step of causing the polishing media to flow so as to draw an arc-shaped trajectory in the polishing bath and rotating the polishing jig around the rotation axis A step of rotating the polishing jig in the same direction as the flow direction of the polishing media and a step of rotating the polishing jig in the direction opposite to the flow direction of the polishing media may be included.
- polishing is performed by switching the rotation direction of the polishing jig, whereby the uniformity of polishing can be improved and the polishing rate can be improved.
- the vibration barrel polishing system is a polishing tank, a polishing jig that accommodates a workpiece, and a positioning unit that supports the polishing jig in the polishing tank, and the position of the polishing jig in the height direction is determined.
- the polishing jig can be supported at a height at which the polishing medium is not crushed between the polishing jig and the bottom surface of the polishing tank by the positioning portion. Further, it is possible to prevent the pulverized polishing media from entering the gap between the polishing jig and the workpiece. Therefore, it can suppress that a workpiece
- the vibration barrel polishing system of one embodiment may further include a moving unit that moves the polishing jig along the horizontal direction, and the positioning unit, the rotating unit, and the moving unit may be provided integrally.
- the vibration barrel polishing system of the above embodiment includes the moving unit that moves the polishing jig along the horizontal direction, the polishing jig can be easily inserted into the polishing tank. Further, in this vibration barrel polishing system, the positioning unit, the rotation unit, and the moving unit are integrally configured, so that the work space for setting the polishing jig and the vibration barrel polishing apparatus can be efficiently arranged. Thereby, a space can be saved in the vibration barrel polishing system.
- polishing media it is possible to prevent the polishing media from being crushed between the polishing jig and the polishing tank.
- FIG. 1A is a side view of a polishing jig holding a work partly cut
- FIG. 1B is a polishing jig shown in FIG. It is the figure which looked at the tool from the arrow A direction of FIG.
- FIG. 2A is a side view of the vibrating barrel polishing system in a partially cut state
- FIG. 2B shows the vibrating barrel polishing system shown in FIG. It is the figure seen from the arrow B direction of A). It is a figure explaining the process of supporting the jig
- FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing the flow state of the polishing media.
- FIG. 4B is a diagram schematically showing the positional relationship between the polishing media and the polishing jig. It is a schematic diagram which shows the example of a change of a positioning part.
- a vibration barrel polishing method will be described with reference to the drawings. Below, embodiment which grind
- FIG. 1 is a view showing a polishing jig used in the vibration barrel polishing method of one embodiment.
- 1A is a side view of the polishing jig 1 partially cut away
- FIG. 1B is a view of the polishing jig 1 viewed from the direction of arrow A in FIG. It is.
- the polishing jig 1 is a jig for holding the workpiece W, and has a flat, substantially cylindrical outer shape.
- the polishing jig 1 includes a first guard member 10, a second guard member 11, and a fixing member 12.
- the first guard member 10 is a disk-shaped member having a diameter larger than the outer diameter of the workpiece W, and includes a central portion 10a, a peripheral edge portion 10b, and a connecting portion 10c.
- the central portion 10a, the peripheral edge portion 10b, and the connecting portion 10c are integrally formed.
- the central portion 10a has a circular planar shape.
- the peripheral edge portion 10b has an annular plane shape and is disposed so as to surround the central portion 10a.
- the outer diameter of the center part 10a is formed smaller than the inner diameter of the peripheral part 10b.
- the connecting portion 10c extends radially from the center of the central portion 10a in the radial direction, and connects the central portion 10a and the peripheral edge portion 10b.
- the space surrounded by the central portion 10a, the peripheral edge portion 10b, and the connection portion 10c is a window portion 10w that penetrates the first guard member 10 in the plate thickness direction.
- the eight connecting portions 10 c are positioned at substantially equal intervals in the circumferential direction of the first guard member 10. Therefore, the first guard member 10 has eight window portions 10w.
- the window portion 10w is formed at a location corresponding to the polishing target region of the workpiece W held by the polishing jig 1. In FIG. 1B, the region of the workpiece W exposed from the window portion 10w is indicated by hatching.
- the second guard member 11 is a disk-shaped member having a diameter larger than the diameter of the workpiece W.
- the second guard member 11 has substantially the same shape as the first guard member 10.
- the second guard member 11 includes a central portion 11a, a peripheral edge portion 11b, and a connection portion 11c.
- the central portion 11a, the peripheral edge portion 11b, and the connection portion 11c are integrally formed.
- the central part 11a has a circular planar shape.
- the peripheral edge portion 11b has an annular plane shape and is disposed so as to surround the central portion 11a.
- the outer diameter of the center part 11a is formed smaller than the inner diameter of the peripheral part 11b.
- the connecting part 11c extends radially from the center of the central part 11a in the radial direction, and connects the central part 11a and the peripheral part 11b.
- the space surrounded by the central portion 11a, the peripheral edge portion 11b, and the connecting portion 11c is a window portion 11w that penetrates the second guard member 11 in the plate thickness direction.
- the eight connecting portions 11 c are located at substantially equal intervals in the circumferential direction of the second guard member 11. Therefore, eight window portions 11w are formed in the second guard member 11.
- the window portion 11w is formed at a location corresponding to the polishing target area of the workpiece W held by the polishing jig 1.
- the first guard member 10 and the second guard member 11 are disposed so as to face each other.
- a substantially cylindrical accommodation space V is defined between the first guard member 10 and the second guard member 11.
- An annular virtual curved surface S extends between the outer peripheral edge of the first guard member 10 and the outer peripheral edge of the second guard member 11 so as to connect the outer peripheral edges.
- the accommodation space V is a space surrounded by the first guard member 10, the second guard member 11, and the virtual curved surface S, and is an internal space of the polishing jig 1.
- the polishing jig 1 has a flat cylindrical shape, and the outer peripheral edges of the first guard member 10 and the second guard member 11 are in contact with the floor surface or the like (the virtual curved surface S is the floor surface or the like). Can stand on its own).
- the fixing member 12 includes a holding portion 12a and a mounting plate 12b.
- the holding portion 12 a is disposed between the first guard member 10 and the second guard member 11, that is, in the accommodation space V.
- the holding part 12a clamps the inner peripheral edge of the work W in a state of being inserted into a through hole formed in the center part of the work W. Thereby, the workpiece
- the mounting plate 12b is disposed on the outer surface of each of the central portions 10a and 11a. When these are fastened by a fastening member such as a bolt with the central portions 10a and 11a sandwiched between the holding portion 12a and the mounting plate 12b, the workpiece W is against the first guard member 10 and the second guard member 11 Fixed.
- the work W is fixed in the accommodation space V so that the whole work W is located in the accommodation space V.
- the pair of main surfaces of the workpiece W are opposed to the inner surfaces of the first guard member 10 and the second guard member 11, respectively.
- the entire workpiece W is accommodated in the accommodation space V without protruding from the accommodation space V.
- the workpiece W may be attached to the fixing member 12 so that the center of gravity of the workpiece W is substantially coincident (completely coincident or close) with the center of gravity of the polishing jig 1.
- the polishing jig 1 that holds the workpiece W can be easily rotated around the rotation axis RA described later.
- the polishing jig 1 may further include a masking member 13 and an attachment member 14.
- the masking member 13 has an annular shape and extends so as to surround the outer peripheral surface Wa of the workpiece W from the outside.
- the masking member 13 is sandwiched between the first guard member 10 and the second guard member 11 in a state of being sandwiched by the attachment members 14 from both sides in the opposing direction of the first guard member 10 and the second guard member 11. Is attached. Therefore, the masking member 13 is connected to the peripheral edge portion 10b and the peripheral edge portion 11b via the attachment member 14. Since the outer peripheral surface Wa of the workpiece W is covered with the masking member 13, contact with the polishing medium M is prevented. Therefore, in the present embodiment, the outer peripheral surface Wa of the workpiece W is a non-polishing region where polishing with the polishing medium M is not performed.
- the width of the masking member 13 may be formed larger than the thickness of the workpiece W.
- FIG. 2A is a side view of the vibrating barrel polishing system 50 according to an embodiment partially cut away, and FIG. 2B shows the vibrating barrel polishing system 50 shown in FIG. It is the figure seen from the arrow B direction of A).
- a vibrating barrel polishing system 50 shown in FIGS. 2A and 2B includes a polishing jig 1, a vibrating barrel polishing device 2, and a support device 30.
- the vibration barrel polishing system 50 has two polishing jigs 1, but the vibration barrel polishing system 50 has at least one polishing tool. It is only necessary to have the jig 1.
- the vibration barrel polishing apparatus 2 includes a polishing tank 20 having an open top.
- the polishing jig 1 arranged in front is omitted in order to make the internal structure easy to see.
- the polishing tank 20 has a bottom surface 20a therein. As shown in FIG. 2A, the bottom surface 20 a has a substantially U shape in a cross-sectional view along a plane orthogonal to the rotation axis RA of the polishing jig 1.
- the polishing tank 20 is installed on a pedestal 22 via a spring 21.
- a bearing 23 and a rotating shaft 25 are provided at the lower portion of the polishing tank 20.
- the bearing 23 supports the rotating shaft 25 in a freely rotatable manner.
- a counterweight 24 is fixed to the rotary shaft 25.
- the rotating shaft 25 is connected to a motor 27 via a coupler 26 that transmits rotation.
- the support device 30 includes a rotating part 31 and a positioning part 32.
- the rotation unit 31 is a device for rotating the polishing jig 1 around the rotation axis RA, and includes a frame 31a, a motor 31b, a rotation shaft 31c, a sprocket 31d, a sprocket 31e, and a chain 31f.
- the frame 31a has a substantially T shape in a side view.
- the motor 31b is a power source for rotating the polishing jig 1, and is supported on the frame 31a.
- the rotation shaft 31c is a long member extending in a direction that coincides with the rotation axis RA of the two polishing jigs 1 and is inserted through a through hole formed in the frame 31a.
- Both ends of the rotating shaft 31c are connected to the centers of the first guard member 10 or the second guard member 11 of the two polishing jigs 1, respectively.
- the sprocket 31d is connected to the rotating shaft 31c.
- the sprocket 31e is connected to the output shaft of the motor 31b.
- the chain 31f is spanned between the sprocket 31d and the sprocket 31e, and transmits the driving force generated in the motor 31b to the rotating shaft 31c. Therefore, the rotating shaft 31c is rotated by the driving force of the motor 31b, and as a result, the polishing jig 1 rotates around the rotating axis RA.
- the rotation axis RA of the polishing jig 1 extends in a direction parallel to the rotation axis 25 of the polishing tank 20.
- the positioning portion 32 is a device that supports the polishing jig 1 in the polishing tank 20 so that the position in the height direction of the polishing jig 1 can be changed.
- the positioning part 32 has, for example, a drive part 32a and a chain 32b.
- the chain 32b connects the drive unit 32a and the frame 31a.
- the drive unit 32a transmits a driving force for moving the frame 31a in the vertical direction to the frame 31a via the chain 32b.
- the positioning unit 32 of one embodiment may include a proximity switch 35.
- the proximity switch 35 is a sensor for detecting the descending end of the rotating unit 31.
- the positioning unit 32 may include a mechanism that can control the descending amount of the rotating unit 31 such as a servo cylinder instead of the proximity switch 35.
- any sensor can be used regardless of the contact type or non-contact type as long as the lowest position of the polishing jig 1 can be detected.
- the positioning unit 32 may have a configuration in which a frame that can hold the frame 31a in a variable height is provided instead of the transport device that can move the frame 31a in the vertical direction.
- the support device 30 may further include a moving unit 33.
- the moving unit 33 includes a drive mechanism using, for example, an electric motor, and can move the rotating unit 31 and the positioning unit 32 in the horizontal direction along a guide such as a rail provided on the frame 34. ing.
- the moving unit 33 moves the polishing jig 1 in the horizontal direction together with the rotating unit 31 and the positioning unit 32 by moving the rotating unit 31 and the positioning unit 32 in the horizontal direction.
- the rotation part 31, the positioning part 32, and the movement part 33 may be comprised integrally.
- the rotation unit 31, the positioning unit 32, and the moving unit 33 are configured integrally.
- the rotation unit 31, the positioning unit 32, and the moving unit 33 are connected to each other as an integrated device. It shows that it can function.
- integrally configuring the rotation unit 31, the positioning unit 32, and the moving unit 33 the work space for setting the polishing jig 1 and the vibration barrel polishing apparatus 2 can be efficiently arranged. Space saving of the system 50 can be achieved.
- the vibration barrel polishing system 50 may further include a control unit Cnt.
- the control unit Cnt is a computer including a processor, a storage unit, and the like, and controls each unit of the vibration barrel polishing system 50.
- the control unit Cnt sends a control signal to the motor 27 to control the rotation speed of the rotary shaft 25.
- the control unit Cnt sends control signals to the rotation unit 31, the positioning unit 32, and the moving unit 33, and the rotation speed of the polishing jig 1 and the height and horizontal positions of the polishing jig. To control.
- FIGS. 3A to 3D are views for explaining the positional relationship between the polishing jig 1 and the polishing tank 20.
- FIG. 4A is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the rotation axis RA and passing through the center of the bottom surface 20 a, and shows the flow state of the polishing media M in the polishing tank 20.
- the polishing media M is shown larger than the actual size for convenience of explanation.
- 4B is a diagram for explaining the positional relationship between the bottom surface 20a of the polishing tank 20 and the polishing jig 1.
- FIG. 4A is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the rotation axis RA and passing through the center of the bottom surface 20 a, and shows the flow state of the polishing media M in the polishing tank 20.
- the polishing media M is shown larger than the actual size for convenience of explanation.
- 4B is a diagram for explaining the positional relationship between the bottom surface 20a of the polishing tank 20 and
- first, two polishing jigs 1 for holding the workpiece W are prepared.
- the two polishing jigs 1 are connected to each other by connecting the rotary shaft 31c.
- both ends of the rotation shaft 31c are welded to the center of the opposing surfaces of a pair of plates facing each other, and the pair of plates are connected to the first guard member 10 and the second guard of the two polishing jigs 1.
- the rotating shaft 31c may be coupled to the polishing jig 1 by fastening the bolts to the center of the member 11 with bolts.
- the rotating shaft 31 c By connecting the rotating shaft 31 c to the polishing jig 1 in this way, the rotating shaft 31 c is fastened to the center of gravity of the polishing jig 1. As shown in FIG. 3A, the polishing jig 1 to which the rotating shaft 31 c is connected is held in a state of being suspended by the rotating portion 31.
- the workpiece W may be polished using only one polishing jig 1 instead of the two polishing jigs 1.
- the positioning jig 32 moves the polishing jig 1 upward.
- the polishing jig 1 is moved in the horizontal direction by the moving unit 33 so that the polishing jig 1 is positioned above the polishing tank 20.
- the positioning unit 32 lowers the polishing jig 1 so that the polishing jig 1 is positioned in the polishing tank 20. At this time, the positioning unit 32 stops the lowering of the polishing jig 1 before the lowermost portion Z of the polishing jig 1 contacts the bottom surface 20a. The polishing jig 1 is supported in a separated state. At this support position, the separation distance d between the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a of the polishing tank 20 is equal to or larger than the particle size of the polishing medium M.
- a predetermined amount of the polishing media M is charged into the polishing tank 20.
- the motor 27 of the vibration barrel polishing apparatus 2 is driven.
- the counterweight 24 rotates about the rotation shaft 25, and the polishing tank 20 vibrates so as to draw a substantially arc-shaped locus according to the rotation of the counterweight 24.
- the polishing media M draws a substantially arc-shaped trajectory R3 in a plane orthogonal to the rotation shaft 25.
- the fluid flows in the polishing tank 20 as described above.
- the surface of the polishing medium M is substantially linear in a cross-sectional view along a plane orthogonal to the rotation axis RA and passing through the center of the bottom surface 20a.
- the surface of the polishing medium M indicates the liquid level or the powder level of the polishing medium M. 4B, in the cross-sectional view shown in FIG.
- the maximum height of the surface of the polishing medium M based on the bottom surface 20a is represented as H1, and the minimum height is represented as H2.
- the maximum width of the internal space along the width direction of the polishing tank 20 is D, and the polishing media at positions D / 4, D / 2, and 3D / 4 in the width direction of the internal space.
- the height of the surface of M is represented as a, b, and c, respectively.
- the maximum height H1 and the minimum height H2 are the heights of the intersections between the straight line on the XZ plane connecting the height positions a, b, and c and the inner wall surface of the polishing tank 20. Approximated to position.
- the polishing jig 1 is rotated within the polishing tank 20 with the rotation axis RA in a state where the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a are separated by a separation distance d. Rotate around. At this time, the polishing jig 1 rotates in a direction R2 that is opposite to the direction R1 in which the rotating shaft 25 rotates.
- This R2 direction is the same direction as the substantially arcuate locus R3 (that is, the vibration direction of the polishing tank 20 by the motor 27) through which the polishing media flows.
- the R2 direction is the same as the direction in which the workpiece W is rolled without using the polishing jig 1.
- the polishing medium M flowing inside the polishing tank 20 from the opening of the virtual curved surface S of the polishing jig 1 is polished. It flows into the jig 1 for use.
- the polishing medium M that has flowed into the polishing jig 1 is discharged from the window 10w and the window 11w leading to the accommodation space V to the outside of the polishing jig 1 after polishing the polishing region of the workpiece W. In this way, the polishing area of the workpiece W is polished by the polishing medium M flowing inside the polishing jig 1.
- the relative speed between the workpiece W and the polishing medium M can be increased by rotating the polishing jig 1 inside the polishing tank 20, so that the workpiece W can be efficiently used. Can be polished. Further, since the polishing jig 1 rotates about its center of gravity, the polishing uniformity of the workpiece W attached to the polishing jig 1 can be improved. Since the workpiece W is fixed inside the polishing jig 1 so as not to protrude from the outer edge of the polishing jig 1, the workpiece W is prevented from colliding with the polishing tank 20. Therefore, it is possible to prevent the workpiece W from being deformed and the surface from being scratched.
- the outer peripheral surface Wa of the workpiece W is covered with the masking member 13
- the collision between the outer peripheral surface Wa and the polishing medium M is suppressed. Therefore, polishing of the outer peripheral surface Wa, which is a non-polishing region, is suppressed, and damage such as sagging or dent is suppressed from occurring on the outer peripheral surface Wa.
- the polishing jig 1 is supported in a state in which the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a of the polishing tank 20 are separated from each other by the particle size of the polishing medium M or more.
- the polishing jig 1 is rotated, the grinding media M is suppressed from being crushed between the polishing jig 1 and the bottom surface 20a. This prevents the crushed polishing media M from entering the gap between the polishing jig 1 and the workpiece W, so that the workpiece W may be damaged by the pulverized polishing media M or poor polishing may occur. Can be suppressed.
- the polishing jig 1 when the polishing jig 1 is held at an excessively high position, for example, as shown at position X in FIG. 4B, collision between the workpiece W and the polishing medium M is suppressed.
- the polishing force of the workpiece W is reduced, and unevenness in the polishing state of the workpiece W is likely to occur. Therefore, the polishing time must be lengthened.
- the polishing medium M circulates and flows so as to rotate in the polishing tank 20 along a substantially arcuate locus R3 in a cross-sectional view shown in FIG.
- the polishing medium M has a velocity distribution such that the flow velocity decreases as the flow center C is approached. Yes. Therefore, in one embodiment, in order to improve the efficiency of polishing the workpiece W, the lowermost portion Z of the polishing jig 1 is positioned below the flow center C as indicated by a position Y in FIG.
- the polishing jig 1 may be supported so as to be disposed.
- the surface of the polishing medium M is represented as a straight line in a cross-sectional view along a plane orthogonal to the rotation axis RA and passing through the center of the bottom surface 20a, as shown in FIG.
- the height with respect to the bottom surface 20a of the surface of the polishing medium M at the center in the width direction of the polishing tank 20 is expressed as (H1 + H2) / 2. Since the height position of the flow center C of the polishing medium M is 1 ⁇ 2 of the height with respect to the bottom surface 20a of the surface of the polishing medium M at the center in the width direction of the polishing tank 20, the bottom surface 20a of the flow center C is The reference height is expressed as (H1 + H2) / 4.
- the distance d in the height direction between the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a of the polishing tank 20 is (H1 + H2) / 4 or less.
- the polishing jig 1 may be supported by the positioning portion 32. When the polishing jig 1 is supported and rotated at such a position, the polishing medium M collides with the workpiece W at a high speed, so that the polishing efficiency of the workpiece W can be improved.
- the flow center C of the polishing medium M can be approximated as an intermediate point between the position b when the polishing medium M is in a stationary state and the bottom surface 20a of the polishing tank 20. That is, the separation distance d can be set to be 1 ⁇ 2 or less of the distance between the position b when the polishing medium M is in a stationary state and the bottom surface 20a of the polishing tank 20.
- the vibration barrel polishing method when polishing a large workpiece, it is common to perform polishing with a polishing medium inserted in a polishing tank to a depth similar to the outer shape of the workpiece.
- the workpiece W is polished by rotating the polishing jig 1 at a position where the workpiece W can be efficiently polished in the polishing tank 20.
- the amount of the polishing media M can be greatly reduced as compared with the amount used in normal vibration barrel polishing.
- the polishing jig 1 is fixed to the rotating shaft 31c so that the center of gravity when the workpiece W is attached becomes the rotation center of the polishing jig 1. It is preferable to do.
- the polishing jig 1 is supported at a position where the distance d from the bottom surface 20a of the polishing tank 20 is equal to or larger than the particle size of the polishing medium M. Therefore, the grinding media M is suppressed from being pulverized between the polishing jig 1 and the bottom surface 20a of the polishing tank 20. Thereby, since it can prevent that the grinding
- the polishing efficiency of the workpiece W can be improved.
- the relative speed between the polishing medium M and the workpiece W is increased by performing the vibration barrel polishing of the workpiece W while rotating the polishing jig 1 about the rotation axis RA. Therefore, the polishing efficiency of the workpiece W can be further improved.
- the relative movement of the polishing medium M with respect to the workpiece W is determined by the frequency of the polishing tank 20, but according to the present embodiment, the rotation speed can be appropriately selected, so that efficient polishing is possible. Is possible.
- the shape of the workpiece W is not limited to the disk shape, and the flat workpiece W may be polished.
- the flat workpiece means a workpiece having a large width or diameter with respect to the thickness, such as a plate shape, a ring shape, a frame shape, or a cylindrical shape having a large diameter with respect to the height.
- the shape of the polishing jig 1 can be a shape with few convex portions such as a cylindrical shape that does not hinder the smooth flow of the polishing medium M.
- the vibration barrel polishing method of one embodiment can be applied to polishing a large workpiece W having a large weight.
- the large workpiece W having a large weight is, for example, a workpiece having a diameter of 400 mm or more, or the polishing media M is crushed by the weight of the workpiece W when the workpiece is caused to roll independently in the polishing tank 20.
- the work W having such a weight is meant.
- Examples of such workpieces W include bearing cages, gears, wheels of railways, pulleys, integrated rotary blades, and the like.
- the position of the flow center C of the polishing medium is determined based on the maximum height H1 and the minimum height H2 with respect to the bottom surface 20a of the surface of the polishing medium M.
- the flow center C may be set based on the flow rate, and the flow is based on the height position where the upper and lower areas are equal when the polishing medium M is partitioned by a horizontal straight line in the cross-sectional view shown in FIG.
- the center C may be set.
- the polishing jig 1 is rotated in the same direction as the flow direction of the polishing medium M, but the rotation direction of the polishing jig 1 is limited to the same direction as the flow direction of the polishing medium M. It is not something.
- the workpiece W can be polished by alternately switching the rotation direction of the polishing jig 1 in the same direction as the flow direction of the polishing medium M and in the opposite direction.
- the rotation direction of the polishing jig 1 the polishing uniformity of the workpiece W can be further improved and the polishing rate can be improved.
- the rotation direction of the rotating shaft 25 may be switched alternately to switch the direction of the rotational vibration of the polishing tank 20.
- the position of the rotating shaft 31c is constant, but the polishing jig 1 can also be planetarily moved by rotating the rotating shaft 31c around another axis.
- a physical limiter may be provided as another form of the mechanism for controlling the position where the polishing jig 1 is supported in the positioning portion 32.
- a frame 36 to which a contact bolt 36 a is attached may be provided below the frame 31 a of the rotating portion 31.
- the position of the contact bolt 36a in the height direction from the frame 36 can be adjusted. Since the upper end of the abutting bolt 36a is the descending end of the rotating portion 31, the polishing bolt 1 is used so that the distance d between the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a of the polishing tank 20 is in the above-described range.
- the jig 1 can be held at a predetermined height position.
- the polishing media 1 is flowed in the polishing tank 20 in the step of supporting the polishing jig 1 in a state where the lowermost portion Z of the polishing jig 1 is separated from the bottom surface 20a.
- the process and the process of rotating the polishing jig 1 around the rotation axis RA are performed in order, these processes can be performed in an arbitrary order.
- the polishing tank 20 Even when the step of causing the polishing media M to flow is performed, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
- the polishing jig 1 having the same approximate shape as that shown in FIG. 1 was used.
- the outer diameters of the first guard member 10 and the second guard member 11 were 840 mm, and the width of the polishing jig 1 was 213 mm (1/4 or more of the outer diameter).
- the width of the masking member 13 is 50 mm, which is 5/4 times the width of the workpiece W described later.
- the dimensions of the window portion 11w were 210mm in the central direction and 480mm in the circumferential direction.
- the workpiece W of this example was a titanium disk having a diameter of 800 mm and a thickness of 40 mm.
- the polishing media M a triangular prism oblique cut sintered media (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.) having a side of 4 mm and a length of 4 mm was selected, and this was charged so as to have a volume of 1/3 with respect to the polishing tank.
- the vibration barrel polishing apparatus 2 is an improvement of the VF-1423W type manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd., and the size of the polishing tank 20 is 800 mm wide ⁇ 1000 mm long ⁇ 800 mm high, and a partition plate is installed in the center. I used something.
- the polishing liquid used was a compound (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd .; GLM-4) with tap water added to 0.5%.
- the supply amount of the polishing liquid was 400 ml per minute.
- the height of the liquid surface of the polishing medium M at the time of polishing based on the bottom surface 20a is H1: 710 mm H2: 330 mm
- the height of the flow center C with respect to the bottom surface 20a is C: 260 mm Met.
- the polishing was performed by changing the distance d between the lowermost portion Z of the polishing jig 1 and the bottom surface 20a to 50 mm and 290 mm (comparative example).
- any one of the surface to be polished and the back surface thereof are arbitrarily selected at three locations, and the surface roughness Ra defined in JIS B6001 (1994) is determined as the surface roughness. It measured with the measuring apparatus (Tokyo Seimitsu Co., Ltd. product: SURFCOM 130A). By comparing these measured values, the progress of polishing and the unevenness of polishing were evaluated.
- the average values of the surface roughness Ra of the workpiece before polishing were 0.88 ⁇ m (one side) and 0.69 ⁇ m (back side). Moreover, the variation with respect to this average value was 13% at the maximum.
- the separation distance d When the separation distance d was set to 50 mm, the average value of the surface roughness Ra of the workpiece after polishing for 6 hours was 0.19 ⁇ m (one surface) and 0.20 ⁇ m (back surface). Moreover, the variation with respect to this average value was 6% at the maximum. On the other hand, when the separation distance d is set to 290 mm, the average value of the surface roughness Ra of the workpiece after polishing for 6 hours is 0.25 ⁇ m (one side) and 0.54 ⁇ m (back side). A large difference occurred in the progress of polishing. Moreover, the variation with respect to this average value was 11% at the maximum. From this result, it was confirmed that the polishing method of this example had small polishing unevenness and could be polished well.
- polishing time When the separation distance d is set to 290 mm, the average value of the surface roughness Ra of one surface of the workpiece after polishing for 9 hours is 0.20 ⁇ m, and the separation distance d is set to 50 mm The surface roughness was the same as when polished for 6 hours. However, the average value of the surface roughness Ra on the back surface was 0.48 ⁇ m, and a surface roughness equivalent to that obtained when polishing was performed for 6 hours with the separation distance d set to 50 mm was not obtained. From this result, it was confirmed that the polishing time was shortened in the polishing method of the example.
- the polishing was performed in a state where the polishing jig 1 was self-supported on the bottom surface 20 a of the polishing tank 20 without using the support device 30.
- a polishing time of 8 hours was required to be the same as the above-described surface roughness Ra when the separation distance d was set to 50 mm.
- the pulverized workpiece W entered between the outer peripheral surface Wa of the workpiece W and the masking member 13 when the workpiece W was removed from the polishing jig 1 after polishing. Therefore, it was confirmed that the polishing time of the present example was reduced by about 20% and that there was no risk of the workpiece being damaged by the pulverized polishing media M.
Landscapes
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Abstract
一実施形態では、その内部に底面を有する研磨槽と、ワークを保持可能な研磨用治具であり、回転軸線を中心に回転可能な該研磨用治具と、を備える振動バレル研磨システムを用いた振動バレル研磨方法が提供される。この方法は、研磨用治具の最下部が底面から離間した状態で研磨用治具を研磨槽内で支持する工程であり、研磨用治具の最下部と底面との離間距離dが研磨メディアの粒径以上である、該工程と、研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程と、研磨用治具の最下部が底面から離間した状態で、研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる工程と、を含む。
Description
本発明は、振動バレル研磨方法及び振動バレル研磨システムに関する。
被研磨物であるワークの表面を所定の表面粗さにする研磨を行ったり、バリや酸化皮膜などの除去などを行ったりするための振動バレル研磨装置が知られている。
例えば、特許文献1に記載の振動バレル研磨装置は、研磨槽と、研磨槽を振動させる駆動部とを備えている。この振動バレル研磨装置を用いてワークを研磨する際には、ワークと、研磨メディアとを研磨槽に装入し、当該研磨槽を略円弧状の軌道に沿って振動運動させる。これにより、被研磨物と研磨メディアとが相対的に運動し、ワークが研磨される。また、この振動バレル研磨装置では、扁平形状、例えば円盤形状を有する複数のワークを流動方向に垂直な方向に沿って所定の間隔で配置した状態で、当該複数のワークを研磨することで、複数のワーク同士が互いに衝突することを防止している。
特許文献2には、円筒状の振動槽と、振動槽を回転振動させるバイブレータと、振動槽を支持する振動バレル装置と、ディスク形状のワークを昇降させる昇降装置と、当該ワークを回転させるワーク回転装置とを備える面取り装置が記載されている。同文献には、研磨槽の内部でワークを保持し、研磨槽内で循環する研磨材とは反対方向にワークを回転させることで、ワークのバリ取り及び面取りを同時に行うことが記載されている。
特許文献3には、第1のガード部材、第2のガード部材及び固定部材を備える振動バレル研磨用の研磨用治具が記載されている。第1のガード部材及び第2のガード部材は、ワークよりも大きな径を有する円盤形状を有しており、互いに対向して配置されている。固定部材は、第1のガード部材と第2のガード部材との間に設けられており、ワークを研磨用治具に固定している。同文献では、ワークが固定された研磨用治具を自立させた状態で研磨槽の底面上で転動させることにより、ワークが研磨槽の底面に対して衝突することを防止しながらワークを研磨している。
引用文献3に記載の装置では、研磨用治具を自立させた状態で研磨槽の底面上で転動させているので、研磨槽と研磨用治具との間で研磨メディアが破砕されることがある。研磨メディアが破砕されると、ワークの周縁部等が受傷したり、研磨不良が生じたりするおそれがある。
したがって、本技術分野では、研磨用治具と研磨槽との間で研磨メディアが破砕されることを抑制することができる振動バレル研磨方法及び振動バレルシステムが要請されている。
一態様では、その内部に底面を有する研磨槽と、ワークを保持可能な研磨用治具であり、回転軸線を中心に回転可能な該研磨用治具と、を備える振動バレル研磨システムを用いた振動バレル研磨方法が提供される。この方法は、研磨用治具の最下部が底面から離間した状態で研磨用治具を研磨槽内で支持する工程であって、研磨用治具の最下部と底面との離間距離dが研磨メディアの粒径以上である該工程と、研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程と、研磨用治具の最下部が底面から離間した状態で、研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる工程と、を含む。
一態様に係る振動バレル研磨方法によれば、研磨用治具の最下部が底面から研磨メディアの粒径以上離間した位置で研磨用治具が回転するので、研磨用治具と研磨槽の底面との間で研磨メディアが粉砕されることが抑制される。これにより、研磨用治具とワークとの隙間に粉砕された研磨メディアが入り込むことを抑制することができるので、ワークが受傷したり、研磨不良が生じたりすることを抑制することができる。また、本バレル研磨方法によれば、研磨用治具を回転させることによって、ワークと研磨メディアとの相対速度を増大させることができるので、効率的な研磨を行うことができる。
一実施形態では、回転軸線に直交し、且つ、底面の中心を通る平面に沿った断面から見て、研磨槽内で流動する研磨メディアの表面の底面を基準とする最大高さをH1とし、最小高さをH2としたときに、離間距離dが、(H1+H2)/4以下であってもよい。
上記実施形態によれば、研磨用治具の最下部と底面との間の離間距離を(H1+H2)/4以下にすることで、ワークを研磨メディアによる研磨力が大きい領域に配置することができるので、ワークの研磨効率を向上させることができる。
一実施形態では、ワークは扁平形状を有していてもよい。
従来の振動バレル研磨方法では、扁平形状なワーク、例えば円盤形状のワークを研磨する場合には、研磨メディアを用いた研磨中にワークが研磨槽内で複雑な動きをすることで、十分な研磨が行われないことがある。これに対し、上記実施形態の振動バレル研磨方法によれば、研磨用治具が支持された状態でワークが研磨されるので、ワークの装入時の姿勢を保ちながら研磨することができる。なお、扁平形状のワークとは、板状、リング状、枠状または高さに対して径が大きい円柱状など、厚さに対して外形形状が大きいワークを示している。
一実施形態では、研磨用治具は、外形形状がワークよりも大きい円盤状を有し、収容空間を介して互いに対向するように配置された第1のガード部材及び第2のガード部材と、ワークの全体が収容空間内に位置するように、ワークを収容空間内で固定する固定部材と、を備え、第1のガード部材及び第2のガード部材の各々には、収容空間に通じる窓部が形成されており、第1のガード部材の外縁と第2のガード部材の外縁との間の開口、及び、窓部を通じて、収容空間の内外で研磨メディアが通過可能であってもよい。
上述の構成の研磨用治具によれば、研磨用治具の外縁から突出しないようにワークを研磨用治具の内部に固定することができるとともに、研磨メディアを容易に研磨用治具の内部で流動させることができるので、ワークの研磨効率を向上することができる。
一実施形態において、研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程では、研磨槽内で円弧状の軌跡を描くように研磨メディアを流動させ、研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる工程では、研磨メディアの流動方向と同方向に研磨用治具を回転させてもよい。
上記実施形態に係るバレル研磨方法では、研磨メディアの流動方向と同方向に研磨用治具を回転させることで、ワークを研磨の均一性を向上させることができる。
一実施形態において、研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程では、研磨槽内で円弧状の軌跡を描くように研磨メディアを流動させ、研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる工程は、研磨メディアの流動方向と同方向に研磨用治具を回転させる工程と、研磨メディアの流動方向と逆方向に研磨用治具を回転させる工程とを含んでいてもよい。
上記実施形態では、研磨用治具の回転方向を切り替えて研磨を行うことにより、研磨の均一性を向上させることができるとともに、研磨速度を向上させることができる。
一態様の振動バレル研磨システムは、研磨槽と、ワークを収容する研磨用治具と、研磨用治具を研磨槽内で支持する位置決め部であり、研磨用治具の高さ方向の位置を変更可能な該位置決め部と、研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる回動部と、を備える。
上記態様の振動バレル研磨システムによれば、位置決め部により研磨用治具と研磨槽の底面との間で研磨メディアが粉砕されることがない高さで研磨用治具を支持することができるので、研磨用治具とワークとの隙間に粉砕された研磨メディアが入り込むことを抑制することができる。よって、ワークが受傷したり、研磨不良が生じたりすることを抑制することができる。また、回動部により研磨用治具を回転軸線を中心に回転させながらワークの振動バレル研磨を行うことで、研磨メディアとの相対速度を増加させることができ、その結果、効率的な研磨を行うことができる。
一実施形態の振動バレル研磨システムは、研磨用治具を水平方向に沿って移動させる移動部を更に備え、位置決め部、回動部及び移動部は一体的に設けられていてもよい。
上記実施形態の振動バレル研磨システムは、研磨用治具を水平方向に沿って移動させる移動部を備えているので、研磨用冶具を研磨槽内に容易に装入することができる。また、この振動バレル研磨システムでは、位置決め部、回動部及び移動部が一体的に構成されているので、研磨用治具をセットする作業スペースと振動バレル研磨装置とを効率よく配置できる。これにより、振動バレル研磨システムを省スペース化することができる。
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、研磨用治具と研磨槽との間で研磨メディアが破砕されることを抑制することができる。
一実施形態の振動バレル研磨方法について、図を参照して説明する。以下では、被研磨物である円盤状のワークWの外周近傍を研磨する実施形態について説明する。
図1は、一実施形態の振動バレル研磨方法に用いられる研磨用治具を示す図である。図1(A)は研磨用治具1を部分的に切断した状態で示す側面図であり、図1(B)は研磨用治具1を図1(A)の矢印A方向から見た図である。研磨用治具1は、ワークWを保持するための治具であり、扁平な略円柱形状の外形を有している。研磨用治具1は、第1のガード部材10、第2のガード部材11、固定部材12を備えている。
第1のガード部材10は、ワークWの外径よりも大きな直径を有する円盤状の部材であり、中央部10a、周縁部10b及び接続部10cを含んでいる。中央部10a、周縁部10b及び接続部10cは、一体的に形成されている。中央部10aは、円形の平面形状を有している。周縁部10bは、円環状の平面形状を有しており、中央部10aを囲むように配置されている。中央部10aの外径は、周縁部10bの内径よりも小さく形成されている。接続部10cは、中央部10aの中心から径方向に向けて放射状に延びており、中央部10aと周縁部10bとを接続している。
中央部10a、周縁部10b及び接続部10cによって囲まれる空間は、第1のガード部材10を板厚方向に貫通する窓部10wである。本実施形態では8つの接続部10cが第1のガード部材10の周方向において互いに略等間隔に位置している。そのため、第1のガード部材10には8つの窓部10wが形成されている。窓部10wは、研磨用治具1に保持されたワークWの研磨対象領域に対応する箇所に形成されている。なお、図1(B)においては、ワークWのうち窓部10wから露出している領域が斜線で示されている。
第2のガード部材11は、ワークWの直径よりも大きな直径を有する円盤状の部材である。第2のガード部材11は、第1のガード部材10と略同一の形状を有する。第2のガード部材11は、中央部11a、周縁部11b及び接続部11cを含んでいる。中央部11a、周縁部11b及び接続部11cは、一体的に形成されている。中央部11aは、円形の平面形状を有している。周縁部11bは、円環状の平面形状を有しており、中央部11aを囲むように配置されている。中央部11aの外径は、周縁部11bの内径よりも小さく形成されている。接続部11cは、中央部11aの中心から径方向に向けて放射状に延びており、中央部11aと周縁部11bとを接続している。
中央部11a、周縁部11b及び接続部11cによって囲まれる空間は、第2のガード部材11を板厚方向に貫通する窓部11wである。本実施形態では8つの接続部11cが第2のガード部材11の周方向において互いに略等間隔に位置している。そのため、第2のガード部材11には8つの窓部11wが形成されている。窓部11wは、研磨用治具1に保持されたワークWの研磨対象領域に対応する箇所に形成されている。
第1のガード部材10と第2のガード部材11とは互いに対向するように配置されている。第1のガード部材10と第2のガード部材11との間には、略円柱形状の収容空間Vが画成されている。第1のガード部材10の外周縁と第2のガード部材11の外周縁との間には、これらの外周縁同士を接続するように、環状の仮想曲面Sが延びている。換言すれば、収容空間Vは、第1のガード部材10、第2のガード部材11及び仮想曲面Sで囲まれた空間であり、研磨用治具1の内部空間である。研磨用治具1は、扁平な円柱形状を有しており、第1のガード部材10及び第2のガード部材11の外周縁を床面等に接した状態(仮想曲面Sが当該床面等と対向した状態)で自立可能である。
固定部材12は、保持部12a及び取付板12bを備えている。保持部12aは、第1のガード部材10及び第2のガード部材11の間、すなわち収容空間V内に配置されている。保持部12aは、ワークWの中心部に形成されている貫通孔内に挿通された状態で、ワークWの内周縁を挟持する。これにより、ワークWは、保持部12aに取り付けられる。取付板12bは、中央部10a,11aの外表面にそれぞれ配置される。保持部12aと取付板12bとで中央部10a,11aを挟んだ状態でこれらがボルト等の締結部材により締結されると、ワークWが第1のガード部材10及び第2のガード部材11に対して固定される。これにより、ワークWの全体が収容空間V内に位置するように、ワークWが収容空間V内で固定される。ワークWが保持部12aに取り付けられた状態において、ワークWの一対の主面は、第1のガード部材10及び第2のガード部材11の内側面のそれぞれに対向している。
第1のガード部材10及び第2のガード部材11は、ワークWよりも外形が大きいので、ワークWの全体は収容空間Vからはみ出ることなく収容空間V内に収容される。一実施形態では、ワークWは、当該ワークWの重心が研磨用治具1の重心と略一致(完全に一致又は近接)するように固定部材12に取り付けられてもよい。これにより、ワークWを保持する研磨用治具1が、後述する回転軸線RAを中心に回転しやすくなる。
一実施形態では、研磨用治具1は、マスキング部材13及び取付部材14を更に備えていてもよい。マスキング部材13は、円環形状を有しており、ワークWの外周面Waを外側から囲むように延在している。マスキング部材13は、第1のガード部材10と第2のガード部材11との対向方向の両側から取付部材14によって挟持された状態で、第1のガード部材10と第2のガード部材11の間に取り付けられている。そのため、マスキング部材13は、取付部材14を介して、周縁部10b及び周縁部11bに接続している。ワークWの外周面Waはマスキング部材13によって覆われているので、研磨メディアMとの接触が阻止されている。したがって、本実施形態では、ワークWの外周面Waは、研磨メディアMによる研磨が行われない非研磨領域となっている。なお、マスキング部材13の幅は、ワークWの厚さよりも大きく形成されていてもよい。
以下、一実施形態の振動バレル研磨方法に利用される振動バレル研磨システムについて説明する。図2(A)は、一実施形態の振動バレル研磨システム50を部分的に切断した状態で側方から見た図であり、図2(B)は、振動バレル研磨システム50を、図2(A)の矢印B方向から見た図である。図2(A)及び図2(B)に示す振動バレル研磨システム50は、研磨用治具1、振動バレル研磨装置2及び支持装置30を備えている。図2(A)及び図2(B)に示す実施形態では、振動バレル研磨システム50は、2つの研磨用治具1を有しているが、振動バレル研磨システム50は、少なくとも1つの研磨用治具1を有していればよい。
図2(A)及び図2(B)に示すように、振動バレル研磨装置2は、上部が開口した研磨槽20を備えている。なお、図2(A)では、内部構造を見やすくするために手前に配置された研磨用治具1を省略して示している。
研磨槽20は、その内部に底面20aを有している。底面20aは、図2(A)に示されるように、研磨用治具1の回転軸線RAに直交する平面に沿った断面視において略U字状を有している。研磨槽20は、バネ21を介して台座22上に設置されている。研磨槽20の下部には、ベアリング23及び回転軸25が設けられている。ベアリング23は、回転軸25を回転自在に支持している。回転軸25には、カウンターウェイト24が固定させている。また、回転軸25は、回転を伝達するカプラ26を介してモータ27に接続されている。
支持装置30は、回動部31及び位置決め部32を備えている。回動部31は、研磨用治具1を回転軸線RAを中心に回転させるための装置であり、フレーム31a、モータ31b、回転軸31c、スプロケット31d、スプロケット31e及びチェーン31fを備えている。フレーム31aは、側面視において略T字形状を有している。モータ31bは、研磨用治具1を回転させるための動力源であり、フレーム31a上に支持されている。回転軸31cは、2つの研磨用治具1の回転軸線RAに一致する方向に延在する長尺部材であり、フレーム31aに形成された貫通孔に挿通されている。回転軸31cの両端は、2つの研磨用治具1の第1のガード部材10又は第2のガード部材11の中心にそれぞれ連結されている。スプロケット31dは、回転軸31cに接続されている。スプロケット31eは、モータ31bの出力軸に接続されている。チェーン31fは、スプロケット31dとスプロケット31eとの間に架け渡されており、モータ31bにおいて生じた駆動力を回転軸31cに伝達する。そのため、モータ31bの駆動力によって回転軸31cが回転し、その結果、研磨用治具1が回転軸線RAを中心に回転する。なお、研磨用治具1の回転軸線RAは、研磨槽20の回転軸25に対して平行な方向に延在している。
位置決め部32は、研磨用治具1の高さ方向の位置を変更可能なように、研磨用治具1を研磨槽20内で支持する装置である。位置決め部32は、例えば駆動部32a及びチェーン32bを有している。チェーン32bは、駆動部32aとフレーム31aとを接続している。駆動部32aは、フレーム31aを上下方向に移動させる駆動力をチェーン32bを介してフレーム31aに伝達する。図2(A)に示すように、一実施形態の位置決め部32は、近接スイッチ35を備えていてもよい。近接スイッチ35は、回動部31の下降端を検出するためのセンサである。近接スイッチ35は、フレーム31aが予め設定された下降端に達したことを検出すると、フレーム31aの高さ方向の位置がそれ以上低くならないように、後述する制御部Cntに制御信号を送出する。なお、一実施形態では、位置決め部32は、近接スイッチ35に代えて、例えばサーボシリンダといった回動部31の下降量を制御できる機構を備えていてもよい。また、研磨用治具1の最下降位置を検出することができれば接触型・非接触型を問わず任意のセンサを用いることができる。また、位置決め部32は、フレーム31aを上下方向に沿って移動可能な搬送装置に代えて、フレーム31aを高さ可変に保持可能な枠組を設けた構成としてもよい。
一実施形態では、支持装置30は、移動部33を更に備えていてもよい。移動部33は、例えば電動モータなどを用いた駆動機構を備えており、フレーム34上に設けられたレールなどのガイドに沿って、回動部31及び位置決め部32を水平方向に移動可能となっている。このように、移動部33は、回動部31及び位置決め部32を水平方向に移動させることにより、当該回動部31及び位置決め部32と共に研磨用治具1を水平方向に移動させる。
なお、回動部31、位置決め部32及び移動部33は、一体的に構成されていてもよい。ここで、回動部31、位置決め部32及び移動部33が一体的に構成されるとは、回動部31、位置決め部32及び移動部33が互いに連結されることで、一体的な装置として機能しうることを示している。回動部31、位置決め部32及び移動部33を一体的に構成することで、研磨用治具1をセットするための作業スペースと振動バレル研磨装置2とを効率よく配置できるので、振動バレル研磨システム50の省スペース化を図ることができる。
一実施形態では、振動バレル研磨システム50は、制御部Cntを更に備えていてもよい。制御部Cntは、プロセッサ、記憶部等を備えるコンピュータであり、振動バレル研磨システム50の各部を制御する。例えば、制御部Cntは、モータ27に制御信号を送出し、回転軸25の回転速度を制御する。また、制御部Cntは、回動部31、位置決め部32及び移動部33に制御信号を送出し、研磨用治具1の回転速度、及び、研磨用治具の高さ方向及び水平方向の位置を制御する。
以下、図3及び図4を参照して、一実施形態のバレル研磨方法について説明する。図3(A)~図3(D)は、研磨用治具1と研磨槽20との位置関係を説明する図である。図4(A)は、回転軸線RAに直交し、且つ、底面20aの中心を通る平面に沿った断面図であり、研磨槽20内での研磨メディアMの流動状態を示している。なお、図4(A)においては、説明の便宜上、研磨メディアMを実際の寸法よりも大きく示している。図4(B)は、研磨槽20の底面20aと研磨用治具1との位置関係を説明するための図である。
一実施形態の振動バレル研磨方法では、まずワークWを保持する2つの研磨用治具1が用意される。当該2つの研磨用治具1は、回転軸31cが連結されることによって互いに接続される。一実施形態では、互いに対向する一対のプレートの対向面の中心に回転軸31cの両端を溶接し、当該一対のプレートを2つの研磨用治具1の第1のガード部材10及び第2のガード部材11の中心にボルトでそれぞれ締結することで、回転軸31cが研磨用治具1に連結されてもよい。このように研磨用治具1に回転軸31cを連結することで、回転軸31cが研磨用治具1の重心に締結される。図3(A)に示すように、回転軸31cが連結された研磨用治具1は、回動部31によって吊り下げられた状態で保持される。なお、一実施形態では、2つの研磨用治具1に代えて、1つの研磨用治具1のみを用いてワークWを研磨してもよい。
次いで、図3(B)に示すように、位置決め部32によって研磨用治具1が上方に移動される。次いで、図3(C)に示すように、研磨用治具1が研磨槽20の上方に位置するように、移動部33によって研磨用治具1が水平方向に移動される。
次いで、図3(D)に示すように、研磨用治具1が研磨槽20内に位置するように、位置決め部32が研磨用治具1を下降させる。この際、位置決め部32は、研磨用治具1の最下部Zが底面20aに接触する前に研磨用治具1の下降を停止し、研磨用治具1の最下部Zと底面20aとが離間した状態で研磨用治具1を支持する。この支持位置において、研磨用治具1の最下部Zと研磨槽20の底面20aとの間の離間距離dは、研磨メディアMの粒径以上となっている。
次いで、一実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨槽20内に所定量の研磨メディアMが装入される。その後、振動バレル研磨装置2のモータ27が駆動される。モータ27が駆動されると、回転軸25を中心にカウンターウェイト24が回転し、カウンターウェイト24の回転に応じて研磨槽20が略円弧状の軌跡を描くように振動する。
例えば、図4(A)に示すように、回転軸25がR1方向に回転した場合には、回転軸25に直交する平面内において、研磨メディアMは略円弧状の円弧状の軌跡R3を描くように研磨槽20内を流動する。図4(A)に示すように、回転軸線RAに直交し、且つ、底面20aの中心を通る平面に沿った断面視では、研磨メディアMの表面は略直線状をなしている。ここで、研磨メディアMの表面とは、研磨メディアMの液面又は粉面を示している。図4(B)では、図4(A)に示す断面視において、底面20aを基準とした研磨メディアMの表面の最大高さをH1と表し、最小高さをH2と表している。また、図4(B)では、研磨槽20の幅方向に沿った内部空間の最大幅をDとし、当該内部空間の幅方向のD/4、D/2、3D/4の位置における研磨メディアMの表面の高さをそれぞれa、b及びcとして表している。図4(B)に示すように、最大高さH1及び最小高さH2は、高さ位置a、b及びcを結んだXZ平面上の直線と研磨槽20の内壁面との交点の高さ位置に近似される。
次いで、一実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1の最下部Zと底面20aとが離間距離dだけ離れた状態で、研磨槽20の内部において研磨用治具1が回転軸線RAを中心に回転する。この際、研磨用治具1は、回転軸25が回転する方向R1とは反対方向である方向R2に回転する。このR2方向は、研磨メディアが流動する略円弧状の軌跡R3(すなわち、モータ27による研磨槽20の振動方向)と同方向である。なお、R2方向は、研磨用治具1を用いることなくワークWを転動させる場合の方向と同じ方向である。
研磨用治具1が、研磨槽20の内部において回転軸線RAを中心に回転することより、研磨用治具1の仮想曲面Sの開口部から研磨槽20の内部で流動する研磨メディアMが研磨用治具1の内部に流入する。研磨用治具1の内部に流入した研磨メディアMは、ワークWの研磨領域を研磨した後に、収容空間Vに通じる窓部10w及び窓部11wから研磨用治具1の外部に排出される。このように研磨メディアMが研磨用治具1の内部を流動することにより、ワークWの研磨領域が研磨される。
一実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨槽20の内部で研磨用治具1を回転させることで、ワークWと研磨メディアMとの相対速度を増加させることができるので、ワークWを効率的に研磨することができる。また、研磨用治具1がその重心を中心として回転することで、研磨用治具1に取り付けられたワークWの研磨の均一性を向上することができる。なお、ワークWは、研磨用治具1の外縁から突出しないように研磨用治具1内部に固定されているので、ワークWが研磨槽20に衝突することが防止される。したがって、ワークWの変形したり、表面に傷が生じたりすることが防止される。
また、ワークWの外周面Waはマスキング部材13によって覆われているので、外周面Waと研磨メディアMとの衝突は抑制される。そのため、非研磨領域である外周面Waの研磨は抑制され、外周面Waにダレ又はへこみといったダメージが生じることが抑制される。
一実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1の最下部Zと研磨槽20の底面20aとが研磨メディアMの粒径以上離間した状態で研磨用治具1が支持されているので、研磨用治具1が回転したときに研磨用治具1と底面20aとの間で研磨メディアMが粉砕されることが抑制される。これにより、研磨用治具1とワークWとの隙間に粉砕された研磨メディアMが入り込むことを抑制されるので、粉砕された研磨メディアMによって、ワークWが受傷したり、研磨不良が生じたりすることを抑制することができる。
一方、研磨用治具1を、例えば図4(B)の位置Xに示すように、過剰に高い位置で保持すると、ワークWと研磨メディアMとの衝突が抑制される。ワークWと研磨メディアMとの衝突が抑制されると、ワークWの研磨力が低下し、ワークWの研磨状態にむらが生じやすくなるので、研磨時間を長くしなければならない。
研磨メディアMは、図4(A)に示す断面視において、略円弧状の軌跡R3に沿って研磨槽20内を回転するように循環流動する。ここで、研磨槽20内で循環流動する研磨メディアMの流動中心の位置をCとしたときに、研磨メディアMは、流動中心Cに近づくにつれて流動速度が遅くなるような速度分布を有している。そこで、一実施形態では、ワークWの研磨の効率性を向上するために、図4(B)の位置Yで示すように、研磨用治具1の最下部Zが流動中心Cよりも下方に配置されるように研磨用治具1が支持されてもよい。
上記のように、回転軸線RAに直交し、且つ、底面20aの中心を通る平面に沿った断面視では、研磨メディアMの表面は直線として表されるので、図4(B)に示すように、研磨槽20の幅方向中心における研磨メディアMの表面の底面20aを基準とした高さは(H1+H2)/2と表わされる。研磨メディアMの流動中心Cの高さ位置は、研磨槽20の幅方向中心における研磨メディアMの表面の底面20aを基準とした高さの1/2であるので、流動中心Cの底面20aを基準とした高さは(H1+H2)/4と表される。
すなわち、一実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1の最下部Zと研磨槽20の底面20aと間の高さ方向の離間距離dが、(H1+H2)/4以下となる位置で、研磨用治具1が位置決め部32によって支持されてもよい。このような位置で研磨用治具1が支持され、回転すると、研磨メディアMがワークWに対して高い速度で衝突することになるので、ワークWの研磨の効率性を向上することができる。
また、研磨メディアMの流動中心Cは、研磨メディアMが静止状態にあるときの位置bと研磨槽20の底面20aとの中間点として近似することもできる。すなわち、離間距離dを、研磨メディアMが静止状態にあるときの位置bと研磨槽20の底面20aとの間の距離の1/2以下になるように設定することもできる。
振動バレル研磨方法では、大型のワークの研磨を行う場合に、ワークの外形形状と同程度の深さまで研磨メディアを研磨槽に装入した状態で研磨を行うことが一般的である。これに対し、本実施形態の振動バレル研磨方法では、ワークWを研磨槽20内の効率的な研磨が可能な位置で研磨用治具1を回転させることでワークWの研磨を行っているので、研磨メディアMの量を通常の振動バレル研磨で用いる量よりも大幅に減少させることができる。
研磨用治具1の回動を滑らかにするためには、ワークWを取り付けたときの重心が研磨用治具1の回動中心となるように、研磨用治具1を回転軸31cに固定することが好ましい。
[実施形態の効果]
本実施形態の振動バレル研磨方法及び振動バレル研磨システム50によれば、研磨槽20の底面20aとの離間距離dが研磨メディアMの粒径以上となる位置で研磨用治具1が支持されているため、研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアMが粉砕されることが抑制される。これにより、研磨用治具1とワークWとの隙間に粉砕された研磨メディアMが入り込むことを防止することができるので、ワークWが受傷したり、研磨不良が生じたりすることを抑制することができる。
また、離間距離dを、ワークWを研磨メディアMによる研磨力が大きい領域で保持することにより、ワークWの研磨効率を向上させることができる。
さらに、本実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1を回転軸線RAを中心として回転させながらワークWの振動バレル研磨を行うことで、研磨メディアMとワークWとの相対速度を増加させることができるので、ワークWの研磨効率を更に向上させることができる。
また、従来技術では、ワークWに対する研磨メディアMの相対運動が研磨槽20の振動数により決まっていたが、本実施形態によれば、回転速度を適宜選択することができるので、効率的な研磨が可能である。
本実施形態の振動バレル研磨方法及び振動バレル研磨システム50によれば、研磨槽20の底面20aとの離間距離dが研磨メディアMの粒径以上となる位置で研磨用治具1が支持されているため、研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアMが粉砕されることが抑制される。これにより、研磨用治具1とワークWとの隙間に粉砕された研磨メディアMが入り込むことを防止することができるので、ワークWが受傷したり、研磨不良が生じたりすることを抑制することができる。
また、離間距離dを、ワークWを研磨メディアMによる研磨力が大きい領域で保持することにより、ワークWの研磨効率を向上させることができる。
さらに、本実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1を回転軸線RAを中心として回転させながらワークWの振動バレル研磨を行うことで、研磨メディアMとワークWとの相対速度を増加させることができるので、ワークWの研磨効率を更に向上させることができる。
また、従来技術では、ワークWに対する研磨メディアMの相対運動が研磨槽20の振動数により決まっていたが、本実施形態によれば、回転速度を適宜選択することができるので、効率的な研磨が可能である。
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。
例えば、上記実施形態では、円盤状のワークWを研磨する例について説明したが、ワークWの形状は円盤状に限定されず、扁平形状のワークWを研磨してもよい。ここで、扁平形状のワークとは、板状、リング状、枠状又は高さに対して径が大きい円柱状など、厚さに対して幅又は径が大きなワークを意味している。例えば、研磨用治具1の形状は、研磨メディアMの滑らかな流動を阻害しない円柱状など凸部が少ない形状とすることができる。
また、一実施形態の振動バレル研磨方法では、重量が大きい大型のワークWの研磨に適用することもできる。ここで、重量が大きい大型のワークWとは、例えば400mm以上の径を有するようなワーク、又は、研磨槽20内で自立させて転動させた場合に研磨メディアMがワークWの重量により破砕されるような重量を有するワークWを意味している。このようなワークWとしては、例えば、ベアリング保持器、歯車、鉄道等の車輪、プーリ、統合回転翼などが挙げられる。
また、上記実施形態では、研磨メディアMの表面の底面20aを基準とする最大高さH1及び最小高さH2に基づいて研磨メディアの流動中心Cの位置を決定したが、研磨メディアMの重心位置に基づいて流動中心Cを設定してもよいし、図4(A)に示す断面視において、研磨メディアMを水平な直線で区画したときに上下の面積が等しくなる高さ位置に基づいて流動中心Cを設定してもよい。
さらに、上記実施形態では、研磨用治具1を研磨メディアMの流動方向と同方向に回転されているが、研磨用治具1の回転方向は研磨メディアMの流動方向と同方向に限定されるものではない。例えば、研磨用治具1の回動方向を研磨メディアMの流動方向と同方向及び逆方向に交互に切り替えてワークWを研磨することもできる。このように、研磨用治具1の回転方向を交互に切り替えることにより、ワークWの研磨の均一性をより向上させることがとともに、研磨速度を向上させることができる。なお、研磨用治具1の回転方向を交互に切り替えることに代えて、回転軸25の回転方向を交互に切り替えて、研磨槽20の回転振動の向きを切り替えてもよい。
また、上記実施形態では、回転軸31cの位置は一定であるが、回転軸31cを別の軸周りに回動させることで、研磨用治具1を遊星運動させることも可能である。
また、位置決め部32における研磨用治具1の支持する位置を制御する機構の別の形態として、物理的なリミッタを設けてもよい。例えば図5に示すように、回動部31のフレーム31aの下方に、当てボルト36aが取り付けられたフレーム36を設けられていてもよい。この当てボルト36aはフレーム36からの高さ方向の位置を調整することができる。この当てボルト36aの上端が回動部31の下降端となるので、研磨用治具1の最下部Zと研磨槽20の底面20aとの離間距離dが上述した範囲になるように、研磨用治具1の所定の高さ位置に保持することができる。
さらに、上記実施形態の振動バレル研磨方法では、研磨用治具1の最下部Zが底面20aから離間した状態で研磨用治具1を支持する工程、研磨槽20内で研磨メディアMを流動させる工程、研磨用治具1を回転軸線RAを中心に回転させる工程を順に行っているが、これらの工程は任意の順序で行うことができる。例えば、研磨用治具1の最下部Zが底面20aから離間した状態で研磨用治具1を支持する工程及び研磨用治具1を回転軸線RAを中心に回転させる工程の後に、研磨槽20内で研磨メディアMを流動させる工程を行った場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下に、本発明に係る振動バレル研磨方法の実施例について説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例では、研磨用治具1として、概略形状が図1と同様のものを用いた。第1のガード部材10及び第2のガード部材11の外径は840mmであり、研磨用治具1の幅は213mm(外径の1/4以上)とした。マスキング部材13の幅は50mmであり、後述するワークWの幅の5/4倍である。窓部11wの寸法は、中心方向への長さを210mm、円周方向の長さを480mmとした。
本実施例のワークWは、直径800mm、厚さ40mmのチタン製の円盤とした。研磨メディアMは一辺4mm、長さ4mmの三角柱斜めカットの焼結メディア(新東工業株式会社製)を選定し、これを研磨槽に対して1/3の容積となるように装入した。また、振動バレル研磨装置2は、新東工業株式会社製のVF-1423W型を改良して研磨槽20の寸法を幅800mm×長さ1000mm×高さ800mmとし、中央部に仕切り板を設置したものを使用した。また、研磨液はコンパウンド(新東工業株式会社製;GLM-4)を水道水に0.5%添加したものを使用した。研磨液の供給量は毎分400mlとした。
ここで、底面20aを基準とした研磨時の研磨メディアMの液面の高さは
H1:710mm H2:330mm
であり、底面20aを基準とした流動中心Cの高さは
C:260mm
であった。また、研磨用治具1の最下部Zと底面20aとの離間距離dを、50mm及び290mm(比較例)に変更して研磨を行った。
H1:710mm H2:330mm
であり、底面20aを基準とした流動中心Cの高さは
C:260mm
であった。また、研磨用治具1の最下部Zと底面20aとの離間距離dを、50mm及び290mm(比較例)に変更して研磨を行った。
評価は下記項目について行った。
(1)メディアの粉砕の有無
(2)研磨程度(ワークの仕上がり)
(3)研磨時間
(1)メディアの粉砕の有無
(2)研磨程度(ワークの仕上がり)
(3)研磨時間
(1)メディアの粉砕の有無
研磨終了後、研磨メディアMを全量回収し、目開き1mmの篩にて研磨メディアMの粉砕物を確認した。また、研磨終了後にワークWを研磨用治具1から取り外す際にワークWの外周面Waとマスキング部材13との間に粉砕された研磨メディアMが入り込んでいないかを確認した。本実施例では、研磨メディアMの粉砕物は確認されなかったことから、本実施例の研磨方法では研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアMが粉砕されなかったことが確認された。
研磨終了後、研磨メディアMを全量回収し、目開き1mmの篩にて研磨メディアMの粉砕物を確認した。また、研磨終了後にワークWを研磨用治具1から取り外す際にワークWの外周面Waとマスキング部材13との間に粉砕された研磨メディアMが入り込んでいないかを確認した。本実施例では、研磨メディアMの粉砕物は確認されなかったことから、本実施例の研磨方法では研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアMが粉砕されなかったことが確認された。
(2)研磨程度の評価
研磨前後の加工物において、研磨される箇所の一面及びその裏面のいずれも任意で3箇所選択し、JIS B6001(1994)に規定される表面粗さRaを表面粗さ測定装置(東京精密株式会社製:SURFCOM 130A)にて測定した。これらの測定値を比較することで、研磨の進行及び研磨のむらを評価した。
研磨前のワークの表面粗さRaの平均値は0.88μm(一面)、0.69μm(裏面)であった。また、この平均値に対するバラツキは最大で13%あった。
離間距離dを50mmに設定した場合には、6時間研磨した後のワークの表面粗さRaの平均値は0.19μm(一面)、0.20μm(裏面)であった。また、この平均値に対するバラツキは最大で6%となった。
一方、離間距離dを290mmに設定した場合には、6時間研磨した後のワークの表面粗さRaの平均値は0.25μm(一面)、0.54μm(裏面)であり、一面と裏面で研磨の進行に大きな差が生じた。また、この平均値に対するバラツキは最大で11%となった。
この結果から、本実施例の研磨方法では研磨むらが小さく、良好に研磨できることが確認された。
研磨前後の加工物において、研磨される箇所の一面及びその裏面のいずれも任意で3箇所選択し、JIS B6001(1994)に規定される表面粗さRaを表面粗さ測定装置(東京精密株式会社製:SURFCOM 130A)にて測定した。これらの測定値を比較することで、研磨の進行及び研磨のむらを評価した。
研磨前のワークの表面粗さRaの平均値は0.88μm(一面)、0.69μm(裏面)であった。また、この平均値に対するバラツキは最大で13%あった。
離間距離dを50mmに設定した場合には、6時間研磨した後のワークの表面粗さRaの平均値は0.19μm(一面)、0.20μm(裏面)であった。また、この平均値に対するバラツキは最大で6%となった。
一方、離間距離dを290mmに設定した場合には、6時間研磨した後のワークの表面粗さRaの平均値は0.25μm(一面)、0.54μm(裏面)であり、一面と裏面で研磨の進行に大きな差が生じた。また、この平均値に対するバラツキは最大で11%となった。
この結果から、本実施例の研磨方法では研磨むらが小さく、良好に研磨できることが確認された。
(3)研磨時間
離間距離dを290mmに設定した場合には、9時間研磨した後のワークの一面の表面粗さRaの平均値は0.20μmになり、離間距離dを50mmに設定した場合に6時間研磨した場合と同等の表面粗さとなった。しかし、その裏面の表面粗さRaの平均値は0.48μmとなり、離間距離dを50mmに設定して6時間研磨した場合と同等の表面粗さは得られなかった。この結果から、実施例の研磨方法では研磨時間が短縮されることが確認された。
離間距離dを290mmに設定した場合には、9時間研磨した後のワークの一面の表面粗さRaの平均値は0.20μmになり、離間距離dを50mmに設定した場合に6時間研磨した場合と同等の表面粗さとなった。しかし、その裏面の表面粗さRaの平均値は0.48μmとなり、離間距離dを50mmに設定して6時間研磨した場合と同等の表面粗さは得られなかった。この結果から、実施例の研磨方法では研磨時間が短縮されることが確認された。
比較の為に、支持装置30を用いず研磨用治具1を研磨槽20の底面20a上に自立させた状態で研磨を行った。この場合には、離間距離dを50mmに設定した場合の上述の表面粗さRaと同程度となるのに、8時間の研磨時間を要した。また、研磨終了後にワークWを研磨用治具1から取り外す際にワークWの外周面Waとマスキング部材13との間に粉砕されたワークWが入り込んでいることが確認された。
従って、本実施例の研磨方法により研磨時間が約20%短縮され、かつ粉砕された研磨メディアMによるワークの受傷の恐れがないことが確認された。
従って、本実施例の研磨方法により研磨時間が約20%短縮され、かつ粉砕された研磨メディアMによるワークの受傷の恐れがないことが確認された。
以上により、本実施例の研磨方法を用いることで、
(1)研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアが粉砕されることがないことから、研磨メディアの粉砕に起因するワークの受傷や研磨不良を防止することができる
(2)研磨むらがなく、良好に研磨できる
(3)研磨時間を短くできる
ことが確認された。
(1)研磨用治具1と研磨槽20の底面20aとの間で研磨メディアが粉砕されることがないことから、研磨メディアの粉砕に起因するワークの受傷や研磨不良を防止することができる
(2)研磨むらがなく、良好に研磨できる
(3)研磨時間を短くできる
ことが確認された。
1…研磨用治具、2…振動バレル研磨装置、10…第1のガード部材、10w…窓部、11…第2のガード部材、11w…窓部、12…固定部材、13…マスキング部材、14…取付部材、20…研磨槽、20a…底面、21…バネ、22…台座、23…ベアリング、24…カウンターウェイト、25…回転軸、26…カプラ、27…モータ、30…支持装置、31…回動部、32…位置決め部、C…流動中心、M…研磨メディア、S…仮想曲面、W…ワーク、Z…最下部。
Claims (8)
- その内部に底面を有する研磨槽と、ワークを保持可能な研磨用治具であり、回転軸線を中心に回転可能な該研磨用治具と、を備える振動バレル研磨システムを用いた振動バレル研磨方法であって、
前記研磨用治具の最下部が前記底面から離間した状態で前記研磨用治具を前記研磨槽内で支持する工程であって、研磨用治具の最下部と前記底面との離間距離dが研磨メディアの粒径以上である該工程と、
前記研磨槽内で前記研磨メディアを流動させる工程と、
前記研磨用治具の最下部が前記底面から離間した状態で、前記研磨用治具を前記回転軸線を中心に回転させる工程と、
を含む、振動バレル研磨方法。 - 前記回転軸線に直交し、且つ、前記底面の中心を通る平面に沿った断面から見て、前記研磨槽内で流動する前記研磨メディアの表面の前記底面を基準とする最大高さをH1とし、最小高さをH2としたときに、
前記離間距離dが、(H1+H2)/4以下である、請求項1に記載の振動バレル研磨方法。 - 前記ワークは扁平形状を有する、請求項1又は2に記載の振動バレル研磨方法。
- 前記研磨用治具は、
外形形状がワークよりも大きい円盤状を有し、収容空間を介して互いに対向するように配置された第1のガード部材及び第2のガード部材と、
前記ワークの全体が前記収容空間内に位置するように、前記ワークを前記収容空間内で固定する固定部材と、
を備え、
前記第1のガード部材及び前記第2のガード部材の各々には、前記収容空間に通じる窓部が形成されており、
前記第1のガード部材の外縁と前記第2のガード部材の外縁との間の開口、及び、前記窓部を通じて、前記収容空間の内外で前記研磨メディアが通過可能である、
請求項3に記載の振動バレル研磨方法。 - 前記研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程では、前記研磨槽内で円弧状の軌跡を描くように研磨メディアを流動させ、
前記研磨用治具を前記回転軸線を中心に回転させる工程では、前記研磨メディアの流動方向と同方向に前記研磨用治具を回転させる、請求項1~4の何れか一項に記載の振動バレル研磨方法。 - 前記研磨槽内で研磨メディアを流動させる工程では、前記研磨槽内で円弧状の軌跡を描くように研磨メディアを流動させ、
前記研磨用治具を前記回転軸線を中心に回転させる工程は、前記研磨メディアの流動方向と同方向に前記研磨用治具を回転させる工程と、前記研磨メディアの流動方向と逆方向に前記研磨用治具を回転させる工程とを含む、請求項1~4の何れか一項に記載の振動バレル研磨方法。 - 研磨槽と、
ワークを保持する研磨用治具と、
前記研磨用治具を前記研磨槽内で支持する位置決め部であり、前記研磨用治具の高さ方向の位置を変更可能な該位置決め部と、
前記研磨用治具を回転軸線を中心に回転させる回動部と、を備える、
振動バレル研磨システム。 - 前記研磨用治具を水平方向に沿って移動させる移動部を更に備え、
前記位置決め部、前記回動部及び前記移動部は一体的に設けられている、請求項7に記載の振動バレル研磨システム。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI749915B (zh) * | 2020-11-30 | 2021-12-11 | 寅翊智造股份有限公司 | 自動化處理機之升降裝置 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102060152B1 (ko) * | 2018-07-27 | 2019-12-27 | 김현모 | 귀금속 광택기 |
IT201900002159A1 (it) * | 2019-02-14 | 2020-08-14 | Paolo Redaelli | Macchina per vibrofinitura e metodo per il suo impiego |
CN114683097B (zh) * | 2022-03-07 | 2023-06-02 | 广州大学 | 一种圆柱滚子轴承滚动体超声强化加工***和方法 |
CN115972071B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-12-19 | 江苏博凡科精密五金科技有限公司 | 一种高强度精密紧固件的抛光设备 |
CN117140334B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-09 | 烟台泰昌数控机械有限公司 | 小型简易抛光机及抛光方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3464163A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-02 | Achille K Ferrara | Vibratory finishing machine |
DE2344639A1 (de) * | 1973-09-05 | 1975-03-13 | Dillenberg Bergische Metall | Verfahren und vorrichtung zum entgraten, schleifen und/oder polieren kleiner werkstuecke aus metallguss |
JPH04269161A (ja) * | 1990-11-07 | 1992-09-25 | United Technol Corp <Utc> | 表面仕上げを要する部品処理方法及びその装置 |
JPH0970748A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ワークの面取り方法およびその装置 |
JPH09234662A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Sinto Brator Co Ltd | アルミホイールの研摩方法 |
JP2015027709A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 新東工業株式会社 | 振動バレル研磨用研磨治具及び振動バレル研磨方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2511919B1 (fr) * | 1981-08-27 | 1986-04-04 | Parker Ste Continentale | Machine de tribofinition a broches |
US5125191A (en) * | 1982-09-08 | 1992-06-30 | Extrude Hone Corporation | Abrasive flow machining with an in situ viscous plastic medium |
JP4148589B2 (ja) * | 1999-03-29 | 2008-09-10 | 新東ブレーター株式会社 | 円板状物品の振動バレル研磨方法 |
US6875081B2 (en) * | 2001-09-27 | 2005-04-05 | Mikronite Technologies Group Inc. | Method of manufacturing a tool using a rotational processing apparatus |
EP1852219B1 (en) * | 2005-02-15 | 2010-11-03 | Sintokogio, Ltd. | Flow barrel polishing device and polishing method |
JP5412258B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2014-02-12 | 株式会社レイズエンジニアリング | 車両用ホイールの振動研磨方法及びその振動研磨装置 |
SG195417A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-30 | Pratt & Whitney Services Pte Ltd | Polishing assembly and method for polishing |
US9017142B2 (en) * | 2013-02-14 | 2015-04-28 | Ericus Andreas van Kleef | Mass finishing apparatus and method |
ITMI20131616A1 (it) * | 2013-10-01 | 2015-04-02 | Paolo Redaelli | Macchina per la finitura a trascinamento di pezzi meccanici |
ITFI20130248A1 (it) * | 2013-10-17 | 2015-04-18 | Nuovo Pignone Srl | "airfoil machine components polishing method" |
US20150251291A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-10 | The Boeing Company | Method and system for vibratory finishing of composite laminate parts |
-
2017
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- 2017-11-20 IL IL255786A patent/IL255786A/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3464163A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-02 | Achille K Ferrara | Vibratory finishing machine |
DE2344639A1 (de) * | 1973-09-05 | 1975-03-13 | Dillenberg Bergische Metall | Verfahren und vorrichtung zum entgraten, schleifen und/oder polieren kleiner werkstuecke aus metallguss |
JPH04269161A (ja) * | 1990-11-07 | 1992-09-25 | United Technol Corp <Utc> | 表面仕上げを要する部品処理方法及びその装置 |
JPH0970748A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ワークの面取り方法およびその装置 |
JPH09234662A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Sinto Brator Co Ltd | アルミホイールの研摩方法 |
JP2015027709A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 新東工業株式会社 | 振動バレル研磨用研磨治具及び振動バレル研磨方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3395501A4 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI749915B (zh) * | 2020-11-30 | 2021-12-11 | 寅翊智造股份有限公司 | 自動化處理機之升降裝置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP3395501A4 (en) | 2019-07-03 |
US20190111539A1 (en) | 2019-04-18 |
EP3395501A1 (en) | 2018-10-31 |
IL255786A (en) | 2018-01-31 |
CN109070306A (zh) | 2018-12-21 |
US11273532B2 (en) | 2022-03-15 |
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