JP2003205449A - バレル研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のバレルの作業バラツキを極力抑制する
とともに、装置メンテナンスが容易でかつ静音動作にも
対応したバレル研磨装置を提供する。 【解決手段】 駆動モータ３の駆動により、プーリー３
１からＶベルトＢを駆動伝達手段としてドラム１を回転
させる。ドラム主軸１１０には前述のとおりドラムプー
リー１１１が設けられており、当該ドラムプーリーすな
わちドラム主軸１１０を中心にしてドラム１が回転する
ことにより、当該ドラム１に取り付けられたバレル２
１，２２，２３，２４に自転駆動力が与えられる。この
ときの駆動伝達手段はタイミングベルトＴＢにより行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバレル研磨装置に関
するもので、特に１つの回転軸の駆動により複数のバレ
ルを駆動させる構成のバレル研磨装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】バレル研磨装置はバレル内あるいはバレ
ルに収納されたメディア収納具内に被加工物と研磨材を
収納し、当該バレルを回転させることにより、流動研磨
を行うものである。このような加工方法は水晶振動子等
の水晶振動板の加工にも面取り加工として広く用いられ
ており、水晶振動子の電気的特性向上に寄与していた。

【０００３】通常のバレル研磨装置は、駆動用のモータ
と、当該モータにより回転駆動されるドラムと、ドラム
の外周近傍に取り付けられた複数のバレルからなり、ド
ラムの回転とともにバレル自体も自転するよう駆動伝達
されている。これによりバレルはドラムの回転軸に対し
公転するとともに、バレルに取り付けられた自転軸を中
心として自転する。このような動作によりバレル内ある
いはバレルに収納されたメディア収納具内の水晶振動板
等の被研磨物および研磨材は、バレル内で流動し研磨作
業が進められる。

【０００４】一般的には処理作業効率向上を意図して、
上記複数のバレルは１つの回転軸からの駆動伝達手段に
より同時に回転駆動するように構成され、駆動伝達手段
としては台形の断面を有するＶベルトを用いており、こ
れにより大きなトルクの伝達を可能にしていた。Ｖベル
トはメンテナンスの容易さ、あるいは静音動作に対応す
る等の利点を有していたが、長時間駆動によりＶベルト
の張力が変化し、ベルトの滑りが生じることがあった。
このような場合、１つの駆動軸に対する複数のバレルの
回転駆動において、所定時間内に意図した回転数を得ら
れないバレルが発生することがあり、バレル毎に作業バ
ラツキが生じることがあった。このようなバレルの回転
バラツキが生じた場合、上述の水晶振動板の加工におい
ては収納したバレル毎に周波数その他の電気的特性が大
きく異なってしまうことがあった。

【０００５】このような問題点を解決するものとして、
駆動伝達手段に複数の回転ギアを用いたり、あるいは無
端チェーンを用いることがあった。例えば特開昭６２−
２５１０６６号には主駆動軸から回転ギアを複数組み合
わせることによりバレル（ポット）を駆動させる構成が
開示されており、また特公平４−４０１５０号には主駆
動軸から無端チェーンによりバレルを駆動させる構成が
開示されている。このような駆動伝達手段によれば、Ｖ
ベルトを用いていたような滑りの問題は生じないため、
バレル毎の処理バラツキを極めて小さくすることが可能
となる。しかしながら、いずれも重量のある金属を使用
しているため、取り扱いが不便であり、また定期的な注
油が必要である等頻繁なメンテナンスを必要としてい
た。また動作時には動作音が高く、作業周囲環境に与え
る影響も大きいという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、複数のバレルの作業バ
ラツキを極力抑制するとともに、装置メンテナンスが容
易でかつ静音動作にも対応したバレル研磨装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は１つの駆動軸と
複数のバレルの駆動伝達を無端のタイミングベルトによ
り行うものであり、次の各構成により実現することがで
きる。

【０００８】請求項１によるバレル研磨装置は、１つの
駆動用回転軸から、複数のバレル駆動用回転軸に対して
駆動伝達手段により接続され、複数のバレルが同時に回
転することにより研磨処理を行うものであって、前記駆
動用回転軸およびバレル駆動用回転軸にはぞれぞれギア
が形成され、前記駆動伝達手段として各ギア間に無端架
設され、かつ各ギアに歯合するタイミングベルトを具備
することを特徴としている。タイミングベルトはタイミ
ング歯付きベルトとも称され、等間隔の歯を内側に持
ち、プーリー等に形成された刻まれた歯とが噛み合い、
滑りのない一定速度の駆動伝達を可能にする。

【０００９】上記構成により、上記各ギアとタイミング
ベルトの各歯の噛み合わせにより、１つの駆動用回転軸
と複数のバレル駆動用回転軸との駆動伝達が行われるの
で、従来Ｖベルト使用時に生じていた滑りがなくなり、
バレル毎の処理バラツキを極力抑制することができる。
また回転ギア、チェーン等の金属体を用いないので、こ
れらの接触音、摺動音を小さくでき、また定期的な注油
を必要とせず、メンテナンス性が向上する。

【００１０】また請求項２および請求項３には複数のバ
レルがドラムの外周に取り付けられた構成で、バレルが
ドラムの回転軸に対して公転するとともに、バレルも自
転する構成について、タイミングベルトを使用した構成
を示している。すなわち請求項２に示すように、少なく
とも１つの駆動用モータと、固定された回転主軸に対し
回転可能に取り付けられ、前記駆動用モータから駆動伝
達手段にて回転駆動されるドラムと、前記回転主軸に固
定されたドラムプーリーと、前記ドラム外周近傍に所定
間隔をもって自転可能な状態に取着され、かつ前記ドラ
ムプーリーと駆動伝達手段により回転駆動されるバレル
とからなるバレル研磨装置であって、前記固定されたド
ラムプーリーには第１のギアが形成され、また前記バレ
ルの回転軸には第２のギアが設けられたバレルプーリー
が形成されるとともに、前記駆動伝達手段としてこれら
第１，第２のギア間に無端架設され、各ギアと歯合する
タイミングベルトを用いたことを特徴とする構成として
もよい。

【００１１】また請求項３に示すように、ドラム回転用
モータと、当該ドラム回転用モータから駆動伝達手段に
て回転駆動されるドラムと、バレル回転用モータと、前
記ドラムの回転主軸に取着され、当該ドラムとは独立し
て回転し、前記バレル回転用モータから駆動伝達手段に
て回転駆動されるドラムプーリーと、前記ドラム外周近
傍に所定間隔をもって自転可能な状態に取着され、かつ
前記バレル回転用モータの駆動に基づくバレルプーリー
の回転により駆動される２以上のバレルとからなるバレ
ル研磨装置であって、前記ドラムプーリーには第１のギ
アが形成され、また前記バレルの回転軸には第２のギア
が設けられたバレルプーリーが形成されるとともに、前
記駆動伝達手段としてこれら第１，第２のギア間に無端
架設され、各ギアと歯合するタイミングベルトを用いた
ことを特徴とする構成としてもよい。

【００１２】上記各構成によれば、複数のバレルがドラ
ムの外周に取り付けられ、バレルがドラムの回転軸に対
して公転するとともに、バレルも自転する構成につい
て、バレルがギアが形成されたプーリーを介してタイミ
ングベルトにより駆動伝達されているので、複数のバレ
ルがすべてほぼ同じ条件で回転する。従って、各バレル
間の処理バラツキを極力抑制することができる。また請
求項３においてはドラムの回転と独立してバレルの回転
を設定並びに制御できるので、研磨条件の調整が容易と
なる。

【００１３】上記各バレルには直接被加工物と研磨材を
入れてもよいし、請求項４に示すように、請求項１乃至
３いずれかに記載のバレル研磨装置において、バレル内
に１または複数のメディア収納具が取着固定し、当該メ
ディア収納具内に被加工物と研磨材を入れてもよい。

【００１４】次に本発明品と従来品の比較データについ
て図５（従来品）および図６（本発明品１）、図７（本
発明品２）とともに説明する。比較に用いたバレル研磨
装置は基本構成が後述の第１の実施形態に用いたもので
あり、駆動伝達手段やそれに伴うプーリー等の構成ある
いはバレルの回転数が異なっているものを比較してい
る。

【００１５】比較に用いたバレル研磨装置の共通構成と
しては、ドラムの外周近傍にはバレルが等間隔に十字方
向に４つ取り付けられており、各バレル内にはメディア
収納具がそれぞれ２個格納されている。当該メディア収
納具は水平方向に対して約１０度傾けて設置されてお
り、内部に４００枚の水晶振動板と必要な研磨材が収容
されている。比較検証に用いた水晶振動板は予め周波数
選別されたもので周波数が１１.９ＭＨｚのものを用
い、またＧＣ＃６００の研磨材を用いている。またドラ
ムの回転は１６０回転／ｈと設定し、研磨時間を２８時
間連続して行った。

【００１６】また各構成の相違点としては、従来品は従
来例で示したようなＶベルトによる駆動伝達方法を採用
し、本発明品については第１の実施の形態で示したタイ
ミングベルトによる駆動伝達方法を採用している。また
従来品と本発明品１についてはバレルの自転を１回転／
５０公転とし、本発明品２はバレルの自転を１回転／５
０公転とした。

【００１７】以上の条件において研磨作業を行った結果
を、図５（従来品）、図６（本発明品１）および図７
（本発明品２）に示している。各図ともとも各バレル毎
（バレル１〜バレル４）の中心周波数と第１スプリアス
周波数との差の平均値（Ｆ２−Ｆ０）を棒グラフで示
し、中心周波数の平均値（Ｆ０）を折れ線グラフで示し
ている。Ｆ２−Ｆ０のバラツキが大きいと研磨条件のバ
ラツキが大きいことを示しており、Ｆ０のバラツキにお
いても同様に研磨条件のバラツキに関連している。図５
に示す従来品においてはＦ２−Ｆ０、Ｆ０とも大きくば
らついていることが理解できる。これに対し図６に示す
本発明品１においてはＦ２−Ｆ０、Ｆ０とも比較的均一
であり、バレル毎のばらつきは大きく向上していること
が理解できる。さらに図７（本発明品２）はさらに均一
な研磨作業結果を示しており、バレル毎のバラツキはほ
とんど無い結果を得ている。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明による第１の実施の形態を
水晶振動板のバレル研磨装置を例にとり図１および図２
とともに説明する。図１は第１の実施の形態を示す模式
的正面図であり、図２は第１の実施の形態を示す模式的
正面図であり、図３は図１の部分拡大図である。

【００１９】本発明によるバレル研磨装置は、駆動モー
タ３と、駆動モータ３と駆動伝達手段にて接続されたド
ラム１と、ドラムの外周近傍に回転可能状態に取り付け
られた複数のバレル２１，２２，２３，２４とからな
り、各構成要素は筐体Ｆ内に収納されている。駆動モー
タ３は回転数を所定の値に設定できる可変速型であり、
モータ主軸３０にはプーリー３１が取り付けられてい
る。筐体Ｆには軸受けＦ１，Ｆ１が設けられ、当該軸受
けにドラム主軸１１０が水平に架設されている。

【００２０】ドラム１はドラム主軸１ａに垂直に配置さ
れた円盤１１，１２を対向状態で両端に有しており、図
示していないが各円盤を複数の支柱で固定された構成で
ある。当該円盤部分の少なくとも一方にはその外周端面
に周状のＶ字形溝のプーリーが形成され、前記駆動モー
タのプーリー３１とＶベルトＢにより接続されている。

【００２１】前記ドラム１内であって、対向する円盤１
１，１２の外周近傍には、同心円上でかつ等間隔に４組
のバレル軸受け１３，１４（バレル２１，２２について
のみ図示）が形成されており、バレル２１，２２，２
３，２４が当該バレル軸受けに回転自在に設置されてい
る。各バレルは円筒形状であり、またバレル回転軸２１
０，２２０，２３０，２４０は前記円盤１１の外側すな
わちドラム外側に導出されている。当該導出された回転
軸には各バレルに対応したバレルプーリー２１１，２２
１，２３１，２４１がそれぞれ形成されており、かつ各
バレルプーリーにはギア２１１ａ，２２１ａ，２３１
ａ，２４１ａが形成されている。当該バレルプーリーは
基本的に同サイズであり、かつギア数も等しく形成され
ている。

【００２２】一方ドラム１の外側で筐体Ｆとの間には、
ドラム主軸１ａの周囲にあり筐体Ｆに固定された複数の
ドラムプーリー１１１が設けられており、これら各ドラ
ムプーリーには複数のギア１１１ａが形成されている。
当該複数のドラムプーリー１１１は前記各バレルと接続
されたバレルプーリー２１１，２２１，２３１，２４１
に対応して設けられ、基本的には各ギアのサイズ並びに
ギア数は等しく設定されている。これらバレルプーリー
２１１，２２１，２３１，２４１と複数のドラムプーリ
ー１１１間にはそれぞれ無端のタイミングベルトＴＢが
架設されており、ドラムプーリー１１１から各プーリー
に駆動伝達される。図３はギア１１１ａとタイミングベ
ルトＴＢの歯合状態を示しており、このように各プーリ
ーのギアが噛み合うことにより各バレルは意図した回転
数、回転速度で動作し、所望の研磨作業を行うことがで
きる。

【００２３】なお、図２に示すように、各バレル内には
中空パイプ（メディア収納具）２１ａ，２１ｂ，２２
ａ，２２ｂが２本収納可能となっており（バレル２３，
２４については省略）、当該中空パイプ内に被研磨物で
ある水晶振動板と研磨材が収容されている。なお、各バ
レルへの収納本数は任意に決定すればよい。当該中空パ
イプはバレルの伸長方向に対し、若干の傾きを持ってバ
レル内に収納され、これにより研磨実施時における内容
物（水晶振動板と研磨材）を揺動させることが可能とな
る。

【００２４】以上の構成のバレル研磨装置の動作につい
て以下に説明する。駆動モータ３の駆動により、プーリ
ー３１からＶベルトＢを駆動伝達手段としてドラム１を
回転させる。ドラム主軸１１０には前述のとおりドラム
プーリー１１１が設けられており、当該ドラムプーリー
すなわちドラム主軸１１０を中心にしてドラム１が回転
することにより、当該ドラム１に取り付けられたバレル
２１，２２，２３，２４に自転駆動力が与えられる。こ
のときの駆動伝達手段はタイミングベルトＴＢにより行
うが、このような駆動伝達手段によりドラムプーリー１
１１とバレルプーリー間にはベルトの滑りが生じること
が無く、意図した回転数、回転速度のバレル研磨を行う
ことができる。なお、駆動モータの可変速機能を用いて
回転数を調整することにより加工精度をさらに向上させ
ることができる。

【００２５】ところで、上記自転駆動力はギア１１１ａ
とバレルに設けられた各プーリーのギア比によってドラ
ム回転方向と順方向あるいは逆方向あるいは自転無しを
選択することができる。ギア比においてドラム側のギア
１１１ａ＝バレル側のギアであれば自転はせず、ドラム
側のギア１１１ａ＞バレル側のギアであれば順方向に自
転し、ドラム側のギア１１１ａ＜バレル側のギアであれ
ば逆方向に自転する。本実施の形態においては、図１内
の矢印で示すようにドラムの回転方向に対してバレルが
逆方向に回転するよう設定されている。また自転数はギ
ア比によって決まり比率が広がるほど自転数があがる。
本実施の形態においては、例えば１自転（逆転）／２５
公転するよう設定されている。このような回転を行わし
めることにより、バレルに収納された中空パイプ内の内
容物は自転しつつ所定周期でパイプの端部が上下に揺動
し、内容物の均一な研磨を実現している。

【００２６】本発明による第２の実施の形態を水晶振動
板のバレル研磨装置を例にとり図４とともに説明する。
図４は本実施の形態を示す模式的正面図であり、第１の
実施の形態と同じ構造部分については一部説明を省略し
ている。

【００２７】本実施の形態においては、２つの駆動モー
タを用いている点で第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、ドラム１の回転に対してはドラム駆動モータ
４を用い、複数のバレルの回転に対してはバレル駆動モ
ータ５を用いている。ドラム主軸１１０に取り付けられ
たギアは可動ギア１１２であり、ドラムの回転と独立し
て回転可能となっている。従って、ドラムの回転数に依
存せずに任意に各バレル２１，２２，２３，２４の回転
数を決めることができ、またバレル駆動モータが可変速
モータである場合は、研磨進行状況に応じて回転数を調
整することが可能であり、加工条件を細かく制御するこ
とができる。

【００２８】なお、上記各実施の形態において、複数の
バレルを用いているが、各バレル間で研磨条件を変更し
たい場合は、プーリー２１１，２２１，２３１，２４１
に形成されたギア数を選択的に変更することにより、研
磨条件の異なった研磨処理を行うことができる。この場
合もタイミングベルトとギアの組み合わせにより、意図
した回転数、回転速度の研磨を進めることができるので
所望の研磨を実行することができる。

【００２９】また、上記各実施の形態において、可動ギ
ア１１２と各プーリーの駆動伝達をタイミングベルトで
行っているが、ドラム駆動モータあるいはバレル駆動モ
ータについてもモータ側のプーリーにギアを形成し、ま
たドラム主軸にギアを形成するとともにタイミングベル
トを用いることにより、ベルトの滑りのない安定した研
磨を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、上記各ギアとタイミン
グベルトの歯の噛み合わせにより、１つの駆動用回転軸
と複数のバレル駆動用回転軸との駆動伝達が行われるの
で、従来Ｖベルト使用時に生じていた滑りがなくなり、
バレル毎の処理バラツキを極力抑制することができる。
従って、複数のバレルの作業バラツキを極力抑制すると
ともに、装置メンテナンスが容易でかつ静音動作にも対
応したバレル研磨装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による正面図。

【図２】第１の実施の形態による側面図。

【図３】図１の部分拡大図。

【図４】第２の実施の形態による正面図。

【図５】検証実験データを示すグラフ。

【図６】検証実験データを示すグラフ。

【図７】検証実験データを示すグラフ。

【符号の説明】

１ ドラム ２１，２２，２３，２４ バレル １１１ 固定ギア １１２ 可動ギア ３ 駆動モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの駆動用回転軸から、複数のバレル
   駆動用回転軸に対して駆動伝達手段により接続され、複
   数のバレルが同時に回転することにより研磨処理を行う
   バレル研磨装置であって、 前記駆動用回転軸およびバレル駆動用回転軸にはぞれぞ
   れギアが形成され、前記駆動伝達手段として各ギア間に
   無端架設され、かつ各ギアに歯合するタイミングベルト
   を具備することを特徴とするバレル研磨装置。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの駆動用モータと、固定
   された回転主軸に対し回転可能に取り付けられ、前記駆
   動用モータから駆動伝達手段にて回転駆動されるドラム
   と、前記回転主軸に固定されたドラムプーリーと、前記
   ドラム外周近傍に所定間隔をもって自転可能な状態に取
   着され、かつ前記ドラムプーリーと駆動伝達手段により
   回転駆動されるバレルとからなるバレル研磨装置であっ
   て、 前記固定されたドラムプーリーには第１のギアが形成さ
   れ、また前記バレルの回転軸には第２のギアが設けられ
   たバレルプーリーが形成されるとともに、前記駆動伝達
   手段としてこれら第１，第２のギア間に無端架設され、
   各ギアと歯合するタイミングベルトを用いたことを特徴
   とするバレル研磨装置。
3. 【請求項３】 ドラム回転用モータと、当該ドラム回転
   用モータから駆動伝達手段にて回転駆動されるドラム
   と、バレル回転用モータと、前記ドラムの回転主軸に取
   着され、当該ドラムとは独立して回転し、前記バレル回
   転用モータから駆動伝達手段にて回転駆動されるドラム
   プーリーと、前記ドラム外周近傍に所定間隔をもって自
   転可能な状態に取着され、かつ前記バレル回転用モータ
   の駆動に基づくバレルプーリーの回転により駆動される
   ２以上のバレルとからなるバレル研磨装置であって、 前記ドラムプーリーには第１のギアが形成され、また前
   記バレルの回転軸には第２のギアが設けられたバレルプ
   ーリーが形成されるとともに、前記駆動伝達手段として
   これら第１，第２のギア間に無端架設され、各ギアと歯
   合するタイミングベルトを用いたことを特徴とするバレ
   ル研磨装置。
4. 【請求項４】 バレル内に１または複数のメディア収納
   具が取着固定されたことを特徴とする請求項１乃至３い
   ずれかに記載のバレル研磨装置。