JP3779708B2

JP3779708B2 - 乾式バレル研磨用容器の製造方法

Info

Publication number: JP3779708B2
Application number: JP2003333508A
Authority: JP
Inventors: 昭仁藤城
Original assignee: Tipton Corp
Current assignee: Tipton Corp
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2004042664A

Description

本発明は、乾式バレル研磨用容器の製造方法に関する。

バレル槽が回転するタイプのバレル研磨装置で使用するバレル槽は、容器とこの容器の開口部を閉鎖する蓋とよりなる。この容器は一般にスチール製の筐体と、その内壁部に弾性材よりなるライニングを施したものとからなり、ライニングは研磨時の研磨石とワークの衝突を和らげたり、スチール壁の磨耗を防ぐ役割をしている。同様に蓋側もスチール製の基部に対し、容器閉鎖面側にはライニングが施してあるものを使用する。このようなバレル槽をバレル研磨装置に装着して目的の研磨加工を行うのである。

ところでこの容器のスチール製筐体は、図１〜３に示すようにスチール板３９を曲げ加工して製作している。例えば図３のように１面に開口部４０を有する断面６角形の容器４７を製作するには、スチール板３９を断面６角形になるように曲げ加工し、その後両端部を６角形状のスチール板４２で溶接などにより閉鎖して筐体４１とする。次に筐体４１に中子４４ａ、４４ｂを開口部４０より装入して内部で組み付け、一体の中子４４とするとともに筐体４１のフランジ４５にブリッジ３１を架渡し、ブリッジ３１を介して中子４４を吊下げる。その後溶融ポリウレタン樹脂などのライニング４６の基になるものを筐体４１内壁と中子４４の間に注型する。これを冷却固化するとポリウレタンからなるライニング４６を備えたバレル研磨用容器４７となる。

ところで、最近バレル研磨の分野でも環境改善や加工コストの節約面から、従来の水を使用する湿式研磨法から水を使用しない乾式研磨法の需要が増えつつある。乾式研磨に使用するバレル槽は、例えば以下の特許文献１にあるように、容器あるいは蓋の壁面にエアーを導入する外気吸込み部と研磨屑や粉塵を排出する粉塵排出部とを備えている。このようなバレル槽を研磨装置に取り付けて始動すると、バレル槽内では研磨石とワークが相対的に高速移動してワークの研磨が行われる。研磨中、集塵機の作用によって外気吸込み部からはエアーが取り込まれ、研磨石とワークの中を通過してこれらを冷却するとともに、研磨によって生じた研磨屑や粉塵を粉塵排出部を経て集塵機側へ排出するようになっており、乾式研磨固有の問題である研磨屑や粉塵による研磨石の目詰まりや、ワークへの汚れの付着が防止できるようになっている。
特許第２６４３１０３号

このような乾式研磨用バレル槽を製作するには、前記同様にスチール製筐体４１を製作後、ポリウレタンなどのライニング４６を注型によって貼着し、その後外気吸込み部や粉塵排出部として研磨石やワークが通過不能な小孔５０を孔あけ加工によって複数形成するか（図４ａ）、筐体４１に大きめの通気部５１を形成しておき、これより若干大きい通気部５２を有するライニング４６を注型によって貼着し、その後通気部５２に研磨石やワークが通過不能な小孔４を有するポリウレタンピース５をボルト留めなどによって嵌合して形成している（図４ｂ）。前記方法で乾式研磨用バレル槽を製作する場合、まず前者のものではスチール製筐体４１とライニング４６を同時に貫通して孔あけ加工しなければならず、研磨石やワークが通過不能な小さな孔あけ加工は非常に難しい。なぜならポリウレタンなどは弾性体のため小さな孔あけ加工を施すと、孔あけ工具を抜いた途端に塞がってしまう。また仮に孔加工ができたとしても、バレル槽内壁の小孔５０の端面は加工による劣化から、研磨時の摩損度合いが激しく、小孔５０の周囲が偏磨耗する。この偏磨耗よってライニング４６の張替えが必要になると、ライニング全体を張替えなければならずムダが多い。

次に後者のものでは通気部５１を有するスチール板を曲げ加工してスチール製筐体４１を製作後、通気部５１にライニング材が流入しないよう、またライニング完成後にライニング４６にも同様の通気部５２が形成されるよう、通気部５１、５２にダミー型を嵌合してライニング材を注型する。ライニング固化後ダミー型を取り除き、通気部５２に研磨石やワークが通過不能な小孔４を有するポリウレタンピース５をボルト留めして形成する。しかしながらスチール製筐体４１の曲げ加工精度には限界があり、加工後にスプリングバックなどによるひずみが生じることがある（図５）。そのためライニング完成後の通気部５１、５２周りを見ると、一方の通気部５１が本来の位置からずれライニング肉厚に差が生じ、そこへ小孔４付ポリウレタンピース５をボルト固定すると、ピース５の肉厚と通気部５２のライニング肉厚とに段差ができてしまう。段差ができると前述の偏磨耗の原因となるため好ましくない。特に蓋を押圧閉鎖したときは筐体４１上方から力がかかるため、ひずみ度合いが著しくなって、段差が大きくなったり、ひどい場合には隙間が生じて好ましくない。

また乾式バレル研磨では、研磨石とワークが高速でバレル槽内を流動し、ライニング壁にも衝突を繰り返す。そのためワークが軟らかいものであると打痕が生じることがある。従来の湿式研磨であれば水が緩衝剤となるのでそのようなことも少なかった。そのため湿式研磨用バレル槽は耐磨耗性の観点から硬度の高いものを使用しても問題なく使うことができたが、乾式バレル研磨にあっては同様の硬度のものを使うと打痕の問題が起きてしまう。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ワークに打痕が生じにくいバレル槽の容器の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、側面に外気の流通用通気部が形成された乾式バレル研磨用容器の製造方法であって、開閉可能な金型と中子とを、その両間に前記容器の成形空間を保有しつつ対向させ、かつこの成形空間のうち前記通気部の対応箇所にはダミー型を配した後に、前記成形空間へ溶融ポリウレタン樹脂を流し込み、その固化後に前記金型と中子とを開放して成形品を取り出し、しかる後に前記ダミー型によって形成された開口部に対し別途成形され前記通気部となる小孔が貫通形成されたポリウレタンピースを、その内面を周囲と面一にした状態で嵌着することを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記金型における前記ダミー型と対向する箇所には、前記ポリウレタンピースを取付け可能なスチール製プレートが固着され、その状態で前記ポリウレタン樹脂が流し込まれることにより、前記プレートがインサートされた状態の成形品を得、しかる後に前記プレートを介して前記ポリウレタンピースの取付けがなされることを特徴とするものである。

＜請求項１の発明＞
本発明は成形後にスプリングバックなどのひずみが生じない注型成形によって容器全体を製作したので、通気部があっても肉厚は均一に保たれ、後から小孔付ピースを嵌合しても段差が生じない。

＜請求項２の発明＞
ポリウレタンピースはスチール製プレートを介して取付けがなされるようにしたため、取付けが簡単であるとともに、通気部回りの補強も併せて図られる、という効果が得られる。

次に本発明の実施形態について図６〜１０を参照しながら説明する。

図６の１は本発明のバレル槽を示す。このバレル槽１は容器２と蓋３とからなる。容器２は弾性材からなり、ここではポリウレタン樹脂を後述の注型製作法によって構成してある。このポリウレタン樹脂は硬さが、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さタイプＡで７０となっている。乾式バレル研磨では緩衝剤となる水がないため、ワークが強い衝撃で容器２壁面に衝突するので打痕が生じやすい。しかし容器２の硬度をこのように設定すれば打痕を減少することができる。硬度については、６０未満では機械的強度の問題で性能が劣る。また８０を超えると打痕が生じやすくなるので、デュロメータ硬さタイプＡで６０から８０の範囲が好ましい。この例では容器２の材質にポリウレタン樹脂を使用したが、その他にポリエステル樹脂など、注型成形によって固化できる熱硬化性樹脂が使用できる。

また容器２は断面６角形となっており、容器２を補強するために両端部が厚肉部２ａとなっている。また容器２の周方向のうち２面には通気部２５ａ、２５ｂが形成されている。この通気部２５ａ、２５ｂは大きな開口となっており、例えば研磨石及び／またはワークが通過できるほどの大きさとなっている。これら通気部２５ａ、２５ｂの周囲にはスチール製のプレート６ａ、６ｂがポリウレタンの注型とともに容器２に埋め込まれている。また通気部２５ａ、２５ｂには研磨石及びワークが通過不能な小孔４を有するポリウレタンピース５ａ、５ｂが容器内部から嵌合可能になっており、プレート６ａ、６ｂにボルト、ナットを介して固定されている。なおポリウレタンピース５ａ、５ｂ及びこれらの小孔４も注型成形によって製作する。

一方容器２の開口部２ｂは周方向の１面を利用しており、ここからワークと研磨石が投入される。この開口部２ｂは蓋３を閉鎖したときに開口部２ｂを密閉できるよう突起状に形成されたシール２ｃとなっている。シール２ｃの周囲には補強目的で矩形状のフレーム７がポリウレタンの注型とともに容器２に埋め込まれているが、必ずしも必要ではない。そしてフレーム７にはコネクティングプレート２４がねじ止めされ、容器持ち運び用バー８が取り付けられている。

次に本発明の容器２の製作方法について図１４を基に説明する。ここでは金型３０の内面は容器２の形状になっており、注型材料が冷却固化して容器２となった後に取り出せるように３０ａ、３０ｂ、３０ｃに分割される。金型３０の上端にはブリッジ３１が架渡され、このブリッジ３１に中子３２が吊下げられる。中子３２も容器２が冷却固化後に容器から取り出せるよう３２ａ、３２ｂに分割される。またプレート６ａ、６ｂ及びフレーム７は相当する箇所の金型に図示しないがネジ固定されている。通気部２５ａ、２５ｂに相当する箇所にはダミー型３３ａ、３３ｂをプレート６ａ、６ｂを介して取り付け、ダミー型３３ａ、３３ｂとプレート６ａ、６ｂをプラスした肉厚が容器２と同じ肉厚になっている。

これらの金型３０、ブリッジ３１、中子３２、プレート６ａ、６ｂ、フレーム７、ダミー型３３ａ、３３ｂをセット後、溶融ポリウレタン樹脂を流し込む。樹脂が固化したら中子３２、ブリッジ３１、金型３０、ダミー型３３ａ、３３ｂの順に分解すると本発明のバレル槽容器２となる。

次に蓋３について図６〜１０を参照しながら説明する。蓋３の基部１０はアルミなどの軽量合金で構成され、容器２に面する側には容器２と同材質のポリウレタンライニング９が注型成形により貼着されている。基部１０の上面には取っ手１１が２箇所設けられ、蓋３を着脱しやすくなっている。蓋３を容器２に閉鎖するには、後述するクランプシャフト２１で押圧するため、クランプシャフト２１が当たる面にはフリクションプレート１２を備えている。また基部１０にはクランプシャフト２１を回動して蓋３を閉鎖するための、クランプシャフトのロック機構２６が設けられている。このロック機構２６はロッド１３にスプリング１４が取着され、スプリング１４が挿通プレート１５ａ、１５ｂ間にあって常時ロッド１３を挿通プレート１５ｃ方向に負勢している。

次に、蓋３の閉鎖機構について図１１、図１２を参照しながら説明する。１６はバレル槽１を収容するバレルケースで自転シャフト１７ａ、中空自転シャフト１７ｂに取り付けられている。バレルケース１６内には仕切り板１８が一定空間を置いて設けられ、矩形状のスポンジゴム１９を介してバレル槽１を支持するようになっている。またスポンジゴム１９の内側は、仕切り板１８がスポンジゴム同様に矩形状に切り欠いてあって切欠き１８ａとなっている。一方、バレルケース１６の上端にはサイドプレート２０がボルト固定され、クランプシャフト２１を回動可能に保持するようになっている。クランプシャフト２１には回動軸に対し偏芯カム２２が形成され、サイドプレート２０に差し込んだ時に中央の把持シャフト２１ａを持って矢示Ａ方向へ回動すると、偏芯カム２２が蓋３のフリクションプレート１２を押圧して容器２に対し蓋３を閉鎖する。このとき容器２の底面にはスポンジゴム１９があるのでスポンジゴム１９が圧縮されることによってバレル槽１と仕切り板１８との間を気密保持する。

このようなバレル槽１はバレルケース１６内に収容され、自転シャフト１７ａ、中空自転シャフト１７ｂを２枚の公転ターレット２３の円周上に等間隔で自転可能に取り付け、この例では４箇所に配置してある（図１３）。

さて、次にこのバレル槽１を用いてワークを研磨する場合について説明する。容器２の開口部２ｂより研磨石とワークを投入する。次にバレル槽１をバレルケース１６に搭載し、蓋３を開口部２ｂに載せる。次にクランプシャフト２１をサイドプレート２０に差し込んで、把持シャフト２１ａを持って矢示Ａ方向に回動すれば、バレル槽１はバレルケース１６に固定される。またロック機構２６のロッド１３を予めスプリング１４に抗して退避させておき、把持シャフト２１ａを回動した後ロッド１３を復帰させれば、把持シャフト２１ａはロッド１３によって固定され、跳ね返りを防止できる。この状態でターレット２３を矢示Ｄ方向へ公転するとともに自転シャフト１７ａ、中空自転シャフト１７ｂを矢示Ｅ方向へ自転させるとバレル槽１は自公転作用を受けてワークを研磨する。

ところでバレル槽１には通気部２５ａ、２５ｂがある。そして通気部２５ｂは仕切り板１８に面しており、仕切り板１８には切欠き１８ａがあって、中空自転シャフト１７ｂの中空部と仕切り板１８下面を介して空間的に繋がっている。中空自転シャフト１７ｂの先は図示しない集塵機に接続されており、研磨中、集塵機が作用してバレル槽１に対しエアーを吸引して研磨屑や粉塵を通気部２５ｂに嵌合しているポリウレタンピース５ｂの小孔４より排出し、排気路Ｂ、Ｃのように通って集塵機へ回収される。この時、バレル槽１の底面ではスポンジゴム１９が圧縮されて容器２と仕切り板１８との間を気密保持しているので、エアーの流れは排気路Ｂ、Ｃのようにスムーズに流れる。一方、集塵作用に伴って通気部２５ａのポリウレタンピース５ａの小孔４からはエアーが導入されるのでエアーの導入によってバレル槽１内部が冷却されるとともに研磨屑や粉塵が排出されるので研磨石は目詰まりせず、またワークも汚れ付着がなく良好に研磨される。

この例ではポリウレタンピース５ａ、５ｂをプレート６ａ、６ｂにボルト固定したがプレート６ａ、６ｂは必ずしも必要なく、ポリウレタンピース５ａ、５ｂを通気部２５ａ、２５ｂに直接取り付けてもよい。また上記の例ではバレル槽１を自公転する装置に取り付けたが、自転のみする回転バレル研磨装置に取り付けてもよい。通気部の数は１つまたは２つ以上形成してもよく、要するにエアーの導入と研磨屑や粉塵の排出ができればよい。

以上のように、本発明に係る乾式バレル研磨用バレル槽は、従来のスチール製筐体を用いず注型成形によって容器全体を形成したので、容器の一部に通気部があっても肉厚は均一に保たれ、後から同肉厚の小孔を有するピースを嵌合しても段差が生じない。しかも容器がポリウレタン樹脂などの弾性材によって構成されているので軽量で、持ち運びの作業負担を軽減できる。また耐磨耗性が高いポリウレタン樹脂を使用すれば長期間にわたってバレル槽を使用することができ、スチール製筐体のバレル槽に比べポリウレタン肉厚も厚いので一層長期間の使用に耐える。さらにポリウレタン樹脂硬度をデュロメータ硬さタイプＡで６０から８０としたので、湿式バレルに比べ緩衝作用をするものがない乾式バレルでもワークが容器内壁にぶつかる衝撃が和らげられ、打痕の減少につながる。

従来のバレル槽筐体の製作手順を示す斜視図同じく筐体に中子をセットし弾性材を注型する様子を示した断面図同じくライニングを施したバレル槽の斜視図従来の乾式研磨用バレル槽容器の断面図図４ｂの一部切欠き拡大断面図本発明のバレル槽の正面図同じく平面図同じく側面図本発明のバレル槽の正面断面図同じく側面断面図本発明の容器をバレルケースに取り付けて蓋をした状態を示す正面断面図同じく側面半断面図本発明のバレル槽をターレットに取り付けた状態を示す側面断面図本発明のバレル槽容器を製作する様子を示した断面図

符号の説明

１…バレル槽
２…容器
３…蓋
２５ａ…通気部
２５ｂ…通気部

Claims

側面に外気の流通用通気部が形成された乾式バレル研磨用容器の製造方法であって、
開閉可能な金型と中子とを、その両間に前記容器の成形空間を保有しつつ対向させ、かつこの成形空間のうち前記通気部の対応箇所にはダミー型を配した後に、前記成形空間へ溶融ポリウレタン樹脂を流し込み、その固化後に前記金型と中子とを開放して成形品を取り出し、しかる後に前記ダミー型によって形成された開口部に対し別途成形され前記通気部となる小孔が貫通形成されたポリウレタンピースを、その内面を周囲と面一にした状態で嵌着することを特徴とする乾式バレル研磨用容器の製造方法。
前記金型における前記ダミー型と対向する箇所には、前記ポリウレタンピースを取付け可能なスチール製プレートが固着され、その状態で前記ポリウレタン樹脂が流し込まれることにより、前記プレートがインサートされた状態の成形品を得、しかる後に前記プレートを介して前記ポリウレタンピースの取付けがなされることを特徴とする請求項１記載の乾式バレル研磨用容器の製造方法。