JPH01264765A - バレル鏡面研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、バレル鏡面研磨方法及びその装置に関する
。更に詳しくは、研磨材にクルミチップ、コーンチップ
、および研磨油などを使用して鏡面仕上する乾式のバレ
ル鏡面研磨方法及びその装置に関する。

［従来技術］ バレル研磨装置は、種々の装置が提案され実用に供され
ている。この中で、実開昭６１−１８１６５３号公報に
は、水平においた回転ドラムを回転させ、かつ回転ドラ
ムの中で被加工物を回転させて行うものがある。この被
加工物を回転ドラム内で回転させるため遊量歯車機構な
どを使って外部から駆動するものがある。この研磨装置
は、研磨材をドラムの底面で流動させてメモリー用のデ
ィスク基板を研磨している。また、その研磨材は、無機
質の砥粒、植物性パウダーなどを使用している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記実開昭６１−１８１６５３号公報に記載さ
れたものは、ラッピング効果と同様な研磨を行うもので
あるが鏡面加工ではない。この装置で加工されるものは
、アルミ材質である。−方、装飾品、機械部品などの金
属部品は、鏡面加工、すなわち鏡の面のように滑らかな
面が要求される。鏡面加工させた表面は、あらさ計で測
定できず通常、視覚、触覚などの官能検査で行われてい
る。例えば、鋼、しんちゅうなどは、黒光りする表面が
良いとされている。これらの面は、従来は研削加工、ラ
ッピング加工の後にパフ加工によって実現されている。

例えば、メガネのフレーム、腕時計のケース、装飾品な
ど複雑な形状に使用される鉄鋼材料系のステンレス鋼、
非鉄金属材料系のニッケル合金、チタン合金、金メツキ
した金張品などの金属の鏡面加工は、バレル研磨製装置
では加工できなかった。

この鏡面加工については、前記した従来技術には記載さ
れていないし、前記記載された技術はラッピングに代わ
るものであり、鏡面加工ではない。すなわち、従来バレ
ル加工で鏡面加工を行うことはできなかったのである。

また、前記したバレルは、研磨材をドラムの底面にのみ
満たして研磨材の流動性を促進しているので、研磨して
いるものは、最下位置にある被加工物のみであり研磨効
率が悪い。

この発明の目的は、鏡面加工できるバレル鏡面研磨方法
とその装置を提供することにある。

この発明の他の目的は、複雑な構造を有する変形物を鏡
面加工できるバレル鏡面研磨方法とその装置を提供する
ことにある。

［前記課題を解決するための手段］ この発明は、前記課題を解決するため次のような手段を
採る。

第１手段は、多角柱状のドラムと、該多角柱状ドラムの
中心軸を中心に回転駆動させるドラム駆動用モータと、
該ドラム駆動用モータの回転数を制御する回転制御手段
と、前記ドラム内で工作物を保持して前記ドラム内の被
加工物を攪拌するためのワーク保持軸と、該ワーク保持
軸を前記ドラムの外から駆動するための歯車伝動機構と
、該歯車伝動機構を回転駆動するための治具駆動用モー
タと、該治具駆動用モータの回転数を制御するための回
転制御手段とからなるバレル鏡面研磨装置である。

前記の再回転制御手段は、前記ドラム駆動用モータと前
記治具駆動用モータへ供給する電力の周波数を変えて回
転制御を行うインバータであるのが良い。

第２手段は、第１手段のバレル研磨装置において、前記
ドラム内の内容積のほぼ１／２以上の容積の研磨材を投
入し、該研磨材が前記ドラムの回転にともなう遠心力で
前記ドラムの内の内周面に張り付けるように前記ドラム
を回転させ、同時に前記ドラム内の被加工物を前記研磨
材内で撹拌させて研磨することを特徴とするバレル研磨
方法である。

第３手段は、前記研磨材は、平均粒径１０＃〜２０＃の
クルミチップまたは平均粒径１０＃〜２０＃のコーンチ
ップと、研磨油とを混合して荒仕上後、平均粒径３６＃
〜６０＃のクルミチップまたは平均粒径３６＃〜６０＃
のコーンチップと、研磨油とで仕上研磨するのがより効
果的である。

［作　用］ ドラム内にドラムの内容積のぼぼ１／２以上の容積の研
磨材を投入する。この研磨材がドラムの内周面に張り付
くようにドラムを高速回転させて、前記研磨材中で被加
工物を回転させて被加工物の鏡面加工を行う。

［この発明の原理］ 以下、この発明の原理を図面にしたがって説明する。第
１図、第２図に示す図は、この発明の原理を示す略図で
ある。ドラム３は、円筒状で８角形をしたものである。

このドラム３には、中心軸７が固定しである。中心軸７
は、ドラム駆動用モータ１０により回転駆動される。ド
ラム駆動用モータ１０は、インバータ回路５０によりそ
の回転数が制御される。インバータ回路５０は、交流電
源から一旦直流に変換して、この直流から希望周波数の
交流電力を得ることができる周知のものである。

交流の周波数を変えることにより、ドラム駆動用モータ
１０の回転数を制御できる。中心軸７の他端には、太陽
歯車４１がキー結合されている。

この太陽歯車４１の外周には、４個の遊星歯車４２がか
み合っている。太陽歯車４１、遊星歯車４２は、ギヤケ
ース４０内に収容されている。ギヤケース４０は、中心
軸７上に回転自在に設けである。遊星歯車４２には、ワ
ーク固定軸４３が固定されている。ワーク固定軸４３に
は、被加工物が固定されている。

ワーク固定軸４３の他端は、支持フランジ４４に回転自
在に設けである。支持フランジ４４は、中心軸７に回転
自在に設けである。ギヤケース４０の一端には、管軸１
４が設けである。管軸１４内には、中心軸７を収容し回
転自在に設けである。管軸１４の一端には、■ベルト車
１５がキー固定してあり、治具駆動用モータ１６により
回転駆動させられる。治具駆動用モータ１６は、インバ
ータ回路５１により回転数が制御される。

研磨材Ｇをドラム３に入れて、ドラム駆動用モータ１０
を起動させてドラム３を高速回転させると、研磨材Ｇは
ドラム３の内周面に張り付く。

治具駆動用モータ１６を回転駆動させると、遊星歯機構
によりワーク固定軸４３は回転させられる。ワーク固定
軸４３に固定した被加工物は、研磨材Ｇにより鏡面加工
される。

［実施例コ バレル鏡面」１１」 以下、前記した原理によるこの発明の実施例を図面にし
たがって説明する。第３図に示すものは、バレル鏡面研
磨装置１の正面図であり、第４図はその側面図である。

フレーム２は、正立方体状の枠で作られている。このフ
レーム２内には、ドラム３が収納されている。ドラム３
は、８角形の円筒状の形をしたドラムである。このドラ
ム３の外周面４は、木材の合板で構成されている。金属
板で構成すると、バレルを使用中に金属板から削り取ら
れた微細な金属粉が被加工物を傷付けることがある。

とりわけ、このバレル鏡面研磨装置１は、鏡面加工を目
的とするものでありこの金属粉は有害である。本実施例
の外周面４は、合板なのでこの点の心配がない。ドラム
３の外周の等角度の４か所には、長方形の蓋５が取り付
、けである。蓋５の一端は、蝶番いにより回動自在にド
ラム３に取り付けである。この蓋５には、取っ手６が２
か所に距離をおいて設けである。この取っ手６をつかん
で蓋５を開き、被加工物をドラム３内のワーク固定軸４
３上の治具に取り付け、取り外しする。

ドラム３の中心には、中心軸７が固定しである。中心軸
７の両端は、軸受８，８により回転自在に支持しである
。中心軸７の一端には、■ベルト車９が固定されている
。ドラム駆動用モータ１０は、フレーム２の底部に固定
しである。ドラム駆動用モータ１０は、ドラム３を回転
駆動するモータで内部にギヤーを内蔵している。ドラム
駆動用モータ１０の出力軸には、■ベルト車１１がキー
結合しである。■ベルト車１１とＶベルト車９との間に
は、■ベルト１２が掛は渡しである。

中心軸７の他端には、パイプ状の管軸１４が中心軸７に
回転自在に設けてあり、軸受８に支持しである。管軸１
４には、■ベルト車１５が固定されている。治具駆動用
モータ１６は、フレーム２の底面に固定しである。治具
駆動用モータ１６は、ギヤーを内蔵している。このギヤ
ーの出力は、クラッチ１７を介してＶベルト車１８を回
転駆動する。■ベルト車１８とＶベルト車１５との間に
は、■ベルト１９が掛は渡しである。フレーム２の前面
の下部には、２台のインバータ２０が設置しである。

このインバータ２０は、ドラム駆動用モータ１０と、治
具駆動用モータ１６を制御するもので自由に回転数を制
御できるものである。フレーム２の前面両側には、案内
レール３１．３１が平行に設けである。この案内レール
３１．３１間には、ガード３２が上下動自在に設けであ
る。ガード３２は、長方形の形をしていて金網で作られ
ている。ドラム３が回転中に下降して、万一に遠心力で
ドラム３の蓋５などが飛んでも安全なようにガードする
ためのものである。案内レール３１゜３１の上端には、
滑車３３．３３が設けである。

フレーム２の後端上部には、−同様に滑車３３゜３３が
設けである。ガード３２の上端にはワイヤロー１３４．
３４の一端が固定してあり、このワ゛イヤロープ３４．
３４は滑車３３．３３．に掛は渡しである。ワイヤロー
１３４の他端には、ウェイト３５．３５が固定しである
。

［他の実施例］ 第５図に示すものは、ワーク固定軸４３の駆動機構の他
の実施例を示す。管軸１４には、４本の枠体５０が固定
しである。４本の枠体５０の先端には、ワーク固定軸４
３が回転自在に設けである。ワーク固定軸４３には、半
径方向に４本の駆動バー５１が固定しである。一方、ド
ラム３の側壁には、係止レバー５２が８本等角度位置に
固定しである。原理的には、前記実施例と同一である。

前記実施例の太陽歯車４１の歯がドラム側壁に設けた係
止レバー５２に相当し、遊星歯車４２の歯が駆動レバー
５１に相当する。したがって、遊星歯車機構を構成して
いる。前記実施例では、歯車のかみ合いを利用するので
、歯車のかみ合い部に研磨材をかみ込んだ場合などに故
障の原因になる。しかし、この実施例ではこの点の心配
がない。前記実施例のドラム３は、８角形であるが６角
形などの他の角形または丸形でも良い。

バレル錬［１９友韮− あらかじめ、プレス加工、切削、鋳造などで加工された
ワーク表面の傷を除去する程度に前加工する。例えば、
チタン合金のメガネフレームの場合は１．ＯＯＯ＃の糸
パフ、ステンレス３０４の時計ケースの場合は６００＃
のサンドペーパーなどで加工する。この前加工は、プレ
ス加工、切削加工などの前工程での傷を除去するもので
ある。

また、この前加工は、ワーク形状を損なうものであって
はいけない。次に、ドラム３内にあらかじめ荒加工用の
平均粒径１０＃〜２０＃の大きさのクルミチップを単一
の粒径、または混合でドラム３の容積の約６割入れる。

更に、動物性、植物性などの油と、砥粒が混ざった研磨
油を少々入れる。なお、この研磨油は周知のものであり
市販されているものである。なお、クルミチップの代わ
りにコーンチップ１０〜２０＃でも良い。ドラム３のＷ
５の取っ手６をつかんで開ける。

この中のワーク固定軸４３にワークを取り付ける。蓋５
をして固定する。ドラム駆動用モータ１０を回すと、■
ベルト車１１が回転し、■ベルト１２、■ベルト車９を
回転駆動する。この回転駆動でドラム３が高速で回転さ
せられると、ドラム３内の研磨材Ｇは遠心力でドラム３
内の内周面に張り付いてドラム３と共に回転する。この
回転数はドラム３の大きさ、研磨材Ｇの比重によって選
択される。例えば、前記実施例のドラムの直径的８５０
１−１長さ１０５０■■の大きさで回転数６０〜９０ｒ
ｐｍの範囲内で選択される。

すなわち、円筒状の研磨材Ｇのドラム３と同じ速さの流
を作る。他方、治具駆動用モータ１６が回転駆動し、ク
ラッチ１７が接続されると、■ベルト車１８、■ベルト
１９、■ベルト車１５が回転駆動させられる。この駆動
によりギヤケース４０がドラム３と同一方向に回転し、
遊星歯車の原理により遊星歯車４２が回転をはじめる。

ワーク固定軸４３に固定したワークは、研磨材Ｇの中で
かく伴されながら荒仕上される。前記実施例では、３０
〜５０ｒｐ■で回転させる。

この荒仕上加工時間は、前記前加工の加工傷の深さと、
素材の材質によって異なる。例えばニッケルまたはチタ
ン合金のメガネフレームを１，０００＃の糸パフで前加
工したものは、７時間程度、ステンレス３０４の時計ケ
ースを６００＃のサンドペーパーで前加工したものは７
時間程度である。しかし、金を表面に貼った金張品など
は、加工傷はないのでこの前加工、荒加工は必要ない。

ドラム駆動用モータ１０と、治具駆動用モータ１６の回
転数は、自由に選択できるので研磨材Ｇの材質、被加工
物の材質によって前記回転数の範囲内で選択する。荒加
工が終了すると、次に仕上（鏡面）に移る。別のバレル
鏡面研磨装置またはドラム３内の研磨材を交換する。平
均粒径３６＃〜６０＃程度のクルミチップを単一の粒径
、または混合してドラム３の容積の約６割入れる。また
は、３６＃〜６０＃程度のコーンチップを入れる。更に
、研磨油を少々入れる。この後、数時間程度６０〜９０
ｒｐ■程度ドラム３を回して加工を行う。ワークは、３
０〜５０ｒｐ■程度回転させる。以上の外に、ワークの
形状、材質によって実験値から加工条件を設定し、最適
な鏡面を得る。

この発明は、ワークがメガネフレームな、どのようにチ
タン合金のように硬くて変形しにくいワークでも最適な
鏡面が得られる。

１」１Ｌ燵 以下に示す加工例は、この発明と従来技術の差違を明確
にするための比較加工例である。加工条件は、次に示す
、比較衣は、この加工条件で加工したときの加工結果の
一覧表である。

（１）高速バレル（本発明）、（有）−島鉄工製、型式
　Ｉ　Ｓ−３型 （ａ）荒仕上 荒研磨材・・・クルミチップ 研磨油・・・牛脂と約１．ＯＯＯ＃のアルミナ砥粒（Ｐ
ＭＧ社製Ｍ２）をクルミチップ２０ｋｇに対してｌＬ。

ドラムの回転数６０ｒｐ■、被加工物の回転数３比較表 ただし、＃・・・クルミチップの大きさ、Ｈ・・・加工
時間Ｏｒｐ膿　。

（ｂ）仕上（鏡面）研磨 仕上研磨材・・−クルミチップ 研磨油・・・牛脂と約１．８００＃〜２．ＯＯＯ＃のア
ルミナ砥粒（ＰＭＧ社製Ｍｌ）をクルミチップ２０ｋｇ
に対してＩＬ。

（２）低速バレル（バレル機械は従来技術）、（有）−
島鉄工製、型式ダブル回転Ｉ　Ｓ−２型を使用 （ａ）荒仕上 荒研磨材・・・クルミチップ 研磨油・・・（１）に同じ （ｂ）仕上（鏡面）研磨 仕上研磨材・・・クルミチップ 研磨油・・・（１）に同じ 研磨材の量は、ドラムの内容積の約３０％入れる０回転
数は、荒加工、仕上げ加工とも２０ｒｐ■である。

（３）４槽の高速バレル（従来技術）　（有）−島鉄工
製、形式ｌ５−２型を使用 荒研磨材、仕上研磨材、研磨油は（２）に同一、回転数
は、荒仕上、仕上研磨とも７５ｒｐ諺である。

（４）スピン研磨機（他社製） 荒研磨材、仕上研磨材、研磨油は、（２）に同一、回転
数は、荒加工、仕上研磨ともに１５０ｒｐ重である。

し発明の効果］ 以上、詳記したようにこの発明は、横軸型のドラム内に
研磨材を内周面に遠心力で張り付け、この研磨材の中で
被加工物を最適なスピードで攪拌し、研磨するので最適
な鏡面研磨面が得られる。

鏡面加工がバレル加工でできるので加工能率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を示す図、第２図は第１図の■
−■断面図、第３図はこの発明の実施例の正面図、第４
図は第３図の側面図、第５図は他の実施例を示す図であ
る。 ３・・・ドラム、７・・・中心軸、１０・・・ドラム駆
動用。 モータ、１６・・・治具駆動用モータ 特許出願人　　有限会社−島鉄工 代　　理　　人　　　富　　崎　　元　　成嬉１図 第　３　図 ３３　　　　　　　　　　　　　　箪　４　図第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多角柱状のドラムと、該多角柱状ドラムの中心軸を
   中心に回転駆動させるドラム駆動用モータと、該ドラム
   駆動用モータの回転数を制御する回転制御手段と、前記
   ドラム内で工作物を保持して前記ドラム内の被加工物を
   攪拌するためのワーク保持軸と、該ワーク保持軸を前記
   ドラムの外から駆動するための歯車伝動機構と、該歯車
   伝動機構を回転駆動するための治具駆動用モータと、該
   治具駆動用モータの回転数を制御するための回転制御手
   段とからなるバレル鏡面研磨装置。 ２、前記両回転制御手段は、前記ドラム駆動用モータと
   前記治具駆動用モータへ供給する電力の周波数を変えて
   回転制御を行うインバータであることを特徴とする第１
   項記載のバレル鏡面研磨装置。 ３、第１項記載のバレル鏡面研磨装置において、前記ド
   ラム内の内容積のほぼ１／２以上の容積の研磨材を投入
   し、該研磨材を前記ドラムの回転にともなう遠心力で前
   記ドラムの内の内周面に張り付けるように前記ドラムを
   回転させ、同時に前記ドラム内の被加工物を前記研磨材
   内で攪拌させて研磨することを特徴とするバレル鏡面研
   磨方法。 ４、前記研磨材は、平均粒径１０＃〜２０＃のクルミチ
   ップまたは平均粒径１０＃〜２０＃のコーンチップと、
   研磨油とを混合して荒仕上後、平均粒径３６＃〜６０＃
   のクルミチップまたは平均粒径３６＃〜６０＃のコーン
   チップと、研磨油とで仕上研磨することを特徴とする第
   ３項記載のバレル鏡面研磨方法。