JPH089137B2 - 重回転バレル加工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は回転バレル加工機において、加工能率の向
上及び均一な加工をはかるため、遠心力を付加した回転
バレル加工法に関するもので、バレル加工機の製造、販
売又は使用の産業分野に利用される。

（従来の技術） 従来の回転バレル加工法は断面多角形を有する角柱状
のバレル槽内に加工物・加工メディア・要すればコンパ
ウンド溶液などの混合物（以下、マスと称する）を装入
し、バレル槽を自転させて、工作物を加工するものであ
り、回転数が適正であると、バレル槽内のマスの上層部
に流動層を生じ、円滑な加工が行なわれるが、回転数が
早くなるとマスに乱流を生じ、マスは落下運動、又は投
射運動を起こし、正常な加工ができない。さらに回転速
度を大きくするとマスは遠心力によってバレル壁に固着
し、全く加工できなくなる。これらの運動状態につい
て、バレル槽の断面多角形の内接円直径ｄ（ｍ）とバレ
ル回転数ｎ（rpm）との関係については、好適工作条件
として、 最大仕事は 固着条件は であることが知られている。このことより当時は、回転
バレル加工法では より回転速度を大きくすると、加工効果が必ずしも良好
でなくなることが知られていた。現在ではメディアやコ
ンパウンドが進歩したので、さらに大きな回転数が用い
られるが、それでも 程度であり、あまり速い回転速度を用いることはできな
い。一方、バレル加工の能率を向上させる目的で、高速
回転を用いるバレル加工法として遠心流動バレル加工法
が用いられている。この方法は遠心力によりマスがバレ
ル壁へ固着するのを防止するために、バレル槽をタレッ
トに偏心させて回転自在にとりつけ、タレットを高速回
転（毎分回転数Ｎ）する。この際バレル槽をタレットに
固着すると、やはり遠心力効果のためにマスはバレル壁
に固着するが、この固着を防ぐためにバレル自転軸をタ
レットに対して自転（毎分回転数ｎ）させるようにした
ものである。このときn/Nを適当に選べばマスの表面に
流動層を発生し、良好な加工ができる。そこで、n/N＝
−１、即ちタレットとバレル槽は反対方向で同一回転数
のときがもっとも良い結果が得られることは公知であ
る。しかし、遠心流動バレル加工法は、タレットのみを
回転したときに、マスがバレル槽内壁に固着のおこるタ
レット回転数以上と定義され、それ以下の回転数におい
ては、バレル加工法としては用いられていない。その限
界回転数は、 （Ｄはバレル槽の自転中心とタレットの中心との距離の
２倍、単位メートル）である。

（発明により解決すべき問題点） 近時セラミックやその他の硬脆材料を使用する部品に
おいて、バレル加工によって超精密加工を急送に行なう
要求が高まってきた。このような目的に対し、遠心流動
バレル加工が用いられているが、場合によって強力な遠
心力、又は回転開始又は終了時における乱流によって研
磨状態のやや劣る加工となる場合があり、さらに高精
度、無歪の加工が要求されている。また適正条件におけ
る回転バレル加工は超仕上やラッピングに匹敵する加工
結果が得られているが、加工速度のおそい欠点がある。
この発明は回転バレル加工において遠心力を作用させて
バレル加工中にマスにかかる合力を大きくさせ、高精度
加工が可能である回転バレル加工の加工速度を向上させ
ることを目的としている。

以上に回転数を上昇させて加工速度を上げるためには遠
心流動バレルと同様にタレットにバレル自転軸を偏心さ
せて、タレットの定速回転とともにバレル自転軸の自転
を行なわせる案が考えられるが、従来の水平軸型の遠心
流動バレル型の装置を使用すると、第１図（遠心力が1G
の場合:Gは重力）に示すように、槽の位置によって遠心
力の大きさが異なり（図はn/N＝−１、遠心力による加
速度は重力による加速度と同一の値の場合を示す。今後
この条件を遠心力Ｇ、または遠心力による加速度が重力
による加速度のｘ倍のときは遠心力xGと表記する）、一
回転の間にマスに加わる時の大きさが異なるため乱流を
おこし、良好な加工ができない。一方、垂直軸型の遠心
流動バレル加工機においては、合成遠心力の値は上記と
ちがって同一であるが、マス面が傾斜して円滑な流動が
得られず、かつ比重分離をおこし、比重の大きい工作物
は下方にかたまり打痕発生の原因となるなどの問題点が
あった。

（問題を解決すべき手段） この発明は第２図（ａ）に示すように、多角形柱（６
角及び８角が望ましい。５角及び７角も原理的には類似
である。但し、６角及び８角の方が製造容易）のバレル
槽の回転軸を水平に配置し、バレル軸を含む平面をタレ
ット面として公転するようにしたので、例えば遠心力1G
の場合には、バレル自転軸に垂直なバレル槽の中央断面
においては図に示すように、常に の合力（遠心力と重力との合力）が作用する。但し、遠
心力がＧのｘ倍のときは、第２図（ｂ）に示すように、
合力は、 となる。これらの値はバレル槽がタレットの旋回によっ
て位置を変化させても一定であるので、安定な流動層を
発生し、精密な加工を行なうのに適している。また、回
転バレル加工においては、マスに加わる力は重力が主体
であるのに対し、この加工においては、重力のほかにタ
レットの回転により遠心力が作用し、かつバレル槽の公
転にともなって、その方向が変化しないので回転バレル
加工よりの高能率の加工を行なうことができる。このよ
うに強力な回転バレル加工ができるので、この方法を
「重回転バレル加工」と命名した。さらにこの方法は、
重力プラスタレットの回転に伴う遠心力の場における回
転バレル加工と考えることもできるので、バレル槽の自
転回転数は、通常の遠心バレル加工機のようにn/N＝−
１が最適研磨条件となるのではなく、任意の回転数を選
ぶことができ、その上限も回転バレル加工のときよりも
上昇させることもできる。また、バレル槽の自転方向を
変化させても、バレル槽内のマスの位置が異なるのみ
で、流動機構は同一である。さらにタレットの回転数
は、通常の遠心流動バレル加工の領域まで上昇させるこ
ともできるが、 （すなわち回転バレル槽を回転しないとマスが外壁に固
着する条件）を超えると遠心流動バレル加工の領域（厳
密には一般に言っている遠心流動バレル加工とは異な
る）に入るので、この発明より除外する。

また、現在使用されている公転軸と自転軸とが平行な
遠心流動バレル加工においてもＮを前記の値より減少さ
せた条件で加工を行なうことは可能であるが、前述のよ
うにこの発明にみられるような利点は認められない。

（実施例） 第３図乃至第５図は、この発明の実施例を示す。

主軸１は架溝内へ垂直に架設され、主モーター２、スプ
ロケットホイール17、チェーン３により、主軸１に固定
のスプロケットホイール４を回転するようになってい
る。この回転数は、公知の周波数インバーターを用いる
事により変化させることもできる。前記主軸１の下端は
軸受５により、上端は軸受10によって受けられ、中間部
にはタレット６が固定されている。前記タレット６は、
第４図に示すように平面図においてＨ型をしており、そ
の腕の間にバレル槽7a、7bを回転可能に取付けてある。
図の実施例においては、バレル槽は２箇の例を示した
が、３箇又は４箇装着することも可能である。

主軸１には（第５図に示すように）スリーブ９が回転
可能に取付けてあり、該スリーブ９の下端には傘歯車11
が固定してあり、上端にはスプロケットホイール18が固
定してある。該スプロケットホイール18は、第３図図示
のように、回転用モータ19、減速機20、スプロケットホ
イール21、チェーン22を介して回転される。傘歯車11と
噛合って傘歯車12を備え、その支持軸13a、13bはタレッ
ト６に軸受され、タレット６の外方に突出し、その先端
にプーリー14を備え、前記バレル槽7a、7bの軸8a、8bに
取付けたプーリー15との間にＶベルト16によって連動し
ている。傘歯車11と12の歯数比z12（傘歯車12の歯数）/
z11（傘歯車11の歯数）とプーリー14、15のプーリー有
効径比P15（プーリー15の有効径）/P14（プーリー14の
有効径）の積（z12×P15）／（z11×P14）がバレル槽の
回転のn/N（ここにｎ、Ｎはそれぞれバレル槽及びタレ
ットの回転数）を与える。

図ではz12/z11＝1/2、P15/P14＝２、すなわちn/N＝１の
場合を示し、タレットが１回転するとバレル槽は１回転
し、タレットの１回転前と同一の方位をとる。

したがってn/Nを整数にすると、タレットを所定位置
に停止したときに、バレル槽も加工前と同一の方位にな
り（例えば図では蓋が上方を向く）、マスの装入や自動
化に対して便利である。また前記主モータ２と回転用モ
ーター19を同時に駆動して、夫々の回転数及び回転方向
を適宜選択することによりn/Nを変化させることもでき
る。バレル槽の自転数ｎは、バレル槽の内容物がバレル
の回転により外周固着をおこす回転数以下であることが
必要である。この回転数はマスにかかる合力が （ｘは遠心力と重力との比で０＜ｘ≦１）であることに
より、固着条件式、 （ωは角速度ラジアン／秒、ｒは内容物の回転半径、ｇ
は重力による加速度）より、重力の場における固着条件 に対し、重力の加速度ｇの代りに が作用するので、 （ｄはバレルの断面多角形の内接円直径、単位メート
ル）回転であり、これ以下の任意の回転数を使用するこ
とができ、正逆いずれでも良い。即ちバレル槽17a、17b
内にマスをバレル内容積のほぼ1/2装入し、主軸１を、 以下の回転数で回転させ、マスに （Ｙは遠心力と重力との合力）の合力を与えると重回転
バレル加工となり、マス表面に流動層を生成し、精密な
加工を行なうことができる。またスリーブ９を固定して
タレット６を高速回転すれば遠心流動バレルとなり、タ
レット６を固定してスリーブ９を回転すれば、バレル槽
7a、7bのみ、その軸8a、8bを中心として回転し、回転バ
レル加工機となる。従って遠心流動バレル加工、重回転
バレル工程、回転バレル加工などの各種バレル加工を同
一の機械でシーケンシャルに行なうことができ、数工程
を要するバレル加工を単一の機械として行なうことがで
きるばかりでなく、シーケンス制御装置と結合すること
によって、種々の順序と条件の加工を自由に行なうこと
ができる。

（発明の効果） すなわち、この発明によれば、タレット主軸とバレル
自転軸とを直角に配置し、従来の回転バレル加工に遠心
力を付加するようにしたので、従来の回転バレル加工と
同様の鏡面仕上及び精密仕上が行なえると共に、高能率
の加工を行うことができる。従って、加工時間の短縮を
図ることもできる。また従来の回転レベル加工において
細いメディア、もしくは薄板状工作物を使用すると水の
浮力により工作物との接触圧が半減して長時間加工する
必要があり、或いは加工困難になるおそれがあったが、
この発明においては、マスに遠心力が付加されるので、
水の浮力を軽減することができると共に、加工能率が向
上する等、卓効を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遠心流動バレル加工における作用力を説
明する図、第２図（ａ）はこの発明のバレル加工装置に
おいて遠心力を1Gとした場合における作用力を説明する
図、第２図（ｂ）は同じく遠心力が重力のｘ倍のときの
作用力を説明する図、第３図はおなじく実施装置の正面
図、第４図は同じく平面図、第５図は同じく拡大断面図
である。 １…主軸 ６…タレット 7a、7b…バレル槽 8a、8b…バレル自転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タレット上へタレット主軸と直角なバレル
   自転軸により回転自在に取り付けた複数個のバレル槽内
   へマスを装入し、前記バレル槽を n:バレル槽の毎分回転数 x:遠心力と重力との比 ０＜ｘ≦１ d:バレル槽の内接円径 単位メートル N:タレットの毎分回転数 D:バレル自転軸とタレット中心との距離の２倍 単位メートル 以下の回転数で自転および公転させ、マスに （Ｇは重力、Ｙは遠心力と重力との合力）の合力を与え
   て研磨することを特徴とした重回転バレル加工法