JP2002011649A - 粒状メディアによる研摩方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所要面のみを選択的に研摩することができ、
結果的に研摩消費エネルギーも削減できる粒状メディア
による研摩方法を提供すること。 【解決手段】 少なくとも一面が被研摩面（被研削面）
とされ、該被研摩面の中心部の周囲には貫通空隙を備え
たワーク（被研摩物）を粒状メディアを用いて研摩（研
削）する方法。研摩槽１４内に粒状メディア（研摩媒
体）８２からなる沈降層８３と上澄層８４とからなる貯
液部８６を形成する。上澄層８４に、被研摩面１６ａを
沈降層８３に対向させてワーク１６を浸漬した後、ワー
ク１６を回転させて粒状メディア８２に、被研摩面１６
ａに向かう浮遊流動を発生させて被研摩面１６ａの研摩
（研削）を行なう．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一面が
被研摩面（被研削面）とされ、該被研摩面の中心部の周
囲には貫通空隙を備えた被研削物（ワーク）を粒状メデ
ィアにより研摩（研削）する方法及び装置に関する。特
に、四輪車のホイール、船のスクリュー等の金属製品の
表面仕上げ（光沢付与等）に好適な研摩方法である。

【０００２】以下、自動車用アルミニウム製ホイール
（アルミホイール）の研摩方法を主として例にとり説明
するが本発明はこれに限定されるものではなく、銅合金
製品（例えば水栓金具）、セラミック成形品、プラスチ
ック成形品等の仕上げにも好適に使用可能である。

【０００３】

【背景技術】アルミホイールの完成品には、光沢品と半
光沢品がある。光沢品は硬質クロムメッキをする場合
と、光沢バフ仕上げの後透明塗装する場合がある。本発
明は主として光沢品のメッキ及び光沢バフの前工程とし
ての平滑仕上に使用するものである。

【０００４】なお、半光沢品は、通常ステンレスのカッ
トワイヤーを投射して表面に細かな凹凸を形成し、その
後金属アルミに近い灰色の塗装を施して完成する。

【０００５】従来の光沢品の一般的な仕上工程は鋳造後
のワークを機械加工した後、バフの番手を変えて数工程
行なっていた。

【０００６】例えば、鋳肌面が悪い低圧鋳造品は、＃１
２０→＃１８０→＃２４０→＃３２０→サイザルバフ、
鋳肌面のよい高圧鋳造品は＃２４０→＃３２０→＃４０
０→サイザルバフといった具合である。

【０００７】アルミホイールはデザインも千差万別であ
り、それぞれの箇所によりバフの種類と番手を変え、熟
練したバフ工の経験と勘によって作業が行なわれる。こ
のため、複雑なデザインのワークは熟練工でも、一日数
個しか研摩できなかった。３Ｋの職場環境、バフ工の高
齢化等、ホイールの研摩業は先行の暗い状況にある。他
方、アルミホイールのデザインは自由曲面が多く、多品
種少ロットでは、自動化が図れない状況にあった。

【０００８】バフ作業の工数削減のため、研摩作業に熟
練を要しない、粒状メディアを用いて機械的研摩する方
法、バレル仕上げ、スピン仕上げ等を採用してい
た。

【０００９】但し、全工程を機械的研摩に置き替えるの
ではなく、あくまで工程の削減で例えば、低鋳品の場合
は＃１８０→＃２４０→＃３２０の工程、高鋳品にあっ
ては＃２４０→＃３２０のバフ工程を機械化する。

【００１０】現在、上記バレル仕上げは、箱形の研摩
槽にメディア、コンパウンド、水、それにワークを入
れ、振動により研摩させるが、研摩力が弱く、表面を５
０〜１００μｍ研摩するのに５ｈ以上要した。研摩力を
アップさせるために化学研摩を併用する方法（特願平８
−４１４１０号）もあるが、この方法は研摩時間は１ｈ
程度まで短縮できるが、ワークの表面欠陥（凹部）が、
そのまま残ってしまうおそれがあった。

【００１１】上記スピン仕上げは、研摩槽の中へワー
クを装入して回転させる方法で、湿式、乾式の２通りの
研摩方法がある。湿式は、通常、樹脂メディア（アルミ
ナ、シリカ等の砥粒と樹脂を混合・成形したもの。）
に、コンパウンド（光沢剤・洗浄剤等）と水を加えワー
クを回転させる。乾式は、例えば、メディアとしてくる
み等の種子外皮（殻皮）やトウモロコシの芯の破砕物を
芯体として無機研削粒子群さらにはワックスを表面にコ
ーティングした複合メディアを用いていた。研摩槽は、
通常、ドーナツ型で、槽を振動させたり、流動させたり
して槽内のメディアを動かす。消費電力の低減と、メデ
ィアをワーク（アルミホイール）の意匠窓の中へ通過さ
せるためである。

【００１２】の方法はの方法より研摩力は大きい
が、外周部と中心部及び意匠窓の中の研摩力の差が大き
くて、偏摩耗が発生しやすかった（の方が偏摩耗は少
ない）。

【００１３】すなわち、のスピン仕上げは、メディア
の中で、ワークを回転させるため、外周部と中心部のス
ピード差（メディアとの相対速度差）が大きく、均一な
研摩ができない。また、ホイール意匠窓の内部はメディ
アの通過が頗る悪く（弱・少）さらに研摩できない部分
が多量に発生するおそれがあった。

【００１４】さらに、上記の研摩仕上げともに、、
ワークの回転数は１００rpm 以下と推定されるが、メデ
ィアの中での回転の為、消費電力は頗る大と思われる。

【００１５】本発明は、このような従来の研摩方法の問
題点を改善したもので、研摩力、及び研摩の均一性を大
幅に向上させるとともに、駆動動力も低減できる研摩方
法を提供するものである。

【００１６】本発明の他の目的は、ワークを粒状メディ
アに接触（侵入）させる際の初期動力負荷が小さい粒状
メディアによる研摩方法を提供することにある。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、ワークの所要
面のみを研摩することで、結果的にメディアの消耗量を
少なくすることができる研摩方法を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究・開発に努力する過程で、粒状メ
ディアからなる沈降層と上澄層とからなる貯液の、上澄
層中のワークを高速回転（３００rpm 以上) させて、研
摩媒体に浮遊流動を発生させて、研摩ができないかを検
討して、下記構成の粒状メディアによる研摩方法に想到
した。

【００１９】少なくとも一面が被研摩面（被研削面）と
され、該被研摩面の中心部の周囲には貫通空隙を備えた
被研摩物（ワーク）を粒状メディアを用いて研摩（研
削）する方法において、研摩槽内に粒状メディア（研摩
媒体）からなる沈降層と上澄層とからなる貯液部を形成
し、上澄層に、被研摩面を沈降層に対向させてワークを
浸漬した後、ワークを回転させて粒状メディアに、浮遊
流動を発生させて被研摩面の研摩を行なうことを特徴と
する。

【００２０】上記構成において、被研摩面の上側周囲位
置に筒状バッフル体（液流動ガイド筒体）を配して、前
記被研摩物の貫通空隙を介して前記筒状バッフル体の内
部に向かう浮遊流動を発生させることにより、粒状メデ
ィアの上方に向かう流動性（速度・量とも）が増大す
る。

【００２１】また、ワークの回転に際して、前記筒状バ
ッフル体の上端縁との間にメディア排出隙間を形成可能
な板状バッフル体（邪魔板部材）を配することにより、
粒状メディアの流動性がさらに増大する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
例に基づいて、説明をする。

【００２３】図１〜５に本発明の研摩方法に使用する研
摩装置の一例を示す。ここでは、研摩効率の見地から、
ワークを２個並列に配置可能な研摩装置を例にとるが、
１個又は３個以上を対称的（例えば、並列、十字、千鳥
状等）に配置可能な研摩装置の場合でも同様である。

【００２４】研摩装置１２は、上下動可能な研摩槽１４
と、ワーク１６を保持して高速回転可能なワーク回転装
置１８とを備えている。

【００２５】研摩槽１４は、底板２０の上に、二段に上
下にフランジ部２２ａ、２２ｂを備えた平面矩形枠２
２、２２を、ボルト等によりフランジ結合して重ねて形
成したもので、底面側に昇降装置（ジャッキ装置）２４
が配されている。さらに、研摩槽１４は、通常、摩耗防
止のために内側にライニング層２６が形成されている。

【００２６】図例は、軽量、コスト的見地から、二段構
成としてあるが、一体型で形成することも勿論可能であ
る。

【００２７】また、ライニング層２６は、通常、ポリウ
レタンまたは耐摩耗性ゴムの注型又は焼付けして形成
し、厚みは例えば１０mm前後とする。通常のバレル研摩
の研摩槽は、メディアの荷重を受けた上、振動、流動等
の力が加わる状態であるのに対し、本発明は水中に浮遊
したメディアが槽壁に衝突するが、低密度、水中のため
摩耗は少ない。

【００２８】なお、必然的ではないが、研摩層１４の上
端にさらに、研摩層１４の後側にオーバフロー口２８
を、前記平面矩形枠２２と同様の形状の排水カバー体３
０で形成しておくことが望ましい（図５参照）。

【００２９】その理由は、下記の如くである。

【００３０】本実施形態では、研摩槽１４内のメディア
が激しく攪拌され多量の泡が浮上する。浮遊物は主に樹
脂メディアの結合樹脂（例えばポリステル樹脂）の摩耗
微粉で、それにアルミの微粉と無機研削粒子が付着して
いる。これらをオーバーフローさせて除く。

【００３１】具体的手順をオーバーフロー口２８を基準
にして以下に説明する。

【００３２】研摩中に発生、浮上した泡は研摩中（通常
ワークの右回転、左回転各５分）一部は２８から排出
し、残りは研摩槽１４上部に残る。研摩終了時、研摩槽
１４を下げてワーク１６を研摩槽１４の上面より上に位
置させて、ワーク１６を治具（取り付けフランジ７２）
から外す。この際、作業者がスプレーガン等を用いて洗
浄水でワーク１６を洗浄する。洗浄水として使用した量
だけ研摩槽１４の水位が上昇する。

【００３３】次に、新しいワーク１６を装着し、研摩槽
１４を上昇させワーク１６を貯液部８６の上澄層８４中
に沈めた状態で研摩を開始（ワークを回転）すると、水
位が上昇し、研摩槽１４の上部に残存していた泡の一部
がオーバーフロー口２８から排出される。この繰り返し
で作業するが、槽内の液がさらに濁った場合は吸入水
（吸引水）の量を増加させて、循環量を増加させる等し
て対応する。

【００３４】オーバフロー口２８は、蛇腹ホース３２で
排水処理装置（図示せず）に接続されている。また、図
例では、排水カバー体３０には、ワーク１６の仮置き台
（木製等）３４の置き台受け部３６が長手方向両側に形
成されている。大型・重量ワークの取り付け／取り外し
を容易とするためである。

【００３５】この研摩槽１４の大きさは、例えば、ワー
クがアルミホイール（径が３５０〜５５０mmで厚みが１
５０〜３００mm）の場合、幅：８００、長さ：１５５
０、高さ８００mmとする。また蛇腹ホース３２の口径は
呼び径２００mmとする。

【００３６】また、昇降装置２４は、研摩槽１４を固定
する昇降盤３８と該昇降盤３８を上下方向に駆動するラ
ム４０とからなるが、当該構成に限定されるものではな
く、慣用の昇降装置を使用可能である。

【００３７】ワーク回転装置１８は、一対のワーク回転
軸（スラスト軸）４２と、これらのワーク回転軸４２を
支持する一対のスラスト軸受４４、４４と、ワーク回転
軸４２を正逆回転させる回転駆動手段４６とからなる。
回転駆動手段４６は、原動機（モータ：電動機）４８
と、モータ４８の出力軸とワーク回転軸４２の上端の間
に配される伝動装置５０とからなる。伝動装置５０は、
図例では、モータ側の原車（駆動プーリ）５２とワーク
回転軸４２側の第一、第二従車（従動プ−リ）５４、５
４との間に平ベルト５６を、原車（駆動プーリ）５２を
頂点とする二等辺三角形状に巻き掛けたベルト伝動装置
である。

【００３８】なお、上記スラスト軸受４４は、研摩装置
の架台５８上に形成された門形支柱６０の梁部６０ａの
前面に固定された一対のブラケット６２、６２を介して
支持されている。モータ４８は梁部６０ａの後面に固定
されたブラケット６３上に形成されたモータ支持台６４
を介して取り付けられている。矩形のモータ支持台６４
上でモータ４８は前後方向にねじ６５、６５で調整移動
可能とされ、平ベルト５６の張り状態を調整可能とされ
ている。

【００３９】なお、ベルト伝動装置は、回転軸に衝撃荷
重や過負荷が作用するとき滑車が空回りするため、モー
タ及び／又は回転軸に過負荷が作用し難くて望ましい
が、他の伝動装置（ギアー、チェーン、ローラ等）であ
っても勿論よい。

【００４０】上記ワーク回転軸４２の先端には、ワーク
着脱装置６８が形成されている。該ワーク着脱装置６８
は、ワーク１６を容易に着脱でき、ワークの高速回転中
に離脱するおそれのないものなら特に限定されない。図
例（特に図６参照）では、ワーク１６の上面にねじ固着
されるアダプタ７０に対応する取り付けフランジ７２が
ワーク回転軸４２の先端に形成されている。該取り付け
フランジ７２は、複数個のダルマ穴７４が形成されてい
る。そして、アダプタ７０にはダルマ穴７４に対応させ
て複数本の止めボルト７６が予め仮ねじ止めされてい
る。そして、止めボルト７６の頭部７６ａをダルマ穴７
４の大径側に挿通させた後、ワーク回転させて止めボル
トをダルマ穴７４の小径側に位置させた状態で、止めボ
ルト７６をねじ込んでワーク１６をワーク回転軸４２の
先端に固定可能とされている。

【００４１】さらに、本実施形態では、ワーク回転軸４
２が上端縁との間に環状ないし筒状（図例では環状）の
メディア排出隙間７８を形成可能な板状バッフル体８０
を備えている。ここで、板状バッフル体８０の径は、研
摩槽の貯液部の液面上への、メディア飛び出しを防止で
きる大きさであればよい。通常、ワーク１６の径の０．
９〜１．５倍、望ましくは、１．０〜１．２倍とする。
径が小さすぎると、メディア飛び出しを防止し難く、径
が大き過ぎると、浮遊メディアの通過が少なくなり、意
匠窓部の研摩力が弱くなる。

【００４２】また、板状バッフル体８０のワーク１６の
前面（意匠面）からの距離は、メディアに上昇うず流を
円滑に発生させるものなら特に限定されない。例えば、
ワーク１６が上記大きさの場合、通常８〜１５cmとす
る。距離がみじか過ぎると、滑らかな上昇流が発生し難
く、メディアが意匠面研摩作用を奏するための必要動力
が増大するおそれがある。なお、板状バッフル体４２
は、図例では、ワーク回転軸４２に対して固定取付とし
たが、上下方向に調製移動可能さらには後述の如く、自
由移動可能に取付てもよい。さらには、板状バッフル体
に回転軸の軸受け部又は遊嵌穴を設け、支持部ラケット
等を介して研摩槽に固定する方式としてもよい。

【００４３】また、ワーク前面１６ａと板状バッフル体
８０間の距離の上限は特に限定されないが、当該距離
は、メディアの飛び出しの観点からは、短い方が、板状
バッフル体の径が小さくても、メディア飛び出し防止作
用を奏し易い。

【００４４】板状バッフル体８０の役目はメディアの飛
散防止と、水（液体）及びメディア８２の上昇スピード
の可変にある。例えば、板状バッフル体８０とワーク１
６上面との隙間を適正な距離（８０〜１２０mm）とし、
ワーク回転数を４００rpm 前後にした場合、液の上向流
とともにメディア８２は持ち上げられ激しくバッフル体
８０に衝突し、隙間部より八方へ排出されることを確認
している。このため、バッフル体８０はメディア８２に
よって摩耗され易く、厚い鉄板又は鉄板にウレタンや耐
摩耗性のゴムをコーティングしたものを使用することが
望ましい。

【００４５】隙間は実験の結果、８０〜１２０mmが望ま
しい。隙間が広くなると隙間を通過する水の量が多くな
り、すなわち流速が遅くなってメディアのスピード（メ
ディアがワークに接して動く相対速度）が遅くなり、研
摩力が低下する。

【００４６】また、隙間が小さすぎると本来スムーズに
通過すべきメディアの量が少なくなるか、メディアの密
度が上昇し、メディア同士がぶつかり合ってスピードが
鈍りやはり研摩力は弱いこととなる。メディアの流速
（研摩力）はワークの回転数、バッフルとワークの隙
間、意匠面とメディア上面（沈降層）の距離によって決
まる。

【００４７】また、板状バッフル体８０は、固定式の場
合は、ワーク１６の径及びメディア８２の種類に応じ
て、板状バッフル体８０の大きさ及び取り付け位置を調
整可能に脱着及び上下位置調整可能としておくことが望
ましい。

【００４８】さらに、板状バッフル体８０をワーク回転
軸に対して上下自由移動に取り付けても、メディア飛び
出し防止作用は奏する。この場合、板状バッフル体８０
は、メディアの流動が妨げられないように、水中で略自
由移動可能な比重１．０〜１．２のプラスチックで成形
することが望ましい。この場合、メディアの流動速度に
応じて、ワーク上端の板状バッフル体の隙間が大きくな
り、より円滑なメディア流動が期待できる。なお、この
場合のワーク回転軸４２には、図示しないが、貯液部の
略液面位置に板状バッフル体８０のそれ以上の上昇を記
載するストッパを形成しておくことが、メディアの飛び
出し防止を担保できる。

【００４９】なお、板状バッフル体８０の平面形状は、
通常、円形とするが、メディア飛び出し防止作用を奏し
得る平面部を有すれば、三角形、四角形、多角形状、さ
らには、外周側を所定ピッチで切り欠いた風車形として
もよい。こうした場合は、ワークの回転で発生するメデ
ィア流動を、さらに促進させることが期待できる。

【００５０】なお、上記研摩装置は、通常、制御盤（Ｐ
ＬＣ）を介して、オン・オフ及びワーク回転装置１８及
び昇降装置２４が、プログラムにしたがって適宜連動す
るようになっている。

【００５１】次に、上記研摩装置を使用しての本発明の
方法（一実施形態）について説明する。

【００５２】本発明の方法は、少なくとも一面が被研摩
面１６ａとされ、該被研摩面の中心部の周囲には貫通空
隙１６ｂを備えたワーク（被研摩物）１６を粒状メディ
ア８２を用いて研摩（研削）する方法である。当該ワー
ク１６として、アルミホイールを例にとる（図４・６参
照）。

【００５３】アルミホイール１６においては、被研摩面
１６ａは意匠面（前面）である。そして、該意匠面１６
ａの中心部には車軸取付け穴１６ｃが形成されていると
ともに、該取り付け穴１６ｃの周囲には貫通空隙である
意匠窓１６ｂが複数個形成されている。

【００５４】上記意匠窓１６ｂはデザインによって３〜
２０個あり、大きさ、形とも多様な形態がある。意匠窓
１６ｂの奥、即ち凹部を研摩する（メディアをスムーズ
に通過させる）ために、窓の数が少ないときはワーク回
転数を多くしても研摩できるが、窓の数が多くなると回
転数を下げないと研摩できない（メディアが中へ入りず
らくなる）。凹部を別にして意匠面だけならば回転数を
上げた方が研摩力がアップする。

【００５５】上記粒状メディアの形態は、研摩目的によ
り下記の如く、望ましい態様があるが、通常は限定され
ず、円板形、ひし形、三角形、円錐形、角錐形、複角錐
形（dipyramid ) 円柱、角柱、球形、半球形、砲弾形等
任意であり、単独ばかりでなく混合して使用することも
できる。

【００５６】メディアは通常サイズが大きい方が研摩力
は強い。しかし隅部や、複雑な形状は大きいサイズのメ
ディアでは入り込まずに当たらない。このため、スター
ト時は、例えば円錐形の樹脂メディアで２０mm、１５m
m、１０mmのサイズを５：３：２の割合で混ぜてスター
トする。メディアは摩耗して次第に小さくなるため、補
充するサイズは２０mmだけを行なう。

【００５７】また、光沢メッキ（通常、光沢クロムメッ
キ）や光沢バフの前処理としての表面平滑化（重切削
用）のためには、通常、樹脂メディアを使用する。ここ
で、樹脂メディアとは、砥粒（アルミナ、シリカ、炭化
ケイ素等）を樹脂（ポリエステルやエポキシ樹脂等）で
結合させたものをいう。樹脂メディアの形態は、円錐
形、角錐形、三角柱形、半球形等で、５〜２０mm、望ま
しくは、１０〜１５mm程度の大きさとする。

【００５８】また、アルミホイールを半光沢仕上げとす
るためには、上記平滑化研摩の後に、小径のセラミック
スメディアを使用する。セラミックスメディアの形態
は、三角柱形、球形等で、０．５〜４mm、望ましくは１
〜２mm程度の大きさとする。

【００５９】次に、上記ワークを上記粒状メディアを使
用して、研摩する方法について説明をする。

【００６０】ここでは、攪乱が発生し易い、複数個（２
個）のワークを同時に研摩する場合を例にとるが、１個
の場合でも同様である。

【００６１】複数個のワークを同時研摩することによ
り、一定量生産するのに、設備費が割安になることは勿
論、下記のような効果を奏する。

【００６２】竜巻状に持上げられたメディア８２は一部
はワーク１６の意匠面１６ａに衝突して、意匠面１６ａ
を研摩しながら八方へ飛散する。残りのメディアは意匠
窓の中を通過し、板状バッフル体８０に衝突しワーク／
板状バッフル体隙間から八方へ跳び出す。複数のワーク
を適当な距離に配置し回転させると、飛び散ったメディ
ア同士が衝突し、複雑な動きをして、特に意匠面を均一
に研摩するのに有効である。

【００６３】ワークを１個だけを研摩しているとワーク
直下のメディア（沈降層上部）はメディアが竜巻状に持
ち上げられた結果常に山形を呈する。ところがワークを
２個取付けると研摩中に山の形が変化する。メディア同
士の衝突による水流のわずかの変化が増幅するためと考
えられる。そして、ワークの取付位置や、意匠の異なる
ものを２個取付けるとこの傾向はさらに激しくなる。

【００６４】さらに、実験の結果２〜３割研摩力がアッ
プすることを確認している。

【００６５】まず研摩層１４内に粒子メディア（研摩媒
体）からなる沈降層８３と上澄層８４とからなる貯液部
８６を形成する。

【００６６】このとき、沈降層８３と上澄層８４の各高
さは、上澄層８４にワーク１６の被研摩面（意匠面）１
６ａを沈降層８３に対向させてワーク１６を浸漬して、
ワーク１６を回転させたとき、前記被研摩面に向かう浮
遊流動（上昇流；竜巻状の）を発生させ得るなら特に限
定されない。すなわち、沈降層８３の高さは、ワーク１
６の回転時にメディアを研摩が可能な速度で、しかも動
力源（モータ）に過負荷を発生せずに浮遊流動させ得る
メディア量となるものとする。

【００６７】メディアの量は特に限定されないが、沈降
層を略平らにならした状態で、通常５０〜２００mm、望
ましくは１００〜１５０mmの高さとする。５０mm未満に
なると、ワークの回転に合わせてワーク直下にメディア
が引き寄せられて、研摩層の四隅のメディアが無くな
り、上昇メディアが減り、研摩力が低下する。多すぎる
場合は上澄層がその分少なくなり、水面が激しく攪拌さ
れ水が飛散することとなる。

【００６８】上澄層８４の高さは、ワーク１６を完全に
浸漬可能で、且つ、上記同様、ワークの回転時にメディ
アを研摩が可能な速度で、しかも原動機（モータ）４８
に過負荷を発生せずに浮遊流動させ得る液量（水量）と
なるものとする。

【００６９】具体的には、アルミホイール（ワーク）１
６の大きさが径５００mm×高さ２５０mm×一般部肉厚３
mmを、２０mmの円錐台形の樹脂メディアを使用して光沢
メッキ前の表面平滑化処理を使用とする場合、下記のよ
うな構成とする。

【００７０】研摩槽１４の大きさを、前述の幅８００mm
×長さ１５５０mm×高さ８００mmとしたとき、貯液部：
７５０〜８５０mm、沈降層８３：１００〜１５０mm、上
澄層８４：６５０〜７００mmとする。

【００７１】また、上澄層８４の高さが小さすぎると、
ワーク１６を浸漬させて高速回転させた場合、水とメデ
ィアが激しく水面から飛びはね研摩槽外へ跳び出して、
研摩ができる環境でなくなる。

【００７２】なお、ワークがアルミホールの如く筒状体
でない場合、例えば、図８に示すようなスクリュー１６
Ａを研摩するような場合は、被研摩面の上側周囲位置に
筒状バッフル体（液流動ガイド筒体）８１を配して、被
研摩物１６Ａの貫通空隙を介して前記筒状バッフル体の
内部に向かう浮遊流動を発生させることが望ましい。

【００７３】なお、沈降層８３の高さを小さくして、研
摩槽の径を若干小さめとすれば、同様な作用を期待でき
る。メディアの循環性が低下して、相対的に研摩能は低
下する。

【００７４】通常、この筒状バッフル体（アルミホール
の場合は周壁体）８１の上方には、ワーク１６の回転に
際して、筒状バッフル体（アルミホールの場合は周壁
体）１３の上端縁との間にメディア排出隙間を形成可能
な板状バッフル体（邪魔板部材）８０を配する。板状バ
ッフル体８０の主たる作用は、前述の如く、メディアの
研摩槽からの飛び出しを防止するとともに、メディアの
研摩力の増大（メディアの上昇スピードの調節）にあ
る。

【００７５】このため、板状バッフル体５２の径は、筒
状バッフル体１３の径と略同一または若干大きめが望ま
しい。隙間を形成する排出隙間（筒状空間）５４の高さ
は、前記例では、５０〜２００mm、望ましくは８０〜１
２０mmとする。

【００７６】隙間が小さすぎると、メディアの流動抵抗
が増大してメディア循環性が低下する。隙間が大き過ぎ
ると、メディアが拡散してやはりメディア循環性が低下
する。

【００７７】次に、上記の如く、貯液部８６を形成した
後、ワーク回転軸４２の先端にワークであるアルミホイ
ール（ワーク）１６を取り付けた後、上澄層８４に、前
面（被研摩面）１６ａを沈降層８３に対向させて前記ワ
ークを浸漬する。このときの隙間は、約８０〜１５０mm
とする。浸漬に際しては、ワーク回転軸４２を下げても
よいが、通常、研摩槽１４を、昇降装置（ジャッキ）２
４で上昇させて行なう。

【００７８】図７に基づいて、説明する。（○付き番号
は、それぞれ図におけるそれらに対応する。） まず、初期回転数（例えば１００rpm ）で回転を始め
た時点では、メディアは動かない。

【００７９】回転を始めて数秒経過すると、メディア
８２が少しもち上げられて、ワーク意匠面１６ａに当た
って横へ流れる。

【００８０】回転数を初期回転数から徐徐にあげて行
くと（例えば回転数：２００rpm ）、メディア８２の一
部は意匠面１６ａに当たって横へ流れるとともに、一部
は意匠窓１６ｂからワーク１６上方へ浮き上がる。この
時点での、メディアの上昇速度は小さくてメディア８２
が意匠面に与える衝突エネルギーも小さく、メディア８
２の研摩力は弱い。

【００８１】回転数をさらに上昇させて定常回転数
（例えば３５０〜４５０rpm ）とすると、上記同様、メ
ディア８２の一部は意匠面１６ａに当たって横へ流れる
とともに、一部は意匠窓１６ｂからワーク１６上方へ浮
き上がる。この時点での、メディア８２の上昇速度は大
きいため、メディア８２が意匠面１６ａに与える衝突エ
ネルギーも大きく、メディア８２の研摩力は強くなる。
そして、図例の如く、板状バッフル体８０が存在しない
場合は、メディア８２が貯液部８６の液面上に飛び跳ね
て研摩槽１４外へ飛散する。

【００８２】上記において、本実施形態では板状バ
ッフル体８０が存在するため、ワーク周壁体１６ｄと板
状バッフル体８０で形成されるメディア排出隙間７８か
らワーク１６の半径方向に移動し沈降して効率よく回収
使用される。

【００８３】なお、板状バッフル体８０が存在しないと
研摩力は、前述の理由により、低下する。

【００８４】研摩時間はワークの意匠面の状態によって
異なるが、鋳造肌からそのまま研摩する場合は、正逆各
５〜１５分程度、荒バフ処理品の場合は、正逆各３〜６
分程度である。

【００８５】また、工作物中心部や複雑なデザインの箇
所等にはメディアが充分入らず、研摩しにくい場合があ
る。その際は、予め局部的に手バフ仕上げ、エアーブラ
スト処理等を行なった後、本発明の研摩を行なうと、均
一な仕上げとなる。

【００８６】なお、中心部にメディアが直接入らない場
合は、主に意匠窓の形状がスリット状等狭い場合であ
り、ワークの回転数を下げることによって、メディアの
上昇がスムーズになり、複雑なデザインの箇所等にはメ
ディアが充分入らず、研摩しにくい場合にも対応でき
る。

【００８７】なお、研摩中は、メディアが消耗して研摩
槽内が徐々に汚れてくる。そのため、連続あるいは毎回
一定量の上澄層を研摩槽１４内から抜きとり、（例えば
オーバーフローさせる。）それをフィルタープレスや濾
過機を経由して濾過することにより、スラッジ分を除去
し、濾過水は研摩槽へ戻すことで研摩槽内の液は一定に
保つことができる。

【００８８】この際、上澄層８４中に極く少量の凝集
剤、例えば、界面活性剤（主成分：塩化ベンザルコニウ
ム、ヘキシレングリコール）や、ポリ塩化アルミニウム
を加えれば濾過性がよくなりフィルター等の目詰まりを
防止することが可能となる。

【００８９】そして、研摩が終了したら、研摩槽１４を
昇降装置２４を作動させて下げれば、ワーク１６は貯液
部８６から引き上げられる結果となる。この状態で、ワ
ーク１６を取り外す前にスプレーガンで洗浄水を用いて
付着した汚れを洗い流す（時間を置いて表面が乾燥する
前に洗浄することが必要である。）。そして、ワーク脱
着装置６８における止めボルト６５をゆるめてワーク回
転軸４２から、ワーク１６を取り外せば研摩作業は完了
する。

【００９０】

【発明の効果】本発明の研摩方法は、上記の如く、研摩
槽内に粒状メディア（研摩媒体）からなる沈降層と上澄
層とからなる貯液部を形成し、上澄層に、前記被研摩面
を前記沈降層に対向させて前記ワークを浸漬した後、ワ
ークを回転させて前記粒状メディアに、前記被研摩面に
向かう浮遊流動を発生させて前記被研摩面の研摩（研
削）を行なう構成により、下記のような効果を奏する。

【００９１】研摩力及び研摩の均一性が大幅に改善され
る。そして、所要面のみを選択的に研摩することがで
き、結果的に研摩消費エネルギーも削減できる。さら
に、ワークを粒状メディアに接触（侵入）させる際の初
期動力負荷も小さい。相対的に使用するメディアの液に
対する比率が従来の研摩方法に比して格段に少ないため
である。

【００９２】すなわち、バレル研摩法をランニングコス
トの面から見ると、通常の方法（回転バレル、振動バレ
ル、流動バレル、遠心バレル、等々）は、メディア同士
が摺り合って消耗する方が、ワークを研摩することによ
って消耗するよりはるかに多い。ところが本方法は、液
に対するメディア比率が少ないことにより効率よく研摩
されているといえる。

【００９３】スピン仕上げでも振動を利用してメディア
を動かす場合は同様である（また、振動を与えず、槽内
でワークを回転させると消費電力が多くなるだけでな
く、ワークの回転によってメディアが飛ばされてしまっ
て研摩できなくなる。）乾式バレル（くるみ等のメディ
ア）では、削られたワークのアルミ微粉がメディア表面
に付着し、繰り返し研摩しているとメディア表面がアル
ミ微粉で銀色となり（メディア表面の目づまり）研摩力
が大幅に低下する。その場合はメディアを捨てるか洗浄
・乾燥した後再度研摩材とワックスをコーティングする
必要も生ずる。

【００９４】また、本発明の特徴の一つは、上向流とと
もにメディアが意匠窓内部を通過して、板状バッフル体
に激しく衝突することで、凹部、穴部さらに内周面も研
摩できることにある。通常、スピン仕上げでは上澄層は
存在せず、メディアの上向流もない。したがって意匠窓
部の研摩力は極めて弱い。

【００９５】なお、本発明の研摩方法に使用するのと類
似の構成を備えた装置を、米国特許第５８５７９０１号
が開示している。

【００９６】研摩装置は、内部に研摩用のメディア／水
混合体を貯留可能な研摩槽と、研摩槽内で、工作物を固
定可能な回転軸と、主軸に固定された同心円状のプレー
トを有することを基本構成とするものである。

【００９７】しかし、その使用態様は、全く別異であ
る。すなわち、ワーク（wheel 18) を貯液部に浸漬（水
没）させるときの貯液部は、沈降層（メディア層）と上
澄層（水層）とに分離しておらず、水／メディア混合体
(water and media mixture 59)である。このため、ワー
クを浸漬したとき、メディアは当初からワークとプレー
トとで形成される部屋(chamber 68)内に存在し、ワーク
を高速回転させたとき、ワーク上端周縁とプレートとの
隙間で形成される筒状流路 (cylindrical flowchannel
69) を介して遠心力により部屋外（ワーク外）へ放出さ
れる。その結果、ワーク内は減圧状態となり、ワークの
直下から、ワーク内へ水／メディア混合体がホイール中
心部の前面（意匠面１６ａ）にある穴部（意匠窓）を介
して引き込まれる。こうして、水／メディア混合体がホ
イールの前面（意匠面）へ引き込まれることにより、メ
ディアがホイールの前面（意匠面）に対して当り及び擦
ることにより研摩を行なう。（上記米国特許明細書６柱
２２〜４８行参照）。

【００９８】すなわち、本発明の研摩方法は、メディア
は、当初は、ワークの下方に沈降層として存在して、ワ
ークの回転により初めてワークと当接するのに対し、米
国特許明細書に記載の方法は、当初からメディアはワー
クと水／メディア混合体として接触している。

【００９９】

【実施例】下記条件でアルミホイールの研摩を行なっ
た。

【０１００】研摩槽のセット条件 ワーク外径 ４３２mm 沈降層（メディア）高さ １５０mm 沈降層とワーク意匠面距離 １００mm 板状バッフルとワーク間 ８０mm 回転数 ４００rpm 研摩時間 鋳肌品 正逆転各１０分 荒バフ品 〃 各５分 後工程、ともサイザルバフ後、硬質クロムメッキを
行なった。

【０１０１】いずれも、奇麗な光沢完成品が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する研摩装置の一例を表す概略平
面図

【図２】同じく概略正面図

【図３】同じく概略側面図

【図４】同じく使用態様正面断面図

【図５】同じくオーバフロー部を示す部分斜視図

【図６】アルミホイール（ワーク）の取り付け態様を示
す斜視図

【図７】本発明の研摩方法をアルミホイールに適用した
場合における各段階における概略作用説明図

【図８】本発明の研摩方法をスクリューに適用した場合
の概略作用説明図

【符号の説明】

１２ 研摩装置 １４ 研摩槽 １６ アルミホイール（ワーク） １６ａ 意匠面（被研摩面） １６ｂ 意匠窓（貫通空隙） ４２ ワーク回転軸 ６８ ワーク着脱装置 ８０ 板状バッフル体 ８１ 筒状バッフル体 ８２ 粒状メディア ８３ 沈降層 ８４ 上澄層 ８６ 貯液部

フロントページの続き (72)発明者 平野 雅雄 愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺神明51 番地 新東ブレーター株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA02 AB01 AB06 AC04 CB03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一面が被研摩面（被研削面）
   とされ、該被研摩面の中心部の周囲には貫通空隙を備え
   たワーク（被研摩物）を粒状メディアを用いて研摩（研
   削）する方法において、 研摩槽内に粒状メディア（研摩媒体）からなる沈降層と
   上澄層とからなる貯液部を形成し、 前記上澄層に、前記被研摩面を前記沈降層に対向させて
   前記ワークを浸漬した後、 前記ワークを回転させて前記粒状メディアに、前記被研
   摩面に向かう浮遊流動を発生させて前記被研摩面の研摩
   （研削）を行なうことを特徴とする粒状メディアによる
   研摩方法。
2. 【請求項２】 さらに、前記被研摩面の上側周囲位置に
   筒状バッフル体（液流動ガイド筒体）を配して、前記被
   研削物の貫通空隙を介して前記筒状バッフル体の内部に
   向かう浮遊流動を発生させて前記被研摩面の研摩を行な
   うことを特徴とする請求項１記載の粒状メディアによる
   研摩方法。
3. 【請求項３】 前記ワークの回転に際して、前記筒状バ
   ッフル体の上端縁との間にメディア排出隙間を形成可能
   な板状バッフル体（邪魔板部材）を配することを特徴と
   する請求項２記載の粒状メディアによる研摩方法。
4. 【請求項４】 前記板状バッフル体を、ワークを保持回
   転させるワーク回転軸に固定することを特徴とする請求
   項３記載の粒状メディアによる研摩方法。
5. 【請求項５】 前記ワークが自動車用ホイールであり、
   ホイール本体の周壁部が前記バッフル体を兼ねることを
   特徴とする請求項１、２、３又は４記載の粒状メディア
   による研摩方法。
6. 【請求項６】 少なくとも一面が被研摩面とされ、該被
   研摩面の中心部の周囲には貫通空隙を備えたワークを研
   摩（研削）するのに使用する研摩装置において、 粒状メディアからなる沈降層と上澄層とからなる貯液部
   を形成可能な研摩槽と、 ワークを先端で保持して、前記上澄槽内で回転させる回
   転軸と、 該回転軸を回転させる回転駆動手段と、を備えてなるこ
   とを特徴とする粒状メディアによる研摩装置。
7. 【請求項７】 さらに、被研摩面の上側周囲位置に筒状
   バッフル体を備えていることを特徴とする請求項６記載
   の粒状メディアによる研摩装置。
8. 【請求項８】 さらに、前記筒状バッフル体の前記筒状
   バッフル体の上端縁との間にメディア排出隙間を形成可
   能な板状バッフル体を備えていることを特徴とする請求
   項７記載の粒状メディアによる研摩装置。
9. 【請求項９】 さらに、前記研摩槽の上端周壁部の一部
   が切り欠かれて、貯液のオーバフロー手段を備えている
   ことを特徴とする請求項６、７又は８記載の粒状メディ
   アによる研摩装置。