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JP2004034258A - 研磨装置 - Google Patents

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JP2004034258A
JP2004034258A JP2002197265A JP2002197265A JP2004034258A JP 2004034258 A JP2004034258 A JP 2004034258A JP 2002197265 A JP2002197265 A JP 2002197265A JP 2002197265 A JP2002197265 A JP 2002197265A JP 2004034258 A JP2004034258 A JP 2004034258A
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JP
Japan
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polishing
unit
shaft
finishing
section
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JP2002197265A
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English (en)
Inventor
Yoshio Nagai
永井 与志夫
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

【課題】曲げ方向の力を与えずに直径の小さい仕上げ部41を研磨することができる研磨装置1を提供する。
【解決手段】略円筒状の研磨部11内に研磨液30を充満させ、研磨部11内にて研磨液30中において仕上げ部41を駆動ユニット20により回転させる構成とした。またポンプ60により研磨部11内の研磨液30を循環させた。これにより、仕上げ部41の外周面全周に作用する研磨液30との摩擦力により仕上げ部41の外周面が研磨される。したがって、従来の研磨装置の場合のようにラップ板を押し当てることで仕上げ部41に曲げ力を作用させること無しに、直径の小さい仕上げ部41を研磨することができる研磨装置1を提供できる。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状シャフト外周部を研磨する研磨装置に関するものであり、特に直径の小さいシャフトの研磨に用いて好適である。
【0002】
【従来の技術】
従来、被研磨材である円筒状シャフト外周部を研磨する研磨装置は、駆動手段の主軸にシャフトの一端側を保持固定させ、シャフトの中心を回転軸として回転させながら、研磨材を含む研磨液を含ませたラップ板をシャフト外周部に接触させ径方向に押圧することによりシャフト外周面を研磨している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、直径の小さいシャフト、特に直径が0.1mm以下のシャフトにおいては、シャフトの剛性が低いためラップ板の押圧力によりシャフトが曲がる、あるいは折損する等して研磨が困難になるという問題がある。
【0004】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、直径の小さいシャフトを、シャフトに曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【0006】
本発明の請求項1に記載の研磨装置は、略軸状の被研磨材を保持し回転させる駆動手段と、略円筒孔状の研磨部が設けられる研磨本体と、研磨部の軸方向両端側を連通する通路と、研磨部内および通路内に充満される研磨砥粒を含む研磨液と、研磨部内および通路内の研磨液を循環させて研磨部内に研磨部の軸方向の研磨液流を発生させる循環手段とを備え、被研磨材の一部を、駆動手段により研磨部内において研磨液中で回転させる構成としている。研磨部内において研磨液中で被研磨材を回転させると、両者の速度差により被研磨材表面と研磨液との間に摩擦力が発生する。すなわち、研磨液に含まれる研磨砥粒と被研磨材表面との間に摩擦力が発生し、この摩擦力により被研磨材表面が研磨される。この摩擦力は、被研磨材表面の円周方向全域において均一に作用する。このため、被研磨材の半径方向に作用する力、すなわち被研磨材を曲げるように作用する力はほぼ0である。これにより、従来の研磨装置のように研磨中に被研磨材に対して曲げ方向の力を作用させることを防止できるので、被研磨材に曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を提供できる。
【0007】
また、研磨部内において、研磨液を研磨部の軸方向に流動させている。これにより、被研磨材外周表面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができ、被研磨材外周表面を均一に研磨することができる。さらに、被研磨材表面の温度上昇を抑え一定温度に維持することができる。
【0008】
本発明の請求項2に記載の研磨装置は、駆動手段は、被研磨材を回転させると同時に軸方向に往復運動させる構成としている。これにより、被研磨材外周表面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができ、被研磨材外周表面を均一に研磨することができる。さらに、被研磨材表面の温度上昇を抑え一定温度に維持して研磨状態を均一にすることができる。
【0009】
本発明の請求項3に記載の研磨装置は、駆動手段の回転速度および循環手段による研磨液流の流量の少なくとも一方を調整する制御手段を備える構成としている。これにより、被研磨材の材質あるいは直径等に応じて、被研磨材の回転速度、研磨液流量を最適に調整することができる。
【0010】
この場合、本発明の請求項4に記載の研磨装置のように、駆動手段による被研磨材の軸方向往復運動速度を調整する制御手段を備える構成とすれば、被研磨材の材質あるいは直径等に応じて、被研磨材の軸方向往復運動速度を最適化することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による研磨装置について図面に従って説明する。
【0012】
図1には、本発明の一実施形態による研磨装置1の全体概略図を示す。
【0013】
研磨装置1は、大きくは、略円筒孔状の研磨部11が設けられた研磨本体10と、軸状の被研磨材であるシャフト40を保持し回転させる駆動手段である駆動ユニット20と、研磨部11内に充満される研磨液30から構成され、シャフト40の一部が、研磨部11内で研磨液30に浸漬した状態で駆動ユニット40により回転されて研磨される。
【0014】
研磨本体10は、金属材料で形成され、図1に示すように、円筒孔状の研磨部11が形成されている。また、研磨本体10において、研磨部11の両端側のそれぞれに連通して通路である連絡通路12、13が設けられている。また、研磨本体10には、通路である外部管路50が接続され、両連絡通路12、13に接続されている。つまり、研磨部11の両端側は、両連絡通路12、13、外部管路50を介して連通している。
【0015】
なお、研磨部11の内径は、被研磨材であるシャフト40の仕上げ部41の外径に対応して設定される。すなわち、研磨部11の内周壁面と仕上げ部41の外周面との間に形成される隙間が所定の大きさになるように設定される。
【0016】
研磨部11、両連絡通路12、13および外部管路50の内部には、研磨砥粒(図示せず)を含む研磨液30が充満されている。研磨液30としては、たとえば、ステアリン酸グリセリンエステル、ポリエチレングリコール等の混合液体に、研磨砥粒である油溶性ダイヤモンドスラリを混入させたものが使用される。
【0017】
外部管路50の途中には、循環手段であるポンプ60が接続されている。ポンプ60を運転することにより、研磨部11、両連絡通路12、13および外部管路50の閉回路内に研磨液30を循環させ、研磨部11内に研磨部11の軸方向(図1において上下方向)の研磨液30流を発生させることができる。なお、本発明の一実施形態による研磨装置1において、上述の研磨液30流は図1中の矢印の方向に流れている。また、ポンプ60としては、液体圧送用のものであれば形式は問わないが、研磨液30を吸入・吐出するため、耐摩耗性に優れる材質、構造のもの、たとえばダイヤフラム式ポンプ、空気エジェクタ式等を用いることがより望ましい。
【0018】
被研磨材であるシャフト40を保持し回転させる駆動手段である駆動ユニット20は、たとえば電動機等により回転される主軸21の一端にシャフト40を着脱自在に保持するアタッチメント22を備えている。シャフト40は、研磨時においては、アタッチメント22により主軸21と同軸上に保持固定される。また、駆動ユニット20の主軸21は、回転中、すなわち研磨作業中において軸方向に往復移動可能である。また、駆動ユニット20は、研磨本体10に対して、主軸21と研磨部11とが同軸上である位置関係を維持して直接あるいは別部材(図示せず)を介して固定されている。
【0019】
制御装置70は、駆動ユニット20およびポンプ30の運転状態を制御している。制御装置70には操作盤71が接続されており、作業者が操作盤71を操作することにより、制御装置70は、駆動ユニット20の主軸の回転速度およびポンプ30の吐出流量を、操作に対応したレベルに制御する。
【0020】
ここで、本発明の一実施形態による研磨装置1による研磨作業について説明する。
【0021】
ここで、本発明の一実施形態による研磨装置1において、シャフト40は超硬工具鋼で形成され、仕上げ部41の外径は0.17mmである。一方、研磨本体10の研磨部11の内径は0.29mmである。したがって、仕上げ部41の外周面と研磨部11の内周面との間には0.6mmの隙間が形成されている。
【0022】
ところで、仕上げ部41の外周面と研磨部11の内周面との隙間内の研磨液30の圧力は、上述の隙間の大きさによって変化する。隙間が小さくなるにつれて、研磨液30の圧力は高くなる。仕上げ部41の外周面に作用する研磨液30による摩擦力の大きさは、研磨液30の圧力とほぼ比例関係にある。一方、上述の摩擦力が高いほど研磨速度(単位時間当たりの研磨重量)は大きくなる。したがって、仕上げ部41の外周面と研磨部11の内周面との隙間の大きさを変えることによって、研磨速度を自由に設定することができる。ただし、研磨部11内において、仕上げ部41外周面に接触する研磨砥粒を常時入れ替え、仕上げ部41外周面の温度上昇を抑制して良好な研磨状態を維持するために必要最低限の研磨液流量が得られる隙間を確保する必要がある。
【0023】
先ず、駆動ユニット20に被研磨材であるシャフト40を保持固定する。この時、駆動ユニット20を図1の上方へ移動させた状態でアタッチメント22にシャフト40を取付ける。
【0024】
次に、駆動ユニット20を図1の下方へ移動させ、シャフト40の研磨が必要な部分である仕上げ部41が完全に研磨部11内に収容されるようにする。
【0025】
次に、研磨部11内に研磨液30を充満させ、続いて操作盤71を操作してポンプ30を運転し研磨液30を循環させる。
【0026】
次に、操作盤71を操作して駆動ユニット20を運転しシャフト40を回転させる。これにより研磨工程が開始される。さらに、必要に応じて操作盤71を操作してシャフト40を軸方向に往復運動させる。
【0027】
ここで、シャフト40の回転速度および研磨液30の循環流量は、シャフト40の材質、仕上げ部41の直径、研磨液30の仕様等に基づいて決定される。
【0028】
研磨部11内にて研磨液30中で仕上げ部41を回転させる場合、研磨液30の仕上げ部41の径方向速度成分は0であるため、仕上げ部41の外周面と研磨液30との間に摩擦力が発生する。すなわち、研磨液30に含まれる研磨砥粒と仕上げ部41の外周面との間に摩擦力が発生し、この摩擦力により仕上げ部41の外周面が研磨される。この摩擦力は、仕上げ部41の外周面の円周方向全周において均一に作用する。このため、仕上げ部41の半径方向に作用する力、すなわち仕上げ部41を曲げるように作用する力はほぼ0である。
【0029】
本発明の一実施形態による研磨装置1における仕上げ部41の外径は0.17mmと細い。そのため、従来の研磨装置のようにラップ板を仕上げ部41の外周表面に押し当てる方法による場合、仕上げ部41に半径方向の力が作用して仕上げ部41が曲がる、または折損する等の不具合が発生し、研磨が困難であった。
【0030】
一方、上述の本発明の一実施形態による研磨装置1によれば、研磨液30中において仕上げ部41を回転させているので、研磨中において、仕上げ部41を曲げるように作用する力の大きさはほぼ0であり、仕上げ部41に曲げ、または折損等の損傷を与えることはない。したがって、直径の小さい仕上げ部41を、仕上げ部41に曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を実現できる。
【0031】
また、本発明の一実施形態による研磨装置1においては、研磨部11内において、研磨液30を研磨部11の軸方向に流動させると同時に、駆動ユニット20により、仕上げ部41を軸方向に往復運動させている。これにより、仕上げ部41外周面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができるので、仕上げ部41外周面の研磨状態(面粗度)を均一に研磨することができる。さらに、仕上げ部41外周面の温度上昇を抑制することができる。
【0032】
図2には、本発明の一実施形態による研磨装置1の変形例を示す。この変形例では、図2に示すように、研磨部11が設けられた部材14を研磨本体10に着脱可能に装着している。研磨部11の内径は、仕上げ部41の外径や材質に応じてその最適値が異なる。そのため、仕上げ部41の仕様に対応して専用の研磨本体を用意する必要があるが、この変形例によれば、研磨部11が設けられた部材14を交換することにより、異なる仕様の仕上げ部41の研磨加工に容易に対応することができる。
【0033】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による研磨装置1においては、シャフト40の材質を超硬工具鋼としたが、他の材質、たとえば超硬工具鋼以外の金属材料、またはセラミックス等の非金属材料であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による研磨装置1の全体概略図である。
【図2】本発明の一実施形態による研磨装置1の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
1  研磨装置
10  研磨本体
11  研磨部
12  連絡通路(通路)
13  連絡通路(通路)
14  部材
20  駆動ユニット(駆動手段)
21  主軸(駆動手段)
22  アタッチメント(駆動手段)
30  研磨液
40  シャフト(被研磨材)
41  仕上げ部(被研磨材)
50  外部管路(通路)
60  ポンプ(循環手段)
70  制御装置
71  操作盤

Claims (4)

  1. 軸状の被研磨材を保持し回転させる駆動手段と、
    円筒孔状の研磨部が設けられる研磨本体と、
    前記研磨部の軸方向両端側を連通する通路と、
    前記研磨部内および前記管路内に充満される研磨砥粒を含む研磨液と、
    前記研磨部内および前記管路内の前記研磨液を循環させて前記研磨部内に前記研磨部の軸方向の研磨液流を発生させる循環手段とを備え、
    前記被研磨材の一部を、前記駆動手段により前記研磨部内において前記研磨液中で回転させることを特徴とする研磨装置。
  2. 前記駆動手段は、前記被研磨材を回転させると同時に軸方向に往復運動させることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  3. 前記駆動手段の回転速度および前記循環手段による前記研磨液流量の少なくとも一方を調整する制御手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の研磨装置。
  4. 前記駆動手段による前記被研磨材の軸方向往復運動速度を調整する制御手段を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の研磨装置。
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