JP2013215851A - ワーク研磨方法と、ワーク保持具と、ワーク安定器と、ワーク研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨時に作業者がワークを保持する必要が無く安全で、使い勝手のよいワーク研磨方法、ワーク保持具、ワーク安定器、及びワーク研磨装置を提供する。
【解決手段】 研磨具の上に縦向きに配置された保持具のセット空間内にワークを入れてそのワークの下端研磨面を研磨具に接触させ、ワークの上に錘を載せてワークに研磨具方向への荷重を掛けてワークの傾きや横ブレを抑制し、その状態で研磨具を回転させてワークの下端研磨面を研磨するようにした。設置部と保持部を備え、保持部はワークを垂直又は略垂直に収容してセット可能なセット空間を備え、セット空間はその上下方向に貫通開口して、上方開口部からセット空間内に収容したワークの下端研磨面が下方開口部から突出して研磨具に接触できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルスプリング、棒材、パイプ材といった各種形状のワークを研磨するワーク研磨方法と、研磨時にワークを保持するワーク保持具と、ワーク安定器と、ワーク研磨装置に関する。

コイルスプリングなどの金属部品や金属製品（以下「ワーク」という）の切断面には、通常、バリがでる。ワークＷのバリ取りには研磨装置が使用されている。研磨装置の一例として図５（ａ）（ｂ）に示すようなベルト式の研磨装置（ベルダー）がある。

図５（ａ）（ｂ）に示す研磨装置Ａは、ベルト状の研磨具Ｂが縦向きに配置されたものであり、研磨具Ｂの外側にはセット孔Ｄを備えた支持台Ｃが設けられている。支持台Ｃの外面側にはワークＷをセットするためのガイドＥが設けられ、そのガイドＥを通してセット孔Ｄにワーク（図では、コイルスプリング）Ｗを挿し込むことで、ワークＷの端部を研磨具Ｂに押し当てて研磨することができる。

前記研磨装置Ａを用いて研磨する場合、図５（ａ）に示すように、作業者がワークＷを手で持ち、ワークＷの先端部をガイドＥのセット孔Ｄに差し込んで先端を回転中の研磨具Ｂに押し当てて研磨する。ワークＷが長い場合は図５（ｂ）に示すように、ガイドＥのセット孔Ｄに円筒状のアダプタＦを差し込み、そのアダプタＦ内にワークＷを差し込んでワークＷを保持しやすくすることもある。ワークＷはロボットに保持させて研磨ベルトに押しあてることもある（特許文献１、２）。

特開平１１−３２０３７０号公報 特開２００３−２２０５４６号公報

ワーク研磨時のワークＷの振動や衝撃は非常に大きいため、作業者が研磨中にワークＷを手で保持すると作業者の負担が大きい。研磨具Ｂの回転力がワークＷへ加わるため、ワークＷが研磨中に傾いたり、位置ずれしたりして、精度良く研磨するのが難しい。研磨中にワークＷを研磨具Ｂに垂直（真っ直ぐ）に押し当てるのは難しく熟練が要求される。また、研磨具Ｂの回転力が作業者へ加わるため危険でもある。

特許文献１及び２のように、ロボットにワークＷを保持させる場合には前記のような問題はないが、ロボットの設定に時間がかかる、装置が大型化するといった問題があった。

本発明の目的は、研磨時に作業者がワークを保持している必要が無く、熟練者でなくても研磨中にワークが自動的に研磨ベルトに真っ直ぐに押し当てられて一定品質の研磨ができ、作業者がワークを保持する場合の危険がなく、ロボットのように動作設定をする面倒も無く、使い勝手のよいワーク研磨方法と、ワーク保持具と、ワーク安定器と、ワーク研磨装置を提供することにある。

本発明のワーク研磨方法は、ワークを研磨具で研磨する方法であって、研磨具の上に縦向きに配置された保持具のセット空間内にワークを入れて当該ワークの下端研磨面を研磨具に接触させ、ワークの上に錘を載せてワークに研磨具方向への荷重を掛けてワークの傾きや横ブレを抑制（防止）し、その状態で研磨具を回転させてワークの下端研磨面を研磨する方法である。

本発明のワーク保持具は、研磨するワークを保持するワーク保持具であって、研磨具の上方に設置固定できる設置部と、研磨具の上方に突出する保持部を備え、保持部はワークを垂直又は略垂直に収容してセット可能なセット空間を備え、セット空間はその上下方向に貫通開口して、上方開口部からセット空間内に収容したワークの下端研磨面が下方開口部から突出して研磨具に接触できるようにしてある。

前記ワーク保持具は、二本以上の保持部材が間隔をあけてリング状に配置されてそれら保持部材の内側にセット空間が形成され、又は一本の筒でありその内側空間がセット空間であり、二本以上の保持部材の場合はそれら保持部材を内側方向に移動させるとセット空間が狭くなり、外側方向に移動させるとセット空間が広くなり、一本の筒の場合は内径の大きな筒と交換するとセット空間が広くなり、内径の小さな筒と交換するとセット空間が狭くなるようにすることができる。

本発明のワーク安定器は、前記ワーク保持具のセット空間内に収容されたワークを安定させるものであり、独楽形の錘と、その外側に水平に突出する横長のバランスアームを備えている。錘は二以上を上下に間隔をあけて一本の連結軸で連結することもできる。バランスアームは二本以上必要であり、錘の周方向対向位置から外側に水平に突出させる。

本発明のワーク研磨装置は、研磨具に接触するワークを研磨具の回転により研磨する研磨装置であって、研磨具と、前記ワーク保持具と、前記錘を備え、ワーク保持具は前記研磨具の上方に設置されて、セット空間内に収容されるワークの下端研磨面が前記研磨具に接触できるようにしたものである。前記錘に前記バランスアームを取付けることもできる。

本発明のワーク研磨装置は、研磨具の上に支持台が研磨具から浮かせて設置され、この支持台に通孔が開口され、支持台の上にワーク保持具が設置され、ワーク保持具はそのセット空間が前記通孔の上に配置されて前記支持台の上に設置され、セット空間内に収容したワークの下端研磨面が前記支持台の通孔から下方に突出して研磨具に接触するようにした。

本発明のワーク研磨方法は次のような効果がある。
（１）研磨具の上に配置された保持具のセット空間内にワークを入れ、そのワークの上に錘を載せてその錘の荷重でワークを研磨具方向へ押すので、作業者が研磨中にワークを保持する必要が無く自動的に研磨できる。作業者の労力負担が緩和され、研磨中の危険性がない。
（２）ワークが錘で押されるので、研磨時のワークの横ブレが抑制されて、ワークが安定した状態で研磨され、熟練者でなくとも均一精度の研磨ができる。
（３）ワークに錘をセットして研磨するので、研磨中のワークがより一層安定し、研磨の仕上がり精度が向上し均一化する。

本発明のワーク保持具は次のような効果がある。
（１）設置部があるので研磨具の上方に容易に設置できる。
（２）保持部にセット空間があるためワークの収容が容易である。
（３）セット空間が上下に貫通開口して、上方開口部からセット空間内に収容したワークの下面が下方開口部から突出して研磨具に接触できるので、セット空間内にワークを収容すれば自動的に研磨可能な状態になる。
（４）二以上の保持部材をリング状に配置してそれら保持部材の内側にセット空間を設け、保持部材を内側方向に移動させるとセット空間が狭くなり、外側方向に移動させるとセット空間が広くなるようにしたので、一台で外径、外形の異なるワークをセット空間内に収容して保持することができる。保持部が筒の場合は内径の大きな筒と小さな筒に交換することができ、内径の大きな筒と交換すると内部空間を広くすることができ、内径の小さな筒と交換すると内部空間を狭くすることができる。
（５）二以上の保持部材が縦長材の場合は、その内側のセット空間内に、長いコイルスプリング、棒、パイプ等を収容しても横振れが少なく、安定し、研磨し易い。
（６）ワーク保持具があるため作業者がワークを手で保持する必要がなく、研磨時の作業者の負担や危険が少ない。

本発明のワーク安定器は次のような効果がある。
（１）ワークを錘の荷重で研磨具に押すことができるので、ワークの下端研磨面が研磨具に確実に接触し、安定した研磨ができる。また、研磨時の振動、がたつき等が抑制され、ワークがより安定しやすくなり、研磨し易くなる。
（２）錘にバランスアームを取付ければ、錘だけの場合よりもワークを安定させ易くなり、ワークは傾きが抑制（防止）されて安定し、ワークの下端研磨面が水平に研磨され、精度のよい研磨ができる。
（３）錘は底面側が円錐状の独楽形であるため、錘の中心が出やすく、錘の荷重がワークの中心部に集中し易くなるのでワークが一層安定する。
（４）二以上の錘を一軸上に上下に間隔をあけて配置すれば、一つの錘の場合よりも中心が出やすく、より一層、ワークが安定する。

本発明のワーク研磨装置は次のような効果がある。
（１）ワーク保持具のセット空間にワークを収容して、ワークの上に錘を載せれば、ワークを研磨具で自動的に研磨することができる。
（２）ワーク保持具を設置する支持台に通孔が開口され、その通孔がセット空間に連通しているので、セット空間内に収容したワークの下端研磨面が前記通孔から下方に突出して研磨具に接触して研磨されるので、ワークを研磨する前のワークのセッティングが容易になる。

本発明の実施形態の一例を示すものであって、ワーク保持具にワークをセットする状態を示す斜視説明図。 本発明の実施形態の一例を示すものであって、ワーク保持具にワークをセットして研磨している状態を示す斜視説明図。 本発明の実施形態の一例を示すものであって、（ａ）は保持部材を離した状態を示す斜視図、（ｂ）は保持部材を接近させた状態を示す斜視図。 本発明の実施形態の一例を示す断面図。 従来のワーク研磨装置の一例を示すものであって、（ａ）は短めのコイルスプリングを手で持って研磨する場合の一例を示す説明図、（ｂ）は長めのコイルスプリングを手で持って研磨する場合の一例を示す説明図。

（ワーク研磨方法の実施形態）
本発明のワーク研磨方法の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。この実施形態は、図４に示すように研磨具Ｂがベルト状のものを横向きに配置した場合であり、ワークＷがコイルスプリングであり、その軸方向端面を研磨する場合である。

図４に示す研磨方法は、ベルト式の研磨具Ｂ（例えば、研磨ベルト２５）の上方にワーク保持具１を研磨ベルト２５から離して（浮かせて）配置し、ワーク保持具１の上方開口部２からセット空間９内にワークＷを垂直又は略垂直の縦向きに入れて、ワークＷの下端研磨面（研磨面：コイルスプリングの切断端面）をワーク保持具１の下方開口部３から突出させて研磨ベルト２５に接触させ、研磨ベルト２５を回転させることによりワーク下端面を研磨するようにしてある。この場合、ワークＷの上に錘４を設置してワークＷを安定させる。錘４はワークＷの上にのせてその荷重でワークＷを研磨ベルト２５に押し付けるものである。錘４の外周面対向位置には細長棒状のバランスアーム５を取付けて水平に突設して錘４を安定させてワークＷを安定させる。錘４をのせ、バランスアーム５で錘４のバランスをとることにより、研磨中のワークＷの傾き、横振れ、振動等を抑制してワークＷを安定させて、ワークＷを研磨ベルト２５に垂直又は略垂直に接触させることができる。研磨具Ｂの機能、性能、回転数等は従来からのそれらと同様にすることも変えることもできる。

（ワーク保持具の実施形態）
本発明のワーク保持具の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。図１及び図２に示すワーク保持具１は、縦長のワーク（例えば、コイルスプリング）Ｗを研磨具Ｂ（例えば、研磨ベルト２５）に対して縦向きに保持するものであり、研磨ベルト２５の上に研磨ベルト２５から離して（浮かせて）設置した支持台２０の上に設置固定できる四本の設置部６と、研磨具Ｂの上方に突出する保持具７を備え、保持具７は四本の保持部材（例えば、縦長丸棒）８が間隔をあけて円周状に配置されて、それら保持部材８の内側にワークＷを縦に入れることのできるセット空間９が形成されている。セット空間９はその上下方向に貫通開口しており、上方開口部２からセット空間９内に縦向きに入れたワークＷの下端が下方開口部３から下方に突出して、前記支持台２０の通孔２２から研磨ベルト２５の上に接触して研磨ベルト２５の上面（研磨面）に接触できるようにしてある。

四本の設置部６は肉厚の細長角板であり、夫々の幅方向中央部にスライド溝１０が開口されており、そのスライド溝１０内に支持台２０から上向きに突設されたガイド軸（例えば、ボルト）１１が差し込まれてスライド溝１０の上方に突出し、そのガイド軸１１に螺合した固定具（図では円形ナット）１２を締め付けると設置部６を支持台２０の上に固定することができ、固定具１２を緩めると設置部６のスライド溝１０がガイド軸１１に沿って図３（ａ）（ｂ）の矢印方向に往復スライドでき、固定具１２を締め付けると支持台２０の上の所望位置に固定できるようにしてある。設置部６は図示した以外の形状、構造であってもよく、例えば、板状、ブロック状といった形状にしたり、スライド溝１０に代えて、ガイド軸１１を差込む差込み孔を任意間隔で多数開口したりすることもできる。

四本の保持部材８は四本の設置部６の内側先端面に固定されて平行に立設されており、設置部６を内側にスライドさせると保持部材８が互いに接近してセット空間９が狭まり、設置部６を外側にスライドさせると保持部材８が互いに離れてセット空間９が広がるようにしてある。

前記保持部材８の数、間隔はワークＷの太さや形状等に応じて任意に変更することができる。ワークＷを安定的に支持するためには保持部材８を３本以上使用するのが望ましい。保持部材８は円周状に配置されているが角周状に配置することもできる。保持具７はワークＷをその外側から保持できる形状であれば保持部材８とは異なる形状、例えば、角形の棒材やパイプ材、平面視円弧状の板材（縦方向に半割したパイプ状）、その他の形状、構造とすることもできる。

（ワーク安定器の実施形態）
ワーク安定器は錘４とバランスアーム５を備える。錘４の一例として図１及び図２に示すものは、上面が平面で底面が円錐状の独楽形であり、錘４はサイズの異なる相似形のものが二つ使用され、それを上下に間隔をあけて一本の連結軸１３に連結してある。下の小形の錘４の中心部には連結軸１３が挿通されており、上の大形の錘４は中心部に縦孔１４が貫通されており、その縦孔１４に連結軸１３の上部をスライド可能に差し込み、錘４の周方向外側から螺子込まれた止め具（例えばボルト）１６で連結軸１３に固定されて、上下方向に不用意に位置ずれしないようにしてある。止め具１６を緩めると上の錘４は連結軸１３に沿って上下にスライドでき、止め具１６を締め付けると締付け位置に固定でき、このスライド、固定により上下の錘４間の間隔を調節できるようにしてある。錘４のサイズ、重さ等はワークＷの形状、大きさ等に合わせて選定可能であり、例えば、コイルスプリングの場合は線径、弾力性等に合わせて選定可能である。

二本のバランスアーム５は細長棒材であり、上の錘４の側面の連結軸１３を挟む対称位置に螺子込まれて固定されて側方に水平に突出している。夫々のバランスアーム５の先端には補助錘１５が取付けられている。バランスアーム５は必要であれば上の錘４に均等間隔で３本以上取付けることもでき、下の錘４にも取付けることができる。バランスアーム５は直線状ではなく先端側が下向き或いは上向きに湾曲或いは屈曲するものとか、それ以外の形状、構造のものであってもよいが、長い方が安定し易い。

錘４の形状は独楽形以外であってもよいが、中心部が出やすい形状が好ましい。具体的には、円錐状や角錐状（例えば、三角錐や四角錐）とすることもできる。いずれの場合も、中心部に縦孔１４を設けておき、連結軸１３を挿通できるようにしておく。

（ワーク研磨装置の実施形態）
本発明のワーク研磨装置は、研磨具Ｂ（例えば、研磨ベルト２５）と、支持台２０と、前記ワーク保持具１と、錘４とバランスアーム５（ワーク安定器）と、中継具２１を備える。

研磨具Ｂはベルト状のものであり、横向きに設置されている。研磨具Ｂは間隔をあけて配置された２本の回転ローラＲの外周に研磨ベルト２５を巻きつけ、その研磨ベルト２５をモータ（図示しない）で回転させる既存のものである。本発明で使用する研磨具Ｂはこれ以外のもの、例えば、円盤状のものとか、他の形状、構造のものであってもよい。

支持台２０は通孔２２が開口された板材であり、研磨具Ｂの上に研磨具Ｂから浮かせて（離して）設置されている。

ワーク保持具１は支持台２０の上に設置され、ワーク保持具１のセット空間９が支持台２０の通孔２２の上に配置されて、セット空間９内に収容したワークＷの下端研磨面が前記通孔２２から下方に突出して研磨具Ｂに接触するようにしてある。

錘４とバランスアーム５（ワーク安定器）は前記したワーク安定器である。錘４は一つでも二つ以上の複数個でもよい。

中継具２１は図１、図４に示すように細長丸棒状であり、ワークＷがコイルスプリング或いはパイプ等の孔空き品の場合にその孔（ワーク孔）内に差し込むことができるものであり、外周面の下方を次第に先細りにして外径の細い下端側をワーク孔内に差し込み易くすると共にワーク孔内にある程度差し込まれると外径の太い上端側が自動的にワーク孔の内周面に接触してその位置に停止（位置決め）されるようにしてある。

中継具２１の形状はワーク孔内に差し込み可能であれば丸棒以外のもの、例えば、角棒とか他の形状であってもよく、長さや太さも各種寸法のワーク孔用に各種のものを用意しておくことができる。いずれの場合も外周面下端側を次第に細くしておくのがよい。

（使用例）
本発明の使用例について説明する。この使用例は、本発明のワーク保持具１及びワーク研磨装置を用いてコイルスプリングＷを研磨する場合の例である。
（１）四本の保持部材８のセット空間９にコイルスプリングＷをセットし、コイルスプリングＷの下端面を研磨具Ｂに接触させる。このとき４本の保持部材８を位置調節して、セット空間９の径を、コイルスプリングＷを差し込みできる程度の大きさにして、コイルスプリングＷができるだけ傾かないようにする。
（２）セット空間９内にセットしたコイルスプリングＷのワーク孔内に中継具２１を差し込む。このとき、中継具２１の螺子孔内に連結軸１３をねじ込んで下の小さい錘４をセット空間９にセットする。
（３）前記連結軸１３の上部に外径の大きな錘（上錘）４を取付ける。錘４は連結軸１３に固定する。この錘４に二本のバランスアーム５を取付ける。
（４）前記状態で研磨具Ｂを回転させて、それに接触するコイルスプリングＷの下端面を研磨する。このとき、研磨量、寸法等に合わせて、研磨時間とか研磨に必要な諸条件を設定して、設定条件になると自動的に研磨が停止するようにすると、多数本のコイルスプリングＷを均一に研磨することができ、研磨の自動化もできる。前記条件設定は、制御盤等を使用して行うことができる。
（５）コイルスプリングＷの一端の研磨が終了したら、錘４、中継具２１をコイルスプリングＷから取り外し、コイルスプリングＷをワーク保持具１から引き出し、上下を逆にしてワーク保持具１のセット空間９内に入れ替えることにより、他方の端面を研磨することができる。

本発明のワーク保持方法、ワーク保持具、ワーク安定器、ワーク研磨装置は、コイルスプリングのほか、丸棒、角棒、丸パイプ、角パイプといった各種ワークの保持、研磨に用いることができる。

１ ワーク保持具
２ 上方開口部
３ 下方開口部
４ 錘
５ バランスアーム
６ 設置部
７ 保持具
８ 保持部材
９ セット空間
１０ スライド溝
１１ ガイド軸
１２ 固定具
１３ 連結軸
１４ 縦孔
１５ 補助錘
１６ 止め具
２０ 支持台
２１ 中継具
２２ 通孔
２５ 研磨ベルト
Ａ 研磨装置
Ｂ 研磨具
Ｃ 支持台
Ｄ セット孔
Ｅ ガイド
Ｆ アダプタ
Ｒ 回転ローラ
Ｗ ワーク（コイルスプリング）

Claims (9)

1. ワークを研磨具で研磨する方法であって、研磨具の上に縦向きに配置された保持具のセット空間内にワークを入れて当該ワークの下端研磨面を研磨具に接触させ、ワークの上に錘を載せてワークに研磨具方向への荷重を掛けてワークの傾きや横ブレを抑制（防止）し、その状態で研磨具を回転させてワークの下端研磨面を研磨することを特徴とするワーク研磨方法。
2. 研磨するワークを保持するワーク保持具であって、研磨具の上方に設置固定できる設置部と、研磨具の上方に突出する保持部を備え、保持部はワークを垂直又は略垂直に収容してセット可能なセット空間を備え、セット空間はその上下方向に貫通開口して、上方開口部からセット空間内に収容したワークの下端研磨面が下方開口部から突出して研磨具に接触可能であることを特徴とするワーク保持具。
3. 請求項２記載のワーク保持具において、保持部が二本以上の保持部材が間隔をあけてリング状に配置されてそれら二本以上の保持部材の内側にセット空間が形成されたもの、又は一本の筒であり、前記二本以上の保持部材の場合は、保持部材をセット空間の内側方向に移動させるとセット空間が狭くなり、外側方向に移動させるとセット空間が広くなるようにし、一本の筒の場合はその筒を内径の大きな筒と交換することによりセット空間を広くでき、内径の小さな筒と交換することによりセット空間を狭くすることができることを特徴とするワーク保持具。
4. 請求項２又は請求項３記載のワーク保持具のセット空間内に収容されたワークを安定させるワーク安定器であり、そのワーク安定器は独楽形の錘と、その外側に水平に突出する横長のバランスアームを備えたことを特徴とするワーク安定器。
5. 請求項４記載のワーク安定器において、二以上の錘が上下に間隔をあけて一本の連結軸で連結されたことを特徴とするワーク安定器。
6. 請求項４又は請求項５記載のワーク安定器において、バランスアームを二本以上備え、それらバランスアームは錘の周方向対向位置から外側に水平に突出されたことを特徴とするワーク安定器。
7. 研磨具に接触するワークを研磨具の回転により研磨する研磨装置であって、研磨具と、ワーク保持具と、錘を備え、前記ワーク保持具が請求項２又は請求項３記載のワーク保持具であり、ワーク保持具は前記研磨具の上方に設置され、セット空間内に収容されるワークの下端研磨面が前記研磨具に接触可能であることを特徴とするワーク研磨装置。
8. 請求項７記載のワーク研磨装置において、錘にバランスアームが取付けられたことを特徴とするワーク研磨装置。
9. 研磨具の上に支持台が研磨具から浮かせて設置され、この支持台に通孔が開口され、支持台の上にワーク保持具が設置され、ワーク保持具はそのセット空間が前記通孔の上に配置されて前記支持台の上に設置され、セット空間内に収容したワークの下端研磨面が前記支持台の通孔から下方に突出して研磨具に接触するようにしたことを特徴とするワーク研磨装置。

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