特開 2023-10274 物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの研磨装置を用いた物体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023010274

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの研磨装置を用いた物体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 29/02 20060101AFI20230113BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20230113BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20230113BHJP

【ＦＩ】

B24B29/02

B24B9/00 602A

B24B55/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021114294

(22)【出願日】2021-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩

【テーマコード（参考）】

3C047

3C049

3C158

【Ｆターム（参考）】

3C047FF09

3C047HH01

3C047HH11

3C049AA03

3C049AA06

3C049AA09

3C049AA16

3C049AA18

3C049AC05

3C049CA04

3C049CA07

3C049CB01

3C158AA03

3C158AA06

3C158AA09

3C158AA16

3C158AA18

3C158AC05

3C158CA01

3C158CA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】非金属の物体に適した新規の物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの物体研磨装置を用いた物体の製造方法を提供する。
【解決手段】物体研磨装置１は、軸に固定される複数の研磨部材を回転させて物体を研磨する研磨装置１である。物体研磨装置１は、長手方向Ｌに延びる第１軸２ａを有する第１研磨輪２と、長手方向Ｌに交差する短手方向に第１研磨輪２と並んで配置され長手方向Ｌに延びる第２軸４ａを有する第２研磨輪４と、を備える。物体研磨装置１は、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上方に物体Ｍを投入させて研磨する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸に固定される複数の研磨部材を回転させて非金属の物体を研磨する物体研磨装置であって、
長手方向に延びる第１軸を有する第１研磨輪と、
前記長手方向と交差する短手方向に前記第１研磨輪と並んで配置され前記長手方向に延びる第２軸を有する第２研磨輪と、を備え、
前記第１研磨輪および前記第２研磨輪の上方に前記物体を投入させて研磨する、
物体研磨装置。

【請求項2】

前記第１軸よりも前記第２軸が上方に配置される、
請求項１に記載の物体研磨装置。

【請求項3】

前記第１軸と、前記第２軸と、が同一方向に回転する、
請求項１または２に記載の物体研磨装置。

【請求項4】

前記第１研磨輪および前記第２研磨輪は、前記長手方向の一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜して配置される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の物体研磨装置。

【請求項5】

前記第１軸から前記第２軸までの距離が、前記第１研磨輪の半径と前記第２研磨輪の半径との和よりも小さい、
請求項１から４のいずれか１項に記載の物体研磨装置。

【請求項6】

前記第１研磨輪および前記第２研磨輪の少なくとも一部を覆うカバー部材をさらに備え、
前記カバー部材は、前記第２研磨輪に向けて上下方向に延びる第１立壁を有し、
前記第１立壁の下端が前記第２軸の中心よりも前記第１軸側に配置される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の物体研磨装置。

【請求項7】

前記物体に向けて気体を噴射する噴射装置をさらに備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載の物体研磨装置。

【請求項8】

非金属の物体を請求項１～７のいずれか１項に記載の物体研磨装置に投入し、
前記物体を研磨する研磨工程を備える、物体の研磨方法。

【請求項9】

非金属の物体を請求項１～７のいずれか１項に記載の物体研磨装置に投入し、
前記物体を研磨する研磨工程を備える、物体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの研磨装置を用いた物体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロール状の研磨輪を用いて物体を研磨する研磨装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の研磨装置は、軸が上下方向に延びたロール形状ワイヤブラシのブラシ部分を、金属材料を用いた物体の表面にあてることによって、物体のバリを研磨して除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－２３９６５５公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の研磨装置は、研磨輪の軸を上下方向に配置し、物体を研磨輪で完全に挟み込んだ状態で同一表面を長時間研磨することによって、バリを除去する。このような研磨装置は、アルミニウムなどの金属材料を用いた製品の研磨に適している。しかし、例えば樹脂や発泡樹脂などの材料によってできた製品では、バリのみならず製品本体の表面まで削るおそれがある。

【0005】

本開示の課題は、非金属の物体の研磨に適した新規の物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの研磨装置を用いた物体の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る物体研磨装置は、軸に固定される複数の研磨部材を回転させて物体を研磨する物体研磨装置である。物体研磨装置は、長手方向に延びる第１軸を有する第１研磨輪と、長手方向と交差する短手方向に第１研磨輪と並んで配置され長手方向に延びる第２軸を有する第２研磨輪と、を備える。物体研磨装置は、第１研磨輪および第２研磨輪の上方に物体を投入させて研磨する。

【0007】

本開示に係る物体の研磨方法は、非金属の物体を、上記の物体研磨装置に投入し、物体を研磨する研磨工程を備える。

【0008】

本開示に係る物体の製造方法は、非金属の物体を、上記の物体研磨装置に投入し、物体を研磨する研磨工程を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、非金属の物体の研磨に適した新規の物体研磨装置、物体の研磨方法およびこの研磨装置を用いた物体の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態における研磨装置の正面図。

【図2】本開示の実施形態における研磨装置の上面図。

【図3】本開示の実施形態における研磨装置の側面図。

【図4】本開示の実施形態による研磨輪を示す図。

【図5】本開示の他の実施形態による研磨輪の配置を示す図。

【図6】本開示の他の実施形態による研磨輪の配置を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

（１）全体構成
図１および図２に示すように、研磨装置（物体研磨装置の一例）１は、第１研磨輪２と、第２研磨輪４と、落下防止ロール６と、カバー（カバー部材の一例）８と、噴射装置１０と、モータ１２と、粉塵収集装置１４と、を備える。研磨装置１は、非金属の物体Ｍを研磨するための装置である。本実施形態では、物体Ｍは、バリを有する発泡体である。より具体的には、物体Ｍは、自動車のエネルギー吸収材として用いられる、硬質発泡ウレタンである。この他、物体Ｍは、例えば樹脂などの非金属物体であってもよい。

【0013】

図２に示すように、第１研磨輪２は、研磨装置１の長手方向Ｌに延びる第１軸２ａを有する。図３に示すように、第１軸２ａは、長手方向Ｌの一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜して配置される。これによって、第１研磨輪２全体が、長手方向Ｌの一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜する。本実施形態では、長手方向Ｌの矢印の始点側が、研磨装置１に物体Ｍを投入する投入口１６である。投入口１６には、ベルトコンベアＶから第１研磨輪２および第２研磨輪４に向けて物体Ｍを滑らせ投入する投入シューター１６ａが配置される。第１軸２ａは、投入口１６側から排出口１８側に向かって下方に傾斜する。傾斜角は、好ましくは５度から２０度の範囲である。排出口１８には、第１研磨輪２および第２研磨輪４からベルトコンベアＶに向けて物体Ｍを滑らせ排出する排出シューター１８ａが配置される。

【0014】

図４に示すように、第１軸２ａには、複数の研磨部材２０が固定される。本実施形態において研磨部材２０は、短冊状のサンドペーパ（研磨布紙）である。このサンドペーパの番手は、物体Ｍが硬質発泡ウレタンの場合、好ましくは８００から１５００である。より好ましくは１０００である。このほか、研磨部材２０は、例えばナイロンブラシであってもよい。

【0015】

図２に示すように、第２研磨輪４は、長手方向Ｌに延びる第２軸４ａを有する。第２軸４ａは、第１軸２ａの長手方向Ｌと交差する短手方向Ｗに並んで配置される。図１に示すように、第２軸４ａは、第１軸２ａよりも上方に配置される。本実施形態では、第２研磨輪４の直径Ｄ２は、第１研磨輪２の直径Ｄ１と同じである。しかし、直径Ｄ１と直径Ｄ２とは異なる値であってもよい。第２軸４ａも第１軸２ａと同様に、複数の研磨部材２０が固定される。なお、第１研磨輪２の直径Ｄ１は、後述する短冊状の研磨部材２０が広がった状態における直径である。第２研磨輪４の直径Ｄ２も同様である。

【0016】

図１に示すように、第１軸２ａと、第２軸４ａの上下方向Ｇの軸間距離Ｇｔは、第１研磨輪２の半径Ｒ１よりも小さい方がよい。第１軸２ａと、第２軸４ａの短手方向Ｗの軸間距離Ｗｔは、第１研磨輪２の半径Ｒ１と第２研磨輪４の半径Ｒ２の和よりも小さい方がよい。軸間距離Ｇｔおよび軸間距離Ｗｔは、第１軸２ａと、第２軸４ａの中心間の距離である。

【0017】

図３に示すように、第２研磨輪４も第１研磨輪２と同様に、第２軸４ａは、長手方向Ｌの一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜して配置される。これによって、第２研磨輪４全体が、長手方向Ｌの一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜する。本実施形態では第２軸４ａは、投入口１６側から排出口１８側に向かって下方に傾斜する。傾斜角は、好ましく５度から２０度である。このように、第１研磨輪２および第２研磨輪４が投入口１６から排出口１８に向かって下方に傾斜することによって、物体Ｍが重力により投入口１６から排出口１８まで送られる。この結果、研磨装置１によって物体Ｍを研磨しながら搬送することができ、生産効率が向上する。

【0018】

図２に示すように、第１軸２ａおよび第２軸４ａの投入口１６側端部には、ギヤ２ｂおよびギヤ４ｂが固定される。ギヤ２ｂおよびギヤ４ｂには、ベルト２２が掛け回される。ベルト２２は、モータ１２のギヤ１２ａに掛け回される。第１研磨輪２および第２研磨輪４は、モータ１２が回転すると、図１の回転方向矢印に示すように同一方向に回転する。このように第１研磨輪２および第２研磨輪４が回転することによって、第１研磨輪２と第２研磨輪４の間に、物体Ｍが入り込むことを防止している。また、第２軸４ａが第１軸２ａよりも高い位置にある場合、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転方向は、第２軸４ａがある方向である。本実施形態では、排出口１８の方向から見た場合、反時計回りに第１研磨輪２および第２研磨輪４が回転する。

【0019】

このように、第１研磨輪２を反時計回りに回転させた場合、第１研磨輪２の第１軸２ａよりも装置中央側（落下防止ロール６がある側）では、物体Ｍを下方に引きずり込む力と、第１軸２ａよりも第２軸４ａが上方にある第２研磨輪４に物体Ｍを押し付ける力と、が研磨部材２０を介して物体Ｍに作用する。一方、第２研磨輪４を反時計回りに回転させた場合、第２研磨輪４の第２軸４ａよりも装置中央側では、物体Ｍを上方に持ち上げようとする力が研磨部材２０を介して作用する。これによって、物体Ｍが第１研磨輪２によって下方に引きずり込まれることを防止しつつ、物体Ｍを第２研磨輪４に押し当てることができる。この結果、物体Ｍは、第２研磨輪４によって回転しながら上方に跳ね上げられ、落ちてくると、第１研磨輪２によって第２研磨輪４に引き寄せられるといった状態を続ける。これによって、物体Ｍは第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面で転がりながら移動する。

【0020】

本実施形態では、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転速度は、同じである。すなわち、ギヤ２ｂとギヤ４ｂとのギヤ比が１：１である。しかし、ギヤ比は、第１研磨輪２の直径Ｄ１および第２研磨輪４の直径Ｄ２に応じて適宜変更してもよい。また、本実施形態では、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転数は、５０ｒｐｍから１０００ｒｐｍの間である。しかし、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転数は、適宜変更してもよい。

【0021】

図１および図２に示すように、落下防止ロール６は、第１研磨輪２および第２研磨輪４の間に配置される。落下防止ロール６の直径Ｄ３は、第１研磨輪２の直径Ｄ１および第２研磨輪の直径Ｄ２よりも小さい。落下防止ロール６は、長手方向Ｌに延びる第３軸６ａを有する。第３軸６ａは、第１軸２ａおよび第２軸４ａと短手方向Ｗに並んで配置される。本実施形態では、落下防止ロール６の第３軸６ａは、短手方向Ｗにおいて、第１軸２ａと第２軸４ａとの中間点に配置される。これにより、落下防止ロール６は、第１研磨輪２と第２研磨輪４との間に入り込んだ物体Ｍが下方に落下することを防ぐととともに、第１研磨輪２と第２研磨輪４の上方に物体Ｍを戻すことができる。また、落下防止ロール６も第１研磨輪２および第２研磨輪４と同様に、第３軸６ａが長手方向Ｌの一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜して配置される。

【0022】

カバー８は、第１研磨輪２および第２研磨輪４の少なくとも一部を覆う。カバー８は、第１立壁８ａと、第２立壁８ｂと、頂面８ｃと、を有する。本実施形態ではカバー８は、アクリル板などの樹脂製の板状部材である。しかし、カバー８は、第２研磨輪４によって上方にもちあげられた物体Ｍが研磨装置１から飛び出すことを防止できればよく、例えば金属板や、枠状部材に金網またはその他材料の網を貼った部材などであってもよい。

【0023】

第１立壁８ａは、第２研磨輪４に向けて上下方向に延びる。また、第１立壁８ａの下端は、短手方向Ｗにおいて、第２軸４ａの中心よりも第１軸２ａ側に配置される。これによって、第２研磨輪４によって持ち上げられた物体Ｍが、第２研磨輪４の第２軸４ａよりも装置外側に入り込み、例えばカバー８と第２研磨輪４との間に挟まった状態となることを防止できる。

【0024】

第２立壁８ｂは、第１研磨輪２に向けて上下方向に延びる。第２立壁８ｂは、短手方向Ｗにおいて、第１研磨輪２よりも装置外側に配置される。頂面８ｃは、短手方向Ｗに沿って形成され、第１立壁８ａと第２立壁８ｂとを連結する。すなわち、頂面８ｃは、第１研磨輪２および第２研磨輪４の一部の上方に配置される。このため、第１研磨輪２と第２研磨輪４の上方に投入された物体Ｍが、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面から外れて飛び出すことを防止できる。

【0025】

第２立壁８ｂは、第１研磨輪２よりも下方に延長されて、後述する粉塵収集装置１４まで延びてもよい。また、カバー８は、追加カバー８ｄをさらに有してもよい。追加カバー８ｄは、第１立壁８ａの端部から、短手方向Ｗにおいて、第２研磨輪４よりも装置外側へ延長されて第２研磨輪４の外側を覆うとともに粉塵収集装置１４まで延びてもよい。これにより、物体Mが第１研磨輪２および第２研磨輪４に研磨されることにより生じる粉塵が、研磨装置１の外部に漏出することを低減することができる。

【0026】

図１および図３に示すように噴射装置１０は、物体Ｍに向けて気体を噴射する。本実施形態では、図３に示すように、噴射装置１０は、カバー８の頂面８ｃに長手方向Ｌに沿って複数配置される。噴射装置１０は、第１研磨輪２および第２研磨輪４に向かって気体を噴射する。これにより、物体Ｍが研磨されることによって生じる粉塵を、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面から排除する。また、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上方に投入された物体Ｍを、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面に押し付けることができる。さらに、物体Ｍ自体に付着した粉塵も噴射装置１０によって除去することができる。この結果、物体Ｍを効率よく研磨することができる。

【0027】

粉塵収集装置１４は、物体Ｍが研磨されることによって生じる粉塵を収集する。粉塵収集装置１４は、第１研磨輪２、第２研磨輪４、落下防止ロール６の下方に配置される。粉塵収集装置１４は、粉塵を収集するケース１４ａと、ケース１４ａに集まった粉塵を吸い込む負圧発生装置１４ｂと、を有する。

【0028】

上記のように構成された研磨装置１は、第１研磨輪２の第１軸２ａに固定される複数の研磨部材２０と、第２研磨輪４の第２軸４ａに固定される複数の研磨部材２０と、を回転させて非金属の物体Ｍを研磨し、物体Ｍのバリを除去する。

【0029】

（２）研磨装置１による物体の研磨方法および物体の製造方法
次に本開示にかかる物体の研磨方法を説明する。研磨方法は、研磨装置１を用意する工程と、研磨工程と、を備える。研磨装置１を用意する工程では、長手方向Ｌに延びる第１軸２ａを有する第１研磨輪２と、短手方向Ｗに並んで配置される第２軸４ａを有する第２研磨輪４と、を備える研磨装置１を用意する。

【0030】

研磨工程では、研磨装置１の上方に物体Ｍを投入し研磨する。本実施形態では、物体Ｍは、金型に充填して発泡成形された硬質ウレタン部材である。物体Ｍは、成形工程において、金型の型枠のキャビティから逃げた材料が漏出してバリとなる。研磨工程では、バリがついた物体ＭをベルトコンベアＶ（図３の二点鎖線参照）で搬送し、研磨装置１の投入口１６から投入シューター１６ａを介して、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上方に投入する。物体Ｍは、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転を受けて、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面を転がる。物体Ｍは、第１研磨輪２または第２研磨輪４の研磨部材２０と接触を繰り返し、研磨される。これにより、物体Ｍは、バリが徐々に研磨され除去される。研磨により除去されたバリは、粉塵となり、噴射装置１０によって第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面および物体Ｍ自体から除去される。さらに、粉塵は、カバー８に沿って移動し、粉塵収集装置１４によって収集され、除去される。

【0031】

さらに研磨工程において物体Ｍは、第１軸２ａおよび第２軸４ａの傾斜によって、第１研磨輪２および第２研磨輪４の上面を投入口１６から排出口１８に向けて徐々に移動する。物体Ｍは、移動しながら第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転によって転がり、様々な角度で第１研磨輪２または第２研磨輪４の研磨部材２０に接触する。これにより、物体Ｍは、研磨工程において、あらゆる角度から研磨される。この結果、研磨工程では、効率よく物体Ｍのバリを除去することができる。

【0032】

以上説明した通り、本開示の研磨装置１によれば、物体Ｍの表面を傷つけることなく、様々な角度から研磨することができる。これにより、作業者が手持ち研磨工具によって削ることや、ロボットアームのような多関節ロボットに研磨工具を持たせて削るなどの方法を採用することなく、物体Ｍを研磨しバリを除去することができる。

【0033】

また、本開示の研磨装置１に投入された物体Ｍは、第１研磨輪２および第２研磨輪４の回転軸の傾斜に沿って、投入口１６から排出口１８まで移動し最終的には排出シューター１８ａを介してベルトコンベアＶまで搬送される。これにより、物体Ｍを手作業で移動させることなく、効率よく研磨することができる。

【0034】

（３）他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0035】

（ａ）上記実施形態では、研磨装置１は、第１研磨輪２および第２研磨輪４の２つの研磨輪を備えているが、本開示はこれに限定されない。すなわち、研磨装置１は第３軸２４ａを有する第３研磨輪２４を備えてもよい。図５に示すように、第３研磨輪２４は、短手方向Ｗにおいて、第２研磨輪４に対して、第１研磨輪２を挟んだ反対側に並んで配置される。第３研磨輪２４は、第１研磨輪２および第２研磨輪４と同一方向に回転する。

【0036】

また、第３研磨輪２４の第３軸２４ａは、第１研磨輪２の第１軸２ａよりも上方に配置されてもよい。すなわち、第１研磨輪２の第１軸２ａが、他の研磨輪の回転軸より低い位置に配置されてもよい。

【0037】

（ｂ）一方、図６に示すように、第３研磨輪２４の第３軸２４ａは、第１研磨輪２の第１軸２ａよりも下方に配置されてもよい。すなわち、第３研磨輪２４の第３軸２４ａが、他の研磨輪の回転軸よりも低い位置に配置されてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ ：研磨装置
２ ：第１研磨輪
２ａ：第１軸
４ ：第２研磨輪
４ａ：第２軸
８ ：カバー
８ａ：第１立壁
１０：噴射装置
２０：研磨部材
Ｇ ：上下方向
Ｌ ：長手方向
Ｗ ：短手方向
Ｍ ：物体
Ｒ１：半径
Ｒ２：半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】