离心滚筒研磨装置以及离心滚筒研磨方法

离心滚筒研磨装置以及离心滚筒研磨方法
【专利摘要】本发明提供一种离心滚筒研磨装置，其能够在提高研磨量的同时维持或提高研磨效率。离心滚筒研磨装置(10)，通过向进行行星旋转的多个滚筒槽(12)中投入工件和研磨石从而用研磨石对工件进行研磨，其中，在将N定义为滚筒槽(12)的公转转数，将n定义为滚筒槽(12)的自转转数，将R定义为滚筒槽(12)的自转轴(14)(自转中心)所描绘的公转轨道(15)的半径，将n/N定义为滚筒槽(12)的自转转数n与公转转数N之比、即自转公转比，将F＝4π2N2R/g定义为在滚筒槽(12)进行行星旋转时在公转轨道(15)上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度时，滚筒槽(12)进行行星旋转时的相对离心加速度F被设定为下式的范围，即，-2.5(n/N)+12.6≤F≤6.1(n/N)+40.7。
【专利说明】离心滚筒研磨装置以及离心滚筒研磨方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心滚筒研磨装置以及离心滚筒研磨方法

【背景技术】
[0002]离心滚筒研磨装置为，向进行行星旋转的滚筒槽中投入工件与研磨石(根据需要添加水或混合物)，并通过因离心力而产生的工件与研磨石的相对运动差而用研磨石对工件进行研磨的装置。关于提高在利用该离心力的研磨装置中的工件的每单位时间的研磨量(研磨速度)的课题，做了广泛的研究，在专利文献I中，公开了一种从装置的结构的参数的观点来增加研磨量的技术。
[0003]在该专利文献I中明确可知，以R为滚筒槽的公转(旋回)半径，r为滚筒槽的半径，N为滚筒槽的I秒内的公转(旋转)转数，η为滚筒槽的I秒内的自转转数，在公转半径与自转半径的比R/r为1.5彡R/r彡8的条件下，当自转转数与公转转数的比n/N大概为-3.4 < n/N ( -1时，研磨量将提高，并且研磨所需要的时间将缩短。
[0004]此外在该专利文献I中，还说明了如下情况:当n/N = -1时，由于结构简单而能够抑制制造成本，因此与结构复杂且效率较低的-1 < n/N < O的情况相比而为优选。而且，实际上，在该专利文献I中所显示的效果已被广泛认同，该专利文献I从公告到现在已超过40年，一般制造的多数离心滚筒研磨装置是以n/N = -1而设计的。
[0005]在先专利文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特公昭45-29359号公报


【发明内容】

[0008]发明所要解决的课题
[0009]在离心滚筒研磨装置中，对于与工件直接接触而进行研磨的研磨石而言，由于只要对工件进行研磨，则自身就也会产生与之相应的磨损，因此根据以往经验可以认为，如果要提高工件的研磨量(研磨速度)，则研磨石的摩损量(磨损速度)当然也会增加与之相应的量。也就是说，将工件的每单位时间的研磨量与研磨石的每单位时间的摩损量的比定义为“研磨效率”时，即使增加或降低工件的研磨量(研磨速度)，研磨效率并无明显的变动，这种认识为研磨业界的常识。即使在上述专利文献I中，有关研磨效率，也并未言及。
[0010]但是，来自离心滚筒研磨装置的用户(顾客)的如下需求有所提高，所述需求为在对研磨石的摩损进行抑制的同时欲提高工件的研磨量(研磨速度)(也就是说，欲同时使工件的研磨量与研磨效率的双方提高)。在该背景下，会有以下情况，所述情况为，为了追求生产性而欲增加工件的研磨量，但另一方面，如增加研磨石的磨损量，不仅运营成本上升，而且磨损粉与水混合成为汚泥，而成为恶劣的作业环境或增加排水处理负担的原因。
[0011]通过同时使这种研磨量与研磨效率的双方提高从而实现生产时间的缩短、和研磨石的摩损的降低由此降低运营成本的需求，或者欲解决减轻所谓危险、费力、肮脏的3K作业和地球环境问题的需求，在全部产业范围内提出了节能、高效率化、CSR(CroporateSocial responsibility,企业社会责任)的要求,并且该要求在近年来尤为显著。
[0012]本发明是基于上述的情形而完成的，其目的在于，提供了一种在提高工件的每单位时间的研磨量的同时还能够维持或提高工件的每单位时间的研磨量与研磨石的单位时间内的摩损量之比、即“研磨效率”的离心滚筒研磨装置以及离心滚筒研磨方法。
[0013]用于解决课题的方法
[0014]一种离心滚筒研磨装置，其通过向进行行星旋转的滚筒槽中投入工件和研磨石从而用所述研磨石对所述工件进行研磨，所述离心滚筒研磨装置的特征在于，在将N定义为所述滚筒槽的公转转数，将η定义为所述滚筒槽的自转转数，将R定义为所述滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径，将n/N定义为所述滚筒槽的自转公转比，将F = 4 π Wg定义为所述滚筒槽在行星旋转时在所述公转轨道上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度时，所述滚筒槽在行星旋转时的所述相对离心加速度F被设定为下式的范围，即，-2.5 (n/N)+12.6 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
[0015]此外，第二发明为一种离心滚筒研磨方法，其通过向进行行星旋转的滚筒槽中投入工件和研磨石从而用所述研磨石对所述工件进行研磨，所述离心滚筒研磨方法的特征在于，在将N定义为所述滚筒槽的公转转数，将η定义为所述滚筒槽的自转转数，将R定义为所述滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径，将n/N定义为所述滚筒槽的自转公转t匕，将F = 4 π 2N2R/g定义为所述滚筒槽在进行行星旋转时的所述公转轨道上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度时，将所述滚筒槽在进行星旋转时的所述相对离心加速度F设定为下式的范围而进行研磨，即，-2.5 (n/N)+12.6彡F彡6.1 (n/N)+40.7。
[0016]发明效果
[0017]本申请的发明人为得到一种机械结构上的条件，进行了如下的实验与思索，所述机械结构的条件为，能够在提高工件的每单位时间的“研磨量”的同时，维持或提高工件的每单位时间的研磨量与研磨石的单位时间内的摩损量之比、即“研磨效率”。
[0018]首先，不仅着眼于包括现有已知的滚筒槽的自转转数与公转转数之比(自转公转比)n/N，还着眼于滚筒槽在行星旋转时在公转轨道上的离心加速度与重力加速度之比、SP相对离心加速度F，从而建立一种预测，并进行了有针对性的实验，所述预测为:相对离心加速度F与自转公转比n/N与在研磨量以及研磨效率间的关系中是否有有意性。
[0019]然后通过基于该实验结果而进行重回归分析，关于研磨量以及研磨效率，而导出了将相对离心加速度F与自转公转比n/N包含在说明变量中的回归式，并对基于该回归式而得到的相对离心加速度F与研磨量以及研磨效率的关联性进行了分析。其结果为，得出如下见解，即:随着相对离心加速度F的增加，总体来说，能够实现在研磨量增加并且研磨效率降低国策很难过中使研磨效率维持或提高的同时使工件的单位时间内的研磨量增加的、合适的F的范围被限定于，-2.5 (n/N)+12.6彡F彡6.1 (n/N) +40.7。
[0020]在F< -2.5(n/N)+12.6的范围中，认为随着研磨量的增加，研磨效率将降低，此外由于研磨量的绝对值较小，因此顾客需求较低。而且，由于离心力过小而在工件与研磨石的流动间将产生紊乱，因此可能使工件产生伤痕(由工件或研磨石的飞溅的而引起的碰撞而使工件产生的伤痕或变形)，从而缺乏实用性。在6.1 (n/N)+40.7 < F的范围中，认为随着研磨量的增加而研磨效率将降低，此外，由于研磨量的绝对值较小因此顾客需求较低。而且，由于离心力过大，因此可能使工件产生压痕(由于工件或研磨石的挤压而使工件产生的伤痕或形变)，从而缺乏实用性。对此，若为-2.5 (n/N)+12.6彡F彡6.1 (n/N)+40.7，则能够在增加研磨量的同时维持或提高研磨效率，此外，能够减少伤痕与压痕，而且，能够缩短生产时间并实现降低研磨石的摩损从而降低运营成本，进而能够减轻3K作业以及解决地球环境的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1为本实施例的离心滚筒研磨装置的概要图。
[0022]图2为将研磨量Q和研磨效率E设定为纵轴、将相对离心加速度F设定为横轴的图表。
[0023]图3为将图2的拐点β、拐点Y、以及过渡点δ上的相对离心加速度F(3)、F( Y )、F( δ )设定为纵轴、将自转公转比n/N设定为横轴来标绘从而得出的图表。

【具体实施方式】
[0024]所述滚筒槽在行星旋转时的所述相对离心加速度F，也可以被设定为下式的范围，即，2.1 (n/N) +29.5 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
[0025]根据该结构，虽然与-2.5 (n/N)+12.6彡F < 2.1 (n/N) +29.5的情况相比较，在
2.1 (n/N)+29.5 < F < 6.1 (n/N)+40.7的情况下，研磨效率为几乎相等，但由于研磨量增加，因此生产性优良。
[0026]所述滚筒槽在行星旋转时的所述自转公转比n/N，也可以被设定为-0.45 ( n/N ^ -0.07的范围。根据本申请发明人的实验而得出了如下见解，即，将自转公转比n/N设定为-0.45 ( n/N ( -0.07时，研磨后的工件的色泽良好。因此，如果将自转公转比n/N设定为该范围，则能够在解决工件的研磨量增大与研磨效率降低的此消彼长的同时实施色泽良好的优质研磨。
[0027]所述滚筒槽也可以呈边数为5边以上的正多边形的角筒状。
[0028]当滚筒槽为边数为4边以下的正多边形的角筒状时，在滚筒槽内，工件与研磨石不会形成正常的流动。当滚筒槽呈圆筒形时，由于工件与研磨石将在滚筒槽的内圆周面上滑动，因此研磨很难进行。对此，如将滚筒槽设为边数为5边以上的正多边形的角筒状，则由于在滚筒槽的内部，工件与研磨石不滑动而形成正常的流动，因此能够进行高效率的良好的研磨。
[0029]也可以采用如下方式，S卩，所述滚筒槽被配置在与所述滚筒槽的公转中心呈点对称的4处，在将所述滚筒槽的所述自转中心与内圆周面之间的最大尺寸r定义为所述滚筒槽的假想内径时，设定为2 < R/r < 3。
[0030]在离心滚筒研磨装置中，为避免使滚筒槽在高速公转时失去平衡，优选为，以使偶数个滚筒槽关于公转中心呈点对称的方式配置多个滚筒槽。然后，为了确保较大的该点对称配置的偶数个的滚筒槽的总容积，优选为，使被偶数个的滚筒槽所包围的公转中心部的死角尽量地狭窄。而且，为了承受高速旋转，须要将滚筒槽的板厚设为某种程度的厚度。鉴于这几点而优选为，将滚筒槽的数量设为4个，并且将滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径R与滚筒槽的假想内径r之比设定为2 < R/r < 3。根据该设定，能够在确保滚筒槽的强度的同时，确保较大的滚筒槽的总容积。
[0031]实施例1
[0032]以下，参照图1?图3对使本发明具体化的实施例1进行说明。如图1所示，本实施例的离心滚筒研磨装置10为，向进行行星旋转的4个滚筒槽12中投入原料16 (工件与研磨石)从而用研磨石对工件进行研磨的装置。该离心滚筒研磨装置10具有，能够实现同时增大工件的研磨量Q (有关Q的定义此后详细说明)并维持或提高研磨效率E (有关E的定义此后详细说明)的方法(研磨条件)。
[0033]首先，对离心滚筒研磨装置10的结构进行说明。离心滚筒研磨装置10的构成为:具备I个旋转板11和4个滚筒槽12。旋转板11呈圆形，通过未图示的公转用电机，以水平的公转轴13(本发明的构成要件的公转中心)为中心，并以预定的速度向一个方向(在图1中逆时针方向)而被驱动旋转。
[0034]各个滚筒槽12在与其自转轴14(本发明所构成的部件的自转中心)平行地观察时，呈现边数为6边的正六边形的角筒状。4个滚筒槽12在旋转板11上的从公转轴13偏心的位置(即在与公转轴13的同心的圆周上)上，以与圆周方向呈90°的等角度隔开间隔的方式被配置。各个滚筒槽12以与公转轴13平行的自转轴14为中心相对于旋转板11而以预定的速度进行相对旋转。
[0035]公转轴13的旋转力经由未图示的众所周知的旋转力传递机构向4个滚筒槽12传递，4个滚筒槽12以公转电机作为驱动源被旋转驱动。该4个滚筒槽12的旋转方向(自转方向)为，与旋转板11的旋转方向(公转方向)相反的图1中的顺时针方向。当公转电机驱动时，旋转板11与4个滚筒槽12为一体，以公转轴13为中心进行公转，并且各滚筒槽12各自相对于回转板11以自转轴14为中心，在与公转方向相反的方向上进行自转，因此，4个滚筒槽12为行星旋转方式。在4个滚筒槽12公转时自转轴14所描绘的轨道为公转轨道15。
[0036]接下来，对在增大工件的研磨量Q的同时维持或提高研磨效率E的方法(研磨条件)进行说明。研磨效率E被定义为，工件的单位时间内的研磨量Q与研磨石的单位时间内的摩损量W的比。本申请的发明人为使研磨效率E和工件的研磨量Q与离心滚筒研磨装置10的结构的参数相关联，而不仅着眼于以往已知的自转转数η (关于η的定义此后详细说明)与公转转数N(关于N的定义此后详细说明)之比(自转公转比)η/Ν，还着眼于滚筒槽12在行星旋转时在公转轨道15上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度F，从而建立了一种预测，并进行了有针对性的实验，所述预测为:相对离心加速度F和自转公转比n/N与研磨量以及研磨效率的关系是否具有有意性。
[0037]然后通过基于该实验结果而进行重回归分析，关于工件的研磨量Q以及研磨效率E，导出了将自转公转比n/N和相对离心加速度F包含在说明变量中的回归式，并对基于该回归式而得到的相对离心加速度F与工件的研磨量Q以及研磨效率E关联性进行了分析。其结果为，得出了一种见解，所述见解为:能够实现在维持或提高研磨效率E的同时增加工件在每单位时间的研磨量Q的、合适的F的范围为，-2.5 (n/N) +12.6彡F彡6.1 (n/N) +40.7，更优选为 2.1 (n/N) +29.5 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
[0038]以下，对为了得到合适的F的范围的步骤进行详细的说明。首先，表I中显示了说明步骤所使用的记号与其定义的一览表。
[0039][表I]
[0040]
￥1
R滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径(m)
r滚筒槽的假想内径(m)
N滚筒槽的每I秒的公转转数(rps)
η滚筒槽的每I秒的自转转数(rps)
V滚筒槽的公转轨道上的圆周速度(m/s) [V = 2 π RN]
g重力加速度[g = 9.8m/s2]
F相对离心加速度[F = v2/Rg = 4 π 2N2R/9.8]
uQ的函数F的指数比例乘数[u = logF(Q/|n|)]
tW的函数F的指数比例乘数[t = logF(ff/|n|)]
Q每30分钟的研磨量(mg) [Q= I η I.Fu]
W每30分钟的磨损量(mg) [W= I η I.Ft]
E每30分钟的研磨效率[Ε = Q/W = F(trt)]
[0041]如图1所示，R为，在滚筒槽12公转时与滚筒槽12的自转轴14 (自转中心)所描绘的与公转轴13呈同心圆形的公转轨道15的半径，单位为(m)。r为滚筒槽12的假想内径，单位为(m)。假想内径r为鉴于滚筒槽12的内周为非圆形所创造出来的名称，意思为滚筒槽12的自转轴14与内圆周面间的最大尺寸。N为滚筒槽12在每I秒的公转转数，单位为(rps)。η为滚筒槽12在每I秒的自转转数，单位为(rps)。v为在公转轨道15上滚筒槽12的圆周速度,单位为(m/s)。因此被表示为V = 2 π RN。以上为离心滚筒研磨装置10的结构参数。
[0042]在此，对自转公转比n/N的值与滚筒槽12的研磨时的旋转方式的关系进行说明。滚筒槽12的旋转方向以在图1中逆时针方向为正方向。在本实施例中，由于滚筒槽12的公转方向为正转方向，因此公转转数N以“ + ”标记，由于自转方向为反转方向，因此自转转数以标记。此外在图1中，在滚筒槽12中与滚筒槽12的自转轴14相同高度且在自转轴14的左方的位置设定点A。
[0043]在n/N = -1的情况下，由于公转转数N与自转转数η的绝对值相等，因此无论滚筒槽12在公转轨道15上的哪个位置，点A均与自转轴14维持一定的位置关系。也就是说，滚筒槽12如摩天轮一样保持一定的姿态而进行公转。此外，在-1 < n/N < O的情况下，由于自转转数η的绝对值比公转转数N的绝对值小，因此滚筒槽12随着公转的进行，而使姿态以向以自转轴14为中心的逆时针方向旋转的方式而发生变化。
[0044]g为重力加速度，被表示为g = 9.8m/s2。F为相对离心加速度，单位为无量纲。相对离心加速度为，为对本申请发明进行说明而创造的名称，其意思为滚筒槽12在进行行星旋转时在公转轨道15上的离心加速度、与重力加速度g的比。因此被表示为F = v2/Rg =4 π 2N2R/9.8ο u为工件的研磨量Q的函数F的指数比例乘数,被表示为u = logF(Q/|n|)。t为W的函数F的指数比例乘数,被表示为t = 1gp(ff/|n|)。
[0045]Q为每30分钟(单位时间)的工件的研磨量(研磨时被磨掉的工件的重量)，单位为(mg)。被表示为Q=|n| *FU。W为每30分(单位时间)的研磨石的磨损量(研磨时被磨掉的研磨石的重量)，单位为(mg)。被表示为W= In I.E为作为每30分钟(单位时间)的工件的研磨量Q与每30分钟(单位时间)的研磨石的摩损量W的比而定义的研磨效率，被表示为E = Q/ff = F(u_t),单位为无量纲。
[0046]研磨效率E为研磨石的摩损量W除以工件的研磨量Q所得的值，因此为一种指标，所述指标表示在研磨石的摩损到达预定量时工件的研磨进展到何种程度，换言之，所述指标表示在工件的研磨到达预定量时研磨石的摩损被抑制到何种程度。也就是说，所述指标表示，在考虑到工件所进行的研磨与研磨石所进行的摩损的基础上，研磨石对工件的研磨有何种效率的贡献，若比喻成汽车则表示耗油率的好坏。
[0047]使用上述的记号，建立了研磨量Q、摩损量W、研磨效率E的模型式。离心滚筒研磨装置10为一种研磨装置，所述研磨装置为，在通过滚筒槽12的自转而使原料16流动的同时，将由公转而产生的离心力付与原料16，因此认为相对离心加速度F与研磨量Q以及研磨效率E的关系是有显著性。也就是说，认为工件的研磨量Q受与滚筒槽12的自转转数η成比例的流动量与相对离心加速度F的影响，并且为能够表示包含自转转数η与相对离心加速度F的模型式。此外，为了使从该模型式所导出的研磨量Q的数值与通过后述的实验而得出的研磨量Q的值相一致，认为有必要使相对离心加速度F乘以指数比例乘数U。因此研磨量Q能够以数学式I中所显示的数学式(模型式)而被表示。
[0048][数学式I]
[0049]Q= I η I.Fu
[0050]此外也认为，研磨石的摩损量W与研磨量Q同样地受与滚筒槽12的自转转数η成比例的流动量及相对离心加速度F的影响，并且能够以包含自转转数η与相对离心加速度F的模型式而被表示。此外为了使从该模型式所导出的摩损量W的数值与通过后述实验而得出的摩损量W的值一致，认为有必要使相对离心加速度F乘以指数比例乘数t。因此摩损量W能够以数学式2中所显示的数学式(模型式)而被表示。
[0051][数学式2]
[0052]W= I η I.Ft
[0053]基于数学式I以及数学式2的数学式，研磨效率E能够以在数学式3中所显示的数学式(模型式)而被表示。
[0054][数学式3]
[0055]E = F(ut)
[0056]在上述的数学式1、数学式2以及数学式3中所表示的数学式为，建立在相对离心加速度F与研磨量Q以及研磨效率E的关系是有显著性的预测的基础上的模型式，在该预测阶段的模型式中的指数比例乘数U、指数比例乘数t为未知数。若能够对影响该指数比例乘数U、指数比例乘数t的原因与其影响的程度进行定量化，则相对离心加速度F与研磨量Q的关系以及相对离心加速度F与研磨效率E的关系变明确，进而，研磨量Q与研磨效率E的关系也变明确。由此，认为能够找出在能够提高研磨量Q的同时维持或提高研磨效率E的条件。
[0057]本申请发明人着眼于作为影响指数比例乘数u的要因的相对离心加速度F，从而如数学式4中所示，建立了以目的变量为指数比例乘数U，以相对离心加速度F以及相对离心加速度的平方F2为说明变量的重回归模型式。在该重回归模型式中，Ua为以F2为说明变量的项的偏回归系数，Ub为以F为说明变量的项的偏回归系数，Uc为常数项。
[0058][数学式4]
[0059]u = Ua.F2+Ub.F+Uc
[0060]关于指数比例乘数t，也同样地着眼于作为给予影响的要因的相对离心加速度F和自转公转比n/N，从而如数学式5中所示，建立了以目的变量为指数比例乘数t，以相对离心加速度F，相对离心加速度的平方F2以及自转公转比n/N为说明变量的重回归模型式。在该重回归模型式中，Ta为以F2为说明变量的项的偏回归系数，Tb为以F为说明变量的项的偏回归系数，Tc为以n/N为说明变量的项的偏回归系数，Td为常数项。
[0061][数学式5]
[0062]t = Ta.F2+Tb.F+Tc.(n/N) +Td
[0063]接下来，为求得在上述数学式4以及数学式5中所示的重回归模型式的偏回归系数Ua、Ub、Uc、Ta、Tb、Tc、Td，在表2所示的条件下进行了实验。如表2所示，作为离心滚筒研磨装置10使用了湿式的装置。在表2中，将20g的混合物以在溶解于100cc的水中的状态下投入至滚筒槽12内。此外原料16的量为50%指的是，相对于滚筒槽12的容积，原料16的体积的比率为50%。将自转公转比n/N的值设为-1 ( n/N ( -0.07，理由此后阐述。
[0064]在n/N > O的情况下，离心滚筒研磨装置10的机械的结构复杂化从而制作成本上升。在n/N < -1的情况下，已知工件的色泽或光泽会显著地减少。此外如图1所示，在旋转中的滚筒槽12的内部，虽然通过在原料16的表层部中稳定并且连续地生成了流动层16从而可良好地进行研磨，但是在n/N = O的情况下，由于呈不产生流动层16a的不流动状态，因此无法进行研磨。因此本实验有必要将自转公转比n/N设定在-1彡n/N < O的范围中。
[0065]而且在-0.05 ^ n/N < O的情况下，不生成流动层16a的原料16的一部分以向上堆积的方式而呈现滞留的状态并与该滞留的部分会如雪崩一样呈一齐崩落的状态而相互反复，因此研磨效果不稳定，此外由于研磨量Q也显著地变小，因此没有市场价值。而且此夕卜，对微细的研磨量Q或摩损量W进行正确的计测也较困难。因此，自转公转比n/N的适合的实用范围为-1 ( n/N < -0.05，因此在该范围内对自转公转比n/N的实验条件进行设定。
[0066]此外在相对离心加速度F大概为9以下时，对流动层16a向滚筒槽12的内面侧进行的按压力不够充足，原料16的一部分在流动层16a的表层飘浮从而提高了对工件产生伤痕(由于工件或研磨石的飞溅而产生的碰撞从而使工件产生的伤痕或变形)的风险。此外，相对离心加速度F在大概45以上时，提高了对原料16进行过度挤压而产生压痕(由于工件或研磨石的按压而使工件产生的伤痕或变形)的风险。因此相对离心加速度F的实用范围为大概9 < F < 45，在该范围内对相对离心加速度F的实验条件进行设定。而且，有比起树指制的研磨石或金属制媒体在市场中被广泛应用的商品群的陶瓷制研磨石，将降低摩损而需求高的所述陶瓷制研磨石设定为实验条件。
[0067][表2]
[0068]
离心滚筒研磨装置 IS
混合物20^
水100cc
工件(试验片)驱动部件(链板)
原料量50%
R0.21m
r0.1m
滚筒槽形状六角柱(正六角形的角筒)/容积3.4L
研磨石陶瓷制的球
N3.333 ^ N ^ 7.167
η3.333 ^ n ^ -0.500
πΤν-1 彡 n/N 彡-0.07
F9.40 彡 F 彡 43.45
[0069]将在该条件的下进行的实验的结果以及基于该实验的条件而计算出的值在表3中进行显示。在该表3中，滚筒槽12的公转转数N、滚筒槽12的自转转数η为作为实验的条件而设定的条件值。自转公转比n/N为基于公转转数N与自转转数η而计算出的条件值。相对离心加速度F为，将公转转数N与滚筒槽12的公转轨道15的半径R的值代入表I中所示的数学式而计算出的条件值。工件(试验片)的研磨量Q与研磨石的摩损量W为作为实验的结果而得出的实验值。研磨效率E为，基于在实验中得到的研磨量Q与在实验中得到的摩损量W，而通过在表I中所示的数学式E = Q/W计算所得出的实验值。
[0070][表3]
[0071]
N0.N nn/N FQ WEu t 色泽
I7.167 -0.500 0.070~ 43.450 1255 66469~ 0.0189 2.075 3.128 ?2|7.1671-1.500~|-0.209~|43.450~13026 1211005 |0.014312.01813.143I?
37.167-2.5000.349~ 43.450 4945 374542 0.01322.0123.160?
47.167-3.3330.465~ 43.450 7814 672944 0.01162.0573.239O
56.667-0.5000.075~ 37.598 608~ 22350~ 0.02721.9582.952?
66.667-1.500-0.225 37.598 2065 91770~ 0.02251.9933.039?
76.667-2.500-0.375 37.598 3353 163530 0.02051.9853.057?
86.667-3.333-0.500 37.598 4273 217650 0.01961.9733.057O
95.000—0.500-0.100 21.149 ~ 10590~0.03002.1153.264?
10~ 5.000-1.500-0.300 21.149 1005 45870~ 0.02192.1323.384?
Tl~ 5.000-2.500-0.500 21.149 1807 96480~ 0.01872.1573.461O
12~5.000-3.333-0.667 21.149 2437 141180 0.01732.1613.491O
13~ 3.333-0.500-0.150 9.400~138~ 6122 0.02252.5084.201?
Ti~3.333-1.500-0.450 9.400~422~18810~0.02242.5174.212?
15~ 3.333-2.500-0.750 9.400~ 673~ 39990~ 0.01682.4974.320O
16~ 3.333-3.333-1.000 9.400~ 974~ 69420~ 0.01402.5344.438O
[0072]色泽◎:良好〇:普通
[0073]基于在表3中所示的条件值与实验值、以及数学式1、数学式3?数学式5的数学式，在使用最小二乘法而进行重回归分析后，能够求得数学式4以及在数学式5中所示的重回归模型式的偏回归系数Ua、Ub、Uc.Ta、Tb、Tc、Td，其结果为得到了数学式6以及在数学式7所示的重回归式。在检查该重回归式的贡献率时，其均为0.9以上并且数学式6以及数学式7的重回归式为高再现性的模型式。
[0074][数学式6]
[0075]u = 0.0008144F2-0.057121F+2.9806396
[0076][数学式7]
[0077]t = 0.0018531F2-0.128522F-0.301244 (n/N)+5.163181
[0078]图2为，在将“-3.3”代入到表示数学式I的研磨量Q的数学式中的η中，将“-0.5”代入到表示数学式3的研磨效率E的数学式中的n/N中时，基于数学式I以及数学式3的数学式与数学式6以及数学式7的重回归式，设定以研磨量Q与研磨效率E为纵轴，以相对离心加速度F为横轴的图表。另外，在图2的图表中研磨量Q的单位从mg变更为kg。
[0079]从该图表能够读取出如下述的信息。随着相对离心加速度F的变大，相对于工件的研磨量Q的增加，研磨效率E总地呈现出变低的倾向。但是，当相对离心加速度F区域限定为C、d时，研磨效率E的值则被维持在较高的等级中。
[0080]在区域c以及区域d中的相对离心加速度F的值为，-2.5 (n/N) +12.6彡F彡6.1 (n/N) +40.7的范围。
[0081]此外，在区域d中的相对离心加速度F的值为，在2.1 (n/N) +29.5彡F彡6.1 (n/N) +40.7的范围。
[0082]区域c为，随着相对离心加速度F的变大而持续降低的研磨效率E，从转至上升的拐点β (F = -2.5 (n/N)+12.6)到再次转至下降的拐点Y (F = 2.1 (n/N)+29.5)为止的区域。拐点β以及拐点β中的研磨效率E的值为，研磨效率E的变化从降低转至上升的意思而具有技术的意义。若对从区域a至区域e的全体范围进行总体概括，则对于随着研磨量Q的增大而研磨效率E的降低，该区域C为，随着相对离心加速度F的变大，研磨量Q与研磨效率E的两者均上升，且由于研磨效率E的值也维持在较高的等级，因此可将其称为特別的区域(相对于研磨量Q的增加与研磨效率E的降低的此消彼长的特点而性质不同的区域)。
[0083]此外区域d为，从上升的研磨效率E转至降低的拐点Y，到研磨效率E下降至与拐点β为相同的值时的过渡点S (F = 6.1 (n/N)+40.7)为止的区域。若总体概括从区域a至区域e的全体范围，相对于随着研磨量Q的增大而研磨效率E降低，该区域d随着相对离心加速度F的变大，研磨量Q上升并将降低至拐点β的研磨效率E维持在拐点β以上的较高的等级。因此能够称该区域d为，相对于研磨量Q的增加与研磨效率E的降低的此消彼长的特点而性质不同的区域。
[0084]此外，与区域C相比相对离心加速度F更小的区域b为，从研磨效率E与拐点Y值相同时的过渡点α到拐点β为止的区域。该区域b不为性质不同的区域，其原因为:虽然研磨效率E的值与区域C、d同样地为较高的等级，但若总体概括从区域a至区域e的全体范围其仅为研磨效率E在降低中途所经过的区域。而且研磨量Q低于区域C、d。
[0085]而且，对于与区域b相比相对离心加速度F更小的区域a，虽然研磨效率E比区域c、d要高，但是由于研磨量Q显著地减少，因此不能称其为良好的区域。而且在-1 ( n/N<-0.05的情况下，由于在过渡点α上的相对离心加速度F的值为7-10，在与过渡点α相比相对遠心加速度F更小的区域a中，对流动层16a向滚筒槽12的内面侧进行的按压力会不充足。因此，原料16的流动层16a会在表层产生紊乱，从而使工件产生伤痕的风险变高，另外，缺乏实用性及广泛应用性。而且随着研磨量Q的增加而研磨效率E显著地降低，由于研磨量Q的增加与研磨效率E的降低的此消彼长的情况无法解决，因此不能称区域a为性质不同的区域。
[0086]此外，对于与区域d相比相对离心加速度F更大的区域e，研磨量Q虽然多，但是由于研磨效率E显著地较低，因此不能称为良好的区域。而且在-1 ( n/N < -0.05的情况下，由于在过渡点S上的相对离心加速度F的值为34-40，因此与相过渡点δ相比相对离心加速度F更大的区域e中，对工件产生压痕的风险较高，另外缺乏实用性与广泛应用性。而且随着研磨量Q的增加而研磨效率E显著地降低，由于研磨量Q的增加与研磨效率E的降低的此消彼长无法解决，区域e也无法称为性质不同的区域。
[0087]当对以上进行总结时，相对离心加速度F的实用范围为区域b、区域C、区域d。区域a以及区域e不仅研磨量Q或研磨效率E显著地小(低)，而且使工件产生伤痕或压痕的风险也高，可称为极为低等的范围。然后总体上在随着相对离心加速度F的增加而研磨量Q增加并且研磨效率E降低的范围中，随着相对离心加速度F的上升，在使提高研磨量Q的同时并且维持或提高研磨效率E的范围仅为，区域c以及区域d。
[0088]此外，对区域c与区域d的范围进行规定的相对离心加速度F的值，随着自转公转比n/N的值而进行变动。图3的图表为，基于数学式3的数学式与数学式6以及数学式7的重回归式，设定以相对离心加速度F为纵轴，以自转公转比n/N为横轴，对在拐点β、拐点Y以及过渡点δ上的相对离心加速度F(i3)、F(Y)、F(S)进行标绘而得出的图表。
[0089]根据该图表得知，拐点β的相对离心加速度F(i3)为，自转公转比n/N越变大(绝对值变小)其值越变小，拐点Y以及在过渡点δ上的相对离心加速度F(Y)、F(S)为，自转公转比n/N越变大(绝对值变小)其值越变大。此外已知区域c与区域d的范围为随着自转公转比n/N的值越变大而扩大。另外表4大致显示了拐点β、拐点Y以及过渡点δ上的相对离心加速度F(i3)、FU)、F(S)与自转公转比n/N的关系。
[0090][表 4]
[0091]


F
cd
η/ΝβYδ
-0.113?29?40
_-02__13_二_29_~_39_
-0,313?29?39
-0.414?29?38
-0.514?29?38
-0.614?28?37
_-07__14_—_28_~_3^_
-0.815?28?36
-0.915?28?35
-115?27?34
[0092]如上所述，作为提高研磨量Q的同时维持或提高研磨效率E的方法，即作为解决研磨量Q的增加与研磨效率E的降低的此消彼长的方法，本申请的发明人着眼自转公转比(滚筒槽12的自转转数η与公转转数N的比)η/Ν与在滚筒槽12进行行星旋转时在公转轨道15上的离心加速度与重力加速度的比即相对离心加速度F，而得出一种见解，所述见解为:将在滚筒槽12进行行星旋转时的相对离心加速度F设定为下式的范围，即，
[0093]-2.5 (n/N) +12.6 彡 F 彡 6.I (η/Ν) +40.7。
[0094]在F <-2.5 (η/Ν)+12.6的范围(图2的区域a，b)中，研磨效率E虽然较高，但是关于研磨量Q，在区域a中显著地较低，在区域b中较低。而且在区域a中，由于离心力过小，因此对工件与研磨石的流动产生紊乱而存在使工件产生伤痕的可能性，因此缺乏实用性。6.1 (n/N)+40.7 <F的范围(图2的区域e)中，研磨量Q虽然较多，但是研磨效率E较低。而且由于离心力过大，会有使工件产生压痕的可能性而缺乏实用性。
[0095]对此，如在-2.5 (n/N) +12.6彡F彡6.1 (n/N) +40.7 (图2的区域C、d)情况下，由于能够在增加研磨量Q的同时维持或提高研磨效率E，因此能够在使研磨量Q增大的同时而使每研磨量Q的摩损量W减少。通过如此同时使研磨量Q与研磨效率E双方均提高，能够实现短缩生产时间以及降低研磨石的摩损从而降低运营成本，而且也能够减轻3K作业强度或解决地球环境问题。
[0096]此外，如在2.1 (n/N) +29.5 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7 的情况下与在-2.5 (n/N)+12.6彡F〈2.1 (n/N) +29.5的情况下相比较，研磨效率E虽然几乎相同但由于研磨量Q增加因此生产性优良。
[0097]此外根据本实验得出如下见解，所述见解为，将在滚筒槽12进行行星旋转时的自转公转比n/N设为-0.45 ( n/N ( -0.07时，研磨后的工件的色泽良好。因此如将自转公转比n/N设定在该范围中，能够解决工件的研磨量Q增大与研磨效率E降低的此消彼长的问题并且能够进行色泽良好品质良好的研磨。
[0098]此外在滚筒槽的边数为4边以下的正多边形的角筒状的情况下，在滚筒槽内中工件与研磨石不形成正常的流动。在滚筒槽呈圆筒形的情况下，由于工件与研磨石在滚筒槽的内圆圆周面上滑动，因此研磨很难进行。对于此在本实施例中，由于使滚筒槽12的边数呈6边(也就是说5边以上)的正多边形的角筒状，因此在滚筒槽12的内部中，工件与研磨石不会出现滑动而形成正常的流动，从而能够进行良好的有效率的研磨。
[0099]此外，离心滚筒研磨装置为了避免在使滚筒槽进行高速公转时失去平衡，优选为，以公转中心为点对称而配置偶数个的滚筒槽。然后为了确保较大的配置在该点对称的偶数个的滚筒槽的总容积，优选为，使被偶数个的滚筒槽包围的公转中心部的死角尽量地狭窄。而且为了承受高速旋转有必要将滚筒槽的槽设定为某种程度的厚度。
[0100]鉴于这些点，本实施例在将滚筒槽12的数量设定为4个的同时，将滚筒槽12的自转中心所描绘公转轨道15的半径R与滚筒槽12的假想内径(滚筒槽12的自转中心与内圆圆周面之间的最大尺寸，换言之为忽视滚筒槽12的板厚的外接圆的半径)r的比设定为2 < R/r < 3。根据该设定，能够在确保滚筒槽12的强度的同时能够实现确保较大的滚筒槽12的总容积。
[0101]<其他实施例>
[0102]本发明并不限定于根据以上的记述以及附图所说明的实施例，例如以下的实施例也包含在本发明的技术的范围中。
[0103](I)在上述实施例中，虽然将滚筒槽设为正六边形的角筒状，但是滚筒槽也可以为边数为5以下的正多边形的角筒状或边数为7以上的正多边形的角筒状或圆筒形。
[0104](2)在上述实施例中，虽然将滚筒槽的数量设为4个，但是滚筒槽的数量也可以为3个以下或5个以上。
[0105](3)在上述实施例中，虽然将滚筒槽的自转中心所描绘公转轨道的半径R与滚筒槽的假想内径(滚筒槽的自转中心与内圆周面之间的最大尺寸)r的比设为2 < R/r < 3，但是R与r的比也可以为R/r彡2或3彡R/r。
[0106](4)在上述实施例中，虽然通过将多个的滚筒槽在同一圆周上以相等角度螺距的方式配置，从而将多个的滚筒槽的重心位置配置在公转轴上而使公转时的重心平衡更稳定，作为该替代，也可以将多个的滚筒槽在同一圆周上以不相等角度螺距的方式配置。在该情况下，通过设定与滚筒槽一体的公转的平衡器从而能够使公转时的重心平衡稳定。
[0107](5)在上述实施例中，虽然通过将多个的滚筒槽以公转轴为点对称的位置关系的方式而配置从而使公转时的重心平衡更稳定，但是在滚筒槽为I个的情况下，在滚筒槽的点对称的位置处，能够通过设定与滚筒槽一体地公转的平衡器从而使公转时的重心平衡稳定。
[0108]符号说明
[0109]10离心滚筒研磨装置；
[0110]12滚筒槽；
[0111]13公转轴(公转中心)；
[0112]14自转轴(自转中心)；
[0113]15公转轨道。
【权利要求】
1.一种离心滚筒研磨装置，其通过向进行行星旋转的滚筒槽中投入工件和研磨石从而用所述研磨石对所述工件进行研磨，所述离心滚筒研磨装置的特征在于， 在将N定义为所述滚筒槽的公转转数， 将η定义为所述滚筒槽的自转转数， 将R定义为所述滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径， 将η/Ν定义为所述滚筒槽的自转公转比， 将F = 4 π 2N2R/g定义为所述滚筒槽在行星旋转时在所述公转轨道上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度时， 所述滚筒槽在行星旋转时的所述相对离心加速度F被设定为下式的范围，SP，
-2.5(n/N)+12.6 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
2.如权利要求1所述的离心滚筒研磨装置，其特征在于， 所述滚筒槽在进行行星旋转时的所述相对离心加速度F被设定为下式的范围，即，
2.1 (n/N) +29.5 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
3.如权利要求1或权利要求2所述的离心滚筒研磨装置，其特征在于， 所述滚筒槽在进行行星旋转时的所述自转公转比n/N被设定为-0.45 ( n/N ( -0.07的范围。
4.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的离心滚筒研磨装置，其特征在于， 所述滚筒槽呈边数为5边以上的正多边形的角筒状。
5.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的离心滚筒研磨装置，其特征在于， 所述滚筒槽被配置在相对于所述滚筒槽的公转中心呈点对称的4处， 在将所述滚筒槽的所述自转中心与内周面之间的最大尺寸r定义为所述滚筒槽的假想内径时，设定为2 < R/r < 3。
6.一种离心滚筒研磨方法，其通过向进行行星旋转的滚筒槽中投入工件和研磨石从而用所述研磨石对所述工件进行研磨，所述离心滚筒研磨方法的特征在于， 在将N定义为所述滚筒槽的公转转数， 将η定义为所述滚筒槽的自转转数， 将R定义为所述滚筒槽的自转中心所描绘的公转轨道的半径， 将n/N定义为所述滚筒槽的自转公转比， 将F = 4 π 2N2R/g定义为所述滚筒槽在进行行星旋转时的所述公转轨道上的离心加速度与重力加速度g之比、即相对离心加速度时， 将所述滚筒槽在进行星旋转时的所述相对离心加速度F设定为下式的范围而进行研磨，即，
-2.5 (n/N)+12.6 彡 F 彡 6.1 (n/N) +40.7。
【文档编号】B24B31/033GK104136170SQ201380010735
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2012年2月22日
【发明者】富田好之, 小林知之 申请人:狄普敦股份有限公司