离心滚筒研磨装置以及滚筒研磨方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一个侧面以及实施方式涉及在研磨由硬脆材料、金属、合成树脂以及复 合材料构成的部件（工件）时能够减少在工件表面产生的损伤的离心滚筒研磨装置以及滚 筒研磨方法。
【背景技术】
[0002] 公知有如下离心滚筒研磨装置（例如参照专利文献1):通过将被研磨物（工件） 和研磨介质收纳于滚筒槽内，并使滚筒槽内的工件以及研磨介质流动，从而进行除毛边、圆 角加工、抛光、研磨、表面粗糙度调整等的工件的加工（滚筒研磨）。离心滚筒研磨装置通过 使收纳有工件以及研磨介质的滚筒槽自转公转（行星运动）使工件以及研磨材料流动从而 对工件进行研磨。
[0003] 专利文献1:日本实开平05-016130号公报
[0004] 对于离心滚筒研磨装置，由于通过滚筒槽的自转公转研磨工件，所以研磨能力高。 但是，当研磨由虽然硬但经不起冲击容易破裂的硬脆材料构成的工件时，在其角部、边缘部 产生破裂（裂缝）、缺损（碎肩）之类的损伤。
[0005] 硬脆材料被广泛用作多层陶瓷电容器（MLCC)、电感线圈或者晶体振荡器等各种电 子部件的材料。由于要求电子部件高性能化并且小型化，所以寻求工件在研磨加工时不产 生破裂或者缺损的研磨装置以及研磨方法。
[0006] 另外，在用离心滚筒研磨装置研磨金属材料、合成树脂或各种复合材料（例如 CFRP(Carbonfiberreinforcedplastic:碳纤维增强塑料）等纤维增强塑料）时，因工件 彼此的碰撞、工件与研磨介质的碰撞，而产生在工件的表面产生打痕、工件变形、或者在工 件的表面产生伤的损伤。
[0007]例如，在对发动机部件或者旋转轴等金属部件的滑动部进行了滚筒研磨时，若工 件受到上述损伤，则滑动性变差。另外，由于纤维增强塑料作为飞机或者汽车的部件的需要 提高，所以若因滚筒研磨受到上述损伤，则最终产品的可靠性产生问题。
【发明内容】
[0008] 在本技术领域中，期望获得在研磨由硬脆材料、金属、合成树脂以及复合材料构成 的工件时能够减少在工件产生破裂、缺损、打痕、变形、伤等之类的损伤的离心滚筒研磨装 置以及滚筒研磨方法。
[0009] 本发明的一个侧面的离心滚筒研磨装置是使收纳有包含工件以及研磨介质的堆 体的滚筒槽自转公转而研磨工件的离心滚筒研磨装置。离心滚筒研磨装置具备：圆盘状的 转台，其能够以公转轴为中心旋转；多个滚筒槽，它们经由各自转轴设置于上述转台，并能 够以各自转轴为中心分别旋转；旋转机构，其使上述转台以及上述滚筒槽旋转；以及倾斜 机构，其将上述转台的公转轴相对于水平面倾斜配置，并将多个上述自转轴分别相对于水 平面倾斜配置。产生工件损伤的主要因素是，在滚筒槽中的离心力与工件的重力成为平衡 状态时，堆体从滚筒槽的壁面离开而散乱于滚筒槽内，然后，堆体与对置的内壁面激烈地碰 撞。通过倾斜机构，将转台的公转轴相对于水平面倾斜地配置，并且将多个自转轴分别也相 对于水平面倾斜地配置。通过各自转轴相对于水平面倾斜，除重力和离心力之外，分力也发 挥作用，所以即使在重力与离心力成为平衡状态的情况下，堆体也通过该分力沿多个滚筒 槽的内壁面移动。其结果是，能够防止由与多个滚筒槽的内壁碰撞引起的工件的损伤。
[0010] 上述倾斜机构也可以具有：基台，其将上述转台固定成能够以公转轴为中心旋转； 倾斜架台，其将上述基台固定为能够倾动；以及转动机构，其与上述基台连结，并使上述基 台自由地倾斜。通过转动机构，能够使多个滚筒槽分别自由地倾斜。该倾斜只要施加于堆 体的离心力至少处于后述的第一离心力至第二离心力之间时使滚筒槽以30°~70°的范 围倾斜配置即可。也包括在进行滚筒研磨期间以相同的角度倾斜的情况、以及在滚筒研磨 中连续地或者阶段性地变更滚筒槽的倾斜角度的情况中的任一个。
[0011] 若上述转动机构为通过活塞的伸缩使上述基台自由地倾斜的缸，则通过调整缸所 包含的活塞的伸缩量，能够自由地调整转台的公转轴的倾斜角度，即多个自转轴各自的倾 斜角度。也可以通过上述倾斜机构将上述多个自转轴分别相对于水平面以30°~70°的 范围倾斜配置。
[0012] 另外，也可以具备多个滚筒槽外壳，它们将所述多个滚筒槽分别固定，并且在上述 多个滚筒槽外壳的一端分别设置有上述多个自转轴，上述多个自转轴分别在上述转台固定 成能够转动。在将两个转台对对置配置的状态下使多个滚筒槽倾斜的情况下，过大的负荷 作用于转台的旋转轴、多个自转轴等。通过形成为上述构造，即使使多个自转轴倾斜，也不 会产生上述那样的过大的负荷，因此能够良好地进行滚筒研磨。
[0013] 此外，倾斜机构也包括用于以规定的倾斜角度固定的机构、以及能够以可设定为 任意角度的方式可动的机构中的任意一种情况。在前一情况下，也可以使用在预先决定了 最佳的倾斜角度之后，用于使上述公转轴以及上述自转轴以该角度倾斜的冶具。在后一情 况下，也可以还具备自由地调整使上述多个滚筒槽倾斜的角度的倾斜角度调整机构。能够 进一步考虑工件的性状、要求的加工精度、研磨时间等，通过倾斜角度调整机构将滚筒槽调 整为最佳的倾斜角度。
[0014] 本发明的其他方面的滚筒研磨方法具备：使上述多个滚筒槽自转公转的工序；以 及通过上述多个滚筒槽的自转公转来研磨工件的工序，使上述多个滚筒槽自转公转的工序 具有连续地变更由上述多个自转轴每一个与水平面所成的角度的工序。这里，"连续地变 更"包括持续地变更滚筒槽的倾斜角度的情况、如后述那样阶段性地变更的情况以及将持 续地变更以及阶段性地变更组合的情况中的任一种。阶段性地变更的情况、以及组合有连 续地变更和阶段性地变更的情况，特别能够通过适当地选择后述的第一离心力与第二离心 力之间的倾斜速度，进一步减少工件的损伤。
[0015] 阶段性地变更离心滚筒研磨装置的滚筒槽的倾斜角度的滚筒研磨方法具备：使上 述多个滚筒槽自转公转的工序；以及通过上述多个滚筒槽的自转公转来研磨工件的工序， 使上述多个滚筒槽自转公转的工序具备：第一倾斜工序，通过上述倾斜角度调整机构进行 调整以在施加于上述堆体的离心力到达第一离心力之后到达第二离心力期间，上述多个滚 筒槽以第一倾斜角度倾斜，其中，上述第一离心力设定为上述堆体因自重即将无法与上述 多个滚筒槽的内壁接触的离心力，上述第二离心力设定为通过离心力能够与上述多个滚筒 槽的内壁接触的离心力；以及通过上述倾斜角度调整机构进行调整以在上述堆体的离心力 以设定为在上述第一倾斜工序之后进行滚筒研磨所需要的离心力的第三离心力持续的期 间使上述多个滚筒槽以第二倾斜角度倾斜的工序。在多个滚筒槽的离心力与工件的重力处 于平衡状态的期间，通过使多个滚筒槽以第一倾斜角度倾斜，能够防止如上述那样由与多 个滚筒槽的内壁碰撞引起的工件的损伤。然后，通过使多个滚筒槽以第二倾斜角度倾斜，能 够高效地进行滚筒研磨。通过设置这种工序，能够不对工件产生损伤且加工精度不产生偏 差地良好地进行滚筒研磨。也可以将第一倾斜角度设为30°~70°，将第二倾斜角度设为 0。~30° 〇
[0016] 另外，也可以还具备控制上述多个滚筒槽的自转公转的旋转速度的旋转速度调整 机构。这种结构的离心滚筒研磨装置的离心滚筒研磨方法具备：使上述多个滚筒槽自转公 转的工序；以及通过上述多个滚筒槽的自转公转来研磨工件的工序，使上述多个滚筒槽自 转公转的工序具备：第一加速工序，通过上述旋转速度调整机构调整上述多个滚筒槽的自 转公转的速度以使施加于上述堆体的离心力在第一时间到达第一离心力，其中，上述第一 离心力设定为上述堆体因自重即将无法与上述多个滚筒槽的内壁接触的离心力；以及第二 加速工序，在上述第一加速工序之后，通过上述旋转速度调整机构调整上述多个滚筒槽的 自转公转的速度以使施加于上述堆体的离心力在第二时间到达第二离心力，其中，上述第 二离心力设定为通过离心力能够与上述多个滚筒槽的内壁接触的离心力。在将多个滚筒槽 的自转公转的速度慢慢加速以使多个滚筒槽内的离心力成为设定为重力附近的第一离心 力的第一加速工序之后，通过使多个滚筒槽的自转公转的速度急剧加速以使施加于堆体的 离心力成为离心力比重力充分大且设定为工件能够通过离心力与多个滚筒槽的内壁接触 的离心力的第二离心力的第二加速工序，从而能够防止工件的散乱。另外，也可以将上述第 一离心力设为〇? 3G~I. 0G，将上述第二离心力设为I. 5G~6. 0G。
[0017] 另外，也可以还具备仅进行上述多个滚筒槽的自转的预备自转机构。这种结构的 离心滚筒研磨装置的滚筒研磨方法也可以用于在对由硬脆材料构成的工件进行滚筒研磨 时防止"工件的破裂、缺损"的情况。该方法也可以具备通过上述预备自转机构的工作使多 个滚筒槽工作从而将工件的角部以及边缘部的角进行圆角加工的预备研磨工序、以及在上 述预备研磨工序之后，使多个滚筒槽自转公转而进行该工件的研磨的主研磨工序。工件的 破裂、缺损以角落部或者边缘部的角部为基点产生。在初始研磨工序中，通过对上述角部进 行圆角加工（倒角），能够在主研磨工序中进行研磨时，减少在工件产生破裂、缺损。这里提 及的硬脆材料是指各种陶瓷、水晶等结晶材料、硅、铁素体等性质硬且脆的材料。
【附图说明】
[0018] 图1是表示第一实施方式的离心滚筒研磨装置的构造的示意图。
[0019] 图2是用于对第一实施方式的离心滚筒研磨装置进行说明的示意图。图2(A)是 表示离心滚筒研磨装置的主要部分的示意图，图2(B)是图2(A)中的A-A方向的示意图。
[0020] 图3是对第一实施方式的离心滚筒研磨装置的动作进行说明的流程图。
[0021] 图4是表示第一实施方式的离心滚筒研磨装置中的驱动马达的运转模式的一个 例子的图。
[0022] 图5是对第二实施方式的离心滚筒研磨装置进行说明的示意图。
[0023] 图6是变形例，是说明在滚筒槽内设置有防止碰撞部件的例子的图。
[0024] 图7是表示离心滚筒研磨装置中的因施加于堆体的离心力的不同而引起的堆体 的举动的示意图。
[0025] 图8是表示实施例1的结果的图。
[0026] 图9是表示实施例1的结果的图。
【具体实施方式】
[0027] 参照附图，将离心滚筒研磨装置的一个例子作为实施方式进行说明。此外，本发明 并不限定于以下实施方式。另外，在以下的说明中，左右上下方向只要没有特别说明就表示 图中的方向。
[0028] (第一实施方式）
[0029] 参照附图对离心滚筒研磨装置的一个例子进行说明。图1、2是表示第一实施方式 的离心滚筒研磨装置的构造的示意图。图1是装置概要图，图2(A)是装置侧视