CN103379982B - 具有偏心转轴的研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研磨装置，将研磨盘的偏心转轴可自由旋转地安装于相对于驱动马达的驱动轴中心线偏心的位置，防止在非研磨时无负荷的情形下，研磨盘自转转速显著上升，并防止在研磨时加载负荷的情形下，自转转速显著下降，从而将自转转速控制于稳定范围，高效地研磨工件，并且不会在研磨面上产生痕迹或花纹。本发明的研磨装置，其特征在于，使转盘与连结马达的驱动轴固定，并利用轴承在相对于所述转盘的驱动轴中心线偏心的位置，安装附有研磨材料的研磨盘的偏心转轴，并具有离合器，其中，安装于研磨盘或与研磨盘固定的偏心转轴上的研磨盘侧离合器组件，和安装于转盘的转盘侧离合器组件，利用可滑动且可传递驱动力的滑动面连结。

Description

具有偏心转轴的研磨装置

技术领域

本发明涉及一种研磨装置，比如磨砂机、研磨机、抛光机等用于磨削、研磨工件表面进行加工的作业装置，其中，在相对于驱动轴的中心线偏心的位置，设置有研磨盘的转轴，即所谓复动或随机动作研磨装置。

背景技术

在研磨装置中，在相对于驱动马达的驱动轴中心线偏心的位置，自由旋转地安装有研磨盘的转轴，研磨盘绕驱动轴的周围做轨道运动，并且研磨盘自身也以转轴为中心做旋转运动而自转。因此通常，此类研磨装置也被称为“复动研磨装置”或“随机动作研磨装置”。图1中表示上述现有的研磨装置的偏心旋转机构。在该研磨装置1中，利用轴承9使安装有研磨材料2的研磨盘3的偏心转轴4可自由旋转地安装于转盘7上从驱动轴5的中心线6偏心的位置，转盘7被固定于与马达（图中未示）相连的驱动轴5上。因此，在该研磨装置1中，利用研磨盘3的不规则且复杂的旋转运动进行研磨。因此，不仅能够进行有效的研磨，还能够防止发生极光痕印（aurora mark）等明显的痕迹或花纹等，该极光痕印发生在研磨盘以规则的旋转运动进行研磨的情形，即使是看上去是均匀的研磨面，但可在改变光照射研磨面的照射角度时观测到。该痕迹是在规则的旋转作用下，由非常细微却呈现周期性的研磨斑引起的，但通过使用不规则旋转运动的研磨盘进行研磨，则可消除上述缺陷。

在该研磨装置1中，转盘7在马达带动驱动轴5的旋转驱动下旋转，研磨盘3绕驱动轴5的中心线6周围，以偏心量a为半径做轨道运动。研磨盘3利用装于轴承9的偏心转轴4，自由旋转地安装于转盘7，并跟随转盘7的旋转，并且在因偏心转轴4和轴承9之间摩擦产生的驱动力的作用下，以偏心转轴4的中心线8为中心自转。在附于研磨盘3的研磨材料2未接触于工件，研磨盘3可自由旋转的状态下，研磨盘3的自转转速上升至转盘7的驱动转速。在如上所述研磨盘3的转速上升的状态下，将研磨材料2压于工件表面，进行研磨或磨削，此时，造成冲击性地进行研磨操作，在工件表面产生斑痕或伤痕。另外，若将研磨盘3紧压于工件，则研磨盘3的自转受到制动，该制动力大于因转轴4和轴承9之间摩擦产生的转盘7的旋转力，使得自转停止，造成研磨力显著下降。

为防止如上所述研磨盘在无负荷状态下自转转速显著上升，以及在将研磨盘压于被研磨面时旋转停止，如专利文献1～3所示，提出对研磨盘转轴制动或传递驱动力的技术方案。在专利文献1中，利用由安装于驱动马达壳体上的具有弹性的功能环构成的制动机构所产生的摩擦力，防止研磨盘转速上升。并且，在将研磨盘压于待加工工件时，制动机构变形，与研磨盘之间形状上咬合、结合。因该形状上的结合，研磨盘从偏心体支撑部（转盘）受到强制性的驱动力，即使压于工件，也能保持旋转。但是在上述结构中，为了防止无负荷状态下自转转速上升，而利用转轴与弹性的功能环之间的摩擦力来进行制动，因此，在该机构中，在驱动轴的旋转能量传递到工件之前会在研磨盘进行制动而耗能，能量损失大；另一方面，由于利用安装于壳体的制动机构和研磨盘的形状上的结合而传递用于维持研磨盘旋转力的驱动力，因此研磨盘的旋转与偏心体支撑部（转盘）的驱动旋转方向相反，在研磨加工时旋转方向瞬间变化，因此其冲击大，不仅对被加工物表面有影响，在操作中也存在危险性。另外，研磨盘的转速相对于驱动旋转固定，不形成不规则而平滑的旋转，不能起到带偏心旋转机构的研磨装置的功能。

在专利文献2中说明了如下研磨装置，其中，安装于轴壳（壳体）用于限制磨砂盘（研磨盘，sanding disk）转速的装置，总是与打磨盘之间进行力的传递。在该研磨装置中，用于限制磨砂盘转速的装置作为中空齿轮利用部分轴承与轴壳结合，不仅可以总是与轴壳保持相对不动地结合，也可以解除结合而自由旋转。因此，相比专利文献1的研磨装置，能够平滑地控制磨砂盘的转速，但是，因为在磨砂盘转速和旋转方向等控制中，至少需要对（1）卡合部分的轴承的摩擦力矩，与第一卡合部和第二卡合部的摩擦力矩的大小和方向；（2）偏心销杆和磨砂盘轴承之间的摩擦力矩的大小和方向；（3）驱动轴转速和转矩等进行精确计算，由于利用锁止装置的连接/断开，或使用离合器等，因此装置复杂。另外，与专利文献1相同，因为在研磨加工时旋转方向瞬间变化，其冲击大，不仅对被加工物表面有影响，在操作中也存在危险性。

在专利文献3的研磨装置中，驱动力直接传递到研磨盘（研磨板），但由于对作为轴承的轴承部件内圈和外圈施加平行于轴向的力，而进行控制，因此存在轴承部件结构耐久性的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开第2001-219353号公报

专利文献2：日本发明专利公开第2002-192452号公报

专利文献3：日本发明专利公开第平8-281548号公报

发明内容

在本发明中提供一种研磨装置，将研磨盘的偏心转轴可自由旋转地安装于相对于驱动马达的驱动轴中心线偏心的位置，在非研磨且无负荷的情形下，研磨盘的自转转速也不显著上升，在研磨时加载负荷的情形下，可传递适当的驱动力，防止自转转速显著下降，将自转转速控制于稳定的范围，由此可高效地研磨工件，且不会在研磨面产生痕迹和花纹。

本发明的研磨装置，其特征在于，使转盘与连结马达的驱动轴固定，并利用轴承在相对于所述转盘的驱动轴中心线偏心的位置，安装附有研磨材料的研磨盘的偏心转轴，并具有离合器，其中，安装于研磨盘或与研磨盘固定的偏心转轴上的研磨盘侧离合器组件，和安装于转盘的转盘侧离合器组件，利用可滑动且可传递驱动力的滑动面连结。

优选所述滑动面由至少一组圆锥形面构成；进一步优选一方离合器组件由塑料材料构成，另一方离合器组件由金属材料构成。塑料材料优选选自耐热性、耐磨耗性好的材料，例如氟树脂、PEEK（聚醚醚酮）、聚酰胺酰亚胺、或者上述材料的纤维强化树脂。金属材料优选使用钢、铜合金、铝合金、白色金属等的金属，或浸含有液体润滑油的烧结金属。

在本发明的研磨装置中，安装于研磨盘或者偏心转轴的研磨盘侧离合器组件，与安装于转盘的转盘侧离合器组件连结，彼此可滑动且可传递驱动力，形成所谓的半联动状态。因此，可利用两离合组件滑动面的摩擦力来传递转盘的驱动力；并且该滑动面的摩擦力大于轴承的摩擦力，控制偏心转轴自转。

由于上述研磨装置的离合器部件形成可滑动并可传递驱动力的滑动面，因此能够在非研磨时无负荷的情形下，利用由两离合器组件的滑动面的摩擦的制动作用，防止研磨盘的自转转速显著上升；并能够在研磨时加载负荷的情形下，利用滑动面的摩擦力，将来自转盘侧的驱动力传递给研磨盘侧，以保持自转转速。因此在研磨操作时，通过调整马达转速来调整转盘转速，即，调整研磨盘的轨道运动转速，并且通过适当调整附于研磨盘的研磨材料按压被加工面的力，可调整自转转速，使研磨盘能够进行将自转和轨道运动复杂组合的旋转运动。

因此，通过使用本发明的研磨装置，在研磨工件时，在研磨量大的研削加工中，利用研磨盘复杂且强制性的旋转运动，尽管研磨量大，也能够得到表面平滑的加工面，进而能够得到良好的消光加工面，并可高效地进行作业。在抛光（buff）研磨等中，也能够不使研磨面产生痕迹或花纹。在本研磨装置中，虽然研磨盘的旋转复杂而且不规则，但研磨盘的自转方向与转盘的旋转方向一致，驱动能量损失少，不会在研磨加工时旋转方向瞬间变化而造成冲击，可以安全地进行研磨操作。因此，本发明的研磨装置可良好地用作被称为研磨机、磨砂机的磨削加工用研磨装置，及被称为抛光机的精加工研磨加工用研磨装置等。

附图说明

图1为现有的研磨装置的偏心旋转机构的说明图。

图2为安装于转盘和偏心转轴的离合器组件的剖面说明图。

图3为另一实施方式的离合器组件的剖面说明图。

图4为安装图3的离合器组件的转盘的俯视说明图。

图5为安装转盘和研磨盘的离合器组件的剖面说明图。

图6为使图2所示的离合器组件的一部分变更的实施方式的剖面说明图。

附图标记说明

1 现有的研磨装置

2 研磨材料

3 研磨盘

4 偏心转轴

5 驱动轴

6 驱动轴的中心线

7 转盘

7a 转盘分割部

7b 转盘分割面

8 偏心转轴的中心线

9 轴承

11 转盘侧离合器组件

12 研磨盘侧离合器组件

13 滑动面

14 离合器安装螺栓

15 间隙

16 压簧

21 转盘侧离合器组件

22 研磨盘侧离合器组件

24 离合器安装螺栓

25 转盘连结螺栓

31 转盘侧离合器组件

32 研磨盘侧离合器组件

33 滑动面

34 离合器安装螺栓

35 间隙

40 内壳体

41 转盘侧离合器组件

42 研磨盘侧离合器组件

43 滑动面

44 离合器安装螺栓

45 间隙

46 压簧

47 卡环

a 偏心量

具体实施方式

以下根据附图详细说明本发明的实施方式。

图2为本发明的安装于转盘和偏心转轴的离合器组件的剖面说明图。在图2中，虽然图中未表示，但与图1相同地，研磨盘3固定于偏心转轴4的前端，在研磨盘3上安装有研磨材料2。虽然也未图示，但在驱动轴5的前端连结有驱动马达，转盘7接受马达的驱动力而旋转。与前文说明过的图1相同，偏心转轴4安装于从驱动轴5偏心的位置，转盘7利用在马达带动下转轴5的旋转驱动而旋转，偏心转轴4做轨道运动，并且，借助轴承9安装于转盘7，可以自转。

图2中的偏心转轴4通过轴承9安装于转盘7，并且在偏心转轴4上利用离合器安装螺栓14安装并固定有研磨盘侧离合器组件12。另一方面，在转盘7侧安装有转盘侧离合器组件11以及压簧16，将转盘7和该组件11安装在一起，相互位置并非固定不动，而是可传递压簧16的弹力。转盘侧离合器组件11和研磨盘侧离合器组件12在圆锥形状的滑动面13处压紧。滑动面13可滑动，并可传递驱动力，滑动面13的摩擦力比轴承9的摩擦力大，起到在偏心转轴4自转转速过快时进行制动，在自转转速小时传递驱动力的作用。通过调整压簧16的弹力来调整两离合器组件11、12压紧的力。在要加强制动、加强驱动力传递时，可使用具有更大弹力的弹簧，过进一步压缩弹簧。在要减弱制动、驱动力传递时，可进行与上述相反的调整。另外，利用轴承9安装偏心转轴4，并使得在转盘7和研磨盘侧离合器部件12之间设置间隙15，以不妨碍滑动面13的上述作用。

如上所述，两离合器组件11、12总处于半联动状态，滑动面13可滑动且可传递驱动力，组装有上述的离合器组件的研磨机具有如上所述优秀的研磨特性和操作性。优选滑动面13的形状为容易确保滑动面积的圆锥形状，但对于滑动面的形状没有特殊限定，也可为圆盘形。

图3和图4为另一实施方式中离合器组件的例子，图3表示剖面说明图，图4表示俯视说明图。在该实施方式中，离合器组件由多个圆锥形组合结构构成滑动面23，研磨盘侧离合器部件22安装固定于偏心转轴4，对转盘7进行切削加工而形成转盘侧离合器组件21。滑动面23由4个圆锥面形成，因此，可利用分割面7b分割转盘7，取下分割部7a后，安装并固定研磨盘侧离合器组件22并设置偏心转轴4，再利用连结螺栓25将取下分割部7a与转盘7固定。利用安装螺栓24使研磨盘侧离合器组件22与偏心转轴4固定。对于转盘侧离合器组件21，可不采用切削加工形成转盘7的方法，将形成相同形状的滑动面23的组件安装并固定于转盘7。虽然在图3所示的实施方式中，离合器组件也起到轴承的功能，虽然轴承9不是必需的，但是在本例中设置有金属轴承。

图5是表示将研磨盘侧离合器组件直接安装于研磨盘的例子。在该例中，研磨盘侧离合器组件32安装于研磨盘3。虽然在图5中离合器安装螺栓34旋入偏心转轴4并与之固定，但也可将安装螺栓34旋入研磨盘3并与之固定。转盘侧离合器组件31安装并固定于转盘7的表面，两离合器组件31和32利用圆锥形的滑动面33压紧。转盘侧离合器组件31不与转轴4直接接触，两者之间有间隙35，研磨盘3和转盘7通过滑动面33连结。可与图2中的转盘侧离合器组件11同样地，不使转盘侧离合器组件31与转盘7相互位置不动地进行固定，而可利用压簧推压研磨盘侧离合器组件32。

图6为使图2所示离合器组件的一部分变更的实施方式的例子，是其剖面说明图。在该实施方式中，在转盘7内连结有内壳体40，驱动研磨盘的偏心转轴4经轴承9安装于该内壳体40。离合器组件的滑动面43由两个圆锥形的组合结构构成，研磨盘侧离合器组件43形成凸状环形，转盘侧离合器组件41形成凹状环形，两者的凹凸面压紧构成滑动面43。利用离合器安装螺栓44将研磨盘侧离合器组件42安装于偏心转轴4，转盘侧离合器组件41隔着压簧46安装于转盘7。内壳体40，在由各离合器组件41、42和轴承9传递来的压簧46的推压力和卡环47的卡止的作用下，与转盘7连结固定。根据上述实施方式，可避免在使用轴承部件等轴承9时，轴承在轴向力作用下造成损伤。

与其他实施方式相同，上述实施方式的滑动面43可滑动，且可传递驱动力，起到在滑动面43的摩擦力大于轴承9的摩擦力，偏心转轴4的自转转速过大时进行制动，在自转转速低时传递驱动力的作用。可通过调整压簧46的弹力来调整将两离合器组件41、42压紧的力。在本实施方式中，优选研磨盘侧离合器组件42使用塑料材料，转盘侧离合器组件使用金属材料，在本实施例中，塑料材料使用聚酰胺酰亚胺，金属材料使用钢（S45C）。在该结构的情形下，随研磨装置使用时间延续，滑动面中由塑料材料构成的研磨盘侧离合器组件42发生磨耗。随着该磨耗，由金属材料构成的转盘侧离合部件41被抬起，给旋转机构带来问题。但是，在图6的实施方式中，在转盘侧离合器组件41的周边部和内壳体40的边缘部之间设置有间隙45，间隙45会变窄并最终消失，由此可以防止转盘侧离合器组件41被无限制向前推送。该间隙45消失是更换研磨盘侧离合器组件42的标识。

在上述任一实施方式中，研磨盘3和转盘7通过可滑动且可传递驱动力的滑动面连结，形成半联动状态。因此，在研磨操作中，如上所述，研磨盘3进行使自转和轨道运动复杂组合的旋转运动，能够实现良好的研磨操作。

作为构成两离合器组件的材料，可使用金属、塑料材料，但如上所述，优选塑料材料和金属材料的组合，塑料材料使用耐热性和耐磨耗性良好的材料。如上所述，此类塑料材料优选为氟树脂、PEEK（聚醚醚酮）、聚酰胺酰亚胺，或者上述材料的纤维强化树脂，纤维优选玻璃纤维或碳纤维。氟树脂优选PTFE（聚四氟乙烯），另外也可以使用四氟乙烯和三氟氯乙烯、乙烯、六氟丙烯等的共聚物。其他具有耐热性、耐磨耗性的塑料材料，还可使用聚缩醛树脂（聚甲醛）、聚醚酮、聚醚砜。金属材料可以使用钢；青铜、铅青铜、磷青铜等铜合金；铝合金；白色金属等，以及含油烧结金属材料，例如铁、铜合金、铁铜合金以及在这些金属中混入石墨的烧结材料等金属材料。通过对上述材料进行铸造、注射成型、切削加工等来制作离合器组件。可根据需要在滑动面加入润滑油等润滑剂。

以上针对实施方式进行了说明，但不限于上述实施方式，在本发明申请的主题范围内可以有其他实施形态。

Claims (4)

1.一种研磨装置，其特征在于，

转盘固定于与马达连结的驱动轴，在相对于所述转盘的驱动轴中心线偏心的位置，通过轴承安装附有研磨材料的研磨盘的偏心转轴，

并具有离合器，其中，

研磨盘侧离合器组件，和安装于转盘的转盘侧离合器组件，利用可滑动且可传递驱动力的滑动面连结，所述研磨盘侧离合器组件和所述转盘侧离合器组件总是处于半联动状态，

所述研磨盘侧离合器组件安装于研磨盘，或安装于与研磨盘固定的偏心转轴上。

2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

所述滑动面至少包括一组圆锥形滑动面。

3.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其特征在于，

一方离合器组件为塑料材料，另一方离合器组件为金属材料。

4.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，

塑料材料选自氟树脂、PEEK、聚酰胺酰亚胺、或上述材料的纤维强化树脂。