CN104220215B - 无心研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效地对棒状或者圆筒状的工件的外周面以及端部进行研磨的无心研磨装置。本发明的无心研磨装置具备：滚刷；工件旋转车；以及工件载置部件。滚刷的刷毛材料是由含有磨粒的尼龙树脂构成的单丝，所述磨粒的粒度从F60～F240或者#240～#2000中选择，并且该磨粒的含有率相对于100重量份的刷毛材料整体为10～40重量份。利用该结构，能够良好地进行研磨而不在研磨时使工件的外周面损伤、或在端部产生新的毛刺、塌边。

Description

无心研磨装置

技术领域

本发明涉及使棒状或者圆筒状的工件进入滚刷与工件旋转车之间而对该被加工物的外周进行研磨的无心研磨装置。

背景技术

作为均匀地对棒状或者圆筒状的工件的外周进行研磨的装置，公知有无心研磨装置。如图8所示，无心研磨装置具备：旋转的研磨体；向与上述研磨体相同的方向旋转的工件旋转车；以及配置于上述研磨体与上述工件旋转车之间的工件载置部件。若将工件载置于该工件载置部件，则该工件借助上述工件旋转车而旋转，并且和与该工件向相反方向旋转的研磨体接触而研磨外周。

无心研磨装置一般使用旋转砂轮作为研磨体(例如专利文献1)。在如专利文献1那样使用旋转砂轮作为研磨体的情况下，因研磨而使工件表面受伤。另外，工件的端部因研磨而产生新的毛刺(二次毛刺)，或产生塌边。

在专利文献2中，公开有使用滚刷作为上述研磨体的无心研磨装置。在专利文献2中，未提到滚刷的刷毛材料的材质。考虑刷毛材料使用“金属制的丝”、“化学纤维或者动植物的纤维”。但是，这些刷毛材料存在如下的问题而不能被采用。

(A)刷毛材料使用金属制的丝的情况

在用刚性较高的丝进行研磨的情况下，工件的表面受伤，并且工件的端部因研磨而产生二次毛刺、或产生塌边。在用刚性较低的丝进行研磨的情况下，无法研磨工件。另外，由于金属制的丝无论刚性的强弱如何都会因金属疲劳而在研磨中折损(疲劳破坏)，所以难以进行工件的加工精度的管理。

(B)将化学纤维、动植物的纤维作为刷毛材料的情况

不存在由研磨引起的工件表面的受伤，但是由于研磨能力较低，所以完成研磨需要大量的时间。

在专利文献3中，公开有刷毛材料为尼龙树脂的无心研磨装置。在专利文献3中，公开有如下内容：为了解决刷毛材料为尼龙树脂的情况下的“由于研磨力较低所以无法均匀地加工工件”这一课题，配置用于固定工件的限位器，并使工件旋转车沿工件的长边方向往复移动而进行研磨。在该装置的结构中，由于需要使工件旋转车往复移动的机构，所以装置比较复杂，并且装置比较大型化。另外，由于不能连续地研磨多个工件，所以生产性较差。

专利文献1：日本实开平05-078459号公报

专利文献2：日本特开平01-115567号公报

专利文献3：日本特开平10-109256号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种无心研磨装置以及研磨方法，在对棒状或者圆筒状的工件的外周以及端部进行研磨时，能够高效地进行研磨而不使工件的外周面受伤、不使工件的端部产生由研磨引起的二次毛刺、塌边。

本发明提供一种对棒状或者圆筒状的工件的外周面以及端部进行研磨的无心研磨装置，上述无心研磨装置的特征在于具备：滚刷，多根刷毛材料的前端在该滚刷的外周面露出；工件旋转车，该工件旋转车在外周面设有旋转传递部件；以及工件载置部件，该工件载置部件立设在上述滚刷与上述工件旋转车之间，上述刷毛材料是由尼龙树脂构成的单丝，上述尼龙树脂含有相对于100重量份的刷毛材料整体为10～40重量份的、粒度为F60～F240或者#240～#2000的磨粒。若上述磨粒的粒度过小，则刷毛材料得不到足够的研磨力，若过大，则研磨力过强，从而因研磨使工件的外周面受伤，或者使工件的端部产生由研磨引起的二次毛刺、塌边。另外，若磨粒的含有量过少，则得不到足够的研磨力，若过多，则刷毛材料的刚性变得过强而在研磨中折损。如本发明那样，将由含有磨粒的尼龙树脂构成的单丝作为刷毛材料，并从上述范围选择磨粒的粒度以及磨粒的含有量，从而能够良好地进行研磨，而不使工件的外周面受伤或者在工件的端部产生由研磨引起的二次毛刺、塌边。

另外，也可以构成为，上述工件载置部件为板状，并使该工件载置部件的与长边方向正交的纵剖面的上端为水平。在工件载置部件的上端面载置工件。现有的无心研磨装置的工件载置部件的上端面以使载置的工件的重心朝向工件旋转车的方向的方式倾斜。例如，在刷毛材料使用金属制的丝的情况下，该丝的前端咬入工件而使该工件与滚刷的旋转连动地旋转。因此，一般的无心研磨装置构成为，通过使工件载置部件的上端倾斜，而使工件因自重而按压于工件旋转车，从而增大对工件旋转车的旋转力进行传导的力。由于本发明的无心研磨装置的刷毛材料是由含有磨粒的尼龙树脂构成的单丝，咬入力没有过强，从而不阻碍该工件的旋转。由此，即便使工件载置部件的上端为水平，也能够良好地对上述工件旋转车的旋转力进行传递，因此能够充分发挥刷毛材料的研磨力。

另外，也可以构成为，在具有剖面呈U字状的槽的长条状基体的上述槽，装入切断为固定长度的多根上述刷毛材料的一端并使多根上述刷毛材料的一端排列，将通过上述刷毛材料固定于该槽所形成的刷带卷绕于圆筒状的刷基材的外周，从而形成上述滚刷。由于能够调整卷绕刷带的间隔，所以能够考虑目标研磨力、工件的形状，而选择刷毛材料的密度。

另外，也可以构成为，上述旋转传递部件为无纺布。对于本发明的无心研磨装置而言，作为旋转传递部件，即使不使用橡胶等摩擦系数极高的物质也能够将工件旋转车的旋转良好地向工件传导。若旋转传递部件使用无纺布，则容易进行旋转传递部件磨损时的更换，因此维护性提高。

另外，也可以构成为，还具备工件搬送机构，该工件搬送机构具备：工件搬入机构，其使工件前进并将其搬送至上述工件载置部件；以及工件搬出机构，其将通过了该工件载置部件的工件向无心研磨装置的外部搬出。上述工件搬入机构具备：产生使工件前进的力的工件搬入送料机；以及工件搬入部件，其具有V字形的槽，并且其一端配置于上述工件载置部件的配置有该工件搬入送料机的一侧的端部侧。上述工件搬出机构具备工件搬出部件，该工件搬出部件具有V字形的槽，并且配置为位于该工件载置部件的另一端侧。在开始进行工件的研磨时，由工件搬入送料机搬送工件，若该工件的一端载置于工件载置部件、即到达滚刷与工件旋转车之间，则工件仅借助工件旋转车的旋转而前进。这样，能够连续地研磨工件。另外，工件搬入部件以及工件搬出部件具有V字形的槽，从而该槽形成工件的输送路径。通过将该工件搬入部件以及该工件搬出部件配置于工件载置部件的两端，能够提高工件行进时的直线前进性，并且能够防止工件因自重而弯曲的情况，因此，能够均衡地研磨工件的外周。即，能够利用工件搬入部件以及工件搬出部件，提高研磨后的工件的真圆度。

另外，也可以构成为，在上述搬入部件的端部侧设置有用于将工件载置于上述工件载置部件的中央的工件引导部件。通过工件引导部件，工件前进时的直线前进性提高。

另外，也可以构成为，在工件的前进方向上，连设有两个以上由具备上述滚刷以及使该滚刷旋转的机构的研磨机构、与具备上述工件旋转车以及使该工件旋转车旋转的机构的工件旋转机构构成的研磨单元。通过连设多个上述研磨单元，能够缩短研磨时间。另外，通过以使滚刷的旋转方向互为相反方向的方式进行配置，能够均匀地对例如预先施行了切口加工、孔加工等的工件的加工部进行加工。

另外，本发明提供一种研磨方法，其使用上述无心研磨装置对棒状或者圆筒状的工件的外周面以及端部进行研磨，上述研磨方法的特征在于包括：使上述滚刷旋转的工序；使上述工件旋转车向与上述滚刷的旋转方向相同的方向旋转的工序；将上述工件的一端载置于上述工件载置部件的工序；经由上述旋转传递部件将上述工件旋转车的旋转向上述工件传导而使该工件旋转并使该工件前进的工序；以及使上述正在前进的工件与上述滚刷接触而对该工件的外周面以及端部进行研磨的工序，还包括通过调整上述工件旋转车的旋转速度来调整上述工件的前进速度的工序。在现有技术中，一般地，通过调整工件旋转车的倾斜角度(工件载置部件上的工件沿着工件载置部件的长边方向水平地前进的情况下的、与水平方向所成的角度)，从而调整工件的前进速度。因此，在调整工件的前进速度的情况下，需要随时更换、调整工件载置部件。根据本发明的结构，由于通过工件旋转车的旋转速度的调整而能够进行工件的前进速度的调整，所以能够容易地设定研磨条件。

在将金属制的丝作为刷毛材料的情况下，因研磨而使工件的外周面受伤。另外，因研磨而使工件的端部产生二次毛刺、塌边。若使刷毛材料仅为树脂，则研磨能力不足，并且完成研磨需要大量的时间。在本发明的无心研磨装置中，能够良好地进行研磨，而不使工件的外周面因研磨工件受伤、并且不使工件的端部产生由研磨引起的二次毛刺、塌边。

由于金属制的丝容易产生疲劳破坏，所以该丝随着研磨时间的经过而折断。在用本发明的无心研磨装置进行研磨的情况下，刷毛材料的前端不折断而均匀地磨损。由此，容易进行切入量(将刷毛材料按压于工件的量)的管理，因此容易进行加工精度的管理。

在进行研磨时，一般地边向被加工物以及毛刷喷出冷却液边进行研磨，因此，金属制的丝因该冷却液而腐蚀。因此，在将金属制的丝用于刷毛材料而进行研磨的情况下，该丝的腐蚀物(锈)会附着于工件。该锈由于稳固地附着，所以难以从工件除去。在本发明的无心研磨装置中，由于将由含有磨粒的尼龙树脂构成的单丝作为刷毛材料，所以不会腐蚀，从而不会产生因研磨而使工件附着锈这一问题。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的无心研磨装置的外观的示意图。图1(A)是表示从右侧面方向观察的剖面的示意图，图1(B)是表示从上部观察的剖面的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式的研磨刷的示意图。图2(A)是表示从正面观察的局部剖面的示意图，图2(B)是表示刷带的剖面的示意图。

图3是表示本发明的第一实施方式的工件旋转车的示意图，并且是表示从正面观察的局部剖面的示意图。

图4表示实施例以及比较例中进行研磨后的工件的表面粗糙度曲线(R曲线)。

图5是表示加工前的工件上的端部的轮廓形状的测定结果的轮廓形状曲线、以及实施例和比较例中进行研磨后的工件上的端部的轮廓形状的测定结果的轮廓形状曲线。

图6是表示本发明的第二实施方式的无心研磨装置的外观的示意图。图6(A)是表示从右侧面方向观察的剖面的示意图，图6(B)是表示从平面方向观察的剖面的示意图。

图7是表示在本发明的第二实施方式中预先施行了加工的工件的一个例子的示意图。

图8是表示现有的无心研磨装置的主要部分的示意图。

图9是表示本发明的第一实施方式的无心研磨装置的从正面观察的外观的示意图。

具体实施方式

参照附图，作为实施方式而对本发明的无心研磨装置的一个例子进行说明。本发明的无心研磨装置并不限定于实施方式，能够适当地变更。此外，在实施方式的说明中，“上、下、左、右”方向只要没有特别指出则表示图中的方向。

(第一实施方式)

如图1所示，本发明的第一实施方式的无心研磨装置01具备：研磨机构10；工件旋转机构20；工件载置部件30；切入量调整机构40；间隙调整机构50；工件输送机构60；壳体70；冷却液循环机构80；以及控制单元90。

研磨机构10具备：滚刷11以及使滚刷11旋转的机构。如图2所示，滚刷11具备：圆筒形状的芯部件11a；固定于该芯部件11a的轴心的旋转轴11b；以及固定于该芯部件11a的外周面的刷毛材料11f。

芯部件11a为圆筒形状，在其纵剖面的中央且在圆形剖面的中心固定有突起部件11c。在突起部件11c固定有旋转轴11b的端部。通过形成这种构造，使滚刷11的重量变轻，因此能够使用搬出小的马达12。

另外，旋转轴11b仅一端侧从芯部件11a突出。滚刷11被旋转轴11b的突出的部分轴支承，但是由于芯部件11a较轻，所以能够仅在滚刷11的单侧进行轴支承。

另外，能够在芯部件11a的内侧安装用于在滚刷11旋转时产生抖动的情况下调整重量平衡的重物(平衡配重11d)。

进一步用图2对刷毛材料11f的针对上述芯部件11a的固定方法进行说明。首先，在使多根刷毛材料11f以贴在槽型件(本实施方式中为剖面呈“コ”型的电镀锌钢板制(SECC)的沟道材料11h)的上端的方式排列后，在其上载置芯线11g。然后，将芯线11g压入槽型件的槽从而将刷毛材料11f的中心装入该槽。然后，在从该槽型件的两侧面施加压力而进行敛缝后，将刷毛材料11f切断为规定的长度。通过以上的方法而形成刷带11e。(参照图2(B))

接下来，将该刷带11e卷绕并固定于上述芯部件11a的外周。此时，以使图2(A)所示的卷绕于上述芯部件11a的上述刷带11e所形成的上下方向的线中的至少左端(工件的进入侧端)的线与图2(A)所示的芯部件11a的左端平行的方式，预先斜着切断上述刷带11e的端部。另外，在斜着切断处的刷带11e中，以使刷毛材料11f趋向上述刷带11e的长边方向前端缓缓变短的方式，预先斜着切断刷毛材料11f。这样，形成刷毛材料11f的前端在芯部件11a的外周面露出的滚刷11(在本实施方式中为直径300mm×长度200mm)。在工件前进且该工件的端部与刷毛材料11f接触时，由于刷毛材料11f相对于该工件的端部没有阶梯差，所以能够使工件进一步前进而不推回工件。此外，卷绕于上述芯部件11a的刷带11e也可以左右两端均与芯部件的左右端平行。

另外，通过适当地选择刷带11e的卷绕的回数，能够任意地设定相邻的刷带11e的间隔。即，由于能够适当地选择刷毛材料11f的密度，所以能够与工件的特性以及研磨目的相匹配地，任意地设定滚刷11的研磨力。

优选刷毛材料11f使用含有磨粒的剖面为圆形的树脂制的单丝。考虑刷毛材料11f所要求的柔软性、磨粒的保持性能、价格等而能够适当地选择树脂的种类。例如，能够使用聚酯树脂、聚酰胺树脂。作为聚酯树脂的一个例子，举出了聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸甲二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸甲二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丙二醇酯、或者以上述树脂为主要成分的共聚聚酯等。作为聚酰胺树脂的一个例子，举出了尼龙(由缩聚反应合成的“n-尼龙”、由共缩聚反应合成的“n、m-尼龙”)、全芳香族聚酰胺(芳纶)等。若刚性较强则研磨能力较高，另一方面，工件在研磨时会受伤，并且刷毛材料11f在研磨时会折损。在本实施方式中，为了兼具适度的柔软性与适度研磨力，使用尼龙612。

另外，对于磨粒而言，能够与工件的特性、加工目的等相配合地适当地选择氧化铝系磨粒(刚铝石)、炭化硅系磨粒(金刚砂)、锆刚玉磨粒、金刚石磨粒、CBN磨粒等。在本实施方式中，使用炭化硅系磨粒。此时，能够从JIS R6001:1998所规定的F60～F240或者#240～#2000适当地选择磨粒的粒度，优选从#240～#500适当地选择。若磨粒的粒度过小，则刷毛材料11f的研磨能力不足，若粒度过大，则磨粒的保持力变弱从而导致磨粒在研磨时脱落。

刷毛材料11f是通过将规定量的磨粒与构成单丝的树脂混合后进行熔纺而制成的。由于能够使磨粒从表面露出而进行刷研磨，所以能够增大研磨力。树脂所含有的磨粒的量相对于100重量份的刷毛材料为10～40重量份，优选为20～30重量份。若磨粒的量过少，则刷毛材料11f的研磨能力不足，若磨粒的量过多，则刷毛材料11f的强度降低而容易折损。

另外，若刷毛材料11f的丝径过小，则柔软性变得过强而导致研磨力不足，若丝径过大，则刷毛材料11f的柔软性变得过低而容易折断。因此，刷毛材料11f的丝径优选为0.3mm～2.0mm，更优选为0.4mm～1.0mm的范围。

使滚刷11旋转的机构具备：马达12；设置于上述滚刷11的旋转轴11b以及上述马达12的旋转轴的带轮13；以及将上述带轮13彼此连结而将上述马达12的旋转向上述滚刷11传导的传输带14。在固定于上述芯部件11a的旋转轴11b固定有带轮13，旋转轴11b通过轴承(未图示)而能够旋转地轴固定于壳体70内的架台(未图示)。另外，上述马达12也固定于上述架台，并且在马达12的旋转轴固定有带轮13。在固定于滚刷11的旋转轴11b的带轮13与固定于马达12的旋转轴的带轮13架设有传输带14，并且通过使马达12工作，能够经由传输带14使滚刷11以旋转轴11b为轴心而旋转。

设置有研磨机构10的架台与用于使滚刷11向图1(A)中的左右方向移动的切入量调整机构40连结。通过使滚刷11向左右方向移动，能够变更切入量(将刷毛材料11f按压于工件的量)。本实施方式的切入量调整机构40具备滚珠丝杠机构，并与设置于壳体70的外部的切入量调整手柄41连结。通过使切入量调整手柄41旋转，能够使上述架台向该图的左右方向移动，从而任意地设定切入量。

工件旋转机构20具备：圆筒形状的工件旋转车21；以及使工件旋转车21旋转的机构。如图3所示，工件旋转车21具备：圆筒形状的芯部件21a；固定于该芯部件21a的轴心的旋转轴21b，以及固定于该芯部件21a的外周面的旋转传递部件21e。此外，工件旋转车21的长度(图1(B)中的左右方向)与滚刷11的长度大致相同。

芯部件21a为圆筒形状，在其纵剖面的中央且在圆形剖面的中心固定有突起部件21c。在突起部件21c固定有旋转轴21b的端部。通过形成这种构造，使工件旋转车21的重量变轻，因此能够使用搬出小的马达22。

另外，旋转轴21b仅一端侧从芯部件21a突出。工件旋转车21被旋转轴21b的突出的部分轴支承，但是由于芯部件21a较轻，所以能够仅在工件旋转车21单侧进行轴支承。

另外，能够在芯部件21a的内侧，安装用于在工件旋转车21旋转时产生抖动的情况下调整重量平衡的重物(平衡配重21d)。

在工件旋转车21的外周固定有旋转传递部件21e。利用旋转传递部件21e，将工件旋转车21的旋转力向工件传导，而使工件旋转。对于旋转传递部件21e而言，为了将工件旋转车21的旋转高效地传递至工件，需要较高的摩擦系数。因此，一般使用橡胶。对于本实施方式的无心研磨装置而言，即使不使用橡胶那样的具有极高的摩擦系数的物质，也能够将工件旋转车的旋转良好地向工件传导。在本实施方式中，旋转传递部件21e使用无纺布(具体而言为被称为网格布(グリッドバフ)的浸渗有磨粒(例如#2500左右)的抛光布(羽布))。在使用橡胶制的旋转传递部件21e的情况下，在更换随着使用而劣化的旋转传递部件21e时，需要使橡胶消耗掉或者在溶剂溶解从而进行更换。通过像本实施方式那样使用无纺布，能够容易地更换旋转传递部件21e，因此提高维护性。

使工件旋转车21旋转的机构具备：马达22；设置于上述工件旋转车21的旋转轴21b以及上述马达22的旋转轴的带轮23；以及将上述带轮23彼此连结并将上述马达22的旋转向上述工件旋转车21传导的传输带24。在固定于上述芯部件21a的旋转轴21b，固定有带轮23，旋转轴21b通过轴承(未图示)而能够旋转地轴固定于壳体70内的架台(未图示)。此时，形成为在滚刷11与工件旋转车21之间形成有间隙。另外，上述马达22也固定于上述架台，并且在马达22的旋转轴固定有带轮23。在固定于工件旋转车21的旋转轴21b的带轮23与固定于马达22的旋转轴的带轮23架设有传输带24，并且通过使马达22工作，能够经由传输带24而使工件旋转车21旋转。

设置有工件旋转机构20的架台与用于使工件旋转车21向图1(A)中的左右方向移动的间隙调整机构50连结。通过使工件旋转车21向左右方向移动，能够变更其与滚刷11的间隔。本实施方式的间隙调整机构50具备滚珠丝杠机构，并与设置于壳体70的外部的间隙调整手柄51连结。通过使间隙调整手柄51旋转，能够使上述架台向该图的左右方向移动，从而任意地设定滚刷11与工件旋转车21的间隔。

工件载置部件30是细长的平板，立设在滚刷11与工件旋转车21之间。研磨中供工件载置的工件载置部件30的与长边方向(工件的行进方向)正交的纵剖面的上端是水平的。如图8所示，一般地，从侧面方向观察的工件载置部件30的上端，以在载置有工件时使该工件的重心朝向右方向(即为工件旋转车21的方向)的方式倾斜。在将刚性较高的金属制的丝作为刷毛材料11f的情况下，由于在研磨时刷毛材料11f的前端咬入工件、或者刷毛材料11f撞击工件，所以妨碍工件的旋转。因此，为了将工件旋转车21的旋转力充分向工件传导，使工件载置部件30倾斜，从而使工件因自重而按压于工件旋转车21。对于将工件充分按压于工件旋转车21的力而言，重要之处在于工件载置部件30的上端的倾斜角度与工件的直径的平衡。因此，在研磨多个直径的工件的情况下，需要与工件的直径相配合地随时更换工件载置部件30。由于本实施方式的滚刷11的刷毛材料11f是含有磨粒的尼龙制的单丝，所以为了研磨工件而具备足够的研磨力与柔软性的双方。由此，不会因刷毛材料11f的前端向工件的咬入、刷毛材料11f向工件的撞击等妨碍工件的旋转。由此，不会因滚刷11而妨碍工件的旋转，因此无需使工件载置部件30的上端向工件旋转车倾斜。

工件载置部件30的上端的位置(高度位置)与滚刷11的轴心相同。但是，若工件的直径过大，则刷毛材料11f与工件接触的机会减少，因此研磨力降低。在这种情况(例如，本实施方式的情况Φ30mm以上)下，优选以使工件的中心点的高度位置与滚刷11的轴心相同的方式调整工件载置部件30的高度位置。

工件旋转车21以及滚刷11配置为，在例如1°～5°的范围内朝向工件的前进方向并向下方倾斜。通过使工件旋转车21倾斜而使工件前进。若工件旋转车21以及滚刷11的倾斜角度过小，则工件难以前进，工件的前进速度无法保持恒定，从而存在加工后产生不均匀的担心。若倾斜角度过大，则工件的前进速度超出所需地变快，从而存在研磨不足的担心。

对于工件载置部件30的长度(图1(B)中的左右方向的长度)而言，只要能够在研磨中载置工件即可，没有特别地限定。

工件输送机构60具备：图1(B)中的配置于工件载置部件30的左侧的工件搬入机构61；以及配置于工件载置部件30的右侧的工件搬出机构62。工件搬入机构61由工件搬入送料机61a(在本实施方式中为振动送料机)、以及载置于上述工件搬入送料机61a并且与工件载置部件30的左侧邻接配置的工件搬入部件61b(在本实施方式中是以剖面呈V字形状的方式配置的等边山形钢(角钢))构成。若在将工件载置于工件搬入送料机61a后，使工件搬入送料机61a工作，则工件向右方向前进。工件通过工件搬入部件61b而不产生相对于前进方向的左右方向上的抖动地持续前进，从而载置于工件载置部件30。

工件搬出机构62由工件搬出送料机62a(在本实施方式中为振动送料机)、以及载置于上述工件搬出送料机62a并且与工件载置部件30的右侧邻接配置的工件搬出部件62b(在本实施方式中是以剖面呈V字形状的方式配置的等边山形钢(角钢))构成。在工件载置部件30上前进而到达端部的工件转置于工件搬出部件62b，并通过工件搬出送料机62a而进一步继续前进。工件通过该工件搬出部件62b能够不产生相对于前进方向的左右方向上的抖动地前进。在工件仅借助工件旋转车21的旋转力而能够在工件搬出部件62b上充分前进从而能够从后述的研磨室R搬出的情况下，也可以不使用工件搬出送料机62a。

在工件载置部件30的两端附近配置有工件引导部件63。工件引导部件63是用于调整工件的针对工件载置部件30的载置位置的部件。在本实施方式中，以隔着工件载置部件30而对称的方式分别立设有两块平板。例如利用滚珠丝杠机构，能够与工件的直径对应地调整上述平板的间隔(图1(B)中的上下方向)。工件通过工件引导部件63而载置于工件载置部件30的中央。

壳体70由上部外壳71、下部外壳72、以及控制部外壳73构成。由上部外壳71与下部外壳72形成箱体。在壳体70收纳有研磨机构10、工件旋转机构20、工件载置部件30、切入量调整机构40、以及间隙调整机构50，并且在壳体70的内部形成有研磨室R。上部外壳71能够以铰链H为支点而开闭。另外，在上部外壳71设置有透明的板亦即窗部71a，从而能够从窗部71a确认研磨中的工件。

在上述壳体70的左侧面开设有搬入口74，其贯通上述工件搬入部件61b。另外，在壳体70的右侧面开设有搬出口75，其贯通工件搬出部件62b。

研磨室R与冷却液循环机构80连结。在进行研磨时，从冷却液喷射喷嘴(未图示)喷射用于冷却因研磨而发热的工件的冷却液(在本实施方式中为可溶体/溶液型的水溶性磨削液)。冷却液循环机构80能够对从上述冷却液喷射喷嘴喷射的冷却液进行回收，并将其再次送至冷却液喷射喷嘴。

在使刷毛材料11f为金属制的丝的情况下，刷毛材料11f因上述冷却液而腐蚀。由于该腐蚀物在研磨时转印至工件，所以工件的品质降低。另外，由于刷毛材料11f的强度因腐蚀而降低，所以刷毛材料11f在研磨中折损。若刷毛材料11f在研磨中折损，则滚刷11的研磨力产生变化，因此难以控制工件的加工品质。在本发明的滚刷中，能够良好地研磨工件而不产生上述问题。

此外，在从冷却液喷射喷嘴喷射的冷却液中含有较多的工件的切削粉等粒子的情况下，也可以在研磨室R与冷却液循环机构80之间配置用于除去冷却液所含有的上述粒子的过滤机构(未图示)。

由于上述冷却液与滚刷11接触，从而冷却液成为雾状并充满研磨室R。也可以使用于除去该雾状的冷却液的集雾器(未图示)与研磨室R连结。

控制单元90能够进行研磨条件的存储、用于根据所存储的研磨条件而使各机构工作的信号的输出等。例如，能够使用可编程逻辑控制器(PLC)或数字信号处理器(DSP)等运动控制器、个人计算机、多功能移动终端、多功能移动电话等。在本实施方式中，控制单元90包括：控制部91，该控制部91进行研磨条件的存储和使各机构工作的信号的输出；以及操作部92，通过该操作部92进行无心研磨装置01的工作的打开/关闭。上述控制部91收纳于上述控制部外壳73。

接下来，对使用本实施方式的无心研磨装置01的研磨方法进行说明。在本实施方式中，以连续研磨Φ20×40mm的碳钢的圆棒(材质为JIS G4051所规定的S45C)的情况为例进行说明。

(研磨方法：运转准备工序)

在进行研磨前，进行以下的运转准备工序。首先，向控制部91输入以下的研磨条件并使其存储研磨条件。

<研磨条件>

工件旋转车的旋转速度

工件输送机构上的工件的输送速度

接着，打开上部外壳71，进行各机构的位置调整。首先，以使载置于工件搬入部件61b的工件的下端位置与工件载置部件30的高度位置大致相同的方式，调整工件搬入部件61b的高度位置。同样，以使载置于工件搬出部件62b的工件的下端位置与工件载置部件30的高度位置大致相同的方式，调整工件搬出部件62b的高度位置。

接着，以使配置于工件载置部件30的两端附近的工件引导部件63的间隔成为工件的直径的方式，分别进行调整。

接着，转动间隙调整手柄51而使工件旋转车21向图1(A)中的左右方向移动，从而以使滚刷11与工件旋转车21的间隔(间隙)成为工件的直径的方式对工件旋转车21进行调整。

接着，转动切入量调整手柄41而使滚刷11向图1(A)中的左方向移动目标切入量(在本实施方式中为1.0mm)、即向与工件旋转车21的间隔变窄的方向移动切入量的量。

接着，以使冷却液循环机构80内的冷却液的量成为规定量的方式进行调整。另外，调整配置于研磨室R的冷却液喷射喷嘴的朝向。

若以上的调整结束，则关闭上部外壳71，从而完成运转准备工序。接着，对研磨工序进行说明。

(研磨方法；研磨工序)

若使操作部92的“运转按钮”打开，则马达12工作而使滚刷11旋转。在本实施方式中，以2000转min^-1使滚刷11旋转。

接着，根据输入至控制部91的研磨条件而使马达22工作，并使工件旋转车21旋转。根据工件旋转车21的旋转速度，决定工件在滚刷11与工件旋转车21之间通过时的前进速度以及工件的旋转速度。即，能够根据工件旋转车21的旋转速度调整工件的加工速度。

接着，冷却液循环机构80工作，进行冷却液的喷出以及循环。

接着，工件搬入送料机61a以及工件搬出送料机62a工作。对于工件搬入送料机61a以及工件搬出送料机62a的运转条件(工件的前进速度)而言，根据输入至控制部91的“工件搬送机构上的工件的输送速度”而工作。

若工件搬入送料机61a工作，则将工件载置于工件搬入部件61b。工件借助工件搬入送料机61a的振动而向图1(B)中的右方向前进，并从搬入口74进入研磨室R。然后，工件到达工件搬入部件61b的右端。工件在通过工件引导部件63调整其在该图的上下方向的位置后转置于工件载置部件30。

工件借助工件旋转车21的旋转而与工件旋转车21反转地旋转。另外，由于工件与旋转的滚刷11的刷毛材料11f接触，所以外周面以及端部被研磨。

由于工件载置部件30朝向工件的行进方向(图1(B)中的右方向)并向下倾斜，所以工件边被研磨边进一步向右方向前进。到达至工件载置部件30的右端的工件在通过工件引导部件63而调整其在图1(B)中的上下方向的位置后，转置于工件搬出部件62b。转置的工件借助工件搬出送料机62a的振动而向右方向前进，并从搬出口75被搬出到研磨室R之外。

通过以上的工序而完成工件的研磨。若在工件搬入部件61b上连续地载置工件，则能够连续地研磨多个工件。

(实施例)

作为实施例而对使用本实施方式的无心研磨装置来进行研磨的结果进行说明。在实施例中，使刷毛材料11f为相对于刷毛材料总量含有10wt％～40wt％的磨粒(粒度；F60～2000)且直径是Φ0.55mm的尼龙612，以外周面的平滑化与端部的导圆角(带弧度)为目的，通过以下的条件，对硬度不同的两种圆柱状的工件(工件A：JIS G4051所规定的S45C的未淬火品，Φ20mm×40mm；工件B：JIS G4053所规定的SCM430的淬火品，Φ10mm×30mm)进行加工。

滚刷的转速：2000转min^-1

切入量：1.0mm

工件的输送速度：0.5m/min以及1.0m/min

另外，作为比较例，使刷毛材料为金属的丝(直径为0.175mm的硬钢线材：JISG3506所规定的SWRH70；直径为0.10mm的不锈钢线材：JIS G3409所规定的SUS304以及SUS430)而进行相同的加工。

对于研磨后的工件A以及工件B而言，由表面粗糙度轮廓测定器(东京精密公司制；surfcom 1500DX)测定外周面的表面粗糙度Ra(JIS BO601:1994)，并且由轮廓形状测定器(东京精密公司制；contourecord2600E)测定端部的毛刺、塌陷的有无以及半径尺寸(圆弧尺寸)，从而对研磨后的工件A以及工件B进行评价。此外，对于工件A以及工件B而言，分别在各条件下对三个工件进行研磨，并计算测定结果的平均值从而进行评价。

在表1中示出了研磨的结果。以下，用表1、图4、图5记载针对结果的考察。

表1

1.工件的外周面的评价(参照表1、图4)

在将尼龙树脂的单丝作为刷毛材料的情况下，在研磨硬度较低的工件A的情况下，在任何条件下研磨后的表面粗糙度Ra都比研磨前的表面粗糙度Ra小(实施例1～11)。即，可知通过研磨而使工件A的外周面平滑化。另外，在研磨硬度较高的工件B的情况下，研磨前与研磨后的表面粗糙度Ra几乎无变化(实施例12～13)。即，可知在该研磨条件下研磨工件B的外周面的能力不足。但是，也如实施例1～11的结果所阐明的那样，能容易地推测出：通过适当地选择磨粒的粒度以及含有量，能够良好地研磨工件B。

在将刚性较高的金属制的丝(硬钢线材)作为刷毛材料而研磨工件的情况下，研磨后的表面粗糙度Ra都比研磨前大(比较例1～4)。即，可知外周面因研磨而损伤。该丝除前端以外没有研磨能力，并且刚性较高。因此，即使用刷毛材料的前端研磨工件的表面，该刷毛材料的侧面也会与工件撞击而使工件表面损伤。另外，在将刚性较低的金属制的丝(不锈钢线材)作为刷毛材料而研磨工件的情况下，在研磨前与研磨后表面粗糙度Ra都几乎没有变化(比较例5～6)。该丝除前端以外没有研磨能力，而由于刚性较低所以研磨能力较低。由此，无法研磨工件。

另外，在实施例1以及比较例1中，测定由研磨引起的工件的直径的变化。在实施例1的情况下为-1.5μm，在比较例1的情况下为-3.8μm。其结果暗示，若将金属制的丝作为刷毛材料，则难以进行工件的尺寸管理。

2.工件的端面的评价(参照表1、图5)

研磨前的工件的端部都存在毛刺。在将尼龙树脂的单丝作为刷毛材料的情况下，研磨后的工件的端部都没有毛刺，并且，不因研磨而产生塌边。而且，该工件的端部都形成有图7中的纵轴方向以及横轴方向的曲率均匀的圆弧形状。

在将刚性较高的金属制的丝(硬钢线材)作为刷毛材料而研磨工件的情况下，因研磨而产生二次毛刺(比较例1～2)。推测由于硬钢线材的丝的刚性较高，所以在研磨时刷毛材料与工件撞击，从而使工件塑性变形而产生二次毛刺。另外，在将该丝作为刷毛材料而研磨工件B的情况下，因研磨而产生塌边(比较例3～4)。这推测是因为，因研磨而使工件B与工件A的情况相同地塑性变形，但是由于与工件A相比硬度高，所以产生塌边。例如在工件为油压部件的情况下，若存在塌边，则产生油的泄漏等，这样，会因工件的塌边产生各种问题，因此不优选。

在将刚性较低的金属制的丝(不锈钢线材)作为刷毛材料而研磨工件的情况下，在研磨前与研磨后表面粗糙度Ra都几乎没有变化(比较例5～6)。该丝除前端以外没有研磨能力，而由于刚性较低所以研磨能力较低。由此，无法研磨工件。

(第二实施方式)

接下来，作为第二实施方式，用图6对本发明的无心研磨装置的其他方式进行说明。第二实施方式的无心研磨装置是连设多台由研磨机构以及工件旋转机构构成的研磨单元的类型。在本实施方式中，对连接两台研磨单元的情况进行说明。此外，在以下的说明中，仅对与第一实施方式的无心研磨装置不同的点进行说明。此外，在以下的说明中，为了便于说明，一部分使用与第一实施方式相同的附图标记。

第二实施方式的无心研磨装置101具备：第一研磨机构110a；第一工件旋转机构120a；第二研磨机构110b；第二工件旋转机构120b；工件载置部件130；第一切入量调整机构140a；第二切入量调整机构140b；第一间隙调整机构150a；第二间隙调整机构150b；工件输送机构160；壳体170；冷却液循环机构180；以及控制单元190。

第一研磨机构110a以及第二研磨机构110b都是与第一实施方式的研磨机构10相同的结构。

另外，第一研磨机构110a与第一切入量调整机构140a连结。第二研磨机构110b与第二切入量调整机构140b连结。上述第一切入量调整机构140a以及上述第二切入量调整机构140b都是与第一实施方式的切入量调整机构40相同的结构。通过使设置于壳体170的外部的第一切入量调整手柄141a以及第二切入量调整手柄141b旋转而使各自的滚刷11向图6(A)中的左右方向移动，从而能够调整该滚刷11的切入量。

第一工件旋转机构120a以及第二工件旋转机构120b都是与第一实施方式的工件旋转机构20相同的结构。

另外，第一工件旋转机构120a与第一间隙调整机构150a连结。第二工件旋转机构120b与第二间隙调整机构150b连结。上述第一间隙调整机构150a以及上述第二间隙调整机构150b都是与第一实施方式的间隙调整机构50相同的结构。通过使设置于壳体170的外部的第一间隙调整手柄151a以及第二间隙调整手柄151b旋转而使各自的工件旋转车21向图6(A)中的左右移动，从而能够调整各自的滚刷11与工件旋转车21的间隙。

以使各自的间隙彼此位于同一直线上的方式将第一研磨机构110a以及第一工件旋转机构120a(第一研磨单元U1)、与第二研磨机构110b以及第二工件旋转机构120b(第二研磨单元U2)连接，并以连结各自的间隙的方式将它们立设于工件载置部件130。上述工件载置部件130是与第一实施方式的工件载置部件30相同的细长的平板。另外，该工件载置部件130的上端面是供工件载置的面，其形状没有特别地限定，但是在本实施方式中，与第一实施方式相同地使滚刷11与工件旋转车21之间水平。

工件旋转车21以及滚刷11与第一实施方式相同地配置为，在例如1°～5°的范围内朝向工件的行进方向并向下方倾斜。通过使工件旋转车21倾斜而使工件前进。若工件旋转车21以及滚刷11的倾斜角度过小，则工件难以前进，工件的前进速度无法保持恒定，从而存在加工后产生不均匀的担心。若倾斜角度过大，则工件的前进速度超出所需地变快，从而存在研磨不足的担心。

第一研磨机构110a、第一工件旋转机构120a、第二研磨机构110b、以及第二工件旋转机构120b的位置关系虽然没有特别地限定，但是在本实施方式中，如图6(B)所示，配置为：第二工件旋转机构120b位于第一研磨机构110a的右侧(工件的行进方向侧)，第二研磨机构110b位于第一工件旋转机构120a的右侧。

工件输送机构160是与第一实施方式相同的结构。即，具备：配置于上述工件载置部件130的左侧的工件搬入机构61；以及配置于上述工件载置部件130的右侧的工件搬出机构62。另外，在第一研磨机构110a的滚刷11以及第一工件旋转机构120a的工件旋转车21的两端附近、与第二研磨机构110b的滚刷11以及第二工件旋转机构120b的工件旋转车21的两端附近，分别配置有与第一实施方式的结构相同的工件引导部件63。

壳体170包围第一研磨机构110a、第一工件旋转机构120a、第二研磨机构110b、第二工件旋转机构120b、工件载置部件130、第一切入量调整机构140a、第二切入量调整机构140b、第一间隙调整机构150a、以及第二间隙调整机构150b，并且在内部形成有研磨室R。该壳体170能够以设置于顶棚的铰链H为支点而开闭。另外，在该壳体170的顶棚设置有透明的板亦即窗部171a，从而能够从该窗部171a确认研磨中的工件。

在上述壳体170的左侧面开设有搬入口174，并贯通上述工件搬入部件61b。另外，在该壳体170的右侧面开设有搬出口175，并贯通上述工件搬出部件62b。

上述研磨室R与第一实施方式相同地和冷却液循环机构180连结。此外，在从冷却液喷射喷嘴喷射的冷却液含有较多的工件的切削粉等粒子的情况下，也可以在研磨室R与冷却液循环机构80之间配置用于除去冷却液所含有的上述粒子的过滤机构(未图示)。

由于上述冷却液与滚刷11接触，从而产生呈雾状的冷却液。也可以将用于除去该雾状的冷却液的集雾器(未图示)与研磨室R连结。

控制单元190能够进行研磨条件的存储、用于根据存储的研磨条件而使各机构工作的信号的输出等。在本实施方式中，与第一实施方式相同，控制单元190包括：控制部191，该控制部191进行研磨条件的存储和使各机构工作的信号的输出；以及操作部192，通过该操作部192进行无心研磨装置101的工作的打开/关闭。

与第一实施方式相同地，经由运转准备工序以及研磨工序而对工件的外周进行研磨。在第二实施方式的无心研磨装置101中，从上述搬入口174搬入至研磨R的工件在被第一研磨单元U1以及第二研磨单元U2研磨后，从搬出口175搬出至研磨R的外部。这样，由于工件被第一研磨单元U1以及第二研磨单元U2研磨，所以能够增加工件的前进速度而缩短研磨时间。

另外，也可以使第一研磨机构110a以及第一工件旋转机构120a的旋转方向、与第二研磨机构110b以及第二工件旋转机构120b的旋转方向相反。例如，在对施行了切口加工、孔加工、凸台加工等加工的工件(参照图7的例示)进行研磨的情况下，难以均衡地进行其加工端部的研磨，但是通过使上述旋转方向相反，能够均衡地进行加工端部的研磨。工业上的利用可能性

通过本发明得到的这些部件没有损伤(研磨痕)，表面粗糙度较小，真圆度较高，并且尺寸公差较小，因此，能够适用于例如马达或发动机等的旋转轴、活塞、模具等的固定销等要求高尺寸公差、平滑度的部件的研磨。

本申请基于2013年3月12日在日本申请的日本特愿2013-049233号的申请，并将其内容作为本申请的内容而形成本申请内容的一部分。

另外，通过以下详细的说明能够更完全地理解本发明。然而，详细的说明以及特定的实施例是本发明的优选实施方式，只是为了便于说明而记载的。这是因为，对本领域技术人员而言，根据该详细的说明做出各种变更、改变是显而易见的。

申请人并不打算将所记载的实施方式都奉送给公众，在公开的改变、代替方案中的也许词句上未包含在权利要求书内，但是在等同原则下也属于发明的一部分。

在本说明书和权利要求书的记载中，名词以及同样的指代词的使用只要没有特别指出或者在上下文中没有明确否定，就应当解释为包括单个以及多个双方的情况。本说明书中所提供的任一示例或示例性用语(例如“等”)的使用也仅仅出于便于说明本发明的目的，只要在权利要求书中没有记载就不对本发明的范围加以限制。

附图标记的说明

01...无心研磨装置(第一实施方式)；10...研磨机构；11...滚刷；11a...芯部件；11b...旋转轴；11c...突起部件；11d...平衡配重；11e...刷带；11f...刷毛材料；11g..通道材料.；11h...芯线；12...马达；13...带轮；14...传输带；20...工件旋转机构；21...工件旋转车；21a...芯部件；21b...旋转轴；21c...突起部件；21d...平衡配重；21e...旋转传递部件；22...马达；23...带轮；24...传输带；30...工件载置部件；40...切入量调整机构；41...切入量调整手柄；50...间隙调整机构；51...间隙调整手柄；60...工件输送机构；61...工件搬入机构；61a...工件搬入送料机；61b...工件搬入部件；62...工件搬出机构；62a...工件搬出送料机；62b...工件搬出部件；63...工件引导部件；70...壳体；71...上部壳体；71a...窗部；72...下部外壳；73...控制部外壳；74...搬入口；75...搬出口；80...冷却液循环机构；90...控制单元；91...控制部；92...操作部；101...无心研磨装置(第二实施方式)；110a...第一研磨机构；110b...第二研磨机构；120a...第一工件旋转机构；120b...第二工件旋转机构；130...工件载置部件；140a...第一切入量调整机构；141a...第一切入量调整手柄；140b...第二切入量调整机构；141b...第二切入量调整手柄；150a...第一间隙调整机构；151a...第一间隙调整手柄；150b...第二间隙调整机构；151b...第二间隙调整手柄；160...工件输送机构；170...壳体；171a...窗部；174...搬入口；175...搬出口；180...冷却液循环机构；190...控制单元；191...控制部；192...操作部；H...铰链；R...研磨室；U1...第一研磨单元；U2...第二研磨单元。

Claims (8)

1.一种无心研磨装置，其研磨棒状或者圆筒状的工件的外周面以及端部，

所述无心研磨装置的特征在于，具备：

滚刷，多根刷毛材料的前端在该滚刷的外周面露出，在具有剖面呈U字状的槽的长条状的基体的所述槽，装入切断为固定长度的多根所述刷毛材料的一端并使多根所述刷毛材料的一端排列，将通过所述刷毛材料固定于所述槽而形成的刷带卷绕于圆筒状的刷基材的外周，从而形成所述滚刷，所述刷带形成为卷绕并固定于圆筒状的刷基材即芯部件的外周，以使卷绕于所述芯部件的所述刷带所形成的刷毛材料的上下方向所成的线中的、至少工件的进入侧端的线与所述芯部件的工件的进入侧端所成的线平行的方式，预先斜着切断所述刷带的端部，并且，在斜着切断处的刷带中，以使所述刷毛材料的各切断出的前端所成的、沿着滚刷的旋转轴的线，以沿着所述刷带的长边方向趋向工件的进入侧端的前端缓缓变短的方式形成，预先斜着切断所述刷毛材料，从而在该工件前进且该工件的端部与所述刷毛材料接触时，所述刷毛材料的前端所成的线相对于该工件的端部形成为没有阶梯差；

工件旋转车，该工件旋转车在外周面设有旋转传递部件；以及

工件载置部件，该工件载置部件立设在所述滚刷与所述工件旋转车之间，

所述刷毛材料是由尼龙树脂构成的单丝，所述尼龙树脂含有相对于100重量份的刷毛材料整体为10～40重量份的、粒度为F60～F240或者#240～#2000的磨粒。

2.根据权利要求1所述的无心研磨装置，其特征在于，

所述工件载置部件为板状，该工件载置部件的与长边方向正交的纵剖面的上端是水平的。

3.根据权利要求1所述的无心研磨装置，其特征在于，

所述旋转传递部件为无纺布。

4.根据权利要求1所述的无心研磨装置，其特征在于，

还具备工件搬送机构，该工件搬送机构具备：使工件前进并将该工件搬送至所述工件载置部件的工件搬入机构；以及，将通过了该工件载置部件的工件向无心研磨装置的外部搬出的工件搬出机构，

所述工件搬入机构具备：产生使工件前进的力的工件搬入送料机；以及工件搬入部件，该工件搬入部件具有V字形的槽，并且其一端配置于所述工件载置部件的配置有该工件搬入送料机一侧的端部侧，

所述工件搬出机构具备工件搬出部件，该工件搬出部件具有V字形的槽，并且配置为位于所述工件载置部件的另一端附近。

5.根据权利要求4所述的无心研磨装置，其特征在于，

在所述工件搬入部件的端部侧设置有用于将工件载置于所述工件载置部件的中央的工件引导部件。

6.根据权利要求1所述的无心研磨装置，其特征在于，

在工件的前进方向上连设有两个以上由具备所述滚刷以及使该滚刷旋转的机构的研磨机构、与具备所述工件旋转车以及使该工件旋转车旋转的机构的工件旋转机构构成的研磨单元。

7.根据权利要求1所述的无心研磨装置，其特征在于，

卷绕于所述芯部件的外周的刷带形成为所述芯部件的长边方向上的左右两端均与所述芯部件的工件的进入侧端以及另一端平行。

8.一种研磨方法，其使用权利要求1～7中任一项所述的无心研磨装置对棒状或者圆筒状的工件的外周面以及端部进行研磨，

所述研磨方法的特征在于，包括：

使所述滚刷旋转的工序；

使所述工件旋转车向与所述滚刷的旋转方向相同的方向旋转的工序；

将所述工件的一端载置于所述工件载置部件的工序；

经由所述旋转传递部件将所述工件旋转车的旋转向所述工件传导而使该工件旋转并使该工件前进的工序；以及

使所述正在前进的工件与所述滚刷接触而对该工件的外周面以及端部进行研磨的工序，

还包括通过调整所述工件旋转车的旋转速度来调整所述工件的前进速度的工序。