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WO2013061540A1 - 偏心回転軸を有する研磨具 - Google Patents

偏心回転軸を有する研磨具 Download PDF

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WO2013061540A1
WO2013061540A1 PCT/JP2012/006622 JP2012006622W WO2013061540A1 WO 2013061540 A1 WO2013061540 A1 WO 2013061540A1 JP 2012006622 W JP2012006622 W JP 2012006622W WO 2013061540 A1 WO2013061540 A1 WO 2013061540A1
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WO
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polishing
grinding
disk
clutch
eccentric
Prior art date
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PCT/JP2012/006622
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English (en)
French (fr)
Inventor
幸嗣 金子
Original Assignee
ケヰテック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2013540636A priority patent/JP5931084B2/ja
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Publication of WO2013061540A1 publication Critical patent/WO2013061540A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/16—Bushings; Mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/02—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • B24B23/03—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor the tool being driven in a combined movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/12—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by mechanical gearing or electric power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/02—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type
    • F16D7/024—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type with axially applied torque limiting friction surfaces
    • F16D7/028—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type with axially applied torque limiting friction surfaces with conical friction surfaces

Definitions

  • the present invention is a polishing tool that is a tool for grinding or polishing the surface of a workpiece such as a sander, grinder, polisher, etc., in an eccentric position at a predetermined distance from the center line of the drive shaft,
  • the present invention relates to a so-called double action or random action polishing tool provided with a rotating shaft of a polishing disk.
  • FIG. 1 shows such a conventional eccentric rotation mechanism of a polishing tool.
  • the eccentric rotating shaft 4 of the polishing disk 3 to which the abrasive 2 is attached has a center line of the driving shaft 5 on the rotating disk 7 fixed to the driving shaft 5 connected to a motor (not shown).
  • polishing is performed by an irregular and complicated rotational movement of the polishing disk 3. For this reason, not only can efficient polishing be performed, but even in the case of an apparently uniform polished surface, which occurs in polishing by regular rotational movement of a normal polishing disk, depending on the light irradiation angle to the polished surface It is also possible to prevent the occurrence of floating marks or patterns called aurora marks that are observed. It is said that these marks are caused by very fine but periodic polishing spots due to regular rotation, and it is possible to eliminate such problems by polishing with a polishing disk with irregular rotational movement. This is because it can.
  • the rotating disk 7 is rotated by the rotational drive of the driving shaft 5 by the motor, and the polishing disk 3 orbits around the center line 6 of the driving shaft 5 with the eccentricity a as the radius.
  • the polishing disc 3 is rotatably attached to the rotating disc 7 by an eccentric rotating shaft 4 via a bearing 9, and friction between the eccentric rotating shaft 4 and the bearing 9 is accompanied by the rotation of the rotating disc 7. Is rotated about the center line 8 of the eccentric rotating shaft 4 by the driving force generated by the above.
  • the abrasive 2 attached to the polishing board 3 is not in contact with the workpiece and the polishing board 3 can freely rotate, the rotation speed of the polishing board 3 rises to the drive rotation speed of the rotary disk 7.
  • Patent Documents 1 to 3 In order to prevent such a sharp increase in the rotation speed of the polishing machine in an unloaded state and stop of rotation when the polishing machine is pressed against the surface to be polished, as shown in Patent Documents 1 to 3, Proposals have been made for a brake and driving force transmission structure for the rotating shaft.
  • patent document 1 has the structure which prevents the raise of the rotation speed of a grinding
  • the brake means When the polishing machine is pressed against the workpiece to be processed, the brake means is deformed, and has a structure in which it is engaged with and connected to the polishing machine.
  • the polishing disk receives a forcible driving force from the eccentric support (rotary disk) and can maintain the rotation even when pressed against the workpiece.
  • the brake for preventing the rotation speed from increasing in the no-load state is based on the frictional force between the rotating shaft and the elastic functional ring. The loss of energy is large due to the useless mechanism of braking in the grinding machine before transmitting to the machine.
  • the driving force to maintain the rotational force of the grinding machine is due to the geometrical connection between the brake means attached to the casing and the grinding machine.
  • the polishing disk rotates in the direction opposite to the drive rotation of the eccentric support (rotary disk), and the rotation direction changes instantaneously during the polishing process, so the impact is large and the work surface is moved. As well as the effects of the work, there will be danger in the work. Further, the number of rotations of the polishing disk is constant with respect to the driving rotation, and the rotation is not irregular and smooth, so that the function of the polishing tool having the eccentric rotation mechanism cannot be exhibited.
  • Patent Document 2 discloses a polishing tool in which a device for limiting the number of rotations of a sanding disk (polishing disk) attached to a housing (casing) always transmits force to and from the sanding disk. ing.
  • the device for limiting the number of rotations of the sanding disc is a hollow wheel and is connected to the housing via a partial bearing. Can be freely rotated. Therefore, the rotational speed control of the sanding disk can be made smoother than that of the polishing machine of Patent Document 1, but at least (1) the bearing of the engaging portion is required for the control of the rotational speed and rotational direction of the sanding disk.
  • the driving force is directly transmitted to the polishing disk (polishing pad), but by applying a force in a direction parallel to the axial direction to the inner ring and the outer ring of the bearing, which is a bearing, Since the rotation is controlled, there is a problem in durability due to the structure of the bearing.
  • JP 2001-219353 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-192452 JP-A-8-281548
  • the rotation speed of the polishing disk is reduced even when there is no load during non-polishing. Even when a load is applied during polishing, it does not increase significantly, prevents the rotation speed from dropping significantly by transmitting an appropriate driving force, and controls the rotation speed to a stable range.
  • a polishing tool for efficiently polishing a workpiece and generating no marks or patterns on the polished surface is provided.
  • the polishing tool of the present invention is attached via a bearing at a position where the eccentric rotation shaft of the polishing plate to which the abrasive is attached is eccentric from the drive shaft center line of the rotation plate fixed to the drive shaft connected to the motor.
  • the polishing disk side clutch component attached to the polishing disk or the eccentric rotating shaft fixed to the polishing disk and the rotating disk side clutch component attached to the rotating disk are slidable.
  • the sliding surface is preferably a sliding surface having at least one pair of conical shapes, and the clutch constituent member on one side is made of a plastic material, and the clutch constituent member on the other side is made of a metal material.
  • a plastic material it is a material excellent in heat resistance and abrasion resistance.
  • fluororesin, PEEK (polyetheretherketone), polyamideimide, or a fiber reinforced resin thereof is preferably used.
  • the metal material a metal such as steel, a copper alloy, an aluminum alloy, a white metal, or a sintered metal impregnated with a liquid lubricant is preferably used.
  • the polishing disc side clutch constituent member attached to the polishing disc or the eccentric rotating shaft and the rotary disc side clutch constituent member attached to the rotary disc are slidably connected so as to transmit driving force.
  • This is what is called a half-clutch state. Therefore, the driving force of the rotating disk can be transmitted by the frictional force of the sliding surfaces of both clutch components, and the frictional force of this sliding surface is larger than the frictional force of the bearing. The rotation is controlled.
  • the clutch member of the polishing tool described above is a sliding surface that can slide and transmit a driving force
  • the friction of the sliding surfaces of both clutch constituent members This prevents the grinding machine's rotation speed from rising significantly due to the braking action, and when a load is applied during grinding, the driving force from the rotating disk side is transmitted to the grinding machine side by the frictional force of the sliding surface.
  • the rotation speed can be maintained. Therefore, during polishing work, the rotation speed of the rotating disk, that is, the orbital rotation speed of the polishing disk, is adjusted by adjusting the rotation speed of the motor, and the force for pressing the abrasive attached to the polishing disk against the work surface is adjusted appropriately.
  • the rotational speed can be adjusted, and the polishing machine can perform a rotational motion in which the rotational rotation and the orbital motion are combined in a complex manner.
  • the polishing tool of the present invention in the polishing of a workpiece, in grinding processing with a large polishing amount, the surface is smooth even though the polishing amount is large due to complicated and forced rotational movement of the polishing machine. A smooth surface can be obtained, and a beautiful matte surface can also be obtained, thereby enabling efficient work. Also in buffing or the like, polishing without generating marks or patterns on the polished surface can be performed. In this polishing tool, even if the rotation of the polishing disk is complicated and irregular, the rotation direction of the polishing disk coincides with the rotation direction of the rotation disk, and there is little energy loss of driving, and the rotation direction during polishing processing. The polishing operation can be performed safely without changing the moment and giving an impact. Accordingly, the polishing tool of the present invention can be preferably used as a grinding tool called a so-called grinder or a sander, or a polishing tool for finishing polishing called a polisher.
  • FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a form in which a part of the clutch constituent member shown in FIG. 2 is changed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the clutch constituent members attached to the rotating disk and the eccentric rotating shaft of the present invention.
  • the polishing disc 3 is fixed to the tip of the eccentric rotating shaft 4, and the abrasive 2 is attached to the polishing disc 3.
  • a drive motor is connected to the tip of the drive shaft 5, and the rotating disk 7 rotates by receiving a drive force from the motor.
  • the eccentric rotating shaft 4 is mounted at an eccentric position from the drive shaft 5, and the rotating disk 7 is rotated by the rotational drive of the drive shaft 5 by the motor, and the eccentric rotating shaft 4. Is orbitally moved and attached to the rotating disk 7 via a bearing 9 such as a bearing, and can rotate.
  • the eccentric rotating shaft 4 in FIG. 2 is attached to the rotating disk 7 via a bearing 9, and the polishing disk side clutch constituent member 12 is attached and fixed to the eccentric rotating shaft 4 by a clutch mounting screw 14. .
  • the rotating disk side clutch constituting member 11 is attached to the rotating disk 7 together with the push spring 16, and the rotating disk 7 and the constituting member 11 are not fixed to each other so that the position of the push spring 16 is not fixed. It is attached so that elastic force can be transmitted.
  • the rotating disk side clutch constituting member 11 and the polishing board side clutch constituting member 12 are arranged so as to be in close contact with a conical sliding surface 13.
  • the sliding surface 13 is slidable and can transmit a driving force.
  • the frictional force of the sliding surface 13 is larger than the frictional force of the bearing 9, and the rotational speed of the eccentric rotating shaft 4 is remarkably increased. It acts as a brake, and exerts an effect of transmitting driving force against a decrease in the rotation speed.
  • the adjustment of the force for bringing the two clutch constituent members 11 and 12 into close contact with each other can be performed by adjusting the elastic force of the push spring 16. In order to strengthen the brake or strengthen the transmission of the driving force, a spring having a larger elastic force can be used or the spring can be compressed further. In order to weaken the transmission of the brake and driving force, the opposite adjustment may be performed.
  • the eccentric rotating shaft 4 is attached by a bearing 9 with a gap 15 between the rotating disk 7 and the polishing disk side clutch member 12 so that the above-mentioned action of the sliding surface 13 is not hindered.
  • the clutch constituent members 11 and 12 are always in a half-clutch state, the sliding surface 13 is slidable and can transmit a driving force.
  • a polishing tool having a combination of the above exhibits excellent polishing characteristics and workability as described above.
  • the shape of the sliding surface 13 is preferably a conical shape in which a sliding area is easily secured, but the shape of the sliding surface is not particularly limited and may be a disk shape.
  • FIG. 3 and 4 are examples of other components of the clutch, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view, and FIG. 4 is a top explanatory view.
  • the clutch constituent member of this embodiment is configured such that the sliding surface 23 is composed of a combination of a plurality of conical shapes, the polishing disc side clutch member 22 is fixedly attached to the eccentric rotating shaft 4, and the rotary disc side clutch constituent member 21 is The rotating disk 7 is formed by cutting. Since the sliding surface 23 is composed of four conical surfaces, the rotating disk 7 is divided by the dividing surface 7b, the dividing part 7a is removed, and the eccentric rotating shaft is attached and fixed while the polishing disk side clutch constituent member 22 is attached and fixed.
  • each clutch structural member can also fulfill
  • FIG. 5 shows an example in which the polishing disk side clutch component is directly attached to the polishing disk.
  • the polishing disk side clutch constituting member 32 is attached to the polishing disk 3.
  • the clutch mounting screw 34 is screwed and fixed to the eccentric rotating shaft 4, but the mounting screw 34 may be screwed and fixed to the polishing board 3.
  • the turntable side clutch constituting member 31 is attached and fixed to the upper surface of the turntable 7, and both the clutch constituting members 31 and 32 are arranged so as to be in close contact with a conical sliding surface 33.
  • the rotating disk side clutch constituting member 31 and the rotating shaft 4 are not in direct contact with each other, there is a gap 35 between them, and the polishing disk 3 and the rotating disk 7 are connected via the sliding surface 33.
  • the rotating disk side clutch constituting member 31 is not fixed to the rotating disk 7 so as not to move relative to the rotating disk 7 in the same manner as the rotating disk side clutch constituting member 11 in FIG. It can also be arranged so that it can be pressed.
  • FIG. 6 is an example of a form in which a part of the clutch constituent member shown in FIG. 2 is changed, and shows a cross-sectional explanatory view thereof.
  • the eccentric rotary shaft 4 that drives the polishing disc is attached to the inner casing 40 connected to the rotary disc 7 via the bearing 9.
  • the sliding surface 43 of the clutch component member is composed of a combination of two conical shapes
  • the polishing disc side clutch component member 42 has a convex ring shape
  • the rotary disc side clutch component member 41 has a concave ring shape
  • Both of the concave and convex surfaces are in close contact to constitute a sliding surface 43.
  • the polishing disk side clutch constituting member 42 is attached to the eccentric rotating shaft 4 by a clutch attaching screw 44, and the rotating disk side clutch constituting member 41 is attached to the rotating disk 7 via a push spring 46.
  • the inner casing 40 is connected and fixed to the rotating disk 7 by the pressing force of the pressing spring 46 that passes through the clutch constituent members 41 and 42 and the bearing 9 and the latching by the snap ring 47.
  • the sliding surface 43 in this embodiment is slidable and capable of transmitting a driving force as in the other embodiments, and the frictional force of the sliding surface 43 is larger than the frictional force of the bearing 9.
  • the adjustment of the force for bringing the two clutch constituent members 41 and 42 into close contact with each other can be performed by adjusting the elastic force of the push spring 46.
  • the polishing disk 3 and the rotating disk 7 are connected via a sliding surface that is slidable and capable of transmitting driving force, and is in a half-clutch state. Therefore, in the polishing operation, as described above, the polishing disk 3 performs a rotational motion in which the rotational rotation and the orbital motion are combined in a complicated manner, thereby realizing an excellent polishing operation.
  • the plastic material is preferably a fluororesin, PEEK (polyetheretherketone), polyamideimide, or a fiber reinforced resin thereof, and the fiber is preferably glass fiber or carbon fiber.
  • fluororesin polytetrafluoroethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a copolymer of tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene, ethylene, hexafluoropropylene, or the like can also be used.
  • polyacetal polyoxymethylene
  • polyether ketone polyether sulfone
  • Metal materials include steel, copper alloys, such as bronze, lead bronze, phosphor bronze, aluminum alloys, white metal, and oil-impregnated sintered metal materials, such as iron, copper alloys, iron-copper alloys, and graphite.
  • a metal material such as a sintered material combined with the above can be used.
  • a clutch component is manufactured by casting, casting, cutting, or the like from these materials. And you may interpose lubricating materials, such as lubricating oil, in a sliding surface as needed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

【課題】　駆動モーターの駆動軸の中心線から偏心した位置に研磨盤の偏心回転軸を回転自在に取り付けた研磨具において、非研磨時で無負荷の場合でも、研磨盤の自転回転数が著しく上昇することや、研磨時で負荷が加わった場合でも、自転回転数が著しく低下することを防ぎ、自転回転数を安定した範囲の回転数に制御し、被工作物を効率よく研磨し、かつ研磨面にマークや模様を発生させない研磨具を提供する。 【解決手段】　本発明の研磨具は、研磨材を取り付けた研磨盤の偏心回転軸が、モーターに連結した駆動軸に固定された回転盤の駆動軸中心線から偏心した位置に、軸受を介して取り付けられている研磨具において、研磨盤もしくは研磨盤に固定されている偏心回転軸に取り付けられた研磨盤側クラッチ構成部材と、回転盤に取り付けられた回転盤側クラッチ構成部材とが、摺動可能であって駆動力伝達可能な摺動面を介して連結されているクラッチを有することを特徴とする。

Description

偏心回転軸を有する研磨具
　本発明は、サンダー、グラインダー、ポリッシャーなど被工作物の表面を研削したり、研磨したりして工作するための工作具である研磨具において、駆動軸の中心線から所定距離の偏心位置に、研磨盤の回転軸が設けられている、いわゆるダブルアクションないしはランダムアクション研磨具に関する。
　駆動モーターの駆動軸の中心線から偏心した位置に、研磨盤の回転軸を回転自在に取り付けた研磨具では、研磨盤は駆動軸の周りを軌道運動すると共に、研磨盤自体も回転軸を中心にして回転運動し、自転する。そのため通常、このような研磨具は、「ダブルアクションサンダー研磨具」ないしは「ランダムアクション研磨具」とも呼ばれている。図１にこのような従来からの研磨具の偏心回転機構を示す。この研磨具１では、研磨材２を取り付けた研磨盤３の偏心回転軸４は、モーター(図示せず)に連結した駆動軸５に固定された回転盤７上の、駆動軸５の中心線６から偏心した位置に、軸受９を介して回転自在に取り付けられている。そのため、この研磨具１では、研磨盤３の不規則かつ複雑な回転運動により研磨が行われる。そのため、効率の良い研磨が行えるだけでなく、通常の研磨盤の規則的な回転運動による研磨において発生する、見た目には均一な研磨面であっても、研磨面への光の照射角度によっては観測される、オーロラマークなどと称される浮き立ったマークや模様などの発生を防ぐこともできる。このマーク等は規則的な回転により、非常に微細ではあるが周期的な研磨斑に起因するとされており、不規則な回転運動の研磨盤で研磨することでこのような不具合を解消することができるためである。
　この研磨具１では、モーターによる駆動軸５の回転駆動により回転盤７が回転し、研磨盤３は駆動軸５の中心線６の周りを、偏心量ａを半径として軌道運動する。また研磨盤３は、軸受９を介した偏心回転軸４にて、回転盤７に回転自在に取り付けられており、回転盤７の回転に伴い、偏心回転軸４と軸受９との間の摩擦により発生する駆動力にて、偏心回転軸４の中心線８を中心として自転回転する。研磨盤３に取り付けた研磨材２が被工作物に接しておらず、研磨盤３が自由回転可能な状態では、研磨盤３の自転回転数は回転盤７の駆動回転数にまで上昇する。研磨盤３の回転数がこのように上昇した状態で、被工作物の表面に研磨材２を押し当てて、研磨や研削を行った場合には、研磨工作が衝撃的に行われることとなり、被工作物の表面には斑や傷が生じてしまう。また、被工作物に研磨盤３を強く押し付けると、研磨盤３の自転回転はブレーキが掛かることになり、そのブレーキ力は回転軸４と軸受９との間の摩擦により発生する回転盤７の回転力より大きくなり、自転回転が行われなくなり、研磨力の著しい低下となる。
　このような研磨盤の無負荷状態での自転回転数の著しい上昇や被研磨面へ研磨盤を押し付けた場合の回転の停止を防ぐために、特許文献１～３に示されるように、研磨盤の回転軸に対するブレーキや駆動力の伝達構造の提案がなされている。特許文献１では、駆動モーターのケーシングに取り付けた、弾性的な機能リングからなるブレーキ手段の摩擦力により、研磨盤の回転数の上昇を防ぐ構造となっている。そして、研磨盤を加工すべき工作物に押し付けると、ブレーキ手段が変形して、研磨盤との間で形状的に咬み合い、結合する構造となっている。この形状的な結合により、研磨盤は偏心体支持部（回転盤）より強制的な駆動力を受け、工作物に押し付けられても、回転を維持することができる。しかしながらこの構造では、無負荷状態での自転回転数の上昇防止のためのブレーキは回転軸と弾性的な機能リングとの間の摩擦力によっているため、本来、駆動軸において有する回転エネルギーを工作物に伝える以前に研磨盤においてブレーキするという無駄な機構のためエネルギーの損失が大きく、一方、研磨盤の回転力を維持する駆動力は、ケーシングに取り付けたブレーキ手段と研磨盤との形状的結合により伝達されるため、研磨盤の回転は、偏心体支持部（回転盤）の駆動回転と逆方向の回転となり、研磨加工に際して回転方向が一瞬に変化するためその衝撃は大きく、被加工物表面への影響だけでなく、作業に危険性が伴うことになる。また、研磨盤の回転数も駆動回転に対して一定となり、不規則で滑らかな回転とはならず、偏心回転機構を持つ研磨具の機能を発揮するには到らない。
　特許文献２には、ハウジング（ケーシング）に取り付けられているサンディングディスク（研磨盤）の回転数制限のための装置が、サンディングディスクとの間で、常時、力の伝達を行う研磨具が示されている。この研磨具では、サンディングディスクの回転数制限のための装置は、中空車とし部分軸受を介してハウジングと結合させ、ハウジングに常時相対回動不能に結合されているだけでなく、結合を解除して自由回転もできるようになっている。そのために、サンディングディスクの回転数制御は、特許文献１の研磨機よりは滑らかとすることができるが、サンディングディスクの回転数や回転方向などの制御には、少なくとも（１）係合部分の軸受の摩擦モーメントと、第一係合部および第二係合部の摩擦モーメントとの大小や方向、（２）偏心ピンとサンディングディスク軸受との摩擦モーメントの大小や方向、（３）駆動軸回転数と回転トルクの精緻な計算などが必要であり、ロック装置の接続・遮断を行ったり、クラッチなどを用いたりしているため、装置が複雑となる。また、研磨加工に際して回転方向が一瞬に変化するためその衝撃は大きく、被加工物表面への影響だけでなく、作業に危険性が伴うことになることは、特許文献１と同様である。
特許文献３の研磨具では、駆動力を直接研磨盤（研磨パッド）に伝達するものではあるが、軸受であるベアリングの内輪と外輪とに、軸方向と平行の方向に力を加えることで、回転の制御を行っているために、ベアリングの構造上、耐久性に問題を生ずることになる。
特開２００１－２１９３５３号公報 特開２００２－１９２４５２号公報 特開平８－２８１５４８号公報
　本発明では、駆動モーターの駆動軸の中心線から偏心した位置に研磨盤の偏心回転軸を回転自在に取り付けた研磨具において、非研磨時で無負荷の場合でも、研磨盤の自転回転数が著しく上昇することがなく、研磨時で負荷が加わった場合でも、適宜の駆動力を伝達し自転回転数が著しく低下することを防ぎ、自転回転数を安定した範囲の回転数に制御することで、被工作物を効率よく研磨し、かつ研磨面にマークや模様を発生させない研磨具を提供する。
　本発明の研磨具は、研磨材を取り付けた研磨盤の偏心回転軸が、モーターに連結した駆動軸に固定された回転盤の駆動軸中心線から偏心した位置に、軸受を介して取り付けられている研磨具において、研磨盤もしくは研磨盤に固定されている偏心回転軸に取り付けられた研磨盤側クラッチ構成部材と、回転盤に取り付けられた回転盤側クラッチ構成部材とが、摺動可能であって駆動力伝達可能な摺動面を介して連結されているクラッチを有することを特徴とする。
　また、前記摺動面は少なくとも一組の円錐形状からなる摺動面であることが好ましく、さらに、一方の側のクラッチ構成部材はプラスチック材料から成り、他方の側のクラッチ構成部材は金属材料からなっていることが好ましい。プラスチック材料としては、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料であり、例えばフッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリアミドイミド、あるいはそれらの繊維強化樹脂が好ましく用いられる。金属材料としては、鋼、銅合金、アルミニウム合金、ホワイトメタルなどの金属や液体潤滑油を含浸した焼結金属が好ましく用いられる。
　本発明の研磨具では、研磨盤もしくは偏心回転軸に取り付けられた研磨盤側クラッチ構成部材と、回転盤に取り付けられた回転盤側クラッチ構成部材とが、摺動可能かつ駆動力伝達可能に連結されており、いわゆる半クラッチの状態となっているものである。そのため、両クラッチ構成部材の摺動面の摩擦力により回転盤の駆動力を伝達することができると共に、この摺動面の摩擦力は軸受の摩擦力より大きくなっており、偏心回転軸の自転回転を制御している。
　上記した研磨具のクラッチ部材は、摺動可能であって駆動力伝達可能の摺動面となっているため、非研磨時で無負荷の場合には、両クラッチ構成部材の摺動面の摩擦によるブレーキ作用により研磨盤の自転回転数が著しく上昇することを防ぎ、研磨時で負荷が加わった場合には、摺動面の摩擦力により回転盤側からの駆動力を研磨盤側に伝達し、自転回転数を維持することができる。そのため研磨作業時に、モーターの回転数の調整により回転盤の回転数すなわち研磨盤の軌道運動回転数の調整を行うと共に、研磨盤に取り付けた研磨材を被加工面に押し付ける力を適宜調整することで、自転回転数も調整でき、研磨盤は自転回転と軌道運動とが複雑に組み合わさった回転運動を行うことができる。
　従って、本発明の研磨具を用いることで、被工作物の研磨において、研磨量の大きい研削加工では、研磨盤の複雑かつ強制的な回転運動により、大きな研磨量にもかかわらず、表面の滑らかな加工面を得ることができ、さらには綺麗な艶消し加工面も得ることができ、効率良く作業することができる。また、バフ研磨などにおいても、研磨面にマークや模様を発生させない研磨を行うことができる。そして、本研磨具では、研磨盤の回転が複雑かつ不規則であっても、研磨盤の自転方向は回転盤の回転方向と一致しており、駆動のエネルギー損失も少なく、研磨加工に際して回転方向が一瞬にして変化して衝撃を与えることもなく、研磨作業を安全に行うことができる。従って、本発明の研磨具は、いわゆるグラインダー、サンダーと称される研削加工用研磨具や、ポリッシャーと称される仕上げ研磨加工用研磨具などとして好ましく用いることができる。
従来からの研磨具の偏心回転機構の説明図である。 回転盤と偏心回転軸とに取り付けたクラッチ構成部材の断面説明図である。 他の形態のクラッチ構成部材の断面説明図である。 図３のクラッチ構成部材を取り付けた回転盤の上面説明図である。 回転盤と研磨盤とに取り付けたクラッチ構成部材の断面説明図である。 図２に示したクラッチ構成部材の一部を変更した形態の断面説明図である。
　本発明の実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。
　図２は本発明の回転盤と偏心回転軸とに取り付けたクラッチ構成部材の断面説明図である。図２において、偏心回転軸４の先には、図示はしていないが、図１と同様に研磨盤３が固定され、研磨盤３には研磨材２が取り付けられている。駆動軸５の先には、同様に図示されていないが、駆動モーターが連結されており、モーターからの駆動力を受けて、回転盤７が回転する。また先に説明した図１と同様に、偏心回転軸４は駆動軸５から、偏心した位置に取り付けられており、モーターによる駆動軸５の回転駆動により回転盤７が回転し、偏心回転軸４は軌道運動すると共に、ベアリングなどの軸受９を介して回転盤７に取り付けられており、自転回転することができる。
　図２における偏心回転軸４は、軸受９を介して回転盤７に取り付けられており、さらに偏心回転軸４には、研磨盤側クラッチ構成部材１２がクラッチ取り付けネジ１４にて取り付け固定されている。一方、回転盤７には、回転盤側クラッチ構成部材１１が押しバネ１６と共に取り付けられており、回転盤７と該構成部材１１とが相互位置不動には固定されておらず、押しバネ１６の弾性力を伝達可能に取り付けられている。回転盤側クラッチ構成部材１１と研磨盤側クラッチ構成部材１２とは円錐形状の摺動面１３で密着するように配置されている。摺動面１３は摺動可能であって、かつ駆動力伝達可能となっており、摺動面１３の摩擦力は軸受９の摩擦力より大きく、偏心回転軸４の自転回転数の著しい増加に対してはブレーキとなり、自転回転数の低下に対しては駆動力の伝達の作用を発揮する。両クラッチ構成部材１１、１２を密着する力の調整は、押しバネ１６の弾性力の調整で行うことができる。ブレーキを強くしたり、駆動力の伝達を強くしたりするにはより大きい弾性力を持つバネを使用するか、バネをより圧縮することで行うことができる。ブレーキや駆動力の伝達を弱くするにはその逆の調整を行えばよい。また、偏心回転軸４は軸受９により、回転盤７と研磨盤側クラッチ部材１２との間に間隙１５を設けて取り付け、摺動面１３の前記の作用が妨げられないようにしている。
　上記のように、両クラッチ構成部材１１、１２は常に半クラッチ状態となっており、摺動面１３は摺動可能であって、かつ駆動力伝達可能となっており、このようなクラッチ構成部材の組み合わせを有する研磨具は、前記したような優れた研磨特性や作業性を発揮する。また、摺動面１３の形状は摺動面積が確保し易い円錐状の形状が好ましいが、摺動面の形状は特に限定されず円盤状であってもよい。
　図３と図４は他の形態のクラッチ構成部材の例であって、図３には断面説明図、図４には上面説明図を示す。この形態のクラッチ構成部材は、摺動面２３を複数の円錐形状の組み合わせから構成したものであり、研磨盤側クラッチ部材２２を偏心回転軸４に取り付け固定し、回転盤側クラッチ構成部材２１は、回転盤７を切削加工して形成させたものである。摺動面２３は４個の円錐面からなっているため、回転盤７を分割面７ｂにて分割し、分割部７ａを取り外して、研磨盤側クラッチ構成部材２２を取り付け固定しながら偏心回転軸４をセットして、取り外した分割部７ａを連結ネジ２５にて回転盤７と固定する。研磨盤側クラッチ構成部材２２は取り付けネジ２４にて偏心回転軸４に固定される。また、回転盤側クラッチ構成部材２１は、回転盤７を切削加工して形成させる方法に変えて、同じ形状の摺動面２３を形成した構成部材を回転盤７に取り付け固定することでもよい。尚、図３に示した形態では、それぞれのクラッチ構成部材は軸受機能も果たすことができ、軸受９は必ずしも必要ではないが、この例ではメタル軸受が設けてある。
　図５は研磨盤側クラッチ構成部材を研磨盤に直接取り付けた例を示す。この例では、研磨盤側クラッチ構成部材３２は研磨盤３に取り付けられている。図５ではクラッチ取り付けネジ３４を偏心回転軸４にねじ込み固定しているが、取り付けネジ３４を研磨盤３にねじ込み固定してもよい。回転盤側クラッチ構成部材３１は回転盤７の上面に取り付け固定されて、両クラッチ構成部材３１と３２とは円錐形状の摺動面３３で密着するように配置されている。そして、回転盤側クラッチ構成部材３１と回転軸４とは直接接触せず、両者の間には隙間３５が存在し、研磨盤３と回転盤７とは摺動面３３を介して連結している。尚、回転盤側クラッチ構成部材３１は、図２における回転盤側クラッチ構成部材１１と同様に、回転盤７とは相互位置不動には固定せず、押しバネにより研磨盤側クラッチ構成部材３２に押し付け可能として配置することもできる。
　図６は図２に示したクラッチ構成部材の一部を変更した形態の例であって、その断面説明図を示す。この形態では、研磨盤を駆動する偏心回転軸４は、回転盤７に連結されたインナーケーシング４０に軸受９を介して、取り付けられている。また、クラッチ構成部材の摺動面４３は二つの円錐形状の組み合わせから構成され、研磨盤側クラッチ構成部材４２が凸状リング形状、回転盤側クラッチ構成部材４１が凹状リング形状となっており、両者の凹凸面が密着され摺動面４３を構成している。研磨盤側クラッチ構成部材４２は、クラッチ取り付けネジ４４にて偏心回転軸４に取り付けられ、回転盤側クラッチ構成部材４１は、押しバネ４６を介して回転盤７に取り付けられている。インナーケーシング４０は、各クラッチ構成部材４１、４２と軸受９を経由した押しバネ４６による押圧力と、スナップリング４７による掛止により、回転盤７に連結固定されている。このような形態とすることにより、軸受９としてベアリングを用いた場合に、軸方向の力による軸受の損傷を避けることができる。
　また、この形態における摺動面４３は、他の形態と同様に、摺動可能であって、かつ駆動力伝達可能となっており、摺動面４３の摩擦力は軸受９の摩擦力より大きく、偏心回転軸４の自転回転数の著しい増加に対してはブレーキとなり、自転回転数の低下に対しては駆動力の伝達の作用を発揮する。両クラッチ構成部材４１、４２を密着する力の調整は、押しバネ４６の弾性力の調整で行うことができる。そして、この形態においては、研磨盤側クラッチ構成部材４２としてプラスチック材料を使用し、回転盤側クラッチ構成部材４１として金属材料を使用することが好ましく、本実施例ではプラスチック材料としてポリアミドイミドを、金属材料として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いた。この構成の場合、研磨具の使用時間の経過と共に、摺動面においてプラスチック材料で構成した研磨盤側クラッチ構成部材４２が磨滅してくる。この磨滅が進行すると共に、金属材料で構成した回転盤側クラッチ部材４１が上方にせり上がり、回転機構にトラブルを生ずることがある。しかし、図６の形態においては、回転盤側クラッチ構成部材４１の周縁部とインナーケーシング４０の下縁部との間に設けられた間隙４５が狭くなり、終局的には無くなってしまうことで、回転盤側クラッチ構成部材４１が無制限にせり上がることを防ぐことができる。また、この間隙４５の有無は、研磨盤側クラッチ構成部材４２の取り換え時期の目安ともなる。
　以上何れの形態でも、研磨盤３と回転盤７とは、摺動可能であって駆動力伝達可能な摺動面を介して連結され、半クラッチ状態となっている。そのため、研磨作業において、前記したように研磨盤３は自転回転と軌道運動とが複雑に組み合わさった回転運動を行い、優れた研磨作業が実現できる。
　両クラッチ構成部材を構成する素材としては、金属、プラスチック材料を使用することができるが、前記したように、プラスチック材料と金属材料との組み合わせが好ましく、プラスチック材料としては耐熱性と耐摩耗性に優れた材料が用いられる。そのようなプラスチック材料は前記したようにフッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリアミドイミド、あるいはそれらの繊維強化樹脂が好ましく、繊維としてはガラス繊維や炭素繊維が好ましい。そして、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましく、そのほかテトラフルオロエチレンとクロロトリフルオロエチレン、エチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどとの共重合体も用いることができる。また、その他の耐熱性、耐摩耗性を備えたプラスチック材料として、ポリアセタール（ポリオキシメチレン）、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォンも用いることができる。金属材料としては、鋼、銅合金、例えば青銅、鉛青銅、リン青銅など、アルミニウム合金、ホワイトメタルなどと、含油焼結金属材料、例えば鉄、銅合金、鉄銅合金及びこれ等の金属にグラファイトを組み合わせた焼結材料などの金属材料を用いることができる。これ等の素材を鋳造、注型、切削加工などによりクラッチ構成部材を製作する。そして、摺動面には必要に応じて、潤滑油などの潤滑材を介在させてもよい。
　以上、実施の形態につき説明をしたがこれらの形態に限定されることなく、本願発明の趣旨の範囲でその他の形態であってもよい。
　１　　従来の研磨具
　２　　研磨材
　３　　研磨盤
　４　　偏心回転軸
　５　　駆動軸
　６　　駆動軸の中心線
　７　　回転盤
　７ａ　回転盤分割部
　７ｂ　回転盤分割面
　８　　偏心回転軸の中心線
　９　　軸受
１１　　回転盤側クラッチ構成部材
１２　　研磨盤側クラッチ構成部材
１３　　摺動面
１４　　クラッチ取り付けネジ
１５　　隙間
１６　　押しバネ
２１　　回転盤側クラッチ構成部材
２２　　研磨盤側クラッチ構成部材
２４　　クラッチ取り付けネジ
２５　　回転盤連結ネジ
３１　　回転盤側クラッチ構成部材
３２　　研磨盤側クラッチ構成部材
３３　　摺動面
３４　　クラッチ取り付けネジ
３５　　隙間
４０　　インナーケーシング
４１　　回転盤側クラッチ構成部材
４２　　研磨盤側クラッチ構成部材
４３　　摺動面
４４　　クラッチ取り付けネジ
４５　　間隙
４６　　押しバネ
４７　　スナップリング
　ａ　　偏心量

Claims (4)

  1. 　研磨材を取り付けた研磨盤の偏心回転軸が、モーターに連結した駆動軸に固定された回転盤の駆動軸中心線から偏心した位置に、軸受を介して取り付けられている研磨具において、研磨盤もしくは研磨盤に固定されている偏心回転軸に取り付けられた研磨盤側クラッチ構成部材と、回転盤に取り付けられた回転盤側クラッチ構成部材とが、摺動可能であって駆動力伝達可能な摺動面を介して連結されているクラッチを有することを特徴とする研磨具。
  2. 　前記摺動面は少なくとも一組の円錐形状からなる摺動面であることを特徴とする請求項１に記載の研磨具。
  3. 　一方の側のクラッチ構成部材はプラスチック材料からなり、他方の側のクラッチ構成部材は金属材料からなっていることを特徴とする請求項１ないしは２に記載の研磨具。
  4. 　プラスチック材料はフッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリアミドイミド、あるいはそれらの繊維強化樹脂から選ばれたプラスチック材料であることを特徴とする請求項３に記載の研磨具。
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