具有偏心转轴的研磨装置.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103379982 A (43)申请公布日 2013.10.30 CN 103379982 A *CN103379982A* (21)申请号 201280009613.0 (22)申请日 2012.10.17 2011-234551 2011.10.26 JP B24B 23/03(2006.01) B24B 47/12(2006.01) (71)申请人 凯德科株式会社 地址 日本国爱知县西春日井郡丰山町大字 丰场字荣 21 番地 (72)发明人 金子幸嗣 (74)专利代理机构 北京瑞盟知识产权代理有限 公司 11300 代理人 刘昕 (54) 发明名称 具有偏心转轴

2、的研磨装置 (57) 摘要 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

3、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。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.08.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2012/006622 2012.10.17 (87)PCT申请的公布数据 WO2013/061540 JA 2013.05.02 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103379982 A CN 103379982 A *CN103379982A

4、* 1/1 页 2 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， 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。 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，

5、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。 权 利 要 求 书 CN 103379982 A 2 1/6 页 3 具有偏心转轴的研磨装置 技术领域 0001 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 0002 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

6、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

7、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。 0003 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

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。 0004 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

9、专利文献13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，

10、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 说 明 书 CN 103379982 A 3 2/6 页 4 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。 0005 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

11、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

12、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。 0006 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。 0007 现有技术文献 0008 专利文献 0009 专利文献 1 ： 日本发明专利公开第 2001-219353 号公报 0010 专利文献 2 ： 日本发明专利公开第 2002-192452 号公报 0011 专利文献 3 ： 日本发明专利公开第平 8-281548 号公报 发明内容 0012 在本发明中提供一种研磨装置，

13、 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。 0013 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

14、用可滑动且可传递驱动力的滑动面连结。 0014 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。 0015 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

15、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。 说 明 书 CN 103379982 A 4 3/6 页 5 0016 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

16、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。 0017 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

17、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 0018 图 1 为现有的研磨装置的偏心旋转机构的说明图。 0019 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。 0020 图 3 为另一实施方式的离合器组件的剖面说明图。 0021 图 4 为安装图 3 的离合器组件的转盘的俯视说明图。 0022 图 5 为安装转盘和研磨盘的离合器组件的剖面说明图。 0023 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。 0024 附图标记说明 0025 1 现有的研磨装置 0026 2 研磨材料 0027 3

18、 研磨盘 0028 4 偏心转轴 0029 5 驱动轴 0030 6 驱动轴的中心线 0031 7 转盘 0032 7a 转盘分割部 0033 7b 转盘分割面 0034 8 偏心转轴的中心线 0035 9 轴承 0036 11 转盘侧离合器组件 0037 12 研磨盘侧离合器组件 0038 13 滑动面 0039 14 离合器安装螺栓 0040 15 间隙 说 明 书 CN 103379982 A 5 4/6 页 6 0041 16 压簧 0042 21 转盘侧离合器组件 0043 22 研磨盘侧离合器组件 0044 24 离合器安装螺栓 0045 25 转盘连结螺栓 0046 31 转盘侧

19、离合器组件 0047 32 研磨盘侧离合器组件 0048 33 滑动面 0049 34 离合器安装螺栓 0050 35 间隙 0051 40 内壳体 0052 41 转盘侧离合器组件 0053 42 研磨盘侧离合器组件 0054 43 滑动面 0055 44 离合器安装螺栓 0056 45 间隙 0057 46 压簧 0058 47 卡环 0059 a 偏心量 具体实施方式 0060 以下根据附图详细说明本发明的实施方式。 0061 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，

20、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。 0062 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

21、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

22、 部件 12 之间设置间隙 15， 以不妨碍滑动面 13 的上述作用。 0063 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 说 明 书 CN 103379982 A 6 5/6 页 7 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。 0064 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

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

24、， 虽 然轴承 9 不是必需的， 但是在本例中设置有金属轴承。 0065 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

25、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。 0066 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

26、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。 0067 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，

27、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。 0068 在上述任一实施方式中， 研磨盘

28、 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 说 明 书 CN 103379982 A 7 6/6 页 8 杂组合的旋转运动， 能够实现良好的研磨操作。 0069 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

29、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。 0070 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。 说 明 书 CN 103379982 A 8 1/5 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103379982 A 9 2/5 页 10 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103379982 A 10 3/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103379982 A 11 4/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103379982 A 12 5/5 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 103379982 A 13