JP2006035336A - 弾性体工具を用いた脆性材料の加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の加工では真球化に長時間を要したガラスのような脆性材料からなる素球に対し、欠け，割れを生じることなく直径の相互差が小さく、真球度の高い球体への加工を容易にする。
【解決手段】対面する回転円盤２と固定円盤１の対合面に夫々同心円状に溝４を設け、該溝の間に素球Ｂを挟み込み、円盤２を回転させることにより素球Ｂを研磨する装置において、前記回転円盤２と固定円盤１の何れか一方の対合面を弾性体として回転に伴い素球Ｂにかかる強弱変動荷重を適度に吸収，緩和せしめ、一定の荷重がかかるようにした。
なお、弾性体としては通常、ゴム，プラスチックを用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は弾性体工具を用いた加工装置及び加工方法に係り、特にガラスやセラミックスの如き脆性材料の素球を回転円盤と固定円盤の走行溝の間に入れて欠けや割れを起こすことなしに直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球形に加工する脆性材料の加工装置ならびに加工方法に関するものである。

球体を研磨する装置として、従来、対面する固定円盤と回転円盤の対合面に同心円状に溝を形成し、該溝の間で溝にはめ込む形で素球を挟み込み回転円盤を回転させることにより素球を溝に沿って円運動させ、このとき回転円盤又は／及び固定円盤に遊離砥粒を散布し、あるいは円盤自体に砥石を使用することによって素球を研磨して当初の素球の球形より、より直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球形に加工する装置は使用されている。(例えば特許文献１参照)
特開２０００−３１８８１４号公報

ところが、上記従来の装置は、一般に鋼球の如き靭性材料からなる素球を対象として球形加工を施すものであり、ガラス，セラミックスのような脆性材料に対する加工は低荷重で行うため長時間を要していた。

これは上記従来の装置が回転円盤，固定円盤とも対合面は砥石又は金属盤が使用されており、鋼球の如き靭性材料からなる素球では、素球が対合する回転円盤と固定円盤間に挟まれ互いに摩擦する場合でも、破壊に至る機会は極めて少ないが、ガラス，セラミックスのような脆性材料の場合は素球が挟み込まれるときの荷重が素球の耐力より高いと容易に割れてしまい、また荷重が小さすぎると円盤内で素球同士が接触したとき生じる摩擦によって素球が欠け、また最悪の場合、素球の割れにつながってしまうからである。

また素球の真球度も悪く、楕円形のように長径と短径に差が生じ、素球の回転に伴い当然、素球にかかる荷重にも周期的強弱が存在し、その結果、溝に沿って円運動しているうちに上記理由から破壊につながることも多々あることに起因するものと思われる。

そのため円盤内に素球を固定するためにかける荷重を最適にするためには非常にシビアな制御が必要であり、従って前述した如き従来の対合面を砥石又は金属面とする円盤ではガラス，セラミックスのような脆性材料は加工し難く、加工に長時間を要していた。

本発明は上述の如き実状に鑑み、これに対処すべく、上記円盤の一方をこれまでの砥石又は金属円盤に代表される硬質体からゴム，プラスチックといった弾性体に変えることを見出すことにより、常時又は一時的に強くなった素球への荷重を適度に緩和させて常に素球への荷重を均一にして脆性材料からなる素球でも、直径の相互差が小さく、かつ、より真球度のよい球体加工を容易ならしめることを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合し、これを達成する本発明の特徴は、１つは脆性材料の加工に使用して有効な加工装置であり、対面する回転円盤と固定円盤との対合面に夫々、同心円状に溝を設け、該溝の間に素球を挟み込み、円盤を回転させることにより素球を研磨する装置において、前記回転円盤と固定円盤の何れか一方の対合面を弾性体で形成し、回転に伴い素球にかかる荷重を適度に吸収，緩和可能となした構成にある。

ここで、用いる弾性体としてはゴム，プラスチックが一般的であり、有用である。

また、請求項３は上記装置を用いて脆性材料を加工する方法であり、対面する２つの
円盤面の一方が弾性体よりなる固定円盤であり、他方が砥石面よりなる回転円盤であり、対合面に夫々、同心円状に溝を有し、該溝の間に素球を挟み込み、回転円盤を回転させることにより素球を研磨する加工装置を使用し、下記工程即ち、弾性体よりなる固定円盤に対し粗い砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第１工程と、該第１工程より細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第２工程と、上記第２工程より更に細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第３工程と、次いで上記第３工程より更に細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ仕上研磨を行う第４工程よりなることを特徴とする。

上記本発明によれば、ガラスのような脆性材料を加工する場合、多少、円盤を押し付ける荷重が強くなった場合や、素球の真球度が悪いため、素球の直径が両円盤間のクリアランスより極端に大きくなった場合でも、常時又は一時的に強くなった素球への荷重を上記弾性体の弾力により適度に緩和させることができ、即ち、真球度の悪い素球の回転に伴っても荷重の変動が少なく、直径の相互差が小さく、より真球度のよい球への加工が容易となる。

なお、弾性体工具は夫々自体に研磨能力はないため、対になる固定砥粒(砥石)または遊離砥粒の材質，粒度等を変更することにより、狙った仕上げ精度が得られる。

本発明は上述のように夫々、対合面に同心円状に溝を形成して互いに対面する回転円盤と固定円盤の一方の対合面を弾性体として両円盤の間で溝にはめ込む形で素球を挟み込み、円盤を回転させることによって素球を溝に沿って円運動させ、このとき適宜、両円盤の何れか又は双方に遊離砥粒を散布し、又は円盤自体に砥石を使用して真球度のよい球形に加工する装置ならびに方法であり、弾性体の弾力により真球度の悪い素球の回転に伴っても荷重の変動が少なく、作業者の熟練度，作業ミス等によりもし両円盤に係る荷重が最適な量より多少高くなった場合でも弾性体が(実荷重−最適荷重)の分を吸収することができ、欠けや割れの発生がないために作業者は荷重が小さすぎて素球同士が接触しないようにだけ注意を払えばよく、頗る加工が楽になる効果がある。

以下、更に本発明の具体的な態様を添付図面に基づいて説明する。

図１，図２は本発明に係る球形加工装置の１例を示し、図において１，２は互いに対面し夫々、対合面に同心円状に溝４が形成されている円盤であり、これら円盤は一方２が回転する回転円盤、他方１が固定された固定円盤であって両者の間に球型加工しようとする素球Ｂ、ここではガラス，セラミックスのような脆性材料からなる素球Ｂが流れ込み、溝の間に挟み込んで円盤を回転させることにより上記素球Ｂを溝に沿って円運動させ、素球を研磨するが、従来においては上記の固定円盤１，回転円盤２ともに砥石又は金属円盤に代表される硬質体が用いられていて、両者の円盤の間で移動中に研磨が行われるようになつている。

ところが、本発明においては固定円盤，回転円盤からなる構成自体は変わらないが、特にガラス，セラミックスの如き脆性材料を加工する関係上、上記両円盤１，２の中、一方、図示例では固定円盤１は対合面にゴム，プラスチックの如き弾性体が用いられていて、従来の硬質体よりなる回転円盤２と対面して素球の球形加工を行うようになっている。

なお、弾性体を用いた円盤は、固定円盤１に限らず、回転円盤２側に用いることも可能であるが、固定円盤側に用いるのが通常であり、かつ有効である。

しかし、弾性体を使用した円盤は、それ自体に研磨能力はないため、対になる固定砥粒(砥石)または遊離砥粒の材質，粒度を変更することが必要である。

なお、図１，図２においては上記回転，固定の両円盤の外、更に両円盤内に挟まれ、溝４に沿って同円盤２が一回転して加工された後、再度両円盤内に戻され、引き続き加工が繰り返されるための機構が付設されており、両円盤内で加工された素球Ｂは固定円盤の切欠き３より排出シュート９を通じて回転コンベア５に排出され、コンベア内の素球Ｂはコンベアの回転と共に回転移動して、その間、互いに素球同士、研磨されてコンベア５から出てきた素球は仕切り板６を介して扇形シュート８及び再び両円盤間に供給される供給シュート７を通じて送り込まれ、次の加工に付される。

そして、上記円盤内での加工と回転コンベア５への排出と同コンベア内での素球同士の接触と再び両円盤内への送り込みと加工を繰り返し素球に順次、球形加工を行うことは従来と同様である。

また、上記図示例において、通常はシュート７には傾斜を付したシュート７ｂと、溝付シュート７ａが連設され、更に図示していないが、両者の間に凹部を設ける構造が付与されるが、これらは本発明の目的とする弾性体円盤構成に直接、関係はないので省略する。

かくして以上のような弾性体を用いた円盤構造により素球に対し常時又は一時的に荷重が強くなったとしても、この荷重が弾性体が弾力により適度に緩和され、常に一定の荷重を均一に素球にかけることになり、頗る有効となる。

次に、上記加工装置を用いてガラスのような脆性材料の素球を加工する本発明の加工方法について説明する。

先ず、本発明加工方法は対面する２つの円盤のうち、一方、例えば固定円盤に弾性体対合面をもつ円盤に通常の砥石面よりなる円盤を使用して両円盤の互いに対合する面に形成された同心円状の溝に素球を挟み込み回転円盤側を回転させることによって両円盤間の素脇を研磨することを基本とし、本発明の具体的な加工にあたっては複数の工程が採用される。

即ち、先ず、第１工程としては弾性体をもつ固定円盤に対し粗い砥石面をもつ回転円盤を対面させて両者の間で粗研磨し、次いで第２工程として弾性体をもつ固定円盤に対し前記第１工程で使用した回転円盤の砥石面に比較し、細かい砥石面をもつ回転円盤を対面させて研磨する。

そして、上記第２工程を経た後、次の第３工程として弾性体を対合面とする固定円盤に対し、回転円盤の砥石面に前記第２工程における回転円盤の砥石面より更に細かい砥石面を用いて研磨する。

以上の各工程における研磨加工を行うと、最後に前記第３工程よりも更に細かい砥石面をもつ回転円盤を用いて第４工程の仕上げが行われ、一連の加工が完了する。

なお、上記第１〜第４工程においては砥石面は順次、細かい砥石面を用いることが肝要であるが、砥石面の粒度の程度については随時、適切な砥石面を選定することが好ましい。

かくして、上記第１工程より第４工程に至る一連の加工工程によってガラスやセラミックスなどの脆性材料の素球に対し、直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球への加工を行うことができる。

ここで、第２工程，第３工程は必ずしも正確な第２，第３工程に限らず、随時、中間的に工程を付加することも可能である。

しかし、後続の工程に用いる回転円盤の砥石面を順次細かくすることは勿論である。

固定円盤の弾性体としては、ゴム，プラスチックの何れでもよく、また適宜、混用することも差し支えない。

ゴムとしとしては既知のウレタンゴムの如き耐磨耗性ゴムが使用可能であり、プラスチックとしてはプラスチックプレートを用いるのが好適である。

なお、これらゴム，プラスチックからなる弾性体の硬度としては加工状況に対応して適切なものを選定すればよく、また回転円盤の砥石面としては加工工程に応じ砥粒の材質，粒度を変更すればよい。

また、上記加工において固定砥粒(砥石)に代えて砥粒をスラリー状等になして被加工球に定期的あるいは随時、散布するようにしてもよく、特に弾性体円盤はそれ自体に研磨能力はないため、対になる固定砥石又は遊離砥粒の材質，粒度を仕上げ精度に合わせて変更するこどか有効である。

以上のようにして弾性体を用いた円盤を含む一対の円盤面で素球を研磨すれば従来、押し付け荷重が素球の耐力より高く、欠けや割れ発生の危険性のあったガラスのような脆性材料に対し、弾性体の弾力により多少、円盤を押し付ける荷重が強くなったり、素球の真球度が悪いため素球への荷重が周期的に強くなったり弱くなったりした場合でもそれらの荷重変化を吸収して常に素球に一定の荷重がかかり直径の相互差が小さく、真球度のよい加工を達成することができる。

本発明加工装置の概要を示す斜視図である。 上記装置の平面概要図である。

符号の説明

１：固定円盤
２：回転円盤
４：溝
５：回転コンベア

Claims (3)

1. 対面する回転円盤と固定円盤との対合面に夫々、同心円状に溝を設け、該溝の間に素球を挟み込み、円盤を回転させることにより素球を研磨する装置において、前記回転円盤と固定円盤の何れか一方の対合面を弾性体で形成し、回転に伴い素球にかかる荷重を適度に吸収，緩和せしめ得る如くなしたことを特徴とする弾性体工具を用いた脆性材料の加工装置。
2. 弾性体がゴム，プラスチックである請求項１記載の弾性体工具を用いた脆性材料の加工装置。
3. 対面する２つの円盤面の一方が弾性体よりなる固定円盤であり、他方が砥石面よりなる回転円盤であり、対合面に夫々、同心円状に溝を有し、該溝の間に素球を挟み込み、回転円盤を回転させることにより素球を研磨する脆性材料の加工方法であって、前記弾性体よりなる固定円盤に対し粗い砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第１工程と、該第１工程より細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第２工程と、第２工程より更に細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ研磨する第３工程と、第３工程より更に細かい砥石面をもつ回転円盤を対合させ仕上研磨を行う第４工程よりなることを特徴とする弾性体工具を用いた脆性材料の加工方法

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