JP2008254125A

JP2008254125A - 球体加工装置

Info

Publication number: JP2008254125A
Application number: JP2007099254A
Authority: JP
Inventors: Yukio Maeda; 行雄前田; Masaharu Nishida; 正治西田
Original assignee: NISHIDA KIKAI KOSAKUSHO KK; JTEKT Corp
Current assignee: NISHIDA KIKAI KOSAKUSHO KK; JTEKT Corp
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】球体にバリが付いていても、欠けや割れが生じることがなく、しかも、設備をコンパクトにすることができる球体加工装置を提供する。
【解決手段】案内溝５の溝幅および案内溝の底面と回転盤２との間隔が球体Ｂの直径よりも大きくなされており、回転盤の回転に伴う遠心力によって球体が固定盤３と回転盤との間で衝突を繰り返し、回転盤の上面の研磨面４に接触した際に球体の表面が研磨される。
【選択図】図１

Description

この発明は、球体の表面を仕上げる球体加工装置に関し、特に、鋼球、セラミックス球などの球体を成型した際に球体に生じるバリを除去したり、ガラスなどの割れやすい脆性材料や、鉛・アルミニウムのように軟らかい延性材料を研磨するのに有用な球体加工装置に関する。

この種の球体加工装置としては、多数の球体を一括に研磨するバッチ処理用のものと、球体を連続的に投入、研磨および排出する連続処理用のものが知られており、バッチ処理には、球体を所要量確保してからしか処理が行えないという問題があり、成型機で製造された球体を直接球体加工装置に投入して、成型および研磨を連続して行うには、連続処理用のものが望まれている。

このような連続処理用球体加工装置として、特許文献１には、渦巻き状案内溝付きの固定盤と平坦状の回転盤との間に球体を連続的に供給するとともに、加圧手段によって固定盤と回転盤との間に適宜な圧力を付与することにより、球体表面を研磨するものが提案されている。
特開平５−７７１５０号公報

上記特許文献１の球体加工装置では、固定盤と回転盤とによって球体を挟持して研磨するため、球体にバリが付いていると、バリ部に大きな力がかかり、欠けや割れが生じやすいという問題があった。また、加圧手段が必要なため、設備が大きくなるという問題もあった。

この発明の目的は、球体にバリが付いていても、欠けや割れが生じることがなく、しかも、設備をコンパクトにすることができる球体加工装置を提供することにある。

この発明による球体加工装置は、渦巻き状案内溝付きの固定盤と平坦状の回転盤との間に球体を連続的に投入して、その表面を加工する球体加工装置において、案内溝の溝幅および案内溝底面と回転盤との間隔が球体の直径よりも大きくなされており、回転盤の回転に伴う遠心力によって球体が固定盤と回転盤との間で衝突を繰り返し、回転盤表面に接触した際に球体表面が研磨されることを特徴とするものである。

球体加工装置は、成型後のバリ取りや、バリ取り後の研磨、その他各種材料の球体の研磨に使用することができる。例えば、これを成型機の直後に設置することで、成型および仕上（バリ取りおよび研磨）の連続加工を行うことができる。

案内溝底面と回転盤との間隔（案内溝の溝深さ＋固定盤と回転盤との間の隙間）は、球体表面を挟持して研磨する場合には、球体の直径以下とされるが、これが球体の直径よりも大きくなされる。このため、球体は、この範囲で移動可能となっており、回転盤からの遠心力によって飛び跳ねる動きをし、繰り返し固定盤および回転盤に衝突する。そして、回転盤に接触した際に、球体表面が研磨される。この際、バリ付き球体のバリ部にかかる力は、加圧下で作用する力に比べて小さいものであり、球体に欠けや割れが生じることはない。ガラスなどの割れやすい脆性材料の球体加工時には、加圧すると割れるという問題があり、また、鉛・アルミニウムのように軟らかい延性材料の球体加工時には、加圧すると変形するという問題があるが、この球体加工装置によると、このような材料の球体であっても適切な加工を施すことができる。しかも、油圧による加圧が不要となるので、省スペース、低価格、低ランニング・コストが可能となり、回転盤および固定盤の摩耗も少なくなる。

回転盤には、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒などからなる研磨面が一体化される。固定盤は、研磨に寄与する必要はないが、固定盤の案内溝にも研磨面を形成して、研磨に寄与させてもよい。

案内溝の溝幅、案内溝底面と回転盤との間隔および回転盤の回転数は、球体の材料や大きさに応じて適宜設定される。案内溝の溝幅および案内溝底面と回転盤との間隔は、回転盤に接触している球体と固定盤に接触している球体とが噛み合うことがないように、いずれについても、球体の直径の１．１〜１．５倍または２．１〜２．５倍とされる。上記の間隔が球体の直径の１．６〜２倍であると、噛み合う恐れがあり、２．６倍以上では球体が回転盤に衝突する回数が少なくなるために研磨の効率が低下する。また、回転盤の回転数は、遠心力を球体の排出だけでなく研磨にも利用していることから、好ましくは、１００ｒｐｍ以上（例えば５００ｒｐｍ）の高速回転とされる。案内溝の溝幅および案内溝底面と回転盤との間隔は、球体の直径によって設定されるものであるが、ある範囲内の直径を有している球体に対しては、同じ固定盤および回転盤を使用して加工することができる。

また、案内溝の形状は、例えば、ｒ＝ａθで表される曲率半径が異なる円弧を連続させたもの（円弧状）とされるが、全体として渦巻き状であって遠心力によって球体が外側に送られていくものであれば種々の形状とすることができる。案内溝が円弧状の渦巻き形状の場合、球体投入口から投入されて球体排出口から排出されるまでの滞留時間を長くするために、複数回巻きとすることが好ましい。また、球体投入口から投入されて球体排出口から排出されるまでの滞留時間を長くするために、案内溝は、巻き数を少なく（１回または２回巻き）して、周方向に蛇行するように形成されてもよい。

この発明の球体加工装置によると、回転に伴う遠心力によって球体が固定盤および回転盤に衝突しながら移動させられ、回転盤に接触するごとに球体表面が研磨されるので、球体にバリが付いていたとしても、バリ部にかかる力は、加圧して研磨するものに比べて非常に小さく、欠けや割れを防止することができ、これにより、品質が向上する。また、加圧を必要としないことで、設備費用の大幅な削減ができるとともに、設備のコンパクト化が可能となり、加工時の騒音・振動も低減する。しかも、従来のものでは、球体の径が異なる場合には、近似サイズであっても回転盤および固定盤の段取り替えが必要であったが、近似サイズのものは段取り替え無しに行うことができ、多品種・小ロットの加工を行う場合の加工時間を大幅に削減することができる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の上下を上下というものとする。

図１および図２は、この発明による球体加工装置の１実施形態を示すもので、球体加工装置(1)は、水平に配置されて垂直軸回りに回転させられる回転盤(2)と、回転盤(2)の上方に所定間隔をおいて水平に配置された固定盤(3)と、回転盤(2)を高速回転させることができる駆動装置（図示略）とを備えている。

回転盤(2)は、平坦な上面を有しており、この上面（固定盤に対向する面）には、ダイヤモンド砥粒などからなる研磨面(4)が一体化されている。

固定盤(3)の下面（回転盤に対向する面）には、渦巻き状の案内溝(5)が形成されている。案内溝(5)は、固定盤(3)の径方向のほぼ中間位置から固定盤(3)の外周までの間にわたって形成されている。固定盤(3)には、球体を１個ずつ連続投入可能な球体投入口(6)が案内溝(5)の内周側端部(5a)に通じるように設けられている。案内溝(5)の外周側端部(5b)には、球体の周方向の移動を阻止するストッパ(7)が設けられており、ストッパ(7)に当たった球体が径方向に排出されるように球体排出口(8)が設けられている。

上記の球体加工装置(1)では、固定盤(3)を下方に移動させて球体を回転盤(2)に押し付ける加圧装置は設けられておらず、図３に拡大して示すように、案内溝(5)の溝幅Ｗおよび案内溝(5)底面(5c)と回転盤(2)上面との間隔Ｇ（＝案内溝(5)の溝深さＤ＋固定盤(3)下面と回転盤(3)上面との間の隙間Ｃ）は、球体(B)の直径よりも大きくなされている。

球体投入口(6)から回転盤(2)と固定盤(3)との間に供給された球体(B)は、回転盤(2)から遠心力を受け、案内溝(5)に案内されて球体排出口(8)へと送られていく。この際、案内溝(5)底面(5c)と回転盤(2)上面との間隔Ｇが球体(B)の直径よりも大きくなされているので、図３に実線および二点鎖線で示すように、回転盤(2)で弾かれた球体(B)は、案内溝(5)底面(5c)または側面(5d)に衝突し、跳ね返されることによって、回転盤(2)の上面に接触する。回転盤(2)の上面には研磨面(4)が形成されていることから、この接触ごとに、球体(B)の表面が研磨されていく。

加圧下で研磨を行う場合、図４に示すように、球体(B)にバリ(P)が付いていると、球体(B)の上下に隙間が全くないので、球体(B)から突出しているバリ(P)は、回転盤(20)と固定盤(30)との間に食い込んでいき、この際、大きな力を受けるので、ムシレ傷、欠け、割れなどが生じやすい。これに対し、この発明による球体加工装置(1)では、案内溝(5)底面(5c)と回転盤(2)上面との間隔Ｇ（＝Ｄ＋Ｃ）が球体(B)の直径よりも大きくなされているので、バリ(P)が回転盤(2)と固定盤(3)との間に食い込むことはなく、相対的に小さな力が作用した状態での研磨となり、ムシレ傷、欠け、割れなどが防止される。

なお、図２において、球体投入口(6)は、遠心力が適切に利用できる半径位置に設けられており、案内溝(5)は、球体投入口(6)から投入されて球体排出口(8)から排出されるまでの球体(B)の滞留時間を長くするために、複数回巻きの渦巻き状とされている。案内溝の形状は、図２に示したような円弧状に限定されるものではなく、図５および図６に示すように、周方向に蛇行状に形成されていてもよい。蛇行状とすることで、１周する間に球体(B)はより多く削られることになり、加工時間を短縮することができる。

図５において、案内溝(11)は、１回巻きの渦巻き状とされ、周方向に蛇行させられている。したがって、球体投入口(11a)から投入された球体は、１周する間に複数回径方向内方位置と径方向外方位置との間を往復移動しながら、周方向へと移動し、球体投入口(11a)と周方向ほぼ同じ位置に設けられた球体排出口(11b)から排出される。

図６において、案内溝(12)は、２回巻きの渦巻き状とされ、その全長にわたって周方向に蛇行させられている。したがって、球体投入口(12a)から投入された球体は、初めの１周で、径方向内方位置と径方向中間位置との間を往復移動しながら、周方向へと移動し、後の１周で、径方向中間位置と径方向外方位置との間を往復しながら、周方向へと移動し、球体投入口(12a)と周方向ほぼ同じ位置に設けられた球体排出口(12b)から排出される。

図１は、この発明による球体加工装置の１実施形態を示す断面図である。図２は、固定盤の底面図である。図３は、この発明による球体加工装置の加工時の状態を模式的に示す図である。図４は、従来の球体加工装置の加工の状態を模式的に示す図である。図５は、渦巻き状案内溝の変形例を示す固定盤の底面図である。図６は、渦巻き状案内溝の他の変形例を示す固定盤の底面図である。

符号の説明

(1) 球体加工装置
(2) 回転盤
(3) 固定盤
(5)(11)(12) 案内溝
(B) 球体

Claims

渦巻き状案内溝付きの固定盤と平坦状の回転盤との間に球体を連続的に投入して、その表面を加工する球体加工装置において、案内溝の溝幅および案内溝底面と回転盤との間隔が球体の直径よりも大きくなされており、回転盤の回転に伴う遠心力によって球体が固定盤と回転盤との間で衝突を繰り返し、回転盤表面に接触した際に球体表面が研磨されることを特徴とする球体加工装置。
案内溝は、周方向に蛇行するように形成されている請求項１の球体加工装置。