JP2012232359A - 球体研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工球体の研磨むらを低減し、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供する。
【解決手段】一方の面に環状に伸びる案内溝が形成されている固定盤体２と、一方の面に環状に伸びる案内溝が形成され、一方の面の案内溝が固定盤体２の案内溝と共働して環状に伸びる被加工球体５の球体通路を形成するように固定盤体２に対向して配置されている回転盤体３と、を備え、被加工球体５を固定盤体２と回転盤体３とで押圧することにより被加工球体５を球体通路に保持し、固定盤体２に対し同軸上に回転盤体３を回転させることにより球体通路にある被加工球体５を自転させながら球体通路を移動させ、被加工球体５の案内溝との接触部位を研磨する球体研磨装置１００において、固定盤体２と回転盤体３とが径方向又は軸方向に相対的に変位している。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工球体を研磨する球体研磨装置に関する。

従来、例えば玉軸受等に用いられる鋼球を製造する際に使用される球体研磨装置は、被加工球体を固定盤体と回転盤体（砥石）との間で挟持し、回転盤体を回転させることにより被加工球体を研磨している。この球体研磨装置は、多数の被加工球体を盤間（固定盤体と回転盤体との間）に供給する回転コンベアを備えている。

この球体研磨装置について図５を参照しながら説明する。図５は、従来の球体研磨装置１を示す斜視図である。球体研磨装置１は、プレス加工された被加工球体５を研磨する際に使用されるものである。球体研磨装置１は、固定盤体２と、固定盤体と同一軸心Ｘ１上に対向配置された回転盤体３と、多数の被加工球体５を固定盤体２と回転盤体３との間に供給する回転コンベア４とを備えている。

回転コンベア４は、その軸心Ｘ１０周りに回転可能に配置された円柱状の内壁部４１と、内壁部４１とともに回転する底板部４２と、底板部４２の外側に配置された外壁部４３とを備えている。内壁部４１及び底板部４２は、図示しない駆動モータを駆動することにより、軸心Ｘ１０を中心として矢印Ｃ方向に回転される。これにより、多数の被加工球体５を、回転コンベア４によって同時に搬送することができる。

固定盤体２は、被加工球体５を回転コンベア４から盤間に送り込むための入口シュート２３と、被加工球体５を盤間（固定盤体２と回転盤体３との間）から回転コンベア４へ戻すための出口シュート２４とが、本体の一部を切り欠くことによって形成されている。

回転コンベア４により搬送された被加工球体５は、整列されながら入口シュート２３から盤間に送り込まれて研磨されるとともに、固定盤体２を一周したところで出口シュート２４から再び回転コンベア４に戻される。

回転盤体３は、砥石によって形成されており、回転軸１０に軸心Ｘ１周りに回転可能に支持されている。また、回転盤体３は、軸方向にスライド可能に支持されており、図示しない押圧手段により固定盤体２側（矢印Ｂ方向）に押圧可能とされている。これにより、回転盤体３は、被加工球体５を盤間に送り込んだ状態で、押圧手段により固定盤体２側に高圧の押圧力で押し込まれるとともに、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転される。

図６は、従来の球体研磨装置１の固定盤体２と回転盤体３との間に被加工球体５が挟持された状態を示す断面図である。球体研磨装置１は、固定盤体２と回転盤体３との対向面には、それぞれ被加工球体５の球体通路を形成するように複数の案内溝２１，３１（図中では一つの案内溝のみを示す）が同心円上に形成され、案内溝２１，３１のそれぞれは円周方向に連続して均一で且つ被加工球体の曲率半径に近似する断面形状を有する。

被加工球体５は、回転盤体３の回転及び回転盤体３からの押圧（矢印Ｂ方向）により自転しながら球体通路に沿って移動し、この移動中に被加工球体５における回転盤体３の案内溝３１との接触部位３１ａが研磨される。球体研磨装置１は、被加工球体５における回転盤体３の案内溝３１との接触部位３１ａと、固定盤体２の案内溝２１との接触部位２１ａと、を結ぶ接触部位の中心線Ｌ１が、回転盤体３の回転軸心Ｘ１と平行となり、被加工球体５の自転軸Ｙ１は回転軸Ｘ１と直交するので、被加工球体５はこの安定した状態を続ける。

このように、球体研磨装置１は、被加工球体５が球体通路を１周する毎に１回の研磨加工が行われることになり、１回の研磨加工工程が終了すると、研磨加工が施された被加工球体５は、出口シュート２４を介して再度回転コンベア４に戻される。この研磨加工工程を繰り返すことにより、被加工球体５の表面が真球状に研磨される。なお、球体研磨装置１は、個々の被加工球体５の直径相互差をなくすように、回転コンベア４内で被加工球体５がランダムに互いに混合されるような工夫がなされている。

しかし、上記の球体研磨装置１は、移動中の各被加工球体５の自転軸の傾きがほぼ一定の角度（被加工球体５の自転軸は回転盤体３の回転軸に直交している）に保持されるので、１回の研磨加工当りの各被加工球体表面における研磨加工軌跡はほぼ一定方向に沿う微小幅の軌跡となり、１回の研磨加工工程で各被加工球体５表面をむらなく研磨することは困難である。よって、各被加工球体５の表面全体をむらなく研磨するためには、上記の研磨加工工程の繰り返し回数を増す必要があり、この研磨加工工程の繰り返し回数の増加により研磨加工効率は低下する。

このような課題を解決するための球体研磨装置として、固定盤体の案内溝部分に所定位置を被加工球体が通過するときに被加工球体の自転軸の傾きを変更させるための逃げ溝を形成し、被加工球体が球体通路上の逃げ溝形成位置を通過する毎に被加工球体の自転軸の傾きが変化し、この被加工球体の自転軸の傾きの変化に伴い被加工球体の球体通路形成部位と接触する部位すなわち研磨加工軌跡位置が変化する。これにより、被加工球体の表面をほぼむらなく研磨している。（特許文献１）

特開平１０−１８０６０５号公報

しかしながら、上記の球体研磨装置は、研磨加工時は回転盤体の回転軸と被加工球体の自転軸とが直交して一定方向の一定幅を研磨し、逃げ溝を通過時に被加工球体の自転軸が所定量傾き、逃げ溝を通過後の研磨加工時は先の研磨加工時に研磨した一定幅から自転軸の傾きに応じて所定量移動した一定方向の一定幅を研磨する。このように、球体研磨装置は、一定幅を研磨し、続いて、所定量移動した一定幅を研磨することを繰り返すので、被加工球体の表面に研磨むらがまだ発生するので、研磨加工工程を繰り返して真球状に研磨する必要があり、被加工球体の研磨むらを低減し研磨加工効率を向上させることが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、被加工球体の研磨むらを低減し、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、一方の面に環状に伸びる案内溝が形成されている固定盤体と、一方の面に環状に伸びる案内溝が形成され、一方の面の案内溝が前記固定盤体の案内溝と共働して環状に伸びる被加工球体の球体通路を形成するように前記固定盤体に対向して配置されている回転盤体と、を備え、前記被加工球体を前記固定盤体と前記回転盤体とで押圧することにより前記被加工球体を前記球体通路に保持し、前記固定盤体に対し同軸上に前記回転盤体を回転させることにより前記球体通路にある前記被加工球体を自転させながら前記球体通路を移動させ、前記被加工球体の前記案内溝との接触部位を研磨する球体研磨装置において、
前記固定盤体と前記回転盤体とが径方向又は軸方向に相対的に変位していることである。

請求項１の球体研磨装置によれば、固定盤体と回転盤体とが径方向に相対的に変位している場合、回転盤体及び固定盤体の案内溝と被加工球体とのそれぞれの接触部位の中心を結ぶ線が回転盤体の回転軸と非平行状態となるので、被加工球体の自転軸は回転盤体の回転軸に直交しなくなり不安定な状態となる。そのため、球体研磨装置は、被加工球体の自転軸の傾きが変化しやすくなり、被加工球体の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる。
また、球体研磨装置は、固定盤体と回転盤体とが軸方向に相対的に変位している場合、固定盤体と回転盤体との間の盤間が所定の寸法より大きいときに、挟持されている被加工球体が遊動して被加工球体の自転軸の傾きが変化しやすくなり、被加工球体の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる。

請求項２に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記変位は、前記固定盤体に対して前記回転盤体を径方向にオフセットすることによりなされることである。

請求項２の球体研磨装置によれば、簡素な構成にて径方向に変位させることができ、請求項１に同じく効果を得ることができる。

請求項３に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記変位は、前記固定盤体又は／及び前記回転盤体を径方向又は軸方向に振動させることによりなされることである。

請求項３の球体研磨装置によれば、簡素な構成にて径方向又は軸方向に変位させることができ、請求項１に同じく効果を得ることができる。

請求項４に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記回転盤体の前記振動は、前記回転盤体がカムに倣って揺動することによりなされることである。

請求項４の球体研磨装置によれば、簡素な構成にて回転盤体を振動させることができ、請求項１に同じく効果を得ることができる。

本発明によれば、被加工球体の研磨むらを低減し、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。

第１実施形態：球体研磨装置の回転盤体と固定盤体との軸心の関係を示す斜視図である。 第１実施形態：球体研磨装置の固定盤体と回転盤体との間に被加工球体が挟持された状態を示す断面図である。 第２実施形態：球体研磨装置を示す斜視図である。 第３実施形態：球体研磨装置の固定盤体と回転盤体との間に被加工球体が挟持された状態を示す断面図である。 従来の球体研磨装置を示す斜視図である。 従来の球体研磨装置の固定盤体と回転盤体との間に被加工球体が挟持された状態を示す断面図である。

以下、本発明の球体研磨装置の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の主要部のみを説明し、従来と同じ部分については、その説明を簡単に又は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明の実施形態の球体研磨装置は、固定盤体と、固定盤体と同一軸心上に対向配置された回転盤体（砥石）と、多数の被加工球体を固定盤体と回転盤体との間（盤間）に供給する回転コンベアとを備え、盤間に被加工球体が挟持されて回転盤体を回転させることにより被加工球体を研磨している。この球体研磨装置の主要部は、図５に示す従来のものと同じ構成を備え、その説明は省略する。

図１は、球体研磨装置１００の回転盤体３と固定盤体２との軸心の関係を示す斜視図である。球体研磨装置１００は、固定盤体２の軸心Ｘ１ｂに対して、回転盤体３の回転軸心Ｘ１が固定盤体２の径方向にオフセット値Ｘ１ａ分をオフセットして、回転盤体３が配置されている。このため、回転盤体３は、固定盤体２に対してオフセット量Ｘ１ａだけ軸心がオフセットされて回転する。

図２は、球体研磨装置１００の固定盤体２と回転盤体３との間に被加工球体５が挟持された状態を示す断面図である。図６に示される従来の形態と同一の構成ないしは要素には、図６と同じ参照符号を付している。そして、簡単のため、それらの説明は省略する。

球体研磨装置１００は、被加工球体５が回転盤体３の回転及び回転盤体３からの押圧（矢印Ｂ方向）により自転しながら球体通路に沿って移動する。この移動中に被加工球体５における回転盤体３の案内溝３１との接触部位３１ｂが研磨される。球体研磨装置１００は、被加工球体５における回転盤体３の案内溝３１との接触部位３１ｂと、固定盤体２の案内溝２１との接触部位２１ｂと、を結ぶ接触部位の中心線Ｌ２が、回転盤体３の回転軸心Ｘ１と非平行状態となり、被加工球体５の自転軸Ｙ２は回転軸Ｘ１と直交しなくなり、被加工球体５は不安定な状態となる。そのため、球体研磨装置１００は、被加工球体５の自転軸Ｙ２の傾きが変化しやすくなり、被加工球体５の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる。

また、球体研磨装置１００の構成によれば、回転盤体３は、固定盤体２の軸心Ｘ１ｂに対して、回転盤体３の回転軸心Ｘ１をオフセットして配置するのみであるため、簡素な構成にて上記効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態における球体研磨装置１００において、回転盤体３が固定盤体２に対して軸心がオフセットせずに一致した状態で配置され、カム６が回転盤体３の外周面に当接して設けられている実施形態である。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成ないしは要素には、第１実施形態と同じ参照符号を付している。そして、簡単のため、それらの説明は省略する。
図３は、球体研磨装置１０１を示す斜視図である。第２実施形態における球体研磨装置１０１は、カム６が回転盤体３の外周面に当接して設けられているので、回転盤体３がカム６に倣って径方向に揺動して、回転盤体３が径方向に振動する。これにより、回転盤体２は、固定盤体３に対して軸心が一致状態と不一致状態（オフセット）とを交互に繰り返しながら回転する。

球体研磨装置１０１は、固定盤体２と回転盤体３との軸心がオフセットされるときは、第１実施形態の図２に示す状態となる。即ち、球体研磨装置１０１は、接触部位の中心線Ｌ２が回転軸心Ｘ１と非平行状態となり、被加工球体５の自転軸Ｙ２は回転軸Ｘ１と直交しなくなり、被加工球体５が不安定な状態となる。そのため、球体研磨装置１０１は、被加工球体５の自転軸Ｙ２の傾きが変化しやすくなり、被加工球体５の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる。

また、球体研磨装置１０１の構成によれば、カム６が回転盤体３の外周面に当接して設けられるのみであるため、簡素な構成にて上記効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第２実施形態における球体研磨装置１０１において、カム６が回転盤体３の外周面には当接せずに、カム６が回転盤体３の固定盤体２に対向する面に当接して設けられている実施形態である。第３実施形態において、第２実施形態と同一の構成ないしは要素には、第２実施形態と同じ参照符号を付している。そして、簡単のため、それらの説明は省略する。
第３実施形態における球体研磨装置１０２は、カム６が回転盤体３の固定盤体２に対向する面に当接して設けられているので、回転盤体３がカム６に倣って軸方向に揺動して、回転盤体３が軸方向に振動する。これにより、回転盤体３は、固定盤体２との間の盤間が所定の寸法状態（被加工球体５が研磨されている状態）と所定の寸法より大きい状態とを交互に繰り返しながら回転する。

図４は、球体研磨装置１０２の固定盤体２と回転盤体３との間に被加工球体５が挟持された状態を示す断面図である。図４（ａ）に示す球体研磨装置１０２は、盤間が所定の寸法状態のときは、回転盤体３の回転軸心Ｘ１に対し被加工球体５の自転軸Ｙ１は直交するので、被加工球体５は安定した状態となる。球体研磨装置１０２は、被加工球体５において回転盤体３との接触部位３１ａと、固定盤体２との接触部位２１ａと、を結ぶ接触部位の中心線Ｌ１に沿って被加工球体５が研磨される。

続いて、図４（ｂ）に示す球体研磨装置１０２は、盤間が所定の寸法より大きい状態のときは、挟持されている被加工球体５は遊動して不安定な状態となる。例えば、被加工球体５が遊動した結果、図４（ａ）に示す被加工球体５の自転軸Ｙ１は、傾きが変化して自転軸Ｙ１ａの状態となる。

続いて、図４（ｃ）に示す球体研磨装置１０２は、盤間が所定の寸法状態のときは、回転盤体３の回転軸心Ｘ１に対し被加工球体５の自転軸Ｙ３は直交するので、被加工球体５は安定した状態となる。球体研磨装置１０２は、被加工球体５において回転盤体３との接触部位３１ｃと、固定盤体２との接触部位２１ｃと、を結ぶ接触部位の中心線Ｌ１ｂに沿って被加工球体５が研磨される。このとき、図４（ａ）に示す被加工球体５の自転軸Ｙ１は、傾きが変化して自転軸Ｙ１ａの状態となり、図４（ａ）に示す研磨された中心線Ｌ１は、傾きが変化して中心線Ｌ１ａとなる。
このように、研磨加工軌跡位置は、先に研磨した中心線Ｌ１ａから、今回研磨する中心線Ｌ１ｂに変化している。

続いて、図４（ｄ）に示す球体研磨装置１０２は、盤間が所定の寸法より大きい状態のときは、挟持されている被加工球体５は遊動して不安定な状態となる。例えば、被加工球体５が遊動した結果、図４（ａ）に示す被加工球体５の自転軸Ｙ１は、傾きが変化して自転軸Ｙ１ｂの状態となる。
このようにして、球体研磨装置１０２は、被加工球体５の自転軸の傾きが変化しやすくなり、被加工球体５の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる。

また、球体研磨装置１０２の構成によれば、カム６が回転盤体３の固定盤体２に対向する面に当接して設けられるのみであるため、簡素な構成にて上記効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係る球体研磨装置１００，１０１，１０２によれば、被加工球体５の自転軸の傾きが変化しやすくなり、被加工球体５の研磨加工軌跡位置のランダム性が高まるので研磨むらを低減でき、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。

また、本実施の形態に係る球体研磨装置１００，１０１，１０２によれば、固定盤体２と回転盤体３との径方向又は軸方向に相対的に変位させる手段が、上記のとおり簡素な構成にて実現することができる。

さらに、本実施の形態に係る球体研磨装置１００，１０１，１０２によれば、固定盤体２及び回転盤体３のそれぞれの案内溝２１，３１が、特別な形状を必要とせずに、円周方向に連続して均一な溝であるために、球体研磨装置の製作コストを低減でき、またシンプルな構造であるために、本装置の保守を簡易化できる。

なお、上記実施形態では、軸方向の相対的な変位手段として回転盤体３を振動させる手段を例示したが、しかし、これに限らず、固定盤体２を振動させる手段、又は、回転盤体３と固定盤体２とを振動させる手段にも適用可能である。

１，１００，１０１，１０２：球体研磨装置、 ２：固定盤体、 ３：回転盤体、 ４：回転コンベア、 ５：被加工球体、 ６：カム、 ２１，３１：案内溝、 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：接触部位、 ２３：入口シュート、 ２４：出口シュート、 Ａ：回転盤体の回転方向、 Ｂ：回転盤体の押圧方向、 Ｘ１：回転盤体の回転軸心、 Ｘ１ａ：オフセット量、 Ｘ１ｂ：固定盤体の軸心、 Ｌ１，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２：接触部位の中心線、 Ｙ１，Ｙ１ａ，Ｙ１ｂ，Ｙ２，Ｙ３：被加工球体の自転軸

Claims (4)

1. 一方の面に環状に伸びる案内溝が形成されている固定盤体と、一方の面に環状に伸びる案内溝が形成され、一方の面の案内溝が前記固定盤体の案内溝と共働して環状に伸びる被加工球体の球体通路を形成するように前記固定盤体に対向して配置されている回転盤体と、を備え、前記被加工球体を前記固定盤体と前記回転盤体とで押圧することにより前記被加工球体を前記球体通路に保持し、前記固定盤体に対し同軸上に前記回転盤体を回転させることにより前記球体通路にある前記被加工球体を自転させながら前記球体通路を移動させ、前記被加工球体の前記案内溝との接触部位を研磨する球体研磨装置において、
   前記固定盤体と前記回転盤体とが径方向又は軸方向に相対的に変位していることを特徴とする球体研磨装置。
2. 前記変位は、前記固定盤体に対して前記回転盤体を径方向にオフセットすることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の球体研磨装置。
3. 前記変位は、前記固定盤体又は／及び前記回転盤体を径方向又は軸方向に振動させることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の球体研磨装置。
4. 前記回転盤体の前記振動は、前記回転盤体がカムに倣って揺動することによりなされることを特徴とする請求項３に記載の球体研磨装置。

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