JP2019093473A

JP2019093473A - ボール研磨装置

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Publication number: JP2019093473A
Application number: JP2017224430A
Authority: JP
Inventors: 塗矢　隆彦; Takahiko Nuriya; 隆彦塗矢; 彰一森岡; Shoichi Morioka
Original assignee: NITOLEX HONSHA KK; Nitolex Corp
Current assignee: NITOLEX HONSHA KK; Nitolex Corp
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-06-20

Abstract

【課題】装置の複雑化を招くことなく球状被加工物の表面粗さを改善することができるボール研磨装置を提供する。【解決手段】回転駆動される研磨体３と該研磨体３の外周部と対向するように配置されるガイド部材４との間に球状被加工物６を挟み込み、挟み込んだ球状被加工物６に回転運動を与えて研磨体３で球状被加工物６を研磨するようにしたボール研磨装置１Ａであって、研磨体３の外周部に、研磨体３の回転軸線Ｓ方向に沿って螺旋状に連続し球状被加工物６と係合するねじ状研磨部３ａを形成し、該ねじ状研磨部３ａに係合している球状被加工物６における研磨体３の回転方向Ｒ０に離れた２箇所を支持する一対のフランジ部２２を、研磨体３の回転軸線Ｓ方向に沿って延びるようにガイド部材４に形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、球状被加工物（ボール）の表面粗さを改善するボール研磨装置に関するものである。

従来、センターレス研削装置を応用して球状被加工物を研削するようにしたものが例えば特許文献１にて提案されている。

特開２０００−２８８８８０号公報

図９に示されるように、上記の特許文献１に係る研削装置１００は、球状被加工物１０１に対して線接触し得る形状の断面半円形リング溝１０２ｄを外周部に有する研削砥石１０２と、研削砥石１０２と並設される調整砥石１０３とを備えて構成されている。

この研削装置１００においては、研削砥石１０２の断面半円形リング溝１０２ｄと調整砥石１０３の周面との間に球状被加工物１０１を挟み込み、研削砥石１０２および調整砥石１０３をそれぞれ所定の回転速度で回転させることにより、研削砥石１０２の回転軸線と平行で球状被加工物１０１の中心を通る回転軸線回りに球状被加工物１０１を回転させるようにしている。また、同研削装置１００においては、調整砥石１０３を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って往復動させることにより、球状被加工物１０１を調整砥石１０３の周面上で研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って転動させるようにしている。

こうして、研削砥石１０２の断面半円形リング溝１０２ｄと調整砥石１０３の周面との間に挟み込んだ球状被加工物１０１に対して、直交２軸のそれぞれの軸回りの回転運動を同時に与えつつ研削砥石１０２および調整砥石１０３によって研削することにより、球状被加工物１０１に対し仕上げ加工をすることができる。

ところで、上記の研削装置１００では、球状被加工物１０１を調整砥石１０３の周面上で研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って転動させるために、調整砥石１０３を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って往復動させる必要がある。このため、調整砥石１０３を支持する部材を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って案内する手段や、同部材を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って駆動する手段などが必要となり、装置が複雑になるという問題点がある。
また、球状被加工物１０１の球面の表面粗さは砥石の粒度などにより決まるが、鏡面になるまで表面粗さを改善しようとしても限界があるという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、装置の複雑化を招くことなく球状被加工物の表面粗さを改善することができるボール研磨装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるボール研磨装置は、
回転駆動される研磨体と該研磨体の外周部と対向するように配置されるガイド部材との間に球状被加工物を挟み込み、挟み込んだ球状被加工物に回転運動を与えて前記研磨体で球状被加工物を研磨するようにしたボール研磨装置であって、
前記研磨体の外周部に、前記研磨体の回転軸線方向に沿って螺旋状に連続し球状被加工物と係合するねじ状研磨部を形成し、該ねじ状研磨部に係合している球状被加工物における前記研磨体の回転方向に離れた少なくとも２箇所を支持する被加工物支持部を、前記研磨体の回転軸線方向に沿って延びるように前記ガイド部材に形成することを特徴とするものである（第１発明）。

本発明において、前記研磨体の回転に伴う前記ねじ状研磨部からのねじ送りが作用する方向のねじ送り上流側における前記ねじ状研磨部と前記被加工物支持部との間隔を相対的に広くする一方、前記ねじ送りが作用する方向のねじ送り下流側における前記ねじ状研磨部と前記被加工物支持部との間隔を相対的に狭くするのが好ましい（第２発明）。

本発明において、前記ガイド部材の一端部に、前記ガイド部材の外部から球状被加工物を前記被加工物支持部へと導入するための被加工物導入部を設けるとともに、前記ガイド部材の他端部に、前記被加工物支持部から球状被加工物を前記ガイド部材の外部へと導出するための被加工物導出部を設け、前記被加工物導入部と前記被加工物導出部とが設けられた前記ガイド部材を、前記研磨体の周方向に沿って複数個配設し、これら複数個配設された前記ガイド部材における互いに隣り合う一側のガイド部材の前記被加工物導出部と他側のガイド部材の前記被加工物導入部との間に、球状被加工物が通る通路を形成する通路部材を配設するのが好ましい（第３発明）。

本発明において、前記研磨体の周速度と異ならせて前記研磨体に対し周速度差を持たせるように球状被加工物を回転駆動する被加工物駆動手段を設けるのが好ましい（第４発明）。

本発明において、前記研磨体は、前記ねじ状研磨部の谷径を直径とする仮想円から径方向外側に向けて膨らんだ膨出部を有する可撓性のある研磨シートを複数備えてなり、これら研磨シートの前記膨出部を前記研磨体の回転軸線回りの一方向に連続するように互いに所定角度ずらしながらそれら研磨シートを前記研磨体の回転軸線方向に重ね合わせることで前記ねじ状研磨部を形成するのが好ましい（第５発明）。

本発明のボール研磨装置においては、球状被加工物における研磨体の回転方向に離れた少なくとも２箇所がガイド部材の被加工物支持部によって支持された状態で、研磨体の回転に伴い、球状被加工物が、ねじ状研磨部との間の摩擦力の作用を研磨体の回転方向に受けることにより、研磨体の回転軸線と平行で球状被加工物の中心を通る回転軸線回りに回転される。
また、本発明のボール研磨装置においては、研磨体の回転に伴い、球状被加工物が、ねじ状研磨部からのねじ送り作用を受けることにより、ガイド部材の被加工物支持部の案内で研磨体の回転軸線方向に沿って移動される際に、球状被加工物がガイド部材の被加工物支持部上で研磨体の回転軸線方向に沿って転動される。
こうして、球状被加工物は、直交２軸のそれぞれの軸回りに同時に回転されて研磨体により研磨されることになる。

従来技術（図９参照）では、調整砥石１０３の周面上で球状被加工物１０１を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って転動させるために、調整砥石１０３を支持する部材を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って案内する手段や駆動する手段などを設ける必要があったが、本発明のボール研磨装置によれば、従来技術では必要であったそのような手段を設けることなく、球状被加工物における研磨体の回転方向に離れた少なくとも２箇所をガイド部材の被加工物支持部で支持するとともに、球状被加工物に対してねじ状研磨部からのねじ送りを作用させる構成を採用することによって、球状被加工物をガイド部材の被加工物支持部上で研磨体の回転軸線方向に沿って転動させることができる。したがって、装置の複雑化を招くことなく球状被加工物の表面粗さを改善することができる。

また、第２発明の構成を採用することにより、研磨体の回転に伴うねじ状研磨部からのねじ送りが作用する方向のねじ送り上流側から球状被加工物をねじ状研磨部と被加工物支持部との間に導入し易くなるとともに、球状被加工物がねじ状研磨部からのねじ送り作用を受けてねじ送り下流側に進むに従って、ねじ状研磨部と被加工物支持部とからの挟み付け力が強くなるため、球状被加工物をより効果的に研磨することができる。

また、第３発明の構成を採用することにより、ガイド部材の被加工物導入部を介して被加工物支持部へと導入された球状被加工物が、ねじ状研磨部からのねじ送り作用を受けて被加工物支持部を介して被加工物導出部へと送られ、被加工物導出部から通路部材を介して隣のガイド部材の被加工物導入部へと送られるので、球状被加工物が複数個のガイド部材によって順次に案内されて研磨体により研磨動作が実施されることになり、装置の長大化を招くことなく研磨動作をより長く実施することができる。

また、第４発明の構成を採用することにより、研磨体と球状被加工物とが同期して回転するのを防ぐことができ、研磨体と球状被加工物との間に周速度差を持たせることで、研磨体が球状加工物の表面上を滑って、球状加工物の表面をより効率良く研磨することができる。

また、第５発明の構成を採用することにより、可撓性のある複数の研磨シートの膨出部を研磨体の回転軸線回りの一方向に連続するように互いに所定角度ずらしながらそれら研磨シートを回転軸線方向に重ね合わせることでねじ状研磨部が形成されるので、このねじ状研磨部を球状被加工物に押し当てると、球状被加工物の表面形状に合わせて研磨シートが撓み、ねじ状研磨部を球状被加工物の表面にぴったりと接触させることができる。したがって、球状被加工物を局部的に研磨することなく球状被加工物の表面を均一に磨くことができ、球状被加工物の表面を高精度に研磨することができる。また、ねじ状研磨部を球状被加工物の表面形状に合わせて高精度に成形する必要がなくなるため、容易に作製することができる。さらに、撓んだ状態の研磨シートが元の位置に戻ろうとする復元力によって研磨シートが常に球状被加工の表面に押し付けられるので、使用が進むにつれて研磨シートそれ自体が磨耗したとしても、研磨シートが球状被加工の表面に接触した状態を維持することができ、ねじ状砥石では必要とされるドレッシング等の特別な整形作業が不要となる。

本発明の第１の実施形態に係るボール研磨装置の平面図である。第１の実施形態のボール研磨装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。研磨体の分解斜視図である。研磨体を構成する研磨シートを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。本発明の第２の実施形態に係るボール研磨装置の正面図である。図５のＢ−Ｂ線矢視図である。本発明の第３の実施形態に係るボール研磨装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大図である。研磨体の他の態様例の説明図である。従来技術の説明図である。

次に、本発明によるボール研磨装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

〔第１の実施形態〕
＜ボール研磨装置の概略説明＞
図１および図２に示されるボール研磨装置１Ａは、回転軸線Ｓ回りに回転駆動される回転駆動軸２と、回転駆動軸２に軸線を一致させて装着される研磨体３と、研磨体３の外周部と対向するように研磨体３の側方に配されるガイド部材４と、ガイド部材４を支持するガイド部材支持体５とを備えて構成されている。このボール研磨装置１Ａにおいては、研磨体３とガイド部材４との間に球状被加工物６を挟み込み、回転駆動軸２によって研磨体３を回転軸線Ｓ回りの図中記号Ｒ_０矢印方向（反時計回り）に回転させることにより、挟み込んだ球状被加工物６に回転運動を与えて研磨体３で球状被加工物６を研磨することができるようになっている。

＜研磨体の説明＞
研磨体３は、回転軸線Ｓ方向に沿って螺旋状に連続しガイド部材４上の球状被加工物６と係合可能なねじ状研磨部３ａを有し、ねじ状研磨部３ａを球状被加工物６と係合させた状態で回転軸線Ｓ回りに回転運動することにより、球状被加工物６の表面をねじ状研磨部３ａで研磨することができるようになっている。

図３に示されるように、研磨体３は、回転中心を一致させた状態で回転軸線Ｓの軸線方向に配置される可撓性のある複数の研磨シート１０を備え、これら研磨シート１０を、回転軸線Ｓの軸線方向に積層して構成されている。

図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、研磨シート１０は、その基礎部分を構成する基材１１を備え、この基材１１の一側（図４（ｂ）において左側）の表面における後述する曲線状部１１ｂ近傍で所定角度領域（例えば、図４（ａ）において１０３°〜２９０°）に研磨層１２が設けられるとともに、この基材１１の他側（図４（ｂ）において右側）の表面における後述する曲線状部１１ｂ近傍で所定角度領域（例えば、図４（ｃ）において０°〜７７°、２５０°〜３６０°）に研磨層１２が設けられて構成され、研磨層１２は、基材１１に対し接着剤層を介して研磨材が付着されることで形成されるものである。なお、基材１１の一側または他側にのみ上述と同様に必要最小限の研磨層１２を設ける態様や、基材１１の両面全体に研磨層１２を設ける態様もある。

図４（ａ）に示されるように、研磨シート１０は、ねじ状研磨部３ａの谷径を直径とする仮想円１３から径方向外側に向けて膨らんだ膨出部１０ａと、中心点Ｏを中心とする丸形状の挿通孔１４とを有している。なお、研磨シート１０において設けられる膨出部１０ａの数は、ねじ状研磨部３ａのねじ条数と一致するものであり、本実施形態では、ねじ条数が１であるので、膨出部１０ａが１つ設けられている。

そして、本実施形態においては、図３に示されるように、複数の研磨シート１０における膨出部１０ａを回転軸線Ｓの回りの一方向に連続するように互いに所定角度ずらした状態に複数の研磨シート１０を位置決めしつつ、これらの研磨シート１０を回転軸線Ｓ方向に重ね合わせ、接着剤等の固定手段で固定することにより、ねじ状研磨部３ａを有する研磨体３が作製される。このようにして作製された研磨体３は、図１および図２（ａ）に示されるように、保持具１７を介して回転駆動軸２に装着される。

図４（ｃ）に示されるように、基材１１は、中心点Ｏを中心とする仮想円１３の内側部分の本体部１１ａと、膨出部１０ａの輪郭を形成する曲線状部１１ｂと、本体部１１ａと曲線状部１１ｂとの間で三日月状に形成される三日月状部１１ｃとを有している。ここで、曲線状部１１ｂは、中心点Ｏ回りの第１の所定角度領域（図４（ｃ）において０°よりやや大きい角度から１８０°よりやや小さい角度までの角度領域）では図４（ｃ）にいて横方向にやや長い楕円曲線の上半分のような形状の第１の曲線状部１８と、第１の所定角度領域に続く第２の所定角度領域（図４（ｃ）において１８０°よりやや小さい角度から２７０°までの角度領域）では中心点Ｏ回りの角度が大きくなるにつれてその中心点Ｏとの距離が短くなるような第２の曲線状部１９ａと、第２の所定角度領域に続く第３の所定角度領域（図４（ｃ）において２７０°から３６０°までの角度領域および０°から０°よりやや大きい角度までの角度領域）では中心点Ｏ回りの角度が大きくなるにつれてその中心点Ｏとの距離が長くなるような第３の曲線状部１９ｂとよりなるものであり、楕円曲線の一部と渦巻曲線の一部とを組み合わせたものであると言える。

基材１１としては、可撓性を有するシート材の中から適宜に選択可能で、例えば綿布やガラスクロス、合繊布、クラフト紙、不織布、金属網、合成樹脂シートなどが用いられる。基材１１に付着される研磨材（砥粒）としては、例えばダイヤモンドやＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、Ｂ_４Ｃ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣの中から選択される少なくとも１種以上からなるものが挙げられる。基材１１に対し研磨材を付着するための接着剤層は、研磨材同士を接着する結合剤と、研磨材を基材に接着する接着剤とから構成されている。研磨材同士を接着する結合剤としては、一般的に使用されているメタル、電着、ビトリファイド、レジン等の中から適宜に選択される。研磨材を基材に接着する接着剤としては、膠や合成樹脂などが用いられる。使用される主な合成樹脂としては、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。

＜ガイド部材の説明＞
図２（ｂ）に示されるように、ガイド部材４は、ガイド部材支持体５に対する取り付け基盤であって研磨体３の回転軸線方向に沿って延びるウェブ部２０と、ウェブ部２０に対して直角をなすようにウェブ部２０の両側部に立設される帯状の一対の壁板部２１と、一対の壁板部２１の先端部から内向きに張り出し研磨体３の回転軸線Ｓ方向に沿って延びる一対のフランジ部２２とにより構成されている。

ガイド部材４の一端側は、研磨体３の回転に伴うねじ状研磨部３ａからのねじ送りが作用する方向のねじ送り上流側であり、ガイド部材４の他端側は、前記ねじ送りが作用する方向のねじ送り下流側である。本実施形態においては、ガイド部材４のウェブ２０とガイド部材支持体５との間に傾斜台７を介挿することにより、ガイド部材４の一端側よりも他端側の方が研磨体３に近づくようにガイド部材４に傾斜を付して、ねじ送り上流側におけるねじ状研磨部３ａとフランジ部２２との間隔を相対的に広くする一方、ねじ送り下流側におけるねじ状研磨部３ａとフランジ部２２との間隔を相対的に狭くするようにしている。これにより、ねじ送り上流側に設けられた後述する被加工物導入部２３を通して球状被加工物６をねじ状研磨部３ａとフランジ部２２との間に導入し易くなるとともに、球状被加工物６がねじ状研磨部３ａからのねじ送り作用を受けてねじ送り下流側に進むに従って、ねじ状研磨部３ａとフランジ部２２とからの挟み付け力が強くなるため、球状被加工物６をより効果的に研磨することができる。

フランジ部２２の先端部には、ねじ状研磨部３ａに係合している球状被加工物６に当接する円弧面部２２ａが形成されている。一対のフランジ部２２は、ねじ状研磨部３ａに係合している球状被加工物６にそれぞれの円弧面部２２ａを当接させて、球状被加工物６における研磨体３の回転方向Ｒ_０に離れた２箇所を支持する被加工物支持部として機能する。

図１に示されるように、ガイド部材４の一端部には、ガイド部材４の外部から球状被加工物６を一対のフランジ部２２へと導入するための被加工物導入部２３が設けられている。この被加工物導入部２３は、壁板部２１からフランジ部２２に亘って所要箇所に切れ目を形成し、切れ目で挟まれる部分を、図２（ｂ）に示されるように、シュート部２４として一対のフランジ部２２の中間位置に向けて延びるように内方に折り曲げて開口することで形成されている（後述する被加工物導出部２５についても同様）。

以上に述べたようなボール研磨装置１Ａにおいて、図１に示されるように、被加工物導入部２３を通して球状被加工物６を一対のフランジ部２２へと導入し、図２（ａ）中記号Ｒ_０矢印方向（反時計回り）に研磨体３を回転させる。これにより、図２（ｂ）に示されるように、研磨体３のねじ状研磨部３ａとガイド部材４における一対のフランジ部２２とに挟まれた球状被加工物６は、研磨体３の回転方向Ｒ_０に離れた２箇所が一対の円弧面部２２ａによって支持された状態で、ねじ状研磨部３ａとの間の摩擦力の作用を研磨体３の回転方向Ｒ_０に受けることにより、研磨体３の回転軸線Ｓと平行で球状被加工物６の中心を通る回転軸線回りに回転されて、一対の円弧面部２２ａ上で図２（ｂ）中記号Ｒ_１矢印方向に回転される。

また、ボール研磨装置１Ａにおいては、研磨体３の回転に伴い、球状被加工物６が、ねじ状研磨部３ａからのねじ送り作用を図１中記号Ｌ矢印方向に受けることにより、ガイド部材４の一端側から他端側へと一対の円弧面部２２ａ（図２（ｂ）参照）の案内で研磨体３の回転軸線Ｓ方向に沿って移動され、一対の円弧面部２２ａ上で研磨体３の回転軸線Ｓ方向に沿って転動される。このとき、球状被加工物６は、図１中記号Ｒ_２矢印方向に回転される。なお、ガイド部材４の一端側から他端側へと一対の円弧面部２２ａ上で転動された球状被加工物６は、ガイド部材４の他端側から排出される。

こうして、球状被加工物６は、直交２軸のそれぞれの軸回りに同時に回転され、すなわち図２（ｂ）中記号Ｒ_１矢印方向と図１中記号Ｒ_２矢印方向とに同時に回転されて研磨体３により研磨されることになる。

従来技術（図９参照）では、調整砥石１０３の周面上で球状被加工物を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って転動させるために、調整砥石を支持する部材を研削砥石１０２の回転軸線方向に沿って案内する手段や駆動する手段などを設ける必要があったが、本実施形態のボール研磨装置１Ａによれば、従来技術では必要であったそのような手段を設けることなく、球状被加工物６における研磨体３の回転方向Ｒ_０に離れた２箇所をガイド部材４の一対のフランジ部２２における一対の円弧面部２２ａで支持するとともに、球状被加工物６に対してねじ状研磨部３ａからのねじ送りを作用させる構成を採用することによって、球状被加工物６をガイド部材４の一対の円弧面部２２ａ上で研磨体３の回転軸線方向に沿って転動させることができる。したがって、装置の複雑化を招くことなく球状被加工物６の表面粗さを改善することができる。

また、ボール研磨装置１Ａによれば、可撓性のある複数の研磨シート１０の膨出部１０ａを回転軸線Ｓ回りの一方向に連続するように互いに所定角度ずらしながらそれら研磨シート１０を回転軸線Ｓ方向に重ね合わせることでねじ状研磨部３ａが形成されるので、このねじ状研磨部３ａを球状被加工物６に押し当てると、球状被加工物６の表面形状に合わせて研磨シート１０が撓み、ねじ状研磨部３ａを球状被加工物６の表面にぴったりと接触させることができる。したがって、球状被加工物６を局部的に研磨することなく球状被加工物６の表面を均一に磨くことができ、球状被加工物６の表面を高精度に研磨することができる。また、ねじ状研磨部３ａを球状被加工物６の表面形状に合わせて高精度に成形する必要がなくなるため、容易に作製することができる。さらに、撓んだ状態の研磨シート１０が元の位置に戻ろうとする復元力によって研磨シート１０が常に球状被加工物６の表面に押し付けられるので、使用が進むにつれて研磨シート１０それ自体が磨耗したとしても、研磨シート１０が球状被加工物６の表面に接触した状態を維持することができ、回転砥石を母材とする研磨体では必要とされるドレッシング等の特別な整形作業が不要となる。

〔第２の実施形態〕
図５には、本発明の第２の実施形態に係るボール研磨装置の正面図が示されている。また、図６には、図５のＢ−Ｂ線矢視図が示されている。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第２の実施形態に特有の部分を中心に説明することとする（後述する第３の実施形態についても同様）。

図５に示されるように、第２の実施形態に係るボール研磨装置１Ｂにおいては、研磨体３の周方向に沿って複数個のガイド部材４が配設されている。図６に示されるように、ガイド部材４の一端部には、第１の実施形態と同様に、ガイド部材４の外部から球状被加工物６を一対のフランジ部２２へと導入するための被加工物導入部２３が設けられるとともに、ガイド部材４の他端部には、一対のフランジ部２２から球状被加工物６をガイド部材４の外部へと導出するための被加工物導出部２５が設けられている。複数個配設されたガイド部材４における互いに隣り合う一側のガイド部材４の被加工物導出部２５と他側のガイド部材４の被加工物導入部２３との間には、球状被加工物６が通る通路を形成する通路部材２６（図５では図示省略）が配設されている。

以上に述べた第２の実施形態のボール研磨装置１Ｂによれば、第１の実施形態のボール研磨装置１Ａと同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。
さらに、第２の実施形態のボール研磨装置１Ｂによれば、ガイド部材４の被加工物導入部２３を介して一対のフランジ部２２へと導入された球状被加工物６が、ねじ状研磨部３ａからのねじ送り作用を受けて一対のフランジ部２２を介して被加工物導出部２５へと送られ、被加工物導出部２５から通路部材２６を介して隣のガイド部材４の被加工物導入部２３へと送られるので、球状被加工物６が複数個のガイド部材４によって順次に案内されて研磨体３により研磨動作が実施されることになり、装置の長大化を招くことなく研磨動作をより長く実施することができる。

〔第３の実施形態〕
図７には、本発明の第３の実施形態に係るボール研磨装置で、正面図（ａ）および（ａ）のＣ部拡大図（ｂ）がそれぞれ示されている。

図７（ａ）に示されるように、第３の実施形態に係るボール研磨装置１Ｃにおいては、研磨体３の周方向に沿って複数個のガイド部材４０が配設されている。図７（ｂ）に示されるように、ガイド部材４０は、研磨体３の回転軸線Ｓ方向に間隔をあけて配設される一対の端板４１（一方側の端板のみ図示）と、研磨体３の回転方向Ｒ_０に間隔をあけて一対の端板４１の間に配設される一対の支持板４２とを備えて構成されている。一対の支持板４２は、ねじ状研磨部３ａに係合している球状被加工物６の球面と接触する一対の板面４２ａを有し、研磨体３の径方向外向きに進むに従って一対の板面４２ａの間隔が狭くなるように傾斜配置され、球状被加工物６におけるねじ状研磨部３ａに係合している側の部位とは反対側の部位を外部に露出させた状態で、球状被加工物６における研磨体３の回転方向に離れた２箇所を支持する被加工物支持部として機能する。

また、このボール研磨装置１Ｃにおいて、研磨体３の回転中心を挟んで両側には、研磨体３の周速度と異ならせて研磨体３に対し周速度差（研磨体３に対し球状被加工物６の周速度を遅くする、あるいは速くする）を持たせるように球状被加工物６を回転駆動する被加工物駆動手段５０が配設されている。この被加工物駆動手段５０は、研磨体３のねじ状研磨部３ａの近傍位置で研磨体３の回転中心回りに所定角度間隔（例えば１２０°程度）で配置される一対の従動プーリ５１と、一対の従動プーリ５１の回転中心同士を結ぶ線分の中点と研磨体３の回転中心とを結ぶ線分の延長線上に回転中心を有し一対の従動プーリ５１に対し研磨体３の径方向外側に離れた位置に配置される駆動プーリ５２と、複数の球状被加工物６における一対の支持板４２の外側に露出されている部位に接触するようにそれら従動プーリ５１および駆動プーリ５２に巻き掛け装着されるベルト部材５３とを備えて構成されている。

そして、駆動プーリ５２の作動により、ベルト部材５３が一対の従動プーリ５１および駆動プーリ５２の回りに周回運動すると、研磨体３と複数のガイド部材４０とで挟まれる複数の球状被加工物６がベルト部材５３によって図７（ｂ）中記号Ｒ_１矢印方向に回転駆動され、各球状被加工物６が研磨体３の周速度と異なる周速度（速くする場合はベルト部材５３により加速させ、遅くする場合はベルト部材５３により減速させる）とされる。

以上に述べた第３の実施形態のボール研磨装置１Ｃによれば、第１の実施形態のボール研磨装置１Ａと同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。
さらに、第３の実施形態のボール研磨装置１Ｃによれば、被加工物駆動手段５０により、研磨体３に対し周速度差を持たせた状態で球状被加工物６が研磨体３により研磨されるので、研磨体３が球状加工物６の表面上を滑って、球状加工物６の表面をより効率良く研磨することができる。

以上、本発明のボール研磨装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、上記各実施形態における研磨体３に代えて、円柱状の回転砥石母材の外周面に、当該回転砥石母材の回転軸線方向に沿って螺旋状に連続し球状被加工物６と係合可能なねじ状研磨部を形成し、このねじ状研磨部の表面にメッキ層を介して例えばＣＢＮ砥粒（立方晶窒化ホウ素）を電着してなる研磨体を採用してもよい。

また、第１の実施形態においては、球状被加工物６における研磨体３の回転方向Ｒ_０に離れた２箇所を一対のフランジ部２２で支持する構造のガイド部材４を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、断面形状が例えばＶ字状、半円状、四角形状等で、ねじ状研磨部３ａに係合している球状被加工物６における研磨体３の回転方向Ｒ_０に離れた少なくとも２箇所を支持することができる溝を有するガイド部材の溝で球状被加工物６を支持・案内する態様や、ガイド部材４０における一対の支持板４２に代えて、球状被加工物６の両側に該球状被加工物６に当接するように並設されるパイプ部材を用いて球状被加工物６を支持・案内する態様もある。また、ガイド部材４として、金属製の引抜材のみならず、例えばＭＣナイロン（登録商標）等の樹脂製の成形品を用いてもよい。

上記各実施形態における研磨体３のねじ状研磨部３ａにおいては、複数の研磨シート１０同士を密着して配置する例を示したが、これに限定されるものでなく、図８に示されるように、ねじ状研磨部３ａにおける複数の研磨シート１０の互いに隣接する研磨シート１０の間に、所定の隙間を設けるためのスペーサ６０を介挿し、複数の研磨シート１０をスペーサ６０を介在させた状態で回転軸線Ｓ１の軸線方向に重ね合わせることでねじ状研磨部３ａを形成する態様例もある。このようにすれば、研磨シート１０をより撓ませた状態で球状被加工物６を研磨することができ、球状被加工物６を傷付けたり、過剰に研磨したりするのを未然に防ぐことができ、球状被加工物６の表面粗さをより容易に改善することができる。なお、スペーサ６０の厚みや径寸法、個数等の調整により研磨シート１０の撓み具合を容易に調整することができるのは言うまでもない。

本発明の球状被加工物の仕上げ加工装置は、装置の複雑化を招くことなく球状被加工物の表面粗さを改善することができるという特性を有していることから、高い精度が求められるベアリング等のボールの表面加工の用途に好適に用いることができ、産業上の利用可能性が大である。

１Ａ〜１Ｃボール研磨装置
３研磨体
３ａねじ状研磨部
４，４０ガイド部材
６球状被加工物（ボール）
１０研磨シート
１０ａ膨出部
２２フランジ部（被加工物支持部）
２２ａ円弧面部
２３被加工物導入部
２５被加工物導出部
２６通路部材
４２支持板（被加工物支持部）
５０被加工物駆動手段
５１従動プーリ
５２駆動プーリ
５３ベルト部材

Claims

回転駆動される研磨体と該研磨体の外周部と対向するように配置されるガイド部材との間に球状被加工物を挟み込み、挟み込んだ球状被加工物に回転運動を与えて前記研磨体で球状被加工物を研磨するようにしたボール研磨装置であって、
前記研磨体の外周部に、前記研磨体の回転軸線方向に沿って螺旋状に連続し球状被加工物と係合するねじ状研磨部を形成し、該ねじ状研磨部に係合している球状被加工物における前記研磨体の回転方向に離れた少なくとも２箇所を支持する被加工物支持部を、前記研磨体の回転軸線方向に沿って延びるように前記ガイド部材に形成することを特徴とするボール研磨装置。
前記研磨体の回転に伴う前記ねじ状研磨部からのねじ送りが作用する方向のねじ送り上流側における前記ねじ状研磨部と前記被加工物支持部との間隔を相対的に広くする一方、前記ねじ送りが作用する方向のねじ送り下流側における前記ねじ状研磨部と前記被加工物支持部との間隔を相対的に狭くすることを特徴とする請求項１に記載のボール研磨装置。
前記ガイド部材の一端部に、前記ガイド部材の外部から球状被加工物を前記被加工物支持部へと導入するための被加工物導入部を設けるとともに、前記ガイド部材の他端部に、前記被加工物支持部から球状被加工物を前記ガイド部材の外部へと導出するための被加工物導出部を設け、前記被加工物導入部と前記被加工物導出部とが設けられた前記ガイド部材を、前記研磨体の周方向に沿って複数個配設し、これら複数個配設された前記ガイド部材における互いに隣り合う一側のガイド部材の前記被加工物導出部と他側のガイド部材の前記被加工物導入部との間に、球状被加工物が通る通路を形成する通路部材を配設することを特徴とする請求項１または２に記載のボール研磨装置。
前記研磨体の周速度と異ならせて前記研磨体に対し周速度差を持たせるように球状被加工物を回転駆動する被加工物駆動手段を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボール研磨装置。
前記研磨体は、前記ねじ状研磨部の谷径を直径とする仮想円から径方向外側に向けて膨らんだ膨出部を有する可撓性のある研磨シートを複数備えてなり、これら研磨シートの前記膨出部を前記研磨体の回転軸線回りの一方向に連続するように互いに所定角度ずらしながらそれら研磨シートを前記研磨体の回転軸線方向に重ね合わせることで前記ねじ状研磨部を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボール研磨装置。