JP2021123055A - セラミックボールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨時にセラミックボールに発生する割れや欠けを抑制し、かつ、セラミックボールに金属片等のコンタミの付着を抑制する。【解決手段】セラミックボールの製造方法は、セラミックを主成分とする原料粉末をプレス加工して球状の予備成形体を得るプレス工程と、予備成形体を研磨する研磨工程と、研磨工程で研磨された予備成形体を焼成する焼成工程と、を備え、研磨工程は、回転可能な研磨板を底とする有底筒状の研磨装置の研磨板上に予備成形体を投入し、研磨板を回転させて、研磨板上で予備成形体を転がして研磨するものであって、研磨板の研磨面はセラミック製である。【選択図】図４

Description

本発明は、セラミックボールの製造方法に関する。

セラミックからなるセラミックボールを研磨する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたセラミックボールの製造方法では、金型プレスによる加工後にセラミックボールの円周上に形成される帯状部が、焼成後のバレル研磨によって加工される。バレル研磨後に、セラミックボールは略球形状に加工される。

特開２００３−１３７６４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術によってセラミックボールの帯状部を研磨すると、焼成後のセラミックボールがバレル研磨によって加工される。そのため、バレル研磨時における複数のセラミックボール間の衝撃およびセラミックボールとバレル研磨機との衝撃が大きくなってしまう。その結果、セラミックボールに割れや欠けが発生してしまうおそれがある。また、一方で、焼成前にセラミックボールに形成されている帯状部をバレル研磨すると、衝撃が大きすぎて成形体が変形するおそれがある。さらには、研磨材の金属片がセラミックボールにコンタミとして付着するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、研磨時にセラミックボールに発生する割れや欠けを抑制し、かつ、セラミックボールに金属片等のコンタミの付着を抑制する技術を提供する。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

（１）本発明の一形態によれば、セラミックボールの製造方法であって、セラミックを主成分とする原料粉末をプレス加工して球状の予備成形体を得るプレス工程と、前記予備成形体を研磨する研磨工程と、前記研磨工程で研磨された前記予備成形体を焼成する焼成工程と、を備え、前記研磨工程は、回転可能な研磨板を底とする有底筒状の研磨装置の前記研磨板上に前記予備成形体を投入し、前記研磨板を回転させて、前記研磨板上で前記予備成形体を転がして研磨するものであって、前記研磨板の研磨面はセラミック製である。

この構成によれば、セラミックを主成分とする原料粉末から、セラミックボールが製造される。プレス工程によって、金型の継ぎ目に対応する予備成形体の円周上に、帯状部が形成される。予備成形体がセラミックを主成分とする研磨板上で転がされて研磨されることにより、研磨板が金属製でないため、予備成形体の表面への金属片等のコンタミの付着が抑制される。研磨工程後に、予備成形体が焼成されてセラミックボールが製造される。すなわち、本構成で製造されたセラミックボールは、帯状部が研磨された後に焼成されているため、従来のセラミックボールよりも表面に発生する割れや欠けを低減できる。よって、本構成によれば、研磨時にセラミックボールに発生する割れや欠けを抑制し、かつ、製造されたセラミックボールの表面への金属片等のコンタミ等の付着を抑制できる。

（２）上記態様の製造方法において、前記研磨板には、前記研磨板の厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔の形態は、前記研磨工程中の前記予備成形体が通過しない形態であってもよい。
この構成によれば、研磨板に予備成形体が通過しない貫通孔が形成されているため、研磨工程によって研磨された予備成形体から発生する削り粉のみが、貫通孔を介して研磨板の下方に排出される。これにより、研磨板の研磨溝に削り粉が目詰まりしにくいため、研磨時の効率が向上する。

（３）上記態様の製造方法において、前記貫通孔の形態は、前記研磨板の径方向に沿って延びていてもよい。
この構成によれば、貫通孔が径方向に沿って延びているため、研磨工程によって研磨された予備成形体から発生する削り粉をより効率的に排出できる。

（４）上記態様の製造方法において、前記貫通孔の形態は、前記研磨板の円周方向に沿って延びていてもよい。
この構成によれば、貫通孔が円周方向に沿って延びているため、研磨工程によって研磨された予備成形体から発生する削り粉をより効率的に排出できる。

（５）上記態様の製造方法において、前記貫通孔は複数形成されており、前記複数の貫通孔は、それぞれ同一の形状を有すると共に、前記研磨板の前記研磨面において等間隔に配置されていてもよい。
この構成によれば、貫通孔は、同一形状を有する複数の孔として、研磨面に等間隔で配置されている。そのため、研磨工程によって研磨された予備成形体から発生する削り粉をより効率的に排出できる。

（６）上記態様の製造方法において、前記貫通孔の軸線は、前記研磨板の回転軸に対して傾斜しており、前記研磨板の前記研磨面側における前記貫通孔の開口が、前記研磨板の他方の面側における前記貫通孔の開口よりも回転軸側に位置してもよい。
この構成によれば、貫通孔などの研磨溝は、研磨面から他方の面へと近づくにつれて、中心軸から遠ざかる方向に延びている。そのため、研磨工程において研磨板が中心軸回りに回転すると、研磨時に発生する削り粉は、遠心力と重力とによって、貫通孔を介してより効率的に排出される。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、研磨装置、セラミックを主成分とする研磨板、およびこれらを備える部品、セラミックボールの製造方法、セラミックボールの研磨方法等の形態で実現することができる。

本発明のセラミックボールの製造方法において研磨工程が行われる前の予備成形体の概略図である。 プレス工程において成形されているときの予備成形体の概略断面図である。 研磨工程で予備成形体を研磨する研磨装置の概略断面図である。 研磨板の概略上面図である。 研磨溝が有する貫通孔を説明するための概略断面図である。 研磨溝が有する貫通孔を説明するための概略断面図である。 本発明の第１実施形態におけるセラミックボールの製造方法のフローチャートである。 材質の異なる研磨板によって研磨された予備成形体の評価結果の説明図である。 実施例のセラミックボールの表面の撮影画像である。 比較例のセラミックボールの表面の撮影画像である。 第２実施形態における研磨板の概略上面図である。 第２実施形態の貫通孔を説明するための概略断面図である。 第３実施形態における研磨板の概略上面図である。 第３実施形態の貫通孔を説明するための概略断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のセラミックボール１０の製造方法において研磨工程が行われる前の予備成形体１１の概略図である。図２は、プレス工程において成形されているときの予備成形体１１の概略断面図である。図１に示されるように、第１実施形態の予備成形体１１は、プレス工程によって球状に成形される。成形された予備成形体１１は、外表面の一部に、円周方向に渡って径方向外側に突出する帯状部１２が形成されている。研磨工程によって予備成形体１１が研磨されると、帯状部１２を含む予備成形体１１の外表面が研磨されて除去され、セラミックボール１０の元となる焼成前の予備成形体１１が形成される。

図２には、プレス工程において、セラミック（例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄））を主成分とする原料粉末が、プレス加工において球状の予備成形体１１に成形されているときの断面図が示されている。図２に示されるように、プレス加工を行う成形機５０は、筒状の成形ダイ５３と、筒状の成形ダイ５３によって形成されたダイ孔５４内を成形ダイ５３の中心軸に沿って上下に動く上側プレスパンチ５１および下側プレスパンチ５２と、を備えている。両パンチ５１，５２が原料粉末をダイ孔５４の中心軸に平行な方向（Ｚ軸方向）に沿って上下から加圧すると、帯状部１２を有する予備成形体１１が製造される。

なお、図２には、それぞれが直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸から構成される直交座標系ＣＳが示されている。直交座標系ＣＳは、中心軸ＯＬに平行なＺ軸と、Ｚ軸に直交するＸＹ平面を構成するＸ軸およびＹ軸から構成されている。なお、この直交座標系は、図３以降で示される直交座標系と対応している。

図３は、研磨工程で予備成形体１１を研磨する研磨装置１００の概略断面図である。研磨装置１００は、複数の予備成形体１１の外表面を研磨するための装置であり、回転可能な研磨板２０を底とする有底筒状の装置である。図３に示されるように、本実施形態の研磨装置１００は、内部に円筒状の空間を形成するハウジング３０と、回転することにより予備成形体１１を研磨する研磨板２０と、研磨板２０を中心軸ＯＬ回りに回転させる回転軸部４０とを備えている。

図３に示されるように、ハウジング３０内の空間には、研磨される複数の予備成形体１１が投入される。ハウジング３０の鉛直下方（Ｚ軸負方向側）かつ径方向外側には、外部に接続している排出口３１が形成されている。研磨板２０は、円盤状の形状を有している。研磨板２０は、セラミックを主成分とする材料（例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄））によって形成されている。研磨板２０の中心には、回転軸部４０に支持されるための円孔２１が形成されている。図３に示されるように、研磨板２０における外周部の端部と、ハウジング３０の内周面との間には、外周孔３２が形成されている。外周孔３２の幅は、予備成形体１１の直径よりも十分小さい。そのため、予備成形体１１の研磨によって発生する削り粉は、外周孔３２および後述する研磨板２０の貫通孔を介して、排出口３１からハウジング３０の外部へと排出される。

回転軸部４０は、ハウジング３０外のモータ（不図示）の回転軸に接続されている連結軸部４２と、下端が連結軸部４２に固定されて連結軸部４２と共に中心軸ＯＬ回りに回転する軸部４３と、軸部４３の上端に固定されて軸部４３と共に中心軸ＯＬ回りに回転する研磨板支持部４１と、を有している。連結軸部４２は、ハウジング３０に対して中心軸ＯＬ回りに回転可能に支持されている。研磨板支持部４１は、研磨板２０の中心に形成された円孔２１に挿入された軸部４３のＺ軸正方向側の端部に固定される。そのため、研磨板２０は、軸部４３と研磨板支持部４１とに挟まれることにより固定されている。これにより、モータの回転軸が回転すると、研磨板２０が回転軸部４０と一体で中心軸ＯＬ回りに回転する。これにより、研磨板２０上に投入された予備成形体１１は、研磨板２０上を転がり研磨される。

図４は、研磨板２０の概略上面図である。図４には、Ｚ軸正方向側から見た場合の研磨板２０が示されている。図４に示されるように、研磨板２０の研磨面２２には、Ｘ軸に平行な幅Ｌ１の複数の研磨溝２３と、Ｙ軸に平行な（研磨溝２３に直交する）幅Ｌ２の複数の研磨溝２４と、Ｘ軸に対して４５°の角度を成して径方向に沿って延びる幅Ｌ３の４つの研磨溝２５とが形成されている。

図４に示されるように、複数の研磨溝２３のうち、中心軸ＯＬから径方向外側に沿って延びる２つの研磨溝２３は、途中から研磨板２０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔２６を含んでいる。同じように、複数の研磨溝２４のうち、中心軸ＯＬから径方向外側に沿って延びる２つの研磨溝２４は、途中から研磨板２０を厚さ方向に貫通する貫通孔２７を含んでいる。また、４つの各研磨溝２５は、途中から研磨板２０を厚さ方向に貫通する貫通孔２８を含んでいる。すなわち、研磨板２０には、研磨板２０の厚さ方向に貫通する貫通孔２６〜２８が形成されている。

図５および図６は、研磨溝２４が有する貫通孔２７を説明するための概略断面図である。図５には、図４におけるＡ−Ａ断面の拡大図が示されている。図６には、図４におけるＢ−Ｂ断面の拡大図が示されている。図５に示されるように、各研磨溝２４の深さは、Ｄ２である。一方で、貫通孔２７は、厚さｔ１の研磨板２０を厚さ方向に貫通している。図６に示されるように、中心軸ＯＬから半径Ｒ１の位置で、深さＤ２の研磨溝２４は、貫通孔２７に変化している。なお、各研磨溝２３の深さはＤ１であり、図示されていない各研磨溝２５の深さは、Ｄ３である。本実施形態では、各研磨溝２３〜２５の各幅Ｌ１〜Ｌ３は、同じ２ｍｍである。また、本実施形態では、各研磨溝２３〜２５の各深さＤ１〜Ｄ３は、同じ２ｍｍである。なお、貫通孔２６〜２８の各幅Ｌ１〜Ｌ３は、研磨中の予備成形体１１が通過できない大きさである。

図７は、本発明の第１実施形態におけるセラミックボール１０の製造方法のフローチャートである。図７に示されるように、セラミックボール１０の製造方法では、初めに、セラミックボール１０の原料粉末の調製工程が行われる（ステップＳ１）。本実施形態の原料粉末は、アルミナ粉末に、焼結助剤としての希土類元素，３，４，５，１３，および１４族の元素から選ばれる少なくとも一種を含む酸化物が加えられた粉末を元に調製される。調製された原料粉末に含まれる酸化物の割合は、酸化物換算で１〜１５ｗｔ％、好ましくは２〜８ｗｔ％である。調製された原料粉末に水系溶媒を加えて粉砕機により湿式混合された泥しょうが乾燥させられて、成形用素地粉末としての原料粉末が調製される。

次に、調製された原料粉末を、成形機５０（図２）を用いてプレス加工して球状の予備成形体１１（図１）を得るプレス工程が行われる（図７のステップＳ２）。本実施形態では、プレス加工された予備成形体１１に対して、乾式ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）が行われる。乾式ＣＩＰが行われた予備成形体１１の内部の密度分布が略一定となり、予備成形体１１は、緻密な成形体となる。

プレス工程で得られた複数の予備成形体１１を、研磨装置１００（図３）によって研磨する研磨工程が行われる（図７のステップＳ３）。研磨工程では、研磨板２０上に予備成形体１１が投入され、研磨板２０が中心軸ＯＬ回りに回転する。これにより、研磨板２０上で予備成形体１１が転がり研磨される。研磨工程によって予備成形体１１の帯状部１２を含む外表面が研磨されて除去され、セラミックボール１０の元となる、焼成前の予備成形体１１が製造される。

研磨工程後の予備成形体１１に対して脱脂工程が行われる（ステップＳ４）。本実施形態の脱脂工程では、予備成形体１１は、窒素を含む０．１〜１ＭＰａ（メガパスカル）の非酸化性雰囲気下、１９００℃で焼成される。脱脂工程では、予備成形体１１の密度が、７８％以上、好ましくは９０％以上になるように調整される。

その後、脱脂後の予備成形体１１を焼成する焼成工程が行われ（ステップＳ４）、焼成後のセラミックボール１０が製造されて、セラミックボール１０の製造方法が終了する。本実施形態の焼成工程では、予備成形体１１は、窒素を含む１〜１００ＭＰａの非酸化性雰囲気下、１６５０〜１９５０℃で焼成される。

図８は、材質の異なる研磨板によって研磨された予備成形体１１の評価結果の説明図である。図８には、アルミナで形成された研磨板２０によって研磨された実施例のセラミックボール１０と、金属（ＳＵＳ）で形成された研磨板２０ｚによって研磨された比較例のセラミックボール１０ｚと、における加工条件および評価結果の表が示されている。

図８に示されるように、実施例および比較例のセラミックボール１０，１０ｚの直径は、３／８インチである。図８の全加工量とは、研磨装置１００で一度に研磨される複数のセラミックボール１０，１０ｚにおける加工量の合計である。研磨板２０，２０ｚの目の粗さは、研磨板２０，２０ｚの研磨面２２に形成された隣り合う研磨溝２３〜２５によって形成される凸部の幅である。回転数は、セラミックボール１０，１０ｚの研磨時に回転する研磨板２０，２０ｚの回転数である。図８に示されるように、実施例と比較例とにおける加工条件では、研磨板２０，２０ｚの材質以外は同じである。図８の評価結果において、研磨後の実施例と比較例とのいずれのセラミックボール１０，１０ｚには、割れもカケも発生していなかった。

図９は、実施例のセラミックボール１０の表面の撮影画像である。図１０は、比較例のセラミックボール１０ｚの表面の撮影画像である。図９に示されるように、実施例のセラミックボール１０の表面には、異物が付着していない。一方で、図１０に示される比較例のセラミックボール１０ｚの表面には、複数の金属片ＣＮが付着している。

以上説明したように、本実施形態のセラミックボール１０の製造方法の研磨工程では、回転可能なセラミック製の研磨板２０上に予備成形体１１を投入され、研磨板２０が回転することにより、研磨板２０上で予備成形体１１が転がり研磨される。そのため、本実施形態の製造方法では、予備成形体１１がセラミックを主成分とする研磨板２０上で研磨され、研磨板２０が金属製でないため、図９の撮影画像に示されるように、予備成形体１１の表面への金属片等のコンタミの付着が抑制される。そして、研磨工程後に、予備成形体１１が焼成されてセラミックボール１０が製造される。すなわち、本実施形態のセラミックボール１０は、帯状部１２が研磨されて除去された研磨工程後に焼成されているため、焼成工程後に研磨する従来のセラミックボールよりも表面に発生する割れや欠けを低減できる。よって、本実施形態のセラミックボール１０の製造方法では、研磨時にセラミックボール１０に発生する割れや欠けを抑制し、かつ、製造されたセラミックボール１０の表面への金属片等のコンタミ等の付着を抑制できる。

また、本実施形態の研磨板２０には、研磨板２０の厚さ方向に貫通する貫通孔２６〜２８が形成されている。貫通孔２６〜２８の各幅Ｌ１〜Ｌ３は、研磨中の予備成形体１１が通過できない大きさである。そのため、研磨工程によって研磨された予備成形体１１の削り粉が貫通孔２６〜２８を介して研磨板２０の下方に排出され、研磨中の予備成形体１１は、研磨板２０の下方に排出されずに済む。これにより、貫通孔２６〜２８に削り粉が目詰まりしにくいため、予備成形体１１の研磨時の効率が向上する。

また、本実施形態の貫通孔２６〜２８は、研磨板２０の径方向に沿って延びている。そのため、研磨工程によって研磨された予備成形体１１から発生する削り粉をより効率的に排出できる。

＜第２実施形態＞
図１１は、第２実施形態における研磨板２０ａの概略上面図である。第２実施形態では、研磨工程で使用される研磨装置１００の研磨板２０ａの溝形状のみが異なる。そのため、第２実施形態では、研磨板２０ａの形状について説明し、第１実施形態と同じ構成および製造方法の各工程についての説明を省略する。

図１１には、Ｚ軸正方向側から見た場合の研磨板２０ａが示されている。図１１に示されるように、研磨板２０ａの研磨面２２ａには、第１実施形態の研磨板２０と同じように、Ｘ軸に平行な複数の研磨溝２３ａと、Ｙ軸に平行な複数の研磨溝２４ａとが形成されている。第２実施形態の研磨溝２３ａ，２４ａは、研磨板２０ａを厚さ方向に貫通する貫通孔２６，２７を有していない。なお、第２実施形態の研磨板２０ａには、第１実施形態の研磨板２０に形成されたＸ軸に対して４５°の角度を成す複数の研磨溝２５は形成されていない。

第２実施形態の研磨板２０ａには、第１実施形態の貫通孔２６〜２８の代わりに、中心軸ＯＬからの距離が半径Ｒ２〜Ｒ５である仮想円ＯＣ２〜ＯＣ５上に、幅がＬ４の貫通孔２６ａ〜２９ａが形成されている。換言すると、貫通孔２６ａ〜２９ａは、研磨板２０ａの円周方向に沿って延びている。各貫通孔２６ａ〜２９ａは、厚さｔ１の研磨板２０ａを厚さ方向に貫通している。図１１に示されるように、各貫通孔２６ａ〜２９ａは、仮想円ＯＣ２〜ＯＣ５上において４つに分割されている。なお、貫通孔２６ａ〜２９ａの各幅Ｌ４は、研磨中の予備成形体１１が通過できない大きさである。

図１２は、第２実施形態の貫通孔２７ａ，２９ａを説明するための概略断面図である。図１２には、図１１におけるＣ−Ｃ断面の拡大図が示されている。図１２に示されるように、各貫通孔２７ａ，２９ａは、軸線ＯＬ_27a，ＯＬ_29aに沿って、研磨板２０ａの研磨面２２ａから裏面２２Ｂまでを、一定の幅Ｌ４（ＸＹ平面上の距離）を維持して貫通している。軸線ＯＬ_27a，ＯＬ_29aは、中心軸ＯＬ（Ｚ軸に平行な軸）に対して傾斜しており、ＸＹ平面とそれぞれ所定の角度α３，α５（＜９０°）をなしている。そのため、貫通孔２７ａ，２９ａの研磨面２２ａ側の開口２７ａＯ，２９ａＯは、裏面２２Ｂ側における開口２７ａＰ，２９ａＰよりも、中心軸ＯＬ側に位置している。換言すると、貫通孔２７ａ，２９ａは、研磨板２０ａの厚さ方向に沿って研磨面２２ａから裏面２２Ｂへと近づくにつれ、径方向外側へと向かう孔である。

図１２に図示されていない貫通孔２６ａ，２８ａは、図１２に示されている貫通孔２７ａ，２９ａと同じような断面形状を有している。具体的には、貫通孔２６ａ，２８ａは、ＸＹ平面とそれぞれ所定の角度（９０°未満の角度）をなす軸線に沿って、研磨板２０ａの研磨面２２ａから裏面２２Ｂまでを幅Ｌ４で貫通している。貫通孔２６ａ，２８ａの研磨面２２ａ側の開口は、裏面２２Ｂ側における開口よりも中心軸ＯＬ側に位置している。

以上説明したように、第２実施形態の研磨板２０ａに形成された貫通孔２６ａ〜２９ａは、研磨板２０ａの円周方向に沿って延びている。そのため、研磨工程によって研磨された予備成形体１１から発生するする削り粉をより効率的に排出できる。

また、第２実施形態の貫通孔２６ａ〜２９ａの軸線は、研磨板２０ａの回転軸である中心軸ＯＬに対して傾斜している。また、貫通孔２６ａ〜２９ａの研磨面２２ａ側の開口は、裏面２２Ｂ側における開口よりも、中心軸ＯＬ側に位置している。すなわち、貫通孔２６ａ〜２９ａは、研磨面２２ａから裏面２２Ｂへと近づくにつれて、中心軸ＯＬから遠ざかる方向に延びている。そのため、研磨工程において研磨板２０ａが中心軸ＯＬ回りに回転すると、研磨時に発生する削り粉は、遠心力と重力とによって、貫通孔２６ａ〜２９ａを介して効率的に排出される。

＜第３実施形態＞
図１３は、第３実施形態における研磨板２０ｂの概略上面図である。第３実施形態では、第１実施形態の研磨工程で使用される研磨装置１００の研磨板２０ｂの溝形状のみが異なる。そのため、第３実施形態では、研磨板２０ｂの形状について説明し、第１実施形態と同じ構成および製造方法の各工程についての説明を省略する。

図１３には、Ｚ軸正方向側から見た場合の研磨板２０ｂが示されている。図１３に示されるように、研磨板２０ａの研磨面２２ｂには、研磨板２０ｂを貫通していない研磨溝が形成されておらず、矩形状の複数の貫通孔２６ｂが形成されている。貫通孔２６ｂのそれぞれは、ＸＹ平面における一辺がＬ_26bの正方形の断面を有している。複数の貫通孔２６ｂは、Ｘ軸方向に沿って幅Ｌ５、および、Ｙ軸方向に沿って幅Ｌ６の間隔を空けて配置されている。すなわち、複数の貫通孔２６ｂは、同一の形状を有し、研磨板２０ｂの研磨面２２ｂに、等間隔に配置されている。なお、第３実施形態では、幅Ｌ５と幅Ｌ６とは、同じ寸法である。

図１４は、第３実施形態の貫通孔２６ｂを説明するための概略断面図である。図１４には、図１３におけるＤ−Ｄ断面の拡大図が示されている。図１４に示されるように、貫通孔２６ｂのそれぞれは、厚さｔ１の研磨板２０ｂを厚さ方向（Ｚ軸方向）に沿って貫通している。

以上説明したように、第３実施形態の研磨板２０ｂに形成された複数の貫通孔２６ｂは、同一の形状を有し、研磨板２０ｂの研磨面２２ｂに、等間隔に配置されている。そのため、研磨工程によって研磨された予備成形体１１から発生する削り粉をより効率的に排出できる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、セラミックボール１０の製造方法の一例について説明したが、製造方法の各工程、各工程で使用される加工装置、およびセラミックボール１０の原料粉末などについては種々変形可能である。例えば、セラミックボール１０の原料粉末として、アルミナ質材料以外に、ジルコニア質材料や窒化珪素質材料が使用されてもよい。なお、セラミックを主成分とする原料粉末とは、実質的にセラミック成分のみからなる粉末をいう。

上記第１実施形態では、プレス工程を行う成形機５０と、研磨工程を行う研磨装置１００とが、プレス工程および研磨工程を行う装置の一例として挙げられたが、これらの装置については種々変形可能であり、周知の装置を利用できる。セラミックボール１０の製造方法は、プレス工程と、研磨工程と、焼成工程とを備えていればよく、例えば、原料粉末の調整工程および脱脂工程を備えていなくてもよい。一方で、セラミックボール１０の製造方法は、他の工程をさらに備えていてもよい。

研磨工程で用いられた研磨板２０，２０ａ，２０ｂについても種々変形可能である。上記実施形態の研磨板２０，２０ａ，２０ｂのそれぞれには、研磨板２０，２０ａ，２０ｂを厚さ方向に貫通する貫通孔２６〜２８，２６ａ〜２９ａ，２６ｂが形成されていたが、他の実施形態では、貫通孔が形成されていなくてもよい。研磨板２０の研磨面２２は、予備成形体１１を研磨可能で、かつ、セラミックを主成分とする材料によって形成されていればよい。特に、予備成形体１１と実質的にあるいは全く同じ材料によって形成されていることが好ましい。研磨板２０における研磨面２２以外の部分は、セラミック以外、例えば金属製であってもよい。なお、主成分としてセラミックを含む材料とは、実質的にセラミック成分のみからなる材料をいう。

上記第１実施形態および第２実施形態の研磨板２０，２０ａでは、表面である研磨面２２，２２ａに研磨溝２３〜２５，２３ａ，２４ｂが形成されたが、裏面２２Ｂもセラミック製としたうえで、裏面２２Ｂに同じ又は異なる研磨溝が形成されてもよい。この場合の研磨板は、両面に形成された研磨溝によって予備成形体１１を研磨できる。

上記実施形態の図４，１１，１３に示された貫通孔２６〜２８，２６ａ〜２９ａ，２６ｂは、一例であり、他の実施形態では異なる形状であってもよい。第１実施形態の貫通孔２６〜２８は、径方向に沿って延び、かつ、研磨板２０の厚さ方向に貫通していればよい。他の実施形態では、例えば、貫通孔２６，２７は、研磨溝２３，２４と重複した位置に形成されていなくてもよい。貫通孔２６，２７は、第１実施形態では２つの直線状の貫通孔であったが、３つよりも多くてもよいし、１つでもよい。また、貫通孔２８は、３つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。貫通孔２６，２７と研磨溝２３，２４とを分ける位置の半径Ｒ１の数値については、種々変形可能であり、複数の位置で分けられて、貫通孔と研磨溝とが交互に配置されていてもよい。また、貫通孔２６，２７の幅は、研磨溝２３，２４の幅Ｌ１，Ｌ２と異なっていてもよい。研磨溝２３〜２５および貫通孔２６〜２８は、中心軸ＯＬに対して線対称や点対称に形成されていなくてもよい。他の実施形態の研磨板２０では、第３実施形態のように貫通孔２６〜２８のみが形成され、研磨溝２３〜２５が形成されていなくてもよい。

第２実施形態の研磨板２０ａに形成された貫通孔２６ａ〜２９ａ（図１１）の形状についても種々変形可能である。第２実施形態の研磨板２０ａには、異なる半径Ｒ２〜Ｒ５を仮想円ＯＣ２〜ＯＣ５とする４種の貫通孔２６ａ〜２９ａが形成されていたが、３種類以下または５種類以上の貫通孔が形成されてもよい。各貫通孔２６ａ〜２９ａは、円周方向に沿って４つの貫通溝に分割されていたが、２分割、３分割または５分割以上であってもよいし、各貫通孔２６ａ〜２９ａによって分割数が異なっていてもよい。各貫通孔２６ａ〜２９ａの幅は、Ｌ４と同じであったが、異なっていてもよいし、一部が同じであってもよい。貫通孔２６ａ〜２９ａは、中心軸ＯＬに対して線対称や点対称に形成されていなくてもよい。また、貫通孔２６ａ〜２９ａは、図１２の断面図に示されるように、軸線（例えば、軸線ＯＣ３，ＯＣ５）に沿って、研磨板２０ａの厚さ方向に沿って研磨面２２ａから裏面２２Ｂへと近づくにつれ、径方向外側へと向かう貫通孔であったが、異なる形状であってもよい。例えば、第１実施形態および第３実施形態の貫通孔２６〜２８，２６ｂのように、厚さ方向に沿って貫通する貫通孔であってもよい。また、貫通孔２６ａ〜２９ａは、直線の軸線ではなく、放物線などの曲線を中心とする軸線に沿って延びる貫通孔であってもよい。一方で、貫通孔２６ａ〜２９ａは、研磨板２０ａの厚さ方向に沿って研磨面２２ａから裏面２２Ｂへと近づくにつれ、反対の径方向内側へと向かう貫通孔であってもよい。同様に、第１実施形態および第３実施形態の貫通孔２６〜２８，２６ｂが、研磨板２０，２０ｂの厚さ方向に沿って研磨面２２，２２ｂから裏面２２Ｂへと近づくにつれ、径方向外側へと向かう貫通孔であってもよい。

第３実施形態の研磨板２０ｂに形成された貫通孔２６ｂ（図１３）の形状についても種々変形可能である。各貫通孔２６ｂは、一辺がＬ_26bである正方形断面が厚さ方向に貫通している孔が研磨板２０ｂに対して等間隔に形成されていたが、正方形断面でなくてもよく、また、等間隔に形成されていなくてもよい。例えば、各貫通孔２６ｂは、円の断面を有する貫通孔であってもよい。各貫通孔２６ｂ間の距離は、異なっていてもよいし、例えば、中心軸ＯＬに対して線対称や点対称に形成されていなくてもよい。また、研磨板２０ｂは、貫通孔２６ｂ以外に、研磨板２０ｂに形成された１つ以上の研磨溝を有していてもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１０，１０ｚ…セラミックボール
１１…予備成形体
１２…帯状部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｚ…研磨板
２１…円孔
２２，２２ａ，２２ｂ…研磨面
２２Ｂ…裏面（研磨板における他方の面）
２３，２３ａ…研磨溝
２４，２４ａ…研磨溝
２５…研磨溝
２６，２６ａ，２６ｂ…貫通孔
２７，２７ａ，…貫通孔
２７ａＯ，２９ａＯ…研磨面側の開口
２７ａＰ，２９ａＰ…裏面側の開口
２８…貫通孔
３０…ハウジング
３１…排出口
３２…外周孔
４０…回転軸部
４１…研磨板支持部
４２…連結軸部
４３…軸部
５０…成形機
５１…上側プレスパンチ
５２…下側プレスパンチ
５３…成形ダイ
５４…ダイ孔
１００…研磨装置
ＣＮ…金属片
ＣＳ…直交座標系
Ｌ１〜Ｌ４，Ｌ_26b…溝幅
ＯＬ…中心軸
ＯＬ_27a，ＯＬ_29a…貫通孔の軸線

Claims (6)

1. セラミックボールの製造方法であって、
   セラミックを主成分とする原料粉末をプレス加工して球状の予備成形体を得るプレス工程と、
   前記予備成形体を研磨する研磨工程と、
   前記研磨工程で研磨された前記予備成形体を焼成する焼成工程と、
   を備え、
   前記研磨工程は、回転可能な研磨板を底とする有底筒状の研磨装置の前記研磨板上に前記予備成形体を投入し、前記研磨板を回転させて、前記研磨板上で前記予備成形体を転がして研磨するものであって、
   前記研磨板の研磨面はセラミック製であることを特徴とする、セラミックボールの製造方法。
2. 請求項１に記載のセラミックボールの製造方法であって、
   前記研磨板には、前記研磨板の厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔の形態は、前記研磨工程中の前記予備成形体が通過しない形態であることを特徴とする、セラミックボールの製造方法。
3. 請求項２に記載のセラミックボールの製造方法であって、
   前記貫通孔の形態は、前記研磨板の径方向に沿って延びていることを特徴とする、セラミックボールの製造方法。
4. 請求項２または請求項３に記載のセラミックボールの製造方法であって、
   前記貫通孔の形態は、前記研磨板の円周方向に沿って延びていることを特徴とする、セラミックボールの製造方法。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のセラミックボールの製造方法であって、
   前記貫通孔は複数形成されており、前記複数の貫通孔は、それぞれ同一の形状を有すると共に、前記研磨板の前記研磨面において等間隔に配置されていることを特徴とする、セラミックボールの製造方法。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載のセラミックボールの製造方法であって、
   前記貫通孔の軸線は、前記研磨板の回転軸に対して傾斜しており、
   前記研磨板の前記研磨面側における前記貫通孔の開口が、前記研磨板の他方の面側における前記貫通孔の開口よりも回転軸側に位置することを特徴とする、セラミックボールの製造方法。

Images