JP3791292B2

JP3791292B2 - 球体研磨装置の環状溝成形方法及び環状溝成形装置

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Publication number: JP3791292B2
Application number: JP2000080393A
Authority: JP
Inventors: 信一 ▲高▼村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001259981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は球体研磨装置の環状溝成形方法及び環状溝成形装置に関し、より詳しくは、転がり軸受の転動体等に使用される球体を研磨加工する球体研磨装置において、研磨加工の際に前記球体を案内するための環状溝成形方法及び環状溝成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、転がり軸受の転動体等に使用される球体の研磨加工は、図１２に示すような球体研磨装置を使用して行われることが知られている。
【０００３】
すなわち、該球体研磨装置は、同心円状に複数の環状溝１０１が対向状に成形された２個の研磨盤（回転盤１０２及び固定盤１０３）と、球体１０４が収容されたコンベア１０５とを備え、コンベア１０５を矢印ｂ方向に回転させながら、矢印ａ方向に回転駆動する回転盤１０２と固定盤１０３との間に球体１０４を搬送・供給し、球体１０４を両盤の環状溝１０１間に所定の加圧力で挟持しながら転走させることにより、球体１０４に研磨加工を施している。
【０００４】
ところで、この種の球体研磨装置で高精度な球体加工を行うためには上述した環状溝１０１の溝深さが深いのが好ましく、所望の高精度な研磨加工を施すためには被加工物である球体１０４の球径の２０％〜４０％の溝深さが必要とされている。
【０００５】
そして、従来より、上記環状溝は、予め別途旋盤等により溝加工を施して成形するか、或いは特開平１０−４４００８公報に開示されているように、平板形状の固定盤を研磨装置本体に装着すると共に、回転盤支持体に切削工具を装着し、該切削工具を使用して該固定盤に切削加工を施し、これにより、まず、固定盤に環状溝を成形し、その後、所謂「盤ならし加工」を施すことにより回転盤に環状溝を成形している。すなわち、回転盤側の環状溝は、固定盤に環状溝を成形した後、所定の加圧力でもって固定盤と回転盤との間に球体を挟持し、遊離砥粒を援用しながら回転盤を回転させて球体を転走させることにより成形している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように別途溝加工を施して研磨盤（回転盤１０２及び固定盤１０３）に環状溝を成形した場合、該研磨盤を研磨装置本体に装着しても溝加工時の加工誤差や取付誤差等により、図１３に示すように、回転盤１０２の環状溝１０１の中心線ｃと球体１０４の軸回転の中心線ｃ′とが一致しなかったり、或いは双方の環状溝１０１同士の位置が完全な対向位置とはならず、位置誤差Δｔが生じる。したがって、このような状態で球体研磨を行うと環状溝１０１の形状が摩滅により変形したり、或いは球体１０４と環状溝１０１との間の接触状態不良や回転盤１０２の回転精度が低下し、高精度な研磨加工を施すことが困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、上記特開平１０−４４００８公報に開示された環状溝の成形方法では、固定盤を研磨装置本体に装着して固定盤に所望溝深さの環状溝を形成し、その後、盤ならし加工を行うことにより平板形状の回転盤にも徐々に環状溝を形成しており、したがって固定盤及び回転盤を共に装置本体に装着した状態で環状溝を成形しているため、上述のような加工誤差や取付誤差による不具合は生じないが、回転盤側の環状溝を成形するためには球体を長時間に亙って、固定盤と回転盤との間に挟持させて転走させなければならず、したがって所望の環状溝を得るためには非常な長時間を要するという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高精度な研磨加工を施すことのできる研磨加工用環状溝を短時間で得ることのできる球体研磨装置の環状溝成形方法及び環状溝成形装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る球体研磨装置の環状溝成形方法は、固定盤支持体と回転盤支持体とを研磨装置本体内の所定位置に配し、第１の切削工具を前記回転盤支持体に装着すると共に、平板形状の固定盤を前記第１の切削工具と対向状に前記固定盤支持体に装着し、前記回転盤支持体を回転させながら前記第１の切削工具を軸心方向及び径方向に移動させることにより前記固定盤に同心円状の複数の第１の環状溝を成形し、次いで、平板形状の回転盤を前記固定盤と対向状に前記回転盤支持体に装着し、前記第１の環状溝が成形された前記固定盤と前記平板形状の回転盤との間に球体を挟持・転走させることにより、前記第１の環状溝の軌跡を前記回転盤に転写して該回転盤に転写溝を成形し、次に、第２の切削工具を前記第１の環状溝が成形された前記固定盤に装着し、前記転写溝に基いて前記回転盤に同心円状の複数の第２の環状溝を成形することを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、請求項２記載の環状溝成形装置は、球体研磨装置本体に設けられ、固定盤が非回転状態で装着された固定盤支持体と、前記球体研磨装置本体に回転可能に設けられた回転盤支持体とを備える環状溝成形装置において、前記回転盤支持体に前記固定盤と対向状に装着され、前記回転盤支持体とともに回転しながら前記回転盤支持体の軸心方向及び径方向に移動することにより、前記固定盤に同心円状の複数の第１の環状溝を成形する第１の切削工具と、前記固定盤に径方向に移動可能に装着され、前記回転盤支持体の回転により、前記第１の切削工具に代えて前記回転盤支持体に装着される回転盤に、前記複数の第１の環状溝の軌跡に基いて同心円状の複数の第２の環状溝を成形する第２の切削工具とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記環状溝成形方法によれば、回転盤支持体に装着された第１の切削工具を使用して固定盤に第１の環状溝を成形し、次いで、該第１の環状溝の軌跡を回転盤に転写して該回転盤に転写溝を成形し、その後転写溝に基づいて第２の環状溝を回転盤に成形しているので、第１の環状溝の軌跡が転写された転写溝に基づいて第２の環状溝が成形されることにより、第１及び第２の環状溝は完全に対向する位置に成形され、加工誤差や取付誤差が生じることもない。しかも、第２の切削工具により転写溝に基づいて前記第２の環状溝を成形しているので、転写溝の成形を溝深さが比較的浅い段階で終了し、引き続いて第２の切削工具により第２の環状溝を成形することにより、長時間の「盤ならし加工」が不要となり、短時間で所望の深さの環状溝を成形することができる。
【００１１】
また、上記環状溝成形方法及び環状溝成形装置において、第２の切削工具の切削部の先端形状は被加工物である球体の球形に対応した形状とするのが好ましい。すなわち、前記切削部を斯かる形状とすることにより、より短時間で容易に所望形状の第２の環状溝を成形することができる。
【００１２】
さらに、切削部が矩形状又はＶ字状とされた第３の切削工具を使用し、第１の環状溝又は第２の環状溝を成形した後、これら環状溝の少なくとも一方の環状溝の底部に凹所を成形するのも好ましい。すなわち、第１の環状溝又は第２の環状溝の少なくとも一方の環状溝の底部に凹所を成形することにより、環状溝に供給される球体と環状溝とのマッチングが不良となったときでも凹所が所謂「逃げ」の作用を呈することとなり、球体の研磨精度が低下するのを防止することができる。
【００１３】
また、第１及び第２の切削工具のうちの少なくとも一方の切削工具を被加工物（球体）の形状に対応した形状対応部を有すると共に、その先端を矩形状又はＶ字状とすることにより、前記第３の切削工具を別途使用することなく凹所を有する第１の環状溝又は第２の環状溝を得ることができる。
【００１４】
さらに、上記第１又は第２の環状溝のいずれか一方の環状溝において、環状溝間に形成される平面部が段差を有するように前記第１の切削工具又は第２の切削工具を使用して前記平面部に切削加工を施すのも好ましい。すなわち、平面部間に段差を設けることにより、球体には摩擦力の差に起因してスピンが生じ、これにより球体の自転軸が傾斜し、短時間で球体の全表面が万遍なく研磨され、加工精度と作業効率の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。
【００１６】
図１は本発明に係る球体研磨装置の環状溝成形方法の一実施の形態を示す工程図であって、該環状溝成形方法は、固定盤１に第１の環状溝２を成形する第１の環状溝成形工程（Ｉ）と、第１の環状溝２の溝軌跡を回転盤３に転写して転写溝４を成形する転写溝成形工程（II）と、前記転写溝４に基づき回転盤３に第２の環状溝５を成形する第２の環状溝成形工程（III）と、「盤ならし加工」を行う仕上げ工程（IV）とからなり、これら第１及び第２の環状溝２、５は、研磨装置本体上で行われる。
【００１７】
すなわち、第１の環状溝成形工程では、図１（Ｉ）に示すように、研磨装置本体内に配設された回転盤支持体７に第１の切削工具６を装着すると共に、平板形状の固定盤１を固定盤支持体８に装着して該固定盤支持体８を前記第１の切削工具６と対向状に配する。次いで、回転盤支持体７を回転させながら軸方向に所定量移動させることにより固定盤１を第１の切削工具６で切削し、第１の環状溝２を成形する。そしてその後、第１の切削工具６を所定量だけ径方向に移動させて上述の処理を繰り返し、複数の第１の環状溝２を固定盤１上に同心円状に成形する。
【００１８】
次に、転写溝成形工程では、図１（II）に示すように、平板形状の回転盤３を固定盤１と対向するように回転盤支持体７に装着し、第１の環状溝２が成形された固定盤１と前記回転盤３との間に被加工物と同一形状の球体１０を挟持・転走させ、矢印Ａに示すように、前記第１の環状溝２の軌跡を回転盤３に転写させて該回転盤３に転写溝４を成形する。
【００１９】
次に、第２の環状溝成形工程では、図１（III）に示すように、先端部が前記球体の球形状に対応した形状とされた第２の切削工具１１を第１の環状溝２が成形された固定盤１に装着し、前記転写溝４に基いて切削加工を行い、同心円状の複数の第２の環状溝５を回転盤３に成形し、その後第２の切削工具１１を転写溝４の溝ピッチに対応する所定量だけ径方向に移動させて上述の処理を繰り返し、複数の第２の環状溝５を回転盤３上に同心円状に成形する。
【００２０】
そして最後に、仕上げ工程では、図１（IV）に示すように、被加工物と同一形状の球体１０を使用して「盤ならし加工」を行い、これにより環状溝同士が完全に互いの対向する位置に成形された研磨盤（固定盤１及び回転盤３）が製造される。
【００２１】
このように本実施の形態では、球体研磨装置の研磨装置本体内に固定盤支持体８及び回転盤支持体７を配した状態で固定盤１及び回転盤３に夫々第１及び第２の環状溝２、５を成形しており、以下、上記環状溝成形方法を具体的に説明する。
【００２２】
まず、前記第１及び第２の環状溝２、５を成形するための球体研磨装置について説明する。
【００２３】
図２は上記球体研磨装置の縦断面図である。
【００２４】
同図において、１２は基台であって、該基台１２上には固定盤支持体８及び回転盤支持体７が設けられている。
【００２５】
そして、固定盤支持体８には固定盤１が装着されると共に、回転盤支持体７には回転盤３が前記固定盤１と対向状に装着されている。
【００２６】
また、回転盤支持体７は、第１の回転軸１３と一体的に形成されると共に、スプライン機構１４を介して第２の回転軸１５に連設され、かつ第２の回転軸１５の基端にはプーリ１６が固着されている。そして、プーリ１６はベルト（不図示）を介してモータ（不図示）に接続され、該モータを駆動することにより該モータからの動力が第２の回転軸１５及び第１の回転軸１３に伝達され、回転盤支持体７を介して回転盤３が回転する。
【００２７】
また、第１の回転軸１３は、転がり軸受１７ａ、１７ｂを介して略円筒形状の案内体１８に回転可能に支持されると共に、第２の回転軸１５は、転がり軸受１９ａ，１９ｂを介して基台１２の側面に配設された略円筒形状の支持部材２０に回転可能に支持されている。
【００２８】
また、支持部材２０の円周方向には複数個のシリンダ２１が配設されると共に、該シリンダ２１からはピストンロッド２２が伸縮可能に突設され、かつ該ピストンロッド２２の先端は案内体１８の平面部に固着されている。さらに、シリンダ２１内の油圧室は不図示の油圧回路に接続され、油圧を介してピストンロッド２２を伸縮させることにより、案内体１８、第１の回転軸１３及び回転盤支持体７が一体となって矢印Ｂ方向（軸方向）に往復運動する。すなわち、案内体１８は、不図示の案内スライド機構により矢印Ｂ方向に往復運動可能に構成されており、ピストンロッド２２を伸縮させることにより回転盤３は矢印Ｂ方向に往復運動する。
【００２９】
このように構成された球体研磨装置においては、球体１０を固定盤１と回転盤３との間に挟持し、油圧を介してピストンロッド２２の伸縮量を制御することにより加圧力を調整し、これにより多数の球体１０に研磨加工を施すことができる。
【００３０】
次に、上記球体研磨装置の環状溝成形方法について、各工程を順次説明する。（Ｉ）第１の環状溝成形工程
図３は第１の環状溝成形用に組み替えた球体研磨装置の要部縦断面図である。
【００３１】
同図において、固定盤支持体８にはメタルボンドのダイヤモンド砥石からなる固定盤１が装着されると共に、回転盤支持体７には、回転盤３に代えて、第１の切削工具６が装着される。すなわち、回転盤支持体７には、断面Ｌ字状の工具取付台２３が不図示のボルト等を介して前記固定盤１と対向状に固着され、さらに、前記工具取付台２３にはダイアモンドバイトからなる切削部２４を有する第１の切削工具６が矢印Ｃ方向に往復運動可能に取り付けられている。
【００３２】
具体的には、工具取付台２３には係合溝２３ａが形成されており、第１の切削工具６の基端に設けられた係合溝６ａが前記係合溝２３ａに係合されている。また、第１の切削工具６の略中央部には雌ネジ部が内設されており、該雌ネジ部は工具取付台２３の底部２３ｂによって支持されるネジ棒２５に螺着されている。そして、ネジ棒２５の基端には摘み部２６が設けられており、該摘み部２６を回動させることにより第１の切削工具６を矢印Ｃ方向に往復運動可能としている。
【００３３】
また、回転盤支持体７の中央部には孔２７が貫設されると共に、第１の回転軸１３からは杆状の受け部材２８が突設されている。また、固定盤支持体８には孔２９が形成されており、所定軸長を有する杆状のストッパ３０が軸受部３１を介して固定盤支持体８に回転可能且つ矢印Ｄ方向に往復運動可能に支持されている。そして、受け部材２８の先端面とストッパ３０の先端面とは互いに対向し、ストッパ３０の先端面を受け部材２８の先端面に当接させることにより、第１の環状溝２の溝深さを制御できるように構成されている。
【００３４】
具体的には、ストッパ３０の基端部は、静圧軸受３２を介してネジ軸３３の先端部に接続されている。該ネジ軸３３は、例えばボールネジからなり、ボールネジのナット３４を介して固体盤支持体８に回転自在に支持されている。また、ネジ軸３３の基端部には平歯車３５が固定され、さらに該平歯車３５はピニオン歯車３６に噛合されている。尚、該ピニオン歯車３６は、固定盤支持体８に付設されたブラケット３７により回転自在に支持され、サーボモータ３８により回転駆動する。すなわち、サーボモータ３８を正逆回転させることにより、ピニオン歯車３６、平歯車３５、ネジ軸３３及び静圧軸受３２を介して、ストッパ３０を矢印Ｄ方向に位置調節できるようになっている。
【００３５】
このようにして固定盤１に成形される第１の環状溝２の溝深さは、サーボモータ３８により位置調整されたストッパ３０が第１の回転軸１３に突設された受け部材２８に当接することにより決定されることとなる。
【００３６】
尚、静圧軸受３２は、ストッパ３０とネジ軸３３とを、夫々単独回転可能となるようにカップリング部材３９を有しており、また該カップリング部材３９には作動油流出孔３９ａが穿設され、静圧軸受３２には、不図示のポンプにより作動液が供給できるようになっている。
【００３７】
すなわち、ネジ軸３３の中央部には作動液供給路４０が貫設され、その一端部はカップリング部材３９内に開放されると共に、その他端部は回転継手４１、ホース４２を介してダイヤフラム型制御絞り部４３の流出口４３ａに接続されている。該ダイヤフラム型制御絞り部４３の流入口４３ｂは、前記ポンプの吐出口に接続され、該ポンプの吸入口は不図示の作動液タンクに接続されている。尚、ダイヤフラム型制御絞り部４３は、基台１２の端面に固着されている。
【００３８】
そして、作動液タンク内の作動油がポンプによりダイヤフラム型制御絞り部４３の流入口４３ｂに供給されると、該ダイヤフラム型制御絞り部４３により、ストッパ３０とネジ軸３３との対向面間の隙間δが一定に保たれるように作動液の圧力が自動的に絞られ、その作動液は流出口４３ａからホース４２、回転継手４１及び作動液供給路４０を順次介して静圧軸受３２のカップリング部材３９内に供給される。カップリング部材３９内に供給された作動液は、カップリング部材３９の作動液流出孔３９ａから図示しない作動液回収回路を介して前記作動液タンク内に回収される。
【００３９】
このように組み替えられた球体研磨装置においては、以下のようにして第１の環状溝２が成形される。
【００４０】
すなわち、まず摘み部２６を操作してネジ棒２５を正逆回転させることにより、第１の切削工具６を矢印Ｃ方向に移動させ切削部２４を初期位置に設定する。尚、切削部２４の設定位置は、固定盤１を固定盤支持体８に装着する前に印（マーク）を付しておいてもよく、また、固定盤１を固定盤支持体８に装着した後にスケール等で測定して設定してもよい。
【００４１】
次に、切削部２４の初期位置、受け部材２８の先端位置、及び第１の環状溝２の設定溝深さに基づいてサーボモータ３８を駆動させ、ストッパ３０の位置を調整する。
【００４２】
ここで、第１の環状溝２の溝深さは、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という）用軸受のような高精度な研磨加工を得るためには、球体１０の球径の２０〜４０％に設定するのが好ましい。
【００４３】
次いで、回転盤支持体７を回転させながら該回転盤支持体７を固定盤方向に移動させる。これにより、第１の切削工具６は回転盤支持体７と一体となって回転しながら固定盤１に近接し、固定盤１は前記第１の切削工具６の切削部２４により切削加工が施され、ストッパ３０と受け部材２８とが当接することにより、１本の第１の環状溝２の成形が終了する。
【００４４】
このようにして１本の第１の環状溝２が成形されると、次いで、不図示のダイヤルゲージ等で測定しながら第１の切削工具６を所定量だけ矢印Ｃ方向に移動させて切削部２４の位置を調整し設定した後、上述と同様の切削加工を繰り返し、第１の環状溝２を同心円状に成形する。
【００４５】
以下、上述の処理を所定回数繰り返すことにより、所定本数の複数の第１の環状溝２を同心円状に成形する。
【００４６】
このように本実施の形態によれば、回転盤支持体７の第１及び第２の回転軸１３、１５と同軸を使って切削加工を施しているため、回転盤支持体７の回転中心との偏心を生じることなく第１の環状溝２を成形することができる。
【００４７】
尚、本実施の形態においては、回転盤支持体７には、第１の切削工具６等、該回転盤支持体７の装着物に対するバランスウエイトを取り付けることが望ましい。
【００４８】
（ＩＩ）転写溝成形工程
転写溝成形工程では、まず、図３に示す球体研磨装置から、第１の切削工具６等の回転盤支持体７への装着物やストッパ３０等の固定盤支持体８に組み込まれた部材を除去し、メタルボンドのダイヤモンド砥石からなる平板形状の回転盤３を回転盤支持体７に装着する（図２参照）。そして、この状態で回転盤３と固定盤１との間に被加工物と同一形状の球体１０を供給し、該球体１０を回転盤３と固定盤１との間に挟持させながら第１の回転軸１３と連動するモータ（不図示）を駆動させて回転盤３を回転させる。そして、遊離砥粒を援用しながら球体１０を第１の環状溝２内で転走させ、これにより第１の環状溝２の溝軌跡を回転盤３側に転写し該回転盤３に転写溝４を成形する。
【００４９】
ここで、溝深さとしては、転写溝成形工程を早期に終了して全工程時間の短縮化を図るためには球体１０の球径の２％〜１０％程度となるようにするのが好ましい。その理由は、転写溝４の溝深さが球径の２％以下の場合は溝軌跡が不明瞭となって明確に認識できないため、後述の第２の環状溝５の加工精度が低下し、一方、転写溝４の溝深さが球径の１０％以上となるまで球体１０を挟持・転走させると転写溝４の成形に長時間を要するからである。
【００５０】
すなわち、高精度な研磨加工を行うためには、回転盤３にも第１の環状溝２と同様、球体１０の球径の２０％〜４０％程度の溝深さを有する第２の環状溝５を成形する必要があるが、この転写溝成形工程では、球体１０の球径の２〜１０％程度の浅い溝を、遊離砥粒の援用下、短時間で成形し、次工程に移る。
【００５１】
（III）第２の環状溝成形工程
続く第２の環状溝成形工程では、まず、球体研磨装置を第２の環状溝成形用に組み替える。
【００５２】
図４は第２の環状溝成形用に組み替えた球体研磨装置の要部正面図であり、図５は図４のＸ−Ｘ矢視図である。
【００５３】
図４及び図５において、固定盤１には、球体１０を供給・排出するための切欠部４４が設けられており、該切欠部４４にスライド機構４５が取り付けられている。
【００５４】
スライド機構４５は、具体的には支持部材４６がボルト４７を介してベース４８に立設され、さらに支持部材４６には第１の把持部４９ａを有する位置調整部材４９が挿通されると共に、該位置調整部材４９にはスライド部材５０が係合されている。そして、スライド部材５０の基端には第２の把持部５１が螺合されると共に、先端には第２の切削工具１１が固着されている。そして、該第２の切削工具１１の先端には被加工物である球体１０の半径と同一径のＲ寸法を有するダイヤモンドバイトからなる切削部５２が設けられている。また、スライド部材５０には位置測定器５３が連設されると共に、該位置測定器５３は杆状支持部材５４に係合されている。
【００５５】
そして、該スライド機構４５においては、第１の把持部４９ａを操作することによりスライド部材５０は矢印Ｄ方向に移動し、第２の把持部５１を操作することによりスライド部材５０は矢印Ｅ方向に移動する。
【００５６】
また、スライド機構４５の上方には拡大鏡５５が配設されている。すなわち、該拡大鏡５５は、方向を自在に変更することのできる支持部材５６を介して固定盤支持体８に取り付けられている。
【００５７】
ここで、拡大鏡５５の倍率としては１０〜１００倍のものを使用するのが好ましい。その理由は、拡大鏡５５の倍率が１０倍以下であると第２の切削工具１１の位置を正確に所望位置に設定するのが困難となり、一方、拡大鏡５５の倍率が１００倍を超えると視野が狭くなり且つ焦点を合わせるのが困難になるからである。
【００５８】
また、回転盤３及び回転盤支持体７の中央部に貫設されている孔には第３の回転軸５７が挿通されており、該第３の回転軸５７の基端は第１の回転軸１３と一体となって回転可能となるように該第１の回転軸１３に連接されると共に、その先端には半円形状の突起部５８が形成されている。また固定盤支持体８には超硬合金製の雄ネジ部を有するストッパ５９がナット６０を介して螺着されている。
【００５９】
このようにスライド機構４５、拡大鏡５５及び第３の回転軸５７が組み込まれた球体研磨装置においては、第１の把持部４９ａを操作し位置測定器５３で矢印Ｄ方向のスライド部材５０の位置調整を行い、さらに、拡大鏡５５を使用し、図６（ａ）に示すように、転写溝４のＲ形状の底部と切削部５２のＲ形状の先端とが対応するように第２の把持部５１を操作し、第２の切削工具１１の初期位置を決定する。また、第２の環状溝５の溝深さが所定量に到達すると第３の回転軸５７の突起部５８がストッパ５９に当接するようにナット６０を回転させてストッパ５９の位置を調整する。
【００６０】
このようにしてスライド部材５０の初期位置及びストッパ５９の位置の設定が終了した後、回転盤３を回転させながら案内スライド機構により突起部５８がストッパ６０に当接するまで回転盤３を固定盤１方向に移動させ、図６（ｂ）に示すように第２の環状溝５を成形する。
【００６１】
次に、固定盤１に成形されている第１の環状溝２と同一の溝ピッチ分だけ、上述と同様、第１及び第２の把持部４９ａ、５０を操作してスライド部材５０を移動させ、切削部５２による同様の切削加工を行う。
【００６２】
以下、上述の処理を所定回数繰り返すことにより、同心円状の複数の第２の環状溝５を成形する。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、第１の環状溝２を転写した転写溝４に基づいて回転盤３に第２の環状溝５を成形するので、固定盤１の第１の環状溝２と完全に対向して位置ずれの生じない第２の環状溝５を回転盤３に成形することができ、また、転写溝４の成形を溝深さが比較的浅い段階で終了し、引き続いて第２の切削工具１１により第２の環状溝を成形することにより、短時間で所望の深さの環状溝を成形することができ、もって高精度な研磨加工を施すことのできる第１の環状溝２及び第２の環状溝５を短時間で得ることができる。
【００６４】
尚、切削部５２の先端が摩耗して所謂「Ｒ崩れ」を起こさないためには十分に低い切削速度（例えば、５ｍ／min）で行うのが好ましく、またミスト状切削油を使用するのが好ましい。
【００６５】
（IV）仕上げ工程
次に、球体研磨装置を図２の状態に戻し、被加工物と同一形状の球体１０を使用して「盤ならし加工」を行い、切削痕を除去し、第１及び第２の環状溝２、５の成形を終了する。
【００６６】
そしてこの後、回転盤１及び固定盤３を研磨装置本体から取り外すことなく、被加工物である球体１０の研磨加工が行なうことにより、所望の高精度な真円度を有する球体１０を得ることができる。
【００６７】
このように本実施の形態では、研磨装置本体上で固定盤１及び回転盤３の双方に夫々第１及び第２の環状溝２、５を成形しているので、回転盤３と固定盤１との環状溝の中心、及び球体１０の回転中心とが完全に一致し、しかも所望深さの環状溝を成形することができるので、例えばＨＤＤ等のコンピュータ関連機器に使用される玉軸受用転動体のように極めて高精度な加工精度の要求される球体に対しても好適した球体研磨装置を得ることができる。
【００６８】
図７は本発明の第２の実施の形態の要部を模式的に示した図であって、本第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態に示すような第２の環状溝５を成形した後、第２の切削工具１１に代えて、図７（ａ）に示すように、先端部６１が矩形状に形成された第３の切削工具６２を使用し、図７（ｂ）に示すように、第２の環状溝５の底部に前記切削部６１の形状に対応した凹状のステッキ溝６３を成形している。
【００６９】
すなわち、第１及び第２の環状溝２、５間に供給される球体と環状溝とのマッチングが不良等となった場合は、図８に示すように環状溝５の底部５ａのみで球体１０が研磨加工されるため、真円度の低い三角形状の等径ひずみ球に研磨加工される場合がある。このため、従来では、環状溝の低部が矩形状のステッキ溝やＶ溝を有する研磨盤と交換していた。
【００７０】
そこで、本第２の実施の形態では、第２の環状溝５を成形した後、第２の切削工具１１を第３の切削工具６２に取り替え、該第３の切削工具６２で回転盤３に切削加工を施すことにより第２の環状溝５の底部に凹所としてのステッキ溝６３を形成し、これによりステッキ溝６３が「逃げ」（ポケット）としての作用をなすこととなり、球体１０の全表面が確実に研磨され、所望の研磨加工を行うことができる。
【００７１】
尚、上記第２の実施の形態では第２の環状溝５にステッキ溝を成形しているが、上記ステッキ溝を第２の環状溝５側に成形するのに代えて、第１の環状溝２側に成形してもよく、或いは第１の環状溝２及び第２の環状溝５の双方に成形してもよい。また、凹所の形状としてはステッキ溝に代えてＶ溝としてもよい。すなわち、第３の切削工具６２の切削部６１をＶ字状とし、Ｖ溝を成形するようにするのも好ましい。
【００７２】
図９は第３の実施の形態の要部を模式的に示した図であって、本第３の実施の形態では、第１の実施の形態に示した第２の切削工具１１に代えて、図に示すような第２の切削工具６４を使用して第２の環状溝５を成形している。
【００７３】
すなわち、上記第２の切削工具６４は、切削部６５が被加工物である球体１０の球径と同一のＲ寸法とされたＲ部６６を有すると共に先端には矩形部６７が突設されている。
【００７４】
そして、これにより第２の実施の形態に示した第２の環状溝５′（図７（ｂ）参照）の成形工程を２回に分けることなく一度に行うことができる。
【００７５】
また、図示は省略するが、第１の環状溝２の底部に凹所を成形する場合も、第１の切削工具６を改良することにより同様に成し得るのはいうまでもない。
【００７６】
図１０は本発明の第４の実施の形態を模式的に示した図であって、本第４の実施の形態では、環状溝間の平面部６８に段差Ｌが形成されるように第２の切削工具１１を使用して平面部６８を切削加工している。すなわち、図１１に示すように、球体１０の自転軸Ｙが軸芯方向に対して常に９０°を成している場合は、球の極の環状溝２、５の溝部６９ａ〜６９ｄに当たらずに１周するため、研磨されない部分が生じて所望の研磨精度を得るには長時間を要し、また研磨速度を上げると真円度の低下を招来する虞が生じる。
【００７７】
そこで、本第４の実施の形態では、平面部間で段差Ｌを形成することにより、摩擦力の差に起因したスピンを球体１０に生じさせ、これにより球体１０の自転軸ＹがＹ′の位置に傾斜可能として自転軸の向きの変化を誘発し、因って短時間で球体の全表面が万遍なく研磨され、加工精度と作業効率の向上を図ることができる。
【００７８】
また、上記第４の実施の形態では、第２の環状溝５間の平面部６８を切削しているが、第１の環状溝２間の平面部６８を切削するようにしてもよい。
【００７９】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では図２に示す球体研磨装置を使用して第１及び第２の環状溝２、５を成形しているが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、研磨装置本体上で第１及び第２の環状溝２、５を成形することができる球体研磨装置であればよく、図２に示すような構造の球体研磨装置に限定されるものではない。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る球体研磨装置の環状溝成形方法によれば、固定盤支持体と回転盤支持体とを研磨装置本体内の所定位置に配し、第１の切削工具を回転盤支持体に装着すると共に、平板形状の固定盤を第１の切削工具と対向状に固定盤支持体に装着し、回転盤支持体を回転させながら第１の切削工具を軸心方向及び径方向に移動させることにより固定盤に同心円状の複数の第１の環状溝を成形し、次いで、平板形状の回転盤を固定盤と対向状に回転盤支持体に装着し、第１の環状溝が成形された固定盤と平板形状の回転盤との間に球体を挟持・転走させることにより、第１の環状溝の軌跡を回転盤に転写して該回転盤に転写溝を成形し、次に、第２の切削工具を第１の環状溝が成形された固定盤に装着し、転写溝に基いて回転盤に同心円状の複数の第２の環状溝を成形するので、研磨装置本体上で第１及び第２の環状溝が成形されることとなり、したがって回転盤と固定盤との環状溝の中心、及び被加工物である球体の回転中心とが完全に一致し、しかも第２の切削工具を使用することにより所望の溝深さを有する第２の環状溝を短時間で成形することができ、もって高精度な研磨加工を施すことのできる研磨加工用環状溝を短時間で得ることができる。したがって、例えばＨＤＤ等のコンピュータ関連機器に使用される玉軸受用転動体のように極めて高精度な加工精度の要求される球体に対しても好適した球体研磨装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る球体研磨装置の環状溝成形方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図２】球体研磨装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】固定盤に環状溝（第１の環状溝）を成形する場合の球体研磨装置の要部断面図である。
【図４】回転盤に環状溝（第２の環状溝）を成形する場合の球体研磨装置の概略正面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ矢視図である。
【図６】第２の環状溝の成形方法を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を模式的に示した図である。
【図８】環状溝に供給される球体と環状溝とのマッチングが不良となった場合の問題点を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を模式的に示した図である。
【図１１】球体の自転軸と研磨状態の関係を説明するための図である。
【図１２】球体研磨装置による研磨方法を説明するための斜視図である。
【図１３】従来の球体研磨装置で球体を研磨する場合の問題点の一例を示す図である。
【符号の説明】
１固定盤
２第１の環状溝
３回転盤
４転写溝
５第２の環状溝
６第１の切削工具
７回転盤支持体
８固定盤支持体
１０球体
１１第２の切削工具

Claims

固定盤支持体と回転盤支持体とを球体研磨装置本体内の所定位置に配し、第１の切削工具を前記回転盤支持体に装着すると共に、平板形状の固定盤を前記第１の切削工具と対向状に前記固定盤支持体に装着し、前記回転盤支持体を回転させながら前記第１の切削工具を軸心方向及び径方向に移動させることにより前記固定盤に同心円状の複数の第１の環状溝を成形し、次いで、平板形状の回転盤を前記固定盤と対向状に前記回転盤支持体に装着し、前記第１の環状溝が成形された前記固定盤と前記平板形状の回転盤との間に球体を挟持・転走させることにより、前記第１の環状溝の軌跡を前記回転盤に転写して該回転盤に転写溝を成形し、次に、第２の切削工具を前記第１の環状溝が成形された前記固定盤に装着し、前記転写溝に基いて前記回転盤に同心円状の複数の第２の環状溝を成形することを特徴とする球体研磨装置の環状溝成形方法。
球体研磨装置本体に設けられ、固定盤が非回転状態で装着された固定盤支持体と、前記球体研磨装置本体に回転可能に設けられた回転盤支持体とを備える環状溝形成装置において、
前記回転盤支持体に前記固定盤と対向状に装着され、前記回転盤支持体とともに回転しながら前記回転盤支持体の軸心方向及び径方向に移動することにより、前記固定盤に同心円状の複数の第１の環状溝を成形する第１の切削工具と、
前記固定盤に径方向に移動可能に装着され、前記回転盤支持体の回転により、前記第１の切削工具に代えて前記回転盤支持体に装着される回転盤に、前記複数の第１の環状溝の軌跡に基いて同心円状の複数の第２の環状溝を成形する第２の切削工具とを有することを特徴とする環状溝形成装置。