JP4205641B2 - 脆性材料の球体成形加工方法 - Google Patents

Description

本発明は球体成形加工方法に係り、詳しくはガラスやセラミックスの如く従来、球体成形が困難であった脆性材料を真球度のよい球体に成形加工するための脆性材料の球体成形加工方法に関するものである。

球体成形加工は、従来、一般にバレルあるいはタンブラー内に研磨材又はメディアを入れ、被加工材料を投入して回転させることにより行なわれている（例えば特許文献１，２参照）が、金属材料の如き靭性材料では比較的その加工は容易に行うことができるとしても、ガラスやセラミックスの如く脆い材料では研磨材又はメディアに接触時、欠けや破損が発生することから、これら脆性材料の研磨による球体成形加工には長時間を要していたのが実状であった。
実公昭４８−２２７９０号公報 特開平６−２７８０１０号公報

しかし、近時、ガラスやセラミックスなどに対する真球化成形加工が注目されており、これに伴ってその加工手段が求められている。

本発明はかかる実状に対処し、特にその加工手段を見出すことにより、従来、長時間を要していたそれらガラスやセラミックスなどの球体加工化を短時間で達成し、かつ直径の相互差が少なく、真球度のよい球体成形加工を可能ならしめることを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明は、モータにより一定速度で回転する底部円板と、該円板を底面として周囲に立設された円筒状側壁と、該円筒状側壁の上部開口を閉止する蓋からなり、底部円板内面側と、円筒状側壁内面側はともに砥粒が付着されて砥面を形成していると共に、蓋の中央には加工時、発生する粉塵を吸出するバキュームノズルが接続可能なホースアダプターが設けられている装置を使用して加工する方法であり、バキュームノズルをホースアダプターに接続設置し、該装置の底面を有する円筒状側壁内に円柱状あるいは立方状などの非球体形状の被成形加工脆性材料を投入し、蓋止めした後、該装置を傾けてモータ駆動により底面を当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に多くして回転させると共に、底面上に載っている前記被成形加工素材を前記底面の回転につられて回転させ、バキュームノズルで粉塵を吸引しつつ被成形加工材料同士ならびに該材料と砥粒が付着された円筒状側壁内面及び円筒底面を互いに当接させ、材料の角部を削り取り均一球体に成形加工することを特徴とする。

なお、蓋止めした装置を傾けるときの傾き角度としては３０°以下が適当であり、特に５〜３０°が実用上、好適である。

上記本発明によれば、底面が当初少なく、一定時間経過後、段階的に多くした回転数で回転する円筒状側壁内にガラス又はセラミックスなどの被成形加工素材となる円柱を入れる。勿論、円柱に限らず、立方体等の非球体異形形状のものでも良い。

そして、円筒状側壁内に素材をいれると蓋をし、装置を傾けて底面を回転させると、投入されているガラスやセラミックスなどは砥粒が電着又は圧着されている円筒状側壁面の内面及び底面ならびに素材同士が互いに当たり合うと共に角がこれら砥粒面にランダムに当たって削り取られ、効率的に球体成形が可能となる。なお、加工時に発生する粉塵は蓋の中央に接続されるバキュームノズルより随時、吸い取り、余計な研磨屑が素材に再付着するのを防止する。

本発明は上述の如く底面が当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に多くした回転数で回転する円筒状側壁内に被成形加工脆性素材を入れ、円筒状側壁の内面ならびに底面に付着された砥材と接触させ当たり合うことにより球体に加工するものであり、加工個数，底面の回転速度，装置の傾き角度，加工時間を制御し最適条件を選定することによって素材同士，素材と砥材との接触当たりが適切となり、従来、長時間を要していたガラスやセラミックスなど、脆性のある素材でも素材の破損を来たすことなく直径の相互差が小さく、かつ、真球度のよい球体成形を短時間で得ることができ、脆性材料を素材とする球体の利用促進に顕著な効果が期待される。

なお、蓋中央部にはバキュームノズルを接続することにより加工時に発生する粉塵を吸い出し、加工中の素材への再付着を防止して効率的に不良のない球体成形を可能ならしめる効果もある。

以下、本発明の具体的実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る装置の要部断面正面図、図２は同平面図、図３は同系統図である。

これら図において、１は装置本体を示し、架台ケーブル７の基板プレート８上に設置され、回転円板からなる底面２と、該底面２の周囲に立設されて胴体部を形成する円筒状側壁３と、該円筒状側壁３の上部開口を蓋止する蓋４によって構成されており、底面をなす回転円板は架台下部に設置されているモータＭの軸端プーリ１０からベルト１１及びプーリ１２を介してハウジング１３内の回転軸９に回転が伝達され、同一速度を維持するのではなく、当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に回転数を多くして回転するようになっている。

そして、一方、円筒状側壁３の上部開口を蓋止する蓋４の中央部にはバキュームノズル（図示せず）が接続される集塵ホースアダプター５が設けられ、作動時、バキュームノズルを接続し、加工時に発生する粉塵を随時、該バキュームノズルを通じて吸い出し得るようになしている。図中、６は蓋閉止時の取っ手である。

しかして、上記構成からなる装置本体１において、前記回転円板よりなる底面２の内面側及び円筒状側壁３の内面側には砥粒が既知の電着あるいは圧着手段によって付着形成され、砥材面２′，３′となっている。

ここで、砥粒としてはダイヤモンド，ＣＢＮ等、既知の砥粒が用いられる。

この場合、底面の大きさ、円筒状側壁の大きさは適宜、成形加工素材の量を勘案とし選定すればよく、また、砥材面形成のための砥粒の粒度も素材に応じて選定し、付着手段により付着量も勘案することができる。

勿論、砥粒の粒度は一定に限らず、種々の粒度をもつ砥粒を混合し使用することも効果的である。

本発明装置は以上のような構成からなり、次に上記装置を使用して球体成形加工を行う場合について説明するが、特に本発明は従来の鋼球，ステンレス球などの靭性材料の加工と異なり、ガラスやセラミックスの如き脆性材料（以下、単にガラス素材という）の球体成形加工を行うことに重要な特徴がある。

以下、代表的なガラス素材として、ガラス球の素材を球体成形加工する方法について説明する。

先ず、図示装置において、底面２が当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に多くする所定速度で回転する円筒状側壁３内にガラス球の素材となる円柱又は立方体を所要量、例えば３００〜１００００個入れる。素材の形状は円柱又は立方体に限らず、種々異形形状のものでもよいことは前述通りである。

そして、上記ガラス素材を投入すると、蓋４をし、装置本体１を適宜、傾ける。傾きは必須ではないが、加工の状況から若干、傾けることが好ましく、しかし、あまり傾けすぎては成形加工に支障を来たすので５〜３０°、好ましくは１０〜３０°位が適当である。

装置本体を傾けた後は、蓋等が外れないか、ストッパーを確認した後、底面２を回転させるモータＭのスイッチをオン（ＯＮ）にし、同時に付設のタイマーで加工時間をセットすることにより加工が行なわれる。この際、予め条件を設定することにより多段階加工が可能となる。

モータＭスイッチをオンにすると、モータと連動した円筒底面２が当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に多くした速度で回転を始め、この上に載っているガラス素材が円筒底面の回転につられて回転し、内部でガラス素材同士，ガラス素材と砥材をもつ円筒状側壁３の内面側，円筒底面が互いに接触し当たり合い素材の角部がランダムに当たることになり、角部が削り取られて最終的に真球度のよい球体となる。

このとき、加工個数，底面の回転速度，装置の傾き角度，加工時間を制御して最適な条件を選定することにより、より直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球体成形加工を可能ならしめる。

なお、上記において底面の回転は加工中、同一速度を維持することではなく、一定の決められた回転を付与することであり、例えば回転数を２〜３段階に分け、当初段階の回転数を少なくし、一定時間を経た後は、当初より段階的に回転数を多くするようにして、１．５時間〜５時間程度、加工する。

一方、上記加工に際し、発生する粉塵は蓋４中央のアダプターにバキュームノズルを接続して該ノズルを通じて吸いだすことにより、円筒状側壁内より除去し、余分な研磨粉が素材に対し付着し、加工効率を阻害するのを防止することができる。

かくして本発明方法は、前述の如く回転数制御を行うこととバキュームノズルを設置し粉塵を吸引しながら加工を行うことにより従来、球体成形加工に長時間を要していたガラス，セラミックス等の脆性材料に対しても加工時間を短縮し、球体の成形加工を容易にして鋼球同様に直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球体を得ることができる。

本発明の係る球体成形加工装置の概要を示す要部断面正面図である。 同装置平面図である。 同装置を下部より見た駆動系統図である。

符号の説明

１：装置本体
２：底面
３：円筒状側壁面
２′，３′：砥材面
４：蓋
５：アダプター
Ｍ：モータ

Claims (2)

1. モータにより一定速度で回転する底部円板と、該円盤を底面として周囲に立設された円筒状側壁と、該円筒状側壁の上部開口を閉止する蓋からなり、底部円板内面側と、円筒状側壁内面側はともに砥粒が付着された砥材面を形成していると共に、蓋の中央には加工時、発生する粉塵を吸出するバキュームノズルが接続可能なホースアダプターが設けられている球体成形加工装置を使用してバキュームノズルをホースアダプターに接続設置し、底面を有する円筒状側壁内に任意形状の被成形加工脆性材料を投入し、蓋止めした後、該装置を傾けてモータ駆動により底面を当初段階の回転数を少なく、一定時間経過後、段階的に回転数を多くして回転させると共に、底面上に載っている前記被成形加工材料を前記底面の回転につられて回転させ、バキュームノズルで粉塵を吸引しつつ被成形加工材料同士ならびに該材料と砥粒が付着された円筒状側壁内面側及び底面内面側を互いに当接させて材料の角部を削り取り均一球体に成形加工することを特徴とする脆性材料の球体成形加工方法。
2. 被成形加工材料を投入した底面を有する円筒状側壁の傾き角度を５〜３０°とする請求項１記載の脆性材料の球体成形加工方法。

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