JPS62173166A - 磁性流体を用いる球体の研磨方法及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 こノ発明は、ポールベアリングその他に使用される球体
を研磨して、真球度が高い球体を効率よく製造するため
の方法及び装置に関するものである。

従」Ｌの」Ｌ術 現在粗形球体を精密球体にする場合、第９図に示す如く
同心円状又は渦巻き状にＶ型溝の掘られたラップ盤７１
及び７２を上下に対向させ、それらのＶ型溝間に粗形球
体ｌを荷重をかけて挟み込み、両ランプ盤を相対運動さ
せることにより研磨している。しかしこの方法ではラー
７プ盤が硬く、且つ軸受に剛体支持されているために、
被加工物が粗形球体である場合は凸部への応力集中が著
しく、硬脆性材料の場合、衝撃による激しい表面の破壊
が起こるため、高加工圧及び高回転速度は不可部であり
、研磨効率はおのずと制約を受ける。

一方磁性流体に砥粒を分散させた研磨用液を磁場の作用
下で使用して物体の表面を研磨する方法は、特開昭５１
−１０４９９号、特開昭５７−１６３０５７号、特開昭
５７−１５８２８０号、特開昭５８−７７４４７号、特
開昭５９−１０２５６９号等の明細書に記載されている
が、いずれも平面を研磨する方法が主体であって、球体
を研磨する方法や装置については述べていない。

発明が解決しようとする間Ｂ　、Ｉｆｆ。

本発明は球体を効率的に研磨して真球度が高い球体を製
造するための方法及び装置を提供することを目的とする
。

＆明の構成 問題点を解決するための手段 本発明の磁性流体を用いる球体の研磨方法は。

砥粒を含有する磁性流体中に浸漬した球体を、磁性流体
の外部の一方の側より慟〈外部磁場の作用により排出力
を与えて、その対向側に位置させた駆動用治具の面に押
しつけ、それによって該駆動用治具の運動を球体に伝達
して砥粒を含有する磁性流体中で運動させ、該球体の運
動を案内面によって制御することを特徴とする。

この方法を実施するに適した装置を第１図〜第８図によ
り説明しながら、本発明方法を詳細に説明する。以下本
発明の説明はすべて北下方向で述べているが、装置の配
置はそれらに限られるものでないことは勿論である。

第１図においては、容器２の下部に磁石３が配置されて
磁場を形成し、容器の上部には駆動用冶！Ａ：４が設置
されており、容器内には砥粒を含有する磁性流体５が充
填されている。

この磁石５は巾−・磁石または極性を揃えて配置した磁
石群であってもよいが、むしろ隣り合う磁石の極が互い
に異なるように（図で矢印で示す）組合せた磁石群であ
ることが好ましい。

この磁石または磁石群は永久磁石でも電磁石でもよい。

また磁石は容器２の下部のほか、−・方の側部に配置し
てもよく、いずれの場合も磁性流体の一方の側から外部
磁場が作用する。

砥粒を含有する磁性流体５中に浸漬された球体ｌは、下
方より働く磁場の作用により磁気浮揚現象を生じて、そ
の上方に位置する駆動用治具４の下面に押しつけられる
。駆動用治具４が連動すれば、その連動は球体１に伝達
され、球体ｌは砥粒を含有する磁性流体５中で運動する
ようになる。

この場合、球体の運動は、案内面として作用する容器２
の側壁内面及び駆動用治具のｒ面によって制御される。

駆動用治具の運動は、主軸を中心とする回転連動、木モ
方向の往復運動、あるいは北ド方向の振動のいずれであ
ってもよい。

駆動用治具の運動が水平方向の往復連動である場合は容
器の形状は箱型となる。

第１図には容器の形状が円筒状で、駆動用治具は主＠（
図の場合垂直軸）を中心とする回転運動を行うように構
成されている装置を示してある。

駆動用治具４は、下方から押しつけらる球体に運動を伝
達すると共に、球体研磨のためのラップ９！ｉ（上部ラ
ップ盤）としても働くので、その下面の形状について詳
細に説明する。

第１図には駆動用治具４の下面の形状が単純な平面、即
ち円板状である場合を示してある。この場合球体ｌは円
板の下面に押しつけられて連動を伝達される。

第２図に側断面図、第３図に裏側から見た平面図で示し
てあるのは、駆動用治具４の下面が円板状で、且つその
円板面４１に環状のＶ形溝４２を設けたものである。こ
の場合球体ｌはＶ形溝４２の両側の斜めの壁に押しつけ
られて運動を伝達される。

第４図に側断面図、第５図に裏側から見た平面図で示し
てあるのは、駆動用治具の下面が円板状で、■つその円
板面４１の下方に環状の仕切板４３を設置したものであ
る。この場合仕切板４３は駆動用治具に固定しない（と
が好ましい、またこの仕切板は図示のような同心円的に
配置されたものでもよいが、渦巻型の環状仕切板でもよ
い０球体１は円板の下面及び環状の仕切板４３の側壁に
押しつけられて運動を伝達され且つ制御される。

第７図に側断面図として示したのは、駆動用油Ａ４の下
端が倒置五角錐４４状となっているものである。この場
合球体ｌは倒置三角＄４４の斜面に押しつけられて運動
を伝達され、容器２の内室にも押しつけられた状態で運
動する。第８図は同一サイズの球体１を４個、第７図に
示した装置の同情状容器２内に設置した状態を平面図で
示したちの↑ある。

更に本発明装置においては、第６図または第７図に示す
ように、浮力板６が容器内の磁性流体中に収納されてい
ることが好ましい。

この浮力板６は本発明装置の使用時に球体１の外部磁場
側１図では下部に位置するように挿入され、球体の駆動
用治具への押しっけを増強し、また連動を制御する案内
面の作用もする。

磁性流体と球体の比重差及び磁気による浮揚力の関係が
球体を浮揚させるに不十分な場合でも。

浮揚力の大きい浮力板を使用して球体を駆動用油Ａ４に
押しつけることができる。

浮力板の比重は砥粒を含有する磁性流体の比重よりも軽
いことは絶対必要な条件ではなく、下方より働く外部磁
場の作用により浮力を生じるものであればよい。

以Ｅ詳述した装置を使用する場合、研磨すべき球体ｌは
、容器２内に充填された砥粒を含有する磁性流体５中に
浸漬し、その上部に駆動用治具４を設置する。浮力板６
を併用する場合は、それを容器の最丁部に設置し、球体
１がそのＦに位置するようにする。

駆動用治具４の下面は磁性流体中の液面近傍に位置され
るが、該駆動用治具は上下方向に移動でき　且つ任意の
晶さに固定した状態で運動（垂直軸を中心とする回転運
動、水平方向の往復連動、あるいは上下方向の振動）で
きる構造にするのがよい。

球体１は１個乃至複数個を容器内に設置する。

磁性流体中に含有される砥粒は、公知の研磨用砥粒を適
宜選択して使用することができる６例えばＡｉｚＯｓ（
コランダム）、５ｉＣ（炭化ケイ素：カーポランダム）
、ダイヤモンド等であり、あるいは磁性を付加した砥粒
でもよい。

υ 第１図、第２図、第４図、第６図または第７図に示すよ
うに設置された状態で砥粒を含有する磁性流体に磁力が
作用すると、磁性成分は磁石の側に引き寄せられ、砥粒
は磁気排出現象によりＥ層に浮揚して高濃度の砥粒層を
形成する。

球体１が非磁性材料よりなる場合には、球体ｌにも同様
に磁気排出現象による浮力が作用して、球体１は駆動用
治具４の下面に押しつけられ、駆動用治具の運動と共に
球体ｌも連動（自転及び公転）する。

この場合駆動用油Ｊ４４は１部ラップ盤として作用する
。

第４図に示した装置のように駆動用治具の下面が円板状
で、且つその円板面下方に環状の仕切板を設けてある装
置を使用した場合は、環状の仕切板は側部ラップ盤とし
て作用する。

第７図に示した装置のようにド端が倒置三角錐状となっ
ている駆動用！ｔＩ具を使用した場合は球体１は容器２
の壁面に押しつけられるので、容器２の壁面は側部ラッ
プ盤として作用する。

さらに第６図または第７図に示すように浮力板６を球体
ｌの下部に設置した場合、浮力板６は浮揚して球体を下
から押しトげて駆動用治具（兼ヒ部ラップ盤）に押しつ
けると共に、浮力板も球体に押しつけられているので、
下部ラップ盤として作用する。

このように球体１は浮揚力によりラップ而に接触してい
るので、被加工物が粗形球体であっても剛体支持されて
いる場合のように凸部への応力集中が起こらず、衝撃に
よる激しい表面の破壊が起きない、従って高回転速度を
与えて研磨効率の向１−をはかることができる。

この場合球体ｌは自ら運動（自転及び公転）しつつラッ
プ盤と接触し研磨されるので、特定の部位のみが研磨さ
れることなく、真球状に研磨される。

なお容器の下部に配置された磁石群を隣り合う磁石の極
が互いに異なるように組合せるのは、水平方向にも磁気
排出力を作用させ、球体の連動方向に抗するように砥粒
を保持するためである。

また駆動用治具をと下方向に移動し任意の高さに固定し
た状態で超動できる構造にするのは、被研磨球体を容器
内に設置するのを容易にすると共に、異なる直径の球体
を研磨する場合に最適条件（磁石からの距離等）をチえ
ることができるようにするためである。

実施例１ 第７図に示したような装置のステンレス鋼製の円筒状容
器（内径２４ｍｍ）に、所定漬の磁性流体（フェリコロ
イドＷ−３５）、’Ｆ均粒径１８０ル（８０メツシユ）
の砥粒（磁性流体に対し２０ｖｏ１．％）及び厚さ２　
ｍ　ｍのアクリル樹脂製の円板状浮力板（下部ラップｑ
１）を入れ、予めマイクロメーター（最小目盛１ｇｍ）
により直径をｌＯケ所で測定した直径約９ｍｍの５ｉｓ
Ｎｓ製の粗形球体（当初の真球度２８０ＩＬｍ）を３個
又は４個容器内に入れて、駆動用治具（上部ラップ盤ニ
リン青銅製）を浮力板と容器の底との間隔が２ｍｍにな
るまで近づけて設置して毎分９０００　＠転させ、１５
分間研磨した後被加重物を水にて水洗し、再び直径を１
０ケ所で測定し、その直径の減少量の平均値から研磨率
（ＡＬｍ／ｍ１ｎ）を算出（初期値）した。この操作を
繰り返して再び研磨率を算出（終期値）した。そして真
球度が最小値になった時の真球度をｄ履ｉｎ（ｐｍ）と
して示した。結果を第１表に示す。

第　　１　　表 浮力板の存在は研磨率を大きく向ヒさせていることがわ
かる。

浮力板６と容器の底との距離を２ｍｍ−０，５ｍｍ間で
変化させたところ、研磨率には影響がなかったが、真球
度はこの距離が小さいほど優れていた。

また４球の場合より３球の場合の方が研磨率は高いが、
真球度は４球の場合の方が優れていた。

容器にステンレス鋼以外の材質を使用して同様な実験を
行ったところ、ステンレス鋼よりは黄銅の方が、また黄
銅よりはアクリル樹脂の方が研磨率が優れていた。

しかし駆動用治具（上部ラーＩプ盤）の材質をリン青銅
からステンレス鋼に代えても、研磨率にも真球度にも影
響はなかった。

発明の効果 従来の■型溝を用いる研磨機よりも効率よく真珠に研磨
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一例の側断面図、第２図は
他の例の側断面図、第３図は第２図において使用されて
いる駆動用治具の底面の形状を示す平面図、第４図はさ
らに他の例の側断面図、第５図は第４図において使用さ
れている駆動用治具の底面と仕切板の形状を示す平面図
、第６図は浮力板を収納してある装置の側断面図、第７
図は駆動用治具の下面が倒置三角錐状に構成されている
装置の側断面図、第８図はその中に同一サイズの球体を
４個設置した状態を示す平面図、第９図は従来装置の説
明図である。 第１図 第２図 ｕＪ　　　車　　　Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　砥粒を含有する磁性流体中に浸漬した球体を、磁性
   流体の外部の一方の側より働く外部磁場の作用により排
   出力を与えて、その対向側に位置させた駆動用治具の面
   に押しつけ、それによって該駆動用治具の運動を球体に
   伝達して砥粒を含有する磁性流体中で運動させ、該球体
   の運動を案内面によって制御することを特徴とする磁性
   流体を用いる球体の研磨方法。 ２　球体の外部磁場側に位置するように挿入した浮力板
   により球体の駆動用治具への押しつけを増強する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３　駆動用治具の運動が上軸を中心とする回転運動であ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４　駆動用治具の連動が水平方向の往復運動である特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ５　駆動用治具の運動が上下方向の振動である特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の方法。 ６　容器、その容器の一方の側に配置された磁石、容器
   の磁石と対向する側に設置された駆動用治具及び容器内
   に充填された砥粒を含有する磁性流体よりなることを特
   徴とする磁性流体を用いる球体の研磨装置。 ７　容器の一方の側に配置された磁石が、隣り合う磁石
   の極が互いに異なるように組合せた磁石群である特許請
   求の範囲第６項記載の装置。 ８　浮力板が容器内の磁性流体中に収納されている特許
   請求の範囲第６項または第７項記載の装置。 ９　駆動用治具は主軸を中心とする回転運動を行うよう
   に構成された特許請求の範囲第６項、第７項または第８
   項記載の装置。 １０　駆動用治具の球体が押しつけられる面が円板状で
   ある特許請求の範囲第９項記載の装置。 １１　駆動用治具の球体が押しつけられる面が円板状で
   、且つその円板面に環状のＶ形溝を設けてある特許請求
   の範囲第９項記載の装置。 １２　駆動用治具の球体が押しつけられる面が円板状で
   、且つその円板面に環状の仕切板を配置してある特許請
   求の範囲第９項記載の装置。 １３　駆動用治具の球体が押しつけられる面が三角錐状
   に構成されている特許請求の範囲第９項記載の装置。