(57)【要約】　　【課題】　球体を連続的に投入して、球体表面を均一に研磨加工することができる球体連続加工装置を提供する。　　【解決手段】　球体を連続的に投入して、球体表面を均一に研磨加工することができる球体連続加工装置を得る。それぞれの研磨加工面を対向して第１，第２の砥石板１，２を配置し、砥石板２の研磨加工面に螺旋状の溝を形成し、球体を砥石板１，２の中心部またはその近傍から砥石板１，２の間に供給し、螺旋状の溝を通り、研磨加工しながら砥石板１，２の外周部から球体を排出することを特徴としている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　研磨加工面を有する第１の砥石板と、
　研磨加工面を有し、該研磨加工面が第１の砥石板の研磨加工面と対向するように配置された第２の砥石板と、
　前記第１，第２の砥石板のうち少なくとも一方の砥石板を回転させるために、該砥石板に連結された回転駆動手段とを備え、
　前記第１，第２の砥石板のうち一方の砥石板の研磨加工面に、中心部から外周部に向かって延びる螺旋状の溝が形成されており、前記第１，第２の砥石板の研磨加工面間に供給される球体が、該螺旋状の溝の中心部または近傍において供給され、かつ球体が螺旋状の溝を通り研磨加工されながら案内されて砥石板の外周部から排出されるように前記溝が構成されている、球体連続加工装置。
【請求項２】
　第１，第２の砥石板が、水平方向に延びるように配置されている、請求項１に記載の球体連続加工装置。
【請求項３】
　各砥石板の研磨加工面が、略平面状である、請求項１または２に記載の球体連続加工装置。
【請求項４】
　前記第１，第２の砥石板が、それぞれ、回転駆動手段に連結されており、第１の砥石板と第２の砥石板とが互いに逆方向に回転されるように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の球体連続加工装置。
【請求項５】
　前記第１，第２の砥石板の回転の中心となる軸がずらされている、請求項１〜４のいずれかに記載の球体連続加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、樹脂球、繊維強化樹脂球、セラミックス球、金属球等の各種材料の球体を連続的に研磨加工するための球体連続加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　樹脂球、セラミックス球、金属球などの各種球体は、幅広い分野において用いられており、一般に真球度が高い所定の直径を有した球体が要求される。従って、真球度が高く所定の直径を有するものにするため、球体を研磨加工することが必要となる。比較的大きな球体については、１回に１個の球体を研磨加工等する場合が多いが、比較的小さな球体については、生産性を高めるため、多数の球体を同時に加工することが望まれる。さらには、加工装置への球体の投入から取り出しまでを全て自動で連続的に行うことが望まれる。
【０００３】
　下記特許文献１には、連続的に球体を研磨加工することができる装置が開示されている。該公報では、外側から内側に向かって螺旋状に形成されたガイド溝を有するガイド台と、これに対向して配置される回転砥石を備えた球体加工装置が開示されている。回転砥石がガイド台のガイド面に対して回転することにより、ガイド面の外周から供給された球体が内側に向かって移動しながら研磨加工が成される。
【特許文献１】特開昭５８−１９２７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　上記公報に開示された球体加工装置は連続的な加工が可能な加工装置であるが、球体を手動で投入するバッチ式の加工装置に比べ、加工された球体の表面の均一性が不十分であるという問題があった。さらに、上記公報の加工装置では、球体が回転砥石の外周から中心部に向かって移動するが、球体を投入する際に間隔をあけて投入を行わないと、中心部に球体が近づくにつれて、球体同士が接触しあい、球体が詰まったり、あるいはそれによって回転不良等を生じるという問題があった。
【０００５】
　本発明の目的は、球体を連続的に投入して、球体表面を均一に研磨加工することができる球体連続加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明の広い局面によれば、研磨加工面を有する第１の砥石板と、研磨加工面を有し、該研磨加工面が第１の砥石板の研磨加工面と対向するように配置された第２の砥石板と、前記第１，第２の砥石板のうち少なくとも一方の砥石板を回転させるために、該砥石板に連結された回転駆動手段とを備え、前記第１，第２の砥石板のうち一方の砥石板の研磨加工面に、中心部から外周部に向かって延びる螺旋状の溝が形成されており、前記第１，第２の砥石板の研磨加工面間に供給される球体が、該螺旋状の溝の中心部または近傍において供給され、かつ球体が螺旋状の溝を通り研磨加工されながら案内されて砥石板の外周部から排出されるように前記溝が構成されている、球体連続加工装置が提供される。
【０００７】
　本発明において、一対の砥石板が配置される方向は、それぞれの研磨加工面を対向させ得る配置であれば、特に限定されるものではない。本発明に従う好ましい態様では、第１，第２の砥石板をそれぞれ水平方向に配置し、上部砥石板及び下部砥石板として用いる。また一対の砥石板を水平方向に対して所定の角度で傾斜させて配置してもよいし、それぞれの砥石板を垂直方向に配置し、研磨加工面を垂直方向に延びる面として、対向して配置してもよい。
【０００８】
　また、本発明においては、第１，第２の砥石板の一方の研磨加工面に螺旋状の溝が形成される。螺旋状溝の溝幅及び溝の深さ並びに溝の長さは、研磨加工される球体のサイズ及び材質等並びに要求される研磨加工の度合い等に応じて設定される。他方の砥石板の研磨加工面は、好ましくは平面状であるが、例えば、すり鉢状に形成されていてもよい。
【０００９】
　また、本発明においては、第１，第２の砥石板の少なくとも一方を回転させることにより、対向した研磨加工面の間の球体が連続的に研磨加工される。第１，第２の砥石板は、それぞれが回転していてもよく、この場合第１，第２の砥石板が互いに逆方向に回転していることが好ましい。また、それぞれの回転軸は、同一軸上であってもよいし、偏心していてもよい。
【００１０】
　また、本発明において第１，第２の砥石板の研磨加工面の粗さは、研磨加工面全体において均一のものであってもよいし、粗さの分布を有していてもよい。例えば、内側から外側に向けて徐々に仕上げ研磨となるように粗さが小さくなるような分布を有していてもよい。
【００１１】
　本発明において、球体は砥石板の中心部またはその近傍から供給されるが、ここで近傍とは砥石板の回転中心と外周縁との間の中間点よりも少なくとも内側の領域を意味している。
【００１２】
　本発明の球体連続加工装置では、対向した研磨加工面の一方に螺旋状の溝が形成されており、対向した研磨加工面間に供給された球体は、この螺旋状溝を通り案内されながら研磨加工される。球体は、砥石板の中心部またはその近傍から供給され、砥石板の外周部から排出される。連続して投入された球体同士間の距離は、砥石板の外周部に向かうにつれて広がるため、研磨加工が進むとともに球体同士が接触しあうことはなく、従来のように球体が詰まることがない。またこのような球体の詰まりによる回転不良等を生じることもない。
【００１３】
　従って、本発明の球体連続加工装置では、多数の球体を連続して投入し研磨することができる。また、回転不良等を生じることがないので、球体表面を均一に研磨加工することができ、精度の良い球体を高い生産効率で製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
　本発明の球体連続加工装置によれば、一対の砥石板を用い、砥石板の研磨加工面の一方に螺旋状の溝を形成し、砥石板の中心部から供給した球体を、この螺旋状の溝を通し研磨加工しながら砥石板の外周部に案内して排出している。従って、連続的に供給された球体が互いに接触して詰まることがなく、安定して連続的に研磨加工することができる。また、砥石板の回転不良等を生じることがないので、球体表面を均一に研磨加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　図１は、本発明に従う一実施例の球体連続加工装置の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、上部砥石板１と下部砥石板２が、それぞれの研磨加工面を対向させて水平方向に配置されている。上部砥石板１は、上部砥石板ホルダー３により保持されており、下部砥石板２は、下部砥石板ホルダー４により保持されている。上部砥石板ホルダー３は、上部駆動モーター８により回転可能に設けられている。また下部砥石板ホルダー４は、下部駆動モーター９により回転可能に設けられている。上部砥石板ホルダー３が回転することにより、上部砥石板１が回転する。同様に、下部砥石板ホルダー４が回転することにより、下部砥石板２が回転する。それぞれの回転速度は、上部駆動モーター８の上方に設けられた回転数測定センサ１１、及び下部駆動モーター９の周辺部に設けられた回転数測定センサ１０により測定される。
【００１６】
　研磨加工される球体は、上部砥石板１の中心部またはその近傍から上部砥石板１と下部砥石板２の研磨加工面の間に供給され、研磨加工と共に砥石板の中心部から外周部に案内され、下部砥石板ホルダー４の底部の周辺部分に形成された球体排出孔５から研磨済み球体仮受けトレー６に排出される。研磨済み球体仮受けトレー６には、下方に向かって延びる排出パイプ６ａが設けられており、研磨済みの球体は、この排出パイプ６ａを通り、下部駆動モーター９の周辺に設けられた研磨済み球体受けトレー７に排出される。
【００１７】
　以上のようにして、上部砥石板１の中心部またはその近傍から供給された球体は、上部砥石板１及び下部砥石板２の研磨加工面で挟まれ研磨加工された後、研磨済み球体受けトレー７へ排出される。このような球体の供給及び排出は、自動的にかつ連続的に行われる。
【００１８】
　図２及び図３は、図１に示す実施例の球体連続加工装置の外観を示しており、図２は側面図、図３は正面図である。図３おいて、１２は球体投入用ホッパー、１３は球体投入用パーツフィーダーを示している。また１４及び１５は、それぞれ下部砥石板回転速度表示板及び上部砥石板回転速度表示板を示している。また１６及び１７は、それぞれ下部砥石板速度コントローラー及び上部砥石板速度コントローラーを示している。また１８は上部砥石板と下部砥石板の隙間を表示する表示計であり、１９は下部砥石板の上下方向の位置を調整するダイヤルを示している。このダイヤル１９で下部砥石板の位置を調整することにより、砥石板間の隙間を調整することができる。
【００１９】
　図１に示すような球体連続加工装置を用いて、樹脂製の球体を研磨加工した。直径約２．３ｍｍの樹脂製の球体を、以下に示す実施例１〜３並びに比較例１及び２により、直径２．２ｍｍの樹脂製球体に、研磨加工した。
【００２０】
　実施例１
　下部砥石板としては図４に示すような砥石板を用いた。図４に示すように、砥石板２（４００＃、研磨加工面の直径３００ｍｍ）の研削加工面には、螺旋状の溝２ａが形成されている。螺旋状の溝２ａは、下部砥石板２の研磨加工面の中心部に形成された凹部２ｂから外周に向かって連続して形成されている。溝幅は３ｍｍであり、溝の深さは１．５ｍｍであり、溝の長さは６ｍである。
【００２１】
　上部砥石板としては、図７に平面図で示すような砥石板（４００＃、研磨加工面の直径３００ｍｍ）を用いた。上部砥石板１の研磨加工面は平坦であり平板状である。中心部のハッチング領域１ｂは、回転軸に相当する部分を示している。中心点から所定の距離ｂの位置に、球体を投入するための球体投入孔１ａが形成されている。本実施例では、球体投入孔１ａが、中心部であるｂ＝５０ｍｍの位置に形成されている。
【００２２】
　上記のような上部砥石板１及び下部砥石板２を用い、球体表面の研削を行った。上部砥石板１と下部砥石板２の間の隙間の距離ａ（図６に示す）は、０．７ｍｍとなるように設定した。上部砥石板１の回転速度を５ｒｐｍとし、下部砥石板２の回転を逆方向とし、その回転速度を１１ｒｐｍとした。図９に示すように、上部砥石板１の回転軸１ｃと下部砥石板２の回転軸２ｃとが同一軸上となるようにそれぞれ上部砥石板１及び下部砥石板２をセッティングした。球体は、１秒毎に１個投入する速度で連続的に図７に示す球体投入孔１ａより投入した。これにより球体１個あたりの研磨加工時間は１分となる。
【００２３】
　実施例２
　図７に示す球体投入孔１ａの位置を中心部近傍であるｂ＝７０ｍｍとなるように設定した上部砥石板１を用い、図４に示す螺旋溝２ａの溝幅を２．５ｍｍ、溝の深さを１ｍｍ、溝の長さを６ｍとした下部砥石板２を用い、その他は実施例１と同様にして球体を研磨加工した。図９に示すように、上部砥石板１の回転軸１ｃと下部砥石板２の回転軸２ｃとが同一軸上となるようにそれぞれ上部砥石板１及び下部砥石板２をセッティングした。
【００２４】
　実施例３
図８に示すように、上部砥石板１の回転軸１ｃと下部砥石板２の回転軸２ｃとをずらして偏心させるようにそれぞれの砥石板をセッティングする以外は、実施例１と同様にして行った。なお、偏心させた距離は１０ｍｍである。
【００２５】
　実施例４
　実施例１において用いた上部砥石板及び下部砥石板を用い、下部砥石板を回転させずに、上部砥石板のみを回転させて球体を研磨加工した。なお、砥石板の回転速度及び球体投入時間等は実施例１と同様にし、下部砥石板の中心を上部砥石板の回転軸から１０ｍｍ偏心させてセッティングした。
【００２６】
　比較例１
　下部砥石板として、図５に示すような下部砥石板２２を用いた。図５に示すように、下部砥石板２２においては、同心円状の溝２２ａが形成されている。下部砥石板２２の研磨加工面の直径は、３００ｍｍである。溝２２ａの幅は３ｍｍであり、溝の深さは２ｍｍである。同心円状の溝２２ａは、中心点から、２０ｍｍ毎に外周に向かって１０本形成されている。上部砥石板としては、図７に示すような上部砥石板であって、球体投入孔１ａが形成されていないものを用いた。
【００２７】
　球体の投入は手動で行った。すなわち、上部砥石板と下部砥石板の間隔を大きく開け、球体を同心円状の各溝２２ａ上に５０個となるようにセッティングした後、上部砥石板と下部砥石板の隙間を狭め、所定の距離に設定した後、上部砥石板及び下部砥石板を、実施例１と同様の回転方向及び回転速度で回転させ研磨加工した。なお研磨加工は、１分行ない、その後球体を取り出した。
【００２８】
　比較例２
　実施例１と同様に、図４に示すような螺旋状の溝２ａを有する下部砥石板２を用い、下部砥石板を回転させず上部砥石板のみを回転させた。球体は螺旋状溝２ａの外周部から自動投入した。上部砥石板としては、図７に示すような上部砥石板であって、球体投入孔１ａが形成されていないものを用いた。上部砥石板は螺旋状溝の外周部から投入された球体が中心部に移動する方向に回転させた。なお、下部砥石板２の中心部２ｂには、研磨加工後の球体が外部に取り出せるように球体排出孔が形成されている。なお、上部砥石板の回転速度及び球体の投入速度は、球体１個あたりの加工時間が実施例４と同様になるように設定した。また、実施例４と同様に下部砥石板の中心を上部砥石板の回転軸から１０ｍｍ偏心させてセッティングした。
【００２９】
　以上の実施例１〜４及び比較例１及び２の主な研磨加工条件を表１にまとめて示す。また表１には、研磨加工された球体の球形状及び外径並びに球体表面の平均粗さを示した。球体表面の平均粗さは、走査型レーザー顕微鏡 １ＬＭ１１（レーザーテック社製）を用いて、球体表面の１０点における表面粗さを測定し求めた。
【００３０】
【表１】
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　実施例１〜実施例４では、いずれも球体表面が均一に研磨加工されていた。また球体の投入はスムーズに行うことができ、連続運転安定性に優れていた。
【００３１】
　比較例１で研磨加工された球体は、実施例１〜実施例４と同様に球体表面が均一に研磨加工されていたが、球体の投入及び取り出しに時間がかかった。また比較例２では、研磨加工された球体の表面は不均一であり、真円度が低く、粉砕されているものも存在した。また砥石板の外周部から投入された球体が、中心部で詰まり、しばしば研磨加工を中断しなければならなかった。
【００３２】
　以上のことから明らかなように、本発明に従う実施例１〜実施例４では、球体表面を均一に研磨加工することができ、かつ球体を安定して連続的に投入し研磨加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従う一実施例の球体連続加工装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示す球体連続加工装置の外観側面図。
【図３】図１に示す球体連続加工装置の外観正面図。
【図４】本発明の一実施例において用いる下部砥石板を示す平面図。
【図５】比較例において用いる下部砥石板を示す平面図。
【図６】上部砥石板と下部砥石板の隙間を示す側面図。
【図７】本発明の一実施例において用いる上部砥石板を示す平面図。
【図８】上部砥石板の回転軸と下部砥石板の回転軸を偏心させて設定した状態を示す側面図。
【図９】上部砥石板の回転軸と下部砥石板の回転軸を同一軸上に設定した状態を示す側面図。
【符号の説明】
【００３４】
　１…上部砥石板
　１ａ…球体投入孔
　１ｂ…中心部のハッチング領域
　１ｃ…回転軸
　２…下部砥石板
　２ａ…螺旋状の溝
　２ｂ…中心部
　２ｃ…回転軸
　３…上部砥石板ホルダー
　４…下部砥石板ホルダー
　５…球体排出孔
　６…研磨済み球体仮受けトレー
　６ａ…排出パイプ
　７…研磨済み球体受けトレー
　８…上部駆動モーター
　９…下部駆動モーター
　１０…回転数測定センサ
　１１…回転数測定センサ
　１２…球体投入用ホッパー
　１３…球体投入用パーツフィーダー
　１４…下部砥石板回転速度表示板
　１５…上部砥石板回転速度表示板
　１６…下部砥石板速度コントローラー
　１７…上部砥石板速度コントローラー
　１８…表示計
　１９…ダイヤル
　２２…下部砥石板
　２２ａ…溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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