(57)【要約】【課題】曲げ方向の力を与えずに直径の小さい仕上げ部４１を研磨することができる研磨装置１を提供する。【解決手段】略円筒状の研磨部１１内に研磨液３０を充満させ、研磨部１１内にて研磨液３０中において仕上げ部４１を駆動ユニット２０により回転させる構成とした。またポンプ６０により研磨部１１内の研磨液３０を循環させた。これにより、仕上げ部４１の外周面全周に作用する研磨液３０との摩擦力により仕上げ部４１の外周面が研磨される。したがって、従来の研磨装置の場合のようにラップ板を押し当てることで仕上げ部４１に曲げ力を作用させること無しに、直径の小さい仕上げ部４１を研磨することができる研磨装置１を提供できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の被研磨材を保持し回転させる駆動手段と、
円筒孔状の研磨部が設けられる研磨本体と、
前記研磨部の軸方向両端側を連通する通路と、
前記研磨部内および前記管路内に充満される研磨砥粒を含む研磨液と、
前記研磨部内および前記管路内の前記研磨液を循環させて前記研磨部内に前記研磨部の軸方向の研磨液流を発生させる循環手段とを備え、
前記被研磨材の一部を、前記駆動手段により前記研磨部内において前記研磨液中で回転させることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記被研磨材を回転させると同時に軸方向に往復運動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記駆動手段の回転速度および前記循環手段による前記研磨液流量の少なくとも一方を調整する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記駆動手段による前記被研磨材の軸方向往復運動速度を調整する制御手段を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状シャフト外周部を研磨する研磨装置に関するものであり、特に直径の小さいシャフトの研磨に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被研磨材である円筒状シャフト外周部を研磨する研磨装置は、駆動手段の主軸にシャフトの一端側を保持固定させ、シャフトの中心を回転軸として回転させながら、研磨材を含む研磨液を含ませたラップ板をシャフト外周部に接触させ径方向に押圧することによりシャフト外周面を研磨している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、直径の小さいシャフト、特に直径が０．１ｍｍ以下のシャフトにおいては、シャフトの剛性が低いためラップ板の押圧力によりシャフトが曲がる、あるいは折損する等して研磨が困難になるという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、直径の小さいシャフトを、シャフトに曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の研磨装置は、略軸状の被研磨材を保持し回転させる駆動手段と、略円筒孔状の研磨部が設けられる研磨本体と、研磨部の軸方向両端側を連通する通路と、研磨部内および通路内に充満される研磨砥粒を含む研磨液と、研磨部内および通路内の研磨液を循環させて研磨部内に研磨部の軸方向の研磨液流を発生させる循環手段とを備え、被研磨材の一部を、駆動手段により研磨部内において研磨液中で回転させる構成としている。研磨部内において研磨液中で被研磨材を回転させると、両者の速度差により被研磨材表面と研磨液との間に摩擦力が発生する。すなわち、研磨液に含まれる研磨砥粒と被研磨材表面との間に摩擦力が発生し、この摩擦力により被研磨材表面が研磨される。この摩擦力は、被研磨材表面の円周方向全域において均一に作用する。このため、被研磨材の半径方向に作用する力、すなわち被研磨材を曲げるように作用する力はほぼ０である。これにより、従来の研磨装置のように研磨中に被研磨材に対して曲げ方向の力を作用させることを防止できるので、被研磨材に曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を提供できる。
【０００７】
また、研磨部内において、研磨液を研磨部の軸方向に流動させている。これにより、被研磨材外周表面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができ、被研磨材外周表面を均一に研磨することができる。さらに、被研磨材表面の温度上昇を抑え一定温度に維持することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の研磨装置は、駆動手段は、被研磨材を回転させると同時に軸方向に往復運動させる構成としている。これにより、被研磨材外周表面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができ、被研磨材外周表面を均一に研磨することができる。さらに、被研磨材表面の温度上昇を抑え一定温度に維持して研磨状態を均一にすることができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の研磨装置は、駆動手段の回転速度および循環手段による研磨液流の流量の少なくとも一方を調整する制御手段を備える構成としている。これにより、被研磨材の材質あるいは直径等に応じて、被研磨材の回転速度、研磨液流量を最適に調整することができる。
【００１０】
この場合、本発明の請求項４に記載の研磨装置のように、駆動手段による被研磨材の軸方向往復運動速度を調整する制御手段を備える構成とすれば、被研磨材の材質あるいは直径等に応じて、被研磨材の軸方向往復運動速度を最適化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による研磨装置について図面に従って説明する。
【００１２】
図１には、本発明の一実施形態による研磨装置１の全体概略図を示す。
【００１３】
研磨装置１は、大きくは、略円筒孔状の研磨部１１が設けられた研磨本体１０と、軸状の被研磨材であるシャフト４０を保持し回転させる駆動手段である駆動ユニット２０と、研磨部１１内に充満される研磨液３０から構成され、シャフト４０の一部が、研磨部１１内で研磨液３０に浸漬した状態で駆動ユニット４０により回転されて研磨される。
【００１４】
研磨本体１０は、金属材料で形成され、図１に示すように、円筒孔状の研磨部１１が形成されている。また、研磨本体１０において、研磨部１１の両端側のそれぞれに連通して通路である連絡通路１２、１３が設けられている。また、研磨本体１０には、通路である外部管路５０が接続され、両連絡通路１２、１３に接続されている。つまり、研磨部１１の両端側は、両連絡通路１２、１３、外部管路５０を介して連通している。
【００１５】
なお、研磨部１１の内径は、被研磨材であるシャフト４０の仕上げ部４１の外径に対応して設定される。すなわち、研磨部１１の内周壁面と仕上げ部４１の外周面との間に形成される隙間が所定の大きさになるように設定される。
【００１６】
研磨部１１、両連絡通路１２、１３および外部管路５０の内部には、研磨砥粒（図示せず）を含む研磨液３０が充満されている。研磨液３０としては、たとえば、ステアリン酸グリセリンエステル、ポリエチレングリコール等の混合液体に、研磨砥粒である油溶性ダイヤモンドスラリを混入させたものが使用される。
【００１７】
外部管路５０の途中には、循環手段であるポンプ６０が接続されている。ポンプ６０を運転することにより、研磨部１１、両連絡通路１２、１３および外部管路５０の閉回路内に研磨液３０を循環させ、研磨部１１内に研磨部１１の軸方向（図１において上下方向）の研磨液３０流を発生させることができる。なお、本発明の一実施形態による研磨装置１において、上述の研磨液３０流は図１中の矢印の方向に流れている。また、ポンプ６０としては、液体圧送用のものであれば形式は問わないが、研磨液３０を吸入・吐出するため、耐摩耗性に優れる材質、構造のもの、たとえばダイヤフラム式ポンプ、空気エジェクタ式等を用いることがより望ましい。
【００１８】
被研磨材であるシャフト４０を保持し回転させる駆動手段である駆動ユニット２０は、たとえば電動機等により回転される主軸２１の一端にシャフト４０を着脱自在に保持するアタッチメント２２を備えている。シャフト４０は、研磨時においては、アタッチメント２２により主軸２１と同軸上に保持固定される。また、駆動ユニット２０の主軸２１は、回転中、すなわち研磨作業中において軸方向に往復移動可能である。また、駆動ユニット２０は、研磨本体１０に対して、主軸２１と研磨部１１とが同軸上である位置関係を維持して直接あるいは別部材（図示せず）を介して固定されている。
【００１９】
制御装置７０は、駆動ユニット２０およびポンプ３０の運転状態を制御している。制御装置７０には操作盤７１が接続されており、作業者が操作盤７１を操作することにより、制御装置７０は、駆動ユニット２０の主軸の回転速度およびポンプ３０の吐出流量を、操作に対応したレベルに制御する。
【００２０】
ここで、本発明の一実施形態による研磨装置１による研磨作業について説明する。
【００２１】
ここで、本発明の一実施形態による研磨装置１において、シャフト４０は超硬工具鋼で形成され、仕上げ部４１の外径は０．１７ｍｍである。一方、研磨本体１０の研磨部１１の内径は０．２９ｍｍである。したがって、仕上げ部４１の外周面と研磨部１１の内周面との間には０．６ｍｍの隙間が形成されている。
【００２２】
ところで、仕上げ部４１の外周面と研磨部１１の内周面との隙間内の研磨液３０の圧力は、上述の隙間の大きさによって変化する。隙間が小さくなるにつれて、研磨液３０の圧力は高くなる。仕上げ部４１の外周面に作用する研磨液３０による摩擦力の大きさは、研磨液３０の圧力とほぼ比例関係にある。一方、上述の摩擦力が高いほど研磨速度（単位時間当たりの研磨重量）は大きくなる。したがって、仕上げ部４１の外周面と研磨部１１の内周面との隙間の大きさを変えることによって、研磨速度を自由に設定することができる。ただし、研磨部１１内において、仕上げ部４１外周面に接触する研磨砥粒を常時入れ替え、仕上げ部４１外周面の温度上昇を抑制して良好な研磨状態を維持するために必要最低限の研磨液流量が得られる隙間を確保する必要がある。
【００２３】
先ず、駆動ユニット２０に被研磨材であるシャフト４０を保持固定する。この時、駆動ユニット２０を図１の上方へ移動させた状態でアタッチメント２２にシャフト４０を取付ける。
【００２４】
次に、駆動ユニット２０を図１の下方へ移動させ、シャフト４０の研磨が必要な部分である仕上げ部４１が完全に研磨部１１内に収容されるようにする。
【００２５】
次に、研磨部１１内に研磨液３０を充満させ、続いて操作盤７１を操作してポンプ３０を運転し研磨液３０を循環させる。
【００２６】
次に、操作盤７１を操作して駆動ユニット２０を運転しシャフト４０を回転させる。これにより研磨工程が開始される。さらに、必要に応じて操作盤７１を操作してシャフト４０を軸方向に往復運動させる。
【００２７】
ここで、シャフト４０の回転速度および研磨液３０の循環流量は、シャフト４０の材質、仕上げ部４１の直径、研磨液３０の仕様等に基づいて決定される。
【００２８】
研磨部１１内にて研磨液３０中で仕上げ部４１を回転させる場合、研磨液３０の仕上げ部４１の径方向速度成分は０であるため、仕上げ部４１の外周面と研磨液３０との間に摩擦力が発生する。すなわち、研磨液３０に含まれる研磨砥粒と仕上げ部４１の外周面との間に摩擦力が発生し、この摩擦力により仕上げ部４１の外周面が研磨される。この摩擦力は、仕上げ部４１の外周面の円周方向全周において均一に作用する。このため、仕上げ部４１の半径方向に作用する力、すなわち仕上げ部４１を曲げるように作用する力はほぼ０である。
【００２９】
本発明の一実施形態による研磨装置１における仕上げ部４１の外径は０．１７ｍｍと細い。そのため、従来の研磨装置のようにラップ板を仕上げ部４１の外周表面に押し当てる方法による場合、仕上げ部４１に半径方向の力が作用して仕上げ部４１が曲がる、または折損する等の不具合が発生し、研磨が困難であった。
【００３０】
一方、上述の本発明の一実施形態による研磨装置１によれば、研磨液３０中において仕上げ部４１を回転させているので、研磨中において、仕上げ部４１を曲げるように作用する力の大きさはほぼ０であり、仕上げ部４１に曲げ、または折損等の損傷を与えることはない。したがって、直径の小さい仕上げ部４１を、仕上げ部４１に曲げ方向の力を与えずに研磨することができる研磨装置を実現できる。
【００３１】
また、本発明の一実施形態による研磨装置１においては、研磨部１１内において、研磨液３０を研磨部１１の軸方向に流動させると同時に、駆動ユニット２０により、仕上げ部４１を軸方向に往復運動させている。これにより、仕上げ部４１外周面に接触する研磨砥粒を常時入れ替えることができるので、仕上げ部４１外周面の研磨状態（面粗度）を均一に研磨することができる。さらに、仕上げ部４１外周面の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
図２には、本発明の一実施形態による研磨装置１の変形例を示す。この変形例では、図２に示すように、研磨部１１が設けられた部材１４を研磨本体１０に着脱可能に装着している。研磨部１１の内径は、仕上げ部４１の外径や材質に応じてその最適値が異なる。そのため、仕上げ部４１の仕様に対応して専用の研磨本体を用意する必要があるが、この変形例によれば、研磨部１１が設けられた部材１４を交換することにより、異なる仕様の仕上げ部４１の研磨加工に容易に対応することができる。
【００３３】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による研磨装置１においては、シャフト４０の材質を超硬工具鋼としたが、他の材質、たとえば超硬工具鋼以外の金属材料、またはセラミックス等の非金属材料であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による研磨装置１の全体概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による研磨装置１の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　研磨装置
１０　　研磨本体
１１　　研磨部
１２　　連絡通路（通路）
１３　　連絡通路（通路）
１４　　部材
２０　　駆動ユニット（駆動手段）
２１　　主軸（駆動手段）
２２　　アタッチメント（駆動手段）
３０　　研磨液
４０　　シャフト（被研磨材）
４１　　仕上げ部（被研磨材）
５０　　外部管路（通路）
６０　　ポンプ（循環手段）
７０　　制御装置
７１　　操作盤
【図１】
2004034258.tif 000003
【図２】
2004034258.tif 000004