(57)【要約】【課題】  無心研削の技術を拡大的に改良して球状ワークを真球状に研削仕上げできる技術を提供する。【解決手段】  ブレード１とシュー５とで球状ワーク６を支承し、ストッパ７で位置決めする。上記ブレード１にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（円弧矢印ｅ）を行わせて該球状ワーク６をＹ軸周りに回転させながら、シュー５にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（円弧矢印ｆ）を行わせて該球状ワーク６にＺ軸周りの回転を複合させる。球状ワーク６はＹ軸周りに回転しつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成され、更に上記の真円がＺ軸周りに回転せしめられるので、３次元的な球面が研削仕上げされる。【選択図】  図１
2005254418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸に対してほぼ平行で、水平面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）の上にワークを載せ、
「Ｙ軸と平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石」を上記ワークに接触させて研削する無心研削方法において、
ａ．Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）を設け、
ｂ．ブレードの頂面とシューの摺触支持面とによって球状ワーク（６）を支承し、
ｃ．前記ブレードに「ほぼＸ−Ｚ面に平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークをＹ軸周りに回転させるとともに、 
ｄ．前記シューに「ほぼＸ−Ｙ面に平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークにＺ軸周りの回転を与えることにより、前記の球状ワークを真球状に研削仕上げすることを特徴とする、球状ワークの無心研削方法。  
【請求項２】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸に対してほぼ平行で、水平面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード上にワークを載せ、
「Ｙ軸と平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石」を上記ワークに接触させて研削する無心研削方法において、
ａ．Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）、および、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）を設け、
ｂ．ブレードの頂面とシューの摺触支持面とによって球状ワーク（６）を支承するとともに、ストッパの摺触支持面によって該球状ワークを位置決めし、
ｃ．前記ブレード及びシューの何れか片方に「ほぼＸ−Ｚ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークをＹ軸周りに回転させるとともに、 
ｄ．前記ストッパに「ほぼＸ−Ｙ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせることにより、球状ワークにＺ軸周りの回転を与え、
又は、該ストッパに「ほぼＹ−Ｚ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせることにより、球状ワークにＸ軸周りの回転を与えて、
前記の球状ワークを真球状に研削仕上げすることを特徴とする、球状ワークの無心研削方法。
【請求項３】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
（図１）Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ前記ブレード（１）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記シュー（５）にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｆ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項４】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ、（図３（Ａ））前記ブレード（１）にＹ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｈ）を行わせる駆動手段と、
前記シュー（５）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項５】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ、（図３（Ｂ））前記シュー（５）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ（７）にＹ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｉ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項６】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ、（図３（Ｃ））前記ブレード（１）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ（７）にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｊ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項７】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ、（図３（Ｄ））前記ブレード（１）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ（７）にＹ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｉ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項８】
ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石（４）」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー（５）と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ（７）とが設けられており、
かつ、（図３（Ｅ））前記シュー（５）にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ（７）にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｊ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする、球状ワークの無心研削装置。
【請求項９】
前記ブレードの「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」が、『その上に載せられた球状ワーク（６）をストッパ（７）の方へ転動せしめる方向』にも傾斜していて、該球状ワークが重力によってストッパに押し付けられるようになっていることを特徴とする、請求項３ないし請求項８の何れかに記載した球状ワークの無心研削装置。
【請求項１０】
前記ブレードの頂面を概要的にＹ軸方向へ延長した形のワーク供給シュート（９）が設けられていて、
該ワーク供給シュートに乗せられた球状ワークが、自動的に被研削置まで転がって行き、前記のストッパ（７）に当接して位置決めされるようになっていることを特徴とする、請求項９に記載した球状ワークの無心研削装置。
【請求項１１】
被研削位置に在る球状ワーク（６）に対して、前記シュー（５）および／またはストッパ（７）が、前進・接近、後退・離間し得る構造であって、
研削仕上げ加工終了後、前記シューまたはストッパが後退すると、球状ワークが重力によって転落して、自動的に次の工程へ送られるようになっていることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載した球状ワークの無心研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無心（センタレス）研削技術に係り、特に、球状ワークを研削して真球状に仕上げ得るように改良したものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は公知の無心研削装置を示し、（Ａ）は今日において主流をなしている方式であって、調整砥石２を用いた構造の無心研削機の模式的な外観斜視図であり、（Ｂ）は近年に開発された超音波振動するシュー５を用いた構造の無心研削機の模式的な外観斜視図である。
（Ａ）図の構造は周知であるから詳細な説明は省略する。ブレード１と調整砥石２とによって円柱状ワーク３を支承しつつ、これを矢印ｂ方向に回転させ、この円柱状ワーク３よりも速い周速で矢印ｃ方向に回転する研削砥石４を接触させて研削する。この無心研削の特徴は、造円機能を有していて、正確な円柱でないワーク（素材）を真円柱に研削仕上げし得ることである。
【０００３】
図４（Ｂ）は、前掲の（Ａ）図における調整砥石２をシュー５で代替するとともに、このシュー５をＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動（矢印ｄ）させる。
上記の超音波楕円振動は圧電素子（図示省略）を用いて行なわれる。この超音波楕円振動駆動手段は公知であるから説明を省略する。
シュー５が矢印ｄのように超音波楕円振動すると、これに接している円柱状ワーク３が矢印ｂ方向に回される。すなわち、超音波楕円振動シューは調整砥石と同様の作用を果たす。
上記シュー５が円柱状ワーク３に対向している面（この図４では隠れていて見えない）
は、円柱状ワーク３に接触し相対的に摺動しながら該円柱状ワーク３を支持している。
説明の便宜上、このように「ワークに対向して摺動しつつ該ワークを支持している面」を、摺触支持面と名付ける。
【特許文献１】特開２００２−３２６１４７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０５２５２号公報
【特許文献３】特開２０００−２１０８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の無心研削は、ほとんど円柱状ワークの研削に限られていて、球状ワークを研削することは稀であった。
例外的に、半円弧状の凹みを形成した砥石車を用いて、いわゆる総形方式で無心研削を行なっていたが、これでは総形砥石の精度の影響を受けるので、無心研削特有の造円機能の効果が完全には発揮されず、高精度の球体を研削仕上げすることは容易でない。
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は、
球状ワークを加工して高精度の球体に研削仕上げすることのできる無心研削方法、および同装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明方法の構成は、（図１参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸に対してほぼ平行で、水平面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード１の上にワークを載せ、
「Ｙ軸と平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石」を上記ワークに接触させて研削する無心研削方法において、
ａ．Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５を設け、
ｂ．ブレードの頂面とシューの摺触支持面とによって球状ワーク６を支承し、
ｃ．前記ブレードに「ほぼＸ−Ｚ面に平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークをＹ軸周りに回転させるとともに、 
ｄ．前記シューに「ほぼＸ−Ｙ面に平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークにＺ軸周りの回転を与えることにより、前記の球状ワークを真球状に研削仕上げすることを特徴とする。
【０００６】
以上に説明した請求項１の発明方法によると、球状ワークはブレードとシューとによって被研削位置に支承され、かつ、ブレードの超音波楕円振動によってＹ軸周りに回転せしめられる。
このようにしてＹ軸周りに回転しているワークに研削砥石を接触させると、通常の無心研削（センタレスグラインディング）の原理により、「Ｙ軸を対称線とする造円作用」が働いて真円が形成される
さらに、シューの超音波楕円振動によってＺ軸周りに回転せしめられるので、Ｙ軸を中心とする円がＺ軸周りに回されて球体が削成される。
この造球作用は、無心研削に関して蓄積された技術，技能を利用できるので、比較的容易に高精度の球体が研削仕上げされる。
【０００７】
請求項２に係る発明方法の構成は、（図３参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸に対してほぼ平行で、水平面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード上にワークを載せ、
「Ｙ軸と平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石」を上記ワークに接触させて研削する無心研削方法において、
ａ．Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５、および、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７を設け、
ｂ．ブレードの頂面とシューの摺触支持面とによって球状ワーク６を支承するとともに、ストッパの摺触支持面によって該球状ワークを位置決めし、
ｃ．前記ブレード及びシューの何れか片方に「ほぼＸ−Ｚ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせて、球状ワークをＹ軸周りに回転させるとともに、 
（注）図３（Ｃ）、（Ｄ）においてはブレード１に超音波楕円振動（矢印ｅ）を行なわせ、図３（Ｂ）、（Ｅ）においてはシュー５に超音波楕円振動（矢印ｇ）を行なわせている。
ｄ．前記ストッパに「ほぼＸ−Ｙ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせることにより、球状ワークにＺ軸周りの回転を与え（図３（Ｃ），（Ｅ）参照）、
又は、該ストッパに「ほぼＹ−Ｚ面と平行な超音波楕円振動」を行なわせることにより、球状ワークにＸ軸周りの回転を与えて（図３（Ｂ），（Ｄ）参照）、
前記の球状ワークを真球状に研削仕上げすることを特徴とする
【０００８】
以上に説明した請求項２の発明方法によると、ストッパを単なる位置決め部材としておかないで、このストッパに超音波楕円振動を行なわせることにより、ワークにＺ軸周りの回転もしくはＸ軸周りの回転を与える。
無心研削においては、元来、ワークにＹ軸周りの回転を与えてＹ軸を中心とする真円を削り出す機能を発揮するので、これに加えてＺ軸周りの回転もしくはＸ軸周りの回転を与えることによって、３次元空間内において球体を削り出すことができる。
ワークから削り出される球面は、無心研削特有の造円作用によって、高精度の球面に研削仕上げされる。                    
【０００９】
請求項３に係る発明装置の構成は、（図１参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード１と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
（図１）Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ前記ブレード１にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記シュー５にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｆ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする
【００１０】
以上に説明した請求項３の発明装置によると、大型大重量の構成部材である調整砥石を省略して小型軽量のシューを用いるとともに、
従来技術においては静止部材であったブレードに、Ｘ−Ｚ面内に超音波楕円振動を行なわせて球状ワークにＹ軸周りの回転を与えることにより、調整砥石の役目を代替させる。
さらに、従来技術では静止部材であったシューに、Ｘ−Ｙ面内の超音波楕円振動を行なわせて、ワークにＺ軸周りの回転を与え、「無心研削によって形成されるＹ軸周りの円」
を「立体的な球」ならしめる。
この原理を比喩的に表現すると、「Ｙ軸に直交する円」という２次元的な形状を、Ｚ軸周りに回転させて「球」という３次元的な形状に発展させたものである。
【００１１】
請求項４に係る発明装置の構成は、（図３（Ａ）参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード１と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ、前記ブレード１に、Ｙ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｈ）を行わせる駆動手段と、
前記シュー（５）に、Ｘ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする。
【００１２】
以上に説明した請求項４の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにブレードがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。
【００１３】
請求項５に係る発明装置の構成は、（図３（Ｂ）参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ、前記シュー５にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ７にＹ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｉ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする。
【００１４】
以上に説明した請求項５の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにストッパがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。
【００１５】
請求項６に係る発明装置の構成は、（図３（Ｃ）参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード１と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ、前記ブレード１にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ７にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｊ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする。
【００１６】
以上に説明した請求項６の発明装置によると、ブレードがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をブレードが兼ねる。
さらにストッパがＸ−Ｙ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＺ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｚ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。                    
【００１７】
請求項７に係る発明装置の構成は、（図３（Ｄ）参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード（１）と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ、前記ブレード１にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｅ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ７にＹ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｉ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする。
【００１８】
以上に説明した請求項７の発明装置によると、ブレードがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をブレードが兼ねる。
さらにストッパがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。                    
【００１９】
請求項８に係る発明装置の構成は、（図３（Ｅ）参照）ほぼ垂直なＺ軸を含む直交３軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を想定し、
「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」を備えたブレード１と、
「Ｙ軸に平行な回転軸を有する砥石車である研削砥石４」とを具備している無心研削機において、
Ｘ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するシュー５と、Ｙ軸に対してほぼ垂直な摺触支持面を有するストッパ７とが設けられており、
かつ、（図３（Ｅ））前記シュー５にＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動（ｇ）を行わせる駆動手段と、
前記ストッパ７にＸ−Ｙ面内の超音波楕円振動（ｊ）を行わせる駆動手段と、
を具備していることを特徴とする。
【００２０】
以上に説明した請求項８の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにストッパがＸ−Ｙ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＺ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｚ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。    
【００２１】
請求項９に係る発明装置の構成は、前記請求項３ないし請求項８の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）前記ブレードの「Ｙ軸にほぼ平行で、Ｘ−Ｙ面に対して傾斜する頂面」が、『その上に載せられた球状ワーク６をストッパ７の方へ転動せしめる方向』にも傾斜していて、該球状ワークが重力によってストッパに押し付けられるようになっていることを特徴とする。
【００２２】
以上に説明した請求項９の発明装置によると、傾斜したブレード頂面と重力との作用で、球状ワークがストッパに押し付けられて位置決めされ、安定した状態で、高精度の真球面に削成される。
球体が斜面を転がることは誰でも知っているが、従来は、球体をフリーな状態に支承して無心研削するという技術的思想が無かったので、ワークをブレード上で転がしてストッパに押し付けるということには考えが及ばなかった。
この請求項９の発明は、新規な構成を創作することによって、従来は予想し得なかった新しい効果を奏したものである。                  
【００２３】
請求項１０に係る発明装置の構成は、前記請求項３ないし請求項９の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）前記ブレードの頂面を概要的にＹ軸方向に延長した形のワーク供給シュート９が設けられていて、
該ワーク供給シュートに乗せられた球状ワークが、自動的に被研削位置まで転がって行き、前記のストッパ７に当接して位置決めされるようになっていることを特徴とする。
【００２４】
以上に説明した請求項１０の発明装置によると、きわめて簡単な構成で、動力を消費することなく、球状ワークを被研削位置まで自動的に搬送することができる。球体が斜面を転がることは誰でも知っているが、従来は、球体をフリーな状態に支承して無心研削するという技術的思想が無かったので、ワークを転がしてブレードの上まで搬送するということは考え付かなかった。        
従来の無心研削機は、ワークを被研削位置まで搬入するため、さまざまな工夫を凝らしていた（チャックして搬入するとか、真空吸着して搬入するとか、プッシャで押すとか、エアーで吹送るとか）。しかし、無動力で自動的に搬入することはできなかった。
この請求項９の発明は、新規な構成を創作することによって、従来は予想し得なかった新しい効果を奏したものである。
【００２５】
請求項１１に係る発明装置の構成は、前記請求項３ないし請求項１０の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）被研削位置に在る球状ワーク６に対して、前記シュー５および／またはストッパ７が、前進・接近、後退・離間し得る構造であって、
研削仕上げ加工終了後、前記シューまたはストッパが後退すると、球状ワークが重力によって転落して、自動的に次の工程へ送られるようになっていることを特徴とする。
【００２６】
以上に説明した請求項１１の発明装置によると、研削仕上げされた球状ワークを迅速かつ確実に搬出することができる。
従来、調整砥石またはシューを後退させることにより、円柱状のワークを落下させて搬出する技術は公知であったが、搬出方向がＸ軸方向に限られていた。本発明によって球状ワークの無心研削が可能になったので、ストッパを後退させて球状ワークをＹ軸方向に落下させることも可能になった。このようにしてワークの搬入も搬出も、球体の転がりを利用して、無動力で自動的に行ない得るようになったので、球状ワークの流れ加工工程の設計的自由度が著しく増大した。                  
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明方法によると、球状ワークはブレードとシューとによって被研削位置に支承され、かつ、ブレードの超音波楕円振動によってＹ軸周りに回転せしめられる。
このようにしてＹ軸周りに回転しているワークに研削砥石を接触させると、通常の無心研削（センタレスグラインディング）の原理により、「Ｙ軸を対称線とする造円作用」が働いて真円が形成される
さらに、シューの超音波楕円振動によってＺ軸周りに回転せしめられるので、Ｙ軸を中心とする円がＺ軸周りに回されて球体が削成される。
この造球作用は、無心研削に関して蓄積された技術，技能を利用できるので、比較的容易に高精度の球体が研削仕上げされる。
【００２８】
請求項２の発明方法によると、ストッパを単なる位置決め部材としておかないで、このストッパに超音波楕円振動を行なわせることにより、ワークにＺ軸周りの回転もしくはＸ軸周りの回転を与える。
無心研削においては、元来、ワークにＹ軸周りの回転を与えてＹ軸を中心とする真円を削り出す機能を発揮するので、これに加えてＺ軸周りの回転もしくはＸ軸周りの回転を与えることによって、３次元空間内において球体を削り出すことができる。
ワークから削り出される球面は、無心研削特有の造円作用によって、高精度の球面に研削仕上げされる。      
【００２９】
請求項３の発明装置によると、大型大重量の構成部材である調整砥石を省略して小型軽量のシューを用いるとともに、
従来技術においては静止部材であったブレードに、Ｘ−Ｚ面内に超音波楕円振動を行なわせて球状ワークにＹ軸周りの回転を与えることにより、調整砥石の役目を代替させる。
さらに、従来技術では静止部材であったシューに、Ｘ−Ｙ面内の超音波楕円振動を行なわせて、ワークにＺ軸周りの回転を与え、「無心研削によって形成されるＹ軸周りの円」
を「立体的な球」ならしめる。
この原理を比喩的に表現すると、「Ｙ軸に直交する円」という２次元的な形状を、Ｚ軸周りに回転させて「球」という３次元的な形状に発展させたものである。
【００３０】
請求項４の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内の超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにブレードがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。
【００３１】
請求項５の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにストッパがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。
【００３２】
請求項６の発明装置によると、ブレードがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をブレードが兼ねる。
さらにストッパがＸ−Ｙ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＺ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｚ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。      
【００３３】
請求項７の発明装置によると、ブレードがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をブレードが兼ねる。
さらにストッパがＹ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＸ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｘ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。      
【００３４】
請求項８の発明装置によると、シューがＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動するので、これに接している球状ワークはＹ軸周りに回転せしめられる。
すなわち、ワークのＹ軸周り（研削砥石の回転軸と平行）の回転を制御するという調整砥石の役目をシューが兼ねる。
さらにストッパがＸ−Ｙ面内で超音波楕円振動するので、球状ワークがＺ軸周りに回転せしめられる。
このようにして、球状ワークがＹ軸周りに回転しながら、無心研削の造円作用によってＹ軸周りの真円に削成され、かつ、Ｙ軸以外の軸（Ｚ軸）周りにも回転せしめられる。
すなわち、無心研削によって形成された真円が、その直径を中心として回される。
このため、球状ワークが真球に研削仕上げされる。      
【００３５】
請求項９の発明装置によると、傾斜したブレード頂面と重力との作用で、球状ワークがストッパに押し付けられて位置決めされるので、安定した状態で、高精度の真球面に削成される。
球体が斜面を転がることは誰でも知っているが、従来は、球体をフリーな状態に支承して無心研削するという技術的思想が無かったので、ワークをブレード上で転がしてストッパに押し付けるということには考えが及ばなかった。
この請求項９の発明は、新規な構成を創作することによって、従来は予想し得なかった新しい効果を奏したものである。
【００３６】
請求項１０の発明装置によると、きわめて簡単な構成で、動力を消費することなく、球状ワークを被研削位置まで自動的に搬送することができる。            
球体が斜面を転がることは誰でも知っているが、従来は、球体をフリーな状態に支承して無心研削するという技術的思想が無かったので、ワークを転がしてブレードの上まで搬送するということは考え付かなかった。        
従来の無心研削機は、ワークを被研削位置まで搬入するため、さまざまな工夫を凝らしていた（チャックして搬入するとか、真空吸着して搬入するとか、プッシャで押すとか、エアーで吹送るとか）。しかし、無動力で自動的に搬入することはできなかった。
この請求項９の発明は、新規な構成を創作することによって、従来は予想し得なかった新しい効果を奏したものである。      
【００３７】
請求項１１の発明装置によると、研削仕上げされた球状ワークを迅速かつ確実に搬出することができる。
従来、調整砥石またはシューを後退させることにより、円柱状のワークを落下させて搬出する技術は公知であったが、搬出方向がＸ軸方向に限られていた。本発明によって球状ワークの無心研削が可能になったので、ストッパを後退させて球状ワークをＹ軸方向に落下させることも可能になった。このようにしてワークの搬入も搬出も、球体の転がりを利用して、無動力で自動的に行ない得るようになったので、球状ワークの流れ加工工程の設計的自由度が著しく増大した。      
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は本発明装置の１実施形態を示す模式的な斜視図であって、請求項１および請求項３に対応している。                     
研削砥石４の回転中心軸に平行なＹ軸、ほぼ垂直なＺ軸、および、Ｙ，Ｚ両軸に直交するＸ軸を設定する。
ブレード１は、習慣的にブレード（板）と名付けたが、球状ワーク６を頂面で支承する部材であるから、板というよりは角柱を連想させる形状である。
このブレード１の頂面は、研削砥石４の反対側に向けて傾斜している（この傾斜方向については、従来例の無心研削機と類似である。後に図２を参照して説明するように、厳密に見れば従来例とは若干異なっている）。
ブレード１には、図示を省略するがピエゾ（圧電）式の駆動装置が設けられていて、円弧矢印ｅのようにＸ−Ｚ面内で超音波楕円振動せしめられるようになっている。
【００３９】
球状ワーク６が、研削砥石４から離れる方向に転がるのを阻止するように、シュー５が設けられている。
この図では隠れているが、該シュー５が球状ワーク６に対向している面はほぼＹ−Ｚ面に平行な摺触支持面（滑り触れ合い面）である。
このシュー５にもピエゾ駆動装置（図示省略）が設けられていて、Ｘ−Ｙ面内で円弧矢印ｆのように超音波楕円振動せしめられる。
前記ブレード１の超音波楕円振動（ｅ）によって、球状ワーク６はＹ軸周りに回転せしめられる。すなわち、「Ｙ軸周りの回転を制御する」という調整砥石の役目は、該ブレード１が兼ねている。
そして、シュー５の超音波楕円振動（ｆ）により、球状ワーク６はＺ軸周りにも回転せしめられる。この作動に伴って、該球状ワーク６は図の右側へ転がろうとするが、ストッパ７の摺触支持面７ａが、これを押し止めて位置決めしている。
【００４０】
以上のようにして、球状ワーク６はＹ軸周りに回転せしめられつつ、Ｚ軸周りにも回される。
Ｙ軸周りの回転については、ブレード１の超音波楕円振動（ｅ）で回さなくても、研削砥石４の研削力（矢印ｃ）によって回されるが、ブレード１の超音波楕円振動（ｅ）によって制動する形で、回転を制御する。
上記のようにして、球状ワーク６はＹ軸周りに回転しつつ研削砥石４の接触を受けるので、無心研削の造円作用により、Ｙ軸周りの真円に研削される。この作用と同時に、該球状ワーク６はＺ軸周りにも回されるので、その外周面を真球に研削仕上げされる。
【００４１】
この作用を詳しく見ると次のとおりである。
すなわち球状ワーク６は、ブレード１とシュー５とストッパ７とで位置決めされているので、その中心点Ｏに位置は不変である。
この球状ワーク６がＹ軸周りに無心研削されてると、Ｘ−Ｚ面上に真円が形成される。この球状ワーク６がさらにＺ軸周り回転するということは、上記の真円がＺ軸方向の直径を中心として回されることになる。
単純に立体幾何学的に考察して、「Ｘ−Ｚ面上の円が、Ｚ方向の直径を中心として回転すると、上記の円の軌跡は球を描く。」こうした原理によって、本発明を適用すると球状のワークが真球に研削仕上げされる。
【００４２】
図２は、本発明装置を模式的に描いた側面図である。模式化してあるから、必ずしも写実的な投影図ではない。
符号８を付して示したのは傾斜ブレードである。
本実施形態のストッパはＹ軸方向に前後進できるようになっている。実線で描いて符号７ａを付したのは前進位置のストッパであって、球状ワーク６を被研削位置に位置決めする機能を発揮する状態である。
ブレードの頂面は一般に、調整砥石に向けて（研削砥石と反対側へ）傾斜しているが、本実施形態の傾斜ブレード８は更に、ストッパに向けても傾斜している。このため、球状ワーク６は転がり力によってストッパに押し付けられて位置決めされる。
【００４３】
前記傾斜ブレード８の頂面を、ストッパ７ａの反対側へ延長した形に、供給シュート９が設けられている。ただし、傾斜ブレードの頂面を延長した形でなければならないのは、
傾斜ブレードの直近の部分だけである。なお、延長とは立体幾何学的に厳密な延長に限らず、段差や変曲が有っても良い。（請求項１０において「概要的にＹ軸方向へ延長」と表現したのは、上述のように、立体幾何学的に厳密な延長に限らないという意味である）。
このように構成すると、多数の球状ワークを矢印ｉのように無動力で自動的に搬入することができる。
【００４４】
球状ワーク６が実線で描かれた位置で無心研削されて所望の真球状に仕上げられると、実線位置のストッパ７ａが矢印ｈ方向に後退して、鎖線位置７ｂに退避する。
ブレードの頂面が傾斜しており、ワークが球状であるから、ストッパが退避すると球状ワーク６は矢印ｊのように転がり落ちて搬出される。ワークの搬出が終わると後退位置のストッパ７ｂは矢印ｇのように復元する。
図示を省略するが、シュー５を紙面手前の方に後退させても球状ワーク６を搬出することができる。
【００４５】
図３は５種類の実施形態を示し、それぞれを模式化した斜視図を配列して描いてある。
ブレード１、シュー５、およびストッパ７の配置は前掲の図１におけると同様であって、超音波楕円振動の駆動機器は図示を省略してある。
図３（Ａ）は請求項４に対応する実施形態である。次に、図１と異なる点を要約して説明すると、
ブレード１はＹ−Ｚ面内で円弧矢印ｈのように超音波楕円振動し、シュー５はＸ−Ｙ面内で円弧矢印ｇのように超音波楕円振動する。
球状ワーク６は、シュー５の超音波楕円振動（ｇ）によってＹ軸周りに回転せしめられつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成される。
更に、該球状ワーク６に形成された上記の真円が、ブレード１の超音波楕円振動（ｈ）によってＸ軸周りに（Ｘ軸方向の直径を中心として）回転せしめられるので、３次元的な真球面が研削仕上げされる。
【００４６】
図３（Ｂ）は請求項５に対応する実施形態である。
シュー５はＸ−Ｚ面内で円弧矢印ｇのように超音波楕円振動し、ストッパ７はＹ−Ｚ面内で円弧矢印ｉのように超音波楕円振動する。
球状ワーク６は、シュー５の超音波楕円振動（ｇ）によってＹ軸周りに回転せしめられつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成される。
更に、該球状ワーク６に形成された上記の真円が、  ストッパ７の超音波楕円振動（ｉ）によってＸ軸周りに（Ｘ軸方向の直径を中心として）回転せしめられるので、３次元的な真球面が研削仕上げされる。
【００４７】
図３（Ｃ）は請求項６に対応する実施形態である。
ブレード１はＸ−Ｚ面内で円弧矢印ｅのように超音波楕円振動し、ストッパ７はＸ−Ｙ面内で円弧矢印ｊのように超音波楕円振動する。
球状ワーク６は、ブレード１超音波楕円振動（ｅ）によってＹ軸周りに回転せしめられつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成される。
更に、該球状ワーク６に形成された上記の真円が、ストッパ７の超音波楕円振動（ｊ）によってＺ軸周りに（Ｚ軸方向の直径を中心として）回転せしめられるので、３次元的な真球面が研削仕上げされる。
【００４８】
図３（Ｄ）は請求項７に対応する実施形態である。
ブレード１はＸ−Ｚ面内で円弧矢印ｅのように超音波楕円振動し、ストッパ７はＹ−Ｚ面内で円弧矢印ｉのように超音波楕円振動する。
球状ワーク６は、ブレード１の超音波楕円振動（ｉ）によってＹ軸周りに回転せしめられつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成される。
更に、該球状ワーク６に形成された上記の真円が、ストッパ７の超音波楕円振動（ｉ）によってＸ軸周りに（Ｘ軸方向の直径を中心として）回転せしめられるので、３次元的な真球面が研削仕上げされる。
【００４９】
図３（Ｅ）は請求項８に対応する実施形態である。
シュー５はＸ−Ｚ面内で円弧矢印ｇのように超音波楕円振動し、ストッパ７はＸ−Ｙ面内で円弧矢印ｊのように超音波楕円振動する。
球状ワーク６は、シュー５の超音波楕円振動（ｇ）によってＹ軸周りに回転せしめられつつ研削砥石４の接触を受けてＸ−Ｚ面内の真円を削成される。
更に、該球状ワーク６に形成された上記の真円が、ストッパ７の超音波楕円振動（ｊ）によってＺ軸周りに（Ｚ軸方向の直径を中心として）回転せしめられるので、３次元的な真球面が研削仕上げされる。
【００５０】
以上に実施形態を挙げて説明したように本発明は、ブレード１とシュー５とストッパ７との三つの構成部材を具備し、かつ、これらの３部材の内の少なくとも二つに超音波楕円振動を発生させる構成である。
上記三つの構成部材それぞれに（つまり３個ともに）超音波楕円振動を与えることも可能であり、本発明の技術的範囲に属する。
更なる応用例として、前記三つの構成部材の内の一つの部材のみに、２種類の複合超音波楕円振動を与えることも考え得る。
すなわち、以上に挙げた実施形態における超音波楕円振動は、「Ｘ−Ｙ面内、Ｘ−Ｚ面内、もしくはＹ−Ｚ面内」の振動であったが、これら直交３面の内の２面と交わる一つの平面内の超音波楕円振動を与えることによっても、「Ｙ軸周りに回転させるとともに、Ｘ軸周りまたはＺ軸周りの回転を複合させること」ができる。
本発明が無心研削を基調としている以上、Ｙ軸（研削砥石の回転軸と平行な軸）周りにワークを回転させることは必須の要件であるが、これに加えてＸ軸周りの回転もしくはＹ軸周りの回転を複合させることによって、球状ワークを真球面に研削仕上げすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明装置の１実施形態を模式的に描いた斜視図。
【図２】本発明装置の１実施形態を模式的に描いた側面図。
【図３】図１と異なる５種類の実施形態を模式的に描いた側面図。
【図４】無心研削に係る公知の２例を模式的に描いた斜視図。
【符号の説明】
【００５２】
１…ブレード
２…調整砥石
３…円柱状ワーク
４…研削砥石
５…シュー
６…球状ワーク
７…ストッパ
８…傾斜ブレード
９…供給シュート
【図１】
2005254418.tif 000003
【図２】
2005254418.tif 000004
【図３】
2005254418.tif 000005
【図４】
2005254418.tif 000006