(57)【要約】【課題】各球体と各矯正面とを、これら各球体の表面全体に亙り均等に当接させる事で、これら各球体の表面全体の性状を矯正可能とする。【解決手段】潤滑油流路が設けられた第一の矯正盤の下面を、平坦面である第一の矯正面とする。又、不織布のような柔軟な材料でこの第一の矯正面を覆うように設ける。第二の矯正盤は、上記第一の矯正面と平行で平坦な第二の矯正面と、この第二の矯正面を囲む部分に設けられた円環状の保持部とを備える。この保持部の内径側に、上記各球体を保持した保持器を、回転可能に組み付ける。上記保持部と上記第二の矯正盤との間には潤滑油排出口が設けられている。上記保持器の中心と、駆動軸との軸心を偏心させた状態で、上記第二の矯正盤を回転駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦面である第一の矯正面を備えた第一の矯正盤と、この第一の矯正面と平行な平坦面である第二の矯正面を備えた第二の矯正盤と、この第二の矯正面と上記第一の矯正面とを平行に保持した状態のまま、この第二の矯正盤を回転駆動する回転駆動装置と、この第二の矯正盤のうちで上記第二の矯正面を囲む部分に設けられた円環状の保持部とを備え、この保持部の内径側に回転可能に保持された円環状の保持器のポケットに保持された複数の球体を上記第一、第二の両矯正面同士の間に挟持した状態で、上記回転駆動装置により上記第二の矯正盤を回転駆動する事により、上記各球体の転動面を上記第一、第二の両矯正面同士に転がり接触及び滑り接触させ、これら各球体の転動面の性状を整える球体表面の性状矯正装置であって、前記第一の矯正盤には前記保持器へ潤滑油を供給する潤滑油供給路が設けられ、前記第二の矯正盤には前記保持器に供給された潤滑油を排出する潤滑油排出口が設けられ、上記第一の矯正面、第二の矯正面の少なくとも一方が不織布で覆われているとともに、上記第二の矯正盤に上記保持器を装着した状態で、この保持器の中心軸を上記回転駆動装置によるこの第二の回転中心軸に対し偏心させるべく、上記保持部の中心と上記回転駆動装置の駆動軸の中心とを互いに偏心させた球体表面の性状矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玉軸受やリニアガイド等に使用する転動体等の球体の性状を矯正する為に使用する矯正装置の改良に関する。具体的には、高精度の真球を形成すると共に、球体の表面に付着した異物等を除去する作業を能率良く行なえる矯正装置を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
球体の表面の性状（真球度、異物除去）を向上させる為の装置として、従来から、非特許文献１に記載された様な球体ラッピング装置が知られている。この球体ラッピング装置１は、図４に示す様に、上下方向に対向させて設けた、それぞれが円盤状である上ラップ盤２及び下ラップ盤３と、このうちの下ラップ盤３を回転させる為の駆動軸４とから成る。このうちの上ラップ盤２の下面は、平坦面である矯正面５とし、下ラップ盤３の上面は、Ｖ字状の環状凹溝７を形成した矯正面６としている。又、この下ラップ盤３は、上記駆動軸４と同心に固設されており、この駆動軸４は、図示しない回転駆動装置により回転駆動自在としている。
【０００３】
上記上ラップ盤２は、図示しない押圧力付加装置により、軸方向（図４の上下方向）にのみ移動可能である。そして、上記上ラップ盤２を十分に下ラップ盤３と遠ざけた（図４の上方に移動させた）状態で、上記環状凹溝７に複数の球体８、８を、図５の様に環状に配置する。その後、上記上ラップ盤２を下ラップ盤３に近づく方向（図４の下方向）に移動させ、上記各球体８、８を上記両矯正面５、６同士の間に挟持した状態で、上記駆動軸４により上記下ラップ盤３を回転させる。その結果、上記各球体８、８は、上記両矯正面５、６同士の間で、これら両矯正面５、６と転がり接触及び滑り接触をしながら自転及び公転し、上記各球体８、８の表面の性状（真球度、異物除去）が矯正される。
【０００４】
上述の様な機構では、上記各球体８、８は、上記下ラップ盤３の矯正面６に形成されたＶ字状の環状凹溝７の内側ａ（図４の右側）と、同じく外側ｂ（図４の左側）と、上記上ラップ盤２の矯正面ｃの３点に接触している。この為、Ｖ字状の環状凹溝７の内側ａと外側ｂと矯正面４ｃとの直径の差による周速の違いにより、上記各球体８、８は自転に基づく滑り運動をしながら、上記公転を行なう。そして、自転軸の変化により、研磨される表面の位置を順次変化させる。但し、この様な環状凹溝７の内外側ａ、ｂの直径差によって各球体８、８の自転軸を変化させる方法では、自転軸の変化量は十分でなく、これら各球体８、８の表面全体を上記両ラップ盤２、３の矯正面５、６に接触させる為には、運転時間を相当に長くする必要がある。
【０００５】
上述の様な事情に鑑みて、特許文献１には、図６から図８に示す様な球体ラッピング装置１ａが記載されている。この球体ラッピング装置１ａは、上下方向に対向させて設けた、１対のラップ盤である上ラップ盤２ａ及び下ラップ盤３ａと、これら上下両ラップ盤２ａ、３ａを回転させる為の駆動軸４ａ、４ｂとから成る。このうち上ラップ盤２ａの下面は、平坦面である矯正面５ｂとしている。又、下ラップ盤３ａは、内輪１０と外輪１１とから成る。このうちの外輪１１は、図示しない加圧機構により、加圧部材１２、１２を介して、軸方向に移動可能である。又、上記内輪１０及び外輪１１は、上記上ラップ盤２ａに近づく程、径方向に離れる様に形成された傾斜面９ａ、９ｂを備えており、これら９ａ、９ｂにより、Ｖ字状の環状凹溝を構成している。
【０００６】
球体８、８の表面の性状を整える場合には、上記Ｖ字状の環状凹溝に各球体８、８を配置する。その後、上記上ラップ盤２ａを下ラップ盤３ａに近づく方向（図６から図８の下方向）に移動させる事で、上記各球体８、８の表面を、上記矯正面５ｂと上記両傾斜面９ａ、９ｂとに、それぞれｄ、ｅ、ｆの３点ずつで接触させる。この接触点ｄ、ｅ、ｆで上記各球体８、８を挟持した状態で、上記両ラップ盤２ａ、３ａとを、図６、図７に矢印で示す様に、互いに反対方向に回転させる。この様にして、上記各球体８、８は、挟持している力と、これら両ラップ盤２ａ、３ａの回転速度とに見合った状態で、各面５ｂ、９ａ、９ｂと転がり接触及び滑り接触しながら、自転及び公転して、それぞれの表面の性状（真球度、異物除去）を整える。
【０００７】
尚、上記上ラップ盤２ａと、下ラップ盤３ａの内輪１０と、同じく外輪１１とは、図示しない回転駆動機構により、それぞれ独立に駆動可能な構造としている。そして、それぞれを適正に回転制御する事で、上記各球体８、８の自転軸ｇの位相を積極的に変化させる。即ち、この各球体８、８の表面全体に亙って、上記矯正面５ｂ及び上記両傾斜面９ａ、９ｂと接触させる事により、表面全体の性状（真球度、異物除去）を矯正する。
又、図８に示す様に、前記加圧部材１２により、上記外輪１１を軸方向上方（図６から図８の上方向）に移動させる事で、上記各球体８、８と傾斜面９ａ、９ｂとの接触点を、ｅ、ｆからｅ′、ｆ′に迄移動させる。そして、上記各球体８、８の表面を、上記両傾斜面９ａ、９ｂの広い範囲に接触させて、上記上下ラップ盤２ａ、３ａの長寿命化を図る。
【０００８】
但し、上述の図６から図８に示した様な構造では、下ラップ盤３ａを、内輪１０と外輪１１とに分割しなければならない。又、Ｖ字状の環状凹溝を形成する為にこれら内外輪１０、１１の傾斜面９ａ、９ｂを加工しなければならず、装置の構造が複雑化、精密化する。更に、上記上ラップ盤２ａと、下ラップ盤３ａの内外輪１０、１１とを、独立して回転駆動する為の機構、及び、この駆動機構を制御する為の制御機構が必要となり、装置のコストアップ要因になる事が避けられない。
【０００９】
また、矯正盤材質にステンレス等の金属材料を用いた場合、材料中の非金属介在物が表面に露出していることがあり、それによって球体を損傷させる可能性も有った。そこで、矯正盤材質をセラミック材料などに代替させることも考えられるが、セラミックでは球体を損傷させることは少ないものの、球体と比べ硬度が遥かに高い場合には、球体に付着していた異物を押し込み、球体に異物を強固に固着させてしまう虞が有った。更には、球体表面から異物が除去された場合でも、除去された異物が球体走行部近傍に滞留し、再度球体に付着する可能性が懸念されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３１０８４５７号公報
【非特許文献１】五十嵐正隆著、「わかり易い機械講座／精密仕上と特殊加工」、株式会社明現社、昭和５２年７月１０日、ｐ．８０−８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述の様な事情に鑑みて、比較的簡単に構成できて各球体の自転軸の位相及び公転軌道を十分に変化させる事ができ、これら各球体の表面全体の性状矯正を効率良く行なえる、球体表面の性状矯正装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の球体表面性状矯正装置は、第一の矯正盤と、第二の矯正盤と、この第二の矯正盤を回転駆動する回転駆動装置と、円環状の保持部とを備える。これら第一、第二の両矯正盤は、それぞれ平坦面で互いに平行である、第一、第二の矯正面を備える。又、上記円環状の保持部は、上記第二の矯正盤のうちで、上記第二の矯正面を囲む部分に設けられている。この保持部の内径側には、ポケット内に複数の球体を保持した円環状の保持器を、回転可能に保持する。又、この状態で、上記各球体を、上記第一、第二の両矯正面同士の間に挟持する。又、上記回転駆動装置は、上記第二の矯正盤を回転駆動する。
【００１３】
そして、上記回転駆動装置により、上記第二の矯正盤を回転駆動する事で、上記各球体の転動面を第一、第二の両矯正面に転がり接触及び滑り接触させ、これら各球体の転動面の性状を整える（真球度向上、異物除去）。又、上記第二の矯正盤に上記保持器を装着した状態で、この保持器の中心軸を上記回転駆動装置によるこの第二の回転中心軸に対し偏心させるべく、上記保持部の中心と上記回転駆動装置の駆動軸の中心とを互いに偏心させている。但し、この駆動軸の中心と、上記第一、第二両矯正盤の中心とは、平行乃至は同心である。また、第一の矯正面、第二の矯正面の少なくとも一方を、不織布で覆い、球体が配置される周辺に潤滑油を供給する。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様な本発明の球体表面性状矯正装置は、第二の矯正盤の回転中心軸と保持器の回転中心軸とを互いに偏心させている為、各球体は、ポケット内で自転しながら、保持器の中心の回りで公転運動しつつ、第一の矯正面の中心の周囲を、振れ回る様に移動する、比較的複雑な運動をする。そして、この運動に伴い、上記各球体の自転軸も随時変化する。この為、これら各球体の表面は、比較的早期に、第一、第二の矯正面と、全面に亙って接触する。この結果、これら各球体の表面全体の性状を、能率良く矯正する事ができる。
【００１５】
更に、第一の矯正面、第二の矯正面の少なくとも一方を、不織布で覆うことで、矯正盤に金属を使用した場合の非金属介在物による球体の損傷や、矯正盤にセラミックを使用した場合の球体表面への異物の押し込みを防止することができる。加えて、球体周辺に潤滑油を供給することで、異物を速やかに系外へ排出させ、異物の球体への再付着を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の球体表面性状矯正装置の実施の形態を示した側面図である。
【図２】球体の第一の矯正面に対する公転軌道を描いた模式図である。
【図３】偏心量αをπＤ／３にした場合での、各球体の第一の矯正面に対する公転軌道を描いた模式図である。
【図４】従来構造の球体表面性状矯正装置における部分切断側面図である。
【図５】図４の球体と下ラップ盤とを取り出して上から見た図である。
【図６】他の従来構造を表す概略図。
【図７】図６のＹ部拡大図。
【図８】外輪位置を移動させた状態で表す、図６の左部に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態を示している。尚、本例の特徴は、球体表面性状矯正装置１３を構成する、第一、第二の矯正盤（ラップ盤）１４、１５と、これら両矯正盤１４、１５同士の間に各球体８、８を保持した保持器２１を回転自在に保持する為の保持部１６と、上記第二の矯正盤１５を回転させる為の駆動軸２０等の形状及び構造を工夫する事により、上記各球体８、８の表面の性状を整える（真球度向上、異物除去）為の性能を向上させる点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図６に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１８】
上記第一の矯正盤１４の下面は、平坦面（水平面）である第一の矯正面（ラップ面）１７としている。又、この第一の矯正盤１４は、エアシリンダ等の図示しない押圧力調整装置により、押圧軸１９を介して、軸方向（図１の上下方向）に押圧可能に、且つ、昇降可能に設置している。尚、上記押圧軸１９は、上記第一の矯正盤１４と同心に、鉛直方向に設けられている。
【００１９】
又、上記第二の矯正盤１５の上面は、上記第一の矯正面１７と平行な平坦面（水平面）である、第二の矯正面（ラップ面）１８としている。又、この第二の矯正盤１５の上面でこの第二の矯正面１８を囲む部分に、円環状の保持部１６を設けている。上記第二の矯正盤１５は、電動モータ等の図示しない回転駆動装置によって、鉛直方向に配設された前記駆動軸２０を介して、回転駆動自在としている。この駆動軸２０の軸心と上記保持部１６の中心とは、互いに平行で、且つ、α分だけ偏心している。
【００２０】
又、上記保持部１６と第二の矯正面１８とにより、周囲及び下方を囲まれた部分に、円環状の保持器２１を、回転可能に（隙間嵌で）内嵌している。そして、この保持器２１に設けた複数のポケット２２、２２内にそれぞれ球体８、８を、転動自在に保持している。そして、これら各球体８、８を、上記第一、第二の両矯正面１７、１８同士の間に挟持している。これら各球体８、８の表面の性状を整える際には、この様に、これら各球体８、８を上記両矯正面１７、１８同士の間に挟持した状態で、上記回転駆動装置により、上記第二の矯正盤１５を回転駆動する。そして、上記各球体８、８の表面（転動面）を、上記第一、第二の両矯正面１７、１８に、転がり接触及び滑り接触させ、その性状（真球度向上、異物除去）を整える。この際、上記第二の矯正盤１５の回転に伴って上記各球体８、８は、それぞれの自転軸及び公転軌道を積極的に変化させつつ、上記両矯正面１７、１８同士の間で滑りつつ転動する。
【００２１】
即ち、上記α分の偏心に基づいて、上記各球体８、８の転動面の軌跡は、図２に示した公転軌道ｎの様になる。そして、上記各球体８、８が公転軌道ｎの変化に伴ってこれら各球体８、８の自転軸が、上記偏心量αに応じて適宜変化する。即ち、これら球体８、８の転動面と、上記第一、第二の両矯正面１７、１８とは、上記偏心量αに応じて、この球体８、８の表面全体に亙って転がり接触及び滑り接触する。この結果、上記各球体８、８の表面は、高精度の真球度を実現すると共に、表面全体に亙って異物除去をする事が可能となる。
【００２２】
具体的には、例えば偏心量αを各球体８、８の直径の全周の長さの１／３（各球体の直径をＤとした場合に、πＤ／３）とすれば、上記各球体の転動面の軌道軌跡は、図３に示した様に、広範囲の軌道軌跡ｐとなる。そして、この様に、第一、第二の両矯正面１７、１８の軌道軌跡ｐに伴って、上記各球体８、８の自転軸が変化する。その結果、各球体８、８の表面全体に亙って、異物を除去すると共に、真球度の向上を図れる。
【００２３】
尚、本例による球体表面の性状矯正装置を運転する場合には、上記各球体８、８の真球度及び表面の異物を除去する為に、研磨を行なう事になる。この場合に於ける研磨量は、前記駆動軸２０の回転速度、上記第一、第二の両矯正面１７、１８が各球体８、８を押圧する力の大きさ、これら各球体８、８及び両矯正面１７、１８の材質等によって変化する。そこで、上記研磨量を適正にすべく、本例では上述の様に、変速自在な回転駆動装置及び押圧力の調整自在な圧力調整機構を設けている。従って、被加工物である上記各球体８、８に合わせて、適宜、上記回転速度と押圧力との一方又は双方を調節し、研磨量を調整する。
【００２４】
尚、上述の説明は、本例の球体表面性状矯正装置により、各球体８、８の真球度及び異物除去の二つを同時に行なう場合に就いて説明した。但し、本発明を実施する場合には、これら真球度及び異物除去の何れか一方のみの効果を得る事を目的としても良い。
更に、本例の構造では第二の矯正盤１５のみを回転させているが、本発明を実施する場合に、第一、第二の両矯正盤１４、１５を互いに逆方向に、或は同方向に互いに異なる速度で回転させても良い。これら第一、第二の両矯正盤１４、１５のうち、第二の矯正盤１５を回転させるか、或いは両矯正盤１４、１５を共に回転させるかは自由であり、加工すべき球体８、８の材質等に合わせて適宜選択する。
【００２５】
更には、不織布４３のような柔軟な部材を第一の矯正盤１４の矯正面１７を覆うように設ける。この様な矯正面１７とすれば、矯正盤に金属を使用した場合の非金属介在物による球体の損傷や、矯正盤にセラミックを使用した場合の球体表面への異物の押し込みを防止することができる。
【００２６】
また、第一の矯正盤１４内には潤滑油導入経路４１が設けられており、外部より潤滑油を導入し、保持器２１及び球体８とその周辺に常時供給されている。供給された潤滑油は、第二の矯正盤１５と保持部１６との間に設けられた排出口４２より排出される。これにより、潤滑油とともに異物を速やかに系外へ排出させ、異物の球体８への再付着を防止する。
【符号の説明】
【００２７】
１、１ａ 球体ラッピング装置
２、２ａ 上ラップ盤
３、３ａ 下ラップ盤
４、４ａ、４ｂ 駆動軸
５、５ａ、５ｂ 矯正面
６、６ａ 矯正面
７ 環状凹溝
８ 球体
９ａ、９ｂ 傾斜面
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ 加圧部材
１３ 球体表面性状矯正装置
１４ 第一の矯正盤
１５ 第二の矯正盤
１６ 保持部
１７ 第一の矯正面
１８ 第二の矯正面
１９ 押圧軸
２０ 駆動軸
２１、２１ａ、２１ｂ 保持器
２２ ポケット
【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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