JP2005324294A - 摺動部材の球体研磨方法およびその球体研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ユニバーサルジョイントや医療材料のように、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材の前記球体の真球度の向上を可能ならしめる摺動部材の球体研磨方法を提供する。
【解決手段】 ステム部材10aと、このステム部材10aの一端に固着された球体10bとからなる摺動部材10を回転主軸1の主回転軸1a回りに回転させながら、前記摺動部材10の球体1bの表面を研磨する摺動部材10の球体研磨方法において、前記球体10bの表面に、この球体10bの直径の0.85以下の直径を有するリング砥石3を砥石軸2を介して押付け、この砥石軸2を、径方向の中心をとおる回転軸2a回りに回転させながら、前記球体10bの中心を中心として30度以上がB部での加工となるように揺動させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 ステム部材10aと、このステム部材10aの一端に固着された球体10bとからなる摺動部材10を回転主軸1の主回転軸1a回りに回転させながら、前記摺動部材10の球体1bの表面を研磨する摺動部材10の球体研磨方法において、前記球体10bの表面に、この球体10bの直径の0.85以下の直径を有するリング砥石3を砥石軸2を介して押付け、この砥石軸2を、径方向の中心をとおる回転軸2a回りに回転させながら、前記球体10bの中心を中心として30度以上がB部での加工となるように揺動させる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えばユニバーサルジョイントや医療材料(人工股関節)のように、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材の前記球体を研磨する摺動部材の球体研磨方法およびその球体研磨装置に関するものである。
ユニバーサルジョイントや医療材料のように、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材の前記球体に対しては、以下の機能が要求される。
(1)表面粗さ;耐磨耗性向上による長寿命化のために球体の表面の鏡面化が必要。
(2)真球度 ;偏磨耗の抑制および摺動の滑らかな摺動のために高い真球度が必要。
ボールベアリング等のように全体が球面の球体の研磨を行うものとしては、例えば後述する構成になる球体研磨装置が公知である。
(1)表面粗さ;耐磨耗性向上による長寿命化のために球体の表面の鏡面化が必要。
(2)真球度 ;偏磨耗の抑制および摺動の滑らかな摺動のために高い真球度が必要。
ボールベアリング等のように全体が球面の球体の研磨を行うものとしては、例えば後述する構成になる球体研磨装置が公知である。
先ず、第1従来例に係る球体研磨装置を、その内部構造を示す断面図の図4を参照しながら説明する。即ち、下部定盤11と相対的に回転可能に配設された中心歯車22を備えている。上部定盤18は、昇降手段に連結され、昇降により下部定盤11との間に所定のクリアランス28を形成して作用位置と退避位置とに位置付けられるように構成され、遊星歯車40は、外周歯車20と中心歯車22とに噛合する球体研磨装置10を構成する。
このような球体研磨装置10によれば、遊星歯車40に形成された球体収容孔41に球体が収容され、遊星歯車40が自転しながら中心歯車22の周りを公転すると共に、この球体が上部定盤18の研磨布18aと、下部定盤11の研磨布11aとによって挟持されて表面が満遍なく研磨されるため、両研磨布の間に形成されるクリアランスに対応する直径を有する高精度の球体が形成される(例えば、特許文献1参照。)。
このような球体研磨装置10によれば、遊星歯車40に形成された球体収容孔41に球体が収容され、遊星歯車40が自転しながら中心歯車22の周りを公転すると共に、この球体が上部定盤18の研磨布18aと、下部定盤11の研磨布11aとによって挟持されて表面が満遍なく研磨されるため、両研磨布の間に形成されるクリアランスに対応する直径を有する高精度の球体が形成される(例えば、特許文献1参照。)。
次に、第2従来例に係る球体研磨装置を、その概略的な斜視図の図5を参照しながら説明する。ドラム形砥石60はその外周部に研磨材が固着され、その片軸端に連結された駆動モータ62により回転されるようになっている。前記研磨材の表面は周方向にのびるV溝、半円弧溝等の凹溝63がドラム周方向に複数本並んで形成されている。ドラム形砥石60を包囲するようにこのドラム形砥石60の外周部に半割状円筒盤61が同心状に、かつこのドラム形砥石60の外周面に対して所定の隙間をもって配置されている。半割状円筒盤61はその外周部の複数の位置でこの円筒盤外周の接線方向に沿った軸線を持つガイドローラ65によって支持されており、これらのガイドローラ65の駆動により半割状円筒盤61はドラム形砥石60の接線方向に揺動するようになっている。
半割状円筒盤61の上側および下側の開口部は球体の排出口66または供給口67と異なり、これらの開口部66,67に球体46を導出または導入するシュート68,69が取付けられる。ドラム形砥石60の上側周部で球体46が飛散するのを防止するために、半割状円筒盤61の上側開口部にはドラム形砥石60の上側周部を覆うカバー70が設けられている。半割状円筒盤61とドラム形砥石60との間で1パスの研磨作用を受けて排出口66から排出側シュート68を経て導き出された球体46は、後述する構成になる機外の球体循環装置を経て再び供給側シュート69および供給口67から半割状円筒盤61とドラム形砥石60との間に導入され、次パスの研磨作用を受けるというようなサイクルが複数回繰返される。
前記球体循環装置は、球体46の収容と送出を兼ねた円筒状のストレージコンベヤ71である。排出側シュート68から取出された球体46はストレージコンベヤ71の円筒収容部72に収容され、この収容部72の一方向回転板の作用で球体46はこの円筒収容部72の出口73へ向かって順次移動し、この出口73から球体46が供給側シュート69上へ送出される。半割状円筒盤61は、図示しない揺動駆動機構に連結され、ドラム形砥石60を囲包した状態で、つまり、ドラム形砥石60の端部週面の球体移動路が半割状円筒盤61から軸方向外方へ露出しない範囲でドラム形砥石60の軸線方向に揺動される。
このような半割状円筒盤61の軸方向揺動およびドラム形砥石60の回転動作によって、ドラム形砥石60と半割状円筒盤61の間を通過する球体46は砥石外周の接線方向を軸線としてその回りに回転(スピン)すると共に、ドラム形砥石60の周方向に転動しつつ研削される。即ち、スピンしながら削られることとなり、1パスで球体46の表面全体が研削され、加工能率および真球度が向上する(例えば、特許文献2参照。)。
特開2001−38608号公報
特開2001−62690号公報
このような半割状円筒盤61の軸方向揺動およびドラム形砥石60の回転動作によって、ドラム形砥石60と半割状円筒盤61の間を通過する球体46は砥石外周の接線方向を軸線としてその回りに回転(スピン)すると共に、ドラム形砥石60の周方向に転動しつつ研削される。即ち、スピンしながら削られることとなり、1パスで球体46の表面全体が研削され、加工能率および真球度が向上する(例えば、特許文献2参照。)。
ところが、上記従来例1,2に係る装置の場合には、ユニバーサルジョイントのように、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材の前記球体の表面を加工することができない。そこで、その模式的構成説明図の図6に示すような球体研磨装置(従来例3)により加工していた。これは、ステム部材10aと球体10bとからなる摺動部材10を回転主軸11の主回転軸11aとなす角度が所定角度の回転軸12a回り回転される砥石軸12と、この砥石軸12に取付けられ、この砥石軸12を介して前記球体11bの表面に押付けられるリング砥石13と、前記砥石軸12を揺動させる図示しない砥石軸揺動機構とから構成されている。このような構成になる球体研磨装置によれば、リング砥石13の砥粒の粒度を調整することにより球体10bの表面粗さを低減することができ、球体10bの表面を必要とされる鏡面に加工することができる。
これまでは、球体10bの直径に対してリング砥石13の直径をできるだけ大きくすると共に、このリング砥石13を支持する砥石軸12の揺動範囲を小さくすることにより、球体10bの表面加工状態が安定し、真球度が向上すると考えられてきた。しかしながら、球体10bの真球度に関しては、球体の真球度説明図の図7に示すように、球体10bの頂点が凹んだ形状となり、必要とされる真球度を有する球体10bを得るのが困難である。これは、加工部位による研削方向の違い説明図の図8に示すように、リング砥石13の加工部位、つまりリング砥石13のA部とB部とにより研削方向が異なることによる加工量の差に起因すると考えられる。なお、リング砥石13のA部とは「リング砥石の揺動方向と直交する方向における両端部付近」のことであり、またリング砥石13のB部とは「リング砥石の揺動方向における両端部付近」のことである。
従って、本発明の目的は、例えばユニバーサルジョイントや医療材料のように、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材の前記球体の真球度の向上を可能ならしめる、摺動部材の球体研磨方法およびその球体研磨装置を提供することである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために本発明の請求項1に係る摺動部材の球体研磨方法が採用した手段は、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材を回転主軸により、前記摺動部材の長手方向の中心と一致する前記回転主軸の主回転軸回りに回転させながら、前記摺動部材の球体の表面を研磨する摺動部材の球体研磨方法において、前記球体の表面に、この球体の直径の0.85以下の直径を有するリング砥石を砥石軸を介して押付け、この砥石軸を、径方向の中心をとおる回転軸回りに回転させながら、前記球体の中心を中心として30度以上が、このリング砥石の揺動方向における両端部付近での加工となるように揺動させることを特徴とするものである。
本発明の請求項2に係る摺動部材の球体研磨装置が採用した手段は、ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材を、この摺動部材の長手方向の中心と一致する主回転軸回りに回転させる回転主軸を備え、この回転主軸により回転される前記摺動部材の球体の表面を研磨する摺動部材の球体研磨装置において、前記回転主軸の主回転軸と同一平面上に設けられ、前記主回転軸とのなす角度が135度の回転軸回り回転される第1砥石軸を介して前記球体に押付けられ、前記球体の直径の0.85以下の直径を有する第1リング砥石と、前記回転主軸とのなす角度が90度であって、かつ前記第1砥石軸の回転軸となす角度が135度の回転軸回り回転される第2砥石軸を介して前記球体に押付けられ、前記球体の直径の0.85以下の直径を有する第2リング砥石と、前記第1砥石軸と第2砥石軸とを、前記球体の中心を中心として15度以上が、このリング砥石の揺動方向における両端部付近での加工となるように揺動させる砥石軸揺動機構とからなることを特徴とするものである。
従来、摺動部材の球体の直径に対してリング砥石の直径をできるだけ大きくすると共に、揺動範囲を小さくすることにより、球体の表面を加工していたが、本発明の請求項1に係る摺動部材の球体研磨方法、請求項2に係る摺動部材の球体研磨装置では、これとは逆に、球体の直径の0.85以下の直径を有するリング砥石を球体の表面に押付け、このリング砥石を従来よりも大きく揺動させる。従って、本発明の請求項1に係る摺動部材の球体研磨方法、請求項2に係る摺動部材の球体研磨装置によれば、球体の表面の広い範囲が、このリング砥石の揺動方向における両端部付近での加工となるから、球体の真球度が向上する。
以下、本発明の形態1に係る摺動部材の球体研磨装置を、添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明の形態1に係る摺動部材の球体研磨装置の模式的構成説明図である。
この球体研磨装置は、ステム部材10aと球体10bとからなる摺動部材10を、この摺動部材10の長手方向の中心と一致する主回転軸1a回りに回転させる回転主軸1を備えている。そして、この回転主軸1の主回転軸1aとのなす角度が所定角度(例えば、135°)の回転軸2a回り回転される砥石軸2と、この砥石軸2に取付けられ、この砥石軸2を介して前記球体1bの表面に押付けられるリング砥石3と、前記砥石軸2を揺動させる図示しない砥石軸揺動機構とから構成されている。以上の説明からよく理解されるように、この球体研磨装置の構成は、ユニバーサルジョイントのように、ステム部材に接合されている球体の表面を加工する従来例3に係る球体研磨装置の主要構成と同構成であるが、下記の点において相違する。
即ち、前記リング砥石3の直径は、前記球体1bの直径の0.85以下に設定されている。そして、このリング砥石3を支持する砥石軸2は、前記球体10bの中心を中心として30度以上が、このリング砥石3の揺動方向における両端部付近であるB部での加工となるように、図示しない砥石揺動機構により揺動されるように設定されている。
本発明の形態1に係る摺動部材1の球体研磨装置によれば、摺動部材10の球体10bの直径の0.85以下の直径を有するリング砥石3を球体10bの表面に押付け、このリング砥石3を30度揺動させる。従って、球体10bの表面の広い範囲がリング砥石3の揺動方向における両端部付近での加工となるため、この球体10bの真球度が向上する。
即ち、砥石軸2の揺動角度を大きく(研削速度を大きく)して、リング砥石3の揺動方向における両端部付近でできるだけ球体10bの全体を加工することにより、球体10bの真円度(真球度)が向上する。
即ち、砥石軸2の揺動角度を大きく(研削速度を大きく)して、リング砥石3の揺動方向における両端部付近でできるだけ球体10bの全体を加工することにより、球体10bの真円度(真球度)が向上する。
次に、本発明の形態2に係る摺動部材の球体研磨装置を、添付図面を参照しながら説明する。図2は本発明の形態2に係る摺動部材の球体研磨装置の模式的構成説明図である。
なお、上記実施の形態1と同一のものについては、同一符号を付して説明する。
なお、上記実施の形態1と同一のものについては、同一符号を付して説明する。
即ち、上記形態1に係る球体研磨装置の場合には、リング砥石の直径を小さくするに連れて、必要となるリング砥石の揺動範囲を大きくする必要がある。このような球体研磨装置の揺動範囲には限界があるために、必要とする揺動範囲を実現することができない場合がある。そこで、本形態2に係る球体研磨装置では、リング砥石を支持する砥石軸を2本設け、2軸式にしたものである。
詳しくは、ステム部材10aと、このステム部材10aの一端に固着された球体10bとからなる摺動部材10を、この摺動部材10の長手方向の中心と一致する主回転軸1a回りに回転させる回転主軸1を備えている。そして、この回転主軸1の主回転軸1aと同一平面上に設けられ、前記主回転軸1aとのなす角度が135度の回転軸2a回り回転される第1砥石軸2を介して前記摺動部材10の球体10bの表面に押付けられ、この球体10bの直径の0.85以下の直径を有する第1リング砥石3を備えている。また、前記主回転軸1aとのなす角度が90度であって、かつ前記第1砥石軸2の回転軸2aとなす角度が135度の回転軸4a回り回転される第2砥石軸4を介して前記球体1bの表面に押付けられ、この球体1bの直径の0.85以下の直径を有する第2リング砥石5を備えている。さらに、前記第1砥石軸2と第2砥石軸4とを、前記球体1bの中心を中心としてそれぞれ15度以上が、これら第1,2リング砥石3,5の揺動方向における両端部付近での加工となるように揺動させる、図示しない砥石軸揺動機構を備えている。
本発明の形態2に係る摺動部材の球体研磨装置によれば、砥石軸が2軸であるため、第1,2リング砥石3,5をそれぞれ15度ずつ揺動させることにより、上記形態1に係る球体研磨装置で加工した場合と同等の真球度を有する球体1bを得ることができる。
以下、上記形態1に係る球体研磨装置を用いて、リング砥石の直径を変え、揺動角度を変えた場合の球体の真円度を求めた実験例を、下記表1に示す。なお、この実験で用いたリング砥石はメタルボンドダイヤモンド砥石であり、砥粒の粒度は#400である。
以上では、形態1に係る球体研磨装置を用いた実験例を説明したが、形態2に係る球体研磨装置を用いれば、2軸式であるため、第1,2砥石軸2,4をそれぞれ15°以上揺動させることにより、上記実施例と同等の真円度を有する球体を得ることができる。
1…回転主軸,1a…主回転軸
2…砥石軸または第1砥石軸,2a…回転軸
3…リング砥石または第1リング砥石
4…第2砥石軸,4a…回転軸
5…第2リング砥石
10…摺動部材,10a…ステム部材,10b…球体
2…砥石軸または第1砥石軸,2a…回転軸
3…リング砥石または第1リング砥石
4…第2砥石軸,4a…回転軸
5…第2リング砥石
10…摺動部材,10a…ステム部材,10b…球体
Claims (2)
- ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材を回転主軸により、前記摺動部材の長手方向の中心と一致する前記回転主軸の主回転軸回りに回転させながら、前記摺動部材の球体の表面を研磨する摺動部材の球体研磨方法において、前記球体の表面に、この球体の直径の0.85以下の直径を有するリング砥石を砥石軸を介して押付け、この砥石軸を、径方向の中心をとおる回転軸回りに回転させながら、前記球体の中心を中心として30度以上が、このリング砥石の揺動方向における両端部付近での加工となるように揺動させることを特徴とする摺動部材の球体研磨方法。
- ステム部材と、このステム部材の一端に固着された球体とからなる摺動部材を、この摺動部材の長手方向の中心と一致する主回転軸回りに回転させる回転主軸を備え、この回転主軸により回転される前記摺動部材の球体の表面を研磨する摺動部材の球体研磨装置において、前記回転主軸の主回転軸と同一平面上に設けられ、前記主回転軸とのなす角度が135度の回転軸回り回転される第1砥石軸を介して前記球体に押付けられ、前記球体の直径の0.85以下の直径を有する第1リング砥石と、前記回転主軸とのなす角度が90度であって、かつ前記第1砥石軸の回転軸となす角度が135度の回転軸回り回転される第2砥石軸を介して前記球体に押付けられ、前記球体の直径の0.85以下の直径を有する第2リング砥石と、前記第1砥石軸と第2砥石軸とを、前記球体の中心を中心として15度以上が、このリング砥石の揺動方向における両端部付近での加工となるように揺動させる砥石軸揺動機構とからなることを特徴とする摺動部材の球体研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004145196A JP2005324294A (ja) | 2004-05-14 | 2004-05-14 | 摺動部材の球体研磨方法およびその球体研磨装置 |
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JP2004145196A Pending JP2005324294A (ja) | 2004-05-14 | 2004-05-14 | 摺動部材の球体研磨方法およびその球体研磨装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102343540A (zh) * | 2011-11-05 | 2012-02-08 | 宁波纬尚汽车零部件有限公司 | 一种球笼中保持架的内球面修整装置 |
KR101742614B1 (ko) * | 2016-12-05 | 2017-06-01 | 박영욱 | 선접촉 볼록 곡면 연삭공정 및 그에 따른 연삭장치 |
CN113414717A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-09-21 | 燕山大学 | 一种复合杯形抛光轮及其抛光方法 |
-
2004
- 2004-05-14 JP JP2004145196A patent/JP2005324294A/ja active Pending
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