JP3108457B2 - 球体ラッピング装置 - Google Patents

球体ラッピング装置

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JP3108457B2
JP3108457B2 JP03091860A JP9186091A JP3108457B2 JP 3108457 B2 JP3108457 B2 JP 3108457B2 JP 03091860 A JP03091860 A JP 03091860A JP 9186091 A JP9186091 A JP 9186091A JP 3108457 B2 JP3108457 B2 JP 3108457B2
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、高い形状精度が得ら
れ、しかも保守が容易である球体ラッピング装置に関す
る。
【0003】
【従来の技術】従来、球体のラッピング仕上げを行なう
場合には、図4に示すように、断面V字状の加工溝1 を
設けた下ラップ盤2 と、この下ラップ盤2 の上方に対向
して上ラップ盤3 とを設けた球体ラッピング装置を用い
ている。この球体ラッピング装置においては、被加工物
としてセラミックボールなどの球体4 を加工溝1,1 に収
容し、上ラップ盤3 をこれら球体4 に圧接させた状態で
両ラップ盤2,3 を互いに反対方向に自転させてラッピン
グ加工を行なっている。
【0004】ところで、ラッピング加工は、図5(a) に
示すように、球形状をなす球体4 に対し、球体4 と下ラ
ップ盤2 に形成されている開口角90°を有するV字状
の加工溝1 および上ラップ盤3 との接触点1a,1b,3cにお
ける3点接触により球体4 の自転・公転運動を与えつつ
行なわれる。すなわち、球体4 と加工溝1 との接触点1
a,1b には球体4 を自転させるモーメントMa,Mbが、また
球体4 と上ラップ盤3との接触点3cには球体4 を公転さ
せるモーメントMcがそれぞれ、図5(b) に示すように発
生し、球体4 は加工溝1 に接触している部分1a,1b の回
転半径差によるモーメント差と上ラップ盤3 に接触して
いる部分3cのモーメントとのバランスを利用し、自転・
公転運動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た球体ラッピング装置においては、球体4,…をラッピン
グ加工する加工溝1 の加工面が次第に磨耗し、球体4,…
に悪影響を与えるようになり、球体4 が高精度に加工さ
れなくなるので、下ラップ盤2 を交換することを必要と
していた。つまり、高精度球を要求するにあたり、必然
的に下ラップ盤2の寿命は加速度的に短命となり、下ラ
ップ盤2 の交換頻度が多くなる。例えば、G−10クラ
スの精度を有するセラミック球を加工する場合には、下
ラップ盤2は2時間加工毎に交換の必要が生じ、加工工
程全体では十数回にも及ぶ。
【0006】このように、従来の球体ラッピング装置に
は高精度球を要求されると、ラップ盤の交換頻度が増大
するという問題があった。
【0007】また、球体4 の自転・公転運動に関して
は、3/8インチ程度の径の小さな球体4 の場合、自転
運動に寄与する加工溝1 に接触している部分1a,1b の回
転半径差によるモーメントの差は極めて小さく、公転運
動とのバランスがとれず、さらにラップ液による摩擦力
の低下などの影響により、加工に最適な球体4 の自転・
公転運動が得られなくなり、球体4 をラッピング加工す
る上で精度向上が困難であるという問題があった。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、加工される被加工物の球形状を高精度に仕上げると
ともにラップ盤の交換頻度を激減することができる球体
ラッピング装置を提供することを目的とする。
【0009】[発明の構成]
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、外周上部に外周上部角部が形成された内
輪下ラップ盤と、この内輪下ラップ盤の外側に環状に配
置されかつ内周上部に上記内輪下ラップ盤の外周外周上
部角部とともに被加工物を転動自在に支持するV字状の
加工溝を形成する内周上部角部が形成された外輪下ラッ
プ盤と、上記内輪下ラップ盤と上記外輪下ラップ盤の少
なくとも一方のラップ盤を上下方向に移動させ相互の位
置関係を変化させる加圧部材と、上記内輪下ラップ盤の
上方に対向して配設され上記内輪下ラップ盤に対向する
面に被加工物を圧接するラップ加工面を有する上ラップ
盤とを具備したことを特徴とするものである。
【0011】また、本発明は、内輪下ラップ盤、外輪下
ラップ盤および上ラップ盤はそれぞれ独立した回転駆動
源を有し、被加工物を球形状に加工する自転、公転運動
を与えるようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
【作用】本発明は上記のように構成したので、被加工物
の球体加工中に加圧部材で内輪下ラップ盤と外輪下ラッ
プ盤の少なくとも一方のラップ盤を上下方向に移動させ
相互の位置関係を変化させることにより、被加工物は常
に磨耗の生じていない加工面で球状加工され、形状(真
球度)の劣化を招くことがなく、高精度な形状を有する
被加工物が得られる。
【0013】また、内輪下ラップ盤、外輪下ラップ盤お
よび上ラップ盤をそれぞれ独立した回転駆動源で駆動
し、被加工物を球形状に加工する上で被加工物に最適の
自転・公転運動を与えるようにしたので、被加工物は高
速かつ高精度に加工され、高精度な形状を有する被加工
物が得られる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0015】図1は、本発明の一実施例の球体ラッピン
グ装置の概略を示す図である。
【0016】同図おいて、10は回転軸11に回転自在に支
持され第1の方向に回転駆動される断面E字状の内輪下
ラップ盤で、中央部の外周上部周縁には45°に傾斜し
た外周上部角部10a が形成されている。この内輪下ラッ
プ盤10の凹部、つまり外周上部角部10a に対向する外側
には環状に形成された外輪下ラップ盤12が配置され、こ
の外輪下ラップ盤12の内周上部周縁には外周上部角部10
a に対向して45°に傾斜した内周上部角部12a が形成
されている。また、外周上部角部10a と内周上部角部12
a とにより、セラミック球などの被加工物13を転動自在
に支持するV字状の加工溝が形成される。
【0017】また、内輪下ラップ盤10の凹部底部10b を
介して、外輪下ラップ盤12を上下方向に移動させ相互の
位置関係を変化させる、例えば押しネジ式の加圧部材1
4,14が複数設けられ、これら加圧部材14,14 は図示しな
い制御機構により上下方向の移動を制御されている。す
なわち、図2に示すように、加圧部材14が、例えば実線
に示す位置から点線に示す位置に上昇すると、外輪下ラ
ップ盤12も実線位置から点線位置に上昇し、これに伴な
って被加工物13も上昇する。この上昇運動は極めて微
量、例えば1μm/分であり、このため、被加工物13は
外周上部角部10aと内周上部角部12a との接触する位置
がこれらの磨耗していない面と常に接触することとな
り、被加工物13の高精度な球状加工を可能ならしめてい
る。また、内輪下ラップ盤10と外輪下ラップ盤12は、内
輪下ラップ盤10の最外周部10b と外輪下ラップ盤12の外
周間において連結部材15で連結され、回転軸11により一
体的に回転駆動される。
【0018】さらに、内輪下ラップ盤10の上方には内輪
下ラップ盤10に対向して上ラップ盤16が配設されてお
り、この上ラップ盤16は回転軸17に回転自在に支持さ
れ、第1の方向とは反対方向の第2の方向に内輪下ラッ
プ盤10より大きな回転数をもって回転駆動される。また
この回転軸17は図示しない軸を中心に紙面垂直方向に回
動可能であるとともに図示しない上昇機構により加圧部
材14の上昇に同期して上昇可能であって、作動時には図
示の位置に上昇可能に支持され、被加工物13の交換など
のときには回動される。
【0019】また、内輪下ラップ盤10に対向する面に被
加工物13を圧接するラップ加工面16a を有しており、外
周上部角部10a と内周上部角部12a ともに3点接触で被
加工物13を球状加工する。
【0020】また、被加工物13の球状加工中には、被加
工物13にスラリーノズル18から摩擦力を低下させるラッ
プ油が供給される。
【0021】次に、上記構成の球体ラッピング装置の作
用について説明する。
【0022】回転軸17を紙面垂直方向に回動させて上ラ
ップ盤16を内輪下ラップ盤10の対向位置から外し、複数
個の被加工物13, …を外周上部角部10a と内周上部角部
12aとにより形成されるV字状の加工溝に導入する。続
いて、回転軸17を回動させ、上ラップ盤16を図示の位置
に戻してから、上ラップ盤16を下げて被加工物13, …を
圧接した状態で内輪下ラップ盤10と外輪下ラップ盤12、
および上ラップ盤16をそれぞれ回転軸11,17 を中心に反
対方向に回転させる。これらラップ盤10,12,16の回転に
より、被加工物13の球状加工が行なわれる。
【0023】被加工物13, …の球状加工の間、加圧部材
14,14 が極めて微量上昇し、外輪下ラップ盤12を上昇さ
せることにより、被加工物13, …は外周上部角部10a と
内周上部角部12a との磨耗していない面と常に接触する
こととなり、被加工物13, …の高精度な球状加工が行な
われる。このとき、上ラップ盤16は加圧部材14の上昇に
同期して上昇する。
【0024】このように、外輪下ラップ盤12を上昇させ
ることにより、外周上部角部10a と内周上部角部12a の
全面が被加工物13,…と接触する加工面として使用さ
れ、これらよって、被加工物13, …の高精度な球状加工
をが行なえるとともに従来高頻度に及んでいた下ラップ
盤の交換が飛躍的に減少される。
【0025】次に、3/8インチ程度の径の小さな被加
工物13の加工について説明する。この場合、被加工物13
に適正な自転・公転運動を与える必要があり、そのため
の構成の要部の概略を図3(a) に示す。図3(a) は、図
1に球体ラッピング装置の構成から連結部材15を除去す
るとともに、内輪下ラップ盤10、外輪下ラップ盤12およ
び上ラップ盤16をそれぞれ独立した駆動源(不図示)で
回転駆動し個別に回転速度をコントロールできる構成と
したものである。すなわち、従来の下ラップ盤を内輪下
ラップ盤10と外輪下ラップ盤12に分割し、それぞれを独
立した駆動源で回転制御することにより、被加工物13の
自転運動に寄与する内輪下ラップ盤10と外輪下ラップ盤
12で形成される加工溝に接触している被加工物13の部分
10x,12yの回転半径差によるモーメントの差を適宜の大
きさに設定して、公転運動に寄与する被加工物13が上ラ
ップ盤16と接触している部分16z に発生するモーメント
とバランスさせ、被加工物13に最適な自転・公転運動を
与えている。被加工物13が3つのラップ盤10,12,16と接
触している接触点10x,12y,16z に発生する各モーメント
Mx,My,Mzの関係を図3(b) に示す。
【0026】上記構成とすることにより、3つのラップ
盤10,12,16の回転速度をバランスさせることにより、被
加工物13の回転軸を立たせて(ラップ盤の回転軸方向)
設定することも可能となり、適度な自転角度を与えるこ
とで3つのラップ盤10,12,16との接触点10x,12y,16z に
おけるラップ盤10,12,16とのすべり速度とすべり量が等
しく設定される。したがって、従来に比して被加工物13
の球状加工が高速にかつ高精度に行なわれる。
【0027】なお、上記実施例では、内輪下ラップ盤10
の形状を断面E字状としたが、これに限ることはなく、
加圧部材14と連結部材15を他の適宜機構で実現すること
により、中心部のみの円柱状としてもよい。
【0028】また、上記実施例では、加圧部材14で外輪
下ラップ盤12を上昇させるようにしたが、これに限るこ
とはなく、外輪下ラップ盤12を下降させたり、あるいは
内輪下ラップ盤10を上昇または下降させてもよく、要は
内輪下ラップ盤10と外輪下ラップ盤12との相対的位置関
係を変化させることであればよい。
【0029】また、上記実施例では、外輪下ラップ盤12
を加工当初から上昇させるようにしたが、これに限るこ
とはなく、加工面が磨耗し始める段階から上昇させるよ
うにしてもよい。
【0030】また、上記実施例では、径の小さな被加工
物13に最適な自転・公転運動を適用したが、これに限る
ことはなく、径の大きな被加工物13に適用してもよい。
【0031】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
可能であることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の球体ラッ
ピング装置によれば、下ラップ盤を2分割しそれぞれの
相対的位置関係を変化させる構成としたことにより、磨
耗していない面による被加工物の球状加工が実現される
ので、被加工物を高精度に球状加工することができ、ま
た、全面が加工面として使用されるので、内輪下ラップ
盤や外輪下ラップ盤の交換が飛躍的に減少されるととも
に磨耗面修正のための修正作業も大幅に削減される。
【0033】また、被加工物が最適な自転・公転運動を
行なうことにより、高い形状精度が得られるとともに除
去速度の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の球体ラッピング装置の概略
を示す図である。
【図2】本発明の一実施例の要部の状態を示す図であ
る。
【図3】図3(a) は本発明の他の実施例の構成の要部の
概略を示す図、図3(b) は各接触点に発生する各モーメ
ントの関係を示す図である。
【図4】従来の球体ラッピング装置の概略を示す図であ
る。
【図5】図5(a) は球体と加工面の接触状態を示す図、
図5(b) は各接触点に発生する各モーメントの関係を示
す図である。
【符号の説明】
10…内輪下ラップ盤 10a …外周上部角部 12…外輪下ラップ盤 12a …内周上部角部 13…被加工物 14…加圧部材 16…上ラップ盤

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周上部に外周上部角部が形成された内
    輪下ラップ盤と、この内輪下ラップ盤の外側に環状に配
    置されかつ内周上部に上記内輪下ラップ盤の外周外周上
    部角部とともに被加工物を転動自在に支持するV字状の
    加工溝を形成する内周上部角部が形成された外輪下ラッ
    プ盤と、上記内輪下ラップ盤と上記外輪下ラップ盤の少
    なくとも一方のラップ盤を上下方向に移動させ相互の位
    置関係を変化させる加圧部材と、上記内輪下ラップ盤の
    上方に対向して配設され上記内輪下ラップ盤に対向する
    面に被加工物を圧接するラップ加工面を有する上ラップ
    盤とを具備したことを特徴とする球体ラッピング装置。
  2. 【請求項2】 内輪下ラップ盤、外輪下ラップ盤および
    上ラップ盤はそれぞれ独立した回転駆動源を有し、被加
    工物を球形状に加工する自転、公転運動を与えるように
    したことを特徴とする請求項1記載の球体ラッピング装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111451924A (zh) * 2020-04-16 2020-07-28 浙江农林大学暨阳学院 一种立式磨球机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111451924A (zh) * 2020-04-16 2020-07-28 浙江农林大学暨阳学院 一种立式磨球机

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