JPH029567A - 磁性流体を用いた研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁性流体を用いた研磨装置に関し、さらに詳
しくは砥粒を含有する磁性流体を６１場の作用下で使用
し、ボールベアリング等に使用される球体を研磨して真
球度の高い球体を効率良く製造するための装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、砥粒を含有する磁性流体からなる研磨用液を磁場
の作用下で使用してボールベアリング等に使用される球
体を研磨する方法および装置が特開昭６２−１７３１６
６号公報に開示されている。

同公報に記載された研磨方法および装置は、砥粒を含有
する磁性流体中に浸漬した球体を、磁性流体の外部の一
方の側より働く外部磁場の作用により排出力を与えて、
その対向・Ｍ；１に位置させた１勤用治具（駆乃ラップ
）の面に押し付け、それによって該駆動用治具の運動を
球体に伝達して砥粒を含有する磁性流体中で運動させ、
該球体の運動を案内面によって制御することを特徴とす
るものである。

またこの際、球体の外部磁場側に位置するように浮力板
（浮子）を挿入すると、この浮力板にも外部６ｎ場の作
用による排出力が与えられ、球体をより強く駆動用治具
の接触面に押し例けるので研１ｇ効率が著しく向上する
ことが開示されている。

前記研磨装置では、球体の運動を制御するため１、：駆
動ラップの下面にＶ型溝や仕切板を設け、球体の運動の
案内面としての機能を持たせて研磨効率および真球度の
向上を図っている。また別の方法として、駆動ラップの
下端を１刊置三角錐状にして球体が倒置三角錐の斜面、
円筒状容器（ガイトノ）グ）および浮力板との間に押し
付けられた状惣で運動させて研磨して真球度の向上を図
っていし、かじ、このような従来の研磨装置を用いた場
合には、得られた球体の真球度において必ずしも充分な
ものではなく、また研磨効率においても満埴できるもの
ではない。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来の研磨装置に配置されているガイドリン
グは、金属製材買のものが多く使用されており、球体と
の接触部分が経時の使用により摩耗してガイドリング、
ラップ、浮子および球体の位置関係に変動を生じて真球
度および研磨効率の向上に限度があった。

本発明は、砥粒を含有する６！Ｕ性流体を用いる研磨装
置において、球体の真球度および研磨効率をさらに向上
させた研磨装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］本発明者等は
、上記目的を達成するために鋭、意検討をした結果、ガ
イドリングの内壁面に耐摩耗性のゴム系材料をライニン
グすることにより、駆動ラップおよび浮子とのマツチン
グにより、ＬＬａ中にガイドリングの撮動が極めて少な
く、球体の真球度および研磨効率が極めて向上する本発
明を完成するに至った。

すなわち本発明は、ガイドリングと、砥粒を含む６ｎ性
流体に浸漬された浮子と、回転可能な駆動ラップと、該
磁性流体に磁場を形成して該磁性流体と共に該浮子に浮
揚力を与える磁場形成手段とを備え、球状の被研磨物を
該駆動ラップ、浮揚力を受けた浮子およびガイドリング
内壁面により該磁性流体中で保持しつつ、該駆動ラップ
を回転させることにより研磨する研磨装置において、該
ガイドリングの内壁面に耐摩耗性ゴムをライニングした
ことを特徴とする研磨装置にある。

以下、本発明の磁性流体を用いた研磨装置を図面に基づ
いて説明する。

第１図は本発明の研磨装置の一例を示す断面図である、
図中１は駆動ラップ、２は駆動ラップ下端部の球状の被
研磨物との接触面、３は球状の波器刀物（被研磨球体）
、４はガイドリング、５は浮子、６は磁石、７は砥粒を
含む磁性流体、Ｅは、ラフ、ｌ）ラップ下端部の接触面
の傾斜角をそれぞれ示第１図に示される研磨装置では、
砥粒を含む磁斗流体７中に浮子５を浸漬し、該磁性流体
７に磁ｊ１３　等により外部磁場を作用させて浮子５に
浮力を与（、その浮力によって浮子５を上昇させ、波器
；■球体３を浮子５上端部の接触面、駆動ラップ１下端
部の接触部２およびガイドリング４の内壁菌で保持する
。そして、駆動ラップ１を駆動させ、水平方向に回転さ
せることによって、被研磨球体３にその回転による運動
が伝達され、砥粒を含有する磁性流体７中で運動するよ
うになる。この被研磨球体３と砥粒を含有する磁性流体
７との間に相対運動が生じることによって、被研磨球体
３が保持されている面、特に駆動ラップ１下端部のテー
パー状の接触面２において研磨が効率良く行なわれる。

第１図の研磨装置に示される駆動ラップ１は、垂直軸を
中心として水平回転が可能であり、下端部に接触面２を
有している。また、この駆動ラップ１は被研磨球体３の
研磨によって摩耗するので、その度に駆動ラップ１を下
降させる必要から、上下動も可能としている。この接触
面２は浮子５とガイドリング４の内壁面との間の軌道上
に被研磨球体３を保持し、安定かつスムーズに回転研磨
するために重要な役割を果しており、球体の真球度の向
上に寄与する。ここで接触面２の鉛直方向に対して外周
方向の傾斜角Ｅが２０〜８０度である時に球体の真球度
の向上が得られる。接触面２の傾斜角Ｅが８０度を超え
た場合は被研磨球体３をガイドリング４の内壁面に押し
付ける力が弱くなり、また２０度未満の場合は被研磨球
体３に効果的に接触面２から加工圧がかからないため、
それぞれ被研磨球体３の運動が不安定となり真球度が向
上せず、好ましくない。

また駆動ラップ１の他の形状としては円筒状のものでも
よく、この場合も接触面の傾斜角Ｅは２０〜８０度の範
囲が好ましい。

駆動ラップ１の材質としては、荒削りの場合には例えば
特に制限されず、例えば５ＯＳ３０４等のステンレス鋼
、真鍮、アルミニウム等の金属等が挙げられ、また仕上
げの場合には鋳鉄やセラミックス等の脆性材料あるいは
樹脂等からなるものが好ましい。

第１図の研磨装置に設けられてるガイドリング４は、駆
動ラップ１の接触面２および浮子５と共に回転する被研
磨球体３を研磨中一定に保持して、球体の真球度の向上
に寄与する。

本発明では、ガイドリング４の内壁面に球体の研磨中に
ガイドリングの振動を抑制するためにライニングを施す
。ここに用いられるライニング材としては耐摩耗性を有
するポリウレタンゴム、天然ゴム、合成天然ゴム（ポリ
イソプレンゴム）、スチレン−ブタジェンゴム共重合体
、ポリブタジェンゴムおよびニトリル−ブタジェン共重
合体ゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、クロロスル
ホン化ポリエチレンゴム、またはこれらのゴムの混合物
、さらには耐摩耗性のプラスチック、例えばテフロン、
ポリアミドなどが好ましく用いられる。

次に研磨装置の磁性流体中に浸漬されている浮子５は、
磁石６等の外部磁場の作用により浮力が与えられて、浮
子５は浮上して被研磨球体３を駆動ラップ１下端部の接
触面２等に強く押し付ける作用をする。この浮子５は、
前記駆動ラップ１の接触面２およびガイドリング４の内
壁面と共に、回転する被研磨球体３を研磨中一定に保持
して真球度の向上に寄与する。被研磨球体３と接する部
分の浮子５の形状としては、１点で接触する平面状また
はテーパー状のほか、２点または円周部分で接触するよ
うに、その断面がＶ字、またはＲ伏皿状の凹部を設けて
もよい。

浮子５の材質としては、金属、プラスチック、セラミッ
クス、ゴム等の種々の材料を適宜選択して使用できる。

浮子５に働く浮力は、下方より働く外部磁場の強さ、浮
子５の大きさ、磁石６等から浮子５までの距離等により
決定され、これらを変化させることによって所要の加工
圧を任意に制御することができる。

４子５の比重は砥粒を含有する磁性流体７の比１よりら
鐸いことは絶対的な条件ではなく、下方より働く外部ｂ
ｎ場の作用により浮力を生じるものであればよい。

６１　注流体７としては、水または油を媒体としてフェ
ライトまたはマグネタイト等を分散させたもの等を用い
る。

磁性流体７中に含有される砥粒は、公知の研磨用砥粒を
適宜選択して使用することができる。例えばＡＱ２０３
　　（コランダム）、５ｉＣ（炭化ケイ素：カーボラン
ダム）、ダイヤモンド等であり、あるいは磁性を付加し
た砥粒でもよい。

外部磁場として使用する磁石６は、単一磁石または極性
を揃えて配置した磁石群であってもよいが、むしろ隣り
合う磁石の極が互いに異なるように（図で矢印で示す）
組み合わせた磁石群であることが好ましい、磁石群を隣
り合う磁石の極が互いに異なるように組み合わせるのは
、砥粒と浮子５の浮力を増し、また水平方向にも磁気排
出力を作用させ、被研磨球体３の運動方向に抗するよう
に砥粒を保持するためである。このｂｎ石または磁石群
は永久磁石でも電磁石でもよい。

また、本発明に通用される被研磨球体３としては、Ｓｉ
Ｃ，Ｓｉ３Ｎ４等のセラミックスまたは金属等からなる
ものが用いられ、研磨された球体はボールベアリング等
の用途に供せられる。

なお、本発明においては被研磨球体について述べたが、
被研磨球体のみならず、平板や円筒等の研磨も可能であ
る。

［実施例］ 以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳しく
説明する。

Ｋλ血±ニュ 第１図に示される研磨装置において、ガイドリングの内
壁面に、それぞれポリウレタンゴム、ニトリル−ブタジ
ェン共重合体ゴムおよびポリイソプレンゴムからなるラ
イニング材を用いて研磨試験を行なった。この場合、駆
動ラップは５ｔｌＳ３０４製で接触面は６０度のものを
使用した。また浮子はアクリル製で２１ＩＩ厚の平形の
ものを使用した。研磨試験条件は以下の通りである。

メＭＡ仔 磁性流体 被研磨球体、 球数 球体の直径 真球度 Ｗ−４０（タイホー工業製） Ｓｉ、Ｎ４，１１球 １１球 ７．１ａ＋ａ＋ ２μｍ 研磨砥粒　　　　　ＳｉＣＧＣ＃６０００研磨時間　　
　　　４０分 駆動ラップ回転数　９０００ｒ、ｐ、ｍ。

これらの実施例１〜３の結果を第１表にまとめて示した
。

比較例１〜２ ガイドリングの内壁面にライニング材を施さずに、ガイ
ドリングをそのまま用いた以外は、実施例１〜３とまっ
たく同一の条件で研磨試験を行なった。ガイドリングの
材質としては、　５ｔｌＳ−：１０４および真鍮を使用
した。

比較例３ ガイドリングの内壁面にライニング材としてシリコンゴ
ムを施して、実施例１〜３とまったく同一の条件で研磨
試験を行なった。

これらの比較例１〜３の試験の結果を実施例１〜３の結
果と共に第１表に示した。

第１表 が得られる。また、研磨効率が向上することにより研磨
時間が短縮し経済性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る研磨装置の一例を示す側断面図
である。 以上の実施例および比較例から明らなように、研磨装置
において耐摩耗性ゴムをライニングしたガイドリングを
使用して研磨した場合には、金属性のガイドリングを使
用して研磨した場合に比較して真球度が極めて向上して
いることがわかる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の磁性流体を用いた研磨装置
によれば、真球度が極めて向上した球体；駆動ラップ、 ：駆動ラップ下端部の接触面、 ：被研磨球体、 ニガイドリング、 ：浮子、 ：磁石、 ：砥粒を含む磁性流体、 二ｇ１勅ラップ下端部の接触面の傾斜角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ガイドリングと、砥粒を含む磁性流体に浸漬された
   浮子と、回転可能な駆動ラップと、該磁性流体に磁場を
   形成して該磁性流体と共に該浮子に浮揚力を与える磁場
   形成手段とを備え、球状の被研磨物を該駆動ラップ、浮
   揚力を受けた浮子およびガイドリング内壁面により該磁
   性流体中で保持しつつ、該駆動ラップを回転させること
   により研磨する研磨装置において、該ガイドリング内壁
   面に耐摩耗性ゴムをライニングしたことを特徴とする研
   磨装置。