JPH1044008A

JPH1044008A - 球体の研磨方法及び装置並びに環状溝成形方法

Info

Publication number: JPH1044008A
Application number: JP9087220A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Tonooka; 勝久殿岡; Chuichi Sato; 忠一佐藤; Hiroyuki Nojima; 弘之野嶋; Yuichi Sumida; 雄一隅田; Shoji Harutake; 章二治武
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-02-17
Also published as: US6223635B1; US5906535A

Abstract

(57)【要約】【課題】加工圧力を精度高くコントロールすることが
でき、しかも球体の加工精度の向上を図ることができる
球体の研磨方法及び装置を提供する。【解決手段】回転盤体１の回転軸８ａを静圧軸受Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３により支持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、玉軸受等に使用さ
れる球体を研磨する球体の研磨方法及び装置並びに研磨
時に該球体を案内するための環状溝を成形する環状溝成
形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の球体の研磨装置において
は、図１９に示すように、回動する回転盤体１及び該回
転盤体１と対向する非回動の固定盤体２には、研磨加工
される球体３の径寸法に近い寸法の環状溝（ボール溝）
４が複数本同心状に設けられている。そして、研磨加工
される球体３を環状溝４内に、回転するコンベア５によ
り搬送案内して、所定規格の球形に研磨加工するように
なっている。

【０００３】実際の球体３の研磨加工に際しては、一度
に例えば数万個の球体３をコンベア５内に収容し、スル
ーフィードで繰り返し研磨加工していくものであるが、
このように一度にコンベア５内に収容する「数万個の球
体３」を１ロットと称する。このようにして、１ロット
についての加工が全て終了すると、次のロットの加工へ
移る。

【０００４】この１ロットの研磨加工工程においては、
通常、図２０に示すように粗加工、中仕上加工及び仕上
加工のごとく３段階の加工を有し、それぞれの段階に見
合った加工速度及び径寸法に精度を得るべく、加工圧力
の調整が行われる。図２０（ａ）は、各加工段階と加工
圧力との関係を示し、図２０（ｂ）は、各加工段階と球
体の径寸法変化量との関係を示す。

【０００５】即ち、図２０（ａ）に示すように、各加工
段階における加工圧力の設定値は、粗加工時が最も高
く、中仕上加工時は中程度、仕上加工時は最も低くなる
ように設定される。このようにして各加工段階によって
加工圧力を変えて、粗加工時には研磨量を大きくし、仕
上加工時には球体表面の精度と求められる仕上げ寸法
（球体径寸法）に近付けるようにしている。図２０
（ｂ）には、各加工段階における球体の予定研磨取り代
のレベルが図示されているが、これも各加工段階におけ
る加工目的の差を示している。

【０００６】図２１は、従来の球体の研磨装置の構成を
示す縦断面図であり、同図において、６は基台、７ａ，
７ｂは基台６上に設置された支持体である。一方（図に
おいて左側）の支持体７ａには、回転盤体１が回転可能
に且つ図において左右方向にスライド可能に支持されて
おり、従って、一方の支持体７ａは、案内体を兼ねてい
る。回転盤体１は、回転軸８の一端部に一体形成された
フランジ９に固定されている。回転軸８は、一方の支持
体７ａの中心孔内にスライド可能に嵌挿されたピストン
ロッド１０の中心孔内に回転可能に挿入され、このピス
トンロッド１０の両端部において玉軸受或いは円錐コロ
軸受等の転がり軸受１１ａ，１１ｂを介して回転可能に
且つこのピストンロッド１０と一体にスライド可能に支
持されている。回転軸８の他端部にはプーリ１２が回転
軸８のスプラインを介して固定され、且つ摺動自在に取
り付けられ、このプーリ１２は、図示しない無端ベルト
を介してモータの駆動軸に接続されている。そして、前
記モータの駆動力により回転軸８と一体に回転盤１が回
転される。

【０００７】また、一方の支持体７ａの中心孔内周面と
ピストンロッド１０の外周面との間には、２つの油圧室
１３ａ，１３ｂが形成され、各液圧（油圧）室１３ａ，
１３ｂに開口する液圧（油圧）ポート１４ａ，１４ｂが
支持体７ａに穿設されている。各液圧ポート１４ａ，１
４ｂは、図示しない液圧回路に接続されている。各液圧
室１３ａ，１３ｂに作動液（油）を交互に流出入させる
ことにより、ピストンロッド１０と一体に回転盤体１が
図において左右方向にスライドするようになっている。
そして、一方の液圧室１３ａ内に作動液を供給し、他方
の液圧室１３ｂ内の作動液を排出することにより、回転
盤体１が他方の支持体７ｂに固定された固定盤体２の対
向面に押圧される。この押圧力は、前記液圧回路に配設
された圧力調整機構により調整される。なお、図２１
中、１５はピストンロッド１０の一方の支持体７ａの一
端側から露出する部分を被覆する蛇腹状のカバーであ
る。

【０００８】そして、回転盤体１と固定盤体２との間
（環状溝４相互間）に研磨加工される球体３を挟持し、
回転盤体１を固定盤体２側に押圧して回転させることに
より、球体３が環状溝４を繰り返し通過することによっ
て、球体３の径寸法が減少しながら目標とする寸法及び
品質に仕上がるように研磨加工されるものである。通
常、この加工工程は加工圧力（回転盤体１の加工圧力）
及び回転盤体１の回転数等を調整して、粗加工、仕上げ
加工の２段階もしくは粗加工、中仕上げ加工、仕上げ加
工の３段階の工程からなる。このとき、球体３の品質
（径寸法精度や真球精度等）を高めるためには、最終の
仕上げ加工での加工荷重（回転盤体１への負荷力）を可
能な限り高精度で且つ微小な力に調整することが望まし
い。

【０００９】また、従来の球体の研磨装置において両盤
体に環状溝を成形する場合は、前記固定盤体に予め別途
旋盤等により環状溝を成形した後、該固定盤体を研磨装
置本体の固定盤体取付部に取り付ける。次に、平面状態
で環状溝の付いていない砥石を有する回転盤体と環状溝
の成形された固定盤体との間に非研磨加工部材である球
体を導入して、該球体の研磨加工を繰り返すことによ
り、回転盤体にも環状溝を成形する、いわゆる「盤なら
し加工」が行われる。そして、この回転盤体の環状溝が
所定の深さに成形され且つ両盤体の環状溝と球体との接
触状態が均一になるまで、前記「盤ならし加工」を継続
される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の球体の研磨装置にあっては、以下のような問題
点があった。

【００１１】滑り案内機構は摩擦抵抗が大きく、また、
転がり案内においても通常、与圧による摩擦力の増加
や、シール部の抵抗等があり、球体３の研磨加工圧力と
比べて無視できない。このため、球体３の研磨加工中
に、上述した加工段階に従って加工圧力の調整を行う上
で、調整したはずの加工圧力に図２２に示すようにヒス
テリシスを生じる。また、安定加工中であっても摩擦力
は変化するため、加工圧力を高精度にコントロールする
ことは困難である。

【００１２】また、滑り案内を使用した図２１に示す球
体の研磨装置において、図２０に示すように、粗加工、
中仕上げ加工、仕上げ加工の３段階の研磨加工圧力が、
球体３を研磨加工した場合、上述したヒステリシスに起
因して、各段階の実際の加工圧力は、設定値に対して高
い側や低い側にばらついてしまい、実際の加工圧力は安
定しない。

【００１３】また、図９及び図１０に示すような転がり
案内を使用した球体の研磨装置の場合は、滑り案内を使
用した図２１に示す球体の研磨装置の場合に比べると、
上述した問題点は改善されるものの、なお、無視できな
いようなヒステリシスが残り、結果として滑り案内ほど
ではないにしても、指令値と実際の加工圧力とにはギャ
ップが残るのが現状であった。その結果、加工圧力は時
間当たりの加工量に大きく影響するため、加工圧力のコ
ントロール精度の誤差が大きくなったり、また、前記コ
ントロールができないような変化が生じると、図６に示
すように、１つのロットの研磨加工の進み具合と別のロ
ットの研磨加工の進み具合とで差が生じることになり、
要するに、各ロット間での差が問題となる。

【００１４】図６と本発明の実施の形態に基づくロット
間のばらつきを示す図５とを比較すると、図６のロット
間のばらつきの方が大きいことは明確である。即ち、狙
いとする寸法が得られないことになる。また狙いとする
加工パターンを得ることができないため球体の精度も得
ることができない。

【００１５】また、上述したように両盤体１，２に同心
状に設けられた環状溝４相互間に球体３を挟持しながら
該球体３を研磨加工する工程においては、固定盤体２に
設けられた環状溝４と回転盤体１に設けられた環状溝４
とが高精度で同心回転する必要がある。これらがもし
も、相対的な偏心もしくは回転盤体１に相対的回転誤差
があると、図２３に示すように、回転盤体１と固定盤体
２の対向する環状溝４の相対位置がづれて、やはり球体
３の加工精度に悪影響を与える。即ち、１つのロット内
で球体３同士で直径不同及び真球度のバラツキが生じる
原因となる。

【００１６】引用した従来装置は、滑り案内と転がり回
転の組み合わせ或いは転がり案内と転がり回転の組み合
わせであり、上述した各問題点が同時に生じる。

【００１７】このような場合でも、これまでの要求仕様
であれば、これらの球体を使用した、例えば従来のＨＤ
Ｄ（ハードディスク）装置等に使用する玉軸受用には問
題ない場合もあったが、昨今のハードティスク装置の大
容量化に対応するには不十分となってきている。即ち、
使用される玉軸受より生じる非同期振動成分（ＮＲＲ
Ｏ）に対する要求水準が厳しくなってきたためである。

【００１８】また、従来の球体の研磨装置において、加
工される球体３の精度を向上させるためには、前記加工
圧力の調整だけでは限度があり、回転盤体１及び固定盤
体２に設けられた互いに対向する環状溝４の形状が適正
で且つ両盤体１，２間に導入された球体３が入口から出
口まで移動する間、互いに対向する環状溝４の相対位置
誤差（図２３参照）を最小限に抑える必要がある。

【００１９】この互いに対向する環状溝４に相対位置誤
差を生じると、球体３には制御不可能な負荷がかかり、
特に球体３の精度を高める研磨工程の最終工程におい
て、このような負荷を生じることは、球体３の品質精度
を低下させることになる。この両環状溝４は、別途予め
旋盤等で同心状の概略形状の環状溝を加工形成した固定
盤体と、環状溝のついていない回転盤体とで球体３の疑
似研磨加工を繰り返すことで成形される。従って、原理
上は両盤体１，２の環状溝４の相対位置誤差は修正され
ていく。

【００２０】しかし、回転盤体１の支持軸受には、もと
もと回転誤差がある。一般に、該支持軸受の回転誤差は
転がり軸受で１〜１０μ、静圧軸受で０．１〜０．２μ
程度である。従って、両環状溝４の相対位置が完全に一
致することはない。固定盤体２の１点に注目すれば、環
状溝４を通過する球体３には、図２４（ａ）や図２４
（ｂ）の状態を繰り返すことになる。この場合、回転盤
体１、もしくは固定盤体２の環状溝４の形状を適正形状
から崩し、また、球体３にも異常な力が付加されること
になる。これが球体３の真球度を向上させるための障害
になる。

【００２１】また、従来の球体の研磨装置において、粗
加工時の加工圧力付勢手段（液圧シリンダ）と仕上げ加
工時の加工圧力付勢手段とは同じ物であり、粗加工時の
加工圧力に合わせて製作された加工圧力付勢手段では、
仕上げ加工時での低い加工圧力の状態におけるスライド
等の摩擦抵抗が大きいため、高精度の加工圧力の調整が
困難である。

【００２２】一方、２つの盤体１，２間のアライメント
の面から考えると、加工中に加工圧力を変化させること
は、たとえ最終の仕上げ加工時で荷重が低い状態であっ
ても、回転盤体１や固定盤体２の支持部の変形に変化を
もたらすことになり、結果として２つの盤体１，２のア
ライメントに変化をきたし、高精度な球体の品質を得る
ことができない。

【００２３】また、従来のように液圧シリンダ、もしく
はバネによる加工圧力の付加方法では、調整された加工
圧力は両盤体１，２間で加工中の球体３の寸法差によら
ず、ほぼ一定値を保つため、両盤体１，２間にある被加
工球体３の加工寸法のロット内の微少寸法変動グループ
間での球体寸法変化量は矯正され難い。

【００２４】更に、従来の球体の研磨装置における両盤
体に対する環状溝の成形方法は、固定盤体に予め成形さ
れた環状溝と回転盤体の回転中心とは偏心を生じないよ
うに注意がはらわれているが、通常１０〜２０μ程度の
偏心を生じる。このため、前記「盤ならし加工」は偏心
が修正されるまで通常２〜３か月間行う必要がある。特
に、固定盤体が鋳物で回転盤体が砥石の場合、球体研磨
工程による回転盤体の摩耗量が少なく、偏心の修正のた
めの「盤ならし加工時間」が長くなるという問題点があ
る。

【００２５】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の
目的とするところは、加工圧力を高精度にコントロール
することにより球体の加工寸法精度の向上を図ることが
できる球体の研磨方法及び装置を提供しようとするもの
である。

【００２６】また、本発明の第２の目的とするところ
は、回転盤体の回転誤差を少なくでき、高精度の品質の
球体を得ることができる球体の研磨方法及び装置を提供
しようとするものである。

【００２７】また、本発明の第３の目的とするところ
は、両盤体の球体支持部間に作用する力を一定にしたま
ま回転盤体と固定盤体とのアライメントに変化を与える
ことなく研磨加工することができ、また、両盤体間の球
体にかかる力の調整をも高精度に行うことができ、ま
た、球体の径寸法の修正能力が向上し、高精度の品質の
球体を得ることができる球体の研磨方法及び装置を提供
しようとするものである。

【００２８】更に、本発明の第４の目的とするところ
は、予め固定盤体に成形される環状溝の回転盤体回転中
心との偏心を極力小さくし、球体研磨工程における「盤
ならし加工時間」の短縮を図ることができる球体の研磨
装置における固定盤体への環状溝成形方法を提供しよう
とするものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１記載の球体の研磨方法は、２つの盤体
の対向面間に球体を挟持した状態で前記２つの盤体の一
方を回転機構により回転させ、前記２つの盤体のいずれ
か一方を案内スライド機構により他方側にスライド案内
可能とし且つ押圧機構により前記案内スライド機構を介
して他方側に押圧し、その押圧力を押圧力調整機構によ
り調整しながら前記球体を研磨する球体の研磨方法にお
いて、前記回転機構を支持する回転支持手段と前記案内
スライド機構を支持する案内支持手段の少なくとも一方
を静圧としたことを特徴とする。

【００３０】また、上記第１の目的を達成するために請
求項２記載の球体の研磨方法は、請求項１記載の球体の
研磨方法において、前記回転支持手段を転がり軸受とし
且つ前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とす
る。

【００３１】また、上記第１の目的を達成するために請
求項３記載の球体の研磨方法は、請求項１記載の球体の
研磨方法において、前記回転支持手段を静圧軸受とし且
つ前記案内支持手段を転がり案内としたことを特徴とす
る。

【００３２】また、上記第１の目的を達成するために請
求項４記載の球体の研磨方法は、請求項１記載の球体の
研磨方法において、前記回転支持手段を静圧軸受とし且
つ前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とす
る。

【００３３】また、上記第２の目的を達成するために請
求項５記載の球体の研磨方法は、請求項１〜３または４
記載の球体の研磨方法において、前記回転支持手段の軸
支持剛性を剛性調節機構により調節することによって前
記一方の盤体の前記他方の盤体と対向する面に設けられ
た環状溝と前記他方の盤体の前記一方の盤体と対向する
面に設けられた環状溝との間の位置変化を抑制すること
を特徴とする。

【００３４】また、上記第３の目的を達成するために請
求項６記載の球体の研磨方法は、請求項１〜３または４
記載の球体の研磨方法において、前記押圧機構の押圧力
により前記２つの盤体の対向面間に作用する力を、微調
整手段により微調整することを特徴とする。

【００３５】また、上記第１の目的を達成するために請
求項７記載の球体の研磨装置は、２つの盤体の対向面間
に球体を挟持した状態で前記２つの盤体の一方を回転機
構により回転させ、前記２つの盤体のいずれか一方を案
内スライド機構により他方側にスライド案内可能とし且
つ押圧機構により前記案内スライド機構を介して他方側
に押圧し、その押圧力を押圧力調整機構により調整しな
がら前記球体を研磨する球体の研磨装置において、前記
回転機構を支持する回転支持手段と前記案内スライド機
構を支持する案内支持手段の少なくとも一方を静圧とし
たことを特徴とする。

【００３６】また、上記第１の目的を達成するために請
求項８記載の球体の研磨装置は、請求項７記載の球体の
研磨装置において、前記回転支持手段を転がり軸受とし
且つ前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とす
る。

【００３７】また、上記第１の目的を達成するために請
求項９記載の球体の研磨装置は、求項７記載の球体の研
磨装置において、前記回転支持手段を静圧軸受とし且つ
前記案内支持手段を転がり案内としたことを特徴とす
る。

【００３８】また、上記第１の目的を達成するために請
求項１０記載の球体の研磨装置は、請求項７記載の球体
の研磨装置において、前記回転支持手段を静圧軸受とし
且つ前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とす
る。

【００３９】また、上記第２の目的を達成するために請
求項１１記載の球体の研磨装置は、請求項７〜９または
１０記載の球体の研磨装置において、前記一方の盤体の
前記他方の盤体と対向する面に設けられた環状溝と前記
他方の盤体の前記一方の盤体と対向する面に設けられた
環状溝との間の位置変化を抑制するために前記回転支持
手段の軸支持剛性を調節する剛性調節機構を設けたこと
を特徴とする。

【００４０】また、上記第３の目的を達成するために請
求項１２記載の球体の研磨装置は、請求項７〜９または
１０記載の球体の研磨装置において、前記押圧機構の押
圧力により前記２つの盤体の対向面間に作用する力を微
調整するための微調整手段を設けたことを特徴とする。

【００４１】また、上記第４の目的を達成するために請
求項１３記載の球体の研磨装置における固定盤体への環
状溝成形方法は、研磨装置本体の回転盤体取付部に回転
可能に取り付けられた回転盤体と、前記研磨装置本体の
固定盤体取付部に前記回転盤体と対向して非回転状態に
取り付けられた固定盤体とを有し、前記回転盤体の前記
固定盤体との対向面に設けられた環状溝と前記固定盤体
の前記回転盤体との対向面に設けられた環状溝との間に
球体を加圧挟持した状態で、前記回転盤体を回転するこ
とにより、前記球体を自転させながら前記環状溝を移動
させて、前記球体を研磨加工する球体の研磨装置におけ
る前記固定盤体に前記環状溝を成形する環状溝成形方法
であって、前記回転盤体に一体回転可能に切削工具を取
り付け、前記回転盤体を回転させて前記切削工具により
前記固定盤体に前記環状溝を成形することを特徴とす
る。

【００４２】更に、上記第４の目的を達成するために請
求項１４記載の球体の研磨装置における固定盤体への環
状溝成形方法は、研磨装置本体の回転盤体取付部に回転
可能に取り付けられた回転盤体と、前記研磨装置本体の
固定盤体取付部に前記回転盤体と対向して非回転状態に
取り付けられた固定盤体とを有し、前記回転盤体の前記
固定盤体との対向面に設けられた環状溝と前記固定盤体
の前記回転盤体との対向面に設けられた環状溝との間に
球体を加圧挟持した状態で、前記回転盤体を回転するこ
とにより、前記球体を自転させながら前記環状溝を移動
させて、前記球体を研磨加工する球体の研磨装置におけ
る前記固定盤体に前記環状溝を成形する環状溝成形方法
であって、前記回転盤体取付部は前記回転盤体と同軸回
転する回転基礎盤体であり、該回転基礎盤体に一体回転
可能に切削工具を取り付け、前記回転基礎盤体を回転さ
せて前記切削工具により前記固定盤体に前記環状溝を成
形することを特徴とする。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図１８に基づき説明する。

【００４４】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図１〜図６に基づき説明する。本実施の
形態は、回転盤体１の案内スライド機構Ｓを静圧スライ
ド構成としたものである。

【００４５】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
球体の研磨装置の構成を示す概略側面図、図２は、同装
置の要部縦断面図、図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面
図である。

【００４６】図１〜図３に関して、図２を中心に説明す
ると、第１の回転軸８ａと第２の回転軸８ｂが、スプラ
イン機構１６により互いに軸線方向にスライド可能に且
つ一体回転可能に結合されている。第１の回転軸８ａの
一端に一体形成されたフランジ９に回転盤体１が固定さ
れている。第１の回転軸８ａは、案内体１７に転がり軸
受１８ａ，１８ｂを介して回転可能に支持されている。
案内体１７は、図３に示されるように案内スライド機構
Ｓを構成する静圧案内部材１９により基台６の両側上部
に一体形成された一方（図１及び図２において左側）の
支持体７ａ，７ａに、図１及び図２において左右方向に
スライド可能に支持されている。即ち、図３に示される
ように、静圧案内部材１９は、案内体１７の両側面に突
設された係合突部１７ａ，１７ｂを、支持体７ａ，７ａ
の対向面に設けられた断面コ字状の係合溝２３ａ，２３
ｂ内にスライド可能に係合されて構成されている。

【００４７】第２の回転軸８ｂは、基台６の一側部に設
けられた支持部材２０の中心孔内に転がり軸受２１ａ，
２１ｂを介して回転可能に且つ軸線方向にスライド不可
能に支持されている。また、第２の回転軸８ｂのスプラ
イン機構１６と反対側の端部にプーリ１２が固定されて
いる。案内体１７は、支持部材２０の円周方向に等配し
た複数個（本実施の形態では２個）のシリンダ機構２２
により軸線方向にスライド可能となっている。シリンダ
機構２２のシリンダ２２ａは、支持部材２０に固定さ
れ、ピストンロッド２２ｂの外端部は、案内体１７に固
定されている。そして、各シリンダ機構２２のシリンダ
２２ａ内の液圧（油圧）室が図示しない液圧（油圧）回
路に接続され、そのピストンロッド２２ｂと一体に案内
体１７及び第１の回転軸８ａ及び回転盤体１が軸線方向
にスライド可能となっている。

【００４８】また、各シリンダ機構２２は、案内体１７
を図１及び図２において左右方向にスライドさせるアク
チュエータであり、球体の研磨加工のための加工圧力
も、これらのシリンダ機構２２により負荷される。案内
体１７は、静圧スライド構成よりなる案内スライド機構
Ｓにより前後方向（図１，２において左右方向）の移動
（スライド）が案内され、スライドに対する上下方向、
または左右方向のラジアル荷重やモーメント荷重は、摩
擦抵抗無しに支持されるため、シリンダ機構２２への付
加力がほとんどそのまま実際の球体の研磨加工のための
加工圧力として作用する。

【００４９】更に、各シリンダ機構２２は、図４に示す
ように、球体の研磨加工のための加工圧力を調整するた
めの液圧（油圧）回路に接続されている。同図に示すよ
うに、シリンダ２２ａの各ポートに接続された管路２８
ａ，２８ｂには、方向切換弁２９の各ポートが接続され
ている。また、切換弁２９には、それぞれ不図示のポン
プを用いた作動液圧（油圧）供給回路及びタンク３０に
つながる管路２８ｃ，２８ｄが接続されている。更に、
一方の管路２８ｃには、比例電磁制御弁３１が介装され
ている。そして、シリンダ２２ａへの作動液の供給圧力
を比例電磁制御弁３１により調整して、ピストンロッド
２２ｂを介して回転盤体１を図４中、左右方向に移動調
整することにより、粗加工、中加工及び仕上げ加工の３
段階の研磨加工圧力の制御を行うものである。

【００５０】案内スライド機構Ｓに関し、係合溝２３
ａ，２３ｂの内面には、図１に示すように案内体１７の
スライド方向に所定間隔を存して作動液（油）回収用の
溝２４が複数個形成されている。これらの溝２４は、係
合溝２３ａ，２３ｂの内面に沿うコ字状をなしている。
これにより、後述する静圧ポケット２５ａ，２５ｂ，２
５ｃから溝２４内に流出した作動液が下部の軸方向に沿
って設けられた通路２４ａを経由して回収されるように
なっている。溝２４相互間に位置して係合溝２３ａ，２
３ｂの内面には、図１に示すように長軸が案内体１７の
スライド方向に沿う矩形の静圧ポケット２５ａ，２５
ｂ，２５ｃがそれぞれ設けられている。各静圧ポケット
２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、図３に示すようにオリフィ
ス２６が介装された通路２７及び不図示の配管を介して
作動液圧（油圧）供給部にそれぞれ接続される。

【００５１】一方、図１及び図２中、７ｂは他方の支持
体で、基台６の図１及び図２において右側に設けられて
おり、この支持体７ｂには回転盤体１と対向する固定盤
体２が取り付けられている。

【００５２】本実施の形態に係る球体の研磨装置におい
て、実際の研磨加工中における真の加工圧力は、案内ス
ライド機構Ｓを静圧スライド構成としたため、従来の滑
り案内スライド構成や転がり案内スライド構成の場合に
見られた、図２１に示すようなヒステリシスが除去され
たため、設定加工圧力と正確に一致する。ここでいう
「真の加工圧力」とは、シリンダ機構２２による付加力
ではなく、真に加工中の球体にかかる負荷のことであ
る。

【００５３】次に、上記構成になる本実施の形態に係る
球体の研磨装置の動作を説明する。

【００５４】基本的な研磨加工動作は従来装置の場合と
変わらない。即ち、図示しないモータによりプーリ１２
を回転させると、これと一体に第１及び第２の回転軸８
ａ，８ｂ及び回転盤体１が回転する。これと共に、シリ
ンダ機構２２を動作させてピストンロッド２２ｂを突出
方向（図１及び図２において右方向）に移動させると、
これと一体に案内体１７が図１及び図２において右方向
にスライドする。これにより、回転盤体１が回転しなが
ら固定盤体２に接近加圧し、図１９に示すようにコンベ
ア５により搬送されて両盤体１，２相互間に挟持された
球体３の研磨加工が１ロット単位で行われる。実際に
は、研磨加工は少なくとも両盤体１，２のいずれか一方
が砥石であるか、もしくは両盤体１，２が金属盤で研磨
加工中に球体３にかけられる加工液に砥粒を混入して行
われる。

【００５５】ここで、案内体１７の係合突部１７ａ，１
７ｂと基台６上の支持体７ａ，７ａの係合溝２３ａ，２
３ｂとの間において、各静圧ポケット２５ａ〜２５ｃに
通路２７からオリフィス２６を介して高圧（例えば１０
気圧）の作動液（油）が供給され、この圧力が係合突部
１７ａ，１７ｂの上下面及び側面に作用することによっ
て、案内体１７が基台６上の支持体７ａ，７ａの係合溝
２３ａ，２３ｂ内に摩擦抵抗が殆ど生じない状態に支持
される。

【００５６】なお、静圧ポケット２５ａ〜２５ｃの周囲
から流出した作動液は、各溝２４から通路２４ａを介し
て図示しないサクションポンプで吸引されて作動液圧
（油圧）供給部へ回収するようにしてもよい。

【００５７】上述した本実施の形態に係る球体の研磨装
置では、案内体１７の案内スライド機構Ｓを静圧スライ
ド構成としたから、研磨加工圧力調整時のヒステリシス
は少なくなり、また、安定加工中の球体３への負荷も安
定する。このため、加工工程の各段階にあるべき加工圧
力を高精度に制御できるため、それぞれの段階に見合っ
た加工速度及び径寸法及び加工精度を得ることができ
る。

【００５８】また、図５に示すように各ロットの加工時
間が安定し、各ロット間の仕上がり程度の差を抑制する
ことができる。図５は、本実施の形態に係る球体の研磨
装置での各ロット毎の球体研磨加工曲線を示す図であ
り、同図の各曲線は、各ロット毎の平均値を表わす。従
来装置の場合での各ロット毎の球体研磨加工曲線を示す
図６と対比すると、本発明の方が各ロット間の仕上がり
程度の差を大きく抑制することができることは明きらか
である。

【００５９】なお、静圧スライド構成による案内スライ
ド機構Ｓは、例えばリング外形の研削装置のように、ワ
ーク寸法に見合った位置にスライド位置を高精度に制御
する加工装置においては既に広く使用されているが、加
工圧力を制御し、被加工物の高い精度を出す球体の研磨
装置では、スライド位置の停止精度としてはそれ程必要
なく、また、旧来の球体研磨の要求加工精度では、それ
程高い制御精度は必要ではなく、使われた例はない。

【００６０】なお、本実施の形態に係る球体の研磨装置
によれば、加工パターンを高精度に制御できるため、球
体のロット内の径相互差も格段に解消することができ、
また、確実に所望寸法の球体が得られる。

【００６１】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図７〜図１１に基づき説明する。本実施
の形態は、第１の回転軸８ａの軸受機構を静圧ラジアル
軸受Ｂ１，Ｂ２及び静圧スラスト軸受Ｂ３により構成し
たことである。

【００６２】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る
球体の研磨装置の概略側面図、図８は、同装置の要部縦
断面図、図９は、図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図１０
は、図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。なお、図７〜
図１０において、上述した第１の実施の形態の図１〜図
３と同一機能部位には、同一符号が付してある。

【００６３】本実施の形態に係る球体の研磨装置におい
て、上述した従来装置と異なる点は、第１の回転軸８ａ
の軸受機構を静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２及び静圧スラ
スト軸受Ｂ３により構成したことである。即ち、案内体
１７の両端部内周面には、図９に示すように周方向に所
定間隔を存して静圧ポケット３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，
３８ｄが設けられている。各静圧ポケット３８ａ〜３８
ｄは、その長軸が案内体１７の軸線方向に沿う矩形とさ
れている。各静圧ポケット３８ａ〜３８ｄは、オリフィ
ス３９を介装した通路４０を介して作動液圧（油圧）供
給源（図示省略）に接続されている。また、第１の回転
軸８ａの軸線方向略中間部には、図８に示すように鍔４
１が形成されている。案内体１７の、鍔４１の両側面と
対向する面には、静圧ポケット４２が設けられている。
各静圧ポケット４２は、図１０に示すように円環形状の
溝とされている。各静圧ポケット４２は、オリフィス４
３を介装した通路４４を介して前記作動液圧供給源に接
続されている。

【００６４】また、案内体１７の内周面に設けられた静
圧ポケット３８ａ〜３８ｄのそれぞれの両側には、環状
の溝４５ａが設けられ、更に静圧ポケット３８ａ〜３８
ｄを挟んで対向する溝４５ａ間を連通する溝４５ｂが設
けられている。溝４５ａの下部は、不図示の通路に接続
され、これにより、静圧ポケット３８ａ〜３８ｄ，４２
から直接、溝４５ａ内に流出した作動液（油）及び静圧
ポケット３８ａ〜３８ｄから溝４５ｂを経由し、溝４５
ａ内に流出した作動液が不図示の作動液タンク内に回収
されるようになっている。

【００６５】以上の構成になる本実施の形態に係る球体
の研磨装置は、第１の回転軸８ａの外周面と案内体１７
の内周面との間において、各静圧ポケット３８ａ〜３８
ｄ及び４２ａ，４２ｂに通路４０，４４からオリフィス
３９，４３を介して高圧（例えば１０気圧）の作動液
（油）が供給され、この圧力が第１の回転軸８ａの外周
面に作用することによって、第１の回転軸８ａが案内体
１７内に摩擦抵抗が殆ど生じない状態に回動可能に支持
される。これにより、回転盤体１はラジアル方向及びス
ラスト方向共に高精度な回転を行うことができる。

【００６６】ここで、図１１に示される真球度の分布デ
ータは、案内体１７の案内スライド機構Ｓが転がり案内
で、回転盤体１の軸受機構が静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ
２及び静圧スラスト軸受Ｂ３の場合のデータである。図
１１に示すデータはＨＤＤ用玉軸受によく使われる直径
２ｍｍの球体であり、現在の鋼球（球体）の最上位の規
格である「クラス３」の真球度０．０８μｍに比較し
て、真球度の分布も格段に向上していることがわかる。

【００６７】案内体１７の案内スライド機構Ｓが静圧案
内スライドの場合には、図５に示すように球体に対する
加工曲線が安定することにより、図１１に示す真球度及
びその分布範囲も更に向上することが期待できる。

【００６８】即ち、本実施の形態においては、案内体１
７の案内スライド機構Ｓは転がり案内スライド構成及び
静圧案内スライド構成のいずれであっても良いが、静圧
案内スライド構成の方が好ましい。

【００６９】なお、オリフィス３９，４３に代えて、毛
細管絞り或いは制御絞りでも良い。

【００７０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図１２及び図１３に基づき説明する。な
お、本実施の形態に係る球体の研磨装置の基本的な構成
は、上述した第２の実施の形態における図７〜図１０と
同一であるから、これらの各図を流用して説明する。

【００７１】本実施の形態は、回転盤体１の軸受機構で
ある静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２及び静圧スラスト軸受
Ｂ３の軸支持剛性力を調整可能にし、加工工程中に静圧
ラジアル軸受Ｂ１及びＢ２の軸支持剛性力を調整して球
体を研磨加工することにより、加工工程での固定盤体２
の環状溝４及び該環状溝４の溝底に安定して載置された
球体に対して回転盤の環状溝４を調心させることによ
り、球体の加工精度の向上を図るようにしたものであ
る。

【００７２】静圧ラジアル軸受Ｂ１及びＢ２の軸支持剛
性を調整する剛性調整手段としては、図１２に示すよう
に、例えばポンプＰから分岐した３本の管路Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３に電磁比例減圧弁等の圧力調整弁Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３をそれぞれ介装し、第１の圧力調整弁Ｖ１の吐出側
を第１の静圧ラジアル軸受Ｂ１の回路に接続し、第２の
圧力調整弁Ｖ２の吐出側を第２の静圧ラジアル軸受Ｂ２
の回路に接続し、第３の圧力調整弁Ｖ３の吐出側を静圧
スラスト軸受Ｂ３の回路に接続する。

【００７３】そして、ポンプＰから吐出された圧力Ｐｏ
の作動液（油）は、圧力調整弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３により
任意の供給圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に調整された後、オリ
フィス３９，４３をそれぞれ介して、静圧ラジアル軸受
Ｂ１，Ｂ２及び静圧スラスト軸受Ｂ３を構成する各静圧
ポケット３８ａ〜３８ｄ，４２内にそれぞれ供給され
る。

【００７４】ここで、静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸
支持剛性力Ｋと供給圧力Ｐ1，Ｐ2とは、ほぼ比例関係に
ある。従って、ここでは供給圧力Ｐ1，Ｐ2による静圧ラ
ジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸支持剛性力Ｋの調整例を示し
た。

【００７５】図１３は、本実施の形態に係る球体の研磨
装置における通常の粗加工、中仕上げ加工及び仕上げ加
工の３段階の加工工程をもつ球体の研磨加工工程におけ
る各静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２への供給圧力Ｐ1,Ｐ2
の制御例を示す図である。

【００７６】図１３において、粗加工時はシリンダ２２
ａへの供給圧力を高く保持して、球体への負荷を高くし
た上で、各静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２への供給圧力Ｐ
1,Ｐ2をも高く保持し、各静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２
の軸支持剛性力Ｋを高くして回転軸８ａを保持し、強制
的に球体を所望の寸法及び精度に研磨する。

【００７７】また、中仕上げ加工時はシリンダ２２ａへ
の供給圧力を低く保持して、球体への負荷を低くした上
で、前側（図８において右側）の第１の静圧ラジアル軸
受Ｂ１への供給圧力Ｐ1をも低く保持し、この第１の静
圧ラジアル軸受Ｂ１の軸支持剛性力Ｋを低くして回転軸
８ａを保持し、球体を所望の寸法及び精度に研磨する。

【００７８】更に、仕上げ加工時は被加工球体の加工効
率を下げて、寸法及び精度を整えるため、シリンダ２２
ａへの供給圧力を更に低く保持して、球体への負荷を更
に低くした上で、第１の静圧ラジアル軸受Ｂ１への供給
圧力Ｐ1をも更に低く保持し、この第１の静圧ラジアル
軸受Ｂ１の軸支持剛性力Ｋを更に低くして回転軸８ａを
保持し、球体を所望の寸法及び精度に研磨する。

【００７９】これにより、回転盤体１の加工部への回転
精度の影響力を下げ、両盤体１，２間の環状溝４と、こ
の環状溝４に挟持される球体とで構成される回転軸を基
準に回転盤体１を回転させることにより、球体への異常
な力が低減し、良好な仕上げ加工が可能になる。

【００８０】即ち、本実施の形態に係る球体の研磨装置
によれば、加工工程中に回転盤体１の軸受機構である静
圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸支持剛性力を調整して、
特に仕上げ加工工程での固定盤体２の環状溝４にある球
体に調心させることにより、球体の加工精度の向上を図
ることができる。

【００８１】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態を図１４に基づき説明する。なお、本実施
の形態に係る球体の研磨装置の基本的な構成は、上述し
た第２の実施の形態における図７〜図１０と同一であ
り、また、静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸支持剛性を
調整する剛性調整手段の制御回路の構成は、上述した第
３の実施の形態における図１２と同様であるから、これ
らの各図を流用して説明する。

【００８２】図１４は、本実施の形態に係る球体の研磨
装置における通常の粗加工、中仕上げ加工及び仕上げ加
工の３段階の加工工程をもつ球体の研磨加工工程におけ
る各静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２への供給圧力Ｐ1,Ｐ2
の制御例を示す図である。

【００８３】実際には、回転盤体１系には自重があり、
横軸型の回転軸８ａでは、加工部は回転盤体１の軸受機
構である静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸支持剛性力に
比例して幾何学的中心位置よりは下がる。従って、粗加
工時と仕上げ加工時に静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸
支持剛性力を変えることは、自重により回転盤体１の位
置も変わる。

【００８４】従って、本実施の形態においては、回転軸
８ａの軸受機構である静圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸
支持剛性力を調整することにより、上述した粗加工時に
おける回転盤体１の位置変化を抑制するようにしたもの
である。

【００８５】即ち、図１４において、粗加工時はシリン
ダ２２ａへの供給圧力を高く保持して、球体への負荷を
高くした上で、前側（図８において右側）の第１の静圧
ラジアル軸受Ｂ１への供給圧力Ｐ1を高く保持し、この
第１の静圧ラジアル軸受Ｂ１の軸支持剛性力Ｋを高く
し、後側の第２の静圧ラジアル軸受Ｂ２への供給圧力Ｐ
2を低く保持し、この第２の静圧ラジアル軸受Ｂ２の軸
支持剛性力Ｋを低くして回転軸８ａを保持する。

【００８６】また、中仕上げ加工時はシリンダ２２ａへ
の供給圧力を低く保持して、球体への負荷を低くした上
で、第１の静圧軸受Ｂ１への供給圧力Ｐ1を低く保持
し、この第１の静圧ラジアル軸受Ｂ１の軸支持剛性力Ｋ
を低くし、後側の第２の静圧ラジアル軸受Ｂ２への供給
圧力Ｐ2を高く保持し、この第２の静圧ラジアル軸受Ｂ
２の軸支持剛性力Ｋを高くして回転軸８ａを保持する。

【００８７】更に、仕上げ加工時は球体の加工効率を下
げて、寸法及び精度を整えるため、シリンダ２２ａへの
供給圧力を更に低く保持して、球体への負荷を更に低く
した上で、第１の静圧ラジアル軸受Ｂ１への供給圧力Ｐ
1をも更に低く保持し、この第１の静圧ラジアル軸受Ｂ
１の軸支持剛性力Ｋを更に低くし、後側の第２の静圧ラ
ジアル軸受Ｂ２への供給圧力Ｐ2を高く保持し、この第
２の静圧ラジアル軸受Ｂ２の軸支持剛性力Ｋを高くして
回転軸８ａを保持する。

【００８８】これにより、回転盤体１の回転精度の加工
部への影響力を下げ、両盤体１，２間の環状溝４と、こ
の環状溝４に挟持される球体とで構成される回転軸を基
準に回転盤体１を回転させることにより、球体への異常
な力が低減し、良好な仕上げ加工が可能になる。

【００８９】即ち、本実施の形態に係る球体の研磨装置
によれば、加工工程中に回転盤体１の軸受機構である静
圧ラジアル軸受Ｂ１，Ｂ２の軸支持剛性力を調整して、
特に仕上げ加工工程での固定盤体２の環状溝４にある球
体に調心させることにより、球体の加工精度の向上を図
ることができる。

【００９０】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態を図１５及び図１６に基づき説明する。図
１５は、本発明の第５の実施の形態に係る球体の研磨装
置の要部を示す縦断面図であり、同図において、上述し
た第１の実施の形態における図１と同一部位には、同一
符号が付してある。

【００９１】本実施の形態は、回転盤体１の一端面中心
部に、固定盤体２側中心部よりストッパーを当接させ
て、回転盤体１を軸方向に移動させるためのシリンダ機
構（押圧機構）の押圧力に制限を加えることにより、加
工圧力を微調整し得るようにして、特に仕上げ加工工程
時における球体の加工精度の向上を図るようにしたもの
である。

【００９２】図１５において、回転盤体１は、上述した
各実施の形態と同様に、第１の回転軸８ａにより回転自
在に支持され、回転盤体１と第１の回転軸８ａは、シリ
ンダ機構（押圧機構）により図１５において左右方向
（図中矢印方向）に移動自在になっている。固定盤体２
は他方の支持部材７ｂに固定されている。この固定盤体
２と他方の支持部材７ｂとには、それらの中心部を貫通
する貫通孔５０，５１が形成されている。他方の支持部
材７ｂの貫通孔５１の一端部（図中左端部）には軸受部
５２を介して加工圧力を微調整するための微調整手段の
一部を構成するストッパー５３が回転方向及び軸方向に
移動自在に支持されている。このストッパー５３は所定
軸長を有する杆状をなしている。

【００９３】回転盤体１には、その中心部を貫通する貫
通孔５４が形成されている。この貫通孔５４内に位置し
て第１の回転軸８ａの端部には杆状の受け部材５５が突
設されている。この受け部材５５の先端面とストッパー
５３の先端面は互いに対向し、必要に応じてストッパー
５３の先端面を受け部材５５の先端面に当接させること
により、前記シリンダ機構の押圧力に制限を加え、加工
圧力を微調整し得るようになっている。

【００９４】即ち、ストッパー５３の基端部は、静圧軸
受５６を介してネジ軸５７の先端部に接続されている。
このネジ軸５７は、例えばボールネジよりなり、他方の
支持部材７ｂの貫通孔５１の他端部にボールネジのナッ
ト５８を介して回転自在に支持されている。ネジ軸５７
の基端部には平歯車５９が固定され、この平歯車５９は
ピニオン歯車６０に噛合している。このピニオン歯車６
０は、他方の支持部材７ｂの端面に固定されたブラケッ
ト６１に回転自在に軸支されている。ピニオン歯車６０
はサーボモータ６２により回転駆動される。

【００９５】そして、サーボモータ６２を正逆回転させ
ることにより、ピニオン歯車６０、平歯車５９、ネジ軸
５７及び静圧軸受５６を介して、ストッパー５３を図中
左右方向に移動（位置）調節できるようになっている。

【００９６】静圧軸受５６は、ストッパー５３とネジ軸
５７とを、それぞれ単独回転できるように接続するカッ
プリング部材６３を有し、このカップリング部材６３に
は作動液（油）流出孔６３ａが穿設されている。

【００９７】静圧軸受５６内には、図示しないポンプに
より作動液が供給できるようになっている。即ち、ネジ
軸５７の中心にはその全軸長に亘って作動液供給路６４
が形成され、この作動液供給路６４の一端部はカップリ
ング部材６３内に開放し、他端部は回転継手６５、ホー
ス６６を介して従来公知の構成のダイヤフラム型制御絞
り６７の流出口６７ａに接続されている。このダイヤフ
ラム型制御絞り６７の流入口６７ｂは、前記ポンプの吐
出口に接続され、このポンプの吸入口は図示しない作動
液タンクに接続されている。ダイヤフラム型制御絞り６
７は、基台６の端面に固定されている。なお、ダイヤフ
ラム型制御絞り６７は、操作に便なる場所に固定するこ
とが望ましい。

【００９８】そして、前記作動液タンク内の作動液
（油）が前記ポンプによりダイヤフラム型制御絞り６７
の流入口に供給される。該ダイヤフラム型制御絞り６７
により、ストッパー５３とネジ軸５７との対向面間の隙
間δが一定に保たれるように作動液の圧力が自動的に絞
られ、その作動液は流出口からホース６６、回転継手６
５及び作動液供給路６４を順次介して静圧軸受５６のカ
ップリング部材６３内に供給される。カップリング部材
６３内に供給された作動液は、カップリング部材６３の
作動液流出孔６３ａから図示しない作動液回収回路を介
して前記作動液タンク内に回収される。

【００９９】次に、上記構成になる本実施の形態に係る
球体の研磨装置の動作を説明する。球体の研磨加工動作
は、上述した各実施の形態と同様であるが、本実施の形
態特有の動作は、特に仕上げ加工工程時に、ストッパー
５３の先端面を受け部材５５の先端面に当接させること
により、回転盤体１を軸方向に移動させるためのシリン
ダ機構（押圧機構）の押圧力に制限を加えて、加工圧力
を微調整するようにしたことである。

【０１００】即ち、サーボモータ６２を一方向に回転さ
せ、ピニオン歯車６０、平歯車５９、ネジ軸５７及び静
圧軸受５６を介して、ストッパー５３を図中左方向に移
動させることにより、該ストッパー５３の先端面を受け
部材５５の先端面に当接させる。これにより、受け部材
５５にかかる軸方向のスラスト力をストッパー５３が受
けることによって、前記シリンダ機構の押圧力の一部を
ストッパー５３で受け止めることになり、加工圧力が微
調整される。

【０１０１】受け部材５５の先端面にストッパー５３の
先端面を当接させたとき、該ストッパー５３は受け部材
５５により回転されるが、静圧軸受５６により支持され
ているため、回転によりストッパー５３のスラスト方向
の負荷変動は殆どない。

【０１０２】このストッパー５３の先端面を受け部材５
５の先端面に当接させる時点は、球体の寸法が所望寸法
に近くなった時点をとり、下記（１）式を満足するよう
に、ストッパー５３のサーボモータ６２への負荷、もし
くはネジ軸５７の先端面にかかる負荷をロードセル等の
負荷検出器により検出し、この検出値に基づいてサーボ
モータ６２を制御してストッパー５３の位置を調整保持
するものである。

【０１０３】ｆp＝Ｆ0×ｋ（０＜Ｋ≦１） …（１）図１６は、本実施の形態に係る球体の研磨装置による仕
上げ加工工程時の加工圧力を示す図であり、同図におい
て、縦軸は回転盤体１を軸方向に移動させるためのシリ
ンダ機構による負荷を、横軸は時間をそれぞれ示す。ま
た、ＦOは仕上げ加工工程時に回転盤体１が前記シリン
ダ機構により付加される力、即ち、初期仕上げ加工工程
時の加工圧力、ｆpはストッパー５３をきかせたとき、
即ち、ストッパー５３の先端面を受け部材５５の先端面
に当接させたときの真の加工圧力、ｆsはストッパー５
３のストッパー力である。

【０１０４】図１６中、前記シリンダ機構により付加さ
れる力ＦOは従来の仕上げ加工工程時の加工圧力であ
り、時間ロの時点で加工を終了する。また、時間イの時
点はストッパー５３をきかせた点、即ち、ストッパー５
３の先端面を受け部材５５の先端面に当接させた点であ
る。図１６に示すように、球体にかかる加工圧力は、当
初はＦOであるがストッパー５３をきかせた点、即ち、
時間イの時点からはｆpとなり、この時間イの時点から
加工が進み球体の差が減少するのに従って加工圧力が徐
々に減少する。また、ストッパー５３をきかせているこ
とにより、加工中において両盤体１，２相互間に、多数
のある値の球体（鋼球）中に前記ある値より少し径の大
きい少数の球体（鋼球）が混在する場合、前記ある値よ
り少し径の大きい球体には大きな加工圧力がかかって多
く削ることができ、また、前記ある値の球体には小さな
加工圧力がかかるため削り量は少なくなる。このような
加工を繰り返すことにより、各球体相互間の寸法差の改
善を有効に図ることができ、いわゆる研削作業にかける
スパークアウト状態を設けたことになる。

【０１０５】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態を図１７に基づき説明する。図１７は、本
発明の第６の実施の形態に係る球体の研磨装置の要部を
示す縦断面図であり、同図において、上述した第５の実
施の形態における図１５と同一部位には、同一符号が付
してある。

【０１０６】図１７において図１５と異なる点は、図１
５の構成から軸受５２、静圧軸受５６、回転継手６５、
ホース６６、制御絞り６７を削除し、ネジ軸５７の先端
部に鋼球等よりなるストッパー５３ａをロー付け等によ
り固定すると共に、受け部材５５を回転盤体１の中心部
にラジアル軸受６８とスラスト軸受６９を介して回転自
在に支持したことである。スラスト軸受６９は円筒状の
転動体を有する円筒スラスト軸受であり、受け部材５５
が回転盤体１に対する回転を生じた場合、該受け部材５
５とストッパー５３ａとの当接部の左右方向の振れを極
力小さくするため、前記転動体の寸法精度を厳格に選択
したものである。

【０１０７】なお、本実施の形態におけるストッパー５
３ａの移動動作及びそれに伴う作用効果は、上述した第
５の実施の形態と同一であるから、その詳細説明は省略
する。

【０１０８】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態を図１８に基づき説明する。本実施の形態
は、固定盤体への環状溝成形方法を工夫することによっ
て、予め固定盤体に成形される環状溝の中心と回転盤体
の回転中心との偏心を極力小さくし、球体研磨工程にお
ける「盤ならし加工時間」の短縮を図ることができるよ
うにしたものである。

【０１０９】図１８は、本実施の形態に係る固定盤体へ
の環状溝成形方法を説明するための球体の研磨装置の構
成を示す概略側面図である。なお、図１８において、上
述した第５の実施の形態における図１５と同一部分に
は、同一符号が付してある。

【０１１０】図１８に示すように、研磨装置本体の回転
盤体取付部である回転基礎盤体１ａは、回転盤体１と同
軸回転するものである。この回転基礎盤体１ａから回転
盤体１を取り外した後、この回転基礎盤体１ａの固定盤
体２との対向面に刃物台取付ベース７０を図示しないボ
ルト等により着脱自在に取り付ける。この刃物台取付ベ
ース７０に刃物台７１を回転基礎盤体１ａの回転軸線と
直交する方向（図中、矢印方向）に移動可能に取り付け
る。即ち、刃物台７１の一側面に設けられた係合突部７
１ａが刃物台取付ベース７０の係合溝７０ａにスライド
可能に係合されている。

【０１１１】また、刃物台７１の中央部にボールネジ等
からなるネジ棒７２が螺合されている。このネジ棒７２
は刃物台取付ベース７０の支持壁７０ｂに回転可能に且
つ軸線方向には移動不可能に支持されている。ネジ棒７
２の基端部（図においては下端部）には調整摘み７２ａ
が設けられ、この調整摘み７２ａを持ってネジ棒７２を
正逆回転させることにより、刃物台７１が図中、矢印方
向に移動して位置調整できると共に、調整後は、その位
置に刃物台７１を固定できるようになっている。刃物台
７１には、環状溝を切削加工するための刃物（切削工
具）７３が取り付けられている。固定盤上に加工される
環状溝の深さはサーボモータ６２により位置調整された
ストッパー５３と、回転基礎盤体１ａに取り付けられた
受け部材５５を当接することにより決まる。

【０１１２】次に、固定盤体２に環状溝４を成形する手
順について図１８を用いて説明する。回転基礎盤体１ａ
と固定盤体２との対向面間が開かれた状態で、図１８に
示すように回転基礎盤体１ａの固定盤体２との対向面
に、刃物台取付ベース７０を介して刃物台７１を取り付
け、この刃物台７１に刃物７３を取り付ける。次に、調
整摘み７２ａを持ってネジ棒７２を正逆回転させること
により、刃物台７１を図中矢印方向に移動させて刃物７
３の刃先位置を初期位置に調整固定する。なお、この刃
物７３の刃先調整位置は、固定盤体２を装置本体の固定
盤取付部である支持部材７ｂに固定する前に印を付けて
おいてもよく、また、固定盤体２を支持部材７ｂに固定
した後にスケール等で測定して決めてもよい。

【０１１３】次に、あらかじめ設定された回転基礎盤体
１ａ上に設けられた刃物７３の刃先位置と受け部材５５
の先端位置との相対関係と得ようとする環状溝の深さと
からストッパー５３の位置調整をサーボモータ６２によ
り行う。

【０１１４】回転基礎盤体１ａを回転機構により駆動回
転させ且つ案内スライド機構により固定盤２方向に移動
させる。すると、刃物７３が回転基礎盤体１ａと一体回
転しながら固定盤体２に近づくことにより、該刃物７３
により固定盤体２には、１本の環状溝が切削加工され、
ストッパー５３と受け部材５５との対向面が当接するこ
とにより、環状溝の切削加工が完了する。

【０１１５】このようにして１本の環状溝の切削加工が
完了したならば、図示しないダイヤルゲージ等により計
りながら、刃物台７１を所定のピッチずつ回転基礎盤体
１ａの径方向に移動させ、刃物７３の刃先位置を調整固
定した後、上記と同様の切削加工を繰り返す。

【０１１６】以上詳述したように、本実施の形態に係る
固定盤体への環状溝の成形方法によれば、固定盤体２へ
の環状溝は、回転盤体１の回転軸と同軸を使って切削加
工されるため、回転盤体１の回転中心との偏心を生じる
ことなく成形することができる。

【０１１７】なお、本実施の形態においては、回転基礎
盤体１ａには、これに装着される環状溝切削加工装置
（刃物台取付ベース７０、刃物台７１、ネジ棒７２及び
刃物７３）に対するバランスウエイトを取り付けること
が望ましい。

【０１１８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の請求項１及
び７記載の球体の研磨方法及び装置によれば、盤体を回
転させるための回転機構を支持するための回転支持手段
と、盤体をスライド案内するための案内スライド機構を
支持する案内支持手段の少なくとも一方を静圧としたか
ら、加工圧力を精度高くコントロールすることができ、
しかも球体の加工精度の向上を図ることができるという
効果を奏する。

【０１１９】また、本発明の請求項２及び８記載の球体
の研磨方法及び装置によれば、請求項１及び７記載の球
体の研磨方法及び装置において、前記回転支持手段を転
がり軸受とし且つ前記案内支持手段を静圧案内としたか
ら、加工圧力を精度高くコントロールすることができ、
しかも球体の加工精度の向上を図ることができるという
効果を奏する。

【０１２０】また、本発明の請求項３及び９記載の球体
の研磨方法及び装置によれば、請求項１及び７記載の球
体の研磨方法及び装置において、前記回転支持手段を静
圧軸受とし且つ前記案内支持手段を転がり案内としたか
ら、加工圧力を精度高くコントロールすることができ、
しかも球体の加工精度の向上を図ることができるという
効果を奏する。

【０１２１】また、本発明の請求項４及び１０記載の球
体の研磨方法及び装置によれば、請求項１及び７記載の
球体の研磨方法及び装置において、前記回転支持手段を
静圧軸受とし且つ前記案内支持手段を静圧案内としたか
ら、加工圧力を精度高くコントロールすることができ、
しかも球体の加工精度の向上を図ることができるという
効果を奏する。

【０１２２】また、本発明の請求項５及び１１記載の球
体の研磨方法及び装置によれば、請求項１〜３または４
及び７〜９または１０記載の球体の研磨方法及び装置に
おいて、前記回転支持手段の軸支持剛性を剛性調整手段
により調整するから、回転盤体の回転誤差を少なくで
き、高精度の品質の球体を得ることができるという効果
を奏する。

【０１２３】また、本発明の請求項６及び１２記載の球
体の研磨方法及び装置によれば、請求項１〜３または４
及び７〜９または１０記載の球体の研磨方法及び装置に
おいて、前記押圧機構の押圧により２つの盤体の対向面
間に作用する力を微調整手段により微調整するから、両
盤体の球体支持部間に作用する力を一定にしたまま、回
転盤体と固定盤体のアライメントに変化を与えることな
く研磨加工することができ、また、両盤体間の球体にか
かる力の調整も高精度に行うことができ、更に、球体の
径寸法の修正能力が向上し、高精度の品質の球体を得る
ことができるという効果を奏する。

【０１２４】更に、本発明の請求項１３及び１４記載の
球体の研磨装置における固定盤体への環状溝成形方法に
よれば、回転盤体の回転軸と同一軸を使って固定盤体の
環状溝を成形することができるので、回転盤体の環状溝
は回転盤体の回転中心と偏心することがなく成形するこ
とができると共に、「盤ならし加工時間」を短縮するこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る球体の研磨装
置の構成を示す概略側面図である。

【図２】同装置の要部を断面した側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】同装置の加工圧力調整のための油圧回路構成を
示すブロック図である。

【図５】同装置における各ロット毎の球体研磨加工曲線
を示す図である。

【図６】従来装置における各ロット毎の球体研磨加工曲
線を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る球体の研磨装
置の概略側面図である。

【図８】同装置の要部を断面した側面図である。

【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１０】図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【図１１】同装置における真球度の分布を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る球体の研磨
装置における静圧軸受に対する作動液供給回路の構成を
示す図である。

【図１３】同装置における各加工工程と静圧軸受への供
給圧力との関係を示す図である。

【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る球体の研磨
装置における各加工工程と静圧軸受への供給圧力との関
係を示す図である。

【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る球体の研磨
装置の構成を示す概略側面図である。

【図１６】同装置における仕上げ加工工程時の加工圧力
を示す図である。

【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る球体の研磨
装置の構成を示す縦断面図である。

【図１８】本発明の第７の実施の形態に係る球体の研磨
装置における環状溝成形方法を示す図である。

【図１９】従来の球体の研磨装置における要部の斜視図
である。

【図２０】従来の球体の研磨装置における球体加工圧力
制御パターンと球体径寸法変化量の目標値を示す図であ
る。

【図２１】従来の球体の研磨装置の一例を示す縦断面図
である。

【図２２】従来装置の加工圧力のヒステリシスを示す図
である。

【図２３】従来装置における問題点を説明するための図
である。

【図２４】従来装置における問題点を説明するための図
である。

【符号の説明】

１回転盤体２固定盤体３球体４環状溝５コンベア６基台７ａ支持部材７ｂ支持部材８回転軸８ａ回転軸８ｂ回転軸１０ピストンロッド１１ａ転がり軸受１１ｂ転がり軸受１２プーリ１３ａ液圧（油圧）室１３ｂ液圧（油圧）室１４ａ液圧（油圧）ポート１４ｂ液圧（油圧）ポート１６スプライン機構１７案内体１８ａ転がり軸受１８ｂ転がり軸受１９静圧案内部材２１ａ転がり軸受２１ｂ転がり軸受２２シリンダ機構２２ａシリンダ２２ｂピストンロッド２３ａ係合溝２３ｂ係合溝２４溝２５ａ静圧ポケット２５ｂ静圧ポケット２５ｃ静圧ポケット２６オリフィス２７通路２８ａ管路２８ｂ管路２８ｃ管路２８ｄ管路２９切換弁３０作動液（油）タンク３１加工圧力調整制御弁３２スリーブ３３スリーブ３４ａ静圧ポケット３４ｂ静圧ポケット３４ｃ静圧ポケット３４ｄ静圧ポケット３５オリフィス３６通路３７ａ溝３７ｂ溝３８ａ静圧ポケット３８ｂ静圧ポケット３８ｃ静圧ポケット３８ｄ静圧ポケット３９オリフィス４０通路４２ａ静圧ポケット４２ｂ静圧ポケット４３オリフィス４４通路４５ａ溝４５ｂ溝Ｓ静圧案内スライド機構Ｂ１静圧ラジアル軸受Ｂ２静圧ラジアル軸受Ｂ３静圧スラスト軸受５０貫通孔５１貫通孔５２軸受５３ストッパー５３ａストッパー５４貫通孔５５受け部材５６静圧軸受５７ネジ軸５８ボールネジのナット部５９平歯車６０ピニオン歯車６１ブラケット６２サーボモータ６３カップリング６３ａ作動液流出孔６４作動液供給路６５回転継手６６ホース６７ダイヤフラム制御絞り６７ａ流出口６７ｂ流入口６８ラジアル軸受６９スラスト軸受

フロントページの続き (72)発明者隅田雄一神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者治武章二神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの盤体の対向面間に球体を挟持した
状態で前記２つの盤体の一方を回転機構により回転さ
せ、前記２つの盤体のいずれか一方を案内スライド機構
により他方側にスライド案内可能とし且つ押圧機構によ
り前記案内スライド機構を介して他方側に押圧し、その
押圧力を押圧力調整機構により調整しながら前記球体を
研磨する球体の研磨方法において、前記回転機構を支持
する回転支持手段と前記案内スライド機構を支持する案
内支持手段の少なくとも一方を静圧としたことを特徴と
する球体の研磨方法。
【請求項２】前記回転支持手段を転がり軸受とし且つ
前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とする請
求項１記載の球体の研磨方法。
【請求項３】前記回転支持手段を静圧軸受とし且つ前
記案内支持手段を転がり案内としたことを特徴とする請
求項１記載の球体の研磨方法。
【請求項４】前記回転支持手段を静圧軸受とし且つ前
記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とする請求
項１記載の球体の研磨方法。
【請求項５】前記回転支持手段の軸支持剛性を剛性調
節機構により調節することによって前記一方の盤体の前
記他方の盤体と対向する面に設けられた環状溝と前記他
方の盤体の前記一方の盤体と対向する面に設けられた環
状溝との間の位置変化を抑制することを特徴とする請求
項１〜３または４記載の球体の研磨方法。
【請求項６】前記押圧機構の押圧力により前記２つの
盤体の対向面間に作用する力を、微調整手段により微調
整することを特徴とする請求項１〜３または４記載の球
体の研磨方法。
【請求項７】２つの盤体の対向面間に球体を挟持した
状態で前記２つの盤体の一方を回転機構により回転さ
せ、前記２つの盤体のいずれか一方を案内スライド機構
により他方側にスライド案内可能とし且つ押圧機構によ
り前記案内スライド機構を介して他方側に押圧し、その
押圧力を押圧力調整機構により調整しながら前記球体を
研磨する球体の研磨装置において、前記回転機構を支持
する回転支持手段と前記案内スライド機構を支持する案
内支持手段の少なくとも一方を静圧としたことを特徴と
する球体の研磨装置。
【請求項８】前記回転支持手段を転がり軸受とし且つ
前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とする請
求項７記載の球体の研磨装置。
【請求項９】前記回転支持手段を静圧軸受とし且つ前
記案内支持手段を転がり案内としたことを特徴とする請
求項７記載の球体の研磨装置。
【請求項１０】前記回転支持手段を静圧軸受とし且つ
前記案内支持手段を静圧案内としたことを特徴とする請
求項７記載の球体の研磨装置。
【請求項１１】前記一方の盤体の前記他方の盤体と対
向する面に設けられた環状溝と前記他方の盤体の前記一
方の盤体と対向する面に設けられた環状溝との間の位置
変化を抑制するために前記回転支持手段の軸支持剛性を
調節する剛性調節機構を設けたことを特徴とする請求項
７〜９または１０記載の球体の研磨装置。
【請求項１２】前記押圧機構の押圧力により前記２つ
の盤体の対向面間に作用する力を微調整するための微調
整手段を設けたことを特徴とする請求項７〜９または１
０記載の球体の研磨装置。
【請求項１３】研磨装置本体の回転盤体取付部に回転
可能に取り付けられた回転盤体と、前記研磨装置本体の
固定盤体取付部に前記回転盤体と対向して非回転状態に
取り付けられた固定盤体とを有し、前記回転盤体の前記
固定盤体との対向面に設けられた環状溝と前記固定盤体
の前記回転盤体との対向面に設けられた環状溝との間に
球体を加圧挟持した状態で、前記回転盤体を回転するこ
とにより、前記球体を自転させながら前記環状溝を移動
させて、前記球体を研磨加工する球体の研磨装置におけ
る前記固定盤体に前記環状溝を成形する環状溝成形方法
であって、前記回転盤体に一体回転可能に切削工具を取
り付け、前記回転盤体を回転させて前記切削工具により
前記固定盤体に前記環状溝を成形することを特徴とする
球体の研磨装置における固定盤体への環状溝成形方法。
【請求項１４】研磨装置本体の回転盤体取付部に回転
可能に取り付けられた回転盤体と、前記研磨装置本体の
固定盤体取付部に前記回転盤体と対向して非回転状態に
取り付けられた固定盤体とを有し、前記回転盤体の前記
固定盤体との対向面に設けられた環状溝と前記固定盤体
の前記回転盤体との対向面に設けられた環状溝との間に
球体を加圧挟持した状態で、前記回転盤体を回転するこ
とにより、前記球体を自転させながら前記環状溝を移動
させて、前記球体を研磨加工する球体の研磨装置におけ
る前記固定盤体に前記環状溝を成形する環状溝成形方法
であって、前記回転盤体取付部は前記回転盤体と同軸回
転する回転基礎盤体であり、該回転基礎盤体に一体回転
可能に切削工具を取り付け、前記回転基礎盤体を回転さ
せて前記切削工具により前記固定盤体に前記環状溝を成
形することを特徴とする球体の研磨装置における固定盤
体への環状溝成形方法。