JP2017080735A - 洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】球体の表面を均一に洗浄することが可能な洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法を提供する。【解決手段】球体の洗浄システムは、球体を洗浄するための洗浄装置を備える。この洗浄装置は、第１の面を有する第１の部材１１と、第１の面に対向する第２の面を有する第２の部材とを含む。第１の面および第２の面は、球体を挟持する挟持面である。第１の面と第２の面とは、互いに相対的に回転可能に構成されている。この洗浄装置は、第１の面と第２の面との間の空間に球体を投入するための投入部１２と、上記空間から球体を排出するための排出部１３とをさらに含む。第１の面および第２の面のうち一方の面には、投入部１２から排出部１３まで球体を案内するための螺旋溝１５が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法に関し、特に、球体表面を均一に洗浄することが可能な洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法に関する。

軸受用の鋼球やセラミック球には、高い真球度を得るために精密な研磨加工が施される。この研磨加工では、砥石や遊離砥粒および油系や水系のクーラント液を用いて球体が研磨される。そのため、研磨加工後の球体の表面には、クーラント液や研磨粉などの汚れが付着する場合があり、これらを除去するために洗浄工程をさらに実施することが必要になる。

球体の洗浄方法には、球体の大きさや必要な清浄度により種々の方法がある。一般的な球体の洗浄方法としては、たとえば超音波洗浄、ブラシ洗浄、転がし洗浄または手洗い洗浄などがある。超音波洗浄では、キャビテーションによる衝撃波によって球体が洗浄される。またブラシ洗浄では、円盤状の保持器に球体が入れられ、ブラシで表面を擦ることにより球体が洗浄される。転がし洗浄では、スポンジなどの上で転がすことにより球体が洗浄される。手洗い洗浄では、両手揉みやスポンジと手によって転がすことにより球体が洗浄される。またこの種の球体の洗浄方法として、特開平７−１００２２９号公報（特許文献１）には、螺旋ガイド部材に沿って球体を送りつつ洗浄する方法が記載されている。

特開平７−１００２２９号公報

研磨加工後の鋼球やセラミック球の洗浄工程においては、球体表面の全体において均一かつ高い清浄度を確保し、また洗浄作業中における球体同士の衝突や接触に起因した傷の発生を抑制することが必要になる。しかしながら、従来の洗浄方法では、球体表面を均一かつ高い清浄度で洗浄することは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、球体の表面を均一に洗浄することが可能な洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法を提供することである。

本発明に従った洗浄装置は、球体を洗浄するための洗浄装置である。上記洗浄装置は、第１の面を有する第１の部材と、第１の面に対向する第２の面を有する第２の部材とを含んでいる。第１の面および第２の面は、球体を挟持する挟持面である。第１の面と第２の面とは、互いに相対的に回転可能に構成されている。上記洗浄装置は、第１の面と第２の面との間の空間に球体を投入するための投入部と、上記空間から球体を排出するための排出部とをさらに含んでいる。第１の面および第２の面のうち一方の面には、投入部から排出部まで球体を案内するための螺旋溝が設けられている。

本発明に従った洗浄装置では、第１の面および第２の面により球体を挟持して第１の面および第２の面を互いに相対的に回転させることにより、球体を自転させることができる。そして、自転した球体を投入部から排出部まで螺旋溝に沿って案内しつつ洗浄することにより、挟持面（第１の面および第２の面）に対する自転軸の傾きを変更させつつ球体表面を洗浄することができる。その結果、球体の表面全体においてより均一な清浄度を確保することができる。したがって、本発明に従った洗浄装置によれば、球体の表面を均一に洗浄することが可能な洗浄装置を提供することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、第１の部材および第２の部材のうち一方の部材は、上記挟持面が平面から球体の表面形状に沿った曲面に変形することが可能な変形部材である。

上記構成によれば、球体と上記挟持面との接触部において差動滑りが発生するため、自転した球体の表面を上記挟持面に擦り付けながら洗浄することができる。その結果、球体の表面をより均一に洗浄することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、上記変形部材は、多孔質部材と、上記多孔質部材上に配置されるとともに上記挟持面を構成し、球体を洗浄するための洗浄剤が含浸された繊維部材とを含んでいる。

上記構成によれば、多孔質部材を用いることにより上記変形部材の柔軟性を確保し、また洗浄剤が含浸された繊維部材において球体を挟持することにより高い洗浄効果を得ることができる。その結果、球体表面においてより高い清浄度を確保することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、上記洗浄剤は有機溶剤または水を含んでいる。このように上記洗浄装置においては、球体表面の洗浄に適した洗浄剤を適宜選択することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、上記螺旋溝は、第１の面および第２の面のうち一方の面と、上記一方の面から第１の面および第２の面のうち他方の面に向かい突出する壁部の壁面とにより囲まれた領域である。上記空間を構成する上記第１および第２の面ならびに上記空間内における上記壁面は多孔質部材により形成される。

上記構成によれば、研磨加工時に砥粒付ボンドが表面に付着した球体を上記洗浄装置で洗浄する際に、砥粒付ボンドは多孔質部材に含まれる空孔内に取り込まれるため、砥粒付ボンドにより球体の表面が傷つけられる不具合を抑制することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、上記螺旋溝は、第１の面および第２の面のうち一方の面と、上記一方の面から第１の面および第２の面のうち他方の面に向かい突出する壁部の壁面とにより囲まれた領域である。また上記壁面は、上記一方の面よりも摩擦係数が大きい面である。

上記構成によれば、挟持面（第１の面および第２の面）により挟持された状態で螺旋溝に沿って移送される球体が壁面と接触した場合、挟持面と壁面との摩擦係数の差により球体の自転軸を変更させることができる。その結果、球体の表面をさらに均一に洗浄することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、上記螺旋溝は、螺旋軌道から軌道変更された部分を含んでいる。

上記構成によれば、軌道変更された上記部分において球体の自転軸を変更させることができる。その結果、球体の表面を一層均一に洗浄することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、第１の部材および第２の部材は、回転軸が互いに偏心するように配置されている。

上記構成によれば、第１の部材および第２の部材を相対的に回転させたときの周速の差により球体の自転軸を変更させることができる。その結果、球体の表面を一層均一に洗浄することができる。

上記洗浄装置において好ましくは、第１の部材および第２の部材のうち上記螺旋溝が設けられた部材は、樹脂材料または金属材料を含んでいる。このように上記螺旋溝が設けられた部材の構成材料は、洗浄剤の成分などを考慮して適宜選択することができる。

上記洗浄装置を備える球体の洗浄システムは好ましくは、複数の上記洗浄装置を備えている。また、上記球体の洗浄システムは好ましくは、上記複数の洗浄装置のうち一の洗浄装置により洗浄された球体を上記一の洗浄装置の下流側に位置する他の洗浄装置に送るための移送手段を備えている。上記構成によれば、複数の洗浄装置を用いることで球体の表面を一層均一に洗浄することができる。

本発明に従った球体の洗浄方法は、球体を準備する工程と、球体を洗浄するための洗浄装置を準備する工程とを備えている。上記洗浄装置は、第１の面を有する第１の部材と、第１の面に対向する第２の面を有する第２の部材と、第１の面と第２の面との間の空間に球体を投入するための投入部と、上記空間から球体を排出するための排出部とを含んでいる。第１の面および第２の面のうち一方の面には、投入部から排出部まで球体を案内するための螺旋溝が設けられている。上記球体の洗浄方法は、球体を投入部から上記空間に投入する工程と、上記空間において球体を洗浄する工程と、洗浄された球体を排出部から排出する工程とをさらに備えている。球体を洗浄する工程では、第１の面と第２の面とにより球体を挟持しつつ第１の面と第２の面とを互いに相対的に回転させることにより球体を自転させ、自転した球体が螺旋溝において投入部から排出部まで案内されつつ洗浄される。

本発明に従った球体の洗浄方法では、第１の面および第２の面により球体を挟持しつつ第１の面と第２の面とを互いに相対的に回転させることにより、球体を自転させることができる。そして、自転した球体を螺旋溝において投入部から排出部まで案内しつつ洗浄することにより、挟持面（第１の面および第２の面）に対する自転軸の傾きを変更させつつ球体の表面を洗浄することができる。その結果、球体の表面全体においてより均一な清浄度を確保することができる。したがって、本発明に従った球体の洗浄方法によれば、球体の表面を均一に洗浄することが可能な球体の洗浄方法を提供することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明に従った洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法によれば、球体の表面を均一に洗浄することが可能な洗浄装置、球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る球体の洗浄システムの構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る球体の洗浄システムの構成の第１例を概略的に示す平面図である。 図２中の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面構造を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る球体の洗浄システムの構成の第２例を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る球体の洗浄方法を概略的に示すフローチャートである。 図２中の領域ＶＩにおける球体の自転軸の傾きを示す概略図である。 図２中の領域ＶＩＩにおける球体の自転軸の傾きを示す概略図である。 図２中の領域ＶＩＩＩにおける球体の自転軸の傾きを示す概略図である。 本発明の実施の形態２に係る球体の洗浄システムの構成を概略的に示す平面図である。 球体の自転軸の変化を示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る球体の洗浄システムの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る球体の洗浄システムの構成の第１例を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る球体の洗浄システムの構成の第２例を示す概略図である。 本発明の実施の形態５に係る球体の洗浄システムにおける、図２中の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った部分に対応する部分の断面構造を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（実施の形態１）
（球体の洗浄システムの構成）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１に係る球体の洗浄システムの構成について、図１〜図３を参照しつつ説明する。本実施の形態に係る球体の洗浄システム１は、球体３０を洗浄するための洗浄装置１０を備えている。

球体３０は、たとえば軸受用の鋼球や窒素珪素球などのセラミックス球であってもよいし、その他の球体であってもよい。また図１では、球体の洗浄システム１が一つの洗浄装置１０を備える場合が示されているが、後述の他の実施の形態で説明されるように、本発明の球体の洗浄システムは複数の洗浄装置を備えていてもよい。

図３を参照して、洗浄装置１０は、第１の面１１ａを有する第１の部材としての螺旋溝盤１１と、第１の面１１ａに対向する第２の面２０ａを有する第２の部材としての平円盤２０とを含んでいる。第１の面１１ａおよび第２の面２０ａは、球体３０を挟持する挟持面である。

第１の面１１ａおよび第２の面２０ａは、互いに相対的に回転可能に構成されている。すなわち、第１の面１１ａが固定されて第２の面２０ａが回転可能な構成であってもよいし、第２の面２０ａが固定されて第１の面１１ａが回転可能な構成であってもよいし、第１の面１１ａおよび第２の面２０ａの両方が回転可能な構成であってもよい。

図１〜図３を参照して、洗浄装置１０は、第１の面１１ａと第２の面２０ａとの間の空間Ｓに球体３０を投入するための投入部１２と、空間Ｓから球体３０を排出するための排出部１３とを含んでいる。投入部１２は螺旋溝盤１１の中央部に設けられていてもよく、排出部１３は螺旋溝盤１１の外周面の一部に設けられていてもよい。

図２を参照して、螺旋溝盤１１は平面視において円形を有しており、平面視においてほぼ円形の渦巻き形状を有する螺旋溝１５内に球体３０が配置される。図２および図３を参照して、螺旋溝１５は、投入部１２から排出部１３まで球体３０を案内するための部分である。螺旋溝１５はたとえばアルキメデスの螺旋であってもよく、ベルヌーイの螺旋であってもよい。ただし螺旋溝１５はそのような規則正しい形状のものに限られない。螺旋溝１５は上記構成により、投入部１２から空間Ｓ内に投入された球体３０を螺旋溝１５に沿って排出部１３にまで案内し、洗浄後の球体３０を排出部１３より洗浄装置１０の外部に排出可能となっている。なお、螺旋溝１５は、第１の面１１ａおよび第２の面２０ａのうち一方の面に設けられていればよく、第２の面２０ａに設けられていてもよい。また螺旋溝１５の方向は、図２に示すように螺旋溝盤１１の上方から平面的に見て時計周りであってもよいし、反時計周りであってもよい。

螺旋溝１５が設けられた部材である第１の部材として螺旋溝盤１１は樹脂材料または金属材料を含んでおり、好ましくは樹脂材料を含んでいる。より具体的には、螺旋溝盤１１の材質は洗浄剤の成分を考慮して適宜選択することが可能であり、たとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）である。これにより、油系や水系の洗浄剤を用いた場合でも螺旋溝盤１１の膨潤を抑制することができる。また金属製の螺旋溝盤ではセラミック球の表面に金属が擦れて付着する場合があるのに対し、ＰＶＣ製の螺旋溝盤１１ではこれを抑制することができる。

図３を参照して、螺旋溝１５は、第１の面１１ａと壁面４０ａとにより囲まれた領域である。壁面４０ａは、第１の面１１ａから第２の面２０ａに向かい突出する壁部４０に含まれる。壁面４０ａは、第１の面１１ａよりも摩擦係数が大きい面であってもよい。これにより、球体３０を壁面４０ａと接触させることで、壁面４０ａおよび第１の面１１ａの摩擦係数の差に起因して球体３０の自転軸を変更させることができるため、球体３０の表面をより均一に洗浄することができる。なお、壁面４０ａの摩擦係数を第１の面１１ａの摩擦係数よりも大きくするための方法としては、たとえば壁面４０ａに荒らし加工を施す方法や壁面４０ａにコーティング層を設ける方法などが挙げられる。

第２の部材としての平円盤２０は、挟持面である第２の面２０ａが平面から球体３０の表面形状に沿った曲面に変形することが可能な変形部材である。変形部材である平円盤２０は、多孔質部材２２と多孔質部材２２上に配置される繊維部材２１とを含んでいる。

多孔質部材２２はたとえばスポンジなどの弾性部材である。繊維部材２１は挟持面である第２の面２０ａを構成している。繊維部材２１は布（たとえば不織布）であり、球体３０を洗浄するための洗浄剤が含浸されている。洗浄剤は有機溶剤や水を含んでおり、たとえば白灯油である。

なお、変形部材である平円盤２０は、繊維部材２１が省略されて多孔質部材２２のみにより構成されてもよいが、繊維部材２１を設けることにより球体３０の洗浄作用をより向上させることができる。また、平円盤２０が変形部材である場合に限られず、螺旋溝１５が設けられた螺旋溝盤１１が上記変形部材として構成されていてもよい。

図４を参照して、螺旋溝盤１６は平面視においてほぼ多角形状（五角形状）の渦巻き形状を有する螺旋溝１５を有する構成となっている。この点において図４の螺旋溝盤１６は図２の螺旋溝盤１１と異なっているが、他の点においては図２の螺旋溝盤１１と同じであり、断面構造についても基本的に図３と同じである。このため図４の螺旋溝盤１６に関する詳細な説明を省略する。

（球体の洗浄方法）
次に、上記球体の洗浄システム１を用いて実施される本実施の形態に係る球体の洗浄方法について説明する。図５を参照して、まず工程（Ｓ１０）として球体を準備する工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、精密な研磨加工が施された軸受用の鋼球やセラミック球などの球体３０が準備される。またこの工程（Ｓ１０）と並んで、球体３０を洗浄するための洗浄装置を準備する工程（Ｓ２０）が実施される。この工程（Ｓ２０）では、上記本実施の形態に係る球体の洗浄システム１の洗浄装置１０が準備される。

次に、工程（Ｓ３０）として球体３０を投入部１２から空間Ｓに投入する工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、球体３０同士の衝突や接触を抑制するため、たとえば０．５秒の間隔で球体３０が連続的に投入されてもよい。すなわち、上記球体の洗浄システム１では第１の面１１ａの平面内に螺旋溝１５が設けられているため、球体３０の投入間隔を調整することにより、球体３０同士の衝突や接触を抑制することができる。

次に、工程（Ｓ４０）として空間Ｓにおいて球体３０を洗浄する工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図２および図３を参照して、第１の面１１ａと第２の面２０ａとにより球体３０を挟持しつつ第１の面１１ａと第２の面２０ａとを互いに相対的に回転させることにより球体３０を自転させる。このとき、第１の面１１ａが固定されて第２の面２０ａのみが回転してもよいし、第２の面２０ａが固定されて第１の面１１ａのみが回転してもよいし、第１の面１１ａおよび第２の面２０ａの両方が回転してもよい。そして、自転した球体３０が螺旋溝１５において投入部１２から排出部１３まで案内されつつ洗浄される。このとき、螺旋溝１５の螺旋軌道に沿って球体３０が移送されることにより、挟持面（第１の面１１ａおよび第２の面２０ａ）に対する自転軸の傾きが変化する。なお、球体３０は繊維部材２１に含浸された白灯油によりウェット洗浄されてもよいが、球体３０の表面に気体を吹き付けることによりドライ洗浄されてもよい。

ここで、螺旋溝１５に沿って移送される球体３０の自転軸の傾きの変化について図６〜図８を参照して説明する。図６は、図２中の領域ＶＩにおける球体３０の自転軸Ｐの傾きを示している。図７は、図２中の領域ＶＩＩにおける球体３０の自転軸Ｐの傾きを示している。図８は、図２中の領域ＶＩＩＩにおける球体３０の自転軸Ｐの傾きを示している。なお、図３を参照して説明したように、一方の挟持面である第２の面２０ａは球体３０を挟持する際に曲面状に変形するが、図６〜図８では平面状態の第２の面２０ａが示されており、これに対する球体３０の自転軸Ｐの傾きが示されている。

投入直後の球体３０の自転軸Ｐが挟持面（第２の面２０ａ）に対して交差するのに対し（図６）、排出直前の球体３０の自転軸Ｐは挟持面（第２の面２０ａ）に対して略水平である（図８）。すなわち、図６〜図８に示されるように、投入部１２から投入された球体３０は、螺旋溝１５に沿って排出部１３にまで移送される過程において、挟持面に対する傾斜角が徐々に小さくなるように変化する。

なお特に図４のように多角形状の螺旋溝１５を有する螺旋溝盤１６を用いる場合には、球体３０は螺旋溝１５の平面視における角部を通過する際にその自転軸Ｐの傾斜角を変更することができる。

次に、工程（Ｓ５０）として洗浄された球体３０を排出部１３から排出する工程が実施される。以上の工程（Ｓ１０）〜（Ｓ５０）が順に実施されることにより球体３０の洗浄が終了し、本実施の形態に係る球体の洗浄方法が完了する。

以上のように、本実施の形態に係る球体の洗浄システム１では、第１の面１１ａおよび第２の面２０ａにより球体３０を挟持し、第１の面１１ａおよび第２の面２０ａを互いに相対的に回転させることにより、球体３０を自転させつつ洗浄することができる。そして、自転した球体３０を螺旋溝１５において投入部１２から排出部１３まで案内しつつ洗浄することにより、自転軸の傾きを変更させつつ球体３０の表面を洗浄することができる。その結果、球体３０の表面全体においてより均一な清浄度を確保することができ、さらに超音波洗浄やブラシ洗浄などに比べてより高い清浄度を得ることができる。したがって、本実施の形態に係る球体の洗浄システム１および球体の洗浄方法によれば、球体３０の表面を均一に洗浄することができる。また上記本実施の形態に係る球体の洗浄システム１は、種々のサイズを有する球体３０の洗浄に適用可能であるとともに、省電力であり、さらに省スペースで設置することが可能である。

（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２に係る球体の洗浄システムは、基本的には上記実施の形態１に係る球体の洗浄システム１と同様の構成を有し、かつ同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２に係る球体の洗浄システムは、螺旋溝の構成において上記実施の形態１に係る球体の洗浄システム１とは異なっている。

図９を参照して、第１の部材としての螺旋溝盤５１には、投入部５２から排出部５３まで球体３０を案内するための螺旋溝５５が設けられている。螺旋溝５５は、螺旋軌道から軌道変更された部分を含んでいる。より具体的には、螺旋溝５５は、螺旋軌道部５５ａと、螺旋軌道部５５ａの間に位置する複数の（図９では３つの）軌道変更部５５ｂとを有している。軌道変更部５５ｂは、螺旋軌道部５５ａの接線方向に交差する方向に延在するように設けられている。

上記本実施の形態に係る球体の洗浄システムによれば、投入部５２より投入された球体３０の自転軸を軌道変更部５５ｂにおいて変更させることができる。より具体的には、図１０に示すように、球体３０の自転軸Ｐを軌道変更部５５ｂを通過する際に自転軸Ｐ’に変更させることができる。その結果、球体３０の表面をより均一に洗浄することができる。なお、軌道変更部５５ｂの位置や数は特に限定されないが、図９に示すように螺旋溝盤５１の中央部を挟んで互いに対向するように配置されていてもよい。また軌道変更部５５ｂの長さや螺旋軌道部５５ａの接線に対して成す角度は、球体３０の表面を均一に洗浄するために適宜選択することが可能である。

（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。実施の形態３に係る球体の洗浄システムは、基本的には上記実施の形態１または２に係る球体の洗浄システムと同様の構成を有し、かつ同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３に係る球体の洗浄システムは、洗浄装置の設置数において上記実施の形態１および２に係る球体の洗浄システムとは異なっている。

図１１を参照して、実施の形態３に係る球体の洗浄システム３は、複数の（図１１では４つ）の洗浄装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ（１０Ａ〜１０Ｄ）を備えている。また球体の洗浄システム３は、投入手段６０と移送手段６１とをさらに備えている。

投入手段６０は、最上流に位置する洗浄装置１０Ａに被洗浄物である球体３０を投入するためのものである。移送手段６１は、複数の洗浄装置１０Ａ〜１０Ｄのうち一の洗浄装置により洗浄された球体３０を上記一の洗浄装置の下流側に位置する他の洗浄装置に送るためのものである。すなわち、移送手段６１は、洗浄装置１０Ａにより洗浄された球体３０を洗浄装置１０Ｂへ移送するために、洗浄装置１０Ａおよび洗浄装置１０Ｂの間に設けられている。また移送手段６１は、洗浄装置１０Ｂにより洗浄された球体３０を洗浄装置１０Ｃへ移送するために、洗浄装置１０Ｂおよび洗浄装置１０Ｃの間に設けられている。また移送手段６１は、洗浄装置１０Ｃにより洗浄された球体３０を洗浄装置１０Ｄへ移送するために、洗浄装置１０Ｃおよび洗浄装置１０Ｄの間に設けられている。

上記本実施の形態に係る球体の洗浄システム３によれば、一つの洗浄装置では球体３０を十分に洗浄することが困難である場合でも、複数の洗浄装置１０Ａ〜１０Ｄを用いることにより、球体表面における清浄度の均一性をより向上させることができる。

（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。実施の形態４に係る球体の洗浄システムは、基本的には上記実施の形態１〜３に係る球体の洗浄システムと同様の構成を有し、かつ同様の効果を奏する。しかし、実施の形態４に係る球体の洗浄システムは、第１の部材および第２の部材の相対的な位置関係において上記実施の形態１〜３に係る球体の洗浄システムとは異なっている。

図１２を参照して、実施の形態４に係る球体の洗浄システムでは、第１の部材としての螺旋溝盤７０および第２の部材としての平円盤８０は回転軸Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ有しており、当該回転軸Ｐ１，Ｐ２の周りにおいて回転可能に構成されている。また螺旋溝盤７０および平円盤８０は、回転軸Ｐ１，Ｐ２が互いに偏心するように配置されている。具体的には、螺旋溝盤７０の回転軸Ｐ１と平円盤８０の回転軸Ｐ２との偏心が、螺旋溝盤７０の半径よりも大きくなっている。このように偏心の量が大きい場合には、螺旋溝盤７０を回転させ、かつ平円盤８０をゆっくり回転させることにより、球体３０の自転軸を変更させることができる。これにより、上記実施の形態４に係る球体の洗浄システムによれば、螺旋溝盤７０および平円盤８０を相対的に回転させたときの周速の差により球体３０の自転軸を変更させることができる。その結果、球体３０の表面を一層均一に洗浄することができる。

図１３を参照して、ここでは螺旋溝盤７０の回転軸Ｐ１と平円盤８０の回転軸Ｐ２との偏心が、螺旋溝盤７０の投入部１２の回転軸Ｐ１に対する半径よりも小さくなっている。この場合、螺旋溝盤７０は回転させずに平円盤８０のみを回転させることにより、球体３０の自転軸を変更させることができる。

（実施の形態５）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。実施の形態５に係る球体の洗浄システムは、基本的には上記実施の形態１〜４に係る球体の洗浄システムと同様の構成を有し、かつ同様の効果を奏する。しかし、実施の形態５に係る球体の洗浄システムは、第１の部材および第２の部材の構成材料において上記実施の形態１〜４に係る球体の洗浄システムとは異なっている。

図１４を参照して、実施の形態５における第１の部材としての螺旋溝盤１１は、実施の形態１の螺旋溝盤１１（図３参照）と同様に樹脂材料または金属材料を含む螺旋溝盤土台部１４と、多孔質部材２２とから構成される。また実施の形態５においても、実施の形態１と同様に、第２の部材としての平円盤２０を有している。

ここで螺旋溝盤１１を構成する螺旋溝盤土台部１４は、壁部４０の突出形状などを含む螺旋溝盤１１の全体の形状を構成する土台となる部分である。螺旋溝盤１１は樹脂材料を含んでいることが好ましいが、より具体的には、螺旋溝盤１１の材質はたとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）である。

これに対して螺旋溝盤１１を構成する多孔質部材２２は、螺旋溝盤土台部１４の平円盤２０側の表面を覆うように薄膜状に形成されている。すなわち螺旋溝盤１１における多孔質部材２２は、平円盤２０に対向する第１の面１１ａと、螺旋溝１５内の壁部４０を覆い壁面４０ａとを構成するように形成されている。

ただし上記の構成に限らず、螺旋溝盤１１を構成する多孔質部材２２は、螺旋溝盤１１のうち少なくとも球体３０が接触し得る部分すなわち空間Ｓ内における第１の面１１ａおよび壁面４０ａを構成する部分に配置されていればよい。また逆に、螺旋溝盤１１はその土台部を含む全体、すなわち図１４の螺旋溝盤土台部１４および多孔質部材２２の双方の全体が多孔質部材２２により構成されてもよい。

以上のように、螺旋溝盤１１の螺旋溝１５内における第１の面１１ａおよび壁面４０ａが少なくとも多孔質部材２２により形成されるように、多孔質部材２２が配置されている。この点において本実施の形態は、螺旋溝盤１１には多孔質部材２２が含まれない実施の形態１と異なっている。

図１４に示すように、本実施の形態の平円盤２０は、螺旋溝盤１１側の表面である第２の面２０ａを構成する部分を含む、その全体が多孔質部材２２により形成された部材である。この点において本実施の形態は、平円盤２０が多孔質部材２２とその上に配置される繊維部材２１（図３参照）とを含む構成を有する実施の形態１と異なっている。ただし本実施の形態の平円盤２０は、少なくとも空間Ｓ内に面する部分の第２の面２０ａを構成するように多孔質部材２２が配置されていればよく、平円盤２０のうち空間Ｓ内の第２の面２０ａを構成する部分以外の部分は多孔質部材２２により形成されていなくてもよい。

なお図１４においては図３と同様に、平円盤２０が変形部材であるものとして図示されているが、本実施の形態においても螺旋溝１５が設けられた螺旋溝盤１１が変形部材として構成されていてもよい。

以上のように本実施の形態においては、空間Ｓを構成する第１の面１１ａおよび第２の面２０ａ、ならびに空間Ｓ内における壁面４０ａは多孔質部材２２により形成されている。言い換えれば空間Ｓの内壁面（空間Ｓに配置される球体３０が接触し得る面）の全体が少なくとも多孔質部材２２により形成されている。

本実施の形態における多孔質部材２２は、実施の形態１と同様にたとえばスポンジなどの弾性部材である。ここでスポンジとは、合成樹脂などで形成された繊維状の海綿体である。当該スポンジに含まれる空孔の径は、球体３０の研磨工程後に球体３０の表面に付着する、球体３０の研磨用の定盤などから剥がれた砥粒付ボンドの径以上の大きさであることが好ましく、たとえば０．１ｍｍ程度以上であることが好ましい。なおここで径とは、当該空孔または砥粒付ボンドの外縁の一点から、空孔または砥粒付ボンドの中心を通り、空孔または砥粒付ボンドの外縁の他の一点までの直線距離の最大値をいうものとする。また当該スポンジの硬さはＰＶＣよりも柔らかいことが好ましい。

次に、本実施の形態の背景技術について説明したうえで、本実施の形態の作用効果を説明する。

球体３０の研磨加工後、研磨加工に用いる定盤などから剥がれた砥粒付ボンドが球体３０の表面に付着する。この砥粒付ボンドを除去するために洗浄装置１０のような螺旋状の洗浄機を用いて球体３０の表面を洗浄すれば、球体３０に付着していた砥粒付ボンドが球体３０が転送する部位の樹脂材料に刺さる。すると、螺旋溝１５および平円盤２０が鉄または樹脂（ＰＶＣなど）で構成されている場合、砥粒付ボンドが刺さった部分は螺旋溝１５などの表面の樹脂材料に対して凸状となる。そこへ別の球体３０が通過すれば、その球体３０の表面が、螺旋溝１５に刺さり凸状となっていた砥粒付ボンドと接触し、球体３０の表面に傷が形成される不具合を生じるおそれがある。

そこで本実施の形態においては、球体３０が配置される空間Ｓすなわち空間Ｓの内壁面を構成する第１の面１１ａおよび第２の面２０ａ、ならびに空間Ｓ内における壁面４０ａが、（その全体が）スポンジなどの多孔質部材２２により形成されている。これにより、洗浄装置１０においては球体３０が、螺旋溝盤１１と平円盤２０との間の空間Ｓに挟まれ擦られる作用において、球体３０の表面は多孔質部材２２に接することになる。このため球体３０の表面に付着している砥粒付ボンドは多孔質部材２２を構成するスポンジに含まれる特に空孔内に取り込まれる。スポンジに取り込まれた砥粒付ボンドは、たとえスポンジの空孔内に取り込まれなかったとしても、スポンジの弾性が低く球体３０と接する面の面圧が低くなるため、球体３０がスポンジの砥粒付ボンドに接触しても球体３０に傷が形成される可能性を低減することができる。また空孔に入っていない砥粒付ボンドについてもスポンジの表面上を動くことにより容易にスポンジの空孔内に収納させることができる。この観点からも、砥粒付ボンドが球体３０の表面に傷を形成させる可能性を低減することができる。

以上のように、本実施の形態においては、球体３０の表面に付着している砥粒付ボンドが速やかに多孔質部材２２としてのスポンジの空孔内に入るか、仮に入らなくてもスポンジ自体が柔らかいために球体３０と砥粒付ボンドとの接触時における両者間の局部的面圧を低くすることができるため、球体３０の表面に傷を発生させる可能性を低減することができる。

なお本実施の形態における洗浄装置１０を用いた洗浄処理を３回繰り返すことにより、球体３０の表面の全面における砥粒付ボンドを除去し、洗浄を完了させることができる。

（実験例）
球体表面の洗浄作用を確認するため、以下の実験を行った。

（実験例１）
まず、被洗浄物である球体として工作機用中径セラミック球を準備した。また球体の洗浄システムとしては上記実施の形態１に係る球体の洗浄システム１を準備した。そして、球体の洗浄システム１を用いて上記セラミック球を洗浄した後の球表面の状態を確認した。

上記実験の詳細な条件は表１に示される通りであり、また上記実験結果は表２に示される通りである。表２から明らかなように、上記実施の形態１に係る球体の洗浄システム１によれば十分な清浄度が得られることが分かった。

（実験例２）
上記実験例１と同様に工作機用中径セラミック球を準備した。また球体の洗浄システムとしては上記実施の形態２に係る球体の洗浄システムを準備した。そして、上記実験例１と同様に洗浄後のセラミック球の表面状態を確認した。

上記実験の詳細な条件および結果は表３に示される通りである。表３から明らかなように、上記実施の形態２に係る球体の洗浄システムにおいても十分な清浄度が得られることが分かった。

また比較例として、本実施の形態を用いずに超音波洗浄、ブラシ洗浄、手洗い洗浄により球体を洗浄したときの洗浄後の球表面の状態を確認した。その結果は表４に示される通りである。表４から明らかなように、本実施の形態を用いない場合には、一定数の洗浄ＮＧのサンプルが確認されており、十分な清浄度が得られない。

なお以上の球表面の洗浄状態の「ＯＫ」「ＮＧ」については、レーザ検査機による球体の全表面検査により判定される。その判定基準は、レーザ検査機の分解能から５０μｍ以上の異物を検出した場合に洗浄が「ＮＧ」であると判定され、そのような異物を検出しない場合には洗浄が「ＯＫ」であると判定される。

（実験例３）
実施の形態５の効果検証のため、図１４のように螺旋溝盤１１の空間Ｓ内における表面がスポンジである洗浄装置１０と、図３のように螺旋溝盤１１の空間Ｓ内における表面が樹脂（ＰＶＣ）である洗浄装置１０とを用いた、球体３０の洗浄時における球体３０の表面への傷発生有無を確認した。

図１４の螺旋溝１５を有する洗浄装置１０、および図３の螺旋溝１５を有する洗浄装置１０のそれぞれを用いて、直径が１１／３２インチの、表面にダイヤモンドの砥粒が付着した球体３０を６０００個ずつ洗浄し、その表面の傷の有無を調査した。なお洗浄処理は球体３０の各サンプルに対して３回繰り返した。なお上記いずれの洗浄装置１０においても、平円盤２０の空間Ｓ内において露出する表面はスポンジにより構成されている。その結果を以下の表５に示す。

表５に示す通り、図３のように空間Ｓ内にてＰＶＣが露出する螺旋溝盤１１を用いた場合にはすべての球体３０において傷が確認されたのに対し、図１４のように空間Ｓ内にてスポンジが露出する螺旋溝盤１１を用いた場合にはすべての球体３０において傷が確認されなかった。

今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法は、球体の表面を均一に洗浄することが要求される球体の洗浄システムおよび球体の洗浄方法において、特に有利に適用され得る。

１，３ 球体の洗浄システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 洗浄装置、１１，１６，５１，７０ 螺旋溝盤、１１ａ 第１の面、１２，５２ 投入部、１３，５３ 排出部、１４ 螺旋溝盤土台部、１５，５５ 螺旋溝、２０，８０ 平円盤、２０ａ 第２の面、２１ 繊維部材、２２ 多孔質部材、３０ 球体、４０ 壁部、４０ａ 壁面、５５ａ 螺旋軌道部、５５ｂ 軌道変更部、６０ 投入手段、６１ 移送手段、Ｐ，Ｐ’ 自転軸、Ｐ１，Ｐ２ 回転軸、Ｓ 空間。

Claims (12)

1. 球体を洗浄するための洗浄装置であって、
   第１の面を有する第１の部材と、
   前記第１の面に対向する第２の面を有する第２の部材とを含み、
   前記第１の面および前記第２の面は、前記球体を挟持する挟持面であり、
   前記第１の面と前記第２の面とは、互いに相対的に回転可能に構成されており、
   前記第１の面と前記第２の面との間の空間に前記球体を投入するための投入部と、
   前記空間から前記球体を排出するための排出部とをさらに含み、
   前記第１の面および前記第２の面のうち一方の面には、前記投入部から前記排出部まで前記球体を案内するための螺旋溝が設けられている、洗浄装置。
2. 前記第１の部材および前記第２の部材のうち一方の部材は、前記挟持面が平面から前記球体の表面形状に沿った曲面に変形することが可能な変形部材である、請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記変形部材は、
   多孔質部材と、
   前記多孔質部材上に配置されるとともに前記挟持面を構成し、前記球体を洗浄するための洗浄剤が含浸された繊維部材とを含む、請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄剤は、有機溶剤または水を含む、請求項３に記載の洗浄装置。
5. 前記螺旋溝は、前記一方の面と、前記一方の面から前記第１の面および前記第２の面のうち他方の面に向かい突出する壁部の壁面とにより囲まれた領域であり、
   前記空間を構成する前記第１および第２の面ならびに前記空間内における前記壁面は多孔質部材により形成される、請求項１または２に記載の洗浄装置。
6. 前記螺旋溝は、前記一方の面と、前記一方の面から前記第１の面および前記第２の面のうち他方の面に向かい突出する壁部の壁面とにより囲まれた領域であり、
   前記壁面は、前記一方の面よりも摩擦係数が大きい面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
7. 前記螺旋溝は、螺旋軌道から軌道変更された部分を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
8. 前記第１の部材および前記第２の部材は、回転軸が互いに偏心するように配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗浄装置。
9. 前記第１の部材および前記第２の部材のうち前記螺旋溝が設けられた部材は、樹脂材料または金属材料を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗浄装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗浄装置を備える、球体の洗浄システム。
11. 前記球体の洗浄システムは複数の前記洗浄装置を備え、さらに、
    前記複数の洗浄装置のうち一の前記洗浄装置により洗浄された前記球体を前記一の洗浄装置の下流側に位置する他の前記洗浄装置に送るための移送手段を備える、請求項１０に記載の球体の洗浄システム。
12. 球体を準備する工程と、
    前記球体を洗浄するための洗浄装置を準備する工程とを備え、
    前記洗浄装置は、
    第１の面を有する第１の部材と、
    前記第１の面に対向する第２の面を有する第２の部材と、
    前記第１の面と前記第２の面との間の空間に前記球体を投入するための投入部と、
    前記空間から前記球体を排出するための排出部とを含み、
    前記第１の面および前記第２の面のうち一方の面には、前記投入部から前記排出部まで前記球体を案内するための螺旋溝が設けられており、さらに、
    前記球体を前記投入部から前記空間に投入する工程と、
    前記空間において前記球体を洗浄する工程と、
    洗浄された前記球体を前記排出部から排出する工程とを備え、
    前記球体を洗浄する工程では、
    前記第１の面と前記第２の面とにより前記球体を挟持しつつ前記第１の面と前記第２の面とを互いに相対的に回転させることにより前記球体を自転させ、自転した前記球体が前記螺旋溝において前記投入部から前記排出部まで案内されつつ洗浄される、球体の洗浄方法。

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