(57)【要約】【課題】研削面に対して研削液を効率良く注入することを可能とする研削装置の研削液注入構造を提供する。【解決手段】上側ホイール２と下側ホイール３とが、それぞれの研削面が対向するように配置されている。上側ホイール２と下側ホイール３との間にキャリア６を挟み込み、このキャリア６によって被削材７が保持されて被削材７が研削される。上側ホイール２の台金４には、研削液を注入するための、台金４の外周側から内周側に貫通する注入穴１１が設けられている。この注入穴１１は、台金４の外周側から内周側に向かって低くなる傾斜を設けた穴であり、注入された研削液は、回転する上側ホイール２の台金４を通ってキャリア６の中央部に落下する。研削液は、研削装置１の回転に伴ってキャリア６の外周側に流れ、研削面はこの研削液によって冷却される。【選択図】  図１
2006187828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側ホイールと下側ホイールとがそれぞれの研削面が対向するように配置された研削装置の研削液注入構造において、前記上側ホイールの台金には、研削液を注入するために、前記台金の外周側から内周側に貫通する注入穴が設けられ、前記注入穴は、前記台金の外周側から内周側に向かって低くなる傾斜を設けた穴であり、傾斜角度が２°以上１０°以下であることを特徴とする研削装置の研削液注入構造。
【請求項２】
前記注入穴は、穴の寸法が異なっており、大きい穴の寸法に対する小さい穴の寸法の割合を１／４以上２／３以下としたことを特徴とする請求項１記載の研削装置の研削液注入構造。
【請求項３】
前記台金の全周に対する前記注入穴の占める割合が５０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の研削装置の研削液注入構造。
【請求項４】
前記注入穴が設けられた研削液注入部材を、前記上側ホイールとは独立した別部材として形成し、前記研削液注入部材を前記上側ホイールと結合可能としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の研削装置の研削液注入構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置において研削液を効率良く注入することを可能とした研削装置の研削液注入構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
両頭平面研削における研削装置においては、ホイールの間にキャリアを挟み込み、キャリア内で被削材を保持して研削が行われる。この構成を図５に示す。
図５に示す研削装置１において、上側ホイール２と下側ホイール３とが、それぞれの研削面が対向するように配置され、台金４の先端に形成された砥粒層５が研削面として機能する。上側ホイール２と下側ホイール３との間にキャリア６を挟み込み、このキャリア６によって被削材７が保持されて被削材７が研削される。キャリア６は、内側ポスト８と外側ポスト９とによって支持されている。
【０００３】
このような構成の研削装置において研削を行うためには、研削面に対して研削液を注入することが必要となる。従来においては、研削液ノズル１０からの研削液は、上側ホイール２の研削面付近の高さから注入されており、研削液の注入部と排出部とが同じであるために効率良く供給できない。また、研削液はキャリア６の下に落ちやすいために、下側ホイール３の研削面に対する冷却効果は得られるものの、上側ホイール２の研削面に対する冷却効果は十分ではない。また、機械の主軸中央部を通して研削液を注入させる機構を設けても、注入された研削液は、内側ポスト８で跳ね返り、キャリア６の下側に落ちるために、効率的に冷却効果を得ることが難しい。
研削装置における研削液の注入に関する技術の一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１４９１５６号公報
【特許文献２】特開平５−６９３３９号公報
【特許文献３】特開平６−３１２３７５号公報
【特許文献４】特開２００２−２６４０２２号公報
【特許文献５】特開平６−２３６７４号公報
【特許文献６】特開平６−２７８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された荒研削精研削兼用砥石は、台金内に液体を密封し液体の液圧を調整し、冷却水を研削部へ供給するものであるが、砥石内密封できる研削液の量は限られている。そのため、研削液が不足して切れ味が悪く、又作業時間が短い。
また、特許文献２に記載された通水性カップ型砥石は、通水性多孔質のダイヤ層中央部へ研削液を流入させるものであるが、流入口付近では研削液が十分に供給されるものの、
流入口から離れると研削液が十分に供給されない。このように形成された流入口では、両頭平面研削装置のように、幅広い研削面を有する場合には、研削面にまんべんなく研削液を送ることができないため、両頭平面研削装置に適用することができない。このことは、特許文献３における研削液注入口についても同様である。また、特許文献４における研削液の通路についても同様に、この形状のものをそのまま両頭平面研削装置に適用することができない。
【０００６】
また、特許文献５に記載されたカップ状砥石において、軸中心付近から外周側へ傾きをつけた研削液導入穴が設けられているが、この穴では回転時に発生する遠心力によって研削液の流れが速くなり、研削液がキャリアの上に滞留する時間が短い。そのため、この形状の穴を両頭平面研削装置に適用することができない。また、特許文献６に記載されたカップ状砥石においては、外周側から内周側に注水された研削液をボルト部材の貫通穴から研削部へ供給するので、研削液の供給範囲が貫通穴付近に限られてしまう。また、ボルト部材のテーパ部を研削液が流れる構造となっているため、研削液に勢いが付きすぎ、研削面に研削液を十分に滞留させることができない。そのため、この穴の形成をそのまま両頭平面研削装置に適用しても、十分な効果は得られない。
【０００７】
このように、研削面に十分に研削液を送ることができないために、研削面における冷却効果が十分に得られないと、砥粒層５を構成する砥粒のダメージが大きくなり切れ味が悪くなる。また、切粉の排出を十分に行うことができなくなり寿命が低下する。さらに、上側ホイール２の温度が下側ホイール３の温度より高くなるため、加工精度が悪化する。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、研削面に対して研削液を効率良く注入することを可能とする研削装置の研削液注入構造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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明は、上側ホイールと下側ホイールとがそれぞれの研削面が対向するように配置された研削装置の研削液注入構造において、前記上側ホイールの台金には、研削液を注入するために、前記台金の外周側から内周側に貫通する注入穴が設けられ、前記注入穴は、前記台金の外周側から内周側に向かって低くなる傾斜を設けた穴であり、傾斜角度が２°以上１０°以下であることを特徴とする研削装置の研削液注入構造である。
【０００９】
この注入穴を設けたことにより、注入された研削液は、回転する上側ホイールの台金を通ってキャリアの中央部に落下する。研削液は、研削装置の回転に伴ってキャリアの外周側に流れ、研削面はこの研削液によって冷却される。このように、研削液は下側ホイールの研削面ばかりでなく、上側ホイールの研削面をも十分に冷却することができるため、切れ味を良好に保ち、寿命を向上することができる。
傾斜角度が２°未満であると遠心力の影響で研削液を注入することができない。一方、傾斜角度が１０°を超えると研削液の流入に勢いがつきすぎてしまう。勢いがつきすぎると研削面の間を内側から外側へ抜けるまでの時間（滞留時間）が短くなり、幅広い研削面全体に研削液がいきわたることができなくなる。その結果、部分的に研削液が供給されず、切れ味が悪くなり、ワークの焼けが発生してしまう。
【００１０】
本発明においては、前記注入穴は、穴の寸法が異なっており、大きい穴の寸法に対する小さい穴の寸法の割合を１／４以上２／３以下としたことを特徴とする。穴の寸法が異なっていることにより、注入される研削液の量と落下位置を断続的に変化させることができ、研削液が排出される際の圧力が変わり、研削液の排出効果を高めることができる。
大きい穴の寸法に対する小さい穴の寸法の割合が１／４未満であると、小さい穴から注入される研削液の量と大きい穴からの研削液の量のバランスが悪くなり、研削液が排出される圧力変化のタイミングが悪くなる。そのため、研削液が排出されにくくなり切れ味が低下する。一方、大きい穴の寸法に対する小さい穴の寸法の割合が２／３を超えると、両者の穴寸法が接近して穴の寸法の異なる注入穴を設けた意味が薄れ、注入される研削液の量と落下位置を断続的に変化させることができなくなる。
【００１１】
本発明においては、前記台金の全周に対する前記注入穴の占める割合が５０％以上９０％以下であることを特徴とする。
上記の割合が５０％未満であると、研削液の注入量が少なくなって十分な冷却効果が得られない。一方、上記の割合が９０％を超えると、台金の剛性が低くなって好ましくない。
【００１２】
本発明においては、前記注入穴が設けられた研削液注入部材を、前記上側ホイールとは独立した別部材として形成し、前記研削液注入部材を前記上側ホイールと結合可能としたことを特徴とする。
研削液注入部材を予め研削装置本体に装着し、この研削液注入部材に通常の上側ホイールを取り付けることによって、注入穴を用いて研削液を注入して冷却効果を高めた研削装置を、一般的なホイールを用いて簡便に実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、研削液は下側ホイールの研削面ばかりでなく、上側ホイールの研削面をも十分に冷却することができるため、切れ味を良好に保ち、寿命を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る研削装置の研削液注入構造を示す。
図１に示す研削装置１において、上側ホイール２と下側ホイール３とが、それぞれの研削面が対向するように配置され、台金４の先端に形成された砥粒層５が研削面として機能する。上側ホイール２と下側ホイール３との間にキャリア６を挟み込み、このキャリア６によって被削材７が保持されて被削材７が研削される。キャリア６は、内側ポスト８と外側ポスト９とによって支持されている。
【００１５】
上側ホイール２の台金４には、研削液を注入するために、台金４の外周側から内周側に貫通する注入穴１１が設けられている。この注入穴１１は、台金４の外周側から内周側に向かって低くなる傾斜を設けた穴であり、この傾斜によって、注入された研削液は、遠心力に逆らって、回転する上側ホイール２の台金４を通ってキャリア６の中央部に落下する。研削液は、研削装置１の回転に伴ってキャリア６の外周側に流れ、研削面はこの研削液によって冷却される。その後研削液はキャリア６の外周端から排出される。
図２に、注入穴１１の傾斜の状況を示す。（ａ）は傾斜面を滑らかに形成したものであり、（ｂ）は傾斜面を段階的に形成したものである。いずれの場合も、傾斜角度が２°以上１０°以下となるようにしている。
【００１６】
図３に、注入穴１１の穴の寸法を変えたときの研削液の落下の様子を示す。
図３（ａ）は、台金４の円周面上での注入穴を示した図である。注入穴は、穴の寸法が異なっており、穴寸法の大きい注入穴１１ａと、穴寸法の小さい注入穴１１ｂとが形成されている。ここでの穴寸法とは、台金４の円周方向についての注入穴の長さを意味しており、穴寸法の大きい注入穴１１ａについてはＬａであり、穴寸法の小さい注入穴１１ｂについてはＬｂである。
注入穴の穴寸法が異なると、注入穴によって注入される研削液の落下のパターンが異なる。これについて、図３（ｂ）、（ｃ）に基づいて説明する。
穴寸法の大きい注入穴から注入された研削液は注入量が多いために、図３（ｂ）において矢印で示すように、台金４の中心側の端から離れた位置でキャリア６上に落下する。その一方、穴寸法の小さい注入穴から注入された研削液は注入量が少ないために、図３（ｃ）において矢印で示すように、台金４の中心側の端に近い位置でキャリア６上に落下する。このことを利用して、本発明においては、穴寸法の異なる注入穴１１を設け、注入される研削液の量と落下位置を断続的に変化させている。これによって、研削液が排出される際の圧力が変わり、研削液の排出効果を高めることができる。
【００１７】
本発明の研削液注入構造は、研削面が幅広の両頭研削盤に適用することを主な目的としており、両頭研削盤においては、研削時の回転速度は周速で１５０ｍ／ｍｉｎ以下と極めて低速である。また、上側ホイール２と下側ホイール３とが偏心しながら回転するという特徴がある。このような条件下においては、キャリア６の上で研削液がある程度滞留することが好ましい。
研削液は通常、主軸の回転による遠心力で内側から外側へ導かれるが、本機械では回転数が低いため、研削液の流入速度が流出速度に大きく影響する。研削液の流れが速すぎると研削面全域に供給されなくなる。そのため、できるだけゆっくり注入することが好ましく、しかも断続的に注入させることで滞留時間を長くすることができる。また、研削液を常に同じ量供給するよりも、断続的に供給量を変化させたほうが、キャリア６から被研削材上面の研削ポイントへの供給がスムーズに行われる。
【００１８】
本発明においては、研削液は、回転する上側ホイール２の台金４を通ってキャリア６の中央部に落下し、その後、研削装置１の回転に伴ってキャリア６の外周側に流れるため、キャリア６の上で研削液が十分に滞留することが可能である。また、注入穴１１の穴の寸法を異ならせているため、注入される研削液の量と落下位置を断続的に変化させることができ、キャリア６から被研削材上面の研削ポイントへの供給をスムーズに行うことができる。
【００１９】
また、台金４の全周に対する注入穴１１の占める割合は、５０％以上９０％以下としている。上記の割合が５０％未満であると、研削液の注入量が少なくなって十分な冷却効果が得られない。一方、上記の割合が９０％を超えると、台金の剛性が低くなって好ましくない。
【００２０】
図４に、本発明の他の実施形態を示す。
図４においては、注入穴１１が設けられた研削液注入部材１２を、上側ホイール２とは独立した別部材として形成している。研削液注入部材１２と上側ホイール２とは、ボルト１３によって結合される。この構成によると、研削液注入部材１２を予め研削装置本体に装着し、この研削液注入部材１２に通常の上側ホイール２を取り付けることによって、注入穴１１を用いて研削液を注入して冷却効果を高めた研削装置を、一般的なホイールを用いて簡便に実現することができる。
【００２１】
以下に、具体的な試験例を示す。
（試験例１）
注入穴について、穴の傾斜角度を変えて研削試験を行った。試験条件は以下の通りである。
機械  ：縦軸両頭研削盤
回転数：６０ｍｉｎ-1 
被削材：サーメット  寸法  ２０×２０ｍｍ
ホイール寸法：３５０Ｄｘ１００Ｗ  
研削液注入孔：全周の８０％、穴数：４個
表１に、試験結果を示す。
【００２２】
【表１】
2006187828.tif 000003
【００２３】
以上の結果から、傾斜角度が２°未満であると、傾斜角度が小さすぎて研削液が十分に注入されず、研削性能が劣っている。一方、傾斜角度が１０°を超えると、研削液の流入に勢いがつきすぎて滞留時間を十分に確保できなくなり、研削性能が低下している。従って、注入穴の傾斜角度は２°以上１０°以下とすることが好ましい。
【００２４】
（試験例２）
注入穴について、穴の寸法が大きい穴と小さい穴の比を変えて研削試験を行った。試験条件は以下の通りである。
機械  ：縦軸両頭研削盤
回転数：６０ｍｉｎ-1 
被削材：セラミックス  寸法  ３０×３０ｍｍ
ホイール寸法：３５０Ｄｘ１００Ｗ  
研削液注入孔：全周の８０％、穴数：４個
表２に、試験結果を示す。
【００２５】
【表２】
2006187828.tif 000004
【００２６】
表２における穴寸法の合計は、使用した直径３５０ｍｍのホイールにおいて、注入穴が台金外周の８０％を占める場合を計算したもので、３５０×３．１４×８０％≒８８０（ｍｍ）として求められる値である。なお、大きい穴と小さい穴の数は、それぞれ２個とした。
【００２７】
以上の結果から、穴の寸法が同じものよりも、穴の寸法を異ならせたものの研削性能が優れていることがわかる。ただし、大きい穴に対する小さい穴の割合が１／９のものでは、穴の寸法を同じとしたものと研削性能が同等となっている。従って、大きい穴の寸法に対する小さい穴の寸法の割合は、１／４以上２／３以下とすることが好ましい。
【００２８】
（試験例３）
台金の全周に対する注入穴の占める割合を変えて研削試験を行った。試験条件は以下の通りである。
機械  ：縦軸両頭研削盤
回転数：６０ｍｉｎ-1 
ホイール寸法：３５０Ｄｘ１００Ｗ  
被削材：超硬  寸法２５×２５
研削液注入孔：大きい穴と小さい穴の比７：３
表３に、試験結果を示す。
【００２９】
【表３】
2006187828.tif 000005
【００３０】
以上の結果から、台金の全周に対する注入穴の占める割合が３０％、４０％のときには、研削液の注入を十分に行うことができず、焼けが発生する。一方、台金の全周に対する注入穴の占める割合が９３％、９５％のときには、穴の占める割合が大きすぎて強度に問題を生じる。このことから、台金の全周に対する注入穴の占める割合が５０％以上９０％以下であるときに、研削性能が良好となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、上側ホイールの研削面をも十分に冷却することができ、切れ味を良好に保ち、寿命を向上することが可能な研削装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る研削装置の研削液注入構造を示す図である。
【図２】注入穴の傾斜の状況を示す図である。
【図３】注入穴の穴径を変えたときの研削液の落下の様子を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図５】従来の研削装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  研削装置
２  上側ホイール
３  下側ホイール
４  台金
５  砥粒層
６  キャリア
７  被削材
８  内側ポスト
９  外側ポスト
１０  研削液ノズル
１１  注入穴
１１ａ  穴寸法の大きい注入穴
１１ｂ  穴寸法の小さい注入穴
１２  研削液注入部材
１３  ボルト
【図１】
2006187828.tif 000006
【図２】
2006187828.tif 000007
【図３】
2006187828.tif 000008
【図４】
2006187828.tif 000009
【図５】
2006187828.tif 000010