(57)【要約】【課題】砥石の回転に連れ回りされる空気層に邪魔されること無くクーラントを研削点に確実に供給できる低コストで簡単な構成の装置を提供する。【解決手段】工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工するとき、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む小円弧部分の弦に沿って流体が流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける。これにより砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が研削点に到達するのが遮断され、クーラントが研削点に良好に供給される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置における砥石連れ回り空気層遮断装置にして、前記研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れる流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける流体ジェット吐出装置を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
【請求項２】
請求項１において、前記小円弧部分の弦より僅かに前記砥石の回転中心側で前記弦と平行に前記研削点を含む砥石半径を横切った位置まで前記上流点側から延在して前記砥石の両側面と僅かな隙間を持って夫々対向する遮風板を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記研削点と前記上流側の点との間で前記砥石の一側面側から他側面側に向かって前記砥石の外周面に沿って流れる流体ジェットを噴出する流体ジェット噴出装置を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
【請求項４】
砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項１乃至３のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置を前記砥石台に取り付け、前記研削点より砥石回転方向上流側から前記研削点又は工作物に向けてクーラントを供給するクーラント供給装置を設けたことを特徴とする研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石により工作物を研削する研削装置において、研削点にクーラントを確実に供給するために、回転する砥石に連れ回りする空気層を遮断する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速で回転する砥石により工作物を研削加工する研削装置において、砥石に連れ回りする空気層を遮断して研削点にクーラントを確実に供給するために、クーランの圧力を高圧にし、ノズル４０からクーランントを砥石Ｇが工作物Ｗを研削加工する研削点に高速で供給する図１０に示す高圧クーラント方式、ノズル４１の噴出口を砥石Ｇの外周面に直角に対向させ、クーラントを砥石外周面に直角に噴き付ける図１１に示す直角ノズル方式が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
回転する砥石の外周面に連れ回りする空気層の流れは、砥石の側面に連れ回りされて中心部から外周に向けて砥石の側面に沿って流れる空気層の一部が砥石外周面に伝わって流速が速くなり、クーラントの研削点への到達を邪魔していることを発明者は見出した。特に、研削能率を上げるために砥石周速を１２０ｍ／ｓｅｃ以上の高速にした場合、また砥石の幅が薄い場合、砥石側面からの空気層の流れが、砥石外周面に大きく伝わり、クーラントが研削点に到達することが困難であった。砥石外周面に連れ回りする空気層をクーラントで遮断し、クーラントを砥石外周面に巻き付けて研削点に導く直角ノズル方式では、砥石幅が薄くなる程、砥石側面からの空気層の流れの影響が大きくなり、クーラントが砥石外周面に巻き付き難くなって研削点に到達することが困難となる。また、高圧クーラント方式では、高い圧力で研削点にクーラントを供給するため、クーラント供給量が多くなり、高圧ポンプやクーラントタンクが大型化して設備コストが高くなり、クーラント消費量、使用電力等が多くなり維持管理コストがアップする不具合があった。
本発明は、かかる従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石の回転に連れ回りされる空気層に邪魔されること無くクーラントを研削点に確実に供給できる低コストで簡単な構成の装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置における砥石連れ回り空気層遮断装置にして、前記研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れる流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける流体ジェット吐出装置を設けたことである。
【０００５】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記小円弧部分の弦より僅かに前記砥石の回転中心側で前記弦と平行に前記研削点を含む砥石半径を横切った位置まで前記上流点側から延在して前記砥石の両側面と僅かな隙間を持って夫々対向する遮風板を設けたことである。
【０００６】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記研削点と前記上流側の点との間で前記砥石の一側面側から他側面側に向かって前記砥石の外周面に沿って流れる流体ジェットを噴出する流体ジェット噴出装置を設けたことである。
【０００７】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項１乃至３のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置を前記砥石台に取り付け、前記研削点より砥石回転方向上流側から前記研削点又は工作物に向けてクーラントを供給するクーラント供給装置を設けたことである。
【０００８】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工するとき、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付けるので、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が小円弧部分に流入するのを遮断することができ、クーラントを研削点に確実に供給することができる。また、流体ジェットを砥石の両側面に噴き付ける簡単な構造であるので、設備費用を削減し、且つクーラントの使用量、消費電力等を低減して維持管理費用を削減することができる。
【０００９】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む小円弧部分の弦に沿って流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付けるとともに、遮風板を前記弦より僅かに砥石の回転中心側で弦と平行に、研削点を含む砥石半径を横切った位置まで上流側から延在したので、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が、砥石の両側面と僅かな隙間を持って対向する遮風板と流体ジェットにより２段階で遮断され、クーラントが砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に一層確実に供給される。
【００１０】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、流体ジェットが研削点と前記上流側の点との間で砥石の一側面側から他側面側に向けて砥石の外周面に沿って流れるので、請求項１に記載の発明の効果に加え、砥石外周面に連れ回りする空気層が研削点に到達するのを直接遮断し、クーラントを砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に更に確実に供給できる。
【００１１】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置において、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が請求項１乃至３のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置から噴出される流体ジェットにより遮断される。これにより構造が簡単で、低コストの砥石連れ回り空気層遮断装置を研削装置に装備するだけで、クーラントを砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に確実に供給することができ、高能率、高精度な研削加工が可能な砥石連れ回り空気層遮断装置を用いた研削盤を提供することができる。
【００１２】
【実施の形態】
以下本発明の第１の実施形態に係る砥石連れ回り空気層遮断装置及び同装置を備えた研削装置について図１〜３に基づいて説明する。ベッド１０上には、砥石台１１が摺動可能に載置され、サーボモータ１２によりボールネジ機構を介してＸ軸方向に進退移動される。砥石台１１には、先端に砥石Ｇが取り付けられた砥石軸１３が回転可能に軸承されモータにより回転駆動される。砥石Ｇは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体１５の外周面に複数の砥石チップ１６が接着されて構成されている。ベッド１０上にはテーブル１７が摺動可能に装架され、サーボモータ１４によりボールネジ機構１８を介してＸ軸と直角なＹ軸方向に移動される。テーブル１７上には、工作物支持装置１９を構成する主軸台２０及び心押台が取り付けられ、工作物Ｗは主軸台２０と心押台との両センタ間に挟持され回転駆動される。
【００１３】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石カバー２２が固定され、砥石カバー２２に取り付けられた後述する遮風板３１に、砥石Ｇの両側面２３ａ，２３ｂの前端部分に向かって斜め下方に開口する流体ジェット吐出装置２４の側面用ノズル２５ａ，２５ｂが取り付けられている。側面用ノズル２５ａ，２５ｂからは、エアジェット２９が砥石の両側面２３ａ，２３ｂに傾斜して夫々噴き付けられ、該エアジェット２９は、研削点Ｐより砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点２６から研削点Ｐを含む砥石前方の小円弧部分２７の弦２８に沿って流れる。また、側面用ノズル２５ａ，２５ｂから側面２３ａ，２３ｂに噴き付けられるエアジェット２９が側面２３ａ，２３ｂに沿って研削点Ｐに向かって流れるのを防止するために、側面用ノズル２５ａ，２５ｂは開口部が砥石Ｇの後方を向くように若干後方に傾斜して取り付けられている。これにより、砥石Ｇの回転に連れて砥石Ｇの中心部から外周に向けて砥石Ｇの両側面２３ａ，２３ｂに沿って流れる砥石連れ回り空気層３０が小円弧部分２７に流入するのが遮断される。流体ジェット吐出装置２４は、工場エアをバルブを介して側面用ノズル２５ａ，２５ｂに供給して構成するとよい。
【００１４】
小円弧部分２７の弦２８より僅かに砥石Ｇの回転中心側には、遮風板３１が研削点Ｐより砥石回転方向の上流側から弦２８と平行に配置され、砥石台１１に固定された砥石カバー２２に取り付けられている。遮風板３１には開口溝３２が形成され、開口溝３２の両側面３２ａ，３２ｂは砥石Ｇの両側面２３ａ，２３ｂと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐを含む砥石半径を横切った位置まで延在している。開口溝３２の溝端面３２ｃは、砥石外周面２３ｃに連れ回りする空気層３３が研削点Ｐに到達するのを遮断するために、研削点Ｐより砥石回転方向の上流側で砥石Ｇの外周面と僅かな隙間を持って対向されている。遮風板３１は溝端面３２ｃと砥石Ｇの外周面との間の僅かな隙間を一定に保つために、砥石Ｇのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石カバー２２に取り付けてもよい。
【００１５】
砥石カバー２２には、クーラント供給装置３７のクーラントノズル３８が取り付けられ、クーラントノズル３８から砥石Ｇが工作物Ｗを研削加工する研削点Ｐ又は工作物Ｗに向けてクーラントが供給される。
【００１６】
上記のように構成した第１の実施形態の作動を説明する。工作物Ｗが主軸台２０と心押台との両センタ間に挟持されて回転される。砥石台１１がサーボモータ１２により前進され、高速回転される砥石Ｇにより、例えば、砥石周速が１６０ｍ／ｓｅｃで工作物Ｗが研削加工される。砥石Ｇが、砥石周速１６０ｍ／ｓｅｃで回転し、遮風板３１及び側面用ノズル２５ａ，２５ｂが装備されていない場合、砥石外周面２３ｃに連れ回りする空気層３０の流れに、砥石Ｇの両側面２３ａ，２３ｂに連れ回りされ砥石中心部から外周に向けて砥石側面２３ａ，２３ｂに沿って流れる空気層３０の一部が砥石外周面２３ｃに伝わって流速が速くなり、砥石外周面２３ｃに連れ回りされる空気層３３の速度は、ピトー管で測定した結果、図４の破線４５に示すように砥石外周面２３ｃの両端部分の方が中央部分より高くなる。
【００１７】
本実施形態では、遮風板３１及び側面用ノズル２５ａ，２５ｂを装備したので、砥石側面２３ａ，２３ｂに沿って流れる空気層３０及び該空気層３０の一部が伝わって流速が速くなった砥石外周面２３ｃに連れ回りする空気層３３は、先ず、遮風板３１の開口溝３２の両側面３２ａ，３２ｂ及び溝端面３２ｃにより遮断される。次に、側面用ノズル２５ａ，２５ｂからエアジェット２９が砥石Ｇの両側面２３ａ，２３ｂに傾斜して夫々噴き付けられ、研削点Ｐより砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点２６から研削点Ｐを含む砥石前方の小円弧部分２７の弦２８に沿って流れ、砥石側面２３ａ，２３ｂに沿って流れる砥石連れ回り空気層３０が小円弧部分２７に流入するのを遮断する。遮風板３１により遮断されて流速が減少し砥石外周面２３ｃに連れ回りされて研削点Ｐに向かう空気層３３の流速は、砥石側面に連れ回りする空気層３０を遮断するエアジェット２９の作用により減速され、砥石外周面２３ｃに連れ回りされる空気層３３の研削点Ｐ近傍での流速は、図４の実線４６で示すように著しく低下される。これにより、クーラントノズル３８から供給されるクーラントは研削点に確実に供給される。
【００１８】
従来では、砥石周速が１２０〜１６０ｍ／ｓｅｃの場合、毎分当りのクーラントの供給量は３０〜５０リッター必要であったのが、砥石連れ回り空気層遮断装置を用いることにより１５〜２５リッター程度に半減することができる。この場合、側面用ノズル２５ａ，２５ｂから側面２３ａ，２３ｂに噴き付けられるエアジェットは、砥石Ｇの回転方向に向けられているので、エアジェットが砥石Ｇの回転に対して抵抗になり消費電力が増大することはない。環境に配慮してワークに向けたクーラントの供給量を３００ｃｃ／ｍｉｎ程度にし、且つ砥石外周面には微量の植物油等の潤滑油を供給するようにした所謂エコ研削が試用されてきつつある。このエコ研削の場合においても、本発明による空気層遮断装置を用いることにより、砥石外周面２３ｃに連れ回りされる空気層３３により邪魔されることなくクーラントが工作物に、潤滑油が砥石外周面２３ｃに確実に供給される。
【００１９】
次に、研削点Ｐと砥石回転方向上流側の点２６との間で砥石Ｇの外周面２３ｃに沿ってエアが砥石Ｇの一側面２３ａ側から他側面側２３ｂに向かって流れるようにエアジェットを噴出する流体ジェット噴出装置３４を第１の実施形態に組み込んだ第２の実施形態を図５，６に基づいて説明する。
【００２０】
砥石カバー２２には、研削点Ｐと砥石回転方向上流側の点２６との間で、砥石Ｇの一側面２３ａの前端縁に向かって水平方向に開口する流体ジェット噴出装置３４の外周面用ノズル３５が取り付けられている。外周面用ノズル３５からは、砥石Ｇの外周面に沿ってエアが砥石Ｇの一側面２３ａ側から他側面２３ｂ側に向かって流れるようにエアジェット３６が砥石Ｇの一側面２３ａの前端縁に噴き付けられる。砥石Ｇの径がドレッシングにより減少してもエアジェット３６が砥石Ｇの前端縁に噴き付けられるように外周面用ノズル３５の開口は砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。流体ジェット吐出装置３４は、工場エアをバルブを介して外周面用ノズル３５に供給して構成するとよい。
【００２１】
第２の実施形態では、送風板３１及び側面用ノズル２５ａ，２５ｂから噴出されるエアジェット２９の作用により十分流速が減速された砥石外周面２３ｃに沿って流れる砥石連れ回り空気層３３の流速は、外周面用ノズル３５から砥石Ｇの側面２３ａの前端縁部に噴き付けられ、砥石Ｇの外周面に沿って一側面２３ａ側から他側面２３ｂ側に向かって流れるエアジェットにより一層効果的に減速される。砥石外周面２３ｃに連れ回りされる空気層３３の研削点Ｐ近傍での流速は、図４の破線４７で示すよう更に低くなり、クーラントノズル３８から供給されるクーラントを研削点Ｐに砥石連れ回り空気層の影響を殆ど受けること無く供給することができる。
【００２２】
図７，８は、テーブル１７をサーボモータ１８によりＹ軸方向に移動し、工作物Ｗの端面３９を砥石Ｇの側面２３ｂにより研削加工している状態を示す図である。この場合、側面２３ｂに連れ回りされる空気層３０は、遮風板３１の開口溝３２の側面３２ｂにより遮断された後に、側面用ノズル２５ｂから側面２３ｂに噴き付けられるエアジェットにより研削点Ｐに到達するのを遮断される。これにより、砥石Ｇの側面２３ｂが工作物Ｗの端面３９を研削加工する研削点にクーラントが良好に供給される。
【００２３】
遮風板３１、側面用ノズル２３ａ，２３ｂからなる砥石連れ回り層遮断装置は、図９に示す平面研削装置や、スライシングマシン等の切断装置や、さらには溝研削装置に取り付けてもよい。
【００２４】
上記実施形態では、側面用ノズル２５ａ，２５ｂ及び外周面用ノズル３５からエアジェットを噴出しているが、クーラントやミスト等を噴出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る砥石連れ回り空気層遮断装置を備えた研削装置の一部断面にした側面図。
【図２】砥石連れ回り空気層遮断装置の正面図。
【図３】砥石連れ回り空気層遮断装置を上方から見た部分図。
【図４】砥石外周面に連れ回る空気層の流速を示す図。
【図５】第２の実施形態を示す部分側面図。
【図６】第２の実施形態を示す部分正面図。
【図７】端面研削する状態を正面から見た部分図。
【図８】端面研削する状態を側面から見た部分図。
【図９】砥石連れ回り空気層遮断装置を平面研削装置に適用した状態を示す図。
【図１０】高圧クーラント方式を示す図。
【図１１】直角クーラント方式を示す図。
【符号の説明】
１０…ベッド、１１…砥石台、１２，１４…サーボモータ、１３…砥石軸、１７…テーブル、１９…工作物支持装置、２２…砥石カバー、２３ａ，２３ｂ…砥石の両側面、２４，３４…流体ジェット吐出装置、２５ａ，２５ｂ…側面用ノズル、２６…砥石回転方向上流側の点、２７…小円弧部分、２８…弦、２９，３６…エアジェット（流体ジェット）、３０，３３…砥石連れ回り空気層、３１…遮風板、３２…開口溝、３５…外周面用ノズル、３７…クーラント供給装置、３８…クーラントノズル、Ｇ…砥石、Ｗ…工作物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004017265.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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