JP2004122267A - 研削液供給方法及び研削加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仕上げ精度を確保しつつ、かつ、ワークの冷却を損ねることなく研削液の適切な供給を可能とする。
【解決手段】制御装置１０２により、接線研削抵抗の減少が生じたと判定され、流量調節弁４の開度が制御装置１０２により小さく設定され、さらに、所定の仕上工程にあると判定されると、研削液用ポンプ１の供給量が制御装置１０２の駆動制御により減少されて、仕上工程において研削液の無駄な供給を回避しつつ、しかも、ワークの冷却が損なわれることがないようになっている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削加工装置に係り、特に、研削液の供給方法の改善を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置としては、例えば、仕上げ工程における研削液の流量を粗工程における流量より少なくするようにし、仕上げ工程における研削液圧力による仕上げ精度への影響を極力無くすようにしたものが公知・周知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
また、潤滑用ミストを加工点に、冷却用ミストをワークへ、それぞれ専用ノズルにより供給するようにしたものが公知・周知となっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【技術文献１】実開平７−７８４２号公報（第２頁、図１）
【技術文献２】特開２０００−１４１２１９号公報（第３頁乃び第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の装置にあっては、仕上げ時の研削液圧力による仕上げ精度への影響は抑圧できるものの充分な冷却の確保ができないという欠点がある。
また、後者の装置にあっては、部材内部に小径の中空部等を研削するようなものにあっては、実現が困難であるという欠点がある。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、加工部位に関わらず仕上げ精度を確保しつつ、かつ、ワークの冷却を損ねることのない研削液供給方法及び研削加工装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、研削液の無駄な供給を回避し、適切な供給を可能とする研削液供給方法及び研削加工装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係る研削供給方法は、
研削加工装置における研削液供給方法であって、
研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出し、当該接線研削抵抗の減少に応じて研削液の供給量を減らすよう構成されてなるものである。
【０００６】
かかる方法においては、研削加工における発熱量の指標となる接線研削抵抗の変化を検出するようにしたので、研削液を無駄なく、しかも、仕上精度に影響を及ぼすことない的確な量だけ供給できることとなるものである。
【０００７】
また、本発明に係る研削加工装置は、
砥石クイルが砥石モーターによって回転されてワークの研削加工が行われるよう構成されてなる研削加工装置であって、
研削液を噴射するノズルと、
外部からの制御に応じた量の研削液を前記ノズルへ供給する研削液供給手段と、
研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出する研削抵抗変化検出手段と、
前記研削抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定された場合に、前記研削液供給手段による前記ノズルへの研削液の供給量を減少させる供給制御手段と、を具備してなるものである。
【０００８】
さらに、本発明に係る研削加工装置は、
砥石クイルが砥石モーターによって回転されてワークの研削加工が行われるよう構成されてなる研削加工装置であって、
研削液を噴射するノズルと、
外部からの制御に応じた量の研削液を前記ノズルへ供給する研削液供給手段と、
研削液をミスト状に発生するミスト発生手段と、
外部からの制御によって前記研削液供給手段と前記ミスト発生手段のいずれかを選択的に前記ノズルへ接続する切換手段と、
研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出する抵抗変化検出手段と、
研削加工開始後に前記抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定されるまでは、前記切換手段により前記研削液供給手段が選択される一方、前記抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定された以後は、前記切換手段により前記ミスト発生手段が選択されるよう前記切換手段を制御する切換制御手段と、を具備してなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における研削加工装置の第１の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
この第１の構成例における研削加工装置Ｓ１は、研削盤１０１と、制御装置（図１においては「ＣＯＮＴ」と表記）１０２と、研削液用ポンプ（図１においては「Ｐ」と表記）１とを主たる構成要素としてなるものである。
研削盤１０１は、研削加工を行う砥石クイル（図示せず）が取着される砥石モーター（図１においては「Ｍ」と表記）２と、図示されないワークへ研削液の供給を行うノズル３と、このノズル３への研削液の流量調節を行う流量調整弁（図１においては「ＶＡＬ」と表記）４が設けられたものとなっている。
【００１０】
本発明の実施の形態における砥石モーター２は、三相交流を動作電源とするものが用いられており、図示されない三相交流電源と砥石モーター２間の電源線５ａ〜５ｃの内、二相、例えば、Ｕ相及びＷ相には、詳細は後述するように接線研削抵抗の変動検出の好適な例として砥石モーター２の動力の増減を検出するために研削抵抗変化検出手段としての第１及び第２のカレントトランス（図１においてはいずれも「ＣＴ」と表記）６ａ，６ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、これら第１及び第２のカレントトランス６ａ，６ｂの一次側は電源線５ａ，５ｃにそれぞれ接続される一方、二次側は制御装置１０２の所定の入力端子（図示せず）へ接続されたものとなっている。ここで、本発明の実施の形態における第１及び第２のカレントトランス６ａ，６ｂは、巻線の少ない側が一次側、巻線の多い側が二次側にして用いられている。これは、接線研削抵抗に対応する三相交流電力の変動は比較的小さいものであるため、制御装置１０２での処理に適する大きさとする必要があるためである。
【００１１】
制御装置１０２は、この研削加工装置Ｓ１全体の動作制御を行うもので、研削加工装置の公知・周知の動作制御に加えて、後述するような研削加工液の供給制御を行うようになっている。
研削液用ポンプ１及び流量調整弁４は、詳細は後述するように制御装置１０２によって、その動作が制御されるようになっているもので、研削液タンク７の研削液は、研削液用ポンプ１により流量調整弁４へ圧送され、流量調整弁４の弁開度に応じた量の研削液がノズル３へ供給されるようになっている。
ここで、研削液用ポンプ１、流量調整弁４は、公知・周知の構成を有するもので、本発明特有のものではない。
【００１２】
また、本発明の実施におけるノズル３は、公知・周知の構成のものであっても良いが、特に、小径の部材内部の研削の場合には、次述するように砥石クイルをノズルとして兼用できるようにしたものを用いるようにしても好適である。
すなわち、図２には、砥石クイル１０３をノズルとして用いて、例えば、燃料噴射用ノズル１０４の内研を行う場合における構成例が示されており、以下、同図を参照しつつその構成について説明することとする。まず、本発明の実施の形態における砥石クイル１０３の外観形状は、鋼材等の部材を用いてほぼ円柱状に形成されている。そして、その先端部分には、砥石部材１２が設けられている。
【００１３】
そして、この砥石クイル１０３の内部には、長手軸方向にノズル孔１３が形成されたものとなっている。すなわち、本発明の実施の形態におけるノズル孔１３は、砥石クイル１０３の後端部に開口面を有して、砥石部材１２の先端部まで砥石クイル１０３の長手軸方向に沿って形成されて、砥石部材１２の頂部に開口したものとなっている（図２参照）。かかる構成において、研削液は砥石クイル１０３の後端部の開口面側から注入（図２において実線矢印参照）され、上述したように砥石クイル１０３の先端から放出されるようになっている。なお、図２において、砥石クイル１０３と燃料噴射用ノズル１０４は、研削加工の際、互いに逆方向に回転するものとなっている（図２において二点鎖線矢印参照）。
【００１４】
次に、上記構成における研削液供給制御の第１の例について、図３を参照しつつ説明する。
動作が開始されると、まず、制御装置１０２により研削加工の開始に当たって必要となる機械運転の準備が行われ、研削液用ポンプ１は微量供給の運転状態とされる（図３のステップＳ１０２参照）。ここで、機械運転の準備は、本発明特有のものではなく公知・周知の構成を有する従来の研削加工装置において、その始動時に行われるものであり、その手順内容は個々の装置によって縷々あるのでここでの詳細な説明は省略する。
また、研削液用ポンプ１による研削液の供給量は、研削加工の準備段階であることを考慮して、所定の微量としている。
そして、この状態は、研削加工が開始されたと判定されるまで継続され（図３のステップＳ１０４参照）、研削加工が開始されたと判定されると、研削液用ポンプ１は、暫定的に研削液を最大量供給する運転状態とされる（図３のステップＳ１０６参照）。ここで、研削加工が開始された否かの判定は、本発明の実施の形態においては、制御装置１０２が研削加工の制御をも行うものとなっており、その処理ブログラムが実行されるようになっているために、研削加工の工程が如何なる段階にあるかの情報は、その処理ブログラムの実行状況から容易に得られるものとなっている。
【００１５】
次いで、研削加工における接線研削抵抗が増加したか否か、具体的には、砥石モーター２の動力増加が生じたか否か、すなわち、換言すれば、接線研削抵抗の増加が生じたか否かが判定されることとなる（図３のステップＳ１０８参照）。
ここで、接線研削抵抗の増加の有無を判定する意義について説明する。まず、この第１の構成例においては、従来装置が研削加工工程の如何に関わらず、常時大量の研削液の供給を行っていたことに起因する無駄なエネルギーの消費や、研削精度の低下等の問題を解消するために、研削加工工程が如何なる段階にあるかを考慮して不要な研削液の供給を行うようにしている。
一般に、研削加工における発熱量Ｑは、次式により表されることが知られている。
【００１６】
Ｑ＝Ｆｔ×Ｖ×Ｔ
【００１７】
ここで、Ｆｔは、接線研削抵抗、Ｖは、ワークと砥石の相対速度、Ｔは、加工時間である。
本願発明者は、研削加工の際の発熱量が、特に、接線研削抵抗に比例することに着目すると共に、この接線研削抵抗は、平均切り屑断面積に比例するという公知・周知の知見に基づいて、接線研削抵抗の変動を検出することで、最適な研削液の供給を行い得るという着想に達し、さらに鋭意研究の結果、接線研削抵抗の変化が砥石モーター２の動力変動を招くことをつかみ、砥石モーター２の動力変動を接線研削抵抗の変化として検出することができるという結論を得たものである。
【００１８】
砥石モーター２の動力変動は、先に述べたように、第１及び第２のカレントトランス６ａ，６ｂにより砥石モーター２の電源電流の変化を検出し、その検出電流を制御装置１０２に取り込んで動力変動の有無が判定されるようになっている。なお、検出電流値による動力変動の判断は、電源電圧と検出電流値との積から三相電力を求めてその値の変化の有無によって行うようにしても良いが、簡易的には、検出電流値の変動の有無によるものとしても良い。
そして、ステップＳ１０８において、砥石モーター２の動力の増加有りと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、その砥石モーター２の動力増加の大きさに応じて流量制御弁　の開度が増されることとなる（図３のステップＳ１１０参照）。一方、ステップＳ１０８において、砥石モーター２の動力の増加は無いと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１１０を実行することなく次述するステップＳ１１２の処理へ進むこととなる。
【００１９】
ステップＳ１１２においては、砥石モーター２の動力の減少が生じたか否か、すなわち、換言すれば、接線研削抵抗の減少が生じたか否かが判定されることとなる。そして、このステップＳ１１２において、砥石モーター２の動力の減少は無いと判定された場合（ＮＯの場合）には、次述するステップＳ１１４の処理を実行することなく後述するステップＳ１１６の処理へ進む一方、砥石モーター２の動力の減少が生じたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、その動力減少の大きさに応じて流量調整弁４の開度が小さく設定され、次述するステップＳ１１６の処理へ進むこととなる（図３のステップＳ１１４参照）。
【００２０】
ステップＳ１１６においては、研削加工の工程が仕上工程に達したか否かが判定され、未だ仕上工程ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には先のステップＳ１０８の処理へ戻り、以後の処理が繰り返されることとなる。一方、ステップＳ１１６において、仕上工程であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、研削液用ポンプ１は、流量調整弁４へ対する供給量を減少する運転状態とされることとなる（図３のステップＳ１１８参照）。ここで、研削加工が仕上工程にあるか否かは、先にステップＳ１０４で述べたように、制御装置１０２によって実行される研削加工制御のプログラムの実行状況から判断可能となっているものである。
次いで、ステップＳ１２１においては、研削加工の終了に達したか否かが判定され、未だ研削加工の終了に達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１０８へ戻り、以後の一連の処理が繰り返されることとなる。一方、ステップＳ１２１において、研削加工の終了に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、先のステップＳ１０２と同様、研削加工装置Ｓ１は機械運転準備状態とされ、研削液用ポンプ１は微量供給の運転状態とされて、一連の処理が終了されることとなる（図３のステップＳ１２２参照）。
なお、この第１構成例においては、制御装置１０２による図３のフローチャートに示された処理の実行により供給制御手段が実現されたものとなっている。
【００２１】
次に、第２の実施例について、図４及び図５を参照しつつ説明する。
最初に、この第２の実施例における研削加工装置Ｓ２について、図４を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の実施例における研削加工装置Ｓ２は、ノズル３と流量調整弁４との間に、切換弁８を設け、後述するように仕上工程において研削液をミスト状態で供給できるように構成されたものである。すなわち、切換手段としての切換弁８の入力側には、流量調整弁４の出力側が接続されると共に、研削液をミスト状態として送出するよう構成されてなるミスト発生手段としてのミスト供給装置９が接続されている。そして、切換弁８の出力側にノズル３が接続されたものとなっている。
【００２２】
次に、上記構成における研削液供給制御の手順について、図５を参照しつつ説明する。なお、図３に示された研削液供給制御の手順と同一の処理を行うステップについては、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
まず、ステップＳ１０２からステップＳ１１４までは、先に図３を参照しつつ説明したと同様の処理が行われ、次いで、ステップＳ１１５において、仕上工程１に達したか否かが判定されることとなる。ここで、「仕上工程１」と、後述するステップＳ１１９における「仕上工程２」は、最終加工工程とそれ以前とを区分するための便宜上のもので、ワークの種類によって具体的にいずれの工程がそれぞれ「仕上げ工程１」、「仕上工程２」となるかは縷々異なるものである。
そして、基本的に「仕上工程２」は、研削加工の最終工程であって、研削液を従来のように、最終加工工程以前と同程度で供給する場合には、それによって仕上げ精度に影響が生ずるような工程であり、「仕上工程１」は、最終加工工程以前の加工工程と定義づけされる。
【００２３】
ステップＳ１１５において、未だ仕上工程１に達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０８の処理へ戻り、それ以降の処理が繰り返されることとなる一方、仕上工程１に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、研削液用ポンプ１は、流量調整弁４へ対する供給量を減少する運転状態とされることとなる（図５のステップＳ１１８参照）。
次いで、研削加工が仕上工程２に達したか否かが判定され（図５のステップＳ１１９参照）、未だ仕上工程２に達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０８へ戻り、それ以降の処理が繰り返されることとなる。一方、ステップＳ１１９において、研削加工が仕上工程２に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ミスト切換が行われることとなる（図５のステップＳ１２０参照）。すなわち、制御装置１０２により切換弁８が、それまでの流量調整弁４を介しての研削液をノズル３へ送出する状態から、ミスト供給装置９からのミストをノズル３へ供給する状態に切り換えられ、加工終了に達したと判定されるまでノズル３からミストが噴射されることとなる（図５のステップＳ１２１参照）。
そして、ステップＳ１２１において、研削加工の終了に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、処理開始時のステップＳ１０２と同様、研削加工装置Ｓ２は機械運転準備状態とされ、研削液用ポンプ１は微量供給の運転状態とされて、一連の処理が終了されることとなる（図５のステップＳ１２２参照）。
なお、この第２構成例においては、制御装置１０２による図５のフローチャートに示された処理の実行により切換制御手段が実現されたものとなっている。
【００２４】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、ワークの発熱量に応じて研削液の供給ができるように構成したことにより、従来と異なり、ワークの発熱量に応じて、換言すれば、加工精度の低下を招くことなく研削加工工程に応じて適切な研削液の供給ができるという効果を奏するものである。
また、本発明によれば、従来と異なり無駄な研削液の供給を回避できるので、装置の省エネルギー化を図ることができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における研削加工装置の第１の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における研削加工装置において用いられるノズル孔が形成された砥石クイルの断面図である。
【図３】図１に示された研削加工装置において実行される研削液供給制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における研削加工装置の第２の構成例を示す構成図である。
【図５】図４に示された研削加工装置において実行される研削液供給制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…研削液用ポンプ
２…砥石モータ
３…ノズル
４…流量調整弁
６ａ…第１のカレントトランス
６ｂ…第２のカレントトランス
８…切換弁
９…ミスト供給装置
１３…ノズル孔
１０１…研削盤
１０２…制御装置
１０３…砥石クイル

Claims (8)

1. 研削加工装置における研削液供給方法であって、
   研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出し、当該接線研削抵抗の減少に応じて研削液の供給量を減らすことを特徴とする研削液供給方法。
2. 砥石モーターの動力変化を接線研削抵抗の変化として検出することを特徴とする請求項１記載の研削液供給方法。
3. 砥石モーターの動力減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にある場合に、研削液の供給量を減らすことを特徴とする請求項２記載の研削液供給方法。
4. 砥石モーターの動力減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にある場合に、研削液をミスト状にして供給することを特徴とする請求項２記載の研削液供給方法。
5. 砥石クイルの内部を介してミストの供給を行うことを特徴とする請求項４記載の研削液供給方法。
6. 砥石クイルが砥石モーターによって回転されてワークの研削加工が行われるよう構成されてなる研削加工装置であって、
   研削液を噴射するノズルと、
   外部からの制御に応じた量の研削液を前記ノズルへ供給する研削液供給手段と、
   研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出する研削抵抗変化検出手段と、
   前記研削抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定された場合に、前記研削液供給手段による前記ノズルへの研削液の供給量を減少させる供給制御手段と、
   を具備してなることを特徴とする研削加工装置。
7. 砥石クイルが砥石モーターによって回転されてワークの研削加工が行われるよう構成されてなる研削加工装置であって、
   研削液を噴射するノズルと、
   外部からの制御に応じた量の研削液を前記ノズルへ供給する研削液供給手段と、
   研削液をミスト状に発生するミスト発生手段と、
   外部からの制御によって前記研削液供給手段と前記ミスト発生手段のいずれかを選択的に前記ノズルへ接続する切換手段と、
   研削加工工程における接線研削抵抗の変化を検出する抵抗変化検出手段と、
   研削加工開始後に前記抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定されるまでは、前記切換手段により前記研削液供給手段が選択される一方、前記抵抗変化検出手段により接線研削抵抗の減少が検出され、かつ、所定の仕上工程にあると判定された以後は、前記切換手段により前記ミスト発生手段が選択されるよう前記切換手段を制御する切換制御手段と、
   を具備してなることを特徴とする研削加工装置。
8. 研削液供給手段は、ノズルへの研削液の供給量を外部からの制御によって調節可能に構成されてなる流量調整弁と、前記流量調整弁へ研削液を送出するポンプとを有してなることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の研削加工装置。

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