JP2011240458A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの研削動作が停止された後に、回転砥石の水切り動作及びクーラント供給装置による洗浄用のクーラントの供給を設定時間だけ自動的に適正に行い、研削作業能率を向上することができる研削盤を提供する。
【解決手段】回転砥石２１によるワークの研削加工が終了した後に、回転砥石２１を予め設定された第１の設定時間ｈ１だけ空回転させて、回転砥石２１に含浸されているクーラントを遠心力によって外部に飛散させる。この回転砥石２１が空回転を開始した後、クーラント供給装置を洗浄状態にして第２の設定時間ｈ２だけ継続して運転し、クーラント循環経路に残留している研削屑の洗浄分離を行った後、自動的にクーラント供給処理装置の洗浄運転を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転砥石によるワークの研削が終了した後、回転砥石への冷却用のクーラントの供給を停止した状態で、回転砥石の水切り動作と、クーラント循環経路の残留研削屑を洗浄する洗浄動作とを自動的に行うようにした研削盤に関するものである。

一般に、研削盤においては、ワークの研削中に回転砥石とワークとを冷却するために、クーラントノズルによって加工部にクーラントを供給するようになっている。このため、回転砥石の内部にはクーラントが浸透する。ワークの研削終了と同時にクーラントの供給が停止された後、回転砥石の回転を直ちに停止すると、回転砥石にクーラントが含浸されたままとなる。この含浸クーラントが回転砥石の内部で自重によって下側に流動し、回転砥石の重心が下方に変位してアンバランスとなる。従って、ワークの研削を再開したとき、回転砥石の回転にブレが生じてワークの研削精度が低下する。

上記の問題を解消するため、制御装置の記憶媒体に記憶された水切り動作プログラムに基づいて、ワークの研削が停止された後に、回転砥石を所定時間だけ空回転させて、砥石の内部に含浸されていたクーラントを遠心力により外部に飛散させる動作が自動的に行われるようにされたものもある。

しかし、前記従来構成においては、クーラントノズルによるクーラントの供給が停止されても、クーラント供給配管内に残留するクーラントが回転砥石に滴下され、砥石のアンバランスを解消することができないという問題があった。この問題を解消するため、特許文献１には、クーラント供給装置に砥石アンバランス防止装置が設けられている。この防止装置は、クーラント供給源とクーラントノズルとを接続する配管の途中に設けられた開閉手段が閉状態とされることにより、該開閉手段よりも下流側の配管及びクーラントノズル内に残留するクーラントが砥石の研削面に滴下することを防ぐようになっている。

特開２００８‐８０４２７号公報（要約書参照）

上述した前者の研削盤においては、水切り動作プログラムによる砥石の空回転が停止されてから、操作盤に設けられたスイッチを手動操作することにより、クーラント供給装置や砥石軸の静圧軸受機構に油を供給するための油圧ユニットの停止を行うようになっていた。このため、作業者が手作業によって、クーラント供給装置等の運転を停止しなければならないので、研削作業能率を向上することができないという問題があった。

又、砥石の水切り動作と並行して行われるクーラント供給装置による研削屑の洗浄時間は作業者の勘によって決められていたので、洗浄時間が短いと、クーラント循環経路に残留している研削屑が適正に分離されずに、クーラントを貯留するタンク内に研削屑が過剰に堆積することになる。このため、次のワークの加工の際に、タンク内のクーラントの貯留容積が低減されて、タンクからクーラントが溢出する虞もあった。

一方、特許文献１に開示された研削盤においても、ワークの研削が終了した後のクーラント供給装置の停止は、作業者が停止ボタンを手動操作することによって行われるので、研削作業能率を向上することができないという問題があった。

本発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、ワークの研削動作が停止された後に、回転砥石の水切り動作及びクーラント供給装置による洗浄用のクーラントの供給を自動的に適正に行い、研削作業能率を向上することができる研削盤を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、クーラントを循環させて、回転砥石の研削部にクーラントを供給するクーラント供給装置を設けた研削盤において、前記回転砥石の研削部にクーラントを供給する状態と、供給しない状態とを切り換える切換手段を設け、ワークの研削が終了した後、前記切換手段を作動させて、回転砥石の研削部にクーラントを供給しない状態に切り換えるとともに、前記回転砥石を予め記憶された第１の設定時間だけ空回転させ、さらに前記クーラント供給装置を予め記憶された第２の設定時間だけ作動させて、回転砥石を避けるようにしてクーラント循環経路に残留する研削屑を洗浄させる制御装置を備えていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記制御装置には、ワークの研削量と、クーラント供給装置の供給能力とに基づいて、第２の設定時間を演算する機能が付与されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記回転砥石の回転軸は、静圧軸受機構によって支持されるとともに、油圧モータ又は電動モータによって回転されるように構成され、前記制御装置には、前記回転砥石の回転が停止された後、前記静圧軸受機構及び油圧モータへの圧油の供給を停止させる機能が付与されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記第１の設定時間は、入力装置からの指示に基づいて制御装置によって調整可能に構成されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記切換手段は、回転砥石にクーラントを供給するクーラントノズルの上流側の配管に設けられた切換弁であって、該切換弁又は該切換弁の上流側の配管に接続された分岐配管には、回転砥石へ指向しないように加工室内に残留する研削屑を洗浄する洗浄ノズルが接続されていることを要旨とする。

（作用）
本発明によれば、ワークの研削が終了した後、切換手段によりクーラント供給装置が回転砥石に冷却用のクーラントを供給しない状態に切り換えられる。その後、制御装置により砥石が予め記憶された第１の設定時間だけ空回転され、砥石に含浸されたクーラントが遠心力により飛散され、回転砥石の水切り動作が行われる。この水切り動作と並行して、前記クーラント供給装置が予め記憶された第２の設定時間だけ作動され、洗浄用のクーラントがクーラント循環経路に供給され、該循環経路に残留する研削屑が洗浄され、クーラントから研削屑が分離される。

この発明によれば、回転砥石の水切り動作と、クーラント循環経路への洗浄用のクーラントの供給とを自動的に適正に行うことができ、研削作業能率を向上することができる。

この発明の研削盤の研削動作を説明するためのタイムチャート。 研削盤の制御装置を示すブロック回路図。 研削盤の縦断面図。 研削盤の平断面図。

以下、本発明を具体化した研削盤の一実施形態を図面に従って説明する。
図４に示すように、ベッド１１の上面には、ワークＷの両端部を把持してそのワークＷをモータ１３によって回転させるための左右一対のワーク支持装置１２が装着されている。

図３及び図４に示すように、前記ベッド１１の上面には、砥石台ユニット１５が装着されている。この砥石台ユニット１５は、Ｘ軸方向に往復動されるＸ軸サドル１６と、該Ｘ軸サドル１６の上面にＹ軸方向に往復動される砥石台１７とを備えている。又、砥石台ユニット１５は、前記砥石台１７の上面に装着された油圧モータ１８と、静圧軸受機構１９を介して支持された回転軸２０と、該回転軸２０に連結された回転砥石２１と、前記油圧モータ１８と前記回転軸２０との間に設けられたベルト伝動機構２２とを備えている。図４に示すように、前記油圧モータ１８には油タンク２３から油ポンプ２４によって作動油が供給されるようになっている。又、前記静圧軸受機構１９には、前記油タンク２３から油ポンプ２５によって圧油が供給されるようになっている。

前記ベッド１１の外周に装着された固定カバー２６と、その内部の伸縮カバー２８とによって、ワークＷの加工室２９が区画形成されている。前記加工室２９の内部には、図３に示すようにワークＷに対する回転砥石２１の研削部２１ａの斜め上方に位置するように、該研削部２１ａを冷却したり、研削によって生じた研削屑ｋを流したりするためのクーラントＣを供給するクーラントノズル３０が配置されている。

研削盤の底部には、図３に示すように、回収樋３１が配設され、その一端が加工室２９の底部に接続されると共に、他端が回収タンク３２に接続されている。
前記回収タンク３２には、フレキシブルダクト３４を介してミストコレクター３５が接続され、このミストコレクター３５の吸引力によって回収樋３１を介して加工室２９内のミスト状クーラントＣを吸引するようになっている。

そして、ミスト状クーラントＣがミストコレクター３５内において、液化されて空気から分離される。ミストコレクター３５にはクーラントタンク３７を介してマグネットセパレータ３８が接続されている。該マグネットセパレータ３８には研削屑ｋが混ざった使用済のクーラントＣａが回収タンク３２から吸引ポンプ３３を介して流入されるとともに、ミストコレクター３５からのクーラントＣが流入される。そして、このマグネットセパレータ３８において、研削屑ｋが磁力により吸着分離され、清澄なクーラントＣがクーラントタンク３７に貯留されるようになっている。クーラントタンク３７にはクーラント供給配管４１が接続され、その中間部にはクーラントポンプ４２が接続されている。クーラント供給配管４１の先端部には前記クーラントノズル３０が接続されている。

前記クーラント供給配管４１の途中には、複数（１本のみ図示）本の分岐配管４３が設けられ、該分岐配管４３の先端部には、回転砥石２１へ指向しないように加工室２９の内壁面に残留しようとする研削屑ｋを洗浄して回収樋３１側へ導くための洗浄ノズル４４が接続されている。前記クーラント供給配管４１と分岐配管４３の分岐点の下流側には、切換手段としての電磁式の切換弁４５が接続されている。該切換弁４５が前記クーラントノズル３０にクーラントを供給する開路ポートから閉路ポートに切り換えられると、前記クーラントノズル３０による冷却用のクーラントの供給が停止される。さらに、クーラントが前記分岐配管４３を介して回転砥石２１を避けるようにして洗浄ノズル４４から加工室２９内に洗浄用のクーラントとして供給されるようになっている。

次に、図２に基づいて、研削盤の各種の動作を制御する制御装置５１について説明する。
上記制御装置５１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）５２を備え、該ＣＰＵ５２には各種の動作プログラムを記憶した読み出し専用のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５３が接続されるとともに、各種のデータを記憶した読み出し書き込み可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４が接続されている。又、前記ＣＰＵ５２には図示しないインターフェイスを介して例えばキーボード等の入力装置５５が接続され、各種のデータを表示可能な表示装置５６が接続されている。

前記ＣＰＵ５２には図示しないインターフェイス及び駆動機構を介して前記油ポンプ２４の駆動モータＭ１が接続されるとともに、油ポンプ２５の駆動モータＭ２が接続され、さらにクーラントポンプ４２を駆動する駆動モータＭ３が接続されている。又、前記ＣＰＵ５２には図示しないインターフェイス及び駆動機構を介して前記切換弁４５を作動する電磁ソレノイドＳＯＬが接続されている。

ワークＷの研削が終了した後、回転砥石２１を空回転させて砥石２１の水切り動作が行われる。前記ＣＰＵ５２には上記水切り動作を行う第１の設定時間ｈ１を調整する設定時間調整部６１が設けられている。そして、前記入力装置５５を操作することにより、回転砥石２１の直径や体積等の相違に基づいて、適正な第１の設定時間ｈ１を決定し、その第１の設定時間ｈ１をＲＡＭ５４あるいは図示しないハードディスク等の記憶媒体に予め記憶するようにしている。

前記ＣＰＵ５２には、ワークＷの単位時間当りの研削量Ｖを設定するための研削量設定部６２が設けられるとともに、クーラント供給装置の供給能力Ｐｃ（研削屑の処理能力でもある）を設定するための供給能力設定部６３が設けられている。クーラント供給装置の供給能力Ｐｃは研削条件に応じて調整する必要がある。このため、前記入力装置５５を操作することにより、供給能力設定部６３によってクーラント供給能力Ｐｃが設定され、この供給能力ＰｃがＲＡＭ５４あるいはハードディスク等の記憶媒体に予め記憶される。さらに、前記ＣＰＵ５２には、クーラント供給装置の前述した洗浄用のクーラントのみを循環供給する第２の設定時間ｈ２を演算する設定時間演算部６４が設けられている。そして、前記研削量設定部６２によって設定されたワークＷの研削量Ｖと、供給能力設定部６３によって予め設定されたクーラント供給能力Ｐｃとに基づいて、前記設定時間演算部６４が前記第２の設定時間ｈ２を演算するようになっている。さらに詳述すると、前記入力装置５５を操作することにより、ワークＷの研削量Ｖ（研削屑の発生量でもある）及びクーラント供給能力Ｐｃの値が記憶媒体に予め設定されると、前記設定時間演算部６４によって、適正な第２の設定時間ｈ２が演算される。例えば、ワークＷの研削量Ｖ及びクーラント供給能力Ｐｃに応じた洗浄時間（第２の設定時間ｈ２に相当）の実験データを収集することができる。このため、実験データに基づいて、第２の設定時間ｈ２を求める方程式を作成し、この方程式を予めＲＡＭ５４等の記憶媒体に記憶させ、この方程式、研削量Ｖ及び供給能力Ｐｃによって前記第２の設定時間ｈ２が演算される。演算された第２の設定時間ｈ２はＲＡＭ５４等の記憶媒体に記憶される。

次に、以上のように構成された研削盤の作用について説明する。
図１に示す時刻ｔ１において、研削盤の加工開始スイッチＳＷがＯＮされると、回転砥石２１の静圧軸受機構１９の油ポンプ２５の駆動モータＭ２が起動され、回転砥石２１の回転軸２０が静圧軸受機構１９によって静圧支持される。又、クーラントポンプ４２の駆動モータＭ３が起動され、クーラント供給装置が作動されて、回転砥石２１の研削部２１ａに冷却用のクーラントが供給される。時刻ｔ１から予め設定された所定時間が経過すると、回転砥石２１（油ポンプ２４）の駆動モータＭ１が起動されるとともに、砥石台１７及び回転砥石２１がワークＷに向かって移動され、回転砥石２１の研削部２１ａによってワークＷの研削作業が行われる。前記クーラント供給装置の作動と同時に分岐配管４３及び洗浄ノズル４４によって、洗浄用のクーラントが回転砥石２１を避けるようにして加工室２９の底部に噴射され、残留しようとする研削屑ｋの洗浄が行われる。

回転砥石２１のワークの研削部２１ａでは、クーラントＣがミスト状に飛散する。回収樋３１内にミストコレクター３５によって吸引流が形成されているため、加工室２９内に発生したミスト状クーラントＣは下方の開口部から回収樋３１内へと吸引され、回収タンク３２へと導かれる。又、研削屑ｋは使用済のクーラントＣａと共に、回収樋３１内を回収タンク３２側に流れる。回収タンク３２では、研削屑ｋが沈降して分離されると同時に、使用済のクーラントＣａによる液状のクーラントＣが回収され、上層にはミスト状クーラントＣが吹き込まれる。

さらに、ミスト状クーラントＣはフレキシブルダクト３４を経てミストコレクター３５に入り、該ミストコレクター３５内で液状となり落下して回収される。その後、回収タンク３２内の使用済のクーラントＣａとミストコレクター３５で分離されたクーラントＣがマグネットセパレータ３８にて微細な研削屑ｋが除去され、クーラントタンク３７に貯留される。クーラントタンク３７に貯留されたクーラントＣは、クーラントポンプ４２によってクーラント供給配管４１からクーラントノズル３０へ供給され、再利用される。

ワークＷの研削が所定時間行われて終了すると、作業者によって、時刻ｔ３において、図１の加工開始スイッチＳＷがＯＦＦされる。すると、切換弁４５の電磁ソレノイドＳＯＬが励磁されて、前記切換弁４５が開路ポートから閉路ポートに切り換えられ、クーラントノズル３０による冷却用のクーラントの回転砥石２１への供給が停止される。この停止後においても、前記駆動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３は運転状態に保持され、駆動モータＭ１の駆動によって回転砥石２１が空回転され、回転砥石２１内に含浸されていたクーラントが遠心力によって外部に飛散される。又、時刻ｔ３以降も前記クーラントポンプ４２の作動が継続されるので、分岐配管４３及び洗浄ノズル４４から洗浄用のクーラントが加工室２９内の下部に噴射され、加工室２９内に残留している研削屑ｋが洗い流されて回収樋３１へ導かれる。その後、使用済みのクーラントＣａ及び研削屑ｋは、マグネットセパレータ３８によって分離され、清浄なクーラントは洗浄用のクーラントとして再利用される。時刻ｔ３から時刻ｔ５までのクーラント供給装置の運転は、加工室２９を始めとするクーラント循環経路に残留しようとする研削屑ｋを洗浄して分離するため、洗浄運転状態と呼ぶことができる。

前記時刻ｔ３から予め設定された第１の設定時間ｈ１が経過し、時刻ｔ４になると、駆動モータＭ１が制御装置５１からの停止信号に基づいて停止され、回転砥石２１の空回転が停止される。前記時刻ｔ３から予め設定された第２の設定時間ｈ２が経過し、時刻ｔ５になると、駆動モータＭ３が制御装置５１からの停止信号に基づいて停止され、クーラント供給装置の洗浄用のクーラントによる研削屑ｋの洗浄運転状態が終了する。さらに、時刻ｔ３から予め設定された所定時間が経過して時刻ｔ６になると、制御装置５１からの停止信号に基づいて駆動モータＭ２が停止され、油ポンプ２５が停止され、静圧軸受機構１９による回転軸２０の静圧が解除される。

以上の実施形態によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
（１）上記実施形態では、ワークＷの研削作業が終了した後に、回転砥石２１用の駆動モータＭ１を空回転して、回転砥石２１内に含浸されているクーラントを遠心力によって外部に排出する。又、クーラント供給装置の切換弁４５を切り換え動作して、クーラントノズル３０による回転砥石２１への冷却用のクーラントの供給を停止するとともに、クーラントポンプ４２の運転を予め設定された第２の設定時間ｈ２だけ継続して、回転砥石２１を避けるようにしてクーラント循環経路に残留する研削屑ｋを洗浄用のクーラントにより洗浄して回収タンク３２内に回収し、クーラントから研削屑ｋを分離するようにした。このため、作業者が研削盤の傍にいて、クーラント供給装置の停止用のボタンを手動操作によって操作する必要がなくなり、ワークＷの研削能率を向上することができる。

（２）上記実施形態では、研削量設定部６２によって設定されたワークＷの研削量Ｖと、供給能力設定部６３によって予め設定された供給能力Ｐｃとに基づいて、設定時間演算部６４によって、クーラント供給装置の洗浄のための第２の設定時間ｈ２を演算するようにした。このため、クーラント循環経路に残留する研削屑ｋの残留量に適した第２の設定時間ｈ２を容易に設定することができ、クーラント供給装置の研削屑ｋの洗浄のための無駄な運転を防止して、消費電力を低減することができる。

（３）上記実施形態では、回転砥石２１の回転軸２０が静圧軸受機構１９によって支持され、前記制御装置５１には、前記回転砥石２１の水切り動作が停止され、該回転砥石２１の回転が停止された後、前記静圧軸受機構１９への圧油の供給を停止させる機能が付与されている。このため、静圧軸受機構１９が作動停止状態で回転砥石２１が回転されるのを防止することができる。

（４）上記実施形態では、回転砥石２１を空（水切り）回転させる第１の設定時間ｈ１が入力装置５５からの指示に基づいて制御装置５１によって調整可能に構成されている。このため、回転砥石２１の直径や体積等に基づいて水切り時間を適正に設定することができる。

（５）上記実施形態では、回転砥石２１にクーラントを供給するクーラントノズル３０の上流側の配管４１に切換手段としての切換弁４５を設け、該切換弁４５の上流側の配管４１に接続された分岐配管４３に回転砥石２１へ指向しないように加工室２９内に残留する研削屑ｋを洗浄する洗浄ノズル４４を接続した。このため、洗浄ノズル４４から加工室２９内に噴射される洗浄用のクーラントによって研削屑ｋを適正に洗浄することができる。

なお、前記各実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態では切換弁４５によって、クーラントＣの流路を切り換えるようにしたが、前記クーラントノズル３０を位置切換機構により支持し、回転砥石２１の水切り動作の開始とともに、クーラントノズル３０が前記回転砥石２１の研削部２１ａを指向しないようにしてもよい。

・前記実施形態では静圧軸受機構１９によって回転砥石２１の回転軸２０を支持するようにしたが、回転軸２０をベアリングによって支持するように構成した研削盤に具体化してもよい。

・油圧モータ１８に代えて、電動モータを用いてもよい。
・クーラント循環経路にフィルタを設け、クーラントから研削屑ｋを分離するように構成してもよい。

・前記切換弁４５に分岐配管４３を接続し、ワークＷの研削中はクーラントが洗浄ノズル４４から加工室２９内に供給されないようにしてもよい。

Ｃ，Ｃａ…クーラント、ｋ…研削屑、Ｖ…研削量、Ｗ…ワーク、ｈ１…第１の設定時間、ｈ２…第２の設定時間、Ｐｃ…供給能力、１８…油圧モータ、１９…静圧軸受機構、２０…回転軸、２１…回転砥石、２１ａ…研削部、２９…加工室、３０…クーラントノズル、４１…配管、４３…分岐配管、４４…洗浄ノズル、４５…切換弁、５１…制御装置、５５…入力装置。

Claims (5)

1. クーラントを循環させて、回転砥石の研削部にクーラントを供給するクーラント供給装置を設けた研削盤において、
   前記回転砥石の研削部にクーラントを供給する状態と、供給しない状態とを切り換える切換手段を設け、ワークの研削が終了した後、前記切換手段を作動させて、回転砥石の研削部にクーラントを供給しない状態に切り換えるとともに、前記回転砥石を予め記憶された第１の設定時間だけ空回転させ、さらに前記クーラント供給装置を予め記憶された第２の設定時間だけ作動させて、回転砥石を避けるようにしてクーラント循環経路に残留する研削屑を洗浄させる制御装置を備えていることを特徴とする研削盤。
2. 請求項１において、前記制御装置には、ワークの研削量と、クーラント供給装置の供給能力とに基づいて、第２の設定時間を演算する機能が付与されていることを特徴とする研削盤。
3. 請求項１又は２において、前記回転砥石の回転軸は、静圧軸受機構によって支持されるとともに、油圧モータ又は電動モータによって回転されるように構成され、前記制御装置には、前記回転砥石の回転が停止された後、前記静圧軸受機構及び油圧モータへの圧油の供給を停止させる機能が付与されていることを特徴とする研削盤。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記第１の設定時間は、入力装置からの指示に基づいて制御装置によって調整可能に構成されていることを特徴とする研削盤。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、前記切換手段は、回転砥石にクーラントを供給するクーラントノズルの上流側の配管に設けられた切換弁であって、該切換弁又は該切換弁の上流側の配管に接続された分岐配管には、回転砥石へ指向しないように加工室内に残留する研削屑を洗浄する洗浄ノズルが接続されていることを特徴とする研削盤。

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