JP2014024169A - 内面研削方法および内面研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
固定砥粒付きワイヤを利用し、加工対象のワークの孔内面を研削できるようにする。
【解決手段】
回転体形状の研削ローラ２の外周に、送り出しリール４から送り出され巻き取りリール５に巻き取られる経路中の固定砥粒付きワイヤ３を螺旋状に巻き付けておき、加工対象のワーク７の孔内面７１に研削ローラ２の外周に巻き付けられた固定砥粒付きワイヤ３を内接させ、研削ローラ２を回転させることによって、研削ローラ２の外周で固定砥粒付きワイヤ３を送りながら、かつワーク７と研削ローラ２とをワーク７の孔内面７１にそって相対的に送り移動させることによって、ワーク７の孔内面７１を固定砥粒付きワイヤ３により研削する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定砥粒付きワイヤを利用して、加工対象のワークの孔内面を研削する技術に関する。

固定砥粒付きワイヤは、ワイヤソーの基本要素であり、ワイヤソーは、主としてシリコンインゴットなどのスライシング加工分野で多用されている。

一方、特許文献１は、研削加工の分野において、固定砥粒付きのワイヤを２本以上のローラに巻き掛け、被研削材をローラの間の固定砥粒付きワイヤ列に接触させ、被研削材の平面を研削加工する、ことを開示している。特許文献１の技術において、固定砥粒付きワイヤを工具として考えたとき、ワイヤは剛性が低いため、ワイヤがたわんでしまい、精度のよい平面研削加工は難しい。

また、特許文献２は、固定砥粒付きのワイヤを利用した研削加工用の装置を開示している。特許文献２の装置は、エンドレスのワイヤをドラムに螺旋状に巻き付け、ドラムを回転させて、加工対象のワークに当て、エンドレスのワイヤによりワークの平面に対して平面研削または溝研削を行っている。特許文献２の技術は、ワークの平面に対する平面研削であるから、ワークの孔内面を研削する技術、すなわち内面研削に適する構成となっていない。

特開２０００−２８８９０３号公報 特開２００２−３２６２１７号公報

したがって、本発明の課題は、固定砥粒付きワイヤを利用して、加工対象のワークの孔内面を研削できるようにすることである。

上記の課題のもとに、本発明は、研削ローラの外周に固定砥粒付きワイヤを螺旋状に巻き付けておき、加工対象のワークの孔内面に前記研削ローラの外周の前記固定砥粒付きワイヤを内接させ、前記研削ローラを回転させることによって、前記研削ローラの外周で前記固定砥粒付きワイヤを送りながら、かつ前記ワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に送り移動させることによって、前記ワークの孔内面を前記固定砥粒付きワイヤにより研削するようにしている。

詳細に記載すると、本発明の請求項１の内面研削方法は、回転体形状の研削ローラの外周に、送り出しリールから送り出され巻き取りリールに巻き取られる経路中の固定砥粒付きワイヤを螺旋状に巻き付けておき、加工対象のワークの孔内面に前記研削ローラの外周に巻き付けられた前記固定砥粒付きワイヤを内接させ、前記研削ローラを回転させることによって、前記研削ローラの外周で前記固定砥粒付きワイヤを送りながら、かつ前記ワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に送り移動させることによって、前記ワークの孔内面を前記固定砥粒付きワイヤにより研削する、ことを特徴としている。

前記内面研削方法にもとづく請求項２の内面研削装置は、回転自在に支持されている研削ローラと、送り出しリールから送り出され巻き取りリールに巻き取られる経路中で、前記研削ローラに螺旋状に巻き付けられている固定砥粒付きワイヤと、前記研削ローラを回転させる研削回転駆動手段と、加工対象のワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に移動させる研削送り駆動手段と、から構成されており、加工対象のワークの孔内面に前記研削ローラの外周に巻き付けられた前記固定砥粒付きワイヤを内接させ、前記研削回転駆動手段により前記研削ローラを回転させることによって、前記研削ローラの外周で前記固定砥粒付きワイヤを送りながら、かつ前記研削送り駆動手段により前記ワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に送り移動させることによって、前記ワークの孔内面を前記固定砥粒付きワイヤにより研削する、ことを特徴としている。

本発明の請求項３は、前記内面研削装置において、前記研削ローラを前記ワークの孔内面に適合する回転体によって構成する、ことを特徴としている。

本発明の請求項４は、前記内面研削装置において、前記研削ローラに前記研削ローラの中心部から前記研削ローラの外周面に達するクーラント経路を形成し、研削加工中に、前記クーラント経路にクーラントを供給することによって、前記ワークの孔内面と前記固定砥粒付きワイヤとの接触位置に前記クーラントを送り込む、ことを特徴としている。

そして、本発明の請求項５は、前記内面研削装置において、前記研削ローラを一対のクランクにより両持ち状態で支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記研削ローラの一方の支持側の端部から他方の支持側の端部へと螺旋状に巻き付けると共に、前記クランクを前記研削送り駆動手段としてのクランク駆動モータにより公転させて、前記研削ローラに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより自転させて前記研削ローラに研削回転およびワイヤ送り回転を与える、ことを特徴としている。

本発明の請求項６は、前記内面研削装置において、前記研削ローラを一対のクランクにより両持ち状態で支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記研削ローラの一方の支持側の端部から他方の支持側の端部へと螺旋状に巻き付けると共に、前記クランクを前記研削送り駆動手段としてのクランク駆動モータにより公転させて、前記研削ローラに研削送り回転を与え、前記研削回転駆動手段を前記研削ローラの軸部分に連結した遊星歯車と、前記遊星歯車にかみ合う太陽歯車とにより構成し、前記研削ローラの公転にともなう前記遊星歯車と前記遊星歯車とにかみ合いにより、前記研削ローラを自転させる、ことを特徴としている。

また本発明の請求項７は、前記内面研削装置において、前記ワークを保持するチャックと、前記チャックを回転させるチャック駆動モータとによって前記ワークを研削送り駆動手段を構成すると共に、前記ワークの孔内で前記研削ローラを片持ち状態として支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記送り出しリールから引出し、前記研削ローラの片持ち側から自由端側へと螺旋状に巻き付け、前記研削ローラの自由端側の前記固定砥粒付きワイヤをガイドローラにより前記研削ローラの片持ち側に案内して、前記巻き取りリールに巻き取り、前記チャックを前記チャック駆動モータにより回転させて、前記ワークに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより回転させて、前記研削ローラに研削回転を与える、ことを特徴としている。

さらに本発明の請求項８は、前記内面研削装置において、前記ワークを保持するチャックと、前記チャックを回転させるチャック駆動モータとによって前記ワークを研削送り駆動手段を構成すると共に、前記ワークの孔内で偶数本の前記研削ローラを片持ち状態として支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記送り出しリールから引出し、一方の前記研削ローラの片持ち側から自由端側へと巻き付け、一方の前記研削ローラの自由端側で前記固定砥粒付きワイヤを他方の前記研削ローラの自由端側に巻き掛け、他方の前記研削ローラの自由端側から片持ち側へと螺旋状に巻き付け、他方の前記研削ローラの片持ち側から前記巻き取りリールに巻き取り、前記チャックを前記チャック駆動モータにより回転させて、前記ワークに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより回転させて、前記研削ローラに研削回転を与える、ことを特徴としている。

本発明の請求項１の内面研削方法によると、固定砥粒付きワイヤが剛性のある研削ローラによって支持されているから、研削加工後のワークの孔内面の精度がよくなり、また固定砥粒付きワイヤが研削ローラの回転によって送られ、研削加工位置に新しい固定砥粒付きワイヤが供給されるから、研削加工の仕上がり状態が経時的に安定し、孔内面の安定な研削加工が実現でき、さらに研削ローラの長さの範囲にわたって内面研削ができるから、長尺物の孔内面の研削加工が能率良く行えるほか、固定砥粒付きワイヤの砥粒の選択により、ワークの材質に適合する孔内面研削加工が選定できる。

本発明の請求項２の内面研削装置によると、前記内面研削方法による効果に加えて、装置の主要部がワークの支持手段、研削ローラの回転手段と、固定砥粒付きワイヤの送り出し・巻き取り手段となっているため、装置が比較的簡単な構成により組み立てられる。

請求項３の前記内面研削装置によると、研削ローラの回転体の形状をワークの孔内面に適合させることによって、多様な孔内面の研削加工に対応できる。

請求項４の内面研削装置によると、クーラント経路の形成により、クーラントの供給が可能となり、ワークの孔内面と固定砥粒付きワイヤとの接触位置の発熱が有効に冷却できる。

請求項５の内面研削装置によると、研削ローラが一対のクランクにより両持ち状態で支持されるから、長尺物の孔内面研削加工時にも、その孔内面の研削加工が能率良く安定に行え、また、研削ローラの公転・自転が専用の駆動モータによって駆動されるから、研削加工に適切な研削送り回転やワイヤ送り回転の設定ができる。

請求項６の内面研削装置によると、研削送り駆動手段としてのクランク駆動モータの公転にもとづいて、遊星歯車と太陽歯車とのかみ合いにより、研削ローラが自転するから、ローラ駆動モータが省略でき、その分、構成が簡略化できる。

請求項７の内面研削装置によると、ワークを保持するチャックがチャック駆動モータによって回転し、ワークに研削送り駆動が与えられため、ワークの孔内の定位置で研削ローラが片持ち状態として支持できるようになり、これによって研削加工位置へのワークの設定や交換が研削ローラの自由端側から簡単に行える。

請求項８の内面研削装置によると、前記請求項７の効果、すなわち、ワークを保持するチャックがチャック駆動モータによって回転し、ワークに研削送り駆動が与えられため、ワークの孔内の定位置で研削ローラが片持ち状態として支持できるようになり、これによって研削加工位置へのワークの設定や交換が研削ローラの自由端側から簡単に行えるという効果の他に、偶数本の研削ローラに対する固定砥粒付きワイヤの螺旋状の巻き付け過程で、研削ローラの自由端側において研削ローラ間での固定砥粒付きワイヤの巻き掛けにより、送り出し側および巻き取り側の固定砥粒付きワイヤが共に片持ち側で出し入れできるため、ガイドローラなど不要となり、さらに、研削加工位置も多くなるため、研削加工の能率が高められる。

本発明の内面研削方法にもとづく内面研削装置の要部の正面図である。 研削ローラとワークとの位置関係の側面図である。 研削ローラの一部の断面図である。 研削ローラの軸方向から見た断面図である。 円錐台状の研削ローラの正面図である。 円柱状の研削ローラの正面図である。 研削ローラの遊星歯車と太陽歯車とのかみ合い状態の側面図である。 本発明の他の内面研削装置の要部の正面図である。 本発明のさらに他の内面研削装置の要部の正面図である。

図１ないし図４は、本発明の内面研削方法にもとづく内面研削装置１の構成を示している。これらの図において、本発明の内面研削装置１は、研削用の研削ローラ２と、研削ローラ２に螺旋状に巻き付けられる固定砥粒付きワイヤ３と、研削ローラ２を回転させる研削回転駆動手段６と、研削加工対象のワーク７の孔内面７１にそって、ワーク７と研削ローラ２とを相対的に移動させる研削送り駆動手段８とから構成されている。

研削ローラ２は、通常、孔内面７１の中心線３０の方向の長さ全域での研削のために、孔内面７１の中心線３０の方向でワーク７の長さよりも長く、孔内面７１の内径よりも小さい寸法の回転体の形状、例えば円柱体であり、その軸部分で両持ち状態として一対のクランク１３、１４によって回転自在に支持され、両方のクランク１３、１４または一方、例えばクランク１３に取り付けられた研削回転駆動手段６としてのローラ駆動モータ６１により駆動されるようになっている。

そして固定砥粒付きワイヤ３は、送り出しリール４から送り出され、定位置の案内ローラ９、ゆるみ吸収用の移動可能なダンサローラ１１を経て、研削ローラ２の外周に一端から他端へと螺旋状に巻き付けられてから、ゆるみ吸収用の移動可能なダンサローラ１２、定位置の案内ローラ１０を経て、巻き取りリール５に巻き取られるようになっている。

このように、固定砥粒付きワイヤ３は、送り出しリール４と巻き取りリール５との間にオープンリール式として巻かれており、その経路中で、研削ローラ２に螺旋状に巻き付けられる。なお、研削ローラ２に対する固定砥粒付きワイヤ３の巻き付けピッチは、ワーク７の材料や研削加工の目的に応じて１〜１０ｍｍ程度に設定される。また、その砥粒は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒など、ワーク７の材料に応じて選定される。

クランク１３、１４は、それぞれクランク軸１５、１６によりフレームなどの軸受け１７、１８によって中心線３０の線上で回転自在に支持されており、研削送り駆動手段８としてのクランク駆動モータ８１により駆動されるようになっている。なお、孔内面７１の中心線３０は、クランク軸１５、１６の軸の中心にも一致しているから、それらの軸の中心線でもある。

図３に示すように、研削ローラ２の外周面は、必要に応じて柔軟な弾性材、例えばポリウレタン１９によって被覆されており、固定砥粒付きワイヤ３は、図３の（１）に示すようにポリウレタン１９の外周面に形成されている螺旋溝２０に巻き付けられるか、または図３の（２）に示すように研削ローラ２の外周面に形成されている螺旋溝２１の位置でポリウレタン１９に巻き付けられ、所定の巻き付けピッチを維持している。

また、図３および図４に示すように、研削ローラ２は、研削ローラ２の中心線にそってクーラント経路２２を形成すると共に、中心線の位置から研削ローラ２の半径方向に延びて、ポリウレタン１９の外周面に達し、固定砥粒付きワイヤ３の間に開口するにクーラント経路２２を形成している。

図１および図２の実施態様において、ワーク７は、加工位置で孔内面７１の中心線３０をクランク軸１５、１６の軸の中心線に一致させた状態で固定され、研削ローラ２は、孔内面７１の中心線３０に平行な状態で孔内面７１に対して固定砥粒付きワイヤ３により内接する状態に設定される。この状態で、固定砥粒付きワイヤ３は、研削ローラ２に支持され、ポリウレタン１９の弾性変形による弾力を受けて孔内面７１に圧接している。

加工位置へのワーク７の設定に際して、作業者は、例えば巻き取りリール５の近くで、巻き取りリール５に巻き付けられている固定砥粒付きワイヤ３を切断し、また巻き取り側のクランク１４を研削ローラ２の軸部分から外して、研削ローラ２の端部にワーク７の挿入空間を確保し、この挿入空間からワーク７を研削ローラ２に入れ、加工すべきワーク７を加工位置にセットしてから、クランク１４を研削ローラ２の軸部分に連結し、研削ローラ２の固定砥粒付きワイヤ３の切断端と巻き取りリール５の固定砥粒付きワイヤ３の切断端とを溶接や圧着、あるいは結びなどにより接続する。このように、固定砥粒付きワイヤ３の切断、接続は、固定砥粒付きワイヤ３の接続部分によって、この後の研削加工に影響しないように、巻き取り側、つまり固定砥粒付きワイヤ３の送り方向下流側において行われる。

研削加工にあたって、研削回転駆動手段６としてのローラ駆動モータ６１は、研削ローラ２をワイヤ送り方向に回転させることによって、固定砥粒付きワイヤ３を送り出し側から巻き取り側へと螺旋によって送り、研削ローラ２の外周に新しい固定砥粒付きワイヤ３を供給する。この回転により、研削ローラ２およびその外周の固定砥粒付きワイヤ３は、孔内面７１の研削を行う。このように、研削ローラ２の回転は、固定砥粒付きワイヤ３を送り出し側から巻き取り側へ移動させるためのワイヤ送り回転であり、同時にワーク７の孔内面７１を固定砥粒付きワイヤ３により研削するための研削回転でもある。

ローラ駆動モータ６１の回転は、研削ローラ２の外周において、固定砥粒付きワイヤ３を送る方向の連続回転、または往復回転によって与えられる。往復回転は、固定砥粒付きワイヤ３の送り方向の回転と送り方向の回転よりもやや少ない戻り方向の回転とを交互に切り換える駆動形式である。したがって、固定砥粒付きワイヤ３は、上記の連続回転、または往復回転の駆動形式に対応して、研削ローラ２の外周で送り方向に連続走行（連続移動）するか、または往復走行（往復移動）することになる。

このような連続走行、または往復走行に対応して、送り出しリール４および巻き取りリール５は、図示しないがそれぞれ送り出しモータ、巻き取りモータによって、トルク制御のもとに駆動されるようになっている。なお、固定砥粒付きワイヤ３が往復走行すると、固定砥粒付きワイヤ３の途中経路にゆるみが発生するが、このゆるみは、ダンサローラ１１、１２の移動によって吸収される。

研削ローラ２の回転と同時に、研削送り駆動手段８としてのクランク駆動モータ８１は中心線３０を回転中心として研削ローラ２に回転を与える。この結果、研削ローラ２は、自転と同時に公転することによって、研削ローラ２の固定砥粒付きワイヤ３をワーク７の孔内面７１にそって送り移動させ、孔内面７１の研削を行う。このように研削ローラ２の自転は、研削回転、ワイヤ送り回転であり、研削ローラ２の公転は、ワーク７の孔内面７１に対する研削送り回転となる。

研削加工中に、クーラント経路２２は、研削ローラ２の軸端部において、図示しないロータリジョイントなどを介して外部からクーラント２３を取り込み、ワーク７の孔内面７１と固定砥粒付きワイヤ３との接触位置に供給することによって、その位置での発熱を吸収し、発熱部分の冷却を行う。なお、このクーラント２３は、冷却後、循環させて利用される。

研削ローラ２の公転によって、研削ローラ２と送り出しリール４との間の距離、研削ローラ２と巻き取りリール５との間の距離は、常時変化しているが、この距離の変化にともなう固定砥粒付きワイヤ３のゆるみは、ダンサローラ１１、１２の移動によって吸収される。なお、固定砥粒付きワイヤ３の張力は、必要に応じて、図示しないが、公知の張力制御装置によって制御される。

研削加工が終了して、ワーク７の交換のときに、作業者は、ワーク７の設定のとき作業要領に準じて、巻き取り側の巻き取りリール５の近くで、固定砥粒付きワイヤ３の切断すると共に、研削ローラ２からクランク１４を外して、ワーク７の取り出し空間を確保してから、その空間より加工後のワーク７を取り出し、新たなワーク７を加工位置にセットした後、固定砥粒付きワイヤ３の切断端どうしを溶接や圧着、あるいは結びなどにより接続する。なお、使用後の固定砥粒付きワイヤ３は、通常、巻き取りリール５から取り外されて廃棄処分とされるか、または再生使用される。

次に、図５および図６の実施態様は、図１の内面研削装置１の構成と同様の構成を基礎として、ワーク７のテーパ状の孔内面７１を研削加工する例を示している。先ず、図５の実施態様は、ワーク７のテーパ状の孔内面７１を研削加工するために、円錐台の研削ローラ２を中心軸３０に対して平行に配置し、円錐台の研削ローラ２に回転（自転）と公転を与える例である。また、図６の実施態様は、ワーク７のテーパ状の孔内面７１を研削加工するために、円柱体の研削ローラ２を中心軸３０に対して平行とせず、テーパ状の孔内面７１に適合する交角として配置し、円柱体の研削ローラ２に回転（自転）と公転を与える例である。

さらに、図７の実施態様は、研削ローラ２を自転させるために、専用のローラ駆動モータ６１を使用しないで、研削ローラ２の公転を利用して、研削ローラ２に自転のための回転与える例である。図７のように、研削回転駆動手段６は、研削ローラ２の軸部分に連結した遊星歯車３１と、遊星歯車３１にかみ合い、中心線３０の位置に固定した外歯の太陽歯車３２または大きな内歯の太陽歯車３３とにより構成されている。研削ローラ２が公転すると、研削ローラ２は、遊星歯車３１と固定の太陽歯車３２または太陽歯車３３とのかみ合いによって自転することになる。この自転は、研削回転であり、同時にワイヤ送り回転でもあるが、その回転速度は、研削ローラ２の公転速度によって決定される。

以上の実施態様は、好ましい例として、ワーク７を固定し、研削ローラ２を公転させながら自転させるが、本発明の研削加工は、中心線３０を回転中心としてワーク７を回転させ、研削ローラ２を定位置に配置して公転させず、研削ローラ２に研削回転およびワイヤ送り回転のみを与えることによっても実現できる。

図８および図９の実施態様は、ワーク７を回転させると共に、１本または２本の研削ローラ２をワーク７の孔内面７１に内接する位置に配置し、その位置で研削ローラ２に回転のみ与え、公転させない例である。この例は、研削ローラ２を片持ち状態として支持する実施態様に好適である。

まず、図８の実施態様において、研削送り移動手段８は、ワーク７を保持するチャック２４と、このチャック２４を回転させ、ワーク７に研削送り回転を与えるチャック駆動モータ２５とにより構成されており、研削ローラ２は、１本で構成され、ワーク７の孔内面７１に内接する状態で支持フレーム２６により片持ち状態として支持されており、研削ローラ２の軸部分でローラ駆動モータ６１によって駆動されるようになっている。

そして、固定砥粒付きワイヤ３は、送り出しリール４から研削ローラ２の片持ち側に送り込まれ、研削ローラ２の外周に、片持ち側から研削ローラ２の自由端側の方向に螺旋状に巻き付けられてから、必要な数のガイドローラ２７、２８により研削ローラ２の自由端から研削ローラ２の片持ち側に案内して、巻き取りリール５に巻き取るようにしている。なお、ガイドローラ２７、２８は、ブラケット２９によって支持フレーム２６に支持されている。

研削加工時に、チャック駆動モータ２５は、ワーク７を回転させて、研削送り回転を与え、研削ローラ２に対してワーク７の孔内面７１を相対的に送り移動させる。これと同時に、ローラ駆動モータ６１は、研削ローラ２を回転させて、研削ローラ２の固定砥粒付きワイヤ３を送ると共に、固定砥粒付きワイヤ３に研削回転を与える。

図８の実施態様では、研削ローラ２が片持ち状態であり、その自由端側が開放されているため、ワーク７の加工位置への設定や交換の際に、研削ローラ２の自由端側から挿入すればよく、固定砥粒付きワイヤ３の切断や、その後の接続は不要となる。もちろん、クランク１４がないため、その取り外しや連結も必要とされない。

なお、図８の実施態様によると、研削ローラ２の公転がなく、研削ローラ２と送り出しリール４や巻き取りリール５との間の距離の変動がないため、ダンサローラ１１、１２は固定砥粒付きワイヤ３を往復移動させるとき、そのゆるみを吸収するために働くことになる。しかし、ワイヤ送りが送り方向に連続移動であれば、ダンサローラ１１、１２は、原理的には省略できる。

つぎに図９の実施態様は、図５と同様に、ワーク７を回転させることを前提として、２本の研削ローラ２をワーク７の孔直径線上の定位置に平行に配置し、その位置で片持ち状態として支持し、それぞれの研削ローラ２を回転させる例である。それぞれの研削ローラ２は、ワーク７の孔内面７１に内接する状態で片持ち状態として支持され、１または２台のローラ駆動モータ６１によって駆動されるようになっている。

固定砥粒付きワイヤ３は、送り出しリール４から送り出され、一方の研削ローラ２の片持ち側から自由端側へと螺旋状に巻き付けられた後に、その研削ローラ２の自由端側で他方の研削ローラ２の自由端側に巻き掛けられ、他方の研削ローラ２の自由端側から片持ち側へと螺旋状に巻き付けられてから、最終的に巻き取りリール５に巻き取るようになっている。このように、固定砥粒付きワイヤ３の出し入れは、研削ローラ２の片持ち側において行われる。

なお、２本の研削ローラ２に対する固定砥粒付きワイヤ３の巻き付け方向は、各研削ローラ２の回転方向の設定によって何れの方向にも対応できる。したがって、研削ローラ２の自由端側で、一方の研削ローラ２から他方の研削ローラ２への固定砥粒付きワイヤ３の巻き掛けは、２本の研削ローラ２の外周で、内接状態、あるいは外接状態の何れかとして設定できる。

図９の実施態様によると、図８の実施態様と同様に、ワーク７の加工位置への設定や、交換の際に、ワーク７を片持ち状態の研削ローラ２の自由端から挿入すればよいため、固定砥粒付きワイヤ３の切断やその後の接続、クランク１４の取り外しや連結は、不要となる。特に、研削ローラ２が２本あるため、ワーク７の孔内面７１に対して研削位置が２箇所となり、研削加工の能率がよく、しかも通常、研削位置が孔内面７１の直径線上に設定されるため、ワーク７の支持バランスがよくなり、研削加工の精度が向上する。また、図８のガイドローラ２７、２８などが不要となる点でも有利となる。さらに、研削ローラ２の間の距離を調整自在に構成することで、研削するワーク７の孔径の大きさに対応できるようになる。

なお、研削ローラ２の設置数は、２本の他に、偶数本、例えば４本とすることもでき、４本としたとき、それらの研削ローラ２は、好ましい態様としてワーク７の孔内面７１に対して９０度ごとの４分割位置に配置される。また、図８および図９の実施態様においても、研削ローラ２は、図５のように、円錐台により構成し、中心線３０に対して平行状態で支持してもよく、また図６のように、円柱体により構成し、中心線３０に対し所定の交角として配置し、支持することもできる。

以上のように、本発明の内面研削装置１によると、固定砥粒付きワイヤ３が剛性のある研削ローラ２によって支持されているから、研削加工後のワーク７の孔内面７１の精度がよくなり、また固定砥粒付きワイヤ３が研削ローラ２の回転によって送られ、研削加工位置に新しい固定砥粒付きワイヤ３が供給されるから、研削加工の仕上がり状態が経時的に安定し、孔内面７１の安定な研削加工が実現でき、さらに研削ローラ２の長さの範囲にわたって内面研削ができるから、長尺物の孔内面７１の研削加工が能率良く行える。

以上のすべての実施態様において、ワーク７の孔内面７１は、完全な環状の孔の内面であるが、それらの孔は、孔の一部例えば半割り状態の孔内面７１であってもよい。また、研削ローラ２は、回転体の外形のローラであれば、円柱体や円錐台のほかに、ワーク７の孔内面７１の形状に応じて、例えば２つの円錐台を上底面で接合した形状、２つの円錐台を下底面で接合した形状、中高の円柱体（樽型）または中高の円錐台（樽型円錐台）の形状などとして構成することもできる。さらに、固定砥粒付きワイヤ３は、１本の研削ローラ２に対して、１本ではなく、例えば２本として研削ローラ２に２条ねじのように螺旋状に巻き付けることも考えられる。

本発明は、金属、半導体やセラミックスなどの内面研削の加工を対象として開発されたが、本発明の内面研削の加工は、その他の材料、例えばプラスチック、木材などにも利用できる。

１ 内面研削装置
２ 研削ローラ
３ 固定砥粒付きワイヤ
４ 送り出しリール
５ 巻き取りリール
６ 研削回転駆動手段 ６１ ローラ駆動モータ
７ ワーク ７１ 孔内面
８ 研削送り駆動手段 ８１ クランク駆動モータ
９ ガイドローラ
１０ ガイドローラ
１１ ダンサローラ
１２ ダンサローラ
１３ クランク
１４ クランク
１５ クランク軸
１６ クランク軸
１７ 軸受け
１８ 軸受け
１９ ポリウレタン
２０ 螺旋溝
２１ 螺旋溝
２２ クーラント経路
２３ クーラント
２４ チャック
２５ チャック駆動モータ
２６ 支持フレーム
２７ ガイドローラ
２８ ガイドローラ
２９ ブラケット
３０ 中心線
３１ 遊星歯車
３２ 太陽遊星歯車
３３ 太陽遊星歯車

Claims (8)

1. 回転体形状の研削ローラの外周に、送り出しリールから送り出され巻き取りリールに巻き取られる経路中の固定砥粒付きワイヤを螺旋状に巻き付けておき、加工対象のワークの孔内面に前記研削ローラの外周に巻き付けられた前記固定砥粒付きワイヤを内接させ、前記研削ローラを回転させることによって、前記研削ローラの外周で前記固定砥粒付きワイヤを送りながら、かつ前記ワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に送り移動させることによって、前記ワークの孔内面を前記固定砥粒付きワイヤにより研削する、ことを特徴とする内面研削方法。
2. 回転自在に支持されている回転体形状の研削ローラと、送り出しリールから送り出され巻き取りリールに巻き取られる経路中で、前記研削ローラに螺旋状に巻き付けられている固定砥粒付きワイヤと、前記研削ローラを回転させる研削回転駆動手段と、加工対象のワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に移動させる研削送り駆動手段とから構成されており、加工対象のワークの孔内面に前記研削ローラの外周に巻き付けられた前記固定砥粒付きワイヤを内接させ、前記研削回転駆動手段により前記研削ローラを回転させることによって、前記研削ローラの外周で前記固定砥粒付きワイヤを送りながら、かつ前記研削送り駆動手段により前記ワークと前記研削ローラとを前記ワークの孔内面にそって相対的に送り移動させることによって、前記ワークの孔内面を前記固定砥粒付きワイヤにより研削する、ことを特徴とする内面研削装置。
3. 前記研削ローラを前記ワークの孔内面に適合する回転体によって構成することを特徴とする、ことを特徴とする請求項２記載の内面研削装置。
4. 前記研削ローラに前記研削ローラの中心部から前記研削ローラの外周面に達するクーラント経路を形成し、研削加工中に、前記クーラント経路にクーラントを供給することによって、前記ワークの孔内面と前記固定砥粒付きワイヤとの接触位置に前記クーラントを送り込む、ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の内面研削装置。
5. 前記研削ローラを一対のクランクにより両持ち状態で支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記研削ローラの一方の支持側の端部から他方の支持側の端部へと螺旋状に巻き付けるとともに、前記クランクを前記研削送り駆動手段としてのクランク駆動モータにより公転させて、前記研削ローラに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより自転させて、前記研削ローラに研削回転およびワイヤ送り回転を与える、ことを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の内面研削装置。
6. 前記研削ローラを一対のクランクにより両持ち状態で支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記研削ローラの一方の支持側の端部から他方の支持側の端部へと螺旋状に巻き付けると共に、前記クランクを前記研削送り駆動手段としてのクランク駆動モータにより公転させて、前記研削ローラに研削送り回転を与え、前記研削回転駆動手段を前記研削ローラの軸部分に連結した遊星歯車と、前記遊星歯車にかみ合う太陽歯車とにより構成し、前記研削ローラの公転にともなう前記遊星歯車と前記遊星歯車とにかみ合いにより、前記研削ローラを自転させる、ことを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の内面研削装置。
7. 前記ワークを保持するチャックと、前記チャックを回転させるチャック駆動モータとによって前記ワークを研削送り駆動手段を構成すると共に、前記ワークの孔内で前記研削ローラを片持ち状態として支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記送り出しリールから引出し、前記研削ローラの片持ち側から自由端側へと螺旋状に巻き付け、前記研削ローラの自由端側の前記固定砥粒付きワイヤをガイドローラにより前記研削ローラの片持ち側に案内して、前記巻き取りリールに巻き取り、前記チャックを前記チャック駆動モータにより回転させて、前記ワークに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより回転させて、前記研削ローラに研削回転を与える、ことを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の内面研削装置。
8. 前記ワークを保持するチャックと、前記チャックを回転させるチャック駆動モータとによって前記ワークを研削送り駆動手段を構成すると共に、前記ワークの孔内で偶数本の前記研削ローラを片持ち状態として支持し、前記固定砥粒付きワイヤを前記送り出しリールから引出し、一方の前記研削ローラの片持ち側から自由端側へと巻き付け、一方の前記研削ローラの自由端側で前記固定砥粒付きワイヤを他方の前記研削ローラの自由端側に巻き掛け、他方の前記研削ローラの自由端側から片持ち側へと螺旋状に巻き付け、他方の前記研削ローラの片持ち側から前記巻き取りリールに巻き取り、前記チャックを前記チャック駆動モータにより回転させて、前記ワークに研削送り回転を与え、前記研削ローラを前記研削回転駆動手段としてのローラ駆動モータにより回転させて、前記研削ローラに研削回転を与える、ことを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の内面研削装置。

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