JP2731101B2 - 砥石の目詰まり除去方法 - Google Patents

砥石の目詰まり除去方法

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JP2731101B2
JP2731101B2 JP5141005A JP14100593A JP2731101B2 JP 2731101 B2 JP2731101 B2 JP 2731101B2 JP 5141005 A JP5141005 A JP 5141005A JP 14100593 A JP14100593 A JP 14100593A JP 2731101 B2 JP2731101 B2 JP 2731101B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばナトリウム−
硫黄電池の固体電解質管として利用されるβ−アルミナ
管などのセラミック成形物を加工するための砥石の目詰
まり除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、β−アルミナ管などのセラミッ
ク成形物は、回転砥石により乾式研削加工が施され、所
定形状に加工される。このとき、図7に示すように、研
削屑が回転する砥石70の表面に付着して、砥石70の
ダイヤモンド歯71の目詰まりを発生させやすい。この
ような砥石70の目詰まりを除去するために、図に示
すホワイトアランダム(WA、酸化アルミニウム系の砥
粒)を用いたWAスティック72を砥石70の表面に接
触させる方法が知られている。また、ブラシを砥石表面
に接触させる除去方法も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの方
法では、目詰まりの除去時におけるスティック72やブ
ラシの消耗が早く、交換作業が必要になるとともに、使
用できなくなったスティック72が使い捨てにされ、コ
ストの上昇を招くという問題があった。また、このステ
ィック72を使用して手作業で目詰まりの除去作業を行
う場合には、砥石70の形状が変化してワークの加工に
支障をきたしたり、スティック72が破損して弾きとば
されて作業に危険を伴ったりするという問題があった。
【0004】この発明は上記従来の問題に着目してなさ
れたものであって、その目的は砥石の目詰まりの除去作
業を速やかに行うことができるとともに、スティックや
ブラシの交換作業を不要とし、さらには、砥石の大きな
形状変化を排除して安全な作業が保証され、端部の湾曲
している砥石面の目詰まりの除去を適正に行うことがで
る砥石の目詰まり除去方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の砥石の目詰まり除去方法では、円筒状
セラミック成形物の被研削面の形状を決定する研削面
を有する砥石を使用して該成形物の直胴部と曲面を有す
る湾曲端部に乾式加工を施し、前記砥石の目詰まりを
転中の砥石にサンドブラストすることにより除去する方
法であって、サンドブラスト装置のノズルから前記砥石
直胴砥石面及び湾曲砥石面に砥粒を吹付けて砥石の目
詰まりを除去する際、圧縮空気により砥粒を吹付ける圧
力Pを、1≦P[kgf/cm2 ]≦4に設定し、実質
単位砥石表面積に吹き付けられる砥粒重量Kを0.0
05≦K[kg/m2 ]≦0.2とし、かつサンドブラ
ストするノズルを直胴砥石面に対し前後左右へ移動し、
端部の湾曲砥石面に対しては砥石の曲面に沿って弧の半
径線上に位置するように移動し、移動速度を適宜調整す
ることにより、直胴砥石面及び湾曲砥石面の形状変化を
被研削製品の寸法精度に影響しない程度に砥粒を吹付け
て砥石の目詰まりを除去することを特徴とする。
【0006】また、第2の発明では、請求項1におい
て、前記砥粒の材質を前記セラミック成形物と同材質か
または同系統材質とすることを特徴とする。第3の発明
では、請求項1において、前記砥粒の噴射角度を砥石面
の接線回転方向に対して45度〜110度にすることを
特徴とする。
【0007】第4の発明では、請求項1〜3のいずれか
においてノズル先端に設けたディフューザにより砥粒の
飛散を制限することを特徴とする
【0008】
【作用】第1の発明の除去方法では、セラミック成形物
の直胴部と曲面を有する端部に対する乾式加工後の砥石
の直胴砥石面及び湾曲砥石面に砥粒がサンドブラストに
より吹き付けられる。サンドブラストするノズルは直胴
砥石面に対し前後左右へ移動され、端部の湾曲砥石面に
対しては湾曲面に沿って弧の半径線上に位置するように
移動され、移動速度が適宜調整される。また、圧縮空気
の圧力Pが、1≦P〔kgf/cm2〕≦4である時に、実
質単位砥石表面積に吹きつけられる砥粒重量Kを0.
005≦K〔kg/m2〕≦0.2とする条件で、砥粒は
胴砥石面及び湾曲砥石面の形状変化を被研削製品の寸法
精度に影響しない程度に砥石に吹きつけられる。従っ
て、砥石の直胴砥石面及び湾曲砥石面の目詰まりが適正
かつ速やかに除去され。
【0009】また、第2の発明の方法によれば、第1の
発明の作用に加えて、セラミック成形物と同材質かまた
は同系統材質の砥粒がセラミック成形物にめり込むこと
がある。
【0010】第3の発明の方法によれば、第1の発明の
作用に加えて、砥粒は砥石面の接線回転方向に対して4
5度〜110度の噴射角度で吹き付けられる。第4の発
明の方法によれば、第1の発明の作用に加えて、砥粒が
砥石に吹き付けられる時に、ディフューザにより砥粒の
吹き付け面積が制限される。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】以下に、この発明を具体化したノズル移動
式の砥石目詰まり除去装置を備え、円周面に砥石面が設
けられている研削装置について、図1〜図6に従って説
明する
【0015】研削用砥石38は回転軸2に対し複数のボ
ルト3で締付固定され、図示しないモータにより回転さ
れる。調整砥石車40は研削用砥石38に対し所定間隔
をおいて配置され、回転軸5にボルト6で締付固定され
て回転可能である。この調整砥石車4はショアー硬度7
0のウレタンゴムで形成されている。研削用砥石38は
図2に示すようにセラミック成形物39の直胴部39a
と曲面を有する端部39bに対する乾式切削加工を行う
直胴砥石面38aと湾曲砥石面38bを備えている。
【0016】セラミック成形物としての焼結前のβ−ア
ルミナからなるワーク39は、調整砥石車4に接触した
状態で、調整砥石車4と一体的に水平方向に移動できる
ようにブレード8上に支持されている。なお、ブレード
8の上面は調整砥石車4側が低い傾斜面となり、ワーク
39を調整砥石車4に常時接触するようにしている。ま
た、ワーク39はナトリウム−硫黄電池の固体電解質管
として使用される。
【0017】そして、調整砥石車4の低速回転に伴って
ワーク39が回転するとともに、高速回転する砥石38
よってワーク39の直胴部39a及び湾曲端部39b
表面が、いわゆるセンターレス研削により研削加工さ
れる。通常の研削方法ではワーク39のセンターが把持
され砥石により研削される。ところが、センターレス研
削ではワーク39のセンターは把持されず、ブレード8
及び調整砥石車4によって保持されている。この場合、
調整砥石車4は砥粒Tを含まず、ショアー硬度50〜9
0の範囲のゴム製であることが望ましい。この硬度が小
さすぎるとワーク39の研削加工の精度が低下し、大き
すぎるとワーク39に傷をつけるおそれがある。このゴ
ムとしては、ウレタンゴムのほか、クロロプレンゴム等
であってもよい。
【0018】サンドブラスト装置31はワーク39とは
反対側の位置に配置され、四角箱状の回収ボックス44
を備えている。この回収ボックス44の背面には左右に
スライド可能な開閉扉43が設けられている。サンドブ
ラスト用のブラストノズル37は、この開閉扉43間の
開口部から回収ボックス44内に挿入配置され、砥粒T
を研削用砥石38に吹き付けることにより、研削用砥石
38の目詰まりを除去するようにしている。さらに、こ
のブラストノズル37は図示しないテーブル上に設置さ
れ、NC制御により前後左右に移動制御され、研削用砥
38に対するブラスト位置が設定されるようになって
いる。
【0019】なお、このブラストノズル37先端の砥石
38面に対する角度は、45度〜110度、好ましくは
45度〜90度の範囲で適宜設定されるが、この範囲で
は砥石38の目詰まりが除去されやすい。また、砥石
が湾曲している場合には、砥石38の曲面に沿ってブ
ラストノズル37が弧の半径線上に位置するように連続
的に変化するように制御駆動され、このように駆動され
ることにより、砥石38の目詰まりが除去されやすいの
で好ましい。
【0020】前記回収ボックス44はブラストノズル
から砥石38に吹き付けられた砥粒Tを受けるように
なっている。蛇腹状をなす回収用パイプ13は、回収ボ
ックス44の下部に一体的に設けられ、砥粒Tを回収し
て再利用するようになっている。なお、回収ボックス
の砥石38側の周縁には砥石38に沿って砥粒Tの飛
散防止用植毛14が取着され、その先端が砥石38に接
触している。前記回収ボックス44、開閉扉43、回収
用パイプ13等により砥粒Tを回収する回収装置が構成
されている。
【0021】循環回路はサンドブラスト装置31とホッ
パー32との間に配設された接続配管33a,33bに
よって形成されている。砥粒量調整器34はホッパー3
2下部の砥粒流出口32aに設けられている。接続配管
33aは砥粒量調整器34の流出口34aから延び、吐
出装置36に接続されている。ホッパー32から吐出装
置36へ送られる砥粒量は砥粒量調整器34により調整
される。エア導入口35が吐出装置36に設けられ、こ
こから圧縮空気が送られる。ブラスト砥粒Tはこの圧縮
空気により吐出装置36のブラストノズル37からダイ
ヤモンド砥石38の表面に吹きつけられる。
【0022】この時、砥石38のメッシュは#140
で、平均粒径は105ミクロンである。一方、砥粒Tの
メッシュは#220で、平均粒径は63ミクロンであ
る。すなわち、ブラスト砥粒Tは砥石38の砥粒より小
さく設定してあるため、目詰まりの除去効率が高くなっ
ている。また、砥粒Tの材質はα−アルミナで構成さ
れ、ワーク39のβ−アルミナと同系統材質を使用して
いる。従って、ワーク39にブラスト砥粒Tがめり込ん
で汚染された場合でも、同系統材料であるため、焼成し
た時製品が破損しにくい。
【0023】ディフューザー40がブラストノズル37
の先端に止着されている。このディフューザー40は砥
粒Tの噴射面積を調節するように設けられている。すな
わち、砥粒Tが集中して砥石38のボンド部を削ってし
まわないようにノズル37を砥石38より離した場合に
も、砥粒Tが分散することを防止できる。また、砥石3
8が高速で回転していると、空気の流れが発生する。デ
ィフューザー40はこの空気流の影響を受けないように
して、砥粒Tの飛散を防止している。図に示すよう
に、ディフューザー40と砥石面との距離はlで表され
ている。この場合、ディフューザー40は砥石38に近
い方が良いが、吹きつけ量との関係から本実施例は30
mm以下に設定されている。
【0024】さらに、図に示すように、砥粒Tは砥石
表面の付着粉体に衝突して目詰まりを除去する。吹きつ
けられた砥粒T及び付着粉体は回収ボックス44に落下
し、接続配管33bを経てホッパー32に送られる。ホ
ッパー32は2段の容器からなり、排出口32bが上部
容器の上端に設けられている。ホッパー32に戻された
砥粒Tは付着粉体と分離されて再使用に供される。一
方、分離された付着粉体は排出口32bから吸引され、
排出される。
【0025】図に示すように、ブラストノズル37は
レール41上を移動可能なベース42に止着されてお
り、砥石38に対して左右に移動可能である。また、ベ
ース42への止着を調整することにより、砥石38の前
後方向にも移動可能である。さらに、ノズル37は砥石
38の周面に対して吹きつけ角度を変更可能に設けられ
ている。すなわち、砥石38に吹きつけられた砥粒Tが
砥石38に当たって跳ね返り、開閉扉43から逸出しな
いようにすることも可能である。このため、回収ボック
ス44の一端は砥石38の側面に対して斜状に突出した
状態で形成されている。従って、斜状に調整されたノズ
ル37が端部に位置した場合でも、砥石38に均一に砥
粒Tが吹きつけられる。
【0026】次に、上記のように構成された実施例につ
いて動作を説明する。さて、図において、ワーク39
はブレード8上に支持された状態で調整砥石車4と一体
となって研削用砥石38側へ移動される。そして、ワー
ク39が研削用砥石38に接触した状態で、低速回転す
る調整砥石車4により回転されるとともに、高速回転状
態は、調整砥石車4の回転数や砥石38へのワーク39
の押圧力により調整される。
【0027】一方、ワーク39の研削加工と同時に、重
力落下式の吐出装置36からの砥粒Tがブラストノズル
37からディフューザ40を介して砥石38の表面に吹
き付けられる。従って、ワーク39の研削加工により目
詰まりを生じている砥石38の表面は、吹き付けられた
砥粒Tにより目詰まりが除去される。また、吹き付けら
れた後の砥粒Tは落下して回収ボックス44内に回収さ
れ、回収用パイプ13を経て再使用に供される。なお、
このとき砥粒Tは回収ボックス44の周縁に取着された
植毛14により、外方への飛散が防止される。
【0028】続いて、目詰まり除去のための最適ブラス
ト条件について説明する。ノズル移動式でかつ円周方向
に砥石面が設けられている場合、(L/a)>1であ
り、ブラスト条件は次に示すK1 * の値によって決めら
れる。ここで、砥石38の幅L〔m 〕、ノズル37から
噴射されたブラスト砥粒Tの吹きつけ幅a〔m〕、砥石
38の回転速度をN〔1/ s〕、ブラスト砥粒Tの質量
流量をW〔kg/s〕、ノズル移動速度をV〔m/s〕、砥
石38の直径をD〔m 〕で表す。
【0029】
【数1】 1K1 * =(L/V)・W/〔(πDL)・N〕 上式にて求められたK1 * の値と200回ブラスト後の
砥石形状の変化の関係が実験データに基づいて図のグ
ラフに示されている。横軸はK1 * であり、縦軸は輪郭
度の最大変化量である。ここで、輪郭度の最大変化は、
ブラスト開始以前のワーク39の輪郭度と200回ブラ
スト後のワーク39の輪郭度とを比較し、その最大値を
算出したものである。この輪郭度は、砥石38の形状を
ワーク39に転写し、そのワーク39の軸方向の任意の
一直線上において、形状を3次元測定器(UPMC−5
50カールツァイス社製)で測定して求められる。
【0030】グラフから明らかなように、K1 * の値が
0.2以上で輪郭度の最大変化は急激に増加している。
すなわち、ブラストにより砥石自体が削られて変形して
いることを示している。さらに、グラフとは別に、K1
* の値が0.005以下であると、砥粒Tの量が少ない
ため目詰まりの除去が十分に行われない。
【0031】従って、K1 * の値は、0.005≦K1
* 〔kg/(m2s)〕≦0.2に設定されており、さらに、
0.01≦K1 * 〔kg/(m2s)〕≦0.05であること
が好ましい。ここで、(L/V)・Wは実際に砥石38
に衝突する砥粒Tの量であり、(πDL)・Nは砥石3
8の全表面積×回転数、すなわち単位時間当たりの実質
砥石表面積を表している。従って、K1 * は実質単位砥
石表面積に吹きつけられる砥粒Tの重量を意味してい
る。この時、圧縮空気の圧力Pは、1≦P〔kgf/ c
m2〕≦4である。
【0032】また、図に示すように、ブラスト噴射角
度は砥石面の接線回転方向に対するノズル37の角度θ
で表される。この角度は45度〜110度の範囲で許容
されている。この範囲において、砥石面に当たる砥粒T
の量及び衝突エネルギーにより付着粉体の除去効率が良
好となる。本実施例のノズル37は、付着粉体の除去効
率が最適となる70度に設けられている。さらに、ノズ
ル37の位置は砥石38を挟んでワーク39の反対位置
が望ましい。砥石38の上下側にも設置可能であるが、
上側の場合は砥粒Tあるいは砥石38の付着粉体の回収
率が若干落ちる。下側の場合、ノズル37あるいはノズ
ル37の移動機構に砥粒Tあるいは粉体が付着し故障の
原因になりやすい。
【0033】本実施例において、下記に示す数値を基に
1 * の値を算出する。L=0.51〔m 〕,a=0.
05〔m 〕,N=18〔rps 〕,W=0.016〔kg/
s〕,V=0.025〔m/s 〕,D=0.5〔m 〕,P
=2.8〔kgf/cm2〕,θ=70〔deg 〕,l=8m〕
の条件の場合、K1 * =0.0226〔kg/m2・s〕で
ある。
【0034】このように、この実施例においては、砥石
38の目詰まりの除去作業をワーク39の研削加工と同
時に、効率的かつ速やかに行うことができる。また、ワ
ーク39に吹き付けられた砥粒Tは回収されて繰り返し
使用されることから、従来のようにWAスティックやブ
ラシの交換作業が不要になるとともに、コストの上昇を
抑えることができる。さらに、調整砥石車4を所定硬度
のウレタンゴムで形成したことから、従来の砥粒入りの
ゴム砥石と比べ、ワーク39に傷を付けるおそれがな
い。
【0035】加えて、ブラストノズル37の前後左右へ
の移動速度を適宜調整することにより、砥石38の表面
を均一に清掃できて砥石38の形状変化を製品品質に影
響しない程度に防止することができる。特に、前記実施
例では、ワーク39の曲面を有する端部39bを研削す
る湾曲砥石面38bを有している砥石38の前記湾曲砥
石面38bに沿ってブラストノズル37が弧の半径線上
に位置するように連続的に変化するように制御駆動され
るので、湾曲砥石面38bの目詰まりを適正に除去する
ことができる。しかも、この砥石38の目詰まりの除去
作業は回収ボックス44内で自動的に行われるため、作
業に危険性がない。また、砥粒Tの無駄な飛散がなく、
この装置の周りにある他の装置を汚すおそれがない。従
って、この目詰まり除去装置を、ワーク39の自動研削
加工ラインに組込むことができる。
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば以
下のように構成を変更して具体化してもよい。 (a)前記実施例ではセンターレス研削盤に適用した
が、通常の円筒研削盤等に適用すること。
【0049】(b)前記実施例においては、ワーク39
の研削加工と砥石38の目詰まり除去を同時に連続的に
行ったが、それらの作業を交互に行ったり、所定時間を
おいて間欠的に行ったり、ワーク39の研削加工後に砥
38の目詰まり除去を行ったりすること
【0050】c)飛散防止用の植毛14に代えて柔軟
性のある薄いゴム板や樹脂板を用いること。 (d)セラミック成形物として、α−アルミナの成形物
など他のセラミック成形物を用いること。
【0051】
【発明の効果】以上詳述したように第1の発明によれ
ば、セラミック成形物の直胴部及び曲面を有する湾曲端
部の被加工面を決定する直胴砥石面及び湾曲砥石面を有
する砥石の目詰まりの除去作業を適正かつ速やかに行う
ことができるとともに、従来のスティックやブラシの交
換作業が不要で、砥石の研削面形状、つまり輪郭度の変
化を製品品質に影響しない程度に抑えることができ、セ
ラミック成形物の形状、寸法精度を向上し、砥石の取り
替え回数を少なくし、生産性及びコスト面で工業的に実
用化することができ、しかも作業に危険がないという優
れた効果を奏する。
【0052】また、第2の発明によれば、第1の発明の
効果に加えて、砥粒の材質は前記セラミック成形物と同
材質かまたは同系統材質であるため、砥石が成形物にめ
り込んで焼成された場合でも、特性強度に影響する不純
物を流入することがなく、歩留りを向上しコストの低減
を図ることができる。
【0053】第3の発明によれば、第1の発明の効果に
加えて、砥粒は砥石面の接線方向に対して45度〜11
0度の噴射角度で吹き付けられるため、高い目詰まり除
去効果が保証される。
【0054】第4の発明によれば、第1の発明の効果に
加えて、砥粒が砥石に吹き付けられる時に、ディフュー
ザにより砥粒の吹き付け面積が制限されるため、高い目
詰まり除去効果が保証される。
【0055】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を具体化した実施例の砥石の目詰ま
り除去装置を示す概略正面図。
【図2】図の砥石の目詰まり除去装置を示す概略側面
図。
【図3】図の砥石の目詰まり除去装置を示す概略平面
図。
【図4】石への砥粒の吹きつけ角度を示す簡易説明
【図5】ディフューザーと砥石との取り付け位置を示す
簡易説明図。
【図6】目詰まり除去のための最適ブラスト条件を示す
K、K* の値と200回ブラスト後の砥石形状の変化の
関係を示すグラフ
【図7】砥石の目詰まりの状態を示す砥石の拡大断面
図。
【図8】従来の砥石の目詰まり除去方法を示す斜視図。
【符号の説明】 14…植毛、8…砥石、38a…直
胴砥石面、38b…湾曲砥石面、39…セラミック成形
物としてのワーク、39a…直胴部、39b…湾曲部
1…サンドブラスト装置、37…ブラストノズル、T
…砥粒、44…回収ボックス、13…回収用パイプ、3
2…ホッパー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 彰文 名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍 子 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平2−303767(JP,A) 特開 昭58−45867(JP,A) 実開 昭52−157090(JP,U) 実開 昭60−127853(JP,U) 実開 昭63−113559(JP,U) 実開 平2−135164(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状のセラミック成形物の被研削面の
    形状を決定する研削面を有する砥石を使用して該成形物
    の直胴部と曲面を有する湾曲端部に乾式加工を施し、前
    記砥石の目詰まりを回転中の砥石にサンドブラストする
    ことにより除去する方法であって、サンドブラスト装置
    のノズルから前記砥石の直胴砥石面及び湾曲砥石面に砥
    粒を吹付けて砥石の目詰まりを除去する際、圧縮空気に
    より砥粒を吹付ける圧力Pを、1≦P[kgf/c
    2 ]≦4に設定し、実質単位砥石表面積に吹き付けら
    れる砥粒重量Kを0.005≦K[kg/m2 ]≦
    0.2とし、かつサンドブラストするノズルを直胴砥石
    面に対し前後左右へ移動し、端部の湾曲砥石面に対して
    は砥石の曲面に沿って弧の半径線上に位置するように移
    動し、移動速度を適宜調整することにより、直胴砥石面
    及び湾曲砥石面の形状変化を被研削製品の寸法精度に影
    響しない程度に砥粒を吹付けて砥石の目詰まりを除去す
    砥石の目詰まり除去方法。
  2. 【請求項2】 前記砥粒の材質は前記セラミック成形物
    と同材質かまたは同系統材質であることを特徴とする請
    求項1に記載の砥石の目詰まり除去方法。
  3. 【請求項3】 前記砥粒の噴射角度は砥石研削面の接線
    回転方向に対して45度〜110度であることを特徴と
    する請求項1又は2に記載の砥石の目詰まり除去方法。
  4. 【請求項4】 ノズル先端に設けたディフューザにより
    砥粒の飛散を制限することを特徴とする請求項1〜3の
    いずれかに記載の砥石の目詰まり除去方法
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