JP3969243B2

JP3969243B2 - 砥石随伴空気層遮断方法及び装置

Info

Publication number: JP3969243B2
Application number: JP2002230534A
Authority: JP
Inventors: 隆行吉見; 浩森田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP2004066411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石によりワーク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砥石随伴空気層を遮断する方法及び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ワークを研削加工する研削装置において、砥石に連れ回りする砥石随伴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、クーラントの圧力を高圧にし、ノズル５０からクーラントを砥石ＧがワークＷを研削加工する研削点に高速で供給する図７に示す高圧クーラント方式、クーラントノズル５１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８に示す直角ノズル方式が行われている。
【０００３】
また、エア源から供給される圧縮エアに潤滑油を滴下して霧化し圧縮エアとともにノズルから砥石の研削面に吹き付けて砥石の研削点での潤滑を行い、且つワークに掛ける冷却用のクーラントの使用量を極めて少なくしたエコロジー研削が試用されている。
【０００４】
然しながら、高圧クーラント方式や、直角ノズル方式は、クーラントを砥石外周面の随伴空気層に打ち勝って目標とする部位に強制的に到達させるもので、クーラントは必然的に高圧で且つ大きな容量が必要とされる。大容量のクーラントを使用する場合、クーラントを清浄に維持するために大きなコストを必要とするばかりでなく、廃液処理等の環境保全での問題も生じる。つまり、これらの方式は、研削点やワークへの目標とする部位へのクーラントを供給する際における砥石随伴空気層による悪影響を解決するものではない。
【０００５】
また、上記したエコロジー研削では、ワークに向けて供給されたクーラントは少量であるので、その流量の勢いが弱く、砥石随伴空気層の影響を直接受けやすい。この点からも砥石随伴空気層の確実な遮断が要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の問題を改善するため、本願出願人は、研削点の砥石回転方向上流側において砥石随伴空気層を遮断する方式を先に提案した。この提案は、高速で回転する砥石によりワークを研削加工する研削装置において、研削点より砥石回転方向の上流側位置でエアジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付け、該エアジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴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方法である。
【０００７】
砥石随伴空気層を遮断するために、エアジェットを砥石外周面を横断するように砥石外周面の側方から吹き付けると、砥石外周面に巻き付いて研削点より砥石回転方向の上流側位置まで砥石随伴空気層とともに連れ回りされてきたクーラントがエアジェットとともに砥石の側方に吹き飛ばされ、大気中にミスト状になって飛散し工場環境を悪くする不具合があった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を達成するためになされたもので、エア等の流体ジェットを砥石外周面を横断するように砥石外周面の側方から吹き付けて砥石随伴空気層を遮断する場合、随伴空気層とともに連れ回りされてきたクーラントが流体ジェットとともに大気中に飛散することを防止することである。
【０００９】
【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ワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させて前記ワークを前記砥石により研削点及びワーク外周の少なくとも一方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、前記砥石を覆う砥石ガード内で研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付けて該流体ジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断し、前記流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントを前記砥石ガードに設けた回収口から回収することである。
【００１０】
請求項２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ワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させて前記ワークを前記砥石により研削点及びワーク外周の少なくとも一方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、砥石随伴空気層を遮断するために研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付けるノズルを前記砥石を覆う砥石ガード内に配置し、前記流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントを前記砥石ガードに設けた回収口から回収することである。
【００１１】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記砥石ガードを前記研削点近傍の砥石前面部分のみを前記砥石ガード前側のスリットから微小隙間で突出させる封鎖構造としたことである。
【００１２】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記砥石ガードは、前記砥石台に固定されて前記砥石の砥石台側側面及び外周面を包囲するガード本体と、該ガード本体の前記砥石の他方側面側の開放部を開閉可能に閉鎖する閉鎖部材とからなり、前記閉鎖部材が前記開放部を閉鎖する状態に固定されたとき、前記ガード本体の前面部と前記閉鎖部材の前面部とが共働して前記スリットを形成するようにしたことである。
【００１３】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記砥石ガードに設けた回収口を吸引装置に接続したことである。
【００１４】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２乃至５のいずれかにおいて、前記流体ジェットノズルの配置位置より僅かに砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石と僅かな隙間を持って対向する遮風板を設けたことである。
【００１５】
【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、砥石台に回転可能に支承された砥石とワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させてワークを砥石により研削点及びワーク外周の少なくとも一方にクーラントを供給しながら研削加工するとき、砥石ガード内の研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付ける。該流体ジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が遮断される。流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントは、砥石ガード内に保持され、砥石ガードに設けた回収口から回収される。これにより、クーラントが砥石随伴空気層に邪魔されること無く研削点に確実に供給されるとともに、砥石随伴空気層とともに連れ回りされてきたクーラントがミスト状になって流体ジェットとともに大気中に飛散することを防止できる。
【００１６】
上記のように構成した請求項２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ワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させてワーク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、研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを流体ジェットノズルから砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付ける。該流体ジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が遮断される。流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントは、砥石ガード内に保持され、砥石ガードに設けた回収口から回収される。これにより、クーラントが砥石随伴空気層に邪魔されること無く研削点に確実に供給されるとともに、砥石随伴空気層とともに連れ回りされてきたクーラントがミスト状になって流体ジェットとともに大気中に飛散することがない砥石随伴空気層遮断装置を提供することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、砥石は、研削点近傍の前面部分のみが砥石ガードの前側に形成したスリットから封鎖的に微小隙間で突出するので、流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントが砥石ガード内から漏出して大気中に飛散することがない
【００１８】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、砥石台に固定されて砥石の砥石台側側面及び外周面を包囲するガード本体の開放部を閉鎖部材により開閉可能に閉鎖する。閉鎖部材が開放部を閉鎖する状態に固定されたとき、ガード本体の前面部と閉鎖部材の前面部とが共働してスリットを形成する。これにより、砥石交換時に封鎖部材を容易に開閉することができ、砥石の着脱に邪魔になることがない、研削点近傍の砥石前面部分のみを封鎖的に微小隙間で突出させるスリットを砥石ガードに容易に形成することができる。
【００１９】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、砥石ガード内で流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントは吸引装置により吸引されて効果的に回収されるので、大気中に飛散することがない。
【００２０】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、流体ジェットノズルの配置位置より僅かに砥石回転方向の上流側位置で、砥石と僅かな隙間を持って対向する遮風板により砥石随伴空気層が先ず遮断されるので、砥石随伴空気層が、遮風板と流体ジェットにより２段階で遮断され、クーラントが砥石随伴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。この場合、遮風板を砥石の両側部に張り出させるときは、砥石の両側面に連れ回りされる砥石側面随伴空気層も効果的に減少することができ、側面随伴空気層の影響を受けやすい幅の狭い砥石を用いる研削加工において有効である。
【００２１】
【実施の形態】
以下本発明の第１の実施形態に係る砥石随伴空気層遮断方法及び装置を図１〜５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ワークＷに接近離間するＸ軸方向に進退移動される。砥石台１１には、一端に砥石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の外周面に複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド１０上にはテーブル１４が摺動可能に装架され、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６を介してＸ軸と直角なＹ軸方向に移動される。テーブル１４上には、ワーク支持装置１７を構成する主軸台（図略）及び心押台１８が取り付けられ、ワークＷは主軸台と心押台１８との両センタ間に挟持され回転駆動される。
【００２２】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石ガード２０が固定されている。図４及び図５に明示されるように、砥石ガード２０は、砥石台１１に固定され、砥石Ｇの砥石台１１側の一側面Ga及び外周研削面Gcを覆うガード本体２１、及びガード本体２１に後側を蝶番２２により回動可能に支承された閉鎖部材２３を備えている。閉鎖部材２３はガード本体２１の砥石Ｇの他側面Gb側の開放部２４を閉鎖するようにガード本体２１に適宜固定手段例えばレバー式クランプ機構や図示のボルト２５により締め付けられ、砥石Ｇの交換時にはボルト２５を外して開放部２４を開放するように蝶番２２により回動されるようになっている。ガード本体２１の前面壁２６には開放部２４から低面に向かって矩形の切欠き２７が略中央部分まで形成されている。閉鎖部材２３の前面部には、該閉鎖部材２３がガード本体２１にボルト締めされたとき、切欠き２７を開放部２４から切欠き２７の途中まで閉鎖し、砥石Ｇの前面部分Geのみを砥石ガード２０から突出させるスリット２８を砥石ガード２０の前面に形成する閉鎖片２９が突設されている。図５（ｂ）のように、閉鎖部材２３が開放部２４を閉鎖する状態に固定されたとき、ガード本体２１の前面部と閉鎖部材２３の前面部とが協働してスリット２８を形成する。
【００２３】
ガード本体２１の上面には、クーラント供給装置３０のクーラントノズル３１が取り付けられ、クーラントノズル３１からは、砥石ＧがワークＷを研削加工する研削点Ｐに向けてクーラントが供給される。
【００２４】
図３及び図４に示すように、砥石ガード２０内部には、研削点Ｐより砥石回転方向の上流側位置で砥石Ｇの一側面Gaの前端縁に向かって水平方向に開口するエアジェットノズル３２が取り付けられている。該エアジェットノズル３２は、例えば電磁駆動式の開閉弁３３を介して工場エア等の加圧エア源３４に接続され、エアジェット３５を砥石Ｇの研削面Gcに沿って一側面側Gaから他側面側Gbに向かって横断するように吹き付け、砥石Gに連れ回りする砥石随伴空気層３６を遮断する。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３５が砥石Ｇの前端縁に噴き付けられるようにエアジェットノズル３２の開口断面は砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。砥石ガード２０の後側上方に設けられた回収口３７は集塵装置等の吸引装置３８に接続されている。回収口３７と吸引装置３８との間には、エアジェット３５に含まれる霧化したクーラントを分離する公知の例えば遠心分離式の分離装置３９が接続されている。砥石ガード２０の下部には、内部で水滴化して溜まったクーラントを排出する排出口４０が設けられている。
【００２５】
砥石ガード２０内には、エアジェットノズル３２の配置位置より僅かに砥石回転方向の上流側位置で、砥石Ｇの外周研削面Gc及び両側面Ga，Gbと僅かな隙間を持って夫々対向する遮風板４１が固定されている。遮風板４１には、下端から上方に向けて開口溝４２が設けられ、開口溝４２の両側面４２ａ，４２ｂ及び溝奥端面４２ｃが砥石Ｇの両側面Ga，Gb及び外周研削面Gcと僅かな隙間を持って対向している。遮風板４０の下端は、研削点Ｐと略等位又はそれよりも下位まで延在させることが好ましい。
【００２６】
次に、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。ワークＷが主軸台と心押台１８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、研削点Ｐにクーラントノズル３１からクーラントが供給された状態で、高速回転される砥石ＧによりワークＷが研削加工される。
【００２７】
砥石ガード２０内部では、エアが加圧エア源３４から開状態の開閉弁３３を介してエアジェットノズル３２に供給され、エアジェット３５が研削点Ｐより砥石回転方向の上流側位置で研削面Gcに側方から吹き付けられ、砥石Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Gcに沿って噴流する。高速回転する砥石Ｇの研削面Gcに連れ回りする砥石随伴空気層３６がエアジェット３５により遮断されて研削点Ｐに到達しないので、クーラントノズル３１から供給されるクーラントは砥石随伴空気層３６に邪魔されることなく研削面Gcに密着して研削点Ｐに確実に供給される。
【００２８】
クーラントの一部は砥石外周面に随伴して砥石ガード２０内へ入り、エアジェット３５により吹き飛ばされるとき、ミスト状となって砥石ガード２０内で飛散する。エアジェット３５により吹き飛ばされてミスト状になったクーラントの一部は、エアジェット３５が上方の回収口３７から排出されるまでの間に砥石ガード２０内で水滴となって下部に溜り、排出口４０から排出される。回収口３７から吸引装置３８により吸引されたエアに含まれる霧化したクーラントは、分離装置３９の筒体内に接線方向から流入して渦巻き状に高速回転しながら下端部から流出するまでの間に、遠心力によりエアから分離され、漏斗状下面に穿設されたクーラント回収穴から回収される。これにより、砥石随伴空気層３６とともに連れ回りされてきたクーラントがミスト状になってエアジェット３５とともに大気中に飛散することがない
【００２９】
砥石随伴空気層は、エアジェットノズル３２の配置位置より僅かに砥石回転方向の上流側位置で、遮風板４１により遮断されて流量が減少されるので、エアジェット３５は流量が減少した砥石随伴空気層を確実に遮断することができ、ノズル３１からのクーラントは砥石随伴空気層に邪魔されることなく研削点に確実に供給される。即ち、砥石外周研削面Gcに連れ回りする砥石随伴空気層３６は、砥石外周面Gcと僅かな隙間を持って対向する遮風板４１の開口溝４２の溝奥端面４２ｃにより遮断されて流量が減少され、砥石Ｇの両側面Ga，Gbにつれ回りする砥石随伴空気層は、砥石両側面Ga，Gbと僅かな隙間を持って対向する遮風板４１の開口溝４２の両側面４２ａ，４２ｂにより遮断されて、この砥石両側面Ga，Gbの砥石随伴空気層が外周研削面Gcに伝わる量を減少することができ、外周研削面Gcの砥石随伴空気層を効果的に遮断することができる。
【００３０】
次に、圧縮エア流に潤滑油を滴下して霧化しノズルから砥石の研削面に吹き付けて砥石の研削点での潤滑を行い、且つワークＷに掛ける冷却用クーラントの使用量を極めて少なくしたエコロジー研削装置に砥石随伴空気層遮断装置を組み込んだ第２の実施形態を図６に基づいて説明する。砥石ガード２０に取り付けられたクーラントノズル３１からワークＷに、毎分０．１〜０．５リッターの少量のクーラントが冷却のためにワークWに掛けられる。砥石Ｇの研削点Ｐより砥石回転方向の上流側位置では、圧縮エアノズル４６が砥石Ｇの外周研削面Gcに対向して開口されている。圧縮エアノズル４６には、潤滑油４７を滴下するノズル４８が配置され、ノズル４８は潤滑油４７を収納するタンク４９に連通されている。これにより霧化された潤滑油４７は圧縮エアとともに砥石Ｇの研削面Gcに吹き付けられ、研削点Ｐで砥石Ｇを潤滑する。
【００３１】
砥石ガード２０の内部には、エアジェット３５を砥石Ｇの研削面Gcに沿って一側面から他側面に向かって横断するように吹き付けるエアジェットノズル３２が取り付けられている。この取付け位置は、霧化された潤滑油４７が圧縮エアとともに研削面Gcに吹き付けられる位置より砥石回転方向の僅かに上流側位置である。砥石研削面Gcの砥石随伴空気層３６は、エアジェット３５により遮断されるので、霧化した潤滑油が砥石研削面Gcに効果的に付着する。また、高速回転する砥石Ｇの研削面Gc及び両側面Ga，Gbに連れ回りする砥石随伴空気層３６がエアジェット３５により遮断されて研削点Ｐに到達しないので、クーラントノズル３１からワークＷの外周に供給される少量のクーラントは砥石随伴空気層２９に邪魔されることなくワークWの表面に確実に供給される。クーラントノズル３１からワークＷに向けて供給されたクーラントの一部は、砥石Ｇの外周面Gcに随伴されて砥石ガード２０内に入る。従って、エアジェットノズル３２の配設位置まで、砥石外周面と共に連れ回わされ、エアジェット３５により砥石外周面から剥離されて吹き飛ばされる。エアジェット３５により吹き飛ばされてミスト状になったクーラントの一部は、エアジェット３５が上方の回収口３７から排出されるまでの間に砥石ガード２０内で水滴となって下部に溜り、排出口４０から排出される。回収口３７から吸引装置３８により吸引されるエアに含まれる霧化したクーラントは、分離装置３９によりエアから分離回収される。
【００３２】
上記実施形態では、エアジェット３５を砥石Ｇの研削面Gcに沿って一側面から他側面に向かって横断するように吹き付けているが、クーラントの圧力を高めてクーラントの流体ジェットを砥石Ｇの研削面Gcに沿って一側面から他側面に向かって横断するように吹き付けて砥石随伴空気層を遮断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随伴空気層遮断装置を備えた研削装置を示す側面図。
【図２】砥石随伴空気層遮断装置を正面から見た図。
【図３】図２の３−３方向から見た図。
【図４】図１の４−４方向から見た図。
【図５】砥石ガードを示す図。
【図６】第２の実施形態を示す図。
【図７】従来の高圧クーラント方式を示す図。
【図８】従来の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、１２，１５…サーボモータ、１４…テーブル、１７…ワーク支持装置、２０…砥石ガード、２１…ガード本体、２２…蝶番、２３…閉鎖部材、２４…開放部、２５…ボルト、２６…前面壁、２７…切欠き、２８…スリット、２９閉鎖片、３０…クーラント供給装置、３１…クーラントノズル、３２…エアジェットノズル（流体ジェットノズル）、３３…開閉弁、３４…加圧エア源、３５…エアジェット、３６…砥石随伴空気層、３７…回収口、３８…集塵装置（吸引装置）、３９…分離装置、４０…排出口、４１…遮風板、４２…開口溝、Ｇ…砥石、Gc…研削面、Ｗ…ワーク。

Claims

砥石台に回転可能に支承された砥石とワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させて前記ワークを前記砥石により研削点及びワーク外周の少なくとも一方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、前記砥石を覆う砥石ガード内で研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付けて該流体ジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断し、前記流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントを前記砥石ガードに設けた回収口から回収することを特徴とする砥石随伴空気層遮断方法。
砥石台に回転可能に支承された砥石とワーク支持装置に支持されたワークとを相対移動させて前記ワークを前記砥石により研削点及びワーク外周の少なくとも一方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、砥石随伴空気層を遮断するために研削点より砥石回転方向の上流側位置で流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付けるノズルを前記砥石を覆う砥石ガード内に配置し、前記流体ジェットにより吹き飛ばされてミスト状になったクーラントを前記砥石ガードに設けた回収口から回収することを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
請求項２において、前記砥石ガードを前記研削点近傍の砥石前面部分のみを前記砥石ガード前側のスリットから微小隙間で突出させる封鎖構造としたことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
請求項３において、前記砥石ガードは、前記砥石台に固定されて前記砥石の砥石台側側面及び外周面を包囲するガード本体と、該ガード本体の前記砥石の他方側面側の開放部を開閉可能に閉鎖する閉鎖部材とからなり、前記閉鎖部材が前記開放部を閉鎖する状態に固定されたとき、前記ガード本体の前面部と前記閉鎖部材の前面部とが共働して前記スリットを形成するようにしたことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記砥石ガードに設けた回収口を吸引装置に接続したことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
請求項２乃至５のいずれかにおいて、前記流体ジェットノズルの配置位置より僅かに砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石と僅かな隙間を持って対向する遮風板を設けたことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。