JP3975875B2 - 砥石随伴空気層遮断装置及び同装置を用いた研削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石により工作物を研削する研削装置において、クーラントまたは潤滑油を研削点に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工作物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４５からクーラントを砥石Ｇが工作物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、ノズル４６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噴き付けて砥石の研削点での潤滑を行い、且つ工作物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なる。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外周の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、圧縮エアに含まれる霧状の潤滑油は少量であるので、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】
砥石外周面に連れ回りする砥石随伴空気層をクーラントで遮断し、クーラントを砥石外周面に巻き付けて研削点に導く直角ノズル方式では、砥石幅が薄くなる程、砥石側面からの空気層の流れの影響が大きくなり、クーラントが砥石外周面に巻き付き難くなって研削点に到達することが困難となる。また、高圧クーラント方式では、高い圧力で研削点にクーラントを供給するため、クーラント供給量が多くなり、高圧ポンプやクーラントタンクが大型化して設備コストが高くなり、クーラント消費量、使用電力等が多くなり維持管理コストがアップする不具合があった。
【０００７】
本発明は、係る従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石の回転に連れ回りする砥石随伴空気層を確実に遮断し、流量を減少したクーラントまたは霧状の潤滑油を研削面に効果的に付着させて研削点に十分供給することである。
【０００８】
【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の研削面によりクーラントまたは潤滑油を研削点に供給しながら研削加工する研削装置において、クーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流が前記研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、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噴き付ける流体ジェットノズルを設け、該流体ジェットが前記クーラント流または圧縮エア流に干渉することを防止するように、整流部材を前記クーラント流または圧縮エア流と流体ジェットとの間に該流体ジェットと平行に前記研削面に接近して設けたことである。
【０００９】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記整流部材を前記流体ジェットノズルに一体的に設けたことである。
【００１０】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記整流部材が、前記流体ジェットの前記研削面と接触しない部分を覆うように、前記研削面側が開いた断面凹状に形成されていることである。
【００１１】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記整流部材が、前記研削面に沿って屈曲されていることである。
【００１２】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４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。
【００１３】
請求項６に係る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工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項１乃至５のいずれかに記載の砥石随伴空気層遮断装置を前記砥石台に取り付けたことである。
【００１４】
【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、ワークを砥石の研削面によりクーラントまたは潤滑油を研削点に供給しながら研削加工する。クーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流が研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置で、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噴き付ける。砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が流体ジェットにより遮断されるので、流量を減少したクーラントまたは霧状の潤滑油を研削面に確実に付着させて研削点に十分供給することができる。流体ジェットが到達点の近傍で研削面沿って横断されるので、流体ジェットと到達点との間で砥石随伴空気層が研削面に発生することはない。流体ジェットがクーラント流または潤滑油を含んだ圧縮エア流に接近しているが、両者間に整流部材が介在されているので、流体ジェットがクーラント流または潤滑油を含んだ圧縮エア流に干渉してクーラントまたは潤滑油が研削面に付着することを阻害することはなく、クーラントまたは潤滑油が流体ジェットにより噴き飛ばされて環境を悪化することもない。
【００１５】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、整流部材を流体ジェットノズルに一体的に設けたので、流体ジェットノズルと整流部材との位置関係が正確になり、且つ研削盤への取付け作業が容易になる。
【００１６】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、流体ジェットの研削面と接触しない部分が、研削面側に開口した断面凹状の整流部材によって覆われるので、流体ジェットが拡散したり外乱の影響を受けることがなく、砥石随伴空気層を効果的に遮断することができ、流体ジェットの流量を減少することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、整流部材を研削面に沿って屈曲したので、請求項３に記載の効果に加え、研削面の複数の屈曲箇所に合わせて複数の流体ジェットノズルを設ける必要がなく、一つの流体ジェットノズルから噴出された流体ジェットを屈曲した研削面に沿って砥石の一側面側から他側面側に向かって横断させ、屈曲した研削面に連れ回りする砥石随伴空気層を低コストな簡単な構成で遮断することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項５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、クーラントまたは潤滑油は砥石随伴空気層に邪魔されることなく研削面に一層確実に付着する。
【００１９】
上記のように構成した請求項６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工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて工作物を砥石により研削加工する。砥石随伴空気層は、請求項１乃至５のいずれかに記載の砥石随伴空気層遮断装置により確実に遮断され、且つ流体ジェットがクーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流に干渉することがないので、クーラントまたは潤滑油は研削面に確実に付着することができる。これにより構造が簡単で、低コストな砥石随伴空気層遮断装置を研削装置に装備するだけで、流量を減少したクーラントまたは潤滑油を砥石随伴空気層に邪魔されることなく研削面に確実に付着させて研削点に十分供給することができ、高能率、高精度な研削加工が可能な研削盤を提供することができる。
【００２０】
【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装置及び同装置を備えた研削装置について図１乃至３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。
【００２１】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石ガード１９が固定されている。砥石ガード１９の上面には、クーラント供給装置２０のクーラントノズル２１が取り付けられ、クーラントノズル２１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、このクーラント流２２は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで研削面Ｇａに到達する。
【００２２】
砥石ガード１９の側板１９ｂには、クーラント流２２が砥石Ｇの研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの一側面Ｇｂ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２３が取り付けられている。該エアジェットノズル２３は例えば電磁駆動式の開閉弁２４を介して工場エア等の加圧エア源２５に接続され、エアジェット２６を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面側Ｇｂから他側面側Ｇｃに向かって横断するように噴き付け、砥石Gに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断する。エアジェットノズル２３の開口断面は、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２６が砥石Ｇの前端縁に噴き付けられるように砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。
【００２３】
２８はエアジェットノズル２３に一体的に固定された板状の整流部材で、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉することを防止するために、クーラント流２２とエアジェット２６との間にエアジェット２６と平行に研削面Ｇａに接近して配置されている。
【００２４】
砥石ガード１９の天井板１９ａには、遮風板３０が固定されている。遮風板３０には開口溝３１が形成され、開口溝３１の溝端縁３１ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、エアジェット２６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと微小隙間を持って対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在している。開口溝３１の両側縁３１ｂ，３１ｃは砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐより下方位置まで延在している。なお、遮風板３０は開口溝３１の溝端縁３１ａと砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間を一定に保つために、砥石Ｇのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石ガード１９に取り付けてもよい。
【００２５】
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、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２が砥石Ｇの到達点Ｇｄに到達して研削点Ｐに供給された状態で、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。
【００２６】
エアが加圧エア源２５から開状態の開閉弁２４を介してエアジェットノズル２３に供給され、エアジェット２６が、研削面Ｇａにクーラント流２２が到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、研削面Ｇａに側方から噴き付けられ、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Ｇａに沿って噴流する。高速回転する砥石Ｇの研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７がエアジェット２６により遮断されて到達点Ｇｄに到達しないので、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２は、流量を極めて減少しても、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。エアジェット２６は到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット２６と到達点Ｇｄとの間で砥石随伴空気層２７が研削面Ｇａに発生することはない。
【００２７】
エアジェット２６は板状の整流部材２８によりクーラント流２２と隔離されるので、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉してクーラントが研削面Ｇａに供給されることを阻害することはない。またクーラントがエアジェット２６により噴き飛ばされて環境を悪化することもない。
【００２８】
砥石随伴空気層２７は、エアジェット２６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、遮風板３０により遮断されて流量が減少されるので、エアジェット２６は流量が減少した砥石随伴空気層２７を確実に遮断することができ、クーラントノズル２１からのクーラント流２２は砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく到達点Ｇｄに確実に到達し、研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに供給される。また、外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７は、外周研削面Ｇａと僅かな隙間を持って対向する遮風板３０の開口溝３１の溝端縁３１ａにより遮断されて流量が減少され、砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃにつれ回りする砥石随伴空気層は、砥石両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って対向する遮風板３０の開口溝３１の両側縁３１ａ，３１ｂにより遮断されて、砥石両側面Ｇｂ，Ｇｃの砥石随伴空気層が外周研削面Ｇａに伝わる量を減少することができ、外周研削面Ｇａの砥石随伴空気層２７を効果的に遮断することができる。
【００２９】
次に、砥石随伴空気層遮断装置の第２の実施形態について図４に基づいて説明する。第２の実施形態は、整流部材２８の形状が板状でなく、エアジェット２６を案内する断面凹状になっている点のみが第１の実施形態と相違するので、この相違点のみについて説明する。整流部材３８がエアジェットノズル２３の先端に一体的に突設され、砥石Ｇの一側面Ｇｂ側から他側面Ｇｃ側に向かって研削面Ｇａを横切って対向して延在している。整流部材３８には、エアジェット２６の研削面Ｇａと接触しない部分を覆うように研削面側に開口した断面凹状の長溝３９が全長に亙って刻設されている。
【００３０】
エアジェット２６は断面凹状の整流部材３８によりクーラント流２２と隔離されるので、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉してクーラントが研削面Ｇａに供給されることを阻害することはない。またクーラントがエアジェット２６により噴き飛ばされることもない。さらに、エアジェット２６は、整流部材３８によって覆われるので、拡散したり外乱の影響を受けることがなく、エアジェット２６の流量を減少しても砥石随伴空気層２７を効果的に遮断することができる。
【００３１】
砥石随伴空気層遮断装置の第３の実施形態について図５に基づいて説明する。第３の実施形態は、整流部材３８を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って屈曲した点のみが第２の実施形態と相違するので、この相違点のみについて説明する。砥石Ｇの研削面Ｇａは、研削加工される工作物Ｗの形状に合わせて円弧状、或いは断面が複数の直線から構成される形状等に成形される。このような形状の研削面Ｇａに沿ってエアジェット２６を砥石の一側面側から他側面側に向かって横断して噴流させるために、整流部材３８が屈曲した研削面Ｇａと僅かな隙間で対向するように研削面Ｇａの断面形状に倣って屈曲されている。
【００３２】
エアジェットノズル２３から噴出されたエアジェット２６は、研削面Ｇａに倣って屈曲された整流部材３８の長溝３９に案内され、屈曲した研削面Ｇａに沿って砥石Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断して噴流し、屈曲した研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層を遮断する。これにより、屈曲した研削面Ｇａの複数の屈曲箇所に合わせて複数のエアジェットノズルを設ける必要がなく、一つのエアジェットノズル２３から噴出されたエアジェット２６を屈曲した研削面Ｇａに沿って噴流させることができる。
【００３３】
次に、圧縮エア流に潤滑油を滴下して霧化し、圧縮エアノズルから砥石の研削面に噴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４の実施形態を図６に基づいて説明する。砥石ガード１９に取り付けられたクーラントノズル２１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より砥石回転方向上流側位置では、圧縮エアノズル３２が砥石Ｇの外周研削面Ｇａに対向して開口されている。圧縮エアノズル３２には、潤滑油３３を滴下するノズル３４が配置され、ノズル３４は潤滑油３３を収納するタンク３５に連通されている。これにより霧化された潤滑油３３は圧縮エアとともに砥石Ｇの研削面Ｇａに噴き付けられ、研削点Ｐで砥石Ｇを潤滑する。
【００３４】
砥石ガード１９の側板１９ｂには、砥石Ｇの一側面Ｇｂ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２３が、霧化された潤滑油３３を含む圧縮エア流３６が研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で固定されている。エアジェットノズル２３に一体的に固定された板状の整流部材２８が、エアジェット２６が圧縮エア流３６に干渉することを防止するために、圧縮エア流３６とエアジェット２６との間にエアジェット２６と平行に研削面Ｇａに接近して配置されている。
【００３５】
高速回転する砥石Ｇの研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７がエアジェット２６により遮断されて到達点Ｇｄに到達しないので、圧縮エアノズル３２から噴出された圧縮エア流３６に含まれる霧状の潤滑油３３は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに確実に付着して研削点Ｐに十分供給される。エアジェット２６は到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット２６と到達点Ｇｄとの間で砥石随伴空気層２７が研削面Ｇａに発生することはない。そして、エアジェット２６は整流部材２８により圧縮エア流３６と隔離されるので、エアジェット２６が圧縮エア流３６に干渉して潤滑油３３の研削面Ｇａへの付着を阻害することが防止できる。
【００３６】
上記実施形態では、エアジェットノズル２３と整流部材２８との位置関係を正確にするために、整流部材２８をエアジェットノズル２３に一体的に設けているが、整流部材２８を、クーラントノズル２１または圧縮エアノズル３２に取り付けてもエアジェット２６がクーラント流２２または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流３６に干渉することを防止できる。
【００３７】
上記実施形態では、エアジェット２３を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴き付けているが、クーラントの圧力を高めたクーラントまたは霧状のミスト等の流体ジェットを砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴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】 整流部材を固定されたエアジェットノズル部分を示す拡大図。
【図４】 砥石随伴空気層遮断装置の第２の実施形態を示す斜視図。
【図５】 第３の実施形態を示す図。
【図６】 第４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、１９…砥石ガード、２０…クーラント供給装置、２１…クーラントノズル、２２…クーラント流、２３…エアジェットノズル、２６…エアジット、２７…砥石随伴空気層、２８，３８…整流部材、３０…遮風板、３１…開口溝、３２…圧縮エアノズル、３３…潤滑油、３６…圧縮エア流、３９…長溝、Ｇ…砥石、Ｇａ…外周研削面、Ｇｄ…到達点、Ｗ…ワーク。
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石により工作物を研削する研削装置において、クーラントまたは潤滑油を研削点に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工作物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４５からクーラントを砥石Ｇが工作物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、ノズル４６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噴き付けて砥石の研削点での潤滑を行い、且つ工作物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なる。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外周の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、圧縮エアに含まれる霧状の潤滑油は少量であるので、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】
砥石外周面に連れ回りする砥石随伴空気層をクーラントで遮断し、クーラントを砥石外周面に巻き付けて研削点に導く直角ノズル方式では、砥石幅が薄くなる程、砥石側面からの空気層の流れの影響が大きくなり、クーラントが砥石外周面に巻き付き難くなって研削点に到達することが困難となる。また、高圧クーラント方式では、高い圧力で研削点にクーラントを供給するため、クーラント供給量が多くなり、高圧ポンプやクーラントタンクが大型化して設備コストが高くなり、クーラント消費量、使用電力等が多くなり維持管理コストがアップする不具合があった。
【０００７】
本発明は、係る従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石の回転に連れ回りする砥石随伴空気層を確実に遮断し、流量を減少したクーラントまたは霧状の潤滑油を研削面に効果的に付着させて研削点に十分供給することである。
【０００８】
【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の研削面によりクーラントまたは潤滑油を研削点に供給しながら研削加工する研削装置において、クーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流が前記研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、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噴き付ける流体ジェットノズルを設け、該流体ジェットが前記クーラント流または圧縮エア流に干渉することを防止するように、整流部材を前記クーラント流または圧縮エア流と流体ジェットとの間に該流体ジェットと平行に前記研削面に接近して設けたことである。
【０００９】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記整流部材を前記流体ジェットノズルに一体的に設けたことである。
【００１０】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記整流部材が、前記流体ジェットの前記研削面と接触しない部分を覆うように、前記研削面側が開いた断面凹状に形成されていることである。
【００１１】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記整流部材が、前記研削面に沿って屈曲されていることである。
【００１２】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４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。
【００１３】
請求項６に係る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工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項１乃至５のいずれかに記載の砥石随伴空気層遮断装置を前記砥石台に取り付けたことである。
【００１４】
【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、ワークを砥石の研削面によりクーラントまたは潤滑油を研削点に供給しながら研削加工する。クーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流が研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置で、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噴き付ける。砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が流体ジェットにより遮断されるので、流量を減少したクーラントまたは霧状の潤滑油を研削面に確実に付着させて研削点に十分供給することができる。流体ジェットが到達点の近傍で研削面沿って横断されるので、流体ジェットと到達点との間で砥石随伴空気層が研削面に発生することはない。流体ジェットがクーラント流または潤滑油を含んだ圧縮エア流に接近しているが、両者間に整流部材が介在されているので、流体ジェットがクーラント流または潤滑油を含んだ圧縮エア流に干渉してクーラントまたは潤滑油が研削面に付着することを阻害することはなく、クーラントまたは潤滑油が流体ジェットにより噴き飛ばされて環境を悪化することもない。
【００１５】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、整流部材を流体ジェットノズルに一体的に設けたので、流体ジェットノズルと整流部材との位置関係が正確になり、且つ研削盤への取付け作業が容易になる。
【００１６】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、流体ジェットの研削面と接触しない部分が、研削面側に開口した断面凹状の整流部材によって覆われるので、流体ジェットが拡散したり外乱の影響を受けることがなく、砥石随伴空気層を効果的に遮断することができ、流体ジェットの流量を減少することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、整流部材を研削面に沿って屈曲したので、請求項３に記載の効果に加え、研削面の複数の屈曲箇所に合わせて複数の流体ジェットノズルを設ける必要がなく、一つの流体ジェットノズルから噴出された流体ジェットを屈曲した研削面に沿って砥石の一側面側から他側面側に向かって横断させ、屈曲した研削面に連れ回りする砥石随伴空気層を低コストな簡単な構成で遮断することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項５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、クーラントまたは潤滑油は砥石随伴空気層に邪魔されることなく研削面に一層確実に付着する。
【００１９】
上記のように構成した請求項６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工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて工作物を砥石により研削加工する。砥石随伴空気層は、請求項１乃至５のいずれかに記載の砥石随伴空気層遮断装置により確実に遮断され、且つ流体ジェットがクーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流に干渉することがないので、クーラントまたは潤滑油は研削面に確実に付着することができる。これにより構造が簡単で、低コストな砥石随伴空気層遮断装置を研削装置に装備するだけで、流量を減少したクーラントまたは潤滑油を砥石随伴空気層に邪魔されることなく研削面に確実に付着させて研削点に十分供給することができ、高能率、高精度な研削加工が可能な研削盤を提供することができる。
【００２０】
【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装置及び同装置を備えた研削装置について図１乃至３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。
【００２１】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石ガード１９が固定されている。砥石ガード１９の上面には、クーラント供給装置２０のクーラントノズル２１が取り付けられ、クーラントノズル２１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、このクーラント流２２は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで研削面Ｇａに到達する。
【００２２】
砥石ガード１９の側板１９ｂには、クーラント流２２が砥石Ｇの研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの一側面Ｇｂ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２３が取り付けられている。該エアジェットノズル２３は例えば電磁駆動式の開閉弁２４を介して工場エア等の加圧エア源２５に接続され、エアジェット２６を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面側Ｇｂから他側面側Ｇｃに向かって横断するように噴き付け、砥石Gに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断する。エアジェットノズル２３の開口断面は、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２６が砥石Ｇの前端縁に噴き付けられるように砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。
【００２３】
２８はエアジェットノズル２３に一体的に固定された板状の整流部材で、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉することを防止するために、クーラント流２２とエアジェット２６との間にエアジェット２６と平行に研削面Ｇａに接近して配置されている。
【００２４】
砥石ガード１９の天井板１９ａには、遮風板３０が固定されている。遮風板３０には開口溝３１が形成され、開口溝３１の溝端縁３１ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、エアジェット２６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと微小隙間を持って対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在している。開口溝３１の両側縁３１ｂ，３１ｃは砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐより下方位置まで延在している。なお、遮風板３０は開口溝３１の溝端縁３１ａと砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間を一定に保つために、砥石Ｇのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石ガード１９に取り付けてもよい。
【００２５】
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、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２が砥石Ｇの到達点Ｇｄに到達して研削点Ｐに供給された状態で、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。
【００２６】
エアが加圧エア源２５から開状態の開閉弁２４を介してエアジェットノズル２３に供給され、エアジェット２６が、研削面Ｇａにクーラント流２２が到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、研削面Ｇａに側方から噴き付けられ、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Ｇａに沿って噴流する。高速回転する砥石Ｇの研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７がエアジェット２６により遮断されて到達点Ｇｄに到達しないので、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２は、流量を極めて減少しても、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。エアジェット２６は到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット２６と到達点Ｇｄとの間で砥石随伴空気層２７が研削面Ｇａに発生することはない。
【００２７】
エアジェット２６は板状の整流部材２８によりクーラント流２２と隔離されるので、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉してクーラントが研削面Ｇａに供給されることを阻害することはない。またクーラントがエアジェット２６により噴き飛ばされて環境を悪化することもない。
【００２８】
砥石随伴空気層２７は、エアジェット２６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、遮風板３０により遮断されて流量が減少されるので、エアジェット２６は流量が減少した砥石随伴空気層２７を確実に遮断することができ、クーラントノズル２１からのクーラント流２２は砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく到達点Ｇｄに確実に到達し、研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに供給される。また、外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７は、外周研削面Ｇａと僅かな隙間を持って対向する遮風板３０の開口溝３１の溝端縁３１ａにより遮断されて流量が減少され、砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃにつれ回りする砥石随伴空気層は、砥石両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って対向する遮風板３０の開口溝３１の両側縁３１ａ，３１ｂにより遮断されて、砥石両側面Ｇｂ，Ｇｃの砥石随伴空気層が外周研削面Ｇａに伝わる量を減少することができ、外周研削面Ｇａの砥石随伴空気層２７を効果的に遮断することができる。
【００２９】
次に、砥石随伴空気層遮断装置の第２の実施形態について図４に基づいて説明する。第２の実施形態は、整流部材２８の形状が板状でなく、エアジェット２６を案内する断面凹状になっている点のみが第１の実施形態と相違するので、この相違点のみについて説明する。整流部材３８がエアジェットノズル２３の先端に一体的に突設され、砥石Ｇの一側面Ｇｂ側から他側面Ｇｃ側に向かって研削面Ｇａを横切って対向して延在している。整流部材３８には、エアジェット２６の研削面Ｇａと接触しない部分を覆うように研削面側に開口した断面凹状の長溝３９が全長に亙って刻設されている。
【００３０】
エアジェット２６は断面凹状の整流部材３８によりクーラント流２２と隔離されるので、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉してクーラントが研削面Ｇａに供給されることを阻害することはない。またクーラントがエアジェット２６により噴き飛ばされることもない。さらに、エアジェット２６は、整流部材３８によって覆われるので、拡散したり外乱の影響を受けることがなく、エアジェット２６の流量を減少しても砥石随伴空気層２７を効果的に遮断することができる。
【００３１】
砥石随伴空気層遮断装置の第３の実施形態について図５に基づいて説明する。第３の実施形態は、整流部材３８を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って屈曲した点のみが第２の実施形態と相違するので、この相違点のみについて説明する。砥石Ｇの研削面Ｇａは、研削加工される工作物Ｗの形状に合わせて円弧状、或いは断面が複数の直線から構成される形状等に成形される。このような形状の研削面Ｇａに沿ってエアジェット２６を砥石の一側面側から他側面側に向かって横断して噴流させるために、整流部材３８が屈曲した研削面Ｇａと僅かな隙間で対向するように研削面Ｇａの断面形状に倣って屈曲されている。
【００３２】
エアジェットノズル２３から噴出されたエアジェット２６は、研削面Ｇａに倣って屈曲された整流部材３８の長溝３９に案内され、屈曲した研削面Ｇａに沿って砥石Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断して噴流し、屈曲した研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層を遮断する。これにより、屈曲した研削面Ｇａの複数の屈曲箇所に合わせて複数のエアジェットノズルを設ける必要がなく、一つのエアジェットノズル２３から噴出されたエアジェット２６を屈曲した研削面Ｇａに沿って噴流させることができる。
【００３３】
次に、圧縮エア流に潤滑油を滴下して霧化し、圧縮エアノズルから砥石の研削面に噴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４の実施形態を図６に基づいて説明する。砥石ガード１９に取り付けられたクーラントノズル２１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より砥石回転方向上流側位置では、圧縮エアノズル３２が砥石Ｇの外周研削面Ｇａに対向して開口されている。圧縮エアノズル３２には、潤滑油３３を滴下するノズル３４が配置され、ノズル３４は潤滑油３３を収納するタンク３５に連通されている。これにより霧化された潤滑油３３は圧縮エアとともに砥石Ｇの研削面Ｇａに噴き付けられ、研削点Ｐで砥石Ｇを潤滑する。
【００３４】
砥石ガード１９の側板１９ｂには、砥石Ｇの一側面Ｇｂ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２３が、霧化された潤滑油３３を含む圧縮エア流３６が研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で固定されている。エアジェットノズル２３に一体的に固定された板状の整流部材２８が、エアジェット２６が圧縮エア流３６に干渉することを防止するために、圧縮エア流３６とエアジェット２６との間にエアジェット２６と平行に研削面Ｇａに接近して配置されている。
【００３５】
高速回転する砥石Ｇの研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７がエアジェット２６により遮断されて到達点Ｇｄに到達しないので、圧縮エアノズル３２から噴出された圧縮エア流３６に含まれる霧状の潤滑油３３は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに確実に付着して研削点Ｐに十分供給される。エアジェット２６は到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット２６と到達点Ｇｄとの間で砥石随伴空気層２７が研削面Ｇａに発生することはない。そして、エアジェット２６は整流部材２８により圧縮エア流３６と隔離されるので、エアジェット２６が圧縮エア流３６に干渉して潤滑油３３の研削面Ｇａへの付着を阻害することが防止できる。
【００３６】
上記実施形態では、エアジェットノズル２３と整流部材２８との位置関係を正確にするために、整流部材２８をエアジェットノズル２３に一体的に設けているが、整流部材２８を、クーラントノズル２１または圧縮エアノズル３２に取り付けてもエアジェット２６がクーラント流２２または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流３６に干渉することを防止できる。
【００３７】
上記実施形態では、エアジェット２３を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴き付けているが、クーラントの圧力を高めたクーラントまたは霧状のミスト等の流体ジェットを砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴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】 整流部材を固定されたエアジェットノズル部分を示す拡大図。
【図４】 砥石随伴空気層遮断装置の第２の実施形態を示す斜視図。
【図５】 第３の実施形態を示す図。
【図６】 第４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、１９…砥石ガード、２０…クーラント供給装置、２１…クーラントノズル、２２…クーラント流、２３…エアジェットノズル、２６…エアジット、２７…砥石随伴空気層、２８，３８…整流部材、３０…遮風板、３１…開口溝、３２…圧縮エアノズル、３３…潤滑油、３６…圧縮エア流、３９…長溝、Ｇ…砥石、Ｇａ…外周研削面、Ｇｄ…到達点、Ｗ…ワーク。
Claims (6)
- 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の研削面によりクーラントまたは潤滑油を研削点に供給しながら研削加工する研削装置において、クーラント流または霧状の潤滑油を含んだ圧縮エア流が前記研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、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噴き付ける流体ジェットノズルを設け、該流体ジェットが前記クーラント流または圧縮エア流に干渉することを防止するように、整流部材を前記クーラント流または圧縮エア流と流体ジェットとの間に該流体ジェットと平行に前記研削面に接近して設けたことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
- 請求項１において、前記整流部材を前記流体ジェットノズルに一体的に設けたことを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
- 請求項１または２において、前記整流部材が、前記流体ジェットの前記研削面と接触しない部分を覆うように、前記研削面側が開いた断面凹状に形成されている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、前記整流部材が、前記研削面に沿って屈曲されていることを特徴とする砥石随伴空気層遮断装置。
- 請求項１乃至４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。
- 砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項１乃至５のいずれかに記載の砥石随伴空気層遮断装置を前記砥石台に取り付けたことを特徴とする研削装置。
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