JP3975876B2

JP3975876B2 - 砥石随伴空気層遮断装置及び同装置を用いた研削装置

Info

Publication number: JP3975876B2
Application number: JP2002286923A
Authority: JP
Inventors: 英樹玉島; 浩森田; 吉宏水谷; 隆行吉見; 敏雄大橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004122257A

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、研削点にクーラントまたは潤滑油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８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９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、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するように内端縁が前記研削面と微小隙間を持って対向して前記研削面を横切る方向に延在し、外端縁が前記砥石から外方に離間して位置する遮風板を前記研削点より砥石回転方向上流側に設け、前記微小隙間を埋めるように遮風板の前記研削点側の面と前記研削面とに接触しながら前記研削面の一方端から他方端に向かって前記遮風板と平行に噴流する流体ジェットを噴き出す流体ジェットノズルを前記遮風板に接近して前記研削点側に設けたことである。
【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、前記流体ジェットノズルを前記遮風板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又は２において、前記研削面に沿って対向して開口し前記流体ジェットを案内するする長溝が形成されたガイドを前記遮風板と一体的に設けたことである。
【００１１】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、遮風板は、前記研削面および前記砥石の両側面と微小隙間を持って対向することである。
【００１２】
請求項５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４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。
【００１３】
【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。内端縁が研削面と微小隙間を持って対向し、外端縁が砥石から外方に離間して位置する遮風板が、研削点より砥石回転方向上流側で研削面を横切る方向に延在する。砥石に連れ回りする砥石随伴空気層は、先ず、遮風板に遮断される。遮風板に接近して研削点側に設けられた流体ジェットノズルから噴き出された流体ジェットが、研削面と遮風板の内端縁との間の微小隙間を埋めるように遮風板の研削点側の面と研削面とに接触しながら研削面の一方端から他方端に向かって遮風板と平行に噴流する。
【００１４】
これにより、遮風板により遮断されて流量が減少した砥石随伴空気層は、遮風板と研削面との間の微小隙間を埋めるように噴流する流体ジェットにより遮断されるので、砥石随伴空気層が流体ジェットを乗り越えて砥石に連れ回りして研削点に到達することがなく、流量を減少したクーラントまたは霧状の潤滑油は確実に研削面に付着し、研削点に十分供給される。さらに、砥石随伴空気層は、先ず遮風板により遮断されて流量が減少するので、少ない流量の流体ジェットにより砥石随伴空気層を低コストで確実に遮断することができる。
【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、流体ジェットノズルを遮風板に一体的に設けたので、流体ジェットノズルと遮風板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、遮風板と一体的に設けられたガイドに、研削面に沿って対向して開口する長溝を形成し、流体ジェットノズルから噴き出された流体ジェットをこの長溝により案内するので、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なり、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、遮風板は、砥石の両側面と微小隙間を持って対向するので、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遮断することができ、特に、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。
【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、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４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るので、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。
【００１９】
【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。
【００２０】
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る。
【００２１】
砥石ガード１９内には、遮風板２２がクーラントノズル２１の配置位置より僅かに砥石回転方向上流側位置で砥石ガード１９の天井板１９ａに固定されている。遮風板２２には開口溝２３が形成され、開口溝２３の溝端縁２３ａである遮風板２２の内端縁２２ａ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２４が研削点Ｐに到達するのを遮断するように、研削点Ｐより砥石回転方向の上流側で砥石Ｇの外周研削面Ｇａと微小隙間２５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。遮風板２２は、このように内端縁２２ａが研削面Ｇａと微小隙間２５を持って対向し、外端縁２２ｂが砥石Ｇから外方に離間した位置で砥石ガード１９の天井板１９ａに固定されている。
【００２２】
開口溝２３の両側縁２３ｂ，２３ｃ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２２は内端縁２２ａと砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間２５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。
【００２３】
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２６が、砥石回転方向において遮風板２２に接近して研削点Ｐ側で取り付けられている。エアジェットノズル２６は、例えば電磁駆動式の開閉弁２７を介して工場エア等の加圧エア源２８に接続され、外周研削面Ｇａを一方端から他方端に向かって横切るエアジェット２９を噴出する。エアジェット２９は、遮風板２２の内端縁２２ａと砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間２５を埋めるように遮風板２２の研削点Ｐ側の面２２ｃと外周研削面Ｇａとに接触しながら遮風板２２と平行に噴流する。エアジェットノズル２６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２９が砥石Ｇの外周研削面Ｇａと接するように砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。
【００２４】
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２１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。
【００２５】
内端縁２２ａが外周研削面Ｇａと微小隙間２５を持って対向し、外端縁２２ｂが砥石Ｇから外方に離間して位置する遮風板２２が、研削点より砥石回転方向上流側で研削面を横切る方向に延在する。砥石に連れ回りする砥石随伴空気層２４は、内端縁２２ａが外周研削面Ｇａと微小隙間２５を持って対向し、外端縁２２ｂが砥石Ｇから外方に離間して位置する遮風板２２により先ず遮断される。エアが加圧エア源２８から開状態の開閉弁２７を介してエアジェットノズル２６に供給され、エアジェットノズル２６から噴き出されたエアジェット２９が、外周研削面Ｇａと遮風板２２の内端縁２２ａとの間の微小隙間２５を埋めるように、遮風板２２の研削点Ｐ側の面２２ｃと外周研削面Ｇａとに接触しながら外周研削面Ｇａの一方端から他方端に向かって研削面Ｇａを横切って噴流する。内端縁２２ａにより遮断されて流量が減少した状態で微小隙間２５に侵入した砥石随伴空気層２４は、エアジェット２９によりブロックされる。これにより砥石随伴空気層２４は、先ず遮風板２２によりブロックされ、流量が減少した状態でエアジェット２９により確実に遮断されるので、砥石随伴空気層２４が、エアジェット２９を乗り越えて或いは微小隙間２５を通過して砥石Ｇに連れ回りして研削点Ｐに到達することが阻止され、クーラントノズル２１から供給されるクーラントは、流量を極めて減少しても、砥石随伴空気層２４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。
【００２６】
このとき、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２２の開口溝２３の両側縁２３ｂ、２３ｃにより遮断されて、砥石Ｇの両側面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の砥石随伴空気層を一層効果的に遮断することができる。
【００２７】
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４，５に基づいて説明する。第２の実施形態は、遮風板２２にエアジェット２９を案内するガイド３０を設けた点のみが第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。エアジェット２９が拡散することを防止するために、砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間でエアジェット２９を案内する長溝３１が外周研削面Ｇａに沿って開口して形成されたガイド３０が、遮風板２２に溶接により一体的に固定されている。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２６が、長溝３１と整列して砥石ガード１９の側板１９ｂに取り付けられている。
【００２８】
これにより、エアジェットノズル２６から噴き出されたエアジェット２９は、ガイド３０の長溝３１に案内されて拡散することなく、また外乱の影響を受けることなく、外周研削面Ｇａと遮風板２２の内端縁２２ａとの間の微小隙間２５を埋めるように研削面Ｇａを横切って噴流し、砥石随伴空気層２４を遮風板２２と共働して確実に遮断する。
【００２９】
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、遮風板２２、エアジェットノズル２６およびガイド３０を一体構成とした点のみが第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。遮風板２２には、開口溝２３の溝端縁２３ａより僅かに上方位置でガイド３０が長溝３１の内縁側で溝端縁２３ａと平行に溶接されている。ガイド３０には、開口溝２３の側縁２３ｂと整列する位置から遮風板２２の側端縁に整列する位置の間に半長円状のノズル部２６ａが一体に形成され、ノズル部２６ａの上下縁が遮風板２２に溶接されてノズル２６が形成されている。このノズル２６に開閉弁２７を介して加圧エア源２８が接続される。作動は第２の実施形態の場合と同じであるので説明を省略する。
【００３０】
次に、圧縮エア流３６に潤滑油を滴下して霧化し、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。
【００３１】
砥石ガード１９には、遮風板２２が、霧化された潤滑油３３が圧縮エアとともに研削面Ｇａに噴き付けられる位置より僅かに砥石回転方向上流側位置で砥石天井板１９ａに固定され、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２６が、砥石回転方向において遮風板２２に接近して研削点Ｐ側で側板１９ｂに取り付けられている。
【００３２】
これにより、外周研削面Ｇａの砥石随伴空気層２４は、第１の実施形態の場合と同様に遮風板２２およびエアジェット２９により遮断されるので、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２４に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに確実に密着して研削点Ｐに十分供給される。
【００３３】
上記実施形態では、エアジェット２９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と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】エアジェットノズルが遮風板に接近して開口する部分の拡大図。
【図４】砥石随伴空気層遮断装置の第２の実施形態を示す側面図。
【図５】第２の実施形態を正面から見た図。
【図６】第３の実施形態を示す斜視図。
【図７】第４の実施形態を示す図。
【図８】従来の高圧クーラント方式を示す図。
【図９】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…遮風板、２２ａ…内端縁、２２ｂ…外端縁、２２ｃ…研削点側の面、２３…開口溝、２３ａ…溝端縁、２３ｂ，２３ｃ…両側縁、２４…砥石随伴空気層、２５…微小隙間、２６…エアジェットノズル、２９…エアジェット、３０…ガイド、３１…長溝、３２…圧縮エアノズル、３３…潤滑油、３４…ノズル、３６…圧縮エア流、Ｇ…砥石、Ｇａ…外周研削面、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、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するように内端縁が前記研削面と微小隙間を持って対向して前記研削面を横切る方向に延在し、外端縁が前記砥石から外方に離間して位置する遮風板を前記研削点より砥石回転方向上流側に設け、前記微小隙間を埋めるように遮風板の前記研削点側の面と前記研削面とに接触しながら前記研削面の一方端から他方端に向かって前記遮風板と平行に噴流する流体ジェットを噴き出す流体ジェットノズルを前記遮風板に接近して前記研削点側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において、前記流体ジェットノズルを前記遮風板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又は２において、前記研削面に沿って対向して開口し前記流体ジェットを案内するする長溝が形成されたガイドを前記遮風板と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乃至３のいずれかにおいて、遮風板は、前記研削面および前記砥石の両側面と微小隙間を持って対向する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４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。