JP4119067B2 - 洗浄機能を内蔵した研削工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の屬する技術分野】
本発明は、ホーニング用研削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二つの接触面の何れかまたは双方が接触を保ちながら動く場合、接触面は滑らかに仕上げる必要があり、この目的のために砥石を装着したホーンと称する工具（以下工具と記す）を装着したホーニングマシンと呼ぶ研削（研磨）機を使用する。被研削材が小さく狭い場所の場合は、工具も小さく形状と構造等に多くの制約が課せられる。
【０００３】
研削機の主軸に装着した工具は、被研削材に対して回転と上下の両方向に主として動くが、研削の進行に従い工具内の砥石が磨耗するので、砥石と研削面の接触状態を修正しつつ精度を維持する必要がある。従って、研削面に対する砥石面を工具に内蔵した隠顕機構で半径方向に出入りさせ、両者の当接状態を良好に維持する調整機能を備える。
【０００４】
この工具は先端に斜面を備える調整棒と複数のスリットを放射状に設けた円筒とを摺動可能に嵌合し、そのスリット内に砥石と砥石台を固着した摺動子を挿入する。調整棒の動きに応じて先端斜面に当接した砥石台は砥石を半径方向に動かして隠顕する構造で、摺動子に調整棒の動きを伝え、スリットからの飛び出しを防止するため、研削に支障のない部位の砥石台両端にＯリングやガータースプリングまたは板ばねを係止材として装着する。
【０００５】
この係止材を装着した形の工具は多数使用されているが、係止材の変形や切断が不可避であることに加え、係止材の損傷が摺動子の脱落や隠顕機能の喪失に結びつくことが課題である。本願出願人の先願である特開平１０−２４９７０５号と特開平１０−２４９７０６号（図７参照）では、この課題を解消した工具に係る技術を開示する。要旨は、調整棒先端斜面と砥石台の接触面にあり溝を設けて結合し、摺動子の脱落を防止する内容である。
【０００６】
また研削機は、Ｏリングやガータースプリング等を係止材とする工具やあり溝を係止材とした工具に関わりなく、研削が開始すると被削材と砥石の間の潤滑と冷却の他に、研削による剥離砥粒や被削材の切粉等の異物を除去することを目的として研削液を大量に流し、回収して濾過した後に再利用する循環システムを備える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
研削加工中に工具自体の表面もしくは別の供給源から、被削材と砥石の間に供給する研削液による洗浄範囲は研削面と工具表面に限定される。然し、工具は内部に複数の部材からなる砥石を動かす機構を備え、内面に多くの凹部と段部及び孔等を有するので、使用時間の経過と共に異物が溜まり工具の動きに支障を与えるようになる。
【０００８】
研削面に対する工具は回転と上下の両方向に速い動きが与えられるが、工具自体を構成する部材相互間の動きが僅かなことと、この部分への研削液の回りも殆どないために、異物が排除され難く徐々に内部に浸透堆積し、工具本体の摺動孔と調整棒及び摺動子の三者で形成する摺動部の動きを悪くし、工具の分解整備を必要とする課題を生む。
【０００９】
このような課題はさらに強調される可能性を備える。通常、分解整備に必要な時間は熟練度により相当の幅を生じ、研削液が油性の場合は別として、水溶性の場合は工具停止後から分解に至る待ち時間が長いと金属部分に錆が発生し、本来の作業に加えて錆とりの手間が必要になり、分解整備時間が時に数日を要する場合が起きる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、既述の課題である研削工具内に堆積する異物の解消を目的として、工具自身の動きを利用した洗浄機能を内蔵する研削工具を提供する。
【００１１】
請求項１の発明は、円筒の半径方向を放射状に貫通した複数のスリットを備えた工具本体と、その工具本体に調整棒を摺動可能に挿入し、その調整棒を構成する摺動体先端の斜面に、先のスリットに摺動可能に挿入した砥石台と砥石からなる摺動子の底を当接せしめ、調整棒の動きを半径方向に変換して、砥石が円筒表面から隠顕する構成とし、工具本体の摺動部に溝を形成すると共に、注入口から溝に至る通路を開穿し、洗浄液が注入口から通路及び摺動孔を経て、工具本体の開口端から排出する構造としたことを特徴とする洗浄機能を内蔵した研削工具である。
請求項３の発明は、円筒の半径方向を放射状に貫通した複数のスリットを備えた工具本体と、その工具本体に複数の調整棒を摺動可能に挿入し、その調整棒を構成する摺動体先端の斜面に、先のスリットに摺動可能に挿入した砥石台と砥石からなる摺動子の底を夫々当接せしめ、調整棒の動きを半径方向に変換して、砥石が円筒表面から隠顕する構成とし、工具本体と調整棒とで形成した複数の摺動孔に複数の溝を形成すると共に、注入口から溝に至る通路を開穿し、洗浄液を注入口から複数の通路及び複数の摺動孔を経て、工具本体の開口端から排出する構造としたことを特徴とする洗浄機能を内蔵した研削工具である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、研削の進行に伴い工具に、剥離砥粒や切粉等の異物が研削液に運ばれて堆積し、工具内の摺動部材の動きを妨げることを防止するために、濾過した研削液の分液か油を洗浄液として摺動孔に導き、主要部への異物の侵入と堆積の防止と除去を目的とする洗浄機能に関する。
【００１３】
工具は主軸に装着した儘で洗浄できることが望ましいが、主軸の形状と工具の運転状態で洗浄形式が分かれる他、主軸から外した工具の洗浄も考慮に入れることが必要になる。回転中の工具には工具本体内の摺動孔壁面に溝を設け、洗浄液に旋回と下向き流れを付与する構造とすると高い洗浄効果が得られる。この洗浄機能は停止状態でも利用出来るが効果は洗浄液の圧力に関係する。
【００１４】
溝の形状は砥石の数と摺動孔の径等を勘案して幅を決め、深さを０．１〜２mmの範囲、好ましくは０．５〜１mmの範囲から選択した寸法で、少なくとも１本の直線か螺旋として、摺動孔壁の奥から開口端の間に備える。この溝を螺旋状とすると工具に装着した摺動子が溝を横切るので洗浄液は溝から溢れ、工具本体と調整棒及び摺動子による空間に流れ込み、スリット等の工具本体の開口端から排出し異物を堆積し難くする。
【００１５】
主軸に装着した儘で停止した工具の洗浄構造は、工具本体内の調整棒を構成する摺動体を利用し、摺動体先端か連結棒後端の注入口から、摺動体表面に複数の噴射孔を設け、その口径を１〜４mmの範囲、好ましくは２〜３mmの範囲から選択し、洗浄液を送入して摺動孔周囲を洗浄する。この洗浄機能は主軸から外した工具にも適用できるが、何れの場合も効果は洗浄液の圧力に関係する。粗仕上と仕上の砥石を内蔵する複合型工具には、既述の洗浄構造を組合せて構成する。
【００１６】
【作用】
本発明による研削工具は、構成部材に洗浄液が回るように、注入口から摺動孔を経て開口端に至る間に、通路と溝または噴射孔を開穿して連通し、異物の侵入と堆積の防止または除去を行う。
【００１７】
【実施例１】
主軸に装着し停止状態の工具を対象とした洗浄構造であるが、この構造は主軸から取外した状態の工具でも機能する。図１（Ａ，Ｂ）は工具全体の正面と断面で、調整棒が摺動孔の奥に後退し砥石が最も隠れた状態を、図２（Ａ，Ｂ）は工具本体内から取り出した調整棒単体の正面と断面の状態を夫々示した。
【００１８】
図１（Ａ）は工具本体２の外周保護用の超鋼等の耐磨耗材３と砥石と砥石台からなる摺動子１８を挿入したスリット４を配置した工具１の正面を、図１（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う工具の展開断面を夫々示した。摺動孔５内に２箇の斜面１１を備える摺動体１２と連結棒１４からなる調整棒１０を挿入し、連結棒と工具本体後部の隙間にスプリング１９を封入した構造である。
【００１９】
摺動体１２が動くと、先端斜面１１に当接した摺動子１８の底が上下し、砥石が被研削材（図示せず）に対し隠顕する構造で、スリット４から摺動子の脱落防止の係止材として、摺動体１２にピン１３を装着して摺動子に差し込み、開口部６から調整棒先端に付けたカップラー等の注入口１７に洗浄液を送入し、研削による剥離砥粒や切粉が工具に堆積することを防止する。
【００２０】
図２（Ａ）は口径３mmで６箇の噴射孔１６と通路を点線で示した調整棒１０の正面を、図２（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う調整棒の展開断面を夫々示した。内部は空洞１５とし摺動体１２の表面に合計で１２箇の噴射孔を備え、注入口１７から送入した洗浄液を噴射孔に導いて摺動孔５に流し、工具本体の開口部６やスリット４から異物と共に流し出す。洗浄液の送入と同時に調整棒を動かすと洗浄効果が高まる。
【００２１】
本例では工具１の前面に注入口を設けたが、主軸側から洗浄液の供給が可能であれば、前面の注入口に代えて調整棒１０を構成する連結棒１４を中空とし、軸端を注入口として噴射孔１６に接続してもよい。但し、この洗浄構造は主軸からの洗浄液の供給を前提とするので、不可能なときは工具を主軸から外して洗浄する手間が必要になる。
【００２２】
【実施例２】
主軸に装着し回転状態の工具を対象とした洗浄構造であるが、この構造は工具を停止しても主軸から取外した状態でも機能する。図３（Ａ，Ｂ）は工具全体の正面と断面で、調整棒が摺動孔の奥に後退し砥石が最も隠れた状態を、図４（Ａ，Ｂ）は工具本体単体の正面と断面の状態を夫々示した。
【００２３】
図３（Ａ）は工具本体２２外周を保護する耐磨耗材２３と砥石と砥石台からなる摺動子３８を挿入したスリット２４を配置した工具２１の正面を、図３（Ｂ）は同図（Ａ）のｃ−ｃ線に沿う工具の断面を夫々示した。摺動孔２５には２つの斜面３１を備える摺動体３２と連結棒３４からなる調整棒３０を挿入し、連結棒と工具本体後部の隙間にスプリング３９を封入した構造である。
【００２４】
摺動体３２が動くと、先端斜面３１に当接した摺動子３８の底が上下し、砥石が被研削材（図示せず）に対し隠顕する構造で、スリット２４から摺動子の脱落防止にフック３７を係止材として装着し、工具本体の後方に注入口２９を設けて摺動孔２５壁面の螺旋状の溝２７に洗浄液を送入し、研削による剥離砥粒や切粉が工具に堆積することを防止する。
【００２５】
図４（Ａ）は工具本体２２の正面を、図４（Ｂ）は同図（Ａ）のｄ−ｄ線に沿う工具本体の断面を夫々示した。摺動孔壁面に螺旋状に溝２７を形成し、この溝と注入口２９との間に通路２８を開穿して接続し洗浄液を送入すると、破線で示した摺動子３８で分断され、回転と溝の傾斜で強い流れを付与された洗浄液が溢れ出し、摺動部２５内の摺動子等を洗浄しながら通過し、好ましい洗浄効果を生みだして、工具本体前面の開口部２６やスリット２４から異物と共に流れだす。研削機と注入口２９との間に適宜な洗浄液用接手を介在せしめる。
【００２６】
主軸の回転は上から見て右回転するので溝は左捩れの螺旋付とする。従って、主軸に装着した工具の回転で洗浄液に下向きの力が働き強い流れが生まれる。本実施例では螺旋の弦巻角を小さくして螺旋を１条としたが、工具の動きに支障を与えない範囲で螺旋の弦巻角を大きくし順次条数を増やしてもよい。
【００２７】
【実施例３】
図５（Ａ，Ｂ）は調整棒が摺動孔の奥に後退し、砥石が最も隠れた研削工具全体の正面と断面（Ａ図のｅ−ｅ線に沿う）を夫々示した。工具４１は実施例２と同じ洗浄構造で機能も変わらない。実施例２が摺動子の脱落防止用係止材をフックとしたのに対し、調整棒４２を構成する斜面４３付き摺動体４４と砥石と砥石台からなる摺動子４８が当接する部分に、あり溝４５，４９を形成し係止材としたことと斜面が１箇である以外、螺旋状の溝４７部分の形状と構造は略同じである。
【００２８】
【実施例４】
図６（Ａ，Ｂ）は調整棒が摺動孔の奥に後退し、砥石が最も隠れた状態の研削工具全体の正面と断面（Ａ図のｆ−ｆ線に沿う）を夫々示した。工具５１は実施例２と同じ洗浄構造で機能も変わらない。実施例２が摺動子の脱落防止用係止材をフックとしたのに対し、ガータースプリング５２を使用し、砥石と砥石台からなる摺動子５８の脱落防止と隠顕機構用弾性体とした以外、螺旋状の溝５７部分の形状と構造は略同じである。
【００２９】
【実施例５】
実施例１と２の洗浄機能を備えた２種類の砥石を内蔵した工具で、主軸に装着した回転状態を対象とし、主軸から外した状態にも機能する。図７（Ａ，Ｂ）は同心円状に嵌合した２本の調整棒が摺動孔の奥に後退し、砥石が最も隠れた状態の工具全体の正面と断面を、図８（Ａ，Ｂ）は工具本体単体の正面と断面を、図９（Ａ，Ｂ）は外側の調整棒単体の正面と断面を夫々示した。
【００３０】
図７（Ａ）は工具本体６２の外周保護用の耐磨耗材６３と２種類の摺動子を挿入したスリット６４を交互配置した工具６１の正面を、図７（Ｂ）は同図（Ａ）のｇ−ｇ線に沿う工具本体と２本の調整棒７０，８０を同心円状に組合せて形成した摺動孔６５，７５を備えた工具の断面を夫々示した。調整棒は夫々２つの斜面７１，８１付き摺動体７２，８２と連結棒７４，８４からなり、連結棒と工具本体後部で囲まれる隙間にスプリング７９，８９を封入した構造である。
【００３１】
摺動体７２，８２が動くと、先端斜面７１，８１に当接した摺動子７８，８８の底が上下し、砥石が被研削材（図示せず）に対し隠顕する構造で、調整棒７０，８０の動きで１本置きに半数の摺動子が上下し、スリット６４から摺動子の脱落防止用の係止材として、各摺動体にピン７３，８３を装着して摺動子に差し込み、工具本体後部の注入口６９と溝６７，７７を通路６８，７６で接続して洗浄液を送入し、研削による剥離砥粒や切粉が工具に堆積することを防止する。
【００３２】
図８（Ａ）は工具本体６２の正面を、図８（Ｂ）は同図（Ａ）のｈ−ｈ線に沿うスリット６４と摺動孔６５壁面に形成した螺旋状の溝６７付き工具本体の断面を夫々示した。この溝と工具本体の注入口６９の間に通路６８を開穿して接続する。図９（Ａ）は外側の調整棒７０の正面を、図９（Ｂ）は同図（Ａ）のｉ−ｉ線に沿う摺動孔７５内面に形成した螺旋状の溝７７付き調整棒の断面を夫々示した。この溝は分岐通路７６を介し工具本体６２側の溝６７に接続する。
【００３３】
溝６７，７７に洗浄液を送入すると、スリット６４に収めた摺動子７８，８８で夫々分断され、回転と溝の傾斜で強い流れを付与された洗浄液が溢れ出し、摺動孔６５，７５内の摺動子等の間を洗浄しながら通過し、好ましい洗浄効果を生みだして、工具本体６２前面の開口部６６とキャップ９０の孔９１やスリットから異物と共に流れだす。研削機と注入口６９との間に適宜な洗浄液用接手を介在せしめる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明による洗浄機能を内蔵した研削工具は下記の効果をもたらした。
▲１▼工具に内蔵した洗浄機能で、運転状態に関わらず異物の堆積防止または排除を可能とした。
▲２▼回転中の工具に対する洗浄効果は溝に螺旋を付すことで一段と向上した。
▲３▼洗浄液が水溶性切削液の場合は、洗浄完了後に油性溶液を短時間通すことで発錆の防止ができた。
▲４▼工具の使用期間が伸びて分解整備の手間を減じ、稼働率を向上して省力化に貢献した。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の工具の正面を（Ａ）に、（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図２】実施例１の調整棒の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図３】実施例２の工具の正面を（Ａ）、（Ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図４】実施例２の工具本体の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｄ−ｄ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図５】実施例３の工具の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｅ−ｅ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図６】実施例４の工具の正面（Ａ）に、（Ａ）のｆ−ｆ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図７】比較例５の工具の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｇ−ｇ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図８】比較例５の工具本体の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｈ−ｈ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【図９】比較例５の外調整棒の正面を（Ａ）に、（Ａ）のｉ−ｉ線に沿う断面を（Ｂ）に夫々示した。
【符号の説明】
１，２１，４１，５１，６１ 工具
２，２２，６２ 工具本体
４，２４，６４ スリット
５，２５，６５，７５ 摺動孔
６，２６，６６，９１ 開口部
１０．３０，４２，７０，８０ 調整棒
１１．３１，４３，７１，８１ 斜面
１２．３２，４４，７２，８２ 摺動体
１３．７３，８３ ピン
１４，３４，７４，８４ 連結棒
１５ 空洞
１６ 噴射孔
１７，２９，６９ 注入口
１８．３８，４８，５８，７８，８８ 摺動子
１９．３９，７９，８９ スプリング
２７，６７，７７ 溝
３７ フック
４５，４９ あり溝
９０ キャップ

Claims (4)

1. 円筒の半径方向を放射状に貫通した複数のスリット（２４）を備えた工具本体（２２）と、その工具本体に調整棒（３０）を摺動可能に挿入し、その調整棒を構成する摺動体（３２）先端の斜面（３１）に、先のスリットに摺動可能に挿入した砥石台と砥石からなる摺動子（３８）の底を当接せしめ、調整棒の動きを半径方向に変換して、砥石が円筒表面から隠顕する構成とし、工具本体（２２）内の摺動孔（２５）内面に溝（２７）を形成すると共に、注入口（２９）から溝に至る通路を開穿し、洗浄液を注入口から通路及び摺動孔を経て、工具本体の開口端から排出する構造としたことを特徴とする洗浄機能を内蔵した研削工具。
2. 摺動孔（２５）に形成した溝（２７）が螺旋状であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄機能を内蔵した研削工具。
3. 円筒の半径方向を放射状に貫通した複数のスリット（６４）を備えた工具本体（６２）と、その工具本体に複数の調整棒（７０，８０）を摺動可能に挿入し、その調整棒を構成する摺動体（７２、８２）先端の斜面（７１，８１）に、先のスリット夫々に摺動可能に挿入した砥石台と砥石からなる摺動子（７８，８８）の底を当接せしめ、調整棒の動きを半径方向に変換して、砥石が円筒表面から隠顕する構成とし、工具本体（６２）と調整棒（７０）で形成した複数の摺動孔（６５，７５）に複数の溝（６７，７７）を形成すると共に、注入口（６９）から溝に至る通路を開穿し、洗浄液を注入口から複数の通路及び複数の摺動孔を経て、工具本体の開口端から排出する構造としたことを特徴とする洗浄機能を内蔵した研削工具。
4. 摺動孔（６５，７５）に形成した溝（６７，７７）が螺旋状であることを特徴とする請求項３に記載の洗浄機能を内蔵した研削工具。

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