JP5365343B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動される砥石をワークに接触させてワークを研削する研削装置に関する。

従来より、例えば図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す研削装置１のように、ワーク回転軸回りに回転可能に支持されたワークＷを、砥石回転軸回りに回転可能に支持された砥石Ｔにて研削する、研削装置が知られている。
研削装置１は、ワークＷに対して砥石Ｔを相対移動可能に構成されており、回転する砥石ＴをワークＷに接触させて接触した接触点Ｐ（図２（Ａ）参照）にてワークＷを研削する。そして接触点Ｐには、潤滑、冷却及び研削屑の除去等を目的とした液体のクーラントＣ１が供給される。
例えば特許文献１に記載された従来技術には、クーラントを供給する位置よりも上流側の砥石の外周面の位置にて、砥石の外周面を横断するように流体ジェットを吹き付けて、高速回転する砥石に連れ回りしている随伴空気層を遮断する砥石随伴空気層遮断装置を備えた研削装置が開示されている。また砥石は、ワークに向かう側が開口された箱状の砥石覆いに収容されて、飛散したクーラント（研削屑等を含んでいる）が砥石及び砥石の回転軸部材に堆積することを抑制している。

特開２００４−０６６４１２号公報

特許文献１に記載された従来技術では、箱状の砥石覆いで飛散したクーラントの浸入を抑制しているが、砥石に付着したクーラントや砥石覆いの開口部に向けて飛散してきたクーラントの浸入を防ぐことはできず、砥石覆い内にクーラントは浸入する。
浸入したクーラントには研削屑等が含まれており、この研削屑が砥石や砥石の回転軸部材に堆積するのは好ましくない。特に、砥石の回転軸部材に研削屑やクーラントが浸入すると、回転軸部材と軸受の間にて、噛み込みや潤滑不足等により焼き付きが発生する可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、飛散したクーラントが砥石の回転軸部材と軸受の間に浸入することを防止することができる研削装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの研削装置である。
請求項１に記載の研削装置は、回転可能に支持された砥石軸部材に取り付けられてワークに対して相対移動可能な略円板状の砥石と、略箱状の形状を有して前記砥石を収容するとともに収容している砥石における前記ワークの側が突出するように少なくとも一部が開口されている砥石覆いと、を備え、前記砥石と前記ワークとを接触させて前記ワークを研削する際に、前記砥石と前記ワークとの接触個所の近傍にクーラントを供給しながら研削する、研削装置である。
そして前記砥石覆いの内壁における前記砥石軸部材の軸方向と交差する面であって前記砥石軸部材が支持されている側の面である支持側内壁面には、前記砥石軸部材の周囲を囲んで、前記砥石覆い内における前記支持側内壁面と前記砥石との間の空間を、前記砥石軸部材の周囲の軸周囲空間と、前記軸周囲空間の外周部となる外周空間と、に分離するように砥石カバーが設けられている。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの研削装置である。
請求項２に記載の研削装置は、請求項１に記載の研削装置であって、前記砥石カバーにおける下端部には、前記軸周囲空間と前記外周空間とを連通する連通孔が設けられており、前記連通孔の周囲には当該連通孔から下方に延びる筒状部が形成されている。

また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの研削装置である。
請求項３に記載の研削装置は、請求項２に記載の研削装置であって、前記筒状部における前記砥石の回転方向と交差する面であって少なくとも前記砥石の回転方向に対して上流側の面は、前記筒状部が下方に向かって徐々に細くなるように鉛直方向に対して傾斜するように設けられている。

請求項１に記載の研削装置を用いれば、図２（Ｂ）に示すように、砥石覆い１２内における支持側内壁面Ｍ１と砥石Ｔとの間の空間を、砥石カバー１４にて、砥石軸部材１３の周囲となる軸周囲空間Ｋ１と、軸周囲空間Ｋ１の外周部となる外周空間Ｋ２とに分離することで、クーラントが軸周囲空間Ｋ１内に浸入することを防止することができる。

また、請求項２に記載の研削装置によれば、軸周囲空間Ｋ１内にクーラントが浸入してきた場合であっても、軸周囲空間と外周空間とを連通するように砥石カバー１４の下端部に設けた連通孔１４Ａ（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）から、浸入してきたクーラントを適切に排出することができる。
更に、連通孔１４Ａの周囲を筒状とすることで、外周空間Ｋ２から連通孔１４Ａを通って軸周囲空間Ｋ１にクーラントが逆流することを防止することができる。

また、請求項３に記載の研削装置によれば、連通孔１４Ａの周囲に形成した筒状部の所定の面を適切に傾斜させることで、外周空間Ｋ２から連通孔１４Ａを通って軸周囲空間Ｋ１にクーラントが浸入することを、より適切に防止することができる。

本発明の研削装置１の一実施の形態の外観の例を説明する図である。 砥石Ｔの周囲の詳細構造を説明する図である。 砥石カバー１４の詳細構造を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の研削装置１の一実施の形態における平面図の例を示しており、図１（Ｂ）は、研削装置１の右側面図の例を示している。なお、図１（Ｂ）では、主軸台（右）ＤＲを備えた主軸装置（右）の記載を省略している。
また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている全ての図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上向きを示しており、Ｚ軸とＸ軸は水平方向を示している。そしてＸ軸はワーク回転軸方向を示しており、Ｚ軸方向は砥石ＴがワークＷに切り込む方向を示している。

●［研削装置１の全体構成（図１（Ａ）、（Ｂ））］
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、研削装置１は、ワーク回転軸ＷＺ回りに回転しているワークＷに対して、砥石回転軸ＴＺ回りに回転している略円板形状の砥石Ｔを相対移動させてワークＷを研削する。なお、各可動体の位置等を検出して各駆動モータに制御信号を出力する制御手段（ＮＣ制御装置等）については、図示を省略する。
ワークＷは、センタ部材ＣＬを備えた主軸装置（左）と、センタ部材ＣＲを備えた主軸装置（右）に両端（または両端近傍）が支持されている（センタ部材の代わりに少なくとも一方がチャックであってもよい）。

主軸装置（左）は、基台ＢＳに載置された主軸台（左）ＤＬと、主軸台（左）ＤＬに対してＸ軸方向に往復移動可能な主軸ハウジング（左）ＨＬと、主軸ハウジング（左）ＨＬ内でワーク回転軸ＷＺ回りに回転可能に支持された主軸（左）ＳＬとを備えている。また、主軸（左）ＳＬの一端にはセンタ部材ＣＬが設けられている。
主軸（左）ＳＬには図示しない駆動モータが設けられており、制御手段は、センタ部材ＣＬの先端をとおるワーク回転軸ＷＺ回りに主軸（左）ＳＬを、任意の角速度で任意の角度まで回転させることができる。
なお、主軸台（右）ＤＲを備えた主軸装置（右）も同様であり、主軸装置（右）については説明を省略する。
制御手段は、主軸（左）ＳＬと主軸（右）ＳＲを同期させて回転させることができる。

また、基台ＢＳには、Ｘ軸駆動モータＭＸにて制御されるボールねじＮＸの回転角度に応じて、ガイドＧＸに沿ってＸ軸方向の任意の位置に位置決めされる砥石スライドテーブル４０が載置されている。制御手段はエンコーダ等の位置検出手段ＥＸからの信号を検出しながらＸ軸駆動モータＭＸに制御信号を出力する。
砥石スライドテーブル４０には、Ｚ軸駆動モータＭＺにて制御されるボールねじＮＺの回転角度に応じて、ガイドＧＺに沿ってＺ軸方向の任意の位置に位置決めされる砥石進退テーブル４１が載置されている。制御手段はエンコーダ等の位置検出手段ＥＺからの信号を検出しながらＺ軸駆動モータＭＺに制御信号を出力する。

砥石進退テーブル４１には、砥石Ｔへの回転動力を発生させる砥石駆動モータＭＴが固定されている。
砥石駆動モータＭＴは駆動プーリ２１に接続され、駆動プーリ２１はベルト２２を介して従動プーリ２４に回転動力を伝達する。また従動プーリ２４は、軸ホルダ２５内にて砥石回転軸ＴＺ回りに回転可能に支持された砥石軸部材１３の一端に接続されており、砥石軸部材１３の他端には略円板状の砥石Ｔが接続されている。
また、本実施の形態にて説明する研削装置１では、砥石Ｔの支持方法が片持ち式の例を示しているが、両持ち式で砥石Ｔを支持してもよい。
また、砥石Ｔは、少なくとも一部が開口した略箱状の砥石覆い１２に収容されている。

なお、図１（Ｂ）に示すように、砥石回転軸ＴＺとワーク回転軸ＷＺは仮想平面ＭＦ上に位置している。この状態で砥石ＴをワークＷに対して相対的に近づけていき、ワークＷと砥石Ｔとが接触した位置における砥石Ｔの側の点を砥石研削点ＴＰとし、ワークＷと砥石Ｔとが接触した位置を接触点Ｐとする（図２（Ａ）参照）。
また、図１（Ａ）及び（Ｂ）では、接触点Ｐにクーラントを供給するクーラントノズルの記載を省略しているが、クーラントノズルについては後述する。

●［砥石Ｔの周囲の詳細構造（図２（Ａ）、（Ｂ））］
次に図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、砥石Ｔの周囲の詳細構造について説明する。
図２（Ａ）は砥石Ｔの周囲の左側面図の例を示しており、図２（Ａ）におけるＢＢ断面図が図２（Ｂ）である。
図２（Ｂ）に示すように、軸ホルダ２５は砥石進退テーブル４１に固定されており、砥石覆い１２は軸ホルダ２５及び砥石進退テーブル４１に固定されている。
そして砥石軸部材１３は、軸ホルダ２５に収容されている軸受２６Ａ、２７Ａにて砥石回転軸ＴＺ回りに回転可能となるように支持されている。例えば軸受２６Ａは、配管２６Ｈから供給されるエアがポケット２６Ｐに充填される静圧軸受であり、軸受２７Ａは、配管２７Ｈから供給される作動油がポケット２７Ｐに充填される静圧軸受である。

図２（Ａ）に示すように、砥石覆い１２は、略箱状の形状を有しており、略円板状の砥石Ｔを収容している。そして砥石覆い１２は、ワークＷと対向する側の砥石Ｔの一部が砥石覆い１２から突出するように、ワークＷに対抗する側の面における少なくとも一部が開口している。
また、砥石ＴとワークＷとを接触させた場合の接触点Ｐ（接触点Ｐの近傍）にクーラントＣ１を供給するクーラントノズルＣＮが、接触点Ｐよりも砥石Ｔの回転方向の上流側に設けられている。接触点Ｐに向けて供給されたクーラントＣ１は接触点Ｐを潤滑、及び冷却、更に研削屑を洗い流しながら周囲に飛散する。この飛散したクーラントＣ１が砥石軸部材１３を伝って軸受２６Ａ、２７Ａに浸入することを防止するために、砥石カバー１４が設けられている。

図２（Ｂ）に示すように、砥石カバー１４は、砥石覆い１２の内壁における砥石軸部材１３の軸方向と交差する面であって、砥石軸部材１３が支持されている側の面である支持側内壁面Ｍ１に取り付けられている。なお、本実施の形態にて説明する研削装置１では、砥石Ｔが片持ち式であるため、支持側内壁面Ｍ１は１つであるが、砥石Ｔが両持ち式である場合は、支持側内壁面Ｍ１は２つである（砥石カバー１４も２つである）。
そして砥石カバー１４は、砥石軸部材１３の周囲を切れ目なく囲んでおり、砥石覆い１２内における支持側内壁面Ｍ１と砥石Ｔとの間の空間を、砥石軸部材１３の周囲となる軸周囲空間Ｋ１と、軸周囲空間Ｋ１の外周部となる外周空間Ｋ２と、に分離している。

●［砥石カバー１４の詳細構造（図３（Ａ）、（Ｂ））］
次に図３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、砥石カバー１４の詳細構造について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、砥石Ｔと砥石カバー１４との間には微細な隙間Ｓ１が形成されてしまうので、クーラントが軸周囲空間Ｋ１に浸入することを完全に防止することは困難である。
そこで、砥石カバー１４における下端部に、軸周囲空間Ｋ１に浸入してきたクーラントＣ１を排出するための連通孔１４Ａを形成する。連通孔１４Ａは、軸周囲空間Ｋ１と外周空間Ｋ２とを連通するように設けられている。
また図３（Ａ）に示すように、砥石カバー１４は、付着したクーラントが砥石カバー１４の周囲から軸周囲空間Ｋ１内に落下しないように、断面が「コ」の字型となるように形成されている（「コ」の字の開口方向が外周側となるように形成されている）。

また、連通孔１４Ａの下方には、逆流防止板１４Ｂ、１４Ｃが設けられており、連通孔１４Ａから下方に延びる筒状部が形成されている。図３（Ｂ）に示すように、軸周囲空間Ｋ１に浸入してきたクーラントＣ３は、砥石カバー１４の内壁面ＭＢ、ＭＣを伝って連通孔１４Ａを通って排出孔１４Ｄから排出される。また、図３（Ｂ）に示すように、逆流防止板１４Ｂ、１４Ｃは、飛散してくるクーラントＣ２が連通孔１４Ａから軸周囲空間Ｋ１内に逆流することを防止する。
また、筒状部における砥石の回転方向と交差する面である逆流防止板１４Ｂ、１４Ｃのうち、少なくとも砥石の回転方向の上流側の面である逆流防止板１４Ｂを、筒状部１４Ｔが下方に向かって徐々に細くなるように、鉛直方向に対して角度θ１にて傾斜させて設けることが、逆流防止に対して、より好ましい。なお図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、逆流防止板１４Ｃを、鉛直方向に対して角度θ２にて傾斜させて設けてもよい。

以上、本実施の形態にて説明した研削装置１は、砥石軸部材１３の回りへの研削屑の堆積や、砥石軸部材１３へのクーラントの浸入がなくなり、当該屑の除去作業が不要であって便利であり、更に信頼性がより向上する。

本発明の研削装置１は、本実施の形態で説明した外観、構成、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

１ 研削装置
１２ 砥石覆い
１３ 砥石軸部材
１４ 砥石カバー
１４Ａ 連通孔
１４Ｂ、１４Ｃ 逆流防止板
１４Ｄ 排出孔
１４Ｔ 筒状部
２５ 軸ホルダ
４０ 砥石スライドテーブル
４１ 砥石進退テーブル
ＢＳ 基台
ＣＬ、ＣＲ センタ部材
ＭＴ 砥石駆動モータ
ＭＸ Ｘ軸駆動モータ
ＭＺ Ｚ軸駆動モータ
ＧＸ、ＧＺ ガイド
ＳＬ、ＳＲ 主軸（左）、主軸（右）
Ｔ 砥石
ＴＰ 砥石研削点
ＴＺ 砥石回転軸
Ｐ 接触点
Ｗ ワーク
ＷＺ ワーク回転軸

Claims (3)

1. 回転可能に支持された砥石軸部材に取り付けられてワークに対して相対移動可能な略円板状の砥石と、
   略箱状の形状を有して前記砥石を収容するとともに収容している砥石における前記ワークの側が突出するように少なくとも一部が開口されている砥石覆いと、を備え、
   前記砥石と前記ワークとを接触させて前記ワークを研削する際に、前記砥石と前記ワークとの接触個所の近傍にクーラントを供給しながら研削する、研削装置において、
   前記砥石覆いの内壁における前記砥石軸部材の軸方向と交差する面であって前記砥石軸部材が支持されている側の面である支持側内壁面には、前記砥石軸部材の周囲を囲んで、前記砥石覆い内における前記支持側内壁面と前記砥石との間の空間を、前記砥石軸部材の周囲の軸周囲空間と、前記軸周囲空間の外周部となる外周空間と、に分離するように砥石カバーが設けられている、
   研削装置。
2. 請求項１に記載の研削装置であって、
   前記砥石カバーにおける下端部には、前記軸周囲空間と前記外周空間とを連通する連通孔が設けられており、前記連通孔の周囲には当該連通孔から下方に延びる筒状部が形成されている、
   研削装置。
3. 請求項２に記載の研削装置であって、
   前記筒状部における前記砥石の回転方向と交差する面であって少なくとも前記砥石の回転方向に対して上流側の面は、前記筒状部が下方に向かって徐々に細くなるように鉛直方向に対して傾斜するように設けられている、
   研削装置。
   
   

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