JP5977134B2 - 立形研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、立形内面研削装置に関する。

円筒状の工作物の内面を研削する内面研削装置は、工作物及び砥石を水平方向に配置する横形が一般的である（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、水平方向に保持した工作物を回転させるため、装置を小型化することが困難である。特に、近年では工作物の大型化が進んでおり、大きな工作物を加工できる小型の内面研削装置が求められている。このため、工作物及び砥石を垂直方向に配置する、立形の内面研削装置が検討されている。

特開平１１−３２０３５１号公報

しかしながら、工作物を研削する際には、研削液の供給が不可欠である。底面のない工作物や、底面に研削液を排出することができる孔を有している工作物の場合には、工作物を垂直に配置することが可能である。しかし、底面が閉じており、孔も設けられていない工作物の場合には、垂直に配置すると研削液を逃がすことができず、研削液が凹部内に滞留してしまう。研削液が滞留すると、研削液の巻き込みによる研削動力の損失、研削により生じたスラッジ等のかみ込みによる工作精度の低下等の問題が生じる。従って、従来の立形の内面研削装置では底面が閉じており、研削液を排出する孔等を有していない工作物の内面を研削することは困難である。

本発明は、前記の問題を解決し、研削液を排出する孔等を有していない工作物についても容易に研削することが可能な立形内面研削装置を実現できるようにすることを目的とする。

本開示の立形内面研削装置は、凹部を有する工作物の底面を保持して回転するワークテーブルと、凹部の内面を研削する砥石と、砥石の研削点に研削液を供給する研削液供給部と、凹部内に滞留する研削液を吸引する研削液吸引部とを備え、研削液吸引部は、先端部に開口を有する吸引ノズルを有し、開口は、ワークテーブルの回転により研削液に生じる渦流の進行方向に向いている。

本開示の立形内面研削装置は、ワークテーブルを水平方向に移動させる水平方向移動ステージをさらに備え、吸引ノズルは、水平方向移動ステージに保持されている構成としてもよい。

本開示の立形内面研削装置は、砥石を垂直方向に移動させる垂直方向移動ステージをさらに備え、吸引ノズルは、垂直方向移動ステージに保持されている構成としてもよい。

本開示の立形内面研削装置において、吸引ノズルの先端部は、斜めに切断されていてもよい。また、吸引ノズルの先端部は、Ｌ字状に湾曲していてもよい。

本発明に係る立形内面研削装置によれば、研削液を排出する孔等を有していない工作物についても容易に研削することができる。

一実施形態に係る内面研削装置の要部を示す模式である。 吸引ノズルの一例を示す外形図である。 吸引ノズルの配置例を示す平面図である。 吸引ノズルの変形例を示す外形図である。 内面研削装置の要部の変形例を示す断面図である。

図１に示すように、一実施形態に係る内面研削装置１００は、凹部１５０ａを有する工作物１５０の底面を保持して回転するワークテーブル１０１と、凹部１５０ａの内面を研削する砥石１０３と、工作物１５０及び砥石１０３に研削液１２０を供給する研削液供給部１２１と、凹部１５０ａ内の過剰の研削液１２０を吸引する研削液吸引部１３１とを備えている。

ワークテーブル１０１は、通常は円盤状であり、回転可能な主軸（図示せず）に取り付けられ、ワークテーブル１０１上に保持した工作物１５０を自由に回転させることができる。また、ワークテーブル１０１は水平方向移動ステージ（Ｘ軸ステージ）１０２に取り付けられており、水平方向に移動可能である。砥石１０３は、回転可能な砥石軸１１１に交換可能に取り付けられており、ワークテーブル１０１と逆方向に回転させることができる。砥石軸１１１は垂直方向移動ステージ（Ｚ軸ステージ）１１３に取り付けられたホイールヘッド１１４に取り付けられており、砥石１０３は上下方向に移動可能である。

研削液供給部１２１は、ワークテーブル１０１にチャックされた工作物１５０と砥石１０３とが接触する研削点に研削液１２０を供給する。研削液吸引部１３１は、凹部１５０ａ内の研削液１２０を吸引し、凹部１５０ａの外へ排出する。研削液吸引部１３１は、吸引ノズル１３２と負圧発生装置（図示せず）とを有しており、吸引ノズル１３２は吸引ノズル保持部１３５によりＸ軸ステージ１０２に固定されている。吸引ノズル保持部１３５は、工作物１５０をワークテーブル１０１に着脱する際に吸引ノズル１３２を退避させることができるように構成されている。また、吸引ノズル保持部１３５は、工作物１５０の形状及びサイズに応じて吸引ノズル１３２の先端部の位置を調整する機能を有している。

負圧発生装置により負圧を発生させることにより、吸引ノズル１３２の先端部から研削液１２０を吸引し、凹部１５０ａの外へ排出することができる。このため、工作物１５０の底面に研削液１２０を排出することができる開口部が設けられていない場合においても、凹部１５０ａ内に不要な研削液が滞留することがなく、工作物１５０の内面を容易に研削することができる。

吸引ノズル１３２は、研削液１２０を吸引することができればよく、単なる直管であってもよい。しかし、図２に示すように先端部を斜めに切断し、開口１３２ａが側面に位置する形状とすることが好ましい。研削液供給部１２１から供給された研削液１２０は、重力により凹部内の下方へ導かれる。また、工作物１５０を保持するワークテーブル１０１が回転しているため、ワークテーブル１０１の回転方向に沿った渦流となる。このため、図３に示すように、開口１３２ａが渦流の進行方向に対向するように吸引ノズル１３２を配置することにより、研削液１２０の吸引効率を向上させることができる。

凹部１５０ａ内の研削液１２０は、工作物１５０を砥石１０３が研削することにより発生した切り粉及び砥石１０３から脱落した砥粒等のスラッジを含んでいる。一般に、内面研削を行う場合には、工作物１５０の回転方向と砥石１０３の回転方向とを逆にし、砥石１０３の回転速度を工作物１５０の回転速度よりも早くする。このため、研削により生じたスラッジは、工作物１５０の回転方向と逆方向に一旦向かうが、最終的には研削液１２０の流れに沿って移動する。このため、開口１３２ａが渦流の進行方向に対向するように吸引ノズル１３２を配置することにより、研削液１２０と共にスラッジを吸引し凹部１５０ａの外へ排出することも容易となる。

図２においては、吸引ノズル１３２の先端部を斜めに切断することにより、吸引ノズル１３２の側面に開口１３２ａを形成する例を示した。しかし、吸引ノズル１３２の開口１３２ａが渦流の進行方向に対向するように配置できればよい。このため、図４に示すように、吸引ノズル１３２の先端部をＬ字状に湾曲させてもよい。この場合、吸引ノズル１３２の湾曲部に角部が生じないようにすることが、スラッジの滞留等を避けるために好ましい。

吸引ノズル１３２は、その先端部が凹部１５０ａ内に溜まった研削液１２０を吸引できる位置に配置できればよい。従って例えば、図１に示すようにＸ軸ステージ１０２に吸引ノズル保持部１３５を設けて固定すればよい吸引ノズル保持部１３５をワークテーブル１０１側に設けることにより、吸引ノズル１３２の先端部の位置と砥石１０３の位置とを独立して制御することができる。このため、研削の際に砥石１０３を自由に上下させることができる。

一方、図５に示すように、吸引ノズル１３２をＺ軸ステージ１１３に取り付けてもよい。この場合には、砥石１０３の位置を上下させると、吸引ノズル１３２の先端の位置も上下に移動してしまう。しかし、研削の際に砥石１０３を上下に移動させる必要がなければ、何ら問題はない。砥石１０３に対する吸引ノズル１３２の水平位置が固定されるため、ノズル位置の調整が容易になるという利点も得られる。また、研削の際に砥石１０３を上下移動させる場合であっても、砥石１０３を最も下降させた位置において砥石１０３と凹部１５０ａの底面との間に隙間があり、吸引ノズル１３２の先端が凹部１５０ａの底面に接しなければ問題はない。

吸引ノズル１３２の材質は特に限定されないが、金属又は樹脂等を用いることができる。金属には、ステンレス、鉄及びアルミニウム等を用いることができる。樹脂には、ポリアミド又はポリイミド等の熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン又はポリアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等を用いることができる。また、金属と樹脂との複合体としてもよい。例えば、加工が必要な先端部を樹脂により形成し、強度が必要な基部を金属により形成してもよい。先端部はゴム等のエラストマーであってもよい。また、これらの材料の表面はめっきされていていてもよい。

吸引ノズル１３２の表面、特に内面は平滑であることが好ましい。例えば、吸引ノズル１３２が金属である場合には、電解研磨等により平滑化されていてもよい。吸引ノズル１３２の内面を平滑にすることにより、スラッジを含む研削液１２０を吸引した場合にも、スムーズに吸引を行うことができ、ノズルの詰まり等を生じにくくすることができる。

吸引ノズル１３２の外径及び内径は、砥石１０３及び凹部１５０ａのサイズ並びに必要とされる吸引ノズル１３２の強度等に応じて決定すればよい。吸引ノズル１３２と凹部１５０ａの側面及び底面とは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の間隔を開けることが好ましい。また、内面研削においては、凹部１５０ａの直径と砥石１０３の直径との比は０．５〜０．７程度とすることが一般的である。従って、凹部１５０ａの直径が５０ｍｍ程度よりも大きい場合には、外径が１０ｍｍ程度の吸引ノズル１３２であれば何ら問題なく用いることができる。

負圧発生装置は、負圧を発生させて研削液１２０を吸引することができればどのようなものであってもよい。例えば、圧縮空気を用いたディフューザ式吸引ポンプを用いれば、スラッジを含んだ研削液１２０を容易に吸引することができる。負圧発生装置は、どこに組み込んでもよいが、吸引ノズル１３２をＺ軸ステージに固定する場合には、Ｚ軸ステージに負圧発生装置を組み込んでもよい。

吸引した研削液１２０は、そのまま廃棄すればよいが、バグフィルタ等を用いてスラッジを分離してもよい。また、スラッジを分離した後再利用することも可能である。

研削液１２０は、特に限定されないが、界面活性剤等を含む水溶性研削液を用いることができる。また、油をベースとする不水溶性研削液を用いてもよい。研削液１２０は、工作物１５０の種類及び加工内容に応じて適宜選択すればよい。

研削液供給部１２１は、研削液１２０が砥石１０３と工作物１５０とが接する研削点に供給できればどのような構成であってもよい。研削の状態に応じて研削液１２０の供給量を調整する構成としてもよい。また、研削液供給部１２１により供給される研削液１２０の量と、研削液吸引部１３１により吸引される研削液１２０の量とがバランスするように制御してもよい。

本実施形態に係る立形内面研削装置は、研削液を吸引する研削液吸引部を有しており、研削液を排出することができる孔等を有していない工作物においても、縦置きして研削することができる。このため、エンジンのヘッド付きシリンダー等についても、容易に研削することができる。また、横型の内面研削装置と比べて装置を小型化することができる。

本発明に係る立形内面研削装置は、研削液を排出する孔等を有していない工作物についても容易に研削することができ、特にエンジン等の研削に用いる研削装置等として有用である。

１００ 内面研削装置
１０１ ワークテーブル
１０２ Ｘ軸ステージ
１０３ 砥石
１１１ 砥石軸
１１３ Ｚ軸ステージ
１１４ ホイールヘッド
１２０ 研削液
１２１ 研削液供給部
１３１ 研削液吸引部
１３２ 吸引ノズル
１３２ａ 開口
１３５ 吸引ノズル保持部
１５０ 工作物
１５０ａ 凹部

Claims (5)

1. 凹部を有する工作物の底面を保持して回転するワークテーブルと、
   前記凹部の内面を研削する砥石と、
   前記砥石の研削点に研削液を供給する研削液供給部と、
   前記凹部内に滞留する研削液を吸引する研削液吸引部とを備え、
   前記研削液吸引部は、先端部に開口を有する吸引ノズルを有し、
   前記開口は、前記ワークテーブルの回転により前記研削液に生じる渦流の進行方向に向いている、立形内面研削装置。
2. 前記ワークテーブルを水平方向に移動させる水平方向移動ステージをさらに備え、
   前記吸引ノズルは、前記水平方向移動ステージに保持されている、請求項１に記載の立形内面研削装置。
3. 前記砥石を垂直方向に移動させる垂直方向移動ステージをさらに備え、
   前記吸引ノズルは、前記垂直方向移動ステージに保持されている、請求項１に記載の立形内面研削装置。
4. 前記吸引ノズルの先端部は、斜めに切断されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の立形内面研削装置。
5. 前記吸引ノズルの先端部は、Ｌ字状に湾曲している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の立形内面研削装置。

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