JP5997572B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置に関する。

加工面を研削するための研削砥石としては、円板部材の外周面に環状の砥石部材を取り付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような研削砥石では、円板部材の円中心を回転中心として回転させ、砥石部材の外周面を加工面に接触させることで、加工面を研削することができる。また、加工面が凹形状である場合には、砥石部材の側面によって加工面を研削することもできる。

しかしながら、前記した研削砥石では、砥石部材の側面と加工面との間に研削液が浸入し難いため、加工面の温度が過度に上昇し易くなっている。そこで、高圧かつ大量の研削液を砥石部材の側面と加工面との間に吹き付けることで、砥石部材の側面と加工面との間に研削液を浸入させているが、研削液の供給量を多く必要とするとともに、研削液を高圧で吹き付けるため多くの研削液が研削砥石に反射して飛散してミストの発生が多くなるという問題があった。

そこで、本発明者等は、研削液を砥石部材に効率的に供給できる研削砥石を発明した（特許文献２参照）。図６に示すように、研削砥石１００は、円板部材１０１と環状の砥石部材１０２とを備えており、円板部材１０１を厚さ方向に貫通した給液孔１１０が形成されている。給液孔１１０の一端は流入口１１１となり、他端は吐出口１１２となっている。給液孔１１０の流入口１１１よりも円板部材１０１の径方向の外側に、外周壁部１２０が形成されている。このような構成によって、研削液は外周壁部１２０に沿って流入口１１１に誘導されるので、効率的に砥石部材１０２に供給される。したがって、研削液の供給量を減らすことができるとともに、ミストの発生を抑制できる。

特開平５−３１６７４号公報 国際公開第２０１２／０７７５３５号

前記した研削砥石１００では、研削液は、円板部材１０１を回転させながら供給するので、タイミングよく流れた研削液は、給液孔１１０を通過して吐出口１１２から砥石部材１０２の近傍に流されるが、ワーク加工位置Ｐから離れた場所に流れた研削液は、ワーク加工位置に供給されることなく外部に流出してしまう場合がある。したがって、研削液の供給量が必要以上に多くなってしまう問題があり、さらなる改良の余地が残されていた。

そこで、本発明は、研削液の砥石部材への供給効率を高め、研削液の供給量を低減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。

前記課題を解決するため、本発明は、円板部材と前記円板部材の一方の側面の外周縁部に設けられた環状の砥石部材とを備えた研削砥石を有する研削装置であって、前記円板部材には、前記一方の側面に研削液を供給するための給液孔が形成され、前記研削砥石の周囲には、前記一方の側面に供給された研削液が外部に流出するのを防止する外枠部材が、前記研削砥石を覆うように設けられ、前記外枠部材のワーク加工位置に相当する部分には、前記砥石部材の一部を外部に臨ませるとともにワークを前記ワーク加工位置に設置するための開口部が形成されており、前記外枠部材の一部が、前記一方の側面に対向して配置されており、前記外枠部材の一部の中心寄り部分には、前記一方の側面と干渉しない程度に接近する突出部が形成されていることを特徴とする研削装置である。

このような構成によれば、ワーク加工位置から離れた場所に流れた研削液は、外枠部材によって堰き止められて開口部以外からは外部に流出しない。つまり、外部へ流出する研削液はすべてワーク加工位置を経由するので、研削液を効率よくワーク加工位置へと供給することができる。したがって、研削液の供給量を低減することができる。また、開口部を介してワークをワーク加工位置に容易に設置することができる。さらに、研削液は外枠部材の一部に沿って流れてワーク加工位置へと誘導される。これによって、研削液をより一層効率よく供給できる。

請求項２に係る発明は、前記開口部に、前記外枠部材の外部から支持された前記ワークが前記ワーク加工位置に向けて挿入されることを特徴とする。このような構成によれば、ワークを移動させながら加工することができる。

本発明の研削装置によれば、研削液の砥石部材への供給効率を高め、研削液の供給量を低減することができる。

本発明の第一実施形態に係る研削装置を示した断面図である。 研削砥石を示した平面図である。 研削液の流れを説明するための研削装置の見上げ図である。 本発明の第一実施形態に係る研削装置の変形例を示した断面図である。 本発明の第二実施形態に係る研削装置を示した断面図である。 従来の研削装置を示した断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

（第一実施形態）
図１に示すように、第一実施形態に係る研削装置１ａは、研削砥石２と外枠部材３ａと、研削液の供給装置４とを備えてなる。研削装置１ａは、研削砥石２の回転軸５が縦方向に配置された縦型研削装置である。
研削砥石２は、円板部材１０と、円板部材１０の下面１０Ａ（一方の側面）の外周縁部に装着された環状の砥石部材２０と、を備えている。

円板部材１０は、回転軸５が中心部に連結されることで、円中心を回転中心として回転する部材である。この円板部材１０は、鋼材などを用いた金属部品であり、十分な剛性を有している。

図１および図２に示すように、円板部材１０の上面１０Ｂ（他方の側面）の外周縁部には、周壁部１１が形成されている。周壁部１１は、円板部材１０の外周縁部に沿って立ち上げられている。詳しくは、周壁部１１は、上面１０Ｂの法線方向（図１の上方向）に立ち上げられている。周壁部１１の内周面１２（周壁部１１の内側の周壁面）は、周壁部１１の基端側（図１の下側）から先端側（図１の上側）に向かうに従って縮径された逆テーパー状の傾斜面にて形成されている。そして、円板部材１０の上面１０Ｂと、周壁部１１の内周面１２とによって楔状の隅部が形成されている。周壁部１１と上面１０Ｂとの境界部分は、段差部分１３を構成している。
なお、周壁部の内周面は、傾斜する構成に限定されるものではなく、周壁部の表面と垂直になっていてもよい。

円板部材１０には、下面１０Ａ（一方の側面）から上面１０Ｂ（他方の側面）に貫通した給液孔１５が形成されている。給液孔１５は、ワークＷの加工位置Ｐに研削液を誘導して供給するための流路である。給液孔１５は、下面１０Ａの外周縁部に開口した吐出口１６と、上面１０Ｂに開口した流入口１７を備えている。給液孔１５は、下面１０Ａから上面１０Ｂに直線状に穿設された円形断面の貫通孔にて構成されている。流入口１７は、吐出口１６よりも、円板部材１０の径方向の内側に形成されている。つまり、給液孔１５は、流入口１７から吐出口１６に向かうに従って円板部材１０の外側に進むように傾斜して形成されている。本実施形態では、給液孔１５の傾斜角度と、周壁部１１の内周面１２との傾斜角度とが一致している。

流入口１７は、周壁部１１よりも円板部材１０の径方向の内側部分に形成されている。流入口１７は、その外周線が周壁部１１の内周面１２に接するように、上面１０Ｂ上に開口している。これによって、周壁部１１の内周面１２と、給液孔１５の外側面とが直線状に繋がる（図１参照）ので、研削液が給液孔１５内に円滑に流れ込む。
給液孔１５は、複数形成されており、円板部材１０の周方向に等間隔ピッチで放射状に配置されている（図２参照）。

図２に示すように、砥石部材２０は、円筒状の砥石である。本実施形態では、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥石を用いているが、その素材は限定されるものではなく、各種公知の砥石を用いることができる。砥石部材２０の上端面は、円板部材１０の下面１０Ａの外周縁部に固着されている。砥石部材２０の外周径は、円板部材１０の外周径と等しくなっている。

外枠部材３ａは、研削砥石２の周囲に設けられ、円板部材１０の下面１０Ａに流れた研削液が外部に流出するのを防止する部材である。外枠部材３ａは、研削砥石２を囲うように外形円柱形状の箱状に形成されている。外枠部材３ａは、上板部３０と側板部３１と底板部３２とを備えてなる。外枠部材３ａは、円板部材１０を囲って装着可能なように、上板部３０、側板部３１および底板部３２が適宜分割され部分的に一体化されている。

例えば、側板部３１と底板部３２が有底筒状に一体形成され、上板部３０は別体で平板状に形成されている。上板部３０には、回転軸５が挿通する挿通孔３３が形成されている。上板部３０は、回転軸５を回転可能に支持する軸受部（固定系）に固定されている。側板部３１は、円筒状に形成されている。底板部３２は、側板部３１の外径と同等の直径を有する略円板状に形成されている。なお、後記するように円板状の一部は、切りかかれている。外枠部材３ａの一部である底板部３２は。円板部材１０の下方に位置し、円板部材１０の下面１０Ａ（一方の側面）に対向して配置されている。底板部３２は、円板部材１０の下側の砥石部材２０に干渉しない範囲で、下面１０Ａに接近している。底板部３２は、研削液が下方に落下するのを防ぐとともに、研削液をワーク加工位置Ｐに向かって誘導する役目を果たす。

図１および図３に示すように、側板部３１の下端部および底板部３２の周縁部のうち、ワーク加工位置Ｐに相当する部分には、開口部３５が形成されている。開口部３５は、砥石部材１０の一部を外部に臨ませるとともに、ワークＷを外枠部材３ａ内に挿入させてワーク加工位置Ｐに設置するためのものである。開口部３５は、ワークＷの形状に応じて形状および大きさが適宜設定される。
なお、外枠部材３ａの形状は前記形状に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

ワークＷは、外枠部材３ａの外部に設けられた支持装置７によって支持されている。外部から支持されたワークＷは、その一部が、外枠部材３ａの内側のワーク加工位置Ｐに向けて、開口部３５内に挿入される。つまり、ワークＷは、一部が外枠部材３ａからはみ出した状態で、ワーク加工位置Ｐに設置される。

供給装置４は、例えば噴射ノズル４０と供給管４１とを備えて構成されている。噴射ノズル４０は、円板部材１０の上面１０Ｂに対向して配置されている。噴射ノズル４０は、上面１０Ｂのうち、周壁部１１よりも円板部材１０の中心側に研削液を噴き付ける。供給管４１は、上板部３０または側板部３１に形成された貫通孔（図示せず）を貫通している。供給管４１の一端は、噴射ノズル４０に接続され、供給管４１の他端は、研削液の供給源（図示せず）に接続されている。

以上のような構成の研削装置１ａにおいては、円板部材１０の円中心を回転中心として回転させながら、上面１０Ｂに対して、供給装置４の噴射ノズル４０から垂直に研削液を噴き付ける。すると、研削液は、遠心力によって円板部材１０の周方向に広がりながら、流入口１７へ流れ、給液孔１５を通過して吐出口１６から、円板部材１０の下面１０Ａ側へと流される。

このとき、ワーク加工位置Ｐの近傍に流れた研削液は、直接ワークＷと砥石部材２０との間に流れるが、ワーク加工位置Ｐから離れた位置に流れた研削液は、円板部材１０の下面１０Ａから落下してしまう。本実施形態では、落下した研削液を、外枠部材３ａの底板部３２で受け止めることで、研削液の流出を抑制できる。ここで、研削液は、図３に示すように、底板部３２の外周縁部で受け止められる。ところで、底板部３２上では、円板部材１０の回転によって空気が共回りし、回転気流Ｒが発生している。この回転気流Ｒによって、底板部３２の外周縁部で受け止められた研削液は、図３中、矢印にて示すように、底板部３２上を回転方向へ沿って流され、最終的にワーク加工位置Ｐへと誘導される。そして、ワーク加工位置Ｐに流れた研削液は、ワークＷの側面等に当たってワークＷの上面の加工部分に飛散して供給されることとなる。

以上のように、本実施形態に係る研削装置１ａによれば、ワーク加工位置Ｐから離れた場所に流れた研削液は、外枠部材３ａの底板部３２で受け止められるとともに、円板部材１０の回転によって発生した回転気流Ｒにより、ワーク加工位置Ｐに誘導される。つまり、研削液は、開口部３５以外から外部に流出することはなく、流出する場合は必ずワーク加工位置Ｐを経由（通過）する。したがって、研削液を効率よくワーク加工位置Ｐへと供給でき、ひいては、研削液の供給量を低減することができる。
また、開口部３５を設けたことによって、ワーク加工位置ＰへのワークＷの設置を外部から容易に行うことができる。

（変形例）
前記実施形態では、底板部３２は、段差のない円板状に形成されていたが、これに限定されるものではない。図４に示すように、底板部３２ａの中心寄りの部分に、上方に突出する突出部３４を形成して、段差を持たせてもよい。突出部３４の上面は、円板部材１０の下面１０Ａと干渉しない程度に接近するようになっている。突出部３４は、底板部３２ａの一部をプレス加工して形成してもよいし（図４参照）、平板状の底板部の上面にブロック状の突出部を固定するようにしてもよい。
なお、その他の部分は、図１の構成と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

このように、底板部３２ａに突出部３４を形成したことによって、円板部材１０の下面１０Ａと、底板部３２ａとの隙間が狭くなるので、円板部材１０の回転による回転気流が発生し易く、研削液をより一層効率的にワーク加工位置Ｐへと誘導することができる。

また、図示はしないが、その他の変形例として、底板部を、開口部の近傍が低くなるように傾斜させてもよい。このような構成によれば、底板部上に落下した研削液を重力によってワーク加工位置に流すことができる。

（第二実施形態）
図５に示すように、第二実施形態に係る研削装置１ｂは、上下一対の研削砥石２，２と外枠部材３ｂと、上下一対の供給装置４，４とを備えてなる。研削装置１ｂは、研削砥石２，２が上下方向に対象配置され、ともに水平方向に設置されている。研削装置１ｂは、ワークＷの両面を研削する縦型両面研削装置である。研削砥石２を支持する回転軸５と、供給装置４も上下方向に対称配置されている。

研削砥石２は、図１のものと同等の構成である。なお、下側に配置される研削砥石２は、天地が図１のものと逆になるので、第一実施形態で「下面１０Ａ」と称していたものを、第二実施形態では「加工側面１０Ａ」（一方の側面）と言い換え、第一実施形態で「上面１０Ｂ」と称していたものを、第二実施形態では「供給側面１０Ｂ」（他方の側面）と言い換える。つまり、上側に配置される研削砥石２では、円板部材１０の下側の面が、加工側面１０Ａとなり、上側の面が供給側面１０Ｂとなる。一方、下側に配置される研削砥石２では、円板部材１０の上側の面が、加工側面１０Ａとなり、下側の面が供給側面１０Ｂとなる。

上下一対の研削砥石２，２は、砥石部材２０，２０同士が互いに対向しており、砥石部材２０，２０間に隙間をあけて配置されている。ワークＷは、砥石部材２０，２０間の隙間に設置されて、両面研削される。

外枠部材３ｂは、上下一対の研削砥石２，２を囲うように外形円柱形状の箱状に形成されている。外枠部材３ｂは、上板部３６と側板部３７と底板部３８とを備えてなる。外枠部材３ｂは、上下の円板部材１０を囲って装着可能なように、上板部３６、側板部３７および底板部３８が適宜分割され部分的に一体化されている。
本実施形態では、例えば、側板部３７が上下に分割されており、上側の側板部（以下「上側板部」という）３７ａと上板部３６とが有蓋筒状に一体形成され、下側の側板部（以下「下側板部」という）３７ｂと底板部３８が有底筒状に一体形成されている。上板部３６および底板部３８には、回転軸５が挿通する挿通孔３３がそれぞれ形成されている。上板部３６は、上側の回転軸５を回転可能に支持する軸受部（固定系）に固定され、底板部３８は、下側の回転軸５を回転可能に支持する軸受部（固定系）に固定されている。上側板部３７ａおよび下側板部３７ｂは、ともに円筒状に形成されている。上側板部３７ａは、下側板部３７ｂよりも小径になっており、上側板部３７ａの下端部が、下側板部３７ｂの上端部の内側に挿入される。

上側板部３７ａの下端は、下側の研削砥石２の砥石部材２０よりも下方まで延在しており、上側板部３７ａの下端部が、砥石部材２０，２０間の隙間を側方から覆うように構成されている。上側板部３７ａの下端部のうち、ワーク加工位置Ｐに相当する部分には、開口部３９が形成されている。開口部３９は、ワークＷを挿入させてワーク加工位置Ｐに設置するための開口部である。開口部３９は、ワークＷの形状に応じて適宜形状および大きさが設定される。

ワークＷは、外枠部材３ｂの外部に設けられた支持装置７によって支持された状態で、開口部３９からワーク加工位置Ｐ（上下の砥石部材２０，２０間）へ挿入される。支持装置７の支持部は、開口部３９に挿入可能な形状となっている。ここで、ワークＷは、一部が外枠部材３ｂからはみ出した状態で、ワーク加工位置Ｐに設置される。

下側板部３７ｂの上端は、下側の研削砥石２の砥石部材２０の高さの中間部まで延在しており、下側板部３７ｂの上端部と上側板部３７ａの下端部とが重なっている。下側板部３７ｂの上端は、砥石部材２０よりも上方に突出しないので、ワーク加工位置Ｐに設置されたワークＷに干渉しない。
なお、外枠部材３ｂの形状は前記形状に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

以上のような構成の研削装置１ｂにおいては、上下の円板部材１０，１０を回転させながら、各供給側面１０Ｂに対して、上下の供給装置４，４の噴射ノズル４０，４０から垂直に研削液をそれぞれ噴き付ける。すると、研削液は、遠心力によって円板部材１０の周方向に広がりながら、流入口１７へ流れ、給液孔１５を通過して吐出口１６から、円板部材１０の加工側面１０Ａ側へと流される。下側の円板部材１０においても、周壁部１１の内周面１２と給液孔１５とが、研削液の供給の流れの下流側に向かうに従って円板部材１０の外側に進むように傾斜して形成されているので、遠心力によって研削液が加工側面１０Ａへと流される。

このとき、上側の研削砥石２において、ワーク加工位置Ｐの近傍に流れた研削液は、直接ワークＷと砥石部材２０との間に流れるが、ワーク加工位置Ｐから離れた位置に流れた研削液は、円板部材１０の加工側面１０Ａから落下してしまう。本実施形態では、落下した研削液を、下側の研削砥石２の円板部材１０の加工側面１０Ａで受け止めることで、研削液の流出を抑制できる。

ここで、下側の研削砥石２の円板部材１０の加工側面１０Ａに落下した研削液は、下側の供給装置４から供給された研削液と合わさって、円板部材１０の回転によってワーク加工位置Ｐへと運ばれる。

ワーク加工位置Ｐにおいては、特に下側の研削砥石２の円板部材１０の加工側面１０Ａから多くの研削液が流れてくるので、研削液がワークＷの側面等に当たってワークＷの両面の加工部分に飛散して供給されることとなる。

一方、遠心力によって、上下の砥石部材２０，２０の隙間から外側へ飛ばされた研削液は、上側板部３７ａに堰き止められて、外部に飛散するのを防止できる。上側板部３７ａに堰き止められた研削液は底板部３８上に落下した後、回収されて再利用される。

以上のように、本実施形態に係る研削装置１ｂによれば、ワーク加工位置Ｐから離れた場所に流れた研削液が、下側の円板部材１０の加工側面１０Ａに堰き止められて、ワーク加工位置Ｐへ誘導される。したがって、研削液を効率よくワーク加工位置Ｐへと供給でき、研削液の供給量を低減することができる。さらに、外側へ飛ばされた研削液は、外枠部材３ｂの上側板部３７ａによって堰き止められて外部に流出することがない。
また、開口部３９を設けたことによって、ワーク加工位置ＰへのワークＷの設置を容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。例えば、前記実施形態では、縦型の研削装置１ａ，１ｂを例に挙げて説明したが、本発明は、研削砥石の回転軸が横方向に配置される横型の研削装置においても適用可能である。この場合、外枠部材は、研削砥石の周囲を覆うように設置し、開口部は、外枠部材の下方に形成するのが好ましい。このような構成にすれば、外枠部材で堰き止めた研削液は、重力によって開口部に流れ、ワーク加工位置へと誘導される。

さらに、前記実施形態では、供給装置４は、噴射ノズル４０を備えて構成されているが、前記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、回転軸５の中心に研削液の供給路を形成し、円板部材１０の中心部に貫通する給液孔（図示せず）を形成して、円板部材１０の下面１０Ａ（加工側面１０Ａ）の中心部から研削液を供給するような構成であってもよい。

１ａ 研削装置
１ｂ 研削装置
２ 研削砥石
３ａ 外枠部材
３ｂ 外枠部材
４ 供給装置
１０ 円板部材
１０Ａ 下面、加工側面（一方の側面）
１０Ｂ 上面、供給側面（他方の側面）
１５ 給液孔
１６ 吐出口
１７ 流入口
２０ 砥石部材
３０ 上板部
３１ 側板部
３２ 底板部
３５ 開口部
３６ 上板部
３７ 側板部
３７ａ 上側板部
３７ｂ 下側板部
３８ 底板部
３９ 開口部
Ｗ ワーク
Ｐ ワーク加工位置

Claims (2)

1. 円板部材と前記円板部材の一方の側面の外周縁部に設けられた環状の砥石部材とを備えた研削砥石を有する研削装置であって、
   前記円板部材には、前記一方の側面に研削液を供給するための給液孔が形成され、
   前記研削砥石の周囲には、前記一方の側面に供給された研削液が外部に流出するのを防止する外枠部材が、前記研削砥石を覆うように設けられ、
   前記外枠部材のワーク加工位置に相当する部分には、前記砥石部材の一部を外部に臨ませるとともにワークを前記ワーク加工位置に設置するための開口部が形成されており、
   前記外枠部材の一部が、前記一方の側面に対向して配置されており、
   前記外枠部材の一部の中心寄り部分には、前記一方の側面と干渉しない程度に接近する突出部が形成されている
   ことを特徴とする研削装置。
2. 前記開口部に、前記外枠部材の外部から支持された前記ワークが前記ワーク加工位置に向けて挿入される
   ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。

Images