JP7014776B2 - 振動減衰性の支持本体を備える研削砥石 - Google Patents

Description

本発明は、研削砥石であって、中心の連結領域を通って延在する回転軸線まわりに研削砥石が回転するように、研削砥石を回転駆動装置に取り付けるための連結領域と周面とを有する支持本体と、支持本体の周面上に取り付けられた、特に焼結された砥層と、を備える、研削砥石に関する。

図１には、従来技術による研削砥石１０１が示されている。研削砥石１０１は、鋼から成る支持本体１０２を備え、支持本体１０２は、中心の連結領域１０４を有する。中心の連結領域１０４は、連結領域１０４を通って延在する回転軸線１０５まわりに研削砥石１０１が回転するように、研削砥石１０１を回転駆動装置に取り付けるためのものである。さらに、支持本体１０２は、周面１０６を有する。周面１０６上には、砥層１０７が取り付けられている。このような研削砥石１０１は、研削運転中に耳が聞こえなくなるほどの騒音を生ぜしめることがあり、そのため、防音保護具の使用が必要である。騒音の原因は、研削の導入時に、研削砥石および加工されるべきワークの全領域にわたって出る振動が発生することにある。その際、１つまたは複数の固有振動数が励起されると、さらに振動が増幅される。振動によって、研削結果の精度ひいては品質にも不都合な影響がもたらされてしまうことがある。

したがって、本発明の客観的な技術的課題は、これらの欠点が回避される、請求項１の上位概念に記載の研削砥石を提供することである。

この課題は、独立請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。

すなわち、本発明によれば、支持本体は、第１の部分と、第１の部分に結合された第２の部分とを有し、第１の部分は周面を有し、第２の部分は連結領域を有し、かつ主に振動減衰材料から成る。

主に振動減衰材料から成る第２の部分を設けることにより、研削の導入時に発生する振動を、支持本体において効率的に吸収することができる。これにより、固有振動数の範囲における共振特性が抑制される。研削砥石の回転速度が高い場合であっても、付加的な防音保護具は不要である。回転駆動装置からの研削砥石の振動の分離も行われるので、振動は、研削砥石から回転駆動装置へ、かつこれとは逆に回転駆動装置から研削砥石へ伝達されない。したがって、支持本体の第２の部分による振動の分離または減衰は、２つの観点において行われる。すなわち、一方では砥層によって発生した振動と、他方では回転駆動装置または研削盤に起因する振動とが減衰され、互いに分離される。従来技術では、このような振動の重畳および付加的な増幅が部分的に行われる。さらに、支持本体の第２の部分による、駆動装置のスピンドルに起因する振動の減衰は、たとえばスピンドルの支持部に対しても有利に働く。というのも、これはあまり必要とされないからである。

さらに、第１の部分を設けることにより、この第１の部分を、熱伝導性であり、ゆえに砥層の領域において発生する熱を効率的に導出する材料で構成することが可能である。完全に振動減衰材料から成るワンピースの支持本体しか使用されないと、振動および研削砥石の歪みをもたらす熱溜めが生じる可能性がある。したがって、本発明では、振動減衰材料を含む支持本体を設けるだけでなく、この支持本体を少なくとも２つの部分から構成し、その際、一方の部分は、主に振動減衰材料から成り、他方の部分は、研削の導入に好都合な別の物理特性を有する、一方の部分とは異なる材料から形成することができる。

第１の部分に配置された砥層が消耗されると、第１の部分を再び取り外して新たな第１の部分と取り替えることができ、その際、第２の部分を引き続き使用することができる。このことも、従来技術と比べて、支持本体の、２つの部分から成る構造のさらなる利点である。

第２の部分の振動減衰材料は、たとえば、鋳鉄、好ましくは片状黒鉛（たとえばＧＪＬ ２５０）、球状黒鉛、バーミキュラ黒鉛または鋳鋼を含有する鋳鉄、および／またはアルミニウム青銅、および／または繊維強化プラスチック、好ましくは炭素繊維強化プラスチックであってよい。

支持本体の第１の部分は、主に振動伝達材料および／または熱伝導材料、好ましくは鋼またはアルミニウムから成ってよい。

砥層は、第２の部分に対して非接触に形成されており、これにより、研削プロセスの際に生じる振動が、第１の部分を介して第２の部分へ間接的に伝達可能でかつ第２の部分によって減衰可能であることも提案される。

特に有利な材料選択は、第１の部分が主に繊維強化プラスチック、好ましくは炭素繊維強化プラスチックから成り、第２の部分が主に鋳鉄から成ることにある。この場合、両部分は、振動減衰材料から製造されている。したがって、本発明によれば、第１の部分が振動伝達材料から成ることは必須ではない。

支持本体の第１の部分と第２の部分とを結合するために、好ましくは軸方向のねじ結合部が設けられてよい。その際、特に有利なのは、第１の部分および／または第２の部分に、ねじ山付きブッシュが挿入された、好ましくは接着された複数の開口部を設けることである。このようにすると、第２の部分を、特に簡単に引き続き使用することができる。択一的に、ねじ山を第１の部分にかつ／または第２の部分に直接に切ることも可能である。

第２の部分は、第１の部分の約２倍の大きさの体積を有し、かつ／または第２の部分は、第１の部分と比べてより高い重量を有することが、特に有利であると判明した。したがって、研削の導入時に発生する振動を特に効率的に減衰する、極めて中実の第２の部分が用いられる。

本発明に係る研削砥石の、さらに別の有利な実施の態様は、従属請求項９～１５に規定されている。

本発明のさらなる詳細および利点を、図面に関する記載に基づき以下に詳説する。

すでに上述した、従来技術による研削砥石を示す断面図である。 本発明に係る研削砥石の好適な実施の態様を示す断面図である。 図２に示した研削砥石の支持本体の第１の部分である。 図２に示した研削砥石の支持本体の第２の部分である。

図２～図４に示された研削砥石１は、支持本体を備える。この支持本体は、第１の部分２と、この第１の部分２に結合された第２の部分３とから構成されている。第１の部分２は、主に鋼から成り、ひいては振動伝達性でかつ熱伝導性である。第１の部分２は、周面６を有する。周面６上には、約５ｍｍの幅１２を有する砥層７が焼結されている。研削の導入時に発生する振動および熱を、第１の部分２を介して導出することができる。

第１の部分２は、２つの接触面１０，１１を介して第２の部分３に結合しており、その場合、回転軸線５は、接触面１０に対して略直交方向にかつ接触面１１に対して略平行に向けられている。本実施の態様では、接触面１０は、接触面１１よりも何倍も大きい。これらの接触面１０，１１を介して、振動は、続いて第２の部分３に伝達される。この第２の部分３は、主に、振動減衰材料、たとえば、片状黒鉛またはアルミニウム青銅または繊維強化プラスチック、好ましくは炭素繊維強化プラスチックを含有する鋳鉄から成る。第２の部分３の振動減衰特性により、第１の部分２から続いて伝達される振動が減衰される。

全体的に見て、研削砥石１は、回転軸線５に対して直交方向の仮想の中央平面に関して、非対称に形成されている。

第２の部分３は、連結領域４を有する。連結領域４は、この連結領域４を通って延在する回転軸線５まわりに研削砥石１が回転するように、研削砥石１を回転駆動装置に取り付けるためのものである。連結領域４は、中心孔として形成されている。すなわち、連結領域４は、第２の部分３の振動減衰材料に直接に形成されており、これにより、第２の部分３は、ハブとして機能する。

研削砥石１を組み立てるとき、第２の部分３は、略円筒状の突出部１６でもって、第１の部分２に設けられた対応する開口部１４内へ挿入され、それも、部分２，３が互いに同一平面上に位置するまで挿入される。その後、両部分２，３は、互いに固く結合される。図示された実施の態様では、軸方向のねじ結合、つまり回転軸線５に対して平行なねじ結合が用いられる。このねじ結合を実現するために、第２の部分３には、複数の開口部９が配置されている。これらの開口部９には、ねじ山付きブッシュ８が接着されている。ねじ山付きブッシュ８は、第１の部分２に設けられた複数の開口部１５と整合するように配置されている。これらの開口部１５には、ねじ頭が嵌め込まれる。両部分２，３を接合して１つにした後、これらの両部分２，３を、ねじ１３を介して互いに固く結合することができる。

第１の部分２に配置された砥層７が消耗されると、第１の部分２を再び取り外して新たな第１の部分２と取り替えることができ、その際、第２の部分３を引き続き使用することができる。このことも、従来技術と比べて、支持本体の、２つの部分２，３から成る構造のさらなる利点である。

両部分２，３における開口部９，１５の配置は、ねじ結合がどのように実現可能であるかの１つの例示的な可能性にすぎない。これとは逆の配置も可能である。さらに、すでに述べたように、ねじ山が、両部分２または３のうちの１つの部分に直接に切られてもよい。結局のところ、ねじ結合に対して代替的にまたは補足的に、別のタイプの結合、たとえば両部分２，３の接着を用いてもよい。

Claims (18)

1. 研削砥石（１）であって、
   中心の連結領域（４）を通って延在する回転軸線（５）まわりに前記研削砥石（１）が回転するように、該研削砥石（１）を回転駆動装置に取り付けるための前記連結領域（４）と周面（６）とを有する支持本体（２，３）と、
   前記支持本体（２，３）の前記周面（６）上に取り付けられた砥層（７）と、
   を備え、
   前記支持本体（２，３）は、第１の部分（２）と、該第１の部分（２）に結合された第２の部分（３）とを有し、
   前記第１の部分（２）は、前記周面（６）を有し、前記第２の部分（３）は、前記連結領域（４）を有し、かつ主に振動減衰材料から成る、研削砥石（１）において、
   前記第１の部分（２）と前記第２の部分（３）とは、相互に直接に接触しており、
   前記第２の部分（３）の前記振動減衰材料は、片状黒鉛、球状黒鉛、バーミキュラ黒鉛または鋳鋼を含有する鋳鉄、および／またはアルミニウム青銅であり、
   前記第１の部分（２）は、振動伝達材料から成る、
   ことを特徴とする、研削砥石（１）。
2. 前記第２の部分（３）にのみ、前記連結領域（４）が存在する、請求項１記載の研削砥石（１）。
3. 前記砥層（７）は、前記支持本体（２，３）の前記周面（６）上に焼結されている、請求項１または２記載の研削砥石（１）。
4. 前記第１の部分（２）は、鋼またはアルミニウムから成る、請求項１から３までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
5. 前記第１の部分（２）は、主に繊維強化プラスチックから成る、請求項１から３までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
6. 前記第１の部分（２）は、主に炭素繊維強化プラスチックから成る、請求項１から３までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
7. 前記第１の部分（２）は、高剛性に形成されており、前記第２の部分（３）は、前記第１の部分（２）と比べてより低い剛性を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
8. 前記砥層（７）は、前記第２の部分（３）に対して非接触に形成されており、これにより、研削プロセスの際に生じる振動が、前記第１の部分（２）を介して前記第２の部分（３）へ間接的に伝達可能でかつ前記第２の部分（３）によって減衰可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
9. 前記第１の部分（２）と前記第２の部分（３）とは、ねじ結合部（８，１３）を介して互いに結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
10. 前記ねじ結合部（８，１３）は、軸方向のねじ結合部（８，１３）である、請求項９記載の研削砥石（１）。
11. 前記第１の部分（２）および／または前記第２の部分（３）には、ねじ山付きブッシュ（８）が挿入された複数の開口部（９）が設けられている、請求項９または１０記載の研削砥石（１）。
12. 前記第２の部分（３）は、前記第１の部分（２）の約２倍の大きさの体積を有し、かつ／または前記第２の部分（３）は、前記第１の部分（２）と比べてより高い重量を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
13. 略平面状の接触面（１０）が設けられており、該接触面（１０）を介して、前記第１の部分（２）及び前記第２の部分（３）は互いに接触しており、前記回転軸線（５）は、前記接触面（１０）に対して略直交方向に向けられている、かつ／または、
    接触面（１１）が設けられており、該接触面（１１）を介して、前記第１の部分（２）及び前記第２の部分（３）は互いに接触していて、前記回転軸線（５）は、前記接触面（１１）に対して略平行に向けられている、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
14. 前記第１の部分（２）は、環状に形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
15. 前記研削砥石（１）は、前記回転軸線（５）に対して直交方向の仮想の中央平面に関して、非対称に形成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
16. 前記砥層（７）は、約５ｍｍの研削作用幅（１２）を有する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
17. 前記連結領域（４）は、前記第２の部分（３）の前記振動減衰材料に形成されており、これにより、前記第２の部分（３）は、ハブとして機能する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。
18. 前記連結領域（４）は、中心孔として形成されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の研削砥石（１）。

Images