JP7386047B2

JP7386047B2 - 研削加工機および芯材の製造方法

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Publication number: JP7386047B2
Application number: JP2019200815A
Authority: JP
Inventors: 佑介深田
Original assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Current assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2023-11-24
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: JP2021074792A

Description

本発明は、研削加工機および芯材の製造方法に関する。

長手形状の被研削物の外周を研削加工する装置として、例えば、固定側板と摺動側板とにより形成されたＶ形の窪みにより加工物を保持し、上記加工物の外周に砥石の研削面を押し当てながら研削する研削加工機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、被研削物をブッシュと呼ばれる円筒状のガイドに挿通し、上記被研削物の外周に回転砥石における略円筒状の研削面を押し当てながら成形する研削加工機が知られている。

上述したような研削加工機によれば、研削面に沿って被研削物を連続的に送ることができるため、加工する被研削物の長さに制限はなく、長手形状の製造物を製造するのに適している。

特開昭６０－１１４４３３号公報

しかしながら、上述したような従来の研削加工機を用いて芯材を製造する場合、被研削物のうちの研削が既に行われた部位は、未だ研削が行われていない部位に比べて外径が小さくかつ剛性も低下するため、研削が既に行われた部位が回転砥石の研削面から離間する傾向にある。この傾向は、特に回転砥石の研削面が長い場合や芯材の柔軟性が高い場合に生じ易い。このため、研削により縮径した被研削物の外周面と、回転砥石の研削面や被研削物を保持する部材との間に存在する隙間により被研削物の保持位置が不安定となってしまい、得られた製造物の外周が粗面になったり外径に大きなバラツキを生じる虞がある。

また、特許文献１に記載の研削加工機では被研削物がＶ形の窪みに保持されるため、研削を行う際のクーラント注入による被研削物の浮きを生じることとなる。また、この研削加工機では、構造上、回転砥石の研削面全体において被研削物を保持することはできない。

特に、被研削物がガイドワイヤの芯材(コアワイヤ)等である場合、ガイドワイヤは、生体の血管中に挿入されるため、上記芯材等は、血管の湾曲に沿って湾曲することができるだけの柔軟性と、血管内を通過するための細い径(例えばガイドワイヤの外径：１ｍｍ以下でありコアワイヤの外径：０．５ｍｍ以下)とを有し、高い加工精度が求められる。また、ガイドワイヤは、基端部に印加された回転を先端部に適切に伝達できるようにするため、コアワイヤの研削により偏心や捩れを生じないことが求められる。

そのため、特開２００７-２１００９５号公報に記載されているような、被研削物の回転軸に対して先端側と後端側との２点で保持をする構造を有する研削加工機では、先端側と後端側の保持構造が同期回転する構造であったとしても、回転開始等に生じる回転のずれにより研削後のコアワイヤに捩れを生じる虞がある。また、先端側の保持構造で保持している部分については研削加工ができないため、研削加工後に先端部の切断を行う必要があり、先端切断による偏心を生じる虞がある。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、たとえ被研削物の送り速度を速めたとしても、高い加工精度で被研削物を研削することが可能な研削加工機および芯材の製造方法を提供することにある。

本開示のいくつかの態様は、
（１）長手形状の被研削物における長軸方向の一端部を開放すると共に、前記長軸方向に進行させながら研削する研削加工機であって、
前記被研削物を長軸廻りに回転させながら前記長軸方向に沿って進行させる駆動装置と、
前記長軸に平行な回転軸を有し、かつ略円筒状の研削面を前記被研削物に向かって進出可能な回転砥石と、
前記被研削物を載置する平面形状の底板と、
前記被研削物の前記回転砥石と反対側に配置され、前記反対側から前記被研削物を支持しかつ鉛直方向または前記被研削物に向かって傾斜する略平面形状の背板と、を備えていることを特徴とする研削加工機、
（２）前記回転砥石の進出に伴って前記底板が水平方向であって前記回転砥石の進出方向と同じ方向に移動する前記（１）に記載の研削加工機、
（３）前記背板および前記底板のそれぞれは、前記長軸方向において、前記回転砥石の研削面が位置する部位全体に亘って配置されている前記（１）または（２）に記載の研削加工機、
（４）前記背板における前記被研削物を支持する部位に溝部を有している前記（１）から（３）のいずれか１項に記載の研削加工機、
（５）前記（１）から（４）のいずれか１項に記載の研削加工機を用い、長手形状の被研削物を研削加工することで芯材を製造する芯材の製造方法、並びに
（６）ガイドワイヤにおけるコアワイヤの製造に用いられる前記（５）に記載の芯材の製造方法、である。

なお、本明細書において、「略円筒状」とは、軸方向において外径が一定な形状、および加工形状に合わせて軸方向に沿って外径が変わる形状を含む概念である。「長軸方向」とは、限定がない限り、被研削物の長軸に沿う方向を指す。

本発明は、たとえ被研削物の送り速度を速めたとしても、高い加工精度で被研削物を研削することが可能な研削加工機および芯材の製造方法を提供することができる。

研削加工機の一実施形態の研削部を示す概略的平面図である。図１の実施形態のＩＩ－ＩＩ線で切断した概略的縦断面図である。図１の実施形態の変形例を示す概略的縦断面図である。図１の実施形態の変形例を示す概略的縦断面図である。図１の実施形態の変形例を示す概略的縦断面図である。図１の実施形態の変形例を示す概略的縦断面図である。図１の実施形態の変形例を示す概略的平面図である。芯材の製造方法の一実施形態を説明するための概略的平面図であって、工程１の動作状態を示す図である。芯材の製造方法の一実施形例を説明するための概略的平面図であって、工程２の動作状態を示す図である。芯材の製造方法の一実施形態を説明するための概略的平面図であって、工程３の動作状態を示す図である。芯材の製造方法の一実施形態を説明するための概略的平面図であって、工程４の動作状態を示す図である。

以下、研削加工機および芯材の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。

なお、本明細書において、「製造物」とは、研削加工機により研削がなされた被研削物を意味する。

＜研削加工機＞
研削加工機の一態様は、長手形状の被研削物における長軸方向の一端部を開放すると共に、上記長軸方向に進行させながら研削する研削加工機であって、上記被研削物を長軸廻りに回転させながら上記長軸方向に沿って進行させる駆動装置と、上記長軸に平行な回転軸を有し、かつ略円筒状の研削面を上記被研削物に向かって進出可能な回転砥石と、上記被研削物を載置する平面形状の底板と、上記被研削物の上記回転砥石と反対側に配置され、上記反対側から上記被研削物を支持しかつ鉛直方向または上記被研削物に向かって傾斜する略平面形状の背板と、を備えている。

被研削物は、例えば、棒材であってもよく、素線を巻回した螺旋状の巻線であってもよい。また、被研削物は、中実形状であってもよく、中空形状であってもよい。

図１、図２は、研削加工機の一実施形態の研削部を示す概略図である。当該研削加工機１は、図１、図２に示すように、概略的に、駆動装置１１と、回転砥石２１１と、底板３１１と、背板４１と、冷却装置５１とにより構成されている。なお、研削加工機１の使用方法（芯材の製造方法）については、＜芯材の製造方法＞の項で詳述する。

駆動装置１１は、被研削物Ｂを長軸廻りに回転させながら長軸方向に沿って進行させる。駆動装置１１は、例えば、長手形状の被研削物Ｂの一端部を把持することが可能なチャック１１１と、このチャック１１１を回転させかつ長軸方向に沿って被研削物Ｂを進行させることが可能な回転送り装置１１２とにより構成することができる。回転送り装置１１２は、例えば、モータ等により作動する。

回転砥石２１１は、長軸に平行な回転軸２１２を有し、かつ被研削物Ｂを研削する略円筒状の研削面２１１ａが被研削物Ｂに向かって進出したり、被研削物Ｂから後退することが可能な砥石である。回転砥石２１１としては、例えば、外周にテーパ部を含む略円筒状の研削面２１１ａを有し、かつ回転中心に回転軸２１２が取り付けられた略円盤状の砥石等を採用することができる。

研削面２１１ａの形状は、被研削物Ｂの長軸方向への進行により被研削物Ｂを所定の外径となるように形成することができれば特に限定されない。研削面２１１ａの形状としては、例えば、長軸方向に沿って一定の外径を有する形状としたり（不図示）、少なくともその一部が被研削物Ｂの進行方向に沿って被研削物Ｂの回転中心に近づくようなテーパ形状とすることができる。

研削面２１１ａを含む回転砥石２１１の表面層は、例えば、被研削物Ｂを研削する微小な砥粒と、この砥粒どうしを結合するための結合材とで構成されている（不図示）。砥粒の種類は、被研削物Ｂに応じて適宜選択することができる。例えば、ガイドワイヤにおけるコアワイヤやコイル体を研削する場合、砥粒を構成する材料としては、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を採用することができる。

底板３１１は、被研削物Ｂを載置する平面形状の載置面３１１ａを有する部材である。載置面３１１ａは、その面３１１ａを、例えば、水平に配置することができる。

底板３１１は、回転砥石２１１の研削面２１１ａにより被研削物Ｂを研削できるように、回転砥石２１１の進出する方向に配置することができる。底板３１１と回転砥石２１１との間隔は、通常、底板３１１と回転砥石２１１との間に被研削物Ｂが脱落しない程度の寸法であり、上記間隔はゼロである（隙間ができない）ことがより好ましい。これにより、被研削物Ｂを下方から確実に支持することができる。

なお、底板は、回転砥石２１１の進出に伴って水平方向であって回転砥石２１１の進出方向と同じ方向に移動することが好ましい。具体的には、図３Ａに示すように、底板３１１１は、例えば、載置面３１１１ａが水平方向に配置され、レール３１２上を図示していない送り装置を用いて摺動するように構成することができる。かかる場合、底板３１１１の移動速度（後退速度）は回転砥石２１１の進出速度と同じであることがより好ましい。また、図３Ｂに示すように、底板３１１２を研削面２１１ａで研削しながら回転砥石２１１の進出方向と同じ方向に移動（底板３１１２の移動速度＜回転砥石２１１の進出速度）させてもよい。これにより、回転砥石２１１による底板３１１１，３１１２自体の研削を抑制することができ、結果として底板３１１１，３１１２の消耗を抑えることができる。

底板３１１を構成する材料としては、例えば、ダイス鋼（ＳＫＤ鋼）などの鋼材；超硬合金；合成ダイヤモンド等が挙げられる。これらの中では、回転砥石２１１と底板３１１との間に隙間ができないように、回転砥石２１１による底板３１１自体の研削が可能なダイス鋼（ＳＫＤ鋼）が好ましい。

背板４１は、被研削物Ｂの回転砥石２１１と反対側に配置され、被研削物Ｂに当接して反対側から被研削物Ｂを支持する略平面形状の当接面４１ａを有する部材である。当接面４１ａは、例えば、鉛直方向に沿って延びるように配置することができる。また、図３Ｃに示すように、当接面４１３ａは、被研削物Ｂに向かって傾斜（鉛直上方の部位が被研削物Ｂ側に向かって傾倒）するように配置されてもよい。なお、底板が移動する場合、背板４１は底板とは独立して設けられ、背板４１は研削加工機の固定された位置にて被研削物Ｂを支持する。

背板４１は、その被研削物Ｂを支持する部位に溝部４１ｂを有していることが好ましい。溝部４１ｂは、具体的には、例えば、背板４１の被研削物Ｂを臨む位置に一つまたは複数設けることができる。溝部４１ｂそれぞれは、研削液、研削により生じた研削粉等が自重によって落下できるように、鉛直方向に沿って延設されていることが好ましい。研削加工機１では、複数の溝部４１ｂを有する櫛状の背板４１が例示されている。研削加工機１においては、溝部４１ｂに隣接する背板４１の端面が当接面４１ａとなる。

このように、背板４１が溝部４１ｂを有することで、例えば、研削液、研削粉等が溝部４１ｂに流入する分、研削液の勢力や研削粉により被研削物Ｂがぶれるのを抑制することができ、得られる製造物の加工精度を高めることができる。

背板４１を構成する材料としては、例えば、超硬合金、合成ダイヤモンド等が挙げられる。これらの中では、背板自体の変形を防止して被研削物Ｂを確実に支持することができるように、超硬合金が好ましい。

また、背板４１および底板３１１のそれぞれは、長軸方向において、回転砥石２１１の研削面２１１ａが位置する部位全体に亘って配置されていること、すなわち、長軸方向において、被研削物Ｂを支持する背板４１の両端部および底板３１１の両端部の間に、回転砥石２１１の研削面２１１ａ全体が位置していることが好ましい。これにより、たとえ剛性が小さな湾曲し易い被研削物Ｂであっても確実に支持して研削することができ、得られる製造物の加工精度をより高めることができる。

冷却装置５１は、被研削物Ｂが研削面２１１ａに接触する部位（以下、「研削部」ともいう）に研削液（例えば、クーラント液など）を供給すると共に使用済みの研削液を回収する装置である。研削液は、例えば、研削時の発熱により昇温した被研削物Ｂを冷却したり、潤滑性の向上により研削抵抗を抑制したり、研削により生じた研削粉を除去する等の目的で用いられる。冷却装置５１は、具体的には、例えば、研削液吐出ノズル５１１と、図示していない研削液供給装置および研削液回収装置とにより構成することができる。

研削液吐出ノズル５１１は、研削液を研削部に向けて放射する。研削液供給装置は、加圧した研削液を研削液吐出ノズル５１１に供給する。研削液回収装置は、被研削物Ｂに放射された後の使用済みの研削液を回収する。研削液回収装置により回収された研削液は、研削粉等を除去した後に再度研削液として使用できるように研削液供給装置へ回送してもよい。なお、研削液の種類は、回転砥石２１１、被研削物Ｂ等に応じて適宜選択することができる。

以上のように、当該研削加工機１は、上記構成であるので、底板３１１の載置面３１１ａと背板４１の当接面４１ａとにより被研削物Ｂを安定的に支持することができ、回転砥石２１１により被研削物Ｂを研削する際、たとえ被研削物Ｂの送り速度を速めたとしても、研削面２１１ａを被研削物Ｂに確実に押し当てて高い加工精度で被研削物Ｂを研削することができる。

＜芯材の製造方法＞
芯線の製造方法の一態様は、上述した研削加工機を用い、長手形状の被研削物を研削加工することで芯材（製造物）を製造する方法である。

当該芯線の製造方法に用いる被研削物は、棒材であってもよく、素線を巻回した螺旋状の巻線であってもよい。また、被研削物は、中実形状であってもよく、中空形状であってもよい。

芯材の製造方法は、例えば、
［１］当該研削加工機を用い、長手形状の被研削物を把持して底板および背板により被研削物を支持する工程、
［２］回転砥石および被研削物を回転させ、上記回転砥石を進出させて上記被研削物を研削する工程、
［３］工程［２］を行いながら、被研削物を長軸方向に沿って進行させる工程、および
［４］工程［２］または工程［３］を行いながら、研削部を冷却する工程、
を含むように構成することができる。以下、各工程について、図４Ａ～図４Ｄを参照して詳述する。ここでは、研削加工機として＜研削加工機＞の項で説明した研削加工機１、被研削物Ｂとして断面が円形である単一の細線Ｂ１を用い、ガイドワイヤのコアワイヤ（芯線）を製造する方法について説明する。

［工程１］
本工程は、研削加工機１を用い、長手形状の被研削物Ｂを把持して底板および背板により被研削物Ｂを支持する。具体的には、例えば、細線Ｂ１の一部をチャック１１１により把持（固定）した後、図４Ａに示すように、細線Ｂ１を底板３１１の載置面３１１ａ上に載置しかつ背板４１の当接面４１ａに当接させて支持する。

［工程２］
本工程は、回転砥石および被研削物を回転させ、上記回転砥石を進出させて被研削物Ｂを研削する。具体的には、図４Ｂに示すように、例えば、回転送り装置１１２を用いて細線Ｂ１を回転させながら、回転する回転砥石２１１を進出させて細線Ｂ１の外周を研削する。回転砥石２１１および細線Ｂ１の回転方向は、同方向（例えば、回転砥石２１１および細線Ｂ１が共に時計回りまたは反時計回りに回転）でもあってもよく、逆方向（例えば、回転砥石２１１および細線Ｂ１の一方が時計回りに回転し他方が反時計回りに回転）であってもよい。研削部Ｋにおける回転砥石２１１の周速と細線Ｂ１の周速との差（相対速度）を適宜選択することで、細線Ｂ１の研削速度を調整することができる。なお、底板３１１は、図３Ａに示すように、回転砥石２１１の進出に伴って回転砥石２１１の進出方向と同じ方向に移動してもよい。

［工程３］
本工程は、工程２を行いながら、被研削物Ｂを長軸方向に沿って進行させる。具体的には、図４Ｃに示すように、例えば、回転送り装置１１２を用いてチャック１１１を長軸方向に移動することで細線Ｂ１を進行させることができる。細線Ｂ１の進行は、連続的であってもよく、断続的であってもよい。

［工程４］
本工程は、工程２または工程３を行いながら、研削部Ｋを冷却する。具体的には、図４Ｄに示すように、例えば、研削液吐出ノズル５１１を用いて研削部Ｋに研削液Ｃを断続的または連続的に放射し、細線Ｂ１や回転砥石２１１の冷却、研削部Ｋの潤滑、研削粉Ｐなどの除去等を行う。なお、背板４１に溝部４１ｂが設けられているため、研削液Ｃや研削粉Ｐは溝部４１ｂに流入し、研削液Ｃの勢力や研削粉Ｐにより細線Ｂ１がぶれるのが抑制される。

なお、工程２における細線Ｂ１および回転砥石２１１の回転速度、並びに回転砥石２１１の進出速度、工程３における細線Ｂ１の進行速度等は、細線Ｂ１や回転砥石２１１の材質、研削液Ｃの種類等の諸条件によって適宜決定することができる。

以上のように、当該芯材の製造方法は、＜研削加工機＞の項で上述した研削加工機１を用い、長手形状の被研削物Ｂを研削加工することで芯材を製造するので、被研削物Ｂを安定的に支持することができ、たとえ被研削物Ｂの長軸方向への進行速度を高めたとしても、高い加工精度で被研削物Ｂを研削することができる。その結果、高い加工精度の芯材を迅速に得ることができる。

また、上述した芯材の製造方法によれば、底板３１１の載置面３１１ａと背板４１の当接面４１ａとにより被研削物Ｂを安定的に支持することができる。このため、当該製造方法は、例えば、ガイドワイヤにおけるコアワイヤのような細くて剛性が小さい（曲がり易い）芯材を製造するのに好適に用いることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上述した実施形態では、背板４１が鉛直方向に沿って延びる当接面４１ａを有する態様を図示しながら研削加工機１について説明した。しかしながら、図３Ｃに示すように、背板４１３は、被研削物Ｂに向かって傾斜（鉛直上方の部位が被研削物Ｂ側に向かって傾倒）している当接面４１３ａを有していてもよい。かかる場合、傾斜する角度は、鉛直線に対して０°超３０°以下が好ましく、０°超１０°以下がより好ましい。これにより、被研削物Ｂをより確実に支持することができる。

また、上述した実施形態では、底板３１１が水平方向に延びる載置面３１１ａを有する態様を図示しながら研削加工機１について説明した。しかしながら、図３Ｄに示すように、底板３１１４は、背板４１の当接面４１ａに向かって下降するように傾斜している載置面３１１４ａを有していてもよい。かかる場合、傾斜する角度は、水平線に対して０°超１５°以下が好ましく、０°超１０°以下がより好ましい。これにより、被研削物Ｂをより確実に支持することができる。

また、上述した実施形態では、背板４１が溝部４１ｂを有する研削加工機１について説明した。しかしながら、図３Ｅに示すように、背板４１５は、溝部を有さない平面形状の当接面４１５ａを有していてもよい。

また、上述した実施形態では、冷却装置５１を備えている研削加工機１、および研削部Ｋを冷却する工程４を備えている芯線の製造方法について説明した。しかしながら、本発明の効果を損なわない限り、冷却装置を備えていない研削加工機（不図示）や、冷却する工程を含まない芯線の製造方法であってもよい。

１研削加工機
１１駆動装置
２１１回転砥石
２１１ａ研削面
２１２回転軸
３１１底板
４１背板
４１ｂ溝部
Ｂ被研削物

Claims

長手形状の被研削物における長軸方向の一端部を開放すると共に、前記長軸方向に進行させながら研削する研削加工機であって、
前記被研削物を長軸廻りに回転させながら前記長軸方向に沿って進行させる駆動装置と、
前記長軸に平行な回転軸を有し、かつ略円筒状の研削面を前記被研削物に向かって進出可能な回転砥石と、
前記被研削物を載置する平面形状の底板と、
前記被研削物の前記回転砥石と反対側に配置され、前記反対側から前記被研削物を支持しかつ鉛直方向または前記被研削物に向かって傾斜する略平面形状の背板と、を備え、
前記底板を前記研削面で研削しながら、前記底板が水平方向であって前記回転砥石の進出方向と同じ方向に移動することを特徴とする研削加工機。
前記背板および前記底板のそれぞれは、前記長軸方向において、前記回転砥石の研削面が位置する部位全体に亘って配置されている請求項１に記載の研削加工機。
前記背板における前記被研削物を支持する部位に溝部を有している請求項１または請求項２に記載の研削加工機。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の研削加工機を用い、長手形状の被研削物を研削加工することで芯材を製造する芯材の製造方法。
ガイドワイヤにおけるコアワイヤの製造に用いられる請求項４に記載の芯材の製造方法。