(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記エア噴出口は、前記回転砥石の前記両側面と対向する前記規制スリットの内壁において互いに対向するように開口して配置されることを特徴とする請求項1に記載の研削加工装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の第一の実施形態に係る研削加工装置について図面を参照して以下に述べる。
図1(a)は、本発明の第一の実施形態に係る研削加工装置の主要部に関して、これを側方から見た場合の概略構成を示している。
図1(b)は、
図1(a)において矢印1(b)にて示す構成を当該矢印1(b)方向から見た状態を示し、
図1(c)は矢印1(c)にて示す構成を当該矢印1(c)方向から見た状態を示している。
【0012】
図に示す研削加工装置100は、砥石ユニット10、被加工物保持ユニット30、及び規制ブロックユニット50を有する。以下これら各々のユニットについて述べる。砥石ユニット10は、スピンドル13、フランジ15、及び回転砥石17を有する。円柱状のスピンドル13は延在軸を中心に回転するように、不図示の回転駆動機構に機械的に接続されている。環状の回転砥石17は、同じく環状のフランジ15によってスピンドル13と軸心が一致するように挟持、固定されている。より詳細には、厚さTの複数の回転砥石17が、ピッチPを保って複数枚のフランジ15によってスピンドル13に対して固定されている。
【0013】
被加工物保持ユニット30は被加工物1を保持し、回転砥石17に対して該被加工物1を相対的に移動させることによってその切削加工を可能とする。被加工物保持ユニット30は、被加工物1を保持する保持部31、ガイド34、及びガイドレール35を有する。保持部31は、図中X軸方向に開口し且つZ軸方向に延在するスリットを各々有する櫛歯形状からなる保持部上部材32及び保持部下部材33を有する。これら保持部上部材32及び保持部下部材33は櫛歯の突き出し部分により被加工物1を挟持、保持し、両部材を合わせて保持部本体31aを構成する。被加工物1を保持した状態で、これら部材各々のスリットは、対応するスリット同士連通し、保持部スリット31bを形成する。被加工物1を切断する際の切断位置が、該保持部スリット31b各々の略中心位置となるように、これら部材の櫛歯が配置される。なお、本発明において保持部スリット31bは、Z軸方向において保持部上部材32の上方から保持部下部材33の下方に貫通するZ軸貫通部、及び保持部上部材32及び保持部下部材33各々の隣り合った櫛歯の間に形成される空間も含む。
【0014】
なお、保持部31による被加工物1の具体的保持は、公知の任意の保持方法により実行される。ガイド34は該保持部31を支持し、ガイドレール35によって該ガイドレール35の延在方向であるZ軸方向に摺動可能に支持される。ガイド34は、公知の直線運動駆動手段と機械的に接続される。また、ガイドレール35は、研削加工装置100の不図示の基部に対して固定される。なお、
図1(a)において、図中Y軸は紙面に垂直な軸、X軸は紙面に平行であって図中左右方向に延在する軸、Z軸はこれらX、Y軸に垂直な方向に延在する軸であって、実施形態に示される構成の配置を述べるために便宜上定めたものであり、発明の実施に際しては実構成をこれら座標に対して任意に配置可能である。
【0015】
実際の加工工程においては、公知の従来の研削加工装置と同様の操作が為される。より詳細には、段階的に被加工物1に対して回転砥石17を相対的に近づくようにこれらを動かすプリンジ動作Rと、回転砥石17が被加工物1を相対的に横切るようにこれらを動かすストローク動作Sとを組み合わせ、切り込み動作を行う。従って、被加工物保持ユニット30は、回転砥石17に対して相対的に移動可能な構成物として把握される。なお、被加工物1の材質によっては、プリンジ動作Rを省略することも可能である。回転砥石17の周速度やプリンジ動作R及びストローク動作Sの各速度は、被加工物1の材質や回転砥石7の厚さT、粒度等の条件を考慮して総合的に決定される。
【0016】
本実施形態では、特徴的構成として規制ブロックユニット50を有する。以下、該規制ブロックユニット50について述べる。規制ブロックユニット50は、砥石ユニット10と一体として動作し、常に一定の位置関係を維持するように構成されている。該規制ブロックユニット50は、規制ブロック本体部51とエア供給配管系53とを有する。規制ブロック本体部51には、回転砥石7を挟み込むように規制板51bが配置され、該規制板51bによって形成される規制スリット51c内に回転砥石17が非接触な状態で位置する。規制スリット51cの内壁には、エア噴出口51aが開口している。エア噴出口51aに繋がるエア供給経路51dは規制ブロック本体部51の内部を通り、該規制ブロック本体部51に固定されるエア供給配管系53と連通している。エア供給配管系53は、更に不図示のエア供給源に接続されている。なお、規制スリット51cは、本実施形態において回転砥石17の厚さTより所定幅だけ大きい幅SWに設定されている。
【0017】
エア供給源より圧縮エアが供給されると、当該圧縮エアは前述したエア供給配管系53及びエア供給経路51dを通り、エア噴出口51aより規制スリット51c内に供給される。該エア噴出口51aより噴出されるエアは回転砥石17に対して押圧力を付加し、この押圧力の付加により回転砥石17のぶれや撓みの矯正が為される。規制スリット51c内に供給されたエアは該規制スリット51c内で拡散し、エア噴出口51aの開口周辺を越えて規制板51bに覆われた範囲に押圧力を発生させる。従って、回転砥石17のぶれや撓みは規制板51に覆われた範囲内で矯正される。
【0018】
以上の構成からなる研削加工装置100を用いることにより、規制ブロック本体部51から露出する領域での回転砥石17の回転位置が安定する。これにより該回転砥石17の外周部である所謂刃先のピッチ等が安定し、被加工物1の切断開始位置が安定し、切削加工精度の向上が見込まれる。なお、エアは回転砥石17の両側面と対向する規制スリット51cの内壁各々のエア噴出口51aから噴出するが、回転砥石17のぶれや撓みの好適な矯正のためには各々のエアより受ける押圧力が均等である必要がある。従って、一の規制スリット51c内(内壁面)において、エア噴出口51aはその両側面に互いに向かい合う位置であって、これより噴出されるエアが互いに対向するように配置されている。また、回転砥石17の両側面に供給されるエアの流量及び流速は、回転砥石17の両側面に対して互いに対応する位置に対して好適には均等の押圧力を与えるために、略一致していることが好ましい。
【0019】
次に、本発明の第二の実施形態について述べる。
図2(a)は、本発明の第二の実施形態に係る研削加工装置の主要部に関して、これを側方から見た場合の概略構成を示している。
図2(b)は、
図2(a)において面2(b)―2(b)にて切断された断面を見た状態を示し、
図2(c)は矢印2(c)にて示す構成を当該矢印2(c)方向から見た状態を示している。なお、図中において第一の実施形態において
図1(a)等に示された構成と同一の構成に関しては同じ参照番号にてこれらを示すこととし、ここでの説明は省略する。また、以下の説明では第一の実施形態と異なる部分についてのみ述べる。
【0020】
被加工物保持ユニット30では、保持部スリット31bは規制ブロックユニット50と同様に回転砥石17に応じた間隔で同数配されている。保持部スリット31bは、規制ブロック本体部51から回転砥石17が解放された後、回転砥石17をガイドする。この時圧縮エアなどの供給が無くても、周辺空気を保持部スリット31b内に巻き込むことにより、回転砥石17のぶれや撓みを安定方向に保持する効果がある。当該保持部スリット31bは被加工物1の直前直後に配置されているため、この周辺空気の巻き込みによる効果のみでも、被加工物1の切断精度に対する影響は大きい。本実施形態では、この保持部スリット31bに対して更に圧縮エアを供給することにより、この被加工物保持ユニット30においても回転砥石17に対する更なるぶれや撓みの矯正効果を得ることとしている。以下具体的な構成について述べる。本実施形態では、被加工物保持ユニット30の上部に、圧縮エアの供給を目的として板状部材41及び第二のエア供給配管系43を配している。第二のエア供給配管系43は、該板状部材41に圧縮エアを供給するためにこれに固定され、後述する第二のエア供給経路41bと連通する。第二のエア供給配管系43は、前述したエア供給配管系53と同様に、更に不図示のエア供給源に接続されている。なお、これら板状部材41及び第二のエア供給配管系43は、
図2(b)において二点鎖線にて示されている。
【0021】
保持部スリット31bは被加工物1を保持した際に、被加工物1の奥側に該保持部スリット31bの延在方向に沿って伸びる隙間部分が存在する。この隙間部分は保持部31をZ軸方向に貫通するZ軸貫通空間を形成し、該保持部スリット31bはこのZ軸貫通空間を形成可能な奥行きを有する。板状部材41はこのZ軸貫通空間を閉鎖するように配置される。板状部材41の第二のエア供給経路41bはこのZ軸貫通空間に対応する位置であって且つZ軸に沿った方向に延在し、且つ該Z軸貫通空間に向かって開口する第二のエア噴出口41aに繋がる。第二のエア供給配管系43を介して第二のエア噴出口41aに供給されたエアは、この保持部スリット31b内に
図2(a)中の矢印Bに沿ってエアを噴出させる。保持部スリット31b内に供給されたエアは被加工物1を越えてこの隙間部分に露出した回転砥石17の両側面に沿って均等に流れ、両側面に対して均等な圧力を各々対応する位置に付加する。第一の実施形態で述べた構成に対して更に当該圧力を付加することによって、回転砥石17のぶれや撓みを更に被加工物1を越えた位置においても矯正することが可能となる。
【0022】
また、本構成は、保持部スリット31b内に付着等して溜まり得る所謂切断スラッジ(切り粉)を吹き飛ばす等の効果も得られ、通常であれば生じ得るこれらスラッジの回転砥石17への再付着も防止できる。なお、本実施形態において例示した該板状部材41及び第二のエア供給配管系43の態様は部品加工の都合に準じており、同様の効果が得られれば当該態様に限定されない。また、回転砥石17の両側面に対して均等な付加圧力を生じさせなければならないことから、第二のエア噴出口41aはその軸心と回転砥石17の中心線(切断中心)とが一致することが好ましく、第二のエア供給経路41bも回転砥石17の該中心線の延在方向と一致するように配置されることが好ましい。第二のエア噴出口41aの配置をこのようにすることにより、回転砥石17の両側面に対してエアが均等に供給され、等しい流速を有する気流が生成される。
【0023】
次に、第二の実施形態と同様に、
図2を参照して本発明の第三の実施形態について述べる。第三の実施形態は、前述した第二の実施形態に対して、更に保持部スリット31bに第三のエア噴出口31cを配したことを特徴とする。第三のエア噴出口31cは不図示の第三のエア供給経路によって、エア供給配管系53や第二のエア供給配管系43と同様に不図示のエア供給源に接続されている。また、該第三のエア噴出口31cは、保持部下部材33において隣り合った櫛歯において、各々が向かい合うように配置されている。即ち、第三のエア噴出口31cは、保持部スリット31bの延在方向において被加工物1の両端(上下端)部の外側に存在する隙間部分に配置される。より詳細には、前述した規制ブロックユニット50におけるエア噴出口51aと同様に、保持部スリット31bの両側面に互いに向かい合う位置であって、これより噴出されるエアが互いに対向するように配置されている。
【0024】
この第三のエア噴出口31cより供給されるエアによっても、第一の実施形態で述べたエア噴出口51aより供給されるエアと同様の回転砥石17のぶれや撓みの矯正効果が得られる。なお、該第三のエア噴出口31cは、その配置上、回転砥石17が被加工物1に切り込む直前にぶれや撓みの矯正を行う。従って、得られる効果がエア噴出口51aより得られる効果を上回ることが期待される。なお、
図2(a)の例では、第三のエア噴出口31cを第二のエア噴出口41aよりも離れた位置に設けることとしている。これは第二のエア噴出口41a近傍では当該第二のエア噴出口41aより得られる矯正効果が存在することを勘案したものである。しかし、この近傍側である保持部上部材32における隣合った櫛歯の隙間部分にも第三のエア噴出口31cと同様の位置関係を満たす一対のエア噴出口を設けても良い。なお、以上の被加工物保持ユニット30に配された第二及び第三のエア噴出口は、本発明において、被加工物1を保持した状態において被加工物1の周囲に形成された空間である保持部スリット31bにエアを供給する第二のエア噴出口の夫々一態様として把握される。
【0025】
次に、本発明の第四の実施形態について述べる。
図3(a)及び(b)は前述した本発明の第一の実施形態において、被加工物1をより多く一度に加工する等、回転砥石17間のピッチが小さくなり規制スリット51cが極端に狭くなった場合に生じる恐れのある事態を模式的に示している。これら図面は、
図1(c)と同様の視野から見た回転砥石17とエア噴出口51a及びその近傍を拡大して示している。
図3(a)に示すように、例えば回転砥石17と規制板51bとの隙間の間隔が0.05mm以下のように極狭くなり、当該隙間に圧縮エアを噴出すると、図中矢印にて示すように規制スリット51cの内壁に延在してエアが流れる。この場合、このエアの流れは容易に高速化し、ベルヌーイの定理等に基づいてこの隙間での圧力が低下する事態が生じ得る。その結果、回転砥石17と規制スリット51c内壁とが互いに引き付けられる。ここで、回転砥石17の両面での圧力バランスが崩れた場合には、
図3(b)に示すように、回転砥石17と規制板51bとが互いに接触してしまうことが考えられる。第四の実施形態は当該事象を考慮したものである。
【0026】
以下に
図4(a)を参照して、第四の実施形態の詳細について説明する。
図4(a)及び(b)は、第四の実施形態について、
図3(a)等と同様に
図1(c)と同様の視野から見た回転砥石17とエア噴出口51a及びその近傍を拡大して示している。本実施形態では、エア噴出口51aの開口部に対して、
図4(a)に示すテーパ領域51e或いは
図4(b)に示す段差領域51fを設けている。テーパ領域51eは、エア供給経路51dに対し、規制スリット51cの内壁面に近づくにつれて、その内径を大きくしてゆくことにより得られる。段差領域51fは、規制スリット51cの内壁面より所定距離まで規制板51bに削りこんだ領域を形成し、エア噴出口51aの内径を大きくすることにより得られる。当該領域を設けることにより、圧縮エアは一旦その流速を落とした後に回転砥石17と規制スリット51c内壁との間の前述した隙間に流入することとなる。その結果、隙間流入後の極端な減圧が生じにくくなり、回転砥石17と規制スリット51内壁との引き付けあいを抑制するという効果が得られる。
【0027】
なお、
図4(a)及び(b)において、テーパ領域51e或いは段差領域51fとエア噴出口51aとは同軸で配置される状態を示している。しかし本発明は当該態様に限定されず、例えば
図5に示すように配置しても良い。
図5において、回転砥石17の外形が二点鎖線にて、エア噴出口51aが黒点にて、また段差領域51fの形成領域を実線にて示している。このように、エア噴出口51aと段差領域51fとを異なる軸を各々中心とするように形成しても良く、更に段差領域51fを楕円状等とし且つその中心をエア噴出口51aの配置と関係なく定めても良い。例えば、回転砥石17の回転方向に応じ、段差領域51fについて該回転方向の先側にこれを配し、段差領域が回転方向に引き伸ばされるように形成しても良い。更には段差領域を回転砥石17と同軸となる環状の溝形状とすることも可能である。これはテーパ領域51eの場合についても同様である。以上に述べたテーパ領域51e及び段差領域51fに例示されるエア噴出口51aの開口を種々の形状で広げた領域は、本発明において噴出口拡大部として総称される。
【0028】
次に、本発明の第五の実施形態について述べる。次に、
図6(a)は、本発明の第五の実施形態に係る研削加工装置の主要部に関して、これを側方から見た場合の概略構成を示している。
図6(b)は、
図6(a)において面6(b)―6(b)にて切断された断面を見た状態を示し、
図6(c)は矢印6(c)にて示す構成を当該矢印6(c)方向から見た状態を示している。なお、図中において第二の実施形態において
図2(a)等に示された構成と同一の構成に関しては同じ参照番号にてこれらを示すこととし、ここでの説明は省略する。また、以下の説明では第二の実施形態と異なる部分についてのみ述べる。
【0029】
本実施形態では、エア供給経路51dはこの規制スリット51cの掘り込み方向に沿って形成され、該規制スリット51cの最奥部であって規制スリット51cの幅SWの中央部において、回転砥石17に向かって開口するエア噴出口51aに繋がる。エア供給経路51dを介してエア噴出口51aに供給されたエアは、この規制スリット51c内に
図6(b)中の矢印Cに沿ってエアを噴出させる。規制スリット51c内に供給されたエアは回転砥石17の両側面に沿って均等に流れ、両側面に対して均等な圧力を付加する。当該圧力を付加することによって、回転砥石17のぶれや撓みを矯正することが可能となる。当該構成は、第一の実施形態に比較すると、回転砥石17の左右に生じさせる圧力の均等化が容易ではなく、矯正の効果も小さいと考えられる。しかし、規制板51bの幅であるピッチPが狭い場合であっても容易に構築できるというメリットがあり、回転砥石17の回転速度が小さい或いは外径が小さい等、周速度が低い場合には好適な効果が得られる。
【0030】
以上述べた第五の実施形態では、エア噴出口51aの開口位置を規制スリット51cの最奥部であって、回転砥石17の両側面に噴出したエアが均等に流れる構造としている。当該構造においても、第一の実施形態に示す構造と比較した場合に得られる効果が小さくなるが、規制スリット51c内に位置する回転砥石17の両側面に対して、両側面内において対向する位置に各々等しい大きさであって且つ向かい合う圧力を生成することができる。前記スリット内へのエア噴出口の配置を当該効果が得られるようにすることにより、本発明の目的とする効果が好適に得られる。また、当該実施形態は第一の実施形態等と組み合わせても良い。
【0031】
(実施例)
以下、回転砥石17のふれ幅と被加工物1の切断後の厚みのばらつきについて、本発明の実施例である研削加工装置100により得られた結果と、比較例としての従来の研削加工装置により得られた結果とを示す。条件として、回転砥石17の刃厚Tを0.2mm、規制スリット51cの幅SWを0.26mm、被加工物1の寸法を長さ70mm高さ30mmとした。また、実施例としての装置構成は第一の実施形態のもの、及び第二の実施形態のものを用い、比較例としての装置構成は第一の実施形態のものでエア供給を無くしたもの、及び規制ブロックユニット50自体を無くしたもの等を用いた。
【0032】
実際の結果、規制ブロックユニット50に対してのみエアを供給した(第一の実施形態)場合、回転砥石17のふれ幅は17μmで厚さばらつきは40μmであった。規制ブロックユニット50に対してエアを供給し且つ被加工物保持ユニット30に対してもエアを供給した(第二の実施形態)場合、回転砥石17のふれ幅は15μmで厚さばらつきは30μmであった。次に、比較例として規制ブロックユニット50は配するがエア供給を行わない場合、回転砥石17のふれ幅は25μmで厚さばらつきは70μmであった。最後に、規制ブロック50自体を用いなかった場合、回転砥石17のふれ幅は30μmで厚さばらつきは100μmであった。以上の結果より、本発明の実施により、回転砥石をスピンドルに固定するフランジが小径化し、回転砥石の突出部が大きくなった場合であっても、ぶれや撓みを抑制して最小の切り代で高精度な研削加工を実現出来ることが確認された。