特許 7351183 研削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/14 20060101AFI20230920BHJP

   B24B 55/02 20060101ALI20230920BHJP

   B24B 5/35 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

B24B49/14

B24B55/02 A

B24B5/35

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019200056

(22)【出願日】2019-11-01

(65)【公開番号】P2021070135

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芝田 浩之

(72)【発明者】

【氏名】森田 浩

(72)【発明者】

【氏名】村尾 拓哉

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１３２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０８９４５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１８８５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－００９１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０６９０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０００８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８４４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３８４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９４６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ４９／１４

Ｂ２４Ｂ ５５／０２

Ｂ２４Ｂ ５／３５

Ｂ２３Ｑ １１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作物を研削する砥石と、前記砥石を回転駆動する駆動機構と、前記工作物と前記砥石とを相対移動させる移動機構と、前記駆動機構及び前記移動機構を制御する制御部とを備え、研削点にクーラントノズルからクーラントを供給しながら前記工作物を研削する研削装置であって、
前記制御部は、前記研削点から発せられる熱を検出するセンサの検出値に基づいて前記クーラントの供給状態を検出し、
前記センサは、前記クーラントノズルから吐出される前記クーラントの下流側であって前記研削点よりも下方で前記クーラントを受ける受け部材に取り付けられ、
前記研削点から発せられる火花を受ける前記受け部材の表面とは反対側の裏面に前記センサが取り付けられている、
研削装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記センサの検出値に基づいて前記クーラントの供給量を制御する、
請求項１に記載の研削装置。

【請求項3】

前記センサは、前記受け部材を通過する熱流を検出する熱流センサである、
請求項１又は２に記載の研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転駆動する砥石によって工作物を研削加工する研削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載の研削装置は、モータにより回転駆動される工作物と、工作物の外周面を研削する砥石と、工作物の研削点付近にクーラント液を供給するクーラントノズルと、クーラントの温度を測定する温度センサと、研削点におけるクーラントまたは研削点を通過したクーラントの温度を計測する温度計測部としての熱電対と、熱電対で計測された温度に基づいてクーラントの供給量を調整する制御部と、を備えている。熱電対は、研削点の下部であってモータ本体のクーラントが当たる部分に取り付けられている。

【0004】

特許文献１に記載の研削装置では、熱電対で計測された温度が所定温度を超えている場合には、制御部がクーラントの供給量を増加させるようにクーラント供給ポンプを制御する。これにより、クーラントの供給量の適正化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－１３２０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の研削装置では、研削点から発せられる火花とクーラントの双方が熱電対に直接もたらされると、熱電対で計測される温度の変動が激しくなり、必ずしも適切にクーラントの供給量の適正化を図ることができないおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、クーラントの供給状態の検出結果の正確性を高めることが可能な研削装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記の目的を達成するため、工作物を研削する砥石と、前記砥石を回転駆動する駆動機構と、前記工作物と前記砥石とを相対移動させる移動機構と、前記駆動機構及び前記移動機構を制御する制御部とを備え、研削点にクーラントノズルからクーラントを供給しながら前記工作物を研削する研削装置であって、前記制御部は、前記研削点から発せられる熱を検出するセンサの検出値に基づいて前記クーラントの供給状態を検出し、前記センサは、前記クーラントノズルから吐出される前記クーラントの下流側であって前記研削点よりも下方で前記クーラントを受ける受け部材に取り付けられ、前記研削点から発せられる火花を受ける前記受け部材の表面とは反対側の裏面に前記センサが取り付けられている、研削装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る研削装置によれば、クーラントの供給状態の検出結果の正確性を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の全体構成を示す説明図である。

【図2】図２（ａ）は、砥石の回転軸方向に沿って見た場合の研削装置の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は、砥石と工作物との並び方向であって、砥石側から見た場合の研削装置の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、砥石、工作物、及び熱流センサの構成を示す斜視図である。

【図4】図４（ａ）は、熱流センサに熱流が貫通する状態を示した説明図であり、図４（ｂ）は、熱流センサの構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
本実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0012】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置１００の全体構成を示す説明図である。

【0013】

図１に示すように、研削装置１００は、土台となるベッド１と、軸状の工作物８０を研削する円盤状の砥石２と、砥石２を回転駆動する駆動機構としての砥石用電動モータ３と、工作物８０に対して砥石２を相対移動させる移動力を発生するＸ軸モータ４１及びＹ軸モータ５１と、砥石用電動モータ３、Ｘ軸モータ４１、及びＹ軸モータ５１を制御する制御部６と、を備えている。

【0014】

ベッド１には、Ｘ軸方向に延びるＸ軸案内レール１０ａ，１０ｂが設けられ、Ｘ軸案内レール１０ａ，１０ｂ上にはＸ軸テーブル４０が設置されている。Ｘ軸テーブル４０は、ベッド１上に設けられたＸ軸ボールねじ４２によってＸ軸方向に移動され、Ｘ軸案内レール１０ａ，１０ｂ上を摺動する。Ｘ軸ボールねじ４２は、ベッド１に設置されたＸ軸モータ４１によって駆動される。

【0015】

砥石２は、円盤状に形成されており、砥石用電動モータ３の出力軸に取り付けられている。砥石用電動モータ３は、Ｘ軸テーブル４０上に設置されたＹ軸テーブル２０に取り付けられている。

【0016】

Ｙ軸テーブル２０は、Ｘ軸テーブル４０においてＹ軸方向に延びたＹ軸案内レール４０ａ，４０ｂ上に設置されている。また、Ｙ軸テーブル２０は、Ｘ軸テーブル４０に設けられたＹ軸ボールねじ５２によってＹ軸方向に移動され、Ｙ軸案内レール４０ａ，４０ｂ上を摺動する。Ｙ軸ボールねじ５２は、Ｘ軸テーブル４０に配置されたＹ軸モータ５１によって駆動される。なお、Ｘ軸モータ４１、Ｙ軸モータ５１、Ｘ軸ボールねじ４２、及びＹ軸ボールねじ５２は、工作物８０と砥石２とを相対移動させる移動機構を構成する。

【0017】

工作物８０は、その軸方向の両端がベッド１上に設置された主軸台１１，１２に支持されており、主軸台１１，１２に内蔵されたモータによって回転駆動される。

【0018】

図２（ａ）は、砥石２の回転軸Ｏ_１方向（図１におけるＸ軸方向）に沿って見た場合の研削装置１００の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は、砥石２と工作物８０との並び方向（図１におけるＹ軸方向）であって、砥石２側から見た場合の研削装置１００の構成を示す模式図である。図３は、砥石２、工作物８０、及び熱流センサ７の構成を示す斜視図である。図２（ａ）及び図３では、砥石２及び工作物８０の回転方向を矢印で示している。以下の説明において、「上」「下」とは、鉛直方向の上下をいうものとする。

【0019】

図２（ａ）及び図３に示すように、研削装置１００は、研削点Ｐにクーラントノズル８１からクーラントを供給しながら工作物８０を研削する。クーラントノズル８１は、研削点Ｐの近傍に配置され、研削点Ｐの上部に位置している。また、クーラントノズル８１は、Ｙ軸テーブル２０に設置された連結パイプ８２に連結されている。連結パイプ８２には、クーラントの流用を計測する流量計９が配置されおり、この流量計９の計測値に基づいてクーラントの供給状態を監視することが可能である。また、流量計９の上流側には、クーラントを供給するクーラントポンプ９０が配置されている。クーラントポンプ９０は、制御部６と電気的に接続されており、制御部６によってクーラントの供給量が制御されている。

【0020】

工作物８０は、その外周面８０ａに当接する第１及び第２のシュー１３，１４によって回転可能に支持されている。第１のシュー１３は、その先端が研削点Ｐよりも下方に位置し、工作物８０の外周面８０ａに当接している。第２のシュー１４は、その先端が工作物８０の回転軸Ｏ_２に対して研削点Ｐと対称となる位置の工作物８０の外周面８０ａに当接している。ここで、研削点Ｐとは、工作物８０の外周面のうち砥石２によって研削される点をいう。

【0021】

また、研削装置１００は、研削点Ｐから発生される熱流を検出する熱流センサ７をさらに備えている。本実施の形態では、研削装置１００をＸＹ平面に垂直な方向に沿って見た場合に、熱流センサ７が、クーラントノズル８１から吐出されるクーラントの下流側であって研削点Ｐよりも下部に配置されている。熱流センサ７は、制御部６と電気的に接続されており、制御部６は熱流センサ７の検出値を取得可能である。

【0022】

熱流センサ７は、フレキシブル基板で形成された薄型平板状であり、その測定面７ａが、研削点Ｐから発せられる火花を受ける表（おもて）面７０ａを有する受け部材としてのプレート７０の裏面７０ｂに取り付けられている。プレート７０は、クーラントノズル８１から吐出されるクーラントの下流側であって研削点Ｐよりも下方でクーラントを受ける位置に取り付けられている。熱流センサ７は、プレート７０を通過する熱流を検出する。

【0023】

プレート７０は、例えば金属製あるいはセラミック製の部材であり、研削点Ｐからの火花に耐えうる耐熱性の高いものであり、熱流センサ７の検出精度を考慮して熱伝導性が高いものが好ましい。また、プレート７０は、Ｙ軸方向に対して傾斜して配置されており、研削点Ｐからの火花を受けやすいように設置されている。これにより、研削点Ｐで発せられる熱流をより正確に検出することができ、研削点Ｐでの異常を速やかに検知できる。

【0024】

本実施の形態では、熱流センサ７が、プレート７０の裏面７０ｂに取り付けられているので、直接、火花やクーラントが熱流センサ７にもたらされることがない。これにより、火花やクーラントが断続的に熱流センサ７に飛び散ることに起因したセンサの検出値の変動が抑制される。また、熱流センサ７と研削点Ｐとの間にプレート７０が設けられているので、研削点Ｐから発せられる火花が直接熱流センサ７に飛び散ることがなく、熱流センサ７が損傷することもない。

【0025】

図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に見た場合に、砥石２の一部と熱流センサ７の一部とが重なっていない。なお、砥石２の回転軸Ｏ_１方向における熱流センサ７の位置はこれに限られるものではなく、例えばＸ軸方向に見た場合に、熱流センサ７と砥石２とが重なる位置であってもよい。プレート７０の回転軸Ｏ_１方向における長さは、砥石２の回転軸Ｏ_１方向の長さよりも大きい。これにより、プレート７０は、砥石２の外周面２ａと工作物８０の外周面８０ａとの接点である研削点から発せられる火花を受けやすくなる。

【0026】

制御部６は、研削点Ｐから発せられる熱流を検出するセンサとしての熱流センサ７の検出値に基づいてクーラントの供給状態を検知する。

【0027】

より詳細には、制御部６は、熱流センサ７で検出された熱量が予め定められた閾値を超えた場合には、クーラントポンプ９０の供給量を増やすように制御する。例えばクーラントノズル８１が所定の位置からずれている場合や、クーラントノズル８１が破損してクーラントの供給量が適切でない場合には、冷却能力が低下する結果、過度に温度上昇した火花やクーラントが研削点Ｐからプレート７０に放たれる。そうすると、プレート７０を通過する熱流が増大し、熱流センサ７が検出する検出値も大きくなるため、クーラントの供給状態が異常であることを検知することが可能である。なお、上記した閾値は予め行う試験によって得られることができる。また、制御部６は、熱流センサ７で検出された熱量に基づいて、研削焼けの判定をすることも可能である。

【0028】

図４（ａ）及び（ｂ）は、熱流センサ７の原理を説明するための説明図であり、図４（ａ）は、熱流センサ７に熱流が貫通する状態を示し、図４（ｂ）は、熱流センサ７の構成例を示している。

【0029】

図４（ａ）に示すように、熱流センサ７の厚みをｄ、測定面７ａの温度をＴ_１、測定面７ａとは反対側の裏面７ｂの温度をＴ_２、熱流センサ７の熱伝導率をλとすると、熱流センサ７を通過する熱流Ｑは、以下の式で求められる。
Ｑ＝（Ｔ_１－Ｔ_２）λ／ｄ
つまり、熱流センサ７は、熱流センサ７の測定面７ａとその裏面７ｂとの間の温度差に起因して発生する電圧により、熱流センサ７を通過する熱流Ｑを検出する。

【0030】

図４（ｂ）に示すように、熱流センサ７では、複数の熱電対７００が測定点Ａと測定点Ｂとに多点で直列して接続され、これらの熱電対のうち一端にある熱電対と他端にある熱電対のそれぞれ接点が計測器端子９００に接続される。複数の熱電対７００が直列して接続されていることにより、測定点Ａと測定点Ｂとの間の温度差に起因した出力電圧が増幅される。これにより、熱流センサ７の感度が増大し、精度の高い検出が可能となる。

【0031】

以上説明した本実施の形態によれば、熱流センサ７がプレート７０の裏面７０ｂに取り付けられているので、安定的に熱流を検出することができる。これにより、例えばクーラントノズル８１が所定の位置からずれている場合や、クーラントノズル８１が破損してクーラントの供給量が適切でない場合には、冷却能力が低下する結果、研削点Ｐから発せられる熱流が過度に大きくなり、熱流センサ７が検出する熱流も大きくなる。これにより、クーラントの供給状態を正確に検知することが可能である。

【0032】

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0033】

上記の実施の形態では、制御部６が、熱流センサ７の検出した熱流が予め定めた閾値を超えた場合にクーラントの供給量を調整していたが、これに限定されず、制御部６がクーラントの供給位置が不適切な位置にあることを知らせる報知手段を有していてもよい。

【0034】

また、上記の実施の形態では、熱流センサ７がプレート７０に取り付けられていたが、これに限定されず、例えばクーラントを貯留する貯留タンクに取り付けられてもよい。この場合には、熱流センサ７は貯留タンクの裏面あるいは側面に取り付けられる。

【符号の説明】

【0035】

２…砥石 ３…砥石用電動モータ
６…制御部 ７…熱流センサ
４１…Ｘ軸モータ ５１…Ｙ軸モータ
７０…プレート（受け部材） ７０ａ…表面
７０ｂ…裏面 ８０…工作物
８１…クーラントノズル １００…研削装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】