(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】2023-11-15
(45)【発行日】2023-11-24
(54)【発明の名称】研削加工機および芯材の製造方法
(51)【国際特許分類】
B24B 5/04 20060101AFI20231116BHJP
B24B 41/06 20120101ALI20231116BHJP
B24B 5/38 20060101ALI20231116BHJP
【FI】
B24B5/04
B24B41/06 J
B24B5/38
(21)【出願番号】P 2019200818
(22)【出願日】2019-11-05
【審査請求日】2022-08-17
(73)【特許権者】
【識別番号】390030731
【氏名又は名称】朝日インテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000279
【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】深田 佑介
【審査官】大光 太朗
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-170597(JP,A)
【文献】特開平09-239649(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B24B 5/04
B24B 41/06
B24B 5/38
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手形状の被研削物を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、
前記略円筒状の研削面は、
長軸方向に沿って、製造物の
外径を補完する形状に形成されており、
前記被研削物を載置する略平面形状の底板と、
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に延設または前記被研削物に向かって傾斜した略平面形状の当接面を有する背板と、を備え、
前記底板および前記背板の少なくともいずれか一方が、前記被研削物を支持する部位に溝部を有して
おり、
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。
【請求項2】
前記底板および前記背板の少なくともいずれか一方が、前記溝部を複数有している請求項1に記載の研削加工機。
【請求項3】
前記背板における前記被研削物を支持する部位が、製造物の外周形状に対応する形状に形成されている請求項1または請求項2に記載の研削加工機。
【請求項4】
前記底板における前記被研削物を載置する部位が、前記背板方向に向かって下降している請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の研削加工機。
【請求項5】
請求項1から請求項
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。
【請求項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請求項
5に記載の芯材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研削加工機および芯材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
加工物(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盤が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上述したような研削盤によれば、加工物がV形の窪みに保持されるため、加工物の位置決め(保持)を容易に行えることが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述したような従来の研削盤を用いて研削を行う場合、例えば、研削加工の際に加工物に向けて放射される研削液(クーラントなど)の勢力や研削により生じた研削粉の加工物への付着などに起因して固定側板等に保持される加工物の位置が不安定となる可能性があり、これにより、研削された製造物の外周が粗面になったり製造物の外径に大きなバラツキを生じる虞がある。
【0006】
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。
【0007】
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、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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示のいくつかの態様は、
(1)長手形状の被研削物を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、
前記略円筒状の研削面は、製造物の外周形状に対応する形状に形成されており、
前記被研削物を載置する略平面形状の底板と、
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に延設または前記被研削物に向かって傾斜した略平面形状の当接面を有する背板と、を備え、
前記底板および前記背板の少なくともいずれか一方が、前記被研削物を支持する部位に溝部を有していることを特徴とする研削加工機、
(2)前記底板および前記背板の少なくともいずれか一方が、前記溝部を複数有している前記(1)に記載の研削加工機、
(3)前記背板における前記被研削物を支持する部位が、製造物の外周形状に対応する形状に形成されている前記(1)または(2)に記載の研削加工機、
(4)前記底板における前記被研削物を載置する部位が、前記背板方向に向かって下降している前記(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)から(4)のいずれか1項に記載の研削加工機、
(6)前記(1)から(5)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
(7)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(6)に記載の芯材の製造方法、である。
【0009】
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。「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。
【発明の効果】
【0010】
本発明は、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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】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2】
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3】
図1の実施形態のIII-III線で切断した概略的縦断面図である。
【
図4A】
図2の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4B】
図2の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4C】
図2の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4D】
図2の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4E】
図3の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4F】
図3の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図4H】
図2の変形例を示す概略的縦断面図である。
【
図5A】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。
【
図5B】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2の動作状態を示す図である。
【
図5C】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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
なお、本明細書において、「長軸」および「長軸方向」とは、特に限定がない限り、それぞれ、被研削物の長軸、および上記被研削物の長軸に沿う方向を指す。
【0014】
<研削加工機>
研削加工機の一態様は、長手形状の被研削物を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、上記略円筒状の研削面は、上記被研削物の加工形状に対応する形状に形成されており、上記被研削物を載置する略平面形状の底板と、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に延設または上記被研削物に向かって傾斜した略平面形状の当接面を有する背板と、を備え、上記底板および上記背板の少なくともいずれか一方が、上記被研削物を支持する部位に溝部を有している。
【0015】
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。
【0016】
図1~
図3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3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。
【0017】
駆動装置11は、被研削物Bを長軸廻りに回転させる。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を回転させることが可能な回転装置112とにより構成することができる。回転装置112は、例えば、モータ等により作動する。
【0018】
回転砥石211は、長軸に平行な回転軸を有し、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。略円筒状の研削面211aは、製造物の外周形状に対応する形状に形成されている。回転砥石211は、具体的には、例えば、長軸方向に沿って製造物の外径を補完する外径の研削面211a(研削加工により製造物を製造可能な研削面211a)を有するように、略円盤状に構成することができる。回転砥石211の回転中心には、回転軸212が取り付けられている。
【0019】
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)、アルミナ系材料等を採用することができる。
【0020】
底板311は、被研削物Bを載置する略平面形状の載置面311aを有する部材である。載置面311aは、その面311aを、例えば、水平に配置したり、回転砥石211や後述する背板41に向かって降下するように配置することができる。
【0021】
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が上記隙間から脱落するのを防止し、被研削物Bを下方から確実に支持することができる。
【0022】
ここで、底板における被研削物Bを載置する載置面は、
図4Aに示すように、背板41の当接面41aの方向に向かって下降するように傾斜していることが好ましい(底板3111参照)。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、研削の際、鋭角をなす二つの面(載置面3111aと当接面41a)と、回転砥石211の研削面211aとの間に被研削物Bをより確実に保持することができる。
【0023】
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4Bに示すように、底板3112は、例えば、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3112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4Cに示すように、底板3113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3113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3112,3113自体の研削を抑制することができ、結果として底板3112,3113の消耗を抑えることができる。
【0024】
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。
【0025】
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に当接して回転砥石211の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4Dに示すように、当接面414a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。
【0026】
なお、背板41は、被研削物Bを支持する部位が、製造物の外周形状に対応する形状に形成されていることが好ましい。背板41は、具体的には、例えば、長軸方向に沿って製造物の外径を補完する形状の当接面41a、すなわち、研削された被研削物B(製造物)を、被研削物Bの長軸を挟んで回転砥石211の反対側から長軸方向全体に亘って支持する当接面41aを有するように構成することができる。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、加工精度をより高めることができる。
【0027】
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41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。
【0028】
ここで、研削加工機1は、底板311および背板41の少なくともいずれか一方が、被研削物Bを支持する部位に溝部311b,41bを有するように構成することができる。溝部311b,41bは、例えば、底板311の載置面311aおよび/または背板41の当接面41aから、底板311および/または背板41の内部に向かって凹むように設けられる。
【0029】
底板311および背板41それぞれに設けられる溝部311b,41bの数は、それぞれ一つでもよいが、複数であることが好ましい。これにより、載置面311aや当接面41aにより被研削物Bをより均等に支持することができ、被研削物Bがぶれるのを効果的に抑制することができる。
【0030】
底板311に設けられる溝部しては、具体的には、例えば、鉛直方向に穿設された溝部311b等を採用することができる。研削加工機1では、複数の溝部311bを有する櫛状の底板311が例示されている。研削加工機1においては、溝部311bに隣接する底板311の端面が載置面311aとなる。
【0031】
背板41に設けられる溝部としては、具体的には、例えば、鉛直方向に貫設されかつ平面視で長軸方向に対して垂直な方向に穿設された溝部41b等を採用することができる。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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
以上のように、当該研削加工機1は、上記構成であるので、例えば、研削液や研削により生じた研削粉が溝部311b,41bに流入する分、研削液の勢力や研削粉による被研削物Bのぶれを防いで被研削物Bを安定的に保持することができ、高い加工精度で被研削物Bを研削することができる。
【0035】
<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。
【0036】
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。
【0037】
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、および
[3]工程[2]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5A~
図5C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。
【0038】
[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5A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。
【0039】
[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5Bに示すように、例えば、回転装置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、
図4Bに示すように、底板3112は、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。
【0040】
[工程3]
本工程は、工程2を行いながら、研削部Kを冷却する。具体的には、
図5C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、底板311および背板41にはそれぞれ溝部311b、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311bおよび溝部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。
【0041】
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。
【0042】
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、例えば、研削液Cや研削により生じた研削粉Pが溝部311b、41bに流入する分、研削液Cの勢力や研削粉Pによる被研削物Bのぶれを防いで被研削物Bを安定的に保持することができ、高い加工精度で被研削物Bを研削することができる。
【0043】
また、上述した芯材の製造方法によれば、研削液Cの勢力や研削粉Pによる被研削物Bのぶれを防いで被研削物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。
【0044】
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。
【0045】
例えば、上述した実施形態では、溝部311bが鉛直方向に穿設された底板311を例示した。しかしながら、底板は、被研削物Bを支持する部位に溝部を有していればよく、例えば、
図4Eに示すように、鉛直方向に対して斜め方向に穿設された溝部3115bを有する底板3115であってもよい。また、底板に設けられる溝部は、
図3に示すように、同一方向であってもよく(溝部311b参照)、
図4Fに示すように、異なる方向であってもよい(溝部3116b参照)。
【0046】
また、上述した実施形態では、溝部41bが鉛直方向に貫設されかつ平面視で長軸方向に対して垂直な方向に穿設された背板41を例示した。しかしながら、背板は、被研削物Bを支持する部位に溝部を有していればよく、例えば、
図4Gに示すように、長軸方向に対して斜め方向に穿設された溝部417bを有する背板417であってもよく、
図4Hに示すように、鉛直方向に貫設されていない溝部418b(鉛直方向における下端部にのみ形成された溝部418b)を有する背板418であってもよい。また、背板に設けられる溝部は、
図1に示すように、同一方向であってもよく(溝部41b参照)、
図4Iに示すように、異なる方向であってもよい(溝部419b参照)。
【0047】
また、上述した実施形態では、底板311および背板41にそれぞれ溝部311b、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、溝部は、底板および背板のうちのいずれか一方にのみ有していてもよい。
【0048】
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3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。
【符号の説明】
【0049】
B 被研削物
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
311b 溝部
41 背板
41b 溝部