JP2008200769A - 液中回転加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工具の回転により発生する液体流の工具への悪影響が少なく、加工の際に発生する切粉を効率よく捕集することのできる液中回転加工装置を提供する。
【解決手段】円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸３を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具１と、工具１を覆い工具１による加工部分と工具回転軸３の周囲と工具の外周面に対向する一部または全部に開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有するカバー２とを備えている構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水や油等の液体の中で工具を高速回転させて被加工物に対して切削や研磨等の機械加工を行う液中回転加工装置に関する。

一般に、水や油等の液体中にて工具を高速回転させて機械加工を行う加工装置においては、加工時に発生する切粉を加工点から除去するために、工具全体をカバーで覆うとともに、加工液をカバー外部からカバー内部の加工点へ注入する機構を備え、また、切粉を回収するために、切粉を含んだ加工液をカバー内部から回収する吸引系統を備え、さらに加工液から切粉を取り除くための加工液ろ過機構を備えているなど、システムが大掛かりなものとなる。加工液の注入機構、回収機構、ろ過機構を有する加工装置としては、放電加工装置もある。

このようなシステムが大掛かりとなることを防ぐ構成としては、工具とともに羽根車を回転させ、工具を覆うカバーの中から切粉を含んだ加工液を排出するというものがある（特許文献１，２参照）。しかし、液中で工具を回転させると、回転に伴い工具の回転中心から外径方向への流れが発生し、その流れにのって切粉が工具の接線方向に飛散するため、工具と同軸上に羽根車を配置しても切粉を回収することはできない。

また、上記特許文献１，２のように、工具全体をカバーで覆い、工具外周面以外の箇所から切粉を回収しようとすると、加工点から回収位置への液体流が必要となるが、カバーと被加工物を密着させると、カバー内へ外部から液体が流入しないため、液体流は発生せず、切粉回収は不可能である。更に、カバー内は乱流となり、工具自体の剛性が低い大径の砥石ディスク等は液体流により歪むため使用不可能である。カバーと被加工物を密着させない場合は、工具の回転によって発生する水流により、隙間から切粉が流出する。
特公昭６１−１９３８７号公報 特開２００５−２９７０９０号公報

上記のように液体中にて機械加工を行う加工装置においては、砥石ディスク、放電加工電極等の工具を液体中で高速回転させると、その回転により発生する液体流により、切粉が飛散するため、切粉回収が困難である。また、切粉を回収しようとすると、工具をカバーで覆い、そのカバーへの加工液供給機構、切粉回収機構、ろ過装置などが必要になり、システムが大掛かりとなる。また、工具をカバーで隙間無く覆うと、カバー内の液体流により工具回転が阻害される。

そこで本発明は、工具の回転により発生する液体流の工具への悪影響が少なく、加工の際に発生する切粉を効率よく捕集することのできる液中回転加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の液中回転加工装置は、円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、前記工具を覆い前記工具による加工部分と前記工具回転軸の周囲と前記工具の外周面に対向する一部または全部に開口部を有するカバーとを備えている構成とする。

また本発明の液中回転加工装置は、円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍の前記カバーに取り付けられ切粉を含んだ液体を工具の回転により発生する流れによりカバー外に流出させる配管と、流出した液体を濾過するろ過装置と、濾過後の液体を前記工具回転軸の近辺から前記カバー内に戻しいれる配管とを備えている構成とする。

また本発明の液中回転加工装置は、円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具回転軸の近辺から前記カバー内に液体を供給する供給装置と、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍から前記カバーの外に切粉を含んだ液体を吸引する吸引装置とを備えている構成とする。

また本発明の液中回転加工装置は、円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具が被加工物に当たる箇所の近傍から前記カバー内に液体を供給する供給装置と、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍から前記カバーの外に切粉を含んだ液体を吸引する吸引装置を備えている構成とする。

本発明によれば、工具の回転により発生する液体流の工具への悪影響が少なく、加工の際に発生する切粉を効率よく捕集することのできる液中回転加工装置を提供することができる。

以下、本発明に係る液中回転加工装置の９つの実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の液中回転加工装置は、図１に示すように、円板状をなし回転することによって被加工物４に対して切削や研磨等の機械加工を施す工具１と、工具１を覆うカバー２と、工具１を回転させる工具回転軸３から構成されている。カバー２は、工具１が被加工物４に当たる部分と、工具回転軸３の周辺と、工具１の外周を覆う円筒面の一部または全部にそれぞれ開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有している。

このように構成された本実施の形態の液中回転加工装置においては、図２に示すように、工具回転軸３の周囲の開口部１２ｂから液体１５がカバー２内に流入し、加工部分開口部１２ａ、工具外周円筒面開口部１２ｃからカバー２外へ流出するという流れが生じる。

本実施の形態によれば、上記のように工具１の回転によって生じる液体１５の流れを整流することができる。また、整流することによって、カバー２内の工具１に液体流が与える影響を安定させ、工具１が剛性の低い砥石ディスク等の場合にも液体流による工具１の変形を防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る液中回転加工装置の第２の実施の形態を図３を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同じ構成には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態は第１の実施の形態の他に、カバー２の工具外周円筒面の開口部１２ｃに加工により発生する切粉を捕集するフィルタ５を設けた構成である。

本実施の形態によれば、工具１の回転によって生じる液体の流れを整流するともに、その流れとフィルタ５を利用することにより、外部に液体の回収装置を設けることなしに、加工により発生する切粉を捕集することができる。

本実施の形態の液中回転加工装置の３つの変形例を図４，５，６に示す。図４に示す第１の変形例は、厚い円盤状の工具１の回転軸３を両端支持部３ａ，３ｂで支持した構成であり、大形の加工装置に適する。図５に示す第2の変形例は、工具１の端面１ａで被加工物４に対して研磨等を行う構成である。図６に示す第３の変形例は、カバー２の工具１による加工部分の開口部１２ａと、工具回転軸３周辺の開口部１２ｂがつながった構成であり、簡易型の加工装置に適する。これら3つの変形例も液体の整流および切粉の捕集という本実施の形態の作用効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の液中回転加工装置の第３の実施の形態を図７を用いて説明する。なお第１，第２の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態は第１，第２の実施の形態の構成に加えて、カバー２の工具加工部分開口部１２ａの辺縁のうち、工具１が被加工物４から回転離脱する側に、被加工物４に接触するシール６を設けた構成である。

このように構成された本実施の形態の液中回転加工装置においては、シール６により、工具１が被加工物４から回転離脱する際に発生する切粉を、開口部１２ａからカバー２外に出さずに、カバー２内にとどめることが可能になり、フィルタ５による切粉の捕集率を向上させることができる。

本実施の形態の変形例を図８に示す。本変形例は、カバー２の工具加工部分開口部１２ａの辺縁の全周で、被加工物４に接触するシール６を設けた構成である。
このように構成された変形例の液中回転加工装置においては、工具１が被加工物４から回転離脱する際に発生する切粉に加え、工具１とともにつれ回っている切粉を、シール６により、開口部１２ａからカバー２外に出さずに、カバー２内に留めることが可能になり、フィルタ５による切粉の捕集率をさらに向上させることができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明に係る液中回転加工装置の第４の実施の形態を図９を用いて説明する。なお第１〜第３の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態は、前記第２，第３の実施の形態において、フィルタ５の一部または全てをカバー２の外部に外づけとして袋状のフィルタ１６を設けた構成である。

本実施の形態によれば、カバー２に外付けで袋状のフィルタ１６を設けることにより、フィルタの表面積を増やすことが可能となり、フィルタによる圧力損失を減らし、フィルタによる圧力損失が液体流に与える影響を減らすことで、フィルタによる切粉の捕集率を向上させることができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明に係る液中回転加工装置の第５の実施の形態を図１０を用いて説明する。なお第１〜第４の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態は第１〜第４の実施の形態の構成に、工具１が被加工物４から回転離脱する箇所近辺の、カバー２の工具外周面に、吸引配管２０を介して切粉を含んだ気体と液体を吸引する吸引装置７を設けた構成である。

本実施の形態の液中回転加工装置においては、カバー２の外周面に設けたフィルタ５だけではなく、吸引装置７によっても、切粉を回収することが可能となる。また、カバー２の工具外周円筒面に開口がなくても、切粉を回収することが可能となる。したがって、切粉捕集量の上限を増やし、液中回転加工装置の稼働時間を増加させることが可能となる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態を図１１を用いて説明する。本実施の形態の液中回転加工装置は、円板状をなし回転する工具１と、工具１による加工部分のみが開口したカバー２と、工具１を回転させる工具回転軸３と、カバー２の工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物４に接触するシール６と、工具１が被加工物４から回転離脱する箇所近辺のカバー２の工具１外周面に接続され切粉を含んだ液体を工具１の回転により発生する流れによりカバー２外に導く配管８ａと、切粉を含んだ液体を濾過するろ過装置９と、濾過後の液体を工具回転軸３近辺からカバー２内に戻す配管８ｂとから構成されている。

本実施の形態によれば、カバー２外の液体とカバー２内の液体が混ざることを防止できるため、切粉のカバー２外への流出を防止でき、切粉の捕集率を増大させることが可能となる。また、工具１の回転により発生する液体流のみを利用するため、液体の回収機構と供給機構を設ける必要がない。

（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態を図１２を用いて説明する。本実施の形態の液中回転加工装置は、円板状をなし回転する工具１と、工具１による加工部分のみが開口したカバー２と、工具１を回転させる工具回転軸３と、カバー２の工具１による加工部分開口部辺縁の全周で被加工物４に接触するシール６と、工具１が被加工物４から回転離脱する箇所近辺のカバー２の工具１外周面に接続され切粉を含んだ液体を吸引配管２０を介して吸引する吸引装置７と、工具回転軸３の周囲からカバー２内に液体を液体供給配管２１を介して供給注入する供給装置１０とから構成されている。

本実施の形態によれば、カバー２内の液体は供給装置１０から供給され吸引装置７によって吸引されて、カバー２外の液体とカバー２内の液体が混合することを防止できるため、切粉のカバー２外への流出を防止でき、切粉の捕集率を増大させることが可能となる。

（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態を図１３を用いて説明する。なお前記第７の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態の液中回転加工装置は、工具１による加工部だけではなく工具回転軸３の周囲も開口しているカバー２と、工具１が被加工物４から回転離脱する側とは反対側からカバー２内に液体を供給注入する供給装置１０とを備えている。

このように構成された本実施の形態の液中回転加工装置においては、カバー２の工具回転軸３の周囲の開口部１２ｂからカバー２内に流入する液体の流れと、供給装置１０からカバー２を通って吸引装置７へ流れる液体の流れが形成される。

本実施の形態によれば、カバー２の工具回転軸３近辺の開口部１２ｂからカバー２内に流入する液体の流れを利用することにより、供給装置１０の小容量化が可能となる。また、工具１の回転によって生じる流れに加え、供給装置１０から吸引装置７へ流れる液体の流れを利用することにより、切粉の捕集率を増大させることが可能となる。

（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態を図１４を用いて説明する。なお第１〜第８の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態の液中回転加工装置は、第１〜第８の実施の形態の構成のほかに、工具１と共に回転し回転により工具回転軸３周辺のカバー開口部１２ｂから液体を吸い込む羽根車１１を備えた構成である。羽根車１１の回転により、カバー２の工具回転軸３の周囲の開口部１２ｂから液体がカバー２内に流入する。

本実施の形態によれば、カバー２内に取り込む流体の量を増やすことができ、それにより、加工部に多量の液体を当てて発熱を抑えることができる。また、フィルタ５等に多くの液体を通すことが可能となり、切粉の捕集率を増加させることができる。また、供給装置１０の容量を小さくすることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 本発明の第１の実施の形態の液中回転加工装置の作用を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 本発明の第２の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 本発明の第２の実施の形態の第１の変形例の液中回転加工装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 本発明の第２の実施の形態の第２の変形例の液中回転加工装置の構成を示す一部切欠き側面図。 本発明の第２の実施の形態の第３の変形例の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第３の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第３の実施の形態の変形例の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第４の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第５の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第６の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第７の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第８の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示す平面図。 本発明の第９の実施の形態の液中回転加工装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

１…工具、１ａ…端面、２…カバー、３…工具回転軸、３ａ，３ｂ…支持部、４…被加工物、５…フィルタ、６…シール、７…吸引装置、８ａ，８ｂ…配管、９…ろ過装置、１０…供給装置、１１…羽根車、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…開口部、１５…液体、１６…フィルタ、２０…吸引配管、２１…液体供給配管。

Claims (10)

1. 円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、前記工具を覆い前記工具による加工部分と前記工具回転軸の周囲と前記工具の外周面に対向する一部または全部に開口部を有するカバーとを備えていることを特徴とする液中回転加工装置。
2. 前記工具の外周面に対向する前記カバーの開口部の全部または一部に加工により発生する切粉を捕集するフィルタを備えていることを特徴とする請求項１に記載の液中回転加工装置。
3. 前記カバーの工具加工部分開口部の辺縁の前記工具が被加工物から回転離脱する側に被加工物との間を遮蔽するシールを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液中回転加工装置。
4. 前記カバーの工具加工部分開口部の辺縁の全周に被加工物との間を遮蔽するシールを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液中回転加工装置。
5. 前記カバーの外部に袋状のフィルタが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の液中回転加工装置。
6. 前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍の前記カバーに接続され切粉を含んだ液体を前記カバーの外に吸引する吸引装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液中回転加工装置。
7. 円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍の前記カバーに取り付けられ切粉を含んだ液体を工具の回転により発生する流れによりカバー外に流出させる配管と、流出した液体を濾過するろ過装置と、濾過後の液体を前記工具回転軸の近辺から前記カバー内に戻しいれる配管とを備えていることを特徴とする液中回転加工装置。
8. 円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具回転軸の近辺から前記カバー内に液体を供給する供給装置と、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍から前記カバーの外に切粉を含んだ液体を吸引する吸引装置とを備えていることを特徴とする液中回転加工装置。
9. 円板状をなし前記円板の中心に設けられた工具回転軸を回転軸として回転して液体中に存在する被加工物に対して機械加工を行う工具と、工具を覆い前記工具による加工部分に開口部を有するカバーと、前記カバーの工具加工部分開口部辺縁の全周で被加工物との間を遮蔽するシールと、前記工具が被加工物に当たる箇所の近傍から前記カバー内に液体を供給する供給装置と、前記工具が被加工物から回転離脱する箇所の近傍から前記カバーの外に切粉を含んだ液体を吸引する吸引装置を備えていることを特徴とする液中回転加工装置。
10. 前記カバー内の前記工具回転軸に、回転により前記工具回転軸の周囲の前記カバーの開口部から液体を吸い込む羽根車が取り付けられていることを特徴とする請求項１，７，８，９のいずれかに記載の液中回転加工装置。

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