JPH07171747A - 研削研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、研削研磨装置に関し、加工具を交
換することなく、しかも表面品位の優れた研磨加工が可
能な装置を提供することを目的とする。 【構成】 複数の加工工程に対応した複数種類の加工具
と、該複数種類の加工具のうち何れかを選択的に回転駆
動する駆動手段６と、を備えた研削研磨装置において、
前記複数種類の加工具が、所要の形状精度を得るようワ
ーク１２を研削する研削加工具１と、所要の表面粗さを
得るようワーク１２を研磨する研磨加工具２とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研削研磨装置、詳しく
は複数種類の加工具を選択的に使用することにより交換
作業なしで複数工程の研削・研磨加工に対応可能とした
研削研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被加工物（ワーク）に対して粗
さの異なる仕上げ加工を行う際には、研削砥石や研磨紙
を交換したり、被加工物をそれぞれ異なる装置で加工し
たりしているが、その着脱作業や調整作業が面倒であ
る。そこで、交換作業などをすることなく複数工程の仕
上げ加工を行う装置が提案されている。

【０００３】この種の装置としては、例えば特開平２−
２２４９５８号公報に記載されたものがある。この装置
は、複数の加工工程に対応した複数種類の研削部を有
し、その研削部を相対的に移動させて、使用する研削部
を切り換えるようになっている。そして、被加工物を加
工する場合、まず荒研削による加工を行い、次いで仕上
げ研削部による仕上げ加工を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の研削研磨装置にあっては、被加工面を砥石を
使って加工するため、残留応力がかなり大きく、表面品
位が悪くなるという問題があった。すなわち、図４に各
種加工面の残留応力の比較図（「第２８回機械技術研究
所研究講演会資料」）を示すように、研削（砥石）を用
いた加工では残留応力が大きくならざるを得ないからで
ある。

【０００５】一方、同図において、ラップやレジノイド
砥石を使った加工では残留応力が小さいことから、表面
品位をよくするにはラップまたは弾性工具を用いた加工
除去単位の小さい加工法が必要なことがわかる。ただ
し、研磨加工のみでは形状精度の向上は望めないため、
研削加工も必要である。そこで本発明は、加工具を交換
することなく、しかも表面品位の優れた研磨加工が可能
な装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、複数の加工工程に対応した複数種
類の加工具と、該複数種類の加工具のうち何れかを選択
的に回転駆動する駆動手段と、を備えた研削研磨装置に
おいて、前記複数種類の加工具が、所要の形状精度を得
るようワークを研削する研削加工具と、所要の表面粗さ
を得るようワークを研磨する研磨加工具とからなること
を特徴とするものであり、請求項２記載の発明は、前記
研削加工具が環状の研削砥石列と該砥石間に形成される
放射方向の溝とを有していることを特徴とするものであ
り、請求項３記載の発明は、前記溝の放射外方側の開口
部が、その側壁を回転方向に傾斜させて溝幅を拡げたも
のであることを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項４記載の発明は、前記研磨加
工具が流体圧を受けて変形しつつワークと相対変位する
弾性膜部を有することを特徴とするものであり、請求項
５記載の発明は、前記弾性体の膜部が、前記加工具の本
体部との間に流体室を形成し、流体排出手段により該流
体室内の流体を排出したとき、前記研磨加工具がワーク
から離隔するようにしたことを特徴とするものであり、
請求項６記載の発明は、前記弾性体の膜部が、前記加工
具の本体部との間に流体室を形成し、流体供給手段によ
り該流体室内に流体を供給したとき、前記研磨加工具が
前記研削加工具よりワーク側に突き出るようにしたこと
を特徴とするものであり、請求項７記載の発明は、前記
弾性体が弾性回復によってワークに接近または離隔する
ようにし、前記流体圧を流体室内に選択的に導入するこ
とにより前記研磨加工具をワークに対し当接および離隔
させるようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】さらに、請求項８記載の発明は、前記流体
室に流体を給排する流体通路が、前記駆動手段に連結す
る管状駆動部材内に設けられ、該流体通路が継手を介し
て外部の流体排出手段または流体供給手段に接続された
ことを特徴とするものであり、請求項９記載の発明は、
前記流体室に給排される流体の圧力を検出する圧力検出
手段を設けたことを特徴とするものであり、請求項１０
記載の発明は、前記研削加工具と研磨加工具とが前記駆
動手段に連結する共通の管状駆動部材を有することを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、複数種類の加工具
が、所要の形状精度を得るようワークを研削する研削加
工具と、所要の表面粗さを得るようワークを研磨する研
磨加工具とから構成される。したがって、複数の加工機
を用いる必要がないので、段取り換えに手間や時間をか
けることなく、適正な形状精度と良好な表面粗さおよび
表面品位が得られる。

【００１０】請求項２記載の発明では、研削加工具が環
状の研削砥石列と該砥石間に形成される放射方向の溝と
を有している。したがって、研削加工具に研削液をくま
なく供給できるとともに研削熱を効率的に除去でき、形
状精度が向上する。請求項３記載の発明では、溝の放射
外方側の開口部が、その側壁を回転方向に傾斜させて溝
幅を拡げたものである。したがって、研磨液を攪拌で
き、研磨部に研磨液を供給できるため、表面粗さを向上
できる。

【００１１】請求項４、５、６、７記載の発明では、研
磨加工具が流体圧を受けて変形する弾性膜部を有してい
る。したがって、複雑な機構を使わずに流体圧により容
易に研磨加工具と研削加工具の切り替えができる。請求
項８記載の発明では、管状駆動部材内の流体通路を通し
て外部の流体供給手段または流体排出手段により流体室
に流体を供給および排出することが可能となる。

【００１２】請求項９記載の発明では、流体室に給排さ
れる流体の圧力を検出する圧力検出手段が設けられる。
したがって、適正な研磨圧力を設定でき、また、研磨時
に研磨加工具の被加工物への接触を確認できる。請求項
１０記載の発明では、研削加工具と研磨加工具とが駆動
手段に連結する共通の管状駆動部材を有する。したがっ
て、研削加工具と研磨加工具の相対的な位置関係を外部
の流体給排手段により変更することで研削加工と研磨加
工が可能となり、段取り換え時間を短縮することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１〜図３は本発明に係る研削研磨装置
の一実施例を示す図である。まず、その構成を説明す
る。図１〜図３において、１は研削砥石列１ａと該砥石
に形成された放射方向の溝１ｂとを有するリング状の研
削加工具であり、加工具本体３の下面に固定されてい
る。研削加工具１の研削砥石列１ａは複数個設けられて
おり、特にその数は限定しない。溝１ｂも研削砥石列１
ａと同数個あるとともに放射方向に形成されており、そ
の放射外方側の開口部がその側壁を回転方向に傾斜させ
てテーパ状に溝幅を拡大したものになっている。２は研
削加工具１の内側中央部に設けた研磨パッド（研磨加工
具）で、この研磨パッド２は詳細を図示しないが弾性又
は可 性を有する柔軟な膜体に研磨面となる部分を設け
たもの（素材そのものあるいは研磨材を被着したもので
もよい）で、環状支持部材２ａを介して加工具本体に支
持されている。この研磨パッド２は、加工具本体３との
間に流体室２ｂを形成し、流体圧を受けて変形しつつワ
ークと相対変位する弾性膜部をもっているので、図示し
ない流体排出手段により流体室２ｂから流体（エアー）
を排出した時には、縮小してワーク１２から離隔し、図
示しない流体排出手段により流体室２ｂに流体を供給し
た時には、ワーク側に突き出るようになっている。４は
モータ６（駆動手段）に連結して加工具本体３を回転さ
せる管状のロータリシャフト（管状駆動部材）であり、
ロータリシャフト４内には流体室２ｂに流体を給排する
回転エアー供給チューブ５ａが挿通されている。この回
転エアー供給チューブ５ａの下端は加工具本体３に固定
されており、その上端はロータリ継手７を介して固定エ
アー供給チューブ５ｂに接続されている。モータ６は、
研削加工具１および研磨パッド２が装備された加工具本
体３をロータリシャフト４を介して回転駆動するよう加
工機（全体は図示していない）の昇降台８に固定されて
いる。９は流体室２ｂに給排されるエア圧力を検出する
圧力検出器（圧力検出手段）である。１０は研削液を供
給する研削液供給ノズル、１１は研磨液を供給する研磨
液供給ノズルである。

【００１４】なお、図示しないがワーク１２は、例え
ば、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能なテーブル上に固定されて
水平方向に移動し、加工機（例えば、平面研削盤）の昇
降台８の昇降（Ｚ軸方向移動）に伴って昇降される研削
加工具１および研磨パッド２によって加工されるように
なっている。次に、その作用を説明する。

【００１５】まず、外部の流体排出手段により、研磨パ
ッド２の流体室２ｂ内のエアを排出して流体室２ｂ内を
負圧にして、研磨パッド２の弾性膜部２ａ部分が研削加
工具１の研削砥石列１ａの下端面から出ないようにす
る。次いで、加工機の昇降台８を切り込み方向に所定量
下降させる。次いで、モータ６により研削加工具１を装
備した加工具本体３を回転させ、それと同時に研削液供
給ノズル１０から研削液を研削加工具１および被加工面
１２に供給しながら、昇降台８部を一定の速度で下降さ
せて研削加工を開始する。研削加工では高速回転する研
削加工具１の研削砥石列１ａの砥石粒子によって、微小
な切り込みのもとにワーク１２の被加工面１２ａを微量
ずつ削り取って精密に仕上げるていくので、仕上げ面の
粗さは小さく、仕上げ寸法精度も高いが、砥石の回転速
度が非常に大きくなるため加工温度は高くなり、仕上げ
面に熱損傷が生じやすい。したがって、研削液を供給
し、この研削液は研削加工具１に設けたテーパ部を有し
た溝１ｂにより攪拌され、該溝１ｂを通り外周部から内
周部に入り研削部付近に到達し、研削加工に伴って発生
する研削熱を効率的に除去し、仕上げ面に熱損傷が生じ
ないようにする。所定位置まで切り込みが進むと、モー
タ６の回転および研削液の供給を止め、加工機の昇降台
８部を研削加工具１と被加工面１２ａが接触しない程度
に上昇させ、研削切り粉を除去するために、研削液供給
ノズル１０から研削液を再び研削加工具１とワーク１２
に供給する。

【００１６】次いで、外部の流体供給手段により、研磨
パッド２の流体室２ｂ内にエアを供給して、研磨パッド
２が研削加工具１の研削砥石列１ａの下端面から突き出
るようにする。次いで、加工機の昇降台８を研削加工具
１の下端面と被加工面１２ａとの間に間隙が設けられる
ように上昇させ、研磨パッド２が被加工面１２に接触す
るようにし、加工具本体３を回転させるとともに研磨液
供給ノズル１１から研磨液を供給しながら研磨加工を行
う。研磨加工では、研削加工により仕上げられたワーク
１２の表面あらさをさらに小さくしていくが、研削加工
と同様に研磨熱が発生して表面あらさに影響を与える。
したがって、研磨液を供給し、この研磨液は研削加工具
１に設けたテーパ部を有した溝１ｂにより攪拌される一
方、該溝１ｂを通り外周部から内周部に入り研磨部付近
に到達し確保されるため、表面粗さが向上する。研磨終
了後、研磨液の供給を止め、加工機の昇降台８を上昇さ
せ、被加工面１２ａから研磨パッド２を離隔する。

【００１７】このように、本実施例においては、加工能
率を向上させるために、１つの加工具本体３に研削加工
具１と研磨パッド２を装着し、加工具本体３を交換する
ことなく、単一のモータ６により、研削加工と研磨加工
を行うことができる。しかも研磨パッド２に弾性工具を
使用することで、ワークに対する形状精度を得るための
研削加工と弾性工具による表面仕上げのための研磨加工
が可能であるから、適正な形状精度と表面粗さ、および
良好な表面品位を得ることができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数種類
の加工具が、所要の形状精度を得るようワークを研削す
る研削加工具と、所要の表面粗さを得るようワークを研
磨する研磨加工具とから構成されるので、複数の加工機
を用いたり、段取り換えに手間や時間をかけなくてすむ
ので、適正な形状精度、表面粗さ、良好な表面品位を得
ることができる。

【００１９】請求項２記載の発明によれば、研削加工具
が環状の研削砥石列と該砥石間に形成される放射方向の
溝とを有しているので、研削加工具に研削液をくまなく
供給できるとともに研削熱を効率的に除去でき形状精度
を向上することができる。請求項３記載の発明によれ
ば、溝の放射外方側の開口部を、その側壁を回転方向に
傾斜させて溝幅を拡げているので、研磨液を攪拌でき、
研磨部に研磨液を供給できるため、表面粗さを向上する
ことができる。

【００２０】請求項４記載の発明では、研磨加工具が流
体圧を受けて変形する弾性膜部を有しているので、複雑
な機構を使わずに流体圧により容易に研磨加工具と研削
加工具の切り替えをすることができる。請求項５記載の
発明では、弾性膜部が、加工具の本体部との間に流体室
を形成し、流体排出手段により該流体室内の流体を排出
したとき、研磨加工具がワークから離隔するようにした
ので、複雑な機構を使わずに流体圧により容易に研磨加
工具と研削加工具の切り替えをすることができる。

【００２１】請求項６記載の発明では、弾性膜部が、加
工具の本体部との間に流体室を形成し、流体供給手段に
より該流体室内に流体を供給したとき、研磨加工具が研
削加工具よりワーク側に突き出るようにしたので、複雑
な機構を使わずに流体圧により容易に研磨加工具と研削
加工具の切り替えをすることができる。請求項７記載の
発明では、弾性膜部が弾性回復によってワークに接近ま
たは離隔するようにし、流体圧を流体室内に選択的に導
入することにより研磨加工具をワークに対し当接および
離隔させるようにしたので、複雑な機構を使わずに流体
圧により容易に研磨加工具と研削加工具の切り替えをす
ることができる。

【００２２】請求項８記載の発明によれば、流体室に流
体を給排する流体通路を、駆動手段に連結する管状駆動
部材内に設け、該流体通路を継手を介して外部の流体排
出手段または流体供給手段に接続しているので、簡単な
流体通路によりエア供給および排出を行うことができ
る。請求項９記載の発明によれば、流体室に給排される
流体の圧力を検出する圧力検出手段を設けたので、適正
な研磨圧力を設定できるとともに研磨時に研磨加工具の
被加工物への接触を確認することができる。

【００２３】請求項１０記載の発明によれば、研削加工
具と研磨加工具とが駆動手段に連結する共通の管状駆動
部材を有するので、研削加工具と研磨加工具の切り換え
および駆動を簡単な構成により達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研削研磨装置の一実施例を示すそ
の全体構成図である。

【図２】その加工具の下面図である。

【図３】研磨加工を行う場合の説明図である。

【図４】各種加工面の残留応力を示す従来の課題の説明
図である。

【符号の説明】

１ 研削加工具 １ａ 研削砥石列 １ｂ 溝 ２ 研磨パッド（研磨加工具） ２ａ 環状支持部材 ２ｂ 流体室 ３ 加工具本体 ４ ロータリシャフト（管状駆動部材） ５ａ 回転エアー供給チューブ（流体通路） ５ｂ 固定エアー供給チューブ（流体通路） ６ モータ（駆動手段） ７ ロータリ継手 ８ 昇降台 ９ 圧力検出器（圧力検出手段） １０ 研削液供給ノズル １１ 研磨液供給ノズル １２ ワーク １２ａ 被加工面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の加工工程に対応した複数種類の加工
   具と、該複数種類の加工具のうち何れかを選択的に回転
   駆動する駆動手段と、を備えた研削研磨装置において、 前記複数種類の加工具が、所要の形状精度を得るようワ
   ークを研削する研削加工具と、所要の表面粗さを得るよ
   うワークを研磨する研磨加工具とからなることを特徴と
   する研削研磨装置。
2. 【請求項２】前記研削加工具が環状の研削砥石列と該砥
   石間に形成される放射方向の溝とを有していることを特
   徴とする請求項１記載の研削研磨装置。
3. 【請求項３】前記溝の放射外方側の開口部が、その側壁
   を回転方向に傾斜させて溝幅を拡げたものであることを
   特徴とする請求項２記載の研削研磨装置。
4. 【請求項４】前記研磨加工具が流体圧を受けて変形しつ
   つワークと相対変位する弾性膜部を有することを特徴と
   する請求項１記載の研削研磨装置。
5. 【請求項５】前記弾性膜部が、前記加工具の本体部との
   間に流体室を形成し、流体排出手段により該流体室内の
   流体を排出したとき、前記研磨加工具がワークから離隔
   するようにしたことを特徴とする請求項４記載の研削研
   磨装置。
6. 【請求項６】前記弾性膜部が、前記加工具の本体部との
   間に流体室を形成し、流体供給手段により該流体室内に
   流体を供給したとき、前記研磨加工具が前記研削加工具
   よりワーク側に突き出るようにしたことを特徴とする請
   求項４記載の研削研磨装置。
7. 【請求項７】前記弾性膜部が弾性回復によってワークに
   接近または離隔するようにし、前記流体圧を流体室内に
   選択的に導入することにより前記研磨加工具をワークに
   対し当接および離隔させるようにしたことを特徴とする
   請求項４記載の研削研磨装置。
8. 【請求項８】前記流体室に流体を給排する流体通路が、
   前記駆動手段に連結する管状駆動部材内に設けられ、該
   流体通路が継手を介して外部の流体排出手段または流体
   供給手段に接続されたことを特徴とする請求項５、６又
   は７記載の研削研磨装置。
9. 【請求項９】前記流体室に給排される流体の圧力を検出
   する圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項４記
   載の研削研磨装置。
10. 【請求項１０】前記研削加工具と研磨加工具とが前記駆
    動手段に連結する共通の管状駆動部材を有することを特
    徴とする請求項１又は８記載の研削研磨装置。