JP2000000747A

JP2000000747A - ワーク研削装置

Info

Publication number: JP2000000747A
Application number: JP16545998A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsumoto; 淳松本
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ほぼ一定の切込み深さでワーク表面の全体を
研削できるようにする。【解決手段】ワーク研削装置に関し、フレーム１６６
の下部にロック装置１６８を設ける。このロック装置１
６８は、プレート１７２，シリンダ１９０，クランプ部
材１９８等を備える。プレート１７２をピストン１７４
に固定し、そのピストン１７４の往復移動とともに移動
するように設ける。フレーム１６６に設けたシリンダ１
９０の本体にはクランプ部材１９８の固定片を固定し、
そのピストンにはクランプ部材１９８の可動片を固定す
る。また、可動片はピストンの移動に伴って移動するよ
うになっている。この移動により、固定片および可動片
のあご部はプレート１７２を強固に把持する。そして、
ピストン１７４に連結されている砥石１８０が上下動し
ないように、スラブ１１４の端部付近において、適切な
タイミングで砥石１８０の位置をロックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研削材を用いて研削
を行うワーク研削装置に関し、ほぼ一定の切込み深さで
ワーク表面の全体を研削するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法で製造された一般鋼（普通
鋼）や、特殊鋼（炭素鋼）、ステンレス鋼等のようなワ
ーク表面には、種々の疵が存在していることがある。そ
して、ワーク表面に疵｛きず｝を残したまま圧延加工等
を施すと、その疵が拡大してしまう。その結果、製品の
歩留まりや品質を低下させる。このため、後工程に先立
って、上記疵をワーク研削装置で予め研削しておくこと
が求められる。

【０００３】従来のワーク研削装置に関する技術の一例
が、特開平７−１３６９２９号公報に開示されている。
当該公報に開示された技術によれば、まず、ワークの形
状および位置を計測する。その後、計測結果に基づい
て、研削材に相当する砥石がワークから脱落しないよう
に砥石の移動を制御しながら研削を行う。この移動制御
によって、ワーク表面のほぼ全部を研削することが可能
になる。ところで、図１０において砥石５００を矢印Ｄ
５０方向に移動させながら、所定の切込み深さΔｄでワ
ーク５０２の表面を研削するためには、砥石５００に所
定の荷重をかける必要がある。荷重がかかっている状態
を矢印Ｄ５２で示す。上記技術によってワーク５０２の
端部を研削すると、図１１に示すようにワーク５０２と
接触する部位の砥石５００に荷重が集中する。この荷重
の集中（すなわち単位面積当たりにかかる圧力）はワー
ク表面の端部にゆくほど大きくなるため、切込み深さが
深くなってしまう。結果として、図１１においてハッチ
で示した部位５０４が余分に研削されてしまう。したが
って、ワーク５０２の表面の全体について、ほぼ一定の
切込み深さで研削することができない。

【０００４】ここで、上記した荷重の集中を防止するに
は、ワーク５０２の端部にゆくほど砥石５００にかける
荷重を減らせばよい。しかし、切込み深さは、砥石５０
０の回転数を一定とするとき、砥石５００にかける荷重
と、砥石５００の移動速度とに関係する。すなわち、荷
重が大きくなるほど、あるいは移動速度が遅くなるほど
切込み深さが大きくなる。したがって、ワーク５０２の
表面全体でほぼ一定の切込み深さを達成するには、その
端部にゆくほど砥石５００にかける荷重を減らすととも
に、砥石５００の移動速度も減らさなければならない。
このときの荷重と移動速度との関係を図１２に模式的に
示す。図１２に示す例では、砥石５００が位置Ｌａから
位置Ｌｂに移動してゆくとき、移動速度が速度Ｖａから
０に、荷重が圧力Ｐａから０にそれぞれ次第に減ってい
る。なお、ワーク５０２の外側から内側に向けて研削を
始めるとき、荷重と移動速度との関係は荷重と移動速度
とを増加させる点を除いてほぼ同じである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、砥石にかける
荷重と砥石の移動速度との増減制御を正確に同時に行お
うとしても、制御系の遅れによってほぼ一定の切込み深
さを達成することは困難である。例えば荷重を目標値に
変化させる場合、現在の荷重を検出してから実際に荷重
を変化させるまでには少なからず時間を要する。その間
も砥石によってワーク表面を研削しているため、所望の
切込み深さ以上に研削してしまうことがある。このこと
は、砥石の移動速度を変化させる場合でも同様に発生す
る。したがって、ワーク表面の端部および端部近傍を含
めて、ほぼ一定の切込み深さでワーク表面の全体を研削
することができなかった。本発明はこのような点に鑑み
てなされたものであり、ほぼ一定の切込み深さでワーク
表面の全体を研削できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】請求項１に記載の
発明は、研削材に所定の荷重をかけてワーク表面を研削
するワーク研削装置において、ワーク表面の端部を基準
として所定距離内または不定距離内では、荷重をかけた
まま接線方向における研削材の位置を固定し、その状態
でワーク表面を研削する。請求項１に記載の発明によれ
ば、ワーク表面の端部を基準として所定距離内または不
定距離内では、荷重をかけた状態のままで、ワーク表面
に対して接線方向における研削材の位置を固定する。そ
の研削材の位置は固定したままであり、荷重や移動速度
等によっては変化しない。その状態でワーク表面の研削
を続けると、ほぼ一定の切込み深さでワーク表面の全体
を研削することができる。

【０００７】

【課題を解決するための第２の手段】請求項２に記載の
発明は、研削材に所定の荷重をかけてワーク表面を研削
するワーク研削装置において、ワーク表面の端部を基準
として所定距離内または不定距離内では、基準位置とワ
ーク表面との距離を一定にしてワーク表面を研削する。
請求項２に記載の発明によれば、ワーク表面の端部を基
準として所定距離内または不定距離内では、基準位置と
ワーク表面との距離を固定する。そして、その距離は一
定のままであり、荷重や移動速度等によっては変化しな
い。その状態でワーク表面の研削を続けると、ほぼ一定
の切込み深さでワーク表面の全体を研削することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
を図面に基づいて説明する。その実施の形態は、スラブ
の表面を研削するスラブ研削装置に本発明を適用したも
のであり、図１〜図８を参照しながら説明する。ここ
で、スラブ研削装置の構成について、図１には平面図
を、図２には側面図をそれぞれ示す。研削部の構成につ
いて、図３には正面図を、図４には右側面図をそれぞれ
示す。図５には図３のＶ−Ｖ断面図であって、ロック装
置の構成を示す。図６〜図８には、ロックを行う位置の
例を示す。

【０００９】図１および図２において、スラブ研削装置
１００はワーク研削装置に相当し、運転室１１０，油圧
ユニット１１６，集塵機１２２，駆動制御装置１２４，
インバータ装置１２６，キャリッジ１５０等を本体１０
２に備えている。運転室１１０では、オペレータがスラ
ブ１１４の研削を行うための各種指令を行う。油圧ユニ
ット１１６は、後述するシリンダ１７０，１９０等の作
動装置に対して油圧を供給／排出して作動させる。集塵
機１２２は、研削によって発生した粉塵を集めて排出す
る。駆動制御装置１２４はＣＰＵを中心に構成されてお
り、本体１０２に備えられた各種装置の動作を制御す
る。例えば、駆動制御装置１２４は所定のタイミングで
シリンダ１９０を作動させ、砥石１８０の位置をロック
したり、あるいはフリーにする。そしてモータ１２８，
１５８等に対して作動に必要な電力を供給する。インバ
ータ装置１２６は、後述するモータ１６２の駆動を制御
する。

【００１０】本体１０２は、レール１０８上を走行方向
（図１において矢印Ｄ４で示す図面左右方向）に移動可
能になっている。すなわち、モータ１２８を駆動させる
ことにより、車輪１０４を通じて走行方向に移動する。
この移動の際、補助車輪１０６によって脱線を防止して
いる。また、本体１０２の上部には、レール１０８間を
跨ぐようにレールビーム１２０が設けられている。その
レールビーム１２０には、キャリッジ１５０を横行方向
（矢印Ｄ２で示す図面上下方向）に移動させるためのレ
ール１１８が設けられている。なお、研削を行うスラブ
１１４は、テーブル１１２上に設置される。

【００１１】キャリッジ１５０には、位置検出器１５
６，モータ１５８，フレーム１６６等を備えている。こ
のキャリッジ１５０はモータ１５８を駆動させることに
より、車輪１５４を通じて上記レール１１８上を移動す
る。この移動の際、補助車輪１５２によって脱線を防止
している。さらに、位置検出器１５６がキャリッジ１５
０の現在位置を検出する。また、キャリッジ１５０に
は、図３に示すように、下方に向けてフレーム１６６が
設けられている。そのフレーム１６６の上部には、シリ
ンダ１７０の一端側が接続されている。また、フレーム
１６６の下部には、支軸１８４を介してフレーム１８２
が回動可能（図３に示す矢印Ｄ６方向）に設けられてい
る。フレーム１８２には、モータ１６２，砥石１８０等
が設けられている。そして、モータ１６２の駆動軸１６
０と、砥石１８０の従動軸１７８とはベルト１６４によ
って接続されている。そのため、モータ１６２の動力を
ベルト１６４を介して砥石１８０に伝達する。砥石１８
０には、研削によって生じた粉塵が飛散するのを防止す
るためにカバー１７６が設けられている。そのカバー１
７６は、上記シリンダ１７０の他端側に接続されてい
る。したがって、シリンダ１７０内の油圧量を制御する
とピストン１７４が移動し、砥石１８０がスラブ１１４
に対してほぼ上下方向に移動する。

【００１２】さらに、図３〜図５に示すように、フレー
ム１６６の下部にはロック装置１６８が設けられてい
る。ロック装置１６８は、プレート１７２，シリンダ１
９０，クランプ部材１９８等を備えている。プレート１
７２は、その長手方向部位をピストン１７４とほぼ平行
に設けるとともに、その端部をピストン１７４の先端部
に固定している。そのため、ピストン１７４が往復移動
すると、その移動とともにプレート１７２も移動する。
シリンダ１９０は、フレーム１６６に設けられている。
そのシリンダ１９０の本体にはクランプ部材１９８の固
定片１９６ａが固定され、ピストン１９２にはクランプ
部材１９８の可動片１９６ｂが固定されている。可動片
１９６ｂはピストン１９２の移動によって、図５に示す
ようにガイド１９４に沿って矢印Ｄ８方向に移動する。
さらに、固定片１９６ａおよび可動片１９６ｂのあご部
は、プレート１７２を強固に把持することができる。す
なわち、ピストン１７４に連結されている砥石１８０が
研削時に上下動しないように、砥石１８０の位置をロッ
ク（固定）する。このロックによって、スラブ１１４の
表面に対して接線方向における砥石１８０の位置が固定
される。それゆえ、基準位置（例えばピストン１７４の
先端位置）と、スラブ１１４の表面との間の距離は一定
になる。一方、これらのあご部でプレート１７２を把持
しない状態では、砥石１８０の位置をフリー（開放）に
することができる。

【００１３】砥石１８０のロック／フリーは、次のよう
なタイミングで行う。ここで、砥石１８０の位置をロッ
クする前後に、砥石１８０の位置をフリーにして研削す
るのはスラブ１１４の撓み（ゆるやかな凹凸）に合わせ
て一定の切込み深さでワーク表面の全体を研削するため
である。この場合、所望の切込み深さで研削されるよう
に、砥石１８０には所定の荷重をかける。（１）スラブ１１４の研削を終える過程では、図６に示
すようなタイミングで行う。図６の上側にはスラブ１１
４を側面図で示し、図６の下側には砥石１８０の位置を
ロックするタイミングを示す。砥石１８０でスラブ１１
４を矢印Ｄ１０方向に研削しているとき、スラブ１１４
の端部（位置Ｌ１２）から内側の位置Ｌ１０に達すると
シリンダ１９０を作動させ、砥石１８０の位置をロック
する。そして、砥石１８０の位置をロックしたまま研削
をし続け、スラブ１１４の端部を研削し終えてから砥石
１８０の位置をフリーにする。具体的には、スラブ１１
４の端部から外側の位置Ｌ１４に達してからシリンダ１
９０を作動させ、砥石１８０の位置をフリーにする。な
お、少なくとも砥石１８０からスラブ１１４と接触しな
くなった時点で砥石１８０の位置をフリーにしてもよ
い。また、位置Ｌ１０と位置Ｌ１２の距離、あるいは位
置Ｌ１２と位置Ｌ１４の距離は、いずれも所定距離（一
定距離）としてもよく、研削ごと等により不定距離とし
てもよい。（２）スラブ１１４の研削を始める過程では、図７に示
すようなタイミングで行う。図７の上側にはスラブ１１
４を側面図で示し、図７の下側には砥石１８０の位置を
ロックするタイミングを示す。砥石１８０を矢印Ｄ１２
方向に移動させているとき、スラブ１１４の端部（位置
Ｌ２２）から外側の位置Ｌ２０に達するとシリンダ１９
０を作動させ、砥石１８０の位置をロックする。そし
て、砥石１８０の位置をロックしたまま移動し続け、ス
ラブ１１４の端部を研削し始めた後に砥石１８０の位置
をフリーにする。具体的には、スラブ１１４の端部から
外側に所定距離の位置Ｌ２４に達してからシリンダ１９
０を作動させ、砥石１８０の位置をフリーにする。な
お、少なくとも砥石１８０からスラブ１１４と接触しな
くなった時点で砥石１８０の位置をフリーにしてもよ
い。また、位置Ｌ２０と位置Ｌ２２の距離、あるいは位
置Ｌ２２と位置Ｌ２４の距離は、いずれも所定距離とし
てもよく、研削ごと等により不定距離としてもよい。（３）ピッチ幅Ｐごとにスライドさせながら砥石１８０
を往復移動させ、スラブ１１４の研削を行う過程では、
図８に示すようなタイミングで行う。図８の上側にはス
ラブ１１４を平面図で示すとともに、その研削パスＣＬ
を示す。図８の下側には砥石１８０の位置をロックする
タイミングを示す。この場合には上記（１）と（２）と
を合わせたようなタイミングで砥石１８０の位置をロッ
クする。すなわち、スラブ１１４の端部（位置Ｌ３２）
よりも内側の位置Ｌ３０と、外側の位置Ｌ３６との間に
砥石１８０があるとき、その砥石１８０の位置をロック
する。したがって、図面右方向に移動している砥石１８
０は位置Ｌ３０に達するとロックされ、一旦スラブ１１
４の外側（位置Ｌ３４）に逃げる。その後、砥石１８０
はロックされたまま位置Ｌ３４から図面左方向に移動
し、位置Ｌ３０に達してからフリーになる。なお、位置
Ｌ３０と位置Ｌ３２の距離、あるいは位置Ｌ３２と位置
Ｌ３６の距離は、いずれも所定距離としてもよく、研削
ごと等により不定距離としてもよい。

【００１４】上記実施の形態によれば、スラブ１１４
（ワーク表面）の端部（位置Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）
を基準として所定距離内は、所定の荷重をかけた状態の
ままで、砥石１８０（研削材）の位置をロックする。す
なわち、スラブ１１４の端部付近において、適切なタイ
ミングで砥石１８０の位置をロックする。このロックに
よって、スラブ１１４の表面に対して接線方向における
砥石１８０の位置が固定される。ロック後、砥石１８０
の位置は一定であり、荷重や移動速度等によっては変化
しない。その状態でスラブ１１４の端部を研削し続ける
ので、スラブ１１４の端部を一定の切込み深さで研削す
ることができる。この場合、砥石１８０の位置をロック
する位置では、研削後のスラブ１１４の表面は滑らかに
研削される。したがって、スラブ１１４の表面の全体を
ほぼ一定の切込み深さで研削することができる。また、
砥石１８０の位置をロックすると、基準位置（例えばピ
ストン１７４の先端位置）とスラブ１１４の表面との距
離も一定になる。そして、その距離は一定のままであ
り、荷重や移動速度等によっては変化しない。その状態
でスラブ１１４の端部を研削し続けるので、スラブ１１
４の端部を一定の切込み深さで研削することができる。
この場合もまた、砥石１８０の位置をロックする位置で
は、研削後のスラブ１１４の表面は滑らかに研削され
る。したがって、スラブ１１４の表面の全体をほぼ一定
の切込み深さで研削することができる。

【００１５】〔他の実施の形態〕上述したワーク研削装
置において、他の部分の構造，形状，大きさ，材質，個
数，配置および動作条件等については、上記実施の形態
に限定されるものでない。例えば、上記実施の形態を応
用した次の各形態を実施することもできる。（１）上記実施の形態では、ロック装置１６８によって
ピストン１７４を固定し、砥石１８０の位置をロックし
た。この形態に代えて、フレーム１８２を固定し、砥石
１８０の位置をロックするようにしてもよい。すなわち
図９に示すように、支軸１８４に歯車２０２を固定し、
歯車２０２と噛み合う歯車２００を設ける。そして、歯
車２００をモータの回転軸等に接続することによって歯
車２００が回転しないように固定し、フレーム１８２が
支軸１８４を支点として回動しないようにする。すなわ
ち、フレーム１８２を固定して、砥石１８０が上下動し
ないように固定することができる。この場合には、基準
位置（例えばピストン１７４の先端位置）と、スラブ１
１４の表面との距離も一定になる。したがって、上記実
施の形態と同様の効果を得ることができる。このこと
は、下記（２）〜（４）においても同様である。（２）ディスクブレーキ方式によって、ピストン１７４
やフレーム１８２を固定し、砥石１８０の位置をロック
するようにしてもよい。すなわち、ロック装置１６８や
上記歯車２００，２０２に代えて、ディスクブレーキキ
ャリパ、ディスクブレーキパッド、ディスクホイール等
を設ける。そして、ディスクブレーキキャリパを作動さ
せることによって、ディスクブレーキパッドでディスク
ホイールを把持し、ピストン１７４やフレーム１８２を
固定する。

【００１６】（３）電磁作用による吸着によって、ピス
トン１７４やフレーム１８２を固定し、砥石１８０の位
置をロックするように構成してもよい。例えば、図５に
示すシリンダ１９０やクランプ部材１９８に代えて、電
磁石を用いる。そして、適切なタイミングで電磁石に電
流を流してプレート１７２に吸着させ、砥石１８０の位
置をロックする。この場合、プレート１７２には金属等
のように磁石に引き付けられるものを用いる必要があ
る。（４）吸引作用による吸着によって、ピストン１７４や
フレーム１８２を固定し、砥石１８０の位置をロックす
るように構成してもよい。例えば、図５に示すシリンダ
１９０やクランプ部材１９８に代えて、真空ポンプ等の
吸引装置を用いる。そして、適切なタイミングで吸引装
置を作動させてプレート１７２に吸着させ、砥石１８０
の位置をロックする。

【００１７】（５）上記実施の形態では、砥石１８０の
位置のロック／フリーをほぼ一瞬に行なった。この形態
に代えて、砥石１８０の位置のロック／フリーを次第に
（徐々に）行うようにしてもよい。すなわち、図５に示
すシリンダ１９０の油圧量を次第に増やし、クランプ部
材１９８によるプレート１７２の把持を次第に強固にす
る。同様に、ロック状態からシリンダ１９０の油圧量を
次第に減らし、クランプ部材１９８によるプレート１７
２の開放を次第に行う。この場合、単位時間当たりの増
減量を研削条件（砥石１８０の大きさやワークの材質
等）によって可変できるようになっていればなおよい。
こうすると、ロック／フリーによる衝撃を低く抑えるこ
とができる。したがって、ロック／フリーを行う位置で
切込み深さを滑らかにして研削することができる。（６）上記実施の形態では、基準位置は例えばピストン
１７４の先端位置に固定した。この形態に代えて、基準
位置をスラブ研削装置１００の任意の位置としてもよ
い。また、スラブ１１４ごとや、ワークの材質ごと、あ
るいは１回の研削ごと等で基準位置を変えてもよい。こ
うすれば、研削を行うに当たって最適な位置を選択する
ことができるので、スラブ１１４の表面の全体をより一
定の切込み深さで研削することができる。

【００１８】（７）上記実施の形態では、砥石１８０の
位置をロックすることによって、基準位置とスラブ１１
４の表面との距離を一定にした。この形態に代えて、所
定の基準位置とスラブ１１４の表面との距離を一定でき
るような他の形態によって実現してもよい。例えば、図
９に示すようにフレーム１８２に距離検出器２０４を設
ける。そして、従動軸１７８の位置（基準位置）と、ス
ラブ１１４の表面との距離が一定になるように、シリン
ダ１７０の油圧量を制御する。こうすれば、スラブ１１
４の端部を一定の切込み深さで研削することができる。
したがって、スラブ１１４の表面の全体をほぼ一定の切
込み深さで研削することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ほぼ一定の切込み深さ
でワーク表面の全体を研削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラブ研削装置を示す平面図である。

【図２】スラブ研削装置を示す側面図である。

【図３】研削部の構成を示す正面図である。

【図４】研削部の構成を示す右側面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ断面図であって、ロック装置の構
成を示す。

【図６】ロックを行う位置の例を示す図である。

【図７】ロックを行う位置の例を示す図である。

【図８】ロックを行う位置の例を示す図である。

【図９】研削部の構成を示す正面図である。

【図１０】砥石でワークを研削する様子を示す図であ
る。

【図１１】砥石でワークの端部を研削する様子を示す図
である。

【図１２】移動速度と荷重との関係を示す図である。

【符号の説明】

１００スラブ研削装置（ワーク研削装置）１１２テーブル１１４スラブ（ワーク）１５０キャリッジ１５６位置検出器１６８ロック装置１７０シリンダ１７２プレート１８０砥石（研削材）１９０シリンダ１９２ピストン１９４ガイド１９８クランプ部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研削材に所定の荷重をかけてワーク表面
を研削するワーク研削装置において、ワーク表面の端部を基準として所定距離内または不定距
離内では、荷重をかけたまま接線方向における研削材の
位置を固定し、その状態でワーク表面を研削するワーク
研削装置。
【請求項２】研削材に所定の荷重をかけてワーク表面
を研削するワーク研削装置において、ワーク表面の端部を基準として所定距離内または不定距
離内では、基準位置とワーク表面との距離を一定にして
ワーク表面を研削するワーク研削装置。