JP2000042875A - 純チタンまたはチタン合金の研削方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】難加工材である純チタンまたはチタン合金の被
研削材Ｗを正確かつ高い精度で研削加工し、また研削ベ
ルトの寿命を延長する。 【解決手段】研削機構１０の研削ベルト１３の駆動負
荷、切込み設定機構２０の切込み量、押圧機構３０の押
圧力を制御装置４０により一定に制御し、研削の際の研
削ベルト１３の押圧力、切削抵抗、発熱量等の切削条件
を確実に制御し、仕上げ精度を向上し、研削ベルト１３
の寿命を延長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延された純チタ
ンまたはチタン合金からなる板材または帯板材等の被研
削材を研削ベルトにより研削する方法および装置に関す
る。さらに特定すれば、本発明は研削条件を確実かつ正
確に制御し、研削ベルトの寿命の延長、仕上げ精度の向
上等をなすことができる研削方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、圧延された板材または帯板材
等の仕上げ等には、研削ベルトによる研削が行われてい
た。このような研削ベルトによる研削は、その研削条件
を制御することにより、研削ベルトの砥粒の破壊、脱
落、摩耗等を低減し、研削ベルトの寿命を延長させ、ま
た研削仕上げ精度も向上させることができる。

【０００３】このような研削条件の制御方式としては、
たとえば研削ベルトの押圧力を被研削材や研削ベルトの
種類等に対応して所定の値に維持しつつ研削するいわゆ
る定圧方式がある。また、研削の切込み量を被研削材や
研削ベルトの種類に対応して最適の値に設定し、この切
込み量を設定値に維持して研削をおこなういわゆる定切
込方式がある。さらに、被研削材や研削ベルトの種類等
に対応して、この研削ベルトを駆動する動力の負荷を所
定の値に維持しつつ研削するいわゆる定負荷方式があ
る。

【０００４】ところで、純チタンまたはチタン合金は、
難加工材であり、また加工硬化等が発生し易く、これら
の材料の圧延板材または圧延帯板材等を研削ベルトで研
削する場合には、この研削ベルトの寿命の短縮、研削仕
上げ精度の低下等の不具合が発生し、さらには薄い板材
では研削加工後にこの板材に反りが発生することもあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてなされたもので、純チタンまたはチタン合金か
らなる板材や帯板材等の被研削材を研削ベルトにより効
率的に研削し、また研削ベルトの寿命の延長、仕上精度
の向上等を達成することができる研削方法および装置を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
の方法は、純チタンまたはチタン合金の被研削材の表面
を研削ベルトにより研削する方法であって、上記の研削
ベルトによる研削の切込み量を設定する工程と、この切
込み量に対応して被研削材への研削ベルトの押圧力およ
び上記の研削ベルトを駆動負荷を設定する工程と、上記
の切込み量、押圧力および駆動負荷を上記の設定値に維
持しつつ研削ベルトにより被研削材を研削する工程、と
を具備したことを特徴とするものである。

【０００７】したがって、所定の切込み量に対して研削
ベルトの押圧力と、研削ベルトの駆動負荷の両方を所定
の値に制御することにより、この研削ベルトによる研削
条件を正確かつ確実に制御することができる。よって、
このような難加工材である純チタンまたはチタン合金の
被研削材を正確に研削することができ、また研削ベルト
の砥粒の破壊、脱落、摩耗等を制限し、その寿命を延長
させることができ、また仕上げ面の精度等も向上する。

【０００８】また、請求項２に記載の本発明の方法は、
前記の研削ベルトにより被研削材を研削する工程は、研
削部位に研削液を供給しつつ研削するものであることを
特徴とするものである。したがって、この研削液により
冷却、潤滑がなされ、より安定した条件で研削が可能と
なり、被研削材の仕上げ精度をより向上し、また研削ベ
ルトの寿命をより延長することができる。

【０００９】また、請求項３に記載の本発明の方法は、
前記の被研削材は板材または帯板材である。このような
板材または帯板材は、研削の際に反り等が発生しやすい
が、このような被研削材でも反りその他研削加工に付随
する不具合を防止することができる。

【００１０】また、請求項４に記載の本発明の装置は、
研削ベルトを駆動する駆動モータ機構と、上記の被研削
材を上記の研削ベルトに押圧しかつその押圧力を制御可
能な押圧機構と、上記の被研削材に対する研削ベルトの
切込み量を設定する切込み設定機構と、上記の切込み設
定機構、駆動モータ機構の負荷電流および上記の押圧機
構とを制御し、切込み量、研削ベルトの駆動負荷および
押圧力を所定の値に維持する制御装置とを具備したこと
を特徴とするものである。

【００１１】したがって、上記の制御装置により上記の
各機構を制御し、所定の切込み量、所定の押圧力、所定
の研削駆動負荷を維持し、自動的に正確かつ確実に研削
をすることができる。したがって、仕上げ精度が向上
し、また研削ベルトの寿命も延長され、かつ研削作業の
能率が向上する。

【００１２】また、請求項５に記載の本発明の装置は、
研削後の被研削材の厚さを測定する板厚計測機構を備
え、前記の制御装置はこの板厚計測機構からの信号に基
づいて、研削ベルト寿命の算定、研削ベルトの交換時期
算定、または被研削材の厚さ公差管理をなすことを特徴
とするものである。したがって、上記のように自動的に
正確に研削作業をおこなうことができるばかりでなく、
研削ベルトの寿命管理、研削精度の管理等も自動的にお
こなわれ、正確な研削を能率的におこなうことができ
る。

【００１３】また、請求項６に記載の本発明の装置は、
前記の研削ベルトによる被研削材の研削部位に研削液を
供給する研削液供給機構を備えたことを特徴とするもの
である。したがって、この研削液の供給により、より安
定した正確な研削が可能であり、より一層の仕上精度の
向上、研削ベルトの寿命の延長が達成される。

【００１４】また、請求項７に記載の本発明の装置は、
前記の被研削材は板材または帯板材であり、この被研削
材を所定の方向に送る送り機構を備えていることを特徴
とするものである。したがって、この被研削材が自動的
に送られるので、より正確な研削条件で研削ができ、よ
り一層の仕上げ精度の向上、研削ベルトの寿命の延長が
なされるとともに、研削作業の能率も向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態の方法および装置を説明する。図１には本発明の装
置の一実施形態を示す。このものは、純チタンまたはチ
タン合金からなる板材、または帯板材等の被研削材Ｗを
自動的に研削する装置である。

【００１６】図中の１は送り機構のピンチローラアセン
ブリである。これらのピンチローラアセンブリは、複数
のピンチローラから構成され、ピンチローラジヤッキユ
ニット２により所定の圧力で被研削材Ｗを挟圧し、この
被研削材Ｗをたとえば図中の矢印方向に所定の速度で移
動させる。

【００１７】また、４はこの板状の被研削材Ｗの厚さを
連続的に測定する連続板厚計ユニットであり、この連続
板厚計ユニット４は、たとえば一対の光学的な計測ユニ
ット５と、較正ユニット６とから構成されている。そし
て、上記のピンチローラアセンブリ１により所定の速度
で送られる被研削材Ｗの研削加工後の厚さは、この連続
板厚計ユニット４により連続的に計測され、その板厚に
対応した計測信号が出力される。

【００１８】また、１０はこの被研削材Ｗの研削をおこ
なう研削機構である。この研削機構１０はテンションロ
ール１１とコンタクトホイル１２とを備え、これらの間
には無端帯状の研削ベルト１３が掛け渡されている。そ
して、この研削ベルト１３は、モータを内蔵した駆動モ
ータ機構１４により所定の速度で走行駆動される。な
お、こ実施形態では、この駆動モータ機構１４にはたと
えばサイリスタモータが使用され、このモータを駆動す
るＧＴＯ１５が設けられている。

【００１９】また、この研削機構１０には、研削部位に
研削液を供給する機構のノズル１６が設けられ、研削部
位に対して研削液を所定の流量で供給するように構成さ
れている。なお、この実施形態では、この研削液として
は、水、研削油、リン酸カリウム水溶液等が使用され
る。

【００２０】また、２０は研削の切込み量を設定する切
込み設定機構である。この切込み設定機構２０は、たと
えば基台２２を複数の切込み設定ジャッキ２１により上
下に移動させ、この基台２２上にある後述するビリーロ
ール３２を上下に移動させ、前記の研削ベルト１３によ
る研削の切込み量を所定の値に設定する。

【００２１】また、上記の基台２２上には、上記の被研
削材Ｗに対する研削ベルト１３の押圧力を任意に設定可
能な押圧機構３０が設けられている。この押圧機構３０
は前記のビリーロール３２を備えており、このビリーロ
ール３２は上下に回動自在なアーム部材３１上に設けら
れ、上記の研削ベルト１３が当接する部分の裏側に位置
する被研削材Ｗの裏面に当接し、この被研削材Ｗを研削
ベルト１３に押圧する作用をなす。

【００２２】また、このビリーロール３２は、定負荷制
御ジヤッキ３３により上方に押し上げられるように構成
されており、これにより被研削材Ｗと研削ベルト１３と
の押圧力を所定の値に設定する。

【００２３】また、前記のアーム部材３１の一端部は、
定負荷制御シリンダ機構３４により支持されており、こ
のシリンダ機構３４には図示しない油圧機構から所定の
油圧が供給される。そして、このシリンダ機構３４に供
給される油圧により、上記のビリーロール３２の押圧
力、すなわち被研削材Ｗと研削ベルト１３の押圧力が所
定の値に維持される。なお、このシリンダ機構３４に供
給される油圧は油圧検出器３５により測定され、シリン
ダ機構３４に供給される油圧、すなわち被研削材Ｗと研
削ベルト１３との押圧力に対応した信号を出力する。

【００２４】また、この装置を制御する制御装置４０が
設けられている。この制御装置４０は、たとえば演算処
理部４１、操作パネル４３、およびシーケンサ４２等か
ら構成されている。

【００２５】そして、この制御装置４０には、前記の連
続板厚計ユニット４からの板厚に対応した信号、前記の
研削機構１０の駆動負荷たとえばＧＴＯ１５からの駆動
モータ機構１４のモータの駆動電流に対応した負荷信
号、前記の定負荷制御シリンダ機構３４に供給される油
圧すなわち被研削材Ｗと研削ベルト１３との押圧力に対
応した押圧力信号等が入力されるように構成されてい
る。

【００２６】そして、この制御装置４０では、上記の信
号を演算処理し、前記の研削機構１０の駆動モータ機構
１４に制御信号を送り、この研削ベルト１３の駆動負荷
を制御するように構成されている。なお、この実施形態
では、この駆動負荷の制御は、前記のＧＴＯ１５を制御
し、駆動用のモータの駆動電流を制御することによりお
こなわれる。

【００２７】また、この制御装置４０は、前記の切込み
設定機構２０の切込み設定ジヤッキ２１を制御し、研削
の切込み量を任意に設定できるように構成されている。
また、この制御装置４０は、前記の押圧機構３０の定負
荷制御ジヤッキ３３を制御し、被研削材Ｗと研削ベルト
１３との押圧力を制御するように構成されている。

【００２８】次に、上記のような装置の作動および本発
明の研削方法を説明する。まず、研削すべき被研削材Ｗ
の種類や、研削作業の仕様等から、この研削作業の条件
を設定する。この設定のプログラムは、たとえばあらか
じめ上記の制御装置４０の演算処理部４１に記憶されて
おり、操作パネルからこの研削作業の仕様を入力するこ
とにより、自動的に最適の切込み量、研削ベルトの押圧
力、駆動負荷等が自動的に算定される。

【００２９】次に、この制御装置４０から制御信号が出
力され、切込み設定ジヤッキ２１が制御されて所定の切
込み量に設定される。そして、所定の速度で被研削材Ｗ
を移動させつつ、研削機構１０の研削ベルト１３を駆動
し、またノズル１６から研削液を所定の流量で供給しつ
つ研削作業をおこなう。

【００３０】また、この研削作業の際に、この制御装置
４０からの信号により、前記の押圧機構３０の定負荷制
御ジヤッキ３３が制御され、この被研削材Ｗと研削ベル
ト１３との押圧力を所定の設定値に制御する。

【００３１】このような方法により研削をおこなうこと
により、被研削材Ｗの仕上げ精度が向上し、また研削ベ
ルト１３の砥粒の破損、脱落、摩耗等が効果的に防止さ
れ、この研削ベルト１３の寿命を延長することができ
る。また、研削に伴う発熱等も低減し、この被研削材Ｗ
が上記のように比較的板厚の薄い板材や帯板材の場合で
も、この被研削材Ｗに反り等の変形が発生するのを防止
する。

【００３２】すなわち、この純チタンやチタン合金は、
難加工性の材料であり、研削加工の際に、加工硬化、そ
の他の複雑な物性の変化を伴い、一定の条件で研削する
ことが困難である。したがって、この研削ベルト１３の
各砥粒が被研削材Ｗを切削する場合の切削の押圧力、切
削抵抗、発熱、被研削材の材料の破断等が確実に制御さ
れず、このようなことによって仕上げ精度の低下、過度
の切削抵抗による砥粒の破損や脱落、または早期の摩
耗、あるいは過度の発熱による被研削材Ｗの反り等の変
形が発生する。

【００３３】しかし、上記の方法では、この研削の際の
切込み量を一定に設定し、この切込み量に対して押圧力
を一定に制御しているとともに、研削ベルト１３の駆動
負荷も一定に維持している。したがって、砥粒と被研削
材との平均接触圧力が一定に維持されるとともに、砥粒
の平均駆動力も一定に維持される。このため、各砥粒の
切削動力が制御されるので、この切削抵抗が増加しても
発熱量は一定であり、過度の加熱が発生することがな
く、また被研削材Ｗの材料の物性の変化も少ない。よっ
て、確実に制御された条件の範囲で研削が可能であり、
この被研削材Ｗを正確に加工し、また研削ベルト１３の
砥粒の破壊や脱落、摩耗等も確実に防止することができ
る。

【００３４】また、この実施形態では、研削部位に研削
液が供給されており、この研削部位の潤滑や冷却をなす
ので、より安定した研削ができ、仕上げ精度をより向上
し、また研削ベルト１３の寿命をより延長することがで
きる。

【００３５】さらに、このリン酸カリウム水溶液等の研
削液を用いることにより、研削屑による砥粒の目詰まり
を防止することができ、研削の１パスあたりの研削量を
増大させることができ、より効率的かつ効果的に研削す
ることが可能となる。

【００３６】また、この実施形態では、上記の制御装置
４０には、上記のような研削の条件と、前記の連続板厚
計ユニット４からの研削後の板厚等の信号等のデータか
ら、研削ベルト１３の寿命、研削ベルトの種別の交換タ
イミング、被研削材の板厚の公差管理等をおこなうこと
ができるようにプログラムされている。したがって、こ
れらの管理を自動的におこなうことができ、作業が能率
化する。

【００３７】なお、上記のような効果を確認するために
本発明者等がおこなった実験の結果を表１に示す。この
実験は、前記のような装置を使用し、上記の切込み量の
制御、押圧力の制御、研削ベルトの駆動負荷の制御等の
各制御機能を停止させ、制御の条件を各種変更して行っ
たものである。なお、この表１中で、Ｎｏ．１からＮ
ｏ．５までは試験片の番号であり、また制御機構のａは
切込み量を一定に制御する機能、ｂは研削ベルトの押圧
力を一定に制御する機能、ｃは研削負荷を一定に制御す
る機能を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記の表１から明らかなように、ａの切込
み量を一定に制御する機能、ｂの研削ベルトの押圧力を
一定に制御する機能、ｃの研削負荷を一定に制御する機
能のいずれか一つの機能のみを作動させて他の機能を停
止させたＮｏ．１からＮｏ．３までの比較例すなわち従
来の方法に対応した例の場合には、狙いの板厚や表面粗
さに対して、いずれも仕上げ精度が低く、また研削ベル
トの消費も多く、かつ仕上げまでに要したパス数も多く
非能率的であり、また被研削材に反り等が発生した。

【００４０】これに対して、上記の機能をすべて作動さ
せた本発明の例のＮｏ．４およびＮｏ．５のものは、い
ずれも狙いの板厚および表面粗さに対して高い仕上げ精
度を有し、かつ研削ベルトの消費、仕上げまでに要した
パス数等も大幅に減少し、また被研削材に反り等が発生
することはなかった。

【００４１】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、本発明は必ずしも薄い板材や帯板材
には限定されず、その他の形状の被研削材の研削にも適
用可能である。また、研削機構は複数台を配置してもよ
く、また被研削材の送り機構等も任意に設定可能であ
る。また、切込み量の設定機構、押圧力の制御機構、研
削ベルトの駆動負荷の制御機構等は、上記のものには限
定されず、各種のものが採用可能である。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く本発明の方法によれば、所定
の切込み量に対応して研削ベルトの押圧力と、研削ベル
トの駆動負荷の両方を所定の値に制御することにより、
この研削ベルトによる研削条件を正確かつ確実に制御す
ることができる。よって、このような難加工材である純
チタンまたはチタン合金の被研削材を正確に研削するこ
とができ、また研削ベルトの砥粒の破壊、脱落、摩耗等
を制限し、その寿命を向上させることができ、また仕上
げ面の精度等も向上する。

【００４３】また、本発明の装置によれば、制御装置に
より各機構を制御し、所定の切込み量、所定の押圧力、
所定の研削駆動負荷を維持し、自動的に正確かつ確実に
研削をすることができる。したがって、仕上げ精度が向
上し、また研削ベルトの寿命も延長され、かつ研削作業
の能率が向上する等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の装置の概略的な側面図。

【符号の説明】

Ｗ 被研削材 １ ピンチローラアセンブリ ４ 連続板厚計ユニット １０ 研削機構 １３ 研削ベルト １４ 駆動モータ機構 ２０ 切込み設定機構 ２１ 切込み設定ジヤッキ ３０ 押圧機構 ３２ ビリーロール ３３ 定負荷制御ジヤッキ ４０ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松野 隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 渕上 龍之介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3C049 AA05 AA12 AA15 AB03 AC02 AC04 BA02 BA05 BA06 BA07 BA09 BB01 BC02 CA01 CA04 CB01 3C058 AA05 AA12 AA15 AB03 AC02 AC04 BA02 BA05 BA06 BA07 BA09 BB01 BC02 CA01 CA04 CB01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純チタンまたはチタン合金の被研削材の
   表面を研削ベルトにより研削する方法であって、 上記の研削ベルトによる研削の切込み量を設定する工程
   と、 この切込み量に対応して被研削材への研削ベルトの押圧
   力および上記の研削ベルトの駆動負荷を設定する工程
   と、 上記の切込み量、押圧力および駆動負荷を上記の設定値
   に維持しつつ研削ベルトにより被研削材を研削する工
   程、とを具備したことを特徴とする純チタンまたはチタ
   ン合金の研削方法。
2. 【請求項２】 前記の研削ベルトにより被研削材を研削
   する工程は、研削部位に研削液を供給しつつ研削するも
   のであることを特徴とする請求項１の純チタンまたはチ
   タン合金の研削方法。
3. 【請求項３】 前記の被研削材は板材または帯板材であ
   ることを特徴とする請求項１の純チタンまたはチタン合
   金の研削方法。
4. 【請求項４】 純チタンまたはチタン合金の被研削材の
   表面を研削ベルトにより研削する装置であって、 研削ベルトを駆動する駆動モータ機構と、 上記の被研削材を上記の研削ベルトに押圧しかつその押
   圧力を制御可能な押圧機構と、 上記の被研削材に対する研削ベルトの切込み量を設定す
   る切込み設定機構と、 上記の切込み量設定機構、駆動モータ機構の負荷電流お
   よび上記の押圧機構とを制御し、上記の切込み量、研削
   ベルトの駆動負荷および押圧力を所定の値に維持する制
   御装置とを具備したことを特徴とする純チタンまたはチ
   タン合金の研削装置。
5. 【請求項５】 研削後の被研削材の厚さを測定する板厚
   計測機構を備え、前記の制御装置はこの板厚計測機構か
   らの信号に基づいて研削ベルト寿命の算定、研削ベルト
   の交換時期算定、または被研削材の厚さ公差管理をなす
   ことを特徴とする請求項４の純チタンまたはチタン合金
   の研削装置。
6. 【請求項６】 前記の研削ベルトによる被研削材の研削
   部位に研削液を供給する研削液供給機構を備えたことを
   特徴とする請求項４の純チタンまたはチタン合金の研削
   装置。
7. 【請求項７】 前記の被研削材は板材または帯板材であ
   り、この被研削材を所定の方向に送る送り機構を備えて
   いることを特徴とする請求項４の純チタンまたはチタン
   合金の研削装置。