JP2615034B2 - 自動研削方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼管、棒鋼等の疵検査および疵研削を実施す
る方法およびその方法を実施するための装置に関する。
この種の自動研削は同一ライン内で疵検査および疵研削
を行うことにより両工程を一元化した所謂オンライン研
削と、疵検査ラインで疵検査を行った後、疵検査ライン
から独立した研削ラインで疵研削を行う所謂オフライン
研削とに大別される。本発明の方法および装置は前者の
オンライン研削に属する。

〔従来の技術〕

鋼管又は棒鋼等の周面形状が円形の製品では製造過程
または素材に起因して欠陥が発生し、これを除去するた
めに手入研削が行われている。しかし手入研削は大部分
人力によって行われており、製造過程の合理化および研
削粉発生による労働環境の悪化に対処するためにこれの
自動化は極めて重要な課題である。

現在実用化されている疵検査、研削装置の自動化の例
を第４図および第５図に示す。

第４図はオンライン装置の例であり、被検査材40が図
の矢符方向にスパイラル搬送され、搬送方向上流側には
疵検査装置41が、また下流側には研削装置42が同じ搬送
ライン上に配置されている。

疵検査装置41は制御装置43に疵の有無およびその深さ
の情報を有する検出信号を送り、制御装置43は前記検出
信号と被検査材40の搬送位置とから疵の位置を特定し、
研削装置42直下にて前記特定結果および疵の深さに基づ
く研削を行わせる。研削方法は研削装置を間欠的かつ画
一的に上下させ疵の部分のみを研削するものであり、研
削深さは被検査材の搬送速度を制御し、例えば深い疵に
対しては研削中の搬送速度を遅くして研削を行い、その
後被検査材を搬送開始位置に戻し、再び搬送および疵の
検出を行い疵が検出されなかった場合は研削終了とし、
検出された場合は再び研削を行うことにより対応するも
のである。

第５図はオフライン装置の例であり、被検査材50は第
４図の場合と同様にスパイラル搬送され、搬送方向上流
側に配置された疵検査装置51およびマーカ53によって疵
検出と共に検出した疵のマーキングを行い、搬送方向下
流側に複数台配置されたマーク検出器54および研削装置
52によってマークを検出し、疵の研削を行うものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで円筒または円柱材の大部分は素材から圧延工
程によって軸方向に延ばされるものが一般的であるた
め、発生する疵は軸方向に長いものが多く、また疵深さ
にはバラツキがある。

前述の自動研削装置では軸方向に長い疵に能率的に対
応するため、またスパイラル搬送によって研削されない
疵が発生しないようにするために軸方向に長い、幅広の
砥石を用いて研削を行うが、砥石幅が広いため、疵の最
も深い部分に対応して研削を行うと、砥石幅の軸方向の
長さ分だけ同じ深さに研削されるため非能率的であり、
また研削開始および終了部に段が形成される。

そして疵が検出されなくなるまで、探傷、研削を繰り
返すことによって疵の深さに対応しているため、作業能
率が悪いという問題もある。また、スパイラル移動では
軸方向に延びる疵を疵研削部に正確に位置合わせること
ができない上に、その位置合わせ時に材料が何回も回転
し、この材料の不必要な動きも能率低下の原因となる。

加えて第５図のオフライン装置では疵検査装置のマー
キング精度および研削装置のマーク検出精度に問題があ
り、またマーキング後の搬送途中でマークが消失し、研
削が行われないこともある。そして研削装置を複数台配
置でき研削能率が良い反面、それに伴ってコスト高にな
るという欠点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、被
検査材における疵の方向性および深さのバラツキを考慮
した合理的な構成を採用することにより、大幅な能率向
上を図り、合わせて砥石の大型化および段の形成を回避
し得るオンライン方式の自動研削方法および装置の提供
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る自動研削方法は、周面形状が円形の被検
査材をスパイラル搬送する連続ライン内に、被検査材の
疵の位置および深さを検出する疵検出器と疵研削部とを
配置して、疵検出と疵研削とを同一ライン内で連続して
行うオンライン研削方法であって、被検査材をスパイラ
ル搬送するラインにおいて、ライン上の被検査材を軸方
向および円周方向の２方向に駆動可能とすると共に、疵
研削部を被検査材の半径方向および軸方向に移動可能と
し、疵検査工程においては、ライン上の被検査材をスパ
イラル搬送により材料全長以上前進させて、疵検出器に
より被検査材の疵の位置および深さを材料全長にわたっ
て検出し、疵検査後の疵研削に際しての材料位置決め工
程においては、疵検出器と共にライン内に配置された疵
研削部により疵研削を行うべく被検査材を軸方向に後退
させると共に、被検査材の疵位置を被検出部に対向位置
決めするべく疵検出器の検出結果に基づいて被検査材を
軸方向および円周方向の少なくとも１方向に移動させ、
材料位置決め後の疵研削工程においては、疵研削部を疵
深さに対応して被検査材の半径方向に移動させるか、ま
たは疵深さおよび疵長さに各対応して半径方向および軸
方向の２方向に移動させることを特徴とする。

また本発明に係る自動研削装置は、周面形状が円形の
被検査材をスパイラル搬送する連続ライン内で疵検出と
疵研削とを連続して行うオンライン研削装置であって、
前記ライン上の被検査材を軸方向に駆動する縦送りロー
ラとその被検査材を円周方向に駆動する回転ローラとの
組み合わせにより、被検査材のスパイラル搬送と軸方向
および円周方向の２方向位置決め移動とを選択的に行う
材料駆動部と、前記ライン内に配置されてライン上の被
検査材の疵位置および疵深さを検出する疵検出器と、疵
検出器に並んで前記ライン内に配置され、全体がライン
上の被検査材の軸方向に駆動されると共に、作動量が制
御されるシリンダーにより回転砥石がライン上の被検査
材の半径方向に駆動されて被検査材の表面に押圧される
疵研削部と、被検査材がスパイラル搬送により材料全長
以上前進する間に疵検出器から材料全長についての情報
を連続して取り込み、その情報に基づき、疵研削部によ
り疵研削が行われるように被検査材の軸方向の後退移動
量を制御すると共に、被検査材の疵位置が疵研削部に対
向するように被検査材の軸方向および円周方向の各位置
決め移動量を制御し、疵深さおよび疵長さの情報に基づ
いて疵研削部のシリンダー作動量および軸方向移動量を
それぞれ制御する制御部とを具備することを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明方法および装置においては、ライン上の被検査
材がスパイラル搬送されながら疵検出器により被検査材
の疵の位置および深さが材料全長にわたって検出され
る。その後、疵検出器の検出結果に基づいて被検査材が
軸方向および円周方向の少なくとも１方向に移動し、そ
の疵位置が疵研削部に対向位置決めされる。そして、疵
の長さや深さに応じて疵研削部が被検査材の半径方向や
軸方向に移動し、それらの疵情報に対応した疵取り研削
が行われる。

このとき、材料位置合わせにおいては高い位置決め精
度が得られ、且つ材料の最短移動が可能になる。

本発明装置においては、更にライン上の被検査材のス
パイラル搬送と、軸方向および円周方向の２方向移動と
が共に縦送リローラおよび回転ローラにより行われる。
また、疵研削部に設けられたシリンダーの作動量により
研削圧力が制御される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明す
る。第１図および第２図は本発明装置の構成を示す側面
図および平面図である。矢符方向に被検査材、例えば管
19がスパイラル搬送される被検査材搬送台（以下搬送台
という）18の側部には上部に研削部等を備えた架台17が
鉛直に設置されており、架台17の最上部および中央部の
搬送域側の面にはスクリュージャッキ91および92が夫々
搬送台18の搬送方向と平行に設置されている。

スクリュージャッキ91の搬送方向下流側に設置された
搬送方向移動装置９は、サーボモータを用いてなり、ス
クリュージャッキ91,92を夫々等しく搬送方向に駆動す
る。即ち搬送域側に位置する可動部分を移動させる。

両スクリュージャッキ91および92の可動部分の搬送域
側にはこれに板を跨設してなる昇降部固定部材71（第２
図参照）が設けられており、前記搬送方向移動装置９の
駆動により昇降部固定部材71は搬送方向に移動される。

昇降部固定部材71の搬送域側の側面の搬送方向上流お
よび下流側には夫々スクリュージャッキ81および82がジ
ャッキの可動部分を鉛直下方に向けて設置されている。

スクリュージャッキ82の上端部にはサーボモータを用
いてなる昇降装置８が設置され、両スクリュージャッキ
81および82を駆動する。

両スクリュージャッキ81および82の可動部分の搬送域
側には研削モータ７の支持部材が跨設されており、研削
モータ７はその駆動軸を鉛直下方に向け駆動軸の延長線
と搬送方向の中心線とが直交するように前記指示部材に
取り付けられている。

研削モータ７の駆動軸は研削時のトルク変動に対応す
べく液体等の緩衝装置を用いたフレキシブルカップリン
グ６によって砥石主軸５に連結されている。

第３図に示すように砥石主軸５は周面の一部に軸方向
の案内溝を設けた主軸本体51と前記案内溝に遊嵌される
突出部を内設する管状の砥石取付部52との２部材から構
成され、これらが摺動することにより砥石主軸５は軸方
向に伸縮する。

砥石主軸５の周囲には油圧シリンダ２、荷重計３およ
び距離計４が夫々砥石主軸５と一体となって回転しない
ように固定されており、油圧シリンダ２および距離計４
は砥石主軸５と平行に取り付けられている。

砥石主軸５の伸縮は油圧シリンダ２の駆動によって行
われ、差動トランス等を用いてなる距離計４がその伸縮
量を計測し、伸縮に伴う研削時の研削圧力を荷重計３が
検出する。

砥石取付部52の先端には円盤状の砥石１が円形の断面
を砥石面としてこれを下側にして鉛直方向より若干の角
度をもって固定されている。従って砥石の一面を用いて
研削が行われる。

上述の研削モータ7,砥石主軸５および砥石１から構成
される研削部は前記昇降装置８の駆動により鉛直方向
に、また前記搬送方向移動装置９の駆動により搬送方向
に夫々移動可能である。

架台17の搬送方向上流側の側面には疵検出器10の適宜
の支持部材が取り付けられており、超音波センサを用い
てなる疵検出器10はそのセンサ部を被検査材の搬送域に
臨ませて前記支持部材に取り付けられている。

管19を載置し、搬送する搬送台18の搬送方向にはモー
タ12および15を駆動源とする位置決め部が内蔵されてお
り、搬送方向と平行な回転軸を持つローラ11と、同じく
垂直な回転軸を持つローラ14とが夫々前記モータ12およ
び15に取り付けられ、各ローラを管19に圧着させ回転さ
せることにより管19の位置決めおよびスパイラル搬送が
可能である。

ローラ11および14の回転軸には回転エンコーダ13およ
び16が取り付けられており、疵位置の特定と、特定した
疵の研削場所への位置決めに用いられる。

第３図は本発明装置の模式図である。以下本図に基づ
きその内容およびその装置を用いて実施される本発明方
法について説明する。

マイクロプロセッサを用いてなる研削移動制御部20は
まず、準備作業として昇降装置８を駆動し、砥石１が被
検査材である管19の搬送域より少し高くなるべく退避さ
せるようにして研削部を設定した後、モータ12および15
を所定方向に回転駆動し管19を矢符方向にスパイラル搬
送する。そして疵検出器10は管19の周面の疵および疵の
深さを検出する。

疵検出器10が疵を検出すると、研削移動制御部20はモ
ータ12および15に取り付けられている回転エンコーダ13
および16の各出力信号に基づいて疵の位置と長さを疵情
報として記憶する。疵検出器10が管19の全長に亘って疵
検出を終了すると、スパイラル搬送を停止し、疵情報に
基づきモータ12および15を駆動し、予め記憶されている
砥石１の直下に疵の開始点を設定、即ち位置決めする。

位置決めが完了するとモータ12,15を停止して研削モ
ータ７を駆動し、砥石主軸５を回転させる。

そして油圧シリンダ２を作動し、ピストンロッドを移
動させることにより砥石主軸５を伸長させ砥石１を管19
の疵に押圧させ研削を開始する。この研削は前記疵情報
に対応して行われるようになっている。

具体的には、研削圧力を荷重計３にて、砥石主軸５の
伸長量を距離計４にて、研削モータ７の負荷電流を負荷
電流検出器70にて夫々検出し、研削能力を安定させるた
めに負荷電流を一定に保持させながら、研削圧力を油圧
シリンダ２の作動量によって制御することで疵の深さに
応じた研削を行う。

そして軸方向に長い疵に対しては搬送方向移動装置９
を駆動することにより、研削部を疵に沿って研削させな
がら移動する。疵の研削が終了すると砥石１を離脱、即
ち上昇させ、他の疵位置の位置決め、研削または疵検出
を再開する。

疵が円周方向に広がっている場合には被検査材19を円
周方向に移動させながら研削を行うことにより対応す
る。

更に一つの疵に対しては砥石１の押圧力を疵の開始点
および終了点は弱くし、中間部分は深さに応じて制御す
ることにより研削形状に段が形成されない。

なお、本実施例においては被検査材のスパイラル搬送
を位置決め部が兼ねて行っているが、本発明方法におい
てはこれと別にスパイラル搬送専用にスキューローラ等
を設置しても良く、また円周方向の位置検出については
回転エンコーダの代わりにローラクランプ同期回転機構
等を用いる構成としても良い。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明方法および装置は、疵の方向性およ
び深さのバラツキを考慮して、スパイラル搬送による全
長疵検査後の材料位置決めで、疵検査材を軸方向・円周
方向に移動させ、材料位置消め後の疵研削では疵の深さ
・長さに応じて疵研削部を材料の半径方向・軸方向に移
動させることにより、１回の搬送により疵研削が確実に
終了するので、疵検査と疵研削の繰り返しが不要にな
り、合わせて研削範囲が必要最小限に抑制されると共
に、材料位置合わせで被検査材が無駄な動きをしないた
めに、作業能率を大幅に向上させることができる。ま
た、従来のように幅広の砥石を使用する必要がなく、且
つ段の形成防止により研削形状を良好にできる利点もあ
る。

これに加えて本発明装置は、縦送りローラと回転ロー
ラの組合せにより被検査材のスパイラル搬送および２方
向移動を行うので、材料駆動部の構成が簡単であり、且
つシリンダーにより研削圧力を制御するので、疵深さに
応じた研削、更には段の解消を高精度に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発
明装置の側面図、第２図は平面図、第３図は模式図、第
４図および第５図は従来技術の内容説明図である。 １……砥石、７……研削モータ、10……疵検出器、13,1
6……回転エンコーダ、19……被検査材、20……研削制
御部

フロントページの続き (72)発明者 浦 雅彦 尼崎市東向島西之町１番地 住友金属工 業株式会社鋼管製造所内 (72)発明者 大槻 正博 尼崎市東向島西之町１番地 住友金属工 業株式会社鋼管製造所内 (72)発明者 富川 則之 愛知県名古屋市南区明治１丁目22―13番 地 (72)発明者 加藤 裕 愛知県名古屋市中村区太閤通８丁目52番 地 (56)参考文献 実公 昭54−17581（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周面形状が円形の被検査材をスパイラル搬
   送する連続ライン内に、被検査材の疵の位置および深さ
   を検出する疵検出器と疵研削部とを配置して、疵検出と
   疵研削とを同一ライン内で連続して行うオンライン研削
   方法であって、 被検査材をスパイラル搬送するラインにおいて、ライン
   上の被検査材を軸方向および円周方向の２方向に駆動可
   能とすると共に、疵研削部を被検査材の半径方向および
   軸方向に移動可能とし、 疵検査工程においては、ライン上の被検査材をスパイラ
   ル搬送により材料全長以上前進させて、疵検出器により
   被検査材の疵の位置および深さを材料全長にわたって検
   出し、 疵検査後の疵研削に際しての材料位置決め工程において
   は、疵検出器と共にライン内に配置された疵研削部によ
   り疵研削を行うべく被検査材を軸方向に後退させると共
   に、被検査材の疵位置を被検出部に対向位置決めするべ
   く疵検出器の検出結果に基づいて被検査材を軸方向およ
   び円周方向の少なくとも１方向に移動させ、 材料位置決め後の疵研削工程においては、疵研削部を疵
   深さに対応して被検査材の半径方向に移動させるか、ま
   たは疵深さおよび疵長さに各対応して半径方向および軸
   方向の２方向に移動させることを特徴とする自動研削方
   法。
2. 【請求項２】周面形状が円形の被検査材をスパイラル搬
   送する連続ライン内で疵検出と疵研削とを連続して行う
   オンライン研削装置であって、 前記ライン上の被検査材を軸方向に駆動する縦送りロー
   ラその被検査材を円周方向に駆動する回転ローラとの組
   み合わせにより、被検査材のスパイラル搬送と軸方向お
   よび円周方向の２方向位置決め移動とを選択的に行う材
   料駆動部と、 前記ライン内に配置されてライン上の被検査材の疵位置
   および疵深さを検出する疵検出器と、 疵検出器に並んで前記ライン内に配置され、全体がライ
   ン上の被検査材の軸方向に駆動されると共に、作動量が
   制御されるシリンダーにより回転砥石がライン上の被検
   査材の半径方向に駆動されて被検査材の表面に押圧され
   る疵研削部と、 被検査材がスパイラル搬送により材料全長以上前進する
   間に疵検出器から材料全長についての情報を連続して取
   り込み、その情報に基づき、疵研削部により疵研削が行
   われるように被検査材の軸方向の後退移動量を制御する
   と共に、被検査材の疵位置が疵研削部に対向するように
   被検査材の軸方向および円周方向の各位置決め移動量を
   制御し、疵深さおよび疵長さの情報に基づいて疵研削部
   のシリンダー作動量および軸方向移動量をそれぞれ制御
   する制御部と を具備することを特徴とする自動研削装置。