JP2628086B2 - 板材の研摩装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレススチール製フープ等の金属板材
の研摩装置に関し、更に詳述すると、研摩ベルトによる
機械研摩と電解研摩液による電解研摩とを組み合わせる
ことにより、板材の表面を連続的に能率よく鏡面研摩す
る研摩装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

近年、ステンレススチール製フープ等の金属板材の表
面を光沢よく研摩することが要望されている。この場合
板材の研摩には、従来ベルト研摩法やバフ研摩法といっ
た機械的研摩法が通常採用されているが、これらの手段
は光輝化作用、平滑作用に限度があり、近年要求される
鏡面加工に対応し難い場合があり、しかも作業効率が悪
いという問題がある。

一方、電解研摩と機械研摩とを複合した電解複合研摩
装置が従来より提案されている（例えば特開昭52−1488
99号公報）。しかしながら、従来のこの種の電解複合研
摩装置は、砥石、フェルトパッド等の研摩用具の被研摩
物への当接面を平面状にした平面研摩方を採用している
ため、加工物の平面度或いは水平度が重視される場合に
は有効なものであるが、単に表面が鏡面であればよく平
面度或いは水平度が重視されない用途、例えば建築材料
やプラント材料等に用いる板材を研摩する場合には極め
て生産性が悪いものであった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ステンレス
スチール製フープ等の金属板材を電解研摩と機械研摩と
を複合して電解複合研摩によって連続的に鏡面加工する
ことができ、極めて加工速度が早い研摩装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、内部に軸方向に
沿って電解液流通路が形成され、かつ径方向に沿って上
記電解液流通路と連通する多数の電解液通過孔が穿設さ
れた金属製駆動軸の外周面に上記通過孔と連通する電解
液流出口を有する内側層を介して不織布にて形成された
外側層を固定してなる、回転及び軸方向揺動可能に配設
された円筒状コンタクトホイールと、多数の電解液通路
孔を有すると共に、表面に砥粒が固定され、上記コンタ
クトホイールに巻回されて該コンタクトホイールの回転
及び揺動と一体に周回及び揺動する非導電性の研摩ベル
トとを具備してなり、上記研摩ベルトの外面に被研摩物
の金属板材を接触させ、コンタクトホイールを回転かつ
軸方向に沿って揺動させると共に、このコンタクトホイ
ールの電解液流通路から上記電解液通過孔、電解液流出
口、外側層の不織布内部及び研摩ベルトの電解液通路孔
を通って板材に電解研摩液を供給し、かつ上記金属製駆
動軸を陰極、板材を陽極としてこれらの間で電気を流す
ことにより、上記研摩ベルトの砥粒で板材を機械研摩す
ると共に、上記電解研摩液で板材を電解研摩するように
構成したことを特徴とする板材の研摩装置を提供する。

ここで、本発明装置の研摩対象となる板材は、通常の
電解研摩が適用できるものであればよく、例えば表面が
スチール、ステンレススチール、チタン、ニッケル、ア
ルミニウム、クロム等の金属等の製品が挙げられる。こ
の場合、板材の幅や長さは限定されず、本発明装置によ
れば幅広で長尺の板材を効率よく鏡面研摩することがで
きる。なお、本発明装置は被研摩物表面を効率的に鏡面
加工できるものであるが、必要に応じ被研摩物を予め＃
320〜400程度のベルト、エメリー等を用いて研摩してお
くことができる。

また、本発明において研摩ベルトとしては研摩用エン
ドレスベルトを使用でき、研摩ベルトには砥粒を固定す
る。

本発明に用いる電解研摩液は電解質及びこれを溶解す
る溶媒から構成される。この場合、電解質は電解研摩に
一般的に使用されるものであればよく、被研摩物の材質
等によって選定されるが、例えば硝酸ナトリウム、硝酸
アルミニウム、食塩等が挙げられ、また溶媒としては通
常水が用いられる。この電解質の濃度も通常の電解研摩
液と同様にすることができる。なお、電解研摩液には必
要に応じ砥粒を含有させることができ、この場合電解研
摩液に砥粒及び砥粒を分散させるための界面活性剤を添
加して、スラリー状とすることが好ましい。

本発明において、研摩ベルトに砥粒を固定したり、電
解研摩液に砥粒を添加したりする場合、砥粒の種類は研
摩材として通常使用される粉状のものであればよく、具
体的にはホワイトアランダム、ジルコニア、カーボラン
ダム、アランダム、炭化珪素、アルミナ、アルミナ水和
物、酸化クロム、酸化鉄、べんがら、酸化チタン、酸化
セリウム、炭酸カルシウム等の通常の研削材、研摩材、
琢磨材等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を使用
できるが、特にホワイトアランダム、アルミナが好まし
い。砥粒の粒径は特に制限されるものではないが、１μ
ｍ以下が好ましい。

また、砥粒を電解研摩液に添加する場合、電解研摩液
中の砥粒の含有量は全体の２〜20重量％、特に５〜10重
量％とすることが好ましい。この場合、上記砥粒として
は特に電解研摩液中でマイナスに帯電するものが好まし
く、マイナスに帯電しない砥粒は予めシランカップリン
グ剤で処理するなどして電解研摩液中でマイナスに帯電
する前処理を施しておくことが有効である。即ち、上記
砥粒がマイナスに帯電していると、これがプラスに帯電
した被研摩物に引きつけられ、その電気泳動作用によっ
てより良好で確実な砥粒研摩作用が発揮される。なお、
砥粒を電解研摩液中に分散させる界面活性剤の種類は、
電解質に影響されないで砥粒を分散させるものであれば
よく、例えばアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等
が挙げられる。その含有量は電解研摩液の0.1〜５重量
％とすることができる。

〔作用〕

本発明装置においては、被研摩物（陽極）とコンタク
トホイール（陰極）との間に所定の電圧が印加されるこ
とにより電解研摩液の作用で被研摩物表面が電解研摩さ
れると共に、被研摩物に接触しつつ回転かつ軸方向に沿
って揺動する研摩ベルトの砥粒によって被研摩物表面が
機械研摩されるので、電解研摩及び機械研摩の両者によ
って被研摩物表面が効率良く、かつ優れた表面光沢、平
滑性をもって連続的に研摩される。この場合、本発明に
おいては、上記研摩ベルトの砥粒による機械研摩が主体
となり、電解研摩が補助的に作用するもので、短時間で
効率の良い研摩が行われる。また、本発明においては、
円筒状コンタクトホイールにより周回かつ揺動せしめら
れる研摩ベルトの外面に板材を接触させ、板材を一方向
に移動させながら連続的に研摩を行うことができ、従っ
て平面研摩法を用いた従来の装置に比べて著しく能率的
に板材を研摩できるものである。しかもこの場合、本発
明においては、コンタクトホイールを回転させると共
に、左右に（軸方向に）沿って揺動させるものであるの
で、更に均一な研摩が行われるものである。

更に、本発明のコンタクトホイールは、外側層が不織
布にて形成され、弾性を有するため、このコンタクトホ
イールが支持する研摩ベルトが工作物（板材）に確実に
追随し、良好な機械的研摩が行われると共に、電解液流
通路からの電解研摩液は上記外側層の不織布内の全域に
行き亘り、これから研摩ベルトの通過孔を通って工作物
に電解研摩液を供給するものであるので、研摩ベルトが
走行してもスムーズに工作物に電解研摩液を供給するこ
とができるものである。

次に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本
発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す。図中１は電解液貯
留タンク、２はこのタンク１の上方に配設されたコンタ
クトホイール、３はコンタクトホイール２の中央部に軸
方向に沿って設けられた電解液流通路、４はコンタクト
ホイール２の上方に配設されたアイドラープーリ、５は
コンタクトホイール２とアイドラープーリ４との間に張
設されたエンドレスの研摩ベルト、６は電解液供給タン
ク、７は電解液供給タンク６と電解液流通路３との間に
設けられた電解液供給パイプ、８及び９はこのパイプ７
に介装されたポンプ及びフィルタ、10は両タンク6,1間
に設けられた電解液還流パイプ、11及び12はこのパイプ
10に介装されたポンプ及びフィルタを示す。また、図中
13は研摩ベルト５の外面に接触した状態で水平に配置さ
れた金属板材、14は板材13と接触する通電ローラ、15は
それぞれ板材13を支持して図中矢印方向に送る送りロー
ラである。

ここで、上記コンタクトホイール２は第２図に示す構
成を有する。即ち、内部が電解液流通路３として構成さ
れた円筒状の金属製駆動軸16の周囲に、内側層17aが樹
脂、ゴム等で形成され、外側層17bが通気性の大きい不
織布で形成された円筒体17をフランジ18,18によって固
定したものである。この場合、上記駆動軸16の周壁部に
は電解液通過孔19が穿設されていると共に、円筒体17の
内側層17aには上記流通路３及び通過孔19と連通する直
径3mm以上の電解液流出口20が径方向に沿って多数形成
されており、上記電解液供給パイプ７から電解液流通路
３に供給された電解研摩液が電解液通過孔19、流出口2
0、不織布層17bを順次通って不織布層17b外に流出する
ようになっている。

更に、研摩ベルト５は、第３図に示すように直径3mm
以上の多数の電解研摩液通路孔5aが穿設されており、電
解液流通路３からホイール２外に流出した電解液が上記
通路孔5aを通って板材13の表面に供給されるようになっ
ている。

上記装置によって板材13の研摩を行う場合、コンタク
トホイール２の駆動軸16を陰極とするもので、これによ
り陰極16と板材13とが通路孔5aを介して所定間隔離間し
て対向した状態となる。陽極は通電ローラ14から通電す
るもので、これにより板材13が陽極となる。そして、駆
動軸16を駆動してベルト５を回転し、ポンプ８を作動さ
せると、板材13表面がベルト５で機械研摩されると共
に、供給タンク６内の電解研摩液が流通路３から板材13
に供給され、この電解研摩液によって板材13表面が電解
研摩されるものである。なお、板材13は送りローラ15に
よって所定速度で図中矢印方向に送られる。また、ホイ
ール２から飛散した電解研摩液は貯留タンク１内に貯め
られ、ポンプ11の作動によって供給タンク６に戻され
る。

従って、上記実施例の装置によれば、機械研摩と電解
研摩とを併用したことにより板材表面を良好に鏡面研摩
できると共に、研摩ベルトに板材を接触させ、板材を移
動させながら研摩するようにしたので、板材を連続的に
高速度で研摩できるものである。この場合、実施例の装
置においてはコンタクトホイールを陰極としたことによ
り陽極と陰極とをショートさせることなく電解研摩を行
うことができる。

また、コンタクトホイールを左右に（軸方向に）揺動
させながら研摩を行うことにより更に均一な研摩を行う
ことができるものである。

以下、実験例により本発明の効果を具体的に示す。

〔実験例〕

実施例の装置を用い、上記方法によって板材の下地研
摩を行った。

この場合、エンドレス研摩ベルト５としては＃800耐
水R/R（レジンオーバーレジン）で、幅600mm、長さ1250
mmのものを用いた。電解液通路孔5aはベルト５に径5mm
の穴を横方向に端面から20mm毎に一列当り29個形成し
た。また、コンタクトホイール２としては直径250mm、
軸長600mm、外側層17bが砥粒を固定していない不織布か
らなるものを用いた。コンタクトホイール２の駆動軸16
の径は50mmであり、通過孔19として径6mmの穴をあけ、
電解研摩液の排出ができるようにし、陰極側へつない
だ。更に、コンタクトホイール２は1000rpmで回転させ
ると共に、20mmの振幅で30回／分の割合で左右に揺動さ
せた。

電解研摩液としては、硝酸ナトリウム20g/、塩化カ
リウム10g/を含むものをタンク６から５／分の速度
で供給した。この場合、硝酸ナトリウムは電解研摩液の
ベースとなるものであり、また塩化カリウムは電解を促
進し研摩力を上げるが、過多になるとエッチングが生じ
る。研摩工具に砥粒が含まれているときには塩化カリウ
ムは有効である。

加工物13としては、SUS304で厚みが1.2mmのBA材を使
用し、2m/分の速度で送った。

〔実験結果〕

実験例は下地研摩を行ったものであるが、その結果を
下記表に示す。なお、粗さ測定はサーフコム550A（東京
精密社製）で測定した。また、表中研摩条件は電解条
件20V−10A、研摩条件は電解条件30V−20A、研摩条件
は研摩条件において電解研摩液の流量を２倍にした
ものである。

上記結果より、研摩条件では素材の表面粗さは0.08
μｍであったが、実験例の下地研摩で0.055μｍまで向
上し、表面粗さを格段に向上させ得ることが認められ
た。なお、研摩条件のように電圧−電流を高くした場
合はやや表面粗さが低下し、また研摩条件のように電
解液の流量を高くした場合は表面粗さが向上するもので
あった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の研摩装置によれば、板
材表面を連続的に高速で能率良く鏡面研摩できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は同例
のコンタクトホイールを示す拡大断面図、第３図は同装
置の研摩ベルトを示す拡大正面図である。 ２……コンタクトホイール、３……電解液流通路 ５……研摩ベルト、20……電解液流出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−53247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−30197（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−22020（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−91354（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に軸方向に沿って電解液流通路が形成
   され、かつ径方向に沿って上記電解液流通路と連通する
   多数の電解液通過孔が穿設された金属製駆動軸の外周面
   に上記通過孔と連通する電解液流出口を有する内側層を
   介して不織布にて形成された外側層を固定してなる、回
   転及び軸方向揺動可能に配設された円筒状コンタクトホ
   イールと、多数の電解液通路孔を有すると共に、表面に
   砥粒が固定され、上記コンタクトホイールに巻回されて
   該コンタクトホイールの回転及び揺動と一体に周回及び
   揺動する非導電性の研摩ベルトとを具備してなり、上記
   研摩ベルトの外面に被研摩物の金属板材を接触させ、コ
   ンタクトホイールを回転かつ軸方向に沿って揺動させる
   と共に、このコンタクトホイールの電解液流通路から上
   記電解液通過孔、電解液流出口、外側層の不織布内部及
   び研摩ベルトの電解液通路孔を通って板材に電解研摩液
   を供給し、かつ上記金属製駆動軸を陰極、板材を陽極と
   してこれらの間で電気を流すことにより、上記研摩ベル
   トの砥粒で板材を機械研摩すると共に、上記電解研摩液
   で板材を電解研摩するように構成したことを特徴とする
   板材の研摩装置。