JP2901497B2 - 石材研削・研磨方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石材加工業界等におい
て石材の研削や研磨に用いられる石材研削・研磨方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、墓石や建材等の石材の研削あるい
は研磨を行なう場合は、その石材の平面度を得るため
に、まず、研削砥石により石材面に高低差が無くなるま
で研削して、その後、砥石粒度を徐々に変えて何工程か
に分け研磨を行なっていたものである。

【０００３】前記した研削工程は、石材面に対して所定
の研削代を設けて、砥石を回転軸の軸方向に対して固定
した状態で石材に切り込んで行なう。

【０００４】また、研磨工程は、この研削により得られ
た石材の平面を基準として、研磨砥石が研磨面に対し
て、空圧等により常時所定の圧力による押圧状態で、研
削面を倣いつつ回転移動することで所定の研磨がなされ
る。

【０００５】したがって、石材研磨機の研磨ヘッドの縦
横軸の移動に対して、石材が正しい姿勢や向きに設置さ
れているときの研磨にあって問題は生じないが、前記ヘ
ッドの移動に対して石材が、図９に示すように、斜めに
設置された場合は、ヘッドの移動路上において砥石50が
石材51面から外れてしまう。

【０００６】そのため、所定の押圧力により石材面へ押
し付けられている砥石は、この石材の外れた箇所に達し
たときは、砥石はその押圧力により基材面より下方に飛
び出て、ヘッドが再び石材の内方へ移動しようとしたと
きは、砥石の周端部が石材の側部へ当たって砥石および
石材を損傷させると共に、砥石が石材より外れたときに
石材の角縁部を削って面取り状態となり不良品の発生と
なる。等の様々な問題点を有するものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点を解決するためになされたもので、石材の個数を検
出して、この石材の四隅部の位置を順次検出し、石材を
研磨する砥石径を計測して、これらそれぞれの検出や計
測のデータを制御手段へ入力した後、該データに基づい
て石材を研磨することにより、石材研削・研磨装置に対
して不規則な向きに設置されている石材に対しても、一
律にかつ無駄な動作を行なうことなく研削や研磨を行な
うことができて、しかも、砥石の石材からの下落による
砥石や石材の損傷を防止することができる石材研削・研
磨方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、機台の一側に設けて異なる砥石
を多数吊下させた砥石集合交換手段と、この砥石集合交
換手段に隣接させて前記機台へ立設させた三次元移動自
在の砥石作動手段とからなる石材研削・研磨装置にあっ
て、この石材研削・研磨装置へ対応させて横架させた略
方形状の石材におけるその個数を検出する工程と、この
石材の四隅部の位置を順次検出する工程と、石材に対し
ての研磨すべき砥石径を計測する工程と、前記それぞれ
の検出や計測のデータを制御手段へ入力する工程と、こ
のデータに基づいて砥石作動手段を駆動させて石材を研
磨する工程と、を備えさせた石材研削・研磨方法にあ
る。

【０００９】また、前記石材四隅部の位置検出工程は、
基準となる水平の横軸と縦軸方向とへ砥石作動手段の研
磨ヘッドを移動させ、石材端へ研磨ヘッドに設けた検知
手段が対応した点から、該研磨ヘッドを石材内方へ設定
寸法づつ横軸および縦軸へ直角移動して、該設定寸法づ
つの移動量がそれぞれ石材における近接二辺の端縁位置
と略一致したとき、前記移動量の交点を各々の石材隅部
に設定する石材研削・研磨方法にある。

【００１０】更に、前記砥石径の計測工程は、砥石集合
交換手段から希望砥石を受け取って研磨ヘッドへ取り付
けた後、機体に設けた検出手段へ向かって前記砥石を繰
り出して、その外周端を検出手段の検出子に係合させて
発した砥石繰出量に見合う信号に基づいて、砥石の径を
計測する石材研削・研磨方法にある。

【００１１】

【作用】前記のように構成される本発明の石材研削・研
磨方法は以下に述べる作用を奏する。

【００１２】石材研削・研磨装置においては、石材は一
個あるいはそれ以上の複数個が順次一サイクルの研削・
研磨により行なわれるものである。

【００１３】したがって、まず、研磨ヘッドに設けた検
知手段により該研磨ヘッドの移動範囲以内において、幾
つの石材が横架されているかを検知し、そのデータは制
御手段へ送信される。

【００１４】次に、石材の四隅部の位置を順次検出する
もので、この工程は、基準となる、すなわち、あらかじ
め設定された水平方向における横軸と縦軸方向とへ、砥
石作動手段の研磨ヘッドを移動させるもので、研磨ヘッ
ドに設けた検知手段が石材端へ対応すると、この地点か
ら、該研磨ヘッドを石材の内方へ設定寸法移動した後直
角に移動方向を変換して、再び設定寸法移動する。

【００１５】この地点が石材の端縁であれば、石材にお
ける近接二辺の端縁位置と一致したもので、石材の一隅
部が設定され、この位置データーを制御手段へ送信して
次の隅部へ研磨ヘッドを移動し、前記動作を繰り返し四
隅部を同様に設定してそのデーターをそれぞれ制御手段
へ送信する。

【００１６】なお、この地点が石材上であれば、その位
置から直角に石材外方の方向へ変換移動し、石材端を通
過後、再びこの移動路を往復して設定寸法を石材内方へ
移動し、前記同様に、設定寸法移動した後直角に移動方
向を変換して、再び設定寸法移動する。

【００１７】この動作を繰り返すことにより、次第に石
材における隅部へこの検出位置が近付き、ついには設定
寸法に略一致する地点を検出することができる。

【００１８】次に、砥石の径を計測する工程において
は、異なる砥石径の変化によって石材面の移動量が異な
るため、石材面上を、最も有効的に砥石が移動し得る範
囲を設定するもので、まず、砥石集合交換手段から希望
砥石を受け取って研磨ヘッドへ取り付ける。

【００１９】そして、研磨ヘッドを、その基準となる原
点位置から、機体に設けた検出手段へ向かって前記砥石
を繰り出して、その外周端を検出手段の検出子に係合さ
せると、これに伴い信号を発する。

【００２０】したがって、前記原点位置から発した信号
位置までの、砥石の繰出量が砥石の半径または直径とな
るもので、このデーターを制御手段へ送信する。

【００２１】こうして、制御手段へ入力された各データ
ーに基づいて砥石作動手段を制御すれば、研磨ヘッドに
取り付けられた砥石により石材には希望する研削や研磨
が行なわれる。

【００２２】

【実施例】次に本発明に関する石材研削・研磨方法を採
用した石材研削・研磨装置Ａの一実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２３】この石材研削・研磨装置Ａは、図１〜図３
に示すように、墓石や建材等の石材ｗ面に対して研削お
よび研磨を施すもので、機台１の一側に設けて異なる砥
石２，２，２…を多数吊下させた砥石集合交換手段ｂ
と、この砥石集合交換手段ｂに隣接させて機台１へ立設
させたＸ，Ｙ，Ｚ軸への三次元に対する移動が自在とな
る砥石作動手段ｃとにより構成される。

【００２４】そして、前記した砥石集合交換手段ｂは、
機台１上へ立設させた支持体３に旋回軸４を垂直に支承
させ、この旋回軸４の一端部に旋回体５を固着してあっ
て、該旋回体５へ先端部を二股状に形成した支持腕６
を、放射状に複数組、例えば、９本を略水平に取り付け
てある。

【００２５】これら支持腕６へ、異なる砥石粒度や種類
のものを、図１および図２に示すように、それぞれ安定
的に吊持させてあるもので、この砥石集合交換手段ｂの
一側部に、砥石作動手段ｃにおける研磨ヘッド７の主軸
８に対して受け渡しを行なう受渡位置９を設けてある。

【００２６】また、この支持腕６を取り付けた旋回体５
は、サーボモータ等の数値制御可能な駆動部材10により
旋回されるもので、砥石２の受渡位置９に対応するそれ
ぞれの支持腕６は、該支持腕６に連係される近接スイッ
チや光電管，リミットスイッチ等の検出手段の信号によ
り制御されるものであって、この検出手段と駆動部材10
とにより、それぞれの支持腕６に支持された砥石２の希
望する任意のものが選定される。

【００２７】前記した砥石作動手段ｃは、砥石集合交換
手段ｂと隣接させて機台１に設けてあるもので、該機台
１上に立設させたフレーム11へ、研磨ヘッド７を保持す
る第一アーム12およびこの第一アーム12を支持させた第
二アーム13を昇降手段14により昇降自在に取り付けてあ
る。

【００２８】この昇降手段14は、フレーム11の縦ガイド
15へ第二アーム13の保持体16を係合させ、この保持体16
のめねじ駒（図示せず）と螺合する縦螺軸17を、サーボ
モータ等の数値制御可能な昇降部材18により正逆回転さ
せることで研磨ヘッド７、すなわち、砥石２が任意に昇
降する。

【００２９】そして、前記した第二アーム13は、その一
端部を二股状の軸受部を有する保持体16へ、回動軸19に
より水平方向に対して回動自在に支承されているもの
で、サーボモータ等の数値制御可能な第二回動部材20に
より所定角度に回動される。

【００３０】また、前記した第一アーム12は、第二アー
ム13の他端部へその一端部を回動軸21により水平方向に
対して回動自在に支承されているもので、サーボモータ
等の数値制御可能な第一回動部材22により所定角度に回
動されるものであって、第二アーム13との協動により横
軸と縦軸（Ｘ軸，Ｙ軸）に対して任意で、かつ二次元的
な運動を行なうことができる。

【００３１】そして、この第一アーム12の他端部には、
砥石２の研磨ヘッド７が取り付けられているもので、こ
の研磨ヘッド７の下端部には電磁石等によるクラッチ23
を介して砥石２が面接合されているものであって、この
クラッチ23における電磁石への給電を断ったとき、この
電磁石と砥石２との間に介在させた拡張ばね24により強
制的に両者が離隔されるようにしてあり、砥石集合交換
手段ｂにおける受渡位置９において容易に支持腕６へ該
砥石２を載置することができる。

【００３２】また、研磨ヘッド７には垂直に支承された
主軸８が設けられているもので、下部をクラッチ23に接
続し、上部にモータ25を連結して砥石２を所定速度で回
転させる。

【００３３】更に、前記した研磨ヘッド７にあっては、
図５に示すように、一端を第一アーム12に取り付けた流
体シリンダ等の加圧手段26のロッド27をこの研磨ヘッド
７へ連係させて、主軸８における軸方向へ移動可能とし
てあるもので、この加圧手段26の作動により、研磨用の
砥石２による研磨時に、石材ｗ面へ一定の押圧力（例え
ば、0.1 〜0.5Kgf/cm²）による研磨圧が掛かるようにし
てある。

【００３４】そして、この研磨ヘッド７の下側には材料
ｗを検出する検知手段28が取り付けられているもので、
超音波センサーや光電管，カメラセンサー等が用いられ
るものであり、本発明実施例にあっては超音波の発信部
とその反射波を受ける受信部とからなる超音波センサー
を採用した。

【００３５】なお、図１〜図３および図５において29は
検出手段で、前記した砥石集合交換手段ｂにおいて支持
体３へ取付杆30により設けて、石材ｗを研磨すべき砥石
２の径を計測するもので、砥石集合交換手段ｂから希望
砥石２を受け取って研磨ヘッド７のクラッチ23へ取り付
けた後、この検出手段29へ向かって研磨ヘッド７の砥石
２を繰り出して、図５に示すように、その外周端を該検
出手段29の前傾させた検出子31に当接させると、同図に
示すように、該検出子31が略垂直に起立して信号を発す
るもので、この信号が研磨ヘッド７における砥石２の繰
出量となって該砥石２の半径または直径が計測される。

【００３６】図２において32は制御手段で、慣用の入力
部や制御部，演算部，記憶部，変換部，処理部等を備え
るもので、前記した検知手段28や検出手段29等からの信
号を受けて制御し、各旋回部材10や昇降部材18，第一お
よび第二回動部材20, 22あるいはモータ25等を適宜操作
する。

【００３７】前記のように構成される本発明実施例によ
る方法の作用を石材研削・研磨装置Ａにより説明する。

【００３８】石材作動手段ｃを操作して石材研削・研磨
装置Ａにセットされた石材ｗに対応させ、図６に示すよ
う、石材ｗの一側部から研磨ヘッド７を矢印ｅの方向へ
移動させると、その検知手段28が石材ｗの一端縁を検出
し、石材ｗの存在を確認するもので、更に研磨ヘッド７
を移動させると石材ｗにおける他端縁に達するものであ
り、このとき、検出手段28により石材ｗの一個分を認識
してその信号を制御手段32へ送信する。

【００３９】同様に、矢印ｅ方向へ更に研磨ヘッド７を
移動させて、セットされた石材ｗ数を検出し、そのデー
ターを制御手段32へ送信する。

【００４０】次に、石材ｗの一個づつの大きさを検出す
るもので、該石材ｗの四隅部の位置を検出することによ
り行なわれる。

【００４１】したがって、まず、石材ｗの幅方向におけ
るその一側の二つのコーナーの位置を検出するもので、
図６において矢印ｆに示すように、石材作動手段ｃを操
作して研磨ヘッド７を石材ｗに向かって移動させる。

【００４２】すると、検知手段28は、石材ｗの一辺の端
部を検出するもので、この位置から所定の設定寸法ｐ、
例えば、あらかじめ制御手段32に設定した40mmだけ石材
ｗの内方へ向かって研磨ヘッド７を移動させ、次に、こ
の地点から石材ｗの前記一辺と隣接する多辺側へ直角に
方向変換して、再び、設定寸法ｐ、すなわち、40mmだけ
移動する。

【００４３】このとき、図７(a) に示すように、直角移
動した地点が、石材ｗにおける他辺端部と一致したとき
は、移動交点ｒが石材ｗにおける一隅部位置として制御
手段32へ登録される。

【００４４】また、図７(b) に示すように、一致せずそ
の点ｓが石材ｗの内方に位置する場合は、この地点ｓか
ら直角に方向変換して石材ｗ端へ向かって移動し、端部
に達したらそのまま往復して地点ｓに戻り、この地点ｓ
から直角に方向変換して石材ｗの他辺端部へ設定寸法ｐ
だけ移動する。

【００４５】そして、同図に示すように、その移動途中
において石材ｗの他辺端部に達すれば、再び、往復して
石材ｗから設定寸法ｐだけ石材ｗの内方へ移動し、その
地点が移動交点ｒとなって、石材ｗにおける第二の隅部
位置として制御手段32へ登録される。

【００４６】このときの移動交点ｒにおける誤差は、必
ずしも０mmとなるように移動調整する必要はないもの
で、例えば、設定寸法ｐに対して３〜10mm程度が許容範
囲である。

【００４７】同様に、石材ｗの幅方向におけるその他側
の二つのコーナーの位置を検出するれば、四隅の位置
ｒ，ｒ，ｒ，ｒが設定されるので、この点に基づいて石
材ｗの大きさが制御手段32において演算されるもので、
この四点を結んだ軌跡が砥石２中心の最外周移動軌跡と
なるもので、この軌跡を通過する砥石２は、その外周部
の一部に石材ｗ端より張り出すが、石材ｗから脱落する
ことはない。

【００４８】なお、図６に示すように、砥石作動手段ｃ
のＸ，Ｙ軸に対して斜めに石材ｗが載置された場合であ
っても、前記した図７(a) または(b) に示すような、検
出過程を経ることで、それぞれの石材ｗコーナーｒ，
ｒ，ｒ，ｒを検出することができる。

【００４９】石材ｗの研削および研磨にあっては数種の
砥石２を使用して行なうもので、これらの砥石２はそれ
ぞれ外径が異なるのであって、そのため、研削・研磨に
当たっては、該砥石２の移動量を各砥石２ごと設定す
る。（通常、砥石２径の60％前後の範囲による移動ピッ
チに設定される。 ） この砥石２の径を計測する工程においては、石材ｗへの
研削・研磨の最初の作業の場合は、研削砥石２を選定す
るもので、まず、研磨ヘッド７を操作して砥石集合交換
手段ｂの受渡位置９から研削砥石２を受け取って、研磨
ヘッド７のチャック23へマグネットにより取り付ける。

【００５０】そして、砥石２を保持した状態で研磨ヘッ
ド７を受渡位置９より一端後退させて、砥石作動手段ｃ
において基準となる原点位置ｔから、砥石集合交換手段
ｂに設けた検出手段29へ向かって研磨ヘッドの砥石２
を、図５に示すように繰り出して、その外周端を検出手
段29の検出子31に係合させると、これに伴い検出手段29
は信号を発する。

【００５１】したがって、原点位置ｔから発した信号位
置までの砥石２の繰出量Ｌから、砥石２の半径を演算し
て該砥石２における径値となるもので、このデーターを
制御手段32へ送信する。

【００５２】なお、前記した検知手段28により載置され
た石材ｗ面における各部位の高さがあらかじめ計測され
ているため、高低差分の研削量は演算される。

【００５３】こうして、制御手段32へ入力された各デー
ターに基づいて砥石作動手段ｃを制御すれば、研磨ヘッ
ド７に取り付けられた研削砥石２により石材ｗには研削
加工が施される このとき、砥石２を保持した主軸８は軸方向に対して固
定状態で行なわれ、第二の砥石２からは、加圧手段26に
より主軸８を操作して、砥石２が当接する石材ｗ面には
0.4Kgf/cm²程度の押圧力が与えられ、研削砥石２による
研削面を倣って研磨がなされる。

【００５４】なお、前記した石材ｗにおける四隅部の位
置検出工程における作動は、図８に示すような方法によ
っても行なえるもので、この例は、石材ｗの幅方向の一
端部より研磨ヘッド７の検知手段28を対応させ、この端
縁部に達したとき、所定寸法ｐ、例えば、40mm同方向へ
進んだ後、その一方（同図においては砥石作動手段ｃ
側）に対して直角に方向変換し、石材ｗ端へ達したと
き、再び、所定寸法ｐの40mmを石材ｗの内方へ移動させ
る。

【００５５】そして、その位置から直角に方向変換し
て、当初移動を開始した側の石材ｗ端側へ移動して、こ
の端縁部に達したとき、再び、所定寸法ｐの40mm石材ｗ
の内方へ移動し、その地点からまた、直角に方向変換し
てこの端縁に達したとき、設定した所定寸法ｐの40mmの
移動量であれば、その交点ｒがコーナー部として設定さ
れる。

【００５６】もし、この移動範囲が設定寸法ｐ内にない
場合は、前記したように、隣り合う二辺をそれぞれ直角
に移動させる作業を繰り返すことで、次第にその設定寸
法ｐ範囲に交点ｒが設定されるものである。

【００５７】このように、研磨ヘッド７の移動によって
検知手段28による石材ｗの四隅部の設定は、基本的に、
隣り合う二辺のコーナー部において、設定寸法ｐの直角
方向への移動により行なわれるものである。

【００５８】

【発明の効果】前述のように構成される本発明は、石材
の四隅部の位置を順次検出する工程により、石材の大き
さや輪郭あるいは載置位置が正確に計測されるので、石
材が石材作動手段に対して斜めに設置された場合であっ
ても、研磨ヘッドの移動路上において砥石が石材面から
外れることがなく、確実な研削・研磨を行なうことがで
きて、砥石の離脱による石材および砥石の損傷を防止す
ることができる。

【００５９】石材に対しての研磨すべき砥石径を計測す
る工程により、石材面を移動する砥石の移動ピッチを事
前に設定することができて、石材面への効率的でむらの
ない研削・研磨を行なうことができる。等の格別な効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する石材研削・研磨方法を採用した
石材研削・研磨装置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１における正面図である。

【図３】図１における平面図である。

【図４】図１における砥石集合交換手段における支持腕
の砥石支持状態を示す説明図である。

【図５】図１における研磨ヘッドへ砥石を取り付けた状
態を示す一部を破断した側面図である。

【図６】図１における装置による石材隅部の検出状態を
示す説明図である。

【図７】図６における一部の検出状態を示す説明図であ
る。

【図８】図１における装置による石材隅部の検出状態の
他の例を示す説明図である。

【図９】従来の石材研磨機による研磨状態を示す説明図
である。

【符号の説明】

Ａ 石材研削・研磨装置 ｂ 石材集合交換手段 ｃ 石材作動手段 １ 機台 ２ 砥石 ｗ 石材 ７ 研磨ヘッド 28 検知手段 29 検出手段 31 検出子 32 制御手段 ｐ 設定寸法

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機台の一側に設けて異なる砥石を多数吊
   下させた砥石集合交換手段と、この砥石集合交換手段に
   隣接させて前記機台へ立設させた三次元移動自在の砥石
   作動手段とからなる石材研削・研磨装置にあって、この
   石材研削・研磨装置へ対応させて横架させた略方形状の
   石材におけるその個数を検出する工程と、この石材の四
   隅部の位置を順次検出する工程と、石材に対しての研磨
   すべき砥石径を計測する工程と、前記それぞれの検出や
   計測のデータを制御手段へ入力する工程と、このデータ
   に基づいて砥石作動手段を駆動させて石材を研磨する工
   程とを備えさせたことを特徴とする石材研削・研磨方
   法。
2. 【請求項２】 前記石材四隅部の位置検出工程は、基準
   となる水平の横軸と縦軸方向とへ砥石作動手段の研磨ヘ
   ッドを移動させ、石材端へ研磨ヘッドに設けた検知手段
   が対応した点から、該研磨ヘッドを石材内方へ設定寸法
   づつ横軸および縦軸へ直角移動して、該設定寸法づつの
   移動量がそれぞれ石材における近接二辺の端縁位置と略
   一致したとき、前記移動量の交点を各々の石材隅部に設
   定することを特徴とする請求項１記載の石材研削・研磨
   方法。
3. 【請求項３】 前記砥石径の計測工程は、砥石集合交換
   手段から希望砥石を受け取って研磨ヘッドへ取り付けた
   後、機体に設けた検出手段へ向かって前記砥石を繰り出
   して、その外周端を検出手段の検出子に係合させて発し
   た砥石繰出量に見合う信号に基づいて、砥石の径を計測
   することを特徴とする請求項１記載の石材研削・研磨方
   法。