JP3037857B2 - ベルト研削方法およびベルト研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として各種の金属や
樹脂で形成された板状体、矩形状体の表面の研削に適用
されるベルト研削方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば鉄鋼の分野では、鋼片
（鋳片）を素材とし、これを加熱炉で加熱後、圧延して
帯鋼や条鋼等各種の鋼製品を製造しているが、素材とな
る鋼片に顕著な表面疵があった場合、構造強度確保上、
防錆・美観等品質確保上から、疵を除去することが行わ
れている。この疵は、一般には、ホットスカ−フィン
グ、グラインダ−がけにより除去することが多いが、特
に最終製品として出荷される厚鋼板、薄鋼板等の部分疵
手入れ作業においては、段差、うねり、びびり等のない
滑らかな研削面を得るため、柔軟性と研削制御性の面か
ら、ベルト式の研削装置の採用が試みられている。例え
ば、連続鋳造で得られる鋼スラブにおいては、研削・除
去を必要とする表面疵は、いつも全面に均一に発生する
訳ではなく、局所的に発生することも少なくない。

【０００３】従来、ベルト式の研削装置としては図６に
示すような例えば、特開昭５４−８９３９３号に開示さ
れるものがある。ここに開示されるものは、帯鋼ｓの搬
送ライン上に配設した門型のコラムａに設けたアイドラ
−ロ−ルｂと、その下部に設けられた駆動するコンタク
トロ−ルｃと、この二つのロ−ルに掛廻された無端状研
削ベルトｄとコンタクトロ−ルと帯鋼を挟んで対向配置
されたビリ−ロ−ルｅより構成されるものである。この
ベルト式の研削装置は、所定の速度で送られてくる帯鋼
ｓの表面を、この帯鋼の幅より広い研削ベルトｃを用い
て、全面研削するためのものであり、局所的な研削を行
うことは困難である。また、研削を必要としない部分も
研削するため、製品歩留まりの低下に加え、研削ベルト
等設備の損耗が早く、設備、運転コストがたかくなるこ
とは避けられない。

【０００４】また、図７に示すような例えば、実公昭６
３−２２８８号公報に開示されるワゴンタイプのベルト
研削装置がある。ここに開示されるものは、移動自在な
台車ｆ上に載置されたドライブプ−リｇと、テンション
プ−リｈと、研削ベルトを掛け替え可能な３つのコンタ
クトホイ−ルｊａ，ｊｂ，ｊｃと、これらに掛廻された
無端状研磨ベルトｉによって構成されるものである。こ
のベルト式の研磨機においては、被研磨物ｗに対する研
削位置の調整は台車の移動によって、また研削性状の調
整は、使用する研削ベルトの粒度により行うようにして
いる。したがって、局所的な研削を行うものとしては、
適性があり、その操作には熟練が必要であるが、滑らか
な研削面を得ることが比較的容易と言える。

【０００５】この種のベルト研削作業は、粉塵環境下で
の重筋作業であり、労働力確保が困難な状況から、自動
化の指向が高まりつつある。しかし、熟練工のスキルを
機械化することは容易ではなく、一般に機械研削の場
合、研削面の段付き、焼き付き、びびり等が発生し、円
滑な研削ができず滑らかな研削面を得ることが困難なこ
とが少なくない。このような観点から、ベルト研削装置
による自動部分研削は殆ど実用されていないのが現状で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コンタクト
ホイ−ル（ロ−ル）を被研削面に対して平行移動自在に
して、研削平面一軸分の移動機能を付与して、装置全体
の設備コストを低減し、その機動性を向上し、研削効率
を向上するとともに、表面疵の局所的研削を可能にし、
研削後の表面性状を改善できる自動化が容易なベルト研
削方法および装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、無
端状で表面に研削材を配した研削ベルトと、この研削ベ
ルトの一方側を保持してこれを駆動する駆動プ−リと、
この研削ベルトの他方側を保持する従動プ−リと、この
２つのプ−リの間で研削ベルトの内側面に接しその研削
面を被研削面に押し付けるコンタクトロ−ルを備えたベ
ルト研削装置によるベルト研削方法において、研削ベル
トの張力を一定にした状態で、従動プ−リと駆動プ−リ
間の距離を可変にするとともに、コンタクトロ−ルを被
研削面に沿って平行移動自在でかつ被研削面に対して昇
降自在にし、コンタクトロ−ルの押し付け力を可変にし
て、疵部とその周辺で研削モ−ドを変えることを特徴と
するベルト研削方法である。

【０００８】また請求項２は、請求項１を実施するため
の装置例であり、無端状で表面に研削材を配した研削ベ
ルトと、この研削ベルトの一方側を保持してこれを駆動
する駆動プ−リと、この研削ベルトの他方側を保持する
従動プ−リと、この２つのプ−リの間で研削ベルトの内
側面に接し研削面を被研削面に押し付けるコンタクトロ
−ルを備えたベルト研削装置において、従動プ−リの回
転軸が位置制御装置により駆動プ−リに対して進退移動
自在に配設されており、コンタクトロ−ルの回転軸が昇
降制御装置を介して被研削面に沿って平行移動自在に配
設された支持体で支持され、この支持体にはコンタクト
ロ−ルの移動位置検出センサ−と、昇降位置検出センサ
−が配設され、この移動位置検出センサ−および昇降位
置検出センサ−と前記位置制御装置と昇降制御装置が演
算装置を介して連結されており、コンタクトロ−ルの位
置の変位に応じて、従動プ−リの平行移動量の制御とと
もにコンタクトロ−ルによる研削ベルトの押付力の切り
替え制御が同期して行われるようにしたことを特徴とす
るベルト研削装置である。

【０００９】また、請求項３〜４は、請求項２におい
て、研削ベルト側端部において、滑らかな研削面を得る
ためのもので、コンタクトロ−ルとして中高形状のロ−
ラを用いること、あるいは研削ベルトの側端部の研削材
の粒径を小さくすることを特徴とするものである。ま
た、これらを同時に用いることもできる。

【００１０】

【作用】本発明においては、駆動プ−リに対するコンタ
クトロ−ルと従動プ−リの位置を制御して、研削負荷以
外の外乱に起因する研削ベルトの張力変動をなくし、コ
ンタクトロールが平行移動できるようにしているので、
ベルト研削装置全体を移動することなく、簡易機構によ
り研削平面内の一軸方向の研削範囲を広げることがで
き、設備コストの低減、研削効率の向上を図るととも
に、表面疵の局所的研削を可能にすることができる。

【００１１】また、研削ベルトの押付力が疵部よりその
周辺で小さくなるように、研削モ−ドを切り換えること
を自在にしたり、研削ベルトの側端における研削力を軽
減することにより、研削びびりや段付を生ずることはな
く研削を円滑化し、被研削面の表面性状を改善しその品
質を向上・安定化することができる。また、自動化も容
易であり、生産性を向上することができる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。この実施例
は、本発明を圧延によって得られた厚鋼板（常温）の表
面疵の除去に適用した場合のものである。図１はこの厚
鋼板のベルト研削ラインの概略説明図である。同図にお
いて、１は本発明のベルト研削装置で、無端状で外側表
面に研削材を配した研削ベルト２と、この研削ベルト２
の内側面を一方の側で保持し、駆動装置Ｍａにより研削
ベルトを無端状に移動する駆動プ−リ３と、研削ベルト
の内側面を他方側で保持する従動プ−リ４と、この２つ
のプ−リ間で研削ベルトを厚鋼板６の被研削面に押し付
けるコンタクトロ−ル５を備えている。このベルト研削
装置１は、厚鋼板６の搬送路に沿って駆動装置Ｍｂによ
り軌道７上を移動自在な架台８に、横行自在に懸吊され
ており、駆動装置Ｍｃにより回転するネジ付きシャフト
９に係合し、このネジ付きシャフトの回転により横行移
動する。

【００１３】この例では、被研削面に対する研削ベルト
の押付力は、疵部とその周辺で異なるようにしている。
すなわち、例えば研削モ−ドを仕上げ研削モ−ドと粗研
削モ−ドの２種としてこれらを切り換えられるようにし
て、研削に際しては、まず疵部を粗研削モ−ドにて研削
し、最後に疵の周辺部を仕上げ研削モ−ドに切り換えて
研削するようにしている。そしてこれを一回の研削単位
として、必要に応じてこの研削を２〜３回繰り返し、滑
らかな研削面を得るようにしている。

【００１４】この研削モ−ドは、仕上げ研削モ−ドと粗
研削モ−ドの２種に限るものではなく、研削対象によっ
て決まる研削材と表面疵の発生パタ−ンに応じて、２〜
５種予め設定し、より滑らかな研削面にするために、こ
れらの研削モ−ドを組み合わせを考慮する。この場合、
研削深さを序々に（傾斜的に）変化させるように組み合
わせることは有効である。通常、この研削モ−ドの切り
替えのためのコンタクトロ−ルによる研削深さの調整
は、コンタクトロ−ル５の押し付け力および移動範囲を
制御することにより行う。

【００１５】なお、研削ベルト２の幅が厚鋼板６の被研
削幅より小さい場合は、この研削ベルト２の側端によっ
て被研削面と非研削面の境界に段差を生じ、研削後の鋼
スラブの表面性状を低下させることがあるので、例え
ば、図２に示すように、コンタクトロ−ル５を中高ロ−
ルにして、研削ベルト２の側端を被研削面に軟接触させ
るようにすることが有効である。また、図３に示すよう
に研削ベルト２の側端部には中央部より粒径の小さな研
削材を配することも有効であり、この場合、研削材の粒
径を中央部から側端側に次第に小さくなるように配する
ことも有効である。また、図４に示すように、図２のよ
うな中高ロールと、図３のような研削材の粒径分布を変
えた研削ベルト２を組み合わせることも有効である。ベ
ルト研削装置１を支持する架台８の移動、ベルト研削装
置の横行および昇降、駆動プ−リ３の駆動、コンタクト
ロ−ル５および従動プ−リ４の移動、ベルト研削装置の
位置決め等の基本的操作は、疵位置情報の入力値等をも
とに、演算制御装置１７を用いて自動的に行うようにし
ている。

【００１６】本発明のベルト研削装置１の研削ベルト２
は、前記したように、無端状であり一方側を駆動プ−リ
３により、また他方側を駆動プ−リに対して進退自在な
従動プ−リ４によりその内面を支持され、さらに、この
駆動プ−リと従動プ−リとの間にあって厚鋼板６の被研
削面に対して平行に移動自在で研削ベルトを被研削面に
押し付けるコンタクトロ−ル５によって支持されてお
り、ほぼ三角形状のル−プを形成する。

【００１７】コンタクトロ−ル５はシリンダ−機構１２
を介して支持体１３に支持されており、この支持体は、
基部１ａの溝部１４で水平移動自在に支持されており、
駆動装置Ｍｄより回転するネジ付きシャフト１５と係合
して、このシャフトの回転により、水平移動する。この
水平移動は、移動位置検出センサー１６の位置情報をも
とに演算制御装置１７により位置制御装置１９を介して
制御される。コンタクトロ−ル５の押付力（昇降）
は、、仕上げ研削モ−ド用と粗研削モ−ド用の２種に切
り換えられるようにしており、この切り換え条件は、疵
の発生状況に応じて予め設定されており、移動位置検出
センサー１６によるコンタクトロ−ル５の水平移動量信
号および昇降位置センサー３０の垂直移動量信号に基づ
き、演算制御装置１７により制御される圧力制御装置２
０、電磁弁２１で制御されるシリンダ−機構１２によっ
て制御される。

【００１８】一方、従動プ−リ４は、移動子２２を介し
て基部１ａの溝部２３で水平移動自在に支持されてお
り、この移動子は、駆動装置Ｍｅにより回転するネジ付
きシャフト２４に係合して、このシャフトの回転により
水平移動し、従動プ−リ４が水平移動する。前記演算制
御装置１７は、コンタクトロールの位置にかかわらず常
にベルトループ長を一定にするため、前記コンタクトロ
−ルの水平移動および昇降移動に追従できるよう従動プ
−リの移動量を移動位置検出センサー１６および昇降位
置検出センサー３０の位置情報をもとに演算して、従動
プ−リの位置制御装置２５を介してその駆動装置Ｍｅの
駆動を制御し、従動プ−リ４を水平移動する。なお、被
研削面における疵が、斜めの方向に延びていることが多
い場合は、ベルト研削装置を回動（旋回）自在にして、
その回動の制御を併せて行うことによって、よりきめ細
かいベルト研削ができる。

【００１９】（実験例） 圧延して得られた幅１２００ｍｍ，長さ３０００ｍｍ，
厚さ５０ｍｍの厚鋼板の表面疵を、図１に示す本発明の
ベルト研削装置を用いて研削・除去した。この例では、
研削ベルトの幅２５０ｍｍ，ル−プ長さ（基準ベルト長
さ）：１３０００ｍｍ、駆動プ−リ／従動プ−リ間の最
大距離：６０００ｍｍ，駆動プ−リと従動プ−リの半
径：２００ｍｍ，コンタクトロ−ルの半径：１００ｍ
ｍ、駆動プ−リ／コンタクトロ−ル間垂直距離：５００
ｍｍである。なおコンタクトロ−ルとしては、図２に示
すような幅４００ｍｍの中高ロ−ルを用いた。

【００２０】厚鋼板６の表面疵２６の分布と研削範囲２
７は図５（ａ）に示すとおりで、幅方向４００ｍｍ，長
さ方向３００ｍｍで、この範囲は、予め疵マーキングよ
り読み取ってあり、、コンタクトロ−ルの要変位量とこ
の変位量に対応する従動プ−リの水平移動を、演算し、
これに水平移動速度要素を加味して、研削条件を設定し
た。厚鋼板６を搬送ロ−ル１０で研削台に導き、ストッ
パ−１１で位置決めし、ベルト研削装置１の横行および
昇降を制御して、厚鋼板の研削範囲の幅の中心に研削ベ
ルトの幅の中心を合わせ、コンタクトロ−ル５の位置を
研削範囲始端側に寄せ、研削ベルトの研削面を厚鋼板の
被研削面に押し付け、駆動装置Ｍａにより駆動プ−リ３
を駆動して研削ベルト２を無端状状に移動し、厚鋼板６
の表面疵を研削・除去するようにした。

【００２１】この研削ベルトの移動（回転）速度、コン
タクトロ−ルの水平移動速度は、研削対象、表面疵パタ
−ン、研削材特性等に応じて予め設定されている。ま
た、コンタクトロ−ル５による研削ベルト２押付力は、
厚鋼板６の厚さと表面疵パタ−ン（深さ分布）に応じて
予め設定しており、駆動プ−リ３を駆動して研削ベルト
２を回転することにより、表面疵を研削することができ
る。この例では、疵を含むエリア２８ａを、まず粗研削
モードとして、コンタクトロール５の押し付け力を１０
０ｋｇｆに設定し、図６に示すようなコンタクトロール
５の水平移動と昇降移動（押し付け動作）を連動させ、
図５（ｂ）のような軌跡を往復運動させる揺動運動（手
入れ幅１００ｍｍ）により研削を行う。この時水平移動
速度は２５０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００２２】揺動を一定回数繰り返した後、研削面をな
らすため、仕上げ研削モードにより、エリア２８ａおよ
び２８ｂを含む範囲をコンタクトロール５の押し付け力
を４０ｋｇｆに設定し広範囲（手入れ幅３００ｍｍ）の
揺動研削を行った。この時の水平移動速度は、８５ｍｍ
／ｓｅｃとした。また研削ベルトの回転周速は、１００
０ｒｐｍで、研削ベルト粗度＃８０により、深さ約０．
２ｍｍの疵を装置の移動時間も含め、約２分で手入れ
し、従来の手入れ作業の２．５倍の能力で、しかも人手
同等の研削面性状、粗度が得られた。

【００２３】しかし、研削後、厚鋼板表面を検査したと
ころ、若干疵の残存が認められたので、コンタクトロ−
ルを最初の位置に戻し再度同じ研削範囲を一回目と同様
にして研削した。研削ベルトの移動（回転）速度は１０
００ｍ／ｍｉｎで一定にした。この結果、研削は非常に
円滑に行われ、研削された厚鋼板表面には、びびりの痕
跡はなく、図５（ｂ）に示すように非研削面との境界部
には顕著な段差の発生もなく、非常に滑らかな研削面２
９が得られた。この実施例では、ベルト研削装置１を支
持する架台８を移動せず、幅方向についてはベルト研削
装置を僅かに横行移動することにより、また長さ方向に
ついては、ベルト研削装置本体を移動せず、簡易構造の
コンタクトロ−ル５と従動プ−リ４を移動するだけで、
厚鋼板の６被研削面を研削することができ、長さ方向に
対して架台８あるいはベルト研削装置本体を移動する必
要がないので、設備費、設備運転コストを低減し、研削
効率を大幅向上することができた。

【００２４】

【発明の効果】本発明においては、駆動プ−リに対する
コンタクトロ−ルと従動プ−リの位置を制御して、研削
ベルトのル−プ長、張力を変えないで、コンタクトロ−
ルを被研削面に対して平行移動できるようにしているの
で、ベルト研削装置全体を移動することなく、簡易機構
により研削平面内の研削範囲を広げることができ、設備
コストの低減、研削効率の向上を図ることができる。ま
た、研削ベルトの押付力が疵部よりその周辺で小さくな
るように、研削モ−ドを切り換え自在にしたり、研削ベ
ルトの側端における研削力を軽減することにより、研削
びびりや段付を生ずることはなく研削を円滑化し、被研
削面の表面性状を改善しその品質を向上・安定化するこ
とができる。また、自動化も容易であり、生産性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概要説明図で、（ａ）図
は正面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡａ−Ａｂ矢視
側断面説明図。

【図２】本発明のコンタクトロ−ル例を示す正面説明
図。

【図３】本発明の研削ベルト例を示す正面説明図。

【図４】本発明の研削ベルトの他の例を示す正面説明
図。

【図５】本発明の実施例における表面疵とその研削例を
示す説明図で（ａ）図は表面疵とその研削範囲を、
（ｂ）図は研削後の研削表面の性状を示す断面説明図。

【図６】従来例の概要を示す側面説明図。

【図７】他の従来例の概要を示す立体説明図。

【符号の説明】

１ ベルト研削装置 １ａ 基部 ２ 研削ベルト ２ａ 側端部（細粒部） ２ｂ 中央部（粗粒部） ３ 駆動プ−リ ４ 従動プ−リ ５ コンタクトロ−ル ６ 厚鋼板 ７ 軌道 ８ 架台 ９ ネジ付きシャフト １０ 搬送ロ−ル １１ ストッパ− １２ シリンダ−機構 １３ 支持体 １４ 溝部 １５ ネジ付きシャフト １６ 移動位置検出センサー １７ 演算制御装置 １８ 設定器 １９ 位置制御装置 ２０ 圧力制御装置 ２１ 電磁弁 ２２ 移動子 ２３ 溝部 ２４ ネジ付きシャフト ２５ 位置制御装置 ２６ 表面疵 ２７ 研削範囲 ２８ａ 疵部（エリア） ２８ｂ 疵周辺部 ２９ 研削面 ３０ 昇降位置検出センサー Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ 駆動装置 ａ コラム ｂ アイドラ−ロ−ル ｃ コンタクトロ−ル ｄ 研削ベルト ｅ ビリロ−ル ｓ 帯鋼 ｆ 台車 ｇ ドライブプ−リ ｈ テンションプ−リ ｊａ，ｊｂ，ｊｃ コンタクトホイ−ル ｉ 無端状研磨ベルト ｗ 被研磨物

フロントページの続き (72)発明者 川上 耕有 東海市東海町５−３ 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (72)発明者 小道世 勉 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特公 昭49−21718（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 21/04,21/12 B24B 21/14,21/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端状で表面に研削材を配した研削ベル
   トと、この研削ベルトの一方側を保持してこれを駆動す
   る駆動プ−リと、この研削ベルトの他方側を保持する従
   動プ−リと、この２つのプ−リの間で研削ベルトの内側
   面に接しその研削面を被研削面に押し付けるコンタクト
   ロ−ルを備えたベルト研削装置によるベルト研削方法に
   おいて、従動プ−リと駆動プ−リ間の距離を可変にする
   とともに、コンタクトロ−ルを被研削面に沿って平行移
   動自在でかつ被研削面に対して昇降自在にし、コンタク
   トロ−ルの押し付け力を可変にして、疵部とその周辺で
   研削モ−ドを変えることを特徴とするベルト研削方法。
2. 【請求項２】 無端状で表面に研削材を配した研削ベル
   トと、この研削ベルトの一方側を保持してこれを駆動す
   る駆動プ−リと、この研削ベルトの他方側を保持する従
   動プ−リと、この２つのプ−リの間で研削ベルトの内側
   面に接し研削面を被研削面に押し付けるコンタクトロ−
   ルを備えたベルト研削装置において、従動プ−リの回転
   軸が位置制御装置により駆動プ−リに対して進退移動自
   在に配設されており、コンタクトロ−ルの回転軸が昇降
   制御装置を介して被研削面に沿って平行移動自在に配設
   された支持体で支持され、この支持体にはコンタクトロ
   −ルの移動位置検出センサ−と、昇降位置検出センサ−
   が配設され、この移動位置検出センサ−および昇降位置
   検出センサーと前記位置制御装置と昇降制御装置とが演
   算制御装置を介して連結されており、コンタクトロ−ル
   の位置の変位に応じて、従動プ−リの平行移動量の制御
   とともにコンタクトロ−ルによる研削ベルトの押付力の
   切り替え制御が同期して行われるようにしたことを特徴
   とするベルト研削装置。
3. 【請求項３】請求項２において、コンタクトロ−ルとし
   て中高ロ−ルを用いたことを特徴とするベルト研削装
   置。
4. 【請求項４】請求項２において、研削ベルトの側端部の
   研削材の粒径を中央部より小さくしたことを特徴とする
   ベルト研削装置。