JP3037859B2 - 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
樹脂で形成された静止状態の板状体、矩形状体の表面研
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
る鋼片にあるいは鋼製品そのもの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。このベルト式の研削装置としては、例
えば、実公昭６３−２２８８号公報に開示されたものが
ある。ここに開示されるものは、図４に示すように、移
動自在な台車ａ上に載置されたドライブプ−リｂと、テ
ンションプ−リｃと、研磨ベルトの掛け替えが可能で上
下位置変更可能な３個のコンタクトホイ−ルｄ，ｅ，ｆ
と無端状研磨ベルトｇによって構成される研磨機で、被
研磨物ｓ上に載置され、この被研磨物の被研磨面に、無
端状に回転する無端状の研磨ベルトｇをコンタクトホイ
−ルｄ，ｅ，ｆのいずれかを介して押し付け、この被研
磨面を研磨するようになっている。

【０００３】この研磨機は、被研磨物の研磨位置に応じ
て、任意の１つのコンタクトホイ−ルを選択して、研磨
ベルトを掛け、研磨の幅方向に研磨位置を切り換えでき
るようにし、被研磨面に対する研磨位置の切り換え（研
磨ベルトの掛け替え）操作、台車移動操作は人手で行う
ようにしたものである。この研磨機を含むベルト式の研
削（研磨）装置においては、研削ベルトが損耗し易く、
それ自体短寿命であるため、研削ベルト全体として寿命
を延長するために、研削ベルトを長尺化するのが通例で
あり、装置全体が大型化することは避けられない。この
ような大型のベルト研削装置を、研削範囲の広い場合に
適用した場合、人手による操作により、多角的に移動方
向を変更し、その移動量をきめ細かくコントロ−ルする
必要があり、操作者の精神的、肉体的負荷が大きく、研
削の生産性を高位に維持することは困難である。

【０００４】

【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、ベルトを長
尺化しても安定な研削を可能とするとともに、自動化を
容易にし研削を効率化して研削精度、生産性を向上でき
るベルト研削方法および装置を提供するものである。

【０００５】

【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研削面を
被研削面に押し付ける回転自在なコンタクトロ−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−リの回転軸と駆動プ−リの回転軸間の距離を可変
にするとともに、コンタクトロ−ルの回転軸を被研削面
に沿って平行移動自在とし、コンタクトロ−ルの回転軸
の位置に応じて、駆動プ−リの回転軸と従動プ−リの回
転軸間の距離を制御し、コンタクトロ−ルで研削ベルト
を押し付ける際の研削ベルトの張力を一定に保持するこ
とを特徴とするベルト研削方法である。

【０００６】また、請求項２は、請求項１の発明を実施
するための一装置例で、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回転自
在なコンタクトロ−ルを備えたベルト研削装置におい
て、従動プ−リの回転軸を、駆動プ−リに対して進退移
動自在に配設してこの回転軸に移動制御装置を連結する
とともに、コンタクトロ−ルの回転軸を、移動制御装置
により被研削面に沿って平行移動自在な支持体で支持し
てその移動量を検出する移動量検出装置を配設し、この
移動量検出装置と前記従動プ−リの回転軸の移動制御装
置とを演算装置を介して連結してなり、研削位置を平行
移動自在としたことを特徴とするベルト研削装置であ
る。

【０００７】

【作用】本発明においては、コンタクトロ−ルの回転軸
の位置に応じて、駆動プ−リの回転軸に対する従動プ−
リの回転軸の位置を制御して、コンタクトロ−ルで研削
ベルトを押し付ける際の研削ベルトの張力を一定に保つ
ことで設定張力に安定保持しながら、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その都度移動することなく、
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、安定な研削とベルトの長寿命化が図れ、
設備コストの低減、研削効率の向上を図ることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。この実施例
は、本発明を連続鋳造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
側表面に研削剤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研削ベルトの移動する駆動プ−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鋼スラブ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。

【０００９】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と係合し、このネジ付き
シャフトの回転により横行移動する。研削される厚鋼板
６は、搬送ロ−ラ１０により、ベルト研削装置１の下方
に搬入し、ストッパ−１１で位置決めした後、ベルト研
削装置１を所定の位置に移動（架台移動、ベルト研削装
置の横行、昇降等）する。そして、コンタクトロ−ル５
により、研削ベルト２の研削面を厚鋼板６の表面に所定
の押付力で押し付け、駆動プ−リ３を駆動して、研削ベ
ルト２を無端状に回転し、厚鋼板６の表面疵を研削・除
去する。１回の研削で表面疵が十分に研削除去できない
場合は、繰り返し研削を行う。

【００１０】また、表面疵の研削範囲が、研削ベルト２
の幅より広い場合は、ベルト研削装置を横行させて所定
の位置に移動し、前記と同様にして厚鋼板の表面疵を研
削・除去する。このようにして研削後は、ストッパ−１
１（１１ａ）を下げ、搬送ロ−ラ１２で出荷ヤード等に
搬送する。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
にあって厚鋼板の被研削面に対して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。したがって、
ここで、駆動プ−リ３と従動プ−リ４の位置を固定し、
研削ベルト２の張力を一定にした場合、コンタクトロ−
ル５を移動させて、研削ベルト２のル−プ形状を変える
ことはできない。

【００１１】即ち、このコンタクトロ−ル５を駆動プ−
リ３と従動プ−リ４間で被研削面に対して平行に移動す
ることはできず、この間で研削位置を変える（研削範囲
を広げる）ことができない。この方向に研削位置を変え
るためには、ベルト研削装置１全体と厚鋼板６を、相対
移動する方法が考えられるが、これらのものはいずれも
重量物で慣性が大きく、その移動には大きな駆動力が必
要であり、位置制御にも困難を伴うので、この方法は余
り良い方法とは言い難い。

【００１２】本発明では、厚鋼板６の被研削面とベルト
研削装置１の位置を固定した状態で、このコンタクトロ
−ル５を厚鋼板の研削面に平行に移動させ、研削ベルト
による研削範囲を広げるためには、従動プ−リ４と駆動
プ−リ３との間の距離を可変にする必要があり、この場
合、表面疵の研削範囲で決まるコンタクトロ−ル５の変
位に追従して、従動プ−リ４の移動を制御する必要があ
る。そのため、本発明では、コンタクトロ−ル５の回転
軸はシリンダ−機構１２を介して支持体１３に昇降自在
に支持されており、この支持体は、ベルト研削装置１の
基部１ａの溝部１４に係合して水平移動自在であり、駆
動装置Ｍｄに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。

【００１３】この水平移動量は、移動量検出装置１６に
より検出され、この検出信号は演算装置１７に送信され
る。１８は設定器、１９はコンタクトロ−ルの位置制御
装置、２４は研削屑の飛散防止カバ−である。一方、従
動プ−リ４の回転軸は、基部１ａの溝部２０に係合して
水平移動自在な移動子２１に支持されている。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２
２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を水平移動する。この従動プ−リ４の水平
移動量は、前記演算装置１７に接続された位置制御装置
２３を介して制御され、従動プ−リ４は、前記コンタク
トロ−ル５の変位（水平移動＋垂直移動）に追従して水
平移動する。

【００１４】前記演算装置１７は、前記コンタクトロ−
ル５の変位のために必要な従動プ−リ４の移動量を演算
して、この従動プ−リの位置制御装置２３を介してその
駆動装置Ｍｅの駆動を制御し、従動プ−リ４を所定量水
平移動する。この場合のコンタクトロ−ル５の変位（水
平移動＋垂直移動）に対する従動プ−リ／駆動プ−リ間
水平距離との関係について、図２を参照して説明する。

【００１５】本発明では、研削ベルト２の長さＬとこの
研削ベルトの張力を一定にして、コンタクトロ−ル５の
水平変位Ｘと垂直変位Ｚに応じて，従動プ−リ／駆動プ
−リ間距離Ｙを制御する。

【００１６】この際、Ｙはコンタクトロ−ルの水平変位
Ｘと垂直変位Ｚの関数として、下記の一般式（９）に集
約でき、観測可能なＸ，Ｚおよび装置の構造上決まる一
定値であるコンタクトロ−ルの半径Ｒｃ，従動プ−リの
半径Ｒａ，駆動プ−リの半径Ｒｄ，前記Ｌ，駆動プーリ
とコンタクトロール間の垂直距離Ｄより算出できる。 １）従動プ−リ／駆動プ−リ間接線長さ Ｌ₁ ＝Ｙ （１） ２）駆動プ−リ／コンタクトロ−ル間接線長さ Ｌ₂ ＝√｛（Ｄ＋Ｚ）² ＋（Ｙ／２−Ｘ）² −（Ｒｄ−Ｒｃ）² ｝ （２） ３）従動プ−リ／コンタクトロ−ル間接線長さ Ｌ₃ ＝√｛（Ｄ＋Ｚ）² ＋（Ｙ／２＋Ｘ）² −（Ｒａ−Ｒｃ）² ｝ （３） ４）駆動プ−リでの巻き付け長さ Ｌ₄ ＝２πＲｄ（１８０−θ₁ ）／３６０ （４） θ₁ ＝ｃｏｓ^{- 1} 〔Ｌ₂ ／√｛（Ｄ＋Ｚ）² ＋（Ｙ／２−Ｘ）² ｝〕 （５） θ₂ ＝ｃｏｓ^{- 1} 〔Ｌ₂ ／√｛（Ｄ＋Ｚ）² ＋（Ｙ／２＋Ｘ）² ｝〕 （６） ５）従動プ−リでの巻き付け長さ Ｌ₅ ＝２πＲａ（１８０−θ₂ ）／３６０ （７） ６）コンタクトロ−での巻き付け長さ Ｌ₆ ＝２πＲｃ（θ₁ ＋θ₂ ）／３６０ （８） １）〜６）を集約すると、 6 Ｌ＝Σ Ｌn （９） ｎ=1 ここで、実際にＹを直接導き出すのは容易ではなく、計
算のための遅れ等を考慮すると、制御に使用する場合
は、例えば図３のプログラム例に示すような数値計算に
よる方法もしくは、数値計算で求めた値を表１に示すよ
うなテ−ブル化しておき、ここから数値を選択する方法
を用いることができ、これらの制御条件は設定器１８に
入力されており、制御は演算装置１７を介して行うこと
が望ましい。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、表１の例は、研削ベルトの幅４００
ｍｍ，ル−プ長さ（基準ベルト長さ）Ｌ：１３０００ｍ
ｍ、駆動プ−リ／従動プ−リ間の最大距離Ｙ：６０００
ｍｍ，駆動プ−リと従動プ−リの半径Ｒａ，Ｒｄ：２０
０ｍｍ，コンタクトロ−ルの半径Ｒｃ：１００ｍｍ、駆
動プ−リ／コンタクトロ−ル間垂直距離Ｄ：５００ｍｍ
とした場合である。ここで、表１は、コンタクトロール
のＸの変位をｍ単位で少数点第一位まで求めている例で
あり、例えばＸ＝１．６ｍの位置にコンタクトロールが
移動していれば、整数値“＋１“の行と少数点第一位の
値“０．６“列の交点にある“−１５．８ｍｍ“の変位
を従動プーリーに与えれば良いことを意味している。す
なわち、このようなデータベースを予め演算装置１７に
保有しておくことで、応答性を高める方法である。

【００１９】さらに、制御精度を高めるには、テーブル
をさらに細分化するか、あるいは、補完演算との併用を
しても良い。なお、本発明は、静止状態の金属および非
金属の板状体、矩形状体を研削対象とし、請求項１およ
び請求項２に記載のように、コンタクトロ−ルの回転軸
を被研削面に沿って平行移動自在とし、駆動プ−リと従
動プ−リ間の距離とコンタクトロ−ルの移動量を制御し
て、任意の研削位置においても張力を一定に保持するこ
とを特徴とするベルト研削方法および装置であり、これ
を満足させるために必要な構造、機構（含制御）等につ
いては、上記実施例に限定するものではない。また、研
削対象物（被研削面）に対するベルト研削装置の移動
（横行、昇降、旋回）構造、機構（含制御）等について
も同様である。

【００２０】

【発明の効果】本発明においては、コンタクトロ−ルの
回転軸制御位置に応じて、駆動プ−リの回転軸に対する
従動プ−リの回転軸の位置を制御して、研削ベルトのル
−プ長さ、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
ト研削装置全体をその都度移動することなく、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、研削精度の安定確保、研削効
率の向上、ベルトの長寿命化を図ることができる。

【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
は一部切り欠き断面正面説明図、（ｂ）図は（ａ）図の
Ａａ−Ａｂ矢視断面説明図。

【図２】本発明における研削ベルトを支持する駆動プ−
リ、コンタクトロ−ル、従動プ−リの位置関係の変化を
示す側面説明図。

【図３】本発明におけるコンタクトロ−ルと従動プ−リ
の移動制御のプログラム例を示す概要説明図。

【図４】従来例の概要説明図。

【符号の説明】

１ ベルト研削装置 １ａ 基部 ２ 研削ベルト ３ 駆動プ−リ ４ 従動プ−リ ５ コンタクトロ−ル ６ 鋼スラブ ７ 軌道 ８ 架台 ９ ネジ付きシャフト １０ 搬送ロ−ラ １１、１１ａ ストッパ− １２ シリンダ−機構（コンタクトロ−ル側） １３ 支持体（コンタクトロ−ル側） １４ 溝部（コンタクトロ−ル側） １５ ネジ付きシャフト（コンタクトロ−ル側） １６ 移動量検出装置 １７ 演算装置 １８ 設定器 １９ 位置制御装置（コンタクトロ−ル側） ２０ 溝部（従動プ−リ側） ２１ 移動子 ２２ ネジ付きシャフト（従動プ−リ側） ２３ 位置制御装置（従動プ−リ側） ２４ 飛散防止カバ− Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ 駆動装置 ａ 台車 ｂ ドライブプ−リ ｃ テンションプ−リ ｄ、ｅ，ｆ コンタクトホイ−ル ｇ 無端状研磨ベルト

───────────────────────────────────────────────────── 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 (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 (2)

(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
   面に接し研削面を被研削面に押し付ける回転自在なコン
   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−リの回転軸と駆動プ−リの回転
   軸間の距離を可変にするとともに、コンタクトロ−ルの
   回転軸を被研削面に沿って平行移動自在とし、コンタク
   トロ−ルの回転軸の位置に応じて、駆動プ−リの回転軸
   と従動プ−リの回転軸間の距離を制御し、コンタクトロ
   −ルで研削ベルトを押し付ける際の研削ベルトの張力を
   一定に保持す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回転自在なコン
   タクトロ−ルを備えたベルト研削装置において、従動プ
   −リの回転軸を、駆動プ−リに対して進退移動自在に配
   設してこの回転軸に移動制御装置を連結するとともに、
   コンタクトロ−ルの回転軸を、移動制御装置により被研
   削面に沿って平行移動自在な支持体で支持し、その移動
   量を検出する移動量検出装置を配設して、この移動量検
   出装置と前記従動プ−リの回転軸の移動制御装置とを演
   算装置を介して連結してなり、研削位置を平行移動自在
   としたことを特徴とするベルト研削装置。