JP3403900B2 - 自動研磨装置およびそれを使用する摩耗試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動研磨装置に関
する。特に本発明は厚みに対して広い表面を有する板状
の試験片を効率的かつ高精度に研磨仕上げする研磨装置
に関する。また本発明は、プラスチックなどに対し一定
条件で磨耗を与え、その耐磨耗性を調査するための摩耗
試験方法に関する。

【従来の技術】

【０００２】一般に、薄鋼板などの板状の試料の表面特
性、結晶方位などを調査するためには、各種試験に供す
るに先立って試験材である薄鋼板の表面を研磨しなけれ
ばならない。かかる表面研磨は従来、人手により研磨ロ
ーラーを試料表面に押しつけ、適宜前後に移動させて表
面を研磨するものであった。

【０００３】しかしかかる手研磨は作業効率が低く、そ
の改善が望まれていた。そのための手段として、たとえ
ば特開平６−２３６５９号記載の技術のように回転する
円盤状の砥石に被削物を押しつけて研磨する方法が提案
されている。しかしながらかかる方法は、円盤状砥石に
対する押圧面積が小さい場合にはやすり面（砥石面）の
磨耗が早く、逆に押圧面積が大きい場合には全面にわた
って均等に押圧することが困難で均質な研磨仕上げをす
ることが困難であった。

【０００４】一方、特開平６−２９７３０５号公報に
は、弾性体をライニングした、外周面に研磨紙を巻きつ
けて使用するローラと、上記ローラに取外し自在に固定
したローラ取付部と、メインベースに取替え可能に固定
した、研磨用金属板を固定するサブベースと、上記ロー
ラに往復直線運動をさせる動力装置と、上記動力装置を
制御する制御装置と、を具備する金属板研磨機が提案さ
れているが、本装置では、固定ローラを使用するため、
金属板との接点をずらすためにはローラ取付部を回転さ
せて固定し直さねばならず、常に研磨面を更新しながら
研磨作業を行なうことはできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の欠陥を解決することを目的とするものであっ
て、第１に手作業によらず高精度の仕上げ精度を有する
研磨面を有する試験片を容易に得ることのできる自動研
磨装置を提供することを目的とする。本発明の第２の目
的は、比較的小型でありながら、常に研磨面を更新しな
がら、かつ一定の条件で均一な仕上げ面を有する試験片
を容易に得ることのできる自動研磨装置を提供すること
を目的とするものである。また本発明の第３の目的は、
かかる自動研磨装置を利用して、プラスチックなどの材
料の耐磨耗性を調査をする際の磨耗を一定条件下で与
え、耐摩耗性などを調査する新規な摩耗試験方法を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは、いわゆる手作業による研磨の条件を
徹底的に調査し、併せて研磨行程において研磨面を常に
新しく更新することが均質な仕上げ面を得るために必要
なことを見いだし、その条件を満たすための装置につい
て鋭意研究を重ねて結果本発明を完成したものである。

【０００７】本発明は、従って、第1に、研磨紙を巻き
付ける非駆動ローラーと、該ローラーをその軸部によっ
て支持し1方向にのみ回転可能にラチェット機構によっ
て支承するローラー支承部と、該ローラー支承部をアー
ムを介して固定する台車と、該台車をガイド機構上で往
復運動させる駆動機構と、前記ローラーを被研磨材に押
しつける圧力負荷機構と、被研磨材を平面を有する台上
に固定する被研磨材固定部とからなり、前記ローラーに
巻き付けた研磨紙を前記被研磨材上において所定圧力を
維持しながら移動し被研磨材を研磨できるように構成し
てなる自動研磨装置である。

【０００８】また、上記圧力負荷機構を研磨圧力調整機
構を具備してなるものとして、試験片作成条件を任意に
適切な値に設定できるようにすることを可能にするとと
もに、磨耗試験における磨耗条件の設定を可能にするも
のである。

【０００９】またかかる調整を可能にするための具体的
手段として、研磨圧力調整機構をローラー軸部両端に回
動可能に取り付けられたスプリングの長さを調整するこ
とによって調整できるようにするものである。

【００１０】さらに、磨耗試験において試験材に所定の
磨耗条件を付与するために本発明にかかる自動研磨装置
を使用する摩耗試験方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその１実施例を用
いて詳細に説明する。図１は本発明の１実施例にかかる
自動研磨装置の側面図であり、図２は同じく平面図であ
る。図１に示すように、被研磨材たる試験片Ｓに対抗し
てローラー１が備え付けられている。このローラーは、
研磨紙Ｐを巻き付けて使用されるので、研磨紙との間に
適当な摩擦係数を維持できるよう、また被研磨材Ｓとの
間に適当な弾性を維持できるようゴムローラーとなって
いる。またこのローラー１はそれ自体には駆動源を持た
ないもの、すなわち非駆動のものであって往復運動によ
って原位置に戻るが、その際、後に示すように一方向に
移動するときは回転せずに被研磨材を研磨し、逆方向に
移動するときは被研磨材との摩擦により回転するように
なっている。

【００１２】上記ローラー１はその軸部がローラー支承
部２によって支持される。このローラー支承部２のうち
一方はラチェット機構（図示せず）を有する。この場
合、ローラーの軸部とラチェット機構を有する支承部は
公知のように逆転防止機構によってかみ合っているの
で、ローラー１は一方向のみに回転でき、逆方向には回
転できない。

【００１３】上記ローラー１を支承するローラ支承部２
はアーム３を介して台車４に固定される。台車４とロー
ラー支承部２の固定は、本例では台車４に柱５を設け、
その上端に回動可能な支点６を介してアーム３が取り付
けられている。かくして、アーム３はその先端に設けた
ローラーを被研磨材上に位置させることが可能になって
る。

【００１４】台車４はガイド機構７上を駆動機構８によ
って往復運動できるようになっている。具体的には台車
４は公知のリニアウエイレール９上にセットされリニア
ウエイレール９をガイドとして左右上下にぶれることな
く正確に一定面上を運動可能になっている。なお、ガイ
ド機構７は、本例に示すごとくリニアレールウエイによ
るのが好適であるが、上下、左右のぶれなく台車４を移
動可能な機構であれば、たとえば通常のレール上を車輪
によって移動するものであってもよい。

【００１５】上記台車４の駆動機構８は、モーター１
０、減速機（図示せず）クランク１１、コンロッド１
２、からなり、モーター１０の回転により台車４が往復
運動をすることができるようになっている。本駆動機構
８は、しかしながら、台車４に対して一定ストロークの
往復運動を与えるものであればよく、本例に限定される
ものではない。なお、前記駆動機構８とガイド機構７を
一体に融合させた機構も設計可能であろうが、かかる場
合も台車４をガイド機構７上を往復運動させることに変
わりがなく、本発明の一変形例に過ぎない。

【００１６】前記ローラー１はその軸部を介してローラ
ー１を被研磨材Ｓに押しつける圧力負荷機構１４が設け
られる。この圧力負荷機構１４は研磨圧力調整機構とし
ローラー１と被研磨材Ｓとの間の圧力を調整でき、適切
な圧力を両者の間に与えることのできるものとするのが
よい。その機構はいかなるものでもよいが、ローラー軸
部両端に回動可能に取り付けた揺動部材１５を介してス
プリング１６を取り付け、そのスプリングの固定端との
間の長さを調整することによって前記圧力を調整できる
ようにするのが好適である。

【００１７】具体的にその構造を示せば、図３において
ローラー１の軸部１’の両端に軸に対して回動可能な揺
動部材１５を設け、一方ジャッキ（パンタグラフ）１７
を本発明自動研磨装置のフレーム上の一点点ｄに一端を
固定し、他端を自由端として取り付け、前記揺動部材と
ジャッキの自由端ｃの間にスプリング１６を張り、その
スプリングの長さをパンタグラフ１７のa−b間の長さを
調節することによって調整可能とするものである。

【００１８】被研磨材Ｓはその上下面が平行な平面を有
する被研磨材固定部１８に固定される。固定はたとえば
前記被研磨材固定部１８の中に電磁チャック等の磁力発
生装置を具備させ、鋼板を磁力によって固定すればよ
い。その他の手段、たとえば、両面テープの如きものに
よってもよい。上記被研磨材固定部１８は被研磨材を装
着した状態で本発明にかかる自動研磨装置のガイド機構
（本例ではリニアレールウエイ９）の間に挿入され、ロ
ーラー１がその上に移動できる状態になる。そのためリ
ニアレールウエイ９の軌条間はローラー軸の移動面に対
し平行に仕上げられていなければならない。

【００１９】被研磨材Ｓの装着された被研磨材固定部１
９を所定の位置に納め、モーター１０を回転させれば、
被研磨材Ｓ上をローラー１に巻き付けられた研磨紙Ｐが
往復移動し研削が開始される。その際、ローラー１はそ
の支承軸に対し一方にのみ回転可能なようにラチェット
機構によって支承されているので、ローラー１が一方に
移動するときには、研磨紙は固定された状態で被研磨材
Ｓ上を移動して研削が行われ、一方、復路においてはロ
ーラー１が試料Ｓとの摩擦により回転復帰するので研削
が行われず、次の往路において新しい研削面によって研
削が開始されることとなる。

【００２０】本自動研磨装置を使用するに当たっては、
ローラー１に研磨紙Ｐを巻き付け研磨紙Ｐの重ね合わせ
部をホッチキスなどの固定手段で留める。この場合にお
いてローラー１と研磨紙Ｐは、やや緩く固定し、ローラ
ー１が被研磨材Ｓ上を移動するとき、ローラー１と研磨
紙Ｓとの相対位置が、相互のすべりによって、少しずつ
変わるようにするのがよい。これによって前記のラチェ
ット機構を利用した回転による研磨面の更新に加え、ロ
ーラー１と研磨紙Ｓとのすべりによる細かな研磨面の更
新が可能になるからである。

【００２１】被研削材Ｓを金属試料以外の、たとえばプ
ラスチックスなどに変えれば、本自動研削装置をかかる
材料の耐磨耗性を調査するための磨耗（磨滅）試験機と
して使用できる。本発明にかかる自動研磨装置は、上述
したように常に一定の条件で被試験材に磨耗を与えるこ
とができるものだからである。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を薄鋼板の表面研磨に使用した
結果を実施例として示す。鋼板を研磨紙の番手を＃２４
０、＃８００、＃１２００と順次細かくしながら本発明
にかかる自動研磨装置を用いて研磨した。その結果、表
１に示すようにそれぞれの研磨段階でＲmaxの低い、い
いかえればむらのない研磨状態を得ることができた。ま
た最終的に＃１２００番仕上げを行った場合には、その
状態でＸ線解析調査に十分供することができた。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる自動
研磨装置は、金属などの試料研磨をきわめて効率的に行
うことができるものであって、従来のように人手に頼る
ことなく常に一定の仕上がり状態の試料を得ることがで
きるものである。また、本装置をプラスチックスの磨耗
試験に使用すれば常に一定の磨耗条件で磨耗を与えるこ
とができる。従って本発明によって、材料の試験に当た
り、試験片の調整がネックになるということがなくな
り、試験・研究の進歩に大いに寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自動研磨装置の概略を示す側面
図である。

【図２】本発明にかかる自動研磨装置の概略を示す平面
図である。

【図３】本発明にかかる自動研磨装置の研磨圧力調整荷
機構の概念図である。

【符号の説明】 １：ローラー ２：ローラー支承部 ４：台車 ７：ガイド機構 ８：駆動機構 ９：リニアレールウエイ １４：圧力負荷機構 １６：スプリング １７：ジャッキ（パンタグラフ） １８：被研磨材固定部 Ｓ：被研磨材 Ｐ：研磨紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝田 忠司 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (72)発明者 坂田 敬 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−198557（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−51058（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−61555（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 7/00 - 7/08 G01N 3/56

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨紙を巻き付ける非駆動ローラー
   と、 該ローラーをその軸部によって支持し、該ローラーを1
   方向にのみ回転可能に支承するラチェット機構付きロー
   ラー支承部と、 該ローラー支承部をアームを介して固定する台車と、 該台車をガイド機構上で往復運動させる駆動機構と、 前記ローラーを被研磨材に押しつける圧力負荷機構と、 被研磨材を平面を有する台上に固定する被研磨材固定部
   からなり、 前記ローラーに巻き付けた研磨紙を前記被研磨材上にお
   いて所定圧力を維持しながら移動し被研磨材を研磨でき
   るように構成してなる自動研磨装置
2. 【請求項２】圧力負荷機構は研磨圧力調整機構を具備し
   てなる請求項１記載の自動研磨装置
3. 【請求項３】研磨圧力調整機構はローラー軸部両端に回
   動可能に取り付けられたスプリングの長さを調整するこ
   とによって調整されるようになっている請求項１記載の
   自動研磨装置
4. 【請求項４】磨耗試験において試験材に所定の磨耗条件
   を付与するために請求項１、２または３記載の自動研磨
   装置を使用する摩耗試験方法