JPH04111759A - 管状又は円柱状材料の研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、研磨される材料に若干の曲り等の変形があっ
ても、均一に研磨仕上げを施すことができる管状又は円
柱状材料の研磨装置に関する。

［従来の技術］ 鋼管や丸棒等は、金属質の表面性状を活かした用途に使
用される場合、その表面を研磨して出荷されている。特
に、ステンレス鋼管にあっては、研磨作業が不可欠とな
る装飾用等に使用される場合が多い。

ところで、従来の研磨機においては、研磨作業の能率を
上げるため、第９図に示すように鋼管Ｐ等の被研磨材料
の移動方向に沿って複数の研磨輪ａ１〜ａ３を直列に配
列している。研磨輪ａ１〜ａ３は、それら周面を鋼管Ｐ
に押し付けた状態で高速回転する。また、研磨輪ａ１〜
ａ３の反対側に送りロールｒ＋−ｒｘを配置し、研磨輪
ａ１〜ａ３及び送りロールｒ１〜ｒ３のそれぞれの組で
鋼管Ｐを挟み込むようになっている。

研磨される鋼管Ｐは、軸心回りに回転しながら矢印り方
向に搬送される。このとき、研磨輪ａ１〜ａ３の周辺部
が鋼管Ｐの周面に押し付けられ、鋼管Ｐの外周面が研磨
される。

なお、第９図においては、研磨輪ａ１〜ａ３の回転面を
鋼管Ｐの搬送方向りと平行に設定した研磨、すなわち縦
研磨を行っている。或いは、搬送方向りに対して研摩輪
ａ１〜ａ３の回転面を直角に保持し、研磨跡を鋼管Ｐの
円周方向に付ける横研磨を行う場合もある。

この種の研磨作業において、研磨後の表面性状を均一に
仕上げるため、従来から種々の提案が行われている。た
とえば、実公昭６１−３１８０５号公報においては、倣
い機構を組み込むことによって、鋼管の形状変化に研摩
輪を追従させる方式が紹介されている。また、実公昭６
３−１２９１３号公報では、研削取り代に対応して押え
ローラの押下げ量を規制する押え機構を組み込んだパイ
プ研削装置が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 研磨される材料は、真直度の優れたものであるとき、研
摩輪ａ、〜ａ、はほぼ同一の条件化で鋼管Ｐ等の被研磨
材料に接触する。しかし、現実には、製造履歴に起因し
て、第９図の点線で示したように多少の曲り等の変形が
被研磨材料に生じていることが避けられない。たとえば
、被研磨材料として電縫鋼管を使用するとき、を縫溶接
時の加熱・冷却によって蕩接ビードを中心として長手方
向に収縮した曲りが発生している。

被研磨材料が管径の小さな鋼管等の場合、曲りは研摩輪
ａ１〜ａ３と送りロールｒ１〜ｒ、との間の挟持力で修
正され、被研磨材料を真直状態に矯正して研磨作業が行
われる。

ところが、被研磨材料が管径が大きく剛性が憂い鋼管等
であるとき、曲りを修正するために必要な矯正力も大き
くなる。すなわち、研摩輪ａ１〜ａ３を被研磨材料の周
面に押し付けるための圧下刃が大きくなり、研摩輪ａ、
〜ａ３の回転に大きな駆動力が必要とされ、しかも回転
状態が不安定になる。

そこで、研摩輪ａ　Ｉ−ａ　ｓを円滑に回転させるため
、被研磨材料に対する研摩輪ａ１〜ａ３の圧下刃を小さ
く設定することが余儀なくされる。その結果、たとえば
第９図の研摩輪ａ２で見られるように、変形している鋼
管Ｐ等の被研磨材料のプロフィールに研摩輪が十分追従
できない事態が生じる。

この状態で研磨が行われるとき、研磨不足或いは未研磨
部分が生じる。そこで、研磨された材料の表面状態を観
察し、再び研磨機に被研磨材料を装入して研磨作業を繰
り返すことになる。このように従来の研磨方法では、過
剰研磨或いは研磨不良等が発生することは勿論、研磨作
業の能率自体も低下する。

本発明は、このような問題を解消するために案出された
ものであり、多少の曲りがある被研磨材料に対しても研
摩輪を正確に追従させることにより、均一で優れた表面
性状に研磨仕上げすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の研磨装置は、その目的を達成するために、回転
しながら前進する管状又は円柱状材料の長平方向一部を
取り囲み、前記管状又は円柱状材料を回転可能に支持す
る一対の保持機構を設け、該保持機構の内側に前記管状
又は円柱状材料の外周面に接触する研摩輪を配置したこ
とを特徴とする。

ここで、研摩輪は、被研磨材料である管状又は円柱状材
料の周面に対し、円周方向に等間隔で複数個配置するこ
ともできる。

［作　用］ 本発明の研磨装置は、その原理を第１図に示すように、
被研磨材料Ｐの長子方向１カ所に単数又は複数の研摩輪
す、、ｂ、を配置し、被研磨材料Ｐの搬送方向りに関し
研摩輪す、、ｂ２の入側及び出側それぞれに一対の保持
機構り、、ｈ、を配置している。これを、第９図に示し
た従来の研磨機と比較するとき、被研磨材料Ｐは長平方
向に関して保持機構ｈ　１．　ｈ　ｍ間の内側部分が拘
束されている点で従来の研磨機と異なる。そして、被研
磨材料Ｐの両端部は、自由端となっている。

この拘束態様の相違によって、曲りがある被研磨材料Ｐ
は、その両端部が第１図に点線で示したように上下左右
に振れながら回転する。しかし、回転軌跡が拘束された
保持機構り、、ｈ、の内側部分は、一定した中心軸回り
に被研磨材料Ｐが回転する。そのため、被研磨材料Ｐと
研磨輪す、、ｂ２との間の中心間距離の変動がなく、一
定した圧下刃で研磨輪ｂ　＋　、　ｂ　ａを被研磨材料
Ｐの周面に押し付けることが可能となる。すなわち、安
定条件下で研磨輪ｂ　＋　、　ｂ　２が被研磨材料Ｐの
周面に押圧され、曲り等の変形にも拘らず、被研磨材料
Ｐの全長にわたって均一な研磨表面に仕上げることがで
きる。

［実施例］ 以下、鋼管の外面研磨に本発明を適用した実施例によっ
て、本発明を具体的に説明する。

本実施例の研磨装置は、第２図に示すようにガーター１
０に、鋼管Ｐの搬送方向に対して直行する方向（第２図
では、左右方向）に沿って移動可能な一対の支柱１１を
配置している。なお、第２図では、右側の支柱１１のみ
を図示し、鋼管Ｐを中心として対称的に配置された左側
の支柱は省略している。

左右の支柱１１は、連結ロッド１２によって互いに接続
されている。連結ロッド１２は、歯車機構１３及びチェ
ーン１４を介してハンドル１５に動力的に接続されてい
る。ハンドル１５を回転させるとき、その回転がチェー
ン１４及び歯車機構１３を経由して連結ロッド１２に伝
えられる。そして、連結ロッド１２のピッチ送りにより
、左右の支柱１１が相互に離間或いは近接する。なお、
第２図の場合は、ハンドル１５を手動で回転させている
が、モータドライブで支柱１１を移動させる方式を採用
できることは勿論である。

支柱１１の上部には、昇降機構２０が設けられている。

そして、加圧用モータ３１が搭載された昇降台車２２の
下端に、昇降駆動用シリンダ２３の昇降ロッド２４が当
接している。

昇降機構２０の内側で、加圧機構３０が水平方向で移動
可能にガーター１０に吊り下げられている。加圧機構３
０のフレーム３２には、加圧用モータ３１から延びた加
圧用ロッド３３が連結されている。

加圧機構３０の下部に、研磨機構４０が搭載された台車
３４が上下動自在に装着されている・台車３４には、オ
シレーション用のモータ３５から動力が伝達されるプー
リ３６が設けられている。

プーリ３６の回転軸３７には偏心カム３８が取り付けら
れており、研磨作業時に台車３４を上下方向にオシレー
トさせるようになっている。

研磨機構４０には水平方向に延びたアーム４１が取り付
けられており、アーム４１の先端部に研磨輪４２がシャ
フト４３を介して回転可能に吊り下げられている。シャ
フト４３は、第３図に示すように軸受け４４で回転可能
に支持されており、台車３４に搭載された研磨輪回転用
モータ４５の出力軸４６に装着したプーリ４７との間に
駆動ベルト４８を掛は渡している。また、モータ４５と
研磨輪４２との間には、第４図に示すように隔壁４９が
設けられており、研磨作業時に発生するダストから研磨
機構４０の駆動部を保護するようになっている。

なお、第１図〜第４図では、鋼管Ｐを両側から挟むよう
に一対の研磨輪４２を設けている。しかし、本発明はこ
れに拘束されるものではな（、鋼管Ｐの一側に研磨輪４
２を配置したり、３個以上の研磨輪４２を鋼管Ｐの外周
面に円周方向に沿って等間隔で配置することもできる。

ただし、何れの場合にあっても、研磨輪４２は、入側及
び出側の保持機構６０．６０の間に配置される。

研磨される鋼管Ｐは、送り機構５０によって研磨輪４２
．４２の間に送り込まれる。送り機構５０は、鋼管Ｐの
サイズに応じて上下動する昇降台車５１を備えている。

昇降台車１には走行用モータ５２が搭載されており、モ
ータ５２の出力はベルト５３を介し送りロール５４に伝
達される。

送りロール５４は、第３図に示すように、その回転軸心
が鋼管Ｐの搬送方向に斜交するように配置されている。

これにより、送りロール５４が回転するとき、鋼管Ｐは
、送りロール５４の回転力を受けて回転しながら前進す
る。なお、送りロール５４．５４の外側には、搬入用及
び搬出用のテーブルロール５５，５６が配置されている
。

鋼管Ｐの搬送方向に関し研磨輪４２の前側及び後側に、
一対の保持機構６０が設けられている。

保持機構６０は、第５図に示すように、長辺及び短辺が
交互に繰り返された六角形状のフレーム６１をもってい
る。フレーム６１の長辺部６２にはラッパガイド６３が
、短辺部６４にはガイドロール６５がそれぞれ設けられ
ている。これらラッパガイド６３及びガイドロール６５
は、それぞれ送りネジ６６．６７によって、フレーム６
１の中央部を通過する鋼管Ｐに対して前進或いは後退す
るようになっている。

ラッパガイド６３の内側には、第６図に示すようにテー
パー面６８を形成することが好ましい。

テーパー面６８により入側が広く、出側が狭くなる開口
がフレーム６１の中央部に形成され、鋼管Ｐの受入れが
容易になると共に、所定の研削位置に鋼管Ｐを精度良く
送り出すことができる。

また、鋼管Ｐの搬入側及び搬出側それぞれに、鋼管Ｐを
介して送りローラ５４の反対側、すなわち上方に押え機
構７０が設けられている。この押え機構７０は、ガータ
ー１０から吊り下げられた昇降ガイド７１に押えロール
７２を上下動可能に設けている。押えロール７２は、機
台７３に搭載した昇降シリンダ７４のロッドを伸縮させ
ることにより、下降して鋼管Ｐに接近し、或いは上昇し
て鋼管Ｐから離間する。

押え機構７０の押えロール７２は、鋼管Ｐの搬入過程に
あっては入側の保持機構６０を鋼管Ｐの先端が通過する
まで鋼管Ｐの後部を押える。これにより、テーブルロー
ル５５及び入側送りロール５４上を走行する鋼管Ｐの大
きな振れが防止される。

また、鋼管Ｐの先端部が入側保持機構６０から出側保持
機構６０に至るまでは、押えロール７２は、鋼管Ｐの外
周面から若干後退した位置に保持される。そのため、鋼
管Ｐの後端部は開放され、曲り等に応じて回転中心を振
らせながら回転できる状態になる。しかし、過度の振れ
は、押えロール７２によって規制される。

鋼管Ｐの先端が入側及び出側双方の保持機構６０．６０
を通過した状態では、押えロール７２を完全に退避させ
る。このとき、鋼管Ｐの回転は、保持機構６０．６０間
にある部分では保持機構６０．６０に拘束され、回転中
心がぶれることがない。しかし、鋼管Ｐの後端部や出側
保持機構６０を通過した先端部では、鋼管Ｐの変形状態
に応じて回転中心を振らしながら回転する。

鋼管Ｐの後端部が入側保持機構６０を通過した後では、
押えロール７２を鋼管Ｐの外周面近傍に保持し、鋼管Ｐ
が過度に振れることを防止する。

その後、鋼管Ｐの後端部は出側保持機構６０を通過する
。このとき、押えロール７２を鋼管Ｐの外周面に当接さ
せる。これによって、振れを防止しながら、鋼管Ｐを搬
出することができる。

鋼管Ｐの位置に応じて鋼管Ｐの外周面に押えロール７２
を接触或いは離間させる動作は、たとえば次の手段によ
って自動的に行うことができる。

すなわち、保持機構６０．６０等の適宜の部材に位置検
出センサーを取り付け、鋼管Ｐの位置を検出する。そし
て、検出された位置情報を押え機構７０の駆動系に入力
し、その位置情報に基づいて昇降シリンダ７４の伸縮を
行わせる。

研磨機構４０は、第３図に示すように、鋼管Ｐの長手方
向に関して１カ所で鋼管Ｐの外周面に研磨輪４２が接触
するように配置されている。そして、研磨輪４２の両側
で、鋼管Ｐが保持機構６０により回転可能に支持されて
いる。そのため、第１図で説明したように曲り等の変形
がある鋼管Ｐを研磨する場合でも、研磨輪４２に接する
部分では、回転中心が振れることなく鋼管Ｐが回転し、
研磨輪４２と鋼管Ｐの外周面との接触状態が一定に維持
される。他方、曲りに起因した振れは、保持機構６０．
６０の上流側及び下流側で鋼管Ｐが回転中心を振らせな
がら回転することによって吸収される。

したがって、研磨輪４２により鋼管Ｐの外周面を研磨す
るとき、鋼管Ｐの外周面に研磨輪４２が過度に大きな力
で押し付けられ、研磨輪４２の回転に支承を来すことが
ない。また、研磨輪４２が鋼管Ｐの外周面から離れたり
、外周面に対する研磨輪４２の押圧力が不足して、研磨
不良となることも防止される。そして、安定した条件下
で鋼管Ｐの外周面が研磨されるため、研磨後の鋼管Ｐは
均一な表面性状に仕上げられる。

以上に説明した装置を使用して、ステンレス鋼５ＵＳ３
０４製の外径１１４．３ｍｍ、肉厚２゜０ｍｍ、長さ４
ｍの鋼管を研磨した。このステンレス鋼管は、最大７ｍ
ｍで中心軸がずれた曲りをもつものであった。

また、研磨輪としては、実公昭５９−２４４６２号公報
で紹介した＃１００．＃２４０及び＃４００のエメリー
ペーパを短冊状にして回転軸に取り付けたものを使用し
た。そして、回転面が第３図に示すように鋼管Ｐの搬送
方向りと平行になるように、鋼管Ｐの両側に研磨輪４２
を配置し、鋼管Ｐを横研磨した。

鋼管Ｐに対する研磨輪４２の圧下刃の変動は、研磨輪４
２を回転させるモータ４５の負荷変動に影響する。そこ
で、モータ４５に供給される電流を検出することにより
、鋼管Ｐに対する研磨輪４２の押圧状態を調べた。なお
、無負荷時にモータ４５に流す電流をＩＯＡに設定し、
研磨作業時にモータ４５に流す平均電流を２５Ａに設定
した。

その結果、第７図において本発明例として示すように、
研磨作業中にモータ４５に供給される電流は、変動幅が
２．８八以下と極めて小さく、実質的に定電流でモータ
４５が駆動されていることが判かる。また、研磨された
ステンレス鋼管も、全表面にわたり均一な研磨表面を呈
していた。

これに対し、比較例として、第９図に示すように鋼管Ｐ
の搬送方向に沿って研磨輪を３個直列に配置した外は同
一の条件下で、ステンレス鋼管Ｐの研磨を行った。そし
て、中央に配置した研磨輪ａ２の電流変動を測定した。

その結果、第７図で比較例として示すように、研磨開始
後に電流値が徐々に立ち上がり、最大変動幅８．５Ａで
モータ４５に供給された電流が変動した。このことは、
ステンレス鋼管の外周面に押し当てられた研磨輪の押圧
力が鋼管の曲りに起因して変動し、不均一な状態で研磨
が行われたことを示している。

また、研磨されたステンレス鋼管の表面を観察したとこ
ろ、研磨不十分な箇所が蛸旋状に検出された。そのため
、ステンレス鋼管を研磨機に再度搬入し、研磨作業をし
直すことが必要であった。

更に、第３図に示すようにステンレス鋼管Ｐを挟んで両
側に研磨輪４２を配置した場合の研削量を測定した。そ
の結果、第８図に示すように、研磨輪４２に装着したエ
メリー紙の番手によって研削量が異なるものの、ステン
レス鋼管Ｐの送り速度か増加するに従って研削量が直線
的に減少する関係が得られた。このことは、送り速度を
変更することによって、研削量を精度良く調整できるこ
とを表している。

これに対して、第９図に示すように鋼管Ｐの搬送方向り
に沿って２個の研磨輪ａ１及びａ２を配置した比較例で
は、＃１００のエメリー紙を装着した場合でも、極めて
僅かな研削量に過ぎなかった。また、曲がった鋼管Ｐを
研磨したとき、研削量が鋼管Ｐの長手方向位置に沿って
変動した。そのため、送り速度によって研削量を制御す
ることができなかった。

第８図の対比から明らかなように、本発明に従った場合
には、鋼管Ｐの外周面に押し付けられる研磨輪４２の圧
下刃が適正に維持され、早い送り速度で良好な研磨が行
われていることが判かる。

なお、以上の例においては、被研磨材料として比較的大
径の鋼管を使用した場合を説明した。しかし、本発明は
これに拘束されるものではなく、鋼管等の円筒状材料に
代えて中実の円柱状材料を均一に研磨することにも適用
できる。また、小径の被研磨材料に対して本発明を適用
するとき、被研磨材料の曲りを研磨輪で矯正する必要が
なく、被研磨材料に対する研磨輪の押圧力は、研削量や
研磨速度等を主体として設定することができる。

そのため、研磨装置の能力をフルに活かした研磨作業が
可能となる。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明の研磨装置においては、
被研磨材料の一部を一対の保持装置で回転自在に支持し
、その保持装置の間に配置された研磨輪で被研磨材料の
外周面を研磨している。そのため、保持装置の間では、
被研磨材料と研磨輪との接触状態が一定に維持され、研
磨後の表面を均一に仕上げることができると共に、研磨
速度自体も向上する。他方、保持装置の外側にある被研
磨材料の端部は自由状態にあるため、曲り等の変形に起
因した被研磨材料の回転振れは、この部分の回転中心が
振れることによって吸収され、研磨輪に接触している部
分に悪影響を及ぼすことがない。このように、本発明に
よるとき、被研磨材料が多少の曲りをもつものであって
も、均一な研磨表面に、しかも早い送り速度で仕上げる
ことが可能となる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った研磨時における被研磨材料の回
転状態を説明するための図であり、第２図は本発明実施
例の研磨装置の概略を示し、第３図は同研磨装置を使用
して鋼管を横研磨している状態を示し、第４図は同じ状
態を管軸方向にみた図、第５図は第３図の■−■方向か
らみた保持具を示し、第６図は同保持具の断面図、第７
図及び第８図は本発明の効果を具体的に表したグラフ、
第９図は研磨輪を直列に配列した従来の研磨装置及びそ
の問題点を説明するための図である。 ４２：研磨輪　　　　　６０：保持機構Ｐ：鋼管（被研
磨材料） 送り速度（ｍ／分） 朱 甲 図 図 第３図 朱 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転しながら前進する管状又は円柱状材料の長手
   方向一部を取り囲み、前記管状又は円柱状材料を回転可
   能に支持する一対の保持機構を設け、該保持機構の内側
   に前記管状又は円柱状材料の外周面に接触する研磨輪を
   配置したことを特徴とする管状又は円柱状材料の研磨装
   置。
2. （２）請求項１記載の研磨輪が、管状又は円柱状材料の
   周面に対し円周方向に等間隔で複数個配置されているこ
   とを特徴とする管状又は円柱状材料の研磨装置。