JPH04181144A - 化学成分分析用試料加工装置 - 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） この発明は、鋳込前の溶鋼の化学成分分析のために、試
料鋼材から分析用の切粉を削り出したり、Ｘ線成分分析
用に試料鋼材の端面を研磨する作業を完全自動化した化
学成分分析用試料加工装置に関する。

（従来の技術） ステンレス鋼等の特殊鋼、鋳鋼を溶製する場合、含有成
分の調整が重要であり、通常、鋳込み前に、小さな試料
鋼材を作製し、この試料鋼材から切粉を削り出して炭素
（Ｃ）分析を行うと共に、蛍光Ｘ線分析を行って、各成
分値を検出するようにしている。

このような化学成分分析には、通常、長さ７５ｍｍ、径
３５ｍｍ程度の角形ないしは丸棒の試料鋼材を鋳込み、
この試料鋼材の両端部を高速砥石盤で切り落とし、端部
を切り落とした鋼材を２分割して、一方の試料から、ボ
ール盤等により炭素成分の分析用の切粉を削り出すと共
に、他方の試料の端面を、Ｘ線分析のために研磨する作
業か必要である。

（発明が解決しようとする課題） 従来、上述の各作業は全て作業者の手作業によりなされ
ており、熟練者がいくら手早く行っても１２０秒から１
５０秒程度の時間を要している。

化学成分の分析は、溶湯が冷えないように極力短時間で
終了させる必要があるか、上述のように試料の準備を全
て人手に頼っているので、時間短縮にも限度があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、試料
鋼材からの炭素成分分析用の切粉の削り出しやＸ線分析
用に試料端面の研磨を全て自動的に行えるようにして、
試料準備に必要な時間の短縮を図った化学成分分析用試
料加工装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、試料鋼材
の端部を切断する回転砥石装置と、端部を切り落した試
料鋼材の端面から切粉を削り出す切削装置と、切粉を削
り出した試料鋼材の端面を研磨する研磨装置と、試料鋼
材を把持して前記切断、削り出し、および研磨工程の加
工位置に移送する試料移送装置と、前記切削装置により
削り出した切粉および研磨装置により研磨された試料鋼
材をそれぞれ受け止めて搬出する搬出装置と、前記試料
鋼材を把持した試料移送装置を前記各加工位置に順次移
動させると共に、前記回転砥石装置、切削装置、研磨装
置、および搬出装置に所定の動作を順次させる制御装置
とを備えてなることを特徴とする化学成分分析用試料加
工装置が提供される。

（作用） 試料移送装置に試料鋼材を把持させ、制御装置を作動さ
せると、制御装置は、試料鋼材を把持した試料移送装置
を回転砥石装置、切削装置、研磨装置の順に各加工位置
に順次移動させると共に、回転砥石装置、切削装置、研
磨装置、および搬出装置に所定の動作を順次させる。す
なわち、回転砥石装置の加工位置では、試料鋼材と回転
砥石装置を相対的に移動させて試料鋼材の端部を切り落
とし、切削装置の加工位置では、端部を切り落した試料
鋼材の端面から切粉が削り出される。二の切粉は搬出装
置により受け止められて搬出され化学成分分析に供され
る。切粉を削り出した試料鋼材は、研磨装置の加工位置
に移送され、この位置で端面が研磨される。研磨された
試料鋼材は試料移送装置から開放され、搬出装置により
受け止められて搬出され、成分分析に供される。

なお、端面研磨された鋼材は、必要に応し、再び回転砥
石装置の加工位置に移送され、適宜の長さに切断させる
こともできる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係る化学成分分析用試料加工装置の
平面図であり、試料鋼材を切断する回転砥石装置２、試
料鋼材の端面から切粉を削り出す切削装置３、試料鋼材
の端面を研磨する研磨装置４、試料鋼材を把持して切断
、切削、研磨等の各加工位置に移動させる試料移送装置
５、切粉を搬出するコンベア装置６、および切断した試
料鋼材を搬出するコンベア装置７、図示しない制御装置
としての操作盤等が１つの基台１に載置され、取付られ
ている。

まず、試料移送装置５から説明すると、試料移送装置５
は、基台１の上面、図面において右側半部に配置されて
おり、試料鋼材として鋳込まれたワークＷを基台ｌ上に
おいてＸ方向、およびこれに直交するＹ方向（第１図参
照）に移送（トラバース）して、後述する各加工位置に
ワークＷを移動させるものである。基台１上にレールガ
イド１０゜がＸ方向に平行して敷設されており、このレ
ールガイド１０上を移動台１１が、空圧式のロッドレス
シリンダ（以下、エアシリンダという）１２により駆動
されてＸ方向に移動可能である。一方、移動台ｌｌ上に
はレールガイド１３．１３がＹ方向に平行して敷設され
ており、このレールガイド１３に案内されてテーブル１
４かＹ方向に移動可能である。テーブル１４の駆動は、
移動台１１と同様に空圧式のロッドレスシリンダ（以下
、エアシリンダという）１５により行なわれる。従って
、移動台１１およびテーブル１４をそれぞれＸ方向およ
びＹ方向に移動させることにより、ワークＷをＸ−Ｙ方
向の任意の位置に移動させることができる。

テーブル１４には試料ＷをＹ方向に平行して把持するエ
アバイス装置１６と、試料Ｗを押し出すブツシュシリン
ダ装置１７とが取付られている。

エアバイス装置１６の固定側バイス本体（固定バイス）
１６ｂがテーブル１４上面に立設され、これに対向する
ようにブラケット１６ａが立設されている。このブラケ
ット１６ａは、可動側のエアシリンダ１６ｃｌおよび可
動バイス１６ｃを支持するもので、エアシリンダ１６ｄ
の作動により図示しないロッドが伸長して可動バイス１
６ｃがワークＷに向かって押し出され、可動バイス１６
ｃと固定ハイス１６ｂとで試料鋼材のワークＷを把持す
る。なお、可動バイス１６ｃおよび固定バイス１６ｂに
は、ワークＷを挟む面にゴムパラｔ”＋６ｃ。

１６ｆかそれぞれ貼着されている。

エアバイス装置１６の固定バイス１６ｂおよびブラケッ
ト１６ａの各後側壁には、これらに架は渡すように上面
視ハント形状（第１図参照）のブラケット１９が取付ら
れ、このブラケット１９にブツシュシリンダ装置１７か
、その軸線かワークＷの軸線に略合致するように取ｌり
付けられている。

ブツシュシリンダ装置１７は、エアシリンダ１７ａと、
その作動により伸縮するブツシュロット１７ｂとから構
成され、ブツシュロッド１７ｂを突出すことにより、試
料Ｗを前方に押し出すことかできる。なお、図中符号１
８はストッパを示し、このストッパ１８にワークＷの後
端面を押し当ててエアバイス装置１６にワークＷを把持
させることにより、ワークＷの位置決めがなされる。

回転砥石装置２は基台１の上面、図面において左側半部
の一端側に固定されており、電動モータ２０が無端ベル
ト２１を介してスピンドル装置２２を回転駆動する。ス
ピンドル装置２２には砥石（例えば、高速レジノイド砥
石）２３が取り付けられている。無端ベルト２１および
砥石２３には保護カバー２４．２５かそれぞれ取り付け
られている。

切削装置３は、基台１の上面、図面において左側半部の
他端側に配置され、基台１にＹ方向に移動可能に取り付
けられたテーブル３６に載置されている。そして、切削
装置３は、スピンドル装置３０、これを駆動する電動モ
ータ３２、送り装置３４等から構成される。電動モータ
３２の駆動力は無端ベルト３３を介してスピンドル装置
３０に伝達され、スピンドル装置３０のスピンドルには
チャック装置３１を介して切削刃物（エンドミル）３８
が取り付けられている。切削刃物３８としては、ドリル
を使用してもよいが、ドリルよりはエンドミルの方が切
粉が長く連続しないので好ましい。テーブル３６は、送
り装置３４によりＹ方向に移動可能である。送り装置３
４は、そのモータ３４ａの回転を減速ギア３４ｂを介し
てＹ方向の往復動に変換し、スライダ３４ｃに沿ってテ
ーブル３６を移動させる（第４図参照）。符号３９はベ
ルト３３を被うカバーである。

研磨装置４は、回転砥石装置２と切削装置３間に配置さ
れ、駆動ローラ４１および従動ローラ４２゜４３に掛は
回された無端研磨ベルト４０によりワークＷの端面を研
磨する。この研磨ベルト４０も図示しない空圧シリンダ
によりＹ方向に移動してワーク端面を加圧する構成にな
っている。また、ベルト４０はその内側から加圧装置４
５により常時ワークＷ側に押圧されている。また、これ
も図示しないが、従動ローラ４３の回転軸には、その両
端をワークＷ側に交互にオシレートさせる装置が備えら
れており、この装置により研磨ベルト４０はローラ軸上
を軸方向（Ｘ方向）に移動（往復動）し、研磨ベルト４
０の研磨面が有効に利用されることになり、ベルト４０
の寿命を伸ばすことができる。

コンベア装置６は、切削装置３により削り出される切粉
を搬出するためのもので、Ｘ方向コンベア６０、Ｙ方向
コンベア６１、ホッパ６２、回収袋供給装置６４等から
構成される。第６図および第７図は、その内のＹ方向コ
ンベア６１を中心にした要部を示すものである。

Ｘ方向コンベア６０は、切削装置３によりワーりＷの端
面から削り出された切粉を受け止め、これをＸ方向に基
台１の前記他端側に運ぶ。一方、Ｙ方向コンベア６１は
、基台１の前記他端縁に沿ってＹ方向に配置されている
。Ｘ方向コンベア６０により運ばれた切粉は、そのコン
ベア端でＹ方向コンヘア６１に載せ替えられ、Ｙ方向コ
ンベア６１によりＹ方向に運ばれてホッパ６２に落とし
込まれる。なお、Ｙ方向コンベア６１上を運ばれる切粉
は、コンベア６１から脱落しないように、ガイドプレー
ト６１ｄにガイドされてホッパ６２に導かれる。ホッパ
６２は落とし込まれた切粉を回収袋６５に導くもので、
回収袋６５は回収袋供給装置６４から人手によりホッパ
６２に装着される。

より具体的には、回収袋６５は連続ロール状に巻回され
てロール６４に装着されており、これを−枚宛引き出し
てカッタ６４ｂにより引き千切って使用される。なお、
回収袋６５は紙袋でもビニール袋でもよい。また、第６
図および第７図中、符号６１ａ、６１ｂはローラ、６１
ｃはローラ６１ｂを駆動するモータである。

回転砥石装置２により切り落とされた試料鋼材を搬出す
るコンベア装置７も、試料鋼材をＸ方向に基台ｌの前記
一端側に搬送するＸ方向コンベア７０と、基台１の前記
一端縁に沿って配置されたＹ方向コンベア７１とから構
成され、各コンベア７０．７１は、駆動モータ７０ａ、
７１ａによりそれぞれ駆動される。そして、砥石２３に
より切り落とされた試料鋼材はＸ方向コンベア７０およ
びＹ方向コンベア７１に順次運ばれて搬出される。

Ｙ方向コンベア７１に運ばれた試料鋼材は、そのコンベ
ア端で図示しない水槽に落下し、水冷されて引き上げら
れるようになっている。

次に、第８図の工程図を参照して本発明装置の作用を説
明する。なお、第８図中、（）内数字は装置の操作、な
いしは作動順序を示す。

図示しない前述の操作盤は、前述した試料移送装置５、
回転砥石装置２、切削装置３、研磨装置４等の作動を全
て自動的に制御するものであり、操作盤のスタートスイ
ッチのオン操作により作動が開始される。そして、操作
盤は、その入力側に各種のセンサ（図示せず）が接続さ
れ、試料移送装置５によるワークＷの把持状態、適正加
工位置への移送状態、加工完了状態等を検出し、回転砥
石装置２等の各工程動作を実行していく。

まず、全ての装置を初期状態にして待機させておく。そ
して、被測定対象の溶鋼から一部の溶湯を取り出して試
料鋼材Ｗを鋳込み、素早く冷却してこれを試料移送装置
５に装着する。試料鋼材のワークＷは、通常、鋳型から
離型し易いように、長さ約７５ｍｍ、径３５ｍｍのへ角
形の柱状に鋳込まれている。このワークＷを、エアバイ
ス装置１６の固定バイス１６ｂと可動バイス１６ｃ間に
、ワークＷの後端面がストッパ１８に当接するように挿
入し、この状態で上述した操作盤のスタートスイッチを
オン操作する。この操作によりエアシリンダ１６ｄが作
動して可動バイス１６ｃがワークＷに向かって押し出さ
れ、可動バイス１６ｃと固定バイス１６ｂとで試料鋼材
のワークＷを所定位置に把持する（第８図の作動（１）
）。

次に、エアシリンダ１５を作動させてテーブル１５を前
進させ、ワークＷを、ストッパ１８を基準位置として所
定位置に移動させる（第８図の作動（２））。次いで、
エアシリンダ１２を作動させて移動台１１を回転砥石装
置２の加工位置の直前所定位置まで急速に移動させる（
第８図の作動（３））。

このエアシリンダ１２の作動を開始すると同時に回転砥
石装置２の作動を開始させ砥石２３を予め回転させてお
く（第８図の作動（４））。そして、移動台】１、すな
わち、ワークＷが前述の所定位置に到達してからは所定
の切込み速度でワークＷを砥石２３側に移動させワーク
Ｗの端部を切り落とす。このワークＷの端部は鋳バリが
多数発生しており、この端部を分析用試料とするために
は余分な研磨加工等を必要とするので切り落として廃棄
する。切り落とされた端部はコンベア装置７により受け
止められ、外部に搬出される。

端部の切り落としが終わると、エアシリンダ１２を逆に
作動させて移動台１１、従ってワークＷを高速で次の加
工位置である切削装置３の所定位置まで移動させる（第
８図の作動（４））。このとき、ワークＷが回転砥石装
置２の加工位置から移動を開始する時点で、切削装置３
の電動モータ３２を起動し、エンドミル３８を予め回転
させておく　（第８図の作動（５））。ワークＷがエン
ドミル３８と対向する加工位置に移動し終えたとき、エ
ンドミル３８の刃物端面とワークＷの端面とは、ギャッ
プＬｇの間隔で離間しており、ワークＷの移動完了と同
時に送り装置３４のモータ３４ａが起動してエンドミル
３８を切込み方向に移動させ切粉の削り出しを開始させ
る（第８図の作動（６））。

切削装置３により削り出された切粉は、コンベア装置６
によりホッパ６２に送り出され、回収袋６５に集められ
る。所要量の切込みが終了すると、モータ３４ａが逆に
作動してエンドミル３８は後方待機位置に戻される（第
８図の作動（７））。削り取られた切粉はカーボン量分
析用の試料として使用される。

次に、移動台１１か左側に移動し、ワークＷが研磨加工
位置で止まる（第８図の作動（８））。このとき、ワー
クＷの移動開始と同時に研磨ベルト４０の回転が予め開
始されている（第８図の作動（９））。ワークＷの移動
か完了すると、空圧シリンダ（図示せず）が作動して研
磨ヘルド４０がワークＷ側に移動してその端面を押圧し
、端面研磨が開始される。なお、研磨される端面は、蛍
光Ｘ線成分分析用に使用され、この端面は切粉を削り出
した端面と同じ端面である。端面研磨が終了すると、前
述の空圧シリンダが逆に作動して研磨ベルト４０が元の
位置に戻される（第８図の作動（１１，））。

研磨加工か終了すると、エアシリンダ１２が作動して移
動台１１を回転砥石装置２側の所定位置に移動して（第
８図の作動（１２））　、その位置でワークＷの把み直
しが行われる。より詳細には、先ず、エアシリンダ１６
ｄがら空気を抜いて（第８図の作動（１３））　、バイ
スを開放すると同時にエアシリンダ１７ａを作動させて
プッンユロット］７ｂをワークＷの後端面位置より所定
量Ｌｌ）だけ突出させ（第８図の作動（１４））　、こ
の突き出しと同時に再びエアシリンダ１６ｄに空圧を作
用させてワークＷを把持させる（第８図の作動（１５）
）。これにより、ワークＷはＸ線分析に必要な長さＬｐ
だけ突き出されて把み直されたことになる。ワークＷの
把み直しが完了すると、ブツシュロッド１７ｂを縮退さ
せ元の待機位置に戻す（第８図の作動（１６））。

この状態で再びエアシリンダ１２を作動させ、移動台１
１、すなわち、ワークＷを回転している砥石２３側に移
動して、ワークＷの、研磨した端面側を所定の長さＬｐ
で切断する（第８図の作動（１７））。この切り出した
Ｘ線成分分析用の試料鋼材は前述のコンベア装置７によ
り搬出される。

なお、搬出した試料鋼材は、砥石２３による切出しによ
り高温状態にあり、このままでは直ちにＸ線分析装置に
搬入することは難しい。そこで、コンベア７１の終端下
方に配置される前述の冷却水槽に、コンベア７１により
搬送されてきた高温状態にある試料鋼材を落して冷却さ
れる。そして、冷却水槽の中に鋼材引上げ用の金網籠を
沈めておけば、この金網籠を引き上げることにより、試
料鋼材を直ちに冷却水槽から取り出すことがで畝試料鋼
材の準備時間の短縮化を一層図ることができる。

試料鋼材の切り落としが終了すると、移動台１１は元の
待機位置に戻され（第８図の作動（１８））、テーブル
１４も元の待機位置に戻される（第８図の作動（１９）
）。そして、バイス装置１６のエアシリンダ１６ｄから
空圧が抜かれ、固定および可動バイス１６ｂ、１６ｃが
開放される（第８図の作動（２０））。

以上の一連の作動で試料鋼材の加工が終了するが、ワー
クＷの装着後の作業が全て自動化されているので、極め
て能率よく各工程が実行され、従来の各工程を手作業で
実行する場合に比べ、半分程度の作業時間で全ての作業
を終えることができる。

なお、本発明は、上述の実施例の化学成分分析用試料加
工装置の構成に限定されるものではない。

例えば、上述の実施例では、回転砥石装置２は基台１に
固定され、ワークＷを切込み方向に移動させることによ
り切断加工を行ったが、これに代えて、ワーク■７を加
工位置に固定し、回転砥石装置側を移動させて切断加工
を行うようにしてもよい。

また、研磨装置４や回転砥石装置２のように細かい塵が
生じる装置には、防塵装置を備えるようにしてもよいこ
とは勿論のことである。

また、切粉を削り出す切削工程では切削刃物にエンドミ
ルを使用したが、ドリルを使用するようにしてもよい。

この場合、切り落としたワークＷの端部を廃棄せずに、
切断端部の断面からドリルて切粉を削り出すようにして
もよい。

更に、上述の実施例では、端面研磨を終えたワークＷを
回転砥石装置２で切断し、Ｘ線分析用の試料鋼材を所要
の長さに調整したが、端面研磨を終えたワークＷをその
ままＸ線成分分析用に使用してもよいことは勿論のこと
である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の化学成分分析用試料加工
装置によれば、化学成分分析用の試料鋼材の加工を全て
自動化したために、熟練者に頼ることなく、極めて短時
間で必要な試料鋼材を正確、且つ、安価に得ることがで
き、従って、特殊鋼や鋳鋼を鋳造する際の化学成分分析
か極めて能率よ（行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る化学成分分析用試料加工装置の
平面図、第２図は、第１図に示す試料加工装置の試料移
送装置の部分側面図、第３図は、同試料移送装置の部分
正面図、第４図は、第１図に示す試料加工装置の切削装
置の側面図、第５図は、第１図に示す試料加工装置の研
磨装置の概念的構成を示す側面図、第６図および第７図
は、第１図に示す試料加工装置のコンベア装置の部分平
面拡大図および同側面図、第８図は、第１図に示す試料
加工装置の作動を説明するためのフロー図である。 １・・・基台、２・・・回転砥石装置、３・・・切削装
置、４・・・研磨装置、５・・・試料移送装置、６，７
・・・コンベア装置、１６・・・エアバイス装置、１７
・・・ブツシュシリンダ装置、２３・・・砥石、３８・
・エンドミル、４０・・・研磨ヘルド、６２・・・ホッ
パ装置、６５・・・回収袋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　試料鋼材の端部を切断する回転砥石装置と、端部を切
   り落した試料鋼材の端面から切粉を削り出す切削装置と
   、切粉を削り出した試料鋼材の端面を研磨する研磨装置
   と、試料鋼材を把持して前記切断、削り出し、および研
   磨工程の加工位置に移送する試料移送装置と、前記切削
   装置により削り出した切粉および研磨装置により研磨さ
   れた試料鋼材をそれぞれ受け止めて搬出する搬出装置と
   、前記試料鋼材を把持した試料移送装置を前記各加工位
   置に順次移動させると共に、前記回転砥石装置、切削装
   置、研磨装置、および搬出装置に所定の動作を順次させ
   る制御装置とを備えてなることを特徴とする化学成分分
   析用試料加工装置。