JPH07164318A - ベルト研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベルト研削に際して、オンラインで、研削ベ
ルトの研削状況を監視しながら、コンタクトローラの押
し付け力を制御して、一定の研削量を得ることのできる
ベルト研削方法を提供するものである。 【構成】 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、コンタク
トロール押し付け部における研削ベルトと被研削面間の
特定領域の発生火花をカメラで検出し、この検出信号を
画像処理して火花の発生量を測定し、この火花発生量が
設定範囲になるように、コンタクトロールの押し付け力
を制御する。

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、厚鋼
板の製造過程でその表面疵を除去することが行われてい
る。例えばこの厚鋼板の表面疵は、一般には、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の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
軟性と研削の制御性の面から、ベルト式の研削装置の採
用が試みられている。この厚鋼板を対象としたベルト研
削装置においては、厚鋼板は最終製品となるため、圧延
素材となる鋼片などとは違い、研削深さ精度はもとより
研削面が美麗であることが要求される。この要求に応え
るためには、研削ベルトの研削特性を安定維持するとと
もに、研削深さを一定に保つ必要がある。そしてそのた
めにも、ベルトの寿命判定を的確に行い、適時交換する
必要がある。

【０００３】従来、研削処理量の増加に伴う研削ベルト
の劣化による研削量の減少対策として、例えば、特開昭
５４−８９３９３号公報に開示される発明がある。この
発明では、研削ベルトの研削特性を予め十分調べてお
き、研削量が一定になるように、研削電動機の馬力（コ
ンタクトローラの押し付け力）を制御するためのプログ
ラム、即ち、パワープログラムを設定するようにしてい
る。しかし、この方法では、パワープログラムを作成す
るために、予め十分な研削テストが必要であり、自動化
を図るために、ベルト寿命の長い長尺の研削ベルトでは
膨大なテストが必要になるため、実際には、一定の研削
量を得ることは難しい面がある。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、ベルト研
削に際して、オンラインで、研削ベルトの研削特性を監
視しながら、コンタクトローラの押し付け力を制御し
て、一定の研削量を得ることのできるベルト研削方法を
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
押し付けるコンタクトロ−ルを備えたベルト研削装置に
おいて、コンタクトロール押し付け部における研削ベル
トと被研削面間の特定領域の発生火花を検出し、この検
出信号を画像処理して火花の発生量を測定し、この火花
発生量が設定範囲になるように、コンタクトロールの押
し付け力を制御することを特徴とするベルト研削方法。

【０００６】

【作用】本発明においては、研削ベルトと被研削面間に
発生する研削火花を検出することにより、オンライン状
態で、研削ベルトの研削量を一定に制御することがで
き、また、このとき、コンタクトローラの押し付け力と
火花の発生状況により、研削ベルトの劣化を早期に把握
することができ、研削ベルトの交換時期を的確に判定す
ることができる。本発明者等は、研削の際に発生する研
削火花の観察を通じて、コンタクトロールの押し付け力
を変化させれば研削部に発生する研削火花の発生量が変
化することから、この研削火花量を一定の範囲になるよ
うにコンタクトロールの押し付け力を、制御することに
より、研削量を一定の範囲に管理できるとの知見を得
て、種々実験を重ね本発明を完成するに至った。以下に
本発明をその実施例に基づき説明する。

【０００７】

【実施例】この実施例は、本発明を厚鋼板の表面疵の研
削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により回転
し、研削ベルト２を回転させる駆動プ−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と、厚鋼板６の研削面と研
削ベルト２間に発生する研削火花Ｆを検出するシャッタ
ー機能付きカメラ７（電子シャッターにより一定の範囲
で任意の間隔で撮影することが可能）を備えている。

【０００８】このベルト研削装置１は、厚鋼板の搬送路
に沿って駆動装置Ｍｂにより軌道８上を移動自在な架台
９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１０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１１により、ベルト研削装置１の下方
に搬入し、ストッパ−１２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、駆動制御装置２９を介して制御さ
れる駆動装置Ｍａにより駆動プ−リ３を駆動して、研削
ベルト２を無端状に回転し厚鋼板の表面疵を研削・除去
する。なお、１回の研削量より疵深さが深い場合には、
研削を繰り返す。

【０００９】コンタクトロ−ル５の回転軸はシリンダ−
機構１３を介して支持体１４に昇降自在に支持されてお
り、コンタクトロールによる研削ベルト押し付け力は、
このシリンダー機構１３を作動して制御する。この支持
体１４は、ベルト研削装置１の基部１ａの溝部１５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１６と係合して、このシャフトの回
転により、水平移動する。この水平移動量は、移動量検
出装置１７により検出され、この検出信号を演算制御す
る演算制御装置１８に送信される。１９はこの演算制御
のための条件を設定する設定器、２０はコンタクトロー
ル５の位置制御装置であり、研削範囲に応じてコンタク
トロール５の水平位置を制御する。

【００１０】コンタクトロール５の支持体１４には、シ
ャッター機能付きカメラ７が配設されており、コンタク
トロール５とともに移動し、研削ベルト２の研削面と厚
鋼板６の研削面間の特定領域に発生する研削火花を検出
する。ここでは、研削火花の発生量検出手段として、シ
ャッター機能付きカメラ７を用い、特定領域で発生する
研削火花Ｆを断続的に撮影し、この撮影画像を静止化
し、この静止画像を明・暗により二値化する。そして、
研削火花を明とし、これが画像中に占める面積によっ
て、研削火花の発生量を定量化することができる。

【００１１】コンタクトロールの押し付け力の設定許容
範囲と、これに対応した研削火花発生量の許容範囲と、
この許容範囲を外れた場合に、許容範囲に復帰させるた
めのコンタクトロールの押し付け力制御量（増減量）が
予め実験、実績等に基づいて設定されており、このシャ
ッター機能付きカメラ７による研削火花の撮影画像情報
は、画像処理装置２１、演算処理装置２２で処理され、
設定値と比較され、所要の制御量信号によって、コンタ
クトロール５の押し付け力制御装置２３を介して、シリ
ンダー機構１３の圧力を制御し、コンタクトロール５の
押し付け力を、研削火花の発生量が、許容範囲内に復帰
するように制御して研削を行う。

【００１２】研削火花の発生量の検出は、断続、連続い
ずれでも良く、押し付け力の制御は、研削火花の発生量
が許容範囲を外れた都度行うことも、数回連続して検出
し、その平均値が許容範囲を外れた場合に行うこともで
きる。コンタクトロール５の押し付け力の制御において
は、最大押し付け力が設定されており、この範囲内で押
し付け力を上げても、研削火花の発生量が設定許容範囲
に復帰しない場合は、研削ベルトの損耗が進行し交換必
要な状況にあると見做し、この場合は研削ベルトの交換
の時期とすることができる。なお、研削量をきめる研削
火花の発生量は、砥粒の種類（含む粒子径）、被研削物
の種類、研削条件等によって異なるので、制御精度を高
めるためにはこれらの組み合わせを考慮して設定、制御
条件が決められることが好ましい。

【００１３】また、研削位置により、研削ベルト２の研
削面と被研削面がなす角度が変化し研削火花の飛ぶ範囲
が変化することにより、見掛け上の火花発生量が変化す
るが、これについては、事前に実験により調査し、研削
位置別に補正値を設定しておく。従動プ−リ４の回転軸
は、研削装置１の基部１ａの溝部２５に係合して水平移
動自在な移動子２６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２７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。この従動プ−リ４の水平移動量
は、前記コンタクトロール５の移動量（水平移動量＋垂
直移動量）に応じて演算制御装置１８に接続された位置
制御装置２８を介して制御され、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】このための制御条件は、数値計算で求めた
数値に基づいて設定して、自動制御することができる。
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１を駆動装置Ｍｃにより横行させて
所定の位置に移動し、前記と同様にして厚鋼板６の表面
疵を研削・除去する。なお、表面疵が前記ベルト研削装
置の横行方向と直交する方向に延びている場合は、架台
９を移動したり厚鋼板６を移動しても良いが、これらの
ものは、かなりの重量物であり、慣性が大きく、その移
動、移動量の制御にはかなりの困難を伴うことから、こ
の例では前記のように、コンタクトロ−ル５と従動プー
リを変位させて、コンタクトロ−ル５を表面疵が延びて
いる方向に平行移動し、研削位置を移動しながら研削す
るようにしている。

【００１５】この方向の研削範囲がコンタクトロ−ルの
移動許容範囲を越える場合は、例えば厚鋼板６の搬送路
にストッパ−１２（１２ａ）を複数設け順次解除して、
一枚の厚鋼板６を複数回に別けて停止させて研削するこ
とも考慮する。このようにして研削後は、ストッパ−１
２（１２ａ）を下げ、搬送ロ−ラ１１でヤードあるいは
次工程に搬送する。

【００１６】研削・除去する厚鋼板６の表面疵の検出
は、予め目視あるいは検出装置を用いて行い、研削する
範囲、深さをマ−キングして置き、このマ−キングされ
た研削範囲、深さに対応して、ベルト研削装置１の横
行、昇降、移動を制御し、厚鋼板の被研削面に対する研
削ベルトの研削面の押し付け位置、研削回数を制御す
る。ベルト研削装置１の横行および昇降、移動は、駆動
（制御）装置を用いて行うが、ここでは、これらの駆動
（制御）装置の起動、停止、ベルト研削装置の位置決め
等の基本的操作は、目視により厚鋼板のマーキングを見
て、その状況に応じて、運転条件を設定し、自動で行う
ようにしている。

【００１７】

【実験例】熱間圧延して得られた幅１．２ｍ，長さ３
ｍ，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，長さ９ｍ、回転周速１
２００ｍ／ｍｉｎとした。厚鋼板６の表面疵の分布と研
削範囲は予め目視で検査し、研削範囲、深さはこの検査
結果に応じて定められたもので、この範囲、深さは、マ
−キング表示されている。

【００１８】コンタクトロ−ル５の要変位量とこの変位
量に対応する従動プ−リの水平移動量を選択し、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。ま
た、研削１回あたりの研削量（研削深さ）は５０〜６０
μｍの範囲になるように設定するとともに、この研削量
に相当する研削火花の発生量、コンタクトロール５の押
し付け力及び制御量、研削ベルトの交換時期の判定条
件、疵深さに応じた研削回数等を設定した。このような
研削条件の下で厚鋼板６を搬送ロ−ラ１１でベルト研削
装置１の下方に導き、ストッパ−１２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６
表面のマ−キングされた研削範囲の幅の中心部に研削ベ
ルト２の幅の中心部を合わせ、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２の研削面を厚
鋼板６の被研削面に押し付け、疵の研削開始座標を設定
し、同様に研削終了座標も設定し、コンタクトロール５
を被研削面から離し、自動起動ボタンを押し、駆動制御
装置２９を介して制御される駆動装置Ｍａにより駆動プ
ーリ３を駆動して研削ベルトを無端状に回転し、所定の
研削回数で厚鋼板６の表面疵を研削、除去するように
し、この間、シャッター機能付きカメラ７で研削火花を
検出するようにした。

【００１９】この研削ベルト２の回転周速、コンタクト
ロ−ル５の水平移動速度は、予め実験結果により設定さ
れている。コンタクトロ−ル５による研削ベルト２の押
し付け力と研削回数は、厚鋼板６の材料特性と表面疵深
さ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を回転し、コンタクトロール５を被研削面
に押し付けることにより、厚鋼板６の表面疵を研削する
ことができる。この実験例では、コンタクトロ−ル５に
よる研削ベルト２の押し付け力を８０ｋｇｆに設定し、
厚鋼板６の被研削面に沿ってその後端側に５ｍｍ／ｍｉ
ｎの速度で平行移動し、この厚鋼板６の被研削範囲を研
削した。この間、研削火花Ｆの発生量は、所定の研削量
の範囲に対応した範囲内で微小変化しており、コンタク
トロールの押し付け力の変化はなかった。

【００２０】しかし、１５枚目の厚鋼板について研削を
開始した時には押し付け力は、１２０ｋｇｆに制御され
ており、初期の設定押し付け力から４０ｋｇｆ増加して
おり、その間は、徐々に押し付け力が増加していた。そ
れから１８枚目の研削が進んだところで、最初に設定し
た最大押し付け力になり、研削火花発生量も設定範囲の
下限値を下回り、研削ベルト２の寿命と判断されたの
で、研削ベルトの交換を行った。研削後の厚鋼板の研削
表面を調べたところ、表面性状は良好であった。また研
削ベルト２の交換時期も的確であった。なお、本発明
は、研削ベルトの損耗も考慮して、研削性を安定確保
し、研削量を一定にして効率的に研削を行うことを主目
的とするものであり、この目的達成のために必要なコン
タクトロール、プーリ等の構造、機構（含制御）等につ
いては、上記実施例および実験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、架台移動）構造、機構（含制
御）等についても同様である。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、研削ベルトと被研削
面間に発生する研削火花により、オンラインで研削火花
の発生量を監視して、コンタクトロールの押し付け力を
制御して研削ベルトの研削量を一定に制御することがで
き、精度の良い狙い研削深さを確保できることから、研
削作業効率を向上することができ、また、研削ベルトの
交換時期を的確に判定することができことから、自動化
も容易となり、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
は一部切り欠き断面正面説明図、（ｂ）図は側断面説明
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 厚鋼板 ７ シャッター機能付きカメラ ８ 軌道 ９ 架台 １０ ネジ付きシャフト １１ 搬送ロ−ラ １２、１２ａ ストッパ− １３ シリンダ−機構 １４ 支持体 １５ 溝部 １６ ネジ付きシャフト １７ 移動量検出装置 １８ 演算制御装置 １９ 設定器 ２０ 位置制御装置 ２１ 画像処理装置 ２２ 演算処理装置 ２３ コンタクトロール押し付け力制御装置 ２４ 垂直移動量検出センサー ２５溝部 ２６ 移動子 ２７ ネジ付きシャフト ２８ 位置制御装置 ２９ 駆動制御装置 Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ 駆動装置

Claims (1)

【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コンタクトロ−
   ルを備えたベルト研削装置において、コンタクトロール
   押し付け部における研削ベルトと被研削面間の特定領域
   の発生火花を検出し、この検出信号を画像処理して火花
   の発生量を測定し、この火花発生量が設定範囲になるよ
   うに、コンタクトロールの押し付け力を制御することを
   特徴とするベルト研削方法。