JPH08174430A - 鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電着砥石および その取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダクタイル鋳鉄管の内面研削仕上げには、従
来レジノイド砥石が使用されていたが、多くの欠点があ
るので、本発明者が先に発明したダイヤモンド等の硬質
砥粒を電着した電着砥石を特にこの限定用途用に改良
し、かつ新規の回転軸への取付け構造を提供する。 【構成】 電着砥石は、回転軸の外周に金属ブッシュな
らびに弾性部材を介して取付けられており、長さｌの円
筒状を呈し、かつ３０〜５０メッシュの硬質砥粒が電着
されており、その中央部２／３×〔ｌ〕は軸に平行であ
り、両端部のそれぞれの１／３×〔ｌ〕は内向きにテー
パー部を形成し、更に該電着砥石は前記弾性部材上に着
脱自在に取付けられている構成とする。この場合の硬質
砥粒はダイヤモンドもしくは立方晶窒化硼素であり、弾
性部材はウレタンゴムもしくは弗素系ゴムとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳鉄管内面粗研削仕上げ
用電着砥石および、その取付け構造に係り、特に従来の
レジノイド砥石に比し、格段に優れた耐久性、寿命のほ
か、生産性に優れた電着砥石および、研削中に発生する
微振動や衝撃応力が少ないなど、効果的な取付け構造に
関し、主としてダクタイル鋳鉄管の内面コーティングの
前処理としての粗研削仕上げに使用される。

【０００２】

【従来の技術】ダクタイル鋳鉄管は従来より上、下水道
用配管材として多用されているが、最近では水質汚染や
配管内の錆発生を防止する目的で、鋳鉄管の内面にモル
タルコンクリートのライニングで内張りしたり、更に有
効なエポキン粉体塗装を施工して製品出荷されるように
なった。その結果、鋳鉄管製造工場では内面コーティン
グの前工程として、鋳造後の内面に残存する凹凸面や酸
化皮膜を除去しないとコーティングの密着性の劣化原因
となる等の問題が起きる。そのためダクタイル鋳鉄管の
内面を全体にわたり粗研削して清浄な内面とする必要が
ある。従来、鋳鉄管の内面粗研削工程に使用する研削砥
石としては、一般に硬質砥粒である酸化物や炭化物と結
合剤のフェノール樹脂とを混錬した後成形、焼結された
いわゆる「レジノイド砥石」や、「ビトリファイド砥
石」が多用されているのが現状である。また従来一般に
鉄の切断、研削にはダイヤモンドは、不適合とされ、鉄
の最終精密加工部品の研削砥石としては、ダイヤモンド
よりも立方晶窒化硼素が使われているが、内面粗研削仕
上げ用として、好適な砥石の解明が行われることがな
く、従来のレジノイド砥石の問題点を掌握しながらも、
耐久性を含めた好適な砥石の開発が要望されて来た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ダクタイル鋳鉄管等の
内面粗研削仕上げ用として、従来多用されているレジノ
イド砥石の研削メカニズムは次のとおりである。すなわ
ち、樹脂で成形、焼結された硬質砥粒と鋳鉄管の接触に
より、砥石を磨滅させながら研削を繰返すものであり、
鋳物の研削切粉が微細であって飛散するほか、砥石の摩
耗による粉塵が飛散するので周囲の環境を汚染し、更
に、樹脂の焼結による悪臭、更にフェノール樹脂の吸水
性による砥石自体の劣化を伴なう危険性を有し、環境衛
生、安全面からも多くの問題点を有し、更に頻繁な砥石
の交換を余儀なくされるので作業能率的にも多くの課題
を有しており、これらの問題点を解決する好適な砥石の
開発が切望されていた。

【０００４】本発明の目的は、従来の前記レジノイド砥
石の多くの問題点を解消し、次の要件を満足する電着砥
石およびその取付け構造を提供しようとするものであ
る。 （イ）鋳鉄管内面粗研削仕上げに当り、砥石の長寿命化
を図ると共に環境改善を図り、かつ生産性の向上を可能
とする砥石構成であること。 （ロ）長尺回転ロッドによる砥石回転支持シャフトから
の振動や、砥石自体からの振動を吸収し、安定した切削
性を保ちながら効果的な内面粗研削仕上げを実施できる
取付け構造であること。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は下記
要旨の本発明によって達成される。 （１）回転軸の外周に固設された金属ブッシュおよび弾
性部材を介して着脱自在に取付けられた台金の外周に円
筒状に一体に形成された電着砥石において、前記電着砥
石の被研削物と接触する外周面は中央部の直線部と左右
両端部のテーパー部とを有し、かつ左右両端部のテーパ
ー部の長さは前記電着砥石の全長ｌの１／６以内であ
り、前記外周面上に硬質砥粒が電着されていることを特
徴とする鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電着砥石。 （２）前記弾性部材はウレタンゴムもしくは弗素系ゴム
より成ることを特徴とする上記（１）に記載の鋳鉄管内
面粗研削仕上げ用電着砥石 （３）前記硬質砥粒は３０〜５０メッシュのダイヤモン
ドもしくは立方晶窒化硼素であることを特徴とする上記
（１）に記載の鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電着砥石。 （４）前進、後退機構との連結部材を設けた長尺回転ロ
ッドと、前記長尺回転ロッドの先端部の直径を縮小して
形成された回転軸と、前記回転軸の外周に接触して左右
両端部に締付け用フランジを有し一体もしくは分離して
設けられた環状の金属ブッシュと、前記金属ブッシュの
外周に着脱自在に設けられた環状の弾性部材と、前記弾
性部材を介して着脱自在に支持される円筒状台金と、前
記円筒状台金の外周に一体に設けられた円筒状電着砥石
とを、前記締付け用フランジおよびボルトを介して締付
けて成ることを特徴とする鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電
着砥石の取付け構造。

【０００６】本発明の詳細を添付図面を参照して説明す
る。上記の如く、従来は鉄の切断、研削にはダイヤモン
ドは不適合と考えられ、鉄の最終精密加工には研削砥粒
として主として立方晶窒化硼素が使われていたが、ダク
タイル鋳鉄を含む一般鋳鉄は、鋼よりもＣ、Ｓｉが多
く、特に組織的に点在する遊離グラファイトが、ダイヤ
モンドによる切削、研削時に、固形潤滑剤の役割を果
し、しかも鋼よりも脆弱であるので、ダイヤモンド加工
時に粒間目詰まりがし難いことと、電着金属でダイヤモ
ンド粒を固着するボンドとしてのＮｉめつき層の摩耗が
少いことより、種々実験を積み重ねた結果、ダイヤモン
ド粒の一層型電着砥石でダクタイル鋳鉄の切削、研削が
可能であることを見出し、更に、その取付け構造を研究
の結果、本発明を完成することができたものである。

【０００７】添付図面の図１は、ダクタイル鋳鉄管の内
面粗研削中の本発明による電着砥石装置の全体を示す断
面図であり、図２は比較的小口径のダクタイル鋳鉄管用
電着砥石の取付構造の本発明実施例を示す断面図であ
り、図３は比較的大口径のダクタイル鋳鉄管用電着砥石
の図２と同様の実施例を示す断面図である。図１に示す
如く、遠心鋳造法で鋳込まれた直管ダクタイル鋳鉄管２
は、定尺管長さは主として４〜６ｍの長尺管であるの
で、その内面の凹凸を研削仕上げする本発明によるダイ
ヤモンド電着砥石４は、概要次の如き取付け構造にて研
削作業を実施する。被研削仕上げ鋳鉄管２の内部に挿入
するため、回転ロッド６の先端のみを１／２〜１／３の
直径に縮小した回転軸８に、金属ブッシュ１０、弾性部
材１２を介して図２、図３の如く台金１４が取付けら
れ、その台金１４の外周に円筒状の本発明によるダイヤ
モンド等の硬質砥粒１６を電着した電着砥石４が取付け
られており、鋳鉄管２自体は、電着砥石４と反対方向に
例えば７０ｒｐｍ程度の緩い速度で回転しており、電着
砥石４は例えば３０００〜５０００ｒｐｍ等の高速回転
をしている。従って電着砥石４の送り速度は鋳鉄管２の
逆回転によりほぼ４０００ｍｍ／ｍｉｎ程度となる。電
着砥石４の鋳鉄管２の内面研削位置を変更するために、
回転ロッド６および回転軸８の回転機構と同時に、ロッ
ド６の前進、後退機構を伝達するために、回転ロッド６
の他端に前進、後退機構との連結部材（図示なし）が設
けられている。

【０００８】次に本発明によるダイヤモンド等の硬質砥
粒１６を電着させた電着砥石４の詳細について説明す
る。回転軸８の外周に金属ブッシュ１０ならびに弾性部
材１２を介して端部の締付けボルト２０によって一体に
固設された台金１４の外側に円筒状に形成された電着砥
石４は、通常中央部２２は軸方向と平行な直線状を呈し
ているが、両端部は、それぞれ１．５ｍｍ程度内側に傾
斜して傾斜角αを有するテーパー部２４を形成してい
る。テーパー部２４の長さは、電着砥石４の全長さを
〔ｌ〕とする時それぞれ１／６×〔ｌ〕が望ましく、従
って中央部２２の長さは２／３×〔ｌ〕である。更にの
両端部は図２および図５に示す如く、適当なＲを有し、
かつ側面のみならずの両端面まで硬質砥粒１６が電着さ
れている。すなわち、図４の拡大断面図で示す如く、テ
ーパー部２４ならびに端面Ｒ部に電着された硬質砥粒１
６が鋳物表面の１．５ｍｍ高さの凹凸の山を負荷抵抗を
最少限で崩して水平に研削できる距離として１／６×
〔ｌ〕を限定したものである。本発明の鋳鉄管の粗研削
仕上げの場合は、通常内面の凹凸面と酸化皮膜の合計が
上記の如く通常１．５ｍｍ程度であり、図６で示す如き
ストレート型では先端Ｒ部の研削負荷が大きく、その結
果ダイヤモンド等の硬質砥粒１６の損傷が早まり、研削
に作用する硬質砥粒１６を有効に生かせない結果となる
ので不適当である。従って本発明による電着砥石では、
前後の進退方向に対して作用する両端のテーパー部２４
は、砥石外周の軸線方向に対し、図２に示す如く一定角
αの傾斜角度を有し、かつ、その長さを左右両端いずれ
も上記の如く１／６×〔ｌ〕と限定したもので、硬質砥
粒１６を有効に作用させ、結果として硬質砥粒の寿命を
著しく延長できることを見出したものである。本発明に
おいて使用する硬質砥粒１６としては、通常３０〜５０
メッシュ程度のダイヤモンド粒もしくは立方晶窒化硼素
が好適であり、電着金属としては耐摩耗性のすぐれたＮ
ｉもしくはＮｉ合金が望ましい。

【０００９】次に本発明による上記電着砥石の取付け構
造を実施例に基いて説明する。先に取付け構造の概要で
記載した如く、前進、後退自在に取付けられた回転ロッ
ド６の先端のみを１／２〜１／３の直径に縮小した回転
軸８に、左右に締付け用フランジ１０Ａ、１０Ｂを有す
る金属ブッシュ１０を好適には回転軸方向に２つ割り
で、かつ左右を２分割して取付ける。金属ブッシュ１０
の材質は通常ブッシュ材として使用される銅もしくは銅
合金でも差し支えないが、長尺の回転ロッド６およびそ
の先端に取り付けられた本発明による電着砥石装置２６
の重量が大となるので、有効に全重量を軽減するために
金属ＡｌもしくはＡｌ合金としてもよい。かくの如く取
り付けられた金属ブッシュ１０の外側に、本発明独特の
弾性部材１２が左右のフランジ状の金属ブッシュ１０の
空所を充填するように、左右を分割するか、もしくは一
体として取付けられている。弾性部材１２の材質として
は、通常ウレタンゴムが好適であるが、高速回転により
発熱して劣化のおそれがある場合には、弗素系ゴムを使
用してもよい。上記弾性部材を設けた外側に本発明の電
着砥石４を取付ける台金１４が１曲面支持で取付けら
れ、その外周が円筒状を呈して電着砥石４となり、一体
に形成されている。電着砥石４の研削鋳鉄管内部と接触
する外周面には、ダイヤモンド、もしくは立方晶窒化硼
素等の硬質砥粒１６が、Ｎｉ、もしくはＮｉ合金めつき
１８によって植付けられている。なお、先に述べた如
く、電着砥石４の左右両端面Ｒ部にも硬質砥粒１６が電
着されている。かくの如く、回転軸８を中心として、金
属ブッシュ１０、弾性部材１２および台金１４が、図２
に示す如く取付けられているが、これらの形状および寸
法は、小口径から大口径までのダクタイル鋳鉄管の管寸
法があり、内面研削仕上げ工程の効率化を図るために仕
上げ鋳鉄管内径寸法の８０％程度の砥石直径寸法を適応
しており、上記の如く図２は比較的小口径のダクタイル
鋳鉄管用であり、図３は比較的大口径用である。図３に
示す電着砥石取付け構造断面図の台金１４は、大口径ダ
クタイル鋳鉄管用砥石寸法ガ大口径になるため台金重量
も大きくなることにより回転軸に加わる負担が大きくな
り、回転軸の金属疲労を誘発するおそれがあるので任意
の加工により台金１４の軽量化をはかった形状寸法とし
たものである。また、図２では、台金１４の中心部が回
転軸８の外周に接触している如く見えるが、実際は若干
の間隙が生じており、台金１４が１曲面支持で弾性部材
１２の外周上に支持されているので、電着砥石４による
鋳鉄管内面の研削時の微振動もしくは衝撃は大部分弾性
部材によって吸収され、安定した研削が可能である。

【００１０】本発明による電着砥石４の取付け構造を図
３を参照して大口径用の他の実施例を説明する。回転軸
８の左右に、締付け用フランジ１０Ａ、１０Ｂを有する
金属ブッシュ１０が設けられ、その外側に着脱自在に弾
性部材１２が設けられていることは図２に示した実施例
と同様であるが、この場合は円筒状の最外側の電着砥石
４をより安定させるため台金１４が左右２個の２曲面支
持として軽量化を図り、弾性部材１２上に支持されてい
る点が異なる。これらの金属ブッシュ１０、弾性部材１
２、および台金１４を締付け用フランジ１０Ａ、１０Ｂ
を介して、回転ロッド６の一方の端面に締付けボルト２
０によって締付ける構成は、図２の実施例と同様であ
る。

【００１１】

【作用】鋳鉄管内面粗研削仕上げ用砥石として、従来の
レジノイド砥石をダイヤモンドもしくはボラゾン等の硬
質砥粒を電着させた本発明による電着砥石に変えること
により、研削仕上げ効率が飛躍的に向上したが、更に本
発明による電着砥石の長尺回転軸への取付け構造を改善
して、ダイヤモンド等の硬質砥粒の電着砥石の回転軸へ
の取付けに際し、従来の銅もしくは銅合金の金属ブッシ
ュをＡｌもしくはＡｌ合金に変え、重量を軽減したばか
りでなく、金属ブッシュの外周にウレタンゴム等の弾性
部材を介在させ、砥石台金を該弾性部材で支持するよう
に構成したので、次のような作用効果を挙げることがで
きた。 （イ）４〜６ｍの長さを有する鋳鉄管の内面研削に当
り、必須の長尺回転ロッドおよびその先端に取付けた電
着砥石装置の全重量の軽減が実現したばかりでなく、電
着砥石の微振動ならびに衝撃を緩和吸収することによ
り、円滑な粗研削仕上げが可能となり、研削仕上げ時に
発生する金属音を低減し、作業環境の著しい改善ができ
た。 （ロ）ダイヤモンドもしくは立方晶窒化硼素等の電着硬
質砥粒に対する衝撃が緩和吸収され、また微振動による
欠損摩耗が減少したので、これらの電着硬質砥粒の耐久
力が改善され寿命の著しい延長が可能となった。

【００１２】

【実施例】

【実施例１】図２にて示した如き取付け構造を有するダ
イヤモンド電着砥石と、従来使用していたレジノイド砥
石にて、同一ダクタイル鋳鉄管の内面研削仕上げ作業を
行い、砥石の寿命を比較する比較試験を行った。すなわ
ち、 電着砥石の全長 ：ｌ＝１５０ｍｍ 上下両端テーパー部長さ：１／６×〔ｌ〕 傾斜角 ：α 鋳鉄管内面凹凸面高さ ：１．５ｍｍ以内 使用ダイヤモンド粒度 ：３０〜３５ＵＳメッシュ 電着砥石の大きさ ：外径１００ｍｍφ×全長１５
０ｍｍ 回転軸直径 ：３５ｍｍφ 回転数 ：３０００ｒｐｍ 電着砥石の相対的送り速度：Ｆ４０００ｍｍ／ｍｉｎ 粗研削鋳鉄管 ：外径１５０ｍｍφ×肉厚７．５ｍ
ｍ×全長４０００ｍｍ 鋳鉄管の回転数（電着砥石と反対方向）：７０ｒｐｍ 以上の条件で粗研削仕上げの比較試験を実施した結果、
本発明の電着砥石の寿命は従来のレジノイド砥石の実に
４０倍を越してもなお使用可能であった。なお、そのほ
か、砥石交換の損失時間は言うに及ばず、作業環境が著
しく改善され、生産性向上は比較すべきもなく大幅であ
った。

【００１３】

【実施例２】図３に示した左右２曲面の台金支持による
本発明の取付け構造の電着砥石と、弾性部材のウレタン
ゴムを使用しない従来構造の同一電着砥石を使用し、い
ずれも同一のＡｌ合金加工によるブッシュを使用して同
一のダクタイル鋳鉄管の内面研削の比較試験を実施し
た。 供試装置Ａ：本発明による図３による取付け構造 供試装置Ｂ：ウレタンゴム使用なし、 両者について、ダクタイル鋳鉄管の一定の研削仕上げ比
表面当りについて、ダイヤモンドの累積摩耗量すなわ
ち、ダイヤモンドの摩耗や欠損による重量減量を簡易的
に測定比較した結果、研削仕上げ仕事量とダイヤモンド
の累積摩耗量が１次関数関係で変化する段階において、
本発明装置Ａは、供試装置Ｂに対し２０〜３０％の優位
性を示した。この比較試験に用いたダイヤモンドは、
Ａ、Ｂ、いずれもＵＳ３０〜３５メッシュを使用したほ
か、その他の研削仕上げ条件は実施例１に準じたもので
差異は弾性部材のウレタンゴムの有無のみであるが、弾
性部材は研削中に発生する微振動や衝撃を緩和吸収する
結果、ダイヤモンドが単純な累積摩耗の推移をたどる最
もダイヤモンドの特性を十分に発揮できる構成で仕事を
したことを示すものである。

【００１４】

【発明の効果】本発明はダクタイル鋳鉄管の内面研削仕
上げに当り、従来のレジノイド砥石を廃してダイヤモン
ドもしくは立方晶窒化硼素等の硬質砥粒をＮｉめつきに
より電着させる電着砥石を開発し、しかもその研削砥石
面を中央部を回転軸と平行とするも、両端部にテーパー
部を設け、かつ両端端面にも硬質砥粒を電着させる構成
とし、更に、この電着砥石を回転軸へ取付けるに当り、
取付け構造を改善してウレタンゴム等の弾性部材を金属
ブッシュの外周に介在させ、電着砥石をこの弾性部材で
支持させる構成をとったもので、上記の如き作用により
次の如き大なる効果を挙げることができた。 （イ）鋳鉄管寸法に応じて電着砥石台金およびウレタン
ゴム等の弾性部材の形状を適正に変化させることができ
るので、作業効率および寿命が最大となるような取付け
構造とすることができる。 （ロ）前記取付け構造により、研削仕上げ仕事量に比し
てダイヤモンド等硬質砥粒の累積摩耗量を２０〜３０％
減少できるので、それだけ寿命の延長が可能となつた。 （ハ）従来のレジノイド砥石に比し、粉塵、悪臭の発生
が極めて少なく、かつ電着砥石の微振動ならびに衝撃を
緩和、吸収できるので、作業環境の著しい改善ができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】長尺回転ロッドの先端回転軸に取付けられた本
発明による電着砥石によるダクタイル鋳鉄管内面研削仕
上げ作業の状況を示す部分断面図である。

【図２】本発明による電着砥石の取付け構造の実施例を
示す断面図である。

【図３】本発明による電着砥石の取付け構造の他の実施
例を示す断面図である。

【図４】本発明による電着砥石によるダクタイル鋳鉄管
内面の研削仕上げ状況を示す拡大部分断面図である。

【図５】本発明による電着砥石の両先端のテーパー部を
示す模式部分断面図である。

【図６】本発明による電着砥石の両端部にテーパー部を
有する〔図５〕と比較するために記載したテーパーのな
いストレート型を示す模式部分断面図である。

【符号の説明】

２ ダクタイル鋳鉄管 ４ 電着砥石 ６ 回転ロッド ８ 回転軸 １０ 金属ブッシュ １０Ａ、１０Ｂ 金属ブッシュの締付け用フランジ １２ 弾性部材 １４ 台金 １６ 硬質砥粒 １８ ＮｉもしくはＮｉ合金めつき層 ２０ 締付けボルト ２２ 電着砥石の中央部 ２４ 電着砥石の両端テーパー部 ２６ 電着砥石装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外周に固設された金属ブッシュ
   および弾性部材を介して着脱自在に取付けられた台金の
   外周に円筒状に一体に形成された電着砥石において、前
   記電着砥石の被研削物と接触する外周面は中央部の直線
   部と左右両端部のテーパー部とを有し、かつ左右両端部
   のテーパー部の長さは前記電着砥石の全長ｌの１／６以
   内であり、前記外周面上に硬質砥粒が電着されているこ
   とを特徴とする鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電着砥石。
2. 【請求項２】 前記弾性部材はウレタンゴムもしくは弗
   素系ゴムより成ることを特徴とする請求項（１）に記載
   の鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電着砥石
3. 【請求項３】 前記硬質砥粒は３０〜５０メッシュのダ
   イヤモンドもしくは立方晶窒化硼素であることを特徴と
   する請求項（１）に記載の鋳鉄管内面粗研削仕上げ用電
   着砥石。
4. 【請求項４】 前進、後退機構との連結部材を設けた長
   尺回転ロッドと、前記長尺回転ロッドの先端部の直径を
   縮小して形成された回転軸と、前記回転軸の外周に接触
   して左右両端部に締付け用フランジを有し一体もしくは
   分離して設けられた環状の金属ブッシュと、前記金属ブ
   ッシュの外周に着脱自在に設けられた環状の弾性部材
   と、前記弾性部材を介して着脱自在に支持される円筒状
   台金と、前記円筒状台金の外周に一体に設けられた円筒
   状電着砥石とを、前記締付け用フランジおよびボルトを
   介して締付けて成ることを特徴とする鋳鉄管内面粗研削
   仕上げ用電着砥石の取付け構造。