JPH0852653A - 外面研磨装置の被研削円柱物削り込み量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被研削円柱物の外面を周方向ならびに軸方向
に均一に研削する。 【構成】 被研削円柱物をスパイラル状に搬送しつつ外
面を周方向ならびに軸方向に均一に砥石で削り込む被研
削円柱物削り込み量制御方法において、研削砥石の圧下
力の変動を検出してフィードバック制御し、かつ研削砥
石の外径減少量を検出して研削砥石の回転数を調節し、
砥石の周速度を一定に制御すると共に、砥石軸を半径減
少量分被研削円柱物軸方向に移動させる。 【効果】 被研削円柱物の軸方向の曲がりや研削砥石の
摩耗に左右されることなく、被研削円柱物の軸方向およ
び周方向の均一な研削を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼管、棒鋼等の被研
削円柱物の外面を均一に削り込む外面研磨装置の削り込
み量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼管、棒鋼等の円柱物の製品では、製造
過程または素材に起因して欠陥が発生し、これを除去す
るための研削が行われている。現在、研削過程の合理化
および研削粉発生による作業環境の悪化に対処するた
め、自動化が普及している。被研削円柱物の自動外面研
削は、一般に心なし研削または円筒研削のトラバースカ
ットによって行われている。そして、その削り込み量
は、砥石の圧下力、回転砥石の周速度により調整されて
いる。

【０００３】しかしながら、被研削円柱物は、一般に長
さ方向に曲がりを有するため、現在普及している外面研
削装置で外面を削り込む場合、研削中に被研削円柱物の
回転周期内で砥石の圧下力は変動し、被研削円柱物の曲
がりの凸部と凹部の削り込み量に差が生じ、周方向の偏
肉、乾式研削時の焼付きが発生するばかりでなく、曲が
りの凸部と凹部に同程度の深さの疵がある場合、凹部の
方の疵の除去がはかどらないという問題が生じる。上記
問題を解消するには、砥石の圧下力の制御が必要であ
る。

【０００４】従来の被研削円柱物の自動（疵）研削装置
としては、被研削円柱物をスパイラル状に搬送し、搬送
方向上流側に設けた疵検査装置で疵の有無およびその深
さを検出して制御装置に出力し、制御装置は疵検査装置
から入力される疵の有無およびその深さ情報と被研削円
柱物の搬送位置とから疵の位置を特定し、下流側の研削
装置直下にて前記特定結果および疵の深さに基づく研削
を行わせるオンライン装置が実用化されている。この研
削装置による研削方法は、研削装置を間欠的に上下さ
せ、疵の部分のみを研削するものであり、研削深さは被
研削円柱物の搬送速度を制御することで調節している。
例えば深い疵に対しては、被研削円柱物の搬送速度を遅
くして深く研削を行うものである。しかし、曲がりを有
する被研削円柱物に対しては、作業能率が悪化するとい
う欠点を有している。

【０００５】また、他の被研削円柱物の自動（疵）研削
装置としては、疵検出器の検出結果に基づき被研削円柱
物を軸方向に移動し、円周方向に回転する位置決め部
と、被研削円柱物の半径方向および軸方向に移動可能な
研削部と、前記疵検出器の検出結果に対応して前記研削
部の移動を制御する研削制御部とを具備した装置（特開
昭６３−２１２４５９号公報）、被研削円柱物の研磨対
象面に向けて出退する支持アームと、この支持アームに
支持アームの出退方向における一定距離を往復移動可能
に支持され、研磨対象面を研磨する研磨工具と、支持ア
ームと研磨工具との間に介装され、研磨工具を研磨対象
面に向けて押圧する付勢手段と、この付勢手段の変位を
検出する変位検出センサとを備えた装置（特開平３−４
３１５２号公報）等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６３−２１
２４５９号公報に開示の装置は、研削モータの負荷電流
値を一定に制御するため、砥石が摩耗するにつれて研削
圧力が増大し、研削能力が経時変化するばかりでなく、
砥石摩耗による被研削円柱物の削り込み量の変動を抑制
することができないという欠点を有している。また、特
開平３−４３１５２号公報に開示の装置は、被研削円柱
物の軸方向に曲がりが存在すると、周方向の削り込み量
が変動するばかりでなく、砥石摩耗による被研削円柱物
の削り込み量の変動を抑制することができないという欠
点を有している。

【０００７】この発明の目的は、上記欠点を解消して被
研削円柱物の外周を、周方向ならびに軸方向に均一に研
削できる外面研磨装置の被研削円柱物削り込み制御方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、研削砥
石で被研削円柱物を一定圧下力で研削するには、研削砥
石の被研削円柱物への圧下力と研削砥石の周速度を一定
に制御すればよいこと、研削砥石の圧下力を一定に制御
するには、圧下力の変動を油圧の変動として検出フィー
ドバックし、研削砥石の圧下力を制御すればよいこと、
研削砥石の周速度を一定にするには、研削砥石の外径減
少量を検出して回転数を制御すると同時に、研削砥石軸
を砥石半径減少分を被研削円柱物軸方向に移動させるこ
とによって、被研削円柱物の軸方向の削り込みむらを抑
制できることを究明し、この発明に到達した。

【０００９】すなわちこの発明は、被研削円柱物をスパ
イラル状に搬送しつつ外面を周方向ならびに軸方向に均
一に砥石で削り込む被研削円柱物の削り込み量制御方法
において、研削砥石の圧下力の変動を検出してフィード
バック制御し、かつ研削砥石の外径減少量を検出して研
削砥石の回転数を調節し、砥石の周速度を一定に制御す
ると共に、砥石軸を半径減少量分被研削円柱物軸方向に
移動させることを特徴とする外面研磨装置の被研削円柱
物削り込み制御方法である。

【００１０】

【作用】この発明においては、研削砥石の圧下力の変動
を検出してフィードバック制御することによって、被研
削円柱物の曲がり等による研削砥石の圧下力の変動が抑
制され、被研削円柱物周方向の削り込み量の変動が防止
される。また、研削砥石の外径減少量を検出して研削砥
石の回転数を調節して砥石の周速度を一定に制御すると
共に、砥石軸を半径減少分被研削円柱物軸方向に移動さ
せることによって、研削砥石外周の砥粒の速度、換言す
れば砥粒の有する運動エネルギーの減少が抑制され、被
研削円柱物の軸方向の削り込みむらが防止される。この
結果、被研削円柱物の周方向ならびに軸方向の削り込み
量を均一に制御することができる。

【００１１】この発明において研削砥石の圧下力の変動
の検出は、圧下力の変動が検出できればよく、特に限定
されないが、例えば、圧下油圧シリンダの油圧計の変動
として検出する方式、圧下シリンダと研削砥石間にロー
ドセルを介在せしめる方式等が考えられる。圧下シリン
ダの油圧計の変動として検出する方式は、図３に示すと
おり、油圧伝達損がなければ油圧Ｐと研削砥石の圧下力
Ｓとの間には、Ｓ＝Ｐの関係が成り立つ。しかし、実際
には油圧伝達損が存在するので油圧伝達損を補正した図
３の実線上において研削砥石の圧下力Ｓが常に設定圧力
Ｓ₀となるよう圧下シリンダの油圧ＰをＰａにフィード
バック制御すれば、研削砥石の圧下力Ｓを常に設定圧力
Ｓ₀に制御することができ、被研削円柱物の周方向の削
り込みむらを抑制することができる。

【００１２】また、この発明における研削砥石の外径減
少量の検出は、研削砥石の外径減少量が検出できればよ
く、特に限定されないが、例えば、光電ユニット方式、
走査レーザビーム方式等が考えられる。光電ユニット方
式は、図４に示すとおり、発光ダイオード４１と受光素
子４２からなる光電ユニットを研削砥石４３の両側径方
向に等間隔Δｄで配置しておき、研削砥石４３の摩耗に
より経時変化する外径Ｄを、光電ユニットの受光素子４
２のＯＮ−ＯＦＦを研削制御部４４に出力し、ＯＦＦ数
ｎから外径Ｄ＝２（ｒ＋ｎΔｄ）で近似により求める。
ただし、ｒは研削砥石の中心から最も近い光電ユニット
までの距離を示す。したがって、研削制御部４４は、近
似の研削砥石４３の外径Ｄから研削砥石４３の周速度減
少量を演算補正し、研削砥石４３の回転数を調節するこ
とによって、常に研削砥石４３の周速度を一定に制御す
ることができる。また、研削制御部４４は、近似の研削
砥石４３の外径Ｄから研削砥石４３の半径減少量を演算
し、研削砥石４３の砥石軸を被研削円柱物の軸方向に研
削砥石４３の半径減少量分移動させることによって、被
研削円柱物の軸方向の削り込み量を一定に制御すること
ができる。

【００１３】

【実施例】以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示
す図１ないし図２に基づいて説明する。図１はこの発明
方法で使用する外面研磨装置の概略側面図、図２はこの
発明方法の被研削円柱物削り込み量制御方法の模式図で
ある。図１ないし図２において、１は被研削円柱物であ
る鋼管、２は鋼管１をスパイラル状に搬送する搬送ロー
ル、３はスパイラル状に搬送される鋼管１の側部に設け
た外面研磨装置の架台、４は架台３に設けた研削砥石５
の支持アーム６を所定位置で揺動自在に支持する支持
部、７は支持アーム６に研削砥石５と反対位置に設けた
研削モータで、チェーンまたはＶベルト等の回転伝達部
材８を介して研削砥石５を回転させるよう構成されてい
る。

【００１４】９は架台３に立設した支柱１０に軸支され
たスクリューシャフト１１の正逆回転により昇降する昇
降部材、１２はスクリューシャフト１１の駆動モータ、
１３は昇降部材９に一端を枢着された油圧シリンダー
で、該油圧シリンダー１３のロッド１４先端は支持アー
ム６の支持部４と研削砥石５とのほぼ中央に枢着され、
被研削円柱物である鋼管１の大きさに対応して駆動モー
タ１２を駆動してスクリューシャフト１１を回転させ、
昇降部材９を昇降させて支持アーム６を支持部４を中心
に揺動させると共に、鋼管１への研削砥石５の圧下力を
油圧シリンダー１３の油圧によって調整できるよう構成
されている。

【００１５】上記研削砥石５の鋼管１への圧下力の制御
は、油圧シリンダー１３の押圧側への油圧配管１５に設
けた油圧計１６の油圧を研削制御部１７に出力し、研削
制御部１７は予め設定された設定圧下力と入力される油
圧との偏差を求め、油圧ユニット１８を制御して油圧計
１６の油圧が設定圧下力となるよう制御する。また、研
削砥石５の両側には、研削砥石５と相対位置の変化しな
いように取付けられた発光ダイオード１９と受光素子２
０からなる光電ユニットが径方向に等間隔（Δｄ）で多
数配置され、各受光素子２０のＯＮ−ＯＦＦが研削制御
部１７に出力される。研削制御部１７は、予め設定され
た研削砥石５の中心から最も近い光電ユニットまでの距
離ｒとＯＦＦの受光素子数ｎの光電ユニット間隔（Δ
ｄ）から研削砥石５の外径Ｄを、Ｄ＝２（ｒ＋ｎΔｄ）
により近似で演算し、近似の外径Ｄから研削砥石５の周
速度を演算し、研削砥石５の周速度が予め定めた設定周
速度と一致するよう研削モータ７の回転数を制御するよ
う構成されている。さらに、研削制御部１７は、前記に
より求めた研削砥石５の外径Ｄから研削砥石５の半径減
少量を演算し、駆動モータ１２を駆動してスクリューシ
ャフト１１を回転させ、研削砥石５の砥石軸を鋼管１の
管軸方向に研削砥石５の半径減少量分移動させるよう構
成されている。なお、２１は駆動モータ１２の回転数検
出器、２２は被研削鋼管１の外径入力ボードである。

【００１６】上記のとおり構成したことによって、入力
ボード２２から被研削鋼管１の外径が研削制御部１７に
入力されると、研削制御部１７は、砥石の外径Ｄも加味
して駆動モータ１２を駆動してスクリューシャフト１１
を回転させ、昇降部材９を昇降させて鋼管１の外径に対
応した位置に研削砥石５を位置させる。しかるのち、研
削制御部１７は、搬送ロール２により鋼管１がスパイラ
ル状に搬送されてくると、研削モータ７を駆動して回転
伝達部材８を介して研削砥石５を予め設定された周速度
で回転させると共に、油圧ユニット１８を制御して油圧
計１６の油圧が設定圧下力となるよう制御して鋼管１の
研削が開始される。

【００１７】鋼管１の研削が開始されると、研削制御部
１７は、油圧シリンダー１３の押圧側への油圧配管１５
に設けた油圧計１６から入力される油圧と予め設定され
た設定圧下力とを比較演算し、油圧ユニット１８を制御
して油圧計１６の油圧が設定圧下力となるよう制御す
る。また、研削制御部１７は、各受光素子２０から入力
されるＯＮ−ＯＦＦ信号に基づき、予め設定された研削
砥石５の中心から最も近い光電ユニットまでの間隔ｒと
ＯＦＦの受光素子数ｎ、光電ユニット間隔（Δｄ）から
研削砥石５の外径Ｄを、Ｄ＝２（ｒ＋ｎΔｄ）により近
似で演算し、近似の外径Ｄから研削砥石５の周速度を演
算し、研削砥石５の周速度が予め定めた設定周速度と一
致するよう研削モータ７の回転数を制御する。さらに、
研削制御部１７は、研削砥石５の外径Ｄから研削砥石５
の半径減少量を演算し、駆動モータ１２を駆動してスク
リューシャフト１１を回転させ、研削砥石５の砥石軸を
鋼管１の管軸方向に研削砥石５の半径減少量分移動させ
る。

【００１８】したがって、研削砥石５は、鋼管１に対し
て常に所定の圧下力で圧下されると共に、研削砥石５の
周速度が常に所定の周速度に制御されると共に、鋼管１
に対して一定角度で接触することとなる。この結果、鋼
管１に曲がり、うねりがあったとしても、また、研削砥
石５の摩耗に左右されることなく、周方向に均一に外面
研削が行われると共に、鋼管１の軸方向にも均一に外面
研削を行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、被研削円柱物の軸方向に曲がりがあっても、また、
研削砥石の摩耗に左右されることなく、被研削円柱物の
軸方向および周方向の削り込み量の変動を抑制して均一
な外径研削を、自動的に行うことができる。また、砥石
研削能、砥石原単位の評価が容易となり、被研削円柱物
の材質に適した研削砥石の開発評価に大きく貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法で使用する外面研磨装置の概略側
面図である。

【図２】この発明方法の被研削円柱物削り込み量制御方
法の模式図である。

【図３】油圧シリンダーの油圧Ｐと砥石圧下力Ｓとの関
係を示すグラフである。

【図４】砥石の摩耗検出と外径演算の原理を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ 搬送ロール ３ 架台 ４ 支持部 ５、４３ 研削砥石 ６ 支持アーム ７ 研削モータ ８ 回転伝達部材 ９ 昇降部材 １０ 支柱 １１ スクリューシャフト １２ 駆動モータ １３ 油圧シリンダー １４ ロッド １５ 油圧配管 １６ 油圧計 １７、４４ 研削制御部 １８ 油圧ユニット １９、４１ 発光ダイオード ２０、４２ 受光素子 ２１ 回転数検出器 ２２ 入力ボード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被研削円柱物をスパイラル状に搬送しつ
   つ外面を周方向ならびに軸方向に均一に砥石で削り込む
   被研削円柱物削り込み量制御方法において、研削砥石の
   圧下力の変動を検出してフィードバック制御し、かつ研
   削砥石の外径減少量を検出して研削砥石の回転数を調節
   して砥石の周速度を一定に制御すると共に、砥石軸を半
   径減少量分被研削円柱物軸方向に移動させることを特徴
   とする外面研磨装置の被研削円柱物削り込み量制御方
   法。